KR101290656B1 - 태양광 발전용 능동형 다채널 접속반 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 능동형 다채널 접속반에 관한 것이다. 보다 상세하게는 복수개의 각 태양광 전지 어레이마다 전압 변환부가 별도로 구성되어 "태양광 전지 어레이-전압 변환부" 의 모듈형태로 구현되어 있어, 각 태양광 전지 어레이에서 어떤 크기의 전압을 생성하더라도 해당 전압 변환부에서 동일한 전압으로 조정하여 태양광 인버터가 안정적인 운전을 할 수 있도록 하고, 현장설치조건에 따라 복수개의 태양광 전지 어레이의 직병렬 구성을 동일하게 할 수 없는 경우나 다양한 모듈이 혼용된 경우에도 최대 효율이 발생되도록 하며, 태양광 전지 어레이의 입력전압범위를 넓혀 직병렬 구성을 보다 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 각 채널의 태양광 입력전압과 전류, 출력전압과 전류의 상태가 각 센서에서 제어부로 입력되므로 통신을 통해 원격지에서 태양전지의 발생전력량 및 각 채널의 전기적 신호를 감시 및 관리하여 운영의 편의성이 보장되는 능동형 다채널 접속반에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 태양광의 빛 에너지를 전기에너지로 변환하며 복수개의 태양전지 셀이 임의의 직렬연결과 병렬연결로 조합된 복수개의 태양광 전지 어레이; 상기 복수개의 태양광 전지 어레이 각각에 구비되어 각 태양광 전지 어레이로부터 발생된 전력을 입력받되, 입력회로 단락보호용 퓨즈와 역극성 접속방지 다이오드를 구비하는 태양광 전지 입력부; 상기 복수개의 태양광 전지 어레이 각각에 구비되어 각 태양광 전지 입력부를 통해 입력된 전압을 동일한 전압으로 조절하여 최대효율전압으로 변환하되, 반도체 스위치를 구비하는 전압 변환부; 상기 복수개의 전압 변환부로부터 변환된 전력을 직류로 변환하여 태양광 인버터로 출력하되, 상기 태양광 전지 어레이에 대하여 병렬로 연결되는 전해 콘덴서와 출력전압센서, 상기 태양광 전지 어레이에 대하여 직렬로 연결되는 출력전류센서를 구비하는 직류 출력부; 및 상기 직류 출력부의 출력전압센서로부터 출력전압을 검출하여 목표한 출력전압보다 낮은 값이 검출되면 상기 반도체 스위치의 도통시간을 길게 하고, 목표한 출력전압보다 높은 값이 검출되면 상기 반도체 스위치의 도통시간을 짧게 하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 다채널 접속반을 제공한다.

Description

태양광 발전용 능동형 다채널 접속반{Active multi-channel connector band for solar energy}
본 발명은 능동형 다채널 접속반에 관한 것이다. 보다 상세하게는 복수개의 각 태양광 전지 어레이마다 전압 변환부가 별도로 구성되어 "태양광 전지 어레이-전압 변환부" 의 모듈형태로 구현되어 있어, 각 태양광 전지 어레이에서 어떤 크기의 전압을 생성하더라도 해당 전압 변환부에서 동일한 전압으로 조정하여 태양광 인버터가 안정적인 운전을 할 수 있도록 하고, 현장설치조건에 따라 복수개의 태양광 전지 어레이의 직병렬 구성을 동일하게 할 수 없는 경우나 다양한 모듈이 혼용된 경우에도 최대 효율이 발생되도록 하며, 태양광 전지 어레이의 입력전압범위를 넓혀 직병렬 구성을 보다 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 각 채널의 태양광 입력전압과 전류, 출력전압과 전류의 상태가 각 센서에서 제어부로 입력되므로 통신을 통해 원격지에서 태양전지의 발생전력량 및 각 채널의 전기적 신호를 감시 및 관리하여 운영의 편의성이 보장되는 능동형 다채널 접속반에 관한 것이다.
화석연료의 고갈과 지구온난화에 따른 대비책으로, 풍력, 파력, 태양광 발전과 같은 신재생에너지에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다.
태양광을 이용한 발전방식 중 대표적인 것으로 태양전지가 있다. 태양전지는 무한한 청정 에너지인 태양광 에너지를 에너지원으로 하여 전기에너지를 생산해 내는 것으로, 대체적으로 반도체 소자를 이용하고 있다.
