KR101378573B1 - 태양전지모듈용 정션박스 및 그의 구동방법 - Google Patents

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Abstract

이 발명은 외부로부터 관리자의 명령을 수신하여 태양전지모듈을 제어하고 태양전지모듈의 동작 상태를 표시하며, 태양전지모듈의 도난방지기능, 화재방지기능 등을 구현할 수 있도록 하는 태양전지모듈용 정션박스 및 그의 구동방법에 관한 것이다.
이 발명에 따른 태양전지모듈용 정션박스는, 태양전지모듈의 발전전력을 컴바이너로 전달 또는 차단하는 릴레이와, 상기 태양전지모듈의 출력 중 교류성분을 신호처리하여 데이터를 추출하는 신호처리수단과, 상기 신호처리수단에서 추출된 데이터에 따라 상기 릴레이를 스위칭하는 마이크로프로세서를 포함한다.

Description

태양전지모듈용 정션박스 및 그의 구동방법 {Junction Box for a Solar Cell Module and Driving Method Thereof}
이 발명은 태양전지모듈용 정션박스 및 그의 동작방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외부로부터 관리자의 명령을 수신하여 태양전지모듈을 제어하고, 태양전지모듈의 동작 상태 모니터링 기능, 태양전지모듈의 도난방지기능, 화재방지기능 등을 구현할 수 있도록 하는 태양전지모듈용 정션박스 및 그의 구동방법에 관한 것이다.
태양전지는 여러 소재의 광전 효과 물질을 이용하여 태양광 에너지로부터 전력을 생산하는 소자이다. 통상적으로 태양전지는 P-N접합 반도체 셀을 이용하여 광기전력을 발생시키며, 여러 개의 태양전지 셀을 직병렬로 연결하여 특정 용량의 모듈을 구성하고, 모듈들을 연결하여 어레이로 구성하여 발전지역에 설치한다.
도 1은 일반적인 태양광 발전시스템의 개략적인 구성도이다.
태양광 발전시스템은 태양광 에너지로부터 직류전류를 생산하는 다수의 태양전지모듈들(11a, 11b)과, 각각이 하나의 태양전지모듈과 연결된 다수의 정션박스들(12a, 12b)과, 다수의 정션박스들(12a, 12b)을 통해 상기 다수의 태양전지모듈들(11a, 11b)에서 출력된 직류전류를 입력받아 결합하는 컴바이너(13)와, 상기 컴바이너(13)에서 생성된 직류전력을 교류전력으로 변환하여 부하(15)에 공급하는 인버터(14)를 포함한다. 이러한 태양광 발전시스템은 시스템을 안정적으로 운영하기 위한 장비(접지오류보호기, 퓨즈스위치 등)가 추가적으로 구비된다.
정션박스(12a, 12b)는 태양전지모듈(11a, 11b)에서 출력되는 전류가 컴바이너(13)로 공급되도록 배선되어 있으며, 바이패스 소자부(바이패스 다이오드)가 설치되어 발전량이 저하되는 태양전지모듈을 우회하여 전기가 흐르도록 하거나, 금속재질의 히트싱크가 설치되어 과열되지 않도록 한다.
한편, 종래의 태양광 발전시스템은 인버터(14)에 시스템을 관리, 제어, 모니터링하는 모니터링부(16)가 연결되는 바, 다수의 태양전지모듈(11a, 11b)에서 생산된 전력이 컴바이너(13)에서 결합된 후 인버터(14)에서 상용전력으로 변환하는 과정은 관리, 제어 및 모니터링될 수 있다.
그러나, 종래의 태양광 발전시스템은 개별 태양전지모듈의 고장이나 성능저하를 모니터링하거나 제어하는 수단이 전혀 구비되지 않아, 개별 태양전지모듈의 동작 상태를 모니터링할 수 없었다. 또한, 설사 개별 태양전지모듈의 고장을 감지하더라도 다수의 태양전지모듈로부터 지속적으로 전력이 발전되는 운영중 상태에서는, 전기쇼크나 누전 등의 사고 발생 위험으로 인하여 태양광 발전시스템의 고장 관리를 원할하게 수행할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 태양광 발전시스템은 통상적으로 옥외에 설치되며, 초기 설치를 위한 비용은 많이 소요되지만 일단 설치를 해놓으면 태양광을 발전하여 지속적으로 전기를 생산하여 수익이 발생된다. 이로 인해, 태양전지모듈을 훔쳐서 재이용하려는 목적으로 도난 사건이 발생되는데, 종래의 태양전지모듈은 다른 태양광 발전시스템에 호환되어 재사용될 수 있기 때문에, 태양전지모듈의 절도는 태양광 발전시스템의 보급에 큰 문제로 작용한다.
