KR102151524B1 - 커패시터를 이용한 태양광 가로등 제어 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 커패시터를 이용한 태양광 가로등 제어 시스템에 관한 것으로, 부하측 등기구에 대응 가능한 태양광발전을 하는 솔라 셀과, 상기 솔리 셀을 통해 충전된 전기를 저장하며, 초급속 충전이 가능한 콘덴서(혹은 커패시터)가 모듈 집합체로 구성되는 축전기와, 상기 축전기를 주야간에 구별 없이 상시 관리 제어하기 위한 컨버터와 축전기관리기 및 예비전원에 의해 구동되며, 전압전류제어기 및 DC/DC 컨버터를 단속 제어하여 등기구가 요구하는 입력 전압으로 공급 가능하도록 제어 기능을 총괄하는 중앙제어기와, 상기 등기구와 연결되는 태양광 가로등을 설치 전후에 작동 여부를 시험하고 점검하도록 하는 TEST S/W와, 상기 테스트 정보를 나타내는 표시 창을 갖는 커패시터를 이용한 태양광 가로등 제어 시스템을 강구함으로써, 등기구와 연결되는 태양광 가로등의 사양과 관계없이 도심이나 공원 등의 태양광 가로등의 구동을 효율적으로 제어 관리할 수 있고, 솔라 셀과 중앙제어기의 예비전원 수단을 통해 축전기의 상태를 주야간 구분 없이 감시 제어할 수 있으며, 주간에는 축전기의 전원을 차단하는 설정 프로그램에 따라 상기 축전기에서 충전이 이루어지는 주간에는 등기구가 구동을 하지 못하도록 단속 제어할 수 있다. 그리고 축전기의 충전에 따른 전압과 전류를 단속 제어하는 기능과 과전압충전을 방지하는 두 가지 기능을 동시에 수행할 수 있는 독특한 효과가 있다.
Description
본 발명은 태양광 가로등 제어 시스템에 관한 것으로, 특히 콘덴서(커패시터)의 모듈 집합체로 구성되는 축전기를 태양광발전에너지의 저장장치 및 공급전원으로 최적화하여 태양광 가로등에 효율적으로 사용 가능하도록 한 커패시터를 이용한 태양광 가로등 제어 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 태양광 가로등은 태양의 일사량(Solar Radiation Quantity)에 의해 태양전지에서 발전한 전기 에너지를 2차 전지에 저장하여 야간에 작동을 하는 방식으로 보통 납축전지 또는 리튬계의 2차 전자를 사용하여 왔다.
2차 전지는 특성상 화학반응에 의하여 충전이 이루어지는 방식이므로 우리나라의 경우는 연평균 일사량이 3.5시간 이내로 태양으로부터 오는 태양 복사 에너지가 태양전지에 닿는 양이 부족하기 때문에 충전에 한계가 있다. 또 적도의 나라들은 태양광의 일사량은 많은 반면 태양전지의 급격한 온도 상승으로 인해 2차 전지의 화학적 반응에 문제가 생겨 태양광 발전에너지를 저장하는데 어려운 점이 있다. 그리고 지구의 위도가 높은 나라에서는 동계 기간이 매우 길고 일사량이 적기 때문에 2차 전지의 작동 온도가 낮음에 따라 태양광 발전에너지를 저장하기가 힘들다.
이러한 문제점을 해소시킬 수 있는 축전기 방식은, 급속 충ㆍ방전 특성을 갖고 있기 때문에 태양광 발전에너지의 저장 기간은 2차 전지에 비해 짧지만, 초 급속 충전이 가능하여 당일 태양광 발전에너지의 저장 능력이 매우 높고 장시간의 사용이 가능하기 때문에 가로등에 매우 효율적으로 사용할 수 있다. 또한 2차 전지가 가지는 장시간의 충전과 짧은 수명 그리고 충전지 팩에 내장되어 충전지의 동작과 수명, 안전 등을 자동적으로 관리하는 충전지관리시스템(BMS, Battery Management System)의 오작동으로 인한 충ㆍ방전으로 태양광 발전에너지의 낮은 저장 효율을 개선하여줄 뿐 아니라 반영구적으로 사용을 할 수 있다.
그러나 축전기는 직렬로 연결된 콘덴서(커패시터)의 모듈 집합체이므로 급속방전으로 인한 문제점을 해소하기 위해 축전기 셀의 전기저장용 드라이브인 DC/DC 컨버터의 제어 회로가 강구되어야 한다.
