KR20160069374A - 복수 태양광 모듈을 평가하기 위한 다채널 모니터링 시스템 - Google Patents
복수 태양광 모듈을 평가하기 위한 다채널 모니터링 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 복수 태양광 모듈을 평가하기 위한 다채널 모니터링 시스템에 관한 것으로 본 발명에 따른 모니터링 시스템은, 복수의 태양광 모듈을 포함하는 태양광 모듈 유닛과, 외부 기후 환경을 측정하기 위한 외부 환경 측정 유닛과, 태양광 모듈 유닛과 외부 환경 측정 유닛에 연결된 메인 컨트롤러와, 메인 컨트롤러로부터 데이터를 수신하여 데이터를 저장하고 화면에 표시하기 위한 데이터 모니터링 장치를 포함하고, 메인 컨트롤러는, 복수의 태양광 모듈의 출력이 연결되는 복수의 태양광 모듈 입력단을 포함하고, 메인 컨트롤러는 상기 태양광 모듈 입력단에서 입력되는 각각의 태양광 모듈에 대한 전류값과 전압값을 검출하기 위한 전류 검출부와 전압 검출부를 더 포함한다.
Description
본 발명은 복수 태양광 모듈을 평가하기 위한 다채널 모니터링 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 동일한 환경 조건에서 태양광 모듈을 평가하기 위한 복수의 태양광 모듈의 다채널 모니터링 시스템에 관한 것이다.
태양전지는 태양 빛의 에너지를 전기에너지로 바꾸는 것으로 P형과 N형 반도체 2종류를 사용해 전기를 일으키는 장치이다. 태양전지 모듈(photovoltaic module, PV module)은 태양광 전기 시스템의 기초가 되는 단위로 태양광 모듈은 유리로 된 덮개와 비바람을 막기 위한 지지대 사이에 감싸여지는 서로 연결된 셀(cell)들로 이루어진다.
이러한 태양광 발전의 성능은 광전변환 효율로 평가될 수 있으며, 태양전지의 출력 특성은 단락전류(Isc), 개방전압(Voc) 및 출력전류와 출력전압의 상관관계를 나타내는 I-V curve(전압-전류 특성곡선)를 측정하며, 이러한 항목들을 측정하기 위해 태양전지에 부하를 연결하여 출력 전압 및 출력 전류를 측정하여 이루어진다.
태양광 모듈은 동일한 출력의 모듈이라고 할지라도 태양광 모듈을 형성하는 부품(유리, EVA시트, Back 시트, 정션 박스 등)에 따라 그 출력은 달라질 수 있으며, 또한 동일 태양광 모듈 제조사라할지라도 여러 제조사의 부품을 사용하여 동일한 출력의 모듈을 제조하게 된다.
또한 태양광 모듈의 출고시 동일조건의 출력테스트 장비(시뮬레이터라고도 함)를 이용하여 출력 측정을 진행하게 되는데, 태양광 모듈은 일사량, 온도, 풍향, 풍속, 습도, 기압, 먼지, 눈, 비와 같은 외부 환경에 수시로 변화되기 때문에, 출고시 동일한 출력을 가진 태양광 모듈이라고 할지라도 출력량이 달라지게 된다. 즉, 동일 출력 모듈일지라도 테스트하는 시간대, 계절, 기후에 따라 발전량이 달라지게 된다.
따라서 태양광 모듈 제조사를 비롯한, 태양전지 제조사, 기타 관련 부품 제조사들은 실제 외부 조건에 적합한 최적의 부품을 제조 및 선정하기 위해, 또는 타사 제품대비 자사제품의 우수성을 입증할 수 있는 태양광 모듈에 대한 평가를 수행할 필요가 있다.
태양광 모듈들에 대한 공정하고 객관적인 평가를 진행하기 위해서는 동일한 시간, 동일한 장소, 동일한 기후 조건하에서 복수의 태양광 모듈을 비교해야만 하는데, 현재에는 태양광 모듈에 대한 평가와 관련해서 실내에서 위사 태양 조명을 이용하여 태양광 모듈에 대한 평가를 진행하고는 있지만, 이런 실내에서의 조건은 태양광 모듈이 설치되는 실제 외부 환경에서는 전혀 다른 결과가 도출될 수 있다. 또한 외부 환경에서의 태양광 모듈의 평가 역시 단일 태양광 모듈들에 대한 평가만이 이루어지고 있기 때문에 동일한 환경에서 복수의 태양광 모듈을 측정할 수 없었고, 그로 인하여 많은 태양광 모듈 중 어떤 태양광 모듈이 더 효율적인지 정확하게 평가하기 어렵다는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점에 기반하여 안출된 발명으로 실외에서 복수의 태양광 모듈에 대해 동일한 시간, 동일한 장소, 동일한 기후 조건에서 출력 테스트를 진행할 수 있는 태양광 모듈을 평가하기 위한 다채널 모니터링 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제1 양태에 따르면, 태양광 모듈을 평가하기 위한 다채널 모니터링 시스템이 제공되고, 이 시스템은, 복수의 태양광 모듈을 포함하는 태양광 모듈 유닛과, 외부 기후 환경을 측정하기 위한 외부 환경 측정 유닛과, 태양광 모듈 유닛과 상기 외부 환경 측정 유닛에 연결된 메인 컨트롤러와, 메인 컨트롤러로부터 데이터를 수신하여 데이터를 저장하고 화면에 표시하기 위한 데이터 모니터링 장치를 포함하고, 메인 컨트롤러는, 복수의 태양광 모듈의 출력이 연결되는 복수의 태양광 모듈 입력단을 포함하고, 메인 컨트롤러는 태양광 모듈 입력단에서 입력되는 각각의 태양광 모듈에 대한 전류값과 전압값을 검출하기 위한 전류 검출부와 전압 검출부를 더 포함하는 것을 특징적 구성으로서 포함한다.
상기 양태에서 복수의 태양광 모듈 유닛의 각각은, 태양광을 수신하여 전기로 변환하는 태양광 집광 패널, 상기 태양광 집광 패널을 수평방향 및 수직방향으로 회전시키도록 2개의 모터를 포함하는 위한 태양광 추적부, 태양광 집광 패널의 표면에 부착되어 태양광 집광 패널의 표면 온도를 측정하기 위한 온도 센서, 태양광 모듈 유닛을 제어하기 위한 태양광 모듈 유닛측 컨트롤러, 메인 컨트롤러와 통신하기 위한 통신부를 포함하고, 태양광 모듈 유닛측 컨트롤러는 온도 센서로부터 검출된 온도값을 메인 컨트롤러로 전송하고, 상기 태양광 추적부는 상기 태양광 모듈 유닛측 컨트롤러의 제어하에 태양광을 추적하도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한 태양광 집광 패널의 중앙 상단부, 중앙 하단부, 중앙 좌단부, 중앙 우단부에는 태양광의 조도값를 측정하기 위한 CDS 셀이 설치되고, 상기 태양광 모듈 유닛측 컨트롤러는 상기 CDS 셀로부터 입력되는 조도값에 기반하여 태양광 추적부의 2개의 모터부를 구동하도록 구성된다.
