KR102563320B1 - Dc고전압 개폐가 가능한 화재 예방형 태양광발전장치 - Google Patents

Dc고전압 개폐가 가능한 화재 예방형 태양광발전장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 DC고전압 개폐가 가능한 화재 예방형 태양광발전장치에 관한 것으로서, 일반적으로 직류 송, 배전 장치 등은 복수의 직류회로에 흐르는 전력이 하나의 회로로 취합하여 계통 등으로 출력되도록 회로가 구성되어 있고 그 복수의 회로의 입력부에는 보수 점검과 누전등 고장이 발생할 경우 차단하기 위해 각각 직류 (+)전원을 스위칭하는 복수의 스위치를 제공하되, 특히, 본 발명은, 상기 복수의 회로 중 하나의 회로에만 고전압과 아크를 제거하기 위한 반도체 방식의 병렬 MUX선택회로(Bypass)또는 고전압 개폐가 가능한 고가의 고전압 병렬 MUX선택스위치를 제공하여 상기 병렬 MUX선택스위치를 통해 상기 복수의 스위치를 보호할 수 있다.

Description

DC고전압 개폐가 가능한 화재 예방형 태양광발전장치{PHOTOVOLTAIC EQUIPMENT}
본 발명은 태양광발전장치에 관한 것으로서 보다 구체적으로는, 복수의 회로에 각각 온/오프 스위치를 설치하되, 복수의 회로 중 하나의 회로에만 고전압과 아크를 제거하기 위한 반도체 방식의 병렬 MUX선택회로(Bypass)또는 고전압 개폐가 가능한 고가의 고전압 병렬 MUX선택스위치를 제공하여 복수의 스위치(복수의 릴레이)를 보호하고자 전계효과 트랜지스터 병렬MUX선택스위치로 DC고전압 개폐가 가능한 화재예방형 태양광발전장치에 관한 기술이다.
일반적으로 태양광 발전 시스템은, 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양전지 모듈이 직렬로 연결되어 있고, 직렬 연결된 태양전지 모듈의 한쪽은 서로 연결되어 공동 접지(-)되어 있으며, 다른 한쪽은 직렬로 연결된 각각의 태양전지 모듈(SM)의 (+)측이 결속기로 공동 접속되어 있다. 결속기로 결속된 (+)직류전원 스트링은 단로기와 누설전류 차단기를 거쳐 전기디바이스인 인버터로 들어가 AC 전원으로 변환되어 사용된다.
그리고 일반적으로 각 태양전지 모듈은 복수의 태양전지 셀로 구성되는데, 예를 들면, 전형적인 태양전지 모듈이 24개의 태양전지 셀로 구성되어 있는 경우, 태양광 아래에서 양극(+) 단자와 음극(-) 단자 사이에 약 40V를 생산한다. 실제로 이와 같은, 태양전지 모듈이 복수개 직병렬로 연결된 태양광발전 어레이의 (+)전원 스트링과 접지(-) 사이에는 600~1000V의 고압과 수십에서 수백 암페어(A)의 전류가 흐른다.
이와 같은 태양광 발전시스템은 고장 장애 또는 유지 보수를 위해 태양광 발전 어레이의 스트링이 접속되어 있는 고압 스트링 직류전원을 차단하기 위해 스트링과 인버터 사이에는 단로기가 설치된다. 종래의 단로기에는 통상 기계적인 접점을 가진 릴레이나 서키트 브레이커(Circuit Breaker)를 이용되고 있다.
그러나 수 백 볼트 직류 전압과 수십에서 수백 암페어의 전류가 흐르고 있는 스트링 (+)직류전원을 단로기의 기계적인 접점을 이용하여 스위칭하는 경우, 직류전원에는 교류전원과 같이 전류 영점이 없기 때문에 단로기의 접점 사이에는 직류 아크(Arc)가 발생되기 쉬우며, 한번 발생된 아크는 접점 간극이 충분히 이격될 때까지 상당 시간 지속된다. 지속되는 아크는 단로기의 접점을 용손시켜 단로기의 수명을 단축시킬 뿐만 아니라, 화재 사고의 위험도 있다.
