KR101608467B1 - Hybrid solar cell apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 잉여 전력을 자동으로 한전으로 역공급하여 국가 전체의 전력난 해소에도 도움이 되는 하이브리드형 태양광 발전 장치를 제공하는 것이며, 더욱이 간편하게 조립 및 분해가 가능하며, 특히 패키지화되어 각 실정에 맞게 누구라도 마음대로 조립 및 변경이 가능한 하이브리드형 태양광 발전 장치를 제공하는 것이다. 이를 위해, 본 발명에 따른 하이브리드형 태양광 발전 장치는, 하나 이상의 태양광 발전 모듈(200, 200-1); 상기 하나 이상의 태양광 발전 모듈로부터의 발전된 DC 파워를 입력받아 충전되는 배터리(400); 상기 배터리(400)의 전력을 인버팅하여 AC 전력을 외부로 출력하는 인버터(370); 상기 인버터(370)의 출력을 스위칭하여 상용 AC 전원을 소비하는 AC 전력 소비기기(700)에 충전된 전력을 공급하거나, 추가적으로 잉여 전력을 상용 전력 계통(600)으로 역공급하는 스위칭을 행하는 스위칭장치(800); 및 상기 하나 이상의 태양광 발전 모듈로부터의 발전된 DC 파워의 상기 배터리로의 충전 및 상기 스위칭 장치를 제어하며, 외부로 출력 및 상기 상용 전력 계통으로의 역공급을 행하는 컨트롤 박스(300);를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention provides a hybrid type photovoltaic power generation apparatus which automatically supplies surplus power back to KEPCO to help solve the power shortage of the entire country, and further, it is possible to easily assemble and disassemble the system, and in particular, The present invention is to provide a hybrid solar photovoltaic power generation apparatus capable of assembling and changing at will. To this end, the hybrid photovoltaic device according to the present invention includes at least one solar cell module 200, 200-1; A battery (400) charged by receiving generated DC power from the at least one solar photovoltaic module; An inverter 370 inverting the power of the battery 400 to output AC power to the outside; A switching device for switching the output of the inverter 370 to supply AC power to the AC power consuming device 700 consuming the commercial AC power or switching the supply of the surplus power back to the commercial power system 600 (800); And a control box (300) for charging the battery of the generated DC power from the at least one photovoltaic power generation module and controlling the switching device, and for externally outputting and supplying back to the commercial power system .
Description
본 발명은 하이브리드형 태양광 발전 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 독립형과 계통형을 조합한 하이브리드형 태양광 발전 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
더욱이, 본 발명에서는, 플러스(+) 및 마이너스(-) 각 케이블의 일단 및 타단에 연결된 암형 또는 수형 커넥터와 함께 각 케이블의 중간부에 일체로 결합된 Y자형 분로기의 말단에 연결된 암형 또는 수형 커넥터를 통해 각 병렬 케이블의 체결 및 분리를 간편하게 하면서도 접속함을 대체할 수 있는 퓨즈 아답터가 각 케이블의 말단에 구비된 조립이 용이한 하이브리드형 태양광 발전 장치에 관한 것이기도 하다.Further, in the present invention, a female or male connector connected to one end and the other end of each of positive (+) and negative (-) cables, a female or male connector connected to the end of a Y- The present invention relates to a hybrid solar photovoltaic power generation apparatus in which a fuse adapter capable of replacing a connection box is provided at the end of each cable while facilitating the fastening and disconnection of each parallel cable through a connector.
최근, 석탄 및 석유와 같은 에너지를 대체하여 태양광 에너지를 전기에너지로 변환시켜 사용하는 태양광 발전에 대한 연구 및 개발이 활발히 진행되고 있다.2. Description of the Related Art In recent years, research and development on photovoltaic power generation, in which solar energy is converted into electric energy by replacing energy such as coal and oil, is actively under way.
이러한 태양광 발전을 위해 구비되는 태양광 발전 모듈은 태양으로부터 발산되는 광을 축적하여 전기에너지로 변환하는 것을 주목적으로 하며, 이를 위해 다양한 모듈의 특성을 갖는 태양광 발전 모듈이 개발되고 있다.The photovoltaic power generation module provided for the photovoltaic power generation is mainly aimed at accumulating the light emitted from the sun and converting it into electric energy. For this purpose, a photovoltaic power generation module having various module characteristics is being developed.
더욱이, 이러한 태양광 발전 모듈은, 한전의 전력공급 시스템에 연결되어 사용되면서 발전된 전력을 사용하고 남는 잉여 전력을 한전의 변전소로 역공급하여 반대로 한전에 전력을 판매하는 계통형과, 한전의 전력시스템과 독립적으로 운영되는 독립형으로 나누어지는바, 본 발명은 이러한 독립형과 계통형을 조합한 하이브리드형 태양광 발전 장치에 관한 것이다.
In addition, such a photovoltaic power generation module is used as a system type in which electric power is supplied to KEPCO by reverse supply of surplus electric power to KEPCO's substation, The present invention relates to a hybrid solar photovoltaic device in which the independent type and the grid type are combined.
먼저, 제1 종래기술에 따른 하이브리드형 태양광 발전장치로는, 대한민국 등록실용신안공보 제20-0303224호(하이브리드형 태양광 발전시스템)와 같은 것이 있다.First, as a hybrid type solar power generation apparatus according to the first conventional technique, there is one such as a Korean Registered Utility Model No. 20-0303224 (Hybrid type solar power generation system).
도 1은 상기 제1 종래기술의 가스 발전 시스템에 연결되는 태양열 발전 시스템의 개략도를 도시한 것이다.1 shows a schematic diagram of a solar power generation system connected to the gas power generation system of the first prior art.
도 1에서 보는 바와 같이, 상기 제1 종래기술의 태양열 발전 시스템(1)은 주택 또는 건물 등에 설치된 태양열 집진 모듈(10)을 이용하여 태양열을 집진하여 필요한 전력을 생산하거나 열을 공급한다. 태양열 집진 모듈(10)은 공지된 장치이며 주로 주택의 지붕 또는 건물의 옥상이나 외벽 등에 설치된다. 집진된 태양열은 공급라인(L1, L2, L3, L4) 등을 이용하여 직접 열을 이용하거나 인버터를 통하여 전력으로 변환된 후 전기 에너지로 이용된다. 즉 공급 라인(L1)을 통하여 직접 난방 및 온수에 이용되거나 또는 공급라인(L2)을 통하여 일부는 난방 및 온수로 이용되고 나머지 부분은 충전기를 이용하여 전기 에너지로 변환된 후 축전지에 저장된다. 공급 라인(L3)은 태양열 집진 모듈(10)에서 공급된 열의 또 다른 이용 방식을 도시한 것으로서 일부는 인버터를 통하여 전기 에너지로 변환된 후 소비자에게 연결되고 나머지 부분은 충전기를 이용하여 축전지에 저장되며 다른 방식으로는 발전기를 가동시켜 전기 에너지를 변화하여 이용하는 것을 나타낸 것이다. 도 1에서 도시된 것처럼 전기 에너지는 직류 시스템으로 이용되기도 하고 교류 시스템으로 이용되기도 하며 이는 필요에 따라 적당한 전력 시스템을 어떤 시스템으로도 이용할 수 있다. 다른 공급 라인(L4)은 집진 모듈(10)의 태양열을 이용하는 또 다른 방식을 도시한 것이다. 즉 충분한 집진 모듈(10)을 갖춘 경우 태양열을 인버터를 이용하여 전기 에너지로 변환시킨 후 전력 공급 계통선을 이용하여 여러 수용가로 공급되는 것을 도시한 것이다. 즉 직접 수용가로 공급하거나 또는 계통 연계 적산계나 수용 적산계를 거쳐 공급망으로 전력을 전달하고 공급망을 통하여 전력이 공급되는 것을 나타낸 것이다.As shown in FIG. 1, the solar
그러나, 이러한 상기 제1 종래기술의 시스템은, 일반적인 계통형 태양광 발전 시스템의 개략적인 개념만을 개시한 것일 뿐, 구체적인 구성이나 절환 수단 및 방법에 대해 개시되어 있지 않아, 실제 기술로 실현되기에는 부적합하며, 특히 잉여 전력으로 한전측에 역으로 공급하여 한전 계량기를 거꾸로 돌리는 기술까지는 진행하지 못하고 있다.
However, the system of the first prior art described above only discloses a schematic concept of a general grid solar power generation system, and does not disclose a specific configuration, switching means and method, and is not suitable for realization with actual technology Especially, it is not possible to supply the reverse electric power to KEPCO with surplus electric power and to reverse the KEPCO meter.
다음, 제2 종래기술에 따른 하이브리드형 태양광 발전장치로는, 대한민국 특허공개 제10-2011-0066646호(전력 저장을 위한 장치 및 방법)와 같은 것이 있다.Next, the hybrid type solar power generation apparatus according to the second conventional technique is disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 10-2011-0066646 (apparatus and method for electric power storage).
상기 제2 종래기술은, 발전 시스템 또는 전력 계통으로부터 공급된 전력을 저장하고, 정전 시 저장된 전력을 부하로 공급하며, 저장된 전력을 전력 계통으로 공급할 수 있는 전력 저장 장치 및 전력 저장 제어 방법에 관한 것으로서, 전력 저장 시스템에서, 무정전 전원 공급(UPS) 기능을 안정적으로 수행하기 위한 것이다. The second conventional technique relates to a power storage device and a power storage control method capable of storing power supplied from a power generation system or a power system, supplying power stored in a power failure to a load, and supplying stored power to a power system , In order to stably perform an uninterruptible power supply (UPS) function in a power storage system.
