KR101738622B1 - 태양광 발전 관리 시스템 - Google Patents

태양광 발전 관리 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101738622B1
KR101738622B1 KR1020160067332A KR20160067332A KR101738622B1 KR 101738622 B1 KR101738622 B1 KR 101738622B1 KR 1020160067332 A KR1020160067332 A KR 1020160067332A KR 20160067332 A KR20160067332 A KR 20160067332A KR 101738622 B1 KR101738622 B1 KR 101738622B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
solar cell
voltage
output
turned
transistor
Prior art date
Application number
KR1020160067332A
Other languages
English (en)
Inventor
김대호
Original Assignee
주식회사 대경산전
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 대경산전 filed Critical 주식회사 대경산전
Priority to KR1020160067332A priority Critical patent/KR101738622B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101738622B1 publication Critical patent/KR101738622B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/044—PV modules or arrays of single PV cells including bypass diodes
    • 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
    • H02S40/38—Energy storage means, e.g. batteries, structurally associated with PV modules
    • 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
    • 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
    • Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

본 발명은 태양광 발전 관리 시스템에 관한 것으로, 이는 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하여 PV 전압을 생성하는 다수의 태양전지 어레이; 상기 다수의 태양전지 어레이로부터 출력되는 PV 전압을 상용 전력 형태 또는 배터리 충전 전력 형태로 변환하여 출력하는 PCS(Power Conversion System); 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하여 공용 PV 전압을 생성 및 출력하는 공용 태양 전지; 및 상기 다수의 태양전지 어레이와 상기 PCS 사이에 위치하여, 상기 공용 PV 전압을 활용하여 상기 다수의 태양전지 어레이 각각의 출력을 균일화시킨 후 상기 PCS에 제공하는 다수의 컨버터를 포함할 수 있다.