상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 이 발명의 목적은, 태양전지모듈의 구동 상태를 모니터링하여 저장하고, 외부로부터 수신된 신호를 해석하여 태양전지모듈의 작동 상태를 표시하며, 태양전지모듈의 발전을 제어하고, 도난된 태양전지모듈은 다른 태양광 발전시스템에 재사용되지 못하도록 하는 태양전지모듈용 정션박스 및 그의 구동방법을 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 이 발명에 따른 태양전지모듈용 정션박스는, 태양전지모듈의 발전전력을 컴바이너로 전달 또는 차단하는 릴레이와, 상기 태양전지모듈의 출력 중 교류성분을 신호처리하여 데이터를 추출하는 신호처리수단과, 상기 신호처리수단에서 추출된 데이터에 따라 상기 릴레이를 스위칭하는 마이크로프로세서를 포함한 것을 특징으로 한다.
또한, 이 발명에 따른 태양전지모듈용 정션박스는, 태양전지모듈의 출력 중 교류성분을 신호처리하여 데이터를 추출하는 신호처리수단과, 상기 태양전지모듈의 출력 중 컴바이너로 전달되는 상기 태양전지모듈의 발전전류와 발전전압을 감지하는 전압전류감지부와, 상기 전압전류감지부로부터 발전전류 센싱값과 발전전압 센싱값을 입력받아 메모리에 기록하고 상기 메모리에 기록된 상기 발전전류 센싱값과 발전전압 센싱값을 이용하여 상기 태양전지모듈의 동작 상태를 판단하며 상기 신호처리수단을 통해 추출된 데이터에 따라 상기 태양전지모듈의 동작 상태를 출력하는 마이크로프로세서를 포함한 것을 특징으로 한다.
또한, 이 발명에 따른 태양전지모듈용 정션박스의 구동방법은, 태양전지모듈의 발전전력을 컴바이너로 전달하는 태양전지모듈용 정션박스의 구동방법에 있어서, 상기 태양전지모듈의 출력 중 교류성분을 신호처리하여 데이터를 추출하는 제1단계와, 상기 제1단계에서 추출된 데이터에 따라 상기 태양전지모듈의 발전전력이 상기 컴바이너로 전달 또는 차단되도록 하는 제2단계를 포함한 것을 특징으로 한다.
또한, 이 발명에 따른 태양전지모듈용 정션박스의 구동방법은, 태양전지모듈의 발전전력을 컴바이너로 전달하는 태양전지모듈용 정션박스의 구동방법에 있어서, 상기 태양전지모듈의 출력 중 교류성분을 신호처리하여 데이터를 추출하는 제1단계와, 상기 컴바이너로 전달되는 상기 태양전지모듈의 발전전류와 발전전압을 감지하는 제2단계와, 상기 제2단계에서 감지된 발전전류 센싱값과 발전전압 센싱값을 입력받아 메모리에 기록하고 상기 메모리에 기록된 상기 발전전류 센싱값과 발전전압 센싱값을 이용하여 상기 태양전지모듈의 동작 상태를 판단하며 상기 데이터에 따라 상기 태양전지모듈의 동작 상태를 출력하는 제3단계를 포함한 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 이 발명에 따르면, 각 태양전지모듈별로 작동 상태를 모니터링하여 그 작동 상태를 표시할 수 있으며, 필요에 따라 각 태양전지모듈의 출력 전력을 차단할 수 있게 하여 효율적이고 안전한 태양광 발전시스템의 관리가 가능하게 하는 효과가 있다.
또한, 도난되거나 정식절차로 수입되지 않은 태양전지모듈은 정상적으로 동작하지 못하도록 하여 도난이나 밀무역을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 태양전지모듈용 정션박스 내부의 온도를 감지하여 임계온도가 초과하면 태양전지모듈의 출력 전력을 차단함으로써, 바이패스 다이오드의 과열로 인한 화재를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 태양광 발전시스템의 개략적인 구성 블록도이다.
도 2는 이 발명의 기술적 특징을 설명하기 위해 도시한 도면으로서, (a)는 태양전지모듈에 태양광이 입사되는 상태를 도시한 도면이고, (b)는 태양전지모듈에 태양광과 함께 데이터 광신호가 입사되는 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 이 발명에 따른 태양전지모듈용 정션박스의 내부 구성 블록이다.
도 4는 이 발명에 따른 마이크로프로세서가 태양전지모듈의 발전전력을 모니터링하고 태양전지모듈 상태를 표시하는 방법을 도시한 동작 흐름도이다.
도 5는 이 발명에 따른 마이크로프로세서가 관리자의 요청에 따라 태양전지모듈의 출력전력을 차단하거나 연결하는 방법을 도시한 동작 흐름도이다.
도 6은 이 발명에 따른 마이크로프로세서가 태양전지모듈의 도난을 방지하기 위한 방법을 도시한 동작 흐름도이다.
도 7은 이 발명에 따른 마이크로프로세서가 화재를 방지하기 위한 방법을 도시한 동작 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하며 이 발명에 따른 태양전지모듈용 정션박스 및 그의 구동 방법을 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 이 발명의 기술적 특징을 설명하기 위해 도시한 도면으로서, (a)는 태양전지모듈에 태양광이 입사되는 상태를 도시한 도면이고, (b)는 태양전지모듈에 태양광과 함께 데이터 광신호가 입사되는 상태를 도시한 도면이다. 일반적으로 태양전지모듈에는 도 2의 (a)와 (b)에 도시된 바와 같이 태양광이 입사되어 전기신호가 생성된다. 이 발명에서는 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 태양전지모듈에 태양광과 함께 데이터 광신호가 추가로 입사된다. 이 발명의 정션박스는 태양전지모듈의 출력 중 직류성분은 컴바이너로 제공하고, 태양전지모듈의 출력 중 교류성분으로부터 외부에서 입력된 데이터를 획득한다.
