KR102431560B1 - Photovoltaic Module Array Integrated Micro Inverter for Photovoltaic Power Generation - Google Patents

Photovoltaic Module Array Integrated Micro Inverter for Photovoltaic Power Generation Download PDF

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KR102431560B1 KR1020200118086A KR20200118086A KR102431560B1 KR 102431560 B1 KR102431560 B1 KR 102431560B1 KR 1020200118086 A KR1020200118086 A KR 1020200118086A KR 20200118086 A KR20200118086 A KR 20200118086A KR 102431560 B1 KR102431560 B1 KR 102431560B1
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Abstract

The present invention provides a photovoltaic panel array integrated with a micro inverter. The photovoltaic panel array integrated with a micro inverter includes: micro inverters for photovoltaic power generation manufactured in a compact size to minimize a change in output caused by shadow and the like, integrally mounted to a photovoltaic panel, and individually controlling the photovoltaic panel; and one or more solar photovoltaic battery panels in which the micro inverters are integrally formed. The solar photovoltaic battery panels are connected in parallel by the micro inverters for photovoltaic power generation.

Description

태양광 발전용 마이크로 인버터 일체형 태양전지 패널 어레이{Photovoltaic Module Array Integrated Micro Inverter for Photovoltaic Power Generation}Photovoltaic Module Array Integrated Micro Inverter for Photovoltaic Power Generation

본 발명은 태양광 발전용 마이크로 인버터 일체형 태양전지 패널 어레이에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 개별적인 태양전지 패널별로 최대전력점추종(MPPT: Maximum Power Point Tracking)을 수행하는 소형 크기의 마이크로 인버터가 일체로 형성된 태양전지 패널들로 구성되는 태양광 발전용 마이크로 인버터 일체형 태양전지 패널 어레이에 관한 것이다.The present invention relates to a micro-inverter integrated solar cell panel array for photovoltaic power generation, and more particularly, a micro-inverter of a small size that performs Maximum Power Point Tracking (MPPT) for each individual solar cell panel is integrated It relates to a micro-inverter-integrated solar cell panel array for photovoltaic power generation composed of solar cell panels formed with

태양광 발전시스템(Photovoltaic, PV)은 태양광을 전기에너지로 변환하는 시스템으로 에너지 변환과정에서 기계적, 화학적 작용이 없으므로 시스템 구조가 단순하여 유지 보수가 간단하고 수명이 20~30년 정도로 길며 환경 친화적이다. Photovoltaic (PV) is a system that converts sunlight into electrical energy. Since there is no mechanical or chemical action in the energy conversion process, the system structure is simple, so maintenance is simple, the lifespan is about 20 to 30 years, and it is environmentally friendly. to be.

또한, 발전 규모를 수 kw급의 소용량부터 수백 kw급에 이르는 대용량 시스템까지 다양하게 적용할 수 있어서 신재생에너지 분야에서 각광받고 있다. In addition, the power generation scale can be applied in various ways from a small capacity of several kw class to a large capacity system ranging from several hundred kw class, so it is spotlighted in the field of new and renewable energy.

태양광 발전으로 생산된 전력을 계통에 전송하기 위해서 직류를 교류로 변환하고 태양광 패널의 최대 전력동작 전압을 추종할 수 있는 전력 변환기가 필요하다. 전력 변환기는 앞단의 직류(DC)-직류(DC) 컨버터와 후단의 직류(DC)-교류(AC) 인버터로 구성될 수 있다.In order to transmit the power produced by solar power generation to the grid, a power converter capable of converting direct current to alternating current and following the maximum power operating voltage of the photovoltaic panel is required. The power converter may include a direct current (DC)-to-direct current (DC) converter in the front stage and a direct current (DC) to alternating current (AC) inverter in the rear stage.

기존의 태양광 발전시스템은 제조비용을 절감하기 위해 여러 개의 태양전지 패널을 하나의 전력조절기에 연계하였는데, 이러한 경우에는 부분적으로 태양광 발전량이 감소했을 때 전력조절기 전체의 발전량이 급격히 저하되는 문제점이 있다.Existing photovoltaic power generation systems link several solar panels to one power controller to reduce manufacturing costs. have.

또한, 최근 건물 일체형 태양광 발전시스템(Building Integrated Photovolataic, BIPV)이 주목을 받고 있는데, 건물 일체형 태양광 발전 시스템은 부분 그늘짐(Partial Shading) 현상이 발생하는 문제점이 있다.In addition, a building-integrated photovoltaic system (BIPV) has recently attracted attention, but the building-integrated photovoltaic system has a problem in that partial shading occurs.

대한민국 등록특허 제10-1993807호 (2019.06.21.)Republic of Korea Patent Registration No. 10-1993807 (2019.06.21.)

최근 태양전지 모듈 하나당 한 개의 인버터가 설치되는 새로운 소형 인버터 방식이 주목받고 있다. 태양광 발전용 인버터 시장에서 미국시장을 중심으로 새롭게 등장한 것이 마이크로 인버터(Microinverter)이다. 마이크로 인버터는 태양전지 패널 어레이(array) 전체에서 모인 전기를 DC에서 AC로 전환하는 중앙 집중식이 아닌 개별 태양전지 패널(또는 개별 태양전지 모듈)에서 각각의 인버터를 설치해 모듈 단위로 직류를 교류로 전환하는 분산 시스템이다.Recently, a new small inverter method in which one inverter is installed per solar cell module is attracting attention. In the solar power inverter market, a microinverter is a newly emerged mainly in the US market. Micro-inverter converts direct current to alternating current in module units by installing each inverter in individual solar cell panels (or individual solar cell modules) rather than a centralized method that converts electricity collected from the entire solar panel array from DC to AC It is a distributed system that

기존의 인버터를 개선한 마이크로 인버터는 개별 모듈에 전용 DC-DC 컨버터를 사용해 태양전지 모듈 당 더 많은 에너지를 변환할 수 있다.The micro-inverter, an improvement of the existing inverter, can convert more energy per solar cell module by using a dedicated DC-DC converter for each module.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 개별 모듈 각각의 모듈이 최대전력점추종(MPPT) 제어기능을 갖추고 있어서 부분 음영 및 기기 노화 등의 문제를 개선할 수 있는 태양광 발전용 마이크로 인버터 일체형 태양전지 패널 어레이를 제공하는 것이다.The present invention was devised to solve the above problems, and the problem to be solved in the present invention is to improve problems such as partial shading and device aging because each module has a maximum power point tracking (MPPT) control function It is to provide a micro-inverter integrated solar cell panel array for photovoltaic power generation.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예는, 태양광 발전용 마이크로 인버터; 및 상기 마이크로 인버터가 일체로 형성되는 하나 이상의 태양전지 패널;을 구비하고, 상기 태양전지 패널들은 상기 태양광 발전용 마이크로 인버터들에 의해 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 마이크로 인버터 일체형 태양전지 패널 어레이를 제공한다.In order to achieve the above object, an embodiment of the present invention, a micro-inverter for photovoltaic power generation; and one or more solar cell panels in which the micro-inverter is integrally formed, wherein the solar cell panels are connected in parallel by the micro-inverters for photovoltaic power generation. to provide.

상기 태양전지 패널은, 한 쌍의 제1 및 제2 태양전지 모듈을 포함하여 구성될 수 있다.The solar cell panel may include a pair of first and second solar cell modules.