Description

태양광 발전 관리 시스템{Solar power plant management system}
본 발명은 태양광 발전 관리 시스템에 관한 것으로, 특히 보다 간단한 구조로 보다 효율적인 태양광 관리 동작을 수행할 수 있도록 하는 태양광 발전 관리 시스템에 관한 것이다.
태양광 시스템은 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하여 제공하는 시스템으로, 이는 직렬 연결된 다수의 태양전지를 활용하여 구현되도록 한다.
다만, 다수의 태양 전지가 직렬 연결 구조를 가지는 경우, 다수의 태양 전지 중 어느 하나에 열화가 발생하는 경우, 열화된 태양전지로 인해 정상적인 출력이 불가능해지는 문제가 발생할 수 있다.
이에 미국공개특허 제2014-0265606호 등에서는 도1에 도시된 바와 같이, 배터리(또는 태양 전지) 각각에 대응되는 다수의 컨버터(202)를 추가 구비하고, 이들을 통해 배터리 각각의 출력을 균일화한 후 배터리 전력을 상용 전력으로 변환해주는 양방향 인버터(200)에 제공함으로써, 시스템 안정화를 확보하는 기술을 제안한 바 있다.
그러나 이러한 경우 배터리(또는 태양 전지)의 개수만큼 시스템에서 구비해야 하는 컨버터(202)의 개수가 증가하는 부담이 있었다. 또한, 배터리 뱅크(또는 태양전지 어레이)의 개수만큼 양방향 인버터(200)의 개수 또한 증가되어야 하는 문제도 있다.
즉, 미국공개특허 제2014-0265606호의 경우, 배터리 뱅크, 컨버터, 양방향 인버터가 N:N*m:N(이때, N은 배터리 뱅크 개수, m은 배터리 뱅크내 배터리 개수) 구조를 가져야 함으로, 시스템 구현에 소요되는 비용과 노력이 기하급수적으로 증가되는 추가적인 문제점을 가지고 있음을 알 수 있다.
미국공개특허 제2014-0265606호
이에 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 최소한의 구조로 보다 효율적인 태양광 관리 동작을 수행할 수 있도록 하는 태양광 발전 관리 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하여 PV 전압을 생성하는 다수의 태양전지 어레이; 상기 다수의 태양전지 어레이로부터 출력되는 PV 전압을 상용 전력 형태 또는 배터리 충전 전력 형태로 변환하여 출력하는 PCS(Power Conversion System); 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하여 공용 PV 전압을 생성 및 출력하는 공용 태양 전지; 및 상기 다수의 태양전지 어레이와 상기 PCS 사이에 위치하여, 상기 공용 PV 전압을 활용하여 상기 다수의 태양전지 어레이 각각의 출력을 균일화시킨 후 상기 PCS에 제공하는 다수의 컨버터를 포함하는 태양광 발전 관리 시스템을 제공한다.
상기 시스템은 상기 공용 태양 전지의 용량과 상기 다수의 태양전지 어레이 각각의 동작 상태를 모니터링하여, 상기 다수의 컨버터 각각의 동작 여부 및 목표 출력값을 결정 및 통보하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 다수의 컨버터 각각은 동작대기 상태인 경우에는 상기 태양전지 어레이의 출력을 그대로 상기 PCS에 바이패스시키는 것을 특징으로 한다.
상기 다수의 컨버터 각각은 상기 공용 태양 전지의 출력을 활용하여 상기 태양전지 어레이의 출력을 승압 또는 강압하는 스위칭부; 스위칭부 동작시에는 상기 태양전지 어레이가 컨버터를 거쳐 상기 PCS에 연결되도록 하되, 스위칭부 동작 대기시에는 미동작시에는 컨버터 출력 양단을 바이패스시켜 상기 태양전지 어레이가 상기 PCS에 그대로 연결되도록 하는 바이패스부; 및 상기 제어부의 제어값, 상기 스위칭부의 입출력값을 기반으로 상기 스위칭부를 동작 제어하며, 상기 스위칭부의 동작 여부에 따라 상기 바이패스부의 동작을 종속제어하는 컨버터 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 태양광 발전 관리 시스템은 태양전지 어레이, 컨버터, PCS가 N:N:1 구조로 구현될 수 있도록 함으로써, 시스템 구현에 소요되는 비용과 노력이 획기적으로 감소될 수 있도록 해준다.