외부 환경 측정 유닛은, 상기 태양광 모듈 유닛의 근방의 온도, 습도, 일사량, 풍속, 풍향, 기압을 측정하기 위해, 온도 및 습도 센서, 일사량 측정 센서, 풍향/풍속 측정 센서, 기압 센서를 포함하는 센서 그룹과, 센서 그룹으로부터 검출된 값을 메인 컨트롤러로 전송하기 위한 통신부와, 외부 환경 측정 유닛을 제어하기 위한 외부 환경 측정 유닛측 컨트롤러를 포함하도록 구성된다.
메인 컨트롤러, 태양광 모듈 유닛측 컨트롤러, 외부 환경 측정 유닛측 컨트롤러는 RS485 통신을 이용하여 데이터를 송수신할 수 있다.
메인 컨트롤러는 상기 복수의 태양광 모듈 각각에 대해 부하 저항이 직렬로 연결되는 부하 저항 입력단과, 상기 태양광 모듈과 상기 부하 저항 사이에서 오픈 회로, 쇼트 회로, 부하 회로를 형성하는 스위치 릴레이부를 더 포함하고, 전류 검출부 및 전압 검출부는 메인 컨트롤러에 의한 상기 스위치 릴레이부의 온/오프를 동작에 기반하여 복수의 태양광 모듈 각각에 대한 오픈 전압, 쇼트 전류, 최대 전압, 최대 전류, 최대 출력을 검출하도록 구성된다.
또한 메인 컨트롤러는 메인 컨트롤러의 내부 온도를 측정하기 위한 온도 센서와, 상기 온도 센서에서 검출된 온도에 기반하여 메인 컨트롤러의 내부 온도를 강하하기 위한 냉각팬을 더 포함한다.
메인 컨트롤러는 부하 저항의 온도를 측정하기 위한 온도 센서와, 상기 온도 센서에서 검출된 온도에 기반하여 부하 저항의 온도를 강하하기 위한 냉각팬을 더 포함하도록 구성되어 부하 저항의 온도가 올라가는 것을 방지할 수 있다.
메인 컨트롤러는 데이터 모니터링 장치와 이더넷 통신을 위한 이더넷 통신 모듈과, 상기 이더넷 통신 모듈로부터 수신된 이더넷 데이터를 메인 컨트롤러의 MCU로 전송하기 위한 이더넷-RS232 컨버터를 더 포함하도록 구성된다.
또한 데이터 모니터링 장치는 상기 메인 컨트롤러로부터, 광량, 풍속, 풍향, 습도, 온도, 압력을 포함하는 외부 환경 데이터와, 복수의 태양광 모듈 각각에 대한 표면 온도 데이터와, 복수의 태양광 모듈 각각에 대한, 오픈 전압, 쇼트 전류, 최대 전압, 최대 전류, 최대 출력을 포함하는 전류 및 전압 정보를 수신하고, 수신된 데이터를 데이터 모니터링 장치에 저장하고 디스플레이하도록 구성된다.
또한 데이터 모니터링 장치는 수신된 전류 및 전압 정보에 기반하여 상기 복수의 태양광 모듈 각각에 대한 전류-전압 곡선을 표시하도록 구성되어 사용자는 별도의 전류-전압 커브 측정을 위한 장치를 필요로 하지 않는다.
메인 컨트롤러는, 이상 상황 발생시 데이터 모니터링 장치로 알람 경보를 전달하도록 구성되는 것이 바람직하고, 여기서 이상 상황은, 태양광 모듈을 연결하는 케이블의 단락 발생하는 경우, 태양광 모듈의 전압/전류/전력 변화가 설정된 범위를 벗어나 급격하게 변동하는 경우, 태양광 모듈의 표면 온도가 급격히 변동하는 경우, 우천, 태풍, 강우과 같은 기상악화의 경우 중 어느 하나와 관련된다.
또한 메인 컨트롤러는 상기 태양광 모듈 유닛측 컨트롤러와 상기 외부 환경 특정 유닛측 컨트롤러에 대해 리셋 명령 또는 셧다운 명령을 전달하도록 구성된다.
본 발명에 따르면, 실외에서 복수의 태양광 모듈에 대해 동일한 시간, 동일한 장소, 동일한 기후 조건에서 출력 테스트를 진행할 수 있는 태양광 모듈을 평가하기 위한 다채널 모니터링 시스템을 제공할 수 있다.
도 1a은 본 발명에 따른 태양광 모듈을 평가하기 위한 다채널 모니터링 시스템의 주요 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 1b는 도 1a에 대응하는 실제 구현예의 일례를 도시한 도면.
도 2a는 태양광 모듈을 평가하기 위한 다채널 모니터링 시스템의 태양광 모듈 유닛의 세부적인 구성을 나타낸 블럭도.
도 2b는 태양광 모듈 유닛의 태양광 추적부의 일례를 도시한 도면.
도 3은 태양광 모듈을 평가하기 위한 다채널 모니터링 시스템의 외부 환경 측정 유닛의 세부적인 구성을 나타낸 블럭도.
도 4a는 본 발명에 따른 다채널 모니터링 시스템의 메인 컨트롤러의 세부 구성을 나타낸 블럭도.
도 4b는 메인 컨트롤러에서 스위치 릴레이의 온/오프에 의한 오픈 회로, 쇼트 회로, 부하 회로를 형성하는 것을 예시하기 위한 회로도.
도 4c는 메인 컨트롤러에서 전류 검출부 및 전압 검출부의 구성을 도시한 도면.
도 4d는 전류 검출부 및 전압 검출부에서 검출된 태양광 모듈의 최대 전류와 최대 전압에 의한 최대 출력을 설명하기 위한 설명도.
도 4e는 메인 컨트롤러에 설치되는 온도 센서와 냉각팬의 구성과 동작 과정을 설명하기 위한 도면.
도 4f는 메인 컨트롤러와 외부의 데이터 모니터링 장치와의 통신을 위한 통신부의 구성을 나타낸 블럭도.
도 5는 데이터 모니터링 시스템의 데이터 모니터링 장치에서 표시되는 화면의 일례를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 변형예를 설명하기 위한 도면.
도 1b는 도 1a에 대응하는 실제 구현예의 일례를 도시한 도면.
도 2a는 태양광 모듈을 평가하기 위한 다채널 모니터링 시스템의 태양광 모듈 유닛의 세부적인 구성을 나타낸 블럭도.
도 2b는 태양광 모듈 유닛의 태양광 추적부의 일례를 도시한 도면.
도 3은 태양광 모듈을 평가하기 위한 다채널 모니터링 시스템의 외부 환경 측정 유닛의 세부적인 구성을 나타낸 블럭도.
