KR101001452B1 - Step-up and Step-down Charger Chopper Control System for the Photovoltaic Arrays - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양전지용 승강압 충전 쵸퍼제어 장치에 관한 것으로, 태양전지로부터 전압 및 전류를 샘플링하여 태양전지의 현재 전력값을 얻고, 이 현재 전력값을 기존 전력값과 비교하여 시비율을 통해 보정을 하여 최대출력을 얻은 다음, 최대 출력에 따라 승강압형 쵸퍼회로를 제어할 수 있게 함으로써, 현재 조건에서 최대의 에너지를 축전지에 공급할 수 있도록 하는 태양전지용 승강압 충전 쵸퍼제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. 이를 실현하기 위한 수단으로서 본 발명은, 태양전지(11)의 입력전압 및 축전지(12)의 출력 전압에 따라 절환되는 승강압형 쵸퍼회로(10); 승강압형 쵸퍼회로(10)의 절환신호를 출력하는 게이트 절환회로(20); 태양전지(11)로부터 전압 및 전류를 샘플링하는 샘플링 검출회로(30); 및 샘플링 검출회로(30)로부터 얻은 샘플링 신호로부터 최대 전력값을 산출하여 게이트 절환회로(20)의 절환신호를 인가하는 제어부(40);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a step-up charging chopper control device for solar cells, and obtains the current power value of the solar cell by sampling voltage and current from the solar cell, and compares the current power value with the existing power value to correct it through a ratio. The purpose of the present invention is to provide a step-up and charge-up chopper control device for solar cells that can supply a maximum amount of energy to a storage battery under current conditions by allowing the step-up chopper circuit to be controlled according to the maximum output. . As a means for realizing this, the present invention includes a step-up and step-up chopper circuit 10 that is switched according to the input voltage of the solar cell 11 and the output voltage of the storage battery 12; A gate switching circuit 20 for outputting a switching signal of the step-up type chopper circuit 10; A sampling detection circuit 30 for sampling voltage and current from the solar cell 11; And a controller 40 for calculating a maximum power value from the sampling signal obtained from the sampling detection circuit 30 to apply the switching signal of the gate switching circuit 20.

태양전지, 쵸퍼회로, 승압형, 강압형, 샘플링회로 Solar cell, Chopper circuit, Step-up type, Step-down type, Sampling circuit

Description

태양전지용 승강압 충전 쵸퍼제어 장치{Step-up and Step-down Charger Chopper Control System for the Photovoltaic Arrays}Step-up and Step-down Charger Chopper Control System for the Photovoltaic Arrays}

본 발명은 태양전지용 승강압 충전 쵸퍼제어 장치에 관한 것으로, 특히 태양전지로부터 에너지를 보다 효율적으로 축전지에 저장하기 위한 태양전지용 승강압 충전 쵸퍼제어 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solar cell step-up charging chopper control device, and more particularly, to a solar cell step-up charging chopper control device for storing energy from a solar cell more efficiently.

태양전지의 특성곡선이 비선형특성을 가지고 있기 때문에 일사량이라든가 전지의 소자온도 등과 같은 환경조건에 따라 영향을 많이 받기 때문에 출력이 매우 불안정하다.Since the characteristic curve of the solar cell has nonlinear characteristics, the output is very unstable because it is affected by environmental conditions such as solar radiation or the device temperature of the battery.

이에 태양광 에너지를 충전시키는 충전장치를 설계하는데 있어서, 자연조건의 변화에 대해서 가능한 많은 에너지를 얻기 위해 전력변환장치를 이용하는 태양전지 어레이의 출력제어 기술 및 이용장치의 적정 설계가 중요하다.Therefore, in designing a charging device for charging solar energy, proper design of the output control technology and the utilization device of the solar cell array using the power conversion device is important to obtain as much energy as possible in response to changes in natural conditions.

이러한 점을 감안하여 태양광 발전장치의 설계시 최대출력점제어에 관한 연구가 많이 진행되고 있으며, 전압과 전류를 검출하여 전력값으로 변환하는 프로그램을 개발하여 장치에 활용하고 있다.Considering this point, a lot of researches have been conducted on the maximum output point control in the design of the photovoltaic device, and a program that detects voltage and current and converts it into a power value has been developed and utilized in the device.

