KR20180121754A - The diagnosis system with multi-channel pv dc arrays - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a multi-channel solar DC array failure diagnosis apparatus. The failure diagnosis apparatus according to the present invention includes an I-V measurement unit for each channel for measuring a power measurement value, a voltage measurement value, and a current measurement value of a solar string; and a determination unit for determining whether there is a failure by comparing the measurement values obtained from the I-V measurement unit with a power reference value, a voltage reference value, and a current reference value. Also, the failure diagnosis apparatus according to the present invention includes an output unit for outputting a determination result of the determination unit with an I-V curve, and a control unit for controlling data transmission to the determination unit and measurement for each channel of the I-V measurement unit. The I-V measurement unit includes a MOSFET as a switching element and a capacitor as a load for measuring a voltage. According to the present invention, a failure diagnosis for the multi-channel solar DC array can be simply performed while performing a diagnosis for each solar string.

Description

다채널 태양광 DC 어레이 고장진단 장치{THE DIAGNOSIS SYSTEM WITH MULTI-CHANNEL PV DC ARRAYS}[0001] The present invention relates to a multi-channel photovoltaic DC array fault diagnosis apparatus,

본 발명은 다채널 태양광 DC 어레이 고장진단 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양광 스트링별 진단이 가능하면서 다채널 태양광 DC 어레이에 대한 고장진단을 간이하게 할 수 있는 진단 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a multichannel photovoltaic DC array fault diagnosis apparatus, and more particularly, to a diagnosis apparatus capable of diagnosing a multichannel photovoltaic DC array with ease while diagnosing solar photonic strings.

종래의 석탄, 석유와 같은 화석에너지는 자원고갈에 따른 경제적 문제가 있을 뿐만 아니라, 대기오염 및 지구온난화와 같은 심각한 환경문제가 있다. 따라서 태양에너지, 풍력에너지, 수력 에너지, 또는 연료전지와 같은 대체에너지의 필요성이 증대되고 있다. 그중 태양에너지는 영구적이며, 환경오염 문제가 없기 때문에 신재생에너지로 많이 기대되고 있다. Conventional fossil fuels such as coal and oil have economic problems due to depletion of resources, and serious environmental problems such as air pollution and global warming. Therefore, the need for alternative energy sources such as solar energy, wind energy, hydro energy, or fuel cells is increasing. Among them, solar energy is permanent, and because there is no environmental pollution problem, it is expected as renewable energy.

태양에너지를 이용하는 방법으로는 태양열 발전과 태양광 발전이 대표적이다. 태양열 발전은 태양열을 거울로 반사시키고 한 곳에 집중시켜 매우 높은 밀도로 얻어진 열에너지로 증기터빈을 작동시켜서 전기를 얻는 방식이다. 태양광 발전은 반도체 물질의 광기전효과(Photovoltaic effect)를 이용한 태양전지(Solar cell)를 이용하여 빛을 전기로 바꾸는 방식이다. Solar power generation and photovoltaic generation are examples of ways to use solar energy. Solar power generation is a way to reflect solar heat to a mirror and concentrate it in one place to get the electricity by operating the steam turbine with the heat energy obtained at a very high density. Photovoltaic power generation is a method of converting light into electricity using a solar cell using a photovoltaic effect of a semiconductor material.

태양광 발전은 증기터빈 등이 없어도 되므로 적은 공간에 설치 가능하고, 정비 요소가 적어 유지비가 저렴한 장점이 있어, 일찍부터 관심을 받았다. 그러나 태양전지의 효율이 낮고, 제조 단가가 비싸 널리 보급되지는 못하는 실정이었다. 최근 고효율 태양전지가 개발되고, 태양전지 패널의 단가가 낮아지고, DC-AC 인버터 등 여타 장비의 가격 및 설치 비용의 하락으로 태양광 발전의 보급이 증가되는 상황이다. Solar power generation has attracted interest from early on because it can be installed in a small space because it does not need a steam turbine, and it has a low maintenance factor and a low maintenance cost. However, the efficiency of the solar cell is low, and the manufacturing cost is so high that it can not be widely used. Recently, high-efficiency solar cells have been developed, solar panel cost has been lowered, and the price and installation cost of other equipment such as DC-AC inverter has been decreasing.

태양광 발전의 단점중 하나는 발전량이 태양에 의존하므로, 낮에만 가능하고, 날씨 및 계절의 영향을 많이 받는 점이다. 즉, 태양광 발전장치의 성능은 일조강도, 온도, 풍속 등의 환경적 요인에 따라서 변한다. One of the disadvantages of photovoltaic power generation is that it can only be performed during the day, because it depends on the solar power, and it is affected by the weather and the season. That is, the performance of the solar power generation apparatus changes depending on environmental factors such as the sunlight intensity, the temperature, and the wind speed.

태양전지를 대형으로 균일하게 제작하는 것은 아직 기술적으로 어렵기 때문에, 일반적으로 소형 사이즈의 태양전지(Solar cell) 셀(cell)들을 직·병렬로 연결하고 프레임을 결합한 태양전지 모듈(판넬) 단위로 판매된다. 대규모 태양광 발전에서는, 이러한 태양전지 모듈들을 직렬과 병렬로 연결하여 충분한 전압과 전류를 얻게 된다. 태양전지 모듈을 직렬로 연결한 것을 태양전지 스트링이라 하고, 이러한 태양전지 스트링이 병렬로 연결된 것을 태양전지 어레이라고 한다. Since it is technically difficult to manufacture solar cells uniformly in large size, generally, small-sized solar cell cells are connected in series or in parallel, and solar cell modules (panels) Is sold. In large-scale solar power generation, these solar cell modules are connected in series and parallel to obtain sufficient voltage and current. The series connection of solar cell modules is called a solar cell string, and the connection of such solar cell strings in parallel is called a solar cell array.

태양전지에서 발생하는 전력은 DC 전력이며, 송전하기 위해서는 AC로 변환하여야 한다. 대형 태양광 발전단지에서는 다수의 DC 태양전지 어레이 군이 서로 병렬 연결되어 DC 전력을 발생시킨다. 이를 AC 전력으로 변환 시킬 수 있도록 태양광 발전 인버터에 연결되는 구성을 가진다. 이때, 다수 DC 어레이의 전압이 다를 경우, 인버터에서 미스매치(Mismatch) 손실이 발생하기도 한다. The power generated by the solar cell is DC power and must be converted to AC for transmission. In a large photovoltaic power generation complex, a plurality of DC solar cell arrays are connected in parallel to each other to generate DC power. And connected to a solar power inverter to convert it to AC power. At this time, if the voltages of the plurality of DC arrays are different, a mismatch loss may occur in the inverter.