그래서 상기 문제점을 해결할 양으로 등록번호 10-1777195호는 복수 그룹의 회로에 따로 따로 각각 연결된 복수의 태양광 패널(S1), 복수의 입력단자, 복수의 퓨즈 및 차단기, 복수의 다이오드와, 상기 복수의 다이오드로 출력되는 전력을 하나로 취합하는 출력단자를 포함한 접속반에 있어서, 상기 복수의 퓨즈로부터 복수의 다이오드로 입력되는 전력이 우회하여 출력단자로 출력하는 복수의 우회회로와; 상기 우회 회로를 제어부의 제어신호에 따라 개폐하는 복수의 우회 스위치와, 상기 회로에 흐르는 전력값 상태를 감시하는 측정부와; 상기 측정부에 의해 상기 회로의 상태를 판정하여 상기 우회 스위치를 개폐시키되 상기 퓨즈로 입력된 전력이 상기 다이오드와 상기 복수의 우회 스위치로 동시에 입력된 상태에서 상기 복수의 그룹에서 각각 정상적으로 균등하게 전력을 생산하는 도중 어느 하나의 그룹에서 상기 측정부를 통해 측정하여 측정된 측정값이 미리 설정된 전압 범위내를 벗어날 때, 정상적으로 생산된 전력이 비정상적으로 흐르고 있는 회로 방향으로 역전류가 흐르는 것으로 판단하고 우회 스위치를 오프(OFF)시켜 다이오드에 의해 역전류를 차단하고, 감시중 상기 측정부를 통해 측정된 전력값이 미리 설정된 전압 범위내에 존재할 때, 정상적인 전력생산이라 판단하고, 우회 스위치를 온(ON)시켜 전력이 우회 회로를 경유하여 출력단자로 출력되도록 한다.
상기와 같이 복수의 회로에 각각 우회회로를 제공한 다음 그 각각의 우회회로에 각각 우회스위치를 제공함으로써 제품가격이 상승하고, 복수의 우회스위치를 제공함으로써 고장확률이 높고, 복수의 우회스위치를 제공함으로써 부피가 커져 보관 및 운송 비용이 상승하고, 복수의 우회스위치를 결선해야 함으로 제작이 번거로움 등의 문제점이 있다.
상기 종래의 문제점을 감안하여 본 발명은, 태양광발전장치에 있어서, 복수의 회로에 각각 온/오프 스위치를 설치하되 복수의 회로 중 하나의 회로에만 고전압과 아크를 제거하기 위한 반도체 방식의 병렬 MUX선택회로(Bypass)또는 고전압 개폐가 가능한 고가의 고전압 병렬 MUX선택스위치를 제공하여 복수의 스위치를 보호하고자 전계효과 트랜지스터 병렬MUX선택스위치로 DC고전압 개폐가 가능한 화재 예방형 태양광발전장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 태양광발전장치에 있어서, 복수의 회로에 각각 온/오프 스위치를 설치하되 복수의 회로 중 하나의 회로에만 고전압과 아크를 제거하기 위한 반도체 방식의 병렬 MUX선택회로(Bypass)또는 고전압 개폐가 가능한 고가의 고전압 병렬 MUX선택스위치를 제공하여 복수의 스위치를 보호하고자 전계효과 트랜지스터 병렬MUX선택스위치로 DC고전압 개폐가 가능한 화재 예방형 태양광발전장치를 제공한다.
본 발명은 복수의 회로에 각각 온/오프 스위치를 설치하되 복수의 회로 중 하나의 회로에만 고전압과 아크를 제거하기 위한 반도체 방식의 병렬 MUX선택회로(Bypass)또는 고전압 개폐가 가능한 고가의 고전압 병렬 MUX선택스위치를 제공하여 복수의 스위치를 보호함으로써, 복수의 회로에 하나의 병렬 MUX선택회로를 공유하게 함으로써 제품가격이 저렴하고, 하나의 병렬 MUX선택스위치를 제공함으로써 고장확률이 낮고, 하나의 병렬 MUX선택스위치를 제공함으로써 부피가 작아 보관 및 운송 비용이 저렴하고, 하나의 병렬 MUX선택스위치만 결선함으로 제작이 편리한 효과가 있다.
도 1은 DC고전압 개폐가 가능한 화재 예방형 태양광발전장치의 실시예의 전체 흐름도.
도 2는 본 발명의 병렬 MUX선택스위치와 릴레이의 동작상태를 나타낸 흐름도.
도 3은 본 발명의 흐름도를 나타낸 설명도.
도 4의 가)은 본 발명의 실시예에 따른 직류전원 단로기의 병렬 병렬 MUX선택 보호회로이고, 나)는 도 4의 가)의 동작 타임챠트.
