KR100452967B1 - 태양광 발전용 전력조절기의 제어장치 및 제어방법 - Google Patents

태양광 발전용 전력조절기의 제어장치 및 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양광 발전용 전력조절기의 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다. 본 발명은 태양전지로부터 출력되는 전력을 조절하여 부하로 공급하는 전력조절기에 관한 것으로서, 태양전지로부터 출력되는 전력을 축전지로 공급 또는 차단시키는 충전부; 상기 축전지로부터 출력되는 전력을 부하로 공급 또는 차단시키는 출력부; 상기 태양전지로부터 부하까지의 모든 경로상의 전류 및 전압을 측정하는 센싱부; 및 상기 센싱부로부터 측정된 전류값 및 전압값을 수신하여 상기 충전부 및 출력부의 동작을 제어하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 부하로의 전력공급을 하는 태양전지와 축전지의 전압을 실시간으로 체크함으로써 과충전 및 과방전으로 인한 축전지 및 부하의 손상을 방지하는 안정성을 제공할 수 있다.

Description

태양광 발전용 전력조절기의 제어장치 및 제어방법 {APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING POWER CONTROLLER FOR SOLAR POWER GENERATION}
본 발명은 태양광 발전 시스템에서 사용되는 축전지의 보호 및 부하에 안정된 전원공급을 하는 태양광 발전용 전력조절기의 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.
1970년대에 들어 두 차례 석유파동을 거치면서 석유자원의 제한된 부존량과지역편중성에 따른 위기를 극복하기 위하여, 석유를 대체할 수 있는 새로운 미래에너지원으로서의 지상용 태양광 발전 시스템이 선진국을 중심으로 개발되기 시작하였으며, 그 결과 상용전원의 송전이 불가능한 외딴 지역의 전원 또는 휴대용, 군사용 전원 등 특수한 용도로 개발되어지고 있다.
이러한 태양광 발전 시스템은 태양에너지를 전기에너지로 바꾸고 이를 사용하고자 하는 부하에 공급함으로써 이루어 진다.
태양광 발전시스템은 주로 2가지 형태로 개발되어 지고 있다. 그 하나는 태양전지에서 발생하는 직류전력을 인버터를 통하여 상용전원선에 실시간으로 공급하는 계통연계형 태양광 발전시스템이고, 또 하나는 전력이 발생하지 않는 야간에도 사용할 수 있도록 태양전지에서 발생하는 직류전력을 충전기를 통해서 축전지에 저장하였다가 직류 혹은 교류의 형태로 개별부하에 공급하는 독립형 태양광 발전시스템이다.
도 1은 종래의 독립형 태양광 발전 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 1을 참조하여, 종래의 독립형 태양광 발전 시스템에 관하여 설명하면, 입사된 태양에너지를 태양전지 어레이(solar cell array)를 통해 전력으로 바꾸는 태양전지(5)와; 태양전지(5)에서 출력된 전력을 축전지(25)에 충전하도록 하는 충전부(10)와; 충전부(10)에서 출력된 전력을 저장하는 축전지(25)와; 축전지(25)에 저장된 전력을 부하(30)에 적합한 전력으로 변환하여 출력시키는 출력부(15)와; 충전부(10)와 출력부(15)를 제어하여 축전지(25)에 전력을 충전하는 것 및 전력을 출력하는 것을 제어하는 제어부(20)로 구성된다.
상기와 같이 구성된 종래의 태양광 발전 시스템은 태양전지(5)에서 출력되는 전력을 부하(30)에 직접 공급하게 될 경우, 태양광의 세기가 날씨 및 시간대에 따라 변동되어 부하(30)에 일정한 전력을 공급할 수 없기 때문에 축전지(25)를 사용하였다.
이러한 종래의 태양광 발전 시스템의 동작에 관하여 설명하면, 태양전지(5)에서 태양에너지가 전기에너지로 바뀌어 전력이 발생되면, 제어부(20)는 충전부 (10)를 제어하여 전력을 축전지(25)에 저장하도록 한다. 그리고, 부하(30)에 전원공급이 필요한 경우 제어부(20)는 출력부(15)를 제어하여 축전지(25)에 저장된 전력을 부하(30)에 공급시킨다.
이와 같이 안정된 전원을 부하에 공급할 수 있도록, 종래의 태양광 발전 시스템은 태양전지(5)에서 날씨 및 시간대에 따라 다르게 출력되는 전력을 축전지 (25)에 저장시키거나 방전시키도록 한다.
