KR102629337B1 - String optima with rapid shutdown function, and solar power teneration system equipped with the same - Google Patents

String optima with rapid shutdown function, and solar power teneration system equipped with the same Download PDF

Info

Publication number
KR102629337B1
KR102629337B1 KR1020230068388A KR20230068388A KR102629337B1 KR 102629337 B1 KR102629337 B1 KR 102629337B1 KR 1020230068388 A KR1020230068388 A KR 1020230068388A KR 20230068388 A KR20230068388 A KR 20230068388A KR 102629337 B1 KR102629337 B1 KR 102629337B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
string
solar
output
power generation
generation system
Prior art date
Application number
KR1020230068388A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
박기주
이경문
양우성
Original Assignee
박기주
주식회사 스마트파워
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 박기주, 주식회사 스마트파워 filed Critical 박기주
Priority to KR1020230068388A priority Critical patent/KR102629337B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102629337B1 publication Critical patent/KR102629337B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S50/00—Monitoring or testing of PV systems, e.g. load balancing or fault identification
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B1/00—Frameworks, boards, panels, desks, casings; Details of substations or switching arrangements
    • H02B1/24—Circuit arrangements for boards or switchyards
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30—Electrical components
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22—The renewable source being solar energy
    • H02J2300/24—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

본 발명의 스트링옵티마는, 태양광발전시스템을 구성하는 태양광스트링의 출력단과 인버터 사이에 연결되는 스트링옵티마에 있어서, 상기 스트링옵티마의 동작을 제어하는 내부제어부; 상기 태양광스트링으로부터 공급된 전압을 충전 또는 방전하는 커패시터를 구비하고, 상기 커패시터에 충전된 전압을 이용하여 상기 태양광스트링의 출력단으로부터 공급된 전압을 부스팅하거나 바이패스하여 출력하는 부스터부; 상기 내부제어부에 의해 온/오프가 제어되어 상기 제1 태양광스트링의 출력을 상기 부스터부로 공급 또는 차단하는 제1 스위치; 및 상기 내부제어부의 제어에 의해 상기 커패시터에 충전된 전압을 신속방전시키는 방전부를 포함하고, 상기 내부제어부는 상기 태양광발전시스템의 전체출력에 대한 모니터링 결과로 상기 태양광발전시스템에 포함된 모든 스트링옵티마들의 출력을 동시에 신속차단하기 위해 생성된, 통합신속차단신호에 응답하여 상기 제1 스위치를 오프시켜 상기 제1 태양광스트링의 출력이 상기 부스터부로 전달되는 것을 차단한 후 상기 방전부를 구동함으로써, 인버터 입력단으로 전달되는 출력을 차단할 수 있고, 이로 인해, 화재나 인버터의 고장으로 인해 출동한 점검자가 안전하게 작업할 수 있도록 하는 장점이 있다.The string optima of the present invention is connected between the output terminal of the solar string constituting the solar power generation system and the inverter, and includes an internal control unit that controls the operation of the string optima; A booster unit having a capacitor for charging or discharging the voltage supplied from the solar string, and using the voltage charged in the capacitor to boost or bypass the voltage supplied from the output terminal of the solar string and output it; a first switch whose on/off control is controlled by the internal control unit to supply or block the output of the first solar string to the booster unit; and a discharge unit that quickly discharges the voltage charged in the capacitor under the control of the internal control unit, wherein the internal control unit monitors the total output of the solar power generation system and monitors all strings included in the solar power generation system. By turning off the first switch in response to an integrated quick cutoff signal generated to quickly cut off the output of the optima at the same time to block the output of the first solar string from being transmitted to the booster unit, and then driving the discharge unit, The output transmitted to the inverter input terminal can be blocked, which has the advantage of allowing inspectors dispatched due to fire or inverter failure to work safely.

Description

신속차단 기능이 부가된 스트링 옵티마, 및 이를 구비한 태양광발전시스템{STRING OPTIMA WITH RAPID SHUTDOWN FUNCTION, AND SOLAR POWER TENERATION SYSTEM EQUIPPED WITH THE SAME}String Optima with rapid shutoff function, and solar power generation system equipped with the same {STRING OPTIMA WITH RAPID SHUTDOWN FUNCTION, AND SOLAR POWER TENERATION SYSTEM EQUIPPED WITH THE SAME}

본 발명은 태양광발전시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 신속차단 기능이 부가된 스트링 옵티마, 및 이를 구비한 태양광발전시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a solar power generation system, and more specifically, to a string optima with a quick cut-off function, and a solar power generation system equipped with the same.

국가전기코드(National Electrical Code, NEC) 690.12에 의하면, 화재 진압 시 감전 위험을 줄여 소방관을 보조하기 위한 기능으로써, 태양광발전 시스템 부문에 신속차단(Rapid Shutdown)이라는 의무 요건을 도입하고 있다.According to National Electrical Code (NEC) 690.12, a mandatory requirement called Rapid Shutdown is being introduced in the solar power system sector as a function to assist firefighters by reducing the risk of electric shock when extinguishing a fire.

이로 인해, 태양광발전시스템의 신속차단(Raped Shutdown)을 위한 다양한 기술들이 개발되고 있다.For this reason, various technologies are being developed for rapid shutdown of solar power generation systems.

관련하여, 한국등록특허 제10-2228090호에 의하면, 이상 상태의 신속한 차단이 가능한 태양광발전시스템으로서, 태양광 발전 모듈; 태양광 발전 모듈에 전기적으로 연결된 접속반; 접속반에 전기적으로 연결된 인버터; 인버터와 그리드 사이에 전기적으로 연결된 수배전반; 태양광 발전 모듈과 접속반 사이에 전기적으로 연결된 제1스위치; 수배전반과 그리드 사이에 전기적으로 연결된 제2스위치; 및 태양광 발전 모듈, 접속반, 인버터 및 수배전반의 전압, 전류, 온도, 결로, 누전, 지진, 연기 및 아크를 센싱하고, 센싱된 신호를 제1통신선으로 입력받아 센싱된 신호가 이상 상태로 판단될 경우 턴오프 신호를 제2통신선을 통해 제1,2스위치에 전송하는 태양광 모니터링부를 포함하고, 이와 동시에 센싱된 신호를 태양광 모니터링부를 통하지 않고 하드 와이어를 통해 제1,2스위치에 직접 전송하여 제1,2스위치가 턴오프되도록 하며, 태양광 발전 모듈은 다수개이고, 다수의 태양광 발전 모듈은 접속반에 전력선을 통하여 병렬로 연결되며, 다수의 태양광 발전 모듈과 접속반 사이의 전력선에 설치된 다수의 모듈 전류 센서가 구비되고, 접속반과 인버터 사이의 전력선에 설치된 하나의 접속 전류 센서가 구비되며, 태양광 모니터링부는 하나의 접속 전류 센서로부터 센싱된 전류값을 반전시키는 반전부와, 다수의 모듈 센서로부터 센싱된 전류값과 반전부를 통해 반전된 전류값을 합산하는 합산부와, 합산부를 통해 합산된 전류값이 0인지 판단하여 0일 경우 정상 상태로 판단하고 0이 아닐 경우 비정상 상태로 판단하는 판단부를 포함하는 태양광발전시스템을 개시하고 있다.In relation to this, according to Korean Patent No. 10-2228090, it is a solar power generation system capable of quickly blocking abnormal conditions, comprising: a solar power generation module; A connection panel electrically connected to the solar power module; An inverter electrically connected to the junction board; A switchboard electrically connected between the inverter and the grid; A first switch electrically connected between the solar power module and the connection panel; A second switch electrically connected between the switchboard and the grid; It senses the voltage, current, temperature, condensation, leakage, earthquake, smoke, and arc of the solar power generation module, connection panel, inverter, and switchboard, and receives the sensed signal through the first communication line and determines that the sensed signal is abnormal. When possible, it includes a solar monitoring unit that transmits a turn-off signal to the first and second switches through a second communication line, and at the same time, transmits the sensed signal directly to the first and second switches through a hard wire without going through the solar monitoring unit. This causes the first and second switches to turn off. There are multiple solar power generation modules, and the multiple solar power generation modules are connected in parallel to the connection panel through power lines, and the power line between the multiple solar power generation modules and the connection panel It is equipped with a plurality of module current sensors installed in the connection panel and the inverter, and is provided with one connection current sensor installed on the power line between the connection panel and the inverter. The solar monitoring unit includes an inverting unit that inverts the current value sensed from one connection current sensor, and a plurality of modules. A summation unit that sums the current value sensed from the module sensor and the current value inverted through the inversion unit, and determines whether the summed current value through the summation unit is 0. If it is 0, it is judged to be in a normal state. If it is not 0, it is judged to be in an abnormal state. A solar power generation system including a judgment unit that makes a decision is being disclosed.