도 5는 본 발명의 DC고전압 개폐가 가능한 화재 예방형 태양광발전장치의 또 다른 전체 흐름도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비정상 회로 판별 방식을 도시한 흐름도.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 명세서 전체에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 또한, 명세서 전체에서, 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.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 DC고전압 개폐가 가능한 화재 예방형 태양광발전장치의 실시예의 전체 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 병렬 MUX선택스위치와 릴레이의 동작상태를 나타낸 흐름도이며, 도 3은 본 발명의 흐름도를 나타낸 설명도이고, 도 4의 가)은 본 발명의 실시예에 따른 직류전원 단로기의 병렬 병렬 MUX선택 보호회로이고, 나)는 도 4의 가)의 동작 타임챠트이며, 도 5는 본 발명의 DC고전압 개폐가 가능한 화재 예방형 태양광발전장치의 또 다른 전체 흐름도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비정상 회로 판별 방식을 도시한 흐름도이다.
본 발명은, 전계효과 트랜지스터 병렬MUX선택스위치로 DC고전압 개폐가 가능한 화재 예방형 태양광발전장치로서, 복수의 직류 회로(10)에 흐르는 전력이 하나의 회로로 취합하여 계통으로 출력되도록 회로를 구성하되, 상기 복수의 직류 회로(10)에 각각 회로를 온/오프하는 릴레이(20)를 연결하고 상기 복수의 회로(10)중 어느 하나의 회로(10a)에 결선된 릴레이(20a)를 병렬 MUX선택하는 병렬 MUX선택회로(30)를 결선하되, 상기 병렬 MUX선택회로(30)에 제어부(100)의 제어신호에 따라 온/오프 하는 병렬 MUX선택스위치(40); 상기 병렬 MUX선택스위치(40)로 전류가 입력되는 병렬 MUX선택회로(30)의 입력부(30a)에 입력단락 방지용 다이오드(a')를 연결하는 것과, 상기 병렬 MUX선택회로(30)와 병렬 MUX선택스위치(40)를 연결한 회로(10a)를 제외한 나머지 복수의 회로(10)에 각각 제2병렬 MUX선택회로(50)의 일측(50a)을 결선하고, 상기 제2병렬 MUX선택회로(50)의 타측(50b)은 하나로 취합하여 상기 병렬 MUX선택회로(30)의 츨력부(30a)와 상기 다이오드(a')의 사이에 해당하는 병렬 MUX선택회로(30)에 전력이 출력되도록 결선되며, 상기 복수의 제2병렬 MUX선택회로(50)에 각각 입력단락 방지를 위해 결선한 다이오드(a)와, 상기 회로의 흐르는 전력값 상태를 감시하는 측정부(130)로 구성된다.
상기 구성의 실시예를 살펴보면 다음과 같다.
복수의 제2병렬 MUX선택회로(30,50)에 각각 다이오드(a)가 연결되고, 복수의 회로(10) 중 하나의 회로(10a)에 다이오드(a')가 결선되어 있다. 즉, 각각의 회로(10)에 다이오드를 결선시킨 것이다.
이 경우 병렬 MUX선택회로와 제2병렬 MUX선택회로에 흐르는 전력은 각각 다이오드가 결선되어 있어 서로 역류하지 못하도록 한 상태가 된다.
본 발명의 제1 실시예에 의할 때, 상기 복수의 회로(10)에 흐르는 각각의 전력값 상태를 감시하는 측정부(130)가 있어 상기 측정부(130)에 의해 회로(10)의 상태를 판정하여 제어부(100)를 통해 병렬 MUX선택스위치(40)와 복수의 회로(10)에 연결한 릴레이(20)를 개폐시키되, 복수의 직류전원 입력부로부터 상기 복수의 회로(10)에 동시에 전력을 입력시킨 상태에서, 상기 복수의 회로(10)에서 각각 정상적으로 전력을 출력하는 도중 측정부(130)를 통해 어느 하나의 회로에서 측정된 측정값이 미리 설정된 전압 범위
또는 전류 범위 또는 누설전류 범위를 벗어날 때, 전압 범위 또는 전류 범위 또는 누설전류 범위를 벗어난 회로(10)에 흐르는 전력을 차단하기 위해 병렬 MUX선택회로(30)에 연결한 병렬 MUX선택스위치(40)를 온 시킨 다음 전압 범위 또는 전류 범위 또는 누설전류 범위를 벗어난 회로(10)의 전력이 상기 병렬 MUX선택회로(30)를 통해 출력단자로 출력되도록 한 상태에서 전압 범위 또는 전류 범위 또는 누설전류 범위를 벗어난 회로(10)에 연결시킨 릴레이(20)를 오프 (오프한 후 병렬 MUX선택스위치를 오프하고)한 후 병렬 MUX선택스위치(40)를 오프하여 상기 전압 범위 또는 전류 범위 또는 누설전류 범위를 벗어난 회로의 전력공급을 차단하는 방식이 이용될 수 있다.