즉, 태양광의 세기가 강한 경우는 부하(30)에 과도한 전력이 출력되므로 축전지(25)에 전력을 저장시켜 부하(30)에 과도한 전력이 공급되지 않도록 하였고, 태양광의 세기가 약한 경우는 부하(30)에 필요한 전력이 공급되지 않으므로 축전지(25)에 저장되었던 전력을 방전하여 부족한 만큼의 전력을 보강하였다.
이와 같이 종래의 태양광 발전 시스템은 축전지(25)를 사용하여 부하(30)에 안정된 전력 공급을 할 수 있도록 설계되었지만, 실질적으로 태양광의 세기가 불규칙적으로 계속 변하게 되면 축전지(25)가 동작점(충전 및 방전의 기준 전압)을 기준으로 충전 및 방전을 반복하는 경우가 생긴다.
또한, 축전지(25)가 동작점을 기준으로 충전에서 방전으로 또는 방전에서 충전으로 변화할 시 축전지 내부저항때문에 발생하는 전압의 변동으로 동작점에서 반복적으로 충전 및 방전을 반복하는 경우가 생긴다.
이러한 반복적인 충전과 방전은 시스템의 안정적인 동작을 저하시키고 축전지의 수명을 짧게 만드는 문제가 있다.
또한, 축전지가 오래 사용되어 그 기능이 손상된 경우는 급속한 충전 및 방전을 하기 때문에 부하에 안정적인 전원공급이 되지 않아 부하까지도 손상시킬 우려가 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 태양광 발전용 전력조절기에 연결되는 축전지를 반복적 충전 및 방전, 과충전 및 과방전으로부터 보호하고, 부하에 전원을 안정적으로 공급하도록 하는 태양광 발전용 전력조절기의 제어장치 및 제어방법을 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 태양광 발전 시스템의 개략적인 블록도
도 2는 본 발명에 일실시예에 따른 태양광 발전용 전력 조절기의 제어장치의 블록도
도 3은 본 발명에 일실시예에 따른 태양광 발전용 전력 조절기의 제어장치에 구비되는 제어부의 상세 블록도
도 4는 본 발명에 일실시예에 따른 태양광 발전용 전력 조절기의 제어장치의 동작상태를 표시하는 예시도
도 5는 본 발명에 따른 태양광 발전용 전력 조절기의 제어방법의 흐름도
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 태양광 발전용 전력 조절기의 제어장치는, 태양전지로부터 출력되는 전력을 조절하여 부하로 공급하는 전력조절기에 관한 것으로서, 태양전지로부터 출력되는 전력을 축전지로 공급 또는 차단시키는 충전부; 상기 축전지로부터 출력되는 전력을 부하로 공급 또는 차단시키는 출력부; 상기 태양전지로부터 부하까지의 모든 경로상의 전류 및 전압을 측정하는 센싱부; 및 상기 센싱부로부터 측정된 전류값 및 전압값을 수신하여 상기 충전부 및 출력부의동작을 제어하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 전력조절기의 제어장치는, 상기 경로상의 전류 및 전압값을 디스플레이 하는 전압전류표시부; 및 상기 축전지의 동작상태를 디스플레이하는 LED표시부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 제어수단은, 상기 센싱부로부터 출력된 각 측정 부분에 대한 전압값, 전류값을 임시 저장하는 전압전류값메모리와; 상기 축전지의 손상을 방지하기 위한 기준 전압값 데이터가 각각 "과충전방지전압", "충전재개전압", "과방전방지전압", "출력재개전압"에 대응하여 저장되어 있는 기준전압값저장부; 상기 전압전류값메모리와 기준전압값저장부로부터 출력되는 측정전압과 기준전압을 서로 비교하는 비교기; 상기 전압전류값메모리에 임시 저장된 측정 전압 및 전류값을 읽어 들여 전압전류표시부로 소정 시간 간격으로 교대하여 출력하고, 상기 비교기에서 비교된 결과에 따라 축전지 보호장치의 상태를 "과충전", "충전중", "과방전", "출력"의 네가지로 판단하여 각각에 대응하는 데이터값을 LED표시부로 출력하는 마이컴; 및 상기 전압전류표시부의 교대 출력시간을 카운팅하는 카운터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 전압전류표시부는, 상기 경로상에서 측정된 전류 및 전압값을 7-Segment 또는 LCD를 사용하여 디스플레이하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 전압전류표시부는, 측정하고자 하는 경로상의 장치에 해당하는 개수의 LED를 구비하되, 상기 LED는 교대로 점등되는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 기준전압값저장부에 저장된 기준전압값은, 과충전방지전압값과 충전재개전압값, 과방전방지전압값과 출력재개전압값의 결정은 히스테리시스를 사용하여 결정하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 기술적과제를 달성하기 위한 태양광 발전용 전력 