KR102590447B1 - Solar generating appratus adapted for active control against reverse power and consistency gegerating efficiency via controlling each of ac circuit by distributed power convertor optimized for bipv - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따르면, BIPV에 최적화된 분산형 전력 변환기를 적용하여 AC회로별 제어를 통한 역전력 능동제어와 발전가동효율 유지가 가능한 태양광 발전장치가 제공된다.
종래의 건물에 일체화된 태양광발전장치의 경우, 다수의 태양 전지 모듈을 병렬로 결선하기 때문에 영점이 없는 DC 전력 용량이 증가하여 나산의 접촉 불량, 발열 가속화, 아크 발생의 문제가 있었다.
그러나 본 발명에서는, 다수의 태양 전지 모듈의 영점이 존재하는 AC 전력을 취합함으로써, 대용량 증설 시에도 안정성이 확보될 수 있다.
또한 종래의 건물에 일체화된 태양광발전장치의 경우, 역전력 발생 시 블랙아웃과 같은 계통 불안정 요소가 발생하는 문제가 있었다.
그러나 본 발명에서는 AC 측을 발생한 역전력 만큼 순차적으로 개폐함으로써, 정지되는 인버터의 수를 최소화할 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, a solar power generation device capable of maintaining power generation operation efficiency and active control of reverse power through control for each AC circuit by applying a distributed power converter optimized for BIPV is provided.
In the case of a solar power generation device integrated into a conventional building, since multiple solar cell modules are connected in parallel, the DC power capacity without zero point increases, causing problems with poor contact of bare threads, acceleration of heat generation, and arc generation.
However, in the present invention, by collecting AC power where the zero point of multiple solar cell modules exists, stability can be ensured even during large-capacity expansion.
Additionally, in the case of solar power generation devices integrated into conventional buildings, there was a problem of system instability factors such as blackout occurring when reverse power was generated.
However, in the present invention, the number of inverters stopped can be minimized by sequentially opening and closing the AC side in proportion to the generated reverse power.

Description

BIPV에 최적화된 분산형 전력 변환기를 적용하여 AC회로별 제어를 통한 역전력 능동제어와 발전가동효율 유지가 가능한 태양광 발전장치{SOLAR GENERATING APPRATUS ADAPTED FOR ACTIVE CONTROL AGAINST REVERSE POWER AND CONSISTENCY GEGERATING EFFICIENCY VIA CONTROLLING EACH OF AC CIRCUIT BY DISTRIBUTED POWER CONVERTOR OPTIMIZED FOR BIPV} Solar power generation device capable of maintaining generation operation efficiency and active control of reverse power through control of each AC circuit by applying a distributed power converter optimized for BIPV OF AC CIRCUIT BY DISTRIBUTED POWER CONVERTOR OPTIMIZED FOR BIPV}

본 발명은 BIPV에 최적화된 분산형 전력 변환기를 적용하여 AC회로별 제어를 통한 역전력 능동제어와 발전가동효율 유지가 가능한 태양광 발전장치에 관련된 것이다.The present invention relates to a solar power generation device capable of maintaining power generation operation efficiency and active control of reverse power through control for each AC circuit by applying a distributed power converter optimized for BIPV.

보다 구체적으로는, 건물에 적용된 태양광발전장치의 경우 발전된 전력량이 소비되는 전력량보다 많을 경우 계통으로 전력이 역류되는 역전력이 발생되고, 계통에 연결된 다수의 태양광발전장치에서 역전력이 발생할 경우 계통의 안정성을 해치고, 계통을 불안하게하여 블랙아웃과 같은 현상을 발생시킬 뿐 아니라, 고조파, 전압상승, 주파수의 흔들림 등 계통에 악영향을 미치게 된다. More specifically, in the case of a solar power generation device applied to a building, if the amount of power generated is greater than the amount of power consumed, reverse power, which causes power to flow back into the grid, is generated, and if reverse power is generated from multiple solar power generation devices connected to the grid, It not only harms the stability of the system and makes the system unstable, causing phenomena such as blackout, but also has adverse effects on the system such as harmonics, voltage rise, and frequency fluctuation.

이에 본 발명은, 역전력이 발생할 경우 다수개로 설치된 분산형 전력 변환기의 AC측을 발생한 역전력 만큼 순차적으로 개폐하여 정지시키거나, 다시 운전시킴으써, 태양광발전장치의 가동률을 상승시키고, 이로 인한 유지보수 비용을 낮추는 BIPV에 최적화된 분산형 전력 변환기를 적용하여 AC회로별 제어를 통한 역전력 능동제어와 발전가동효율 유지가 가능한 태양광 발전장치에 관련된 것이다.Accordingly, the present invention increases the operation rate of the solar power generation device by sequentially opening and closing the AC side of a plurality of distributed power converters installed in accordance with the generated reverse power to stop or operate it again when reverse power occurs, thereby increasing the operation rate of the solar power generation device. It is related to a solar power generation device capable of maintaining power generation operation efficiency and active control of reverse power through control of each AC circuit by applying a distributed power converter optimized for BIPV, which lowers maintenance costs.

또한 건물에 일체화된 태양광발전장치의 경우, 다수의 태양 전지 모듈을 병렬로 결선하기 때문에 영점이 없는 DC 전력 용량이 증가하여 나산의 접촉 불량, 발열 가속화, 아크 발생의 문제가 있었다. In addition, in the case of a solar power generation device integrated into a building, since multiple solar cell modules are connected in parallel, the DC power capacity without zero point increases, causing problems with poor contact of bare threads, acceleration of heat generation, and arc generation.

본 발명은 이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 것으로, 다수의 태양 전지 모듈의 영점이 존재하는 AC 전력을 취합함으로써, 대용량 증설 시에도 안정성이 확보되는 BIPV에 최적화된 분산형 전력 변환기를 적용하여 AC회로별 제어를 통한 역전력 능동제어와 발전가동효율 유지가 가능한 태양광 발전장치에 관련된 것이다.The present invention is intended to solve this technical problem, by collecting AC power with zero points of multiple solar cell modules, and applying a distributed power converter optimized for BIPV that ensures stability even during large-capacity expansion, so that each AC circuit can be converted to power. It is related to a solar power generation device that can actively control reverse power and maintain power generation operation efficiency through control.

BIPV(Building Integrated Photovoltaic)는 건물에 일체형으로 제적된 태양광발전장치를 의미하는 것으로 태양 발전 모듈에 음영이 발생하면 직렬로 연결된 스트링에서 효율이 낮아지게 된다.BIPV (Building Integrated Photovoltaic) refers to a solar power generation device integrated into a building. When solar power modules are shaded, the efficiency of the strings connected in series decreases.

또한 BIPV에서는 고장이 발생한 태양 전지 모듈을 교체하기가 매우 어렵고, 시간이 지남에 따라 태양 전지 모듈의 색상이나, 금속 테두리 등이 변색되어, 새 태양 전지 모듈로 교체하더라도, 기존 제품과 새 교체 제품의 색상 차이에 의하여 건물의 미관에 부정적인 문제를 야기한다.In addition, in BIPV, it is very difficult to replace a failed solar cell module, and the color or metal border of the solar cell module discolors over time, so even if you replace it with a new solar cell module, the existing product and the new replacement product are different. Color differences cause negative problems in the aesthetics of the building.

이러한 문제를 해결하기 위하여 BIPV에 적용하는 태양광 발전 모듈 및 그 장치는 하나의 직렬 스트링을 최대한 낮추어서 설계할 수 밖에 없었다. 또한 하나의 스트링에 MPPT가 적용된 인버터 1대를 적용해야 최대의 효율을 가질 수 있었다.To solve this problem, the solar power module and its devices applied to BIPV had no choice but to be designed with one series string as low as possible. In addition, maximum efficiency could be achieved only by applying one inverter with MPPT to one string.

나아가 기존의 BIPV에서는 아크 또는 화재 발생시 접속함 등 DC 계통의 문제점이 많았다. Furthermore, the existing BIPV had many problems with the DC system, such as failure to connect in the event of an arc or fire.

보다 구체적인 설명을 위하여 도 1을 참조하면, 종래 기술의 경우, 태양 전지 모듈이 직렬 스트링을 이루는 태양 전지 모듈군들이 인버터 전단에서 결선된다. 즉, DC 전력 단에서 용량 증가가 발생하고, 용량이 취합된 DC 전략이 인버터로 공급되었다. Referring to FIG. 1 for a more detailed description, in the case of the prior art, solar cell module groups forming a series string are connected at the front end of the inverter. In other words, an increase in capacity occurred in the DC power stage, and the DC strategy with the combined capacity was supplied to the inverter.

