WO2019226010A1 - 코어, 트랜스포머, 전력변환장치, 및 이를 구비하는 태양광 모듈 - Google Patents

코어, 트랜스포머, 전력변환장치, 및 이를 구비하는 태양광 모듈 Download PDF

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WO2019226010A1
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core
protruding
bobbin
base
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강윤종
김명환
배윤수
윤주환
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엘지전자 주식회사
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a core, a transformer, a power converter, and a photovoltaic module having the same. More particularly, the core, transformer, and power converter can be easily processed to easily adjust leakage inductance according to design specifications. And it relates to a solar module having the same.
  • the power converter is employed to provide an AC power supply to a solar module that produces renewable energy.
  • a transformer, a leakage inductor, or the like is used in a converter to convert a DC power source produced in a solar module or the like.
  • the winding space of the transformer is divided into an upper layer and a lower layer, and an air gap is disposed between the upper layer and the lower layer.
  • the center core space is fixed, there is a disadvantage that it is not easy to adjust the leakage inductance (leakage inductance).
  • US Patent Application Publication No. US20140313004 discloses an integrated transformer.
  • this integrated transformer within the outer wall of the core, a circular inner wall and a circular second inner wall surrounding the circular inner wall are arranged.
  • the inner wall and the second inner wall making the leakage inductance have a circular shape, processing is not easy, and therefore, the leakage inductance cannot be easily adjusted according to the design specification.
  • An object of the present invention is to provide a core, a transformer, a power converter, and a solar module having the same, which can be easily processed to easily adjust the leakage inductance according to design specifications.
  • Another object of the present invention is to provide a core, a transformer, a power converter, and a solar module having the same, which can reduce the size of a transformer in a solar module.
  • Still another object of the present invention is to provide a transformer, a power converter, and a solar module including the same, in which a leakage inductor and a transformer are integrated.
  • a core according to an embodiment of the present invention for achieving the above object the outer wall formed on the base, the first protruding member protruding on the base, disposed in the outer wall, and protruding on the base, disposed in the outer wall And a second protruding member spaced apart from the first protruding member, and the length of the edge of the second protruding member facing the first protruding member is smaller than the outer periphery of the first protruding member.
  • the first protruding member in the core according to the embodiment of the present invention has a circular shape, the length of the edge of the second protruding member facing the first protruding member is smaller than half of the outer periphery of the first protruding member It is preferable.
  • the protruding height of the second protruding member is smaller than the protruding height of the first protruding member.
  • the distance between the first protruding member and the second protruding member becomes larger toward the side from the center of the second protruding member.
  • the first protruding member in the core according to the embodiment of the present invention may have a circular shape
  • the second protruding member may have a curved shape
  • the distance between the first protrusion member and the second protrusion member in the core according to the embodiment of the present invention may be constant.
  • the base, the outer wall, the first protruding member, and the second protruding member in the core according to the embodiment of the present invention may be formed of the same material.
  • the transformer according to the embodiment of the present invention includes a core, a first bobbin surrounding the first protruding member in the core, a first protruding member in the core, and a second bobbin surrounding the second protruding member;
  • the core may include a base, an outer wall formed on the base, a first protruding member protruding on the base and disposed in the outer wall, and a second protruding member protruding on the base and disposed in the outer wall and spaced apart from the first protruding member.
  • the length of the edge of the second protruding member, which includes the member and faces the first protruding member, is smaller than the outer periphery of the first protruding member.
  • the transformer according to the embodiment of the present invention further includes a first winding wound on the first bobbin and a second winding wound on the second bobbin.
  • the outer wall in the core is formed with a first opening and a second opening facing each other, disposed in the first opening direction, and electrically connected to the first winding; It is further provided with a 2nd connection part and the 3rd connection part and 4th connection part arrange
  • the transformer according to the embodiment of the present invention further comprises a connecting member for connecting the first bobbin and the second bobbin.
  • the height of the first bobbin or the second bobbin in the transformer according to the embodiment of the present invention is preferably high of the first protruding member.
  • the first bobbin and the second bobbin may be suspended in the core.
  • the transformer according to the embodiment of the present invention further includes a core, a second core disposed on the first bobbin and the second bobbin, and the second core includes a second base and a second formed on the second base.
  • the edge of the fourth protruding member facing the third protruding member is smaller than the outer circumference of the third protruding member.
  • the projecting height of the third projecting member and the projecting height of the fourth projecting member in the transformer are the same.
  • the core includes: a base, an outer wall formed on the base, a first protruding member protruding on the base and disposed in the outer wall, protruding on the base and disposed in the outer wall; A second protruding member spaced apart from the first protruding member, wherein the edge of the second protruding member facing the first protruding member is smaller than the outer periphery of the first protruding member.
  • a core according to an embodiment of the present invention includes a base, an outer wall formed on the base, a first protruding member protruding on the base and disposed in the outer wall, protruding on the base and disposed in the outer wall, and the first protruding member. And a second protruding member spaced apart from each other, and the edge of the second protruding member facing the first protruding member is smaller than the outer periphery of the first protruding member. Accordingly, the second protruding member can be easily machined to easily adjust the leakage inductance according to design specifications.
  • the first protruding member in the core according to the embodiment of the present invention has a circular shape, and the length of the edge of the second protruding member facing the first protruding member is smaller than half of the outer periphery of the first protruding member. desirable. Accordingly, the second protruding member can be easily machined to easily adjust the leakage inductance according to design specifications.
  • the protrusion height of the second protrusion member is smaller than the protrusion height of the first protrusion member in the core according to the embodiment of the present invention. Accordingly, the leakage inductance according to the height difference between the second protrusion member and the first protrusion member can be easily adjusted.
  • the distance between the first protruding member and the second protruding member becomes larger toward the side from the center of the second protruding member. This facilitates winding of the winding.
  • the first protruding member in the core according to the embodiment of the present invention may have a circular shape
  • the second protruding member may have a curved shape. This facilitates winding of the winding.
  • the distance between the first protruding member and the second protruding member may be constant. This facilitates winding of the winding.
  • the base, the outer wall, the first protruding member, and the second protruding member may be formed of the same material.
  • the core can be easily manufactured by molding or the like.
  • the transformer according to the embodiment of the present invention includes a core, a first bobbin surrounding the first protruding member in the core, a first protruding member in the core, and a second bobbin surrounding the second protruding member;
  • the core may include a base, an outer wall formed on the base, a first protruding member protruding on the base and disposed in the outer wall, and a second protruding member protruding on the base and disposed in the outer wall and spaced apart from the first protruding member.
  • the length of the edge of the second protruding member, which includes the member and faces the first protruding member, is smaller than the outer periphery of the first protruding member.
  • the second protruding member can be easily machined to easily adjust the leakage inductance according to design specifications.
  • the transformer according to the embodiment of the present invention the outer wall in the core is formed with a first opening and a second opening facing each other, disposed in the first opening direction, and electrically connected to the first winding;
  • positioned in the 2nd opening direction, and electrically connected to a 2nd winding it is possible to electrically connect with external circuit elements.
  • the transformer according to the embodiment of the present invention further comprises a connecting member for connecting the first bobbin and the second bobbin.
  • a connecting member for connecting the first bobbin and the second bobbin.
  • the height of the first bobbin or the second bobbin in the transformer according to the embodiment of the present invention is preferably high of the first protruding member.
  • the first bobbin or the second bobbin is covered by the second core.
  • the first bobbin and the second bobbin may be suspended in the core. Therefore, transformer production becomes easy.
  • the transformer according to the embodiment of the present invention further includes a core, a second core disposed on the first bobbin and the second bobbin, and the second core includes a second base and a second formed on the second base.
  • the edge of the fourth protruding member facing the third protruding member is smaller than the outer circumference of the third protruding member.
  • the core includes: a base, an outer wall formed on the base, a first protruding member protruding on the base and disposed in the outer wall, protruding on the base and disposed in the outer wall; A second protruding member spaced apart from the first protruding member, wherein the edge of the second protruding member facing the first protruding member is smaller than the outer periphery of the first protruding member.
  • the second protruding member can be easily machined to easily adjust the leakage inductance according to design specifications.
  • FIG. 1A is a view illustrating an example of a solar module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1B is a view showing an example of a solar system including a solar module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a front view of a solar module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a rear view of the solar module of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a circuit inside a junction box in the solar module of FIG. 2.
  • 5A to 5B are various examples of the power converter of the solar module.
  • FIG. 6 is a circuit diagram of a power converter in a solar module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7A to 7B are views referred to for describing the power converter of FIG. 6.
  • 8A to 8B are views referred to for describing the transformer.
  • FIG 9 illustrates a core in an integrated transformer according to an embodiment of the present invention.
  • 10A to 15C are views referred to in the description of FIG. 9.
  • 16A-16C illustrate various examples of cores in accordance with embodiments of the present invention.
  • FIG. 17 is an exploded perspective view of the solar cell module of FIG. 2.
  • module and “unit” for components used in the following description are merely given in consideration of ease of preparation of the present specification, and do not impart any particular meaning or role by themselves. Therefore, the “module” and “unit” may be used interchangeably.
  • FIG. 1A is a view illustrating an example of a solar module according to an embodiment of the present invention.
  • the solar module 50 according to an embodiment of the present invention, the solar cell module 100, and a power converter (500 in Figure 6) for converting and outputting the direct current power in the solar cell module It may be provided with a junction box 200 including.
  • the junction box 200 is attached to the back of the solar cell module 100, but is not limited thereto.
  • the junction box 200 may be provided separately from the solar cell module 100.
  • the power converter (500 in FIG. 6) in the photovoltaic module 50 can convert the DC power output from the solar cell module 100 into an AC power, and output it.
  • a converter (530 of FIG. 6) and an inverter (540 of FIG. 6) may be provided in the power converter (500 of FIG. 6) in the solar module 50.
  • a transformer and a leakage inductor may be provided in the converter 530 in the power converter 500 of FIG. 6.
  • the present invention proposes an integrated transformer in which a transformer and a leakage inductor are integrated in order to slim down the power converter (500 in FIG. 6).
  • the shape of the core which is easy to process, is proposed. This will be described in more detail in the description of FIG. 9.
  • Figure 1b is a view showing an example of a solar system including a solar module according to an embodiment of the present invention.
  • the solar system 10b may include a plurality of solar modules 50a, 50b, ..., 50n.
  • the solar system 10b may further include a grid 90 or a load 90.
  • a plurality of solar modules 50a, 50b,..., 50n may be connected in parallel to each other.
  • Each of the plurality of photovoltaic modules 50a, 50b, ..., 50n is a circuit for power-converting and outputting DC power from each of the solar cell modules 100a, 100b, ..., 100n, and the solar cell module.
  • Junction boxes 200a, 200b, ..., 200n including elements may be provided.
  • each junction box 200a, 200b, ..., 200n is attached to the back surface of each solar cell module 100a, 100b, ..., 100n, it is not limited to this.
  • Each junction box 200a, 200b, ..., 200n may be provided separately from each solar cell module 100a, 100b, ..., 100n.
  • cables 31a, 31b, ..., 31n for supplying the AC power output from each junction box 200a, 200b, ..., 200n to the grid 90 or the load 70 are each. It may be electrically connected to the output terminals of the junction boxes 200a, 200b, ..., 200n.
  • each power converter may be provided with an integrated transformer.
  • FIG. 2 is a front view of the solar module according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a rear view of the solar module of FIG.
  • the photovoltaic module 50 may include a solar cell module 100 and a junction box 200 located on the back of the solar cell module 100.
  • the junction box 200 may include at least one bypass diode, which is bypassed in order to prevent hot spots in case of shadow generation.
  • FIG. 4 corresponding to the four solar cell strings of FIG. 2, three bypass diodes (Da, Db, and Dc of FIG. 4) are illustrated.
  • the junction box 200 may convert the DC power supplied from the solar cell module 100. This will be described with reference to FIG. 4 and below.
  • the solar cell module 100 may include a plurality of solar cells.
  • each solar cell string can be electrically connected by a bus ribbon.
  • FIG. 2 shows the first solar cell string 140a and the second solar cell string 140b by the bus ribbons 145a, 145c, and 145e disposed under the solar cell module 100, respectively.
  • the battery string 140c and the fourth solar cell string 140d illustrate that the fifth solar cell string 140e and the sixth solar cell string 140f are electrically connected.
  • the 2nd solar cell string 140b and the 3rd solar cell string 140c are respectively comprised by the bus ribbon 145b and 145d arrange
  • the ribbon connected to the first string, the bus ribbons 145b and 145d, and the ribbon connected to the fourth string are electrically connected to the first to fourth conductive lines (not shown), respectively.
  • 4 conductive lines (not shown) are bypass diodes in the junction box 200 disposed on the rear surface of the solar cell module 100 through an opening formed in the solar cell module 100 (Da, Db, and Dc of FIG. 4). ) Can be connected.
  • the opening formed in the solar cell module 100 may be formed corresponding to the region where the junction box 200 is located.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a circuit inside a junction box in the solar module of FIG. 2.
  • the junction box 200 may output the converted power by converting the DC power from the solar cell module 100.
  • the junction box 200 may be provided with a power converter for outputting AC power.
  • the junction box 200 may include a converter 530, an inverter 540, and a controller 550 for controlling the junction box 530.
  • junction box 200 may further include a bypass diode unit 510 for bypass, a capacitor unit 520 for DC power storage, and a filter unit 570 for filtering the AC power output. have.
  • junction box 200 may further include a communication unit 580 for communicating with an external grid 90 or load 70 or another junction box.
  • the junction box 200 includes an input current detector A, an input voltage detector B, a converter output current detector C, a converter output voltage detector D, an inverter output current detector E, and an inverter output voltage.
  • the detection unit F may be further provided.