즉, 상기 제2 종래기술에 따른 전력 저장 시스템(100)은, 전기 에너지를 발전하는 발전 시스템(20), 전기 에너지를 전달하는 전력 계통(30), 및 전력을 저장하고, 저장된 전력을 부하(40) 또는 전력 계통(30)에 출력하는 전력 저장 장치(10), 및 전력 저장 장치(10) 또는 전력 계통(30)으로부터 전력을 공급받아 소비하는 부하(40)를 포함한다.That is, the
상기 전력 계통(30)은 발전소, 변전소, 송전선 등을 구비하고, 전력 계통(30)에 연결된 부하(40)들로 전력을 전달한다. 전력 계통(30)은 정상 상태일 때, 전력 저장 장치(10) 또는 부하(40)로 전력을 공급하고, 전력 저장 장치(10)로부터 공급된 전력을 입력받아 전달한다. 정전, 전기 공사 등으로 인해 전력 계통(30)이 비정상 상태인 경우, 전력 계통(30)으로부터 전력 저장 장치(10) 또는 부하(40)로의 전력 공급은 중단되고, 전력 저장 장치(10)로부터 전력 계통(30)으로의 전력 공급 또한 중단된다.The
상기 발전 시스템(20)은, 전기 에너지를 발전하여 전력 저장 장치(10)로 출력한다. 발전 시스템(20)은 예를 들면 태양열, 태양광, 풍력, 조력, 지열과 같은 신재생 에너지(renewable energy)를 이용하여 전기 에너지를 생성할 수 있다. 특히, 태양광을 이용하여 전기 에너지를 생성하는 태양 전지는, 각 가정 또는 공장 등에 설치하기 용이하여, 각 가정에 분산된 전력 저장 장치(10)에 적용하기에 적합하다.The
상기 부하(40)는, 전력 저장 장치(10) 또는 전력 계통(30)으로부터 출력된 전력을 소비하는 것으로서, 예를 들면 가정, 공장 등일 수 있다.The
상기 전력 저장 장치(10)는, 발전 시스템(20) 또는 전력 계통(30)으로부터 공급된 전력을 저장하고, 저장된 전력을 전력 계통(30) 또는 부하(40)에 공급한다. 전력 저장 장치(10)는 적어도 하나의 배터리 셀(110), 배터리 관리부(120), 양방향 컨버터(130), 양방향 인버터(140), 제1 스위치(150), 제2 스위치(160), 전력 변환부(170), 통합 제어기(180), 및 전압 안정화부(190)를 포함한다.The
상기 적어도 하나의 배터리 셀(110)은 발전 시스템(20) 또는 전력 계통(30)으로부터 공급된 전력을 저장한다. 적어도 하나의 배터리 셀(110)의 동작은 배터리 관리부(120)에 의해서 제어된다. The at least one battery cell (110) stores power supplied from the power generation system (20) or the power system (30). The operation of at least one
상기 배터리 관리부(120)는 적어도 하나의 배터리 셀(110)에 연결되어, 적어도 하나의 배터리 셀(110)의 충방전 동작을 제어한다. 적어도 하나의 배터리 셀(110)로부터 양방향 컨버터(130)로의 방전 전류 및 양방향 컨버터(130)로부터 적어도 하나의 배터리 셀(110)로의 충전 전류는 배터리 관리부(120)의 제어에 따라 그 입출력이 제어된다.The
또한, 배터리 관리부(120)는 적어도 하나의 배터리 셀(110)을 보호하기 위하여, 과충전 보호 기능, 과방전 보호 기능, 과전류 보호 기능, 과전압 보호 기능, 과열 보호 기능, 셀 밸런싱(cell balancing) 기능 등을 수행할 수 있다. 이를 위해, 배터리 관리부(120)는 적어도 하나의 배터리 셀(110)의 전압, 전류, 온도, 잔여 전력량, 수명 등을 모니터링 할 수 있다.The
상기 제2 종래기술에 따르면, 배터리 관리부(120)는 전력 저장 장치(10)의 동작을 제어하기 위하여, 적어도 하나의 배터리 셀(110)의 잔여 전력량을 검출하여 통합 제어기(180)로 잔여 전력량에 관한 정보를 제공한다. 상기 잔여 전력량은, 예를 들면, 적어도 하나의 배터리 셀(110)의 출력 전압 레벨을 측정하여 검출할 수 있다.According to the second prior art, the
상기 양방향 컨버터(130)는 적어도 하나의 배터리 셀(110)로부터 출력된 전력을 양방향 [0027] 인버터(140)에서 요구되는 전압 레벨, 즉, 제1 노드(N1)의 DC 전압 레벨로 DC-DC 변환하고, 제1 노드(N1)를 통해서 유입되는 충전 전력을 적어도 하나의 배터리 셀(110)에서 요구되는 전압 레벨로 DC-DC 변환한다. 상기 충전 전력은 발전 시스템(20)으로부터 공급되어, 전력 변환부(170)에서 변환된 전력이거나, 전력 계통(30)으로부터 양방향 인버터(140)를 통해서 공급된 전력이다. 예를 들면, 제1 노드(N1)의 전압 레벨이 DC 380V이고, 적어도 하나의 배터리 셀(110)에서 요구되는 전압 레벨이 DC 100V인 경우, 양방향 컨버터(130)는 적어도 하나의 배터리 셀(110)의 충전 시에는 제1 노드(N1)로부터의 충전 전력을 DC 380V로부터 DC 100V로 DC-DC 변환하고, 적어도 하나의 배터리 셀(110)의 방전 시에는 방전 전력을 DC 100V로부터 DC 380V로 DC-DC 변환한다.The
상기 양방향 인버터(140)는 전력 계통(30)으로부터 제1 스위치(150) 및 제2 스위치(160)를 통해 입력되는 AC 전압을, 적어도 하나의 배터리 셀(110)에 저장하기 위한 DC 전압으로 정류하여 출력하고, 발전 시스템(20) 또는 적어도 하나의 배터리 셀(110)로부터 출력된 DC 전압을 전력 계통(30)의 AC 전압으로 변환하여 출력한다. 이때 전력 계통(30)으로 출력되는 AC 전압은 전력 계통(30)의 기준에 부합해야 하며, 이를 위해 양방향 인버터(140)는 전력 계통(30)으로 출력되는 AC 전압의 위상을 전력 계통(30)의 위상과 동기화시켜 무효 전력 발생을 억제하고, AC 전압 레벨을 조절해야 한다. 또한 양방향 인버터(140)는 전력 계통(30)으로 출력되는 AC 전압으로부터 고조파를 제거하기 위한 필터를 포함할 수 있으며, 전압 변동 범위 제한, 역률 개선, 직류 성분 제거, 과도현상(transient phenomena) 보호 등과 같은 기능을 수행할 수 있다.The
상기 제1 스위치(150) 및 제2 스위치(160)는 양방향 인버터(140)와 전력 계통(30) 사이에 직렬로 연결되어, 전력 저장 장치(10)와 전력 계통(30) 사이의 전류 흐름을 제어한다. 전력 계통(30)에 이상이 없을 경우, 제1 스위치(150)는 턴 온 되고, 제2 스위치(160)도 턴 온되어, 발전 시스템(20)에서 생성된 전력이 부하(40) 또는 전력 계통(30)으로 공급될 수 있고, 발전 시스템(20)으로부터 전력 저장 장치(10)로의 전력 공급도 가능하다. 경우에 따라서는 제1 스위치(150)는 턴 오프하고, 제2 스위치(160)를 턴 온하여 발전 시스템(20)에서 발전한 전력을 적어도 하나의 배터리 셀(110)에 공급하고, 전력 계통(30)에서 부하(40)로 전력을 공급하는 것도 가능하다. 전력 계통(30)이 비정상 상태인 경우, 제1 스위치(150)는 턴 온되고, 제2 스위치(160)는 턴 오프되어, 전력 저장 장치(10)로부터 전력 계통(30)으로 전력이 공급되는 것을 차단하고, 전력 저장 장치(10) 및/또는 발전 시스템(20)으로부터 부하(40)로 전력을 공급한다. 제1 스위치(150) 및 제2 스위치(160)는 다양한 종류의 스위칭 소자로 구현될 수 있으며, 전계 효과 트랜지스터(FET), 접합형 트랜지스터(BJT) 등일 수 있다. 제1 스위치(150)와 제2 스위치(160)의 스위칭 동작은 통합 제어기(180)에 의해 제어될 수 있다.The
상기 전력 변환부(170)는 발전 시스템(20)으로부터 발전된 전력을 제1 노드(N1)의 DC 전압으로 변환한다. 전력 변환부(170)의 동작은 발전 시스템(20)의 종류에 따라 달라질 수 있다. 발전 시스템(20)이 태양 전지인 경우, 전력 변환부(170)는 태양 전지로부터 출력된 DC 전압을 제1 노드(N1)의 DC 전압으로 변환하고, 일사량, 온도 등의 변화에 따라 최대 전력 출력 전압을 추종하는 MPPT(Maximum power point tracker) 알고리즘을 이용하는, MPPT 컨버터일 수 있다.The
상기 제2 종래기술은, 보다 구체화된 하이브리드형 태양광 발전 장치를 개시하고 있기는 하나, 아직 개략적인 블록도 정도에 불과하여 실제 기술로 실현되기에는 부적합하며, 역시 잉여 전력으로 한전측에 역으로 공급하여 한전 계량기를 거꾸로 돌리는 기술까지는 진행하지 못하고 있다.
Although the above-described second prior art discloses a more concrete hybrid solar photovoltaic power generation device, it is still only a schematic block diagram and is not suitable for realization with actual technology, And the technique of turning the electric meter counter upside down is not proceeding.
한편, 제3 종래기술의 하이브리드형 태양광 발전시스템의 제어장치로서, 대한민국 특허공개 제10-2014-0040557호(하이브리드 발전기 및 그 제어방법)와 같은 것이 있다. On the other hand, as a control apparatus of the hybrid type solar power generation system of the third prior art, there is a system such as Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2014-0040557 (hybrid generator and control method thereof).
상기 제3 종래기술에 따른 하이브리드 발전기(10)는, 도 3에서 보는 바와 같이, 전력을 생산하는 발전장치(20)와, 계통 전력공급시스템(300)에 접속되고, 발전장치(20)로부터 생산된 전력을 교류전압으로 변환하여 계통 전력공급시스템(300)으로 공급하는 계통연계인버터(30)와, 배터리(210)에 접속되고, 발전장치(30)로부터 생산된 전력을 전달받아 배터리(210)를 충전시키는 전력 변환부(40)와, 발전장치(20)와 연결되고, 계통연계인버터(30)와 전력변환부(40) 중에서 선택된 어느 하나와 연결되어 발전장치(20)로부터 생산된 전력을 전달하는 자동 절환기(50)를 포함하여, 계통 전력공급시스템(300)의 정상 동작시 계통연계인버터(30)를 통해 발전장치(20)의 전력이 계통 전력공급시스템(300)으로 전달되고, 계통 전력공급시스템(300)의 비정상 동작시 전력 변환부(40)에 의해 충전되는 배터리(210)의 전력이 부하(400)로 공급될 수 있도록 한다.3, the
여기서, 태양광을 이용하여 전기 에너지를 생산하는 태양전지(20)는 가정이나 공장 등에 설치가 용이하도록 이루어지고, 다수개의 모듈을 개별적으로 구비하여 발전 모듈로 전력을 생산하여 대용량으로 구성할 수 있을 것이다.Here, the
계통연계인버터(30)는 태양전지(20)로부터 생산된 전력을 교류전압으로 변환하여 계통 전력공급시스템(300)에 공급하기 위한 것으로, 계통연계시에 동작을 수행하고, 계통정전시 및 계통복귀시 독립형 발전설비(100)의 배터리(210)를 충전하기 위해 동작을 하지 않는다.The grid-connected
상기의 계통연계인버터(30)는 계통 전력공급시스템(300)로 출력되는 교류 전압으로부터 고조파를 제거하기 위한 필터를 포함하며, 무효 전력 발생을 억제하고, 출력되는 교류 전압의 위상과 계통 전력공급시스템(300)의 교류 전압의 위상을 동기화시키기 위한 위상 동기 루프PLL(Phase Locked Loop) 회로를 포함한다. 그 밖에, 계통연계 인버터(30)(On Grid Invert)(20)는 전압 변동 범위 제한, 역률 개선, 직류 성분 제거, 과도현상(transient phenomena) 보호 등과 같은 기능을 수행할 수 있다.The
이와 같이 계통연계인버터(30)에 고조파를 제거하기 위한 필터를 설치함으로써 고조파를 흡수하고 제거하며, 계통의 유동성과 용량선간의 공간 문제를 해소할 수 있고, 정상전압을 유지하여 설비의 성능과 수명으로 오랫동안 유지할 수 있는 효과가 있다.By installing a filter for eliminating harmonics in the grid-connected
그리고, 태양전지(20)에서 생산된 전력을 계통 전력공급시스템(300)로 공급할 필요가 없는 경우, 전력 소비를 최소화하기 위하여 계통연계인버터(30)의 동작은 중지된다.If it is not necessary to supply the power generated by the
전력 변환부(40)는 태양전지(20)의 종류에 따라 컨버터 또는 정류회로로 구성될 수 있다. 즉, 태양전지(20)가 직류의 전력을 생산하는 경우 직류 전력을 직류 전력으로 변환하기 위한 컨버터가 되는 것이다.The
한편, 전력 변환부(40)는 태양전지(20)가 태양광 발전일 경우 태양전지(20)에서 생산하는 전력을 최대로 얻을 수 있도록 최대전력포인트추적(Maximum Power Point Tracking, 이하 'MPPT'라 한다.) 제어방식을 수행하는 MPPT 컨버터를 포함할 수 있다.The
MPPT 제어방식은 태양광 발전 시스템에서 DC-AC 전력 컨버터에 통상적으로 이용되는 기술로, 부하에 전달되는 최대전력값을 지속적으로 유지함으로써 온도와 일사량의 변화로 인한 효율 손실을 피할 수 있는 알고리즘을 수행한다.The MPPT control method is a technique commonly used in DC-AC power converters in PV systems, and it maintains the maximum power value delivered to the load, thereby performing an algorithm that avoids efficiency loss due to changes in temperature and irradiation dose. do.
