KR102172004B1 - Micro Inverter for Photovoltaic Power Generation and Photovoltaic Power Generation System Using the Same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양광 발전용 마이크로 인버터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소형 크기로 제작되어 태양광 패널에 직접 연결이 가능한 태양광 발전용 마이크로 인버터 및 이를 이용한 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a micro-inverter for photovoltaic power generation, and more particularly, to a micro-inverter for photovoltaic power generation that is manufactured in a small size and can be directly connected to a photovoltaic panel, and a photovoltaic power generation system using the same.
태양광 발전시스템(Photovoltaic, PV)은 태양광을 전기에너지로 변환하는 시스템으로 에너지 변환과정에서 기계적, 화학적 작용이 없으므로 시스템 구조가 단순하여 유지 보수가 간단하고 수명이 20~30년 정도로 길며 환경 친화적이다. Photovoltaic (PV) is a system that converts sunlight into electrical energy. Since there is no mechanical or chemical action during the energy conversion process, the system structure is simple, maintenance is simple, and the lifespan is long, about 20 to 30 years, and is environmentally friendly. to be.
또한 발전 규모를 수 kw급의 소용량부터 수백 kw급에 이르는 대용량 시스템까지 다양하게 적용할 수 있어서 신재생에너지 분야에서 각광받고 있다. In addition, the scale of power generation can be applied in a variety of ways from a small capacity of several kw to a large-capacity system of hundreds of kw, thus attracting attention in the field of new and renewable energy.
태양광 발전으로 생산된 전력을 계통에 전송하기 위해서 직류를 교류로 변환하고 태양광 패널의 최대 전력동작 전압을 추종할 수 있는 전력 변환기가 필요하다. 전력 변환기는 앞단의 직류(DC)-직류(DC) 컨버터와 후단의 직류(DC)-교류(AC) 인버터로 구성될 수 있다.In order to transmit the power produced by solar power generation to the grid, a power converter that converts DC to AC and can follow the maximum power operating voltage of the solar panel is needed. The power converter may be composed of a direct current (DC) to direct current (DC) converter at the front end and a direct current (DC) to alternating current (AC) inverter at the rear end.
기존의 태양광 발전시스템은 제조비용을 절감하기 위해 여러 개의 태양전지 패널을 하나의 전력조절기에 연계하였는데, 이러한 경우에는 부분적으로 태양광 발전량이 감소했을 때 전력조절기 전체의 발전량이급격히 저하되는 문제점이 있다.Conventional photovoltaic power generation systems have connected several solar panels to one power regulator in order to reduce manufacturing costs. In this case, when the amount of solar power generation is partially reduced, the power generation amount of the entire power regulator is rapidly reduced. have.
또한 최근 건물 일체형 태양광 발전시스템(Building Integrated Photovolataic, BIPV)이 주목을 받고 있는데, 건물 일체형 태양광 발전 시스템은 부분 그늘짐(Partial Shading) 현상이 발생하는 문제점이 있다.In addition, building integrated photovoltaic power generation systems (BIPV) are attracting attention recently, and the building integrated photovoltaic power generation system has a problem in that partial shading occurs.
최근 태양전지 모듈 하나당 한 개의 인버터가 설치되는 새로운 소형 인버터 방식이 주목받고 있다. 태양광 발전용 인버터 시장에서 미국시장을 중심으로 새롭게 등장한 것이 마이크로 인버터(Microinverter)이다. 마이크로 인버터는 어레이(array) 전체에서 모아진 전기를 DC에서 AC로 전환하는 중앙 집중식이 아닌 개별 모듈에서 각각의 인버터를 설치해 모듈 단위로 직류를 교류로 전환하는 분산 시스템이다.Recently, a new small inverter method in which one inverter is installed per solar cell module is attracting attention. In the solar power inverter market, a new emergence mainly in the US market is the Microinverter. The micro inverter is a distributed system that converts DC to AC in module units by installing each inverter in individual modules rather than a centralized system that converts electricity collected from the entire array from DC to AC.
