WO2021029542A1 - 태양광 전지의 발전 효율 향상 장치 및 방법 - Google Patents

태양광 전지의 발전 효율 향상 장치 및 방법 Download PDF

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진천덕
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주식회사 휴로
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    • H02S50/00—Monitoring or testing of PV systems, e.g. load balancing or fault identification
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    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
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    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for improving the power generation efficiency of a photovoltaic cell, and in particular, monitoring current or voltage for each photovoltaic module in a photovoltaic cell provided to an inverter by generating DC power from a plurality of photovoltaic modules connected in series. Therefore, when the current or voltage of other photovoltaic modules is lower than the set value, the corresponding photovoltaic module is bypassed to minimize the effect on the power generation of the entire photovoltaic module, thereby improving the power generation efficiency of the photovoltaic cell. It relates to an apparatus and method for improving the power generation efficiency of a solar cell.
  • PV solar power generation systems
  • a plurality of photovoltaic cells are put between sheets, and a solar module (Solar Module) consisting of a flat, generally rectangular panel of a handleable size is combined into several units to produce power. do.
  • Each solar cell module has a predetermined number of cells (usually 36, 54, 60, etc.) connected in series and parallel in a panel shape, and each module has a positive electrode and a negative electrode to generate the desired voltage from the module. It has a positive output and a negative output electrically connected in series to the busbar or output wire of.
  • Such a solar power generation system is a facility that charges DC electricity produced from a solar panel to a storage battery through an output control device or converts it to AC in an inverter and supplies it to customers.
  • This solar power generation system uses the electricity charged in the storage battery at night because there is no sunlight at night, and when it cannot produce electricity due to rain or insufficient sunlight, it also operates an auxiliary generator to supply electricity.
  • Patent Literature Domestic Patent Registration No. 919292 (Registration Date: 2009.08.12)
  • an object of the present invention is to remotely monitor the current or voltage of each photovoltaic module to a value lower than a set value compared to the current or voltage of other photovoltaic modules.
  • a photovoltaic cell power generation efficiency improvement device and method that can improve the power generation efficiency of a photovoltaic cell by minimizing the effect on the power generation of the entire photovoltaic cell by bypassing the photovoltaic module when there is a photovoltaic module having a Is to provide.
  • an apparatus for improving power generation efficiency of a photovoltaic cell includes a plurality of photovoltaic modules connected in series and a photovoltaic cell providing DC power generated by the photovoltaic module to an inverter.
  • a power generation efficiency improvement device of it is connected to both terminals (A, B) of each of the plurality of solar modules, detects and transmits the current or voltage of each of the solar modules, and receives a control signal to receive the terminal ( A) or a plurality of switching boxes switched to the terminal (B); And transmitting a pilot signal to the plurality of switching boxes to receive a detection signal from each of the plurality of switching boxes, to recognize a value of a current or voltage of each of the solar modules, Including; a control unit configured to bypass the solar module by turning on the switching box connected to the solar module when there is a solar module having a value lower than the set value compared to the current or voltage of other solar modules. It features.
  • the switching box comprises: a current/voltage detector configured to sense a current or voltage of a connected photovoltaic module; A wired or wireless communication unit configured to communicate with the control unit by wire or wirelessly; And a switching unit configured to receive a control signal from the control unit and switch to a terminal (A) or a terminal (B) of the solar module to bypass or connect the corresponding solar module.
  • control unit may use a wire connecting the plurality of photovoltaic modules and the inverter during wired communication with the switching boxes.
  • control unit may use any one of Wi-Fi, LTE, Bluetooth, and ZigBee during wireless communication with the switching boxes.
  • a method for improving power generation efficiency of a solar cell includes: transmitting, by a controller, pilot signals to a plurality of switching boxes; Receiving, by the control unit, a detection signal from each of a plurality of switching boxes; Recognizing, by the controller, a current or voltage value of each solar module from the received detection signal; Determining, by the control unit, whether a solar module having a value lower than a set value of the current or voltage of the solar modules is relatively lower than the current or voltage of other solar modules; And when a solar module having a value lower than a set value relative to the current or voltage of other solar modules exists in the determining step, the controller turns on the switching box connected to the solar module to operate the corresponding solar module. It characterized in that it comprises a; step of bypassing.
  • the controller may include the step of turning off all the switching boxes.
