KR20170111564A - Photovoltaic pcs System - Google Patents

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KR20170111564A
KR20170111564A KR1020160037301A KR20160037301A KR20170111564A KR 20170111564 A KR20170111564 A KR 20170111564A KR 1020160037301 A KR1020160037301 A KR 1020160037301A KR 20160037301 A KR20160037301 A KR 20160037301A KR 20170111564 A KR20170111564 A KR 20170111564A
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임상길
임현우
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인버터기술(주)
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Abstract

본 발명은 태양광용 계통 전압의 접지를 검출하여 셀과 접지 사이의 전압을 보정하는 태양광 PCS 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 계통 전압의 접지를 검출하여 사용해야만 태양광 셀과 접지 사이의 전압을 최소한으로 하여 감전의 위험성을 낮춤과 동시에 계통 연계형 인버터의 입력인 태양광 셀의 스트링 수를 최대로 가져가게 되어 효율 향상에 이바지할 수 있을 것으로 하고, 또한 구축된 태양광 발전 시스템에 동일한 출력을 낸다고 가정할 때 PCS의 수를 저감하여 태양광 발전 시스템 구성 시 단가의 감소를 가져올 수 있도록 하는 기술을 제공한다.
구성은 다음과 같다.
디지털 값이 미리 설정한 전압 범위내를 벗어날 경우 양(＋－) 출력의 결선을 반대로 하여 접지입력 전압

Figure pat00022
를 Neutral Line에 입력된 상태로 변경하여 PID 현상이 발생된 태양광 셀의 프레임과 접지 사이의 전위차를 낮게 가져가 안정성을 도모하도록 하고자 하는 것으로서,
상기 양(＋－) 출력부인 회로(100)에 제어부(200)의 제어신호에 따라 개폐하는 각각의 우회스위치(300)와
상기 회로(100)에 흐르는 전력값 상태를 감시하는 측정부(400)와, 상기 측정부(400)에 접속되어 상기 회로(100)의 상태를 판정하여
측정된 측정값이 미리 설정된 전압 범위내를 벗어날 때, 비정상적으로 결선된 것으로 판단하고 우회스위치(300)를 우회시키되 감시중 상기 측정부(400)를 통해 측정된 전력값이 미리 설정된 전압 범위내에 존재할 때, 정상적인 결선이라 판단하고 우회스위치(300)를 우회하지 않도록 하는 구성이다.The present invention relates to a solar PCS system for detecting a ground voltage of a solar system voltage and correcting a voltage between a cell and a ground. More specifically, It is possible to reduce the risk of electric shock and to maximize the number of strings of the photovoltaic cell, which is the input of the grid-connected inverter, thereby contributing to the improvement of the efficiency. In addition, It is possible to reduce the number of PCS and to reduce the unit cost of the photovoltaic power generation system.
The configuration is as follows.
If the digital value is out of the preset voltage range, reverse the wiring of the positive (+) output,
Figure pat00022
Is changed to a state input to the Neutral Line, thereby reducing the potential difference between the frame of the photovoltaic cell in which the PID phenomenon occurs and the ground, thereby achieving stability.
Each of the bypass switch 300 and the bypass switch 300 is opened and closed in accordance with the control signal of the controller 200 to the circuit 100,
A measuring unit 400 connected to the measuring unit 400 for monitoring the state of the electric power flowing to the circuit 100,
When the measured value is out of the predetermined voltage range, it is determined that the measured value is abnormally wired, and the bypass switch 300 is bypassed. However, if the measured power value through the measuring unit 400 during the monitoring is within the preset voltage range , It is determined that the normal connection is established and the bypass switch 300 is not bypassed.

