KR102137304B1 - Solar photovoltaic generation system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 증폭과 변압의 자동제어가 구비된 태양광 발전 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양광 모듈에서 광 에너지를 이용하여 생성되는 변환 전압을 배터리에 충전되어 있는 잔량 상황에 따라 일정 비율로 분배하여 배터리와 부하로 각각 공급하도록 제어하되, 변환 전압이 미리 설정되어 있는 최소 전압인 기준 전압보다 작을 경우에는 배터리의 전원을 이용하여 활성화되는 증폭부에 의해 변환 전압의 크기를 기준 전압 이상으로 증폭시킨 후 증폭된 변환 전압을 배터리와 부하로 각각 공급하도록 제어함으로써, 태양광 모듈로 입사되는 일조량의 증감에 따른 변환 전압의 크기 변화가 배터리에의 충전이나 부하에서의 전력 사용에 미치게 되는 영향을 최소화 하여 24시간 내내 발전이 가능하게 함과 아울러, 변환 전압과 변환 전압과 기준 전압의 차이에 따라 변환 전압의 증폭 정도를 자동적으로 증감할 수 있게 하여 발전 효율을 크게 향상시킬 수 있게 한 증폭과 변압의 자동제어가 구비된 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a photovoltaic power generation system equipped with automatic control of amplification and transformation, and more specifically, the conversion voltage generated by using photovoltaic energy in a photovoltaic module at a constant rate according to the remaining amount of charge in the battery. It is controlled to distribute and supply to the battery and the load respectively, but when the converted voltage is smaller than the preset minimum voltage, the amplitude of the converted voltage is amplified above the reference voltage by an amplifying unit activated using the power of the battery. By controlling the amplified converted voltage to be supplied to the battery and the load respectively, the effect of changing the size of the converted voltage according to the increase or decrease in the amount of sunlight incident on the solar module is minimized to the effect of charging the battery or using power at the load. In addition, it is possible to generate electricity 24 hours a day, and it is possible to automatically increase or decrease the degree of amplification of the converted voltage according to the difference between the converted voltage and the converted voltage and the reference voltage. It relates to a solar power generation system equipped with automatic control.

Figure R1020180027615
Figure R1020180027615

Description

증폭과 변압의 자동제어가 구비된 태양광 발전 시스템{SOLAR PHOTOVOLTAIC GENERATION SYSTEM}Solar power generation system equipped with automatic control of amplification and transformation {SOLAR PHOTOVOLTAIC GENERATION SYSTEM}

본 발명은 증폭과 변압의 자동제어가 구비된 태양광 발전 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양광 모듈에서 광 에너지를 이용하여 생성되는 변환 전압을 배터리에 충전되어 있는 잔량 상황에 따라 일정 비율로 분배하여 배터리와 부하로 각각 공급하도록 제어하되, 변환 전압이 미리 설정되어 있는 최소 전압인 기준 전압보다 작을 경우에는 배터리의 전원을 이용하여 전압을 증폭시키는 증폭부에 의해 변환 전압의 크기를 기준 전압 이상으로 증폭시킨 후 증폭된 변환 전압을 배터리와 부하로 각각 공급하도록 제어함으로써, 태양광 모듈로 입사되는 일조량의 증감에 따른 변환 전압의 크기 변화가 배터리에의 충전이나 부하에서의 전력 사용에 미치게 되는 영향을 최소화 하여 24시간 내내 발전이 가능하게 함과 아울러, 변환 전압과 기준 전압의 차이에 따라 변환 전압의 증폭 정도를 자동적으로 증감할 수 있게 하여 발전 효율을 크게 향상시킬 수 있게 한 증폭과 변압의 자동제어가 구비된 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a photovoltaic power generation system equipped with automatic control of amplification and transformation, and more specifically, the conversion voltage generated by using photovoltaic energy in a photovoltaic module at a constant rate according to the remaining amount of charge in the battery. It is controlled to distribute and supply to the battery and the load respectively, but when the conversion voltage is smaller than the preset minimum voltage, the voltage of the converted voltage is greater than the reference voltage by an amplifying unit that amplifies the voltage using the power of the battery. By amplifying the voltage and controlling the amplified converted voltage to be supplied to the battery and the load, the change in the magnitude of the converted voltage according to the increase or decrease in the amount of sunlight incident on the solar module affects charging the battery or using power at the load. By minimizing, it is possible to generate electricity 24 hours a day, and it is possible to automatically increase or decrease the degree of amplification of the converted voltage according to the difference between the converted voltage and the reference voltage. It relates to a photovoltaic power generation system with a control.

지금까지 전기 생산을 위해 주로 화석연료를 사용하면서 화석연료의 연소시 발생되는 탄산가스로 인해 온실가스 증가와 오존층 파괴가 초래되는 등 지구 온난화 현상과 환경오염의 문제가 날로 심각해지고 있다.Until now, while mainly using fossil fuels for electricity production, problems of global warming and environmental pollution have become increasingly serious, such as greenhouse gas increases and ozone layer destruction due to carbon dioxide gas generated during combustion of fossil fuels.

그에 따라, 최근에는 온실가스 규제협약을 체결하면서 화석연료를 대신할 수 있는 대체에너지로서, 태양력, 풍력, 조력 등 오염물질을 생성하지 않는 자연환경을 이용하는 신재생 에너지 개발에 대한 많은 연구와 노력이 이루어지고 있다.Accordingly, in recent years, a lot of research and efforts have been made to develop new and renewable energy using a natural environment that does not generate pollutants, such as solar power, wind power, tidal power, etc. Is being made.

그러나 이처럼 자연환경을 이용하는 신재생 에너지로 충분한 발전이 가능하기 위해서는 일정 수준 이상의 많은 일조량이 지속적으로 유지되거나, 일정 풍속 이상의 바람이 지속적으로 불어야 하는 등, 발전 시스템이 설치되는 장소의 지리적 환경에 크게 의지하게 됨은 물론, 하루의 발전량이 그날의 날씨에 전적으로 의존하게 되는 한계를 갖고 있었다.However, in order to be able to generate sufficient power with renewable energy using the natural environment, it is highly dependent on the geographic environment of the place where the power generation system is installed, such as a certain amount of sunshine over a certain level being continuously maintained or a wind over a certain wind speed being constantly blowing. Of course, there was a limit that the amount of power generated per day depends entirely on the weather of the day.

현재 신재생 에너지 분야에서 가장 큰 비중을 차지하는 발전수단으로는 태양광 발전을 들 수 있는데, 이러한 태양광 발전의 경우 전기를 필요로 하는 어느 장소라도 태양광이 미치는 곳이라면 발전이 가능하며, 추가적인 연료의 공급 없이 20년 이상 사용가능할 뿐만 아니라, 발전 시스템의 운전, 유지관리 및 보수비용을 다른 발전 시스템보다 크게 절감할 수 있어 이미 여러 장소에 설치되어 가동되기도 하고 있다.Currently, solar power generation is a power generation means that accounts for the largest share in the renewable energy field. In the case of solar power generation, power can be generated wherever sunlight is required in any place that requires electricity. It can be used for more than 20 years without supply, and it is already installed and operated in various places because it can significantly reduce the operation, maintenance, and maintenance costs of the power generation system than other power generation systems.

이러한 태양광 발전의 경우 태양광 모듈을 형성하고 있는 각 셀에 입사되는 일사량의 증감에 따라 발전량이 증감하게 되므로, 태양광 발전에서 발전특성을 향상시키기 위한 대부분의 연구는 태양에너지의 집광 효율을 향상시키는데 치우쳐 있었다. 그에 따라, 특정 위치를 향하도록 고정되어 있는 고정식 태양광 모듈뿐만 아니라, 태양의 이동 경로를 따라 함께 이동할 수 있는 기구적인 구조를 추가한 추적식 태양광 모듈도 제안되는 등 해가 떠있는 동안 집광효율을 향상시키게 하려는 다양한 시도들이 여러 형태로 제안되고 있다.In the case of such photovoltaic power generation, the amount of power generation increases or decreases according to the increase or decrease in the amount of incidence incident on each cell forming the photovoltaic module, so most studies to improve the power generation characteristics in photovoltaic power generation improve the efficiency of condensing solar energy. I was biased. Accordingly, not only a fixed solar module fixed to face a specific location, but also a tracking solar module with a mechanical structure that can move together along the path of the sun is proposed. Various attempts have been made to improve the process.

그러나, 이처럼 집광 효율을 향상시키기 위해 시도되었던 종래의 태양광 발전의 경우, 비가오거나, 구름이 많이 끼어 있는 날씨의 경우처럼 집광량이 현저히 감소하게 될 경우 원하는 발전량을 달성할 수 없게 되는 근본적인 문제를 가질 수 밖에 없었다.However, in the case of conventional photovoltaic power generation, which has been attempted to improve the light collecting efficiency, it is possible to achieve a fundamental problem that the desired power generation cannot be achieved when the amount of light collection is significantly reduced, such as in the case of rainy or cloudy weather. I had no choice but to have it.

