KR20120014596A - 입력단에 ｅｍc 필터를 포함하는 인터버용 과전압 보호 - Google Patents

입력단에 ｅｍc 필터를 포함하는 인터버용 과전압 보호 Download PDF

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Abstract

새로운 과전압 보호 장치에서는 어스에 대하여 과전압을 전환 (divert)하기 위한 과전압 방지 장치가 직류 전압원에서 보아서 EMC 필터 뒤에서 인버터의 전류 전달 전선에 연결된다. 이 과전압 방지 장치는 일시적 과전압의 결과 EMC 필터의 여기 (excitation)에 의해 야기되는 과전압을 전환하고 인버터를 과전압으로부터 보호할 수 있다. 여기서 EMC 필터 뒤의 과전압 방지 장치를 전선과 어스 사이에만 연결하는 것으로 충분하다는 것이 입증된다. 즉, 과전압에 대해 개별 전선들 사이에서 작동하는 과전압 방지 장치가 생략될 수 있다. 이것은 직류 전압 입력단에서 직류 전압원에서 보아 과전압 방지 장치 뒤의 전선들 사이에 연결되는 버퍼 커패시턴스의 영향이다. 이 버퍼 커패시턴스의 크기는 보통 아직 어스쪽으로의 디버전을 트리거하지 않는, 전선들 사이의 과전압을 위험하지 않은 정도로 버퍼링하기에 충분하다.

Description

입력측에 ＥＭＶ 필터를 갖는 인터버용 과전압 보호{Over-voltage protection for inverters having an EMV filter on the input side}
본 발명은 직류 전압원으로부터의 전기 에너지를 특히 교류 전력망 (AC power grid)에 급전하기 위한 인버터를 위한, 독립 청구항 제1항의 전제부의 기술적 특징을 갖는 과전압 (overvoltage) 보호 장치에 관한 것이다. 나아가, 이와 같은 과전압 보호 장치에 특히 적합한 과전압 방지 장치 (overvoltage arrestor)가 제공된다. 또한 새로운 과전압 보호 장치 및 과전압 방지 장치의 바람직한 적용이 제안된다.
무엇보다 본 발명은 직류 전압원인 광발전 장치 (photovoltaic apparatus)로부터의 전기 에너지를 교류 전력망에 급전하는 인버터와 관련된다. 광발전 장치에서는 보통 개별 태양광 모듈 (solar module)이 그룹으로, 소위 스트링 (string)으로 통합되며, 이것들이 그 후에 공통 케이블을 통해 인버터와 결합된다. 하지만 본 발명은 직류 전압원을 광발전 장치로 제한하지 않는다.
본 발명은 특히 전기 에너지를 교류 전력망에 급전하기 위한 인버터에 관한 것이다. 하지만 원칙적으로 인버터는 직류 전압원으로부터의 전기 에너지를 직접 부하에, 예컨대 전기 기계에 급전하기 위해서도 이용될 수 있다.
하지만 광발전 장치로부터의 전기 에너지를 급전하기 위한 인버터의 경우, 태양광 모듈의 전체 면적이 크고 각 인버터까지의 케이블이 길기 때문에, 주변에 떨어지는 번개, 소위 인접 타격 (nearby strike)으로 인해 일시적인 과전압이 스트링의 케이블로 유입되고 인버터로 전달될 수 있다. 이 일시적 과전압은 인버터의 전체 전자 부품 및 전기 부품을 위험하게 가져올 수 있다.
광발전 장치로부터의 전기 에너지를 교류 전력망으로 급전하기 위한 인버터를 일시적 과전압으로부터 보호하기 위해 통상 과전압 방지 장치가 인버터까지의 모든 급전선에 연결되는데, 이 과전압 방지 장치가 급전선들 간뿐만 아니라 각 개별 전선과 어스(earth) 사이에서도 효과가 있도록 연결된다. 이 과전압 방지 장치가 직류 전압 입력단 바로 앞에 마련되면, 인버터는 과전압 방지 장치에 의해 최대로 보호된다.
