KR102535597B1 - 태양광 전력생성 효율 상승을 위한 불량부품 검출 및 우회작동 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양광 전력생성 효율 상승을 위한 불량부품 검출 및 우회작동 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 센서모듈에서 센싱된 정보를 바탕으로 발전전력을 예측하고, 예측된 발전전력과 실제 생성전력을 비교하여 발전전력이 저하되는 태양전지모듈을 우회할 수 있도록 하는 태양광 전력생성 효율 상승을 위한 불량부품 검출 및 우회작동 시스템에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 태양광을 집적하여 전기에너지를 발생시키는 다수의 태양전지셀로 이루어진 다수개의 태양전지모듈; 각각의 태양전지모듈 사이에 결합될 수 있으며, 직렬로 결합되어 있는 특정 태양전지모듈을 우회할 수 있도록 할 수 있는 우회스위치모듈; 직류상태로 전송된 전력을 교류상태로 변환할 수 있는 인버터모듈; 태양전지모듈과 인버터모듈 사이에 결합될 수 있으며, 어레이모듈에서 인버터로 가는 전류 차단 및 우회하게 할 수 있는 인버터스위치모듈; 태양전지모듈에서 생성된 전력을 측정할 수 있고, 태양전지모듈이 설치되는 장소의 태양광의 양을 측정할 수 있는 센서모듈; 전송받은 정보를 저장할 수 있으며, 태양전지모듈에서 발전되는 전력을 예측하고, 예측발전전력과 실제 생성전력을 비교하여 생성전력이 저하되는 태양전지모듈을 우회할 수 있도록 우회스위치모듈을 제어할 수 있는 중앙서버; 디스플레이부를 구비하고 있어, 태양전지모듈에서 발전되는 전력 및 상태를 시각적으로 확인할 수 있는 사용자단말기 를 포함하는, 태양광 전력생성 효율 상승을 위한 불량부품 검출 및 우회작동 시스템을 제공한다.
이를 위해 본 발명은 태양광을 집적하여 전기에너지를 발생시키는 다수의 태양전지셀로 이루어진 다수개의 태양전지모듈; 각각의 태양전지모듈 사이에 결합될 수 있으며, 직렬로 결합되어 있는 특정 태양전지모듈을 우회할 수 있도록 할 수 있는 우회스위치모듈; 직류상태로 전송된 전력을 교류상태로 변환할 수 있는 인버터모듈; 태양전지모듈과 인버터모듈 사이에 결합될 수 있으며, 어레이모듈에서 인버터로 가는 전류 차단 및 우회하게 할 수 있는 인버터스위치모듈; 태양전지모듈에서 생성된 전력을 측정할 수 있고, 태양전지모듈이 설치되는 장소의 태양광의 양을 측정할 수 있는 센서모듈; 전송받은 정보를 저장할 수 있으며, 태양전지모듈에서 발전되는 전력을 예측하고, 예측발전전력과 실제 생성전력을 비교하여 생성전력이 저하되는 태양전지모듈을 우회할 수 있도록 우회스위치모듈을 제어할 수 있는 중앙서버; 디스플레이부를 구비하고 있어, 태양전지모듈에서 발전되는 전력 및 상태를 시각적으로 확인할 수 있는 사용자단말기 를 포함하는, 태양광 전력생성 효율 상승을 위한 불량부품 검출 및 우회작동 시스템을 제공한다.
Description
본 발명은 태양광 전력생성 효율 상승을 위한 불량부품 검출 및 우회작동 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 센서모듈에서 센싱된 정보를 바탕으로 발전전력을 예측하고, 예측된 발전전력과 실제 생성전력을 비교하여 발전전력이 저하되는 태양전지모듈을 우회할 수 있도록 하는 태양광 전력생성 효율 상승을 위한 불량부품 검출 및 우회작동 시스템에 관한 것이다.
태양광 발전은 햇빛을 직류 전기로 바꾸어 전력을 생산하는 발전 방법으로서, 여러개의 태양 전지들이 붙어있는 태양광 패널을 대규모로 펼쳐 태양광 에너지를 이용하여 전기를 생산하게 된다.
재생가능 에너지에 대한 수요가 증가함에 따라, 태양 전지와 태양전지 어레이의 생산도 크게 늘어나고 있는 추세이며, 현재는 계통연계형으로 태양광 발전시스템을 구축하고 있는 실정이다.
나아가서 태양광 전기에 대한 특혜적인 기준가격 의무구매제와 요금상계제 같은 재정적인 장려 정책을 호주, 독일, 이스라엘, 일본 및 미국을 포함한 많은 나라에서 지원함으로써 태양광 발전 설비의 설치를 확대하고 있다.