이에 따라, 상기 전압 범위 또는 전류 범위 또는 누설전류 범위를 벗어난 회로(10)의 전원 차단 후 설정시간이 경과되면 병렬 MUX선택스위치(40)를 온' 시켜 측정부(130)를 통해 측정된 전력값이 미리 설정된 전압 범위 또는 전류 범위 또는 누설전류 범위 내에 존재할 때, 정상적인 전력공급이라 판단하고 상기 오프시킨 릴레이를 온'시켜 오프시킨 릴레이를 경유하여 전력이 출력단자로 출력되도록 하고 그 후 제어부(100)의 제어신호에 따라 병렬 MUX선택스위치(40)는 오프 상태가 되도록 할 수 있다.
또한, 병렬 MUX선택회로에서 복수의 회로(10)를 감시하여 고장여부를 판단할 수 있다. 즉, 제1 실시예에 의할 때, 제어부(100)의 제어신호에 따라 복수의 회로(10)에 결선된 복수의 릴레이(20)와 병렬 MUX선택스위치(40)를 온'상태를 유지한 상태에서 제어부(100)를 통해 복수의 릴레이(20)를 순차적으로 하나하나 설정시간 동안 온/오프'하는 과정에 병렬 MUX선택스위치(40)를 경유하는 전력을 검출부(140)를 통해 측정하여 하나의 회로에서 측정된 측정값이 미리 설정된 전압 범위 또는 전류 범위 또는 누설전류 범위를 벗어날 때, 전압 범위 또는 전류 범위 또는 누설전류 범위를 벗어난 회로(10)에 문제가 있는 것으로 판단하고 문제가 있는 회로(10)의 릴레이(20)를 오프'시켜 전원을 차단하는 것이다.
상기 구성의 실시예를 살펴보면 다음과 같다(도 5참조).
병렬 MUX선택스위치(40)의 출력회로(30b)로 출력되는 전력을 검출부(140)를 통해 측정한다. 그리고 복수의 회로(10)에 결선된 복수의 릴레이(50)를 미리 설정한 순서대로 제어부(100)를 통해 오프' 후 설정시간 후 온' 하면 일정시간 오프과정에 오프된 회로(10)의 전력은 병렬 MUX선택회로(30)를 통해 출력단자로 출력된다.
이렇게 구성함으로써 하나의 검출부(140)를 통해 복수의 회로(10)를 점검할 수 있어 제작비용이 저렴하고 문제가 있는 회로(10) 라인을 쉽고 편리하게 발견할 수 있어 신속한 정비가 가능한 것이다.
복수의 릴레이와 병렬 MUX선택스위치(40)가 온 상태일 경우는 입력부로부터 입력된 전력은 각각 복수의 릴레이(도면에서 스위치에 해당) 방향으로 흘러간다. 상기 병렬 MUX선택스위치는 복수의 릴레이(20)를 동작시킬 때만 잠시 폐로하고, 릴레이 동작이 완료된 후에는 병렬 MUX선택스위치를 차단(오프)한다. 상기 병렬 MUX선택 스위치가 OFF되면, 입력부로부터 입력된 전력은 각각 복수의 릴레이 방향으로만 흐르게 되고, 병렬 MUX선택스위치(40)로는 흘러가지 않게 되기 때문이다. 즉, 다이오드와 병렬 MUX선택스위치의 저항이 작용함으로 저항을 적게 받은 릴레이 방향으로 전력이 이동한다.
상술한 실시예에서는 릴레이(20)를 하나씩 온오프시키는 방식으로 문제가 있는 회로를 검출하는 경우를 예시하고 있으나, 본 발명의 제2 실시예에 의할 때 도 6에 도시된 방식이 적용될 수도 있다.
즉, 본 발명의 제2 실시예에 의할 때, 상기 제어부(100)의 제어신호에 따라 복수의 회로(10)에 결선된 복수의 릴레이(20)와 병렬 MUX선택스위치(40)를 온'상태를 유지한 상태에서, 상기 제어부(100)는, 복수의 회로(10) 중 중복되지 않는 어느 2개의 회로에 대응되는 서로 다른 2개씩의 릴레이 그룹을 순차적으로 설정시간 동안 동시에 온/오프하는 과정에 병렬 MUX선택스위치(40)를 경유하는 전력을 검출부(140)를 통해 측정하여, 릴레이 그룹 별로 회로 정상 여부를 1차 판별할 수 있다[도 6의 S110 참조].