도1은 종래의 기술에 따른 태양광 발전 관리 시스템을 도시한 도면이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 관리 시스템을 도시한 도면이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터의 상세 구조를 도시한 도면이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭부의 상세 구조를 도시한 도면이다.
본 발명의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 관리 시스템을 도시한 도면이다.
도2를 참고하면, 본 발명의 태양광 발전 관리 시스템은 N(N은 2이상의 자연수)개의 태양전지 어레이(11~1N), 적어도 하나의 공용 태양전지(20), PCS(Power Conversion System)(30), 태양전지 어레이(11~1N) 각각의 후단에 연결되는 N개의 컨버터(41~4N), 및 제어부(50) 등을 포함할 수 있다.
각 태양전지 어레이(11~1N)는 직렬 스트링 구조를 가지는 다수의 태양 전지를 구비하여 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하여 PV 전압을 생성한 후, 이를 자신의 후단에 연결된 컨버터(41~4N)에 제공하도록 한다.
공용 태양전지(20) 또한 적어도 하나의 태양 전지를 구비하며, 이들을 통해 다수의 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하도록 한다. 다만, 공용 태양전지(20)는 N개의 컨버터(41~4N)에 공통으로 연결되며, N개의 컨버터(41~4N) 각각의 출력 최적화 동작에 필요한 전력을 공급하도록 한다.
각 컨버터(41~4N)는 제어부(50)의 제어하에 태양전지 어레이(11~1N)의 출력을 승압 또는 강압시킴으로써, PCS(30)에 제공되는 태양전지 어레이(11~1N)의 출력이 항상 일정값을 유지하도록 한다.
특히, 본 발명의 컨버터(41~4N)는 공용 태양전지의 출력을 태양전지 어레이 출력에 더함으로써, PCS(30)에 제공되는 태양전지 어레이(11~1N)의 출력을 승압시키도록 한다. 또한, 컨버터가 상기의 출력 최적화 동작이 수행되지 않는 경우에는, 태양전지 어레이(11~1N)를 PCS(30)에 바이패스 시킴으로써, 태양전지 어레이(11~1N)의 출력이 그대로 PCS(30)에 제공될 수 있도록 한다.
PCS(30)는 각 컨버터(41~4N)로부터 제공되는 직류전력을 상용 전력 형태, 배터리 충전 전력 등으로 변환하여 후단에 제공하도록 한다. 이때, 상용 전력은 전력계통에 연계되고, 배터리 충전 전력은 배터리에 제공될 수 있을 것이다. 또한 PCS(30)은 시스템의 직류, 교류측의 전기적인 감시 보호와 같은 부가 동작도 다양하게 수행할 수 있을 것이다.
제어부(50)는 태양전지 어레이의 출력 안정화를 위한 제어 알고리즘을 사전에 획득 및 저장한다. 공용 태양전지(20)의 용량과 태양전지 어레이(11~1N) 각각의 동작 상태(예를 들어, 전압, 전류, 온도, 외형변형 정도 등)를 모니터링한 후, 모니터링 결과값을 제어 알고리즘에 적용시켜 컨버터(220) 각각의 동작 여부 및 목표 출력값 등을 결정 및 통보함으로써, 컨버터(220) 각각이 자신에 연결된 태양전지 어레이의 현재 상태에 따른 출력 최적화 동작을 수행할 수 있도록 한다.
이와 같이, 본 발명은 태양전지 어레이 단위로 출력 최적화 동작을 수행하는 컨버터(41~4N)를 제안함으로써, 태양전지의 개수에 상관없이 태양전지 어레이별로 하나의 컨버터만을 구비하면 되도록 한다. 그리고 PCS가 태양전지 어레이의 출력을 컨버터를 거쳐 제공받는 구조를 제안함으로써, 태양전지 어레이의 개수와 상관없이 시스템별로 하나의 PCS만을 구비하여, 상기의 시스템 안정화를 확보할 수 있도록 한다.