즉, 태양광 모듈에 도달하게 되는 일조량에 전적으로 의존하게 되는 태양광 발전에서, 일조량이 많은 날뿐만 아니라, 구름이 많이 끼어 태양광 모듈에 도달하게 되는 빛이 적은 흐린 날이나, 비가 오거나 눈이 내려서 태양광 모듈에 직접 도달하게 되는 빛이 매우 부족한 날과 같이, 날씨가 좋지 않아 충분한 일조량을 얻기 어려운 날에도 일정한 전력을 생성하여 배터리에 충전하거나 사용할 수 있게 한다는 것은 매우 어려운 일이었다.That is, in solar power generation, which is entirely dependent on the amount of sunshine that reaches the solar module, not only on a day with a large amount of sunshine, but also on a cloudy day with little light reaching the solar module due to a lot of clouds or rain or snow. It was very difficult to generate a constant amount of power to charge or use the battery even on days when it was difficult to obtain sufficient sunshine due to poor weather, such as a day when the light reaching the solar module was very short.

그에 따라, 본 출원인은 대한민국 등록특허 제10-1614951호에 개시된 바와 같이, 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양광 전지 모듈에서 발생되는 전력이 충전에 필요한 전력보다 약한 경우, 보조 발전에 의해 이를 보완할 수 있게 함으로서, 태양 광 전지 모듈에서 발생되는 작은 전력도 충전 및 출력으로 이용할 수 있게 하여 발전 효율을 향상시킬 수 있게 한 태양 광 발전 시스템을 제안한 바 있다.Accordingly, the applicant, as disclosed in Republic of Korea Patent No. 10-1614951, when the power generated by the solar cell module that converts solar energy into electrical energy is weaker than the power required for charging, it is supported by auxiliary power generation. As a supplement, a small photovoltaic power generation system has been proposed in which small power generated from a photovoltaic cell module can be used for charging and output to improve power generation efficiency.

그러나, 이러한 대한민국 등록특허 제10-1614951호의 경우, 미약한 채광에 의해 발생되는 작은 전력의 부족분을 별도의 외부 전원으로 구동되는 모터에 의해 추가적으로 생성하여 배터리 충전 조건을 만족시킨 후 배터리 충전에 이용할 수 있게 함으로써, 배터리 충전 조건을 만족시키지 못하고 그냥 버려지는 전력의 손실을 만회할 수 있게 하여 발전 효율을 향상시켰다는 장점은 있으나, 모터 구동을 위해 외부전원이 준비되어야 하는 불편함이 있어, 독립적인 태양광 발전 시스템으로는 부족한 점이 있었다.However, in the case of the Republic of Korea Patent Registration No. 10-1614951, a shortage of small power generated by weak mining is additionally generated by a motor driven by a separate external power source to satisfy a battery charging condition and can be used for battery charging. By doing so, it has the advantage of improving the power generation efficiency by making it possible to make up for the loss of electric power that is not satisfied with the battery charging condition, but there is the inconvenience that an external power source must be prepared for driving the motor, so that independent solar light There was a lack of power generation system.

대한민국 등록특허 제10-1614951호Republic of Korea Registered Patent No. 10-1614951

본 발명은, 태양광 모듈에서 광 에너지를 이용하여 생성되는 변환 전압을 배터리에 충전되어 있는 잔량 상황에 따라 일정 비율로 분배하여 배터리와 부하로 각각 공급하도록 제어하되, 변환 전압이 미리 설정되어 있는 최소 전압인 기준 전압보다 작을 경우에는 배터리의 전원을 이용하여 전압을 증폭시키는 증폭부에 의해 변환 전압의 크기를 기준 전압 이상으로 증폭시킨 후 증폭된 변환 전압을 배터리와 부하로 각각 공급하도록 제어함으로써, 태양광 모듈로 입사되는 일조량의 증감에 따른 변환 전압의 크기 변화가 배터리에의 충전이나 부하에서의 전력 사용에 미치게 되는 영향을 최소화 하여 24시간 내내 발전이 가능하게 함과 아울러, 변환 전압과 기준 전압의 차이에 따라 변환 전압의 증폭 정도를 자동적으로 증감할 수 있게 하여 발전 효율을 크게 향상시킬 수 있게 한 증폭과 변압의 자동제어가 구비된 태양광 발전 시스템을 제공하는 것을 과제로 한다.In the present invention, the conversion voltage generated by using the photovoltaic energy in the solar module is controlled to be supplied to the battery and the load by distributing at a constant rate according to the remaining amount of charge in the battery, but the conversion voltage is preset. When the voltage is smaller than the reference voltage, the voltage is amplified by an amplifying unit that amplifies the voltage using a power source of the battery to amplify the magnitude of the converted voltage above the reference voltage, and then control the amplified converted voltage to be supplied to the battery and the load, respectively By minimizing the effect of the change in the size of the converted voltage due to the increase or decrease in the amount of sunlight incident on the optical module, the effect on the charging of the battery or the use of power at the load is minimized, and power generation is possible 24 hours a day. An object of the present invention is to provide a photovoltaic power generation system equipped with automatic control of amplification and transformer so that the amplification degree of the converted voltage can be automatically increased or decreased according to the difference, thereby greatly improving power generation efficiency.

상기 과제를 해결하기 위한 증폭과 변압의 자동제어가 구비된 태양광 발전 시스템은,
입사되는 빛에 의해 전달되는 광 에너지를 수신한 후 전기 에너지로 변환하여 변환 전압을 출력하는 태양광 모듈; 상기 태양광 모듈에서 출력되는 변환 전압을 미리 설정된 기준 전압과 비교하여, 기준 전압을 충족시킬 경우 배터리의 충전 상태에 따라 배터리로 공급할 전압과 부하로 공급할 전압으로 분배하고, 기준 전압에 못 미칠 경우 배터리의 전원을 이용하여 전압을 증폭시키는 증폭부에 의해 변환 전압이 기준 전압을 충족시키도록 증폭시킨 후, 증폭된 변환 전압을 배터리로 공급할 전압과 부하로 공급할 전압으로 분배하는 증폭 및 분배 제어기; 상기 증폭 및 분배 제어기에서 분배된 일부 변환 전압을 공급받아 증폭한 후 배터리의 충전을 위한 크기의 충전 전압으로 컨버팅하여 배터리로 전송하는 충전 드라이버; 일단이 상기 충전 드라이버에 연결되어 충전되고, 타단이 상기 증폭 및 분배 제어기에 연결되어 방전되며, 충전과 방전이 동시에 이루어지는 배터리; 상기 증폭 및 분배 제어기에서 분배된 나머지 변환 전압을 공급받아 증폭한 후 부하에서의 사용을 위해 인버터로 전송하는 출력 드라이버; 및 상기 출력 드라이버의 출력단에 연결되어 증폭된 상기 출력 드라이버의 출력을 부하에서 사용할 수 있는 전압과 주파수를 갖는 출력 전압으로 변환하여 부하로 전달하는 인버터;를 포함하며,
상기 증폭 및 분배 제어기는,A photovoltaic power generation system equipped with automatic control of amplification and transformer for solving the above problems,
A solar module that receives the light energy transmitted by the incident light and converts it into electrical energy to output a converted voltage; The converted voltage output from the solar module is compared with a preset reference voltage, and when the reference voltage is satisfied, it is divided into a voltage to be supplied to the battery and a voltage to be supplied to a load according to the state of charge of the battery, and if it is less than the reference voltage An amplification and distribution controller that amplifies the converted voltage to meet a reference voltage by an amplifying unit that amplifies the voltage using a power source of the voltage, and then distributes the amplified converted voltage to a voltage to be supplied to a battery and a voltage to be supplied to a load; A charging driver that receives and amplifies some converted voltages distributed by the amplification and distribution controller, converts them to a charging voltage having a size for charging the battery, and transmits the battery to a battery; A battery having one end connected to the charging driver to be charged, the other end connected to the amplification and distribution controller to be discharged, and charging and discharging simultaneously; An output driver that receives and amplifies the remaining converted voltage distributed by the amplification and distribution controller and then transmits it to an inverter for use in a load; And an inverter that is connected to an output terminal of the output driver and converts the amplified output driver's output into an output voltage having a voltage and a frequency that can be used by the load, and transfers it to the load.
The amplification and distribution controller,

상기 태양광 모듈에서 생성된 변환 전압을 미리 설정된 기준 전압과 비교하여 증폭부에서의 전압 증폭 여부를 판단하는 변환 전압 판단부; 기준 전압 이상으로 판단된 변환 전압을, 배터리에 충전되어 있는 전원의 잔량 상황에 따라 배터리 충전에 사용할 전원과 부하로 공급하여 사용할 전원으로 분배하여, 상기 충전 드라이버와 출력 드라이버로 각각 전송하는 분배 제어부; 기준 전압에 못 미치는 것으로 판단된 경우 변환 전압을 증폭할 수 있도록 상기 배터리에 충전되어 있는 전원을 이용하여 적어도 하나 이상의 증폭부에서 전압을 증폭시키도록 제어하는 증폭 제어부; 및 상기 증폭 제어부에서의 제어에 의해 상기 배터리로부터 공급되는 전원을 이용하여 입력단으로 인가되는 변환 전압을 일정 이득으로 증폭시켜 출력하는 적어도 하나 이상의 증폭부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A conversion voltage determination unit that compares the conversion voltage generated by the solar module with a preset reference voltage to determine whether to amplify the voltage in the amplification unit; A distribution control unit that distributes the converted voltage determined to be higher than a reference voltage to power to be used for charging the battery and power to be used for charging the battery according to the remaining amount of power charged in the battery, and transmits it to the charging driver and the output driver, respectively; An amplification control unit controlling to amplify the voltage in at least one amplification unit by using a power source charged in the battery so as to amplify the converted voltage when it is determined that it is less than the reference voltage; And at least one amplifying unit for amplifying and outputting the converted voltage applied to the input terminal with a constant gain by using the power supplied from the battery under control of the amplifying control unit.