이에 따라, 1차 판별된 결과가 비정상인 것으로 판별되는 경우[도 6의 S120 참조], 비정상으로 판별된 2개의 회로에 따른 회로 그룹에 대응되는 2개의 릴레이 중 어느 하나를 온/오프하여, 온/오프된 릴레이에 대응되는 회로에서 측정된 측정값이 미리 설정된 전압 범위 내를 벗어나는 경우 해당 회로에 문제가 있는 것으로 판단하고, 온/오프된 릴레이에 대응되는 회로에서 측정된 측정값이 미리 설정된 전압 범위 내에 있는 경우 해당 온/오프된 릴레이가 아닌 다른 하나의 릴레이에 대응되는 회로에 문제가 있는 것으로 판단하여, 상기 문제가 있는 회로에 대응되는 릴레이(20)를 오프시켜 전원을 차단할 수 있다[도 6의 S130 및 S140 참조].
반면, 1차 판별된 결과가 정상인 것으로 판별되는 경우에도 도 6의 S122 및 S124 단계를 통한 2차 검증을 수행할 수 있다. 1차 판별 결과가 정상으로 판별된 경우라도, 2개의 회로 중 어느 하나가 비정상 상태일 가능성이 존재하므로, 정상 판별된 회로 그룹 중 중복되지 않는 2개의 회로 그룹을 선택하여, 선택된 2개의 회로 그룹에 대응되는 2개의 릴레이 중 1개씩의 릴레이를 선택하고, 선택된 1개씩의 릴레이에 의한 재조합된 릴레이 그룹을 설정시간 동안 동시에 온/오프하는 과정에 병렬 MUX선택스위치(40)를 경유하는 전력을 검출부(140)를 통해 측정하여, 재조합된 릴레이 그룹 별로 회로 정상 여부를 2차 판별할 수 있다[도 6의 S122 참조]
이에 따라, 2차 판별된 결과도 정상으로 판별되는 경우에는 해당 2개의 회로 그룹(즉, 총 4개의 회로)은 모두 정상 상태인 것으로 판별될 수 있지만, 반대로 상기 2차 판별된 결과가 비정상인 것으로 판별되는 경우에는 다시 도 6의 S130 및 S140 단계를 재수행할 수 있다. 즉, 비정상으로 판별된 2개의 회로에 따른 회로 그룹에 대응되는 상기 재조합된 2개의 릴레이 중 어느 하나를 온/오프하여, 온/오프된 릴레이에 대응되는 회로에서 측정된 측정값이 미리 설정된 전압 범위 내를 벗어나는 경우 해당 회로에 문제가 있는 것으로 판단하고, 온/오프된 릴레이에 대응되는 회로에서 측정된 측정값이 미리 설정된 전압 범위 내에 있는 경우 해당 온/오프된 릴레이가 아닌 다른 하나의 릴레이에 대응되는 회로에 문제가 있는 것으로 판단하여, 상기 문제가 있는 회로에 대응되는 릴레이(20)를 오프시켜 전원을 차단할 수 있다.
본 발명에서 MOS-FET는 고속 스위칭이 가능하고 게이트 구동이 비교적 간단하여 각종 전자 기기의 전원회로의 스위칭 소자이다. 본 발명 병렬 MUX선택스위치(40)는 MOS-FET 소자를 이용한다(MOS-FET 게이트 구동 회로 및 구동 방법은 등록번호 10-1209639호에 잘 기재되어 있는 바, 이에 관한 상세한 설명은 생략한다).
상기 MOS-FET 소자는 고전압 대전류를 고속으로 스위칭이 가능하고, 간단한 구동 방식에 장점이 있다. 하지만 지속적으로 전류가 흐르게 되면, 발열이 심하게 되어 소자가 파괴되게 된다. 따라서, 본 발명에서는 아크가 발생하는 짧은 시간에만 MOS-FET소자를 이용하여 도통시키고, 발열이 발생하는 지속적으로 전류가 흐르는 구간에서는 릴레이의 접점을 이용하여 발열을 제거하는 장점을 이용하는 것이다.
