KR101737461B1 - System for obtaining a driving power source to the power generation of the solar cell and method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양전지에서 생성된 전력으로 제어 구동전원을 얻는 태양광 발전 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상용 계통전원이 아닌 태양전지에서 생성된 전력으로 태양광 전력변환장치의 제어 구동전원을 얻는 태양광 발전 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a solar power generation system and a method thereof for obtaining a control drive power source from power generated in a solar cell, and more particularly, And more particularly, to a photovoltaic power generation system and method thereof.
태양광 발전 시스템은 발전기의 도움없이 태양전지를 이용하여 태양빛을 직접 전기 에너지로 변환시키는 시스템이다. 일반적으로 태양광 발전 시스템은 태양전지와 축전지, 전력변환장치로 구성되어 있다.The photovoltaic power generation system is a system that converts sunlight directly into electric energy using solar cells without the aid of generators. Generally, the photovoltaic system consists of solar cells, batteries, and power conversion devices.
태양광 발전 시스템에서는 다수의 태양전지를 이용하여 발전된 DC 전력을 전력변환장치(PCS)를 통해 AC전력으로 변환하여 가정, 기업 등의 각종 부하에 공급하게 된다. 이러한 태양광 전력변환장치(PCS, Power Conditioning System)는 전력계통 측으로부터 상용전원을 공급받아 전력변환 기능을 수행하는데, 상용전원의 정전 발생시 태양광 전력변환장치(PCS)가 동작을 수행할 수 없는 문제점이 있다.In the photovoltaic power generation system, a plurality of solar cells are used to convert the developed DC power into AC power through a power conversion device (PCS) and supply it to various loads such as home and business. Such a PCS (Power Conditioning System) is supplied with commercial power from the power system side, and performs a power conversion function. However, when a commercial power source fails, the PCS can not operate There is a problem.
종래, 한국공개특허 제10-2011-0081505호에 의하면, 태양광 전력변환장치(PCS)로 동작전원을 공급하는 제1 전원부, 판단부, 제2 전원부로 구성되어, 판단부가 제1 전원부로부터 공급되는 동작 전원이 설정된 기준전압의 이하로 하강하는지를 판단하여 제2 전원부에서 기준전압을 태양광 전력변환장치(PCS)로 공급하는 것을 특징으로 한다.According to Korean Unexamined Patent Application Publication No. 10-2011-0081505, a determination unit and a second power supply unit for supplying operating power to a solar power conversion apparatus (PCS), a determination unit, and a second power supply unit, The reference voltage is supplied from the second power supply unit to the solar power conversion apparatus PCS.
이러한 종래기술에 의하면, 태양광 전력변환장치 구동전원을 전력계통으로부터 공급된 계통전원을 제1 전원부와 제2 전원부로 이중으로 구성하는데, 이때 전력계통으로부터 공급되는 계통전원을 이용하므로, 정전 발생시에 안정적인 전원공급에 취약한 문제점이 있다. According to this conventional technique, the grid power supplied from the power system is used as the driving power for the solar photovoltaic device, and the grid power supplied from the power grid is used as the grid power supply for the first power supply unit and the second power supply unit. There is a problem that it is vulnerable to a stable power supply.
그리고 제1 전원부에서 제2 전원부로 전원라인이 교체될 때 잠시 전원이 공급되지 않아 안정적인 전원공급이 이루어질 수 없는 문제점이 있다.
When the power supply line is switched from the first power supply unit to the second power supply unit, power is not supplied for a while, so that stable power supply can not be achieved.
본 발명의 목적은 전술한 점들을 감안하여 안출된 것으로, 태양광 모듈에서 생성된 전력을 이용하여 태양광 전력변환장치에 안정적인 제어 구동전원을 공급하는데 있다.It is an object of the present invention to provide stable control driving power to a solar power converter using power generated from a solar module.
그리고 본 발명의 다른 목적은 계통전원없이 태양광 모듈전원과 배터리 전원의 이중 전원으로 태양광 전력변환장치에 안정적인 구동전원을 공급하는데 있다.
Another object of the present invention is to supply a stable driving power to a solar photovoltaic power converter with a dual power supply of a photovoltaic module power supply and a battery power supply without a grid power supply.
본 발명은 출력전압을 가지는 전기 전력을 제공하기 위한 태양광 모듈(100); 및 상기 태양광 모듈의 전기 전력을 입력받아 제어구동용 전압으로 강압하여 태양광 전력변환장치(PCS)의 제어 구동전원으로 공급하는 직류변환 모듈(200);을 포함한다. The present invention relates to a solar module (100) for providing electric power having an output voltage; And a
바람직하게 직류변환 모듈(200)은 상기 태양광 모듈의 전기 전력을 공급받는 배터리(210); 및 상기 태양광 모듈의 전기 전력 또는 배터리 전원을 선택적으로 입력받아 제어구동용 DC전압으로 강압하는 입력전원 선택 강압부(260);를 포함한다.Preferably, the direct
또한 바람직하게 직류변환 모듈(200)은 상기 태양광 모듈의 전기 전력을 공급받는 배터리(210); 상기 배터리의 내부전압을 체크하는 전압 체크부(220); 상기 배터리의 내부전압을 배터리의 최소 구동전압(X)과 비교하여 배터리 충전여부를 판단하는 충전 판단부(230); 상기 배터리의 내부전압이 배터리의 기준전압(Y)을 초과시 상기 배터리로 공급하는 태양광 모듈의 전기 전력을 차단하는 제1 스위치부(240); 상기 제1 스위치부가 구동시 상기 배터리의 전압을 출력하는 제2 스위치부(250); 및 상기 제2 스위치부의 출력전압을 입력받아 제어구동용 DC전압으로 강압하는 입력전원 선택 강압부(260);를 포함한다.Also, preferably, the
그리고 바람직하게 직류변환 모듈(200)은 입력전원을 DC/DC 컨버터를 통해 제어구동용 DC전압으로 출력하고, 태양광 모듈로부터 전원을 공급받는 배터리를 충전함과 동시에 상기 태양광 모듈 전원 또는 배터리 전원으로 제어구동용 DC전압을 생성하여 태양광 전력변환장치(PCS)의 제어 구동전원으로 공급할 수 있다.Preferably, the direct
한편, 태양전지에서 생성된 전력으로 제어 구동전원을 얻는 태양광 발전 시스템을 이용한 방법은 (a) 상기 태양광 발전 시스템의 태양광 모듈이 출력전압을 가지는 전기 전력을 제공하는 단계; (b) 상기 태양광 발전 시스템의 직류변환 모듈이 상기 태양광 모듈로부터 전달받은 전기 전력을 제어구동용 DC전압으로 강압하는 단계; 및 (c) 상기 직류변환 모듈이 강압된 제어구동용 DC전압을 태양광 전력변환장치(PCS)의 제어 구동전원으로 공급하는 단계;를 포함한다.A method of using a photovoltaic power generation system for obtaining a control driving power from a power generated from a solar cell includes the steps of: (a) providing a photovoltaic module having the output voltage of the photovoltaic power generation system; (b) stepping down the electric power received from the photovoltaic module by the DC conversion module of the photovoltaic power generation system to a control driving DC voltage; And (c) supplying the step-down DC voltage to the control power source of the solar power converter PCS.
