KR101498449B1 - Stand-alone pv power generation system and charging controlling method thereof - Google Patents

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KR101498449B1
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이교범
김정현
주성탁
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아주대학교산학협력단
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Abstract

Disclosed are a stand-alone photovoltaic system and a method of the same for controlling charging operation. When the charging voltage of a battery becomes bigger than a preset charging voltage of the battery and therefore the charging mode of the battery is switched from constant-current charging mode to constant-voltage charging mode, an embodiment of the present invention applies the magnitude of a PWM control signal outputted from a constant-current controller to a PWM control signal generated and outputted from a constant-voltage controller, thereby suppressing the generation of a transient effect in a region where the charging mode is switched to the constant-voltage charging mode.

Description

독립형 태양광 발전시스템 및 독립형 태양광 발전시스템의 충전제어방법{STAND-ALONE PV POWER GENERATION SYSTEM AND CHARGING CONTROLLING METHOD THEREOF}STAND-ALONE PV POWER GENERATION SYSTEM AND CHARGING CONTROLLING METHOD THEREOF BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001]

본 발명독립형 태양광 발전시스템 및 독립형 태양광 발전시스템의 충전제어방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 독립형 태양광 발전시스템에서 배터리 충전 알고리즘의 하나인 정전류-정전압 충전방식으로 일정 구간까지 정전류 충전방식으로 배터리를 충전하다가 배터리의 충전량(SOC: State of Charge)이 설정된 값이 되었을 때 배터리를 정전압으로 충전하기 위해서 정전압 충전방식으로 변경할 때 태양전지의 출력 전력, 배터리 전압 및 배터리 전류가 흔들리는 과도현상을 억제하여 배터리를 안정적으로 충전하기 위한 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a stand-alone solar power generation system and a charge control method of a stand-alone solar power generation system. More particularly, the present invention relates to a stand-alone solar power generation system, in which a constant current- The battery voltage and the battery current are shaken when the battery is changed to the constant voltage charging mode in order to charge the battery with the constant voltage when the state of charge (SOC) of the battery becomes the predetermined value while charging the battery The present invention relates to a technique for stably charging a battery.

최근 전 세계적으로 에너지 고갈 및 환경오염의 문제로 에너지의 효율적인 사용이 필요하고 이 문제에 대한 대안으로 신 재생에너지가 이슈가 되어 이에 대한 많은 연구개발이 이루어지고 있다. 다양한 신 재생에너지들 중에서 태양광 에너지는 소규모 주택용부터 대규모 발전용까지 다양하게 사용되고 있다. 이러한 태양광 에너지를 이용하여 발전하는 태양광 발전시스템은 태양광 에너지를 전기로 전환하기 위해서 별도의 기계장치를 필요로 하지 않는다. 이에 따라 태양광 발전시스템은 유지보수가 거의 필요 없으며 긴 수명을 갖는다는 장점을 가진다. Recently, it is necessary to use energy efficiently because of energy depletion and environmental pollution problem. As an alternative to this problem, renewable energy has become an issue and many researches and developments have been made. Among various renewable energies, photovoltaic energy is used in a variety of ways, from small houses to large-scale power generation. The photovoltaic power generation system that uses this solar energy does not require a separate mechanical device to convert solar energy into electricity. Accordingly, the photovoltaic power generation system has an advantage that it requires little maintenance and has a long life.

이러한 태양광 발전시스템은 크게 상용전력과 연계하여 운전하는 계통 연계형 태양광 발전시스템과 상용전력과 분리되어 단독으로 사용되는 독립형 태양광 발전시스템으로 구분된다.Such a photovoltaic power generation system is largely divided into a grid-connected photovoltaic power generation system operating in conjunction with commercial power and a standalone photovoltaic power generation system separated from commercial power.

독립형 태양광 발전시스템은 계통에 연결할 수 없는 곳이나 소규모 태양광 발전시스템에서 주로 사용되고 있다. 독립형 태양광 발전시스템은 태양전지 어레이(PV array), 전력조절장치 및 배터리로 구성된다. 특히 지속적으로 일정한 전력을 발전할 수 없기 때문에 배터리는 태양광 발전의 특성상 에너지를 저장해야 하므로 독립형 태양광 발전시스템의 필수요소로 여겨지고 있다.Stand-alone photovoltaic (PV) systems are used in places where they can not be connected to the grid or in small-scale photovoltaic systems. The standalone PV system consists of a solar array (PV array), a power regulator and a battery. In particular, since constant power can not be continuously generated, a battery is considered to be an essential element of a stand-alone solar power generation system because energy is required to be stored due to characteristics of the solar power generation.

최근 태양광 충전기라고도 불리는 독립형 태양광 발전시스템의 경우 기존 태양광 PCS(Photovolatic power conditioning system)의 최대 전력점 추적 제어(MPPT:Maximum Power Point Tracking)뿐만 아니라 배터리를 효율적으로 충전하기 위한 충,방전 알고리즘 및 제어기 설계 등이 추가로 더 고려되어야 한다. 배터리를 최적으로 운용하기 위하여 전력조절장치에는 다양한 배터리 충전알고리즘이 적용되고 있으며 이를 통해 배터리의 전압 및 전류가 제어되고 있다. 배터리 충전 알고리즘은 크게 정전류 충전방식, 정전압 충전방식 및 정전류-정전압 충전방식으로 구분될 수 있다. In the case of a stand-alone photovoltaic power generation system, which is also referred to as a solar photovoltaic power generation system, in addition to the maximum power point tracking (MPPT) of a photovoltaic power conditioning system (PCS), a charging and discharging algorithm And controller design must be further considered. In order to optimize the operation of the battery, a variety of battery charging algorithms are applied to the power regulator, which controls the voltage and current of the battery. Battery charging algorithms can be roughly divided into a constant current charging method, a constant voltage charging method, and a constant current - constant voltage charging method.

정전류 충전방식은 배터리가 충전될 때까지 정전류로 충전하는 방법으로 짧은 시간 내에 배터리를 충전하는데 유리하지만 정격 SOC 부근에서 충전효율이 좋지 않고 충전시간이 설정되지 않으면 과충전 문제를 발생할 수 있다. The constant current charging method is a method of charging the battery with a constant current until the battery is charged. It is advantageous to charge the battery within a short time. However, if the charging efficiency is not good in the vicinity of the rated SOC and the charging time is not set, overcharging may occur.

정전압 충전방식은 설정된 전압으로 일정하게 배터리를 충전하는 방법이지만 초기구간에서 배터리 전압이 낮을 경우 과전류가 발생할 수 있으며 충전시간이 길어질 수 있다는 문제를 가진다. The constant voltage charging method is a method of constantly charging the battery with a predetermined voltage. However, when the battery voltage is low in the initial section, an overcurrent may occur and a charging time may be prolonged.

정전류-정전압 충전방식은 배터리를 안정적으로 충전하기 위해 일반적으로 적용되는 충전방법으로 추정된 배터리의 SOC를 이용하여 일정 구간까지 정전류 충전방식으로 배터리를 충전하다가 정전압 충전방식으로 변경하여 배터리를 충전하는 방법이다. The constant current-constant voltage charging method is a method of charging the battery by changing the constant current charging method to a constant voltage charging method by using the SOC of the battery estimated as a generally applicable charging method to stably charge the battery, to be.

하지만 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변경되는 시점에서 과도현상이 발생할 수 있다. 이러한 과도현상으로 인해서 태양광 발전시스템의 동작이 정지되거나 태양광 발전시스템이 파손될 수 있다.However, the transient phenomenon may occur when the constant current charging mode is changed to the constant voltage charging mode. Such a transient phenomenon may cause the solar power generation system to stop operating or damage the solar power generation system.

따라서 이러한 과도현상의 개선이 억제될 필요가 있는데, 이를 위해서 정전압제어기와 정전류제어기를 직렬로 연결한 정전류-정전압 충전방식(이하 직렬 정전류-정전압 충전방식이라 함)이 제안되고 있다. 직렬 정전류-정전압 충전방식은 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로의 변경 시점을 최적의 SOC 구간에서 설정할 수 없게 하며 시스템의 차수가 증가하여 복잡한 제어기 설계 과정이 필요하다는 단점을 가지며 배터리 전압이 증가하면서 충전전류가 서서히 떨어지게 되므로 충전시간이 길어질 수 있는 문제점을 가진다.Therefore, the improvement of the transient phenomenon needs to be suppressed. To this end, a constant current-constant voltage charging method (hereinafter referred to as a series constant current-constant voltage charging method) in which a constant voltage controller and a constant current controller are connected in series has been proposed. The series constant current-constant voltage charging method has a disadvantage in that it is not possible to set the change point from the constant current charging method to the constant voltage charging method in the optimum SOC interval and the system order increases and a complicated controller designing process is required. There is a problem that the charging time may become longer because the current is gradually dropped.

이러한 직렬 정전류-정전압 충전방식의 단점을 개선하기 위해서 정전압제어기와 정전류제어기를 병렬로 연결한 정전류-정전압 충전방식(이하 병렬 정전류-정전압 충전방식이라 함)이 제안되고 있다. 병렬 정전류-정전압 충전방식은 초기에 정전류 충전방식으로 배터리를 충전하다가 배터리의 SOC가 일정 SOC로 된 경우 정전압 충전방식으로 변경되어 배터리를 충전하는 방식으로 충전시간을 줄일 수 있는 장점을 가진다.A constant current-constant voltage charging method (hereinafter referred to as a parallel constant-current-constant voltage charging method) in which a constant-voltage controller and a constant-current controller are connected in parallel has been proposed to overcome the disadvantages of the series constant-current-constant voltage charging method. The parallel constant current-constant voltage charging method has an advantage that the charging time can be reduced by charging the battery with the constant current charging method at first, and changing to the constant voltage charging method when the SOC of the battery is constant SOC to charge the battery.

