KR102436945B1 - 광기전 시스템 보호 - Google Patents

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KR102436945B1
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앤드류 제이 포넥
대런 하우
벤자민 에이 존슨
다니엘 제이엠 마렌
윌리암 제임스 댈리
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선파워 코포레이션
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Abstract

방법은 인버터에 결합된 일정 세트의 태양 전지들의 하나 이상의 성능 메트릭을 측정하는 단계를 포함한다. 적어도 성능 메트릭들이 제1 기준을 충족하는 것에 기초하여, 상기 세트의 태양 전지들의 제1 서브세트가 디스에이블되어, 인버터에 제공되는 전압, 전력, 또는 전류를 감소시킨다. 적어도 성능 메트릭들이 제2 기준을 충족하는 것에 기초하여, 상기 세트의 태양 전지들의 제2 서브세트가 디스에이블되어, 인버터에 제공되는 전압, 전력, 또는 전류를 추가로 감소시킨다.

Description

광기전 시스템 보호{PHOTOVOLTAIC SYSTEM PROTECTION}
본 출원은, 35 U.S.C. § 119(e)에 따라, 2014년 5월 27일에 출원되고, 발명자가 앤드류 J. 포닉(Andrew J. Ponec) 등이고, 발명의 명칭이 "Method for Improving Photovoltaic System Performance while Utilizing Voltage-Limiting Device"인, 미국 가출원 제62/003,046호의 이익을 주장한다.
본 개시내용은 일반적으로 광기전 모듈에 관한 것으로 더욱 상세하게는 태양 발전 시스템 내의 컴포넌트 보호에 관한 것이다.
광기전 셀은 태양광 발전에 널리 사용된다. 시스템 설계자는 종종 태양 발전 설비의 컴포넌트들을 결정할 때 다양한 비용 및 이익들을 절충한다. 다양한 설계 고려사항은 광기전 전지들의 배치를 위한 이용가능한 면적량, 예상 기상 조건, 하루 중 그리고 다양한 계절 중 예상 태양광의 예상량의 변동, 및 설비에 의해 제공될 원하는 전력량을 포함한다.
또한, 경제적 요인들도 설계 선택에서 역할을 한다. 예를 들어, 이용가능한 면적의 제한 내에서--일반적으로 더 많은 광기전 모듈들을 구비한 더 큰 설비를 설치함으로써 더 많은 전력이 획득될 수 있다. 그러나 대형 설비는 일반적으로 초기 비용을 증가시킨다. 따라서, 시스템 설계자는 광기전 모듈, 인버터, 및 기타 컴포넌트들의 비용; 필요로 할 때 지역 유틸리티 사업자로부터 추가 전기를 구입할 필요가 없음으로 인해 절약될 수 있는 금액; 및 초과 생산되는 전기가 지역 유틸리티 사업자에게 팔릴 수 있는 가격을 염두에 둬야 할 수 있다. 이러한 설계 선택들 중 일부는 미래의 경제적 조건들의 추정치들에 기초한 복잡한 계산을 수반할 수 있지만, 이것들은 모두 일반적으로 태양 설비를 배치하는 현재 비용을 감소시키면서 일부 목표를 달성하는 것을 포함한다. 다양한 상황들에서, 설비의 컴포넌트들을 효율적으로 이용하는 설계를 채용하는 것이 이득이 된다.
본 개시내용의 이익, 특징부, 및 이득이 다음의 설명, 및 첨부 도면에 관련하여 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 2개의 광기전 모듈을 사용하는 광기전 설비(100)의 일 예시를 도시한다.
도 2는 도 1의 예시 설비에 대한 I-V 곡선의 그래프의 예시이다.
도 3은 직렬로 연결된 2개의 모듈에 의해 생산되는 전압과 개별적인 모듈에 의해 생산되는 평균 전압 사이의 관계의 일 예시를 보여주는 그래프이다.
도 4는 부분단락형 광기전 모듈(400)의 예시를 도시한다.
도 5는 도 4에 도시된 모듈과 같은 3개의 광기전 모듈을 이용하는 광기전 설비(500)의 일 예시를 도시한다.
도 6은 직렬로 연결된 3개의 부분단락형 모듈에 의해 생산되는 전압과 단락되지 않은 개별적인 모듈들에 의해 생산될 수 있는 평균 전압 사이의 관계의 일 예시를 도시하는 그래프이다.
도 7은 부분 단락되는 3개의 광기전 모듈을 이용하는 광기전 설비(700)의 일 예시를 도시한다.
도 8은 상이한 임계치들을 갖는 직렬로 연결된 3개의 부분단락형 모듈에 의해 생산되는 전압과 단락되지 않은 개별적인 모듈들에 의해 생산될 수 있는 평균 전압 사이의 관계의 일 예시를 도시하는 그래프이다.
도 9는 부분 단락되는 3개의 광기전 모듈을 이용하는 광기전 설비(900)의 일 예시를 도시한다.
도 10은 태양 전지들의 집합체에 의해 생성되는 전압을 제한하기 위한 방법의 일 예시의 흐름도이다.
도 11은 컴퓨터 시스템의 일 실시예의 블록도이다.
하기의 상세한 설명은 본질적으로 단지 예시적인 것이며, 본 출원의 주제의 실시예 또는 그러한 실시예의 사용을 제한하도록 의도되지 않는다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 단어 "예시적인"은 "예, 사례, 또는 실례로서의 역할을 하는" 것을 의미한다. 본 명세서에서 예시적인 것 또는 예시로서 기술된 임의의 구현예 또는 실시예는 반드시 다른 구현예들에 비해 바람직하거나 유리한 것으로 해석되어야 하는 것은 아니다. 또한, 전술한 기술분야, 배경기술, 간략한 요약, 또는 하기의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서 제시되는 임의의 명시적 또는 묵시적 이론에 의해 구애되도록 의도되지 않는다.
본 명세서는 "일 실시예" 또는 "실시예" 또는 "일 예시" 또는 "예시"에 대한 언급을 포함한다. "일 실시예에서" 또는 "실시예에서"와 같은 어구의 출현은 반드시 동일한 실시예 또는 예시를 지칭하는 것은 아니다. 특정 특징부, 구조, 또는 특성이 본 개시내용과 일치하는 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다.
용어. 하기 단락들은(첨부된 청구범위를 포함한) 본 개시내용에서 보여지는 용어들에 대한 정의 및/또는 맥락을 제공한다:
"포함하는". 이 용어는 개방형(open-ended)이다. 첨부된 청구범위에서 사용되는 바와 같이, 이 용어는 추가적인 구조물 또는 단계를 배제하지 않는다.
"~하도록 구성된". 다양한 유닛들 또는 구성 요소들이 작업 또는 작업들을 수행 "하도록 구성된" 것으로 기술되거나 청구될 수 있다. 그러한 맥락에서, "하도록 구성된"은 유닛들/구성 요소들이 동작 동안에 이들 작업 또는 작업들을 수행하는 구조물을 포함한다는 것을 나타냄으로써 구조물을 함축하는 데 사용된다. 이와 같이, 유닛/구성요소는 명시된 유닛/구성요소가 현재 동작 중이지 않을 때에도(예를 들어, 온(on)/활성(active) 상태가 아닐 때에도) 작업을 수행하도록 구성된 것으로 언급될 수 있다. 유닛/회로/구성요소가 하나 이상의 작업을 수행 "하도록 구성된" 것임을 언급하는 것은, 그 유닛/구성요소에 대해 35 U.S.C §112(f)를 적용하지 않고자 명백히 의도하는 것이다.
"제1", "제2" 등. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 이러한 용어들은 이들의 뒤에 오는 명사에 대한 라벨로서 사용되며, (예를 들어, 공간적, 시간적, 논리적 등의) 임의의 유형의 순서를 암시하지 않는다. 예를 들어, PV 모듈 내의 태양 전지들의 "제1" 스트링의 언급은 이 스트링이 시퀀스 내의 첫번째 스트링임을 반드시 의미하는 것은 아닌데, 대신에 용어 "제1"은 이 스트링을 다른 스트링(예컨대, "제2" 스트링)으로부터 구별하기 위해 사용된다.
"~에 기초하여". 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 이러한 용어는 결정에 영향을 미치는 하나 이상의 인자를 기술하는 데 사용된다. 이러한 용어는 결정에 영향을 미칠 수 있는 추가 인자를 배제하지 않는다. 즉, 결정이 오직 이들 인자에 기초하거나, 적어도 부분적으로 이들 인자에 기초할 수 있다. 어구 "B에 기초하여 A를 결정하다"를 고려해보기로 한다. B가 A의 결정에 영향을 미치는 인자일 수 있지만, 그러한 어구는 A의 결정이 또한 C에 기초하는 것을 배제하지 않는다. 다른 예에서, A는 B에만 기초하여 결정될 수 있다.
"결합된" - 하기의 설명은 함께 "결합되는" 요소 또는 노드 또는 특징부를 언급한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 명시적으로 달리 언급되지 않는 한, "결합된"은 하나의 요소/노드/특징부가, 반드시 기계적으로는 아니게, 다른 요소/노드/특징부에 직접적으로 또는 간접적으로 결합됨(또는 그것과 직접적으로 또는 간접적으로 연통됨)을 의미한다.
"억제하다" - 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 억제하다는 효과를 감소 또는 최소화시키는 것을 기술하는 데 사용된다. 컴포넌트 또는 특징부가 작동, 모션 또는 조건을 억제하는 것으로 기술될 때, 이는 결과 또는 성과 또는 향후 상태를 완전하게 방지할 수 있다. 또한, "억제하다"는, 그렇지 않을 경우 발생할 수도 있는 성과, 성능 및/또는 효과의 감소 또는 완화를 또한 지칭할 수 있다. 따라서, 구성요소, 요소 또는 특징부가 결과 또는 상태를 억제하는 것으로 지칭될 때, 이는 결과 또는 상태를 완전하게 방지 또는 제거할 필요는 없다.
또한, 소정 용어가 또한 단지 참조의 목적으로 하기 설명에 사용될 수 있으며, 이에 따라 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 예를 들어, "상부", "하부", "위", 및 "아래"와 같은 용어는 참조되는 도면에서의 방향을 지칭한다. "전면", "배면", "후방", "측방", "외측", 및 "내측"과 같은 용어는 논의 중인 구성요소를 기술하는 본문 및 관련 도면을 참조함으로써 명확해지는 일관된, 그러나 임의적인 좌표계 내에서 구성요소의 부분들의 배향 및/또는 위치를 기술한다. 그러한 용어는 위에서 구체적으로 언급된 단어, 이의 파생어 및 유사한 의미의 단어를 포함할 수 있다.