따라서 일부 모듈에 오염이 있거나 특성이 열화된 경우, 태양광 스트링뿐만 아니라 전체 태양광 어레이에서 얻을 수 있는 출력이 저하되므로, 성능이 저하된 모듈을 수리하거나 교체할 필요가 있다. 그러므로 수시로 태양광 모듈, 스트링, 어레이의 상태를 모니터링 하는 것은 중요하다. 그러나 대형 태양광 발전단지에서는 수많은 태양광 모듈을 수시로 모니터링 하는 것이 불가능하다. 따라서 태양광 스트링별 또는 전체 어레이에 대한 모니터링 장치 또는 방법이 연구되고 있다. Thus, if some modules are contaminated or degraded in performance, the output power of the entire solar array as well as the solar string is degraded, so it is necessary to repair or replace the degraded module. Therefore, it is important to monitor the status of solar modules, strings, and arrays from time to time. However, it is impossible to monitor numerous solar modules from time to time in large PV plants. Therefore, a monitoring apparatus or method for a solar string or an entire array is being studied.

기존 어레이 테스터기는 일사량과 어레이의 전압과 전류를 측정하여 I-V 커브를 측정 할 수 있는 장비이다. 그러나 I-V 곡선을 동시에 측정이 가능한 다채널 측정기는 사이즈, 비용 등의 문제로 널리 보급되지 않는 실정이다. The existing array tester is a device that can measure the I-V curve by measuring the amount of solar radiation and the voltage and current of the array. However, multichannel measuring instruments capable of measuring I-V curves at the same time are not widely spread due to problems such as size and cost.

대한민국 등록특허공보 제10-1669340호Korean Patent Registration No. 10-1669340 대한민국 등록특허공보 제10-0944793호Korean Patent Registration No. 10-0944793

따라서 본 발명은 태양광 스트링별 진단이 가능하면서 다채널 태양광 DC 어레이에 대한 고장진단을 간이하게 할 수 있는 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an apparatus capable of diagnosing a solar light string and facilitating diagnosis of a failure in a multi-channel photovoltaic DC array.

또한, 본 발명은 측정 중 일사량의 변동성이 적어 표준 테스트 조건(Standard Test Conditions : STC)(통상, 25℃, 1000 W/㎡, AM:1.5)으로의 변환이 가능한 다채널 태양광 DC 어레이 고장진단 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.The present invention also provides a multi-channel solar photovoltaic array fault diagnosis system capable of converting into standard test conditions (STC) (typically 25 ° C, 1000 W / m 2, AM: 1.5) It is another object to provide a device.

또한, 본 발명은, AC로 변환할 때 인버터에서 미스매치(mismatch)로 인한 효율저하도 예상할 수 있는 다채널 태양광 DC 어레이 고장진단 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a multi-channel photovoltaic DC array fault diagnosis apparatus capable of anticipating reduction in efficiency due to mismatch in an inverter when converted to AC.

또한, 본 발명은, 측정시의 일조강도, 태양광 발전 모듈의 표면온도, 태양광 발전 모듈의 노화로 인한 열화도 고려하여, 태양광 스트링 또는 어레이에 대한 고장 진단을 보다 정확하게 할 수 있는 다채널 태양광 DC 어레이 고장진단 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention provides a multi-channel optical module capable of more precisely diagnosing a sunlight string or an array in consideration of a sunlight intensity at the time of measurement, a surface temperature of the solar cell module, and deterioration due to aging of the solar cell module. It is another object to provide a photovoltaic DC array fault diagnosis apparatus.

또한, 본 발명은, 태양광 발전 스트링의 이상여부를, 모듈의 열화 등으로 인한 효율 감소 및 모듈 파손, 단선 등으로 구체적으로 판단할 수 있는 다채널 태양광 DC 어레이 고장진단 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a multi-channel photovoltaic array fault diagnosis apparatus capable of specifically determining whether or not an abnormality of a photovoltaic power generation string is caused by reduction in efficiency due to deterioration of modules, module breakage, For other purposes.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다채널 태양광 DC 어레이 고장진단 장치에 있어서, 태양광 스트링의 전력 측정값(Pmax,meas), 전압 측정값(Vmax,meas), 전류 측정값(Imax,meas)을 측정하는 채널별 I-V 측정부와, 상기 I-V 측정부에서 얻은 측정값들과 전력 기준값(Pmax,ref), 전압 기준값(Vmax,ref), 전류 기준값(Imax,ref)을 비교하여 고장 여부를 판단하는 판단부와, 상기 판단부의 판단 결과를 I-V 곡선과 함께 출력하는 출력부와, 상기 I-V 측정부의 채널별 측정 및 판단부로의 데이터 전송을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 I-V 측정부는 스위칭 소자로 MOSFET을 구비하고, 전압 측정용 부하로 캐패시터를 구비하는 것을 일 특징으로 한다.In the present invention, the multi-channel solar DC array fault diagnosis apparatus for achieving the above object, a power measurement of the photovoltaic strings (P max, meas), the voltage measurement value (V max, meas), the current measurement value (I and max, meas) of the measurement channel by IV measurement unit, the measurement values obtained from the IV measurement section and a power reference value (P max, ref), the voltage reference value (V max, ref), a current reference value (I max, ref) And an output unit for outputting a result of the determination by the determination unit along with an IV curve and a control unit for controlling data transmission to the channel measurement and determination unit of the IV measurement unit, The IV measuring section is provided with a MOSFET as a switching element and has a capacitor as a load for voltage measurement.

바람직하게는, 상기 MOSFET은 프리휠링 다이오드가 내장되지 않은 것을 사용한다. Preferably, the MOSFET uses one that does not incorporate a freewheeling diode.

바람직하게는, 경사면 일조강도(Irmeas)를 측정하는 일조강도 측정부를 더 포함한다.Preferably, the apparatus further includes a sunlight intensity measuring unit for measuring the slope sunshine intensity (Ir meas ).

바람직하게는, 상기 기준값들은 경사면 일조강도(Irmeas)와 태양광 발전 모듈의 표면온도(Tmesti)를 이용하여, 하기 수학식으로 구한다.Preferably, the reference values are obtained by using the following formula using Ir surface temperature (Ir meas ) and surface temperature (Tm esti ) of the solar cell module.

Figure pat00001
Figure pat00001

Figure pat00002
Figure pat00002

Figure pat00003
Figure pat00003

바람직하게는, 상기 판단부는 채널별 I-V측정 데이터를 합해서, 태양광 DC 어레이 전체의 I-V 곡선 데이터를 형성하고, 태양광 DC 어레이 전체의 인버터 효율을 예측한다. Preferably, the determination unit adds I-V measurement data for each channel to form I-V curve data of the entire solar DC array, and predicts the inverter efficiency of the entire solar DC array.