태양광 발전의 경우 태양전지에 흡수된 일사량에 따라 전압과 전류가 변하는 특성을 가지고 있다. 따라서 이러한 태양광 전력을 축전지에 충전하기 위해서는 여러 번의 전력변환과정을 거쳐야 하며, 축전지에 충전된 잉여전력은 축전지에 저장하였다가 피크 전력시나 정전시 등 전원공급이 필요한 경우에 사용하게 된다.
태양광 발전에 의한 전력을 부하에 공급하고, 잉여전력을 축전지에 저장하며 상용전원과의 관계에서 전원공급을 원활히 수행하기 위해서는 일사량에 따른 태양전지의 최대전력을 이끌어 내면서 교류 발전전압을 일정하게 유지시키기 위한 직류 변환부, 태양전지의 직류 전기에너지를 교류부하에서 사용하도록 변환하는 인버터 등을 포함하는 전원공급 시스템을 필요로 한다.
도 1과 도 2는 각각 태양전지 어레이의 직렬회로와 병렬회로를 도시한 것이다.
태양전지 어레이에서 음영 또는 모듈 이상이 발생할 경우, 어레이의 출력이 변화하게 된다. 직렬회로에서 출력전압은 모듈들의 전압의 합으로 나타나지만 출력전류는 개개의 모듈 상태 중 가장 낮은 출력을 갖는 모듈의 전류로 나타난다. 반대로 병렬회로의 전체 출력전류는 각 모듈들의 전류의 합으로 나타나고 전체출력전압은 각 모듈들의 전압과 동일하다.
도 1의 상부 도면을 참조하면, 100 Wp의 태양전지 패널 4장을 직렬로 연결한 경우, 각 태양전지 패널이 정상적으로 전력을 생산할 경우 총 전력은 400 Wp가 된다. 도 1의 하부 도면을 참조하면, 특정 태양전지 패널에 그늘이 지는 등의 이유로 85 Wp의 전력을 생산할 경우 출력은 4×85 Wp = 340 Wp가 된다.
도 2의 상부 도면을 참조하면, 100 Wp의 태양전지 패널 4장을 병렬로 연결한 경우, 각 태양전지 패널이 정상적으로 전력을 생산할 경우 총 전력은 400 Wp가 된다. 도 2의 하부 도면을 참조하면, 특정 태양전지 패널에 그늘이 지는 등의 이유로 85 Wp의 전력을 생산할 경우 출력은 85+100+100+100 = 385 Wp가 된다.
그러나, 병렬연결의 경우에는 직렬연결에 비해 전압이 1/4로 낮아지므로 태양광 인버터에서 요구되는 값으로 높여야 할 필요가 있다. 따라서, 태양전지 어레이의 직병렬 회로를 설계할 때에는 이러한 점을 고려하여 사용 인버터 및 설치용량에 따라 적절하게 어레이를 구성하여야 하는 것이다.
도 3은 일반적인 태양전지 접속반의 회로를 도시한 것이다.
일반적인 태양전지 접속반은 태양전지 입력전력을 그대로 태양광 인버터에 출력하는 단순 접속의 형태를 취하고 있다. 전압변환부는 태양광 인버터에 1개가 내장되어 있어 가장 낮은 출력을 갖는 태양전지 모듈에 의해 전체 출력이 저하되는 병목현상이 발생하게 된다. 이러한 이유로 일반적인 태양전지 접속반은 태양광 인버터가 최대의 효율을 낼 수 있는 전압 사양으로 전압을 변환시켜야 하는 문제점이 있다. 또한, 태양광 인버터가 최대 효율을 낼 수 있도록 하는 전압으로 태양전지 어레이를 일일이 직병렬로 조합하여야 하는 번거로움이 있으며, 요구 사양으로 직병렬 조합을 하더라도 모듈별로 일사 상태의 차이 등에 의해 출력이 변경되는 문제점이 있다.
