WO2024048850A1 - 태양광 발전용 차동전력 제어장치 - Google Patents

태양광 발전용 차동전력 제어장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2024048850A1
WO2024048850A1 PCT/KR2022/018531 KR2022018531W WO2024048850A1 WO 2024048850 A1 WO2024048850 A1 WO 2024048850A1 KR 2022018531 W KR2022018531 W KR 2022018531W WO 2024048850 A1 WO2024048850 A1 WO 2024048850A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
terminal
power control
solar module
differential power
switch
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/018531
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
양지혁
김준우
바타르블렉안크자야
Original Assignee
주식회사 나눔에너지
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 나눔에너지 filed Critical 주식회사 나눔에너지
Publication of WO2024048850A1 publication Critical patent/WO2024048850A1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30—Electrical components
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30—Electrical components
    • H02S40/34—Electrical components comprising specially adapted electrical connection means to be structurally associated with the PV module, e.g. junction boxes
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S50/00—Monitoring or testing of PV systems, e.g. load balancing or fault identification
    • H02S50/10—Testing of PV devices, e.g. of PV modules or single PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a power control device for solar power generation, and more specifically, to a differential power control device that processes power deviations between solar modules.
  • Solar power generation systems can be installed on the roof of a building, or as a building integrated photovoltaic system (BIPV).
  • BIPV building integrated photovoltaic system
  • the differential power processing converter only processes the power deviation between solar modules, enabling low-capacity design, and operates in a standby state when there is no output deviation between solar modules, so it can operate at full power. ) has the advantage of less power conversion loss compared to the optimizer that processes ).
  • Figure 1 is a circuit diagram showing the schematic configuration of a solar differential power control system according to the prior art.
  • photovoltaic modules (panels) (PVs) that produce power are connected in series with each other, and each differential power control converter (DPP) is connected in parallel to a pair of photovoltaic modules (PVs) to generate solar power.
  • DPP differential power control converter
  • the current path is varied to compensate for the current deviation between photovoltaic modules (PV).
  • one photovoltaic module (PV) is connected to two differential power control converters (DPP), so each photovoltaic module (PV) ultimately connects the wiring between adjacent photovoltaic modules (PVs) and two Wiring with two differential power control converters (DPP) is required.
  • DPP differential power control converters
  • devices such as Y connectors are used, but due to the nature of external connections, it is necessary to secure waterproof and dustproof performance, and many lines are exposed to the outside, making it difficult to organize the connections.
  • BIPV systems that are integrated with buildings, there is not much space for installation, which increases the difficulty of installing differential power control systems.
  • the present invention was developed to solve the problems of the prior art described above, and when applying a differential power control system, external wiring is simplified to ensure ease of installation, while also ensuring safety by shutting off power in the event of a fire.
  • the purpose is to provide a differential power control device for power generation.
  • the above object is to provide a differential power control device for solar power generation that compensates for the power difference between a pair of solar power modules according to an aspect of the present invention, wherein the first external power control device is connected to the negative output terminal of the first external solar power module. Terminals; a second terminal connected to the positive output terminal of the first solar module; a third terminal connected to the negative output terminal of the second external solar module; a fourth terminal connected to the positive output terminal of the second solar module; A first switch located between the first terminal and the fourth terminal to mediate electrical connection between the first solar module and the second solar module; a second switch connected between the second terminal and the third terminal; a third switch, one end of which is connected to the third terminal and the other end of which is connected to the second switch; and an inductor having one end connected to a first node located between the second switch and the third switch, and the other end connected to a second node located between the first terminal and the first switch.
  • This can be achieved by a differential power control device for solar power generation.
  • first and second terminals A third terminal and a fourth terminal provided for connection to an external first differential power control device; and a fifth terminal and a sixth terminal provided for connection to an external second differential power control device, wherein the first terminal is connected to the positive output terminal of the first solar module, and the second terminal is connected to the negative output terminal of the first solar module, and the third terminal is internally connected to the first terminal to connect the positive output terminal of the first solar module and the first differential power control device.
  • the fourth terminal is internally connected to the second terminal and mediates connection between the cathode output terminal of the first solar module and the first differential power control device
  • the fifth terminal is It is connected to the positive output terminal of the second external solar module through connection with the second differential power control device
  • the sixth terminal is connected to the second solar module through connection with the second differential power control device.
  • a differential power control device for solar power generation which is connected to the cathode output terminal of the optical module.
  • the second terminal and the fifth terminal may be internally connected to provide serial connection of the first solar module and the second solar module.
  • it may further include a first switch located between the second terminal and the fifth terminal to mediate electrical connection between the first solar module and the second solar module.
  • a second switch connected between the third terminal and the sixth terminal; a third switch, one end of which is connected to the sixth terminal and the other end of which is connected to the second switch; and an inductor having one end connected to a first node located between the second switch and the third switch and the other end connected to a second node located between the second terminal and the fifth terminal.
  • the above object is to provide a differential power control device for solar power generation that compensates for the power difference between a pair of solar power modules according to another aspect of the present invention, wherein the cathode output terminal of the external first solar module A first terminal provided for connection; A second terminal provided for connection to the positive output terminal of the second external solar module; A third terminal provided for connection to the positive terminal of the external first differential power control device; a fourth terminal provided for connection to the negative terminal of the first differential power control device; A fifth terminal provided for connection to the positive terminal of an external second differential power control device; and a sixth terminal provided for connection with the negative terminal of the second differential power control device, wherein the first terminal is internally connected to the fourth terminal, and the second terminal is internally connected to the fifth terminal.
  • the third terminal is connected to the positive output terminal of the first solar module through connection with the first differential power control device, and the sixth terminal is connected to the second differential power control device.
  • This can also be achieved by a differential power control device for solar power generation, which is connected to the negative output terminal of the second solar module through a connection.
  • first terminal and the second terminal may be internally connected to provide serial connection of the first solar module and the second solar module.
  • first terminal located between the first terminal and the second terminal, it may further include a first switch that mediates electrical connection between the first solar module and the second solar module.
  • a second switch connected between the third terminal and the sixth terminal; a third switch, one end of which is connected to the sixth terminal and the other end of which is connected to the second switch; And an inductor having one end connected to a first node located between the second switch and the third switch and the other end connected to a second node located between the first terminal and the second terminal.
  • the output of the solar module can be blocked inside the differential power control converter, thereby ensuring safety in the event of a fire.
  • the differential power control converter and the solar module are connected in series externally, and the external wiring is simplified by wiring in parallel inside the differential power control converter, thereby improving ease of installation.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing the schematic configuration of a solar differential power control system according to the prior art
  • Figure 2 is a circuit diagram showing the external wiring of a solar differential power control system to which the differential power control converter according to the first embodiment of the present invention is applied;
  • Figure 3 is a circuit diagram showing the internal configuration of a differential power control converter according to a first embodiment of the present invention applied to the system of Figure 2;
  • Figure 4 is a circuit diagram showing the external wiring of a solar differential power control system to which the differential power control converter according to the second embodiment of the present invention is applied;
  • Figure 5 is a circuit diagram showing the internal configuration of a differential power control converter according to a second embodiment of the present invention applied to the system of Figure 4;
  • Figure 6 is a circuit diagram showing the external wiring of a solar differential power control system to which the differential power control converter according to the third embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 7 is a circuit diagram showing the internal configuration of a differential power control converter according to a third embodiment of the present invention applied to the system of FIG. 6.
  • Figures 2 to 7 mainly show the wiring structure of the solar module and the differential power control device (converter) and the configuration of the differential power control device.
  • the inverter that converts direct current power to alternating current power and the differential power control device It is specified that the general configuration of the solar power generation system, such as the control unit that controls the operation, is not shown.
  • Figure 2 is a circuit diagram showing the external wiring of the solar differential power control system 1 to which the differential power control converter according to the first embodiment of the present invention is applied
  • Figure 3 is a circuit diagram showing the external wiring applied to the system 1 of Figure 2. This is a circuit diagram showing the internal configuration of the differential power control converter 10 according to the first embodiment of the invention.
  • each differential power control converter 10 is connected to two solar modules 15, and between the two solar modules 15, which must be connected in series for differential power control, From the outside, you can see that they are not connected to each other.
