KR20120038673A - 교육체험효과를 갖춘 태양광 발전 통합 장치 - Google Patents

교육체험효과를 갖춘 태양광 발전 통합 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 교육체험효과를 갖춘 태양광 발전 통합 장치에 관한 것으로서, 실습용 용도의 소용량이 아닌 사무실, 교실, 가정 등에서 사용하는 전기의 대체용으로 충분히 사용 가능한 용량(3~5KW급)을 갖춘 발전장치의 역할과 전기 에너지 발생 및 변환현황을 실시간으로 보여줌으로써, 교육, 체험 효과를 동시에 갖추고 있는 실용성을 겸비한 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 태양광 모듈로부터 공급받은 직류전원을 공급 및 차단하는 직류전원 차단 스위치; 직류전원을 교류전원으로 변환시키는 인버터; 변환된 교류전원과 계통 연계하는 상용전원 공급선; 교류전원을 차단하는 교류전원 차단 스위치; 교류전원을 공급하는 전원 공급부; 상기 태양광 모듈의 직류 전압 및 전류를 측정하여 표시하는 제 1 디지털 지시계; 상기 인버터를 통해 변환된 교류 전원 및 전류, 누적 발전량, 현재 발전량을 측정하여 표시하는 제 2 디지털 지시계; 및 교류전기의 누적 사용량, 현재 사용량을 측정하여 표시하는 제 3 디지털 지시계; 를 포함한다.

Description

교육체험효과를 갖춘 태양광 발전 통합 장치{SOLAR GENERATING APPARATUS}
본 발명은 태양광 발전 통합장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양광 모듈로부터 발생된 직류전원을 교류전원으로 변환시켜 실생활에 사용할 수 있는 발전장치의 역할과, 태양광 발전 과정과 전기에너지 발생 및 변환 현황을 실시간으로 보여줌으로써, 교육, 실험, 체험 효과를 동시에 갖추고 있는 실용성을 겸비한 장치에 관한 것이다.
기존의 태양광 발전장치는 단지 태양광에너지를 전기에너지로 변환시켜 상용전기의 사용량을 줄이거나, 전기 공급이 되지 않은 지역에서의 전원공급의 보조장치로 사용되고 있어 실생활에서는 교육의 효과는 거의 없는 형편이다.
따라서, 이에 대한 이해를 위한 교육/실험용 장치들이 개발되고 있으나, 인공조명을 이용하거나 초소형 단일모듈을 이용한 발전장치로서 단지 교육, 실험, 그 자체만을 목적으로 하는 장치일 뿐, 실용성을 겸비한 장치로서의 역할을 수행하지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1 목적은, 실습용 용도의 소용량이 아닌 사무실, 교실, 가정 등에서 사용하는 전기의 대체용으로 충분히 사용 가능한 용량(3~5KW급)을 갖춘 발전장치의 역할과 전기 에너지 발생 및 변환현황을 실시간으로 보여줌으로써, 교육, 체험 효과를 동시에 갖추고 있는 실용성을 겸비한 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
그리고 본 발명의 제 2 목적은, 항상 가동상태로 되어 있어 생산된 전기를 실생활에서 직접 사용하면서, 날씨, 계절, 시간별 일조량의 변화에 따라 생산되는 태양광 모듈의 전기 생산현황과 통합 장치가 설치된 장소에서 사용되는 소비전력현황을 실시간으로 항상 확인할 수 있어, 교육체험의 효과를 극대화시킬 수 있는 장치를 제공함에 있다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 태양광 발전 통합 장치에 관한 것으로서, 태양광 모듈로부터 공급받은 직류전원을 공급 및 차단하는 직류전원 차단 스위치; 직류전원을 교류전원으로 변환시키는 인버터; 변환된 교류전원과 계통 연계하는 상용전원 공급선; 교류전원을 차단하는 교류전원 차단 스위치; 교류전원을 공급하는 전원 공급부; 상기 태양광 모듈의 직류 전압 및 전류를 측정하여 표시하는 제 1 디지털 지시계; 상기 인버터를 통해 변환된 교류 전원 및 전류, 누적 발전량, 현재 발전량을 측정하여 표시하는 제 2 디지털 지시계; 및 교류전기의 누적 사용량, 현재 사용량을 측정하여 표시하는 제 3 디지털 지시계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제 3 디지털 지시계가 측정하여 표시하는 누적 사용량 및 현재 사용량은, 태양광 발전 통합 장치가 설치된 특정 실내에서 소비되는 전력값으로서, 조명, 전열용 전선의 소비 전력값을 합산하여 표시된 사용량인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제 3 디지털 지시계는, 상기 태양광 모듈로부터 생산된 전기량에 상당하는 탄소 감소량을 측정하여 표시하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 전원 공급부를 통한 부하 연결 시 소비되는 전력을 측정하여 표시하는 제 4 디지털 지시계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 외부와 각종 정보를 통신하는 통신 포트; 수신된 정보를 저장하는 저장부; 및 저장된 정보를 표시하는 디스플레이부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 실습용 용도의 소용량이 아닌 사무실, 교실, 가정 등에서 사용하는 전기의 대체용으로 충분히 사용 가능한 용량(3~5KW급)을 갖춘 발전장치의 역할과 전기 에너지 발생 및 변환현황을 실시간으로 보여줌으로써, 교육, 체험 효과를 동시에 갖추고 있는 실용성 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.
그리고 본 발명에 따르면, 항상 가동상태로 되어 있어 생산된 전기를 실생활에서 직접 사용하면서, 날씨, 계절, 시간별 일조량의 변화에 따라 생산되는 태양광 모듈의 전기 생산현황과 특정 장소, 즉 본 발명에 따른 통합 장치가 설치된 장소에서 사용되는 소비전력현황을 실시간으로 항상 확인할 수 있어, 교육체험의 효과를 극대화시킬 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 교육체험효과를 갖춘 계통 연계형 및 독립형 태양광 발전 통합 장치에 관한 내부 구성도.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 교육체험효과를 갖춘 계통 연계형 및 독립형 태양광 발전 통합 장치에 관한 외부 구성도.
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 교육체험효과를 갖춘 계통 연계형 태양광 발전 통합 장치에 관한 외형도.
도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 교육체험효과를 갖춘 독립형 태양광 발전 통합 장치에 관한 외형도.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 태양광 발전 통합 장치(A)에 관하여 도 1 내지 도 4 를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 교육체험효과를 갖춘 계통 연계형 및 독립형 태양광 발전 통합 장치(A)에 관한 내부 구성도이며, 도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 교육체험효과를 갖춘 계통 연계형 및 독립형 태양광 발전 통합 장치(A)에 관한 외부 구성도이며, 도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 교육체험효과를 갖춘 계통 연계형 태양광 발전 통합 장치(A)에 관한 외형도이며, 도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 교육체험효과를 갖춘 독립형 태양광 발전 통합 장치(A)에 관한 외형도이다.
도시된 바와 같이, 교육체험효과를 갖춘 태양광 발전 통합 장치(A)는 그 내부에, 태양광 모듈(10)로부터 공급받은 직류전원을 공급 및 차단하는 직류전원 차단 스위치(20), 직류전원을 교류전원으로 변환시키는 인버터(30), 변환된 교류전원과 계통 연계하는 상용전원 공급선(40), 교류전원을 차단하는 교류전원 차단 스위치(50), 교류전원을 직접 사용할 수 있도록 교류전원을 공급하는 전원 공급부(60)로 구성된다.
또한 그 외부에는, 태양광 모듈(10)의 직류 전압 및 전류를 측정하여 표시하는 제 1 디지털 지시계(70), 인버터(30)를 통해 변환된 교류 전원 및 전류, 누적 발전량, 현재 발전량을 측정하여 표시하는 제 2 디지털 지시계(80) 및 교류전기의 누적 사용량, 현재 사용량을 측정하여 표시하는 제 3 디지털 지시계(90)가 구성된다.
이때, 제 3 디지털 지시계(90)가 측정하여 표시하는 누적 사용량 및 현재 사용량은, 본 발명에 따른 태양광 발전 통합 장치(A)가 설치된 특정 실내에서 소비되는 전력값으로서, 조명, 전열용 전선의 소비 전력값을 합산하여 표시한다.
기존 장치의 소비 전력값 측정은 기존 장치에서 나오는 전력값만을 측정하나, 본 발명에 따른 태양광 발전 통합 장치(A)는 실내에 들어오는 전선에 계전기를 설치하여, 실제 사용되고 있는 전력을 측정하여 표시할 수 있다.
따라서, 생산량과 소비량을 비교할 수 있으며, 생산량이 소비량보다 많은 경우는 추가 생산량만큼 상용 전기(한전 전기)로 송전되어, 전기 절감효과가 있고, 소비량이 많을 경우는 상용 전기를 추가적으로 더 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 제 3 디지털 지시계(90)는 상기 태양광 모듈(10)로부터 생산된 전기량에 상당하는 탄소 감소량을 측정하여 표시할 수 있다.
한편, 태양광 발전 통합 장치(A) 내부에 설치된 직류전원 차단 스위치(20), 교류전원 차단 스위치(50) 및 전원 공급부(60)는 외부로 연결 설치되어 있다.
또한, 실내에서 사용되는 소비전력과는 별도로, 상기 전원 공급부(60)를 통한 부하 연결 시 소비되는 전력을 측정하여 표시하는 제 4 디지털 지시계(100)가 구성된다. 이에 따라, 단일 전기장치의 사용 시 소비되는 전력 값을 알 수 있어, 체험을 통한 교육 효과를 증대시킬 수 있다.
그리고, 특정 정보를 수신하여 저장하고 표시하기 위하여, 외부와 각종 정보를 통신하는 통신 포트(110), 수신된 정보를 저장하는 저장부(120)(미도시) 및 저장된 정보를 표시하는 디스플레이부(130)가 구성된다.
즉, 통신 포트(110)를 통해 수신된 각종 정보는 저장부(120)에 저장되며, 사용자의 제어신호에 의해 디스플레이부(130)로 표시될 수 있다.
여기서, 상기 각종 정보는, 태양광 발전 과정의 이해를 돕기 위한 태양광 발전 과정설명 정보일 수 있다.
지금까지 상술한 바와 같은 태양광 발전 통합 장치(A)는, 디지털 지시계를 통해 각종 값들을 측정하여 표시하고, 독립적인 디스플레이부를 통해 교육/체험하고자 하는 정보를 표시할 수 있는 특징적인 장점을 갖는다.
이러한 태양광 발전 통합 장치(A)는 상시 가동하며, 사용 후 남는 전기는 상용 전기(한전 전기)로 송전되는 계통 연계형 방식이다.
한편, 독립형의 경우 상기 도 1 내지 도 2 에 도시된 바와 같이, 배터리(140), 배터리(140)를 충전하고 과충전을 방지하는 충전 콘트롤러(150)가 추가될 수 있다.
즉, 계통 연계형과는 달리 태양광 모듈(10), 충전 콘트롤러(150), 배터리(140), 인버터(30), 교류전기 순으로 나타내며, 상용 전기(한전 전기)와 연계되지 않는다. 따라서, 장치외부에 설치된 220V 전원 공급부(60)로부터 실내에 전원을 공급하게 된다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
A: 태양광 발전 통합 장치 10: 태양광 모듈
20: 직류전원 차단 스위치 30: 인버터
40: 상용전원 공급선 50: 교류전원 차단 스위치
60: 전원 공급부 70: 제 1 디지털 지시계
80: 제 2 디지털 지시계 90: 제 3 디지털 지시계
100: 제 4 디지털 지시계 110: 통신 포트
120: 저장부 130: 디스플레이부
140: 배터리 150: 충전 콘트롤러

Claims (5)

  1. 교육체험효과를 갖춘 태양광 발전 통합 장치에 있어서,
    태양광 모듈(10)로부터 공급받은 직류전원을 공급 및 차단하는 직류전원 차단 스위치(20);
    직류전원을 교류전원으로 변환시키는 인버터(30);
    변환된 교류전원과 계통 연계하는 상용전원 공급선(40);
    교류전원을 차단하는 교류전원 차단 스위치(50);
    교류전원을 공급하는 전원 공급부(60);
    상기 태양광 모듈(10)의 직류 전압 및 전류를 측정하여 표시하는 제 1 디지털 지시계(70);
    상기 인버터(30)를 통해 변환된 교류 전원 및 전류, 누적 발전량, 현재 발전량을 측정하여 표시하는 제 2 디지털 지시계(80); 및
    교류전기의 누적 사용량, 현재 사용량을 측정하여 표시하는 제 3 디지털 지시계(90); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 교육체험효과를 갖춘 태양광 발전 통합 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 디지털 지시계(90)가 측정하여 표시하는 누적 사용량 및 현재 사용량은, 태양광 발전 통합 장치가 설치된 특정 실내에서 소비되는 전력값으로서, 조명, 전열용 전선의 소비 전력값을 합산하여 표시된 사용량인 것을 특징으로 하는 교육체험효과를 갖춘 태양광 발전 통합 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 디지털 지시계(90)는,
    상기 태양광 모듈(10)로부터 생산된 전기량에 상당하는 탄소 감소량을 측정하여 표시하는 것을 특징으로 하는 교육체험효과를 갖춘 태양광 발전 통합 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원 공급부(60)를 통한 부하 연결 시 소비되는 전력을 측정하여 표시하는 제 4 디지털 지시계(100); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교육체험효과를 갖춘 태양광 발전 통합 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    외부와 각종 정보를 통신하는 통신 포트(110);
    수신된 정보를 저장하는 저장부(120); 및
    저장된 정보를 표시하는 디스플레이부(130); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교육체험효과를 갖춘 태양광 발전 통합 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101383205B1 (ko) * 2013-02-05 2014-04-09 한국기술교육대학교 산학협력단 메카트로닉스 산업 기반 기구 모듈의 실습 장비
CN104517510A (zh) * 2014-12-24 2015-04-15 国家电网公司 一种用于动态模拟试验的光伏电源物理模拟系统

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