이와 같은 전력 변환부(40)는 태양전지(20)에서 생산되는 전력이 없을 경우 동작을 중지하여 컨버터에서 소비되는 전력을 최소화시키도록 한다.When the power generated by the
자동 절환기(50)는 계통 전력공급시스템(300)의 정상 동작시 계통연계인버터(30)에 연결이 되어 전력을 계통 전력공급시스템(300)로 송부하도록 하고, 계통 전력공급시스템(300)의 비정상 동작시 또는 비정상 동작에서 정상 동작으로 복귀시 전력 변환부(40)에 연결이 되어 동작하도록 한다. 또한, 필요에 따라 시스템이 다수의 발전모듈로 구성될 경우, 이를 직렬, 또는 병렬로 변환할 수 있다. 자동 절환기(50)는 입력되는 직류 링크 전압의 레벨 안정화를 위해 구비될 수 있으며, 예를 들면, 커패시터 등으로 구현될 수 있다. 상기 커패시터는 알루미늄 전해 커패시터(Electrolytic Capacitor), 고압용 필름 커패시터(Polymer Capacitor), 고압 대전류용 적층칩 커패시터(Multi Layer Ceramic Capacitor, MLCC) 등이 사용될 수 있다.The
상기의 자동 절환기(50)는 전력 변환부(40)에 의한 배터리(210)의 충전이 완료시까지 전력 변환부(40)에 접속되어 태양전지(20)의 전력을 공급하도록 한다.The
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하이브리드 발전기(10)에서는 자동 절환기(50)가 별도로 구비된 예를 도시하였으나, 자동 절환기(50)가 전력 변환부(40), 계통연계인버터(30) 내에서 구현될 수 있을 것이다.In the
이상과 같이 본 발명에 따른 하이브리드 발전기(10)에 의하면, 계통 전력공급시스템(300)의 정상 동작시에는 전력을 계통 전력공급시스템(300) 및 부하(400)에 공급하고, 계통 전력공급시스템(300)의 전력과 독립형 발전설비(100)의 배터리(210) 전력을 이용하여 일정한 전력을 부하(400)로 출력하는 기능을 기본으로 하며, 계통 전력공급시스템(300)의 비정상 동작시 계통 전력공급시스템(300)를 차단하고, 부하(400)로는 전력을 공급할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the
즉, 본 발명은 전력을 계통 전력공급시스템(300)의 비정상 동작시나 부하량의 변화에 따라 대응하여 계통 전력 공급시스템(300)과 부하(400)에 전력을 공급하며, 계통 전력공급시스템(300)의 정상 동작시에는 독립형 발전설비(100)의 배터리(210)를 회로에서 분리하여, 전력을 공급하는 계통 전력공급시스템(300) 방식을 이용하고, 계통 전력공급시스템(300)의 비정상 동작시에는 계통 전력공급시스템(300)과 분리하여 독립형 발전설비(100)의 배터리(210)에 저장된 전력을 부하(400) 공급하는 효과가 있다.That is, the present invention supplies power to the grid
이와 같이 태양전지(20), 계통연계인버터(30), 전력 변환부(40), 자동 절환기(50)를 포함하는 하이브리드 발전기(10)는 모듈화되어 계통 전력공급시스템(300)과 배터리(210)에 접속된다.The
이와 같이 하이브리드 발전기(10)인 경우 태양전지(20), 계통연계인버터(30), 전력 변환부(40), 자동 절환기(50)를 포함하여 모듈화시켜 구성함으로써 가정이나 회사에서 별도로 손쉽게 사용할 수 있을 것이다.As described above, in the case of the
그러나, 상기 제3 종래기술 역시, 상술한 바와 같이 아직 개략적인 블록도 정도에 불과하여 실제 기술로 실현되기에는 부적합하며, 역시 잉여 전력으로 한전측에 역으로 공급하여 한전 계량기를 거꾸로 돌리는 기술까지는 진행하지 못하고 있다.
However, as described above, the third conventional technique is still only a schematic block diagram, and thus it is not suitable to be realized by actual technology. Also, the technique of supplying the counter electric power backward to the electric power source side with the surplus electric power, I can not.
더욱이, 상기 제1 종래기술 내지 제3 종래기술 모두, 전체 시스템을 구축하기 위해 각 모듈들을 결합함에 있어서의 편의성에 대해서는 전혀 개시도 암시되어 있지도 않다.Moreover, neither the first prior art to the third prior art nor the convenience of combining the respective modules in order to construct the whole system are implied at all.
즉, 상기 태양광 발전에 사용되는 태양광 발전 모듈은 전지용량 등의 특성에 맞게 복수 개의 태양전지 셀이 패키지 내에 배열된 모듈 형태로 제작되며, 태양전지 셀들은 와이어에 의해 상호 전기적으로 연결되고, 와이어의 종단 부분은 태양광 발전 모듈의 배면에 장착된 정션박스의 접속단자에 연결되는바, 각 모듈들을 손쉽게 접속할 수 있는 수단이 제공될 때, 패키지 형태로 미리 공장에서 다량생산하여 둔 기성 제품을, 각 가정의 전력 사용 용량이나 각 건물의 솔라셀 설치 공간 등을 고려하여 간단한 교육만 받으면 현장에서 즉각적으로 설치 및 변경할 수 있어, 실질적인 활성화가 가능하며, 누구라도 이들을 간편히 결선할 수 있어야 한다.That is, the photovoltaic power generation module used for the photovoltaic power generation is manufactured in a module form in which a plurality of solar cells are arranged in a package in accordance with characteristics of a battery capacity, etc., and the solar cells are electrically connected to each other by wires, The end portion of the wire is connected to the connection terminal of the junction box mounted on the back of the solar power generating module. When the means for easily connecting each module is provided, the ready-made product, which has been mass- , Considering the power usage capacity of each household and the solar cell installation space of each building, it is possible to instantly install and change in the field if only a simple training is given, and it is possible to activate substantially, and anyone should be able to connect them easily.
그리고, 이러한 종래기술에 따른 태양광 모듈의 정션박스 연결장치가 등록특허공보 제10-1077110호(이하, '제4 종래기술'이라 함)에 개시되어 있다.A junction box connection apparatus for a solar module according to the related art is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-1077110 (hereinafter referred to as "fourth prior art").
상기 제4 종래기술에 따른 태양광 발전 모듈의 정션박스 연결장치는, 도 4에 도시된 바와 같이, +(양) 또는 -(음) 단자가 직렬로 연결된 태양광 발전 모듈(100a, 100b 및 100c)에 결합되는 정션박스(111a~111c, 112a~112c)를 이웃된 것끼리 전기적으로 연결하는 태양광 케이블(130); 상기 태양광 케이블의 일단부에 마련되어 상기 정션박스의 (+)단자 또는 (-)단자와 전기적으로 착탈 가능하게 결합되는 제1 플러그(140) 및 상기 태양광 케이블의 타단부에 마련되어 상기 정션박스의 (+)단자 또는 (-)단자와 전기적으로 착탈 가능하게 결합되되 상기 정션박스와 조립되는 암수 조립 구조가 상기 제1 플러그와의 상이하게 마련되는 제2 플러그(150)를 포함하며, 상기 제1 플러그(140)는, 제1 플러그 몸체; 상기 제1 플러그 몸체의 중심부에서 돌출되게 마련되는 제1 단자부; 및 상기 제1 단자부에 이웃되게 마련되고, 제1 조립 치형이 외면에 형성되는 다수의 제1 조립 리브를 포함하며, 상기 다수의 제1 조립 리브에 형성되는 제1 조립 치형의 길이는 서로 다르게 마련되고, 상기 제2 플러그(150)는, 제2 플러그 몸체; 상기 제2 플러그 몸체의 중심부에서 함몰되게 마련되는 제2 단자부; 및 상기 제2 단자부에 이웃되게 마련되고, 제2 조립 치형이 내면에 형성되는 다수의 제2 조립 리브를 포함하여 구성된다.
As shown in FIG. 4, the junction box connection apparatus of the solar power generation module according to the fourth prior art includes solar power generation modules 100a, 100b, and 100c connected in series with positive (-) or negative A solar cable 130 for electrically connecting adjacent junction boxes 111a to 111c and 112a to 112c to each other; A first plug 140 provided at one end of the solar cable and electrically coupled to the positive terminal or the negative terminal of the junction box in a detachable manner and a second plug 140 provided at the other end of the junction box, And a second plug (150) that is electrically detachably coupled to the positive (+) terminal or the negative (-) terminal, and the female and male assembling structures assembled with the junction box are provided differently from the first plug, The plug 140 includes a first plug body; A first terminal portion protruding from a central portion of the first plug body; And a plurality of first assembling ribs provided adjacent to the first terminal portion and having a first assembling tooth formed on an outer surface thereof, wherein the first assembling teeth formed on the plurality of first assembling ribs have different lengths And the second plug (150) comprises: a second plug body; A second terminal portion recessed from a central portion of the second plug body; And a plurality of second assembling ribs provided adjacent to the second terminal portion and having a second assembling tooth formed on the inner surface thereof.
또다른 한편, 다른 예의 종래기술에 따른 커넥터 및 이를 포함하는 태양전지 모듈이 등록특허공보 제10-1283115호(이하, '제5 종래기술'라 함)에 개시되어 있다.On the other hand, another example of prior art connector and a solar cell module including the same are disclosed in Japanese Patent Application No. 10-1283115 (hereinafter referred to as " Fifth Prior Art ").
상기 제5 종래기술에 따른 커넥터 및 이를 포함하는 태양전지 모듈은, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 케이블(12, 22) 및 제1 커넥터(100)를 포함하는 제1 태양전지 모듈(10); 및 제2 케이블(12, 22) 및 제2 커넥터(102)를 포함하는 제2 태양전지 모듈(20)을 포함하고, 상기 제1 커넥터(100)는 제1 몸체(110), 상기 제1 몸체 내에 수용되는 제1 연결부(120), 제1 고정부(140), 상기 제1 연결부에 위치하는 제11 홈(120a) 및 제12 홈(120b)을 포함하고, 상기 제2 커넥터(102)는 제2 몸체(112), 상기 제2 몸체 내에 수용되는 제2 연결부(122), 제2 고정부(142), 상기 제2 연결부에 위치하는 제21 홈(122a) 및 제22 홈(122b)을 포함하고, 상기 제1 연결부는 상기 제1 몸체의 내부 및 상기 제2 몸체의 내부에 위치하며, 상기 제1 커넥터 및 상기 제2 커넥터가 연결되고, 제1 및 제2 이동부(130 및 132)가 상기 제1 및 제2 연결부(120 및 122)에 연결되도록 구성되어 있다.5 and 6, the connector according to the fifth conventional technique and the solar cell module including the same according to the fifth conventional technique are provided with a first
그러나, 이상의 제4 종래기술 및 제5 종래기술의 커넥터 방식은 복잡하여, 전기에 관하여 기본지식이나 경험이 없는 일반인이 설치하기에는 무리가 있으며, 곧 이는 간단한 교육만을 받은 공급자가 현장에서 모듈과 제어장치를 조립하거나 변경하여야 활성화가 가능한 현실에서는 적용이 무리이다는 결과를 초래하였다.However, the connectors of the fourth prior art and the fifth prior art are complicated, so that it is difficult for a general person who does not have basic knowledge or experience about electricity to install them. It is difficult to apply it in the reality where activation is possible.
상기와 같은 제1 종래기술 내지 제3 종래기술에 따른 하이브리드형 태양광 발전 기술은, 각 필요한 모듈들에 대한 세부적인 사항이 없이 개념에 가까운 것들로서 실제 적용에 무리가 있으며, 특히 잉여 전력으로 한전측에 역으로 공급하여 한전 계량기를 거꾸로 돌리는 기술까지는 진행하지 못하고 있다.The hybrid type solar power generation technology according to the first to third prior arts described above is close to the concept without detailed details of each required module and is not practical in actual application, So that the technique of turning the electric meter counter upside down can not be performed.
