KR101277764B1 - Sensor for tracking solar position, photovoltaic power generating apparatus and method for tracking solar position - Google Patents
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Abstract
본 발명은 지속적으로 태양이 떠있는 위치를 검출하여 태양전지 패널이 태양을 추종하도록 함으로써 태양광 발전 효율을 향상시킬 수 있는 태양위치 추적 센서와 이를 갖는 태양광 발전장치 및 태양위치 추적 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 태양위치 추적 센서는, 태양전지 패널과 평행하게 배치되고 태양광을 검출하는 정면 센서 및 정면 센서의 가장자리 쪽에 정면 센서와 일정한 각도를 이루도록 배치되고 태양광을 검출하는 복수의 측면 센서를 포함한다. 복수의 측면 센서는 각각의 면적 및 정면 센서와 이루는 각각의 각도가 동일하다. 본 발명에 의한 태양위치 추적 센서는 간단한 구조로 태양의 위치를 효율적이고 정밀하게 추적할 수 있다.The present invention relates to a solar position tracking sensor that can improve the photovoltaic power generation efficiency by continuously detecting the sun floating position by allowing the solar panel to follow the sun, and a photovoltaic device having the same and a solar position tracking method. . The solar position tracking sensor according to the present invention includes a plurality of side sensors arranged in parallel with the solar cell panel and configured to have a constant angle with the front sensor on the edge side of the front sensor for detecting sunlight and detecting the sunlight. Include. The plurality of side sensors have the same angle with each area and front sensor. The solar position tracking sensor according to the present invention can track the position of the sun efficiently and precisely with a simple structure.
Description
본 발명은 태양광 발전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 지속적으로 태양이 떠있는 위치를 검출하여 태양전지 패널이 태양을 추종하도록 함으로써 태양광 발전 효율을 향상시킬 수 있는 태양위치 추적 센서와 이를 갖는 태양광 발전장치 및 태양위치 추적 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a photovoltaic device, and more particularly, a solar position tracking sensor capable of improving photovoltaic power generation efficiency by continuously detecting a sun floating position and allowing a solar panel to follow the sun. It relates to a photovoltaic device and a solar location tracking method.
최근 화석 에너지의 여러 가지 문제점이 대두되면서 대체에너지에 대한 관심이 증가하고 있다. 특히 대체에너지 중에서도 무공해이면서 무한하게 사용할 수 있는 태양광 에너지 분야의 연구가 활발하게 이루어지고 있다.Recently, as various problems of fossil energy emerge, interest in alternative energy is increasing. In particular, research is being actively conducted in the field of solar energy that can be used indefinitely without pollution.
태양광 발전은 발전 부위가 반도체 소자이고 제어부가 전자부품이므로 기계적인 진동이나 소음이 없고, 태양전지의 수명이 수십년 이상으로 길고, 발전 시스템을 반자동화 또는 자동화가 가능하며, 운전 및 유지관리에 따른 비용을 최소화할 수 있는 장점이 있다. 또한 태양광 발전은 대규모 발전설비를 필요로 하지 않고 소규모 발전이 가능하기 때문에 가정용으로도 설치 사용할 수 있는 이점이 있다.Solar power generation is a semiconductor element and the control part is an electronic component, so there is no mechanical vibration or noise, and the life of the solar cell is longer than several decades, and the semi-automation or automation of the power generation system is possible. There is an advantage that can minimize the cost. In addition, photovoltaic power generation has the advantage that it can be installed and used at home because it can be generated in small scale without requiring large-scale power generation facilities.
일반적으로 태양광 발전장치는 입사되는 태양광을 이용하여 전기를 생산하기 때문에 입사되는 광량이 많을수록 발전량이 증가하게 된다. 따라서 태양의 위치 변화에 따라 시시각각으로 달라지는 발전량을 비교적 균일하게 하고 발전량을 최대로 하기 위해서는 태양전지 패널이 태양을 추종하도록 구성할 필요가 있다. 그런데 태양전지 패널을 설치하는 위치나 지형, 날씨, 날짜 등에 따라서 태양이 떠있는 시간과 위치가 변하므로 태양전지 패널이 태양을 추종하도록 하는 것은 쉬운 일이 아니며, 이를 극복하기 위한 다양한 기술이 제안되고 있다.In general, since the photovoltaic device generates electricity by using incident sunlight, the amount of power generated increases as the amount of incident light increases. Therefore, in order to make the amount of power generated by the position change of the sun relatively uniform and maximize the amount of power generation, it is necessary to configure the solar panel to follow the sun. However, since the time and location of the sun's floating change according to the location, terrain, weather, and date of installing the solar panel, it is not easy for the solar panel to follow the sun, and various techniques for overcoming this are proposed. have.
일예로, 한국등록특허 제732397호(2007. 6. 20. 등록)에는 카메라로 태양을 촬영하여 태양의 위치를 추적하는 장치와 방법이 개시되어 있다. 상기 공보에 개시되어 있는 태양위치 추적장치 및 방법은 광원으로부터 발생한 빛은 광원으로부터 멀어질수록 그 명도가 떨어진다는 원리를 이용하여 태양의 명도 특성을 분석함으로써 태양의 위치를 추적한다.