그러나, 전력변환장치를 이용하는 충전장치는 제품의 개발특성상 태양전지의 입력 전압이 출력 전압에 비하여 큰 경우에는 강압형으로 제작하고, 반대로 태양전지의 입력전압이 출력전압에 비하여 적은 경우에는 승압형의 형태로 제작하기 때문에 주변 환경에 따라 설비 용량을 달리하여 제작해야 하는 문제가 발생한다.However, the charging device using the power converter is manufactured in step-down type when the input voltage of the solar cell is larger than the output voltage. Since the production in the form of a problem that must be produced by varying the capacity of the facility according to the surrounding environment.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로, 태양전지로부터 전압 및 전류를 샘플링하여 태양전지의 현재 전력값을 얻고, 이 현재 전력값을 기존 전력값과 비교하여 시비율을 통해 보정을 하여 최대출력을 얻은 다음, 최대 출력에 따라 승강압형 쵸퍼회로를 제어할 수 있게 함으로써, 현재 조건에서 최대의 에너지를 축전지에 공급할 수 있도록 하는 태양전지용 승강압 충전 쵸퍼제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been devised in view of this point, and obtains the current power value of the solar cell by sampling the voltage and current from the solar cell, and compares the current power value with the existing power value and corrects it through the ratio of the maximum output. The purpose of the present invention is to provide a step-up charging chopper control device for a solar cell that can supply a maximum amount of energy to a storage battery under current conditions by allowing the step-up type chopper circuit to be controlled according to the maximum output.

이를 실현하기 위한 수단으로서 본 발명은,The present invention as a means for realizing this,

태양전지(11)의 입력전압 및 축전지(12)의 출력 전압에 따라 절환되는 승강압형 쵸퍼회로(10);A step-up and chopper circuit 10 switched according to an input voltage of the solar cell 11 and an output voltage of the storage battery 12;

승강압형 쵸퍼회로(10)의 절환신호를 출력하는 게이트 절환회로(20);A gate switching circuit 20 for outputting a switching signal of the step-up type chopper circuit 10;

태양전지(11)로부터 전압 및 전류를 샘플링하는 샘플링 검출회로(30); 및A sampling detection circuit 30 for sampling voltage and current from the solar cell 11; And

샘플링 검출회로(30)로부터 얻은 샘플링 신호로부터 최대 전력값을 산출하여 게이트 절환회로(20)의 절환신호를 인가하는 제어부(40);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.And a control unit 40 for calculating a maximum power value from the sampling signal obtained from the sampling detection circuit 30 and applying the switching signal of the gate switching circuit 20.

또한, 승강압형 쵸퍼회로(10)는 태양전지(11)의 입력전압이 축전지(12)의 출력전압보다 높을 때에 동작하는 강압형 쵸퍼(13)와, 축전지(12)의 출력전압이 태양전지(11)의 입력전압보다 높을 때 동작하는 승압형 쵸퍼(14)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the step-down chopper circuit 10 includes a step-down chopper 13 that operates when the input voltage of the solar cell 11 is higher than the output voltage of the storage battery 12, and the output voltage of the storage battery 12 is a solar cell ( It characterized in that it comprises a boost type chopper (14) that operates when the input voltage is higher than 11).

또한, 게이트 절환회로(20)는 제어부(40)의 제어신호에 따라 스위치 절환이 이루어지는 절환스위치(21)와, 절환스위치(21)의 절환동작에 따라 강압형 쵸퍼(13) 또는 승압형 쵸퍼(14)로 절환시켜 주는 논리게이트회로(22)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the gate switching circuit 20 has a switching switch 21 in which a switch is switched according to a control signal of the control unit 40, and a step-down chopper 13 or a step-up chopper (in accordance with a switching operation of the switching switch 21). And a logic gate circuit 22 for switching to 14).

또한, 샘플링 검출회로(30)는 태양전지(11)의 출력전압(Vs)을 안정화시켜주는 전압 안정화회로(31)와, 태양전지(11)의 출력전류(Is)를 안정화시켜주는 전류 안정화회로(32)를 포함하여 이루어지고, 제어부(40)는 샘플링 검출회로(30)에서 안정화된 태양전지(11)의 출력전압(Vs) 및 태양전지(11)의 출력전류(Is)를 입력받아 현재 전력값을 계산하고, 현재 전력값과 미리 저장된 기존 전력값과의 차를 통해 시비율(α)을 보정하여 최대 전력값을 추적한 다음 절환신호를 인가하는 것을 특징으로 한다.In addition, the sampling detection circuit 30 includes a voltage stabilization circuit 31 for stabilizing the output voltage Vs of the solar cell 11 and a current stabilization circuit for stabilizing the output current Is of the solar cell 11. And the control unit 40 receives the output voltage Vs of the solar cell 11 stabilized in the sampling detection circuit 30 and the output current Is of the solar cell 11. The power value is calculated and the maximum power value is tracked by correcting the application ratio α through the difference between the current power value and the previously stored existing power value, and then a switching signal is applied.

