KR102446879B1 - 션트 저항 기반 태양광 발전 접속함 전류 계측 모듈 - Google Patents

션트 저항 기반 태양광 발전 접속함 전류 계측 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양광 발전 접속함에서 션트 저항을 사용하여 스트링 별 전류를 계측하고, 계측한 전류를 이용하여 누설 전류를 연산하는 갈바닉(Galvanic) 절연 기반의 전류 계측 모듈에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 계측 모듈은 태양광 발전용 접속함의 내부에 배치되며, 태양광 모듈로부터 전달되는 전류를 전압으로 변환하는 저항 보드, 저항 보드에 지지되고, 저항 보드를 통해 변환된 전압을 계측하는 연산 보드 및 태양광 모듈과 저항 보드를 연결하며, 저항 보드와 연산 보드 사이에 배치되는 버스바를 포함한다.

Description

션트 저항 기반 태양광 발전 접속함 전류 계측 모듈{SHUNT RESISTOR BASED PV JUNCTION BOX CURRENT MEASUREMENT MODULE}
본 발명은 션트 저항 기반 태양광 발전 접속함 입력 전류 및 누설 전류를 계측하는 전류 계측 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 발전 시스템에 포함된 복수의 태양광 모듈로부터 생성된 직류 전류를 취합하여 태양광 발전 시스템에 포함된 인버터에 출력하기 위해 태양광 발전용 접속함이 사용된다.
태양광 발전용 접속함의 내부에는, 퓨즈 박스(Fuse box), 버스바(Bus-bar), 차단기 및 버스바에 연결되며, 접속함에 입력되는 전류를 측정하기 위한 전류 계측 모듈이 배치된다.
종래의 태양광 발전용 접속함은 전류 계측을 위해서 홀 센서 기반의 관통형 전류 센서를 사용한다. 이 경우 배선이 전류 센서를 관통하므로 퓨즈 박스와 버스바 간에 배선에 용이하지만, 일반 홀 센서 특성상 전류 계측 오차가 커서 미세한 누설 전류 계측이 어려운 문제가 있다.
션트 저항을 사용하여 전류 계측을 수행하는 경우 전류 계측 오차가 작아서 누설 전류 계측이 가능하지만, 션트 저항이 직렬로 보호용 퓨즈 박스와 버스바가 연결되어야 하므로, 홀 센서 기반의 관통형 전류 센서 대비 배선 연결 또는 배선 정리가 불편하고 설치 공간이 커지게 되는 제약 사항으로 인해 태양광 발전용 접속함의 내부에 설치되기 힘든 문제가 있다. 또한, 션트 저항은 홀 센서 기반의 관통형 전류 센서에 비해서 절연이 취약한 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 태양광 발전용 접속함 내부에 각종 부품들이 원활하게 설치될 수 있는 공간이 확보되도록 개선된 갈바닉(Galvanic) 절연 타입의 션트 저항 기반 태양광 발전 접속함 전류 계측 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전류 계측 모듈은 태양광 발전용 접속함의 내부에 배치되며, 태양광 모듈로부터 전달되는 전류를 전압으로 변환하는 저항 보드; 상기 저항 보드에 지지되고, 상기 저항 보드를 통해 변환된 전압을 계측하는 갈바닉 절연 기반의 연산 보드; 및 상기 태양광 모듈과 상기 저항 보드를 연결하며, 상기 저항 보드와 상기 연산 보드 사이에 배치되는 버스바; 를 포함한다.
상기 저항 보드는, 상기 버스바의 길이 방향을 따라 이격 배치되며, 버스바와 상기 저항 보드의 접촉면을 최소화 하기 위해서 상기 버스바가 결합되는 복수의 너트; 를 포함할 수 있다.
상기 저항 보드는, 상기 버스바의 길이 방향을 따라 이격 배치되는 복수의 저항 단자; 를 포함할 수 있다.
상기 저항 보드로부터 상기 복수의 너트의 일단까지의 높이는 상기 저항 보드로부터 상기 저항 단자의 일단까지의 높이보다 높을 수 있다.
상기 저항 보드는 상기 연산 보드를 지지하는 지지대; 를 포함할 수 있다.