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이때, 상기 분배 제어부는, 배터리에 충전되어 있는 잔여 충전량이 일정 수준 이상일 경우에는 출력 드라이버로 공급되는 전압이 충전 드라이버로 공급되는 전압보다 크게 배분하고, 상기 배터리에 충전되어 있는 잔여 충전량이 일정 수준 이하일 경우에는 충전 드라이버로 공급되는 전압이 출력 드라이버로 공급되는 전압보다 크게 배분하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.In this case, when the residual charge amount charged in the battery is above a certain level, the distribution control unit distributes the voltage supplied to the output driver larger than the voltage supplied to the charge driver, and the remaining charge amount charged in the battery is below a certain level. In this case, the voltage supplied to the charging driver is configured to distribute more than the voltage supplied to the output driver.

또한, 상기 분배 제어부는, 상기 배터리의 잔량이 90%를 넘는 것으로 측정될 경우에는 변환 전압의 절반 이상을 부하에서의 전원에 사용하고, 상기 배터리의 잔량이 90%에 못 미치는 것으로 측정될 경우에는 변환 전압의 절반 이상을 배터리 충전에 사용하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.In addition, when it is determined that the remaining battery power exceeds 90%, the distribution control unit uses more than half of the conversion voltage for power at a load, and when the remaining battery power is measured to be less than 90% It is characterized in that more than half of the converted voltage is controlled to be used for charging the battery.

또한, 상기 증폭 제어부는, 상기 배터리로부터 당겨온 전원에 의한 증폭부에서의 전압 증폭 여부를 제어함과 아울러, 상기 태양광 모듈에서 전송된 변환 전압의 크기에 따라 구동시켜야 할 증폭부의 개수를 증감시키도록 제어하는 것을 특징으로 한다.In addition, the amplification control unit controls whether the voltage is amplified in the amplification unit by the power drawn from the battery, and increases or decreases the number of amplification units to be driven according to the magnitude of the converted voltage transmitted from the solar module. It characterized in that the control.

또한, 상기 증폭 제어부는, 변환 전압의 크기가 특정 값 이하로 떨어지게 되면 하나의 증폭부에서 전압 증폭이 이루어지게 하고, 그 다음 단계로 더 떨어지게 되면 복수의 증폭부에서 전압 증폭이 이루어지게 하여, 변환 전압의 크기 변화에 따라 적어도 하나 이상의 증폭부가 순차적으로 증가될 수 있게 하는 것을 특징으로 한다.In addition, when the magnitude of the converted voltage falls below a specific value, the amplification control unit causes voltage amplification to be performed in one amplification unit, and when further reduced to the next step, voltage amplification is performed in a plurality of amplification units to convert. It is characterized in that at least one amplification unit can be sequentially increased according to a change in voltage.

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본 발명은 태양광 모듈에서 광 에너지를 이용하여 생성되는 변환 전압이 미리 설정되어 있는 최소 전압인 기준 전압보다 작을 경우에는 배터리의 전원을 이용하여 전압을 증폭시키는 증폭부에 의해 변환 전압의 크기를 기준 전압 이상으로 증폭시킨 후 증폭된 변환 전압을 배터리와 부하로 각각 공급함으로써, 태양광 모듈로 입사되는 일조량의 증감에 따른 변환 전압의 크기 변화가 배터리에의 충전이나 부하에서의 전력 사용에 미치게 되는 영향을 최소화할 수 있는 효과가 있다.The present invention is based on the magnitude of the converted voltage by an amplifying unit that amplifies the voltage using the power of the battery when the converted voltage generated by using the photo energy in the solar module is smaller than the preset minimum voltage reference voltage. After amplifying above the voltage, by supplying the amplified converted voltage to the battery and the load, the change in the magnitude of the converted voltage according to the increase or decrease in the amount of sunlight incident on the solar module affects charging the battery or using power at the load. There is an effect that can be minimized.

또한, 본 발명은, 태양이 떠 있는 낮 뿐만 아니라, 야간에도 주위 조명으로부터 획득하는 빛에 의해 생성되는 변환 전압을 이용하여 배터리 충전과 부하 전원으로 사용할 수 있어, 24시간 내내 태양광 발전이 가능하게 하여 1일 발전 효율과 연간 발전 효율을 현저히 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention can be used as a battery charging and load power supply using a conversion voltage generated by light obtained from ambient lighting at night as well as during the day when the sun is floating, enabling solar power generation 24 hours a day. Therefore, there is an effect that can significantly improve the daily power generation efficiency and the annual power generation efficiency.

또한, 본 발명은, 변환 전압과 기준 전압의 차이에 따라 변환 전압의 증폭 정도를 자동적으로 증감할 수 있게 함으로써, 변환 전압의 증폭을 위한 배터리 전원의 소모 정도를 최소한의 범위 내에서 적절히 조절할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, the degree of amplification of the converted voltage can be automatically increased or decreased according to the difference between the converted voltage and the reference voltage, so that the consumption of battery power for amplifying the converted voltage can be properly adjusted within a minimum range. It works.

도 1은 본 발명에 따른 증폭과 변압의 자동제어가 구비된 태양광 발전 시스템의 블록 구성도.1 is a block diagram of a solar power generation system equipped with automatic control of amplification and transformer according to the present invention.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, a specific embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명에 따른 증폭과 변압의 자동제어가 구비된 태양광 발전 시스템의 블록 구성도이다.1 is a block diagram of a solar power system equipped with automatic control of amplification and transformer according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 증폭과 변압의 자동제어가 구비된 태양광 발전 시스템은, 입사되는 빛에 의해 전달되는 광 에너지를 수신한 후 전기 에너지로 변환하여 변환 전압을 출력하는 태양광 모듈(100)과, 상기 태양광 모듈에서 출력되는 변환 전압을 미리 설정된 기준 전압과 비교하여 기준 전압을 충족시킬 경우 배터리의 충전 상태에 따라 배터리로 공급할 전압과 부하로 공급할 전압으로 분배하고 기준 전압에 못 미칠 경우 배터리의 전원을 이용하여 적어도 하나 이상의 증폭부에서 변환 전압이 기준 전압을 충족시키도록 증폭시킨 후 증폭된 변환 전압을 배터리로 공급할 전압과 부하로 공급할 전압으로 분배하는 증폭 및 분배 제어기(200)와, 상기 증폭 및 분배 제어기에서 분배된 일부 변환 전압을 공급받아 증폭한 후 배터리의 충전을 위한 크기의 충전 전압으로 컨버팅하여 배터리로 전송하는 충전 드라이버(300)와, 일단이 상기 충전 드라이버에 연결되어 충전되고 타단이 상기 증폭 및 분배 제어기에 연결되어 방전되며 충전과 방전이 동시에 이루어지는 배터리(400)와, 상기 증폭 및 분배 제어기에서 분배된 나머지 변환 전압을 공급받아 증폭한 후 부하에서의 사용을 위해 인버터로 전송하는 출력 드라이버(500)와, 상기 출력 드라이버의 출력단에 연결되어 증폭된 상기 출력 드라이버의 출력을 부하에서 사용할 수 있는 전압과 주파수를 갖는 출력 전압으로 변환하여 부하로 전달하는 인버터(600)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, a solar power system equipped with automatic control of amplification and transformer according to the present invention receives sunlight from light incident by light and converts it into electrical energy to output converted voltage. When the reference voltage is satisfied by comparing the converted voltage output from the module 100 and the photovoltaic module with a preset reference voltage, it is divided into a voltage to be supplied to the battery and a voltage to be supplied to the load according to the state of charge of the battery, and the voltage is supplied to the reference voltage. If not, the amplification and distribution controller 200 amplifies the converted voltage from at least one amplification unit to meet the reference voltage by using the power of the battery and then distributes the amplified converted voltage to the voltage to be supplied to the battery and the voltage to be supplied to the load. ), and a charging driver 300 that receives some amplified conversion voltage distributed by the amplification and distribution controller and amplifies it, converts it to a charging voltage of a size for charging the battery, and transmits it to the battery, and once connected to the charging driver Is charged, the other end is connected to the amplification and distribution controller, discharged, and is charged and discharged at the same time. An output driver 500 that is transmitted to an inverter, and an inverter 600 that converts the output of the amplified output driver connected to an output terminal of the output driver into an output voltage having a voltage and a frequency that can be used by the load and transfers it to the load It is configured to include.

상기 태양광 모듈(100)은, 광 에너지를 집광하여 전기 에너지로 변환한 후 변환 전압을 출력하는 다수의 솔라 셀이 구비된 태양광 패널로서, 각 솔라 셀에서 출력되는 변환 전압을 전달하기 위해 출력단이 상기 증폭 및 분배 제어기(200)에 연결되도록 구성된다.The solar module 100 is a solar panel equipped with a plurality of solar cells for condensing light energy, converting it into electrical energy, and outputting a converted voltage, and an output terminal for transmitting the converted voltage output from each solar cell. It is configured to be connected to the amplification and distribution controller 200.