전압과 아크를 제거하기 위한 반도체 방식의 병렬 MUX선택회로(Bypass)또는 고전압 개폐가 가능한 고가의 고전압 MOS-FET을 이용하여 스위칭하고, 대전류가 상시적으로 흐르는 시간에는 가격이 저렴하고 구하기 쉬운 저전압 릴레이의 기계적 접점을 이용하여 발열억제와 과전류에 대한 성능을 높이고, 원가를 절감하게 한다.
상기 본 발명의 릴레이(20)는 래칭 릴레이로써, 래칭 릴레이(RL1)는 이중코일(Dual Coil) 및 적어도 하나 이상의 3로 스위칭의 기계적 접점을 가지는 것이 접점을 병렬연결하여 접점용량을 증가시키는데에 바람직하며, 3로 스위칭의 기계적 접점은 이중코일의 어느 하나를 여자시키는 셋(SET)신호와 리셋(REST)의 릴레이신호에 의해 확실하게 개폐시킬 수 있다.
또한, 상시 구동전원 없이 개폐상태를 유지할 수 있는 이중코일의 래칭 릴레이(RL1)를 사용함으로써, 정전이 되거나 전원장치가 고장이 나도 래칭 릴레이가 스스로 개폐되는 일이 없어져 화재 등의 안전사고가 예방된다.
래칭 릴레이(RL1)는(도 4 참고) 이중코일(Dual Coil) 및 적어도 하나 이상의 3로 스위칭의 기계적 접점을 가지는 것이 접점을 병렬연결하여 접점용량을 증가시키는데에 바람직하며, 3로 스위칭의 기계적 접점은 이중코일의 어느 하나를 여자시키는 셋(SET)신호와 리셋(REST)의 릴레이신호에 의해 확실하게 개폐시킬 수 있다. 또한, 상시 구동전원 없이 개폐상태를 유지할 수 있는 이중코일의 래칭 릴레이(RL1)를 사용함으로써, 정전이 되거나 전원장치가 고장이 나도 래칭 릴레이가 스스로 개폐되는 일이 없어져 화재 등의 안전사고 예방된다.
또한, 포토커플러(OP1)는 게이트 드라이브 신호를 외부 구동전원 공급없이 직류전원(H/V INPUT & H/V OUTPUT)으로 동작시킬 수 있는 광전지출력 기능이 있는 포토커플러(OP1)인 것이 바람직하다. 일반적인 포토커플러와 달리, 광전지 출력 포토커플러(OP1)는 절연된 출력측에서 반도체 스위칭 소자(Q1)를 턴온 시킬수 있는 전압과 전류가 자체 생성되어, 반도체 스위칭 소자(Q1)를 외부 구동전원이 없이 구동시키게 된다. 따라서, 정전이 되거나 전원장치가 고장이 나도 반도체 스위칭 소자(Q1)를 제어할 수 있게 되고, 이에 따라, 반도체 스위칭 소자(Q1)의 병렬 MUX선택 보호회로가 부가된 직류전원 단로기(100)를 신뢰성 높게 작동시킬 수 있다.
도 5은 직류전원 단로기(100)의 각 구성부의 동작 타임 챠트를 나타낸 것으로, 도 3(a)는 제어장치의 소자 제어신호(B/P1)에 의해 동작하는 반도체 스위칭 소자(Q1)의 동작시간 타임챠트, 도 (3b)는 반도체 스위칭 소자(Q1)가 소정시간 동작하는 동안 래칭 릴레이(RL1)의 기계적 접점의 동작시간 타임챠트, 도 3(c)는 반도체 스위칭 소자(Q1)가 동작하고, 이때, 래칭 릴레이(RL1)가 동작할 때, 래칭 릴레이(RL1)의 기계적 접점부에 인가되는 직류전압을 도식적으로 나타낸 것이다. 상기 래칭 릴레이 등에 관한 기술을 공개번호 10-2017-0113836호 상세하게 설명되어 있다.