상기 특허에 의하면, 전압, 전류, 온도, 결로, 누전, 지진, 연기 및 아크등의 이상 상태 센싱 신호를 태양광 모니터링부에 통신선을 통하여 전송할 뿐만 아니라 하드 와이어를 이용하여 스위치에 직접 전송함으로써, 스위치가 통신선 또는 하드 와이어에 의해 이중으로 동작하도록 하여 이상 상태의 신속한 차단이 가능한 장점이 있다. According to the above patent, abnormal state sensing signals such as voltage, current, temperature, condensation, electrical leakage, earthquake, smoke and arc are not only transmitted to the solar power monitoring unit through a communication line, but are also transmitted directly to the switch using a hard wire, It has the advantage of being able to quickly block abnormal conditions by allowing it to operate dually using a communication line or hard wire.

하지만, 이러한 종래 기술은 전압, 전류, 온도, 결로, 누전, 지진, 연기 및 아크 등의 이상 상태를 감지하여 차단여부를 결정하되, 태양광 발전모듈에서 접속반으로 연결되는 전달 경로, 및 수배전반에서 그리드로 연결되는 전달경로의 온/오프 만을 제어함으로써, 인버터의 앞단 또는 뒷단에 잔존하는 전류로 인해 발생하는 안전사고를 방지할 수 없는 문제가 있었다.However, this conventional technology detects abnormal conditions such as voltage, current, temperature, condensation, electric leakage, earthquake, smoke, and arc to determine whether to block, but in the transmission path from the solar power generation module to the connection board, and in the distribution board. By only controlling the on/off of the transmission path connected to the grid, there was a problem in preventing safety accidents caused by residual current at the front or rear end of the inverter.

또한, 종래에는 스트링 단위로 신속차단을 수행할 수 없음으로써, 스트링 단위의 안전사고를 예방할 수 없었다.In addition, in the past, rapid blocking could not be performed on a per-string basis, making it impossible to prevent safety accidents on a per-string basis.

한국등록특허 제10-2228090호Korean Patent No. 10-2228090

따라서 상기 문제를 해결하기 위해 본 발명에서는, 인버터로 전달되는 출력량을 모니터링하여 이상상태를 감지하고, 그 결과로 스트링별로 연결된 스트링옵티마들 각각의 출력을 차단함으로써, 인버터 입력단으로 전달되는 출력을 차단할 수 있고, 이로 인해, 화재나 인버터의 고장으로 인해 출동한 점검자가 안전하게 작업할 수 있도록 하는 스트링 옵티마, 및 이를 구비한 태양광발전시스템을 제공하고자 한다. Therefore, in order to solve the above problem, in the present invention, the output transmitted to the inverter input terminal can be blocked by monitoring the amount of output transmitted to the inverter to detect an abnormal state and, as a result, blocking the output of each string optimizer connected to each string. Due to this, we would like to provide String Optima, which allows inspectors dispatched due to fire or inverter failure to work safely, and a solar power generation system equipped with the same.

또한, 본 발명은, 스트링별로 부스팅을 수행하기 위해 스트링옵티마들 각각에 부가된 커패시터의 충전 전압을 신속하게 방전시키기 위한 방전회로를 부가함으로써, 스트링옵티마에 잔류하는 전압이 인버터로 흐르지 않도록 하고, 이로 인해, 점검자의 감전사고 위험을 최소화할 수 있는 스트링 옵티마, 및 이를 구비한 태양광발전시스템을 제공하고자 한다. In addition, the present invention prevents the voltage remaining in the string optima from flowing to the inverter by adding a discharge circuit to quickly discharge the charging voltage of the capacitor added to each of the string optima in order to perform boosting for each string. Therefore, we would like to provide a string optima that can minimize the risk of electric shock to inspectors, and a solar power generation system equipped with it.

또한, 본 발명은, 상기 인버터 입력단으로 전달되는 출력을 차단하되, 스트링옵티마들 각각의 출력을 통합 또는 개별 제어함으로써, 누설, 지락 등 스트링 단위로 발생한 문제에도 신속하게 대처할 수 있도록 하는 스트링 옵티마, 및 이를 구비한 태양광발전시스템을 제공하고자 한다. In addition, the present invention blocks the output transmitted to the inverter input terminal, but integrates or individually controls the output of each string optimizer, so that it can quickly respond to problems that occur on a string basis, such as leakage and ground faults, and We would like to provide a solar power generation system equipped with this.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서 제공하는 태양광발전시스템은 다수의 태양광스트링을 포함하는 태양광발전시스템에 있어서, 상기 태양광발전시스템의 발전전력을 AC 전력으로 변환하여 계통에 연계하는 인버터; 상기 태양광스트링들 각각의 출력단과 상기 인버터 사이에 연결되어 대응된 태양광스트링으로부터 공급되는 전압을 부스팅 또는 바이패스하여 출력하는 다수의 스트링옵티마들; 및 상기 스트링옵티마들 각각의 입/출력을 통합 관제하여 상기 태양광발전시스템의 전체출력을 산출하고, 상기 전체출력의 변화를 모니터링하여 상기 스트링옵티마들 모두에 대한 신속차단여부를 결정한 후, 상기 스트링옵티마들 모두를 동시에 신속차단하기 위한 통합신속차단신호를 생성하는 신속차단제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the solar power generation system provided by the present invention is a solar power generation system including a plurality of solar strings, which converts the generated power of the solar power generation system into AC power and connects it to the grid. inverter; A plurality of string optimizers connected between the output terminal of each of the solar strings and the inverter to boost or bypass the voltage supplied from the corresponding solar string and output it; And after calculating the total output of the solar power generation system by integrated control of the input/output of each of the string optima, and monitoring changes in the total output to determine whether to quickly block all of the string optima, the string It is characterized by including a quick cut-off control unit that generates an integrated quick cut-off signal to quickly cut off all optima at the same time.

바람직하게, 상기 스트링옵티마들 각각은 상기 스트링옵티마의 동작을 제어하되, 대응된 제1 태양광스트링의 고장발생여부를 모니터링하여 고장발생이 감지된 경우 상기 스트링옵티마의 출력을 개별적으로 신속차단하기 위한 개별신속차단신호를 생성하는 내부제어부; 상기 태양광스트링으로부터 공급된 전압을 충전 또는 방전하는 커패시터를 구비하고, 상기 커패시터에 충전된 전압을 이용하여 상기 제1 태양광스트링의 출력단으로부터 공급된 전압을 부스팅하거나 바이패스하여 출력하는 부스터부; 상기 내부제어부에 의해 온/오프가 제어되어 상기 제1 태양광스트링의 출력을 상기 부스터부로 공급 또는 차단하는 제1 스위치; 및 상기 내부제어부의 제어에 의해 상기 커패시터에 충전된 전압을 신속방전시키는 방전부를 포함하고, 상기 내부제어부는 상기 통합신속차단신호 및/또는 상기 개별신속차단신호에 응답하여 상기 제1 스위치를 오프시켜 상기 제1 태양광스트링의 출력이 상기 부스터부로 전달되는 것을 차단한 후 상기 방전부를 구동시킬 수 있다. Preferably, each of the string optima controls the operation of the string optimizer, and monitors whether a failure occurs in the corresponding first solar string to quickly cut off the output of the string optimizer individually when a failure is detected. An internal control unit that generates an individual quick blocking signal; A booster unit having a capacitor for charging or discharging the voltage supplied from the solar string, and using the voltage charged in the capacitor to boost or bypass the voltage supplied from the output terminal of the first solar string and output it; a first switch whose on/off control is controlled by the internal control unit to supply or block the output of the first solar string to the booster unit; and a discharge unit that quickly discharges the voltage charged in the capacitor under the control of the internal control unit, wherein the internal control unit turns off the first switch in response to the integrated quick cut-off signal and/or the individual quick cut-off signal. The discharge unit can be driven after blocking the output of the first solar string from being transmitted to the booster unit.

