KR20080052923A - Plate type solar tracking apparatus by photodiode and the photovoltaic driving system using thereof - Google Patents

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KR20080052923A
KR20080052923A KR1020060124701A KR20060124701A KR20080052923A KR 20080052923 A KR20080052923 A KR 20080052923A KR 1020060124701 A KR1020060124701 A KR 1020060124701A KR 20060124701 A KR20060124701 A KR 20060124701A KR 20080052923 A KR20080052923 A KR 20080052923A
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윤형식
명환춘
함선정
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한국항공우주연구원
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Abstract

A plate-type solar tracking apparatus using an optical sensor is provided to drive a solar cell according to the azimuth angle and altitude angle of the sum by tracking the position of the sun by an optical sensor while including a structure for driving a solar cell module according to the determined position of the sun. An east-west block plate(120) and a south-north block pate(130) are mounted on a main body of a plate shape, respectively disposed in directions vertical to an east-west direction and a south-north direction. Optical sensors(PE,PW,PS,PN) are respectively mounted on the front and back surfaces of the east-west block plate and the south-north block plate. The position of the sun is determined by using a current value outputted from each optical sensor. The east-west block plate or the south-north block plate can be a pair of plate bodies of curved shapes that respectively widens toward the south and the north wherein the mutually protruding portions of the plate bodes come in contact with each other.

Description

광센서를 이용한 판체형 태양추적장치 및 이를 이용한 태양전지 구동 시스템{Plate type solar tracking apparatus by photodiode and the photovoltaic driving system using thereof}Plate type solar tracking device using optical sensor and photovoltaic driving system using

도 1은 태양의 일주운동 궤적을 도시하는 개념도,1 is a conceptual diagram showing the trajectory of the circumference of the sun;

도 2는 태양의 위치를 결정하기 위한 좌표계를 설명하는 개념도,2 is a conceptual diagram illustrating a coordinate system for determining the position of the sun;

도 3은 본 발명의 태양추적장치를 도시하는 사시도,3 is a perspective view showing a solar tracking device of the present invention;

도 4는 본 발명의 태양전지 구동 시스템을 도시하는 분리 사시도,4 is an exploded perspective view showing a solar cell drive system of the present invention;

도 5는 본 발명의 태양전지 구동시스템의 제어부를 도시하는 개념도5 is a conceptual diagram illustrating a controller of the solar cell driving system of the present invention.

도 6은 본 발명의 제어부의 개념을 도시하는 개념도이다.6 is a conceptual diagram illustrating the concept of a control unit of the present invention.

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

100 : 태양추적장치 110 : 본체100: solar tracking device 110: main body

120 : 동서 차단판 130 : 남북 차단판120: East-West Block 130: North-South Block

PE : 동측 광센서 PW : 서측 광센서PE: Eastern Optical Sensor PW: Western Optical Sensor

PS : 남측 광센서 PN : 북측 광센서PS: South side light sensor PN: North side light sensor

200 : 태양전지 구동 시스템200: solar cell drive system

210 : 베이스 220 : 회전 프레임210: base 220: rotating frame

230 : 태양전지 모듈 240 : 제1축 구동장치230: solar cell module 240: first axis drive device

250 : 제2축 구동장치 300 : 제어부250: second axis drive device 300: control unit

310 : 연산부 320 : 모터 드라이버310: calculator 320: motor driver

본 발명은 태양의 일주운동에 의해 시시각각 달라지는 방위각과 고도각을 측정한 후 그 측정값에 따라 태양전지 모듈을 조절하는 태양추적장치 및 이를 이용한 구동시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광센서에 의해 발생된 전류값을 비교하여 태양의 위치를 결정한 후 상기 태양의 위치에 맞도록 상기 태양전지 모듈를 2축구동방식에 의해 조절하여 발전효율을 향상시킬 수 있는 광센서를 이용한 판체형 태양추적장치 및 태양전지 구동 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a solar tracking device for adjusting a solar cell module according to the measured value after measuring the azimuth and altitude angle changed by the circumferential motion of the sun, and more particularly by an optical sensor After determining the position of the sun by comparing the generated current value to adjust the solar cell module according to the position of the sun by the two-axis drive method plate-type solar tracking device using the optical sensor that can improve the power generation efficiency It relates to a battery drive system.

일반적으로 태양전지라고 하는 것은 태양 에너지를 전기에너지로 변환할 목적으로 제작된 광전지를 말하는 것으로 이러한 태양전지를 모듈화한 것을 태양전지 모듈 (photovoltaic module)이라고 한다.In general, a solar cell refers to a photovoltaic cell manufactured for converting solar energy into electrical energy. The modularization of such solar cells is called a photovoltaic module.

상술한 바와 같이 태양전지는 태양 에너지를 이용하는 것인바 태양으로부터 최대한의 태양 에너지를 획득하는 것이 효율 향상에 필수적이다.As described above, since the solar cell uses solar energy, obtaining maximum solar energy from the sun is essential for improving efficiency.

따라서 상기 태양의 일주 운동 궤적을 정확하게 파악하여 태양전지모듈을 구동하는 것이 필요하다.Therefore, it is necessary to accurately drive the solar motion trajectory of the sun to drive the solar cell module.