이와 같은 태양광 발전은, 반영구적으로 활용할 수 있고, 태양 전지를 사용해서 유지 보수가 간편하며, 무공해ㆍ무한정한 태양 에너지원을 사용하는 점 등으로 미래의 대체 에너지원으로 각광받고 있다.
태양광발전은 청정에너지이며, 가동부분이나 고온, 고압의 부분이 없고, 보수가 용이하며, 무인화가 가능하며, 무한정한 에너지원이며, 양산성이 높고, 필요에 따라 소규모에서 대규모 시스템까지 설치 가능한 장점을 가지고 있다. 반면, 발전량이 일사시간에 좌우되고, 대전력을 얻기 위해서는 대면적이 필요하며, 상용전력에 비해 고가이고, 직류전력이 먼저 얻어지는 점 등에 유의해야 한다.
태양전지는 그 자체만으로는 태양광에 의해 생성된 전기를 저장하는 능력을 갖고 있지 않다. 따라서, 태양광 발전시스템이나 태양전지를 이용하는 기기 등은 전기를 축전하는 전원 컨트롤 장치와 배터리를 구비하는 것이 보통이다. 배터리는 낮 시간 동안 태양전지로부터 발전된 전류를 충전하고, 전기가 필요하게 될 때 공급해 주는 기능을 갖는다.
태양광 발전시스템의 구성은 상용전력계통과의 연계 여부에 따라 독립형 (stand-alone) 시스템과 계통연계형(grid(utility)-connected) 시스템으로 분류할 수 있다.
독립형 시스템은 계통선이 보급되지 않는 산간벽지 등에 전력을 공급하기 위한 시스템으로 주간에 발생시켜 사용하고 남은 전력을 배터리에 저장하였다가 야간에 사용한다. 예로는 낙도전원, 가로등, 관개용수용 펌프시스템등이 있다
계통연계형 시스템은 상용전원 등의 계통선이 공급되는 지역에서 태양광으로 발전된 전기와 함께 전력 회사에서 공급하는 전기를 함께 사용하는 방식이다. 태양광으로 발전되지 않는 시간에는 전력 계통으로부터 전력을 공급 받을 수 있다. 태양광으로 발전하여 전기를 사용하고도 남는 경우에는 전력 계통에 거꾸로 흘려 보낼 수 있다.
태양광 발전시스템의 구조는 16직렬 또는 12직렬의 연결고리 형태를 갖추고 있다. 이러한 직렬구조인 경우 어느 하나의 태양광모듈에 불량이 발생하면 발전량은 현저히 떨어지며, 모듈의 수명도 연쇄적으로 저하되어 불량이 파급된다.
이로인해 불량모듈을 차단하고 정상적인 모듈로 자동 연결 복구가 될 수 있는 수단이 필요한 실정이다.
선행기술문헌 : KR등록특허공보 제10-1240534호(2013.03.11. 공고)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 온도센서, 풍속센서, 수평일사량센서, 경사일사량센서, 전력센서를 포함한 센서모듈을 구비하고 있어 정밀한 발전전력예측이 가능하고, 딜레이연산부를 구비하고 있어서 일시적 오작동의 경우에는 우회스위치모듈을 작동시키지 않아 과도한 오류검출을 방지할 수 있는 태양광 전력센성 효율 상승을 위한 불량부품 검출 및 우회작동 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 태양광 전력생성 효율 상승을 위한 불량부품 검출 및 우회작동 시스템은 태양광을 집적하여 전기에너지를 발생시키는 다수의 태양전지셀로 이루어진 다수개의 태양전지모듈; 각각의 태양전지모듈 사이에 결합될 수 있으며, 직렬로 결합되어 있는 특정 태양전지모듈을 우회할 수 있도록 할 수 있는 우회스위치모듈; 직류상태로 전송된 전력을 교류상태로 변환할 수 있는 인버터모듈; 태양전지모듈과 인버터모듈 사이에 결합될 수 있으며, 어레이모듈에서 인버터로 가는 전류 차단 및 우회하게 할 수 있는 인버터스위치모듈; 태양전지모듈에서 생성된 전력을 측정할 수 있고, 태양전지모듈이 설치되는 장소의 태양광의 양을 측정할 수 있는 센서모듈; 전송받은 정보를 저장할 수 있으며, 태양전지모듈에서 발전되는 전력을 예측하고, 예측발전전력과 실제 생성전력을 비교하여 생성전력이 저하되는 태양전지모듈을 우회할 수 있도록 우회스위치모듈을 제어할 수 있는 중앙서버; 디스플레이부를 구비하고 있어, 태양전지모듈에서 발전되는 전력 및 상태를 시각적으로 확인할 수 있는 사용자단말기를 포함한다.
