KR101685679B1 - Pre-module control and relocation possible solar power system - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a photovoltaic apparatus capable of controlling and relocating a spare module, and more specifically, to a photovoltaic apparatus excluding a defect solar cell module from a serial connection by making a short circuit when the defect solar cell module occurs, and additionally connecting a spare solar cell module in the serial connection, so as to perform normal generation. According to one embodiment of the present invention, the photovoltaic apparatus capable of controlling and relocating a spare module comprises: multiple solar cell modules connected to in a series; the spare solar cell module having the same specification as that of the multiple solar cell modules; a switch installed between one of the multiple solar cell modules and the spare solar cell module; and a monitoring and control unit installed by 1:1 or 1:n with the solar cell module to be operated by receiving power from the corresponding solar cell module, monitoring the corresponding solar cell module to determine whether the corresponding solar cell module is normal, and connecting an inside latch relay to make a short circuit with the corresponding solar cell module; and a connection panel connected to a rear end of a string of the multiple solar cell modules to operate the switch when the solar cell module is abnormal, so as to connect one of the solar cell modules and the spare solar cell module in a series.

Description

예비모듈 제어와 재배치가 가능한 태양광 발전장치 {Pre-module control and relocation possible solar power system }BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a pre-module control and relocation possible solar power system,

본 발명은 예비모듈 제어와 재배치가 가능한 태양광 발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 불량 태양전지 모듈 발생시 래치 릴레이로 불량 태양전지 모듈을 합선시켜 직렬 연결에서 제외하고, 예비 태양전지 모듈을 추가로 직렬 연결하여 정상적으로 발전할 수 있도록 하는 태양광 발전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a photovoltaic power generation apparatus capable of controlling and rearranging spare modules, and more particularly, it relates to a photovoltaic power generation apparatus capable of controlling and relocating spare modules, To a solar power generating device capable of normal power generation in series connection.

태양광 발전장치는 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양전지 모듈이 직렬로 연결되어 있고, 직렬 연결된 태양전지 모듈의 한쪽은 서로 연결되어 공동 접지(-)되어 있으며, 다른 한쪽은 직렬로 연결된 각각의 태양전지 모듈의 (+)측이 결속기로 공동 접속되어 있다.The photovoltaic devices are connected in series to convert solar energy to electrical energy. One of the solar cells connected in series is connected to the common ground (-) and the other is connected in series (+) Side of the solar cell module is connected together by a binding machine.

결속기로 결속된 (+)직류전원 스트링은 단로기와 누설전류 차단기를 거쳐 전기장치인 인버터로 들어가 AC 전원으로 변환되어 사용된다.The positive (+) DC power string connected by a binding machine is fed into an inverter, which is an electrical device, through a disconnector and a leakage current breaker, and is converted to AC power for use.

일반적으로 각 태양전지 모듈은 복수의 태양전지 셀로 구성되는 데, 예를 들면, 전형적인 태양전지 모듈이 24개의 태양전지 셀로 구성되어 있는 경우, 태양광 아래에서 양극(+) 단자와 음극(-) 단자 사이에 약 12V를 생산한다.Generally, each solar cell module is composed of a plurality of solar cells. For example, when a typical solar cell module is composed of twenty-four solar cells, the positive (+) terminal and the negative (-) terminal To about 12V.

실제로 이와 같은, 태양전지 모듈 다수가 직병렬로 연결된 태양광발전 어레이의 (+)전원 스트링(string)과 접지(-) 사이에는 600~1000V의 고압과 수 암페어(A)의 전류가 흐른다.Actually, a high voltage of 600 to 1000 V and a current of several amperes (A) flow between the (+) power string and the ground (-) of the photovoltaic power generation array in which a plurality of solar cell modules are connected in series.

도 1은 종래 태양전지 모듈 연결 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.1 is a view showing an example of a conventional solar cell module connection structure.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 태양전지 어레이는 다수 개의 태양전지 모듈(SM)의 +극이 다른 태양전지 모듈(SM)의 -극에 연결되는 형태의 직렬 연결 구성을 한다.As shown in FIG. 1, a conventional solar cell array has a serial connection configuration in which the positive poles of a plurality of solar cell modules SM are connected to the negative pole of another solar cell module SM.

또한, 경우에 따라 필요로 하는 레벨의 전류량을 공급하기 위해 직렬 연결된 다수 개의 태양전지 모듈(SM)을 서로 병렬로 연결하여 구성하기도 하지만, 기본적으로는 태양전지 어레이는 필요로 하는 레벨의 전압을 획득하기 위해 다수 개의 태양전지 모듈(SM)을 직렬로 연결하여 이용한다.Further, although a plurality of solar cell modules SM connected in series may be connected in parallel to supply a required amount of current depending on the case, basically, the solar cell array acquires a required level of voltage A plurality of solar cell modules SM are connected in series.

보통 직렬 연결된 다수 개의 태양전지 모듈(SM) 회로 4~24개가 접속반(1)에 연결되고, 상기 접속반(1)은 스트링으로 연결된 태양전지 모듈(SM)에서 생산된 전력을 모아 인버터(미도시)에 공급한다. A plurality of solar cell modules (SM) circuits 4 to 24, which are usually connected in series, are connected to the connection board 1, and the connection board 1 collects the electric power produced by the solar cell modules SM connected by strings, Hour.

이때 다수 개의 태양전지 모듈 각각은 기후나 다양한 요인(이물질이 표면에 부착되거나 부분적인 음영이 발생하는 경우 등)에 의해 불량모듈이 발생할 수 있다. At this time, each of a plurality of solar cell modules may cause a bad module due to weather or various factors (foreign matter adheres to the surface or partial shade occurs).