독립항 제1항 전제부의 특징을 갖는 과전압 보호 장치에서는 인버터의 직류 전압 입력단이 간섭 억제 커패시터 (interference suprressing capacitor)및 간섭 억제 인덕터를 (interference suprressing inductor)를 구비하는 EMC 필터를 포함한다. 이 EMC 필터는 인버터를 통해 전기 에너지를 교류 전력망에 급전될 때 전자기 호환성을 갖는 다른 조치들과 함께 사용된다.
발명자들은 발생된 일시적 과전압이 인버터의 직류 전압 입력단 앞의 과전압 방지 장치에 의해 인버터의 직류 전압 입력단의 입력에서 전압 레벨이 일시적으로 더이상 변하지 않도록 완전히 제거되지 않는다는 것을 발견했다. 인버터의 직류 전압 입력단에서는 압력 레벨의 일시적 변화로 인해 EMC 필터의 간섭 억제 커패시터 (interference suprressing capacitor) 및 간섭 억제 인덕터(interference suprressing inductor)로 인해 기존 공진 회로의 진동 (oscillation)이 여기될 수 있다. 이 진동은 그것의 여기보다 분명히 더 높은 진폭을 가질 수 있으며, 이로 인해 인버터 직류 전압 입력단 앞의 과전압 방지 장치에 의해 이루어진 일시적 과전압의 약화에도 불구하고 EMC 필터 뒤에 다시 위험할 정도로 높은 일시적 과전압이 생길 수 있다.
DEHNguard@ 라는 상품명으로 독일 뉘른베르크의 DEHN + SOENHE GmbH + Co. KG 라는 회사의 과전압 방지 장치가 알려져 있는데, 여기에는 2개의 대안적 (alternative) 과전압 방지 경로가 마련되어 있다. 하나의 과전압 방지 경로에는 배리스터 (varistor)가 배열되고, 다른 경로에는 리드 퓨즈 (lead fuse)가 배열된다. 2개 경로 간의 스위치가 우선 배리스터를 갖는 경로로 스위칭 되지만, 리드 퓨즈를 갖는 다른 경로 방향에서 스프링 프리 로드 (spring pre-load)된다. 배리스터와 열 접촉된 퓨즈 소자가 녹지 (fuse) 않는 한, 이 스위칭 위치에 유지된다. 상기 배리스터가 그것의 가열이 퓨즈 소자가 녹는 것을 가져올 정도로 강한 부하를 받는다면 (loaded), 이것에 의해 상기 스위치가 해제되어 어스 (earth) 전류를 리드 퓨즈 쪽으로 스위칭한다. 계속 유지되는 어스 전류로 인해 리드 퓨즈가 녹는다. 이 때 나타날 수 있는 아크 (arc)가 이에 상응하게 설계되어 아크의 영향에 대해 저항력이 있는 리드 퓨즈 자체에 의해 제거된다. 상기 스위치는 어스 전류를 리드 퓨즈로만 스위칭하는 것이 아니라 과전압 방지 장치로부터 외부로 나오는 신호 핀을 이동시키는데, 여기서 과전압 보호가 비가역적으로 로드 (load)되어 최소한 퓨즈 소자의 교환 및 리드 퓨즈의 점검이 필요하다는 것이 상기 신호 핀에서 시각적으로 또는 마이크로 스위치에 의해 포착될 수 있다. 이 공지된 과전압 방지 장치는 그 구조가 복잡하며, 자체 소거하는 (self-distinguishing) 특수 리드 퓨즈가 필요하고 이에 상응하게 값도 비싸다.
인버터의 직류 전압 입력단은 인버터에 의해 펄스된 전류를 보상하며 이것의 부정적 영향을 평활하기 위해 매우 큰 사이즈의 버퍼 커패시턴스를 갖는다.
본 발명은 직류 전압원으로부터의 전기 에너지를 교류 전력망으로 급전하는 인버터를 위한 과전압 보호로서, 일시적 과전압 및 그 결과로부터 인버터의 모든 전자 부품 및 전기 부품을 적은 비용으로 효과적으로 보호하는 과전압 보호를 제안하는 것이다.
새로운 과전압 보호 장치에서는 어스에 대하여 과전압을 전환 (divert)하기 위한 과전압 방지 장치가 직류 전압원에서 보아서 EMC 필터 뒤에서 인버터의 전류 전달 전선에 연결된다. 이 과전압 방지 장치는 일시적 과전압의 결과 EMC 필터의 여기 (excitation)에 의해 야기되는 과전압을 전환하고 인버터를 과전압으로부터 보호할 수 있다.