  • the controller 550 may control the converter 530, the inverter 540, and the communication unit 580.
  • the bypass diode unit 510 may include bypass diodes Dc, Db, and Da that are disposed between the first to fourth conductive lines (not shown) of the solar cell module 100. .
  • the number of bypass diodes is one or more, preferably one smaller than the number of conductive lines.
  • the bypass diodes Dc, Db, and Da receive solar DC power from the solar cell module 100, particularly from the first to fourth conductive lines (not shown) in the solar cell module 100.
  • the bypass diodes Dc, Db, and Da may bypass the reverse voltage when a DC voltage is generated from at least one of the first to fourth conductive lines (not shown).
  • the DC power that has passed through the bypass diode unit 510 may be input to the capacitor unit 520.
  • the capacitor unit 520 may store an input DC power input through the solar cell module 100 and the bypass diode unit 510.
  • the capacitor unit 520 is illustrated as having a plurality of capacitors Ca, Cb, and Cc connected in parallel to each other.
  • the plurality of capacitors may be connected in series or parallel mixing, or grounded in series. It is also possible to be connected to the stage.
  • the capacitor unit 520 may include only one capacitor.
  • the converter 530 may convert the level of the input voltage from the solar cell module 100 through the bypass diode unit 510 and the capacitor unit 520.
  • the converter 530 may perform power conversion using a DC power source stored in the capacitor unit 520.
  • converter 530 according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG.
  • the switching elements in the converter 530 may be turned on / off based on the converter switching control signal from the controller 550. Thereby, the level-converted DC power supply can be output.
  • the inverter 540 may convert the DC power converted by the converter 530 into AC power.
  • a full-bridge inverter is illustrated. That is, the upper arm switching elements Sa and Sb and the lower arm switching elements S'a and S'b, which are connected in series with each other, become a pair, and a total of two pairs of upper and lower arm switching elements are parallel to each other (Sa and S '). a, Sb and S'b). Diodes may be connected in anti-parallel to each of the switching elements Sa, Sb, S'a, and S'b.
  • the switching elements Sa, Sb, S'a, and S'b in the inverter 540 may be turned on / off based on the inverter switching control signal from the controller 550.
  • AC power having a predetermined frequency can be output.
  • the capacitor C may be disposed between the converter 530 and the inverter 540.
  • the capacitor C may store the level-converted DC power of the converter 530.
  • both ends of the capacitor (C) may be referred to as the dc terminal, accordingly, the capacitor (C) may be referred to as a dc terminal capacitor.
  • the input current detector A may detect the input current ic1 supplied from the solar cell module 100 to the capacitor unit 520.
  • the input voltage detector B may detect the input voltage Vc1 supplied from the solar cell module 100 to the capacitor unit 520.
  • the input voltage Vc1 may be the same as the voltage stored across the capacitor unit 520.
  • the sensed input current ic1 and the input voltage vc1 may be input to the controller 550.
  • the converter output current detector C detects an output current ic2 output from the converter 530, that is, a dc terminal current
  • the converter output voltage detector D outputs an output voltage output from the converter 530. (vc2), i.e., the dc terminal voltage.
  • the sensed output current ic2 and output voltage vc2 may be input to the controller 550.
  • the inverter output current detector E detects the current ic3 output from the inverter 540
  • the inverter output voltage detector F detects the voltage vc3 output from the inverter 540.
  • the detected current ic3 and voltage vc3 are input to the control unit 550.
  • the controller 550 may output a control signal for controlling the switching elements of the converter 530.
  • the controller 550 may be configured to at least one of the detected input current ic1, input voltage vc1, output current ic2, output voltage vc2, output current ic3, or output voltage vc3. Based on this, the turn-on timing signals of the switching elements in the converter 530 may be output.
  • the controller 550 may output an inverter control signal for controlling each of the switching elements Sa, Sb, S'a, and S'b of the inverter 540.
  • the controller 550 may be configured to at least one of the detected input current ic1, input voltage vc1, output current ic2, output voltage vc2, output current ic3, or output voltage vc3.
  • the turn-on timing signals of the respective switching elements Sa, Sb, S'a, and S'b of the inverter 540 may be output.
  • the controller 550 may control the converter 530 to calculate the maximum power point for the solar cell module 100 and to output a DC power corresponding to the maximum power.
  • the communication unit 580 may communicate with an external grid 90 or load 70 or another junction box.
  • the communication unit 580 may exchange data with the communication unit 580 for communication with the external grid 90 or the load 70 or another junction box by power line communication.
  • the communication unit 580 is a communication unit 580 for communicating with an external grid 90 or a load 70 or another junction box, and includes current information, voltage information, power information, and the like of the solar module 50. Can also be transmitted.
  • the filter unit 570 may be disposed at an output terminal of the inverter 540.
  • the filter unit 570 includes a plurality of passive elements, and based on at least some of the plurality of passive elements, the phase difference between the alternating current io and the alternating voltage vo output from the inverter 540. Can be adjusted.
  • 5A to 5B are various examples of the power converter of the solar module.
  • the power converter 600a of the solar module of FIG. 5A includes a capacitor unit 620, a converter 630, an inverter 640, and a filter unit 670.
  • the converter 630 of FIG. 5A includes an interleaved flyback converter, and accordingly, transformers T1a and T1b are used, so that the input side and the output side are insulated, and the voltage conversion ratio is excellent. (pf)
  • the disadvantage is that control is difficult.
  • the power converter 600b of the solar module of FIG. 5B includes a capacitor unit 620b, a power converter 640b, and a filter unit 670b.
  • the power converter 640b of FIG. 5B further includes a diode Dbb and a switching element Sbb in addition to the switching elements S1b to S4b associated with the full bridge inverter.
  • the power factor control (pf) can be controlled, but in a non-isolated form, the voltage conversion ratio is low, and in order to satisfy the regulation on the leakage current, a separate protection is provided.
  • a circuit or the like is required.
  • a hard switching loss occurs due to hard switching, and thus there is a disadvantage in that power conversion efficiency is low.
  • the present invention in the power converter, proposes a method capable of stable power output. In addition, a method of reducing the loss of output power is proposed.
  • FIG. 6 is a circuit diagram of a power converter in a solar module according to an embodiment of the present invention
  • FIGS. 7A to 7B are views referred to for describing the power converter of FIG. 6.
  • the power converter 500 in the photovoltaic module 100 in addition to the converter 530, inverter 540 shown in the figure, the bypass diode unit of FIG. 510, the capacitor unit 520, the control unit 550, the communication unit 580, the input current detector A, the input voltage detector B, the converter output current detector C, the converter output voltage detector D, The inverter output current detector E and the inverter output voltage detector F may be provided.
  • a filter unit 570 for reducing electromagnetic noise may be further disposed at an output terminal of the inverter 540.
  • the filter unit 570 may include at least one inductor.
  • the power converter 500 in the photovoltaic module 100 includes a solar cell module 100 including a plurality of solar cells 130, and an input from the solar cell module 100.
  • the controller 550 may control the 530 and the inverter 540.
  • the full bridge switching unit 532 for switching to the first DC power (Vin) and the input side (na) at the output terminal of the full bridge switching unit 532 , nb) and a transformer 536 to which the nb) is connected, and a half bridge switching unit 538 connected to the output side nc, nd of the transformer 536 may be provided.
  • the controller 550 may control the switching frequencies of the full bridge switching unit 532 and the half bridge switching unit 538 to be changed during the first periods Pba and Pbb. As a result, even when the DC power source Vin input from the solar cell module 100 is low, stable power output is possible without limiting the power range that can be output.
  • the converter 530 in the power converter 500 in the solar module 100 may further include an inductor Lr connected between the transformer 536 and the half bridge switching unit 538.
  • the inductor Lr is necessary for energy transfer between the transformer 536 and the half bridge switching unit 538.
  • the inductor Lr provides leakage inductance and can be used for resonance in a resonant converter.
  • the present invention proposes an integrated transformer module (UTR) incorporating a transformer 536 and a leakage inductor Lr in order to slim down the power converter 500. This will be described later with reference to FIG. 9 and below.
  • UTR integrated transformer module
  • the full bridge switching unit 532 includes a first to second switching elements Q1 and Q2 connected in parallel to each other and a first to second switching elements Q1 and Q2 respectively connected in series.
  • the third to fourth switching elements Q3 and Q4 may be provided.
  • the first node N1 between the first switching element Q1 and the second switching element Q2 and the second node between the third switching element Q3 and the fourth switching element Q4 ( Between N2), the input side na, nb of the transformer 536 can be connected.
  • the half bridge switching unit 538 includes a fifth switching element Q5 and a sixth switching element Q6 connected in series with each other, and a first capacitor C1 and a second connected in series with each other. Capacitor C2 may be included.
  • the fifth switching element Q5, the sixth switching element Q6, the first capacitor C1, and the second capacitor C2 may be connected in parallel to each other.
  • the controller 550 may output a switching control signal Sfb for switching the full bridge switching unit 532.
  • the controller 550 may output a switching control signal Shb for switching the half bridge switching unit 538.
  • the controller 550 may output a switching control signal Sic for switching the inverter 540.
  • the controller 550 may control the switching frequency of the full bridge switching unit 532 and the half bridge switching unit 538 to vary according to the output voltage Vac waveform of the inverter 540.
  • FIG. 7A illustrates waveforms when current flows from the converter 530 to the inverter 540
  • FIG. 7B illustrates waveforms when current flows from the inverter 540 to the converter 530
  • the inverter 540 may be a bidirectional inverter.
  • the converter 530 is a bidirectional converter.
  • FIGS. 8A to 8B will be described for comparison with the integrated transformer of FIG. 6.
  • 8A to 8B are views referred to for describing the transformer.
  • FIG. 8A illustrates an example of a general resonant transformer TRxa.
  • the general resonant transformer TRxa is divided into an upper core (UPCR), an upper winding (WNDXa) wound on a bobbin, a lower core (DNCR), and a lower winding (WNDXb) wound on a bobbin, and an upper side and a lower side.
  • An air gap SPAx is disposed in the middle.
  • the center core space is fixed, there is a disadvantage that it is not easy to adjust the leakage inductance (leakage inductance).
  • FIG. 8B illustrates one example of an integrated transformer.
  • the inner core CREx of the integrated transformer includes a circular inner wall INBbx and a circular second inner wall INBax in the outer wall OTBx, the outer wall OTBx, and the circular inner wall INBbx. ) Is placed.
  • the inner wall INBbx and the second inner wall INBax which make leakage inductance, have a circular shape, machining is not easy, and therefore, the leakage inductance cannot be easily adjusted according to design specifications.
  • the opening OPx is disposed on only one side and a conductive line electrically connected to the winding is to be disposed through one opening OPx, the risk of shorting is increased.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a core in an integrated transformer according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 10A to 15C are views referred to in the description of FIG. 9.
  • the core CRE in the integrated transformer of FIG. 9 protrudes from the base BAS, the outer walls OTBa and OTBb formed on the base BAS, and the base BAS, and the outer wall OTBa.
  • the first protruding member INBa disposed in the OTBb and the second protruding member INBb protruding on the base BAS and disposed in the outer walls OTBa and OTBb and spaced apart from the first protruding member INBa. ) May be included.
  • the openings OPa and Opb are formed between the outer walls OTBa and OTBb formed on the base BAS.
  • the second protruding member INBb is disposed in the direction of the second opening Opb, which is one of the plurality of openings OPa and Opb.
  • the first protruding member INBa is illustrated as having a circular shape, but alternatively, an elliptical shape or the like is also possible. That is, the shape of the first protruding member INBa can be variously shaped as long as the first bobbin BINB can be attached thereto.
  • the base BAS, the outer walls OTBa and OTBb, the first protrusion member INBa, and the second protrusion member INBb in the core CRE may be formed of the same material.
  • it may be formed of ferrite or the like.
  • the core CRE is formed of a ferrite material
  • the leakage inductance of the leakage inductor Lr is manufactured by a molding technique or the like in order to be manufactured according to design specifications. It is necessary to finely process the second protruding member INBb in the manufactured core CRE.
  • the leakage inductance is determined by the height difference (hdf in FIG. 10B) between the first projecting member INBa and the second projecting member INBb, the second projecting member INBb in the manufactured core CRE. It is necessary to process the height of).
  • the inner core CREx surrounds the circular inner wall INBbx and the circular inner wall INBbx in the outer wall OTBx and the outer wall OTBx.
  • the inner core CREx surrounds the circular inner wall INBbx and the circular inner wall INBbx in the outer wall OTBx and the outer wall OTBx.
  • the second protruding member INBb of the second protruding member INBa is opposed to the outer periphery of the first protruding member INBa. Design the edges to be smaller in length. As a result, the second protrusion member INBb may be easily processed, and thus the leakage inductance may be easily adjusted according to design specifications.
  • the first protruding member INBa in the core CRE has a circular shape, and the first protruding member INBa may have a first shape, rather than a half HLa of the outer circumference of the first protruding member INBa. It is preferable that the length HLb of the edge of the second protruding member INBb facing the protruding member INBa is smaller. As a result, the second protrusion member INBb may be easily processed, and thus the leakage inductance may be easily adjusted according to design specifications.
  • the distance between the first protruding member INBa and the second protruding member INBb becomes larger from the center of the second protruding member INBb to the side. It is preferable.
  • the distance between the first projecting member INBa and the second projecting member INBb near the center is DRa, and the first projecting member INBa and the second projecting member INBb near the side surface.
  • the interval between them illustrates that the DRb is larger than the DRa. This facilitates winding of the winding.
  • the first protruding member INBa in the core CRE may have a circular shape, as shown in FIG. 10A, and the second protruding member INBb may have a curved shape. This facilitates winding of the winding.
  • FIG. 10B is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 9.
