WO2014200207A1 - 태양전지모듈용 정션박스 및 그의 구동방법 - Google Patents
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- H02S40/30—Electrical components
- H02S40/34—Electrical components comprising specially adapted electrical connection means to be structurally associated with the PV module, e.g. junction boxes
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- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Definitions
- the present invention relates to a junction box for a solar cell module and a method of operation thereof, and more particularly, to control the operation of the solar cell module according to a command of an administrator transmitted from the outside, and to monitor the operation state of the solar cell module,
- the present invention relates to a junction box for a solar cell module and a driving method thereof for implementing the module's anti-theft function, fire protection function, and the like.
- Solar cells are devices that generate power from solar energy by using photovoltaic materials of various materials.
- Such a solar cell generally generates photovoltaic power using a PN junction semiconductor cell, and connects several solar cells in series to form a module having a specific capacity, and connects the modules to form an array in a power generation area. Install.
- FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a general photovoltaic power generation system.
- the photovoltaic power generation system includes a plurality of solar cell modules 11a and 11b for producing direct current from solar energy, a plurality of junction boxes 12a and 12b each connected to one solar cell module, and a plurality of solar cell modules 11a and 11b.
- Combiner 13 and the combiner 13 for receiving and coupling the DC current output from the plurality of solar cell modules (11a, 11b) through the junction boxes (12a, 12b), and generated in the combiner (13)
- An inverter 14 converts DC power into AC power and supplies the load 15 to the load 15.
- Such a photovoltaic power generation system is additionally equipped with equipment (ground fault protector, fuse switch, etc.) for stably operating the system.
- equipment ground fault protector, fuse switch, etc.
- junction boxes 12a and 12b are wired so that the current output from the solar cell modules 11a and 11b is supplied to the combiner 13, and a bypass element portion (bypass diode) is installed to reduce the amount of power generated. Bypass the solar cell module so that electricity flows, or a metal heat sink is installed to prevent overheating.
- the monitoring unit 16 for managing, controlling, and monitoring the system is connected to the inverter 14, and the power generated by the plurality of solar cell modules 11a and 11b is combined.
- the process of converting to commercial power in the inverter 14 after being combined at 13 can be managed, controlled and monitored.
- the conventional photovoltaic power generation system is not provided with any means for monitoring or controlling the failure or degradation of the individual solar cell module, it was not possible to monitor the operating state of the individual solar cell module.
- the solar power system since the solar power system is usually installed outdoors, it takes a lot of money for the initial installation, but once installed, it generates electricity by continuously generating electricity to generate electricity.
- An object of the present invention for solving the above problems of the prior art, by monitoring and storing the driving state of the solar cell module, and interprets the signals received from the outside to display the operating state of the solar cell module,
- the present invention provides a junction box for a solar cell module and a driving method thereof for controlling power generation and preventing the stolen solar cell module from being reused in other solar power generation systems.
- junction box for a solar cell module for achieving the above object, in the junction box for a solar cell module in a photovoltaic power generation system comprising a combiner and a monitoring unit, between the solar cell module and the combiner A relay installed to connect or cut off the solar cell module and the combiner; RF communication module for processing the radio signal transmitted from the outside to extract the solar cell module information and the administrator's command; And a microprocessor controlling the operation of the relay to connect or disconnect the relay between the solar cell module and the combiner according to the solar cell module information extracted from the RF communication module and a manager's command. It is done.
- the method of driving a junction box for a solar cell module comprising: extracting, by an RF communication module, a radio signal transmitted from an external device, solar cell module information and a manager's command; And controlling a microprocessor to connect or disconnect the solar cell module and the combiner according to the solar cell module information extracted from the RF communication module and a command of an administrator.
- each solar cell module it is possible to monitor the operating state of each solar cell module to display the operating state, and to cut off the power generation of each solar cell module as necessary to ensure efficient and safe solar power generation system. It has the effect of enabling management.
- the solar cell module that is stolen or not imported in a formal procedure is prevented from operating normally, thereby preventing theft or smuggling in advance.
- FIG. 1 is a schematic block diagram of a general photovoltaic power generation system.
- FIG. 2 is an internal configuration block of a junction box for a solar cell module according to the present invention.
- FIG. 3 is a flowchart illustrating a method in which a microprocessor according to the present invention monitors power generation of a solar cell module and displays a state of the solar cell module.
- FIG. 4 is a flowchart illustrating a method of cutting off or connecting the generated power of the solar cell module at the request of an administrator according to the present invention.
- FIG. 5 is a flowchart illustrating a method for preventing theft of a solar cell module by a microprocessor according to the present invention.
- FIG. 6 is an operational flow diagram illustrating a method for preventing a fire by the microprocessor according to the present invention.
- RF communication module 214 drive power supply
- microprocessor 216 memory
- FIG. 2 is a block diagram illustrating an internal configuration of a junction box for a solar cell module according to the present invention.
- the junction box 200 for a solar cell module is that the generated power generated by the solar cell module 211 is delivered to the combiner 213 or the generated power is delivered to the combiner 213.
- a relay 224 switched to be disconnected; Signal processing of the data signal transmitted from the outside through the antenna 201, the solar cell module information (for example, the country code given to the solar cell module, the installation location code given to the solar cell module) and the administrator's command
- An RF communication module 212 for extracting for example, theft confirmation period, the latest confirmation date of reset, and the command code
- the microprocessor 215 controls the operation of the relay 224 according to the solar cell module information extracted from the RF communication module 212 and the administrator's command.
- the relay 224 is installed between the solar cell module 211 and the combiner 213 is generated power generated by the solar cell module 211 according to the control signal transmitted from the microprocessor 215
- the solar cell module 211 and the combiner 213 are connected to each other to be delivered to the combiner 213, or the generated power generated by the solar cell module 211 is transferred to the combiner 213. In order to prevent the transfer, the solar cell module 211 and the combiner 213 are switched to be blocked.
- the generated power generated by the solar cell module 211 is supplied to the combiner 213, and the state of the solar cell module 211 is When abnormality (for example, when the solar cell module is a stolen product or when the state of the solar cell module is bad), the generated power generated by the solar cell module 211 is not supplied to the combiner 213.
- the RF communication module 212 converts data transmitted from the microprocessor 215 into an RF signal or demodulates an RF signal transmitted from the outside through the antenna 201 to extract a data signal included in the RF signal.
- the microprocessor 215 receives the solar cell module information and the manager command through the data transmitted from the RF communication module 212, and controls the operation of the relay 224 according to the solar cell module information and the manager command. do.
- the junction box 200 for the solar cell module is a driving power supply for receiving the generated power from the solar cell module 211 to provide a driving power to the RF communication module 212 and the microprocessor 215 ( 214).
- the driving power supply unit 214 is a charging circuit (S2) to supply driving power to the RF communication module 212 and the microprocessor 215 for a predetermined time even if the solar cell module 211 does not generate power. Not included).
- junction box 200 for the solar cell module is configured to further include a current sensing unit 222 and a voltage sensing unit 223 for sensing the generated current and the generated voltage of the solar cell module 211, respectively.
- the generated current sensed value detected by the current detector 222 and the generated voltage sensed value detected by the voltage detector 223 are transmitted to the microprocessor 215.
- the microprocessor 215 receives the generation current detection value and the generation voltage detection value periodically from the current detection unit 222 and the voltage detection unit 223, and stores the generated current detection value and the generation voltage detection value in the memory 216, respectively.
- the generation current detection value and the generation voltage detection value transmitted from the detection unit 222 and the voltage detection unit 223 are integrated for a predetermined period and compared with the generation current detection value and the generation voltage detection value stored in the memory 216.
- the operating state of the solar cell module 211 eg, normal, deterioration or failure
- junction box 200 for the solar cell module further includes an indicator 217 which indicates an operation state of the solar cell module 211 and whether power generation power is cut off under the control of the microprocessor 215. Can be configured.
- the microprocessor 215 uses the data extracted from the RF communication module 212 to display the operation state of the solar cell module 211 and whether power generation power is cut off on the display 217. The operation of 217 is controlled.