여기서 EMC 필터 뒤의 과전압 방지 장치를 전선과 어스 사이에만 연결하는 것으로 충분하다는 것이 입증된다. 즉, 과전압에 대해 개별 전선들 사이에서 작동하는 과전압 방지 장치가 생략될 수 있다. 이것은 직류 전압 입력단에서 직류 전압원에서 보아 과전압 방지 장치 뒤의 전선들 사이에 연결되는 버퍼 커패시턴스의 영향이다. 이 버퍼 커패시턴스의 크기는 보통 아직 어스쪽으로의 디버전을 트리거하지 않는, 전선들 사이의 과전압을 위험하지 않은 정도로 버퍼링하기에 충분하다.
새로운 과전압 보호 장치에서 추가의 과전압 방지 장치가 직류 전압원에서 보아 EMC 필터 앞에서 전선이나 직류 전압원의 일부로부터 상기 전선들로의 급전선에 연결될 때, 이것이 특히 유효하다. 이 급전선들은 예컨대 광발전 장치의 개별 스트링들의 케이블일 수 있다. 이에 의해 상기 과전압 방지 장치들은 상기 EMC 필터도 보호하며, 상기 급전선들로 연결되는 일시적 과전압에 의해 상기 EMC 필터 뒤에서 각 과전압을 방지하는 것이 가능하지 않더라도, EMC 필터에서의 진동이 여기될 수 있는 가능성을 제한한다.
상기 추가 과전압 방지 장치들은 각 직류 전압원 내지 그 일부와 직류 전압 입력단의 EMC 필터 사이에 마련될 수 있다. 하지만, 이 추가 과전압 방지 장치가 상기 EMC 필터 바로 앞에서 상기 전선들이나 급전선들과 연결되는 것이 바람직하다. 즉, 이 추가 과전압 방지 장치가 상기 직류 전압원이나 그 일부와 공간적으로 떨어져서 상기 인버터의 위치에 마련되는 것, 특히 직접 인버터 하우징에 마련되는 것이 바람직하다. 이것은 급전선에 결합된 모든 일시적 과전압이, 이것들이 EMC 필터에 충돌하기 전에 추가의 과전압 방지 장치에 의해서도 전환될 수 있기 때문이다. 다른 한편, 상기 과전압 방지 장치는 인버터의 위치에서 중앙 모니터링 될 수 있다. 물론, 예컨대 개별 태양광 모듈의 보호를 위해 추가적 과전압 방지 장치가 그 근처에서 상기 급전선에 접속될 수 있다.
추가 과전압 방지 장치에서는 이것이 어스에 대해서 뿐 아니라 전선들 또는 급전선들 사이에서 동작하는 것이 바람직하다.
구체적으로는 추가 과전압 방지 장치를 위해 특히 직접 인버터의 하우징에 플러그 인 위치 (plug-in position)이 마련되며, 이것의 점유 (occupancy)가 감시 장치의 스위치에 의해 모니터될 수 있다. 각 과전압 방지 장치가 로드되어 (loaded) 외부의 개입 없이도 비가역적 변화를 겪을 정도라면 동일한 스위치들이 바람직하게는 스위칭된다. 구체적으로는 상기 추가의 과전압 방지 장치들이 각 2개의 평행한 과전압 방지 경로를 포함할 수 있는데, 하나의 과전압 방지 경로에는 배리스터가 다른 하나의 과전압 방지 경로에는 자체 소거 리드 퓨즈 (self-extiungushing lead fuse)가 연결되며, 상기 배리스터 미리 정의된 열적 부하에 노출되면, 스위치가 하나의 과전압 방지 경로로부터 다른 과전압 방지 경로로 스위칭하여 연결된 스위치가 스위칭 된다.
이와 같은 과전압 방지 장치는 본 발명에 의할때는 원칙적으로 직류 전압원에서 보아서 상기 EMC 필터 뒤에 배치된 과전압 방지 장치로서도 사용될 수 있다. 어스에 대해서만 과전압이 전환되면 되므로 필요한 과전압 방지 장치의 수가 적어서 이것에 의해 발생되는 추가 비용이 감소된다. 하지만, 추가 비용 증가는 그럼에도 현저하다.
