KR102591711B1 - Device for extending the life of solar modules - Google Patents

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Abstract

본 발명은 부하단의 전압보다 모듈 전압을 높게 설계한 태양광발전시스템에 최적화된 모듈의 수명연장 기술이다.
본 발명은 잉여설비가 포함된 모듈에 범용의 정류전원부를 개입시켜서 모듈의 수명을 연장하는 시스템을 구성하되 인버터 등 주변장치의 입력전압 허용범위 내에서 수명연장 시스템이 비충격으로 온-오프 가동되는 수단을 개시한다.
본 발명은 그 일실시례로서,
부하단 전압보다 높은 전압으로 설계되는 태양광 모듈과 상기 부하단보다 높은 전압을 부하단에 맞추어 조절하는 전력조절부를 포함하는 계통전원 태양광 발전시스템에 있어서,
교류 전원으로부터 직류를 정류하는 정류전원부;
상기 모듈 출력단 전압을 감지하여 설정된 전압을 기준으로 제어신호를 발생하는 레벨제어부;
상기 레벨제어부의 제어신호에 따라 상기 정류전원부의 입력 또는 출력을 연결 제어하되 피크전압이 없는 범위 내에서 비충격으로 연결 제어하는 비충격 스위칭부;
상기 비충격 스위칭부를 통해 상기 모듈에 연결된 상기 정류전원부의 작동을 연동함에 따라 태양광 발전시스템에서 피크전압 없이 모듈의 수명을 연장하도록 된 구성을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 수명연장 장치를 개시한다.
본 발명에 의하면, 범용의 정류전원부로 모듈의 수명을 연장하는 시스템을 간단하게 구성할 수 있다. 이에 따라 저 가격의 수명연장 시스템이 구성되면서도 인버터, 충전기, MPPT 제어장치 등 주변장치가 허용 입력전압 범위 내에서 안전하게 작동될 수 있는 기술적 효과를 얻을 수 있다.
The present invention is a module life extension technology optimized for solar power generation systems in which the module voltage is designed to be higher than the load voltage.
The present invention constitutes a system that extends the life of the module by intervening a general-purpose rectified power supply in a module containing redundant equipment, and the life extension system is operated on and off without shock within the allowable input voltage range of peripheral devices such as inverters. Initiate means.
The present invention is an example thereof,
In a grid-powered solar power generation system that includes a solar module designed with a voltage higher than the load voltage and a power control unit that adjusts the voltage higher than the load to suit the load,
A rectifier power supply unit that rectifies direct current from an alternating current power source;
a level control unit that detects the module output terminal voltage and generates a control signal based on the set voltage;
A non-impact switching unit that connects and controls the input or output of the rectified power unit according to the control signal of the level control unit, but connects and controls the input or output in a non-impact manner within a range where there is no peak voltage;
A device for extending the life of a solar module, comprising a configuration that extends the life of the module without peak voltage in the solar power generation system by linking the operation of the rectifier power supply connected to the module through the non-impact switching unit. Begin.
According to the present invention, a system that extends the life of a module can be easily constructed with a general-purpose rectified power supply. As a result, a low-cost life extension system can be created while achieving the technical effect of enabling peripheral devices such as inverters, chargers, and MPPT control devices to operate safely within the allowable input voltage range.

Description

태양광 모듈의 수명연장 장치{Device for extending the life of solar modules}Device for extending the life of solar modules}

본 발명은 부하단의 전압보다 모듈 전압을 높게 설계한 태양광발전시스템의 수명연장 기술이다. The present invention is a technology for extending the life of a solar power generation system in which the module voltage is designed to be higher than the voltage at the load end.

태양광 발전시스템(이하 ‘태양광’이라 함)은 독립형과 계통형(Grid)으로 대별된다. 계통형인 경우 직류 계열의 모듈과 교류 계열의 인버터가 결합되어 발전시스템을 이룬다. 도 1은 계통형(grid type) 중 국소 내의 단위 발전시스템 구성을 나타낸 것이다.Solar power generation systems (hereinafter referred to as ‘solar power’) are broadly divided into independent type and grid type. In the case of the grid type, a DC series module and an AC series inverter are combined to form a power generation system. Figure 1 shows the configuration of a local unit power generation system among grid types.

도 1에서 모듈(solar module)은 태양광을 전기로 변환하는 광전 변환소자이다. 용도에 맞추어 주로 복수의 패널(모듈)을 직렬 또는 병렬 스트링으로 조직한다.In Figure 1, a solar module is a photoelectric conversion element that converts sunlight into electricity. Depending on the purpose, multiple panels (modules) are usually organized in series or parallel strings.

태양광 모듈의 특성과 관련한 자료로서, 도 2의 I-V곡선을 참조하면 부하단에 큰 전류가 흐를 때 모듈의 전압은 급격히 저하하고, 도 3의 전압온도계수 곡선을 참조하면 모듈은 -0.3~0.5%/℃의 전압온도계수를 가지며, 도 4를 참조하면 배터리는 충전에 필요한 단계별 단자전압 특성이 있음을 알 수 있다. As data related to the characteristics of the solar module, referring to the I-V curve in FIG. 2, the voltage of the module drops rapidly when a large current flows in the load end, and referring to the voltage temperature coefficient curve in FIG. 3, the module voltage drops from -0.3 to 0.5. It has a voltage-temperature coefficient of %/°C, and referring to FIG. 4, it can be seen that the battery has terminal voltage characteristics for each stage required for charging.

따라서 이러한 도 2, 3, 4의 특성 때문에 도 1의 모듈은 부하단 전압보다 충분히 큰 잉여설비(잉여전압)로 설계된다. 예를 들어 부하단이 384V이면 50% 정도 더 높은 576V 이상으로 설계되는 것이다. 576V의 개방전압은 겨울철의 경우 750V까지 달하게 된다.Therefore, due to the characteristics of FIGS. 2, 3, and 4, the module of FIG. 1 is designed with surplus equipment (surplus voltage) sufficiently larger than the load voltage. For example, if the load end is 384V, it is designed to be 576V or higher, which is about 50% higher. The open voltage of 576V reaches up to 750V in winter.

도 5는 태양광의 모듈이 부하단 전압보다 충분히 큰 잉여전압으로 설계되어야 하는 이유를 정리한 것이다. 즉, 여름에 필요한 온도 보상용으로 10% 정도, 수명주기용으로 20% 정도, 배터리충전 낙차용으로 20% 정도의 잉여모듈로서 약 50% 더 높게 설계함을 설명하고 있다.Figure 5 summarizes the reasons why solar modules must be designed with a surplus voltage sufficiently larger than the load voltage. In other words, it explains that it is designed to be about 50% higher with surplus modules of about 10% for temperature compensation needed in summer, about 20% for life cycle, and about 20% for battery charging drop.

도 6은 도 1에서의 인버터(Inverter)에 대한 입력전압 특성을 나타낸 도표이다. 즉, 인버터는 350V ~ 850V까지 입력전압이 허용되는데, 350V 미만에서는 작동을 멈추고 850V 이상에서는 인버터에 장애가 발생될 위험이 있으므로 이 전압의 범위를 벗어나서 운전을 하면 아니 됨을 알 수 있다. 모듈의 최대전력점을 추적하는 MPPT(Maximum Power Point Tracking)는 400V ~ 840V 범위에서 작동함을 알 수 있다. 주목할 것은 인버터의 동작을 멈추는 드레시홀드(threshold)는 350V라는 점이다. 태양광 모듈의 수명은 모듈 전압이 이 드레시홀드에 미달되는 때까지이다.FIG. 6 is a diagram showing input voltage characteristics for the inverter in FIG. 1. In other words, the inverter is allowed to input voltage from 350V to 850V. If it is less than 350V, it will stop working, and if it is more than 850V, there is a risk of the inverter failing, so you can see that it should not be operated outside of this voltage range. It can be seen that MPPT (Maximum Power Point Tracking), which tracks the maximum power point of the module, operates in the range of 400V to 840V. What is noteworthy is that the threshold that stops the inverter from operating is 350V. The life of a solar module is until the module voltage falls below this threshold.

도 1의 태양광 시스템이 어느 정도의 전력을 생산해 내는가를 아는 것은 전기 사업자에게 매우 중요한 관심사항이다. Knowing how much power the solar system in Figure 1 produces is of very important interest to electric utilities.

예를 들어 공칭규격 400W 모듈을 사용한 시스템에서 전력이 200W만 나온다면 그 시스템의 가동효율은 50%에 지나지 않는다. 즉, 전기 판매 수익이 50%에 지나지 않는다는 것이다.For example, if only 200W of power is produced in a system using a nominal 400W module, the operating efficiency of the system is only 50%. In other words, the profit from electricity sales is only 50%.

가동효율은 특히 모듈설비 대비 전기의 생산량이 어느 정도인가에 초점을 둔다. 예를 들어 동일한 전류를 기준으로 할 때 부하단이 384V인데 모듈이 576V로 설계 되었다면 그 차이의 손실은 33.3%에 이르고 결국은 가동효율이 66.6%에 지나지 않게 되는 것이다. Operation efficiency specifically focuses on how much electricity is produced compared to module facilities. For example, based on the same current, if the load side is 384V and the module is designed for 576V, the difference in loss is 33.3%, and ultimately the operating efficiency is only 66.6%.

본 발명자가 발명한 이하의 여러 선행특허들은 모듈을 처음부터 낮은 전압으로 설계함으로써 이러한 손실을 방지하고, 그에 따라 가동효율을 높이는 다양한 기법을 개시하고 있다. 이 선행특허들을 활용하면 모듈은 576V가 아니라 부하단과 동일한 384V로 설계될 수도 있으므로 만약 태양광의 강도가 100%라면 전기의 생산도 100%가 될 수 있는 것이다. The following prior patents invented by the present inventor disclose various techniques to prevent such losses and thereby increase operating efficiency by designing the module with a low voltage from the beginning. Using these prior patents, the module can be designed for 384V, the same as the load, rather than 576V, so if the intensity of solar power is 100%, the production of electricity can also be 100%.

즉, 온도보상, 수명주기, 배터리 충전전압 낙차를 보상하기 위해 반드시 구비하였던 종래의 잉여모듈을 이하의 선행특허들을 통해 원천적으로 제거함으로써 상대적으로 가동효율을 증가시켰다. 만약 장치의 손실을 무시한다면 가동효율은 100%가 된다. 선행특허들의 착상 동기는 도 7로 요약된다.In other words, the operating efficiency was relatively increased by fundamentally eliminating the conventional surplus modules that were necessarily provided to compensate for temperature compensation, life cycle, and battery charging voltage drop through the following prior patents. If device losses are ignored, operating efficiency is 100%. The motivation for the conception of prior patents is summarized in Figure 7.

한편, 모듈은 매년 0.3~0.9%point씩 성능 저하가 일어나서 그 성능이 80% 수준에 달하는 25년~30년을 성능 보증기간으로 한다. 도 8은 이에 관한 수명주기를 곡선으로 나타낸 그래프이다. 수명주기에 달한 태양광은 인버터의 드레시홀드에 모듈의 전압이 미달된다는 것을 의미한다. 드레시홀드를 초과할 때의 가동효율과 미달될 때의 가동효율은 크게 달라지기 때문에 이러한 가동효율 변동이 나타나면 그 태양광시스템의 모듈은 전면적 또는 부분적으로 교체를 해야 하는 것이다. Meanwhile, the module's performance deteriorates by 0.3 to 0.9 percentage points every year, so the performance warranty period is 25 to 30 years when the performance reaches 80%. Figure 8 is a graph showing the life cycle related to this as a curve. Solar power that has reached the end of its life cycle means that the voltage of the module falls below the inverter's threshold. Since the operating efficiency when exceeding the threshold and the operating efficiency when falling below the threshold are greatly different, if such fluctuations in operating efficiency occur, the modules of the solar system must be completely or partially replaced.

하지만, 전기 사업자에 따라서는 비록 효율은 다소 저하되었더라도 수명을 연장해서 사용할 수만 있다면 이를 채택하겠다는 요구가 있는 실정이므로 이러한 종래의 태양광 모듈을 위한 수명연장 기술도 필요하다. 참고로 국내의 연구 결과에 의하면 수명주기에 달한 모듈에서도 전압의 변동은 크지만 전류는 온전하게 유지됨을 검증한 바 있다.However, depending on the electric utility company, there is a demand to adopt it if the lifespan can be extended even if the efficiency is somewhat reduced, so lifespan extension technology for these conventional solar modules is also needed. For reference, according to domestic research results, it has been verified that even in modules that have reached their life cycle, the voltage fluctuations are large, but the current remains intact.

이하의 선행특허들은 모듈의 전압을 낮게 설계한 데 적용되는 기술이므로, 모듈의 전압을 높게 설계한 종래의 태양광 모듈의 수명연장을 위해서는 원리적으로 다른 별도의 발상이 필요하다. 비록 수명주기에 달했다고 하더라도 부하단에서 전류를 소모하지 않는 경우의 개방전압(Voc)은 종전 그대로이므로, 도 7의 개념이 아닌 도 5의 개념으로 모듈을 구성한 종래의 태양광에 선행기술을 적용하면 모듈의 개방전압 때에 인버터의 허용 입력전압 범위를 초과할 수 있기 때문이다. Since the following prior patents are technologies applied to designing the module voltage to be low, a separate idea is needed in principle to extend the life of a conventional solar module designed to have a high module voltage. Even if the life cycle has been reached, the open-circuit voltage (Voc) when no current is consumed at the load end remains the same, so if the prior art is applied to a conventional photovoltaic module configured with the concept of FIG. 5 rather than the concept of FIG. 7, This is because the open voltage of the module may exceed the allowable input voltage range of the inverter.