바람직하게 제 (b) 단계는 상기 직류변환 모듈이 태양광 모듈의 전기 전력 또는 배터리 전원을 선택적으로 입력받아 제어구동용 DC전압으로 강압하는 단계;를 포함한다.Preferably, step (b) includes the DC conversion module selectively receiving the electric power or the battery power of the solar module, and stepping down the DC power to a control driving DC voltage.
또한 바람직하게 제 (b) 단계는 (b-1) 상기 직류변환 모듈이 배터리의 내부전압을 체크하는 단계; (b-2) 상기 직류변환 모듈이 상기 배터리의 내부전압을 배터리의 최소 구동전압(X)과 비교하여 배터리 충전여부를 판단하는 단계; (b-3) 상기 직류변환 모듈이 배터리의 내부전압이 배터리의 기준전압(Y)을 초과시 상기 배터리로 공급하는 태양광 모듈의 전기 전력을 제1 스위치부로 차단하는 단계; (b-4) 상기 직류변환 모듈이 상기 제1 스위치부의 구동시 상기 배터리의 전압을 제2 스위치부의 on동작으로 출력하는 단계; 및 (b-5) 상기 직류변환 모듈이 상기 제2 스위치부의 출력전압을 입력받아 제어구동용 DC전압으로 강압하는 단계;를 포함한다.Preferably, step (b) includes the steps of: (b-1) checking the internal voltage of the battery by the DC conversion module; (b-2) comparing the internal voltage of the battery with the minimum driving voltage (X) of the battery to determine whether the battery is charged or not; (b-3) blocking the electric power of the photovoltaic module supplied from the DC conversion module to the battery when the internal voltage of the battery exceeds the reference voltage (Y) of the battery to the first switch portion; (b-4) when the DC conversion module outputs the voltage of the battery as an on operation of the second switch unit when the first switch unit is driven; And (b-5) the step of the DC conversion module receiving the output voltage of the second switch part and stepping down the DC voltage to the control driving DC voltage.
그리고 바람직하게 제 (b) 단계는 입력전원을 DC/DC 컨버터를 통해 제어구동용 DC전압으로 출력하고, 제 (c) 단계는 태양광 모듈로부터 전원을 공급받는 배터리를 충전함과 동시에 상기 태양광 모듈 전원 또는 배터리 전원으로 제어구동용 DC전압을 생성하여 태양광 전력 변환장치(PCS)의 제어 구동전원으로 공급할 수 있다.
Preferably, the step (b) outputs the input power to the DC voltage for control driving through the DC / DC converter, the step (c) charges the battery supplied with power from the solar module, A DC voltage for control drive can be generated from the module power source or the battery power source and supplied to the control driving power source of the solar power conversion apparatus PCS.
상술한 바에 의하면, 태양광 모듈에서 생성된 전력을 이용하여 태양광 전력변환장치에 안정적인 구동전원을 공급할 수 있고, 일출과 일몰시에 안정적인 전원공급으로 발전효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
According to the above description, it is possible to supply the stable driving power to the solar power conversion apparatus by using the power generated from the solar module, and it is possible to increase the power generation efficiency by stable power supply at the sunrise and sunset.
