KR20200069549A - Photovoltaic Power Converter including surge protection - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 서지보호 장치를 구비한 태양광 전력변환장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 TVS(Transient Voltage Suppressor) 다이오드를 이용한 서지보호 장치를 구비한 태양광 전력변환장치에 관한 것이다.The present invention relates to a solar power conversion device having a surge protection device, and more particularly, to a solar power conversion device having a surge protection device using a TVS (Transient Voltage Suppressor) diode.
우리의 일상생활 대부분의 전기설비와 신재생 에너지 등 발전시설 들은 서지에 의해 기기 소손을 방지하기 위해 서지보호기(Surge Protector)가 필요하다. 서지란 낙뢰와 전자기기 자체에서 발생되는 계통서지, 개폐 스위칭 서지 등과 같이 과도상태의 이상 전압이 외부로부터 유입되는 현상을 말하며, 이러한 서지는 단시간에 아주 큰 피크전압으로 인해 해당 전기기기의 소손과 수명 단축을 유발한다. In most of our daily life, electric facilities and power generation facilities such as renewable energy require a surge protector to prevent equipment damage due to surges. Surge refers to a phenomenon in which an abnormal voltage in a transient state flows in from the outside, such as lightning, system surge generated from the electronic device itself, and switching switching surges. Such surge is caused by a very large peak voltage in a short period of time, causing damage and lifespan of the electric device. Cause shortening
일반적으로 태양광 회로의 전력변환기의 외부 스위치 개폐시 발생되는 스위칭 서지 보호장치에 서지흡수기(Surge Absorber)가 기본 소재로 널리 사용되고 있다. 하지만 기존의 서지흡수기는 피뢰기와 콘덴서를 조합하여 피뢰기의 주성분 물질인 산화아연납의 부저항 특성을 이용한 것으로 외형의 크기가 크고 무거우며, 과도 전압에 의한 과도현상 발생시 차단시간이 길어져 민감한 다른 전자 장비에 영향을 야기 할 수 있다. In general, a surge absorber is used as a basic material in a switching surge protection device generated when an external switch is opened or closed by a power converter of a solar circuit. However, the existing surge absorber is a combination of a lightning arrester and a condenser, which uses the negative resistance characteristic of zinc oxide, which is the main component of the lightning arrester, and is large and heavy in appearance, and has a long cut-off time when transients occur due to excessive voltage. May cause an effect.
또한, 서지흡수기는 빈번한 오동작으로 인해 오히려 건전한 전력변환기기의 화재소손과 같은 심각한 피해를 유발시키는 사례가 많은 것으로 알려져 있다. 따라서, 본 발명은 과전압방지용 TVS(Transient Voltage Suppressor) 다이오드를 이용하여 위와 같은 문제점을 개선해 보고자 한다.In addition, surge absorbers are known to have many cases of causing serious damage, such as fire damage, of a healthy power converter due to frequent malfunctions. Therefore, the present invention is to improve the above problems by using a TVS (Transient Voltage Suppressor) diode for preventing overvoltage.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, TVS(Transient Voltage Suppressor) 다이오드를 이용한 서지보호 장치를 구비한 태양광 전력변환장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been created to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide a solar power conversion device having a surge protection device using a TVS (Transient Voltage Suppressor) diode.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the objects mentioned above, and other objects not mentioned will be clearly understood from the following description.
상기한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 서지보호 장치를 구비한 태양광 전력변환장치를 개시한다. 태양광 전력변환장치는 태양광 어레이에서 태양 에너지로부터 발생한 서지전압이 인가되는 경우, 상기 태양광 어레이의 출력단과, 전력변환기 사이에 연결되는 제1 서지보호기, 태양광 어레이의 출력단에 연결되어 태양광 어레이에서 생산된 전력을 출력하여 부하에 전달하는 태양광 전력출력부 및 태양광 전력출력부와 부하 사이에 연결되는 제2 서지보호기를 포함할 수 있다. In order to achieve the above object, a solar power conversion device having a surge protection device according to an embodiment of the present invention. When a surge voltage generated from solar energy is applied to the photovoltaic array, the photovoltaic power converter is connected to the output terminal of the photovoltaic array, a first surge protector connected between the power converter, and an output terminal of the photovoltaic array. It may include a photovoltaic power output unit for outputting the power produced by the array to the load and a second surge protector connected between the photovoltaic power output unit and the load.
