KR100717653B1 - Control device of electronic ballast for solar stand-alone system - Google Patents

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김장수
윤동한
구자일
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김장수
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Abstract

본 발명은 태양광-전기 변환설비인 솔라 셀 패널과 배터리의 충/방전제어기능, 배터리 전원을 실용전원으로 변환하기 위한 DC-DC 컨버터 및 인버터 기능, 고압 방전등의 시동과 점등을 위한 전자식 안정기 제어장치 기능, 부조 일수 대응 및 솔라셀-배터리 자기진단기능, 년간 일/출몰시각과 점/소등 데이터관리/통신 및 제어기능 등을 마이크로프로세서 칩 또는 마이크로컨트롤 칩보드을 활용하여 통합적으로 제어 및 관리할 수 있게 하는 독립형 태양광 발전용 복합 전자식 안정기 제어장치에 관한 것으로, 태양에너지를 이용하여 전원을 공급하기 위한 솔라-셀과, 상기 솔라-셀에서 출력된 전기 에너지를 충전 및 방전시키기 위한 배터리와, 상기 솔라-셀과 배터리의 충전 및 방전하도록 제어하는 충방전 제어부와, 상기 배터리로부터 방전되는 전압을 고전압으로 승압하는 DC-DC 컨버터부와, 상기 컨버터부로부터의 승압된 전압을 방전등 구동 전원으로 공급하는 인버터회로 부와, 상기 인버터 회로부로부터 공급된 구동 전원에 의해 동작하는 방전등과, 상기 충방전 제어부, 상기 DC-DC 컨버터부 및 상기 인버터회로부를 통합적으로 제어 및 관리하는 통합 제어부로 이루어진다.The present invention is a solar cell panel and a solar cell panel, the charge / discharge control function of the battery, the DC-DC converter and inverter function for converting the battery power into practical power, the electronic ballast control for starting and lighting the high-pressure discharge lamp It can control and manage the device functions, the number of days of relief, the self-diagnosis of the battery, the year / time of departure and the dot / off data management / communication and control functions using the microprocessor chip or the microcontrol chip board. The present invention relates to a composite electronic ballast controller for stand-alone solar power generation, comprising: a solar cell for supplying power using solar energy, a battery for charging and discharging electrical energy output from the solar cell, and A charge and discharge control unit configured to control charging and discharging of the solar cell and the battery, and a voltage discharged from the battery. A DC-DC converter unit stepped up by a voltage, an inverter circuit unit for supplying a voltage boosted from the converter unit to a discharge lamp driving power source, a discharge lamp operated by a drive power source supplied from the inverter circuit unit, and the charge / discharge control unit The integrated control unit controls and manages the DC-DC converter unit and the inverter circuit unit integrally.

전자식 안정기, 솔라-셀, 배터리, 충방전, 고압 방전등, 통합 제어 Electronic Ballast, Solar Cell, Battery, Charge / Discharge, High Pressure Discharge Lamp, Integrated Control

Description

독립형 태양광 발전용 복합 전자식 안정기 제어장치{Control Device of Electronic Ballast for Solar Stand-alone System}Complex Electronic Ballast Control System for Independent Solar Power Generation {Control Device of Electronic Ballast for Solar Stand-alone System}

도 1은 본 발명에 따른 독립형 태양광 발전용 복합 전자식 안정기 제어장치의 구성을 나타내는 구성 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a composite electronic ballast controller for independent photovoltaic power generation according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 저 전력 고압방전등 및 기타 전등을 점등하기 위한 독립형 태양광 발전용 복합 전자식 안정기 제어장치의 회로 구성도이다.2 is a circuit diagram of a composite electronic ballast control device for a stand-alone photovoltaic power generation for lighting a low-power high-pressure discharge lamp and other lamps according to the present invention.

- 도면의 주요부에 대한 부호의 설명 --Explanation of symbols for the main parts of the drawings

1: 본 발명에 따른 독립형 태양광 발전용 복합 전자식 안정기 제어장치1: composite electronic ballast controller for independent photovoltaic power generation according to the present invention

2: 본 발명에 따른 저 전력 독립형 태양광 발전용 복합 전자식 안정기 제어장치2: composite electronic ballast controller for low power independent solar power generation according to the present invention

10: 솔라-셀(solar cell) 11: 배터리10: solar cell 11: battery

20: 충방전 제어부 40: DC-DC 컨버터부 20: charge and discharge control unit 40: DC-DC converter

50: 인버터부 60: 고압 방전등50: inverter 60: high pressure discharge lamp

70: 이그나이트 회로부 80: 통합 제어부70: ignite circuit part 80: integrated control part

81: 메모리부 82: 디스플레이부81: memory section 82: display section

본 발명은 독립형 태양광 발전용 복합 전자식 안정기 제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 독립형 태양광 발전설비를 갖춘 가로등 및 기타 등기구용으로 고압방전등 및 기타 전등을 사용함에 있어서, 태양광-전기 변환설비인 솔라 셀 패널과 배터리의 충/방전제어기능, 배터리 전원을 실용전원으로 변환하기 위한 DC-DC 컨버터 및 인버터 기능, 고압 방전등의 시동과 점등을 위한 전자식 안정기 제어장치 기능, 부조 일수 대응 및 솔라셀-배터리 자기진단기능, 년간 일/출몰시각과 점/소등 데이터관리/통신 및 제어기능 등을 마이크로프로세서 칩 또는 마이크로컨트롤 칩보드을 활용하여 통합적으로 제어 및 관리할 수 있는 하는 독립형 태양광 발전용 복합 전자식 안정기 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a composite electronic ballast control device for stand-alone solar power generation, and more particularly, in the use of high-voltage discharge lamps and other lamps for street lamps and other luminaires with a stand-alone solar power generation facilities, solar-electric conversion equipment Charge / discharge control function of solar cell panel and battery, DC-DC converter and inverter function to convert battery power into utility power, electronic ballast control device function to start and turn on high voltage discharge lamp, correspondence days and solar cell -Self-contained complex electronics for stand-alone photovoltaic power generation that can control and manage battery self-diagnosis, year / time and point / off data management / communication and control functions by using microprocessor chip or microcontrol chip board. A ballast control device.