상기 마이크로 인버터는, 플레이트 형태로 형성되는 케이스 하판; 상기 케이스 하판을 덮도록 구성되는 케이스 덮개; 및 상기 케이스 하판에 설치되는 기판;을 포함하고, 상기 기판은, 상기 제1 태양전지 모듈과 병렬로 연결되는 제1 컨덕터; 상기 제2 태양전지 모듈과 병렬로 연결되는 제2 컨덕터; 상기 제1 태양전지 모듈 및 상기 제1 컨덕터와 병렬로 연결되는 제1 스위치; 상기 제2 태양전지 모듈 및 상기 제2 컨덕터와 병렬로 연결되는 제2 스위치; 상기 제1 컨덕터 및 제2 컨덕터와 상기 제1 스위치 및 제2 스위치 사이에 연결되는 셔플링 인덕터; 상기 제1 태양전지 모듈, 상기 제1 컨덕터 및 상기 제1 스위치와 연결되는 부스트 인덕터; 상기 부스트 인덕터와 연결되고, 상기 제2 태양전지 모듈, 상기 제2 컨덕터 및 상기 제2 스위치와 연결되는 제3 스위치; 상기 제1 태양전지 모듈 및 상기 제2 태양전지 모듈 각각의 전압에 기초하여 최대 전력점을 추종하는 동작을 제어하는 MPPT 제어부;를 포함하며, 상기 MPPT 제어부에 의해 상기 제1 스위치, 제2 스위치 및 제3 스위치가 동작되어 MPPT 제어를 수행하도록 구성될 수 있다.The micro-inverter may include a case lower plate formed in a plate shape; a case cover configured to cover the case lower plate; and a substrate installed on the lower plate of the case, wherein the substrate includes: a first conductor connected in parallel to the first solar cell module; a second conductor connected in parallel to the second solar cell module; a first switch connected in parallel to the first solar cell module and the first conductor; a second switch connected in parallel to the second solar cell module and the second conductor; a shuffling inductor connected between the first and second conductors and the first and second switches; a boost inductor connected to the first solar cell module, the first conductor, and the first switch; a third switch connected to the boost inductor and connected to the second solar cell module, the second conductor, and the second switch; MPPT control unit for controlling the operation of following the maximum power point based on the voltage of each of the first solar cell module and the second solar cell module; including, by the MPPT control unit, the first switch, the second switch and A third switch may be operated and configured to perform MPPT control.

상기 MPPT 제어부는, 상기 제1 태양전지 모듈 및 상기 제2 태양전지 모듈 각각의 전압에 기초하여 최대 전력점을 추종하는 MPPT부; 및 상기 MPPT부의 출력 전압을 조절하는 전압조절부;를 포함하여 구성될 수 있다.The MPPT control unit may include: an MPPT unit for tracking a maximum power point based on voltages of the first solar cell module and the second solar cell module; and a voltage adjusting unit for adjusting the output voltage of the MPPT unit.

상기 마이크로 인버터는, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는 상기 MPPT부의 출력 전압에 기초하여 동작되고, 상기 제3 스위치는 상기 전압조절부의 출력 전압에 기초하여 동작되도록 구성될 수 있다.The micro-inverter may be configured such that the first switch and the second switch are operated based on the output voltage of the MPPT unit, and the third switch is operated based on the output voltage of the voltage adjusting unit.

또한 본 발명에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터는 상기 제3 스위치와 병렬로 연결되는 직류전압소자; 및 상기 제3 스위치 및 상기 직류전압소자 사이에 연결되는 정류소자;를 더 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the micro-inverter for photovoltaic power generation according to the present invention includes a DC voltage device connected in parallel with the third switch; and a rectifying device connected between the third switch and the DC voltage device.

상기 마이크로 인버터는, 상기 태양전지 패널에 일체로 형성되어, 상기 제1 및 제2 태양전지 모듈의 전류 편차를 차동 전력으로 조절하여 상기 제1 및 제2 태양전지 모듈 각각의 최대 전력점을 추종하여 상기 태양전지 패널에서 발전된 전력을 교류 전력으로 변환하여 출력하도록 구성될 수 있다.The micro-inverter is integrally formed with the solar cell panel and adjusts the current deviation of the first and second solar cell modules to differential power to follow the maximum power point of each of the first and second solar cell modules. It may be configured to convert power generated by the solar cell panel into AC power and output the converted power.

본 발명에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터 일체형 태양전지 패널 어레이는 태양전지 패널들이 상기 태양광 발전용 마이크로 인버터를 통해 병렬로 접속되는 것에 의해, 음영 등으로 발전 효율이 저하된 태양전지 패널이 전체 태양전지 패널 어레이의 발전 효율에 영향을 미치지 않게 되어, 일부 태양전지 패널이 음영 등에 의해 태양광이 조사되지 않는 경우에는 발전효율의 저하를 최소화시키는 효과를 제공한다.In the micro-inverter-integrated solar cell panel array for photovoltaic power generation according to the present invention, the solar cell panel with reduced power generation efficiency due to shading, etc. by connecting in parallel through the micro-inverter for photovoltaic power generation It does not affect the power generation efficiency of the cell panel array, and provides an effect of minimizing a decrease in power generation efficiency when some solar cell panels are not irradiated with sunlight due to shading or the like.

또한, 본 발명에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터 일체형 태양전지 패널 어레이는, 태양광 발전용 마이크로 인버터가 태양전지 모듈의 전체 전력에 대한 전력 변환 효율이 아니라 태양전지 모듈 간 최대 전력점의 전력 차이만큼만 전력 변환 효율이 영향을 받기 때문에 최종적으로 전체 시스템에서의 변환 효율은 증가시키는 효과가 있다.In addition, in the micro-inverter integrated solar cell panel array for photovoltaic power generation according to the present invention, the micro-inverter for photovoltaic power generation is not the power conversion efficiency for the total power of the solar cell module, but only as much as the difference in power of the maximum power point between the solar cell modules. Since the power conversion efficiency is affected, it has the effect of increasing the conversion efficiency in the overall system.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 태양광 발전용 마이크로 인버터 일체형 태양전지 패널 어레이(1)의 정면 사시도(a) 및 배면 사시도(b).
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터의 사시도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터의 분해 사시도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터의 MPPT 제어 및 AC 변환을 위한 DC 승압을 수행하는 컨버터 전단까지의 기능블록도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터의 MPPT 제어 및 AC 변환을 위한 DC 승압을 수행하는 컨버터 전단까지의 회로도.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터를 이용한 태양광 발전 시스템의 구성도.
도 8은 도 7의 태양전지 패널(20)에 적용되는 태양광 발전용 마이크로 인버터의 구성도.1 is a front perspective view (a) and a rear perspective view (b) of a micro-inverter integrated solar cell panel array 1 for photovoltaic power generation according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of a micro-inverter for photovoltaic power generation according to an embodiment of the present invention;
3 is an exploded perspective view of a micro-inverter for photovoltaic power generation according to an embodiment of the present invention;
4 is a functional block diagram up to the front end of the converter for performing MPPT control and DC boost for AC conversion of the micro-inverter for photovoltaic power according to an embodiment of the present invention.
5 is a circuit diagram up to the front end of the converter for performing MPPT control and AC conversion of the micro-inverter for photovoltaic power according to an embodiment of the present invention.
6 and 7 are block diagrams of a photovoltaic power generation system using a micro-inverter for photovoltaic power generation according to an embodiment of the present invention.
8 is a configuration diagram of a micro-inverter for photovoltaic power applied to the solar cell panel 20 of FIG. 7 .

