KR101546715B1 - 태양광 발전시스템의 인버터 단락 시험 장치 및 방법 - Google Patents

태양광 발전시스템의 인버터 단락 시험 장치 및 방법 Download PDF

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한국에너지기술연구원
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Abstract

본 발명은 태양광 발전장치의 인버터를 단독으로 운영하여 단락 시험을 수행함으로써 인버터가 정상동작 하는 지를 확인할 수 있도록 하는 태양광 발전시스템의 인버터 단락 시험 장치 및 방법에 관한 것으로,
상기 태양광발전 시스템의 인버터 단락 시험 장치는, 태양전지모듈을 시뮬레이션하는 직류계통부; 상용전원 계통을 시뮬레이션하는 교류계통부; 단락스위치와 교류전원에 접속된 제어형교류계통부스위치 및 가변부하가 구비되어 상기 직류계통부와 상기 교류계통부를 연결하는 인버터부; 상기 직류계통부 또는 교류계통부의 단락 전류의 파형을 기록하고 분석하는 분석부; 및 상기 가변부하의 저항을 가변할 수 있도록 접속되고, 상기 교류계통부를 분리하기 위해 상기 제어형교류계통부스위치를 스위칭 제어 할 수 있도록 접속되어 상기 인버터부에 대한 단락시험을 수행하는 단락시험제기;를 포함하여 구성되어, 인버터부 만의 단독 단락 시험을 수행할 수 있도록 하여 인버터부가 제한 전류 이상의 상태에서 정상적으로 정지하는 지를 정확하게 판단할 수 있으며, 단락 시험을 위한 대저항 단락저항을 구비하지 않게 함으로써, 인버터부의 단락 시험을 현저히 용이하게 수행할 수 있도록 한다.

Description

태양광 발전시스템의 인버터 단락 시험 장치 및 방법{SHORT TEST APPARATUS FOR INVERTER OF PHOTOVOLTAIC POWER GENERATING SYSTEM AND THE METHOD THEREOF}
본 발명은 태양광 발전시스템의 단락 시험 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 계통 연계형 태양광 발전 시스템에서 교류계통부를 분리하여 인버터부 단독 운전 상태에서 단락 시험을 수행할 수 있도록 함으로써, 단락 시험 시 교류계통부(상용전원 계통부)에 의한 사고전류의 유입이 없이 태양광 발전 시스템에서 공급되는 전력에 의한 사고전류의 유입에 대하여 인버터부가 정상 정지되는 지를 시험할 수 있도록 하는 태양광 발전시스템의 인버터 단락 시험 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 화석에너지 고갈과 환경오염 문제로 대체 에너지를 이용한 발전에 전 세계적으로 많은 관심이 집중되고 있다. 대체 에너지를 통한 발전은 대용량 발전에 비해 용량이 작고 수요지 근처에 분산적으로 존재한다. 이러한, 대체 에너지를 통한 발전은 대용량 발전에 비해 용량이 작고 수요지 근처에 분산적으로 존재하여 분산전원(직류계통부 전원)이라 부른다.
초기의 분산전원(또는 직류계통부)은 용량이 작아 기존 전력계통(상용전원 계통 또는 교류계통부)과는 분리된 상태로 운전되었는데, 최근에는 그 용량이 증가하면서 교류계통부와 연계된 상태로 가동되고 있다. 교류계통부와 연계 운영되는 태양광 발전을 계통 연계형 태양광 발전이라 한다.
이와 같이 계통 연계형 태양광 발전 시스템에서 직류계통부와 교류계통부의 연계 운전은 인버터부에 의해 수행된다.
상기 인버터부에는 광발전 장비 (photovoltaic equipment)에 의한 대체 에너지를 이용한 발전에 의해 생산된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 전력망에 급전하기 위한 직류-교류 (DC-AC) 인버터와 제한 전류 이상의 사고 전류의 유입 시 운전을 정지시키는 차단기 구조가 포함된다.
이러한 태양광 발전 시스템에서의 효율은 PV(Photo Voltaic) 셀의 효율이 약 8 ~ 15%, 인버터부의 효율이 약 95~98%, MPPT 알고리즘의 효율이 약 98% 정도이다.