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본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.According to the present invention has the following effects.

1) 주변 환경에 따라 태양전지로부터 전압이 불규칙하게 변하더라도 최대출력점에서 게이트 절환회로의 절환동작에 따라 승압 또는 강압쵸퍼로의 절환이 가능하기 때문에 전압 변동에 상관없이 안정적으로 충전을 할 수 있게 된다.1) Even if the voltage changes irregularly from the solar cell according to the surrounding environment, it is possible to switch to the step-up or step-down chopper according to the switching operation of the gate switching circuit at the maximum output point, so that it can be charged stably regardless of the voltage change. do.

2) 태양전지로부터 전류 및 전압을 샘플링하여 얻은 현재 전력과 이미 저장된 기존 전력을 비교하여 시비율을 보정함으로써 태양전지의 출력이 항상 최대출력점에서 동작할 수 있도록 추적이 가능하다.2) By comparing the current power obtained by sampling the current and voltage from the solar cell with the existing power already stored, the rate of fertilization is corrected so that the output of the solar cell can always be operated at the maximum output point.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 태양전지용 승강압 충전 쵸퍼제어 장치의 구성을 나타내는 구성도이다.1 is a configuration diagram showing the configuration of a step-up charging chopper control device for solar cells according to the present invention.

본 발명은 태양전지(11)의 입력전압 및 축전지(12)의 출력 전압에 따라 승강 또는 강압으로 절환되는 승강압형 쵸퍼회로(10)와, 이 승강압형 쵸퍼회로(10)의 절환을 담당하는 게이트 절환회로(20)와, 태양전지(11)의 출력으로부터 샘플링 신호를 검출하는 샘플링 검출회로(30)와, 샘플링 신호로부터 게이트 절환신호를 출력하여 승강압형 쵸퍼회로(10)를 제어하는 제어부(40)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 태양전지(11)는 다수개의 태양전지가 어레이 형태로 연결되어 이루어진다. 또한, 축전지(12)는 통상적으로 과충방전을 보호하기 위한 과충방전보호회로(15)를 구비하고 있으며, 특히 과충방전보호회로(15)는 축전지(12) 보호를 위해 과충방전 발생시 승강압 절환을 차단할 수 있도록 차단스위치(16)가 더 구비되어 있다. 이러한 과충방전 보호회로(15)는 통상적인 회로 설계에 해당하여 여기서는 그 설명을 생략한다.According to the present invention, the step-up chopper circuit 10 switches to the step-up or step-down according to the input voltage of the solar cell 11 and the output voltage of the storage battery 12, and the gate in charge of the switching of the step-down type chopper circuit 10. The switching circuit 20, the sampling detection circuit 30 for detecting the sampling signal from the output of the solar cell 11, and the control unit 40 for controlling the step-up type chopper circuit 10 by outputting the gate switching signal from the sampling signal. ) Here, the solar cell 11 is formed by connecting a plurality of solar cells in the form of an array. In addition, the storage battery 12 is typically provided with an overcharge discharge protection circuit 15 to protect the overcharge and discharge, in particular, the overcharge discharge protection circuit 15 to step up and down during the overcharge discharge to protect the battery 12 Blocking switch 16 is further provided to block. The overcharge and discharge protection circuit 15 corresponds to a conventional circuit design, and description thereof is omitted here.

