KR20140011254A - Inverter system for photovoltaic power generation - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양광 발전을 위한 인버터 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소용량 태양광 발전용 인버터를 멀티 센트럴(multi-central) 방식으로 운용하는 인버터 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to an inverter system for solar power generation, and more particularly, to an inverter system for operating a small capacity solar power inverter in a multi-central manner.
태양광 발전 시스템에서 인버터는 태양광 패널에서 생산된 직류(DC) 전력을 교류(AC) 전력으로 변환하는 기능을 한다. 인버터는 직류 입력 전력이 정상적인 동작에 필요한 일정 수준(Win - start) 이상이 되어야 작동을 시작하며(기동), 최대 입력 전력(Win - max) 이상에서는 기기의 보호를 위해 정지한다. 최소 전력 이하의 입력(Win -min)에서는 운전을 정지한다. 여기서 (Win - min) 과 (Win - start) 의 값은 인버터에 따라 같을 수도 있고 다를 수도 있다.In the solar power system, the inverter converts direct current (DC) power produced from the solar panel into alternating current (AC) power. The inverter will not start until the DC input power is above a certain level (W in - start ) necessary for normal operation (starting), and above the maximum input power (W in - max ) it will stop to protect the equipment. Operation stops at an input below the minimum power (W in -min ). Where the values of (W in - min ) and (W in - start ) may be the same or different depending on the inverter.
인버터의 효율은 입력 전력 대비 출력 전력의 비로 표시되는데, 전 운전 범위에 걸쳐 항상 일정한 값이 아니며, 도 1 에서와 같이 출력에 따라 변화한다. 인버터의 효율은 구조와 제어 방식에 따라 다르지만, 일반적으로 30% ~ 80% 범위에서 가장 높다고 알려져 있다.The efficiency of the inverter is expressed as the ratio of the input power to the output power, which is not always constant over the entire operating range, and varies with the output as shown in FIG. 1. The efficiency of the inverter depends on the structure and control method, but is generally known to be the highest in the 30% to 80% range.
태양광 발전 시스템의 인버터는 태양광 패널 및 어레이와의 조합 형태에 따라 MIC(Module-Integrated Converter), 스트링(string), 멀티스트링(multi-string), 센트럴(central), 멀티 센트럴(multi-central) 인버터로 구분할 수 있다.Inverters in photovoltaic systems are module-integrated converters (MICs), strings, multi-strings, centrals, and multi-centrals, depending on the combination of solar panels and arrays. ) It can be divided into inverter.
MIC는 각 패널 별 인버터를 부착하는 형태로 별도의 DC 라인 배선이 필요치 않아 설치가 용이하며, 그림자나 설치 조건의 차이 등으로 인해 패널간 일조 조건이 상이할 때에도 최대 에너지 수확(Harvest)이 가능하다는 장점이 있으나, 대용량 구현 시 비용 부담이 크고 효율이 다소 낮다는 단점이 있다. 가정용을 포함한 BIPV(Building integrated Photovoltaics) 등 소형 시스템에서 패널 배치의 유연성 및 확장성 등의 장점을 기반으로 보급되기 시작하였다.MIC attaches inverter to each panel, so it is easy to install because there is no need for separate DC line wiring, and maximum energy harvest is possible even when the sunlight conditions between panels are different due to differences in shadow or installation conditions. There is an advantage, but there is a disadvantage that the cost is large and the efficiency is somewhat low when implementing a large capacity. In small systems such as building integrated photovoltaics (BIPV), including homes, it has begun to spread based on the advantages of flexibility and expandability of panel layout.
스트링 방식은 패널 직렬군당 DC/AC 인버터를 사용하는 방식으로 스트링 별 MPPT(maximum power point tracking; 최대 출력점 추적) 제어가 가능하며, 부분적인 그늘에 대해 비교적 효과적으로 에너지 수확을 할 수 있으나, 대용량 발전소에 적용할 때는 인버터의 개수가 너무 많아 유지보수 비용이 증가하며, 인버터의 중앙 제어가 되지 않아 단독운전 방지와 같은 계통 보호 측면에서는 다소 부적합하므로, 중간 정도 용량의 태양광 발전 시스템에 적합하다.The string method uses DC / AC inverters per panel series group to control the maximum power point tracking (MPPT) for each string, and can harvest energy relatively effectively against partial shade, but it is a large capacity power plant. When applied to the system, the number of inverters is too large to increase maintenance costs, and the inverter is not centrally controlled, so it is somewhat unsuitable in terms of system protection, such as preventing stand-alone operation, which is suitable for a medium capacity solar power system.
멀티스트링 방식은 패널 직렬군당 인버터 또는 DC/DC 컨버터를 사용하는 방식으로 스트링 방식과 센트럴 방식의 장점을 모아놓은 형태이나 2중의 전력변환기를 사용하므로 시스템의 효율이 다소 낮다는 단점이 있다.The multistring method uses an inverter or DC / DC converter per panel series group, which combines the advantages of the string method and the central method, but uses a dual power converter.
