KR101871858B1 - 건물일체형 태양광 발전의 직류 전원 공급 시스템 및 이의 제어 방법 - Google Patents

건물일체형 태양광 발전의 직류 전원 공급 시스템 및 이의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건물일체형 태양광 발전(BIPV)의 전원 공급 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 의하면, 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하여 직류 전원을 생산하는 태양전지 모듈; 상기 태양전지 모듈에서 생산된 전기 에너지가 저장되는 배터리; 및 상기 태양전지 모듈의 전압과 상기 배터리의 전압을 비교하여 직류 전원 공급을 제어하는 제어부를 포함하는 건물일체형 태양광 발전(BIPV)의 전원 공급 시스템 및 이의 제어 방법이 제공된다.

Description

건물일체형 태양광 발전의 직류 전원 공급 시스템 및 이의 제어 방법 {SYSTEM FOR SUPPLYING DC POWER OF BIPV AND METHOD THEREOF}
본 발명은 건물의 전원 공급 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건물일체형 태양광 발전(BIPV : Building Integrated Photovoltaics)의 전원 공급 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
태양광 발전은 빛 에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지를 이용하여 전기를 생산하는 것으로서, 무공해, 무소음이고 무한의 에너지를 사용하기 때문에 최근 미래의 새로운 대체 에너지로 주목받고 있다.
태양광 발전의 한 응용 분야인 건물일체형 태양광 발전은 태양전지를 건축물의 외피 마감재로 사용하여 전기를 생산하는 것으로서, 도 1에는 종래의 일반적인 건물일체형 태양광 발전의 전원 공급 시스템의 구성이 개략적으로 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 종래의 일반적인 건물일체형 태양광 발전의 전원 공급 시스템은 태양광을 이용하여 직류의 전기에너지를 생산하는 태양전지 모듈(11)과, 태양전지 모듈(11)에서 생산된 직류의 전기에너지가 저장되는 배터리(12)와, 태양전지 모듈(11) 또는 배터리(12)로부터 출력되는 직류를 교류로 변환하여 부하(14)로 출력하는 인버터(13)를 포함한다. 이와 같이 인버터(13)를 포함하는 종래의 시스템에서는 전력변환 과정에서 손실이 발생하므로 효율이 저감되고, DC 전용 기기의 사용시 콘센트 플러그 탈 부착 과정에서 스파크가 발생하는 등의 문제가 있으므로, 직류 전원 공급에 개선이 요구되고 있다.
대한민국 등록특허공보 등록번호 10-1200631 "건물일체형 태양광발전 시스템" (2012.11.12.) 대한민국 등록특허공보 등록번호 10-1740711 "건물일체형 태양광발전시스템의 전력변환장치" (2017.05.29.) 대한민국 등록특허공보 등록번호 10-1103167 "건물일체형 태양광 발전장치" (2012.01.04.) 대한민국 등록특허공보 등록번호 10-1502719 "건물일체형 태양광 발전 시스템" (2015.03.13.)
본 발명의 목적은 종래의 건물일체형 태양광 발전에서 생산된 전력을 인버터 손실없이 직류 전원을 건물 내부에 효율적으로 공급할 수 있는 건물일체형 태양광 발전의 직류 전원 공급 시스템 및 이의 제어 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면,
빛 에너지를 전기 에너지로 변환하여 직류 전원을 생산하는 태양전지 모듈; 상기 태양전지 모듈에서 생산된 전기 에너지가 저장되는 배터리; 및 상기 태양전지 모듈의 전압과 상기 배터리의 전압을 비교하여 직류 전원 공급을 제어하는 제어부를 포함하는 건물일체형 태양광 발전의 직류 전원 공급 시스템이 제공된다.
상기 제어부는 상기 태양전지 모듈의 전압이 상기 배터리의 전압 이상인 경우에 상기 태양전지 모듈의 직류 전원을 부하측으로 공급할 수 있다.
상기 제어부는 상기 태양전지 모듈의 전압이 상기 배터리의 전압보다 큰 경우에 상기 태양전지 모듈의 직류 전원에서 부하측으로 공급되고 남은 에너지는 상기 배터리로 공급하여 상기 배터리를 충전할 수 있다.
