KR20150026334A

KR20150026334A - 태양광 인버터

Info

Publication number: KR20150026334A
Application number: KR20130105041A
Authority: KR
Inventors: 박주현
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2013-09-02
Filing date: 2013-09-02
Publication date: 2015-03-11
Also published as: KR101513205B1

Abstract

본 명세서는 태양광 인버터 내에 상기 태양광 인버터의 입력 절연 저항을 측정하는 기능을 구비한 태양광 인버터에 관한 것이다. 이를 위하여 본 명세서에 따른 태양광 인버터는, 태양광 모듈과 연결되어, 상기 태양광 모듈로부터 전달되는 전력을 인버터하여 출력하는 태양광 인버터에 있어서, 스위치의 온 또는 오프 상태에 따라 입력 전압을 분배하는 입력 전압 분배부; 상기 스위치의 온 또는 오프 상태에 따른 상기 입력 전압 분배부의 하단 브리지 암 출력 신호인 제1 전압 및 제2 전압을 각각 측정하는 입력 전압 측정부; 및 상기 측정된 제1 전압 및 제2 전압을 근거로 상기 입력 전압 분배부의 상단과 하단 브리지의 암의 제1 저항 배분 전압 비율 및 제2 저항 배분 전압 비율을 각각 산출하고, 상기 산출된 제1 저항 배분 전압 비율 및 제2 저항 배분 전압 비율 및, 상기 입력 전압 분배부의 고유 저항을 근거로 입력 절연 저항을 산출하는 제어부;를 포함한다.

Description

태양광 인버터{PHOTOVOLTAIC INVERTER}

본 명세서는 태양광 인버터에 관한 것으로, 특히 태양광 인버터 내에 상기 태양광 인버터의 입력 절연 저항을 측정하는 기능을 구비한 태양광 인버터에 관한 것이다.

일반적으로, 태양광 인버터(또는, 계통 연계형 인버터)는, 전력 변환 장치로써 입력 전력 계통과 상용 전력 계통인 전원 전력 계통으로 연계하여 상기 입력 전력 계통의 전력을 상기 전원 전력 계통으로 전송해주기 위한 시스템이다.

이러한 상기 태양광 인버터는, 상기 태양광 인버터의 입력 절연 저항을 측정하기 위해서 별도의 절연 저항 측정 장치를 사용하여 상기 태양광 인버터의 입력 절연 저항을 측정하며, 입력 절연 저항값이 환경적인 요인 또는 기타 요인으로 인해 변경될 때, 확인이 불가하다.

또한, 이로 인해 태양광 인버터의 접지 누설 전류가 증가하여, 태양광 인버터의 효율이 낮아질 뿐만 아니라, 사람이 태양광 인버터에 접촉시 증가된 누설 전류로 인해 사고를 입을 수 있다.

한국 특허 출원 번호 제10-2011-0070481호

본 명세서의 목적은, 태양광 인버터 내에 상기 태양광 인버터의 입력 절연 저항을 측정하는 기능을 구비한 태양광 인버터를 제공하는 데 있다.

본 명세서의 실시예에 따른 태양광 인버터는, 태양광 모듈과 연결되어, 상기 태양광 모듈로부터 전달되는 전력을 인버터하여 출력하는 태양광 인버터에 있어서, 스위치의 온 또는 오프 상태에 따라 입력 전압을 분배하는 입력 전압 분배부; 상기 스위치의 온 또는 오프 상태에 따른 상기 입력 전압 분배부의 하단 브리지 암 출력 신호인 제1 전압 및 제2 전압을 각각 측정하는 입력 전압 측정부; 및 상기 측정된 제1 전압 및 제2 전압을 근거로 상기 입력 전압 분배부의 상단과 하단 브리지의 암의 제1 저항 배분 전압 비율 및 제2 저항 배분 전압 비율을 각각 산출하고, 상기 산출된 제1 저항 배분 전압 비율 및 제2 저항 배분 전압 비율 및, 상기 입력 전압 분배부의 고유 저항을 근거로 입력 절연 저항을 산출하는 제어부;를 포함한다.

본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 제어부는, 상기 산출된 입력 절연 저항이 미리 설정된 기준값보다 작을 때, 표시부를 통해 알람 신호를 표시하고, 상기 태양광 인버터에 포함된 인버터부의 동작을 중지할 수 있다.