이렇게 병렬 정전류-정전압 충전방식은 직렬 정전류-정전압 충전방식보다 빠르게 배터리를 충전할 수 있다는 장점을 갖지만, 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변환되는 구간에서 과도현상이 발생할 수 있다. 이렇게 과도현상이 발생하는 이유는 정전류 충전방식에 사용되는 정전류 제어기 및 정전압 충전방식에 사용되는 정전압 제어기가 PI 제어기로 구성되는데 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변환될 때 정전압 제어기가 정전류 제어기의 출력을 반영하지 못하여, 태양전지 어레이에서 출력되는 전압을 강압하여 배터리에 공급하는 인버터(강압 인버터)의 스위칭을 제어하는 PWM 신호의 듀티 값이 정전류 제어기에서 출력되는 PWM 신호의 듀티 값과 큰 차이가 발생하기 때문이다.The parallel constant current-constant voltage charging method has an advantage that the battery can be charged faster than the series constant current-constant voltage charging method, but transient phenomenon may occur in the section where the constant current charging method is converted into the constant voltage charging method. The reason why the transient phenomenon occurs is that the constant current controller used in the constant current charging method and the constant voltage controller used in the constant voltage charging method are composed of the PI controller. When the constant current charging mode is converted into the constant voltage charging mode, the constant voltage controller outputs the constant current The duty value of the PWM signal for controlling the switching of the inverter (step-down inverter) that reduces the voltage output from the solar cell array and supplies the voltage to the battery is greatly different from the duty value of the PWM signal output from the constant current controller Because.

따라서 병렬 정전류-정전압 충전방식에서 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변환되는 구간에서 발생하는 과도현상을 억제하여 독립형 태양광 발전시스템이 파손되거나 독립형 태양광 발전시스템의 동작이 중단되는 것을 방지할 필요가 있다. Therefore, it is necessary to prevent the stand-alone solar power generation system from being broken or the operation of the stand-alone photovoltaic power generation system from being interrupted by suppressing the transient phenomenon occurring in the section where the constant current-constant voltage charging method is converted from the constant current charging method to the constant voltage charging method have.

본 발명과 관련된 선행문헌으로는 대한민국 공개특허 제10-2013-0080302호(공개일: 2013년 07월 12일)가 있다.A prior art related to the present invention is Korean Patent Publication No. 10-2013-0080302 (published on July 12, 2013).

병렬 정전류-정전압 충전방식에서 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변환되는 구간에서 발생하는 과도현상을 억제하여 독립형 태양광 발전시스템이 파손되거나 독립형 태양광 발전시스템의 동작이 중단되는 것을 방지하는 독립형 태양광 발전시스템 및 독립형 태양광 발전시스템의 충전제어방법이 제안된다.
In a parallel constant current-constant voltage charging system, a stand-alone solar photovoltaic power generation system is broken or a stand-alone solar photovoltaic power generation system is prevented from being interrupted by suppressing a transient phenomenon occurring in a section where the constant current charging mode is changed to the constant voltage charging mode. Power generation system and a charge control method of a stand-alone solar power generation system are proposed.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems that are not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 양상에 따르면, 적어도 하나의 태양전지로 이뤄진 태양전지 어레이, PWM(Pulse Width Modulation)제어신호에 따라 스위칭 동작을 수행하여 상기 태양전지 어레이에서 생성된 전원의 크기를 다운시켜 출력하는 컨버터 및 상기 컨버터에서 출력되는 전원으로 충전되는 배터리를 포함하는 독립형 태양광 발전시스템은, 상기 태양전지 어레이의 출력전압을 감지하는 태양전지 전압 감지부; 상기 태양전지 어레이의 출력전류를 감지하는 태양전지 전류 감지부; 상기 컨버터의 출력전류를 감지하는 컨버터 전류 감지부; 상기 배터리의 충전 전압을 감지하는 충전 전압 감지부; 상기 태양전지 어레이의 출력전압 및 태양전지 어레이의 출력전류로 최대 전력점 추종 제어(Maximum Power Point Tracking)를 수행하여 구해진 컨버터의 기준 출력전류와 상기 컨버터의 출력전류 간 차이 값을 비례 적분 제어하여 PWM 제어신호를 발생하는 정전류 제어기; 설정된 배터리의 충전전압과 상기 감지된 배터리의 충전전압 간 차이 값을 각각 적분 제어 및 비례 제어하여 적분 충전전압 값 및 비례 충전전압 값으로 출력하고, 상기 적분 충전전압 값과 상기 정전류 제어기에서 발생한 PWM 제어신호의 크기 값 간 차이 값으로 상기 적분 충전전압 값을 보상한 후 얻어진 적분 충전전압 보상값과 상기 비례 충전전압 값을 이용하여 PWM 제어신호를 발생하는 정전압 제어기; 및 상기 감지된 충전전압이 설정된 배터리의 충전전압 보다 작거나 같으면 상기 정전류 제어기에서 발생된 PWM 제어신호를 상기 컨버터에 인가하고 상기 감지된 충전전압이 설정된 배터리의 충전전압 보다 크면 상기 정전압 제어기에서 발생된 PWM 제어 신호를 상기 컨버터에 인가하는 제어부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a solar cell array comprising: a solar cell array formed of at least one solar cell; a converter for performing a switching operation according to a PWM (Pulse Width Modulation) control signal to downsize the power generated in the solar cell array, And a battery that is charged with the power outputted from the converter, the stand-alone solar power generation system comprising: a solar cell voltage sensing unit for sensing an output voltage of the solar cell array; A solar cell current sensing unit for sensing an output current of the solar cell array; A converter current sensing unit for sensing an output current of the converter; A charging voltage sensing unit for sensing a charging voltage of the battery; The difference between the reference output current of the converter and the output current of the converter obtained by performing maximum power point tracking with the output voltage of the solar cell array and the output current of the solar cell array, A constant current controller for generating a control signal; And outputs the integrated charge voltage value and the proportional charge voltage value, respectively, to the integrated charge voltage value and the PWM control signal generated in the constant current controller, A constant voltage controller for generating a PWM control signal by using the integral charge voltage compensation value obtained after compensating the integral charge voltage value as a difference value between signal magnitude values and the proportional charge voltage value; And if the sensed charge voltage is less than or equal to the charge voltage of the set battery, a PWM control signal generated in the constant current controller is applied to the converter, and if the sensed charge voltage is greater than a charge voltage of the set battery, And a control unit for applying a PWM control signal to the converter.

상기 정전류 제어기는, 상기 태양전지 어레이의 출력전압 및 태양전지 어레이의 출력전류로 최대 전력점 추종 제어(Maximum Power Point Tracking)를 수행하여 컨버터의 기준전류를 출력하는 최대 전력점 추종부; 상기 구해진 컨버터의 기준 출력전류와 상기 컨버터의 출력전류 간 차이 값을 출력하는 제1감산기; 상기 제1감산기의 출력을 비례 제어하여 출력하는 제1비례 제어기; 상기 제1감산기의 출력을 적분 제어하여 출력하는 제1적분 제어기; 및 상기 제1비례 제어기의 출력 값과 상기 제1적분 제어기의 출력 값을 가산하여 PWM 제어신호로 출력하는 제1가산기를 포함한다.Wherein the constant current controller comprises: a maximum power point tracking unit for performing a maximum power point tracking control based on an output voltage of the solar cell array and an output current of the solar cell array to output a reference current of the converter; A first subtractor for outputting a difference between a reference output current of the converter and an output current of the converter; A first proportional controller for proportional-controlling the output of the first subtractor and outputting the result; A first integrator for integrally controlling an output of the first subtractor and outputting the result; And a first adder for adding the output value of the first proportional controller and the output value of the first integral controller and outputting the result as a PWM control signal.

상기 정전류 제어기는, 상기 제1가산기에서 출력되는 PWM 제어신호의 크기를 설정된 값으로 제한하는 제1리미터를 더 포함할 수 있다.The constant current controller may further include a first limiter for limiting a magnitude of the PWM control signal output from the first adder to a set value.

상기 정전압 제어기는, 설정된 배터리의 충전전압과 상기 감지된 배터리의 충전전압 간 차이 값을 출력하는 제2감산기; 상기 제2감산기의 출력을 적분 제어하여 적분 충전전압 값을 출력하는 제2적분 제어기; 상기 제2감산기의 출력을 비례 제어하여 비례 충전전압 값을 출력하는 제2비례 제어기; 상기 적분 충전전압 값과 상기 정전류 충전 모드부에서 발생한 PWM 제어신호의 크기 값 간 차이인 모드변환 보상 값을 출력하는 모드 변환 보상 감산기; 상기 모드변환 보상 값과 상기 적분 충전전압 값을 가산하여 적분 충전전압 보상값을 출력하는 모드 변환 보상 가산기; 및 상기 적분 충전전압 보상값과 상기 비례 충전전압 값을 가산하여 PWM 제어신호로 출력하는 제2가산기를 포함한다.Wherein the constant voltage controller includes: a second subtracter for outputting a difference value between a charged voltage of the set battery and a charged voltage of the detected battery; A second integration controller for integrating the output of the second subtractor to output an integrated charge voltage value; A second proportional controller for proportionally controlling an output of the second subtractor to output a proportional charge voltage value; A mode conversion compensation subtractor for outputting a mode conversion compensation value which is a difference between the integral charging voltage value and a magnitude value of a PWM control signal generated in the constant current charging mode portion; A mode conversion compensation adder for adding the mode conversion compensation value and the integrated charge voltage value to output an integrated charge voltage compensation value; And a second adder for adding the integral charge voltage compensation value and the proportional charge voltage value to output as a PWM control signal.

상기 정전압 제어기는, 상기 제2가산기에서 출력되는 PWM 제어신호의 크기를 설정된 값으로 제한하는 제2리미터를 더 포함할 수 있다.The constant voltage controller may further include a second limiter for limiting the magnitude of the PWM control signal output from the second adder to a set value.