승강압형 쵸퍼회로(10)는, 도 2에서 도시한 바와 같이, 태양전지(11)와 축전지(12) 사이에 구성되는 강압형 쵸퍼(13) 및 승압형 쵸퍼(14)를 포함하여 이루어진다. 강압형 쵸퍼(13)는 태양전지(11)와 연결되는 쵸퍼이며, 전압 안정용 컨덴서(C1)와 방향 전환을 위한 다이오드(D1)가 병렬로 연결된다. 승압형 쵸퍼(14)는 축전지(12)와 연결된 쵸퍼이며, 전압 안정용 컨덴서(C2)와 방향 전환을 위한 다이 오드(D2)가 병렬로 연결되어 있다. 특히 강압형 쵸퍼(13) 및 승압형 쵸퍼(14)는 서로 병렬로 연결되며, 일측에는 전압 안정을 위한 임피던스(L)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 2, the step-down chopper circuit 10 includes a step-down chopper 13 and a step-up chopper 14 formed between the solar cell 11 and the storage battery 12. The step-down chopper 13 is a chopper connected to the solar cell 11, and a voltage stabilizing capacitor C1 and a diode D1 for changing direction are connected in parallel. The boost type chopper 14 is a chopper connected to the battery 12, and a voltage stabilizing capacitor C2 and a diode D2 for changing direction are connected in parallel. In particular, the step-down type chopper 13 and the step-up type chopper 14 are connected in parallel to each other, one side is configured to include an impedance (L) for voltage stability.

게이트 절환회로(20)는 제어부(40)로부터 제어신호를 받아 강압형 쵸퍼(13) 또는 승압형 쵸퍼(14)를 선택적으로 제어하기 위한 회로이다. 이러한 게이트 절환회로(20)는, 도 3에서 도시한 바와 같이, 제어부(40)에 의해 로우(0) 또는 하이(1)로 절환되는 절환스위치(21)와, 이 절환스위치(21)의 절환 동작에 따라 강압형 쵸퍼(13) 또는 승압형 쵸퍼(14)의 동작 신호를 출력하는 논리게이트회로(22)를 포함하여 이루어진다.The gate switching circuit 20 is a circuit for selectively controlling the step-down chopper 13 or the step-up chopper 14 by receiving a control signal from the controller 40. As shown in FIG. 3, the gate switching circuit 20 includes a switching switch 21 switched by the control unit 40 to low (0) or high (1), and switching of the switching switch 21. And a logic gate circuit 22 for outputting an operation signal of the step-down chopper 13 or the step-up chopper 14 in accordance with the operation.

논리게이트회로(22)는 시비율(α) 신호와 절환스위치(21)의 절환신호에 따라 승압형 쵸퍼(14)에 게이트 신호를 인가하는 제1AND게이트(23)와, 절환스위치(21)의 신호를 전환해주는 NOT게이트(24)와 전환된 절환스위치(21)의 신호 및 시비율(α)의 신호를 인가받는 제2AND게이트(25)와 제2AND게이트(25) 및 절환스위치(21)로부터 신호를 인가받아 강압형 쵸퍼(13)의 게이트 신호를 출력하는 OR게이트(26)를 포함하여 이루어진다.The logic gate circuit 22 includes a first AND gate 23 for applying a gate signal to the boost type chopper 14 according to the ratio signal α and the switching signal of the switching switch 21, and the switching switch 21. From the second AND gate 25 and the second AND gate 25 and the switching switch 21 to receive the signal of the NOT gate 24 and the switching switch 21 to switch the signal and the signal of the ratio (α) And an OR gate 26 that receives the signal and outputs the gate signal of the step-down chopper 13.

이와 같이 이루어진 게이트 절환회로(20)는 제어부(40)의 제어 신호에 의해 절환스위치(21)가 로우(0)이면 강압형 쵸퍼(13)의 게이트 신호를 발생시키고, 절환스위치(21)가 하이(1)이면 승압형 쵸퍼(14)의 게이트 신호를 발생시키게 된다. 이때 게이트 신호를 받지 못한 승압형 또는 강압형 쵸퍼(13,14)는 단락 상태가 된 다.The gate switching circuit 20 configured as described above generates a gate signal of the step-down chopper 13 when the switching switch 21 is low (0) by the control signal of the controller 40, and the switching switch 21 is high. If it is (1), the gate signal of the boost type chopper 14 is generated. At this time, the step-up type or step-down chopper 13 and 14 which do not receive the gate signal are short-circuited.

샘플링 검출회로(30)는, 도 4에서 도시한 바와 같이, 태양전지(11)의 출력전압(Vs)과 출력전류(Is)를 각각 검출하여 안정화시켜 주는 전압 및 전류안정화회로(31,32)를 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 4, the sampling detection circuit 30 detects and stabilizes the output voltage Vs and the output current Is of the solar cell 11, respectively, and stabilizes the voltage and current stabilization circuits 31 and 32. It is made, including.

