WO2013176419A1 - 계통 연계형 태양광 발전 및 가로등 시스템 제어 방법 - Google Patents

계통 연계형 태양광 발전 및 가로등 시스템 제어 방법 Download PDF

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WO2013176419A1
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led lamp
switch
module
power
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PCT/KR2013/003892
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이기관
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(주) 두리계전
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    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/72—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps in street lighting

Definitions

  • the present invention relates to a grid-linked photovoltaic power generation and lighting system, and in particular, to supply to the consumer by supplying a direct current electricity generated by solar power to the inverter and converting it into commercial electric power, and power generation by night, impossible to generate power by solar
  • the present invention relates to a grid-connected photovoltaic power generation and streetlight system control method that can reduce streetlight power costs by receiving commercial grid power and supplying the streetlight system.
  • FIG. 1 An integrated controller configured to selectively connect one of an input of a grid-connected inverter provided for interworking with a commercial system and a commercial power source obtained from the commercial system with a connection power line to determine one of power generation power transmission and commercial power use; It is connected in series and parallel through the connection power line, and has a switching unit for selectively operating according to the applied power type of the connection power line to connect with the solar module and the load provided with the connection power line, the solar module and the section Between the affected part is a grid-connected photovoltaic device characterized in that it comprises at least one unit generating unit including a buffer for buffering the impact of the commercial power during the delay between the application of the commercial power supply and the switching operation of the switching unit.
  • the instantaneous transient voltage by the commercial power is applied to the solar module at the moment when the commercial power source and the solar module are connected by the contact point of the switching part, so that the solar module may be damaged.
  • the cited invention has a problem of inefficiency in which unnecessary power consumption is generated by the installation of a buffer unit connected in series. If the buffer unit is damaged by repeated initial inrush current, the expensive solar module may be damaged and cause huge economic loss. Concerns are high.
  • the object of the present invention is to solve this problem, so that the solar cell module (hereinafter referred to as PV (photovoltaics) module) is not damaged by the input of commercial power at the beginning of operation, and the output of the PV module is phased in the commercial power. And it proposes a grid-connected photovoltaic power generation and street light system control method to enable a stable power supply by connecting after the voltage is completely matched.
  • PV photovoltaics
  • the present invention turns off the intermittent switching switch 1 of the LED lamp and the power interrupting switch 2 of the PV module by the main controller, and the main controller operated by the time data turns off the LED lamp of which the current time is set. It is determined whether it corresponds to the time, power generation start or stop time, and when it is time to turn on the LED lamp, the ID data of the LED lamp and the lighting command to be turned on to the commercial power line by the main controller through the PLC module.
  • the control data is transmitted to the dimming controller.
  • the dimming controller matches its ID data, the dimming controller turns on the switch 1 to turn on the LED lamp with the illuminance specified by the corresponding command data.
  • the main controller sends control data for operation with the ID data of the microcontroller so that the microcontroller that matches the ID data detects the zero crossing data of the commercial power line, the voltage and the current through the detector.
  • control a booster circuit and a full-wave rectifying output unit to output a phase and a voltage such as commercial power, and turn on the switch 2 to provide a grid-connected photovoltaic power generation and street light system control method. .
  • the present invention can transmit power without the inevitable power loss caused by the serial connection of the buffer circuit as in the cited invention, which not only improves the efficiency, but also reduces the repetitive switching process. Since it is not subjected to an electric shock, a failure rate can be greatly reduced, and a good effect can be provided to supply high-quality power.
  • Figure 1 is a block diagram showing a conventional linked solar device.
  • Figure 2 is a schematic view showing a grid-tied photovoltaic power generation and street light system according to the present invention.
  • Figure 3 is a flow chart showing a control method of grid-tied photovoltaic power generation and street light system according to the present invention.
  • FIG. 4 is an exemplary output waveform diagram of a boosting circuit according to the present invention.
  • FIG. 5 is an exemplary output waveform diagram of a full wave rectifying output unit according to the present invention.
  • distribution box 101 main controller 102: timer
  • GPS module 104 power line 200: PLC module
  • microcontroller 401 boost circuit 402: full-wave rectifying output unit
  • switch 2 switch 2
  • system link inverter 408 detection unit
  • the main controller transmitting ID data and control data of the LED lamp to the dimming controller through a PLC module and a commercial power line;
  • the dimming controller turns on the switch 1 when it matches the LED lamp ID data driven by the dimming controller to turn on the LED lamp with a predetermined illuminance corresponding to the received control data.
  • the main controller sends the ID data and the control data corresponding to the output prohibition command to the dimming controller and the microcontroller so that the dimming controller and the microcontroller turn off both the switch 1 and the switch 2, respectively.