또한 본 발명은 다채널 태양광 DC 어레이 고장진단 방법에 있어서, 채널별 I-V 측정부에서 태양광 스트링의 전력 측정값(Pmax,meas), 전압 측정값(Vmax,meas), 전류 측정값(Imax,meas)을 측정하는 I-V 측정 단계와, 제어부에서 상기 I-V 측정 단계에서 얻은 데이터를 판단부로 전송하는 데이터 전송 단계와, 판단부에서 상기 데이터 전송 단계에서 전달된 측정값들과 전력 기준값(Pmax,ref), 전압 기준값(Vmax,ref), 전류 기준값(Imax,ref)을 비교하여 고장 여부를 판단하는 고장 여부 판단 단계와, 출력부에서 상기 고장 여부 판단 단계에서 구한 판단 결과를 I-V 곡선과 함께 출력하는 I-V 곡선 출력 단계를 포함하고, 상기 I-V 측정부는 스위칭 소자로 MOSFET을 구비하고, 전압 측정용 부하로 캐패시터를 구비하는 것을 다른 특징으로 한다.The present invention also provides a fault diagnosis method for a multichannel photovoltaic DC array, comprising the steps of: measuring a PV power value ( Pmax, meas ), a voltage measurement value (Vmax , meas ) I max, meas ); a data transfer step of transferring data obtained in the IV measurement step to the determination unit in the control unit; and a data transfer step of transferring the data measured in the data transfer step and the power reference value P max, ref), the voltage reference value (V max, ref), a current reference value (I max, ref) of the determination result obtained in the state determining step wherein the failure in the failure state determining step and an output unit for determining a failure if IV compares And an IV curve output step of outputting a curve together with a curve. The IV measuring unit has a MOSFET as a switching element and a capacitor as a load for voltage measurement.

바람직하게는, 일조강도 측정부에서 경사면 일조강도(Irmeas)를 측정하는 일조강도 측정 단계를 더 포함한다.Preferably, the method further includes a step of measuring the intensity of sunshine (Ir meas ) in the sunshine intensity measuring part.

바람직하게는, 상기 기준값들은 경사면 일조강도(Irmeas)와 태양광 발전 모듈의 표면온도(Tmesti)를 이용하여, 하기 수학식으로 구한다.Preferably, the reference values are obtained by using the following formula using Ir surface temperature (Ir meas ) and surface temperature (Tm esti ) of the solar cell module.

Figure pat00004
Figure pat00004

Figure pat00005
Figure pat00005

Figure pat00006
Figure pat00006

바람직하게는, 상기 판단부에서 채널별 I-V측정 데이터를 합해서, 태양광 DC 어레이 전체의 I-V 곡선 데이터를 형성하고, 태양광 DC 어레이 전체의 인버터 효율을 예측하는 인버터 미스매치 예측 단계를 더 포함한다.  Preferably, the determination unit further includes an inverter mismatch prediction step of summing I-V measurement data for each channel to form I-V curve data of the entire solar DC array and predicting inverter efficiency of the entire solar DC array.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 태양광 스트링별 진단이 가능하면서 다채널 태양광 DC 어레이에 대한 고장진단을 간이하게 수행할 수 있다. According to the present invention as described above, it is possible to easily diagnose a failure of a multichannel photovoltaic DC array while diagnosing solar light strings.

또한, 캐패시터와 MOSFET을 이용하여 측정 시간을 짧게 할 수 있고, 결과적으로 측정 중 일사량의 변동성이 적어 표준 테스트 조건으로의 변환이 가능하다. In addition, the measurement time can be shortened by using the capacitor and the MOSFET, and consequently, the fluctuation of the irradiation dose during the measurement is small, and conversion to the standard test condition is possible.

또한, 발명에 따르면 각 채널 데이터를 합한 I-V 곡선을 통해, AC로 변환할 때 인버터에서 미스매치(mismatch)로 인한 효율 저하도 예측할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to predict the efficiency reduction due to mismatch in the inverter when converting to AC through an I-V curve obtained by adding the respective channel data.

또한, 본 발명의 다채널 태양광 DC 어레이 고장진단 방법에 따르면, 측정시의 일조강도, 태양광 발전 모듈의 표면온도 등 다양한 변수들뿐만 아니라, 태양광 발전 모듈의 노화로 인한 열화도 고려하여, 태양광 스트링 또는 어레이에 대한 고장 진단을 보다 정확하게 할 수 있다.Further, according to the multichannel photovoltaic array fault diagnosis method of the present invention, in consideration of not only various parameters such as the sunlight intensity at the time of measurement, the surface temperature of the solar cell module, and deterioration due to aging of the solar cell module, The fault diagnosis for the solar string or array can be made more accurately.

또한, 본 발명에 따르면, 태양광 발전 스트링의 이상여부를, 모듈의 열화 등으로 인한 효율 감소 및 모듈 파손, 단선 등으로 구체적으로 판단할 수 있다.Further, according to the present invention, it is possible to specifically determine whether or not an abnormality of the solar power generating string is caused by reduction in efficiency due to deterioration of the module, module breakage, disconnection or the like.

도 1은 종래기술의 전자부하를 사용한 I-V 측정 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 태양광 DC 어레이 고장진단 장치에서, 다채널 I-V 측정 장치의 다채널 연결방식을 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 태양광 DC 어레이 고장진단 장치에서, 각 채널별 I-V 측정부의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 태양광 DC 어레이 고장진단 장치의 다채널 I-V 측정 순서를 나타내는 흐름도 이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 태양광 DC 어레이 고장진단 장치의 구성부분들의 관계를 나타낸 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 태양광 DC 어레이 고장진단 장치에서, 측정한 태양광 모듈의 직병렬 결합에 따른 전체 DC 어레이의 합성 I-V 곡선을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 태양광 DC 어레이 고장진단 장치의 I-V 측정 결과에서 고장 진단을 하는 순서를 나타내는 흐름도이다.
1 is a configuration diagram of an IV measuring apparatus using an electronic load of the prior art.
FIG. 2 is a configuration diagram illustrating a multi-channel connection method of a multi-channel IV measurement apparatus in a multi-channel solar photovoltaic array fault diagnosis apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a block diagram showing the configuration of an IV measurement unit for each channel in a multi-channel solar photovoltaic array fault diagnosis apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a multi-channel IV measurement procedure of the multi-channel photovoltaic DC array failure diagnosis apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of components of a multi-channel solar photovoltaic array fault diagnosis apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
6 is a diagram showing a composite IV curve of an entire DC array according to the series-parallel coupling of measured solar modules in a multi-channel solar photovoltaic array fault diagnosis apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart illustrating a procedure of fault diagnosis in the IV measurement result of the multi-channel photovoltaic DC array fault diagnosis apparatus according to an embodiment of the present invention.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: . In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

이하, 첨부된 도면들을 함께 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 종래기술의 전자부하를 사용한 I-V 측정 장치의 구성도이다.1 is a configuration diagram of an I-V measuring apparatus using a conventional electronic load.

태양광 발전에 사용되는 태양전지 모듈의 특성은 주로 도 1(a)와 같은 회로를 이용하여 얻을 수 있다. 도 1을 참조하면, 태양전지 셀(102)이 모여서 태양전지 모듈(104)을 구성하고 있다. 태양전지 모듈(104)의 특성을 측정하기 위해 전자부하(106)을 부착하여 전류와 전압을 측정한다.The characteristics of the solar cell module used in the photovoltaic power generation can be obtained mainly by using the circuit shown in Fig. 1 (a). Referring to FIG. 1, solar cell modules 102 are assembled to constitute a solar cell module 104. The electronic load 106 is attached to measure the characteristics of the solar cell module 104 to measure current and voltage.