도 3은 이 발명에 따른 태양전지모듈용 정션박스의 내부 구성 블록도이다. 이 발명에 따른 태양전지모듈용 정션박스(200)는, 태양전지모듈(11a or 11b)의 출력 중 직류성분을 컴바이너(13)로 전달 또는 차단하는 릴레이(224)와, 상기 태양전지모듈(11a or 11b)의 출력 중 교류성분을 신호처리하여 데이터를 추출하는 신호처리수단과, 상기 신호처리수단에서 추출된 데이터에 따라 릴레이(224)를 스위칭하는 마이크로프로세서(215)를 포함한다.
신호처리수단은 상기 태양전지모듈(11a or 11b)의 출력 중 기설정된 주파수대역을 추출하는 대역통과필터(211)와, 상기 대역통과필터(211)를 통과한 직류성분을 제거하는 블록킹커패시터(212)와, 상기 기설정된 주파수대역의 출력신호를 복조하는 복조기(213)와, 상기 복조기(213)에서 복조된 신호에 포함된 데이터를 추출하여 상기 마이크로프로세서(215)에게 제공하는 디코더(214)를 포함한다. 신호처리수단은 대역통과필터(211)를 통과한 주파수대역의 출력신호를 증폭하는 증폭기를 더 포함할 수 있다.
태양전지모듈용 정션박스(200)는 상기 태양전지모듈(11a or 11b)의 출력 중 기설정된 주파수보다 낮은 주파수 영역을 추출하여 상기 릴레이(224)에 전달되도록 하는 저역통과필터(221)가 더 포함된다.
태양전지모듈용 정션박스(200)는 저역통과필터(221)를 통과한 출력으로부터 상기 신호처리수단을 포함한 각 구성요소에 구동전력을 제공하는 구동전력공급부(222)를 더 포함한다. 이 구동전력공급부(222)에는 상기 태양전지모듈(11a or 11b)이 전기를 발전하지 않더라도 일정 시간동안 상기 신호처리수단에 구동전력을 공급하는 충전회로(미도시)가 포함되는 것이 바람직하다.
태양전지모듈용 정션박스(200)는 저역통과필터(221)를 통과하여 릴레이(224)로 제공되는 상기 태양전지모듈의 발전전류와 발전전압을 감지하여 마이크로프로세서(215)에게 제공하는 전압전류감지부(223)를 더 포함하고, 상기 마이크로프로세서(215)는 주기적으로 전압전류감지부(223)로부터 상기 발전전류 센싱값과 발전전압 센싱값을 입력받아 메모리(216)에 기록하고, 기설정된 기간동안 집적된 발전전류 센싱값과 발전전압 센싱값을 이용하여 상기 태양전지모듈의 동작 상태(정상, 성능저하 또는 고장 등)를 판단한다. 마이크로프로세서(215)는 일자별로 기록된 발전전류 센싱값들과 발전전압 센싱값들에 대해, 최대값, 최소값 또는 평균값을 산출하여 저장할 수도 있다.
태양전지모듈용 정션박스(200)는 마이크로프로세서(215)의 제어를 받아 상기 태양전지모듈의 동작상태와 출력전력 차단 여부를 표시하는 표시기(217)를 더 포함한다. 마이크로프로세서(215)는 신호처리수단에서 추출된 데이터를 기반으로 표시기(217)를 제어하여 태양전지모듈(11a 또는 11b)의 동작 상태와, 출력전력 차단 여부를 표시한다. 또한, 마이크로프로세서(215)는 광신호송신장치(230)를 통해 관리자로부터 입력되는 명령에 따라 또는 주기적으로 태양전지모듈(11a 또는 11b)의 동작 상태 정보를 모니터링부(16)에게 출력한다. 이때, 마이크로프로세서(215)는 태양전지모듈(11a 또는 11b)의 동작 상태 정보를 모니터링부(16)에게 전력선통신(PLC)으로 전송할 수 있다.
태양전지모듈용 정션박스(200)는 정션박스 내부의 온도를 감지하여 마이크로프로세서(215)에게 제공하는 온도센서(218)를 더 포함하고, 마이크로프로세서(215)는 온도센서(218)에서 감지된 정션박스 내부의 온도가 기설정된 임계온도를 초과하면 상기 릴레이(224)를 제어하여 출력전력이 차단되도록 한다. 이를 위해, 릴레이(224)와 컴바이너(13) 사이에 바이패스 다이오드(미도시)가 위치하는 것이 바람직하다.