  • the core CRE protrudes on the base BAS, the outer walls OTBa and OTBb formed on the base BAS, and the base BAS, and is disposed in the outer walls OTBa and OTBb.
  • the first protrusion member INBa and a second protrusion member INBb protruding from the base BAS, disposed in the outer walls OTBa and OTBb, and spaced apart from the first protrusion member INBa, may be included. .
  • the protrusion height hb of the second protrusion member INBb is smaller than the protrusion height ha of the first protrusion member INBa. Accordingly, the leakage inductance according to the difference in height (ha) between the second protrusion member INBb and the first protrusion member INBa can be easily adjusted.
  • the height of the base BAS may be smaller than the protrusion height hb of the second protrusion member INBb.
  • the overall height of the core CRE can be reduced, and thus, the manufacture of the slim core CRE is possible.
  • FIG. 11A is a diagram illustrating that the bobbin structure BOB including the first bobbin and the second bobbin is attached to the core CRE of FIG. 9.
  • the bobbin structure BOB includes a first bobbin BINB surrounding the first projecting member INBa, a first projecting member INBa in the core CRE, and a second projecting member INBb. 2 bobbins (BOTB) can be provided.
  • the bobbin structure BOB may further include connecting members BCNa and BCNb connecting the first bobbin BINB and the second bobbin BOTB. As a result, the shapes of the first bobbin BINB and the second bobbin BOTB can be maintained.
  • the first winding CLIN is wound around the groove INH formed in the first bobbin BINB, and the second winding CLOU is formed in the groove OTH formed in the second bobbin BOTB. ) Can be wound up.
  • the bobbin structure BOB is disposed in the direction of the first opening OPa, and is connected to the first winding part CNTa, the second connecting part CNTb, and the second opening part electrically connected to the first winding CLIN.
  • the third connection part CNTc and the fourth connection part CNTd disposed in the direction of OPb and electrically connected to the second winding CLOU may be further provided. This makes it possible to electrically connect with an external circuit element.
  • first bobbin BINB and the second bobbin BOTB in the bobbin structure BOB may be suspended in the core CRE.
  • transformer (UTR) fabrication is facilitated.
  • the first winding CLIN may correspond to the primary side of the transformer 536 of FIG. 6, and the second winding CLOU may correspond to the secondary side of the transformer 536 of FIG. 6.
  • FIG. 12A is a cross-sectional view taken along line II-II 'of FIG. 11A.
  • the first bobbin BINB surrounds the first protruding member INBa
  • the second bobbin BOTB surrounds the first protruding member INBa and the second protruding member INBb in the core CRE. Can be.
  • the height of the first bobbin BINB or the second bobbin BOTB is preferably greater than the height of the first protruding member INBa. As a result, the first bobbin BINB or the second bobbin BOTB is covered by the second core CRE.
  • FIG. 12B is a cross-sectional view taken along line II-II ′ of FIG. 11B.
  • the first winding CLIN is wound around the groove INH formed in the first bobbin BINB, and the second winding CLOU is formed in the groove OTH formed in the second bobbin BOTB. Can be wound up.
  • the leakage inductance may be adjusted according to an air gap according to the difference in height ha between the second protrusion member INBb and the first protrusion member INBa. It is possible to fabricate an integrated transformer (UTR) with a leakage inductor that fits.
  • UTR integrated transformer
  • FIGS. 13A to 13D are diagrams illustrating a current direction, a magnetic flux direction, and the like in an integrated transformer (UTR).
  • UTR integrated transformer
  • FIG. 13A illustrates that the first winding CLIN is wound around the first bobbin BINB surrounding the first protruding member INBa in the counterclockwise direction, and the second winding CLOU is counterclockwise. As an example, it is wound around the second bobbin BOTB surrounding the second protruding member INBb.
  • a current in the counterclockwise direction DRa flows through the first winding CLIN, and a magnetic flux in the downward direction Dr1 is generated outside the first winding CLIN, and the first winding is generated. Inside the CLIN, magnetic flux in the upward direction Dr2 can be generated.
  • the current in the counterclockwise direction DRa flows through the second winding CLOU, and the magnetic flux in the downward direction Dr1 is generated outside the second winding CLOU, and the second winding CLOU is generated. Inside the CLOU, magnetic flux in the upper direction Dr2 may be generated.
  • FIG. 13D illustrates the sum of the magnetic flux directions of FIGS. 13B and 13C.
  • the magnetic flux in the downward direction Dr1 is generated by the current flowing in the first winding CLIN and the second winding CLOU outside the second winding CLOU, and the first protruding member INBa is provided.
  • the magnetic flux of the upper direction Dr2 may be generated by the current flowing in the first winding CLIN and the second winding CLOU.
  • the leakage inductance is adjusted using this difference.
  • the leakage inductance is adjusted according to an air gap according to the difference (ha) of the height of the second protrusion member INBb and the first protrusion member INBa.
  • UTR integrated transformer
  • FIG. 14A illustrates a second core in an integrated transformer according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 14B is a view referred to in the description of FIG. 14A.
  • the second core CREb in the integrated transformer of FIG. 14A includes a second base BASb, a second outer wall OTBab and OTBbb and a second base formed on the second base BASb.
  • a fourth protrusion member INBbb may be spaced apart from the third protrusion member INBab.
  • the openings OPab and Opbb are formed between the second outer walls OTBab and OTBbb formed on the second base BASb.
  • the fourth protruding member INBbb is disposed in the direction of the fourth opening Opbb, which is one of the plurality of openings OPab and Opbb.
  • one opening may be formed instead of the plurality of openings OPab and Opbb.
  • the third protrusion member INBab has a circular shape, but alternatively, an elliptical shape or the like is also possible. That is, the shape of the third protruding member INBab can be variously shaped as long as it can correspond to the shape of the first protruding member INBa.
  • the second base BASb, the second outer walls OTBab and OTBbb, the third protrusion member INBab, and the fourth protrusion member INBbb in the second core CREb may be formed of the same material.
  • it may be formed of ferrite or the like.
  • the second core CREb is formed of a ferrite material
  • the length of the edge of the fourth protruding member INBbb facing the third protruding member INBab is smaller than the outer circumference of the third protruding member INBab.
  • the third protruding member INBab has a circular shape and is formed of the fourth protruding member INBbb that faces the third protruding member INBab rather than the outer periphery of the outer periphery of the third protruding member INBab. It is preferable that the length of the edge is smaller.
  • the protrusion height of the third protrusion member INBab and the protrusion height of the fourth protrusion member INBbb are May be the same.
  • both the protruding height of the third protruding member INBab and the protruding height of the fourth protruding member INBbb may be ha.
  • the protrusion of the fourth protrusion member INBbb is higher than the protrusion height of the third protrusion member INBab. Smaller heights are preferred. That is, it may have a shape similar to that of 10b.
  • 15A and 15B are views showing the appearance of the integrated transformer UTR when the first core CRE, the bobbin structure BOB, and the second core CREb are combined.
  • FIG. 15A shows the appearance of the integrated transformer UTR viewed from the first opening OPa direction
  • FIG. 15B shows the appearance of the integrated transformer UTR viewed from the second opening OPb direction.
  • the first core (BINB) or the second bobbin (BOTB) is covered by the second core (CRE), and finally, it is possible to manufacture a low-transformation integrated transformer (UTR).
  • 15C is a cross-sectional view taken along line IV-IV 'of FIG. 15A.
  • the protrusion height hb of the second protrusion member INBb is smaller than the protrusion height ha of the first protrusion member INBa in the core CRE in the integrated transformer UTR,
  • the protrusion height ha of the third protrusion member INBab and the protrusion height ha of the fourth protrusion member INBb in the second core CREb are the same.
  • first protrusion member INBa in the core CRE is in contact with the third protrusion member INBab in the second core CREb.
  • 16A-16C illustrate various examples of cores in accordance with embodiments of the present invention.
  • FIG. 16A illustrates a core (CRE) in accordance with an embodiment of the present invention.
  • the first protrusion member INBa in the core CRE may have a circular shape, as shown in FIG. 16A, and the second protrusion member INBb may have a curved shape. This facilitates winding of the winding.
  • the length HLb of the edge of the second protruding member INBb facing the first protruding member INBa is smaller than the half HLa of the outer circumference of the first protruding member INBa.
  • the distance between the first protruding member INBa and the second protruding member INBb becomes larger from the center of the second protruding member INBb to the side. It is preferable.
  • the distance between the first projecting member INBa and the second projecting member INBb near the center is DRa, and the first projecting member INBa and the second projecting member INBb near the side surface.
  • the interval between them illustrates that the DRb is larger than the DRa. This facilitates winding of the winding.
  • FIG. 16B illustrates a core CREa1 according to another embodiment of the present invention.
  • the second protruding member INBba1 in the core CREa1 may have a straight shape, unlike FIG. 16A.
  • the length HLbb of the edge of the second protruding member INBba1 facing the first protruding member INBa is smaller than the half HLa of the outer circumference of the first protruding member INBa.
  • the core CREa1 according to the embodiment of the present invention has a larger distance between the first protrusion member INBa and the second protrusion member INBba1 as the side from the center of the second protrusion member INBba1 is increased. It is preferable.
  • the distance between the first projecting member INBa and the second projecting member INBba1 near the center is DRa1, and the first projecting member INBa and the second projecting member INBba1 near the side surface.
  • the interval between them illustrates that DRb1 is larger than DRa1. This facilitates winding of the winding.
  • FIG. 16C illustrates a core CREa2 according to another embodiment of the present invention.
  • the second protruding member INBba2 in the core CREa2 may have a curved shape, unlike FIG. 16B.
  • the distance between the first protrusion member INBa and the second protrusion member INBba2 may be constant as DRs.
  • the length HLbc of the edge of the second protruding member INBba2 facing the first protruding member INBa is smaller than the half HLa of the outer circumference of the first protruding member INBa.
  • FIG. 17 is an exploded perspective view of the solar cell module of FIG. 2.
  • the solar cell module 100 of FIG. 2 may include a plurality of solar cells 130.
  • the first sealing member 120 and the second sealing member 150 positioned on the lower surface and the upper surface of the plurality of solar cells 130, the rear substrate 110 and the second positioned on the lower surface of the first sealing member 120.
  • the apparatus may further include a front substrate 160 positioned on an upper surface of the sealant 150.
  • the solar cell 130 is a semiconductor device that converts solar energy into electrical energy, and includes a silicon solar cell, a compound semiconductor solar cell, a tandem solar cell, Dye-sensitized or CdTe, CIGS-type solar cells, thin film solar cells and the like.
  • the solar cell 130 is formed of a light receiving surface on which sunlight is incident and a rear surface opposite to the light receiving surface.
  • the solar cell 130 includes a first conductive silicon substrate, a second conductive semiconductor layer formed on the silicon substrate and having a conductivity opposite to the first conductive type, and the second conductive semiconductor layer.
  • An anti-reflection film formed on the second conductivity-type semiconductor layer and having at least one opening exposing at least one surface thereof, and a front electrode contacting a part of the second conductivity-type semiconductor layer exposed through the at least one opening; It may include a back electrode formed on the back of the silicon substrate.
  • Each solar cell 130 may be electrically connected in series or in parallel or in parallel. Specifically, the plurality of solar cells 130 may be electrically connected by the ribbon 133.
  • the ribbon 133 may be bonded to the front electrode formed on the light receiving surface of the solar cell 130 and the rear electrode current collecting electrode formed on the back surface of another adjacent solar cell 130.
  • the ribbon 133 is formed in two lines, by the ribbon 133, the solar cells 130 are connected in a row, illustrating that the solar cell string 140 is formed.
  • each string may include ten solar cells.
  • the back substrate 110 is a back sheet, and functions as a waterproof, insulation, and UV protection, and may be a TPT (Tedlar / PET / Tedlar) type, but is not limited thereto.
  • TPT Tedlar / PET / Tedlar
  • the rear substrate 110 may be manufactured in various shapes such as a circle and a semi-circle according to the environment in which the solar cell module 100 is installed.
  • the first sealing material 120 may be attached to the same size as the rear substrate 110 on the rear substrate 110, the plurality of solar cells 130 on the first sealing material 120 is a few rows. It can be located next to each other to achieve.
  • the second sealing material 150 may be positioned on the solar cell 130 and bonded to the first sealing material 120 by lamination.
  • first sealant 120 and the second sealant 150 allow each element of the solar cell to chemically bond.
  • the first sealant 120 and the second sealant 150 may be various examples such as an ethylene vinyl acetate (EVA) film.
  • EVA ethylene vinyl acetate
  • the front substrate 160 is located on the second sealing member 150 so as to transmit sunlight, it is preferable that the front glass 160 is tempered glass in order to protect the solar cell 130 from an external impact. In addition, it is more preferable that it is a low iron tempered glass containing less iron in order to prevent reflection of sunlight and increase the transmittance of sunlight.
  • the solar module according to the present invention is not limited to the configuration and method of the embodiments described as described above, the embodiments are a combination of all or some of the embodiments selectively so that various modifications can be made It may be configured.

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Abstract

본 발명은 코어, 트랜스포머, 전력변환장치, 및 이를 구비하는 태양광 모듈에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 코어는, 베이스와, 베이스 상에 형성된 외벽와, 베이스 상에 돌출되며, 외벽 내에 배치되는 제1 돌출부재와, 베이스 상에 돌출되며, 외벽 내에 배치되며, 제1 돌출부재와 이격되는 제2 돌출부재를 포함하고, 제1 돌출부재의 외주 보다, 제1 돌출부재에 대향하는 제2 돌출부재의 모서리의 길이가 더 작다. 이에 따라, 제2 돌출부재의 가공이 용이하여 누설 인덕턴스를 설계 사양에 따라 용이하게 조절할 수 있게 된다.