기존의 인버터를 개선한 마이크로 인버터는 개별 모듈에 전용 DC-DC 컨버터를 사용해 태양전지 모듈 당 더 많은 에너지를 변환할 수 있다.Micro-inverters, an improvement over existing inverters, can convert more energy per solar cell module by using dedicated DC-DC converters for individual modules.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 개별 모듈 각각의 모듈이 최대전력점추종(MPPT) 제어기능을 갖추고 있어서 부분 음영 및 기기 노화 등의 문제를 개선할 수 있는 태양광 발전용 마이크로 인버터를 제공하는 것이다.The present invention was devised to solve the above problems, and the problem to be solved in the present invention is that each module has a maximum power point tracking (MPPT) control function to improve problems such as partial shading and device aging. It is to provide a micro inverter for solar power generation that can
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터는 플레이트 형태로 형성되는 케이스 하판; 상기 케이스 하판을 덮도록 구성되는 케이스 덮개; 상기 케이스 하판에 설치되는 기판;을 포함하고, 상기 기판은 제1 태양전지 모듈과 병렬로 연결되는 제1 컨덕터; 제2 태양전지 모듈과 병렬로 연결되는 제2 컨덕터; 상기 제1 태양전지 모듈 및 상기 제1 컨덕터와 병렬로 연결되는 제1 스위치; 상기 제2 태양전지 모듈 및 상기 제2 컨덕터와 병렬로 연결되는 제2 스위치; 상기 제1 컨덕터 및 제2 컨덕터와 상기 제1 스위치 및 제2 스위치 사이에 연결되는 셔플링 인덕터; 상기 제1 태양전지 모듈, 상기 제1 컨덕터 및 상기 제1 스위치와 연결되는 부스트 인덕터; 상기 부스트 인덕터와 연결되고, 상기 제2 태양전지 모듈, 상기 제2 컨덕터 및 상기 제2 스위치와 연결되는 제3 스위치; 상기 제1 태양전지 모듈 및 상기 제2 태양전지 모듈 각각의 전압에 기초하여 최대 전력점을 추종하는 동작을 제어하는 MPPT 제어부;를 포함하며, 상기 MPPT 제어부에 의해 상기 제1 스위치, 제2 스위치 및 제3 스위치가 동작되는 것에 기술적 특징이 있다.The micro-inverter for photovoltaic power generation according to the present invention for achieving the above object comprises: a case lower plate formed in a plate shape; A case cover configured to cover the case lower plate; A substrate installed on the lower plate of the case, wherein the substrate comprises: a first conductor connected in parallel with the first solar cell module; A second conductor connected in parallel with the second solar cell module; A first switch connected in parallel with the first solar cell module and the first conductor; A second switch connected in parallel with the second solar cell module and the second conductor; A shuffling inductor connected between the first and second conductors and the first and second switches; A boost inductor connected to the first solar cell module, the first conductor, and the first switch; A third switch connected to the boost inductor and connected to the second solar cell module, the second conductor, and the second switch; And an MPPT control unit for controlling an operation of following a maximum power point based on voltages of each of the first solar cell module and the second solar cell module, wherein the first switch, the second switch and the second switch are performed by the MPPT control unit. There is a technical feature that the third switch is operated.
또한 본 발명에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터는, 상기 MPPT 제어부가 상기 제1 태양전지 모듈 및 상기 제2 태양전지 모듈 각각의 전압에 기초하여 최대 전력점을 추종하는 MPPT부; 및 상기 MPPT부의 출력 전압을 조절하는 전압조절부;를 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the micro-inverter for photovoltaic power generation according to the present invention includes: an MPPT unit for the MPPT control unit to follow a maximum power point based on voltages of each of the first solar cell module and the second solar cell module; And a voltage adjusting unit for adjusting the output voltage of the MPPT unit.
또한 본 발명에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터는 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는 상기 MPPT부의 출력 전압에 기초하여 동작되고, 상기 제3 스위치는 상기 전압조절부의 출력 전압에 기초하여 동작될 수 있다.In addition, in the micro-inverter for photovoltaic power generation according to the present invention, the first switch and the second switch may be operated based on the output voltage of the MPPT unit, and the third switch may be operated based on the output voltage of the voltage adjusting unit. have.