일 실시예에서, 제1 서지보호기 및 제2 서지보호기는, TVS(Transient Voltage Suppressor) 다이오드로 구성될 수 있다.In one embodiment, the first surge protector and the second surge protector may be composed of TVS (Transient Voltage Suppressor) diodes.
일 실시예에서, 전력변환기의 출력단에서 역으로 유입되는 서지전압이 발생한 경우, 제1 서지보호기는, 전력변환기로부터 태양광 어레이로 나가는 전압을 차단하고, 제2 서지보호기는, 전력출력부와 부하 사이에 연결되어 전력변환기를 보호할 수 있다.In one embodiment, when a surge voltage flowing in reversely from the output terminal of the power converter occurs, the first surge protector cuts off the voltage from the power converter to the solar array, and the second surge protector includes a power output unit and a load. It can be connected between to protect the power converter.
일 실시예에서, 태양광 전력출력부는, 태양광 어레이에서 생산된 태양광 전력에 대응하는 전류로부터 최대전력을 추출하는 MPPT 출력제어부 및 MPPT 출력제어부에서 조절된 DC 전원을 AC 전원으로 변환하여 부하로 공급하는 인버터를 포함할 수 있다. In one embodiment, the solar power output unit converts the DC power regulated by the MPPT output control unit and the MPPT output control unit to AC power by extracting the maximum power from the current corresponding to the solar power produced by the solar array to a load. It may include a supply inverter.
일 실시예에서, 태양광 전력변환기는 누설전류 검출기를 더 포함할 수 있고, 누설전류 검출기는, 제1 서지보호기와 접지단 사이에 위치하고 제1 서지보호기의 누설전류를 검출할 수 있다.In one embodiment, the photovoltaic power converter may further include a leakage current detector, and the leakage current detector may be located between the first surge protector and the ground terminal and detect the leakage current of the first surge protector.
일 실시예에서, 제1 서지보호기 및 제2 서지보호기의 열화, 노화상태 및 교체주기를 모니터링 하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the first surge protector and the second surge protector may further include a display unit for monitoring the deterioration, aging state, and replacement cycle.
상기한 목적들을 달성하기 위한 구체적인 사항들은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술될 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.Specific details for achieving the above objects will be clarified with reference to embodiments to be described later in detail with the accompanying drawings.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, "통상의 기술자")에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해서 제공되는 것이다.However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be configured in various different forms, and the present disclosure is complete, and those skilled in the art to which the present invention pertains ( Hereinafter, it is provided to completely inform the scope of the invention to "ordinary technical person").
본 발명의 일 실시예에 의하면, 서지장치 내에 TVS 다이오드를 이용하여 서지장치 내에 과전압이 흐르는 것을 방지함을 목적으로 한다. According to an embodiment of the present invention, an object of the present invention is to prevent overvoltage from flowing in the surge device by using a TVS diode in the surge device.
TVS(Transient Voltage Suppressor) 다이오드는 동작시간이 극히 짧은 시간(micro-second)에 과도상태의 전류를 통과시켜 효과적으로 서지 전류를 보호할 수 있다. 또한, TVS(Transient Voltage Suppressor) 다이오드는 크기가 작고 취부가 용이한 장점이 있으며, 보호 전압수준이 낮아서 저전압의 민감한 전자 장비를 보호할 수 있다. 또한, TVS(Transient Voltage Suppressor) 다이오드를 사용하면 회로소자의 부피를 줄일 수 있으며 비용이 적어 경제적이다. A TVS (Transient Voltage Suppressor) diode can effectively protect a surge current by passing a transient current in an extremely short time (micro-second). In addition, TVS (Transient Voltage Suppressor) diodes have the advantage of being small in size and easy to install, and the protection voltage level is low, thereby protecting sensitive electronic equipment of low voltage. In addition, the use of TVS (Transient Voltage Suppressor) diodes can reduce the volume of circuit elements and are economical due to low cost.