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.In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related well-known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the embodiment according to the concept of the present invention may have various changes and may have various forms, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the present specification or application. However, this is not intended to limit the embodiment according to the concept of the present invention to a specific disclosed form, and it should be understood that the present invention includes all changes, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

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.When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it may be directly connected or connected to the other component, but it is understood that other components may exist in between. it should be On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that the other element does not exist in the middle. Other expressions describing the relationship between elements, such as "between" and "immediately between" or "neighboring to" and "directly adjacent to", etc., should be interpreted similarly.

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.The terms used herein are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that the described feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof exists, and includes one or more other features or numbers. , it should be understood that it does not preclude the possibility of the presence or addition of steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

이하 도면을 통해 본 발명에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터에 대해 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a micro-inverter for photovoltaic power generation according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 태양광 발전용 마이크로 인버터 일체형 태양전지 패널 어레이(1)의 정면 사시도(a) 및 배면 사시도(b), 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터의 사시도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터의 분해 사시도, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터의 MPPT 제어 및 AC 변환을 위한 DC 승압을 수행하는 컨버터 전단까지의 기능블록도이다.1 is a front perspective view (a) and a rear perspective view (b) of a micro-inverter integrated solar cell panel array 1 for photovoltaic power generation according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a photovoltaic power generation according to an embodiment of the present invention. A perspective view of a micro-inverter for, FIG. 3 is an exploded perspective view of a micro-inverter for photovoltaic power generation according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an MPPT control and AC conversion of a micro-inverter for photovoltaic power generation according to an embodiment of the present invention It is a functional block diagram up to the front end of the converter that performs DC step-up for

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 마이크로 인버터 일체형 태양전지 패널 어레이(1)는 태양전지 패널(20)들 및 상기 태양전지 패널에 일체로 형성되는 태양광 발전용 마이크로 인버터(10)를 포함하고, 상기 태양전지 패널(20)들이 상기 마이크로 인버터(10)들이 버스전선(5)에 병렬로 접속되는 것에 의해 서로 병렬로 연결 구성될 수 있다.As shown in FIG. 1, the micro-inverter integrated solar cell panel array 1 includes solar cell panels 20 and a micro-inverter 10 for photovoltaic power that is integrally formed on the solar cell panel, The solar cell panels 20 may be connected in parallel to each other by the micro inverters 10 being connected in parallel to the bus wire 5 .

상술한 바와 같이, 상기 태양전지 패널(20)들이 버스전선(5)을 통해 병렬로 접속되는 것에 의해, 태양전지 패널 어레이(1)를 구성하는 특정 태양전지 패널(20)이 음영 등으로 태양광을 조사받지 못하는 경우에도 전체 태양전지 패널 어레이(1)의 발전 효율에 미치는 영향이 최소화된다. 일반적으로 태양전지 패널(20)들이 직렬로 접속되는 경우 전체 태양전지 패널 어레이(1)의 출력은 음영 등에 의해 태양광이 조사되지 않는 태양전지 패널(20)에서 발전되는 전력으로 출력이 제한되거나, 구동이 정지되는 것과 비교할 때, 태양전지 패널(20)을 병렬로 접속하는 경우에는 직렬로 접속되는 경우에 발생하는 문제점이 발생하지 않게 된다.As described above, when the solar cell panels 20 are connected in parallel through the bus wire 5, the specific solar cell panel 20 constituting the solar cell panel array 1 is shaded by sunlight. Even when not irradiated, the effect on the power generation efficiency of the entire solar cell panel array 1 is minimized. In general, when the solar cell panels 20 are connected in series, the output of the entire solar cell panel array 1 is limited to the power generated by the solar cell panel 20 that is not irradiated with sunlight due to shading or the like, Compared to the case where the driving is stopped, when the solar cell panels 20 are connected in parallel, a problem that occurs when they are connected in series does not occur.

그리고 상기 태양전지 패널(20)들은 한 쌍의 제1 및 제2 태양전지 모듈(410 420)을 포함하여 구성되고, 상기 마이크로 인버터(10)는 상기 태양전지 패널(20)에 일체로 형성되어, 상기 제1 및 제2 태양전지 모듈(410 420)의 전류 편차를 차동 전력으로 조절하여 상기 제1 및 제2 태양전지 모듈(410, 420) 각각의 최대 전력점을 추종하여 상기 태양전지 패널에서 발전된 전력을 교류 전력으로 변환하여 출력하도록 구성될 수 있다.And the solar cell panel 20 is configured to include a pair of first and second solar cell modules 410 420, the micro inverter 10 is integrally formed with the solar cell panel 20, By adjusting the current deviation of the first and second solar cell modules 410 and 420 to differential power, the maximum power point of each of the first and second solar cell modules 410 and 420 is followed to generate electricity generated by the solar panel. It may be configured to convert power into AC power and output it.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상술한 최대 전력점 추종의 수행을 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터(10)는 플레이트 형태로 형성되는 케이스 하판(100); 케이스 하판(100)을 덮도록 구성되는 케이스 덮개(200); 케이스 하판(100)에 설치되는 기판(300);을 포함하여 구성된다.2 and 3, in order to perform the above-described maximum power point tracking, the micro inverter 10 for photovoltaic power generation according to an embodiment of the present invention includes a case lower plate 100 formed in the form of a plate; Case cover 200 configured to cover the case lower plate 100; and a substrate 300 installed on the case lower plate 100 .

도 4를 참조하면 상기 기판(300)은, 제1 태양전지 모듈(410)과 병렬로 연결되는 제1 컨덕터(310); 제2 태양전지 모듈(420)과 병렬로 연결되는 제2 컨덕터(320); 제1 태양전지 모듈(410) 및 제1 컨덕터(310)와 병렬로 연결되는 제1 스위치(330); 제2 태양전지 모듈(420) 및 제2 컨덕터(320)와 병렬로 연결되는 제2 스위치(340); 제1 컨덕터(310) 및 제2 컨덕터(320)와 제1 스위치(330) 및 제2 스위치(340) 사이에 연결되는 셔플링 인덕터(350); 제1 태양전지 모듈(410), 제1 컨덕터(310) 및 제1 스위치(330)와 연결되는 부스트 인덕터(360); 부스트 인덕터(360)와 연결되고, 제2 태양전지 모듈(420), 제2 컨덕터(320) 및 제2 스위치(340)와 연결되는 제3 스위치(370);를 포함하고, 제1 태양전지 모듈(410) 및 제2 태양전지 모듈(420) 각각의 전압에 기초하여 최대 전력점을 추종하는 동작을 제어하는 MPPT 제어부(500);를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 4 , the substrate 300 includes a first conductor 310 connected in parallel to a first solar cell module 410 ; a second conductor 320 connected in parallel with the second solar cell module 420; a first switch 330 connected in parallel to the first solar cell module 410 and the first conductor 310; a second switch 340 connected in parallel to the second solar cell module 420 and the second conductor 320; a shuffling inductor 350 connected between the first conductor 310 and the second conductor 320 and the first switch 330 and the second switch 340; a boost inductor 360 connected to the first solar cell module 410 , the first conductor 310 , and the first switch 330 ; and a third switch 370 connected to the boost inductor 360 and connected to the second solar cell module 420 , the second conductor 320 and the second switch 340 , including, the first solar cell module 410 and the MPPT control unit 500 for controlling the operation of following the maximum power point based on the voltage of each of the second solar cell module 420;

그리고 이때 MPPT 제어부에 의해 상기 제1 스위치(330), 제2 스위치(340) 및 제3 스위치(340)가 동작하도록 구성될 수 있다. MPPT(Maximum Power Point Tracking)는 최대 전력점을 추종하는 것을 의미하는데, 최근 태양광 발전에서 널리 이용되고 있다.And at this time, the first switch 330 , the second switch 340 , and the third switch 340 may be configured to operate by the MPPT controller. MPPT (Maximum Power Point Tracking) means tracking the maximum power point, and has recently been widely used in photovoltaic power generation.