또한, 인버터모듈은 태양전지모듈과 각각 연결되어 직류상태로 전송되는 전력을 교류상태로 변환할 수 있는 메인인버터모듈; 메인인버터의 상태를 센싱하여 오작동 여부를 판단할 수 있는 메인인버터오류검출부; 특정 메인인버터의 오작동이 있는 경우 메인인버터를 대체하여 작동할 수 있는 예비인버터모듈을 포함하고, 메인인버터오류검출부는 메인인버터의 전압, 전류를 포함한 인버터의 작동상태를 센싱할 수 있는 모니터링부, 모니터링부에서 센싱된 인버터의 작동상태를 기 저장되어 있는 정상작동 상태와 비교연산하여 오작동 여부를 판별할 수 있는 비교연산부, 오작동 정보가 센싱되는 경우, 오작동 상태가 소정시간 계속 되거나 소정횟수에 걸쳐 누적되는지 여부를 판단할 수 있는 딜레이연산부를 포함하는 것을 더 포함한다.
본 발명에 의하면 발전전력이 저하되는 태양전지모듈을 우회할 수 있고, 메인인버터가 오작동 하는 경우 예비인버터를 작동시켜 발전효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양광 전력생성 효율 상승을 위한 불량부품 검출 및 우회작동 시스템의 전체 구성을 도시한 도면,
도 2는 태양전지모듈이 오작동 하는 경우, 정보의 흐름을 도시한 도면,
도 3은 메인인버터가 오작동하는 경우, 정보의 흐름을 도시한 도면.
도 2는 태양전지모듈이 오작동 하는 경우, 정보의 흐름을 도시한 도면,
도 3은 메인인버터가 오작동하는 경우, 정보의 흐름을 도시한 도면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양광 전력생성 효율 상승을 위한 불량부품 검출 및 우회작동 시스템의 전체 구성을 도시한 도면, 도 2는 태양전지모듈이 오작동 하는 경우, 정보의 흐름을 도시한 도면, 도 3은 메인인버터가 오작동하는 경우, 정보의 흐름을 도시한 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양광 전력생성 효율 상승을 위한 불량부품 검출 및 우회작동 시스템은, 도 1 내지 도 3를 참조하면, 태양전지모듈(100), 우회스위치모듈(200), 인버터모듈(300), 인버터스위치모듈(400), 센서모듈(500), 중앙서버(600), 사용자단말기를 포함하여 이루어진다.
먼저, 도 1를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 확장식접속반이 구비된 태양광 발전시스템의 구성 요소에 대해 상세하게 설명한다.
태양전지모듈(100)은 태양광을 집적하여 전기에너지를 발생시키는 다수의 태양전지셀로 이루어져 있다.
각각의 태양전지모듈(100)은 직렬로 연결되어 있으며, 종래에는 직렬구조의 태양전지모듈 하나라도 불량이 발생하면 발전량이 현저히 떨어지며, 태양전지모듈의 수명도 줄어드는 문제점이 있었다.
본원발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 각각의 태양전지모듈 사이에 결합될 수 있으며, 직렬로 결합되어 있는 특정 태양전지모듈을 우회할 수 있도록 하는 우회스위치모듈을 구비하고 있다.
인버터모듈(200)은 직류상태로 전송된 전력을 교류상태로 변환할 수 있으며, 메인인버터모듈, 메인인버터오류검출부, 예비인버터모듈을 포함하여 이루어진다.
메인인버터모듈(300)은 태양전지모듈(100)과 각각 연결되어 직류상태로 전송되는 전력을 교류상태로 변환할 수 있다.
메인인버터오류검출부(320)는 메인인버터(310)의 상태를 센싱하여 오작동 여부를 판단할 수 있으며, 모니터링부, 비교연산부, 딜레이연산부를 포함하여 이루어진다.
모니터링부는 메인인버터의 전압, 전류를 포함한 이버터의 작동상태를 센싱할 수 있다.
비교연산부는 모니터링부에서 센싱된 인버터의 작동상태를 기 저장되어 있는 정상 작동상태와 비교연산하여 오작동 여부를 판별할 수 있다.
