KR20130060626A - 셀렉터 스위치를 이용한 태양광 접속반 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다수의 태양 전지 모듈에서 발전된 전원을 병렬로 조합하여 인버터에 공급하고, 스트링 단위로 태양 전지 모듈의 전압과 전류를 현장에서 모니터링 할 수 있는 셀렉터 스위치를 이용한 태양광 접속반을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 병렬로 연결된 다수의 태양 전지 모듈로부터 직류 전원을 입력받아 직렬 연결하여 출력하는 입력부; 상기 입력부가 출력하는 직류 전원을 입력받아 인버터로 출력하는 출력부; 및 상기 입력부에 병렬로 연결된 태양 전지 모듈과 연결되고, 상기 연결된 해당 태양 전지 모듈로부터 입력되는 직류 전원을 검출하여 스트링 단위의 태양광 발전 현황이 표시되도록 하는 셀렉터부를 포함한다. 따라서 스트링 단위로 태양 전지 모듈의 전압과 전류를 현장에서 모니터링함으로써 발전량의 저하 원인과 고장 발생 원인을 신속하게 확인할 수 있는 장점이 있다.

Description

셀렉터 스위치를 이용한 태양광 접속반{PHOTOVOLTAIC CONNECTOR BAND USING SELECTOR SWITCH}
본 발명은 셀렉터 스위치를 이용한 태양광 접속반에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 다수의 태양 전지 모듈에서 발전된 전원을 병렬로 조합하여 인버터에 공급하고, 스트링 단위로 태양 전지 모듈의 전압과 전류를 현장에서 모니터링 할 수 있는 셀렉터 스위치를 이용한 태양광 접속반에 관한 것이다.
일반적인 태양광 발전 시스템은 수광된 태양광에 상응하는 직류 전원을 공급하는 태양 전지 모듈군과 이를 직렬로 연결한 태양 전지 어레이, 태양 전지 어레이와 인버터 사이에서 많은 배선의 결선을 용이하게 해주고 각종 보호 기능을 수행하는 접속반, 태양 전지 어레이에서 발전된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터, 발전된 전력을 소비하는 부하로 구성된다.
이러한 태양광 발전 시스템에서 종래 기술에 따른 접속반은 단순히 태양 전지 어레이로부터 공급되는 전력을 인버터에 공급하는 기능만을 수행하여 태양광 발전 시스템을 관리하는 관리자가 태양 전지 어레이별로 정상적인 전원이 공급되고 있는지 여부와 인버터로 정상적인 전원이 출력되고 있는지를 확인할 수 없는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 도 1과 같이 모니터링 기능이 구비된 태양광 접속반(20)이 제안되었다.
상기 모니터링 기능이 구비된 태양광 접속반(20)은 복수의 태양 전지 모듈(10, 11)군이 병렬로 연결되며, 병렬로 연결된 각 태양 전지 모듈(10, 11)군으로부터 입력되는 직류 전원을 직렬연결 방식으로 출력하는 입력부(21)와, 상기 입력부(21)에 직렬로 연결되어 입력부(21)로부터 출력되는 직류 전원을 입력받아 연결된 인버터(27)로 출력하는 출력부(22)와, 상기 입력부(21)에 연결되어 상기 입력부(21)를 통해 입력되는 각 태양 전지 모듈(10, 11)군의 입력 전류값과 입력 전압값을 검출하여 출력하고, 상기 출력부(22)에 연결되어 상기 출력부(22)를 통해 인버터(27)로 출력되는 출력 전류값과 출력 전압값을 검출하여 모니터링 제어부(24)로 출력하는 검출부(23)와, 상기 검출부(23)로부터 출력되는 입력 전류값, 입력 전압값, 출력 전류값 및 출력 전압값을 입력받아 디스플레이부(25)를 통해 표시하는 모니터링 제어부(24)와, 상기 모니터링 제어부(24)의 제어에 따라 입력 전류값, 입력 전압값, 출력 전류값 및 출력 전압값을 표시하는 디스플레이부(25)와, 상기 검출부(23), 모니터링 제어부(24) 및 디스플레이부(25)에 전원을 공급하는 전원부(26)를 포함하여 구성된다.
이러한 모니터링 기능이 구비된 태양광 접속반(20)은 태양전지 모듈군로부터 입력되는 입력 전압과 입력 전류 및 태양광 접속반을 통해 인버터로 출력되는 출력전압과 전류를 실시간으로 모니터링하고 이를 디스플레이부(25)를 통해 표시할 수 있으며, 원격지에서도 모니터링 할 수 있다는 장점이 있다.
그러나 이러한 모니터링 기능이 구비된 태양광 접속반은 인버터를 중심으로 한 태양광 발전 시스템 전체의 입/출력 전류 및 전압을 검출함으로써, 국부적인 문제가 발생되거나 효율이 떨어지는 등의 이상 발생에 대해서는 인지할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 모니터링부에서 고장이 발생할 경우 전반적인 접속반 기능의 수행이 불가능하여 전체적인 태양광 발전 시스템이 정지하는 문제점이 있다.
또한, 태양광 발전 시스템의 발전량은 일사량과 관계가 있기 때문에 전체 발전량이 저하되어도 이러한 발전량 저하가 발전 설비 일부의 고장인지, 일사량의 저하인지 여부를 확인할 수 없어 고장이 발생하여도 방치되는 문제가 있다.
또한, 종래 기술에 따른 태양광 접속반은 단순하게 태양 전지 모듈로부터 공급되는 전원을 전력 조절기에 공급하거나 인버터에 공급하는 기능만을 수행하고, 스트링별 전압이나 전류 등 상세한 정보 없이 인버터의 입력 및 출력만을 모니터링하여 각 태양광 스트링별로 정상적인 발전을 수행하고 있는지 여부를 확인할 수 없는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 다수의 태양 전지 모듈에서 발전된 전원을 병렬로 조합하여 인버터에 공급하고, 스트링 단위로 태양 전지 모듈의 전압과 전류를 현장에서 모니터링 할 수 있는 셀렉터 스위치를 이용한 태양광 접속반을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 태양광 접속반으로서, 병렬로 연결된 다수의 태양 전지 모듈로부터 직류 전원을 입력받아 직렬 연결하여 출력하는 입력부; 상기 입력부가 출력하는 직류 전원을 입력받아 인버터로 출력하는 출력부; 및 상기 입력부에 병렬로 연결된 태양 전지 모듈과 연결되고, 상기 연결된 해당 태양 전지 모듈로부터 입력되는 직류 전원을 검출하여 스트링 단위의 태양광 발전 현황이 표시되도록 하는 셀렉터부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 셀렉터부는 태양 전지 모듈 중 임의의 태양 전지 모듈과 선택적으로 접속하는 스위치; 및 상기 스위치가 태양 전지 모듈과 접속되면 상기 태양 전지 모듈로부터 공급되는 전류를 검출하여 표시하는 전류계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 스위치는 로터리 스위치, 푸시 스위치, 버튼 스위치 또는 릴레이 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 입력부는 태양 전지 모듈로부터 입력되는 과전류의 유입을 방지하는 퓨즈; 상기 퓨즈와 연결되고 태양 전지 모듈로부터 입력되는 직류 전류의 역류를 방지하는 다이오드; 및 상기 다이오드와 연결되고 상기 출력부로 출력되는 전류를 분류하여 상기 셀렉터부로 출력하는 션트(Shunt)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 출력부는 인버터로 출력되는 전압을 검출하여 표시하는 전압계; 및 상기 인버터로 출력하는 전류를 검출하여 표시하는 전류계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 스트링 단위로 태양 전지 모듈의 전압과 전류를 현장에서 모니터링함으로써 발전량의 저하 원인과 고장 발생 원인을 신속하게 확인할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 모니터링 구조를 단순화시킴으로써 고장의 발생을 차단하여 접속반의 내구성과 신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1 은 종래 기술에 따른 모니터링 기능을 구비한 태양광 접속반의 구성을 나타낸 블록도.
도 2 는 본 발명에 따른 셀렉터 스위치를 이용한 태양광 접속반의 구성을 나타낸 블록도.
도 3 은 도 2에 따른 셀렉터 스위치를 이용한 태양광 접속반의 전기적 연결을 나타낸 전기 회로도.
도 4 는 도 2에 따른 셀렉터 스위치를 이용한 태양광 접속반을 나타낸 사시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 셀렉터 스위치를 이용한 태양광 접속반의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 셀렉터 스위치를 이용한 태양광 접속반의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 3은 도 2에 따른 셀렉터 스위치를 이용한 태양광 접속반의 전기적 연결을 나타낸 전기 회로도이며, 도 4는 도 2에 따른 셀렉터 스위치를 이용한 태양광 접속반을 나타낸 사시도이다.