광기전 설비의 주요 컴포넌트들 중 하나는 광기전 전지, 또는 태양 전지의 집합체이다. 각각의 태양 전지는 일반적으로 반도체 웨이퍼 상에 구성되고, 태양 전지가 적절한 광에 의해 조사될 때 전력을 얻는 데 사용되는 2개의 리드를 구비한다. 광기전 설비 내의 기타 컴포넌트들은 기타 요소들 중에서 다양한 커넥터, 계량기, 모니터, 인버터, 장착 컴포넌트, 태양 추적 디바이스, 배터리, 및 회로 차단기를 포함한다.
인버터는 일반적으로 광기전 설비를 배치할 때 비용상 무시할 수 없는 부분을 대표한다. 따라서, 더 효율적으로 인버터를 사용하도록 돕고/돕거나 설비에 필요한 인버터의 수를 줄이는 설계, 기술, 구조, 또는 절차를 채용하는 것이 유익할 수 있다.
인버터는 전력망 연결 설비와 같은 교류(AC) 전력을 제공하는 설비와 특히 관련이 있다. 인버터를 이용하여, 태양 전지에 의해 생산되는 직류(DC) 전력을 전력망 파형에 동기화되는 AC 전력으로 변환한다. 또한, 인버터는 전력망 상의 전기 고장의 경우에 (예컨대, 직원이 전력망 상에서 수리를 수행하고 있을 수 있는 동안 전력망에 에너지를 공급하는 것을 방지하기 위하여) 자동으로 광기전 설비를 전력망으로부터 단절시키도록 구성될 수 있다. 인버터에 대한 통상적인 입력 DC 전력 / 출력 AC 전력 비율의 범위는 종종 1.1 내지 1.5이지만, 다른 값을 갖는 인버터가 드문 것은 아니다.
인버터는 최대 전력점(MPP) 추적을 수행하는 컴포넌트들이 장착될 수 있다. MPP 추적을 이용하여, 광기전 설비의 동작 중 태양 전지들의 집합체에 의해 보이는 부하를 조정한다. 너무 낮은 부하 또는 너무 높은 부하는 태양 전지들의 비효율적인 사용을 야기할 수 있기 때문에 MPP 추적은 유익하다. 예를 들어, 극단적인 개방 회로 동작(무한 부하 임피던스 / 0 전류) 및 단락 회로 동작(0 부하 임피던스 / 0 전압)에서, 태양 전지들에 의해 전달되는 전력은 0이다. MPP 추적을 이용하여, 인버터는 변화하는 환경 조건(예컨대, 빛의 세기, 그림자, 온도)에 응답하여 내부 스위치들 또는 기타 동작 특징부들의 듀티 사이클을 조정한다. 이 조정들은 인버터에 결합된 태양 전지들에 의해 경험되는 유효 임피던스를 변경한다.
이 추적 조정들은 인버터에 의해 실질적으로 연속적으로 수행되어, 태양 전지들에 의해 보이는 부하가 현재 조건에 대하여 태양 전지들로부터 이용가능한 최대 전력을 얻도록 할 수 있다. 다양한 설계들에서, 인버터 내의 MPP 추적 시스템은 일정 세트의 태양 전지들로부터 출력되는 전압 및/또는 전류를 모니터할 수 있다. MPP 추적 시스템은 이어서 인버터의 레지스턴스를 조정하여 인버터가 태양 전지들로부터 최대 전력을 끌어내도록 할 수 있다.
많은 광기전 태양 에너지 시스템들에서, 다수의 태양 전지는 모듈 내에서 직렬로 유선 연결되고, 이 모듈들 또한 직렬로 유선 연결된다. 이어서 이 배열의 출력 전력은 인버터 또는 기타 전력 변환 또는 저장 디바이스에 공급된다. 경제적인 이유들로, 가능한 많은 태양광 모듈을 하나의 스트링에 배치하여 시스템에서 스트링의 전체 숫자를 최소화하는 것이 유리하다(각각의 스트링은 추가적인 배선, 노동력, 및 기타 비용을 발생시키기 때문임).
도 1은 2개의 광기전 모듈을 사용하는 광기전 설비(100)의 일 예시를 도시한다. 이 예시에서, 설비(100)는 2개의 태양광 모듈(110, 120) 및 인버터(150)를 포함한다. 모듈(110, 120)은 각각 직렬로 연결된 복수의 태양 전지를 포함한다. 다양한 상황들에서, 광기전 모듈은 패널로 불릴 수 있다. 따라서, 이 예시에서, 각각의 모듈에 의해 생성되는 전압은 모듈 내의 태양 전지들에 의해 생성되는 전압들의 합이다. 모듈(110, 120)은 또한 인버터(150)에 대하여 직렬로 연결된다. 따라서 모듈들에 의해 생성되는 전체 전압은 모듈(110, 120)에 의해 생성되는 전압들의 합이다.
모듈(110, 120)에 의해 전달되는 이 전압은 도 1에서 V 모듈로 언급된다. 모듈에 의해 전달되는 전류는 도 1에서 I 모듈로 언급된다. 전류 및 전압의 값은 다양한 장비 요인들, 예컨대 모듈 내의 태양 전지들의 개수 및 유형에 따라 달라진다. 그것들은 또한 환경 요인들, 예컨대 온도 및 모듈 상의 조사에 따라 달라진다. 또한, 그것들은 부하, 인버터(150)에 의해 나타나는 임피던스에 따라 달라진다.
도 2는 도 1의 예시 설비에 대한 I-V 곡선의 그래프의 예시이다. 두 곡선은: I-V 곡선(210) 및 I-V 곡선(220)을 도시한다. 곡선(220)은 도 1의 모듈(110, 120)이 최적 환경 조건에 있을 때 I 모듈과 V 모듈 사이의 관계를 도시한다. 예를 들어, 곡선(220)은 모듈이 추운 온도에서, 가리는 그림자 없이, 수직 입사하는 태양 직사광선에 의해 조사될 때의 I-V 관계를 도시할 수 있다. 이러한 조건 하에서, 모듈은 높은 전력을 생성할 수 있다.
모듈에 의해 생성되는 실제 전력은 출력 전류와 전압의 곱이다: I 모듈 × V 모듈. 이 수량은 모듈들이 연결된 부하의 양에 따라 달라진다. 예를 들어, 곡선(220)의 좌측에서, 전류는 높지만 전압은 낮다. 단락 회로 부하의 극단적인 상황에서, I 모듈은 최대지만 V 모듈은 실질적으로 0이어서, 출력 전력은 0이다. 다른 극단적인 예시로서, 곡선(220)의 우측에서, 전압은 높지만 전류는 낮다. 개방 회로 부하의 극단적인 상황에서, V 모듈은 최대값(V oc-max)이지만 I 모듈은 실질적으로 0이어서, 출력 전력은 또한 0이다.
곡선(220) 상의 최대 전력점(222)이 mpp-2로서 표시된다. 이것은 I 모듈 × V 모듈의 곱이 곡선(220) 상에서 그것의 최대값을 가질 때의 상황이다. 이 최대 전력 전달을 달성하기 위하여, 모듈 상의 부하는 특정값으로 조정되어야 할 필요가 있다. 도 2에서, 이 값은 임피던스 Z 2로서 표시되고; 이는 점 mpp-2에서의 V 모듈 대 I 모듈의 비율이다. 이 임피던스가 곡선(220)의 조건 하에서 모듈에 제공되는 경우, 모듈들은 이 조건들에서 전압 V mpp-2 및 최대 전력을 생성한다. 일반적으로, 도 1의 인버터(150)와 같은 인버터는 (예컨대, Z 2와 같은 최적값을 찾기 위하여) 자신의 임피던스를 조정함으로써 인버터가 최대 전력점에서 동작하도록 하는 MPP 추적 시스템(155)이 장착될 수 있다.
곡선(210)은 모듈(110, 120)이 차선(sub-optimal)의 환경 조건에 있을 때의 I 모듈과 V 모듈 사이의 관계를 도시한다. 예를 들어, 곡선(210)은 모듈들이 직사광선이 아닌 태양광선에 의해 및/또는 수직으로 입사하지 않고/않거나 따뜻한 온도에서, 및/또는 그림자가 약간 가리면서 조사될 때의 I-V 관계를 도시할 수 있다. 이러한 조건 하에서, 모듈은 자신의 최고 전력을 생성할 수 없다. 곡선(210) 상에서 얻은 전류는 (대응하는 전압에서) 곡선(220)에 대한 전류보다 낮다. 또한, 곡선(210) 상에서 구한 최대(개방 회로) 전압 V oc-1은 곡선(220) 상의 최대 전압 V oc-max보다 작다.
곡선(220)처럼, 곡선(210)은 최대 전력점(212)(mpp-1)을 갖는다. 이 예시에서, mpp-1 상황은 mpp-2와 상이한 부하 조건 하에서 일어난다. 곡선(210)의 조건인 경우, 최적 임피던스를 이용하여, 모듈들은 곡선(210)의 조건들에 대하여 전압 V mpp-1 및 최대 전력을 생성한다. 이 도면에서, 곡선(210) 상의 최대 전력점은 부하 임피던스 Z 1를 이용하여 달성되는 반면, 곡선(220) 상의 최대 전력점은 부하 임피던스 Z 2를 이용하여 달성된다. 이 예시는 이러한 조건들에서 최대 전력을 얻기 위하여, MPP 추적 시스템(155)이 상이한 환경 조건 하에서 인버터에 의해 제공되는 부하를 조정할 필요가 있음을 도시한다.
다양한 상황들에서, MPP 추적 시스템은 최대 전력점에서의 동작을 유도하는 부하를 제공하지 못할 수 있다. 예를 들어, 인버터는 전력 제한(도 2에 도시되지 않음)에 처할 수 있고, 그 제한을 초과하는 전력을 받아들이는 경우 손상을 입을 수 있다. 예를 들어, 인버터의 전력 제한은 mpp-1에서 전달되는 전력보다 높을 수 있고, 이런 경우 MPP 추적 시스템(155)은 안전하게 곡선(210)의 환경 조건에서 mpp-1에서의 동작을 유지할 수 있다.
그러나, 인버터의 전력 제한이 mpp-2에서 전달되는 전력보다 낮을 수 있고, 이런 경우 MPP 추적 시스템(155)은 곡선(220)의 환경 조건에서 mpp-2로부터 멀리 동작을 조정해야 할 수도 있다. 예를 들어, MPP 추적 시스템(155)은 인버터(150)의 임피던스를 감소시켜, V mpp-2보다 낮은 전압, 및 안전한 더 낮은 전력에서의 동작을 유도할 수 있다. 더 통상적으로, MPP 추적 시스템(155)은 인버터(150)의 임피던스를 증가시켜, V mpp-2보다 더 높은 전압, 및 안전한 더 낮은 전력에서의 동작을 유도할 수 있다.