또한, 축전기는 과충전에 따른 전압제어회로의 구성이 최적화되어야 한다. 즉, 직렬로 연결된 콘덴서(커패시터)의 셀 전압이 선단과 중간 및 후단의 충전전압이 각각 달라질 경우, 내부저항 값이 셀마다 다르게 되므로 어떤 셀은 과충전되고 어떤 셀은 저전압으로 충전되어 결국은 야간에 필요한 전기를 제대로 저장하지 못할 뿐 아니라 과충전 된 셀은 2차 전지보다 수명이 더 단축될 수 있다.
한편, [1] KR 등록특허공보(B1) 제10-1017931호(2011.02.17.)에 마이콤을 사용한 배터리 충전/방전 제어회로가 제안된 바 있으며, [2] KR 등록특허공보(B1) 제10-1780919호(2017.09.15.)에는 커패시터 급속충전 장치가 제안된 바 있다.
그러나 위 특허 [1] 및 [2]는 비상시 상용 전원으로 대체하고 급속충전 및 충전에너지를 장시간 저장은 가능하지만, 콘덴서(커패시터)의 모듈 집합체에 대한 축전기의 급속 충ㆍ방전과 부하측의 등기구가 요구하는 입력 전압을 자동으로 조절이 가능한 제어 시스템이 강구되어 있지 않으므로, 주야간에 관계없이 태양광 가로등의 구동을 효율적으로 관리 제어할 수 없는 문제점이 여전히 남아 있다.
따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 극복하기 위해 고안된 것으로서, 콘덴서(커패시터)의 모듈 집합체에 대한 축전기의 급속 충ㆍ방전과 부하측의 등기구가 요구하는 입력 전압을 자동으로 조절이 가능한 제어 시스템을 강구함으로써, 등기구와 연결되는 태양광 가로등의 사양과 관계없이 도심이나 공원 등의 태양광 가로등의 구동을 효율적으로 관리 제어하도록 한 커패시터를 이용한 태양광 가로등 제어 시스템을 제공한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 부하측 등기구(600)의 최대소비전력량의 1.5배로 태양광발전이 가능하며, 컨버터(110)와 전압전류제어기(400)로 발전된 전원을 공급하는 솔라 셀(100)과; 상기 등기구(600)에 발전전원을 보내기 위하여 주간에는 상기 솔라 셀(100)을 통하여 충전된 전기를 저장하며, 초급속 충전이 가능한 커패시터의 모듈 집합체가 직렬 또는 병렬, 그리고 직ㆍ병렬로 연결되는 어느 하나가 선정되는 축전기(200)와; 상기 축전기에 저장되어 있는 충전량을 축전기관리기(210)를 통해서 실시간(Real-Time)으로 과전압과 과충전을 감시하고, 충전이 완료되었을 경우 전압전류제어기(400)을 구동시켜 충전량을 제한하며, 주간에는 컨버터(110)로부터 입력되는 전원을 감시 제어하여 상기 솔라 셀의 발전 중에 기후 이상 등으로 발전이 안 될 경우 상기 축전기관리기로부터 상기 축전기의 충전전압 상태를 확인하여 중앙제어기의 자체 예비전원(220)으로 하여금 상기 축전기로 공급하여 만충전 상태가 되도록 단속 제어하는 중앙제어기(300)와; 상기 솔라 셀에서 입력되는 전원을 공급 받아 상기 축전기로 공급되는 최적의 충전 전압과 전류를 제어함과 동시에 상기 중앙제어기부터 입력되는 신호를 받아 상기 축전기가 과충전이 발생되지 않도록 전압과 전류를 단속 제어하는 전압전류제어기(400)와; 상기 축전기에 저장되어 있는 전원을 입력 받아 상기 등기구가 요구하는 전압으로 변환시켜 주기 위한 가로등입력전압조절기(510)가 구비되는 DC/DC 컨버터(500)와; 상기 등기구와 연결되는 태양광 가로등을 설치하기 전후에 있어 초단위, 분단위로 작동 여부를 시험하고 점검하도록 하는 TEST S/W(700)와; 상기 TEST S/W를 통해 테스트 중이거나 시스템의 운전 중에 전압과 등기구의 상태를 파이롯 램프 또는 LED로 표시해주는 표시 창(800)이 포함되는 것을 특징으로 하는 커패시터를 이용한 태양광 가로등 제어 시스템을 제공한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 컨버터(110)는 상기 중앙제어기의 구동 전압으로 공급하기 위하여 상기 솔라 셀(100)에서 입력되는 AC 전압을 DC 전압으로 변환시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 축전기관리기(210)는, 상기 축전기의 충전전압 