바람직하게, 상기 방전부는 상기 내부제어부에 의해 온/오프가 제어되어 상기 방전부의 동작을 결정하는 제3 스위치; 및 상기 제3 스위치의 일단과 접지 사이에 연결되어, 상기 제3 스위치를 통해 전달되는 전압을 방전시키는 제1 저항을 포함할 수 있다.Preferably, the discharge unit includes a third switch whose on/off control is controlled by the internal control unit to determine the operation of the discharge unit; and a first resistor connected between one end of the third switch and ground to discharge the voltage transmitted through the third switch.

바람직하게, 상기 신속차단제어부는 상기 전체출력의 변화에 의한 신속차단조건을 미리 저장하고, 상기 신속차단조건을 만족하는 경우 상기 통합신속차단신호를 생성할 수 있다. Preferably, the quick cut-off control unit can pre-store quick cut-off conditions based on changes in the total output, and generate the integrated quick cut-off signal when the quick cut-off conditions are satisfied.

상기와 같은 본 발명의 스트링옵티마, 및 이를 구비한 태양광발전시스템은, 인버터로 전달되는 출력량을 모니터링하여 이상상태를 감지하고, 그 결과로 스트링별로 연결된 스트링옵티마들 각각의 출력을 차단함으로써, 인버터 입력단으로 전달되는 출력을 차단할 수 있고, 이로 인해, 화재나 인버터의 고장으로 인해 출동한 점검자가 안전하게 작업할 수 있도록 하는 장점이 있다.The string optima of the present invention as described above and the solar power generation system equipped with the same monitor the amount of output delivered to the inverter to detect abnormal conditions, and as a result, block the output of each string optimizer connected to each string, thereby preventing the inverter The output transmitted to the input terminal can be blocked, which has the advantage of allowing inspectors dispatched due to fire or inverter failure to work safely.

또한, 본 발명은, 스트링별로 부스팅을 수행하기 위해 스트링옵티마들 각각에 부가된 커패시터의 충전 전압을 신속하게 방전시키기 위한 방전회로를 부가함으로써, 스트링옵티마에 잔류하는 전압이 인버터로 흐르지 않도록 하고, 이로 인해, 점검자의 감전사고 위험을 최소화할 수 있는 장점이 있다.In addition, the present invention prevents the voltage remaining in the string optima from flowing to the inverter by adding a discharge circuit to quickly discharge the charging voltage of the capacitor added to each of the string optima in order to perform boosting for each string. Therefore, it has the advantage of minimizing the risk of electric shock to inspectors.

또한, 본 발명은, 상기 인버터 입력단으로 전달되는 출력을 차단하되, 스트링옵티마들 각각의 출력을 통합 또는 개별 제어함으로써, 누설, 지락 등 스트링 단위로 발생한 문제에도 신속하게 대처할 수 있도록 있는 장점이 있다. In addition, the present invention has the advantage of being able to quickly respond to problems that occur on a string basis, such as leakage and ground faults, by blocking the output transmitted to the inverter input terminal, but integrating or individually controlling the output of each string optimizer.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광발전시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트링옵티마에 대한 개략적인 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광발전시스템의 신속차단 제어방법에 대한 개략적인 순서도이다.1 is a diagram schematically showing a solar power generation system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic block diagram of String Optima according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a schematic flowchart of a quick shutdown control method of a solar power generation system according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 설명하되, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 한편 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 또한 상세한 설명을 생략하여도 본 기술 분야의 당업자가 쉽게 이해할 수 있는 부분의 설명은 생략하였다.Below, embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings, and will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice the present invention. However, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. Meanwhile, in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts unrelated to the description are omitted, and similar parts are given similar reference numerals throughout the specification. In addition, descriptions of parts that can be easily understood by those skilled in the art are omitted even if detailed descriptions are omitted.

명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification and claims, when it is said that a part includes a certain component, this means that other components may be further included rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광발전시스템을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광발전시스템은 태양전지어레이(100), 스트링옵티마(210)를 포함하는 접속반(200), 인버터(300), 전력계통(400), 및 모니터링시스템(500)을 포함할 수 있다.1 is a diagram schematically showing a solar power generation system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the solar power generation system according to an embodiment of the present invention includes a solar cell array 100, a connection panel 200 including a string optima 210, an inverter 300, and a power system 400. , and may include a monitoring system 500.

태양전지어레이(100)는 다수의 태양전지모듈(111)로 구성된 다수의 태양광스트링(110, 110a)들을 포함한다.The solar cell array 100 includes a plurality of solar strings 110 and 110a composed of a plurality of solar cell modules 111.

접속반(200)은 태양전지어레이(100)와 인버터(300) 사이에 연결되며, 다수의 태양광스트링(110, 110a)들 각각의 출력단에 연결된 다수의 스트링옵티마(210, 210a)들, 및 다수의 스트링옵티마(210, 210a)들 각각의 입/출력을 통합관제하고 그 결과에 의해 태양광발전시스템의 신속차단을 관리하는 신속차단(Rapid Shutdown) 제어부(220)를 포함한다. 이 때, 다수의 스트링옵티마(210, 210a) 및 신속차단제어부(220)는 도 2에 예시된 바와 같이, 접속반(200) 내에 탑재되거나, 접속반(200) 외부에서, 태양광스트링(110, 110a)의 출력단과 인버터(300) 사이에 연결될 수 있다.The connection panel 200 is connected between the solar cell array 100 and the inverter 300, and includes a plurality of string optima (210, 210a) connected to the output terminals of each of the plurality of solar strings (110, 110a), and It includes a rapid shutdown control unit 220 that integrates control of the input/output of each of the plurality of string optima (210, 210a) and manages rapid shutdown of the solar power generation system based on the results. At this time, the plurality of string optima (210, 210a) and the quick cut-off control unit 220 are mounted in the connection panel 200, or outside the connection panel 200, as illustrated in FIG. 2, and the solar string 110 , 110a) can be connected between the output terminal and the inverter 300.

스트링옵티마(210, 210a)는 태양광스트링(110, 110a)의 출력단에 연결되어 대응된 태양광스트링(110, 110a)으로부터 공급되는 전압을 부스팅 또는 바이패스함으로써 최대전력점을 추종(MPPT)하고, 이로 인해 균등전압을 출력할 수 있다.The string optima (210, 210a) is connected to the output terminal of the solar string (110, 110a) and follows the maximum power point (MPPT) by boosting or bypassing the voltage supplied from the corresponding solar string (110, 110a). , This allows equal voltage to be output.

이 때, 스트링옵티마(210, 210a)는 후술될 신속차단제어부(220)에서 생성된 통합신속차단신호, 또는 자체 생성된 개별신속차단신호에 의해 그 출력을 신속하게 차단할 수 있다. 이를 위해, 스트링옵티마(210, 210a)는 대응된 태양광스트링으로부터 전달되는 전력을 차단하기 위한 차단수단 뿐만 아니라, 및 내부 커패시터의 충전전력을 신속하게 방전하기 위한 방전수단을 함께 포함할 수 있다.At this time, the string optima (210, 210a) can quickly block its output by an integrated quick cut-off signal generated by the quick cut-off control unit 220, which will be described later, or an individual quick cut-off signal generated by itself. To this end, the string optima (210, 210a) may include not only a blocking means for blocking power transmitted from the corresponding solar string, but also a discharge means for quickly discharging the charging power of the internal capacitor.

이러한 스트링옵티마(210, 210a)의 구조가 도 2에 예시되어 있다. 따라서 스트링옵티마(210, 210a)에 대한 보다 상세한 설명은 도 2를 참조하여 후술할 것이다.The structure of these string optima (210, 210a) is illustrated in FIG. 2. Therefore, a more detailed description of the string optima (210, 210a) will be described later with reference to FIG. 2.

신속차단제어부(220)는 스트링옵티마들(210, 210a) 각각의 입/출력을 통합 관제하여 상기 태양광발전시스템의 전체출력을 산출한 후, 상기 전체출력의 변화를 모니터링하여 상기 태양광발전시스템의 신속차단(Rapid ShutDown) 여부를 결정한다. The quick cut-off control unit 220 integrates and controls the input/output of each of the string optima (210, 210a) to calculate the total output of the solar power generation system, and then monitors changes in the total output to control the solar power generation system. Decide whether to rapidly shut down.

