KR100912661B1 - Automatic tracking device for solar light - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양광 자동추적장치에 관한 것으로, 태양광을 전기에너지로 변환하여 전력을 생산하는 다수의 솔라셀로 이루어진 태양전지판과, 상기 태양전지판을 고저축 구동시키는 태양전지판 고저축 구동모터와, 상기 태양전지판의 고저축(高低軸) 회전각(角)을 검출하는 고저각 센서를 포함하는 1축 트랙커와; 고저각 방향으로 입사되는 태양광의 최대 입사각에 대한 조도를 계측하는 솔라셀 조도센서와, 상기 솔라셀 조도센서를 고저축 구동하는 솔라셀 조도센서 고저축 구동모터와, 상기 솔라셀 조도센서의 고저축 회전각을 검출하는 고저각 센서를 포함하는 1축 조도측정기와; 상기 1축 조도측정기의 고저각 센서의 고저각 신호에 의해 고저각 방향의 최대 조도량을 계측하여 태양광 발전을 극대화하도록 상기 1축 트랙커의 고저각을 산출하는 1축 조도측정기 컨트롤러; 및 상기 1축 조도측정기 컨트롤러에 의해 산출된 고저각 제어신호에 따라 상기 태양전지판 구동모터를 구동하여 상기 태양전지판의 회전위치를 구동제어하며, 이 구동제어된 태양전지판의 고저각 신호를 상기 1축 트랙커의 고저각 센서(13)로부터 입력받아 구동제어된 태양전지판의 정위치 제어여부를 판단하는 1축 트랙커 컨트롤러를 포함한다. The present invention relates to an automatic solar tracking device, comprising: a solar panel consisting of a plurality of solar cells converting sunlight into electrical energy to produce electric power; and a solar panel high saving driving motor for driving the solar panel at high savings. A one-axis tracker including a high and low angle sensor for detecting a high and low rotation angle of the solar panel; A solar illuminance sensor for measuring illuminance of the maximum incident angle of sunlight incident in a high-low angle direction, a solar illuminance sensor high-saving driving motor for high-saving driving the solar illuminance sensor, and a high-low rotation of the solar illuminance sensor A 1-axis illuminometer including a high and low angle sensor for detecting an angle; A 1-axis illuminometer controller that calculates the high and low angles of the 1-axis tracker so as to maximize the solar power by measuring the maximum illuminance in the high-low angle direction by the high-low angle signal of the high-low angle sensor of the 1-axis illuminometer; And controlling the rotational position of the solar panel by driving the solar panel driving motor according to the high-low angle control signal calculated by the single-axis roughness meter controller. The high-angle signal of the driving-controlled solar panel is controlled by the single-axis tracker. It includes a 1-axis tracker controller that receives the input from the high-low angle sensor 13 to determine whether the position control of the drive-controlled solar panel.
솔라셀 조도센서, 태양광 추적장치, 조도측정기, 트랙커 Cell Light Sensor, Solar Tracker, Light Meter, Tracker
Description
본 발명은 태양광 추적장치에 관한 것으로, 특히 고저축 또는 고저축과 선회축으로 구동되는 조도측정기를 이용하여 조도 입사각을 계측하여 태양전지판의 구동각을 제어하는 태양광 자동추적장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로 태양광 발전의 효율을 향상시키기 위해서는 시간마다 변화하는 태양광 입사각에 대하여 태양전지판을 직각으로 유지함으로써 최대의 조도량을 얻을 수 있다. 따라서 태양광의 입사각에 대한 조도량을 계측하는 센서가 필요하다.In general, in order to improve the efficiency of photovoltaic power generation, the maximum illuminance can be obtained by maintaining the solar panel at a right angle with respect to the incident angle of the solar light that changes with time. Therefore, a sensor for measuring the illuminance with respect to the incident angle of sunlight is required.
종래의 태양광 조도량 계측방법으로 황화카드뮴 광전도셀(CdS Photo- conductive Cells)을 이용하여 왔다. 상기 광전도셀은 황화카드뮴을 주성분으로 하는 광전도 소자의 일종이며, 그 특징은 조사광에 따라서 내부저항이 변화하는 일종의 저항기로서 완만한 조도변화에 따라 전원의 온/오프 스위치의 기능을 수행한다. 이러한 종래의 기술은 태양이 떠오르는 방향(동쪽)을 기준점으로 하여 태양광이 동쪽에서 서쪽으로 변화하는 것을 감지할 수 있게 다수의 광전도셀을 가로와 세로방향으로 배열한 격자판 구조로 조그만 구멍을 통하여 입사된 태양광에 의하여 격자판의 광전도셀이 반응하게 되어 태양광의 입사각이 측정된다.CdS photo-conductive cells have been used as a conventional method for measuring the amount of solar illuminance. The photoconductive cell is a kind of photoconductive device mainly composed of cadmium sulfide, and its characteristic is a kind of resistor in which internal resistance changes according to irradiation light, and functions as an on / off switch of a power supply according to a gentle change in illuminance. . This conventional technique is a grid structure in which a plurality of photoconductive cells are arranged horizontally and vertically to detect the change of sunlight from east to west with reference to the direction (east) where the sun rises (east) through a small hole. The photoconductive cell of the grating plate reacts with the incident sunlight, and the incident angle of the sunlight is measured.
상기한 일반적으로 사용된 종래의 기술은 다음과 같은 문제점을 갖는다.The conventional technique used generally described above has the following problems.
1. 가로와 세로방향으로 다량의 광전도셀을 사용한 격자구조로써 구조가 복잡하고 마이컴 입력을 위한 복잡한 인터페이스 회로가 필요하다.1. It is a lattice structure using a large number of photoconductive cells in the horizontal and vertical directions, and the structure is complicated and a complex interface circuit for a microcomputer input is required.
2. 광전도셀의 격자구조에 의하여 조도의 입사각 측정은 가능하지만 태양광 입사각에 대한 조도량 측정이 어렵다.2. Although the incident angle of illuminance can be measured by the lattice structure of the photoconductive cell, it is difficult to measure the illuminance with respect to the incident angle of sunlight.
3. 태양광 입사각에 대한 고저각과 방위각 계산이 복잡하다. 3. Computation of high and low angles for azimuth angle of sunlight is complicated.
4. 광전도셀 센서가 태양광 전지판에 개별적으로 부착되어 고비용이 발생된다. 4. The photoconductor cell sensor is attached to the solar panel individually, resulting in high cost.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제를 해결하기 위하여 고안된 것으로, 그 목적은 고저축 또는 고저축과 선회축으로 독립구동되는 조도측정기를 신속하고 정확하게 태양광 입사각의 고저각과 선회각 검출이 가능하고, 이렇게 검출된 태양광의 방위각에 대하여 조도량을 검출할 수 있으며, 조도측정기 컨트롤러에서 최대로 입사되는 태양광 방위각을 산출하고, 이 신호를 유선 또는 무선 송수신기를 통하여 트랙커 컨트롤러에 송신함으로써 태양전지판을 가진 트랙커를 효율적으로 구동제어하여 태양광 발전의 효율 극대화를 가능하도록 한 태양광 자동추적장치를 제공함에 있다. The present invention has been devised to solve the above problems of the prior art, the object of which is to detect the high and low angle and the turning angle of the solar incident angle quickly and accurately, The illuminance can be detected with respect to the detected azimuth angle of the solar light, and the maximum solar azimuth angle incident from the illuminometer controller is transmitted, and the signal is transmitted to the tracker controller through a wired or wireless transceiver to tracker with a solar panel. The present invention provides an automatic solar tracking device that enables efficient drive control to maximize the efficiency of solar power generation.