이를 감안하여 본 발명은 부하단보다 낮은 모듈 전압이 아닌, 부하단 보다 높게 설계된 종래의 모듈에 대한 수명연장 기술을 개시하며, 구체적으로는 PWM 또는 MPPT와 최적화 결합되는 새로운 수명연장 장치 기술을 개시하는 것이다.In consideration of this, the present invention discloses a life extension technology for a conventional module designed to be higher than the load end rather than a module voltage lower than the load end, and specifically discloses a new life extension device technology that is optimally combined with PWM or MPPT. will be.

종래 태양광 모듈의 수명연장으로 소형화된 장치 및 저렴한 가격 구조로는 AC-DC 변환 개념의 SMPS(Switched Mode Power Supply)가 고려 될 수 있다. 하지만 SMPS는 교류측 입력단과 직류측 출력단을 절연하는 복권 트랜스의 자속밀도 포화 특성 때문에 직류전압의 조절범위가 좁아 이를 그대로 적용하는 것은 부적합하다. SMPS (Switched Mode Power Supply) with AC-DC conversion concept can be considered as a miniaturized device and low-cost structure by extending the life of conventional solar modules. However, SMPS has a narrow control range for DC voltage due to the magnetic flux density saturation characteristics of the double-circuit transformer that insulates the AC input terminal and the DC output terminal, so it is inappropriate to apply it as is.

특히 고전압 전용의 종래 태양광 모듈에 SMPS를 적용하기 위해서는, 빈번한 온-오프에 따른 (릴레이) 접점 손상, 서지, 잡음 등의 문제를 해결해야 하는 한편 인버터 등 주변장치에 장해를 줄 가능성 있는 피크전압으로부터 안전성도 확보하는 새로운 기술이 필요하므로, 개량발명이 필요한 실정이다.In particular, in order to apply SMPS to conventional solar modules dedicated to high voltage, problems such as (relay) contact damage, surge, and noise due to frequent on-off must be resolved, while peak voltages that may cause interference to peripheral devices such as inverters must be solved. Since new technology is needed to ensure safety, improved inventions are needed.

본 발명은 이를 위해 위상제어 내지 로-하이 래치 스위치 개념을 적용하여 문제를 해결한 새로운 착상이다.The present invention is a new idea that solves the problem by applying the concept of phase control or low-high latch switch for this purpose.

대한민국 특허출원 1020200089557 (2020.07.20)Republic of Korea patent application 1020200089557 (2020.07.20) 대한민국 특허출원 1020190094849 (2019.08.05)Republic of Korea patent application 1020190094849 (2019.08.05) 대한민국 특허출원 1020190036118 (2019.03.28)Republic of Korea patent application 1020190036118 (2019.03.28) 대한민국 특허출원 1020190094844 (2019.08.05)Republic of Korea patent application 1020190094844 (2019.08.05) 대한민국 특허출원 1020200039764 (2020.04.01)Republic of Korea Patent Application 1020200039764 (2020.04.01) 대한민국 특허출원 1020150008277 (2015.01.16)Republic of Korea patent application 1020150008277 (2015.01.16) 대한민국 특허출원 1020180154303 (2018.12.04)Republic of Korea patent application 1020180154303 (2018.12.04) 대한민국 특허출원 1020180001666 (2018.01.05)Republic of Korea patent application 1020180001666 (2018.01.05) 대한민국 특허출원 1020170153635 (2017.11.17)Republic of Korea patent application 1020170153635 (2017.11.17) 대한민국 특허출원 1020190170458 (2019.12.19)Republic of Korea patent application 1020190170458 (2019.12.19)

본 발명의 제1목적은 잉여설비가 포함된 태양광에 모듈의 수명을 연장하는 장치를 보강하되 인버터 등 주변장치의 입력전압 허용범위 내에서 수명연장 장치가 가동되는 구성을 개시하고자 함에 있다.The first purpose of the present invention is to reinforce a device that extends the life of a solar module with surplus facilities, but to disclose a configuration in which the life extension device operates within the allowable input voltage range of peripheral devices such as an inverter.

본 발명의 제2목적은 모듈의 전압 변동을 추적하여 상기 수명연장 시스템을 가동 혹은 중지하되 가동의 빈도를 축소하는 구성을 개시하고자 함에 있다.The second purpose of the present invention is to initiate a configuration that tracks the voltage fluctuations of the module and starts or stops the life extension system, but reduces the frequency of operation.

이와 같은 목적의 본 발명은 그 일실시례로서,The present invention for this purpose is an example thereof,

부하단 전압보다 높은 전압으로 설계되는 태양광 모듈과 상기 부하단보다 높은 전압을 부하단에 맞추어 조절하는 전력조절부를 포함하는 계통전원 태양광 발전시스템에 있어서,In a grid-powered solar power generation system that includes a solar module designed with a voltage higher than the load voltage and a power control unit that adjusts the voltage higher than the load to suit the load,

교류 전원으로부터 직류를 정류하는 정류전원부;A rectifier power supply unit that rectifies direct current from an alternating current power source;

상기 모듈 출력단 전압을 감지하여 설정된 전압을 기준으로 제어신호를 발생하는 레벨제어부; a level control unit that detects the module output terminal voltage and generates a control signal based on the set voltage;

상기 레벨제어부의 제어신호에 따라 상기 정류전원부의 입력 또는 출력을 연결 제어하되 피크전압이 없는 범위 내에서 비충격으로 연결 제어하는 비충격 스위칭부;A non-impact switching unit that connects and controls the input or output of the rectified power unit according to the control signal of the level control unit, but connects and controls the input or output in a non-impact manner within a range where there is no peak voltage;

상기 비충격 스위칭부를 통해 상기 모듈에 연결된 상기 정류전원부의 작동을 연동함에 따라 태양광 발전시스템에서 피크전압 없이 모듈의 수명을 연장하도록 된 구성을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 수명연장 장치를 개시한다.A device for extending the life of a solar module, comprising a configuration that extends the life of the module without peak voltage in the solar power generation system by linking the operation of the rectifier power supply connected to the module through the non-impact switching unit. Begin.

여기서, 상기 정류전원부는 교류를 입력 받아 직류를 출력하는 SMPS이고, Here, the rectified power unit is an SMPS that receives alternating current and outputs direct current,

상기 비충격 스위칭부는 직류적으로 절연된 상태에서 상기 레벨제어부의 제어신호를 받아서 상기 정류전원부의 교류 입력단을 제어하는 위상제어 스위치일 수 있다. 상기 레벨제어부는 상한 전압을 제한하는 제1설정 전압 및 하한 전압을 제한하는 제2설정 전압을 기점으로 온 또는 오프 신호를 발생하는 로-하이 스위칭 제어신호를 발생하는 구성을 포함하고, 상기 비충격 스위칭부는 상기 로-하이 스위칭 제어신호를 받아서 상기 정류전원부의 교류 입력단을 로-하이 래치 스위칭으로 연결 제어하는 등의 구성을 포함할 수 있다.The non-impact switching unit may be a phase control switch that controls the alternating current input terminal of the rectified power supply unit by receiving a control signal from the level control unit in a DC insulated state. The level control unit includes a component that generates a low-high switching control signal that generates an on or off signal based on a first set voltage that limits the upper limit voltage and a second set voltage that limits the lower limit voltage, and the non-impact The switching unit may include a component that receives the low-high switching control signal and connects and controls the AC input terminal of the rectified power supply unit through low-high latch switching.

상기 비충격 스위칭부는 교류의 위상을 제어하는 사이리스터이고, 상기 사이리스터의 게이트에는 아이솔레이션 옵토 타입의 트리거 제어기가 연결되어서 상기 레벨제어부의 제어 결과에 따라 사이리스터의 연결을 온-오프 제어하는 구성을 포함할 수 있다. 또한 상기 사이리스터는 트리거 제어기의 제어신호를 받아서 상기 정류전원부의 교류 입력전원을 위상제어로 승강 조절하는 구성을 더 포함할 수 있다.The non-impulsive switching unit is a thyristor that controls the phase of alternating current, and an isolation opto-type trigger controller is connected to the gate of the thyristor to control the connection of the thyristor on and off according to the control result of the level control unit. there is. In addition, the thyristor may further include a configuration that receives a control signal from a trigger controller and adjusts the alternating current input power of the rectified power unit up and down by phase control.

나아가, 상기 정류전원부는 교류를 입력 받아 직류를 출력하는 SMPS이고, Furthermore, the rectified power unit is an SMPS that receives alternating current and outputs direct current,

상기 비충격 스위칭부는 교류 또는 직류의 경로를 연결 제어하는 릴레이이며, 상기 레벨제어부의 제어 결과에 따라 릴레이 접점 계통을 온-오프 제어하되, 상기 레벨제어부는 온 작동을 위한 제1설정 전압과 오프를 위한 제2설정 전압의 높이가 상이한 로-하이 래치 스위칭으로 상기 릴레이를 구동하도록 연동 구성될 수 있다.The non-impact switching unit is a relay that connects and controls the path of alternating current or direct current, and controls the relay contact system on and off according to the control result of the level control unit. The level control unit sets the first set voltage for on operation and off. The height of the second set voltage may be interconnected to drive the relay through low-high latch switching.

이때 상기 릴레이는 영구자석이 부설된 가동편과 상기 가동편의 이동에 따른 물리적 상태가 전기적 접점으로 인출되는 스위칭부와, At this time, the relay includes a movable piece on which a permanent magnet is attached and a switching unit in which the physical state according to the movement of the movable piece is drawn to an electrical contact point,

전원(+, -)의 힘으로 상기 가동편을 이동시키도록 연동된 전자석; 및Electromagnets linked to move the movable piece with power (+, -); and

상기 전자석의 전원(+, -)을 제거하여도 상기 가동편이 이동된 상태를 유지하도록 가동편의 영구자석과 자력으로 결합되는 하우징;을 포함하는 구성으로 실시될 수 있다.A housing that is magnetically coupled to the permanent magnet of the movable piece so that the movable piece maintains its moved state even when the power source (+, -) of the electromagnet is removed.

상기 전력조절부(18)는 PWM 또는 MPPT로 부하단 전압과 모듈 전압의 차이를 조절 및 변환하는 구성일 수 있다.The power control unit 18 may be configured to control and convert the difference between the load voltage and the module voltage using PWM or MPPT.

본 발명의 수명연장 장치는 다단 스택으로 구성될 수 있다.The life extension device of the present invention may be configured as a multi-stage stack.

본 발명에 의하면, 범용의 정류전원부로 모듈의 수명을 연장하는 시스템을 간단하게 구성할 수 있다. 이에 따라 저 가격의 수명연장 시스템이 구성되면서도 인버터, 충전기, MPPT 제어장치 등 주변장치가 허용 입력전압 범위 내에서 안전하게 작동될 수 있는 기술적 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, a system that extends the life of a module can be easily constructed with a general-purpose rectified power supply. As a result, a low-cost life extension system can be created while achieving the technical effect of enabling peripheral devices such as inverters, chargers, and MPPT control devices to operate safely within the allowable input voltage range.

또한 본 발명에 의하면, 수명연장 시스템의 가동 빈도를 축소하여 온-오프 제어소자의 수명을 연장하는 효과가 있으며 다단 스택으로 적층 가능한 수명연장 장치를 구성할 수 있다. 특히 본 발명은 다단 스택과 함께 모듈이 최대전력점에 대응되는 발전 기능으로 동작하는 동안에 수명연장 장치가 개입되고, 발전 기능이 휴지에 대응되는 개방전압 상태에서는 수명연장 장치가 배제됨으로써 수명연장 장치의 아이들링 소모 전력을 해소하는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, the lifespan of the on-off control element is extended by reducing the operation frequency of the lifespan extension system, and a lifespan extension device that can be stacked in a multi-stage stack can be constructed. In particular, in the present invention, with a multi-stage stack, the life extension device is intervened while the module is operating in the power generation function corresponding to the maximum power point, and the life extension device is excluded in the open voltage state corresponding to the power generation function being idle, so that the life extension device is It has the effect of eliminating idling power consumption.

상기 정류전원부의 전압 조절을 교류측 위상제어를 통해 달성함으로써 정류전원부의 전압조절 범위를 확장할 수 있게 된다. 즉, 정류전원부에서 이루지 못하는 직류측 전압조절을 교류측에서 이룸으로써 단순한 정류전원부로 광범위 전압 조절로서 태양광 발전시스템의 수명을 연장할 수 있게 되는 효과가 있다.By achieving voltage control of the rectifier power supply through AC side phase control, it is possible to expand the voltage control range of the rectifier power supply. In other words, by adjusting the voltage on the DC side, which cannot be achieved by the rectifier power supply, on the AC side, there is an effect of extending the life of the solar power generation system by controlling a wide range of voltage with a simple rectifier power supply.