상태와 축전기를 구성하는 콘덴서 모듈 각각에 대한 전압 및 과방전을 상시적으로 감시하여 상기 중앙제어기로 정보가 전송되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 축전기(200)는, 상기 중앙제어기의 자체 예비전원(220)으로 구성될 수 있으며, 주간에는 상기 솔라 셀의 발전 중에 기후 이상 등으로 발전이 안 될 경우, 상기 컨버터로부터 입력되는 전원을 감시 제어하는 상기 중앙제어기의 제어 명령을 받아 상기 예비전원으로 하여금 상기 축전기에 충전용 전원이 공급 가능하도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 중앙제어기(300)는, 주간에는 상기 솔라 셀에서 입력되는 전원을 컨버터를 통해 공급 받아 자체 예비전원(220)에 저장함과 동시에 상기 축전기를 관리 제어하고, 야간에는 상기 축전기로부터 공급되는 전원을 공급 받아 상기 축전기를 관리 제어하는 전원공급회로망을 구성하여 상기 축전기의 상태를 주야간 구별 없이 지속적으로 관리 제어가 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 중앙제어기의 자체 예비전원(220)은, 2차 전지 또는 축전기이며, 상기 2차 전지 또는 축전기에 저장된 DC전원은 상기 솔라 셀의 발전 중에 기후 이상 등으로 발전이 안 되어 상기 중앙제어기가 상기 축전기의 충전 전압에 이상을 감지할 경우, 상기 중앙제어기는 상기 2차 전지 또는 축전기에 저장된 DC전원을 전원공급회로망을 통해 상기 축전기로 공급되도록 스위칭 제어되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 중앙제어기(300)는, 상기 축전기를 통해 상기 DC/DC 컨버터로 입력되는 전압을 주간에는 차단하는 설정 프로그램에 따라 상기 축전기에서 충전이 이루어지는 주간에는 상기 등기구가 구동을 하지 못하도록 단속 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 중앙제어기(300)는, 상기 축전기관리기를 통해 전송된 감시 정보를 기반으로 상기 축전기가 과충전 및 과방전이 발생되지 않도록 상기 전압전류제어기를 단속 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 전압전류제어기(400)는, 상기 솔라 셀에서 발전되어 입력되는 전원으로 하여금 상기 축전기의 충전에 적합하도록 전압과 전류를 단속 제어하는 기능과, 상기 축전기에서 충전되어진 전압을 중앙제어기의 명령을 받아 과전압충전을 방지하는 두 가지 기능을 동시에 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 가로등입력전압조절기(510)는, 입력전압에 관계없이 폭넓은 등기구(600)의 연결을 위해서는, 상기 축전기에서 충전된 전원이 상기 등기구가 요구하는 입력전압으로 정확하게 조절되도록 하는 벅 부스트 컨버터(511)가 상기 가로등입력전압조절기에 내장되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 커패시터를 이용한 태양광 가로등 제어 시스템은 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
본 발명은 콘덴서(커패시터)의 모듈 집합체에 대한 축전기의 급속 충ㆍ방전과 등기구가 요구하는 입력 전압으로 조절이 가능한 제어수단을 강구함으로써,
(1)본 발명은, 등기구와 연결되는 태양광 가로등의 사양과 관계없이 DC/DC 컨버터와 가로등입력전압조절기를 통해 등기구가 요구하는 입력 전압으로 조절이 가능함으로써, 도심이나 공원 등의 태양광 가로등의 구동을 효율적으로 제어 관리할 수 있다.
(2)본 발명은, 솔라셀과 연결된 컨버터와 자체 예비전원을 통한 중앙제어기의 상시 전원공급과 축전기관리기의 감시정보를 기반으로 축전기의 상태를 주야간 구분 없이 감시 제어할 수 있다.
(3)본 발명은, 축전기를 통해 상기 DC/DC 컨버터로 입력되는 전압을 주간에는 차단하는 설정 프로그램에 따라 상기 축전기에서 충전이 이루어지는 주간에는 등기구가 구동을 하지 못하도록 단속 제어할 수 있다.