이를 위해, 신속차단제어부(220)는 공지의 다양한 기술을 이용하여 태양광발전시스템의 전체출력을 산출할 수 있다. 예를 들어, 신속차단제어부(220)는 스트링옵티마들(210, 210a) 각각의 입/출력 전류량 또는 전압을 통합관제하여 태양광스트링들 각각의 MPPT를 제어함으로써 인버터(300)로 전달되는 전체 발전전력을 결정할 수 있다.To this end, the quick cut-off control unit 220 can calculate the total output of the solar power generation system using various known technologies. For example, the quick cut-off control unit 220 integrates the input/output current amount or voltage of each of the string optima (210, 210a) to control the MPPT of each solar string, thereby controlling the total power generation delivered to the inverter (300). power can be determined.

또한, 신속차단제어부(220)는 상기 전체출력 변화에 의한 신속차단조건을 미리 저장하고, 상기 전체출력 변화를 모니터링하여 상기 전체출력 변화가 미리 저장된 신속차단조건을 만족하는 경우 태양광발전시스템의 신속차단(RSD)을 결정할 수 있다. 이 때, 신속차단제어부(220)는 스트링옵티마들(210, 210a) 각각의 입력전압 정상범위, 태양광발전시스템의 전체출력 정상범위, 및 신속차단이 필요한 태양광발전시스템의 전체출력 범위를 포함하는 신속차단조건을 미리 저장하고, 상기 신속차단조건에 의거하여 태양광발전시스템의 신속차단(RSD)을 결정할 수 있다. 예를 들어, 신속차단제어부(220)는 스트링옵티마들(210, 210a) 각각의 입력 전압이 정상이고 태양광발전시스템의 전체출력이 100W 이상인 상황에서 갑작스럽게 상기 전체출력이 50W 이하로 변경되는 경우, 인버터(300)에 문제가 발생한 것으로 판단하여 상기 태양광발전시스템의 신속차단(RSD)을 결정할 수 있다. 한편, 신속차단제어부(220)는 해당 태양광발전시스템이 설치된 지역/위치의 기후, 태양광스트링들 각각의 주변 온/습도, 일사량 등을 함께 반영하여 신속차단여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 일사량 변동이 크지 않은 상태에서, 태양광발전시스템의 출력이 급속하게 변화하는 경우, 신속차단제어부(220)는 해당 태양광발전시스템의 신속차단을 결정할 수 있다.In addition, the quick cut-off control unit 220 stores in advance the quick cut-off condition due to the total output change, monitors the total output change, and if the total output change satisfies the pre-stored quick cut-off condition, the solar power generation system can be quickly operated. Blocking (RSD) can be determined. At this time, the quick cut-off control unit 220 includes the normal range of the input voltage of each of the string optima (210, 210a), the normal range of the total output of the solar power generation system, and the total output range of the solar power generation system that requires quick cut-off. The rapid shut-off conditions can be stored in advance, and the rapid shut-off (RSD) of the solar power generation system can be determined based on the quick shut-off conditions. For example, in a situation where the input voltage of each of the string optima (210, 210a) is normal and the total output of the solar power generation system is 100W or more, the quick cut-off control unit 220 suddenly changes the total output to 50W or less. , it is determined that a problem has occurred in the inverter 300, and rapid shutdown (RSD) of the solar power generation system can be determined. Meanwhile, the quick shutdown control unit 220 can determine whether to quickly shut off by reflecting the climate of the area/location where the solar power generation system is installed, the surrounding temperature/humidity of each solar string, and the amount of solar radiation. For example, when the output of the solar power generation system changes rapidly while the solar radiation change is not large, the quick shutoff control unit 220 may determine quick shutoff of the solar power generation system.

또한, 신속차단제어부(220)는 태양광발전시스템의 신속차단(RSD)을 수행하기 위해, 모든 스트링옵티마들(210, 210a)이 그 출력을 동시에 신속차단하도록, 스트링옵티마들(210, 210a) 각각을 제어할 수 있다. 이를 위해, 신속차단제어부(220)는 상기 신속차단이 필요한 것으로 결정된 경우, 스트링옵티마들(210, 210a) 모두가 신속차단(Rapid Shutdown)에 동시 참여하도록 총괄제어하기 위한 통합신속차단신호를 생성하여 스트링옵티마들(210, 210a)로 전달한다.In addition, the quick cut-off control unit 220 controls the string optima (210, 210a) so that all string optimizers (210, 210a) quickly cut off their output at the same time in order to perform quick cut-off (RSD) of the solar power generation system. Each can be controlled. To this end, when it is determined that the rapid shutdown is necessary, the rapid shutdown control unit 220 generates an integrated rapid shutdown signal to collectively control all of the string optima (210, 210a) to participate in rapid shutdown at the same time. It is transmitted to string optima (210, 210a).

한편, 신속차단제어부(220)는 도 1에 예시된 바와 같이, 접속반(200) 내에 다수의 스트링옵티마(210, 210a)들과 함께 설치되거나, 원격지에서 통신망을 통해 스트링옵티마(210, 210a)들 및 인버터(300)와 연동할 수 있다. 예컨대, 신속차단제어부(220)는 도 1에 예시된 모니터링시스템(500)에 구현될 수도 있다.Meanwhile, as illustrated in FIG. 1, the quick disconnect control unit 220 is installed together with a plurality of string optima (210, 210a) in the connection panel 200, or is connected to the string optima (210, 210a) from a remote location through a communication network. and can be linked with the inverter 300. For example, the quick cut-off control unit 220 may be implemented in the monitoring system 500 illustrated in FIG. 1.

인버터(300)는 태양광발전시스템의 발전전력을 AC 전력으로 변환하여 전력계통(400)으로 연계한다. 이를 위해, 인버터(300)는 다수의 스트링옵티마(210, 210a)들 각각에서 출력되는 전압(예컨대, 균등전압)으로부터 전역 최대전력점(GMPP)을 추종할 수 있다.The inverter 300 converts the generated power of the solar power generation system into AC power and connects it to the power system 400. To this end, the inverter 300 can track the global maximum power point (GMPP) from the voltage (eg, uniform voltage) output from each of the plurality of string optima (210, 210a).

모니터링 시스템(500)은 외부 망(예컨대, 유/무선 인터넷 망 등)을 통해 태양광발전시스템과 통신하고, 원격지에서 태양광발전시스템의 동작 상태를 모니터링하거나, 태양광발전시스템의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 모니터링 시스템(500)은 외부 망을 통해 다수의 태양광발전시스템들과 통신을 수행하고, 각 태양광발전시스템별 동작 상태, 및 해당 태양광발전시스템이 구축된 지역별 환경 상태(예컨대, 일사량, 온도, 습도 등)를 고려하여, 지역별로 태양광발전시스템의 발전전력량 등을 제어할 수 있다. The monitoring system 500 communicates with the solar power generation system through an external network (e.g., wired/wireless Internet network, etc.), monitors the operating status of the solar power generation system from a remote location, or controls the operation of the solar power generation system. You can. For example, the monitoring system 500 communicates with multiple solar power generation systems through an external network, and monitors the operating status of each solar power generation system and the environmental status of each area where the solar power generation system is built (e.g. , solar radiation, temperature, humidity, etc.), the amount of power generated by the solar power generation system can be controlled for each region.

특히, 모니터링 시스템(500)은 신속차단제어부(220)와 통신을 수행하여, 태양광스트링(110)들 태양광발전시스템의 전력량을 통합 관제할 수 있으며, 태양광스트링 주변의 환경정보를 감지하는 적어도 하나의 환경센서(예컨대, 일사량센서, 및 PV 온도 센서 등)로부터 수집된 데이터와, 태양광스트링(110) 및 태양광발전시스템의 발전전력을 함께 매칭시켜 빅데이터를 생성한 후, 상기 빅데이터를 일사량 및 온도와 상기 태양광발전시스템의 발전전력간의 상관관계를 학습하여 스트링별 발전량을 예측하거나, 태양광발전시스템의 신속차단여부를 결정할 수 있다.In particular, the monitoring system 500 communicates with the quick cut-off control unit 220, can integratedly control the amount of power of the solar power generation system of the solar strings 110, and detects environmental information around the solar strings. After generating big data by matching data collected from at least one environmental sensor (e.g., solar radiation sensor, PV temperature sensor, etc.) with the generated power of the solar string 110 and the solar power generation system, the big data is generated. By learning the correlation between the amount of solar radiation and temperature and the generated power of the solar power generation system, it is possible to predict the amount of power generation for each string or determine whether to quickly turn off the solar power generation system.