상기 저항 보드와 상기 연산 보드 사이에는 상기 지지대에 의해 배치 공간이 형성될 수 있다.
상기 버스바는 플레이트의 형상을 가지며, 상기 저항 보드의 양측 보다 돌출되게 형성될 수 있다.
상기 버스바에는 길이 방향을 따라 이격 배치되며, 상기 복수의 너트와 연결되는 복수의 고정홀; 이 형성될 수 있다.
상기 연산 보드는 상기 저항 보드와의 절연을 위해 갈바닉 방식의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 변환 회로(ADC, Analog to Digital Converter)를 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 버스바가 저항 보드와 연산 보드 사이에 배치되고, 저항 보드에 장착되어 있는 너트를 통해서 저항 보드가 버스바에 직접 부착되므로 태양광 발전용 접속함에 용이한 설치가 이루어질 수 있다.
또한, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환 시, 갈바닉 절연 방식을 사용함으로써 홀 센서 기반의 관통형 전류 센서와 같은 절연을 확보할 수 있고, 홀 센서 기반의 일반 관통형 전류 센서와 비교하여 전류 계측 오차가 적으므로 정밀한 누설 전류 계측을 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 계측 모듈의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 계측 모듈의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 계측 모듈의 측면도이다.
도 4는 복수의 전류 계측 모듈이 서로 연결된 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 연산 보드에서의 갈바닉(Galvanic) 절연을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 케이블의 배선을 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
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.
실시 예의 설명에 있어서, 어느 한 구성요소가 다른 구성요소의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 구성요소가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 구성요소가 상기 두 구성요소 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 '상(위) 또는 하(아래)(on or under)'로 표현되는 경우 하나의 구성요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지게 된다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 전류 계측 모듈을 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 계측 모듈의 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 계측 모듈의 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 계측 모듈의 측면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 계측 모듈(100)은 태양광 발전용 접속함(미도시)의 내부에 배치되며, 태양광 모듈(미도시)로부터 전달되는 전류를 전압으로 변환하는 저항 보드(120), 저항 보드(120)에 지지되고, 저항 보드(120)를 통해 변환된 전압을 계측하는 연산 보드(140) 및 저항 보드(120)와 연산 보드(140) 사이에 배치되는 버스바(160)를 포함할 수 있다.
본 실시예의 도면을 참조하면, 제1 방향은 버스바(160)의 길이 방향 및 좌우 방향을 의미할 수 있으며, 제2 방향은 제1 방향과 수평하게 교차되는 방향 및 전후 방향을 의미할 수 있고, 제3 방향은 제1 방향 및 제2 방향과 수직하게 교차되는 방향 및 상하 방향을 의미할 수 있다.
저항 보드(120)는 퓨즈 박스(미도시)에 연결되며, 태양광 모듈로부터 버스바(160)를 통해 이동하는 전류를 전달받을 수 있다. 저항 보드(120)는 제1 보드(122), 제1 지지대(124), 복수의 너트(126), 복수의 저항 단자(128), 퓨즈 연결부(130) 및 제1 커넥터(132)를 포함할 수 있다.
제1 보드(122)는 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)일 수 있다. 제1 보드(122)는 장방 형상으로 마련될 수 있다. 즉, 제1 보드(122)는 너비 방향(제2 방향)보다 길이 방향(제1 방향)이 더 큰 형상을 가질 수 있다. 제1 보드(122)의 일면에는 제1 지지대(124), 너트(126), 저항 단자(128), 퓨즈 연결부(130) 및 제1 커넥터(132)가 배치될 수 있다.
제1 보드(122)는 버스바(160)의 일측에 배치될 수 있다. 본 실시예의 도 1 내지 도 4에서는 제3 방향을 따라 제1 보드(122)가 버스바(160)의 하측에 배치되는 것을 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 보드(122)는 제3 방향을 따라 버스바(160)의 상측에 배치될 수도 있다.
제1 지지대(124)는 제1 보드(122)의 제2 방향측 단부에 배치될 수 있다. 제1 지지대(124)는 제1 보드(122)의 일면으로부터 제3 방향을 따라 돌출된 형상을 가질 수 있다. 제1 지지대(124)는 원기둥 형상을 가질 수 있다. 제1 지지대(124)는 볼트 등의 결합 부재(미도시)가 통과될 수 있도록 중공 형상을 가질 수 있다.