센트럴 방식은 모든 패널의 직, 병렬 조합으로 에너지 수확이 다소 낮다는 단점이 있으나 변환기의 효율이 우수하고, 출력 용량 대비 단가가 저렴하다는 장점이 있어 대용량 산업용 인버터 방식으로 주로 사용되고 있다. 이와 같은 센트럴 방식은 단일 인버터를 사용하므로 계통보호에 유리하며, 유지보수 비용이 적다는 장점은 있으나, 인버터 고장 시 전체 시스템이 작동하지 못하는 단점을 가지고 있다. 최근 이와 같은 단점을 보완하기 위한 방법으로 대용량 센트럴 인버터를 병렬 연결해 하나의 대용량 인버터 시스템을 구현하는 방식인 멀티 센트럴 방식이 많이 개발되고 있다.The central method has a disadvantage in that energy harvesting is rather low due to the direct and parallel combination of all panels. However, it is mainly used as a large-capacity industrial inverter because of the efficiency of the converter and the low cost compared to the output capacity. Such a central method is advantageous in system protection and low maintenance cost because it uses a single inverter, but has the disadvantage that the entire system can not operate in case of inverter failure. Recently, a multi-central method, which is a method of implementing a single high-capacity inverter system by connecting a large-capacity central inverter in parallel, has been developed as a method to compensate for such disadvantages.
멀티 센트럴 방식 인버터는 센트럴 방식의 인버터를 병렬 연결한 구조로, 발전 시스템 구성 시 1개의 인버터가 아닌 여러 대의 인버터로 구성된다. 일출, 일몰 및 흐린 날씨 등 태양광 에너지가 낮은 조건에서는 태양광 패널들에서 생산된 전력을 모아 특정 인버터만 구동시키고, 태양광 에너지가 많을 때에는 여러 개의 인버터를 모두 가동시킴으로써 인버터가 최적 조건에서 동작하도록 하여 태양광 발전 설비의 효율을 향상시킬 수 있다. 또한 인버터들의 가동 시간이 동일하게 유지되도록 순차로 운전하여 인버터의 사용 수명을 연장하고, 하나의 인버터 고장이나 유지, 보수 시 다른 인버터를 높은 에너지 레벨로 운전 할 수 있어 에너지 손실을 줄일 수 있다는 장점이 있어 대규모 태양광 발전 시스템에 보급되기 시작하고 있다.The multi-central inverter is a structure in which central inverters are connected in parallel, and when the power generation system is constructed, it is composed of several inverters instead of one inverter. In low solar conditions such as sunrise, sunset and cloudy weather, the power generated by the solar panels is collected to drive only a specific inverter, and when there is a large amount of solar energy, several inverters are operated so that the inverter operates at optimum conditions. It is possible to improve the efficiency of the solar power plant. In addition, it is possible to extend the service life of inverters by operating them in order to maintain the same operation time of inverters, and to reduce energy loss by operating another inverter at high energy level in case of one inverter failure, maintenance and repair. It is beginning to spread to large-scale solar power systems.
그러나, 멀티 센트럴 방식은 여러 개의 인버터와 태양광 패널들을 제어해야 하므로 시스템 구축 비용이 높아지고, 인버터 간 또는 인버터와 중앙 제어장치 간의 통신을 포함한 복잡한 제어 기능이 요구되므로 소형 태양광 발전 시스템에는 부적합하다는 단점이 있다.
However, the multi-central approach is inadequate for small solar power systems because it requires the control of several inverters and solar panels, resulting in higher system construction costs and complex control functions, including communication between inverters or between the inverter and the central controller. There is this.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, MIC를 멀티 센트럴 방식으로 사용함에 있어, 별도의 통신 기능 없이 태양광 패널의 전압 및 전류값에 따라 인버터들의 통합 운전과 독립 운전 동작의 전환을 자동화함으로써 보다 경제적이고 효율적인 태양광 발전을 가능케 하는 인버터 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
The present invention has been proposed to solve this problem, and in using the MIC in a multi-central manner, it is possible to automate the switching of the integrated operation and the independent operation of the inverters according to the voltage and current value of the solar panel without a separate communication function The purpose is to provide an inverter system that enables more economical and efficient solar power generation.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전을 위한 인버터 시스템은, 제 1 태양광 패널과 제 2 태양광 패널에서 출력되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터 시스템이고, 제 1 인버터 및 제 2 인버터를 포함하고, 상기 제 1, 2 태양광 패널의 출력값에 따라 상기 제 1, 2 태양광 패널의 출력을 모두 상기 제 1 인버터로 인가하거나, 또는 상기 제 1 태양광 패널의 출력은 상기 제 1 인버터로, 상기 제 2 태양광 패널의 출력은 상기 제 2 인버터로 각각 인가하는 것을 특징으로 한다.Inverter system for solar power generation according to an embodiment of the present invention for achieving this object is an inverter system for converting the DC power output from the first solar panel and the second photovoltaic panel into AC power, And a first inverter and a second inverter, and applying the outputs of the first and second solar panels to the first inverter according to the output values of the first and second solar panels, or of the first solar panel. An output may be applied to the first inverter, and an output of the second solar panel may be applied to the second inverter.
