KR102580015B1 - A string optima device with a function of blocking for each string of solar pannel in the event of an abnormal current and a blocking method using it - Google Patents
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Abstract
Description
이상 전류 시 태양전지의 스트링 별로 차단하는 기능을 갖는 스트링 옵티마 장치 및 이를 이용한 차단 방법{A string optima device with a function of blocking for each string of solar pannel in the event of an abnormal current and a blocking method using it}A string optima device with a function of blocking for each string of solar pannel in the event of an abnormal current and a blocking method using it }
일반적으로 태양광 발전 시스템은 하나의 태양전지(Solar cell)로부터 얻은 전기의 양이 매우 적기 때문에 여러 개의 태양전지를 연결하여 태양광 모듈을 제작하여 사용하고 있으나 이 태양광 모듈 역시 발전량이 적다.In general, solar power generation systems use a solar module by connecting several solar cells because the amount of electricity obtained from a single solar cell is very small. However, this solar module also produces a small amount of power.
따라서 종래에는, 태양전지 여러 개를 직렬로 연결하여 태양전지 모듈(PV Module, Photovoltaic Module)을 구성하고, 상기 태양전지 모듈을 다시 직렬로 연결하여 태양전지 스트링(PV String)을 구성하되, 상기 태양전지 스트링 뒷단에 스트링 옵티마를 연결하여, 상기 태양전지 스트링으로부터 공급되는 전압을 스트링 별로 부스팅 하거나 스트링 별 최대 전력점을 추종함으로써, 태양전지의 낮은 효율 및 불안정한 전력공급을 개선하는 태양광 발전 장치가 개발되고 있다.Therefore, conventionally, several solar cells are connected in series to form a solar cell module (PV Module, Photovoltaic Module), and the solar cell modules are again connected in series to form a solar cell string (PV String). A solar power generation device has been developed that improves the low efficiency and unstable power supply of solar cells by connecting a string optimizer to the rear of the cell string and boosting the voltage supplied from the solar cell string for each string or tracking the maximum power point for each string. It is becoming.
한국 등록특허 제 10-2281878 호는 태양전지 스트링 뒷단에 스트링 옵티마를 연결한 태양광 발전 장치의 예로서, 출력 최적화 스트링 옵티마와 이를 포함하는 태양광 발전 시스템 및 이를 이용한 출력 최적화 태양광 발전 방법이 개시되어 있다.Korean Patent No. 10-2281878 is an example of a solar power generation device in which a string optima is connected to the rear end of a solar cell string, and discloses an output-optimized string optima, a solar power generation system including the same, and an output-optimized solar power generation method using the same. It is done.
상기 종래 발명에 의하면, 태양광 발전 시스템에 포함된 다수의 PV 스트링들 각각의 출력단에 연결되어, 대응된 PV 스트링의 출력전압을 부스팅한 후 인버터로 전달하는 PV 스트링별 전압 부스팅 장치로서, 임의의 PV 스트링에 대한 전압강하 여부를 감지하고, 상기 PV 스트링의 전압을 부스팅하거나 바이패스하여 가장 우수한 성능을 갖는 PV 스트링의 전압과 동일하게 함으로써, PV 스트링들 각각의 최대 전력점을 일치시키고, 다수의 극점이 발생하는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.According to the prior invention, a voltage boosting device for each PV string that is connected to the output terminal of each of a plurality of PV strings included in a solar power generation system, boosts the output voltage of the corresponding PV string and then transmits it to the inverter. Detects whether there is a voltage drop for a PV string, boosts or bypasses the voltage of the PV string to make it equal to the voltage of the PV string with the best performance, thereby matching the maximum power point of each PV string, and matching the maximum power point of each PV string. It has the advantage of preventing extreme points from occurring.
한국 등록특허 제10-2242814호는 균등 전압 출력이 가능한 스트링 옵티마 장치의 예로써, 다른 스트링 옵티마의 출력전압과 맞춰 균등 전압을 출력함으로써 스트링 옵티마의 효율을 극대화시켜 발전효율을 향상시키도록 하는 방법이 개시되어 있다.Korean Patent No. 10-2242814 is an example of a string optimizer device capable of outputting equal voltage. The method is to maximize the efficiency of the string optimizer and improve power generation efficiency by outputting equal voltage in line with the output voltage of other string optimizers. It has been disclosed.
상기 종래 발명에 의하면, 복수의 태양전지 모듈과 복수의 태양전지 스트링으로 이루어지는 태양전지 어레이와 복수의 스트링 옵티마가 구비되는 접속반 및 최대 전력점(MPP)을 자동으로 추적하는 인버터를 포함하는 태양광 발전 시스템에 사용되는 상기 스트링 옵티마로서, 각각의 상기 스트링 옵티마는, 상기 인버터에서 MPPT 제어를 위해 MPP 추종에 따른 추종 전압을 요청하면, 각각의 스트링 옵티마의 출력 전압이, 병렬 연결되는 복수의 스트링 옵티마의 출력전압 중 최대 출력 전압 이상이면 바이패스시키고, 최대 출력 전압 미만이면 출력 전압을 부스팅하여 상기 스트링 옵티마의 최대 출력 전압과 동일한 균등 전압을 출력할 수 있다는 장점이 있다.According to the prior invention, a solar cell array including a plurality of solar cell modules and a plurality of solar cell strings, a connection panel equipped with a plurality of string optima, and an inverter that automatically tracks the maximum power point (MPP) are provided. As the string optima used in a power generation system, when each string optima requests a tracking voltage according to MPP tracking for MPPT control from the inverter, the output voltage of each string optima is connected to a plurality of string optima in parallel. Among the output voltages, if it is higher than the maximum output voltage, it is bypassed, and if it is less than the maximum output voltage, the output voltage is boosted to output an equalized voltage equal to the maximum output voltage of the string optimizer.
한국 등록특허 제10-2412303호는 전류값을 이용하여 스트링 단위로 균등 전압을 추종하는 스트링 옵티마와 이를 적용한 태양광 발전 시스템의 예로써, 다수의 태양 전지 스트링들 각각의 전류값들 중 최대 전류값에 대응한 전압을 균등 전압으로 추종하도록 하는 방법이 개시되어 있다.Korean Patent No. 10-2412303 is an example of a string optimizer that follows equal voltage on a string basis using current values and a solar power generation system to which it is applied, and is the maximum current value among the current values of each of a plurality of solar cell strings. A method for tracking the voltage corresponding to an equal voltage is disclosed.
상기 특허에 의하면, 태양광 발전 시스템의 인버터 단에서 이루어지는 인버터 제어 MPPT 이전에, 태양전지 어레이의 스트링별 전류값을 이용하여 스트링 단위로 균등 전압을 추종하는 스트링 MPPT 제어를 더 수행함으로써, 환경 요소(예컨대, 일출, 일몰, 구름, 빙설 등)에 따른 태양전지의 출력 불균형을 효과적으로 해소하고, 태양 전지의 최대 출력(예컨대, 최대 일사량 상태에서의 출력)을 안정적으로 유지할 수 있도록 하는 장점이 있다.According to the patent, before the inverter control MPPT performed at the inverter stage of the solar power generation system, string MPPT control that follows the equal voltage on a string basis using the current value for each string of the solar cell array is further performed to reduce environmental factors ( For example, it has the advantage of effectively resolving the imbalance in the output of the solar cell due to sunrise, sunset, clouds, ice and snow, etc., and stably maintaining the maximum output of the solar cell (e.g., output under maximum solar radiation).