또한 본 발명에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터는 상기 제3 스위치와 병렬로 연결되는 직류전압소자; 및 상기 제3 스위치 및 상기 직류전압소자 사이에 연결되는 정류소자를 더 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the micro-inverter for photovoltaic power generation according to the present invention includes a DC voltage device connected in parallel with the third switch; And a rectifying element connected between the third switch and the DC voltage element.
태양광 발전용 마이크로 인버터를 이용한 태양광 발전 시스템은 태양광 발전용 마이크로 인버터, 복수 개의 태양전지 모듈이 설치되는 태양전지판, 상기 태양전지판의 후면에 설치되어 상기 태양전지판을 지지하는 지지대를 포함하는 태양광 발전용 마이크로 인버터를 이용한 태양광 발전 시스템에 있어서, 상기 태양광 발전용 마이크로 인버터는 플레이트 형태로 형성되는 케이스 하판; 상기 케이스 하판을 덮도록 구성되는 케이스 덮개; 상기 케이스 하판에 설치되는 기판;을 포함하고, 상기 기판은 제1 태양전지 모듈과 병렬로 연결되는 제1 컨덕터; 제2 태양전지 모듈과 병렬로 연결되는 제2 컨덕터; 상기 제1 태양전지 모듈 및 상기 제1 컨덕터와 병렬로 연결되는 제1 스위치; 상기 제2 태양전지 모듈 및 상기 제2 컨덕터와 병렬로 연결되는 제2 스위치; 상기 제1 컨덕터 및 제2 컨덕터와 상기 제1 스위치 및 제2 스위치 사이에 연결되는 셔플링 인덕터; 상기 제1 태양전지 모듈, 상기 제1 컨덕터 및 상기 제1 스위치와 연결되는 부스트 인덕터; 상기 부스트 인덕터와 연결되고, 상기 제2 태양전지 모듈, 상기 제2 컨덕터 및 상기 제2 스위치와 연결되는 제3 스위치; 상기 제1 태양전지 모듈 및 상기 제2 태양전지 모듈 각각의 전압에 기초하여 최대 전력점을 추종하는 동작을 제어하는 MPPT 제어부;를 포함하며, 상기 MPPT 제어부에 의해 상기 제1 스위치, 제2 스위치 및 제3 스위치가 동작되는 것에 기술적 특징이 있다. A solar power generation system using a micro-inverter for photovoltaic power generation is a solar power generation system including a micro-inverter for photovoltaic power generation, a solar panel on which a plurality of solar cell modules are installed, and a support that is installed on the rear side of the solar panel to support the solar panel. A photovoltaic power generation system using a photovoltaic micro-inverter, wherein the photovoltaic micro-inverter comprises: a case lower plate formed in a plate shape; A case cover configured to cover the case lower plate; A substrate installed on the lower plate of the case, wherein the substrate comprises: a first conductor connected in parallel with the first solar cell module; A second conductor connected in parallel with the second solar cell module; A first switch connected in parallel with the first solar cell module and the first conductor; A second switch connected in parallel with the second solar cell module and the second conductor; A shuffling inductor connected between the first and second conductors and the first and second switches; A boost inductor connected to the first solar cell module, the first conductor, and the first switch; A third switch connected to the boost inductor and connected to the second solar cell module, the second conductor, and the second switch; And an MPPT control unit for controlling an operation of following a maximum power point based on voltages of each of the first solar cell module and the second solar cell module, wherein the first switch, the second switch and the second switch are performed by the MPPT control unit. There is a technical feature that the third switch is operated.
본 발명에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터는 태양전지 모듈의 전체 전력에 대한 전력 변환 효율이 아니라 태양전지 모듈간 최대 전력점의 전력 차이 만큼만 전력 변환 효율의 영향을 받기 때문에 최종적으로 전체 시스템에서의 변환 효율은 증가하는 효과가 있다.The micro-inverter for photovoltaic power generation according to the present invention is affected by the power conversion efficiency only as much as the difference in power between the maximum power points between the solar cell modules, not the power conversion efficiency for the total power of the solar cell module. Efficiency has the effect of increasing.