본 발명의 다른 양상에 따르면, 적어도 하나의 태양전지로 이뤄진 태양전지 어레이, PWM(Pulse Width Modulation)제어신호에 따라 스위칭 동작을 수행하여 상기 태양전지 어레이에서 생성된 전원의 크기를 다운시켜 출력하는 컨버터 및 상기 컨버터에서 출력되는 전원으로 충전되는 배터리를 포함하는 독립형 태양광 발전시스템의 충전제어방법으로, 상기 태양전지 어레이의 출력전압을 감지하는 단계; 상기 태양전지 어레이의 출력전류를 감지하는 단계; 상기 컨버터의 출력전류를 감지하는 단계; 상기 배터리의 충전 전압을 감지하는 단계; 상기 감지된 충전전압이 설정된 배터리의 충전전압보다 작거나 같으면 상기 태양전지 어레이의 출력전압 및 태양전지 어레이의 출력전류로 최대 전력점 추종 제어(Maximum Power Point Tracking)를 수행하여 구해진 컨버터의 기준 출력전류와 상기 컨버터의 출력전류 간 차이 값을 비례 적분 제어하여 PWM 제어신호를 발생해서 상기 컨버터로 인가하는 정전류 충전모드 단계; 및 상기 감지된 충전전압이 설정된 배터리의 충전전압 보다 크면, 상기 설정된 배터리의 충전전압과 상기 감지된 배터리의 충전전압 간 차이 값을 각각 적분 제어 및 비례 제어하여 적분 충전전압 값 및 비례 충전전압 값으로 출력하고, 상기 적분 충전전압 값과 상기 정전류 충전모드 단계에서 발생한 PWM 제어신호의 크기 값 간 차이 값으로 상기 적분 충전전압 값을 보상한 후 얻어진 적분 충전전압 보상값과 상기 비례 충전전압 값을 이용하여 PWM 제어신호를 발생해서 상기 컨버터에 인가하는 정전압 충전모드 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a solar cell array comprising: a solar cell array formed of at least one solar cell; a converter for performing a switching operation according to a PWM (Pulse Width Modulation) control signal to downsize the power generated in the solar cell array, And a battery that is charged with power supplied from the converter, the method comprising: sensing an output voltage of the solar cell array; Sensing an output current of the solar cell array; Sensing an output current of the converter; Sensing a charging voltage of the battery; If the sensed charge voltage is less than or equal to the charge voltage of the set battery, performs maximum power point tracking with the output voltage of the solar cell array and the output current of the solar cell array, And a constant current charge mode step of generating a PWM control signal by applying proportional integral control to the difference between the output currents of the converter and applying the generated PWM control signal to the converter; And a control unit that performs integral control and proportional control of the difference between the set charge voltage of the battery and the charge voltage of the battery if the sensed charge voltage is greater than the charge voltage of the set battery, And using the integral charge voltage compensation value obtained after compensating the integral charge voltage value by the difference value between the integral charge voltage value and the amplitude value of the PWM control signal generated in the constant current charge mode step and the proportional charge voltage value And a constant voltage charging mode step of generating and applying a PWM control signal to the converter.

상기 정전류 충전모드 단계는, 상기 태양전지 어레이의 출력전압 및 태양전지 어레이의 출력전류로 최대 전력점 추종 제어(Maximum Power Point Tracking)를 수행하여 컨버터의 기준전류를 출력하는 단계; 상기 컨버터의 기준 출력전류와 상기 컨버터의 출력전류 간 차이 값을 출력하는 단계; 상기 컨버터의 기준 출력전류와 상기 컨버터의 출력전류 간 차이 값을 비례 제어하여 출력하는 단계; 상기 컨버터의 기준 출력전류와 상기 컨버터의 출력전류 간 차이 값을 적분 제어하여 출력하는 단계; 및 상기 비례 제어하여 출력된 값과 상기 적분 제어하여 출력된 값을 가산하여 PWM 제어신호로 출력하는 단계를 포함한다.Wherein the constant current charging mode step includes performing a maximum power point tracking with an output voltage of the solar cell array and an output current of the solar cell array to output a reference current of the converter; Outputting a difference between a reference output current of the converter and an output current of the converter; Controlling a difference between a reference output current of the converter and an output current of the converter in proportion to the output; Integrating and outputting a difference value between a reference output current of the converter and an output current of the converter; And outputting the PWM control signal by adding the output value obtained by the proportional control and the integrated control output value.

상기 정전류 충전모드 단계는, 상기 비례 제어하여 출력된 값과 상기 적분 제어하여 출력된 값을 가산하여 출력된 PWM 제어신호의 크기를 설정된 값으로 제한하는 단계를 더 포함할 수 있다.The constant current charging mode step may further include limiting the magnitude of the PWM control signal output by adding the proportional control output value and the integrated control output value to a set value.

상기 정전압 충전모드 단계는, 설정된 배터리의 충전전압과 상기 감지된 배터리의 충전전압 간 차이인 충전전압 차이 값을 출력하는 단계; 상기 충전전압 차이 값을 적분 제어하여 적분 충전전압 값을 출력하는 단계; 상기 충전전압 차이 값을 비례 제어하여 비례 충전전압 값을 출력하는 단계; 상기 적분 충전전압 값과 상기 정전류 충전 단계에서 발생한 PWM 제어신호의 크기 값 간 차이인 모드변환 보상 값을 출력하는 단계; 상기 모드변환 보상 값과 상기 적분 충전전압 값을 가산하여 적분 충전전압 보상값을 출력하는 단계; 및 상기 적분 충전전압 보상값과 상기 비례 충전전압 값을 가산하여 PWM 제어신호로 출력하는 단계를 포함한다. Wherein the constant voltage charging mode step comprises the steps of: outputting a charging voltage difference value which is a difference between a charging voltage of the set battery and a charging voltage of the detected battery; Integrating the charge voltage difference value to output an integrated charge voltage value; Outputting a proportional charge voltage value by proportionally controlling the charge voltage difference value; Outputting a mode conversion compensation value which is a difference between the integral charging voltage value and a magnitude value of the PWM control signal generated in the constant current charging step; Outputting the integrated charge voltage compensation value by adding the mode conversion compensation value and the integrated charge voltage value; And adding the integral charge voltage compensation value and the proportional charge voltage value to output as a PWM control signal.

상기 정전압 충전모드 단계는, 상기 적분 충전전압 보상값과 상기 비례 충전전압 값을 가산하여 출력되는 PWM 제어신호의 크기를 설정된 값으로 제한할 수 있다.The constant voltage charging mode step may limit the magnitude of the PWM control signal output by adding the integral charging voltage compensation value and the proportional charging voltage value to a set value.

본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명의 실시예에 따르면, 배터리의 충전전압이 설정된 배터리의 충전전압보다 크게 되어 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 배터리의 충전방식이 전환될 때, 정전류 제어기에서 출력된 PWM 제어신호의 크기가 정전류 제어기에서 생성되는 PWM 제어신호에 반영되어 출력되도록 함으로써, 정전압 충전방식으로 변환되는 구간에서 과도현상의 발생을 억제할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, when the charging voltage of the battery is greater than the charging voltage of the set battery and the charging method of the battery is switched in the constant current charging mode to the constant voltage charging mode, The magnitude of the PWM control signal is reflected on the PWM control signal generated by the constant current controller and is output, so that the occurrence of transient phenomenon can be suppressed in the section that is converted into the constant voltage charging system.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 독립형 태양광 발전시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 종래 병렬 정전류-정전압 충전방식에서 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변환되는 구간에서 발생하는 과도현상을 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 독립형 태양광 발전시스템이 병렬 정전류-정전압 충전방식에서 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변환되는 구간에서 발생하는 과도현상이 억제된 것을 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 독립형 태양광 발전시스템의 충전제어방법에 대한 흐름도이다.1 is a diagram illustrating a configuration of a stand-alone solar power generation system according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a transient phenomenon occurring in a section where the conventional parallel constant-current-constant voltage charging method is converted from a constant current charging method to a constant voltage charging method.
FIG. 3 is a graph illustrating the suppression of a transient phenomenon occurring in a period in which the independent photovoltaic power generation system according to the embodiment of the present invention is converted from the constant current charging mode to the constant voltage charging mode in the parallel constant current-constant voltage charging mode.
4 is a flowchart of a charge control method of a stand-alone solar power generation system according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.　 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.　 Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art, and the following embodiments may be modified in various other forms, The present invention is not limited to the following embodiments. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be more thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는"포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.　 The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms "a", "an," and "the" include plural forms unless the context clearly dictates otherwise. Also, " comprise "and / or" comprising "when used herein should be interpreted as specifying the presence of stated shapes, numbers, steps, operations, elements, elements, and / And does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, operations, elements, elements, and / or groups. As used herein, the term "and / or" includes any and all combinations of one or more of the listed items.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 영역 및/또는 부위들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부위들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 특정 순서나 상하, 또는 우열을 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역 또는 부위를 다른 부재, 영역 또는 부위와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 영역 또는 부위는 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 영역 또는 부위를 지칭할 수 있다.Although the terms first, second, etc. are used herein to describe various elements, regions and / or regions, it should be understood that these elements, components, regions, layers and / Do. These terms do not imply any particular order, top, bottom, or top row, and are used only to distinguish one member, region, or region from another member, region, or region. Thus, the first member, region or region described below may refer to a second member, region or region without departing from the teachings of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings schematically showing embodiments of the present invention. In the figures, for example, variations in the shape shown may be expected, depending on manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, embodiments of the present invention should not be construed as limited to any particular shape of the regions illustrated herein, including, for example, variations in shape resulting from manufacturing.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 독립형 태양광 발전시스템의 구성을 나타낸 도면이다. 1 is a diagram illustrating a configuration of a stand-alone solar power generation system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 독립형 태양광 발전시스템은 적어도 하나의 태양전지(1)로 이뤄진 태양전지 어레이(2), PWM(Pulse Width Modulation)제어신호에 따라 스위칭 동작을 수행하여 태양전지 어레이(2)에서 생성된 전원의 크기를 다운시켜 출력하는 컨버터(3) 및 컨버터(3)에서 출력되는 전원으로 충전되는 배터리(4)를 포함한다. 즉 적어도 하나의 태양전지(1)로 구성된 태양전지 어레이(2)에서 생성된 전원이 컨버터(3)에 의해서 크기가 다운되어 배터리(4)로 충전하게 되는 것이다. Referring to FIG. 1, a standalone solar power generation system according to an exemplary embodiment of the present invention performs a switching operation according to a solar cell array 2 formed of at least one solar cell 1, a PWM (Pulse Width Modulation) control signal A converter 3 for down-converting the magnitude of the power generated in the solar cell array 2, and a battery 4 charged by the power source outputted from the converter 3. That is, the power generated by the solar cell array 2 composed of at least one solar cell 1 is reduced in size by the converter 3 to be charged by the battery 4.