도 1는 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지에서 생성된 전력으로 제어 구동전원을 얻는 태양광 발전 시스템의 구성도이며,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지에서 생성된 전력으로 제어 구동전원을 얻는 태양광 발전 시스템의 예시도이고,
도 3은 태양전지에서 생성된 전력과 배터리로 제어 구동전원을 얻는 태양광 발전 시스템의 제어구동전원을 공급하는 구성을 나타낸 예시도이며,
도 4는 태양전지에서 생성된 전력으로 제어 구동전원을 얻는 태양광 발전 시스템의 스위칭접점 구동의 타임 그래프이고,
도 5은 태양전지에서 생성된 전력으로 제어 구동전원을 얻는 태양광 발전 시스템을 이용한 방법의 개략적인 흐름도이며,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 제 S4 단계를 나타낸 상세흐름도이고,
도 7은 태양전지에서 생성된 전력으로 제어 구동전원을 얻는 태양광 발전 시스템을 이용한 방법의 발전대기시의 작동흐름도이며,
도 8은 태양전지에서 생성된 전력으로 제어 구동전원을 얻는 태양광 발전 시스템을 이용한 방법의 일몰시 작동흐름도를 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a configuration diagram of a photovoltaic power generation system for obtaining a control driving power by power generated in a solar cell according to an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is an exemplary view of a photovoltaic power generation system that obtains a control driving power from power generated in a solar cell according to an embodiment of the present invention,
3 is an exemplary view showing a configuration for supplying power generated in a solar cell and control drive power of a solar power generation system for obtaining a control drive power source by a battery,
4 is a time graph of driving a switching contact of a solar power generation system that obtains a control driving power with electric power generated in a solar cell,
5 is a schematic flowchart of a method using a photovoltaic power generation system for obtaining a control driving power source with power generated in a solar cell,
FIG. 6 is a detailed flowchart showing the step S4 according to an embodiment of the present invention,
7 is an operational flowchart of a method using a solar power generation system for obtaining a control drive power source with power generated in a solar cell,
FIG. 8 is a flowchart illustrating an operation of a solar power generation system for obtaining a control driving power from the power generated by a solar cell.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.Specific features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings. It is to be noted that the detailed description of known functions and constructions related to the present invention is omitted when it is determined that the gist of the present invention may be unnecessarily blurred.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지에서 생성된 전력으로 제어 구동전원을 얻는 태양광 발전 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지에서 생성된 전력으로 제어 구동전원을 얻는 태양광 발전 시스템의 예시도이다. FIG. 1 is a configuration diagram of a photovoltaic power generation system that obtains a control driving power by electric power generated in a solar cell according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the power generated in the solar cell according to an embodiment of the present invention Fig. 8 is an illustration of a solar power generation system for obtaining a control drive power source.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지에서 생성된 전력으로 제어 구동전원을 얻는 태양광 발전 시스템은 태양광 모듈(100), 직류변환 모듈(200)을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, a solar power generation system for obtaining a control driving power by power generated in a solar cell according to an embodiment of the present invention may include a
태양광 모듈(100)은 출력전압을 가지는 전기 전력을 제공하기 위한 구성이다. 이러한 태양광 모듈(100)은 태양에너지로 전기에너지를 생산하여 DC전원을 출력하는 구성이다.The
직류변환 모듈(200)은 태양광 모듈의 전기 전력을 입력받아 제어구동용 DC전압으로 강압하여 태양광 전력변환장치(PCS)의 제어 구동전원으로 공급할 수 있는 구성이다. 이러한 직류변환 모듈(200)은 태양광 모듈의 전기 전력을 태양광 전력변환장치(PCS)의 제어 구동전원으로 공급하는 기능을 수행할 수 있다. The
본 실시예에 따른 직류변환 모듈(200)은 태양광 모듈의 전기 전력인 DC전원 또는 배터리 전원을 선택적으로 입력받아 제어구동용 DC전압으로 강압하여 출력할 수 있다. The
즉, 직류변환 모듈(200)은 태양광 모듈로부터 전달받은 DC전원과 배터리를 단속하는 스위칭 접점을 통해 입력받아 제어구동용 DC전압으로 강압하여 태양광 전력변환장치(PCS)로 제어 구동전원을 공급하는 기능을 수행할 수 있다.That is, the
이러한 기능을 수행하기 위한 직류변환 모듈(200)은 배터리(210), 전압 체크부(220), 충전 판단부(230), 제1 스위치부(240), 제2 스위치부(250), 입력전원 선택 강압부(260)를 포함할 수 있다.The
배터리(210)는 태양광 모듈과 연결되어 전기 전력을 공급받는 구성이다.The
전압 체크부(220)는 배터리의 내부전압을 체크하는 구성이다.The
충전 판단부(230)는 배터리의 내부전압을 배터리의 최소 구동전압(X)과 비교하여 배터리 충전여부를 판단하는 구성이다.The
제1 스위치부(240)는 배터리의 내부전압이 배터리의 기준전압(Y)을 초과시 상기 배터리로 공급하는 태양광 모듈의 전기 전력을 차단할 수 있는 구성이다.The
제2 스위치부(250)는 제1 스위치부가 구동시 상기 배터리의 전압을 출력할 수 있다. 이때, 충전 판단부(230), 제1 및 제2 스위치부(240, 250)의 동작에 있어서, 배터리의 전압은 배터리로 구동하기 위한 최소 구동전압과 기준전압으로 구분할 수 있고, 최소 구동전압(X) 이하인 경우에 배터리 충전을 하고, 배터리의 내부전압이 기준전압(Y) 이상인 경우 배터리와 태양광 모듈의 연결을 차단하여 충전을 중지할 수 있다.The
입력전원 선택 강압부(260)는 제2 스위치부의 출력전압을 입력받아 제어구동용 DC전압으로 강압할 수 있는 구성이다. 이러한 입력전원 선택 강압부(260)는 배터리 전원 또는 태양광 모듈의 출력전원을 SMPS 전원부 입력단으로 입력받아 제어구동용 DC전압으로 강압하여 다양한 태양광 발전 시스템의 주변 장치 제어 구동전원으로 활용할 수도 있다.The input power source selection step-down
제1 실시예에 따르면, 직류변환 모듈(200)은 태양광 모듈(100)의 전기 전력을 입력받아 제어구동용 전압으로 강압하여 태양광 전력변환장치(PCS)의 제어 구동전원으로 공급한다.According to the first embodiment, the
제2 실시예에 따르면, 직류변환 모듈(200)은 배터리(210)와 입력전원 선택 강압부 구성(260)으로 태양광 모듈의 전기 전력 또는 배터리 전원을 선택적으로 입력받아 제어구동용 DC전압으로 강압할 수도 있다.According to the second embodiment, the
제3 실시예에 의하면, 직류변환 모듈(200)은 배터리(210), 전압 체크부(220), 충전 판단부(230), 제1 스위치부(240), 제2 스위치부(250), 입력전원 선택 강압부(260)를 포함할 수 있다.According to the third embodiment, the
이러한 제3 실시예에 의한 직류변환 모듈은 배터리의 내부전압을 체크하고, 배터리의 내부전압을 배터리의 최소 구동전압(X)과 비교하여 배터리 충전여부를 판단하며, 배터리의 내부전압이 배터리의 기준전압(Y)을 초과시 배터리로 공급하는 태양광 모듈의 전기 전력을 차단한 후, 스위치 소자로 배터리의 내부전압을 입력전원 선택 강압부로 전달하여 제어구동용 DC전압으로 강압할 수 있다.The DC conversion module according to the third embodiment checks the internal voltage of the battery, compares the internal voltage of the battery with the minimum drive voltage X of the battery to determine whether the battery is charged, When the voltage (Y) is exceeded, the electric power of the solar module to be supplied to the battery is cut off, and then the internal voltage of the battery is transferred to the input power source selection step-down unit by the switch element.