메모리(216)에는 상기 태양전지모듈에 부여된 국가코드와, 상기 태양전지모듈에 부여된 설치위치코드와, 다수의 명령코드 및 각각의 명령코드에 대응하는 수행프로세스와, 상기 주기적으로 입력된 다수의 발전전류 센싱값과 발전전압 센싱값과, 도난확인주기와, 최근에 이루어진 도난확인리셋일자, 내부 임계온도 등의 정보가 저장된다. 국가코드는 태양광 발전시스템 운영자에 의해 조작이 불가능하도록 저장되고, 설치위치코드는 태양광 발전시스템 운영자에 의해 설정, 변경, 삭제가 가능하도록 저장된다.
광신호송신장치(230)는 상기 광신호송신장치의 국가코드와, 검사대상 태양전지모듈의 설치위치코드와, 명령코드를 포함하는 데이터를 인코딩하고 광캐리어로 변조한 후 태양전지모듈(11a 또는 11b)로 송출한다. 광캐리어는 태양전지모듈(11a 또는 11b)에서 흡수 가능한 주파수를 이용하는 바, 가시광선 또는 적외선을 포함하는 비가시광선을 이용할 수 있다. 명령코드에는 도난확인주기 설정 코드, 도난확인 리셋 코드, 설치위치코드 변경 코드, 태양전지모듈 상태 확인 코드, 출력전력 차단/연결 코드가 포함된다.
상기와 같이 구성된 이 발명에 따른 태양전지모듈용 정션박스의 동작을 설명한다.
이 발명에 따른 태양전지모듈(11a 또는 11b)에는 통상적으로 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 태양광이 입사된다. 이 경우, 태양전지모듈(11a 또는 11b)에서는 직류전류가 출력되는 바, 이 직류전류는 대역통과필터(211)에서는 차단되고, 저역통과필터(221)를 통과하여 구동전력공급부(222)와 릴레이(224)를 통해 컴바이너(13)로 공급된다. 구동전력공급부(222)는 태양전지모듈용 정션박스의 각 구성요소에 필요한 구동전력을 생산하여 제공한다. 전압전류감지부(223)는 릴레이(224)를 통해 컴바이너(13)로 공급되는 발전전압과 발전전류를 감지하여, 그 발전전압 센싱값과 발전전류 센싱값을 마이크로프로세서(215)에게 제공한다. 그러면, 마이크로프로세서(215)는 발전전압 센싱값과 발전전류 센싱값을 메모리(216)에 저장한다. 마이크로프로세서(215)는 이 발전전압 센싱값과 발전전류 센싱값을 관리자에 의해 설정된 주기마다 집적하여 저장하며, 메모리(216)에 집적된 발전전압 센싱값과 발전전류 센싱값을 기준으로 해당 태양전지모듈(11a 또는 11b)의 동작 상태가 정상인지, 성능저하인지, 고장인지를 판단한다.
광신호송신장치(230)는 관리자에 의해 조작되며, 광신호송신장치의 국가코드와 검사대상 태양전지모듈의 설치위치코드와 명령코드를 포함하는 데이터를 인코딩하고 광캐리어로 변조한 후 태양전지모듈(11a 또는 11b)로 송출한다. 그러면, 태양전지모듈(11a 또는 11b)에는 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 태양광과 함께 데이터 광신호가 입사되고, 그 데이터 광신호에 대응하는 교류전류를 출력한다.
태양전지모듈(11a 또는 11b)에서 출력되는 교류전류는 저역통과필터(221)에서는 차단되지만 대역통과필터(211)를 통과하고, 블록킹커패시터(212), 복조기(213) 및 디코더(214)에서 신호처리되어 데이터가 추출된다. 마이크로프로세서(215)는 이 데이터로부터 광신호송신장치의 국가코드와 태양전지모듈의 설치위치코드와 명령코드를 추출한다.
먼저, 마이크로프로세서(215)는 광신호송신장치(230)로부터 입력된 국가코드와 태양전지모듈에 기설정된 국가코드가 동일한지를 체크하고, 광신호송신장치(230)로부터 입력된 설치위치코드와 태양전지모듈(11a 또는 11b)에 기설정된 설치위치코드가 동일한지를 체크한다. 두 국가코드와 두 설치위치코드가 모두 동일하면 명령코드에 대응하는 동작을 정상적으로 수행하고, 둘 중 하나라도 다를 경우에는 릴레이(224)를 차단하여 태양전지모듈(11a 또는 11b)에서 발전된 전력이 컴바이너(13)로 제공되지 못하도록 한다.
이 발명에서 광신호송신장치(230)의 국가코드와 태양전지모듈(11a 또는 11b)의 국가코드를 비교하는 이유는, 국가마다 태양전지모듈(11a 또는 11b)의 가격이 다르게 형성되어 있기 때문에 유럽이나 미국에서 태양전지모듈을 싼 값에 구입하여 일본 등지로 밀무역하여 비싼 가격으로 판매하는 경우가 있기 때문이다. 따라서, 국가마다 관리자에 의해 조작이 불가능하도록 국가코드를 부여하고, 광신호송신장치(230)의 국가코드와 태양전지모듈(11a 또는 11b)의 국가코드가 다르면 릴레이(224)를 차단하여 해당 밀무역된 태양전지모듈(11a 또는 11b)이 무용지물이 되도록 한다.