  • a pilot signal is transmitted to a plurality of switching boxes to receive a detection signal from each of the plurality of switching boxes, and solar light from the received detection signal Recognizes the current or voltage value of each module, and checks whether there is a photovoltaic module with a value lower than the set value compared to the current or voltage of other photovoltaic modules among the current or voltage values of the photovoltaic modules. If there is a photovoltaic module with a value lower than the set value compared to the current or voltage of another photovoltaic module, turn on the switching box connected to the photovoltaic module to bypass the photovoltaic module.
  • each photovoltaic module is remotely monitored, and when a photovoltaic module with a value lower than the set value compared to the current or voltage of other photovoltaic modules exists, the corresponding photovoltaic module is bypassed to There is an excellent effect of improving the power generation efficiency of a photovoltaic cell by minimizing the effect on the power generation of a photovoltaic cell.
  • FIG. 1 is a detailed circuit diagram of an apparatus for improving power generation efficiency of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing in detail the connection between the switching box of FIG. 1 and the control unit.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a method of improving power generation efficiency of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing a state in which only the switching box 200 2 connected to the second solar module B2 in FIG. 1 is turned on.
  • transmitting means that one component directly transmits data or signals to another component, as well as It includes transmitting data or signals to other components through at least one other component.
  • FIG. 1 is a detailed circuit diagram of an apparatus for improving power generation efficiency of a photovoltaic cell according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram showing in detail the connection between the switching box of FIG.
  • the photovoltaic modules (BN) are connected in series with each other, and the direct current power generated from the photovoltaic modules (B1, B2, B3,...BN) connected in series is configured to be provided to the inverter through the lead wire (L). .
  • FIG. 1 An apparatus for improving power generation efficiency of a photovoltaic cell according to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, the first, second, third, ... N switching boxes (200 1 to 200 n ) and the control unit 100 Includes.
  • 1st, 2nd, 3rd,...N switching box (200 1 ⁇ 200 n ) each is the amount of each of the 1st, 2nd, 3rd,..N solar modules (B1, B2, B3,...BN) It is connected to terminals (A, B), detects the current or voltage of each of the first, second, third, ..N solar modules (B1, B2, B3,...BN) and transmits it to the control unit 100 In addition, by receiving a control signal from the control unit 100 serves to switch to the terminal (A) or terminal (B).
  • Each of the 1st, 2nd, 3rd, ...N switching boxes 200 1 to 200 n is, as shown in FIG. 2, the 1st, 2nd, 3rd, ..N photovoltaic modules B1, B2, B3,...BN) current/voltage detection unit 220 for sensing each current or voltage, and wired or wireless communication with the control unit 100, so that the detection signal of current or voltage is transmitted to the control unit 100
  • the wired/wireless communication unit 230 for transmitting and receiving a control signal from the control unit 100, and the first, second, third, ..N solar modules (B1, B2, B3, and so on) by receiving a control signal from the control unit 100.
  • ..BN It includes a switching unit 210 configured to be switched to each terminal (A) or terminal (B) to bypass or connect the corresponding solar module.
  • the switching unit 210 When the switching unit 210 is turned on (that is, when it is switched to terminal A), the solar module connected to itself is bypassed, and when it is turned off (that is, when it is switched to terminal B), a plurality of solar modules connected to itself are It is to participate in the serial connection of solar modules.
  • the controller 100 is 1, 2, 3, ... N switching box (200 1 ⁇ 200 n) to transmit a pilot signal of claim 1, 2, 3, ... N to the switch box (200 1 ⁇ 200 n )
  • Receiving the detection signal wired or wirelessly from each recognizing the value of the current or voltage of each of the 1st, 2nd, 3rd, ..N solar modules (B1, B2, B3,...BN), and 1, 2, 3,..N PV modules (B1, B2, B3,...BN) of current or voltage values that are relatively lower than the set value compared to the current or voltage of other solar modules
  • a photovoltaic module When a photovoltaic module is present, it serves to bypass the photovoltaic module by turning on the switching box connected to the photovoltaic module.
  • the controller 100 is 1, 2, 3, ... N switching box (200 1 ⁇ 200 n) of claim 1, 2, 3, wired communication with the .. N photovoltaic modules (B1, B2, B3 ,. ..BN) and the lead wire (L) connecting the inverter is used.
  • control unit 100 may use any one of Wi-Fi, LTE, Bluetooth, and Zigbee when wireless communication with the first, second, third,...N switching boxes 200 1 to 200 n .