(4)본 발명은, 중앙제어기와 전압전류제어기를 통해 솔라 셀에서 발전되어 입력되는 전원으로 하여금 축전기의 충전에 적합하도록 전압과 전류를 단속 제어하는 기능과 축전기에서 충전되어진 전압을 중앙제어기의 명령을 받아 과전압충전을 방지하는 두 가지 기능을 동시에 수행할 수 있는 독특한 효과가 있다.
도 1의 [1] 및 [2]는 종래기술을 나타낸 도면
도 2는, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 커패시터를 이용한 태양광 가로등 제어 시스템에 대한 전체 기술적 구성을 나타낸 블록도
도 3은, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 커패시터를 이용한 태양광 가로등 제어 시스템에 대한 등기구 설정 프로그램에 대한 Working time
도 4는, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 커패시터를 이용한 태양광 가로등 제어 시스템에 대한 PCB 보드
도 2는, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 커패시터를 이용한 태양광 가로등 제어 시스템에 대한 전체 기술적 구성을 나타낸 블록도
도 3은, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 커패시터를 이용한 태양광 가로등 제어 시스템에 대한 등기구 설정 프로그램에 대한 Working time
도 4는, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 커패시터를 이용한 태양광 가로등 제어 시스템에 대한 PCB 보드
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 커패시터를 이용한 태양광 가로등 제어 시스템에 대한 기술적 해결수단은 크게, 솔라셀(100), 축전기(200), 중앙제어기(300), 전압전류제어기(400), DC/DC 컨버터(500), 등기구(600), TEST스위치(700), 표시 창(800)으로 구성된다.
도 2를 참조하여, 상기 솔라 셀(100)은, 태양광전지로서 야간에 상기 등기구(600)가 작동되기 위한 전기에너지를 태양광으로 발전하기 위한 수단으로 상기 등기구(600)의 최대소비전력량의 1.5배로 태양광발전이 가능하도록 상기 솔라 셀(100)의 발전용량이 선정한다.
한편, 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시 에에 따른 컨버터(110)는 상기 솔라 셀(100)에서 입력되는 AC 전압을 DC 전압으로 변환시켜 중앙제어기(300)의 구동을 위하여 DC 전압을 공급하기 위하여 설치된다.
도 2를 참조하여, 상기 축전기(200)는, 상기 등기구(600)에 전기를 보내기 위하여 주간에는 상기 솔라 셀(100)을 통하여 충전된 전기를 저장하는 수단으로, 초급속 충전이 가능한 콘덴서(혹은 커패시터)가 모듈 집합체를 갖도록 직렬 또는 병렬, 그리고 직ㆍ병렬로 연결되는 어느 하나가 선정된다.
여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 축전기란 에너지 저장을 목적으로 하는 콘덴서(Condenser) 또는 커패시터(Capacitor)를 통칭하는 단어로 슈퍼커패시터, 울트라커패시터, EDLC(Electric Double-Layer Capacitor) 파워커패시터 등을 말하며, 화학적으로 전기를 저장하는 2차 전지와는 다른 개념의 물리적 에너지 저장용 셀(Cell)을 말한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 축전기관리기(210)는, 상기 축전기(200)의 충전된 전압상태를 실시간 모니터링 하여 최적의 상태로 관리가 이루어지도록 중앙제어기(300)로 정보를 전송한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 축전기관리기(210)는, 축전기를 구성하는 콘덴서(커패시터) 모듈 각각에 대한 전압을 실시간 모니터링 하여 과방전이 발생되지 않도록 중앙제어기(300)로 정보를 전송한다.
다시 말해서, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 축전기(200)는, 상기 축전기의 충전전압 상태와 상기 축전기를 구성하는 콘덴서(커패시터) 모듈 각각에 대한 전압 및 과방전을 실시간 감시하여 상기 중앙제어기(300)로 정보를 전송하는 축전기관리기(210)가 더 구비된다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 축전기(200)는, 상기 중앙제어기(300)의 내부에 자체 예비전원(220)이 구성될 수 있으며, 주간에는 상기 솔라 셀(100)의 발전 중에 기후 이상 등으로 발전이 안 될 경우, 상기 컨버터(110)로부터 입력되는 전원을 감시 제어하는 상기 중앙제어기(300)의 제어 명령을 받아 상기 예비전원(201)으로 하여금 상기 축전기(200)에 충전용 전원이 공급 가능하도록 할 수 있다.