마이크로프로세서(215)는 명령코드가 설치위치코드 변경 코드이면, 메모리(216)에 저정된 설치위치코드를 새로이 입력되는 설치위치코드로 변경한다. 여기서, 변경이라 함은 초기 설정도 포함할 수 있다. 설치위치코드는 관리자(예컨대 태양광에너지 사업자)가 설치 및 관리하는 태양광 발전 설비마다에게 임의로 부여하는 코드이다.
마이크로프로세서(215)는 명령코드가 도난확인주기 설정 코드이면, 메모리(216)에 저장된 도난확인주기를 새로이 입력되는 도난확인주기로 변경한다. 여기서, 변경이라 함은 초기 설정도 포함할 수 있다. 도난확인주기는 도난확인 리셋이 입력되어야 하는 주기로서, 마이크로프로세스(215)는 최근의 도난확인 리셋일자로부터 도난확인주기가 초과되면 릴레이(224)를 차단하여 태양전지모듈(11a 또는 11b)에서 발전된 전력이 컴바이너(13)로 제공되지 못하도록 한다. 마이크로프로세서(215)는 명령코드가 도난확인 리셋 코드이면 해당 일자를 메모리의 최근 도난확인 리셋일자로 저장한다. 이 발명에 따르면 도난된 태양전지모듈(11a 또는 11b)이 다른 태양광 발전소에 설치되어 도난확인주기가 지나도록 도난확인 리셋 코드가 입력되지 않으면 릴레이(224)를 차단하여 발전전력이 출력되지 않도록 함으로써, 도난된 태양전지모듈(11a 또는 11b)이 무용지물이 되도록 한다.
마이크로프로세서(215)는 명령코드가 태양전지모듈 상태 확인 코드이면, 메모리(216)에 특정 주기동안 집적된 발전전압 센싱값과 발전전류 센싱값을 기준으로 태양전지모듈(11a 또는 11b)이 정상 상태인지, 성능저하 상태인지, 혹은 고장 상태인지를 판단하고, 그 판단된 태양전지모듈(11a 또는 11b)의 동작 상태를 표시기(217)에 표시한다. 또한, 마이크로프로세서(215)는 태양전지모듈(11a 또는 11b)의 동작 상태를 별도의 포트를 통해 외부로 출력할 수도 있다.
마이크로프로세서(215)는 릴레이(224)가 연결된 상태에서, 명령코드가 출력전력 차단 코드이면 릴레이(224)를 차단하여 태양전지모듈의 발전전력이 컴바이너(13)로 출력되지 않도록 한다. 마이크로프로세서(215)는 릴레이(224)가 차단된 상태에서, 명령코드가 출력전력 연결 코드이면 릴레이(224)를 연결하여 태양전지모듈의 발전전력이 컴바이너(13)로 출력되도록 한다.
이 발명의 태양전지모듈용 정션박스는 태양전지모듈(11a or 11b)에서 출력된 전력을 컴바이너(13)에게 제공하는 일반적인 기능과 아울러, 태양전지모듈의 발전전력을 모니터링하고 태양전지모듈 상태를 표시하는 기능과, 관리자의 요청에 따라 태양전지모듈의 출력전력을 차단하거나 연결하는 기능과, 도난방지기능과, 국가간 밀무역 방지기능과, 화재발생방지기능을 포함한다. 각 기능을 구현하기 위한 마이크로프로세서의 동작에 대해 상세하게 설명한다.
도 4는 이 발명에 따른 마이크로프로세서가 태양전지모듈의 발전전력을 모니터링하고 태양전지모듈 상태를 표시하는 방법을 도시한 도작 흐름도이다.
마이크로프로세서는 태양전지모듈의 발전전압과 발전전류를 감지한 발전전압 센싱값과 발전전류 센싱값을 입력받아 메모리에 기록하여 저장한다(S41). 특정 주기(예컨대, 매일, 매주, 매월 등)마다 해당 주기동안의 최대값과 최소값과 평균값이 산출되어 저장될 수도 있다.
마이크로프로세서는 태양전지모듈의 동작 상태가 정상 상태인지, 성능저하 상태인지, 혹은 고장 상태인지를 판단한다(S42). 이를 위해, 마이크로프로세서는 해당 정상적인 태양전지모듈의 월별 발전 최대값, 발전 최소값 및 발전 평균값 등을 저장하고 있는 것이 바람직하다.
마이크로프로세서는 신호처리수단을 통해 외부로부터 태양전지모듈 상태확인 코드가 입력되면(S43), 태양전지모듈의 동작 상태 정보를 출력한다(S44). 이때, 마이크로프로세서는 태양전지모듈의 동작 상태를 표시기(217)를 통해 표시할 수도 있고, 별도의 출력 포트를 통해 외부로 출력할 수도 있다.