또한, 본 발명은 태양전지 스트링들 각각에 대응한 스트링 옵티마들이 대응된 태양전지 스트링들 각각의 출력 전류를 상호 공유하고, 그 결과에 의거하여 태양전지 스트링의 출력 전류를 부스팅하거나 바이패스함으로써, 태양전지의 출력 불균형을 효과적으로 해결할 수 있으며, 안정적인 전기 공급이 가능하도록 하는 장점 있다.In addition, the present invention allows string optimizers corresponding to each solar cell string to mutually share the output current of each corresponding solar cell string, and boosts or bypasses the output current of the solar cell string based on the result, thereby It has the advantage of being able to effectively resolve battery output imbalance and enable a stable supply of electricity.
하지만 위에서 언급한 종래 기술들의 경우, 도 1에 도시된 바와 같이 스트링 옵티마의 부스팅을 통한 발전효율의 향상을 위해 부스트 기능을 위한 부스터부와, 부스트 기능을 작동시키지 않을 경우를 위해 병렬 연결된 바이패스부로의 구성이 대표적으로, 태양전지 스트링에서 발생할 수 있는 이상 전류의 감지 및 차단이 고려되지 않음으로써, 이상 전류 발생 시 모듈 및 스트링에서의 차단이 이루어질 수 없고, 발생한 이상 전류로 인해 스트링 옵티마의 효율 저하 및 고장을 넘어 화재 사고로 이어질 수 있는 문제가 있었다.However, in the case of the conventional technologies mentioned above, as shown in FIG. 1, a booster unit for the boost function to improve power generation efficiency through boosting of the string optima and a bypass unit connected in parallel for when the boost function is not operated. Typically, the configuration does not take into account the detection and blocking of abnormal current that may occur in the solar cell string, so when an abnormal current occurs, the module and string cannot be blocked, and the efficiency of the string optima is reduced due to the abnormal current. There were problems that could go beyond breakdowns and lead to fire accidents.
따라서 이상 전류로 인한 화재 사고와 스트링 옵티마의 효율 저하 및 고장을 예방하기 위해서는 이상 전류의 발생을 검출하고 신속하게 차단하는 기능을 갖는 스트링 옵티마의 구성 및 방법이 필요하다.Therefore, in order to prevent fire accidents and loss of efficiency and failure of the string optima due to abnormal current, a configuration and method of the string optima that has the function of detecting and quickly blocking the occurrence of abnormal current is required.
상기 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 각 태양전지 스트링의 뒷단에 설치되어 모듈 및 스트링에 흐르는 이상 전류를 감지하고, 상기 이상 전류의 신속한 차단을 수행함으로써, 스트링 옵티마의 효율 저하와 소손 및 화재 발생을 방지할 수 있는 스트링 옵티마를 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problem, the present invention is installed at the rear of each solar cell string to detect abnormal current flowing in the module and string and quickly block the abnormal current, thereby reducing the efficiency of the string optima and causing burnout and fire. The purpose is to provide a string optimizer that can prevent.
또한, 본 발명은 이상 전류로 인한 스트링 옵티마의 효율 저하 및 소손을 방지함으로써, 스트링 옵티마의 오동작이 발생하지 않도록 하고, 이로 인한 고장 발생을 예방할 수 있는 스트링 옵티마를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the purpose of the present invention is to prevent malfunction of the string optima and prevent malfunctions from occurring by preventing a decrease in efficiency and burnout of the string optima due to abnormal current.
또한, 본 발명은 이상 전류의 발생 시, 스트링 별로 차단을 수행하여 짧은 시간 안에 문제가 되는 장소를 확인 및 복구하여 발전효율의 저하를 방지할 수 있는 스트링 옵티마 및 그 방법의 제공을 목적으로 한다.In addition, the purpose of the present invention is to provide a string optimizer and method that can prevent a decrease in power generation efficiency by performing blocking for each string when an abnormal current occurs, identifying and restoring the problematic location within a short period of time.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 태양전지 모듈로 구성된 복수의 태양전지 스트링 별로 대응된 복수의 스트링 옵티마와 전기적으로 연결된 인버터와 모니터링 시스템을 포함하며, 스트링 옵티마의 센서부가 태양전지 스트링으로부터 입력되는 전류/전압을 측정하고, 제어부가 이상 전류의 발생을 판별하여, 제어부가 이상 전류의 발생이 없다고 판단한 경우, 옵티마이징부를 동작시켜 입력전압을 부스팅 또는 바이패스 하여 인버터로 전류를 출력하도록 하고,In order to achieve the above object, an embodiment of the present invention includes an inverter and a monitoring system electrically connected to a plurality of string optima corresponding to each solar cell string composed of solar cell modules, and the sensor unit of the string optima The current/voltage input from the solar cell string is measured, and the control unit determines whether an abnormal current has occurred. If the control unit determines that there is no abnormal current, the optimizing unit operates to boost or bypass the input voltage and send the current to the inverter. Let it print,
제어부의 판단 결과, 이상 전류가 판별될 경우, 옵티마이징부의 동작을 정지시키고, 제1, 제2 차단부(15-1, 15-2)를 동작시키며, 이상 전류의 발생을 알린다.If an abnormal current is determined as a result of the control unit's judgment, the operation of the optimizing unit is stopped, the first and second blocking units 15-1 and 15-2 are operated, and the occurrence of the abnormal current is notified.
상기 스트링 옵티마는 각 태양전지 스트링으로부터 입력되는 전류와 전압을 실시간 측정하는 센서부; 센서부로 부터의 이상 전류의 검출을 위해 이상 전류를 판단하여, 제1, 제2 차단부(15-1, 15-2) 및 옵티마이징부의 동작을 제어하는 제어부; 제어부와 연결되어 시스템 내/외부와의 통신을 위한 통신부; 스트링 옵티마로부터 입력되는 입력전압의 부스팅을 위한 옵티마이징부; 제어부의 제어를 받아, 이상 전류의 발생 시 스트링 옵티마의 입력측과 출력측의 차단을 위한 제1, 제2 차단부(15-1, 15-2)를 포함한다.The String Optima includes a sensor unit that measures current and voltage input from each solar cell string in real time; A control unit that determines the abnormal current to detect the abnormal current from the sensor unit and controls the operation of the first and second blocking units (15-1, 15-2) and the optimizing unit; A communication unit connected to the control unit for communication inside/outside the system; An optimizing unit for boosting the input voltage input from the string optimizer; Under the control of the control unit, it includes first and second blocking units 15-1 and 15-2 for blocking the input side and output side of the string optima when an abnormal current occurs.
상기 옵티마이징부는 전압의 측정값에 따라 전압의 부스팅을 위한 부스팅 회로; 바이패스를 위한 바이패스 회로를 포함하며, 상기 옵티마이징부는 제어부의 동작 제어를 받는다.The optimizing unit includes a boosting circuit for boosting the voltage according to the measured voltage value; It includes a bypass circuit for bypass, and the optimizing unit receives operation control from the control unit.