상술한 본 발명의 목적은 태양광을 전기에너지로 변환하여 전력을 생산하는 다수의 솔라셀로 이루어진 태양전지판과, 상기 태양전지판을 고저축 구동시키는 태양전지판 고저축 구동모터와, 상기 태양전지판의 고저축(高低軸) 회전각(角)을 검출하는 고저각 센서를 포함하는 1축 트랙커와; 고저각 방향으로 입사되는 태양광의 최대 입사각에 대한 조도를 계측하는 솔라셀 조도센서와, 상기 솔라셀 조도센서를 고저축 구동하는 솔라셀 조도센서 고저축 구동모터와, 상기 솔라셀 조도센서의 고저축 회전각을 검출하는 고저각 센서를 포함하는 1축 조도측정기와; 상기 1축 조도측정기의 고저각 센서의 고저각 신호에 의해 고저각 방향의 최대 조도량을 계측하여 태양광 발전을 극대화하도록 상기 1축 트랙커의 고저각을 산출하는 1축 조도측정기 컨트롤러; 및 상기 1축 조도측정기 컨트롤러에 의해 산출된 고저각 제어신호에 따라 상기 태양전지판 구동모터를 구동하여 상기 태양전지판의 회전위치를 구동제어하며, 이 구동제어된 태양전지판의 고저각 신호를 상기 1축 트랙커의 고저각 센서(13)로부터 입력받아 구동제어된 태양전지판의 정위치 제어여부를 판단하는 1축 트랙커 컨트롤러를 포함하는 태양광 자동추적장치에 의해 달성된다. An object of the present invention described above is a solar panel consisting of a plurality of solar cells to produce electricity by converting sunlight into electrical energy, a solar panel high-save driving motor for driving the solar panel at a high-save, and high solar panel A single-axis tracker comprising a high and low angle sensor for detecting a low rotation angle; A solar illuminance sensor for measuring illuminance of the maximum incident angle of sunlight incident in a high-low angle direction, a solar illuminance sensor high-saving driving motor for high-saving driving the solar illuminance sensor, and a high-low rotation of the solar illuminance sensor A 1-axis illuminometer including a high and low angle sensor for detecting an angle; A 1-axis illuminometer controller that calculates the high and low angles of the 1-axis tracker so as to maximize the solar power by measuring the maximum illuminance in the high-low angle direction by the high-low angle signal of the high-low angle sensor of the 1-axis illuminometer; And controlling the rotational position of the solar panel by driving the solar panel driving motor according to the high-low angle control signal calculated by the single-axis roughness meter controller. The high-angle signal of the driving-controlled solar panel is controlled by the single-axis tracker. It is achieved by the automatic solar tracking device including a single-axis tracker controller that receives the input from the high-
본 발명의 태양광 자동추적장치에 있어서, 상기 1축 조도측정기 컨트롤러에 의한 1축 트랙커의 고저각 제어신호의 산출은, 상기 솔라셀 조도센서에 의해 계측된 조도신호의 적분값을 일정한 시간주기로 나누어 태양광의 방위각과 이 방위각에 대한 조도평균값을 데이터베이스(DB)화 하여 저장하고, 일정시간 동안 저장된 상기 태양광의 방위각과 조도평균값을 이용하여 최대로 발생된 태양광의 입사량과 고저각을 결정하여 산출하는 것을 특징으로 한다. In the automatic solar tracking device of the present invention, the calculation of the high and low angle control signal of the single-axis tracker by the one-axis illuminance meter controller divides the integral value of the illuminance signal measured by the solar cell illuminance sensor by a predetermined time period. The azimuth angle of the light and the roughness average value of the azimuth angle are stored in a database, and the maximum amount of incident light and the high and low angles of sunlight generated using the azimuth and roughness average values of the sunlight stored for a predetermined time are calculated and calculated. It is done.
본 발명의 태양광 자동추적장치에 있어서, 운용자가 고저각을 유지보수할 수 있도록 하는 수동모드와; 상기 1축 조도측정기 컨트롤러의 고저각 제어신호를 상기 1축 트랙커 컨트롤러로 출력하는 자동모드가 구비된 자동/수동선택스위치를 더 포 함하는 것을 특징으로 한다. An automatic solar tracking device of the present invention, comprising: a manual mode for allowing an operator to maintain a high and low angle; And an automatic / manual selection switch having an automatic mode for outputting a high and low angle control signal of the one-axis illuminance meter controller to the one-axis tracker controller.
본 발명의 태양광 자동추적장치에 있어서, 상기 1축 조도측정기 컨트롤러와 1축 트랙커 컨트롤러는 상기 고저각 제어신호를 무선으로 송수신하기 위한 무선 송수신기를 각각 구비한 것을 특징으로 한다. In the automatic solar tracking device of the present invention, the one-axis illuminance meter controller and one-axis tracker controller is characterized in that each provided with a wireless transceiver for transmitting and receiving the high-low angle control signal wirelessly.
본 발명의 태양광 자동추적장치에 있어서, 태풍 또는 강풍 발생시, 상기 1축 트랙커 컨트롤러가 상기 태양전지판을 지면과 수평으로 제어하도록 상기 1축 트랙커 컨트롤러로 풍속신호를 출력하는 풍속센서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. In the automatic solar tracking apparatus of the present invention, when the typhoon or strong wind occurs, the one-axis tracker controller further comprises a wind speed sensor for outputting a wind speed signal to the one-axis tracker controller to control the solar panel horizontally with the ground; It features.
본 발명의 태양광 자동추적장치에 있어서, 상기 1축 조도측정기의 솔라셀 조도센서는 고정판에 고정되고, 상기 고정판은 상기 솔라셀 조도센서 고저축 구동모터에 의해 고저축으로 수직회전되는 지지대에 의해 지지되며, 상기 지지대는 자신의 수직회전각이 검출되는 고저각 센서와 상기 솔라셀 조도센서 고저축 구동모터가 설치되는 제1받침판과 결합되어 설치되는 것을 특징으로 한다. In the solar automatic tracking device of the present invention, the solar cell illuminance sensor of the one-axis roughness measuring instrument is fixed to a fixed plate, the fixed plate is supported by a support that is vertically rotated at high savings by the solar cell illumination sensor high-low-speed drive motor. It is supported, the support is characterized in that it is installed in combination with a high-low angle sensor for detecting its vertical rotation angle and the first support plate on which the solar illuminance sensor high-saving drive motor is installed.
본 발명의 태양광 자동추적장치에 있어서, 상기 태양전지판의 고저축 구동은, 상기 1축 트랙커를 고정하는 고저축 고정대와, 이 고저축 고정대에 의해 받쳐지고, 상기 태양전지판과 태양전지판 고저축 구동모터와 고저각 센서가 설치되며, 상기 태양전지판 고저축 구동모터에 의해 고저축 방향으로 수직회전되는 고저축 회전대로 이루어진 구동장치에 의해 구동되는 것을 특징으로 한다. In the solar automatic tracking device of the present invention, the high-saving driving of the solar panel is supported by a high-saving holder for fixing the single-axis tracker and the high-saving holder, and the high-saving driving of the solar panel and the solar panel. The motor and the high-low angle sensor are installed, characterized in that it is driven by a drive device made of a high-low axis rotating shaft that is vertically rotated in the high-low direction by the solar panel high-low axis driving motor.
본 발명의 태양광 자동추적장치에 있어서, 상기 태양전지판 고저축 구동모터는 감속기어를 포함하는데, 상기 감속기어는 피니언과 웜휠로 된 1차 웜 감속기어와, 상기 1차 웜 감속기어의 피니언과 결합되며 고정베어링에 의해 고정되는 피니 언과 상기 고저축 회전대가 설치되는 웜휠로 된 2차 웜 감속기어로 이루어진 것을 특징으로 한다. In the solar cell automatic tracking device of the present invention, the solar panel high-saving drive motor includes a reduction gear, the reduction gear is coupled to the pinion of the primary worm reduction gear and the primary worm reduction gear of the pinion and worm wheel. And a secondary worm reduction gear comprising a pinion fixed by a fixed bearing and a worm wheel on which the high-spinning swivel is installed.