제1 스위치부(240)와 제2 스위치부(250)의 On/Off 구동시 서로 반대로 On/Off 전환구동을 하도록 하고, 서로 입력전원이 충돌없도록 지연시키도록 할 수 있다. 지연시킬 시에 직류변환 모듈(200)은 내부에 콘덴서 소자를 부가함으로써, 안정적으로 일정 전압을 유지할 수 있도록 할 수 있다.When the
이때, 직류변환 모듈은 입력전원을 DC/DC 컨버터를 통해 제어구동용 DC전압으로 출력할 수 있고, 하나의 입력전원을 입력받아 4개의 전압(+5V, ±15V, +24V)으로 출력하여 태양광 전력변환장치(PCS)의 제어 구동전원으로 전달할 수 있다.At this time, the DC conversion module can output the input power to the control driving DC voltage through the DC / DC converter, and receives one input power and outputs it as four voltages (+ 5V, ± 15V, + 24V) Can be transmitted to the control driving power source of the optical power converter (PCS).
여기서, 태양광 모듈에서 일정하게 생성되어지지 않는 전압의 변동에 대비하여 안정적인 출력을 위해 직류변환 모듈은 +5V 전원을 피드백하여 DC전력을 입력으로 하는 스위치 소자를 제어하여 DC전력을 입력으로 하여 안정적인 출력전압을 출력하도록 설정할 수 있다.Here, in order to stabilize the output voltage in response to the fluctuation of the voltage that is not constantly generated in the solar module, the DC conversion module feeds back the + 5V power supply and controls the switch device which receives the DC power, The output voltage can be set to be output.
이러한 4개의 출력전압을 부연 설명하면, 태양광 모듈에서 생산된 DC전압 또는 배터리 전원을 공급받아 DC/DC 컨버터를 통해 제어 구동용 DC전압으로 강압하여 태양광 발전 인버터 장치에 구동전원으로 공급할 수도 있고, 전류와 전압을 측정할 수 있는 태양광 접속반 센싱 컨트롤러의 구동 전원으로 공급할 수도 있으며, 태양광 발전 시스템의 주변 장치 제어 구동전원으로 활용할 수도 있다.These four output voltages can be further described by supplying DC voltage or battery power generated by a solar module and supplying the DC power to the solar inverter unit as a driving power by down-converting the DC voltage generated by the solar module to a DC voltage for control driving through the DC / , As a driving power source for a solar photovoltaic half-sensing controller capable of measuring a current and a voltage, or as a driving power source for controlling a peripheral device of a photovoltaic power generation system.
즉, 직류변환 모듈(200)은 태양광 모듈로부터 전원을 공급받는 배터리를 충전함과 동시에 태양광 모듈 전원 또는 배터리 전원으로 제어구동용 DC전압을 생성하여 태양광 전력변환장치(PCS)외 태양광 발전 시스템의 주변 장치의 제어 구동전원으로 공급할 수 있다.That is, the
이러한 직류변환 모듈(200)은 앞에서 기술한 구성들에 의해 저전류의 DC전원을 DC/DC 컨버터를 통해 제어구동전원을 출력하거나, 태양광 모듈로부터 전원을 공급받는 배터리를 충전함과 동시에 상기 배터리의 출력 전원으로 제어구동전원을 출력할 수 있다.
The
도 2에 도시된 바와 같이, 전체적인 동작흐름에 대해 나타낸 것으로 굵은 선은 계통 공급을 위한 전류의 흐름을 나타낸 것이며, 얇은 선은 저 전류의 DC전력을 통해 제어구동전원을 DC/DC컨버터를 통해 직접 공급하거나 배터리를 통해서 충전을 함과 동시에 배터리의 출력 전원으로 제어구동전원을 쓸 수 있다.As shown in FIG. 2, the overall operation flow is shown in bold line, which shows the flow of current for supplying the system, and the thin line shows the flow of the control driving power through the DC / DC converter Supply power to the output power of the battery while charging it through the battery.
도 3에 도시된 바와 같이, 전력변환장치 구동에 필요한 제어전원의 공급 방법에 있어, 2가지의 방법을 통해 공급하는데 태양광모듈에서 직접 공급받는 경우와 배터리를 한번 거치고 난 뒤 공급하는 경우이다. 태양광 모듈 라인은 스위치를 B접점(아무 입력이 없을 때 short된 상태)으로 하며 배터리 라인은 A접점(아무 입력이 없을 때 open된 상태)로 구성하며 각 스위치는 약간의 시간 차로 서로 반대로 구동되도록 한다. 그리고 직류변환장치에는 커패시터를 설치하여 공급 전원라인이 교체가 될 때 (모듈라인 -> 배터리 라인 or 배터리 라인 -> 모듈라인) 잠시 전원이 공급되지 않는 순간 커패시터에서 다음 전원 공급이 되기 전까지 공급전원장치의 출력전압을 유지시키는 역할을 하도록 한다. 그리고 난 뒤 직류변환을 통해서 4출력으로 이루어진 제어전원용 전원을 출력하여 태양광 전력변환장치로 공급할 수 있다.As shown in FIG. 3, in the method of supplying the control power required for driving the power converter, there are two methods, that is, the direct supply from the solar module and the supply after the battery is once run. The photovoltaic module line is set to B contact (shorted when there is no input) and the battery line is set to A contact (open when there is no input), and each switch is driven in reverse do. When the power supply line is replaced (module line-> battery line-> battery line-> module line) by installing a capacitor in the DC converter, the power is supplied from the capacitor to the power supply unit To maintain the output voltage of the inverter. Then, DC power can be supplied to the solar power converter by outputting the power for control power, which is composed of four outputs, through DC conversion.