이 경우 태양전지 모듈이 직렬로 연결되어 하나의 태양전지 모듈이라도 불량이 발생하면 직렬로 연결된 태양전지 모듈의 전체 생산량에 막대한 영향을 끼쳐 전체의 발전량이 현저히 저하된다.In this case, if a solar cell module is connected in series and a single solar cell module is defective, the total production amount of the solar cell module connected in series is greatly influenced, and the total power generation is considerably deteriorated.

따라서 불량 태양전지 모듈 발생시 이를 교체하여 안정적인 전압을 확보하여야 하며, 그 불량 태양전지 모듈 교체 전에 안정적인 태양광발전을 유지하도록 하여 전체 전력 생산량에 악영향을 미치지 않도록 조치를 취해야 한다.Therefore, it is necessary to secure stable voltage by replacing bad solar cell modules when they occur, and to ensure stable solar power generation before replacement of defective solar cell modules, measures should be taken not to adversely affect overall power production.

등록번호 제10-1279554호(공고일자 2013년07월01일)Registration No. 10-1279554 (Date of Publication: 01/01/2013)

따라서 본 발명은 불량 태양전지 모듈 발생시 래치 릴레이로 불량 태양전지 모듈을 합선시켜 직렬 연결에서 제외하고 예비 태양전지 모듈을 추가로 직렬 연결하여 정상적으로 발전함으로써, 불량 태양전지 모듈에 의한 전력 손실이 크지 않고 안정적인 전력 생산이 가능한 예비모듈 제어와 재배치가 가능한 태양광 발전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, in the present invention, when a defective photovoltaic module is generated, a defective photovoltaic module is short-circuited by a latch relay and is disconnected from a series connection, and the spare photovoltaic module is further connected in series to normally generate power. The present invention aims to provide a photovoltaic power generation apparatus capable of controlling and redeploying a spare module capable of power generation.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 예비모듈 제어와 재배치가 가능한 태양광 발전장치는, 직렬 연결된 다수의 태양전지 모듈;According to an aspect of the present invention, there is provided a photovoltaic generation apparatus capable of controlling and relocating a spare module, including: a plurality of solar cell modules connected in series;

상기 다수의 태양전지 모듈과 같은 사양의 예비 태양전지 모듈;A spare solar cell module having the same specifications as the plurality of solar cell modules;

상기 다수의 태양전지 모듈 중 어느 하나의 태양전지 모듈과 예비 태양전지 모듈 사이에 개재되는 스위치;A switch interposed between any one of the plurality of solar cell modules and the spare solar cell module;

상기 태양전지 모듈과 1 대 1이나 1 대 n으로 구비되어 해당 태양전지 모듈의 전원을 공급받아 동작하는 것으로, 해당 태양전지 모듈을 모니터링하여 정상인지 또는 불량인지 판별하고, 불량인 경우 내부의 래치 릴레이를 접속시켜 해당 태양전지 모듈을 합선시키는 모니터링 및 제어부; 및The solar cell module is operated in response to the power of the corresponding solar cell module. The solar cell module is monitored to determine whether the solar cell module is normal or defective, and if it is defective, A monitoring and control unit for short-circuiting the solar cell module; And

상기 다수의 태양전지 모듈의 스트링 뒷단에 연결되어 태양전지 모듈이 불량인 경우 상기 스위치를 작동시켜 어느 하나의 태양전지 모듈과 예비 태양전지 모듈을 직렬 연결하는 접속반;A connection unit connected to a rear end of a string of the plurality of solar cell modules to operate the switch when the solar cell module is defective and to connect one of the plurality of solar cell modules and the spare solar cell module in series;

을 포함하여 구성된다..

또한, 상기 스위치는 A접점과 B접점이 하나의 쌍을 이룬 것으로, 상기 B점점은 예비 태양전지 모듈의 +단자와 태양전지 모듈의 +단자 사이에 연결되고, 상기 A접점은 예비 태양전지 모듈의 -단자와 태양전지 모듈의 +단자 사이에 연결되는 것을 특징으로 한다.In addition, the switch has one pair of the A contact and the B contact, and the B is connected between the + terminal of the spare solar cell module and the + terminal of the solar cell module, - terminal of the solar cell module and the + terminal of the solar cell module.

또한, 상기 직렬 연결된 다수 태양전지 모듈이 2개 이상 구비되어 병렬 연결되는 경우, 상기 스위치는 입력단과 출력단이 다수의 직병렬로 구성된 릴레이 스위치인 것을 특징으로 한다.In addition, when two or more solar cell modules connected in series are connected in parallel, the switch is a relay switch having a plurality of series-connected input and output stages.

또한, 상기 모니터링 및 제어부는 인접한 모니터링 및 제어부 간에 적외선 릴레이 방식으로 정보를 전송하되, 각 모니터링 및 제어부는 해당 태양전지 모듈마다 고유하게 부여된 ID와 불량 여부를 포함하는 태양전지 모듈 정보를 인접한 이후 모니터링 및 제어부에 전송하고, 이때 인접한 이전 모니터링 및 제어부에서 전송한 이전 태양전지 모듈의 정보가 있는 경우 이와 함께 이후 모니터링 및 제어부에 전송하는 것을 특징으로 한다.In addition, the monitoring and control unit transmits information in an infrared relay manner between adjacent monitoring and control units, and each monitoring and controlling unit monitors the ID of the solar cell module including the ID uniquely assigned to each corresponding solar cell module, And if there is information on the previous solar cell module transmitted from the adjacent previous monitoring and control unit, the monitoring and control unit transmits the information to the monitoring and control unit.