조절기의 제어방법은, 태양전지로부터 출력되는 전력을 조절하여 부하로 공급하는 전력조절방법에 관한 것으로서, (a)센싱부가 측정한 축전지의 전압을 전압전류값메모리로 전송하는 단계; (b)상기 측정한 전압과 기준전압값저장부에 저장된 기준전압을 읽어 들여 비교하는 단계; (c)상기 비교한 결과를 수신하여 현재 축전지의 상태를 판단하는 단계; (d)상기에서 판단한 결과에 따라서, 과충전 상태이면 충전부를 오프시켜 축전지의 전력을 부하로 방전하는 단계; (e)상기에서 판단한 결과에 따라서, 충전중 상태이면 충전부를 오프시켜 축전지의 전력을 태양전지로부터 충전하는 단계; (f)상기에서 판단한 결과에 따라서, 과방전 상태이면 출력부를 오프시켜 축전지의 전력을 태양전지로부터 충전하는 단계; 및 (g)상기에서 판단한 결과에 따라서, 출력 상태이면 출력부를 온시켜 축전지의 전력을 부하로 출력하는 단계를 포함하되, 상기 기준전압은 과충전, 충전중, 과방전, 출력을 설정하기 위한 전압값인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 축전지의 전력을 부하로 방전하는 단계(d)는, 마이컴이 LED표시부에 "과충전"임을 나타내는 LED점등신호를 출력시켜 과충전에 해당하는 LED를 점등시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 축전지의 전력을 태양전지로부터 충전하는 단계(e)는, 마이컴이 LED표시부에 "충전중"임을 나타내는 LED점등신호를 출력시켜 충전중에 해당하는 LED를 점등시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 축전지의 전력을 태양전지로부터 충전하는 단계(f)는, 마이컴이 LED표시부에 "과방전"임을 나타내는 LED점등신호를 출력시켜 과방전에 해당하는 LED를 점등시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 축전지의 전력을 부하로 출력하는 단계(g)는, 마이컴이 LED표시부에 "출력"임을 나타내는 LED점등신호를 출력시켜 출력에 해당하는 LED를 점등시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 전력 조절기의 제어방법은, 축전지가 손상된 경우, 센싱부는 태양전지로부터 출력되는 전압을 측정하는 단계; 상기 측정전압이 초기전압 이하인가를 판단하는 단계; 상기 측정전압이 출력재개전압 이상인가를 판단하는 단계; 및 상기에서 판단한 결과에 따라서, 상기 측정전압이 초기전압 이하로 감소하였다가 출력재개전압 이상이면 상기 출력부를 온시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어지지 않아야 한다. 본 발명의 실시예들은 본 발명이 속한 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 명확하고 용이하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 도면상에서 동일한 참조부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 2는 본 발명에 일실시예에 따른 태양광 발전용 전력 조절기의 제어장치의 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 축전지 보호 장치는, 태양전지(5)로부터 출력되는 전력의 축전지(25)로의 공급 또는 차단을 내부에 구비된 트랜지스터(도시안됨)를 통하여 제어하는 충전부(10)와; 축전지(25)로부터 출력되는 전력의 부하(30)로의 공급 또는 차단을 내부에 구비된 트랜지스터(도시안됨)를 통하여 제어하는 출력부(15)와; 태양전지(5)로부터 충전부(10), 충전부(10)로부터 출력부 (15), 출력부(15)로부터 부하(30)까지의 모든 경로상의 전류 및 전압을 측정하는 센싱부(35)와; 센싱부(35)로부터 출력되는 전류값 및 전압값을 수신하여 충전부 (10) 및 출력부(15)의 동작을 제어하고, 측정된 전류값 및 전압값을 디스플레이 하며 축전지 보호장치의 동작상태를 디스플레이 하는 제어부(20)와; 축전지 보호 장치의 전원을 온, 오프시키는 파워스위치(55)와; 제어부(20)로부터 전송된 각 경로상의 전류 및 전압값을 2열의 7-Segment를 사용하여 교대로 디스플레이 하는 전압전류표시부(45)와; 제어부(20)로부터 전송된 축전지 보호장치의 동작상태를 "과충전", "충전중", "과방전", "출력"의 4가지로 LED를 통해 디스플레이 하는 LED표시부(40)를 포함한다.
상기에서 전력조절기의 제어장치를 제어하는 제어부의 상세한 구성에 관하여 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 일실시예에 따른 태양광 발전용 전력 조절기의 제어장치에구비되는 제어부의 상세 블록도이다.