본 발명은 센서부가 태양전지 스트링으로부터 입력되는 전류/전압을 실시간 측정하는 단계; 제어부가 이상 전류의 발생을 판별하는 단계; 제어부가 이상 전류의 발생이 없다고 판단한 경우, 옵티마이징부를 동작시켜 입력전압을 부스팅 또는 바이패스 하여 인버터로 전류를 출력하도록 하는 단계(S105, S107); 만일, 제어부의 판단 결과, 이상 전류가 확인될 경우, 옵티마이징부의 동작을 정지시키는 단계; 제1, 제2 차단부(15-1, 15-2)를 동작시키는 단계; 이상 전류의 발생을 알리는 단계;를 포함한다.The present invention includes the steps of a sensor unit measuring current/voltage input from a solar cell string in real time; A control unit determining the occurrence of an abnormal current; When the control unit determines that there is no abnormal current, operating the optimizing unit to boost or bypass the input voltage to output current to the inverter (S105, S107); If, as a result of the control unit's judgment, an abnormal current is confirmed, stopping the operation of the optimizing unit; Operating the first and second blocking units (15-1, 15-2); It includes a step of notifying the occurrence of an abnormal current.
상기 제어부가 이상 전류의 발생을 판별하는 단계는, 이상 전류 판별을 위해, 태양전지 스트링의 단락전류를 초과하는 이상 전류의 발생 여부를 판단하기 위한 이상 전류 판단계수는 태양전지 스트링으로부터 입력되어 센서부를 통해 측정된 입력 전류와 태양전지 스트링의 단락전류로부터 아래 수학식 1을 통하여 이루어진다.In the step of the control unit determining the occurrence of an abnormal current, the abnormal current determination coefficient for determining whether an abnormal current exceeding the short-circuit current of the solar cell string has occurred is input from the solar cell string and is input from the sensor unit. It is done through Equation 1 below from the input current measured through the short circuit current of the solar cell string.
상기 이상 전류 판단계수 값이 0보다 작으면 태양전지 스트링의 단락전류보다 작은 입력 전류가 발생한 것으로, 이상 전류가 발생하지 않은 것으로 판단하여 옵티마이징부를 동작시키는 단계;If the abnormal current determination coefficient value is less than 0, determining that an input current smaller than the short-circuit current of the solar cell string has occurred and that no abnormal current has occurred, and operating an optimizing unit;
제어부의 판단결과, 이상 전류 판단계수 값이 0보다 크거나 같으면, 태양전지 스트링의 단락전류보다 크거나 동일한 입력 전류가 발생한 것으로, 제어부가 비정상적인 이상 전류가 발생할 가능성이 있다고 판단하여 통신부를 통해 모니터링 시스템에 경고 알림을 발생하는 단계; 이상 전류가 발생한 시점부터 설정한 기준 수량 만큼의 전류 측정값을 수집 및 그 평균값을 계산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이상 전류 시 태양전지의 스트링 별로 차단하는 기능을 갖는다.As a result of the control unit's judgment, if the abnormal current judgment coefficient value is greater than or equal to 0, an input current greater than or equal to the short-circuit current of the solar cell string has occurred. The control unit determines that there is a possibility of abnormal abnormal current occurring and monitors the system through the communication unit. Raising a warning notification on; It has a function of blocking each string of solar cells in the event of an abnormal current, comprising the step of collecting current measurement values as much as a set standard quantity from the time an abnormal current occurs and calculating the average value.
상기 입력 전류의 평균값을 비교하는 단계는, 입력 전류의 평균값 산출로 이상 전류의 지속 여부를 확인하여 비정상적인 이상 전류의 발생을 판단하는 것으로, 이상 전류가 발생한 시점부터 설정한 기준 수량만큼의 전류 측정값을 수집 및 그 평균값과 태양전지 스트링의 단락 전류로부터 아래 수학식 2를 통해 얻은 비교 판단 계수로 판단된다.The step of comparing the average value of the input current is to determine the occurrence of an abnormal current by checking whether the abnormal current continues by calculating the average value of the input current. The current measurement value is equal to the standard quantity set from the time the abnormal current occurred. is collected and determined as a comparative judgment coefficient obtained from Equation 2 below from the average value and the short-circuit current of the solar cell string.
상기 비교 판단 계수가 0보다 크면, 발생하였던 이상 전류가 소거되어 태양전지 스트링의 단락 전류 보다 작은 입력 전류가 유지되는 것으로, 비정상적인 이상 전류가 발생하지 않았다고 판단하여 옵티마이징부를 동작시키는 단계;If the comparison judgment coefficient is greater than 0, the generated abnormal current is canceled and an input current smaller than the short-circuit current of the solar cell string is maintained, determining that no abnormal current has occurred and operating the optimizing unit;
제어부의 판단결과, 비교 판단 계수가 0보다 작거나 같으면, 단락 전류 보다 크거나 같은 입력 전류가 소거 없이 지속되는 것으로, 비정상적인 이상전류가 발생했다고 판단하여 옵티마이징부의 동작을 정지시키는 단계; 제1, 제2 차단부를 동작시켜 부하측을 개방하는 단계; 제어부가 통신부를 통해 이상 전류 발생을 알리는 단계;를 포함한다.As a result of the control unit's determination, if the comparison judgment coefficient is less than or equal to 0, the input current greater than or equal to the short-circuit current continues without erasure, determining that an abnormal current has occurred and stopping the operation of the optimizing unit; Opening the load side by operating the first and second blocking units; It includes a step where the control unit notifies the occurrence of an abnormal current through the communication unit.
상기 옵티마이징부를 동작시켜 입력전압을 부스팅 또는 바이패스 하여 인버터로 전류를 출력하도록 하는 단계에서 옵티마이징부의 동작은, 상기 스트링 옵티마로부터의 입력 전압과 미리 설정되어있는 기준 전압을 비교하여하여 옵티마이징부로 입력되는 입력전압이 더 낮으면 부스팅 회로를 작동시키는 단계; 제어부가 측정된 입력전압과 미리 설정되어있는 기준 전압의 비교를 통해 부스팅 비율을 결정하는 단계; 옵티마이징부의 부스팅 회로를 통해 상기 부스팅 비율로 입력 전압을 부스팅하여 인버터로 전달하는 단계(S307, S107); 제어부의 판단결과, 상기 입력 전압과 미리 설정되어있는 기준 전압의 차이가 없거나 입력 전압이 더 클 경우, 바이패스 회로를 작동시키고, 입력전압은 옵티마이징부의 바이패스회로를 통해 바이패스되어 인버터로 전달되는 단계(S304, S107);를 포함한다.In the step of operating the optimizing unit to output current to the inverter by boosting or bypassing the input voltage, the operation of the optimizing unit compares the input voltage from the string optimizer with a preset reference voltage to determine the input voltage to the optimizing unit. activating the boosting circuit when the voltage is lower; A control unit determining a boosting ratio by comparing the measured input voltage with a preset reference voltage; Boosting the input voltage at the boosting ratio through the boosting circuit of the optimizing unit and transmitting it to the inverter (S307, S107); As a result of the control unit's judgment, if there is no difference between the input voltage and the preset reference voltage or the input voltage is larger, the bypass circuit is operated, and the input voltage is bypassed through the bypass circuit of the optimizing unit and transmitted to the inverter. Includes steps (S304, S107).