태양전지 모듈의 측정결과는 도 1(b)의 I-V 곡선으로 나타낼 수 있다. 전자부하의 저항을 높이면, 저항 양단에 걸리는 전압이 높아지게 되는데, 일반적인 Si 태양전지에서는 일정 전압까지는 회로에 흐르는 전류에 큰 변화가 없다. 그러나 일정 전압 이후에는 전류가 급격히 줄게 되어 도 1(b)의 그래프 형태를 나타낸다. 최대 전력(Pmax)을 나타내는 점의 전압과 전류를 각각 최대전압(Vmax), 최대전류(Imax)라고 한다. 그리고 전류축과 만나는 점은 단락전류(Isc), 전압축과 만나는 점은 개방전압(Voc)라고 한다. The measurement result of the solar cell module can be represented by the IV curve in Fig. 1 (b). When the resistance of the electronic load is increased, the voltage across the resistor becomes higher. In a typical Si solar cell, there is no significant change in the current flowing through the circuit up to a certain voltage. However, after a certain voltage, the current rapidly decreases, and the graph of FIG. 1 (b) is shown. The voltage and current at the point representing the maximum power (P max ) are referred to as the maximum voltage (V max ) and the maximum current (I max ), respectively. The point that meets the current axis is the short circuit current (Isc), and the point where it meets the full compression is the open voltage (Voc).

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 태양광 DC 어레이 고장진단 장치에서, 다채널 I-V 측정 장치의 다채널 연결방식을 나타내는 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 태양광 DC 어레이 고장진단 장치에서, 각 채널별 I-V 측정부의 구성을 나타내는 구성도이다.FIG. 2 is a diagram illustrating a multi-channel connection method of a multi-channel IV measurement apparatus in a multi-channel solar photovoltaic array fault diagnosis apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG. Channel photovoltaic array array fault diagnosis apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG.

일반적으로 태양광 발전용량(100kW급 이상)에서는 다수의 접속반이 연결되어 운영되고 있으며, DC접속반(204)에는 최대 22채널의 DC 어레이가 연결이 가능한 구성의 제품이 다수 설치되고 있다. 따라서 각 태양광 모듈을 진단하기 위해서는 많은 장치 또는 시간이 소요된다. 그래서 전체 태양광 어레이(202)의 전압과 전류를 간이하게 측정하면서도 각 태양광 스트링(202a, 202b, 202c, 202d)별로 진단이 가능한 다채널 장비(206)가 필요하다. 그러나 다채널로 장비를 구현하는 경우 사이즈가 커지고 비용이 증가하는 문제가 있다.In general, a plurality of connection modules are connected and operated in a solar power generation capacity (100 kW or more), and a DC connection module 204 is provided with a number of products having a configuration in which a DC array of a maximum of 22 channels can be connected. Therefore, it takes many devices or time to diagnose each photovoltaic module. Therefore, a multi-channel device 206 capable of diagnosing each solar string 202a, 202b, 202c, and 202d while measuring the voltage and current of the entire solar array 202 is needed. However, there is a problem that the size increases and the cost increases when a multi-channel equipment is implemented.

대부분 사용되는 어레이 테스터기에는 도 1(a)와 같은 전자부하가 적용되어 있다. 전자부하를 사용할 경우의 장점은 측정시간을 조절할 수 있는 장점이 있으나, 다채널의 전자부하를 이용하여 측정할 경우 장치의 크기가 커지는 단점이 있다.The electronic load shown in Fig. 1 (a) is applied to the array tester machine which is mostly used. The advantage of using an electronic load is that it can control the measurement time, but it has a disadvantage that the size of the device is increased when it is measured using a multi-channel electronic load.

또한, 태양광 발전 현장(On-Site)에서 I-V측정 할 경우, 주로 일사량과 태양광 모듈의 온도가 I-V 측정에 큰 영향을 미쳐서 측정오차를 발생시킨다. In addition, when I-V measurement is performed on the site of the solar power generation, the solar radiation and the temperature of the solar module largely affect the I-V measurement, thereby causing a measurement error.

특히, 부하장치를 전자부하를 사용하여 전압과 전류를 측정하므로 일반적 제품의 경우 측정 시간이 수초 이상(상용제품 : 10 Sec) 소요된다. 태양광 진단장치의 경우 측정시간이 수초이상 소요되고, 일사량이 측정기간 동안 변동이 생기게 될 경우 측정의 오차가 커질 가능성이 있다. 또한, 이러한 단점으로 인하여 STC로 변환이 불가한 단점이 있다. In particular, since the load device uses electronic load to measure the voltage and current, the measurement time of a typical product takes a few seconds (commercial product: 10 sec). In the case of the solar photodetector, the measurement time may be several seconds or more, and if the amount of solar radiation varies during the measurement period, the measurement error may increase. Also, there is a disadvantage that it can not be converted into STC because of this disadvantage.

캐패시터를 이용하는 경우 용량이 큰 경우 전자부하와 같이 시간의 조절이 가능하나, 크기가 커져 제품화가 어렵다. 그러나 캐패시터의 용량을 작게 하여 순간적으로 충전되는 전압과 전류를 측정할 경우 I-V 커브측정이 가능하다. When a capacitor is used, it is possible to control the time like an electronic load when the capacitance is large, but it is difficult to commercialize the capacitor because of its large size. However, I-V curve measurement is possible when measuring the instantaneous charging voltage and current by reducing the capacitance of the capacitor.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 3처럼 전자부하 대신에 캐패시터(306)와 스위칭 소자로 MOSFET(304)을 이용한다. 캐패시터(306)의 용량을 소용량으로 하여, 측정 시간을 0.02초 정도로 짧게 할 수 있고, 따라서 일사량의 변동성이 적어 STC로의 변환이 가능한 장점이 있다.According to one embodiment of the present invention, a capacitor 306 and a MOSFET 304 are used as a switching element instead of an electronic load as shown in Fig. The capacity of the capacitor 306 can be set to a small capacity, the measurement time can be shortened to about 0.02 second, and thus the variation in the amount of solar radiation is small.

발전 현장(Field)에서 순간적으로 태양전지모듈(302) 또는 어레이를 캐패시터 회로에 연결하는 스위치로, 다양한 전력 스위칭 반도체 소자 중에서 전압형 MOSFET(304)을 이용한다. 일반적인 FET소자는 기생다이오드인 프리휠링 다이오드를 회로에 포함하고 있으나, 본 발명에서는 원활한 스위칭 동작을 위해, 프리휠링 다이오드가 내장되지 않은 MOSFET를 사용하는 것이 바람직하다.As a switch that instantaneously connects the solar cell module 302 or array to the capacitor circuit in the field, a voltage-type MOSFET 304 is used among various power switching semiconductor devices. A typical FET device includes a freewheeling diode that is a parasitic diode, but in the present invention, it is preferable to use a MOSFET without a freewheeling diode for smooth switching operation.