또한, 상기 모니터링 및 제어부는,The monitoring and control unit may further include:

상기 태양전지 모듈의 입력단과 출력단 사이에 연결되는 래치 릴레이와,A latch relay connected between an input terminal and an output terminal of the solar cell module,

상기 래치 릴레이 후단의 태양전지 모듈의 입력단과 출력단 사이에 연결되어 태양전지 모듈로부터 인가되는 전력의 전압 레벨을 감지하여, 전압값을 ADC에 출력하는 전압계와,A voltmeter connected between an input terminal and an output terminal of the solar cell module at the rear end of the latch relay to sense a voltage level of power applied from the solar cell module and output a voltage value to the ADC,

상기 전압계에서 출력한 아날로그 전압값을 디지털로 변환하여 MCU에 출력하는 ADC와,An ADC for converting an analog voltage value output from the voltmeter into a digital value and outputting the digital value to the MCU,

상기 ADC에서 출력한 디지털 전압값을 기설정된 기준 전압값과 비교하여 정상인지 또는 불량인지 판단하고 불량인 경우 상기 래치 릴레이를 구동, 접점을 연결하여 해당 태양전지 모듈을 합선시키는 MCU와,An MCU for comparing the digital voltage value output from the ADC with a preset reference voltage value to determine whether the voltage is normal or defective and for driving the latch relay when a failure occurs,

상기 MCU의 제어에 의해 인접한 모니터링 및 제어부 간에 적외선 릴레이 방식으로 해당 태양전지 모듈의 정보를 전송하는 적외선 송수신부를 구비하는 것을 특징으로 한다.And an infrared transmitting / receiving unit for transmitting information of the corresponding solar cell module in an infrared relay manner between adjacent monitoring and control units under the control of the MCU.

그리고 상기 접속반에서 원격으로 구성된 관리 서버와 관리자 단말에 태양전지 모듈의 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 예비모듈 제어와 재배치가 가능한 태양광 발전장치And the information of the solar cell module is transmitted to the management server and the administrator terminal that are remotely configured in the connection module, and the preliminary module control and the relocatable solar cell power generation device

상술한 과제의 해결 수단에 의하면, 불량 태양전지 모듈 발생시 래치 릴레이로 불량 태양전지 모듈을 합선시켜 직렬 연결에서 제외하고 예비 태양전지 모듈을 추가로 직렬 연결하여 정상적으로 발전함으로써, 불량 태양전지 모듈에 의한 전력 손실이 크지 않고 안정적으로 전력을 생산할 수 있다.According to the means for solving the above-mentioned problem, when a defective solar cell module is generated, the defective solar cell module is short-circuited by a latch relay and is disconnected from the series connection, and the spare solar cell module is further connected in series to normally generate electricity, The loss is not large and the power can be produced stably.

도 1은 종래 태양전지 모듈 연결 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 나타낸 모니터링 및 제어부의 내부 블록도이다.1 is a view showing an example of a conventional solar cell module connection structure.
2 is a view showing a configuration of a photovoltaic generator according to an embodiment of the present invention.
3 is an internal block diagram of the monitoring and control unit shown in FIG.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Also, when a part is referred to as "including " an element, it does not exclude other elements unless specifically stated otherwise.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전장치의 구성을 나타내는 도면이다.2 is a view showing a configuration of a photovoltaic generator according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 예비 태양전지 모듈(10), 태양전지 모듈(SM), 모니터링 및 제어부(20), 스위치(30), 접속반(60) 및 인버터(70)를 포함하여 구성된다.A solar cell module SM, a monitoring and control unit 20, a switch 30, a connection board 60, and an inverter 70, as shown in FIG. 2 .

태양전지 모듈(SM)은 태양전지셀 다수 개를 직렬로 접속하여 패널 형태(또는 박막 형태 등)로 만들어서 각 태양전지셀에서 생산된 전기를 최종적으로 +단자와 -단자로 모이게 구성하여 이루어진다.The solar cell module SM is formed by connecting a plurality of solar cells in series to form a panel shape (or a thin film shape), and finally, the electricity generated in each solar cell is collected to the + terminal and the - terminal.

또한, 상기 태양전지 모듈(SM) 각각은 각각 고유하게 부여된 ID를 구비하고 다수 개가 직렬 연결되어 이루어지되, 필요한 경우 직렬 연결된 다수의 태양전지 모듈들(SM)이 2개 이상 구비되어 병렬 연결될 수 있다.In addition, each of the solar cell modules SM has an ID uniquely assigned thereto, and a plurality of the solar cell modules SM are connected in series. If necessary, two or more solar cell modules SM connected in series may be connected in parallel have.

모니터링 및 제어부(20)는 상기 태양전지 모듈(SM)와 1 대 1이나 1 대 n으로 구비되어 태양전지 모듈(SM)로부터 전원을 공급받아 동작하는 것으로, 해당 태양전지 모듈(SM)을 모니터링하여 정상인지 또는 불량인지 판별하고, 상기 해당 태양전지 모듈(SM)이 불량인 경우 내부 래치 릴레이(LR)를 접속시켜 태양전지 모듈(SM)을 합선시킴으로써 직렬 연결에서 제외시킨다.The monitoring and controlling unit 20 monitors the solar cell module SM by operating with the power supplied from the solar cell module SM provided in one-to-one or one-to-one relation with the solar cell module SM And if the corresponding solar cell module SM is defective, the internal latch relay LR is connected to disconnect the solar cell module SM from the series connection.