본 발명의 일 실시예에 따라 상기와 같이 본 발명에서 제공하는 스트링 옵티마는 태양전지의 스트링 별로 이상전류의 발생을 감지하고 차단하는 것으로, 태양전지 모듈과 복수의 모듈이 결합된 스트링에 흐르는 이상전류를 감지하고, 그 값을 측정하고 비정상적인 이상전류를 판단하여 단계별 제어를 수행함으로써, 스트링 옵티마의 효율 저하와 소손 및 화재 발생을 방지할 수 있는 장점이 있다. According to an embodiment of the present invention, the string optima provided by the present invention as described above detects and blocks the occurrence of abnormal current for each string of solar cells, and detects the abnormal current flowing in the string where the solar cell module and a plurality of modules are combined. By detecting the value, measuring the value, determining abnormal current, and performing step-by-step control, there is an advantage in preventing string optimization from being reduced in efficiency, burning out, and causing fire.
또한, 본 발명은 이상전류로 인한 스트링 옵티마의 효율 저하 및 소손을 방지함으로써, 스트링 옵티마의 오동작이 발생하지 않도록 하고, 이로 인한 고장 발생을 예방할 수 있는 장점이 있다.In addition, the present invention has the advantage of preventing malfunction of the string optima and preventing breakdowns due to this by preventing a decrease in efficiency and burnout of the string optima due to abnormal current.
또한, 본 발명은 결합된 태양전지의 스트링 별로 이상전류 감지 및 차단을 함으로써, 짧은 시간 안에 이상전류가 발생한 지점을 확인 및 복구하여 발전효율의 저하를 방지할 수 있는 장점이 있다.In addition, the present invention has the advantage of detecting and blocking abnormal current for each string of solar cells combined, thereby preventing a decrease in power generation efficiency by identifying and restoring the point where the abnormal current occurred within a short period of time.
다만, 본원에서 얻을 수 있는 효과는 상기된 바와 같은 효과들로 한정되지 않으며, 또 다른 효과들이 존재할 수 있다.However, the effects that can be obtained herein are not limited to the effects described above, and other effects may exist.
도 1은 종래의 스트링 옵티마가 적용된 태양광 발전 시스템 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이상전류 차단부를 포함한 스트링 옵티마가 적용된 태양광 발전 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이상전류 차단부를 포함한 스트링 옵티마 옵티마이징부의 시스템 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이상전류 차단부를 포함한 스트링 옵티마의 동작 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이상전류 차단부를 포함한 스트링 옵티마의 이상전류 판별 동작 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이상전류 차단부를 포함한 스트링 옵티마 옵티마이징부의 동작 흐름도이다.Figure 1 is a diagram showing the configuration of a solar power generation system using a conventional string optima.
Figure 2 is a configuration diagram of a solar power generation system to which a string optima including an abnormal current blocking unit is applied according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a system configuration diagram of a string optimizer optimizing unit including an abnormal current blocking unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a flowchart of the operation of String Optima including an abnormal current blocking unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a flowchart of an abnormal current determination operation of a String Optima including an abnormal current blocking unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a flowchart of the operation of the string optimizer optimizing unit including the abnormal current blocking unit according to an embodiment of the present invention.
상기한 바와 같은 본 발명을 첨부된 도면들과 실시 예들을 통해 상세히 설명하도록 한다.The present invention as described above will be described in detail through the attached drawings and examples.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.It should be noted that the technical terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. In addition, the technical terms used in the present invention, unless specifically defined in a different sense in the present invention, should be interpreted as meanings generally understood by those skilled in the art in the technical field to which the present invention pertains, and are not overly comprehensive. It should not be interpreted in a literal or excessively reduced sense. Additionally, if the technical term used in the present invention is an incorrect technical term that does not accurately express the idea of the present invention, it should be replaced with a technical term that can be correctly understood by a person skilled in the art. In addition, general terms used in the present invention should be interpreted according to the definition in the dictionary or according to the context, and should not be interpreted in an excessively reduced sense.
또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.Additionally, as used in the present invention, singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present invention, terms such as “consists of” or “comprises” should not be construed as necessarily including all of the various components or steps described in the invention, and some of the components or steps are included. It may not be possible, or it should be interpreted as including additional components or steps.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. However, identical or similar components will be assigned the same reference numbers regardless of the reference numerals, and duplicate descriptions thereof will be omitted.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.Additionally, when describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, it should be noted that the attached drawings are only intended to facilitate easy understanding of the spirit of the present invention, and should not be construed as limiting the spirit of the present invention by the attached drawings.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 태양전지모듈(2)로 구성된 복수의 태양전지 스트링(1) 별로 대응된 복수의 스트링 옵티마(10)와 전기적으로 연결된 인버터(30)와 모니터링 시스템(40) 등을 포함한다.As shown in FIG. 2, the present invention includes an inverter 30 and a monitoring system 40 electrically connected to a plurality of string optima 10 corresponding to each solar cell string 1 composed of solar cell modules 2. ), etc.
상기 스트링 옵티마(10)는 센서부(11); 제어부(12); 통신부(13); 옵티마이징부(14); 제1, 제2 차단부(15-1, 15-2)를 포함한다.The string optima (10) includes a sensor unit (11); Control unit 12; Department of Communications (13); Optimizing unit (14); It includes first and second blocking units 15-1 and 15-2.
센서부(11)는 각 태양전지 스트링(1)으로부터 입력되는 전류와 전압을 실시간 측정하는 복수개의 센서를 포함한다.The sensor unit 11 includes a plurality of sensors that measure the current and voltage input from each solar cell string 1 in real time.
제어부(12)는 센서부(11)로 부터의 이상 전류의 검출을 위해 이상 전류를 판단하여, 제1, 제2 차단부(15-1, 15-2) 및 옵티마이징부(14)의 동작을 제어한다. The control unit 12 determines the abnormal current to detect the abnormal current from the sensor unit 11 and controls the operations of the first and second blocking units 15-1 and 15-2 and the optimizing unit 14. Control.
통신부(13)는 제어부(12)와 연결되어 시스템 내/외부와의 통신을 위한 장치이다.The communication unit 13 is connected to the control unit 12 and is a device for communication inside/outside the system.
예를 들어, 스트링 옵티마(10)와 모니터링 시스템(40) 간의 통신을 담당한다.For example, it is responsible for communication between the string optima (10) and the monitoring system (40).
옵티마이징부(14)는 스트링 옵티마(10)의 입력측으로부터 전압을 입력 받아 입력 전압의 부스팅을 위한 장치이다.The optimizing unit 14 is a device that receives voltage from the input side of the string optimizer 10 and performs boosting of the input voltage.
이에 대한 자세한 설명은 아래 수학식 1, 2에 나타나 있다.A detailed explanation of this is shown in Equations 1 and 2 below.
제1, 제2 차단부(15-1, 15-2)는 제어부(12)의 제어를 받아, 이상 전류의 발생 시 스트링 옵티마(10)의 입력측과 출력측의 차단을 위한 장치이다.The first and second blocking units 15-1 and 15-2 are controlled by the control unit 12 and are devices for blocking the input side and output side of the string optimizer 10 when an abnormal current occurs.
특히, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 옵티마이징부(14)는 스트링 옵티마(10) 입력측의 입력 전압의 부스팅 및 바이패스를 위한 장치로, 부스팅 회로(14-1); 바이패스 회로(14-2) 등을 포함한다.In particular, as shown in FIG. 3, the optimizing unit 14 is a device for boosting and bypassing the input voltage on the input side of the string optimizer 10, and includes a boosting circuit 14-1; It includes a bypass circuit (14-2), etc.