  • the differential power control converter 10 has terminals (T1, T2, Includes 4 (T3,T4).
  • the differential power control converter 10a is connected to the first to fourth positive and negative output terminals of the first solar module 15a and the second solar module 15b, respectively. Includes terminals (T1, T2, T3, T4).
  • the differential power control converter 10a has a first terminal T1 connected to the negative output terminal of the first solar module 15a located at the top, and a positive output terminal connected to the first solar module 15a.
  • the second terminal (T2), the third terminal (T3) connected to the negative output terminal of the second solar module (15b) located at the bottom, and the fourth terminal connected to the positive output terminal of the second solar module (15b) Includes (T4).
  • each differential power control converter 10 includes a power deviation compensation unit 110 and an output control switch 120 therein.
  • the power deviation compensation unit 110 is for compensating the power deviation between the two solar modules 15a and 15b connected to the differential power control converter 10a, and includes two switches 111 and 113 connected in series with each other. It includes two inductor elements (115).
  • Two switches 111 and 113 are installed at one end of the inductor 115 and set a current path between the solar modules 15a and 15b connected to the differential power control converter 10a. Looking at the specific connection relationship, the first switch 111 and the second switch 113 are connected in series between the second terminal T2 and the third terminal T3. That is, one end of the first switch 111 is connected to the second terminal T2 and the other end is connected to the second switch 113. One end of the second switch 113 is connected to the third terminal T3, and the other end is connected to the first switch 111.
  • one end of the inductor 115 is connected to the first node (n1) located between the first switch 111 and the second switch 113, and the other end is connected to the first terminal T1 and the output control switch 120. ) is connected to the second node (n2) located between.
  • the two switches 111 and 113 operate complementary to each other to compensate for the power difference between the solar modules 15a and 15b. For example, when the first switch 111 is on, the second switch 113 is turned off, and when the second switch 113 is on, the first switch 111 is turned off, resulting in a power difference between the solar modules 15a and 15b. A current path for compensation is established.
  • the output control switch 120 is located between the first terminal T1 and the fourth terminal T4, and mediates the electrical connection between the two solar modules 15a and 15b connected to the differential power control converter 10a. do.
  • the output control switch 120 inside the differential power control converter 10a is turned off, the serial connection between the first solar module 15a and the second solar module 15b connected to the bottom is disconnected. Through this, the output of a plurality of solar modules 15 connected in series to the bottom of the second solar module 15b, including the second solar module 15b and the third solar module 15c, is adjusted. You can block them together.
  • the switches 111 and 113 for power compensation are also controlled to be turned off, so that the output power of the second solar module 15b connected to the bottom of the serial connection is disconnected can be bypassed. Paths can also be blocked. That is, a differential power control operation is performed by allowing power compensation through control of the switches 111 and 113 only when the output control switch 120 is turned on and the output of the second solar module 15b connected at the bottom is allowed. .
  • the differential power control converter 10a is connected to the first solar module 15a connected to the top. It can receive power and perform operations.
  • Figure 4 is a circuit diagram showing the external wiring of the solar differential power control system 2 to which the differential power control converter according to the second embodiment of the present invention is applied
  • Figure 5 is a circuit diagram showing the external wiring applied to the system 2 of Figure 4. This is a circuit diagram showing the internal configuration of the differential power control converter 20 according to the second embodiment of the invention.
  • the differential power control converter 20 includes the power deviation compensation unit 210 and the output control switch 220 the same as the first embodiment. There is a difference in the external and internal wiring structures between the solar module 25 and the differential power control converter 20.
  • the differential power control converter 20b includes a first terminal (T21) and a second terminal (T22) provided for connection to the external first solar module 25b, and an external first differential power control device (20a).
  • the T21 terminal is connected to the positive output terminal of the first solar module 25b, and the T22 terminal is connected to the negative output terminal of the first solar module 25b, thereby generating the differential power control converter 20b.
  • the positive and negative output terminals of the first solar module 25b and the differential power control converter 20b may be directly connected to terminals T21 and T22 through connectors C21 and C22, respectively.
  • the differential power control converter 20b includes a first differential power control converter 20a connected to the top of the differential power control converter 20b through terminals T23, T24, T25, and T26, and a second differential power control converter connected to the bottom. Each is connected to (20c).
  • the T23 terminal is internally connected to the T21 terminal and mediates the connection between the positive output terminal of the first solar module 25b, which is directly connected to the differential power control converter 20b, and the first differential power control device 20a
  • the T24 terminal is internally connected to the T22 terminal and mediates the connection between the negative output terminal of the first solar module 25b and the first differential power control device 20a.
  • the T25 terminal is connected to the positive output terminal of the external second solar module 25c through connection with the second differential power control device 20c
  • the T26 terminal is connected to the second differential power control device 20c. It is connected to the cathode output terminal of the second solar module 25c through a connection.
  • the second solar module 25c connected to the bottom may be connected to the differential power control converter 20b through the second differential power control converter 20c located at the bottom through connectors C25 and C26. That is, the positive output terminal of the second solar module 25c can be connected to the T25 terminal through the C25 connector, and the negative output terminal of the second solar module 25c can be connected to the T26 terminal through the C26 connector.
  • the connection of the second solar module 25c is not shown in FIG. 5, but this means that the positive and negative output terminals of the first solar module 25b are connected to the first solar module 25b via the differential power control converter 20b. It can be identified by being connected to the differential power control converter 20a.
  • the T22 terminal and the T25 terminal are internally connected via the output control switch 220, so that the first solar module 25b and the second solar module 25c are connected in series within the differential power control converter 20b. provides.
  • the power deviation compensation unit 210 is installed at one end of the inductor 215 and includes two switches 211 and 213 to set the current path, and is connected to the differential power control converter via the second differential power control converter 20c. Including the output control switch 220 for limiting the output of the second solar module 25c connected to the bottom of 20b is the same as the above-described embodiment.
  • the first switch 211 and the second switch 213 are connected in series between the T23 terminal and the T26 terminal. That is, one end of the first switch 211 is connected to the T23 terminal and the other end is connected to the second switch 213. One end of the second switch 213 is connected to the T26 terminal and the other end is connected to the first switch 211. Meanwhile, one end of the inductor 215 is connected to the first node (n21) located between the first switch 211 and the second switch 213, and the other end is a node located between the T22 terminal and the T25 terminal, specifically It is connected to the second node (n22) located between the T22 terminal and the output control switch 220.
  • the output control switch 220 is located between the T22 terminal and the T25 terminal and mediates the electrical connection between the first solar module 25b and the second solar module 25c.
  • the switches 211 and 213 of the power deviation compensation unit 210 are operated in opposite directions to control the first solar module 25b and the second differential power control directly connected to the corresponding differential power control converter 20b.
  • the power deviation between the second solar modules 25c connected to the differential power control converter 20b through connection with the device 20c is compensated.
  • the output control switch 220 is turned off, the serial connection between the first solar module 25b and the second solar module 25c is disconnected, including the second solar module 25c.
  • the output of a plurality of solar modules 25 connected to the bottom of 25c) can be blocked together.
  • the switches 211 and 213 for power compensation are also turned off, so that the output power of the second solar module 25c that is disconnected in series can be bypassed. Paths can be blocked.
  • each differential power control converter 20a, 20b, and 20c may be implemented with wires or a printed circuit board (PCB).
  • PCB printed circuit board
  • connection is shown only for one solar module 25b in FIG. 5, but differential power control is performed for other solar modules 25a and 25c in the same manner as for the solar module 25b.
  • it can be connected to converters (20a, 20b, 20c), etc.
  • Figure 6 is a circuit diagram showing the external wiring of the solar differential power control system (3) to which the differential power control converter according to the third embodiment of the present invention is applied, and Figure 7 is applied to the system (3) of Figure 6.
  • This is a circuit diagram showing the internal configuration of the differential power control converter 30 according to the third embodiment of the present invention.
  • the first solar module 25b is connected to the differential power control converter (25b) through connectors C21 and C22. It is directly connected to 20b), and the second solar module 25c is connected via the second differential power control converter 20c connected to the bottom through connectors C25 and C26.