본 발명에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터를 이용한 태양광 발전 시스템은 태양전지판 및 지지대에 직접 결합이 가능하고, 그 결합이 용이한 효과가 있다.The solar power generation system using the micro-inverter for photovoltaic power generation according to the present invention can be directly coupled to the solar panel and the support, and the coupling is easy.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터의 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터의 분해 사시도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터의 개략적인 기판 구성도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터 기판의 구현 예시도
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터를 이용한 태양광 발전 시스템의 구성도
도 7은 도 6에 적용되는 태양광 발전용 마이크로 인버터의 구성도1 is a perspective view of a micro inverter for photovoltaic power generation according to an embodiment of the present invention
2 is an exploded perspective view of a micro inverter for photovoltaic power generation according to an embodiment of the present invention
3 is a schematic substrate configuration diagram of a micro inverter for photovoltaic power generation according to an embodiment of the present invention
4 is an exemplary diagram illustrating an implementation of a micro-inverter substrate for photovoltaic power generation according to an embodiment of the present invention
5 and 6 are configuration diagrams of a photovoltaic power generation system using a micro-inverter for photovoltaic power generation according to an embodiment of the present invention
7 is a configuration diagram of a micro inverter for photovoltaic power generation applied to FIG. 6
하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 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, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the embodiments according to the concept of the present invention can apply various changes and have various forms, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the present specification or application. However, this is not intended to limit the embodiments according to the concept of the present invention to a specific form of disclosure, and the present invention should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in the middle. Should be. On the other hand, when a component is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in the middle. Other expressions describing the relationship between components, such as "between" and "just between" or "adjacent to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of a set feature, number, step, action, component, part, or combination thereof, but one or more other features or numbers It is to be understood that the possibility of addition or presence of, steps, actions, components, parts, or combinations thereof is not preliminarily excluded.
이하 도면을 통해 본 발명에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터에 대해 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a micro inverter for photovoltaic power generation according to the present invention will be described in detail through the drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터의 사시도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터의 분해 사시도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터의 개략적인 기판 구성도이다.1 is a perspective view of a photovoltaic micro-inverter according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is an exploded perspective view of a photovoltaic micro-inverter according to an embodiment of the present invention, and Figure 3 is an embodiment of the present invention It is a schematic board configuration diagram of a micro inverter for photovoltaic power generation according to.
먼저 도 1 및 도 2를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터는 플레이트 형태로 형성되는 케이스 하판(100); 케이스 하판(100)을 덮도록 구성되는 케이스 덮개(200); 케이스 하판(100)에 설치되는 기판(300);을 포함하여 구성된다.First, referring to FIGS. 1 and 2, the micro-inverter for photovoltaic power generation according to an embodiment of the present invention includes a case
도 3을 참조하면 기판(300)은, 제1 태양전지 모듈(410)과 병렬로 연결되는 제1 컨덕터(310); 제2 태양전지 모듈(420)과 병렬로 연결되는 제2 컨덕터(320); 제1 태양전지 모듈(410) 및 제1 컨덕터(310)와 병렬로 연결되는 제1 스위치(330); 제2 태양전지 모듈(420) 및 제2 컨덕터(320)와 병렬로 연결되는 제2 스위치(340); 제1 컨덕터(310) 및 제2 컨덕터(320)와 제1 스위치(330) 및 제2 스위치(340) 사이에 연결되는 셔플링 인덕터(350); 제1 태양전지 모듈(410), 제1 컨덕터(310) 및 제1 스위치(330)와 연결되는 부스트 인덕터(360); 부스트 인덕터(360)와 연결되고, 제2 태양전지 모듈(420), 제2 컨덕터(320) 및 제2 스위치(340)와 연결되는 제3 스위치(370);를 포함하고, 제1 태양전지 모듈(410) 및 제2 태양전지 모듈(420) 각각의 전압에 기초하여 최대 전력점을 추종하는 동작을 제어하는 MPPT 제어부(500);를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 3, the
그리고 이때 MPPT 제어부에 의해 상기 제1 스위치(330), 제2 스위치(340) 및 제3 스위치(340)가 동작하도록 구성될 수 있다. MPPT(Maximum Power Point Tracking)는 최대 전력점을 추종하는 것을 의미하는데, 최근 태양광 발전에서 널리 이용되고 있다.In this case, the
MPPT는 외부 조건에 따라 적절하게 부하를 조절함으로써 최대 전력을 얻을 수 있는데, 최대 전력이 전달되는 지점을 최대 전력 동작점이라 하고, 최대 전력 동작점은 외부 조건인 일사량, 온도 등에 따라 변하게 된다.MPPT can obtain maximum power by appropriately controlling the load according to external conditions. The point at which the maximum power is transmitted is called the maximum power operating point, and the maximum power operating point varies according to external conditions such as insolation and temperature.