For example, Korean Patent No. 732397 (registered on June 20, 2007) discloses an apparatus and a method of tracking the position of the sun by photographing the sun with a camera. The solar position tracking apparatus and method disclosed in the above publication track the position of the sun by analyzing the brightness characteristics of the sun by using the principle that the light generated from the light source is lowered as it moves away from the light source.
그런데 상술한 종래 태양위치 추적장치는 태양을 촬영하기 위한 카메라가 렌즈 보호를 위해 렌즈 앞쪽에 배치되는 필터를 구비해야 한다. 렌즈 보호를 위한 필터는 렌즈로 입사되는 태양광의 투과율을 떨어뜨리게 되는데, 이로 인하여 구름이 끼거나 흐린 날은 명도차가 명확하게 나타나지 않아 왜곡이 발생하는 등 태양위치 추적에 한계가 생긴다.However, the above-described conventional sun position tracking device should have a filter in which a camera for photographing the sun is disposed in front of the lens to protect the lens. The filter for protecting the lens reduces the transmittance of sunlight incident on the lens, which causes a limitation in tracking the position of the sun, such as distortion due to the inconsistency of the brightness difference in cloudy or cloudy days.
또한 종래 태양위치 추적장치는 태양광의 투과율을 높이기 위해 필터의 두께를 얇게 하면, 장시간 태양광에 노출시 필터 및 카메라 모듈의 수명이 짧아져서 부품의 잦은 교체나 수리로 인해 관리 비용이 증가하는 문제가 있다.In addition, in the conventional solar position tracking device, if the thickness of the filter is thinned to increase the transmittance of sunlight, the life of the filter and the camera module is shortened when exposed to sunlight for a long time, and thus the maintenance cost increases due to frequent replacement or repair of parts. have.
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 태양위치 추적의 효율성 및 정밀도가 우수하고 간단한 구조와 저비용으로 제조가 가능한 태양위치 추적 센서와 이를 갖는 태양광 발전장치 및 태양위치 추적 방법을 제공하는 것이다.
The present invention is to solve the problems of the prior art, an object of the present invention is to provide a solar position tracking sensor having excellent efficiency and precision of the solar position tracking, and can be manufactured at a simple structure and low cost, and a photovoltaic device having the same It is to provide a location tracking method.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 태양위치 추적 센서는, 태양전지 패널과 평행하게 배치되고 태양광을 검출하는 정면 센서 및 상기 정면 센서의 가장자리 쪽에 상기 정면 센서와 일정한 각도를 이루도록 배치되고 태양광을 검출하는 복수의 측면 센서를 포함하고, 상기 복수의 측면 센서는 각각의 면적 및 상기 정면 센서와 이루는 각각의 각도가 동일하다.The solar position tracking sensor according to the present invention for achieving the above object is disposed in parallel with the solar cell panel and the front side sensor for detecting the sunlight and arranged to form a constant angle with the front side sensor on the edge side of the front side sensor and the sunlight It includes a plurality of side sensors for detecting, wherein the plurality of side sensors are the same in each area and the angle formed with the front sensor.
본 발명에 의한 태양위치 추적 센서는 상기 정면 센서가 사각 형상으로 이루어지고 상기 복수의 측면 센서가 상기 정면 센서의 각 변 쪽에 배치되어 육면체 형상으로 이루어질 수 있다.In the solar position tracking sensor according to the present invention, the front sensor may be formed in a square shape, and the plurality of side sensors may be disposed on each side of the front sensor to have a hexahedron shape.
상기 정면 센서 및 상기 복수의 측면 센서는 태양전지 패널로 이루어질 수 있다.The front sensor and the plurality of side sensors may be formed of a solar cell panel.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 태양광 발전장치는, 태양전지 패널, 상기 태양전지 패널이 틸팅 가능하게 결합되는 회전 프레임, 상기 회전 프레임이 회전 가능하게 결합되는 고정 프레임, 상기 회전 프레임을 회전시키는 회전장치, 상기 태양전지 패널을 틸팅시키는 각도조절장치, 상기 태양전지 패널과 평행하게 배치되고 태양광을 검출하는 정면 센서 및 상기 정면 센서의 가장자리 쪽에 상기 정면 센서와 일정한 각도를 이루도록 배치되고 태양광을 검출하는 복수의 측면 센서를 구비하는 태양위치 추적센서, 상기 태양위치 추적 센서로부터 감지 신호를 제공받고 상기 복수의 측면 센서에서 검출되는 태양광의 광량이 동일해지도록 상기 회전장치 및 상기 각도조절장치를 제어하여 상기 태양전지 패널의 위치를 조절하는 제어장치를 포함한다. 상기 태양위치 추적센서는 상기 태양전지 패널과 함께 움직일 수 있도록 상기 태양전지 패널에 결합되고, 상기 복수의 측면 센서는 각각의 면적 및 상기 정면 센서와 이루는 각각의 각도가 동일하다.The solar cell apparatus according to the present invention for achieving the above object, a solar cell panel, a rotating frame to which the solar cell panel is tiltably coupled, a fixed frame to which the rotating frame is rotatably coupled, rotate the rotating frame Rotating device, an angle adjusting device for tilting the solar cell panel, a front sensor disposed in parallel with the solar cell panel and detecting solar light, and disposed at an edge of the front sensor so as to form a constant angle with the front sensor. A solar position tracking sensor having a plurality of side sensors for detecting the, receiving the detection signal from the solar position tracking sensor and the rotational device and the angle adjusting device so that the amount of light of the sunlight detected by the plurality of side sensors are equal It includes a control device for controlling the position of the solar panel by controlling The. The solar tracking sensor is coupled to the solar panel so as to move with the solar panel, and the plurality of side sensors are the same in each area and the angle formed with the front sensor.
