KR100914273B1 - Not Project Shadow And Sunray Tracing Solar Cell Module System - Google Patents
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Abstract
본 발명은 음영에 의해 발전량이 급격히 줄어드는 것을 방지하여 발전량의 증가와 함께 추적 시스템의 설치에 소요되는 부지면적을 최소화할 수 있도록 하기 위한 음영방지 기능을 갖춘 태양광 모듈의 태양광 추적장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다. The present invention provides a solar tracking device and a control device of a solar module with an anti-shade function for preventing the power generation amount from being drastically reduced by shading so as to increase the amount of power generation and minimize the land area required for the installation of the tracking system. In providing a method.
이러한 본 발명은 태양광 모듈의 주변에 음영의 발생 유무를 감지하기 위한 음영감지센서를 설치하여 인접한 모듈에 의해 수광면에 그림자가 드리워져 음영이 발생하였을 경우라도 모듈의 방위각 또는 고도각을 음영이 사라질 때까지 이동시킴으로써 음영이 드리워진 부분이 태양광 수직을 이루지는 않는다 하더라도 음영에 의한 급격한 출력저하 없이 일정 이상의 출력을 지속할 수 있도록 함과 아울러, 일정 시간 후에는 다시 광량 비교부로부터 신호에 의해 태양과 수직을 이룰 수 있도록 추적을 수행함으로서 발전량을 극대화 할 수 있도록 하여, 이 때문에 태양광 모듈간의 설치간격을 좁힐 수 있어 필요한 부지면적도 최소화 할 수 있도록 한 것이다.The present invention is to install a shadow sensor for detecting the occurrence of the shadow around the photovoltaic module, even if the shadow is cast on the light-receiving surface by the adjacent module, even if the shadow occurs, the shade of the azimuth or altitude of the module disappears By moving until the shaded part is not perpendicular to the sunlight, even if it is not perpendicular to the sunlight, it is possible to maintain more than a certain level of output without a sudden drop in power. By tracking to be perpendicular to the center, it is possible to maximize the amount of power generation. Therefore, the installation interval between the solar modules can be narrowed to minimize the required land area.
태양전지, 태양광 모듈, 태양위치추적, 태양광 추적센서, 광량 비교부, 음영감지센서, 음영 비교부, 회전부, 제어부 Solar cell, photovoltaic module, solar location tracking, solar tracking sensor, light quantity comparator, shadow detection sensor, shadow comparator, rotating part, controller
Description
도1은 종래의 태양광 추적장치 중 단축 추적식 장치를 나타낸 도면,1 is a view showing a single-axis tracking device of the conventional solar tracking device,
도2, 도3 및 도4는 종래의 태양광 추적장치 중 양축 추적식 장치를 나타낸 도면,2, 3 and 4 is a view showing a two-axis tracking device of the conventional solar tracking device,
도5는 본 발명에 따른 음영방지 기능을 갖춘 태양광 모듈의 태양광 추적장치를 나타낸 블록도,Figure 5 is a block diagram showing a solar tracking device of a solar module with an anti-shade function according to the invention,
도6은 도5에서 태양광 모듈의 외부 모습을 나타낸 정면도,6 is a front view showing an external view of the solar module in Figure 5,
도7은 본 발명의 또 다른 음영방지 기능을 갖춘 태양광 모듈의 태양광 추적장치를 나타낸 블록도,Figure 7 is a block diagram showing a solar tracking device of the solar module with another anti-shade function of the present invention,
도8은 도7에서 태양광 모듈의 외부 모습을 나타낸 정면도,8 is a front view showing an external view of the solar module in FIG. 7,
도9은 태양의 위치에 따른 그림자의 길이를 나타낸 도면,9 is a view showing the length of the shadow according to the position of the sun,
도10은 태양의 고도각에 따라 태양광 모듈이 그림자에 의해 태양광을 받지 못하는 경우를 나타낸 도면,10 is a view showing a case in which the solar module does not receive sunlight by the shadow according to the altitude angle of the sun,
도11은 본 발명에 따라 각도가 조절된 도면,11 is an angle adjusted in accordance with the present invention,
도12는 다수의 태양광 모듈을 설치시 그림자 길이를 나타낸 도면,12 is a view showing the shadow length when installing a plurality of solar modules,
도13은 다수의 모듈을 설치시 인접한 모듈에 의해 수광면에 그림자가 드리워 진 경우를 보인 도면,FIG. 13 is a view showing a case where a shadow is cast on a light receiving surface by an adjacent module when a plurality of modules are installed; FIG.
도14는 본 발명에 따라 다수의 모듈을 설치시 태양광 모듈의 고도각과 방위각이 조절된 도면이다.14 is a view of adjusting the altitude and azimuth angle of the solar module when installing a plurality of modules in accordance with the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
111,211:태양광 모듈 113,213:지지대111,211 Solar Module 113,213
131,132, 231,232:동서 음영감지센서 135,235:음영 비교부131,132, 231,232: East-West shadow sensor 135,235: Shading comparator
136,236:태양광 추적센서 137,237:광량 비교부136,236: Solar tracking sensor 137,237: Light quantity comparator
138,238:제어부 140,241:동서 회전부138,238: control unit 140,241: east-west rotation
242:남북 회전부242: North and South rotation part
본 발명은 음영방지 기능을 갖춘 태양광 모듈의 태양광 추적장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 음영에 의해 발전량이 급격히 줄어드는 것을 방지하여 발전량의 증가와 함께 추적시스템의 설치에 소요되는 부지 면적을 최소화할 수 있도록 한 음영방지 기능을 갖춘 태양광 모듈의 태양광 추적장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a solar tracking device of the solar module with a shading prevention function and a control method thereof. In particular, the power generation amount is prevented from being drastically reduced by shading, so that the site area required for the installation of the tracking system is increased together with the increase in the generation amount. The present invention relates to a solar tracking device for a photovoltaic module having an anti-shadowing function and a method of controlling the same.
최근 들어 친환경에 대한 관심이 높아지면서 고갈되지 않는 무한의 자원이며 환경오염을 유발하지 않는 청정에너지원인 태양광 에너지 분야에 활발한 시도가 이뤄지고 있다. 그 가운데 반도체 일종인 태양전지를 통해 전기를 발생하는 발전방식에 큰 관심을 대두되고 있다.Recently, with increasing interest in environment, active efforts are being made in the solar energy field, an infinite resource that is not depleted and a clean energy source that does not cause environmental pollution. Among them, great attention is paid to the power generation method that generates electricity through solar cell, a kind of semiconductor.
태양광 모듈의 태양 자동추적시스템은 태양광이 태양광 모듈의 수광면에 수직으로 입사하도록 하여 최대 일사량을 취득할 수 있도록 태양광 모듈이 태양을 따라 움직이게 구성한 것으로 태양의 방위 또는 고도가 변함에 따라 태양광 모듈의 방위각 또는 고도각이 따라서 변하도록 제작된 것이다.The solar tracking system of the solar module is configured so that the solar module moves along the sun so that the solar light is incident perpendicularly to the light receiving surface of the solar module so as to obtain the maximum amount of solar radiation. The azimuth or elevation angle of the solar module is manufactured to change accordingly.
태양광 모듈의 수광면에 수직으로 태양광이 입사되도록 하기 위한 태양 위치 추적 방법은 축의 수에 따라서 단축 또는 양축 추적 방법으로 구분된다. 일반적으로 단축 추적방법은 태양의 방위를 추적하는 방식으로 동서방향의 1축으로만 태양을 추적하며, 양축 추적방법은 태양의 방위와 고도를 추적하는 방식으로 동서방향과 남북방향의 2축으로 태양을 추적하는 방법이다. 단축 추적방법은 양축 추적방법과 비교하여 태양의 고도각의 추적은 이루어지지 않으므로 단위면적당 입사되는 에너지량이 상대적으로 작아 양축 추적방법에 비해 발전량이 낮다.The solar position tracking method for injecting sunlight perpendicular to the light receiving surface of the solar module is classified into a uniaxial or biaxial tracking method according to the number of axes. In general, the single-axis tracking method tracks the sun on one axis in the east-west direction by tracking the sun's orientation, and the two-axis tracking method tracks the sun's orientation and altitude in two directions on the east-west and north-south directions. How to track it. The single axis tracking method does not track the altitude angle of the sun as compared to the double axis tracking method. Therefore, the amount of incident energy per unit area is relatively small, and thus the generation amount is lower than that of the double axis tracking method.