특히, 각 필요한 모듈들의 연결이 전문가가 아니면 연결이 쉽지 않고, 그나마 매뉴얼이 자세히 되어 있어 연결가능하더라도 전선을 벗겨 내고 연결하여야 하므로 시간이 소요되며 연결부위 노출의 위험이 있었는가 하면, 특히 패키지 형태로 공장에서 사전 제작된 기성품의 형태로 활성화하기에는 문제점이 있었다.In particular, if the necessary modules are not connected by an expert, it is not easy to connect and the manual is detailed. Even if the connection is possible, it is necessary to strip and connect the wires. There was a problem in activating in the form of prefabricated ready-made products at the factory.
더욱이, 커넥터 연결의 경우, 상기와 같은 제4 종래기술 및 제5 종래기술에 따른 종래기술은, 복수 개의 발전 모듈이 직렬로 연결되어 있어서 하나의 태양광 발전 모듈이 외부의 환경에 의한 단락 및 단선에 의해 고장이 나면 전체의 태양광 발전 시스템이 작동되지 않는 문제점이 있다.Further, in the case of the connector connection, in the above-described fourth and fifth related arts, a plurality of power generation modules are connected in series, so that one solar power generation module is short- There is a problem that the whole solar power generation system is not operated.
또한, 제4 종래기술 및 제5 종래기술에 따른 종래기술은, 태양광 발전 모듈과 연결된 케이블과 커넥터의 체결 및 분리가 복잡하며 방수 및 방진수단이 별도로 구비되지 않아서, 외부에 노출되는 커넥터로 인한 고장이 쉽게 발생하는 문제점이 있다.According to the fourth conventional art and the fifth conventional art, the coupling and separation of the cable and the connector connected to the photovoltaic power generation module are complicated and the waterproof and dustproof means are not separately provided. Therefore, There is a problem that breakdown easily occurs.
또한, 제4 종래기술 및 제5 종래기술에 따른 종래기술은, 태양광 발전 모듈과 연결되어 복수 개의 커넥터가 결합되는 정션박스 및 접속함을 별도로 구비하여야 하는 문제점이 있다.
In addition, the conventional arts according to the fourth conventional art and the fifth conventional art have a disadvantage in that a junction box and a junction box, which are connected to the solar power generation module and to which a plurality of connectors are coupled, must be separately provided.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술에 따른 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 잉여 전력을 자동으로 한전으로 역공급하여 국가 전체의 전력난 해소에도 도움이 되는 하이브리드형 태양광 발전 장치를 제공하는 것이며, 더욱이 간편하게 조립 및 분해가 가능하며, 특히 패키지화되어 각 실정에 맞게 누구라도 마음대로 조립 및 변경이 가능한 하이브리드형 태양광 발전 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a hybrid solar photovoltaic generation apparatus which automatically supplies surplus power back to KEPCO, In addition, it is possible to easily assemble and disassemble the solar cell, and in particular, to provide a hybrid solar photovoltaic device which is packaged and can be assembled and changed freely according to each situation.
더욱이, 각 모듈 간을 연결하는 커넥팅에 있어서, 태양광 발전 장치에 있어서 플러스(+) 및 마이너스(-) 각 케이블의 일단 및 타단에 연결된 암형 또는 수형 커넥터와 함께 각 케이블의 중간부에 일체로 결합된 Y자형 분로기의 말단에 연결된 암형 또는 수형 커넥터를 통해 각 병렬 케이블의 체결 및 분리를 간편하게 수행할 수 있는 하이브리드형 태양광 발전 장치를 제공하는 것이다.Further, in the connecting for connecting the modules, the solar power generator is integrally combined with the female or male connectors connected to one end and the other end of the positive (+) and negative (-) cables, Shaped shunt connected to the end of the Y-shaped shunting device through a female or male connector connected to the end of the Y-shaped shunting device.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 종래기술에 사용되는 정션박스 및 접속함을 대체하여 과전류 및 역전류를 방지하는 퓨즈 아답터를 각 케이블의 말단에 체결 및 분리가 용이하게 구비된 하이브리드형 태양광 발전 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a hybrid type solar power generation system in which a junction box and a junction box used in the prior art are replaced by a fuse adapter for preventing overcurrent and reverse current from being easily connected and disconnected at the ends of cables, Device.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 상기 병렬 케이블에 구비된 암수 커넥터 및 퓨즈 아답터에 방수 및 방진 수단을 구비한 하이브리드형 태양광 발전 장치를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a hybrid solar photovoltaic generation apparatus having waterproof and dustproof means in a female connector and a fuse adapter provided in the parallel cable.
이상의 목적 및 다른 추가적인 목적들이, 첨부되는 청구항들에 의해 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서, 당업자들에게 명백히 인식될 수 있을 것이다.These and other objects of the present invention will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope of the present invention by the appended claims.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드형 태양광 발전 장치는, 하나 이상의 태양광 발전 모듈(200, 200-1); 상기 하나 이상의 태양광 발전 모듈로부터의 발전된 DC 파워를 입력받아 충전되는 배터리(400); 상기 배터리(400)의 전력을 인버팅하여 AC 전력을 외부로 출력하는 인버터(370); 상기 인버터(370)의 출력을 스위칭하여 상용 AC 전원을 소비하는 AC 전력 소비기기(700)에 충전된 전력을 공급하거나, 추가적으로 잉여 전력을 상용 전력 계통(600)으로 역공급하는 스위칭을 행하는 스위칭장치(800); 및 상기 하나 이상의 태양광 발전 모듈로부터의 발전된 DC 파워의 상기 배터리로의 충전 및 상기 스위칭 장치를 제어하며, 외부로 출력 및 상기 상용 전력 계통으로의 역공급을 행하는 컨트롤 박스(300);를 포함하며, 상기 하나 이상의 태양광 발전 모듈의 케이블(230, 240) 단부의 퓨즈 아답터(250)와 상기 컨트롤 박스(300)의 솔라셀 입력단(311) 간의 +/- 단자는 각각 반대 형의 커넥터로 구성하도록 하며, 상기 컨트롤 박스(300)의 솔라셀 입력단(311) 간의 +/- 단자 자체도 반대 형의 커넥터로 구성되며, 각 태양광 발전 모듈의 +/- 케이블(240, 230) 단부의 퓨즈 아답터 자체도 각각 반대 형의 커넥터로 구성되며, 상기 하나 이상의 태양광 발전 모듈 각각에 설치된 역전류 보호부(205)의 일단 및 타단으로 각각 연장된 제 1 케이블(201) 및 제 2 케이블(202); 및 상기 제 1 케이블(201) 말단의 제1 수형 커넥터(210)와 상기 제 2 케이블(202) 말단의 제1 암형 커넥터(220); 을 더 포함하며, 상기 +/- 케이블(240, 230)의 일단에는 각각, 상기 제1 수형 커넥터(210) 및 상기 제1 암형 커넥터(220)와 각각 결합되는 제2 암형 커넥터(220) 및 제2 수형 커넥터(210)를 가지며, 상기 +/- 케이블(240, 230)의 타단에는 상기 컨트롤 박스(300)의 솔라셀 입력단(311)의 암수 커넥터와 각각 결합되는 상기 퓨즈 아답터(250)들이 연결되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a hybrid photovoltaic power generation system comprising at least one solar power generation module (200, 200-1); A battery (400) charged by receiving generated DC power from the at least one solar photovoltaic module; An inverter 370 inverting the power of the battery 400 to output AC power to the outside; A switching device for switching the output of the inverter 370 to supply AC power to the AC power consuming device 700 consuming the commercial AC power or switching the supply of the surplus power back to the commercial power system 600 (800); And a control box (300) for charging the battery of the generated DC power from the at least one photovoltaic power generation module and controlling the switching device, and for externally outputting and supplying back to the commercial power system The +/- terminals between the fuse adapter 250 at the ends of the cables 230 and 240 of the at least one solar power module and the solar cell input terminal 311 of the control box 300 are respectively configured as opposite connectors And the +/- terminal itself between the solar cell input terminals 311 of the control box 300 is constituted by an opposite connector and the fuse adapter itself at the ends of the +/- cables 240 and 230 of each photovoltaic power generation module A first cable 201 and a second cable 202 each of which is constituted by a connector of the opposite type and extended to one end and the other end of the reverse current protection unit 205 installed on each of the at least one solar photovoltaic module; And a first male connector (210) at an end of the first cable (201) and a first female connector (220) at an end of the second cable (202); And a second female connector 220 coupled to the first female connector 210 and the first female connector 220 and a second male connector 220 coupled to one end of the +/- cables 240 and 230, And the fuse adapters 250 coupled to the male and female connectors of the solar cell input terminal 311 of the control box 300 are connected to the other end of the +/- cables 240 and 230, .
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또한 바람직하게는, 상기 태양광 발전 모듈(200)은, 가벼운 박판에 다수개의 솔라셀이 정열되어 있으며 각 솔라셀이 직병렬로 연결되면서 최종적으로 케이블(230, 240)에 암수 커넥터 방식을 통해 접속되어지며, 상기 컨트롤 박스(300)도 상기 퓨즈 아답터(250)와 결합되는 암수 커넥터를 갖는 것을 특징으로 한다.Also, preferably, the solar
또한 바람직하게는, 상기 스위칭장치(800)는, 상기 상용 전력 계통(600)에 연결된 AC입력단(801)과, 상기 AC 전력 소비기기(700)에 연결된 AC출력단(802)과, 상기 AC입력단(801)과 상기 AC출력단(802) 사이에 위치하는 제1 릴레이 스위치(810)와, 상기 인버터(370)와 상기 AC출력단(802) 사이에 위치하는 제2 릴레이 스위치(820)로 구성되는 것을 특징으로 한다.The
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가장 바람직하게는, 상기 +/- 케이블(240, 230)의 타단에는 각각, 제3 수형 커넥터(210) 또는 제3 암형 커넥터(220)에, 과전류 및 역전류를 차단하는 퓨즈 아답터(250)가 분리 가능하게 체결된 것을 특징으로 한다.Most preferably, the other end of the +/-
본 발명에 따른 하이브리드형 태양광 발전 장치에 따르면, 태양광 발전 모듈로 배터리 충전 및 독립형 부하에 전력을 공급하다가, 배터리가 어느 정도 충전되어 더 이상 충전이 안 되며 남는 잉여 전력을 자동으로 한전으로 역공급하여 국가 전체의 전력난 해소에도 도움이 되는 하이브리드형 태양광 발전 장치를 제공하는 것이며, 더욱이 이를 아주 간단한 스위칭 장치 및 제어방법으로 구현하는 것이다.According to the hybrid solar photovoltaic power generation apparatus according to the present invention, the solar battery module charges the battery and supplies power to the independent load. Then, the battery is charged to some extent, The present invention also provides a hybrid type photovoltaic power generation apparatus which can contribute to solving the power shortage of the entire country by supplying power to the solar power generation apparatus.
또한, 본 발명에 따른 하이브리드형 태양광 발전 장치는, 각 필요한 모듈들을 암수 커넥터를 끼워맞추기만 하면 되어 간편하게 조립 및 분해가 가능하며, 특히 패키지화되어 각 실정에 맞게 누구라도 마음대로 조립 및 변경이 가능한 하이브리드형 태양광 발전 장치를 제공하는 것이 가능하다는 장점이 있다.In addition, the hybrid solar photovoltaic apparatus according to the present invention can be easily assembled and disassembled by merely fitting the male and female connectors to each of the necessary modules. In particular, the hybrid solar power generator can be assembled and disassembled, There is an advantage in that it is possible to provide a photovoltaic device of the type.