본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 제어부는, 상기 산출된 입력 절연 저항이 미리 설정된 기준값보다 크거나 같을 때, 상기 태양광 인버터에 포함된 인버터부를 동작시켜, 상기 태양광 모듈로부터 전달되는 DC 전압을 AC 전압으로 변환하여 출력하도록 제어할 수 있다.

본 명세서의 실시예에 따른 태양광 인버터는, 태양광 인버터 내에 상기 태양광 인버터의 입력 절연 저항을 측정하는 기능을 구비함으로써, 측정 장치를 항시 소지하지 않아도 되며, 입력 절연 저항값이 환경적인 요인 또는 기타 요인으로 인해 변경될 때, 태양광 인버터의 접지 누설 전류가 증가하여 태양광 인버터의 효율이 낮아지지 않고, 누설 전류에 의한 사고를 방지할 수 있다.

도 1은 본 명세서의 실시예에 따른 태양광 인버터의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2 및 도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 입력 전압 분배부의 동작을 나타낸 회로도이다.
도 4 내지 도 6은 본 명세서의 일 실시예에 따른 입력 전압 측정부의 동작을 나타낸 회로도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 따른 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 명세서의 실시예에 따른 태양광 인버터(10)의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 태양광 인버터(10)는, 입력 전압 분배부(100), 입력 전압 측정부(200), 제어부(300) 및, 표시부(400)로 구성된다. 도 1에 도시된 태양광 인버터(10)의 구성 요소 모두가 필수 구성 요소인 것은 아니며, 도 1에 도시된 구성 요소보다 많은 구성 요소에 의해 태양광 인버터(10)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성 요소에 의해서도 태양광 인버터(10)가 구현될 수도 있다.

상기 입력 전압 분배부(100)는, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 스위치의 온/오프에 따른 입력 전압을 분배한다.

상기 입력 전압 측정부(200)는, 상기 입력 전압 분배부(100)의 상기 스위치의 온 또는 오프 상태에 따른 상기 입력 전압 분배부(100)의 하단 브리지 암 출력(bridge arm output) 신호인 Vo1 또는 Vo2를 각각 측정한다.

즉, 상기 입력 전압 측정부(200)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 스위치의 온 상태에서의 Vo1과 상기 스위치의 오프 상태에서의 Vo2를 상기 제어부(300)에 전달한다. 이때, 상기 도 4에서, Vdc+는 Vo1, Vo2에 해당하고, Vdc-는 PE에 해당한다. 또한, 상기 입력된 전압은, 상기 도 4의 하단 저항을 통해 DCP와 DCN으로 전압 분배된다.

또한, 상기 전압 분배되어진 값은, 도 5에 도시한 회로를 통해 절연 및 증폭된다. 이때, 상기 도 5에 도에서, 입력 전압에 따라 HCPL-7800A의 입출력값은 아래의 [표 1]과 같을 수 있다.

DC 전압	HCPL-7800A 입력 전압 (V)	HCPL-7800A 출력 전압 (V)
930	0.1814	1.4514

또한, 상기 절연된 전압값은, 도 6에 도시한 회로를 통해 상기 제어부(300)로 전달(또는, 입력)된다. 이때, 상기 도 6에서, OP 앰프(U2)의 입출력값은 아래의 [표 2]와 같을 수 있다.

DC 전압	OP 앰프(U2) 입력 전압 (V)	OP 앰프(U2) 출력 전압 (V)
930	1.4514	2.9025

상기 제어부(300)는, 상기 태양광 인버터(10)의 전반적인 제어 기능을 수행한다.

또한, 상기 제어부(300)는, 상기 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 스위치가 온 상태일 때, 상기 입력 전압 분배부(100)의 하단 브리지 암 출력 신호를 Vo1이라 하면, 상기 입력 전압 분배부(100)의 상단과 하단 브리지 암의 저항 배분 전압 관계에 따라 아래의 [수학식 1]을 얻을 수 있다.

여기서, 상기 μ1은, 상기 스위치가 온 상태일 때, 상기 입력 전압 분배부(100)의 상단과 하단 브리지 암의 저항 배분 전압 비율을 나타내고, 상기 R₊와 R_-는 입력 절연 저항을 나타낸다.