  • FIG. 4 is a view showing a state in which only the switching box 200 2 connected to the second solar module B2 in FIG. 1 is turned on.
  • the second photovoltaic module (B2) is defective, dust and dirt, or a shadow is cast, and the current or voltage sensed by the second switching box 200 2 is different from the switching box 200 1, 200 3
  • the current or voltage sensed by ⁇ 200 n is lower than the set value, as shown in FIG. 4, only the second switching box 200 2 is turned on and the second solar module B2 is bypassed. Accordingly, there is no significant influence on the entire series connection circuit of the solar module.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a method of improving power generation efficiency of a solar cell according to an embodiment of the present invention, where S represents a step.
  • the control unit 100 transmits a pilot signal to the first, second, third, ...N switching boxes 200 1 to 200 n (S10), the control unit 100 transmits the first, second, third,. ..N switching box (200 1 ⁇ 200 n ) receives a detection signal from each (S20).
  • the controller 100 calculates the current or voltage value of each of the first, second, third, ..N solar modules B1, B2, B3,...BN from the detection signal received in step S20. Recognize (S30), the first, second, third, ..N solar modules (B1, B2, B3,...BN) of the current or voltage value of the relative current or voltage of other solar modules It is determined whether there is a solar module having a value lower than the set value (S40).
  • step S40 when there is a photovoltaic module having a value lower than the set value relative to the current or voltage of another photovoltaic module (YES) (for example, in the case of the second photovoltaic module (B2) as shown in FIG. 4) ,
  • the control unit 100 turns on the second switching box 200 2 connected to the second solar module B2 to bypass the second solar module B2 (S50) and proceeds to step S10. do.
  • step S40 if there is no solar module having a value lower than the set value relative to the current or voltage of other solar modules in step S40 (NO), the control unit 100 will all switch boxes 200 1 ⁇ 200 n ) is turned off (S60), and the process proceeds to step S10.
  • a detection signal is received from each of a plurality of switching boxes by transmitting a pilot signal to a plurality of switching boxes, and a solar module from the received detection signal Recognizes the value of each current or voltage, and determines whether there is a PV module with a value lower than the set value compared to the current or voltage of other solar modules among the current or voltage values of the solar modules.
  • the switching box connected to the solar module is turned on and the solar module is bypassed.
  • each photovoltaic module is remotely monitored, and when a photovoltaic module having a value lower than the set value compared to the current or voltage of other photovoltaic modules exists, the corresponding photovoltaic module is bypassed and the total solar power By minimizing the effect on the power generation of the battery, it is possible to improve the power generation efficiency of the solar cell.

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Abstract

본 발명은 태양광 전지의 발전 효율 향상 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 직렬 연결된 복수의 태양광 모듈에서 직류 전원을 발생하여 인버터에 제공하는 태양광 전지에서 태양광 모듈 각각에 대해서 전류 또는 전압을 감시하여 상대적으로 다른 태양광 모듈의 전류 또는 전압에 비해 설정 값 이상 낯은 값을 가질 때 해당 태양광 모듈을 바이패스 시켜 전체 태양광 전지의 발전에 미치는 영향을 최소화시킴으로써 태양광 전지의 발전 효율을 향상시킬 수 있는, 태양광 전지의 발전 효율 향상 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

태양광 전지의 발전 효율 향상 장치 및 방법
본 발명은 태양광 전지의 발전 효율 향상 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 직렬 연결된 복수의 태양광 모듈에서 직류 전원을 발생하여 인버터에 제공하는 태양광 전지에서 태양광 모듈 각각에 대해서 전류 또는 전압을 감시하여 상대적으로 다른 태양광 모듈의 전류 또는 전압에 비해 설정 값 이상 낮은 값을 가질 때 해당 태양광 모듈을 바이패스 시켜 전체 태양광 전지의 발전에 미치는 영향을 최소화시킴으로써 태양광 전지의 발전 효율을 향상시킬 수 있는, 태양광 전지의 발전 효율 향상 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 발전 시스템(PV; Power Generation System)은 태양 에너지의 무공해성에 힘입어 지구 환경 문제와 미래 에너지원의 다각화 대책으로서 세계 각국에서 활발히 연구 개발이 진행되고 있다.