따라서 본 발명에 따르면, 특히 배리스터와 상기 배리스터에 열적으로 결합된 리드 퓨즈가 마련된 곳에 과전압 방지 장치의 투입이 제안되는데, 이로 인해 과전압 보호 장치가 상기 리드 퓨즈에 의해 발생되는 전압을 검출한다. 열적 결합에 의해 상기 리드 퓨즈는 배리스터가 과열될 위험이 있는 경우, 상기 배리스터를 통한 어스 전류를 차단한다. 상기 퓨징 (fusing)에 의해 상호 분리된 리드 퓨즈의 부분들 간에 아크가 발생될 수 있다. 이 아크는 감시 장치에 의해 간단한 방법으로 검출될 수 있는데, 왜냐하면 아크가 리드 퓨즈를 통한 특성 전압 강하와 결합되기 때문이다. 상기 리드 퓨즈가 녹지 않는 한, 리드 퓨즈를 통해 하강하는 전압은 0이다. 아크가 (더 이상) 존재하지 않고 상기 리드 퓨즈가 녹아서 어스 전류를 차단한다면, 상기 리드 퓨즈가 연결된 전선의 어스에 대한 전압에 상응한다. 아크가 존재할 때만, 전압 강하가 이 값과 무관하게, 아크의 내부 저항에 상응하는 수 십 볼트에 달한다.
따라서, 새로운 과전압 방지 장치에서는, 자체 소거되지 않으며 이에 상응하게 자체 소거되는 특수 리드 퓨즈보다 훨씬 값이 싼 리드 퓨즈를 사용하는 것이 가능하다. 상기 감시 장치는 리드 퓨즈의 특성 전압 강하에 의해 인식되는 아크를 스위칭 동작에 의해 소거할 수 있다. 여기에서는 리드 퓨즈를 통해 아크를 유지하는 외부 전압을 단시간 동안 차단하는 특수한 소거 스위치의 작동이 문제된다. 새로운 과전압 방지 장치가 새로운 과전압 보호 장치에 투입되는 한, 상기 감시 장치가 아크의 소거를 위해 이미 존재하는 인버터 스위치를 아크를 유지하는 외부 전압을 최소한 임시로 차단하도록 작동시키는 것이 바람직하다.
상기 감시 장치는 리드 퓨즈 교환 필요성을 나타내기 위해, 상기 리드 퓨즈의 상태가 어떠한지 그리고 이 상태를 외부로 어떻게 알려야할지를 결정할 수 있다.
새로운 과전압 보호 장치에서는 만일 이 장치가 외부의 개입 없이 높은 어스 전류에 의해 비가역적으로 변화했다면, 투입된 과전압 방지 장치로 인해 인버터가 그 기본 기능을 잃게 되지는 않는다. 인버터의 과전압 보호가 제한적으로, 또는 전혀 존재하지 않는다고 해도, 오히려 인버터는 임의의 아크를 소거한 후에 직류 전압원으로부터의 전기 에너지를 급전하기 위해 계속 작동할 수 있다. 물론 다수의 일시적 과전압이 차례로 발생할 위험이 통계적 관점에서는 무시될 수 있다.
새로운 과전압 방지 장치 내지는 새로운 과전압 보호 장치에서는 상기 감시 장치가 전환될 일시적 과전압으로부터 보호될 뿐만 아니라 인버터 입력 전압 또는 교류 전력망의 망 전압에 종속되지 않는 자급적 (self-sustaining) 에너지 공급을 포함하는 것이 바람직한데, 왜냐하면 과전압 보호는 예컨대 밤에도 그리고 망의 고장시에도 보장되어야 하기 때문이다. 적어도 상기 감시 장치는 비교적 긴 (longer) 시간 동안 자체 공급이 되어햐 하는데, 이를 위해 적절한 크기의 축전기, 커패시터 또는 다른 에너지 버퍼로 충분하다.