태양광 발전 기술은 햇빛에너지를 직접 직류 전기에너지로 변환하는 솔라-셀(태양전지)과 솔라-셀로부터의 직류전력을 교류 전력으로 변환하는 전력변환 및 제어 기술이라고 정의할 수 있다. 태양광발전 기술은 태양으로부터 전달되는 복사 열에너지를 이용하는 태양열 기술과 구분된다. Photovoltaic power generation technology can be defined as a solar-cell (solar cell) that converts sunlight energy directly into direct-current electrical energy and a power conversion and control technology that converts direct-current power from the solar-cell into alternating current. Photovoltaic technology is distinguished from solar technology that uses radiant heat energy from the sun.

태양광 발전은 청정에너지이며, 가동부분이나 고온, 고압의 부분이 없고, 보수가 용이하며, 무인화가 가능하며, 무한정한 에너지원이며, 양산성이 높고, 필요에 따라 소규모에서 대규모 시스템까지 설치 가능한 장점을 가지고 있다. 반면, 발전량이 일사시간에 좌우되고, 대전력을 얻기 위해서는 대면적이 필요하고, 상용전 력에 비해 고가이며, 직류전력이 먼저 얻어지는 점에 유의해야 한다.Photovoltaic power generation is clean energy, no moving parts, high temperature and high pressure parts, easy to repair, unmanned, infinite energy source, high mass production, and can be installed from small to large systems as needed It has advantages On the other hand, it is important to note that the amount of power generation depends on the solar radiation time, and to obtain a large power, a large area is required, it is more expensive than the commercial power, and the DC power is obtained first.

솔라-셀에서 발생된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 장치를 인버터(inverter)라 한다. 태양광발전에 쓰이는 전력변환장치는 일반 산업용 인버터의 기능 외에 전력품질 및 보호기능을 갖고 있기에 전문용어로서 PCS(Power Conditioning System) 기술이라고 불려지고 있다. PCS에 요구되는 기능으로는 최대전력추종제어기능, 고효율 제어, 소음 저감, 직류분 제어기능, 직류지락 검출기능, 고조파 억제, 고주파 억제, 계통연계 보호기능, 단독운전방지기능 등이 있다.An apparatus for converting DC power generated in a solar cell into AC power is called an inverter. Power converters used in solar power generation are called terminology PCS (Power Conditioning System) technology because they have power quality and protection functions in addition to the functions of general industrial inverters. Functions required for PCS include maximum power tracking control, high efficiency control, noise reduction, direct current control, DC ground fault detection, harmonic suppression, high frequency suppression, grid linkage protection, and single operation prevention.

솔라-셀은 그 자체만으로는 태양광에 의해 생성된 전기를 저장하는 능력을 갖고 있지 않다. 따라서, 태양광발전 시스템이나 솔라-셀을 이용하는 기기 등은 전기를 축전하는 배터리를 구비하는 것이 보통이다. 배터리는 낮 시간 동안 솔라-셀로부터 발전된 전류를 충전하고, 전기가 필요하게 될 때 공급해 주는 기능을 갖는다. 충방전 제어부는 솔라-셀 패널과 배터리로부터 전류의 흐름(충전)과 배터리로부터의 전류의 흐름(방전)을 조절하는 장치로서 배터리의 과충전과 과방전을 방지하는 기능을 갖는다.Solar cells, by themselves, do not have the ability to store electricity generated by sunlight. Therefore, a photovoltaic system, a device using a solar cell, or the like usually includes a battery for storing electricity. The battery charges the current generated from the solar cell during the day and supplies it when electricity is needed. The charge / discharge control unit is a device for controlling the flow of current from the solar cell panel and the battery (charge) and the flow of current from the battery (discharge), and have a function of preventing overcharging and overdischarging of the battery.

태양광 발전 시스템의 구성은 상용전력계통과의 연계 여부에 따라 독립형 (stand-alone) 시스템과 계통 연계형 시스템으로 분류할 수 있다.The photovoltaic power generation system can be classified into a stand-alone system and a grid-connected system according to the linkage with the commercial power system.

독립형 시스템은 계통선이 보급되지 않는 산간벽지 등에 전력을 공급하기 위한 시스템으로 주간에 발생시켜 사용하고 남은 전력을 배터리에 저장하였다가 야간에 사용한다. 예로는 낙도전원, 가로등, 관개용수용 펌프시스템 등이 있다. 계통연계형 시스템은 계통선이 공급되는 지역에서 태양광으로 발전된 전기와 함께 전력 회사에서 공급하는 전기를 함께 사용하는 방식이다. 태양광으로 발전되지 않는 시간에는 전력 계통으로부터 전력을 공급받을 수 있다. 태양광으로 발전하여 전기를 사용하고도 남는 경우에는 전력 계통에 거꾸로 흘려보낼 수 있다.The stand-alone system is a system for supplying power to mountain wall where the grid is not supplied. It is generated during the day, and the remaining power is stored in the battery and used at night. Examples include remote island power, street lights, and irrigation pump systems. Grid-connected systems use solar-generated electricity along with electricity supplied by utilities in areas where gridlines are supplied. When not in solar power, power can be supplied from the power system. If the electricity is generated by the sun and still use electricity, it can be sent upside down to the power system.