  • LED lamp goes out, the PV module is in a stopped state
  • the main controller When it is time to start the power generation by the PV module, the main controller sends ID data and control data corresponding to the start of operation from the main controller so that the microcontroller matching the ID data is connected to the commercial power line through the sensing unit. It detects the zero crossing data, voltage and current, and controls the booster circuit and the full bridge output unit so that the phase and voltage such as commercial power are output from the grid-connected inverter, and the switch 2 is turned on to transmit the generated power.
  • Grid-connected photovoltaic power generation and street light control method consisting of steps.
  • FIG. 1 The overall configuration of a specific embodiment of the grid-tied photovoltaic power generation and street light system according to the present invention is shown in FIG.
  • the distribution box 100 for supplying a plurality of street light power, and is connected to the distribution box 100, the street lamp ON (ON) as an output of the timer 102 and the GPS module 103 ),
  • the main controller 101 for generating an output control signal for the OFF (OFF),
  • a dimming controller 300 connected to the street lamp power line 104 connected to the distribution box 100 and lighting the LED lamp 301 of the street lamp to a target illuminance and turning off the lamp;
  • a detector 408 connected to the street light power line 104 and configured to sense a voltage and a current of the street light power line 104 and a zero crossing signal;
  • control unit By controlling the booster circuit 401 operated by the output of the PV module 500 in accordance with the output signal of the sensing unit 408, the control unit is controlled to be a zero crossing point such as commercial power, and the full-wave rectifying output unit 402 is controlled.
  • Microcontroller 400 to control the output of the phase, voltage, such as commercial power, and
  • control data and operation state data of the microcontroller 400, the control data and operation state data of the dimming controller 300, and the control data of the main controller 101 are transmitted to the street light power line 104, and the operation state data.
  • the lighting intermittent switch 1 302 of the LED lamp 301 and the power intermittent switch 2 403 of the PV module 500 are operated, and operating state data is supplied to the main controller. This is to transmit to (101).
  • the present invention after the power is applied to the commercial power line 104, the main controller 101 is lit intermittent switch of the LED lamp 301 at the moment of operation start 1 (302) and PV module 500 power interruption switch 2 (403) are both turned off and the power is not supplied, and then the on / off time data or GPS module (1)
  • the main controller 101 is operated by the timer 102 operated by the time data provided by the 103, the time when the current time is to turn on the LED lamp 301 or the power generation stop and turn off time or the PV module 500. It determines whether it corresponds to the time of power generation and transmits ID data and command data for driving the corresponding devices.
  • FIG. 2 shows an example in which one LED lamp 301 and one PV module 500 are installed in one distribution box 100, but in practice, one distribution box 100 is installed in an outdoor street light facility standard. Since a plurality of LED lamps 301 installed at a distance interval according to the determined streetlight column spacing calculation formula and a plurality of PV modules 500 integrally installed in these lamp poles are connected, they must be selectively controlled. In the present invention, for example, one LED lamp 301 and one PV module 500 are shown for example.
  • the main controller 101 turns on the ID data of the LED lamp 301 to be turned on the commercial power line 104 through the PLC module 200.
  • the data corresponding to the command and the ID and shutdown command data of the microcontroller 400 are transmitted. Accordingly, when the dimming controller 300 matches its ID data, the dimming controller 300 controls the power supplied to the LED lamp 301 with the illuminance specified by the corresponding command data by turning on the switch 1 (302). ,
  • the microcontroller 400 connected to the PV module 500 receives its ID data and the shutdown command data through the PLC module 200 to maintain the shutdown state in which the switch 2 403 is turned off. Therefore, only the LED lamp 301 emits light with the illuminance corresponding to the command data transmitted by the main controller 101.
  • the dimming controller 300 and the microcontroller 400 in the main controller 101 ID data and output prohibition command data are sent out so that the dimming controller 300 and the microcontroller 400 do not have any output, so the switch 1 302 and the switch 2 403 are both turned off. 301 is turned off, and the PV module 500 is in a stopped state.
  • the microcontroller for starting the power generation by the PV module 500 in the main controller 101.
  • the ID data of 400 and the operation command data are transmitted, and the ID data and the extinguishing command data of the dimming controller 300 are transmitted. Accordingly, the ID data and operation command data are received through the PLC module 200 and the power line 104 of the main controller 101 side and the PLC module 200 of the microcontroller 400 side to receive the microcontroller 400.
  • the sensing unit 408 detects zero crossing data, voltage, and current from the commercial power line 104.
  • the microcontroller 400 analyzes the phase data and voltage magnitude data related to the zero crossing of the commercial power supply by the sensing unit 408, and operates the booster circuit 401 to generate the output corresponding thereto.
  • a signal waveform as shown in FIG. 4 having a zero crossing point such as power is made to be, and then the full wave rectifying output unit 402 is controlled to output a phase and voltage similar to that of commercial power as shown in FIG. 5.