따라서 본 발명은 상기의 TVS 다이오드의 장점을 이용하기 위해 TVS 다이오드를 연결하여 서지 보호 기능을 갖도록 함으로써 기기 소손 방지 및 서지 보호 장치의 서지 보호 효과를 향상시킬 수 있다. Therefore, the present invention can improve the surge protection effect of the device damage prevention and surge protection device by connecting the TVS diode to have the surge protection function to take advantage of the TVS diode described above.
본 발명의 효과들은 상술된 효과들로 제한되지 않으며, 본 발명의 기술적 특징들에 의하여 기대되는 잠정적인 효과들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and the potential effects expected by the technical features of the present invention will be clearly understood from the following description.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 TVS(Transient Voltage Suppressor) 다이오드를 이용한 서지보호 장치를 구비한 태양광 전력변환장치를 도시한 도면이다.1 is a view showing a solar power converter having a surge protection device using a TVS (Transient Voltage Suppressor) diode according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시예들을 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세히 설명하고자 한다. The present invention can be applied to various changes, and may have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail.
청구범위에 개시된 발명의 다양한 특징들은 도면 및 상세한 설명을 고려하여 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 명세서에 개시된 장치, 방법, 제법 및 다양한 실시예들은 예시를 위해서 제공되는 것이다. 개시된 구조 및 기능상의 특징들은 통상의 기술자로 하여금 다양한 실시예들을 구체적으로 실시할 수 있도록 하기 위한 것이고, 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 개시된 용어 및 문장들은 개시된 발명의 다양한 특징들을 이해하기 쉽게 설명하기 위한 것이고, 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.Various features of the invention disclosed in the claims may be better understood by considering the drawings and detailed description. The devices, methods, manufacturing methods, and various embodiments disclosed in the specification are provided for illustrative purposes. The disclosed structural and functional features are intended to enable those skilled in the art to implement various embodiments in detail, and not to limit the scope of the invention. The terminology and sentences disclosed are intended to facilitate understanding of the various features of the disclosed invention and are not intended to limit the scope of the invention.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description is omitted.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 TVS(Transient Voltage Suppressor) 다이오드를 이용한 서지보호 장치를 구비한 태양광 전력변환장치를 설명한다.Hereinafter, a solar power conversion device having a surge protection device using a TVS (Transient Voltage Suppressor) diode according to an embodiment of the present invention will be described.
다이오드는 전류를 한쪽으로는 흐르게 하고 반대쪽으로는 흐르지 않게 하는 정류작용을 하는 전자 부품이다. 따라서 다이오드의 전기 저항은 한쪽 방향의 전류에 대해서는 매우 작지만, 반대쪽 방향에 대해서는 매우 크다. 다이오드는 전류를 한쪽으로만 흘리므로 교류(alternating current, AC)를 직류(direct current, DC)로 변환하는데 사용할 수 있다. A diode is an electronic component that has a rectifying action that allows current to flow on one side and not on the other side. Therefore, the electrical resistance of the diode is very small for the current in one direction, but very large for the opposite direction. Diodes can only be used to convert alternating current (AC) into direct current (DC) because current flows only to one side.