도 4a는 본 발명에 따른 다채널 모니터링 시스템의 메인 컨트롤러의 세부 구성을 나타낸 블럭도.
도 4b는 메인 컨트롤러에서 스위치 릴레이의 온/오프에 의한 오픈 회로, 쇼트 회로, 부하 회로를 형성하는 것을 예시하기 위한 회로도.
도 4c는 메인 컨트롤러에서 전류 검출부 및 전압 검출부의 구성을 도시한 도면.
도 4d는 전류 검출부 및 전압 검출부에서 검출된 태양광 모듈의 최대 전류와 최대 전압에 의한 최대 출력을 설명하기 위한 설명도.
도 4e는 메인 컨트롤러에 설치되는 온도 센서와 냉각팬의 구성과 동작 과정을 설명하기 위한 도면.
도 4f는 메인 컨트롤러와 외부의 데이터 모니터링 장치와의 통신을 위한 통신부의 구성을 나타낸 블럭도.
도 5는 데이터 모니터링 시스템의 데이터 모니터링 장치에서 표시되는 화면의 일례를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 변형예를 설명하기 위한 도면.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.
본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 특징을 구체적으로 설명한다.
도 1a은 본 발명에 따른 태양광 모듈을 평가하기 위한 다채널 모니터링 시스템(10)을 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 1에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 태양광 모듈을 평가하기 위한 다채널 모니터링 시스템(10)은 태양광을 집광하기 위한 태양광 모듈 유닛(200), 태양광 모듈이 설치된 장소의 외부 환경을 측정하기 위한 외부 환경 측정 유닛(300), 상기 태양광 모듈 유닛(200)과 상기 외부 환경 측정 유닛(300)으로부터 전달되는 데이터를 분석/제어하기 위한 메인 컨트롤러(100), 메인 컨트롤러(100)에 연결되어 메인 컨트롤러(100)로부터 분석된 정보를 모니터링하기 위한 데이터 모니터링 장치(500)를 포함하여 구성된다.
도 1b는 본 발명에 따른 태양광 모듈을 평가하기 위한 다채널 모니터링 시스템(10)에 대응하는 하나의 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1b에 도시한 바와 같이, 태양광을 집광하기 위한 태양광 모듈 유닛(200)은 복수개, 바람직하게는 4개의 태양광 집광 패널(220a~220d), 상기 복수개의 태양광 집광 패널(220a~220d)의 표면에 부착되어 태양광 집광 패널(220a~220d)의 온도를 측정하기 위한 복수의 온도 센서들로 구성된 온도 센서 그룹(260a~260d), 상기 태양광 집광 패널의 근방에 설치되어 태양광 집광 패널 주변의 일사량을 측정하는 적어도 하나의 일사량 측정센서(270), 및 상기 온도 센서 그룹(260a~260d) 및 일사량 측정 센서(270)로부터의 데이터를 수신하고 메인 컨트롤러(100)와 교신하기 위한 태양광모듈측 컨트롤러(210)를 포함한다.
또한 도 1b에 도시되지는 않았지만, 태양광 모듈 유닛(200)의 태양광 집광 패널(220a~220d)는 태양의 일사량에 따라 회동하도록 구성될 수 있다. 이를 위해 본 발명에 따른 태양광 모듈 유닛(200)은 적어도 하나 이상의 AC 모터와 모터 컨트롤러를 더 포함할 수 있다. 이에 대해서는 후술하여 상세히 설명하도록 한다.
또한 본 실시예에서 태양광 집광 패널(220a~220d)은, 본 발명에 대한 설명을 보다 명확하고 이해하기 쉽게 4개인 것으로 하여 설명하지만 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 4개 이상의 태양광 집광 패널로 이루어질 수도 있다는 것은 당업자에게 자명하다.
또한 도 1b에 도시한 바와 같이, 외부 환경 측정 유닛(300)은 태양광 모듈 유닛(200)이 설치된 장소에서의 온도/습도를 측정하기 위한 온도/습도 센서(320), 태양광 모듈 유닛(200)이 설치된 장소에서의 일사량을 측정하기 위한 일사량 측정 센서(330), 태양광 모듈 유닛(200)이 설치된 장소에서의 풍향,풍속을 측정하기 위한 풍향/풍속 센서(340)을 포함한다. 또한 도 1b에 도시하지는 않았지만, 태양광 모듈 유닛(200)이 설치된 장소에서의 기압을 측정하기 위한 기압 측정 센서(350)를 더 포함하여 구성된다. 또한 본 발명에 따른 외부 환경 측정 유닛(300)은 전술한 복수의 센서들(320,330,340,350)로부터의 데이터를 수신하고 메인 컨트롤러(100)와 교신하기 위한 외부 환경 측정 유닛측 컨트롤러(310)를 더 포함하여 구성된다.
메인 컨트롤러(100)는, 후술하여 보다 구체적으로 설명하겠지만, 외부 환경 측정 유닛(300)의 센서들로부터 송신되어온 데이터와 상기 태양광 모듈 유닛(200)으로부터 측정된 전류/전압값에 기반하여 태양광 모듈(220a~220d)에 대한 평가를 수행하도록 평가 결과를 데이터 모니터링 장치(500)로 전송하도록 구성된다.
데이터 모니터링 장치(500)는 메인 컨트롤러(100)와 유선 또는 무선으로 연결된 PC 또는 데이터 서버일 수도 있으며, 본 실시예에서 데이터 모니터링 장치(500)와 메인 컨트롤러(100)는 무선 이더넷 통신을 통해 서로 접속되도록 구성되었다.
도 2a는 본 발명에 따른 태양광 모듈을 평가하기 위한 다채널 모니터링 시스템(10)의 태양광 모듈 유닛(200)의 세부적인 구성을 나타낸 블럭도이다. 도 2a에 도시한 바와 같이 태양광 모듈 유닛(200)은 복수의 태양광 집광 패널(220a~220d) 각각으로부터 패널의 표면 온도를 측정하기 위한 복수의 온도 센서(260a~260d)는 기판에 형성된 온도 센서 입력단자에 접속된다.
입력된 온도 센서들의 값은 먼저 OPAMP(215a~215d)를 통해 입력되고 온도센서에서 검출된 신호값이 증폭된다. 그러나 OPAMP(215a~215d)에 의해 증폭된 신호는 작은 오프셋 전압 신호 역시 증폭되어 버리기 때문에, 각각의 OPAMP(215a~215d)를 통과한 각각의 신호는 태양광 모듈 유닛측 컨트롤러(210)의 MCU(211)로 전송하기전 오프셋(OFFSET)(216a~216d) 회로를 거쳐 OPAMP의 출력에서 오프셋 전압이 제거되는 캘리브레이션(Calibration)을 거치는 것이 바람직하다.