  • the present invention can use a grid-connected inverter 404 composed of a boost circuit 401 and a full-wave rectifying output unit 402.
  • the grid-connected inverter 404 for implementing the present invention can be configured by selecting a number of devices according to the design, by sequentially driving the switching elements represented by a plurality of MOSFETs to flow in the first step of the boost transformer 2
  • the voltage boosted in the car is induced, and the voltage is rectified and smoothed again to DC to switch the switching element of the full bridge output to generate an AC output having the same phase and the same voltage as the commercial power, followed by a microcontroller.
  • 400 is to transmit power to the commercial power supply line by turning on the switch 2 (403), there is no problem of damage to the PV module 500 by the commercial power source that occurred in the conventional cited invention It will not be done.
  • This transmission state is carried out over a daytime period when the sunlight is strong, and if the sunlight is weak due to rainy weather or poor weather because of poor quality, the output voltage of the PV module 500 is low, it is immediately micro
  • the operation of the grid-connected inverter 404 is stopped by the controller 400.
  • power generation is performed as described above. It resumes and sends the produced electricity.
  • the dimming controller 300 turns off the switch 1 (302) LED lamp 301 ) Will remain off.
  • the main controller 101 recognizes that it is time to turn on the LED lamp 301 and transmits control data corresponding to a lighting command including ID data of the dimming controller 300.
  • the switch 1 302 is turned on by the dimming controller 300 to relate to the brightness included in the lighting command data. According to the data, a predetermined current is supplied to the LED lamp 301, and the microcontroller 400 is put into an operation standby state by turning off the switch 2 403 and stopping a series of control functions.
  • the present invention can not only improve the efficiency by transmitting power without the inevitable power loss caused by the buffer circuit as in the cited invention in series connected to the power source as described above,
  • the present invention transmits the time set by the timer 102 or the sunrise and sunset time data set by the GPS module 103 together with the power supplied by the distribution panel as shown in FIG. 2 by the PLC module 200.
  • the PLC module 200 Along with the signal to be transmitted through the power line 104,
  • the LED lamp 301 and the photovoltaic module of the street light is to be selectively connected
  • the power line 104 is selectively connected to the LED lamp 301 or the grid-connected inverter 404 by the switch 1 (302) or switch 2 (403) is turned on (ON),
  • the microcontroller 400 receives the zero crossing signal and the voltage signal by the signal line of the sensing unit 408 connected to the power line 104 to control the switch 1 302 or the switch 2 403 and
  • the associated inverter 404 controls the zero crossing point of the power line 104 to generate a synchronous output at a voltage and a frequency.
  • the present invention is capable of transmitting high-quality electric power without the inevitable loss of power generated by connecting a buffer circuit in series as in the cited invention, and utilizing the existing street light power line as it is.
  • the illumination data is sent to the dimming controller 300 so that the illumination can be performed with the necessary illumination according to the time zone or the area according to the region to enable the flexible operation of the street light. do.
  • a radio receiving device having an antenna for receiving radio waves transmitted from a control center installed in a remote location so that the radio receiving device receives a radio wave transmitted from a remote control center, such wireless
  • the output signal to the main controller 101 from the receiving device it is possible to remotely control the power transmission by the LED lighting control or the PV module 500, can be used for civil defense lighting control or smart grid construction It could be.
  • a plurality of LED lamps and PV modules can be installed in a single distribution box at a necessary number of intervals, as well as a dimming controller for controlling a plurality of LED lamps and PV modules. And it is possible to control to operate in the appropriate state by giving each ID to the microcontroller.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

본 발명은 태양광에 의하여 발전된 직류 전기를 계통연계인버터에 공급하여 상용 전력으로 변환시켜 송전함으로써 수요자에게 공급하고, 태양광에 의하여 발전이 불가능한 야간에는 상용 계통 전력을 공급받아 가로등 시스템에 공급함으로써 가로등 전력 비용을 절감할 수 있도록 한 계통 연계형 태양광 발전 및 가로등 시스템 제어 방법이다.

Description

계통 연계형 태양광 발전 및 가로등 시스템 제어 방법
본 발명은 계통 연계형 태양광 발전 및 조명 시스템에 관한 것으로, 특히, 태양광에 의하여 발전된 직류 전기를 인버터에 공급하여 상용 전력으로 변환시켜 송전함으로써 수요자에게 공급하고, 태양광에 의하여 발전이 불가능한 야간에는 상용 계통 전력을 공급받아 가로등 시스템에 공급함으로써 가로등 전력비용을 절감할 수 있도록 한 계통 연계형 태양광 발전 및 가로등 시스템 제어 방법에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 종래에도 주간에는 태양 전지판을 이용하여 발전하고, 이를 상용 전력선으로 송전하며, 야간에는 상용 전력선으로 전력을 공급받아 조명 등 부하에 사용할 수 있도록 한 계통 연계형 시스템이 제안된 바 있다.