도 3을 참조하여 설명하면, 상기 제어부(20)는 센싱부(35)로부터 출력된 각 측정 부분에 대한 전압값, 전류값을 임시 저장하는 전압전류값메모리(RAM:20c)와; 축전지(25)의 소손을 방지하기 위한 기준 전압값 데이터가 각각 "과충전방지전압", "충전재개전압", "과방전방지전압", "출력재개전압"에 대응하여 저장되어 있는 기준전압값저장부(ROM:20d)와; 전압전류값메모리(20c)와 전압값저장부(20d)로부터 출력되는 측정전압과 기준전압을 서로 비교하여 그 결과를 출력하는 비교기(20b)와; 전압전류값메모리(20c)에 임시 저장된 측정 전압 및 전류값을 읽어 들여 전압전류표시부(45)로 소정 시간 간격으로 교대하여 출력하고, 상기 비교기(20b)에서 비교된 결과에 따라 축전지 보호장치의 상태를 "과충전", "충전중", "과방전", "출력"의 네가지로 판단하여 각각에 대응하는 데이터값을 LED표시부(40)로 출력하는 마이컴(20a)과; 전압전류표시부(45)의 교대 출력시간을 카운팅하는 카운터(20e)를 포함한다.
상기에서 제어부(20)의 상세구성인 전압전류값메모리(20c), 기준전압값저장부(20d), 비교기(20b), 카운터(20e)는 마이컴(20a)이 수행하는 기능을 명확히 하고자 일부 구성요소로서 분리시킨 것으로서, 실제로는 마이컴(20a)이 단독적으로 수행할 수 있다.
상기에서 전압전류표시부(45) 및 LED표시부(40)의 표시방법은 도 4를 참조하여 설명하도록 하겠다.
도 4는 본 발명에 일실시예에 따른 태양광 발전용 전력 조절기의 제어장치의동작상태를 표시하는 예시도이다.
도 4에 나타난 것과 같이 LED표시부(40)가 나타내는 축전지 보호장치의 상태는 각각 "과충전", "충전중", "과방전", "출력"으로 구분하여 각각의 상태에 따라 LED가 점등되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 전압전류표시부(45)는 각각 태양전지, 축전지, 부하의 전류 및 전압을 소정 시간 단위로 교대하여 디스플레이시킨다. 여기서 태양전지, 축전지, 부하의 전류 및 전압을 디스플레이하기 위해서는 총 6열의 표시부가 필요하나, 소정시간을 두고 교대로 각 장치를 디스플레이하면 총 2열의 표시부로 전체의 전류 및 전압을 나타낼 수 있다. 그리고, 교대 상태의 표시는 "태양전지", "축전지", "부하"에 대응하는 LED를 점등함으로써 수행한다.
상기에서 전류 및 전압의 표시는 LED를 사용하여 숫자 및 문자의 형태로 배열된 표시소자인 7-Segment(50)를 사용하거나 또는 LCD(Liquid Cristal Display)(도시안됨)를 사용하는 것이 바람직하다.
상기의 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 축전지 보호장치의 동작 태양을 도2, 도3, 도4를 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
먼저, 전압전류표시부(45)를 통하여 측정 전압 및 전류가 표시되는 동작에 관하여 설명하도록 하겠다.
센싱부(35)는 태양전지(5), 축전지(25), 부하(30)로부터 전압 및 전류를 측정하여 제어부(20)로 인가한다. 센싱부(35)에서 측정된 전압 및 전류값은 전압전류값메모리(20c)에 임시저장된 후 마이컴(20a)으로 인가된다. 마이컴(20a)은 카운터(20e)의 카운팅시간에 따라 태양전지(5)의 측정 전압 및 전류, 축전지(25)의 측정 전압 및 전류, 부하(30)의 측정 전압 및 전류를 교대로 전압전류표시부(45)로 출력한다.
예를 들어, 교대시간이 10초로 설정되었다면, 마이컴(20a)은 카운터(20e)가 카운팅하는 시간이 10초 단위를 초과할때마다 전압전류값메모리(20c)로부터 출력되는 태양전지(5), 축전지(25), 부하(30)의 전압 및 전류값을 10초 간격으로 교대하여 전압전류표시부(45)로 출력한다.
그리고, 현재 출력되는 전압 및 전류값이 "태양전지", "축전지", "부하" 중 어느것에 해당하는가를 디스플레이하기 위해 해당 LED를 점등시키는 신호도 동시에 출력한다.
전압전류표시부(45)는 마이컴(20a)으로부터 출력되는 전압 및 전류값을 수신하여 7-Segment(50)를 점등시켜 해당 전류 및 전압값을 디스플레이한다. 또한, LED점등신호를 수신하여 "태양전지", "축전지", "부하" 중 하나를 선택하여 LED를 점등시킨다.
또한, 축전지(25)의 손상을 방지하기 위한 동작에 관하여 설명하도록 하겠다.