즉, 본 발명의 시스템은 종래와 달리 태양전지 어레이, 컨버터, PCS가 N:N:1 구조로 구현될 수 있도록 함으로써, 시스템 구현에 소요되는 비용과 노력이 획기적으로 감소될 수 있도록 해준다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터의 상세 구성을 도시한 도면이다.
도3을 참고하면, 본 발명의 컨버터는 입력부(410), 스위칭부(420), 출력부(430), 바이패스부(440), 컨버터 제어부(450), 전원부(460), 및 통신부(470) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
입력부(410)는 공용 태양전지(20)의 양단에 연결되며, 노이즈 필터, 평활화 회로 등을 통해 공용 태양전지(20)의 출력을 안정화시킨 후 스위칭부(420)에 제공하는 역할을 한다.
스위칭부(420)는 컨버터 제어부(450)의 제어하에 태양전지 어레이(11)의 출력을 승압 또는 강압하여, 태양전지 어레이(11)의 출력이 항상 일정값으로 유지될 수 있도록 한다.
예를 들어, 본 발명에서는 도4에서와 같이 스위칭부(420)를 공용 태양전지(20)의 양단에 직렬 연결되어 상보로 동작하는 제1 및 제2 트랜지스터(S1, S2), 제1 및 제2 트랜지스터(S1, S2) 각각에 병렬 연결된 제1 및 제2 다이오드(D1, D2), 태양전지 어레이 양단에 직렬 연결되어 상보로 동작하는 제3 및 제4 트랜지스터(S3, S4), 제3 및 제4 트랜지스터(S3, S4) 각각에 병렬 연결된 제3 및 제4 다이오드(D3, D4), 공용 태양전지(20)의 양단에 병렬 연결된 제1 커패시터(C1), 태양전지 어레이 양단에 병렬 연결된 제2 커패시터(C2) 등을 통해 구현할 수 있다.
이와 같이 구성되는 스위칭부(420)는 다음과 같은 방식으로 동작될 수 있다.
1) 입력단 전압(V1)이 출력단 전압(V2) 보다 큰 상태에서 공용 태양전지(20)의 전압(V1)을 태양전지 어레이 전압(V2)에 전달하고자 하는 경우
먼저, 제3 트랜지스터(S3)를 턴온시키고 제4 트랜지스터(S4)를 턴오프시킨 후, 제1 시간동안 제1 트랜지스터(S1)를 턴온시켜, 인덕터(L) 및 제3 다이오드(D3)를 통해 전류가 흘러 공용 태양전지(20)의 전압(V1)이 태양전지 어레이 전압(V2)에 전달되도록 한다. 그리고 제1 시간이 경과하면, 제1 트랜지스터(S1)를 턴오프시킨 후, 제2 시간 동안 제2 트랜지스터(S2)를 턴온시켜, 인덕터에 인가되는 전압의 극성을 반전시키고 이에 따라 인덕터 전류가 감소되도록 한다. 그리고 이러한 동작을 반복수행하여 공용 태양전지 전압(V1)에 의해 태양전지 어레이 전압(V2)이 점차 승압되도록 한다.
2) 입력단 전압(V1)이 출력단 전압(V2) 보다 작은 상태에서 공용 태양전지(20)의 전압(V1)을 태양전지 어레이 전압(V2)에 전달하고자 하는 경우
먼저, 제1 트랜지스터는 턴온시키고, 제2 트랜지스터는 턴오프시킨 후, 제4 트랜지스터(S4)를 제1 시간동안 턴온시켜 공용 태양전지 전압(V1)에서 인덕터(L)쪽으로 흐르는 제1 방향의 전류를 형성한다. 제1 시간이 경과하면 제4 트랜지스터(S4)를 턴오프시킨 후 제3 트랜지스터(S3)를 턴온시켜, 제1 방향의 전류가 계속 흐르면서 제3 다이오드를 거쳐 태양전지 어레이 전압(V2)쪽으로 전달되도록 한다. 그리고 이러한 동작을 반복수행하여 공용 태양전지 전압(V1)에 의해 태양전지 어레이 전압(V2)이 점차 승압되도록 한다.
3) 입력단 전압(V1)이 출력단 전압(V2) 보다 큰 상태에서 태양전지 어레이 전압(V2)을 공용 태양전지(20)의 전압(V1)에 전달하고자 하는 경우
