KR100702223B1 - solar photovoltaic system and method - Google Patents
solar photovoltaic system and method Download PDFInfo
- Publication number
- KR100702223B1 KR100702223B1 KR1020040096178A KR20040096178A KR100702223B1 KR 100702223 B1 KR100702223 B1 KR 100702223B1 KR 1020040096178 A KR1020040096178 A KR 1020040096178A KR 20040096178 A KR20040096178 A KR 20040096178A KR 100702223 B1 KR100702223 B1 KR 100702223B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- output
- power
- voltage
- solar cell
- bypass circuit
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims abstract description 31
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 8
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 5
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 5
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
- H02J7/35—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
- H02S40/30—Electrical components
- H02S40/32—Electrical components comprising DC/AC inverter means associated with the PV module itself, e.g. AC modules
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
- H02S40/30—Electrical components
- H02S40/38—Energy storage means, e.g. batteries, structurally associated with PV modules
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
- Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
본 발명은 절연형 승강압 컨버터를 사용한 출력조절기를 구비하여 태양에너지의 이용효율을 상승시키는 태양광 발전시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a photovoltaic power generation system and method having an output regulator using an isolated step-down converter to increase the utilization efficiency of solar energy.
본 발명에 따른 태양광 발전시스템은, 태양광을 집전하는 태양전지와, 상기 태양전지에서 집전된 직류전원을 후단으로 바이패스하는 바이패스회로와, 상기 태양전지에서 집전된 직류전원을 승압 또는 감압하여 후단으로 출력하는 다수의 출력조절기와, 상기 바이패스회로 또는 다수의 출력조절기에서 출력되는 직류전원을 입력받아 충전하는 축전지와, 상기 바이패스회로 또는 다수의 출력조절기 또는 축전지에서 출력되는 직류전압을 교류전원으로 변환하여 부하에 공급하는 인버터와, 상기 바이패스회로와 다수의 출력조절기와 축전지에 입, 출력되는 전압과 전류를 감지하여 상기 바이패스회로와 다수의 출력조절기의 동작을 제어하는 시스템제어부를 구비한다.The photovoltaic power generation system according to the present invention includes a solar cell that collects solar light, a bypass circuit that bypasses a DC power source collected in the solar cell to a rear end, and a DC power source collected in the solar cell. And a plurality of output regulators output to the rear stage, a storage battery to receive and charge the DC power output from the bypass circuit or a plurality of output regulators, and a DC voltage output from the bypass circuit or a plurality of output regulators or batteries An inverter that converts into an AC power supply to a load, and a system control unit for controlling the operation of the bypass circuit and the plurality of output regulators by sensing the voltage and current input and output to the bypass circuit and the plurality of output regulators and batteries. It is provided.
태양광, 발전, 승강압, 스태틱스위치, DC-DC컨버터Photovoltaic, Power Generation, Step-Up, Static Switch, DC-DC Converter
Description
도 1은 종래기술에 따른 태양광 발전시스템의 기능 블록도,1 is a functional block diagram of a solar power system according to the prior art,
도 2는 종래기술에 따른 강압형 컨버터를 이용한 출력조절부의 내부 회로도,2 is an internal circuit diagram of an output control unit using a step-down converter according to the prior art;
도 3은 종래기술에 따른 태양광 발전시스템의 운전패턴을 도시한 그래프,Figure 3 is a graph showing the operation pattern of the photovoltaic power generation system according to the prior art,
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 발전시스템의 기능 블록도,4 is a functional block diagram of a solar power system according to an embodiment of the present invention,
도 5는 본 발명에 따른 승강압형 컨버터를 이용한 출력조절기의 내부 회로도,5 is an internal circuit diagram of an output regulator using a step-up converter according to the present invention,
도 6은 본 발명에 따른 바이패스회로의 내부 회로도,6 is an internal circuit diagram of a bypass circuit according to the present invention;
도 7은 본 발명에 따른 출력조절기의 운전패턴을 도시한 그래프이다.7 is a graph showing an operation pattern of the output regulator according to the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 > <Brief description of symbols for the main parts of the drawings>
21: 태양전지 22: 바이패스회로21: solar cell 22: bypass circuit
23, 24: 출력조절기 25: 축전지23, 24: output regulator 25: storage battery
26: 인버터 27: 부하26: Inverter 27: Load
28: 시스템제어부28: system control unit
본 발명은 태양에너지로부터 전기를 생산하는 태양광 발전시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 절연형 승강압 컨버터를 사용한 다수의 출력조절기를 이용하여 태양에너지의 이용효율을 상승시키는 태양광 발전시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a photovoltaic power generation system and method for producing electricity from solar energy, and more particularly, to a photovoltaic power generation system that increases efficiency of solar energy using a plurality of output regulators using an isolated step-down converter. And to a method.