도 3에서 채널별로 입력된 태양전지 어레이(302)의 +, - 단자간 전압은 1000V 이내, 그리고 개방전압 및 전류는 15A 이내의 결정질 태양전지 입력 측정이 가능하다. I-V측정장치(300)에서, 전압은 캐패시터(306) 양단의 전압에서 구하고, 전류는 MOSFET(304) 연결시 흐르는 전류(308)에서 구한다. 이러한 전압과 전류는 측정기(310)로 전달되어 측정된다.In FIG. 3, it is possible to measure the input of the crystalline solar cell with the voltage between the + and - terminals of the solar cell array 302 input for each channel within 1000 V, and the open voltage and current within 15 A. In the I-V measuring device 300, the voltage is obtained at the voltage across the capacitor 306, and the current is obtained from the current 308 flowing when the MOSFET 304 is connected. The voltage and current are transmitted to the measuring device 310 and measured.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 태양광 DC 어레이 고장진단 장치의 다채널 I-V 측정 순서를 나타내는 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a multi-channel I-V measurement procedure of the multi-channel photovoltaic DC array failure diagnosis apparatus according to an embodiment of the present invention.

우선, 각 채널별로 데이터를 측정한다(S402). 다음으로, 각 채널별 데이터를 이용하여 I-V 그래프를 그린다(S404). 데이터 중 캐패시터의 순간적 전류특성으로 인하여 나타난 부분은 전압 0.01 마다 구간 평균을 구하는 채널별 I-V smoothing process을 통하여 데이터를 변환하는 과정을 거친다(S406). I-V 커브의 포화 위치에서 단락전류(Isc) 및 변화 위치에서 개방전압(Voc)을 구한다(S408). 최종적으로는 어레이별 I-V 커브를 합하여 태양광시스템 DC 어레이의 종합적인 I-V 커브를 구할 수 있다(S410). 계측장치는 구해진 I-V 곡선을 모니터 등으로 출력하여 나타내게 된다.First, data is measured for each channel (S402). Next, an I-V graph is drawn using data for each channel (S404). The portion indicated by the instantaneous current characteristic of the capacitor in the data is converted through the I-V smoothing process for each channel for obtaining the interval average for each voltage 0.01 (S406). The short circuit current Isc at the saturation position of the I-V curve and the open-circuit voltage Voc at the change position are obtained (S408). Finally, the I-V curve for each array may be summed to obtain a comprehensive I-V curve of the solar array DC array (S410). The measuring apparatus displays the obtained I-V curve by a monitor or the like.

측정된 I-V 곡선은 일사량과 모듈 표면온도, 대기온도를 동시에 측정함으로서 병렬로 연결된 DC 어레이군의 성능을 STC 상태로 변환이 가능하다.The measured I-V curve can convert the performance of the DC array group connected in parallel to the STC state by simultaneously measuring solar radiation, module surface temperature, and ambient temperature.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 태양광 DC 어레이 고장진단 장치의 구성부분들의 관계를 나타낸 구성도이다. 다채널 태양광 DC 어레이 고장진단 장치(500)는 태양광 스트링의 전력 측정값, 전압 측정값, 전류 측정값을 측정하는 채널별 I-V 측정부(502)와, I-V 측정부에서 얻은 측정값들과 전력 기준값, 전압 기준값, 전류 기준값을 비교하여 고장 여부를 판단하는 판단부(504)와, 판단부의 판단 결과를 I-V 곡선과 함께 출력하는 출력부(506)로 구성된다. 제어부(508)는 I-V 측정부의 채널별 측정 및 판단부로의 데이터 전송을 제어하고, 기타 측정 및 출력에도 관여한다.FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of components of a multi-channel solar photovoltaic array fault diagnosis apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. The multichannel photovoltaic DC array fault diagnosis apparatus 500 includes a channel-specific IV measuring unit 502 for measuring the power measurement value, the voltage measurement value, and the current measurement value of the solar light string, the measurement values obtained from the IV measurement unit, A determination unit 504 for comparing the power reference value, the voltage reference value, and the current reference value to determine whether the failure has occurred, and an output unit 506 for outputting the determination result of the determination unit together with the IV curve. The control unit 508 controls the data transmission to the channel-by-channel measurement and determination unit of the I-V measurement unit, and is also involved in other measurement and output.

도 5에는 생략되었지만, 필요한 경우 일조강도를 측정하는 일조강도 측정부도 제어부에서 제어할 수 있다.Although not shown in Fig. 5, the control unit can also control the brightness intensity measurement unit for measuring the brightness intensity when necessary.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 태양광 DC 어레이 고장진단 장치에서, 측정한 태양광 모듈의 직병렬 결합에 따른 전체 DC 어레이의 합성 I-V 곡선을 나타내는 도면이다.FIG. 6 is a view showing a composite I-V curve of the entire DC array according to the serial-parallel combination of the photovoltaic modules measured in the multi-channel solar photovoltaic array fault diagnosis apparatus according to an embodiment of the present invention.

태양광 모듈을 직렬로 연결하면, 전압이 증가하므로, I-V 그래프에서 측정결과 곡선의 전압축 절편이 커진다. 태양광 모듈을 병렬로 연결하면 전류가 증가하므로, I-V 그래프에서 측정결과 곡선의 전류축 절편이 커진다.Connecting solar modules in series increases the voltage, so the entire compression section of the measurement result curve in the I-V graph becomes larger. Connecting PV modules in parallel increases the current, so the current-axis intercept of the measurement result curve becomes larger on the I-V graph.

각 채널별 I-V 커브를 구할 수 있으므로, 각 채널에 연결된 태양광 스트링의 특성을 구할 수 있다. 그리고 각 채널이 AC 인버터로 연결될 경우 미스매치 정도를 파악할 수 있다. Since I-V curves for each channel can be obtained, the characteristics of the solar strings connected to each channel can be obtained. And if each channel is connected to AC inverter, it can grasp the degree of mismatch.

한편, 각 채널 데이터를 합한 I-V 커브를 구할 수 있으므로, 전체 태양광 어레이의 특성(효율)을 간단하게 구할 수 있고, 전체 그래프에서도 직렬에 문제가 있는지, 병렬에 더 많은 문제가 있는지 파악할 수도 있다. 뿐만 아니라, 전체 어레이의 최대 전력값을 알 수 있으므로, 전체 DC 전력이 인버터에 의해서 AC로 변환될 때 Mismatch로 인한 효율 저하도 예측할 수 있다. On the other hand, since the I-V curve obtained by adding the respective channel data can be obtained, the characteristics (efficiency) of the entire solar array can be easily obtained and it is also possible to determine whether there is a problem in the serial or in the parallel in the entire graph. In addition, since the maximum power value of the entire array can be known, the efficiency reduction due to mismatch can be predicted when the entire DC power is converted into AC by the inverter.