Description

태양광용 계통 전압의 접지를 검출하여 셀과 접지 사이의 전압을 보정하는 태양광 PCS 시스템{Photovoltaic pcs System}[0001] The present invention relates to a photovoltaic PCS system for detecting a ground of a system voltage for a solar cell and correcting a voltage between the cell and the ground,

본 발명은 태양광용 계통 전압의 접지를 검출하여 셀과 접지 사이의 전압을 보정하는 태양광 PCS 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 계통 전압의 접지를 검출하여 사용해야만 태양광 셀과 접지 사이의 전압을 최소한으로 하여 감전의 위험성을 낮춤과 동시에 계통 연계형 인버터의 입력인 태양광 셀의 스트링 수를 최대로 가져가게 되어 효율 향상에 이바지할 수 있을 것으로 하고, 또한 구축된 태양광 발전 시스템에 동일한 출력을 낸다고 가정할 때 PCS의 수를 저감하여 태양광 발전 시스템 구성 시 단가의 감소를 가져올 수 있도록 하는 기술을 제공한다.The present invention relates to a solar PCS system for detecting a ground voltage of a solar system voltage and correcting a voltage between a cell and a ground. More specifically, It is possible to reduce the risk of electric shock and to maximize the number of strings of the solar cell, which is the input of the grid-connected inverter, thereby contributing to the improvement of the efficiency. In addition, It is possible to reduce the number of PCS and to reduce the unit cost of the photovoltaic power generation system.

또 접지 상태 출력 신호를 Micro Processor에서 받아 인버터 출력의 결선을 변경하여 접지를 Neutral 상태로 연결하여 주게 기술을 더 제공한다.In addition, the microprocessor receives the ground state output signal and changes the wiring of the inverter output to provide the technology to connect the ground to the neutral state.

도 1과 같은 그림은 계통에 연결된 태양광 PCS의 스위칭에 따른 동작상태를 나타내고 있다. 도면 1의 경우 계통의 접지가 올바르게 Neutral Line에 있을 때 전류 흐름과 각 단에 걸리는 전압을 나타내고 있다. 각 모드에 따른 인버터 출력

Figure pat00001
와
Figure pat00002
에 걸리는 전압은 아래와 같다.1 shows the operation state of the solar PCS connected to the system according to switching. Figure 1 shows the current flow and the voltage across each line when the system ground is correctly in the neutral line. Inverter output according to each mode
Figure pat00001
Wow
Figure pat00002
The voltage across it is shown below.

Mode 1 :

Figure pat00003
,
Figure pat00004
Mode 1:
Figure pat00003
,
Figure pat00004

Mode 2 :

Figure pat00005
,
Figure pat00006
Mode 2:
Figure pat00005
,
Figure pat00006

Mode 3 :

Figure pat00007
,
Figure pat00008
Mode 3:
Figure pat00007
,
Figure pat00008

도면 2의 경우 계통의 접지가 Hot Line에 있을 때 전류 흐름과 각 단에 걸리는 전압을 나타내고 있다. 각 모드에 따른 인버터 출력 와 에 걸리는 전압은 아래와 같다.     In Fig. 2, the current flow and the voltage across each stage are shown when the system ground is at the hot line. The inverter output and the voltage applied to each mode are shown below.

Figure pat00009
Figure pat00009

계통의 접지 연결 상태에 따라서

Figure pat00010
에 걸리는 전압이 다르게 나타나는 걸 확인할 수 있다. 그림 3의 상태와 같이 계통의 접지가 Neutral Line에 올바르게 연결되어 있을 경우 태양광 인버터의 입력
Figure pat00011
는 1000
Figure pat00012
(태양광 인버터 인증규정)까지 이용할 수 있으나, 계통 접지가 Hot Line에 연결될 경우 태양광 인버터의 입력
Figure pat00013
는 (1000
Figure pat00014
-
Figure pat00015
) 까지 밖에 이용할 수 없다. Depending on the ground connection of the system
Figure pat00010
The voltage applied to the transistor is different. If the ground of the system is properly connected to the neutral line as shown in Fig. 3, the input of the solar inverter
Figure pat00011
1000
Figure pat00012
(Photovoltaic inverter certification regulation). However, if the system ground is connected to the hot line,
Figure pat00013
(1000
Figure pat00014
-
Figure pat00015
).

따라서 접지를 제대로 검출하여 PCS를 구동할 경우 전체 태양광 발전 시스템의 PCS 총 수의 삭감, 발전 효율 향상이라는 관점에서 필요한 기술이다. 또한 접지를 제대로 검출하지 않을 경우 태양광 셀의 프레임에 걸리는 전압과 접지 사이에 전위차가 높아져 감전의 위험이 있다. 이를 방지하기 위해 접지를 올바르게 검출해야 한다. Therefore, it is a necessary technology in view of reducing the total number of PCS of the entire solar power generation system and improving the power generation efficiency when the PCS is driven by detecting the ground properly. If the ground is not properly detected, there is a risk of electric shock because the potential difference between the voltage applied to the frame of the solar cell and the ground increases. To prevent this, the ground must be detected correctly.