새로운 과전압 보호 장치 및/또는 새로운 과전압 방지 장치를 다수의 스트링을 포함하는 광발전 장치로부터의 전기 에너지를 교류 전력망으로 급전하기 위한 인버터에 사용하는 것은 특히 큰 장점이 있는데, 왜냐하면 여기서는 스트링 케이블의 길이로 인한 인접 타격 (nearby strike)에 의해 일시적 과전압 결합의 위험이 특히 높기 때문이다.
본 발명의 유리한 개발 (development)은 청구항, 상세한 설명 및 도면에 의해 얻어진다. 상세한 설명 도입부에 언급된 기술적 특징 및 기술적 특징들의 결합에 의한 장점들은 단지 예시일 뿐이며, 이 장점들이 본 발명에 따른 실시 형태에 의해서만 달성되지는 않으면서 대안적 또는 집적적으로 효과를 달성할 수 있다. 기타의 특징들은 도면들- 특히 도시된 구조 (geometry) 및 다수 부품들의 상대적 크기 및 부품들의 배치와 동작에 있어서의 결합 (operative connection)-로부터 도출될 수 있다. 본 발명의 상이한 실시 형태들의 기술적 특징의 결합은 청구항의 선택된 청구항 인용과 무관하게도 가능하며, 이로부터 동기를 얻기도 한다. 이 기술적 특징들은 다른 청구항들의 특징들과 결합될 수도 있다. 또한, 청구항에 청구된 특징들이 추가의 실시예들을 위해 사용될 수도 있다.
본 발명은 첨부된 도면 상의 참조번호 하의 상세한 설명을 의거하여 보다 잘 설명되는데, 여기서
도 1은 본 발명에 따른 과전압 보호 장치의 원칙을 설명하는 도면이며,
도 2는 도 1에 따른 과전압 보호 장치의 2차 과전압 보호를 별도 도면으로 도시하며,
도 3은 도 2에 따른 과전압 방지 장치들 중의 하나에서 아크 소거를 설명하기 위한 블록 다이어그램이며,
도 4는 도 2에 따른 과전압 방지 장치들 중의 하나에서 아크 소거를 위한 제 1 변형례를 간략 도시하며,
도 5는 도 2에 따른 과전압 방지 장치들 중의 하나에서 아크 소거를 위한 제 2 변형례를 간략 도시하고,
도 6은 도 2에 따른 과전압 방지 장치들 중의 하나에서 아크 소거를 위한 제 3 변형례를 간략 도시한다.
도 1은 광발전 장치 (1)로부터의 전기 에너지를 교류 전력망 (4)으로 급전하기 위한 회로 배열을 간략 도시하는데, 상기 광발전 장치 (1)는 각각 다수의 태양광 모듈 (3)로 이루어진 2개의 스트링 (2)을 갖는다. 급전은 직류 전압 입력단 (6)을 포함하는 인버터 (5)에 의해 이루어진다. 상기 직류 전압 입력단 (6)에는 EMC 필터 (7)가 포함되는데, 상기 필터는 각 스트링 (2)으로부터 오는 급전선 (feeding line: 8 내지 11)에 간섭 억제 인덕터를 포함한다. 나아가, 상기 EMC 필터 (7)는 하나의 스트링의 각각 2개의 급전선들 (8,9와 10, 11) 사이에 그리고 급전선들 (8 내지 11)과 어스 사이에 마련된 간섭 억제 커패시터 (13,14)를 포함한다. 태양광 모듈 (3), 즉 직류 전압원 (15)으로 기능하는 광발전 장치로부터 보았을 때, EMC 필터 과전압 방지 장치 (16, 17)가 마련되는데, 이 방지 장치들은 일시적 과전압을 다른 급전선들 중의 하나 또는 어스에 대하여 급전선들 (8 내지 11) 중의 하나로 전환시킨다. 이 과전압 방지 장치 (16, 17)가 주 과전압 보호 (18)를 형성하며, 상기 과전압 보호는 인버터 (5)를 포함하여 이어지는 다른 구성 요소들처럼 중심 위치에 마련되며 바람직하게는 공통의 하우징 안에 수용된다. 직류 전압원 (15)에서 보았을 때 EMC 필터 (7) 뒤에, 주 과전압 보호 (18)에도 불구하고 EMC 필터 (7) 뒤까지 도달하거나 진동에 의해 여기된 EMC 필터 (7)에 의해 심지어 다시 강화된 일시적 과전압으로부터 인버터 (5)의 다른 부분들을 보호하는 2차 (secondary) 과전압 보호 (19)가 마련된다. 