도 2를 참조하여, 상기 중앙제어기(300)는, 상기 축전기(200)에 저장되어 있는 충전량을 상기 축전기관리기(210)를 통해서 실시간(Real-Time)으로 과전압과 과충전 등을 감시하고 충전이 완료되었을 경우 상기 전압전류제어기(400)을 작동시켜 충전량을 제한하거나, 주간에 상기 컨버터(110)로부터 입력되는 전원을 감시 제어하여 상기 솔라 셀(100)의 발전 중에 기후 이상 등으로 발전이 안 될 경우에는 축전기관리기(210)로부터 축전기(200)의 충전전압 상태를 확인하여 중앙제어기의 내부에 저장된 예비전원(220) 수단으로 하여금 상기 축전기(200)에 전원을 공급하여 주간에는 상기 축전기(200)가 항시 만충전 상태가 되도록 단속 제어한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 중앙제어기(300)는, 주간에는 상기 솔라 셀(100)에서 입력되는 전원을 컨버터(110)를 통해 공급 받아 중앙제어기(300)의 자체 예비전원(220) 수단에 저장함과 동시에 상기 축전기(200)를 관리 제어하고, 야간에는 상기 축전기(200)로부터 공급되는 전원을 공급 받아 상기 축전기(200)를 관리 제어하는 전원공급회로망(도 2 참조)을 구성함으로써, 상기 축전기(200)의 상태를 주야간 구별 없이 지속적으로 관리 제어가 가능하다.
여기서 본 발명의 실시 예에 따른 상기 예비전원(220)은, 2차 전지(리튬배터리) 또는 축전기이며, 상기 2차 전지 또는 축전기에 저장된 DC전원은 상기 솔라 셀(100)의 발전 중에 기후 이상 등으로 발전이 안 되어 상기 중앙제어기(300)가 상기 축전기(200)의 충전 전압에 이상을 감지할 경우, 상기 중앙제어기(300)는 상기 2차 전지(리튬배터리) 또는 축전기(200)에 저장된 DC전원을 상기 전원공급회로망을 통해 상기 축전기(200)로 공급되도록 스위칭 제어할 수 있는 특징이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 중앙제어기(300)는, 상기 축전기(200)를 통해 상기 DC/DC 컨버터(500)로 입력되는 전압을 주간에는 차단하도록 프로그램이 사전에 설정됨으로써, 상기 축전기(200)에서 충전이 이루어지는 주간에는 등기구(600)가 구동하지 못하도록 단속 제어한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 중앙제어기(300)는, 상기 축전기관리기(210)를 통해 전송된 감시 정보를 기반으로 상기 축전기(200)가 과충전 및 과방전이 발생되지 않도록 전압전류제어기(400)를 단속 제어한다.
도 2를 참조하여, 상기 전압전류제어기(400)는, 상기 솔라 셀(100)에서 입력되는 전원을 공급 받아 상기 축전기(200)로 공급되는 최적의 충전 전압과 전류를 제어함과 동시에 상기 중앙제어기(300)로부터 입력되는 신호를 받아 상기 축전기(200)가 과충전 되지 않도록 전압과 전류를 단속 제어하게 된다.
여기서 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전압전류제어기(400)는, 상기 솔라 셀(100)에서 발전되어 입력되는 전원으로 하여금 상기 축전기(200)의 충전에 적합하도록 전압과 전류를 단속 제어하는 기능과 함께 상기 축전기(200)에서 충전되어진 전압을 중앙제어기(300)의 명령을 받아 과전압충전을 방지하는 두 가지 기능을 동시에 수행하는 특징이 있다.
도 2를 참조하여, 상기 DC/DC 컨버터(500)는, 상기 등기구(600)가 요구하는 입력 전압으로 변환 및 조절하여 주는 수단으로, 상기 등기구(600)에 연결된 태양광 가로등 사양과 관계없이 가로등입력전압조절기(510)를 통해 등기구(600)가 요구하는 입력 전압으로 조절하여 준다.