  • the solar differential power control system 3 according to the third embodiment is similar to the above-described second solar power control system 3 in the form of connection between the solar module 35 and the differential power control converter 30. There is a difference from the embodiment.
  • the differential power control converter 30b is located at the upper end of the two solar modules 35a and 35b that must be connected to the differential power control converter 30b.
  • T31 terminal provided for connection with the negative output terminal of the connected first solar module 35a
  • T32 terminal provided for connection with the positive output terminal of the second solar module 35b located at the bottom
  • top T33 terminal provided for connection with the positive terminal of the external first differential power control converter 30a connected to the T34 terminal provided for connection with the negative terminal of the first differential power control converter 30a
  • bottom Includes a T35 terminal provided for connection with the positive terminal of the external second differential power control converter 30c connected to the terminal, and a T36 terminal provided for connection with the negative terminal of the second differential power control converter 30c. do.
  • the T31 terminal is connected to the T34 terminal, and the T32 terminal is connected to the T35 terminal.
  • the T33 terminal is connected to the positive output terminal of the first solar module 35a through connection with the first differential power control converter 30a, and the T36 terminal is connected to the second differential power control converter 30c. It is connected to the cathode output terminal of the second solar module 35b through an intermediary.
  • the T31 terminal and the T32 terminal are connected to each other through the output control switch 320 inside the differential power control converter 30b to form a serial connection between the first solar module 35a and the second solar module 35b. provides.
  • the negative output terminal of the first solar module 35a located at the top of the two solar modules 35a and 35b to be connected to the differential power control converter 30b receives differential power through the C31 connector. It is directly connected to the T31 terminal of the control converter 30b, and the positive output terminal of the first solar module 35a is connected to the T33 terminal through the first differential power control converter 30a connected to the top. That is, the positive output terminal of the first solar module 35a can be connected to the differential power control converter 30b by being connected to the first differential power control converter 30a at the top through the C33 connector.
  • the positive output terminal of the solar module 35a is connected to the first differential power control converter 30a, but this means that the positive output terminal of the second solar module 35b located at the bottom is connected to the C35 connector. It can be seen that it is also connected to the positive terminal of the second differential power control converter 30c.
  • the positive output terminal of the second solar module 35b is directly connected to the T32 terminal of the differential power control converter 30b through the C32 connector.
  • the cathode output terminal of the second solar module 35b is connected to the T36 terminal through the second differential power control converter 30c connected to the bottom. That is, the cathode output terminal of the second solar module 35b can be connected to the differential power control converter 30b by being connected to the second differential power control converter 30c through the C36 connector.
  • the cathode output terminal of the second solar module 35b is connected to the second differential power control converter 30c connected to the bottom, but this is the cathode of the first solar module 35a located at the top. It can be seen that the output terminal is also connected to the negative terminal of the first differential power control converter 30a through the C34 connector.
  • the power deviation compensation unit 310 is installed at one end of the inductor 315 and includes two switches 311 and 313 to set the current path, and limits the output of the second solar module 35b located at the bottom. Including the output control switch 320 for is the same as the above-described embodiment.
  • the first switch 311 and the second switch 313 of the power deviation compensation unit 310 are connected in series between the T33 terminal and the T36 terminal. connected. That is, one end of the first switch 311 is connected to the T33 terminal and the other end is connected to the second switch 313. One end of the second switch 313 is connected to the T36 terminal and the other end is connected to the first switch 311.
  • one end of the inductor 315 is connected to the first node (n31) located between the first switch 311 and the second switch 313, and the other end is a node located between the T31 terminal and the T33 terminal, specifically , it is connected to the second node (n32) located between the T31 terminal and the output control switch 320.
  • the output control switch 320 is located between the T31 terminal and the T32 terminal and mediates the electrical connection between the first solar module 35a and the second solar module 35b.
  • the switches 311 and 313 of the power deviation compensation unit 310 are operated opposite to each other to connect the first solar module 35a and the second solar module ( 35b) Compensate for power deviation between
  • the output control switch 320 is turned off, the serial connection between the first solar module 35a and the second solar module 35b is disconnected, and the second solar module connected to the bottom of the differential power control converter 30b is disconnected. The output of module 35b is blocked.
  • the switches 311 and 313 for power compensation are also turned off, so that the output power of the second solar module 35b that is disconnected in series can be bypassed. Paths can be blocked.
  • the present invention safety in the event of a fire can be ensured by blocking the output of the solar module inside the differential power control converter, and externally, the differential power control converter and the solar module are connected in series.
  • the external wiring is simplified by wiring parallel connections inside the differential power control converter, thereby improving ease of installation.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 태양광 발전용 차동전력 제어장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 태양광 발전용 차동전력 제어장치는, 외부의 제1 태양광 모듈의 음극 출력단자와 접속되는 제1 단자; 상기 제1 태양광 모듈의 양극 출력단자와 접속되는 제2 단자; 외부의 제2 태양광 모듈의 음극 출력단자와 접속되는 제3 단자; 상기 제2 태양광 모듈의 양극 출력단자와 접속되는 제4 단자; 상기 제1 단자와 상기 제4 단자 사이에 위치하여, 상기 제1 태양광 모듈과 상기 제2 태양광 모듈의 전기적 연결을 매개하는 제1 스위치; 상기 제2 단자와 상기 제3 단자 사이에 연결되는 제2 스위치; 일단은 상기 제3 단자에 연결되고, 타단은 상기 제2 스위치와 연결되는 제3 스위치; 및 일단은 상기 제2 스위치와 상기 제3 스위치 사이에 위치하는 제1 노드에 연결되고, 타단은 상기 제1 단자와 상기 제1 스위치 사이에 위치하는 제2 노드에 연결되는 인덕터를 포함한다.

Description

태양광 발전용 차동전력 제어장치
본 발명은 태양광 발전용 전력 제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 태양광 모듈간의 전력 편차를 처리하는 차동전력 제어장치에 관한 것이다.
전 세계적으로 환경오염 및 자원고갈 문제로 인하여 신재생 에너지의 비중이 확대되고 있는 가운데, 신재생 에너지원의 하나인 태양광 발전도 지속적으로 그 수요가 늘고 있다. 태양광 발전 시스템은 건물의 옥상, 지붕에 설치되거나 건물 일체형(Building Integrated Photovoltaic System, BIPV)으로 설치될 수 있다.
태양광 발전 시스템 수요 증대와 함께 태양광 전력을 제어하는 방식에 관한 기술개발도 다방면으로 이루어지고 있다. 그 중, 차동전력 제어 컨버터(Differential Power Processing converter)는 태양광 모듈간의 전력 편차만을 처리하므로 저용량 설계가 가능하고 태양광 모듈간 출력 편차가 존재하지 않을 때에는 대기 상태로 동작하므로 기존 풀 파워(full power)를 처리하는 옵티마이저 대비 전력변환 손실이 적은 장점이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 태양광 차동 전력제어 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 회로도이다.
도 1을 참조하면, 전력을 생산하는 태양광 모듈(패널)(PV)은 서로 직렬로 연결되고, 각 차동 전력제어 컨버터(DPP)는 한 쌍의 태양광 모듈(PV)에 병렬로 연결되어 태양광 모듈(PV)간 생산 전력의 차이에 따라 전류의 경로를 가변하여 태양광 모듈(PV) 간의 전류 편차를 보상하게 된다.
이와 같이 종래 시스템 구성에 따르면, 하나의 태양광 모듈(PV)은 두 개의 차동 전력제어 컨버터(DPP)와 연결되므로, 결국 각 태양광 모듈(PV)은 인접한 태양광 모듈(PV)간의 결선과 2개의 차동 전력제어 컨버터(DPP)와의 결선이 필요하다. 이처럼 복수로 분기되는 결선을 위하여 Y 커넥터 등의 기구를 사용하는데, 외부 결선 특성상 방수, 방진 성능의 확보가 필요하고 외부로 노출되는 선이 다수 발생되어 결선을 정리하는데 많은 어려움이 존재한다. 특히 건물과 일체화되는 BIPV 시스템의 경우 설치 공간의 여유가 많지 않아 차동 전력제어 시스템의 설치 어려움이 가중되는 문제가 있다.