MPPT는 외부 조건에 따라 적절하게 부하를 조절함으로써 최대 전력을 얻을 수 있는데, 최대 전력이 전달되는 지점을 최대 전력 동작점이라 하고, 최대 전력 동작점은 외부 조건인 일사량, 온도 등에 따라 변하게 된다.MPPT can obtain maximum power by appropriately adjusting the load according to external conditions. The point at which the maximum power is transmitted is called the maximum power operating point, and the maximum power operating point changes according to external conditions such as solar radiation, temperature, etc.

본 발명에서는 MPPT 제어부(500)에 의해 MPPT 제어가 이루어지는데, MPPT 제어 방식으로 P&O(Perturb & Observe) 방식이 있다. P&O 방식은 태양전지 모듈의 출력 전압을 주기적으로 증가/감소시키고 이전의 출력 전력과 현재의 출력 전력을 비교하여 최대 전력 동작점을 찾는 방식이다. P&O 방식은 일사량이 서서히 변하는 상황에서는 최대 전력점이 안정하여 태양전지의 손실이 없는 장점이 있다.In the present invention, MPPT control is performed by the MPPT control unit 500, and as an MPPT control method, there is a P&O (Perturb & Observe) method. The P&O method is a method to find the maximum power operating point by periodically increasing/decreasing the output voltage of the solar cell module and comparing the previous output power with the current output power. The P&O method has the advantage that there is no loss of solar cells because the maximum power point is stable in a situation where the amount of insolation changes gradually.

본 발명에서는 기판(300)이 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 태양전지 모듈(410)과 병렬로 연결되는 제1 컨덕터(310); 제2 태양전지 모듈(420)과 병렬로 연결되는 제2 컨덕터(320); 제1 태양전지 모듈(410) 및 제1 컨덕터(310)와 병렬로 연결되는 제1 스위치(330); 제2 태양전지 모듈(420) 및 제2 컨덕터(320)와 병렬로 연결되는 제2 스위치(340); 제1 컨덕터(310) 및 제2 컨덕터(320)와 제1 스위치(330) 및 제2 스위치(340) 사이에 연결되는 셔플링 인덕터(350); 제1 태양전지 모듈(410), 제1 컨덕터(310) 및 제1 스위치(330)와 연결되는 부스트 인덕터(360); 부스트 인덕터(360)와 연결되고, 제2 태양전지 모듈(420), 제2 컨덕터(320) 및 제2 스위치(340)와 연결되는 제3 스위치(370);를 포함하여 구성될 수 있다.In the present invention, as shown in FIG. 4 , the substrate 300 includes a first conductor 310 connected in parallel to the first solar cell module 410; a second conductor 320 connected in parallel with the second solar cell module 420; a first switch 330 connected in parallel to the first solar cell module 410 and the first conductor 310; a second switch 340 connected in parallel to the second solar cell module 420 and the second conductor 320; a shuffling inductor 350 connected between the first conductor 310 and the second conductor 320 and the first switch 330 and the second switch 340; a boost inductor 360 connected to the first solar cell module 410 , the first conductor 310 , and the first switch 330 ; A third switch 370 connected to the boost inductor 360 and connected to the second solar cell module 420 , the second conductor 320 , and the second switch 340 may be configured to include.

그리고 제3 스위치(370)와 병렬로 연결되는 직류전압소자(380); 및 제3 스위치(370) 및 직류전압소자(380) 사이에 연결되는 정류소자(390)을 포함하여 구성될 수 있다.And a DC voltage device 380 connected in parallel with the third switch 370; and a rectifying device 390 connected between the third switch 370 and the DC voltage device 380 .

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터의 MPPT 제어 및 AC 변환을 위한 DC 승압을 수행하는 컨버터 전단까지의 회로 구현의 예시도로, 위와 같은 기판(300)의 구성은 도 5와 같이 구현될 수 있다.5 is an exemplary diagram of a circuit implementation up to the front end of the converter for performing MPPT control and AC conversion of the micro-inverter for photovoltaic power according to an embodiment of the present invention, and the configuration of the substrate 300 is shown in FIG. 5 can be implemented.

본 발명에서 기판(300)은 벅(buck) 모드 혹은 부스트(boost) 모드로 동작하며, 제1 태양전지 모듈(410) 및 제2 태양전지 모듈(420)의 전압 시비율(duty ratio)을 결정한다. 이때 기판(300)은 도 5의 인덕터 전류 Ishuff의 방향에 따라 벅 모드 혹은 부스트 모드가 결정된다. 참고적으로 벅 모드는 출력 전압이 입력 전압보다 낮게 동작하고, 부스트 모드는 출력 전압이 입력 전압보다 높게 동작하는 것을 의미한다.In the present invention, the substrate 300 operates in a buck mode or a boost mode, and determines the voltage duty ratio of the first solar cell module 410 and the second solar cell module 420 . do. At this time, as for the substrate 300 , the buck mode or the boost mode is determined according to the direction of the inductor current I shuff of FIG. 5 . For reference, the buck mode means that the output voltage is lower than the input voltage, and the boost mode means that the output voltage is higher than the input voltage.

본 발명에서 제1 태양전지 모듈(410) 및 제2 태양전지 모듈(420)의 전압 합, 즉 PV1 전압과 PV2 전압의 합이 입력 전압이 된다. 본 발명은 전류의 편차를 차동 전력으로 조절하여 각각 최대 전력점을 추종할 수 있는데, 제1 태양전지 모듈(410)에서의 전압 변동은 제2 태양전지 모듈(420)에 영향을 미치기 때문에 제1 태양전지 모듈(410) 및 제2 태양전지 모듈(420)의 전압 합이 입력 전압이 된다.In the present invention, the sum of the voltages of the first solar cell module 410 and the second solar cell module 420 , that is, the sum of the PV1 voltage and the PV2 voltage becomes the input voltage. According to the present invention, the maximum power point can be tracked by adjusting the current deviation to differential power. Since the voltage fluctuation in the first solar cell module 410 affects the second solar cell module 420 , the first The sum of voltages of the solar cell module 410 and the second solar cell module 420 becomes the input voltage.