상기 실시예에 따른 인버터 시스템은, 상기 제 1 또는 제 2 태양광 패널의 출력값이 기설정된 전력값 미만이면 상기 제 1, 2 태양광 패널의 출력을 모두 상기 제 1 인버터로 인가하고, 상기 제 1 또는 제 2 태양광 패널의 출력값이 기설정된 전력값 이상이면 상기 제 1 태양광 패널의 출력은 상기 제 1 인버터로, 상기 제 2 태양광 패널의 출력은 상기 제 2 인버터로 각각 인가할 수 있다.In the inverter system according to the embodiment, if the output value of the first or second solar panel is less than a predetermined power value, the output of the first and second solar panels are applied to the first inverter, the first inverter Alternatively, when the output value of the second solar panel is equal to or greater than a preset power value, the output of the first solar panel may be applied to the first inverter, and the output of the second solar panel may be applied to the second inverter, respectively.
상기 제 1 인버터와 상기 제 2 인버터는 전력을 전송하기 위한 전선만으로 연결될 수 있다.The first inverter and the second inverter may be connected only by a wire for transmitting power.
상기 제 1 인버터는 상기 제 2 태양광 패널의 출력을 추가로 인가받기 위해 상기 제 2 태양광 패널에 연결되는 온/오프(On/Off) 방식의 제 1 스위치를 포함하고, 상기 제 2 인버터는 상기 제 2 태양광 패널의 출력을 인가받거나 또는 상기 제 2 태양광 패널의 출력을 상기 제 1 인버터로 전환하여 인가하기 위해 상기 제 2 태양광 패널과 상기 제 1 인버터 사이에 연결되는 제 2 스위치를 포함할 수 있다.The first inverter includes an on / off first switch connected to the second solar panel to further receive the output of the second solar panel, and the second inverter A second switch connected between the second solar panel and the first inverter to receive the output of the second solar panel or to convert and apply the output of the second solar panel to the first inverter; It may include.
상기 제 1 인버터는 상기 제 1 스위치를 제어하기 위한 제 1 컨트롤러를 포함하고, 상기 제 2 인버터는 상기 제 2 스위치를 제어하기 위한 제 2 컨트롤러를 포함할 수 있다.The first inverter may include a first controller for controlling the first switch, and the second inverter may include a second controller for controlling the second switch.
상기 제 1, 2 컨트롤러는 상기 제 1, 2 태양광 패널로부터 입력되는 전압 및 전류를 모니터링하여 상기 제 1, 2 인버터가 최대 출력점(maximum power point)에서 동작하도록 제어할 수 있다.The first and second controllers may monitor the voltage and current input from the first and second solar panels to control the first and second inverters to operate at the maximum power point.
상기 제 2 태양광 패널의 출력값이 기설정된 전력값 미만이면, 상기 제 1 컨트롤러는 상기 제 1 스위치를 온(On)시키고 상기 제 2 컨트롤러는 상기 제 2 스위치를 상기 제 1 인버터 측으로 전환시키고, 상기 제 2 태양광 패널의 출력값이 기설정된 전력값 이상이면 상기 제 1 컨트롤러는 상기 제 1 스위치를 오프(Off)시키고 상기 제 2 컨트롤러는 상기 제 2 스위치를 상기 제 2 인버터 측으로 전환시킬 수 있다.
When the output value of the second solar panel is less than a preset power value, the first controller turns on the first switch and the second controller switches the second switch to the first inverter side, When the output value of the second solar panel is equal to or greater than a predetermined power value, the first controller may turn off the first switch, and the second controller may switch the second switch to the second inverter side.
본 발명에 의하면, 여러 개의 소형 인버터가 병렬로 연결되어 설치되는 태양광 발전 설비에서 주 인버터와 종 인버터를 전력선만으로 상호 연결하여, 태양광의 세기가 약할 때에는 주 인버터에서 태양광 패널 2개의 출력을 합하여 운전하고, 태양광의 세기가 강할 때에는 각각 독립적으로 운전함으로써 발전 시간을 연장할 수 있도록 함과 동시에, 각각의 인버터가 가장 효율이 좋은 범위에서 운전할 수 있도록 하는 효과가 있다.According to the present invention, in a photovoltaic power generation facility in which several small inverters are connected in parallel, the main inverter and the longitudinal inverter are interconnected by only a power line, and when the intensity of sunlight is low, the outputs of the two solar panels are combined in the main inverter. When operating, and when the intensity of sunlight is strong, it is possible to extend the power generation time by operating independently of each other, and at the same time, it is possible to operate each inverter in the most efficient range.