한편, 최근 태양광 발전 시스템의 설치와 함께 안전성 확보에 관한 기준도 강화되고 있다. BIPV 시스템의 경우 태양광 발전 시스템에 화재가 발생되면 건물 전체의 화재로 이어질 수 있어 안전 관리가 더욱 필요하다. 기존 모듈에서 생산되는 전력 전부를 처리하는 풀 파워 옵티마이저의 경우 각 태양광 모듈과 직렬로 연결되기 때문에 화재 발생시 전력을 차단하는 것이 용이하지만, 차동 전력제어 시스템은 도 1과 같이 DPP가 PV에 병렬로 연결되는 구조로서, 기본적인 결선으로는 PV의 출력을 차단할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 전술된 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 차동 전력제어 시스템 적용시 외부 결선을 단순화하여 설치의 용이성을 확보하면서도, 화재 발생시 전력 차단을 수행하여 안전성을 확보할 수 있는 태양광 발전용 차동전력 제어장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기한 목적은 본 발명의 일 양태에 따른 한 쌍의 태양광 모듈 간의 전력 편차를 보상하는 태양광 발전용 차동전력 제어장치에 있어서, 외부의 제1 태양광 모듈의 음극 출력단자와 접속되는 제1 단자; 상기 제1 태양광 모듈의 양극 출력단자와 접속되는 제2 단자; 외부의 제2 태양광 모듈의 음극 출력단자와 접속되는 제3 단자; 상기 제2 태양광 모듈의 양극 출력단자와 접속되는 제4 단자; 상기 제1 단자와 상기 제4 단자 사이에 위치하여, 상기 제1 태양광 모듈과 상기 제2 태양광 모듈의 전기적 연결을 매개하는 제1 스위치; 상기 제2 단자와 상기 제3 단자 사이에 연결되는 제2 스위치; 일단은 상기 제3 단자에 연결되고, 타단은 상기 제2 스위치와 연결되는 제3 스위치; 및 일단은 상기 제2 스위치와 상기 제3 스위치 사이에 위치하는 제1 노드에 연결되고, 타단은 상기 제1 단자와 상기 제1 스위치 사이에 위치하는 제2 노드에 연결되는 인덕터를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 차동전력 제어장치에 의해서 달성될 수 있다.
또한, 상기한 목적은 본 발명의 또 다른 양태에 따른 한 쌍의 태양광 모듈 간의 전력 편차를 보상하는 태양광 발전용 차동전력 제어장치에 있어서, 외부의 제1 태양광 모듈과의 접속을 위하여 마련되는 제1 단자 및 제 2단자; 외부의 제1 차동전력 제어장치와의 접속을 위하여 마련되는 제3 단자 및 제4 단자; 및 외부의 제2 차동전력 제어장치와의 접속을 위하여 마련되는 제5 단자 및 제6 단자를 포함하며, 상기 제1 단자는 상기 제1 태양광 모듈의 양극 출력단자와 접속되고, 상기 제2 단자는 상기 제1 태양광 모듈의 음극 출력단자와 접속되며, 상기 제3 단자는 상기 제1 단자와 내부적으로 연결되어 상기 제1 태양광 모듈의 상기 양극 출력단자와 상기 제1 차동전력 제어장치와의 연결을 매개하고, 상기 제4 단자는 상기 제2 단자와 내부적으로 연결되어 상기 제1 태양광 모듈의 상기 음극 출력단자와 상기 제1 차동전력 제어장치와의 연결을 매개하며, 상기 제5 단자는 상기 제2 차동전력 제어장치와의 접속을 매개로 외부의 제2 태양광 모듈의 양극 출력단자와 연결되며, 상기 제6 단자는 상기 제2 차동전력 제어장치와의 접속을 매개로 상기 제2 태양광 모듈의 음극 출력단자와 연결되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 차동전력 제어장치에 의해서 달성될 수 있다.
여기서, 상기 제2 단자와 상기 제5 단자는 내부적으로 연결되어 상기 제1 태양광 모듈과 상기 제2 태양광 모듈의 직렬 연결을 제공할 수 있다.
또한, 상기 제2 단자와 상기 제5 단자 사이에 위치하여, 상기 제1 태양광 모듈과 상기 제2 태양광 모듈의 전기적 연결을 매개하는 제1 스위치를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제3 단자와 상기 제6 단자 사이에 연결되는 제2 스위치; 일단은 상기 제6 단자에 연결되고, 타단은 상기 제2 스위치와 연결되는 제3 스위치; 및 일단은 상기 제2 스위치와 상기 제3 스위치 사이에 위치하는 제1 노드에 연결되고, 타단은 상기 제2 단자와 상기 제5 단자 사이에 위치하는 제2 노드에 연결되는 인덕터를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기한 목적은, 본 발명의 또 다른 양태에 따른 한 쌍의 태양광 모듈 간의 전력 편차를 보상하는 태양광 발전용 차동전력 제어장치에 있어서, 외부의 제1 태양광 모듈의 음극 출력단자와의 접속을 위하여 마련되는 제1 단자; 외부의 제2 태양광 모듈의 양극 출력단자와의 접속을 위하여 마련되는 제2 단자; 외부의 제1 차동전력 제어장치의 양극 단자와의 접속을 위하여 마련되는 제3 단자; 상기 제1 차동전력 제어장치의 음극 단자와의 접속을 위하여 마련되는 제4 단자; 외부의 제2 차동전력 제어장치의 양극 단자와의 접속을 위하여 마련되는 제5 단자; 및 상기 제2 차동전력 제어장치의 음극 단자와의 접속을 위하여 마련되는 제6 단자을 포함하고, 상기 제1 단자는 상기 제4 단자와 내부적으로 연결되고, 상기 제2 단자는 상기 제5 단자와 내부적으로 연결되며, 상기 제3 단자는 상기 제1 차동전력 제어장치와의 접속을 매개로 상기 제1 태양광 모듈의 양극 출력단자와 연결되고, 상기 제6 단자는 상기 제2 차동전력 제어장치와의 접속을 매개로 상기 제2 태양광 모듈의 음극 출력단자와 연결되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 차동전력 제어장치에 의해서도 달성될 수 있다.
여기서, 상기 제1 단자와 상기 제2 단자는 내부적으로 연결되어 상기 제1 태양광 모듈과 상기 제2 태양광 모듈의 직렬 연결을 제공할 수 있다.
그리고, 상기 제1 단자와 상기 제2 단자 사이에 위치하여, 상기 제1 태양광 모듈과 상기 제2 태양광 모듈의 전기적 연결을 매개하는 제1 스위치를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제3 단자와 상기 제6 단자 사이에 연결되는 제2 스위치; 일단은 상기 제6 단자에 연결되고, 타단은 상기 제2 스위치와 연결되는 제3 스위치; 및 일단은 상기 제2 스위치와 상기 제3 스위치 사이에 위치하는 제1 노드에 연결되고, 타단은 상기 제1 단자와 상기 제2 단자 사이에 위치하는 제2 노드에 연결되는 인덕터를 포함할 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 차동 전력제어 컨버터 내부에서 태양광 모듈의 출력을 차단할 수 있도록 하여 화재 발생시 안전성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 외부에서는 차동 전력제어 컨버터와 태양광 모듈이 직렬 형태로 결선되고, 차동 전력제어 컨버터 내부에서 병렬 연결을 결선함으로써 외부 결선이 단순해지므로 설치 용이성이 향상된다.
도 1은 종래기술에 따른 태양광 차동 전력제어 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 회로도;
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차동 전력제어 컨버터가 적용되는 태양광 차동 전력제어 시스템의 외부 결선을 나타낸 회로도;
도 3은 도 2의 시스템에 적용되는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차동 전력제어 컨버터의 내부 구성을 나타낸 회로도;
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 차동 전력제어 컨버터가 적용되는 태양광 차동 전력제어 시스템의 외부 결선을 나타낸 회로도;
도 5는 도 4의 시스템에 적용되는 본 발명의 제2 실시예에 따른 차동 전력제어 컨버터의 내부 구성을 나타낸 회로도;
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 차동 전력제어 컨버터가 적용되는 태양광 차동 전력제어 시스템의 외부 결선을 나타낸 회로도; 및
도 7은 도 6의 시스템에 적용되는 본 발명의 제3 실시예에 따른 차동 전력제어 컨버터의 내부 구성을 나타낸 회로도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예들에 대하여 설명하기로 한다. 다만 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.