또한 본 발명에서는 제1 태양전지 모듈(410) 및 제2 태양전지 모듈(420) 각각의 전압과 전류 값을 센싱한 후, P&O 방식으로 제1 태양전지 모듈(410) 및 제2 태양전지 모듈(420) 각각의 최대 전력점을 연산하고, direct-duty ratio 기법을 통해 제1 태양전지 모듈(410) 및 제2 태양전지 모듈(420)의 시비율(duty ratio)을 결정할 수 있다. 그리고 제1 태양전지 모듈(410) 및 제2 태양전지 모듈(420)을 포함한 전체 태양 전지 패널(20)의 지령전압을 Vdc에 적용시킬 수 있다.In the present invention, after sensing the voltage and current values of the first solar cell module 410 and the second solar cell module 420, respectively, the first solar cell module 410 and the second solar cell module ( 420) Each maximum power point may be calculated, and a duty ratio of the first solar cell module 410 and the second solar cell module 420 may be determined through a direct-duty ratio technique. In addition, the command voltage of the entire solar cell panel 20 including the first solar cell module 410 and the second solar cell module 420 may be applied to V dc .

또한 본 발명에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터는 MPPT 제어부(500)가 제1 태양전지 모듈(410) 및 제2 태양전지 모듈(420) 각각의 전압에 기초하여 최대 전력점을 추종하는 MPPT부(510); 및 MPPT부(510)의 출력 전압을 조절하는 전압조절부(520);를 포함하여 구성될 수 있다.In addition, in the micro-inverter for photovoltaic power generation according to the present invention, the MPPT control unit 500 tracks the maximum power point based on the voltages of the first solar cell module 410 and the second solar cell module 420, respectively. 510); and a voltage adjusting unit 520 for adjusting the output voltage of the MPPT unit 510 .

그리고 이때 제1 스위치(330) 및 제2 스위치(340)는 MPPT부(510)의 출력 전압에 기초하여 동작되고, 제3 스위치(370)는 전압조절부(520)의 출력 전압에 기초하여 동작되도록 구성될 수 있다.And at this time, the first switch 330 and the second switch 340 are operated based on the output voltage of the MPPT unit 510 , and the third switch 370 is operated based on the output voltage of the voltage adjusting unit 520 . It can be configured to be

여기서, MPPT부(510)의 출력 전압인 Vcon은 [수학식 1]과 같이 나타낼 수 있다.Here, the output voltage Vcon of the MPPT unit 510 may be expressed as [Equation 1].

Figure 112020097579889-pat00001
Figure 112020097579889-pat00001

참고적으로 도 5에서, VB는 부스트 입력 전압, Istring은 메인 스트링 전류, Vdc는 DC link, LS는 셔플링 인덕터(350)의 인덕턴스, LB는 부스트 인덕터(360)의 인덕턴스를 의미한다.For reference, in FIG. 5 , V B is the boost input voltage, I string is the main string current, Vdc is a DC link, LS is the inductance of the shuffling inductor 350 , and LB is the inductance of the boost inductor 360 . do.

본 발명에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터는 기판(300)이 위와 같이 구성됨으로써, 태양전지 모듈에서의 출력을 전부 감당하는 종래의 태양광 인버터보다 더 적은 양의 전력을 감당한다. 즉, 본 발명은 태양전지 모듈의 전체 전력에 대한 전력 변환 효율이 아니라 태양전지 모듈간 최대 전력점의 전력 차이만큼만 전력 변환 효율의 영향을 받기 때문에 최종적으로 전체 시스템에서의 변환 효율은 증가하게 된다.The micro-inverter for photovoltaic power generation according to the present invention has the substrate 300 configured as above, so that it can handle a smaller amount of power than the conventional solar inverter that covers all the output from the solar cell module. That is, in the present invention, since the power conversion efficiency is affected only by the power difference of the maximum power point between the solar cell modules, not the power conversion efficiency for the total power of the solar cell module, the conversion efficiency in the entire system is finally increased.

도 4 및 도 5에서 직류전압소자(380) 또는 VDC는 AC 변환 전에 직류 전원을 DC 400V 등으로 승압하기 위한 초퍼회로 등의 승압기 또는 승압소자일 수 있다.In FIGS. 4 and 5 , the DC voltage device 380 or V DC may be a booster or a boost device such as a chopper circuit for boosting DC power to DC 400V or the like before AC conversion.

도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터일체형 태양전지 패널(20)의 구성도, 도 8은 도 6 및 도 7의 태양전지 패널(20)에 적용되는 태양광 발전용 마이크로 인버터(10)의 구성도이다. 6 and 7 are a configuration diagram of a micro-inverter integrated solar cell panel 20 for photovoltaic power generation according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a solar applied to the solar cell panel 20 of FIGS. 6 and 7 . It is a block diagram of the micro-inverter 10 for photovoltaic power generation.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터 일체형 태양전지 패널(20)은 태양광 발전용 마이크로 인버터(10), 한 쌍의 태양전지 모듈(410, 420), 태양전지 패널(20)의 후면에 설치되어 태양전지 모듈(410, 420)을 지지하는 지지대(30)를 포함하여 구성된다. 도 6에는 태양전지 패널(20)의 앞면이 도시되어 있고, 도 7에는 태양전지 패널(20)의 후면(뒷면), 마이크로 인버터(10) 및 지지대(30)가 도시되어 있다.6 and 7, the micro-inverter-integrated solar cell panel 20 for photovoltaic power generation according to the present invention includes a micro-inverter 10 for photovoltaic power generation, a pair of solar cell modules 410 and 420, and a solar cell panel 20 according to the present invention. It is installed on the rear surface of the battery panel 20 is configured to include a support 30 for supporting the solar cell modules (410, 420). 6 shows the front side of the solar cell panel 20 , and FIG. 7 shows the back side (rear side) of the solar cell panel 20 , the micro-inverter 10 , and the support 30 .

즉 본 발명에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터 일체형 태양전지 패널(20)은 태양광 발전용 마이크로 인버터(10)가 플레이트 형태로 형성되는 케이스 하판(100); 케이스 하판(100)을 덮도록 구성되는 케이스 덮개(200); 케이스 하판(100)에 설치되는 기판(300);을 포함하여 구성되고, 도 4와 같이, 기판(300)이 제1 태양전지 모듈(410)과 병렬로 연결되는 제1 컨덕터(310); 제2 태양전지 모듈(420)과 병렬로 연결되는 제2 컨덕터(320); 제1 태양전지 모듈(410) 및 제1 컨덕터(310)와 병렬로 연결되는 제1 스위치(330); 제2 태양전지 모듈(420) 및 제2 컨덕터(320)와 병렬로 연결되는 제2 스위치(340); 제1 컨덕터(310) 및 제2 컨덕터(320)와 제1 스위치(330) 및 제2 스위치(340) 사이에 연결되는 셔플링 인덕터(350); 제1 태양전지 모듈(410), 제1 컨덕터(310) 및 제1 스위치(330)와 연결되는 부스트 인덕터(360); 부스트 인덕터(360)와 연결되고, 제2 태양전지 모듈(420), 제2 컨덕터(320) 및 제2 스위치(340)와 연결되는 제3 스위치(370); 정류소자(390); 상용교류전력으로 변환하기 위해 직류를 승압한 후 DC-AC 변환기로 출력하는 직류변압기 등의 직류전압소자(380) 및 도면에 미도시되어 있으나 상기 승압된 직류 전원을 공급받은 후 DC-AC 변환을 수행하여 220V-60Hz 등의 상용 교류 전원을 출력하는 인버터회로를 포함하여 구성된다. 그리고 이때 MPPT 제어부에 의해 상기 제1 스위치(330), 제2 스위치(340) 및 제3 스위치(340)가 동작하도록 구성될 수 있다.That is, the micro-inverter integrated solar cell panel 20 for photovoltaic power according to the present invention includes a case lower plate 100 in which the micro-inverter 10 for photovoltaic power is formed in a plate shape; Case cover 200 configured to cover the case lower plate 100; The substrate 300 is installed on the case lower plate 100; is configured to include, as shown in FIG. 4, the substrate 300 is a first conductor 310 connected in parallel with the first solar cell module 410; a second conductor 320 connected in parallel with the second solar cell module 420; a first switch 330 connected in parallel to the first solar cell module 410 and the first conductor 310; a second switch 340 connected in parallel to the second solar cell module 420 and the second conductor 320; a shuffling inductor 350 connected between the first conductor 310 and the second conductor 320 and the first switch 330 and the second switch 340; a boost inductor 360 connected to the first solar cell module 410 , the first conductor 310 , and the first switch 330 ; a third switch 370 connected to the boost inductor 360 and connected to the second solar cell module 420 , the second conductor 320 and the second switch 340 ; a rectifying device 390; DC voltage device 380 such as a DC transformer that boosts DC to convert it into commercial AC power and then outputs it as a DC-AC converter and DC-AC conversion after receiving the boosted DC power although not shown in the drawing It is configured to include an inverter circuit that outputs commercial AC power such as 220V-60Hz. And at this time, the first switch 330 , the second switch 340 , and the third switch 340 may be configured to operate by the MPPT controller.