상기 제어부는 상기 태양전지 모듈의 전압이 상기 배터리의 전압과 동일한 경우에 상기 태양전지 모듈의 모든 직류 전원을 부하측으로 공급할 수 있다.
상기 제어부는 상기 태양전지 모듈의 전압이 상기 배터리의 전압보다 작은 경우에 상기 배터리의 전원만을 부하측으로 공급할 수 있다.
상기 제어부는 상기 배터리의 전압이 설정된 최소 전압 이하로 떨어지는 경우에 부하로의 전원공급을 차단하고, 상기 태양전지 모듈의 전원을 상기 배터리로 공급할 수 있다.
상기 건물일체형 태양광 발전의 직류 전원 공급 시스템은 부하가 연결되는 콘센트를 더 포함하며, 상기 콘센트는 부하의 연결 상태를 감지하는 연결 감지 센서를 구비하며, 상기 제어부는 상기 연결 감지 센서에 의해 부하가 분리된 것으로 판단되는 경우 상기 콘센트로의 전원 공급을 차단할 수 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 측면에 따르면,
빛 에너지를 전기 에너지로 변환하여 직류 전원을 생산하는 태양전지 모듈과, 상기 태양전지 모듈에서 생산된 전기 에너지가 저장되는 배터리와, 상기 태양전지 모듈의 전압과 상기 배터리의 전압을 비교하여 직류 전원 공급을 제어하는 제어부를 포함하는 건물일체형 태양광 발전의 직류 전원 공급 시스템의 제어 방법으로서, 상기 태양전지 모듈에서 생산되는 직류 전원의 전압이 측정되는 태양광 전압 측정 단계; 상기 배터리의 전압이 측정되는 배터리 전압 측정 단계; 상기 태양광 전압 측정 단계에서 측정된 상기 태양전지 모듈의 전압과 상기 배터리 전압 측정 단계에서 측정된 상기 배터리의 전압을 비교하는 전압 비교 단계; 및 상기 전압 비교 단계에서 상기 태양전지 모듈의 전압이 상기 배터리의 전압보다 큰 것으로 확인되는 경우에 상기 태양전지 모듈에서 생산되는 전기 에너지가 부하측으로 공급되는 제1 전원 공급 단계를 포함하는 건물일체형 태양광 발전의 전원 공급 시스템의 제어 방법이 제공된다.
상기 제어 방법은, 상기 전압 비교 단계에서 상기 태양전지 모듈의 전압과 상기 배터리의 전압이 동일한 것으로 확인되는 경우에 상기 태양 전지 모듈에서 생산되는 직류 전력은 모두 부하측으로 공급되는 제2 전원 공급 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제어 방법은, 상기 전압 비교 단계에서 상기 태양전지 모듈의 전압이 상기 배터리의 전압보다 작은 것으로 확인되는 경우에 상기 배터리의 직류 전원만이 부하측으로 공급되는 제3 전원 공급 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제어 방법은, 상기 배터리 전압 측정 단계에서 측정된 상기 배터리의 전압을 설정된 최소 전압값과 비교하는 배터리 전압 확인 단계를 더 포함하며, 상기 배터리 전압 확인 단계에서 상기 배터리의 전압이 설정된 최소 전압값보다 큰 것으로 확인된 경우에 상기 전압 비교 단계가 수행될 수 있다.
상기 제어 방법은, 상기 배터리 전압 측정 단계에서 상기 배터리의 전압이 설정된 최소 전압값 이하인 것으로 확인된 경우에 상기 태양전지 모듈에서 생산되는 직류 전원이 모두 상기 배터리로 공급되는 배터리 충전 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로는, 건물일체형 태양광 발전에서 태양광 전압과 배터리 전압을 비교하여 각 경우에 맞추어 효과적인 직류 전원의 공급이 이루어지므로 효율적인 직류 전원 공급이 이루어지게 된다. 더욱 상세하게는, 태양광 전압이 배터리 전압보다 큰 경우에는 태양광에서 발생한 에너지는 부하에 사용하고, 남은 에너지는 배터리에 저장하며, 태양광 전압과 배터리 전압이 동일한 경우에는 태양광 전력이 모두 부하로 공급되고, 배터리 전압이 태양광 전압보다 큰 경우에는 배터리의 전원이 부하로 공급되므로, 건물일체형 태양광 발전에서 향상된 직류 전원 공급 효율을 얻을 수 있다.