또한, 본 발명의 목적은 태양광을 전기에너지로 변환하여 전력을 생산하는 다수의 솔라셀로 이루어진 태양전지판과, 상기 태양전지판을 고저축 구동시키는 태양전지판 고저축 구동모터와, 상기 태양전지판을 선회축 구동시키는 태양전지판 선회축 구동모터와, 상기 태양전지판의 고저축 회전각을 검출하는 고저각 센서, 및 상기 태양전지판의 선회축 회전각을 검출하는 선회각 센서를 포함하는 2축 트랙커와; 고저각 및 선회각 방향으로 입사되는 태양광의 최대 입사각에 대한 조도를 계측하는 솔라셀 조도센서와, 상기 솔라셀 조도센서를 고저축 구동하는 솔라셀 조도센서 고저축 구동모터와, 상기 솔라셀 조도센서를 선회축 구동하는 솔라셀 조도센서 선회축 구동모터와, 상기 솔라셀 조도센서의 고저축 회전각을 검출하는 고저각 센서, 및 상기 솔라셀 조도센서의 선회축 회전각을 검출하는 선회각 센서를 포함하는 2축 조도측정기와; 상기 2축 조도측정기의 고저각 센서의 고저각 신호와 선회각 센서의 선회각 신호에 의해 고저각과 선회각 양방향의 최대 조도량을 계측하여 태양광 발전을 극대화하도록 상기 2축 트랙커의 고저각과 선회각을 산출하는 2축 조도측정기 컨트롤러와; 상기 2축 조도측정기 컨트롤러의 산출된 고저각 및 선회각 제어신호에 따라 상기 태양전지판 고저축 구동모터와 태양전지판 선회축 구동모터를 구동하여 태양전지판의 회전위치를 구동제어하며, 이 구동제어된 태양전지판의 고저각 및 선회각 신호를 상기 2축 트랙커의 고저각 센서(130) 및 선회각 센서(1301)로부터 입력받아 구동제어된 태양전지판의 정위치 제어여부를 판단하는 2축 트랙커 컨트롤러를 포함하는 태양광 자동추적장치에 의해 달성된다. In addition, an object of the present invention is a solar panel consisting of a plurality of solar cells to produce electricity by converting sunlight into electrical energy, a solar panel high-save driving motor for driving the solar panel high-save, and turning the solar panel A two-axis tracker including a solar panel swing shaft drive motor for driving the shaft, a high low angle sensor for detecting a high-low rotation angle of the solar panel, and a swing angle sensor for detecting the rotation axis rotation angle of the solar panel; A solar cell illuminance sensor for measuring the illuminance of the maximum incident angle of sunlight incident in a high and low angle and a turning angle, a solar cell illuminance sensor for driving the solar illuminance sensor at a high-low-speed, a high-low-speed driving motor, and the solar cell illuminance sensor Cell-Shaft Illumination Sensor for Rotating Shaft Drive A pivot-drive motor, a high-low angle sensor for detecting the high-axis rotation angle of the solar cell illumination sensor, and a pivot-angle sensor for detecting the pivot axis rotation angle of the solar cell illumination sensor. 2-axis roughness measuring instrument; Calculate the high and low angles of the two-axis tracker to maximize the solar power by measuring the maximum illuminance of both the high and low angles by the high and low angle signals of the high and low angle sensors of the two axis illuminometer and the turning angle signal of the turning angle sensor. A 2-axis illuminometer controller; The rotational position of the solar panel is controlled by driving the solar panel high-saving driving motor and the solar panel pivoting driving motor according to the calculated high and low angle turning signal of the two-axis roughness measuring controller. Automatic solar power including a two-axis tracker controller for receiving the high and low angle of the swing angle signal from the high and
본 발명의 태양광 자동추적장치에 있어서, 상기 2축 조도측정기 컨트롤러에 의한 2축 트랙커의 고저각 및 선회각 제어신호의 산출은, 상기 솔라셀 조도센서에 의해 계측된 조도신호의 적분값을 일정한 시간주기로 나누어 태양광의 방위각과 이 방위각에 대한 조도 평균값을 데이터베이스(DB)화 하여 저장하고, 일정시간 동안 저장된 상기 태양광의 방위각과 조도 평균값을 이용하여 최대로 발생된 태양광의 입사량과 고저각 및 선회각을 결정하여 산출하는 것을 특징으로 한다. In the automatic solar tracking apparatus of the present invention, the calculation of the high and low angle and the turning angle control signal of the two-axis tracker by the two-axis illuminance measuring instrument controller, the integral value of the illuminance signal measured by the solar cell illuminance sensor is a fixed time. The azimuth angle of the sunlight and the roughness average value of the azimuth angle are stored in a database (DB), and the maximum incident amount, the high and low angles, and the turning angle of the sunlight generated using the azimuth and roughness average values of the sunlight stored for a predetermined time are stored. It is characterized by determining and calculating.
본 발명의 태양광 자동추적장치에 있어서, 운용자가 유지보수할 수 있도록 하는 수동모드와; 상기 2축 조도측정기 컨트롤러의 고저각 및 선회각 제어신호를 상기 2축 트랙커 컨트롤러로 출력하는 자동모드가 구비된 2축 자동/수동선택스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. In the solar automatic tracking device of the present invention, the manual mode to enable the operator to maintain; And a two-axis automatic / manual selection switch having an automatic mode for outputting the high and low angle turning signals of the two-axis illuminometer controller to the two-axis tracker controller.
본 발명의 태양광 자동추적장치에 있어서, 상기 2축 조도측정기 컨트롤러와 2축 트랙커 컨트롤러는 상기 고저각 및 선회각 제어신호를 무선으로 송수신하기 위한 무선 송수신기를 각각 구비한 것을 특징으로 한다. In the automatic solar tracking device of the present invention, the two-axis illuminance measuring controller and the two-axis tracker controller is characterized in that each provided with a wireless transceiver for transmitting and receiving the high and low angle control signal wirelessly.
본 발명의 태양광 자동추적장치에 있어서, 태풍 또는 강풍 발생시, 상기 2축 트랙커 컨트롤러가 상기 태양전지판을 지면과 수평으로 제어하도록 상기 2축 트랙커 컨트롤러로 풍속신호를 출력하는 풍속센서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. In the automatic solar tracking device of the present invention, when the typhoon or strong wind occurs, the two-axis tracker controller further comprises a wind speed sensor for outputting a wind speed signal to the two-axis tracker controller to control the solar panel horizontally with the ground; It features.
본 발명의 태양광 자동추적장치에 있어서, 상기 2축 조도측정기의 솔라셀 조도센서는 고정판에 고정되고, 상기 고정판은 상기 솔라셀 조도센서 고저축 구동모터에 의해 고저축 방향으로 수직회전되는 지지대에 의해 지지되며, 상기 지지대는 자신의 수직회전각이 검출되는 고저각 센서와 상기 솔라셀 조도센서 고저축 구동모터가 설치되는 제1받침판과 결합되며, 상기 제1받침판은 제2받침판에 지지되어 수 평회전가능하게 결합되며, 상기 제2받침판에는 수평회전각을 검출하는 선회각 센서가 설치되고, 1차 감속기어를 가진 솔라셀 조도센서 선회축 구동모터가 설치되며, 상기 1차 감속기어와 결합되어 상기 솔라셀 조도센서 선회축 구동모터에 의해 상기 제1받침판을 선회축 방향으로 수평회전시키는 2차 감속기어가 결합되어 설치되는 것을 특징으로 한다. In the solar automatic tracking device of the present invention, the solar cell illuminance sensor of the two-axis roughness measuring instrument is fixed to the fixed plate, the fixed plate is supported by the solar cell illuminance sensor high-saving drive motor to the support vertically rotated in the high-low direction The support is coupled to a first support plate on which a high low angle sensor and a solar illuminance sensor high-save driving motor are installed, and the first support plate is supported by a second support plate to be horizontal. It is rotatably coupled, the second support plate is provided with a turning angle sensor for detecting a horizontal rotation angle, a solar cell roughness sensor pivot drive motor having a primary deceleration gear is installed, coupled to the primary reduction gear And a secondary reduction gear for horizontally rotating the first support plate in the pivot axis direction by the solar cell illuminance sensor pivot shaft drive motor. do.