온도 센서(260a~260d)로부터 측정되고 오프셋 회로(216a~216d)를 통과한 신호는 기본적으로 아날로그 신호이기 때문에 MCU(211)로 입력되기 위해서는 디지털 신호로 변환되어야만 한다. 이를 위해 MCU(211)는 아날로그-디지털 변환회로(ADC)를 포함하고 있으며, 아날로그-디지털 변환회로(ADC)를 통해 디지털 신호로 변환된 신호가 최종적으로 MCU(211)에 의해 수신된다.
태양광 모듈 유닛측 컨트롤러(210)에 의해 수신된 온도 센서(260a~260d)의 측정값은 기판에 형성된 메인컨트롤러(100)와의 접속단자를 통해 메인컨트롤러(100)의 MCU(101)로 전달되고, 메인컨트롤러(100)의 MCU(101)는 태양광 집광 패널의 온도를 모니터링하고 태양광 집광 패널이 미리정해진 온도값 이상으로 상승하는 경우 데이터 모니터링 장치(500)에 알람 경보를 전송하거나 태양광 집광 패널로의 전원을 차단시키도록 동작한다.
또한 도 2a에 도시한 바와 같이 태양광 모듈 유닛(200)은 태양으로부터의 일사량을 측정하기 위한 일사량 측정 센서(270), 적어도 2a개의 교류 모터 모듈(283,284), 및 적어도 4개의 근접 센서(290a~290d)를 포함한다.
이들 일사량 측정 센서(270), 교류 모터 모듈(283,284), 근접 센서(285a~285d)는 태양의 일사량에 따라,즉 일사량 측정 센서(270)에서의 측정값에 기반하여 태양광 집광 패널(220a~220d)을 최적의 포지션으로 위치시키는 태양광 추적부(290)를 형성한다.
제1 모터 모듈(283)는 태양광 집광 패널(220a~220d)을 수평면에 대해 회전시키기 위한 모터로서, 제1 스피드 컨트롤러(280a)에 의해 구동된다. 제2 모터 모듈(284)는 태양광 집광 패널(220a~220d)을 수평면에 대해 수직한 방향으로 회전시키기 위한 모터로서, 제2 스피드 컨트롤러(280b)에 의해 구동된다.
제1 스프드 컨트롤러(280a) 및 제2 스피드 컨트롤러(280b)는 태양광 모듈 유닛측 컨트롤러(210)의 기판에 형성된 DC 릴레이를 통해 MCU에 접속되어 MCU(211)에 의해 온/오프제어될 수 있다.
도 2b은 본 발명에 따른 태양광 추적부(290)의 하나의 구현예를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2b에 도시한 바와 같이 태양광 집광 패널(220a~220d)은 제1 및 제2 모터 모듈(283,284)를 통해 설치면에 지지된다.
도 2b에 도시된 바와 같이 제1 모터 모듈(283)은 XY 평면 상에서 태양광 집광 패널을 회전시키고 제2 모터 모듈(284)는 Z축 상에서 태양광 집광 패널을 회전시키도록 설치된다. 모터 모듈(283,284)에 의한 태양광 집광 패널의 무리한 회전을 방지하기 위해 태양광 추적부(290)는 적어도 4개의 근접 센서(285a~285d)를 더 포함한다.
제1 및 제2 근접 센서(285a,285b)는 제1 모터 모듈(283)에 의한 태양광 집광 패널의 무리한 회전을 방지하도록 미리 정해진 제1 모터 모듈(283)의 회전 구간 내에 설치되어 태양광 집광 패널의 XY축 상에서의 좌우회전을 제한하도록 설치된다.
한편, 제3 및 제4 근접 센서(285c,285d)는 제2 모터 모듈(284)에 의한 태양광 집광 패널의 무리한 회전을 방지하도록 미리 정해진 제2 모터 모듈(283)의 회전 구간 내에 설치되어 태양광 집광 패널의 Z축 상에서의 상하 회전(틸팅)을 제한하도록 설치된다.
태양광 집광 패널의 회전은 도 2b에 도시된 바와 같이 태양광 집광 패널의 상하좌우, 보다 구체적으로 태양광 집광 패널의 중앙 상단, 중앙 하단, 중안 우단, 중앙 좌단에 설치된 CDS 셀(286a~286d)에 의해 측정되는 조도 측정값에 기반한다. 각각의 CDS 셀에 의해 측정된 값은 태양광 모듈 유닛(200)의 MCU(211)로 입력되고, MCU는 입력된 조도값에 기반하여 제1 모터 유닛(283) 및 제2 모터 유닛(284)를 회전 구동시킨다.
일례로, 태양광 집광 패널의 좌우에 설치되는 제2 및 제3 CDS 셀에 있어서, 제2 CDS 셀(286b)에서 측정된 조도값이 제3 CDS 셀(283c)에서 측정된 조도값 보다 크다면 MCU(211)은 제1 모터 모듈(283)을 제2 CDS 셀(286b)이 위치된 방향을 향해(도면상에서 시계 회전 방향) 회전시키면서 일사량 센서(270)를 사용하여 일사량을 측정한다. 측정된 일사량을 통해 태양광 집광 패널의 XY축 상에서의 최적 위치가 결정될 수 있다.
한편, Z 축 방향에서도 전술한 것과 동일하게, 태양광 집광 패널의 상하에 설치되는 제1 및 제4 CDS 셀에 있어서, 제1 CDS 셀(286a)에서 측정된 조도값이 제3 CDS 셀(283d)에서 측정된 조도값 보다 크다면 MCU(211)은 제2 모터 모듈(284)은 제1 CDS 셀(286a)이 위치된 방향을 향해(도면상에서 패널의 후측 방향) 회전시키면서 일사량 센서(270)를 사용하여 일사량을 측정한다. 측정된 일사량을 통해 태양광 집광 패널의 Z 축 상에서의 최적 위치가 결정될 수 있다.
다시 도 2a를 참조하면, 태양광 모듈 유닛(200)의 태양광 모듈측 컨트롤러(210)는 디스플레이부(213)를 더 포함한다. 디스플레이부(213)는 MCU(211)에서 지원되는 8비트 다용도 입출력 포트인 GPIO를 사용하여 MCU(211)로부터의 출력을 표시하거나 또는 키보드를 사용한 명령을 표시하도록 구성된다.
센서들(260a~d, 270)로부터 검출된 값, 모터의 회전값은 MCU(211)로 전달되고, MCU(211)은 검출된 값들을 메인컨트로로(100)로 전달한다. 메인 컨트롤러(100)와 태양광 모듈측 컨트롤러(210)는 RS485 방식을 사용하여 데이터를 송신/수신한다.
도 3은 본 발명에 따른 태양광 모듈을 평가하기 위한 다채널 모니터링 시스템의 외부 환경 측정 유닛(300)을 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 3에 도시한 바와 같이 외부 환경 측정 유닛(300)은, 온도/습도 센서(320), 일사량계 측정 센서(330), 풍향/풍속 센서(340), 기압 센서(350)로부터의 데이터를 수신하고 이를 메인 컨트롤러(100)와 교신하기 위한 외부환경 측정유닛측 컨트롤러(310)를 포함한다.