또한, 기존의 멀티 센트럴 인버터의 운전에서는 인버터의 제어를 위해 인버터 간 또는 인버터들과 중앙 제어장치 간의 통신 기능이 필요하였으나, 본 발명에서는 태양광 패널의 출력 특성을 이용하여 통합 운전과 독립 운전이 가능하도록 함으로써 별도의 통신 장치와 통신 선로를 필요로 하지 않기 때문에, 설비의 단순화로 경제성이 향상된다.
In addition, in the operation of the conventional multi-central inverter, the communication function between the inverters or between the inverters and the central control unit is required for the control of the inverter, but in the present invention, integrated operation and independent operation are possible using the output characteristics of the solar panel. By doing so, since a separate communication device and a communication line are not required, economic efficiency is improved by simplifying the installation.
도 1은 일반적인 태양광 인버터의 효율 변화를 설명한 그래프이다.
도 2는 일반적인 태양광 패널의 출력 전압, 출력 전류 특성 및 최대 출력점의 변화를 설명한 그래프이다.
도 3 및 도 4는 서로 다른 태양광 조건에서 동작하는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전을 위한 인버터 시스템의 구성도이다.1 is a graph illustrating a change in efficiency of a general solar inverter.
2 is a graph illustrating changes in output voltage, output current characteristics, and maximum output point of a general solar panel.
3 and 4 are schematic diagrams of an inverter system for photovoltaic power generation according to an embodiment of the present invention operating in different solar conditions.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하기로 한다.The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become more apparent by describing in detail exemplary embodiments thereof with reference to the attached drawings, which are not intended to limit the scope of the present invention. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 일반적인 태양광 패널의 전압-전류 출력 특성을 도시한 것이다. 태양광 에너지의 밀도는 시간과 기상 조건에 따라 변화하며, 이에 따라 태양광 패널의 출력도 변화한다. 태양광 발전용 인버터는 최대한의 전력을 얻기 위해 MPPT(maximum power point tracking; 최대 출력점 추적) 기능을 보유하고 있으며, 태양광 에너지 밀도의 변동에 따라 태양광 패널의 전압-전류 출력 조건을 최대 출력을 낼 수 있는 값으로 조정한다.2 illustrates the voltage-current output characteristics of a typical solar panel. The density of solar energy varies with time and weather conditions, which in turn changes the output of the solar panel. The solar power inverter has a maximum power point tracking (MPPT) function to get the maximum power, and it outputs the maximum voltage-current output condition of the solar panel according to the change of solar energy density. Adjust to a value that can produce
이 때, 도 1 에서와 같이, 인버터가 가급적 WFS - min 부터 WFS - max 사이의 효율이 높은 구간에서 운전되도록 하면 전체 효율을 향상시킬 수 있다.At this time, as shown in Figure 1, the inverter is preferably W FS - min to W FS - max The overall efficiency can be improved by operating in a section with high efficiency.
도 3 및 도 4는 서로 다른 태양광 조건에서 동작하는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전을 위한 인버터 시스템의 구성도이다.3 and 4 are schematic diagrams of an inverter system for photovoltaic power generation according to an embodiment of the present invention operating in different solar conditions.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전을 위한 인버터 시스템은, 제 1 태양광 패널(1)과 제 2 태양광 패널(2)에서 출력되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터 시스템이고, 제 1 인버터(10) 및 제 2 인버터(20)를 포함한다. 본 실시예에 따른 인버터 시스템은, 제 1, 2 태양광 패널(1, 2)의 출력값에 따라 제 1, 2 태양광 패널(1, 2)의 출력을 모두 제 1 인버터(10)로 인가하거나, 또는 제 1 태양광 패널(1)의 출력은 제 1 인버터(10)로, 제 2 태양광 패널(2)의 출력은 제 2 인버터(20)로 각각 인가할 수 있다.3 and 4, the inverter system for photovoltaic power generation according to an embodiment of the present invention, the DC power output from the first