따라서, 태양광 인버터가 최대 효율을 낼 수 있도록 하는 전압으로 태양전지 어레이를 직병렬로 조합할 필요가 없고, 태양전지 어레이와 전압변환부를 모듈화하여 시공과 관리가 간편한 태양전지 접속반에 대한 기술개발의 필요성이 대두된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 각 태양광 전지 어레이에서 어떤 크기의 전압을 생성하더라도 태양광 인버터가 안정적인 운전을 할 수 있도록 하고, 현장설치조건에 따라 복수개의 태양광 전지 어레이의 직병렬 구성을 동일하게 할 수 없는 경우나 다양한 모듈이 혼용된 경우에도 최대 효율이 발생되도록 하며, 태양광 전지 어레이의 입력전압범위를 넓혀 직병렬 구성을 보다 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 통신을 통해 원격지에서 태양전지의 발생전력량 및 각 채널의 전기적 신호를 감시 및 관리하여 운영의 편의성이 보장되는 능동형 다채널 접속반을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 능동형 다채널 접속반은 태양광의 빛 에너지를 전기에너지로 변환하며 복수개의 태양전지 셀이 임의의 직렬연결과 병렬연결로 조합된 복수개의 태양광 전지 어레이; 상기 복수개의 태양광 전지 어레이 각각에 구비되어 각 태양광 전지 어레이로부터 발생된 전력을 입력받되, 입력회로 단락보호용 퓨즈와 역극성 접속방지 다이오드를 구비하는 태양광 전지 입력부; 상기 복수개의 태양광 전지 어레이 각각에 구비되어 각 태양광 전지 입력부를 통해 입력된 전압을 동일한 전압으로 조절하여 최대효율전압으로 변환하되, 반도체 스위치를 구비하는 전압 변환부; 상기 복수개의 전압 변환부로부터 변환된 전력을 직류로 변환하여 태양광 인버터로 출력하되, 상기 태양광 전지 어레이에 대하여 병렬로 연결되는 전해 콘덴서와 출력전압센서, 상기 태양광 전지 어레이에 대하여 직렬로 연결되는 출력전류센서를 구비하는 직류 출력부; 및 상기 직류 출력부의 출력전압센서로부터 출력전압을 검출하여 목표한 출력전압보다 낮은 값이 검출되면 상기 반도체 스위치의 도통시간을 길게 하고, 목표한 출력전압보다 높은 값이 검출되면 상기 반도체 스위치의 도통시간을 짧게 하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전압 변환부는 상기 태양광 전지 입력부로부터 입력된 입력전압을 검출함으로써 상기 태양광 인버터의 최대효율전압보다 낮은 전압이 입력되는지 여부를 검출하는 입력전압센서, 상기 입력전압센서로부터 최대효율전압보다 낮은 전압이 검출되면 상기 반도체 스위치가 도통하여 전력을 저장하는 리액터, 상기 반도체 스위치가 차단되는 순간 상기 리액터에 저장된 전력을 상기 직류 출력부의 전해 콘덴서에 충전되도록 하는 충전용 다이오드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 각 채널의 입력전압과 전류, 직류 출력전압과 전류의 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하여 CPU로 입력하는 ADC, 각 채널의 입력전압과 전류, 직류 출력전압과 전류, 발전전력량, 시스템 내부온도, 운전상태를 포함한 정보를 표시하고 운전조건이나 출력전압값을 설정하는 표시 및 키 입력부, 스위치 구동 펄스폭 신호를 받아 상기 반도체 스위치 소자를 구동하는 스위치 구동부를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면 복수개의 각 태양광 전지 어레이마다 전압 변환부가 별도로 구성되어 "태양광 전지 어레이-전압 변환부" 의 모듈형태로 구현되어 있어, 각 태양광 전지 어레이에서 어떤 크기의 전압을 생성하더라도 해당 전압 변환부에서 동일한 전압으로 조정하여 태양광 인버터가 안정적인 운전을 할 수 있도록 하고, 현장설치조건에 따라 복수개의 태양광 전지 어레이의 직병렬 구성을 동일하게 할 수 없는 경우나 다양한 모듈이 혼용된 경우에도 최대 효율이 발생되도록 하며, 태양광 전지 어레이의 입력전압범위를 넓혀 직병렬 구성을 보다 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 각 채널의 태양광 입력전압과 전류, 출력전압과 전류의 상태가 각 센서에서 제어부로 입력되므로 통신을 통해 원격지에서 태양전지의 발생전력량 및 각 채널의 전기적 신호를 감시 및 관리하여 운영의 편의성이 보장되는 효과가 있다.
도 1과 도 2는 각각 태양전지 어레이의 직렬회로와 병렬회로를 도시한 도면,
도 3은 일반적인 태양전지 접속반의 회로를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 능동형 다채널 접속반의 회로 구성도,
도 5는 도 4 중 제어부의 상세 구성도,
도 6은 도 5의 제어부의 제어 프로그램의 흐름도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 능동형 다채널 접속반의 회로 구성도이다. 도 5는 도 4 중 제어부의 상세 구성도이다. 도 6은 도 5의 제어부의 제어 프로그램의 흐름도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 능동형 다채널 접속반은, 도 4를 참조하면, 태양광 전지 어레이(11), 태양광 전지 입력부(12), 전압 변환부(13), 직류 출력부(14), 태양광 인버터(50), 제어부(60), 및 외부 감시장치(70)를 포함하여 이루어진다.
태양광 전지 어레이(11)는 태양광의 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하며, 태양전지 셀로 이루어진다. 태양광 전지 어레이(11)는 복수개의 태양전지 셀을 다양한 방식으로 조합할 수 있으며, 임의의 직렬연결과 병렬연결이 가능하다. 본 발명에서는 각 태양광 전지 어레이(11)마다 전압 변환부(13)가 별도로 구성되어 있기 때문에 각 태양광 전지 어레이(11)에서 어떤 크기의 전압을 생성하더라도 해당 전압 변환부(13)에서 동일한 전압으로 조정한다.
태양광 전지 입력부(12)는 태양광 전지 어레이(11)로부터 발생된 전력을 입력받는다. 이를 위해 태양광 전지 입력부(12)는 퓨즈(F11~ F1n)와 다이오드(D11~D1n)을 포함한다.
전압 변환부(13)는 태양광 전지 입력부(12)를 통해 입력된 전압을 태양광 인버터(50)의 최대효율전압으로 변환한다. 직류 출력부(14)는 전압 변환부(13)로부터 변환된 전력을 직류로 변환하여 태양광 인버터(50)로 출력한다.
전압 변환부(13)는 복수개의 각 태양광 전지 어레이(11)에 각각 구비되어 태양광 전지 어레이(11)의 구성이 동일하지 않은 경우에도 태양광 인버터(50)로 입력되는 전압이 동일하도록 조절함으로써, 효율저하가 발생하지 않도록 하고 태양광 인버터(50)의 최대 효율을 발생시키는 출력값을 설정하여 최대효율이 되도록 한다.
즉, 일사량이 낮은 경우나 음영에 의해 특정 태양광 전지 어레이(11)로부터 출력되는 전압이 현저히 저하된 경우 태양광 인버터(50)는 정지하게 되는데, 이러한 경우에도 전압 변환부(13)는 저전압을 승압시켜 태양광 인버터(50)가 안정적인 운전을 할 수 있도록 한다.
전압 변환부(13)는 입력전압센서(21), 입력전류센서(22), 콘덴서(C1), 리액터(L1), 반도체 스위치(SW1), 및 충전용 다이오드(FD1)를 포함한다. 직류 출력부(40)는 전해 콘덴서(Ce), 출력전류센서(23), 출력전압센서(24), 회로차단기(MCB)를 포함한다.
입력전압센서(21)는 태양광 전지 입력부(12)로부터 입력된 태양광 전지의 입력전압을 검출함으로써, 태양광 인버터(50)의 최대효율전압보다 낮은 전압이 입력되는지 여부를 검출한다.
입력전압센서(21)로부터 최대효율전압보다 낮은 전압이 검출될 경우 반도체 스위치(SW1)가 도통하여 리액터(L1)에 전력을 저장한다. 한편, 반도체 스위치(SW1)가 차단되는 순간 리액터(L1)에 저장된 전력이 충전용 다이오드(FD1)를 통해 직류 출력부(40)의 전해 콘덴서(Ce)에 충전된다.
태양광 전지 어레이(11)에서 발전된 전력은 태양광 전지 입력부(12)의 입력회로 단락보호용 퓨즈(F11~F1n) 및 역극성 접속방지 다이오드(D11~D1n)를 거쳐 전압 변환부(13)의 반도체 스위치(SW1)가 도통하면 리액터(L1)에 저장된다. 태양광 전지 어레이(11)의 입력전압 및 입력전류는 각각 입력전압센서(21) 및 입력전류센서(22)에서 제어부(60)로 입력되고, 출력전압 및 출력전류는 각각 출력전압센서(24) 및 출력전류센서(23)에서 검출되어 제어부(60)로 입력됨으로써 목표한 인버터 최대효율 전압값이 되도록 반도체 스위치(SW1)의 도통시간 펄스폭을 제어한다.
이와 같은 동작을 수행하는 전압 변환부(13)가 각 태양광 전지 어레이(11)에 결합되어 하나의 모듈 형태로 구성되어 있기 때문에 독립된 다채널 변환부로 작용하게 되며, 태양광 전지 어레이(11)의 서로 다른 다채널 입력전압을 출력부에서는 일정한 전압값으로 출력하게 되는 것이다. 또한, 각 채널이 태양광 전지 어레이(11)로부터 최대전력을 도출하도록 최대 전력점 추종제어 알고리즘으로 제어한다.
제어부(60)는 직류 출력부(40)의 출력전압센서(24)로부터 출력전압을 검출하여 목표한 출력전압보다 낮은 값이 검출되면 반도체 스위치(SW1)의 도통시간을 길게 하고, 반대로 출력검출전압이 목표한 출력값보다 높으면 반도체 스위치(SW1)의 도통시간을 짧게 하도록 제어한다.
외부 감시장치(70)는 원격지에서 태양전지의 발생전력량 및 각 채널의 전기적 신호를 감시 및 관리하여 운영의 편의성을 보장한다. 각 채널의 태양광 입력전압과 전류, 출력전압과 전류 등의 상태가 각 센서에서 제어부(60)로 입력되므로 외부 감시장치(70)는 통신을 통해 원격지 감시 및 관리가 가능하다.
도 5를 참조하면, 제어부(60)는 ADC(61), 표시 및 키 입력부(62), CPU(63), 스위치 구동부(64), 릴레이 구동부(65), 및 통신부(66)를 포함한다.
ADC(Analog to Digital Converter)(61)는 각 채널의 태양광 전지 입력전압 및 전류, 직류 출력전압 및 전류 등의 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하여 CPU(63)로 입력한다.
표시 및 키 입력부(62)는 각 채널의 입력전압과 전류, 직류 출력전압과 전류, 발전전력량, 시스템 내부온도, 운전상태 등의 각종 정보를 표시하고 운전조건이나 출력 전압값 등을 설정한다.
스위치 구동부(64)는 스위치 제어신호를 받아 반도체 스위치(SW1) 소자를 구동한다.
통신부(66)는 외부 감시장치(70)와의 통신을 담당한다.
도 6을 참조하면, 제어부(60)의 제어 프로그램의 구성이 도시되어 있다.
제어 프로그램은 크게 고속 정주기 프로그램과 저속 정주기 프로그램 및 주 프로그램으로 구성된다.
고속 정주기 프로그램은 태양전지 입력전압 및 전류, 직류 출력전압 및 전류 등의 아날로그 신호를 디지털 값으로 변환(DATA 처리)하고 연산처리를 수행하며 최대전력점 추종제어(MPPT)를 하여 스위치 구동 펄스폭 신호를 출력한다. 즉, 고속 정주기 프로그램은 전압 변환부(13)의 각 콘덴서(C1)로부터 각기 다른 입력값이 입력될 경우 빠른 속도로 이를 체크하여 전압이 높으면 낮게, 전압이 높으면 낮게 제어함으로써 일정전압이 출력될 수 있도록 한다.
저속 정주기 프로그램은 시스템 운전, 고장보호, 외부 감시장치 등의 기기와 통신을 수행한다. 즉, 저속 정주기 프로그램은 표시 및 키 입력부(62) 통신, 시스템 운영, 고장처리, 클락(Clock) 발생 및 외부 통신 기능을 수행한다.
주 프로그램은 LCD 등의 표시창에 각 채널의 입력전압 및 전류, 출력전압 및 전류를 표시하고 운전상태 및 키 입력의 처리를 수행한다. 즉, 주 프로그램은 초기상태 표시, 키 입력, 운전상태 표시, 발생전력 적산 등의 기능을 수행한다.
본 발명에 따른 능동형 다채널 접속반은 출력전압을 일정한 목표값으로 조정하여 효율저하를 방지한다. 따라서, 현장설치조건에 따라 복수개의 태양광 전지 어레이의 직병렬 구성을 동일하게 할 수 없는 경우나 다양한 모듈이 혼용된 경우에도 최대 효율이 발생되도록 하고, 그 결과 태양광 전지 어레이의 입력전압범위를 넓혀 직병렬 구성을 보다 용이하게 한다.
인버터의 최대효율을 내는 태양광 인버터 입력전압은 각 제조업체별로 다를 수 있는 바, 이러한 경우 적용된 인버터의 최대효율전압에 맞는 목표전압을 설정하여 출력함으로써 태양광 전력변환효율을 극대화할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
11 - 태양광 전지 어레이 12 - 태양광 전지 입력부
13 - 전압 변환부 14 - 직류 출력부
50 - 태양광 인버터 60 - 제어부
70 - 외부 감시장치

Claims (3)

  1. 태양광의 빛 에너지를 전기에너지로 변환하며 복수개의 태양전지 셀이 임의의 직렬연결과 병렬연결로 조합된 복수개의 태양광 전지 어레이;
    상기 복수개의 태양광 전지 어레이 각각에 구비되어 각 태양광 전지 어레이로부터 발생된 전력을 입력받되, 입력회로 단락보호용 퓨즈와 역극성 접속방지 다이오드를 구비하는 태양광 전지 입력부;
    상기 복수개의 태양광 전지 어레이 각각에 구비되되, 상기 복수개의 태양광 전지 어레이에 각각 구비된 상기 태양광 전지 입력부 상호간의 서로 다른 출력전압을 서로 동일한 전압으로 조절하여 최대효율전압으로 변환하며, 상기 태양광 전지 입력부로부터 입력된 입력전압을 검출함으로써 태양광 인버터의 최대효율전압보다 낮은 전압이 입력되는지 여부를 검출하는 입력전압센서, 상기 입력전압센서로부터 최대효율전압보다 낮은 전압이 검출되면 반도체 스위치가 도통하여 전력을 저장하는 리액터, 상기 반도체 스위치가 차단되는 순간 상기 리액터에 저장된 전력을 직류 출력부의 전해 콘덴서에 충전되도록 하는 충전용 다이오드, 반도체 스위치를 구비하는 전압 변환부;
    상기 복수개의 전압 변환부로부터 변환된 전력을 직류로 변환하여 태양광 인버터로 출력하되, 상기 태양광 전지 어레이에 대하여 병렬로 연결되는 전해 콘덴서와 출력전압센서, 상기 태양광 전지 어레이에 대하여 직렬로 연결되는 출력전류센서를 구비하는 직류 출력부;
    상기 직류 출력부의 출력전압센서로부터 출력전압을 검출하여 목표한 출력전압보다 낮은 값이 검출되면 상기 반도체 스위치의 도통시간을 길게 하고, 목표한 출력전압보다 높은 값이 검출되면 상기 반도체 스위치의 도통시간을 짧게 하도록 제어하는 제어부; 및
    각 채널의 태양광 입력전압과 전류, 출력전압과 전류의 상태를 상기 제어부로부터 입력받아 원격지에서 태양광 전지의 발생전력량 및 각 채널의 전기적 신호를 감시 및 관리하는 외부 감시장치
    를 포함하고,
    상기 제어부는 각 채널의 입력전압과 전류, 직류 출력전압과 전류의 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하여 CPU로 입력하는 아날로그 디지털 변환기(ADC), 각 채널의 입력전압과 전류, 직류 출력전압과 전류, 발전전력량, 시스템 내부온도, 운전상태를 포함한 정보를 표시하고 운전조건이나 출력전압값을 설정하는 표시 및 키 입력부, 스위치 구동 펄스폭 신호를 받아 상기 반도체 스위치를 구동하는 스위치 구동부를 포함하며,
    상기 제어부의 제어 프로그램은 고속 정주기 프로그램과 저속 정주기 프로그램 및 주 프로그램으로 구성되되,
    상기 고속 정주기 프로그램은 태양광 전지 입력전압 및 전류, 직류 출력전압 및 전류를 포함한 아날로그 신호를 디지털 값으로 변환하고 연산처리를 수행하며 최대전력점 추종제어를 하여 스위치 구동 펄스폭 신호를 출력함으로써 일정전압이 출력되도록 하고,
    상기 저속 정주기 프로그램은 상기 표시 및 키 입력부 통신, 시스템 운영, 고장처리, 클락(Clock) 발생 및 외부 통신기능을 수행하며,
    상기 주 프로그램은 표시창에 각 채널의 입력전압 및 전류, 출력전압 및 전류를 표시하고 운전상태 및 키 입력 처리, 초기상태 표시, 운전상태 표시, 발생전력 적산 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 능동형 다채널 접속반.
  2. 삭제
  3. 삭제
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104375043A (zh) * 2014-11-25 2015-02-25 国家电网公司 便携式居民光伏并网验收测试仪
KR101543768B1 (ko) * 2014-04-02 2015-08-11 동양이엔피 주식회사 3입력 태양광 인버터 장치
KR101738623B1 (ko) * 2016-05-31 2017-05-23 주식회사 대경산전 대용량 에너지 관리용 직류-직류 컨버터 및 이의 제어방법
KR101738622B1 (ko) * 2016-05-31 2017-05-23 주식회사 대경산전 태양광 발전 관리 시스템
KR20180067933A (ko) * 2016-12-13 2018-06-21 주식회사 럭스코 태양광 인버터 시스템
CN115001104A (zh) * 2022-06-28 2022-09-02 福建中电能源股份有限公司 提升光伏发电效率的动态自适应控制方法
KR20220131462A (ko) 2021-03-19 2022-09-28 퍼스트실리콘 주식회사 태양광 발전 시스템의 패널편차에 의한 크리스마스 트리 라이트 이펙트 현상 규명을 위한 테스트 장치
KR200495993Y1 (ko) * 2022-02-21 2022-10-07 김장성 태양광 접속반 시스템
CN116278894A (zh) * 2023-03-16 2023-06-23 中国电建集团江西省电力设计院有限公司 一种利用光伏直流发电***驱动的电动汽车快速充电装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007133765A (ja) * 2005-11-11 2007-05-31 Sharp Corp インバータ装置
KR20090046327A (ko) * 2007-11-05 2009-05-11 김대곤 태양광 인버터 대응형 포터블 다중 입력 전압 변환장치
KR20120065830A (ko) * 2010-12-13 2012-06-21 (주)청파이엠티 지능형 태양광 발전 시스템

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007133765A (ja) * 2005-11-11 2007-05-31 Sharp Corp インバータ装置
KR20090046327A (ko) * 2007-11-05 2009-05-11 김대곤 태양광 인버터 대응형 포터블 다중 입력 전압 변환장치
KR20120065830A (ko) * 2010-12-13 2012-06-21 (주)청파이엠티 지능형 태양광 발전 시스템

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101543768B1 (ko) * 2014-04-02 2015-08-11 동양이엔피 주식회사 3입력 태양광 인버터 장치
CN104375043A (zh) * 2014-11-25 2015-02-25 国家电网公司 便携式居民光伏并网验收测试仪
KR101738623B1 (ko) * 2016-05-31 2017-05-23 주식회사 대경산전 대용량 에너지 관리용 직류-직류 컨버터 및 이의 제어방법
KR101738622B1 (ko) * 2016-05-31 2017-05-23 주식회사 대경산전 태양광 발전 관리 시스템
KR20180067933A (ko) * 2016-12-13 2018-06-21 주식회사 럭스코 태양광 인버터 시스템
KR101965153B1 (ko) * 2016-12-13 2019-04-05 주식회사 럭스코 태양광 인버터 시스템
KR20220131462A (ko) 2021-03-19 2022-09-28 퍼스트실리콘 주식회사 태양광 발전 시스템의 패널편차에 의한 크리스마스 트리 라이트 이펙트 현상 규명을 위한 테스트 장치
KR200495993Y1 (ko) * 2022-02-21 2022-10-07 김장성 태양광 접속반 시스템
CN115001104A (zh) * 2022-06-28 2022-09-02 福建中电能源股份有限公司 提升光伏发电效率的动态自适应控制方法
CN116278894A (zh) * 2023-03-16 2023-06-23 中国电建集团江西省电力设计院有限公司 一种利用光伏直流发电***驱动的电动汽车快速充电装置
CN116278894B (zh) * 2023-03-16 2024-04-26 中国电建集团江西省电力设计院有限公司 一种利用光伏直流发电***驱动的电动汽车快速充电装置

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