더욱이, 용량에 맞추어 증설이 용이하게 가능하므로 유연성이 높으며, 각 모듈 간의 커넥팅이 용이한바, 즉, 플러스(+) 및 마이너스(-) 각 케이블의 일단 및 타단에 연결된 암형 또는 수형 커넥터와 함께 각 케이블의 중간부에 일체로 결합된 Y자형 분로기의 말단에 연결된 암형 또는 수형 커넥터를 통해 각 병렬 케이블의 체결 및 분리를 간편하게 수행할 수 있고, 각 케이블의 말단에 과전류 및 역전류를 방지하는 퓨즈 아답터를 체결 및 분리가 용이하게 구비하여 정션박스 및 접속함을 대체할 수 있으며, 상기 병렬 케이블에 구비된 암수 커넥터 및 퓨즈 아답터에 방수 및 방진 수단을 구비하여 외부에 노출되는 태양광 발전 모듈을 고장없이 장기간 사용할 수 있다.Furthermore, since it is possible to easily increase the capacity according to the capacity, it is flexible and easy to connect between the modules. That is, each of the cables with the female or male connectors connected to one end and the other end of each positive (+) and negative Shaped connectors connected to the ends of the Y-shaped shunts integrally joined to the intermediate portion of the cable connector, and the parallel cables can be easily connected and disconnected by a fuse adapter The connector and the fuse adapter provided in the parallel cable are provided with waterproofing and dustproofing means so that the photovoltaic power generation module exposed to the outside can be replaced without failure It can be used for a long time.
한편, 본 발명의 추가적인 특징 및 장점들은 이하의 설명을 통해 더욱 명확히 될 것이다.Additional features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description.
도 1은 제1 종래기술에 따른 가스 발전 시스템에 연결되는 태양열 발전 시스템의 개략도.
도 2는 제2 종래기술에 따른 전력 저장 시스템을 나타낸 도면.
도 3은 제3 종래기술에 따른 태양광 발전시스템의 제어장치를 도시한 개념도.
도 4는 제4 종래기술에 따른 태양광 발전 모듈의 정션박스 연결장치를 설명하기 위한 도면.
도 5 및 도 6은 제5 종래기술에 따른 커넥터 및 이를 포함하는 태양전지 모듈을 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명과 관련된 솔라셀 커넥터 어셈블리의 구성을 나타내는 도면.
도 8은 본 발명과 관련된 커넥터에 적용되는 암수 커넥터의 실시사진을 나타내는 도면.
도 9는 본 발명과 관련된 커넥터에 적용되는 수형 커넥터의 분해사시도.
도 10은 본 발명과 관련된 커넥터에 적용되는 암형 커넥터의 분해사시도.
도 11은 본 발명과 관련된 커넥터에 적용되는 퓨즈 아답터의 세부구성을 나타내는 분해사시도.
도 12는 본 발명과 관련된 커넥터에 적용되는 퓨즈 아답터의 세부구성에 대한 평면사진.
도 13은 퓨즈 아답터의 홀에 수납편이 삽입된 일부 구성을 나타내는 도면.
도 14는 본 발명에 관한 하이브리드형 태양광 발전 장치의 기본 개념을 설명하기 위한 구성도.
도 15는 본 발명에 관한 하이브리드형 태양광 발전 장치의 스위치 장치의 일 실시예.
도 16은 도 15의 하이브리드형 태양광 발전 장치의 컴바이너 사진.
도 17은 본 발명에 관한 하이브리드형 태양광 발전 장치의 제어부 연결 구성도.
도 18은 도 17의 하이브리드형 태양광 발전 장치의 컨트롤러의 회로도.
도 19는 본 발명에 관한 하이브리드형 태양광 발전 장치의 제어 동작의 흐름도.1 is a schematic diagram of a solar power generation system connected to a gas generating system according to the first prior art;
2 shows a power storage system according to a second prior art;
3 is a conceptual diagram showing a control apparatus of a solar power generation system according to a third prior art.
4 is a view for explaining an apparatus for connecting a junction box of a solar photovoltaic module according to a fourth prior art.
5 and 6 are views for explaining a connector according to a fifth related art and a solar cell module including the same.
7 illustrates a configuration of a solar cell connector assembly according to the present invention.
8 is a view showing a photograph of a male and female connector applied to a connector according to the present invention.
9 is an exploded perspective view of a male connector applied to a connector according to the present invention.
10 is an exploded perspective view of a female connector applied to a connector according to the present invention.
11 is an exploded perspective view showing a detailed configuration of a fuse adapter applied to a connector according to the present invention.
12 is a plan view photograph of a detailed configuration of a fuse adapter applied to a connector according to the present invention;
13 is a view showing a part of the structure in which a receiving piece is inserted into a hole of a fuse adapter;
Fig. 14 is a configuration diagram for explaining the basic concept of the hybrid photovoltaic device according to the present invention; Fig.
15 is an embodiment of a switch device of a hybrid photovoltaic device according to the present invention.
16 is a combiner photograph of the hybrid photovoltaic device of FIG. 15;
FIG. 17 is a block diagram of a control unit connected to a hybrid type solar power generation apparatus according to the present invention. FIG.
Fig. 18 is a circuit diagram of a controller of the hybrid photovoltaic device of Fig. 17; Fig.
19 is a flowchart of a control operation of the hybrid photovoltaic device according to the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하이브리드형 태양광 발전 장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a hybrid photovoltaic power generation apparatus according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 도면들 중 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하며, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명과 관련된 커넥터의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.Prior to the detailed description of the present invention, when the same or corresponding elements in the drawings are given the same reference numerals, and the detailed description of the related known structure or function is deemed to blur the gist of the connector relating to the present invention A detailed description thereof will be omitted.
또한, 본 명세서에서, 후술하는 실시예 및 실시 형태들은 예시로서 제한적이지 않은 것으로 고려되어야 하며, 본 발명은 여기에 주어진 상세로 제한되는 것이 아니라 첨부된 청구항의 범위 및 동등물 내에서 치환 및 균등한 다른 실시예로 변경될 수 있다.
Also, in the present specification, the following embodiments and embodiments are to be considered as being illustrative and not restrictive, and the invention is not to be limited to the details given herein but is to be accorded with the scope of the appended claims and their equivalents, It can be changed to another embodiment.
먼저, 본 발명에 관한 하이브리드형 태양광 발전 장치를 설명하기에 앞서, 본 발명자의 선 출원인인 특허출원 제2014-0076374호 (태양광 모듈용 병렬 케이블의 커넥터 어셈블리)에 대하여, 도 7 내지 도 13을 참조하여 설명하며, 본 선출원의 기술 내용 역시, 공지된 기술은 아니며 본 발명의 일부를 구성한다.Prior to describing the hybrid solar photovoltaic power generation apparatus according to the present invention, Patent Application No. 2014-0076374 (connector assembly of a parallel cable for a solar module), which is a prior application of the present inventor, And the technical content of this prior application is also not a known technology but a part of the present invention.
참고로, 도 7은 본 발명과 관련된 솔라셀 커넥터 어셈블리의 구성을 나타내는 도면이고, 도 8은 본 발명과 관련된 커넥터에 적용되는 암수 커넥터의 실시사진을 나타내는 도면이고, 도 9는 본 발명과 관련된 커넥터에 적용되는 수형 커넥터의 분해사시도이고, 도 10은 본 발명과 관련된 커넥터에 적용되는 암형 커넥터의 분해사시도이고, 도 11은 본 발명과 관련된 커넥터에 적용되는 퓨즈 아답터의 세부구성을 나타내는 분해사시도이고, 도 12는 본 발명과 관련된 커넥터에 적용되는 퓨즈 아답터의 세부구성에 대한 평면사진이며, 도 13은 본 발명과 관련된 커넥터의 일 실시예에 따른 태양광 모듈용 병렬 케이블의 커넥터 어셈블리의 구성을 나타내는 도면이다. 7 is a view showing a configuration of a solar cell connector assembly according to the present invention, Fig. 8 is a view showing a photograph of a male and female connector applied to a connector related to the present invention, Fig. 9 is a view showing a connector FIG. 10 is an exploded perspective view of a female connector to be applied to a connector according to the present invention, FIG. 11 is an exploded perspective view showing a detailed structure of a fuse adapter applied to a connector according to the present invention, FIG. 12 is a plan view of a detailed configuration of a fuse adapter applied to a connector according to the present invention, and FIG. 13 is a view showing a configuration of a connector assembly of a parallel cable for a solar module according to an embodiment of the connector related to the present invention to be.
도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명과 관련된 커넥터의 일 실시예에 따른 태양광 모듈용 병렬 케이블의 커넥터 어셈블리는, 각각의 태양광 발전 모듈(200)에 설치된 역전류 보호부(205)로부터 제 1 케이블(201) 및 제 2 케이블(202)이 연장되되, 상기 제 1 케이블(201)의 말단에는 수(Male)형 커넥터(210)가 연결되고, 상기 제 2 케이블(202)의 말단에는 암(Female)형 커넥터(220)가 연결된다.13, a connector assembly of a parallel cable for a solar module according to an embodiment of the connector related to the present invention includes a reverse