본 발명에 의하면, 본 발명의 로-하이 래치 스위칭과 MPPT를 융합하여 모듈의 수명을 연장하되 인버터의 상한 전압과 하한 전압 사이에서 안전 및 안정을 보장하면서 MPPT와 융합되어 고효율을 달성하는 효과가 있다.According to the present invention, by combining the low-high latch switching of the present invention and MPPT, the lifespan of the module is extended, while ensuring safety and stability between the upper and lower limit voltages of the inverter, and combining with MPPT has the effect of achieving high efficiency. .

도 1은 계통연계형 태양광 시스템 중에서 단위 발전시스템을 도시한 블록다이어그램이다.
도 2는 태양광 모듈의 I-V곡선이다.
도 3은 태양광 모듈의 온도계수곡선이다.
도 4는 배터리 충전단계별 단자전압과 충전전류 특성 곡선이다.
도 5는 태양광 시스템에서 모듈을 잉여설비로 구축해야 하는 이유를 설명하는 도표이다.
도 6은 인버터의 입력전압 범위를 나타낸 특성도이다.
도 7은 선행기술을 태양광 시스템에 적용할 때 도 5에서의 모듈 잉여설비가 불필요한 이유를 설명하는 도표이다.
도 8은 태양광 모듈의 수명주기 곡선이다.
도 9는 다층 모듈로 스트링을 구성하여 인버터에 연결하는 직류-교류의 발전원리를 나타낸 블록다이어그램이다.
도 10은 도 9에서 인버터에 가해지는 입력전압의 최저 및 최대 범위를 나타낸 것으로 특히 동작정지 전압인 드레시홀드가 포함된 입력전압 범위를 나타낸 것이다.
도 11은 SMPS 등의 정류전원부로서 모듈 수명연장 장치를 고려할 때의 일례를 도시한 블록다이어그램이다.
도 12는 본 발명의 모듈 수명연장 장치를 개념적으로 도시한 블록다이어그램이다.
도 13은 도 12를 좀 더 구체적인 교류 위상제어 스위치 개념으로 도시한 블록다이어그램이다.
도 14는 도 13의 다른 일실시례를 도시한 블록다이어그램이다.
도 15는 도 13의 교류 위상 제어 스위치를 접점 스위치의 일례로 변경 개시한 블록다이어그램이다.
도 16은 본 발명의 로-하이 래치 스위칭 개념을 적용한 모듈 수명연장 장치를 다단으로 적층한 일례를 도시한 블록다이어그램이다.
도 17은 정류전원부의 출력을 이용하여 피드백 제어하는 알고리즘을 도시한 흐름도이다.
Figure 1 is a block diagram showing a unit power generation system among grid-connected photovoltaic systems.
Figure 2 is the IV curve of a solar module.
Figure 3 is a temperature coefficient curve of a solar module.
Figure 4 shows terminal voltage and charging current characteristic curves for each battery charging stage.
Figure 5 is a diagram explaining why modules must be built as surplus facilities in a solar power system.
Figure 6 is a characteristic diagram showing the input voltage range of the inverter.
FIG. 7 is a diagram explaining why the module surplus equipment in FIG. 5 is unnecessary when applying the prior art to a solar power system.
Figure 8 is a life cycle curve of a solar module.
Figure 9 is a block diagram showing the principle of direct current-alternating current power generation in which a string is composed of multi-layer modules and connected to an inverter.
Figure 10 shows the minimum and maximum ranges of the input voltage applied to the inverter in Figure 9. In particular, it shows the input voltage range including the threshold, which is the operation stop voltage.
Figure 11 is a block diagram showing an example when considering a module life extension device as a rectified power supply such as SMPS.
Figure 12 is a block diagram conceptually showing the module life extension device of the present invention.
FIG. 13 is a block diagram illustrating FIG. 12 in a more specific AC phase control switch concept.
FIG. 14 is a block diagram showing another example of FIG. 13.
FIG. 15 is a block diagram showing the alternating current phase control switch of FIG. 13 as an example of a contact switch.
Figure 16 is a block diagram showing an example of a module life extension device applying the low-high latch switching concept of the present invention stacked in multiple stages.
Figure 17 is a flowchart showing an algorithm for feedback control using the output of the rectified power supply unit.

본 발명은 이하 설명하는 것 외에도 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바 특정한 실시일례들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 자세히 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니므로, 이하 개시하는 구성은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였으나, 예를 들어 제1, 제2, 첫 번째, 두 번째 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용되고 있을 뿐, 이 구성요소들을 제1, 제2, 첫 번째, 두 번째 등으로 용어를 붙여서 한정되는 것으로 이해를 하여서는 아니 된다. 상기 용어들은 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 마찬가지의 원리로 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 첫 번째와 두 번째의 경우도 마찬가지이다.The present invention may have various embodiments in addition to those described below, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, since this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, the configuration disclosed below should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention. While describing each drawing, similar reference numerals are used for similar components, but for example, terms such as first, second, first, second, etc. are used only for the purpose of distinguishing one component from other components. However, these components should not be understood as being limited by terminology such as first, second, first, second, etc. The above terms may be used to refer to a first component as a second component without departing from the scope of the present invention, and in the same principle, the second component may also be referred to as a first component. The same goes for the first and second cases.

이와 같은 원칙하에 본 발명에 따른 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 이하 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 목적과 특징들은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. Under this principle, embodiments according to the present invention will be described in detail below with reference to the attached drawings. The purpose and features of the present invention will become clearer through the following detailed description.

도 9는 다층 모듈로 스트링을 구성하여 인버터에 연결하는 직류-교류의 발전원리를 나타낸 블록다이어그램이며, 도 10은 도 9에서 인버터에 가해지는 입력전압의 최저 및 최대 범위를 나타낸 것으로 특히 동작정지 전압인 드레시홀드가 포함된 입력전압 범위를 나타낸 것이다. 본 발명이 적용될 대상을 나타낸다.Figure 9 is a block diagram showing the principle of direct current-alternating current power generation by configuring a string with multi-layer modules and connecting it to an inverter, and Figure 10 shows the minimum and maximum ranges of the input voltage applied to the inverter in Figure 9, especially the operation stop voltage. This shows the input voltage range including the threshold. Indicates the object to which the present invention will be applied.

도 9에서 모듈(11-1, 11-2, ... 11-n)은 다층으로 직렬 구성된 모듈 스트링을 나타낸다. 예를 들어 가장 상단의 모듈은 최대전력점전압(Vmpp)이 600V일 수 있다. 상기 모듈은 인버터(12)의 직류(12a) 입력단으로 공급된다. 인버터는 직류(12a)를 공급받아 적정한 전압 형태의 교류(12b)를 출력한다. 그 출력은 단상 220V일수도 있고, 3상 380V 또는 그 이상일수도 있다.In FIG. 9, modules 11-1, 11-2, ... 11-n represent module strings configured in series with multiple layers. For example, the top module may have a maximum power point voltage (Vmpp) of 600V. The module is supplied to the direct current (12a) input terminal of the inverter (12). The inverter receives direct current (12a) and outputs alternating current (12b) in the form of an appropriate voltage. The output may be single phase 220V, three phase 380V or more.

이와 같은 인버터(12)는 통상 도 6 및 도 10에서 보듯이, 입력전압 범위 특성을 가진다. 도 10에서 최대 입력전압은 일순간이라도 초과되면 안전을 보장하지 않는다는 의미인 허용 상한 전압이고, 최저 입력전압은 미달될 때 동작을 보장하지 못한다는 허용 하한 전압이다. 도 6의 예를 발췌한 도 10으로부터 상한 전압은 850V, 하한 전압은 350V임을 예시로 알 수 있을 것이다.Such an inverter 12 usually has input voltage range characteristics as shown in FIGS. 6 and 10. In FIG. 10, the maximum input voltage is the allowable upper limit voltage, which means that safety is not guaranteed if it is exceeded even for a moment, and the minimum input voltage is the allowable lower limit voltage, which means that operation is not guaranteed if it is lowered. From FIG. 10, which is an example of FIG. 6, it can be seen that the upper limit voltage is 850V and the lower limit voltage is 350V.

여기서, 통상 인버터에는 도 6의 작동범위로 보듯이 400V에서 850V 사이의 어느 레벨의 전압으로 입력되더라도 최대전력점으로 동작하는 MPPT(18)가 포함되어 있다.Here, the inverter usually includes an MPPT (18) that operates at the maximum power point no matter what level of voltage is input between 400V and 850V, as shown in the operating range of FIG. 6.

본 발명은 이러한 인버터(12)의 MPPT(18)와 본 발명의 로-하이 스위칭 제어 장치와 정류전원부가 결합된, 종래 태양광 시스템에 최적화한 모듈 수명연장 장치를 개시한다. MPPT는 일반적인 PWM로 대체될 수도 있다. 미 설명부호 (12-1)은 계통에 연결되는 교류 부하계통이다.The present invention discloses a module life extension device optimized for a conventional photovoltaic system, which combines the MPPT 18 of the inverter 12, the low-high switching control device of the present invention, and the rectified power supply unit. MPPT can also be replaced by regular PWM. The unexplanatory code (12-1) is an AC load system connected to the system.

도 11은 SMPS 등의 정류전원부(13)로서 모듈 수명연장 장치를 고려할 때의 가장 간단한 일례를 도시한 블록다이어그램이다. 다이오드(13-1)는 정류전원부가 정지되었을 때 모듈과 인버터 간에 전류 순환을 위한 바이패스 다이오드이다. 경우에 따라서는 정류전원부(13)의 작동과 연동하는 릴레이 등 스위치 접점으로 다이오드 손실이 없도록 구성할 수 있다. 다만 이 경우 연동되는 릴레이는 후술하는 로-하이 스위칭과 연동되는 것이 바람직하다. 도 11 만으로 모듈 수명연장 장치를 구성할 경우 자칫 인버터의 입력 상한 전압을 초과할 우려가 있다. Figure 11 is a block diagram showing the simplest example when considering a module life extension device as a rectified power supply unit 13 of SMPS, etc. The diode 13-1 is a bypass diode for current circulation between the module and the inverter when the rectified power supply unit is stopped. In some cases, it can be configured to prevent diode loss through switch contacts such as relays that are linked to the operation of the rectified power supply unit 13. However, in this case, it is preferable that the interlocking relay is interlocked with low-high switching, which will be described later. If a module life extension device is configured using only Figure 11, there is a risk of exceeding the input upper limit voltage of the inverter.

따라서 본 발명은 도 12 이하의 제어장치를 개시한다.Accordingly, the present invention discloses the control device shown in FIG. 12 and below.

도 12는 본 발명의 모듈 수명연장 장치를 개념적으로 도시한 블록다이어그램이고, 도 13, 도 14 및 도 15는 도 12를 좀 더 구체적으로 도시한 블록다이어그램으로서,Figure 12 is a block diagram conceptually showing the module life extension device of the present invention, and Figures 13, 14, and 15 are block diagrams showing Figure 12 in more detail,

부하단 전압보다 높은 전압으로 설계되는 태양광 모듈(11)과 상기 부하단보다 높은 전압을 부하단에 맞추어 조절하는 전력조절부(18)를 포함하는 계통전원 태양광 발전시스템에 있어서,In a grid-powered solar power generation system including a solar module 11 designed to have a voltage higher than the load voltage and a power control unit 18 that adjusts the voltage higher than the load to suit the load,

교류 전원으로부터 직류를 정류하는 정류전원부(13);A rectifier power supply unit (13) that rectifies direct current from the alternating current power source;

상기 모듈(11) 출력단 전압을 감지하여 설정된 전압을 기준으로 제어신호를 발생하는 레벨제어부(14); A level control unit 14 that detects the output terminal voltage of the module 11 and generates a control signal based on the set voltage;

상기 레벨제어부(14)의 제어신호에 따라 상기 정류전원부(13)의 입력 또는 출력을 연결 제어하되 피크전압이 없는 범위 내에서 비충격으로 연결 제어하는 비충격 스위칭부(15);A non-impact switching unit (15) that connects and controls the input or output of the rectified power supply unit (13) according to the control signal from the level control unit (14), but connects and controls the connection in a non-impact manner within a range where there is no peak voltage;

상기 비충격 스위칭부(15)를 통해 상기 모듈(11)에 연결된 상기 정류전원부(13)의 작동을 연동함에 따라 태양광 발전시스템에서 피크전압 없이 모듈(11)의 수명을 연장하도록 된 구성을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 수명연장 장치를 개시한 것이다.It includes a configuration to extend the life of the module 11 without peak voltage in the solar power generation system by linking the operation of the rectified power supply unit 13 connected to the module 11 through the non-impact switching unit 15. A device for extending the life of a solar module is disclosed.

여기서, 상기 정류전원부(13)는 교류를 입력 받아 직류를 출력하는 SMPS이고, 상기 비충격 스위칭부는 직류적으로 절연된 상태에서 리니어 제어 방식의 레벨제어부(14a)의 제어신호를 받아서 상기 정류전원부의 교류 입력단을 제어하는 위상제어 스위치일 수 있다.Here, the rectified power supply unit 13 is an SMPS that receives alternating current and outputs direct current, and the non-impact switching unit receives a control signal from the level control unit 14a of the linear control method in a DC insulated state and receives the control signal from the rectified power supply unit 14a. It may be a phase control switch that controls the AC input terminal.