따라서 본 발명에서 제공하는 스트링 옵티마는 태양전지의 스트링 별로 이상전류 발생을 감지하고 차단하는 것으로, 태양전지 모듈과 복수의 모듈이 결합된 스트링에 흐르는 이상전류를 감지하고, 그 값을 측정하고 비정상적인 이상전류를 판단하여 단계별 제어를 수행함으로써, 스트링 옵티마의 효율 저하와 소손 및 화재 발생을 방지할 수 있는 장점이 있다.Therefore, the String Optima provided by the present invention detects and blocks the occurrence of abnormal current for each string of solar cells. It detects the abnormal current flowing in the string where the solar cell module and multiple modules are combined, measures the value, and detects the abnormal current. By determining the current and performing step-by-step control, there is an advantage in preventing string optimization from decreasing in efficiency, burning out, and causing fire.
이하 도 4 내지 도 6을 참고하여 이상 전류 시 태양전지의 스트링 별로 차단하는 기능을 갖는 스트링 옵티마 장치를 이용한 차단 방법에 대하여 자세히 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 4 to 6, a blocking method using a string optima device, which has a function of blocking each string of solar cells in the event of an abnormal current, will be described in detail.
먼저, 센서부(11)가 태양전지 스트링(1)으로부터 입력되는 전류와 전압을 측정한다(S101).First, the sensor unit 11 measures the current and voltage input from the solar cell string 1 (S101).
그리고, 제어부(12)가 이상 전류의 발생을 판별한다(S102)Then, the control unit 12 determines the occurrence of abnormal current (S102)
또한, 제어부(12)가 이상 전류의 발생이 없다고 판단한 경우, 옵티마이징부(14)를 동작시켜 입력 전압을 부스팅 또는 바이패스하여 인버터(30)로 출력하도록 한다(S105, S107).Additionally, when the control unit 12 determines that no abnormal current has occurred, the optimizing unit 14 is operated to boost or bypass the input voltage and output it to the inverter 30 (S105, S107).
계속하여 제어부(12)의 판단 결과, 이상 전류가 확인(판별)될 경우, 옵티마이징부(14)의 동작을 정지(S103), 제1, 제2 차단부(15-1, 15-2)를 동작시키고(S104), 이상 전류의 발생을 알린다(S106).As a result of the determination of the control unit 12, if an abnormal current is confirmed (determined), the operation of the optimizing unit 14 is stopped (S103) and the first and second blocking units 15-1 and 15-2 are stopped. It operates (S104) and the occurrence of abnormal current is notified (S106).
또한, 상기 이상 전류 발생의 판별(S102)은, 태양전지 스트링(1)의 단락전류를 초과하는 이상 전류의 발생 여부를 판단하기 위한 이상 전류 판단계수(τ)를 통하여 이루어지며, 이상 전류 판단계수(τ)는 태양전지 스트링(1)에서 입력되는 입력 전류(IIN)와 태양전지 스트링(1)의 단락전류(ISC)로부터 아래 수학식 1을 통하여 이루어진다(S202).In addition, the determination of abnormal current occurrence (S102) is made through the abnormal current determination coefficient (τ) to determine whether an abnormal current exceeding the short-circuit current of the solar cell string 1 has occurred, and the abnormal current determination coefficient (τ) is obtained from the input current (I IN ) input from the solar cell string (1) and the short-circuit current (I SC ) of the solar cell string (1) through Equation 1 below (S202).
한편, 제어부(12)의 판단 결과, 이상 전류 판단계수(τ) 값이 0보다 작으면(S202) 태양전지 스트링(1)의 단락전류(ISC)보다 작은 입력 전류(IIN)가 발생한 것으로, 이상 전류가 발생하지 않은 것으로 판단하여 옵티마이징부(14)를 동작시킨다(S105).Meanwhile, as a result of the judgment of the control unit 12, if the abnormal current determination coefficient (τ) value is less than 0 (S202), an input current (I IN ) smaller than the short-circuit current (I SC ) of the solar cell string (1) has occurred. , it is determined that no abnormal current has occurred and the optimizing unit 14 is operated (S105).
제어부(12)의 판단결과, 이상 전류 판단계수(τ) 값이 0보다 크거나 같으면, 태양전지 스트링(1)의 단락전류(ISC)보다 크거나 동일한 입력 전류(IIN)가 발생한 것으로, 제어부(12)가 비정상적인 이상 전류가 발생할 가능성이 있다고 판단하여 통신부(13)를 통해 모니터링 시스템(40)에 경고 알림을 발생하고(S203), 이상 전류가 발생한 시점부터 설정한 기준 수량(x)만큼의 전류 측정값을 수집 및 그 평균값(IAV)을 계산한다(S204).As a result of the determination of the control unit 12, if the value of the abnormal current determination coefficient (τ) is greater than or equal to 0, an input current (I IN ) greater than or equal to the short-circuit current (I SC ) of the solar cell string (1) has occurred, The control unit 12 determines that there is a possibility that an abnormal current may occur and generates a warning notification to the monitoring system 40 through the communication unit 13 (S203), and a standard quantity (x) set from the time the abnormal current occurs. Collect the current measurement values and calculate the average value (I AV ) (S204).
또한, 본 발명의 입력 전류 평균값을 비교하는 단계는, 입력 전류의 평균값(IAV) 산출로 이상 전류의 지속 여부를 확인하여 비정상적인 이상 전류의 발생을 판단하는 것으로, 이상 전류가 발생한 시점부터 설정한 기준 수량(x)만큼의 전류 측정값을 수집 및 그 평균값(IAV)과 태양전지 스트링(1)의 단락 전류(ISC)로부터 아래 수학식 2를 통해 얻은 비교 판단 계수(λ)로 판단된다(S205).In addition, the step of comparing the average input current value of the present invention determines the occurrence of an abnormal current by checking whether the abnormal current continues by calculating the average value of the input current (I AV ), and determines the occurrence of an abnormal current. It is determined by collecting current measurement values as much as the standard quantity (x) and comparing the average value (I AV ) and the short-circuit current (I SC ) of the solar cell string (1) with the comparison judgment coefficient (λ) obtained through Equation 2 below. (S205).
계속하여, 제어부(12)의 판단결과, 비교 판단 계수(λ)가 0보다 크면, 발생하였던 이상 전류가 일시적이거나 소거되어 태양전지 스트링(1)의 단락 전류(ISC) 보다 작은 입력 전류가 유지되는 것으로, 비정상적인 이상 전류가 발생하지 않았다고 판단하여 옵티마이징부(14)를 동작시킨다(S105).Subsequently, as a result of the judgment of the control unit 12, if the comparison judgment coefficient (λ) is greater than 0, the generated abnormal current is temporarily or erased, and an input current smaller than the short-circuit current (I SC ) of the solar cell string (1) is maintained. Therefore, it is determined that no abnormal current has occurred and the optimizing unit 14 is operated (S105).