전압안정화회로(31)는 비반전 입력단자에 출력전압(Vs)이 연결되고 반전단자에 출력전압(Vd)이 피드백되도록 구성된 제1비교기(33)를 포함하여 이루어진다. 특히, 출력전압(Vs)은 그 세기에 따라 가변되는 저항(Rv)과 콘덴서(C)에 의해 안정화가 이루어진다.The voltage stabilization circuit 31 includes a first comparator 33 configured to connect an output voltage Vs to a non-inverting input terminal and feed back an output voltage Vd to an inverting terminal. In particular, the output voltage (Vs) is stabilized by a resistor (Rv) and a capacitor (C) that varies depending on the strength.

전류안정회회로(32)는 제1연산증폭기(34)와 제2연산증폭기(35)를 포함한다. 제1연산증폭기(34)는 제1저항(R1)을 통과한 전류가 콘덴서(C)에 의해 안정된 제2저항(R2) 및 반전입력단자로 분기되도록 구성된다. 또한 제2연산증폭기(35)는 2개의 저항(R)이 구비되어 있다. 이들 연산증폭기(34,35)는 각 비반전 입력단자가 접지되어 있다.The current stabilization circuit 32 includes a first operational amplifier 34 and a second operational amplifier 35. The first operational amplifier 34 is configured such that the current passing through the first resistor R1 is branched by the capacitor C to the stable second resistor R2 and the inverting input terminal. In addition, the second operational amplifier 35 is provided with two resistors (R). These operational amplifiers 34 and 35 have their respective non-inverting input terminals grounded.

안정화된 출력전압(Vd) 및 출력전류(Id)는 제어부(40)의 승산기(41)를 통해 전력값(P)으로 변환되어 샘플링 신호를 인가하는데에 이용된다. 이때의 전력값(P)은 도 4에서 보는 바와 같이 연산증폭기를 통해 증폭하여 이용하게 된다.The stabilized output voltage Vd and output current Id are converted into the power value P through the multiplier 41 of the controller 40 and used to apply the sampling signal. At this time, the power value P is amplified and used through the operational amplifier as shown in FIG.

제어부(40)는 샘플링 검출회로(30)로부터 입력받은 안정화된 출력전압(Vs)와 출력전류(Is)를 입력받아 전력값(P)을 계산하고, 이 값들을 이용하여 최대전력추적 제어를 통해 게이트 절환회로(20)를 제어하게 된다. 이러한 제어부(40)는 출력전압(Vs) 및 출력전류(Is)로부터 현재 전력값을 얻기 위해 승산기(41)가 구비되어 있으며, 최대출력을 추적하기 위한 추적프로그램이 탑재되어 있다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 제어부(40)는 통상의 마이크로 프로세서인 HSO.0일 수도 있다.The controller 40 receives the stabilized output voltage Vs and the output current Is received from the sampling detection circuit 30, calculates a power value P, and controls the maximum power tracking using these values. The gate switching circuit 20 is controlled. The control unit 40 is provided with a multiplier 41 to obtain the current power value from the output voltage (Vs) and the output current (Is), and is equipped with a tracking program for tracking the maximum output. Further, in the preferred embodiment of the present invention, the control unit 40 may be HSO.0, which is a conventional microprocessor.

최대출력 추적프로그램의 동작에 대하여 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 먼저, 초기화된 상태(S100)에서 안정화된 출력전압(Vs) 및 출력전류(Is)를 입력받고(S200), 이들값으로부터 전력값(P)을 계산한다(S300).The operation of the maximum output tracking program will now be described with reference to FIG. 5. First, in the initialized state S100, the stabilized output voltage Vs and the output current Is are input (S200), and the power value P is calculated from these values (S300).

이어 현재 게이트 절환회로(20)에 인가된 게이트 신호로 인가된 기존시비율(α)과 현재시비율(Dx)를 비교하고(S400), 기존전력(PAS)와 현재전력(PRE)를 비교한다(S500). 이 비교 결과에 따라 미리 설정된 시비율차(ㅿα)만큼 보정하게 된다(S600).Subsequently, the current application ratio α and the current application ratio D x are applied as the gate signals applied to the current gate switching circuit 20 (S400), and the existing power PAS and the current power PRE are compared. (S500). According to the comparison result, the amount of correction is set by the preset ratio (ㅿ α) (S600).