본 발명에 의한 태양광 발전장치는 상기 태양전지 패널과 평행하도록 상기 태양전지 패널의 가장자리에 결합되어 상기 태양위치 추적 센서를 지지하는 센서 지지대를 더 포함할 수 있다.The photovoltaic device according to the present invention may further include a sensor support coupled to an edge of the solar panel so as to be parallel to the solar panel to support the solar tracking sensor.
본 발명에 의한 태양광 발전장치는 상기 회전장치 및 상기 각도조절장치를 제어하기 위한 상기 제어장치의 제어 신호를 외부로 전송하기 위한 통신장치를 더 포함할 수 있다.The solar cell apparatus according to the present invention may further include a communication device for transmitting a control signal of the control device for controlling the rotating device and the angle adjusting device to the outside.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 태양위치 추적 방법은, (a) 태양전지 패널과 평행하게 배치되고 태양광을 검출하는 정면 센서와 상기 정면 센서의 가장자리 쪽에 상기 정면 센서와 일정한 각도를 이루도록 배치되고 태양광을 검출하는 복수의 측면 센서를 포함하고, 상기 복수의 측면 센서는 각각의 면적 및 상기 정면 센서와 이루는 각각의 각도가 동일한 태양위치 추적 센서로부터 태양광 검출 신호를 수신하는 단계, (b) 상기 복수의 측면 센서에서 발생한 각각의 검출 신호의 세기가 동일한지 판단하는 단계, (c) 상기 복수의 측면 센서에서 발생한 각각의 검출 신호의 세기가 동일하지 않으면 상기 복수의 측면 센서에서 발생한 각각의 검출 신호의 세기가 동일해지도록 상기 태양전지 패널을 틸팅시키는 단계를 포함한다.The solar position tracking method according to the present invention for achieving the above object, (a) the front sensor disposed in parallel with the solar cell panel and detects sunlight and arranged to form a constant angle with the front sensor on the edge side of the front sensor. And a plurality of side sensors for detecting sunlight, wherein the plurality of side sensors are configured to receive a solar detection signal from a solar tracking sensor having a same area and a respective angle formed by the front sensor, (b Determining whether the intensity of each of the detection signals generated by the plurality of side sensors is the same; (c) the intensity of each of the detection signals generated by the plurality of side sensors is not the same; And tilting the solar cell panel so that the intensity of the detection signal is the same.
본 발명에 의한 태양위치 추적 방법은 상기 (b) 단계 이후, 상기 정면 센서에서 발생한 검출 신호의 세기와 기준 광량 세기를 비교하는 단계를 더 포함하고, 상기 정면 센서에서 발생한 검출 신호의 세기가 상기 기준 광량 세기 이상일 경우에만 상기 (c) 단계를 수행할 수 있다.The method of tracking the sun position according to the present invention further includes the step of comparing the intensity of the detection signal generated by the front sensor and the reference light intensity after step (b), wherein the intensity of the detection signal generated by the front sensor is the reference. Step (c) may be performed only when the light intensity is greater than or equal to the intensity.
본 발명에 의한 태양위치 추적 방법은 상기 (b) 단계 이후, 현재 시각이 주간 시간대인지 판단하는 단계 및 현재 시각이 주간 시간대가 아니면 상기 태양전지 패널을 초기 위치로 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
According to the present invention, the method for tracking the sun position may further include, after step (b), determining whether the current time is the day time zone and moving the solar panel to the initial position if the current time is not the day time zone. .
본 발명에 의한 태양위치 추적 센서는 간단한 구조로 태양의 위치를 효율적이고 정밀하게 추적할 수 있다.The solar position tracking sensor according to the present invention can track the position of the sun efficiently and precisely with a simple structure.
또한 본 발명에 의한 태양광 발전장치는 간단한 구조의 태양위치 추적 센서로 태양의 위치를 정밀하게 추적하여 태양의 위치에 맞춰 태양전지 모듈을 움직임으로써 태양전지 모듈의 발전 효율을 높이고 발전량을 최대화할 수 있다.
In addition, the photovoltaic device according to the present invention can increase the power generation efficiency of the solar cell module and maximize the amount of power generation by moving the solar cell module in accordance with the position of the sun by precisely tracking the position of the sun with a simple solar position tracking sensor. have.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 태양광 발전장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 태양광 발전장치를 나타낸 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 태양광 발전장치의 일부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 태양광 발전장치의 태양위치 추적 센서를 포함한 일부 구성을 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 태양광 발전장치의 태양위치 추적 센서를 포함한 일부 구성을 나타낸 평면도이다.