여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 가로등입력전압조절기(510)는, 등기구(600)가 입력전압에 관계없이 태양광 가로등과 같은 폭넓은 가로등의 연결을 위해서는 상기 축전기(200)에서 충전된 전원이 상기 등기구(600)가 요구하는 입력전압으로 정확하게 조절되도록 하는 벅 부스트 컨버터(511)가 상기 가로등입력전압조절기(510)에 내장되는 것을 특징으로 한다.
도 2를 참조하여, 상기 TEST S/W(700)는, 상기 등기구(600)와 연결되는 태양광 가로등을 설치하기 전후에 있어 초단위, 분단위로 작동 여부를 시험하고 점검하도록 하는 테스트용 스위치이다.
여기서 본 발명의 실시 예에 따른 상기 TEST S/W(700)는, 유저가 별도의 시험용 장비나 테스트기를 휴대하지 않고서도 보다 간편하게 상기 등기구(600)와 연결되는 태양광 가로등의 기능이 정상적으로 작동하는지를 시험 및 점검할 수 있도록 하는 테스트 시스템을 구성한 것에 그 특징이 있다.
도 2를 참조하여, 상기 표시 창(800)은, 상기 TEST S/W(700)를 통해 테스트 중이거나 시스템 운전 중에 전압과 등기구 등의 현재 상태를 나타내도록 함으로써, 표시되어 있는 값이나 파이롯 램프를 통하여 이상 여부를 빠르게 진단하고 재설정이 가능하도록 하는 특징이 있다.
한편, 도 4를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 PCB 보드(900)는, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 커패시터를 이용한 태양광 가로등 제어 시스템을 테스트(TEST)할 수 있는 보드이다.
즉, 상기 PCB 보드(900)에는 상기 솔라 셀(100)과 축전기(200), DC/DC 컨버터(500), 등기구(600)와 연결할 수 있는 연결 단자를 가지고 있으며, 도 3의 P(310)의 S/W 1과 S(320)의 S/W 2, L(330)의 S/W 3, D(340)의 S/W 4로 설정한 값들이 제대로 작동하는지를 테스트하는 상기 TEST S/W(700)와 상기 TEST S/W(700)를 통해 테스트 중이거나 시스템 운전 중에 전압과 등기구(600) 등의 상태를 나타내는 표시 창(800)의 LED를 통해 보다 빠르게 커패시터를 이용한 태양광 가로등 제어 시스템을 진단하고 등기구(600)의 구동제어에 따른 설정이 용이한 특징이 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 커패시터를 이용한 태양광 가로등 제어 시스템은, 태양광 가로등(610)의 등주 일측에 브라켓으로 부착 설치되거나 태양광 가로등(610)에 설치되는 상기 솔라 셀(100)과 일체형으로 구성되는 시스템 또는 태양광 가로등(610)의 등주 내부에 설치가 가능한 기구 등을 구성함으로써, 설치 이후에 이를 점검 및 유지 관리가 용이한 특징이 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 커패시터를 이용한 태양광 가로등 제어 시스템은, 상기 축전기(200)에 솔라 셀(100)의 발전에너지를 초급속으로 충전하고 충전된 에너지로 야간에 태양광 가로등(610)을 구동시킬 수 있는 축전기 방식의 에너지 저장 시스템(ESS) 또는 축전기 방식의 에너지 저장 시스템(ESD)을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 커패시터를 이용한 태양광 가로등 제어 시스템은, 태양광 가로등에 사용되어지는 축전기용 콘덴서(커패시터) 모듈을 구성하여 이들에 상기 솔라 셀(100)에서 발전된 전기에너지를 초급속으로 충전 및 저장 가능하며, 저장된 전기에너지는 DC/DC 컨버터(500)를 통하여 등기구(600)의 태양광 가로등(610)이 요구하는 전압을 공급할 수 있는 축전기용 제어 시스템을 제공할 수 있다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 커패시터를 이용한 태양광 가로등 제어 시스템에 대한 작용효과를 상세하게 설명한다.