참고로, 도 2 내지 도 7은 태양광 모듈과 차동 전력제어 장치(컨버터)의 결선 구조 및 차동 전력제어 장치의 구성을 주로 나타낸 것으로서, 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터, 차동 전력제어 장치의 동작을 제어하는 제어부 등 태양광 발전 시스템의 일반 구성은 도시되지 않았음을 명시한다.
또한, 도면 표현의 편의상 2개 또는 3개의 태양광 모듈과 차동 전력제어 컨버터가 결합된 태양광 차동 전력제어 시스템을 도시하였으나, 더 많은 개수의 태양광 모듈 및 차동 전력제어 컨버터가 도면에 표시된 것과 동일한 방식으로 결합될 수 있음은 물론이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차동 전력제어 컨버터가 적용되는 태양광 차동 전력제어 시스템(1)의 외부 결선을 나타낸 회로도이고, 도 3은 도 2의 시스템(1)에 적용되는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차동 전력제어 컨버터(10)의 내부 구성을 나타낸 회로도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 각 차동 전력제어 컨버터(10)는 2개의 태양광 모듈(15)과 각각 연결되되, 차동 전력제어를 위하여 서로 직렬 연결되어야 하는 2개의 태양광 모듈(15) 간에는 외부에서는 서로 결선되어 있지 않음을 확인할 수 있다.
이에, 차동 전력제어 컨버터(10)는 컨버터 내부에서 2개의 태양광 모듈(15) 간의 직렬 연결을 제공하기 위하여, 2개의 태양광 모듈(15)의 출력과 각각 연결될 수 있는 단자(T1,T2,T3,T4) 4개를 포함한다.
예컨대, 도 3을 참조하면, 차동 전력제어 컨버터(10a)는 제1 태양광 모듈(15a)과 제2 태양광 모듈(15b)의 양극 출력단자 및 음극 출력단자와 각각 연결될 수 있는 제1 내지 4 단자(T1,T2,T3,T4)를 포함한다.
즉, 차동 전력제어 컨버터(10a)는 상단에 위치한 제1 태양광 모듈(15a)의 음극 출력단자와 접속되는 제1 단자(T1), 제1 태양광 모듈(15a)의 양극 출력단자와 접속되는 제2 단자(T2), 하단에 위치한 제2 태양광 모듈(15b)의 음극 출력단자와 접속되는 제3 단자(T3), 제2 태양광 모듈(15b)의 양극 출력단자와 접속되는 제4 단자(T4)를 포함한다.
또한, 각 차동 전력제어 컨버터(10)는 내부에 전력편차 보상부(110)와 출력제어 스위치(120)를 포함한다.
전력편차 보상부(110)는 해당 차동 전력제어 컨버터(10a)와 연결된 2개의 태양광 모듈(15a,15b) 간 전력 편차를 보상하기 위한 것으로, 서로 직렬로 연결되는 2개의 스위치(111,113)와 한 개의 인덕터(115) 소자를 포함한다.
2개의 스위치(111,113)는 인덕터(115)의 일단에 설치되며, 차동 전력제어 컨버터(10a)에 연결된 태양광 모듈(15a,15b) 사이의 전류 경로를 설정한다. 구체적인 연결관계를 살펴보면, 제1 스위치(111)와 제2 스위치(113)는 제2 단자(T2)와 제3 단자(T3) 사이에 서로 직렬로 연결된다. 즉, 제1 스위치(111)의 일단은 제2 단자(T2)에 연결되고 타단은 제2 스위치(113)와 연결된다. 제2 스위치(113)의 일단은 제3 단자(T3)에 연결되고, 타단은 제1 스위치(111)와 연결된다. 한편, 인덕터(115)의 일단은 제1 스위치(111)와 제2 스위치(113) 사이에 위치하는 제1 노드(n1)에 연결되고, 타단은 제1 단자(T1)와 출력제어 스위치(120) 사이에 위치하는 제2 노드(n2)에 연결된다.
제어부(미도시)의 제어에 따라 2개의 스위치(111,113)는 서로 상보적으로 동작하여, 태양광 모듈(15a,15b) 간 전력 편차를 보상한다. 예컨대, 제1 스위치(111)가 on 되면 제2 스위치(113)는 off되고, 제2 스위치(113)가 on 되면 제1 스위치(111)는 off 되어 태양광 모듈(15a,15b) 간 전력 편차 보상을 위한 전류 경로가 설정된다.
출력제어 스위치(120)는 제1 단자(T1)와 제4 단자(T4) 사이에 위치하여, 해당 차동 전력제어 컨버터(10a)에 연결된 2개의 태양광 모듈(15a,15b) 간의 전기적 연결을 매개한다. 차동 전력제어 컨버터(10a) 내부의 출력제어 스위치(120)가 off 되면 제1 태양광 모듈(15a)과 하단에 연결된 제2 태양광 모듈(15b) 간의 직렬 연결이 해제된다. 이를 통하여, 제2 태양광 모듈(15b)을 비롯하여, 제3 태양광 모듈(15c)을 포함한 제2 태양광 모듈(15b)의 하단에 직렬로 연결되는 복수의 태양광 모듈(15)의 출력을 함께 차단할 수 있다.
한편, 출력제어 스위치(120)의 off시, 전력보상을 위한 스위치(111,113)도 함께 오프되도록 제어함으로써 직렬 연결이 해제된 하단에 연결된 제2 태양광 모듈(15b)의 출력 전력이 우회될 수 있는 경로도 차단할 수 있다. 즉, 출력제어 스위치(120)가 on 되어 하단에 연결된 제2 태양광 모듈(15b)의 출력이 허용된 때에만 스위치(111,113) 제어를 통한 전력 보상이 이루어지도록 함으로써 차동 전력제어 동작이 수행되도록 한다.
한편, 출력제어 스위치(120)가 off 되어 하단에 연결된 제2 태양광 모듈(15b)의 직렬 연결이 해제된 경우, 차동 전력제어 컨버터(10a)는 상단에 연결된 제1 태양광 모듈(15a)로부터 전력을 받아 동작을 수행할 수 있다.
이와 같이, 차동 전력제어 컨버터(10) 내부에서 태양광 모듈(15) 간의 결선을 제공하여 외부 결선이 단순화되며, 차동 전력제어 컨버터(10) 내부에 마련된 출력제어 스위치(120)를 통하여 하단에 연결된 태양광 모듈(15)의 출력 차단 여부를 제어함으로써, 건물에 긴급상황 발생시 안전성을 확보할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 차동 전력제어 컨버터가 적용되는 태양광 차동 전력제어 시스템(2)의 외부 결선을 나타낸 회로도이고, 도 5는 도 4의 시스템(2)에 적용되는 본 발명의 제2 실시예에 따른 차동 전력제어 컨버터(20)의 내부 구성을 나타낸 회로도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 각 태양광 모듈(25)에서 나오는 전선은 모두 외부 추가 결선 없이 차동 전력제어 컨버터(20)로 각각 연결된다.
차동 전력제어 컨버터(20)의 내부를 살펴보면, 전력편차 보상부(210)와 출력제어 스위치(220)를 포함하는 것은 제1 실시예와 동일하나. 태양광 모듈(25)과 차동 전력제어 컨버터(20) 간의 외부 및 내부 결선 구조에 차이가 있다.
이하, 차동 전력제어 컨버터(20b)를 기준으로 외부 결선 구조를 살펴보기로 한다. 차동 전력제어 컨버터(20b)는 외부의 제1 태양광 모듈(25b)과의 접속을 위하여 마련되는 제1 단자(T21)와 제2 단자(T22), 외부의 제1 차동전력 제어장치(20a)와의 접속을 위하여 마련되는 제3 단자(T23)와 제4 단자(T24), 외부의 제2 차동전력 제어장치(20c)와의 접속을 위하여 마련되는 제5 단자(T25)와 제6 단자(T26)로 총 6개의 단자(T21~T26)를 포함한다.