또한, 부하의 연결 상태를 감지하여 분리시 전원을 차단하므로 소비 전력을 줄일 수 있다.
도 1은 종래의 일반적인 건물일체형 태양광 발전의 전원 공급 시스템을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 건물일체형 태양광 발전의 직류 전원 공급 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 시스템의 제어 방법의 일 실시예를 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제어 방법을 도시한 순서도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.
도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 건물일체형 태양광 발전의 직류 전원 공급 시스템의 구성이 블록도로서 개략적으로 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 건물일체형 태양광 발전의 직류 전원 공급 시스템(100)은 태양광을 이용하여 전기에너지를 생산하는 태양전지 모듈(110)과, 태양전지 모듈(110)에서 생산된 전기 에너지가 저장되는 배터리(120)와, 태양전지 모듈(110) 또는 배터리(120)의 전기에너지의 부하 쪽 공급을 제어하는 제어부(130)와, 부하와 연결되는 부하 연결부(140)를 포함한다. 건물일체형 태양광 발전의 직류 전원 공급 시스템(100)은 태양전지 모듈(110)의 전압과 배터리(120)을 비교하여 직류 전원을 부하에 효율적으로 공급하게 된다.
태양전지 모듈(110)은 광전효과를 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양전지를 이용하여 직류 전원을 생산한다. 본 실시예에서 태양전지 모듈(110)은 건물일체형 태양광 발전에서 사용되는 통상적인 태양전지 모듈이 사용되는데, 예를 들면, 강화유리에 태양전지 셀이 부착된 구성의 것이 사용될 수 있다. 태양전지 모듈(110)에서 생산되는 직류 전원은 제어부(130)의 제어에 의해 부하 연결부(140)를 통해 부하로 공급되거나 배터리(120)로 공급된다.
배터리(120)는 태양전지 모듈(110)에서 생산된 전기 에너지가 저장된다. 배터리(120)는 건물일체형 태양광 발전에서 사용되는 ESS(Energy Storage System)에 구비되는 구성일 수 있다. 배터리(120)에 저장된 직류 전원은 제어부(130)의 제어에 의해 부하 연결부(140)를 통해 부하로 공급될 수 있다.
제어부(130)는 태양전지 모듈의 전압과 배터리의 전압 상태 및 부하의 연결 상태에 따라 직류 전원 공급을 제어한다. 제어부(130)는 스위칭 박스(131)와, 제어부(132)를 구비한다.
스위칭 박스(131)는 태양전지 모듈(110)의 전압과 배터리(120)의 전압을 비교하여, 태양전지 모듈(110)의 전압이 배터리(120)의 전압보다 큰 경우에는 태양전지 모듈(110)의 직류 전원을 제어기(132)를 통해 부하 연결부(142)에 연결된 부하로 공급하고, 남은 에너지는 배터리(120)로 공급하여 배터리(120)를 충전한다. 만일, 태양전지 모듈(110)의 전압과 배터리(120)의 전압이 동일한 경우에는 스위칭 박스(131)는 태양전지 모듈(110)의 에너지를 모두 제어기(132)를 통해 부하 연결부(142)에 연결된 부하로 공급한다. 또 다른 경우로서, 태양전지 모듈(110)의 전압이 배터리(120)의 전압보다 작은 경우에는 태양전지 모듈(110)의 발전량은 없는 것으로 판단하고 배터리(120)의 전원만을 제어기(132)를 통해 부하 연결부(142)에 연결된 부하로 공급한다. 만일, 배터리(120)의 전압이 지정된 최소값 이하로 떨어지는 경우에는 부하로의 에너지 공급은 차단하고, 태양전지 모듈(110)의 전원은 배터리(120)로만 공급되어 배터리(120)가 충전된다.
제어기(132)는 스위칭 박스(130)에서 출력되는 태양전지 모듈(110) 또는 배터리(120)의 직류 전원을 부하의 연결 상태에 따라 적절히 공급한다. 이를 위하여, 제어기(132)는 부하 연결부(140)로부터 부하의 연결 여부 및 연결된 부하의 전압과 전류 상태를 모니터링한다.