- the microprocessor 215 monitors the operation state information of the solar cell module 211 to be output from the monitoring unit 226 according to a manager's command transmitted through the RF communication module 212 or periodically.
- the unit 226 is controlled.
- the microprocessor 215 may control the output state of the monitoring unit 226 through power line communication (PLC).
- PLC power line communication
- the junction box 200 for the solar cell module may further include a temperature sensor 225 for measuring the internal temperature, the internal temperature of the junction box 200 for the solar cell module measured by the temperature sensor 225. Is passed to the microprocessor 215.
- the microprocessor 215 is the solar cell module 211 when the temperature transmitted from the temperature sensor 225 exceeds a predetermined threshold temperature (the predetermined threshold temperature is stored in the memory 216).
- the operation of the relay 224 is controlled so that the generated power generated by the N-Y is not transmitted to the combiner 213.
- a bypass diode (not shown) is preferably installed between the relay 224 and the combiner 213.
- the memory 216 includes a plurality of generation current sensing values periodically detected by the current sensing unit 222, a plurality of generation voltage sensing values periodically detected by the voltage sensing unit 223, and the solar cell module.
- Critical temperature inside the junction box 200, the country code given to the solar cell module, the installation location code given to the solar cell module, a plurality of command codes and execution processes corresponding to the respective command codes, theft confirmation period The latest information such as theft confirmation reset date is stored.
- the memory 216 may store the maximum value, the minimum value, and the average value of the generated current sensed value detected during a specific period, or may store the maximum or minimum threshold value of the generated current. In addition, the memory 216 may store the maximum value, the minimum value, and the average value of the generated voltage detection value detected during a specific period, and may store the maximum or minimum threshold value of the generated voltage.
- the maximum and minimum threshold values and the maximum and minimum threshold values of the generated current are values representing the maximum and minimum values of the current and voltage generated when power is produced in a solar cell module in a normal state. to be.
- the country code is stored so that it can not be operated by the operator of the photovoltaic power generation system
- the installation location code is preferably stored so that it can be set, changed and deleted by the operator of the photovoltaic power generation system.
- the command code may include a theft confirmation period setting code, a theft confirmation reset code, an installation location code change code, a solar cell module status check code, a generation power cutoff code, and a generation power connection code.
- junction box for a solar cell module having such a configuration as follows.
- the driving power supply unit 214 may use each of the components of the junction box 200 for solar cell module (for example, the RF communication module 212) by using the generated power generated by the solar cell module 211.
- the driving power required for the microprocessor 215 is generated and provided to each component.
- the current sensing unit 222 and the voltage sensing unit 223 generate power and voltage generated from the solar cell module 211 to the relay 224 when power is generated in the solar cell module 211. And respectively detect the generated generation current detection value and the generation voltage detection value to the microprocessor 215.
- the microprocessor 215 accumulates the generated current detection value and the generated voltage detection value at intervals set by the manager and stores the generated current detection value and the generated voltage detection value in the memory 216, and includes the current detection unit 222 and the voltage detection unit 223.
- the generated current detection value and the generated voltage detection value transferred from the generated generation current detection value (eg, a specific monthly integrated generation current detection value) or the generation voltage detection value (eg, a specific monthly integrated generation voltage detection). Value) to determine whether the operating state of the solar cell module 211 is one of normal, deterioration, and failure.
- the microprocessor 215 may generate a generation current sensing value and a generation voltage sensing value transmitted from the current sensing unit 222 and the voltage sensing unit 223, and include a generation current maximum threshold value or minimum threshold value, generation voltage maximum threshold value or minimum value. Compared with a threshold value, it may be determined whether the operating state of the solar cell module 211 is one of a normal state, a degraded state and a failure state. For example, the microprocessor 215 may be configured when the generated current sensing value and the generated voltage sensing value respectively supplied from the current sensing unit 222 and the voltage sensing unit 223 are between the maximum threshold value and the minimum threshold value.
- the operation state of the solar cell module 211 is determined to be normal, and when the generated current detection value and the generated voltage detection value are smaller than the minimum threshold value, the operation state of the solar cell module 211 is determined to be a degraded state.
- the operation of the solar cell module 211 when any one of the generated current detection value and the generated voltage detection value is not detected or any one of the generated current detection value and the generated voltage detection value exceeds a maximum threshold value.
- the condition may be determined to be a failure.
- the microprocessor 215 is the solar cell module 211 when the temperature transmitted from the temperature sensor 225 exceeds a predetermined threshold temperature (the predetermined threshold temperature is stored in the memory 216).
- the operation of the relay 224 is controlled so that the generated power generated by the N-Y is not transmitted to the combiner 213.
- the RF communication module 212 extracts the data contained in the data signal by signal processing the data signal transmitted through the antenna 201, The extracted data is transferred to the microprocessor 215.
- the data extracted from the RF communication module 212 includes the country code of the solar cell module, the installation location code and command code (ie, the command of the administrator) of the solar cell module.
- the microprocessor 215 compares the country code of the solar cell module transmitted from the outside through the RF communication module 212 and the country code of the solar cell module previously stored in the memory 216.
- the comparison between the installation location code of the solar cell module transmitted from the outside through the RF communication module 212 and the installation location code of the solar cell module previously stored in the memory 216 is performed.
- the micro The processor 215 operates the relay 224 so that the generated power of the solar cell module 211 is transmitted to the combiner 213, and the solar cell when any one of a country code and an installation location code is different.
- the relay 224 is blocked so that the generated power of the module 211 is not transmitted to the combiner 213.
- the reason for comparing the country code of the solar cell module transmitted through the RF communication module 212 and the country code of the solar cell module stored in the memory 216 is a price of the solar cell module 211 for each country This is because it is formed differently, so the solar cell module is purchased at a low price in Europe or the United States, and is sold by trade to the region where the price of the solar cell module is expensive (for example, Japan).
- the country code is assigned to the solar cell module so that it is impossible to operate by the manager for each country, and the solar cell is preset and stored in the memory 216 with the country code of the solar cell module transmitted through the RF communication module 212. If the country code of the module is different, since the relay 224 is blocked by the microprocessor 215, the solar cell module 211 that is stolen and traded becomes useless.
- the country code of the solar cell module transmitted through the RF communication module 212 and the country code of the solar cell module stored in the memory 216 is the same, but the solar cell transmitted through the RF communication module 212 If the installation location code of the module and the installation location code of the solar cell module stored in the memory 216 are different from each other (that is, installed in another location in the same country or stolen), the relay 224 is executed by the microprocessor 215. Since the blocked solar cell module 211 becomes useless.
- the solar cell module 211 is generated. Since the microprocessor 215 blocks the relay 224 so that the generated generation power is not transmitted to the combiner 213, the solar cell module that is stolen or stolen and smuggled into trade (ie, a junction box and a set of solar cells) Module) becomes useless.
- the microprocessor 215 newly installs the installation location code of the corresponding solar cell module stored in the memory 216. Change to location code.
- the change may also include an initial setting.
- the installation location code is a code that is arbitrarily assigned to each photovoltaic facility installed and managed by an administrator (for example, an individual or a company (ie, a solar energy company) licensed to use a solar cell module and a junction box).
- the microprocessor 215 changes the theft confirmation period stored in the memory 216 to a new theft confirmation period.
- the change may also include an initial setting.
- Theft confirmation period is a period during which theft confirmation reset should be input.
- the microprocessor 215 blocks the relay 224 when the theft confirmation period is exceeded from the latest theft confirmation reset date, thereby preventing the generated power of the solar cell module 211 from being supplied to the combiner 213. .
- the microprocessor 215 changes the date to the latest theft confirmation reset date and stores it in the memory 216.
- the microprocessor 215 blocks the relay 224 so that the microprocessor 215 blocks the relay 224 so that the theft confirmation reset code is not inputted so that the theft confirmation cycle passes.
- the generated power of the module 211 is not transmitted to the combiner 213.