상술한 구성의 상기 마이크로 인버터(10)는 도 7 및 도 8과 같이 와이파이, 블루투스 등의 근거리 통신부(250)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 도 7 및 도 8의 경우 와이파이 안테나(253)를 구비한 와이파이 통신모듈이 근거리 통신부(250)로 구성되는 것을 도시하였다. 상술한 근거리 통신부(250)의 구성에 의해, 상기 마이크로 인버터(10)는 태양전지 패널(20)에 음영 등의 고장 또는 장애가 발생한 경우, 해당 태양전지 패널(20)을 식별하는 식별자와 고장 또는 장애 종류 정보를 외부의 관리센터 또는 관리자 컴퓨터, 경보 장치 등으로 송신하여 고장 또는 장애가 발생한 태양전지 패널(20)의 용이하게 파악하여 조치할 수 있도록 한다. The micro-inverter 10 of the above configuration may be configured to further include a short-distance communication unit 250 such as Wi-Fi or Bluetooth as shown in FIGS. 7 and 8 . 7 and 8 illustrate that the Wi-Fi communication module having the Wi-Fi antenna 253 is configured as a short-range communication unit 250 . By the configuration of the short-distance communication unit 250 described above, when a failure or failure such as a shadow occurs in the solar cell panel 20, the micro-inverter 10 has an identifier for identifying the corresponding solar cell panel 20 and a failure or failure. The type information is transmitted to an external management center or an administrator computer, an alarm device, etc., so that the failure or failure of the solar cell panel 20 can be easily identified and taken action.

다시 도 2를 참조하여 설명하면, 상기 케이스 덮개(200)는 내부에서 발생된 열을 외부로 방출하기 위한 방열도료층(210)이 형성될 수 있다.Referring back to FIG. 2 , the case cover 200 may be provided with a heat dissipation paint layer 210 for dissipating heat generated from the inside to the outside.

상기 방열도료층(210)은 도료(211), 자기조립입자(220) 및 방열입자(230)를 포함하여 구성된다.The heat dissipation paint layer 210 includes a paint 211 , self-assembled particles 220 , and heat dissipation particles 230 .

상기 도료(211)는 부식 등의 방지를 위해 일반적으로 사용되는 유기바인더, 락카계 수지, 희석제 등이 혼합된 내습성, 내열성, 난연성, 내화성, 절연성 등의 특징을 가지는 도료일 수 있다. The paint 211 may be a paint having characteristics such as moisture resistance, heat resistance, flame retardancy, fire resistance, and insulation in which organic binders, lacquer-based resins, diluents, and the like, which are generally used to prevent corrosion, are mixed.

상기 자기조립입자(220)는 자기장에 의해 일 방향으로 정렬되어 성장하는 자성체분말, 인상흑연 분말 또는 가열 또는 가압에 의해 자기조립되는 높은 열전도성을 가지는 주석, 인듐, 비스무트, 은, 구리 및 이들의 합금으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 자기조립금속입자로 구성될 수 있다. 상기 자기조립금속이자는 표면에 산화막이 형성되어 도료 내에서 균일하게 분산된 상태를 유지하게 되고, 자기조립입자(230) 및 방열입자(230)가 혼합된 도료(211)를 도포한 후 120℃ 내지 250℃ 의 온도로 열철리되는 경우 자기 조립되어 성장하는 것에 의해 경화된 도료(211)와 함께 돌기(212)들을 형성하게 되어 표면적을 현저히 넓히며, 동시에 자체이 열전도성에 의해 마이크로 인버터(10) 내부의 열을 외부로 방출하는 방열 기능을 수행한다.The self-assembled particles 220 are magnetic powders grown in alignment in one direction by a magnetic field, impression graphite powders, or tin, indium, bismuth, silver, copper and their high thermal conductivity self-assembled by heating or pressurization. It may be composed of self-assembled metal particles comprising at least one material selected from the group consisting of alloys. An oxide film is formed on the surface of the self-assembled metal interest to maintain a uniformly dispersed state in the paint, and after applying the paint 211 in which the self-assembled particles 230 and the heat dissipation particles 230 are mixed, 120 ° C. When thermally ironed at a temperature of 250 ° C. to 250 ° C., the projections 212 are formed together with the cured paint 211 by self-assembly and growth, thereby remarkably widening the surface area, and at the same time, the micro-inverter 10 by its own thermal conductivity. It performs a heat dissipation function by dissipating heat to the outside.

상기 자기조립입자(220)는 자기장의 인가, 가열 또는 가압되는 경우 인접되어 성장하는 것에 의해 덮개(200)의 표면에 미세한 돌기들을 형성하는 것에 의해 방열도료층(210)의 전체 표면적을 현저히 증가시켜 방열 효율을 현저히 향상시키게 된다.The self-assembled particles 220 significantly increase the total surface area of the heat dissipation paint layer 210 by forming fine protrusions on the surface of the cover 200 by growing adjacent when a magnetic field is applied, heated or pressurized. The heat dissipation efficiency is significantly improved.