한편, 모니터링 시스템(500)은 무선망(예컨대, WiFi 망 등)을 통해, 관리자의 휴대 단말장치(예컨대, 스마트 폰 등)(600)와 통신하며, 태양광발전시스템의 모니터링 정보 및 제어 정보를 휴대 단말장치(600)로 전송하거나, 휴대 단말장치(600)를 통해 전달된 관리자의 선택 정보에 의거하여 대응된 태양광발전시스템을 제어하기 위한 제어신호를 추출하여 전달할 수 있다.Meanwhile, the monitoring system 500 communicates with the manager's portable terminal device (e.g., smart phone, etc.) 600 through a wireless network (e.g., WiFi network, etc.) and provides monitoring information and control information of the solar power generation system. It can be transmitted to the portable terminal device 600, or a control signal for controlling the corresponding solar power generation system can be extracted and transmitted based on the manager's selection information transmitted through the portable terminal device 600.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트링옵티마에 대한 개략적인 블록도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트링옵티마(210)는 내부제어부(MCU)(211), 부스터부(212), 제1 스위치(213), 제2 스위치(214), 및 방전부(215)를 포함할 수 있다.Figure 2 is a schematic block diagram of String Optima according to an embodiment of the present invention. Referring to Figures 1 and 2, the string optimizer 210 according to an embodiment of the present invention includes an internal control unit (MCU) 211, a booster unit 212, a first switch 213, and a second switch 214. ), and may include a discharge unit 215.

내부제어부(MCU)(211)는 미리 설정된 제어 알고리즘에 의거하여 상기 스트링옵티마의 동작을 제어한다. 이를 위해, 내부제어부(MCU)(211)는 통상적인 스트링옵티마(210)의 동작을 제어하기 위한 제어알고리즘을 저장할 수 있다.The internal control unit (MCU) 211 controls the operation of the String Optima based on a preset control algorithm. To this end, the internal control unit (MCU) 211 can store a control algorithm for controlling the operation of the typical string optima 210.

부스터부(212)는 대응된 태양광스트링(110)의 출력단으로부터 공급된 전압을 부스팅하거나 바이패스하여 출력한다. 이를 위해, 부스터부(212)는 제1 스위치(213)와 출력단 사이에 직렬 연결되어 부스팅라인을 형성하는 인덕터, 제1 및 제2 다이오드, 상기 제1 및 제2 다이오드 사이에서 접지방향으로 연결되어 태양광스트링(110)으로부터 공급된 전압을 충전 또는 방전함으로써 부스팅을 위한 에너지를 공급하는 커패시터와, 상기 인덕터와 병렬 연결되어 바이패스라인을 형성하는 제3 다이오드를 포함하여 구성될 수 있다. 이 때, 부스터부(212)의 부스팅 전압은 제2 스위치(214)의 온 타임에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 제2 스위치(214)의 온 타임에 비례하여 부스팅 전압이 높아질 수 있다. The booster unit 212 boosts or bypasses the voltage supplied from the output terminal of the corresponding solar string 110 and outputs it. For this purpose, the booster unit 212 is connected in series between the first switch 213 and the output terminal to form a boosting line, an inductor, first and second diodes, and connected in the ground direction between the first and second diodes. It may be configured to include a capacitor that supplies energy for boosting by charging or discharging the voltage supplied from the solar string 110, and a third diode that is connected in parallel with the inductor to form a bypass line. At this time, the boosting voltage of the booster unit 212 may be determined by the on time of the second switch 214. For example, the boosting voltage may increase in proportion to the on time of the second switch 214.

제1 스위치(213)는 태양광스트링(110)의 출력단과 부스터부(212) 사이에 연결되며, 내부제어부(MCU)(211)의 제어에 의해 온(on)/오프(off)되어 태양광스트링(110)의 출력을 부스터부(212)로 공급 또는 차단한다. 특히, 제1 스위치(213)는, 오프(off) 동작 시에 대응된 태양광스트링(110)의 출력이 인버터(300)로 전달되는 것을 차단하고, 온(on) 동작 시에 대응된 태양광스트링(110)의 출력을 부스터부(212)로 전달한다. 특히, 제1 스위치(213)는 태양광발전시스템의 신속차단을 위한 통합신속차단신호, 또는 대응된 태양광스트링(110)의 신속차단을 위한 개별신속차단신호에 응답하여 오프(off)되어, 태양광스트링(110)의 출력을 차단한다.The first switch 213 is connected between the output terminal of the solar string 110 and the booster unit 212, and is turned on/off under the control of the internal control unit (MCU) 211 to generate solar energy. The output of the string 110 is supplied to or blocked from the booster unit 212. In particular, the first switch 213 blocks the output of the corresponding solar string 110 from being transmitted to the inverter 300 during an off operation, and blocks the corresponding solar string 110 from being transmitted to the inverter 300 during an on operation. The output of the string 110 is transmitted to the booster unit 212. In particular, the first switch 213 is turned off in response to an integrated quick cut-off signal for quick shut-off of the solar power generation system or an individual quick cut-off signal for quick shut-off of the corresponding solar string 110, Blocks the output of the solar string 110.

제2 스위치(214)는 내부제어부(MCU)(211)의 제어에 의해 부스터부(212)의 부스팅 전압을 제어한다. 즉, 제2 스위치(214)는 내부제어부(MCU)(211)로부터 전달되는 PWM 제어신호의 듀티비에 의해 온/오프시간이 조절되며, 제2 스위치(214)의 온-타임에 비례하여 부스팅 전압이 증가한다. 따라서, 내부제어부(MCU)(211)의 제어에 의해 개별 MPPT를 수행하고자 하는 경우, 제2 스위치(214)는 온(on)/오프(off)를 반복하여 부스팅 전압을 결정할 수 있다. 또한, 제2 스위치(214)는 부스터부(212)와 일체로 구현되는 것이 바람직하다. 즉, 도 2의 예에서는, 제2 스위치(214)의 기능을 부각시키기 위해, 별도로 도시하였으나, 제2 스위치(214)는 부스터부(212) 내부에 구현될 수 있다.The second switch 214 controls the boosting voltage of the booster unit 212 under the control of the internal control unit (MCU) 211. That is, the on/off time of the second switch 214 is adjusted by the duty ratio of the PWM control signal transmitted from the internal control unit (MCU) 211, and boosting is performed in proportion to the on-time of the second switch 214. Voltage increases. Accordingly, when individual MPPT is to be performed under the control of the internal control unit (MCU) 211, the second switch 214 can determine the boosting voltage by repeatedly turning on/off. Additionally, the second switch 214 is preferably implemented integrally with the booster unit 212. That is, in the example of FIG. 2, the second switch 214 is shown separately to highlight its function, but the second switch 214 may be implemented inside the booster unit 212.

방전부(215)는 내부제어부(MCU)(211)의 제어에 의해 상기 커패시터에 충전된 전압을 신속 방전시킨다. 이를 위해, 방전부(215)는 내부제어부(MCU)(211)에 의해 온/오프가 제어되어 방전부(215)의 동작을 결정하는 제3 스위치(215-1), 및 제3 스위치(215-1)의 일단과 접지 사이에 연결되어, 제3 스위치(215-1)를 통해 전달되는 전압을 방전시키는 제1 저항(215-2)을 포함할 수 있다. 이 때, 제1 저항(215-2)은 그 저항값에 의해 방전속도를 결정할 수 있으며, 바람직하게는 1㏀로 구현될 수 있다.The discharge unit 215 quickly discharges the voltage charged in the capacitor under the control of the internal control unit (MCU) 211. For this purpose, the discharge unit 215 is controlled on/off by the internal control unit (MCU) 211, and a third switch 215-1 that determines the operation of the discharge unit 215, and a third switch 215 It may include a first resistor 215-2 that is connected between one end of -1) and ground and discharges the voltage transmitted through the third switch 215-1. At this time, the first resistor 215-2 can determine the discharge rate based on its resistance value, and can preferably be implemented at 1 kΩ.