따라서 계통 연계형 태양광 발전 시스템에 적용되는 인버터부는 태양광 발전 효율에 큰 영약을 미치므로, 보다 높은 효율을 달성하고, 전력망 운영자의 요구 기준들을 충족할 것이 요구된다.
이에 따라 대한민국 공개특허 제2012-41791호(2012년 05월 02일 공개)에는 광발전 장비의 출력 측 교류 전압의 반파를 생산하기 위한 DC 초퍼 제어기가 마련되며, 브리지 회로는 DC 초퍼 제어기에 다운 스트림 집속되어 반파들의 위상의 극 변환기로 동작하도록 하여, 전력 손실을 감소시키는 DC-AC 인버터 장치, 특히 태양전지 인버터가 개시되어 있다.
또한, 대한민국 공개특허 제1999-0058513호(1999년 07월 15일 공개)에는 태양광 발전시스템의 계통연계형 인버터에서 발전된 전력이 부하에만 공급되게 하고, 계통전력에 역으로 흘러 나가는 역조류는 별도의 역조류 방지 장치를 설치할 필요 없이 사전에 방지할 수 있도록, 태양광 발전시스템의 부하의 현재의 전력용량을 산출하여, 태양광 발전시스템의 발전용량보다 큰 경우에는 인버터가 최대 출력점 추종 제어를 수행하도록 하고, 작을 때에는 인버터가 출력 전압을 조정하여 부하의 전력용량과 상기 태양광 발전시스템의 발전용량을 일치시키는 태양광 발전 시스템 용 인버터의 역조류 방지 방법이 개시되어 있다.
또한, 대한민국 공개특허 제2009-96781호(2009년 09월 15일 공개)에는 태양전지모듈의 발전 전력이 기준 전력 이하로 소정 시간 지속되는 경우 인버터를 정지시키고, 다시 기준 값 이상으로 소정시간 유지되는 때에는 태양광 인버터를 작동시키는 것에 의해 인버터의 구동 정지를 최소화시키는 태양광 인버터 기동정지 동작의 최소화 방법이 개시되어 있다.
또한, 대한민국 공개특허 제2014-11254호(2014년 01월 28일 공개)에는 복수의 인버터를 구비하여 태양광 패널들의 출력 값에 따라 태양광 패널의 출력을 복수의 인버터로 선택적으로 인가하는 것에 의해 경제적이고 효율적인 태양광 발전을 가능케 하는 태양광 발전을 위한 인버터 시스템이 개시되어 있다.
또한, 상기 인버터부는 교류계통부와 분리된 단독 운전 상태에서 단독 운전을 감지하여 운전을 정지시키는 동작이 정상적으로 동작하는지 판단하는 단독운전 시험과, 제한 전류 이상의 직류계통부의 사고전류 또는 교류계통부 측의 사고전류의 유입 시 교류계통부와 정상적으로 분리되고 운전을 정지하는 것을 만족하는 지의 여부를 판단하는 단락 시험의 요건을 충족해야 한다.
이에 따라 계통 연계형 태양광 발전 시스템에서, 실 시스템의 설치 이전에 인버터부가 단독운전 및 단락운전 상태에서 정상 적으로 동작이 정지되는 지에 대한 시험이 필요하다. 이를 위해 태양광 발전 시스템에 설치되기 이전에 인버터부에 대한 시험을 수행할 수 있도록 하는 태양광 발전시스템 용 인버터 시험 장치가 개발되었다.
도 1은 상기 계통 연계형 태양광 발전 시스템의 신재생에너지 설비심사세부준을 따르는 중대형 태양광 발전용 인버터부 시험 장치의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이 상기 계통 연계형 태양광 발전 시스템의 인버터부 시험 장치는, 직류계통부(분할전원)(10), 교류계통부(상용전원 계통부)(20), 시험인버터부(20) 및 직류계통부(10)의 전류와 전압 및 교류계통부의 전류와 전압의 값 및 파형을 기록하고 분석하는 분석부(40)를 포함하여 구성된다.