제어부(12)의 판단결과, 비교 판단 계수(λ)가 0보다 작거나 같으면, 단락 전류(ISC) 보다 크거나 같은 입력 전류가 소거 없이 지속되는 것으로, 비정상적인 이상전류가 발생했다고 판단하여 옵티마이징부(14)의 동작을 정지시키고(S103), 제1, 제2 차단부를 동작시켜 부하측을 개방하고(S104), 제어부(12)가 통신부(13)를 통해 이상 전류 발생을 알린다(S106).As a result of the judgment of the control unit 12, if the comparison judgment coefficient (λ) is less than or equal to 0, the input current greater than or equal to the short-circuit current (I SC ) continues without erasure, and the optimizing unit determines that an abnormal current has occurred. The operation of (14) is stopped (S103), the first and second cutoff units are operated to open the load side (S104), and the control unit 12 notifies the occurrence of abnormal current through the communication unit 13 (S106).
특히, 입력 전류 평균값을 얻기 위해 수집되는 전류 측정값의 수량(x)은 상기 스트링 옵티마 센서부의 전류/전압 측정 주기에 따라 달라질 수 있다.In particular, the quantity (x) of current measurement values collected to obtain the average input current value may vary depending on the current/voltage measurement cycle of the string optima sensor unit.
또한, 옵티마이징부(14)의 동작(S105)은, 상기 스트링옵티마로 입력되는 입력 전압(PVIN)과 미리 설정되어있는 기준 전압을 비교하여(S302) 옵티마이징부(14)로 입력되는 입력전압(PVIN)이 더 낮으면 제어부(12)를 통해 부스팅 회로(14-1)를 작동킨다(S305).In addition, the operation of the optimizing unit 14 (S105) compares the input voltage (PV IN) input to the string optimizer with a preset reference voltage (S302) to determine the input voltage (PV IN ) input to the optimizing unit 14. If PV IN ) is lower, the boosting circuit 14-1 is operated through the control unit 12 (S305).
그리고, 제어부(12)가 측정된 입력전압(PVIN)과 미리 설정되어있는 기준 전압을 통해 부스팅 비율을 결정하는 단계(S306); 옵티마이징부(14)의 부스팅 회로(14-1)를 통해 상기 부스팅 비율로 입력 전압(PVIN)을 부스팅하여 인버터로 전달한다(S307, S107).Then, the control unit 12 determines the boosting ratio through the measured input voltage (PV IN ) and a preset reference voltage (S306); The input voltage (PV IN ) is boosted at the boosting ratio through the boosting circuit 14-1 of the optimizing unit 14 and transmitted to the inverter (S307, S107).
특히, 미리 설정되는 기준 전압은 인버터의 정격전압일 수 있다.In particular, the preset reference voltage may be the rated voltage of the inverter.
제어부(12)의 판단결과, 상기 입력 전압(PVIN)과 미리 설정되어있는 기준 전압의 차이가 없거나 입력 전압(PVIN)이 더 클 경우, 바이패스 회로(14-2)가 작동되고(S303), 입력전압(PVIN)은 옵티마이징부(14)의 바이패스회로(14-2)를 통해 바이패스되어 인버터(30)로 전달된다(S304, S107).
상기 부스팅 비율을 결정하는 단계(S306)에서 입력 전압(PVIN)이 미리 설정되어있는 기준 전압보다 3% 미만으로 작은 경우에는 1단계로, 3% 이상 5% 미만인 경우 2단계로, 5% 이상 7% 미만인 경우 3단계로, 7% 이상 10% 미만인 경우 4단계로, 10% 이상인 경우 5단계로 하여 단계별로 운영할 수 있다.
상기 1단계에서 5단계는 아래 수학식 3을 통하여 얻어진 비율만큼 전압을 부스팅시킨다.As a result of the determination of the control unit 12, if there is no difference between the input voltage (PV IN ) and the preset reference voltage or the input voltage (PV IN ) is larger, the bypass circuit (14-2) is activated (S303) ), the input voltage (PV IN ) is bypassed through the bypass circuit 14-2 of the optimizing unit 14 and transmitted to the inverter 30 (S304, S107).
In the step of determining the boosting ratio (S306), if the input voltage (PV IN ) is less than 3% less than the preset reference voltage, go to step 1, if it is 3% or more and less than 5%, go to step 2, and if it is 5% or more. It can be operated in stages: if it is less than 7%, it is level 3, if it is between 7% and less than 10%, it is level 4, and if it is over 10%, it is level 5.
Steps 1 to 5 above boost the voltage by the ratio obtained through Equation 3 below.
[수학식 3]
부스팅 비율을 결정하는 단계의 계산식(%) = {(기준전압-입력전압)/기준전압} × 100
따라서 본 발명은 이상전류로 인한 스트링 옵티마의 효율 저하 및 소손을 방지함으로써, 스트링 옵티마의 오동작이 발생하지 않도록 하고, 이로 인한 고장 발생을 예방할 수 있는 장점이 있다. [Equation 3]
Calculation formula for determining the boosting ratio (%) = {(reference voltage-input voltage)/reference voltage} × 100
Accordingly, the present invention has the advantage of preventing malfunction of the string optima and preventing breakdowns due to this by preventing a decrease in efficiency and burnout of the string optima due to abnormal current.
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또한, 본 발명은 결합된 태양전지의 스트링 별로 이상전류 감지 및 차단을 함으로써, 짧은 시간 안에 이상전류가 발생한 지점을 확인 및 복구하여 발전효율의 저하를 방지할 수 있는 장점이 있다.In addition, the present invention has the advantage of detecting and blocking abnormal current for each string of solar cells combined, thereby preventing a decrease in power generation efficiency by identifying and restoring the point where the abnormal current occurred within a short period of time.
1 : 태양전지 스트링
2 : 태양전지 모듈
10 : 스트링 옵티마
11 : 센서부
12 : 제어부
13 : 통신부
14 : 옵티마이징부
14-1 : 부스팅 회로
14-2 : 바이패스 회로
15-1 : 제1 차단부
15-2 : 제2 차단부
20 : 접속반
30 : 인버터
40 : 모니터링 시스템1: Solar cell string
2: Solar cell module
10: String Optima
11: sensor unit
12: control unit
13: Department of Communications
14: Optimizing section
14-1: Boosting circuit
14-2: Bypass circuit
15-1: first blocking unit
15-2: Second blocking unit
20: Connection board
30: inverter
40: monitoring system
Claims (9)
스트링 옵티마(10)의 센서부(11)가 태양전지 스트링(1)으로부터 입력되는 전류/전압을 측정하고, 제어부(12)가 이상 전류의 발생을 판별하여, 제어부(12)가 이상 전류의 발생이 없다고 판단한 경우, 옵티마이징부(14)를 동작시켜 입력전압을 부스팅 또는 바이패스 하여 인버터(30)로 전류를 출력하도록 하고,
제어부(12)의 판단 결과, 이상 전류가 판별될 경우, 옵티마이징부의 동작을 정지하며, 제1, 제2 차단부(15-1, 15-2)를 동작시키고, 이상 전류의 발생을 알리며,
상기 옵티마이징부(14)는 전압의 측정값에 따라 전압의 부스팅을 위한 부스팅 회로(14-1); 바이패스를 위한 바이패스 회로(14-2)를 포함하며,
상기 부스팅 회로(14-1)에서 부스팅 비율의 결정은 입력 전압(PVIN)이 미리 설정되어있는 기준 전압보다 3% 미만으로 작은 경우에는 1단계로, 3% 이상 5% 미만인 경우 2단계로, 5% 이상 7% 미만인 경우 3단계로, 7% 이상 10% 미만인 경우 4단계로, 10% 이상인 경우 5단계로 하여 단계별로 운영하고,
상기 1단계에서 5단계는 아래 수학식 3을 통하여 얻어진 비율만큼 전압을 부스팅시키는 것을 특징으로 하는 이상 전류 시 태양전지의 스트링 별로 차단하는 기능을 갖는 스트링 옵티마 장치.