그러나 종래의 독립형 태양광 발전설비를 갖춘 가로등 및 기타 전등 제어시스템은 태양광-전기 변환설비인 솔라 셀 패널과 배터리의 충/방전제어부, 배터리 전원을 실용전원으로 변환하기 위한 DC-DC 컨버터 및 인버터부, 고압 방전등의 시동과 점등을 위한 점등부 등이 모두 개별적으로 설치되어 관리됨으로써, 효율적인 측면에서 상호 연계성이 없어 고기능 제품과 저기능 제품이 보완관계를 이루지 못해 최적 효율을 만들지 못하는 점과 구성이 복잡하고 많은 설치비용이 요구되는 단점이 있었다.However, the conventional street light and other light control system with a stand-alone photovoltaic power generation system is a solar cell panel, a solar cell panel, a charge / discharge control unit of a battery, a DC-DC converter and an inverter for converting battery power into practical power. Since both the starting and the lighting parts for high-pressure discharge lamps are separately installed and managed, there is no interconnection in terms of efficiency, so that high-performance products and low-function products do not have a complementary relationship, and thus they do not create optimal efficiency. There was a disadvantage that complicated and expensive installation cost was required.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 솔라-셀 패널-배터리 충/방전제어기능과, DC-DC 컨버터(Converter) 및 인버터(Inverter) 기능과, 고압 방전등의 시동과 점등을 위한 전자식안정기 기능, 부조일수 대응 및 솔라 셀/배터리 자기진단기능과, 년간 일/출몰시각과 점/소등 데이터관리/통신 및 제어기능 등을 수행하는 마이크로컨트롤보드를 통합하여 구성함으로써. 상기 태양광발전용 가로등 및 기타 전등시스템의 구성을 간결하게 하는 측면과 전력변환회로 간의 최적 효율을 구현할 수 있는 독립형 태양광 발전용 복합 전자식 안정기 제어장치를 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention is to solve the above problems, the object of the present invention is a solar-cell panel-battery charge / discharge control function, DC-DC converter (Inverter) and inverter (Inverter) function, high-pressure discharge light Integrated electronic ballast function for start-up and turn on of lamp, countermeasures of retaliation days and self-diagnosis of solar cell / battery, and microcontrol board that performs year / sunset time and point / off data management / communication and control functions by doing. It is to provide a stand-alone photovoltaic composite electronic ballast control device that can implement the optimum efficiency between the side and the power conversion circuit to simplify the configuration of the solar street light and other lighting system.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 독립형 태양광 발전용 복합 전자식 안정기 제어장치는, 태양에너지를 이용하여 전원을 공급하기 위한 솔라-셀(solar cell)과, 상기 솔라-셀에서 출력된 전기 에너지를 충전 및 방전시키기 위한 배터리와, 상기 솔라-셀과 배터리의 충전 및 방전하도록 제어하는 충방전 제어부와, 상기 배터리로부터 방전되는 전압을 고전압으로 승압하는 DC-DC 컨버터부와, 상기 컨버터부로부터의 승압된 전압을 방전등 구동 전원으로 변환하는 인버터 회로부와, 상기 인버터 회로부터 공급된 구동 전원에 의해 동작하는 방전등으로 이루어지며, 상기 충방전 제어부, 상기 DC-DC 컨버터 부 및 상기 인버터회로부를 통합적으로 제어 및 관리하는 통합 제어부가 마이크로프로세서 칩 또는 마이크로컨트롤 칩보드의 형태로 설치되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the independent electronic ballast control device for solar power generation according to the present invention includes a solar cell for supplying power using solar energy, and the electricity output from the solar cell. A battery for charging and discharging energy, a charge and discharge control unit for controlling charging and discharging of the solar cell and the battery, a DC-DC converter for boosting the voltage discharged from the battery to a high voltage, and the converter unit An inverter circuit unit for converting the boosted voltage of the inverter into a drive lamp power supply and a discharge lamp operated by a drive power supplied from the inverter circuit, wherein the charge / discharge control unit, the DC-DC converter unit, and the inverter circuit unit are integrated. Integrated control unit for controlling and managing installed in the form of microprocessor chip or microcontrol chipboard It characterized.

여기서, 상기 통합 제어부는 상기 방전등의 점/소등시각을 관리하기 위하여 년간 일/출몰시각 등을 기억하는 메모리부와, 실시간으로 상기 솔라-셀 및 상기 배터리의 충/방전량, 현재시각, 점/소등 예정시각, 배터리 자기진단 결과 및 기타 각종 측정 제어신호를 나타내는 디스플레이부를 포함될 수 있다.Here, the integrated control unit may include a memory unit for storing year / sunset time, etc. for years to manage the point / light off time of the discharge lamp, and the charge / discharge amount of the solar cell and the battery, current time, point / time The display unit may include a display unit for indicating a scheduled off time, a battery self-diagnosis result, and various other measurement control signals.

또한, 상기 통합 제어부는 주간 또는 월간 솔라-셀과 배터리의 충/방전 상태 및 점/소등시각, 부조일수, 발전/방전 적산(積算) 전력 등의 관리/기록을 관리자에게 통신망(인터넷)을 통해 전송할 수 있는 통신부와, 상기 통합 제어부의 기능 조작을 위한 조작 스위치부가 더 포함될 수 있다.In addition, the integrated control unit manages / records the state of charge / discharge of the solar cell and battery and the point / light off time, the number of relief periods, the generation / discharge integrated power of the weekly or monthly solar cell through the communication network (Internet). A communication unit capable of transmitting and an operation switch unit for operating a function of the integrated control unit may be further included.

또한, 상기 솔라-셀, 상기 배터리, 상기 고압 방전등의 주위에는 센서가 부착되어 있어 충/방전 전류 및 전압, 주위온도, 조도, 광원을 실시간으로 측정됨이 바람직하다.In addition, a sensor is attached around the solar cell, the battery, and the high-pressure discharge, so that the charge / discharge current and voltage, the ambient temperature, the illuminance, and the light source are measured in real time.