도 6은 태양위치 추적 센서의 다른 실시예를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 태양광 발전장치의 제어 순서도이다.
도 8은 본 발명에 일실시예에 의한 태양광 발전장치를 구비하는 태양광 발전 시설을 개략적으로 나타낸 것이다.1 is a perspective view showing a photovoltaic device according to an embodiment of the present invention.
2 is a side view showing a photovoltaic device according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram showing a part of a photovoltaic device according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view showing some components including a solar position tracking sensor of the photovoltaic device according to an embodiment of the present invention.
5 is a plan view showing a partial configuration including a solar position tracking sensor of the photovoltaic device according to an embodiment of the present invention.
6 shows another embodiment of a solar tracking sensor.
7 is a control flowchart of the solar cell apparatus according to an embodiment of the present invention.
8 schematically shows a photovoltaic power generation facility having a photovoltaic device according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 태양위치 추적 센서와 이를 갖는 태양광 발전장치 및 태양위치 추적 방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a solar position tracking sensor according to the present invention, a photovoltaic device having the same and a solar position tracking method will be described in detail.
본 발명을 설명함에 있어서, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되거나 단순화되어 나타날 수 있다. 또한 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.In describing the present invention, the sizes and shapes of the components shown in the drawings may be exaggerated or simplified for clarity and convenience of explanation. In addition, terms that are specifically defined in consideration of the configuration and operation of the present invention may vary depending on the intention or custom of the user or operator. These terms are to be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the contents throughout the present specification.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 태양광 발전장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 태양광 발전장치를 나타낸 측면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 태양광 발전장치의 일부 구성을 나타낸 블록도이다.1 is a perspective view showing a photovoltaic device according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a side view showing a photovoltaic device according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is an embodiment of the present invention Is a block diagram showing a part of a photovoltaic device.
도 1 내지 도 3에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 태양광 발전장치(100)는 태양전지 모듈(110), 태양전지 모듈(110)이 틸팅 가능하게 결합되는 회전 프레임(120), 태양전지 모듈(110)을 틸팅시키기 위한 각도조절장치(130), 회전 프레임(120)이 회전 가능하게 결합되는 고정 프레임(140), 회전 프레임(120)을 회전시키기 위한 회전장치(150), 태양광을 입사받아 태양의 위치를 추적하기 위한 태양위치 추적 센서(160), 각도조절장치(130)와 회전장치(150)의 동작을 제어하는 제어장치(170)를 포함한다. 이러한 본 발명의 일실시예에 의한 태양광 발전장치(100)는 제어장치(170)가 태양위치 추적 센서(160)로부터 검출 신호를 제공받아 태양전지 모듈(110)을 태양을 향하도록 이동시킴으로써 태양의 위치 변화에도 불구하고 발전량을 비교적 균일하게 하고 발전 효율을 높일 수 있다.As shown in Figures 1 to 3, the
태양전지 모듈(110)은 태양광을 입사 받아 전기를 생산하는 복수의 태양전지 패널(111)로 구성된다. 복수의 태양전지 패널(111)은 동일 평면에 놓이도록 배치되어 태양전지 모듈(110)은 두께가 일정한 평판 형상을 이룬다. 태양전지 모듈(110)의 후면에는 지지 패널(115)이 결합된다. 지지 패널(115)은 회전 프레임(120)에 구비된 힌지장치(123)에 틸팅 가능하게 결합된다.The
도 2에 도시된 것과 같이, 각도조절장치(130)는 지지 패널(115)에 힘을 가하여 지지 패널(115)을 틸팅시킨다. 지지 패널(115)이 틸팅됨으로써 태양전지 모듈(110)의 각도는 다양하게 변경될 수 있다. 각도조절장치(130)는 실린더(131)와 실린더(131)에 진퇴 가능하게 결합된 작동 로드(132)를 포함한다. 실린더(131)는 회전 프레임(120)에 결합된 고정대(135)에 고정되고, 작동 로드(132)의 끝단은 지지 패널(115)의 후면에 결합된 힌지장치(117)에 힌지 결합된다.As shown in FIG. 2, the