우리나라는 자원이 부족하기 때문에 대체에너지의 개발이 절대적으로 필요하며, 특히 환경오염을 방지하기 위한 친환경적 에너지 개발이 필요하다. 이를 위해 태양광 발전시스템의 개발이 활성화되고 있다.As Korea lacks resources, it is absolutely necessary to develop alternative energy, and in particular, to develop environmentally friendly energy to prevent environmental pollution. To this end, the development of photovoltaic power generation systems is being activated.
이러한 태양광 발전시스템은 태양광 집점판에서 생산된 직류전기를 출력조절장치를 거쳐 축전지에 충전하거나 인버터에서 교류로 변환하여 수용가에 공급하는 설비이다. 이 태양광 발전시스템은 야간에는 일조량이 없으므로 주간에 축전지에 충전된 전기를 야간에 사용하고 있으며, 우천시나 일조량이 부족하여 전기를 생산하지 못할 경우에는 디젤 발전기를 운전하여 전기를 생산하여 수용자에게 공급한다.Such a photovoltaic power generation system is a facility that charges a direct current produced by a solar collector plate to a storage battery through an output control device or converts an inverter into an alternating current and supplies it to a customer. This solar power system uses no electricity during the night, so it uses electricity charged in the battery at night, and when it is rainy or when there is not enough sunlight to produce electricity, it operates a diesel generator to produce electricity and supply it to the audience. do.
현재 태양광 발전시스템에 설치된 출력조절장치는 대부분 비절연형 강압 컨버터(Buck converter)를 주로 사용한다. 비절연형이라 함은 변압기를 사용하지 않으며, 강압 컨버터라 함은 입력전압보다 높은 출력전압을 생산할 수 없는 구조이다. 따라서, 종래의 태양광 발전시스템은 일사량이 감소되어 출력전압이 축전지에 충전된 전압보다 낮아지면 입사된 태양에너지를 사용하지 못하는 문제점이 있다.Currently, the output regulator installed in the photovoltaic system mainly uses a non-isolated Buck converter. Non-isolated type does not use a transformer, and step-down converter is a structure that cannot produce an output voltage higher than the input voltage. Therefore, the conventional photovoltaic power generation system has a problem in that incident solar energy cannot be used when the amount of insolation decreases and the output voltage is lower than the voltage charged in the storage battery.
도 1은 종래의 태양광 발전시스템을 도시한 기능 블록도이다. 이 태양광 발전시스템은 다수의 태양전지(11)와, 다수의 태양전지(11)에서 집전된 직류전원을 후단으로 바이패스하는 바이패스회로(12)와, 다수의 태양전지(11)에서 집전된 직류전원을 감압하여 후단으로 출력하는 출력조절부(13)와, 바이패스회로(12) 또는 출력조절부(13)에서 출력되는 직류전원을 입력받아 충전하는 축전지(14)와, 바이패스회로(12) 또는 출력조절부(13) 또는 축전지(14)에서 출력되는 직류전압을 교류전원으로 변환하여 부하(16)에 공급하는 인버터(15)와, 바이패스회로(12)와 출력조절부(13)를 제어하는 시스템제어부(17)를 구비한다.1 is a functional block diagram showing a conventional photovoltaic power generation system. The photovoltaic power generation system includes a plurality of