한편, 내부제어부(MCU)(211)는, 상기 전체출력에 대한 모니터링 결과로 다수의 스트링옵티마들(110, 110a) 모두의 출력을 동시에 신속차단하기 위해 신속차단제어부(220)가 생성한, 통합신속차단신호에 응답하여 스트링옵티마(210)가 해당 태양광스트링(110a)의 출력을 차단하도록 스트링옵티마(210)의 동작을 제어한다. Meanwhile, the internal control unit (MCU) 211 is an integrated control unit generated by the quick cut-off control unit 220 to quickly cut off the output of all of the multiple string optima (110, 110a) at the same time as a result of monitoring the total output. In response to the quick cut-off signal, the string optimizer 210 controls the operation of the string optimizer 210 to block the output of the corresponding solar string 110a.

즉, 상기 통합신속차단신호에 응답하여, 내부제어부(MCU)(211)는, 제1 스위치(213)를 오프시켜 대응된 제1 태양광스트링(110a)의 출력이 부스터부(212)로 전달되는 것을 차단하고, 방전부(215)를 구동시켜 커패시터에 잔존하는 소량의 충전전압을 신속방전시킨다. 이를 위해, 내부제어부(MCU)(211)는 제3 스위치(215-1)를 온 시켜, 커패시터에 잔존하는 충전전압을 제1 저항(215-2)을 거쳐 접지로 신속하게 방전시킨다.That is, in response to the integrated quick cut-off signal, the internal control unit (MCU) 211 turns off the first switch 213 to transmit the output of the corresponding first solar string 110a to the booster unit 212. is blocked, and the discharge unit 215 is driven to quickly discharge the small amount of charging voltage remaining in the capacitor. To this end, the internal control unit (MCU) 211 turns on the third switch 215-1 to quickly discharge the charging voltage remaining in the capacitor to ground through the first resistor 215-2.

또한, 내부제어부(MCU)(211)는 대응된 제1 태양광스트링(110a)의 고장발생여부를 모니터링하고, 제1 태양광스트링(110a)에 고장이 발생한 경우 제1 태양광스트링(110a)의 출력을 신속차단하기 위한 개별신속차단신호를 발생시킨다. 그러면, 상기 개별신속차단신호에 응답하여 제1 스위치(213)는 오프되어 제1 태양광스트링(110a)의 출력을 차단하고, 제3 스위치(215-1)는 온되어 커패시터에 잔존하는 충전전압을 신속방전시킨다.In addition, the internal control unit (MCU) 211 monitors whether a malfunction occurs in the corresponding first solar string (110a), and when a malfunction occurs in the first solar string (110a), the first solar string (110a) Generates an individual quick-blocking signal to quickly cut off the output. Then, in response to the individual quick cut-off signal, the first switch 213 is turned off to block the output of the first solar string 110a, and the third switch 215-1 is turned on to reduce the charging voltage remaining in the capacitor. Discharges quickly.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광발전시스템의 신속차단 제어방법에 대한 개략적인 순서도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광발전시스템의 신속차단 제어방법을 설명하면 다음과 같다. 이 때, 각 단계를 수행하기 위한 구성들 각각에 대한 내용들 중 도 1 및 도 2를 참조하여 전술된 내용에 대하여는 중복설명을 생략한다.Figure 3 is a schematic flowchart of a quick shutdown control method of a solar power generation system according to an embodiment of the present invention. With reference to FIGS. 1 to 3, a quick shutdown control method of a solar power generation system according to an embodiment of the present invention will be described as follows. At this time, redundant description of the content described above with reference to FIGS. 1 and 2 among the components for performing each step will be omitted.

먼저, 단계 S110에서는, 신속차단제어부(220)가, 태양광발전시스템을 구성하는 적어도 하나의 태양광스트링들 각각의 출력단에 연결된 스트링옵티마들 각각의 입/출력을 통합 관제하여 상기 태양광발전시스템의 전체출력을 산출한다. First, in step S110, the quick cut-off control unit 220 integrates and controls the input/output of each string optimizer connected to the output terminal of each of at least one solar string constituting the solar power generation system to control the solar power generation system. Calculate the total output of

단계 S120에서는, 신속차단제어부(220)가, 상기 전체출력의 변화를 모니터링한다. In step S120, the quick cut-off control unit 220 monitors changes in the overall output.

단계 S130에서는, 신속차단제어부(220)가, 상기 전체출력의 변화가 미리 설정된 변화허용범위를 벗어나는 지 여부를 결정한 후, 그 결과에 의해 신속차단 여부를 결정한다. 즉, 단계 S130에서, 신속차단제어부(220)는 상기 전체출력의 변화가 상기 변화허용범위를 벗어나는 경우 신속차단을 결정한다.In step S130, the quick cut-off control unit 220 determines whether the change in the total output exceeds a preset allowable change range and then determines whether to make quick cut-off based on the result. That is, in step S130, the quick cut-off control unit 220 determines quick cut-off when the change in the total output is outside the allowable change range.

이를 위해, 신속차단제어부(220)는 상기 변화허용범위를 미리 저장할 수 있다. 또한, 신속차단제어부(220)는 상기 변화허용범위를 포함하는 신속차단조건을 미리 저장하고, 단계 S120의 전체출력 모니터링 결과를 이용하여 신속차단여부를 결정할 수 있다.For this purpose, the quick cut-off control unit 220 may store the change allowable range in advance. In addition, the quick cut-off control unit 220 can pre-store the quick cut-off condition including the change tolerance range and determine whether to make quick cut-off using the overall output monitoring result of step S120.

단계 S140에서는, 상기 결정결과에 의거하여, 신속차단제어부(220)가 통합신속차단신호를 생성한 후, 이를 스트링옵티마들(210, 210a) 모두에게 전달한다. 이 때, 상기 통합신속차단신호는 태양광발전시스템을 구성하는 스트링옵티마들(210, 210a) 모두의 출력을 동시에 신속차단하기 위해 생성된 제어신호이다.In step S140, based on the decision result, the quick cut-off control unit 220 generates an integrated quick cut-off signal and then transmits it to all of the string optima (210, 210a). At this time, the integrated quick cut-off signal is a control signal generated to quickly cut off the output of all string optima (210, 210a) constituting the solar power generation system at the same time.

단계 S150에서는, 스트링옵티마들(210, 210a) 모두가, 상기 통합신속차단신호에 응답하여 신속차단을 수행한다. 이를 위해, 단계 S150에서, 스트링옵티마들(210, 210a) 각각은 대응된 태양광스트링의 출력이 인버터(300)로 전달되는 차단함과 동시에, 내부의 커패시터에 잔존하는 충전전압을 신속방전하기 위해 방전부(150)를 구동시킨다.In step S150, all of the string optima (210, 210a) perform rapid blocking in response to the integrated rapid blocking signal. To this end, in step S150, each of the string optima (210, 210a) blocks the output of the corresponding solar string from being transmitted to the inverter 300 and at the same time quickly discharges the charging voltage remaining in the internal capacitor. The discharge unit 150 is driven.

단계 S160에서는, 스트링옵티마들(210, 210a) 각각이 대응된 태양광스트링의 고장발생여부를 모니터링한다. 이를 위해, 스트링옵티마들(210, 210a) 각각을 제어하는 내부제어부(MCU)(211)는 공지의 기술을 이용하여 상기 태양광스트링의 고장발생여부를 결정할 수 있다. 예컨대, 단계 S160에서 내부제어부(MCU)(211)는 대응된 태양광스트링에 누설전류가 발생하거나, 지락이 발생하는 지 여부를 모니터링하고, 그 결과에 의해 대응된 태양광스트링에 대한 고장여부를 결정할 수 있다.In step S160, each of the string optimizers 210 and 210a monitors whether a failure occurs in the corresponding solar string. To this end, the internal control unit (MCU) 211, which controls each of the string optimizers 210 and 210a, can determine whether a failure of the solar string has occurred using a known technology. For example, in step S160, the internal control unit (MCU) 211 monitors whether a leakage current or a ground fault occurs in the corresponding solar string, and determines whether the corresponding solar string is broken based on the results. You can decide.

단계 S170 및 단계 S180에서는, 대응된 태양광스트링의 고장발생을 감지한 스트링옵티마가, 대응된 태양광스트링의 출력이 인버터(300)로 전달되는 차단함과 동시에, 내부의 커패시터에 잔존하는 충전전압을 신속방전한다. 이를 위해, 내부제어부(MCU)(211)는 제1 스위치(213)를 오프시키고, 제3 스위치(215-1)를 온 시킨다.In steps S170 and S180, String Optima, which detects the occurrence of a failure of the corresponding solar string, blocks the output of the corresponding solar string from being transmitted to the inverter 300, and simultaneously reduces the charging voltage remaining in the internal capacitor. Discharge quickly. To this end, the internal control unit (MCU) 211 turns off the first switch 213 and turns on the third switch 215-1.