이러한 대표적인 예를 대한민국 등록특허공보 제1001278호 (발명의 명칭: 계통 연계형 태양광 발전 장치 및 그 방법; 이하 '인용발명'이라 함)에 의하여 살펴 볼 수 있으며, 이는 도 1로 보인 바와 같이, 상용계통과의 연동을 위해 구비된 계통연계 인버터의 입력과 상용계통에서 얻어지는 상용 전원 중 하나를 연결 전력선과 선택적으로 결선하여 발전 전력 송전과 상용 전원 사용 중 하나를 결정하는 통합제어부와; 상기 연결 전력선을 통해 직병렬로 연결되고, 해당 연결 전력선의 인가 전력 종류에 따라 선택적으로 동작하는 절환부를 구비하여 상기 연결 전력선을 구비된 솔라 모듈과 부하 중 하나와 연결하며, 상기 솔라 모듈과 상기 절환부 사이에는 상용 전원 인가와 상기 절환부의 절환 동작 사이의 지연 동안 상기 상용 전원의 충격을 완충하는 완충부가 포함된 하나 이상의 단위 발전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 계통 연계형 태양광 발전 장치로 된 것이다.
이러한 인용발명은 작동과정에서 절환부의 접점에 의하여 상용전원과 솔라모듈이 접속되는 순간 상용전원에 의한 초기 과도 전압이 솔라모듈에 인가되어 솔라모듈이 손상될 우려가 높은 것이어서, 반드시 완충부를 설치하여야 하는 것이다.
따라서 인용발명은 직렬 접속된 완충부의 설치에 의하여 불필요한 전력 소비가 발생하는 비효율의 문제가 있으며, 반복되는 초기 돌입 전류에 의하여 완충부가 손상되는 경우에는 고가인 솔라모듈이 손상되어 막대한 경제적 손실을 입게 될 우려가 높은 것이다.
본 발명의 목적은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 작동 초기에 태양 전지 모듈(이하 'PV(Photovoltaics) 모듈'이라 함)이 상용 전력의 투입으로 인하여 손상되지 않도록 하며, PV 모듈의 출력이 상용 전력에 위상 및 전압이 완전 매칭 된 이후에 접속되도록 함으로써 안정적인 전력 공급이 가능하도록 한 계통 연계형 태양광 발전 및 가로등 시스템 제어방법을 제안한다.
본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여 메인콘트롤러에 의하여 LED램프의 점등 단속 스위치1 및 PV 모듈의 전력 단속 스위치2를 오프시키고, 시각 데이터에 의하여 작동되는 메인콘트롤러가 현재 시각이 설정된 LED램프의 점소등 시각과, 발전 가동 및 중지 시각 중 어느 시각에 해당되는 지의 여부를 판정하며, 상기 LED램프를 점등할 시각인 경우에는 메인콘트롤러가 PLC모듈을 통하여 상용 전력선에 점등시킬 LED램프의 ID 데이터와 점등 명령에 해당하는 제어 데이터를 디밍콘트롤러로 전송하며, 상기 디밍콘트롤러는 자신의 ID 데이터와 일치하는 경우에 상기 스위치1을 온시켜 해당 명령 데이터에 의하여 지정된 조도로 LED램프를 점등시키고, 발전 중지 및 소등 시각이 된 경우에는 상기 메인콘트롤러에서 디밍콘트롤러 및 마이크로콘트롤러의 ID 데이터와 출력 금지 명령 데이터를 송출하여 디밍콘트롤러 및 마이크로콘트롤러가 각각 상기 스위치1 및 스위치2를 모두 오프시켜 LED램프는 소등되고, PV 모듈은 작동이 중지된 상태로 하며, PV 모듈에 의한 발전을 개시하여야 하는 시각이 된 경우에는 상기 메인콘트롤러에서 마이크로콘트롤러의 ID 데이터와 작동을 위한 제어 데이터를 송출하게 되어 상기 ID 데이터가 일치하는 마이크로콘트롤러가 감지부를 통해 상용 전력선의 제로크로싱 데이터와, 전압 및 전류를 감지하고, 승압회로 및 전파 정류 출력부를 제어하여 상용 전력과 같은 위상 및 전압이 출력되도록 하고, 상기 스위치2를 온시켜 생산된 전력을 송전하도록 하는 계통 연계형 태양광 발전 및 가로등 시스템 제어 방법을 제공한다.
이와 같이 하여 본 발명은 인용발명에서와 같은 완충회로가 전원에 직렬로 접속되어 발생하는 불가피한 전력 손실 없이 전력을 송출할 수 있게 되어 효율을 향상시킬 수 있을 뿐 만 아니라, 반복적인 절체과정에서 하등의 전기적 충격을 받게 되지 않는 것이어서 고장 발생율을 크게 줄일 수 있고, 양질의 전력을 공급할 수 있게 되는 유용한 효과가 있다.