또한, 상기 솔라-셀에서 출력된 전기 에너지는 PWM(Puls Width Modulation) 드라이버를 통해 상기 배터리에 충전되고 로드 드라이버(driver)를 통해 상기 배터리로부터 방전될 수 있다.In addition, the electrical energy output from the solar cell may be charged to the battery through a pulse width modulation (PWM) driver and discharged from the battery through a load driver.

또한, 상기 방전등의 시동을 위한 이그나이트 회로부가 더 포함되며, 상기 통합 제어부는 상기 방전등과 직렬 저항값(Rs) 사이에 걸리는 전압으로 상기 방전등의 점등상태를 확인할 수 있다.In addition, an ignite circuit unit for starting the discharge lamp is further included, and the integrated controller may check the lighting state of the discharge lamp with a voltage applied between the discharge lamp and the series resistance value Rs.

또한, 상기 통합 제어부는 상기 방전등의 조도와 전력 조정을 위한 디밍(dimming)의 설정 기능이 구비되며, 상기 디밍 기능이 설정되는 경우, 상기 통합 제어부는 디밍(dimming) 조정을 주파수 가변 PWM신호로 상기 인버터 회로부의 펄스트랜스에 인가하여 디밍(dimming)기능을 구현할 수 있다. In addition, the integrated controller is provided with a setting function of dimming (dimming) for adjusting the illuminance and power of the discharge lamp, and when the dimming function is set, the integrated controller adjusts the dimming adjustment to the frequency variable PWM signal; The dimming function can be implemented by applying to the pulse transformer of the inverter circuit part.

이하 본 발명에 의한 독립형 태양광 발전용 복합 전자식 안정기 제어장치를 첨부된 도면을 통해 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the independent electronic ballast control device for a stand-alone solar power generation according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 독립형 태양광 발전용 복합 전자식 안정기 제어장치의 구성을 나타내는 구성 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 고압방전등 및 기타 전등을 점등하기 위한 독립형 태양광 발전용 복합 전자식 안정기 제어장치의 회로 구성도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a stand-alone photovoltaic composite electronic ballast controller according to the present invention, Figure 2 is a stand-alone photovoltaic composite electronic ballast for lighting a high-pressure discharge lamp and other electric lights according to the invention It is a circuit block diagram of a control apparatus.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 독립형 태양광 발전용 복합 전자식 안정 기 제어장치(1)는, PWM(Puls Width Modulation) 드라이버(21)와 로드(load) 드라이버(22)를 통해 솔라-셀(10)과 배터리(11)의 충전/방전 제어기능을 담당하는 충방전 제어부(20)와; 상기 배터리(11)로부터 방전되는 전압을 방전등(고압 방전등 또는 기타 방전등)(60)을 구동하기 위하여 고전압으로 승압하는 DC-DC 컨버터부(40)와; 상기 컨버터부(40)의 전압을 통해 방전등(60)을 점등하는 인버터 회로부(50)와; 상기 고압방전등(60)의 시동을 위한 이그니트 회로부(70)와; 상기 충방전 제어부(20)와 DC-DC 컨버터부(40)와 인버터회로부(50)와 이그니트(ignitor) 회로부(70)를 임베디드(embedded)-마이크로프로세서 칩이나 마이크로 컨트롤칩 보드를 통해 제어하는 통합 제어부(80)를 포함하여 이루어진다.As shown, the composite electronic ballast controller 1 for stand-alone photovoltaic power generation according to the present invention is a solar cell through a pulse width modulation (PWM) driver 21 and a load driver 22. 10) a charge / discharge control unit 20 that is responsible for the charge / discharge control function of the battery 11; A DC-DC converter 40 for boosting the voltage discharged from the battery 11 to a high voltage to drive a discharge lamp (high pressure discharge lamp or other discharge lamp) 60; An inverter circuit unit 50 for lighting the discharge lamp 60 through the voltage of the converter unit 40; An ignit circuit unit 70 for starting the high-pressure discharge lamp 60; The charge / discharge control unit 20, the DC-DC converter unit 40, the inverter circuit unit 50, and the ignitor circuit unit 70 are controlled through an embedded microprocessor chip or a micro control chip board. It comprises an integrated control unit 80.

여기서, 상기 솔라-셀(10)은 태양 에너지를 이용하여 전원을 공급하는 태양 전지이고 상기 솔라-셀(10)에서 출력된 전기 에너지는 PWM(Puls Width Modulation) 드라이버(21)를 통해 배터리(11)에 충전되고 로드 드라이버(load driver)(22)를 통해 배터리(11)로부터 방전되어 진다. Here, the solar cell 10 is a solar cell that supplies power using solar energy, and the electrical energy output from the solar cell 10 is a battery 11 through a pulse width modulation (PWM) driver 21. ) Is discharged from the battery 11 via a load driver 22.

또한, 상기한 독립형 태양광 발전용 복합 전자식 안정기 제어장치(1)은 저전력 고압 방전등(HID Lamp)을 점등하기 위한 것으로, DC-DC 컨버터부(40)와, 인버터 회로부(50) 및 이그니트 회로부(70)를 대신하여 공진형 인버터(Resonant Forward- Fly back Inverter) 회로부(미도시)를 사용함으로 회로를 더욱 간소화 할 수 있다. 이러한 공진형 인버터 회로부는 널리 알려진 기술임으로 상세한 설명은 생략하기로 한다. In addition, the above-described stand-alone composite electronic ballast control device for solar power (1) is for lighting a low-power high-voltage discharge lamp (HID Lamp), the DC-DC converter unit 40, the inverter circuit unit 50 and the ignit circuit unit The circuit can be further simplified by using a resonant forward-fly back inverter circuit unit (not shown) in place of the 70. Since the resonant inverter circuit part is a well known technology, detailed description thereof will be omitted.