예를 들어 축전지(25)가 14.5 V 이상 충전되고 10 V 이하로 방전될 경우 손상된다고 하면 과충전방지전압은 14.5 V 이고, 과방전방지전압은 10 V이다. 그리고 축전지(25)가 12.5 V이하에서 충전을 재개하고 12 V이상에서 부하(30)로의 출력을 재개한다면 충전재개전압은 12.5 V 이고, 출력재개전압은 12 V이다. 상기에서 과충전방지전압과 충전재개전압, 과방전방지전압과 출력재개전압이 2 V의 차이를 두는 이유는 축전지(25)의 내부저항에 의한 전압강하 때문이다. 즉, 2V 정도의 히스테리시스(hysteresis)를 설정하여 축전지 내부저항에 의한 오동작을 방지하기 위함이다.
상기의 각 전압은 기준 전압값 저장부(20d)에 저장되어 있다.
축전지(25)의 손상을 방지하기 위해 비교기(20b)는 센싱부(35)로부터 측정되어 전압전류값메모리(20c)에 임시저장된 태양전지(5), 축전지(25), 부하(30)의 전압값을 읽어 들인다. 비교기(20b)는 기준전압값저장부(20d)에 저장된 기준전압값과 전압전류값메모리(20c)로부터 읽어들인 전압값을 비교하여 그 결과를 마이컴(20a)으로 출력한다.
이하에서는 축전지(25)의 상태를 각각 과충전, 충전중, 과방전, 출력의 네가지를 예를 설정하여 설명하도록 하겠다.
첫번째, 과충전인 경우는 다음과 같다.
태양전지(5)로부터 축전지(25)에 충전된 전압이 예를 들어 15 V이면 비교기(20b)는 기준전압값저장부(20d)에 저장된 14.5 V에 해당하는 과충전방지전압과 비교하여 충전 전압이 과충전방지전압을 초과하였음을 마이컴(20a)에 출력한다. 마이컴(20a)은 현재 축전지(25)의 상태가 과충전임을 인식하여 충전부(10)의 트랜지스터를 오프시켜 축전지(25)로 더이상 충전이 되지 않도록 한다. 그리고 현재의 상태를 표시하기 위해 LED표시부(40)로 현재 축전지(25)의 상태가 과충전상태임을 나타내는 LED점등신호를 출력한다. LED표시부(40)는 상기 LED점등신호를 수신하여"과충전"에 해당하는 LED를 온시킨다.
두번째, 충전중인 경우는 다음과 같다.
축전지(25)에 충전된 전압이 상기 충전부(10)의 동작에 의해 더이상 충전되지 않고, 방전하기 시작하면 15 V로부터 전압은 차차로 강하된다. 그리하여 12.5 V 이하에 이르면 비교기(20b)는 기준전압값저장부(20d)에 저장된 12.5 V에 해당하는 충전재개전압과 비교하고 현재 전압이 충전재개전압에 해당함을 마이컴(20a)에 출력한다. 마이컴(20a)은 현재 축전지(25)의 상태가 충전을 할 수 있는 상태로 인식하여 충전부(10)의 트랜지스터를 온시켜 축전지(25)로 충전이 되도록 한다. 그리고 현재의 상태를 표시하기 위해 LED표시부(40)로 현재 축전지(25)의 상태가 충전중임을 나타내는 LED점등신호를 출력한다. LED표시부(40)는 상기 LED점등신호를 수신하여 "충전중"에 해당하는 LED를 온시킨다.
세번째, 과방전인 경우는 다음과 같다.
부하(30)로 출력되는 축전지(25)에 충전된 전압이 예를 들어 9.5 V이면 비교기(20b)는 기준전압값저장부(20d)에 저장된 10 V에 해당하는 과방전방지전압과 비교하여 부하(30)로 출력되는 방전 전압이 과방전방지전압 미만임을 마이컴(20a)에 출력한다. 마이컴(20a)은 현재 축전지(25)의 상태가 과방전임을 인식하여 출력부 (15)의 트랜지스터를 오프시켜 부하(30)로 더이상 방전이 되지 않도록 한다. 그리고 현재의 상태를 표시하기 위해 LED표시부(40)로 현재 축전지(25)의 상태가 과방전상태임을 나타내는 LED점등신호를 출력한다. LED표시부(40)는 상기 LED점등신호를 수신하여 "과방전"에 해당하는 LED를 온시킨다.
네번째, 출력중인 경우는 다음과 같다.