부하 연결부(140)는 부하가 연결되는 다양한 형태를 포함하는데, 본 실시예에서는 조명이 연결되는 스위치(141)와, 각종 직류 전용 기기가 연결되는 직류 콘센트(142)를 구비하는 것으로 설명한다. 부하 연결부(140)를 통해 태양전지 모듈(110) 또는 배터리(120)의 직류 전원이 다양한 직류 전용 부하로 공급된다. 스위치(141)에는 LED 조명등(도 2에서 '부하 1-1' 및 '부하 1-2')이 연결된다. 직류 콘센트(142)에는 노트북(도 2에서 '부하 2-1'), USB(도 2에서 '부하 2-2') 및 월패드(도 2에서 '부하 2-3') 등이 연결된다. 직류 콘센트(142)에는 부하 연결 감지 센서가 구비되어서, 부하가 분리되는 경우는 제어기(132)에 의해 전원 공급이 차단되어서 소비 전력이 줄어들게 된다.
도 3에는 도 2에 도시된 시스템의 제어 방법의 일 실시예를 설명하는 순서도가 도시되어 있다. 도 3의 설명을 통해 도 2에 도시된 건물일체형 태양광 발전의 직류 전원 공급 시스템의 작용이 함께 설명될 것이다.
도 3을 참조하면, 건물일체형 태양광 발전의 직류 전원 공급 시스템의 제어방법은 태양광 전압(V1) 측정 단계(S10)와, 배터리 전압(V2) 측정 단계(S20)와, 배터리 전압 확인 단계(S30)와, 제1 전압 비교 단계(S40)와, 제2 전압 비교 단계(S50)와, 제1 전원 공급 단계(S60)와, 제2 전원 공급 단계(S70)와, 제3 전원 공급 단계(S80)와, 배터리 충전 단계(S90)를 포함한다.
태양광 전압(V1) 측정 단계(S10)에서는 태양전지 모듈(도 2의 110)에서 생산되는 직류 전원의 전압(V1)이 측정된다. 이를 위하여 태양전지 모듈(도 2의 110) 자체 또는 태양전지 모듈(도 2의 110)의 직류 전원이 입력되는 스위칭 박스(도 2의 131)에는 전압 측정 센서가 구비될 수 있다.
배터리 전압(V2) 측정 단계(S20)에서는 배터리(도 2의 120)에 충전된 전압(V2)이 측정된다. 이를 위하여, 배터리(도 2의 120)가 구비되는 ESS에 배터리(도 2의 120)의 전압(V2)을 측정하는 전압 측정 센서가 구비될 수 있다.
배터리 전압 확인 단계(S30)에서는 배터리 전압(V2) 측정 단계(S20)를 통해 측정된 배터리(도 2의 120)의 전압(V2)을 설정된 최소 전압(V2 min)과 비교된다. 배터리 전압 확인 단계(S30)에서 배터리 전압(V2)이 최소 전압(V2 min)보다 큰 경우에는 제1 전압 비교 단계(S40)가 수행되고, 배터리 전압(V2)이 최소 전압(V2 min) 이하인 경우에는 배터리 충전 단계(S90)가 수행된다.
제1 전압 비교 단계(S40)에서는 태양전지 모듈(도 2의 110)에서 생산되는 직류 전원의 전압(V1)과 배터리(도 2의 120)의 전압(V2)이 비교된다. 제1 전압 비교 단계(40)를 통해 태양전지 모듈(도 2의 110)에서 생산되는 직류 전원의 전압(V1)이 배터리(도 2의 120)의 전압(V2)보다 큰 것으로 확인되는 경우에는 제1 전원 공급 단계(S60)가 수행되고, 태양전지 모듈(도 2의 110)에서 생산되는 직류 전원의 전압(V1)이 배터리(도 2의 120)의 전압(V2) 이하인 것으로 확인되는 경우에는 제2 전압 비교 단계(S50)가 수행된다.
제1 전원 공급 단계(S60)는 제1 전압 비교 단계(40)를 통해 태양전지 모듈(도 2의 110)에서 생산되는 직류 전원의 전압(V1)이 배터리(도 2의 120)의 전압(V2)보다 큰 것으로 확인되는 경우에 수행된다. 제1 전원 공급 단계(S60)에서는 태양전지 모듈(도 2의 110)에서 생산되는 전기 에너지가 부하 연결부(도 2의 140)를 통해 부하로 공급되고, 남은 전기 에너지는 배터리(도 2의 120)에 저장된다.