본 발명의 태양광 자동추적장치에 있어서, 상기 태양전지판을 고저축 방향으로 수직회전시키는 구동은, 상기 태양전지판 고저축 구동모터에 연결되는 피니언과 웜휠로 구성된 고저축 웜 감속기어와, 상기 고저축 웜 감속기어와 일단이 기어커플링으로 연결되며, 타단이 상기 태양전지판에 연결되어 상기 태양전지판 고저축 구동모터에 의해 직선이동되면서 상기 태양전지판을 고저축 방향으로 수직회전시키는 볼스크류로 구성된 구동장치에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다. In the solar automatic tracking device of the present invention, the drive for vertically rotating the solar panel in the high-saving direction, the high-saving worm reduction gear composed of a pinion and a worm wheel connected to the solar panel high-saving drive motor, the high-saving A drive device comprising a worm reduction gear and one end connected to a gear coupling, and the other end connected to the solar panel to move the solar panel vertically in the high saving direction while being linearly moved by the solar panel high saving driving motor. It is characterized by consisting of.
본 발명의 태양광 자동추적장치에 있어서, 상기 태양전지판을 선회축 방향으로 수평회전시키는 구동은, 상기 2축 트랙커를 지지하는 선회축 받침대와, 이 선회축 받침대에 설치되어 태양전지판 선회축 구동모터에 의해 상기 태양전지판을 선회축 방향으로 수평회전시키는 피니언과 웜휠로 구성된 선회축 웜 감속기어로 구성된 구동장치에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다. In the photovoltaic automatic tracking device of the present invention, a drive for horizontally rotating the solar panel in the pivot axis direction includes a pivot shaft support for supporting the two-axis tracker, and a solar panel pivot drive motor provided in the pivot shaft support. It characterized in that by the drive device consisting of a pivot shaft worm reduction gear consisting of a pinion and a worm wheel for horizontally rotating the solar panel in the pivot axis direction.
본 발명에 따라 태양전지판의 위치각 제어에 대한 정확성, 속응성 및 추종성이 향상됨으로써 태양광 발전효율을 최적화할 수 있고, 또한, 하나의 조도측정기에 의하여 다수의 태양전지판을 동시에 최적제어할 수 있기 때문에 비용이 절감되고 태양광 발전의 효율을 극대화할 수 있다. According to the present invention, it is possible to optimize photovoltaic power generation efficiency by improving accuracy, quick response, and followability of the position angle control of the solar panel, and also to simultaneously optimally control a plurality of solar panels by one illuminometer. This reduces costs and maximizes the efficiency of solar power generation.
이하, 본 발명의 바람직한 기술구성과 그 작용에 대하여 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 기술하기로 한다. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred technical configurations and operations of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 태양광 자동추적장치는 고저축의 1축으로만 구동되는 1축 조도측정기와 고저축과 선회축의 2축으로 구동되는 2축 조도측정기를 이용하여 태양광의 입사각을 고저축과 선회축에 대한 방위각을 기준으로 조도량을 검출하여 이 검출신호에 의하여 최대 입사량에 대한 태양광의 방위각을 산출함으로써 최대의 태양광 발전을 할 수 있도록 도 1의 1축 트랙커(10) 또는 도 4의 2축 트랙커(100)를 최적으로 구동제어할 수 있도록 한 것이다. The automatic solar tracking device of the present invention uses a one-axis roughness meter driven by only one axis of high saving and a two-axis roughness meter driven by two axes of high saving and pivoting axis. The 1-
[실시예 1]Example 1
도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예 1에 관한 것으로, 도 1은 1축 태양광 자동추적장치의 기술구성도이고, 도 2는 1축 태양광 자동추적장치의 1축 트랙커 제어구성도이며, 도 3과 도 3a는 1축 태양광 자동추적장치의 1축 트랙커 고저축 구동장치의 구성도이다.1 to 3 relate to the first embodiment of the present invention, Figure 1 is a technical configuration of a single-axis solar automatic tracking device, Figure 2 is a one-axis tracker control configuration of a single axis automatic solar tracking device 3 and 3A are schematic diagrams of a single-axis tracker high saving driving device of a single-axis solar automatic tracking device.
본 발명의 실시예 1의 1축 태양광 자동추적장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 최대로 입사되는 태양광의 고저축으로 트랙커를 구동하는 장치로서, 1축 트랙커(10), 1축 조도측정기(20), 1축 조도측정기 컨트롤러(30) 및 1축 트랙커 컨트롤러(40)로 구성된다. As shown in FIG. 1, the single-axis solar automatic tracking device according to the first embodiment of the present invention is a device for driving a tracker at high incidence of the maximum incident sunlight, and includes a single-
상기 1축 트랙커(10)는 태양전지판(11), 태양전지판 고저축 구동모터(12) 및 고저각 센서(13)를 포함하는데, 상기 태양전지판(11)은 태양광을 전기에너지로 변환하여 전력을 생산하는 다수의 솔라셀로 이루어지고, 상기 태양전지판 고저축 구동모터(12)는 상기 태양전지판을 수직회전시키는 고저축 구동을 하고, 상기 고저각 센서(13)는 상기 태양전지판의 고저축(高低軸) 회전각(角)을 검출한다. The one-
상기 1축 조도측정기(20)는 태양광의 입사각과 조도량을 신속하고 정확하게 검출하기 위한 솔라셀 조도센서(21), 솔라셀 조도센서 고저축 구동모터(22) 및 고저각 센서(23)를 포함하는데, 상기 솔라셀 조도센서(21)는 고저각 방향으로 입사되는 태양광의 최대 입사각에 대한 조도를 계측하고, 상기 솔라셀 조도센서 고저축 구동모터(22)는 상기 솔라셀 조도센서(21)를 고저축으로 구동시키며, 상기 고저각 센서(23)는 상기 솔라셀 조도센서(21)의 고저축 회전각을 검출한다. The one-axis
상기 솔라셀 조도센서(21)로 계측된 고저각 방향으로 입사되는 태양광의 최고로 높은 입사각의 조도신호(32)에 의해 상기 솔라셀 조도센서 고저축 구동모터(22)가 회전하여 상기 태양전지판(11)의 고저축 회전각을 변화시키는데, 이때 솔라셀 조도센서(21)에 의하여 조도가 계측되고 동시에 고저각 센서(23)에 의하여 솔라셀 조도센서(21)의 고저축 회전각이 검출된다. The solar cell illuminance sensor high-saving
상기 1축 조도측정기 컨트롤러(30)는 상기 1축 조도측정기(20)의 고저각 센서(23)의 고저각 신호(31)를 입력받아 이에 의해 고저각 방향의 최대 조도량을 계측하여 태양광 발전을 극대화하기 위한 것으로, 상기 1축 트랙커(10)의 고저각을 산출한다. The one-
상기 1축 조도측정기 컨트롤러(30)는 태양광의 방위각에 대하여 최대로 입사 되는 조도량을 계측하기 위한 목적으로, 상기 고저각 센서(23)에서 검출된 최대로 입사되는 태양광의 고저각 신호(31)를 기준으로 조도평균값을 산출한다. The one-