본 발명에서는 MPPT 제어부(500)에 의해 MPPT 제어가 이루어 지는데, MPPT 제어 방식으로 P&O(Perturb & Observe) 방식이 있다. P&O 방식은 태양전지 모듈의 출력 전압을 주기적으로 증가/감소시키고 이전의 출력 전력과 현재의 출력 전력을 비교하여 최대 전력 동작점을 찾는 방식이다. P&O 방식은 일사량이 서서히 변하는 상황에서는 최대 전력점이 안정하여 태양전지의 손실이 없는 장점이 있다.In the present invention, MPPT control is performed by the
본 발명에서는 기판(300)이 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 태양전지 모듈(410)과 병렬로 연결되는 제1 컨덕터(310); 제2 태양전지 모듈(420)과 병렬로 연결되는 제2 컨덕터(320); 제1 태양전지 모듈(410) 및 제1 컨덕터(310)와 병렬로 연결되는 제1 스위치(330); 제2 태양전지 모듈(420) 및 제2 컨덕터(320)와 병렬로 연결되는 제2 스위치(340); 제1 컨덕터(310) 및 제2 컨덕터(320)와 제1 스위치(330) 및 제2 스위치(340) 사이에 연결되는 셔플링 인덕터(350); 제1 태양전지 모듈(410), 제1 컨덕터(310) 및 제1 스위치(330)와 연결되는 부스트 인덕터(360); 부스트 인덕터(360)와 연결되고, 제2 태양전지 모듈(420), 제2 컨덕터(320) 및 제2 스위치(340)와 연결되는 제3 스위치(370);를 포함하여 구성될 수 있다.In the present invention, as shown in FIG. 3, the
그리고 제3 스위치(370)와 병렬로 연결되는 직류전압소자(380); 및 제3 스위치(370) 및 직류전압소자(380) 사이에 연결되는 정류소자(390)을 포함하여 구성될 수 있다.And a
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터 기판의 구현 예시도로, 위와 같은 기판(300)의 구성은 도 4와 같이 구현될 수 있다.FIG. 4 is an exemplary implementation diagram of a micro-inverter substrate for photovoltaic power generation according to an embodiment of the present invention. The configuration of the
본 발명에서 기판(300)은 벅(buck) 모드 혹은 부스트(boost) 모드로 동작하며, 제1 태양전지 모듈(410) 및 제2 태양전지 모듈(420)의 전압 시비율(duty ratio)을 결정한다. 이때 기판(300)은 도 4의 인덕터 전류 Ishuff의 방향에 따라 벅 모드 혹은 부스트 모드가 결정된다. 참고적으로 벅 모드는 출력 전압이 입력 전압보다 낮게 동작하고, 부스트 모드는 출력 전압이 입력 전압보다 높게 동작하는 것을 의미한다.In the present invention, the
본 발명에서 제1 태양전지 모듈(410) 및 제2 태양전지 모듈(420)의 전압 합, 즉 PV1 전압과 PV2 전압의 합이 입력 전압이 된다. 본 발명은 전류의 편차를 차동 전력으로 조절하여 각각 최대 전력점을 추종할 수 있는데, 제1 태양전지 모듈(410)에서의 전압 변동은 제2 태양전지 모듈(420)에 영향을 미치기 때문에 제1 태양전지 모듈(410) 및 제2 태양전지 모듈(420)의 전압 합이 입력 전압이 된다.In the present invention, the sum of the voltages of the first
또한 본 발명에서는 제1 태양전지 모듈(410) 및 제2 태양전지 모듈(420) 각각의 전압과 전류 값을 센싱한 후, P&O 방식으로 제1 태양전지 모듈(410) 및 제2 태양전지 모듈(420) 각각의 최대 전력점을 연산하고, direct-duty ratio 기법을 통해 제1 태양전지 모듈(410) 및 제2 태양전지 모듈(420)의 시비율(duty ratio)을 결정할 수 있다. 그리고 제1 태양전지 모듈(410) 및 제2 태양전지 모듈(420)을 포함한 전체 태양광 모듈의 지령전압을 Vdc에 적용시킬 수 있다.In addition, in the present invention, after sensing the voltage and current values of each of the first
또한 본 발명에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터는 MPPT 제어부(500)가 제1 태양전지 모듈(410) 및 제2 태양전지 모듈(420) 각각의 전압에 기초하여 최대 전력점을 추종하는 MPPT부(510); 및 MPPT부(510)의 출력 전압을 조절하는 전압조절부(520);를 포함하여 구성될 수 있다.In addition, in the micro-inverter for photovoltaic power generation according to the present invention, the
