(57)【要約】【課題】本発明は、太陽光発電装置の太陽光発電効率を向上できる太陽光発電装置及びその方法を提供する。【解決手段】太陽光モジュール、ブースター、及びインバータを備えた太陽光発電装置は、前記太陽光モジュールの出力電圧をセンシングするための電圧センシング部、前記ブースターと並列に連結されるスイッチング部、及び前記電圧センシング部でセンシングされた出力電圧レベルに応じて、前記ブースターまたは前記スイッチング部が駆動されるように選択制御する制御部を含む。【選択図】図２Ａ
2013247370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光モジュール、ブースター、及びインバータを備えた太陽光発電装置であって、
前記太陽光モジュールの出力電圧をセンシングするための電圧センシング部と、
前記ブースターと並列に連結されるスイッチング部と、及び
前記電圧センシング部でセンシングされた出力電圧レベルに応じて、前記ブースターまたは前記スイッチング部が駆動されるように選択制御する制御部と、を含むことを特徴とする太陽光発電装置。
【請求項２】
前記スイッチング部は、
ダイオード、トランジスター、リレー回路のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする、請求項１に記載の太陽光発電装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記電圧センシング部でセンシングされた出力電圧レベルと、既設定されたしきい値とを比較し、比較の結果、センシングされた出力電圧レベルが既設定されたしきい値を超える場合、前記ブースターへの電源供給を遮断するために前記スイッチング部を導通させることを特徴とする、請求項１に記載の太陽光発電装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記電圧センシング部でセンシングされた出力電圧レベルが既設定されたしきい値を超えない場合、前記ブースターへの電源供給が行われるように前記スイッチング部を遮断させることを特徴とする、請求項３に記載の太陽光発電装置。
【請求項５】
太陽光モジュール、ブースター、インバータ、及び前記ブースターと並列に連結されたスイッチングユニットを備えた太陽光発電装置の太陽光発電方法であって、
前記太陽光モジュールの出力電圧をセンシングするステップと、
前記センシングされた出力電圧レベルに応じて、前記ブースターまたは前記スイッチング部が選択的に駆動されるように制御するステップと、を含むことを特徴とする太陽光発電方法。
【請求項６】
前記制御するステップは、
前記センシングされた出力電圧と設定されたしきい値とを比較するステップと、
前記比較の結果、センシングされた出力電圧が設定されたしきい値を超える場合、前記ブースターへの電源供給が遮断されるように前記スイッチング部を導通させるステップと、を含むことを特徴とする、請求項５に記載の太陽光発電方法。
【請求項７】
前記比較するステップにおいて、センシングされた出力電圧としきい値とを比較した結果、センシングされた出力電圧が既設定されたしきい値を超えない場合、前記ブースターへの電源供給が行われるように前記スイッチング部を遮断させるステップをさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載の太陽光発電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電装置及びその方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、化石燃料の枯渇により新再生エネルギ分野に対する関心が高まっており、新再生エネルギ分野においても太陽光発電分野に対する研究が活発に進められている。太陽光発電は、発電中に公害物質及び騒音がなく、容量増設が自在である長所を有する。太陽光発電に対する研究が活発に進められることによって、太陽光発電のための電力転換装置の需要が増大し、これに伴い、種々の回路と制御技法が開発されている。
【０００３】
簡単に説明すると、太陽光発電装置のインバータは、太陽光（または太陽電池）モジュールのＤＣエネルギをインバータに伝達するＤＣ／ＤＣコンバータ（ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）部分（ブースター（ｂｏｏｓｔｅｒ））と、ＤＣエネルギをＡＣエネルギに変換するインバータ（ｉｎｖｅｒｔｅｒ）部分とに大別することができる。ＤＣ／ＤＣコンバータは、ＤＣエネルギをＤＣエネルギに変換する変換装置の総称であり、ブースターは、ＤＣ／ＤＣコンバータの一部に該当する。
【０００４】
太陽光発電装置のインバータは、効率向上のためにインバータを改善し、Ｈ５インバータ、ＨＥＲＩＣインバータ等のインバータトポロジー（ｔｏｐｏｌｏｇｙ）を開発して製品に適用している。また、インバータの改善による効率向上のほか、ＤＣ／ＤＣコンバータの改善による太陽光発電装置の効率向上が必要となり、既存の太陽光発電装置に適用したＤＣ／ＤＣコンバータを改善して、太陽光発電装置の効率を向上できる方案が必要となる。