축전지(25)에 충전된 전압이 상기 출력부(15)의 동작에 의해 더이상 방전되지 않고, 충전되기 시작하면 9.5 V로부터 전압은 차차로 상승된다. 그리하여 12 V 이상에 이르면 비교기(20b)는 기준전압값저장부(20d)에 저장된 12 V에 해당하는 출력재개전압과 비교하고 현재 전압이 출력재개전압에 해당함을 마이컴(20a)에 출력한다. 마이컴(20a)은 현재 축전지(25)의 상태가 방전을 할 수 있는 상태로 인식하여 출력부(15)의 트랜지스터를 온시켜 부하(30)로 전력이 전달되도록 한다. 그리고 현재의 상태를 표시하기 위해 LED표시부(40)로 현재 축전지(25)의 상태가 부하(30)로의 출력중임을 나타내는 LED점등신호를 출력한다. LED표시부(40)는 상기 LED점등신호를 수신하여 "출력"에 해당하는 LED를 온시킨다.
상기에서, 축전지(25)가 오래 사용되어 그 기능이 손상된 경우는 급속한 충전 및 방전을 하기 때문에, 상기의 동작으로 제어하여도 출력부(15)의 트랜지스터가 온/오프 동작을 반복하게 되어 부하에 안정적인 전원공급이 되지 않아 부하(30)까지도 손상시킬 우려가 있다. 그러므로, 마이컴(20a)은 전력조절기의 동작중 축전지(25)의 방전으로 인하여 출력부(15)가 오프되는 상황이 발생하면 전력조절기 제어장치의 출력부(15)를 리셋시켜 태양전지(5)로부터 출력되는 전압이 태양광이 없는 상태의 전압(예를 들어 5 V, 이하 초기전압이라 함)으로부터 출력부(15)의 "출력재개전압"을 초과 상승할때까지 대기하였다가 출력부(15)가 온되도록 한다.
이하에서는 상기의 구성에 따른 태양광 발전용 전력 조절기의 제어방법에 대하여 도 5를 참조하여 설명하도록 하겠다.
도 5는 본 발명에 따른 태양광 발전용 전력 조절기의 제어방법의 흐름도이다.
도 5를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 축전지 보호 방법은, 센싱부(35)가 측정한 축전지(25)의 전압을 전압전류값메모리(20c)로 전송한다(S100).
마이컴(20a)은 측정한 전압과 기준전압값저장부(20d)에 저장된 기준전압을 읽어 들여 비교기(20b)를 통해 비교한다(S200).
마이컴(20a)은 비교한 결과를 수신하여, 현재 축전지의 상태를 판단한다 (S300).
판단한 결과에 따라서, 과충전 상태이면 마이컴(20a)은 충전부(10)를 오프시킨다(S400).
마이컴(20a)이 충전부(10)를 오프시키면, 축전지(25)는 충전된 전력을 방전한다(S500).
마이컴(20a)은 LED표시부(40)에 "과충전"임을 나타내는 LED점등신호를 출력시켜 과충전에 해당하는 LED를 점등시킨다(S600).
판단한 결과에 따라서, 충전중 상태이면 마이컴(20a)은 충전부(10)를 온시킨다(S700).
마이컴(20a)이 충전부(10)를 온시키면, 축전지(25)는 전력을 충전한다 (S800).
마이컴(20a)은 LED표시부(40)에 "충전중"임을 나타내는 LED점등신호를 출력시켜 충전중에 해당하는 LED를 점등시킨다(S900).
판단한 결과에 따라서, 출력 상태이면 마이컴(20a)은 출력부(15)를 온시킨다 (S1000).
마이컴(20a)이 출력부(15)를 온시키면, 축전지(25)는 전력을 방전한다 (S1100).
마이컴(20a)은 LED표시부(40)에 "출력"임을 나타내는 LED점등신호를 출력시켜 출력에 해당하는 LED를 점등시킨다(S1200).
판단한 결과에 따라서, 과방전 상태이면 마이컴(20a)은 출력부(15)를 오프시킨다(S1300).
마이컴(20a)이 출력부(15)를 오프시키면, 축전지(25)는 전력을 충전한다 (S1400).
마이컴(20a)은 LED표시부(40)에 "과방전"임을 나타내는 LED점등신호를 출력시켜 과방전에 해당하는 LED를 점등시킨다(S1500).
LED표시부(40)가 LED점등신호를 출력하면, 센싱부(35)는 태양전지(5)로부터 출력되는 전압을 측정한다(S1600).
상기에서 태양전지(5)로부터 출력되는 전압은 초기전압 이하부터 상승하여야 한다.
센싱부(35)가 태양전지(5)의 출력전압을 측정하면, 마이컴(20a)은 측정전압이 초기전압 이하인가를 판단한다(S1700).