또한, 마이크로프로세서는 광신호송신장치를 통해 관리자로부터 입력되는 별도의 명령에 따라 또는 주기적으로 태양전지모듈의 동작 상태 정보를 모니터링부에게 출력한다.
도 5는 이 발명에 따른 마이크로프로세서가 관리자의 요청에 따라 태양전지모듈의 출력전력을 차단하거나 연결하는 방법을 도시한 동작 흐름도이다.
마이크로프로세서는 릴레이가 연결되어 태양전지모듈의 발전전력이 컴바이너(13)로 출력되는 상태(S51)에서, 신호처리수단을 통해 외부로부터 출력전력 차단 코드가 입력되면(S52), 릴레이를 차단하여 태양전지모듈의 발전전력이 컴바이너(13)로 출력되지 못하도록 한다(S53). 한편, 릴레이가 차단된 상태에서 신호처리수단을 통해 외부로부터 출력전력 연결 코드가 입력되면(S54), 릴레이를 연결하여 태양전지모듈의 발전전력이 컴바이너로 출력되도록 한다(S55).
도 6은 이 발명에 따른 마이크로프로세서가 태양전지모듈의 도난을 방지하기 위한 방법을 도시한 동작 흐름도이다.
마이크로프로세서는 신호처리수단을 통해 외부로부터 도난확인주기 설정 코드가 입력되면, 도난확인주기(예컨대, 1개월, 3개월, 6개월 등)를 설정하여 메모리에 저장한다(S61). 마이크로프로세서는 신호처리수단을 통해 외부로부터 도난확인 리셋 코드가 입력되면(S62), 메모리에 저장된 도난확인 리셋 일자를 업데이트한다(S63). 이후, 메모리에 저장된 도난확인 리셋 일자로부터 도난확인주기가 초과되는지 판단하여(S64), 초과되면(S65), 릴레이를 차단하여 발전전력이 출력되지 못하도록 한다(S66). 즉, 마이크로프로세서는 도난확인 리셋 후 도난확인주기가 초과되기 전에 도난확인 리셋 코드가 입력되는지가 판단하며, 주기적으로 도난확인 리셋 코드가 입력되면 태양전지모듈의 발전전력이 정상적으로 출력되도록 하고, 도난확인주기가 초과되도록 도난확인 리셋 코드가 입력되지 않으면 태양전지모듈의 발전전력을 차단하여 해당 태양전지모듈이 무용지물이 되도록 한다. 이러한 이 발명에 따르면 도난된 태양전지모듈은 타 태양광 발전소에 설치되더라도 태양광 발전을 하지 못하여 쓸모없게 되므로, 도난을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 4 내지 도 6에서, 마이크로프로세서는 명령코드(태양전지모듈 상태확인코드, 출력전력 차단 코드, 출력전력 연결 코드, 도난확인주기 설정 코드, 도난확인 리셋 코드 등)와 함께 수신된 국가코드와 메모리에 저장된 국가코드를 비교하여, 두 국가코드가 다르면 릴레이를 차단하여 태양전지모듈의 발전전력이 컴바이너(13)로 제공되지 못하도록 한다. 마이크로프로세서는 명령코드와 함께 수신된 설치위치코드와 메모리에 저장된 설치위치코드를 비교하여, 두 설치위치코드가 다르면 릴레이를 차단하여 태양전지모듈의 발전전력이 컴바이너(13)로 제공되지 못하도록 한다.
도 7은 이 발명에 따른 마이크로프로세서가 화재를 방지하기 위한 방법을 도시한 동작 흐름도이다.
마이크로프로세서는 정션박스 내부의 현재온도를 감지한다(S71). 현재온도가 메모리에 저장된 임계온도를 초과하면(S72), 릴레이를 차단하여 발전전력이 출력되지 못하도록 한다(S73). 통상적으로 정션박스 내부에서는 바이패스 다이오드의 과열에 의해 화재가 발생할 위험이 있다. 이 발명에 따르면 정션박스 내부의 온도가 정상범위를 벗어나 임계온도를 초과하면 릴레이가 차단되기 때문에 바이패스 다이오드로 인가되는 전력을 차단하여 화재를 미연을 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
11a, 11b : 태양전지모듈 12a, 12b : 정션박스
13 : 컴바이너 14 : 인버터
211 : 대역통과필터 212 : 블록킹커패시터
213 : 복조기 214 : 디코더
215 : 마이크로프로세서 216 : 메모리
217 : 표시기 218 : 온도센서
221 : 저역통과필터 222 : 구동전력공급부
223 : 전압전류감지부 224 : 릴레이
230 : 광신호송신장치

Claims (27)

  1. 컴바이너와 인버터와 모니터링부를 포함하는 태양광 발전시스템에서, 광신호송신장치로부터 데이터 광신호가 입사되어 발전되는 태양전지모듈에 연결되며, 상기 데이터 광신호에는 명령코드가 포함된 데이터가 실리는 태양전지모듈용 정션박스에 있어서,
    상기 태양전지모듈의 발전전력 중 직류성분을 상기 컴바이너로 전달 또는 차단하는 릴레이와,
    상기 태양전지모듈의 발전전력 중 상기 데이터 광신호에 대응하는 교류성분을 신호처리하여 상기 광신호송신장치로부터 수신된 데이터를 추출하는 신호처리수단과,