- the stolen solar cell module 211 is rendered useless.
- the microprocessor 215 may be configured based on the generation voltage detection value and generation current detection value integrated in the memory 216 for a specific period. It is determined whether the solar cell module is in a normal state, a degraded state, or a failure state, and the display unit 217 is controlled to display the determined information on the display unit 217.
- the microprocessor 215 may be output to the outside through the separate port operation state of the solar cell module 211.
- the generated power of the solar cell module 211 is being transmitted to the combiner 213 through the relay 224, the generated power is blocked by the microprocessor 215 through the RF communication module 212.
- the microprocessor 215 is connected between the solar cell module 211 and the combiner 213 so that the generated power of the solar cell module 211 is not transmitted to the combiner 213.
- the relay 224 is switched to shut off.
- the relay 224 cuts off between the solar cell module 211 and the combiner 213.
- the generation power connection code is transmitted to the microprocessor 215 through the RF communication module 212, the microprocessor 215 generates power of the solar cell module 211 by the combiner.
- the relay 224 is switched such that the solar cell module 211 and the combiner 213 are connected to each other so as to be transferred to the 213.
- the junction box 200 for a solar cell module according to the present invention is generated in the solar cell module 211 as well as a general function of providing the combined power generated by the solar cell module 211 to the combiner 213. Monitor the generated power generation, display the operating state of the solar cell module 211, the function of blocking or connecting the generated power of the solar cell module 211 by the administrator, theft prevention of the solar cell module 211, the state It can provide anti-trafficking and fire prevention functions.
- microprocessor 's operation to implement these functions is as follows:
- FIG. 3 is a flowchart illustrating a method in which a microprocessor according to the present invention monitors power generation of a solar cell module and displays a state of the solar cell module.
- the microprocessor 215 stores the generated current detection value and the generated voltage detection value of the solar cell module detected by the current detector 222 and the voltage detector 223 in the memory 216 (S31). .
- the memory 216 calculates and stores the maximum value, the minimum value, and the average value of the corresponding cycle for each specific period (for example, daily, weekly, monthly, etc.) or the maximum and minimum threshold values of the generation current of each solar cell module. And a maximum threshold value and a minimum threshold value of the generated voltage for each solar cell module, and when the maximum value, minimum value, and average value of the period are calculated and stored in the memory 216 for each specific period, the normal solar cell module
- the daily, weekly, or monthly generation maximum, generation minimum, and generation average are preferably stored.
- the microprocessor 215 generates power generated by the solar cell module stored in the memory 216 in the generated current sensed value and the generated voltage sensed value transferred from the current detector 222 and the voltage detector 223.
- the generation current sensing value and the generation voltage sensing value transmitted from the current sensing unit 222 and the voltage sensing unit 223 or stored in the memory 216 are compared with the current (or generation voltage) maximum and minimum threshold values. It is determined whether the state of the solar cell module is normal, deteriorated or broken down by comparing the daily, weekly and monthly power generation maximum value, minimum value and average value (S32).
- the microprocessor 215 When the solar cell module status check code is transmitted to the microprocessor 215 through the RF communication module 212 (S33), the microprocessor 215 receives operating state information of the solar cell module determined by step S32.
- the display unit 217 or the monitoring unit 226 is transferred to the display unit 217 and the monitoring unit 226 to display the operation state information of the solar cell module 211 transferred (S34).
- FIG. 4 is a flowchart illustrating a method of cutting off or connecting the generated power of the solar cell module at the request of an administrator according to the present invention.
- the generation power cutoff code is transmitted to the microprocessor 215 through the RF communication module 212 (S42)
- the microprocessor 215 has the combined power of the solar cell module 211 is the combiner.
- the relay 224 is switched so that the solar cell module 211 and the combiner 213 are blocked so as not to be transmitted to the cell 213 (S43).
- the relay 224 is blocked between the solar cell module 211 and the combiner 213 so that the generated power of the solar cell module 211 is not transmitted to the combiner 213.
- the generation power connection code is transmitted to the microprocessor 215 through the RF communication module 212 (S44)
- the microprocessor 215 generates power of the solar cell module 211 by the combiner 213.
- the relay 224 is switched such that the solar cell module 211 and the combiner 213 are connected to each other (S45).
- FIG. 5 is a flowchart illustrating a method for preventing theft of a solar cell module by a microprocessor according to the present invention.
- the microprocessor 215 sets the theft confirmation period (for example, one month, three months, six months, and the like) to the memory 216. It is stored in (S51).
- the microprocessor 215 updates the theft confirmation reset date stored in the memory 216 (S53).
- the microprocessor 215 determines whether the theft confirmation period of the solar cell module 211 is exceeded using the theft confirmation reset date stored in the memory 216 (S54).
- the relay 224 is switched to cut off between the solar cell module 211 and the combiner 213 so that the generated power of the solar cell module 211 is not transmitted to the combiner 213 (S56). .
- the microprocessor 215 determines whether the theft confirmation reset code is input after theft confirmation reset is exceeded and the theft confirmation reset code is input. If theft confirmation reset code is input periodically, the microprocessor 215 generates the generated power of the solar cell module 211.
- the relay 224 controls the operation of the relay 224 to be normally transmitted to the combiner 213, and if the burglar confirmation reset code is not input so that the burglar confirmation period is exceeded, the generated power of the solar cell module 211 is generated by the combiner ( The relay 224 is switched such that the solar cell module 211 and the combiner 213 are blocked so that they are not transmitted to the 213.
- the solar cell module 211 in which the theft confirmation period is exceeded becomes useless because the power generation power cannot be delivered to the combiner 213.
- the stolen solar cell module even if installed in other solar power plants other than the corresponding photovoltaic power plant is unable to use the solar power generation, it is not useful, there is an effect that can prevent theft in advance.
- the microprocessor 215 is accompanied by a command code (solar cell module status confirmation code, generation power interruption code, generation power connection code, theft confirmation period setting code, theft confirmation reset code, etc.) Comparing the country code of the received solar cell module and the country code of the solar cell module stored in the memory 216, if the two country codes are different, the solar cell module 211 and the combiner 213 is blocked The relay 224 is switched to prevent the generated power of the solar cell module 211 from being transmitted to the combiner 213.
- a command code solar cell module status confirmation code, generation power interruption code, generation power connection code, theft confirmation period setting code, theft confirmation reset code, etc.
- the microprocessor 215 compares the installation location code of the solar cell module received with the command code and the installation location code stored in the memory 216, if the two installation location codes are different, the solar cell module 211
- the relay 224 is switched to be blocked between the combiner 213 and the combiner 213 so that the generated power of the solar cell module 211 is not transmitted to the combiner 213.
- FIG. 6 is an operational flow diagram illustrating a method for preventing a fire by the microprocessor according to the present invention.
- the temperature sensor 225 detects the temperature inside the junction box 200 for the solar cell module (S61) and then transfers the detected temperature information to the microprocessor 215.
- the microprocessor 215 compares the junction box temperature information transmitted from the temperature sensor 225 with the threshold temperature stored in the memory 216 to display the junction box temperature information transmitted from the temperature sensor 225.
- the threshold temperature is exceeded (S62)
- the relay 224 is switched to cut off between the solar cell module 211 and the combiner 213 so that the generated power of the solar cell module 211 is the combiner. Not to be delivered to (213) (S63).
- a relay Since 224 is cut off, the power applied to the bypass diode is cut off to prevent the fire.
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
본 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. 본 발명에 따른 태양전지모듈용 정션박스는, 태양전지모듈과 컴바이너 사이에 설치되어 외부로부터 전송되는 제어신호에 따라 상기 태양전지모듈과 컴바이너 사이를 연결 또는 차단시키는 릴레이; 외부로부터 전송되는 데이터신호를 신호처리하여 태양전지모듈 정보와 관리자의 명령을 추출하는 RF 통신모듈; 및 상기 RF 통신모듈에서 추출된 관리자의 명령에 따라 상기 릴레이가 상기 태양전지모듈과 컴바이너 사이를 연결시키거나 차단시키도록 상기 릴레이의 동작을 제어하는 마이크로프로세서를 포함한다.
Description
본 발명은 태양전지모듈용 정션박스 및 그의 동작방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외부로부터 전송되는 관리자의 명령에 따라 태양전지모듈의 동작을 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.
이러한, 태양전지는 일반적으로 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 과정이 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.
그리고, 태양광 발전시스템은 통상적으로 옥외에 설치되기 때문에 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 본 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 본 발명에 따른 태양전지모듈용 정션박스는, 컴바이너와 모니터링부를 포함하는 태양광 발전시스템에서의 태양전지모듈용 정션박스에 있어서, 태양전지모듈과 컴바이너 사이에 설치되어 상기 태양전지모듈과 컴바이너 사이를 연결 또는 차단시키는 릴레이; 외부로부터 전송되는 무선 신호를 신호처리하여 태양전지모듈 정보와 관리자의 명령을 추출하는 RF 통신모듈; 및 상기 RF 통신모듈에서 추출된 태양전지모듈 정보 및 관리자의 명령에 따라 상기 릴레이가 상기 태양전지모듈과 컴바이너 사이를 연결시키거나 차단시키도록 상기 릴레이의 동작을 제어하는 마이크로프로세서를 포함한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 태양전지모듈용 정션박스의 구동방법은, 컴바이너와 모니터링부를 포함하는 태양광 발전시스템에서 태양전지모듈의 발전전력을 상기 컴바이너로 전달하는 태양전지모듈용 정션박스의 구동방법에 있어서, RF 통신모듈이 외부로부터 전송된 무선 신호를 신호처리하여 태양전지모듈 정보와 관리자의 명령을 추출하는 단계; 및 마이크로프로세서가 상기 RF 통신모듈에서 추출된 상기 태양전지모듈 정보와 관리자의 명령에 따라 상기 태양전지모듈과 컴바이너 사이를 연결 또는 차단되도록 제어하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 따르면, 각 태양전지모듈별로 작동 상태를 모니터링하여 그 작동 상태를 표시할 수 있으며, 필요에 따라 각 태양전지모듈의 발전전력을 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 발전전력을 차단함으로써, 바이패스 다이오드의 과열로 인한 화재를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 태양광 발전시스템의 개략적인 구성 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 태양전지모듈용 정션박스의 내부 구성 블록이다.
도 3은 본 발명에 따른 마이크로프로세서가 태양전지모듈의 발전전력을 모니터링하고 태양전지모듈 상태를 표시하는 방법을 도시한 도작 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 마이크로프로세서가 관리자의 요청에 따라 태양전지모듈의 발전전력을 차단하거나 연결하는 방법을 도시한 동작 흐름도이다.
도 5는 본 발명에 따른 마이크로프로세서가 태양전지모듈의 도난을 방지하기 위한 방법을 도시한 동작 흐름도이다.
도 6은 본 발명에 따른 마이크로프로세서가 화재를 방지하기 위한 방법을 도시한 동작 흐름도이다.
[부호의 설명]
11a, 11b, 211 : 태양전지모듈 12a, 12b, 200 : 정션박스
13, 213 : 컴바이너 14 : 인버터
212 : RF 통신모듈 214 : 구동전력공급부
215 : 마이크로프로세서 216 : 메모리
217 : 표시기 222 : 전류감지부
223 : 전압감지부 224 : 릴레이
225 : 온도센서
이하, 첨부된 도면을 참조하며 본 발명에 따른 태양전지모듈용 정션박스 및 그의 구동 방법을 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 태양전지모듈용 정션박스의 내부 구성 블록도이다.
본 발명에 따른 태양전지모듈용 정션박스(200)는 태양전지모듈(211)에서 생성된 발전전력이 컴바이너(213)로 전달되거나 상기 발전전력이 상기 컴바이너(213)로 전달되는 것이 차단되도록 스위칭되는 릴레이(224); 안테나(201)를 통해 외부로부터 전송되는 데이터신호를 신호처리하여 태양전지모듈 정보(예를 들면, 상기 태양전지모듈에 부여된 국가코드, 상기 태양전지모듈에 부여된 설치위치코드)와 관리자의 명령(예를 들면, 도난확인주기, 최근에 이루어진 도난확인리셋일자, 명령코드)을 추출하는 RF 통신모듈(212); 상기 RF 통신모듈(212)에서 추출된 태양전지모듈 정보 및 관리자의 명령에 따라 상기 릴레이(224)의 동작을 제어하는 마이크로프로세서(215)를 포함한다.
상기 릴레이(224)는 상기 태양전지모듈(211)과 컴바이너(213) 사이에 설치되어 마이크로프로세서(215)로부터 전달되는 제어신호에 따라 상기 상기 태양전지모듈(211)에서 생성된 발전전력이 상기 컴바이너(213)로 전달되도록 상기 태양전지모듈(211)과 컴바이너(213) 사이를 연결시키거나 상기 태양전지모듈(211)에서 생성된 발전전력이 상기 컴바이너(213)로 전달되는 것을 방지하기 위해 상기 태양전지모듈(211)과 컴바이너(213) 사이가 차단되도록 스위칭된다.
이에 따라, 상기 태양전지모듈(211)의 상태가 정상일 경우에는 상기 태양전지모듈(211)에서 생성된 발전전력이 상기 컴바이너(213)에 공급되고, 상기 태양전지모듈(211)의 상태가 비정상(예를 들면, 태양전지모듈이 도난품이거나 태양전지모듈의 상태가 불량인 경우)일 경우에는 상기 태양전지모듈(211)에서 생성된 발전전력이 상기 컴바이너(213)에 공급되지 않는다.
상기 RF 통신모듈(212)은 상기 마이크로프로세서(215)로부터 전송되는 데이터를 RF 신호로 변환하거나 안테나(201)를 통해 외부로부터 전송되는 RF 신호를 복조시켜 RF 신호 내에 포함된 데이터신호를 추출한다.
이러한, RF 통신모듈(212)의 구성 및 기능은 공지의 RF를 이용한 통신모듈들과 비교하여 그 구성 및 기능의 차이가 없으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 마이크로프로세서(215)는 상기 RF 통신모듈(212)로부터 전송되는 데이터를 통해 태양전지모듈 정보와 관리자 명령을 전달받고, 상기 태양전지모듈 정보와 관리자 명령에 따라 상기 릴레이(224)의 동작을 제어한다.
이러한, 마이크로프로세서(215)의 자세한 동작은 후술하기로 한다.
한편, 상기 태양전지모듈용 정션박스(200)는 상기 태양전지모듈(211)로부터 발전전력을 공급받아 상기 RF 통신모듈(212)과 상기 마이크로프로세서(215)에 구동전력을 제공하는 구동전력공급부(214)를 더 포함하도록 구성된다.
이때, 상기 구동전력공급부(214)는 상기 태양전지모듈(211)이 전력을 생성하지 않더라도 일정시간동안 상기 RF 통신모듈(212)과 상기 마이크로프로세서(215)에 구동전력을 공급할 수 있도록 충전회로(미도시)가 포함되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 태양전지모듈용 정션박스(200)는 상기 태양전지모듈(211)의 발전전류 및 발전전압을 각각 감지하는 전류감지부(222) 및 전압감지부(223)를 더 포함하도록 구성되고, 상기 전류감지부(222)에서 감지된 발전전류 감지값과 상기 전압감지부(223)에서 감지된 발전전압 감지값은 마이크로프로세서(215)로 전달된다.
이로 인해, 상기 마이크로프로세서(215)는 상기 전류감지부(222)와 전압감지부(223)로부터 주기적으로 발전전류 감지값과 발전전압 감지값을 각각 전달받아 메모리(216)에 저장시키고, 상기 전류감지부(222) 및 전압감지부(223)로부터 전달된 발전전류 감지값 및 발전전압 감지값을 기설정된 기간동안 집적되어 상기 메모리(216)에 저장된 발전전류 감지값 및 발전전압 감지값과 비교하여 상기 태양전지모듈(211)의 동작 상태(예를 들면, 정상, 성능저하 또는 고장 등)를 판단하게 된다.