도 2를 기준으로 살펴보면, 작동 로드(132)가 전진하면 지지 패널(115)이 회전 프레임(120)의 힌지장치(123)를 중심으로 반시계 방향으로 회전하여 태양전지 모듈(110)의 지면과 이루는 각도가 커진다. 반대로, 작동 로드(132)가 후퇴하면 지지 패널(115)이 시계 방향으로 회전하여 태양전지 모듈(110)의 지면과 이루는 각도가 작아지게 된다. 이렇게 각도조절장치(130)로 태양전지 모듈(110)의 각도를 조절하면 태양전지 모듈(110)을 시간에 따라 고도가 변화하는 태양을 추종하도록 할 수 있다.Referring to FIG. 2, when the
고정 프레임(140)은 지면에 고정되어 회전 프레임(120)을 회전 가능하게 지지한다. 회전 프레임(120)은 고정 프레임(140)의 상단에 회전 가능하게 결합된다. 고정 프레임(140)과 회전 프레임(120)의 사이에는 회전장치(150)가 설치된다. 회전장치(150)는 회전 프레임(120)에 회전력을 제공하여 회전 프레임(120)을 회전시킨다. 이렇게 회전장치(150)로 태양전지 모듈(110)를 회전시키면 태양전지 모듈(110)을 시간에 따라 방위각이 변화하는 태양을 추종하도록 할 수 있다.The
본 발명에 있어서, 태양전지 모듈(110)과 회전 프레임(120)의 결합 구조, 회전 프레임(120)과 고정 프레임(140)의 결합 구조, 각도조절장치(130)나 회전장치(150)의 구조는 다양하게 변경될 수 있다. 즉 각도조절장치(130)나 회전장치(150)로는 태양전지 모듈(110)이나 회전 프레임(120)을 틸팅시키거나 회전시킬 수 있는 다양한 액츄에이터나 모터가 이용될 수 있고, 각도조절장치(130)나 회전장치(150)의 구조에 따라 태양전지 모듈(110)과 회전 프레임(120)의 결합 구조나 회전 프레임(120)과 고정 프레임(140)의 결합 구조가 변경될 수 있다.In the present invention, the coupling structure of the
도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이, 태양위치 추적 센서(160)는 태양전지 모듈(110)과 함께 움직일 수 있도록 태양전지 모듈(110)의 가장자리 일측에 마련된 센서 지지대(119)에 결합된다. 이렇게 태양위치 추적 센서(160)가 태양전지 모듈(110)과 평행한 센서 지지대(119)에 결합됨으로써 태양위치 추적 센서(160)에는 태양광이 태양전지 모듈(110)에 입사되는 입사각과 동일한 입사각으로 입사된다. 물론 센서 지지대(119)는 태양전지 모듈(110)과 동일 평면상에 배치되지 않고 태양전지 모듈(110)과 단차지되 태양전지 모듈(110)과 평행하게 배치될 수도 있다. 또한 센서 지지대(119)는 태양전지 모듈(110) 상에 배치될 수도 있다.As illustrated in FIGS. 1 and 2, the
도 4 및 도 5에 도시된 것과 같이, 태양위치 추적 센서(160)는 육면체 형상의 센서 바디(161), 센서 바디(161)의 상면에 구비되는 정면 센서(162) 및 센서 바디(161)의 네 측면에 배치되는 네 개의 측면 센서(163)(164)(165)(166)를 포함한다. 이러한 태양위치 추적 센서(160)는 센서 지지대(119)에 고정된 받침대(168) 위에 결합되고, 받침대(168)에 결합되는 투명 커버(169)에 의해 덮여 보호된다. 정면 센서(162)와 네 개의 측면 센서(163)(164)(165)(166)는 태양전지 패널, 포토 다이오드, 포토 트렌지스터 등 태양광을 조사받아 태양광의 광량을 검출할 수 있는 다양한 광기전력 소자로 이루어질 수 있다.As shown in FIGS. 4 and 5, the solar
태양위치 추적 센서(160)의 정면 센서(162)는 태양전지 모듈(110)과 평행하게 배치된다. 네 개의 측면 센서(163)(164)(165)(166)는 동일한 조건으로 태양광을 수광할 수 있도록 모두 동일한 면적의 동일한 형상으로 이루어지고 정면 센서(162)의 가장자리 쪽에 정면 센서(162)와 일정한 각도를 이루도록 배치된다. 즉 복수의 측면 센서(163)(164)(165)(166)는 정면 센서(162)와 수직으로 배치된다.The
태양광이 정면 센서(162)에 수직으로 입사되는 경우, 각 측면 센서(163)(164)(165)(166)에 입사되는 태양광의 광량은 동일하며 각 측면 센서(163)(164)(165)(166)에서 발생하는 검출 신호의 세기 또한 동일하다. 반면, 태양광이 태양위치 추적 센서(160)에 비스듬히 입사되면 각 측면 센서(163)(164)(165)(166)에 입사되는 태양광의 광량에 차이가 생기고 이에 의해 각 측면 센서(163)(164)(165)(166)에서 발생하는 검출 신호의 세기도 다르게 나타난다. 따라서 각 측면 센서(163)(164)(165)(166)에서 발생하는 검출 신호의 크기를 분석하면 태양광이 태양전지 모듈(110)에 수직으로 입사되고 있는지 혹은 비스듬히 입사되고 있는지를 알 수 있다.When sunlight is incident perpendicularly to the
본 발명에 있어서, 태양위치 추적 센서(160)의 구조는 도시된 것으로 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다. 도 6은 태양위치 추적 센서의 변형예를 나타낸 것이다.In the present invention, the structure of the
도 6에 도시된 태양위치 추적 센서(160')는 상부 방향으로 갈수록 그 폭이 점진적으로 감소하는 육면체 형상의 센서 바디(161'), 센서 바디(161')의 상면에 구비되는 정면 센서(162') 및 센서 바디(161')의 네 측면에 배치되는 네 개의 측면 센서(163')(164')(165')(166')를 포함한다. 네 개의 측면 센서(163')(164')(165')(166')는 동일한 면적의 동일한 형상으로 이루어지고, 정면 센서(162')와 이루는 각도가 모두 동일하다. 따라서 태양광이 정면 센서(162')에 수직으로 입사될 때 각 측면 센서(163')(164')(165')(166')에 입사되는 태양광의 광량은 동일하며, 각 측면 센서(163')(164')(165')(166')에서 발생하는 검출 신호의 세기는 동일하다.The solar
이 밖에 태양위치 추적 센서의 구조는 다양하게 변경될 수 있다. 즉 태양위치 추적 센서의 형상은 육면체 이외의 다른 형상으로 변경될 수 있고, 측면 센서의 개수나 배치 간격, 정면 센서와 각 측면 센서가 이루는 각도는 다양하게 변경될 수 있다.In addition, the structure of the solar tracking sensor can be changed in various ways. That is, the shape of the solar position tracking sensor may be changed to other shapes other than a hexahedron, and the number or arrangement interval of the side sensors, the angle between the front sensor and each side sensor may be variously changed.