따라서 본원은 계통 전압의 접지를 검출하여 사용해야만 태양광 셀과 접지 사이의 전압을 최소한으로 하여 감전의 위험성을 낮춤과 동시에 계통 연계형 인버터의 입력인 태양광 셀의 스트링 수를 최대로 가져가게 되어 효율 향상에 이바지 할 수 있도록 하고. 또한 구축된 태양광 발전 시스템에 동일한 출력을 낸다고 가정할 때 PCS의 수를 저감하여 태양광 발전 시스템 구성 시 단가의 감소를 가져올 수 있도록 하는 과제이다.Therefore, we need to detect the ground voltage of the grid voltage to minimize the voltage between the solar cell and the ground, thereby reducing the risk of electric shock, and at the same time, maximizing the number of strings of PV cells, which is the input of the grid- To contribute to the improvement of efficiency. Also, it is a problem to reduce the number of PCS and to reduce the unit price when constructing a solar power generation system, assuming that the same output is given to the constructed solar power generation system.

첨부한 도면에 의해 구성을 살펴보면,Referring to the accompanying drawings,

디지털 값 1은 접지가 Hot Line에 구성된 상태, 디지털 값 3은 접지가 Neutral 된 상태, 디지털 값이 0이면 접지가 플로팅 된 상태로 인식한다. The digital value 1 is recognized as the ground is configured in the hot line, the digital value 3 is recognized as the grounded state, and when the digital value is 0, the ground is recognized as floating.

따라서 디지털 값이 미리 설정한 전압 범위내를 벗어날 경우 양(＋－) 출력의 결선을 반대로 하여 접지입력 전압

Figure pat00016
를 Neutral Line에 입력된 상태로 변경하여 PID 현상이 발생된 태양광 셀의 프레임과 접지 사이의 전위차를 낮게 가져가 안정성을 도모하도록 하고자 하는 것으로서,Therefore, when the digital value is out of the preset voltage range, reverse the connection of the positive (+) output,
Figure pat00016
Is changed to a state input to the Neutral Line, thereby reducing the potential difference between the frame of the photovoltaic cell in which the PID phenomenon occurs and the ground, thereby achieving stability.

상기 양(＋－) 출력부인 회로(100)에 제어부(200)의 제어신호에 따라 개폐하는 각각의 우회스위치(300)와 Each of the bypass switch 300 and the bypass switch 300 is opened and closed in accordance with the control signal of the controller 200 to the circuit 100,

상기 회로(100)에 흐르는 전력값 상태를 감시하는 측정부(400)와, 상기 측정부(400)에 접속되어 상기 회로(100)의 상태를 판정하여 A measuring unit 400 connected to the measuring unit 400 for monitoring the state of the electric power flowing to the circuit 100,

측정된 측정값이 미리 설정된 전압 범위내를 벗어날 때, 비정상적으로 결선된 것으로 판단하고 우회스위치(300)를 우회시키되 감시중 상기 측정부(400)를 통해 측정된 전력값이 미리 설정된 전압 범위내에 존재할 때, 정상적인 결선이라 판단하고 우회스위치(300)를 우회하지 않도록 하는 구성이다.When the measured value is out of the predetermined voltage range, it is determined that the measured value is abnormally wired, and the bypass switch 300 is bypassed. However, if the measured power value through the measuring unit 400 during the monitoring is within the preset voltage range , It is determined that the normal connection is established and the bypass switch 300 is not bypassed.

본원은 계통 전압의 접지를 검출하여 사용해야만 태양광 셀과 접지 사이의 전압을 최소한으로 하여 감전의 위험성을 낮춤과 동시에 계통 연계형 인버터의 입력인 태양광 셀의 스트링 수를 최대로 가져가게 되어 효율 향상에 이바지할 수 있도록 하고. 또한 구축된 태양광 발전 시스템에 동일한 출력을 낸다고 가정할 때 PCS의 수를 저감하여 태양광 발전 시스템 구성 시 단가의 감소를 가져올 수 있는 장점이 있다.This system minimizes the voltage between the photovoltaic cell and the ground by detecting the grounding voltage of the grid voltage, thereby lowering the risk of electric shock and maximizing the number of strings of the photovoltaic cell that is the input of the grid- To contribute to the improvement. Also, if the same output is given to the solar power generation system, it is advantageous to reduce the number of PCS and reduce the unit cost when constructing the solar power generation system.