도 2 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 셀렉터 스위치를 이용한 태양광 접속반(100)은 태양 전지 셀을 인버터(130)의 입력 허용 전압에 맞추어 조합된 다수의 태양 전지 모듈(10, 11) 군이 인버터(130)에 전원을 공급하기 위하여 병렬로 조합된 중계 단자함으로 사각 형상의 외함(101)과 입력부(110)와 출력부(120)와 셀렉터부(140)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 태양광 접속반(100)의 외함(101)은 설치 위치에 따라 내부 거취형이나 수직 자립형으로 설치되고, 전면에 개폐 가능한 도어(102)를 구비하며, 상기 도어(102)의 전면에는 전압 및 전류를 표시하기 위한 전압계(121)와 전류계(122, 142a, 142b, 142c)가 설치된다.
또한, 상기 외함(101)은 부식 방지를 위해 스테인레스 재질로 구성하고, 내부에서 발생되는 열을 배출하기 위하여 통기구(미도시)를 설치하는 것이 바람직하다.
상기 입력부(110)는 병렬로 연결된 다수의 태양 전지 모듈(10, 11)로부터 직류 전원을 입력받아 직렬 연결하여 출력부(120)로 출력하는 구성으로서, 퓨즈(111)와 다이오드(112)와 션트(113)를 포함하여 구성된다.
상기 태양 전지 모듈(10, 11)은 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하여 출력하는 복수의 태양 전지 셀이 직렬로 연결되어 하나의 모듈을 형성한 것으로, 본 실시예에서는 인버터(130)의 입력 범위에 맞추어 직렬(String)군으로 조합하여 상기 인버터(130)로 입력 전원을 공급하는 스트링 단위의 태양 전지 모듈이다.
또한, 상기 입력부(110)는 각 태양 전지 모듈(10, 11)과 개별적으로 연결되어 각 태양 전지 모듈(10, 11)로부터 출력되는 직류 전원을 입력 받는다.
상기 퓨즈(111)는 태양 전지 모듈(10, 11)로부터 입력되는 과전류의 유입을 방지하는 구성으로서, 미리 설정된 일정 전압 또는 전류 이상의 과전류 또는 과전압이 입력부(110)로 공급되면 차단되도록 하며, 상기 퓨즈(111)의 단선시 관리자의 유지보수와 확인이 용이하게 이루어질 수 있도록 홀더와 LED를 더 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 퓨즈(111)는 DC 1000V, 11A의 규격을 갖고, 홀더는 690V 규격을 갖는 것이 바람직하다.
상기 다이오드(112)는 퓨즈(111)와 직렬 연결되고 태양 전지 모듈(10, 11)로부터 입력되는 직류 전류의 역류를 방지하는 구성으로서, 태양 전지 모듈로의 역전 현상을 차단하며, 1000V, 50A의 규격을 갖는 것이 바람직하다.
상기 션트(Shunt, 113)는 다이오드(112)와 직렬 연결되고 출력부(120)로 출력되는 전류를 분류하여 셀렉터부(140)로 출력하는 구성으로서, 태양 전지 모듈(10, 11) 로부터 출력되는 전류를 분류하여 셀렉터부(140)에서 검출되도록 한다.
상기 출력부(120)는 입력부(110)가 출력하는 직류 전원을 입력받아 인버터(130)로 출력하는 구성으로서, 전압계(121)와 전류계(122)를 포함하여 구성되고, 낙뢰, 서지 과전압 등의 유입을 방지하여 인버터(130)를 보호하는 서지 보호기(미도시)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 전압계(121)는 출력부(120)의 출력단자와 병렬로 연결되어 인버터(130)로 출력되는 전압을 검출하여 표시되도록 하고, 관리자가 용이하게 확인할 수 있도록 도어(102)의 전면에 설치되며, DC 1000V 규격을 갖는 것이 바람직하다.
상기 전류계(122)는 출력부(120)의 출력단자와 직렬로 연결되어 인버터(130)로 출력되는 전류를 검출하여 표시되도록 하고, 관리자가 용이하게 확인할 수 있도록 도어(102)의 전면에 설치되며, DC 25A 규격을 갖는 것이 바람직하다.
상기 셀렉터부(140)는 입력부(110)에 병렬로 접속된 태양 전지 모듈(10, 11)과 연결되고, 상기 연결된 해당 태양 전지 모듈로부터 입력되는 직류 전원을 검출하여 스트링 단위의 태양광 발전 현황이 표시되도록 하는 구성으로서, 스위치(141)와, 전류계(142)를 포함하여 구성된다.
상기 스위치(141)는 검출 대상 태양 전지 모듈과 선택적으로 연결되도록 하는 구성으로서, 입력부(110)의 션트(113)와 전기적으로 접속되고, 상기 스위치(141)가 턴 온 되면, 상기 션트(113)에서 전류가 분류되도록 한다.