도 4에 도시된 바와 같이, sw1, sw2 구동간의 공급전압의 변화와 스위치가 어떻게 작동되는지 시간의 흐름에 따라 나타낸 것으로, t1과 t2간의 시간은 sw1과 sw2를 on/off시 서로 입력전원간 충돌이 없도록 하기 위한 delay시간이며 이 사이의 시간 동안 공급전압이 끊길 시 직류변환장치 내부의 커패시터로써 지속적 전원공급이 가능하도록 한다.As shown in FIG. 4, the change of the supply voltage between the switches sw1 and sw2 and the operation of the switch are shown according to the flow of time. The time between t1 and t2 is the time when sw1 and sw2 are turned on / This is a delay time to ensure that the supply voltage is cut off during the time between the supply of continuous power as a capacitor inside the DC converter.
도 5은 태양전지에서 생성된 전력으로 제어 구동전원을 얻는 태양광 발전 시스템을 이용한 방법의 개략적인 흐름도이다.5 is a schematic flowchart of a method using a photovoltaic power generation system for obtaining a control driving power source with power generated in a solar cell.
한편, 태양전지에서 생성된 전력으로 제어 구동전원을 얻는 태양광 발전 시스템을 이용한 방법에 있어서, 태양광 발전 시스템의 태양광 모듈은 출력전압을 가지는 전기 전력을 출력한다(S2).On the other hand, in a method using a solar power generation system that obtains a control driving power from power generated in a solar cell, a solar module of the solar power generation system outputs electric power having an output voltage (S2).
다음으로 태양광 발전 시스템의 직류변환 모듈은 상기 태양광 모듈로부터 전달받은 전기 전력을 제어구동용 DC전압으로 강압한다(S4).Next, the DC conversion module of the photovoltaic power generation system lowers the electric power received from the photovoltaic module to a control driving DC voltage (S4).
그리고 직류변환 모듈은 강압된 제어구동용 DC전압을 태양광 전력변환장치(PCS)의 제어 구동전원으로 공급한다(S6).Then, the DC conversion module supplies the DC voltage for the control operation to the control driving power source of the solar power conversion device (PCS) (S6).
여기서, 제 S4 단계는 직류변환 모듈이 태양광 모듈의 전기 전력 또는 배터리 전원을 선택적으로 입력받아 제어구동용 DC전압으로 강압하는 단계를 포함할 수 있다. In operation S4, the DC conversion module may selectively receive the electric power or the battery power of the solar module and step down the DC power to a control driving DC voltage.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 제 S4 단계를 나타낸 상세흐름도이다.6 is a detailed flowchart illustrating step S4 according to an embodiment of the present invention.
또한 제 S4 단계는 직류변환 모듈이 배터리의 내부전압을 체크하고(S22), 배터리의 내부전압을 배터리의 최소 구동전압(X)과 비교하여 배터리 충전여부를 판단하며(S24), 직류변환 모듈이 배터리의 내부전압이 배터리의 기준전압(Y)을 초과시 배터리로 공급하는 태양광 모듈의 전기 전력을 제1 스위치부로 차단하고(S26), 제1 스위치부의 구동시 배터리의 전압을 제2 스위치부의 on동작으로 출력하며(S28), 제2 스위치부의 출력전압을 입력받아 제어구동용 DC전압으로 강압하는 단계(S30)를 포함할 수 있다. 이러한 제 S4 단계는 입력전원을 DC/DC 컨버터를 통해 제어구동용 DC전압으로 출력하는 단계로, 태양광 전력변환장치(PCS)외 태양광 발전 시스템의 주변 장치의 제어 구동전원으로 공급할 수 있다.In step S4, the DC conversion module checks the internal voltage of the battery (S22), compares the internal voltage of the battery with the minimum driving voltage X of the battery to determine whether the battery is charged (S24) When the internal voltage of the battery exceeds the reference voltage Y of the battery, the electric power of the solar module to be supplied to the battery is interrupted by the first switch unit (S26). When the first switch unit is driven, (S28), and step S30 of receiving the output voltage of the second switch unit and reducing the voltage to the DC voltage for control driving. The step S4 is a step of outputting the input power to the control driving DC voltage through the DC / DC converter and can be supplied as the control driving power of the peripheral device of the photovoltaic power generation system other than the solar power conversion device PCS.
그리고 제 S6 단계는 태양광 모듈로부터 전원을 공급받는 배터리를 충전함과 동시에 상기 태양광 모듈 전원 또는 배터리 전원으로 제어구동용 DC전압을 생성하여 태양광 전력 변환장치(PCS)의 제어 구동전원으로 공급할 수 있다.In step S6, a battery supplied with power from the solar module is charged, and at the same time, a control driving DC voltage is generated from the solar module power or the battery power source and supplied to the control driving power source of the solar power conversion device (PCS) .
도 7은 태양전지에서 생성된 전력으로 제어 구동전원을 얻는 태양광 발전 시스템을 이용한 방법의 발전대기시의 작동흐름도이며, 도 8은 태양전지에서 생성된 전력으로 제어 구동전원을 얻는 태양광 발전 시스템을 이용한 방법의 일몰시 작동흐름도를 나타낸 도면이다.FIG. 7 is an operational flowchart of a method using a solar power generation system that obtains a control drive power source from power generated in a solar cell, and FIG. 8 is a flowchart illustrating an operation of the solar power generation system Fig. 2 is a flowchart showing an operation flow at sunset according to the method using the method of Fig.