다수의 태양전지(11)에서 집전된 직류전원은 시스템제어부(17)의 제어에 따라 바이패스회로(12) 또는 출력조절부(13)로 제공되며, 바이패스회로(12) 또는 출력조절부(13)에서 출력되는 출력직류전력은 축전지(14)에 충전되거나 인버터(15)를 통해 부하(16)에 제공된다. 시스템제어부(17)는 출력조절부(13)가 정상적으로 동작할 경우에는 태양전지(11)에서 집전된 직류전원이 출력조절부(13)로 공급되도록 하고, 출력조절부(13)가 정상적으로 동작하지 않을 때에는 태양전지(11)에서 집전된 직류전원이 바이패스회로(12)로 공급되도록 한다.The DC power collected in the plurality of
출력조절부(13)는 입력되는 직류전원을 감압하여 출력직류전력을 생성한다. 이 출력조절부(13)는 도 2에 도시된 바와 같이 입력전압을 평활하는 커패시터(C11)와, 입력전압을 후단으로 스위칭하는 절연게이트형양극성트랜지스터(IGBT)(Q11)와, IGBT(Q11)의 스위칭을 제어하는 펄스폭제어기(PWM제어기)(U11)와, IGBT(11)을 통과한 전류를 정류하여 직류전압을 출력하는 인덕터(L11) 및 커패시터(C12)와, 환류다 이오드(D11)와, PWM제어기에 기준전압을 제공하는 제너다이오드(D11)를 포함한다.The
이 PWM제어기(U11)는 출력전압을 피드백받아서 그에 따른 스위치제어신호를 생성하여 IGBT(Q11)의 게이트단자로 제공한다. IGBT(Q11)가 온(ON)되면 입력전압으로부터 전류가 인덕터(L11)에 축적된다. 다음, IGBT(Q11)가 오프(OFF)되면 인덕터(L11)에 축적된 에너지가 환류다이오드(D11)를 통하여 출력측에 방출되어 커패시터(C12)를 통해 출력전압이 얻어진다. PWM제어기(U11)에서 IGBT(Q11)에 제공되는 스위치제어신호의 펄스폭에 의해 입력전압의 감압정도가 설정된다.The PWM controller U11 receives the output voltage and generates a switch control signal according to the feedback, and provides it to the gate terminal of the IGBT Q11. When IGBT Q11 is ON, current is accumulated in inductor L11 from the input voltage. Next, when the IGBT Q11 is turned off, the energy accumulated in the inductor L11 is released to the output side through the reflux diode D11 to obtain an output voltage through the capacitor C12. The degree of decompression of the input voltage is set by the pulse width of the switch control signal provided from the PWM controller U11 to the IGBT Q11.
도 3은 종래기술에 따른 태양광 발전시스템의 운전패턴을 도시한 그래프이다. 태양의 일사량에 따라 태양전지에 집전된 입력전압은 점선으로 표시된다. 출력조절부(13)의 출력전압은 실선으로 표시된다. 출력조절부(13)는 강압 컨버터(Buck Converter)를 사용하기 때문에 출력조절부의 출력전압은 항상 입력전압보다 낮으며, 입력전압이 임계치보다 높아지면 감압정도를 조절하여, 출력전압이 일정전압 이상으로 상승하지 않도록 한다. 태양의 일사량이 감소되어 입력전압이 낮아져서 출력전압이 축전지의 충전전압보다 낮아지면 태양광 발전을 하더라도 출력전압이 낮기 때문에 태양전지의 입력전압이 축전지에 충전되지 못한다.Figure 3 is a graph showing the operation pattern of the photovoltaic power generation system according to the prior art. According to the solar radiation, the input voltage collected in the solar cell is indicated by a dotted line. The output voltage of the
즉, 종래의 강압 컨버터를 이용한 출력조절기를 구비한 태양광 발전시스템은 태양의 일사량이 조금이라도 낮아지면 태양광 발전 에너지를 축전지에 충전하지 못하기 때문에, 태양광 발전시간에 비해 실질적 충전시간은 매우 짧아 태양 에너지의 이용효율이 낮아지는 문제점이 있다.In other words, the conventional photovoltaic power generation system having an output regulator using a step-down converter does not charge the photovoltaic energy to the storage battery when the amount of solar radiation is even a little lower, so the actual charging time compared to the photovoltaic power generation time is very Short there is a problem that the utilization efficiency of solar energy is lowered.