또한, 상기 방열입자(230)는 필라이트(phyllite), 모데나이트(mordenite), 순기트(shungit)등의 방열소재를 포함할 수 있다. 상기 구성의 방열소재들은 필라이트 80~120중량부에 대해서 모데나이트 5~15중량부, 순기트 10~20중량부가 혼합도어 방열입자(230)를 형성할 수 있다. 이때, 상기 방열입자(230)는 를 가지도록 혼합될 수 있다. 필라이트는 판상(5㎛ 정도)의 입자조직으로 이루어지는 것이며, 게르마늄과 셀레늄 등을 포함하는 것으로 복사에너지인 원적외선을 다량 방출함은 물론 열전도율이 우수한 특성을 갖는다. 모데나이트는 구형상(1~3㎛ 정도)의 입자조직으로 이루어진 광물로서, 열을 흡수하는 기능이 뛰어나 원적외선 방사에 의한 복사에너지의 방출기능, 축열 및 열감량을 위한 기능을 수행한다. 상기 순기트는 원기둥형상(20㎛ 정도)의 입자조직으로 이루어진 광물로서 이 순기트 내 존재하는 60개 이상의 탄소원자가 결합된 구상(공모양)의 풀러렌(fullerene) 물질에 의해 복사에너지인 원적외선을 방사하며 우수한 열전도특성을 갖는다. 또한, 순기트는 풀러렌이 전자파를 차폐하는 특성을 갖는 것으로 방열기능을 제공함과 더불어 전자파 차폐기능을 더 구현할 수 있도록 한다. 상기 구성이 상기 방열입자(230)는 판상의 필라이트입자 위에 구형상의 모데나이트입자, 원기둥형상의 순기트입자, 다시 구형상의 모데나이트입자, 다시 판상의 필라이트입자가 연결되는 순서로 배열되어 입자형상의 다양성을 갖는 광물들이 열방출구조를 형성한다. 상술한 구조에서 판상의 필라이트입자가 열원으로부터 발생되는 열에 의해 원적외선을 방사 및 열을 흡수하여 열전도성에 의해 열원으로부터 발생된 열을 구형상의 모데나이트입자로 전달하고, 모데나이트입자는 전달된 열을 축열(복사에너지 방출효율을 높이는 효과를 제공하게 됨)함과 함께 원적외선 방사 및 열전도특성으로 원기둥형상의 순기트입자로 전달하며, 순기트입자는 원적외선 방사 및 열전도특성으로 위쪽에 위치된 구형상의 모데나이트입자로 전달하여 축열하고, 이때, 원기둥형상을 갖는 순기트입자 내의 공모양의 탄소결합을 갖는 속이 빈 형태의 풀러렌입자의 구조는 원자 진동에 공명하는 공명현상에 의해 풀러렌입자들 간에 에너지를 전달하게 되므로 더욱 빠른 에너지전달(열방출)을 수행할 수 있게 된다. 구형상의 모데나이트입자에서는 전달된 열에너지를 다시 축열함과 함께 역시 원적외선 방사 및 열전도특성으로 말단의 판상의 필라이트입자로 에너지를 최종 전달하게 되며, 판상의 필라이트입자에서 다시 넓은 방열면적을 확보 및 이를 이용하여 원적외선을 방사함으로써 기존 공기와의 계면접촉에 의한 흐름이 아닌 원적외선(복사에너지)의 투과성질을 이용한 계면투과를 통해 열을 외부로 방출한다. 즉, 본 발명의 방열도료층(210)의 자기조립입자(220)에 의해 형성되는 돌기 구조에 의해 표면적을 현저히 증가되고, 도료(211)의 내부에 구성되는 자기조립입자(220)와 방열입자(230)에 의해 열을 빠르게 외부로 방출하는 것에 의해 마이크로 인버터(10) 내부의 열을 외부로 효율적으로 방출하게 된다.In addition, the heat dissipation particles 230 may include a heat dissipation material such as phyllite, mordenite, and shungit. The heat dissipation materials of the above configuration may form the mixed door heat dissipation particles 230 in 5 to 15 parts by weight of mordenite and 10 to 20 parts by weight of pure nitrite based on 80 to 120 parts by weight of filite. At this time, the heat dissipation particles 230 may be mixed to have a. Fillite is composed of a plate-shaped (about 5㎛) grain structure, and contains germanium and selenium, and has excellent thermal conductivity as well as emitting a large amount of far-infrared rays, which are radiant energy. Mordenite is a mineral composed of a spherical (about 1 to 3㎛) grain structure. It has an excellent function of absorbing heat, and performs functions for radiant energy emission by far-infrared radiation, heat storage and heat reduction. The pure Git is a mineral composed of a cylindrical particle structure (about 20 μm), and radiating far-infrared radiation as radiant energy by a spherical (spherical) fullerene material to which 60 or more carbon atoms present in the pure Git are bonded. It has excellent thermal conductivity. In addition, since the fullerene has a characteristic of shielding electromagnetic waves, it provides a heat dissipation function and further implements an electromagnetic wave shielding function. In the above configuration, the heat dissipation particles 230 are arranged in the order in which spherical mordenite particles, columnar pure Git particles, spherical mordenite particles, and again plate-shaped pilite particles are connected on the plate-shaped pilite particles. Minerals with a variety of shapes form a heat dissipation structure. In the above structure, the plate-shaped pilite particles radiate and absorb far-infrared rays by the heat generated from the heat source, and transfer the heat generated from the heat source to the spherical mordenite particles by thermal conductivity, and the mordenite particles absorb the transferred heat. It stores heat (provides the effect of increasing radiant energy emission efficiency) and transmits it to cylindrical pure Git particles with far-infrared radiation and heat conduction characteristics. The structure of the hollow fullerene particles with spherical carbon bonds in the pure Git particles having a cylindrical shape transfers energy between the fullerene particles by a resonance phenomenon resonating with atomic vibrations. Therefore, faster energy transfer (heat dissipation) can be performed. In the spherical shape of mordenite particles, the transferred heat energy is stored again, and energy is finally transferred to the plate-shaped fillite particles at the end due to far-infrared radiation and heat conduction characteristics. By radiating far-infrared rays using this, heat is emitted to the outside through interfacial penetration using the permeability of far-infrared rays (radiant energy) rather than the flow due to interface contact with the existing air. That is, the surface area is remarkably increased by the protrusion structure formed by the self-assembled particles 220 of the heat dissipation paint layer 210 of the present invention, and the self-assembled particles 220 and the heat dissipation particles configured inside the paint 211 By rapidly discharging heat to the outside by 230, heat inside the micro-inverter 10 is efficiently discharged to the outside.

또한, 본 발명에서 케이스 하판(100)은, 케이스 하판(100)에서 외측으로 연장되는 연장끼움부(110); 및 연장끼움부(110)에 힌지결합되어 회전가능하게 설치되는 힌지결합부(120);를 포함하고, 연장끼움부(110)가 태양전지 패널(20)과 지지대(30) 일측 사이에 끼움결합되고, 힌지결합부(120)가 회전되어 지지대(30) 타측에서 볼트결합되도록 구성될 수 있다.In addition, in the present invention, the case lower plate 100 includes an extension fitting 110 extending outward from the case lower plate 100 ; and a hinge coupling part 120 which is hingedly coupled to the extended fitting part 110 and is rotatably installed, and the extended fitting part 110 is fitted between the solar cell panel 20 and the support 30 on one side. and the hinge coupling part 120 is rotated to be bolted from the other side of the support 30 .

상술한 바와 같이, 본 발명의 태양전지 패널 어레이는, 각각의 태양전지 패널(20)에 마이크로 인버터(10)를 일체형으로 장착하여 병렬로 연결함으로써 태양전지 패널 어레이를 구성할 수 있도록 한다. 이에 의해, 종래기술과 같이 태양전지 패널들이 직렬로 연결된 경우 일부 태양전지 패널에 음영이나 고장 등이 발생하는 경우 전체 출력이 급격히 저하되었으나, 본원 발명의 경우, 병렬 연결되는 것에 의해 음영 또는 고장이 발생한 태양전지 패널에 의한 전체 태양전지 패널 어레이의 출력에 대한 영향이 최소화되어 출력저하가 현저히 줄어들게 되어, 일부 태양전지 패널에 음영이 발생하거나 고장치 발생한 경우에도 안정적인 발전을 수행할 수 있도록 한다.As described above, in the solar cell panel array of the present invention, the micro inverter 10 is integrally mounted on each solar cell panel 20 and connected in parallel to configure the solar cell panel array. As a result, when the solar panels are connected in series as in the prior art, the overall output is rapidly reduced when shading or failure occurs in some solar cell panels, but in the present invention, shading or failure occurs due to parallel connection The influence of the solar panel on the output of the entire solar panel array is minimized, so that the decrease in output is significantly reduced, so that stable power generation can be performed even when some solar panel is shaded or a malfunction occurs.