본 실시예에서, 제 1 인버터(10)와 제 2 인버터(20)는 한 쌍으로 구성되어 각각 주(Master) 인버터와 종(Slave) 인버터로 기능한다.In the present embodiment, the
제 1, 2 인버터(10, 20)는 각각 제 1, 2 컨트롤러(Controller1, Controller2)를 포함하며, 제 1, 2 컨트롤러(Controller1, Controller2)는 제 1, 2 태양광 패널(1, 2)로부터 입력되는 전압 및 전류를 모니터링하여 각 인버터(10, 20)가 최대 출력점에서 동작하도록 제어할 수 있다.The first and
제 1, 2 인버터(10, 20)는, 제 1 태양광 패널(1)의 출력값이 기설정된 전력값 미만이면 제 1, 2 태양광 패널(1, 2)의 출력이 모두 제 1 인버터(10)로 인가되도록 하고(통합 운전), 제 1 태양광 패널(1)의 출력값이 기설정된 전력값 이상이면 제 1 태양광 패널(1)의 출력은 제 1 인버터(10)로, 제 2 태양광 패널(2)의 출력은 제 2 인버터(20)로 각각 인가되도록 할 수 있다(독립 운전).In the first and
이를 위해, 제 1 인버터(10)는 제 2 태양광 패널(2)의 출력을 추가로 인가받기 위해 제 2 태양광 패널(2)에 연결되는 온/오프(On/Off) 방식의 제 1 스위치(11)를 포함할 수 있다. To this end, the
제 2 인버터(20)는 제 2 태양광 패널(2)의 출력을 인가받거나 또는 제 2 태양광 패널(2)의 출력을 제 1 인버터(10)로 전환하여 인가하기 위해 제 2 태양광 패널(2)과 제 1 인버터(10) 사이에 연결되는 제 2 스위치(21)를 포함할 수 있다.The
제 1 스위치(11)는 제 1 인버터(10)의 제 1 컨트롤러(Controller1)로부터 별도의 제어가 없을 시에는 기본값으로 개방 상태(Off)를 유지하고, 제 2 스위치(21)는 제 2 인버터(20)의 제 2 컨트롤러(Controller2)로부터 별도의 제어가 없을 시에는 기본값으로 제 2 인버터(20) 측으로 연결된 상태를 유지할 수 있다.When there is no separate control from the first controller Controller1 of the
이하, 기술의 설명을 단순화 하기 위해 제 1, 2 태양광 패널(1, 2)의 성능이 동일하고 여기에 연결된 제 1, 2 인버터(10, 20)의 성능도 동일하며, 인버터의 최대 입력은 태양광 패널의 최대 출력에 맞추어져 있다고 가정한다. 온도 변화 및 패널의 오염, 경년변화(經年變化)에 따른 태양광 패널의 출력 변동은 고려하지 않았다. 인버터의 특성 및 동작을 설명하기 위한 기호의 설명은 다음과 같다.
Hereinafter, in order to simplify the description of the technology, the performance of the first and second
WFS - min : 인버터의 효율적인 동작을 위해 설정한 최소 출력 전력W FS - min : Minimum output power set for efficient operation of inverter
WFS - max : 인버터의 효율적인 동작을 위해 설정한 최대 출력 전력W FS - max : Maximum output power set for efficient operation of inverter
Win - max : 인버터가 정상적으로 동작할 수 있는 최대 입력 전력W in - max : Maximum input power that inverter can operate normally
Win - min : 인버터가 정상적으로 동작을 계속할 수 있는 최소 입력 전력W in - min : Minimum input power that the inverter can continue to operate normally
Win - start : 인버터가 정지 상태에서 정상적으로 동작을 개시할 수 있는 최소 입력 전력
W in - start : Minimum input power that the inverter can normally start operating in the stopped state.
VM - max : 제 1 인버터(10) 최대 입력 전압V M - max : Maximum input voltage of the
IM - max : 제 1 인버터(10) 최대 입력 전류I M - max : Maximum input current of the
VM - in : 제 1 인버터(10) 입력 전압V M - in :
IM - in : 제 1 인버터(10) 입력 전류I M - in :
WM - in : 제 1 인버터(10) 입력 전력, VM - in ⅹ IM - in W M - in :
VS - max : 제 2 인버터(20) 최대 입력 전압V S - max : Maximum input voltage of the
IS - max : 제 2 인버터(20) 최대 입력 전류I S - max : Maximum input current of the
VS - in : 제 2 인버터(20) 입력 전압V S - in :
IS - in : 제 2 인버터(20) 입력 전류I S - in :
WS - in : 제 2 인버터(20) 입력 전력, VS - in ⅹ IS - in W S - in :
Vi OC : 태양광 패널의 개방전압(일조 조건이 i 일때)V i OC : Open voltage of solar panel (when sunshine condition is i)
Ii SC : 태양광 패널의 단락전류(일조 조건이 i 일때)I i SC : Short-circuit current of solar panel (when sunshine condition is i)