만일, 현재시비율(Dx)이 기존시비율(α)보다 큰 상태에서, 기존전력(PAS)이 현재전력(PRE)보다 큰 경우에는 기존시비율(α)에 시비율차(ㅿα)를 더하여 보정하고, 기존전력(PAS)이 현재전력(PRE)보다 작은 경우에는 기존시비율(α)에서 시비율차(ㅿα)를 빼서 보정한다. 물론, 기존전력(PAS)와 현재전력(PRE)이 같은 경우에는 보정하지 않는다. 또한, 현재시비율(Dx)이 기존시비율(α)보다 작거나 같은 상태에서, 기존전력(PAS)이 현재전력(PRE)보다 큰 경우에는 기존시비율(α)에 시비율차(ㅿα)를 빼서 보정하고, 기존전력(PAS)이 현재전력(PRE)보다 작은 경우에는 기 존시비율(α)에 시비율차(ㅿα)를 더해서 보정한다. 물론, 기존전력(PAS)와 현재전력(PRE)이 같은 경우에는 보정하지 않는다. 이와 같은 보정은 태양전지(11)가 최대출력점에서 동작할 때까지 반복하여 수행하게 된다.If the current power ratio (D x ) is larger than the existing power ratio (α) and the existing power PAS is larger than the current power PRE, the difference in the application ratio (ㅿ α) is added to the existing application ratio (α). In addition, if the existing power PAS is smaller than the current power PRE, the correction is made by subtracting the difference in the application ratio from the existing application ratio α. Of course, if the existing power (PAS) and the current power (PRE) is the same, it is not corrected. In addition, when the current application rate (D x ) is less than or equal to the existing application rate (α), when the existing power PAS is larger than the current power PRE, the application rate difference (ㅿ α) to the existing application rate (α) If the existing power PAS is smaller than the current power PRE, the correction is made by adding the difference in the application rate to α. Of course, if the existing power (PAS) and the current power (PRE) is the same, it is not corrected. This correction is repeated until the solar cell 11 operates at the maximum output point.

도 6a 및 도 6b는 기존시비율(α)이 0~10까지로 가변되는 본 발명에 따르는 쵸퍼제어 장치를 이용하여 태양전지 최대출력추적제어 동작 파형을 얻은 것으로, 도 6a는 시비율차(ㅿα)가 0.001인 경우를, 도 6b는 시비율차(ㅿα)가 0.01인 경우를 각각 나타낸다. 여기서, 시비율차(ㅿα)가 작은 도 6a의 경우가 도 6b와 비교해 볼 때 전압과 전류 그리고 전력에 있어서 자려진동의 폭이 작게 나타나는 것을 알 수 있다. 또한, 도 6a와 도 6b에서, X축은 시간을 나타내고, Y축은 아래에서 순차적으로 전력, 전류 및 전압을 각각 나타낸다.6A and 6B show a solar cell maximum output tracking control operation waveform using the chopper control device according to the present invention in which the existing ratio α varies from 0 to 10, and FIG. 6b shows the case where the application ratio is 0.01, respectively. Here, it can be seen that the case of FIG. 6A in which the ratio of difference? Is small compared to FIG. 6B shows that the amplitude of the vibrations is small in voltage, current, and power. 6A and 6B, the X axis represents time and the Y axis sequentially represents power, current, and voltage, respectively, below.

이하, 본 발명에 따르는 승강압 충전쵸퍼제어장치의 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the step-up charging chopper control device according to the present invention will be described.

태양광으로부터 태양전지(11)를 통해 얻은 에너지는 축전지(12)에 충전이 이루어지게 된다. 이때, 제어부(40)는 샘플링 회로(30)를 통해 출력전압(Vs) 및 출력전류(Is)를 샘플링하여, 이들 값으로부터 전력값(P)을 계산한다. 이렇게 계산된 전력값(P)을 통해 제어부(40)는 기존전력값과 현재 전력값을 비교하여 그 차만큼 시비율을 보정하여 최대출력을 추적하고, 그 결과에 따라 게이트 절환회로(20)를 제어한다.Energy obtained from the solar cell through the solar cell 11 is charged to the storage battery 12. At this time, the controller 40 samples the output voltage Vs and the output current Is through the sampling circuit 30, and calculates the power value P from these values. Through the calculated power value P, the control unit 40 compares the existing power value with the current power value, corrects the ratio by the difference, and tracks the maximum output, and accordingly, the gate switching circuit 20 To control.