이때 컨버터(3)는 벅 컨버터(Buck converter)로 구성될 수 있으며 도 1에 이에 대한 구성이 나타나 있으며 다이오드 D2, 스위치 S1, 다이오드 D1, 인덕터 L 및 커패시터 C로 구성될 수 있으며 스위치 S1에 인가되는 PWM 제어신호에 따라 스위치 S1이 온(on)/오프(off)를 반복하여 태양전지 어레이(2)에서 생성된 전원을 펄스모양의 전원으로 출력하고 이를 인덕터 L 및 커패시터 C를 통해 평활하여 출력하게 되는 것이다. 이때 도 1의 컨버터(3)에 컨버터(3)의 출력을 감지하는 컨버터 전류 감지부(7)가 포함되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 컨버터(3)의 출력전류를 감지하게 위해서 인덕터 L에 연결한 것일 뿐 컨버터 전류 감지부(7)는 도 1의 컨버터(3)에 포함되지 않음에 주의하여야 한다. 그리고 상기 컨버터(3)는 태양전지 어레이(2)에서 생성된 전원의 크기를 다운시킬 수 있는 것이라면 상기 벅 컨버터(3)의 구성에 제한되지 않는다. The converter 3 may be a buck converter. FIG. 1 shows the structure of the converter. The converter 3 may include a diode D 2 , a switch S 1 , a diode D 1 , an inductor L, and a capacitor C, The switch S 1 is repeatedly turned on / off according to the PWM control signal applied to the photovoltaic array 2 to output the power generated in the solar cell array 2 as a pulse-like power source to the inductor L and the capacitor C So that the output is smooth. Although the converter 3 of FIG. 1 includes the converter current sensing unit 7 for sensing the output of the converter 3, in order to sense the output current of the converter 3, It should be noted that the converter current sensing unit 7 is not included in the converter 3 of FIG. The converter 3 is not limited to the configuration of the buck converter 3 as long as it can downsize the size of the power generated in the solar cell array 2.

이렇게 태양전지 어레이(2)에서 생성된 전원은 PWM 제어신호에 따른 스위칭 동작을 하는 컨버터(3)에 의해서 다운되어 배터리(4)로 인가되는 것이다. 이렇게 배터리(4)로 인가되는 전원에 의해서 충전된 배터리(4)의 배터리 충전전압이 설정된 배터리(4)의 충전전압보다 작거나 같은 경우에는 정전류로 배터리(4)를 충전하기 위해서, 즉 정전류 충전 모드를 수행하기 위해서 후술할 정전류 제어기(8)에 의해서 생성된 PWM 제어신호가 상기 컨버터(3)의 스위치 S1로 인가되도록 하며, 한편 배터리(4)로 인가되는 전원에 의해서 충전된 배터리(4)의 배터리의 충전전압이 설정된 배터리(4)의 충전전압보다 크게 된 경우에는 정전압으로 배터리(4)를 충전하기 위해서, 즉 정전압 충전 모드를 수행하기 위해서 후술할 정전압 제어기(15)에 의해서 생성된 PWM 제어신호가 상기 컨버터(3)의 스위치 S1로 인가되도록 한 것이다. The power generated in the solar cell array 2 is thus applied to the battery 4 by the converter 3 which performs the switching operation according to the PWM control signal. When the battery charging voltage of the battery 4 charged by the power source applied to the battery 4 is smaller than or equal to the charging voltage of the set battery 4, in order to charge the battery 4 with a constant current, The PWM control signal generated by the constant current controller 8 to be described later is applied to the switch S 1 of the converter 3 and the battery 4 charged by the power source applied to the battery 4 Is generated by the constant voltage controller 15 to be described later in order to charge the battery 4 at a constant voltage, that is, to perform the constant voltage charging mode when the charging voltage of the battery of the battery 4 is greater than the charging voltage of the set battery 4. [ And a PWM control signal is applied to the switch S 1 of the converter 3.

이때 종래 기술의 경우 정전류 충전방식으로 배터리를 충전하다가 정전압 충전방식으로 배터리를 충전하기 위해서, 즉 정전류 제어기에서 출력되는 PWM 제어신호에서 정전압 제어기에서 출력되는 PWM 제어신호가 컨버터로 인가되기 위해서 충전모드로 변환하는 과정에서 정전압 제어기가 정전류 제어기의 출력을 반영하지 못하여, 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변환되는 구간에서 과도현상이 발생될 수 있다. In this case, in order to charge the battery in the constant current charging mode and charge the battery in the constant voltage charging mode, that is, in the PWM control signal outputted from the constant current controller, the PWM control signal outputted from the constant voltage controller is applied to the converter, During the conversion, the constant voltage controller does not reflect the output of the constant current controller, so that a transient phenomenon may occur in a section where the constant current charging method is converted into the constant voltage charging method.

이러한 문제점을 없애기 위해서 본 발명의 실시예에서는 배터리의 충전전압이 설정된 배터리의 충전전압보다 크게 되어 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 배터리의 충전방식이 전환될 때, 정전류 제어기에서 출력된 PWM 제어신호의 크기가 정전류 제어기에서 생성되는 PWM 제어신호에 반영되어 출력되도록 함으로써, 정전압 충전방식으로 변환되는 구간에서 과도현상의 발생을 억제할 수 있도록 하였다. In order to eliminate such a problem, in the embodiment of the present invention, when the charging voltage of the battery is greater than the charging voltage of the set battery, and the charging method of the battery is switched from the constant current charging mode to the constant voltage charging mode, The magnitude is reflected on the PWM control signal generated by the constant current controller and is outputted so that the occurrence of the transient phenomenon can be suppressed in the section converted to the constant voltage charging mode.

이렇게 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 전환될 때 발생하는 과도현상을 억제하기 위한 구성들 및 각각의 동작에 대해서 살펴보기로 한다. The constructions for suppressing the transient phenomenon occurring when the constant current charging system is switched to the constant voltage charging system and the respective operations will be described.

정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 전환될 때 발생하는 과도현상을 억제하기 위해서 본 발명의 실시예에 따른 독립형 태양광 발전시스템은 태양전지 전압 감지부(5), 태양전지 전류 감지부(6), 컨버터 전류 감지부(7), 충전 전압 감지부(27), 정전류 제어기(8), 정전압 제어기(15) 및 제어부(23)를 포함한다.In order to suppress the transient phenomenon that occurs when the constant current charging mode is switched to the constant voltage charging mode, the standalone solar power generation system according to the embodiment of the present invention includes a solar cell voltage sensing unit 5, a solar cell current sensing unit 6, A constant current controller 8, a constant voltage controller 15, and a control unit 23. The converter current sensing unit 7, the charging voltage sensing unit 27, the constant current controller 8,

태양전지 전압 감지부(5)는 태양전지 어레이(2)의 출력단에 연결되어 태양전지 어레이(2)의 출력전압, 즉 태양전지 어레이(2)에서 생성된 전압을 감지한다.The solar cell voltage sensing unit 5 is connected to the output terminal of the solar cell array 2 to sense the output voltage of the solar cell array 2, that is, the voltage generated in the solar cell array 2.

태양전지 전류 감지부(6)는 태양전지 어레이(2)의 출력단에 연결되어 태양전지 어레이(2)의 출력전류, 즉 태양전지 어레이(2)에 의해서 생성된 전류를 감지한다.The solar cell current sensing unit 6 is connected to the output terminal of the solar cell array 2 to sense the output current of the solar cell array 2, that is, the current generated by the solar cell array 2. [

컨버터 전류 감지부(7)는 컨버터(3)의 출력전류를 감지한다.The converter current sensing unit 7 senses the output current of the converter 3. [

충전 전압 감지부(27)는 배터리(4)의 충전 전압을 감지한다. The charging voltage sensing unit 27 senses the charging voltage of the battery 4.

정전류 제어기(8)는 상기 감지된 태양전지 어레이(2)의 출력전압 및 상기 감지된 태양전지 어레이(2)의 출력전류로 최대 전력점 추종 제어(Maximum Power Point Tracking)를 수행하여 구해진 컨버터의 기준 출력전류와 상기 감지된 컨버터(3)의 출력전류 간 차이 값을 비례 적분 제어하여 PWM 제어신호를 발생해서 컨버터(3)의 스위치 S1으로 인가한다. 즉 충전 전압 감지부(27)에서 감지된 배터리(4)의 충전 전압이 설정된 배터리의 충전 전압보다 작거나 같은 경우에 정전류 제어기(8)가 생성하는 PWM 제어신호는 컨버터(3)의 스위칭 S1으로 인가된다. The constant current controller 8 performs maximum power point tracking on the output voltage of the sensed solar cell array 2 and the detected output current of the solar cell array 2, And outputs the PWM control signal to the switch S 1 of the converter 3. The PWM control signal is generated by the PWM control signal. I.e., a PWM control signal to the constant current controller 8 generates the charge voltage detection unit 27 is less than the charging voltage of the battery charging voltage is set in the battery 4 is detected on or equal to the switch S 1 of the converter (3) .

상기 정전류 제어기(8)는 최대 전력점 추종부(MPPT)(9), 제1감산기(10), 제1비례 제어기(11), 제1적분 제어기(12), 제1가산기(13) 및 제1리미터(14)를 포함한다. The constant current controller 8 includes a maximum power point tracking unit (MPPT) 9, a first subtractor 10, a first proportional controller 11, a first integral controller 12, a first adder 13, 1 limiter.