판단한 결과에 따라서, 측정전압이 초기전압 이하이면, 후술하는 측정전압이 출력재개전압 이상인가를 판단하는 단계(S1800)로 진행하고, 측정전압이 기준전압이상이면, 상기 태양전지(5) 전압을 측정하는 단계(S1600)로 진행한다.
태양전지(5)의 출력전압이 초기 전압 이하이면, 마이컴(20a)은 태양열에 의해 상승하는 측정전압이 출력재개전압 이상인가를 판단한다(S1800).
판단한 결과에 따라서, 측정전압이 출력재개전압 이상이면, 마이컴(20a)이 출력부(15)를 온시키는 단계(S1000)로 진행하고, 측정전압이 출력재개전압 이하이면, 상기 태양전지(5) 전압을 측정하는 단계(S1600)로 진행한다.
상기에서 태양전지의 출력전압을 측정하여 초기전압 이하, 출력재개전압 이상인가를 비교하는 단계(S1600, S1700, S1800)는 전술한 바와 같이 축전지(25)가 오래 사용됨으로써 그 기능이 손상되어 급속한 충전 및 방전을 하게되는 경우에 포함하는 것이 바람직하다.
이상의 모든 구성 및 단계를 거치게 되면 본 발명에 따른 태양광 발전용 전력 조절기의 제어장치 및 그 방법을 제공함에 있어서 축전지에 손상이 가지 않고 태양전지로부터 부하에 전력을 공급할 수 있고, 현재 상태를 외부로 디스플레이하여 전체 시스템의 상태를 용이하게 파악할 수 있도록 한다.
이상에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 하지만, 본 발명의 실시예들은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 하기되는 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 부하로의 전력공급을 하는 태양전지, 축전지의전압을 실시간으로 체크하여 상태에 따라 제어함으로써 과충전 및 과방전으로 인한 축전지의 손상을 방지하는 안정성을 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 축전지의 상태에 따라서 부하로 공급되는 전력을 제어함으로써 부하의 손상을 방지하는 안정성을 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 축전지의 현재 상태를 외부로 디스플레이함으로써 관리자가 축전지의 상태를 쉽게 파악할 수 있는 편리함을 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 축전지 보호 장치에 연결된 태양전지, 축전지, 부하의 전압 및 전류를 측정하여 교대로 디스플레이함으로써 디스플레이 공간을 줄일 수 있고 관리자가 시스템의 상태를 쉽게 인식할 수 있다.

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 태양전지로부터 출력되는 전력을 조절하여 부하로 공급하는 전력조절기의 제어장치에 관한 것으로서,
    태양전지로부터 출력되는 전력을 축전지로 공급 또는 차단시키는 충전부;
    상기 축전지로부터 출력되는 전력을 부하로 공급 또는 차단시키는 출력부;
    상기 태양전지, 축전지 및 부하에 대하여 전류 및 전압을 측정하는 센싱부;
    상기 센싱부로부터 측정된 전류값 및 전압값을 수신하여 상기 충전부 및 출력부의 동작을 제어하는 제어수단;
    상기 태양전지, 축전지 및 부하에 각각 대응하는 전류 및 전압값을 디스플레이 하는 전압전류표시부; 및
    상기 축전지의 동작상태를 디스플레이하는 LED표시부;를 포함하고,
    상기 전압전류표시부는, 태양전지, 축전지 및 부하에 대하여 측정된 전류 및 전압값을 7-Segment LED 또는 LCD를 사용하여 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 전력 조절기의 제어장치.
  5. 태양전지로부터 출력되는 전력을 조절하여 부하로 공급하는 전력조절기의 제어장치에 관한 것으로서,
    태양전지로부터 출력되는 전력을 축전지로 공급 또는 차단시키는 충전부;
    상기 축전지로부터 출력되는 전력을 부하로 공급 또는 차단시키는 출력부;
    상기 태양전지, 축전지 및 부하에 대하여 전류 및 전압을 측정하는 센싱부;
    상기 센싱부로부터 측정된 전류값 및 전압값을 수신하여 상기 충전부 및 출력부의 동작을 제어하는 제어수단;
    상기 태양전지, 축전지 및 부하에 각각 대응하는 전류 및 전압값을 디스플레이 하는 전압전류표시부; 및
    상기 축전지의 동작상태를 디스플레이하는 LED표시부;를 포함하고,
    상기 전압전류표시부는, 태양전지, 축전지 및 부하에 각각 대응하는 LED를 구비하되, 상기 LED는 교대로 점등되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 전력 조절기의 제어장치.