Vi pmax : 최대출력점에서의 태양광 패널의 출력전압(일조 조건이 i 일때)V i pmax : Output voltage of solar panel at maximum output point (when sunshine condition is i)
Wi pmax : 최대출력점에서의 태양광 패널의 출력(일조 조건이 i 일때)
W i pmax : Output of solar panel at maximum output point (when sunshine condition is i)
V1 : 제 1 태양광 패널(1)의 출력 전압V 1 : output voltage of the first
I1 : 제 1 태양광 패널(1)의 출력 전류I 1 : output current of the first
W1 : 제 1 태양광 패널(1)의 출력 전력, V1 ⅹ I1 W 1 : output power of the first
V2 : 제 2 태양광 패널(2)의 출력 전압V 2 : output voltage of the second
I2 : 제 2 태양광 패널(2)의 출력 전류I 2 : output current of the second
W2 : 제 2 태양광 패널(2)의 출력 전력, V2 ⅹ I2
W 2 : output power of the second
태양의 고도가 높지 않은 일출 직후~오전 시간대에는, 도 3 에서와 같이 제 2 스위치(21)를 제 1 인버터(10) 측으로 전환하고 제 1 스위치(11)를 단락(On)시킨다. 이렇게 하면 제 1, 2 태양광 패널(1, 2)은 병렬로 연결되며, 제 2 태양광 패널(2)의 출력 전력은 제 2 스위치(21) 상단의 DC 출력단자(23)로부터 제 1 스위치(11) 하단의 DC 입력단자(13)를 거쳐 제 1 태양광 패널(1)의 출력과 합하여 제 1 인버터(10)에 인가된다. 이 때, 제 1 인버터(10)에 공급되는 전력(WM - in)은 V1 ⅹ (I1 + I2)= 2(V1 ⅹ I1) 이 된다. 이렇게 하면 각각의 태양광 패널(12, 3) 출력이 인버터의 기동이 가능한 최소값 (Win - min)의 1/2 이상만 되면 제 1 인버터(10)가 기동할 수 있어 발전 개시 시각을 앞당길 수 있고, 각각 단독 운전을 할 때 보다 높은 운전효율 범위에서 동작시킬 수 있다.Immediately after sunrise when the sun's altitude is not high until the morning time, as shown in FIG. 3, the
태양의 고도가 높아짐에 따라 제 1, 2 태양광 패널(1, 2)의 출력이 증가하여 제 1 인버터(10) 및 제 2 인버터(20)가 독립적으로 효율적인 운전을 할 수 있는 범위에 도달하면, 도 4 에서와 같이 제 1 스위치(11)를 개방하고, 제 2 스위치(21)를 제 2 인버터(20) 측으로 전환시킨다. 이렇게 함으로써, 제 1 인버터(10)와 제 2 인버터(21)가 분리되어 각각 독립된 운전을 할 수 있다.As the altitude of the sun increases, the output of the first and second
독립 운전으로 전환하기 위한 시점은 제 1 인버터(10)에 입력되는 전력 값(WM -in)을 인버터의 효율적인 동작을 위해 설정한 최소 파워 값(WFS - min), 또는 최대 파워 값(WFS - max)과 비교하여 결정한다. The time point for switching to independent operation is the minimum power value W FS - min or maximum power value W in which the power value W M -in input to the
즉, WM - in > (2 ⅹ WFS - min) 이면서 WM - in > WFS - max 인 경우, 단독 운전으로 전환하게 되면 제 1 인버터(10)와 제 2 인버터(20)의 효율이 높은 구간에서 운전이 가능하다.That is, W M - in > (2 ⅹ W FS - min ) while W M - in > W FS - max In the case of switching to the single operation, the operation can be performed in a section in which the efficiency of the
제 1 인버터(10)의 독립 운전을 위해 제 1 스위치(11)가 개방되면 제 2 태양광 패널(2)의 전압(V2)은 개방전압(Vi OC) 값으로 순간적으로 상승한다. 제 2 인버터(20)는 제 2 태양광 패널(2)의 출력 전압(V2) 값과 이의 변동을 검출하여, 제 1 스위치(11)가 개방된 것으로 판단하면 제 2 스위치(21)를 제 2 인버터(20) 측으로 전환하여 독립 운전을 시작한다.When the
이와는 별도로, 제 2 인버터(20) 독자적으로 단독 운전 개시를 결정할 수도 있다. 정상적으로 동작하는 시스템에서는 인버터의 MPPT 기능에 의해 태양광 패널의 출력 전압은 Vi pmax 를 유지한다. 따라서, 이 값으로부터 제 2 태양광 패널(2)의 출력값 (W2=Wi pmax )를 알 수 있다. 또는, 제 2 태양광 패널(2)의 출력 전류(I2)를 동시에 측정하여 제 2 태양광 패널(2)의 출력값(W2=V2 ⅹ I2)을 획득할 수도 있다. 제 2 태양광 패널(2)의 출력(W2)이 W2 > WFS - min 이면서 W2 > WFS - max 인 경우, 제 2 스위치(21)를 제 2 인버터(20) 측으로 전환하여 독립 운전을 시작한다.Apart from this, the
오후가 되어 태양의 고도가 낮아지게 되면, 도 3과 같이 제 1, 2 태양광 패널(1, 2)의 출력을 다시 제 1 인버터(10)로 통합하여 운전함으로써 효율을 높이고 발전 시간을 연장할 수 있다. 독립 운전 상태에 있는 제 1 인버터(10)의 입력 전력(WM-in)이 독립 운전을 효율적으로 할 수 있는 범위 이하로 (WM - in < WFS - min) 저하되면, 제 1 스위치(11)을 단락시켜 제 1 인버터(10)의 통합 운전을 준비한다. 독립 운전 상태에 있던 제 2 인버터(20)도 입력 전력(WS - in)이 독립 운전을 효율적으로 할 수 있는 범위 이하로(WS - in < WFS - min) 저하되면, 제 2 스위치(21)을 제 1 인버터(10) 측으로 전환한다.When the sun's altitude is lowered in the afternoon, as shown in FIG. 3, the outputs of the first and second