제1 지지대(124)는 연산 보드(140)의 일부분을 지지할 수 있다. 제1 지지대(124)에 의해 저항 보드(120)와 연산 보드(140)의 사이에는 배치 공간(DS)이 형성될 수 있다. 저항 보드(120)와 연산 보드(140)의 사이에 형성된 배치 공간(DS)에 너트(126), 저항 단자(128), 퓨즈 연결부(130) 및 제1 커넥터(132)가 배치될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 지지대(124)의 일단으로부터 제1 지지대(124)의 타단까지의 높이는 제1 보드(122)의 일면으로부터 너트(126)의 일단까지의 높이, 제1 보드(122)의 일면으로부터 저항 단자(128)의 일단까지의 높이, 제1 보드(122)의 일면으로부터 퓨즈 연결부(130)의 일단까지의 높이 및 제1 보드(122)의 일면으로부터 제1 커넥터(132)의 일단까지의 높이보다 높을 수 있다. 따라서, 제1 지지대(124)에 지지된 연산 보드(140)가 너트(126), 저항 단자(128), 퓨즈 연결부(130) 및 제1 커넥터(132)에 접촉되지 않으므로 연산 보드(140)에 의해 제1 보드(122)에 배치된 각각의 부품들의 손상이 방지될 수 있다.
너트(126)는 제1 보드(122)의 일면에 배치될 수 있다. 너트(126)는 제2 방향을 따라 제1 지지대(124)의 전방에 배치될 수 있다.
너트(126)는 제1 방향을 따라 이격 배치될 수 있다. 너트(126)가 이격되는 거리는 후술할 버스바(160)의 고정홀(162)이 배치되는 거리에 대응될 수 있다. 본 실시예에서는 6개의 너트가 제1 보드(122)의 일면에 배치된 것을 예시하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 너트(126)는 6개 이하 또는 6개 이상으로도 마련될 수 있다.
너트(126)에는 버스바(160)가 결합될 수 있다. 너트(126)는 버스바(160)를 지지할 수 있다. 너트(126)는 중공 형상을 가질 수 있다. 따라서, 너트(126)는 후술할 복수의 고정홀(162)과 연통될 수 있다. 너트(126)와 고정홀(162)에는 볼트 등의 결합부재(미도시)가 통과될 수 있으며, 이를 통해 저항 보드(120)에 버스바(160)가 고정될 수 있다.
저항 단자(128)는 버스바(160)에서 이동되는 전류를 전압으로 변환할 수 있다. 저항 단자(128)는 제1 보드(122)의 일면에 배치될 수 있다. 저항 단자(128)는 제2 방향을 따라 너트(126)의 전방에 배치될 수 있다. 저항 단자(128)는 션트 저항(Shunt resistor)일 수 있다.
저항 단자(128)는 길이 방향(제1 방향)을 따라 이격 배치될 수 있다. 저항 단자(128)는 도 2에 도시된 바와 같이 너트(126)에 대응되는 개수로 마련될 수 있다.
퓨즈 연결부(130)는 제1 보드(122)의 일면에 배치될 수 있다. 퓨즈 연결부(130)는 제2 방향을 따라 저항 단자(128)의 전방에 배치될 수 있다. 퓨즈 연결부(130)는 퓨즈 박스(미도시)와 저항 보드(120)를 연결할 수 있다. 퓨즈 연결부(130)는 도 1에 도시된 바와 같이 제1 보드(122)의 외측으로 돌출될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 퓨즈 연결부(130)는 복수로 마련될 수 있다.
제1 커넥터(132)는 각각의 퓨즈 연결부(130) 사이에 배치될 수 있다. 제1 커넥터(132)는 제1 보드(122)의 일면에 배치될 수 있다. 제1 커넥터(132)는 후술할 연산 보드(140)의 제2 커넥터(144)와 결합될 수 있다. 제1 커넥터(132)와 제2 커넥터(144)의 결합에 의해 저항 보드(120)에서 측정된 전압 정보가 연산 보드(140)로 전달될 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1 보드(122)로부터 너트(126)의 일단까지의 높이는 제1 보드(122)로부터 저항 단자(128)의 일단까지의 높이보다 높을 수 있다. 따라서, 너트(126)의 상측에 배치되는 버스바(160)와 저항 단자(128)이 서로 접촉되지 않게 되어 버스바(160)와 저항 단자(128)의 충돌에 의한 손상이 방지될 수 있다.