  6. 태양전지로부터 출력되는 전력을 조절하여 부하로 공급하는 전력조절기의 제어장치에 관한 것으로서,
    태양전지로부터 출력되는 전력을 축전지로 공급 또는 차단시키는 충전부;
    상기 축전지로부터 출력되는 전력을 부하로 공급 또는 차단시키는 출력부;
    상기 태양전지, 축전지 및 부하에 대하여 전류 및 전압을 측정하는 센싱부; 및
    상기 센싱부로부터 측정된 전류값 및 전압값을 수신하여 상기 충전부 및 출력부의 동작을 제어하는 제어수단;을 포함하되,
    상기 제어수단은, 상기 센싱부로부터 출력된 각 측정 부분에 대한 전압값, 전류값을 임시 저장하는 전압전류값메모리와; 상기 축전지의 손상을 방지하기 위한 기준 전압값 데이터가 각각 "과충전방지전압", "충전재개전압", "과방전방지전압", "출력재개전압"에 대응하여 저장되어 있는 기준전압값저장부; 상기 전압전류값메모리와 기준전압값저장부로부터 출력되는 측정전압과 기준전압을 서로 비교하는 비교기; 상기 전압전류값메모리에 임시 저장된 측정 전압 및 전류값을 읽어 들여 전압전류표시부로 소정 시간 간격으로 교대하여 출력하고, 상기 비교기에서 비교된 결과에 따라 축전지 보호장치의 상태를 "과충전", "충전중", "과방전", "출력"의 네가지로 판단하여 각각에 대응하는 데이터값을 LED표시부로 출력하는 마이컴; 및 상기 전압전류표시부의 교대 출력시간을 카운팅하는 카운터;를 구비하고,
    상기 과충전방지전압값과 충전재개전압값, 과방전방지전압값과 출력재개전압값이 히스테리시스에 의해 결정되어 기준전압값저장부에 저장된 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 전력 조절기의 제어장치.
  7. 태양전지로부터 출력되는 전력을 조절하여 부하로 공급하는 전력조절방법에 관한 것으로서,
    (a)센싱부가 측정한 축전지의 전압을 전압전류값메모리로 전송하는 단계;
    (b)상기 측정한 전압과 기준전압값저장부에 저장된 기준전압을 읽어 들여 비교하는 단계;
    (c)상기 비교한 결과를 수신하여 현재 축전지의 상태를 판단하는 단계;
    (d)상기에서 판단한 결과에 따라서, 과충전 상태이면 충전부를 오프시켜 축전지의 전력을 부하로 방전하는 단계;
    (e)상기에서 판단한 결과에 따라서, 충전중 상태이면 충전부를 온시켜 축전지의 전력을 태양전지로부터 충전하는 단계;
    (f)상기에서 판단한 결과에 따라서, 과방전 상태이면 출력부를 오프시켜 축전지의 전력을 태양전지로부터 충전하는 단계; 및
    (g)상기에서 판단한 결과에 따라서, 출력 상태이면 출력부를 온시켜 축전지의 전력을 부하로 출력하는 단계를 포함하되, 상기 기준전압은 과충전, 충전중, 과방전, 출력을 설정하기 위한 전압값인 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 전력 조절기의 제어방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 축전지의 전력을 부하로 방전하는 단계(d)는,
    마이컴이 LED표시부에 "과충전"임을 나타내는 LED점등신호를 출력시켜 과충전에 해당하는 LED를 점등시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 전력 조절기의 제어방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 축전지의 전력을 태양전지로부터 충전하는 단계(e)는,
    마이컴이 LED표시부에 "충전중"임을 나타내는 LED점등신호를 출력시켜 충전중에 해당하는 LED를 점등시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 전력 조절기의 제어방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 축전지의 전력을 태양전지로부터 충전하는 단계(f)는,
    마이컴이 LED표시부에 "과방전"임을 나타내는 LED점등신호를 출력시켜 과방전에 해당하는 LED를 점등시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 전력 조절기의 제어방법.
  11. 제7항에 있어서, 상기 축전지의 전력을 부하로 출력하는 단계(g)는,
    마이컴이 LED표시부에 "출력"임을 나타내는 LED점등신호를 출력시켜 출력에 해당하는 LED를 점등시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 전력 조절기의 제어방법.
  12. 제7항 또는 제10항에 있어서, 상기 전력 조절기의 제어방법은,
    축전지가 손상된 경우, 센싱부는 태양전지로부터 출력되는 전압을 측정하는 단계;
    상기 측정전압이 초기전압 이하인가를 판단하는 단계;
    상기 측정전압이 출력재개전압 이상인가를 판단하는 단계; 및
    상기에서 판단한 결과에 따라서, 상기 측정전압이 초기전압 이하로 감소하였다가 출력재개전압 이상이면 상기 출력부를 온시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 전력 조절기의 제어방법.
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