한편, 상기 태양전지모듈용 정션박스(200)는 상기 마이크로프로세서(215)의 제어에 의해 상기 태양전지모듈(211)의 동작상태와 발전전력의 차단 여부를 표시하는 표시기(217)를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
이때, 상기 마이크로프로세서(215)는 상기 RF 통신모듈(212)에서 추출된 데이터를 이용하여 상기 태양전지모듈(211)의 동작상태와 발전전력의 차단여부가 상기 표시기(217)에 표시되도록 상기 표시기(217)의 동작을 제어한다.
그리고, 상기 마이크로프로세서(215)는 상기 RF 통신모듈(212)을 통해 전송된 관리자의 명령에 따르거나 주기적으로 상기 태양전지모듈(211)의 동작상태 정보가 모니터링부(226)에서 출력되도록 상기 모니터링부(226)를 제어한다.
이때, 상기 마이크로프로세서(215)는 전력선통신(PLC)을 통해 상기 모니터링부(226)의 출력상태를 제어할 수 있다.
상기 태양전지모듈용 정션박스(200)는 내부의 온도를 측정하는 온도센서(225)를 더 포함할 수 있고, 상기 온도센서(225)에 의해 측정된 태양전지모듈용 정션박스(200) 내부 온도는 상기 마이크로프로세서(215)로 전달된다.
그리고, 상기 마이크로프로세서(215)는 상기 온도센서(225)로부터 전송된 온도가 기설정된 임계온도(이때, 기설정된 임계온도는 메모리(216)에 저장됨)를 초과할 경우 상기 태양전지모듈(211)에서 생성된 발전전력이 상기 컴바이너(213)로 전달되지 않도록 상기 릴레이(224)의 동작을 제어한다.
이를 위해, 상기 릴레이(224)와 컴바이너(213) 사이에는 바이패스 다이오드(미도시)가 설치되는 게 바람직하다.
한편, 상기 메모리(216)에는 상기 전류감지부(222)에서 주기적으로 감지된 다수의 발전전류 감지값, 상기 전압감지부(223)에서 주기적으로 감지된 다수의 발전전압 감지값, 상기 태양전지모듈용 정션박스(200) 내부의 임계온도, 상기 태양전지모듈에 부여된 국가코드, 상기 태양전지모듈에 부여된 설치위치코드, 다수의 명령코드 및 각각의 명령코드에 대응하는 수행프로세스, 도난확인주기, 최근에 이루어진 도난확인리셋일자 등의 정보가 저장된다.
상기 메모리(216)에는 특정 주기동안 감지된 발전전류 감지값의 최대값, 최소값, 평균값을 저장할 수도 있고, 발전전류의 최대임계값 또는 최소임계값을 저장할 수도 있다. 또한, 메모리(216)에는 특정 주기동안 감지된 발전전압 감지값의 최대값, 최소값, 평균값을 저장할 수도 있고, 발전전압의 최대임계값 또는 최소임계값을 저장할 수도 있다. 이때, 상기 발전전류의 최대임계값 및 최소임계값과 발전전압의 최대임계값 및 최소임계값은 정상적인 상태의 태양전지모듈에서 전력이 생산될 때 발생되는 전류와 전압의 최대값과 최소값을 나타내는 값이다.
상기 국가코드는 태양광 발전시스템의 운영자에 의해 조작이 불가능하도록 저장되며, 설치위치코드는 태양광 발전시스템의 운영자에 의해 설정, 변경 및 삭제가 가능하도록 저장되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 명령코드로는 도난확인주기 설정 코드, 도난확인 리셋 코드, 설치위치코드 변경 코드, 태양전지모듈 상태 확인 코드, 발전전력 차단 코드, 발전전력 연결 코드 등이 있다.
이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 태양전지모듈용 정션박스의 동작을 설명하면 아래와 같다.
태양전지모듈(211)에 태양광이 입사되면 상기 태양전지모듈(211)에서 전력이 생산되고, 상기 태양전지모듈(211)에서 생성된 발전전력은 구동전력공급부(214)에 공급됨과 아울러 상기 릴레이(224)를 통해 상기 컴바이너(213)로 공급된다.
이때, 상기 구동전력공급부(214)는 상기 태양전지모듈(211)에서 생성된 발전전력을 이용하여 태양전지모듈용 정션박스(200)의 각 구성요소(예를 들면, RF 통신모듈(212)과 마이크로프로세서(215))에 필요한 구동전력을 생성하여 각 구성요소로 제공한다.
그리고, 상기 전류감지부(222)와 전압감지부(223)는 상기 태양전지모듈(211)에서 전력이 생성될 때 상기 태양전지모듈(211)에서 릴레이(224)로 공급되는 발전전류와 발전전압을 각각 감지하고, 감지된 발전전류 감지값과 발전전압 감지값을 상기 마이크로프로세서(215)로 제공한다.
이때, 상기 마이크로프로세서(215)는 상기 발전전류 감지값과 발전전압 감지값을 관리자에 의해 설정된 주기마다 집적하여 상기 메모리(216)에 저장시키고, 전류감지부(222)와 전압감지부(223)에서 전달된 발전전류 감지값 및 발전전압 감지값을 기설정된 기간동안 집적된 발전전류 감지값(예컨대, 특정 월간 집적된 발전전류 감지값) 또는 발전전압 감지값(예컨대, 특정 월간 집적된 발전전압 감지값)과 비교하여 상기 태양전지모듈(211)의 동작상태가 정상, 성능저하 및 고장 중 어느 하나의 상태인지를 판단하게 된다.
마이크로프로세서(215)는 전류감지부(222)와 전압감지부(223)에서 전달된 발전전류 감지값 및 발전전압 감지값을, 발전전류 최대임계값 또는 최소임계값, 발전전압 최대임계값 또는 최소임계값과 비교하여, 상기 태양전지모듈(211)의 동작상태가 정상, 성능저하 및 고장 중 어느 하나의 상태인지를 판단할 수도 있다. 예를 들어, 상기 마이크로프로세서(215)는 상기 전류감지부(222)와 전압감지부(223)로부터 각각 공급된 발전전류 감지값과 발전전압 감지값이 최대임계값과 최소임계값 사이일 경우에는 상기 태양전지모듈(211)의 동작상태를 정상으로 판단하고, 상기 발전전류 감지값과 발전전압 감지값이 최소임계값보다 작은 경우에는 상기 태양전지모듈(211)의 동작상태를 성능저하상태로 판단하며, 상기 발전전류 감지값과 발전전압 감지값 중 어느 하나라도 감지되지 않거나 상기 발전전류 감지값과 발전전압 감지값 중 어느 하나가 최대임계값을 초과한 경우에는 상기 태양전지모듈(211)의 동작상태를 고장으로 판단할 수도 있다.
그리고, 상기 마이크로프로세서(215)는 상기 온도센서(225)로부터 전송된 온도가 기설정된 임계온도(이때, 기설정된 임계온도는 메모리(216)에 저장됨)를 초과할 경우 상기 태양전지모듈(211)에서 생성된 발전전력이 상기 컴바이너(213)로 전달되지 않도록 상기 릴레이(224)의 동작을 제어한다.
한편, 안테나(201)를 통해 외부로부터 데이터신호가 전송되면, 상기 RF 통신모듈(212)은 상기 안테나(201)를 통해 전송된 데이터신호를 신호처리하여 상기 데이터신호에 포함된 데이터를 추출하고, 추출된 데이터를 상기 마이크로프로세서(215)로 전달한다.
이때, 상기 RF 통신모듈(212)에서 추출된 데이터에는 태양전지모듈의 국가코드, 태양전지모듈의 설치위치코드 및 명령코드(즉, 관리자의 명령)가 포함된다.