또한 태양위치 추적 방법은 그 방식에 따라 광센서에 의해 동서 또는 남북 광량의 대소를 비교하여 동서 또는 남북 광량의 크기가 일치하도록 태양광 모듈을 이동하면서 태양을 추적하는 방식과 태양의 방위각과 고도각을 미리 계산한 프로그램에 의해 모듈을 이동하면서 태양을 추적하는 방식으로 나뉜다.In addition, the method of tracking the location of the sun tracks the sun while moving the solar module to match the magnitude of east-west or north-south light amount by comparing the magnitude of east-west or north-south light quantity by the light sensor according to the method, and the azimuth and altitude angle of the sun. It is divided into a method of tracking the sun while moving the module by a precomputed program.
도면을 참조하여 몇 가지 종래의 기술을 설명하면 다음과 같다.The following describes some conventional techniques with reference to the drawings.
도1은 종래의 태양광 추적장치 중 단축 추적식 장치를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a single-axis tracking device of the conventional solar tracking device.
도1의 단축 추적식 장치는 태양광 추적센서(1)를 태양광 모듈(3)의 주변에 부착하여 태양을 추적하는 장치이며, 태양광 추적센서(1)의 몸체 안에는 동-서 방향을 감지하는 2개의 광센서가 설치되어 있다.1 is a device for tracking the sun by attaching a solar tracking sensor (1) to the periphery of the photovoltaic module (3), and detects the east-west direction in the body of the solar tracking sensor (1) Two optical sensors are installed.
동-서 방향을 감지하는 광센서는 동쪽 방향의 광량과 서쪽 방향의 광량을 전압 등의 신호로 변환하여 그 값을 광량 비교부로 보내고, 광량 비교부는 상기 신호의 대소를 비교하여 제어부로 보낸다. 그러면 제어부는 광량 비교부로부터의 신호에 따라 동서 방향의 광량이 같다는 신호를 광량 비교부로부터 받을 때까지 정확한 위치와 속도를 추종할 수 있는 서보모터를 구동시킴으로써 동-서 방향으로 태양광 모듈(3)의 방위각을 제어한다.The optical sensor for detecting the east-west direction converts the light quantity in the east direction and the light quantity in the west direction into a signal such as a voltage and sends the value to the light quantity comparator, and compares the magnitude of the signal to the controller. Then, the control unit operates the servomotor capable of tracking the correct position and speed until the light quantity comparing unit receives a signal indicating that the light quantity in the east-west direction is the same according to the signal from the light quantity comparing unit. Control the azimuth angle.
도2, 도3 및 도4는 종래의 태양광 추적장치 중 양축 추적식 장치를 나타낸 도면이다.2, 3 and 4 is a view showing a two-axis tracking device of the conventional solar tracking device.
도2의 태양광 추적장치는 태양광 추적센서(11)를 태양광 모듈(13) 중앙에 부착하여 태양을 추적하는 장치이며, 태양광 추적 센서(11) 몸체 안에는 동-서, 남-북 방향을 감지하는 4개의 광센서가 설치되어 있다. 동-서, 남-북 방향을 추적하는 각각의 구동 방식은 도1에서 설명한 바와 같으며, 단지 동-서방향의 위치를 추종하는 서보모터와 남-북방향의 위치를 추종하는 서보모터, 즉 2개의 모터를 구동시킴으로써 2축으로 이루어진 회전부 각각에서 태양의 방위와 고도에 따라 태양광 모듈(13)의 방향을 제어한다.The solar tracking device of FIG. 2 is a device for tracking the sun by attaching a
도3의 태양광 추적장치는 2개의 태양광 추적센서(21,23)를 태양광 모듈(25) 주변에 수평, 수직으로 각각 부착하여 보다 정밀하게 태양을 자동 추적하기 위한 장치이다. 동-서 방향을 추적하는 태양광 추적 방식과 남-북 방향을 추적하는 태양광 추적 방식의 구동은 도2에서 설명한 내용과 같다.3 is a device for automatically tracking the sun with more precision by attaching two
도4는 태양 위치를 천구상 황도위치로 계산하고, 태양의 고도 및 방위각을 미리 계산한 자료를 프로그램화하여 태양광 모듈이 태양의 위치를 추적하도록 제어하는 방식으로서 맑은날, 흐린날에 상관없이 태양의 위치를 프로그램에 의해 추적이 가능하도록 한 제어 방식을 표시한 것이다.4 is a method of calculating the sun position as the celestial zodiacal position and pre-calculating the sun altitude and azimuth angle to program the solar module to track the position of the sun, regardless of sunny or cloudy days. It shows how the sun's position can be tracked programmatically.
태양광 모듈 발전 시스템에서 각 모듈은 여러장의 태양전지를 직렬로 연결하여 만들어 졌으며, 전체 시스템은 다수 모듈들의 직·병렬 조합으로 구성되어 있다. 태양전지가 직렬로 배열된 모듈의 일부 또는 직렬로 서로 연결된 모듈들 중의 일부에 그림자가 드리워지면, 그림자가 있는 부위의 전류는 급격히 줄어들고, 직렬의 특성 때문에 그림자가 있는 부위와 서로 직렬로 연결된 다른 태양전지나 모듈의 전류 또한 급격히 떨어져 결국 발전량이 급격히 감소하는 단점을 가지고 있다. 그러므로 태양광 모듈에서 최대 에너지를 획득하기 위해서는 음영이 지지 않도록 설치 간격을 이격시켜 주는 것이 필수적이다.In the solar module power generation system, each module is made by connecting several solar cells in series, and the whole system is composed of a combination of serial and parallel modules. If a shadow is cast on a part of the modules in which the solar cells are arranged in series or on some of the modules connected in series, the current in the shadowed area is drastically reduced, and because of the nature of the series, the other parts of the solar cell in series The current of the battery or module also drops sharply, which leads to a sharp decrease in power generation. Therefore, in order to obtain the maximum energy from the solar module, it is essential to space the installation interval so that the shadow does not become.
종래의 단축 추적식 시스템을 채택할 경우 인접한 태양광 모듈에 의해 음영 즉, 그림자가 지지 않도록 태양광 모듈간의 거리를 상당 부분 이격시켜 설치해야 한다. 이와 달리 양축 추적식 시스템을 채택할 경우는 태양의 방위, 고도를 추적하면서 최적의 각도를 유지하며 발전하므로 그림자로 인해 에너지를 획득하는데 영향을 미치지 않도록 모듈과 모듈간의 이격거리를 결정하여 설치해야 한다. 이 때문에 종래의 추적식 시스템을 이용하여 태양광 모듈을 설치할 경우에는 일정 이상의 모듈간 이격거리가 필요하므로 많은 부지 면적을 필요로 한다. 이처럼 태양광 시스템의 설치에 있어 부지 확보는 매우 중요하며, 실제로 태양광 추적 시스템이 이미 설치된 곳에서도 태양광 모듈간의 거리를 상당 부분 이격시켜 주었음에도 불구하고 음영이 발생하여 발전량을 매우 떨어뜨리고 있는 실정이다.In the case of adopting the conventional single-axis tracking system, the distance between the solar modules should be installed at a considerable distance so that shadows, that is, shadows, are not separated by adjacent solar modules. On the other hand, when adopting the two-axis tracking system, the optimal angle is maintained while tracking the orientation and altitude of the sun, so the distance between the modules should be determined and installed so as not to affect the energy acquisition by the shadow. . For this reason, when installing a photovoltaic module using a conventional tracking system, since more than a predetermined distance between modules requires a lot of site area. As such, securing the site is very important in the installation of the photovoltaic system. In fact, even though the photovoltaic tracking system has already been installed, even though the distance between the photovoltaic modules is largely separated, shadows are generated and the power generation is greatly reduced. to be.