또한 상기 비충격 스위칭부는 상한 전압을 제한하는 제1설정 전압 및 하한 전압을 제한하는 제2설정 전압을 기점으로 온 또는 오프 신호를 발생하는 디지털 제어 방식의 레벨제어부(14b)를 포함한다. 즉, 이와 같은 로-하이 스위칭 제어신호를 받아서 상기 정류전원부(13)의 교류 입력단을 로-하이 래치 스위칭으로 연결 제어하는 구성을 포함할 수 있다.In addition, the non-impact switching unit includes a digitally controlled level control unit 14b that generates an on or off signal based on a first set voltage that limits the upper limit voltage and a second set voltage that limits the lower limit voltage. That is, it may include a configuration that receives such a low-high switching control signal and controls the AC input terminal of the rectified power supply unit 13 to be connected by low-high latch switching.

또한 비충격 스위칭부(15)는 교류의 위상을 제어하는 사이리스터(U1)이고, 상기 사이리스터의 게이트에는 아이솔레이션 옵토 타입의 트리거 제어기(U2)가 연결될 수 있고, 이에 따라 상기 레벨제어부(14)의 제어 결과로 사이리스터의 연결을 온-오프 제어하는 구성을 포함하면서 상기 정류전원부의 교류 입력전원을 위상제어로 승강 조절하는 구성을 겸하도록 구성할 수 있다.In addition, the non-impulsive switching unit 15 is a thyristor (U1) that controls the phase of alternating current, and an isolation opto-type trigger controller (U2) may be connected to the gate of the thyristor, thereby controlling the level control unit 14. As a result, it can be configured to include a configuration for on-off control of the connection of the thyristor and also to raise and lower the alternating current input power of the rectifier power unit through phase control.

또한 상기 정류전원부(13)는 교류를 입력 받아 직류를 출력하는 SMPS이고, 상기 비충격 스위칭부(15)는 교류 또는 직류의 경로를 연결 제어하는 릴레이이며, 상기 레벨제어부(14)의 제어 결과에 따라 릴레이 접점 계통을 온-오프 제어하되 상기 레벨제어부는 온 작동을 위한 제1설정 전압과 오프 작동을 위한 제2설정 전압으로서, 높이가 상이한 로-하이 래치 스위칭으로 상기 릴레이를 구동하도록 연동 구성될 수 있다. 이때 상기 릴레이는 영구자석(41a 및/또는 41b)이 부설된 가동편(22a)과 상기 가동편의 이동에 따른 물리적 상태가 전기적 접점으로 인출되는 스위칭부(23a)와, 전원(+, -)의 힘으로 상기 가동편(22a)을 이동시키도록 연동된 전자석(42a); 및In addition, the rectified power supply unit 13 is an SMPS that receives alternating current and outputs direct current, and the non-impact switching unit 15 is a relay that connects and controls the path of alternating current or direct current, and the control result of the level control unit 14 Accordingly, the relay contact system is controlled on-off, but the level control unit is configured to operate the relay by low-high latch switching with different heights as a first set voltage for on operation and a second set voltage for off operation. You can. At this time, the relay includes a movable piece (22a) on which a permanent magnet (41a and/or 41b) is installed, a switching unit (23a) in which the physical state according to the movement of the movable piece is drawn to an electrical contact point, and a power source (+, -). an electromagnet (42a) linked to move the movable piece (22a) by force; and

상기 전자석(42a)의 전원(+, -)을 제거하여도 상기 가동편(22a)이 이동된 상태를 유지하도록 가동편의 영구자석과 자력으로 결합되는 하우징(42b);을 포함하는 구성으로 실시될 수 있다.A housing (42b) magnetically coupled to the permanent magnet of the movable piece so that the movable piece (22a) maintains the moved state even when the power (+, -) of the electromagnet (42a) is removed. You can.

상기 전력조절부(18)는 PWM으로 부하단 전압과 모듈 전압의 차이를 조절하거나 MPPT로 부하단 전압과 모듈 전압의 차이를 전류로 변환하는 구성에 결합되는 구성일 수 있다.The power regulator 18 may be configured to adjust the difference between the load voltage and the module voltage using PWM or to convert the difference between the load voltage and the module voltage into current using MPPT.

상기 각각의 구성을 포함하는 수명연장 장치는 다단으로 쌓아서 상기 제1설정 전압 내지 제1설정 전압에 연계되는 다단의 전압으로 승강 조절될 수 있다. 예컨대 모듈의 전압이 저하하는 데 따라서 점진적으로 수명연장 장치의 수량을 늘려서 적층 할 수 있는 것이다. 이렇게 적층을 하면 전압의 급격한 변화를 방지하면서 모듈 교체에 필요한 구조물의 시공 부담을 경감하게 된다.The life extension device including each of the above components can be stacked in multiple stages and adjusted up and down by the first set voltage or the multi-stage voltage linked to the first set voltage. For example, as the voltage of the module decreases, the number of life extension devices can be gradually increased and stacked. Stacking in this way prevents rapid changes in voltage and reduces the burden of constructing structures required for module replacement.

도 12 내지 도 15의 작용을 설명하면 다음과 같다.The operation of Figures 12 to 15 is explained as follows.

부하단 전압보다 높은 전압으로 설계되는 태양광 모듈(11)이라 함은 예를 들어 배터리 충전을 위해 필요한 통상 20% 정도 높게 설계되는 자연 낙차 전압 등을 말한다. 부하단보다 높은 전압을 부하단에 맞추어 조절하는 전력조절부(18)란 PWM 또는 MPPT를 이용하여 높은 전압의 모듈과 낮은 전압의 부하단을 매칭시키는 것을 말한다.The solar module 11 designed with a voltage higher than the load voltage refers to, for example, a natural drop voltage that is usually designed to be about 20% higher than that required for battery charging. The power control unit 18, which adjusts the voltage higher than the load to match the load, matches the high voltage module and the low voltage load using PWM or MPPT.

PWM은 듀티비(Duty rate)를 조절하는 시간함수 알고리즘으로 평균전력을 제어하며, MPPT는 거기에 더하여 초과되는 잉여전압을 전류로 변환하는 알고리즘을 추가적으로 포함한다. PWM controls average power using a time function algorithm that adjusts the duty rate, and MPPT additionally includes an algorithm that converts excess voltage into current.

통상적으로 모듈의 전압은 스트링으로 시공 시에 조직이 되고, MPPT 혹은 PWM(18)은 전력조절부로서 인버터에 내장된다. 이러한 인버터의 내장 기능에 의하여 입력 허용전압 범위 내에서는 안정된 동작을 유지할 수 있게 되는 것이다.Typically, the voltage of the module is organized as a string during construction, and the MPPT or PWM (18) is built into the inverter as a power control unit. This built-in function of the inverter allows stable operation to be maintained within the allowable input voltage range.

계통전원이란 전기사업자의 전력 판매 계통선로 등을 말한다.Grid power refers to the power sales grid lines of electric companies.

교류 전원으로부터 직류를 정류하는 정류전원부(13)란 SMPS 혹은 일반정류기를 말한다. 입력되는 교류전원의 전압 내지 전류로서 직류 출력전압이 가변되는 구성을 포함하거나 단순히 설정 범위의 전압을 출력하는 구성일 수 있다.The rectifier power supply unit 13, which rectifies direct current from AC power, refers to SMPS or general rectifier. It may include a configuration in which the DC output voltage is variable as the voltage or current of the input AC power, or it may simply output a voltage in a set range.

상기 모듈(11) 출력단 전압을 감지하여 설정된 전압을 기준으로 제어신호를 발생하는 레벨제어부(14)란 이하의 비충격 스위칭부(15)를 제어하는 기준점으로서의 제어신호를 발생하기 위한 제어부이다. 레벨제어부(14)의 구성은 이하 (14a) 및 (14b)를 통해 좀 더 자세히 설명된다.The level control unit 14, which detects the output terminal voltage of the module 11 and generates a control signal based on the set voltage, is a control unit for generating a control signal as a reference point for controlling the non-impact switching unit 15 below. The configuration of the level control unit 14 is explained in more detail through (14a) and (14b) below.

상기 레벨제어부(14)의 제어신호에 따라 상기 정류전원부(13)의 입력 또는 출력을 연결 제어하되 비충격으로 연결 제어하는 비충격 스위칭부(15)란 리니어 제어방식의 위상제어 스위치, 로-하이 래치 위상제어 스위치, 로-하이 계전기 또는 로-하이 래치 계전기를 통해 달성된다. 이때 비충격 스위칭부는 교류의 위상을 제어하는 사이리스터(U1)일 수 있다. 본 발명에서 사이리스터는 TRIAC, SCR, GTR 등 3단자 제어소자 중 어느 하나를 포함하는 것으로, 상기 레벨제어부(14a)의 제어 결과에 따라 사이리스터의 연결을 온-오프 제어, 예를 들어 게이트 신호가 레벨제어부(14)에서 출력되어 사이리스터를 도통시킬 수 있다. The non-impact switching unit 15, which connects and controls the input or output of the rectified power supply unit 13 according to the control signal of the level control unit 14 and controls the connection in a non-impact manner, is a linear control type phase control switch, low-high. This is achieved through a latch phase control switch, low-high relay or low-high latch relay. At this time, the non-impact switching unit may be a thyristor (U1) that controls the phase of alternating current. In the present invention, the thyristor includes one of three terminal control elements such as TRIAC, SCR, and GTR, and the connection of the thyristor is controlled on-off according to the control result of the level control unit 14a, for example, the gate signal is level. It is output from the control unit 14 and can conduct the thyristor.

상기 정류전원부(13)는 교류를 입력 받아 직류를 출력하는 SMPS일 수 있는데, 이때 상기 비충격 스위칭부는 직류적으로 절연된 상태에서 상기 레벨제어부(14a)의 제어신호를 받아서 상기 정류전원부의 교류 입력단을 제어하는 작용을 하게 된다.The rectified power supply unit 13 may be an SMPS that receives alternating current and outputs direct current. In this case, the non-impact switching unit receives a control signal from the level control unit 14a in a DC insulated state and receives the AC input terminal of the rectified power supply unit. It acts to control.

상기 사이리스터(U1)는 교류의 위상으로 SMPS의 입력전압을 조절하는 구성을 포함할 수 있으며, 그 구성이 도 13에 도시되어 있다.The thyristor (U1) may include a component that adjusts the input voltage of the SMPS with the phase of alternating current, and the configuration is shown in FIG. 13.

도 13에서 (U3)는 리니어 위상제어기로 작동한다. 예를 들어 저항 브리더로 된 (P1)점의 전압을 감지하여 설정된 전압을 기준으로 온-오프를 반복하면 그 신호가 TR(Q5)을 통해 인버팅 방식으로 옵토 트리거 회로를 제어한다. 즉, 평상시에는 (R1)과 (U2)가 상시 사이리스터를 턴 온 하여 정류전원부(13)를 작동시키되, 모듈(11-n) 전압이 설정된 전압까지 상승하면 (U3)가 온 되고, TR(Q5)이 온 되어 옵토 트리거(U2)로부터의 게이트 신호를 차단하는 것이다.In Figure 13, (U3) operates as a linear phase controller. For example, when the voltage at the (P1) point of the resistor breather is detected and on-off is repeated based on the set voltage, the signal controls the opto trigger circuit through TR (Q5) in an inverting manner. That is, in normal times, (R1) and (U2) always turn on the thyristor to operate the rectifier power supply unit (13), but when the voltage of the module (11-n) rises to the set voltage, (U3) turns on, and TR (Q5) ) turns on to block the gate signal from the opto trigger (U2).

(U3)의 온-오프로서 전원 사이클에 따라 주기적으로 위상을 조절하면 그에 따라 정류전원부에 가해지는 전력이 조절되므로 정류전원부 내의 평활회로 필터링 계수와 어우러져 실질적인 전압 조절 기능을 수행하게 된다. When (U3) is turned on and off and the phase is periodically adjusted according to the power cycle, the power applied to the rectifier power supply is adjusted accordingly, and in combination with the smoothing circuit filtering coefficient in the rectifier power supply, it performs a practical voltage adjustment function.

미설명 부호 (U4)는 리니어 레벨제어기(14a)용 전원부이며, (17a, 17b)는 모듈을 병렬로 접속하고자 할 때 역전류 방지용 다이오드 등 병렬 연동되는 모듈 그룹을 나타낸다. (Rf1)은 (U3)의 민감도를 조절하는 피드백 저항이다.The unexplained symbol (U4) is a power supply unit for the linear level controller (14a), and (17a, 17b) indicates a group of modules that are connected in parallel, such as a diode for preventing reverse current when connecting modules in parallel. (Rf1) is a feedback resistance that adjusts the sensitivity of (U3).

모듈의 최상단으로부터 전압을 감지하는 (P1)은 정류전원부(13)의 출력단 전압 내지 전류를 감지하도록 이동 연결될 수 있다. 전압을 감지할 때는 모듈과 정류전원부가 합산되는 모듈 최상단의 전압을 유추하여 적용하거나 전류를 감지하여 전압으로 유추하는 것이 바람직하다. 예를 들어 정류전원부(13)의 출력전류를 제1설정 전류와 제2설정 전류로 감지하여 로-하이 스위칭을 적용할 수 있다. 즉, 전류가 없으면 개방전압으로 모듈의 전압은 높아지고 전류가 많으면 최대전력점 전압으로 모듈의 전압이 낮아지는 원리를 이용하여 전류의 변동에 전압의 최대점을 유추할 수 있는 것이다. 이 유추에는 하드웨어적인 회로는 물론, 마이컴을 이용한 알고리즘을 적용할 수 있다. 전류의 감지는 도시생략된 정류전원부의 출력 경로에 직렬로 홀센서 등을 삽입하거나 션트저항으로 전압 강하 현상을 감지하도록 구성할 수 있다. 전류 센서는 인버터의 출력단 전력센서 내지 전류센서를 이용할 수도 있다. 이는 인버터 내에 본 발명이 통합 수용될 때 유용하다.(P1), which detects voltage from the top of the module, can be movably connected to sense the voltage or current at the output end of the rectified power supply unit 13. When detecting voltage, it is desirable to infer and apply the voltage at the top of the module where the module and the rectified power supply are added, or to detect the current and infer it as voltage. For example, low-high switching can be applied by detecting the output current of the rectifier power supply unit 13 as a first set current and a second set current. In other words, the maximum point of voltage can be inferred from the change in current by using the principle that when there is no current, the module's voltage increases to the open-circuit voltage, and when there is a lot of current, the module's voltage decreases to the maximum power point voltage. In this analogy, algorithms using microcomputers as well as hardware circuits can be applied. Detection of current can be done by inserting a Hall sensor in series in the output path of the rectified power supply unit (not shown) or by detecting the voltage drop phenomenon using a shunt resistor. The current sensor may use a power sensor or current sensor at the output stage of the inverter. This is useful when the present invention is integrated and accommodated within an inverter.

따라서 본 발명의 제1설정 전압, 제2설정 전압, 레벨제어부(14, 14a, 14b) 등은 도시된 하드웨어적 원리에 한정되는 것이 아니며, 도시생략된 마이컴(마이크로프로세서)의 대체 구성도 포함한다. 또한 저항브리더(P1), 제1설정 전압, 제2설정 전압, 레벨제어부(14, 14a, 14b)의 용어는 전류센서에 의한 (P1), 제1설정 전류, 제2설정 전류 및 이에 연동되는 레벨제어부(14, 14a, 14b)의 작용을 포함한다.Therefore, the first set voltage, the second set voltage, and the level control units 14, 14a, 14b, etc. of the present invention are not limited to the hardware principles shown, and also include an alternative configuration of a microprocessor (microprocessor) not shown. . In addition, the terms of the resistance breather (P1), the first set voltage, the second set voltage, and the level control unit (14, 14a, 14b) are (P1), the first set current, the second set current, and the terms linked thereto by the current sensor. It includes the operation of the level control units 14, 14a, and 14b.

상기 예시된 사이리스터의 게이트(GTR인 경우는 베이스에 해당한다)는 옵토 트리거 제어기(U2)가 연결되어서 제어가 이루어진다.The gate of the thyristor illustrated above (corresponding to the base in the case of GTR) is controlled by connecting an opto trigger controller (U2).

이때 아이솔레이션 타입의 옵토 트리거 제어기는 DC 측과 절연된 상태로 교류 측 전원을 제어하는 것으로서, 예를 들어 상한 전압에 갈음되는 제1설정 레벨을 지정해 두고 직류 측에서 제1설정 전압(또는 전류)을 감지하되 그 감지 후 제어의 실행은 옵토 트리거를 통해 직류와 절연된 상태의 교류 회로에서 이루어지도록 하는 것이다.At this time, the isolation-type opto-trigger controller controls the AC side power while insulated from the DC side. For example, the first set level, which replaces the upper limit voltage, is designated and the first set voltage (or current) is set on the DC side. It is detected, but control after detection is performed in an AC circuit insulated from direct current through an opto trigger.

옵토 트리거는 사이리스터가 트라이악인 경우 옵토 다이악(U2)을 통해 연동될 수 있다. 이때 사이리스터는 게이트에 가해지는 신호에 따라 정류전원부(13) 입력전원을 위상 주기로서 온-오프 하는 작용을 하게 된다. 이때 장시간 오프 상태를 유지하면 DC적으로 차단이 되는 것이고, 전원 사이클에 따라 단발성 주기로 온-오프를 하면 그에 따른 듀티비(Duty rate)에 따라 전원 전압은 조절된다. 즉, 직류 측 컨버터 기능이 아닌 교류 측의 위상 제어로 정류전원부의 출력전압이 조절되는 것이다.The opto trigger can be linked via an opto diac (U2) if the thyristor is a triac. At this time, the thyristor functions to turn the input power of the rectifier power unit 13 on and off in a phase cycle according to the signal applied to the gate. At this time, if it is kept in the off state for a long time, it is DC-blocked, and if it is turned on and off in a short cycle according to the power cycle, the power supply voltage is adjusted according to the duty rate. In other words, the output voltage of the rectified power supply is adjusted by phase control on the alternating current side rather than the converter function on the direct current side.

상기 사이리스터의 게이트에는 아이솔레이션 옵토 타입의 트리거 제어기(U2)가 연결되어서 상기 리니어 레벨제어부(14a)의 제어 결과에 따라 사이리스터의 연결을 온-오프 제어하는 구성을 포함함과 아울러 트리거 제어기의 제어신호를 받아서 상기 정류전원부의 교류 입력전원을 위상제어로 승강 조절하는 구성을 더 포함할 수 있는 것이다.An isolation opto-type trigger controller (U2) is connected to the gate of the thyristor, and includes a configuration that controls the connection of the thyristor on and off according to the control result of the linear level control unit (14a), and also provides a control signal of the trigger controller. It may further include a configuration for receiving and adjusting the alternating current input power of the rectifier power unit up and down by phase control.

전류 센서에 의할 경우 정류전원부의 출력단을 통과하는 전류의 양에 추종하여 상기 로-하이 래치 스위칭 내지 리니어 전압 조절 방식의 위상제어 전압 조절을 수행토록 할 수 있다. 이에 관한 알고리즘은 도 17에서 별도로 설명하기로 한다.In the case of using a current sensor, phase control voltage regulation of the low-high latch switching or linear voltage regulation method can be performed by following the amount of current passing through the output terminal of the rectified power supply unit. The algorithm related to this will be explained separately in FIG. 17.

상기 비충격 스위칭부(15)를 통해 상기 모듈(11)에 연결된 상기 정류전원부(13)의 작동을 연동함에 따라 태양광 발전시스템에서 피크전압 없이 모듈(11)의 수명을 연장하도록 된 구성이라 함은 인버터, 충전제어장치 등 주변장치의 입력 허용범위를 초과하는 피크전압이 없이, 예를 들어 피크전압으로 올라가기 전에 비충격 스위칭부에서 정류전원부의 작동을 차단 조절하는 것이다. 이때 작동개시는 드레시홀드에 도달하지 않는 범위의 하한 레벨에서 이루어지고 작동정지는 입력허용범위를 초과하지 않는 상한 레벨에서 이루어질 수 있다. 그 사이의 전압 조절 및 가동효율은 PWM 내지 MPPT와 융합적으로 협동하여 이루어진다.It is said to be a configuration designed to extend the life of the module 11 without peak voltage in a solar power generation system by linking the operation of the rectified power supply unit 13 connected to the module 11 through the non-impact switching unit 15. This is to block and control the operation of the rectified power unit in the non-impact switching unit before the peak voltage rises to the peak voltage, for example, without the peak voltage exceeding the input allowable range of peripheral devices such as inverters and charging control devices. At this time, the start of operation can be performed at the lower limit level of the range that does not reach the threshold, and the operation can be stopped at the upper limit level that does not exceed the input allowable range. Voltage regulation and operating efficiency in the meantime are achieved through integrated cooperation with PWM or MPPT.

또한 전류 센서를 이용한 리니어 제어 방식으로 전압 조절이 이루어질 수도 있다.Additionally, voltage control can be achieved using a linear control method using a current sensor.

한편, 도 12 내지 도 14에 관련하여 상기 레벨제어부(14b)는 상한 전압을 제한하는 제1설정 전압 및 하한 전압을 제한하는 제2설정 전압을 기점으로 온 또는 오프 신호를 발생하는 로-하이 스위칭 신호를 발생하는 구성을 포함하고, 상기 비충격 스위칭부(15)는 상기 로-하이 스위칭 제어신호를 받아서 상기 정류전원부(13)의 교류 입력단을 로-하이 래치 스위칭으로 연결 제어하는 구성을 포함할 수 있다.Meanwhile, with reference to FIGS. 12 to 14, the level control unit 14b performs low-high switching to generate an on or off signal based on a first set voltage that limits the upper limit voltage and a second set voltage that limits the lower limit voltage. It may include a component that generates a signal, and the non-impact switching unit 15 receives the low-high switching control signal and connects and controls the AC input terminal of the rectified power supply unit 13 by low-high latch switching. You can.

도 14는 이에 관한 로-하이 래치 스위치의 개념을 도시한 블록다이어그램으로서, 도 14의 레벨제어부(14b)는 상기 작동개시를 위한 제1설정 전압과 상기 작동중지를 위한 제2설정 전압의 높이가 상이한 로-하이 래치 스위칭으로 작용한다. 즉, (14a)가 리니어 제어 방식의 스위칭 개념이고, (14b)는 디지털 제어 방식의 스위칭 개념인 것이다.FIG. 14 is a block diagram showing the concept of a low-high latch switch in this regard. The level control unit 14b of FIG. 14 has a height of the first set voltage for starting the operation and the second set voltage for stopping the operation. It acts as a different low-high latch switching. That is, (14a) is a linear control type switching concept, and (14b) is a digital control type switching concept.

이때 상기 비충격 스위칭부(15)는 교류 또는 직류의 경로를 연결 제어하는 사이리스터는 물론, 릴레이를 적용할 수도 있다. 릴레이를 적용하는 경우에도 상기 레벨제어부(14)의 제어 결과에 따라 릴레이 접점 계통을 온-오프 제어하는 구성이 그대로 적용될 수 있다. 릴레이는 반도체 스위칭인 SSR(Solid State Relay)을 포함한다.At this time, the non-impact switching unit 15 may use a relay as well as a thyristor that connects and controls the path of alternating current or direct current. Even when a relay is applied, the configuration of on-off control of the relay contact system according to the control result of the level control unit 14 can be applied as is. Relays include SSR (Solid State Relay), a semiconductor switching.

도 14의 로-하이 래치 스위칭 레벨제어부(14b)는 저항브리더로 된 (P1)을 중심으로 제1설정 레벨인 하이 전압과 제2설정 레벨인 로우 전압을 하나의 비교기로 달성하는 구성을 개시하고 있다(물론 도 15에 도시한 일례처럼 두 개 이상으로 별도 분리하여 적용할 수도 있다). 구체적으로 제1설정과 제2설정은 정궤환으로 피드백되는 저항(Rf2)을 조절함으로써 (P1)점을 중심으로 상한 전압과 하한 전압으로 벌어지거나 좁혀진다. 여기서 벌어진다 함은 도 10에서 입력전압 범위가 넓어진다는 의미와 같고, 좁혀진다 함은 도 10에서 입력전압 범위가 좁혀진다는 의미와 같다.The low-high latch switching level control unit 14b of FIG. 14 is configured to achieve a high voltage, which is a first set level, and a low voltage, which is a second set level, with one comparator, centered on (P1) made of a resistor breather. (Of course, it can be applied separately into two or more, as in the example shown in FIG. 15). Specifically, the first setting and the second setting are widened or narrowed to the upper and lower limit voltages around the point (P1) by adjusting the resistance (Rf2) fed back through positive feedback. Here, widening means that the input voltage range in FIG. 10 is widening, and narrowing means that the input voltage range in FIG. 10 is narrowing.

예를 들어 넓혀서 상한 전압을 700V로 하고 하한 전압을 450V로 설정한 경우에 (U3)는 상한 전압 700V에서 TR(Q5)를 도통시켜 사이리스터(U1)의 동작을 차단함으로써 정류전원부의 입력전원을 차단하도록 작용하고, 400V에서 그와 반대로 정류전원부의 입력전원을 공급하는 스위칭 작용을 하게 된다.For example, if the upper limit voltage is set to 700V and the lower limit voltage is set to 450V, (U3) conducts TR (Q5) at the upper limit voltage of 700V and blocks the operation of the thyristor (U1), thereby blocking the input power of the rectifier power unit. It acts to do the opposite, and at 400V, it has a switching effect to supply the input power of the rectifier power supply.

이 스위칭 작용은 부하단이 연결되어 있는 한 400V ~ 700V 사이에 머무르고(이때는 정류전원부가 작동된다), 부하단이 개방되면 700V(이때는 정류전원부가 정지된다) 이상으로 올라가는 것인데, 그 부하단의 개방과 연결이 하루 중 수 회 정도에 지나지 않는 정도이므로, 실질적으로 상기 레벨제어부(14b)는 한 번 전환이 되면 작동을 지속하는 디지털 방식의 래치 스위치로서 로-하이 범위에서 스위칭 되는 개념으로 작동하게 되는 것이다.This switching action stays between 400V and 700V as long as the load is connected (at this time, the rectifier power supply is activated), and when the load is opened, it rises to above 700V (at this time, the rectifier power supply is stopped). Since overconnection occurs only a few times a day, the level control unit 14b is essentially a digital latch switch that continues to operate once switched, operating with the concept of switching in the low-high range. will be.

로-하이의 범위 내에서는 도 6에서 보듯이 MPPT가 작동하므로 그 입력전원의 변동은 안전성만 확보되면 가동효율에는 영향을 주지 않게 된다.Since MPPT operates within the low-high range as shown in FIG. 6, changes in input power do not affect operating efficiency as long as safety is ensured.