통상적인 태양의 일주운동을 도 1을 참조하여 설명하면, 태양은 우리나라와 같은 중위도 지방을 기준으로 볼 때 동쪽에서 비스듬히 떠서 남쪽으로 비스듬히 지는 궤적을 가지고 있다. 다시 말해서, 태양은 단순히 동쪽에서 떠서 서쪽으로 지는 1차원적 궤적이 아니고 일주운동중 남쪽으로 기울어지는 2차원적 궤도를 가지고 있다. 이때 상기 도 1의 A는 천구의 북극을 나타낸다.Referring to FIG. 1, a typical circumferential movement of the sun has a trajectory that rises obliquely in the east and obliquely in the south when viewed from a mid-latitude region such as Korea. In other words, the sun is not just a one-dimensional trajectory that rises from the east to the west, but has a two-dimensional orbit that slopes to the south during diurnal motion. 1A represents the celestial pole.

그런데, 종래의 태양전지를 구동하는 장치의 경우 단순히 동에서 서로 이동하는 태양의 궤적을 쫓는 한편 그 데이터를 이용하여 태양전지를 구동하는 방식이어서 2차원적 궤도를 가지는 태양의 태양빛을 보다 효율적으로 이용하지 못하는 문제점이 있었다. However, in the case of a device for driving a conventional solar cell, it is simply a method of driving a solar cell using the data while chasing the trajectory of the sun moving in the east, so that the sunlight of the sun having a two-dimensional orbit more efficiently can be obtained. There was a problem not available.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 태양의 방위각과 고도각을 광센서에 의해 측정하여 정확한 태양의 위치를 결정하는 한편 그 결정된 위치에 따라 태양전지 모듈을 2축 구동에 의해 보다 정확하게 태양의 궤적을 따라 구동하게 하여 발전 효율을 향상시킬 수 있는 태양추적장치 및 이를 이용한 태양전지 구동 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, by measuring the azimuth and altitude of the sun by the optical sensor to determine the exact position of the sun while the solar cell module according to the determined position more accurately by the two-axis drive It is an object of the present invention to provide a solar tracking device and a solar cell driving system using the same, which can improve power generation efficiency by driving along a trajectory.

상술한 목적은 판체형상의 본체상에 동서방향 및 남북방향에 각각 직교하는 방향으로 장치되는 동서 차단판 및 남북 차단판과, 상기 동서 차단판 및 남북 차단판의 전후면에 각각 장치되는 광센서를 포함하여, 상기 각 광센서에서 출력되는 전류값을 이용하여 태양의 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 광센서를 이용한 판체형 태양추적장치 및 이를 이용한 태양전지 구동 시스템에 의해 달성될 수 있다.The above-mentioned object is to provide an east-west blocking plate and a north-south blocking plate which are installed in a direction perpendicular to the east-west direction and the north-south direction on a plate-shaped body, and an optical sensor provided on the front and rear surfaces of the east-west blocking plate and the north-south blocking plate respectively. It can be achieved by the plate-shaped solar tracking device using the optical sensor and the solar cell drive system using the same, characterized in that for determining the position of the sun using the current value output from each optical sensor.

본 발명은 상술한 바와 같이 광센서에 의해 태양의 위치를 추적하는 한편 그 결정된 태양의 위치에 맞게 태양전지 모듈을 조절하는 것으로서 이하 첨부된 도면과 실시예를 통하여 설명하기로 한다.As described above, the present invention tracks the position of the sun by means of an optical sensor and adjusts the solar cell module according to the determined position of the sun.

우선 도 2를 참조하여 태양을 추적하기 위한 방위각과 고도각에 대해 설명하기로 한다. 상기 방위각과 고도각의 정의를 위하여 사용되는 좌표계는 태양 추적장치가 장치되는 지점을 통과하는 자오선과 지표면이 만나는 지점을 정남(south)으로 하고, 이를 기준으로 하여 e 축을 정동, n축을 정북 그리고 z축을 천정을 가리키는 방향으로 설정된 좌표이다.First, azimuth and elevation angles for tracking the sun will be described with reference to FIG. 2. The coordinate system used for the definition of the azimuth and elevation angles is the south where the meridian passing through the point where the sun tracking device is installed and the ground meets, and based on this, the e axis is east, the n axis is north and north. Coordinates set in the direction the axis points to the ceiling.

이때 태양의 고도각(E)은 태양과 추적장치가 설치되어 있는 지점(좌표원점)을 연결하는 선분이, 추적장치가 설치되어 있는 지구 지표면과의 이루는 각으로 표시되는 값이다.At this time, the altitude angle (E) of the sun is a value represented by the angle formed by the line connecting the sun and the point (coordinate origin) where the tracking device is installed to the earth's surface where the tracking device is installed.

또한, 태양의 방위각(A)은 현재 태양의 위치를 지료면에 투영시켰을 때 투영된 태양과 좌표의 원점이 이루는 직선이 좌표상의 정북(n)을 가르키는 직선과 이루는 각으로 정의된다.In addition, the azimuth angle A of the sun is defined as the angle formed by the straight line of the origin of the coordinates with the projected sun when the position of the current sun is projected on the base surface and the straight line pointing to the true north n on the coordinates.

이렇게 정의되는 방위각과 고도각을 본 발명의 태양추적장치가 찾아내어 태양의 위치를 결정하게 되는바 이하 도 3을 참조하여 상기 태양추적장치에 대해 설명한다.As described above, the solar tracking device determines the position of the sun by finding the azimuth and elevation angles defined in the present invention. Hereinafter, the solar tracking device will be described with reference to FIG.