연산 보드(140)는 버스바(160)의 일측에 배치될 수 있다. 보다 자세하게는, 연산 보드(140)는 제3 방향을 따라 버스바(160)의 상측에 배치될 수 있다. 연산 보드(140)는 버스바(160)의 일면에 지지될 수 있다.
연산 보드(140)는 버스바(160)의 일측에 배치된 상태에서 저항 보드(120)의 제1 지지대(124)에 결합될 수 있다. 연산 보드(140)는 제1 지지대(124)에 결합되어 지지된 상태로 저항 보드(120)의 제1 보드(122)와 이격 배치될 수 있다.
연산 보드(140)는 제2 보드(142), 제2 커넥터(144) 및 제3 커넥터(146)를 포함할 수 있다.
제2 보드(142)는 장방 형상으로 마련될 수 있다. 즉, 제2 보드(142)는 너비 방향(제2 방향)보다 길이 방향(제1 방향)이 더 큰 형상으로 마련될 수 있다. 제2 보드(142)는 제1 보드(122)의 크기에 대응되는 크기를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 보드(142)에는 저항 보드(120)의 제1 지지대(124)와 연통되는 관통홀이 마련될 수 있다.
제2 커넥터(144)는 제2 보드(142)의 일면에 배치될 수 있다. 제2 커넥터(144)는 복수로 마련될 수 있다. 제2 커넥터(144)는 제1 커넥터(132)의 개수에 대응되는 개수로 마련될 수 있다. 제2 커넥터(144)는 제1 커넥터(132)로부터 전달되는 신호를 제2 보드(142)에 전달할 수 있다.
제2 커넥터(144)는 제1 커넥터(132)와 결합될 수 있다. 제1 커넥터(132)와 제2 커넥터(144)가 결합된 상태에서 제1 커넥터(132)의 일단으로부터 제2 커넥터(144)의 일단까지의 거리는 제1 지지대(124)의 높이에 대응되는 높이를 가질 수 있다. 따라서, 제2 커넥터(144)가 제1 커넥터(132)에 결합될 때 제1 보드(122)가 경사지는 현상이 방지될 수 있다.
제3 커넥터(146)는 제1 보드(122)에서 제2 커넥터(144)가 배치된 면에 반대되는 면에 배치될 수 있다. 제3 커넥터(146)는 제1 보드(122)의 제1 방향측 일단부 및 타단부에 각각 배치될 수 있다. 제3 커넥터(146)는 도 4에 도시된 연결 케이블(C)와 연결될 수 있다. 연결 케이블(C)이 제3 커넥터(146)에 연결되면, 전류 계측 모듈(100)과 또 다른 전류 계측 모듈(100)이 연결될 수 있다.
도 4를 참조하면, 연산 보드(140)는 저항 보드(120)와의 절연을 위해 갈바닉 방식의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 변환 회로(ADC, Analog to Digital Converter)를 포함할 수 있다.
버스바(160)는 태양광 모듈(미도시)의 두개의 스트링(String)(양극 스트링 (미도시) 또는 음극 스트링(미도시))과 연결될 수 있다. 버스바(160)는 저항 보드(120)에 배치된 너트(126)에 결합되어 지지될 수 있다. 버스바(160)는 플레이트의 형상을 가질 수 있다. 또한, 버스바(160)는 장방 형상으로 마련될 수 있다. 즉, 버스바(160)는 너비 방향(제2 방향)보다 길이 방향(제1 방향)이 더 큰 형상으로 마련될 수 있다.