【０００５】
以下、従来技術に係る太陽光発電装置について添付図面を参照して説明する。
【０００６】
図１Ａは、従来技術に係る太陽光発電装置に関するブロック構成を示す図である。
【０００７】
図１Ａを参照すると、従来技術に係る太陽光発電装置は、太陽光モジュール１０、ブースター２０及びインバータ３０を含む。
【０００８】
太陽光モジュール１０は、太陽光を用いて電気エネルギを生成した後、生成された電気エネルギに対応するＤＣ電圧をブースター２０に出力する。
【０００９】
ブースター２０は、前記太陽光モジュールから出力されるＤＣ電圧をインバータ３０の動作のための電圧レベルに上昇させて、インバータ３０に出力する。
【００１０】
インバータ３０は、前記ブースター２０から出力されるＤＣ電圧を電力系統等に伝達するためのＡＣ電源に変換する。
【００１１】
図１Ａを含む本願の添付図面は、本発明の実施形態を説明しており、本願と従来技術との差を説明するための必須の構成要素のみを示したことを予め言及する。
【００１２】
図１Ａに示された太陽光発電装置の各ブロック構成に関する具体的な回路構成及びその動作について、図１Ｂを参照して説明する。
【００１３】
図１Ｂは、図１Ａに示された従来技術に係る太陽光発電装置に関する具体的な回路構成を示す図である。
【００１４】
図１Ｂを参照すると、太陽光モジュール１０から出力されたＤＣ電圧は、ブースター２０のコンデンサＣ１に充電される。このとき、コンデンサＣ１に充電された電圧が低い場合（例えば、朝や夕方のように日射量が少なくて太陽光モジュールの出力が低い場合）、ブースター２０が動作して、一定のＤＣ電圧（例えば、しきい値）に昇圧させた後、インバータ３０のコンデンサＣ２に保存することができる。
【００１５】
ここで、ブースター２０が、太陽光モジュール１０から出力されるＤＣ電圧を昇圧させる理由は、インバータ３０の動作のための基準電圧以上のＤＣ電圧が必要であるからである。
【００１６】
一方、太陽光モジュール１０から出力されるＤＣ電圧が、インバータ３０を動作するのに十分な電圧である場合（例えば、真昼のように日射量が多い条件の場合）、ブースター２０が動作しなくてもインバータ３０の動作が可能であるため、ブースター２０は動作しなくなる。
【００１７】
しかし、図１Ａ及び図１Ｂに示された従来技術に係る太陽光発電装置においては、前記ブースター２０が動作する必要がない場合でも、ブースター２０のリアクターＬとダイオードＤによる電力損失が生じる問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
従って、本発明は、上記の従来技術の問題を解決するためのものであって、本発明の目的は、太陽光発電装置の太陽光発電効率を向上できる太陽光発電装置及びその方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記の目的を達成するために、太陽光モジュール、ブースター、及びインバータを備えた太陽光発電装置の一態様によると、前記太陽光モジュールの出力電圧をセンシングするための電圧センシング部、前記ブースターと並列に連結されるスイッチング部、及び前記電圧センシング部でセンシングされた出力電圧レベルに応じて、前記ブースターまたは前記スイッチング部が駆動されるように選択制御する制御部を含んでもよい。
【００２０】
前記スイッチング部は、ダイオード、トランジスター、リレー回路のうち少なくとも一つを含んでもよい。
【００２１】
前記制御部は、前記電圧センシング部でセンシングされた出力電圧レベルと、既設定されたしきい値とを比較し、比較の結果、センシングされた出力電圧レベルが既設定されたしきい値を超える場合、前記ブースターへの電源供給を遮断するために前記スイッチング部を導通（ｔｕｒｎ−ｏｎ）させることができる。
【００２２】
また、前記電圧センシング部でセンシングされた出力電圧レベルが既設定されたしきい値を超えない場合、前記ブースターへの電源供給が行われるように前記スイッチング部を遮断（ｔｕｒｎ−ｏｆｆ）させることができる。
【００２３】
一方、上記の目的を達成するために、太陽光モジュール、ブースター、インバータ、及び前記ブースターと並列に連結されたスイッチングユニットを備えた太陽光発電装置の太陽光発電方法の一態様によると、前記太陽光モジュールの出力電圧をセンシングするステップ、前記センシングされた出力電圧レベルに応じて、前記ブースターまたは前記スイッチング部が選択的に駆動されるように制御するステップを含んでもよい。
【００２４】
前記制御するステップは、前記センシングされた出力電圧と設定されたしきい値とを比較するステップ、前記比較の結果、センシングされた出力電圧が設定されたしきい値を超える場合、前記ブースターへの電源供給が遮断されるように前記スイッチング部を導通（ｔｕｒｎ−ｏｎ）させるステップを含んでもよい。
【００２５】
また、前記比較するステップにおいて、センシングされた出力電圧としきい値との比較結果、センシングされた出力電圧が既設定されたしきい値を超えない場合、前記ブースターへの電源供給が行われるように前記スイッチング部を遮断（ｔｕｒｎ−ｏｆｆ）させるステップをさらに含んでもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る太陽光発電装置及びその方法は、ブースターが動作しない場合、既存のブースター回路に組み込まれたブースターのリアクターとブースターのダイオードによる電力損失を防止することによって、太陽光発電装置の電力効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１Ａ】従来技術に係る太陽光発電装置に関するブロック構成を示す図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示された従来技術に係る太陽光発電装置の詳細回路構成を示す図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態に係る太陽光発電装置のブロック構成を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示された太陽光発電装置のスイッチング部に関する機能ブロック構成を示す図である。
【図３Ａ】図２Ａ及び図２Ｂに示されたスイッチング部に関する一実施形態を含む太陽光発電装置の詳細回路構成を示す図である。
【図３Ｂ】図２Ａ及び図２Ｂに示されたスイッチング部に関する他の実施形態を含む太陽光発電装置の詳細回路構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本明細書及び請求の範囲に使用された用語や単語は、通常的または辞書的な意味に限定して解釈してはならず、本発明の技術的思想に符合する意味及び概念と解釈しなければならない。従って、本明細書に記載の実施形態と図面に示された構成は、本発明の最も好ましい一実施形態に過ぎす、本発明の技術的思想を全て包括するものではないため、本出願時点においてこれらを代替できる種々の均等物と変形例が存在する可能性があることを理解しなければならない。
【００２９】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００３０】
図２Ａは、本発明の一実施形態に係る太陽光発電装置のブロック構成を示す図である。
【００３１】
図２Ａに示したように、本発明に係る太陽光発電装置は、太陽光モジュール１００、ブースター２１０、ブースター２１０と並列に連結されたスイッチング部２２０、及びインバータ３００を含む。
【００３２】
太陽光モジュール１００は、太陽光を用いて電気エネルギを生成した後、生成された電気エネルギに対応するＤＣ電圧をブースター２０に出力する。
【００３３】
ブースター２１０は、前記太陽光モジュールから出力されるＤＣ電圧をインバータ３００の動作のための電圧レベルに上昇させて、インバータ３００に出力する。
【００３４】
インバータ３００は、前記ブースター２１０から出力されるＤＣ電圧を電力系統等に伝達するためのＡＣ電源に変換する。
【００３５】
また、スイッチング部２２０は、前記ブースター２１０と電気的に並列に連結され、太陽光モジュール１００とインバータ３００との間の２つの経路を形成することできる。前記二つの経路、即ち、ブースター２１０を介する経路とスイッチング部２２０を介する経路は、太陽光発電のために同時に用いられることではなく、必要に応じて、２つのうちいずれか一つの経路のみが用いられるように設計してもよい。
【００３６】
本発明の一実施形態に係る太陽光発電装置は、基本的に、太陽光モジュール１００から生成されたＤＣ電源をブースター２１０が昇圧してインバータ３００に伝達することによって、インバータ３００が電力系統等に供給するための交流電源に変換するように構成される。
【００３７】
しかし、前記ブースター２１０によるＤＣ電源の昇圧が常に必要なことではなく、前記ブースター２１０による昇圧を要しない場合でも、前記ブースター２１０とインバータ３００との間の経路が連結される場合には、電力損失を招く。
【００３８】
従って、本発明の一実施形態において、前記スイッチング部２２０を前記ブースター２１０と並列に連結して、前記ブースター２１０による昇圧を要しない場合、前記ブースター２１０との連結を事実上（または、等価回路上において）遮断することができる。つまり、前記スイッチング部２２０を導通（ｔｕｒｎ−ｏｎ）させて、前記スイッチング部２２０を通過する経路を短絡（ｓｈｏｒｔ）させて、前記スイッチング部２２０を通過する経路に電源が供給されるようにし、また、前記ブースター２１０への電源供給を遮断する。
【００３９】
一方、前記ブースター２１０による昇圧が必要な場合には、前記スイッチング部２２０を遮断（ｔｕｒｎ−ｏｆｆ）または開放し、前記スイッチング部２２０を通過する経路を開放して、前記太陽光モジュール１００から出力される電源を前記ブースター２１０にのみ供給されるようにする。
【００４０】
図２Ｂは、図２Ａに示された太陽光発電装置のスイッチング部２２０動作のための付加的な構成要素に関するブロック構成を示す図である。 
図２Ｂに示したように、スイッチング部２２０の動作のために、制御部２１１及び電圧センシング部２２２をさらに含んでもよい。
【００４１】
つまり、前記太陽光発電装置は、スイッチング部２２０のほか、前記太陽光モジュール１００の出力電圧をセンシングするための電圧センシング部２２２、及び前記電圧センシング部によりセンシングされた出力電圧レベルに応じて、前記スイッチング部２２０の導通または遮断を制御する制御部２２１を含んでもよい。
【００４２】
前記スイッチング部２２０は、前記ブースター２１０の昇圧が必要でない場合、即ち、前記太陽光モジュール１００の出力電圧レベルがしきい値を超える場合、導通させるためには、前記太陽光モジュール１００の出力電圧をセンシングする必要がある。
【００４３】
また、制御部２２１は、前記電圧センシング部２２２からセンシングされた太陽光モジュール１００の出力電圧のレベルに応じて、前記スイッチング部２２０を遮断または導通させることができる。つまり、前記制御部２２１は、前記電圧センシング部２２２から出力される電圧の大きさとしきい値とを比較し、その比較結果によって、前記スイッチング部２２０を遮断または導通させることができる。
【００４４】
このような動作により、ブースター２１０の動作が必要でない場合、前記ブースター２１０と太陽光モジュール１００及びインバータ３００との電気的連結を遮断することによって、ブースター２１０のリアクターＬとダイオードＤによる電力損失に対する問題を解消することができる。
【００４５】
図３Ａは、図２Ａ及び図２Ｂに示されたスイッチング部に関する一実施形態を含む太陽光発電装置の詳細回路構成を示す図である。 
図３Ａに示したように、太陽光発電装置は、太陽熱エネルギを電気エネルギに変換するように構成された太陽光モジュール１００、前記太陽光モジュールからの出力電圧を昇圧させるように構成されたブースター２１０、前記ブースターに並列に連結されて導通または遮断するように構成されたスイッチング部２２０、及び前記ブースターによって昇圧された出力または前記太陽光モジュール１００の出力を交流に変換するためのインバータ３００を含んでもよい。
【００４６】
図３Ａに示された構成の動作を簡単に説明すると、太陽光モジュール１００から出力されたＤＣエネルギは、ブースター２１０のコンデンサＣ１に充電される。このとき、コンデンサＣ１に充電された電圧が低い場合（例えば、朝や夕方のように日射量が少なくて太陽光モジュールの出力が低い場合）、ブースター２１０が動作して一定の電圧（例えば、しきい値）に昇圧させた後、インバータ３００のコンデンサＣ２に保存することができる。
【００４７】
一方、太陽光モジュール１００から出力されるＤＣ電源が、インバータ３００を動作するのに十分なＤＣ電源の場合（例えば、真昼のように日射量が多い条件であれば）、ブースター２１０が動作しなくてもインバータ３００の動作が可能であるため、ブースター２１０は動作しない。従って、このようなブースター２１０の選択的な動作により、本発明の一実施形態に係る太陽光発電装置はスイッチング部２２０を含んでもよい。
【００４８】
図３Ａに示したように、前記スイッチング部２２０は、一般的なスイッチであってもよく、本発明の一実施形態に係る太陽光発電装置に許容された電流／電圧値を耐えられるスイッチであればいずれも可能である。また、前記スイッチング部２２０は、リレー回路であってもよい。
【００４９】
図３Ｂは、図２Ａ及び図２Ｂに示されたスイッチング部に関する他の実施形態を含む太陽光発電装置の詳細回路構成を示す図である。
【００５０】
図３Ｂに示したように、前記スイッチング部２２０は、ダイオードで構成されてもよい。前記スイッチング部２２０は、図２Ｂに示された制御部２２１の制御により導通または遮断できるのであれば、いずれのタイプのダイオードであっても構わない。また、前記ダイオードは、本発明の一実施形態に係る太陽光発電装置に許容された電圧／電流値の整流が可能でなければならない。
【００５１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、当該技術分野に属する通常の知識を有する者であれば、このような実施形態は発明を限定するためのものでなく単に例示的なものであることを認識することができ、本発明の範囲、または思想を逸脱することなく、変形、修正等が可能であることを認識することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１００    太陽光モジュール
２１０    ブースター
２２０    スイッチング部
３００    インバータ
【図１Ａ】
2013247370.tif 000003
【図１Ｂ】
2013247370.tif 000004
【図２Ａ】
2013247370.tif 000005
【図２Ｂ】
2013247370.tif 000006
【図３Ａ】
2013247370.tif 000007
【図３Ｂ】
2013247370.tif 000008