이러한 상기 태양광 모듈(100)은 태양으로부터 전달되는 광 에너지의 집광 효율을 높이기 위해 광 에너지를 받아들이는 태양광 패널의 전면이 태양의 움직임에 따라 함께 움직일 수 있게 한 추적식으로 구성될 수 있음은 물론, 태양광 패널의 전면이 설치된 상태를 그대로 유지할 수 있게 한 고정식으로 구성될 수도 있다.The solar module 100 may be configured as a tracking type that allows the front surface of a photovoltaic panel that receives light energy to move together according to the movement of the sun to increase the light collection efficiency of light energy transmitted from the sun. Of course, the solar panel may be configured as a fixed type to maintain the state in which the front is installed.

즉, 종래에는 상기 태양광 모듈에서 집광된 후 변환되는 변환 전압이 배터리에 충전할 수 있는 최소 전압인 기준 전압의 크기를 충족하지 못할 경우 그대로 버려지게 되므로, 추적식 태양광 모듈을 사용할 경우 고정식 태양광 모듈보다 많은 발전량을 얻을 수 있었으나, 본 발명에서는 태양광 모듈(100)에 집광되는 광 에너지가 줄어들더라도 그로 인한 발전량을 버리지 않고 배터리(400)에 충전하거나 부하에서 사용할 수 있게 되므로, 고정식 태양광 모듈을 사용하더라도 추적식 태양광 모듈을 사용하는 것과 큰 차이가 없는 발전량을 얻을 수 있게 된다.That is, conventionally, when the converted voltage that is converted after being collected by the solar module does not meet the size of the reference voltage, which is the minimum voltage that can be charged to the battery, it is discarded as it is. Although it was possible to obtain more power generation than the optical module, in the present invention, even if the light energy condensed on the solar module 100 decreases, it is possible to charge the battery 400 or use it under a load without discarding the generated power. Even if a module is used, it is possible to obtain a power generation amount that is not much different from the use of a tracking solar module.

또한, 강한 광 에너지가 집광되는 낮에만 발전이 가능하였던 종래의 태양광 모듈과 달리, 전등이나 네온등과 같은 조명에서 발생되는 약한 빛도 배터리 충전과 부하 사용에 이용할 수 있게 된다. 그에 따라, 태양광 발전을 함에 있어 종래에는 하루 중 약 3.6시간 정도만 발전이 가능하였던 것에 비해, 본 발명에 의할 경우 자그마한 빛이라도 존재한다면 24시간 발전이 가능하게 되어 보다 많은 발전량을 얻을 수 있게 된다.In addition, unlike the conventional solar module, which was able to generate electricity only during the day when strong light energy was collected, weak light generated from lighting such as an electric lamp or a neon lamp can also be used for battery charging and load use. Accordingly, compared to conventionally only about 3.6 hours of power generation was possible during solar power generation, according to the present invention, even if a small amount of light exists, 24 hours of power generation is possible, so that more power generation can be obtained. .

또한, 상기 태양광 모듈에서 변환되는 변환 전압과 전류 및 전력량 등을 별도의 IOT 센서에 의해 실시간 측정하여 별도의 모니터링부로 전송하도록 구성됨으로써, 실내 또는 실외에서 퍼스널 컴퓨터나 스마트폰과 같은 클라이언트 시스템을 이용하여 태양광 모듈의 상태와 변환 전압의 증감 상태를 지속적으로 모니터링하도록 구성될 수도 있다.In addition, by converting the converted voltage, current and power amount converted from the solar module to a separate monitoring unit by measuring in real time by a separate IOT sensor, a client system such as a personal computer or smartphone is used indoors or outdoors. It can be configured to continuously monitor the state of the solar module and the increase or decrease of the conversion voltage.

상기 증폭 및 분배 제어기(200)는, 상기 태양광 모듈(100)에서 출력되는 변환 전압을 배터리에 충전되어 있는 잔량 상황에 따라 일정 비율로 분배하여 배터리와 부하로 각각 공급하도록 제어하되, 변환 전압이 미리 설정되어 있는 최소 전압인 기준 전압보다 작을 경우에는 배터리의 전원을 공급받는 증폭부(240)에 의해 변환 전압의 크기를 기준 전압 이상으로 증폭시킨 후 증폭된 변환 전압을 배터리와 부하로 각각 공급하도록 제어함으로써, 태양광 모듈로 입사되는 일조량의 증감에 따른 변환 전압의 크기 변화가 배터리에의 충전이나 부하에서의 전력 사용에 미치게 되는 영향을 최소화 할 수 있게 구성된다.The amplification and distribution controller 200 controls to distribute the converted voltage output from the photovoltaic module 100 at a predetermined rate according to the remaining amount of charge in the battery, and to supply them to the battery and the load, respectively. If it is smaller than the preset minimum voltage, the reference voltage is amplified by the amplifying unit 240 receiving the power of the battery to amplify the converted voltage above the reference voltage and then supply the amplified converted voltage to the battery and the load, respectively. By controlling, it is configured to minimize the effect of changing the magnitude of the converted voltage according to the increase or decrease in the amount of sunlight incident on the solar module on the charging of the battery or the use of power at the load.

이를 위하여, 상기 증폭 및 분배 제어기(200)는 변환 전압을 전달받기 위해 일단이 상기 태양광 모듈(100)에 연결되고, 상기 증폭 및 분배 제어기에서 분배되거나 증폭 후 분배된 전압을 전달하기 위해 타단에 충전 드라이버(300)와 출력 드라이버(500)가 각각 연결되며, 기준 전압에 못 미치는 변환 전압을 증폭하기 위한 전원을 공급받을 수 있도록 상기 배터리(400)에도 연결된다.To this end, the amplification and distribution controller 200 has one end connected to the photovoltaic module 100 to receive the converted voltage, and the other end to transmit the voltage distributed or distributed after the amplification and distribution controller. The charging driver 300 and the output driver 500 are respectively connected, and are also connected to the battery 400 so that power can be supplied to amplify a conversion voltage that is less than a reference voltage.

이러한 상기 증폭 및 분배 제어기(200)는, 상기 태양광 모듈에서 생성된 변환 전압을 미리 설정된 기준 전압과 비교하여 증폭부에서의 증폭 여부를 판단하는 변환 전압 판단부(210)와, 기준 전압 이상으로 판단된 변환 전압을 배터리에 충전되어 있는 전원의 잔량 상황에 따라 배터리 충전에 사용할 전원과 부하로 공급하여 사용할 전원으로 분배하여 상기 충전 드라이버와 출력 드라이버로 각각 전송하는 분배 제어부(220)와, 기준 전압에 못 미치는 것으로 판단된 경우 변환 전압을 증폭할 수 있도록 상기 배터리에 충전되어 있는 전원을 이용하여 적어도 하나 이상의 증폭부에서의 전압 증폭을 제어하는 증폭 제어부(230)와, 상기 증폭 제어부에서의 제어에 의해 상기 배터리로부터 공급되는 전원을 이용하여 입력단으로 인가되는 변환 전압을 일정 이득으로 증폭시켜 출력하는 적어도 하나 이상의 증폭부(240)를 포함하여 구성된다.The amplification and distribution controller 200 includes a conversion voltage determination unit 210 that compares the conversion voltage generated by the photovoltaic module with a preset reference voltage to determine whether amplification is performed by the amplification unit, and the reference voltage or higher. A distribution control unit 220 that distributes the determined converted voltage to power to be used for battery charging and power to be used for charging the battery according to the remaining amount of power charged in the battery, and transmits it to the charging driver and the output driver, respectively, and a reference voltage When it is determined that the power supply is charged in the battery so as to amplify the converted voltage, it is determined that the amplification control unit 230 controls voltage amplification in at least one amplification unit and the control by the amplification control unit. It is configured to include at least one amplification unit 240 for amplifying and outputting the converted voltage applied to the input terminal with a constant gain by using the power supplied from the battery.

상기 변환 전압 판단부(210)는, 광 에너지를 수신하는 태양광 모듈(100)에서 생성된 변환 전압을 전달받아 그 크기를 측정한 후, 측정된 변환 전압의 크기를 미리 설정된 기준 전압의 크기와 비교하여, 변환 전압이 기준 전압의 크기를 충족시키는지 여부를 판단하도록 구성된다.The conversion voltage determining unit 210 receives the converted voltage generated by the solar module 100 that receives the light energy, measures the magnitude thereof, and then measures the magnitude of the measured converted voltage with a preset reference voltage magnitude. By comparison, it is configured to determine whether the converted voltage satisfies the magnitude of the reference voltage.

이때, 상기 기준 전압은 상기 배터리에의 충전과 부하에서의 전력으로 사용될 값을 고려하여 설정될 수 있으나, 충전을 위해 분배된 일부의 변환 전압이 상기 충전 드라이버에서 약 2배로 증폭된 후 배터리로 공급되어 배터리에 충전하기 위해 필요한 최소 전압의 크기를 만족시킬 수 있게 되는바, 상기 기준 전압의 크기는 대략 배터리에의 충전이 가능한 전압의 크기를 갖도록 설정되는 것이 바람직하다.At this time, the reference voltage may be set in consideration of a value to be used for charging the battery and power at a load, but a portion of the converted voltage distributed for charging is amplified by about 2 times in the charging driver and then supplied to the battery. Since the minimum voltage required to charge the battery can be satisfied, the size of the reference voltage is preferably set to have a voltage that can be charged to the battery.