따라서 본 발명의 목적은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로, 음영에 의해 발전량이 급격히 줄어드는 것을 방지하여 발전량의 증가와 함께 추적시스템의 설치에 소요되는 부지 면적을 최소화할 수 있도록 하기 위한 음영방지 기능을 갖춘 태양광 모듈의 태양광 추적장치 및 그 제어 방법을 제공하는데 있다.Therefore, the object of the present invention was devised to solve such a problem, and to prevent the power generation amount from being drastically reduced by the shading, to prevent the shading to minimize the site area required for the installation of the tracking system with the increase in the power generation amount. It is to provide a solar tracking device of the solar module with a function and a control method thereof.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 지상으로부터 입설되는 지지대와, 그 지지대의 끝단에 설치되어 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위한 태양광 모듈로 이루어진 발전부; 상기 지지대와 태양광 모듈과의 사이에 설치되어 상기 태양광 모듈을 상기 지지대로부터 사방(四方)으로 회전시키기 위한 태양광 모듈 회전부; 및 상기 태양광 모듈 회전부와 전기적으로 연결되어 상기 태양광 모듈이 태양과는 수직을 이루면서 추적하도록 상기 태양광 모듈 회전부를 작동시키되, 태양을 추적하는 동안 상기 태양광 모듈에 음영이 발생하면 상기 태양광 모듈이 그 음영의 영향으로부터 벗어나도록 상기 태양광 모듈 회전부를 작동시키기 위한 태양광 모듈의 위치조정수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a power generation unit consisting of a support that is installed from the ground and the solar module is installed on the end of the support for converting solar energy into electrical energy; A solar module rotating unit installed between the support and the solar module to rotate the solar module in all directions from the support; And operate the photovoltaic module rotating part to be electrically connected to the photovoltaic module rotating part so that the photovoltaic module is vertically tracked with the sun, when the solar module is shaded while tracking the sun. And a position adjusting means of the solar module for operating the solar module rotating part so that the module deviates from the influence of its shading.
상기 태양광 모듈의 위치조정수단은 상기 태양광 모듈에 설치되어 상기 태양광 모듈의 사방 또는 어느 2방의 광량을 측정하기 위한 태양광 추적센서와, 그 태양광 추적센서와 전기적으로 연결되어 상기 태양광 추적센서로부터 전송되는 각 방향의 광량 신호를 비교하기 위한 광량 비교부로 이루어진 태양광 추적부; 상기 태 양광 모듈에 다수개로 설치되어 상기 태양광 모듈의 각 방향의 광량을 기 설정된 기준광량과 비교하여 그 비교 신호를 출력하기 위한 음영감지센서와, 그 음영감지센서와 전기적으로 연결되어 상기 음영감지센서로부터의 비교 신호와 그 비교 신호로부터 음영발생위치를 파악하여 신호로 출력하기 위한 음영 비교부로 이루어진 음영 감지부; 및 상기 태양광 추적부 및 음영 감지부와 전기적으로 연결되어 상기 광량 비교부와 음영 비교부로부터 전송되는 각 신호를 토대로 상기 태양광 모듈 회전부의 작동을 제어하기 위한 제어부로 이루어짐이 바람직하다.Position adjustment means of the photovoltaic module is installed in the photovoltaic module and the solar tracking sensor for measuring the amount of light in all or two sides of the photovoltaic module, and the solar tracking sensor is electrically connected to the solar light A solar tracking unit comprising a light amount comparing unit for comparing light amount signals in each direction transmitted from the tracking sensor; A plurality of shade detection sensors installed in the solar module and configured to compare the amount of light in each direction of the photovoltaic module with a preset reference light quantity and output the comparison signal, and the shadow detection sensor electrically connected to the shade detection sensor A shadow detection unit comprising a comparison signal from a sensor and a shadow comparison unit for identifying a shadow generation position from the comparison signal and outputting the signal as a signal; And a control unit electrically connected to the solar tracking unit and the shadow detecting unit to control the operation of the solar module rotating unit based on each signal transmitted from the light amount comparing unit and the shadow comparing unit.
또, 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 광량 비교부로부터 전송되는 신호를 토대로 상기 태양광 모듈의 각 방향의 광량이 서로 일치할 때까지 태양광 모듈 회전부를 작동시켜 상기 태양광 모듈이 태양을 추적하도록 제어함과 아울러, 태양을 추적하는 동안 음영 감지부로부터 음영발생위치신호가 전송되면 상기 태양광 모듈 회전부를 작동시켜 상기 태양광 모듈이 그 음영의 영향으로부터 벗어나도록 하되 음영발생위치의 광량이 기준광량 이상임을 알리는 음영감지센서로부터의 비교 신호가 음영 비교부로부터 전송되면 상기 태양광 모듈 회전부의 작동을 정지시키고, 상기 태양광 모듈 회전부의 작동이 정지된 후 일정 시간이 경과하면 상기 태양광 모듈 회전부를 다시 작동시켜 상기 태양광 모듈이 태양을 추적하도록 제어함이 바람직하다.In addition, the present invention, in order to achieve the above object, on the basis of the signal transmitted from the light quantity comparison unit by operating the solar module rotating unit until the amount of light in each direction of the solar module coincides with the solar module is the sun In addition to controlling the tracking, when the shade generating position signal is transmitted from the shade detecting unit while tracking the sun, the solar module rotating unit is operated to allow the solar module to deviate from the influence of the shade, When the comparison signal from the shadow detection sensor indicating that the amount of reference light is transmitted from the shadow comparator, the operation of the solar module rotating unit is stopped, and when the predetermined time elapses after the operation of the solar module rotating unit is stopped, the solar module It is preferable to operate the rotating unit again to control the solar module to track the sun.
또, 상기 제어부는 상기 광량 비교부로부터 전송되는 신호를 토대로 상기 태양광 모듈의 각 방향의 광량이 서로 일치할 때까지 상기 태양광 모듈 회전부를 작 동시켜 상기 태양광 모듈이 태양을 추적하도록 제어함과 아울러, 태양을 추적하는 동안 상기 음영 감지부로부터 음영발생위치신호가 전송되면 상기 태양광 모듈 회전부를 작동시켜 상기 태양광 모듈이 그 음영의 영향으로부터 벗어나도록 하되 상기 음영발생위치의 광량이 기준광량 이상임을 알리는 상기 음영감지센서로부터의 비교 신호가 상기 음영 비교부로부터 전송되면 상기 태양광 모듈 회전부의 작동을 정지시키고, 상기 태양광 모듈 회전부의 작동이 정지된 후 일정 시간이 경과하면 상기 태양광 모듈 회전부를 다시 작동시켜 상기 태양광 모듈이 태양을 추적하도록 제어함이 바람직하다.The control unit controls the solar module to track the sun by operating the solar module rotating unit until the amounts of light in each direction of the solar module match each other based on the signal transmitted from the light quantity comparing unit. In addition, when a shade generating position signal is transmitted from the shade detecting unit while tracking the sun, the solar module rotating unit is operated so that the solar module deviates from the influence of the shade, but the amount of light at the shade generating position is a reference amount. When the comparison signal from the shadow detection sensor indicating that there is an error is transmitted from the shade comparator, the operation of the solar module rotating unit is stopped, and when the predetermined time elapses after the operation of the solar module rotating unit is stopped, the solar module It is preferable to control the solar module to track the sun by reactivating the rotating unit. All.