최대 전력점 추종부(9)는 상기 감지된 태양전지 어레이(2)의 출력전압(Vin) 및 상기 감지된 태양전지 어레이(2)의 출력전류(Iin)로 최대 전력점 추종 제어(Maximum Power Point Tracking)를 수행하여 컨버터의 기준전류(I*out)를 출력한다. 이렇게 최대 전력점 추종 제어를 수행하는 이유는 태양전지의 경우 일사량, 셀의 온도, 부하와 같은 외부 조건이 변화할 때 출력 특성이 달라지는 특징을 가지므로 주어진 외부조건에 대하여 태양전지가 항상 최대 전력점 근처에서 동작하여야 하기 때문이다. 이러한 최대 전력점을 추종하기 위해서 P&O(Perturbation and Observation) 제어를 사용할 수 있다. 이를 사용하는 이유는 P&O 제어방법이 간단한 피드백 구조를 가지며 소수의 측정 파라미터를 갖기 때문이다. The maximum power point tracking unit 9 detects the maximum power point follow-up control (maximum) by the output voltage V in of the detected solar cell array 2 and the output current I in of the detected solar cell array 2 Power Point Tracking) to output the reference current (I * out ) of the converter. The reason for performing the maximum power point follow-up control in this way is that the output characteristic is changed when the external conditions such as the solar radiation amount, the cell temperature, and the load are changed in the case of the solar battery. Therefore, This is because it has to operate near. Perturbation and Observation (P & O) control can be used to follow this maximum power point. The reason for using this is that the P & O control method has a simple feedback structure and has a small number of measurement parameters.

제1감산기(10)는 상기 구해진 컨버터의 기준 출력전류와 상기 컨버터의 출력전류 간 차이 값을 출력한다.The first subtracter 10 outputs the difference between the reference output current of the converter and the output current of the converter.

제1비례 제어기(11)는 상기 제1감산기(10)의 출력을 비례 제어하여 출력한다. The first proportional controller 11 proportionally controls the output of the first subtracter 10 and outputs the result.

제1적분 제어기(12)는 상기 제1감산기(10)의 출력을 적분 제어하여 출력한다. The first integral controller 12 integrally controls the output of the first subtractor 10 and outputs it.

제1가산기(13)는 상기 제1비례 제어기(11)의 출력 값과 상기 제1적분 제어기(12)의 출력 값을 가산하여 PWM 제어신호로 출력한다. The first adder 13 adds the output value of the first proportional controller 11 and the output value of the first integral controller 12 and outputs the result as a PWM control signal.

제1리미터(13)는 상기 제1가산기(13)에서 출력되는 PWM 제어신호의 크기를 설정된 값으로 제한하여 출력한다. 이때 제1리미터(13)는 정전류 제어기(8)의 필수 구성으로 포함될 수도 있지만 태양광 독립형 발전시스템의 시스템 설계 사양에 따라 정전류 제어기(8)의 구성으로 선택적으로 추가될 수도 있다.
The first limiter 13 limits the magnitude of the PWM control signal output from the first adder 13 to a predetermined value and outputs the limited value. At this time, the first limiter 13 may be included as an essential component of the constant current controller 8, but may optionally be added to the configuration of the constant current controller 8 according to the system design specifications of the solar independent power generation system.

한편 정전압 제어기(15)는 설정된 배터리의 충전전압과 상기 감지된 배터리의 충전전압 간 차이 값을 각각 적분 제어 및 비례 제어하여 적분 충전전압 값 및 비례 충전전압 값으로 출력하고, 상기 적분 충전전압 값과 상기 정전류 제어기(8)에서 발생한 PWM 제어신호의 크기 값 간 차이 값으로 상기 적분 충전전압 값을 보상한 후 얻어진 적분 충전전압 보상값과 상기 비례 충전전압 값을 이용하여 PWM 제어신호를 발생해서 컨버터(3)의 스위치 S1으로 인가한다. 즉 충전 전압 감지부(27)에서 감지된 배터리(4)의 충전 전압이 설정된 배터리의 충전 전압보다 큰 경우에 정전압 제어기(15)가 생성하는 PWM 제어신호는 컨버터(3)의 스위칭 S1으로 인가된다. On the other hand, the constant voltage controller 15 performs integral control and proportional control on the difference between the charge voltage of the set battery and the charge voltage of the detected battery to output the integral charge voltage value and the proportional charge voltage value, A PWM control signal is generated by using the integral charge voltage compensation value obtained after compensating the integral charge voltage value with a difference value between the magnitude values of the PWM control signal generated in the constant current controller 8 and the proportional charge voltage value, 3) is applied to the switch S 1. The PWM control signal generated by the constant voltage controller 15 is applied to the switching S 1 of the converter 3 when the charging voltage of the battery 4 sensed by the charging voltage sensing unit 27 is greater than the charging voltage of the set battery do.

이러한 정전압 제어기(15)는 제2감산기(16), 제2적분 제어기(17), 제2비례 제어기(18), 모드 변환 보상 감산기(19), 모드 변환 가산기(20), 제2가산기(21) 및 제2리미터(22)를 포함한다.The constant voltage controller 15 includes a second subtractor 16, a second integral controller 17, a second proportional controller 18, a mode conversion compensation subtractor 19, a mode conversion adder 20, a second adder 21 And a second limiter 22.

제2감산기(16)는 설정된 배터리의 충전전압(V*out)과 상기 감지된 배터리(4)의 충전전압(Vout) 간 차이 값을 출력한다. 이때 설정된 배터리의 충전전압은 독립형 태양광 발전시스템의 설계자에 의해서 설정될 수 있으며, 배터리(4)의 사양에 따라 달라질 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.Second subtractor 16 outputs the difference between the charging voltage (V out) of the charge voltage (V out *) and the sensed battery (4) of the set battery. The charge voltage of the set battery may be set by a designer of the independent photovoltaic power generation system, and may vary depending on the specification of the battery 4, but is not limited thereto.

제2적분 제어기(17)는 상기 제2감산기(16)의 출력을 적분 제어하여 적분 충전전압 값을 출력한다. The second integrator 17 integrally controls the output of the second subtractor 16 to output an integrated charge voltage value.

제2비례 제어기(18)는 상기 제2감산기(16)의 출력을 비례 제어하여 비례 충전전압 값을 출력한다. The second proportional controller 18 proportionally controls the output of the second subtractor 16 to output a proportional charge voltage value.

모드 변환 보상 감산기(19)는 상기 적분 충전전압 값과, 상기 정전류 제어기(8)에서 발생된 PWM 제어신호의 크기 값 간 차이인 모드변환 보상 값을 출력한다. 이때 정전류 제어기(8)에서 발생된 PWM 제어신호는 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 바뀌기 전, 즉 상기 감지된 배터리(4)의 충전전압(Vout)이 설정된 배터리의 충전전압(V*out)보다 크게 되기 전 정전류 제어기(8)에서 마지막으로 출력된 PWM 제어신호일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The mode conversion compensation subtracter 19 outputs a mode conversion compensation value which is a difference between the integral charging voltage value and the magnitude value of the PWM control signal generated in the constant current controller 8. [ At this time, the constant current controller 8 the PWM control signal before changed to the constant voltage charging mode at a constant current charging mode, i.e. the charge voltage (V out), the charge voltage (V * out) of the battery is set in the battery 4, the sensed occurs in The PWM control signal may be the PWM control signal that is finally output from the constant current controller 8 before it is increased.

모드 변환 보상 가산기(20)는 상기 모드변환 보상 값과 상기 적분 충전전압 값을 가산하여 적분 충전전압 보상값을 출력한다.The mode conversion compensation adder 20 adds the mode conversion compensation value and the integral charging voltage value and outputs an integrated charging voltage compensation value.

제2가산기(21)는 상기 적분 충전전압 보상값과 상기 비례 충전전압 값을 가산하여 PWM 제어신호를 발생해서 컨버터(3)의 스위치 S1으로 인가한다.The second adder 21 adds the integral charge voltage compensation value and the proportional charge voltage value to generate a PWM control signal and applies it to the switch S 1 of the converter 3.

제2리미터(22)는 상기 제2가산기(21)에서 출력되는 PWM 제어신호의 크기를 설정된 값으로 제한한다. 이때 제2리미터(22)는 정전압 제어기(15)의 필수 구성으로 포함될 수도 있지만 태양광 독립형 발전시스템의 시스템 설계 사양에 따라 정전압 제어기(15)의 구성으로 선택적으로 추가될 수도 있다.The second limiter 22 limits the magnitude of the PWM control signal output from the second adder 21 to a set value. At this time, the second limiter 22 may be included as an essential component of the constant voltage controller 15, but may optionally be added to the configuration of the constant voltage controller 15 according to the system design specifications of the solar independent power generation system.

충전모드 제어부(23)는 상기 감지된 배터리의 충전전압(Vout)이 설정된 배터리의 충전전압(V*out)보다 작거나 같으면 상기 정전류 제어기(8)에서 발생된 PWM 제어신호를 상기 컨버터(3)의 스위치 S1으로 인가하고, 상기 감지된 배터리의 충전전압(Vout)이 상기 설정된 배터리의 충전전압(V*out)보다 크면 상기 정전압 제어기(8)에서 발생한 PWM 제어신호를 상기 컨버터(3)의 스위치 S1으로 인가한다.Charging mode controller 23 is less than or equal to the charge voltage (V * out) of the battery terminal voltage (V out) of the sensed battery set wherein the PWM control signal generated from the constant-current controller 8 converter (3 ), the sensed terminal voltage (V out) of the battery is above a PWM control signal generated in the charge voltage (V * out) is greater than the constant voltage controller 8 of the set battery converter (3 applied to the switch S 1, and the To the switch S 1 .

상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 독립형 태양광 발전시스템은 배터리의 충전전압이 설정된 배터리의 충전전압과 같아질 때까지 정전류 제어기(8)에서 PWM 제어신호를 발생하여 컨버터(3)의 스위치로 인가하여 태양전지 어레이에서 생성된 전원을 다운시켜 배터리를 충전하며, 배터리(4)의 충전전압이 설정된 배터리의 충전전압보다 커지게 되는 경우에 정전압 제어기(15)에서 PWM 제어신호를 발생하여 컨버터(3)의 스위치로 인가한다. 이때 정전압 제어기(15)에서 발생 되는 PWM 제어신호에는 정전류 제어기(8)에서 발생한 PWM 제어신호가 반영되어 출력되므로, 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변경되는 순간 태양전지 어레이(2)의 출력전압, 배터리(4)의 출력전압 및 배터리(4)의 출력전류가 흔들리는 과도현상을 방지할 수 있게 된다.As described above, the stand-alone photovoltaic power generation system according to the embodiment of the present invention generates the PWM control signal in the constant current controller 8 until the charge voltage of the battery becomes equal to the charge voltage of the set battery, When the charging voltage of the battery 4 becomes greater than the charging voltage of the battery set, the constant voltage controller 15 generates a PWM control signal to output the PWM control signal to the converter 4. In this case, (3). Since the PWM control signal generated by the constant voltage controller 15 is reflected by the PWM control signal generated by the constant current controller 8, the output voltage of the solar cell array 2 instantaneously changed from the constant current charging mode to the constant voltage charging mode, It is possible to prevent the transient phenomenon in which the output voltage of the battery 4 and the output current of the battery 4 are shaken.