예비 태양전지 모듈(10)은 상기 태양전지 모듈(SM)과 같은 사양 및 구조를 갖는 것으로, 태양전지셀 다수 개를 직렬로 접속하여 패널 형태(또는 박막 형태 등)로 만들어서 각 태양전지셀에서 생산된 전기를 최종적으로 +단자와 -단자로 모이게 구성하여 이루어진다.The preliminary solar cell module 10 has the same specifications and structure as the above-described solar cell module SM, and a plurality of solar cell modules are connected in series to form a panel shape (or a thin film shape) And finally the electricity is collected by the + terminal and the - terminal.

상기 예비 태양전지 모듈(10)은 상기 직렬 연결된 다수 개의 태양전지 모듈들 중 어느 하나의 태양전지 모듈에 스위치(30)를 통해 연결된다.The preliminary solar cell module 10 is connected to any one of the plurality of solar cell modules connected in series via the switch 30.

상기 예비 태양전지 모듈(10)은 상황에 따라 다수 개가 구비될 수 있다.A plurality of the preliminary solar cell modules 10 may be provided depending on the situation.

여기서 스위치(30)는 A접점과 B접점이 하나의 쌍으로 이루어진 것으로, A접점(arbeit contact)은 전기적으로 릴레이에 전류가 흐르면 동작하여 닫히는(ON) 접점(normally open contact)이고, B접점(break contact)은 전기적으로 릴레이에 전류가 흐르면 동작하여 접점이 열리는(OFF) 접점 즉, 상시폐접점(normally closed contact)이다.Here, the switch 30 is formed by a pair of the A contact and the B contact. The arbeit contact is a normally open contact that operates when an electric current flows through the relay, and the contact B break contact is an OFF contact that normally operates when the relay is electrically energized, that is, normally closed contact.

상기 B점점은 예비 태양전지 모듈(10)의 +단자와 태양전지 모듈(SM)의 +단자 사이에 연결되고, 상기 A접점은 예비 태양전지 모듈(10)의 -단자와 태양전지 모듈(SM)의 +단자 사이에 연결된다.The point B is connected between the positive terminal of the preliminary solar cell module 10 and the positive terminal of the solar cell module SM and the A contact is connected to the negative terminal of the preliminary solar cell module 10 and the solar cell module SM, To the positive terminal of the capacitor.

이에 따라 모든 태양전지 모듈(SM)이 모두 정상인 평상시에는 접속반(60)의 제어에 의해 B접점을 통해 예비 태양전지 모듈(10)과 태양전지 모듈(SM)의 +단자끼리 연결되어 예비 태양전지 모듈(10)에서 전력이 생산되지 않는다(이때 A접점은 오픈(open)되어 연결되지 않는다).The preliminary solar cell module 10 and the positive terminals of the solar cell module SM are connected to each other via the B contact by the control of the connection module 60 so that all the solar cell modules SM are normal, No power is produced in the module 10 (the A contacts are open and not connected).

반대로 다수의 태양전지 모듈(SM) 중 어느 하나 이상이 불량인 비상인 경우에는 접속반(60)의 제어에 의해 A접점이 클로즈(close)되어 A접점을 통해 예비 태양전지 모듈(10)의 -단자와 태양전지 모듈(SM)의 +단자가 연결되고 이에 따라 예비 태양전지 모듈(10)에서 생산된 전력이 그에 연결된 태양전지 모듈에 공급된다.On the other hand, if any one or more of the plurality of solar cell modules SM is in an emergency state, the contact A is closed by the control of the connection module 60 and the contact A of the spare solar cell module 10 is turned on via the contact A, Terminal of the solar cell module SM is connected to the + terminal of the solar cell module SM and thus the electric power produced by the spare solar cell module 10 is supplied to the solar cell module connected thereto.

상기 스위치(30)는 도 2에 도시된 바와 같이 직렬 연결된 다수의 태양전지 모듈(SM)이 2개 이상 구비되어 다시 병렬 연결되는 경우 입력단과 출력단이 다수개의 직병렬로 구성된 릴레이 스위치일 수 있다.As shown in FIG. 2, the switch 30 may be a relay switch having a plurality of series-connected input and output terminals when two or more solar modules SM connected in series are connected in parallel.

상기 직렬로 연결된 다수의 태양전지 모듈의 스트링 뒷단에는 접속반(60)이 구비되고, 상기 접속반(60)에는 각 채널의 전류를 측정하는 전류센서(62)와 전류의 역류를 방지하기 위한 역류 방지용 다이오드(D)가 구비된다.A plurality of solar cell modules connected in series are provided at a rear end of a string with a connection bar 60. The connection bar 60 is provided with a current sensor 62 for measuring the current of each channel and a reverse current Prevention diode D is provided.

상기 접속반(60)은 복수 개의 태양전지 어레이를 직렬 또는 병렬로 연결하기 위해 구비되고, 각 태양전지 모듈(SM)에서 생산된 전력을 모아 인버터(70)에 공급하며, 상기 인버터(70)는 계통전원에 연결된다.The connection unit 60 is provided for connecting a plurality of solar cell arrays in series or in parallel and collects the electric power produced by each solar battery module SM and supplies the collected electric power to the inverter 70. The inverter 70 It is connected to the grid power.

상기 접속반(60)은 각 태양전지 모듈(SM)의 전압값을 적외선 릴레이 중계를 통해 취합하여, 각 태양전지 모듈(SM)의 전압값이 동일하거나 미소한 차이가 있을 때 정상이라고 판단하고, 전압값의 편차가 발생하는 경우 고장이라고 판단한다.The connection unit 60 compares the voltage value of each solar cell module SM through the relay of the infrared ray relay and determines that the voltage value of each solar cell module SM is normal when there is a difference or a small difference, When a deviation of the voltage value occurs, it is judged that there is a failure.