이로 인해, 상기 마이크로프로세서(215)는 상기 RF 통신모듈(212)을 통해 외부로부터 전달된 태양전지모듈의 국가코드와 상기 메모리(216)에 기저장된 태양전지모듈의 국가코드의 동일 여부를 비교하고, 상기 RF 통신모듈(212)을 통해 외부로부터 전달된 태양전지모듈의 설치위치코드와 상기 메모리(216)에 기저장된 태양전지모듈의 설치위치코드의 동일 여부를 비교한다.
이때, 상기 RF 통신모듈(212)을 통해 전달된 태양전지모듈의 국가코드 및 설치위치코드와 기설정되어 메모리(216)에 저장된 태양전지모듈의 국가코드 및 설치위치코드가 모두 동일하면, 상기 마이크로프로세서(215)는 태양전지모듈(211)의 발전전력이 상기 컴바이너(213)로 전달되도록 상기 릴레이(224)를 동작시키고, 국가코드와 설치위치코드 중 어느 하나라도 다를 경우에는 상기 태양전지모듈(211)의 발전전력이 상기 컴바이너(213)에 전달되지 않도록 상기 릴레이(224)를 차단시킨다.
여기서, 상기 RF 통신모듈(212)을 통해 전달된 태양전지모듈의 국가코드와 기설정되어 메모리(216)에 저장된 태양전지모듈의 국가코드를 비교하는 이유는 국가마다 태양전지모듈(211)의 가격이 다르게 형성되어 있어 유럽이나 미국 등에서 싼 값에 태양전지모듈을 구입하여 태양전지모듈의 가격이 비싼지역(예를 들면, 일본)으로 밀무역하여 판매하기 때문이다.
이에 따라, 국가마다 관리자에 의해 조작이 불가능하도록 태양전지모듈에 국가코드를 부여하고, RF 통신모듈(212)을 통해 전달된 태양전지모듈의 국가코드와 기설정되어 메모리(216)에 저장된 태양전지모듈의 국가코드가 다르면 마이크로프로세서(215)에 의해 릴레이(224)가 차단되므로 도난당해 밀무역된 태양전지모듈(211)은 무용지물이 되게 된다.
또한, RF 통신모듈(212)을 통해 전달된 태양전지모듈의 국가코드와 기설정되어 메모리(216)에 저장된 태양전지모듈의 국가코드는 동일하나, RF 통신모듈(212)을 통해 전달된 태양전지모듈의 설치위치코드와 기설정되어 메모리(216)에 저장된 태양전지모듈의 설치위치코드가 다르면(즉, 동일한 국가이나 도난당해 다른 위치에 설치되는 경우) 마이크로프로세서(215)에 의해 릴레이(224)가 차단되므로 도난당한 태양전지모듈(211)은 무용지물이 되게 된다.
다시 말해, 통상적으로 하나의 세트를 이루도록 구성되는 태양전지모듈과 정션박스가 세트채로 도난당해 밀거래 되거나 도난당해서 태양전지모듈이 설치되어야 하는 위치와 다른 곳에 설치되는 경우 태양전지모듈(211)에서 생성된 발전전력이 컴바이너(213)로 전달되지 안도록 마이크로프로세서(215)가 릴레이(224)를 차단시키기 때문에 도난당하거나 도난당해 밀무역된 태양전지모듈(즉, 정션박스와 세트로 이루어진 태양전지모듈)은 무용지물이 되게 된다.
한편, 상기 마이크로프로세서(215)는 상기 RF 통신모듈(212)을 통해 전달된 명령코드가 설치위치코드 변경 코드이면, 상기 메모리(216)에 저장된 해당 태양전지모듈의 설치위치코드를 새로 입력된 설치위치코드로 변경시킨다.
여기서, 변경이라 함은 초기 설정도 포함될 수 있다. 설치위치코드는 관리자(예를 들면, 태양전지모듈과 정션박스의 사용이 허가된 개인 또는 기업(즉, 태양광에너지 사업자))가 설치 및 관리하는 태양광 발전 설비마다 임의로 부여하는 코드이다.
또한, 상기 마이크로프로세서(215)는 상기 RF 통신모듈(212)을 통해 전달된 명령코드가 도난확인주기 설정 코드이면, 상기 메모리(216)에 저장된 도난확인주기를 새로 입력되는 도난확인주기로 변경시킨다.
여기서, 변경이라 함은 초기 설정도 포함할 수 있다. 도난확인주기는 도난확인 리셋이 입력되야 하는 주기이다.
그리고, 상기 마이크로프로세서(215)는 최근의 도난확인 리셋일자로부터 도난확인주기가 초과되면 릴레이(224)를 차단시켜 태양전지모듈(211)의 발전전력이 컴바이너(213)로 제공되지 못하도록 한다.
한편, 상기 마이크로프로세서(215)는 상기 RF 통신모듈(212)을 통해 전달된 명령코드가 도난확인 리셋 코드이면, 해당 일자를 최근 도난확인 리셋일자로 변경시켜 상기 메모리(216)에 저장시킨다.
이로 인해, 도난된 태양전지모듈(211)이 설치된 태양광 발전소에서는 도난확인주기가 지나도록 도난확인 리셋 코드가 입력되지 않기 때문에 상기 마이크로프로세서(215)는 상기 릴레이(224)를 차단시켜 상기 태양전지모듈(211)의 발전전력이 상기 컴바이너(213)로 전달되지 않도록 한다.
즉, 도난된 태양전지모듈(211)이 무용지물이 되도록 한다.
상기 마이크로프로세서(215)는 RF 통신모듈(212)을 통해 전달된 명령코드가 태양전지모듈 상태 확인 코드이면, 메모리(216)에 특정 주기동안 집적된 발전전압 감지값과 발전전류 감지값을 기준으로 태양전지모듈이 정상 상태인지, 성능저하 상태인지, 혹은 고장 상태인지를 판단하고, 그 판단된 정보를 상기 표시기(217)에 표시되도록 상기 표시기(217)를 제어한다. 마이크로프로세서(215)는 상기 태양전지모듈(211)의 동작상태는 별도의 포트를 통해 외부로 출력될 수도 있다.
한편, 상기 태양전지모듈(211)의 발전전력이 상기 릴레이(224)를 통해 상기 컴바이너(213)로 전달되고 있을 때 RF 통신모듈(212)을 통해 상기 마이크로프로세서(215)로 발전전력 차단 코드가 전달되면, 상기 마이크로프로세서(215)는 상기 태양전지모듈(211)의 발전전력이 상기 컴바이너(213)로 전달되지 않도록 상기 태양전지모듈(211)과 컴바이너(213) 사이가 차단되게 상기 릴레이(224)를 스위칭시킨다.
그리고, 상기 태양전지모듈(211)의 발전전력이 상기 컴바이너(213)로 전달되지 않고 있을 때(즉, 릴레이(224)가 태양전지모듈(211)과 컴바이너(213) 사이를 차단시키고 있을 때) 상기 RF 통신모듈(212)을 통해 상기 마이크로프로세서(215)로 발전전력 연결 코드가 전달되면, 상기 마이크로프로세서(215)는 상기 태양전지모듈(211)의 발전전력이 상기 컴바이너(213)로 전달되도록 상기 태양전지모듈(211)과 컴바이너(213) 사이가 연결되게 상기 릴레이(224)를 스위칭시킨다.
이와 같이 본 발명에 따른 태양전지모듈용 정션박스(200)는 태양전지모듈(211)에서 생성된 발전전력을 상기 컴바이너(213)로 제공하는 일반적인 기능 뿐만 아니라 태양전지모듈(211)에서 생성된 발전전력을 모니터링하고, 태양전지모듈(211)의 동작상태를 표시하며, 관리자에 의해 태양전지모듈(211)의 발전전력을 차단 또는 연결하는 기능, 태양전지모듈(211)의 도난방지, 국가간 밀무역 방지, 및 화재발생방지 기능을 제공할 수 있다.