버스바(160)는 고정홀(162)을 포함할 수 있다. 고정홀(162)은 버스바(160)에 형성될 수 있다. 고정홀(162)은 버스바(160)의 길이 방향을 따라 이격 배치될 수 있다. 고정홀(162)은 버스바(160)가 복수의 너트(126)에 결합된 상태에서 너트(126)가 배치된 간격에 대응되는 간격으로 배치될 수 있다. 따라서, 버스바(160)가 너트(126)에 결합되면, 고정홀(162)은 너트(126)와 연통되는 위치에 배치될 수 있다.
버스바(160)는 저항 보드(120)의 제1 보드(122)의 양측 보다 돌출되게 형성될 수 있다. 따라서, 고정홀(162)은 버스바(160)가 너트(126)에 결합된 상태에서 제1 보드(122) 또는 제2 보드(142)의 외측에 배치될 수 있다. 본 실시예에서는 고정홀(162)의 개수가 너트(126)의 개수보다 많은 것을 예시하고 있다. 따라서, 너트(126)가 제1 방향을 따라 고정홀(162)에 연통되는 위치에 자유롭게 이동될 수 있으므로, 저항 보드(120)의 이동 제약이 해소될 수 있다.
커버(180)는 연산 보드(140)의 제2 보드(142)에 결합될 수 있다. 보다 자세하게는, 커버(180)는 제2 보드(142) 중 제1 지지대(124)와 결합되지 않는 면에 결합될 수 있다. 커버(180)는 사용자가 저항 보드(120) 또는 연산 보드(140)에 접촉되는 것을 차단할 수 있다. 따라서, 사용자의 감전 위험이 감소될 수 있다.
커버(180)는 제1 플레이트(182), 제2 플레이트(184) 및 제2 지지대(186)를 포함할 수 있다. 또한, 커버(180)에는 제1 플레이트(182), 제2 플레이트(184) 및 제2 지지대(186) 이외에도 연산을 위한 다양한 부품들이 배치될 수 있다.
제1 플레이트(182)는 연산 보드(140)의 일측에 배치될 수 있다. 보다 자세하게는, 제1 플레이트(182)는 제3 방향을 따라 연산 보드(140)의 상측에 배치될 수 있다. 제1 플레이트(182)는 제2 보드(142)의 크기에 대응되는 크기를 가질 수 있다. 따라서, 제1 플레이트(182)가 연산 보드(140)의 상측에 배치되면, 제2 보드(142)의 일측을 전 영역을 커버할 수 있다.
제2 플레이트(184)는 제1 플레이트(182)의 단부로부터 제3 방향을 따라 연장될 수 있다. 제2 플레이트(184)는 제1 플레이트(182)의 단부에서 저항 보드(120)의 제1 보드(122)의 단부까지의 거리에 해당되는 높이를 가질 수 있다. 따라서, 제2 플레이트(184)는 저항 보드(120)와 연산 보드(140)의 일측부를 커버할 수 있다.
제2 지지대(186)는 제1 플레이트(182)에서 돌출될 수 있다. 제2 지지대(186)는 원기둥 형상으로 형성될 수 있다. 제2 지지대(186)는 제1 플레이트(182)의 제1 방향측 일단부와 타단부에 배치될 수 있다. 제2 지지대(186)는 볼트 등의 결합 부재(미도시)가 통과될 수 있도록 중공 형상을 가질 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제2 지지대(186)의 높이는 제3 커넥터(146)의 높이보다 높을 수 있다. 제2 지지대(186)에 의해 제1 플레이트(182)가 제3 커넥터(146)에 접촉되어 발생되는 손상이 미연에 방지될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전류 계측 모듈(100)은 복수로 마련될 수 있으며, 복수의 전류 계측 모듈(100)은 도 4에 도시된 바와 같이, 케이블(C)을 통해 서로 연결될 수 있다. 케이블(C)은 각각의 전류 계측 모듈(100)의 제3 커넥터(146)에 결합될 수 있다. 복수의 전류 계측 모듈(100)이 케이블(C)을 통해 서로 연결되면, 데이터 수집 장치(1300)과 복수의 전류 계측 모듈(100)과의 배선케이블을 단순화 시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전류 계측 모듈(100)은 버스바(160)가 저항 보드(120)와 연산 보드(140)의 사이에 배치되므로, 전류 계측 모듈(100)의 높이를 낮추게 되어서 종래의 태양광 접속함을 수정없이 사용할 있고, 더 많은 배선 또는 더 많은 각종 부품들이 태양광 발전용 접속함의 내부에 설치될 수 있다.