제어는, 도시된 바와 같이, 직렬 연결된 전력송출부(11)들을 적어도 2개 이상으로 소집단화한 전력송출부(11) 소집단들(SG1)~(SGn)과, 상기 전력송출부(11) 소집단들 (SG1)~(SGn)의 전압과 전류를 측정하여 전력을 계측하는 전력측정수단(13) 및 전력계측값 (P1)~(Pn)과, 상기 각 전력송출부(전력생산부 포함) 소집단들(SG1)~(SGn)의 근접 장소에 설치된 일사량 측정센서(14) 및 계측된 정보량(L1)~(Ln)과, 정해진 시간 간격으로 상기 각 전력송출부 소집단(SG1)~(SGn) 끼리의 전력 계측값(P1~Pn)을 비교하여 불평형 상태인 경우 비정상으로 판단하고, 또한, 전력송출부(11) 소집단(SG1)의 전력계측값(P1)과 해당 장소에서 계측된 정보값(L1)에 전력송출부(11) 소집단(SG1)의 면적을 보정한 전력량(Pc)과 비교하여 전력송출부 소집단(SG1)~(SGn)들의 동작상태 및 열화를 판단하고 처리하는 제어부(20)와, 상기 제어부(20)에서 각 전력송출부(11) 소집단(SG1)~(SGn)들의 동작상태 및 열화상태의 경보메시지 및 데이터를 무선통신 모듈(30)을 통하여 원격지 통신(40)으로 송신하는 통신수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
전력송출부 소집단(SG1)은, 소정의 전압을 얻기 위해 직렬로 연결한 복수개의 입력부(11) 및 회로(12)과, 상기 회로(12)으로부터 전압을 측정하고, 전류를 측정하기 위해 상기 회로(12)의 어느 한 선에 연결된 표준저항(미도시)과, 상기 표준저항으로부터 전류에 비례하는 전압 측정선을 구비하는 전력송출부 소집단(SG1)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 전력송출부(11)들은 전력송출부(11)로부터 입력되는 전압, 전류, 누설전류등이 서로 다른값으로 회로에 입력될 수 있다
전력송출부 소집단(SG1)의 전력측정수단(13)은, 상기 전력송출부 소집단(SG1)의 회로(12)에서 인출되는 전압 및 전류 측정선으로부터 전압을 주기적으로 계측하여 A/D변환하고, 고유 식별번호를 부여하고, 디지탈로 변환된 전류 및 전압값과 고유식별번호를 정해진 주기에 따라 제어부(20)에 송출하여 연산장치에서 입력된 프로그램의 계산식에 의해 전력값으로 환산하여 저장하는 전력측정수단(13)으로 이루어진다.
제어부(마이크로프로세서)는, 상기의 전력측정수단(13)으로부터 A/D변환된 전류 및 전압에 해당하는 디지탈값과 고유식별번호, 일사량측정기로부터 일사량을 수신하는 인터페이스(미도시)와, 상기 인터페이스로부터 수신된 고유식별번호의 디지털 전압/전류 측정값 및 일사량 측정값을 기억장치에 저장하고, 각 전력송출부 소집단들(SG1)~(SGn)의 특성 및 크기에 따른 상수를 적용하여 전력량을 보정 계산하여 연산처리한다.
전력송출부 소집단들(SG1)~(SGn)의 전력송출부(11)환경, 설치개수 및 연산 프로그램 등을 입력하는 키입력부와, 키 입력값 및 연산처리결과 등을 표시하는 LCD 모니터와, 프로그램 및 데이터를 저장하는 기억장치를 구비하는 제어부(20)로 구성된다.
통신수단은, 상기 제어부(20)의 연산처리결과가 비정상으로 판단되는 경우에는 WAP을 이용하여 관리자나 사용자의 이동 통신단말기(40)에 전송하는 무선 모듈(30)과, 상기 무선모듈(30)과 기존 이동통신 통신망을 통하여 원격지의 관리자나 사용자의 이동통신 단말기(40)로 전력송출부 소집단(10)의 고유번호와 비정상 상태에 대응하여 정해진 경보문자 및 기억장치에 저장된 측정데이터를 원격지의 관리자나 사용자에게 전송하는 것으로 어느 전력송출부 소집단(10)이 이상상태인가를 원격지에서 알 수 있게 해준다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

Claims (3)

  1. DC고전압 개폐가 가능한 화재 예방형 태양광발전장치에 있어서,
    복수의 직류 회로(10)에 흐르는 전력이 하나의 회로로 취합하여 계통으로 출력되도록 회로를 구성하되,