이상의 다채널 태양광 DC 어레이 고장진단 장치는, 태양광 어레이의 정상 상태 여부를 판단하기 위해, 초기 설치시의 태양전지모듈 출력 값을 기준으로 해서 시스템 모델링을 한 기준치 데이터를 이용한다. 즉, 환경(일사계, 대기온도, 풍속)센서, 모듈의 현재 오염도, 설치년도(자연 성능저하 반영) 등 시스템 모델링 데이터를 반영한 기준치 I-V 값과 실측치 I-V 값을 비교하여, 태양광 어레이의 고장 여부를 판단한다. 기본적으로 측정결과와 시뮬레이션 결과 차이가 많이 발생하게 되면 고장으로 판단하는 시스템이다.In order to determine whether the solar array is in a normal state, the multi-channel solar photovoltaic array fault diagnosis apparatus uses the reference value data that is modeled based on the output value of the solar cell module at the initial installation. In other words, by comparing the IV value and the measured value IV, which reflects the system modeling data such as the environmental (solar, air temperature, wind speed) sensors, the current pollution degree of the module, and the installation year . Basically, if there are many differences between the measurement results and the simulation results, the system is judged as a failure.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 태양광 DC 어레이 고장진단 장치의 I-V 측정 결과에서 고장 진단을 하는 순서를 나타내는 흐름도이다. 도 7을 참조하여, 태양광 DC 스트링 또는 어레이의 고장 진단 방법에 대하여 자세히 기술한다.7 is a flowchart illustrating a procedure for performing a fault diagnosis in the I-V measurement result of the multi-channel solar photovoltaic array fault diagnosis apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, a method of diagnosing a solar DC string or array will be described in detail.

태양광 발전 스트링 또는 어레이의 정확한 진단을 위해서는 다양한 변수를 고려하여야 한다. 즉, 단순히 태양광 발전 스트링 또는 어레이에서 측정한 전압, 전류, 전력만으로 고장 여부를 판단하는 것은 부정확한 결과를 얻을 수도 있다. 보다 정확한 진단을 위해서는, 측정시의 일조강도, 태양광 발전 모듈의 표면온도 등 다양한 변수뿐만 아니라, 태양광 발전 모듈의 노화로 인한 열화도 고려하여야 한다.Various parameters must be considered for accurate diagnosis of PV strings or arrays. In other words, determining whether a malfunction is caused by only the voltage, current, and power measured in a photovoltaic power string or array may result in inaccurate results. For more accurate diagnosis, deterioration due to aging of the solar cell module should be considered in addition to various parameters such as the sunlight intensity at the measurement and the surface temperature of the solar cell module.

아침, 저녁 또는 날이 흐려서, 태양광이 적은 경우에는 정확한 진단을 하기 어렵다. 정확한 진단을 위해, 경사면 일조강도(Irmeas)를 추가로 측정하여 경사면 일조강도가 250 W/m2 이상인 경우에 진단을 실시한다.It is difficult to make an accurate diagnosis in the morning, evening, or day when the sun is low due to cloudy weather. For accurate diagnosis, the slopes sunshine intensity measured by adding (Ir meas) performs the diagnosis when the slope sunshine intensity 250 W / m 2 or more.

도 7을 참고하면, 태양광 발전 스트링의 전압(Vmax,meas)(V), 전류(Imax,meas)(A) 및 전력(Pmax,meas)(kW) 값 및 경사면 일조강도(Irmeas)(W/m2)를 측정하여(S702, S706), 태양광 발전 스트링의 고장 여부를 진단할 수 있다. 고장 여부 진단은 태양광 발전 스트링의 실측값을 기준값과 비교하여 판단하는데, 기준값을 구하는 과정(S708)에서 태양광 발전 모듈의 표면온도(Tmesti) 그리고 태양광 발전 모듈 노화계수(Daging)를 반영해 주어서(S704) 보다 정밀한 진단이 가능하도록 한다.7, the values of the voltage (Vmax , meas ) (V), current ( Imax, meas ) A and power Pmax, meas kW of the photovoltaic string , meas (W / m 2 ) (S 702, S 706) to diagnose whether or not the solar power generation string is faulty. The diagnosis of the failure is made by comparing the measured value of the PV string with the reference value. In the process of obtaining the reference value (S708), the surface temperature (Tm esti ) of the PV module and the aging factor (D aging ) (S704) to enable more accurate diagnosis.

태양광 발전에 사용되는 태양전지는 에너지띠 간격이 있는 반도체를 사용한다. 표면온도가 올라갈수록 이러한 에너지띠 간격이 줄어들어 출력전압이 감소하며, 결국 출력 전력도 감소하게 된다. 따라서 태양광 발전 스트링 또는 어레이의 고장 진단에서도 태양광 발전 모듈의 표면온도(Tmesti)를 고려해 주어야 한다.Solar cells used in solar power generation use semiconductors with energy band gap. As the surface temperature increases, this energy band gap decreases and the output voltage decreases, resulting in a decrease in output power. Therefore, the surface temperature (Tm esti ) of the photovoltaic module must be considered in the fault diagnosis of the PV string or array.

그런데 태양광 발전 모듈마다 일일이 태양전지 표면의 온도를 측정하는 것은 쉬운 일이 아니다. 따라서 경사면 일조강도 측정값(Irmeas) 등에 의해 태양광 발전 모듈의 표면온도(Tmesti)를 계산하는 것이 필요하다.However, it is not easy to measure the surface temperature of the solar cell every solar module. Therefore, it is necessary to calculate the surface temperature (Tm esti ) of the photovoltaic power generation module based on the measurement value (Ir meas ) of the inclined plane sunshine intensity.

본 발명의 일 실시예에서, 태양광 발전 모듈의 표면온도(Tmesti)(℃)는 다음 수학식 1에 의해서 구할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the surface temperature (Tm esti ) (占 폚) of the solar cell module can be obtained by the following equation (1).

Figure pat00007
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여기에서, Irmeas은 경사면 일조강도 측정값(W/m2), Taaver은 일별 평균 외기온도(℃), Vwref는 기준 풍속(m/s), Vwaver은 일별 평균 풍속(m/s), am 및 bm은 경사면 일조강도 온도 보정계수, kv는 태양광 발전 모듈 풍속 보정계수를 각각 나타낸다.Here, Ir meas is inclined sunshine intensity measured values (W / m 2), Ta aver the daily average outside temperature (℃), Vw ref is a reference velocity (m / s), Vw aver the daily average wind speed (m / s ), a m and b m denote the inclination angle of the sunshine strength temperature correction coefficient, and k v denotes the solar module correction factor.

기준 풍속 Vwref = 1 m/s 이고, 외기온도(Taaver) 및 풍속(Vwaver)은 기상청 실시간 데이터 이용하여 구할 수 있으므로, 경사면 일조강도(Irmeas)만 측정하여도, 태양광 발전 모듈의 표면온도(Tmesti)를 수학식 1을 이용하여 구할 수 있다. 이렇게 함으로써, 측정 장치의 비용을 감소시킬 수 있고, 측정 시간도 줄어드는 유리한 효과가 있다.Reference wind speed Vw ref = 1 m / s and the outside air temperature Taaver and the wind speed Vw aver can be obtained using the real time data of the weather station. Therefore, even if only the Ir meas of the slope is measured, the surface temperature Tm esti ) can be obtained by using Equation (1). By doing so, there is an advantageous effect that the cost of the measuring apparatus can be reduced and the measuring time is also reduced.