Description

코어, 트랜스포머, 전력변환장치, 및 이를 구비하는 태양광 모듈
본 발명은 코어, 트랜스포머, 전력변환장치, 및 이를 구비하는 태양광 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 가공이 용이하여 누설 인덕턴스를 설계 사양에 따라 용이하게 조절할 수 있는 코어, 트랜스포머, 전력변환장치, 및 이를 구비하는 태양광 모듈에 관한 것이다.
전력변환장치는, 신재생 에너지를 생산하는 태양광 모듈 등에, 교류 전원 제공 등을 위해 채용된다.
특히, 태양광 모듈 등에서 생산되는 직류 전원을 변환하기 위해, 컨버터 내에 트랜스포머, 누설 인덕터 등이 사용된다.
한편, 일반 공진형 트랜스포머를 사용하는 경우, 트랜스포머의 권선 공간이 위층과 아래층으로 구분되고, 위층과 아래층 중간에 공극(air gap)이 배치된다. 그러나, 이러한 경우, 중앙의 코어 공간이 고정되어 있으므로, 누설 인덕턴스(leakage inductance)를 조절하기가 쉽지 않다는 단점이 있다.
한편, 트랜스포머와, 누설 인덕터를 각각 회로 기판에 실장할 경우, 상당한 부피를 차지하는 단점이 있다.
이에, 태양광 모듈에 부착되는 전력변화장치의 소형화를 위해, 트랜스포머, 누설 인덕터에 대한 사이즈를 소형화하는 노력이 시도되고 있으며, 특히, 트랜스포머와 누설 인덕터를 통합 설계하는 통합형 트랜스포머에 대한 연구가 진행되고 있다.
한편, 미국 출원공개공보 US20140313004호에는, 통합형 트랜스포머에 대한 내용이 개시된다. 그러나, 이러한 통합형 트랜스포머에 따르면, 코어의 외벽 내에, 원형의 내벽, 및 원형의 내벽을 둘러싸는 원형의 제2 내벽의 배치된다. 그러나, 누설 인덕턴스(leakage inductance)를 만드는 내벽 및 제2 내벽이 원형 형상을 가지므로, 가공이 용이하지 못하며, 따라서, 누설 인덕턴스를 설계 사양에 따라 용이하게 조절할 수 없게 된다.
본 발명의 목적은, 가공이 용이하여 누설 인덕턴스를 설계 사양에 따라 용이하게 조절할 수 있는 코어, 트랜스포머, 전력변환장치, 및 이를 구비하는 태양광 모듈을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 태양광 모듈 내의 트랜스포머의 크기를 저감할 수 있는 코어, 트랜스포머, 전력변환장치, 및 이를 구비하는 태양광 모듈을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 누설 인덕터와 트랜스포머가 통합된 트랜스포머, 전력변환장치, 및 이를 구비하는 태양광 모듈을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 코어는, 베이스와, 베이스 상에 형성된 외벽와, 베이스 상에 돌출되며, 외벽 내에 배치되는 제1 돌출부재와, 베이스 상에 돌출되며, 외벽 내에 배치되며, 제1 돌출부재와 이격되는 제2 돌출부재를 포함하고, 제1 돌출부재의 외주 보다, 제1 돌출부재에 대향하는 제2 돌출부재의 모서리의 길이가 더 작다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 코어 내의 제1 돌출부재는, 원형 형상을 가지며, 제1 돌출부재의 외주의 절반 보다, 제1 돌출부재에 대향하는 제2 돌출부재의 모서리의 길이가 더 작은 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 코어는, 제1 돌출부재의 돌출 높이 보다, 제2 돌출부재의 돌출 높이가 더 작은 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 코어는, 제2 돌출부재의 중앙에서 측면으로 갈수록, 제1 돌출부재와 제2 돌출부재 사이의 간격이 더 커지는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 코어 내의 제1 돌출부재는, 원형 형상을 가지며, 제2 돌출부재는 커브 형상을 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 코어 내의 제1 돌출부재와 제2 돌출부재의 간격은 일정할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 코어 내의 베이스, 외벽, 제1 돌출부재, 및 제2 돌출부재는, 동일한 재질로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 트랜스포머는, 코어와, 코어 내의 제1 돌출부재를 둘러싸는 제1 보빈과, 코어 내의 제1 돌출부재와, 제2 돌출부재를 둘러싸는 제2 보빈을 구비하고, 코어는, 베이스와, 베이스 상에 형성된 외벽와, 베이스 상에 돌출되며, 외벽 내에 배치되는 제1 돌출부재와, 베이스 상에 돌출되며, 외벽 내에 배치되며, 제1 돌출부재와 이격되는 제2 돌출부재를 포함하고, 제1 돌출부재의 외주 보다, 제1 돌출부재에 대향하는 제2 돌출부재의 모서리의 길이가 더 작다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 트랜스포머는, 제1 보빈에 권취되는 제1 권선와, 제2 보빈에 권취되는 제2 권선을 더 구비한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 트랜스포머는, 코어 내의 외벽에는 서로 대향하는 제1 개구 및 제2 개구가 형성되며, 제1 개구 방향에 배치되며, 제1 권선에 전기적으로 접속되는 제1 접속부와 제2 접속부와, 제2 개구 방향에 배치되며, 제2 권선에 전기적으로 접속되는 제3 접속부와 제4 접속부를 더 구비한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 트랜스포머는, 제1 보빈과 제2 보빈을 연결하는 연결 부재를 더 구비한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 트랜스포머 내의, 제1 보빈 또는 제2 보빈의 높이는, 제1 돌출부재의 높은 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 트랜스포머 내의, 제1 보빈 및 제2 보빈은, 코어에 착탁될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 트랜스포머는, 코어와 제1 보빈 및 제2 보빈 상에 배치되는 제2 코어를 더 구비하며, 제2 코어는, 제2 베이스와, 제2 베이스 상에 형성된 제2 외벽와, 제2 베이스 상에 돌출되며, 제2 외벽 내에 배치되는 제3 돌출부재와, 제2 베이스 상에 돌출되며, 제2 외벽 내에 배치되며, 제3 돌출부재와 이격되는 제4 돌출부재를 포함하며, 제3 돌출부재의 외주 보다, 제3 돌출부재에 대향하는 제4 돌출부재의 모서리의 길이가 더 작다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 트랜스포머 내의 제3 돌출부재의 돌출 높이와 제4 돌출부재의 돌출 높이가 동일한 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치 및 이를 구비하는 태양광 모듈은, 코어와, 코어 내의 제1 돌출부재를 둘러싸는 제1 보빈과, 코어 내의 제1 돌출부재와, 제2 돌출부재를 둘러싸는 제2 보빈을 구비하고, 코어는, 베이스와, 베이스 상에 형성된 외벽와, 베이스 상에 돌출되며, 외벽 내에 배치되는 제1 돌출부재와, 베이스 상에 돌출되며, 외벽 내에 배치되며, 제1 돌출부재와 이격되는 제2 돌출부재를 포함하고, 제1 돌출부재의 외주 보다, 제1 돌출부재에 대향하는 제2 돌출부재의 모서리의 길이가 더 작다.
본 발명의 실시예에 따른 코어는, 베이스와, 베이스 상에 형성된 외벽와, 베이스 상에 돌출되며, 외벽 내에 배치되는 제1 돌출부재와, 베이스 상에 돌출되며, 외벽 내에 배치되며, 제1 돌출부재와 이격되는 제2 돌출부재를 포함하고, 제1 돌출부재의 외주 보다, 제1 돌출부재에 대향하는 제2 돌출부재의 모서리의 길이가 더 작다. 이에 따라, 제2 돌출부재의 가공이 용이하여 누설 인덕턴스를 설계 사양에 따라 용이하게 조절할 수 있게 된다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 코어내의 제1 돌출부재는 원형 형상을 가지며, 제1 돌출부재의 외주의 절반 보다, 제1 돌출부재에 대향하는 제2 돌출부재의 모서리의 길이가 더 작은 것이 바람직하다. 이에 따라, 제2 돌출부재의 가공이 용이하여 누설 인덕턴스를 설계 사양에 따라 용이하게 조절할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 코어 내의 제1 돌출부재의 돌출 높이 보다, 제2 돌출부재의 돌출 높이가 더 작은 것이 바람직하다. 이에 따라, 제2 돌출부재와 제1 돌출부재의 높이 차에 따른 누설 인덕턴스를 용이하게 조절할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 코어는, 제2 돌출부재의 중앙에서 측면으로 갈수록, 제1 돌출부재와 제2 돌출부재 사이의 간격이 더 커지는 것이 바람직하다. 이에 따라, 권선의 권취가 용이해진다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 코어 내의 제1 돌출부재는 원형 형상을 가지며, 제2 돌출부재는 커브 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 권선의 권취가 용이해진다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 코어 내의, 제1 돌출부재와 제2 돌출부재의 간격은 일정할 수 있다. 이에 따라, 권선의 권취가 용이해진다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 코어 내의는, 베이스, 외벽, 제1 돌출부재, 및 제2 돌출부재는, 동일한 재질로 형성될 수 있다. 이에 따라, 몰딩 등에 의해, 코어를 용이하게 제조할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 트랜스포머는, 코어와, 코어 내의 제1 돌출부재를 둘러싸는 제1 보빈과, 코어 내의 제1 돌출부재와, 제2 돌출부재를 둘러싸는 제2 보빈을 구비하고, 코어는, 베이스와, 베이스 상에 형성된 외벽와, 베이스 상에 돌출되며, 외벽 내에 배치되는 제1 돌출부재와, 베이스 상에 돌출되며, 외벽 내에 배치되며, 제1 돌출부재와 이격되는 제2 돌출부재를 포함하고, 제1 돌출부재의 외주 보다, 제1 돌출부재에 대향하는 제2 돌출부재의 모서리의 길이가 더 작다. 이에 따라, 제2 돌출부재의 가공이 용이하여 누설 인덕턴스를 설계 사양에 따라 용이하게 조절할 수 있게 된다. 또한, 누설 인덕터와 트랜스포머가 통합된 트랜스포머를 구현할 수 있으며, 결국, 트랜스포머의 크기를 저감할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 트랜스포머는, 코어 내의 외벽에는 서로 대향하는 제1 개구 및 제2 개구가 형성되며, 제1 개구 방향에 배치되며, 제1 권선에 전기적으로 접속되는 제1 접속부와 제2 접속부와, 제2 개구 방향에 배치되며, 제2 권선에 전기적으로 접속되는 제3 접속부와 제4 접속부를 더 구비함으로써, 외부의 회로 소자와 전기적으로 접속할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 트랜스포머는, 제1 보빈과 제2 보빈을 연결하는 연결 부재를 더 구비한다. 이에 따라, 제1 보빈과 제2 보빈의 형상을 유지할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 트랜스포머 내의, 제1 보빈 또는 제2 보빈의 높이는, 제1 돌출부재의 높은 것이 바람직하다. 이에 따라, 제2 코어에 의해, 제1 보빈 또는 제2 보빈이 덮이게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 트랜스포머 내의, 제1 보빈 및 제2 보빈은, 코어에 착탁될 수 있다. 따라서, 트랜스포머 제작이 용이해진다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 트랜스포머는, 코어와 제1 보빈 및 제2 보빈 상에 배치되는 제2 코어를 더 구비하며, 제2 코어는, 제2 베이스와, 제2 베이스 상에 형성된 제2 외벽와, 제2 베이스 상에 돌출되며, 제2 외벽 내에 배치되는 제3 돌출부재와, 제2 베이스 상에 돌출되며, 제2 외벽 내에 배치되며, 제3 돌출부재와 이격되는 제4 돌출부재를 포함하며, 제3 돌출부재의 외주 보다, 제3 돌출부재에 대향하는 제4 돌출부재의 모서리의 길이가 더 작다. 제2 코어에 의해, 제1 보빈 또는 제2 보빈이 덮이게 되며, 최종적으로, 높이가 낮은, 통합형 트랜스포머의 제작이 가능하게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치 및 이를 구비하는 태양광 모듈은, 코어와, 코어 내의 제1 돌출부재를 둘러싸는 제1 보빈과, 코어 내의 제1 돌출부재와, 제2 돌출부재를 둘러싸는 제2 보빈을 구비하고, 코어는, 베이스와, 베이스 상에 형성된 외벽와, 베이스 상에 돌출되며, 외벽 내에 배치되는 제1 돌출부재와, 베이스 상에 돌출되며, 외벽 내에 배치되며, 제1 돌출부재와 이격되는 제2 돌출부재를 포함하고, 제1 돌출부재의 외주 보다, 제1 돌출부재에 대향하는 제2 돌출부재의 모서리의 길이가 더 작다. 이에 따라, 제2 돌출부재의 가공이 용이하여 누설 인덕턴스를 설계 사양에 따라 용이하게 조절할 수 있게 된다. 또한, 누설 인덕터와 트랜스포머가 통합된 트랜스포머를 구현할 수 있으며, 결국, 트랜스포머의 크기를 저감할 수 있게 된다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈의 일예를 도시한 도면이다.
도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈을 포함하는 태양광 시스템의 일예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈의 정면도이다.
도 3은 도 2의 태양광 모듈의 배면도이다.
도 4는 도 2의 태양광 모듈 내의 정션 박스 내부의 회로도를 도시한 도면이다.
도 5a 내지 5b는 태양광 모듈의 전력변환장치의 다양한 예이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈 내의 전력변환장치의 회로도이다.
도 7a 내지 도 7b는 도 6의 전력변환장치의 설명에 참조되는 도면이다.
도 8a 내지 도 8b는 트랜스포머의 설명에 참조되는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 통합형 트랜스포머 내의 코어를 도시한 도면이다.
도 10a 내지 도 15c는 도 9의 설명에 참조되는 도면이다.