또한, 상기 제 1 케이블(201)에 연결된 수형 커넥터(210)는 파워박스 또는 컨트롤 박스(300)와 연결되는 마이너스(-) 케이블(230)로부터 'Y자'형 분로기(235)를 통해 분기된 제 3 케이블(233)의 말단에 연결된 암형 커넥터(220)와 연결되고, 상기 제 2 케이블(202)에 연결된 암형 커넥터(220)는 상기 파워박스 또는 컨트롤 박스(300)와 연결되는 플러스(+) 케이블(240)로부터 'Y자'형 분로기(235)를 통해 분기된 제 4 케이블(244)의 말단에 연결된 수형 커넥터(210)와 연결되어, 각각의 태양광 발전 모듈(200)은 서로 병렬 연결된다.The
이때, 상기 마이너스(-) 케이블(230)과 플러스(+) 케이블(240)의 각각의 일단에는 추가로 수형 커넥터(210) 또는 암형 커넥터(220)가 연결될 수 있으며, 마이너스(-) 케이블(230)과 플러스(+) 케이블(240)의 각각의 타단에는 수형 커넥터(210) 또는 암형 커넥터(220)가 연결되어, 과전류 및 역전류를 차단하는 퓨즈 아답터(250)가 각각 연결될 수 있도록 한다.At this time, the
구체적으로, 상기 태양광 발전 모듈(200)은 내부에 복수개의 태양전지 셀(Solar cell, 203)을 구비하고서 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 수단으로서, 복수개의 태양광 발전 모듈(200)이 병렬로 연결될 때 바로 인접하여 설치되는 태양광 발전 모듈(200)로부터 단락 등에 의해 발생되는 역전류를 차단하는 역전류 보호부(205)가 상기 태양광 발전 모듈 배면의 상부 중앙에 설치되어 있다.More specifically, the solar
또한, 상기 역전류 보호부(205)의 일단 및 타단에는 제 1 케이블(201) 및 제 2 케이블(202)이 각각 연장되고, 상기 제 1 케이블(201)의 말단 및 제 2 케이블(202)의 말단에는 각각 수(Male)형 커넥터(210) 또는 암(Female)형 커넥터(220)가 연결되어 있다.The
한편, 상기 제 1 케이블(201)과 연결된 수형 커넥터(210)는 파워박스 또는 컨트롤 박스(300)와 연결되는 마이너스(-) 케이블(230)의 몸통부로부터 좌측으로 대략 90°눕혀진 "Y자"형 분로기(235)를 통해 분기된 제 3 케이블(233)의 말단에 연결된 암형 커넥터(220)와 연결되고, 상기 제 2 케이블(202)과 연결된 암형 커넥터(220)는 상기 파워박스 또는 컨트롤 박스(300)와 연결되는 플러스(+) 케이블(240)의 몸통부로부터 우측으로 대략 90°눕혀진 "Y자"형 분로기(235)로부터 분기된 제 4 케이블(244)의 말단에 연결된 수형 커넥터(210)와 연결된다.The
즉, 위의 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 복수개의 이웃하는 태양광 발전 모듈(200)이 서로 병렬로 연결되어, 복수개의 태양광 발전 모듈(200) 중의 하나가 외부의 환경에 의한 단락 및 단선에 의해 고장이 나더라도, 고장이 나지 않은 다른 태양광 발전 모듈(200)에 의해 발전이 가능하다. That is, as can be seen from the above description, a plurality of neighboring
또한, 도 13에 도시된 바와 같이, 마이너스(-) 케이블(230) 및 플러스(+) 케이블(240)의 일단 및 타단에 암형 커넥터(220) 또는 수형 커넥터(210)를 연결하고, 추가의 태양광 발전 모듈(200)의 수형 또는 암형 커넥터(210, 220)에 각각 연결된 "Y자"형 분로기(235) 각각의 말단에 연결된 수형 또는 암형 커넥터(210, 220)를 각각 체결하여, 다른 태양광 발전 모듈(200)을 추가로 병렬 연결할 수 있다.13, the
여기서, 상기 "Y자"형 분로기(235) 각각은 분로기의 외부에 케이블의 외피와 동일한 소재의 재질로 이루어진 삼각 형상의 날개부(237)를 상하면에 일체로 코팅 방식으로 형성하여 외부 환경에 의한 비 및 먼지 등에 의한 침투를 방지한다.Each of the "Y-shaped " type shunts 235 has a
한편, 이하에서는, 상술한 수형 및 암형 커넥터(210 및 220)의 세부적인 구성을 도 7 내지 도 10을 참조하여 설명한다.In the following, the detailed configuration of the male and
도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명과 관련된 커넥터에 적용되는 수형 커넥터(210)는, 수형 몸통부(2110), 튜브형 단자부(2120), 밀폐링(2130), 핀치링(2140) 및 케이블 입력 밀폐캡(2150)으로 구성된다.7 to 9, a
구체적으로, 상기 수형 몸통부(2110)는 소정의 길이를 갖고서 내부에 구멍이 형성되되 후단에 걸림턱이 형성된 원통형의 단자커버(2111)와, 상기 단자커버(2111)의 후미 외주면을 따라 원형으로 형성된 요(凹)홈에 장착되어 후술하는 암형 커넥터(220)의 암형 몸통부(2220) 내의 삽입홀(2211)과의 결합시 방수 및 방진 효과를 발휘하는 원형의 고무링(2112)과, 상기 단자커버(2111)의 말단과 일체로 연결되되 상기 단자커버의 지름보다 확장된 지름을 갖는 몸체에 구비되며 원주상의 전방으로 말단에 걸림돌기(2114)가 형성된 2개의 돌출 플러그(2113)와, 상기 수형 몸통부(2110)의 후방 외주면에 나사산이 형성된 결합 나사부(2115)를 포함한다.Specifically, the
이때, 상기 수형 몸통부(2110)의 후방 내주면, 즉 상기 단자커버(2111)의 후방에는 걸림턱(2116)이 형성되어 후술하는 밀폐링(2130)이 삽입되어 걸려 지지될 수 있도록 한다.At this time, a
상기 튜브형 단자부(2120)는 상기 수형 몸통부(2110)의 단자커버(2111) 내에 삽입되며, 선단부에 형성된 원통형상의 튜브형 접속단자(2121)와, 상기 튜브형 접속단자와 일체로 연결되며 반원통 형상을 갖고 압착에 의해 내측으로 구부려지면서 케이블 배선과 일체로 결합되는 배선 고정부(2123)로 구성된다.The
상기 밀폐링(2130)은 튜브형 접속단자(2121)의 후단부에 형성된 배선 고정부(2123) 및 상기 배선 고정부와 일체로 결합된 배선의 접점 부위를 감싸고서 상기 수형 몸통부(2110)의 후방 내주면에 형성된 걸림턱(2116)에 의해 지지되어 방수 및 방진 기능을 수행하는 원통형의 고무링이다.The
상기 핀치링(2140)은 상기 밀폐링(2130)의 일단을 수납하며, 일방향으로 접혀져 오므라드는 복수개의 조임편(2141)으로 구성되고, 상기 복수개의 조임편(2141)이 케이블 외피에 수밀 구조로 밀접착되어 외부의 수분 및 먼지가 유입되는 것을 차단한다.The
상기 케이블 입력 밀폐캡(2150)은 말단에 케이블 수납구가 형성되고 상기 핀치링(2140)을 수납할 수 있도록 일단에서 타단으로 갈수록 경사가 좁아지는 대략 원뿔의 통형상으로서, 내주면의 소정위치에 나사산이 형성되어 상기 수형 몸통부(2110)의 후방 외주면에 형성된 결합 나사부(2115)와 함께 결합된다.The cable input hermetically sealed
즉, 상기 수형 커넥터(210)는 상기 밀폐링(2130)을 통해 상기 수형 몸통부(2110)의 후방 외주면에 형성된 결합 나사부(2115)와 케이블 입력 밀폐캡(2150)의 접점을 밀봉하고, 상기 밀봉링(2130) 및 핀치링(2140)을 통해 상기 케이블 입력 밀폐캡(2150)의 단부를 밀봉하여 수분 및 먼지가 유입되는 것을 방지할 수 있다.That is, the
한편, 도 7, 도 8 및 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명과 관련된 커넥터에 적용되는 암형 커넥터(220)는, 암형 몸통부(2210), 침형 단자부(2220), 밀폐링(2230), 핀치링(2240) 및 케이블 입력 밀폐캡(2250)으로 구성된다.7, 8 and 10, a
구체적으로, 상기 암형 몸통부(2210)는 상기 수형 몸통부(2110)에 구비된 원통형의 단자커버(2111)가 수용될 수 있도록 형성된 중공의 삽입홀(2211)과, 상기 수형 몸통부(2110)에 형성된 2개의 돌출 플러그(2113)가 체결 또는 분리되고, 체결시 상기 돌출 플러그(2113)의 말단에 형성된 걸림돌기(2114)가 외부로 노출되도록 형성된 2개의 결착구(2212)와, 상기 암형 몸통부(2210)의 후방 외주면에 나사산이 형성된 결합 나사부(2215)와, 상기 암형 몸통부(2210)의 후방 내주면, 즉 상기 삽입홀(2210)의 후단에 형성되어 후술하는 밀폐링(2230)이 삽입되어 걸려 지지될 수 있도록 하는 걸림턱(2216)으로 구성된다.Specifically, the female
상기 침형 단자부(2220)는 상기 암형 몸통부(2210)의 삽입홀(2211) 내에 삽입되며, 상기 수형 몸통부(2110)와 암형 몸통부(2210)의 결합시, 상기 수형 몸통부(2110) 내의 튜브형 접속단자(2121) 내에 삽입되어 접속되는 침형 접속단자(2221)와, 상기 침형 접속단자와 일체로 연결되며 반원통 형상을 갖고서 압착에 의해 구부려지면서 케이블 배선과 일체로 결합되는 배선 고정부(2223)로 구성된다.The needle-shaped
상기 밀폐링(2230)은 침형 접속단자(2221)의 후단부에 형성된 배선 고정부(2223) 및 상기 배선 고정부와 일체로 결합된 배선의 접점 부위를 감싸고서 상기 암형 몸통부(2210)의 후방 내주면에 형성된 걸림턱(2216)에 의해 지지되는 원통형의 고무링이다.The
상기 핀치링(2240)은 상술한 수형 몸통부(2110) 내에 구비되는 핀치링(2140)과 마찬가지로, 상기 밀폐링(2230)의 일단을 수납하며, 일방향으로 접혀져 오므라드는 복수개의 조임편(2241)으로 구성되고, 상기 복수개의 조임편(2241)이 케이블 외피에 수밀 구조로 밀접착되어 외부의 수분 및 먼지가 유입되는 것을 차단한다.The
상기 케이블 입력 밀폐캡(2250)은 상술한 수형 몸통부(2110)에 구비되는 케이블 입력 밀폐캡(2150)과 마찬가지로, 말단에 케이블 수납구가 형성되고 상기 핀치링(2240)을 수납할 수 있도록 일단에서 타단으로 갈수록 경사가 좁아지는 대략 원뿔의 통형상으로서, 내주면의 소정위치에 나사산이 형성되어 상기 암형 몸통부(2210)의 후방 외주면에 형성된 결합 나사부(2215)와 결합된다.The cable input hermetically sealed
즉, 상기 암형 커넥터(220)는 상기 밀폐링(2230)을 통해 상기 암형 몸통부(2210)의 후방 외주면에 형성된 결합 나사부(2215)와 케이블 입력 밀폐캡(2250)의 접점을 밀봉하고, 상기 밀봉링(2230) 및 핀치링(2240)을 통해 상기 케이블 입력 밀폐캡(2250)의 단부를 밀봉하여 수분 및 먼지가 유입되는 것을 방지할 수 있다.That is, the
또한, 상기 수형 커넥터(210)와 암형 커넥터(220)의 결합시, 상기 수형 몸통부(2110)의 원통형의 단자커버(2111)에 결합된 원형의 고무링(2112)을 통해 상기 암형 몸통부(2230) 내의 삽입홀(2211)과의 밀접착을 통해 수밀 구조의 형성이 가능하다.When the
한편, 이하에서는, 상술한 퓨즈 아답터(250)의 세부적인 구성을 도 11 내지 도 13을 참조하여 설명한다.Hereinafter, the detailed configuration of the above-described
도 11 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명과 관련된 커넥터에 적용되는 퓨즈 아답터(250)는, 암형 바디부(2510), 퓨즈(2520) 및 수형 바디부(2530)로 구성된다.11 to 13, a
구체적으로, 상기 암형 바디부(2510)는 상술한 암형 커넥터(220)의 암형 몸통부(2210)와 마찬가지로, 상기 수형 커넥터(210)의 수형 몸통부(2110)에 구비된 원통형의 단자커버(2111)가 수용될 수 있도록 형성된 중공의 삽입홀(2511)과, 상기 수형 몸통부(2110)에 형성된 2개의 돌출 플러그(2113)가 체결 또는 분리되고, 체결시 상기 돌출 플러그(2113)의 말단에 형성된 걸림돌기(2114)가 노출되도록 형성된 2개의 결착구(2513)와, 상기 암형 바디부(2510)의 중간부에 외주면을 따라 원형으로 형성된 요(凹)홈에 장착되어 후술하는 수형 바디부(2530)의 내주면과 결합시 방수 및 방진 효과를 발휘하는 원형의 고무링(2515)과, 상기 고무링(2515)의 앞단에 위치되며 말단에 걸림돌기가 형성된 대략 'ㄱ' 형상의 걸림편(2516)과, 상기 암형 바디부(2510)의 삽입홀(2511) 내에 삽입되며 상기 수형 커넥터(210)의 튜브형 접속단자(2121) 내에 삽입되어 접속되는 침형 단자(2517)와, 상기 침형단자(2517)와 일체로 결합되며 대략 'ㄷ'자 형상을 갖고서 후술하는 퓨즈(2520) 단자를 수납하여 감싸되 각각의 말단이 내측으로 경사면(2519)을 구비하여 상기 퓨즈 단자의 슬라이딩을 용이하게 하는 수납편(2518)으로 구성된다.The male
상기 퓨즈(2520)는 상기 태양광 발전 모듈(200)과 연결된 케이블에 과전류가 지속적으로 흐르는 것을 차단하고 내장된 역전류 방지 다이오드를 통해 파워박스 또는 컨트롤박스(300)로부터 태양광 발전 모듈(200) 측으로 역전류가 흐르는 것을 방지하는 수단으로서, 일단 및 타단에 도전성 단자가 연결되어 일단은 상기 암형 바디부(2510)의 수납편(2518)에 삽입되고 타단은 후술하는 수형 바디부(2530) 내의 수납편에 삽입된다.The
상기 수형 바디부(2530)는 소정의 길이를 갖고서 내부에 구멍이 형성되어 상기 퓨즈(2520)와 암형 바디부(2510)의 일부를 수용하는 원통형의 몸체(2531)와, 상기 몸체(2531)보다 작은 직경을 가지면서 말단 중앙부로부터 소정의 길이로 연장되되 내부에 구멍이 형성된 원통형의 단자커버(2532)와, 상기 단자커버(2532)의 전방 외주면을 따라 원형으로 형성된 요(凹)홈에 장착되어 암형 커넥터(220)의 삽입홀(2211)과의 결합시 방수 및 방진 효과를 발휘하는 원형의 고무링(2533)과, 상기 몸체(2531)의 말단에 상기 단자커버(2532)의 방향으로 구비되며 말단에 걸림돌기(2534)가 각각 형성된 2개의 돌출 플러그(2535)와, 상기 몸체(2531)의 전방 상단에 형성되어 상기 암형 바디부(2510)의 말단에 걸림돌기가 형성된 대략 'ㄱ' 형상의 걸림편(2516)에 걸려 지지되는 걸림구(2536)와, 내부의 후방에 구비되어 상기 퓨즈(2520)의 타단을 수납하여 감싸되 각각의 말단이 내측으로 경사져서 상기 퓨즈 단자의 슬라이딩을 용이하게 하는 복수개의 수납편(2538)과, 상기 수납편과 일체로 연결되고 상기 단자커버(2532) 내에 구비되어 상술한 암형 커넥터(220) 내의 침형 단자부(2220)와 접속되는 튜브형 단자부(2537)로 구성된다.The
즉, 상기 퓨즈 아답터(250)는 상술한 마이너스(-) 케이블(230)과 플러스(+) 케이블(240)의 말단에 각각 연결된 수형 커넥터(210) 또는 암형 커넥터(220)에 암형 바디부(2510) 또는 수형 바디부(2530)가 각각 체결 및 분리되도록 구성되어 과전류 및 역전류를 차단하는 수단으로서, 상기 암형 바디부(2510)와 수형 바디부(2530)의 결합시 상기 암형 바디부(2510)의 외주면에 장착된 원형의 고무링(2515)과 수형 바디부(2530)의 내주면이 수밀 구조로 밀접착되어 외부의 수분 및 먼지가 유입되는 것을 차단하며, 상기 수형 바디부(2530)와 암형 커넥터(220)의 결합시 상기 단자커버(2532)의 외주면에 장착된 원형의 고무링(2533)을 통해 수밀 구조의 형성이 가능하다.