따라서, 본 발명의 로-하이 래치 스위칭은 인버터의 MPPT와 수명을 다한 모듈 스트링의 사이에 개입되어 수명연장을 위한 최적화 기능을 발휘하는 것이다. 여기서 최적화란 래치 스위칭을 이용하여 온-오프 상태가 빈번하게 이루어지지 않거나 부가적으로 위상제어를 통해 전력을 제어하는 기능을 의미한다.Accordingly, the low-high latch switching of the present invention intervenes between the MPPT of the inverter and the module string that has reached the end of its life to exert an optimization function for extending its life. Here, optimization refers to a function that uses latch switching to avoid frequent on-off states or to additionally control power through phase control.

도 14의 구성을 도 13과 직렬로 구성하면 로-하이 스위칭의 범위 내에서 위상제어로 정류전원부의 전압을 조절하는 기능까지 갖추게 된다.If the configuration of FIG. 14 is configured in series with FIG. 13, it has the function of adjusting the voltage of the rectifier power supply unit through phase control within the range of low-high switching.

본 발명에서 TR(Q5)와 (U3)로 도시된 비교기 및 트리거 회로들은 도시된 회로에 당연히 한정되지 않는다. 예를 들어 접지와 연결된 TR(Q5)는 (+)전원에 연결되어 TR(Q5)가 도통시에 (U1)이 온 되도록 구성될 수도 있으며, 단일 소자로 도시된 (U3)는 다단으로 구성하여 동일한 기능을 수행토록 구성할 수 있다.In the present invention, the comparator and trigger circuits shown as TR(Q5) and (U3) are naturally not limited to the illustrated circuits. For example, TR(Q5) connected to the ground may be connected to a (+) power source so that (U1) turns on when TR(Q5) is turned on, and (U3), shown as a single element, may be configured in multiple stages. It can be configured to perform the same function.

정류전원부(13)는 도 16에 도시하듯이 다단 적층도 가능하다. 이 경우 제1설정 전압과 제n설정 전압은 각 단마다 적용되어서 제1설정 전압에 도달하면 제1정류전원부(13-1)가 작동되고 제n설정 전압에 도달하면 제n정류전원부(13-n)가 작동되는 개념으로 직렬 다층을 채택한 그룹 제어를 채택할 수 있다. 이러한 구성을 통해서 정밀한 직류전압 조절 없이 각 단마다의 그룹 전압 단위로 정류전원부를 연동하고 로-하이 래치 된 스위칭에서 로(low)와 하이(high)의 사이 갭에서는 PWM 내지 MPPT가 전력조절을 담당하는 융합적 협동으로 작동을 하게끔 구성할 수가 있는 것이다. 예를 들어 제1정류전원부(13-1)가 작동되는 제1설정 전압은 550V이고, 제2정류전원부(13-2)가 작동하는 제2설정 전압은 450V이며, ... 제n정류전원부(13-n)가 작동하는 제n설정 전압은 150V일 수 있다. 이러한 개념으로 다층 적층도 가능한 것이다. 또한 전압의 감지 범위에 따라 그룹 내의 다층 정류전원부의 온 수량을 조절하는 구성을 채택할 수도 있는 등 다양한 수단으로 실시될 수 있는 것이므로, 본 상세한 설명의 실시예는 그 예시된 수단에 한정되지 않는다.The rectified power supply unit 13 can be stacked in multiple stages as shown in FIG. 16. In this case, the first set voltage and the nth set voltage are applied to each stage, so that when the first set voltage is reached, the first rectified power supply unit (13-1) is operated, and when the nth set voltage is reached, the nth rectified power supply unit (13-1) is operated. Group control employing serial multi-layers can be adopted as the concept in which n) operates. Through this configuration, the rectifier power unit is linked in units of group voltage for each stage without precise direct current voltage control, and in the low-high latched switching, the PWM or MPPT is responsible for power control in the gap between low and high. It can be configured to operate through convergent cooperation. For example, the first set voltage at which the first rectified power unit 13-1 operates is 550V, the second set voltage at which the second rectified power unit 13-2 operates is 450V,... nth rectified power unit The nth set voltage at which (13-n) operates may be 150V. With this concept, multi-layer stacking is also possible. In addition, since it can be implemented by various means, such as adopting a configuration that adjusts the amount of hot water in the multi-layer rectified power supply unit in the group according to the detection range of the voltage, the embodiments of this detailed description are not limited to the exemplified means.

나아가 본 발명의 용어 중 제1설정, 제2설정 등이란 전압 또는 전류 센싱을 포함하는 용어이다.Furthermore, among the terms of the present invention, first setting, second setting, etc. are terms that include voltage or current sensing.

도 14로 돌아가서, (U1)은 릴레이로 구성하더라도 실질적인 동작의 안전성을 확보할 수 있게 되는 데, 그것은 디지털 방식 로-하이 래치 스위칭 구성의 레벨제어부(14b)가 릴레이 접점 전환 횟수를 대폭 경감하기 때문이다.Returning to FIG. 14, even if (U1) is configured as a relay, practical operational safety can be ensured, because the level control unit 14b with a digital low-high latch switching configuration significantly reduces the number of relay contact switching times. am.

이에 더 나아가 본 발명은 릴레이를 이용할 경우에 대비하여 영구자석을 이용한 무전원 래치 스위치를 적용하는 방안을 추가적으로 개시하기로 한다.Furthermore, the present invention plans to additionally disclose a method of applying a powerless latch switch using a permanent magnet in preparation for using a relay.

도 15는 이를 위하여 도 13 및 도 14의 교류 위상 제어 스위치를 접점 스위치의 일례로 변경 개시한 블록다이어그램이다.FIG. 15 is a block diagram in which the AC phase control switch of FIGS. 13 and 14 is changed to an example of a contact switch for this purpose.

여기서 릴레이는 적어도 하나의 영구자석(41a 및/또는 41b)이 부설된 가동편(22a)과 상기 가동편의 이동에 따른 물리적 상태가 전기적 접점으로 인출되는 릴레이접점부(a, c)와, Here, the relay includes a movable piece (22a) on which at least one permanent magnet (41a and/or 41b) is attached, and relay contact portions (a, c) where the physical state according to the movement of the movable piece is drawn into electrical contact,

전원(+, -)의 힘으로 상기 가동편(22a)을 이동시키도록 연동된 전자석(42a); 및An electromagnet (42a) linked to move the movable piece (22a) with the power of a power source (+, -); and

상기 전자석(42a)의 전원(+, -)을 제거하여도 상기 가동편(22a)이 이동된 상태를 유지하도록 가동편의 영구자석과 자력으로 결합되는 하우징(42b);을 포함하는 구성을 개시한다.Disclosed is a configuration including a housing (42b) that is magnetically coupled to the permanent magnet of the movable piece so that the movable piece (22a) maintains its moved state even when the power source (+, -) of the electromagnet (42a) is removed. .

도 15는 본 발명에서 전자석을 이용하는 래치 타입의 토글스위치를 원리적으로 예시한 구조도를 포함한다. 릴레이의 구조에 관하여 도 15의 (A)와 (B)로서 핵심적인 가동편의 작용을 추가적으로 설명한다. Figure 15 includes a structural diagram illustrating in principle a latch-type toggle switch using an electromagnet in the present invention. Regarding the structure of the relay, the operation of the key movable elements is additionally explained as (A) and (B) in Figure 15.

도 15의 (A)에서의 가동편(22a)은 전자석의 극성에 따라 척력이 작용함으로써 가동편은 전자석(42a)과 반대방향으로 밀려진다. 이때 특히 가동편에 부설된 영구자석(41b)은 하우징의 자화에 따라 가동편의 S극이 하우징에 붙게 되므로 그 후부터 전자석의 전원을 제거하더라도 자력에 의해 접착된다. A repulsive force acts on the movable piece 22a in Figure 15 (A) according to the polarity of the electromagnet, so that the movable piece 22a is pushed in the opposite direction to the electromagnet 42a. At this time, in particular, the permanent magnet 41b attached to the movable piece attaches the S pole of the movable piece to the housing according to the magnetization of the housing, so even if the power to the electromagnet is removed from then on, it is bonded by magnetic force.

만약 전자석에 공급되는 전압의 극성이 반대로 되면 전자석의 자극은 반대로 되므로 전자석의 N극이 가동편의 영구자석 S극과 접착하는 인력이 작용한다. 이에 따라 가동편(22a)은 도 15의 (B)처럼 오른쪽으로 이동하게 되는데, 일단 이동이 된 후에는 자화된 하우징(또는 전자석의 일측 금속)과 가동편의 N극이 접착되므로 그 다음부터는 전자석의 전원을 끊더라도 영구자석과 하우징의 접착에 의하여 그 이동된 상태가 그대로 유지되는 것이다. 이런 과정으로 (A)는 릴레이 접점 온(on), (B)는 릴레이 접점 오프(off)로 된 상태 그대로를 유지하게 되는 것이다.If the polarity of the voltage supplied to the electromagnet is reversed, the magnetic pole of the electromagnet is reversed, so an attractive force acts to bond the N pole of the electromagnet to the S pole of the permanent magnet on the movable piece. Accordingly, the movable piece 22a moves to the right as shown in (B) of Figure 15. Once moved, the magnetized housing (or metal on one side of the electromagnet) and the N pole of the movable piece are bonded, so from then on, the electromagnet Even if the power is turned off, the moved state is maintained due to the adhesion between the permanent magnet and the housing. Through this process, (A) maintains the relay contact point on, and (B) maintains the relay contact point off.

상기 가동편(22a)의 주요 역할은 전자석의 인력과 척력으로 제어되어 위치를 이동하되 일단 이동을 한 후에는 전원이 지속 공급되지 않는 토글 형태의 스위치로 물리적인 출력을 하는 작용에 있다. The main role of the movable piece 22a is to move the position controlled by the attractive and repulsive force of the electromagnet, but to provide physical output through a toggle-type switch to which power is not continuously supplied once moved.

요컨대, 상기 하우징(42b) 내의 가동편에서 하우징과 인력이 일어나는 작용은 영구자석에 의해, 그리고 전자석과 인력 또는 척력으로 변동을 일으키는 작용은 전자석+영구자석이 합해진 자력에 의하되, 전자석+영구자석이 합해진 모멘트는 트리거 타입의 전자적 제어로서 순간적으로만 가해지는 작동을 하게 됨을 알 수 있을 것이다. In short, the action of causing attraction between the housing and the movable piece in the housing 42b is due to the permanent magnet, and the action of causing change due to the electromagnet and attraction or repulsion is due to the combined magnetic force of the electromagnet and permanent magnet. You will notice that the combined moment is a trigger-type electronic control that is applied only momentarily.

이를 위해 상기 하우징(42b)은 상기 가동편(22a)을 수용하는 하우징으로서 양 측단 측벽이 금속 등 자화 가능한 부재로 구성된다. 즉 가동편에 부설된 영구자석이 왼쪽으로 치우치면 하우징의 왼쪽 측벽과 영구자석 간에 인력이 작용하여 서로 접착된 상태로 유지되고(도 15의 (A) 참조), 가동편에 부설된 영구자석이 오른쪽으로 치우치면 하우징의 오른쪽 측벽과 영구자석 간에 인력이 작용하여 서로는 접착된 상태로 유지된다(도 15의 (B) 참조). 이때의 접착 유지는 자력을 통한 자연력에 의존하므로 지속적인 전원 공급은 불필요함을 알 수 있을 것이다.For this purpose, the housing 42b is a housing that accommodates the movable piece 22a, and the side walls at both ends are made of a magnetizable member such as metal. That is, if the permanent magnet installed on the movable piece is biased to the left, an attractive force acts between the left side wall of the housing and the permanent magnet, so that they remain glued to each other (see (A) of Figure 15), and the permanent magnet installed on the movable piece moves to the right. If it is biased toward , an attractive force acts between the right side wall of the housing and the permanent magnet, and they remain adhered to each other (see (B) in Figure 15). At this time, it can be seen that the maintenance of adhesion relies on natural force through magnetism, so continuous power supply is unnecessary.

도면에 도시된 하우징은 ㄷ자 형태의 단일 몸체를 도시한 것이지만 좌우측의 경계면에 자력의 절연이 가능한 부재를 삽입하면 더 좋다.The housing shown in the drawing shows a single U-shaped body, but it would be better to insert a member capable of magnetic insulation into the left and right boundary surfaces.

상기 전자석(42a)은 전류의 흐름에 따라 자력을 발생하는 전자석이되 (+, -)전극의 방향에 따라 자극의 방향이 바뀌는 특성으로서 상기 하우징의 왼쪽 또는 오른쪽에 부설하여 하우징 내의 가동편(영구자석)에 자력을 가하는 것이 바람직하다. 즉 코일에 직류전원을 가하면 일정한 방향으로 자극이 생성되는 특성을 이용하면 유리한 것이다.The electromagnet 42a is an electromagnet that generates magnetic force according to the flow of current, and has the characteristic of changing the direction of magnetic pole depending on the direction of the (+, -) electrode. It is installed on the left or right side of the housing and is attached to a movable piece (permanent piece) in the housing. It is desirable to apply magnetic force to the magnet). In other words, it is advantageous to use the characteristic of generating a magnetic pole in a certain direction when applying direct current power to the coil.