이러한 상기 변환 전압 판단부(210)는 상기 태양광 모듈(100)에서 전송되는 변환 전압을 지속적으로 수신하여 측정하도록 구성됨으로써, 측정된 변환 전압이 기준 전압을 충족시킬 경우에는 상기 분배 제어부(220)에서의 제어에 의해 그 변환 전압을 충전 드라이버(300)와 출력 드라이버(500)로 분배하여 전송하고, 측정된 변환 전압이 기준 전압에 못 미칠 경우에는 상기 증폭 제어부(230)에서의 제어에 의해 적어도 하나 이상의 증폭부(240)에서 증폭시킨 후 충전 드라이버(300)와 출력 드라이버(500)로 분배하여 전송하게 된다.The conversion voltage determination unit 210 is configured to continuously receive and measure the conversion voltage transmitted from the photovoltaic module 100, so that when the measured conversion voltage satisfies the reference voltage, the distribution control unit 220 Under the control of the, the converted voltage is distributed to the charging driver 300 and the output driver 500 and transmitted. If the measured converted voltage does not reach the reference voltage, at least by the control by the amplification control unit 230 After being amplified by one or more amplification units 240, it is distributed to the charging driver 300 and the output driver 500 for transmission.

그에 따라, 태양이나 조명을 통해 얻어지는 빛을 이용하여 상기 태양광 모듈에서 생성된 변환 전압은 상기 변환 전압 판단부에서의 판단 결과에 따라 일조량이 충분할 경우에는 변환 전압 자체로 이용되고 일조량이 부족할 경우에는 증폭된 변환 전압으로 이용되도록 구성됨으로써, 배터리 충전과 부하에서의 전력 사용을 위해 상기 충전 드라이버(300)와 출력 드라이버(500)로 전달되는 전압은 일조량의 변화에 영향 받지 않으면서 항상 일정한 수준을 유지할 수 있게 된다.Accordingly, the converted voltage generated by the photovoltaic module using light obtained through the sun or lighting is used as the converted voltage itself when the amount of sunshine is sufficient according to the determination result by the converted voltage determining unit, and when the sunshine amount is insufficient By being configured to be used as an amplified conversion voltage, the voltage delivered to the charging driver 300 and the output driver 500 for charging the battery and using power at the load is maintained at a constant level without being affected by changes in sunshine. It becomes possible.

상기 분배 제어부(220)는, 태양광 모듈(100)에서 전송된 변환 전압이 기준 전압 이상으로 판단되거나, 상기 증폭부(240)를 거쳐 증폭된 변환 전압이 기준 전압 이상으로 판단된 경우, 이러한 변환 전압을 배터리 충전에 사용할 전원과 부하로 공급하여 사용할 전원으로 배분하여 상기 충전 드라이버(300)와 출력 드라이버(500)로 각각 전송함에 있어, 배터리(400)의 충전 상황에 따라 배분되는 정도를 달리하여 부하에서 전력을 사용하면서도 배터리의 충전에 지장을 초래하지 않도록 구성된다.The distribution control unit 220 converts the converted voltage transmitted from the solar module 100 to a reference voltage or higher, or the converted voltage amplified through the amplifying unit 240 to a reference voltage or higher. The voltage is supplied to the power to be used for charging the battery and distributed to the power to be used for transmission to the charging driver 300 and the output driver 500, respectively, according to the degree of distribution according to the charging status of the battery 400 It is configured not to interfere with the charging of the battery while using power at the load.

이를 위하여 상기 분배 제어부(220)는 상기 배터리(400)의 충전상황을 지속적으로 모니터링할 수 있도록 구성되어야 하며, 배터리의 잔량이 충분하다고 측정될 경우에는 변환 전압의 절반 이상을 부하에서의 전원에 사용하고, 배터리의 잔량이 부족하다고 측정될 경우에는 변환 전압의 절반 이상을 배터리 충전에 사용하도록 제어함으로써, 배터리에 저장되어 있는 전력의 소모를 최소화하여 잔여 전력의 저하를 최소화할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.To this end, the distribution control unit 220 should be configured to continuously monitor the charging status of the battery 400, and when it is determined that the remaining battery power is sufficient, more than half of the converted voltage is used for power at the load. And, when it is measured that the remaining battery power is insufficient, it is preferable to control the use of more than half of the converted voltage to charge the battery, thereby minimizing the consumption of power stored in the battery to minimize the degradation of the remaining power. Do.

이러한 상기 분배 제어부(220)에서 변환 전압을 배분하는 일 예로서 배터리(400)의 잔량이 97% 이상일 경우에는 변환 전압의 45%를 충전 드라이버(300)로 전송하여 배터리 충전에 사용하고 나머지는 부하에서의 전원으로 사용하여 부하에서의 전력으로 보다 많은 전원이 사용될 수 있게 하고, 배터리(400)의 잔량이 97% 미만일 경우에는 변환 전압의 57%를 충전 드라이버(300)로 전송하고 나머지는 부하에서의 전원으로 사용하도록 구성될 수 있다.As an example of distributing the converted voltage by the distribution control unit 220, when the remaining amount of the battery 400 is 97% or more, 45% of the converted voltage is transmitted to the charging driver 300 to be used for charging the battery and the rest is loaded. It is used as the power in the load so that more power can be used as the power at the load. When the remaining amount of the battery 400 is less than 97%, 57% of the conversion voltage is transmitted to the charging driver 300 and the rest is in the load. It can be configured to use as a power source.

상기 증폭 제어부(230)는, 상기 변환 전원 판단부(210)에서 기준 전압에 못 미치는 것으로 판단된 변환 전압을 상기 분배 제어부에서 분배하여 상기 충전 드라이버와 출력 드라이버로 공급하기 전에 증폭시켜 기준 전압 이상의 크기로 공급할 수 있도록, 적어도 하나 이상의 증폭부에 전원을 공급하여 증폭부(240)를 활성화 시키도록 구성된다.
이때, 상기 증폭부(240)를 활성화시킨다는 것은 공급되는 전원에 의해 구동시킬 증폭부(240)를 온(on)상태로 만들뿐만 아니라, 온(on)상태가 된 증폭부가 능동소자로서 전압 증폭을 수행할 수 있게 되는 것을 함께 의미하여 사용된다. 즉, 상기 증폭부는 변환 전압이 기준 전압 이상으로 판단되거나, 후술하는 바와 같이 복수개의 증폭부 중 일부만이 구동될 경우 나머지 증폭부들은 구동되지 않게 되어 오프(off) 상태를 유지하고 있게 되는바, 모든 증폭부가 항상 온(on) 상태에서 전력을 소비하고 있을 필요가 없게 된다.
그에 따라, 평상시에는 오프(off) 상태를 유지하고 있다가 상기 증폭 제어부에서 증폭부를 이용한 전압 증폭이 필요하다고 판단될 때에만 상기 분배 제어부(220)를 통하여 공급되는 전원에 의해 온(on) 상태로 전환됨과 아울러 그 전원을 이용하여 변환 전압을 증폭하게 되는바, 이처럼 증폭부가 온(on) 상태로 되면서 전압 증폭이 이루어지는 것을 통칭하는 의미로 증폭부가 활성화된다고 표현하여 설명의 편의를 도모한다.The amplification control unit 230 amplifies the converted voltage determined by the conversion power supply determination unit 210 to be less than a reference voltage, and amplifies the converted voltage before supplying it to the charging driver and the output driver, so that it is greater than a reference voltage. It is configured to supply power to at least one amplification unit so as to be supplied to activate the amplification unit 240.
At this time, activating the amplification unit 240 not only turns the amplification unit 240 to be driven by the supplied power, but also turns on the amplification unit 240, and the amplification unit that is turned on activates voltage amplification as an active element. It is used together to mean being able to perform. That is, when the conversion voltage is determined to be higher than the reference voltage or only a portion of the plurality of amplification units is driven as described below, the remaining amplification units are not driven and thus remain in an off state. It is not necessary for the amplifying unit to always consume power in the on state.
Accordingly, it is normally maintained in an off state, and only when the amplification control unit determines that voltage amplification using the amplification unit is necessary is turned on by the power supplied through the distribution control unit 220. As the converted voltage is amplified using the power supply while being converted, the amplification unit is activated in a general sense that voltage amplification is performed while the amplification unit is turned on, thereby facilitating convenience of explanation.

이러한 상기 증폭 제어부(230)는, 상기 배터리(400)로부터 당겨온 전원에 의한 증폭부(240) 자체의 활성화 여부를 제어하도록 구성될 뿐만 아니라, 상기 태양광 모듈(100)에서 전송된 변환 전압의 크기에 따라 활성화시켜야 할 증폭부(240)의 개수를 증감시키도록 제어할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.The amplification control unit 230 is configured not only to control whether the amplification unit 240 itself is activated by the power drawn from the battery 400, but also for the conversion voltage transmitted from the solar module 100. It is preferably configured to be controlled to increase or decrease the number of amplification units 240 to be activated according to the size.