That is, the
이제, 도 14 내지 도 19를 참조하여, 본 발명에 관한 하이브리드형 태양광 발전 장치에 대하여 상세히 설명한다.Now, referring to Figs. 14 to 19, the hybrid photovoltaic device according to the present invention will be described in detail.
도 14는 본 발명에 관한 하이브리드형 태양광 발전 장치의 기본 개념을 설명하기 위한 구성도이고, 도 15는 본 발명에 관한 하이브리드형 태양광 발전 장치의 스위치 장치의 일 실시예이고, 도 16은 도 15의 하이브리드형 태양광 발전 장치의 컴바이너 사진이고, 도 17은 본 발명에 관한 하이브리드형 태양광 발전 장치의 제어부 연결 구성도이고, 도 18은 도 17의 하이브리드형 태양광 발전 장치의 컨트롤러의 회로도이며, 도 19는 본 발명에 관한 하이브리드형 태양광 발전 장치의 제어 동작의 흐름도이다.FIG. 14 is a structural view for explaining the basic concept of the hybrid solar photovoltaic apparatus according to the present invention, FIG. 15 is an embodiment of the switch device of the hybrid photovoltaic apparatus according to the present invention, 17 is a connection diagram of a control unit of the hybrid type solar power generation apparatus according to the present invention, and FIG. 18 is a view of a controller of the hybrid type solar power generation apparatus of FIG. 17 19 is a flowchart of the control operation of the hybrid type solar cell power generation apparatus according to the present invention.
본 발명이 속하는 하이브리드형 태양광 발전 장치는, 도 14에 도시된 바와 같이, 여러 개의 솔라셀들이 집합체를 이루는 하나 이상의 태양광 발전 모듈(200, 200-1)이 태양광 발전 패널에 장착되고, 이들로부터의 발전된 DC 파워가 케이블(230, 240)을 통해 컨트롤 박스(300)로 입력되고, 배터리(400)에 충전되던지 혹은 DC 출력되든지, 혹은 인버터(370)를 통해 AC로 변환되어 출력되어 진다.As shown in FIG. 14, the hybrid type solar power generation apparatus to which the present invention belongs comprises at least one solar
본 발명의 하이브리드형 태양광 발전 장치에서는, 도 14에서 보는 바와 같이, 솔라셀 패널 케이블(230, 240)은 시간을 달리하여 부하용 케이블로 사용될 수도 있다.In the hybrid solar photovoltaic device of the present invention, as shown in FIG. 14, the solar
보다 상세히는, 태양광 발전 모듈(200, 200-1)에서 발전된 DC 파워가 케이블(230, 240)을 통해 컴바이너(combiner)(310)로, 그리고 컨트롤 박스(300)의 단자로 입력되어 진다. 이 부분의 각 단자에 대한 보다 상세한 설명은 도 17을 참조하여 후술한다.More specifically, the DC power generated from the
컨트롤 박스(300)로 입력된 파워는 출력 단자를 통해 배터리(400)로 출력되어 배터리를 충전하게 된다. 한편, 상기 배터리는 여러 개의 배터리 뱅크가 직병렬 연결되어 이루어지면, 배터리 단자는 동시에 인버터(370)에 연결되어 AC 전원으로 전환하여, 독립형 부하로 전원을 출력하기도 한다. The power input to the
인버터(370)의 출력은, 본 발명의 핵심이 되는 스위치 장치(800)에서 스위칭되어 가정용 전력 소비기기(700)로 출력되기도 하며, 혹은 상용 전력 계통(600)의 계량기(610)로 출력되어, 적산전력량을 거꾸로 되돌림으로써, 상용 전력 소비량을 (-)로 할 수도 있다. 다만, 이는 배터리가 충분히 충전된 경우에 한하며, 흐린 날의 연속으로 인하여 태양광 발전이 불가능한 경우에는 상기 스위치 장치(800)는 상용 AC 전원을 직접 전력 소비기기(700)로 출력하게 된다.The output of the
배터리(400)가 충분히 충전된 후, 야간이나 기타 태양광 발전이 불가능한 시간에는, 배터리의 전원이 역으로 상기 케이블(230, 240)을 통해 부하로 DC 출력되도록 할 수도 있으며, 혹은 상기 인버터(370)를 통해 독립형 부하(500)로 출력되거나, 스위치 장치(800)에서 전력 소비기기(700)로 출력되도록 스위칭될 수 있다. After the
이하, 상기 스위칭 장치(800)에 대하여, 도 15를 참조하여 상술한다.Hereinafter, the
먼저, 본 발명의 스위칭 장치(800)는 상용 전력계통(600)의 계량기(610)와 연결되는 AC 입력단(801)과 AC 전력 소비기기(700)들에 연결되는 AC 출력단(802) 및 그들 사이의 제1 릴레이 스위치(810), 그리고 인버터(도 14의 370) 출력의 AC 출력단(802)으로의 출력을 스위칭하는 제2 릴레이 스위치(820)로 구성되며, 상기 스위치들은 상기 컨트롤 박스(300)의 제어부로부터의 RTS 제어신호에 의해 스위칭되며, 한편 상기 AC 입력단(801)에서 상용 AC 전력의 유무를 감지하는 감지 신호가 상기 컨트롤 박스(300)의 제어부로 인가되어 진다.First, the
계속해서, 이들 동작 및 상기 제어부의 제어동작을 도 19를 참조하여 설명하면, 먼저, 상용 AC 전력의 이상 유무를 감지하기 위하여 상기 AC 입력단(801)으로부터의 상용 AC 전원을 감지하고, 상기 배터리(400)의 충전량을 감지하기 위하여 배터리(400)의 소신호 단자(도 17의 303')에서 배터리의 전압을 감지한다(S1). 19, first, a commercial AC power source from the
이후, 상용 AC 전원의 이상 유무를 판단하여(S2), 상용 AC 전원의 단전 혹은 쇼트 발생과 같은 이상 신호의 경우에는, 제1 릴레이 스위치(810)를 오프하여(S3), 상용 AC 전력 계통(600)과 차단을 시키며, 전원 이상을 통부한다(S4).Thereafter, it is determined whether or not there is an abnormality in the commercial AC power source (S2). In the case of an abnormal signal such as a short circuit or a short circuit in the commercial AC power supply, the
그렇지 않는 대부분의 경우에는, 제1 릴레이 스위치를 온 상태로 유지하며(S5), 다음 배터리 전압을 가지고 배터리의 충전 여부를 체크한다(S6).In most cases, the first relay switch is kept in an ON state (S5), and whether or not the battery is charged with the next battery voltage is checked (S6).
배터리의 충전 여부를 판단하는 방법은 여러가지가 있으나, 가장 간단한 방법은 일례로 배터리가 만충전일 경우의 전압의 70%인 경우에 충전되었다고 판단하며, 배터리 전압이 아직 충전 상태가 아니라고 판단되면, 제2 릴레이 스위치(820)를 오프시켜(S7), 배터리 전압이 인버터를 통해 상용 전력 계통으로 흘러가지 못하도록 하며, 반대로 충전 상태라고 판단되며, 상기 제2 릴레이 스위치(820)를 온시켜(S8), 배터리 전압이 인버터를 통해 상용 전력 계통으로 흘러가도록 한다. 이후 리턴하여 처음부터 일정 주기로 다시 실행한다(S9).
There are various methods for determining whether or not the battery is charged. However, the simplest method is to determine that the battery is charged when 70% of the voltage of the battery is full. If it is determined that the battery voltage is not yet charged, The
이때, 태양광 발전 모듈이 다수 개인 경우, 각 태양광 발전 모듈(200, 200-1) 간의 연결은 도 7에서와 같이 3개의 모듈이 병렬 연결되어 기준 전압 및 전력을 맞추고 있으나, 이들을 하나 더 연결하여 파워를 배로 증설할 수 있으며, 두 개 이상의 태양광 발전 모듈을 직렬로 연결하여 전압을 높일 수도 있다. In this case, when there are a plurality of photovoltaic power generation modules, the three
또한, 도 7 및 도 16에서 보는 바와 같이, 컨트롤 박스(300)의 솔라셀 입력단(311)의 +/- 단자는 반대 형의 커넥터로 구성하도록 하는바, 예를 들어 솔라셀 입력단(311)의 (+) 단자를 수형 커넥터(210)로 구성하는 경우, (-) 단자는 암형 커넥터(220)로 구성하도록 하는바, 당연히 (+) 케이블(240)의 퓨즈 아답터는 암형이 되며 (-) 케이블(230)의 퓨즈 아답터는 수형이 된다. 이렇게 함으로써, 초보자라 할지라도 암형 커넥터와 수형 아답터를 끼우고 및 수형 커넥터와 암형 아답터를 끼우기만 하면 결합이 되도록 하며, 더욱이 (+)와 (-) 단자 결합을 반대로 하지 못하도록 하는 것이다.7 and 16, the +/- terminal of the solar cell input terminal 311 of the
도 16은 컴바이너(310)의 일례인 바, 도 16의 (a)는 4채널의 컴바이너의 정면 사진이고, 도 16의 (b)는 평면 사진이다. FIG. 16 is an example of a
도 17 및 도 18은 배터리를 내장하지 않고 외부 단자에 연결하여 사용하는 경우의 컨트롤 박스(300')의 단자 연결 및 내부 회로의 예를 든 것이다. 도 17에서 보는 바와 같이, 태양광 발전 모듈(200)의 +/- 케이블(240, 230)의 아답터(250)가 컨트롤 박스(300')의 단자 302'에 각각 전원 연결되며, 이는 다시 컨트롤 박스 내부에서 컨트롤 박스(300')의 단자 301'에 연결되고, 다시 외장 배터리(400)의 +/- 단자(401, 402)에 각각 접속되며, 외장 배터리(400)의 +/- 단자(401, 402)는 동시에 소신호 단자(303')에도 연결된다. 그리하여 컨트롤 박스(300')는 이를 제어하며, 현재 충전량을 디스플레이에 표시하기도 하고 인버터를 외부로의 출력여부를 결정하기도 한다. 17 and 18 show an example of the terminal connection and the internal circuit of the control box 300 'when the battery is not built in but connected to an external terminal. 17, the
도 18의 컨트롤 박스(300')의 내부 회로에서 특이한 점은, DC-DC 컨버터를 갖지 않는다는 점인바, 본 발명의 최적 실시예에서는 장치를 복잡하게 하고 소형화에 가장 큰 장애가 되는 DC-DC 컨버터도 내장하지 않고, 역으로 태양광 발전 모듈(200)의 발전 전압과 배터리의 전압을 일치되도록 태양광 발전 모듈들(200 ~ 200-1)의 개수를 조절하는 것이다. 정확히는 태양광 발전 모듈들(200 ~ 200-1)의 병렬 연결되는 개수를 조절하는 것이다. 이는 상술한 바와 같이 도 7에서 수형 커넥터와 암형 커넥터의 결합만으로 가능하기 때문에, 즉 태양광 발전 모듈들(200 ~ 200-1)의 발전 면적을 조절하면 되는 것이기 때문에, 본 발명에서는 아주 간단한 방법으로 발전 전압을 조절할 수 있기 때문에 가능한 것이다. 예를 들어, 도 15에서의 판넬 하나가 12V 용량이라고 한다면, 배터리가 24V 용일 경우, 도 15의 판넬 두 개를 병렬 연결하면 되며, 직렬 연결은 출력 파워를 고려하여 적절히 연결하면 된다. 참고로, AD8214 및 주변 소자들은 과충전을 방지하기 위한 회로이며, ICM7556 및 주변 소자들은 낮에는 충전 모드로 밤에는 방전 모드로 프로그래밍하기 위한 타이머이며, LT3010-5 는 선형 레귤레이터이고, LM3914는 배터리 전압을 측정하여 디스플레이에 표시하기 위한 소자이다.