그리고 이때 제1 스위치(330) 및 제2 스위치(340)는 MPPT부(510)의 출력 전압에 기초하여 동작되고, 제3 스위치(370)는 전압조절부(520)의 출력 전압에 기초하여 동작되도록 구성될 수 있다.And at this time, the
여기서, MPPT부(510)의 출력 전압인 Vcon은 [수학식 1]과 같이 나타낼 수 있다.Here, Vcon, which is the output voltage of the
참고적으로 도 4에서, VB는 부스트 입력 전압, Istring은 메인 스트링 전류, Vdc는 DC link, LS는 셔플링 인덕터(350)의 인덕턴스, LB는 부스트 인덕터(360)의 인덕턴스를 의미한다.For reference, in FIG. 4, V B is the boost input voltage, I string is the main string current, Vdc is the DC link, L S is the inductance of the shuffling
본 발명에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터는 기판(300)이 위와 같이 구성됨으로써, 태양전지 모듈에서의 출력을 전부 감당하는 종래의 태양광 인버터보다 더 적은 양의 전력을 감당한다. 즉, 본 발명은 태양전지 모듈의 전체 전력에 대한 전력 변환 효율이 아니라 태양전지 모듈간 최대 전력점의 전력 차이 만큼만 전력 변환 효율의 영향을 받기 때문에 최종적으로 전체 시스템에서의 변환 효율은 증가하게 된다.In the micro-inverter for photovoltaic power generation according to the present invention, the
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터를 이용한 태양광 발전 시스템의 구성도, 도 7은 도 6에 적용되는 태양광 발전용 마이크로 인버터의 구성도이다. 5 and 6 are configuration diagrams of a photovoltaic power generation system using a photovoltaic micro-inverter according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a configuration diagram of a photovoltaic micro-inverter applied to FIG. 6.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터를 이용한 태양광 발전 시스템은 태양광 발전용 마이크로 인버터(10), 복수 개의 태양전지 모듈이 설치되는 태양전지판(20), 태양전지판(20)의 후면에 설치되어 태양전지판(20)을 지지하는 지지대(30)를 포함하여 구성된다. 도 5에는 태양전지판(20)의 앞면이 도시되어 있고, 도 6에는 태양전지판(20)의 후면(뒷면) 및 지지대(30)가 도시되어 있다.5 and 6, a solar power generation system using a micro-inverter for photovoltaic power generation according to the present invention includes a micro-inverter 10 for photovoltaic power generation, a
즉 본 발명에 따른 태양광 발전용 마이크로 인버터를 이용한 태양광 발전 시스템은 태양광 발전용 마이크로 인버터(10)가 플레이트 형태로 형성되는 케이스 하판(100); 케이스 하판(100)을 덮도록 구성되는 케이스 덮개(200); 케이스 하판(100)에 설치되는 기판(300);을 포함하여 구성되고, 기판(300)이 제1 태양전지 모듈(410)과 병렬로 연결되는 제1 컨덕터(310); 제2 태양전지 모듈(420)과 병렬로 연결되는 제2 컨덕터(320); 제1 태양전지 모듈(410) 및 제1 컨덕터(310)와 병렬로 연결되는 제1 스위치(330); 제2 태양전지 모듈(420) 및 제2 컨덕터(320)와 병렬로 연결되는 제2 스위치(340); 제1 컨덕터(310) 및 제2 컨덕터(320)와 제1 스위치(330) 및 제2 스위치(340) 사이에 연결되는 셔플링 인덕터(350); 제1 태양전지 모듈(410), 제1 컨덕터(310) 및 제1 스위치(330)와 연결되는 부스트 인덕터(360); 부스트 인덕터(360)와 연결되고, 제2 태양전지 모듈(420), 제2 컨덕터(320) 및 제2 스위치(340)와 연결되는 제3 스위치(370);를 포함하여 구성된다. 그리고 이때 MPPT 제어부에 의해 상기 제1 스위치(330), 제2 스위치(340) 및 제3 스위치(340)가 동작하도록 구성될 수 있다.That is, the solar power generation system using the solar power micro-inverter according to the present invention includes a case