이 때, 제 1 스위치(11)가 아직 단락되지 않았으면 제 2 태양광 패널(2)의 전압(V2) 은 개방전압(Vi OC) 값으로 순간적으로 상승하므로, 제 1 스위치(11)의 단락 여부를 확인할 수 있다.At this time, if the
제 1 스위치(11)가 단락 되었는지에 대한 또 다른 판별 방법으로는, 제 1 인버터(10)로 출력되는 출력단(23)의 전압을 확인하는 것이다. 단독운전을 하는 상태에서 제 2 스위치(21)은 제 2 인버터(20) 측으로 전환되어 있고, 제 1 스위치(11) 또한 개방된 상태이므로, 제 2 스위치(21)의 출력단(23)에는 전압이 인가되지 않는다. 제 1 인버터(10)가 통합 운전 준비가 되어있다면, 제 1 스위치(11)는 단락되어 있으므로 태양광 패널(1)의 출력전압 V1 이 제 2 스위치(21)의 출력단(23)에서 검출된다. 이 전압의 유무를 검출하면 제 1 스위치(11)의 개폐 여부를 확인할 수 있다.Another method for determining whether the
제 1 스위치(11)가 개방된 상태일 경우, 제 2 인버터(20)는 제 2 스위치(21)를 제 2 인버터(20) 측으로 연결한 상태로 독립 운전을 계속한다.When the
제 1 인버터(10)로 출력되는 출력단(23)의 전압을 확인하여 제 1 스위치(11)가 단락되었음을 확인한 후, 또는 사전 설정된 일정 대기시간이 지난 후 제 2 스위치(21)를 제 1 인버터(10) 측으로 다시 전환할 수 있다. 제 2 스위치(21)의 전환 동작이 설정된 횟수 이상 반복되거나, 입력 전력 WS - in 이 (WFS - min) 보다 일정 수준 이하로 저하되었음에도 제 1 스위치(11)가 단락되지 않은 경우에는 제 1 인버터(10)의 고장으로 판정하고, 제 2 스위치(21)를 제 2 인버터(20) 측으로 고정하여 독립 운전을 계속할 수 있다.After confirming that the
전환이 정상적으로 이루어지면 제 2 인버터(20)는 독립 운전을 정지한다.If switching is normally performed, the
이러한 운전 방식을 각 인버터(10, 20)의 컨트롤러(Controller1, Controller2)에서 자동적으로 수행할 수 있게 하면 흐린 날씨 등 태양의 일조량이 평상시보다 낮은 상태에서도 효율적으로 발전을 할 수 있다.When the driving method is automatically performed by the controllers (Controller1 and Controller2) of the
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.
The foregoing description is merely illustrative of the present invention, and various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the specification of the present invention are not intended to limit the present invention. The scope of the present invention should be construed according to the following claims, and all the techniques within the scope of equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention.
1: 제 1 태양광 패널 2: 제 2 태양광 패널
10: 제 1 인버터
11: 제 1 인버터에서 제어하는 on/off 스위치 (제 1 스위치)
12, 13 : DC 전력 입력 단자
14: 제 1 인버터의 AC 전력 출력 단자
20: 제 2 인버터
21: 제 2 인버터에서 제어하는 전환 스위치 (제 2 스위치)
22: DC 전력 입력 단자
23: DC 전력 출력 단자
24: 제 2 인버터의 AC 전력 출력 단자1: first solar panel 2: second solar panel
10: first inverter
11: on / off switch controlled by the first inverter (first switch)
12, 13: DC power input terminal
14: AC power output terminal of the first inverter
20: second inverter
21: switching switch controlled by the second inverter (second switch)
22: DC power input terminal
23: DC power output terminal
24: AC power output terminal of the second inverter
Claims (8)
제 1 인버터 및 제 2 인버터를 포함하고,
상기 제 1, 2 태양광 패널의 출력값에 따라 상기 제 1, 2 태양광 패널의 출력을 모두 상기 제 1 인버터로 인가하거나, 또는 상기 제 1 태양광 패널의 출력은 상기 제 1 인버터로, 상기 제 2 태양광 패널의 출력은 상기 제 2 인버터로 각각 인가하는 것을 특징으로 하는
태양광 발전을 위한 인버터 시스템.
In the inverter system for converting the DC power output from the first solar panel and the second solar panel into AC power,
A first inverter and a second inverter,
The outputs of the first and second solar panels are all applied to the first inverter according to the output values of the first and second solar panels, or the output of the first solar panel is the first inverter, The output of the 2 solar panel is applied to the second inverter, respectively
Inverter system for solar power generation.