소용량의 태양 전지 모듈을 다수의 병렬을 이용하여 결선하여, DC 전력 용량을 증가시켰기 때문에, 나사의 접촉 불량, 발열 부위의 열화 가속화로 인해 아크 발생 확률이 높아지는 것이다.Since the DC power capacity is increased by wiring small-capacity solar cell modules in parallel, the probability of arc occurrence increases due to poor contact of the screw and accelerated deterioration of the heat-generating area.

이는 DC 전력의 경우 AC 전력과 달리 영점이 없기 때문인 것으로 아크가 발생하면 스스로 소화되지 않아서 화재 진압에 어려움이 있다. This is because DC power, unlike AC power, does not have a zero point. When an arc occurs, it does not extinguish itself, making it difficult to extinguish a fire.

또한 DC 전력을 개폐하거나, 차단하는 부품은 매우 고가이며, 종류도 다양하지 못해 적재 적소에 적용하기가 어려웠다.In addition, parts that open, close, or block DC power are very expensive and come in a variety of types, making it difficult to apply them in the right place.

또한 건물에 적용된 태양광발전장치의 경우 발전된 전력량이 소비되는 전력량보다 많을 경우 계통으로 전력이 역류되는 역전력이 발생되고, 계통에 연결된 다수의 태양광 발전장치에서 역전력이 발생할 경우 계통의 안정성을 해치고, 계통을 불안하게 하여 블랙아웃과 같은 현상을 발생시킬 뿐 아니라, 고조파, 전압상승, 주파수의 흔들림등 계통에 악영향을 미치게 된다. In addition, in the case of solar power generation devices applied to buildings, if the amount of power generated is greater than the amount of power consumed, reverse power is generated, which causes power to flow back into the system. If reverse power is generated from multiple solar power generation devices connected to the system, the stability of the system is compromised. It not only causes damage and instability in the system, causing phenomena such as blackout, but also has negative effects on the system such as harmonics, voltage rise, and frequency fluctuation.

따라서 이러한 문제점을 없애기 위해서 전력공급사업자는 계통에 역전력이 발생하지 않도록 역전력계전기등을 이용하여 계통에서 유입되는 역전력을 차단하도록 규정하고 있다. Therefore, in order to eliminate this problem, power supply companies are required to block reverse power flowing from the system using reverse power relays to prevent reverse power from occurring in the system.

종래 기술의 경우, 역전력이 발생할 경우 태양광 발전장치의 전원을 차단하는 방법으로 역전력의 유입을 막고 있는데, 이러한 경우 전체 발전소가 가동을 중지하게 되어 발전손실이 일어나게 된다. In the case of conventional technology, the inflow of reverse power is prevented by turning off the power to the solar power generation device when reverse power occurs. In this case, the entire power plant stops operating, resulting in power generation loss.

본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 안정성이 향상된 BIPV에 최적화된 분산형 전력 변환기를 적용하여 AC회로별 제어를 통한 역전력 능동제어와 발전가동효율 유지가 가능한 태양광 발전장치를 제공하는 데 있다.The technical problem that the present invention aims to solve is to provide a solar power generation device capable of maintaining power generation operation efficiency and active control of reverse power through control for each AC circuit by applying a distributed power converter optimized for BIPV with improved stability. there is.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 역전력이 발생한 경우, AC 단에서 발생한 역전력 만큼 순차적으로 개폐하거나 정지시키도록 함으로써, 역전력 발생시 발생되는 인버터의 대수를 최소화하는, BIPV에 최적화된 분산형 전력 변환기를 적용하여 AC회로별 제어를 통한 역전력 능동제어와 발전가동효율 유지가 가능한 태양광 발전장치를 제공하는 데 있다.The technical problem that the present invention aims to solve is a distributed type optimized for BIPV that minimizes the number of inverters generated when reverse power is generated by sequentially opening, closing, or stopping in proportion to the reverse power generated in the AC terminal when reverse power is generated. The purpose is to provide a solar power generation device capable of maintaining power generation operation efficiency and active control of reverse power through control for each AC circuit by applying a power converter.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 대용량 증설이 가능한 BIPV에 최적화된 분산형 전력 변환기를 적용하여 AC회로별 제어를 통한 역전력 능동제어와 발전가동효율 유지가 가능한 태양광 발전장치를 제공하는 데 있다.Another technical problem that the present invention aims to solve is to provide a solar power generation device capable of maintaining power generation operation efficiency and active control of reverse power through control for each AC circuit by applying a distributed power converter optimized for BIPV capable of large capacity expansion. It is there.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 영점이 있는 AC 전력을 결선함으로써, 아크 발생을 최소화하고 화재 진압을 용이하게 하는 BIPV에 최적화된 분산형 전력 변환기를 적용하여 AC회로별 제어를 통한 역전력 능동제어와 발전가동효율 유지가 가능한 태양광 발전장치를 제공하는 데 있다.Another technical problem that the present invention aims to solve is to apply a distributed power converter optimized for BIPV, which minimizes arc generation and facilitates fire suppression by wiring AC power with a zero point, and reverse power through control for each AC circuit. The goal is to provide a solar power generation device capable of active control and maintaining power generation operation efficiency.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 각 인버터 별로, 누설이나, 전압 전류를 실시간 계측하여 고장 유무를 신속히 판단할 수 있는 BIPV에 최적화된 분산형 전력 변환기를 적용하여 AC회로별 제어를 통한 역전력 능동제어와 발전가동효율 유지가 가능한 태양광 발전장치를 제공하는 데 있다.Another technical problem that the present invention aims to solve is to apply a distributed power converter optimized for BIPV, which can quickly determine the presence or absence of a failure by measuring leakage, voltage and current in real time for each inverter, and reverse power conversion through control for each AC circuit. The goal is to provide a solar power generation device capable of active power control and maintaining power generation operation efficiency.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다. The technical problems to be solved by the present invention are not limited to those described above.

본 발명의 일 실시 예에 따른 BIPV에 최적화된 분산형 전력 변환기를 적용하여 AC회로별 제어를 통한 역전력 능동제어와 발전가동효율 유지가 가능한 태양광 발전장치는, 미리 정의된 최소 용량 이상의 DC 전력을 출력하는, 적어도 하나의 태양 전지 모듈이 직렬 연결된 제1 태양 전지 모듈군; 상기 제1 태양 전지 모듈군으로부터 출력 DC 전력을 AC 전력으로 변환하는 제1 인버터; 미리 정의된 최소 용량 이상의 DC 전력을 출력하는, 적어도 하나의 태양 전지 모듈이 직렬 연결되되, 상기 제1 태양 전지 모듈군과 병렬을 이루는 제2 태양 전지 모듈군; 상기 제2 태양 전지 모듈군으로부터 출력 DC 전력을 AC 전력으로 변환하는 제2 인버터; 상기 AC 전력의 누설전류를 감지하는 누설 전류 제어 모듈 및 제어부를 포함하며, 상기 누설 전류 제어 모듈 후단에서 상기 제1 인버터에서의 출력 AC 전력과 상기 제2 인버터에서의 출력 AC 전력이 취합되며 상기 제어부는, 상기 태양 전지 모듈에서의 발전된 전력량과 소비되는 전력량을 대비하여, 상기 발전된 전력량이 상기 소비되는 전력량 보다 많은 역전력이 발생한 경우, 상기 제1 및 제2 인버터 중 적어도 하나의 인버터의 운전을 정지시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a solar power generation device capable of maintaining power generation operation efficiency and active control of reverse power through control for each AC circuit by applying a distributed power converter optimized for BIPV according to an embodiment of the present invention is capable of maintaining DC power exceeding a predefined minimum capacity. A first solar cell module group in which at least one solar cell module is connected in series, outputting: a first inverter converting DC power output from the first solar cell module group into AC power; a second solar cell module group in which at least one solar cell module is connected in series and is parallel to the first solar cell module group, outputting DC power equal to or higher than a predefined minimum capacity; a second inverter converting DC power output from the second solar cell module group into AC power; It includes a leakage current control module and a control unit that detects leakage current of the AC power, and the output AC power from the first inverter and the output AC power from the second inverter are collected at a rear end of the leakage current control module, and the control unit Compares the amount of power generated by the solar cell module with the amount of power consumed, and when reverse power occurs where the amount of power generated is greater than the amount of power consumed, the operation of at least one of the first and second inverters is stopped. You can do it.