태양광 발전은 복수의 광기전력 전지 셀(Solar cell)을 시트 사이에 넣어서, 다룰 수 있는 크기의 편평하고 일반적으로 직사각형 패널로 이루어진 태양전지모듈(Solar Module)을 여러 단위로 결합하여 전력을 생산하게 된다.
각각의 태양전지모듈은 직 병렬로 결합된 소정의 개수 (통상 36개, 54개, 60개 등)의 셀이 패널 형태로 되어 있으며, 모듈로부터 원하는 전압을 생성하기 위하여 각각의 모듈은 양극과 음극의 버스바 또는 출력 와이어에 전기적으로 직렬로 접속된 양극 출력부와 음극 출력부를 갖는다.
이 출력부는 "접속함(juncting box)"에서 다른 모듈의 출력부와 서로 접속된다. 이러한 태양광 발전시스템은 태양광 전지판에서 생산된 직류전기를 출력조절장치를 거쳐 축전지에 충전하거나 인버터에서 교류로 변환하여 수용가에 공급하는 설비이다. 이 태양광 발전시스템은 야간에는 일조량이 없으므로 주간에 축전지에 충전된 전기를 야간에 사용하고 있으며, 우천시나 일조량이 부족하여 전기를 생산하지 못할 경우에는 보조 발전기를 운전하여 전기를 공급하기도 한다.
태양광 발전에서는 태양 전지판이 전체 시스템에서는 직 병렬로 운전되므로 단위셀에서 발생된 고장은 최종 출력측면에서는 감지가 안 되며, 이를 제어하는 중앙제어시스템에서는 적은 불량이나 고장이 발생하여도 이를 모르고 지나치게 되어 지속적으로 비효율적인 상태로 운전되기 쉬운 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 태양광 전지판 어레이마다 제어선을 연결하여 중앙 제어실에서 감시하는 기술들이 제안되고 있었으나, 이러한 기술은 태양전지모듈(Solar Module)수에 따라서 제어전선이 증가되고 이에 따른 설비 증가 및 시공비 증가 등으로 비경제적으로 실용화되지 않는 실정이다.
또한, 중앙제어시스템에서 거리를 두고 설치된 태양광 발전설비의 각종 데이터를 수집, 분석, 저장하고 분석된 자료를 이용하여 설치된 설비를 최적의 상태에서 제어할 수 있어야 하는데, 태양전지모듈(Solar Module)에 고장이 탐지되면 일일이 현장에서 고장회로를 분리하여야 하는 문제점이 있다.
(선행기술문헌)
(특허문헌) 국내 특허 등록 제912892호(등록일:2009.08.12)
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 원격으로 태양광 모듈 각각의 전류 또는 전압을 감시하여 다른 태양광 모듈의 전류 또는 전압에 비해 설정 값 이상 낮은 값을 가지는 태양광 모듈이 존재 할 때 해당 태양광 모듈을 바이패스 시켜 전체 태양광 전지의 발전에 미치는 영향을 최소화시킴으로써 태양광 전지의 발전 효율을 향상시킬 수 있는 태양광 전지의 발전 효율 향상 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시형태에 의한 태양광 전지의 발전 효율 향상 장치는 복수의 태양광 모듈이 직렬 연결되어 있고 상기 태양광 모듈에서 발생된 직류 전원을 인버터에 제공하는 태양광 전지의 발전 효율 향상 장치로서, 상기 복수의 태양광 모듈 각각의 양 단자(A, B)와 연결되어 있고, 태양광 모듈 각각의 전류 또는 전압을 감지하여 전송함과 아울러 제어신호를 수신하여 상기 단자(A) 또는 단자(B)로 스위칭 동작되는 복수의 스위칭 박스; 및 상기 복수의 스위칭 박스에 파일롯 신호를 전송하여 복수의 스위칭 박스 각각으로부터 감지신호를 수신하고, 태양광 모듈 각각의 전류 또는 전압의 값을 인식하고, 태양광 모듈들의 전류 또는 전압의 값 중 상대적으로 다른 태양광 모듈의 전류 또는 전압에 비해 설정값 이상 낮은 값을 갖는 태양광 모듈이 존재할 때 해당 태양광 모듈과 연결된 스위칭 박스를 온 동작 시켜 해당 태양광 모듈을 바이패스 시키도록 구성된 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 태양광 전지의 발전 효율 향상 장치에 있어서, 상기 스위칭 박스는 연결된 태양광 모듈의 전류 또는 전압을 감지하도록 구성된 전류/전압 감지부; 상기 제어부와 유선 또는 무선으로 통신하도록 구성된 유무선 통신부; 및 상기 제어부로부터 제어신호를 수신하여 태양광 모듈의 단자(A) 또는 단자(B)로 스위칭 동작되어 해당 태양광 모듈을 바이패스 또는 연결시키도록 구성된 스위칭부;를 포함할 수 있다.