본 발명에 따른 독립형 태양광 발전용 복합 전자식 안정기 제어장치(1)는 고 압 방전등(HID Lamp)을 점등하기 위한 것으로, 고압 방전의 원리는 형광등과 비슷하지만 형광등에 비해 훨씬 전력소모가 적고 빛은 강한 것이 장점이다. 이러한 고압 방전등은 널리 알려진 기술임으로 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다. 물론, 본 발명에 있어 고압 방전등만을 한정하는 것은 아니며, 다른 일반 방전등에 적용될 수 있다. The independent electronic ballast controller 1 for solar power generation according to the present invention is for lighting a high voltage discharge lamp (HID Lamp), the principle of high-pressure discharge is similar to the fluorescent lamp, but much less power consumption than the fluorescent lamp and the light is Strong is the advantage. Since the high-pressure discharge lamp is a well-known technique, further detailed description will be omitted. Of course, the present invention is not limited to the high-pressure discharge lamp, but may be applied to other general discharge lamps.

또한, 도시되어 있지는 않지만, 상기한 솔라-셀(10), 배터리(11), 고압 방전등(60)의 주위에는 센서가 부착되어 있어 충/방전 전류 및 전압, 주위온도, 조도, 광원을 실시간으로 측정할 수 있도록 되어 있다. 물론, 실시간으로 측정되는 측정 값들은 상기 센서들과 전기적으로 연결된 통합 제어부(80)로 전달되고 디스플레이부(82)에 표시되어 진다.In addition, although not shown, a sensor is attached to the solar cell 10, the battery 11, and the high-pressure discharge lamp 60, so that the charge / discharge current and voltage, ambient temperature, illuminance, and light source may be displayed in real time. Measurable. Of course, the measured values measured in real time are transmitted to the integrated control unit 80 electrically connected to the sensors and displayed on the display unit 82.

아울러, 상기 통합 제어부(80)는 고압 방전등(60)의 점/소등시각을 관리하기 위하여 년간 일/출몰시각 등을 기억하는 EP-ROM 등과 같은 메모리부(81)와 실시간으로 솔라-셀(10) 및 배터리(11)의 충/방전량, 현재시각, 점/소등 예정시각, 배터리 자기진단 결과 및 기타 각종 측정 제어신호를 나타내는 LCD 패널 등과 같은 디스플레이부(82)가 설치되어 있다.In addition, the integrated control unit 80 performs a solar cell 10 in real time with a memory unit 81 such as an EP-ROM which stores a year / time of departure and the like in order to manage the point / light-off time of the high-pressure discharge lamp 60. ) And a display unit 82 such as an LCD panel which displays the charge / discharge amount of the battery 11, the present time, the scheduled time of turning off / turning off the battery, the self-diagnosis result of the battery, and various measurement control signals.

더욱이, 상기 통합 제어부(80)는 주간 또는 월간 솔라-셀과 배터리의 충/방전 상태 및 점/소등시각, 부조일수, 발전/방전 적산(積算) 전력 등의 관리/기록을 관리자에게 통신망(인터넷)을 통해 전송할 수 있는 통신부(83)와 상기 통합 제어부(80)의 기능 조작을 위한 조작 스위치부(84)가 더 설치되어 있다. In addition, the integrated control unit 80 manages / records the state of charge / discharge of the solar cell and battery and the point / light off time, the number of relief times, the generation / discharge integrated power of the weekly or monthly solar cell to the administrator through the communication network (Internet The communication unit 83 and the operation switch unit 84 for the function operation of the integrated control unit 80 that can be transmitted through is further provided.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 독립형 태양광 발전용 복합 전자식 안정기 제어장치(1)의 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the self-contained composite electronic ballast controller 1 for solar power generation according to the present invention having the configuration as described above is as follows.

먼저, 전원부(85)에 의해 전원이 인가된 통합 제어부(80)의 부팅 과정에서 배터리(11)의 상태와 현재 시각, 조도, 광원, 온도 및 점/소등시각을 점검하고, 이 후 충전과 방전을 결정한 신호를 충방전 제어부(20)를 통해 제어명령 신호를 출력한다. First, the state of the battery 11 and the current time, illuminance, light source, temperature and dot / light off time are checked during the booting process of the integrated control unit 80 which is powered by the power supply unit 85, and then the charging and discharging are performed. The control signal is outputted through the charge / discharge control unit 20 with the determined signal.

상기한 제어명령 신호를 받은 충방전 제어부(20)는 배터리(11)의 충전과 방전을 결정하여 실행하며, 충전의 경우 통합 제어부(80)의 부팅 과정에서 배터리(11)의 충전 전압을 통해 충전량을 확인하고 솔라-셀(10)에서 발전된 전기를 PWM 드라이버(21)를 통해 배터리(11)에 충전을 개시한다. 이때, PWM 드라이버의 펄스폭은 상기 확인된 배터리(11)의 충전된 양에 따라 설정한다.The charging / discharging control unit 20 receiving the control command signal determines and executes charging and discharging of the battery 11, and in the case of charging, the charging amount through the charging voltage of the battery 11 in the booting process of the integrated control unit 80. Check and start the charging of the battery 11 through the PWM driver 21 of the electricity generated in the solar-cell (10). At this time, the pulse width of the PWM driver is set according to the charged amount of the battery 11.