상기 도 3에 도시된 바와 같이 상기 판체형 태양추적장치는 태양광에 의해 광센서에서 발생하는 전류를 비교하여 태양의 위치를 추적하는 태양추적장치(100)로서, 판체형상의 본체(110)에 동서방향 및 남북방향에 각각 직교하는 방향으로 장 치되는 동서 차단판(120) 및 남북 차단판(130)과,As shown in FIG. 3, the plate-shaped solar tracking device is a sun tracking device 100 that tracks the position of the sun by comparing the current generated from the optical sensor by sunlight, and the plate-shaped body tracking device 110. An east-west blocking plate 120 and a north-south blocking plate 130 installed in directions perpendicular to the east-west direction and the north-south direction, respectively;

상기 동서 차단판(120) 및 남북 차단판(130)의 전후면에 각각 장치되는 광센서로 구성된다.It consists of an optical sensor mounted on the front and rear surfaces of the east-west blocking plate 120 and the north-south blocking plate 130, respectively.

이때 상기 동서 차단판(120) 및 남북 차단판(130)은 판체형상도 가능하고, In this case, the east-west blocking plate 120 and the north-south blocking plate 130 may be plate-shaped,

상기 도 3에 도시된 것처럼 곡면형상으로 만곡된 판체도 가능하다.As shown in FIG. 3, a curved plate may be formed.

즉, 상기 동서 차단판(120)의 경우 동쪽과 서쪽을 향하도록 벌어지는 형상인 동측 차단판(121)과 서측 차단판(122)으로 구성되는데, 이때 상기 동측 차단판(121)과 서측 차단판(122)의 돌출된 부분은 상호 맞닿도록 장치된다.That is, in the case of the east-west blocking plate 120, the east-side blocking plate 121 and the west blocking plate 122, which are formed to face east and west, are composed of the east-side blocking plate 121 and the west blocking plate ( The protruding portions of 122 are arranged to abut each other.

또한, 상기 남북 차단판(130)의 경우에도 동일하게 남쪽을 향해 벌어지도록 만곡된 판체형상인 남측 차단판(131)과 북측을 향해 벌어지는 북측 차단판(132)으로 구성되며 상기 남측 차단판(131)과 북측 차단판(132)의 돌출되는 부분은 상호 맞닿도록 장치된다.In addition, in the case of the north-south blocker 130, the south-side blocker 131, which is curved in the same way to be opened toward the south, and the north-side blocker 132 that opens toward the north side, the south-blocker 131 ) And the protruding portions of the north side blocking plate 132 are in contact with each other.

이러한 형상의 차단판사이에 광센서가 장치된다. 즉, 상기 동서 차단판(120)의 동측 차단판(121)의 전면측 즉 상기 동측 차단판(121)에서 동쪽방향으로 동측 광센서(PE)를 설치하고 상기 서측 차단판(122)의 전면측 즉 서쪽방향으로 서측 광센서(PW)를 설치한다. 다시 말해서 상기 동서 차단판(120)의 전후면에 각각 동측 광센서(PE)와 서측 광센서(PW)를 설치하는 것이다.An optical sensor is installed between the blocking plates of this shape. That is, the front side of the east side blocking plate 121 of the east-west blocking plate 120, that is, the east side optical sensor PE is installed in the east direction from the east side blocking plate 121 and the front side of the west blocking plate 122. That is, the west light sensor (PW) is installed in the west direction. In other words, the east-side optical sensor PE and the west-side optical sensor PW are installed on the front and rear surfaces of the east-west blocking plate 120, respectively.

이는 상기 남북 차단판(130)의 전후면에도 동일하게 남측 센서(PS)와 북측 센서(PN)을 각각 장치한다.It is similarly equipped with a south side sensor PS and a north side sensor PN on the front and rear surfaces of the inter-Korean blocking plate 130, respectively.

이상 상술한 바와 같은 태양추적장치(100)에 의해 태양의 위치를 결정하는 방법에 대해 설명한다.A method of determining the position of the sun by the solar tracking device 100 as described above will be described.

우선 그 원리에 대해 설명하면, 상기 광센서는 널리 알려진 바와 같이 태양빛을 받아 전류를 생성하게 되는데 이때 상기 생성되는 전류의 양은 조사된 태양빛의 양 다시 말해서 조사되는 태양빛의 각도에 따라 달라진다. 즉, 상기 광센서에 조사되는 태양빛이 수직방향이면 최대의 전류를 생성하며 그 각도가 줄어듦에 따라 생성되는 전류가 줄어드는 것이다. 또한 본 발명과 같이 차단판이 설치됨에 의해 태양이 예를 들어 동쪽에 치우치게 있는 경우 상기 동측 광센서(PE)에는 많은 태양빛이 조사되나 서측 광센서(PW)에는 태양빛 조사가 차단되거나 혹은 아주 적은 양의 태양빛이 조사되어 상기 동측 광센서(PE)와 서측 광센서(PW)의 전류차이가 크게 나게 되는 것이다.First, the principle will be described, the optical sensor receives the sunlight to generate a current as is widely known, wherein the amount of the generated current depends on the amount of sunlight irradiated, that is, the angle of the sunlight. That is, when the sunlight irradiated to the optical sensor is in the vertical direction, the maximum current is generated, and as the angle thereof decreases, the generated current decreases. In addition, when the sun is biased to the east, for example, by installing a blocking plate as in the present invention, a lot of sunlight is irradiated to the east-side optical sensor PE, but sunlight is blocked to the west-side optical sensor PW or very little. Positive sunlight is irradiated to increase the current difference between the east side photoelectric sensor PE and the west side photoelectric sensor PW.

이와 같은 원리에 의해 상기 생성되는 전류의 값을 비교하여 태양의 위치를 결정하게 된다.By this principle, the position of the sun is determined by comparing the value of the generated current.