도1은 종래의 연계형 태양광 발전 장치를 보인 구성도.
도2는 본 발명에 의한 계통 연계형 태양광 발전 및 가로등 시스템을 보인 구성도.
도3은 본 발명에 의한 계통 연계형 태양광 발전 및 가로등 시스템의 제어 방법을 보인 흐름도.
도4는 본 발명에 의한 승압회로의 출력 파형 예시도.
도5는 본 발명에 의한 전파 정류 출력부의 출력 파형 예시도.
도면의 부호 설명
100: 분전함 101: 메인콘트롤러102: 타이머
103: GPS 모듈 104: 전력선 200: PLC 모듈
300: 디밍콘트롤러 301: LED 램프 302: 스위치1
400: 마이크로콘트롤러401: 승압회로 402: 전파 정류 출력부
403: 스위치2 404:계통연계인버터408: 감지부
500: PV 모듈
메인콘트롤러에 의하여 LED램프의 점등 단속을 위한 스위치1 및 PV 모듈의 전력 단속을 위한 스위치2가 오프되는 단계,
시각 데이터에 의하여 작동되는 메인콘트롤러가 현재 시각이 설정된 LED램프의 점소등 시각과, 발전 가동 및 발전 중지 시각 중 어느 시각에 해당되는 지의 여부를 판정하는 단계,
상기 LED램프를 점등할 시각인 경우에는 메인콘트롤러가 PLC모듈 및 상용 전력선을 통하여 LED램프의 ID 데이터와 제어 데이터를 디밍콘트롤러로 전송하는 단계,
상기 디밍콘트롤러는 자신이 구동하는 LED램프 ID 데이터와 일치하는 경우에 상기 스위치1을 온시켜 수신된 제어 데이터에 상응하여 지정된 조도로 LED램프를 점등시키는 단계,
발전 중지 및 소등 시각이 된 경우에는 상기 메인콘트롤러에서 디밍콘트롤러 및 마이크로콘트롤러에 ID 데이터 및 출력 금지 명령에 해당하는 제어 데이터를 송출하여 디밍콘트롤러 및 마이크로콘트롤러가 각각 상기 스위치1 및 스위치2를 모두 오프시켜 LED램프는 소등되고, PV 모듈은 작동이 중지된 상태로 되는 단계,
PV 모듈에 의한 발전을 개시하여야 하는 시각이 된 경우에는 상기 메인콘트롤러에서 마이크로콘트롤러에 ID 데이터와 작동 개시에 해당하는 제어 데이터를 송출하게 되어 상기 ID 데이터와 일치하는 마이크로콘트롤러가 감지부를 통해 상용 전력선의 제로크로싱 데이터와, 전압 및 전류를 감지하고, 승압회로 및 풀브릿지 출력부를 제어하여 상용 전력과 같은 위상 및 전압이 계통연계인버터에서 출력되도록 하고, 상기 스위치2를 온시켜 생산된 전력을 송전하도록 되는 단계로 구성된 계통 연계형 태양광 발전 및 가로등 제어방법.
이러한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 의한 계통 연계형 태양광 발전 및 가로등 시스템의 구체적인 실시예의 전체적인 구성을 도 2로 도시하였다.
이에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명은 복수개의 가로등 전원을 공급하기 위한 분전함(100)과, 상기 분전함(100)에 연결되어 타이머(102) 및 GPS 모듈(103)의 출력으로 가로등 온(ON), 오프(OFF)를 위한 출력 제어 신호를 발생시키기 위한 메인콘트롤러(101)와,
상기 분전함(100)과 연결된 가로등 전력선(104)에 연결되며, 상기 가로등의 LED램프(301)를 목표 조도로 점등시키고, 소등시키기 위한 디밍콘트롤러(300)와,
상기 가로등 전력선(104)에 연결되며, 가로등 전력선(104)의 전압 및 전류 그리고 제로크로싱 신호를 감지하기 위한 감지부(408)와,
상기 감지부(408)의 출력 신호에 상응하여 PV 모듈(500)의 출력으로 작동되는 승압회로(401)를 제어함으로써 상용 전력과 같은 제로크로싱 포인트로 되도록 제어하고, 전파 정류 출력부(402)를 제어하여 상용 전력과 같은 위상, 전압의 출력되도록 하는 마이크로콘트롤러(400)와,
상기 마이크로콘트롤러(400)의 제어 데이터와 작동 상태 데이터, 상기 디밍콘트롤러(300)의 제어 데이터 및 작동 상태 데이터, 상기 메인콘트롤러(101)의 제어 데이터를 상기 가로등 전력선(104)에 송출하고 작동 상태 데이터를 상기한 메인콘트롤러(101), 디밍콘트롤러(300), 마이크로콘트롤러(400) 서로 간에 송수신하도록 하기 위하여 각각에 연결된 PLC 모듈(200)과,
상기 PLC 모듈(200)에 의하여 전송되는 제어 데이터에 따라 LED램프(301)의 점등 단속 스위치1(302) 및 PV 모듈(500) 전력 단속 스위치2(403)가 작동되고, 작동 상태 데이터를 메인콘트롤러(101)로 전송하도록 하여서 된 것이다.