상기 제어명령에서 고압 방전등(60)의 점등시각이 도래하면, 통합 제어부(80)는 충방전 제어부(20)를 통하여 PWM 드라이버(21)를 '오프(OFF)'시키고 로드(load) 드라이버(22)를 '온(ON)' 상태로 하여 배터리(11) 전원이 DC-DC컨버터 부(40)로 공급되게 하여 이그니트(Ignitor) 회로부(70)가 고압 방전등(60)을 시동하는 전압을 발생하게 한다. 이때, 고압 방전등(60)와 직렬 저항값(Rs)(61) 사이에 걸리는 전압으로 고압 방전등의 점등상태를 확인하고 통합 제어부(80)에 전송한다.When the lighting time of the high-pressure discharge lamp 60 arrives at the control command, the integrated control unit 80 'OFF' the PWM driver 21 through the charge / discharge control unit 20 and load driver 22. ) To the 'ON' state so that the battery 11 power is supplied to the DC-DC converter unit 40 to generate a voltage at which the igniter circuit unit 70 starts the high-pressure discharge lamp 60. Let's do it. At this time, the voltage applied between the high-pressure discharge lamp 60 and the series resistance value Rs 61 confirms the lighting state of the high-pressure discharge lamp and transmits it to the integrated controller 80.

상기 이그니트회로 부(70)의 시동이 성공적으로 이루어지면 통합 제어부(80)는 이그니트 회로부(70)를 정지시키고 고압 방전등(60)이 점등상태로 유지되기 위하여 임의 파형을 인버터 회로부(50)의 펄스트랜스(51)에 인가하여 인버터 드라이버(52)를 통해 고압 방전등(60)의 점등상태를 유지한다. 이때, 고압 방전등(60)과 Rs(61) 사이에 걸리는 전압은 이그니트 회로부(70)를 통하여 통합 제어부(80)에 전송됨으로 통합 제어부(80)는 고압 방전등의 점등상태를 실시간으로 감시 제어를 하게 된다.When the start of the ignited circuit unit 70 is successfully started, the integrated control unit 80 stops the ignited circuit unit 70 and generates an arbitrary waveform in order to maintain the high-pressure discharge lamp 60 in a lit state. Is applied to the pulse transformer 51 to maintain the lighting state of the high-pressure discharge lamp 60 through the inverter driver 52. At this time, the voltage applied between the high-pressure discharge lamp 60 and the Rs 61 is transmitted to the integrated control unit 80 through the ignit circuit unit 70, so that the integrated control unit 80 monitors the lighting state of the high-pressure discharge lamp in real time. Done.

상기 통합 제어부(80)의 설정기능에서 고압 방전등(60)의 조도와 전력 조정을 위한 디밍(dimming) 기능(조광 기능)이 설정될 경우, 통합 제어부(80)는 디밍(dimming)조정을 주파수가변 PWM신호로 상기 인버터 회로부(50)의 펄스트랜스(51)에 인가하여 디밍(dimming)기능을 구현한다. 이때 주파수 가변 PWM신호는 디밍(dimming)기능 구현 시에 나타나는 역률 등, 효율의 저하 현상을 방지하는 효과를 가진다. 또한 배터리(11)의 전류 잔량을 통합 제어부(80)가 실시간으로 감시하여 점등 예정시간보다 충분하지 못한 양으로 판정되면, 설정에 의해 자동으로 디밍(dimming) 기능으로 전환하는 기능을 가진다.When the dimming function (dimming function) for adjusting the illuminance and power of the high-pressure discharge lamp 60 is set in the setting function of the integrated control unit 80, the integrated control unit 80 changes the dimming adjustment by changing the frequency. The PWM signal is applied to the pulse transformer 51 of the inverter circuit unit 50 to implement a dimming function. In this case, the frequency-variable PWM signal has an effect of preventing a decrease in efficiency, such as a power factor that appears when the dimming function is implemented. In addition, when the integrated control unit 80 monitors the current remaining amount of the battery 11 in real time and determines that the amount is less than the scheduled lighting time, it has a function of automatically switching to the dimming function by setting.

상기 통합 제어부(80)는 고압 방전등(60)이 작동 중, 소등하게 되면 고압 방전등(60)의 순시 재점등을 방지하기 위하여 이그니트 회로부(70)에 강제하여 시동 기능을 정지하고 일정시간이 경과한 후, 시동명령을 전달한다. 이는 통합 제어부(80)가 고압 방전등(60)과 Rs(61) 사이에 걸리는 전압으로 이그니트 회로부(70)를 통하여 전달된 신호에 따른다.The integrated control unit 80 stops the starting function by forcing the ignit circuit unit 70 to prevent instantaneous re-ignition of the high-pressure discharge lamp 60 when the high-pressure discharge lamp 60 is turned off during operation, and a predetermined time elapses. After that, it sends a start command. This is the voltage that the integrated control unit 80 is applied between the high-pressure discharge lamp 60 and Rs 61 in accordance with the signal transmitted through the ignit circuit unit 70.

조도와 광원(도 2 참조)신호는 전용 센서에 의하여 측정되며, 측정된 신호를 통해 통합 제어부(80)는 배터리(11) 충전 시, 충전 효율을 감시하기 위하여 솔라-셀(10)이 태양의 중심점을 지향하고 있는지의 여부를 판단하여 관리기록으로 메모리부(81)에 저장하고 관리자에게 통신부(83)를 통해 제공하는 정보의 한 부분으로 한다.The illuminance and light source (see FIG. 2) signals are measured by a dedicated sensor, and the integrated control unit 80 controls the solar cell 10 to monitor the charging efficiency when the battery 11 is charged. It is determined whether or not the center point is aimed and stored as a management record in the memory unit 81 and is a part of information provided to the manager through the communication unit 83.

상기 관리자에게 제공되는 정보는 솔라-셀(10)의 발전효율과 함께 배터리(11)의 충/방전 시간, 전압, 전류를 통해 배터리(11) 상태를 기록하고, 점등시간, 자동 디밍(dimming) 전환시간, 부조일수(number of sunless days, 不照日數)에 따른 배터리 충전부족의 계산과 경보 발생, 온도, 고압 방전등(60)의 고장유무도 동시에 기록하고 기타 통신기능을 통해 관리자에게 전송될 수 있어야 함은 물론 상기 디스플레이부(82)을 통해 동 내용을 표현한다.The information provided to the manager records the state of the battery 11 through charge / discharge time, voltage, and current of the battery 11 together with the power generation efficiency of the solar cell 10, lighting time, and automatic dimming. Calculation of battery charge deficiency according to switching time, number of sunless days, number of sunless days, alarm occurrence, temperature, high voltage discharge, etc. Of course, the content is expressed through the display unit 82.