태양의 방위각은 동측 광센서(PE)와 서측 광센서(PW)의 전류를 비교한 값을 기준으로 판단한다. 상기 동측 광센서(PE)로부터 생성된 전류가 상기 서측 광센서(PW)에서 생선된 전류가 큰 경우 태양이 동쪽에 있는 것으로 판단하고 후술하는 구동창치에 의해 태양전지 모듈을 동쪽으로 회전하게 한다. 이때 상기 동측 광센서(PE)와 서측 광센서(PW)에서 생성된 전류가 동일하게 될때까지 회전시키게 되면 태양전지 모듈이 태양에 수직한 방향에 서게 되어 최대의 발전 효율을 얻을 수 있게 된다.The azimuth angle of the sun is determined based on a comparison of the current of the ipsilateral optical sensor PE and the western optical sensor PW. If the current generated from the ipsilateral optical sensor PE is large in the current drawn by the western optical sensor PW, it is determined that the sun is in the east and the solar cell module is rotated to the east by the driving window described later. . In this case, when the current generated by the ipsilateral optical sensor PE and the western optical sensor PW is rotated to be the same, the solar cell module stands in a direction perpendicular to the sun to obtain maximum power generation efficiency.

이는 태양의 고도각을 측정하는 경우에도 동일하다. 즉, 남측 광센서(PS)와 북측 광센서(PN)의 전류값을 비교하여 남측 광센서(PS)의 값이 높게 나오면 후술하는 다른 구동장치를 구동하여 태양전지를 남측으로 회전시킨다. 이때에도 유사하게 상기 남측 광센서(PS)와 북측 광센서(PN)의 전류값이 동일하게 나올때까지 회전시키면 태양빛에 수직한 방향으로 서게 되어 최대한의 효율을 얻을 수 있게 된다.The same is true when measuring the altitude angle of the sun. That is, when the value of the southern photoelectric sensor PS is high by comparing the current values of the south photoelectric sensor PS and the north photoelectric sensor PN, another driving device described later is driven to rotate the solar cell to the south side. In this case, similarly, when the current values of the south photoelectric sensor PS and the north photoelectric sensor PN are rotated until the current values are the same, the light beams stand in a direction perpendicular to the sunlight to obtain maximum efficiency.

즉, 본 발명의 태양측정장치에 의해 상기 태양의 방위각과 고도각에 맞게 태양전지 모듈을 조절할 수 있는 것이다.That is, the solar cell module can be adjusted according to the azimuth and altitude angle of the sun by the solar measuring device of the present invention.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 태양추적장치(100)는 광센서에 의한 전류값을 상호 비교하여 태양의 위치를 측정하는 것으로서 이하 상기 태양추적장치(100)를 이용한 태양전지모듈의 구동 시스템에 대해 도 4를 참조하여 설명한다.As described above, the solar tracking device 100 of the present invention measures the position of the sun by comparing current values by an optical sensor with each other. Hereinafter, a driving system of a solar cell module using the solar tracking device 100 will be described. It demonstrates with reference to 4.

상기 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 구동 시스템은 크게 태양빛에 의해 전력을 생산하는 전력발생부(200)와 상기 전력발생부(200)를 제어하는 제어부(300)로 구성된다.As shown in FIG. 4, the driving system of the present invention is composed of a power generator 200 that generates power by sunlight and a controller 300 that controls the power generator 200.

상기 전력발생부(200)는 태양빛을 받아 전력을 생산하는 태양전지 모듈(230)과 상기 태양전지 모듈(230)을 수용하는 회전 프레임(220) 그리고 상기 회전 프레임(220)이 수용되는 베이스(210)으로 구성되며 상기 구성을 구동하는 제1구동장치(240) 및 제2구동장치(250)로 대별된다.The power generation unit 200 is a solar cell module 230 for producing power by receiving sunlight and the rotation frame 220 for receiving the solar cell module 230 and the base in which the rotation frame 220 is accommodated ( 210 is divided into a first driving device 240 and a second driving device 250 for driving the configuration.

상기 베이스(210)는 일측이 경사지게 형성되는 형상으로서 본 실시예에서는 중공의 육면체 형상에서 일측을 경사지게 형성하였다. The base 210 has a shape in which one side is inclined, and in this embodiment, one side is inclined in a hollow hexahedron shape.

이때 상기 베이스(210)에는 베이스 회전축(211)이 설치되어 상기 베이스 회 전축(211)에 장치된 회전 프레임(220)을 회전시키게 되고, 상기 회전 프레임(220) 내부에는 태양전지 회전축(221)이 다수개 설치되어 상기 태양전지 회전축(221)에 장치된 태양전지 모듈(230)이 회전된다.In this case, a base rotating shaft 211 is installed on the base 210 to rotate the rotating frame 220 mounted on the base rotating shaft 211, and a solar cell rotating shaft 221 is disposed inside the rotating frame 220. A plurality of solar cell modules 230 installed on the solar cell rotating shaft 221 are rotated.

한편 상기 베이스 회전축(211)과 태양전지 회전축(221)을 회전시키기 위해 2개 방향의 구동장치가 구비된다. 이는 상술한 바와 같이 태양의 방위각과 고도각에 각각 맞추기 위해 2축 구동이 필요하게 되고 이를 위해 2개 방향의 구동장치가 설치되는 것이다.Meanwhile, a driving device in two directions is provided to rotate the base rotating shaft 211 and the solar cell rotating shaft 221. As described above, two-axis driving is required to match the azimuth and altitude angles of the sun, and two driving apparatuses are installed for this purpose.