또한, 상기 접속반(60)은 각 채널에 구비된 전류센서(62)의 채널별 전류값으로 불량을 판단할 수 있는 바, 예를 들어 2채널인 경우 1번 채널과 2번 채널의 전류의 불평형이 발생할 경우 고장이라고 판단한다. In addition, since the connection unit 60 can determine a failure based on the current value of each channel of the current sensor 62 provided in each channel, for example, in case of two channels, the current of the first channel and the second channel If an unbalance occurs, it is judged to be a failure.

상기 모니터링 및 제어부(20)는 해당 태양전지 모듈(SM)의 정보(예를 들어 태양전지 모듈마다 부여된 고유 ID와 불량 여부)를 적외선 통신 방식으로 인접한 모니터링 및 제어부(20)에 전송하되, 인접한 이전 모니터링 및 제어부(20)로부터 받은 태양전지 모듈(SM)의 정보를 인접한 이후 모니터링 및 제어부(20)에 함께 전달하고, 결국, 맨 뒷단의 상기 접속반(60)은 모든 태양전지 모듈(SM)의 정보를 수신하게 된다.The monitoring and control unit 20 transmits information of the corresponding solar cell module SM (for example, a unique ID assigned to each solar cell module and whether it is defective) to an adjacent monitoring and control unit 20 through an infrared communication method, The connection module 60 at the rear end of the solar cell module SM transmits information of the solar cell module SM received from the previous monitoring and control unit 20 to the monitoring and control unit 20 adjacent thereto, As shown in FIG.

상기 접속반(60)은 어느 하나의 태양전지 모듈(SM)에서 불량이 발생하는 경우 불량 태양전지 모듈(SM)에 연결된 스위치가 구동하도록 제어하여 예비 태양전지 모듈(10)과 불량 태양전지 모듈에 직렬 연결된 다른 태양전지 모듈의 하나를 직렬 연결시킨다.The connection unit 60 controls the switch connected to the defective solar cell module SM to drive the spare solar cell module 10 and the defective solar cell module when a failure occurs in any one of the solar cell modules SM One of the other solar modules connected in series is connected in series.

여기서 예비 태양전지 모듈(10)을 하나 구비하는 것을 예를 들었으나, 병렬 연결된 수만큼 다수 개를 구비할 수도 있다.Although it is exemplified that one spare solar cell module 10 is provided, a plurality of solar cell modules 10 may be provided in parallel.

그리고 상기한 구성 이외에 원격으로 구성된 관리 서버와 관리자 단말을 더 구비해서 상기 접속반(60)에서 원격으로 구성된 관리 서버와 관리자 단말에 데이터 즉, 태양전지 모듈의 정보를 전송하여, 이를 관리자가 알도록 함으로써 고장이 발생한 태양전지 모듈을 실시간으로 수리하게 할 수도 있다.In addition to the above-described configuration, the management server further includes a management server and an administrator terminal configured remotely, so that the information of the solar cell module, that is, the data of the solar cell module, is transmitted to the management server and the administrator terminal So that the solar cell module having a failure can be repaired in real time.

도 3은 도 2에 나타낸 모니터링 및 제어부의 내부 블록도로서, 여기서는 태양전지 모듈(SM3)이 불량인 것으로 가정하여 설명한다.FIG. 3 is an internal block diagram of the monitoring and control unit shown in FIG. 2. Here, it is assumed that the solar cell module SM3 is defective.

도 3에 도시된 바와 같이 모니터링 및 제어부(20c)는 래치 릴레이(LR), 전압계(21c), ADC(22c), MCU(23c), SMPS(24c) 및 적외선 송수신부(25c)를 포함하여 구성된다.3, the monitoring and control unit 20c includes a latch relay LR, a voltmeter 21c, an ADC 22c, an MCU 23c, an SMPS 24c, and an infrared transceiver 25c. do.

래치 릴레이(Latch Relay)(LR)는 해당 태양전지 모듈(SM3)의 입력단과 출력단 사이에 연결되며, 일반 릴레이와 달리 코일(Coil) 여자용 전압이 차단되어도 마지막 구동상태가 유지된다.The latch relay (LR) is connected between the input and output terminals of the corresponding solar cell module (SM3). Unlike the conventional relay, the last driving state is maintained even when the voltage for exciting the coil is cut off.

즉, 래치 릴레이(LR)는 세트(set)코일과 리셋 (reset)코일이 구비되어 있어서 세트코일에 전기를 인가하면 접점스위치가 연결되고 전기가 차단되어도 그 접점스위치가 그대로 연결상태를 유지하며, 리셋 코일에 전기가 인가되면 접점스위치가 개방되고 전기가 차단되어도 접점스위치가 그대로 개방상태를 유지하도록 되어 있다.That is, the latch relay LR is provided with a set coil and a reset coil. When the set coil is powered, the contact switch is connected and the contact switch remains connected even if the electricity is shut off. When electricity is applied to the reset coil, the contact switch is opened and the contact switch remains open even when the electricity is cut off.

전술한 바와 같이 모니터링 및 제어부(25c)에서 사용되는 전원을 해당 태양전지 모듈(SM3)에서 공급받는바, 만약 해당 태양전지 모듈(SM3)이 불량이면 전압이 떨어지고 이때 모니터링 및 제어부(25c)에서 래치 릴레이(LR)를 구동하여 불량 태양전지 모듈(SM3)을 합선시켜 전압을 제거하게 된다.If the voltage to be used by the monitoring and controlling unit 25c is supplied from the corresponding solar cell module SM3 and the corresponding solar cell module SM3 is defective as described above, The relay LR is driven to short-circuit the defective solar cell module SM3 to remove the voltage.