즉, 상기 솔라셀 조도센서(21)에 의해 계측된 조도신호(32)의 적분값을 일정한 시간주기로 나누어 태양광의 방위각에 대한 조도평균값을 데이터베이스(DB)화 하고, 일정시간 동안 저장된 태양광의 방위각과 조도평균값에 의해 최대로 발생된 태양광의 입사량과 고저각을 결정하여 상기 1축 트랙커(10)의 태양전지판 고저축 구동모터(12)를 구동시키기 위한 고저각 제어신호를 1축 트랙커 컨트롤러(40)로 출력한다. That is, by dividing the integral value of the
상기 1축 트랙커 컨트롤러(40)는 상기 1축 조도측정기 컨트롤러(30)에 의해 산출된 고저각 제어신호에 따라 상기 태양전지판 고저축 구동모터(12)를 구동하여 태양전지판(11)의 회전위치를 구동제어한다. The one-
상기와 같이 구성된 실시예 1의 1축 태양광 자동추적장치는 1축 자동/수동선택스위치(50)가 더 포함되는데, 이 1축 자동/수동선택스위치(50)는 운용자가 고저각을 유지보수할 수 있도록 하는 수동모드와 상기 1축 조도측정기 컨트롤러(30)의 고저각 제어신호를 상기 1축 트랙커 컨트롤러(40)로 출력하는 자동모드로 구성된다. 이에 따라 상기 고저각 제어신호는 운용자의 유지보수를 위한 수동모드 고저각 제어신호(52)와 1축 트랙커 컨트롤러(40)로 출력되는 자동모드 고저각 제어신호(51)로 구분된다. The 1-axis solar automatic tracking device of
또한, 상기 1축 조도측정기 컨트롤러(30)와 1축 트랙커 컨트롤러(40)는 유선으로 통신하지만 무선통신도 가능하게끔 각각 무선 송수신기(34)(41)를 포함하는 데, 이 무선 송수신기는 상기 수동모드 또는 자동모드 고저각 제어신호를 무선으로 송수신하기 위한 것이다. In addition, the 1-axis
상기 1축 조도측정기 컨트롤러(30)의 무선 송수신기(34)는 태양광의 방위각에 대한 고저각 제어신호를 무선으로 송출하여 현장에 설치된 다수의 1축 트랙커 컨트롤러(40)의 무선 송수신기(41)에 전송하여 동시에 1축 트랙커(10)를 제어함으로써 본 발명의 1축 태양광 자동추적장치의 구동제어가 가능하다.The
한편, 태풍 또는 강풍과 같은 궂은 날씨에 1축 트랙커(10)의 태양광 전지판(11)을 보호하기 위한 풍속센서(60)가 본 발명의 1축 태양광 자동추적장치에 더 포함되는데, 상기 풍속센서(60)는 태풍 또는 강풍이 발생하면 풍속을 검출하여 상기 1축 트랙커 컨트롤러(40)로 출력하고, 상기 1축 트랙커 컨트롤러(40)는 상기 태양전지판 고저축 구동모터(12)에 제어신호를 출력하여 상기 태양전지판(11)을 지면과 수평이 되도록 제어한다. On the other hand, the
도 2는 도 1의 1축 태양광 자동추적장치에 대하여 1축 조도측정기 컨트롤러(30)와 1축 트랙커 컨트롤러(40)에 대한 제어구성도로서, 태양광 발전효율을 최적화하기 위하여 1축 조도측정기(20)를 이용한 1축 트랙커(10)의 태양전지판 고저축 구동모터(12)에 대한 구동제어에 관한 것이다. FIG. 2 is a control configuration diagram of the 1-
도 2에 도시된 바와 같이, 1축 조도측정기(20)의 고저각 센서(23)의 고저각 신호(31)의 오차와 1축 조도측정기(20)의 솔라셀 조도센서(21)의 회전위치 오차는 1축 조도측정기 컨트롤러(30)에 의하여 PID 보상되어 오차분이 보상되고, 상기 솔라셀 조도센서(21)에 의하여 검출된 조도신호(32)의 적분값을 일정한 시간주기로 나누어 태양광의 방위각에 대한 조도평균값을 데이터베이스(DB)화 하여 저장하고, 일정시간 동안 저장된 상기 태양광의 방위각과 조도평균값으로 최대로 발생된 태양광의 입사량과 고저각을 결정하여 1축 트랙커(10)를 구동하기 위한 자동모드 고저각 제어신호(51)로 적용된다.As shown in FIG. 2, the error of the high and
또한, 수동모드 고저각 제어신호(52) 또는 1축 조도측정기 컨트롤러(30)로부터 입력된 자동모드 고저각 제어신호(51)의 오차는 1축 트랙커 컨트롤러(40)에 의한 PID 보상에 의하여 오차분이 보상되어 출력되는 1축 트랙커 고저각 제어신호(42)에 의해 1축 트랙커(10)의 고저각이 태양전지판 고저축 구동모터(12)에 의해 제어됨으로써 1축 트랙커(10)에 체결된 태양전지판(11)의 고저축의 위치각, 즉 고저각이 구동제어된다. In addition, the error of the automatic mode high
한편, 1축 조도측정기 컨트롤러(30)와 관련된 미설명 부호 33은 1축 조도측정기 고저각 제어신호이고, 35는 전원장치이며, 1축 트랙커 컨트롤러(40)와 관련된 미설명 부호 43은 자동/수동선택스위치(50)의 자동/수동모드 선택신호이고, 44는 1축 트랙커(10)의 정지/동작신호이며, 45는 1축 트랙커(10)의 고저각 센서(13)에 의한 고저각 신호이며, 46은 전원장치이다.
여기서 1축 트랙커 컨트롤러(40)는 구동제어된 태양전지판의 고저각 신호를 상기 1축 트랙커의 고저각 센서(13)로부터 입력받아 구동제어된 태양전지판의 정위치 제어여부를 판단하여 정위치 제어가 되지 않은 경우에는 1축 트랙커 컨트롤러(40)에 의하여 실시간으로 연속적으로(Continuously) PID 보상에 의하여 오차분이 보상되어 정위치 제어가 이루어진다. On the other hand,
Here, the 1-
그리고, 도 6은 2축 조도측정기(200)의 솔라셀 조도센서(210)와 고저축 구동부의 실물사진으로서 솔라셀 조도센서 선회축 구동부의 솔라셀 조도센서 선회축 구동모터(1201)와 선회각 센서(1301)를 제외하면 1축 조도측정기(20)와 동일하다. 따라서, 용도(1축 또는 2축)에 따라 1축 조도측정기(20) 또는 2축 조도측정기(200)에 적용가능하므로 도 6을 이용하여 1축 조도측정기(20)의 기구적인 구성을 살펴보면 다음과 같다. 미설명 부호 270은 솔라셀 조도센서 선회축 구동부의 보호케이스이다. 6 is a real picture of the
도 6과 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 1축 조도측정기(20)의 솔라셀 조도센서(21)는 고정판(240)에 고정되고, 상기 고정판(240)은 상기 솔라셀 조도센서 고저축 구동모터(220)에 의해 고저축으로 수직회전되는 지지대(250)에 의해 지지되며, 상기 지지대(250)는 자신의 수직회전각이 검출되는 고저각 센서(230)와 상기 솔라셀 조도센서 고저축 구동모터(220)가 설치되는 제1받침판(260)과 힌지결합되어 구성된다. 6 and 7, the solar
도 3에 도시된 바와 같이 1축 트랙커(10)를 고저축으로 구동시켜 태양전지판(11)을 고저축으로 구동시키기 위한 구동장치는, 1축 트랙커(10)를 고정하는 고저축 고정대(14)와, 이 고저축 고정대(14)에 의해 받쳐지고, 상기 태양전지판(11)과 태양전지판 고저축 구동모터(12)와 고저각 센서(13)가 설치되며, 상기 태양전지판 고저축 구동모터(12)에 의해 고저축 방향으로 수직회전되는 고저축 회전대(15)로 구성된다. As shown in FIG. 3, a driving device for driving the
도 3a에 도시된 바와 같이, 고저축 방향으로 동력을 전달하는 상기 태양전지판 고저축 구동모터(12)는 고토크를 출력하기 위한 감속기어를 포함하는데, 상기 감속기어는 피니언(161)과 웜휠(162)로 된 1차 웜 감속기어(16)와, 상기 1차 웜 감속기어(16)의 피니언(161)과 결합되며 고정베어링(17)에 의해 고정되는 피니언(181)과 상기 고저축 회전대(15)가 설치되는 웜휠(182)로 된 2차 웜 감속기어(18)로 구성된다.As shown in FIG. 3A, the solar panel high saving
[실시예 2]Example 2
도 4 내지 도 9는 본 발명의 제2실시예에 관한 것으로, 도 4는 2축 태양광 자동추적장치의 기술구성도이고, 도 5는 2축 태양광 자동추적장치의 2축 트랙커 제어구성도이고, 도 6은 2축 태양광 자동추적장치의 2축 조도측정기의 솔라셀 조도센서와 고저축 구동부의 구성도의 실물사진이고, 도 7은 2축 태양광 자동추적장치의 2축 조도측정기의 선회축 구동부의 구성도의 실물사진이고, 도 8은 2축 태양광 자동추적장치의 2축 트랙커의 고저축 구동장치의 구성도이며, 도 9는 2축 태양광 자동추적장치의 2축 트랙커의 선회축 구동장치의 구성도이다. 4 to 9 are related to the second embodiment of the present invention, Figure 4 is a technical configuration of a two-axis automatic tracking device, Figure 5 is a two-axis tracker control configuration of a two-axis automatic tracking device 6 is a real picture of the schematic diagram of the solar cell illumination sensor and the high-saving driving unit of the 2-axis roughness measuring instrument of the 2-axis automatic tracking device, and FIG. 7 is the 2-axis roughness measuring instrument of the 2-axis automatic tracking device. It is a real picture of the configuration of the pivot axis drive unit, Figure 8 is a configuration diagram of a high-axis drive device of the two-axis tracker of the two-axis solar automatic tracking device, Figure 9 is a two-axis tracker of the two-axis solar automatic tracking device It is a block diagram of a pivot drive device.