일 실시 예에 있어서, 상기 누설 전류 제어 모듈은, 상기 제1 및 제2 인버터로부터의 출력 AC 전력의 누설을 감지하는 영상 변류기, 상기 영상 변류기의 신호를 증폭하는 증폭기; 불꽃 감지 센서, 온도 센서, 아크 감지 센서 중 적어도 하나의 센서로 이루어진 비정상 감지 센서 모듈; 상기 비정상 감지 센서 모듈 및 증폭기에 기반하여 비정상 발생시, 상기 AC 전력을 차단하는 제어부를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the leakage current control module includes: a zero-phase current transformer that detects leakage of output AC power from the first and second inverters, and an amplifier that amplifies the signal of the zero-phase current transformer; An abnormality detection sensor module consisting of at least one sensor selected from a flame detection sensor, a temperature sensor, and an arc detection sensor; It may further include a control unit that blocks the AC power when an abnormality occurs based on the abnormality detection sensor module and amplifier.

일 실시 예에 따르면, 상기 AC 전력은 한전 계통으로 공급 전에 릴레이를 통과하며, 상기 제어부는 상기 비정상 발생 시 상기 릴레이를 제어할 수 있다.According to one embodiment, the AC power passes through a relay before being supplied to the KEPCO system, and the control unit can control the relay when the abnormality occurs.

일 실시 예에 따르면, 상기 릴레이, 상기 비정상 감지 센서 모듈이 일체화된 PCB가 인버터의 출력 단 별로 마련될 수 있다.According to one embodiment, a PCB in which the relay and the abnormality detection sensor module are integrated may be provided for each output terminal of the inverter.

일 실시 예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 제1 태양 전지 모듈군 및 상기 제2 태양 전지 모듈군의 미리 정의된 최소 용량에 기초하여 상기 증폭기로부터의 신호로부터 누설 전류 발생 여부를 확인할 수 있다.According to one embodiment, the control unit may determine whether leakage current occurs from a signal from the amplifier based on a predefined minimum capacity of the first solar cell module group and the second solar cell module group.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 및 제2 태양 전지 모듈군에서 수확된 전력은, 영점이 존재하는 AC 전력으로 변환된 후, 취합될 수 있다.According to one embodiment, the power harvested from the first and second solar cell module groups may be converted into AC power with a zero point and then collected.

본 발명의 일 실시 예에 따른 BIPV에 최적화된 분산형 전력 변환기를 적용하여 AC회로별 제어를 통한 역전력 능동제어와 발전가동효율 유지가 가능한 태양광 발전장치는, 미리 정의된 최소 용량 이상의 DC 전력을 출력하는, 적어도 하나의 태양 전지 모듈이 직렬 연결된 제1 태양 전지 모듈군; 상기 제1 태양 전지 모듈군으로부터 출력 DC 전력을 AC 전력으로 변환하는 제1 인버터; 미리 정의된 최소 용량 이상의 DC 전력을 출력하는, 적어도 하나의 태양 전지 모듈이 직렬 연결되되, 상기 제1 태양 전지 모듈군과 병렬을 이루는 제2 태양 전지 모듈군; 상기 제2 태양 전지 모듈군으로부터 출력 DC 전력을 AC 전력으로 변환하는 제2 인버터; 및 상기 AC 전력의 누설전류를 감지하는 누설 전류 제어 모듈을 포함하며, 상기 누설 전류 제어 모듈 후단에서 상기 제1 인버터에서의 출력 AC 전력과 상기 제2 인버터에서의 출력 AC 전력이 취합될 수 있다. 또한 상기 태양 전지 모듈에서의 발전된 전력량과 소비되는 전력량을 대비하여, 상기 발전된 전력량이 상기 소비되는 전력량 보다 많은 역전력이 발생한 경우, 상기 제1 및 제2 인버터 중 적어도 하나의 인버터의 운전을 정지시킬 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a solar power generation device capable of maintaining power generation operation efficiency and active control of reverse power through control for each AC circuit by applying a distributed power converter optimized for BIPV according to an embodiment of the present invention is capable of maintaining DC power exceeding a predefined minimum capacity. A first solar cell module group in which at least one solar cell module is connected in series, outputting: a first inverter converting DC power output from the first solar cell module group into AC power; a second solar cell module group in which at least one solar cell module is connected in series and is parallel to the first solar cell module group, outputting DC power equal to or higher than a predefined minimum capacity; a second inverter converting DC power output from the second solar cell module group into AC power; and a leakage current control module that detects a leakage current of the AC power, and the output AC power from the first inverter and the output AC power from the second inverter can be collected at a rear end of the leakage current control module. In addition, by comparing the amount of power generated by the solar cell module with the amount of power consumed, when the amount of reverse power generated is greater than the amount of power consumed, the operation of at least one of the first and second inverters may be stopped. You can.

각 태양 발전 모듈군의 출력단에 대응하여 인버터가 마련될 수 있다. 즉, 태양 발전 모듈군 별로 인버터가 마련될 수 있다. 이후 인버터에서 출력되는 AC 전력이 취합될 수 있다. 이에 따라 영점이 있는 AC 전력이 취합되므로 아크, 화재 발생 시에 조속한 대응이 가능할 수 있다.An inverter may be provided in response to the output terminal of each solar power module group. That is, an inverter may be provided for each solar power module group. Afterwards, the AC power output from the inverter can be collected. Accordingly, AC power with a zero point is collected, so rapid response can be possible in the event of an arc or fire.

또한, 일 실시 예에 따르면, 역전력이 발생할 경우 다수개로 설치된 분산형 전력 변환기의 AC측을 발생한 역전력 만큼 순차적으로 개폐하여 정지시키거나, 다시 운전시킴으써, 태양광발전장치의 가동률을 상승시키고, 이로 인한 유지보수 비용을 낮출 수 있다. 즉, 일 실시 예에 따르면, 분산형 전원장치의 적용을 통하여 발전 효율 상승시키는 목적과 분산형 전력 변환기의 운전 수량을 제어함으로써 역전력 발생시 정지되는 인버터의 대수를 최소화 하는 기술적 목적을 달성할 수 있다.또한, 일 예에 따르면, 인버터에서 출력단에 누설 전류 제어 모듈이 마련되어, 누설 전류가 감지되고, 누설 전류 감지 시에 릴레이가 OFF 됨으로써, AC 계통의 용량이 증가하더라도 안정성을 확보할 수 있다.In addition, according to one embodiment, when reverse power occurs, the AC side of a plurality of distributed power converters installed is sequentially opened and closed in proportion to the generated reverse power to stop or operate again, thereby increasing the operation rate of the solar power generation device. , this can lower maintenance costs. That is, according to one embodiment, the technical purpose of increasing power generation efficiency through the application of a distributed power supply device and minimizing the number of inverters stopped when reverse power is generated by controlling the operating quantity of the distributed power converter can be achieved. .In addition, according to one example, a leakage current control module is provided at the output terminal of the inverter, the leakage current is detected, and the relay is turned off when the leakage current is detected, thereby ensuring stability even if the capacity of the AC system increases.

또한, 인버터 출력단에 비 정상을 감지하는 다수의 센서가 마련됨으로써, 비 정상 상황에 대한 조기 대응이 가능할 수 있다.Additionally, by providing multiple sensors to detect abnormalities at the inverter output stage, early response to abnormal situations may be possible.

나아가, 태양 전지 모듈군의 추가 시에 간이하게 PCB 모듈화된 누설 전류 제어 모듈을 도입할 수 있으므로, 확장이 손쉽게 가능할 수 있다.Furthermore, since a leakage current control module in a PCB module can be easily introduced when adding a solar cell module group, expansion can be easily achieved.