온도/습도 센서(320)의 하나의 출력(온도값)은 기판에 형성된 입력 단자를 통해 입력된다. 입력된 검출 온도값은 먼저 OPAMP(315a)를 통해 입력되고 이 증폭기를 통해 온도센서(320)에서 검출된 온도 신호값이 증폭된다. 그러나 OPAMP(315a)에 의한 신호 증폭은 작은 오프셋 전압 신호 역시 증폭해버리기 때문에, 각각의 OPAMP(315a)를 통과한 각각의 신호는 MCU(311)로 전송되기전 오프셋(OFFSET) 회로(316a)를 거쳐 OPAMP의 출력에서 오프셋 전압이 제거되는 캘리브레이션(Calibration)을 거치는 것이 바람직하다.
전술한 바와 동일하게, 온도/습도 센서(320)의 다른 출력(습도값)은 먼저 OPAMP(315b), 오프셋 회로(316b)를 통해 MCU(311)로 입력된다.
또한, 일사량 측정 센서(330) 역시 기판에 형성된 입력 단자를 통해 외부환경 측정유닛측 컨트롤러(310)에 접속된다. 도 3에 도시한 바와 같이 일사량 측정 센서(330)의 측정값은 전술한 바와 동일하게 OPAMP(315c), 오프셋 회로(316c)를 통해 MCU(311)로 전달된다.
온도/습도 센서(320), 일사량 측정 센서(330)로부터 측정된 신호는 아날로그 신호이기 때문에 MCU(311)로 입력되기 위해서는 디지털 신호로 변환되어야만 한다. 이를 위해 MCU(311)는 아날로그-디지털 변환회로(ADC)를 포함하고 있으며, 아날로그-디지털 변환회로(ADC)를 통해 디지털 신호로 변환된 신호가 최종적으로 MCU(311)에 의해 수신된다.
또한 본 발명에 따르면 외부환경 측정유닛측 컨트롤러(310)에는 풍속/풍향 측정 센서(340)이 기판에 형성된 입력단자를 통해 접속된다. 풍속/풍향 측정 센서(340)와 MCU(311) 사이에서 데이터의 송수신은 RS485 반이중 통신 또는 RS422를 이용한 전이중 통신을 이용하여 수행될 수 있으며, 도 3을 참조한 본 실시예에서는 RS485를 이용한 반이중 방식인 것으로 설명되었지만 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명에 따르면, 외부환경 측정유닛측 컨트롤러(310)에는 기압 측정 센서(350)이 기판에 형성된 입력단자를 통해 접속된다. 기압 측정 센서(350)와 MCU(311) 사이에서 데이터의 송수신은 I2C 통신을 이용하며, 기압 측정 센서(350)에서 검출된 데이터는 클록 (SCL) 라인과 데이터(SDA) 라인을 통해 기압 측정 센서(350)의 EEPROM으로부터 판독되어 MCU(311)로 전달된다.
외부환경 측정유닛측 컨트롤러(310)에는 디스플레이부(313)가 더 제공된다. 디스플레이부(313)는 MCU(311)에서 지원되는 8비트 다용도 입출력 포트인 GPIO를 사용하여 MCU(311)로부터의 출력을 표시하거나 또는 키보드를 사용한 명령을 표시하도록 구성된다.
복수의 이종 센서들(320, 330, 340, 350)로부터 검출된 값은 MCU(311)로 전달되고, MCU(311)은 검출된 온도값, 습도값, 일사량값, 풍향값, 풍속값을 메인컨트로로(100)로 전달한다. 메인 컨트롤러(100)와 외부환경 측정유닛측 컨트롤러(310)는 RS485 방식을 사용하여 데이터를 송신/수신한다.
다음으로 도 4a를 참조하여 메인 컨트롤러(100)에 대해 설명한다. 도 4a는 본 발명에 따른 메인 컨트롤러(100)의 세부 구성을 나타낸 도면이다. 도 4a에 도시한 바와 같이, 메인 컨트롤러(100)는 복수의 태양광 집광 패널(220a~220d)이 접속되는 복수의 입력 단자부(125a~125d), 태양광 집광 패널(220a~220d)에 대응하여 1개씩 설치되는 복수의 부하 저항부(190a~190d), 외부의 데이터 모니터링 장치와 통신하기 위한 통신부(180), 복수의 입력 단자부(125a~125d)에 각각이 설치된 전류 검출부(122a~122d) 및 전압 검출부(123a~123d)를 포함한다.
또한 도 4a에 도시한 바와 같이 메인 컨트롤러(100)는 메인 컨트롤러(100)의 온도 측정을 위한 제1 온도 센서(150b)와 제1 온도 센서(150b)의 검출값에 따라 메인 컨트롤러(100) 내부를 냉각을 수행하는 제1 냉각팬(160b)를 포함하고, 더욱 바람직하게, 메인 컨트롤러(100)는 복수의 부하 저항들(190a~190d)의 온도 측정을 위한 제2 온도 센서(150a)와 제2 온도 센서(150a)의 검출값에 따라 복수의 부하 저항들에 대한 냉각을 수행하는 제2 냉각팬(160a)를 더 포함한다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 하나의 태양광 집광 패널에 대해 하나의 전류검출부와 하나의 전압 검출부가 형성된다. 본 실시예에서는 4개의 태양광 집광 패널(220a~220d)가 설치되기 때문에 메인 컨트롤러(100)에는 4개의 전압 검출부와 전류 검출부가 제공되는 것으로 도시되었지만 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 이하에서는 복수의 전류 검출부(122a~122d)와 복수의 전압 검출부(123a~123d)는 각각 동일한 구성을 가지고 있으므로, 이들 중 하나에 대해서만 이하에 설명한다.
도 4a를 참조하면, 하나의 전류 검출부(122a)와 하나의 전압 검출부(123a), 하나의 릴레이 스위치부(121a)는 하나의 태양광 집광 패널(220a)에 대한 쇼트 전류, 오픈 전압, 최대 전압, 최대 전류를 측정하기 위한 하나의 전류/전압 측정부로서 동작된다. 따라서 4개의 태양광 집광 패널이 설치되는 본 실시예에서는 4개의 전류/전압 측정부가 형성된다.
하나의 태양광 집광 패널(220a)에 대한 쇼트 전류, 오픈 전압, 최대 전압, 최대 전류를 측정하기 위해 릴레이 스위치부(121a)가 사용될 수 있다. 즉, MCU(101)의 제어하에서 릴레이 스위치부(121a)에 대한 온/오프 제어를 수행함으로써 태양광 집광 패널(220a), 부하저항(190a) 사이에서의 쇼트 회로, 오픈 회로, 부하 회로를 형성하는 것이 가능하다. 도 4b는 전술한 바와 같은 릴레이 스위치 동작의 일례를 나타낸 회로도로서 본 발명은 이에 한정되지 않고 다른 공지된 스위칭 방식으로 구현될 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다.