이와 같이 된 본 발명의 작동을 설명하면, 도 3으로 보인 바와 같이 본 발명은 상용 전력선(104)에 전원이 인가된 후 메인콘트롤러(101)는 작동 개시 순간에 LED램프(301)의 점등 단속 스위치1(302)과 PV 모듈(500) 전력 단속 스위치2(403)를 모두 오프(OFF)시켜 전원이 공급되지 않는 상태로 하고, 이어서 미리 초기 값으로 입력시킨 일자별 점등 및 소등 시각 데이터 또는 GPS 모듈(103)에 의하여 제공되는 시각 데이터에 의하여 작동되는 타이머(102)에 의하여 메인콘트롤러(101)는 현재 시각이 LED램프(301)를 점등할 시각 또는 발전 중지 및 소등 시각 또는 PV 모듈(500)에 의한 발전을 할 시각 중 어느 시각에 해당되는 지의 여부를 판정하고 이에 해당하는 기기 들을 구동하기 위한 ID 데이터 및 명령 데이터를 전송한다.
즉, 편의상 도 2에는 1대의 분전함(100)에 1대의 LED램프(301)와 1대의 PV 모듈(500)이 설치된 예를 도시하고 있으나, 실제로는 1대의 분전함(100)에 옥외가로등시설기준에서 정한 가로등 등주 간격 산출 공식에 따른 거리 간격으로 설치된 복수개 등주의 LED램프(301)와, 이들 등주에 일체로 설치되는 복수개의 PV 모듈(500)이 연결되어 있는 것이므로, 이들을 선별적으로 제어하여야 하는 것이며, 본 발명에서는 편의상 1대의 LED램프(301)와 1대의 PV 모듈(500)이 연결된 예를 도시하였다.
이러한 시점에서 현재의 시각이 LED램프(301)를 점등할 시각인 경우에는 메인콘트롤러(101)는 PLC 모듈(200)을 통하여 상용 전력선(104)에 점등시킬 LED 램프(301)의 ID 데이터와 점등 명령에 해당하는 데이터 그리고 마이크로콘트롤러(400)의 ID와 작동 중지 명령 데이터를 전송하게 된다. 이에 따라 디밍콘트롤러(300)는 자신의 ID 데이터와 일치하는 경우에 스위치1(302)을 온(ON)시켜 해당 명령 데이터에 의하여 지정된 조도로 LED램프(301)에 공급되는 전력을 제어하게 되는 것이며,
PV 모듈(500)과 연결된 마이크로콘트롤러(400)는 PLC 모듈(200)을 통하여 자신의 ID데이터 및 작동 중지 명령 데이터를 수신하여 스위치2(403)가 오프(OFF)된 작동 중지 상태를 유지하게 되는 것이어서, LED램프(301)만이 메인콘트롤러(101)에 의하여 전송된 명령 데이터에 부합되는 조도로 발광되는 것이다.
아울러, 시각이 경과함에 따라 일출이 시작되어 조명이 불필요하나 태양광이 약하여 발전할 수 없는 시간대인 발전 중지 및 소등 시각이 된 경우에는 메인콘트롤러(101)에서 디밍콘트롤러(300) 및 마이크로콘트롤러(400)의 ID 데이터와 출력 금지 명령 데이터를 송출하여 디밍콘트롤러(300) 및 마이크로콘트롤러(400)는 일체의 출력을 내지 않으므로 스위치1(302) 및 스위치2(403)가 모두 오프(OFF)되어 LED 램프(301)는 소등되고, PV 모듈(500)은 작동이 중지된 상태로 되는 것이다.
이러한 상태로 시간이 경과하다보면 태양광이 강한 주간으로 되는 것이고, PV 모듈(500)에 의한 발전을 개시하여야 하므로, 메인콘트롤러(101)에서 PV 모듈(500)에 의한 발전을 시작하기 위한 마이크로콘트롤러(400)의 ID 데이터와 작동 명령 데이터를 송출하게 되는 것이며, 디밍콘트롤러(300)의 ID 데이터와 소등 명령 데이터를 송출하게 된다. 이에 따라, 메인콘트롤러(101)측의 PLC 모듈(200)과 전력선(104) 그리고 마이크로콘트롤러(400) 측의 PLC 모듈(200)을 통하여 상기 ID 데이터와 작동 명령 데이터가 수신되어 마이크로콘트롤러(400)는 먼저 감지부(408)에 의하여 상용 전력선(104)으로부터 제로크로싱 데이터와, 전압 및 전류를 감지하게 된다.