딜레이연산부는 비교연산부에 의하여 인버터의 동작이 오작동으로 판별되는 경우, 오작동 상태가 소정시간 계속 되거나 소정횟수에 걸쳐 누적되는지 여부를 판단하여, 오작동 상태가 짧은 시간 지속되었다가 다시 정상상태로 복구되는 경우 및 오작동 횟수가 소정횟수 이하로 판별되는 경우에는 예비인버터를 동작시키지 않고 메인인버터를 계속해서 동작시킨다.
또한, 오작동 상태가 소정시간 계속 되거나 오작동 횟수가 소정횟에 걸쳐 계속하여 누적되는 경우 메인인버터가 고장이 있다고 판별하여 메인인버터의 연결을 차단시키고 예비인버터와 연결하여 예비인버터를 동작시킨다.
메인인버터가 단순히 일시적인 오류로 인하여 오작동하는 경우, 메인인버터와의 연결을 차단시킬 필요가 없기때문에 딜레이연산부에서 오작동 시간이 일정시간 이상 계속되거나 오작동 횟수가 계속 반복되는 경우에만 메인인버터의 고장으로 판별하여 메인인버터의 연결차단 및 예비인버터를 동작시킨다.
인버터스위치모듈(400)은 태양전지모듈(100)과 인버터모듈(300) 사이에 결합될 수 있으며, 인버터모듈(300)의 메인인버터오류검출부(320)에서 동작신호를 전송받아 태양전지모듈(100)에서 메인인버터(310)로 가는 전류를 차단하고 예비인버터(330)와 연결시킬 수 있다.
센서모듈(500)은 온도센서, 수평일사량센서, 경사일사량센서, 전력센서, 통신부를 포함하여 구성된다.
온도센서는 기온측정센서와 태양전지모듈온도측정센서를 포함하며, 대기의 온도와 태양전지모듈 표면의 온도를 비교하여 태양전지모듈이 과열되었는지 여부를 판단할 수 있게 한다.
수평일사량센서는 태양전지모듈이 설치되는 장소의 태양광의 양을 측정할 수 있다.
경사일사량센서는 태양전지모듈의 태양전지셀과 동일한 각도로 형성되어 태양전지패널이 받는 태양광의 양을 센싱할 수 있다.
전력센서는 태양전지모듈에서 생선된 전력을 측정할 수 있다.
통신부는 풍속센서, 온도센서, 수평일사량센서, 경사일사량센서, 및 전력센서에서 센싱된 정보를 중앙서버로 전송할 수 있다.
중앙서버(600)는 각 구성요소와 정보를 송수신 할 수 있으며, 데이터베이스부, 발전전력예측부, 비교연산부, 원인분석부, 제어신호생성부, 통신부를 포함하여 이루어진다.
데이터베이스부는 센서모듈에서 전송받은 정보를 저장하고, 중앙서버의 발전전력예측부에서 예측된 발전전력정보, 비교연산부에서 비교연산한 결과, 원인분석부에서 분석된 원인을 포함한 생성정보를 저장할 수 있으며, 인버터모듈의 모니터링부에서 센싱된 인버터의 작동상태, 비교연산부에서 비교연산한 결과, 딜레이연산부에서 연산한 결과를 포함한 정보가 저장될 수 있다.
발전전력예측부는 풍속센서, 온도센서, 수평일사량센서 및 경사일사량센서를 통하여 측정된 정보를 기초로 태양전지모듈에서 발전되는 전력을 정밀하게 예측할 수 있다.
태양전지모듈에서 생성되는 전력은 일사량에 따라 결정될 뿐만 아니라, 풍속이 증가하는 경우 태양전지셀 표면의 먼지가 제거되고, 대지 중의 상대습도가 낮아져 태양전지모듈의 발전효율이 상승할 수 있으며, 온도가 증가하는 경우, 태양전지모듈의 발전효율이 저하된다.
발전전력예측부에서는 일사량 뿐만 아니라 태양전지모듈의 온도 및 풍속까지 고려하여 태양전지모듈에서 발전되는 전력을 정밀하게 예측할 수 있다.
비교연산부는 발전전력예측부에서 도출된 발전예측전력과 전력센서에서 센싱된 실제 생성전력을 비교연산하여, 발전예측전력과 실제 생성전력의 차이가 일정이상 나는 경우 태양전지모듈이 오작동하는 것으로 판별할 수 있다.
비교연산부에서 발전예측전력과 실제 생성전력을 비교연산한 결과 태양전지모듈이 오작동하는 것으로 판별되는 경우에도 딜레이연산부에 의하여 태양전지모듈이 소정시간 이상 오작동하거나, 소정횟수 이상 오작동 횟수가 누적되는 경우에만 최종적으로 오작동으로 판별한다.
태양전지모듈의 생성전력은 그림자, 구름과 같은 외부요인에 의하여 급속하게 변동할 수 있으므로, 단순히 발전예측전력과 실제 생성전력이 차이가 나는 경우에 전부 오류로 검출하게 하면, 너무 과도하게 오류로 검출 될 수 있으며, 전력이 생성되지 않을때만 오류로 검출하게 되면, 실제 태양전지모듈에 문제가 있음에도 오류로 검출이 안되는 문제점이 있다.
본원발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 발전예측전력과 실제 생성전력이 차이가 나는 경우 차이가 나는 상태가 소정시간 이상 지속되는 경우에만 오류로 검출하는 딜레이연산부를 구비하고 있어, 짧은 시간 발전예측전력과 실제 생성전력이 차이가 났다가 다시 복구되는 경우에는 오류로 검출하지 않아 과도한 오류 검출을 방지할 수 있다.
딜레이연산부에서 오류로 판별되는 태양전지모듈의 오작동 시간 및 오작동 횟수는 태양전지모듈이 설치되는 장소 및 계절을 포함한 환경요인에 따라 달리 설정될 수 있다.
원인분석부는 센서모듈에서 센싱된 정보와 비교연산부에서 연산된 발전예측전력과 실제 생성 전력의 차이, 오작동 시간 및 오작동횟수를 포함한 태양전지모듈의 정보를 기초로 생성 전력의 저하원인을 분석하고 분류할 수 있으며, 태양전지모듈을 교체하여야 하는지 여부를 도출할 수 있다.
제어신호생성부는 발전전력이 저하되는 태양전지모듈을 우회할 수 있도록 우회스위치모듈을 제어할 수 있는 제어신호를 생성하여 우회스위치모듈로 전송하여, 발전전력이 저하되는 태양전지모듈을 우회할 수 있도록 한다.
통신부는 제어신호샌성부에서 생성된 제어신호를 우회스위치모듈로 전송할 수 있고, 센싱모듈 및 인버터모듈을 포함한 구성요소와 정보를 송수신할 수 있다.
인버터모듈(300)은 직류상태로 전송된 전력을 교류상태로 변환할 수 있고, 메인인버터모듈(310), 메인인버터오류검출부(320), 예비인버터모듈(330)을 포함하여 이루어진다.
메인인버터모듈(310)은 태양전지모듈(100)과 각각 연결되어 직류상태로 전송되는 전력을 교류상태로 변환할 수 있다.
메인인버터오류검출부(320)는 메인인버터(310)의 상태를 센싱하여 오작동 여부를 판단할 수 있으며, 모니터링부, 비교연산부, 딜레이연산부를 포함하여 이루어진다.
모니터링부는 메인인버터의 전압, 전류를 포함한 인버터의 작동상태를 센싱할 수 있다.
비교연산부는 모니터린부에서 센싱된 인버터의 작동상태를 기 저장되어 있는 정상 작동 상태와 비교연산하여 메인인버터의 오작동 여부를 판별할 수 있다.
딜레이연산부는 오작동 정보가 센싱되는 경우, 오작동 상태가 소정시간 계속 되거나 소정 횟수에 걸쳐 누적되는지 여부를 판단할 수 있다.
예비인버터모듈(330)은 특정 메인인버터의 오작동이 있는 경우 메인인버터를 대체하여 작동할 수 있다.
냉각수분사모듈은 온도센서에서 측정되는 태양전지모듈의 온도가 일정온도 이상이 되는 경우 태양전지모듈에 냉각수를 분사하여 태양전지모듈의 온도를 떨어뜨려 태양전지모듈의 성능을 향상시킬 수 있다.
사용자단말기는 디스플레이부를 구비하고 있어, 태양전지모듈에서 발전되는 전력 및 상태를 시각적으로 확인할 수 있다.
사용자단말기의 디스플레이부를 통하여 태양전지모듈에서 발전 전압 및 전류, 누적발전량, 센서모듈에서 센싱된 정보, 예측발전전력, 인버터의 동작상태롤 포함한 정보를 시각적으로 나타낼 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 태양광 전력생성 효율 상승을 위한 불량부품 검출 및 우회작동 시스템의 동작방법에 대하여 상세하게 설명한다.
태양전지모듈(100)이 설치되는 장소에는 풍속센서, 온도센서, 수평일사량센서, 경사일사량센서 및 전력센서를 포함한 센서모듈(500)이 함께 설치되어 태양전지모듈의 설치된 장소의 환경을 센싱할 수 있다.