도 5를 참조하면, T21 단자는 제1 태양광 모듈(25b)의 양극 출력단자와 접속되고, T22 단자는 제1 태양광 모듈(25b)의 음극 출력단자와 접속됨으로써, 차동 전력제어 컨버터(20b)는 T21 단자와 T22 단자를 통하여 제1 태양광 모듈(25b)과 직접 연결된다. 여기서, 제1 태양광 모듈(25b)의 양극 출력단자 및 음극 출력단자와 차동 전력제어 컨버터(20b)는 각각 T21,T22 단자에 C21,C22 커넥터를 통하여 직접 연결될 수 있다.
한편, 차동 전력제어 컨버터(20b)는 T23, T24, T25, T26 단자를 통하여 차동 전력제어 컨버터(20b)의 상단에 연결된 제1 차동 전력제어 컨버터(20a)와 하단에 연결된 제2 차동 전력제어 컨버터(20c)와 각각 연결된다.
여기서, T23 단자는 T21 단자와 내부적으로 연결되어 차동 전력제어 컨버터(20b)와 직접 연결된 제1 태양광 모듈(25b)의 양극 출력단자와 제1 차동전력 제어장치(20a)와의 연결을 매개하고, T24 단자는 T22 단자와 내부적으로 연결되어 제1 태양광 모듈(25b)의 음극 출력단자와 제1 차동전력 제어장치(20a)와의 연결을 매개한다. 한편, T25 단자는 제2 차동전력 제어장치(20c)와의 접속을 매개로 외부의 제2 태양광 모듈(25c)의 양극 출력단자와 연결되며, T26 단자는 제2 차동전력 제어장치(20c)와의 접속을 매개로 제2 태양광 모듈(25c)의 음극 출력단자와 연결된다.
이때, 하단에 연결된 제2 태양광 모듈(25c)은 커넥터 C25와 C26을 통하여 하단에 위치한 제2 차동 전력제어 컨버터(20c)를 매개로 차동 전력제어 컨버터(20b)와 연결될 수 있다. 즉, 제2 태양광 모듈(25c)의 양극 출력단자는 C25 커넥터를 통하여 T25 단자에 연결될 수 있으며, 제2 태양광 모듈(25c)의 음극 출력단자는 C26 커넥터를 통하여 T26 단자에 연결될 수 있다. 참고로, 도 5에서 제2 태양광 모듈(25c)의 연결은 도시되지 않았으나, 이는 제1 태양광 모듈(25b)의 양극 출력단자와 음극 출력단자가 차동 전력제어 컨버터(20b)를 매개로 제1 차동 전력제어 컨버터(20a)와 연결되는 것을 통해 파악할 수 있다.
또한, T22 단자와 T25 단자는 출력제어 스위치(220)를 매개로 내부적으로 연결되어 차동 전력제어 컨버터(20b) 내부에서 제1 태양광 모듈(25b)과 제2 태양광 모듈(25c)의 직렬 연결을 제공한다.
한편, 전력편차 보상부(210)는 인덕터(215)의 일단에 설치되어 전류 경로를 설정하는 2개의 스위치(211,213)를 포함하고, 제2 차동 전력제어 컨버터(20c)를 매개로 차동 전력제어 컨버터(20b)의 하단에 연결되는 제2 태양광 모듈(25c)의 출력을 제한하기 위한 출력제어 스위치(220)를 포함하는 것은 전술된 실시예와 동일하다.
차동 전력제어 컨버터(20b) 내부에서의 구체적인 연결관계를 살펴보면, 제1 스위치(211)와 제2 스위치(213)는 T23 단자와 T26 단자 사이에 서로 직렬로 연결된다. 즉, 제1 스위치(211)의 일단은 T23 단자에 연결되고 타단은 제2 스위치(213)와 연결된다. 제2 스위치(213)의 일단은 T26 단자에 연결되고 타단은 제1 스위치(211)와 연결된다. 한편, 인덕터(215)의 일단은 제1 스위치(211)와 제2 스위치(213) 사이에 위치하는 제1 노드(n21)에 연결되고, 타단은 T22 단자와 T25 단자 사이에 위치하는 노드, 구체적으로 T22 단자와 출력제어 스위치(220) 사이에 위치하는 제2 노드(n22)에 연결된다.
출력제어 스위치(220)는 T22 단자와 T25 단자 사이에 위치하여, 제1 태양광 모듈(25b)과 제2 태양광 모듈(25c) 간의 전기적 연결을 매개한다.
전술된 실시예와 동일하게, 전력편차 보상부(210)의 스위치(211,213)은 서로 반대로 동작되어 해당 차동 전력제어 컨버터(20b)와 직접 연결된 제1 태양광 모듈(25b)과 제2 차동전력 제어장치(20c)와의 접속을 매개로 차동 전력제어 컨버터(20b)에 연결된 제2 태양광 모듈(25c) 간의 전력 편차를 보상한다. 또한, 출력제어 스위치(220)를 off 하면 제1 태양광 모듈(25b)과 제2 태양광 모듈(25c) 간의 직렬 연결이 해제되어 제2 태양광 모듈(25c)을 비롯하여 제2 태양광 모듈(25c)의 하단에 연결된 복수의 태양광 모듈(25)의 출력을 함께 차단할 수 있다.
또한, 전술된 실시예와 마찬가지로 출력제어 스위치(220)의 off시, 전력보상을 위한 스위치(211,213)도 함께 오프함으로써 직렬 연결이 해제된 제2 태양광 모듈(25c)의 출력 전력이 우회될 수 있는 경로를 차단할 수 있다.
여기서, 각 차동 전력제어 컨버터(20a,20b,20c)의 내부 회로 구성은 전선 또는 기판 회로(PCB) 등으로 구현될 수 있다.
참고로, 표현의 간략화를 위하여 도 5에서 하나의 태양광 모듈(25b)에 대해서만 연결을 도시하였으나, 다른 태양광 모듈(25a,25c)에 대해서도 태양광 모듈(25b)과 동일한 방식으로 차동 전력제어 컨버터(20a,20b,20c) 등과 연결될 수 있음은 물론이다.
이어서, 도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 차동 전력제어 컨버터가 적용되는 태양광 차동 전력제어 시스템(3)의 외부 결선을 나타낸 회로도이고, 도 7은 도 6의 시스템(3)에 적용되는 본 발명의 제3 실시예에 따른 차동 전력제어 컨버터(30)의 내부 구성을 나타낸 회로도이다.
전술된 제2 실시예에서는, 차동 전력제어 컨버터(20b)에 연결되어야 하는 2개의 태양광 모듈(25b,25c) 중 제1 태양광 모듈(25b)은 C21,C22 커넥터를 통하여 차동 전력제어 컨버터(20b)에 직접 연결되고, 제2 태양광 모듈(25c)은 C25,C26 커넥터를 통하여 하단에 연결되는 제2 차동 전력제어 컨버터(20c)를 매개로 연결되었다.
그러나, 도 6 및 도 7을 참조하면, 제3 실시예에 따른 태양광 차동 전력제어 시스템(3)은 태양광 모듈(35)과 차동 전력제어 컨버터(30)와의 결선 형태에 있어서 전술된 제2 실시예와 차이가 존재한다.
차동 전력제어 컨버터(30b)를 기준으로 살펴보면, 제3 실시예에 따른 차동 전력제어 컨버터(30b)는 차동 전력제어 컨버터(30b)에 연결되어야 하는 2개의 태양광 모듈(35a,35b) 중 상단에 연결되는 제1 태양광 모듈(35a)의 음극 출력단자와의 접속을 위하여 마련되는 T31 단자, 하단에 위치한 제2 태양광 모듈(35b)의 양극 출력단자와의 접속을 위하여 마련되는 T32 단자, 상단에 연결되는 외부의 제1 차동 전력제어 컨버터(30a)의 양극 단자와의 접속을 위하여 마련되는 T33 단자, 제1 차동 전력제어 컨버터(30a)의 음극 단자와의 접속을 위하여 마련되는 T34 단자, 하단에 연결되는 외부의 제2 차동 전력제어 컨버터(30c)의 양극 단자와의 접속을 위하여 마련되는 T35 단자, 제2 차동 전력제어 컨버터(30c)의 음극 단자와의 접속을 위하여 마련되는 T36 단자를 포함한다.