태양위치 추적 센서(160)의 정면 센서(162) 및 각 측면 센서(163)(164)(165)(166)에서 발생하는 검출 신호는 제어장치(170)로 전송되고, 제어장치(170)는 이들 검출 신호를 토대로 각도조절장치(130)와 회전장치(150)를 제어하여 태양광이 태양전지 모듈(110)에 수직으로 입사되도록 태양전지 모듈(110)을 움직인다. 이러한 제어장치(170)의 구체적인 작용은 도 7에 나타낸 것과 같다.The detection signal generated from the
제어장치(170)는 태양위치 추적 센서(160)의 정면 센서(162)와 각 측면 센서(163)(164)(165)(166)로부터 검출 신호를 제공받고(S10), 각 측면 센서(163)(164)(165)(166)가 출력하는 광량의 세기(LS1)(LS2)(LS3)(LS4)가 모두 동일한지 판단한다(S20). 각 측면 센서(163)(164)(165)(166)가 출력하는 광량의 세기(LS1)(LS2)(LS3)(LS4)가 모두 동일하면 태양광이 정면 센서(162) 및 태양전지 모듈(110)에 수직으로 입사되고 있는 것으로 볼 수 있다. 따라서 이때 제어장치(170)는 각도조절장치(130)나 회전장치(150)를 작동시키지 않아 태양전지 모듈(110)이 현상태를 유지하도록 한다.The
반면, 각 측면 센서(163)(164)(165)(166)가 출력하는 광량의 세기(LS1)(LS2)(LS3)(LS4)가 동일하지 않고 차이가 있으면, 제어장치(170)는 정면 센서(162)가 출력하는 광량의 세기(LC)가 기준 광량 세기(LR) 이상인지 판단한다(S30). 여기에서 기준 광량 세기(LR)는 태양전지 모듈(110)이 전력을 생산할 수 있는 최소 광량 세기로 설정될 수 있다. 정면 센서(162)가 출력하는 광량의 세기(LC)가 기준 광량 세기(LR)보다 작은 경우는 야간 시간대이거나 날씨가 매우 흐린 경우로 볼 수 있다.On the other hand, if the intensity (LS1) (LS2) (LS3) (LS4) of the amount of light output from each side sensor (163, 164, 165, 166) is not the same and there is a difference, the
제어장치(170)는 정면 센서(162)가 출력하는 광량의 세기(LC)가 기준 광량 세기(LR) 보다 작으면 현재 시각이 주간 시간대인지 판단한다(S40). 현재 시각이 주간 시간대이면 날씨가 매우 흐린 경우이며, 이때 태양전지 모듈(110)의 발전량은 거의 없으므로 태양전지 모듈(110)을 움직일 이득이 없다. 따라서 제어장치(170)는 다시 태양위치 추적 센서(160)로부터 검출 신호를 제공받아 앞서 설명한 단계를 반복한다. 만약, 현재 시각이 주간 시간대가 아니면 태양이 저문 야간이므로 제어장치(170)는 회전장치(150)와 각도조절장치(130)를 제어하여 태양전지 모듈(110)을 초기 위치로 이동시킨다(S50).If the intensity LC of the amount of light output from the
한편, 각 측면 센서(163)(164)(165)(166)가 출력하는 광량의 세기(LS1)(LS2)(LS3)(LS4)가 동일하지 않고 정면 센서(162)가 출력하는 광량의 세기(LC)가 기준 광량 세기(LR) 이상이면, 제어장치(170)는 태양전지 모듈(110)이 태양을 정면으로 향하기 위해 어느 정도 회전하고 어는 정도 틸팅되어야 하는지를 계산한다. 즉 제어장치(170)는 각 측면 센서(163)(164)(165)(166)가 출력하는 광량의 세기(LS1)(LS2)(LS3)(LS4)로부터 태양전지 모듈(110)이 태양으로부터 어느 방향으로 어느 정도 기울어져 있는지 분석하고, 태양전지 모듈(110)이 태양을 정면으로 향하기 위한 태양전지 모듈(110)의 회전 각도 및 틸팅 각도를 산출한다(S60).On the other hand, the intensity (LS1) (LS2) (LS3) (LS4) of the quantity of light output by each side sensor (163, 164, 165, 166) is not the same, and the intensity of the quantity of light output by the front sensor (162). If the LC is equal to or greater than the reference light intensity LR, the