    상기 신호처리수단에서 추출된 상기 데이터에 포함된 명령코드에 따라 상기 릴레이를 스위칭하는 마이크로프로세서를 포함한 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로프로세서는 도난확인주기를 저장하고, 상기 데이터에 포함된 명령코드가 도난확인 리셋 입력이면 도난확인 리셋 일자를 업데이트하며, 상기 도난확인 리셋 일자로부터 상기 도난확인주기가 초과되면 상기 릴레이를 차단하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로프로세서는 상기 태양전지모듈에 부여된 국가코드를 저장하고, 상기 데이터에 포함된 국가코드와 상기 기저장된 국가코드가 다르면 상기 릴레이를 차단하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로프로세서는 상기 태양전지모듈에 부여된 설치위치코드를 저장하고, 상기 데이터에 포함된 설치위치코드와 상기 기저장된 설치위치코드가 다르면 상기 릴레이를 차단하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 릴레이를 통해 상기 컴바이너로 제공되는 상기 태양전지모듈의 발전전류와 발전전압을 감지하여 상기 마이크로프로세서에게 제공하는 전압전류감지부를 더 포함하고,
    상기 마이크로프로세서는 상기 전압전류감지부로부터 발전전류 센싱값과 발전전압 센싱값을 입력받아 메모리에 기록하고, 상기 메모리에 기록된 상기 발전전류 센싱값과 발전전압 센싱값을 이용하여 상기 태양전지모듈의 동작 상태를 판단하며, 상기 데이터에 포함된 명령코드에 따라 상기 태양전지모듈의 동작 상태를 출력하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 마이크로프로세서의 제어를 받아 상기 태양전지모듈의 동작 상태를 표시하는 표시기를 더 포함한 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 마이크로프로세서는 태양전지모듈의 동작 상태 정보를 상기 모니터링부에게 출력한 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스.
  8. 제 1 항에 있어서, 현재온도를 감지하여 상기 마이크로프로세서에게 제공하는 온도센서를 더 포함하고, 상기 마이크로프로세서는 임계온도를 저장하며 상기 현재온도가 상기 임계온도를 초과하면 상기 릴레이를 차단하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스.
  9. 컴바이너와 인버터와 모니터링부를 포함하는 태양광 발전시스템에서, 광신호송신장치로부터 데이터 광신호가 입사되어 발전되는 태양전지모듈에 연결되며, 상기 데이터 광신호에는 명령코드가 포함된 데이터가 실리는 태양전지모듈용 정션박스에 있어서,
    상기 태양전지모듈의 출력 중 상기 데이터 광신호에 대응하는 교류성분을 신호처리하여 상기 광신호송신장치로부터 수신된 데이터를 추출하는 신호처리수단과,
    상기 태양전지모듈의 출력 중 상기 컴바이너로 전달되는 상기 태양전지모듈의 발전전류와 발전전압을 감지하는 전압전류감지부와,
    상기 전압전류감지부로부터 발전전류 센싱값과 발전전압 센싱값을 입력받아 메모리에 기록하고, 상기 메모리에 기록된 상기 발전전류 센싱값과 발전전압 센싱값을 이용하여 상기 태양전지모듈의 동작 상태를 판단하며, 상기 신호처리수단에서 추출된 상기 데이터에 포함된 명령코드에 따라 상기 태양전지모듈의 동작 상태를 출력하는 마이크로프로세서를 포함한 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 마이크로프로세서의 제어를 받아 상기 태양전지모듈의 동작 상태를 표시하는 표시기를 더 포함한 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 마이크로프로세서는 태양전지모듈의 동작 상태 정보를 상기 모니터링부에게 출력한 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스.
  12. 제 1 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 신호처리수단은 상기 태양전지모듈의 출력 중 기설정된 주파수대역을 추출하는 대역통과필터와, 상기 대역통과필터를 통과한 직류성분을 제거하는 블록킹커패시터와, 상기 기설정된 주파수대역의 출력신호를 복조하는 복조기와, 상기 복조기에서 복조된 신호에 포함된 상기 데이터를 추출하여 상기 마이크로프로세서에게 제공하는 디코더를 포함한 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 신호처리수단은 상기 대역통과필터를 통과한 주파수대역의 신호를 증폭하는 증폭기를 더 포함한 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스.
  14. 제 1 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 태양전지모듈의 발전전력으로부터 구동전력을 생성하여 상기 신호처리수단과 상기 마이크로프로세서에게 제공하는 구동전력공급부를 더 포함한 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 구동전력공급부는 상기 구동전력을 충전하였다가 상기 신호처리수단과 상기 마이크로프로세서에게 공급하는 충전회로를 더 포함한 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스.
  16. 제 9 항에 있어서, 현재온도를 감지하여 상기 마이크로프로세서에게 제공하는 온도센서를 더 포함한 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스.