상기 2차 과전압 보호 (19)는 과전압 방지 장치 (20, 21)를 포함하는데, 이 과전압 방지 장치는 한편으로는 계속 이어지는 급전선 (continuous feeding line: 8, 10)과 어스 사이에, 다른 한편으로는 2개의 스트링 (2)의 연결된 (combined) 전류 전달 전선들 (22)과 어스 사이에서 스위칭된다. 계속 이어지는 급전선 (8, 10)도 여기서 EMC 필터 (7) 너머에서는 전류 전달 전선 (23,24)으로 도시되는데, 왜냐하면 이 선들이 직류 전압 입력단 (6)의 DC/DC 컨버터 (35)에 전류를 공급하기 때문이다. 나아가, 직류 전압 입력단 (6)에 버퍼 커패시턴스 (25)가 마련된다. 통상 버퍼 커패시턴스 (25)가 매우 크기 때문에, 2차 과전압 보호 (19)의 과전압 방지 장치 (20, 21)가 어스에 대해서만 마련되고 전선 (22 내지 24) 사이에는 마련되지 않아도 충분하다. 또한, 상기 과전압 방지 장치 (20, 21)는 DEHNguard@ 라는 상품명으로 독일 뉘른베르크의 DEHN + SOENHE GmbH + Co. KG 라는 회사의 과전압 방지 장치일 수 있는 주 과전압 보호 (18)의 과전압 방지 장치 (16, 17)과 달리 비교적 단순하게 구성될 수 있다.
상기 2차 과전압 보호 (19)의 가능한 구체적인 구성이 도 2에 간략 도시된다. 상기 과전압 방지 장치 (20)는 각각 2개의 스트링 및 어스의 양극 사이에 마련되며, 상기 과전압 방지 장치 (21)는 각각 2개의 스트링 및 어스의 음극 사이에 마련된다. 각 과전압 방지 장치 (20, 21)는 배리스터 (26) 및 리드 퓨즈 (27)의 직렬 연결을 포함하며, 여기에 각 리드 퓨즈 (27)에 연결된 배리스터 (26)의 온도 상승을 전달하는 열적 결합 (thermal coupling:28)이 마련된다. 이에 의해, 연결된 배리스터 (26)가 높은 일시적 과전압 때문에 높은 어스. 전류에 의한 전환 (divert)에 의해 손상될 수 있거나 이미 손상된 경우에, 상기 퓨즈 (27)가 녹는 (fuse) 것이 달성된다. 각 리드 퓨즈 (27)를 통해 전압을 검출하는 감시 장치 (28)에 의해 각 과전압 방지 장치 (20, 21)의 현 상태가 검출된다. 각 리드 퓨즈 (27)가 아직 녹지 않았으면, 이것을 거치는 전압이 문제되지 않는다. 만일 리드 퓨즈가 녹았다면, 이것을 거쳐 연결된 전선 상의 어스에 대한 전압이 문제된다. 하지만, 리드 퓨즈가 녹음으로써 (fusing) 분리된 극 간에 아크가 형성되면, 각 감시 장치 (29)는 수 십 볼트 크기의 특성 (characteristic) 전압을 검출하는데, 이 전압은 전술한 2개의 전압과는 각 전선 상에서 어스에 대해 0 내지 전 전압 (full voltage)으로 현저하게 (significant) 구분된다. 만일 상기 감시 장치 (29)가 연결된 리드 퓨즈 (27)에서 아크를 검출하면, 이 장치는 이 아크를 소거한다.
도 3에 따른 블록 다이어그램은 인버터 (5)와 전력망 (4) 사이에 망 릴레이 (30)가 마련되어 있음을 보여준다. 상기 망 릴레이 (30)를 개방하고 상기 인버터 (5)를 통해 상기 직류 전압원 (1)을 단락 (short) 시킴으로써 도 2에 따른 리드 퓨즈 (27)가 자체 소거하는 리드 퓨즈가 아니고 아크에 의한 지속적 부하에 적합하지 않다고 해도, 이 아크가 소거될 정도로 아크에 급전된 전압이 낮아진다. 나아가 도 3은 직류 전압원 (1)의 보호를 위해 추가로 마련된 바람직한 과전류 보호 (31)를 도시한다.