도 16a 내지 도 16c는 본 발명의 실시예에 따른 코어의 다양한 예를 도시한 도면이다.
도 17은 도 2의 태양전지 모듈의 분해 사시도이다.
본 명세서에서는, 가공이 용이하여 누설 인덕턴스를 설계 사양에 따라 용이하게 조절할 수 있는 통합형 트랜스포머를 제시한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈의 일예를 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈(50)은, 태양전지 모듈(100), 및 태양전지 모듈에서의 직류 전원을 전력 변환하여 출력하는 전력변환장치(도 6의 500)를 포함하는 정션 박스(200)를 구비할 수 있다.
도면에서는, 정션 박스(200)가, 태양전지 모듈(100)의 배면에 부착되는 것을 도시하나, 이에 한정되지는 않는다. 정션 박스(200)가, 태양전지 모듈(100)과 이격되어 별도로 마련되는 것도 가능하다.
한편, 태양광 모듈(50) 내의 전력변환장치(도 6의 500)는, 태양전지 모듈(100)에서 출력되는 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여, 출력할 수 있다.
이를 위해, 태양광 모듈(50) 내의 전력변환장치(도 6의 500) 내에, 컨버터(도 6의 530), 인버터(도 6의 540)가 구비될 수 있다.
한편, 전력변환장치(도 6의 500) 내의 컨버터(530) 내에 트랜스포머, 누설 인덕터를 구비할 수 있다
특히, 본 발명에서는, 전력변환장치(도 6의 500)의 슬림화를 위해, 트랜스포머와, 누설 인덕터가 통합된 통합 트랜스포머를 제안한다. 이때, 통합 트랜스포머 내의 누설 인덕턴스를 설계 사야에 맞춰 조절하기 위해, 가공이 용이한, 코어의 형상 등을 제안한다. 이에 대해서는, 도 9의 설명에서 보다 상세히 기술한다.
다음, 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈을 포함하는 태양광 시스템의 일예를 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 시스템(10b)은, 복수의 태양광 모듈(50a, 50b, ..., 50n) 을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 시스템(10b)은, 그리드(90) 또는 부하(90)를 더 구비할 수 있다.
도 1b의 태양광 시스템(10b)에 따르면, 복수의 태양광 모듈(50a, 50b, ..., 50n)이 서로 병렬 접속될 수 있다.
복수의 태양광 모듈(50a, 50b, ..., 50n) 각각은, 각 태양전지 모듈(100a, 100b, ..., 100n), 및 태양전지 모듈에서의 직류 전원을 전력 변환하여 출력하는 회로소자를 포함하는 정션 박스(200a, 200b, ..., 200n)를 구비할 수 있다.
도면에서는, 각 정션 박스(200a, 200b, ..., 200n)가, 각 태양전지 모듈(100a, 100b, ..., 100n)의 배면에 부착되는 것을 도시하나, 이에 한정되지는 않는다. 각 정션 박스(200a, 200b, ..., 200n)가, 각 태양전지 모듈(100a, 100b, ..., 100n)과 이격되어 별도로 마련되는 것도 가능하다.
한편, 각 정션 박스(200a, 200b, ..., 200n)에서 출력되는 교류 전원을 그리드(90) 또는 부하(70)에 공급하기 위한 케이블(31a, 31b, ..., 31n)이, 각 정션 박스(200a, 200b, ..., 200n)의 출력단에 전기적으로 접속될 수 있다.
한편, 도 1b의 복수의 태양광 모듈(50a, 50b, ..., 50n)은, 각각 전력변환장치를 구비할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따라, 각각의 전력변환장치는, 통합형 트랜스포머를 구비할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈의 정면도이고, 도 3은 도 2의 태양광 모듈의 배면도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈(50)은, 태양전지 모듈(100), 태양전지 모듈(100)의 배면에 위치하는 정션 박스(200)를 포함할 수 있다.
정션 박스(200)는, 음영 발생 등의 경우, 핫 스팟 방지를 위해, 바이패스 되는, 적어도 하나의 바이패스 다이오드를 구비할 수 있다.
도 4 등에서는, 도 2의 4개의 태양전지 스트링에 대응하여, 3개의 바이패스 다이오드(도 4의 Da,Db,Dc)를 구비하는 것을 예시한다.
한편, 정션 박스(200)는, 태양전지 모듈(100)에서 공급되는 직류 전원을 변환할 수 있다. 이에 대해서는, 도 4 이하를 참조하여 기술한다.
한편, 태양전지 모듈(100)은, 복수의 태양 전지를 구비할 수 있다.
도면에서는 복수의 태앙 전지가 리본(도 17의 133)에 의해, 일렬로 연결되어, 태양전지 스트링(140)이 형성되는 것을 예시한다. 이에 의해 6개의 스트링(140a,140b,140c,140d,140e,140f)이 형성되고, 각 스트링은 10개의 태양전지를 구비하는 것을 예시한다. 한편, 도면과 달리, 다양한 변형이 가능하다.
한편, 각 태양전지 스트링은, 버스 리본에 의해 전기적으로 접속될 수 있다. 도 2는, 태양전지 모듈(100)의 하부에 배치되는 버스 리본(145a,145c,145e)에 의해, 각각 제1 태양전지 스트링(140a)과 제2 태양전지 스트링(140b)이, 제3 태양전지 스트링(140c)과 제4 태양전지 스트링(140d)이, 제5 태양전지 스트링(140e)과 제6 태양전지 스트링(140f)이 전기적으로 접속되는 것을 예시한다.
또한, 도 2는, 태양전지 모듈(100)의 상부에 배치되는 버스 리본(145b,145d)에 의해, 각각 제2 태양전지 스트링(140b)과 제3 태양전지 스트링(140c)이, 제4 태양전지 스트링(140d)과 제5 태양전지 스트링(140e)이 전기적으로 접속되는 것을 예시한다.
한편, 제1 스트링에 접속된 리본, 버스 리본(145b,145d), 및 제4 스트링에 접속된 리본은, 각각 제1 내지 제4 도전성 라인(미도시)에 전기적으로 접속되며, 제1 내지 제4 도전성 라인(미도시)은, 태양전지 모듈(100)에 형성된 개구를 통해, 태양전지 모듈(100)의 배면에 배치되는 정션 박스(200) 내의 바이패스 다이오드(도 4의 Da,Db,Dc)와 접속될 수 있다..
이때, 태양전지 모듈(100)에 형성된 개구는, 정션 박스(200)가 위치하는 영역에 대응하여 형성될 수 있다.
도 4는 도 2의 태양광 모듈 내의 정션 박스 내부의 회로도를 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 정션 박스(200)는, 태양전지 모듈(100)로부터의 직류 전원을 변환하여 변환된 전원을 출력할 수 있다.
특히, 본 발명과 관련하여, 정션 박스(200)는, 교류 전원을 출력하기 위한 전력변환장치를 구비할 수 있다.
이를 위해, 정션 박스(200)는, 컨버터(530), 인버터(540), 및 이를 제어하는 제어부(550)를 포함할 수 있다.
또한, 정션 박스(200)는, 바이패스를 위한 바이패스 다이오드부(510), 직류 전원 저장을 위한, 커패시터부(520), 출력되는 교류 전원 필터링을 위한 필터부(570)를 더 포함할 수 있다.
한편, 정션 박스(200)는, 외부의 그리드(90) 또는 부하(70) 또는 다른 정션박스와의 통신을 위한 통신부(580)를 더 구비할 수 있다.
한편, 정션 박스(200)는, 입력 전류 검출부(A), 입력 전압 검출부(B), 컨버터 출력전류 검출부(C), 컨버터 출력전압 검출부(D), 인버터 출력 전류 검출부(E), 인버터 출력 전압 검출부(F)를 더 구비할 수 있다.
한편, 제어부(550)는, 컨버터(530), 인버터(540), 및 통신부(580)를 제어할 수 있다.
바이패스 다이오드부(510)는, 태양전지 모듈(100) 의 제1 내지 제4 도전성 라인(미도시)들 사이에, 각각 배치되는 바이패스 다이오드들(Dc,Db,Da)을 구비할 수 있다. 이때, 바이패스 다이오드의 개수는, 1개 이상이며, 도전성 라인의 개수 보다 1개 더 작은 것이 바람직하다.
바이패스 다이오드들(Dc,Db,Da)은, 태양전지 모듈(100)로부터, 특히, 태양전지 모듈(100) 내의 제1 내지 제4 도전성 라인(미도시)으로부터 태양광 직류 전원을 입력받는다. 그리고, 바이패스 다이오드들(Dc,Db,Da)은, 제1 내지 제4 도전성 라인(미도시) 중 적어도 하나로부터의 직류 전원에서 역전압이 발생하는 경우, 바이패스 시킬 수 있다.
한편, 바이패스 다이오드부(510)를 거친 직류 전원은, 커패시터부(520)로 입력될 수 있다.
커패시터부(520)는, 태양전지 모듈(100), 및 바이패스 다이오드부(510)를 거쳐 입력되는 입력 직류 전원을 저장할 수 있다.
한편, 도면에서는, 커패시터부(520)가 서로 병렬 연결되는 복수의 커패시터(Ca,Cb,Cc)를 구비하는 것으로 예시하나, 이와 달리, 복수의 커패시터가, 직병렬 혼합으로 접속되거나, 직렬로 접지단에 접속되는 것도 가능하다. 또는, 커패시터부(520)가 하나의 커패시터만을 구비하는 것도 가능하다.
컨버터(530)는, 바이패스 다이오드부(510)와, 커패시터부(520)를 거친, 태양전지 모듈(100)로부터의 입력 전압의 레벨을 변환할 수 있다.
특히, 컨버터(530)는, 커패시터부(520)에 저장된 직류 전원을 이용하여, 전력 변환을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 컨버터(530)는, 도 6을 참조하여 보다 상세히 기술한다.
한편, 컨버터(530) 내의 스위칭 소자들은, 제어부(550)로부터의 컨버터 스위칭 제어신호에 기초하여, 턴 온/오프 동작할 수 있다. 이에 의해, 레벨 변환된 직류 전원이 출력될 수 있다.
인버터(540)는, 컨버터(530)에서 변환된 직류 전원을 교류 전원으로 변환할 수 있다.
도면에서는, 풀 브릿지 인버터(full-bridge inverter)를 예시한다. 즉, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 스위칭 소자(Sa,Sb) 및 하암 스위칭 소자(S'a,S'b)가 한 쌍이 되며, 총 두 쌍의 상,하암 스위칭 소자가 서로 병렬(Sa와S'a, Sb와 S'b)로 연결된다. 각 스위칭 소자(Sa,Sb,S'a,S'b)에는 다이오드가 역병렬로 연결될 수 있다.
인버터(540) 내의 스위칭 소자들(Sa,Sb,S'a,S'b)은, 제어부(550)로부터의 인버터 스위칭 제어신호에 기초하여, 턴 온/오프 동작할 수 있다. 이에 의해, 소정 주파수를 갖는 교류 전원이 출력될 수 있다. 바람직하게는, 그리드(grid)의 교류 주파수와 동일한 주파수(대략 60Hz 또는 50Hz)를 갖는 것이 바람직하다.
한편, 커패시터(C)는, 컨버터(530)와 인버터(540) 사이에, 배치될 수 있다.
커패시터(C)는, 컨버터(530)의 레벨 변환된 직류 전원을 저장할 수 있다. 한편, 커패시터(C)의 양단을 dc단이라 명명할 수 있으며, 이에 따라, 커패시터(C)는 dc단 커패시터라 명명될 수도 있다.
한편, 입력 전류 검출부(A)는, 태양전지 모듈(100)에서 커패시터부(520)로 공급되는 입력 전류(ic1)를 감지할 수 있다.
한편, 입력 전압 검출부(B)는, 태양전지 모듈(100)에서 커패시터부(520)로 공급되는 입력 전압(Vc1)을 감지할 수 있다. 여기서, 입력 전압(Vc1)은, 커패시터부(520) 양단에 저장된 전압과 동일할 수 있다.
감지된 입력 전류(ic1)와 입력 전압(vc1)은, 제어부(550)에 입력될 수 있다.
한편, 컨버터 출력전류 검출부(C)는, 컨버터(530)에서 출력되는 출력전류(ic2), 즉 dc단 전류를 감지하며, 컨버터 출력전압 검출부(D)는, 컨버터(530)에서 출력되는 출력전압(vc2), 즉 dc 단 전압을 감지한다. 감지된 출력전류(ic2)와 출력전압(vc2)은, 제어부(550)에 입력될 수 있다.
한편, 인버터 출력 전류 검출부(E)는, 인버터(540)에서 출력되는 전류(ic3)를 감지하며, 인버터 출력 전압 검출부(F)는, 인버터(540)에서 출력되는 전압(vc3)을 감지한다. 검출된 전류(ic3)와 전압(vc3)은, 제어부(550)에 입력된다.
한편, 제어부(550)는, 컨버터(530)의 스위칭 소자들을 제어하는 제어 신호를 출력할 수 있다. 특히, 제어부(550)는, 검출된 입력전류(ic1), 입력 전압(vc1), 출력전류(ic2), 출력전압(vc2), 출력전류(ic3), 또는 출력전압(vc3) 중 적어도 하나에 기초하여, 컨버터(530) 내의 스위칭 소자들의 턴 온 타이밍 신호를 출력할 수 있다.
한편, 제어부(550)는, 인버터(540)의 각 스위칭 소자(Sa,Sb,S'a,S'b)를 제어하는 인버터 제어 신호를 출력할 수 있다. 특히, 제어부(550)는, 검출된 입력전류(ic1), 입력 전압(vc1), 출력전류(ic2), 출력전압(vc2), 출력전류(ic3), 또는 출력전압(vc3) 중 적어도 하나에 기초하여, 인버터(540)의 각 스위칭 소자(Sa,Sb,S'a,S'b)의 턴 온 타이밍 신호를 출력할 수 있다.