본 발명의 실시예 2의 태양광 자동추적장치는 도 4에 도시된 바와 같이, 최대로 입사되는 태양광의 고저축과 선회축으로 트랙커를 구동하는 장치로서, 2축 트랙커(100), 2축 조도측정기(200), 2축 조도측정기 컨트롤러(300) 및 2축 트랙커 컨트롤러(400)로 구성된다. As shown in FIG. 4, the automatic solar tracking apparatus of Embodiment 2 of the present invention is a device for driving a tracker with a high and low axis of solar light incident to the maximum, a 2-
상기 2축 트랙커(100)는 태양광을 양축, 즉 독립적으로 고저축과 선회축으로 추종하는 구동기로서, 태양전지판(110), 태양전지판 고저축 구동모터(120), 고저각 센서(13O), 태양전지판 선회축 구동모터(1201), 및 선회각 센서(1301)를 포함하는데, 상기 태양전지판(110)은 태양광을 전기에너지로 변환하여 전력을 생산하는 다수의 솔라셀로 이루어지고, 상기 태양전지판 고저축 구동모터(120)는 상기 태양전지판을 수직회전시키는 고저축 구동을 하며, 상기 태양전지판 선회축 구동모터(1201)는 상기 태양전지판을 수평회전시키는 선회축 구동을 하며, 상기 고저각 센서(130)는 상기 태양전지판의 고저축(高低軸) 회전각(角)을 검출하며, 상기 선회 각 센서(1301)는 상기 태양전지판의 선회축(旋回軸) 회전각(角)을 검출한다. The two-
상기 2축 조도측정기(200)는 솔라셀 조도센서(210), 솔라셀 조도센서 고저축 구동모터(220), 고저각 센서(230), 솔라셀 조도센서 선회축 구동모터(2201), 및 선회각 센서(2301)를 포함하는데, 태양광의 입사각을 신속하고 정확하게 검출하기 위한 상기 솔라셀 조도센서(210)는 고저각 및 선회각 방향으로 입사되는 태양광의 최대 입사각에 대한 조도를 계측하며, 상기 솔라셀 조도센서 고저축 구동모터(220)는 상기 솔라셀 조도센서(210)를 고저축 구동하며, 상기 고저각 센서(230)는 상기 솔라셀 조도센서의 고저축 회전각을 검출하며, 상기 솔라셀 조도센서 선회축 구동모터(2201)는 상기 솔라셀 조도센서를 선회축 구동하며, 상기 선회각 센서(2301)는 상기 솔라셀 조도센서의 선회축 회전각을 검출한다. The two-axis
상기 2축 조도측정기 컨트롤러(300)는 상기 2축 조도측정기(200)의 고저각 센서(230)의 고저각 신호와 선회각 센서(2301)의 선회각 신호에 의해 고저각과 선회각 양방향의 최대 조도량을 계측하여 태양광 발전을 극대화하도록 상기 2축 트랙커(100)의 고저각과 선회각을 산출한다. The two-
즉, 상기 2축 조도측정기 컨트롤러(300)는 선회각 및 고저각 양방향으로 입사되는 태양광의 최고로 높은 입사각을 검출하기 위하여 고저각 센서(230)와 선회각 센서(2301)에 의하여 고저각과 선회각이 동시에 구동하여 솔라셀 조도센서(210)의 양축을 변화시키고, 이때 솔라셀 조도센서(210)에 의하여 조도신호(320)가 계측되고, 동시에 고저각 센서(230)에 의하여 고저각 신호(310)가 계측되며, 선회각 센서(2301)에 의하여 선회각 신호(3101)가 계측된다. That is, the two-
상기 2축 트랙커 컨트롤러(400)는 상기 2축 조도측정기 컨트롤러(300)로부터 산출된 고저각 및 선회각 제어신호에 따라 상기 태양전지판 고저축 구동모터(120)와 태양전지판 선회축 구동모터(1201)를 구동하여 태양전지판(110)의 회전위치를 구동제어한다. The two-
즉, 2축 트랙커 컨트롤러(400)는 2축 트랙커(100)를 선회축과 고저축 방향으로 독립적으로 구동제어를 할 수 있으며, 2축 조도측정기 컨트롤러(300)로부터 입력된 선회각 제어신호(5101,5201) 및 고저각 제어신호(510,520)와, 2축 트랙커(100)의 선회각 센서(1301)와 고저각 센서(130)에 의하여 검출된 선회각 신호(4501) 및 고저각 신호(450)의 회전위치 오차를 PID 보상하여 2축 트랙커(100)의 태양전지판 고저축 구동모터(120)와 태양전지판 선회축 구동모터(1201)를 구동제어함으로써 2축 조도측정기(200)에 의해 계측되고 2축 조도측정기 컨트롤러(300)에 의하여 산출된 태양광 최적 입사각 제어신호(고저각 및 선회각 제어신호)에 따라 2축 트랙커(100)가 2축 방향으로 독립적으로 구동하게 된다. That is, the two-
상기 2축 조도측정기 컨트롤러(310)는 태양광이 최대로 입사되는 고저각과 선회각과 조도량을 계측하기 위한 목적으로, 고저각 센서(230)와 선회각 센서(2301)에서 검출된 최대로 입사되는 태양광의 고저각 신호(310)와 선회각 신호(3101)를 기준으로 조도평균값을 산출한다. The two-
즉, 솔라셀 조도센서(210)에 의해 계측된 조도신호(320)의 적분값을 일정한 시간주기로 나누어 태양광의 방위각과 이 방위각에 대한 조도평균값을 데이터베이스(DB)화하여 저장하고, 일정시간 동안 저장된 상기 방위각과 조도평균값을 이용하 여 최대로 발생된 태양광의 입사량과 고저각 및 선회각을 결정하여 상기 2축 트랙커(100)의 태양전지판 고저축 구동모터(120)와 태양전지판 선회축 구동모터(1201)를 구동시키기 위한 고저각 제어신호와 선회각 제어신호를 2축 트랙커 컨트롤러(400)로 출력한다. That is, the integral value of the
상기와 같이 구성된 실시예 2의 2축 태양광 자동추적장치는 2축 자동/수동선택스위치(500)가 더 포함되는데, 이 2축 자동/수동선택스위치(500)는 운용자가 고저각과 선회각을 유지보수할 수 있도록 하는 수동모드와 상기 2축 조도측정기 컨트롤러(300)의 고저각 및 선회각 제어신호를 상기 2축 트랙커 컨트롤러(400)로 출력하는 자동모드로 구성된다. 이에 따라 상기 고저각 제어신호는 운용자의 유지보수를 위한 수동모드 고저각 제어신호(520)와 수동모드 선회각 제어신호(5201) 및 2축 트랙커 컨트롤러(400)로 출력되는 자동모드 고저각 제어신호(510)과 자동모드 선회각 제어신호(510)로 구분된다. The two-axis solar automatic tracking device of Example 2 configured as described above further includes a two-axis automatic /