본 발명에서는 상기 베이스 회전축(211)을 회전하는 제1축 구동장치(240)와 상기 태양전지 회전축(221)을 회전시키는 제2축 구동장치(250)가 구비된다.In the present invention, the first shaft drive unit 240 for rotating the base axis of rotation 211 and the second shaft drive unit 250 for rotating the solar cell axis of rotation (221) is provided.

상기 제1축 구동장치(240)는 상기 베이스(210)의 일측에 장치되는 것으로서 회전력을 발생하는 모터(241)와, 상기 모터(241)에 연동되어 회전되는 제1기어(242)와 상기 제1기어(242)와 치차 결합하는 한편 상기 베이스 회전축(211)에 장치되는 제2기어(243)로 구성된다.The first shaft drive unit 240 is installed on one side of the base 210, the motor 241 for generating a rotational force, the first gear 242 and the first gear 242 rotated in conjunction with the motor 241 It is composed of a second gear 243 which is geared to the first gear 242 and mounted to the base rotation shaft 211.

즉, 상기 모터(241)에 의해 상기 베이스 회전축(211)을 회전시키고 이에 의해 상기 회전 프레임(220)이 회전된다.That is, the base rotation shaft 211 is rotated by the motor 241, thereby rotating the rotation frame 220.

한편 상기 회전 프레임(220)은 상술한 바와 같이 상기 베이스(210)의 경사면에 장치되는 것으로서 사각형 틀 형상의 구비하고 있다. 이러한 형상을 가지는 회전 프레임(220) 내부에는 다수개의 태양전지 회전축(221)이 구비되고, 상기 태양전지 회전축(221)상에 태양전지 모듈(230)이 장치된다.On the other hand, the rotating frame 220 is provided on the inclined surface of the base 210 as described above is provided with a rectangular frame shape. A plurality of solar cell rotating shafts 221 are provided inside the rotating frame 220 having such a shape, and the solar cell module 230 is mounted on the solar cell rotating shafts 221.

즉, 상기 태양전지 회전축(221)이 회전됨에 의해 상기 태양전지 모듈(230)이 회전되는 구성이다.That is, the solar cell module 230 is rotated by rotating the solar cell rotating shaft 221.

상술한 제2구동장치(250)는 상기 태양전지 회전축(221)을 회전시키기 위한 구성으로서 상기 회전 프레임(220) 일측에 장치되는 모터(251)와 상기 모터에 연동되어 회전되는 모터 회전축(252)와 상기 모터 회전축(252)상에 다수개 장치되는 제1기어(253)와 상기 제1기어(254)와 치차결합하는 한편 상기 태양전지 회전축(221)상에 장치되어 상기 모터(251)에서 발생한 회전력을 상기 태양전지 회전축(221)으로 전달하는 제2기어(254)로 구성된다.The second driving device 250 as described above is configured to rotate the solar cell rotating shaft 221 and the motor rotating shaft 252 rotated in conjunction with the motor 251 installed on one side of the rotating frame 220 and the motor. And a plurality of first gears 253 and a plurality of first gears 254 mounted on the motor rotating shaft 252 and gears coupled to the solar cell rotating shaft 221 and generated on the motor 251. It is composed of a second gear 254 for transmitting a rotational force to the solar cell rotation shaft 221.

이러한 구성에 의해 상기 태양전지 회전축(221)을 회전시키고 결국 상기 태양전지 회전축(221)에 장치되는 태양전지 모듈(230)을 회전시키게 되는 것이다.By such a configuration, the solar cell rotating shaft 221 is rotated, and eventually the solar cell module 230 mounted on the solar cell rotating shaft 221 is rotated.

한편 상기 제2구동장치(250)에 의해 상기 태양추적장치(100) 또한 회전된다. Meanwhile, the solar tracking device 100 is also rotated by the second driving device 250.

즉, 상기 제2구동장치(250)의 모터 회전축(252)상에 장치되는 제1기어(253)과 치차결합되는 제3기어(255)가 상기 태양추적장치(100)에 장치된다.That is, a third gear 255 geared to the first gear 253 mounted on the motor rotation shaft 252 of the second driving device 250 is installed in the solar tracking device 100.

이에 의해 상기 모터(251)에서 발생되는 회전력이 상기 태양추적장치(100)까지 전달되어 상기 태양전지 모듈(230)과 같이 회전하게 된다. 이때 상기 제2기어(254)와 제3기어(235)를 동일한 기어를 사용하여 상기 태양전지 모듈(230)과 상기 태양추적장치(100)를 동일하게 회전시키는 것이 바람직하다. 이에 대해서는 후술한다.As a result, the rotational force generated by the motor 251 is transmitted to the solar tracking device 100 so as to rotate together with the solar cell module 230. In this case, it is preferable to rotate the solar cell module 230 and the solar tracking device 100 by using the same gear as the second gear 254 and the third gear 235. This will be described later.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 태양추적장치(100)를 사용하여 태양의 위치를 결정하고 상기 결정된 위치에 따라 태양전지를 구동하는 태양전지 구동시스템(200)을 구비한다.이때 상기 태양추적장치(100)에 의해 산출된 값을 연 산하고 그 연산된 값에 따라 상기 구동시스템(200)을 제어하는 제어부(300)가 필요한 바 이하 도 5를 참조하여 상기 제어부(300)에 대해 설명한다.As described above, the present invention includes a solar cell driving system 200 that determines the position of the sun using the solar tracking device 100 and drives the solar cell according to the determined position. The control unit 300 that calculates the value calculated by) and controls the driving system 200 according to the calculated value is required. Hereinafter, the control unit 300 will be described with reference to FIG. 5.

우선 상기 제어부(300)는 연산부(310)와 모터 드라이버(320)로 구성된다. 상기 연산부(310)에서는 상기 태양추적장치(100)에서 전류의 값을 상호 비교하여 태양의 위치를 결정하는 기능을 하게 된다. 예를 들어 앞서 설명한 바와 같이 태양의 방위각은 동측 광센서(PE)와 서측 광센서(PW)의 전류를 비교한 값을 기준으로 판단한다. 즉, 상기 동측 광센서(PE)로부터 생성된 전류와 상기 서측 광센서(PW)에서 생성된 전류를 상기 연산부(310)에서 비교하여 상기 동측 광센서(PE)에서 생성된 전류가 크면First, the controller 300 includes a calculator 310 and a motor driver 320. The calculation unit 310 has a function of determining the position of the sun by comparing the current value in the solar tracking device 100 with each other. For example, as described above, the azimuth angle of the sun is determined based on a value obtained by comparing the current between the ipsilateral optical sensor PE and the western optical sensor PW. That is, when the current generated by the ipsilateral photosensor PE is large by comparing the current generated by the ipsilateral photosensor PE with the current generated by the photosynthesis photosensor PW in the calculation unit 310.

태양이 동쪽에 있는 것으로 판단하고 후술하는 구동창치에 의해 태양전지 모듈을 동쪽으로 회전하게 한다. 이때 상기 동측 광센서(PE)와 서측 광센서(PW)에서 생성된 전류가 동일하게 될때까지 회전시키게 되면 태양전지 모듈이 태양에 수직한 방향에 서게 되어 최대의 발전 효율을 얻을 수 있게 된다.It is determined that the sun is in the east, and the solar cell module is rotated in the east by the drive window described later. In this case, when the current generated by the ipsilateral optical sensor PE and the western optical sensor PW is rotated to be the same, the solar cell module stands in a direction perpendicular to the sun to obtain maximum power generation efficiency.

다시말해 상기 연산부(310)에 의해 태양의 위치가 결정되면 상기 모터 드라이버(320)로 신호를 보내어 상기 제1구동장치(240)와 제2구동장치(250)의 모터(241,251)를 구동하게 되는 것이다.In other words, when the position of the sun is determined by the calculation unit 310, a signal is sent to the motor driver 320 to drive the motors 241 and 251 of the first driving device 240 and the second driving device 250. will be.

이와 같은 상기 제어부(300)는 널리 알려진 구성으로서 도 6을 참조하여 그 일 실시예를 설명한다.The control unit 300 as described above will be described with reference to FIG.

상기 제어부(300)의 연산부(310)는 상기 동측 광센서(PE)와 서측 광센서(PW)에서 생성된 신호를 증폭하는 증폭기(311)와 상기 증폭기(311)에서 증폭된 신호를 상호 비교하는 비교기(312)로 구성될 수 있다. 즉, 상기 증폭기(311)에서 상기 각 광센서에서 발생된 신호 즉 전류를 증폭하여 상기 비교기(312)측으로 입력하면, 상기 비교기(312)에서 그 전류의 크기를 판별하게 되고 상기 제1축 구동장치(240) 또는 제2구동장치(250)를 구동하는 각 모터 드라이버(312,322)에 신호를 주어 상기 각 구동장치를 구동하게 된다. 이는 상기 남측 광센서(PS)와 북측 광센서(PN)의 경우에도 동일하다.The calculating unit 310 of the controller 300 compares the amplified signal generated by the amplifier 311 and the amplifier 311 to amplify the signals generated by the ipsilateral optical sensor PE and the western optical sensor PW. It may be composed of a comparator 312. That is, when the amplifier 311 amplifies a signal generated by each optical sensor, that is, a current and inputs the current to the comparator 312, the comparator 312 determines the magnitude of the current and the first axis driving device. Signals are supplied to each of the motor drivers 312 and 322 that drive the 240 or the second driver 250 to drive the respective drivers. The same applies to the south side photo sensor PS and the north side photo sensor PN.

이하 앞서 살펴본 도 4를 다시 참조하여 본 발명의 작동 순서에 대해 다시 설명한다.Hereinafter, the operation sequence of the present invention will be described again with reference to FIG. 4.

우선 상기 태양추적장치(100)에서 태양의 위치를 결정한다. 즉 상술한 예를 다시 들어 설명하면 상기 태양의 방위각은 동측 광센서(PE)와 서측 광센서(PW)의 전류를 비교한 값을 기준으로 판단한다.즉, 상기 동측 광센서(PE)에 의해 생성된 전류가 큰 것으로 상기 연산부(310)에서 판단하면 상기 연산부(310)는 모터 드라이브(320)에 신호를 보내어 상기 제1구동장치(240)를 구동한다. 물론 본 발명의 태양전지 구동시스템(200)의 베이스(210)의 방향을 바꾸면 제2구동장치(250)를 구동하면 된다. 이하 상기 제1구동장치(240)에 의해 태양의 동서방향을 추적하는 것을 대상으로 설명을 계속한다.First, the position of the sun in the sun tracking device 100 is determined. In other words, the above-described example will be described again. The azimuth angle of the sun is determined based on a value obtained by comparing the current between the ipsilateral optical sensor PE and the western optical sensor PW. When the calculation unit 310 determines that the generated current is large, the operation unit 310 sends a signal to the motor drive 320 to drive the first driving device 240. Of course, if the direction of the base 210 of the solar cell driving system 200 of the present invention is changed, the second driving device 250 may be driven. Hereinafter, the description will be continued with respect to tracking the east-west direction of the sun by the first driving device 240.

즉 상기 제1구동장치(240)의 모터(241)를 구동하여 상기 베이스 회전축(211)을 회전시킨다. 이에 의해 상기 회전 프레임(220)이 회전되고 상기 회전 프레임(220)에 장치되는 태양전지 모듈(230) 역시 같이 회전된다. 이때 상술한 바와 같이 태양추적장치(100)가 상기 회전 프레임(220)에 같이 장치되어 있으므로 상 기 태양전지 모듈(230)과 같이 회전하게 된다. That is, the base rotation shaft 211 is rotated by driving the motor 241 of the first driving device 240. As a result, the rotating frame 220 is rotated, and the solar cell module 230 mounted on the rotating frame 220 is also rotated. In this case, since the solar tracking device 100 is installed in the rotating frame 220 as described above, the solar tracking device 100 rotates as the solar cell module 230.

즉, 상기 태양추적장치(100)가 동쪽을 향하도록 회전하게 되므로 상기 동측 광센서(PE)와 서측 광센서(PW)의 측정치 차이가 줄어들다가 결국은 동일하게 된다. 이는 상술한 바와 같이 상기 태양추적장치(100) 혹은 태양전지 모듈(230)이 상기 태양과 수직한 방향에 있다는 것을 뜻하며 이 각도에서 최대의 발전효율이 나오게 된다.That is, since the solar tracking device 100 is rotated to face east, the difference between the measured values of the ipsilateral optical sensor PE and the western optical sensor PW is reduced, and eventually becomes the same. This means that the solar tracking device 100 or the solar cell module 230 is in a direction perpendicular to the sun as described above, and the maximum power generation efficiency comes from this angle.

한편, 상기 연산부(310)가 상기 상기 동측 광센서(PE)와 서측 광센서(PW)의 측정치 값이 동일하게 됨을 인식하면 상기 모터 드라이브(320)에 신호를 보내어 상기 제1구동장치(240)의 모터(241)구동을 멈추게 한다. On the other hand, when the calculation unit 310 recognizes that the measured values of the ipsilateral optical sensor PE and the western optical sensor PW are equal to each other, it sends a signal to the motor drive 320 and the first driving device 240. To stop the motor 241 driving.

이는 태양의 고도각을 측정하는 경우에도 동일하다. 즉, 남측 광센서(PS)와 북측 광센서(PN)의 전류값을 비교하여 남측 광센서(PS)의 값이 높게 나오면 상기 모터 드라이브(320)에 신호를 보내어 제2 구동장치를 구동(250)하여 상기 남측 광센서(PS)와 북측 광센서(PN)에 의해 생성된 전류값이 동일하게 나올 때까지 구동시킨다.The same is true when measuring the altitude angle of the sun. That is, when the value of the south photoelectric sensor PS is high by comparing the current values of the south photoelectric sensor PS and the north photoelectric sensor PN, a signal is sent to the motor drive 320 to drive the second driving device. Drive until the current value generated by the south side photo sensor PS and the north side photo sensor PN is the same.

이러한 방법에 의해 상기 태양의 방위각과 고도각에 맞게 태양전지 모듈을 맞출 수 있어 최대의 발전효율을 얻게 된다.By this method, the solar cell module can be matched to the azimuth and altitude angles of the sun, thereby obtaining the maximum power generation efficiency.

이때 상기 태양추적장치(100)와 태양전지 모듈(230)이 같이 회전하게 되므로 상기 태양추적장치(100)와 태양전지 모듈(230)이 동일하게 회전하게 하는 것이 바람직하다.In this case, since the solar tracking device 100 and the solar cell module 230 rotate together, it is preferable to rotate the solar tracking device 100 and the solar cell module 230 in the same manner.

즉, 본 발명에서 상기 구동장치는 상기 태양추적장치(100)가 태양빛에 수직 한 방향을 기준으로 구동하게 되므로 상기 태양전지 모듈(230) 역시 상기 태양빛에 수직한 방향으로 구동되기 위해서는 상기 태양추적장치 (100)와 동일하게 회전되어야 하는 것이다.That is, in the present invention, since the solar tracking device 100 is driven based on a direction perpendicular to sunlight, the solar cell module 230 also needs to be driven in a direction perpendicular to the sunlight. It should be rotated the same as the tracking device (100).

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명은 광센서에 의해 태양의 위치를 추적하는 한편 그 결정된 태양의 위치에 맞게 태양전지 모듈을 구동하는 구성을 가지며, 이에 의해 상기 태양의 방위각과 고도각에 맞게 태양전지를 구동할 수 있어 최대한의 발전효율을 얻을 수 있는 효과가 있다. As described above, the present invention has a configuration for tracking the position of the sun by the optical sensor and driving the solar cell module according to the determined position of the sun, whereby the solar cell according to the azimuth and altitude angle of the sun It can be driven to have the effect of obtaining the maximum power generation efficiency.

Claims (7)

태양광을 받아 광센서가 생성하는 전류를 비교하여 태양의 위치를 추적하는 태양추적장치로서,A solar tracker that tracks the position of the sun by receiving the sunlight and comparing the current generated by the light sensor. 판체형상의 본체;와,A plate-shaped body; and, 상기 본체상에 동서방향 및 남북방향에 각각 직교하는 방향으로 장치되는 동서 차단판 및 남북 차단판;과,An east-west blocking plate and a north-south blocking plate mounted on the main body in directions perpendicular to the east-west direction and the north-south direction, respectively; 상기 동서 차단판 및 남북 차단판의 전후면에 각각 장치되는 광센서;를 포함하여,Including; optical sensors provided on the front and rear surfaces of the east-west blocking plate and the north-south blocking plate, respectively, 상기 각 광센서에서 출력되는 전류값을 이용하여 태양의 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 광센서를 이용한 판체형 태양추적장치.Plate-type solar tracking device using an optical sensor, characterized in that for determining the position of the sun by using the current value output from each optical sensor. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 동서 차단판 또는 남북 차단판은 동쪽과 서쪽 그리고 남쪽과 북쪽을 향해 각각 벌어지는 한편 상호 돌출되는 부분끼리 맞닿는 한 쌍의 곡면형상의 판체인 것을 특징으로 하는 광센서를 이용한 판체형 태양추적장치.The east-west blocking plate or the north-south blocking plate is a plate-shaped solar tracking device using an optical sensor, characterized in that a pair of curved plates facing each other protruding while spreading toward the east and west and south and north, respectively. 제1항 또는 제2항에 기재된 태양추적장치를 이용한 태양전지 구동 시스템으로서,A solar cell drive system using the solar tracking device according to claim 1 or 2, 일측면이 경사지게 형성되는 베이스와, 상기 베이스의 경사면에 장치되는 베 이스 회전축과 결합하는 사각형 틀 형상의 회전 프레임과, 상기 회전 프레임내에 다수개 장치된 태양전지 회전축과 결합하는 태양전지 모듈과, 상기 베이스의 일측에 장치되어 상기 베이스 회전축을 구동하여 상기 회전 프레임을 회전하는 제1축 구동장치와, 상기 회전 프레임 일측에 장치되는 한편 상기 태양전지 회전축을 구동하여 상기 태양전지 모듈을 회전하는 제2축 구동장치와, 상기 제2축 구동장치에 의해 상기 태양전지 모듈과 동일하게 회전되는 태양추적장치로 이루어지는 전력발생부;와,A base frame on which one side is formed to be inclined, a rotating frame having a rectangular frame shape coupled to a base rotating shaft installed on the inclined surface of the base, a solar cell module coupled to a rotating shaft of solar cells installed in the rotating frame, A first shaft driving device installed on one side of the base to drive the base rotating shaft to rotate the rotating frame, and a second shaft mounted to one side of the rotating frame and driving the solar cell rotating shaft to rotate the solar cell module. A power generator comprising a driving device and a solar tracking device which is rotated in the same manner as the solar cell module by the second axis driving device; 상기 태양추적장치로부터 입력된 데이터를 분석하여 태양의 위치를 결정하는 연산부와, 상기 연산부에 의해 결정된 태양의 위치에 따라 상기 제1축 구동장치 및 제2축 구동장치를 구동하는 모터 드라이브로 이루어지는 제어부;를 포함하여 상기 태양전지 모듈을 태양의 위치에 맞게 조절하는 것을 특징으로 하는 태양전지 구동 시스템.A control unit configured to analyze the data input from the solar tracking device to determine the position of the sun, and a motor drive to drive the first axis drive device and the second axis drive device according to the position of the sun determined by the calculation unit. Including; solar cell drive system, characterized in that for adjusting the solar cell module according to the position of the sun. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 제1축 구동장치는 상기 베이스 일측에 장치되는 모터;와, The first shaft drive device is a motor installed on one side of the base; 상기 모터에 연동되어 회전되는 제1기어;와, A first gear rotated in association with the motor; and 상기 제1기어와 치차 결합하는 한편 상기 베이스 회전축에 장치되는 제2기어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 구동 시스템.And a second gear coupled to the first gear and mounted to the base rotation shaft. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 제2축 구동장치는 상기 회전 프레임 일측에 장치되는 모터;와, The second shaft drive device is a motor installed on one side of the rotating frame; And, 상기 모터에 연동되어 회전되는 모터 회전축;과, A motor rotating shaft rotated in association with the motor; and 상기 모터 회전축에 장치되는 제1기어;와, A first gear mounted to the motor shaft; and, 상기 제1기어와 치차 결합하는 한편 상기 태양전지 회전축에 장치되어 회전력을 전달하는 제2기어;와,A second gear coupled to the first gear and mounted to the solar cell rotating shaft to transmit rotational force; and 상기 제1기어와 치차 결합하는 한편 상기 태양추적장치에 장치되어 회전력을 전달하는 제3기어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 구동 시스템.And a third gear coupled to the first gear and mounted to the solar tracking device to transmit rotational force. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 제2기어와 제3기어는 동일한 기어를 사용하여 상기 태양추적장치와 태양전지 모듈이 상기 제2축 구동장치에 의해 동일하게 구동되는 것을 특징으로 하는 태양전지 구동 시스템.The second gear and the third gear using the same gear, the solar tracking device and the solar cell module is driven by the second axis drive device, characterized in that the same drive. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 제어부의 연산부는 상기 각 광센서에서 발생된 신호를 증폭하는 증폭기와, 상기 증폭기로부터 전달받은 신호를 비교하는 비교기로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지 구동 시스템.The operation unit of the control unit is a solar cell drive system, characterized in that composed of an amplifier for amplifying the signals generated by each optical sensor and a comparator for comparing the signal received from the amplifier.
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Free format text: TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20080630

Effective date: 20090825