본 발명의 일실시예에 따른 직류변환모듈(200)의 작동방법을 도 7과 도 8을 참조하여 설명하면, 직류변환모듈(200)은 아침(일출)에 먼저 태양광 모듈의 전원으로 구동을 한다. 여기서 구동을 함과 동시에 배터리에서 배터리내부 전압을 체크하며 배터리로 구동하기 위한 최소 전압 X보다 높은지 판별하는 판별부 구성를 포함하여 배터리 전압이 X보다 낮으면 모듈에서 나온 전력을 통해 배터리 충전을 시작한다. Referring to FIGS. 7 and 8, the
충전을 하면서 배터리 전압이 배터리의 기준 전압 Y보다 높으면 태양광 모듈 쪽에서의 전원공급을 중지하며 배터리에서 안정적으로 일정 전압을 출력하여 그것을 통해서 제어전원용 전원으로 공급한다.If the battery voltage is higher than the reference voltage Y of the battery while charging, the power supply from the photovoltaic module is stopped, and a stable voltage is outputted from the battery, and the power is supplied to the control power supply through it.
그리고 전원공급을 하면서 일몰 시 태양광 모듈에서의 생성되는 전력이 점점 낮아지게 되며 어느 순간 배터리의 충전도 점점 멈출 것이다. 충전이 멈추고 난 뒤에도 발전 될 수 있는 상황에 대하여 배터리는 시간 동안 제어전원을 태양광 전력변환장치에 공급하여, 일몰 시 태양광 모듈에서의 낮은 전압으로 인한 발전 상황에서 안정적인 제어전원 공급을 할 수 있다. 그런 후 일몰 후 시간이 지난 후 배터리에서 태양광 전력변환장치로 전원공급을 중지함과 동시에 전원이 꺼지게 되며 sw1, sw2는 원래 상태로 돌아가도록 하는데 이러한 동작이 계속 반복된다.And at power up, the power generated by the photovoltaic module at sunset will gradually decrease, and at any moment the battery will stop charging. For situations that can develop even after charging has stopped, the battery can supply control power to the solar power converter for a period of time and provide stable control power supply during power generation due to the low voltage in the solar module at sunset . Then, after the sunset, after the battery stops supplying power to the solar power converter, the power is turned off and sw1 and sw2 are returned to their original state. This operation is repeated continuously.
도면을 참고하여 구체적으로 직류변환모듈의 동작을 설명하면 다음과 같다. The operation of the DC conversion module will be described in detail with reference to the drawings.
도 7에 도시된 바와 같이, 발전대기시(일사량 0)에는 태양광 PCS가 Off상태이고, 일출시 일사량이 상승으로 인해 태양광 모듈의 출력전압(Vmod)이 상승하게 된다. 다음으로 SW1 short, SW2 open상태에서 태양광 모듈의 출력전압(Vmod)이 발전 최소전압보다 높으면 SW1 short, SW2 open 상태를 유지하고, 태양광 모듈의 출력전압(Vmod)을 직류변환모듈(200)의 SMPS전원부 입력단에 직접 공급하여 제어구동 전압으로의 변환을 통해 태양광 전력변환장치(PCS)에 제어구동 전압을 공급한다. 그리고 태양광 전력변환장치(PCS)가 on되어 태양광 모듈의 DC to AC 변환 및 조정을 통해 계통공급을 하게 된다. As shown in FIG. 7, when the power generation standby (solar radiation amount 0), the sunlight PCS is in the OFF state, and the output voltage Vmod of the solar module rises due to an increase in the solar radiation amount at the time of sunrise. If the output voltage Vmod of the photovoltaic module is higher than the power generation minimum voltage in the SW1 short and SW2 open states, the SW1 short and SW2 open states are maintained and the output voltage Vmod of the photovoltaic module is supplied to the
여기서, 태양광 전력변환장치(PCS) on시에 배터리 전압을 판단하여 배터리 내부전압(Vbat)이 배터리 기준전압(Vbref)보다 높은 경우에 SW1 open, SW2 short상태로 전환하여 배터리전압(Vbat)을 입력전원 선택강압부(260)의 SMPS 전원부 입력단에 공급하여 태양광 전력변환장치(PCS)로 제어구동 전원을 전달하게 된다. 이때, 배터리 전압(Vbat)이 배터리작동 최소전압(Bbmin)보다 작을 경우에는 태양광 모듈의 출력전압(Vmod)을 배터리 공급하여 충전할 수 있도록 할 수 있다.If the battery voltage Vbat is higher than the battery reference voltage Vbref by determining the battery voltage when the solar power conversion apparatus PCS is on, the switch SW1 is opened and the switch SW2 is shorted to determine the battery voltage Vbat And supplies it to the input terminal of the SMPS power supply of the input power down
도 8에 도시된 바와 같이, 일몰(일사량 감소)시 태양광 모듈의 출력전압(Vmod)이 하강하게 되어 SW1 open, SW2 short 상태가 되고, 이때 직류변환모듈(200)은 일몰을 판단하는 기능을 한다. 직류변환모듈(200)은 태양광 모듈의 출력전압(Vmod)이 태양광 발전 최소전압(Vgmin)보다 작거나 같은 경우, 일몰상태로 판단하여 배터리 충전을 정지시키고, 배터리 전압을 판단하여 배터리 전압(Vbat)이 배터리작동 최소전압(Vbmin) 보다 작거나 같은 경우, 태양광 전력변환장치로의 배터리 전압 공급을 중지하여 태양광 전력변환장치(PCS)가 off상태가 되고, SW1 short, SW2 open상태로 발전대기(일사량 0)로 전환된다.As shown in FIG. 8, the output voltage Vmod of the solar module is lowered at sunset (decrease in irradiation dose), so that the SW1 open and SW2 short states are established. At this time, the
이때, 태양광 모듈의 출력전압(Vmod)이 태양광 발전 최소전압(Vgmin)보다 클 경우에는 태양광 모듈의 출력전압(Vmod)을 배터리에 공급하여 충전할 수 있도록 한다. 그리고 이러한 배터리의 전압(Vbat)을 입력전원 선택강압부(260)의 SMPS 전원부 입력단에 공급하여 태양광 전력변환장치(PCS)로 제어구동전원을 공급하면 태양광 전력변환장치(PCS)가 on되어 DC to AC변환 및 조정을 통해 계통공급을 하게 된다. 그리고 배터리 충전전압을 판단시 배터리작동 최소전압(Vbmin)보다 클 경우에 배터리 전압(Vbat)을 입력전원 선택강압부(260)의 SMPS 전원부 입력단에 공급하여 태양광 전력변환장치(PCS)가 구동할 수 있도록 한다.