태양전지 모듈(110)의 회전 각도 및 틸팅 각도가 산출되고 나면, 제어장치(170)는 회전장치(150) 및 각도조절장치(130)를 제어하여 태양전지 모듈(110)을 산출된 회전 각도만큼 회전시킴과 동시에 산출된 틸팅 각도만큼 틸팅시킨다(S70). 이때, 태양전지 모듈(110)에는 태양광이 수직으로 입사되어 태양전지 모듈(110)에서의 발전 효율이 향상된다. 태양은 시간에 따라 그 위치가 변하므로, 제어장치(170)는 태양이 떠있는 동안 지속적으로 태양위치 추적 센서(160)로부터 검출 신호를 제공받아 태양의 위치를 파악하고 태양전지 모듈(110)이 태양을 정면으로 향하도록 태양전지 모듈(110)의 위치를 조정한다.After the rotation angle and the tilting angle of the
이와 같이, 본 발명에 의한 태양광 발전장치(100)는 간단한 구조의 태양위치 추적 센서(160)를 이용하여 태양의 위치를 효율적으로 추적할 수 있고, 태양의 위치에 맞춰 태양전지 모듈(110)을 움직임으로써 태양전지 모듈(110)의 발전 효율을 높이고 발전량을 최대화할 수 있다.As described above, the
한편, 도 8은 본 발명에 의한 태양광 발전장치를 구비하는 태양광 발전 시설을 개략적으로 나타낸 것이다. 도 8에 도시된 태양광 발전 시설은 앞서 설명한 것와 같은 본 발명에 의한 태양광 발전장치(100)와 태양위치 추적 센서(160)를 갖지 않는 다른 복수의 태양광 발전장치(200) 및 중앙 관제장치(300)를 포함한다. 본 발명에 의한 태양광 발전장치(100)는 태양위치 추적 센서(160)의 검출 신호로부터 각도조절장치(130)와 회전장치(150)에 대한 제어 신호를 생성하여 태양전지 모듈(110)을 움직이고, 그 제어 신호를 통신 선로(400)를 통해 중앙 관제장치(300)로 전송한다. 중앙 관제장치(300)는 제어 신호를 각 태양광 발전장치(100)에 전송하며, 각 태양광 발전장치(200)는 각각의 태양전지 모듈(110)이 태양광 발전장치(100)의 태양전지 모듈(110)과 동일한 방향과 동일한 각도를 이루도록 각각의 각도조절장치(130)와 회전장치(150)를 제어한다.On the other hand, Figure 8 schematically shows a photovoltaic power plant equipped with a photovoltaic device according to the present invention. The photovoltaic power generation facility shown in FIG. 8 includes a plurality of other
도면에는 복수의 태양광 발전장치(100)(200)가 중앙 관제장치(300)와 통신 선로(400)를 통해 유선으로 연결된 것으로 나타냈으나, 복수의 태양광 발전장치(100)(200)와 중앙 관제장치(300)는 무선 통신장치를 통해 신호를 주고 받을 수 있다. 그리고 태양위치 추적 센서(160)를 갖는 태양광 발전장치(100)와 태양위치 추적 센서(160)가 없는 다른 태양광 발전장치(100)는 중앙 관제장치(300)를 통하지 않고 다양한 통신장치에 의해 직접 연결될 수도 있다.Although the drawings show that the plurality of
이렇게 복수의 태양광 발전장치(100)(200)를 통신장치를 통해 신호 전달이 가능하게 연결해 놓으면 모든 태양광 발전장치(100)(200)가 태양위치 추적 센서(160)를 구비하지 않아도, 하나 또는 복수의 태양위치 추적 센서(160)를 이용하여 모든 태양광 발전장치(100)(200) 각각의 태양전지 모듈(110)이 태양을 추종하도록 제어할 수 있다. 따라서 전체적인 구조를 단순화할 수 있고, 설비 비용을 줄일 수 있으며, 관리를 편리하게 할 수 있다.Thus, if the plurality of
앞에서 설명되고 도면에 도시된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 및 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 개량 및 변경은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
The embodiments of the present invention described above and shown in the drawings should not be construed as limiting the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art can improve and modify the technical idea of the present invention in various forms. Accordingly, these modifications and variations are intended to fall within the scope of the present invention as long as it is obvious to those skilled in the art.