상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은 입력전압이 축전지의 충전전압보다 높으면 감압하고 입력전압이 축전지의 충전전압보다 낮으면 승압하여, 태양광 발전시간동안 지속적으로 태양에너지를 축전지에 충전하여 태양에너지의 이용효율을 높이는 태양광 발전시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
An object of the present invention devised to solve the above problems of the prior art is to decompress when the input voltage is higher than the charging voltage of the battery and to increase the pressure when the input voltage is lower than the charging voltage of the battery, thereby continuously solar energy during solar power generation time. It is to provide a photovoltaic power generation system and method for charging the storage battery to increase the utilization efficiency of solar energy.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양광 발전시스템은, 태양광을 집전하는 태양전지와, 상기 태양전지에서 집전된 직류전원을 후단으로 바이패스하는 바이패스회로와, 상기 태양전지에서 집전된 직류전원을 승압 또는 감압하여 후단으로 출력하는 다수의 출력조절기와, 상기 바이패스회로 또는 다수의 출력조절기에서 출력되는 직류전원을 입력받아 충전하는 축전지와, 상기 바이패스회로 또는 다수의 출력조절기 또는 축전지에서 출력되는 직류전압을 교류전원으로 변환하여 부하에 공급하는 인버터와, 상기 바이패스회로와 다수의 출력조절기와 축전지에 입, 출력되는 전압과 전류를 감지하여 상기 바이패스회로와 다수의 출력조절기의 동작을 제어하는 시스템제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.A photovoltaic power generation system according to the present invention for achieving the above object, a solar cell for collecting solar light, a bypass circuit for bypassing the direct current power collected in the solar cell to the rear stage, the current collector in the solar cell A plurality of output controllers for boosting or reducing the output DC power to a rear stage, a storage battery for receiving and charging a DC power output from the bypass circuit or a plurality of output controllers, the bypass circuit or a plurality of output controllers, or The inverter converts the DC voltage output from the battery into an AC power source and supplies it to the load. The bypass circuit and the plurality of output regulators sense the voltage and current input and output to the battery. Characterized in that it comprises a system control unit for controlling the operation of.
또한, 본 발명에 따른 태양광 발전방법은, 태양전지와, 상기 태양전지에서 집전된 직류전원을 후단으로 바이패스하여 축전지에 충전하는 바이패스회로와, 상기 태양전지에서 집전된 직류전원을 승압 또는 감압하여 후단으로 출력하여 상기 축전지에 충전하는 다수의 출력조절기와, 상기 바이패스회로와 다수의 출력조절기와 축전지에 입출력되는 전압과 전류를 감지하여 상기 바이패스회로와 다수의 출력조절기의 동작을 제어하는 시스템제어부를 구비한 태양광 발전시스템의 태양광 발전방법에 있어서, 상기 태양전지가 태양광을 집전하여 직류전원을 출력하는 제1단계와; 상기 시스템제어부가 상기 태양전지에서 출력되는 직류전원의 전압 및 전류와, 상기 축전지의 충전전압 및 전류와, 상기 바이패스회로에서 출력되는 바이패스전압과, 상기 다수의 출력조절기에서 출력되는 직류전압 등을 입력받아서 상기 바이패스회로 또는 다수의 출력조절기를 선택하여 동작시키는 제2단계와; 상기 제2단계에서 상기 시스템제어부에 의해 동작되는 상기 바이패스회로가 상기 태양전지에서 출력되는 직류전원을 바이패스하여 상기 축전지를 충전하거나, 상기 시스템제어부에 의해 동작되는 상기 다수의 출력조절기가 상기 태양전지에서 출력되는 직류전원을 승압 또는 강압하여 상기 축전지를 충전하는 제3단계를 포함한 것을 특징으로 한다.In addition, the photovoltaic power generation method according to the present invention includes a solar cell, a bypass circuit for charging the storage battery by bypassing the direct current power collected in the solar cell to the rear stage, and boosting or directing the direct current power collected in the solar cell. Controls the operation of the bypass circuit and the plurality of output regulators by sensing the voltage and current input to and output from the plurality of output regulators and the bypass circuit, the plurality of output regulators and the battery by reducing the pressure output to the rear stage A photovoltaic power generation method of a photovoltaic power generation system having a system control unit, comprising: a first step of the solar cell collecting solar light and outputting a direct current power source; The system controller outputs a voltage and a current of a DC power output from the solar cell, a charging voltage and a current of the storage battery, a bypass voltage output from the bypass circuit, a DC voltage output from the plurality of output regulators, and the like. A second step of receiving and operating the bypass circuit or a plurality of output regulators; In the second step, the bypass circuit operated by the system controller bypasses the DC power output from the solar cell to charge the storage battery, or the plurality of output controllers operated by the system controller perform the It characterized in that it comprises a third step of charging the storage battery by stepping up or down the DC power output from the battery.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 발전시스템 및 방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the solar power generation system and method according to an embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings in detail as follows.