[수학식 3]
부스팅 비율을 결정하는 단계의 계산식(%) = {(기준전압-입력전압)/기준전압} × 100It includes an inverter (30) and a monitoring system (40) electrically connected to a plurality of string optima (10) corresponding to each solar cell string (1) composed of solar cell modules (2),
The sensor unit 11 of the string optimizer 10 measures the current/voltage input from the solar cell string 1, and the control unit 12 determines the occurrence of an abnormal current, and the control unit 12 detects the occurrence of the abnormal current. If it is determined that there is no voltage, the optimizing unit 14 is operated to boost or bypass the input voltage to output current to the inverter 30,
If an abnormal current is determined as a result of the judgment of the control unit 12, the operation of the optimizing unit is stopped, the first and second blocking units 15-1 and 15-2 are operated, and the occurrence of the abnormal current is notified,
The optimizing unit 14 includes a boosting circuit 14-1 for boosting the voltage according to the measured voltage value; Includes a bypass circuit (14-2) for bypass,
In the boosting circuit 14-1, the boosting ratio is determined in step 1 when the input voltage (PV IN ) is less than 3% than the preset reference voltage, and in step 2 when it is 3% to 5%. If it is 5% or more but less than 7%, it will be operated in stages, with level 3, if it is 7% or more and less than 10%, it will be level 4, and if it is 10% or more, it will be level 5.
Steps 1 to 5 are a string optima device that has a function of blocking each string of solar cells in the event of an abnormal current, characterized in that the voltage is boosted by a ratio obtained through Equation 3 below.
[Equation 3]
Calculation formula for determining the boosting ratio (%) = {(reference voltage-input voltage)/reference voltage} × 100
상기 스트링 옵티마(10)는 각 태양전지 스트링(1)으로부터 입력되는 전류를 실시간 측정하는 센서부(11); 센서부(11)로 부터의 이상 전류의 검출을 위해 이상 전류를 판단하여, 제1, 제2 차단부(15-1, 15-2) 및 옵티마이징부(14)의 동작을 제어하는 제어부(12); 제어부(12)와 연결되어 시스템 내/외부와의 통신을 위한 통신부(13); 스트링 옵티마(10)로부터의 입력전압의 부스팅을 위한 옵티마이징부(14); 제어부(12)의 제어를 받아, 이상 전류의 발생 시 스트링 옵티마(10)의 입력측과 출력측의 차단을 위한 제1, 제2 차단부(15-1, 15-2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이상 전류 시 태양전지의 스트링 별로 차단하는 기능을 갖는 스트링 옵티마 장치.In claim 1,
The string optima (10) includes a sensor unit (11) that measures current input from each solar cell string (1) in real time; To detect abnormal current from the sensor unit 11, a control unit 12 determines the abnormal current and controls the operation of the first and second blocking units 15-1 and 15-2 and the optimizing unit 14. ); A communication unit 13 connected to the control unit 12 for communication with the inside/outside of the system; An optimizing unit 14 for boosting the input voltage from the string optimizer 10; Under the control of the control unit 12, it is characterized in that it includes first and second blocking units 15-1 and 15-2 for blocking the input side and output side of the string optimizer 10 when an abnormal current occurs. String Optima device that has the function of blocking each string of solar cells in case of abnormal current.
만일, 제어부(12)의 판단 결과, 이상 전류가 확인(판별)될 경우, 옵티마이징부(14)의 동작을 정지시키는 단계(S103); 제1, 제2 차단부(15-1, 15-2)를 동작시키는 단계(S104); 이상 전류의 발생을 알리는 단계(S106);를 포함하며,
상기 옵티마이징부(14)를 동작시켜 입력전압을 부스팅 또는 바이패스 하여 인버터(30)로 전류를 출력하도록 하는 단계(S107)에서 옵티마이징부(14)의 동작(S105)은, 스트링 옵티마로부터의 입력 전압(PVIN)과 미리 설정되어있는 기준 전압을 비교하여(S302)하여 옵티마이징부로 입력되는 입력전압(PVIN)이 더 낮으면 부스팅 회로(14-1)를 작동시키는 단계(S305); 제어부가(12) 측정된 입력전압(PVIN)과 미리 설정되어있는 기준 전압의 비교를 통해 부스팅 비율을 결정하는 단계(S306); 옵티마이징부(14)의 부스팅 회로(14-1)를 통해 상기 부스팅 비율로 입력 전압(PVIN)을 부스팅하여 인버터로 전달하는 단계(S307, S107);
제어부(12)의 판단결과, 상기 입력 전압(PVIN)과 미리 설정되어있는 기준 전압의 차이가 없거나 입력 전압(PVIN)이 더 클 경우, 바이패스 회로(14-2)를 작동시키고(S303), 입력전압(PVIN)은 옵티마이징부(14)의 바이패스회로(14-2)를 통해 바이패스되어 인버터(30)로 전달되는 단계(S304, S107);를 포함하며,
상기 부스팅 비율을 결정하는 단계(S306)에서 입력 전압(PVIN)이 미리 설정되어있는 기준 전압보다 3% 미만으로 작은 경우에는 1단계로, 3% 이상 5% 미만인 경우 2단계로, 5% 이상 7% 미만인 경우 3단계로, 7% 이상 10% 미만인 경우 4단계로, 10% 이상인 경우 5단계로 하여 단계별로 운영하고,
상기 1단계에서 5단계는 아래 수학식 3을 통하여 얻어진 비율만큼 전압을 부스팅시키는 것을 특징으로 하는 이상 전류 시 태양전지의 스트링 별로 차단하는 기능을 갖는 스트링 옵티마 장치를 이용한 차단 방법.
[수학식 3]
부스팅 비율을 결정하는 단계의 계산식(%) = {(기준전압-입력전압)/기준전압} × 100The sensor unit 11 measures the current/voltage input from the solar cell string 1 (S101); A step in which the control unit 12 determines the occurrence of an abnormal current (S102); When the control unit 12 determines that there is no abnormal current, operating the optimizing unit 14 to boost or bypass the input voltage to output current to the inverter 30 (S105, S107);
If, as a result of the judgment of the control unit 12, an abnormal current is confirmed (determined), stopping the operation of the optimizing unit 14 (S103); Operating the first and second blocking units 15-1 and 15-2 (S104); It includes a step (S106) of notifying the occurrence of an abnormal current,
In the step (S107) of operating the optimizing unit 14 to output current to the inverter 30 by boosting or bypassing the input voltage, the operation (S105) of the optimizing unit 14 is the input voltage from the string optimizer. Comparing (PV IN ) with a preset reference voltage (S302) and operating the boosting circuit (14-1) if the input voltage (PV IN ) input to the optimizing unit is lower (S305); The control unit 12 determines the boosting ratio by comparing the measured input voltage (PV IN ) with a preset reference voltage (S306); Steps (S307, S107) of boosting the input voltage (PV IN ) at the boosting ratio and transmitting it to the inverter through the boosting circuit (14-1) of the optimizing unit (14);
As a result of the determination of the control unit 12, if there is no difference between the input voltage (PV IN ) and the preset reference voltage or the input voltage (PV IN ) is larger, the bypass circuit (14-2) is operated (S303) ), the input voltage (PV IN ) is bypassed through the bypass circuit 14-2 of the optimizing unit 14 and transmitted to the inverter 30 (S304, S107);
In the step of determining the boosting ratio (S306), if the input voltage (PV IN ) is less than 3% less than the preset reference voltage, go to step 1, if it is 3% or more and less than 5%, go to step 2, and if it is 5% or more. If it is less than 7%, it will be operated in stages: level 3, if it is between 7% and less than 10%, it will be level 4, and if it is over 10%, it will be level 5.