또, 본 발명은 광량 비교부로부터 전송되는 신호를 토대로 태양광 모듈의 각 방향의 광량이 서로 일치할 때까지 태양광 모듈 회전부를 작동시켜 상기 태양광 모듈이 태양을 추적하도록 제어함과 아울러, 태양을 추적하는 동안 음영 감지부로부터 음영발생위치신호가 전송되면 상기 태양광 모듈 회전부를 작동시켜 상기 태양광 모듈이 그 음영의 영향으로부터 벗어나도록 하되, 상기 태양광 모듈의 동서방향 및 남북방향에서 동시에 음영이 발생하면 먼저 상기 태양광 모듈을 동서방향으로 소정 각도로 회전시킨 후 이어서 그 각도와 동일한 각도로 남북방향으로 회전시키는 과정을 반복하도록 상기 태양광 모듈 회전부를 작동시켜 상기 태양광 모듈이 음영의 영향으로부터 벗어나도록 제어하며, 그 제어하는 동안 음영발생위치의 광량이 기준광량 이상임을 알리는 음영감지센서로부터의 비교 신호가 음영 비교부로부터 전송되면 상기 태양광 모듈 회전부의 작동을 정지시키고, 상기 태양광 모듈 회전부의 작동이 정지된 후 광량 비교부로부터 상기 태양광 모듈의 각 방향의 광량이 서로 일치한다는 신호를 받으면 상기 태양광 모듈 회전부를 다시 작동시켜 상기 태양광 모듈이 태양을 추적하도록 제어함이 바람직하다.Further, the present invention controls the solar module to track the sun by operating the solar module rotating unit until the amount of light in each direction of the photovoltaic module matches each other based on the signal transmitted from the light quantity comparator. When the shade generation position signal is transmitted from the shadow detection unit while tracking the solar module rotating unit to operate so that the photovoltaic module deviates from the influence of the shade, simultaneously shading in the east-west and north-south direction of the photovoltaic module When this occurs, the solar module rotates the solar module by rotating the solar module at a predetermined angle in the east-west direction and then rotating the solar module in the north-south direction at the same angle as the angle. Control the light from the shadow and during the control When the comparison signal from the shadow detection sensor indicating a transmission from the shadow comparison unit is stopped the operation of the solar module rotating unit, after the operation of the solar module rotating unit is stopped from the light quantity comparison unit in each direction of the solar module When receiving a signal that the amount of light coincides with each other, it is preferable to operate the solar module rotating unit to control the solar module to track the sun.
또한, 본 발명은 광량 비교부로부터 전송되는 신호를 토대로 태양광 모듈의 각 방향의 광량이 서로 일치할 때까지 태양광 모듈 회전부를 작동시켜 상기 태양광 모듈이 태양을 추적하도록 제어함과 아울러, 태양을 추적하는 동안 음영 감지부로부터 음영발생위치신호가 전송되면 상기 태양광 모듈 회전부를 작동시켜 상기 태양광 모듈이 그 음영의 영향으로부터 벗어나도록 하되, 상기 태양광 모듈의 동서방향 및 남북방향에서 동시에 음영이 발생하면 먼저 상기 태양광 모듈을 동서방향으로 소정 각도로 회전시킨 후 이어서 그 각도와 동일한 각도로 남북방향으로 회전시키는 과정을 반복하도록 상기 태양광 모듈 회전부를 작동시켜 상기 태양광 모듈이 음영의 영향으로부터 벗어나도록 제어하며, 그 제어하는 동안 음영발생위치의 광량이 기준광량 이상임을 알리는 음영감지센서로부터의 비교 신호가 음영 비교부로부터 전송되면 상기 태양광 모듈 회전부의 작동을 정지시키고, 상기 태양광 모듈 회전부의 작동이 정지된 후 일정 시간이 경과하면 상기 태양광 모듈 회전부를 다시 작동시켜 상기 태양광 모듈이 태양을 추적하도록 제어함이 바람직하다.In addition, the present invention controls the solar module to track the sun by operating the solar module rotating unit until the amount of light in each direction of the solar module on the basis of the signal transmitted from the light quantity comparison unit, When the shade generation position signal is transmitted from the shadow detection unit while tracking the solar module rotating unit to operate so that the photovoltaic module deviates from the influence of the shade, simultaneously shading in the east-west and north-south direction of the photovoltaic module When this occurs, the solar module rotates the solar module by rotating the solar module at a predetermined angle in the east-west direction and then rotating the solar module in the north-south direction at the same angle as the angle. The amount of light at the shadowing position is less than the standard amount of light. When the comparison signal from the shadow detection sensor indicating that it is transmitted from the shadow comparator stops the operation of the solar module rotating unit, and after a certain time elapses after the operation of the solar module rotating unit is stopped again the solar module rotating unit It is preferred to operate to control the solar module to track the sun.
또, 상기 각도는 2°이내 인 것이 바람직하다.Moreover, it is preferable that the said angle is within 2 degrees.
상기 목적 및 장점 그리고 다른 특징은 첨부 도면을 참조한 아래의 설명으로 부터 명백할 것이다.The above objects, advantages and other features will become apparent from the following description with reference to the accompanying drawings.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
도5는 본 발명에 따른 음영방지 기능을 갖춘 태양광 모듈의 태양광 추적장치를 나타낸 블록도, 도6은 도5에서 태양광 모듈의 외부 모습을 나타낸 정면도이다.Figure 5 is a block diagram showing a solar tracking device of the photovoltaic module with an anti-shading function according to the invention, Figure 6 is a front view showing the external appearance of the solar module in FIG.