한편, 제어부(550)는, 태양전지 모듈(100)에 대한, 최대 전력 지점을 연산하고, 그에 따라, 최대 전력에 해당하는 직류 전원을 출력하도록, 컨버터(530)를 제어할 수 있다.
한편, 통신부(580)는, 외부의 그리드(90) 또는 부하(70) 또는 다른 다른 정션박스와 통신을 수행할 수 있다.
예를 들어, 통신부(580)는, 전력선 통신에 의해, 외부의 그리드(90) 또는 부하(70) 또는 다른 정션박스와의 통신을 위한 통신부(580)와 데이터를 교환할 수 있다.
한편, 통신부(580)는, 외부의 그리드(90) 또는 부하(70) 또는 다른 정션박스와의 통신을 위한 통신부(580)로, 태양광 모듈(50)의 전류 정보, 전압 정보, 전력 정보 등을 전송할 수도 있다.
한편, 필터부(570)는, 인버터(540)의 출력단에 배치될 수 있다.
그리고, 필터부(570)는, 복수의 수동 소자를 포함하고, 복수의 수동 소자 중 적어도 일부에 기초하여, 인버터(540)에서 출력되는 교류 전류(io)와 교류 전압(vo) 사이의 위상 차이를 조정할 수 있다.
도 5a 내지 5b는 태양광 모듈의 전력변환장치의 다양한 예이다.
먼저, 도 5a의 태양광 모듈의 전력변환장치(600a)는, 커패시터부(620), 컨버터(630), 인버터(640), 필터부(670)를 구비한다.
도 5a의 컨버터(630)는, 인터리브 플라이 백 컨버터를 구비하는 것으로, 이에 의하면, 트랜스포머(T1a,T1b)를 사용하므로, 입력측과 출력측이 절연되며, 전압 변환율(voltage conversion ratio)이 뛰어나나, 역률(pf) 제어가 힘들다는 단점이 있다.
다음, 도 5b의 태양광 모듈의 전력변환장치(600b)는, 커패시터부(620b), 전력변환부(640b), 필터부(670b)를 구비한다.
도 5b의 전력변환부(640b)는, 풀 브릿지 인버터와 관련된, 스위칭 소자들(S1b~S4b) 외에, 추가로, 다이오드(Dbb)와 스위칭 소자(Sbb)를 구비한다.
도 5b의 전력변환부(640b)에 의하면, 역률(pf) 제어가 가능하나, 비절연 형태로서, 전압 변환율(voltage conversion ratio)이 낮으며, 누설 전류에 대한 규정을 만족하기 위해, 별도의 보호 회로 등이 필요하다는 단점이 있다. 또한, 스위칭시, 하드 스위칭(hard switching)으로 인한, 하드 스위칭 손실이 발생하여, 전력 변환 효율이 낮은 단점이 있다.
한편, 본 발명에서는, 전력변환장치에서, 안정적인 파워 출력이 가능한 방안을 제시한다. 또한, 출력 전력의 손실을 저감하는 방안을 제시한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈 내의 전력변환장치의 회로도이고, 도 7a 내지 도 7b는 도 6의 전력변환장치의 설명에 참조되는 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈(100) 내의 전력변환장치(500)는, 도면에 도시된 컨버터(530), 인버터(540), 외에, 도 4의 바이패스 다이오드부(510), 커패시터부(520), 제어부(550), 통신부(580), 입력 전류 검출부(A), 입력 전압 검출부(B), 컨버터 출력전류 검출부(C), 컨버터 출력전압 검출부(D), 인버터 출력 전류 검출부(E), 인버터 출력 전압 검출부(F)를 구비할 수 있다.
한편, 인버터(540)의 출력단에 전자파 노이즈 저감위한 필터부(570)가 더 배치될 수 있다. 이때의 필터부(570)는 적어도 하나의 인덕터를 구비할 수 있다.
이하에서는, 도 6에 도시된 컨버터(530), 인버터(540) 등을 중심으로 기술한다.
본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈(100) 내의 전력변환장치(500)는, 복수의 태양 전지(130)를 구비하는 태양전지 모듈(100)과, 태양전지 모듈(100)로부터 입력되는 제1 직류 전원(Vin)의 레벨을 변환하여, 제2 직류 전원을 출력하는 컨버터(530)와, 컨버터(530)로부터의 직류 전원을 교류 전원(Vac)으로 변환하는 인버터(540)와, 컨버터(530)와 인버터(540)를 제어하는 제어부(550)를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 컨버터(530)는, 제1 직류 전원(Vin)에 대한 스위칭을 수행하는 풀 브릿지 스위칭부(532)와, 풀 브릿지 스위칭부(532)의 출력단에 입력측(na,nb)이 접속되는 트랜스포머(536)와, 트랜스포머(536)의 출력측(nc,nd)에 접속되는 하프 브릿지 스위칭부(538)를 구비할 수 있다.
한편, 제어부(550)는, 제1 구간(Pba,Pbb) 동안, 풀 브릿지 스위칭부(532) 및 하프 브릿지 스위칭부(538)의 스위칭 주파수가 가변되도록 제어할 수 있다. 이에 의해, 입력되는 태양전지 모듈(100)로부터의 직류 전원(Vin)이 낮은 경우에도 출력할 수 있는 파워 범위의 제한 없이, 안정적인 파워의 출력이 가능하다.
또한, 전력변환장치 내에서 스위칭 손실을 저감할 수 있게 된다.
한편, 태양광 모듈(100) 내의 전력변환장치(500) 내의 컨버터(530)는, 트랜스포머(536)와 하프 브릿지 스위칭부(538) 사이에 접속되는 인덕터(Lr)를 더 구비할 수 있다.
이때의 인덕터(Lr)는, 트랜스포머(536)와, 하프 브릿지 스위칭부(538) 사이의 에너지 전달을 위해 필요하다.
특히, 인덕터(Lr)는, 누설 인덕턴스(Leakage Inductance)를 제공하며, 공진형 컨버터에서, 공진을 위해 사용될 수 있다.
한편, 본 발명에서는, 전력변환장치(500)의 슬림화를 위해, 트랜스포머(536)와, 누설 인덕터(Lr)를 통합한 통합 트랜스포머 모듈(UTR)을 제안한다. 이에 대해서는, 도 9 이하를 참조하여 후술한다.
도면에서와 같이, 풀 브릿지 스위칭부(532)는, 서로 병렬 접속되는 제1 내지 제2 스위칭 소자(Q1,Q2)와, 제1 내지 제2 스위칭 소자(Q1,Q2)에 각각 직렬 접속되는 제3 내지 제4 스위칭 소자(Q3,Q4)를 구비할 수 있다.
그리고, 제1 스위칭 소자(Q1)와 제2 스위칭 소자(Q2)의 사이인 제1 노드(N1)와, 제3 스위칭 소자(Q3)와 제4 스위칭 소자(Q4)의 사이인 제2 노드(N2) 사이에, 트랜스포머(536)의 입력측(na,nb)이 접속될 수 있다.
한편, 도면에서와 같이, 하프 브릿지 스위칭부(538)는, 서로 직렬 접속되는 제5 스위칭 소자(Q5) 및 제6 스위칭 소자(Q6)와, 서로 직렬 접속되는 제1 커패시터(C1) 및 제2 커패시터(C2)를 포함할 수 있다.
이때, 제5 스위칭 소자(Q5), 제6 스위칭 소자(Q6)와, 제1 커패시터(C1), 제2 커패시터(C2)는, 서로 병렬 접속될 수 있다.
그리고, 제5 스위칭 소자(Q5)와 제6 스위칭 소자(Q6)의 사이인 제3 노드(N3)와, 제1 커패시터(C1)와 제2 커패시터(C2)의 사이인 제4 노드(N4) 사이에, 트랜스포머(536)의 출력측(nc,nd)이 접속될 수 있다.
한편, 제어부(550)는, 풀 브릿지 스위칭부(532)의 스위칭을 위한 스위칭 제어 신호(Sfb)를 출력할 수 있다.
한편, 제어부(550)는, 하프 브릿지 스위칭부(538)의 스위칭을 위한 스위칭 제어 신호(Shb)를 출력할 수 있다.
한편, 제어부(550)는, 인버터(540)의 스위칭을 위한 스위칭 제어 신호(Sic)를 출력할 수 있다.
한편, 제어부(550)는, 인버터(540)의 출력 전압(Vac) 파형에 따라, 풀 브릿지 스위칭부(532) 및 하프 브릿지 스위칭부(538)의 스위칭 주파수가 가변되도록 제어할 수 있다.
도 7a는, 컨버터(530)에서 인버터(540)로 전류가 흐르는 경우의 파형을 예시하며, 도 7b는, 인버터(540)에서 컨버터(530)로 전류가 흐르는 경우의 파형을 예시한다. 이때, 인버터(540)는 양방향 인버터일 수 있다. 한편, 컨버터(530)가 양방향 컨버터인 것도 가능하다.
한편, 도 6의 통합형 트래스포머와의 비교 설명을 위해, 도 8a 내지 도 8b의 종래의 트랜스포머에 대해 기술한다.
도 8a 내지 도 8b는 트랜스포머의 설명에 참조되는 도면이다.
먼저, 도 8a는, 일반 공진형 트랜스포머(TRxa)의 일예를 예시한다.
도면을 참조하면, 일반 공진형 트랜스포머(TRxa)는 상측 코어(UPCR), 보빈에 감긴 상측 권선(WNDXa)과, 하측 코어(DNCR), 보빈에 감긴 하측 권선(WNDXb)로 구분되고, 상측과 하측 중간에 공극(air gap)(SPAx)이 배치된다. 그러나, 이러한 경우, 중앙의 코어 공간이 고정되어 있으므로, 누설 인덕턴스(leakage inductance)를 조절하기가 쉽지 않다는 단점이 있다.
다음, 도 8b는 통합형 트랜스포머의 일예를 예시한다.
도면을 참조하면, 통합형 트랜스포머의 내부 코어(CREx)는, 외벽(OTBx), 외벽(OTBx) 내에, 원형의 내벽(INBbx), 및 원형의 내벽(INBbx)을 둘러싸는 원형의 제2 내벽(INBax)의 배치된다. 그러나, 누설 인덕턴스(leakage inductance)를 만드는 내벽(INBbx) 및 제2 내벽(INBax)이 원형 형상을 가지므로, 가공이 용이하지 못하며, 따라서, 누설 인덕턴스를 설계 사양에 따라 용이하게 조절할 수 없게 된다.
또한, 개구(OPx)가 일측에만 배치되어, 하나의 개구(OPx)를 통해, 권선에 전기적으로 연결되는 도전성 라인이 배치되어야 하므로, 단락(short)의 위험성이 높아진다.
이에 따라, 이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 통합형 트랜스포머의 구조에 대해 제안한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 통합형 트랜스포머 내의 코어를 도시한 도면이고, 도 10a 내지 도 15c는 도 9의 설명에 참조되는 도면이다.
도면을 참조하면, 도 9의 통합형 트랜스포머 내의 코어(CRE)는, 베이스(BAS)와, 베이스(BAS) 상에 형성된 외벽(OTBa,OTBb)와, 베이스(BAS) 상에 돌출되며, 외벽(OTBa,OTBb) 내에 배치되는 제1 돌출부재(INBa)와, 베이스(BAS) 상에 돌출되며, 외벽(OTBa,OTBb) 내에 배치되며, 제1 돌출부재(INBa)와 이격되는 제2 돌출부재(INBb)를 포함할 수 있다.
도 9에서는, 베이스(BAS) 상에 형성된 외벽(OTBa,OTBb) 사이에, 개구(OPa,Opb)가 형성되는 것을 예시한다.
도면에서는, 복수의 개구(OPa,Opb) 중 어느 하나인 제2 개구(Opb) 방향에, 제2 돌출부재(INBb)가 배치되는 것을 예시한다.
개구(OPa,Opb)를 통해, 외부의 도전성 라인 등이, 입력 또는 출력되며, 코어(CRE)에 장착되는 보빈(BINB,BOTB)에 권취되는 권선과 전기적으로 접속될 수 있게 된다.
한편, 도 9와 달리, 복수의 개구(OPa,Opb)가 아닌 하나의 개구가 형성되는 것도 가능하다.
한편, 도면에서는, 제1 돌출부재(INBa)가 원형의 형상인 것을 예시하나, 이와 달리, 타원형 등도 가능하다. 즉, 제1 돌출부재(INBa)의 형상은, 제1 보빈(BINB)이 부착될 수 있으면 다양한 형상이 가능하다.
한편, 코어(CRE) 내의, 베이스(BAS), 외벽(OTBa,OTBb), 제1 돌출부재(INBa), 및 제2 돌출부재(INBb)는, 동일한 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 페라이트 등으로 형성될 수 있다.
한편, 코어(CRE)가 페라이트의 재질로 형성되는 경우, 몰딩 기법 등에 의해, 코어(CRE)가 제조되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 코어(CRE)를 용이하게 제조할 수 있게 된다.
한편, 도 6에 도시된 트랜스포머(536)과, 누설 인덕터(Lr)을 통합하는 통합 트랜스포머(UTR)에서, 누설 인덕터(Lr)의 누설 인덕턴스가, 설계 사양대로 제조되기 위해, 몰딩 기법 등에 의해, 제조된 코어(CRE) 내의, 제2 돌출부재(INBb)를 미세 가공하는 경우가 필요하다.
특히, 누설 인덕턴스가, 제1 돌출부재(INBa)와 제2 돌출부재(INBb) 사이의 높이 차(도 10b의 hdf)에 의해 결정되므로, 제조된 코어(CRE) 내의, 제2 돌출부재(INBb)의 높이를 가공하는 경우가 필요하다.