즉, 제어부(40)는 최대출력추적을 통해 얻은 최대 출력을 얻고, 이 출력값에 따라 게이트 신호를 게이트 절환회로(20)에 인가한다. 이때의 인가조건은 태양전지(11)의 입력전압과 축전지(12)의 출력전압을 비교하여 결정하게 된다. 만일, 태양전지(11)의 입력전압이 축전지(12)의 출력전압보다 높을 때에는 강압형 쵸퍼(13)가 선택되도록 하고, 축전지(12)의 출력전압이 태양전지(11)의 입력전압보다 높을 때에는 승압형 쵸퍼(14)가 선택되도록 게이트 신호를 출력하게 되는 것이다.That is, the controller 40 obtains the maximum output obtained through the maximum output tracking, and applies the gate signal to the gate switching circuit 20 according to the output value. The application condition at this time is determined by comparing the input voltage of the solar cell 11 and the output voltage of the storage battery 12. When the input voltage of the solar cell 11 is higher than the output voltage of the storage battery 12, the step-down chopper 13 is selected, and the output voltage of the storage battery 12 is higher than the input voltage of the solar cell 11. When the boost type chopper 14 is selected, the gate signal is output.

한편, 축전지(12) 보호를 위한 과충방전 보호회로(15)는 축전지(12)의 과충방전이 발생하였다고 판단된 경우에 게이트 절환회로(20)의 신호를 차단하여 축전지(12)에의 과충방전을 보호하게 된다.On the other hand, the overcharge-discharge protection circuit 15 for protecting the battery 12 blocks the signal of the gate switching circuit 20 when overcharge and discharge of the battery 12 is determined to prevent the overcharge and discharge to the battery 12. Will be protected.

이와 같이 이루어진 본 발명에 따르는 승강압 충전쵸퍼제어장치에 따르면, 도 6a와 도 6b에서 보는 바와 같이, 승강압형 쵸퍼회로(10)의 온오프 동작에 따라 전압 및 전류의 맥동으로 최대출력점을 중심으로 자려진동하는 시비율의 폭의 크기를 변화하는 경우 시비율 폭을 적게 하는 경우가 일사량 변화시 태양전지 출력의 진동이 적게 나타남을 확인하므로 태양광 충전장치의 안정적으로 작동하는 것을 알 수 있다.According to the step-up charging chopper control device according to the present invention made as described above, as shown in Figure 6a and 6b, the center of the maximum output point by the pulsation of voltage and current in accordance with the on-off operation of the step-down type chopper circuit 10 In the case of varying the size of the width of the vibrating fertilization rate, the case of reducing the width of the fertilization rate confirms that the vibration of the solar cell output appears less when the solar radiation changes, so that the solar charger works stably.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허청구의 범위에 속함은 자명하다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it will be readily apparent to those skilled in the art that various other modifications and variations are possible without departing from the spirit and scope of the invention. Are all within the scope of the appended claims.

도 1은 본 발명에 따른 태양전지용 승강압 충전 쵸퍼제어 장치의 구성을 나타내는 구성도.1 is a block diagram showing the configuration of a step-up charging chopper control device for solar cells according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 태양광 승강압 쵸퍼회로도.Figure 2 is a solar step-up chopper circuit according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 승강압 절환 게이트회로도.Figure 3 is a step-up switching gate circuit diagram according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 태양전지의 전압 및 전류 샘플링 검출회로도.4 is a voltage and current sampling detection circuit diagram of a solar cell according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 태양전지의 최대출력추적제어 프로그램 흐름도.5 is a flow chart of a maximum output tracking control program for a solar cell according to the present invention;

도 6a 및 도 6b는 시비율차의 변화에 따른 태양전지 최대출력추적제어 동작 파형을 나타내는 그래프.6A and 6B are graphs illustrating an operation waveform of the maximum output tracking control of a solar cell according to a change in a ratio of ratios.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 승강압형 쵸퍼회로10: Step-up type chopper circuit