도 4b에 도시된 바와 같은 구성에서, 태양광 집광 패널(220a)은 하나의 전원으로서 동작하고, 태양광 집광 패널로부터의 입력되는 전력을 소모하기 위해 전원에 대해 직렬로 연결되는 부하 저항(190a)이 연결되고, 전원(220a)과 부하 저항 사이에서 쇼트 회로와 오픈 회로를 형성하기 위해 MCU(101)에 의해 제어되는 릴레이 스위치(S1,S2)가 제공된다. 전류 검출부(122a)의 일단은 션트 레지스터에 접속된다. 이와 같이 구성된 회로에서, 스위치 S1이 온(폐쇄)되고 스위치 S2가 오프(개방)되면 전류는 부하단으로 흐르지 않고 회로는 단락회로로 전환된다. 따라서 전류 검출부(122a)에 의해 쇼트 전류가 검출될 수 있다. 쇼트 전류는 제1 태양광 집광 패널 또는 태양광 모듈(220a)로부터 생성될 수 있는 이상적인 상태에서의 최대 전류를 나타내며, 태양광 집광 패널의 자체 출력 전류로서 평가될 수 있다.
다시 도 4b를 참조하면, 스위치 S1이 오프(개방)되고 스위치 S2가 오프(개방)되면 회로는 오픈 회로로 전환되고 회로에 전류가 흐르지 않게 된다. 따라서 전압 검출부(123a)에 의해 오픈 전압이 검출될 수 있다. 오픈 전압는 제1 태양광 집광 패널 또는 태양광 모듈(220a)로부터 인가될 수 있는 이상적인 상태에서의 최대 전압를 나타내며, 태양광 집광 패널의 자체 출력 전압으로서 평가될 수 있다.
다시 도 4b를 참조하면, S1이 오프(개방)되고 S2가 온(폐쇄)되면 태양광 모듈(220a)에서 생성되는 전류는 부하 저항(190a)를 거쳐 흐르게 되고, 전류 검출부(122a)와 전압 검출부(123a)에서 실제 최대 전류와 실제 최대 전압으로서 검출될 수 있다.
도 4c는 전류 검출부(122a~122d)와 전압 검출부(123a~123d)의 각각의 구성요소를 설명하기 위한 도면으로, (가)는 전류 검출부를, (나)는 전압 검출부를 나타낸다. 이하에서는 전류 검출부로서 122a를, 전압 검출부로서 123a를 일례로 설명하도록 한다.
도 4c에 도시한 바와 같이 전류 검출부(122a)는 전류를 검출하는 전류검출회로(122a1), OPAMP(122a2), 오프셋 회로(122a3)를 포함하고, 오프셋 회로를 통해 캘리브레이션된 전류 신호는 MCU(101) 내의 아날로그-디지털 컨버터를 거쳐 MCU에 전달된다. 또한 도 4c에 도시한 바와 같이, 전압 검출부(123a)는 입력 전압 레벨을 강하하기 위한 전압 분배기(123a1), OPAMP(123a2), 오프셋 회로(123a3)를 포함하고, 오프셋 회로를 통해 캘리브레이션된 전압 신호는 MCU(101) 내의 아날로그-디지털 컨버터를 거쳐 MCU에 전달된다.
도 4d는 전류 검출부(122a~122d)와 전압 검출부(123a~123d)에서 검출된 개방 전압, 쇼트 전류, 최대 전압, 최대 전류에 의해 나타나는 I-V 커브(전류-전압 곡선)의 일례를 도시한 도면이다. 본 발명에서 각각의 전류 검출부와 전압 검출부에서 검출된 개방 전압, 쇼트 전류, 최대 전압, 최대 전류의 값은 메인 컨트롤러에 의해 데이터 모니터링 장치(500)으로 전송되도록 구성되고, 데이터 모니터링 장치(500)에서는 MCU(191)로부터 수신된 전류/전압값을 저장하는 동시에 I-V 커브를 디스플레이할 수 있도록 구성된다.
통상적으로 태양광 모듈로부터 출력되는 전력은 도 4d에 도시한 바와 같이 전류와 전압의 곱으로 얻어질 수 있으며, 도 4d에 나타난 바와 같이 최대 출력은 최대 전류와 최대 전압이 만나는 지점에서 발생되는 전력이 최대 출력으로 된다. 일례로 도시된 일례에서, 최대 전류는 4.55A, 최대 전압은 17.6V이므로 최대 출력은 80.08W(대략 80W)가 된다.
따라서 본 발명에서는 전술한 바와 같이 복수의 태양광 집광 패널들에 대한 최대 전류, 최대 전압, 쇼트 전류, 오픈 전압을 측정할 수 있도록 메인 컨트롤러(100)에 멀티 채널의 입력단을 구비하고, 각 입력단에 대해 전류/전압을 측정가능하게 함으로써 동일한 환경 조건에서 복수의 태양광 집광 패널들에 대한 비교분석이 가능하다.
다시 도 4a를 참조하면, 본 발명에 따른 메인 컨트롤러(100)는 적어도 두개의 온도 센서(150a,150b)와 적어도 두개의 냉각팬(160a,160b)을 포함한다. 각각의 온도 센서(150a,150b)로부터의 전압 레벨 신호는 도 4e에 도시된 바와 같이 기판에 형성된 OPAMP 회로(115a)와 오프셋 회로(116a)를 통해 MCU(101) 내의 아날로그-디지탈 컨버터 회로로 입력되어 디지탈 신호로 전환되고, MCU(101)은 검출된 온도에 따라 AC 냉각팬(160a,160b)를 구동하기 위한 제어 신호를 AC 릴레이(117a,117b)로 전송한다. 일례로 MCU에 설정된 온도 세팅값이 30이고 검출된 메인컨트롤러 또는 부하 저항의 온도값이 40도라면 MCU(101)는 설정된 온도에 도달할 때가지 냉각팬을 온시키도록 구동신호를 출력한다.
다시 도 4a를 본 발명에 따른 메인 컨트롤러(100)에는 외부의 데이터 모니터링 장치(500)과 통신하기 위한 통신부(180)가 제공된다. 통신부(180)는 이더넷 프로토콜을 이용한 유선 또는 무선 통신일 수 있다. 보다 구체적으로 도 4f를 참조하면, 통신부(180)는 데이터 모니터링 장치(500)(일례로 PC)와의 통신을 위해, 이더넷 프로토콜을 RS232C 통신 프로토콜로 전환하기 위한 이더넷-투-RS232 컨버터(180), 컨버터(182)로부터 변환된 RS232C 통신 데이터를 수신하여 MCU(101)측으로 송신하거나 MCU(101)로부터의 RS232C 통신데이터를 수신하여 컨버터로 송신하기 위한 RS232C 트랜시버(181)를 포함한다. 따라서 본 발명에 따르면 메인 컨트롤러(101)로부터의 데이터가 외부의 PC로 전송될 수 있고, 외부의 PC로부터 메인 컨트롤러(101)로 전송될 수 있다.
또한, 도 4a를 참조하면, 본 발명에 따르면 메인 컨트롤러(100)에는 디스플레이부(140)이 더 제공된다. 디스플레이부(140)는 MCU(101)에서 지원되는 8비트 다용도 입출력 포트인 GPIO를 사용하여 MCU(101)로부터의 출력을 표시하거나 또는 키보드를 사용한 명령을 표시하도록 구성된다.
도 5는 본 발명에 따른 태양광 모듈을 평가하기 위한 다채널 모니터링 시스템의 데이터 모니터링 장치(500)에 표시되는 화면 구성을 나타낸다. 도 5에 표시한 바와 같이 데이터 모니터링 장치(500)는 측정된 시간 정보, 광량, 풍속, 풍향, 습도, 온도, 습도, 압력(기압)과 같은 외부 환경과 함께, 측정 대상인 복수의 태양광 집광 패널의 각각에 대한 집광 패널의 온도, 태양광 집광 패널 각각에 대한 측정값(오픈 전압, 쇼트 전류, 최대 전압, 최대 전류, 최대 출력, 효율 등급)을 디스플레이 한다.
측정되는 시간은 1초~1시간 단위 내에서 사용자에 의해 조절가능하고, 측정된 시간별 데이터는 데이터 모니터링 장치(500) 또는 외부의 서버(미도시)에 저장하도록 구성된다. 외부의 서버에 데이터 서버를 구축하는 경우 태양광 모듈의 제조사인 클라이언트가 서버에 접속하여 태양광 모듈들에 대한 현재의 측정 데이터, 과거의 측정 데이터 등을 통해 태양광 모듈의 성능을 비교 분석할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 다채널 모니터링 시스템은 태양광 모듈 각각에 대해 취합된 IV 측정값을 이용하여 현재의 IV 곡선, 과거의 IV 곡선, 사용자 입력된 일정 시간 동안의 평균 IV 곡선과 같은 IV 곡선을 더 표시하도록 구성된다. 따라서 본 발명에 따른 시스템의 사용자는 태양광 모듈에 대한 출력을 테스트하기위한 별도의 IV 곡선을 구비할 필요가 없다는 이점이 얻어진다.
또한 본 발명에 따르면, 메인 컨트롤러(100)는 이상 상황 발생시 데이터 모니터링 장치(500)로 알람 경보를 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 태양광 모듈을 연결하는 케이블의 단락 발생하는 경우, 태양광 모듈의 전압/전류/전력 변화가 설정된 범위를 벗어나 급격하게 변동하는 경우, 태양광 모듈의 표면 온도가 급격히 변동하는 경우, 우천(태풍/강우)과 같은 기상악화의 경우 메인 컨트롤러는 데이터 모니터링 장치(500)에 시각적 또는 청각적 알람 경보를 발생시킴으로써 테스트 장비가 손상되는 것을 방지하도록 구성된다.
또한 메인 컨트롤러(100)와 서브 컨트롤러(210,310)는 도 4a에 도시된 바와 같이 RS485 통신으로 서로 연결되고, 메인 컨트롤러(100)는 RS485 통신을 통해 외부의 서브 컨트롤러(210,310)에 대해 리셋 명령을 전송할 수 있도록 구성된다. 메인 컨트롤러(100)는 전술한 바와 같은 이상 상황 발생시 또는 시스템 관리자에 의한 리셋 필요시 외부의 데이터 모니터링 시스템을 통해 메인 컨트롤러(100)에 리셋 명령을 전달한다.
또한 메인 컨트롤러(100)는 리셋 명령 이외에도 외부의 서브 컨트롤러(210,310)의 전원 셧 다운과 같은 전원 차단 기능을 더 포함한다. 이런 전원 차단 기능은 전술한 바와 같은 우천, 태풍, 강우, 장마와 같은 조건하에서 테스트가 긴 시간 동안 진행될 수 없는 경우와, 시스템 관리자의 장기 부재로 인해 긴 시간 동안 모니터링을 수행할 수 없는 경우 유용하다.
이상의 실시예에서 본 발명에 따른 태양광 모듈을 평가하기 위한 다채널 모니터링 시스템에서의 전압/전류의 측정은 태양광 집광 패널로부터 직접 입력된 전류 및 전압을 기준으로 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 도 6에 도시한 바와 같이, 복수의 태양광 집광 패널(220a~220d) 각각으로부터 광전 변환된 전기를 각각의 축전 배터리에 축전하고 인버터를 통해 AC로 변환된 전기에 대해 전류/전압을 측정하도록 구성될 수도 있다.
전술하 본 발명에 따르면, 실외의 환경에서 복수의 태양광 모듈에 대해 동일한 시간, 동일한 장소, 동일한 기후 조건에서 출력 테스트를 진행할 수 있는 태양광 모듈을 평가하기 위한 다채널 모니터링 시스템을 제공할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 게시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아닌 설명을 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 의해 제한되기 보다는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 메인 컨트롤러
200: 태양광 모듈 유닛
210: 태양광 모듈 유닛측 컨트롤러 300: 외부 환경 측정 유닛
310: 외부환경 측정유닛측 컨트롤러 500: 데이터 모니터링 장치
260a~260d: 온도 센서 290: 태양광 추적부
320: 온도/습도 센서 270, 330: 일사량 측정 센서
340: 풍향/풍속 센서 350: 기압 센서
101, 211,311: MCU 315a~315d, 215a~215e: OPAMP
218a~218d: 포토 커플러 316a~316d, 216a~216e: 오프셋
210: 태양광 모듈 유닛측 컨트롤러 300: 외부 환경 측정 유닛
310: 외부환경 측정유닛측 컨트롤러 500: 데이터 모니터링 장치
260a~260d: 온도 센서 290: 태양광 추적부
320: 온도/습도 센서 270, 330: 일사량 측정 센서
340: 풍향/풍속 센서 350: 기압 센서
101, 211,311: MCU 315a~315d, 215a~215e: OPAMP
218a~218d: 포토 커플러 316a~316d, 216a~216e: 오프셋
Claims (13)
- 복수 태양광 모듈을 평가하기 위한 다채널 모니터링 시스템에 있어서,
복수의 태양광 모듈을 포함하는 태양광 모듈 유닛과,
외부 기후 환경을 측정하기 위한 외부 환경 측정 유닛과,
상기 태양광 모듈 유닛과 상기 외부 환경 측정 유닛에 연결된 메인 컨트롤러와,
상기 메인 컨트롤러로부터 데이터를 수신하여 데이터를 저장하고 화면에 표시하기 위한 데이터 모니터링 장치를 포함하고,
상기 메인 컨트롤러는, 상기 복수의 태양광 모듈의 출력이 연결되는 복수의 태양광 모듈 입력단을 포함하고, 상기 메인 컨트롤러는 상기 태양광 모듈 입력단에서 입력되는 각각의 태양광 모듈에 대한 전류값과 전압값을 검출하기 위한 전류 검출부와 전압 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수 태양광 모듈을 평가하기 위한 다채널 모니터링 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 복수의 태양광 모듈 유닛의 각각은,
태양광을 수신하여 전기로 변환하는 태양광 집광 패널,
상기 태양광 집광 패널을 수평방향 및 수직방향으로 회전시키도록 2개의 모터를 포함하는 위한 태양광 추적부,
상기 태양광 집광 패널의 표면에 부착되어 태양광 집광 패널의 표면 온도를 측정하기 위한 온도 센서,
상기 태양광 모듈 유닛을 제어하기 위한 태양광 모듈 유닛측 컨트롤러,
상기 메인 컨트롤러와 통신하기 위한 통신부를 포함하고,
상기 태양광 모듈 유닛측 컨트롤러는 온도 센서로부터 검출된 온도값을 메인 컨트롤러로 전송하고, 상기 태양광 추적부는 상기 태양광 모듈 유닛측 컨트롤러의 제어하에 태양광을 추적하도록 구성된 것을 특징으로 하는 복수 태양광 모듈을 평가하기 위한 다채널 모니터링 시스템.
- 제2항에 있어서,
태양광 집광 패널의 중앙 상단부, 중앙 하단부, 중앙 좌단부, 중앙 우단부에는 태양광의 조도값를 측정하기 위한 CDS 셀이 설치되고, 상기 태양광 모듈 유닛측 컨트롤러는 상기 CDS 셀로부터 입력되는 조도값에 기반하여 태양광 추적부의 2개의 모터부를 구동하는 것을 특징으로 하는 복수 태양광 모듈을 평가하기 위한 다채널 모니터링 시스템.
- 제3항에 있어서,
상기 외부 환경 측정 유닛은,
상기 태양광 모듈 유닛의 근방의 온도, 습도, 일사량, 풍속, 풍향, 기압을 측정하기 위해, 온도 및 습도 센서, 일사량 측정 센서, 풍향/풍속 측정 센서, 기압 센서를 포함하는 센서 그룹,
상기 센서 그룹으로부터 검출된 값을 메인 컨트롤러로 전송하기 위한 통신부,
상기 외부 환경 측정 유닛을 제어하기 위한 외부 환경 측정 유닛측 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수 태양광 모듈을 평가하기 위한 다채널 모니터링 시스템.
- 제4항에 있어서,
상기 메인 컨트롤러, 상기 태양광 모듈 유닛측 컨트롤러, 상기 외부 환경 측정 유닛측 컨트롤러는 RS485 통신을 이용하여 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 하는 복수 태양광 모듈을 평가하기 위한 다채널 모니터링 시스템.
- 제5항에 있어서,
상기 메인 컨트롤러는, 상기 복수의 태양광 모듈 각각에 대해 부하 저항이 직렬로 연결되는 부하 저항 입력단과, 상기 태양광 모듈과 상기 부하 저항 사이에서 오픈 회로, 쇼트 회로, 부하 회로를 형성하는 스위치 릴레이부를 더 포함하고,
상기 전류 검출부 및 전압 검출부는 메인 컨트롤러에 의한 상기 스위치 릴레이부의 온/오프를 동작에 기반하여 복수의 태양광 모듈 각각에 대한 오픈 전압, 쇼트 전류, 최대 전압, 최대 전류, 최대 출력을 검출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 복수 태양광 모듈을 평가하기 위한 다채널 모니터링 시스템.
- 제6항에 있어서,
상기 메인 컨트롤러는 메인 컨트롤러의 내부 온도를 측정하기 위한 온도 센서와, 상기 온도 센서에서 검출된 온도에 기반하여 메인 컨트롤러의 내부 온도를 강하하기 위한 냉각팬을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수 태양광 모듈을 평가하기 위한 다채널 모니터링 시스템.
- 제7항에 있어서,
상기 메인 컨트롤러는 부하 저항의 온도를 측정하기 위한 온도 센서와, 상기 온도 센서에서 검출된 온도에 기반하여 부하 저항의 온도를 강하하기 위한 냉각팬을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수 태양광 모듈을 평가하기 위한 다채널 모니터링 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 메인 컨트롤러는 데이터 모니터링 장치와 이더넷 통신을 위한 이더넷 통신 모듈과, 상기 이더넷 통신 모듈로부터 수신된 이더넷 데이터를 메인 컨트롤러의 MCU로 전송하기 위한 이더넷-RS232 컨버터를 더 포함하는 복수 태양광 모듈을 평가하기 위한 다채널 모니터링 시스템.
- 제7항에 있어서,
상기 데이터 모니터링 장치는 상기 메인 컨트롤러로부터,
광량, 풍속, 풍향, 습도, 온도, 압력을 포함하는 외부 환경 데이터와,
복수의 태양광 모듈 각각에 대한 표면 온도 데이터와,
상기 복수의 태양광 모듈 각각에 대한, 오픈 전압, 쇼트 전류, 최대 전압, 최대 전류, 최대 출력을 포함하는 전류 및 전압 정보를 수신하고,
수신된 데이터를 데이터 모니터링 장치에 저장하고 디스플레이하도록 구성된 것을 특징으로 하는 복수 태양광 모듈을 평가하기 위한 다채널 모니터링 시스템.
- 제10항에 있어서,
상기 데이터 모니터링 장치는 수신된 전류 및 전압 정보에 기반하여 상기 복수의 태양광 모듈 각각에 대한 전류-전압 곡선을 표시하도록 구성된 것을 특징으로 하는 복수 태양광 모듈을 평가하기 위한 다채널 모니터링 시스템.
- 제11항에 있어서,
상기 메인 컨트롤러는, 이상 상황 발생시 데이터 모니터링 장치로 알람 경보를 전달하도록 구성되고,
여기서 이상 상황은, 태양광 모듈을 연결하는 케이블의 단락 발생하는 경우, 태양광 모듈의 전압/전류/전력 변화가 설정된 범위를 벗어나 급격하게 변동하는 경우, 태양광 모듈의 표면 온도가 급격히 변동하는 경우, 우천, 태풍, 강우과 같은 기상악화의 경우 중 어느 하나와 관련된 것을 특징으로 하는 복수 태양광 모듈을 평가하기 위한 다채널 모니터링 시스템.
- 제12항에 있어서,
상기 메인 컨트롤러는 상기 태양광 모듈 유닛측 컨트롤러와 상기 외부 환경 특정 유닛측 컨트롤러에 대해 리셋 명령 또는 셧다운 명령을 전달하도록 구성된 것을 특징으로 하는 복수 태양광 모듈을 평가하기 위한 다채널 모니터링 시스템.
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