이때, 도 8b와 같이, 내부 코어(CREx)가, 외벽(OTBx), 외벽(OTBx) 내에, 원형의 내벽(INBbx), 및 원형의 내벽(INBbx)을 둘러싸는 원형의 제2 내벽(INBax)을 구비하는 경우, 원형의 제2 내벽(INBax)에 대한 미세 가공이 어렵다는 단점이 있다.
이에 따라, 본 발명에서는, 제2 돌출부재(INBb)의 미세 가공 편의를 위해, 제1 돌출부재(INBa)의 외주 보다, 제1 돌출부재(INBa)에 대향하는 제2 돌출부재(INBb)의 모서리의 길이가 더 작도록 설계한다. 이에 따라, 제2 돌출부재(INBb)의 가공이 용이하여 누설 인덕턴스를 설계 사양에 따라 용이하게 조절할 수 있게 된다.
특히, 도 10a와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 코어(CRE)내의 제1 돌출부재(INBa)는 원형 형상을 가지며, 제1 돌출부재(INBa)의 외주의 절반(HLa) 보다, 제1 돌출부재(INBa)에 대향하는 제2 돌출부재(INBb)의 모서리의 길이(HLb)가 더 작은 것이 바람직하다. 이에 따라, 제2 돌출부재(INBb)의 가공이 용이하여 누설 인덕턴스를 설계 사양에 따라 용이하게 조절할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 코어(CRE)는, 제2 돌출부재(INBb)의 중앙에서 측면으로 갈수록, 제1 돌출부재(INBa)와 제2 돌출부재(INBb) 사이의 간격이 더 커지는 것이 바람직하다.
도 10a에서는, 중앙 부근에서의 제1 돌출부재(INBa)와 제2 돌출부재(INBb) 사이의 간격이, DRa 이고, 측면 부근에서의 제1 돌출부재(INBa)와 제2 돌출부재(INBb) 사이의 간격이, DRa 보다 큰 DRb 인 것을 예시한다. 이에 따라, 권선의 권취가 용이해진다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 코어(CRE) 내의 제1 돌출부재(INBa)는, 도 10a와 같이, 원형 형상을 가지며, 제2 돌출부재(INBb)는 커브 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 권선의 권취가 용이해진다.
도 10b는 도 9의 I-I'에 따른 단면도이다.
도면을 참조하면, 코어(CRE)는, 베이스(BAS)와, 베이스(BAS) 상에 형성된 외벽(OTBa,OTBb)와, 베이스(BAS) 상에 돌출되며, 외벽(OTBa,OTBb) 내에 배치되는 제1 돌출부재(INBa)와, 베이스(BAS) 상에 돌출되며, 외벽(OTBa,OTBb) 내에 배치되며, 제1 돌출부재(INBa)와 이격되는 제2 돌출부재(INBb)를 포함할 수 있다.
이때, 제1 돌출부재(INBa)의 돌출 높이(ha) 보다, 제2 돌출부재(INBb)의 돌출 높이(hb)가 더 작은 것이 바람직하다. 이에 따라, 제2 돌출부재(INBb)와 제1 돌출부재(INBa)의 높이(ha) 차에 따른 누설 인덕턴스를 용이하게 조절할 수 있게 된다.
한편, 베이스(BAS)의 높이는, 제2 돌출부재(INBb)의 돌출 높이(hb) 보다 작을 수 있다. 이에 따라, 코어(CRE)의 전체 높이를 낮출 수 있으며, 따라서, 슬림한 코어(CRE)의 제조가 가능하게 된다.
도 11a는, 도 9의 코어(CRE)에, 제1 보빈과 제2 보빈을 구비하는 보빈 구조체(BOB)가 부착된 것을 예시하는 도면이다.
보빈 구조체(BOB)는, 제1 돌출부재(INBa)를 둘러싸는 제1 보빈(BINB)과, 코어(CRE) 내의 제1 돌출부재(INBa)와, 제2 돌출부재(INBb)를 둘러싸는 제2 보빈(BOTB)을 구비할 수 있다.
한편, 보빈 구조체(BOB)는, 제1 보빈(BINB)과 제2 보빈(BOTB)을 연결하는 연결부재(BCNa,BCNb)를 더 구비할 수 있다. 이에 따라, 제1 보빈(BINB)과 제2 보빈(BOTB)의 형상을 유지할 수 있게 된다.
한편, 도 11b와 같이, 제1 보빈(BINB)에 형성된 홈(INH)에, 제1 권선(CLIN)이 권취되며, 제2 보빈(BOTB)에 형성된 홈(OTH)에, 제2 권선(CLOU)이 권취될 수 있다.
한편, 보빈 구조체(BOB)는, 제1 개구(OPa) 방향에 배치되며, 제1 권선(CLIN)에 전기적으로 접속되는 제1 접속부(CNTa)와 제2 접속부(CNTb)와, 제2 개구(OPb) 방향에 배치되며, 제2 권선(CLOU)에 전기적으로 접속되는 제3 접속부(CNTc)와 제4 접속부(CNTd)를 더 구비할 수 있다. 이에 따라, 외부의 회로 소자와 전기적으로 접속할 수 있게 된다.
한편, 보빈 구조체(BOB) 내의 제1 보빈(BINB) 및 제2 보빈(BOTB)은, 코어(CRE)에 착탁될 수 있다. 따라서, 트랜스포머(UTR) 제작이 용이해진다.
한편, 제1 권선(CLIN)은, 도 6의 트랜스포머(536)의 1차측에 대응하며, 제2 권선(CLOU)은, 도 6의 트랜스포머(536)의 2차측에 대응할 수 있다.
도 12a는 도 11a의 II-II'에 따른 단면도이다.
도면을 참조하면, 코어(CRE)에 대한 설명은, 도 10b를 참조하여 생략하며, 이하에서는, 제1 보빈(BINB)과 제2 보빈(BOTB)에 대해 기술한다.
제1 보빈(BINB)은, 제1 돌출부재(INBa)를 둘러싸며, 제2 보빈(BOTB)은 코어(CRE) 내의 제1 돌출부재(INBa)와, 제2 돌출부재(INBb)를 둘러쌀 수 있다.
제1 보빈(BINB) 또는 제2 보빈(BOTB)의 높이는, 제1 돌출부재(INBa)의 높이 보다 큰 것이 바람직하다. 이에 따라, 이후의 제2 코어(CRE)에 의해, 제1 보빈(BINB) 또는 제2 보빈(BOTB)이 덮이게 된다.
도 12b는 도 11b의 II-II'에 따른 단면도이다.
도면을 참조하면, 제1 보빈(BINB)에 형성된 홈(INH)에, 제1 권선(CLIN)이 권취되며, 제2 보빈(BOTB)에 형성된 홈(OTH)에, 제2 권선(CLOU)이 권취될 수 있다.
도 12b를 참조하면, 제2 돌출부재(INBb)와 제1 돌출부재(INBa)의 높이(ha) 차에 따른 공극(air gap)에 따라, 누설 인덕턴스의 조절이 가능하게 되며, 따라서, 설계 사양에 맞는 누설 인덕터를 가지는, 통합형 트랜스포머(UTR)의 제조가 가능하게 된다.
도 13a 내지 도 13d는 통합형 트랜스포머(UTR) 내부의 전류 방향, 자속 방향 등을 예시하는 도면이다.
먼저, 도 13a는, 제1 권선(CLIN)이 반시계 방향으로 제1 돌출부재(INBa)를 둘러싸는 제1 보빈(BINB)에 권취되는 것을 예시하며, 제2 권선(CLOU)이 반시계 방향으로 제2 돌출부재(INBb)를 둘러싸는 제2 보빈(BOTB)에 권취되는 것을 예시한다.
이에 따라, 도 13b와 같이, 제1 권선(CLIN)에, 반시계 방향(DRa)의 전류가 흐르며, 제1 권선(CLIN) 외부에서는, 아래 방향(Dr1)의 자속이 발생되며, 제1 권선(CLIN) 내부에서는, 위 방향(Dr2)의 자속이 발생될 수 있다.
한편, 도 13c와 같이, 제2 권선(CLOU)에, 반시계 방향(DRa)의 전류가 흐르며, 제2 권선(CLOU) 외부에서는, 아래 방향(Dr1)의 자속이 발생되며, 제2 권선(CLOU) 내부에서는, 위 방향(Dr2)의 자속이 발생될 수 있다.
한편, 도 13d는, 도 13b와 도 13c의 자속 방향을 합산한 것을 예시한다.
도면을 참조하면, 제2 권선(CLOU) 외부는, 제1 권선(CLIN) 및 제2 권선(CLOU)에 흐르는 전류에 의해, 아래 방향(Dr1)의 자속이 발생되며, 제1 돌출부재(INBa) 내부는, 제1 권선(CLIN) 및 제2 권선(CLOU)에 흐르는 전류에 의해, 위 방향(Dr2)의 자속이 발생될 수 있다.
그러나, 제2 돌출부재(INBb) 부근은, 제1 권선(CLIN) 기반의 자속 방향은 아래 방향(Dr1)이나, 제2 권선(CLOU) 기반의 자속 방향은 위 방향(Dr2)으로 엇갈리게 된다. 따라서, 누설 인덕턴스가 발생하게 된다.
본 발명에서는, 이러한 차이를 이용하여, 누설 인덕턴스를 조절하는 것으로 한다. 특히, 제2 돌출부재(INBb)와 제1 돌출부재(INBa)의 높이(ha) 차에 따른 공극(air gap)에 따라, 누설 인덕턴스를 조절한다. 따라서, 설계 사양에 맞는 누설 인덕터를 가지는, 통합형 트랜스포머(UTR)의 제조가 가능하게 된다.
도 14a는 본 발명의 실시예에 따른 통합형 트랜스포머 내의 제2 코어를 도시한 도면이고, 도 14b는 도 14a의 설명에 참조되는 도면이다.
도면을 참조하면, 도 14a의 통합형 트랜스포머 내의 제2 코어(CREb)는, 제2 베이스(BASb)와, 제2 베이스(BASb) 상에 형성된 제2 외벽(OTBab,OTBbb)와, 제2 베이스(BASb) 상에 돌출되며, 제2 외벽(OTBab,OTBbb) 내에 배치되는 제3 돌출부재(INBab)와, 제2 베이스(BASb) 상에 돌출되며, 제2 외벽(OTBab,OTBbb) 내에 배치되며, 제3 돌출부재(INBab)와 이격되는 제4 돌출부재(INBbb)를 포함할 수 있다.
도 14a에서는, 제2 베이스(BASb) 상에 형성된 제2 외벽(OTBab,OTBbb) 사이에, 개구(OPab,Opbb)가 형성되는 것을 예시한다.
도면에서는, 복수의 개구(OPab,Opbb) 중 어느 하나인 제4 개구(Opbb) 방향에, 제4 돌출부재(INBbb)가 배치되는 것을 예시한다.
개구(OPab,Opbb)를 통해, 외부의 도전성 라인 등이, 입력 또는 출력될 수 있게 된다.
한편, 도 14a와 달리, 복수의 개구(OPab,Opbb)가 아닌 하나의 개구가 형성되는 것도 가능하다.
한편, 도면에서는, 제3 돌출부재(INBab)가 원형의 형상인 것을 예시하나, 이와 달리, 타원형 등도 가능하다. 즉, 제3 돌출부재(INBab)의 형상은, 제1 돌출부재(INBa)의 형상에 대응할 수 있으면 다양한 형상이 가능하다.
한편, 제2 코어(CREb) 내의, 제2 베이스(BASb), 제2 외벽(OTBab,OTBbb), 제3 돌출부재(INBab), 및 제4 돌출부재(INBbb)는, 동일한 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 페라이트 등으로 형성될 수 있다.
한편, 제2 코어(CREb)가 페라이트의 재질로 형성되는 경우, 몰딩 기법 등에 의해, 제2 코어(CREb)가 제조되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 제2 코어(CREb)를 용이하게 제조할 수 있게 된다.
한편, 제3 돌출부재(INBab)의 외주 보다, 제3 돌출부재(INBab)에 대향하는 제4 돌출부재(INBbb)의 모서리의 길이가 더 작은 것이 바람직하다.
특히, 제3 돌출부재(INBab)는 원형 형상을 가지며, 제3 돌출부재(INBab)의 외주의 절반 보다, 의 외주 보다, 제3 돌출부재(INBab)에 대향하는 제4 돌출부재(INBbb)의 모서리의 길이가 더 작은 것이 바람직하다.
한편, 누설 인덕턴스에 대한 미세 조정을 제2 코어(CREb)가 아닌 제1 코어(CRE)만 담당하는 경우, 제3 돌출부재(INBab)의 돌출 높이와 제4 돌출부재(INBbb)의 돌출 높이가 동일할 수 있다.
이에 따라, 도 14b와 같이, 제3 돌출부재(INBab)의 돌출 높이와 제4 돌출부재(INBbb)의 돌출 높이는, 모두 ha일 수 있다.
한편, 누설 인덕턴스에 대한 미세 조정을, 제1 코어(CRE)는 물론 제2 코어(CREb)가 담당하는 경우, 제3 돌출부재(INBab)의 돌출 높이 보다, 제4 돌출부재(INBbb)의 돌출 높이가 더 작은 것이 바람직하다. 즉, 10b와 유사한 형상을 가질 수 있다.
도 15a와 도 15b는, 제1 코어(CRE), 보빈 구조체(BOB), 제2 코어(CREb)가 겨합된 경우의, 통합형 트랜스포머(UTR)의 외관을 도시한 도면이다.
도 15a는, 제1 개구(OPa) 방향에서 바라본 통합형 트랜스포머(UTR)의 외관을 도시하며, 도 15b는, 제2 개구(OPb) 방향에서 바라본 통합형 트랜스포머(UTR)의 외관을 도시한 도면이다.