그러므로 마이크로콘트롤러(400)는 상기 감지부(408)에 의하여 상용 전원의 제로크로싱과 관련된 위상 데이터와 전압 크기 데이터를 분석하여 데이터화하고 이에 부합되는 출력을 발생시키기 위하여 승압회로(401)를 작동시켜 상용전력과 같은 제로크로싱 포인트를 갖는 도 4와 같은 신호 파형이 되도록 하고, 이어서 전파 정류 출력부(402)를 제어하여 도 5와 같이 상용 전력과 같은 위상 및 전압이 출력되도록 하는 것이다.
이러한 본 발명은 승압회로(401) 및 전파 정류 출력부(402)로 구성된 계통연계인버터(404)를 사용할 수 있는 것이다.
즉, 본 발명을 실시하기 위한 계통연계인버터(404)는 설계에 따라 여러 소자를 취사선택하여 구성할 수 있으며, 복수개의 MOSFET로 대표되는 스위칭 소자를 순차 구동하여 승압트랜스의 1차에 흐르게 함으로써 2차에서 승압된 전압이 유기되도록 하고, 이러한 전압을 다시 직류로 정류하고 평활하여 풀브릿지출력부의 스위칭 소자가 스위칭하면서 상용 전력과 같은 위상, 동일한 전압으로 된 교류 출력을 발생시키게 되는 것이며, 이어서 마이크로콘트롤러(400)는 스위치2(403)를 온(ON) 상태로 함으로써 상용 전원선으로 전력을 송출하게 되는 것이어서, 종래의 인용발명에서 발생되었던 상용 전원에 의한 PV 모듈(500)의 손상 문제는 전혀 발생하지 않게 되는 것이다.
이러한 송전 상태는 태양광이 강한 주간 시간대에 걸쳐 실시되는 것이고, 만일 날씨가 흐려지거나 강우로 인하여 태양광이 약하여 양질의 발전이 불가한 경우에는 PV 모듈(500)의 출력 전압이 낮으므로, 즉각 마이크로콘트롤러(400)에 의하여 계통연계인버터(404)의 작동이 중지되는 것이고, 기상 상황이 개선되어 태양광이 충분히 강하여 PV 모듈(500)의 출력 전압이 정상화된 경우에는 상술한 바와 같은 과정으로 발전을 재개하여 생산된 전력을 송출하게 되는 것이다.
한편, 메인콘트롤러(101)에 의하여 전송된 디밍콘트롤러(300)의 ID 데이터를 포함한 소등 명령에 해당하는 제어 데이터는 디밍콘트롤러(300)가 스위치1(302)을 오프(OFF)시켜 LED램프(301)를 소등 상태로 유지시켜 주게 됨은 물론이다.
이러한 상태에서 시간이 경과하여 일몰이 시작되면 메인콘트롤러(101)는 LED램프(301)를 점등할 시간이 되었음을 인지하여 디밍콘트롤러(300)의 ID데이터를 포함한 점등 명령에 해당하는 제어 데이터를 송출함과 아울러 마이크로콘트롤러(400)의 ID 데이터를 포함한 작동 중지 명령에 해당하는 제어 데이터를 송출함으로써 디밍콘트롤러(300)에 의하여 스위치1(302)이 온(ON)됨에 따라 점등 명령 데이터에 포함된 밝기 관련 데이터에 의하여 LED램프(301)에 소정의 전류를 공급하게 되는 것이며, 아울러 마이크로콘트롤러(400)는 스위치2(403)를 오프(OFF)시키고 일련의 제어기능을 중지함으로써 작동 대기 상태로 되는 것이다.
특히, 본 발명은 상술한 바와 같이 인용발명에서와 같은 완충회로가 전원에 직렬로 접속되어 발생하는 불가피한 전력 손실 없이 전력을 송출할 수 있게 되어 효율을 향상시킬 수 있을 뿐 만 아니라,
반복적인 절체과정에서 하등의 전기적 충격을 받게 되지 않는 것이어서 고장 발생률을 크게 줄일 수 있으면서 양질의 전력을 공급할 수 있게 되는 것이다.