본 발명은 부하측 등기구(600)에 대응 가능한 태양광발전을 하는 솔라 셀(100)과, 상기 솔리 셀을 통해 충전된 전기를 저장하며, 초급속 충전이 가능한 콘덴서(혹은 커패시터)가 모듈 집합체로 구성되는 축전기(200)와, 상기 축전기를 주야간에 구별 없이 상시 관리 제어하기 위한 컨버터(110)와 축전기관리기(210) 및 예비전원(220)에 의해 구동되며, 전압전류제어기(400) 및 DC/DC 컨버터(500)를 단속 제어하여 등기구(600)가 요구하는 입력 전압으로 공급 가능하도록 제어 기능을 총괄하는 중앙제어기(300)와, 상기 등기구와 연결되는 태양광 가로등을 설치 전후에 작동 여부를 시험하고 점검하도록 하는 TEST S/W(700)와, 상기 테스트 정보를 나타내는 표시 창(800)을 갖는 커패시터를 이용한 태양광 가로등 제어 시스템을 강구함으로써, 등기구와 연결되는 태양광 가로등의 사양과 관계없이 도심이나 공원 등의 태양광 가로등의 구동을 효율적으로 제어 관리할 수 있고, 솔라 셀과 중앙제어기의 예비전원 수단을 통해 축전기의 상태를 주야간 구분 없이 감시 제어할 수 있으며, 주간에는 축전기의 전원을 차단하는 설정 프로그램에 따라 상기 축전기에서 충전이 이루어지는 주간에는 등기구가 구동을 하지 못하도록 단속 제어할 수 있다. 그리고 축전기의 충전에 따른 전압과 전류를 단속 제어하는 기능과 과전압충전을 방지하는 두 가지 기능을 동시에 수행할 수 있는 독특한 특징이 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 솔라 셀 110 : 컨버터
200 : 축전기 210 : 축전기관리기
220 : 예비전원 300 : 중앙제어기
400 : 전압전류제어기 500 : DC/DC 컨버터
510 : 가로등입력전압조절기 511 : 벅 부스트 컨버터
600 : 등기구 610 : 태양광가로등
700 : TEST S/W 800 : 표시 창
900 : PCB 보드
200 : 축전기 210 : 축전기관리기
220 : 예비전원 300 : 중앙제어기
400 : 전압전류제어기 500 : DC/DC 컨버터
510 : 가로등입력전압조절기 511 : 벅 부스트 컨버터
600 : 등기구 610 : 태양광가로등
700 : TEST S/W 800 : 표시 창
900 : PCB 보드
Claims (11)
- 부하측 등기구(600)의 최대소비전력량의 1.5배로 태양광발전이 가능하며, 컨버터(110)와 전압전류제어기(400)로 발전된 전원을 공급하는 솔라 셀(100)과;
상기 등기구(600)에 발전전원을 보내기 위하여 주간에는 상기 솔라 셀(100)을 통하여 충전된 전기를 저장하며, 초급속 충전이 가능한 커패시터의 모듈 집합체가 직렬 또는 병렬, 그리고 직ㆍ병렬로 연결되는 어느 하나가 선정되는 축전기(200)와;
상기 축전기에 저장되어 있는 충전량을 축전기관리기(210)를 통해서 실시간(Real-Time)으로 과전압과 과충전을 감시하고, 충전이 완료되었을 경우 전압전류제어기(400)을 구동시켜 충전량을 제한하며, 주간에는 컨버터(110)로부터 입력되는 전원을 감시 제어하여 상기 솔라 셀의 발전 중에 기후 이상 등으로 발전이 안 될 경우 상기 축전기관리기로부터 상기 축전기의 충전전압 상태를 확인하여 중앙제어기의 자체 예비전원(220)으로 하여금 상기 축전기로 공급하여 만충전 상태가 되도록 단속 제어하는 중앙제어기(300)와;
상기 솔라 셀에서 입력되는 전원을 공급 받아 상기 축전기로 공급되는 최적의 충전 전압과 전류를 제어함과 동시에 상기 중앙제어기부터 입력되는 신호를 받아 상기 축전기가 과충전이 발생되지 않도록 전압과 전류를 단속 제어하는 전압전류제어기(400)와;
상기 축전기에 저장되어 있는 전원을 입력 받아 상기 등기구가 요구하는 전압으로 변환시켜 주기 위한 가로등입력전압조절기(510)가 구비되는 DC/DC 컨버터(500)와;
상기 등기구와 연결되는 태양광 가로등을 설치하기 전후에 있어 초단위, 분단위로 작동 여부를 시험하고 점검하도록 하는 TEST S/W(700)와;
상기 TEST S/W를 통해 테스트 중이거나 시스템의 운전 중에 전압과 등기구의 상태를 파이롯 램프 또는 LED로 표시해주는 표시 창(800)이 포함되는 것을 특징으로 하는 커패시터를 이용한 태양광 가로등 제어 시스템.