11 : 태양전지11: solar cell

12 : 축전지12: storage battery

13 : 강압형 쵸퍼13 step-down type chopper

14 : 승압형 쵸퍼14 step-up type chopper

15 : 과충방전 보호회로15: overcharge and discharge protection circuit

16 : 차단스위치16: disconnect switch

20 : 게이트 절환회로20: gate switching circuit

21 : 절환스위치21: changeover switch

22 : 논리게이트 회로22: logic gate circuit

23 : 제1AND게이트23: first AND gate

24 : NOT게이트24: NOT gate

25 : 제2AND게이트25: second AND gate

26 : OR게이트26: OR gate

30 : 샘플링 검출회로30: sampling detection circuit

31 : 전압안정화회로31: voltage stabilization circuit

32 : 전류안정화회로32: current stabilization circuit

40 : 제어부40: control unit

41 : 승산기41: multiplier

Vs : 출력전압Vs: Output voltage

Is : 출력전류Is: output current

Claims (5)

축전지(12)의 과충방전을 보호하기 위한 과충방전보호회로(15)를 구비하는 태양전지용 승강압 쵸퍼제어 장치에 있어서,In the solar cell step-up and chopper control device having an overcharge and discharge protection circuit 15 for protecting the overcharge and discharge of the storage battery 12, 태양전지(11)의 입력전압 및 상기 축전지(12)의 출력 전압에 따라 절환되는 승강압형 쵸퍼회로(10);A step-up and down type chopper circuit 10 which is switched according to an input voltage of the solar cell 11 and an output voltage of the storage battery 12; 상기 축전지(12)의 과충방전 발생시 승강압 절환을 차단하는 차단스위치(16);Shut off switch 16 for blocking the step-up pressure switching when the overcharge and discharge of the battery 12; 상기 승강압형 쵸퍼회로(10)의 절환신호를 출력하는 게이트 절환회로(20);A gate switching circuit 20 for outputting a switching signal of the step-down chopper circuit 10; 상기 태양전지(11)로부터의 출력전압(Vs)을 안정화시키는 전압 안정화회로(31)와, 상기 태양전지(11)로부터의 출력전류(Is)를 안정화시키는 전류 안정화회로(32)를 포함하여 상기 태양전지(11)로부터 전압 및 전류를 각각 샘플링하는 샘플링 검출회로(30); 및And a voltage stabilization circuit 31 for stabilizing the output voltage Vs from the solar cell 11 and a current stabilization circuit 32 for stabilizing the output current Is from the solar cell 11. A sampling detection circuit 30 for sampling voltage and current from the solar cell 11, respectively; And 상기 샘플링 검출회로(30)로부터 얻은 샘플링 신호로부터 현재 전력값을 계산하고, 상기 현재 전력값과 미리 저장된 기존 전력값과의 차를 통해 시비율(α)을 보정하여 최대 전력값을 산출하여 상기 게이트 절환회로(20)에 상기 절환신호를 인가하며, 상기 차단스위치(16)를 제어하는 제어부(40);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지용 승강압 충전 쵸퍼제어 장치.The current power value is calculated from the sampling signal obtained from the sampling detection circuit 30, and the maximum power value is calculated by correcting the ratio ratio α based on the difference between the current power value and a previously stored existing power value. And a control unit (40) for applying the switching signal to the switching circuit (20) and controlling the cutoff switch (16). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 승강압형 쵸퍼회로(10)는 상기 태양전지(11)의 입력전압이 상기 축전지(12)의 출력전압보다 높을 때에 동작하는 강압형 쵸퍼(13)와, 상기 축전지(12)의 출력전압이 상기 태양전지(11)의 입력전압보다 높을 때 동작하는 승압형 쵸퍼(14)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지용 승강압 충전 쵸퍼제어 장치.The step-down chopper circuit 10 includes a step-down chopper 13 that operates when the input voltage of the solar cell 11 is higher than the output voltage of the storage battery 12, and the output voltage of the storage battery 12 is Step-up charging chopper control device for a solar cell, characterized in that it comprises a step-up type chopper (14) that operates when higher than the input voltage of the solar cell (11). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 게이트 절환회로(20)는 상기 제어부(40)의 제어신호에 따라 스위치 절환이 이루어지는 절환스위치(21)와, 상기 절환스위치(21)의 절환동작에 따라 상기 강압형 쵸퍼(13) 또는 승압형 쵸퍼(14)로 절환시켜 주는 논리게이트회로(22)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지용 승강압 충전 쵸퍼제어 장치.The gate switching circuit 20 has a switching switch 21 in which switch switching is performed according to a control signal of the control unit 40, and the step-down chopper 13 or a step-up type according to a switching operation of the switching switch 21. A step-up charging chopper control device for a solar cell, comprising a logic gate circuit 22 for switching to a chopper 14. 삭제delete 삭제delete
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