도 4는 추가 스위치 (32)가 마련된 과전압 방지 장치 (20, 21)을 간략 도시하는데, 이 스위치의 개방에 의해 퓨즈를 통해 아크가 소거될 수 있다. 도 4에는 이후의 도면들에서처럼 리드 퓨즈 (27)를 거쳐 강하된 전압을 측정하는 감시 장치 (29)가 명료함을 위해 도시되지 않는다
도 5에 따른 과전압 방지 장치 (20, 21)의 변형례에서 스위치 (32)가 리드 퓨즈 (27)와 직렬로 결합되지 않고, 스위치 (33)가 리드 퓨즈와 병렬로 마련되는데, 이 스위치를 단시간 폐쇄함으로써 아크를 소거하기 위해 아크를 유지하는 전압이 단락될 수 있다.
도 6에 따르면, 이 스위치 (33)는 소거 콘덴서 (34)와 직렬로 연결되는데, 이 콘덴서는 상기 스위치 (33)를 통해 흐르는 부하, 즉 단락 전류를 제한한다.
1 광발전 장치 (photovoltaic apparatus)
2 스트링 (string)
3. 태양광 모듈 (solar module)
4. 교류 전력망
5. 인버터
6. 직류 전압 입력단
7. EMC 필터
8. 급전선 (feeding line)
9. 급전 전선
10 급전 전선
11. 급전 전선
12. 간섭 억제 인덕터 (interference suprressing inductor)
13. 간섭 억제 캐패시터 (interference suprressing capacitor)
14.간섭 억제 커패시터 (interference suprressing capacitor)
15. 직류 전압원
16. 과전압 방지 장치
17. 과전압 방지 장치
18. 주 보호
19. 2차 보호
20. 과전압 방지 장치
21. 과전압 방지 장치
22. 전선
23. 전선
24. 전선
25. 버퍼 커패시턴스
26. 배리스터
27. 리드 퓨즈 (lead fuse)
28. 열적 결합
29. 감시 장치
30. 망 릴레이
31. 과전류 보호
32. 스위치
33. 스위치
34. 소거 콘덴서
35. DC/DC 컨버터

Claims (15)

  1. 직류 전압원 (15)으로부터의 전기 에너지를 특히 교류 전력망 (4)에 급전하기 위한 인버터 (5)용 과전압 보호 장치로서,
    상기 과전압 보호 장치는 직류 전압 입력단 (6)을 포함하며, 상기 직류 전압 입력단 (6)은 적어도 2개의 전류 운반 전선 (current-carrying line: 22 내지 24) 및 간섭 억제 커패시터 (interference suprressing capacitor: 13, 14)와 간섭 억제 인덕터 (interference suprressing inductor: 12)를 포함하는 EMC 필터 (7)를 포함하며, 과전압을 어스 (earth)에 대해 전환 (divert)하기 위한 과전압 방지 장치 (20, 21)를 포함하며,
    상기 과전압 방지 장치 (20, 21)는 상기 직류 전압원 (15)에서 보았을 때, 상기 EMC 필터 (7) 뒤에서 상기 전선들 (22 내지 24)에 연결되는 것을 특징으로 하는, 과전압 보호 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 직류 전압 입력단 (6)에서 상기 직류 전압원 (15)에서 보았을 때 상기 과전압 방지 장치들 (20, 21)들 뒤에서 버퍼 커패시턴스 (25)가 전선들 (22 내지 24) 사이에 연결되며 상기 과전압 방지 장치 (20, 21)들이 상기 전선들 (22 내지 24)과 어스 사이에만 연결되는 것을 특징으로 하는, 과전압 보호 장치.