제2 전압 비교 단계(S50)에서는 태양전지 모듈(도 2의 110)에서 생산되는 직류 전원의 전압(V1)과 배터리(도 2의 120)의 전압(V2)의 동일 여부가 확인된다. 제2 전압 비교 단계(S50)를 통해 태양전지 모듈(도 2의 110)에서 생산되는 직류 전원의 전압(V1)과 배터리(도 2의 120)의 전압(V2)이 동일한 것으로 확인되는 경우에는 제2 전원 공급 단계(S70)가 수행되고, 그렇지 않고 태양전지 모듈(도 2의 110)에서 생산되는 직류 전원의 전압(V1)이 배터리(도 2의 120)의 전압(V2)보다 작은 것으로 확인되는 경우에는 제3 전원 공급 단계(S80)이 수행된다.
제2 전원 공급 단계(S70)는 제2 전압 비교 단계(S50)를 통해 태양전지 모듈(도 2의 110)에서 생산되는 직류 전원의 전압(V1)과 배터리(도 2의 120)의 전압(V2)이 동일한 것으로 확인되는 경우에 수행된다. 제2 전원 공급 단계(S70)에서는 태양 전지 모듈(도 2의110)에서 생산되는 직류 전력은 모두 부하 연결부(도 2의 140)를 통해 부하로 공급된다.
제3 전원 공급 단계(S80)는 제2 전압 비교 단계(S50)를 통해 태양전지 모듈(도 2의 110)에서 생산되는 직류 전원의 전압(V1)이 배터리(도 2의 120)의 전압(V2)보다 작은 것으로 확인되는 경우에는 수행된다. 제3 전원 공급 단계(S80)에서는 태양전지 모듈(도 2의 110)에서의 발전량은 없는 것으로 간주하여, 배터리(도 2의 120)의 직류 전원만이 부하 연결부(도 2의 140)를 통해 부하로 공급된다.
본 실시예에서는 제1 전압 비교 단계(S40) 후에 제2 전압 비교 단계(S50)가 수행되는 것으로 설명하지만, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니며, 제2 전압 비교 단계(S50)가 수행된 후 제1 전압 비교 단계(S40)가 수행되도록 구성될 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다. 즉, 본 발명은 태양전지 모듈(도 2의 110)에서 생산되는 직류 전원의 전압(V1)과 배터리(도 2의 120)의 전압(V2)을 비교하여, V1이 V2보다 큰 경우, V1과 V2가 동일한 경우, V1이 V2보다 작은 경우, 3가지 경우로 나누어서 각 경우에 대해 제1 전원 공급 단계(S60), 제2 전원 공급 단계(S70) 및 제3 전원 공급 단계(S80)를 수행하는 것으로서, 제1 전압 비교 단계(S40)와 제2 전압 비교 단계(S50)는 개념적으로 하나의 전압 비교 단계로 통합하여 정의할 수 있다. 이러한 전압 비교 단계는 제어부(도 130)에서 수행될 수 있다.
배터리 충전 단계(S90)는 배터리 전압 확인 단계(S30)에서 배터리 전압(V2)이 설정된 최소 전압(V2 min) 이하인 것으로 확인된 경우에 수행된다. 배터리 충전 단계(S90)에서는 부하로의 전원이 전혀 공급되지 않고, 태양전지 모듈(도 2의 110)에서 생산되는 직류 전원이 모두 배터리(도 2의 120)로 공급되어서 배터리(도 2의 120)가 충전된다.