여기서, 차동 전력제어 컨버터(30b)의 내부에서 T31 단자는 T34 단자와 서로 연결되고, T32 단자는 T35 단자와 서로 연결된다. 또한, T33 단자는 제1 차동 전력제어 컨버터(30a)와의 접속을 매개로 제1 태양광 모듈(35a)의 양극 출력단자와 연결되며, T36 단자는 제2 차동 전력제어 컨버터(30c)와의 접속을 매개로 제2 태양광 모듈(35b)의 음극 출력단자와 연결된다.
한편, T31 단자와 T32 단자는 차동 전력제어 컨버터(30b)의 내부에서 출력제어 스위치(320)를 매개로 서로 연결되어 제1 태양광 모듈(35a)과 제2 태양광 모듈(35b) 간의 직렬 연결을 제공한다.
이처럼, 제3 실시예에서는 차동 전력제어 컨버터(30b)에 연결되어야 하는 2개의 태양광 모듈(35a,35b) 중 상단에 위치한 제1 태양광 모듈(35a)의 음극 출력단자는 C31 커넥터를 통하여 차동 전력제어 컨버터(30b)의 T31 단자에 직접 연결되고, 제1 태양광 모듈(35a)의 양극 출력단자는 상단에 연결되는 제1 차동 전력제어 컨버터(30a)를 매개로 T33 단자에 연결된다. 즉, 제1 태양광 모듈(35a)의 양극 출력단자는 C33 커넥터를 통하여 상단의 제1 차동 전력제어 컨버터(30a)와 연결됨으로써 차동 전력제어 컨버터(30b)에 연결될 수 있다. 참고로, 태양광 모듈(35a)의 양극 출력단자가 제1 차동 전력제어 컨버터(30a)에 연결되는 것은 도시되지 않았으나, 이는 하단에 위치한 제2 태양광 모듈(35b)의 양극 출력단자가 C35 커넥터를 통하여 제2 차동 전력제어 컨버터(30c)의 양극 단자에도 연결되는 것을 통해 파악할 수 있다.
또한, 제2 태양광 모듈(35b)의 양극 출력단자는 C32 커넥터를 통하여 차동 전력제어 컨버터(30b)의 T32 단자에 직접 연결된다. 제2 태양광 모듈(35b)의 음극 출력단자는 하단에 연결된 제2 차동 전력제어 컨버터(30c)를 통하여 T36 단자에 연결된다. 즉, 제2 태양광 모듈(35b)의 음극 출력단자는 C36 커넥터를 통하여 제2 차동 전력제어 컨버터(30c)와 연결됨으로써 차동 전력제어 컨버터(30b)에 연결될 수 있다. 참고로, 제2 태양광 모듈(35b)의 음극 출력단자가 하단에 연결되는 제2 차동 전력제어 컨버터(30c)에 연결되는 것은 도시되지 않았으나, 이는 상단에 위치한 제1 태양광 모듈(35a)의 음극 출력단자가 C34 커넥터를 통하여 제1 차동 전력제어 컨버터(30a)의 음극 단자에도 연결되는 것을 통해 파악될 수 있다.
이외에, 전력편차 보상부(310)가 인덕터(315)의 일단에 설치되어 전류 경로를 설정하는 2개의 스위치(311,313)를 포함하고, 하단에 위치한 제2 태양광 모듈(35b)의 출력을 제한하기 위한 출력제어 스위치(320)를 포함하는 것은 전술된 실시예와 동일하다.
이에 관하여, 차동 전력제어 컨버터(30b) 내부에서의 연결관계를 살펴보면, 전력편차 보상부(310)의 제1 스위치(311)와 제2 스위치(313)는 T33 단자와 T36 단자 사이에 서로 직렬로 연결된다. 즉, 제1 스위치(311)의 일단은 T33 단자에 연결되고 타단은 제2 스위치(313)와 연결된다. 제2 스위치(313)의 일단은 T36 단자에 연결되고 타단은 제1 스위치(311)와 연결된다. 한편, 인덕터(315)의 일단은 제1 스위치(311)와 제2 스위치(313) 사이에 위치하는 제1 노드(n31)에 연결되고, 타단은 T31 단자와 T33 단자 사이에 위치하는 노드, 구체적으로, T31 단자와 출력제어 스위치(320) 사이에 위치하는 제2 노드(n32)에 연결된다.
출력제어 스위치(320)는 T31 단자와 T32 단자 사이에 위치하여, 제1 태양광 모듈(35a)과 제2 태양광 모듈(35b) 간의 전기적 연결을 매개한다.
전술된 실시예와 동일하게, 전력편차 보상부(310)의 스위치(311,313)은 서로 반대로 동작되어 해당 차동 전력제어 컨버터(30b)와 연결된 제1 태양광 모듈(35a)과 제2 태양광 모듈(35b) 간의 전력 편차를 보상한다. 또한, 출력제어 스위치(320)를 off 하면 제1 태양광 모듈(35a)과 제2 태양광 모듈(35b) 간의 직렬 연결이 해제되어, 차동 전력제어 컨버터(30b)의 하단에 연결된 제2 태양광 모듈(35b)의 출력이 차단된다.
또한, 전술된 실시예와 마찬가지로 출력제어 스위치(320)의 off시, 전력보상을 위한 스위치(311,313)도 함께 오프함으로써 직렬 연결이 해제된 제2 태양광 모듈(35b)의 출력 전력이 우회될 수 있는 경로를 차단할 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 차동 전력제어 컨버터 내부에서 태양광 모듈의 출력을 차단할 수 있도록 하여 화재 발생시 안전성을 확보할 수 있으며, 외부에서는 차동 전력제어 컨버터와 태양광 모듈이 직렬 형태로 결선되고, 차동 전력제어 컨버터 내부에서 병렬 연결을 결선함으로써 외부 결선이 단순해지므로 설치 용이성이 향상된다.
지금까지 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 당업자는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 안에서 본 발명을 변형하는 것이 용이함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 실시예는 예시적인 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물에 미치는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 한 쌍의 태양광 모듈 간의 전력 편차를 보상하는 태양광 발전용 차동전력 제어장치에 있어서,
    외부의 제1 태양광 모듈의 음극 출력단자와 접속되는 제1 단자;
    상기 제1 태양광 모듈의 양극 출력단자와 접속되는 제2 단자;
    외부의 제2 태양광 모듈의 음극 출력단자와 접속되는 제3 단자;
    상기 제2 태양광 모듈의 양극 출력단자와 접속되는 제4 단자;
    상기 제1 단자와 상기 제4 단자 사이에 위치하여, 상기 제1 태양광 모듈과 상기 제2 태양광 모듈의 전기적 연결을 매개하는 제1 스위치;
    상기 제2 단자와 상기 제3 단자 사이에 연결되는 제2 스위치;
    일단은 상기 제3 단자에 연결되고, 타단은 상기 제2 스위치와 연결되는 제3 스위치; 및
    일단은 상기 제2 스위치와 상기 제3 스위치 사이에 위치하는 제1 노드에 연결되고, 타단은 상기 제1 단자와 상기 제1 스위치 사이에 위치하는 제2 노드에 연결되는 인덕터를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 차동전력 제어장치.
  2. 한 쌍의 태양광 모듈 간의 전력 편차를 보상하는 태양광 발전용 차동전력 제어장치에 있어서,
    외부의 제1 태양광 모듈과의 접속을 위하여 마련되는 제1 단자 및 제 2단자;
    외부의 제1 차동전력 제어장치와의 접속을 위하여 마련되는 제3 단자 및 제4 단자; 및
    외부의 제2 차동전력 제어장치와의 접속을 위하여 마련되는 제5 단자 및 제6 단자를 포함하며,
    상기 제1 단자는 상기 제1 태양광 모듈의 양극 출력단자와 접속되고, 상기 제2 단자는 상기 제1 태양광 모듈의 음극 출력단자와 접속되며,
    상기 제3 단자는 상기 제1 단자와 내부적으로 연결되어 상기 제1 태양광 모듈의 상기 양극 출력단자와 상기 제1 차동전력 제어장치와의 연결을 매개하고, 상기 제4 단자는 상기 제2 단자와 내부적으로 연결되어 상기 제1 태양광 모듈의 상기 음극 출력단자와 상기 제1 차동전력 제어장치와의 연결을 매개하며,
    상기 제5 단자는 상기 제2 차동전력 제어장치와의 접속을 매개로 외부의 제2 태양광 모듈의 양극 출력단자와 연결되며, 상기 제6 단자는 상기 제2 차동전력 제어장치와의 접속을 매개로 상기 제2 태양광 모듈의 음극 출력단자와 연결되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 차동전력 제어장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 단자와 상기 제5 단자는 내부적으로 연결되어 상기 제1 태양광 모듈과 상기 제2 태양광 모듈의 직렬 연결을 제공하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 차동전력 제어장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 단자와 상기 제5 단자 사이에 위치하여, 상기 제1 태양광 모듈과 상기 제2 태양광 모듈의 전기적 연결을 매개하는 제1 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 차동전력 제어장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제3 단자와 상기 제6 단자 사이에 연결되는 제2 스위치;
    일단은 상기 제6 단자에 연결되고, 타단은 상기 제2 스위치와 연결되는 제3 스위치; 및
    일단은 상기 제2 스위치와 상기 제3 스위치 사이에 위치하는 제1 노드에 연결되고, 타단은 상기 제2 단자와 상기 제5 단자 사이에 위치하는 제2 노드에 연결되는 인덕터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 차동전력 제어장치.
  6. 한 쌍의 태양광 모듈 간의 전력 편차를 보상하는 태양광 발전용 차동전력 제어장치에 있어서,
    외부의 제1 태양광 모듈의 음극 출력단자와의 접속을 위하여 마련되는 제1 단자;
    외부의 제2 태양광 모듈의 양극 출력단자와의 접속을 위하여 마련되는 제2 단자;
    외부의 제1 차동전력 제어장치의 양극 단자와의 접속을 위하여 마련되는 제3 단자;
    상기 제1 차동전력 제어장치의 음극 단자와의 접속을 위하여 마련되는 제4 단자;
    외부의 제2 차동전력 제어장치의 양극 단자와의 접속을 위하여 마련되는 제5 단자; 및
    상기 제2 차동전력 제어장치의 음극 단자와의 접속을 위하여 마련되는 제6 단자을 포함하고,
    상기 제1 단자는 상기 제4 단자와 내부적으로 연결되고, 상기 제2 단자는 상기 제5 단자와 내부적으로 연결되며,
    상기 제3 단자는 상기 제1 차동전력 제어장치와의 접속을 매개로 상기 제1 태양광 모듈의 양극 출력단자와 연결되고, 상기 제6 단자는 상기 제2 차동전력 제어장치와의 접속을 매개로 상기 제2 태양광 모듈의 음극 출력단자와 연결되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 차동전력 제어장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 단자와 상기 제2 단자는 내부적으로 연결되어 상기 제1 태양광 모듈과 상기 제2 태양광 모듈의 직렬 연결을 제공하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 차동전력 제어장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 단자와 상기 제2 단자 사이에 위치하여, 상기 제1 태양광 모듈과 상기 제2 태양광 모듈의 전기적 연결을 매개하는 제1 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 차동전력 제어장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제3 단자와 상기 제6 단자 사이에 연결되는 제2 스위치;
    일단은 상기 제6 단자에 연결되고, 타단은 상기 제2 스위치와 연결되는 제3 스위치; 및
    일단은 상기 제2 스위치와 상기 제3 스위치 사이에 위치하는 제1 노드에 연결되고, 타단은 상기 제1 단자와 상기 제2 단자 사이에 위치하는 제2 노드에 연결되는 인덕터를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 차동전력 제어장치.
PCT/KR2022/018531 2022-08-31 2022-11-22 태양광 발전용 차동전력 제어장치 WO2024048850A1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20220109702 2022-08-31
KR10-2022-0109702 2022-08-31
KR1020220155107A KR102583677B1 (ko) 2022-08-31 2022-11-18 태양광 발전용 차동전력 제어장치
KR10-2022-0155107 2022-11-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024048850A1 true WO2024048850A1 (ko) 2024-03-07

Family

ID=88290081

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2022/018531 WO2024048850A1 (ko) 2022-08-31 2022-11-22 태양광 발전용 차동전력 제어장치

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102583677B1 (ko)
WO (1) WO2024048850A1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101550368B1 (ko) * 2015-04-17 2015-09-08 (주)에너지와공조 태양광 발전 시스템 및 태양전지 어레이의 연결을 제어하는 방법
KR20170013745A (ko) * 2015-07-28 2017-02-07 김종웅 전력 자동변동형 태양광 발전 시스템
KR20170039996A (ko) * 2015-10-02 2017-04-12 (주)선케리어코리아 태양광 지능형 접속반
KR20210120431A (ko) * 2020-03-26 2021-10-07 윤희찬 태양광 발전 시스템

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101550368B1 (ko) * 2015-04-17 2015-09-08 (주)에너지와공조 태양광 발전 시스템 및 태양전지 어레이의 연결을 제어하는 방법
KR20170013745A (ko) * 2015-07-28 2017-02-07 김종웅 전력 자동변동형 태양광 발전 시스템
KR20170039996A (ko) * 2015-10-02 2017-04-12 (주)선케리어코리아 태양광 지능형 접속반
KR20210120431A (ko) * 2020-03-26 2021-10-07 윤희찬 태양광 발전 시스템

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PRADEEP S. SHENOY ; KATHERINE A. KIM ; BRIAN B. JOHNSON ; PHILIP T. KREIN: "Differential Power Processing for Increased Energy Production and Reliability of Photovoltaic Systems", IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, INSTITUTE OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERS, USA, vol. 28, no. 6, 1 June 2013 (2013-06-01), USA , pages 2968 - 2979, XP011476335, ISSN: 0885-8993, DOI: 10.1109/TPEL.2012.2211082 *

Also Published As

Publication number Publication date
KR102583677B1 (ko) 2023-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2022114624A1 (ko) 태양광 발전 시스템
WO2017018584A1 (ko) 마이크로그리드의 멀티 주파수 제어 시스템 및 방법
WO2011002261A2 (ko) 태양광 교류발전장치
WO2018221906A1 (ko) Ｍｍｃ 컨버터 및 그의 서브모듈
CN107000828A (zh) 飞行控制装置以及具有该飞行控制装置的无人机
WO2019017574A1 (ko) 마이크로그리드의 제어 및 운영 연구를 위한 유연한 테스트 플랫폼
WO2024019474A1 (ko) 태양광 인버터 기능을 포함한 양방향 인버터
WO2018221907A1 (ko) Ｍｍｃ 컨버터 및 그의 서브모듈
WO2019172519A1 (ko) 전력선 통신을 이용한 배전반 내 차단기의 계통 분석 시스템
WO2022025632A1 (ko) 태양광발전 접속함
WO2024048850A1 (ko) 태양광 발전용 차동전력 제어장치
WO2020175749A1 (ko) 전동기 구동장치
WO2013162302A1 (en) Photovoltaic apparatus
WO2020122605A1 (ko) 무정전 전력 공급 마이크로그리드 시스템
WO2019107891A1 (en) Photovoltaic module and photovoltaic system including the same
WO2018079918A1 (ko) 배터리 셀 밸런싱 장치
WO2020060061A1 (ko) 전원 공급 장치
EP4178060A1 (en) Power conversion system, power conversion module, and processing apparatus
WO2017023084A1 (ko) 하나의 변압기를 구비하는 upfc 장치
WO2021141238A1 (ko) 태양광 발전 시스템
WO2019142972A1 (ko) 병렬 인버터 시스템
WO2021241825A1 (ko) 태양 전지 모듈의 모니터링 방법 및 장치
WO2017045285A1 (zh) 一种交直流一体的插箱供电装置
WO2020032457A1 (ko) Ｍｍｃ 컨버터의 서브모듈
WO2021096297A1 (ko) 기능별 모듈형 인버터시스템

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22957527

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1