그에 따라, 변환 전압과 기준 전압의 차이가 크지 않을 경우에는 하나의 증폭부(240)로만 배터리 전원을 공급하여 그 출력인 증폭된 변환 전압이 기준 전압을 충족할 수 있게 하되, 비나 눈이 내리거나 구름이 많이 낀 흐린 날 또는 해가 진 이후의 야간과 같이 주변 조명으로부터만 약한 빛을 받게 되어 빛 에너지로부터 얻어지는 변환 전압이 기준 전압에 많이 못 미치는 경우에는 2개, 3개 또는 구비되어 있는 모든 증폭부(240)로 배터리 전원을 공급하여 복수의 증폭부에서 변환 전압의 증폭이 이루어질 수 있게 하여 최종적으로 증폭된 변환 전압이 기준 전압을 충족할 수 있도록 구성된다.Accordingly, when the difference between the converted voltage and the reference voltage is not large, battery power is supplied to only one amplifying unit 240 so that the amplified converted voltage, which is the output thereof, may satisfy the reference voltage, but rain or snow may fall. 2, 3, or all the amplification provided if the converted voltage obtained from light energy is less than the reference voltage due to receiving weak light only from the ambient light, such as a cloudy day or a cloudy night It is configured to supply the battery power to the unit 240 so that amplification of the conversion voltage can be achieved in a plurality of amplification units so that the finally amplified conversion voltage can meet the reference voltage.

이와 같이 상기 증폭 제어부(230)에서 변환 전압과 기준 전압의 차이에 따라 적어도 하나 이상의 증폭부(240)에 배터리의 전원을 공급하여 변환 전압의 증폭이 가능하게 함으로써, 일조량이 좋아서 변환 전압이 기준 전압을 초과하게 되는 경우뿐만 아니라, 날씨가 흐려서 일조량이 부족한 경우에도 이를 버리지 않고 배터리의 전원으로 증폭하여 일조량의 부족분을 채운 후 배터리 충전과 부하 전원으로 사용할 수 있게 되므로, 태양광 모듈에서 생성된 변환 전압을 모두 사용할 수 있어 발전 효율을 크게 향상시킬 수 있게 된다.As described above, the amplification control unit 230 supplies power to the battery to at least one amplification unit 240 according to the difference between the conversion voltage and the reference voltage to enable amplification of the conversion voltage, so that the amount of sunlight is good and the conversion voltage is the reference voltage. In addition to exceeding, and even when the weather is cloudy, even when the amount of sunlight is insufficient, it is amplified with the power of the battery without discarding it, and after filling the insufficient amount of sunlight, it can be used as battery charging and load power, so the conversion voltage generated by the solar module It is possible to use all of it can greatly improve the power generation efficiency.

또한, 태양이 떠 있는 낮 시간 뿐만 아니라 해가 진 야간에도 주위 조명 등으로부터 획득하는 빛에 의해 생성되는 변환 전압을 이용하여 배터리 충전과 부하 전원으로 사용할 수 있게 되므로, 증폭과 변압의 자동제어가 구비된 태양광 발전 시스템을 이용한 발전이 24시간 내내 이루어질 수 있어 1일 발전 효율과 연간 발전 효율을 현저히 향상시킬 수 있게 된다.In addition, since it can be used as battery charging and load power by using the converted voltage generated by light obtained from ambient lighting during daylight hours as well as during the day when the sun is floating, automatic control of amplification and transformer is provided. Power generation using the photovoltaic power generation system can be achieved 24 hours a day, thereby significantly improving the daily power generation efficiency and the annual power generation efficiency.

또한, 기준 전압의 값은 미리 설정된 값으로 고정적(추후 기준 전압의 값을 변경하여 재설정 할 수도 있음은 물론이다)이므로 일조량의 변화에 따른 변환 전압의 크기 증감 정도만으로도 기준 전압과의 차이를 알 수 있는바, 상기 증폭 제어부(230)는 변환 전압의 크기가 특정 값 이하로 떨어지게 되면 하나의 증폭부(240)를 활성화시키고, 그 다음 단계로 더 떨어지게 되면 증폭부(240)를 추가적으로 순차 활성화시키도록 미리 설정해 놓음으로써, 변환 전압의 크기 변화에 따라 적어도 하나 이상의 증폭부가 순차적으로 자동 활성화될 수 있게 하는 것이 바람직하다.In addition, the value of the reference voltage is fixed to a preset value (it is of course possible to reset it by changing the value of the reference voltage later), so the difference from the reference voltage can be seen only by increasing or decreasing the magnitude of the converted voltage according to the change in the amount of sunlight. As it is, the amplification control unit 230 activates one amplification unit 240 when the magnitude of the converted voltage falls below a specific value, and further sequentially activates the amplification unit 240 when it falls further to the next step. By setting in advance, it is preferable that at least one amplification unit may be automatically activated sequentially in response to a change in the magnitude of the conversion voltage.

상기 증폭부(240)는, 상기 증폭 제어부(230)의 제어에 의해 상기 배터리(400)로부터 전원을 공급받아 입력단으로 인가되는 변환 전압을 증폭시킨 후, 증폭된 변환 전압을 출력단을 통하여 상기 분배 제어부(220)로 전송하도록 구성된다.The amplification unit 240 receives power from the battery 400 under the control of the amplification control unit 230 to amplify the conversion voltage applied to the input terminal, and then amplifies the converted voltage through the output terminal to the distribution control unit. It is configured to transmit to 220.

이때, 상기 증폭부(240)는, 큰 증폭 이득을 갖는 하나의 증폭부로 구성될 수도 있으나, 증폭부 구동에 배터리 전원이 과도하게 소모되는 것을 방지하기 위해, 일정 수준의 증폭 이득을 갖는 복수의 증폭부(제1증폭부, 제2증폭부, 제3증폭부 등)로 구성함으로써 변환 전압과 기준 전압의 차이가 작을 경우에는 하나의 증폭부로만 배터리 전원을 공급하고 그 차이가 클 경우에만 다수의 증폭부로 배터리 전원이 공급될 수 있게 하여 불필요한 배터리 전원 소모를 방지할 수 있게 하는 것이 바람직하다.At this time, the amplification unit 240 may be composed of one amplification unit having a large amplification gain, but in order to prevent excessive battery power consumption during driving of the amplification unit, a plurality of amplifications having a certain level of amplification gain Consisting of negative parts (first amplification part, second amplification part, third amplification part, etc.), when the difference between the conversion voltage and the reference voltage is small, the battery power is supplied to only one amplification part and only a large number of differences It is preferable to allow battery power to be supplied to the amplifying unit to prevent unnecessary battery power consumption.

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또한, 상기 변환 전원 판단부로 입력되는 변환 전압의 크기와 전류 및 전력량을 측정하고, 상기 분배 제어부에서의 제어에 의해 충전 드라이버와 출력 드라이버로 각각 공급되는 분배된 변환 전압의 크기와, 전류 및 전력량 등을 측정하여 별도의 모니터링부로 전송하도록 구성됨으로써, 실내 또는 실외에서 퍼스널 컴퓨터나 스마트폰과 같은 클라이언트 시스템을 이용하여 태양광 모듈의 상태와 변환 전압의 증감 상태를 지속적으로 모니터링하도록 구성될 수도 있다.In addition, the magnitude, current and power of the converted voltage input to the converted power supply determination unit are measured, and the size, current, and power of the distributed converted voltage supplied to the charging driver and the output driver, respectively, under control of the distribution control unit. By measuring and transmitting to a separate monitoring unit, it may be configured to continuously monitor the state of the solar module and the increase or decrease of the conversion voltage by using a client system such as a personal computer or a smart phone indoors or outdoors.

상기 충전 드라이버(300)는, 상기 배터리의 충전 잔량에 따라 상기 분배 제어부(220)에서 분배된 비율의 변환 전압(배터리 충전 잔량이 충분할 경우에는 절반 이하로 배분되고, 배터리 충전 잔량이 부족할 경우에는 절반 이상으로 배분된 값)을 공급받아 다시 증폭하여 배터리에의 충전이 가능한 크기를 갖는 충전 전압을 생성한 후 배터리(400)로 공급하도록 구성된다.The charging driver 300 distributes the converted voltage of the ratio distributed by the distribution control unit 220 according to the remaining charge of the battery (less than half when the remaining battery charge is sufficient, and half when the remaining charge of the battery is insufficient) It is configured to receive the value distributed above) and amplify it again to generate a charging voltage having a size capable of charging the battery and then supply it to the battery 400.

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또한, 상기 충전 드라이버(300)는, 증폭된 전압을 배터리(400)에의 충전이 가능한 크기의 충전 전압으로 조정할 수 있는 DC/DC 컨버터를 포함하도록 구성됨으로써, 상기 충전 드라이버에서 증폭 후 조정된 전압에 의해 배터리에의 충전이 원활히 이루어질 수 있게 하는 것이 바람직하다.In addition, the charging driver 300 is configured to include a DC/DC converter that can adjust the amplified voltage to a charging voltage of a size that can be charged to the battery 400, so that the adjusted voltage after amplification in the charging driver It is desirable to enable the charging to the battery smoothly.