At this time, when the output voltage Vmod of the solar module is larger than the solar generator minimum voltage Vgmin, the output voltage Vmod of the solar module is supplied to the battery so that the battery can be charged. When the voltage Vbat of the battery is supplied to the input terminal of the SMPS power supply unit of the input power source selection down
상술한 본 발명에 의하면, 태양전지 모듈에서 DC전력이 생산되는 낮에만 제어전원을 공급하여 기존에 상시 24시간 구동되는 대기전력 낭비를 없앨 수 있으며, 태양광 발전 시스템의 수명 연장에 기여하고, 계통연계형 태양광 발전 장치 뿐만 아니라, 태양광 전반에 아우르는 모든 주변장치의 구동 제어전원으로 활용할 수 있는 효과가 있다. 특히 독립형 전력변환장치에 적용시 계통전원이 없는 지역에서도 충분한 활용 능력을 가지며 효율을 최대로 이끌어 낼 수 있는 효과가 있다.
According to the present invention, since the control power is supplied only during the day when the DC power is produced in the solar cell module, the standby power that is conventionally driven for 24 hours can be eliminated, contributing to the extension of the life of the solar power generation system, There is an effect that it can be utilized as a drive control power source for all the peripheral devices including the solar photovoltaic power generation device as well as the linked solar power generation device. Especially, when applied to a stand-alone power conversion device, it has a sufficient utilization capability even in a region where there is no system power, and it is possible to maximize efficiency.
100 : 태양광 모듈 200 : 직류변환 모듈
210 : 배터리 220 : 전압체크부
230 : 충전 판단부 240 : 제1 스위치부
250 : 제2 스위치부 260 : 입력전원 선택 강압부100: solar module 200: DC conversion module
210: Battery 220: Voltage check unit
230 charge determination unit 240: first switch unit
250: second switch unit 260: input power selection step-down unit
Claims (10)
상기 태양광 모듈의 전기 전력을 입력받아 제어구동용 전압으로 강압하여 태양광 전력변환장치(PCS)의 제어 구동전원으로 공급하는 직류변환 모듈(200);을 포함하며,
상기 직류변환 모듈(200)은 상기 태양광 모듈의 전기 전력을 공급받는 배터리(210); 상기 배터리의 내부전압을 체크하는 전압 체크부(220); 상기 배터리의 내부전압을 배터리의 최소 구동전압(X)과 비교하여 배터리 충전여부를 판단하는 충전 판단부(230); 상기 배터리의 내부전압이 배터리의 기준전압(Y)을 초과시 상기 배터리로 공급하는 태양광 모듈의 전기 전력을 차단하는 제1 스위치부(240); 상기 제1 스위치부가 구동시 상기 배터리의 전압을 출력하는 제2 스위치부(250); 및 상기 제2 스위치부의 출력전압을 입력받아 제어구동용 DC전압으로 강압하는 입력전원 선택 강압부(260);를 포함하며,
상기 직류변환 모듈(200)은 하나의 입력전원을 입력받아 4개의 전압(+5V,±15V,+24V)로 출력하여 태양광 전력변환장치의 제어구동전원으로 전달하되, +5V 전원을 피드백하여 DC전력을 입력으로 하는 스위치 소자를 제어하여 DC전력을 입력으로 하여 안정적인 출력전압을 출력하도록 하는 것을 특징으로 하는 태양전지에서 생성된 전력으로 제어 구동전원을 얻는 태양광 발전 시스템.
A solar module (100) for providing electrical power having an output voltage; And
And a DC conversion module (200) for receiving the electric power of the solar module, down converting it to a control driving voltage, and supplying it to a control driving power source of a solar power conversion device (PCS)
The DC conversion module 200 includes a battery 210 receiving electric power of the photovoltaic module; A voltage check unit 220 for checking an internal voltage of the battery; A charge determination unit 230 for comparing the internal voltage of the battery with the minimum drive voltage X of the battery to determine whether the battery is charged; A first switch part (240) for shutting off the electric power of a solar module supplying to the battery when an internal voltage of the battery exceeds a reference voltage (Y) of the battery; A second switch part (250) for outputting the voltage of the battery when the first switch part is driven; And an input power source selection down unit 260 receiving the output voltage of the second switch unit and reducing the output voltage to a control driving DC voltage,
The direct current conversion module 200 receives one input power and outputs it as four voltages (+ 5V, ± 15V, + 24V) to the control driving power of the solar power converter, and the + 5V power is fed back DC power as input, and outputs a stable output voltage by using DC power as an input. The solar power generation system according to claim 1, wherein the control power is generated by the power generated by the solar cell.
상기 직류변환 모듈(200)은,
상기 태양광 모듈의 전기 전력을 공급받는 배터리(210); 및
상기 태양광 모듈의 전기 전력 또는 배터리 전원을 선택적으로 입력받아 제어구동용 DC전압으로 강압하는 입력전원 선택 강압부(260);를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지에서 생성된 전력으로 제어 구동전원을 얻는 태양광 발전 시스템.
The method according to claim 1,
The DC conversion module (200)
A battery 210 receiving electric power of the solar module; And
And an input power source selection step-down unit 260 for selectively receiving the electric power or the battery power of the solar module and reducing the voltage to a control driving DC voltage. Obtain photovoltaic system.