이 상태에서는 모니터링 및 제어부(25c)의 전원이 공급되지 않기 때문에 소정기간 마지막 구동상태를 유지하는 래치 릴레이(LR)가 필요하다.In this state, since the power source of the monitoring and control unit 25c is not supplied, a latch relay LR that maintains the last drive state for a predetermined period is required.

상기 래치 릴레이(LR)의 외함 부분에 수동으로 다시 복귀할 수 있는 복귀 스위치를 구비하여, 추후 오동작이나 태양전지 모듈의 표면이 오염되어 청소하고 난 후, 불량 태양전지 모듈의 수리가 완료될 때에 관리자는 전원공급 없이 수동으로 다시 래치 릴레이(LR)를 복귀시킬 수 있다.And a return switch capable of manually returning to an outer portion of the latch relay LR so that when the repair of the defective solar cell module is completed after a malfunction or the surface of the solar cell module is cleaned due to contamination, Can manually return the latch relay (LR) again without power supply.

전압계(21c)는 상기 래치 릴레이(LR) 후단의 해당 태양전지 모듈(SM3)의 입력단과 출력단 사이에 연결되어 태양전지 모듈(SM3)로부터 인가되는 전력의 전압 레벨을 감지하여, 전압값을 ADC(22c)에 출력한다.The voltmeter 21c is connected between the input terminal and the output terminal of the corresponding solar cell module SM3 at the rear end of the latch relay LR to sense the voltage level of the power applied from the solar cell module SM3, 22c.

상기 ADC(Analog to Digital Converter)(22c)는 전압계(21c)에서 전송하는 아날로그 전압값을 디지털로 변환하여 MCU(23c)에 출력한다.The analog-to-digital converter (ADC) 22c converts the analog voltage value transmitted from the voltmeter 21c into a digital signal and outputs it to the MCU 23c.

상기 MCU(micro controller unit)(23c)는 상기 ADC(22c)에 출력한 디지털 전압값을 기설정된 기준 전압값과 비교하여 정상인지 또는 불량인지 판단하고, 불량인 경우 상기 래치 릴레이(LR)를 구동, 접점을 연결하여 해당 태양전지 모듈(SM3)을 합선시킨다. The MCU microcontroller unit 23c compares the digital voltage value output to the ADC 22c with a predetermined reference voltage value to determine whether the digital voltage value is normal or defective. If the microcontroller unit 23c is defective, the microcontroller unit 23c drives the latch relay LR , And short-circuits the corresponding solar cell module (SM3) by connecting the contacts.

또한, 평상시에 상기 MCU(23c)는 적외선 송수신부(25c)를 제어하여 인접한 이전 모니터링 및 제어부(20b)에서 적외선(IR) 통신방식으로 송신한 인접한 태양전지 모듈(SM2)의 정보를 수신하여 해당 태양전지 모듈(SM3) 정보와 함께 다른 인접한 이후 모니터링 및 제어부(20d)에 적외선 통신방식으로 송신한다.In addition, the MCU 23c normally controls the infrared transceiver 25c to receive information of an adjacent solar cell module SM2 transmitted from an adjacent monitoring and control unit 20b via an infrared (IR) communication system, And transmits it to the other adjacent monitoring and control unit 20d together with the solar cell module SM3 information by the infrared communication method.

그러나 태양전지 모듈(SM3)이 불량인 경우 상기 래치 릴레이(LR)의 구동으로 해당 태양전지 모듈(SM3)이 합선된 경우 적외선 송수신부(25c)에도 전원이 공급되지 않아 작동하지 않고, 따라서 이전 모니터링 및 제어부(20b)에서 송신한 이전 태양전지 모듈(SM2)의 정보가 모니터링 및 제어부를 건너뛰어 이후 모니터링 및 제어부(20d)에 전송되고 이의 반복으로 통신을 지속적으로 유지하게 된다.However, when the solar cell module SM3 is defective, when the solar cell module SM3 is short-circuited by driving the latch relay LR, power is not supplied to the infrared ray transceiver 25c, And the information of the previous solar cell module SM2 transmitted from the control unit 20b are skipped over the monitoring and control unit and then transmitted to the monitoring and control unit 20d.

SMPS(24c)는 상기 래치 릴레이(LR) 후단에서 해당 태양전지 모듈(SM3)로부터 전원을 공급받아 모니터링 및 제어부(20c)의 작동에 필요한 전압으로 바꾸어, 예를 들어 태양전지 모듈(SM3)의 DC 40V 전압을 DC 5V로 감압하여 모니터링 및 제어부(20c)의 각 구성부에 공급한다.The SMPS 24c is supplied with power from the solar cell module SM3 at the rear end of the latch relay LR and converts the voltage into a voltage necessary for the operation of the monitoring and control unit 20c, The voltage of 40V is reduced to DC 5V and supplied to the respective components of the monitoring and control section 20c.