도 2는 또한 인버터(150)와 같은 인버터가 견딜 수 있는 최대 전압 제한(250)을 표현하는 수직 파선을 포함한다. 일반적으로, 인버터는 상대적으로 고가의 디바이스일 수 있고, 과도한 전압에 노출되면 손상을 입을 수 있다. 이 예시에서, 인버터(150)는 최대 V 인버터-제한의 전압을 받아들이는 것으로 평가된다. 따라서, 설비 내의 기타 컴포넌트들은 이 제한을 초과하는 과도한 전압이 인버터에 제공되지 않도록 설계되어야 한다.
태양 발전 설비 내의 인버터를 보호하는 한가지 방법은 인버터에 직렬로 결합된 태양 전지들의 수를 제한하여 그것들이 생성할 수 있는 최대 전압이 인버터에 대하여 수용가능한 전압보다 작도록 보장하는 것이다. 예를 들어, 이 상황은 도 2의 예시에서 달성되는데, V oc-max는 V 인버터 제한보다 작다. 따라서, 인버터는 최적 동작 조건을 갖춘 밝은 대낮에도, (예컨대, 인버터에 대하여 안전하지 않은 전력 레벨을 피하기 위하여) 심지어 인버터 내의 MPP 추적 시스템이 V mpp-2를 초과하는 전압에서 동작할 필요가 있는 상황에서도 보호된다.
이러한 방식으로 태양 전지들의 수를 제한하는 것은 과도한 전압으로부터 인버터를 보호한다. 그러나, 이 설계 선택에는 일부 비효율성이 존재한다. V oc-max가 V 인버터 제한보다 낮도록 태양 전지들의 수를 제한하는 것은 약간 흐린 날과 같은 통상적인 동작 조건 하에서, 최대 전력점(예컨대 mpp-1)이 종종 전압 제한 V 인버터 제한보다 상당히 낮다는 것을 의미한다. 이 전압 간의 차이는 전지 기술 및 설비의 상세사항에 따라 달라지지만, 종종 25% 또는 그 이상으로 크다. 따라서, 시스템은 일반적으로 인버터의 안전 제한보다 훨씬 낮은 전압에서 동작할 수 있다.
도 3은 직렬로 연결된 2개의 모듈(V 모듈)에 의해 생산되는 전압과 개별적인 모듈에 의해 생산되는 평균 전압(<모듈 전압>) 사이의 관계의 일 예시를 보여주는 그래프이다. 이 예시에서, 도 1의 모듈(110, 120)과 같은 2개의 모듈이 직렬로 연결되어 두 패널의 전압이 더해지도록 한다. 따라서 그래프는 2의 기울기를 갖는 선이다. 패널들은, 그것들의 최대 전압(이 예시에서 V oc-max=250 V)의 각각을 더한 것이 모듈에 대한 부하로서 사용되는 인버터에 수용가능한 제한 전압(이 예시에서 V 인버터 제한=510 V)보다 낮도록 선택될 수 있다.
그러나, 도시된 바와 같이, 시스템이 동작하는 통상적인 조건은 실질적으로 수용가능한 전압 제한보다 낮은 전압일 수 있다. 이 상황은 --통상적인 동작 조건 하에서-- 인버터(상대적으로 고가의 리소스)가 충분히 활용되고 있지 않음을 의미한다. 인버터가 지나치게 미활용 되게 하지 않으면서 인버터를 보호할 수 있는 설계를 하는 것이 유익할 수 있다.
도 4는 부분단락형 광기전 모듈(400)의 예시를 도시한다. 이 예시에서, 모듈(400)은 광기전 전지들의 3개의 실질적으로 유사한 스트링들(410, 420, 430)을 포함한다. 스트링들(410, 420, 430)은 직렬로 연결된다. 모듈(400)은 또한 스트링(420)에 병렬로 결합된 단락 스위치(460)를 포함한다. 단락 스위치(460)는 전계효과 트랜지스터(FET) 또는 바이폴라 전력 트랜지스터와 같은 반도체 디바이스, 또는 릴레이, 또는 다른 형태의 단절, 또는 기타 전기적으로 제어가능한, 광학적으로 제어가능한, 또는 다른 방식으로 제어가능한 스위치일 수 있다. 단락 스위치(460)가 개방되면, 모듈(400)에 의해 생성되는 전압은 실질적으로 3개의 스트링(410, 420, 430)에 의해 생성되는 전압들의 합이다. 단락 스위치(460)가 닫히면, 모듈(400)은 부분적으로 단락되고(또는 클립되고) 모듈에 의해 생성되는 전압 V 모듈은 실질적으로 2개의 스트링(410, 430)에 의해 생성되는 전압들의 합이다. 3개의 스트링이 균일하게 조사되고 균일하게 동작하는 상황에서, 모듈을 부분적으로 단락시키는 것은 V 모듈을 단락되지 않은 값의 2/3로 감소시킨다. (다른 예시들에서, 모듈을 부분적으로 단락시키는 것은 V 모듈을 단락되지 않은 값의 다른 분수, 예컨대 0.9, 0.8, 3/4, 0.7, 5/8, 0.6, 0.5, 0.4, 1/3, 0.3, 1/4, 0.2, 0.1, 또는 다른 지수들로 감소시킨다.)
단락 스위치(460)는 제어기 회로(450)에 의해 제어된다. 도시된 예시에서, 제어기 회로(450)는 모듈에 의해 생성되는 전압 V 모듈을 모니터하고 V 모듈에 기초하여 단락 스위치(460)를 닫는다. 예를 들어, 도면은 V 모듈이 임계 전압 V th를 초과하는 경우 스위치가 개방됨을 보여준다. 따라서, 모듈에 의해 생성되는 최대 전압은 다른 방식으로 생성될 수 있는 전압의 2/3로 제한된다.
전압 강하의 조건에서 진동하는 것을 방지하기 위하여, 제어기 회로(450)는 일부 메모리 또는 히스테리시스가 장착될 수 있다. 예를 들어, 제어기 회로(450)는 모니터된 전압이 V th를 초과하여 증가할 때마다 스위치를 닫도록 구성될 수 있고, 모니터된 전압 V 모듈이 0.9 × 2/3 × V th 미만이 될 때마다 스위치를 열도록 구성될 수 있다. (시스템 설계 및 예상 동작 조건들에 따라 0.9 이외의 값들 또한 가능하다(예컨대, 0.97, 0.95, 0.8, 0.7, 0.5, 0.4).) 대안적으로, 또는 추가적으로, 제어기 회로(450)는 스위치(460)의 상태를 기록하는 메모리 및/또는 상승/하강 검출기를 이용하여 순조로운 동작을 가능하게 할 수 있다.
도 5는 도 4에 도시된 모듈과 같은 3개의 광기전 모듈을 이용하는 광기전 설비(500)의 일 예시를 도시한다. 이 예시에서, 설비(500)는 3개의 태양광 모듈(510, 520, 530) 및 인버터(550)를 포함한다. 모듈들(510, 520, 530)은 각각 직렬로 연결된 복수의 태양 전지를 포함한다. 모듈들(510, 520, 530)의 각각은, 임계 전압 V th를 초과하는 전압 V 모듈을 생산하면 내부 제어기에 의해 부분적으로 단락된다(도 4에 관하여 상술된 바와 같음). 모듈(510, 520, 또는 530)이 부분적으로 단락되면, 그것의 내부 직렬 연결된 태양 전지들의 1/3이 단절된다. 모듈들(510, 520, 530)은 인버터(550)에 대하여 직렬로 연결된다. 따라서 모듈들에 의해 생성되는 전체 전압은 모듈들(510, 520, 530)에 의해 생성되는 전압들의 합이다. 그것들의 전압이 임계 전압을 초과하면 그것들은 부분적으로 단락되기 때문에, 3개의 모듈에 의해 생성되는 최대 전압은 대략적으로 단락되지 않은 2개의 모듈에 의해 생성될 수 있는 최대 전압에 대응한다.
도 6은 직렬로 연결된 3개의 부분단락형 모듈에 의해 생산되는 전압(V 모듈)과 단락되지 않은 개별적인 모듈들에 의해 생산될 수 있는 평균 전압(<단락되지 않은 모듈 전압>) 사이의 관계의 일 예시를 도시하는 그래프이다. 이 예시에서, 도 5의 모듈들(510, 520, 530)과 같은 3개의 모듈은 직렬로 연결되어 3개의 모듈의 전압들이 더해지도록 한다. 따라서 그래프는 단락되지 않은 모듈 평균 전압의 값이 낮은 경우, 기울기가 3인 선이다.
부분적으로 단락시키지 않는다면, 3개의 모듈에 의해 생산되는 최대 전압은 모듈들에 대한 부하로서 사용되는 인버터(예컨대, 인버터(550))에 수용가능한 제한 전압 V 인버터 제한을 초과할 수도 있다. 그러나, 모듈들의 자동화된 부분단락 특징부 때문에, 모듈들은 단락되지 않은 모듈 평균 전압이 임계 전압 V th을 초과할 때, 모듈들에 의해 생성되는 순전압(net voltage)이 실질적으로 고전압 동작 시의 1/3만큼 강하하도록 동작한다. 따라서 그래프는 <단락되지 않은 모듈 전압>= V th에서 1/3의 지수만큼 강하하고, 이어서 2의 기울기로 증가하도록 진행한다.
도 1에서의 경우와 같이, 도 3의 모듈들은, 3개의 개별적인 최고-전압 동작(이 예시에서 3 x 2/3 x V oc-max=250 V)을 합치는 것이 이 예시의 인버터에 수용가능한 제한 전압(V 인버터 제한=510 V)보다 낮게 생산되도록 동작한다.
조건들이 단락되지 않은 모듈 전압으로 하여금 V th를 초과하게 만들면, 생산되는 최대 전압(2 x V oc-max)은 인버터의 허용 제한 V 인버터 제한 내에 존재한다.
도 3과 도 6의 비교는 도 5의 자동화된 부분단락이 시스템이 동작하는 통상적인 조건 중에 더 높은 전압을 유도할 수 있음을 보여준다. 이 상황은 --통상적인 동작 조건 하에서-- 인버터(상대적으로 고가의 리소스)가 자동으로 일부 내부 전지들을 부분적으로 단락시키는 개수가 증가된 모듈들(예컨대, 도 5에서와 같은 3개의 모듈)에 연결될 때 부분적으로 단락시키지 않은 개수가 더 적은(예컨대, 도 1에서와 같은 2개의 모듈)에 연결될 때보다 더 잘 활용될 수 있음을 의미한다. 부분단락된 태양광 어레이들의 다양한 예시들이 2014년 12월 16일자로 출원되고, 발명자가 앤드류 포넥(Andrew Ponec) 등이고, 발명의 명칭이 "Voltage Clipping"인, 미국 특허출원 제14/572,722호에 기재되어 있으며, 이는 모든 목적을 위하여 전체적으로 본 명세서에 참조로서 포함된다.