도 15의 (14c)는 트리거(Trigger; 단발성 신호 펄스) 신호로서 상기 전자석(42a)의 자극을 반전시키는 원리를 예를 들어 설명하는 전자회로이다. 14c in FIG. 15 is an electronic circuit illustrating the principle of reversing the magnetic pole of the electromagnet 42a as a trigger (single signal pulse) signal as an example.

즉, on 신호(52a)가 공급되는 펄스(52a) 때는 Q2와 Q3가 작동하므로 전자석의 (42a)단자에는 일방향으로 (+)(-)전압이 가해진다. off 신호(51a)가 공급되는 펄스(51a) 때는 Q1와 Q4가 작동하므로 전자석의 (42a)단자에는 반대방향으로 (-)(+)전압이 가해진다. 즉 서로 반대의 전압 극성이 가해지고 이에 따라 전자석의 자극인 N극과 S극은 서로 반대의 극성으로 바뀌게 되므로 앞에서 설명한 작동이 이루어짐을 알 수 있을 것이다.That is, during the pulse 52a when the on signal 52a is supplied, Q2 and Q3 operate, so (+) (-) voltage is applied to the (42a) terminal of the electromagnet in one direction. When the off signal (51a) is supplied to the pulse (51a), Q1 and Q4 operate, so (-) (+) voltage is applied to the (42a) terminal of the electromagnet in the opposite direction. In other words, opposite voltage polarities are applied, and as a result, the N and S poles, which are the magnetic poles of the electromagnet, change to opposite polarities, so it can be seen that the operation described above is achieved.

여기서, 종래의 전자석 제어에서는 on 또는 off 전류가 지속적으로 흘러야만 개 또는 폐 상태가 유지되는 것이었지만, 본 발명에 의하면 상기 단발성 펄스 전류(51a, 52a)로 개 또는 폐로 상태가 바뀌는 것이므로, 본 발명에서와 같은 로우 혹은 하이로 래치되어 그 상태가 유지되는 동안 지속적으로 전원을 공급하는 문제를 해소할 수 있게 된다. 래치 기간 동안 전원이 공급되지 않으면 그 기간 동안의 전력소모는 절약된다.Here, in the conventional electromagnet control, the open or closed state is maintained only when the on or off current flows continuously, but according to the present invention, the open or closed state is changed with the single pulse currents 51a and 52a, so the present invention It is possible to solve the problem of continuously supplying power while it is latched low or high as in and maintained in that state. If power is not supplied during the latch period, power consumption during that period is saved.

도 15의 (14c)는 NPN 트랜지스터(Q1 내지 Q4)를 조합하고 베이스에 공급되는 트리거 펄스를 on 및 off용으로 별도 입력단을 구성한 경우의 전자회로이지만, 이를 PNP 트랜지스터와 조합하면 단일 입력단 만으로 정역 극성의 펄스를 가하여 동일한 작용을 할 수 있는 것이고, 나아가 플립플롭을 이용하는 클록펄스 타입의 on-off 신호를 공급하는 것으로도 동일한 작용을 하도록 구성할 수 있다. (14c) in Figure 15 is an electronic circuit in which NPN transistors (Q1 to Q4) are combined and a separate input terminal is configured to turn on and off the trigger pulse supplied to the base. However, when this is combined with a PNP transistor, forward and reverse polarity is achieved with only a single input terminal. The same action can be achieved by applying a pulse, and furthermore, the same action can be achieved by supplying a clock pulse type on-off signal using a flip-flop.

한편, 본 발명의 하우징(42b)에서 좌측과 우측을 자화 측면에서 절연 상태로 구성하면 전자석의 자력이 반대측 벽면에까지 미치는 영향은 줄이고 영구자석에 영향을 주도록 할 수 있게 되는 것이다. 영구자석과 하우징이 닿는 부분에는 도시생략된 충격완화용 쿠션을 보조적으로 부착할 수 있다. 또한 반대편의 하우징의 측벽에는 록킹 구조를 채택하여 밀리거나 당겨서 고정될 때는 록킹 홀에 끼워졌다가, 반대방향으로 이동할 때만 자력에 의존하는 구성으로 적용할 수도 있다.Meanwhile, if the left and right sides of the housing 42b of the present invention are configured to be insulated in terms of magnetization, the influence of the magnetic force of the electromagnet on the opposite wall can be reduced and the effect on the permanent magnet can be reduced. An auxiliary shock-absorbing cushion (not shown) can be attached to the area where the permanent magnet and the housing contact. In addition, a locking structure can be adopted on the side wall of the housing on the other side, so that it is inserted into the locking hole when being pushed or pulled and fixed, and then relies on magnetic force only when moving in the opposite direction.

본 발명에서의 도 15는 단지 하나의 예시에 불과한 것일 뿐 이 외에도 도시생략된 다양한 실시예를 가질 수 있다.15 in the present invention is only an example, and there may be various other embodiments that are not shown.

도 15에서 본 발명은 좌측으로 가동편이 이동 시에 접점 (c)와 (a)가 접촉되어 온 되고, 우측으로 이동 시에 접점 (c)와 (a)가 비접촉 되어 오프 됨을 알 수 있을 것이다. 즉, 무빙코일에 지속적인 전원이 가해지지 않더라도 단발성 펄스만으로 지속적인 래치 상태가 얻어지는 무(無)전력 래치 릴레이(계전기) 구성이 얻어지는 것이다.In Figure 15, it can be seen that in the present invention, when the movable piece moves to the left, the contact points (c) and (a) are in contact and turned on, and when the movable piece moves to the right, the contact points (c) and (a) are not in contact and are turned off. In other words, even if continuous power is not applied to the moving coil, a non-power latch relay (relay) configuration is obtained in which a continuous latch state is obtained with only a single pulse.

도 15에서 미설명부호 (i)는 전기적인 절연부재를 나타낸다.In FIG. 15, an unexplained symbol (i) indicates an electrical insulating member.

가동편(23a)은 영구자석의 힘으로 도면상에서 좌 또는 우로 이동 접착되되, 일정한 궤도 내에서만 어느 한 쪽으로 접착될 수 있도록 하우징에 연결된 고정용 중봉(24a)을 기준으로 왕복 이동할 수 있는 구조를 포함한다.The movable piece (23a) is moved and glued to the left or right in the drawing by the force of a permanent magnet, and includes a structure that can move back and forth based on the fixing middle bar (24a) connected to the housing so that it can be glued to either side only within a certain orbit. do.

본 발명의 상세한 설명에서 상술된 실시예의 구성 요소는 마이컴을 이용한 프로세스적인 관점에서 용이하게 파악될 수 있다. 즉, 각각의 구성 요소는 각각의 프로세스로 파악될 수 있는 것이다. The components of the embodiments described above in the detailed description of the present invention can be easily understood from a process perspective using a microcomputer. In other words, each component can be understood as a separate process.

그 한 예로, 도 17은 정류전원부의 출력을 피드백으로 이용하여 정류전원부의 입력단을 제어하는 레벨제어부의 알고리즘을 도시한 흐름도이다. 이를 위해 (P1)은 정류전원부의 출력전압을 감지하도록 이동 연결되고, 또한 정류전원부의 출력전류 경로에 연결되는 전류센서(홀센서, 저항센서, 유도자계센서 등)를 포함할 수 있다(도시생략).As an example, Figure 17 is a flowchart showing the algorithm of the level control unit that controls the input terminal of the rectifier power unit by using the output of the rectifier power unit as feedback. For this purpose, (P1) is movably connected to detect the output voltage of the rectifier power supply unit, and may also include a current sensor (Hall sensor, resistance sensor, induction magnetic field sensor, etc.) connected to the output current path of the rectifier power supply unit (not shown). ).

도 17의 흐름도의 작용은 다음과 같다.The operation of the flowchart in FIG. 17 is as follows.

레벨제어부는 제2설정 전압 미달 여부를 감지한다(101). 이 과정은 정류전원부(13)의 작동정지 상태 여부를 스스로 감지하는 피드백 루프 과정이다. 작동정지가 되면 (y)로 되고 작동 중이면 (n)가 되도록 제2설정 전압을 세팅하는 수준으로 레벨을 설정할 수 있다.The level control unit detects whether the second set voltage is below (101). This process is a feedback loop process that self-detects whether the rectifier power supply unit 13 is in a stopped state. The level can be set to set the second set voltage so that it becomes (y) when the operation is stopped and (n) when it is operating.

제2설정 전압이 미달되는, 즉 작동정지 상태에서 일단 정류전원부(13)를 온 한다. 또는 전압을 높인다(102). 이 과정은 정류전원부의 개입 필요 여부를 살피는 과정이다.When the second set voltage falls short, that is, in an operation-stop state, the rectifier power supply unit 13 is turned on. Or increase the voltage (102). This process examines whether intervention in the rectifier power unit is necessary.

정류전원부의 개입 필요성을 살피는 과정에서는 제2설정 전류 미달 여부를 감지한다(103). 감지결과 전류가 증가하지 않으면 필요성이 낮은 것이고, 전류가 증가하면 필요성이 있는 것이다. 즉, 정류전원부(13)를 개입시켜서 모듈전압을 상승시켰는데도 전류가 증가하지 않는다면 그것은 부하단에서 전류(전력)를 소모하지 않는 것과 같으므로 개입의 필요성이 없는 것이다. 그와 반대로 이 전류가 일정한 레벨 이하로 줄어들지 않는다면 필요성은 인정되는 것이므로 (103)의 과정은 전류가 제2설정 전류 레벨을 미달할 때까지 루프를 돌게 된다(103의 n). In the process of examining the need for intervention in the rectifier power unit, it is detected whether the second set current is insufficient (103). If the detection result does not increase the current, the need is low, and if the current increases, the need exists. In other words, if the current does not increase even though the module voltage is raised through the intervention of the rectifier power supply unit 13, it is the same as not consuming current (power) at the load end, so there is no need for intervention. On the contrary, if this current does not decrease below a certain level, the necessity is recognized, so the process of (103) loops until the current falls below the second set current level (n in 103).

제2설정 전류 레벨은 아이들링 수준으로 낮게 설정되거나 그보다 높은 위치이되 부하단이 전류를 소모하지 않는 수준의 레벨로 설정할 수 있다.The second set current level can be set as low as an idling level, or can be set at a higher level but at a level where the load terminal does not consume current.

만약 (103)과정에서 전류가 미달된 것으로 감지되었는데 그것이 제1설정 전압을 초과한다면 이때는 모듈 최상단의 전압이 과다하다고 유추되는 상태와 맥을 같이 하므로 정류전원부의 동작을 차단한다(104, 105). 이때 제1설정 전압은 정류전원부 전압과 모듈 전압의 합산 값이 앞에서 설명한 제1설정 레벨(주변장치에 위험을 초래할 가능성이 있는 수준의 피크전압 레벨)에 도달하는 정도의 정류전원부 출력전압일 수 있다. (104)과정에서 제1설정 전압을 초과하지 않는다면 제1설정 전류에 미달되는지 불구하고 정류전원부는 계속 온 상태를 유지할 수 있게 된다.If it is detected that the current is insufficient in the process (103) and it exceeds the first set voltage, this is in line with the state in which the voltage at the top of the module is inferred to be excessive, so the operation of the rectifier power unit is blocked (104, 105). At this time, the first set voltage may be the output voltage of the rectified power supply unit at which the sum of the rectified power supply voltage and the module voltage reaches the first setting level (peak voltage level at a level that is likely to cause danger to peripheral devices) described above. . If the first set voltage is not exceeded in process (104), the rectifier power unit can continue to be turned on even if the first set current is less than the first set current.

이러한 알고리즘을 통해 본 발명의 레벨제어부는 독립된 정류전원부(13) 하나의 구성만으로도 자체적인 전압과 전류의 피드백 감지를 통해 개입의 필요성을 판단하면서 주변장치에 위험을 초래할 피크전압이 없는 범위 내에서 비충격 스위칭부와 연동되어 제어를 하게 되는 것이다. 물론 이 기능은 본 발명의 상세한 설명에 개시된 그 외의 하드웨어적인 구성으로도 달성이 된다.Through this algorithm, the level control unit of the present invention determines the need for intervention through feedback detection of its own voltage and current even with just a single independent rectified power supply unit (13), and maintains the level control within a range where there is no peak voltage that may pose a risk to peripheral devices. It is controlled in conjunction with the shock switching unit. Of course, this function can also be achieved with other hardware configurations disclosed in the detailed description of the present invention.

한편, 앞서 설명한 기술적 내용들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예들을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 하드웨어 장치는 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Meanwhile, the technical contents described above may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc., singly or in combination. Program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiments or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -Includes optical media (magneto-optical media) and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, etc. Examples of program instructions include machine language code, such as that produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter, etc. A hardware device may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다. The above-described embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, and those skilled in the art will be able to make various modifications, changes, and additions within the spirit and scope of the present invention, and such modifications, changes, and additions will be possible. should be regarded as falling within the scope of the patent claims below.