  3. 제 1항 또는 제2항에 있어서, 추가의 과전압 방지 장치 (16, 17)가 상기 직류 전압원 (15)에서 보았을 때 상기 EMC 필터 (7) 앞에서 전선들 (22 내지 24) 또는 상기 직류 전압원 (15)의 일부로부터 상기 전선들 (22 내지 24)로의 급전선 (feeding line: 8 내지 11)에 연결되는 것을 특징으로 하는, 과전압 보호 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 추가 과전압 방지 장치들 (16, 17)은 공간적으로 상기 직류 전압원 (15) 또는 인버터 (5)의 위치에서 그 일부로부터 떨어져서, 상기 EMC 필터 (7) 앞에서 상기 전선들 (22 내지 24)들 또는 상기 급전선 (8 내지 11) 에 연결되는 것을 특징으로 하는, 과전압 보호 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 추가 과전압 방지 장치들 (16, 17)은 상기 인버터 (5)의 하우징 안에서 상기 전선들 (22 내지 24)들 또는 상기 급전선 (8 내지 11) 에 연결되는 것을 특징으로 하는, 과전압 보호 장치.
  6. 제 3항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 추가 과전압 방지 장치들 (16, 17)은 한편으로는 각 전선들 (22 내지 24)들 또는 각 급전선 (8 내지 11)과 어스 사이에서, 다른 한편으로는 상기 전선들 (22 내지 24)들 또는 상기 급전선 (8 내지 11)들 사이에서 동작하는 것을 특징으로 하는, 과전압 보호 장치.
  7. 제 3항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 추가 과전압 방지 장치들 (16, 17)을 위한 플러그 인 위치 (plug-in position)이 마련되며, 이것의 점유 (occupancy)가 감시 장치의 스위치에 의해 모니터되는 것을 특징으로 하는, 과전압 보호 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 추가 과전압 방지 장치들 (16, 17)은 만일 전환된 과전압이 각 과전압 방지 장치의 지속적 변화를 유발하면, 스위치를 스위칭하는 것을 특징으로 하는, 과전압 보호 장치.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 추가 과전압 방지 장치들 (16, 17)은 각각 2개의 병렬 과전압 방지 경로 (diversion path)를 포함하며, 하나의 과전압 방지 경로에는 배리스터가 다른 하나의 과전압 방지 경로에는 자체 소거 리드 퓨즈 (self-extiungushing lead fuse)가 연결되며, 상기 배리스터가 미리 정의된 열적 부하에 노출되면, 전환 스위치 (changeover switch)가 하나의 과전압 방지 경로로부터 다른 과전압 방지 경로로 스위칭하여 연결된 스위치가 스위칭되는 것을 특징으로 하는, 과전압 보호 장치.
  10. 특히 제1항 내지 9항에 따른 과전압 보호 장치의 과전압 방지 장치 중의 하나로서의 과전압 방지 장치에 있어서,
    배리스터 (26) 및 열적으로 상기 배리스터 (26)에 연결된 리드 퓨즈 (lead fuse: 27)의 직렬 결합이 마련되며, 감시 장치 (29)가 상기 리드 퓨즈 (27)를 통해 하강하는 전압을 검출하는 것을 특징으로 하는, 과전압 방지 장치.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 감시 장치 (29)는 자급적 (self-sustaining) 에너지 공급을 포함하는 것을 특징으로 하는, 과전압 방지 장치.
  12. 제 10항 또는 제11항에 있어서, 상기 리드 퓨즈 (lead fuse: 27)는 자체 소거 (self-extinguishing) 가 아닌 것을 특징으로 하는, 과전압 방지 장치.
  13. 제10항 내지 제12항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 감시 장치 (29)는 특성 전압 강하 (characteristic voltage drop)에 의해 인식되는 리드 퓨즈 (27)에서의 아크를 스위칭 동작에 의해 소거하는 것을 특징으로 하는, 과전압 방지 장치.
  14. 제 13항에 따른 과전압 방지 장치를 갖는 제 1항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 따른 과전압 보호 장치에 있어서,
    상기 감시 장치 (29)는 전압 제거를 위해 상기 인버터 (5)의 스위치를 작동하는 것을 특징으로 하는, 과전압 보호 장치.
  15. 제 1항 내지 제14항 중의 어느 한 항에 따른 과전압 보호 장치 및/또는 과전압 방지 장치 (20, 21)를 갖는 다수의 스트링 (2)을 포함하는 광발전 장치 (1)로부터의 전기 에너지를 교류 전력망으로 급전하기 위한 인버터 (5).
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