부분 단락을 통해 시스템은 전압이 미리 정의된 임계치 또는 설정값을 초과할 때 어레이의 일정 섹션의 전압을 제한함으로써 통상적인 동작 중에 더 높은 전압을 얻을 수 있다. 어레이의 섹션의 V mpp 근처에 이 임계 전압을 배치함으로써, 시스템은 온도에 따라 감소하는 어레이의 섹션의 Voc가 아닌 임계 전압 근처에서 안전하게 설계될 수 있다. 이 접근법은 실질적으로 모듈들의 스트링에 배치될 수 있는 모듈들의 개수를 증가시킴으로써, 주어진 어레이 전력에 대해 스트링들의 전체 개수 및/또는 요구되는 인버터들의 전체 개수를 감소시킬 수 있다.
다양한 상황들에서, 이러한 설계는 차선 조건에서도 추가적인 전력이 생성되도록 할 수 있다. 대안적으로, 이와 같은 설계는 더 낮은 용량의(아마도 덜 비싼) 인버터가 대용품으로서 사용될 수 있음을 의미할 수 있다.
도 7은 부분 단락되는 3개의 광기전 모듈을 이용하는 광기전 설비(700)의 일 예시를 도시한다. 이 예시에서, 설비(700)는 3개의 태양광 모듈(710, 720, 730) 및 인버터(750)를 포함한다. 모듈들(710, 720, 730)은 각각 직렬로 연결된 복수의 태양 전지를 포함한다.
광기전 설비(700)는 상술한 광기전 설비(500)와 유사하다. 그러나, 모듈들(710, 720, 730)의 각각은 임계 전압을 초과하는 전압 V 모듈을 생산하면 내부 제어기에 의해 부분적으로 단락되며, 임계 전압은 모듈 간에 서로 상이하다. 이 예시에서, 모듈(710)은 그것의 전압이 임계치 V 1을 초과하면 부분적으로 단락된다. 모듈(720)은 그것의 전압이 임계치 V 2를 초과하면 부분적으로 단락된다. 모듈(730)은 그것의 전압이 임계치 V 3을 초과하면 부분적으로 단락된다. 모듈들(710, 720, 또는 730)이 부분적으로 단락되면, 그것의 내부 직렬 연결된 태양 전지들의 1/3이 단절된다. 모듈(710, 720, 730)은 인버터(750)에 대하여 직렬로 연결된다. 따라서 모듈들에 의해 생성되는 전체 전압은 모듈들(710, 720, 730)에 의해 생성되는 전압들의 합이다. 그것들의 전압들이 3개의 임계 전압 중 가장 높은 것을 초과하면 그것들 모두 부분적으로 단락되기 때문에, 3개의 모듈에 의해 생성되는 최대 전압은 대략적으로 2개의 단락되지 않은 모듈들에 의해 생성될 수 있는 최대 전압에 대응한다.
도 8은 상이한 임계치들을 갖는 직렬로 연결된 3개의 부분단락형 모듈에 의해 생산되는 전압(V 모듈들)과 단락되지 않은 개별적인 모듈들에 의해 생산될 수 있는 평균 전압(<단락되지 않은 모듈 전압>) 사이의 관계의 일 예시를 도시하는 그래프이다. 이 예시에서, 도 7의 모듈들(710, 720, 730)과 같은 3개의 모듈은 직렬로 연결되어 3개의 모듈의 전압들이 더해지도록 한다. 따라서 그래프는 단락되지 않은 모듈 평균 전압의 값이 낮은 경우, 기울기가 3인 선이다.
부분적으로 단락시키지 않는다면, 3개의 모듈에 의해 생산되는 최대 전압은 모듈들에 대한 부하로서 사용되는 인버터(예컨대, 인버터(750))에 수용가능한 제한 전압 V 인버터 제한을 초과할 수도 있다. 그러나, 모듈들의 자동화된 부분단락 특징부 때문에, 모듈들은, 전압이 3개의 임계 전압을 초과하여 증가함에 따라 실질적으로 모듈에 의해 생성되는 순전압은 증분으로 감소하도록 동작한다. 단락되지 않은 모듈 평균 전압이 3개의 임계 전압 중 가장 낮은 것에 도달하고, 전체 전지들 중 1/9이 단락되면, 그래프는 1/9만큼 강하한다. 이어서 그래프는 8/3의 기울기로 증가하도록 진행한다. 단락되지 않은 모듈 평균 전압이 3개의 임계 전압 중 두번째에 도달하고, 전체 전지들 중 다른 1/9이 단락되면, 그래프는 1/8만큼 강하한다. 이어서 그래프는 7/3의 기울기로 증가하도록 진행한다. 단락되지 않은 모듈 평균 전압이 3개의 임계 전압 중 가장 높은 것에 도달하고, 전체 전지들 중 또 다른 1/9이 단락되면, 그래프는 1/7만큼 강하한다. 이어서 그래프는 6/3(=2)의 기울기로 증가하도록 진행한다.
도 3에서의 경우와 같이, 도 7의 모듈들은, 3개의 개별적인 최고-전압 동작(이 예시에서 3 x 2/3 x V oc-max=250 V)을 합치는 것이 이 예시의 인버터에 수용가능한 제한 전압(V 인버터 제한=510 V)보다 작게 생산되도록 동작한다.
도 6과 도 8의 비교는 도 7의 부분단락에 이용되는 개별적인 임계치들이 시스템이 동작하는 통상적인 조건 중에 한층 더 높은 전압을 유도할 수 있음을 보여준다. 이 상황은 --통상적인 동작 조건 하에서-- 인버터가 상이한 임계치들에서 자동으로 일부 내부 셀들을 부분적으로 단락시키는 개수가 증가된 모듈들(예컨대, 도 7에서와 같은 3개의 모듈)에 연결될 때 더 잘 활용될 수 있음을 의미한다.
다양한 상황들에서, 모듈들의 내부 전지들의 일부를 자동으로 단락시키는 모듈들의 사용은 태양광 설비들의 효율성을 개선할 수 있다. 다양한 접근법들을 이용하여 모듈들의 각각에 대한 설정값 또는 임계치를 선택할 수 있다. 전압 임계치들을 적절하게 선택함으로써, 상이한 모듈들은 여러 차례 그것들의 전압을 제한하고 전압의 급격한 강하를 회피하여, 환경의 변화에 응답할 때 또는 전력을 축소할 때 인버터가 더 최적의 동작점들을 찾도록 할 것이다.
전술한 내용들은 과도한 전압으로부터 인버터를 보호하기 위하여 태양광 어레이의 일부분들을 단락 또는 디스에이블하는 것을 설명한다. 앞서 언급한 바와 같이, 많은 인버터들은 또한 전력에 안전 제한을 둔다: 그것들은 과도한 입력 DC 전력으로부터 보호되어야 한다.
인버터는 고전력-생산 조건 중에 입력 DC 전력을 감소시키는 수정된 MPP 추적 절차를 이용하여 과도한 입력 전력으로부터 스스로를 보호하도록 구성될 수 있다. 이 인버터들은 I-V 곡선 상에서 최대 전력 생산에 최적이 아닌 지점에서 동작할 수 있지만, 이를 통해 인버터에 대한 안전한 입력 전력 레벨을 유도한다. V mpp보다 낮거나 높은 전압 둘 모두 V mpp에서의 전력보다 낮은 전력을 유도할 수 있어서, 인버터는 과도한 DC 전력 입력을 회피하기 위하여 V mpp로부터 전압을 증가시키거나 감소시킬 수 있다. 실제로, 많은 인버터들은 전력을 감소시킬 필요가 있을 때, V mpp를 초과하여 전압을 증가시키도록 구성된다. 이는, 많은 인버터가 더 효율적으로 그리고/또는 더 높은 전류 및 더 낮은 전압에서보다 더 높은 전압 및 더 낮은 전류에서 컴포넌트 스트레스가 더 낮게 동작하기 때문이다.
다양한 상황들에서, 어레이를 지원하는 인버터들의 AC 용량에 비하여 DC 태양광 어레이를 더 많이 배치하는 것이 이득이 될 수 있다. 이는 여러 이유들 때문일 수 있는데, 추가적인 태양 전지들의 상대적으로 낮은 비용을 고려하면, 설치에 대한 인버터의 전체 비용을 감소시키는 것을 포함한다. 이 배열의 단점은, 피크 생산 중에, 인버터들이 보호를 위해 수정된 MPP 추적을 이용하여 그것들의 DC 입력 전력을 현저하게 제한할 수 있다는 것이다. 대부분의 경우에, 인버터를 더 적게 함으로써 자본적 지출을 낮추는 것이 피크 조건 중에 인버터들을 보호하기 위하여 전력을 제한함으로써 발생하는 수익의 손실을 상쇄한다.
수정된 MPP 추적 절차는, 특히 인버터가 너무 많은 어레이에 연결된 상황에서 과도한 입력 전력으로부터 스스로를 보호하기 위하여 인버터가 더 높은 전압을 끌어들이도록 유도할 수 있다. 도 4 내지 도 8에 관하여 상술한 기술들은 이러한 상황들에서 과도한 입력 전압으로부터 인버터를 추가적으로 보호하는 데 유용할 수 있다.
전력을 제한하기 위하여 어레이의 동작 전압을 증가시킴으로써, 인버터는 도 4 내지 도 6에 설명된 전압 제한 디바이스들이 장착된 시스템으로 하여금 그것들이 모니터하고 있는 모듈들 또는 기타 시스템 구성요소들의 전력 생산을 불필요하게 강하하게 할 수 있다. 이 강하는 도 6의 V th에서 보이는 급격한 강하와 같이 나타난다. 모든 모듈들이 동일한(또는 실질적으로 동일한) 임계 전압에 있도록 한다면, 제어기들을(예컨대, 제어기 회로(450))를 단락시키는 것이 특히 밝고 추운 날에는 과도한 단락을 일으킬 수 있다. 일사량 증가 및 온도 감소로 인해 전압이 증가하기 때문에, 그와 같은 시나리오는 태양광 모듈의 최대 전력점 전압이 단락 제어기들의 전압 임계 설정값을 초과하도록 야기할 수 있다. 따라서, 인버터가 최대 전력점을 추적하기 때문에, 전력이 증가함에 따라 실질적으로 급격하게 떨어져, 모듈들의 전압을 1/3만큼 감소시킬 수 있다.