이를 위하여 본 발명은 도 2로 보인 바와 같이 분전반에 의하여 공급되는 전력과 함께 타이머(102)로 설정한 시간이나 GPS 모듈(103)에 의하여 설정된 일출, 일몰 시간 데이터가 PLC 모듈(200)에 의하여 전송되는 신호와 함께 전력선(104)을 통하여 전달도록 하고,
이와 가로등의 LED램프(301) 및 태양광 발전 모듈이 선택적으로 접속되도록 하되,
상기 전력선(104)이 스위치1(302) 또는 스위치2(403)가 온(ON)됨에 의하여 LED 램프(301) 또는 계통연계인버터(404)에 선택적으로 접속되도록 하며,
상기 마이크로콘트롤러(400)가 전력선(104)과 연결된 감지부(408)의 신호라인에 의하여 제로크로싱 신호와 전압 신호를 공급받아 상기 스위치1(302) 또는 스위치2(403)를 제어함과 아울러 계통연계인버터(404)가 전력선(104)의 제로크로싱 포인트 및 전압, 주파수에서 동기를 이루는 출력을 발생시킬 수 있도록 제어하는 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 인용발명에서와 같은 완충회로가 전원에 직렬로 접속하여 발생하는 불가피한 전력 손실 없이 양질의 전력을 송출할 수 있게 되는 것이고, 기존의 가로등 전원선을 그대로 활용하여 가로등 점소등은 물론 생산 전력을 송출이 가능하며, 디밍콘트롤러(300)에 조도 데이터를 송출하여 시간대별 또는 지역에 따른 구획에 의하여 필요한 조도로 조명을 실시하도록 할 수 있게 되어 가로등의 탄력적 운용이 가능하게 된다.
아울러, 본 발명에서는 원격지에 설치된 관제 센터에서 송출하는 전파를 수신하기 위한 안테나가 구비된 무선 수신 장치를 설치하여 상기 무선 수신 장치가 원격한 곳의 관제 센터에서 송신한 전파를 수신하도록 하고, 이러한 무선 수신 장치에서 메인콘트롤러(101)에 출력 신호를 인가함으로써, 상기한 LED 조명 제어나 PV 모듈(500)에 의한 송전을 원격으로 제어할 수 있는 것이며, 민방위 조명 관제나 스마트 그리드 구축을 위한 용도로 사용할 수도 있는 것이다.
아울러, 본 발명에서는 위에서 설명한 바와 같이 하나의 분전함에 여러개의 LED 램프 및 PV 모듈을 필요한 수만큼 필요한 간격을 두고 시공할 수 있음은 물론이며, 이와 같이 다수개의 LED 램프 및 PV 모듈를 제어하기 위하여 디밍콘트롤러 및 마이크로콘트롤러에 각각의 ID를 부여하여 적절한 상태로 동작하도록 제어할 수 있음은 물론이다.
이상과 같은 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명이 의도하는 요지 및 개념 내에서 다양하게 변화시켜 실시하는 것이 가능하다.

Claims (1)

  1. 메인콘트롤러에 의하여 LED램프의 점등 단속을 위한 스위치1 및 PV 모듈의 전력 단속을 위한 스위치2를 오프시키고,
    시각 데이터에 의하여 작동되는 메인콘트롤러가 현재 시각이 설정된 LED램프의 점소등 시각과, 발전 가동 및 발전 중지 시각 중 어느 시각에 해당되는 지의 여부를 판정하며,
    상기 LED램프를 점등할 시각인 경우에는 메인콘트롤러가 PLC모듈 및 상용 전력선을 통하여 LED램프의 ID 데이터와 제어 데이터를 디밍콘트롤러로 전송하며,
    상기 디밍콘트롤러는 자신이 구동하는 LED램프 ID 데이터와 일치하는 경우에 상기 스위치1을 온시켜 수신된 제어 데이터에 상응하여 지정된 조도로 LED램프를 점등시키고,
    발전 중지 및 소등 시각이 된 경우에는 상기 메인콘트롤러에서 디밍콘트롤러 및 마이크로콘트롤러에 ID 데이터 및 출력 금지 명령에 해당하는 제어 데이터를 송출하여 디밍콘트롤러 및 마이크로콘트롤러가 각각 상기 스위치1 및 스위치2를 모두 오프시켜 LED램프는 소등되고, PV 모듈은 작동이 중지된 상태로 하며,
    PV 모듈에 의한 발전을 개시하여야 하는 시각이 된 경우에는 상기 메인콘트롤러에서 마이크로콘트롤러에 ID 데이터와 작동 개시에 해당하는 제어 데이터를 송출하게 되어 상기 ID 데이터와 일치하는 마이크로콘트롤러가 감지부를 통해 상용 전력선의 제로크로싱 데이터와, 전압 및 전류를 감지하고, 승압회로 및 풀브릿지 출력부를 제어하여 상용 전력과 같은 위상 및 전압이 계통연계인버터에서 출력되도록 하고, 상기 스위치2를 온시켜 생산된 전력을 송전하도록 함을 특징으로 하는 계통 연계형 태양광 발전 및 가로등 제어방법.
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