먼저, 제3 트랜지스터(S3)를 턴온시키고 제4 트랜지스터(S4)를 턴오프시킨 후, 제1 시간동안 제2 트랜지스터(S2)를 턴온시켜 태양전지 어레이 전압(V2)에서 인덕터(L)쪽으로 흐르는 전류를 형성한다. 그리고 제1 시간이 경과하면, 제2 트랜지스터(S2)를 턴오프시킨 후, 제2 시간 동안 제1 트랜지스터(S1)를 턴온시켜, 인덕터 전류가 공용 태양전지(20)의 전압(V1)쪽으로 흐르도록 한다. 이러한 동작을 반복수행하여 태양전지 어레이 전압(V2)이 점차 강압되도록 한다.
4) 입력단 전압(V1)이 출력단 전압(V2) 보다 작은 상태에서 태양전지 어레이 전압(V2)을 공용 태양전지(20)의 전압(V1)에 전달하고자 하는 경우
먼저, 제1 트랜지스터(S1)는 턴온시키고, 제2 트랜지스터(S2)는 턴오프시킨 후, 제3 트랜지스터(S3)를 제1 시간동안 턴온시켜 태양전지 어레이 전압(V2)에서 인덕터(L)쪽으로 흐르는 전류를 형성한다. 제1 시간이 경과하면 제3 트랜지스터(S3)를 턴오프시킨 후 제4 트랜지스터(S4)를 턴온시켜, 인덕터(L)에 걸리는 전압의 극성을 반전시키고, 이에 따라 인덕터 전류가 감소되도록 한다. 그리고 이러한 동작을 반복수행하여 태양전지 어레이 전압(V2)이 점차 강압되도록 한다. 물론, 상기와 같은 스위칭부(420)의 구조와 동작 방법은 차후 다양하게 변형될 수 있음을 당연할 것이다.
출력부(430)는 태양전지 어레이(11)에 연결되어, 노이즈 필터, 평활화 회로 등을 통해 스위칭부(420)의 출력을 안정화시킨 후 태양전지 어레이(11)에 제공하는 역할을 한다.
바이패스부(440)는 컨버터 동작시에는 태양전지 어레이(예를 들어, 11)가 스위칭부(420)를 거쳐 PCS(30)에 연결되도록 하되, 컨버터 동작 대기시에는 컨버터(31)의 출력 양단을 바이패스시켜 태양전지 어레이(예를 들어, 11)가 PCS(30)에 그대로 연결될 수 있도록 한다.
본 발명의 바이패스부(440)는 예를 들어, 출력부(430) 양단에 병렬 연결되어 컨버터 동작 대기시에 턴온되는 제1 스위치(S1), 출력부(330)의 + 단자와 제1 스위치(S1)의 일단 사이에 연결되어 컨버터 동작 대기시에 턴오프되는 제2 스위치(S2), 출력부(330)의 - 단자와 제1 스위치(S1)의 타단 사이에 연결되어 컨버터 동작 대기시에 턴오프되는 제3 스위치(S3)를 통해 구현될 수 있을 것이다. 물론 상기와 같은 바이패스부(340)의 구조와 동작 방법은 차후 다양하게 변형될 수 있음을 당연할 것이다.
컨버터 제어부(450)는 제어부(50)로부터 제공되는 제어값과, 스위칭부(420)의 입출력 전압 및 전류를 기반으로 스위칭부(420)의 승압 또는 강압 정도를 파악하고, 대응되는 스위칭 제어 신호(Q1~Q4)를 생성하여 스위칭부(420)내 트랜지스터 각각에 제공하도록 한다. 이때, 스위칭 제어 신호는 스위칭부(420)내 트랜지스터 각각의 턴온/오프 여부 및 듀티비를 제어할 수 있는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호일 수 있다.
또한, 컨버터 제어부(450)는 스위칭부(420)의 동작 상태를 기반으로 바이패스 제어신호(S1,S2)를 생성 및 제공함으로써, 스위칭부(420)의 동작 상태에 따라 컨버터(31)의 바이패스 여부가 자동 제어될 수 있도록 한다.
전원부(460)는 별도의 외부 전원을 입력받아 컨버터 제어부(450)의 동작 전원을 독자적으로 생성 및 제공하며, 통신부(470)는 제어부(50)와의 유선 또는 무선 통신을 지원하도록 한다.
더하여, 본 발명의 컨버터(31)는 태양전지 어레이(11~1N) 각각의 동작 상태(예를 들어, 전압, 전류, 온도, 외형변형 정도 등)를 감지할 수 있는 센서부(미도시)를 추가 구비하고, 이를 제어부(50)에 통보할 수도 있도록 한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 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.