상기 태양광 전지의 발전 효율 향상 장치에 있어서, 상기 제어부는 상기 스위칭 박스들과의 유선 통신시 상기 복수의 태양광 모듈과 상기 인버터를 연결하는 도선을 이용할 수 있다.
상기 태양광 전지의 발전 효율 향상 장치에 있어서, 상기 제어부는 상기 스위칭 박스들과의 무선 통신시 와이파이, LTE, 블루투스, 지그비 중 어느 하나인 방식을 이용할 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다른 실시형태에 의한 태양광 전지의 발전 효율 향상 방법은 제어부가 복수의 스위칭 박스에 파일롯 신호를 전송하는 단계; 상기 제어부가 복수의 스위칭 박스 각각으로부터 감지신호를 수신하는 단계; 상기 제어부가 상기 수신된 감지신호로부터 태양광 모듈 각각의 전류 또는 전압의 값을 인식하는 단계; 상기 제어부가 상기 태양광 모듈들의 전류 또는 전압의 값 중 상대적으로 다른 태양광 모듈의 전류 또는 전압에 비해 설정값 이상 낮은 값을 갖는 태양광 모듈이 존재하는 지의 여부를 결정하는 단계; 및 상기 결정 단계에서 상대적으로 다른 태양광 모듈의 전류 또는 전압에 비해 설정값 이상 낮은 값을 갖는 태양광 모듈이 존재할 경우, 상기 제어부가 해당 태양광 모듈과 연결된 스위칭 박스를 온 동작 시켜 해당 태양광 모듈을 바이패스 시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 실시형태에 의한 태양광 전지의 발전 효율 향상 방법은 상기 결정 단계에서 상대적으로 다른 태양광 모듈의 전류 또는 전압에 비해 설정값 이상 낮은 값을 갖는 태양광 모듈이 존재하지 않을 경우, 상기 제어부가 모든 스위칭 박스를 오프 동작 시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시형태들에 의한 태양광 전지의 발전 효율 향상 장치 및 방법에 의하면, 복수의 스위칭 박스에 파일롯 신호를 전송하여 복수의 스위칭 박스 각각으로부터 감지신호를 수신하고, 수신된 감지신호로부터 태양광 모듈 각각의 전류 또는 전압의 값을 인식하며, 태양광 모듈들의 전류 또는 전압의 값 중 상대적으로 다른 태양광 모듈의 전류 또는 전압에 비해 설정값 이상 낮은 값을 갖는 태양광 모듈이 존재하는 지의 여부를 결정하여, 상대적으로 다른 태양광 모듈의 전류 또는 전압에 비해 설정값 이상 낮은 값을 갖는 태양광 모듈이 존재할 경우, 해당 태양광 모듈과 연결된 스위칭 박스를 온 동작 시켜 해당 태양광 모듈을 바이패스 시키도록 구성됨으로써, 원격으로 태양광 모듈 각각의 전류 또는 전압을 감시하여 다른 태양광 모듈의 전류 또는 전압에 비해 설정 값 이상 낮은 값을 가지는 태양광 모듈이 존재 할 때 해당 태양광 모듈을 바이패스 시켜 전체 태양광 전지의 발전에 미치는 영향을 최소화시켜서 태양광 전지의 발전 효율을 향상시킬 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 태양광 전지의 발전 효율 향상 장치의 상세 회로도이다.
도 2는 도 1의 스위칭 박스와 제어부의 연결을 상세하게 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 태양광 전지의 발전 효율 향상 방법을 나타낸 플로우챠트이다.
도 4는 도 1에서 제 2 태양광 모듈(B2)과 연결된 스위칭 박스(2002) 만이 온동작된 상태를 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예를 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적으로 해석되어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
도면에서 도시된 각 시스템에서, 몇몇 경우에서의 요소는 각각 동일한 참조 번호 또는 상이한 참조 번호를 가져서 표현된 요소가 상이하거나 유사할 수가 있음을 시사할 수 있다. 그러나 요소는 상이한 구현을 가지고 본 명세서에서 보여지거나 기술된 시스템 중 몇몇 또는 전부와 작동할 수 있다. 도면에서 도시된 다양한 요소는 동일하거나 상이할 수 있다. 어느 것이 제1 요소로 지칭되는지 및 어느 것이 제2 요소로 불리는지는 임의적이다.