A special point in the internal circuit of the control box 300 'of FIG. 18 is that it does not have a DC-DC converter. In the optimum embodiment of the present invention, the DC-DC converter also complicates the device and is the biggest obstacle to miniaturization The number of the solar
이제, 본 발명의 작용 및 효과를 설명하면, 태양광 발전 모듈(200)에서의 발전된 DC 전력으로 배터리(400)를 충전하면서, 소정의 기준 이상으로 배터리가 충전되면, 충전과 동시에 인버터(370)를 통해 AC 전력으로 바꿔서, 독립형 부하(500)에 전원을 공급하기도 하고, 스위치 장치를 통해 스위칭하여 일반 가정의 상용 전력을 이용하는 AC 전력 소비기기(700)에 AC 전력을 공급하며, AC 전력 소비기기(700)에 공급하고도 남는 잉여 전력은 상용 전력계통(600)을 통해 자동으로 한전으로 역공급하여 국가 전체의 전력난 해소에도 도움이 되며, 해당 가정의 소비 전력을 줄여서 가계에도 도움이 될 수 있도록 한다.Now, description will be made of the operation and effect of the present invention. When the battery is charged to a predetermined reference or more while the
즉, 도 15에서 제2 릴레이 스위치(820)가 오프이고, 제1 릴레이 스위치(810)가 온이면, 한전의 상용 AC 전력이 해당 가정의 AC 전력 소비기기(700)로 공급되고, 태양광 발전 모듈(200)에 의해 발전된 전력은 배터리를 충전하거나, 전용 독립형 부하(500)에만 전력을 공급하게 된다.15, when the
그러나, 배터리(400)가 기준치 이상 충전되면, 기존에는 잉여 전력을 소비해버렸으나 (혹은, 필요 이상으로 큰 충전용량의 고가의 배터리를 구입해야만 하였으나), 본 발명에 의하면, 스위치 장치(800)의 제2 릴레이 스위치(820)를 온시켜서, 잉여 전력을 상용 AC전원에 연결된 AC 전력 소비기기(700)로 공급하며, 충전이 많이 되지만 소비는 적은 경우와 같이 그래도 남는 전력으로는 한전으로 역공급하여 계량기를 거꾸로 돌림으로써, AC 사용 전력 소비를 최소화하고, 경우에 따라서는 오히려 한전으로 전력을 매전하여 수익을 올리는 것도 가능한 효과가 있다.However, when the
아울러, 본 발명의 태양광 발전 모듈과 콘트롤 박스(300) 및 기타 모듈들은 전용 잭을 사용함으로서 간편하게 조립 및 분해가 가능하며, 특히 패키지화되어 각 실정에 맞게 누구라도 마음대로 조립 및 변경이 가능하다는 추가적인 장점이 있다.
In addition, the photovoltaic power generation module, the
이상에서는 본 발명의 일 실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 발명에 속함은 당연하다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Of course.
200 : 태양광 발전 모듈 201 : 제 1 케이블
202 : 제 2 케이블 203 : 태양전지 셀
205 : 역전류 보호부 210 : 수(Male)형 커넥터
220 : 암(Female)형 커넥터 230 : 마이너스(-) 케이블
233 : 제 3 케이블 235 : 분로기
240 : 플러스(+) 케이블 250 : 퓨즈 아답터
300 : 컨트롤 박스 310 : 컴바이너
370 : 인버터
400 : 배터리 500 : 독립형 부하
600 : 상용 전력 계통(grid) 610 : 계량기
700 : AC 전력 소비기기
800 : 스위치 장치 801 : AC 입력단
802 : AC 출력단 810 : 제1 릴레이 스위치
820 : 제2 릴레이 스위치200: solar power module 201: first cable
202: second cable 203: solar cell
205: Reverse current protector 210: male connector
220: Female connector 230: Negative (-) cable
233: third cable 235: shunter
240: Plus (+) cable 250: Fuse adapter
300: Control Box 310: Combiner
370: Inverter
400: Battery 500: Stand-alone load
600: commercial power grid 610: meter
700: AC power consumption equipment
800: Switch device 801: AC input terminal
802: AC output terminal 810: first relay switch
820: second relay switch
Claims (6)
상기 하나 이상의 태양광 발전 모듈로부터의 발전된 DC 파워를 입력받아 충전되는 배터리(400);
상기 배터리(400)의 전력을 인버팅하여 AC 전력을 외부로 출력하는 인버터(370);
상기 인버터(370)의 출력을 스위칭하여 상용 AC 전원을 소비하는 AC 전력 소비기기(700)에 충전된 전력을 공급하거나, 추가적으로 잉여 전력을 상용 전력 계통(600)으로 역공급하는 스위칭을 행하는 스위칭장치(800); 및
상기 하나 이상의 태양광 발전 모듈로부터의 발전된 DC 파워의 상기 배터리로의 충전 및 상기 스위칭 장치를 제어하며, 외부로 출력 및 상기 상용 전력 계통으로의 역공급을 행하는 컨트롤 박스(300);
를 포함하며,
상기 하나 이상의 태양광 발전 모듈의 케이블(230, 240) 단부의 퓨즈 아답터(250)와 상기 컨트롤 박스(300)의 솔라셀 입력단(311) 간의 +/- 단자는 각각 반대 형의 커넥터로 구성하도록 하며, 상기 컨트롤 박스(300)의 솔라셀 입력단(311) 간의 +/- 단자 자체도 반대 형의 커넥터로 구성되며, 각 태양광 발전 모듈의 +/- 케이블(240, 230) 단부의 퓨즈 아답터 자체도 각각 반대 형의 커넥터로 구성되며,
상기 하나 이상의 태양광 발전 모듈 각각에 설치된 역전류 보호부(205)의 일단 및 타단으로 각각 연장된 제 1 케이블(201) 및 제 2 케이블(202); 및
상기 제 1 케이블(201) 말단의 제1 수형 커넥터(210)와 상기 제 2 케이블(202) 말단의 제1 암형 커넥터(220);
을 더 포함하며,
상기 +/- 케이블(240, 230)의 일단에는 각각, 상기 제1 수형 커넥터(210) 및 상기 제1 암형 커넥터(220)와 각각 결합되는 제2 암형 커넥터(220) 및 제2 수형 커넥터(210)를 가지며, 상기 +/- 케이블(240, 230)의 타단에는 상기 컨트롤 박스(300)의 솔라셀 입력단(311)의 암수 커넥터와 각각 결합되는 상기 퓨즈 아답터(250)들이 연결되는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 태양광 발전 장치.At least one photovoltaic module (200, 200-1);
A battery (400) charged by receiving generated DC power from the at least one solar photovoltaic module;
An inverter 370 inverting the power of the battery 400 to output AC power to the outside;
A switching device for switching the output of the inverter 370 to supply AC power to the AC power consuming device 700 consuming the commercial AC power or switching the supply of the surplus power back to the commercial power system 600 (800); And
A control box (300) for charging the battery with the generated DC power from the at least one solar photovoltaic module, controlling the switching device, and outputting the power to the outside and feeding back to the commercial power system;
/ RTI >
The +/- terminals between the fuse adapter 250 at the ends of the cables 230 and 240 of the at least one solar power module and the solar cell input terminal 311 of the control box 300 are respectively configured as opposite connectors The +/- terminal between the solar cell input terminal 311 of the control box 300 and the fuse adapter itself at the end of the +/- cables 240 and 230 of each photovoltaic power generation module Each of which is composed of an opposite connector,
A first cable 201 and a second cable 202 respectively extended to one end and the other end of a reverse current protection unit 205 installed on each of the at least one solar photovoltaic module; And
A first male connector 210 at an end of the first cable 201 and a first female connector 220 at an end of the second cable 202;
Further comprising:
The second female connector 220 and the second male connector 210 coupled to the first male connector 210 and the first female connector 220 are respectively provided at one ends of the +/- cables 240 and 230, And the fuse adapters 250 coupled to the male and female connectors of the solar cell input terminal 311 of the control box 300 are connected to the other end of the +/- cables 240 and 230, Hybrid solar power generation device.
상기 태양광 발전 모듈(200)은, 가벼운 박판에 다수개의 솔라셀이 정열되어 있으며 각 솔라셀이 직병렬로 연결되면서 최종적으로 케이블(230, 240)에 암수 커넥터 방식을 통해 접속되어지며,
상기 컨트롤 박스(300)도 상기 퓨즈 아답터(250)와 결합되는 암수 커넥터를 갖는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 태양광 발전 장치.The method according to claim 1,
The solar power generation module 200 has a plurality of solar cells arranged on a light thin plate and each solar cell is connected in series and in parallel and finally connected to the cables 230 and 240 through male and female connectors,
Wherein the control box (300) also has a male and female connector coupled to the fuse adapter (250).
상기 상용 전력 계통(600)에 연결된 AC입력단(801)과,
상기 AC 전력 소비기기(700)에 연결된 AC출력단(802)과,
상기 AC입력단(801)과 상기 AC출력단(802) 사이에 위치하는 제1 릴레이 스위치(810)와,
상기 인버터(370)와 상기 AC출력단(802) 사이에 위치하는 제2 릴레이 스위치(820)로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 태양광 발전 장치.The apparatus of claim 1, wherein the switching device (800)
An AC input terminal 801 connected to the commercial power system 600,
An AC output terminal 802 connected to the AC power consumption device 700,
A first relay switch 810 located between the AC input terminal 801 and the AC output terminal 802,
And a second relay switch (820) positioned between the inverter (370) and the AC output terminal (802).
상기 +/- 케이블(240, 230)의 타단에는 각각, 제3 수형 커넥터(210) 또는 제3 암형 커넥터(220)에, 과전류 및 역전류를 차단하는 퓨즈 아답터(250)가 분리 가능하게 체결된 것을 특징으로 하는 하이브리드형 태양광 발전 장치.The method according to claim 1,
The fuse adapter 250 is detachably connected to the third male connector 210 or the third female connector 220 at the other ends of the +/- cables 240 and 230 to block overcurrent and reverse current, Wherein the solar cell is a solar cell.
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KR102150480B1 (en) * | 2019-06-20 | 2020-09-01 | 엄정석 | Balancing energy storage system using hopping battery cell |
KR102333919B1 (en) * | 2021-06-03 | 2021-12-02 | 김현일 | Building Integrated Photovoltaic System |
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KR101160636B1 (en) * | 2011-11-24 | 2012-06-29 | (주) 대하전선 | Male and femaie cable connecter of terminal box for solar cell module |
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2014
- 2014-10-06 KR KR1020140134030A patent/KR101608467B1/en active Active
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