상기 직류계통부(10)는 태양전지모듈을 시뮬레이션하기 위해 직류전원을 공급하는 구성으로, 직류전원과 병렬로 접속된 직류분압기(DCPT)와 직렬로 연결된 직류분류기(DCCT)에 의해 분석부(30)와 접속된다. 상기 직류계통부(10)의 직류전류는 IDC, 전력은 PDC, 전압은 VDC를 갖는다.
상기 인버터부(20)는 인버터(21)와 교류계통부(30)의 분리를 위한 차단스위치(SWCB)(차단기)와, 단락시험을 수행하고 단락 시 회로의 보호를 위해 교류전원부(30) 및 인버터(21)와 병렬로 접속되는 단락스위치(SWASC) 및 대저항의 단락저항(RASC)을 포함하여 구성된다. 그리고 인버터부(20)의 교류 전력의 전류는 IAC, 유효전력은 PAC, 무효전력은 Q, 전압은 VAC를 갖는다. 상기 구성의 인버터부(20)는 교류분압기(ACPT)와 교류분류기(ACCT)에 의해 분석부(40)와 접속된다.
상술한 구성을 가지는 인버터부 시험 장치에서 인버터부에 대한 단독운전 시험은, 인버터(21)에 단락운전 검출 알고리즘을 구동한 상태에서 수행된다. 상기 단독운전 시험은 교류계통부(30)의 교류전원이 유입되지 않는 인버터 단독 운전 상태를 만든 후 인버터부의 단독 운전 상태에서 인버터(21)가 설정 시간 내에 단독운전을 감지하여 정지하는 지를 판단하는 방식으로 수행된다.
그리고 인버터부(20)의 단락 시험의 경우에는 단락스위치(SWASC)를 단락시킨다. 이때, 교류계통스위치(SWCB)는 차단기의 기능을 수행하게 되므로 과전류의 유입이 발생하지 않는 한 항상 단락된 상태를 유지한다. 따라서 단락스위치(SWASC)를 단락시켜 단락 시험을 수행하게 되면, 태양광 인버터에 의한 사고전류와 교류계통 측의 사고 전류가 순간적으로 단락지점으로 동시에 흐를 수 있어 파형기록 및 분석장치에는 계통단락 사고 전류와 인버터사고 전류가 혼합되어 계측될 수 있다. 또한, 단락시험에서 인버터를 시험하기 위하여 실계통(한전계통) 측 차단기의 오동작 등으로 시험 시 사고 여파가 다른 전력 라인에 영향을 미칠 수도 있는 문제점도 가진다.
따라서 종래기술의 태양광 발전 시스템의 인버터 단락 시험 장치는 인버터 만의 단락 시험을 수행하는 것이 어려워지는 문제점을 가진다.
또한, 종래기술의 경우 단락시험을 수행하기 위해서 태양광 발전 시스템의 발전 용량에 따라 대저항의 단락저항(RASC)을 선택적으로 교체 장착하여야 하였다. 그러나 대저항 용량의 단락저항은 가격이 비쌀 뿐만 아니라, 테스트 대상 태양광 발전 시스템 또는 인버터의 용량에 따라 교체 장착되어야 하나, 대저항 단락저항을 용량별로 구하는 것이 어려워 인버터에 대한 단락 시험을 지연시키는 등의 어려움을 제공하는 문제점을 가진다.