전류를 감소시키고 전압을 증가시킴으로써 입력 전력을 감소시키려고 시도하는 인버터는 도 4 내지 도 6의 모듈들을 부분적으로 단락된 상태로 유지하도록 강요 받을 수 있다. 이어서 인버터의 MPP 추적 시스템이 시스템 전력의 2/3와 최대치 사이의 일부 다른 지점으로 전력을 충분히 감소시킬 수 있더라도, 전체 입력 전압은 2/3로 제한될 수 있다. 이것은 불필요한 전력 손실을 야기하기 때문에 이상적이지 않다.
상이한 임계 설정값들을 갖는 모듈들의 사용은, 도 7 및 도 8의 예시들에 의해 도시된 바와 같이, 안전한 최적 동작 조건을 찾기 위하여 동작하는 인버터에 유익할 수 있다. 바람직한 조건은 (1) 입력 전류를 인버터에 대하여 안전 레벨로 제한하기, (2) 입력 전압을 인버터에 대한 안전 레벨로 제한하기, 및 (3) ((1) 및 (2) 조건 하에) 모듈들 및/또는 인버터에 의해 생산되는 전력을 최대화하기를 포함할 수 있다.
도 4 내지 도 8의 예시들에서, 임계 V th, V 1, V 2, V 3는 다양한 모듈들 내의 내부 설정값들이다. 다른 실시예들에서, 인버터(또는 기타 제어기 구성요소)는 인버터의 실시간 동작 조건들에 기초하여 전압/전력을 제한하도록 다양한 모듈들에 적극적으로 영향을 줄 수 있다.
도 7 및 도 8의 예시들에서 임계 V 1, V 2, V 3는, 조건들이 변동하여 전지들이 과도 또는 과소 전압 또는 전력을 생성할 때, 모듈들에 의해 생산되는 전체 전압이 너무 급격한 변동을 겪지 않도록 선택된다. 인버터에 제공되는 전압의 급격한 변동을 회피하는 패널들을 구비한다면, 인버터는 더 용이하게 바람직한 동작점에 도달할 수 있다. 설비는 전체적으로, 인버터를 전력 및 전압 제한 내에 유지하기에 충분한 모듈 내의 전지들이 단락되는 상황에서 동작할 수 있고, 필요 이상으로 단락되지는 않는다.
도 7 및 도 8은 3개의 상이한 내부적으로 설정된 임계 V 1, V 2, V 3를 갖는 3개의 모듈을 구비한 상황을 도시한다. 설비는 다른 개수의 모듈 및 다른 개수의 임계치를 가질 수 있다. 일 예시와 같이, 설비는 각각 9개의 임계 전압 중 하나의 임계 전압에서 그것들의 내부 전지들 중 1/3을 단락시키는 16개의 모듈들의 스트링을 가질 수 있다.
이 예시에서, 16개의 모듈의 각각은 40V의 V oc-max 및 30V의 V mpp를 갖는다. 인버터는 그것의 입력이 500V로 제한된다. 아래의 표는, 단락되지 않은 모듈 전압이 명시된 레벨에 있을 때 얼마나 많은 모듈이 하나의 서브스트링(열(column) N 단락)을 단락시켜야 하는지 보여준다. 예를 들어, 모듈 전압이 40V일 때, 16개의 모듈 중 단지 11개만이 서브스트링을 단락시키는 데 필요하다. 서브스트링들을 단락시키는 모듈의 개수는, 서브스트링들을 단락시키는 모듈이 없는 31V까지, 모듈 전류가 증가(그리고 그에 따라 전압이 감소)됨에 따라 감소된다.
[표 1]
Figure 112016125596661-pct00001
이 표는, 각각의 행에 대하여 최소 개수 N 단락을 연산함으로써 N 단락 * V 단락 +(16 - N 단락)* V 모듈이 500V 미만이 되도록 구성되었다. V 모듈은 단락된 서브스트링이 없는 모듈의 전압이다. V 단락은 하나의 서브스트링이 단락된 모듈의 전압이고, 이는 단락된 서브스트링이 없는 모듈의 값의 2/3이다.
표 1은 단락되지 않은 모듈 전압이 30V 내지 40 V의 범위에 있을 때 스트링에 의해 생성되는 순전압이 상대적으로 480V 내지 494V의 범위에 머물러 있음을 보여준다. 이 좁은 범위는 인버터의 입력 전압의 500V 제한에 가까워서, 인버터의 전력점 추적이 더 용이하게 최대 전력을 끌어내는 반면 안전 전력 및 전압 제한 내에 있을 수 있다.
표 1에 의해 기재된 상황에서, 2개의 모듈은 32V의 임계 V th로 구성되고, 2개는 35V의 임계치를 갖고, 1개씩 33, 34, 36, 37, 38, 39, 및 40V의 임계치를 갖는다. (모듈들이 40V보다 높은 전압을 생산할 수 있는 경우, 16개의 모듈의 그룹 중에서 남아있는 5개의 모듈은 41, 42, 43, 45, 및 46V의 단락 임계치가 장착될 수 있다.)
다양한 기술들을 이용하여 적합한 임계 전압들의 세트를 갖는 태양광 모듈들의 집합체를 생성할 수 있다. 모듈당 임계 전압을 설정하는 한가지 접근법은 모듈이 설비에 설치될 때 각각의 모듈에 대하여 임계 전압을 설정하는 것이다. 이는 예를 들어 스위치(예컨대, DIP 스위치 또는 로터리 스위치)를 통해 또는 비휘발성 메모리에 값을 설정함으로써 달성될 수 있다. 다른 실시예에서, 디바이스는 명시된 범위 내의 랜덤 클리핑 임계치를 갖도록 공장 보정되어, 스트링의 모든 디바이스들이 동일한 임계치를 가질 확률이 최소화되도록 할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 디바이스는 시작할 때 다수의 입력 파라미터(즉 전압, 온도, 시리얼 번호)에 기초하여 해시 함수와 유사하게 자신만의 클리핑 임계치를 생성할 수도 있다.
다른 접근법은 각각의 모듈에 대하여 스트링 내에서 자신의 위치를 발견하고 그 위치에 기초하여 자신만의 임계 전압을 설정하는 것이다. 예시 구성에서 스트링 위치와 임계 전압 사이의 관계가 아래 표 2의 예시에 나타난다. 이 예시는 위 표 1의 예시에 기재된 바와 같은 임계 설정값들을 갖는 모듈들의 집합체로 이어질 수 있다.
[표 2]
Figure 112016125596661-pct00002
모듈들은, 이것이 분명하게 설정되게 함으로써 ― 예를 들어 스위치에 의해 또는 위치를 비휘발성 메모리에 저장함으로써 스트링 내의 자신들의 위치를 발견할 수 있다. 대안적으로 모듈은 그것들을 연결하는 전도체를 통해 그것의 이웃과 통신함으로써 자신의 위치를 발견할 수 있다. 예를 들어, 전력 공급시(및 그 이후에 주기적으로) 각각의 모듈은 그것의 음극 단자에서 수신하고 그것의 양극 단자에서 전송할 수 있다. 초기에, 모듈은 "I am here" 신호를 전송한다. 미리 결정된 시간의 길이 동안 수신하는 모듈은 "I am here" 심볼을 검출하지 못하는 경우 자신이 위치 1에 있음을 결정하고 "위치 1"을 전송한다. 이 전송을 수신하는 모듈은 자신이 위치 2에 있음을 결론내리고 "위치 2"를 전송한다. 이는 각각의 모듈이 "위치 X"를 수신하고 "위치 X+1"을 전송하면서 스트링을 따라 계속 이어진다. 그것이 스트링 내의 자신의 위치를 발견하면, 모듈은 계산 또는 (예컨대, 표 2와 같은) 룩업 테이블에 기초하여 자신의 임계 전압을 설정할 수 있다.
이 예시에서, 모듈이 자신의 위치를 신뢰성 높게 수신할 때까지(여러번 반복하여 전송) 자신이 모듈 1인 것처럼 자신의 임계 전압을 설정한다. 따라서 스트링 전압들은 발견 프로세스 동안은 안전한 낮은 레벨에서 유지될 수 있다. 이 프로토콜을 이용하는 경우, 메시지 수신 실패로 인해 모듈들이 너무 낮은 숫자들로 스스로 번호를 부여하고 ― 따라서 보수적으로 그것들의 임계 전압을 최적 레벨보다 낮게 설정하게 된다. 따라서 통신 실패로 인해, 스트링 전압이 제한 내에 머무는 안전한 상황이 된다.
위치 발견의 또 다른 예시에서, 각각의 모듈은 공유 접지에 대한 그것의 음극 전도체의 전압을 모니터함으로써 그것의 위치를 발견할 수 있다.
도 9는 부분 단락되는 3개의 광기전 모듈을 이용하는 광기전 설비(900)의 일 예시를 도시한다. 이 예시에서, 설비(900)는 3개의 태양광 모듈(910, 920, 930), 인버터(950), 및 접속함(960)을 포함한다. 모듈들(910, 920, 930)은 각각 직렬로 연결된 복수의 태양 전지를 포함한다. 접속함(960)은 모듈들(910, 920, 930)의 각각이 인버터(950)에 전력을 공급하는 것을 선택적으로 연결 또는 단절하도록 구성된다. 접속함(960)이 둘 이상의 모듈을 인버터(950)에 연결할 때, 모듈들이 병렬로 유선 연결되도록 연결이 이루어진다. 따라서, 접속함(960)은 선택적으로 0개, 1개, 2개, 또는 3개의 모듈로부터의 전류를 모아서 인버터(950)에 공급할 수 있다. 도 9의 예시에 도시된 바와 같이, 접속함(960)은 별도의 기준, 각각 조건 1, 조건 2, 조건 3에 기초하여 모듈들(910, 920, 930)을 연결 또는 단절하도록 구성된다. 이 기준은 모듈들 중 하나 이상으로부터 받아들이는 전류, 전압, 또는 전력 또는 이들의 조합에 기초할 수 있다.
따라서 접속함(960)은 태양 전지들(또는 태양광 모듈들)의 병렬 스트링을 하나 이상 추가 또는 삭제하여 인버터에 공급되는 태양광 모듈들의 어레이의 이용가능한 전류를 감소시킬 수 있다. 접속함은 적절한 기준으로 구성되어 전력 감축을 수행하기 위하여 인버터가 시스템 전압을 증가시킬 필요가 없도록 할 수 있다.