Claims (4)

  1. 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하여 PV 전압을 생성하는 N개의 태양전지 어레이;
    상기 N개의 태양전지 어레이로부터 출력되는 PV 전압을 상용 전력 형태 또는 배터리 충전 전력 형태로 변환하여 출력하는 단일의 PCS(Power Conversion System);
    태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하여 공용 PV 전압을 생성 및 출력하는 공용 태양 전지; 및
    상기 N개의 태양전지 어레이와 상기 PCS 사이에 위치하여, 상기 공용 PV 전압을 활용하여 상기 다수의 태양전지 어레이 각각의 출력을 균일화시킨 후 상기 PCS에 제공하는 N개의 컨버터;를 포함하고,
    상기 공용 태양 전지는, 상기 N개의 컨버터 각각의 출력 최적화 동작에 필요한 전력을 공급하기 위해 상기 N개의 컨버터 각각에 개별적으로 연결되고,
    상기 각각의 컨버터는,
    상기 공용 태양 전지의 출력을 활용하여 상기 태양전지 어레이의 출력을 승압 또는 강압하는 스위칭부(420);와
    상기 스위칭부 동작시에는 상기 태양전지 어레이가 컨버터를 거쳐 상기 PCS에 연결되도록 하되, 스위칭부 동작 대기시에는 컨버터 출력 양단을 바이패스시켜 상기 태양전지 어레이가 상기 PCS에 그대로 연결되도록 하는 바이패스부(440);를 포함하고,
    상기 스위칭부(420)는,
    공용 태양전지(20)의 양단의 입력 전압에 직렬 연결되어 상보로 동작하는 제1 및 제2 트랜지스터(S1, S2);
    상기 제1 및 제2 트랜지스터(S1, S2) 각각에 병렬 연결된 제1 및 제2 다이오드(D1, D2);
    상기 태양전지 어레이와 상기 PCS 사이에 직렬 연결되어 상보로 동작하는 제3 및 제4 트랜지스터(S3, S4);
    상기 제3 및 제4 트랜지스터(S3, S4) 각각에 병렬 연결된 제3 및 제4 다이오드(D3, D4);
    상기 공용 태양전지(20)의 양단에 병렬 연결된 제1 커패시터(C1); 및
    상기 제3 및 제4 트랜지스터에 병렬 연결된 제2 커패시터(C2);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭부의 입력단 전압(V1)이 출력단 전압(V2) 보다 큰 상태에서 태양전지 어레이 전압(V2)을 공용 태양전지(20)의 전압(V1)에 전달하고자 하는 경우,
    제3 트랜지스터(S3)를 턴온시키고 제4 트랜지스터(S4)를 턴오프시킨 후, 제1 시간동안 제2 트랜지스터(S2)를 턴온시켜 태양전지 어레이 전압(V2)에서 인덕터(L)쪽으로 흐르는 전류를 형성하고, 제1 시간이 경과하면, 제2 트랜지스터(S2)를 턴오프시킨 후, 제2 시간 동안 제1 트랜지스터(S1)를 턴온시켜, 인덕터 전류가 공용 태양전지(20)의 전압(V1)쪽으로 흐르도록 하는 동작을 반복수행함으로써,
    태양전지 어레이 전압(V2)이 점차 강압되도록 하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 관리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭부의 입력단 전압(V1)이 출력단 전압(V2) 보다 작은 상태에서 태양전지 어레이 전압(V2)을 공용 태양전지(20)의 전압(V1)에 전달하고자 하는 경우,
    제1 트랜지스터(S1)는 턴온시키고, 제2 트랜지스터(S2)는 턴오프시킨 후, 제3 트랜지스터(S3)를 제1 시간동안 턴온시켜 태양전지 어레이 전압(V2)에서 인덕터(L)쪽으로 흐르는 전류를 형성하고, 제1 시간이 경과하면 제3 트랜지스터(S3)를 턴오프시킨 후 제4 트랜지스터(S4)를 턴온시켜, 인덕터(L)에 걸리는 전압의 극성을 반전시키고, 이에 따라 인덕터 전류가 감소되도록 하는 동작을 반복수행함으로써,
    태양전지 어레이 전압(V2)이 점차 강압되도록 하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 관리 시스템.
  4. 삭제
KR1020160067332A 2016-05-31 2016-05-31 태양광 발전 관리 시스템 KR101738622B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160067332A KR101738622B1 (ko) 2016-05-31 2016-05-31 태양광 발전 관리 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160067332A KR101738622B1 (ko) 2016-05-31 2016-05-31 태양광 발전 관리 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101738622B1 true KR101738622B1 (ko) 2017-05-23