본 명세서에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송', '전달' 또는 '제공'한다 함은 어느 한 구성요소가 다른 구성요소로 직접 데이터 또는 신호를 전송하는 것은 물론, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송하는 것을 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 태양광 전지의 발전 효율 향상 장치의 상세 회로도이고, 도 2는 도 1의 스위칭 박스와 제어부의 연결을 상세하게 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예를 설명하기에 앞서 태양광 전지에 대해 살펴보면, 제 1 태양광 모듈(B1), 제 2 태양광 모듈(B2), 제 3 태양광 모듈(B3),... 및 제 N 태양광 모듈(BN)이 서로 직렬 연결되어 있고, 직렬로 연결된 태양광 모듈(B1, B2, B3,...BN)에서 발생된 직류 전원은 도선(L)을 통해 인버터에 제공되도록 구성되어 있다.
본 발명의 실시예에 의한 태양광 전지의 발전 효율 향상 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1, 2, 3,...N 스위칭 박스(2001 ~ 200n) 및 제어부(100)를 포함한다.
제 1, 2, 3,...N 스위칭 박스(2001 ~ 200n) 각각은 제 1, 2, 3,..N 태양광 모듈(B1, B2, B3,...BN) 각각의 양 단자(A, B)와 연결되어 있고, 제 1, 2, 3,..N 태양광 모듈(B1, B2, B3,...BN) 각각의 전류 또는 전압을 감지하여 제어부(100)에 전송함과 아울러 제어부(100)로부터 제어신호를 수신하여 단자(A) 또는 단자(B)로 스위칭 동작되는 역할을 한다.
제 1, 2, 3,...N 스위칭 박스(2001 ~ 200n) 각각은, 도 2에 도시된 바와 같이, 자신과 연결된 제 1, 2, 3,..N 태양광 모듈(B1, B2, B3,...BN) 각각의 전류 또는 전압을 감지하는 전류/전압 감지부(220), 제어부(100)와 유선 또는 무선으로 통신 가능하여 전류 또는 전압의 감지 신호를 제어부(100)에 전송하고 제어부(100)로부터 제어신호를 수신하는 유무선 통신부(230), 및 제어부(100)로부터 제어신호를 수신하여 제 1, 2, 3,..N 태양광 모듈(B1, B2, B3,...BN) 각각의 단자(A) 또는 단자(B)로 스위칭 동작되어 해당 태양광 모듈을 바이패스 또는 연결시키도록 구성된 스위칭부(210)를 포함한다.
스위칭부(210)가 온동작되면(즉, 단자 A로 스위칭되면) 자신과 연결된 태양광 모듈은 바이패스되며, 오프동작되면(즉, 단자 B로 스위칭되면) 자신과 연결된 태양광 모듈을 복수의 태양광 모듈의 직렬연결에 참여시키는 것이다.
제어부(100)는 제 1, 2, 3,...N 스위칭 박스(2001 ~ 200n)에 파일롯 신호를 전송하여 제 1, 2, 3,...N 스위칭 박스(2001 ~ 200n) 각각으로부터 유선 또는 무선으로 감지신호를 수신하고, 제 1, 2, 3,..N 태양광 모듈(B1, B2, B3,...BN) 각각의 전류 또는 전압의 값을 인식하고, 제 1, 2, 3,..N 태양광 모듈(B1, B2, B3,...BN)의 전류 또는 전압의 값 중 상대적으로 다른 태양광 모듈의 전류 또는 전압에 비해 설정값 이상 낮은 값을 갖는 태양광 모듈이 존재할 때, 해당 태양광 모듈과 연결된 스위칭 박스를 온 동작 시켜 해당 태양광 모듈을 바이패스 시키는 역할을 한다.
제어부(100)는 제 1, 2, 3,...N 스위칭 박스(2001 ~ 200n)와의 유선 통신시 제 1, 2, 3,..N 태양광 모듈(B1, B2, B3,...BN)과 인버터를 연결하는 도선(L)을 이용하게 된다.