따라서, 인버터(950) 내의 MPP 추적 시스템(955)은 초과-전력 조건을 회피할 필요 없이, 단순히 I-V 곡선 상의 Mpp 지점을 추적하도록 구성될 수 있다. 이 접근법은 인버터에 의해, 다양한 상황들에서, 안전하고, 전력-최적화된 동작점에서 동작하도록 사용될 수 있다. 모듈들은 보통 스트링으로 직렬로 연결되는 반면, 많은 대형 설비에서 대다수의 스트링들은 접속함 또는 인버터(또는 둘 모두)에서 병렬로 연결된다. 이 위치들에서 전기장치 스위치들(FET, 릴레이, 또는 기타 단절장치들)이 도 9에 설명된 바와 같이 사용되어 DC 어레이로부터 하나 이상의 스트링을 선택적으로 분리할 수 있다. 하나 이상의 병렬 스트링을 단절하는 것은 전체 IV 곡선을 아래로 이동시키는 효과를 갖는다.
접속함(960)(또는 스트링들이 병렬 연결되는 다른 위치)은 제어 로직을 구비하는데, 이는 전압 및/또는 전류를 측정하고, 적절한 동작(예컨대 스위치를 열어 스트링을 시스템으로부터 분리하거나 또는 스위치를 닫아 스트링을 시스템에 포함시킴)을 취한다. 이 디바이스의 제어는 전체적으로 국부적일 수 있거나, 또는 인버터(950)를 포함하지만 이에 한정되지 않는 중앙 제어기로부터 제어될 수 있다. 예를 들어, 접속함(960)은 전체 어레이 전류를 측정하고 그 전류가 임계치를 초과하는 경우 스트링을 분리할 수 있다. 추가적으로, 또는 대신에, 접속함은 전압을 측정할 수도 있다. 그러한 상황들에서, 접속함은 인버터가 전력을 제한하려고 할 때 전압을 증가시킬 수 있다는 가정에 의존할 수 있다. 전압이 특정 임계치를 초과하는 경우, 접속함은 어레이의 스트링들을 단절함으로써 인버터로 흘러 들어오는 전류 및 전력을 제한할 수 있다. 접속함 로직은 또한 어레이의 스트링들을 단절 또는 재연결하기 위하여 제어 신호를 출력하기 전에, 전류 및 전압 둘 모두와 같은 다수의 입력 파라미터를 취할 수 있다.
상술된 이 기법들은 인버터가 이와 달리 적합한 안전 동작점을 찾지 못하는 상황에 이용될 수 있다. 다른 상황들에서, 여러 상이한 기준에 기초한 부분단락은 인버터가 좁은 동작점들의 범위에서 더 효율적으로 동작하도록 도울 수 있다. 일부 디바이스들이 다른 디바이스들보다 먼저 클리핑을 시작하도록 함으로써(부분적으로 단락), 설비는 동작 기간의 대부분 동안 선호하는 범위 내에서 전압을 유지하도록 설계될 수 있다. 선호 범위는 인버터 효율성과 관련될 수 있지만, 또한 인버터 온도, 인버터 전압 스트레스, 또는 기타 파라미터들을 바람직한 범위 내에 유지하는 데 있어서 중요할 수 있다.
도 10은 일정 세트의 태양 전지들에 의해 생성되는 전압을 제한하기 위한 절차(1000)의 일 예시의 흐름도이다. 절차(1000)는 동작(1010)에서 상기 세트의 태양 전지들의 하나 이상의 성능 메트릭을 측정함으로써 시작한다. 성능 메트릭들은 전압, 전류, 전력, 또는 이것들의 조합을 포함할 수 있고, 이는 상기 세트의 태양 전지들 또는 태양 전지들의 다양한 서브세트들에 의해 생성되는 바와 같다. 동작(1010)은 추가적으로 환경 요인, 예컨대, 온도, 하루 중 시간, 입사광 각도, 및 다른 요인들을 측정하는 것을 포함할 수 있다. 성능 메트릭들은 동작(1020)에서 평가된다. 평가를 수행하여 다양한 기준이 동작(1010)에서 확인된 수량에 의해 충족되었는지 여부를 결정한다.
동작(1020)에서 수행된 평가의 일 예시는 태양 전지, 또는 태양 전지들의 스트링, 또는 태양광 모듈, 또는 태양광 모듈들의 스트링, 또는 태양 전지들의 기타 집합체가 임계값보다 큰(또는 그 이상의) 전압을 생산하고 있는지 여부의 결정이다. 임계값은 전지들의 집합체에 의해 생성되는 전압(또는 전력 또는 전류)을 감축하는 데 도움이 될 수 있는 설정값으로서 미리 선택될 수 있다. 예를 들어, 임계값은 과도한 전압(또는 과도한 전력 또는 전류)로부터 인버터 또는 기타 부하 구성요소를 보호하는 데 관련이 있을 수 있다.
동작(1030)에서, 동작(1020)에서의 평가에 따라, 제1 기준이 충족되었는지 여부가 결정된다. 제1 기준이 충족되는 일 예시는 모듈들의 스트링 내의 제1 모듈이 제1 임계 전압, 예컨대, 32V를 초과하는 전압을 생산하고 있는 상황이다.
동작(1030)의 결정이 제1 기준이 충족되었음을 알게 된 경우에만 동작(1035)이 수행된다. 동작(1035)에서, 태양 전지들의 세트 중 제1 서브세트가 일시적으로 디스에이블된다. 예를 들어, 동작(1035)은 제1 모듈 내의 태양 전지들의 스트링 중 1/3을 단락시킬 수 있다. 다른 예시들에서, 전지들을 부하 또는 기타 컴포넌트들에 연결하는 회로를 개방함으로써 태양 전지들이 디스에이블될 수 있다.
동작(1040)에서, 동작(1020)에서의 평가에 따라, 제2 기준이 충족되었는지 여부가 결정된다. 제2 기준이 충족되는 일 예시는 모듈들의 스트링 내의 제2 모듈이 제2 임계 전압, 예컨대, 33V를 초과하는 전압을 생산하고 있는 상황이다.
동작(1040)의 결정이 제2 기준이 충족되었음을 알게 된 경우에만 동작(1045)이 수행된다. 동작(1045)에서, 태양 전지들의 세트 중 제2 서브세트가 일시적으로 디스에이블된다. 예를 들어, 동작(1045)은 제2 모듈 내의 태양 전지들의 스트링 중 1/3을 단락시킬 수 있다. 다른 예시들에서, 전지들을 부하 또는 기타 컴포넌트들에 연결하는 회로를 개방함으로써 태양 전지들이 디스에이블될 수 있다.
동작(1050)에서, 동작(1020)의 평가에 따라, 제1 기준이 충족되지 않는지 여부(또는 더이상 충족되지 않음)가 결정된다. 제1 기준이 충족되지 않는 일 예시는 모듈들의 스트링 내의 제1 모듈이 제3 임계 전압, 예컨대, (2/3) × 32V = 21.3V보다 낮은 전압을 생산하고 있는 상황이다. 이 예시에서, 2/3의 지수는 제1 모듈 내의 태양 전지들의 스트링 중 1/3이 동작(1035)에서 이미 단락된 상황을 반영한다. 제1 기준이 충족되지 않는 다른 예시는 모듈들의 스트링 내의 제1 모듈이 쌍안정성을 회피하기 위하여 선택된 제3 임계 전압, 예컨대, 0.9 × (2/3) × 32V = 19.2V보다 낮은 전압을 생산하고 있는 상황이다.
동작(1050)의 결정이 제1 기준이 충족되지 않음을 알게 된 경우에만 동작(1055)이 수행된다. 동작(1055)에서, 태양 전지들의 세트 중 제1 서브세트는 다시 인에이블된다. 예를 들어, 동작(1055)은 제1 모듈 내의 태양 전지들의 스트링 중 1/3을 단락시키지 않을 수 있다. 다른 예시들에서, 태양 전지들은 전지들을 부하 또는 기타 컴포넌트들에 연결하는 회로를 닫음으로써 다시 인에이블될 수 있다.
동작(1060)에서, 동작(1020)의 평가에 따라, 제2 기준이 충족되지 않는지 여부(또는 더이상 충족되지 않음)가 결정된다. 제2 기준이 충족되지 않는 일 예시는 모듈들의 스트링 내의 제2 모듈이 제3 임계 전압, 예컨대, (2/3) × 33V = 22V보다 낮은 전압을 생산하고 있는 상황이다. 이 예시에서, 2/3의 지수는 제2 모듈 내의 태양 전지들의 스트링 중 1/3이 동작(1045)에서 이미 단락된 상황을 반영한다. 제2 기준이 충족되지 않는 다른 예시는 모듈들의 스트링 내의 제2 모듈이 쌍안정성을 회피하기 위하여 선택된 제3 임계 전압, 예컨대, 0.9 × (2/3) × 33V = 19.8V보다 낮은 전압을 생산하고 있는 상황이다.
동작(1060)의 결정이 제2 기준이 충족되지 않음을 알게 된 경우에만 동작(1065)이 수행된다. 동작(1065)에서, 태양 전지들의 세트 중 제2 서브세트는 다시 인에이블된다. 예를 들어, 동작(1065)은 제2 모듈 내의 태양 전지들의 스트링 중 1/3을 단락시키지 않을 수 있다. 다른 예시들에서, 전지들을 부하 또는 기타 컴포넌트들에 연결하는 회로를 닫음으로써 태양 전지들이 다시 인에이블될 수 있다.
이어서 절차(1000)는 새로운 측정을 수행하기 위하여 동작(1010)으로 되돌아간다.
다양한 추가 또는 대안적인 동작들이 절차(1000)에 포함될 수 있다. 예를 들어, 동작(1045)에서 태양 전지들의 세트 중 제2 서브세트를 디스에이블하는 것은 태양 전지들의 세트 중 제1 서브세트가 이미 디스에이블된 상황에 한정될 수 있다.
이전-충족된 기준이 더이상 충족되지 않는지 여부의 평가는 히스테리시스 계산(예컨대 동작(1050, 1060)의 예시 중 위에서 언급한 0.9의 지수)을 수반할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 이 평가들은 인에이블 또는 디스에이블 동작들이 현재 유효한지 여부(예컨대, 성능 메트릭에 영향을 줄 수도 있는 일부 태양 전지들이 현재 디스에이블되었는지 여부)를 기록하는 메모리를 참조할 수 있다.