이하에서는, 전류 계측 시스템(1000)에 대해 설명한다.
전류 계측 시스템(1000)을 설명하면서 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 계측 모듈(100)과 중복되는 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하며, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 4는 복수의 전류 계측 모듈(100)이 서로 연결된 모습을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 5는 연산 보드에서의 갈바닉(Galvanic) 절연을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 6은 케이블의 배선을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 전류 계측 시스템(1000)은 태양광 모듈(미도시)에서 흐르는 누설 전류를 계측할 수 있다. 전류 계측 시스템(1000)은 제1 전류 계측부(1100), 제2 전류 계측부(1200) 및 데이터 수집 장치(1300)를 포함할 수 있다.
제1 전류 계측부(1100)는 전류 계측 모듈(100) 및 케이블(C)을 포함할 수 있다. 전류 계측 모듈(100)의 제3 커넥터(146)에는 태양광 모듈의 제1 스트링(S1) 및 복수의 케이블(C)과 연결될 수 있다. 제1 스트링(S1)은 양극 스트링일 수 있다. 제1 전류 계측부(1100)는 제1 스트링(S1)을 통해 흐르는 양극 스트링전류량을 계측할 수 있다. 제1 전류 계측부(1100)는 태양광 발전용 접속함(미도시)의 내부에 배치될 수 있다.
본 실시예에 따른 제1 전류 계측부(1100)에서 전류 계측 모듈(100)은 복수로 마련되어 케이블(C)을 통해 태양광 모듈의 제1 스트링(S1) 및 데이터 수집 장치(1300)와 연결되는 것을 예시하였으나 이에 한정되는 것은 아니다. 전류 계측 모듈(100)들은 일렬로 연결되어 케이블(C)을 통해 태양광 모듈의 제1 스트링(S1) 및 데이터 수집 장치(1300)와 연결될 수도 있다.
제2 전류 계측부(1200)는 전류 계측 모듈(100) 및 케이블(C)을 포함할 수 있다. 전류 계측 모듈(100)의 제3 커넥터(146)에는 태양광 모듈의 제2 스트링(S2) 및 복수의 케이블(C)과 연결될 수 있다. 제2 스트링(S2)은 음극 스트링일 수 있다. 제2 전류 계측부(1200)는 제2 스트링(S2)을 통해 흐르는 음극 스트링 전류량을 계측할 수 있다. 제2 전류 계측부(1200)는 태양광 발전용 접속함의 내부에 배치될 수 있다.
본 실시예에 따른 제2 전류 계측부(1200)에서 전류 계측 모듈(100)은 복수로 마련되어 케이블(C)을 통해 태양광 모듈의 제2 스트링(S2) 및 데이터 수집 장치(1300)와 연결되는 것을 예시하였으나 이에 한정되는 것은 아니다. 전류 계측 모듈(100)들은 일렬로 연결되어 케이블(C)을 통해 태양광 모듈의 제2 스트링(S2) 및 데이터 수집 장치(1300)와 연결될 수도 있다.
데이터 수집 장치(1300)는 제1 전류 계측부(1100) 및 제2 전류 계측부(1200)에서 계측한 전류 계측 값을 전달받을 수 있다. 또한, 데이터 수집 장치(1300)는 제1 전류 계측부(1100) 및 제2 전류 계측부(1200)를 통해 전달받은 계측값에 대해서 하기와 같은 공식에 의해서 누설 전류를 연산할 수 있다.
누설 전류 = 제1 전류 계측 값(양극) - 제2 전류 계측 값(음극)
데이터 수집 장치(1300)는 누설 전류가 기준값 이상일 경우, 데이터 수집 장치(1300)에서 태양광 발전용 접속함의 차단기를 동작시키는 제어 신호를 발생시킬 수 있다.
또한, 데이터 수집 장치(1300)는 태양광 발전용 접속함의 내부 온도를 측정할 수 있다.