Family

ID=59050285

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160067332A KR101738622B1 (ko) 2016-05-31 2016-05-31 태양광 발전 관리 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101738622B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11205905B2 (en) 2018-05-03 2021-12-21 Lg Chem, Ltd. Battery management apparatus, battery management method, and energy storage system including the battery management apparatus
CN117477745A (zh) * 2023-11-02 2024-01-30 中环艾能(高邮)能源科技有限公司 一种可重构光伏电池***
KR20240054105A (ko) 2022-10-18 2024-04-25 엘지이노텍 주식회사 광 발전 시스템

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101290656B1 (ko) * 2013-01-24 2013-07-29 주식회사 동이에코스 태양광 발전용 능동형 다채널 접속반

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101290656B1 (ko) * 2013-01-24 2013-07-29 주식회사 동이에코스 태양광 발전용 능동형 다채널 접속반

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11205905B2 (en) 2018-05-03 2021-12-21 Lg Chem, Ltd. Battery management apparatus, battery management method, and energy storage system including the battery management apparatus
KR20240054105A (ko) 2022-10-18 2024-04-25 엘지이노텍 주식회사 광 발전 시스템
CN117477745A (zh) * 2023-11-02 2024-01-30 中环艾能(高邮)能源科技有限公司 一种可重构光伏电池***
CN117477745B (zh) * 2023-11-02 2024-05-17 中环艾能(高邮)能源科技有限公司 一种可重构光伏电池***

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2267572B1 (en) Solar array regulator based on step-up and down conversion and solar power system comprising the same
US10186861B2 (en) Energy storage device comprising a DC voltage supply circuit and method for providing a DC voltage from an energy storage device
Ghosh et al. High gain DC-DC step-up converter with multilevel output voltage
KR101738622B1 (ko) 태양광 발전 관리 시스템
US20140169055A1 (en) Non-isolated dc/ac inverter
KR102588520B1 (ko) 직류직류 컨버터를 포함하는 에너지 저장 시스템 및 이를 포함하는 전력 공급 시스템 및 이의 제어 방법
Cheng et al. Analysis of a three-port DC-DC converter for PV-battery system using DISO boost and SISO buck converters
KR101609245B1 (ko) 에너지 저장 장치
JP6696819B6 (ja) 直列接続された太陽電池又はその他の電源用の動作点制御回路装置
KR101196435B1 (ko) 태양광 발전기 전압보상용 스위칭 전원장치
WO2016084400A1 (ja) 蓄電池システムおよび蓄電方法
Brando et al. Power electronic transformer application to grid connected photovoltaic systems
JP6289714B2 (ja) 電力制御装置、電力制御システム、電力制御方法、および蓄電池
Junaid et al. PV-based DC-DC buck-boost converter for LED driver
JP2015133870A (ja) 電力変換装置及び電力変換方法
KR101737461B1 (ko) 태양전지에서 생성된 전력으로 제어 구동전원을 얻는 태양광 발전 시스템 및 그 방법
US10903674B2 (en) Power converter module
JP6902719B2 (ja) コンバータシステム
KR101738623B1 (ko) 대용량 에너지 관리용 직류-직류 컨버터 및 이의 제어방법
KR101920469B1 (ko) 쿡 컨버터 기반의 계통 연계형 단일단 인버터
CN214480232U (zh) 一种交错式llc均流电路
Gautam et al. A Double Input DC to DC Buck-Boost Converter for Low Voltage Photovoltaic/Wind Systems
Indragandhi et al. Performance analysis, modeling and control of multi-port DC-DC boost converter for an integrated power generation system
JP5869999B2 (ja) 太陽光発電システム
CN103812326A (zh) 车辆降压式电源转换控制器及方法

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant