WO2012128413A1 - 스마트 ｌｅｄ 조명과 하이브리드 발전 시스템 및 그 시스템의 전력 제어 방법, 스마트 ｌｅｄ 조명과 하이브리드 발전 장치 및 그 장치의 구동 방법 - Google Patents

스마트 ｌｅｄ 조명과 하이브리드 발전 시스템 및 그 시스템의 전력 제어 방법, 스마트 ｌｅｄ 조명과 하이브리드 발전 장치 및 그 장치의 구동 방법 Download PDF

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battery
power generation
led lighting
power
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김상옥
김병오
조민진
김동식
강구연
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(주)유양디앤유
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Definitions

  • An embodiment of the present invention relates to a smart LED lighting and hybrid power generation system, a power control method of the system, a smart LED lighting and hybrid power generation device and a method of driving the device. More specifically, when driving a plurality of external devices such as a light emitting diode (LED) street light using wind power and solar power generation, the smart control can improve the stability of the system by precise control using digital control function.
  • the present invention relates to an LED lighting and hybrid power generation system, a power control method of the system, a smart LED lighting and hybrid power generation device, and a driving method of the device.
  • FIG. 1 is a view showing a solar wind power generation system according to the prior art.
  • the conventional solar wind power generation system includes a power generator 100, a power converter 110, and a controller 120.
  • the power generation unit 100 includes a solar power generation unit 101 and a wind power generation unit 103, and stores the power of the solar power generation unit 101 and the wind power generation unit 103 and restores the stored power again. It further includes a battery 105 to provide a load.
  • the power converter 110 includes a DC / DC converter 111, a rectifier 113, and an inverter 115.
  • the solar wind power generation system optimizes the power of the solar power generation unit 101, the wind power generation unit 103, and the battery 105 through the control unit 120, and supplies DC power to the load when necessary. do. If the supply of AC power is required, the inverter 115 is further used.
  • the solar wind power generation system includes a combination of the photovoltaic power generation unit 101 and the wind power generation unit 103, when two or more DC powers are supplied to one battery 105 as in the related art, for example, DC
  • DC The phenomenon that the output voltage of each power converter, such as the / DC converter 111 or the rectifier 113, is intensively supplied only at the side with a finely high or low impedance.
  • the charge and discharge circuit of the solar and wind power generation units and the battery are digitally interfaced to accurately determine and control the variation of the load voltage or current of the LED street light, thereby improving the stability of the system.
  • An object of the present invention is to provide a smart LED lighting and hybrid power generation system and a power control method of the system, a smart LED lighting and hybrid power generation device and a method of driving the device.
  • an embodiment of the present invention is a smart LED lighting and hybrid power generation system that can stabilize the system through impedance matching between the input generated and provided by the solar power and wind power generator and the output of the voltage supplied to the battery or LED street light
  • Another object is to provide a power control method of the system, a smart LED lighting and a hybrid power generation device, and a method of driving the device.
  • the embodiment of the present invention is a smart LED that can control a plurality of LED street lights that are installed outside according to the user's setting conditions while charging and discharging the power provided by solar or wind power to the battery at the same time
  • Another object of the present invention is to provide a lighting and hybrid power generation system, a power control method of the system, a smart LED lighting and hybrid power generation device, and a method of driving the device.
  • smart LED lighting and hybrid power generation system can improve the stability and reliability of the system by facilitating the charging and discharging process of manager computer and LED street light.
  • another object is to provide a power control method of the system, smart LED lighting and hybrid power generation device and a method of driving the device.
  • Smart LED lighting and hybrid power generation system includes a solar power module and a wind power generation module, the first street light generating power using the solar power module and the wind power generation module, respectively; And a battery, wherein the voltage or current detected by detecting the voltage or current of the electric power charged in the battery is used to determine a range of equal voltage for charging the equal voltage to the battery, and the address according to the determination result.
  • a lamp power supply device generating different digital values for charging the equal voltage based on the information and the address information, and generating the equal voltage using the different digital values and providing the equal voltage to the battery; And a second street lamp installed around the first street lamp and driven using power stored in the battery of the lamp power supply device.
  • Smart LED lighting and hybrid power generation apparatus is a detection unit for detecting the voltage or current of the power charged in the battery when the power generated by the solar and wind power to the battery, respectively;
  • a controller which determines a range of the equal voltage for charging the equal voltage to the battery using the voltage or the current detected by the detector, and outputs a determination result; And generating address information according to the determination result, outputting different digital values for charging the equal voltage based on the address information, and generating the equal voltage using the different digital values and providing the same to the battery. It characterized in that it comprises a voltage and current adjustment unit.
  • Generating different digital values for charging and generating the equalized voltages using the different digital values and providing them to the battery And driving a second street lamp installed around the first street lamp by using the power stored in the battery of the lamp power supply device.
  • a method of driving a smart LED light and a hybrid power generation device includes detecting a voltage or a current of the power charged in the battery when the battery is charged with power generated using solar light and wind power, respectively; Determining a range of equal voltage for charging the equal voltage to the battery using the detected voltage or current, and outputting a determination result; Generating address information according to the determination result, outputting different digital values for charging the equal voltage based on the address information, and generating the equal voltage using the different digital values and providing the same to the battery Characterized in that it comprises a step.
  • the stability and reliability of the system will be enhanced by monitoring the status of LED street lights and power charging and discharging.
  • FIG. 1 is a view showing a solar wind power generation system according to the prior art
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a smart LED lighting and a hybrid power generation system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a block diagram showing the structure of the apparatus of FIG.
  • FIG. 4 is a sub block diagram of the analog controller of FIG. 3;
  • FIG. 5 is a view showing a power control process of the system of FIG.
  • FIG. 6 is a view showing a method of driving the apparatus of FIG. 2.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a smart LED lighting and a hybrid power generation system according to an embodiment of the present invention.
  • a smart LED lighting and hybrid power generation system includes a hybrid street light 200, a smart LED lighting and a hybrid power generating device 209 (hereinafter, referred to as a lamp power supply). It includes an LED street light 210, and further includes a control computer 220.
  • the hybrid street light 200 may be referred to as a first street light
  • the LED street light 210 may be referred to as a second street light.
  • the hybrid street light 200 includes a post 201, a street light head 203, a solar power module 205, and a wind power generation module 207, and further includes or interlocks a lamp power supply 209.
  • the hybrid street light 200 may further include an antenna for communicating with the LED street light 210 in relation to the power supply. At this time, the antenna will be electrically connected to the communication module of the lamp power supply.
  • the pillar 201 of the hybrid street light 200 serves as a pillar for installing a street lamp at a specific place such as a street or a park, and the street lamp head 203 is provided on a support arm (not shown) extending from the pillar 201.
  • a first lamp that receives power from the lamp power supply 209 and emits light.
  • a high pressure mercury lamp, a fluorescent lamp, a sodium lamp, a light bulb, an LED, and the like may be used for the first lamp, and in the embodiment of the present invention, it is preferable to use an LED.
  • the photovoltaic module 205 includes a photovoltaic cell such as a solar cell for generating power by receiving sunlight, and the wind power module 207 generates three-phase wind power by moving a turbine using wind power. It may include a generator.
  • the lamp power supply 209 receives and converts and stores the power generated through the solar power module 205 and the wind power generation module 207, and provides the stored power to the first lamp of the hybrid street light 200. . Furthermore, the lamp power supply device 209 receives a power supply request from the LED street light 210 installed around the hybrid street light 200, for example, through the solar power module 205 and the wind power generation module 207. The generated power may be provided to the LED streetlight 210 without additional storage, or may be stored and provided separately in the battery in the battery unit 360.
  • the lamp power supply device 209 when power is stored in the battery in the battery unit 360 or when the power is supplied to the LED street light 210 without any additional storage, uses a constant voltage or a digital control function. Constant current conversion is provided.
  • the LED street light 210 includes a support 211 and a street light head 213, and may further include a power supply 215 as a lamp driver.
  • the LED street light 210 more precisely, the support 211 may be installed adjacent to the hybrid street light 200.
  • the LED street light 210 receives the power from the hybrid street light 200 according to an embodiment of the present invention and stores the power after the second lamp without additional storage.
  • the LED street light 210 may be supplied with AC power and converted into DC power to drive a second lamp in the street light head 213 in various ways.
  • the LED street light 210 includes a communication module and an antenna for performing communication with the hybrid street light 200 or the control computer 220.
  • the control computer 220 monitors the hybrid streetlight 200 or the plurality of LED streetlights 210, and according to such monitoring, for example, the odd-numbered LED streetlight 210 and the even-numbered LED streetlight 210 are monitored. It can be lit at the same time or alternately lit. At this time, the control computer 220 may be made by controlling the analog controller 355 in the control unit 340 to continuously drive the odd-numbered LED streetlight 1 or the even-numbered LED streetlight 2 for night time. In addition, the control computer 220 may receive and store alarm details and error details provided by the hybrid street light 200 or the LED street light 210.
  • control computer 220 can be set for the current time as an RTC (Real-Time Clock) inside, and receives the alarm and detail reading and error information, and changes the power change in the wind power generation operation in 2D 3D. You can change the method to save and manage the operation record.
  • RTC Real-Time Clock
  • FIG. 3 is a block diagram showing the structure of the apparatus of FIG. 2, and FIG. 4 is a sub block diagram of the analog controller of FIG.
  • the lamp power supply device 209 includes a solar power generation unit 300, a wind power generation unit 310_1 and 310_2, and an auxiliary power unit 320. ),
  • the detectors 330_1 and 330_2, the controller 340, and the voltage and current adjuster 350 may further include some or all of the battery unit 360 and the peripheral circuit unit 370.
  • the controller 340 and the voltage and current adjuster 350 may be referred to as a charge control device according to an embodiment of the present invention.
  • the photovoltaic drive unit 300 serves to supply power to the battery in the battery unit 360 to receive and provide sunlight from the photovoltaic module 205.
  • the photovoltaic driver 300 may include a first rectifier 301 and a first switching unit 303.
  • the first rectifier 301 includes a reverse flow preventing diode to prevent the output DC power from flowing backward, and the first switching unit 303 is driven on / off under the control of the control unit 340 to allow the first rectifier ( The voltage of 301 is outputted.
  • the charging process of the lamp power supply device 209 through the photovoltaic units 205 and 300 may be performed in the order of power generation start ⁇ power conversion ⁇ full charge ⁇ release / standby, for example, when the system is operated.
  • the wind power generating units 310_1 and 310_2 convert the AC power generated and provided by the wind power generation module 207 such as a three-phase wind power generator into DC to supply the battery 360.
  • the wind power generating units 310_1 and 310_2 may include a power conversion and detection unit 310_1 and a power generation cutoff unit 310_2, and the power conversion and detection unit 310_1 may be, for example, a three-phase rectifier.
  • 2 rectifier 311, boost converter 312, the wind-charge current detection circuit 313, the second switching unit 314 and the impedance variable circuit 315, the power generation block 310_2 is a FET brake circuit 316 and thyristor brake circuit 317.
  • the charging process of the lamp power supply device 209 through the wind power generation units 207, 310_1, and 310_2 is an example of power generation start ⁇ power conversion ⁇ charge start ⁇ full charge warning message ⁇ FET brake break ⁇ It can be done in the order of power generation stop ⁇ release / standby.
  • an AFPM (Axial Flux Permanent Magnet) three-phase output generator which is a permanent magnet coreless generator of an armature coil having no core, is preferably used. This is because there is no cogging torque at the start of power generation, the start of the wind power generator is smooth, and at the start of power generation, the wind speed is low, for example, 1.0 m / s, the wind speed is suitable for urban terrain.
  • the cogging torque represents the difference between the largest and smallest changes in the torque.
  • the second rectifier 311 is, for example, a three-phase rectifier matched to a three-phase wind generator, and converts AC power into direct current
  • the boost converter 312 is connected to the direct current according to the impedance value changed by the impedance variable circuit 315.
  • the voltage level is set high, and the wind charge current detection circuit 313 detects the current provided from the boost converter 312.
  • the second switching unit 314 outputs the current detected by the wind charge current detection circuit 313 or the voltage provided via the wind charge current detection circuit 313 under the control of the controller 340.
  • the FET brake circuit 316 of the power generation blocking unit 310_2 blocks the power supply from the wind power generation module 207, such as a three-phase wind generator, to the second rectifier 311 under the control of the controller 340.
  • the thyristor brake circuit 317 cuts off power from the second rectifier 311 to the boost type converter 312 under the control of the controller 340.
  • the FET brake circuit 316 or the thyristor brake circuit 317 as described above is operated by the controller 340 determining when an overvoltage or an overspeed occurs in the wind power generation module 207, and as a result, the battery unit 360. ), It is possible to prevent the sudden situation of overcharging with the battery.
  • the auxiliary power unit 320 may include an auxiliary power unit 321 for providing commercial power as an auxiliary power source, in which case a third rectifier for converting AC power generated by the auxiliary power unit 321 into direct current. 323 may be further included.
  • the auxiliary power unit 320 may operate when the solar power module 205 or the wind power module 207 is not operated.
  • the detector 330 includes a first detector 330_1 and a second detector 330_2.
  • the first detection unit 330_1 is a solar voltage detection circuit 331 connected to the output terminal of the solar power module 205 and the control unit 340, the wind power connected to the output terminal and the control unit 340 of the wind power generation module 207.
  • the power generation voltage detecting circuit 332 and the charging terminal detecting circuit 333 connected to the input terminal of the second detecting unit 330_2 and the control unit 340 are included.
  • the photovoltaic voltage detection circuit 331 determines whether there is a voltage detected from the photovoltaic module 205, generates a related signal, and provides the related signal to the controller 340, or, if there is a detected voltage, determines the amount of sunshine.
  • the measured value may be provided to the controller 340.
  • the wind power generation detection circuit 332 detects a voltage generated from the wind power generation module 207 such as a three-phase wind power generator and notifies the controller 340 when the voltage is detected, or further, the wind power of the three-phase wind power generator.
  • the measured value and the like for the turbine may be provided to the controller 340.
  • the charging voltage detection circuit 333 detects a voltage output from the first switching unit 303 of the solar power generation unit 300 and the second switching unit 314 of the wind power generation driving units 310_1 and 310_2, and detects a detection result. It provides to the control unit 340.
  • the second detector 330_2 includes a battery voltage current detection circuit 334 and a load LOAD current detector 335.
  • the battery voltage current detection circuit 334 and the load current detector 335 may be formed by the first switching unit 303 of the solar power generation unit 300 and the second switching unit 314 of the wind power generation units 310_1 and 310_2.
  • the provided current value may be detected and the detected current value or the voltage provided through the second detector 330_2 may be provided to the digital controller 353 or the current value may be provided to the controller 340.
  • the current value detected by the second detector 330_2 may be continuously charged by the battery in the battery unit 360 when a generated current of 0.5 amperes (Ah) or more flows under a low current such as rainy days or cloudy days. Can be used for Of course, this will be done in conjunction with the control unit 340, the voltage and current adjustment unit 350.
  • the controller 340 controls the first switching unit 303 of the photovoltaic driver 300 to be turned on / off according to the detection result of the photovoltaic voltage detection circuit 331 of the first detector 330_1. For example, when it is determined that the photovoltaic module 205 is operating or in a normal state through the photovoltaic voltage detection circuit 331, the controller 340 opens the path of the first switching unit 303 to open the photovoltaic module. The voltage generated at 205 and passed through the first rectifier 301 may be outputted. If the solar power generation module 205 does not operate or is determined to be in an abnormal state, the voltage of the first switching unit 303 may be reduced. You can close the path.
  • the controller 340 controls the power generation cutoff unit 310_2 and the second switching unit 314 according to the detection result of the wind power generation voltage detection circuit 332 of the first detection unit 330_1.
  • the control unit 340 is a FET brake circuit 316 constituting the power generation breaker 310_2 if the occurrence of the overvoltage caused by the wind speed in the wind power generation module 207 as a result of the detection of the wind power generation voltage detection circuit 332 And the thyristor brake circuit 317 to prevent the overvoltage from flowing into the second rectifier 311 and the boost converter 312.
  • the second switching unit 314 may be turned off together to form a kind of triple safety shielding film.
  • the second switching unit 314 is opened to output the voltage or current.
  • the controller 340 may use the voltage detected by the charging voltage detection circuit 333 of the first detector 330_1 and / or the current value detected by the second detector 330_2 to age the battery in the battery 360. (B) make it possible to generate equal voltages or currents to extend the lifespan.
  • the voltage and the current adjusting unit may be compared and determined by comparing and determining the charging voltage detected by the charging voltage detecting circuit 333 and the current value detected by the second detecting unit 330_2 with a value set by the external key switch device 375.
  • the digital controller 353 may be selected according to the address information generated by the decoder 351 of 350. Alternatively, if there is no value set by the external key switch device 375, the digital controller 353 is selected by generating address information of the decoder 351 by performing comparison and determination according to an automatic operation method.
  • the automatic operation method means to perform the automatic program.
  • the controller 340 processes a signal input through the communication port 377 and the communication module 379 constituting the peripheral circuit unit 370 to display the charging status on the display unit 371, or to increase the charging voltage and current. It can display the up / down status as a graph, can also display warnings and troubles, display the contents when checking the settings, and display the measured values of charging current (Ah) and cumulative power (Wh). .
  • control unit 340 allows the system operator to adjust the voltage or current in the voltage and current adjustment unit 350 according to the set value input from the key switch device 375.
  • the controller 340 may control the charging of the battery by four charging modes of bulk charging, pulse width modulation (PWM) charging, float charging, and equalization charging.
  • PWM pulse width modulation
  • the controller 340 may detect the temperature of the battery using a temperature sensor in the battery unit 360 and automatically adjust the charging voltage of the battery according to the detected temperature. Further, the controller 340 controls over discharge by controlling the discharge of the battery, and automatically reconnects when the reference voltage is restored.
  • the voltage and current controller 350 includes a decoder 351, a digital controller 353, and an analog controller 355.
  • the decoder 351 generates and outputs address information for selecting the digital controller 353 under the control of the controller 340. For example, one of the first to Nth digital interface units (not shown) in the digital controller 353 may be selected according to the address information output from the decoder 351.
  • the digital controller 353 may include first to N-th digital interface units, and each digital interface unit may include a memory in the form of a lookup table, and each lookup table may correspond to address information provided from the decoder 351. Each can be selected accordingly.
  • the lookup table selected according to the address information may output a current or voltage value selected according to the detection value detected by the second detector 330_2. For example, when the amount of sunshine is good or cloudy, the voltage generated by the solar power module 205 and charged by the battery in the battery unit 360 may be different.
  • the analog control unit 355 converts the constant current or the constant voltage according to the output value output through the digital interface unit so that the equal current or the equal voltage can be charged to the battery unit 360.
  • the system operator may input related matters through the key switch device 375 or allow an automatic program to be operated.
  • the controller 340 the charge voltage detection circuit 333 of the first detector 330_1 is used. And adjusting the current of the voltage and current adjusting unit 350 using the charging voltage and current values detected through the second detector 330_2 and the information input through the key switch device 375. A suitable current for the battery of may be charged. Similarly, if there was a change to the LED street light 210 there will be a current adjustment in the same way as above.
  • the LED street light 210 is changed to a device for driving from 20V to 10V, there must be a constant voltage driving suitable for this case is to convert the constant voltage through the voltage and current adjustment unit 350 in this case. If the LED street light 210 is sensitive to temperature it may be necessary to convert the constant current.
  • the analog controller 355 compares the output value output from the digital controller 353, that is, the digital value with the reference value, and converts the constant voltage or constant current according to the comparison result and converts the constant voltage or constant current value to the battery and the LED of the battery unit 360. It may be provided to the street lamp 210 or the supply of the constant voltage or the constant current may be stopped. In order to perform this function, as illustrated in FIG. 4, the analog controller 355 may include a constant voltage circuit unit 400 and a third switching unit 420, and may further include a current booster 410.
  • the constant voltage circuit unit 400 converts the output value of the digital control unit 353, that is, the level of a specific voltage, so that a predetermined level of voltage can be provided to the battery and the LED street light 210, for example, at a low wind speed of 1.5 m / s. In this case, a voltage of about 2V can be boosted to 12V and output.
  • the current booster 410 boosts and outputs the output value of the digital controller 353, that is, the current value.
  • the output voltage of each power converter may be intensively supplied only at the high or low impedance side of the power converter. Since the output rectified voltage of the wind power generation module 207 such as a phase wind generator is lower than the terminal voltage of the battery, a potential difference is generated, so that the maximum output can be realized by charging the battery even in a low wind speed region through the current booster 410. .
  • the third switching unit 420 controls the paths of the battery and the LED street light 210 under the control of the controller 340.
  • the path of the battery unit 360 is opened, and when discharged, the path of the LED street light 210 is opened.
  • the switching unit 420 may stop the power supplied to the battery unit 360 and the LED street light 210 according to the control signal provided from the control unit 340. For example, in the case of a 12 V battery, when the maximum charging voltage is 14.4 V and the minimum charging voltage is 10.8 V, when the maximum charging voltage is exceeded, the switching elements of the third switching unit 420 are turned off and lower than 10.8 V. In the case of undercharging, the path of the battery unit 360 is opened again to perform charging.
  • the battery unit 360 may include a battery and may further include a battery voltage detector and a temperature sensor for detecting a voltage supplied to the battery unit 360 although not shown in a separate drawing.
  • the battery voltage detector performs surge current protection by undervoltage protection, overvoltage input, overcurrent protection, overheat protection, short-circuit protection, lightning, etc., and can automatically perform charging voltage and temperature correction through a temperature sensor.
  • the battery voltage detector detects the voltage and provides the voltage to the controller 340 so that the controller 340 controls the analog controller 355 to automatically determine the charging voltage 12V or 24V.
  • the control unit 340 in the case of the 12 V battery charge voltage is It is possible to determine whether it is within 12 V ⁇ 15.5 V, or in the case of a 24 V battery, within the range of 24 V to 30 V; Is displayed on the display unit 371, and in the case of an error, the controller 340 may perform a self test mode.
  • the self test mode refers to a process of diagnosing the error when it is determined to be an error.
  • the peripheral circuit part 370 includes a part or all of the display part 371, the monitoring lamp device 373, the key switch device 375, the communication port 377, and the communication module 379.
  • the display 371 may display an error state of the battery unit 360 through error information provided by the charge and discharge states of the battery in the battery unit 360 and the battery voltage detection circuit under the control of the controller 340.
  • the monitoring lamp device 373 may monitor the lamp device, and the key switch device 375 may provide various setting values by the system operator.
  • the communication port 377 or the communication module 379 assumes that the peripheral LED street light 210 is driven through a lamp power supply 209 provided in a specific hybrid street light 200, the peripheral LED street light 210 is driven. In order to receive power from the hybrid street light 200, a power supply is requested through wireless communication, and the controller 340 controls the path of the analog controller 355 to be supplied with power.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a power control process of the system of FIG. 2.
  • the hybrid street light 200 provides power generated by the solar power module 205 and the wind power module 207 to the lamp power supply 209 ( S510).
  • the lamp power supply device 209 may be disposed adjacent to the hybrid street light 200 and interlock with each other.
  • the lamp power supply device 209 receives a power supplied from the hybrid street light 200 and performs a process of storing the battery in the battery (S503 and S505).
  • the lamp power supply 209 detects the voltage or current of the received power and provides a range of equal voltage using the detected voltage or current to provide an equal voltage to the battery.
  • an equal voltage is generated through a digital control method using the determination result.
  • the controller 340 may determine by using a value set externally or by automatically executing a program inside the system. For example, if an operator of the system sets that the battery capacity is changed from 24 V to 12 V, the controller 340 outputs the determination result in consideration of this, and generates an equal voltage in a digital control manner based on this.
  • a value set externally or by automatically executing a program inside the system For example, if an operator of the system sets that the battery capacity is changed from 24 V to 12 V, the controller 340 outputs the determination result in consideration of this, and generates an equal voltage in a digital control manner based on this.
  • the controller 340 may determine by using a value set externally or by automatically executing a program inside the system. For example, if an operator of the system sets that the battery capacity is changed from 24 V to 12 V, the controller 340 outputs the determination result in consideration of this, and generates an equal voltage in a digital control manner based on this.
  • the controller 340 may determine by using a value set externally
  • the digital control generates address information according to the determination result of the controller 340, selects different digital values based on the address information, and converts constant voltage or constant current using the selected digital value. While charging the battery's equal voltage, constant current conversion ensures maximum output.
  • the lamp power supply device 209 may store the generated equal voltage in the battery and provide the generated LED voltage to the LED street lamp 210, but may provide the LED lamp 210 directly to the LED street lamp 210 without additional storage (S507). This is done by controlling the voltage supply path of the battery and the LED street light 210.
  • FIG. 6 is a view showing a method of driving the apparatus of FIG. 2.
  • the lamp power supply 209 receives power generated by photovoltaic power generation and wind power generation from the hybrid street light 200 to detect voltage or current of power ( S601).
  • the charging voltage detection circuit 333 of the first detector 330_1 detects the charging voltage charged by the battery, and the battery voltage current detection circuit 334 and the load of the second detector 330_2.
  • the current detector 335 detects a current in a path provided to the battery and the plurality of LED streetlights 210, respectively.
  • the lamp power supply device 209 determines an equal range of the voltage charged in the battery using the detected voltage or current and further, an external set value (S603).
  • the lamp power supply 209 may use a constant voltage value or a constant frequency value as a charging condition for charging the battery.
  • the lamp power supply device 209 may also determine overcharge and undercharge of the battery. For example, for a 15 V battery, you can set up an even charge of the battery in the range of 14.4 V maximum charging voltage and 10.8 V minimum charging voltage. Therefore, when overcharging, the connection switch of the battery is opened. In the case of undercharging, the battery connection switch can be turned on to maintain charging.
  • the lamp power supply 209 generates address information based on the determination result of the equal range, generates an equal voltage using a digital value based on the generated address information, and provides the same to the battery (S605).
  • the digital value is a value stored in a memory in the form of a lookup table
  • the address information may be information for selecting a lookup table.
  • the lamp power supply 209 performs constant voltage or constant current conversion by using a digital value, and as a result, can actively cope with a change in load such as a battery or an LED street light 210. .
  • Embodiment of the present invention is applicable to the smart LED lighting and hybrid power generation system and the power control method of the system, the smart LED lighting and hybrid power generation device and the driving method of the device, according to an embodiment of the present invention, for example, LED street light Or, even if the load condition of the battery changes, it is possible to improve the stability of the system by determining it accurately and digitally.
  • the stability of the system is improved by constant voltage or constant current considering the impedance difference between the input generated by the solar power and wind generator and the output provided by the battery or LED street light.
  • the constant voltage or the constant current is determined by determining a condition set by the user to control the plurality of LED street lights, the operating efficiency of the system will be increased.
  • the status of LED street lights and power charging and discharging can be monitored, resulting in higher system stability and reliability.

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Abstract

본 발명의 실시예는 스마트 LED 조명과 하이브리드 발전 시스템 및 그 시스템의 전력 제어 방법, 스마트 LED 조명과 하이브리드 발전 장치 및 그 장치의 구동 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 스마트 LED 조명과 하이브리드 발전 시스템은 태양광 발전 모듈 및 풍력 발전 모듈을 포함하며, 상기 태양광 발전 모듈 및 상기 풍력 발전 모듈을 이용하여 전력을 각각 발생하는 제1 가로등; 배터리를 포함하며, 상기 배터리에 충전되는 상기 전력의 전압 또는 전류를 검출하여 검출한 상기 전압 또는 상기 전류를 이용해 상기 배터리에 균등 전압을 충전하기 위한 균등 전압의 범위를 판단하고, 판단 결과에 따른 어드레스 정보와 상기 어드레스 정보에 근거하여 상기 균등 전압의 충전을 위한 서로 다른 디지털 값을 생성하며, 상기 서로 다른 디지털 값을 이용하여 상기 균등 전압을 생성해 상기 배터리에 제공하는 램프 전력공급 장치; 및 상기 제1 가로등의 주변에 설치되며, 상기 램프 전력공급 장치의 상기 배터리에 저장되는 전력을 이용하여 구동하는 제2 가로등을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

스마트 ＬＥＤ 조명과 하이브리드 발전 시스템 및 그 시스템의 전력 제어 방법, 스마트 ＬＥＤ 조명과 하이브리드 발전 장치 및 그 장치의 구동 방법
본 발명의 실시예는 스마트 LED 조명과 하이브리드 발전 시스템 및 그 시스템의 전력 제어 방법, 스마트 LED 조명과 하이브리드 발전 장치 및 그 장치의 구동 방법에 관한 것이다. 더 상세하게는 풍력발전 및 태양광 발전을 이용하여 가령 LED(Light Emitting Diode) 가로등과 같은 복수의 외부 장치를 구동할 때, 디지털 제어 기능을 이용해 정밀하게 제어함으로써 시스템의 안정도를 향상시킬 수 있는 스마트 LED 조명과 하이브리드 발전 시스템 및 그 시스템의 전력 제어 방법, 스마트 LED 조명과 하이브리드 발전 장치 및 그 장치의 구동 방법에 관한 것이다.
이하의 부분에서 기술되는 내용은 본 발명의 실시예와 관련되는 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아님을 밝혀둔다.
저탄소 녹색성장이 국가 정책의 화두가 됨에 따라 이에 발맞추어 화석에너지의 고갈과 지구온난화에 따른 환경 변화의 위기를 극복하고 녹색 환경과 녹색 에너지 정책을 국가 성장동력으로서 뒷받침하기 위한 관련 기술의 개발이 있어 왔다. 그 중 하나로서 태양광 발전과 풍력 발전을 이용한 발전 시스템을 들 수 있는데, 지금까지 국내에서는 주로 중대형 위주의 발전 시스템 개발에 주력해 왔으나, 지형이나 기후 특성과 해외 수요 등을 감안하여 현재는 소형 발전 시스템의 방향으로 관심과 개발이 이어지고 있다. 즉 소형 발전 시스템의 경우 시스템 구성 기술과 회로 설계 기술이 부족하여 이에 대한 관심과 연구가 필요한 실정이다.
도 1은 종래기술에 따른 태양광 풍력 발전 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 태양광 풍력 발전 시스템은 전력 발전부(100), 전력 변환부(110) 및 제어부(120)로 구성된다. 여기서, 전력 발전부(100)는 태양광 발전부(101), 풍력 발전부(103)를 포함하고, 태양광 발전부(101)와 풍력 발전부(103)의 전력을 저장하고 저장된 전력을 다시 부하로 제공하는 배터리(105)를 더 포함한다. 또한 전력 변환부(110)는 DC/DC 컨버터(111), 정류기(113) 및 인버터(115)를 포함한다.
이의 구성에 따라 태양광 풍력 복합 발전 시스템은 제어부(120)를 통해 태양광 발전부(101) 및 풍력 발전부(103), 배터리(105)의 전력을 최적화하고 필요시 부하에 DC 전력을 공급하게 된다. AC 전력의 공급이 필요한 경우에는 인버터(115)를 추가로 사용한다.
그런데 태양광 풍력 복합 발전 시스템은 태양광 발전부(101)와 풍력 발전부(103)가 복합적으로 구성되기 때문에 종래에서와 같이 2개 이상의 직류 전력을 하나의 배터리(105)에 공급하게 되면 예컨대 DC/DC 컨버터(111)나 정류기(113)와 같은 각각의 전력변환기의 출력 전압이 미세하게 높거나 임피던스가 낮은 쪽에서만 집중적으로 공급되는 현상이 나타난다.
또한 태양광 발전부(101)와 풍력 발전부(103)의 출력 전압이 변동됨에 따라 부하측과 전위차가 발생하고 그 결과 임피던스 매칭이 되지 않아 시스템의 안정도가 떨어져 시스템 제어에 어려운 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 태양광 및 풍력 발전부와 배터리의 충방전 회로부를 디지털 방식으로 인터페이스(Interface)함에 따라 가령 LED 가로등의 부하 전압이나 전류의 변동을 정확히 판단 및 제어하여 시스템의 안정도를 향상시킬 수 있는 스마트 LED 조명과 하이브리드 발전 시스템 및 그 시스템의 전력 제어 방법, 스마트 LED 조명과 하이브리드 발전 장치 및 그 장치의 구동 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한 본 발명의 실시예는 태양광 발전 및 풍력 발전기에 의해 발생되어 제공되는 입력과 배터리 또는 LED 가로등으로 전압이 제공되는 출력 사이에 임피던스 매칭을 통해 시스템을 안정시킬 수 있는 스마트 LED 조명과 하이브리드 발전 시스템 및 그 시스템의 전력 제어 방법, 스마트 LED 조명과 하이브리드 발전 장치 및 그 장치의 구동 방법을 제공함에 다른 목적이 있다.
그리고 본 발명의 실시예는 태양광이나 풍력 발전에 의해 제공되는 전력을 배터리에 충전함과 동시에 충방전되는 전력을 사용자의 설정 조건에 따라 외부에 설치되는 복수의 LED 가로등을 제어할 수 있는 스마트 LED 조명과 하이브리드 발전 시스템 및 그 시스템의 전력 제어 방법, 스마트 LED 조명과 하이브리드 발전 장치 및 그 장치의 구동 방법을 제공함에 또 다른 목적이 있다.
더 나아가 발전 또는 전력 공급 상태를 원격 모니터링하거나 직접 제어하는 디지털 방식을 채택하여 관리자용 컴퓨터와 가령 LED 가로등의 충방전 과정을 원활히 함으로써 시스템의 안정성과 신뢰성을 더욱 높일 수 있는 스마트 LED 조명과 하이브리드 발전 시스템 및 그 시스템의 전력 제어 방법, 스마트 LED 조명과 하이브리드 발전 장치 및 그 장치의 구동 방법을 제공함에 그 외의 목적이 있다.
본 발명의 실시예에 따른 스마트 LED 조명과 하이브리드 발전 시스템은 태양광 발전 모듈 및 풍력 발전 모듈을 포함하며, 상기 태양광 발전 모듈 및 상기 풍력 발전 모듈을 이용하여 전력을 각각 발생하는 제1 가로등; 배터리를 포함하며, 상기 배터리에 충전되는 상기 전력의 전압 또는 전류를 검출하여 검출한 상기 전압 또는 상기 전류를 이용해 상기 배터리에 균등 전압을 충전하기 위한 균등 전압의 범위를 판단하고, 판단 결과에 따른 어드레스 정보와 상기 어드레스 정보에 근거하여 상기 균등 전압의 충전을 위한 서로 다른 디지털 값을 생성하며, 상기 서로 다른 디지털 값을 이용하여 상기 균등 전압을 생성해 상기 배터리에 제공하는 램프 전력공급 장치; 및 상기 제1 가로등의 주변에 설치되며, 상기 램프 전력공급 장치의 상기 배터리에 저장되는 전력을 이용하여 구동하는 제2 가로등을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 스마트 LED 조명과 하이브리드 발전 장치는 태양광 및 풍력을 이용하여 각각 발생되는 전력을 배터리에 충전시 상기 배터리에 충전되는 상기 전력의 전압 또는 전류를 각각 검출하는 검출부; 상기 검출부에서 검출하는 상기 전압 또는 상기 전류를 이용하여 상기 배터리에 균등 전압을 충전하기 위한 균등 전압의 범위를 판단하고, 판단 결과를 출력하는 제어부; 및 상기 판단 결과에 따른 어드레스 정보를 생성하고, 상기 어드레스 정보에 근거하여 상기 균등 전압의 충전을 위한 서로 다른 디지털 값을 출력하며, 상기 서로 다른 디지털 값을 이용해 상기 균등 전압을 생성하여 상기 배터리에 제공하는 전압 및 전류 조정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 스마트 LED 조명과 하이브리드 발전 시스템의 전력 제어 방법은 태양광 발전 모듈 및 풍력 발전 모듈을 포함하는 제1 가로등으로부터 상기 태양광 발전 모듈 및 상기 풍력 발전 모듈에 의해 발생되는 전력을 제공받는 단계; 상기 전력의 전압 또는 전류를 검출하여 검출한 상기 전압 또는 상기 전류를 이용해 배터리에 균등 전압을 충전하기 위한 균등 전압의 범위를 판단하고, 판단 결과에 따른 어드레스 정보와 상기 어드레스 정보에 근거하여 상기 균등 전압의 충전을 위한 서로 다른 디지털 값을 생성하며, 상기 서로 다른 디지털 값을 이용해 상기 균등 전압을 생성하여 상기 배터리에 제공하는 단계; 및 상기 램프 전력공급 장치의 상기 배터리에 저장되는 전력을 이용하여 상기 제1 가로등의 주변에 설치되는 제2 가로등을 구동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 스마트 LED 조명과 하이브리드 발전 장치의 구동 방법은 태양광 및 풍력을 이용하여 각각 발생되는 전력을 배터리에 충전시 상기 배터리에 충전되는 상기 전력의 전압 또는 전류를 검출하는 단계; 검출한 상기 전압 또는 상기 전류를 이용하여 상기 배터리에 균등 전압을 충전하기 위한 균등 전압의 범위를 판단하고, 판단 결과를 출력하는 단계; 상기 판단 결과에 따른 어드레스 정보를 생성하고, 상기 어드레스 정보에 근거해 상기 균등전압의 충전을 위한 서로 다른 디지털 값을 출력하며, 상기 서로 다른 디지털 값을 이용해 상기 균등 전압을 생성하여 상기 배터리에 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 가령 LED 가로등 또는 배터리의 부하 조건이 변동되더라도 이를 판단하여 디지털 방식으로 정확히 제어함으로써 시스템의 안정도를 향상시킬 수 있을 것이다.
또한 태양광 발전 및 풍력 발전기에 의해 발생되어 제공되는 입력과 배터리 또는 LED 가로등으로 전압이 제공되는 출력 사이에 임피던스 차이를 감안해 정전압 또는 정전류 구동하기 때문에 시스템의 안정도가 향상된다.
그리고 복수의 LED 가로등을 제어하기 위하여 사용자가 설정한 조건을 판단하여 정전압 또는 정전류 구동하기 때문에 시스템의 운용 효율성이 증대될 것이다.
더 나아가 LED 가로등의 상태나 전력 충방전 상태를 모니터링할 수 있기 때문에 시스템의 안정도 및 신뢰성이 높아질 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 태양광 풍력 발전 시스템을 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 LED 조명과 하이브리드 발전 시스템을 도식화하여 나타내는 도면,
도 3은 도 2의 장치의 구조를 나타내는 블록다이어그램,
도 4는 도 3의 아날로그 제어부의 서브 블록다이어그램,
도 5는 도 2의 시스템의 전력 제어 과정을 나타내는 도면,
도 6은 도 2의 장치의 구동 방법을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 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 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 LED 조명과 하이브리드 발전 시스템을 도식화하여 나타내는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 스마트 LED 조명과 하이브리드 발전 시스템은 하이브리드 가로등(200), 스마트 LED 조명과 하이브리드 발전 장치(209)(이하, 램프 전력공급 장치라 칭함)와 LED 가로등(210)을 포함하며, 관제용 컴퓨터(220)를 더 포함한다. 여기서, 하이브리드 가로등(200)은 제1 가로등, LED 가로등(210)은 제2 가로등으로 지칭될 수 있다.
하이브리드 가로등(200)은 지주(201), 가로등 헤드(203), 태양광 발전 모듈(205) 및 풍력 발전 모듈(207)을 포함하며, 램프 전력공급 장치(209)를 더 포함하거나 연동한다. 또한 하이브리드 가로등(200)은 전력공급과 관련해 LED 가로등(210)과 통신을 수행하기 위한 안테나를 더 포함할 수 있다. 이때 안테나는 램프 전력공급 장치의 통신모듈과 전기적으로 연결될 것이다.
하이브리드 가로등(200)의 지주(201)는 거리나 공원 등의 특정 장소에 가로등을 설치하기 위한 기둥 역할을 하며, 가로등 헤드(203)는 지주(201)에서 연장되는 지지암(미표기)에 구비되고 램프 전력공급 장치(209)로부터 전력을 제공받아 발광하는 제1 램프를 포함한다. 이때 제1 램프에는 고압수은등, 형광등, 나트륨등, 전구, LED 등이 사용될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 LED를 사용하는 것이 바람직하다. 태양광 발전 모듈(205)은 태양 광을 수광하여 전력을 발생하기 위한 태양 전지 등의 태양광 수광 셀을 포함하며, 풍력 발전 모듈(207)은 풍력을 이용해 터빈을 움직여 전력을 발생하는 3상 풍력 발전기 등을 포함할 수 있다.
램프 전력공급 장치(209)는 태양광 발전 모듈(205) 및 풍력 발전 모듈(207)을 통해 발생되는 전력을 제공받아 변환 및 저장하고, 저장된 전력을 하이브리드 가로등(200)의 제1 램프에 제공한다. 더 나아가 램프 전력공급 장치(209)는 가령 하이브리드 가로등(200)의 주변에 설치되는 LED 가로등(210)으로부터 전력 공급 요청이 있을 때, 태양광 발전 모듈(205) 및 풍력 발전 모듈(207)을 통해 발생되는 전력을 LED 가로등(210)으로 별도의 저장 없이 제공해 주거나, 배터리부(360) 내 배터리에 별도 저장하였다가 제공할 수 있다. 이와 같이 배터리부(360) 내 배터리에 전력 저장시 또는 별도의 저장 없이 LED 가로등(210)으로 전력 공급시, 본 발명의 실시예에 따른 램프 전력공급 장치(209)는 디지털 제어 기능을 이용해 정전압 또는 정전류 변환하여 제공하게 된다.
LED 가로등(210)은 지주(211), 가로등 헤드(213)를 포함하며, 램프 구동부로서 전력공급장치(215)를 더 포함할 수 있다. 여기서 LED 가로등(210), 더 정확하게는 지주(211)는 하이브리드 가로등(200)에 인접하여 설치될 수 있다. 도 2에서 볼 때, LED 가로등(210)은 본 발명의 실시예에 따라 하이브리드 가로등(200)으로부터 전력을 제공받아 저장한 후 또는 별도의 저장 없이 제2 램프를 구동한다. 가령 하이브리드 가로등(200)에 문제가 발생한 경우 LED 가로등(210)은 AC 전력을 제공받아 DC 전력으로 변환하여 다양한 방식으로 가로등 헤드(213) 내의 제2 램프를 구동할 수도 있을 것이다. 그 이외에 LED 가로등(210)은 하이브리드 가로등(200) 또는 관제용 컴퓨터(220)와 통신을 수행하기 위한 통신모듈 및 안테나를 포함한다.
관제용 컴퓨터(220)는 하이브리드 가로등(200) 또는 복수의 LED 가로등(210)을 모니터링하며, 이와 같은 모니터링에 따라 예를 들어 홀수 번째의 LED 가로등(210)과 짝수 번째의 LED 가로등(210)을 동시에 점등하거나 교대로 점등하도록 할 수 있다. 이때 관제용 컴퓨터(220)는 홀수 번째 LED 가로등 1 또는 짝수 번째의 LED 가로등 2는 가령 야간 시간 동안 지속적으로 구동하기 위하여 제어부(340)에서 아날로그 제어부(355)를 제어함으로써 이루어질 수 있을 것이다. 또한 관제용 컴퓨터(220)는 하이브리드 가로등(200) 또는 LED 가로등(210)에서 제공하는 알람 세부 내역 및 오류 내용을 제공받아 저장할 수 있다. 이때 관제용 컴퓨터(220)는 내부에 RTC(Real-Time Clock)로 현재시간에 대한 설정이 가능하며, 알람 및 세부 내역 판독 및 오류 내용을 전송받아 풍력발전 운용시의 전력변화를 2D 방식에서 3D 방식으로 변경하여 운용기록을 저장 및 관리할 수 있다.
도 3은 도 2의 장치의 구조를 나타내는 블록다이어그램이고, 도 4는 도 3의 아날로그 제어부의 서브 블록다이어그램이다.
도 3 및 도 4를 도 2와 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 램프 전력공급 장치(209)는 태양광 발전 구동부(300), 풍력 발전 구동부(310_1, 310_2), 보조 전력부(320), 검출부(330_1, 330_2), 제어부(340), 그리고 전압 및 전류 조정부(350)를 포함하며, 배터리부(360) 및 주변 회로부(370)의 일부 또는 전부를 더 포함할 수 있다. 여기서 제어부(340)와 전압 및 전류 조정부(350)는 본 발명의 실시예에 따라 충전 제어 장치라 지칭될 수 있다.
태양광 발전 구동부(300)는 태양광 발전 모듈(205)에서 태양 광을 수광하여 제공하는 전력을 배터리부(360) 내의 배터리로 공급하는 역할을 한다. 이를 위하여 태양광 발전 구동부(300)는 제1 정류기(301) 및 제1 스위칭부(303)를 포함할 수 있다. 여기서 제1 정류기(301)는 역류 방지용 다이오드를 포함함으로써 출력된 직류 전력이 역류하는 것을 방지하며, 제1 스위칭부(303)는 제어부(340)의 제어에 따라 온/오프 구동되어 제1 정류기(301)의 전압을 출력하게 된다. 태양광 발전부(205, 300)를 통해 이루어지는 램프 전력공급 장치(209)의 충전 과정은 예컨대 시스템의 가동에 따른 일조시의 발전 시작 → 전력변환 → 만충전 → 해제/대기의 순으로 이루어질 수 있다.
풍력 발전 구동부(310_1, 310_2)는 3상 풍력 발전기와 같은 풍력 발전 모듈(207)에 의해 발생되어 제공되는 교류 전력을 직류로 변환하여 배터리(360)에 공급하는 역할을 한다. 이의 기능을 수행하기 위하여 풍력 발전 구동부(310_1, 310_2)는 전력 변환 및 검출부(310_1) 및 발전 차단부(310_2)를 포함할 수 있는데, 전력 변환 및 검출부(310_1)는 예컨대 3상 정류기 등의 제2 정류기(311), 승압형 컨버터(312), 풍력충전 전류검출 회로(313), 제2 스위칭부(314) 및 임피던스 가변회로(315)로 구성되며, 발전 차단부(310_2)는 FET 브레이크 회로(316) 및 사이리스터 브레이크 회로(317)로 구성될 수 있다. 풍력 발전부(207, 310_1, 310_2)를 통해 이루어지는 램프 전력공급 장치(209)의 충전 과정은 일 예로서 시스템의 가동에 따른 발전 시작 → 전력변환 → 충전시작 → 만충전 경고 메시지 → FET 브레이크 차단 → 발전정지 → 해제/대기의 순으로 이루어질 수 있다.
여기서, 풍력 발전 모듈(207)로는 철심(Core)이 없는 전기자 코일의 영구 자석식 코어레스 발전기인 AFPM(Axial Flux Permanent Magnet) 3상 출력 발전기가 사용되는 것이 바람직하다. 이는 발전 시동시 코깅 토오크(Cogging Torque)가 없어 풍력 발전기의 개시가 원활하고, 발전 시동시 가령 1.0 m/s의 시동 풍속으로 풍속이 낮기 때문에 도시 지형에 적합한 장점이 있다. 여기서 코깅 토오크란 토오크의 변화량 중 가장 클 때와 가장 작을 때의 차이를 나타낸다.
제2 정류기(311)는 예컨대 3상 풍력 발전기에 매칭되는 3상 정류기로서 교류 전력을 직류로 변환하고, 승압형 컨버터(312)는 임피던스 가변회로(315)에 의해 변동된 임피던스 값에 따라 직류의 전압 레벨을 높게 설정하며, 풍력충전 전류검출 회로(313)는 승압형 컨버터(312)로부터 제공되는 전류를 검출한다. 또한 제2 스위칭부(314)는 풍력충전 전류검출 회로(313)에서 검출된 전류 또는 풍력충전 전류검출 회로(313)를 경유하여 제공되는 전압을 제어부(340)의 제어에 따라 출력한다.
발전 차단부(310_2)의 FET 브레이크 회로(316)는 제어부(340)의 제어에 따라 3상 풍력 발전기와 같은 풍력 발전 모듈(207)에서 제2 정류기(311)로 전력이 공급되지 않도록 차단하며, 사이리스터 브레이크 회로(317)는 제어부(340)의 제어에 따라 제2 정류기(311)에서 승압형 컨버터(312)로 전력이 공급되지 않도록 차단한다. 이와 같은 FET 브레이크 회로(316)나 사이리스터 브레이크 회로(317)는 제어부(340)가 풍력 발전 모듈(207)에서 과전압 또는 과풍속이 발생하게 될 때 이를 판단함으로써 동작하는 것이며, 그 결과 배터리부(360)의 배터리로 과충전이 이루어지는 돌발 상황을 방지할 수 있게 된다.
또한 보조 전력부(320)는 보조용 전원으로서 상용 전원을 제공하는 보조용 전원부(321)를 포함할 수 있는데, 이의 경우 보조용 전원부(321)에서 발생하는 교류 전력을 직류로 변환하는 제3 정류기(323)를 더 포함할 수 있다. 보조 전력부(320)는 가령 태양광 발전 모듈(205)이나 풍력 발전 모듈(207)이 동작하지 않을 때 가동하게 될 것이다.
검출부(330)는 제1 검출부(330_1) 및 제2 검출부(330_2)를 포함한다. 제1 검출부(330_1)는 태양광 발전 모듈(205)의 출력단과 제어부(340)에 연결되는 태양광 전압 검출회로(331), 풍력 발전 모듈(207)의 출력단과 제어부(340)에 연결되는 풍력발전전압 검출회로(332) 및 제2 검출부(330_2)의 입력단과 제어부(340)에 연결되는 충전전압 검출회로(333)를 포함한다. 여기서 태양광전압 검출회로(331)는 태양광 발전 모듈(205)로부터 검출되는 전압이 있는지 등을 판단하여 관련 신호를 생성해 제어부(340)로 제공하거나, 더 나아가 검출되는 전압이 있다면 일조량을 파악하기 위하여 태양광 발전 모듈(205)에 수광되는 빛의 수광량이 얼마인지 등을 측정하여 측정값을 제어부(340)에 제공할 수 있다. 반면 풍력발전 검출회로(332)는 3상 풍력 발전기와 같은 풍력 발전 모듈(207)로부터 발생되는 전압을 검출하여 전압이 검출되면 이를 제어부(340)에 알리거나, 더 나아가서는 3상 풍력 발전기의 풍력 터빈에 대한 속도 등을 측정하여 측정값을 제어부(340)에 제공할 수 있다. 충전전압 검출회로(333)는 태양광 발전 구동부(300)의 제1 스위칭부(303)와 풍력 발전 구동부(310_1, 310_2)의 제2 스위칭부(314)에서 출력되는 전압을 검출하고 검출 결과를 제어부(340)에 제공한다.
제2 검출부(330_2)는 배터리 전압전류 검출회로(334) 및 부하(LOAD) 전류 검출부(335)를 포함한다. 여기서 배터리 전압전류 검출회로(334) 및 부하 전류검출부(335)는 태양광 발전 구동부(300)의 제1 스위칭부(303)와 풍력 발전 구동부(310_1, 310_2)의 제2 스위칭부(314)에서 제공되는 전류값을 검출하고 검출한 전류값 또는 제2 검출부(330_2)를 경유하여 제공되는 전압을 디지털 제어부(353)로 제공하거나 전류값은 제어부(340)에 제공해 줄 수 있다. 제2 검출부(330_2)에서 검출된 전류값은 우천시나 흐린 날과 같은 저전류 발생 상황에서 가령 0.5 암페어(Ah) 이상의 발전 전류가 흐를 때 배터리부(360) 내 배터리로 지속적인 충전이 가능할 수 있도록 하기 위해 이용될 수 있다. 물론 이는 제어부(340), 전압 및 전류 조정부(350)와의 연계하에 이루어지게 될 것이다.
제어부(340)는 제1 검출부(330_1)의 태양광전압 검출회로(331)의 검출 결과에 따라 태양광 발전 구동부(300)의 제1 스위칭부(303)를 온/오프 제어한다. 가령 태양광전압 검출회로(331)를 통해 태양광 발전 모듈(205)이 가동 중이거나 정상 상태에 있다고 판단된 경우 제어부(340)는 제1 스위칭부(303)의 경로를 오픈시켜 태양광 발전모듈(205)에서 발생되어 제1 정류기(301)를 통과한 전압이 출력될 수 있도록 하며, 만약 태양광 발전 모듈(205)이 가동하지 않거나 비정상 상태라고 판단된 경우에는 제1 스위칭부(303)의 경로를 폐쇄시킬 수 있다.
마찬가지로 제어부(340)는 제1 검출부(330_1)의 풍력발전전압 검출회로(332)의 검출 결과에 따라서 발전 차단부(310_2) 및 제2 스위칭부(314)를 제어하게 된다. 제어부(340)는 풍력발전전압 검출회로(332)의 검출 결과 풍력 발전 모듈(207)에서 과풍속에 의해 과전압이 발생하는 현상이 발생한다면 발전 차단부(310_2)를 구성하는 FET 브레이크 회로(316) 및 사이리스터 브레이크 회로(317)를 가동하여 과전압이 제2 정류기(311) 및 승압형 컨버터(312)로 유입되지 않도록 한다. 또한 비정상 상태에서는 제2 스위칭부(314)도 함께 오프시킴으로써 일종의 3중 안전 차단막을 형성할 수 있게 된다. 반면 풍력발전전압 검출회로(332)의 검출 결과 풍력 발전 모듈(207)에서 정상 전압이 발생한다면 이의 경우에는 제2 스위칭부(314)를 오픈시켜 전압 또는 전류를 출력하게 된다.
또한 제어부(340)는 제1 검출부(330_1)의 충전전압 검출회로(333)에서 검출된 전압 및/또는 제2 검출부(330_2)에서 검출된 전류값을 이용하여 배터리부(360) 내 배터리의 노화나 수명을 연장시키기 위한 균등 전압 또는 전류를 생성할 수 있도록 한다. 다시 말해, 충전전압 검출회로(333)에서 검출되는 충전전압과 제2 검출부(330_2)에서 검출된 전류값을 외부의 키 스위치 장치(375)에서 설정한 값과 비교 및 판단하여 전압 및 전류 조정부(350)의 디코더(351)에서 생성된 어드레스 정보에 따라 디지털 제어부(353)를 선택할 수 있도록 한다. 또는 외부의 키 스위치 장치(375)로부터 설정한 값이 없다면 자동 운영 방식에 따라 비교 및 판단을 하여 디코더(351)의 어드레스 정보를 생성하여 디지털 제어부(353)를 선택하도록 한다. 여기서, 자동 운영 방식이란 자동 프로그램을 수행하도록 하는 것을 나타낸다.
뿐만 아니라 제어부(340)는 주변 회로부(370)를 구성하는 통신포트(377) 및 통신모듈(379)을 통해 입력되는 신호를 처리하여 표시부(371)에 충전 상황을 표시해 주거나, 충전 전압, 전류 업/다운 상태를 그래프로 표시할 수 있고, 또한 경고, 문제 상황(trouble)을 표시할 수 있으며, 설정 체크시 내용을 표시하고 충전 전류(Ah), 누적 전력(Wh)의 계측치를 표시할 수 있다.
또한 제어부(340)는 시스템 운영자가 키 스위치 장치(375)에서 입력하는 설정 값에 따라 전압 및 전류 조정부(350)에서 전압 또는 전류를 조정할 수 있도록 한다. 이외에도 제어부(340)는 배터리의 충전 제어를 위하여 벌크 충전, 펄스폭 변조(PWM) 충전, 플로트(float) 충전, 균등화 충전의 4 단계 충전 모드에 의해 배터리의 충전을 제어할 수 있다. 또한 제어부(340)는 배터리부(360) 내의 온도 센서 등을 이용하여 배터리의 온도를 감지해 감지한 온도에 따라 배터리의 충전 전압을 자동 조정할 수 있다. 더 나아가 제어부(340)는 배터리의 방전을 제어함으로써 과방전을 보호하고, 기준 전압을 회복하면 자동으로 재접속하도록 한다.
전압 및 전류 조정부(350)는 디코더(351), 디지털 제어부(353) 및 아날로그 제어부(355)를 포함한다. 디코더(351)는 제어부(340)의 제어에 따라 디지털 제어부(353)를 선택할 수 있는 어드레스 정보를 생성 및 출력한다. 예를 들어, 디코더(351)에서 출력되는 어드레스 정보에 따라 디지털 제어부(353) 내 제1 내지 제N 개의 디지털 인터페이스부(미도시) 중 하나가 선택될 수 있다.
디지털 제어부(353)는 제1 내지 제N 개의 디지털 인터페이스부를 포함할 수 있는데, 각각의 디지털 인터페이스부는 룩업 테이블 형태의 메모리로 이루어질 수 있으며, 각각의 룩업 테이블은 디코더(351)에서 제공되는 어드레스 정보에 따라 각각 선택될 수 있다. 여기서, 어드레스 정보에 따라 선택된 룩업 테이블은 제2 검출부(330_2)에서 검출된 검출값에 따라 선택되는 전류 또는 전압값을 출력할 수 있을 것이다. 예를 들어, 일조량이 좋거나 흐린 날은 태양광 발전 모듈(205)에서 발생되어 배터리부(360) 내 배터리로 충전되는 전압이 서로 다를 수 있다. 이의 경우, 디지털 인터페이스부를 통해 출력되는 출력값에 따라 아날로그 제어부(355)에서 정전류 또는 정전압으로 변환하여 균등 전류 또는 균등 전압이 배터리부(360)로 충전될 수 있도록 하는 것이다.
만약 시스템 운용자가 배터리부(360)의 배터리를 24 V에서 12 V를 사용하도록 교체했다고 가정하자. 이의 경우 시스템 운용자는 키 스위치 장치(375)를 통해 관련 사항을 입력할 수 있고, 또는 자동 프로그램을 운영하도록 할 수 있는데, 제어부(340)에서는 제1 검출부(330_1)의 충전전압 검출회로(333) 및 제2 검출부(330_2)를 통해 검출된 충전전압 및 전류값과 키 스위치 장치(375)를 통해 입력된 정보를 이용하여 전압 및 전류 조정부(350)의 전류를 조절할 수 있도록 하고, 그 결과 12 V의 배터리에 적합한 전류가 충전될 수 있을 것이다. 이와 마찬가지로 LED 가로등(210)에 대한 변경이 있었다면 위에서와 같은 방식으로 전류 조정이 있게 될 것이다. 다시 말해, LED 가로등(210)이 20 V에서 10 V로 구동하는 소자로 바뀌었다면 이에 적합한 정전압 구동이 있어야 하므로 이의 경우에도 전압 및 전류 조정부(350)를 통해 정전압 변환하게 되는 것이다. 만약 LED 가로등(210)이 온도에 민감하게 반응하는 경우에는 정전류 변환이 필요할 수 있을 것이다.
아날로그 제어부(355)는 디지털 제어부(353)에서 출력되는 출력값, 즉 디지털 값을 기준 값과 비교하여 비교 결과에 따라 정전압 또는 정전류 변환하고 변환한 정전압 또는 정전류 값을 배터리부(360)의 배터리 및 LED 가로등(210)으로 제공하거나 정전압 또는 정전류의 공급을 중단시킬 수 있다. 이의 기능을 수행하기 위하여 아날로그 제어부(355)는 도 4에 예시한 바와 같이, 정전압 회로부(400) 및 제3 스위칭부(420)를 포함하며, 전류 부스터(410)를 더 포함할 수 있다. 정전압 회로부(400)는 디지털 제어부(353)의 출력값, 즉 특정 전압의 레벨을 변환시켜 일정 레벨의 전압을 배터리 및 LED 가로등(210)으로 제공될 수 있게 하며, 예컨대 1.5 m/s의 저풍속의 경우라면 2 V의 정도의 전압을 12 V로 승압시켜 출력할 수 있다.
전류 부스터(410)는 디지털 제어부(353)의 출력값, 즉 전류값을 부스트업시켜 출력하게 된다. 앞서 언급한 대로 2개 이상의 직류 전력을 하나의 배터리에 공급하면 각각의 전력변환기의 출력 전압이 미세하게 높거나 임피던스가 낮은 쪽에서만 집중적으로 공급되는 현상이 나타날 수 있는데, 이의 경우 낮은 풍속 영역에서도 3상 풍력 발전기와 같은 풍력 발전 모듈(207)의 출력 정류전압이 배터리의 단자 전압보다 낮아 전위차가 발생하므로 전류 부스터(410)를 통해 풍속이 낮은 영역에서도 배터리를 충전함으로써 최대 출력을 구현할 수 있도록 하는 것이다.
또한 제3 스위칭부(420)는 제어부(340)의 제어에 따라 배터리 및 LED 가로등(210)의 경로를 제어하게 된다. 충전시에는 배터리부(360)의 경로를 오픈시키고, 방전시에는 LED 가로등(210)의 경로를 오픈시키게 된다. 더 나아가 스위칭부(420)는 제어부(340)에서 제공되는 제어신호에 따라 배터리부(360) 및 LED 가로등(210)으로 공급되는 전력을 중단시킬 수 있다. 예를 들어, 12 V 배터리의 경우 최대 충전전압이 14.4 V이고, 최소 충전전압이 10.8 V라면 최대 충전전압을 넘어서는 경우에는 제3 스위칭부(420)의 스위칭소자들은 턴-오프되고 10.8 V보다 낮은 부족 충전일 경우에는 다시 배터리부(360)의 경로가 오픈되어 충전이 이루어지게 된다.
배터리부(360)는 배터리를 포함하며, 별도의 도면으로 나타내지는 않았으나 배터리부(360)에 공급되는 전압을 검출하기 위한 배터리 전압 검출부 및 온도센서를 더 포함할 수 있다. 여기서 배터리 전압 검출부는 저전압 보호기능, 과전압 입력, 과전류보호, 과열보호, 합선보호, 낙뢰 등에 의한 서지 전류보호 기능을 수행하며, 온도 센서를 통해서는 자동으로 충전전압과 온도 보정기능을 수행할 수 있다. 또한 배터리 교체시 배터리 전압 검출부에서 전압을 검출하여 제어부(340)로 제공함으로써 제어부(340)에서 아날로그 제어부(355)를 제어하여 충전전압 12 V 또는 24 V를 자동으로 판별하도록 한다. 이를 통해 가령 제어부(340)는 12 V 배터리의 경우 충전전압이 12 V ~ 15.5 V 이내에 있는지, 24 V 배터리의 경우에는 24 V ~ 30 V 범위 내에 포함되는지를 판단할 수 있고, 만약 이 범위에 포함되지 않는다면 에러 상태라고 제어부(340)가 판단하여 알람 기능과 에러를 표시부(371)에 표시하도록 하며, 에러의 경우 제어부(340)는 셀프 테스트 모드를 실시할 수 있다. 여기서, 셀프 테스트 모드란 에러로 판정될 때 이를 진단해 보는 과정을 의미한다.
주변 회로부(370)는 표시부(371), 모니터링 램프 장치(373), 키 스위치 장치(375), 통신포트(377) 및 통신모듈(379)의 일부 또는 전부를 포함한다. 표시부(371)는 제어부(340)의 제어 하에 배터리부(360) 내 배터리의 충전 및 방전 상태, 배터리 전압 검출회로 등에서 제공하는 에러 정보를 통해 배터리부(360)의 에러 상태를 표시해 줄 수 있다. 모니터링 램프 장치(373)는 램프 장치를 모니터링할 수 있으며, 키 스위치 장치(375)는 시스템 운영자에 의한 다양한 설정 값을 제공할 수 있다. 통신포트(377)나 통신모듈(379)은 가령 어느 특정 하이브리드 가로등(200)에 구비되는 램프 전력공급 장치(209)를 통해 주변 LED 가로등(210)이 구동된다고 가정할 때, 주변 LED 가로등(210)이 하이브리드 가로등(200)으로부터 전력을 공급받고자 한다면 무선 통신을 통해 전력 공급을 요청하고, 제어부(340)가 아날로그 제어부(355)의 경로를 제어함으로써 전력을 공급받을 수 있도록 한다.
도 5는 도 2의 시스템의 전력 제어 과정을 나타내는 도면이다.
도 5를 도 2 및 도 3과 함께 참조하면, 하이브리드 가로등(200)은 태양광 발전 모듈(205)과 풍력 발전 모듈(207)에 의해 발생되는 전력을 램프 전력공급 장치(209)로 제공한다(S510). 여기서 램프 전력공급 장치(209)는 하이브리드 가로등(200)에 인접 배치되어 연동할 수 있다.
이어 램프 전력공급 장치(209)는 하이브리드 가로등(200)에서 공급하는 전력을 제공받아 배터리에 저장하기 위한 과정을 수행한다(S503, S505).
이와 같이 배터리에 전력을 충전하기에 앞서 램프 전력공급 장치(209)는 배터리에 균등한 전압을 제공하기 위하여 수신한 전력의 전압 또는 전류를 검출하고 검출한 전압 또는 전류를 이용하여 균등 전압의 범위를 판단하고, 판단 결과를 이용한 디지털 제어 방식을 통해 균등 전압을 생성한다(S503).
균등 전압의 범위를 판단하는 과정에서 제어부(340)는 외부에서 설정되는 값을 이용하거나 시스템 내부의 프로그램을 자동 실행시켜 판단할 수 있다. 예를 들어, 배터리의 용량이 24 V에서 12 V로 변경되었음을 시스템의 운용자가 설정하였다면, 제어부(340)는 이를 감안하여 판단 결과를 출력할 것이고, 이에 근거해 디지털 제어 방식으로 균등 전압을 생성할 수 있을 것이다.
여기서, 디지털 제어란 본 발명의 실시예에 따라 제어부(340)의 판단 결과에 따른 어드레스 정보를 생성하고, 어드레스 정보에 근거하는 서로 다른 디지털 값을 선택하며, 선택한 디지털 값을 이용해 정전압 또는 정전류 변환하여 배터리의 균등 전압을 충전함에 동시에 정전류 변환을 통해 출력을 최대로 구현할 수 있도록 하는 것을 나타낸다.
한편 램프 전력공급 장치(209)는 생성한 균등 전압을 배터리에 저장하였다가 LED 가로등(210)으로 제공할 수 있으나, 별도의 저장 없이 LED 가로등(210)으로 바로 제공해 줄 수도 있다(S507). 이는 배터리와 LED 가로등(210)의 전압 공급 경로를 제어함으로써 이루어지게 된다.
도 6은 도 2의 장치의 구동 방법을 나타내는 도면이다.
도 6을 도 2 및 도 3과 함께 참조하면, 램프 전력공급 장치(209)는 태양광 발전 및 풍력 발전에 의해 발생된 전력을 하이브리드 가로등(200)으로부터 수신하여 전력의 전압 또는 전류를 검출한다(S601).
이와 관련해 도 3을 참조하면, 제1 검출부(330_1)의 충전전압 검출회로(333)는 배터리로 충전되는 충전 전압을 검출하며, 제2 검출부(330_2)의 배터리 전압전류 검출회로(334) 및 부하 전류 검출부(335)는 배터리 및 복수의 LED 가로등(210)으로 제공되는 경로에서 전류를 각각 검출한다.
이어 램프 전력공급 장치(209)는 검출한 전압 또는 전류와, 더 나아가서는 외부의 설정 값을 이용하여 배터리에 충전되는 전압의 균등 범위를 판단한다(S603). 균등 범위를 판단하기 위하여 램프 전력공급 장치(209)는 배터리를 충전하기 위한 충전 조건으로서 정전압값 또는 정주파수 값을 이용할 수 있을 것이다.
이의 단계에서 램프 전력공급 장치(209)는 배터리의 과충전 및 부족 충전도 함께 판단할 수 있다. 예를 들어 15 V의 배터리의 경우, 최대 충전 전압 14.4 V와 최소 충전 전압 10.8 V의 범위에서 배터리의 균등 충전을 설정할 수 있을 것이다. 따라서 과충전일 때는 배터리의 접속 스위치를 오픈시키게 되지만, 부족 충전일 경우에는 배터리 접속 스위치를 온시켜 충전을 유지할 수 있다.
그리고 램프 전력공급 장치(209)는 균등 범위의 판단 결과에 의한 어드레스 정보를 생성하고, 생성한 어드레스 정보에 근거하는 디지털 값을 이용하여 균등 전압을 생성해 배터리에 제공한다(S605). 가령 디지털 값이 룩업 테이블 형태의 메모리에 저장된 값이라면 어드레스 정보는 룩업 테이블을 선택하는 정보일 수 있다.
균등 전압을 생성하기 위하여 램프 전력공급 장치(209)는 디지털 값을 이용하여 정전압 또는 정전류 변환을 수행하게 되고, 그 결과 배터리 또는 LED 가로등(210)과 같은 부하의 변동에 능동적으로 대처할 수 있게 되는 것이다.
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 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
그리고, 명세서상에 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 실시예는 스마트 LED 조명과 하이브리드 발전 시스템 및 그 시스템의 전력 제어 방법, 스마트 LED 조명과 하이브리드 발전 장치 및 그 장치의 구동 방법에 적용 가능한 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, 가령 LED 가로등 또는 배터리의 부하 조건이 변동되더라도 이를 판단하여 디지털 방식으로 정확히 제어함으로써 시스템의 안정도를 향상시킬 수 있을 것이다. 또한 태양광 발전 및 풍력 발전기에 의해 발생되어 제공되는 입력과 배터리 또는 LED 가로등으로 전압이 제공되는 출력 사이에 임피던스 차이를 감안해 정전압 또는 정전류 하기 때문에 시스템의 안정도가 향상된다. 그리고 복수의 LED 가로등을 제어하기 위하여 사용자가 설정한 조건을 판단하여 정전압 또는 정전류 하기 때문에 시스템의 운용 효율성이 증대될 것이다. 더 나아가 LED 가로등의 상태나 전력 충방전 상태를 모니터링할 수 있기 때문에 그 결과 시스템의 안정도 및 신뢰성이 높아질 것이다.
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Claims (11)

  1. 태양광 발전 모듈 및 풍력 발전 모듈을 포함하며, 상기 태양광 발전 모듈 및 상기 풍력 발전 모듈을 이용하여 전력을 각각 발생하는 제1 가로등;
    배터리를 포함하며, 상기 배터리에 충전되는 상기 전력의 전압 또는 전류를 검출하여 검출한 상기 전압 또는 상기 전류를 이용해 상기 배터리에 균등 전압을 충전하기 위한 균등 전압의 범위를 판단하고, 판단 결과에 따른 어드레스 정보와 상기 어드레스 정보에 근거하여 상기 균등 전압의 충전을 위한 서로 다른 디지털 값을 생성하며, 상기 서로 다른 디지털 값을 이용하여 상기 균등 전압을 생성해 상기 배터리에 제공하는 램프 전력공급 장치; 및
    상기 제1 가로등의 주변에 설치되며, 상기 램프 전력공급 장치의 상기 배터리에 저장되는 전력을 이용하여 구동하는 제2 가로등을
    포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 LED 조명과 하이브리드 발전 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 또는 상기 제2 가로등은 LED 램프를 포함하며,
    상기 LED 램프는 상기 배터리에 저장된 전력에 의해 구동하는 것을 특징으로 하는 스마트 LED 조명과 하이브리드 발전 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 상기 제2 가로등은 통신모듈을 각각 포함하며,
    상기 제2 가로등은 상기 통신모듈을 통해 상기 제1 가로등으로 전력 공급을 요청하여 전력을 공급받는 것을 특징으로 하는 스마트 LED 조명과 하이브리드 발전 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스마트 LED 조명과 하이브리드 발전 시스템은 관제용 컴퓨터를 더 포함하며,
    상기 관제용 컴퓨터는 상기 제1 및 상기 제2 가로등을 모니터링하는 것을 특징으로 하는 스마트 LED 조명과 하이브리드 발전 시스템.
  5. 태양광 및 풍력을 이용하여 각각 발생되는 전력을 배터리에 충전시 상기 배터리에 충전되는 상기 전력의 전압 또는 전류를 각각 검출하는 검출부;
    상기 검출부에서 검출하는 상기 전압 또는 상기 전류를 이용하여 상기 배터리에 균등 전압을 충전하기 위한 균등 전압의 범위를 판단하고, 판단 결과를 출력하는 제어부; 및
    상기 판단 결과에 따른 어드레스 정보를 생성하고, 상기 어드레스 정보에 근거하여 상기 균등 전압의 충전을 위한 서로 다른 디지털 값을 출력하며, 상기 서로 다른 디지털 값을 이용해 상기 균등 전압을 생성하여 상기 배터리에 제공하는 전압 및 전류 조정부를
    포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 LED 조명과 하이브리드 발전 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 전압 및 전류 조정부는,
    상기 판단 결과에 따른 상기 어드레스 정보를 생성 및 출력하는 디코더;
    상기 서로 다른 디지털 값을 복수의 디지털 인터페이스부에 저장하고, 상기 어드레스 정보에 따라 선택되는 상기 디지털 인터페이스부로부터 상기 서로 다른 디지털 값을 출력하는 디지털 제어부; 및
    상기 서로 다른 디지털 값을 이용하여 상기 균등 전압을 생성 및 출력하는 아날로그 제어부를
    포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 LED 조명과 하이브리드 발전 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 디지털 인터페이스부는 상기 서로 다른 디지털 값이 저장되는 룩업 테이블 형태의 메모리인 것을 특징으로 하는 스마트 LED 조명과 하이브리드 발전 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 아날로그 제어부는 정전압 변환부를 포함하며,
    상기 정전압 변환부는 상기 디지털 값을 이용해 정전압 변환하여 상기 균등 전압을 생성하여 출력하는 것을 특징으로 하는 스마트 LED 조명과 하이브리드 발전 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 아날로그 제어부는 전류 부스터를 더 포함하며,
    상기 전류 부스터는 상기 풍력 발전에 의해 발생되는 전력을 이용한 정류 전압과 상기 배터리에 충전되는 전압의 전위차가 발생할 때 구동하는 것을 특징으로 하는 스마트 LED 조명과 하이브리드 발전 장치.
  10. 태양광 발전 모듈 및 풍력 발전 모듈을 포함하는 제1 가로등으로부터 상기 태양광 발전 모듈 및 상기 풍력 발전 모듈에 의해 발생되는 전력을 제공받는 단계;
    상기 전력의 전압 또는 전류를 검출하여 검출한 상기 전압 또는 상기 전류를 이용해 배터리에 균등 전압을 충전하기 위한 균등 전압의 범위를 판단하고, 판단 결과에 따른 어드레스 정보와 상기 어드레스 정보에 근거하여 상기 균등 전압의 충전을 위한 서로 다른 디지털 값을 생성하며, 상기 서로 다른 디지털 값을 이용해 상기 균등 전압을 생성하여 상기 배터리에 제공하는 단계; 및
    상기 램프 전력공급 장치의 상기 배터리에 저장되는 전력을 이용하여 상기 제1 가로등의 주변에 설치되는 제2 가로등을 구동하는 단계를
    포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 LED 조명과 하이브리드 발전 시스템의 전력 제어 방법.
  11. 태양광 및 풍력을 이용하여 각각 발생되는 전력을 배터리에 충전시 상기 배터리에 충전되는 상기 전력의 전압 또는 전류를 검출하는 단계;
    검출한 상기 전압 또는 상기 전류를 이용하여 상기 배터리에 균등 전압을 충전하기 위한 균등 전압의 범위를 판단하고, 판단 결과를 출력하는 단계;
    상기 판단 결과에 따른 어드레스 정보를 생성하고, 상기 어드레스 정보에 근거해 상기 균등전압의 충전을 위한 서로 다른 디지털 값을 출력하며, 상기 서로 다른 디지털 값을 이용해 상기 균등 전압을 생성하여 상기 배터리에 제공하는 단계를
    포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 LED 조명과 하이브리드 발전 장치의 구동 방법.
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