제2 코어(CRE)에 의해, 제1 보빈(BINB) 또는 제2 보빈(BOTB)이 덮이게 되며, 최종적으로, 높이가 낮은, 통합형 트랜스포머(UTR)의 제작이 가능하게 된다.
도 15c는 도 15a의 IV-IV'에 따른 단면도이다.
도면에서는, 설명의 편의상, 보빈 구조체(BOB) 내의 제1 보빈과 제2 보빈, 및 제1 권선, 제2 권선에 대한 도시는 생략하였다.
도면을 참조하면, 통합형 트랜스포머(UTR) 내의, 코어(CRE) 내의 제1 돌출부재(INBa)의 돌출 높이(ha) 보다, 제2 돌출부재(INBb)의 돌출 높이(hb)가 더 작으며, 제2 코어(CREb) 내의 제3 돌출부재(INBab)의 돌출 높이(ha)와 제4 돌출부재(INBb)의 돌출 높이(ha)는 동일하게 된다.
또한, 코어(CRE) 내의 제1 돌출부재(INBa)는, 제2 코어(CREb) 내의 제3 돌출부재(INBab)는 서로 접촉하게 된다.
도 16a 내지 도 16c는 본 발명의 실시예에 따른 코어의 다양한 예를 도시한 도면이다.
먼저, 도 16a는, 본 발명의 실시예에 따른 코어(CRE)를 예시한다.
본 발명의 실시예에 따른 코어(CRE) 내의 제1 돌출부재(INBa)는, 도 16a와 같이, 원형 형상을 가지며, 제2 돌출부재(INBb)는 커브 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 권선의 권취가 용이해진다.
한편, 제1 돌출부재(INBa)의 외주의 절반(HLa) 보다, 제1 돌출부재(INBa)에 대향하는 제2 돌출부재(INBb)의 모서리의 길이(HLb)가 더 작은 것이 바람직하다. 이에 따라, 제2 돌출부재(INBb)의 가공이 용이하여 누설 인덕턴스를 설계 사양에 따라 용이하게 조절할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 코어(CRE)는, 제2 돌출부재(INBb)의 중앙에서 측면으로 갈수록, 제1 돌출부재(INBa)와 제2 돌출부재(INBb) 사이의 간격이 더 커지는 것이 바람직하다.
도 16a에서는, 중앙 부근에서의 제1 돌출부재(INBa)와 제2 돌출부재(INBb) 사이의 간격이, DRa 이고, 측면 부근에서의 제1 돌출부재(INBa)와 제2 돌출부재(INBb) 사이의 간격이, DRa 보다 큰 DRb 인 것을 예시한다. 이에 따라, 권선의 권취가 용이해진다.
다음, 도 16b는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 코어(CREa1)를 예시한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 코어(CREa1) 내의 제2 돌출부재(INBba1)는, 도 16a와 달리, 일자 형상일 수 있다.
한편, 제1 돌출부재(INBa)의 외주의 절반(HLa) 보다, 제1 돌출부재(INBa)에 대향하는 제2 돌출부재(INBba1)의 모서리의 길이(HLbb)가 더 작은 것이 바람직하다. 이에 따라, 제2 돌출부재(INBba1)의 가공이 용이하여 누설 인덕턴스를 설계 사양에 따라 용이하게 조절할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 코어(CREa1)는, 제2 돌출부재(INBba1)의 중앙에서 측면으로 갈수록, 제1 돌출부재(INBa)와 제2 돌출부재(INBba1) 사이의 간격이 더 커지는 것이 바람직하다.
도 16b에서는, 중앙 부근에서의 제1 돌출부재(INBa)와 제2 돌출부재(INBba1) 사이의 간격이, DRa1 이고, 측면 부근에서의 제1 돌출부재(INBa)와 제2 돌출부재(INBba1) 사이의 간격이, DRa1 보다 큰 DRb1 인 것을 예시한다. 이에 따라, 권선의 권취가 용이해진다.
다음, 도 16c는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 코어(CREa2)를 예시한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 코어(CREa2) 내의 제2 돌출부재(INBba2)는, 도 16b와 달리, 커브 형상일 수 있다.
특히, 제1 돌출부재(INBa)와 제2 돌출부재(INBba2)의 간격이, DRs로 일정할 수 있다.
한편, 제1 돌출부재(INBa)의 외주의 절반(HLa) 보다, 제1 돌출부재(INBa)에 대향하는 제2 돌출부재(INBba2)의 모서리의 길이(HLbc)가 더 작은 것이 바람직하다. 이에 따라, 제2 돌출부재(INBb)의 가공이 용이하여 누설 인덕턴스를 설계 사양에 따라 용이하게 조절할 수 있게 된다.
도 17은 도 2의 태양전지 모듈의 분해 사시도이다.
도 17을 참조하면, 도 2의 태양전지 모듈(100)은, 복수의 태양 전지(130)를 포함할 수 있다. 그 외, 복수의 태양전지(130)의 하면과 상면에 위치하는 제1 밀봉재(120)와 제2 밀봉재(150), 제1 밀봉재(120)의 하면에 위치하는 후면 기판(110) 및 제2 밀봉재(150)의 상면에 위치하는 전면 기판(160)을 더 포함할 수 있다.
먼저, 태양전지(130)는, 태양 에너지를 전기 에너지로 변화하는 반도체 소자로써, 실리콘 태양전지(silicon solar cell), 화합물 반도체 태양전지(compound semiconductor solar cell) 및 적층형 태양전지(tandem solar cell), 염료감응형 또는 CdTe, CIGS형 태양전지, 박막 태양전지 등일 수 있다.
태양전지(130)는 태양광이 입사하는 수광면과 수광면의 반대측인 이면으로 형성된다. 예를 들어, 태양전지(130)는, 제1 도전형의 실리콘 기판과, 실리콘 기판상에 형성되며 제1 도전형과 반대 도전형을 가지는 제2 도전형 반도체층과, 제2 도전형 반도체층의 일부면을 노출시키는 적어도 하나 이상의 개구부를 포함하며 제2 도전형 반도체층 상에 형성되는 반사방지막과, 적어도 하나 이상의 개구부를 통해 노출된 제 2 도전형 반도체층의 일부면에 접촉하는 전면전극과, 상기 실리콘 기판의 후면에 형성된 후면전극을 포함할 수 있다.
각 태양전지(130)는, 전기적으로 직렬 또는 병렬 또는 직병렬로 연결될 수 있다. 구체적으로, 복수의 태양 전지(130)는, 리본(133)에 의해 전기적으로 접속될 수 있다. 리본(133)은, 태양전지(130)의 수광면 상에 형성된 전면 전극과, 인접한 다른 태양전지(130)의 이면 상에 형성된 후면 전극집전 전극에 접합될 수 있다.
도면에서는, 리본(133)이 2줄로 형성되고, 이 리본(133)에 의해, 태양전지(130)가 일렬로 연결되어, 태양전지 스트링(140)이 형성되는 것을 예시한다.
이에 의해, 도 2에서 설명한 바와 같이, 6개의 스트링(140a,140b,140c,140d,140e,140f)이 형성되고, 각 스트링은 10개의 태양전지를 구비할 수 있다.
후면 기판(110)은, 백시트로서, 방수, 절연 및 자외선 차단 기능을 하며, TPT(Tedlar/PET/Tedlar) 타입일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 또한, 도 4에서는 후면 기판(110)이 직사각형의 모양으로 도시되어 있으나, 태양전지 모듈(100)이 설치되는 환경에 따라 원형, 반원형 등 다양한 모양으로 제조될 수 있다.
한편, 후면 기판(110) 상에는 제1 밀봉재(120)가 후면 기판(110)과 동일한 크기로 부착되어 형성될 수 있고, 제1 밀봉재(120) 상에는 복수의 태양전지(130)가 수 개의 열을 이루도록 서로 이웃하여 위치할 수 있다.
제2 밀봉재(150)는, 태양전지(130) 상에 위치하여 제1 밀봉재(120)와 라미네이션(Lamination)에 의해 접합할 수 있다.
여기에서, 제1 밀봉재(120)와, 제2 밀봉재(150)는, 태양전지의 각 요소들이 화학적으로 결합할 수 있도록 한다. 이러한 제1 밀봉재(120)와 제2 밀봉재(150)는, 에틸렌 초산 비닐 수지 (Ethylene Vinyl Acetate;EVA) 필름 등 다양한 예가 가능하다.
한편, 전면 기판(160)은, 태양광을 투과하도록 제2 밀봉재(150) 상에 위치하며, 외부의 충격 등으로부터 태양전지(130)를 보호하기 위해 강화유리인 것이 바람직하다. 또한, 태양광의 반사를 방지하고 태양광의 투과율을 높이기 위해 철분이 적게 들어간 저철분 강화유리인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에 따른 태양광 모듈은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (20)

  1. 베이스;
    상기 베이스 상에 형성된 외벽;
    상기 베이스 상에 돌출되며, 상기 외벽 내에 배치되는 제1 돌출부재;
    상기 베이스 상에 돌출되며, 상기 외벽 내에 배치되며, 상기 제1 돌출부재와 이격되는 제2 돌출부재;를 포함하고,
    상기 제1 돌출부재의 외주 보다, 상기 제1 돌출부재에 대향하는 상기 제2 돌출부재의 모서리의 길이가 더 작은 것을 특징으로 하는 코어.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 돌출부재는 원형 형상을 가지며,
    상기 제1 돌출부재의 외주의 절반 보다, 상기 제1 돌출부재에 대향하는 상기 제2 돌출부재의 모서리의 길이가 더 작은 것을 특징으로 하는 코어.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 돌출부재의 돌출 높이 보다, 상기 제2 돌출부재의 돌출 높이가 더 작은 것을 특징으로 하는 코어.
  4. 제1항에 있어서,
    제2 돌출부재의 중앙에서 측면으로 갈수록, 상기 제1 돌출부재와 상기 제2 돌출부재 사이의 간격이 더 커지는 것을 특징으로 하는 코어.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 돌출부재는 원형 형상을 가지며,
    상기 제2 돌출부재는 커브 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 코어.
  6. 제5항에 있어서,
    제1 돌출부재와 상기 제2 돌출부재의 간격은 일정한 것을 특징으로 하는 코어.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 베이스, 상기 외벽, 상기 제1 돌출부재, 및 상기 제2 돌출부재는, 동일한 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 코어.
  8. 베이스와, 상기 베이스 상에 형성된 외벽과, 상기 베이스 상에 돌출되며, 상기 외벽 내에 배치되는 제1 돌출부재와, 상기 베이스 상에 돌출되며, 상기 외벽 내에 배치되며, 상기 제1 돌출부재와 이격되는 제2 돌출부재를 포함하는 코어;
    상기 코어 내의 상기 제1 돌출부재를 둘러싸는 제1 보빈;
    상기 코어 내의 상기 제1 돌출부재와, 상기 제2 돌출부재를 둘러싸는 제2 보빈;을 구비하며,
    고, 상기 제1 돌출부재의 외주 보다, 상기 제1 돌출부재에 대향하는 상기 제2 돌출부재의 모서리의 길이가 더 작은 것을 특징으로 하는 트랜스포머.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 보빈에 권취되는 제1 권선;
    상기 제2 보빈에 권취되는 제2 권선;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 트랜스포머.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 코어 내의 상기 외벽에는 서로 대향하는 제1 개구 및 제2 개구가 형성되며,
    상기 제1 개구 방향에 배치되며, 상기 제1 권선에 전기적으로 접속되는 제1 접속부와 제2 접속부;
    상기 제2 개구 방향에 배치되며, 상기 제2 권선에 전기적으로 접속되는 제3 접속부와 제4 접속부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 트랜스포머.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 권선과 상기 제2 권선은 권취 방향이 서로 동일한 것을 특징으로 하는 트랜스포머.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 코어 내의 상기 외벽에는 서로 대향하는 제1 개구 및 제2 개구가 형성되며,
    상기 제1 권선은 상기 제1 개구 방향으로 연장되며,
    상기 제2 권선은 상기 제2 개구 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 트랜스포머.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 제1 보빈과 상기 제2 보빈을 연결하는 연결 부재;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 트랜스포머.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 제1 보빈 또는 상기 제2 보빈의 높이는, 상기 제1 돌출부재의 높이 보다 큰 것을 특징으로 하는 트랜스포머.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 제1 보빈 및 상기 제2 보빈의 높이는, 동일한 것을 특징으로 하는 트랜스포머.
  16. 제8항에 있어서,
    상기 제1 보빈 및 상기 제2 보빈은, 상기 코어에 착탁되는 것을 특징으로 하는 트랜스포머.
  17. 제8항에 있어서,
    상기 코어와 상기 제1 보빈 및 상기 제2 보빈 상에 배치되는 제2 코어;를 더 구비하고,
    상기 제2 코어는,
    제2 베이스;
    상기 제2 베이스 상에 형성된 제2 외벽;
    상기 제2 베이스 상에 돌출되며, 상기 제2 외벽 내에 배치되는 제3 돌출부재;
    상기 제2 베이스 상에 돌출되며, 상기 제2 외벽 내에 배치되며, 상기 제3 돌출부재와 이격되는 제4 돌출부재;를 포함하며,
    상기 제3 돌출부재의 외주 보다, 상기 제3 돌출부재에 대향하는 상기 제4 돌출부재의 모서리의 길이가 더 작은 것을 특징으로 하는 트랜스포머.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제3 돌출부재의 돌출 높이와 상기 제4 돌출부재의 돌출 높이가 동일한 것을 특징으로 하는 트랜스포머.
  19. 제8항의 트랜스포머;를 구비하는 전력변환장치.
  20. 제19항의 전력변환장치를 구비하는 태양광 모듈.
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