이상과 같은 도 2와 도 3의 구성에서 만약 태양전지 모듈(SM3)이 불량인 경우, 모니터링 및 제어부(20c)의 MCU(23c)는 전압계(21c)와 ADC(22c)를 통해 태양전지 모듈(SM3)의 전압값을 입력받아 기설정된 기준 전압값과 비교하여 불량으로 판단하고, 래치 릴레이(LR)를 구동하여 태양전지 모듈(SM3)을 합선시킴으로써 직렬 연결에서 제외시킨다.2 and 3, if the solar cell module SM3 is defective, the MCU 23c of the monitoring and control unit 20c is connected to the solar cell module (not shown) through the voltmeter 21c and the ADC 22c SM3), compares the voltage value with a preset reference voltage value, determines that the voltage value is defective, drives the latch relay (LR) to short the solar cell module (SM3), and excludes it from the series connection.

이에 따라 태양전지 모듈(SM3)의 전원이 모니터링 및 제어부(20c)에 공급되지 않고 따라서 적외선 송수신부(25c)는 구동되지 않아 이전 모니터링 및 제어부(20b)에서 적외선 통신으로 송신한 이전 태양전지 모듈(SM2)의 정보는 모니터링 및 제어부(20c)를 건너뛰어 이후 모니터링 및 제어부(20d)에 전송된다.Accordingly, the power of the solar cell module SM3 is not supplied to the monitoring and controlling unit 20c, and therefore the infrared ray transmitting / receiving unit 25c is not driven, and the previous solar cell module SM2 are skipped over the monitoring and control unit 20c and then transferred to the monitoring and control unit 20d.

이와 같은 인접한 모니터링 및 제어부(20) 간의 적외선 릴레이 방식으로 태양전지 모듈(SM)의 정보가 접속반(60)에 송신된다.The information of the solar cell module SM is transmitted to the connection module 60 by the infrared relay system between the adjacent monitoring and control units 20.

상기 접속반(60)에서는 태양전지 모듈들(SM)의 정보를 취합하여 어느 태양전지 모듈(SM3)이 불량인지 판단하고, 다수개의 직병렬로 구성된 릴레이 스위치(30) 중 해당 불량 태양전지 모듈(SM3)에 연결된 스위치를 구동하여 A접점이 연결되도록 함으로써 불량 태양전지 모듈에 직렬 연결된 어느 하나의 태양전지 모듈과 예비 태양전지 모듈(10)을 직렬 연결시킨다.The connection module 60 collects the information of the solar modules SM to determine which solar module SM3 is defective and determines whether the corresponding defective solar module SM3) to be connected to the A contact, thereby connecting one solar cell module connected in series to the defective solar cell module and the spare solar cell module 10 in series.

상기 불량 태양전지 모듈(SM3)의 합선으로 인한 부족 전력을 예비 태양전지 모듈(10)에서 생산된 전력이 직렬 연결된 태양전지 모듈(SM)의 스트링에 추가되어 정상적으로 전력을 생산하게 된다.The undervoltage caused by the short circuit of the defective solar cell module SM3 is added to the string of the solar cell module SM connected in series with the power generated from the spare solar cell module 10 to normally generate power.

이후 상기 접속반(60)에서 원격으로 구성된 관리 서버와 관리자 단말에 데이터 즉, 태양전지 모듈의 정보를 전송하여 이를 관리자가 알도록 함으로써, 관리자는 거의 실시간으로 불량 태양전지 모듈을 새로운 태양전지 모듈로 교체하거나 수리하고, 예비 태양전지 모듈은 다시 불량을 대비하여 예비로 구비하는 조치를 취하게 된다.Then, by transmitting information of data, that is, solar cell module, to the management server and the administrator terminal remotely configured in the connection module 60, the administrator knows the bad solar cell module as a new solar cell module The preliminary solar cell module is replaced or repaired, and the preliminary solar cell module takes measures to prepare for the failure again.

이상에서 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.

또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.In addition, it is a matter of course that various modifications and variations are possible without departing from the scope of the technical idea of the present invention by anyone having ordinary skill in the art.

1: 접속반 10: 예비 태양전지모듈
20: 모니터링 및 제어부 21c: 전압계
22c: ADC 23c: MCU
24c: SMPS 25c: 적외선 송수신부
30: 스위치 60: 접속반
70: 인버터 D: 다이오드
LR: 래치 릴레이 SM: 태양전지 모듈1: Connection board 10: Spare solar cell module
20: Monitoring and control unit 21c: Voltmeter
22c: ADC 23c: MCU
24c: SMPS 25c: Infrared transceiver
30: Switch 60: Connection board
70: Inverter D: Diode
LR: Latch relay SM: Solar module

Claims (6)