태양광 발전 모듈의 표면온도(Tmesti)와 경사면 일조강도(Irmeas)로부터, 태양광 발전 스트링의 최대전압 기준값(Vmax,ref)(V), 최대전류 기준값(Imax,ref)(A), 최대전력의 기준값(Pmax,ref)(kW)을 다음 수학식 2에 의해 구할 수 있다.(Vmax , ref ) (V) and the maximum current reference value ( Imax, ref ) (A) are calculated from the surface temperature ( Tmesti ) of the solar cell module and the tilting intensity ( Irmeas ) ) And the maximum power reference value (P max, ref ) (kW) can be obtained by the following equation (2).

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여기에서,

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이고,From here,
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수학식 2에서, Ircorr은 경사면 일조강도 보정값(W/m2), Dincident은 입사각 의존계수, Dsoil은 태양광 발전 스트링 오염계수, Daging은 태양광 발전 모듈 노화계수, Daging0은 운전년수 0차년 태양광 발전 모듈 노화계수, DagingN은 운전년수 N차년 태양광 발전 모듈 노화계수이다. 또한, av 및 bv는 전압 보정계수, αt는 태양광 발전 모듈 온도계수, Nseries는 태양광 발전 모듈 직렬 개수, ai 및 bi는 전류 보정계수, Nparallel은 태양광 발전 모듈 병렬 개수, 그리고 Rl은 태양광 발전 모듈의 저항을 각각 나타낸다. In Equation 2, Ir corr is inclined sunshine intensity correction value (W / m 2), D incident is an incident angle dependence coefficient, D soil is PV string contamination coefficient, D aging the PV module aging factor, D aging0 is Driving year 0 year PV module aging factor, D agingN is driving year number N year PV module aging factor. In addition, a v and b v are voltage correction coefficients, α t is the PV module temperature coefficient, N series is the number of PV modules in series, a i and b i are the current correction factors, and N parallel is the PV module parallel And R l represents the resistance of the solar module.

수학식 2에 의하여 태양광 발전 스트링의 기준값을 구하는 과정(S708)에서, 경사면 일조강도(Irmeas), 태양광 입사각(Dincident), 태양광 발전 스트링의 오염정도(Dsoil), 태양광 발전 모듈의 노화(Daging) 및 태양광 발전 모듈의 표면온도(Tmesti)까지 반영(S704)할 수 있어, 보다 정밀한 진단이 가능하다.(Ir meas ), solar incident angle (D incident ), degree of contamination of the solar power generation string (D soil ), photovoltaic power generation The aging of the module (D aging ) and the surface temperature (Tm esti ) of the solar module can be reflected (S704), enabling more accurate diagnosis.

태양광 발전 스트링 또는 어레이의 고장 여부 진단은, 태양광 발전 스트링의 실측값을 기준값과 비교하는, 태양광 발전 스트링 출력전력 잔차(Pmax,resi), 출력전류 잔차(Imax,resi) 및 출력전압 잔차(Vmax,resi) 값에 의하여 판단할 수 있다(S710, S712). 이때, 태양광 발전 스트링 출력전력 잔차(Pmax,resi), 출력전류 잔차(Imax,resi), 출력전압 잔차(Vmax,resi)는 수학식 3으로 구할 수 있다.The diagnosis of the failure of the PV string or array is made by comparing the solar PV string output power residual (P max, resi ), output current residual (I max, resi ) and output (Vmax , resi ) (S710, S712). At this time, the photovoltaic generation string output power residuals (P max, resi ), output current residuals (I max, resi ), and output voltage residuals (V max, resi )

Figure pat00013
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Figure pat00014
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Figure pat00015
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수학식 3에서 Pmax,meas는 태양광 발전 스트링 출력전력 실측값(kW), Imax,meas는 태양광 발전 스트링 출력전류 실측값(A), Vmax,meas는 태양광 발전 스트링 출력전압 실측값(V), Pmax,ref는 태양광 발전 스트링 출력전력 기준값(kW), Imax,ref는 태양광 발전 스트링 출력전류 기준값(A), Vmax,ref는 태양광 발전 스트링 출력전압 기준값(V)을 나타낸다. In Equation 3 P max, meas is PV string output power measured values (kW), I max, meas is PV string output current measured value (A), V max, meas is PV string output voltage is measured value (V), P max, ref is a photovoltaic string output power reference value (kW), I max, ref is a photovoltaic string output current reference value (A), V max, ref is a photovoltaic string output voltage reference value ( V).

수학식 3으로 구한, 태양광 발전 스트링 출력전력 잔차(Pmax,resi), 출력전류 잔차(Imax,resi), 출력전압 잔차(Vmax,resi) 값에 따른, 태양광 발전 스트링의 이상여부를 조사하였다. 특히, 태양광 발전 스트링의 이상여부를, 모듈의 열화 등으로 인한 효율 감소 및 모듈 파손, 단선 등으로 구체적으로 판단할 수 있도록 데이터를 수집하였다. 그 결과, 표 1과 표 2의 고장진단 결과 정보를 얻었다.(PV max, resi ), output current residual (I max, resi ), and output voltage residual (V max, resi ) obtained by the formula (3) Respectively. In particular, data were gathered so that the efficiency of the PV string could be specifically determined by the efficiency reduction, module breakage, and disconnection due to deterioration of the module. As a result, the fault diagnosis result information of Table 1 and Table 2 was obtained.

PP ,max,resi, max, resi VV ,max,resi, max, resi II max,resimax, resi 고장모드Failure mode 0~-0.10 to -0.1 -0.1~0.1-0.1 to 0.1 -0.1~0.1-0.1 to 0.1 00 -0.1 미만Less than -0.1 0 이상0 or more -0.2 이상-0.2 or higher 1One -0.1 미만Less than -0.1 0 이상0 or more -0.2 미만Less than -0.2 22 -0.1 미만Less than -0.1 -0.1 미만Less than -0.1 -0.05~0.05-0.05 ~ 0.05 33 -0.1 미만Less than -0.1 -0.2 미만Less than -0.2 -0.05~0.05-0.05 ~ 0.05 44 -0.1 미만Less than -0.1 0 미만Less than 0 -0.1 미만Less than -0.1 55 -0.1 미만Less than -0.1 -1 이하-1 or less -1 이하-1 or less 66

고장모드Failure mode 고장 진단 결과 정보 Information on fault diagnosis result 00 태양광 발전 스트링 정상Solar power string normal 1One 태양광 발전 스트링 이상
(모듈 1-2장 효율감소, 열화, 셀크랙, 리본 불량)
More than solar power string
(Efficiency reduction, deterioration, cell crack, ribbon failure)
22 태양광 발전 스트링 이상
(모듈 3장이상 효율감소, 열화, 셀크랙, 리본 불량)
More than solar power string
(Three or more modules with reduced efficiency, deterioration, cell crack, ribbon failure)
33 태양광 발전 스트링 결함
(모듈 1-2장 파손, 리본단선, 셀파손)
PV string defects
(Damage of module 1-2, ribbon disconnection, cell breakage)
44 태양광 발전 스트링 결함
(모듈 3장이상 파손, 열화, 셀크랙, 리본 불량)
PV string defects
(Three or more modules damaged, deteriorated, cell cracks, bad ribbons)
55 태양광 발전 스트링 이상 & 결함
(모듈 1개 효율감소, 일부셀파괴 다이오드 일부 동작)
PV Strings Abnormal & Defective
(One module reduced efficiency, some cell breakdown diode some operation)
66 태양광 발전 스트링 정지
(리드선 단선, 모듈파손, 다이오드 모두 소손)
Solar power string stop
(Lead wire break, module breakage, diode all burned out)