센싱모듈(500)에서 측정된 태양전지모듈(100)의 설치된 장소의 환정정보는 중앙서버로 전송되며, 중앙서버(600)의 발전전력예측부에서 센싱된 정보를 기초로 태양전지모듈(100)에서 발전되는 전력을 예측하여, 예측발전전력량을 도출할 수 있다.
비교연산부에서 전력센서에 의하여 센싱된 실제 생성된 발전전력과, 발전전력예측부에서 도출된 예측발전전력량이 차이가 나는지 여부를 비교연산하여, 발전예측전력과 실제 생성전력의 차이가 일정이상 나는 경우 태양전지모듈이 오작동 하는 것으로 판별할 수 있다.
비교연산부에서 비교연산한 결과 태양전지모듈이 오작동하는 것으로 판별되는 경우에도 딜레이연산부에 의하여 태양전지모듈이 소정시간 이상 오작동하거나, 소정횟수 이상 오작동 횟수가 누적되는 경우에만 최종적으로 오작동으로 판별할 수 있다.
도 2를 참조하면, 비교연산부 및 딜레이연산부에서 연산한 결과 최종적으로 특정 태양전지모듈(100)이 오작동한다고 판별되는 경우, 제어신호생성부에서 발전전력이 저하되는 태양전지모듈(100)을 우회할 수 있도록 우회스위치모듈(200)을 제어할 수 있는 제어신호를 생성하여 우회스위치모듈(200)로 제어신호를 전송하여 오작동하는 태양전지모듈(100)을 우회하도록 할 수 있다.
또한, 중앙서버(600)의 원인분석부를 통하여 센서모듈에서 센싱된 정보를 기초로 생성 전력 저하 원인을 분석하여 냉각수분사모듈을 이용하여 전력 저하 원인을 제거하여 전력 효율을 높일 수 있다.
예컨대, 태양전지셀은 온도가 높아짐에 따라 효율이 저하되는데, 태양전지셀의 온도상승으로 인하여 생성 전력이 저하되는 경우 냉각수분사모듈을 이용하여 태양전지셀에 냉각수를 분사하여 전력 효율을 높일 수 있으며, 태양전지셀 표면이 먼지를 포함한 이물질에 의하여 오염되어 전력 저하가 되는 경우에도 냉각수분사모듈에서 물을 분사하여 태양전지셀 표면의 먼지를 포함한 이물질을 제거할 수 있다.
원인분석부에서 전력 저하 원인을 분석한 결과, 전력 저하 원인을 제거할 수 없는 경우 태양전지모듈의 교체가 필요하다고 판단하여 태양전지모듈 교체알람신호를 사용자단말기로 전송한다.
사용자단말기에서는 디스플레이부를 통하여 발전전력예측부에서 도출한 예측전력을 조회할 수 있으며, 예측전력과 실제 생성전력의 차이를 조회할 수 있고, 비교연산부, 딜레이연산부 및 원인분석부에서 연산된 결과와 생성 전력 저하원인을 조회할 수 있다.
사용자단말기는 실시간 발전전압이 표시되는 발전전압표시부, 실시간 발전전류가 표시되는 발전전류표시부, 예측발전전류가 표시되는 발전예측표시부, 인버터 및 태양전지모듈의 오작동 여부가 표시되는 오작동표시부, 누적발전량이 표시되는 누적전력표시부를 포함하여 이루어진다.
또한, 사용자단말기를 이용하여 중앙서버의 데이터베이스부에 저장되어 있는 과거 오작동 이력 및 특정 일자, 특정 시간대 발전전력정보를 포함한 관련정보를 조회할 수 있다.
또한, 인버터모듈의 모니터링부에서 메인인버터의 작동상태를 실시간으로 센싱할 수 있으며, 비교연산부에서 메인인버터의 실시간 작동상태를 기 저장되어 있는 메인인버터의 정상작동 상태와 비교연산하여 메인인버터의 오작동 여부를 판별할 수 있다.
모니터링 및 비교연산 결과 메인인버터가 정상작동을 하고 있다고 판단되면, 계속하여 메인인버터를 통하여 직류상태로 전송되는 전력을 교류상태로 변환시킨다.
모니터링 및 비교연산 결과 메인인버터가 오작동 상태로 판단되는 경우 오작동 정보를 딜레이연산부로 전송하고, 딜레이연산부에서는 오작동 상태가 소정시간 이상 계속 되거나 오작동 상태가 소정 횟수 이상 누적되는지 여부를 판별하여, 오작동 상태가 소정시간 미만으로 짧게 지속되고 정상상태로 회귀하거나, 오작동 상태가 소정횟수 미만으로 수회 반복 후 다시 정상작동을 하는 경우에는 딜레이연산부에서 오작동으로 판별하지 않는다.