상기 실시예에서는 태양광전압과 배터리전압을 비교하여, 태양광전압이 배터리전압보다 큰 경우에는 태양광전원을 부하에 공급하고 남은 에너지는 배터리에 저장되며, 태양양광전압이 배터리전압과 동일한 경우에는 태양광전원 모두가 부하에 공급되고, 태양광전압이 배터리전압보다 작은 경우에는 배터리전원만 부하에 공급되도록 부하로의 직류전원공급이 제어된다. 하지만, 이러한 제어방식만으로는 다음과 같은 문제를 야기할 수 있다. 태양광발전은 기상상태에 영향을 많이 받기 때문에, 태양광전압과 배터리전압이 비슷한 상태에서 불안정한 운전이 발생한 우려가 있다. 즉, 태양광전압이 배터리전압과 비슷한 상태에서 기상상태에 따라 태양광전압은 짧은 시간 동안 상승과 하강을 주기적으로 반복할 수 있고, 이는 운전방식의 잦은 변경으로 인한 불안정한 전원공급으로 이어질 수 있다. 이러한 문제를 개선하고자 본 발명에서는 도 4에 도시된 바와 같은 제어방법이 추가로 도입된다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제어방법은, 태양광 전압(V1) 측정 단계(S100)와, 배터리 전압(V2) 측정 단계(S200)와, 안정상태 확인 단계(S300)와, 안정 운전 모드 수행 단계(S400)와, 불안정 운전 모드 수행 단계(S500)를 포함한다. 태양광 전압(V1) 측정 단계(S100) 및 배터리 전압(V2) 측정단계(S200)는 도 3에 도시된 태양광 전압(V1) 측정단계(S10) 및 배터리 전압(V2) 측정 단계(S20)와 동일하다.
안정상태 확인 단계(S300)에서는 태양광 전압(V1) 측정 단계(S100)를 통해 측정된 태양광 전압(V1)과 배터리 전압(V2) 측정 단계(S200)를 통해 측정된 배터리 전압(V2)을 비교하여 안정상태와 불안정상태가 판단된다. 다음과 같은 두 가지 정의 중 어느 하나를 만족하는 경우에 불안정상태인 것으로 판단되고, 모두 만족하지 않는 경우에는 안정상태인 것으로 판단된다.
정의 1
N ≥ N1 (여기서, N: 일정시간 동안 V1과 V2 사이의 크기가 변한 횟수, N1 : 기준 횟수)
정의 1은 일정시간 동안 V1과 V2 사이의 크기 변화가 과도하게 발생하여 불안정한 상태로 판단되는 경우를 의미한다.
정의 2
dV1/dT ≤ S (여기서, S는 V1의 기준 변화율)인 상태(즉, 태양광 전압의 변화율이 기준값 이하로서 급격하게 하강하는 것으로 간주되는 경우)에서 다음 두 조건을 모두 만족하는 경우
- 조건 1 : N ≥ N1 (여기서, N: 일정시간 동안 V1과 V2 사이의 크기가 변한 횟수, N2 : 기준 횟수)
- 조건 2 : 일정시간 동안 Σ(dV1/dT)≤V_ref (여기서, V_ref는 기준 전압)
안정상태 확인 단계(S300)에서 안정상태로 확인되는 경우에는 안정 운전 모드 수행 단계(S400)가 실행되고, 불안정상태로 확인되는 경우에는 불안정 운전 모드 수행 단계(S500)가 실행된다. 안정 운전 모드 수행 단계(S400)에서는 도 3에 도시된 방식으로 직류전원이 부하로 공급되고, 불안정 운전 모드 수행 단계(S500)에서는 배터리전원만이 부하로 공급된다. 불안정 운전 모드 수행 중 안정상태인 것으로 판단되면, 안정 운전 모드로 복귀하게 된다.
또 다른 제어 방법으로서, 도 3의 제3 전원공급 단계(S80)를 일단 수행하면, V1이 V2보다 일정 크기만큼 더 커질 때까지 제3 전원공급 단계(S80)를 지속적으로 수행할 수도 있다. 이는 V1이 V2보다 충분히 커져서 안정적인 운전이 가능할 때까지 기다리는 것이다.
이상 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예는 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 본 기술분야의 통상의 기술자는 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.