도면 표시와 같이, 본 발명에 따른 음영방지 기능을 갖춘 태양광 모듈의 태양광 추적장치는 단축 태양 추적식 장치이다. 이러한 본 발명은 태양광 모듈(111)의 주변에 설치되어 동서방향의 음영발생 유무를 감지하기 위한 동서 음영감지센서들(131,132)과, 상기 동서 음영감지센서들(131,132)로부터 신호를 받아 음영의 발생 유무를 판단하기 위한 음영 비교부(135)와, 상기 태양광 모듈(111)의 중앙 또는 측면에 설치되어 동서 방향 광량을 각각 검출하여 광량 비교부(137)로 출력하기 위한 태양광 추적센서(136)와, 상기 태양광 추적센서(136)로부터의 신호 즉, 전압의 대소를 비교하기 위한 광량 비교부(137)와, 상기 광량 비교부(137)와 음영 비교부(135)로부터의 신호에 따라 정확한 위치와 속도를 추종할 수 있는 동서 회전부(140)를 구성하는 서보모터를 구동시키는 제어부(138)와, 상기 제어부(138)의 동서 방향 회전신호를 받아 동쪽 또는 서쪽으로 상기 태양광 모듈(111)을 회전시키기 위한 동서 회전부(140)로 구성된다.As shown in the drawings, the solar tracking device of the solar module with an anti-shading function according to the present invention is a single-axis solar tracking device. The present invention is installed in the vicinity of the
상기 태양광 모듈(111)은 지상으로부터 입설되는 지지대(113)의 지지를 받으면서 태양 에너지를 전기 에너지로 변환한다. 상기 동서 회전부(140)는 상기와 같이 1개의 서보모터를 구비한 채로 상기 지지대(113)와 태양광 모듈(111)과의 사이 에 설치되어 상기 제어부(138)의 제어에 따라 상기 태양광 모듈(111)을 동서 방향으로 회전시킨다. 도면부호 130번대에 해당하는 구성요소들은 태양광 모듈의 위치조정수단이고, 이중 상기 제1및 제2동서 음영감지센서들(131,132)과 음영 비교부(135)는 음영 감지부를, 상기 태양광 추적센서(136)와 광량 비교부(137)는 태양광 추적부를 각각 이룬다.The
상기 태양광 모듈(111)의 중앙에 설치되어 있는 태양광 추적센서(136)는 몸체 안에 동-서 방향을 감지하는 2개의 광센서를 구비하고 있다. 상기 동서 음영감지센서들(131,132)은 상기 태양광 모듈(111)의 좌우 양측에 각각 설치되어 상기 태양광 모듈(111)의 좌우에 음영 발생 유무를 감지한다. 도면에서는 상기 동서 음영감지센서들(131,132)을 2개로 표시하고 있으나, 그 수는 2개에 국한되지 않으며, 더 많은 수를 모듈(111)의 측면에 설치하여 이용가능함을 밝혀둔다.The
이와 같은 단축 태양 추적 시스템에서 동-서 방향을 감지하는 상기 태양광 추적센서(136)의 광센서들은 동쪽 방향의 광량과 서쪽 방향의 광량을 전압으로 변환하여 그 값을 상기 광량 비교부(137)로 보낸다. 그러면 상기 광량 비교부(137)는 그 전압의 대소를 비교하여 상기 제어부(138)로 보낸다. 상기 제어부(138)는 상기 광량 비교부(137)로부터 전송되는 신호를 토대로 상기 태양광 모듈(111)의 동쪽과 서쪽 방향의 광량이 같아질 때까지 정확한 위치와 속도를 추종할 수 있는 상기 동서 회전부(140)의 서보모터를 구동시켜 상기 태양광 모듈(111)이 태양을 추적하도록 한다. 이와 같은 과정이 반복됨으로서 상기 태양광 모듈(111)은 태양을 추적하면서 발전한다.Optical sensors of the
상기 동서 음영감지센서들(131,132)과 음영 비교부(135)로부터 음영의 유무를 감지하고 감지 결과 상기 태양광 모듈(111)에 음영이 발생하면 상기 광량 비교부(137)로부터의 신호를 받아 태양을 추적하던 상기 제어부(138)는 상기 음영 비교부(135)로부터의 신호를 우선적으로 받아 음영이 사라질 때까지 상기 동서 회전부(140)를 작동시켜 상기 태양광 모듈(111)을 동서 방향으로 회전시킨다.Detecting the presence or absence of the shadow from the east-west shadow detection sensors (131, 132) and the
상기 동서 음영감지센서들(131,132)은 기준광량을 이미 셋팅하고 있기 때문에 상기 태양광 모듈(111)의 동서 방향의 각 광량이 그 기준광량 이상이면 "0"이란 신호를 상기 음영 비교부(135)로 보내고, 상기 제어부(138)는 상기 음영 비교부(135)로부터 그 신호를 전송받아 태양을 추적한다. 그러나 기준광량 이하의 광량일 경우에는 "1"이란 신호를 상기 음영 비교부(135)로 보내 음영이 발생하였음을 알리는데, 이때 상기 광량 비교부(137)로부터 신호를 받아 태양을 추적하던 상기 제어부(138)는 상기 광량 비교부(137)의 신호보다 우선하여 상기 음영비교부(135)로부터 신호를 받아 음영이 사라질 때까지 태양광 모듈(111)을 동서 방향으로 회전시킨다.Since the east-west
이때 상기 제어부(138)가 상기 음영 비교부(135)로부터 받는 신호는 음영이 발생한 센서(131,132)의 위치와 그 센서(131,132)로부터 음영이 발생하였음을 알리는 "1"이란 신호로서, 상기 제어부(138)는 이러한 신호를 받아 음영이 발생한 센서(131,132)가 위치한 방향의 반대 방향으로 상기 회전부(140)를 통해서 상기 태양광 모듈(111)을 회전시킨다. 예컨대, 상기 태양광 모듈(111)의 동쪽에 위치하는 동서 음영감지센서(132)에 음영이 발생하였을 경우 상기 태양광 모듈(111)을 동쪽에 서 서쪽으로 회전시킨다. 그 회전중에 상기 제어부(138)가 상기 음영 비교부(135)로부터 음영이 사라졌음을 알리는 상기 동서 음영감지센서(132)가 전송한 "0"이란 신호를 받았을 때에는 상기 회전부(140)의 작동을 정지시켜 상기 태양광 모듈(111)의 회전을 정지시킨다.In this case, the signal received by the
이에 의해 상기 태양광 모듈(111)이 비록 태양과는 정확히 수직을 이루지 않는다 하더라도 음영에 의해 전체 발전 출력이 급격히 줄어드는 현상이 방지되어 일정 이상의 출력을 유지함으로서 전체적으로 출력의 향상을 가져오게 된다.As a result, even though the
한편 상기 제어부(138)는 음영이 사라진 후라도 상기 태양광 모듈(111)의 정지 상태를 계속 유지하다가, 상기 광량 비교부(137)로부터 상기 태양광 모듈(111)의 동서방향의 광량이 일치함을 알리는 상기 태양광 추적센서(136)의 신호를 받으면, 그때부터 상기 회전부(140)를 작동시켜 상기 광량 비교부(137)로부터의 신호에 따라 태양을 추적한다. 이처럼 다시 태양을 추적하는 동안 상기 음영 비교부(135)로부터 또다시 음영이 발생하였다는 신호를 받으면, 상기된 바와 같이 상기 광량 비교부(137)로부터의 신호에 우선하여 상기 음영 비교부로(135)부터 신호를 받아 음영을 감지한 센서(131,132)가 위치한 방향의 반대방향으로 음영이 사라질 때까지 상기 태양광 모듈(111)을 동서 방향으로 회전시키는 등의 과정을 반복적으로 수행한다.On the other hand, the
이와 달리, 상기 제어부(138)는 음영이 사라지고 상기 태양광 모듈(111)을 정지한 후 일정 주기 즉, 소정 시간 동안만 정지상태를 유지하다가 일정 주기 후에는 다시 상기 광량 비교부(137)로부터 신호를 받아 상기 회전부(140)를 작동시킴으 로서 태양을 추적할 수 있다. 이처럼 다시 태양을 추적하는 동안 상기 음영 비교부(135)로부터 또다시 음영이 발생하였다는 신호를 받으면, 상기된 바와 같이 상기 광량 비교부(137)로부터의 신호에 우선하여 상기 음영 비교부로(135)부터 신호를 받아 음영을 감지한 센서(131,132)가 위치한 방향의 반대방향으로 음영이 사라질 때까지 상기 태양광 모듈(111)을 동서 방향으로 회전시키는 등의 과정을 반복적으로 수행한다. 상기 일정 주기는 10분인 것이 바람직하며, 태양이 180도를 회전하는데 12시간이 소요되므로 비례식으로 계산하면 10분동안 2.5 도의 각도 만큼 회전하게 된다.On the contrary, the
도7은 본 발명의 또 다른 음영방지 기능을 갖춘 태양광 모듈의 태양광 추적장치를 나타낸 블록도,도8은 도7에서 태양광 모듈의 외부 모습을 나타낸 정면도이다.Figure 7 is a block diagram showing a solar tracking device of the solar module with another anti-shade function of the present invention, Figure 8 is a front view showing the external appearance of the solar module in Figure 7.