한편, 제어부(100)는 제 1, 2, 3,...N 스위칭 박스(2001 ~ 200n)와의 무선 통신시 와이파이, LTE, 블루투스, 지그비 중 어느 하나인 방식을 이용할 수 있다.
도 4는 도 1에서 제 2 태양광 모듈(B2)과 연결된 스위칭 박스(2002) 만이 온동작된 상태를 나타낸 도면이다.
예컨대, 제 2 태양광 모듈(B2)이 불량이거나, 먼지 및 오물이 묻거나, 그림자가 드리워져서 제 2 스위칭 박스(2002)에 의해 감지된 전류 또는 전압이 다른 스위칭 박스(2001, 2003 ~ 200n)에 의해 감지된 전류 또는 전압 보다 설정치 이상 낮을 경우, 도 4와 같이, 제 2 스위칭 박스(2002) 만이 온 동작되어 제 2 태양광 모듈(B2)이 바이패스 되게 된다. 이에 따라 태양광 모듈의 전체 직렬연결 회로에 큰 영향을 미치지 않게 된다.
이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 의한 태양광 전지의 발전 효율 향상 장치를 이용한 태양광 전지의 발전 효율 향상 방법에 대해서 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 태양광 전지의 발전 효율 향상 방법을 나타낸 플로우챠트로서, 여기서 S는 스텝(step)을 나타낸다.
먼저, 제어부(100)가 제 1, 2, 3,...N 스위칭 박스(2001 ~ 200n)에 파일롯 신호를 전송하면(S10), 제어부(100)가 제 1, 2, 3,...N 스위칭 박스(2001 ~ 200n) 각각으로부터 감지신호를 수신한다(S20).
이어서, 제어부(100)가 스텝(S20)에서 수신된 감지신호로부터 제 1, 2, 3,..N 태양광 모듈(B1, B2, B3,...BN) 각각의 전류 또는 전압의 값을 인식하고(S30), 제 1, 2, 3,..N 태양광 모듈(B1, B2, B3,...BN)의 전류 또는 전압의 값 중 상대적으로 다른 태양광 모듈의 전류 또는 전압에 비해 설정값 이상 낮은 값을 갖는 태양광 모듈이 존재하는 지의 여부를 결정한다(S40).
스텝(S40)에서 상대적으로 다른 태양광 모듈의 전류 또는 전압에 비해 설정값 이상 낮은 값을 갖는 태양광 모듈이 존재할 경우(YES)[예컨대 도 4와 같이 제 2 태양광 모듈(B2)일 경우], 제어부(100)가 제 2 태양광 모듈(B2)과 연결된 제 2 스위칭 박스(2002)를 온 동작 시켜 제 2 태양광 모듈(B2)을 바이패스 시키고(S50), 스텝(S10)으로 진행된다.
한편, 스텝(S40)에서 상대적으로 다른 태양광 모듈의 전류 또는 전압에 비해 설정값 이상 낮은 값을 갖는 태양광 모듈이 존재하지 않을 경우(NO), 제어부(100)가 모든 스위칭 박스(2001 ~ 200n)를 오프 동작 시키고(S60), 스텝(S10)으로 진행된다.
본 발명의 실시예에 의한 태양광 전지의 발전 효율 향상 장치 및 방법에 의하면, 복수의 스위칭 박스에 파일롯 신호를 전송하여 복수의 스위칭 박스 각각으로부터 감지신호를 수신하고, 수신된 감지신호로부터 태양광 모듈 각각의 전류 또는 전압의 값을 인식하며, 태양광 모듈들의 전류 또는 전압의 값 중 상대적으로 다른 태양광 모듈의 전류 또는 전압에 비해 설정값 이상 낮은 값을 갖는 태양광 모듈이 존재하는 지의 여부를 결정하여, 상대적으로 다른 태양광 모듈의 전류 또는 전압에 비해 설정값 이상 낮은 값을 갖는 태양광 모듈이 존재할 경우, 해당 태양광 모듈과 연결된 스위칭 박스를 온 동작 시켜 해당 태양광 모듈을 바이패스 시키도록 구성됨으로써, 원격으로 태양광 모듈 각각의 전류 또는 전압을 감시하여 다른 태양광 모듈의 전류 또는 전압에 비해 설정 값 이상 낮은 값을 가지는 태양광 모듈이 존재 할 때 해당 태양광 모듈을 바이패스 시켜 전체 태양광 전지의 발전에 미치는 영향을 최소화시켜서 태양광 전지의 발전 효율을 향상시킬 수 있다.
도면과 명세서에는 최적의 실시예가 개시되었으며, 특정한 용어들이 사용되었으나 이는 단지 본 발명의 실시형태를 설명하기 위한 목적으로 사용된 것이지 의미를 한정하거나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 복수의 태양광 모듈(B1, B2, B3,...BN)이 직렬 연결되어 있고 상기 태양광 모듈에서 발생된 직류 전원을 인버터에 제공하는 태양광 전지의 발전 효율 향상 장치로서,
    상기 복수의 태양광 모듈 각각의 양 단자(A, B)와 연결되어 있고, 태양광 모듈 각각의 전류 또는 전압을 감지하여 전송함과 아울러 제어신호를 수신하여 상기 단자(A) 또는 단자(B)로 스위칭 동작되는 복수의 스위칭 박스(2001 ~ 200n); 및
    상기 복수의 스위칭 박스에 파일롯 신호를 전송하여 복수의 스위칭 박스 각각으로부터 감지신호를 수신하고, 태양광 모듈 각각의 전류 또는 전압의 값을 인식하고, 태양광 모듈들의 전류 또는 전압의 값 중 상대적으로 다른 태양광 모듈의 전류 또는 전압에 비해 설정값 이상 낮은 값을 갖는 태양광 모듈이 존재할 때 해당 태양광 모듈과 연결된 스위칭 박스를 온 동작 시켜 해당 태양광 모듈을 바이패스 시키도록 구성된 제어부(100);를 포함하는, 태양광 전지의 발전 효율 향상 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭 박스는
    연결된 태양광 모듈의 전류 또는 전압을 감지하도록 구성된 전류/전압 감지부(220);
    상기 제어부와 유선 또는 무선으로 통신할 수 있도록 구성된 유무선 통신부(230); 및
    상기 제어부로부터 제어신호를 수신하여 태양광 모듈의 단자(A) 또는 단자(B)로 스위칭 동작되어 해당 태양광 모듈을 바이패스 또는 연결시키도록 구성된 스위칭부(210);를 포함하는, 태양광 전지의 발전 효율 향상 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 스위칭 박스들과의 유선 통신시 상기 복수의 태양광 모듈과 상기 인버터를 연결하는 도선(L)을 이용하는, 태양광 전지의 발전 효율 향상 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 스위칭 박스들과의 무선 통신시 와이파이, LTE, 블루투스, 지그비 중 어느 하나인 방식을 이용하는, 태양광 전지의 발전 효율 향상 장치.
  5. 제 1 항에 기재된 태양광 전지의 발전 효율 향상 장치를 이용한 태양광 전지의 발전 효율 향상 방법으로서,
    제어부(100)가 복수의 스위칭 박스(2001 ~ 200n)에 파일롯 신호를 전송하는 단계;
    상기 제어부(100)가 복수의 스위칭 박스(2001 ~ 200n) 각각으로부터 감지신호를 수신하는 단계;
    상기 제어부(100)가 상기 수신된 감지신호로부터 태양광 모듈(B1, B2,...BN) 각각의 전류 또는 전압의 값을 인식하는 단계;
    상기 제어부(100)가 상기 태양광 모듈들의 전류 또는 전압의 값 중 상대적으로 다른 태양광 모듈의 전류 또는 전압에 비해 설정값 이상 낮은 값을 갖는 태양광 모듈이 존재하는 지의 여부를 결정하는 단계; 및
    상기 결정 단계에서 상대적으로 다른 태양광 모듈의 전류 또는 전압에 비해 설정값 이상 낮은 값을 갖는 태양광 모듈이 존재할 경우, 상기 제어부(100)가 해당 태양광 모듈과 연결된 스위칭 박스를 온 동작 시켜 해당 태양광 모듈을 바이패스 시키는 단계;를 포함하는, 태양광 전지의 발전 효율 향상 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 결정 단계에서 상대적으로 다른 태양광 모듈의 전류 또는 전압에 비해 설정값 이상 낮은 값을 갖는 태양광 모듈이 존재하지 않을 경우, 상기 제어부(100)가 모든 스위칭 박스를 오프 동작 시키는 단계를 포함하는, 태양광 전지의 발전 효율 향상 방법.
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