또한, 본 발명에서 케이스 하판(100)은, 케이스 하판(100)에서 외측으로 연장되는 연장끼움부(110); 및 연장끼움부(110)에 힌지결합되어 회전가능하게 설치되는 힌지결합부(120);를 포함하고, 연장끼움부(110)가 태양전지판(20)과 지지대(30) 일측 사이에 끼움결합되고, 힌지결합부(120)가 회전되어 지지대(30) 타측에서 볼트결합되도록 구성될 수 있다.In addition, the case
이상 위에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the technical idea of the present invention described above has been described in detail in the preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of explanation and not for the limitation thereof. In addition, those of ordinary skill in the technical field of the present invention will be able to understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
10: 태양광 발전용 마이크로 인버터 20: 태양전지판
30: 지지대 100: 케이스 하판
110: 연장끼움부 120: 힌지결합부
200: 케이스 덮개 300: 기판
310: 제1 컨덕터 320: 제2 컨덕터
330: 제1 스위치 340: 제2 스위치
350: 셔플링 인덕터 360: 부스트 인덕터
370: 제3 스위치 380: 직류전압소자
390: 정류소자 410: 제1 태양전지 모듈
420: 제2 태양전지 모듈10: micro inverter for solar power generation 20: solar panel
30: support 100: case lower plate
110: extension fitting portion 120: hinge coupling portion
200: case cover 300: substrate
310: first conductor 320: second conductor
330: first switch 340: second switch
350: shuffling inductor 360: boost inductor
370: third switch 380: DC voltage device
390: rectifying element 410: first solar cell module
420: second solar cell module
Claims (5)
상기 태양광 발전용 마이크로 인버터는
플레이트 형태로 형성되는 케이스 하판;
상기 케이스 하판을 덮도록 구성되는 케이스 덮개;
상기 케이스 하판에 설치되는 기판;을 포함하고
상기 기판은,
제1 태양전지 모듈과 병렬로 연결되는 제1 컨덕터;
제2 태양전지 모듈과 병렬로 연결되는 제2 컨덕터;
상기 제1 태양전지 모듈 및 상기 제1 컨덕터와 병렬로 연결되는 제1 스위치;
상기 제2 태양전지 모듈 및 상기 제2 컨덕터와 병렬로 연결되는 제2 스위치;
상기 제1 컨덕터 및 제2 컨덕터와 상기 제1 스위치 및 제2 스위치 사이에 연결되는 셔플링 인덕터;
상기 제1 태양전지 모듈, 상기 제1 컨덕터 및 상기 제1 스위치와 연결되는 부스트 인덕터;
상기 부스트 인덕터와 연결되고, 상기 제2 태양전지 모듈, 상기 제2 컨덕터 및 상기 제2 스위치와 연결되는 제3 스위치;
상기 제1 태양전지 모듈 및 상기 제2 태양전지 모듈 각각의 전압에 기초하여 최대 전력점을 추종하는 동작을 제어하는 MPPT 제어부;를 포함하며,
상기 MPPT 제어부에 의해 상기 제1 스위치, 제2 스위치 및 제3 스위치가 동작되고,
상기 MPPT 제어부는,
상기 제1 태양전지 모듈 및 상기 제2 태양전지 모듈 각각의 전압에 기초하여 최대 전력점을 추종하는 MPPT부; 및
상기 MPPT부의 출력 전압을 조절하는 전압조절부;를 포함하며,
상기 제1 태양전지 모듈 및 제2 태양전지 모듈의 전압의 합이 입력 전압이 되고,
상기 기판은 상기 셔플링 인덕터의 전류 방향에 따라 벅 모드 혹은 부스트 모드가 결정되어, 전류의 편차를 차동 전력으로 조절하여 상기 제1 태양전지 모듈 및 제2 태양전지 모듈 각각의 최대 전력점을 추종하며,
상기 케이스 하판은,
상기 케이스 하판에서 외측으로 연장되는 연장끼움부; 및
상기 연장끼움부에 힌지결합되어 회전가능하게 설치되는 힌지결합부;를 포함하고,
상기 연장끼움부가 태양전지판과 지지대 일측 사이에 끼움결합되고, 상기 힌지결합부가 회전되어 상기 지지대 타측에서 볼트결합되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 마이크로 인버터를 이용한 태양광 발전 시스템.
In a photovoltaic power generation system using a micro-inverter for photovoltaic power generation, comprising a solar panel for photovoltaic power generation, a photovoltaic panel on which a plurality of solar battery modules are installed, and a support for supporting the solar panel installed on the rear surface of the solar panel ,