제 1,2도는 본 발명을 설명하기 위해 스위칭에 따른 태양광 PCS의 동작 모드 (접지 상태 Neutral Line 연결)을 도시한 상태이다.
제 2도는 본 발명의 접지 검출 회로가 적용된 출력 결선 절체 방식 단상 태양광 PCS 시스템의 회로도,
제 3도는 본 발명의 실시예에 따른 접지 검출 방식 시뮬레이션 결과 파형,
제 4도는 본 발명의 흐름도이다.FIGS. 1 and 2 illustrate a mode of operation of a solar PCS according to switching (grounded-state Neutral Line connection) in order to explain the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram of an output connection switching type single phase solar PCS system to which the ground detection circuit of the present invention is applied;
FIG. 3 is a waveform diagram of a grounding detection method simulation result according to an embodiment of the present invention,
4 is a flow chart of the present invention.

첨부한 도면에 의하면 아래와 같다.According to the attached drawings, it is as follows.

먼저, 아래 본 발명의 접지 검출 방식 시뮬레이션 결과 파형을 살펴본다.First, a waveform of a grounding detection method simulation result of the present invention will be described.

Figure pat00017
Figure pat00017

위 그림은 본 발명의 접지 검출 방식의 시뮬레이션 결과 파형이다. 맨 위 파형을 기준으로 계통전원, 인버터 출력, 접지입력 전압

Figure pat00018
, 접지 상태 출력 신호 순서로 되어 있다. The above figure shows the simulation result waveform of the ground detection method of the present invention. Based on the top waveform, the grid power, inverter output, ground input voltage
Figure pat00018
, And grounded output signal.

상기 접지 상태 출력 신호를 Micro Processor에서 받아 도시한 도3에 표기된 인버터 출력의 결선을 변경하여 접지를 Neutral 상태로 연결하여 주게 된다. The ground state output signal is received from the micro processor and the connection of the inverter output shown in FIG. 3 is changed to connect the ground to the neutral state.

디지털 값 1은 접지가 Hot Line에 구성된 상태, 디지털 값 3은 접지가 Neutral 된 상태, 디지털 값이 0이면 접지가 플로팅 된 상태로 인식한다. The digital value 1 is recognized as the ground is configured in the hot line, the digital value 3 is recognized as the grounded state, and when the digital value is 0, the ground is recognized as floating.

디지털 값이 1일 경우 출력의 결선을 반대로 하여 접지입력 전압

Figure pat00019
를 Neutral Line에 입력된 상태로 변경하여 PID 현상이 발생된 태양광 셀의 프레임과 접지 사이의 전위차를 낮게 가져가 안전성을 도모하게 된다.If the digital value is 1, reverse the wiring of the output and set the ground input voltage
Figure pat00019
Is changed to the input state in the Neutral Line, and the potential difference between the frame and the ground of the photovoltaic cell in which the PID phenomenon occurs causes the safety to be lowered.

이를 위해 아래와 같이 우회스위치를 통해 회로의 결선을 변경하고자 한다.To do this, we want to change the circuit wiring through the bypass switch as shown below.

첨부한 도면에 의해 구성을 제차 살펴보고 그에 따른 실시예를 설명하고자 한다.The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

디지털 값이 미리 설정한 전압 범위내를 벗어날 경우 양(＋－) 출력의 결선을 반대로 하여 접지입력 전압

Figure pat00020
를 Neutral Line에 입력된 상태로 변경하여 PID 현상이 발생된 태양광 셀의 프레임과 접지 사이의 전위차를 낮게 가져가 안정성을 도모하도록 하고자 한다.If the digital value is out of the preset voltage range, reverse the wiring of the positive (+) output,
Figure pat00020
To the state input to the Neutral Line, so that the potential difference between the frame and the ground of the photovoltaic cell in which the PID phenomenon occurs can be lowered to ensure stability.