이와 같이 함으로써, 본 발명은, 스트링옵티마들 각각의 출력을 통합 또는 개별 제어함으로써, 누설, 지락 등 스트링 단위로 발생한 문제에도 신속하게 대처할 수 있도록 한다. By doing this, the present invention integrates or individually controls the output of each string optimizer, enabling quick response to problems that occur on a string basis, such as leakage and ground faults.

또한, 상기와 같은 본 발명의 스트링옵티마, 및 이를 구비한 태양광발전시스템과, 그의 신속차단 제어방법은, 인버터로 전달되는 출력량을 모니터링하여 이상상태를 감지하고, 그 결과로 스트링별로 연결된 스트링옵티마들 각각의 출력을 차단함으로써, 인버터 입력단으로 전달되는 출력을 차단할 수 있고, 이로 인해, 화재나 인버터의 고장으로 인해 출동한 점검자가 안전하게 작업할 수 있도록 하는 특징이 있다.In addition, the string optima of the present invention as described above, the solar power generation system equipped with the same, and its quick cut-off control method monitor the amount of output delivered to the inverter to detect an abnormal condition, and as a result, the string optima connected to each string By blocking the output of each, the output transmitted to the inverter input terminal can be blocked, and this has the feature of allowing inspectors dispatched due to fire or inverter failure to work safely.

또한, 본 발명은, 스트링별로 부스팅을 수행하기 위해 스트링옵티마들 각각에 부가된 커패시터의 충전 전압을 신속하게 방전시키기 위한 방전회로를 부가함으로써, 스트링옵티마에 잔류하는 전압이 인버터로 흐르지 않도록 하고, 이로 인해, 점검자의 감전사고 위험을 최소화할 수 있는 특징이 있다.In addition, the present invention prevents the voltage remaining in the string optima from flowing to the inverter by adding a discharge circuit to quickly discharge the charging voltage of the capacitor added to each of the string optima in order to perform boosting for each string. Therefore, it has features that can minimize the risk of electric shock to inspectors.

이상에서는 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명이 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.Although the embodiments of the present invention have been described above, the scope of the rights of the present invention is not limited thereto, and the present invention can be easily modified from the embodiments by those skilled in the art in the technical field to which the present invention belongs and is recognized as equivalent. Includes all changes and modifications to the extent permitted.

100: 태양전지 어레이 110, 110a: 태양광스트링
111: 태양전지 모듈 200: 접속반
210, 210a: 스트링옵티마 211: 내부제어부(MCU)
212: 부스터부 213: 제1 스위치
214: 제2 스위치 215: 방전부
215-1: 제3 스위치 215-2: 제1 저항
220: 신속차단제어부 300: 인버터
400: 전력계통 500: 모니터링 시스템
600: 휴대 단말장치 100: solar cell array 110, 110a: solar string
111: solar cell module 200: connection panel
210, 210a: String Optima 211: Internal control unit (MCU)
212: booster unit 213: first switch
214: second switch 215: discharge unit
215-1: third switch 215-2: first resistor
220: Quick cutoff control unit 300: Inverter
400: Power system 500: Monitoring system
600: Portable terminal device

Claims (10)

태양광발전시스템을 구성하는 다수의 태양광스트링들 각각에 대응되며, 대응된 제1 태양광스트링의 출력단과 인버터 사이에 연결되는 스트링옵티마에 있어서,
상기 스트링옵티마의 동작을 제어하되, 상기 제1 태양광스트링의 고장발생여부를 모니터링하여 고장발생이 감지된 경우, 대응된 태양광발전시스템이 국가전기코드(NEC) 690.12에 의한 신속차단(Rapid Shutdown)을 수행하도록, 대응된 스트링옵티마의 출력을 신속차단하기 위한 개별신속차단신호를 생성하는 내부제어부;
상기 제1 태양광스트링으로부터 공급된 전압을 충전 또는 방전하는 커패시터를 구비하고, 상기 커패시터에 충전된 전압을 이용하여 상기 제1 태양광스트링의 출력단으로부터 공급된 전압을 부스팅하거나 바이패스하여 출력하는 부스터부;
상기 내부제어부에 의해 온/오프가 제어되어 상기 제1 태양광스트링의 출력을 상기 부스터부로 공급 또는 차단하되, 오프시, 상기 제1 태양광스트링의 출력을 신속차단하는 제1 스위치; 및
상기 내부제어부의 제어에 의해 온/오프가 제어되는 제3 스위치, 및 상기 제3 스위치의 일단과 접지 사이에서 상기 제3 스위치를 통해 전달되는 전압을 방전시키는 제1 저항을 구비하며, 상기 제1 저항값에 의해 방전속도가 결정되어 상기 커패시터에 충전된 전압을 신속방전시키는 방전부를 포함하고,
상기 내부제어부는
상기 태양광발전시스템의 전체출력에 대한 모니터링 결과로 상기 태양광발전시스템에 포함된 모든 스트링옵티마들의 출력을 동시에 신속차단하여, 대응된 태양광발전시스템이 국가전기코드(NEC) 690.12에 의한 신속차단(Rapid Shutdown)을 수행하도록, 외부장치에서 생성된, 통합신속차단신호 및/또는 상기 개별신속차단신호에 응답하여 상기 제1 스위치를 오프시켜 상기 제1 태양광스트링의 출력이 상기 부스터부로 전달되는 것을 신속차단한 후 상기 방전부를 구동시키는 것을 특징으로 하는 스트링옵티마.In the string optima, which corresponds to each of the plurality of solar strings constituting the solar power generation system and is connected between the output terminal of the corresponding first solar string and the inverter,
The operation of the String Optima is controlled, and if a failure is detected by monitoring whether a failure has occurred in the first solar string, the corresponding solar power generation system performs a rapid shutdown according to National Electrical Code (NEC) 690.12. ), an internal control unit that generates an individual quick cut-off signal to quickly cut off the output of the corresponding string optima;
A booster that has a capacitor that charges or discharges the voltage supplied from the first solar string, and uses the voltage charged in the capacitor to boost or bypass the voltage supplied from the output terminal of the first solar string and outputs it. wealth;
A first switch that is controlled on/off by the internal control unit to supply or block the output of the first solar string to the booster unit and, when turned off, quickly blocks the output of the first solar string; and
A third switch whose on/off control is controlled by the internal control unit, and a first resistor that discharges the voltage transmitted through the third switch between one end of the third switch and ground, wherein the first resistor The discharge speed is determined by the resistance value. It includes a discharge unit that quickly discharges the voltage charged in the capacitor,
The internal control unit
As a result of monitoring the total output of the solar power generation system, the output of all string optima included in the solar power generation system is quickly shut off at the same time, and the corresponding solar power generation system is quickly shut off in accordance with National Electrical Code (NEC) 690.12. To perform (Rapid Shutdown), the output of the first solar string is transmitted to the booster unit by turning off the first switch in response to the integrated rapid shutdown signal and/or the individual rapid shutdown signal generated by an external device. String Optima, characterized in that it quickly shuts off and then drives the discharge unit. 삭제delete 삭제delete 다수의 태양광스트링을 포함하는 태양광발전시스템에 있어서,
상기 태양광발전시스템의 발전전력을 AC 전력으로 변환하여 계통에 연계하는 인버터;
상기 태양광스트링들 각각의 출력단과 상기 인버터 사이에 연결되어 대응된 태양광스트링으로부터 공급되는 전압을 부스팅 또는 바이패스하여 출력하는 다수의 스트링옵티마들; 및
상기 스트링옵티마들 각각의 입/출력을 통합 관제하여 상기 태양광발전시스템의 전체출력을 산출하고, 상기 전체출력의 변화를 모니터링하여 상기 스트링옵티마들 모두에 대한 신속차단여부를 결정한 후, 대응된 태양광발전시스템이 국가전기코드(NEC) 690.12에 의한 신속차단(Rapid Shutdown)을 수행하도록, 상기 스트링옵티마들 모두를 동시에 신속차단하기 위한 통합신속차단신호를 생성하는 신속차단제어부를 포함하고,
상기 스트링옵티마들 각각은
상기 스트링옵티마의 동작을 제어하되, 대응된 제1 태양광스트링의 고장발생여부를 모니터링하여 고장발생이 감지된 경우, 대응된 태양광발전시스템이 국가전기코드(NEC) 690.12에 의한 신속차단(Rapid Shutdown)을 수행하도록, 상기 스트링옵티마의 출력을 개별적으로 신속차단하기 위한 개별신속차단신호를 생성하는 내부제어부;
상기 제1 태양광스트링으로부터 공급된 전압을 충전 또는 방전하는 커패시터를 구비하고, 상기 커패시터에 충전된 전압을 이용하여 상기 제1 태양광스트링의 출력단으로부터 공급된 전압을 부스팅하거나 바이패스하여 출력하는 부스터부;
상기 내부제어부에 의해 온/오프가 제어되어 상기 제1 태양광스트링의 출력을 상기 부스터부로 공급 또는 차단하되, 오프시, 상기 제1 태양광스트링의 출력을 신속차단하는 제1 스위치; 및
상기 내부제어부의 제어에 의해 온/오프가 제어되는 제3 스위치, 및 상기 제3 스위치의 일단과 접지 사이에서 상기 제3 스위치를 통해 전달되는 전압을 방전시키는 제1 저항을 구비하며, 상기 제1 저항값에 의해 방전속도가 결정되어 상기 커패시터에 충전된 전압을 신속방전시키는 방전부를 포함하고,
상기 내부제어부는
상기 통합신속차단신호 및/또는 상기 개별신속차단신호에 응답하여 상기 제1 스위치를 오프시켜 상기 제1 태양광스트링의 출력이 상기 부스터부로 전달되는 것을 신속차단한 후 상기 방전부를 구동시키는 것을 특징으로 하는 태양광발전시스템.In a solar power generation system including a plurality of solar strings,
An inverter that converts the generated power of the solar power generation system into AC power and connects it to the grid;
A plurality of string optimizers connected between the output terminal of each of the solar strings and the inverter to boost or bypass the voltage supplied from the corresponding solar string and output it; and
The input/output of each of the string optima is integrated and controlled to calculate the total output of the solar power generation system, and changes in the total output are monitored to determine whether to quickly block all of the string optima, and then the corresponding solar A photovoltaic power generation system includes a rapid shutdown control unit that generates an integrated rapid shutdown signal to quickly shut off all of the string optima at the same time so that the photovoltaic system performs rapid shutdown in accordance with the National Electrical Code (NEC) 690.12,
Each of the above string optima is
The operation of the String Optima is controlled, and if a malfunction is detected by monitoring the occurrence of a malfunction of the corresponding first solar string, the corresponding solar power generation system performs a rapid shutdown according to National Electrical Code (NEC) 690.12. An internal control unit that generates an individual quick cut-off signal to individually quickly cut off the output of the String Optima to perform a Shutdown);
A booster that has a capacitor that charges or discharges the voltage supplied from the first solar string, and uses the voltage charged in the capacitor to boost or bypass the voltage supplied from the output terminal of the first solar string and outputs it. wealth;
A first switch that is controlled on/off by the internal control unit to supply or block the output of the first solar string to the booster unit and, when turned off, quickly blocks the output of the first solar string; and
A third switch whose on/off control is controlled by the internal control unit, and a first resistor that discharges the voltage transmitted through the third switch between one end of the third switch and ground, wherein the first resistor The discharge speed is determined by the resistance value. It includes a discharge unit that quickly discharges the voltage charged in the capacitor,
The internal control unit
Characterized by turning off the first switch in response to the integrated quick cut-off signal and/or the individual quick cut-off signal to quickly block the output of the first solar string from being transmitted to the booster unit and then driving the discharge unit. solar power generation system. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제4항에 있어서, 상기 신속차단제어부는
상기 전체출력의 변화에 의한 신속차단조건을 미리 저장하고,
상기 신속차단조건을 만족하는 경우 상기 통합신속차단신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 태양광발전시스템.The method of claim 4, wherein the quick cut-off control unit
Store in advance the quick cut-off condition due to the change in the total output,
A solar power generation system characterized in that it generates the integrated quick cut-off signal when the quick cut-off condition is satisfied. 삭제delete 삭제delete
KR1020230068388A 2023-05-26 2023-05-26 String optima with rapid shutdown function, and solar power teneration system equipped with the same KR102629337B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230068388A KR102629337B1 (en) 2023-05-26 2023-05-26 String optima with rapid shutdown function, and solar power teneration system equipped with the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230068388A KR102629337B1 (en) 2023-05-26 2023-05-26 String optima with rapid shutdown function, and solar power teneration system equipped with the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102629337B1 true KR102629337B1 (en) 2024-01-25