다양한 상황들에서, 절차(1000)는 태양 전지들에 인접한 연결들을 단락(또는 개방)함으로써 태양 전지들을 디스에이블하여 태양 전지들이 인버터 또는 다른 부하로부터 단절되도록 할 수 있다. 전기적 연결 또는 단절은 FET, 릴레이, 광학 제어 스위치, 또는 기타 제어가능한 전기 스위칭 구성요소들을 이용하여 이루어질 수 있다. 다양한 애플리케이션들에서, 절차(1000)는 과도한 전압(또는 과도한 전류 또는 과도한 전력)으로부터 인버터 또는 기타 부하 구성요소를 보호하는 데 사용될 수 있고, 동작(1030, 1040, 1050, 1060)에 사용된 기준은 그 인버터 또는 기타 부하 구성요소의 요구사항들에 맞춰 조정될 수 있다.
도 11은 컴퓨터 시스템의 일 실시예의 블록도이다. 예를 들어, 처리 시스템(1100)은 이전에 설명한 추적기(155, 555, 755, 955), 또는 모듈(400) 내의 제어 유닛(450), 또는 모듈(510, 520, 530, 710, 720, 730), 또는 접속함(960) 내의 기타 제어 유닛들 중 하나의 실시예일 수 있다. 처리 시스템(1100)은 절차(1100)와 같은 절차들을 구현 또는 감독하기 위하여 채용될 수 있다. 처리 시스템(1100)은 통신 버스(1105)에 의해 서로 결합되는 프로세서(1110) 및 메모리(1120)를 포함할 수 있다. 프로세서(1110)는 단일 프로세서 또는 함께 작동하는 다수의 개별적인 프로세서일 수 있다. 메모리(1120)는 통상적으로 랜덤 액세스 메모리(RAM), 또는 일부 다른 동적 저장 디바이스이고, 데이터베이스 데이터(1126) 및 프로세서, 예컨대, 운영체제(1122) 및 애플리케이션들(1124)에 의해 실행될 명령어들을 저장할 수 있다. 애플리케이션들(1124)은 분산 애플리케이션(둘 이상의 프로세서 및/또는 둘 이상의 서버에 걸쳐 배치됨), 단일-호스트 애플리케이션, 데이터베이스 서버 애플리케이션, 측정 루틴, 평가 루틴, 설정값 룩업 루틴, 설정값 결정 루틴, 난수 생성기, 스트링 내에서 모듈의 위치를 식별하기 위한 루틴, 통신 인터페이스, 전자 통지 도구, 및 기타의 것들을 포함할 수 있다. 메모리(1120)는 또한 프로세서(1110)에 의한 명령어들의 실행 중에 일시적인 변수들 또는 기타 중간 정보를 저장하는 데 사용될 수 있다.
처리 시스템(1100)은 처리 시스템(1100)과 외부 컴포넌트들 사이의 통신을 제공하는 I/O 인터페이스(1154)를 포함할 수 있다. 다양한 구현예들에서, 처리 시스템(1100)은 또한 키보드, 마우스, 또는 터치 스크린(1150)과 같은 입력 디바이스들, USB 인터페이스(1152), 그래픽 & 디스플레이(1156)와 같은 출력 디바이스들, 하드 디스크(1158), CD-ROM(1160), 및 탈착형 플래시 메모리 카드(1170)를 포함할 수 있고, 이것들은, 예컨대, 통신 버스(1105)에 의해 프로세서(1110)에 결합될 수 있다. 처리 시스템(1100)은 또한 도면에 도시되지 않은 다수의 구성요소들, 예컨대 추가 저장 디바이스, 통신 디바이스, 입력 디바이스, 및 출력 디바이스를 포함할 수 있음이 해당 기술분야에 통상의 지식을 가진 자들에게 명백할 것이다.
추가 주석 및 예시.
예시 1은 시스템이다. 시스템은 제1 세트의 하나 이상의 태양 전지 및 제2 세트의 하나 이상의 태양 전지를 포함하는, 복수의 태양 전지를 포함한다. 시스템은 제1 세트의 태양 전지들이 제1 임계 전압 초과의 전기를 생성하는 것에 응답하여 제1 세트의 태양 전지들의 서브세트를 실질적으로 디스에이블하도록 구성된 제1 제어 구성요소를 포함한다. 시스템은 제2 세트의 태양 전지들이 제2 임계 전압 초과의 전기를 생성하는 것에 응답하여 제2 세트의 태양 전지들의 서브세트를 실질적으로 디스에이블하도록 구성된 제2 제어 구성요소를 포함한다. 제1 및 제2 임계 전압은 적어도 복수의 태양 전지에 결합된 인버터의 동작 제한에 기초한다.
예시 2는 예시 1과 같은 시스템이다. 또한, 인버터는 스위칭 인버터이고/이거나 제1 및 제2 임계 전압은 적어도 인버터에 대한 입력 전압 제한에 기초하고/하거나 제1 임계 전압은 제2 임계 전압과 상이하고/하거나 제1 제어 구성요소는 FET를 포함하고/하거나 제1 세트의 태양 전지들은 태양광 모듈에 포함된다.
예시 3은 예시 1과 같은 시스템이고, 인버터를 추가로 포함한다.
예시 4는 예시 1과 같은 시스템이다. 또한, 제1 세트의 태양 전지들은 제2 세트의 태양 전지들과 직렬로 연결되고, 제1 제어 구성요소는 제1 세트의 태양 전지들의 서브세트와 병렬로 연결된다.
예시 5는 예시 1과 같은 시스템이다. 또한, 제1 제어 구성요소는 제1 세트의 태양 전지들과 직렬로 연결되고, 제2 제어 구성요소는 제2 세트의 태양 전지들과 직렬로 연결되고, 직렬로 연결된 제1 제어 구성요소와 제1 세트의 태양 전지들은 직렬로 연결된 제2 제어 구성요소와 제2 세트의 태양 전지들과 병렬로 연결된다.
예시 6은 예시 1과 같은 시스템이다. 또한, 복수의 태양 전지에 의해 생성되는 최대 제어된 전력은 인버터에 대한 입력 전력의 안전 범위 내에 있다.
예시 7은 예시 6과 같은 시스템이다. 또한, 복수의 태양 전지의 제어되지 않은 최대 전압은 인버터에 대한 입력 전압의 안전 범위를 초과할 수도 있다.
예시 8은 예시 1과 같은 시스템이다. 또한, 복수의 태양 전지는 하나 이상의 태양 전지의 추가적인 세트들을 포함한다.
예시 9는 예시1과 같은 시스템이고, 추가적인 제어 구성요소들을 포함하고, 각각은 추가적인 세트들의 태양 전지들 중 대응하는 세트의 서브세트를 실질적으로 디스에이블하도록 구성된다.
예시 10은 방법이다. 방법은 적어도 하나의 인버터에 결합된 일정 세트의 태양 전지들의 하나 이상의 성능 메트릭을 측정하는 것을 포함한다. 방법은 적어도 성능 메트릭들이 제1 기준을 충족하는 것에 기초하여, 상기 세트의 태양 전지들의 제1 서브세트를 디스에이블하는 것을 포함한다. 방법은 적어도 성능 메트릭들이 제2 기준을 충족하는 것에 기초하여, 상기 세트의 태양 전지들의 제2 서브세트를 디스에이블하는 것을 포함한다.
예시 11은 예시 10과 같은 방법이고, 상기 세트의 태양 전지들의 제2 서브세트를 디스에이블하는 것은 상기 세트의 태양 전지들의 제1 서브세트가 디스에이블되는 것에 추가적으로 기초한다.
예시 12는 예시 10과 같은 방법으로서, 또한 적어도 성능 메트릭들이 제2 기준을 충족하지 않는 것에 기초하여 상기 세트의 태양 전지들의 제2 서브세트를 인에이블하는 것을 포함한다. 예시 12는 또한 적어도 성능 메트릭들이 제1 기준을 충족하지 않는 것에 기초하여 상기 세트의 태양 전지들의 제1 서브세트를 인에이블하는 것을 포함한다.
예시 13은 예시 12와 같은 방법이다. 또한, 상기 세트의 태양 전지들의 제1 서브세트를 인에이블하는 것은 상기 세트의 태양 전지들의 제2 서브세트가 인에이블되는 것에 추가적으로 기초한다.
예시 14는 예시 10과 같은 방법이다. 또한, 상기 세트의 태양 전지들의 제1 서브세트를 디스에이블하는 것은 상기 세트의 태양 전지들의 제1 서브세트를 실질적으로 단락시키는 것을 포함한다.
예시 15는 예시 10과 같은 방법이다. 또한, 상기 세트의 태양 전지들의 제2 서브세트를 디스에이블하는 것은 상기 세트의 태양 전지들의 제2 서브세트를 상기 세트의 태양 전지들로부터 실질적으로 단절시키는 것을 포함한다.
예시 16은 예시 10과 같은 방법이다. 또한, 제1 기준은 제1 전압이 제1 임계 레벨을 초과하는 것을 포함한다. 제1 전압은 상기 세트의 태양 전지들의 제1 서브세트를 포함하는 제1 모듈에 의해 생성되는 전압이다. 제2 기준은 제2 전압이 제2 임계 레벨을 초과하는 것을 포함한다. 제2 전압은 상기 세트의 태양 전지들의 제2 서브세트를 포함하는 제2 모듈에 의해 생성되는 전압이다.
예시 17은 예시 16과 같은 방법이다. 또한, 제1 임계 레벨은 제1 모듈에 기록된다. 제2 임계 레벨은 제2 모듈에 기록된다.
예시 18은 예시 16과 같은 방법이다. 또한, 제1 및 제2 임계 레벨은 제2 모듈에 대한 제1 모듈의 위치설정에 기초한다.
예시 19는 예시 16과 같은 방법이다. 또한, 제1 및 제2 임계 레벨은 랜덤하게 생성되는 값들이다.
예시 20은 제어 시스템이다. 제어 시스템은 입력부 및 프로세서를 포함한다. 입력부는 적어도 하나의 인버터에 결합된 일정 세트의 태양 전지들의 하나 이상의 성능 메트릭을 수신하도록 구성된다. 프로세서는 성능 메트릭들을 평가하도록 구성된다. 프로세서는 적어도 성능 메트릭들이 제1 기준을 충족하는 것에 기초하여, 상기 세트의 태양 전지들의 제1 서브세트를 디스에이블하도록 구성된다. 프로세서는 적어도 성능 메트릭들이 제2 기준을 충족하는 것에 기초하여, 상기 세트의 태양 전지들의 제2 서브세트를 디스에이블하도록 구성된다.