100 : 건물일체형 태양광 발전의 직류 전원 공급 시스템
110 : 태양전지 모듈 120 : 배터리
130 : 제어부 131 : 스위칭 박스
132 : 제어기 140 : 부하 연결부
141 : 스위치 142 : 콘센트

Claims (8)

  1. 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하여 직류 전원을 생산하는 태양전지 모듈과, 상기 태양전지 모듈에서 생산된 전기 에너지가 저장되는 배터리와, 상기 태양전지 모듈의 전압과 상기 배터리의 전압을 비교하여 직류 전원 공급을 제어하는 제어부를 포함하는 건물일체형 태양광 발전의 직류 전원 공급 시스템의 제어 방법으로서,
    상기 태양전지 모듈에서 생산되는 직류 전원의 전압이 측정되는 태양광 전압 측정 단계;
    상기 배터리의 전압이 측정되는 배터리 전압 측정 단계;
    상기 태양광 전압 측정 단계에서 측정된 상기 태양전지 모듈의 전압과 상기 배터리 전압 측정 단계에서 측정된 상기 배터리의 전압을 비교하는 전압 비교 단계;
    상기 전압 비교 단계에서 상기 태양전지 모듈의 전압이 상기 배터리의 전압보다 큰 것으로 확인되는 경우에 상기 태양전지 모듈에서 생산되는 전기 에너지가 부하측으로 공급되는 제1 전원 공급 단계;
    상기 배터리 전압 측정 단계에서 측정된 상기 배터리의 전압을 설정된 최소 전압값과 비교하는 배터리 전압 확인 단계; 및
    상기 배터리 전압 확인 단계에서 상기 배터리의 전압이 설정된 최소 전압값 이하인 것으로 확인된 경우에 상기 태양전지 모듈에서 생산되는 직류 전원이 모두 상기 배터리로 공급되는 배터리 충전 단계를 포함하며,
    상기 배터리 전압 확인 단계에서 상기 배터리의 전압이 설정된 최소 전압값보다 큰 것으로 확인된 경우에 상기 전압 비교 단계가 수행되는 건물일체형 태양광 발전의 전원 공급 시스템의 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전압 비교 단계에서 상기 태양전지 모듈의 전압과 상기 배터리의 전압이 동일한 것으로 확인되는 경우에 상기 태양 전지 모듈에서 생산되는 직류 전력은 모두 부하측으로 공급되는 제2 전원 공급 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건물일체형 태양광 발전의 전원 공급 시스템의 제어 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 전압 비교 단계에서 상기 태양전지 모듈의 전압이 상기 배터리의 전압보다 작은 것으로 확인되는 경우에 상기 배터리의 직류 전원만이 부하측으로 공급되는 제3 전원 공급 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건물일체형 태양광 발전의 전원 공급 시스템의 제어 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 빛 에너지를 전기에너지로 변환하여 직류 전원을 생산하는 태양전지 모듈과, 상기 태양전지 모듈에서 생산된 전기 에너지가 저장되는 배터리와, 상기 태양전지 모듈의 전압(V1)과 상기 배터리의 전압(V2)을 비교하여 직류 전원 공급을 제어하는 제어부를 포함하는 건물일체형 태양광 발전의 직류 전원 공급 시스템의 제어방법으로서,
    상기 태양전지 모듈에서 생산되는 직류 전원의 태양광 전압(V1)이 측정되는 태양광 전압 측정 단계;
    상기 배터리의 전압(V2)이 측정되는 배터리 전압 측정 단계;
    상기 태양광 전압(V1)과 상기 배터리 전압(V2)을 비교하여 안정상태를 판단하는 안정상태 확인 단계;
    상기 안정상태 확인 단계에서 안정 상태인 것으로 확인되는 경우 실행되는 안정 운전 모드 수행 단계; 및
    상기 안정상태 확인 단계에서 불안정 상태인 것으로 확인되는 경우 실행되는 불안정 운전 모드 수행 단계를 포함하며,
    상기 안정 운전 모드 수행 단계에서는, 상기 태양광 전압(V1)이 상기 배터리 전압(V2)보다 크거나 같은 경우에 상기 태양전지 모듈에서 생산된 전기 에너지만이 부하측으로 공급되고, 상기 태양광 전압(V1)이 상기 배터리 전압보다 작은 경우에 상기 배터리의 직류 전원만이 부하측으로 공급되며,
    상기 불안정 운전 모드에서는, 상기 배터리의 직류 전원만이 부하 측으로 공급되는 건물일체형 태양광 발전의 전원 공급 시스템의 제어 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 안정상태 확인 단계에서 다음의 불안정 상태 정의 1을 만족하는 경우 불안정 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 건물일체형 태양광 발전의 전원 공급 시스템의 제어 방법.
    정의 1
    N ≥ N1 (여기서, N: 일정시간 동안 V1과 V2 사이의 크기가 변한 횟수, N1 : 기준 횟수)
  8. 삭제
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