이에 대한 예시가 도 2 및 도 3에 도시되어 있다. An example of this is shown in Figs. 2 and 3. Fig.

도 2는 종래 병렬 정전류-정전압 충전방식에서 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변환되는 구간에서 발생하는 과도현상을 예시한 도면이다. 도 2의 (a)는 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변환되는 구간에서 태양전지 어레이의 출력전압이 흔들리는 과도현상이 발생하는 것을 나타내며, 도 2의 (b)는 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변환되는 구간에서 배터리의 출력전압이 흔들리는 과도현상이 발생하는 것을 나타내며, 도 2의 (c)는 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변환되는 구간에서 배터리의 출력전류가 흔들리는 과도현상이 발생하는 것을 나타내며, 도 2의 (d)는 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변환되는 구간('0'인 경우 정전류 충전방식이 수행되고 '1'인 경우 정전압 충전방식이 수행됨)을 나타낸다. 2 is a diagram illustrating a transient phenomenon occurring in a section where the conventional parallel constant-current-constant voltage charging method is converted from a constant current charging method to a constant voltage charging method. FIG. 2 (a) shows that a transient phenomenon occurs in which the output voltage of the solar cell array fluctuates during a period from the constant current charging mode to the constant voltage charging mode. FIG. 2 (b) FIG. 2C shows that a transient phenomenon occurs in which the output current of the battery fluctuates during a period in which the constant current charging method is converted into the constant voltage charging method, and FIG. 2C shows that a transient phenomenon occurs in which the output current of the battery fluctuates FIG. 2 (d) shows a period during which the constant current charging mode is converted into the constant voltage charging mode (when the constant current charging mode is '0', the constant voltage charging mode is performed when '1').

도 2를 참조하면 종래 병렬 정전류-정전압 충전방식은 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변경되는 순간 본 발명의 실시예에 따른 독립형 태양광 발전시스템과 달리 정전류 제어기에서 발생한 PWM 제어신호가 반영되어 출력되지 않으므로, 태양전지 어레이의 출력전압, 배터리의 출력전압 및 배터리의 출력전류가 흔들리는 과도현상을 방지할 수 없다. Referring to FIG. 2, the conventional parallel constant-current and constant-voltage charging scheme changes the constant-current charging mode to the constant-voltage charging mode, unlike the independent photovoltaic power generation system according to the embodiment of the present invention, the PWM control signals generated in the constant- The output voltage of the solar cell array, the output voltage of the battery, and the output current of the battery can not be prevented from shaking.

한편, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 독립형 태양광 발전시스템이 병렬 정전류-정전압 충전방식에서 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변환되는 구간에서 발생하는 과도현상이 억제된 것을 예시한 도면이다. 도 3의 (a)는 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변환되는 구간에서 태양전지 어레이의 출력전압이 흔들리는 과도현상이 억제된 것을 나타내며, 도 3의 (b)는 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변환되는 구간에서 배터리의 출력전압이 흔들리는 과도현상이 억제된 것을 나타내며, 도 3의 (c)는 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변환되는 구간에서 배터리의 출력전류가 흔들리는 과도현상이 억제된 것을 나타내며, 도 3의 (d)는 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변환되는 구간('0'인 경우 정전류 충전방식이 수행되고 '1'인 경우 정전압 충전방식이 수행됨)을 나타낸다. Meanwhile, FIG. 3 is a graph illustrating the suppression of a transient phenomenon occurring in a period in which the independent photovoltaic power generation system according to the embodiment of the present invention is converted from the constant current charging mode to the constant voltage charging mode in the parallel constant current-constant voltage charging mode. 3 (a) shows that the transient phenomenon in which the output voltage of the solar cell array is shaken is suppressed in the section where the constant current charging method is converted to the constant voltage charging method. FIG. 3 (b) 3C shows that the transient phenomenon in which the output current of the battery is shaken is suppressed in the section where the constant current charging method is converted into the constant voltage charging method, (D) of FIG. 3 shows a period during which the constant current charging method is converted into the constant voltage charging method (a constant current charging method is performed when '0' and a constant voltage charging method is performed when '1').

도 3을 참조하면 병렬 정전류-정전압 충전방식에서 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변경되는 순간 본 발명의 실시예에 따른 독립형 태양광 발전시스템은 종래와 달리 정전류 제어기에서 발생한 PWM 제어신호가 반영되어 출력되므로, 태양전지 어레이(2)의 출력전압, 배터리(4)의 출력전압 및 배터리(4)의 출력전류가 흔들리는 과도현상이 종래 기술에 비해서 현저하게 억제됨을 확인할 수 있다.
Referring to FIG. 3, the independent solar photovoltaic power generation system according to the embodiment of the present invention changes from the constant current charging mode to the constant voltage charging mode in the parallel constant current-constant voltage charging mode, the PWM control signal generated in the constant current controller is reflected, It can be confirmed that the transient phenomenon in which the output voltage of the solar cell array 2, the output voltage of the battery 4, and the output current of the battery 4 shake is remarkably suppressed as compared with the prior art.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 독립형 태양광 발전시스템의 충전제어방법에 대한 흐름도이다.4 is a flowchart of a charge control method of a stand-alone solar power generation system according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 충전제어방법은 도 1에 도시된 독립형 태양광 발전시스템의 의해서 수행될 수 있다. 이에 따라 도 1의 독립형 태양광 발전시스템의 구성을 기초로 하여 배터리의 충전제어방법에 대해서 살펴보기로 한다.The charge control method shown in Fig. 4 can be performed by the stand-alone photovoltaic power generation system shown in Fig. Accordingly, a charging control method of a battery will be described based on the configuration of the stand-alone solar power generation system of FIG.

태양전지 전압 감지부(5)는 태양전지 어레이(2)의 출력전압을 감지한다(S1).The solar cell voltage sensing unit 5 senses the output voltage of the solar cell array 2 (S1).

태양전지 전류 감지부(6)는 태양전지 어레이(2)의 출력전류를 감지한다(S2). The solar cell current sensing unit 6 senses the output current of the solar cell array 2 (S2).

컨버터 전류 감지부(7)는 컨버터(3)의 출력전류를 감지한다(S3). The converter current sensing unit 7 senses the output current of the converter 3 (S3).

충전전압 감지부(27)는 배터리(4)의 충전 전압을 감지한다(S4). The charging voltage sensing unit 27 senses the charging voltage of the battery 4 (S4).

상기 단계 S1 내지 S4는 동시에 수행되거나 S1->S2->S3->S4 순으로 순차적으로 수행될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. The steps S1 to S4 may be performed simultaneously or sequentially in order of S1- > S2- > S3- > S4, but the present invention is not limited thereto.

이후 제어부(23)는 상기 감지된 배터리(4)의 충전전압이 설정된 배터리의 충전전압(SOC:State of Charge)보다 큰가를 확인한다(S5).Thereafter, the controller 23 determines whether the sensed charge voltage of the battery 4 is greater than a set state of charge (SOC) of the set battery (S5).

이때 상기 감지된 배터리의 충전전압이 설정된 배터리의 충전전압보다 크면 제어부(23)는 정전압 제어기(15)를 이용하여 정전압 충전모드를 수행하고(S8), 작거나 같으면 정전류 제어기(8)를 이용하여 정전류 충전모드를 수행한다(S7). If the detected charge voltage of the battery is greater than the charge voltage of the set battery, the controller 23 performs the constant voltage charge mode using the constant voltage controller 15 (S8) Current charging mode (S7).

먼저 정전류 충전모드는 상기 감지된 태양전지 어레이의 출력전압 및 상기 감지된 태양전지 어레이의 출력전류로 최대 전력점 추종 제어(Maximum Power Point Tracking)를 수행하여 구해진 컨버터의 기준 출력전류와 상기 감지된 컨버터의 출력전류 간 차이 값을 비례 적분 제어하여 PWM 제어신호를 발생해서 컨버터(3)의 스위치 S1으로 인가하는 것을 나타낸다. First, the constant current charging mode is performed by performing a maximum power point tracking (maximum power point tracking) with an output voltage of the sensed solar cell array and an output current of the sensed solar cell array and a reference output current of the sensed converter And outputs the generated PWM control signal to the switch S 1 of the converter 3. In this case,

좀 더 구체적으로 정전류 충전모드는 상기 감지된 태양전지 어레이(2)의 출력전압 및 상기 감지된 태양전지 어레이(2)의 출력전류로 최대 전력점 추종 제어(Maximum Power Point Tracking)를 수행하여 컨버터의 기준전류를 출력하고, 상기 컨버터의 기준 출력전류와 상기 컨버터의 출력전류 간 차이 값을 출력하고, 상기 컨버터의 기준 출력전류와 상기 컨버터의 출력전류 간 차이 값을 비례 제어하여 출력하고, 상기 컨버터의 기준 출력전류와 상기 컨버터의 출력전류 간 차이 값을 적분 제어하여 출력하고, 상기 비례 제어하여 출력된 값과 상기 적분 제어하여 출력된 값을 가산하여 PWM 제어신호로 출력할 수 있다. 상기 정전류 충전모드는 상기 비례 제어하여 출력된 값과 상기 적분 제어하여 출력된 값을 가산하여 출력된 PWM 제어신호의 크기를 설정된 값으로 제한할 수 있다. More specifically, the constant current charging mode performs maximum power point tracking (maximum power point tracking) with the output voltage of the sensed solar cell array 2 and the output current of the sensed solar cell array 2, And outputting a difference between a reference output current of the converter and an output current of the converter to proportionally control and output the difference between a reference output current of the converter and an output current of the converter, The difference between the reference output current and the output current of the converter is integrally controlled and output, and the proportional control output value and the integral control output value are added to each other and output as a PWM control signal. The constant current charging mode may limit the magnitude of the PWM control signal output by adding the proportional control output value and the integral control output value to the set value.