이러한 상기 충전 드라이버로 입력되는 분배된 변환 전압의 크기와 증폭 및 조정된 후 배터리로 출력되는 충전 전압과, 전류의 크기 등을 별도의 IOT 센서에 의해 수집하여 모니터링부에서 지속적으로 모니터링하도록 구성될 수도 있으며, 이처럼 지속적인 모니터링을 통하여 유지 관리의 편의성을 향상시킬 수 있게 된다.The size of the distributed conversion voltage input to the charging driver, amplified and adjusted, and then the charging voltage output to the battery and the size of the current may be collected by a separate IOT sensor to be continuously monitored by the monitoring unit. In addition, it is possible to improve the convenience of maintenance through continuous monitoring.

상기 배터리(400)는, 상기 충전 드라이버(300)에서 증폭된 후 전송되는 충전 전압을 입력받아 충전이 이루어지도록 일단이 상기 충전 드라이버(300)에 연결되고, 저장되어 있는 전원을 변환 전압의 증폭 및 분배 제어기에서의 분배를 통해 사용할 수 있도록 타단이 상기 증폭 및 분배 제어기(200)에 연결되도록 구성된다.The battery 400 is connected to the charging driver 300 so that charging is performed after receiving the charging voltage transmitted after being amplified by the charging driver 300, and amplifying the converted power to the stored power and The other end is configured to be connected to the amplification and distribution controller 200 for use through distribution in the distribution controller.

이때, 상기 배터리(400)는 스마트폰에 적용되는 것처럼 충전과 방전이 동시에 이루어질 수 있게 함으로써, 태양광 발전이 이루어지며 상기 충전 드라이버를 통해 전원을 입력받으면서도 변환 전압이 기준 전압에 못 미칠 경우 변환 전압 증폭을 위한 전원을 증폭부로 공급할 수 있게 하는 것이 바람직하다.At this time, the battery 400 allows charging and discharging to be performed at the same time as applied to a smart phone, so that photovoltaic power generation is performed and the power is input through the charging driver, and the voltage is not converted to the reference voltage. It is desirable to be able to supply power for amplification to the amplification unit.

그에 따라, 상기 배터리에 저장되어 있는 전원을 사용하기만 할 경우에는 다시 충전이 이루어지기 전까지 잔여 전원이 지속적으로 감소하게 되지만, 충전과 방전이 동시에 이루어질 수 있게 함으로써 부하에서 전원을 사용하면서도 배터리에 저장되어 있는 전력의 소모를 최소화하여 잔여 전력의 저하를 최소화할 수있게 되어 태양광 발전을 이용함에 있어 안정성과 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.Accordingly, when only the power stored in the battery is used, the remaining power is continuously reduced until the charging is performed again, but the charging and discharging can be simultaneously performed, and the power is stored in the battery while using the power at the load. By minimizing the consumption of power, it is possible to minimize the degradation of residual power, thereby improving stability and reliability when using solar power.

또한, 배터리에 충전되어 있는 전원을 직접 부하로 공급하여 사용하지 않고, 상기 증폭 및 분배 제어기에서 변환 전압의 증폭에 사용한 후, 그 증폭된 변환 전압을 부하에 사용하게 됨으로써, 배터리의 급격한 소모를 방지할 수 있게 된다.In addition, without using the power charged in the battery as a direct load, after the amplification and distribution controller is used to amplify the converted voltage, the amplified converted voltage is used for the load, thereby preventing sudden consumption of the battery. I can do it.

이러한 상기 배터리(400)는 큰 용량을 갖는 하나의 배터리로 구성될 수도 있으나, 특정 배터리가 열화되는 것을 방지할 수 있도록 일정 용량의 배터리 다수 개를 직렬로 연결하고 직렬 연결된 배터리들의 그룹 상호간을 병렬로 연결하여 구성되는 것이 바람직하다.The battery 400 may be composed of a single battery having a large capacity, but a plurality of batteries of a certain capacity are connected in series to prevent deterioration of a specific battery, and groups of series connected batteries are parallel to each other. It is preferred to be connected.

이때, 상기 배터리에 입력되거나 배터리에서 공급되는 전압, 전류의 크기와, 전력량과 같이 배터리 상태를 확인할 수 있는 다양한 데이터를 별도의 IOT 센서에 의해 수집하여 모니터링부로 전송함으로써, 배터리 상태를 지속적으로 모니터링하도록 구성될 수도 있음은 물론이다.At this time, by collecting a variety of data to check the battery status, such as the size of the voltage, current, and voltage input to the battery or supplied from the battery by a separate IOT sensor to transmit to the monitoring unit, to continuously monitor the battery status Of course, it may be configured.

상기 출력 드라이버(500)는, 상기 배터리의 충전 잔량에 따라 상기 분배 제어부(220)에서 분배된 비율의 변환 전압(배터리 충전 잔량이 충분할 경우에는 절반 이상으로 배분되고, 배터리 충전 잔량이 부족할 경우에는 절반 이하로 배분된 값)을 공급받아 다시 증폭하여 부하에서 사용할 수 있는 충분한 크기를 갖는 전압을 생성한 후 인버터(600)로 공급하도록 구성된다.The output driver 500 distributes the converted voltage of the ratio distributed by the distribution control unit 220 according to the remaining charge of the battery (more than half when the remaining battery charge is sufficient, and half when the remaining charge of the battery is insufficient) It is configured to supply the voltage to the inverter 600 after generating a voltage having a sufficient size that can be used in the load by amplifying again by receiving the distributed value).

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이러한 상기 출력 드라이버로 입력되는 분배된 변환 전압의 크기와 증폭된 후 인버터로 출력되는 전압과, 전류의 크기 등을 별도의 IOT 센서에 의해 수집하여 모니터링부에서 지속적으로 모니터링하도록 구성될 수도 있음은 물론이다.The size of the distributed conversion voltage input to the output driver, the voltage output to the inverter after amplification, and the size of the current may be collected by a separate IOT sensor, and may be configured to continuously monitor the monitoring unit. to be.

상기 인버터(600)는, 상기 출력 드라이버(500)에서 공급되는 전압을 수신하여 전력 부하에서 사용할 수 있는 크기의 전압과 주파수를 갖는 출력 전압으로 변환한 후 각 부하로 전달하도록 구성된다.The inverter 600 is configured to receive the voltage supplied from the output driver 500, convert it to an output voltage having a voltage and a frequency of a size that can be used in the power load, and then transmit it to each load.

이를 위하여 상기 인버터(600)는 상기 출력 드라이버(500)에서 공급되는 전압을 수신하여 통상적인 상용전원과 같은 220V 60Hz의 출력 전압으로 변환하여 각 부하로 출력하여 부하 구동에 이용할 수 있게 된다. 또한, 상기 인버터(600)는 부하에서 사용하고자 하는 전원의 유형에 따라 220V 단상의 형태로 변환하여 전달할 수 있음은 물론, 3상4선식 380V 또는 440V의 크기를 갖도록 변환하여 전달할 수 있는 등 사용하고자 하는 부하에 따라 다양하게 변환 제공할 수 있음은 물론이다.To this end, the inverter 600 receives the voltage supplied from the output driver 500, converts it to an output voltage of 220V 60Hz, which is the same as a conventional commercial power source, and outputs it to each load, so that it can be used for driving a load. In addition, the inverter 600 may be converted into a 220V single-phase form according to the type of power source to be used in the load and delivered, as well as converted into a three-phase 4-wire type 380V or 440V for transmission. Of course, various conversions can be provided depending on the load to be performed.

이때, 상기 인버터(600)는 상기 출력 드라이버에서 증폭된 전원을 공급받는 입력단의 ‘＋’와 ‘－’단자를 16개로 분리하여 입력받도록 구성됨으로써, 입력단을 통해 공급되는 전류의 크기를 낮춰 열이 발생되는 것을 최소화하여 열손실을 감소시킴은 물론, 열화로 인해 인버터가 손상되는 것을 방지할 수 있게 된다.At this time, the inverter 600 is configured to separate the input'+' and'-' terminals of the input terminal receiving the amplified power from the output driver into 16, thereby reducing the amount of current supplied through the input terminal to generate heat. By minimizing the occurrence, it is possible to reduce heat loss and prevent damage to the inverter due to deterioration.

또한, 본 발명에 따른 상기 증폭과 변압의 자동제어가 구비된 태양광 발전 시스템은, 상기 태양광 모듈과, 중폭 및 분배 제어기와, 충전 드라이버와, 배터리와, 출력 드라이버와, 인버터 각각의 입력단과 출력단에서 IOT 센서에 의해 지속적으로 측정되는 전압, 전류, 및 전력량 등을 수신하여 관리자가 인지할 수 있도록 표출시키거나, 미리 설정되어 있는 범위를 벗어날 경우 이를 관리자에게 알릴 수 있게 한 모니터링부(미도시)를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.In addition, the photovoltaic power generation system equipped with the automatic control of the amplification and transformer according to the present invention, the photovoltaic module, the width and distribution controller, a charging driver, a battery, an output driver, an input terminal of each of the inverter A monitoring unit (not shown) that receives voltage, current, and power, etc. that are continuously measured by the IOT sensor at the output stage, and displays them so that the manager can recognize them, or notifies the manager when they are out of the preset range. It is preferably configured to further include.