태양광 모듈에서 발생되는 누설 전류량이 미세할 수 있으므로, 제1 전류 계측부(1100) 및 제2 전류 계측부(1200)는 데이터 수집 장치(1300)에서 측정된 태양광 발전용 접속함 내부의 온도값과 복수의 저항 단자(128)의 온도 계수를 적용하여 계측되는 누설 전류값을 보정할 수 있다. 따라서, 데이터 수집 장치(1300)는 보정된 전류값을 기준값과 비교할 수 있다. 전류 계측 주기가 긴 경우, 계측된 전류 값을 이용하여 연산하는 누설 전류량은 시간에 따라서 변화될 수 있기 때문에, 제1 전류 계측부(1100) 및 제2 전류 계측부(1200)에서 계측되는 누설 전류값은 계측시점에 따라 다르게 측정될 수 있다. 따라서, 데이터 수집 장치(1300)는 계측 시각 동기 신호를 생성하여 제1 전류 계측부(1100)의 연산 보드(140)의 제3 커넥터(146) 및 제2 전류 계측부(1200)의 연산 보드(140)의 제3 커넥터(146)에 전달할 수 있다. 따라서, 제1 전류 계측부(1100) 및 제2 전류 계측부(1200)는 동일한 시점에서 누설 전류를 계측할 수 있다.
상기의 기능을 위해서 데이터 수집 장치(1300)와 제1 전류 계측부(1100), 제2 전류 계측부(1200), 전류 계측 모듈(100)간 연결을 위한 케이블(C)은 도 6과 같이 구성되며, 전원선을 제외한 모든 신호선은 노이즈 차단을 위해서 LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 방식으로 적용될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그리고, 이러한 수정과 변경에 관계된 차이점들을 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 전류 계측 모듈 120: 저항 보드
122: 제1 보드 124: 제1 지지대
126: 복수의 너트 128: 복수의 저항 단자
130: 퓨즈 연결부 132: 제1 커넥터
140: 연산 보드 142: 제2 보드
144: 제2 커넥터 146: 제3 커넥터
160: 버스바 162: 복수의 고정홀
180: 커버 182: 제1 플레이트
184: 제2 플레이트 186: 제2 지지대
1000: 전류 계측 시스템 1100: 제1 전류 계측부
1200: 제2 전류 계측부 1300: 데이터 수집 장치
C: 케이블 DS: 배치 공간
S1: 제1 스트링 S2: 제2 스트링

Claims (12)

  1. 태양광 발전용 접속함의 내부에 배치되며, 태양광 모듈로부터 전달되는 전류를 전압으로 변환하는 저항 보드;
    상기 저항 보드에 지지되고, 상기 저항 보드를 통해 변환된 전압을 계측하는 연산 보드; 및
    상기 태양광 모듈과 상기 저항 보드를 연결하며, 상기 저항 보드와 상기 연산 보드 사이에 배치되는 버스바; 를 포함하며,
    상기 저항 보드는 상기 버스바에서 상기 연산 보드를 향하는 방향으로 돌출되어 상기 연산 보드를 지지하는 지지대 및 상기 변환된 전압 정보를 상기 연산 보드에 전달하는 제1 커넥터를 포함하고,
    상기 연산 보드는 제1 커넥터와 결합되어 상기 제1 커넥터를 통해 전달되는 전압 정보를 전달받는 제2 커넥터를 포함하고,
    상기 제1 커넥터와 상기 제2 커넥터가 결합된 상태에서 상기 제1 커넥터의 일단으로부터 상기 제2 커넥터의 일단까지의 거리는 상기 지지대의 높이에 대응되는 높이를 가지는, 전류 계측 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 저항 보드는,
    상기 버스바의 길이 방향을 따라 이격 배치되며, 상기 버스바가 결합되는 복수의 너트; 를 포함하는 전류 계측 모듈.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서,
    상기 저항 보드로부터 상기 복수의 너트의 일단까지의 높이는 상기 저항 보드로부터 상기 복수의 저항 단자의 일단까지의 높이보다 높은, 전류 계측 모듈.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 연산 보드는 갈바닉(Galvanic) 절연을 사용하는, 전류 계측 모듈.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
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JP2018004263A (ja) * 2016-06-27 2018-01-11 Koa株式会社 電流測定装置

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