예시 21은 명령어들이 저장된 비일시적, 기계 접속가능 저장 매체이다. 명령어들은, 기계 상에서 실행될 때, 기계로 하여금 적어도 하나의 인버터에 결합된 일정 세트의 태양 전지들의 하나 이상의 성능 메트릭을 측정하게 하도록 구성된다. 또한 기계로 하여금 적어도 성능 메트릭들이 제1 기준을 충족하는 것에 기초하여, 상기 세트의 태양 전지들의 제1 서브세트를 디스에이블하도록 한다. 또한 기계로 하여금 적어도 성능 메트릭들이 제2 기준을 충족하는 것에 기초하여, 상기 세트의 태양 전지들의 제2 서브세트를 디스에이블하도록 한다.
전술한 내용은 다양한 시스템 및 방법의 하나 이상의 실시예들을 제시한다. 주의할 점은, 이러한 그리고 기타 다른 실시예들은 예시이고 제한이 아닌 발명을 예시하는 것으로 의도된다는 것이다. 발명은 다양한 유형들의 기술 및 기법들에 널리 응용될 수 있지만, 통상의 기술자는 본 개시내용의 발명의 가능한 실시예들 및 콘텍스트들을 모두 포함하는 것이 불가능하다는 것을 인식할 것이다.
또한, 통상의 기술자들은 상술한 작동, 단계, 및 기타 동작들의 기능성 사이의 경계는 단지 예시임을 인식할 것이다. 여러 동작의 기능성이 단일 동작으로 조합될 수 있고/있거나 단일 동작의 기능성이 추가적인 동작들에 분산될 수 있다. 또한, 대안적인 실시예들은 특정 동작의 다수의 인스턴스를 포함할 수 있거나 또는 하나 이상의 동작을 생략할 수 있고, 동작들의 순서는 다양한 다른 실시예들에서 달라질 수 있다. 통상의 기술자들은 각각의 특정 애플리케이션에 대하여 다양한 방식으로 기재된 기능성을 구현할 수 있지만, 그러한 구현 결정들은 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나는 것으로 해석되지 않아야 한다.
일부 실시예들에 의해 제공될 수 있는 일부 이익 및 이득이 상술되었다. 이들 이익 및 이득, 및 이러한 것들이 일어나거나 더 분명하게 만들 수 있는 임의의 구성요소들 또는 제한들은 청구범위의 일부 또는 전부의 중요하고, 필수적인, 또는 본질적인 특징부로서 해석되지 않는다. 본 명세서에 사용된, 용어 "포함하다", "포함하는" 또는 이것들의 임의의 기타 변형은, 이러한 용어 다음에 오는 구성요소들 또는 제한사항들을 비배타적으로 포함하는 것으로 해석되도록 의도된다. 전술한 내용은 특정 실시예들을 참조하지만, 실시예들은 예시이고 본 발명의 범위가 이러한 실시예들로 제한되지 않음을 이해해야 한다. 상술한 실시예들에 대하여 수많은 변형, 수정, 추가, 개선들이 가능하다.
로직 구성요소들의 예시들은 프로세서, 마이크로프로세서, 회로, 회로 소자(예컨대, 트랜지스터, 저항기, 커패시터, 인덕터 등), 집적 회로, ASIC(application specific integrated circuit), PLD(programmable logic device), DSP(digital signal processor), FPGA(field programmable gate array), 로직 게이트, 레지스터, 반도체 디바이스, 칩, 마이크로칩, 칩셋 등을 포함할 수 있다. 소프트웨어의 예시들은 소프트웨어 컴포넌트들, 애플리케이션 프로그램, 운영체제 소프트웨어, 펌웨어, 서브루틴들, API(application program interface), 또는 기타 소프트웨어, 또는 이것들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
일부 시스템 또는 지원 시스템은, 예를 들어, 기계에 의해 실행되는 경우, 기계로 하여금 실시예들에 따른 방법 및/또는 동작들을 수행하게 하는 명령어 또는 명령어들의 세트를 저장할 수 있는 기계 또는 유형적 컴퓨터-판독가능 매체 또는 제조 물품을 이용하여 구현될 수 있다. 일부 구현예들에서, 이러한 프로그램들의 하나 이상의 인스턴스는 하나 이상의 개별적인 컴퓨터 시스템 또는, 예컨대, 분산 시스템, 멀티프로세서 아키텍처, 멀티코어 아키텍처의 개별적인 프로세서 유닛 상에서 실행될 수 있다. 따라서, 특정 단계들이 특정 디바이스, 소프트웨어 프로그램, 프로세스, 또는 개체에 의해 수행되는 것으로 기재되었지만, 이것은 고정적인 사례일 필요는 없고 다양한 대안적인 구현예들이 통상의 기술자들에 의해 이해될 것이다. 명령어들은 자기 매체(예컨대, 하드 디스크, 플로피 디스크, 테이프), 반도체 매체(예컨대, 플래시 메모리, RAM), 광학 매체(예컨대, CD, DVD), 또는 기타 매체, 또는 이것들의 조합과 같은 기계 판독가능 매체 상에 저장될 수 있다. 시스템의 하나 이상의 양태는, 기계에 의해 판독시 기계로 하여금 로직을 조작하여 본 명세서에 기재된 기법들을 수행하도록 하는, 프로세서 내의 다양한 로직을 표현하는 기계 판독가능 매체 상에 저장된 대표적인 명령어들을 포함할 수 있다. 소프트웨어 프로그램들은 또한 명령어들을 인코딩하는 신호들을 전달하는 통신 매체에 담길 수 있다.
본 명세서에 기재된 다양한 작동들은 연산 시스템의 레지스터 및/또는 메모리 내에서 물리적인 양(예컨대, 전자적)으로 표현되는 데이터를 연산 시스템의 메모리, 레지스터 또는 기타 그러한 정보 저장, 전송, 또는 디스플레이 디바이스 내에서 물리적인 양으로 유사하게 표현되는 다른 데이터로 조작 및/또는 변형하는 전자 연산 디바이스에 의해 수행되는 동작들을 수반한다.

Claims (20)

  1. 시스템으로서,
    복수의 태양 전지 - 복수의 태양 전지는
    둘 이상의 태양 전지를 포함하는, 제1 세트의 태양 전지,
    둘 이상의 태양 전지를 포함하는, 제2 세트의 태양 전지를 포함함 -;
    제1 세트의 태양 전지들이 제1 임계 전압 초과의 전기를 생성하는 것에 응답하여 제1 세트의 태양 전지들의 서브세트를 실질적으로 디스에이블하도록 구성된 제1 제어 구성요소; 및
    제2 세트의 태양 전지들이 제2 임계 전압 초과의 전기를 생성하는 것에 응답하여 제2 세트의 태양 전지들의 서브세트를 실질적으로 디스에이블하도록 구성된 제2 제어 구성요소
    를 포함하고, 제1 및 제2 임계 전압은 적어도 복수의 태양 전지에 결합된 인버터의 동작 제한에 기초하는, 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    인버터는 스위칭 인버터이고;
    제1 및 제2 임계 전압은 적어도 인버터에 대한 입력 전압 제한에 기초하고;
    제1 임계 전압은 제2 임계 전압과 상이하고;
    제1 제어 구성요소는 전계효과 트랜지스터를 포함하고;
    제1 세트의 태양 전지들은 태양광 모듈에 포함되는, 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    제1 세트의 태양 전지들은 제2 세트의 태양 전지들과 직렬로 연결되고;
    제1 제어 구성요소는 제1 세트의 태양 전지들의 서브세트와 병렬로 연결되는, 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    제1 제어 구성요소는 제1 세트의 태양 전지들과 직렬로 연결되고;
    제2 제어 구성요소는 제2 세트의 태양 전지들과 직렬로 연결되고;
    직렬로 연결된 제1 제어 구성요소와 제1 세트의 태양 전지들은, 직렬로 연결된 제2 제어 구성요소와 제2 세트의 태양 전지들에 병렬로 연결되는, 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 복수의 태양 전지에 의해 생성되는 최대 제어된 전력은 인버터에 대한 입력 전력의 안전 범위 내에 있는, 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 복수의 태양 전지의 제어되지 않은 최대 전압은 인버터에 대한 입력 전압의 안전 범위를 초과할 수도 있는, 시스템.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 방법으로서,
    적어도 하나의 인버터에 결합된 일정 세트의 태양 전지들의 하나 이상의 성능 메트릭을 측정하는 단계;
    적어도 성능 메트릭들이 제1 기준을 충족하는 것에 기초하여, 상기 세트의 태양 전지들의 제1 서브세트를 디스에이블하는 단계; 및
    적어도 성능 메트릭들이 제2 기준을 충족하는 것에 기초하여, 상기 세트의 태양 전지들의 제2 서브세트를 디스에이블하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 기준은 제1 전압이 제1 임계 전압을 초과하는 것을 포함하고, 상기 제1 전압은 상기 세트의 태양 전지들의 제1 서브세트를 포함하는 제1 모듈에 의해 생성되는 전압이고,
    상기 제2 기준은 제2 전압이 제2 임계 전압을 초과하는 것을 포함하고, 상기 제2 전압은 상기 세트의 태양 전지들의 제2 서브세트를 포함하는 제2 모듈에 의해 생성되는 전압인, 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 세트의 태양 전지들의 제2 서브세트를 디스에이블하는 단계는 상기 세트의 태양 전지들의 제1 서브세트가 디스에이블되는 것에 추가적으로 기초하는, 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    적어도 성능 메트릭들이 제2 기준을 충족하지 않는 것에 기초하여, 상기 세트의 태양 전지들의 제2 서브세트를 인에이블하는 단계; 및
    적어도 성능 메트릭들이 제1 기준을 충족하지 않는 것에 기초하여, 상기 세트의 태양 전지들의 제1 서브세트를 인에이블하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 세트의 태양 전지들의 제1 서브세트를 인에이블하는 단계는 상기 세트의 태양 전지들의 제2 서브세트가 인에이블되는 것에 추가적으로 기초하는, 방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 세트의 태양 전지들의 제1 서브세트를 디스에이블하는 단계는 상기 세트의 태양 전지들의 제1 서브세트를 실질적으로 단락시키는 것을 포함하는, 방법.
  15. 제10항에 있어서, 상기 세트의 태양 전지들의 제2 서브세트를 디스에이블하는 단계는 상기 세트의 태양 전지들의 제2 서브세트를 상기 세트의 태양 전지들로부터 실질적으로 단절시키는 것을 포함하는, 방법.
  16. 삭제
  17. 제10항에 있어서,
    제1 임계 전압은 제1 모듈에 기록되고;
    제2 임계 전압은 제2 모듈에 기록되는, 방법.
  18. 제10항에 있어서,
    제1 및 제2 임계 전압은 제2 모듈에 대한 제1 모듈의 연결 위치설정에 기초하는, 방법.
  19. 삭제
  20. 삭제
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