도 4는 본 발명에 따른 태양광 발전시스템의 기능 블록도이다. 이 태양광 발전시스템은 다수의 태양전지(21)와, 다수의 태양전지(21)에서 집전된 직류전원을 후단으로 바이패스하는 바이패스회로(22)와, 다수의 태양전지(21)에서 집전된 직류전원을 승압 또는 감압하여 후단으로 출력하는 다수의 출력조절기(23, 24)와, 바이패스회로(22) 또는 다수의 출력조절기(23, 24)에서 출력되는 직류전원을 입력받아 충전하는 축전지(25)와, 바이패스회로(22) 또는 다수의 출력조절기(23, 24) 또는 축전지(25)에서 출력되는 직류전압을 교류전원으로 변환하여 부하(27)에 공급하는 인버터(26)와, 바이패스회로(22)와 다수의 출력조절기(23, 24)와 축전지(25)와 부하(27)에 입, 출력되는 전압과 전류를 감지하여 바이패스회로(22)와 다수의 출력조절기(23, 24)의 동작을 제어하는 시스템제어부(28)를 구비한다.4 is a functional block diagram of a photovoltaic power generation system according to the present invention. The photovoltaic power generation system includes a plurality of
다수의 태양전지(21)에서 집전된 직류전원은 시스템제어부(28)의 제어에 따라 바이패스회로(22) 또는 다수의 출력조절기(23, 24)로 제공되며, 바이패스회로(22) 또는 다수의 출력조절기(23, 24)에서 출력되는 출력직류전력은 축전지(26)에 충전되거나 인버터(26)를 통해 부하(27)에 제공된다.The direct current power collected by the plurality of
시스템제어부(28)는 입력 직류전압이 축전지(25)의 충전전압보다 높고 축전지(25)의 충전율이 일정치(예컨대, 80%) 이하이거나, 다수의 출력조절기(23, 24)가 고장으로 인하여 기능을 발휘하지 못하면 태양전지(21)에서 집전된 직류전원이 바이패스회로(22)로 공급되도록 한다. 바이패스회로(22)를 통해 축전지(25)를 충전하면 바이패스회로(22)가 자체적으로 소모하는 전력이 적기 때문에 태양광 이용효율이 97% 정도로 매우 높다.The
또한, 시스템제어부(28)는 입력 직류전압이 축전지(25)의 충전전압보다 낮거나 축전지(25)의 충전율이 일정치 이상이면 태양전지(21)에서 집전된 직류전원이 다수의 출력조절기(23, 24)로 공급되도록 한다. 다수의 출력조절기(23, 24)를 통해 축전지(25)를 충전하면 다수의 출력조절기(23, 24)가 자체적으로 소모하는 전력이 다소 크기 때문에 태양광 이용효율이 94% 정도로 낮아지나, 입력 직류전압을 축 전지(25)의 충전전압까지 승압할 수 있는 잇점이 있다.In addition, the
시스템제어부(28)는 축전지(25)의 충전율은 축전지(25)로 입력되는 충전전류의 크기로 알 수 있는데, 축전지(25)의 충전율이 낮으면 축전지(25)로 입력되는 충전전류가 커지고, 축전지(25)의 충전율이 높으면 축전지(25)로 입력되는 충전전류가 작아진다.The
다수의 출력조절기(23, 24)는 태양전지(21)로부터 입력되는 직류전원을 승압 또는 감압하여 출력한다. 이 각각의 출력조절기(23, 24)는 도 5에 도시된 바와 같이 입력전압을 평활하는 커패시터(C21)와, 입력직류전압을 교류로 변환하기 위해 브릿지형태로 접속된 4개의 절연게이트형양극성트랜지스터(IGBT)(Q21, Q22, Q23, Q24)와, 브릿지 IGBT(Q21, Q22, Q23, Q24)의 스위칭 동작을 제어하는 펄스폭제어기(PWM제어기)(U21)와, 브릿지 IGBT(Q21, Q22, Q23, Q24)에서 생성된 교류전원을 변압하는 트랜스포머(T21)와, 트랜스포머(T21)에서 출력되는 교류전원을 정류하는 브릿지다이오드(D21, D22, D23, D24)와, 브릿지다이오드에서 정류된 교류전원을 평활하여 직류전압을 출력하는 인덕터(L21) 및 커패시터(C22)와, PWM제어기(U21)에 기준전압을 제공하는 제너다이오드(D22)를 포함한다. 이 PWM제어기(U22)는 출력전압을 피드백받아서 그에 따른 스위치제어신호를 생성하여 브릿지 IGBT(Q21, Q22, Q23, Q24)에게 제공한다.The plurality of
바이패스회로(22)는 태양전지(21)로부터 입력되는 직류전원을 바이패스하여 축전지(25)에 출력한다. 바이패스회로(22)는 도 6에 도시된 바와 같이 태양전지(21)로부터 입력되는 직류전원을 축전지(25)로 바이패스하는 절연게이트형양극성트 랜지스터(IGBT)(Q31)와, 시스템제어부(28)로부터 입력되는 제어신호의 통로가 되는 저항(R31)과, 저항(R31)을 통해 입력된 제어신호에 의해 턴온/오프되는 포토커플러(U31)와, 포토커플러(U31)가 턴온되면 턴오프되고 포토커플러(U31)가 턴오프되면 턴온되는 트랜지스터(Q32)와, 트랜지스터(Q32)가 턴온되면 턴온되어서 상기 IGBT(Q31)의 게이트단자로 (-) 구동전압(-V)을 인가하여 상기 IGBT(Q31)가 턴오프되도록 하는 트랜지스터(Q33)와, 트랜지스터(Q32)가 턴오프되면 턴온되어서 상기 IGBT(Q31)의 게이트단자로 (+) 구동전압(+V)을 인가하여 상기 IGBT(Q31)가 턴온되도록 하는 트랜지스터(Q34)를 포함한다. 또한, 바이패스회로(22)는 다수의 저항(R32, R33, R34, R35, R36) 및 제너다이오드(D32)를 포함한다.The
상기와 같이 본 발명에 따른 태양광 발전시스템의 발전방법은 다음과 같다. 다수의 태양전지(21)는 태양광을 집전하여 직류전원을 출력한다. 태양전지(21)에서 출력되는 직류전원은 바이패스회로(22) 또는 다수의 출력조절기(23, 24)를 통해 축전지(25)에 충전된다. 이때, 시스템제어부(28)는 태양전지(21)에서 출력되는 직류전원의 전압과 전류, 축전지(25)의 충전전압과 전류, 부하(27)의 전류, 바이패스회로(22)에서 출력되는 바이패스전압, 다수의 출력조절기(23, 24)에서 출력되는 직류전압 등을 입력받아서 바이패스회로(22) 또는 다수의 출력조절기(23, 24)의 동작을 제어한다.As described above, the power generation method of the solar power generation system according to the present invention is as follows. The plurality of