이상 위에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the technical idea of the present invention described above has been specifically described in the preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the description and not the limitation. In addition, those of ordinary skill in the technical field of the present invention will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical spirit of the present invention. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the technical spirit of the appended claims.

1: 태양전지 패널 어레이 5: 버스전선
10: 태양광 발전용 마이크로 인버터
20: 태양전지 패널
30: 지지대 100: 케이스 하판
110: 연장끼움부 120: 힌지결합부
200: 케이스 덮개 210: 방열도료층
211: 도료 220: 자기조립입자
230: 방열입자 250: 근거리통신부
300: 기판
310: 제1 컨덕터 320: 제2 컨덕터
330: 제1 스위치 340: 제2 스위치
350: 셔플링 인덕터 360: 부스트 인덕터
370: 제3 스위치 380: 직류전압소자
390: 정류소자 410: 제1 태양전지 모듈
420: 제2 태양전지 모듈1: Solar panel array 5: Bus wire
10: Micro inverter for solar power generation
20: solar panel
30: support 100: case lower plate
110: extension fitting part 120: hinge coupling part
200: case cover 210: heat dissipation paint layer
211: paint 220: self-assembled particles
230: heat radiation particles 250: short-distance communication unit
300: substrate
310: first conductor 320: second conductor
330: first switch 340: second switch
350: shuffling inductor 360: boost inductor
370: third switch 380: DC voltage element
390: rectifying device 410: first solar cell module
420: second solar cell module

Claims (6)

태양광 발전용 마이크로 인버터; 및
상기 마이크로 인버터가 일체로 형성되는 하나 이상의 태양전지 패널;을 구비하고,
상기 태양전지 패널들은 상기 태양광 발전용 마이크로 인버터들에 의해 병렬로 연결되고,
상기 태양전지 패널은,
한 쌍의 제1 및 제2 태양전지 모듈을 포함하여 구성되며,
상기 마이크로 인버터는,
플레이트 형태로 형성되는 케이스 하판;
상기 케이스 하판을 덮도록 구성되는 케이스 덮개; 및
상기 케이스 하판에 설치되는 기판;을 포함하고,
상기 기판은,
상기 제1 태양전지 모듈과 병렬로 연결되는 제1 컨덕터;
상기 제2 태양전지 모듈과 병렬로 연결되는 제2 컨덕터;
상기 제1 태양전지 모듈 및 상기 제1 컨덕터와 병렬로 연결되는 제1 스위치;
상기 제2 태양전지 모듈 및 상기 제2 컨덕터와 병렬로 연결되는 제2 스위치;
상기 제1 컨덕터 및 제2 컨덕터와 상기 제1 스위치 및 제2 스위치 사이에 연결되는 셔플링 인덕터;
상기 제1 태양전지 모듈, 상기 제1 컨덕터 및 상기 제1 스위치와 연결되는 부스트 인덕터;
상기 부스트 인덕터와 연결되고, 상기 제2 태양전지 모듈, 상기 제2 컨덕터 및 상기 제2 스위치와 연결되는 제3 스위치;
상기 제1 태양전지 모듈 및 상기 제2 태양전지 모듈 각각의 전압에 기초하여 최대 전력점을 추종하는 동작을 제어하는 MPPT 제어부;를 포함하며,
상기 MPPT 제어부에 의해 상기 제1 스위치, 제2 스위치 및 제3 스위치가 동작되어 MPPT 제어를 수행하도록 구성되고,
상기 MPPT 제어부는,
상기 제1 태양전지 모듈 및 상기 제2 태양전지 모듈 각각의 전압에 기초하여 최대 전력점을 추종하는 MPPT부; 및
상기 MPPT부의 출력 전압을 조절하는 전압조절부;를 포함하여 구성되며,
상기 마이크로 인버터는,
상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는 상기 MPPT부의 출력 전압에 기초하여 동작되고,
상기 제3 스위치는 상기 전압조절부의 출력 전압에 기초하여 동작되도록 구성되며,
상기 마이크로 인버터는,
상기 제3 스위치와 병렬로 연결되는 직류전압소자; 및
상기 제3 스위치 및 상기 직류전압소자 사이에 연결되는 정류소자;를 더 포함하여 구성되고,
상기 케이스 덮개의 내부에서 발생된 열을 외부로 방출하기 위한 방열도료층이 형성되며,
상기 방열도료층은 도료, 자기조립입자 및 방열입자를 포함하여 구성되고,
상기 자기조립입자는 자기장에 의해 일 방향으로 정렬되어 성장하는 자성체분말을 포함하는 자기조립금속입자로 구성되며,
상기 자기조립금속입자가 성장하는 것에 의해 상기 도료와 함께 돌기들을 형성하게 되는 것을 특징으로 하는 마이크로 인버터 일체형 태양전지 패널 어레이.micro inverter for solar power generation; and
at least one solar cell panel on which the micro inverter is integrally formed; and
The solar panels are connected in parallel by the micro-inverters for photovoltaic power generation,
The solar panel is
It is configured to include a pair of first and second solar cell modules,
The micro inverter is
Case lower plate formed in the form of a plate;
a case cover configured to cover the case lower plate; and
Including; a substrate installed on the lower plate of the case;
The substrate is
a first conductor connected in parallel with the first solar cell module;
a second conductor connected in parallel to the second solar cell module;
a first switch connected in parallel to the first solar cell module and the first conductor;
a second switch connected in parallel to the second solar cell module and the second conductor;
a shuffling inductor connected between the first and second conductors and the first and second switches;
a boost inductor connected to the first solar cell module, the first conductor, and the first switch;
a third switch connected to the boost inductor and connected to the second solar cell module, the second conductor, and the second switch;
MPPT control unit for controlling the operation of following the maximum power point based on the voltage of each of the first solar cell module and the second solar cell module;
and the first switch, the second switch and the third switch are operated by the MPPT control unit to perform MPPT control,
The MPPT control unit,
MPPT unit for tracking the maximum power point based on the voltage of each of the first solar cell module and the second solar cell module; and
It is configured to include; a voltage control unit for adjusting the output voltage of the MPPT unit,
The micro inverter is
The first switch and the second switch are operated based on the output voltage of the MPPT unit,
The third switch is configured to operate based on the output voltage of the voltage regulator,
The micro inverter is
a DC voltage device connected in parallel with the third switch; and
and a rectifying device connected between the third switch and the DC voltage device.
A heat dissipation coating layer for dissipating heat generated inside the case cover to the outside is formed,
The heat dissipation paint layer is composed of a paint, self-assembled particles and heat dissipation particles,
The self-assembled particles are composed of self-assembled metal particles including magnetic powder that grows aligned in one direction by a magnetic field,
The micro-inverter integrated solar cell panel array, characterized in that the self-assembled metal particles grow to form protrusions together with the paint. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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