또한, 상기 2축 조도측정기 컨트롤러(300)와 2축 트랙커 컨트롤러(400)는 유선으로 통신하지만 무선통신도 가능하게끔 각각 무선 송수신기(34)(41)를 구비하고 있는데, 이 무선 송수신기는 상기 수동모드 또는 자동모드 고저각 및 선회각 제어신호를 무선으로 송수신하기 위한 것이다. In addition, the two-axis
상기 2축 조도측정기 컨트롤러(300)의 무선 송수신기(34)는 태양광의 방위각에 대한 고저각 및 선회각 제어신호를 무선으로 송출하여 현장에 설치된 다수의 2축 트랙커 컨트롤러(400)의 무선 송수신기(410)에 전송하여 동시에 2축 트랙커(100)를 제어함으로써 본 발명의 2축 태양광 자동추적장치의 구동제어가 가능하 다. The
한편, 태풍 또는 강풍과 같은 궂은 날씨에 2축 트랙커(10)의 태양광 전지판(110)을 보호하기 위한 풍속센서(600)가 본 발명의 2축 태양광 자동추적장치에 더 포함되는데, 상기 풍속센서(600)는 태풍 또는 강풍이 발생하면 풍속을 검출하여 상기 2축 트랙커 컨트롤러(400)로 출력하고, 상기 2축 트랙커 컨트롤러(400)는 상기 태양전지판 고저축 구동모터(120)에 제어신호를 출력하여 상기 태양전지판(110)을 지면과 수평이 되도록 제어한다. On the other hand, the
도 5는 도 4의 2축 태양광 자동추적장치에 대하여 2축 조도측정기 컨트롤러(300)와 2축 트랙커 컨트롤러(400)에 대한 제어구성도로서, 태양광 발전효율을 최적화하기 위하여 2축 조도측정기(200)를 이용한 2축 트랙커(100)의 태양전지판 고저축 구동모터(120)와 태양전지판 선회축 구동모터(1201)에 대한 구동제어에 관한 것이다. FIG. 5 is a control configuration diagram of a two-axis
도 5에 도시된 바와 같이, 2축 조도측정기(200)의 선회축 구동에 있어서, 2축 조도측정기의 선회각 신호(3101)의 오차와 솔라셀 조도센서(210)가 설치된 2축 조도측정기(200)의 회전위치 오차는 2축 조도측정기 컨트롤러(300)에 의하여 PID 보상되어 오차분이 보상되고, 2축 조도측정기(200)의 고저축 구동에 있어서, 2축 조도측정기의 고저각 신호(310)의 오차와 솔라셀 조도센서(210)가 설치된 2축 조도측정기(200)의 회전위치 오차는 2축 조도측정기 컨트롤러(300)에 의하여 PID 보상되어 오차분이 보상된다. As shown in FIG. 5, in the pivot axis driving of the two-axis
이때, 솔라셀 조도센서(210)에 의하여 검출된 조도신호(320)의 적분값을 고 저각 신호(310)와 선회각 신호(3101)를 기준으로 일정한 시간주기로 나누어 태양광의 방위각에 대한 조도평균값을 산출하여 고저각과 선회각에 대한 조도평균값을 데이터베이스(DB)화 하고, 일정시간 동안 저장된 태양광의 방위각과 조도평균값을 이용하여 최대로 발생된 태양광의 입사량에 대한 고저각과 선회각을 결정한다. At this time, the integral value of the
2축 트랙커(100)의 선회축 구동은, 수동모드 선회각 제어신호(5201) 또는 2축 조도측정기 컨트롤러(300)로부터 입력된 자동모드 선회각 제어신호(5101)의 오차는 2축 트랙커 컨트롤러(400)에 의한 PID 보상에 의하여 오차분이 보상되어 출력되는 2축 트랙커 선회각 제어신호(4201)에 의해 2축 트랙커(100)의 선회각이 태양전지판 선회축 구동모터(1201)에 의해 제어됨으로써 2축 트랙커(100)에 체결된 태양전지판(110)의 선회축의 위치각, 즉 선회각이 최적으로 구동제어된다. For the pivot axis drive of the 2-
2축 트랙커(100)의 고저축 구동은, 수동모드 고저각 제어신호(520) 또는 2축 조도측정기(300)로부터 입력된 자동모드 고저각 제어신호(510)의 오차는 2축 트랙커 컨트롤러(400)에 의한 PID 보상에 의하여 오차분이 보상되어 출력되는 2축 트랙커 고저각 제어신호(420)에 의해 2축 트랙커(100)의 고저각이 태양전지판 고저축 구동모터(120)에 의해 제어됨으로써 2축 트랙커(100)에 체결된 태양전지판(110)의 고저축의 위치각, 즉 고저각이 최적으로 구동제어된다. High-axis drive of the two-
한편, 2축 조도측정기 컨트롤러(300)와 관련된 미설명 부호 330은 2축 조도측정기 고저각 제어신호이고, 3301은 2축 조도측정기 선회각 제어신호이고, 350은 전원장치이며, 2축 트랙커 컨트롤러(400)와 관련된 미설명 부호 430은 자동/수동선택스위치(500)의 자동/수동모드 선택신호이고, 440은 2축 트랙커(100)의 정지/동작신호이며, 450은 2축 트랙커(100)의 고저각 센서(130)에 의한 고저각 신호이며, 4501은 2축 트랙커(100)의 선회각 센서(1301)에 의한 선회각 신호이며, 460은 전원장치이다.
여기서 2축 트랙커 컨트롤러(400)는 구동제어된 태양전지판의 고저각 및 선회각 신호를 상기 2축 트랙커의 고저각 센서(130) 및 선회각 센서(1301)로부터 입력받아 구동제어된 태양전지판의 정위치 제어여부를 판단하여 정위치 제어가 되지 않은 경우에는 2축 트랙커 컨트롤러(400)에 의하여 실시간으로 연속적으로(Continuously) PID 보상에 의하여 오차분이 보상되어 정위치 제어가 이루어진다. Meanwhile,
Here, the two-
도 6과 도 7은 2축 방향 즉 고저축과 선회축으로 동시에 태양광의 입사량을 측정하기 위한 솔라셀 조도센서를 이용한 2축 조도측정기의 실물사진이다. 6 and 7 are real pictures of a two-axis illuminometer using a solar cell illuminance sensor for simultaneously measuring the amount of incident sunlight in the two-axis direction, that is, high and low axis.