예컨대, 축전지(25)의 충전율이 일정량(예컨대, 80%) 이하이고 태양전지(21)로부터 입력되는 직류전압이 축전지(25)에 충전된 전압보다 높으면 시스템제어부(28)는 바이패스회로(22)를 동작시켜서 태양전지(21)에서 집전된 직류전원이 바이 패스회로(22)를 통해 바로 축전지(25)에 충전되도록 한다. 축전지(25)의 충전율이 일정량(예컨대, 90%) 이상이거나 태양전자(21)로부터 입력되는 직류전압이 축전지(25)에 충전된 전압보다 낮으면 시스템제어부(28)는 다수의 출력조절기(23, 24)를 동작시켜서 태양전지(21)에서 집전된 직류전원이 다수의 출력조절기(23, 24)를 통해 승, 강압된 후 축전지(25)에 충전되도록 한다. 다수의 출력조절기(23, 24)는 태양전지(21)에서 집전된 직류전원이 임계전압 이상일 경우에는 강압하고, 일사량이 부족하여 태양전지(21)에서 집전된 직류전원이 임계전압 이하일 경우에는 승압하여 일정한 직류전압을 출력한다. 도 7은 본 발명에 따른 출력조절기의 운전패턴을 도시한 그래프이다.For example, when the charge rate of the
시스템제어부(28)는 다수의 출력조절기(23, 24)를 동작시킬 경우, 총 용량에 비례한 모듈의 개수를 선정하여 운전함으로써, 자체 소비전력을 줄여 효율을 높인다. 또한, 다수의 출력조절기(23, 24)가 모두 고장일 경우, 시스템제어부(28)는 바이패스회로(22)를 동작시키다가 축전지(25)가 만충전에 가까워지면 스위칭을 반복하면서 축전지의 과충전과 과방전을 방지한다.When operating the plurality of
다음 도 5를 참조하면서 출력조절기(23, 24)의 동작을 설명한다. 태양전지(21)에서 집전된 직류전원은 브릿지 IGBT(Q21, Q22, Q23, Q24)의 온/오프 동작에 의해 교류로 변환되며 트랜스포머(T21)에서 2차측으로 유도된다. 트랜스포머(T21)의 2차측에서는 브릿지다이오드(D21, D22, D23, D24)가 트랜스포머(T21)에서 출력되는 교류전원을 정류하고, 인덕터(L21)와 커패시터(C22)가 이 정류된 교류전원을 평활하여 직류전압을 출력한다. 이때, PWM제어기(U21)는 시스템제어부(28)의 제어신호와 출력 직류전압을 피드백받아서 브릿지 IGBT(Q21, Q22, Q23, Q24)의 온/오프 동작을 제어하는데, 이로 인해 출력 직류전압이 강압 또는 승압되어 출력된다.Next, the operation of the
다음, 도 6을 참조하면서 바이패스회로(22)의 동작을 설명한다. 시스템제어부(28)는 바이패스회로(22) 구동조건을 만족하면 액티브 하이 상태의 제어회로를 출력하여 포토커플러(U31)를 동작시킨다. 포토커플러(U31)가 동작하면 트랜지스터(Q32)가 턴오프되고 트랜지스터(Q34)가 턴온되어서 IGBT(Q31)의 게이트단자로 (+) 구동전압(+V)이 인가되며, 이로써 IGBT(Q31)가 턴온된다. IGBT(Q31)가 턴온되면 태양전지(21)에서 집전된 직류전원이 바이패스되어 다이오드(D31)를 통해 축전지(25)에 공급된다. 한편, 시스템제어부(28)의 제어신호가 로우 상태가 되면 포토커플러(U31)가 동작을 정지하고, 트랜지스터(Q32)가 턴온되며 트랜지스터(Q33)가 턴온되어서 IGBT(Q31)의 게이트단자로 (-) 구동전압(-V)이 인가된다. 그러면 IGBT(Q31)가 턴오프되어 바이패스회로에서 축전지(25)에 공급되는 바이패스전압이 차단된다.Next, the operation of the
이상에서 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 일 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.Although the technical spirit of the present invention has been described above with reference to the accompanying drawings, it is intended to exemplarily describe the best embodiment of the present invention, but not to limit the present invention. In addition, it is obvious that any person skilled in the art may make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.
이상과 같이 본 발명에 따르면, 축전지의 충전율이 낮고 입력 직류전압이 충전전압보다 높을 경우 바이패스회로를 통해 축전지를 충전시키기 때문에 태양에너지의 이용효율을 향상시킬 수 있으며, 축전지의 충전율이 낮아지거나 입력 직류전압이 충전전압보다 낮아지면 승강압형의 출력조절기를 통해 조절된 직류전압을 축전지에 충전시키기 때문에 축전지의 과충전이나 과방전을 방지할 수 있어 시스템의 신뢰성이 향상되는 잇점이 있다.
As described above, according to the present invention, when the charge rate of the battery is low and the input DC voltage is higher than the charge voltage, the battery is charged through the bypass circuit, thereby improving utilization efficiency of solar energy, and the charge rate of the battery is lowered or inputted. When the DC voltage is lower than the charging voltage, the DC voltage regulated by the step-up / output controller is charged to the battery, thereby preventing overcharging or overdischarging of the battery, thereby improving the reliability of the system.