따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 태양광 발전 시스템에서 교류계통부를 시험 장치로 분리한 후, 인버터에 대한 단독 단락 시험을 수행할 수 있도록 하는 태양광 발전시스템의 인버터 단락 시험 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 계통연계형 태양광 발전시스템의 인버터 단락 시험 장치에서 단락 시험을 위한 대용량의 단락저항을 구비함이 없이 인버터에 대한 독립적인단락 시험을 수행할 수 있도록 함으로써 태양광 발전시스템의 인버터 단락 시험의 수행을 현저히 용이하고 효율적으로 수행할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양광 발전 시스템의 인버터 단락 시험 장치는, 태양전지모듈을 시뮬레이션하는 직류계통부; 상용전원 계통을 시뮬레이션하는 교류계통부; 단락스위치와 교류전원에 접속된 제어형교류계통부스위치가 구비되어 상기 직류계통부와 상기 교류계통부를 연결하는 인버터부; 및 상기 직류계통부 또는 교류계통부의 단락 전류의 파형을 기록하고 분석하는 분석부;를 포함하는 태양광 발전시스템의 인버터 단락 시험 장치에 있어서. 상기 교류계통부의 단락스위치에는 가변부하가 접속되며, 저항을 가변할 수 있도록 상기 가변부하에 접속되고, 상기 교류계통부를 분리하기 위해 상기 제어형교류계통부스위치에 접속되어, 상기 인버터부에 대한 단락시험을 수행하는 단락시험제어기;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 가변부하는, 상기 단락시험제어기에 의해 용량이 가변되는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양광 발전 시스템의 인버터 단락 시험 방법은, 직류계통부와, 교류계통부와, 가변부하와 단락스위치 및 제어형교류계통부스위치를 구비하여 상기 직류계통부와 상기 교류계통부를 연결하는 인버터부와, 상기 직류계통부 또는 교류계통부의 단락 전류의 파형을 기록하고 분석하는 분석부 및 상기 인버터부의 출력단에 접속되어 상기 교류계통부를 분리한 후 상기 인버터부에 대한 단락시험을 수행하는 단락시험제어기를 포함하는 태양광 발전시스템의 인버터 단락 시험 장치에 의한 인버터 단락 시험 방법에 있어서, 상기 제어형교류계통부스위치를 오프시켜 교류계통부를 분리시키는 교류계통부분리과정; 상기 단락시험제어기에 의해 상기 인버터부의 출력단에 접속된 단락스위치를 단락시켜 단락시험을 수행하는 단락과정; 상기 분석부가 상기 단락스위치의 단락 이후 상기 인버터부의 입력 측과 출력 측의 전류를 검출하여 파형을 기록하고 분석하는 전류검출과정;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 단락과정은 시험대상 전류 용량에 따라 상기 가변부하의 저항을 가변시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 태양광 발전시스템의 인버터 단락 시험 방법은, 상기 교류계통부분리과정 이전에 상기 단락시험제어기가 상기 인버터부의 단독운전 시험 설정을 무효화시키는 단독운전시험무효화과정;을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 태양광 발전시스템의 인버터 단락 시험 방법은 상기 단독운전시험무효화과정의 이후에 상기 단락시험제어기가 상기 인버터부를 정격 용량을 출력하는 상태인 정격운전 상태까지 전력을 공급하도록 하는 시험인버터정격운전설정과정;을 더 포 함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 태양광 발전시스템의 인버터 단락 시험 방법은, 상기 시험인버터정격운전설정과정 이후 상기 단락시험제어기가 태양광 발전 시스템 만의 단독운전이 발생할 수 있는 LC 공진상태에서 운전하도록 상기 가변부하를 LC공진상태로 설정하는 단독운전설정과정;을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 태양광 발전시스템의 인버터 단락 시험 방법은, 상기 단락시험제어기가 상기 전류검출과정에서 검출된 전류의 파형 분석 결과를 기준 값과 비교하여 인버터부의 독립 운전 시 사고 전류에 대한 정상 정지여부를 판단하는 정상동작판단과정;을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 태양광 발전시스템의 인버터 단락 시험 방법은 태양광 발전시스템의 인버터 단락 시험 장치가 대저항 단락저항을 구비함이 없이 수행되는 것을 특징으로 한다.
상술한 구성을 가지는 본 발명은 계통연계 태양광 발전 시스템에서 교류계통부를 시스템으로부터 분리시킨 후 인버터부 단독으로 단락 시험을 수행하는 것에 의해 인버터부 단독으로 제한 전류 이상의 사고전류가 인가되는 경우 정상적으로 동작이 정지되는 지를 용이하게 판단할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 단락스위치에 가변부하를 접속하는 것에 의해 저항의 변경을 용이하게 함으로써, 종래기술에서와 같이 시험 시마다 대용량의 단락저항을 구하여 교체 장착해야 하는 시험 상의 불편함을 제거하여, 인버터의 단락시험을 현저히 용이하게 수행할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 대저항의 단락저항을 인버터 단락 시험 장치에서 제거할 수 있어 시험 장치의 제작비용, 시험 비용 및 시험시간을 현저히 절감시키는 효과 및 시험의 효율성을 현저히 향상시키는 효과를 제공한다.