Family

ID=89721778

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230068388A KR102629337B1 (en) 2023-05-26 2023-05-26 String optima with rapid shutdown function, and solar power teneration system equipped with the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102629337B1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101282993B1 (en) * 2012-03-23 2013-07-04 박기주 Photovoltaic power generation system include multi-inverter
KR20180058992A (en) * 2016-11-25 2018-06-04 고광수 Apparatus for protecting photovoltaic connector using rapid shutdown function
KR20200140963A (en) * 2019-06-07 2020-12-17 전주술 Combiner box for photovoltaic module with intelligent safety management
KR102228090B1 (en) 2020-11-09 2021-03-15 레이져라이팅(주) Solar power system capable of quick blocking abnormal condition
KR102536113B1 (en) * 2022-12-23 2023-05-26 주식회사 스마트파워 String optima that is turned on/off by comparing power generation per string, solar power generation system including the same, and method for controlling its output

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101282993B1 (en) * 2012-03-23 2013-07-04 박기주 Photovoltaic power generation system include multi-inverter
KR20180058992A (en) * 2016-11-25 2018-06-04 고광수 Apparatus for protecting photovoltaic connector using rapid shutdown function
KR20200140963A (en) * 2019-06-07 2020-12-17 전주술 Combiner box for photovoltaic module with intelligent safety management
KR102228090B1 (en) 2020-11-09 2021-03-15 레이져라이팅(주) Solar power system capable of quick blocking abnormal condition
KR102536113B1 (en) * 2022-12-23 2023-05-26 주식회사 스마트파워 String optima that is turned on/off by comparing power generation per string, solar power generation system including the same, and method for controlling its output

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101913546B1 (en) Intelligent Solar Power System Utilizing Fire Prevention and Shutdown Function
JP6159259B2 (en) Protection device for photovoltaic system
KR101560345B1 (en) Solar Photovoltaic System
WO2015087638A1 (en) Solar photovoltaic system
KR101496199B1 (en) Solar cell module having function for breaking of power and control method therefor
JP6112687B2 (en) Method and apparatus for protecting multiple strings of photovoltaic generators from return current
KR102318535B1 (en) String-optima with string leakage current detection and trip function of solar power generation system
WO2010078303A2 (en) Electrical safety shutoff system and devices for photovoltaic modules
US20140311546A1 (en) Method for disconnecting a photovoltaic assembly and photovoltaic assembly
KR102017551B1 (en) Connection board of solar power generation apparatus with enhanced monitoring functions
JP6486115B2 (en) Solar power system
US10312040B2 (en) Modular circuit protection systems and methods
KR20080062841A (en) Apparatus for protecting air circuit breaker
JP2016157364A (en) Power control unit and control method thereof
KR102370220B1 (en) Arc Detecting Device For Detecting Serial Arc In Photovoltaic Junction Box
CN109818567B (en) Parallel or series connection type turn-off system for photovoltaic module
KR101853358B1 (en) Connection board of solar power generation apparatus with fire protection functions
KR102629337B1 (en) String optima with rapid shutdown function, and solar power teneration system equipped with the same
KR102316094B1 (en) Photovoltaic system with earthquake response string cut-off and fire prevention function
KR101298559B1 (en) Apparatus for monitering solar cell pannel having detecting device of flame
CN111316530A (en) Actuation mechanism with integral battery
JPH09327119A (en) Current cutoff apparatus in abnormality
KR101313901B1 (en) Apparatus having extinguisher for monitering solar cell pannel
KR102301613B1 (en) Power optimizer with protection circuit for solar power generation system
KR20180022272A (en) Automatic power shut-off device to a fire with solar power generation facilities

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant