KR102398631B1 - 건물 일체형 태양광 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 건물 일체형 태양광 발전장치는, 건물의 지붕 또는 벽을 형성하는 구조물에 프레임을 개재하여 설치되어 어레이(array)를 형성하는 복수의 태양광전지 모듈들, 상기 태양광전지 모듈의 인근에 설치되어 상기 태양광전지 모듈에 연결되는 입력 전선들과 출력부에 연결되는 출력 전선들을 수용하는 전선 덕트, 상기 전선 덕트에 설치되는 브래킷, 및 상기 브래킷에 기구적으로 결합되고 상기 입력 전선으로 상기 태양광전지 모듈 각각에 연결되어 상기 출력 전선으로 상기 출력부에 연결되어 변환된 전력을 출력하는 모듈 별 전력변환장치를 포함한다.

Description

건물 일체형 태양광 발전장치 {Building Integrated Photovoltaic Apparatus}

본 발명은 건물 일체형 태양광 발전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양광전지 모듈 별로 각각의 전력변환장치(예, 마이크로 컨버터 또는 마이크로 인버터)를 사용하는 건물 일체형 태양광 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로, 태양광발전은 반도체로 만들어진 태양광전지 모듈에 빛 에너지를 조사하고 빛 에너지를 직류 전기로 변환하여 전력을 생산하는 것으로써, 태양 에너지를 이용하므로 연료비가 들지 않고, 대기오염이나 폐기물 발생이 적으며, 또한 기계적인 진동과 소음이 없고, 수명이 길며, 유지보수도 용이한 장점을 가지고 있다.

건물 일체형 태양광(Building Integrated Photovoltaic, BIPV)은 건물의 외관에 지장을 주지 않고 건물의 마감재로 공통적으로 사용되므로 건축비도 일부 절감하는 효과를 거둘 수 있지만 건축구조와 태양광전지 모듈의 설치 문제점들을 가지고 있다.

예를 들면, 태양광전지 모듈의 설치 각도에 따라 음영 부분이 발생하여 발전량 및 발전시간을 감소시키는 문제점이 있다. 설치 각도 문제로 인하여, 기존 인버터만 연결하는 방법에서는 최대전력추종(Maximum Power Point Tracking, MPPT)이 인버터 단일 방식으로 건물의 각도에 따라 발생하는 음영에 대응하지 못하여, 음영이 많이 발생하는 위치의 전압과 전류 값을 기준으로 최대전력추종값을 결정함으로 상대적으로 효율이 낮아지는 문제점이 있다.

단상 인버터를 스트링 단위로 설치하여 음영 현상에 따른 효율 저하를 최소화하는 노력이 있었다. 그러나 큰 용량을 일정 단위(예, 3KW)의 인버터로 나누어 설치하는 번거로움과 인버터 설치 공간의 문제가 발생한다. 그리고 여러 개의 단상 인버터를 3상으로 연결하면서 노이즈 및 역상 현상이 발생하여 특별한 접속함의 설치가 요구된다.

또한 태양광전지 모듈이 건물의 지붕 또는 벽의 일부를 형성하므로 태양광전지 모듈에서 발생하는 열을 해소하고 지붕 또는 벽에 설치 시 요구되는 풍압 및 수밀 특성을 고려하여야 한다. 그러나 이를 고려하지 못한 설치로 인하여 발열, 화재, 전력손실 및 건물의 누수가 발생되고 있다.

본 발명의 목적은 건물이 넓이 보다는 높이 위주로 건축이 되고 있는 관계로 태양광 발전장치를 설치하기 위하여 태양광전지 모듈 별로 최대전력추종을 구현하는 건물 일체형 태양광 발전장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 태양광전지 모듈 별로 전력변환장치를 적용하여 태양광 모듈 별로 최대전력추종을 구현하는 건물 일체형 태양광 발전장치를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 목적은 태양광전지 모듈 별로 마이크로 인버터 또는 마이크로 컨버터를 적용하여 태양광 모듈 별로 최대전력추종을 구현하는 건물 일체형 태양광 발전장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 건물 일체형 태양광 발전장치는 건물의 지붕 또는 벽을 형성하는 구조물에 프레임을 개재하여 설치되어 어레이(array)를 형성하는 복수의 태양광전지 모듈들, 상기 태양광전지 모듈의 인근에 설치되어 상기 태양광전지 모듈에 연결되는 입력 전선들과 출력부에 연결되는 출력 전선들을 수용하는 전선 덕트, 상기 전선 덕트에 설치되는 브래킷, 및 상기 브래킷에 기구적으로 결합되고 상기 입력 전선으로 상기 태양광전지 모듈 각각에 연결되어 상기 출력 전선으로 상기 출력부에 연결되어 변환된 전력을 출력하는 모듈 별 전력변환장치를 포함한다.

상기 전선 덕트는 지붕을 형성하는 구조물 상에 배치되어 상기 태양광전지 모듈의 하방에 설치되며, 상기 전선을 수용하는 수용공간을 형성하도록 상부가 개방되는 절곡 구조의 강재로 길게 형성될 수 있다.

상기 전선 덕트는 상방이 개방되는 단면을 가지도록 철판을 절곡하여 길게 형성되며, 상기 구조물에 배치되는 바닥부와 상기 바닥부의 양측에서 수직으로 절곡 형성된 제1 측벽부와 제2 측벽부를 포함할 수 있다.

상기 브래킷은 삽입되는 상기 모듈 별 전력변환장치를 수용하여 탄성적으로 고정하도록 철판을 절단하고 절곡하여 형성될 수 있다.

상기 브래킷은 상기 전선 덕트에 배치되는 바닥판, 상기 바닥판의 양측에 상향 수직으로 1차 절곡과 2차 절곡으로 형성된 제1 측방 고정편과 제2 측방 고정편, 및 상기 바닥판에 하향 수직으로 절곡 형성되는 제1 장착부와 제2 장착부를 포함하며, 상기 제1 장착부와 상기 제2 장착부는 상기 전선 덕트의 상기 제1 측벽부와 상기 제2 측벽부에 각각 장착될 수 있다.

상기 브래킷은 삽입 전방에서 상기 바닥판에 상향 수직으로 절곡 형성된 스토퍼, 및 삽입 후방에서 상기 바닥판에 형성되어 상기 모듈 별 전력변환장치에 연결되는 전선을 빼내는 배선구를 더 포함하며, 상기 제1 장착부와 상기 제2 장착부는 상기 배선구의 전방과 후방에 각각 설치될 수 있다.

상기 전선 덕트는 벽을 형성하는 구조물 측에 배치되어 태양광전지 모듈들 사이에 설치되며, 상기 전선을 수용하는 수용공간을 형성하도록 측방이 개방되는 절곡 구조의 강재로 길게 형성될 수 있다.

상기 전선 덕트는 측방이 개방되는 단면을 가지도록 철판을 절곡하여 길게 형성되며, 바닥부와 상기 바닥부의 양측에서 수직으로 절곡 형성되어 이웃하는 상기 태양광전지 모듈의 마주하는 측면들에 각각 밀착된 제1 측벽부와 제2 측벽부 및 상기 제1 측벽부와 상기 제2 측벽부에서 상기 바닥부와 평행하게 절곡 형성되어 이웃하는 상기 태양광전지 모듈의 평면들 상에 각각 밀착된 제1 플랜지부와 제2 플랜지부를 포함할 수 있다.

상기 브래킷은 바닥판, 상기 바닥판의 양측에 수직으로 1차 절곡과 2차 절곡으로 형성된 제1 측방 고정편과 제2 측방 고정편, 및 상기 바닥판에 수직으로 절곡 형성되는 제1 장착부와 제2 장착부를 포함하며, 상기 제1 장착부와 상기 제2 장착부는 상기 전선 덕트의 상기 제1 측벽부와 상기 제2 측벽부의 서로 마주하는 내면에 밀착되어 상기 제1 측벽부와 상기 제2 측벽부에 각각 장착될 수 있다.

상기 모듈 별 전력변환장치는 마이크로 인버터 및 마이크로 컨버터 중 하나로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 건물 일체형 태양광 발전장치는, 어레이를 형성하는 복수의 태양광전지 모듈들, 상기 태양광전지 모듈들 각각에 연결되어 직류를 교류로 변환하는 마이크로 인버터들, 상기 마이크로 인버터들을 연결하여 단상 전원을 연결하는 단상 전원 연결부, 및 상기 단상 전원 연결부에 연결되는 옥외 변압기를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 건물 일체형 태양광 발전장치는, 어레이를 형성하는 복수의 태양광전지 모듈들, 상기 태양광전지 모듈들 각각에 연결되어 직류를 직류로 변환하는 마이크로 컨버터들, 상기 마이크로 컨버터들을 연결하는 접속함, 상기 접속함에 연결되어 직류를 교류를 변환하는 인버터, 및 상기 인버터의 단상 전력에 연결되는 계통을 포함한다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예는 전선 덕트에 브래킷을 설치하고, 브래킷에 모듈 별 전력변환장치를 설치하여 모듈 별로 최대전력추종을 구현하므로 건물의 각도에 따른 태양광 발전장치의 설치각도 때문에 발생하는 음영에 따라 해당 태양광전지 모듈의 개별적인 최대전력추종점을 추적하여 최적의 전류와 전압 값을 유지함으로 해당 음영으로 발생하는 전력손실 및 발전시간 감소를 최소화할 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 모듈 별 전력변환장치(예로써, 마이크로 인버터 또는 마이크로 컨버터)를 적용하여 최대전력추종을 구현하므로 전력변환장치의 설치 공간을 최소화할 수 있고, 역상의 위험성과 고주파 등의 노이즈 문제를 최소화할 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 모듈 별 전력변환장치(예로써, 마이크로 인버터 또는 마이크로 컨버터)를 통하여 모듈 별로 전압 상태를 확인하여 태양광 발전장치의 상태, 태양광전지 모듈의 노화 등을 예측하므로 지붕 또는 벽에 설치되어 확인이 어려운 태양광전지 모듈의 상태를 효과적으로 감시 및 관리할 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 마이크로 인버터로 모듈 별로 최대전력추종을 구현하므로 인버터 전력을 최소화하여 고주파 노이즈 및 역상 등의 전력 문제를 최소화할 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 지붕에서 전선 덕트를 태양광전지 모듈의 인근에 설치하고, 벽에서 전선 덕트를 태양광전지 모듈들 사이에 설치하므로 태양광전지 모듈에 연결되는 전선들을 수용할 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 전선 덕트에 브래킷을 고정 설치하고, 삽입되는 모듈 별 전력변환장치를 브래킷에 수용하고 브래킷으로 탄성 고정하므로 모듈 별 전력변환장치의 설치 및 탈부착을 용이하게 하며 진동과 소음을 제거할 수 있다.

또한 본 발명의 일 실시예는 브래킷으로 모듈 별 전력변환장치의 넓은 면적이 외기에 노출되도록 고정하므로 모듈 별 전력변환장치에서 발생되는 열을 효과적으로 배출시켜 모듈 별 전력변환장치의 원활한 동작을 가능하게 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 건물 일체형 태양광 발전장치의 부분 사시도이다.
도 2는 도 1의 전선 덕트에 브래킷를 개재하여 모듈 별 전력변환장치가 설치된 상태의 사시도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 잘라서 도시한 단면도이다.
도 4는 도 2 및 도 3의 전선 덕트와 브래킷 및 모듈 별 전력변환장치를 분해한 상태의 사시도이다.
도 5는 마이크로 인버터를 사용하는 건물 일체형 태양광 발전장치의 블록도이다.
도 6은 마이크로 컨버터를 사용하는 건물 일체형 태양광 발전장치의 블록도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 건물 일체형 태양광 발전장치의 부분 사시도이다.
도 8은 도 7의 전선 덕트에 브래킷를 개재하여 모듈 별 전력변환장치가 설치된 상태의 정면도이다.
도 9는 도 8의 Ⅸ-Ⅸ 선을 따라 잘라서 도시한 단면도이다.
도 10은 도 8 및 도 9의 전선 덕트와 브래킷 및 모듈 별 전력변환장치를 분해한 상태의 사시도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

명세서 전체에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 건물 일체형 태양광 발전장치의 부분 사시도이다. 도 1을 참조하면, 제1 실시예의 건물 일체형 태양광 발전장치(100)는 구조물에 프레임을 개재하여 복수의 태양광전지 모듈들을 설치하여 어레이(array)를 형성한다.

건물 일체형 태양광 발전장치(100)는 적용되는 건물 외부면의 종류, 위치, 크기에 따라 태양광전지 모듈들을 다양하게 배열하여 형성될 수 있다. 제1 실시예의 건물 일체형 태양광 발전장치(100)는 지붕을 형성하는 구조물(10)에 프레임(20)을 개재하여 복수의 태양광전지 모듈들(30)을 설치하여 어레이를 형성한다.

도 2는 도 1의 전선 덕트에 브래킷를 개재하여 모듈 별 전력변환장치가 설치된 상태의 사시도이고, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 잘라서 도시한 단면도이며, 도 4는 도 2 및 도 3의 전선 덕트와 브래킷 및 모듈 별 전력변환장치를 분해한 상태의 사시도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 건물 일체형 태양광 발전장치(100)는 전선 덕트(40), 브래킷(50) 및 모듈 별 전력변환장치(60)를 포함한다. 전선 덕트(40)는 태양광전지 모듈(30)의 인근에 설치되는 전선들(70)을 수용하며, 전선들(70)을 수용 가능하도록 구성된다.

전선들(70)은 태양광전지 모듈(30)에 연결되는 입력 전선들(71)과 출력부(예를 들면, 도 5의 단상 전원 연결부(111) 또는 도 6의 접속함(121)에 연결되는 출력 전선들(72)을 포함할 수 있다.

브래킷(50)은 전선 덕트(40)에 고정 설치된다. 모듈 별 전력변환장치(60)는 브래킷(50)에 기구적으로 결합되고 전선(70) 중 입력 전선(71)으로 태양광전지 모듈(30) 각각에 연결되어 출력 전선(72)으로 변환된 전력을 출력부로 출력하도록 구성된다.

출력 전선(72)은 단상 전원 연결부(111)를 통하여 옥외 변압기(112)에 연결될 수 있고(도 5 참조), 출력 전선(72)은 접속함(121) 및 인버터(122)를 통하여 계통(123)에 연결될 수 있다(도 6 참조).

보다 구체적으로 설명하면, 전선 덕트(40)는 지붕을 형성하는 구조물(10) 상에 배치되어 태양광전지 모듈들(30)의 하방에 설치되며, 어레이를 형성하는 태양광전지 모듈들(30)을 따라 한 방향으로 길게 형성 및 배치된다.

전선 덕트(40)는 전선(70)을 수용하는 수용공간을 형성하도록 상부가 개방되는 절곡 구조의 강재로 형성된다. 따라서 같은 라인에 배치되는 태양광전지 모듈들(30)에 연결되는 전선들(70)은 같은 전선 덕트(40)에 수용된다.

일례로써, 전선 덕트(40)는 상방이 개방되는 단면을 가지도록 철판을 절곡하여 길게 형성될 수 있다. 즉 전선 덕트(40)는 바닥부(43)와 바닥부(43)의 폭 방향 양측에서 수직으로 절곡 형성된 제1 측벽부(41)와 제2 측벽부(42)를 포함하여, 전선들(70)을 수용할 수 있는 긴 홈 구조를 형성한다.

브래킷(50)은 삽입되는 모듈 별 전력변환장치(60)를 수용하여 탄성적으로 고정하도록 철판을 절단하고 절곡하여 형성된다. 브래킷(50)은 모듈 별 전력변환장치(60)의 용이한 설치를 가능하게 하고, 모듈 별 전력변환장치(60)의 탈부착을 용이하게 하며, 진동이나 통풍을 고려하여 발열 특성을 고려하였다.

일례로써, 브래킷(50)은 바닥판(55), 제1 측방 고정편(51)과 제2 측방 고정편(52), 및 제1 장착부(53)와 제2 장착부(54)를 포함한다. 철판을 절단하고 절곡할 때, 바닥판(55)은 브래킷(50)의 베이스를 형성 및 유지한다.

제1 측방 고정편(51)과 제2 측방 고정편(52)은 바닥판(55)의 양측에 상향하여 수직으로 1차 절곡되고 바닥판(55)에 평행하도록 1차 절곡된 부분에서 수직으로 2차 절곡되어 형성된다.

즉 제1 측방 고정편(51)과 제2 측방 고정편(52)은 바닥판(55)과 측방이 개방되어 서로 마주하여 삽입 가능한 구조를 형성하며 자체 탄성력으로 삽입되는 모듈 별 전력변환장치(60)를 탄성적으로 고정시킬 수 있다.

제1 측방 고정편(51)과 제2 측방 고정편(52)은 모듈 별 전력변환장치(60)를 고정시키며, 제1 장착부(53)와 제2 장착부(54)는 브래킷(50)을 전선 덕트(40)에 고정시킨다.

제1 장착부(53)와 제2 장착부(54)는 바닥판(55)에 하향하여 수직으로 절곡 형성된다. 제1 장착부(53)와 제2 장착부(54)는 전선 덕트(40)의 제1 측벽부(41)와 제2 측벽부(42)의 측면에 포개어지고, 체결부재(45)로 각각에 고정 설치된다.

또한 브래킷(50)은 스토퍼(56)와 배선구(57)를 더 포함할 수 있다. 스토퍼(56)는 삽입 전방에서 바닥판(55)에 상향하여 수직으로 절곡 형성된다. 스토퍼(56)는 제1 측방 고정편(51)과 제2 측방 고정편(52) 사이로 삽입되는 모듈 별 전력변환장치(60)의 삽입 한도를 설정하여, 모듈 별 전력변환장치(60)의 과삽입을 방지한다. 편의상, 삽입될 때 향하는 쪽이 전방이고 그 반대 쪽을 후방이라 한다.

배선구(57)는 삽입 후방에서 바닥판(55)에 형성되어 모듈 별 전력변환장치(60)에 연결되는 전선들(70)을 빼낼 수 있도록 형성된다. 배선구(57)는 모듈 별 전력변환장치(60)에 연결되는 전선들(70), 즉 입력 전선과 출력 전선을 빼내어 연결할 수 있게 한다.

전선들(70)은 모듈 별 전력변환장치(60)에 연결된 상태에서 전선 덕트(40)에 수용되어 안정적으로 고정될 수 있다. 도시하지는 않았지만 전선들이 수용된 전선 덕트에 절연부재를 삽입하고 절연부재와 전선 덕트를 타이로 묶어서 전선들을 더욱 견고하게 고정시킬 수도 있다.

제1 장착부(53)와 제2 장착부(54)는 배선구(57)의 전방과 후방에 각각 설치된다. 일례로써, 제1 장착부(53)와 제2 장착부(54)는 배선구(57)를 형성할 때 펀칭 공정으로 3변이 절단된 부분 중 적어도 일부와 바닥판(55)에 연결되는 부분으로 형성될 수 있다.

모듈 별 전력변환장치(60)는 브래킷(50)으로 삽입되어 바닥판(55), 제1 측방 고정편(51)과 제2 측방 고정편(52) 및 스토퍼(56)에 의하여 탄성적으로 고정 설치된다.

이와 같이, 전선 덕트(40) 및 브래킷(50)을 통하여 설치되는 모듈 별 전력변환장치(60)는 넓은 면적이 외기에 노출되므로 발생되는 열을 효과적으로 배출시켜 원활한 동작을 가능하게 한다.

모듈 별 전력변환장치(60)는 마이크로 인버터(61, 도 5 참조) 및 마이크로 컨버터(62, 도 6 참조) 중 하나로 형성될 수 있다. 마이크로 인버터들(61)은 직류를 교류로 변환하여 단상 전력을 출력한다(도 5 참조). 마이크로 컨버터들(62)은 직류를 직류로 변환하여 전력을 출력한다(도 6 참조).

도 5는 마이크로 인버터를 사용하는 건물 일체형 태양광 발전장치의 블록도이다. 도 5를 참조하면, 건물 일체형 태양광 발전장치(110)는 복수의 태양광전지 모듈들(30), 태양광전지 모듈들(30) 각각에 연결되는 마이크로 인버터들(61), 마이크로 인버터들(61)을 연결하여 단상 전원을 연결하는 단상 전원 연결부(111), 및 단상 전원 연결부(111)에 연결되는 옥외 변압기(112)를 포함한다.

즉 모듈 별 전력변환장치(60)인 마이크로 인버터(61)는 태양광전지 모듈들(30) 각각에 하나씩 연결된다. 이때, 태양광전지 모듈(30)은 마이크로 인버터(61)에 연결되고, 마이크로 인버터들(61)은 직류를 교류로 변환하여 단상 전력을 출력한다. 각각의 마이크로 인버터들(61)에서 출력된 단상 전력은 단상 전원 연결부(111)에서 단상 전원으로 합쳐지고, 합쳐진 단상 전원은 옥외 변압기(112)로 공급된다. 마이크로 인버터(61)는 단위 출력 400Wp 기준으로 220V 단상 전원을 출력한다.

도 6은 마이크로 컨버터를 사용하는 건물 일체형 태양광 발전장치의 블록도이다. 도 5를 참조하면, 건물 일체형 태양광 발전장치(120)는 복수의 태양광전지 모듈들(30), 태양광전지 모듈들(30) 각각에 연결되는 마이크로 컨버터들(62), 마이크로 컨버터들(62)을 연결하는 접속함(121), 접속함(121)에 연결되어 합쳐진 직류를 교류를 변환하는 인버터(122), 및 인버터(122)의 단상 전력에 연결되는 계통(123)을 포함한다.

즉 모듈 별 전력변환장치(60)인 마이크로 컨버터(62)는 태양광전지 모듈들(30) 각각에 하나씩 연결된다. 이때, 태양광전지 모듈(30)은 마이크로 컨버터(62)에 연결되고, 마이크로 컨버터들(62)은 직류를 직류로 변환하여 전력을 출력한다. 마이크로 컨버터들(62)은 접속함(121)에 연결되고, 접속함(121)은 인버터(122)에 연결되어 직류를 교류로 변환하여 단상 전력을 출력한다. 인버터(122)에서 출력된 단상 전력은 계통(123)으로 공급된다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 건물 일체형 태양광 발전장치(110, 120)는 마이크로 인버터(61) 또는 마이크로 컨버터(62)를 사용하여 태양광전지 모듈들(30) 각각에 하나씩 연결함으로써 모듈 별로 최대전력추종을 구현할 수 있다.

건물 일체형 태양광 발전장치(110, 120)는 건물의 각도에 따른 태양광 발전장치의 설치각도 때문에 발생하는 음영에 따라 해당 태양광전지 모듈(30)의 개별적인 최대전력추종점을 추적하여 최적의 전류와 전압 값을 유지함으로 해당 음영으로 발생하는 전력손실 및 발전시간 감소를 최소화할 수 있다.

건물 일체형 태양광 발전장치(110, 120)는 마이크로 인버터(61), 마이크로 컨버터(62)를 적용하여 최대전력추종을 구현하므로 모듈 별 전력변환장치(60; 61, 62)의 설치 공간을 최소화할 수 있고, 역상의 위험성과 고주파 등의 노이즈 문제를 최소화할 수 있다.

건물 일체형 태양광 발전장치(110, 120)는 마이크로 인버터(61), 마이크로 컨버터(62)를 통하여 모듈 별로 전압 상태를 확인하여 태양광 발전장치(110, 120)의 상태, 태양광전지 모듈(30)의 노화 등을 예측하고 모니터링 하므로 지붕 또는 벽에 설치되어 확인이 어려운 태양광전지 모듈(30)의 상태를 효과적으로 감시 및 관리할 수 있다.

이하에서 본 발명의 제2 실시예에 대하여 설명하며, 제1 실시예와 비교하여 동일한 구성을 생략하고, 서로 다른 구성을 설명한다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 건물 일체형 태양광 발전장치의 부분 사시도이다. 도 7을 참조하면, 제2 실시예의 건물 일체형 태양광 발전장치(200)는 벽을 형성하는 구조물(미도시)에 프레임(220)을 개재하여 복수의 태양광전지 모듈들(30)을 설치하여 어레이를 형성한다.

도 8은 도 7의 전선 덕트에 브래킷를 개재하여 모듈 별 전력변환장치가 설치된 상태의 정면도이고, 도 9는 도 8의 Ⅸ-Ⅸ 선을 따라 잘라서 도시한 단면도이며, 도 10은 도 8 및 도 9의 전선 덕트와 브래킷 및 모듈 별 전력변환장치를 분해한 상태의 사시도이다.

도 8 내지 도 10을 참조하면, 건물 일체형 태양광 발전장치(200)는 전선 덕트(80), 브래킷(50) 및 모듈 별 전력변환장치(60)를 포함한다. 전선 덕트(80)는 벽을 형성하는 구조물 측에 배치되어 태양광전지 모듈들(30) 사이에 설치되어 태양광전지 모듈(30)에 연결되는 전선들(70)을 수용하며, 수용 가능하도록 구성된다.

브래킷(50)은 전선 덕트(80)에 고정 설치된다. 보다 구체적으로 설명하면, 전선 덕트(80)는 벽을 형성하는 구조물 측에 배치되어 태양광전지 모듈들(30)의 측방에 설치되며, 어레이를 형성하는 태양광전지 모듈들(30)을 따라 한 방향으로 길게 형성 및 배치된다.

전선 덕트(80)는 전선(70)을 수용하는 수용공간을 형성하도록 측방이 개방되는 절곡 구조의 강재로 형성된다. 따라서 인접하는 두 라인에 배치되는 태양광전지 모듈들(30)에 연결되는 전선들(70)은 같은 전선 덕트(80)에 수용된다.

일례로써, 전선 덕트(80)는 측방이 개방되는 단면을 가지도록 철판을 절곡하여 길게 형성될 수 있다. 즉 전선 덕트(80)는 바닥부(83)와 바닥부(83)의 양측에서 수직으로 절곡 형성되어 이웃하는 상기 태양광전지 모듈의 마주하는 측면들에 각각 밀착된 제1 측벽부(81)와 제2 측벽부(82), 및 제1 플랜지부(85)와 제2 플랜지부(86)를 포함하여, 전선들(70)을 수용할 수 있는 긴 홈 구조를 형성한다.

제1 플랜지부(85)와 제2 플랜지부(86)는 제1 측벽부(81)와 제2 측벽부(82)에서 바닥부(83)와 평행하게 절곡 형성되어 이웃하는 태양광전지 모듈(30)의 평면들에 각각 밀착된다. 제1 플랜지부(85)와 제2 플랜지부(86)는 태양광전지 모듈(30) 단부와 넓은 면적으로 접촉되어 안정된 지지 구조를 형성한다.

브래킷(50)의 제1 장착부(53)와 제2 장착부(54)는 전선 덕트(80)의 제1 측벽부(81)와 제2 측벽부(82)의 서로 마주하는 내면에 밀착되어 제1 측벽부(81)와 제2 측벽부(82)에 각각 체결부재(45)로 장착된다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것이 아니고 청구범위와 발명의 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

10: 구조물 20, 220: 프레임
30: 태양광전지 모듈 40, 80: 전선 덕트
41, 81: 제1 측벽부 42, 82: 제2 측벽부
43, 83: 바닥부 45: 체결부재
50: 브래킷 51, 52: 제1, 제2 측방 고정편
53: 제1 장착부 54: 제2 장착부
55: 바닥판 56: 스토퍼
57: 배선구 60: 모듈 별 전력변환장치
61: 마이크로 인버터 62: 마이크로 컨버터
70: 전선 85, 86: 제1, 제2 플랜지부
100, 200: 건물 일체형 태양광 발전장치
110, 120: 건물 일체형 태양광 발전장치
111: 단상 전원 연결부 112: 옥외 변압기
121: 접속함 122: 인버터
123: 계통

Claims (12)