한편 상기 정전압 충전모드는 설정된 배터리의 충전전압과 상기 감지된 배터리의 충전전압 간 차이 값을 각각 적분 제어 및 비례 제어하여 적분 충전전압 값 및 비례 충전전압 값으로 출력하고, 상기 적분 충전전압 값과 상기 정전류 제어기(8)에서 발생한 PWM 제어신호의 크기 값 간 차이 값으로 상기 적분 충전전압 값을 보상한 후 얻어진 적분 충전전압 보상값과 상기 비례 충전전압 값을 이용하여 PWM 제어신호를 발생해서 컨버터(3)의 스위치 S1으로 인가하는 것을 나타낸다. Meanwhile, in the constant voltage charging mode, the integrated value and the proportional charge voltage value are integrated and controlled so as to output the integral charge voltage value and the proportional charge voltage value, respectively, and the difference between the charge voltage of the set battery and the charge voltage of the battery, A PWM control signal is generated using the integral charge voltage compensation value obtained after compensating the integral charge voltage value with a difference value between the magnitude values of the PWM control signal generated in the constant current controller 8 and the proportional charge voltage value, ) it indicates that the switch S 1 is applied to.

좀 더 구체적으로 상기 정전압 충전모드는 설정된 배터리의 충전전압과 상기 감지된 배터리의 충전전압 간 차이인 충전전압 차이 값을 출력하고, 상기 충전전압 차이 값을 적분 제어하여 적분 충전전압 값을 출력하고, 상기 충전전압 차이 값을 비례 제어하여 비례 충전전압 값을 출력하고, 상기 적분 충전전압 값과 상기 정전류 충전 단계에서 발생한 PWM 제어신호의 크기 값 간 차이인 모드변환 보상 값을 출력하고, 상기 모드변환 보상 값과 상기 적분 충전전압 값을 가산하여 적분 충전전압 보상값을 출력하고, 상기 적분 충전전압 보상값과 상기 비례 충전전압 값을 가산하여 PWM 제어신호로 출력할 수 있다. 상기 정전압 충전모드는 상기 적분 충전전압 보상값과 상기 비례 충전전압 값을 가산하여 출력되는 PWM 제어신호의 크기를 설정된 값으로 제한할 수 있다.
More specifically, the constant voltage charging mode outputs a charging voltage difference value, which is a difference between a charging voltage of a set battery and a charging voltage of the detected battery, integrates the charging voltage difference value to output an integrated charging voltage value, And outputs a mode conversion compensation value which is a difference between the integral charging voltage value and a magnitude value of the PWM control signal generated in the constant current charging step, and outputs the mode conversion compensation value, Value and the integral charge voltage value to output an integral charge voltage compensation value and add the integral charge voltage compensation value and the proportional charge voltage value to output as a PWM control signal. The constant voltage charging mode may limit the magnitude of the PWM control signal output by adding the integral charge voltage compensation value and the proportional charge voltage value to a set value.

이제까지 본 발명에 대하여 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 따라서 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허청구범위에 기재된 내용 및 그와 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다. The present invention has been described above with reference to the embodiments. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but should be construed to include various embodiments within the scope of the claims and equivalents thereof.

Claims (10)