- 제1 항에 있어서,
상기 컨버터(110)는 상기 중앙제어기의 구동 전압으로 공급하기 위하여 상기 솔라 셀(100)에서 입력되는 AC 전압을 DC 전압으로 변환시키는 것을 특징으로 하는 커패시터를 이용한 태양광 가로등 제어 시스템.
- 제1 항에 있어서,
상기 축전기관리기(210)는, 상기 축전기의 충전전압 상태와 축전기를 구성하는 콘덴서 모듈 각각에 대한 전압 및 과방전을 상시적으로 감시하여 상기 중앙제어기로 정보가 전송되는 것을 특징으로 하는 커패시터를 이용한 태양광 가로등 제어 시스템.
- 제1 항에 있어서,
상기 축전기(200)는, 상기 중앙제어기의 자체 예비전원(220)으로 구성될 수 있으며, 주간에는 상기 솔라 셀의 발전 중에 기후 이상 등으로 발전이 안 될 경우, 상기 컨버터로부터 입력되는 전원을 감시 제어하는 상기 중앙제어기의 제어 명령을 받아 상기 예비전원으로 하여금 상기 축전기에 충전용 전원이 공급 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 커패시터를 이용한 태양광 가로등 제어 시스템.
- 제1 항에 있어서,
상기 중앙제어기(300)는, 주간에는 상기 솔라 셀에서 입력되는 전원을 컨버터를 통해 공급 받아 자체 예비전원(220)에 저장함과 동시에 상기 축전기를 관리 제어하고,
야간에는 상기 축전기로부터 공급되는 전원을 공급 받아 상기 축전기를 관리 제어하는 전원공급회로망을 구성하여
상기 축전기의 상태를 주야간 구별 없이 지속적으로 관리 제어가 가능한 것을 특징으로 하는 커패시터를 이용한 태양광 가로등 제어 시스템.
- 제1 항에 있어서,
상기 중앙제어기의 자체 예비전원(220)은, 2차 전지 또는 축전기이며, 상기 2차 전지 또는 축전기에 저장된 DC전원은 상기 솔라 셀의 발전 중에 기후 이상 등으로 발전이 안 되어 상기 중앙제어기가 상기 축전기의 충전 전압에 이상을 감지할 경우, 상기 중앙제어기는 상기 2차 전지 또는 축전기에 저장된 DC전원을 전원공급회로망을 통해 상기 축전기로 공급되도록 스위칭 제어되는 것을 특징으로 하는 커패시터를 이용한 태양광 가로등 제어 시스템.
- 제1 항에 있어서,
상기 중앙제어기(300)는, 상기 축전기를 통해 상기 DC/DC 컨버터로 입력되는 전압을 주간에는 차단하는 설정 프로그램에 따라 상기 축전기에서 충전이 이루어지는 주간에는 상기 등기구가 구동을 하지 못하도록 단속 제어하는 것을 특징으로 하는 커패시터를 이용한 태양광 가로등 제어 시스템.
- 제1 항에 있어서,
상기 중앙제어기(300)는, 상기 축전기관리기를 통해 전송된 감시 정보를 기반으로 상기 축전기가 과충전 및 과방전이 발생되지 않도록 상기 전압전류제어기를 단속 제어하는 것을 특징으로 하는 커패시터를 이용한 태양광 가로등 제어 시스템.
- 제1 항에 있어서,
상기 전압전류제어기(400)는, 상기 솔라 셀에서 발전되어 입력되는 전원으로 하여금 상기 축전기의 충전에 적합하도록 전압과 전류를 단속 제어하는 기능과, 상기 축전기에서 충전되어진 전압을 중앙제어기의 명령을 받아 과전압충전을 방지하는 두 가지 기능을 동시에 수행하는 것을 특징으로 하는 커패시터를 이용한 태양광 가로등 제어 시스템.
- 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 가로등입력전압조절기(510)는, 입력전압에 관계없이 폭넓은 등기구(600)의 연결을 위해서는, 상기 축전기에서 충전된 전원이 상기 등기구가 요구하는 입력전압으로 정확하게 조절되도록 하는 벅 부스트 컨버터(511)가 상기 가로등입력전압조절기에 내장되는 것을 특징으로 커패시터를 이용한 태양광 가로등 제어 시스템.
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