1. 건물의 지붕 또는 벽을 형성하는 구조물에 프레임을 개재하여 설치되어 어레이(array)를 형성하는 복수의 태양광전지 모듈들;
   상기 태양광전지 모듈의 인근에 설치되어 상기 태양광전지 모듈에 연결되는 입력 전선들과 출력부에 연결되는 출력 전선들을 수용하는 전선 덕트;
   상기 전선 덕트에 설치되는 브래킷; 및
   상기 브래킷에 기구적으로 결합되고 상기 입력 전선으로 상기 태양광전지 모듈 각각에 연결되어 상기 출력 전선으로 상기 출력부에 연결되어 변환된 전력을 출력하는 모듈 별 전력변환장치
   를 포함하며,
   상기 전선 덕트는 지붕을 형성하는 구조물 상에 배치되어 상기 태양광전지 모듈의 하방에 설치되며, 상기 전선을 수용하는 수용공간을 형성하도록 상부가 개방되는 절곡 구조의 강재로 길게 형성되고,
   상기 전선 덕트는 상방이 개방되는 단면을 가지도록 철판을 절곡하여 길게 형성되며, 상기 구조물에 배치되는 바닥부와 상기 바닥부의 양측에서 수직으로 절곡 형성된 제1 측벽부와 제2 측벽부를 포함하고,
   상기 브래킷은 상기 전선 덕트에 배치되는 바닥판, 상기 바닥판의 양측에 상향 수직으로 1차 절곡과 2차 절곡으로 형성된 제1 측방 고정편과 제2 측방 고정편, 및 상기 바닥판에 하향 수직으로 절곡 형성되는 제1 장착부와 제2 장착부를 포함하며,
   상기 제1 장착부와 상기 제2 장착부는 상기 전선 덕트의 상기 제1 측벽부와 상기 제2 측벽부에 각각 장착되고,
   상기 브래킷은 삽입 전방에서 상기 바닥판에 상향 수직으로 절곡 형성된 스토퍼, 및 삽입 후방에서 상기 바닥판에 형성되어 상기 모듈 별 전력변환장치에 연결되는 전선을 빼내는 배선구를 더 포함하며,
   상기 모듈 별 전력변환장치는 상기 브래킷으로 삽입되어 상기 바닥판, 상기 제1 측방 고정편과 상기 제2 측방 고정편 및 상기 스토퍼에 의하여 탄성적으로 고정 설치되며, 상기 제1 측방 고정편과 상기 제2 측방 고정편 및 상기 스토퍼 사이의 넓은 면적으로 외기에 노출되는, 건물 일체형 태양광 발전장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1 항에 있어서,
   상기 브래킷은
   삽입되는 상기 모듈 별 전력변환장치를 수용하여 탄성적으로 고정하도록 철판을 절단하고 절곡하여 형성되는, 건물 일체형 태양광 발전장치.
5. 삭제
6. 제4 항에 있어서,
   상기 제1 장착부와 상기 제2 장착부는
   상기 배선구의 전방과 후방에 각각 설치되는, 건물 일체형 태양광 발전장치.
7. 건물의 지붕 또는 벽을 형성하는 구조물에 프레임을 개재하여 설치되어 어레이(array)를 형성하는 복수의 태양광전지 모듈들;
   상기 태양광전지 모듈의 인근에 설치되어 상기 태양광전지 모듈에 연결되는 입력 전선들과 출력부에 연결되는 출력 전선들을 수용하는 전선 덕트;
   상기 전선 덕트에 설치되는 브래킷; 및
   상기 브래킷에 기구적으로 결합되고 상기 입력 전선으로 상기 태양광전지 모듈 각각에 연결되어 상기 출력 전선으로 상기 출력부에 연결되어 변환된 전력을 출력하는 모듈 별 전력변환장치
   를 포함하며,
   상기 전선 덕트는 벽을 형성하는 구조물 측에 배치되어 태양광전지 모듈들 사이에 설치되며, 상기 전선을 수용하는 수용공간을 형성하도록 측방이 개방되는 절곡 구조의 강재로 길게 형성되고,
   상기 전선 덕트는 측방이 개방되는 단면을 가지도록 철판을 절곡하여 길게 형성되며, 바닥부와 상기 바닥부의 양측에서 수직으로 절곡 형성되어 이웃하는 상기 태양광전지 모듈의 마주하는 측면들에 각각 밀착된 제1 측벽부와 제2 측벽부 및 상기 제1 측벽부와 상기 제2 측벽부에서 상기 바닥부와 평행하게 절곡 형성되어 이웃하는 상기 태양광전지 모듈의 평면들 상에 각각 밀착된 제1 플랜지부와 제2 플랜지부를 포함하고,
   상기 브래킷은 바닥판, 상기 바닥판의 양측에 수직으로 1차 절곡과 2차 절곡으로 형성된 제1 측방 고정편과 제2 측방 고정편, 및 상기 바닥판에 수직으로 절곡 형성되는 제1 장착부와 제2 장착부를 포함하며,
   상기 제1 장착부와 상기 제2 장착부는 상기 전선 덕트의 상기 제1 측벽부와 상기 제2 측벽부의 서로 마주하는 내면에 밀착되어 상기 제1 측벽부와 상기 제2 측벽부에 각각 장착되고,
   상기 브래킷은 삽입 전방에서 상기 바닥판에 상향 수직으로 절곡 형성된 스토퍼, 및 삽입 후방에서 상기 바닥판에 형성되어 상기 모듈 별 전력변환장치에 연결되는 전선을 빼내는 배선구를 더 포함하며,
   상기 모듈 별 전력변환장치는 상기 브래킷으로 삽입되어 상기 바닥판, 상기 제1 측방 고정편과 상기 제2 측방 고정편 및 상기 스토퍼에 의하여 탄성적으로 고정 설치되며, 상기 제1 측방 고정편과 상기 제2 측방 고정편 및 상기 스토퍼 사이의 넓은 면적으로 외기에 노출되는, 건물 일체형 태양광 발전장치..
8. 삭제
9. 삭제
10. 제1 항, 제4 항, 제6 항 및 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모듈 별 전력변환장치는
    마이크로 인버터 및 마이크로 컨버터 중 하나로 형성되는 건물 일체형 태양광 발전장치.
11. 제1 항, 제4 항, 제6 항 및 제7 항 중 어느 한 항의 건물 일체형 태양광 발전장치에 있어서,
    어레이를 형성하는 복수의 태양광전지 모듈들;
    상기 태양광전지 모듈들 각각에 연결되어 직류를 교류로 변환하는 마이크로 인버터들;
    상기 마이크로 인버터들을 연결하여 단상 전원을 연결하는 단상 전원 연결부; 및
    상기 단상 전원 연결부에 연결되는 옥외 변압기
    를 포함하는 건물 일체형 태양광 발전장치.
12. 제1 항, 제4 항, 제6 항 및 제7 항 중 어느 한 항의 건물 일체형 태양광 발전장치에 있어서,
    어레이를 형성하는 복수의 태양광전지 모듈들;
    상기 태양광전지 모듈들 각각에 연결되어 직류를 직류로 변환하는 마이크로 컨버터들;
    상기 마이크로 컨버터들을 연결하는 접속함;
    상기 접속함에 연결되어 직류를 교류를 변환하는 인버터; 및
    상기 인버터의 단상 전력에 연결되는 계통
    을 포함하는 건물 일체형 태양광 발전장치.
    

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