도 1은 종래 기술에 따른 BIPV에 최적화된 분산형 전력 변환기를 적용하여 AC회로별 제어를 통한 역전력 능동제어와 발전가동효율 유지가 가능한 태양광 발전장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 BIPV에 최적화된 분산형 전력 변환기를 적용하여 AC회로별 제어를 통한 역전력 능동제어와 발전가동효율 유지가 가능한 태양광 발전장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 BIPV에 최적화된 분산형 전력 변환기를 적용하여 AC회로별 제어를 통한 역전력 능동제어와 발전가동효율 유지가 가능한 태양광 발전장치의 누설 전류 제어 모듈을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 BIPV에 최적화된 분산형 전력 변환기를 적용하여 AC회로별 제어를 통한 역전력 능동제어와 발전가동효율 유지가 가능한 태양광 발전장치를 설명하기 위한 다른 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 BIPV에 최적화된 분산형 전력 변환기를 적용하여 AC회로별 제어를 통한 역전력 능동제어와 발전가동효율 유지가 가능한 태양광 발전장치를 설명하기 위한 또 다른 도면이다.
Figure 1 is a diagram illustrating a solar power generation device capable of maintaining power generation operation efficiency and active control of reverse power through control for each AC circuit by applying a distributed power converter optimized for BIPV according to the prior art.
Figure 2 is a diagram illustrating a solar power generation device capable of maintaining power generation operation efficiency and active control of reverse power through control for each AC circuit by applying a distributed power converter optimized for BIPV according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 shows in detail the leakage current control module of a solar power generation device capable of maintaining power generation operation efficiency and active control of reverse power through control for each AC circuit by applying a distributed power converter optimized for BIPV according to an embodiment of the present invention. This is a drawing for explanation.
Figure 4 is another diagram illustrating a solar power generation device capable of maintaining power generation operation efficiency and active control of reverse power through control for each AC circuit by applying a distributed power converter optimized for BIPV according to an embodiment of the present invention. .
Figure 5 is another diagram illustrating a solar power generation device capable of maintaining power generation operation efficiency and active control of reverse power through control for each AC circuit by applying a distributed power converter optimized for BIPV according to an embodiment of the present invention. am.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. However, the technical idea of the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content will be thorough and complete and so that the spirit of the invention can be sufficiently conveyed to those skilled in the art.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. In this specification, when an element is referred to as being on another element, it means that it may be formed directly on the other element or that a third element may be interposed between them. Additionally, in the drawings, the thicknesses of films and regions are exaggerated for effective explanation of technical content.

또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.Additionally, in various embodiments of the present specification, terms such as first, second, and third are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are merely used to distinguish one component from another. Accordingly, what is referred to as a first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment. Each embodiment described and illustrated herein also includes its complementary embodiment. Additionally, in this specification, 'and/or' is used to mean including at least one of the components listed before and after.

명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다. In the specification, singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In addition, terms such as "include" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, components, or a combination thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features, numbers, steps, or components. It should not be understood as excluding the possibility of the presence or addition of elements or combinations thereof. Additionally, in this specification, “connection” is used to mean both indirectly connecting and directly connecting a plurality of components.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.Additionally, in the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, DC 측 용량을 최소한의 단위 (예를 들어, 700w, 1kw, 3kw)로 나누어 한 개의 회로에 인버터를 연결할 수 있다. The present invention was created to solve the problems of the prior art, and an inverter can be connected to one circuit by dividing the DC side capacity into minimum units (for example, 700w, 1kw, 3kw).

이 때 용량을 증설하기 위한 방법으로 영점이 존재하는 AC 계통에서 병렬 연결하여 용량을 증설하게 된다.At this time, as a way to increase capacity, capacity is increased by connecting in parallel in the AC system where a zero point exists.

이로써, 전류 용량 누적, 아크의 진행을 낮추거나 다양한 제품 군에 존재하는 AC 전력 부품을 사용해서 간편하게 용량 증대와 더불어 안정성을 확보할 수 있게 된다.As a result, it is possible to reduce current capacity accumulation and arc progression, or simply increase capacity and ensure stability by using AC power components available in various product groups.

이하 도 2 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 BIPV에 최적화된 분산형 전력 변환기를 적용하여 AC회로별 제어를 통한 역전력 능동제어와 발전가동효율 유지가 가능한 태양광 발전장치를 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 2 to 5, a solar power generation device capable of maintaining power generation operation efficiency and active control of reverse power through control for each AC circuit by applying a distributed power converter optimized for BIPV according to an embodiment of the present invention. will be explained in detail.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 BIPV에 최적화된 분산형 전력 변환기를 적용하여 AC회로별 제어를 통한 역전력 능동제어와 발전가동효율 유지가 가능한 태양광 발전장치를 설명하기 위한 도면이다.Figure 2 is a diagram illustrating a solar power generation device capable of maintaining power generation operation efficiency and active control of reverse power through control for each AC circuit by applying a distributed power converter optimized for BIPV according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시 예에 따른 BIPV에 최적화된 분산형 전력 변환기를 적용하여 AC회로별 제어를 통한 역전력 능동제어와 발전가동효율 유지가 가능한 태양광 발전장치는, 적어도 하나의 태양 전지 모듈로 이루어진 태양 전지 모듈군(110a, 110b, 110c), 퓨즈(120a, 120b, 120c), 스위치(130a, 130b, 130c), 인버터(140a, 140b, 140c) 중 적어도 하나를 포함하여 이루어질 수 있다.A solar power generation device capable of maintaining power generation operation efficiency and active control of reverse power through control for each AC circuit by applying a distributed power converter optimized for BIPV according to an embodiment of the present invention consists of at least one solar cell module. It may include at least one of a solar cell module group (110a, 110b, 110c), a fuse (120a, 120b, 120c), a switch (130a, 130b, 130c), and an inverter (140a, 140b, 140c).

또한 일 예에 따르면, 태양 전지 모듈과 병렬로 연결되는 태양 전지 모듈 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 또한, 접속반(미도시)을 더 포함할 수 있고, 접속반은 퓨즈(120a, 120b, 120c), 스위치(130a, 130b, 130c), 인버터(140a, 140b, 140c)를 포함할 수 있다.Additionally, according to one example, it may further include a solar cell module control unit (not shown) connected in parallel with the solar cell module. In addition, it may further include a connection board (not shown), and the connection board may include a fuse (120a, 120b, 120c), a switch (130a, 130b, 130c), and an inverter (140a, 140b, 140c).

상기 태양광 발전장치는 건물에 일체화 설치되면, 적어도 한 개의 태양 전지 모듈(110)이 전기적으로 직렬로 연결된 태양 전지 모듈군(110a, 110b, 110c)을 포함할 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 태양광 발전장치는 1개의 태양 전지 모듈군으로 이루어질 수도 있고, 2개 이상의 태양 전지 모듈군으로 이루어질 수 있다. 태양 전지 모듈군의 개수는 하베스팅 하고자 하는 전류량에 따라 결정될 수 있다. When the solar power generation device is integrated and installed in a building, it may include a solar cell module group 110a, 110b, and 110c in which at least one solar cell module 110 is electrically connected in series. According to one example, the solar power generation device may be composed of one solar cell module group, or may be composed of two or more solar cell module groups. The number of solar cell module groups can be determined depending on the amount of current to be harvested.

일 예에 따르면 태양 전지 모듈들이 직렬을 이루게 되면, 상기 태양 전지 모듈들의 - 단은 서로 연결되어 공동 접지 되며, + 단은 서로 연결되어 결속기로 공동 접속될 수 있다.According to one example, when solar cell modules are formed in series, the - terminals of the solar cell modules are connected to each other and are commonly grounded, and the + terminals are connected to each other and can be jointly connected with a binder.

이에 따라, 태양 전지 모듈이 + 단이 이웃하는 태양 전지 모듈의 - 단에 연결되는 형태로 직렬 구성될 수 있다. 태양 전지 모듈의 직렬 연결에 의하여, 필요한 레벨의 전압이 획득될 수 있다.Accordingly, solar cell modules may be configured in series with the + end connected to the - end of a neighboring solar cell module. By serially connecting solar cell modules, the required level of voltage can be obtained.

상기 태양 전지 모듈은 태양으로부터 방출되는 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 광전 에너지 변환 시스템(photovoltaic energy conversion system)이다. The solar cell module is a photovoltaic energy conversion system that converts light energy emitted from the sun into electrical energy.

상기 태양 전지 모듈은 단결정 실리콘 태양전지, 다결정 실리콘 태양전지, 비정질 실리콘 태양전지, 무기박막 계열 태양전지, 유기 태양전지, 염료감응 태양전지, 유무기 페로브스카이트 태양전지, 양자점 태양전지 등일 수 있다. 본 발명의 기술적 사상은 태양 전지 모듈의 특정 소재에 제한되지 아니한다. The solar cell module may be a single crystalline silicon solar cell, a polycrystalline silicon solar cell, an amorphous silicon solar cell, an inorganic thin film solar cell, an organic solar cell, a dye-sensitized solar cell, an organic/inorganic perovskite solar cell, a quantum dot solar cell, etc. . The technical idea of the present invention is not limited to specific materials of solar cell modules.

접속반(미도시)을 더 포함할 수 있고, 접속반은 퓨즈(120a, 120b, 120c), 스위치(130a, 130b, 130c), 인버터(140a, 140b, 140c)를 포함할 수 있다. It may further include a connection board (not shown), and the connection board may include a fuse (120a, 120b, 120c), a switch (130a, 130b, 130c), and an inverter (140a, 140b, 140c).