TVS(Transient Voltage Suppressor) 다이오드(120)는 순간적인 과도전압으로 인한 소자가 파손되는 것을 방지하기 위해 커넥터와 소자사이에 연결하여 사용하는 부품이다. 입력 전압이 순간적으로 뾰족하게 치솟아도, TVS 다이오드를 통과하면 일정 전압이상은 깍이게 되어 소자가 파손되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 소자가 파손되는 전압이 30V라고 가정하면, 소자에 순간적으로 50V의 전압이 인가 됐을 경우 TVS 다이오드를 통과하게 되면 20V에서 클리핑을 할 수 있다. 상기 예시는 본 개시를 설명하기 위한 예시일 뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다.The TVS (Transient Voltage Suppressor)
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 TVS(Transient Voltage Suppressor) 다이오드를 이용한 서지보호 장치를 구비한 태양광 전력변환장치를 도시한 도면이다.1 is a view showing a solar power converter having a surge protection device using a TVS (Transient Voltage Suppressor) diode according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참고하면, 태양광 전력변환장치(110)는 제1 서지보호기(120), 제2 서지보호기(122) 및 태양광 전력출력부(130)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the photovoltaic
제1 서지보호기(120)는 태양광 어레이(100)의 출력단에 연결되어 태양광 어레이(100)로부터 발생한 서지전압으로부터 전력변환기를 보호하는 역할을 수행할 수 있다.The
또한, 제1 서지보호기(120)는 태양광 어레이(100)의 출력단과 접지사이에 위치하여 연결되어 있으며, TVS(Transient Voltage Suppressor) 다이오드로 구성될 수 있다. In addition, the
또한, 전력변환기(110)의 출력단에서 역으로 유입되는 서지전압이 발생한 경우, 제1 서지보호기(120)는, 전력변환기(110)로부터 태양광 어레이(100)로 나가는 전압을 차단하고, 제2 서지보호기(122)는, 전력출력부(130)와 부하(200) 사이에 연결되어 전력변환기(110)를 보호할 수 있다.In addition, when a surge voltage flowing in reversely from the output terminal of the
또한, 제2 서지보호기(122)는 제1 서지보호기(120)의 열화 또는 노화로 기준값 이상의 누설전류를 발생할 때 동작하여 전력변환기(110)를 서지전압으로부터 보호하는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 제2 서지보호기(122)는, 전력출력부(130)와 부하(200)사이에 연결되어 있으며, TVS(Transient Voltage Suppressor) 다이오드로 구성될 수 있다.In addition, the
태양광 전력출력부(130)는 태양광 어레이(100)를 통해 전달된 전류, 즉, 전력을 출력하여 부하(200)에게 전달할 수 있다. 일 실시예에서, 태양광 전력출력부(130)는 MPPT(maximum power point tracking) 출력제어부(132) 및 DC-AC 인버터(134)를 포함할 수 있다.The solar
MPPT 출력제어부(132)는 MPPT 알고리즘을 구현하여 태양광 어레이(100)를 통해 유입된 전류로부터의 최대 전력을 추출할 수 있다. DC-AC 인버터(134)는 태양광 어레이(100)로부터 유입되는 DC 형태의 최대 전력을 AC 형태로 인버팅할 수 있다. The
태양광 전력변환장치(110)는 누설 전류 검출기를 더 포함할 수 있다. 누설전류 검출기는, 제1 서지보호기와 접지단 사이에 위치하고, 상기 제1 서지보호기의 누설전류를 검출할 수 있다. 누설전류 검출기는 누설전류 검출을 통해 제1 서지보호기가 제대로 작동하는지에 대한 판단을 할 수 있으며, 제1 서지보호기가 제대로 작동하지 않는 경우 제2 서지보호기를 이용하여 서지전압으로부터 전력변환기를 보호할 수 있다. The solar
또한, 태양광 전력변환장치(110)는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다. 디스플레이부는 제1 서지보호기 및 제2 서지보호기의 열화, 노화상태 및 교체주기를 모니터링 할 수 있다. In addition, the solar
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 통상의 기술자라면 본 발명의 본질적인 특성이 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art will be able to make various changes and modifications without departing from the essential characteristics of the present invention.
따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예들에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Therefore, the embodiments disclosed in this specification are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to illustrate, and the scope of the present invention is not limited by these embodiments.
본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.The scope of protection of the present invention should be interpreted by the claims, and it should be understood that all technical spirits within the scope equivalent thereto are included in the scope of the present invention.
100: 태양광 어레이
110: 태양광 전력변환장치
120: 제1 서지보호기
122: 제2 서지보호기
130: 태양광 전력출력부
132: MPPT 출력제어부
134: DC-AC 인버터부
200: 부하100: solar array
110: solar power converter
120: first surge protector
122: second surge protector
130: solar power output unit
132: MPPT output control unit
134: DC-AC inverter section
200: load
Claims (6)
태양광 어레이의 출력단에 연결되어 태양광 어레이에서 생산된 전력을 출력하여 부하에 전달하는 태양광 전력출력부; 및
상기 태양광 전력출력부와 부하 사이에 연결되는 제2 서지보호기;
를 포함하는,
태양광 전력변환장치.