직렬 연결된 다수의 태양전지 모듈;
상기 다수의 태양전지 모듈과 같은 사양의 예비 태양전지 모듈;
상기 다수의 태양전지 모듈 중 어느 하나의 태양전지 모듈과 예비 태양전지 모듈 사이에 개재되는 스위치;
상기 태양전지 모듈과 1 대 1이나 1 대 n으로 구비되어 해당 태양전지 모듈의 전원을 공급받아 동작하는 것으로, 해당 태양전지 모듈을 모니터링하여 정상인지 또는 불량인지 판별하고, 불량인 경우 해당 태양전지 모듈의 입력단과 출력단 사이에 연결되는 내부의 래치 릴레이를 접속시켜 해당 태양전지 모듈을 합선시키는 방식으로 직렬 연결에서 제외하는 모니터링 및 제어부; 및
상기 다수의 태양전지 모듈의 스트링 뒷단에 연결되어 태양전지 모듈이 불량인 경우 상기 스위치를 작동시켜 어느 하나의 태양전지 모듈과 예비 태양전지 모듈을 직렬 연결하는 접속반; 을 포함하고,
상기 모니터링 및 제어부는 인접한 모니터링 및 제어부 간에 적외선 릴레이 방식으로 정보를 전송하되, 각 모니터링 및 제어부는 해당 태양전지 모듈마다 고유하게 부여된 ID와 불량 여부를 포함하는 태양전지 모듈 정보를 인접한 이후 모니터링 및 제어부에 전송하고, 이때 인접한 이전 모니터링 및 제어부에서 전송한 이전 태양전지 모듈의 정보가 있는 경우 이와 함께 이후 모니터링 및 제어부에 전송하며, 불량 태양전지 모듈에 구비된 모니터링 및 제어부가 있는 경우 이전 모니터링 및 제어부에서 송신한 이전 태양전지 모듈의 정보가 그 모니터링 및 제어부를 건너뛰어 이후 모니터링 및 제어부에 전송되는 것을 특징으로 하는 예비모듈 제어와 재배치가 가능한 태양광 발전장치.A plurality of solar cell modules connected in series;
A spare solar cell module having the same specifications as the plurality of solar cell modules;
A switch interposed between any one of the plurality of solar cell modules and the spare solar cell module;
The solar cell module is operated in a one-to-one or one-to-n relationship with the solar cell module, and operates by receiving power from the corresponding solar cell module. The solar cell module is monitored to determine whether it is normal or defective, A monitoring and control unit connected to an internal latch relay connected between an input terminal and an output terminal of the photovoltaic module to short-circuit the photovoltaic module, And
A connection unit connected to a rear end of a string of the plurality of solar cell modules to operate the switch when the solar cell module is defective and to connect one of the plurality of solar cell modules and the spare solar cell module in series; / RTI >
The monitoring and control unit transmits information in an infrared relay manner between adjacent monitoring and control units, and each monitoring and controlling unit monitors the adjacent solar cell module information including an ID uniquely assigned to each corresponding solar cell module, And if there is information on the previous solar cell module transmitted from the adjacent previous monitoring and control unit, the monitoring and control unit transmits the information to the monitoring and control unit. If there is a monitoring and control unit included in the defective solar cell module, Wherein the information of the transmitted previous solar cell module is transmitted to the monitoring and control unit after passing through the monitoring and control unit, and the preliminary module control and relocatable photovoltaic power generation apparatus. 제1항에 있어서,
상기 스위치는 A접점과 B접점이 하나의 쌍을 이룬 것으로, 상기 B접점은 예비 태양전지 모듈의 +단자와 태양전지 모듈의 +단자 사이에 연결되고, 상기 A접점은 예비 태양전지 모듈의 -단자와 태양전지 모듈의 +단자 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 예비모듈 제어와 재배치가 가능한 태양광 발전장치.The method according to claim 1,
The switch has one pair of the A contact and the B contact, the B contact is connected between the positive terminal of the spare solar cell module and the positive terminal of the solar cell module, and the A contact is connected to the negative terminal of the spare solar cell module And the positive terminal of the solar cell module is connected between the positive terminal and the positive terminal of the solar cell module. 제2항에 있어서,
상기 직렬 연결된 다수 태양전지 모듈이 2개 이상 구비되어 병렬 연결되는 경우, 상기 스위치는 입력단과 출력단이 다수의 직병렬로 구성된 릴레이 스위치인 것을 특징으로 하는 예비모듈 제어와 재배치가 가능한 태양광 발전장치.3. The method of claim 2,
Wherein the switch is a relay switch having a plurality of series-connected input and output terminals when the plurality of solar cell modules connected in series are connected in parallel. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 모니터링 및 제어부는,
상기 태양전지 모듈의 입력단과 출력단 사이에 연결되는 래치 릴레이와,
상기 래치 릴레이 후단의 태양전지 모듈의 입력단과 출력단 사이에 연결되어 태양전지 모듈로부터 인가되는 전력의 전압 레벨을 감지하여, 전압값을 ADC에 출력하는 전압계와,
상기 전압계에서 출력한 아날로그 전압값을 디지털로 변환하여 MCU에 출력하는 ADC와,
상기 ADC에서 출력한 디지털 전압값을 기설정된 기준 전압값과 비교하여 정상인지 또는 불량인지 판단하고 불량인 경우 상기 래치 릴레이를 구동, 접점을 연결하여 해당 태양전지 모듈을 합선시키는 MCU와,
상기 MCU의 제어에 의해 인접한 모니터링 및 제어부 간에 적외선 릴레이 방식으로 해당 태양전지 모듈의 정보를 전송하는 적외선 송수신부를 구비하는 것을 특징으로 하는 예비모듈 제어와 재배치가 가능한 태양광 발전장치.The method according to claim 1,
Wherein the monitoring and control unit comprises:
A latch relay connected between an input terminal and an output terminal of the solar cell module,
A voltmeter connected between an input terminal and an output terminal of the solar cell module at the rear end of the latch relay to sense a voltage level of power applied from the solar cell module and output a voltage value to the ADC,
An ADC for converting an analog voltage value output from the voltmeter into a digital value and outputting the digital value to the MCU,
An MCU for comparing the digital voltage value output from the ADC with a preset reference voltage value to determine whether the voltage is normal or defective and for driving the latch relay when a failure occurs,
And an infrared transmitting / receiving unit for transmitting information of the corresponding solar cell module via an infrared relay system between adjacent monitoring and control units under the control of the MCU. 제1항에 있어서,
상기 접속반에서 원격으로 구성된 관리 서버와 관리자 단말에 태양전지 모듈의 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 예비모듈 제어와 재배치가 가능한 태양광 발전장치.The method according to claim 1,
Wherein the information of the solar cell module is transmitted to the management server and the administrator terminal remotely configured in the connection module.
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