이러한 모니터링부에 의해 수집된 각 위치에서의 전압과 전류 및 전력량 등의 데이터를 퍼스널 컴퓨터나 스마트폰에 구비된 디스플레이 수단을 통하여 관리자가 실시간 확인하여 태양광 발전의 이상 유무를 실시간 확인할 수 있게 된다.The data such as voltage, current, and power at each location collected by the monitoring unit can be checked in real time by an administrator through a display means provided in a personal computer or a smart phone, thereby real-time checking whether there is an abnormality in solar power generation.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.In the above, the technical idea of the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, but this is a preferred embodiment of the present invention and is not intended to limit the present invention. In addition, it is obvious that anyone who has ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can make various modifications and imitation without departing from the scope of the technical spirit of the present invention.

100 : 태양광 모듈
200 : 증폭 및 분배 제어기 210 : 변환 전원 판단부
220 : 분배 제어부 230 : 증폭 제어부
240 : 증폭부
300 : 충전 드라이버
400 : 배터리
500 : 출력 드라이버
600 : 인버터100: solar module
200: amplification and distribution controller 210: conversion power judgment unit
220: distribution control section 230: amplification control section
240: amplification unit
300: charging driver
400: battery
500: output driver
600: inverter

Claims (8)

입사되는 빛에 의해 전달되는 광 에너지를 수신한 후 전기 에너지로 변환하여 변환 전압을 출력하는 태양광 모듈;
상기 태양광 모듈에서 출력되는 변환 전압을 미리 설정된 기준 전압과 비교하여, 기준 전압을 충족시킬 경우 배터리의 충전 상태에 따라 배터리로 공급할 전압과 부하로 공급할 전압으로 분배하고, 기준 전압에 못 미칠 경우 배터리의 전원을 이용하여 전압을 증폭시키는 적어도 하나 이상의 증폭부에 의해 변환 전압이 기준 전압을 충족시키도록 증폭시킨 후, 증폭된 변환 전압을 배터리로 공급할 전압과 부하로 공급할 전압으로 분배하는 증폭 및 분배 제어기;
상기 증폭 및 분배 제어기에서 분배된 일부 변환 전압을 공급받아 증폭한 후 배터리의 충전을 위한 크기의 충전 전압으로 컨버팅하여 배터리로 전송하는 충전 드라이버;
일단이 상기 충전 드라이버에 연결되어 충전되고, 타단이 상기 증폭 및 분배 제어기에 연결되어 방전되며, 충전과 방전이 동시에 이루어지는 배터리;
상기 증폭 및 분배 제어기에서 분배된 나머지 변환 전압을 공급받아 증폭한 후 부하에서의 사용을 위해 인버터로 전송하는 출력 드라이버; 및
상기 출력 드라이버의 출력단에 연결되어 증폭된 상기 출력 드라이버의 출력을 부하에서 사용할 수 있는 전압과 주파수를 갖는 출력 전압으로 변환하여 부하로 전달하는 인버터;를 포함하며,
상기 증폭 및 분배 제어기는,
상기 태양광 모듈에서 생성된 변환 전압을 미리 설정된 기준 전압과 비교하여 증폭부에서의 전압 증폭 여부를 판단하는 변환 전압 판단부;
기준 전압 이상으로 판단된 변환 전압을, 배터리에 충전되어 있는 전원의 잔량 상황에 따라 배터리 충전에 사용할 전원과 부하로 공급하여 사용할 전원으로 분배하여, 상기 충전 드라이버와 출력 드라이버로 각각 전송하는 분배 제어부;
기준 전압에 못 미치는 것으로 판단된 경우 변환 전압을 증폭할 수 있도록 상기 배터리에 충전되어 있는 전원을 이용하여 적어도 하나 이상의 증폭부에서 전압을 증폭시키도록 제어하는 증폭 제어부; 및
상기 증폭 제어부에서의 제어에 의해 상기 배터리로부터 공급되는 전원을 이용하여 입력단으로 인가되는 변환 전압을 일정 이득으로 증폭시켜 출력하는 적어도 하나 이상의 증폭부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 증폭과 변압의 자동제어가 구비된 태양광 발전 시스템.A solar module that receives the light energy transmitted by the incident light and converts it into electrical energy to output a converted voltage;
Compare the converted voltage output from the photovoltaic module with a preset reference voltage, and if the reference voltage is satisfied, divide it into a voltage to be supplied to the battery and a voltage to be supplied to a load according to the state of charge of the battery, and if it is less than the reference voltage, the battery Amplification and distribution controller that amplifies the converted voltage to meet the reference voltage by at least one amplifying unit that amplifies the voltage using a power source, and then distributes the amplified converted voltage to a voltage to be supplied to a battery and a voltage to be supplied to a load. ;
A charging driver that receives and amplifies some converted voltages distributed by the amplification and distribution controller, converts them to a charging voltage having a size for charging the battery, and transmits the battery to a battery;
A battery having one end connected to the charging driver to be charged, the other end connected to the amplification and distribution controller to be discharged, and charging and discharging simultaneously;
An output driver that receives and amplifies the remaining converted voltage distributed by the amplification and distribution controller and then transmits it to an inverter for use in a load; And
It includes; an inverter that is connected to the output terminal of the output driver and converts the output of the amplified output driver into an output voltage having a voltage and a frequency that can be used by the load and transfers it to the load.
The amplification and distribution controller,
A conversion voltage determining unit comparing the converted voltage generated by the photovoltaic module with a preset reference voltage to determine whether to amplify the voltage in the amplifying unit;
A distribution control unit that distributes the converted voltage determined to be higher than a reference voltage to power to be used for charging the battery and power to be used for charging the battery according to the remaining amount of power charged in the battery, and transmits it to the charging driver and the output driver, respectively;
An amplification control unit controlling to amplify the voltage in at least one amplification unit by using a power source charged in the battery so as to amplify the converted voltage when it is determined that it is less than the reference voltage; And
Automatic control of amplification and transformation, comprising: at least one amplification unit for amplifying and outputting the converted voltage applied to the input terminal with a constant gain by using the power supplied from the battery under control of the amplification control unit. Solar power generation system equipped with. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 분배 제어부는, 배터리에 충전되어 있는 잔여 충전량이 일정 수준 이상일 경우에는 출력 드라이버로 공급되는 전압이 충전 드라이버로 공급되는 전압보다 크게 배분하고, 상기 배터리에 충전되어 있는 잔여 충전량이 일정 수준 이하일 경우에는 충전 드라이버로 공급되는 전압이 출력 드라이버로 공급되는 전압보다 크게 배분하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 증폭과 변압의 자동제어가 구비된 태양광 발전 시스템.According to claim 1,
The distribution control unit distributes the voltage supplied to the output driver larger than the voltage supplied to the charging driver when the remaining charge amount charged in the battery is above a certain level, and when the remaining charge amount charged in the battery is below a certain level A photovoltaic power generation system with automatic control of amplification and transformation, characterized in that the voltage supplied to the charging driver is configured to distribute more than the voltage supplied to the output driver. 제3항에 있어서,
상기 분배 제어부는, 상기 배터리의 잔량이 90%를 넘는 것으로 측정될 경우에는 변환 전압의 절반 이상을 부하에서의 전원에 사용하고, 상기 배터리의 잔량이 90%에 못 미치는 것으로 측정될 경우에는 변환 전압의 절반 이상을 배터리 충전에 사용하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 증폭과 변압의 자동제어가 구비된 태양광 발전 시스템.According to claim 3,
The distribution control unit uses more than half of the converted voltage for power at a load when it is measured that the remaining battery power is more than 90%, and converts the voltage when it is measured that the remaining battery power is less than 90%. Solar power generation system with automatic control of amplification and transformer, characterized in that more than half of the control to be used to charge the battery. 제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 증폭 제어부는, 상기 배터리로부터 당겨온 전원에 의한 증폭부에서의 전압 증폭 여부를 제어함과 아울러, 상기 태양광 모듈에서 전송된 변환 전압의 크기에 따라 구동시켜야 할 증폭부의 개수를 증감시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 증폭과 변압의 자동제어가 구비된 태양광 발전 시스템.The method of claim 3 or 4,
The amplification control unit controls whether to amplify the voltage at the amplification unit by the power drawn from the battery and increases or decreases the number of amplification units to be driven according to the size of the converted voltage transmitted from the solar module. Solar power generation system equipped with automatic control of amplification and transformer, characterized in that. 제5항에 있어서,
상기 증폭 제어부는, 변환 전압의 크기가 특정 값 이하로 떨어지게 되면 하나의 증폭부에서 전압 증폭이 이루어지게 하고, 그 다음 단계로 더 떨어지게 되면 복수의 증폭부에서 전압 증폭이 이루어지게 하여, 변환 전압의 크기 변화에 따라 적어도 하나 이상의 증폭부가 순차적으로 증가될 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 증폭과 변압의 자동제어가 구비된 태양광 발전 시스템.The method of claim 5,
The amplification control unit causes the voltage amplification to be performed in one amplification unit when the magnitude of the conversion voltage falls below a specific value, and the voltage amplification is performed in a plurality of amplification units when it falls further to the next step. Solar power generation system with automatic control of amplification and transformation, characterized in that at least one amplification unit can be sequentially increased according to the size change. 삭제delete 삭제delete
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