인버터의 오작동 상태가 소정시간 이상 계속 되거나 오작동 상태가 소정 횟수 이상 누적되는 경우에는 딜레이연산부에서 최종적으로 메인인버터의 오작동으로 판별하여 메인인버터와의 연결을 차단하고 예비인버터가 직류상태로 전송되는 전력을 교류상태로 변환하도록 한다.
본 발명에서는 메인인버터모듈 및 예비인버터모듈을 구비하고 있어 메인인버터모듈이 오작동하는 경우, 메인인버터모듈과의 연결을 차단하고 예비인버터가 직류상태로 전송되는 전력을 교류상태로 변환하도록 하여 메인인버터의 오작동에 신속하게 대응할 수 있고, 모니터링부 및 비교연산부를 통하여 실시간으로 오류를 검출하며, 비교연산부를 통하여 오작동 상태로 판별되더라도 딜레이연산부에서 오작동 시간 및 오작동 횟수를 기준으로 오작동 여부를 최종적으로 판별하여, 딜레이연산부에서 최종적으로 오작동으로 판별하는 경우에만 메인인버터와의 연결을 차단하고 예비인버터를 가동시킨다.
비교연산부에서 오작동으로 판별되더라도, 딜레이연산부에서 최종적으로 오작동으로 판별되는 경우에만 메인인버터와의 연결을 차단시켜, 오작동 과검출을 방지할 수 있다.
또한, 각각의 태양전지모듈이 직렬로 연결되어 있으므로, 태양전지모듈이 하나라도 오작동하는 경우 발전량이 현저히 떨어지므로, 본 발명은 태양전지모듈을 정밀모니터링하여 오작동여부를 탐지하고, 특정 태양전지모듈이 오작동하는 경우, 오작동하는 태양전지모듈을 우회할 수 있도록하여, 하나의 태양전지모듈 오작동에 의하여 태양광발전시스템 전체의 발전량이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 - 태양전지모듈 200 - 우회스위치모듈
300 - 인버터모듈 400 - 인버터스위치모듈
500 - 센서모듈 600 - 중앙서버
700 - 사용자단말기
300 - 인버터모듈 400 - 인버터스위치모듈
500 - 센서모듈 600 - 중앙서버
700 - 사용자단말기
Claims (3)
- 태양광을 집적하여 전기에너지를 발생시키는 다수의 태양전지셀로 이루어진 다수개의 태양전지모듈;
각각의 태양전지모듈 사이에 결합될 수 있으며, 직렬로 결합되어 있는 특정 태양전지모듈을 우회할 수 있도록 할 수 있는 우회스위치모듈;
직류상태로 전송된 전력을 교류상태로 변환할 수 있는 인버터모듈;
태양전지모듈과 인버터모듈 사이에 결합될 수 있으며, 어레이모듈에서 인버터로 가는 전류 차 단 및 우회하게 할 수 있는 인버터스위치모듈;
태양전지모듈에서 생성된 전력을 측정할 수 있고, 태양전지모듈이 설치되는 장소의 태양광의 양을 측정할 수 있는 센서모듈;
전송받은 정보를 저장할 수 있으며, 태양전지모듈에서 발전되는 전력을 예측하고, 예측발전전력과 실제 생성전력을 비교하여 생성전력이 저하되는 태양전지모듈을 우회할 수 있도록 우회스위치모듈을 제어할 수 있는 중앙서버;
디스플레이부를 구비하고 있어, 태양전지모듈에서 발전되는 전력 및 상태를 시각적으로 확인할 수 있는 사용자단말기
를 포함하고
중앙서버는
풍속센서, 온도센서, 수평일사량센서 및 경사일사량센서를 통하여 측정된 정보를 기초로 태양전지모듈에서 발전되는 전력을 예측할 수 있는 발전전력예측부,
발전전력예측부에서 도출된 발전예측전력과 전력센서에서 센싱된 실제 생성전력을 비교연산하여 발전예측전력과 실제 생성전력의 차이가 일정 이상 나는 경우 태양전지모듈이 오작동하는 것으로 판별할 수 있는 비교연산부,
발전예측전력과 실제생성전력의 차이가 소정시간 이상 지속되는 경우에만 오류로 검출할 수 있는 딜레이연산부,
센서모듈에서 센싱된 정보와 비교연산부에서 연산된 발전예측전력과 실제 생성 전력의 차이, 오작동 시간 및 오작동횟수를 포함한 태양전지모듈의 정보를 기초로 생성 전력의 저하원인을 분석하고 분류할 수 있으며, 태양전지모듈을 교체하여야 하는지 여부를 도출할 수 있는 원인분석부,
발전전력이 저하되는 태양전지모듈을 우회할 수 있도록 우회스위치모듈을 제어할 수 있는 제어신호를 생성하여 우회스위치모듈로 전송하여 발전전력이 저하되는 태양전지모듈을 우회할 수 있도록 하는 제어신호생성부,