    상기 복수의 직류 회로(10)에 각각 회로를 온/오프하는 릴레이(20)를 연결하고 상기 복수의 회로(10)중 어느 하나의 회로(10a)에 결선된 릴레이(20a)를 병렬 MUX선택하는 병렬 MUX선택회로(30)를 결선하되, 상기 병렬 MUX선택회로(30)에 제어부(100)의 제어신호에 따라 온/오프 하는 전계효과 트랜지스터 병렬 MUX선택스위치 (40)와,
    상기 병렬 MUX선택스위치(40)로 전류가 입력되는 병렬 MUX선택회로(30)의 입력부(30a)에 입력단락 방지용 다이오드(a')를 연결하는 것과,
    상기 병렬 MUX선택회로(30)와 병렬 MUX선택스위치(40)를 연결한 회로(10a)를 제외한 나머지 복수의 회로(10)에 각각 제2병렬 MUX선택회로(50)의 일측(50a)을 결선하고
    상기 제2병렬 MUX선택회로(50)의 타측(50b)은 하나로 취합하여 상기 병렬 MUX선택회로(30)의 츨력부(30a)와 상기 다이오드(a')의 사이에 해당하는 병렬 MUX 선택회로(30)에 전력이 출력되도록 결선되며,
    상기 복수의 제2병렬 MUX선택회로(50)에 각각 입력단락 방지를 위해 결선한 다이오드(a)와, 상기 회로의 흐르는 전력값 상태를 감시하는 측정부(130)를 포함하며,
    상기 제어부(100)의 제어신호에 따라 복수의 회로(10)에 결선된 복수의 릴레이(20)와 병렬 MUX선택스위치(40)를 온'상태를 유지한 상태에서,
    상기 제어부(100)는,
    복수의 회로(10) 중 중복되지 않는 어느 2개의 회로에 대응되는 서로 다른 2개씩의 릴레이 그룹을 순차적으로 설정시간 동안 동시에 온/오프하는 과정에 병렬 MUX선택스위치(40)를 경유하는 전력을 검출부(140)를 통해 측정하여, 릴레이 그룹 별로 회로 정상 여부를 1차 판별하고,
    1차 판별된 결과가 비정상인 것으로 판별되는 경우, 비정상으로 판별된 2개의 회로에 따른 회로 그룹에 대응되는 2개의 릴레이 중 어느 하나를 온/오프하여, 온/오프된 릴레이에 대응되는 회로에서 측정된 측정값이 미리 설정된 전압 범위 내를 벗어나는 경우 해당 회로에 문제가 있는 것으로 판단하고, 온/오프된 릴레이에 대응되는 회로에서 측정된 측정값이 미리 설정된 전압 범위 내에 있는 경우 해당 온/오프된 릴레이가 아닌 다른 하나의 릴레이에 대응되는 회로에 문제가 있는 것으로 판단하여, 상기 문제가 있는 회로에 대응되는 릴레이(20)를 오프시켜 전원을 차단하며,
    1차 판별된 결과가 정상인 것으로 판별되는 경우,
    정상 판별된 회로 그룹 중 중복되지 않는 2개의 회로 그룹을 선택하여, 선택된 2개의 회로 그룹에 대응되는 2개의 릴레이 중 1개씩의 릴레이를 선택하고, 선택된 1개씩의 릴레이에 의한 재조합된 릴레이 그룹을 설정시간 동안 동시에 온/오프하는 과정에 병렬 MUX선택스위치(40)를 경유하는 전력을 검출부(140)를 통해 측정하여, 재조합된 릴레이 그룹 별로 회로 정상 여부를 2차 판별하고,
    2차 판별된 결과가 비정상인 것으로 판별되는 경우, 비정상으로 판별된 2개의 회로에 따른 회로 그룹에 대응되는 상기 재조합된 2개의 릴레이 중 어느 하나를 온/오프하여, 온/오프된 릴레이에 대응되는 회로에서 측정된 측정값이 미리 설정된 전압 범위 내를 벗어나는 경우 해당 회로에 문제가 있는 것으로 판단하고, 온/오프된 릴레이에 대응되는 회로에서 측정된 측정값이 미리 설정된 전압 범위 내에 있는 경우 해당 온/오프된 릴레이가 아닌 다른 하나의 릴레이에 대응되는 회로에 문제가 있는 것으로 판단하여, 상기 문제가 있는 회로에 대응되는 릴레이(20)를 오프시켜 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는, DC고전압 개폐가 가능한 화재 예방형 태양광발전장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    릴레이(20)는 래칭 릴레이로 구성하고 상기 래칭 릴레이는 이중코일(Dual Coil) 및 적어도 하나의 3로 스위칭의 기계적 접점을 가지며, 상기 3로 스위칭의 기계적 접점은 상기 이중코일의 어느 하나를 여자시키는 셋(SET)신호와 리셋(REST)의 릴레이신호로 개폐되는 것을 특징으로 하는, DC고전압 개폐가 가능한 화재 예방형 태양광발전장치.
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