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020040096178A KR100702223B1 (en) | 2004-11-23 | 2004-11-23 | solar photovoltaic system and method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020040096178A KR100702223B1 (en) | 2004-11-23 | 2004-11-23 | solar photovoltaic system and method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20060057115A KR20060057115A (en) | 2006-05-26 |
KR100702223B1 true KR100702223B1 (en) | 2007-04-03 |
Family
ID=37152592
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020040096178A KR100702223B1 (en) | 2004-11-23 | 2004-11-23 | solar photovoltaic system and method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100702223B1 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100996507B1 (en) * | 2010-05-06 | 2010-11-25 | 디아이케이(주) | Solar cell generation using multi-phase step-up converter |
KR101196435B1 (en) | 2012-09-24 | 2012-11-01 | (주)썬전력 | Switching Power Supply apparatus for Voltage Compensation of Solar Power Generator |
KR101221667B1 (en) | 2012-08-30 | 2013-01-14 | (주)썬전력 | Switching power supply for current compensation of solar power generator |
KR20170027324A (en) | 2017-02-19 | 2017-03-09 | 원제영 | Solar power plant for continuously operation |
WO2018048013A1 (en) * | 2016-09-09 | 2018-03-15 | 김두일 | Photovoltaic device |
KR101972524B1 (en) * | 2017-11-14 | 2019-08-16 | 조선대학교산학협력단 | Solar collector using thermoelement |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100847654B1 (en) * | 2007-02-20 | 2008-07-21 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | Engine-generator provided with super capacitor |
KR100882182B1 (en) * | 2007-02-26 | 2009-02-06 | (주)이프리시스템 | The electric charging and consistent stabilizing equipment for battery |
KR101055616B1 (en) * | 2009-03-30 | 2011-08-09 | 김혁 | Solar panel with bypass unit |
KR101602226B1 (en) * | 2009-09-01 | 2016-03-10 | 엘지전자 주식회사 | Portable terminal |
KR101149473B1 (en) * | 2010-05-06 | 2012-05-22 | 김혁 | Dc/dc converter device, inverter system and solar power generation system including the smae |
KR101020789B1 (en) * | 2010-12-07 | 2011-03-09 | 성신전기공업(주) | Grid-connected hybrid solar photovoltaic generation system having uninterruptible power supply |
KR101032693B1 (en) * | 2011-02-01 | 2011-05-06 | 옵티멀파워디자인 주식회사 | Generation system and method for managing battery based on limiting survival mode |
KR101449707B1 (en) * | 2012-12-18 | 2014-10-16 | 주식회사 엠에스엘테크놀로지 | Charge-discharge system of route indication |
KR101746418B1 (en) * | 2015-11-17 | 2017-06-13 | 박영민 | Discharging of vehicles Discharging batteries for jump starters |
CN114646108A (en) * | 2022-03-26 | 2022-06-21 | 常州世博恩新能源科技有限公司 | Solar air conditioner control system |
-
2004
- 2004-11-23 KR KR1020040096178A patent/KR100702223B1/en active IP Right Grant
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100996507B1 (en) * | 2010-05-06 | 2010-11-25 | 디아이케이(주) | Solar cell generation using multi-phase step-up converter |