표 1에서 Pmax,resi를 확인하여(S710), -0.1 이상인 경우 정상결과를 출력한다(S718). 만약, Pmax,resi를 확인하여(S710), -0.1 미만인 경우, Vmax,resi와 Imax,resi를 확인한다(S712). 이 경우 표 1에서 해당되는 고장 모드를 출력한다(S714). 그리고 표 2에서 고장모드에 해당하는 고장진단 결과정보를 표시부에 출력한다(S716).In Table 1 , Pmax and resi are checked (S710), and when it is -0.1 or more, a normal result is output (S718). If P max, resi is checked (S 710), if V max, resi and I max, resi are checked (S 712). In this case, the corresponding failure mode is output from Table 1 (S714). Then, the failure diagnosis result information corresponding to the failure mode is output to the display unit in Table 2 (S716).

이와 같은 진단방법을 사용함으로써 태양광발전 스트링 출력전력 잔차(Pmax,resi), 출력전류 잔차(Imax,resi), 출력전압 잔차(Vmax,resi) 값에 따른, 태양광발전 스트링의 이상여부를, 표 1 및 표 2와 같이 모듈의 열화 등으로 인한 효율 감소 및 모듈 파손, 단선 등으로 구체적으로 판단할 수 있게 된다.By using this diagnostic method, it is possible to detect the abnormalities of the photovoltaic power strings according to the photovoltaic string output power residuals ( Pmax, resi ), output current residuals ( Imax, resi ), and output voltage residuals (Vmax , resi ) It is possible to concretely judge whether or not the module is broken down due to the deterioration of the module due to the deterioration of the module or the like as shown in Table 1 and Table 2,

이상, 본 발명내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구 항들과 그것들의 등가물에 의해 정의된다고 할 것이다.Having described specific portions of the present invention in detail, those skilled in the art will appreciate that these specific embodiments are merely preferred embodiments and that the scope of the present invention is not limited thereby. something to do. It is therefore intended that the scope of the invention be defined by the claims appended hereto and their equivalents.

Claims (7)

태양광 스트링의 전력 측정값, 전압 측정값, 전류 측정값을 측정하는 채널별 I-V 측정부와,
상기 I-V 측정부에서 얻은 측정값들과 전력 기준값, 전압 기준값, 전류 기준값을 비교하여 고장 여부를 판단하는 판단부와,
상기 판단부의 판단 결과를 I-V 곡선과 함께 출력하는 출력부와,
상기 I-V 측정부의 채널별 측정 및 판단부로의 데이터 전송을 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 I-V 측정부는 스위칭 소자로 MOSFET을 구비하고, 전압 측정용 부하로 캐패시터를 구비하는 것을 특징으로 하는 다채널 태양광 DC 어레이 고장진단 장치.
An IV measurement unit for each channel for measuring a power measurement value, a voltage measurement value, and a current measurement value of the solar light string,
A determination unit for comparing the measurement values obtained from the IV measurement unit with a power reference value, a voltage reference value,
An output unit for outputting the determination result of the determination unit together with the IV curve,
And a controller for controlling data transmission from the IV measuring unit to the channel-by-channel measurement and judgment unit,
Wherein the IV measuring unit includes a MOSFET as a switching device and a capacitor as a load for voltage measurement.
제1항에 있어서,
상기 MOSFET에는 프리휠링 다이오드가 내장되지 않은 것을 특징으로 하는 다채널 태양광 DC 어레이 고장진단 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the MOSFET is not provided with a freewheeling diode.
제1항에 있어서,
경사면 일조강도를 측정하는 일조강도 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다채널 태양광 DC 어레이 고장진단 장치.
The method according to claim 1,
And a sunlight intensity measuring unit for measuring a sunlight intensity of the slope of the multi-channel photovoltaic DC array.
제1항에 있어서,
상기 판단부는 채널별 I-V측정 데이터를 합해서, 태양광 DC 어레이 전체의 I-V 곡선 데이터를 형성하고, 태양광 DC 어레이 전체의 인버터 효율을 예측하는 것을 특징으로 하는 다채널 태양광 DC 어레이 고장진단 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the determination unit forms the IV curve data of the entire photovoltaic DC array by summing the IV measurement data for each channel and predicts the inverter efficiency of the entire photovoltaic DC array.
채널별 I-V 측정부에서 태양광 스트링의 전력 측정값, 전압 측정값, 전류 측정값을 측정하는 I-V 측정 단계와,
제어부에서 상기 I-V 측정 단계에서 얻은 데이터를 판단부로 전송하는 데이터 전송 단계와,
판단부에서 상기 데이터 전송 단계에서 전달된 측정값들과 전력 기준값, 전압 기준값, 전류 기준값을 비교하여 고장 여부를 판단하는 고장 여부 판단 단계와,
출력부에서 상기 고장 여부 판단 단계에서 구한 판단 결과를 I-V 곡선과 함께 출력하는 I-V 곡선 출력 단계를 포함하고,
상기 I-V 측정부는 스위칭 소자로 MOSFET을 구비하고, 전압 측정용 부하로 캐패시터를 구비하는 것을 특징으로 하는 는 다채널 태양광 DC 어레이 고장진단 방법.
An IV measurement step for measuring the power measurement value, the voltage measurement value, and the current measurement value of the solar light string in the IV measurement unit for each channel,
A data transfer step of transferring data obtained in the IV measurement step to a determination unit in a control unit,
A failure determination step of determining whether a failure has occurred by comparing the measured values transmitted in the data transfer step with a power reference value, a voltage reference value, and a current reference value,
And an IV curve output step of outputting the judgment result obtained in the failure judgment step in the output part together with the IV curve,
Wherein the IV measuring unit includes a MOSFET as a switching device and a capacitor as a load for voltage measurement.
제5항에 있어서,
일조강도 측정부에서 경사면 일조강도(Irmeas)를 측정하는 일조강도 측정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다채널 태양광 DC 어레이 고장진단 방법.
6. The method of claim 5,
Further comprising a sunlight intensity measurement step of measuring a sunlight intensity (Ir meas ) at the sunlight intensity measuring unit.
제5항에 있어서,
상기 판단부에서 채널별 I-V측정 데이터를 합해서, 태양광 DC 어레이 전체의 I-V 곡선 데이터를 형성하고, 태양광 DC 어레이 전체의 인버터 효율을 예측하는 인버터 미스매치 예측 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다채널 태양광 DC 어레이 고장진단 방법.

6. The method of claim 5,
Further comprising an inverter mismatch predicting step of forming IV curve data of the entire solar photovoltaic array by summing the channel-specific IV measurement data in the determination section and predicting the inverter efficiency of the entire solar photovoltaic array. Channel Photovoltaic DC Array Fault Diagnosis Method.

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