상기 디스플레이부(82)는 소등 시, 현재시각과 솔라-셀 패널(10)의 실시간 발전량, 배터리(11) 충전량, 상기 배터리(11) 충전량을 통해 금일 점등시각과 점등유지시간, 자동 디밍(dimming) 전환 시각과 디밍(dimming) 유지시간, 현재온도를 항시 표현하며, 점등 후, 현재시각과 배터리 방전량, 소등시각, 자동디밍(dimming) 전환시각, 현재온도를 실시간으로 표시한다.When the display unit 82 is turned off, the current time and the real-time power generation amount of the solar cell panel 10, the battery 11 charge amount, and the battery 11 charge amount are turned on today, the lighting holding time, and automatic dimming. ) It displays conversion time, dimming holding time and current temperature all the time. After lighting, it displays the current time, battery discharge amount, light off time, automatic dimming switching time and current temperature in real time.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 독립형 태양광 발전용 복합 전자식 안정기 제어장치(1)의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation and effect of the composite electronic ballast controller 1 for independent photovoltaic power generation according to the present invention configured as described above are as follows.

먼저, 충방전 제어부(20)와 고압 방전등을 점등하기 위한 인버터부(50)가 통합 환경으로 구성되어 통합 제어부(80)에서 일괄 관리함으로 상호간의 최적효율을 구성할 수 있으며, 구성의 간결성과 관리적 측면에서의 효율성과 기능의 확장성에서 매우 큰 효과를 기대할 수 있다.First, the charging and discharging control unit 20 and the inverter unit 50 for lighting the high-pressure discharge lamp is configured as an integrated environment, and the integrated control unit 80 collectively manages the optimum efficiency of each other. In terms of efficiency and scalability of functions, a great effect can be expected.

또한, 이그니트 회로(70)를 통합 제어부(80)가 직접 제어함으로 순시 재점등과 같은 고압 방전등(60)의 비정상적인 동작에 대응할 수 있는 장점과 인버터부 (50)에 인가되는 점등 펄스신호를 통합 제어부(80)에서 예정된 임의 파형으로 생성하여 펄스트랜스(51)로 출력함으로 고압 방전등(60)의 점등효율을 최상으로 임의조정이 가능하다.In addition, the integrated circuit 70 is directly controlled by the integrated control unit 80 to integrate the advantages of the abnormal operation of the high-pressure discharge lamp 60 such as instantaneous re-integration and the lighting pulse signal applied to the inverter unit 50. The controller 80 generates a predetermined arbitrary waveform and outputs it to the pulse transformer 51, so that the lighting efficiency of the high-pressure discharge lamp 60 can be arbitrarily adjusted to the best.

아울러, 배터리(11)의 한계수명을 고려하여 연축전지 등의 부동 충전 상태와 완전방전을 방지하는 기능을 고압 방전등(60)의 점등시간을 고려하여 동작함으로서 배터리 수명연장에 도움이 되는 특징이 있다.In addition, the function of preventing the floating charge state of the lead-acid battery and the full discharge in consideration of the life of the battery 11 in consideration of the lighting time of the high-pressure discharge lamp 60 has a feature that helps to extend the battery life. .

또한, 통합 제어부(80)에서 만들어지는 온도, 배터리 충/방전 전류, 전압, 조도 광원, 배터리(11) 수명, 솔라-셀(10)의 발전량, 점등시간, 부조일수 등의 종합정보가 통합 환경 하에서 가능하므로 관리측면에서 매우 유용한 특징이 있다.In addition, integrated information such as temperature, battery charge / discharge current, voltage, illuminance light source, battery 11 life, solar cell power generation amount, lighting time, and number of reliefs generated by the integrated controller 80 may be integrated. There is a very useful feature in terms of management as it is possible under the following conditions.

상술한 바와 같은 본 발명에 의한 독립형 태양광 발전용 복합 전자식 안정기 제어장치에 의하면, 마이크로프로세서 칩 또는 마이크로컨트롤 칩보드을 활용하여 통합 환경 하에 구성됨으로써 독립형 태양광 발전용 가로등 기타 전등시스템의 간결성을 유도하고 상기 시스템을 관리하는 측면에서 다양한 정보를 제공할 뿐만 아니라 상기 시스템 상호간의 최적 효율을 구현할 수 있으며, 이로 인해 고성능 제품을 기존의 독립형 태양광 발전용 가로등 시스템보다 빠르고 저렴한 비용으로 공사를 수행할 수 있는 효과가 있다.According to the independent electronic ballast control device for a stand-alone photovoltaic power generation according to the present invention as described above, by using a microprocessor chip or a microcontrol chipboard is configured in an integrated environment to induce the simplicity of the stand-alone photovoltaic street light and other lighting system In addition to providing a variety of information in terms of managing the system, it is possible to implement the optimum efficiency between the systems, thereby enabling the construction of high-performance products faster and lower cost than conventional stand-alone solar street light system It works.

지금까지 본 발명에 따른 바람직한 구체 예를 들어 본 발명을 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 예증하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 제한하려는 것은 아니 며, 당업자라면 본 발명의 영역으로부터 일탈하는 일 없이도 다양한 변화 및 수정이 가능함은 물론이나 이 또한 본 발명의 영역 내임을 유의하여야만 할 것이다.Although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments according to the present invention, this is merely to illustrate the present invention, not intended to limit the present invention, and those skilled in the art can make various changes without departing from the scope of the present invention. It should be noted that modifications are possible, of course, but are also within the scope of the present invention.