제어신호생성부에서 생성된 제어신호를 우회스위치모듈로 전송할 수 있고, 센싱모듈 및 인버터모듈을 포함한 구성요소와 정보를 송수신할 수 있는 통신부,
통신부를 통하여 전송받은 정보를 저장하고, 발전전력예측부에서 예측된 발전전력정보, 비교연산부에서 비교연산한 결과정보, 원인분석부에서 분석된 원인정보를 포함한 중앙서버에서 생성된 정보를 저장할 수 있으며, 인버터모듈의 모니터링부에서 센싱된 인버터의 작동상태, 비교연산부에서 비교연산할 결과정보, 딜레이연산부에서 연산한 결과를 포함한 정보를 저장할 수 있는 데이터베이스부
을 포함하고,
태양전지셀에 냉각수를 분사할 수 있는 냉각수분사모듈;
태양전지셀의 온도상승으로 인하여 생성전력이 저하되는 경우 냉각수분사모듈에서 냉각수를 분사하여 태양전지셀의 온도를 하강시켜 태양전지셀의 전력생성 효율을 높일 수 있는 것;
태양전지셀 표면이 먼지를 포함한 이물질에 의하여 오염되어 전력생성효율이 저하되는 경우 냉각수분사모듈에서 물을 분사하여 태양전지셀 표면의 먼지를 포함한 이물질을 제거할 수 있는 것;
을 포함하는, 태양광 전력생성 효율 상승을 위한 불량부품 검출 및 우회작동 시스템
- 제1항에 있어서,
인버터모듈은
태양전지모듈과 각각 연결되어 직류상태로 전송되는 전력을 교류상태로 변환할 수 있는 메인인버터모듈;
메인인버터의 상태를 센싱하여 오작동 여부를 판단할 수 있는 메인인버터오류검출부;
특정 메인인버터의 오작동이 있는 경우 메인인버터를 대체하여 작동할 수 있는 예비인버터모듈
을 포함하고,
메인인버터오류검출부는
메인인버터의 전압, 전류를 포함한 인버터의 작동상태를 센싱할 수 있는 모니터링부,
모니터링부에서 센싱된 인버터의 작동상태를 기 저장되어 있는 정상작동 상태와 비교연산하여 오작동 여부를 판별할 수 있는 비교연산부,
오작동 정보가 센싱되는 경우, 오작동 상태가 소정시간 계속 되거나 소정횟수에 걸쳐 누적되는지 여부를 판단할 수 있는 딜레이연산부,
를 포함하는 것
을 더 포함하는, 태양광 전력생성 효율 상승을 위한 불량부품 검출 및 우회작동 시스템. - 제1항에 있어서,
센서모듈은
온도를 측정할 수 있는 온도센서,
어레이모듈이 설치되는 장소의 태양광의 양을 확인할 수 있는 수평일사량센서,
태양전지패널과 동일한 각도로 형성되어 태양전지패널이 받는 태양광의 양을 센싱할 수 있는 경사일사량센서,
어레이모듈에서 생성된 전력을 측정할 수 있는 전력센서,
온도센서, 수평일사량센서, 경사일사량센서, 및 전력센서에서 센싱된 정보를 전송할 수 있는 통신부
를 포함하는 것
을 더 포함하는, 태양광 전력생성 효율 상승을 위한 불량부품 검출 및 우회작동 시스템.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020220069713A KR102535597B1 (ko) | 2022-06-08 | 2022-06-08 | 태양광 전력생성 효율 상승을 위한 불량부품 검출 및 우회작동 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220069713A KR102535597B1 (ko) | 2022-06-08 | 2022-06-08 | 태양광 전력생성 효율 상승을 위한 불량부품 검출 및 우회작동 시스템 |
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| KR102535597B1 true KR102535597B1 (ko) | 2023-05-26 |
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| KR1020220069713A Active KR102535597B1 (ko) | 2022-06-08 | 2022-06-08 | 태양광 전력생성 효율 상승을 위한 불량부품 검출 및 우회작동 시스템 |
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2022
- 2022-06-08 KR KR1020220069713A patent/KR102535597B1/ko active Active
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