상기 직류변환 모듈(200)은,
입력전원을 DC/DC 컨버터를 통해 제어구동용 DC전압으로 출력하는 것을 특징으로 하는 태양전지에서 생성된 전력으로 제어 구동전원을 얻는 태양광 발전 시스템.
The method according to claim 1,
The DC conversion module (200)
And the input power is outputted as a DC voltage for control driving through a DC / DC converter.
(a) 상기 태양광 발전 시스템의 태양광 모듈이 출력전압을 가지는 전기 전력을 제공하는 단계;
(b) 상기 태양광 발전 시스템의 직류변환 모듈이 상기 태양광 모듈로부터 전달받은 전기 전력을 제어구동용 DC전압으로 강압하는 단계; 및
(c) 상기 직류변환 모듈이 강압된 제어구동용 DC전압을 태양광 전력변환장치(PCS)의 제어 구동전원으로 공급하는 단계;를 포함하며,
상기 제 (b) 단계는 (b-1) 상기 직류변환 모듈이 배터리의 내부전압을 체크하는 단계; (b-2) 상기 직류변환 모듈이 상기 배터리의 내부전압을 배터리의 최소 구동전압(X)과 비교하여 배터리 충전여부를 판단하는 단계; (b-3) 상기 직류변환 모듈이 배터리의 내부전압이 배터리의 기준전압(Y)을 초과시 상기 배터리로 공급하는 태양광 모듈의 전기 전력을 제1 스위치부로 차단하는 단계; (b-4) 상기 직류변환 모듈이 상기 제1 스위치부의 구동시 상기 배터리의 전압을 제2 스위치부의 on동작으로 출력하는 단계; 및 (b-5) 상기 직류변환 모듈이 상기 제2 스위치부의 출력전압을 입력받아 제어구동용 DC전압으로 강압하는 단계;를 포함하며,
상기 제 (c)단계에서, 상기 직류변환모듈(200)이 하나의 입력전원을 입력받아 4개의 전압(+5V,±15V,+24V)로 출력하여 태양광 전력변환장치의 제어구동전원으로 전달하되, +5V 전원을 피드백하여 DC전력을 입력으로 하는 스위치 소자를 제어하여 DC전력을 입력으로 하여 안정적인 출력전압을 출력하도록 하는 것을 특징으로 하는 태양전지에서 생성된 전력으로 제어 구동전원을 얻는 태양광 발전 시스템을 이용한 방법.
A method of using a photovoltaic power generation system for obtaining a control driving power from power generated by the solar cell of claim 1,
(a) providing a solar module of the photovoltaic system with electrical power having an output voltage;
(b) stepping down the electric power received from the photovoltaic module by the DC conversion module of the photovoltaic power generation system to a control driving DC voltage; And
(c) supplying the DC voltage for the control operation to the control power source of the solar power conversion device (PCS) by the DC conversion module,
The step (b) includes the steps of: (b-1) checking the internal voltage of the battery by the DC conversion module; (b-2) comparing the internal voltage of the battery with the minimum driving voltage (X) of the battery to determine whether the battery is charged or not; (b-3) blocking the electric power of the photovoltaic module supplied from the DC conversion module to the battery when the internal voltage of the battery exceeds the reference voltage (Y) of the battery to the first switch portion; (b-4) when the DC conversion module outputs the voltage of the battery as an on operation of the second switch unit when the first switch unit is driven; And (b-5) the DC-DC converting module receiving the output voltage of the second switch unit and stepping down the DC-DC voltage for control driving,
In the step (c), the DC conversion module 200 receives one input power and outputs it as four voltages (+ 5V, ± 15V, + 24V) to the control driving power of the solar power converter Wherein the control unit controls the switch element that receives the DC power as an input by feeding back the + 5V power supply, and outputs the stable output voltage by using the DC power as the input. Method using power generation system.
상기 제 (b) 단계는,
상기 직류변환 모듈이 태양광 모듈의 전기 전력 또는 배터리 전원을 선택적으로 입력받아 제어구동용 DC전압으로 강압하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지에서 생성된 전력으로 제어 구동전원을 얻는 태양광 발전 시스템을 이용한 방법.
The method according to claim 6,
The step (b)
And a step of selectively inputting the electric power or the battery power of the solar module and decreasing the DC power to a control driving DC voltage by the DC conversion module. Method using power generation system.
상기 제 (b) 단계는,
입력전원을 DC/DC 컨버터를 통해 제어구동용 DC전압으로 출력하는 단계;인 것을 특징으로 하는 태양전지에서 생성된 전력으로 제어 구동전원을 얻는 태양광 발전 시스템을 이용한 방법.
The method according to claim 6,
The step (b)
And a step of outputting the input power to a DC voltage for control driving through a DC / DC converter, wherein the control driving power is obtained from the power generated in the solar cell.
상기 제 (c) 단계는,
상기 태양광 모듈로부터 전원을 공급받는 배터리를 충전함과 동시에 상기 태양광 모듈 전원 또는 배터리 전원으로 제어구동용 DC전압을 생성하여 태양광 전력 변환장치(PCS)의 제어 구동전원으로 공급하는 단계;인 것을 특징으로 하는 태양전지에서 생성된 전력으로 제어 구동전원을 얻는 태양광 발전 시스템을 이용한 방법.The method according to claim 6,
The step (c)
Charging a battery supplied with power from the solar module and generating a control driving DC voltage from the solar module power supply or battery power supply and supplying the control driving power to a control driving power source of the solar power conversion device (PCS) Wherein the control driving power is obtained from the power generated in the solar cell.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102019087B1 (en) * | 2018-06-07 | 2019-09-06 | (주)다쓰테크 | Control method of photovoltaic energy storage system |
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2015
- 2015-12-11 KR KR1020150176801A patent/KR101737461B1/en active IP Right Grant
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