KR101221667B1 (en) | 2012-08-30 | 2013-01-14 | (주)썬전력 | Switching power supply for current compensation of solar power generator |
KR101196435B1 (en) | 2012-09-24 | 2012-11-01 | (주)썬전력 | Switching Power Supply apparatus for Voltage Compensation of Solar Power Generator |
WO2018048013A1 (en) * | 2016-09-09 | 2018-03-15 | 김두일 | Photovoltaic device |
KR20170027324A (en) | 2017-02-19 | 2017-03-09 | 원제영 | Solar power plant for continuously operation |
KR101972524B1 (en) * | 2017-11-14 | 2019-08-16 | 조선대학교산학협력단 | Solar collector using thermoelement |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20060057115A (en) | 2006-05-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100702223B1 (en) | solar photovoltaic system and method | |
JP5081596B2 (en) | Power supply system | |
US8704493B2 (en) | Battery system | |
JP5208374B2 (en) | Grid interconnection power conditioner and grid interconnection power system | |
US10811900B2 (en) | Uninterruptible power supply system and uninterruptible power supply apparatus | |
KR101116428B1 (en) | Energy Storage System | |
US20110089886A1 (en) | Maximum Power Point Tracking Bidirectional Charge Controllers for Photovoltaic Systems | |
WO2018157838A1 (en) | Combined dc-dc converter for use in hybrid power system | |
JP2011200096A (en) | Power storage system | |
WO2008026425A1 (en) | Power conditioner | |
WO2006137948A2 (en) | Efficiency booster circuit and technique for maximizing power point tracking | |
JP5541982B2 (en) | DC power distribution system | |
US11031786B2 (en) | Power convertor, power generation system, and power generation control method | |
KR101035705B1 (en) | Control device for battery charge and dischage using sunlight | |
KR100844401B1 (en) | Uninterrupted power supply apparatus with a solar generating apparatus | |
KR101764651B1 (en) | Power applying apparatus and method for controlling connecting photovoltaic power generating apparatus | |
US11081961B2 (en) | Power convertor, power generation system, and power generation control method | |
JP2005312158A (en) | Power converter and its control method, and solarlight power generator | |
JP2013102571A (en) | Power supply device, power control system, and starting method of electrical apparatus | |
JPH11136879A (en) | Photovoltaic power generator | |
JPH10289025A (en) | Power conditioner for solar power generation system | |
Gawande et al. | Design and development of cost-effective solar PV based DC microgrid for rural applications | |
JP5810254B2 (en) | Power storage device | |
Yadav et al. | Solar Powered Buck Boost Inverter Based Inverter Topologies for Domestic Applications | |
TWI450466B (en) | Applicable to a variety of power sources of intelligent energy storage system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130221 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140217 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150211 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160201 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180226 Year of fee payment: 12 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20200225 Year of fee payment: 14 |