  17. 컴바이너와 인버터와 모니터링부를 포함하는 태양광 발전시스템에서, 광신호송신장치로부터 데이터 광신호가 입사되어 발전되는 태양전지모듈에 연결되고 상기 태양전지모듈의 발전전력을 상기 컴바이너로 전달하며, 상기 데이터 광신호에는 명령코드가 포함된 데이터가 실리는 태양전지모듈용 정션박스의 구동방법에 있어서,
    상기 태양전지모듈의 출력 중 상기 데이터 광신호에 대응하는 교류성분을 신호처리하여 상기 광신호송신장치로부터 수신된 데이터를 추출하는 제1단계와,
    상기 제1단계에서 추출된 상기 데이터에 포함된 상기 명령코드에 따라 상기 태양전지모듈의 발전전력을 상기 컴바이너로 전달하거나 전달되지 못하도록 차단하는 제2단계를 포함한 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스의 구동방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 제2단계는 도난확인주기를 저장하고, 상기 데이터에 포함된 명령코드가 도난확인 리셋 입력이면 도난확인 리셋 일자를 업데이트하며, 상기 도난확인 리셋 일자로부터 상기 도난확인주기가 초과되면 상기 태양전지모듈의 발전전력이 상기 컴바이너로 전달되지 못하도록 차단하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스의 구동방법.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 제2단계는 상기 태양전지모듈에 부여된 국가코드를 저장하고, 상기 데이터에 포함된 국가코드와 상기 기저장된 국가코드가 다르면 상기 태양전지모듈의 발전전력이 상기 컴바이너로 전달되지 못하도록 차단하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스의 구동방법.
  20. 제 17 항에 있어서, 상기 제2단계는 상기 태양전지모듈에 부여된 설치위치코드를 저장하고, 상기 데이터에 포함된 설치위치코드와 상기 기저장된 설치위치코드가 다르면 상기 태양전지모듈의 발전전력이 상기 컴바이너로 전달되지 못하도록 차단하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스의 구동방법.
  21. 제 17 항에 있어서, 상기 컴바이너로 제공되는 상기 태양전지모듈의 발전전류와 발전전압을 감지하는 제3단계와,
    상기 제3단계에서 감지된 발전전류 센싱값과 발전전압 센싱값을 메모리에 기록하고, 상기 메모리에 기록된 상기 발전전류 센싱값과 발전전압 센싱값을 이용하여 상기 태양전지모듈의 동작 상태를 판단하며, 상기 데이터에 포함된 명령코드에 따라 상기 태양전지모듈의 동작 상태를 출력하는 제4단계를 더 포함한 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스의 구동방법.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 태양전지모듈의 동작 상태 정보를 상기 모니터링부에게 출력한 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스의 구동방법.
  23. 제 17 항에 있어서, 현재온도를 감지하는 제5단계와,
    임계온도를 저장하며 상기 현재온도가 상기 임계온도를 초과하면 상기 태양전지모듈의 발전전력이 상기 컴바이너로 전달되지 못하도록 차단하는 제6단계를 더 포함한 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스의 구동방법.
  24. 컴바이너와 인버터와 모니터링부를 포함하는 태양광 발전시스템에서, 광신호송신장치로부터 데이터 광신호가 입사되어 발전되는 태양전지모듈에 연결되고 상기 태양전지모듈의 발전전력을 상기 컴바이너로 전달하며, 상기 데이터 광신호에는 명령코드가 포함된 데이터가 실리는 태양전지모듈용 정션박스의 구동방법에 있어서,
    상기 태양전지모듈의 출력 중 상기 데이터 광신호에 대응하는 교류성분을 신호처리하여 상기 광신호송신장치로부터 수신된 데이터를 추출하는 제1단계와,
    상기 컴바이너로 전달되는 상기 태양전지모듈의 발전전류와 발전전압을 감지하는 제2단계와,
    상기 제2단계에서 감지된 발전전류 센싱값과 발전전압 센싱값을 입력받아 메모리에 기록하고, 상기 메모리에 기록된 상기 발전전류 센싱값과 발전전압 센싱값을 이용하여 상기 태양전지모듈의 동작 상태를 판단하며, 상기 제1단계에서 추출된 상기 데이터에 포함된 명령코드에 따라 상기 태양전지모듈의 동작 상태를 출력하는 제3단계를 포함한 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스의 구동방법.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 태양전지모듈의 동작 상태 정보를 상기 모니터링부에게 출력한 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스의 구동방법.
  26. 제 17 항 또는 제 24 항에 있어서, 상기 제1단계는 상기 태양전지모듈의 출력 중 기설정된 주파수대역을 추출하는 대역통과필터링단계와, 상기 대역통과필터링단계를 통과한 직류성분을 제거하는 블록킹단계와, 상기 기설정된 주파수대역의 출력신호를 복조하는 복조단계와, 상기 복조단계에서 복조된 신호에 포함된 상기 데이터를 추출하는 디코딩단계를 포함한 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스의 구동방법.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 제1단계는 상기 대역통과필터링단계를 통과한 주파수대역의 신호를 증폭하는 증폭단계를 더 포함한 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스의 구동방법.

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