상기 인버터(140)는 태양 전지 모듈단(110a, 110b, 110c)에 각각 직렬로 마련될 수 있다. 즉, 태양 전지 모듈단(110a)에 대응하여 인버터(140a)가 연결되고, 태양 전지 모듈단(110b)에 대응하여 인버터(140b)가 연결되고, 태양 전지 모듈단(110c)에 대응하여 인버터(140c)가 연결될 수 있다.The inverter 140 may be provided in series at the solar cell module stages 110a, 110b, and 110c, respectively. That is, the inverter 140a is connected to the solar cell module stage 110a, the inverter 140b is connected to the solar cell module stage 110b, and the inverter (140b) is connected to the solar cell module stage 110c. 140c) can be connected.

상기 인버터(140)는 DC 전력을 AC 전력으로 변환할 수 있다. 상기 인버터(140)에서 출력된 AC 전력은 부하 예를 들어, 한전 계통으로 공급될 수 있다.The inverter 140 can convert DC power into AC power. AC power output from the inverter 140 may be supplied to a load, for example, the KEPCO system.

종래 기술에 따르면, 직렬 태양 전지 모듈군들이 복수 개 주어지고, 복수 개의 직렬 태양 전지 모듈군이 영점이 없는 DC 계통에서 결선되었다. 그렇기 때문에, 아크나 화재가 발생하는 경우 진압이 어렵다는 문제가 있었다.According to the prior art, a plurality of series solar cell module groups are given, and the plurality of series solar cell module groups are connected in a DC system without a zero point. Therefore, there was a problem that it was difficult to extinguish if an arc or fire occurred.

그러나, 일 실시 예에서는 직렬 태양 전지 모듈군들이 복수 개 주어지고, 복수 개의 직렬 태양 전지 모듈군에서 발생하는 DC 전력을 AC로 변환하도록, 직렬 태양 전지 모듈균 스트링마다 인버터가 제공될 수 있다. 이로써, 영점이 있는 AC 계통에서 결선할 수 있으므로, 아크나 화재에 대한 초기 진압이 가능케 된다.However, in one embodiment, a plurality of series solar cell module groups are provided, and an inverter may be provided for each string of series solar cell modules to convert DC power generated from the plurality of series solar cell module groups into AC. This allows wiring in the AC system with a zero point, making early suppression of arcs or fires possible.

또한 일 예에 따르면, 역전력 발생 시에도 가동률을 극대화하면서 안정적인 운전이 가능케 될 수 있다.Additionally, according to one example, stable operation can be achieved while maximizing the operation rate even when reverse power is generated.

본 문서에서 역전력이라 함은, 건물에 적용된 태양광 발전장치에 있어서, 태양 전지 모듈에서 발전된 전력량이 소비되는 전력량보다 많을 경우 계통으로 전력이 역류되는 현상을 의미할 수 있다.In this document, reverse power may refer to a phenomenon in which power flows backwards into the system when the amount of power generated by a solar cell module is greater than the amount of power consumed in a solar power generation device applied to a building.

통상적으로 역전력이 발생할 경우 계통의 안정성을 해치고, 계통을 불안하게 하여 블랙아웃과 같은 현상을 발생시킬 뿐 아니라, 고조파, 전압상승, 주파수의 흔들림등 계통에 악영향을 미치게 된다. Typically, when reverse power occurs, it not only harms the stability of the system and makes the system unstable, causing phenomena such as blackout, but also has negative effects on the system such as harmonics, voltage rise, and frequency fluctuation.

따라서 이러한 문제점을 없애기 위해서 통상저긍로 전력공급사업자는 계통에 역전력이 발생하지 않도록 역전력 계전기 등을 이용하여 계통에서 유입되는 역전력을 차단하도록 규정하고 있다. Therefore, in order to eliminate this problem, power supply companies are usually required to block reverse power flowing from the system using reverse power relays to prevent reverse power from occurring in the system.

이에 따라 종래 기술에 따르면, 역전력이 발생할 경우 태양광 발전장치의 전원을 차단하는 방법으로 역전력의 유입을 막고 있는데, 이러한 경우 전체 발전소가 가동을 중지하게 되어 발전손실이 일어나게 된다. Accordingly, according to the prior art, when reverse power occurs, the inflow of reverse power is prevented by turning off the power to the solar power generation device. In this case, the entire power plant stops operating, resulting in power generation loss.

이에 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 역전력이 발생할 경우 다수개로 설치된 분산형 전력 변환기의 AC측을 발생한 역전력 만큼 순차적으로 개폐하여 정지시키거나, 다시 운전시킴으써, 태양광발전장치의 가동률을 상승시키고, 이로 인한 유지보수 비용을 낮출 수 있다.Accordingly, according to an embodiment of the present invention, when reverse power occurs, the AC side of a plurality of distributed power converters installed is sequentially opened and closed in proportion to the generated reverse power to stop or operate again, thereby increasing the operation rate of the solar power generation device. This can increase maintenance costs and lower maintenance costs.

이를 위하여, 제어부(후술)는, 역전력이 발생하였는지를 감지하고, 역전력이 발생한 경우, 적어도 하나의 인버터를 순차적으로 개폐하여, 정지시키거나 재 운전시킬 수 있다. 즉, 상기 제어부는, 역전력 발생 시 스위치(130a, 130b, 130c) 를 제어하여, 인버터(140a, 140b, 140c) 중 적어도 하나의 운전을 정지시킬 수 있다.To this end, the control unit (described later) can detect whether reverse power has occurred and, if reverse power has occurred, sequentially open and close at least one inverter to stop or restart the inverter. That is, the control unit can control the switches 130a, 130b, and 130c to stop the operation of at least one of the inverters 140a, 140b, and 140c when reverse power is generated.

이로써, 일 실시 예에 따르면, 분산형 전원장치의 적용을 통하여 발전 효율 상승시키는 목적과 분산형 전력 변환기의 운전 수량을 제어함으로써 역전력 발생시 정지되는 인버터의 대수를 최소화 하는 기술적 목적을 달성할 수 있다.Accordingly, according to one embodiment, the technical purpose of increasing power generation efficiency through the application of a distributed power supply device and minimizing the number of inverters stopped when reverse power is generated by controlling the operating quantity of the distributed power converter can be achieved. .

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 BIPV에 최적화된 분산형 전력 변환기를 적용하여 AC회로별 제어를 통한 역전력 능동제어와 발전가동효율 유지가 가능한 태양광 발전장치의 누설 전류 제어 모듈을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.Figure 3 shows in detail the leakage current control module of a solar power generation device capable of maintaining power generation operation efficiency and active control of reverse power through control for each AC circuit by applying a distributed power converter optimized for BIPV according to an embodiment of the present invention. This is a drawing for explanation.

상기 누설 전류 제어 모듈(150)는, 상기 인버터(140)의 출력단에 마련될 수 있다. 상기 누설 전류 제어기(150)는 계통의 누설 전류를 조기에 확인 및 대응하기 위한 것으로, 제어부(152), 전원장치(!53), 불꽃 감지 센서(154), 아크 감지 센서(156), 온도 센서(158), 디스플레이(예를 들어, LCD; 160), 통신 회로(162), 어드레스(164), 영상 변류기(!72), 증폭기(174), 릴레이(176) 중 적어도 하나를 포함하여 이루어질 수 있다.The leakage current control module 150 may be provided at the output terminal of the inverter 140. The leakage current controller 150 is for early detection and response to leakage current in the system, and includes a control unit 152, a power supply (!53), a flame detection sensor 154, an arc detection sensor 156, and a temperature sensor. (158), a display (e.g., LCD; 160), a communication circuit 162, an address 164, an image current transformer (!72), an amplifier 174, and a relay 176. there is.

일 예에 따르면, 제어부(152), 전원장치(!53), 불꽃 감지 센서(154), 아크 감지 센서(156), 온도 센서(158), 디스플레이(예를 들어, LCD; 160), 통신 회로(162), 어드레스(164), 영상 변류기(!72), 증폭기(174), 릴레이(176)는 일체 PCB로 형성될 수 있다. 이 경우, 태양 전지 모듈군 출력 단에 직렬로 인버터가 제공되고, 인버터의 출력단에 PCB가 제공된다. 따라서 추가 태양 전지 모듈의 도입이 있더라도 PCB를 추가하여 손쉽게 계통을 보강할 수 있다. PCB로 모듈화되는 경우, 더 많은 용량의 증설에도 간편하게 적용할 수 있는 이점이 있다.According to one example, a control unit 152, a power supply (!53), a flame detection sensor 154, an arc detection sensor 156, a temperature sensor 158, a display (e.g., LCD; 160), and a communication circuit. (162), address 164, video current transformer (!72), amplifier 174, and relay 176 can be formed as an integrated PCB. In this case, an inverter is provided in series at the output terminal of the solar cell module group, and a PCB is provided at the output terminal of the inverter. Therefore, even if additional solar cell modules are introduced, the system can be easily reinforced by adding a PCB. When modularized with a PCB, there is an advantage that it can be easily applied to expansion of larger capacity.

상기 제어부(152)는 누설 전류 제어 모듈(150) 전반을 제어할 수 있다. 상기 제어부(152)는 필요한 전력을 전원장치(153)으로부터 공급 받을 수 있다. 상기 전원장치(153)는 인버터(!40) 출력단에 연결되어 AC 전력을 상기 제어부(!52)에 제공할 수 있다.The control unit 152 can control the overall leakage current control module 150. The control unit 152 can receive the necessary power from the power supply 153. The power supply device 153 is connected to the output terminal of the inverter (!40) and can provide AC power to the control unit (!52).

상기 누설 전류 제어 모듈(150)는 다양한 비 정상 상황 감지 센서를 가질 수 있다. 비 정상 상황은 화재, 아크, 발열 등이 될 수 있다. The leakage current control module 150 may have various abnormal situation detection sensors. Abnormal situations can be fire, arc, heat generation, etc.

참고로, 일반적인 화재감지기 공칭 작동 온도는 80℃~120℃에서 동작하도록 되어 있고, 나무/종이 등의 발 화온도는 300℃~500℃에서 발화하기 시작하며, PVC 등의 발화온도는 455℃에서 발화하기 시작하고, 부탄가스 등의 발화온도는 405℃에서 발화하지만, 밀페된 공간에서의 화재는 주변 물질이 동시에 발화되어 불꽃이 발생하므로 순식간에 1,000℃ 이상의 고온으로 상승하여 막대한 피해가 발생하게 된다. 따라서, 불꽃 감지 센서(154)는 불꽃 뿐 아니라 위 온도의 화재도 감지할 수 있다.For reference, the nominal operating temperature of a typical fire detector is set to operate at 80℃~120℃, the ignition temperature of wood/paper, etc. starts at 300℃~500℃, and the ignition temperature of PVC, etc. starts at 455℃. It begins to ignite, and the ignition temperature of butane gas ignites at 405℃, but in a fire in an enclosed space, surrounding materials ignite simultaneously and a flame is generated, so the temperature quickly rises to over 1,000℃, causing enormous damage. . Therefore, the flame detection sensor 154 can detect not only flames but also fires at the above temperature.

상기 아크 감지 센서(156)는 아크의 발생 여부를 감지할 수 있다.The arc detection sensor 156 can detect whether an arc occurs.

상기 온도 센서(158)는 통상 태양광 발전장치 소자의 동작 최고온도가 125℃이고, 또는 불꽃 감지 센서의 공칭 작동 온도가 80℃~120℃임을 감안하여 내부 단자 주위의 감지 온도가 80℃~100℃로 1일 2회 이상 측정될 경우에는 화재 발생 징후로 판단할 수 있다.The temperature sensor 158 has a detection temperature around the internal terminal of 80°C to 100°C, considering that the maximum operating temperature of a solar power generation device is 125°C, or the nominal operating temperature of a flame detection sensor is 80°C to 120°C. If ℃ is measured more than twice a day, it can be judged as a sign of a fire.

상기 릴레이(176)는 AC 계통의 용량 증설을 위해서, 누설 전류의 측정과 차단, 제어가 가능한 타입의 릴레이일 수 있다.The relay 176 may be a type of relay capable of measuring, blocking, and controlling leakage current in order to expand the capacity of the AC system.

상기 LCD(160)는 상기 누설 전류 제어 모듈(150)의 상태에 대한 정보를 출력할 수 있고, 관리자의 제어 신호를 입력받을 수 있도록 터치 패널로 이루어질 수 있다.The LCD 160 can output information about the status of the leakage current control module 150 and can be configured as a touch panel to receive a manager's control signal.

상기 통신 회로(162)는 상기 누설 전류 제어 모듈(150)로부터의 신호를 외부로 송신하거나 외부로부터 신호를 수신할 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 통신 회로(!62)는 외부 모니터링이 가능하도록 상태 정보를 제공할 수 있다. The communication circuit 162 may transmit a signal from the leakage current control module 150 to the outside or receive a signal from the outside. According to one example, the communication circuit !62 may provide status information to enable external monitoring.

상기 영상 변류기(172)는 인버터(140)의 출력단에 마련될 수 있다. 상기 영상 변류기(172)는 영상전류를 검출하기 위해 설치하는 변류기로서 3상전류를 1차 전류로 변환하는 변류기이며, 영상 분로기 라고도 부를 수 있다.The phase current transformer 172 may be provided at the output terminal of the inverter 140. The zero-phase current transformer 172 is a current transformer installed to detect zero-phase current and converts three-phase current into primary current, and can also be called a zero-phase shunt.

상기 영상 변류기(172)로부터의 신호는 증폭기(172)로 제공되고, 상기 증폭기(172)는 이를 증폭하여 제어부(152)로 제공할 수 있다.The signal from the image current transformer 172 is provided to the amplifier 172, and the amplifier 172 amplifies it and provides it to the control unit 152.

상기 제어부(152)는 상기 증폭기(174)로부터의 신호에 기반하여 누설 전류의 유무를 판단할 수 있다. 구체적으로 상기 제어부(152)는 비 정상 누설 전류로 판단할지 아니면 정산 누설 전류로 판단할지를 위한 룩업 테이블(lookup table)을 가질 수 있다.The control unit 152 may determine the presence or absence of leakage current based on the signal from the amplifier 174. Specifically, the control unit 152 may have a lookup table for determining whether to determine abnormal leakage current or normal leakage current.

또한 상기 제어부(152)는 불꽃 감지 센서(154), 아크 감지 센서(156), 온도 센서(158)로부터의 신호에 기반하여 비 정상 상황인지 여부를 판단할 수 있다. 구체적으로, 상기 제어부(152)는 비 정상 상황으로 판단할지 아니면 정상 상황으로 판단할지를 위한 룩업 테이블(lookup table)을 가질 수 있다.Additionally, the control unit 152 may determine whether an abnormal situation exists based on signals from the flame detection sensor 154, arc detection sensor 156, and temperature sensor 158. Specifically, the control unit 152 may have a lookup table for determining whether to determine an abnormal situation or a normal situation.

상기 제어부(152)는 비 정상 누설 전류 발생 시에, 상기 릴레이(176)를 오프 시킬 수 있다. 또한 상기 제어부(152)는 불꽃 감지 센서(154), 아크 감지 센서(156), 온도 센서(158)로부터 비 정상 신호를 획득한 경우에도 상기 릴레이(176)를 오프 시킬 수 있다.The control unit 152 may turn off the relay 176 when abnormal leakage current occurs. Additionally, the control unit 152 can turn off the relay 176 even when abnormal signals are obtained from the flame detection sensor 154, the arc detection sensor 156, and the temperature sensor 158.

본 발명의 일 예에 따르면, 태양 전지 모듈군(110a, 1110b, 110c…110n) 별로 최소한의 DC 발전 용량을 가질 수 있다. 예를 들어, 최소한의 DC 발전 용량은 700w, 1kw, 3kw) 일 수 있다. 즉 제1 태양 전지 모듈군(110a)는 700w의 DC 용량을 가지고, 제2 태양 전지 모듈군(110b)는 1kw의 DC 용량을 가지고, 제3 태양 전지 모듈군(110c)는 3kw의 DC 용량을 가질 수 있다.According to an example of the present invention, each solar cell module group (110a, 1110b, 110c...110n) may have a minimum DC power generation capacity. For example, the minimum DC power generation capacity may be 700w, 1kw, 3kw). That is, the first solar cell module group 110a has a DC capacity of 700w, the second solar cell module group 110b has a DC capacity of 1kw, and the third solar cell module group 110c has a DC capacity of 3kw. You can have it.

상기 제어부(152)는 태양 전지 모듈군(110a, 1110b, 110c…110n) 마다의 DC 용량에 대응하도록, 허용 누설 전류 값을 관리할 수 있다. 즉, 제1 태양 전지 모듈군(110a)는 700w의 DC 용량을 가지고, 제2 태양 전지 모듈군(110b)는 1kw의 DC 용량을 가지고, 제3 태양 전지 모듈군(110c)는 3kw의 DC 용량을 가지는 경우, 상기 제어부(152)는 허용 누설 전류 값이 각각의 DC 용량에 비례하도록 룩업 테이블을 관리할 수 있다.The control unit 152 may manage the allowable leakage current value to correspond to the DC capacity of each solar cell module group 110a, 1110b, 110c...110n. That is, the first solar cell module group 110a has a DC capacity of 700w, the second solar cell module group 110b has a DC capacity of 1kw, and the third solar cell module group 110c has a DC capacity of 3kw. In the case where , the control unit 152 can manage the lookup table so that the allowable leakage current value is proportional to each DC capacity.

또한 일 예에 따르면, 스트링 별 MPPT(maximum power point tracking; 최대 출력점 추적) 제어가 가능할 수 있다. Additionally, according to one example, maximum power point tracking (MPPT) control for each string may be possible.

태양과 발전 현장에서 적용될 수 있는 MPPT 제어 기법은 인버터 회로의 부하 제어 입력을 최대 전력 동작점(MPOP)이 변화하는 파라미터인 온도나, 일사량을 입력하여 가변시켜 최대 전력 전달점을 찾아내는 직접 제어 기법이 있다.The MPPT control technique that can be applied in solar and power generation fields is a direct control technique that finds the maximum power transfer point by varying the load control input of the inverter circuit by inputting temperature or solar radiation, which are parameters that change the maximum power operating point (MPOP). there is.

또한, 태양 전지 모듈의 출력전압을 주기적으로 증가 감소시키고 이전의 출력전력과 현재의 출력전력을 비교하여 최대 전력 동작점을 찾는 Perturb and Observe 기법이 있다.Additionally, there is a Perturb and Observe technique that periodically increases and decreases the output voltage of the solar cell module and compares the previous output power with the current output power to find the maximum power operating point.

또한, 태양 전지 모듈 출력의 컨덕턴스와 증분 컨덕턴스를 비교하여 최대 전력동작점을 추종하는 Incremental Conductance 기법, Hysterisis-band 변동 제어 기법 등으로 다양할 수 있다.In addition, it can be varied into an Incremental Conductance technique that tracks the maximum power operating point by comparing the conductance of the solar cell module output and the incremental conductance, a Hysterisis-band variation control technique, etc.

상기 제어부(152)는 상기 스트링 별 MPPT도 상기 태양 전지 모듈군의 DC 용량을 고려하여 안정 범위를 설정할 수 있다. 즉, 제1 태양 전지 모듈군(110a)는 700w의 DC 용량을 가지고, 제2 태양 전지 모듈군(110b)는 1kw의 DC 용량을 가지고, 제3 태양 전지 모듈군(110c)는 3kw의 DC 용량을 가지는 경우, 상기 제어부(152)는 최대 출력 안전 범위를 각각의 DC 용량에 비례하도록 룩업 테이블을 관리할 수 있다.The control unit 152 may set a stable range for the MPPT for each string considering the DC capacity of the solar cell module group. That is, the first solar cell module group 110a has a DC capacity of 700w, the second solar cell module group 110b has a DC capacity of 1kw, and the third solar cell module group 110c has a DC capacity of 3kw. In the case of , the control unit 152 can manage the lookup table so that the maximum output safety range is proportional to each DC capacity.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 BIPV에 최적화된 분산형 전력 변환기를 적용하여 AC회로별 제어를 통한 역전력 능동제어와 발전가동효율 유지가 가능한 태양광 발전장치를 설명하기 위한 다른 도면이다.Figure 4 is another diagram illustrating a solar power generation device capable of maintaining power generation operation efficiency and active control of reverse power through control for each AC circuit by applying a distributed power converter optimized for BIPV according to an embodiment of the present invention. .

도 4를 참고하면, 각각의 인버터(140a, 140b, 140c, ...140n)의 AC 출력단에 각각의 누설 전류 제어 모듈(150a, 150b, 150c,...150n)이 마련될 수 있다. Referring to FIG. 4, each leakage current control module (150a, 150b, 150c, ...150n) may be provided at the AC output terminal of each inverter (140a, 140b, 140c, ...140n).

앞서 설명한 바와 같이, 누설 전류 제어 모듈(150a, 150b, 150c,...150n)은 PCB로 제공될 수 있는 바, 인버터 출력단에 손쉽게 설치할 수 있다.As previously explained, the leakage current control modules (150a, 150b, 150c,...150n) can be provided as a PCB and can be easily installed at the inverter output terminal.

각각의 누설 전류 제어 모듈(150a, 150b, 150c,...150n)은 제어를 위하여, R(run), S(start), T(common), N(neutral) 선에 결선될 수 있다.Each leakage current control module (150a, 150b, 150c,...150n) can be connected to R (run), S (start), T (common), and N (neutral) lines for control.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 BIPV에 최적화된 분산형 전력 변환기를 적용하여 AC회로별 제어를 통한 역전력 능동제어와 발전가동효율 유지가 가능한 태양광 발전장치를 설명하기 위한 또 다른 도면이다.Figure 5 is another diagram illustrating a solar power generation device capable of maintaining power generation operation efficiency and active control of reverse power through control for each AC circuit by applying a distributed power converter optimized for BIPV according to an embodiment of the present invention. am.

도 5를 참조하면, 태양 전지 모듈(110)의 출력 단에는 인버터(140), 누설 전류 제어 모듈(150)이 대응되도록 각각 마련될 수 있다. 누설 전류 제어 모듈(150)의 출력단은 앞서 설명한 바와 같이, 누설 전류 제어 모듈(150a, 150b, 150c,...150n)은 제어를 위하여, R(run), S(start), T(common), N(neutral) 선에 결선될 수 있다. Referring to FIG. 5, an inverter 140 and a leakage current control module 150 may be provided at the output terminal of the solar cell module 110, respectively. As described above, the output terminal of the leakage current control module 150 uses R (run), S (start), and T (common) for control. , can be connected to the N (neutral) line.

도시하지는 않았으나, 서브 누전차단기, 아크차단기가 더 마련될 수 있다. 서브 누전차단기는 태양 전지 모듈의 출력단에 직렬로 마련되고, 서브 누전차단기의 출력단이 취합되어 아크차단기로 연결될 수 있다.Although not shown, a sub earth leakage circuit breaker and an arc circuit breaker may be additionally provided. The sub-earth leakage circuit breaker may be provided in series at the output terminal of the solar cell module, and the output terminals of the sub-earth leakage circuit breaker may be collected and connected to the arc circuit breaker.

또한 본 적용예에서는 화재 센서의 일 예로, 지능형 화재감시 센서가 도입될 수 있다.Additionally, in this application example, an intelligent fire monitoring sensor may be introduced as an example of a fire sensor.

또한 본 적용예에서는, 조속한 화재 진압을 위하여 소화스틱이 마련될 수 있다.Also, in this application example, a fire extinguishing stick may be provided to quickly extinguish the fire.

도 5를 참조하여 설명한 예에서는 앞서 설명한 누설 전류 제어 모듈(150)을 생략하고 설명하였으나, 이들 구성이 도 4를 참조하여 설명한 적용예에 함께 구현될 수 있음은 물론이다.In the example described with reference to FIG. 5 , the leakage current control module 150 described above has been omitted, but of course, these configurations can be implemented together in the application example described with reference to FIG. 4 .

이상 설명한, 본 발명의 일 실시 예에 따른, BIPV에 최적화된 분산형 전력 변환기를 적용하여 AC회로별 제어를 통한 역전력 능동제어와 발전가동효율 유지가 가능한 태양광 발전장치에 따르면, 각 태양 발전 모듈군의 출력단에 대응하여 인버터가 마련될 수 있다. 즉, 태양 발전 모듈군 별로 인버터가 마련될 수 있다. 이후 인버터에서 출력되는 AC 전력이 취합될 수 있다. 이에 따라 영점이 있는 AC 전력이 취합되므로 아크, 화재 발생 시에 조속한 대응이 가능할 수 있다.According to the solar power generation device described above, which is capable of maintaining power generation operation efficiency and active control of reverse power through control for each AC circuit by applying a distributed power converter optimized for BIPV according to an embodiment of the present invention described above, each solar power generation device An inverter may be provided in response to the output terminal of the module group. That is, an inverter may be provided for each solar power module group. Afterwards, the AC power output from the inverter can be collected. Accordingly, AC power with a zero point is collected, so rapid response can be possible in the event of an arc or fire.

또한, 일 예에 따르면, 인버터에서 출력단에 누설 전류 제어 모듈이 마련되어, 누설 전류가 감지되고, 누설 전류 감지 시에 릴레이가 OFF 됨으로써, AC 계통의 용량이 증가하더라도 안정성을 확보할 수 있다.In addition, according to one example, a leakage current control module is provided at the output terminal of the inverter, detects leakage current, and turns off the relay when the leakage current is detected, thereby ensuring stability even if the capacity of the AC system increases.

또한, 인버터 출력단에 비 정상을 감지하는 다수의 센서가 마련됨으로써, 비 정상 상황에 대한 조기 대응이 가능할 수 있다.Additionally, by providing multiple sensors to detect abnormalities at the inverter output stage, early response to abnormal situations may be possible.

나아가, 태양 전지 모듈군의 추가 시에 간이하게 PCB 모듈화된 누설 전류 제어 모듈을 도입할 수 있으므로, 확장이 손쉽게 가능할 수 있다.Furthermore, since a leakage current control module in a PCB module can be easily introduced when adding a solar cell module group, expansion can be easily achieved.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.Above, the present invention has been described in detail using preferred embodiments, but the scope of the present invention is not limited to the specific embodiments and should be interpreted in accordance with the appended claims. Additionally, those skilled in the art should understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.

110: 태양 전지 모듈군
110a : 제1 태양 전지 모듈군
110b : 제2 태양 전지 모듈군
110c : 제3 태양 전지 모듈군
120: 퓨지
130 : 스위치
140: 인버터
150: 누설 전류 제어 모듈
152: 제어부
153: 전원장치
154: 불꽃 감지 센서
156: 아크 감지 센서
158: 온도 센서
160: LCD
162: 통신회로
164: 어드레스
172: 영점 변류기
174: 증폭기
176: 릴레이
110: Solar cell module group
110a: First solar cell module group
110b: Second solar cell module group
110c: Third solar cell module group
120: Fuzzy
130: switch
140: inverter
150: Leakage current control module
152: Control unit
153: Power supply
154: Flame detection sensor
156: Arc detection sensor
158: temperature sensor
160: LCD
162: Communication circuit
164: Address
172: Zero point current transformer
174: amplifier
176: relay

Claims (6)

미리 정의된 최소 용량 이상의 DC 전력을 출력하는, 적어도 하나의 태양 전지 모듈이 직렬 연결된 제1 태양 전지 모듈군;
상기 제1 태양 전지 모듈군으로부터 출력 DC 전력을 AC 전력으로 변환하는 제1 인버터;
미리 정의된 최소 용량 이상의 DC 전력을 출력하되 상기 제1 태양 전지 모듈군과 다른 DC 전력을 출력하는, 적어도 하나의 태양 전지 모듈이 직렬 연결되되 상기 제1 태양 전지 모듈군과 병렬을 이루는 제2 태양 전지 모듈군;
상기 제2 태양 전지 모듈군으로부터 출력 DC 전력을 AC 전력으로 변환하는 제2 인버터; 및
상기 AC 전력의 누설전류를 감지하는 누설 전류 제어 모듈 및 제어부를 포함하며,
상기 AC 전력은, 한전 계통으로 공급전에 상기 누설 전류 제어 모듈의 릴레이를 통과하고, 상기 제어부는 비정상 발생시 상기 릴레이를 제어하는 것을 포함하고,
상기 누설 전류 제어 모듈의 후단에서 상기 제1 인버터에서의 출력 AC 전력과 상기 제2 인버터에서의 출력 AC 전력이 취합되며,
상기 제어부는, 상기 태양 전지 모듈에서의 발전된 전력량과 소비되는 전력량을 대비하여, 상기 발전된 전력량이 상기 소비되는 전력량 보다 많은 역전력이 발생한 경우, 상기 제1 및 제2 인버터 중 적어도 하나의 인버터의 운전을 정지시키는, BIPV에 최적화된 분산형 전력 변환기를 적용하여 AC회로별 제어를 통한 역전력 능동제어와 발전가동효율 유지가 가능한 태양광 발전장치.
a first solar cell module group in which at least one solar cell module is connected in series and outputs DC power equal to or higher than a predefined minimum capacity;
a first inverter converting DC power output from the first solar cell module group into AC power;
A second solar cell in which at least one solar cell module is connected in series and parallel to the first solar cell module group, outputting DC power equal to or higher than a predefined minimum capacity but outputting DC power different from that of the first solar cell module group. Battery module group;
a second inverter converting DC power output from the second solar cell module group into AC power; and
It includes a leakage current control module and a control unit that detects leakage current of the AC power,
The AC power passes through the relay of the leakage current control module before being supplied to the KEPCO system, and the control unit controls the relay when an abnormality occurs,
At the rear end of the leakage current control module, the output AC power from the first inverter and the output AC power from the second inverter are collected,
The control unit compares the amount of power generated by the solar cell module with the amount of power consumed, and when reverse power occurs where the amount of power generated is greater than the amount of power consumed, the control unit operates at least one of the first and second inverters. A solar power generation device capable of maintaining power generation operation efficiency and active control of reverse power through control of each AC circuit by applying a distributed power converter optimized for BIPV.
제1 항에 있어서,
상기 누설 전류 제어 모듈은, 상기 제1 및 제2 인버터로부터의 출력 AC 전력의 누설을 감지하는 영상 변류기, 상기 영상 변류기의 신호를 증폭하는 증폭기; 및
불꽃 감지 센서, 온도 센서, 아크 감지 센서 중 적어도 하나의 센서로 이루어진 비정상 감지 센서 모듈을 포함하고,
상기 제어부는, 상기 비정상 감지 센서 모듈 및 증폭기에 기반하여 비정상 발생시, 상기 AC 전력을 차단하는, BIPV에 최적화된 분산형 전력 변환기를 적용하여 AC회로별 제어를 통한 역전력 능동제어와 발전가동효율 유지가 가능한 태양광 발전장치.
According to claim 1,
The leakage current control module includes: a zero-phase current transformer that detects leakage of output AC power from the first and second inverters, and an amplifier that amplifies the signal of the zero-phase current transformer; and
It includes an abnormality detection sensor module consisting of at least one sensor selected from a flame detection sensor, a temperature sensor, and an arc detection sensor,
The control unit applies a distributed power converter optimized for BIPV, which blocks the AC power when an abnormality occurs based on the abnormality detection sensor module and amplifier, and maintains power generation operation efficiency and active control of reverse power through control for each AC circuit. A solar power generation device capable of
제1 항에 있어서,
상기 제1 태양 전지 모듈군 및 제2 태양 전지 모듈군의 미리 정의된 최소 용량은 700W인 것을 포함하고,
상기 제2 태양 전지 모듈군은, 상기 제1 태양전지 모듈군보다 높은 DC 전력을 출력하는 것을 포함하는, BIPV에 최적화된 분산형 전력 변환기를 적용하여 AC회로별 제어를 통한 역전력 능동제어와 발전가동효율 유지가 가능한 태양광 발전장치.
According to claim 1,
A predefined minimum capacity of the first solar cell module group and the second solar cell module group is 700W,
The second solar cell module group applies a distributed power converter optimized for BIPV, including outputting higher DC power than the first solar cell module group, to achieve reverse power active control and power generation through control for each AC circuit. A solar power generation device that can maintain operating efficiency.
제2 항에 있어서,
상기 릴레이는, 상기 비정상 감지 센서 모듈이 일체화된 PCB가 인버터의 출력단 별로 마련되는, BIPV에 최적화된 분산형 전력 변환기를 적용하여 AC회로별 제어를 통한 역전력 능동제어와 발전가동효율 유지가 가능한 태양광 발전장치.
According to clause 2,
The relay applies a distributed power converter optimized for BIPV, in which a PCB with an integrated abnormality detection sensor module is provided for each output terminal of the inverter, enabling active control of reverse power and maintenance of power generation operation efficiency through control for each AC circuit. Optical power generation device.
제3 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 태양 전지 모듈군 및 상기 제2 태양 전지 모듈군의 용량에 기초하여 증폭기로부터의 신호로부터 누설 전류 발생 여부를 확인하는, BIPV에 최적화된 분산형 전력 변환기를 적용하여 AC회로별 제어를 통한 역전력 능동제어와 발전가동효율 유지가 가능한 태양광 발전장치.
According to clause 3,
The control unit,
Based on the capacities of the first solar cell module group and the second solar cell module group, a distributed power converter optimized for BIPV is applied to check whether leakage current occurs from a signal from an amplifier, and through control for each AC circuit. A solar power generation device capable of active control of reverse power and maintaining power generation operation efficiency.
제1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 태양 전지 모듈군에서 수확된 전력은, 영점이 존재하는 AC 전력으로 변환된 후, 취합되는, BIPV에 최적화된 분산형 전력 변환기를 적용하여 AC회로별 제어를 통한 역전력 능동제어와 발전가동효율 유지가 가능한 태양광 발전장치.
According to claim 1,
The power harvested from the first and second solar cell module groups is converted into AC power with a zero point, and then collected, and reverse power is activated through control for each AC circuit by applying a distributed power converter optimized for BIPV. A solar power generation device that can be controlled and maintain power generation operation efficiency.
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