Steps 1 to 5 are a blocking method using a string optima device that has a function of blocking each string of a solar cell during an abnormal current, characterized in that the voltage is boosted by a ratio obtained through Equation 3 below.
[Equation 3]
Calculation formula for determining the boosting ratio (%) = {(reference voltage-input voltage)/reference voltage} × 100
상기 제어부(12)가 이상 전류의 발생을 판별하는 단계(S102)는,
이상 전류 판별을 위해, 태양전지 스트링(1)의 단락전류를 초과하는 이상 전류의 발생 여부를 판단하기 위한 이상 전류 판단계수(τ)는 태양전지 스트링(1)으로부터 입력되어 센서부를 통해 측정된 입력 전류(IIN)와 태양전지 스트링(1)의 단락전류(ISC)로부터 아래 수학식 1을 통하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이상 전류 시 태양전지의 스트링 별로 차단하는 기능을 갖는 스트링 옵티마 장치를 이용한 차단 방법.
[수학식 1]
In claim 4,
The step (S102) in which the control unit 12 determines the occurrence of an abnormal current is,
For abnormal current determination, the abnormal current determination coefficient (τ) to determine whether an abnormal current exceeding the short-circuit current of the solar cell string (1) occurs is the input from the solar cell string (1) and measured through the sensor unit. Blocking using a String Optima device that has the function of blocking each string of solar cells in the event of an abnormal current, which is obtained from the current (I IN ) and the short-circuit current (I SC ) of the solar cell string (1) through Equation 1 below. method.
[Equation 1]
상기 이상 전류 판단계수(τ) 값이 0보다 작으면(S202) 태양전지 스트링(1)의 단락전류(ISC)보다 작은 입력 전류(IIN)가 발생한 것으로, 이상 전류가 발생하지 않은 것으로 판단하여 옵티마이징부(14)를 동작시키는 단계(S105);
제어부(12)의 판단결과(S202), 이상 전류 판단계수(τ) 값이 0보다 크거나 같으면, 태양전지 스트링(1)의 단락전류(ISC)보다 크거나 동일한 입력 전류(IIN)가 발생한 것으로, 제어부(12)가 비정상적인 이상 전류가 발생할 가능성이 있다고 판단하여 통신부(13)를 통해 모니터링 시스템(40)에 경고 알림을 발생하는 단계(S203); 이상 전류가 발생한 시점부터 설정한 기준 수량(x) 만큼의 전류 측정값을 수집 및 그 평균값(IAV)을 계산하는 단계(S204);를 포함하는 것을 특징으로 하는 이상 전류 시 태양전지의 스트링 별로 차단하는 기능을 갖는 스트링 옵티마 장치를 이용한 차단 방법.In claim 5,
If the abnormal current determination coefficient (τ) value is less than 0 (S202), an input current (I IN ) smaller than the short-circuit current (I SC ) of the solar cell string (1) has occurred, and it is determined that no abnormal current has occurred. operating the optimizing unit 14 (S105);
As a result of the determination of the control unit 12 (S202), if the value of the abnormal current determination coefficient (τ) is greater than or equal to 0, the input current (I IN ) is greater than or equal to the short-circuit current (I SC ) of the solar cell string (1). A step (S203) in which the control unit 12 determines that there is a possibility of abnormal current occurring and generates a warning notification to the monitoring system 40 through the communication unit 13; Collecting current measurement values as much as a set reference quantity (x) from the time an abnormal current occurs and calculating the average value (I AV ) (S204); for each string of solar cells during an abnormal current, comprising: Blocking method using a string optima device with a blocking function.
상기 입력 전류의 평균값을 비교하는 단계는, 입력 전류의 평균값(IAV) 산출로 이상 전류의 지속 여부를 확인하여 비정상적인 이상 전류의 발생을 판단하는 것으로, 이상 전류가 발생한 시점부터 설정한 기준 수량(x)만큼의 전류 측정값을 수집 및 그 평균값(IAV)과 태양전지 스트링(1)의 단락 전류(ISC)로부터 아래 수학식 2를 통해 얻은 비교 판단 계수(λ)로 판단되는 것(S205)을 특징으로 하는 이상 전류 시 태양전지의 스트링 별로 차단하는 기능을 갖는 스트링 옵티마 장치를 이용한 차단 방법.
[수학식 2]
In claim 5,
The step of comparing the average value of the input current is to determine the occurrence of an abnormal current by checking whether the abnormal current continues by calculating the average value of the input current (I AV ). The reference quantity ( Collect current measurement values as much as ) A blocking method using a string optima device that has the function of blocking each string of solar cells in the event of an abnormal current.
[Equation 2]
상기 비교 판단 계수(λ)가 0보다 크면, 발생하였던 이상 전류가 소거되어 태양전지 스트링(1)의 단락 전류(ISC) 보다 작은 입력 전류가 유지되는 것으로, 비정상적인 이상 전류가 발생하지 않았다고 판단하여 옵티마이징부(14)를 동작시키는 단계(S105);
제어부(12)의 판단결과, 비교 판단 계수(λ)가 0보다 작거나 같으면, 단락 전류(ISC) 보다 크거나 같은 입력 전류가 소거 없이 지속되는 것으로, 비정상적인 이상전류가 발생했다고 판단하여 옵티마이징부(14)의 동작을 정지시키는 단계(S103); 제1, 제2 차단부를 동작시켜 부하측을 개방하는 단계(S104); 제어부(12)가 통신부(13)를 통해 이상 전류 발생을 알리는 단계(S106);를 포함하는 이상 전류 시 태양전지의 스트링 별로 차단하는 기능을 갖는 스트링 옵티마 장치를 이용한 차단 방법.In claim 7,
If the comparison judgment coefficient (λ) is greater than 0, the abnormal current that occurred is erased and an input current smaller than the short-circuit current (I SC ) of the solar cell string (1) is maintained, and it is determined that no abnormal current has occurred. Operating the optimizing unit 14 (S105);
As a result of the judgment of the control unit 12, if the comparison judgment coefficient (λ) is less than or equal to 0, the input current greater than or equal to the short-circuit current (I SC ) continues without erasure, and the optimizing unit determines that an abnormal current has occurred. Step (S103) of stopping the operation of (14); Opening the load side by operating the first and second blocking units (S104); A blocking method using a string optima device having a function of blocking each string of solar cells in the event of an abnormal current, including a step (S106) of the control unit 12 notifying the occurrence of an abnormal current through the communication unit 13.
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