100, 200 : 태양광 발전장치 110 : 태양전지 모듈
111 : 태양전지 패널 115 : 지지 패널
119 : 센서 지지대 120 : 회전 프레임
130 : 각도조절장치 140 : 고정 프레임
150 : 회전장치 160 : 태양위치 추적 센서
161 : 센서 바디 162 : 정면 센서
163, 164, 165, 166 : 측면 센서 168 : 받침대
169 : 투명 커버 170 : 제어장치
300 : 중앙 관제장치 400 : 통신 선로100, 200: photovoltaic device 110: solar cell module
111
119: sensor support 120: rotation frame
130: angle adjusting device 140: fixed frame
150: rotating device 160: solar position tracking sensor
161: sensor body 162: front sensor
163, 164, 165, 166: side sensor 168: pedestal
169: transparent cover 170: control device
300: central control unit 400: communication line
Claims (11)
상기 태양전지 패널이 틸팅 가능하게 결합되는 회전 프레임;
상기 회전 프레임이 회전 가능하게 결합되는 고정 프레임;
상기 회전 프레임을 회전시키는 회전장치;
상기 태양전지 패널을 틸팅시키는 각도조절장치;
상기 태양전지 패널과 함께 움직일 수 있도록 상기 태양전지 패널에 결합되는 육면체 형상의 센서 바디와, 상기 태양전지 패널과 평행하게 배치되도록 상기 센서 바디의 상면에 결합되어 태양광을 검출하는 정면 센서와, 상기 정면 센서의 가장자리 쪽에 상기 정면 센서와 일정한 각도를 이루도록 상기 센서 바디의 네 측면에 결합되어 태양광을 검출하는 네 개의 측면 센서와, 상기 센서 바디와 상기 정면 센서 및 상기 네 개의 측면 센서를 덮는 투명 커버를 구비하며, 상기 네 개의 측면 센서는 각각의 면적 및 상기 정면 센서와 이루는 각각의 각도가 동일한 태양위치 추적 센서;
상기 태양위치 추적 센서로부터 감지 신호를 제공받고 상기 네 개의 측면 센서에서 검출되는 태양광의 광량이 동일해지도록 상기 회전장치 및 상기 각도조절장치를 제어하여 상기 태양전지 패널의 위치를 조절하는 제어장치; 및
상기 회전장치 및 상기 각도조절장치를 제어하기 위한 상기 제어장치의 제어 신호를 외부로 전송하기 위한 통신장치;를 포함하고,
상기 제어장치는 상기 정면 센서 및 상기 네 개의 측면 센서로부터 태양광 검출 신호를 수신하고, 상기 정면 센서에서 발생한 검출 신호의 세기와 기준 광량 세기를 비교하여 상기 정면 센서에서 발생한 검출 신호의 세기가 상기 기준 광량 세기 이상일 경우 상기 네 개의 측면 센서에서 발생한 각각의 검출 신호의 세기가 동일한지 판단하며, 상기 네 개의 측면 센서에서 발생한 각각의 검출 신호의 세기가 동일하지 않으면 상기 네 개의 측면 센서에서 발생한 각각의 검출 신호의 세기가 동일해지도록 하기 위한 상기 태양전지 패널의 회전 각도 및 틸팅 각도를 산출한 후, 산출된 상기 태양전지 패널의 회전 각도 및 틸팅 각도에 기초한 상기 제어 신호를 발생하여 상기 회전장치 및 상기 각도조절장치를 제어함과 동시에, 상기 제어 신호를 상기 통신장치를 통해 외부로 전송하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치.
Solar panel;
A rotating frame to which the solar cell panel is tiltably coupled;
A fixed frame to which the rotating frame is rotatably coupled;
A rotating device for rotating the rotating frame;
An angle adjusting device for tilting the solar cell panel;
A hexahedral sensor body coupled to the solar cell panel to move together with the solar cell panel, a front sensor coupled to an upper surface of the sensor body so as to be parallel to the solar cell panel, and detecting sunlight; Four side sensors coupled to the four sides of the sensor body to form a constant angle with the front sensor on the edge of the front sensor to detect sunlight, and a transparent cover covering the sensor body, the front sensor and the four side sensors The four side sensors may include: a sun tracking sensor having an area equal to each of the area and the front sensor;
A control device which receives a detection signal from the solar position tracking sensor and controls the rotating device and the angle adjuster so that the amount of sunlight detected by the four side sensors is equal to the position of the solar cell panel; And
And a communication device for transmitting a control signal of the control device for controlling the rotating device and the angle adjusting device to the outside.
The control device receives a solar detection signal from the front sensor and the four side sensors, and compares the intensity of the detection signal generated from the front sensor with the reference light intensity, so that the intensity of the detection signal generated from the front sensor is equal to the reference. If the light intensity is greater than or equal to the intensity of each detection signal generated from the four side sensors, and if the intensity of each detection signal generated from the four side sensors are not the same each detection generated from the four side sensors After calculating the rotation angle and tilting angle of the solar cell panel so that the signal intensity is the same, the control unit is generated based on the calculated rotation angle and tilting angle of the solar cell panel, thereby generating the rotation apparatus and the angle. While controlling the control device, the control signal is transmitted to the communication device. Photovoltaic device characterized in that transmitted to the outside through.
상기 정면 센서 및 상기 네 개의 측면 센서는 태양전지 패널로 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치.
The method of claim 4, wherein
The front sensor and the four side sensors are solar cells, characterized in that consisting of a solar panel.
상기 태양전지 패널과 평행하도록 상기 태양전지 패널의 가장자리에 결합되어 상기 태양위치 추적 센서를 지지하는 센서 지지대를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치.
The method of claim 4, wherein
And a sensor support coupled to an edge of the solar cell panel so as to be parallel to the solar cell panel and supporting the solar position tracking sensor.
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