도 1은 신재생에너지 설비심사세부기준의 태양광발전용 인버터 단락 시험 장치의 회로도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따르는 태양광발전용 인버터 단락 시험 장치의 회로도.
도 3은 본 발명의 태양광발전용 인버터 단락 시험 방법의 처리과정을 나타내는 순서도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 기재된 실시 예를 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따르는 태양광발전용 인버터 단락 시험 장치의 회로도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 계통 연계형 태양광 발전용 인버터 단락 시험 장치(2)는, 태양전지모듈을 시뮬레이션하는 직류계통부(10)와, 상용전원 계통을 시뮬레이션하는 교류계통부(30)와, 교류측의 과전류 또는 단락시험제어기(50)의 스위칭 신호에 의해 개방되는 제어형교류계통부스위치(CSWCB)와 교류전원에 접속된 단락스위치(SWASC) 및 가변부하(25)가 구비되어 상기 직류계통부(10)와 상기 교류계통부(30)를 연결하는 인버터부(20)와, 상기 인버터부(20)의 입력 측과 출력 측의 직류 및 교류 전원의 파형을 기록하고 분석하는 분석부(40) 및 상기 인버터부(20)의 출력 측에 접속되고, 단락스위치(SWASC)와 제어형교류계통부스위치(SWCB)에 스위칭 제어 가능하게 접속되며, 분석부(40)에 접속되어 분석부(40)의 전류 파형 기록 및 분석 결과 데이터를 수신하여 상기 교류계통부(30)를 인버터 단락 시험 장치(2)로부터 분리하여 인버터부(20) 만의 단락시험을 수행하고, 단락 시험에서의 기록된 전류의 파형 및 분석데이터를 이용하여 인버터(21)가 제한 전류에서 정상적으로 정지되는 지를 판단하는 단락시험제어기(50)를 포함하여 구성된다.
상기 직류계통부(10)는 직류전원과 직류분압기(DCPT), 직류분류기(DCCT), 제 1 지락스위치(SWDCG)에 의해 스위칭되는 제1 지락저항(RDCG)을 포함하여 직류전원을 공급함으로써, 태양광 발전시스템의 태양전지모듈 측을 시뮬레이션 하도록 구성된다.
상기 인버터부(20)는 인버터(21)와 교류분압기(ACPT), 교류분류기(ACCT), 제 1 지락스위치(SWACG)에 의해 스위칭되는 제2 지락저항(RACG)과, 과전류 상태 또는 단락시험제어기(50)의 개방 신호에 따라 개방되어 교류전원을 차단하도록 스위칭 제어되는 제어형교류계통부스위치(CSWCB)와, 상기 인버터부(20)의 출력 측을 단락 시키는 단락스위치(SWASC) 및 가변부하(25)를 포함하여 구성된다. 상기 가변부하(25)는 선택적으로 통전되는 저항(R), 인덕터(L) 및 캐패시터(C)를 포함하여 구성되는 RLC 부하로 구성될 수 있다. 상기 제어형교류계통부스위치(CSWCB)는 인버터부(20)로 유입되는 교류계통부(30)의 사고 전류 또는 인버터부(20)로부터 교류계통부(30)로 유입되는 사고 전류를 차단하는 차단기의 기능을 수행하도록 구성되며, 부가적으로 단락시험제어기(50)에 의해 온/오프 제어되도록 구성된다.
상기 교류계통부(30)는 교류전원을 공급함으로써 계통연계형 태양광 발전시스템에서 상용전원을 공급하는 상용 교류전원 측을 시뮬레이션 하도록 구성된다.