또한, 상기 스위치(141)는 로터리 스위치, 푸시 스위치, 버튼 스위치, 릴레이 등 다양한 스위치를 사용할 수 있고, 관리자가 용이하게 조작할 수 있도록 도어(102)의 전면에 설치된다.
상기 전류계(142)는 스위치(141)가 턴 온되어 션트(113)로부터 분류된 전류가 공급되면 상기 공급되는 전류를 검출하여 표시되도록 하고, 관리자가 용이하게 확인할 수 있도록 도어(102)의 전면에 설치되는 것이 바람직하며, DC 25A의 규격을 갖는 것이 바람직하다.
다음은 본 발명에 따른 셀렉터 스위치를 이용한 태양광 접속반(100)의 동작 과정을 설명한다.
스트링 단위의 태양 전지 모듈(10, 11)이 태양광 접속반(100)의 입력부(110)와 병렬로 연결된 후 상기 입력부(110)로 직류 전원이 공급되면, 상기 입력부(110)는 직렬 연결시켜 출력부(120)를 통해 인버터(130)로 출력되도록 한다.
이 후 관리자가 각 태양 전지 모듈(10, 11)의 동작 상태를 확인하기 위해 임의의 태양 전지 모듈군과 연결된 제 1 스위치(141a)를 턴 온하면, 상기 태양 전지 모듈과 연결된 션트로부터 전류가 분류되고, 상기 분류된 전류는 상기 제 1 스위치(141a)와 직렬 연결된 제 1 전류계(142a)를 통해 표시된다.
또한, 임의의 태양 전지 모듈군과 연결된 제 2 스위치(141b) 또는 제 3 스위치(141c)를 턴 온하면, 상기 태양 전지 모듈과 연결된 션트로부터 전류가 분류되고, 상기 분류된 전류는 상기 제 2 스위치(141b)와 직렬 연결된 제 2 전류계(142b) 또는 상기 제 3 스위치(141c)와 직렬 연결된 제 3 전류계(142c)를 통해 표시된다.
따라서 접속반의 모니터링 구조를 단순화시킴으로써 고장의 발생을 차단하여 접속반의 내구성과 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 관리자가 현장에서 모니터링함으로써 고장이 발생한 태양 전지 모듈을 신속하게 확인할 수 있게 된다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 태양광 접속반 101 : 외함
102 : 도어 110 : 입력부
111 : 퓨즈 112 : 다이오드
113 : 션트(Shunt) 120 : 출력부
121 : 전압계 122 : 전류계
130 : 인버터 140 : 셀렉터부
141 : 스위치 141a : 제 1 스위치
141b : 제 2 스위치 141c : 제 3 스위치
142 : 전류계 142a : 제 1 전류계
142b : 제 2 전류계 142c : 제 3 전류계

Claims (5)

  1. 태양광 접속반으로서,
    병렬로 연결된 다수의 태양 전지 모듈로부터 직류 전원을 입력받아 직렬 연결하여 출력하는 입력부;
    상기 입력부가 출력하는 직류 전원을 입력받아 인버터로 출력하는 출력부; 및
    상기 입력부에 병렬로 연결된 태양 전지 모듈과 연결되고, 상기 연결된 해당 태양 전지 모듈로부터 입력되는 직류 전원을 검출하여 스트링 단위의 태양광 발전 현황이 표시되도록 하는 셀렉터부를 포함하는 셀렉터 스위치를 이용한 태양광 접속반.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 셀렉터부는 태양 전지 모듈 중 임의의 태양 전지 모듈과 선택적으로 접속하는 스위치; 및
    상기 스위치가 태양 전지 모듈과 접속되면 상기 태양 전지 모듈로부터 공급되는 전류를 검출하여 표시하는 전류계를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀렉터 스위치를 이용한 태양광 접속반.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 스위치는 로터리 스위치, 푸시 스위치, 버튼 스위치 또는 릴레이 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 셀렉터 스위치를 이용한 태양광 접속반.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 입력부는 태양 전지 모듈로부터 입력되는 과전류의 유입을 방지하는 퓨즈;
    상기 퓨즈와 연결되고 태양 전지 모듈로부터 입력되는 직류 전류의 역류를 방지하는 다이오드; 및
    상기 다이오드와 연결되고 상기 출력부로 출력되는 전류를 분류하여 상기 셀렉터부로 출력하는 션트(Shunt)를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀렉터 스위치를 이용한 태양광 접속반.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 출력부는 인버터로 출력되는 전압을 검출하여 표시하는 전압계; 및
    상기 인버터로 출력하는 전류를 검출하여 표시하는 전류계를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀렉터 스위치를 이용한 태양광 접속반.
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