Claims (9)

태양에너지를 이용하여 전원을 공급하기 위한 솔라-셀(solar cell)과,Solar cell for supplying power using solar energy, 상기 솔라-셀에서 출력된 전기 에너지를 충전 및 방전시키기 위한 배터리와,A battery for charging and discharging electrical energy output from the solar cell; 상기 솔라-셀로부터 출력된 전기에너지는 PWM(Puls Width Modulation) 드라이버를 통해 상기 배터리에 충전되고 로드(load) 드라이버를 통해 상기 배터리로부터 방전되도록 상기 솔라-셀과 배터리의 충전/방전 제어기능을 담당하는 충방전 제어부와,The electrical energy output from the solar cell is charged / discharged by the solar cell and the charge / discharge control function of the solar cell so that the battery is charged from the battery through a pulse driver (Puls Width Modulation). Charge-discharge control unit, 상기 배터리로부터 방전되는 전압을 고전압으로 승압하는 DC-DC 컨버터부와,A DC-DC converter unit for boosting the voltage discharged from the battery to a high voltage; 상기 컨버터부로부터의 승압된 전압을 구동 전원으로 공급하는 인버터 회로부와,An inverter circuit unit for supplying a boosted voltage from the converter unit to a driving power source; 상기 인버터 회로부터 공급된 구동 전원에 의해 동작되는 방전등으로 이루어지며, It is made of a discharge lamp operated by the drive power supplied from the inverter circuit, 상기 충방전 제어부, 상기 DC-DC 컨버터 부 및 상기 인버터회로부를 통합적으로 제어 및 관리하는 통합 제어부가 마이크로프로세서 칩 또는 마이크로컨트롤 칩보드의 형태로 설치되는 것을 특징으로 하는 독립형 태양광 발전용 복합 전자식 안정기 제어장치.The integrated electronic ballast for independent solar power generation, characterized in that the integrated control unit for controlling and managing the charge-discharge control unit, the DC-DC converter unit and the inverter circuit unit in the form of a microprocessor chip or a microcontrol chipboard. Control unit. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 통합 제어부는 상기 방전등의 점/소등시각을 관리하기 위하여 년간 일/출몰시각 등을 기억하는 메모리부와, 실시간으로 상기 솔라-셀 및 상기 배터리의 충/방전량, 현재시각, 점/소등 예정시각, 배터리 자기진단 결과 및 기타 각종 측정 제어신호를 나타내는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 독립형 태양광 발전용 복합 전자식 안정기 제어장치.The integrated control unit includes a memory unit for storing year / sunset time and the like for managing the point / light off time of the discharge lamp, and the charge / discharge amount of the solar cell and the battery, the present time, and the point / light off in real time. And a display unit for displaying time, battery self-diagnosis results, and various other measurement control signals. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 통합 제어부는 주간 또는 월간 솔라-셀과 배터리의 충/방전 상태 및 점/소등시각, 부조일수, 발전/방전 적산(積算) 전력 등의 관리/기록을 관리자에게 인터넷을 통해 전송할 수 있는 통신부와, 상기 통합 제어부의 기능 조작을 위한 조작 스위치부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 독립형 태양광 발전용 복합 전자식 안정기 제어장치.The integrated control unit may include a communication unit capable of transmitting the management / record of the week / monthly solar cell and battery, the charge / discharge state, the point / light off time, the number of relief periods, the generation / discharge integrated power, etc. to the administrator through the Internet. And an operation switch unit for operating a function of the integrated control unit. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 솔라-셀, 상기 배터리, 상기 고압 방전등의 주위에는 센서가 부착되어 있어 충/방전 전류 및 전압, 주위온도, 조도, 광원을 실시간으로 측정하는 것을 특징으로 하는 독립형 태양광 발전용 복합 전자식 안정기 제어장치.A sensor is attached around the solar cell, the battery, and the high-pressure discharge lamp to measure charge / discharge current, voltage, ambient temperature, illuminance, and light source in real time. Device. 삭제delete 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 방전등의 시동을 위한 이그니트 회로부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 독립형 태양광 발전용 복합 전자식 안정기 제어장치.Independent photovoltaic composite electronic ballast control device characterized in that it further comprises an ignit circuit for starting the discharge lamp. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 통합 제어부는 상기 방전등과 직렬 저항값(Rs) 사이에 걸리는 전압으로 상기 방전등의 점등상태를 확인하는 것을 특징으로 하는 독립형 태양광 발전용 복합 전자식 안정기 제어장치.The integrated control unit is a composite electronic ballast control device for independent solar power generation, characterized in that for confirming the lighting state of the discharge lamp by the voltage applied between the discharge lamp and the series resistance value (Rs). 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 통합 제어부는 상기 방전등의 조도와 전력 조정을 위한 디밍(dimming)의 설정 기능이 구비되며, 상기 디밍 기능이 설정되는 경우, 상기 통합 제어부는 디밍(dimming) 조정을 주파수 가변 PWM신호로 상기 인버터 회로부의 펄스트랜스에 인가하여 디밍(dimming)기능을 구현하는 것을 특징으로 하는 독립형 태양광 발전용 복합 전자식 안정기 제어장치.The integrated control unit is provided with a dimming setting function for adjusting the illuminance and power of the discharge lamp. When the dimming function is set, the integrated control unit sets the dimming adjustment as a frequency variable PWM signal. The independent electronic ballast control device for independent solar power generation, characterized in that for implementing a dimming function by applying a pulse transformer of the. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 DC-DC 컨버터부, 상기 인버터 회로부 및 상기 이그니트 회로부 대신에 공진형 인버터(Resonant Forward- Fly back Inverter) 회로부를 사용하는 것을 특징으로 하는 독립형 태양광 발전용 복합 전자식 안정기 제어장치.And a resonant forward-flyback inverter circuit unit in place of the DC-DC converter unit, the inverter circuit unit, and the ignit circuit unit.
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