상기 단락시험제어기(50)는 상기 인버터부(20)의 상기 제어형교류계통부스위치(CSWCB)와 단락스위치(SWASC) 및 상기 가변부하(25)에 접속되도록 구성된다. 상술한 구성의 상기 단락시험제어기(50)는, 인버터부(20) 만의 단락 시험을 수행하는 경우에는 상기 제어형교류계통부스위치(CSWCB)를 오프시켜 교류계통부(30)를 인버터부(20)와 분리시킨다. 그리고 인버터부(20)의 인버터(21)를 정격운전 상태까지 전력을 공급하도록 설정한다. 또한, 태양광 발전시스템이 상용 전원의 공급 없이 운전되는 단독운전이 일어날 수 있도록 가변부하(25)를 설정한다. 이 후 단락스위치(SWASC)를 온시켜 인버터부(20)의 출력 측을 단락시킴으로써 단락시험을 수행한다. 또한 상기 단락시험제어기(50)는 분석부(40)에서 기록되고 분석된 직류계통부(10), 교류계통부(30)의 전류 파형 및 단락시험 시의 직류계통부(10)와 인버터부(20)의 출력 측의 교류 파형 정보를 수신하여 저장하고, 인버터부(20)가 제한 전류 이상에서 정상적으로 정지되는지를 판단하여 표시장치에 출력하도록 구성된다.
상기 가변부하(25)의 예로는 저항(R), 인덕터(L) 및 캐패시터(C)를 포함하는 다수의 RLC 부하를 들 수 있다. 상술한 가변부하(25)는 내부의 RLC 부하들의 저항을 선택적으로 스위칭 하는 것에 의해, LC공진 상태에서 시험 장치가 운전될 수 있도록 한다. 따라서 가변부하(25)를 적용하여 단락 시험에 필요한 대저항이 용이하게 구현되므로, 상기 인버터부(20)에는 도 1의 종래기술의 계통 연계형 태양광발전용 인버터 단락 시험 장치(1)와 달리 대용량의 단락저항(RASC)이 구비되지 않는다. 이에 따라, 종래기술에서와 같이 시험 시마다 대용량의 단락저항을 구하여 교체하는 노력, 시간 및 비용을 절감할 수 있어 인버터부(20)의 독립적인 단락 시험을 용이하게 수행할 수 있도록 하고, 단락 시험의 효율을 현저히 향상시키게 된다.
상술한 기능을 수행하는 상기 단락시험제어기(50)는 단락시험을 위한 소프트웨어를 구비한 컴퓨터 시스템 등으로 구성되거나, 휴대형 계측기 등의 형태로 본 발명의 권리 범위 내에서 다양하게 변형 구성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 태양광발전용 인버터 단락 시험 방법의 처리과정을 나타내는 순서도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 태양광발전용 인버터 단락 시험 방법은, 인버터부(20) 만의 단락시험을 수행하기 위해, 단락시험제어기(50)가 인버터(21)에 접속하여, 인버터(21)의 단독운전 검출 알고리즘을 무효화하는 것에 의해 단독운전 상태를 검출하지 못하도록 하는 단독운전시험무효화과정(S110)을 수행한다.
다음으로, 상기 단락시험제어기(50)가 인버터(21)가 정격용량 출력상태인 정격운전 상태까지 전력을 공급하는 정격운전을 수행하도록 설정하는 시험인버터정격운전설정과정(S120)을 수행한다.
다음으로, 상기 단락시험제어기(50)가 상기 가변부하(25)의 내부의 RLC 부하들의 저항을 선택적으로 스위칭 하는 것에 의해, LC공진 상태에서 시험 장치가 운전될 수 있도록 하는 단독운전설정과정(S130)을 수행한다.
이 후, 단락시험제어기(50)가 도 2의 제어형교류계통부스위치(CSWCB)를 오프시키는 것에 의해 교류계통부(30)를 인버터부(20)와 분리시키는 교류계통부분리과정(S140)을 수행한다.
다음으로, 단락시험제어기(50)가 가변부하(25)의 저항을 원하는 시험 전류 값을 발생시키는 값으로 조정한 후, 단락스위치(SWASC)를 온시키는 것에 의해 인버터부(20)의 출력 측을 단락시키는 단락과정(S150)을 수행한다.
단락과정(S150)이 수행된 후에는 상기 분석부(40)가 인버터부(20)의 입력 측과 출력 측의 전류를 검출하는 전류검출과정(S160)을 수행한다.
또한, 단락시험제어기(50)는 상기 분석부(40)로부터 인버터부(20)의 입력 측인 직류계통부(10)의 직류 및 출력 측의 교류의 전류 측정 값, 파형 기록 데이터 및 분석 데이터를 수신한 후 분석하여 인버터부(20)가 제한 전류 이상인 경우 정상으로 정지하는지를 판단하는 정상동작판단과정(S170)을 수행한다.