The solar power micro inverter
A case lower plate formed in a plate shape;
A case cover configured to cover the case lower plate;
Includes; a substrate installed on the lower plate of the case
The substrate,
A first conductor connected in parallel with the first solar cell module;
A second conductor connected in parallel with the second solar cell module;
A first switch connected in parallel with the first solar cell module and the first conductor;
A second switch connected in parallel with the second solar cell module and the second conductor;
A shuffling inductor connected between the first and second conductors and the first and second switches;
A boost inductor connected to the first solar cell module, the first conductor, and the first switch;
A third switch connected to the boost inductor and connected to the second solar cell module, the second conductor, and the second switch;
Includes; an MPPT control unit for controlling an operation of following a maximum power point based on voltages of each of the first solar cell module and the second solar cell module,
The first switch, the second switch, and the third switch are operated by the MPPT control unit,
The MPPT control unit,
An MPPT unit for following a maximum power point based on voltages of each of the first solar cell module and the second solar cell module; And
Includes; a voltage adjusting unit for adjusting the output voltage of the MPPT unit,
The sum of the voltages of the first solar cell module and the second solar cell module becomes an input voltage,
The substrate has a buck mode or a boost mode determined according to the current direction of the shuffling inductor, and adjusts the deviation of the current as differential power to follow the maximum power point of each of the first solar cell module and the second solar cell module, ,
The lower plate of the case,
An extension fitting portion extending outward from the case lower plate; And
Includes; a hinge coupling portion that is hingedly coupled to the extension fitting portion to be rotatably installed,
The photovoltaic power generation system using a micro-inverter for photovoltaic power generation, characterized in that the extension fitting portion is fitted between the solar panel and one side of the support, and the hinge coupling portion is rotated to be bolted to the other side of the support.
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