따라서, 상기 양(＋－) 출력부인 회로(100)에 제어부(200)의 제어신호에 따라 개폐하는 각각의 우회스위치(300)와 Therefore, each of the bypass switch 300 and the bypass switch 300, which are opened and closed in accordance with the control signal of the controller 200,

상기 회로(100)에 흐르는 전력값 상태를 감시하는 측정부(400)와, 상기 측정부(400)에 접속되어 상기 회로(100)의 상태를 판정하여 A measuring unit 400 connected to the measuring unit 400 for monitoring the state of the electric power flowing to the circuit 100,

측정된 측정값이 미리 설정된 전압 범위내를 벗어날 때, 비정상적으로 결선된 것으로 판단하고, 우회스위치(300)를 우회시키되 감시중 상기 측정부(400)를 통해 측정된 전력값이 미리 설정된 전압 범위내에 존재할 때, 정상적인 결선이라 판단하고 우회스위치(300)를 우회하지 않도록 하는 구성이다.When the measured value is out of the preset voltage range, it is determined that the abnormal connection is established and the detour switch 300 is bypassed. If the measured power value through the measuring unit 400 during monitoring is within a preset voltage range When it is present, it is judged as a normal connection and the bypass switch 300 is not bypassed.

상기 우회스위치는 기계적인 접점을 가지는 릴레이를 적용할 수 있고 또 릴레이는 래칭 릴레이를 적용할 수 있다.The detour switch can apply a relay having a mechanical contact and the relay can apply a latching relay.

이와 같이 우회스위치를 통해 결선을 변경함으로서 출력 전력이 안정적으로 출력되는 것이다.In this way, the output power can be stably outputted by changing the wiring through the bypass switch.

100 : 회로 200 : 제어부
300 : 우회스위치 400 : 측정부100: circuit 200:
300: Bypass switch 400: Measuring part

Claims (1)

디지털 값이 미리 설정한 전압 범위내를 벗어날 경우 양(＋－) 출력의 결선을 반대로 하여 접지입력 전압
Figure pat00021
를 Neutral Line에 입력된 상태로 변경하여 PID 현상이 발생된 태양광 셀의 프레임과 접지 사이의 전위차를 낮게 가져가 안정성을 도모하도록 하고자 하는 것으로서,
상기 양(＋－) 출력부인 회로(100)에 제어부(200)의 제어신호에 따라 개폐하는 각각의 우회스위치(300)와

상기 회로(100)에 흐르는 전력값 상태를 감시하는 측정부(400)와, 상기 측정부(400)에 접속되어 상기 회로(100)의 상태를 판정하여

측정된 측정값이 미리 설정된 전압 범위내를 벗어날 때, 비정상적으로 결선된 것으로 판단하고 우회스위치(300)를 우회시키되 감시중 상기 측정부(400)를 통해 측정된 전력값이 미리 설정된 전압 범위내에 존재할 때, 정상적인 결선이라 판단하고 우회스위치(300)를 우회하지 않도록 하는 구성을 특징으로 하는 태양광용 계통 전압의 접지를 검출하여 셀과 접지 사이의 전압을 보정하는 태양광 PCS 시스템.If the digital value is out of the preset voltage range, reverse the wiring of the positive (+) output,
Figure pat00021
Is changed to a state input to the Neutral Line, thereby reducing the potential difference between the frame of the photovoltaic cell in which the PID phenomenon occurs and the ground, thereby achieving stability.
Each of the bypass switch 300 and the bypass switch 300 is opened and closed in accordance with the control signal of the controller 200 to the circuit 100,

A measuring unit 400 connected to the measuring unit 400 for monitoring the state of the electric power flowing to the circuit 100,

When the measured value is out of the predetermined voltage range, it is determined that the measured value is abnormally wired, and the bypass switch 300 is bypassed. However, if the measured power value through the measuring unit 400 during the monitoring is within the preset voltage range And the bypass switch (300) is not bypassed. The solar PCS system according to any one of claims 1 to 3, wherein the ground voltage of the solar system voltage is detected to correct the voltage between the cell and the ground.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102535597B1 (en) * 2022-06-08 2023-05-26 주식회사 영남솔라에너지 Defective parts detection and bypass operation system to increase solar power generation efficiency

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KR102535597B1 (en) * 2022-06-08 2023-05-26 주식회사 영남솔라에너지 Defective parts detection and bypass operation system to increase solar power generation efficiency

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