도면 표시와 같이, 본 발명은 태양광 모듈(211)의 주변에 설치되어 동서방향과 남북방향 음영의 유무를 감지하기 위한 다수의 동서 음영감지센서들(231,232) 및 남북 음영감지센서들(233,234)과, 상기 음영감지센서(231,232)(233,234)로부터 신호를 받아 음영의 발생 유무를 판단하기 위한 음영 비교부(235)와, 상기 태양광 모듈(211) 중앙에 설치되어 동서 방향 광량과 남북 방향 광량을 각각 전압으로 변환하여 광량 비교부(237)로 전달하는 태양광 추적센서(236)와, 상기 태양광 추적센서(236)로부터의 신호 즉, 전압의 대소를 비교하기 위한 광량 비교부(237)와, 상기 광량 비교부(237)와 음영 비교부(235)로부터의 신호에 따라 정확한 위치와 속도를 추종할 수 있는 동서 회전부(241)와 남북 회전부(242)를 각각 구성하는 서보모터를 구동시키기 위한 제어부(238)와, 상기 제어부(238)의 동서 방향 회전신호를 받아 상기 태양광 모듈(211)을 동쪽 또는 서쪽으로 회전시키기 위한 동서 회전부(241)와, 상기 제어부(238)의 남북 방향 회전신호를 받아 상기 태양광 모듈(211)을 남쪽 또는 북쪽으로 회전시키기 위한 남북 회전부(242)로 구성된다.As shown in the drawing, the present invention is installed around the
상기 태양광 모듈(211)은 지상으로부터 입설되는 지지대(213)의 지지를 받으면서 태양 에너지를 전기 에너지로 변환한다. 상기 회전부(241,242)는 상기와 같이 서보모터를 각각 구비한 채로 상기 지지대(213)와 태양광 모듈(211)과의 사이에 설치되어 상기 제어부(238)의 제어에 따라 상기 태양광 모듈(211)을 동서 방향 또는 남북 방향으로 회전시킨다. 즉, 상기 동서 회전부(241)는 서보모터를 사용하여 상기 태양광 모듈(211)을 동서 방향으로 회전시키고, 상기 남북 회전부(242) 또한 서보모터를 사용하여 상기 태양광 모듈(211)을 남북 방향으로 회전시킨다. 도면부호 230번대에 해당하는 구성요소들은 태양광 모듈의 위치조정수단이고, 이중 상기 센서들(231∼234)과 음영 비교부(235)는 음영 감지부를, 상기 태양광 추적센서(236)와 광량 비교부(237)는 태양광 추적부를 각각 이룬다.The
상기 태양광 모듈(211)의 중앙에 설치되어 있는 상기 태양광 추적센서(236)의 몸체 안에는 동서 방향 및 남북 방향의 광량을 감지하기 위한 4개의 광센서가 설치되어 있다. 상기 동서 음영감지센서들(231,232)과 남북 음영감지센서들(233,234)은 상기 태양광 모듈(211)의 좌, 우, 아래에 설치되어 음영의 발생 유 무를 감지한다. 도면에서 상기 동서 음영감지센서들(231,232)과 남북 음영감지센서들(233,234)을 각각 2개로 표시되어 있으나, 그 2개에 국한되는 것은 아니며, 더 많은 수를 모듈(211) 측면에 설치하여 이용가능함을 밝혀둔다.Four optical sensors are installed in the body of the
상기 태양광 추적센서(236)에서 동서 방향을 감지하는 광센서는 상기 태양광 모듈(211)의 동쪽 방향의 광량과 서쪽 방향의 광량을 전압으로 변환하고, 남북 방향을 감지하는 광센서는 상기 태양광 모듈(211)의 남쪽 방향의 광량과 북쪽 방향의 광량을 전압으로 변환하여 그 값을 상기 광량 비교부(237)로 보낸다. 상기 광량 비교부(237)는 상기 전압들의 대소를 비교하여 상기 제어부(238)로 보낸다. 그러면 상기 제어부(238)는 상기 광량 비교부(237)로부터의 신호에 따라 상기 태양광 모듈(211)의 동쪽과 서쪽 방향의 광량과 남쪽과 북쪽 방향의 광량이 각각 서로 같아질 때까지 정확한 위치와 속도를 추종할 수 있는 상기 동서 및 남북회전부(241,242)의 서보모터를 구동시켜 상기 태양광 모듈(211)이 태양을 추적하도록 한다. 이와 같은 과정이 반복됨으로서 상기 태양광 모듈(211)은 태양을 추적하면서 발전한다.The optical sensor for detecting the east-west direction in the
상기 동서 음영감지센서들(231,232), 남북 음영감지센서들(233,234)과 음영 비교부(235)로부터 음영의 유무를 감지하고 감지 결과 상기 태양광 모듈(211)에 음영이 발생하면, 상기 광량 비교부(237)로부터의 신호를 받아 태양을 추적하던 상기 제어부(238)는 상기 음영 비교부(235)로부터의 신호를 우선적으로 받아 음영이 사라질때 까지 상기 동서 또는 남부회전부(241,242)를 작동시켜 상기 태양광 모듈(211)을 동서 방향 또는 남북 방향으로 회전시킨다.Detecting the presence or absence of shadows from the east-west
상기 동서 음영감지센서들(231,232)과 남북 음영감지센서들(233,234)은 이미 기준광량이 셋팅되어 있기 때문에, 상기 태양광 모듈(211)의 동서 방향 및 남북 방향의 각 광량이 그 기준광량 이상이면 "0"이란 신호를 상기 음영 비교부(235)로 보낸다. 그러면 상기 제어부(238)는 상기 광량 비교부(237)로부터 신호를 받아 태양을 계속 추적한다. 그러나 기준광량 이하의 광량일 경우에는 "1"이란 신호를 상기 음영 비교부(235)로 보내 음영이 발생하였음을 알리는데, 이때 상기 광량 비교부(237)로부터 신호를 받아 태양을 추적하던 상기 제어부(238)는 상기 광량 비교부(237)의 신호보다 우선하여 상기 음영비교부(235)로부터 신호를 받아 음영이 사라질 때까지 상기 태양광 모듈(211)을 동서 방향 또는 남북 방향으로 회전시킨다.Since the reference light amount of the east-west
이때 상기 제어부(238)가 음영 비교부(235)로부터 받는 신호는 센서(231∼234)중 음영이 발생한 센서가 동서 음영감지센서들(231,232) 또는 남북 음영감지센서들(233,234)인지와 음영이 발생한 센서(231∼234)의 위치와 그 센서(231∼234)로부터 음영이 발생하였음을 알리는 "1"이란 신호로서, 그 신호를 받은 상기 제어부(238)는 음영이 발생한 센서가 상기 동서 음영감지센서들(231.232)일 경우 음영이 발생한 동서 음영감지센서들(231,232)이 위치한 방향의 반대 방향으로 상기 동서 회전부(241)를 통해서 상기 태양광 모듈(211)을 회전시킨다. 예컨대, 상기 태양광 모듈(211)의 동쪽에 위치하는 동서 음영감지센서(232)에 음영이 발생하였을 경우 상기 태양광 모듈(211)을 동쪽에서 서쪽으로 회전시킨다. 그 회전중에 상기 제어부(238)가 상기 음영 비교부(235)로부터 음영이 사라졌음을 알리는 상기 동서 음영감지센서(232)가 전송한 "0"이란 신호를 받았을 때에는 상기 동서 회전부(241)의 작동을 정지시켜 상기 태양광 모듈(211)의 회전을 정지시킨다. 이와 달리 음영이 발생한 센서가 상기 남북 음영감지센서들(233,234)일 경우에는 상기 남북 회전부(242)를 작동시켜 상기 태양광 모듈(211)을 남쪽에서 북쪽 방향으로 회전킨다. 그 회전중에 상기 제어부(238)가 상기 음영 비교부(235)로부터 음영이 사라졌음을 알리는 상기 남북 음영감지센서들(233,234)이 전송한 "0"이란 신호를 받았을 때에는 상기 남북 회전부(242)의 작동을 정지시켜 상기 태양광 모듈(211)의 회전을 정지시킨다.In this case, the signal received from the
이때, 예를 들어 상기 동서 음영감지센서들(231,232)에 음영이 발생한 경우 음영이 사라질 때까지 동서 방향으로 이동한 후 상기 태양광 모듈(211)은 정지되나, 남북 방향으로의 태양 추적은 상기 제어부(238)가 상기 광량 비교부(237)로부터 남북 방향의 신호를 받아 지속적으로 이루어짐을 밝혀둔다. 그 반대의 경우도 마찬가지이다.In this case, for example, when the shadows of the east-west