또한, 상기 제어부(300)는, 상기 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 스위치가 오프 상태일 때, 상기 입력 전압 분배부(100)의 하단 브리지 암 출력 신호를 Vo2라 하면, 상기 입력 전압 분배부(100)의 상단과 하단 브리지 암의 저항 배분 전압 관계에 따라 아래의 [수학식 2]를 얻을 수 있다.

여기서, 상기 μ2는, 상기 스위치가 오프 상태일 때, 상기 입력 전압 분배부(100)의 상단과 하단 브리지 암의 저항 배분 전압 비율을 나타내고, 상기 R₊와 R_-는 입력 절연 저항을 나타낸다.

상기 수학식 1과 수학식 2를 정리하면, 상기 입력 절연 저항은, 아래의 [수학식 3]과 [수학식 3]과 같이 구할 수 있다.

또한, 상기 제어부(300)는, 상기 입력 전압 측정부(200)를 통해 측정된 상기 스위치의 온 또는 오프 상태에 따른 상기 입력 전압 분배부(100)의 하단 브리지 암 출력 신호인 Vo1 또는 Vo2를 근거로 상기 μ1와 μ2를 산출한 후, 상기 산출된 μ1와 μ2 및, 상기 입력 전압 분배부(100)를 구성하는 복수의 저항의 미리 설정된 저항값을 근거로 상기 입력 절연 저항을 측정(또는, 연산)한다.

즉, 상기 제어부(300)는, 상기 산출된 μ1와 μ2 및, 상기 입력 전압 분배부(100)를 구성하는 복수의 저항의 미리 설정된 저항값을 근거로 상기 수학식 3 및 수학식 4에 각각 대입하여, 상기 입력 절연 저항을 산출한다.

또한, 상기 제어부(300)는, 상기 연산된 연산값을 미리 설정된 기준값(예를 들어, 1kΩ/V)보다 큰지 여부를 확인한다.

또한, 상기 제어부(300)는, 상기 확인 결과, 상기 연산된 연산값이 상기 미리 설정된 기준값보다 작을 때, 상기 표시부(400)를 통해 알람 신호(예를 들어, LED 알람 신호)를 표시한다.

또한, 상기 제어부(300)는, 상기 확인 결과, 상기 연산된 연산값이 상기 미리 설정된 기준값보다 작을 때, 상기 태양광 인버터(10)에 포함된 인버터부(미도시)의 동작을 중지한다.

즉, 상기 제어부(300)는, 상기 확인 결과, 상기 연산된 연산값이 상기 미리 설정된 기준값보다 작을 때, 상기 표시부(400)를 통해 알람 신호를 출력하고, 상기 인버터부가 동작하지 않게 제어한다.

또한, 상기 제어부(300)는, 상기 확인 결과, 상기 연산된 연산값이 상기 미리 설정된 기준값보다 크거나 같을 때, 상기 인버터부가 정상적인 동작을 수행하도록 제어한다.

또한, 상기 제어부(300)에 의한 상기 입력 절연 저항 측정은, 운용자의 조작에 의해, 미리 설정된 시각에 수행한다.

예를 들어, 상기 제어부(300)는, 태양광 모듈(미도시)이 햇빛이 있는 아침부터 저녁 사이에 발전하여 발전된 전력(또는, 전압/전류/에너지)을 상기 태양광 인버터에 전달함에 따라, 상기 태양광 인버터가 아침에 동작을 시작하고 저녁에 동작을 멈추는 특성을 근거로, 상기 태양광 인버터가 아침 동작을 시작할 때 1번(또는, 1번/1일) 상기 입력 절연 저항을 측정한다.

또한, 상기 인버터부는, 상기 연산된 연산값이 상기 미리 설정된 기준값보다 크거나 같을 때, 상기 태양광 모듈로부터 전달되는 DC 전압(또는, 전력/전류/에너지)을 교류 전압(또는, 교류 에너지/AC 전원/3상 전원)으로 변환하여 유도 전동기(미도시) 등의 전력 계통에 제공(또는, 출력)한다.