실시예 1의 1축 조도측정기의 기술구성에서 설명한 바와 같이, 솔라셀 조도센서 선회축 구동모터(1201)와 선회각 센서(1301)를 제외하면 1축 조도측정기(20)와 동일하므로 선회축 구동을 위한 기술구성에 대해서만 설명하기로 한다. As described in the technical configuration of the 1-axis roughness measuring instrument of
도 7에 도시된 바와 같이, 제1받침판(260)은 제2받침판(280)에 지지되어 수평회전가능하게 결합되며, 상기 제2받침판(280)에는 수평회전각을 검출하는 선회각 센서(1301)가 설치되고, 1차 감속기어(1201)를 가진 솔라셀 조도센서 선회축 구동모터(1201)가 설치되며, 상기 1차 감속기어(1201)와 결합되어 상기 솔라셀 조도센서 선회축 구동모터(1201)에 의해 상기 제1받침판(260)을 수평회전시키는 2차 감속기어(290)가 결합된다.As shown in FIG. 7, the
한편, 도 6에는 상기 솔라셀 조도센서 선회축 구동모터(1201)와 선회각 센서(1301)만 보호케이스(270)에 수납되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 1,2차 감속기어도 상기 보호케이스(270)에 수납할 수 있고, 솔라셀 조도센서 고저축 구동모터(220)와 고저각 센서(230)도 별도로 보호케이스에 수납할 수 있다. 6, only the solar cell illuminance sensor pivot
도 8은 2축 태양광 자동추적장치의 2축 트랙커의 고저축 구동장치의 구성도로서, 2축 트랙커(100)의 태양전지판(110)의 고저축 방향의 구동은, 상기 태양전지판 고저축 구동모터(120)에 연결되는 피니언(141)과 웜휠(142)로 구성된 고저축 웜 감속기어(140)와, 상기 고저축 웜 감속기어(140)와 일단이 기어커플링(150)으로 연결되며, 타단이 상기 태양전지판(110)에 연결되어 상기 태양전지판 고저축 구동모터(120)에 의해 직선이동되면서 상기 태양전지판(110)을 고저축 방향으로 수직회전시키는 볼스크류(160)로 구성된 구동장치에 의해 이루어진다. FIG. 8 is a configuration diagram of the high-axis drive device of the 2-axis tracker of the 2-axis automatic tracking device, and the driving of the high-axis direction of the
한편, 상기 태양전지판(110)의 고저축(高低軸) 회전각(角)을 상기 볼스크류(160)의 가변되는 직선이동거리에 의해 검출토록 상기 볼스크류 케이스(162)에는 고저각 센서(130)가 고정대(131)에 의해 고정설치되어 있다. On the other hand, the
미설명 부호 161은 볼스크류(160)의 이동을 위한 볼너트이고, 170은 태양전지판(110)과 체결되는 고저축 연결대이다.
상술한 2축 트랙커의 고저축 구동장치는 고저축 방향으로 태양전지판의 위치각을 가변하는 구동장치로써, 동력을 제공하는 태양전지판 고저축 구동모터(120)와 고저축 웜 감속기어(140)의 회전운동을 직선운동으로 변화시키는 볼스크류(160)가 주요 구성요소이다. The above-described high-speed driving device of the two-axis tracker is a driving device for varying the position angle of the solar panel in the high-saving direction, and the high-
도 9는 2축 태양광 자동추적장치의 2축 트랙커의 선회축 구동장치의 구성도로서, 2축 트랙커(100)의 태양전지판(110)의 선회축 방향의 구동은, 상기 2축 트랙커(100)를 지지하는 선회축 받침대(180)와, 이 선회축 받침대(180)에 설치되어 태양전지판 선회축 구동모터(1201)에 의해 상기 태양전지판(110)을 선회축 방향으로 수평회전시키는 피니언(191)과 웜휠(192)로 구성된 선회축 웜 감속기어(190)로 구성된 구동장치에 의해 이루어진다. FIG. 9 is a configuration diagram of a pivot axis drive device of a two-axis tracker of the two-axis solar automatic tracking device, and the driving in the pivot axis direction of the
미설명 부호 193은 고정베어링이고, 194는 2축 트랙커의 고저축 구동장치 연결대이다.
한편, 상기 태양전지판(110)의 선회축(旋回軸) 회전각(角)을 상기 웜휠(192)의 회전거리에 의해 검출토록 상기 선회축 받침대(180)의 내부에는 선회각 센서(1301)가 설치되어 있다. On the other hand, the
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 1축 태양광 자동추적장치의 기술구성도1 is a technical configuration diagram of a single-axis solar automatic tracking device according to a first embodiment of the present invention
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 1축 트랙커 제어구성도2 is a block diagram illustrating a control structure for a 1-axis tracker according to
도 3과 3a는 본 발명의 실시예 1에 따른 1축 트랙커 고저축 구동장치의 구성도3 and 3a is a configuration diagram of a one-axis tracker high saving drive device according to a first embodiment of the present invention
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 2축 태양광 자동추적장치의 기술구성도4 is a technical configuration diagram of a two-axis solar automatic tracking device according to a second embodiment of the present invention
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 2축 트랙커 제어구성도5 is a two-axis tracker control configuration according to a second embodiment of the present invention
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 2축 조도측정기의 솔라셀 조도센서와 고저축 구동부의 구성도의 실물사진FIG. 6 is a real picture of a schematic diagram of a solar cell illuminance sensor and a high saving driving unit of a 2-axis roughness measuring instrument according to Embodiment 2 of the present invention; FIG.
도 7은 본 발명의 실시예 2에 따른 2축 조도측정기의 선회축 구동부의 구성도의 실물사진7 is a real picture of the configuration diagram of the pivot axis drive unit of the two-axis roughness measuring instrument according to the second embodiment of the present invention
도 8은 본 발명의 실시예 2에 따른 2축 트랙커의 고저축 구동장치의 구성도8 is a block diagram of a high-speed drive device of a two-axis tracker according to a second embodiment of the present invention
도 9는 본 발명의 실시예 2에 따른 2축 트랙커의 선회축 구동장치의 구성도9 is a configuration diagram of a pivot shaft drive device of a two-axis tracker according to Embodiment 2 of the present invention;
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **** Explanation of symbols for main parts of drawings **
10 : 1축 트랙커 11 : 태양전지판10: 1 axis tracker 11: solar panel
12 : 태양전지판 고저축 구동모터 13 : 고조각 센서12: solar panel high saving drive motor 13: high engraving sensor
16 : 1차 감속기어 18 : 2차 감속기어16: 1st reduction gear 18: 2nd reduction gear
20 : 1축 조도측정기 21 : 솔라셀 조도센서20: 1 axis illuminance measuring instrument 21: Cell illuminance sensor
22 : 솔라셀 조도센서 고저축 구동모터 23 : 고저각 센서22: solar cell illumination sensor high saving drive motor 23: high low angle sensor
30 : 1축 조도측정기 컨트롤러 40 : 1축 트랙커 컨트롤러30: 1 axis roughness controller 40: 1 axis tracker controller
100 : 2축 트랙커 110 : 태양전지판100: 2-axis tracker 110: solar panel
120 : 태양전지판 고저축 구동모터120: solar panel high saving drive motor
1201 : 태양전지판 선회축 구동모터1201: solar panel pivot drive motor
130 : 고조각 센서 1301 : 선회각 센서130: high engraving sensor 1301: turning angle sensor
140 : 고저축 웜 감속기어 160 : 볼스크류140: high saving worm reduction gear 160: ball screw
200 : 2축 조도측정기 210 : 솔라셀 조도센서200: 2-axis illuminance meter 210: Cell illuminance sensor
220 : 솔라셀 조도센서 고저축 구동모터 220: Cell Ambient Light Sensor High Saving Drive Motor
2201 : 솔라셀 조도센서 선회축 구동모터2201: Cell illuminance sensor pivot axis drive motor
230 : 고저각 센서 2301 : 선회각 센서230: high and low angle sensor 2301: swing angle sensor
300 : 2축 조도측정기 컨트롤러 400 : 2축 트랙커 컨트롤러300: 2-axis roughness controller 400: 2-axis tracker controller
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