상기 제 1 태양광 패널의 출력값이 기설정된 전력값 미만이면 상기 제 1, 2 태양광 패널의 출력을 모두 상기 제 1 인버터로 인가하고,
상기 제 1 태양광 패널의 출력값이 기설정된 전력값 이상이면 상기 제 1 태양광 패널의 출력은 상기 제 1 인버터로, 상기 제 2 태양광 패널의 출력은 상기 제 2 인버터로 각각 인가하는 것을 특징으로 하는
태양광 발전을 위한 인버터 시스템.
The method of claim 1,
When the output value of the first solar panel is less than a predetermined power value, the output of both the first and second solar panels are applied to the first inverter,
The output of the first solar panel is applied to the first inverter and the output of the second solar panel to the second inverter when the output value of the first solar panel is equal to or greater than a predetermined power value. doing
Inverter system for solar power generation.
상기 제 2 태양광 패널의 출력값이 기설정된 전력값 미만이면 상기 제 1, 2 태양광 패널의 출력을 모두 상기 제 1 인버터로 인가하고,
상기 제 2 태양광 패널의 출력값이 기설정된 전력값 이상이면 상기 제 1 태양광 패널의 출력은 상기 제 1 인버터로, 상기 제 2 태양광 패널의 출력은 상기 제 2 인버터로 각각 인가하는 것을 특징으로 하는
태양광 발전을 위한 인버터 시스템.
The method of claim 1,
When the output value of the second solar panel is less than a predetermined power value, the output of both the first and second solar panel is applied to the first inverter,
The output of the first solar panel is applied to the first inverter and the output of the second solar panel is applied to the second inverter when the output value of the second solar panel is equal to or greater than a predetermined power value. doing
Inverter system for solar power generation.
상기 제 1 인버터와 상기 제 2 인버터는 전력을 전송하기 위한 전선만으로 연결되는 것을 특징으로 하는
태양광 발전을 위한 인버터 시스템.
The method of claim 1,
The first inverter and the second inverter is characterized in that connected only by a wire for transmitting power
Inverter system for solar power generation.
상기 제 1 인버터는 상기 제 2 태양광 패널의 출력을 추가로 인가받기 위해 상기 제 2 태양광 패널에 연결되는 온/오프(On/Off) 방식의 제 1 스위치를 포함하고,
상기 제 2 인버터는 상기 제 2 태양광 패널의 출력을 인가받거나 또는 상기 제 2 태양광 패널의 출력을 상기 제 1 인버터로 전환하여 인가하기 위해 상기 제 2 태양광 패널과 상기 제 1 인버터 사이에 연결되는 제 2 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는
태양광 발전을 위한 인버터 시스템.
The method of claim 1,
The first inverter includes an on / off first switch connected to the second solar panel to further receive the output of the second solar panel,
The second inverter is connected between the second solar panel and the first inverter to receive the output of the second solar panel or to convert and apply the output of the second solar panel to the first inverter. It characterized in that it comprises a second switch
Inverter system for solar power generation.
상기 제 1 인버터는 상기 제 1 스위치를 제어하기 위한 제 1 컨트롤러를 포함하고,
상기 제 2 인버터는 상기 제 2 스위치를 제어하기 위한 제 2 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는
태양광 발전을 위한 인버터 시스템.
6. The method of claim 5,
The first inverter includes a first controller for controlling the first switch,
The second inverter comprises a second controller for controlling the second switch.
Inverter system for solar power generation.
상기 제 2 태양광 패널의 출력값이 기설정된 전력값 미만이면, 상기 제 1 컨트롤러는 상기 제 1 스위치를 온(On)시키고 상기 제 2 컨트롤러는 상기 제 2 스위치를 상기 제 1 인버터 측으로 전환시키고,
상기 제 2 태양광 패널의 출력값이 기설정된 전력값 이상이면 상기 제 1 컨트롤러는 상기 제 1 스위치를 오프(Off)시키고 상기 제 2 컨트롤러는 상기 제 2 스위치를 상기 제 2 인버터 측으로 전환시키는 것을 특징으로 하는
태양광 발전을 위한 인버터 시스템.
The method according to claim 6,
When the output value of the second solar panel is less than a preset power value, the first controller turns on the first switch and the second controller switches the second switch to the first inverter side.
When the output value of the second solar panel is greater than or equal to a predetermined power value, the first controller turns off the first switch and the second controller switches the second switch to the second inverter side. doing
Inverter system for solar power generation.
상기 제 1, 2 컨트롤러는 상기 제 1, 2 태양광 패널로부터 입력되는 전압 및 전류를 모니터링하여 상기 제 1, 2 인버터가 최대 출력점(maximum power point)에서 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는
태양광 발전을 위한 인버터 시스템.
The method according to claim 6,
The first and second controllers may monitor the voltage and current input from the first and second solar panels to control the first and second inverters to operate at the maximum power point.
Inverter system for solar power generation.
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GRNT | Written decision to grant |