이에 의해 상기 태양광 모듈(211)이 비록 태양과는 정확히 수직을 이루지 않는다 하더라도 음영에 의해 전체 발전 출력이 급격히 줄어드는 현상이 방지되어 일정 이상의 출력을 유지함으로서 전체적으로 출력의 향상을 가져오게 된다.As a result, even though the
한편, 상기 제어부(238)는 상기 동서 음영감지센서들(231,232) 또는 남북 음영감지센서(233,234)에 음영이 사라진 후라도 상기 태양광 모듈(211)의 정지 상태를 계속 유지하다가, 상기 광량 비교부(237)로부터 상기 태양광 모듈(211)의 동서방향의 광량 또는 남북 방향의 광량이 일치함을 알리는 상기 태양광 추적센서(236)의 신호를 받으면, 그때부터 상기 회전부들(241,242)을 작동시켜 상기 광량 비교 부(237)로부터의 신호에 따라 태양을 동서 또는 남북 방향으로 추적한다. 이처럼 다시 태양을 추적하는 동안 상기 음영 비교부(235)로부터 또다시 음영이 발생하였다는 신호를 받으면, 상기된 바와 같이 상기 광량 비교부(237)로부터의 신호에 우선하여 상기 음영 비교부로(235)부터 신호를 받아, 상기 동서 음영감지센서들(231,232)에 음영이 발생하였을 경우에는 그 음영이 사라질때 까지 상기 태양광 모듈(211)을 동서 방향으로 회전시키고, 상기 남북 음영감지센서들(233,234)에 음영이 발생하였을 경우에는 그 음영이 사라질때 까지 상기 태양광 모듈(211)을 남쪽에서 북쪽으로 회전시키는 등의 과정을 반복적으로 수행한다.On the other hand, the
이와 달리 상기 제어부(238)는 상기 태양광 모듈(211)을 정지한 후 일정 주기 즉, 소정 시간 동안만 정지상태를 유지하다가 일정 주기 후에는 다시 상기 광량 비교부(237)로부터 신호를 받아 상기 회전부들(241,242)를 작동시킴으로서 동서 또는 남북 방향으로 태양을 추적할 수 있다. 이처럼 다시 태양을 추적하는 동안 상기 음영 비교부(235)로부터 또다시 음영이 발생하였다는 신호를 받으면, 상기된 바와 같이 상기 광량 비교부(237)로부터의 신호에 우선하여 상기 음영 비교부로(235)부터 신호를 받아, 상기 동서 음영감지센서들(231,232)에 음영이 발생하였을 경우에는 그 음영이 사라질때 까지 상기 태양광 모듈(211)을 동서 방향으로 회전시키고, 상기 남북 음영감지센서들(233,234)에 음영이 발생하였을 경우에는 그 음영이 사라질때 까지 상기 태양광 모듈(211)을 남쪽에서 북쪽으로 회전시키는 등의 과정을 반복적으로 수행한다. 상기 일정 주기는 10분인 것임이 바람직하며, 태양이 180도를 회전하는데 12시간이 소요되므로 비례식으로 계산하면 10분동안 2.5도의 각도 만큼 회전하게 된다.In contrast, the
또한 상기 제어부(238)는 상기 동서 음영감지센서들(231,232)과 남북 음영감지센서들(233,234)에서 동시에 음영이 발생하였을 경우 음영이 사라질 때까지 상기 태양광 모듈(211)을 회전함에 있어 먼저 동서 방향으로 일정 각도를 회전시킨 후 이어서 그 각도와 동일하게 남북 방향으로 회전하는 것을 반복적으로 수행하여 음영의 영향으로부터 벗어나도록 제어한다. 상기 제어부(238)는 상기 음영 비교부(235)로부터 음영이 사라졌음을 알리는 신호를 받은 때에 상기 동서 회전부(241) 또는 남북 회전부(242)를 정지시킨 후 상기와 같이 다시 태양을 추적한다.In addition, the
상기 태양광 모듈(211)이 동서와 남북 방향으로 순차적으로 일정 각도를 회전하다가 그중 어느 한 방향, 예를 들어 상기 동서 음영감지센서들(231,232)에 음영이 먼저 사라졌음을 알리는 신호를 상기 음영 비교부(235)로부터 받은 경우 상기 제어부(238)는 상기 동서 회전부(241)의 작동을 정지시켜 상기 태양광 모듈(211)의 동서 방향 움직임을 정지시키고 이후 남북 방향으로만 이동을 시키는데, 그 이동 중 상기 남북 음영감지센서들(233,234)에 음영이 사라졌음을 알리는 신호를 상기 음영 비교부(235)로부터 받은 경우 상기 남북 회전부(242)를 정지시켜 상기 태양광 모듈(211)의 남북 방향 움직임을 정지시킨다. 양축 태양 추적장치에서 동서 방향과 남북 방향의 움직임은 서로 독립적으로 이루어지기 때문에 상기와 같은 작동은 자명하다 할 것이다. 이때 상기 각도는 2도임이 바람직하다. 태양이 12시간에 180도 각도를 회전하므로 비례식으로 계산하면 2도 각도는 태양이 8분동안 이동한 각도에 해당한다.The
도9은 태양의 위치에 따른 그림자의 길이를 나타낸 도면이다.9 is a view showing the length of the shadow according to the position of the sun.
도면 표시와 같이, 시간에 따라 태양의 위치가 바뀌게 되면, 상기 태양광 모듈(111,211)의 기울기가 변경됨에 따라 그림자 길이도 달라진다. 예를 들어 상기 태양광 모듈(111,211)의 길이가 3.501m이고, 태양과 지표면과의 각도가 15도일 때 태양과 상기 태양광 모듈(111,211)의 수광면이 수직을 이룰 경우 최대 효율을 생산하므로 상기 태양광 모듈(111,211)의 기울기는 75도가 되며, 그림자의 길이는 약13.530m 정도가 된다. 30도일 경우에는 상기 태양광 모듈(111,211)의 기울기는 60도이고, 그림자의 길이는 약7.002m 정도가 된다. 이와 같이 태양의 고도가 높을수록 그림자의 길이는 짧아지게 된다.As shown in the drawing, when the position of the sun changes with time, the shadow length also changes as the inclination of the
이 때문에, 태양광 추적식 시스템은 태양의 방위각/고도각을 인식하여 태양을 추적하므로 상하 좌우 방향으로 상기 태양광 모듈(111,211)간에 이격거리를 결정하여 설치해야 한다.For this reason, since the solar tracking system tracks the sun by recognizing the azimuth / altitude of the sun, it is necessary to determine and install the separation distance between the
도10은 태양의 고도각에 따라 태양광 모듈이 그림자에 의해 태양광을 받지 못하는 경우를 나타낸 도면이다.FIG. 10 is a diagram illustrating a case in which a solar module does not receive sunlight due to a shadow according to an elevation angle of the sun.
도면 표시와 같이, 태양의 고도각이 30.6도라고 가정 하에 상기 태양광 모듈(111,211)의 길이가 약3.501m이고 최대 효율을 생산하기 위해 태양과 상기 태양광 모듈(111, 211)의 수광면이 수직을 이룰 수 있도록 상기 태양광 모듈(111,211)의 경사도를 59.4도로 기울였을 때 그림자의 길이는 약6.8776m가 된다.As shown in the drawing, the length of the
그러나 상기 태양광 모듈(111,211)을 다수의 열과 행으로 설치했을 경우에, 상기 태양광 모듈(111,211)의 간격을 약6.4052m만큼 설치간격을 이격했을 때 인접 한 모듈(111,211)에 의해 도면에서와 같이 앞쪽에 있는 모듈(111,211)의 그림자에 의해 뒤쪽에 있는 모듈(111,211)에 그림자가 져서 태양광을 받지 못해 제대로 발전을 하지 못한다.However, when the
도11은 본 발명에 따라 각도가 조절된 도면이다.11 is an angle adjusted in accordance with the present invention.