이러한 기능들을 구현하기 위한 마이크로프로세서의 동작은 아래와 같다
도 3은 본 발명에 따른 마이크로프로세서가 태양전지모듈의 발전전력을 모니터링하고 태양전지모듈 상태를 표시하는 방법을 도시한 도작 흐름도이다.
상기 마이크로프로세서(215)는 상기 전류감지부(222)와 전압감지부(223)에 의해 감지된 태양전지모듈의 발전전류 감지값과 발전전압 감지값을 상기 메모리(216)에 저장시킨다(S31).
이때, 메모리(216)에는 특정주기(예를 들면, 매일, 매주, 매월 등)마다 해당주기의 최대값, 최소값 및 평균값이 산출되어 저장되거나 태양전지모듈별 발전전류의 최대임계값 및 최소임계값과 태양전지모듈별 발전전압의 최대임계값 및 최소임계값이 저장될 수 있고, 상기 메모리(216)에 특정주기마다 해당주기의 최대값, 최소값 및 평균값이 산출되어 저장될 경우에는 정상적인 태양전지모듈의 일별, 주별, 또는 월별 발전 최대값, 발전 최소값 및 발전 평균값이 저장되는 게 바람직하다.
이에 따라, 상기 마이크로프로세서(215)는 상기 전류감지부(222) 및 전압감지부(223)로부터 전달된 발전전류 감지값과 발전전압 감지값을 상기 메모리(216)에 저장된 상기 태양전지모듈별 발전전류(또는 발전전압) 최대임계값 및 최소임계값과 비교하거나 상기 전류감지부(222) 및 전압감지부(223)로부터 전달된 발전전류 감지값과 발전전압 감지값을 상기 메모리(216)에 저장된 일별, 주별, 월별 발전 최대값, 최소값 및 평균값과 비교하여 상기 태양전지모듈의 상태가 정상인지, 성능저하인지 또는 고장인지를 판단하게 된다(S32).
상기 RF 통신모듈(212)을 통해 태양전지모듈 상태확인 코드가 상기 마이크로프로세서(215)로 전달되면(S33), 상기 마이크로프로세서(215)는 S32 단계에 의해 판단된 태양전지모듈의 동작상태 정보를 표시기(217)나 모니터링부(226)에 전달하고, 상기 표시기(217)와 모니터링부(226)는 전달된 태양전지모듈(211)의 동작상태 정보를 표시하게 된다(S34).
도 4는 본 발명에 따른 마이크로프로세서가 관리자의 요청에 따라 태양전지모듈의 발전전력을 차단하거나 연결하는 방법을 도시한 동작 흐름도이다.
상기 태양전지모듈(211)의 발전전력이 상기 컴바이너(213)로 전달되도록 상기 태양전지모듈(211)과 컴바이너(213) 사이를 상기 릴레이(224)가 연결하고 있는 상태(S41)에서 상기 RF 통신모듈(212)을 통해 발전전력 차단 코드가 상기 마이크로프로세서(215)에 전달되면(S42), 상기 마이크로프로세서(215)는 상기 태양전지모듈(211)의 발전전력이 상기 컴바이너(213)로 전달되지 않게 상기 태양전지모듈(211)과 컴바이너(213) 사이가 차단되도록 상기 릴레이(224)를 스위칭시킨다(S43).
한편, 상기 태양전지모듈(211)의 발전전력이 상기 컴바이너(213)로 전달되지 않도록 상기 릴레이(224)가 태양전지모듈(211)과 컴바이너(213) 사이를 차단시키고 있을 때 상기 RF 통신모듈(212)을 통해 상기 마이크로프로세서(215)로 발전전력 연결 코드가 전달되면(S44), 상기 마이크로프로세서(215)는 상기 태양전지모듈(211)의 발전전력이 상기 컴바이너(213)로 전달되도록 상기 태양전지모듈(211)과 컴바이너(213) 사이가 연결되게 상기 릴레이(224)를 스위칭시킨다(S45).
도 5는 본 발명에 따른 마이크로프로세서가 태양전지모듈의 도난을 방지하기 위한 방법을 도시한 동작 흐름도이다.
상기 마이크로프로세서(215)는 RF 통신모듈(212)을 통해 도난확인주기 설정 코드가 전달되면, 도난확인주기(예를 들면, 1개월, 3개월, 6개월 등)를 설정하여 상기 메모리(216)에 저장시킨다(S51).
그리고, 상기 마이크로프로세서(215)는 RF 통신모듈(212)을 통해 도난확인 리셋 코드가 입력되면(S52), 상기 메모리(216)에 저장된 도난확인 리셋 일자를 업데이트한다(S53).
이후, 상기 마이크로프로세서(215)는 상기 메모리(216)에 저장된 도난확인 리셋 일자를 이용하여 상기 태양전지모듈(211)의 도난확인주기가 초과되는지 판단하여(S54), 초과되면(S55), 상기 태양전지모듈(211)의 발전전력이 상기 컴바이너(213)로 전달되지 않게 상기 태양전지모듈(211)과 컴바이너(213) 사이가 차단되도록 상기 릴레이(224)를 스위칭시킨다(S56).
즉, 상기 마이크로프로세서(215)는 도난확인 리셋 후 도난확인주기가 초과되기 전에 도난확인 리셋 코드가 입력되는지를 판단하고, 주기적으로 도난확인 리셋 코드가 입력되면, 태양전지모듈(211)의 발전전력이 정상적으로 컴바이너(213)에 전달되도록 릴레이(224)의 동작을 제어하고, 도난확인주기가 초과되도록 도난확인 리셋 코드가 입력되지 않으면 태양전지모듈(211)의 발전전력이 상기 컴바이너(213)로 전달되지 않도록 상기 태양전지모듈(211)과 컴바이너(213) 사이가 차단되게 상기 릴레이(224)를 스위칭시킨다.
이로 인해, 도난확인주기가 초과된 태양전지모듈(211)은 발전전력을 컴바이너(213)로 전달하지 못하기 때문에 무용지물이 된다.
이에 따라, 도난된 태양전지모듈은 해당 태양광 발전소를 제외한 다른 태양광 발전소에서는 설치되더라도 태양광 발전을 하지 못하여 쓸모없게 되므로, 도난을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
한편, 도 3 내지 도 5에서, 상기 마이크로프로세서(215)는 명령코드(태양전지모듈 상태확인코드, 발전전력 차단 코드, 발전전력 연결 코드, 도난확인주기 설정 코드, 도난확인 리셋 코드 등)와 함께 수신된 태양전지모듈의 국가코드와 메모리(216)에 저장된 태양전지모듈의 국가코드를 비교하여, 두 국가코드가 다르면, 상기 태양전지모듈(211)과 컴바이너(213) 사이가 차단되게 상기 릴레이(224)를 스위칭시켜 상기 태양전지모듈(211)의 발전전력이 상기 컴바이너(213)로 전달되지 않게 한다.
또한, 상기 마이크로프로세서(215)는 명령코드와 함께 수신된 태양전지모듈의 설치위치코드와 메모리(216)에 저장된 설치위치코드를 비교하여, 두 설치위치코드가 다르면, 상기 태양전지모듈(211)과 컴바이너(213) 사이가 차단되게 상기 릴레이(224)를 스위칭시켜 상기 태양전지모듈(211)의 발전전력이 상기 컴바이너(213)로 전달되지 않게 한다.
도 6은 본 발명에 따른 마이크로프로세서가 화재를 방지하기 위한 방법을 도시한 동작 흐름도이다.
상기 온도센서(225)가 태양전지모듈용 정션박스(200) 내부의 온도를 감지(S61)한 후 감지된 온도정보를 상기 마이크로프로세서(215)로 전달한다.
이때, 상기 마이크로프로세서(215)는 상기 온도센서(225)에서 전달된 정션박스 온도정보와 상기 메모리(216)에 저장된 임계온도를 비교하여 상기 온도센서(225)로부터 전달된 정션박스 온도정보가 상기 임계온도를 초과하면(S62), 상기 태양전지모듈(211)과 컴바이너(213) 사이가 차단되게 상기 릴레이(224)를 스위칭시켜 상기 태양전지모듈(211)의 발전전력이 상기 컴바이너(213)로 전달되지 않게 한다(S63).