모듈(11-1, 11-2, ... 11-n).
인버터(12).
직류(12a).
교류(12b).
전력조절부, PWM 또는 MPPT(18).
교류 부하계통(12-1).
바이패스 다이오드(13-1).
정류전원부(13).
레벨제어부(14).
비충격 스위칭부(15).
리니어 제어 방식의 레벨제어부(14a).
디지털 제어 방식의 레벨제어부(14b).
사이리스터(U1).
아이솔레이션 옵토 타입의 트리거 제어기, 옵토 DIAC 등(U2).
영구자석(41a 및/또는 41b).
릴레이 가동편(22a).
전기적 접점으로 인출되는 스위칭부(23a).
전자석(42a).
하우징(42b).
리니어 위상제어기(U3).
보조전원부(U4).
모듈 병렬접속용 다이오드(17a, 17b).
네거티브 피드백 저항(Rf1).
저항브리더(P1, R10, R11).
포지티브 피드백 저항(Rf2).
전자석 제어를 위한 트리거 펄스 발생회로(14c).
on 신호 펄스(52a).
off 신호 펄스(51a).
릴레이 접점(a, b, c).
절연부재(i).
module(11-1, 11-2, ... 11-n).
Inverter (12).
Direct current (12a).
AC (12b).
Power regulation unit, PWM or MPPT (18).
AC load system (12-1).
Bypass diode (13-1).
Rectified power unit (13).
Level control unit (14).
Non-impact switching part (15).
Linear control type level control unit (14a).
Digitally controlled level control unit (14b).
Thyristor (U1).
Isolation opto type trigger controller, opto DIAC, etc. (U2).
Permanent magnet (41a and/or 41b).
Relay operation section (22a).
A switching unit (23a) drawn out as an electrical contact point.
Electromagnet (42a).
Housing (42b).
Linear phase controller (U3).
Auxiliary power unit (U4).
Diodes for parallel connection of modules (17a, 17b).
Negative feedback resistance (Rf1).
Resistance breather (P1, R10, R11).
Positive feedback resistance (Rf2).
Trigger pulse generation circuit (14c) for electromagnet control.
on signal pulse (52a).
off signal pulse (51a).
Relay contacts (a, b, c).
Insulating member (i).

Claims (10)

부하단 전압보다 높은 모듈 전압 공급을 포함하는 계통전원 태양광 발전시스템에서 태양광 모듈의 수명을 연장시키기 위한 장치에 있어서,
상기 태양광 모듈에 연결되며, 교류 전원을 직류로 정류하여 출력하는 정류전원부;
상기 태양광 모듈의 출력 전압을 감지하고, 상기 감지된 출력 전압에 기초하여 제어신호를 발생시키는 레벨제어부; 및
상기 태양광 모듈과 정류전원부가 연결되는 경로에 게재되어 상기 정류전원부의 입력 또는 출력을 비충격으로 공급 제어하는 비충격 스위칭부;를 포함하되,
상기 정류전원부는 교류를 입력 받아 직류를 출력하는 SMPS이고,
상기 비충격 스위칭부는 직류적으로 절연된 상태에서 상기 레벨제어부의 제어신호를 받아서 상기 정류전원부의 입력 또는 출력을 제어하고 그에 따라 상기 정류전원부의 출력을 상기 태양광 모듈로 직렬 공급함으로써,
상기 정류전원부의 비충격 출력전압 공급 제어에 따라 상기 태양광 발전시스템이 입력 허용범위 내에서 동작을 유지하게 되어 상기 태양광 모듈의 수명이 연장되는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 수명연장 장치.
In a device for extending the life of a solar module in a grid-powered solar power generation system that includes supplying a module voltage higher than the load voltage,
A rectifier power unit connected to the solar module and rectifying AC power into direct current and outputting it;
a level control unit that detects the output voltage of the solar module and generates a control signal based on the detected output voltage; and
A non-impact switching unit disposed on the path connecting the solar module and the rectified power supply unit to control the supply or output of the rectified power unit in a non-impact manner,
The rectified power unit is an SMPS that receives alternating current and outputs direct current,
The non-impact switching unit receives the control signal from the level control unit in a DC-insulated state, controls the input or output of the rectified power unit, and accordingly supplies the output of the rectified power unit to the solar module in series,
A device for extending the life of a solar module, characterized in that the solar power generation system maintains operation within an input tolerance range according to the non-impact output voltage supply control of the rectifier power unit, thereby extending the life of the solar module.
삭제delete 부하단 전압보다 높은 모듈 전압 공급을 포함하는 계통전원 태양광 발전시스템에서 태양광 모듈의 수명을 연장시키기 위한 장치에 있어서,
상기 태양광 모듈에 연결되며, 교류 전원을 직류로 정류하여 출력하는 정류전원부;
상기 태양광 모듈의 출력 전압을 감지하고, 상기 감지된 출력 전압에 기초하여 제어신호를 발생시키는 레벨제어부; 및
상기 태양광 모듈과 정류전원부가 연결되는 경로에 게재되어 상기 정류전원부의 입력 또는 출력을 비충격으로 공급 제어하는 비충격 스위칭부;를 포함하되,
상기 정류전원부는 교류를 입력 받아 직류를 출력하는 SMPS이고,
상기 비충격 스위칭부는 직류적으로 절연된 상태에서 상기 레벨제어부의 제어신호를 받아서 상기 정류전원부의 입력 또는 출력을 제어하고 그에 따라 상기 정류전원부의 출력을 상기 태양광 모듈로 직렬 공급함으로써,
상기 정류전원부의 비충격 출력전압 공급 제어에 따라 상기 태양광 발전시스템이 입력 허용범위 내에서 동작을 유지하게 되는 구성을 포함하며,
상기 레벨제어부는 상한 전압을 제한하는 제1설정 전압 및 하한 전압을 제한하는 제2설정 전압을 기점으로 온 또는 오프 신호를 발생하는 로-하이 스위칭 제어신호를 발생하는 구성을 포함하고,
상기 비충격 스위칭부는 상기 로-하이 스위칭 제어신호를 받아서 상기 정류전원부의 교류 입력단을 로-하이 래치 스위칭으로 연결 제어하는 구성을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 수명연장 장치.
In a device for extending the life of a solar module in a grid-powered solar power generation system that includes supplying a module voltage higher than the load voltage,
A rectifier power unit connected to the solar module and rectifying AC power into direct current and outputting it;
a level control unit that detects the output voltage of the solar module and generates a control signal based on the detected output voltage; and
A non-impact switching unit disposed on the path connecting the solar module and the rectified power supply unit to control the supply or output of the rectified power unit in a non-impact manner,
The rectified power unit is an SMPS that receives alternating current and outputs direct current,
The non-impact switching unit receives the control signal from the level control unit in a DC-insulated state, controls the input or output of the rectified power unit, and accordingly supplies the output of the rectified power unit to the solar module in series,
It includes a configuration that maintains the operation of the solar power generation system within an input tolerance range according to the non-impact output voltage supply control of the rectifier power unit,
The level control unit includes a component that generates a low-high switching control signal that generates an on or off signal starting from a first set voltage that limits the upper limit voltage and a second set voltage that limits the lower limit voltage,
The non-impact switching unit receives the low-high switching control signal and connects and controls the AC input terminal of the rectified power supply unit through low-high latch switching.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 비충격 스위칭부는 교류의 위상을 제어하는 사이리스터이고, 상기 사이리스터의 게이트에는 아이솔레이션 옵토 타입의 트리거 제어기가 연결되어서 상기 레벨제어부의 제어 결과에 따라 사이리스터의 연결을 온-오프 제어하는 구성을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 수명연장 장치.
According to claim 1 or 3,
The non-impact switching unit is a thyristor that controls the phase of alternating current, and an isolation opto-type trigger controller is connected to the gate of the thyristor to control the connection of the thyristor on and off according to the control result of the level control unit. A device that extends the life of solar modules.
제4항에 있어서,
상기 사이리스터는 상기 트리거 제어기의 제어신호를 받아서 상기 정류전원부의 교류 입력전원을 위상제어로 승강 조절하는 구성을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 수명연장 장치.
According to paragraph 4,
The device for extending the life of a solar module, wherein the thyristor receives a control signal from the trigger controller and raises and lowers the alternating current input power of the rectified power supply unit through phase control.
부하단 전압보다 높은 모듈 전압 공급을 포함하는 계통전원 태양광 발전시스템에서 태양광 모듈의 수명을 연장시키기 위한 장치에 있어서,
상기 태양광 모듈에 연결되며, 교류 전원을 직류로 정류하여 출력하는 정류전원부;
상기 태양광 모듈의 출력 전압을 감지하고, 상기 감지된 출력 전압에 기초하여 제어신호를 발생시키는 레벨제어부; 및
상기 태양광 모듈과 정류전원부가 연결되는 경로에 게재되어 상기 정류전원부의 입력 또는 출력을 비충격으로 공급 제어하는 비충격 스위칭부;를 포함하되,
상기 정류전원부는 교류를 입력 받아 직류를 출력하는 SMPS이고,
상기 비충격 스위칭부는 교류 또는 직류의 경로를 연결 제어하는 릴레이이며, 상기 레벨제어부의 제어 결과에 따라 릴레이 접점 계통을 온-오프 제어하여 상기 정류전원부의 출력을 상기 태양광 모듈로 직렬 공급하되, 상기 레벨제어부는 온 작동을 위한 제1설정 전압과 오프를 위한 제2설정 전압의 높이가 상이한 로-하이 래치 스위칭으로 상기 릴레이를 구동하는 비충격 스위칭 동작을 통해 태양광 발전시스템이 입력 허용범위 내에서 동작을 유지하게 되는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 수명연장 장치.
In a device for extending the life of a solar module in a grid-powered solar power generation system that includes supplying a module voltage higher than the load voltage,
A rectifier power unit connected to the solar module and rectifying AC power into direct current and outputting it;
a level control unit that detects the output voltage of the solar module and generates a control signal based on the detected output voltage; and
A non-impact switching unit disposed on the path connecting the solar module and the rectified power supply unit to control the supply or output of the rectified power unit in a non-impact manner,
The rectified power unit is an SMPS that receives alternating current and outputs direct current,
The non-impact switching unit is a relay that connects and controls the path of alternating current or direct current, and controls the relay contact system on and off according to the control result of the level control unit to supply the output of the rectified power unit to the solar module in series. The level control unit operates the solar power generation system within the input tolerance range through a non-impact switching operation that drives the relay through low-high latch switching where the height of the first set voltage for on operation and the second set voltage for off operation are different. A device for extending the life of a solar module, characterized in that it maintains operation.
제6항에 있어서,
상기 릴레이는 영구자석이 부설된 가동편과 상기 가동편의 이동에 따른 물리적 상태가 전기적 접점으로 인출되는 스위칭부와,
전원(+, -)의 힘으로 상기 가동편을 이동시키도록 연동된 전자석; 및
상기 전자석의 전원(+, -)을 제거하여도 상기 가동편이 이동된 상태를 유지하도록 상기 가동편의 영구자석과 자력으로 결합되는 하우징;을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 수명연장 장치.
According to clause 6,
The relay includes a movable piece on which a permanent magnet is attached and a switching unit in which the physical state according to the movement of the movable piece is output to an electrical contact point,
Electromagnets linked to move the movable piece with power (+, -); and
A housing that is magnetically coupled to the permanent magnet of the movable piece so that the movable piece maintains its moved state even when the power source (+, -) of the electromagnet is removed.
제1항 또는 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 레벨제어부는 PWM으로 부하단 전압과 상기 태양광 모듈의 전압의 차이를 조절하는 구성을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 수명연장 장치.
According to any one of paragraphs 1 and 3,
The level control unit is a device for extending the life of a solar module, characterized in that it includes a component that adjusts the difference between the voltage of the load end and the voltage of the solar module using PWM.
제1항 또는 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 레벨제어부는 MPPT로 부하단 전압과 상기 태양광 모듈의 전압의 차이를 전류로 변환하는 구성을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 수명연장 장치.
According to any one of paragraphs 1 and 3,
The level control unit is a device for extending the life of a solar module, characterized in that it includes a component that converts the difference between the voltage of the load end and the voltage of the solar module into current through MPPT.
부하단 전압보다 높은 모듈 전압 공급을 포함하는 계통전원 태양광 발전시스템에서 태양광 모듈의 수명을 연장시키기 위한 장치에 있어서,
상기 태양광 모듈에 연결되며, 교류 전원을 직류로 정류하여 출력하는 다단으로 적층된 정류전원부들; 및
상기 정류전원부들의 입력 또는 출력을 비충격으로 각기 제어하는 복수의 비충격 스위칭부들을 포함하되,
상기 비충격 제어에 따라 상기 태양광 발전시스템이 피크전압 없이 입력 허용범위 내에서 동작하게 되어 상기 태양광 모듈의 수명이 연장되고,
상기 정류전원부들은 상호 직렬로 연결되며,
제1설정 전압에 도달하면 상기 정류전원부들 중 제 1 정류전원부가 동작하고, 상기 제1설정 전압보다 높은 제2설정 전압에 도달하면 상기 제 1 정류전원부 윗단의 제 2 정류전원부가 동작하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 수명연장 장치.









In a device for extending the life of a solar module in a grid-powered solar power generation system that includes supplying a module voltage higher than the load voltage,
Rectifier power units connected to the solar module and stacked in multiple stages to rectify AC power into direct current and output it; and
It includes a plurality of non-impact switching units that respectively control the input or output of the rectified power units in a non-impact manner,
According to the non-impact control, the solar power generation system operates within an input tolerance range without peak voltage, thereby extending the life of the solar module,
The rectifier power units are connected to each other in series,
When the first set voltage is reached, the first rectified power unit operates, and when the second set voltage higher than the first set voltage is reached, the second rectified power unit above the first rectified power unit operates. A device that extends the life of solar modules.









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