도면 표시와 같이, 본 발명은 도10에 내용의 문제점을 해결하기 위하여 상기된 바와 같이 그림자가 진 태양광 모듈(211)의 주의에 설치된 상기 남북 음영감지센서들(233,234)이 음영을 감지하고 출력한 값, 즉 음영이 발생하였음을 알리는 "1"이란 신호를 상기 제어부(238)로 보내 그 신호에 따라 상기 남북 회전부(242)를 작동시켜 상기 태양광 모듈(211)을 남북방향으로 고도각을 조절하여 태양광을 수집할 수 있도록 한다. 이는 태양과 상기 태양광 모듈(211)의 수광면이 서로 수직을 이루지 못해 최대 효율을 내지는 못하지만 그림자가 져서 발전을 하지 못했을 경우보다 훨씬 많은 발전량을 낼 수 있도록 한다.As shown in the drawing, in order to solve the problems of the present invention, the present invention detects and outputs the shadows of the north and south
도12는 다수의 태양광 모듈을 설치시 그림자 길이를 나타낸 도면이다.12 is a view showing a shadow length when installing a plurality of solar modules.
상기 태양광 모듈(111,211)에서 최대 에너지를 획득하기 위해서는 음영이 지지 않게 모듈(111,211)간의 배열이 중요하다. 도면는 인접한 모듈(111,211)에 그림자가 발생하지 않도록 동-서-남-북 방향으로 모듈(111,211)을 이격시켜 설치하였을 경우이며 자세히 설명하면 다음과 같다.In order to obtain the maximum energy in the
추적 시스템의 경우 태양의 고도각과 방위각에 따라 그림자의 길이가 결정되고, 태양의 고도가 낮을수록 그리고 일출과 일몰에 가까운 방위일수록 그림자의 길이가 길어지게 되므로, 태양의 고도가 낮은 일출과 일몰 때의 그림자 길이를 고려 하여 이격거리를 결정하고, 이에 따라 태양광 모듈(111,211)과 인접한 모듈(111,211)에 의해 그림자가 형성되지 않도록 상-하-좌-우 방향으로 모듈간(111,211)의 설치간격을 이격시켜 줘야 한다.In the case of a tracking system, the shadow length is determined by the sun's altitude and azimuth, and the lower the altitude and the closer the sunrise and sunset, the longer the shadow's length. The separation distance is determined in consideration of the shadow length, and accordingly, the installation interval of the
도13은 다수의 모듈을 설치시 인접한 모듈에 의해 수광면에 그림자가 드리워진 경우를 보인 도면이다.FIG. 13 illustrates a case where a shadow is cast on a light receiving surface by an adjacent module when a plurality of modules are installed.
작은 부지 면적에 다수의 열과 행으로 태양광 모듈(111,211)을 설치했을 경우, 도면에 예시된 바와 같이 태양광 모듈(111,211)은 인접한 모듈(111,211)의 그림자에 의해 음영이 드리워진다. 태양광 발전시스템에서 각 모듈(111,211)은 여러장의 태양전지를 직렬로 연결하여 만들어 졌으며, 전체 시스템은 인접한 모듈(111,211)의 직·병렬 조합으로 구성되어 있기 때문에, 그중 일부에 그림자가 발생했을 경우 전류가 급격히 줄고 이는 전체 시스템에 영향을 미쳐 전체적으로 전류가 급격히 줄어들게 되어 출력이 급격하게 떨어지게 된다.When the
도14는 본 발명에 따라 다수의 모듈을 설치시 태양광 모듈의 고도각과 방위각이 조절된 도면이다.14 is a view of adjusting the altitude and azimuth angle of the solar module when installing a plurality of modules in accordance with the present invention.
본 발명은 도13과 같은 문제점을 해결하기 위하여 상기 태양광 모듈(211) 주위에 설치한 음영감지센서(231∼234)에서 음영이 발생하였음을 알리는 "1"이란 신호를 음영 비교부(235)로 보내고, 이 신호와 음영감지센서(231∼234)의 위치 등을 알리는 신호를 음영 비교부(235)로부터 받은 제어부(238)는 정확한 위치와 속도를 추종할 수 있는 회전부(241,242)의 서보모터를 구동시킴으로써 태양광 모듈(211)의 고도각과 방위각을 조절하여 태양광 모듈(211)이 음영이 드리워지지 않은 상태에서 태양광을 수집할 수 있도록 한다. 이 때문에 비록 태양광 모듈(211)이 태양과 수직을 이루지 않았다 하더라고 음영에 의해 출력이 급격히 감소하는 현상없이 일정이상의 발전을 지속할 수 있게 된다.In order to solve the problem as shown in FIG. 13, the
상술한 바와 같이, 태양광 추적식 시스템을 설치함에 있어서 일정 이상의 태양광 모듈간의 이격거리가 필요하여 그에 따른 부지 확보가 매우 중요하다. 대규모의 태양광 발전소의 설치시 태양광 모듈간의 이격거리에 의해 많은 부지 면적이 소요되는데, 그러나 우리나라와 같이 국토가 좁은 나라에서는 건축물이 차지하는 비율이 높아 태양광 발전소를 설치할 만한 부지면적을 확보하기가 매우 어려웠다.As described above, in installing the solar tracking system, it is very important to secure a site according to the separation distance between the predetermined or more solar modules. When installing a large-scale photovoltaic power plant, a lot of site area is required due to the separation distance between photovoltaic modules. However, in a country such as Korea, the building occupies a large area, so it is difficult to secure a land area for installing a photovoltaic power plant. It was very difficult.
따라서 본 발명에 의하면, 태양광 모듈의 주변에 음영의 발생 유무를 감지하기 위한 음영감지센서를 설치하여 인접한 모듈에 의해 수광면에 그림자가 드리워져 음영이 발생하였을 경우라도 모듈의 방위각 또는 고도각을 음영이 사라질 때까지 이동시킴으로써 음영이 드리워진 부분이 태양광 수직을 이루지는 않는다 하더라도 음영에 의한 급격한 출력저하 없이 일정 이상의 출력을 지속할 수 있도록 함과 아울러, 일정 시간 후에는 다시 광량 비교부로부터 신호에 의해 태양과 수직을 이룰 수 있도록 추적을 수행함으로서 발전량을 극대화 할 수 있도록 하여, 이 때문에 태양광 모듈간의 설치간격을 좁힐 수 있어 필요한 부지면적도 최소화 할 수 있도록 한 효과가 있다.Therefore, according to the present invention, by installing a shadow sensor for detecting the occurrence of the shadow around the solar module, even if the shadow is cast on the light-receiving surface by the adjacent module to shade the azimuth or elevation angle of the module By moving until the shadow disappears, even if the shaded part is not perpendicular to the sunlight, the output can be maintained at a certain level without a sudden decrease in output by the shadow. By tracking to be perpendicular to the sun, it is possible to maximize the amount of power generated, thereby reducing the installation interval between solar modules, thereby minimizing the required land area.
지금까지는 본 발명을 특정한 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 수정 및 변경 이 이루어질 수 있음이 명백하다. 따라서, 본 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면은 본 발명의 기술사상을 한정한 것이 아니라 단지 예시한 것으로 해석되어야 한다.The present invention has been described so far with reference to specific embodiments, but it is apparent that various modifications and changes can be made without departing from the spirit as described in the claims of the present invention. Accordingly, the detailed description and the accompanying drawings of the present invention should not be interpreted as limiting the technical spirit of the present invention but as merely illustrative.
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