A first surge protector connected between an output terminal of the solar array and a power converter when a surge voltage generated from solar energy is applied to the solar array;
A solar power output unit connected to an output terminal of the solar array to output power generated by the solar array and transmit the power to the load; And
A second surge protector connected between the solar power output unit and a load;
Containing,
Solar power converter.
상기 제1 서지보호기 및 상기 제2 서지보호기는,
TVS(Transient Voltage Suppressor) 다이오드로 구성된
태양광 전력변환장치.
According to claim 1,
The first surge protector and the second surge protector,
TVS(Transient Voltage Suppressor) diode
Solar power converter.
상기 전력변환기의 출력단에서 역으로 유입되는 서지전압이 발생한 경우,
상기 제1 서지보호기는,
상기 전력변환기로부터 태양광 어레이로 나가는 전압을 차단하고,
제2 서지보호기는,
상기 전력출력부와 부하 사이에 연결되어 전력변환기를 보호하는,
태양광 전력변환장치.
According to claim 1,
When a surge voltage flowing in reverse from the output terminal of the power converter occurs,
The first surge protector,
Cut off the voltage from the power converter to the solar array,
The second surge protector,
It is connected between the power output unit and the load to protect the power converter,
Solar power converter.
상기 태양광 전력출력부는,
상기 태양광 어레이에서 생산된 태양광 전력에 대응하는 전류로부터 최대전력을 추출하는 MPPT 출력제어부; 및
상기 MPPT 출력제어부에서 조절된 DC 전원을 AC 전원으로 변환하여 부하로 공급하는 인버터;
를 포함하는,
태양광 전력변환장치.
According to claim 1,
The solar power output unit,
An MPPT output controller for extracting maximum power from a current corresponding to the solar power produced by the solar array; And
An inverter that converts DC power regulated by the MPPT output control unit into AC power and supplies it to a load;
Containing,
Solar power converter.
누설전류 검출기;를 더 포함하고,
상기 누설전류 검출기는,
상기 제1 서지보호기와 접지단 사이에 위치하고, 상기 제1 서지보호기의 누설전류를 검출하는,
태양광 전력변환장치.
According to claim 1,
Leakage current detector; further comprises,
The leakage current detector,
Located between the first surge protector and the ground terminal, detecting the leakage current of the first surge protector,
Solar power converter.
상기 제1 서지보호기 및 상기 제2 서지보호기의 열화, 노화상태 및 교체주기를 모니터링 하는 디스플레이부;
를 더 포함하는,
태양광 전력변환장치.
According to claim 1,
A display unit for monitoring deterioration, aging state and replacement cycle of the first surge protector and the second surge protector;
Further comprising,
Solar power converter.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180156714A KR20200069549A (en) | 2018-12-07 | 2018-12-07 | Photovoltaic Power Converter including surge protection |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180156714A KR20200069549A (en) | 2018-12-07 | 2018-12-07 | Photovoltaic Power Converter including surge protection |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200069549A true KR20200069549A (en) | 2020-06-17 |
Family
ID=71405832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180156714A KR20200069549A (en) | 2018-12-07 | 2018-12-07 | Photovoltaic Power Converter including surge protection |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20200069549A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI737388B (en) * | 2020-07-06 | 2021-08-21 | 瑞洲電裝股份有限公司 | Leakage current detection device for switch |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100661473B1 (en) | 1997-11-25 | 2007-03-28 | 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 | Power converter |
-
2018
- 2018-12-07 KR KR1020180156714A patent/KR20200069549A/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100661473B1 (en) | 1997-11-25 | 2007-03-28 | 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 | Power converter |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| TWI737388B (en) * | 2020-07-06 | 2021-08-21 | 瑞洲電裝股份有限公司 | Leakage current detection device for switch |
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| E601 | Decision to refuse application | ||
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| X601 | Decision of rejection after re-examination |