상기 표시부(400)는, 상기 제어부(300)의 제어에 의해, 저장부(미되)에 저장된 사용자 인터페이스 및/또는 그래픽 사용자 인터페이스를 이용하여 다양한 메뉴 화면 등과 같은 다양한 콘텐츠를 표시할 수 있다. 여기서, 상기 표시부(400)에 표시되는 콘텐츠는, 다양한 텍스트 또는 이미지 데이터(예를 들어, 각종 정보 데이터 포함)와 아이콘, 리스트 메뉴, 콤보 박스 등의 데이터를 포함하는 메뉴 화면 등을 포함한다. 또한, 상기 표시부(400)는, 터치 스크린 일 수 있다.

또한, 상기 표시부(400)는, 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display : LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display : TFT LCD), 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode : OLED), 플렉시블 디스플레이(Flexible Display), 3차원 디스플레이(3D Display), 전자잉크 디스플레이(e-ink display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 상기 표시부(400)는, 상기 제어부(300)의 제어에 의해, 상기 연산된 연산값이 상기 미리 설정된 기준값보다 작을 때, 알람 신호를 표시한다.

본 명세서의 실시예는 앞서 설명한 바와 같이, 태양광 인버터 내에 상기 태양광 인버터의 입력 절연 저항을 측정하는 기능을 구비하여, 측정 장치를 항시 소지하지 않아도 되며, 입력 절연 저항값이 환경적인 요인 또는 기타 요인으로 인해 변경될 때, 태양광 인버터의 접지 누설 전류가 증가하여 태양광 인버터의 효율이 낮아지지 않고, 누설 전류에 의한 사고를 방지할 수 있다.

전술한 내용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 태양광 인버터 100: 입력 전압 분배부
200: 입력 전압 측정부 300: 제어부
400: 표시부

Claims

태양광 모듈과 연결되어, 상기 태양광 모듈로부터 전달되는 전력을 인버터하여 출력하는 태양광 인버터에 있어서,
스위치의 온 또는 오프 상태에 따라 입력 전압을 분배하는 입력 전압 분배부;
상기 스위치의 온 또는 오프 상태에 따른 상기 입력 전압 분배부의 하단 브리지 암 출력 신호인 제1 전압 및 제2 전압을 각각 측정하는 입력 전압 측정부; 및
상기 측정된 제1 전압 및 제2 전압을 근거로 상기 입력 전압 분배부의 상단과 하단 브리지의 암의 제1 저항 배분 전압 비율 및 제2 저항 배분 전압 비율을 각각 산출하고, 상기 산출된 제1 저항 배분 전압 비율 및 제2 저항 배분 전압 비율 및, 상기 입력 전압 분배부의 고유 저항을 근거로 입력 절연 저항을 산출하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 인버터.
제1항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 산출된 제1 저항 배분 전압 비율 및 제2 저항 배분 전압 비율 및, 상기 입력 전압 분배부의 고유 저항을 근거로 아래 수학식에 의해 상기 입력 절연 저항을 산출하며,

여기서, 상기 R₊와 R_-는 입력 절연 저항이고, 상기 R1, R2, R3 및, R4는 상기 입력 전압 분배부를 형성하는 복수의 저항의 저항값이고, μ1은 상기 입력 전압 분배부에 포함된 스위치가 온 상태일 때 상기 입력 전압 분배부의 상단과 하단 브리지 암의 저항 배분 전압 비율인 상기 제1 저항 배분 전압 비율이고, 상기 μ2는 상기 입력 전압 분배부에 포함된 스위치가 오프 상태일 때 상기 입력 전압 분배부의 상단과 하단 브리지 암의 저항 배분 전압 비율인 상기 제2 저항 배분 전압 비율인 것을 특징으로 하는 태양광 인버터.
제1항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 산출된 입력 절연 저항이 미리 설정된 기준값보다 작을 때, 표시부를 통해 알람 신호를 표시하고, 상기 태양광 인버터에 포함된 인버터부의 동작을 중지하는 것을 특징으로 하는 태양광 인버터.
제1항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 산출된 입력 절연 저항이 미리 설정된 기준값보다 크거나 같을 때, 상기 태양광 인버터에 포함된 인버터부를 동작시켜, 상기 태양광 모듈로부터 전달되는 DC 전압을 AC 전압으로 변환하여 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 태양광 인버터.