일반적으로, 태양전지모듈용 정션박스 내부에서는 바이패스 다이오드의 과열에 의해 화재가 발생할 위험이 있는데, 본 발명에 따르면 태양전지모듈용 정션박스 내부의 온도가 정상범위를 벗어나 임계온도를 초과하면 릴레이(224)가 차단되기 때문에 바이패스 다이오드로 인가되는 전력을 차단하여 화재를 미연을 방지할 수 있게 된다.
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.
Claims (20)
- 컴바이너와 모니터링부를 포함하는 태양광 발전시스템에서의 태양전지모듈용 정션박스에 있어서,태양전지모듈과 컴바이너 사이를 연결 또는 차단시키는 릴레이;외부로부터 전송되는 데이터신호를 신호처리하여 태양전지모듈 정보와 명령코드 중 적어도 하나를 추출하는 RF 통신모듈; 및상기 RF 통신모듈에서 추출된 상기 태양전지모듈 정보와 명령코드 중 적어도 하나에 따라 상기 릴레이가 상기 태양전지모듈과 컴바이너 사이를 연결시키거나 차단시키도록 상기 릴레이의 동작을 제어하는 마이크로프로세서를 포함한 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스.
- 청구항 1에 있어서,상기 마이크로프로세서의 제어를 받아 도난확인주기와 도난확인 리셋일자를 저장하는 메모리를 더 포함하고,상기 마이크로프로세서는 상기 명령코드가 도난확인 리셋 입력이면 상기 도난확인 리셋일자를 업데이트하고, 최근 업데이트된 도난확인 리셋일자로부터 상기 도난확인주기가 초과되면 상기 릴레이를 제어하여 상기 태양전지모듈과 컴바이너 사이가 차단되도록 하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스.
- 청구항 1에 있어서,상기 마이크로프로세서의 제어를 받아 상기 태양전지모듈에 부여된 국가코드를 저장하는 메모리를 더 포함하고,상기 마이크로프로세서는 상기 태양전지모듈 정보에 포함된 국가코드와 상기 메모리에 저장된 국가코드가 일치하지 않으면 상기 릴레이를 제어하여 상기 태양전지모듈과 컴바이너 사이가 차단되도록 하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스.
- 청구항 1에 있어서,상기 마이크로프로세서의 제어를 받아 상기 태양전지모듈에 부여된 설치위치코드를 저장하는 메모리를 더 포함하고,상기 마이크로프로세서는 상기 태양전지모듈 정보에 포함된 설치위치코드와 상기 메모리에 저장된 설치위치코드가 일치하지 않으면 상기 릴레이를 제어하여 상기 태양전지모듈과 컴바이너 사이가 차단되도록 하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스.
- 청구항 1에 있어서,상기 릴레이를 통해 상기 컴바이너로 제공되는 상기 태양전지모듈의 발전전류를 감지하여 상기 마이크로프로세서에게 제공하는 전류감지부를 더 포함하고,상기 마이크로프로세서는 상기 전류감지부로부터 입력되는 발전전류 감지값을 메모리에 기록하고, 상기 메모리에 기록된 상기 발전전류 감지값을 이용하여 상기 태양전지모듈의 동작 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스.
- 청구항 1에 있어서,상기 릴레이를 통해 상기 컴바이너로 제공되는 상기 태양전지모듈의 발전전압을 감지하여 상기 마이크로프로세서에게 제공하는 전압감지부를 더 포함하고,상기 마이크로프로세서는 상기 전압감지부로부터 입력되는 발전전압 감지값을 메모리에 기록하고, 상기 메모리에 기록된 상기 발전전압 감지값을 이용하여 상기 태양전지모듈의 동작 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스.
- 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,상기 마이크로프로세서의 제어를 받아 상기 태양전지모듈의 동작 상태를 표시하는 표시기를 더 포함한 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스.
- 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,상기 마이크로프로세서는 상기 태양전지모듈의 동작 상태 정보를 상기 모니터링부에게 출력하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스.
- 청구항 1에 있어서,현재 온도를 감지하여 상기 마이크로프로세서에게 제공하는 온도센서와, 임계온도를 저장하는 메모리를 더 포함하고,상기 마이크로프로세서는 상기 현재 온도가 상기 임계온도를 초과하면 상기 릴레이를 제어하여 상기 태양전지모듈과 컴바이너 사이가 차단되도록 하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스.
- 청구항 1에 있어서,상기 태양전지모듈의 발전전력으로부터 구동전력을 생성하여 상기 RF 통신모듈과 상기 마이크로프로세서에게 공급하는 구동전력공급부를 더 포함한 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스.
- 청구항 10에 있어서,상기 구동전력공급부는 상기 구동전력을 충전하였다가 상기 RF 통신모듈과 상기 마이크로프로세서에게 공급하는 충전회로를 더 포함한 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스.
- 청구항 1에 있어서,상기 마이크로프로세서는 상기 명령코드가 발전전력 차단 코드이면 상기 릴레이를 제어하여 상기 태양전지모듈과 컴바이너 사이가 차단되도록 하고,상기 명령코드가 발전전력 연결 코드이면 상기 릴레이를 제어하여 상기 태양전지모듈과 컴바이너 사이가 연결되도록 하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스.
- 컴바이너와 모니터링부를 포함하는 태양광 발전시스템에서 태양전지모듈의 발전전력을 상기 컴바이너로 전달하는 태양전지모듈용 정션박스의 구동방법에 있어서,상기 정션박스가 외부로부터 전송되는 RF신호를 신호처리하여 태양전지모듈 정보와 명령코드 중 적어도 하나를 추출하는 제1단계; 및상기 정션박스가 상기 태양전지모듈 정보와 명령코드 중 적어도 하나에 따라 상기 태양전지모듈의 발전전력을 상기 컴바이너로 전달하거나 전달되지 못하도록 차단하는 제2단계를 포함한 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스의 구동방법.
- 청구항 13에 있어서,상기 정션박스는 상기 명령코드가 도난확인 리셋 입력이면 메모리에 기저장된 도난확인 리셋일자를 업데이트하고, 최근 업데이트된 도난확인 리셋일자로부터 도난확인주기가 초과되면 상기 태양전지모듈과 컴바이너 사이가 차단되도록 하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스의 구동방법.
- 청구항 13에 있어서,상기 정션박스는 상기 태양전지모듈 정보에 포함된 국가코드와 메모리에 기저장된 국가코드가 일치하지 않으면 상기 태양전지모듈과 컴바이너 사이가 차단되도록 하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스의 구동방법.
- 청구항 13에 있어서,상기 정션박스는 상기 태양전지모듈 정보에 포함된 설치위치코드와 메모리에 기저장된 설치위치코드가 일치하지 않으면 상기 태양전지모듈과 컴바이너 사이가 차단되도록 하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스의 구동방법.
- 청구항 13에 있어서,상기 정션박스는 상기 컴바이너로 제공되는 상기 태양전지모듈의 발전전류 감지값을 메모리에 기록하고, 상기 메모리에 기록된 상기 발전전류 감지값을 이용하여 상기 태양전지모듈의 동작 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스의 구동방법.
- 청구항 13에 있어서,상기 정션박스는 상기 컴바이너로 제공되는 상기 태양전지모듈의 발전전압 감지값을 메모리에 기록하고, 상기 메모리에 기록된 상기 발전전압 감지값을 이용하여 상기 태양전지모듈의 동작 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스의 구동방법.
- 청구항 17 또는 청구항 18에 있어서,상기 정션박스는 상기 태양전지모듈의 동작 상태를 표시하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스의 구동방법.
- 청구항 13에 있어서,상기 정션박스는 온도센서에서 감지된 현재 온도가 메모리에 기저장된 임계온도를 초과하면 상기 태양전지모듈과 컴바이너 사이가 차단되도록 하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈용 정션박스의 구동방법.
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