또한, 본 발명의 태양광발전용 인버터 단락 시험 방법은 상술한 바와 같은 처리 과정에 의해, 교류계통부(30)를 인버터부(20)로부터 분리시키는 것에 의해 인버터부(20) 만이 동작되는 상태에서의 단락시험을 실시할 수 있도록 한다. 이에 의해 인버터부(20)에 대한 단락 시험 수행 시 교류계통부(30)의 교류전원으로부터 인가되는 사고 전류의 유입을 방지할 수 있어, 교류계통부의 단락 사고전류와 인버터사고전류가 혼합되어 계측되는 것이 방지되어 인버터부(20)에 대한 정확한 단락 시험을 수행할 수 있게 된다.
10: 직류계통부 20: 인버터부
25: 가변부하 30: 교류계통부
40: 분석부 50: 단락시험제어기
DCPT: 직류분압기 DCCT: 직류분류기
ACPT: 교류분압기 ACCT: 교류분류기
RASC: 단락저항 RDCG: 제 1 지락저항
RACG: 제 2 지락저항 CSWCB: 제어형교류계통부스위치

Claims (6)

  1. 태양전지모듈을 시뮬레이션하는 직류계통부;
    상용전원 계통을 시뮬레이션하는 교류계통부;
    가변부하와 단락스위치와 교류전원에 접속된 제어형교류계통부스위치가 구비되어 상기 직류계통부와 상기 교류계통부를 연결하는 인버터부;
    상기 직류계통부 또는 교류계통부의 단락 전류의 파형을 기록하고 분석하는 분석부; 및
    저항을 가변할 수 있도록 상기 가변부하에 접속되고, 상기 교류계통부를 분리하기 위해 상기 제어형교류계통부스위치에 접속되어, 상기 인버터부에 대한 단락시험을 수행하는 단락시험제어기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템의 인버터 단락 시험 장치.
  2. 직류계통부와, 교류계통부와, 가변부하와 단락스위치 및 제어형교류계통부스위치를 구비하여 상기 직류계통부와 상기 교류계통부를 연결하는 인버터부와, 상기 직류계통부 또는 교류계통부의 단락 전류의 파형을 기록하고 분석하는 분석부 및 상기 인버터부의 출력단에 접속되어 상기 교류계통부를 분리한 후 상기 인버터부에 대한 단락시험을 수행하는 단락시험제어기를 포함하는 태양광 발전시스템의 인버터 단락 시험 장치에 의한 인버터 단락 시험 방법에 있어서.
    상기 제어형교류계통부스위치를 오프시켜 교류계통부를 분리시키는 교류계통부분리과정;
    상기 단락시험제어기에 의해 상기 인버터부의 출력단에 접속된 단락스위치를 단락시켜 단락시험을 수행하는 단락과정;
    상기 분석부가 상기 단락스위치의 단락 이후 상기 인버터부의 입력 측과 출력 측의 전류를 검출하여 파형을 기록하고 분석하는 전류검출과정;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템의 인버터 단락 시험 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 교류계통부분리과정 이전에 상기 단락시험제어기가 상기 인버터부의 단독운전 시험 설정을 무효화시키는 단독운전시험무효화과정;을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템의 인버터 단락 시험 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 단독운전시험무효화과정의 이후에 상기 단락시험제어기가 상기 인버터부를 정격 용량을 출력하는 상태인 정격운전 상태까지 전력을 공급하도록 하는 시험인버터정격운전설정과정;을 더 포 함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템의 인버터 단락 시험 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 시험인버터정격운전설정과정 이후 상기 단락시험제어기가 태양광 발전 시스템 만의 단독운전이 발생할 수 있는 LC 공진상태에서 운전하도록 상기 가변부하를 LC공진상태로 설정하는 단독운전설정과정;을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템의 인버터 단락 시험 방법.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 단락시험제어기가 상기 전류검출과정에서 검출된 전류의 파형 분석 결과를 기준 값과 비교하여 인버터부의 독립 운전 시 사고 전류에 대한 정상 정지여부를 판단하는 정상동작판단과정;을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템의 인버터 단락 시험 방법.
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