적어도 하나의 태양전지로 이뤄진 태양전지 어레이, PWM(Pulse Width Modulation)제어신호에 따라 스위칭 동작을 수행하여 상기 태양전지 어레이에서 생성된 전원의 크기를 다운시켜 출력하는 컨버터 및 상기 컨버터에서 출력되는 전원으로 충전되는 배터리를 포함하는 독립형 태양광 발전시스템에 있어서,
상기 태양전지 어레이의 출력전압을 감지하는 태양전지 전압 감지부;
상기 태양전지 어레이의 출력전류를 감지하는 태양전지 전류 감지부;
상기 컨버터의 출력전류를 감지하는 컨버터 전류 감지부;
상기 배터리의 충전 전압을 감지하는 충전 전압 감지부;
상기 태양전지 어레이의 출력전압 및 태양전지 어레이의 출력전류로 최대 전력점 추종 제어(Maximum Power Point Tracking)를 수행하여 구해진 컨버터의 기준 출력전류와 상기 컨버터의 출력전류 간 차이 값을 비례 적분 제어하여 PWM 제어신호를 발생하는 정전류 제어기;
설정된 배터리의 충전전압과 상기 감지된 배터리의 충전전압 간 차이 값을 각각 적분 제어 및 비례 제어하여 적분 충전전압 값 및 비례 충전전압 값으로 출력하고, 상기 적분 충전전압 값과 상기 정전류 제어기에서 발생한 PWM 제어신호의 크기 값 간 차이 값으로 상기 적분 충전전압 값을 보상한 후 얻어진 적분 충전전압 보상값과 상기 비례 충전전압 값을 이용하여 PWM 제어신호를 발생하는 정전압 제어기; 및
상기 감지된 충전전압이 설정된 배터리의 충전전압 보다 작거나 같으면 상기 정전류 제어기에서 발생된 PWM 제어신호를 상기 컨버터에 인가하고 상기 감지된 충전전압이 설정된 배터리의 충전전압 보다 크면 상기 정전압 제어기에서 발생된 PWM 제어 신호를 상기 컨버터에 인가하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 독립형 태양광 발전시스템.A converter that performs a switching operation according to a PWM (Pulse Width Modulation) control signal to downsize and output the power generated from the solar cell array, and a power source 1. A stand-alone solar power generation system comprising a battery to be charged,
A solar cell voltage sensing unit for sensing an output voltage of the solar cell array;
A solar cell current sensing unit for sensing an output current of the solar cell array;
A converter current sensing unit for sensing an output current of the converter;
A charging voltage sensing unit for sensing a charging voltage of the battery;
The difference between the reference output current of the converter and the output current of the converter obtained by performing maximum power point tracking with the output voltage of the solar cell array and the output current of the solar cell array, A constant current controller for generating a control signal;
And outputs the integrated charge voltage value and the proportional charge voltage value, respectively, to the integrated charge voltage value and the PWM control signal generated in the constant current controller, A constant voltage controller for generating a PWM control signal by using the integral charge voltage compensation value obtained after compensating the integral charge voltage value as a difference value between signal magnitude values and the proportional charge voltage value; And
If the sensed charge voltage is less than or equal to the charge voltage of the set battery, applies a PWM control signal generated in the constant current controller to the converter and if the sensed charge voltage is greater than the charge voltage of the set battery, And a controller for applying a control signal to the converter. 청구항 1에 있어서,
상기 정전류 제어기는,
상기 태양전지 어레이의 출력전압 및 태양전지 어레이의 출력전류로 최대 전력점 추종 제어(Maximum Power Point Tracking)를 수행하여 컨버터의 기준전류를 출력하는 최대 전력점 추종부;
상기 구해진 컨버터의 기준 출력전류와 상기 컨버터의 출력전류 간 차이 값을 출력하는 제1감산기;
상기 제1감산기의 출력을 비례 제어하여 출력하는 제1비례 제어기;
상기 제1감산기의 출력을 적분 제어하여 출력하는 제1적분 제어기; 및
상기 제1비례 제어기의 출력 값과 상기 제1적분 제어기의 출력 값을 가산하여 PWM 제어신호로 출력하는 제1가산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 독립형 태양광 발전시스템.The method according to claim 1,
The constant-
A maximum power point tracking unit for performing a maximum power point tracking control based on an output voltage of the solar cell array and an output current of the solar cell array to output a reference current of the converter;
A first subtractor for outputting a difference between a reference output current of the converter and an output current of the converter;
A first proportional controller for proportional-controlling the output of the first subtractor and outputting the result;
A first integrator for integrally controlling an output of the first subtractor and outputting the result; And
And a first adder for adding the output value of the first proportional controller and the output value of the first integral controller and outputting the result as a PWM control signal. 청구항 2에 있어서,
상기 정전류 제어기는,
상기 제1가산기에서 출력되는 PWM 제어신호의 크기를 설정된 값으로 제한하는 제1리미터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 독립형 태양광 발전시스템.The method of claim 2,
The constant-
Further comprising a first limiter for limiting the magnitude of the PWM control signal output from the first adder to a predetermined value. 청구항 1에 있어서,
상기 정전압 제어기는,
설정된 배터리의 충전전압과 상기 감지된 배터리의 충전전압 간 차이 값을 출력하는 제2감산기;
상기 제2감산기의 출력을 적분 제어하여 적분 충전전압 값을 출력하는 제2적분 제어기;
상기 제2감산기의 출력을 비례 제어하여 비례 충전전압 값을 출력하는 제2비례 제어기;
상기 적분 충전전압 값과 상기 정전류 충전 모드부에서 발생한 PWM 제어신호의 크기 값 간 차이인 모드변환 보상 값을 출력하는 모드 변환 보상 감산기;
상기 모드변환 보상 값과 상기 적분 충전전압 값을 가산하여 적분 충전전압 보상값을 출력하는 모드 변환 보상 가산기; 및
상기 적분 충전전압 보상값과 상기 비례 충전전압 값을 가산하여 PWM 제어신호로 출력하는 제2가산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 독립형 태양광 발전시스템.The method according to claim 1,
The constant-
A second subtracter for outputting a difference value between a charged voltage of the set battery and a charged voltage of the detected battery;
A second integration controller for integrating the output of the second subtractor to output an integrated charge voltage value;
A second proportional controller for proportionally controlling an output of the second subtractor to output a proportional charge voltage value;
A mode conversion compensation subtractor for outputting a mode conversion compensation value which is a difference between the integral charging voltage value and a magnitude value of a PWM control signal generated in the constant current charging mode portion;
A mode conversion compensation adder for adding the mode conversion compensation value and the integrated charge voltage value to output an integrated charge voltage compensation value; And
And a second adder for adding the integral charge voltage compensation value and the proportional charge voltage value and outputting the result as a PWM control signal. 청구항 4에 있어서,
상기 정전압 제어기는,
상기 제2가산기에서 출력되는 PWM 제어신호의 크기를 설정된 값으로 제한하는 제2리미터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 독립형 태양광 발전시스템.The method of claim 4,
The constant-
And a second limiter for limiting the magnitude of the PWM control signal output from the second adder to a set value. 적어도 하나의 태양전지로 이뤄진 태양전지 어레이, PWM(Pulse Width Modulation)제어신호에 따라 스위칭 동작을 수행하여 상기 태양전지 어레이에서 생성된 전원의 크기를 다운시켜 출력하는 컨버터 및 상기 컨버터에서 출력되는 전원으로 충전되는 배터리를 포함하는 독립형 태양광 발전시스템의 충전제어방법에 있어서,
상기 태양전지 어레이의 출력전압을 감지하는 단계;
상기 태양전지 어레이의 출력전류를 감지하는 단계;
상기 컨버터의 출력전류를 감지하는 단계;
상기 배터리의 충전 전압을 감지하는 단계;
상기 감지된 배터리의 충전전압이 설정된 배터리의 충전전압보다 작거나 같으면 상기 태양전지 어레이의 출력전압 및 태양전지 어레이의 출력전류로 최대 전력점 추종 제어(Maximum Power Point Tracking)를 수행하여 구해진 컨버터의 기준 출력전류와 상기 컨버터의 출력전류 간 차이 값을 비례 적분 제어하여 PWM 제어신호를 발생해서 상기 컨버터로 인가하는 정전류 충전모드 단계; 및
상기 감지된 충전전압이 설정된 배터리의 충전전압보다 크면, 상기 설정된 배터리의 충전전압과 상기 감지된 배터리의 충전전압 간 차이 값을 각각 적분 제어 및 비례 제어하여 적분 충전전압 값 및 비례 충전전압 값으로 출력하고, 상기 적분 충전전압 값과 상기 정전류 충전모드 단계에서 발생한 PWM 제어신호의 크기 값 간 차이 값으로 상기 적분 충전전압 값을 보상한 후 얻어진 적분 충전전압 보상값과 상기 비례 충전전압 값을 이용하여 PWM 제어신호를 발생해서 상기 컨버터에 인가하는 정전압 충전모드 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전제어방법. A converter that performs a switching operation according to a PWM (Pulse Width Modulation) control signal to downsize and output the power generated from the solar cell array, and a power source A charge control method for a stand-alone solar power generation system including a battery to be charged,
Sensing an output voltage of the solar cell array;
Sensing an output current of the solar cell array;
Sensing an output current of the converter;
Sensing a charging voltage of the battery;
If the detected charge voltage of the battery is less than or equal to the charge voltage of the set battery, performing a maximum power point tracking control based on the output voltage of the solar array and the output current of the solar array, A constant current charging mode step of generating a PWM control signal by proportionally and integrally controlling the difference between the output current and the output current of the converter and applying the PWM control signal to the converter; And
If the sensed charge voltage is greater than the charge voltage of the set battery, the difference between the charge voltage of the set battery and the charge voltage of the sensed battery is integrated and controlled in proportion to the integral charge voltage value and the proportional charge voltage value And compensates the integral charge voltage value by a difference value between the integral charge voltage value and a magnitude value of the PWM control signal generated in the constant current charge mode mode. The integrated charge voltage compensation value and the proportional charge voltage value are used to calculate a PWM And a constant voltage charging mode step of generating a control signal and applying it to the converter. 청구항 6에 있어서,
상기 정전류 충전모드 단계는,
상기 태양전지 어레이의 출력전압 및 태양전지 어레이의 출력전류로 최대 전력점 추종 제어(Maximum Power Point Tracking)를 수행하여 컨버터의 기준전류를 출력하는 단계;
상기 컨버터의 기준 출력전류와 상기 컨버터의 출력전류 간 차이 값을 출력하는 단계;
상기 컨버터의 기준 출력전류와 상기 컨버터의 출력전류 간 차이 값을 비례 제어하여 출력하는 단계;
상기 컨버터의 기준 출력전류와 상기 컨버터의 출력전류 간 차이 값을 적분 제어하여 출력하는 단계; 및
상기 비례 제어하여 출력된 값과 상기 적분 제어하여 출력된 값을 가산하여 PWM 제어신호로 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전제어방법.The method of claim 6,
Wherein the constant current charging mode step comprises:
Outputting a reference current of the converter by performing maximum power point tracking with the output voltage of the solar array and the output current of the solar array;
Outputting a difference between a reference output current of the converter and an output current of the converter;
Controlling a difference between a reference output current of the converter and an output current of the converter in proportion to the output;
Integrating and outputting a difference value between a reference output current of the converter and an output current of the converter; And
And outputting the PWM control signal by adding the output value obtained by the proportional control and the output value obtained by the integral control. 청구항 7에 있어서,
상기 정전류 충전모드 단계는,
상기 비례 제어하여 출력된 값과 상기 적분 제어하여 출력된 값을 가산하여 출력된 PWM 제어신호의 크기를 설정된 값으로 제한하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충전제어방법. The method of claim 7,
Wherein the constant current charging mode step comprises:
Further comprising the step of limiting the magnitude of the output PWM control signal to a predetermined value by adding the proportional control output value and the integrated control output value. 청구항 6에 있어서,
상기 정전압 충전모드 단계는,
설정된 배터리의 충전전압과 상기 감지된 배터리의 충전전압 간 차이인 충전전압 차이 값을 출력하는 단계;
상기 충전전압 차이 값을 적분 제어하여 적분 충전전압 값을 출력하는 단계;
상기 충전전압 차이 값을 비례 제어하여 비례 충전전압 값을 출력하는 단계;
상기 적분 충전전압 값과 상기 정전류 충전 단계에서 발생한 PWM 제어신호의 크기 값 간 차이인 모드변환 보상 값을 출력하는 단계;
상기 모드변환 보상 값과 상기 적분 충전전압 값을 가산하여 적분 충전전압 보상값을 출력하는 단계; 및
상기 적분 충전전압 보상값과 상기 비례 충전전압 값을 가산하여 PWM 제어신호로 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전제어방법. The method of claim 6,
Wherein the constant voltage charging mode step comprises:
Outputting a charging voltage difference value which is a difference between a charging voltage of the set battery and a charging voltage of the detected battery;
Integrating the charge voltage difference value to output an integrated charge voltage value;
Outputting a proportional charge voltage value by proportionally controlling the charge voltage difference value;
Outputting a mode conversion compensation value which is a difference between the integral charging voltage value and a magnitude value of the PWM control signal generated in the constant current charging step;
Outputting the integrated charge voltage compensation value by adding the mode conversion compensation value and the integrated charge voltage value; And
And adding the integral charge voltage compensation value and the proportional charge voltage value to output as a PWM control signal. 청구항 9에 있어서,
상기 정전압 충전모드 단계는,
상기 적분 충전전압 보상값과 상기 비례 충전전압 값을 가산하여 출력되는 PWM 제어신호의 크기를 설정된 값으로 제한하는 단계를 더 포함하는 것을 충전제어방법. The method of claim 9,
Wherein the constant voltage charging mode step comprises:
Further comprising the step of limiting the magnitude of the PWM control signal output by adding the integral charge voltage compensation value and the proportional charge voltage value to a set value.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180127262A (en) 2018-07-24 2018-11-28 광운대학교 산학협력단 Small-scale solar light/solar heat convergence system capable of operating utility-connection type and stand alone type
CN109936290A (en) * 2019-04-29 2019-06-25 深圳市力生美半导体股份有限公司 Switching power circuit
KR20190101672A (en) * 2018-02-23 2019-09-02 우석대학교 산학협력단 Solar generating system of maximum powr tracking control
KR20200114521A (en) * 2019-03-29 2020-10-07 데스틴파워 주식회사 Grid connected type power conversion system to suppress transient voltage and its conversion method
CN114006460A (en) * 2021-11-11 2022-02-01 东莞保力电子有限公司 Charging control system based on solar controller
KR20220018446A (en) * 2020-08-05 2022-02-15 유림티에스 주식회사 Dc distribution power system and bidirectional converter

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR980006706A (en) * 1996-06-24 1998-03-30 김광호 A battery charge apparatus with mode-convertible function
KR20110017649A (en) * 2009-08-14 2011-02-22 (주) 다이시스 Charge control method of battery charger
KR20120107233A (en) * 2011-03-21 2012-10-02 건국대학교 산학협력단 Rapid charging system for a battery base on a photovoltaic generation system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR980006706A (en) * 1996-06-24 1998-03-30 김광호 A battery charge apparatus with mode-convertible function
KR20110017649A (en) * 2009-08-14 2011-02-22 (주) 다이시스 Charge control method of battery charger
KR20120107233A (en) * 2011-03-21 2012-10-02 건국대학교 산학협력단 Rapid charging system for a battery base on a photovoltaic generation system

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190101672A (en) * 2018-02-23 2019-09-02 우석대학교 산학협력단 Solar generating system of maximum powr tracking control
KR102051208B1 (en) * 2018-02-23 2019-12-02 우석대학교 산학협력단 Solar generating system of maximum powr tracking control
KR20180127262A (en) 2018-07-24 2018-11-28 광운대학교 산학협력단 Small-scale solar light/solar heat convergence system capable of operating utility-connection type and stand alone type
KR20200114521A (en) * 2019-03-29 2020-10-07 데스틴파워 주식회사 Grid connected type power conversion system to suppress transient voltage and its conversion method
KR102212119B1 (en) * 2019-03-29 2021-02-04 데스틴파워 주식회사 Grid connected type power conversion system to suppress transient voltage and its conversion method
CN109936290A (en) * 2019-04-29 2019-06-25 深圳市力生美半导体股份有限公司 Switching power circuit
CN109936290B (en) * 2019-04-29 2024-05-28 深圳市力生美半导体股份有限公司 Switching power supply circuit
KR20220018446A (en) * 2020-08-05 2022-02-15 유림티에스 주식회사 Dc distribution power system and bidirectional converter
KR102641585B1 (en) 2020-08-05 2024-02-29 유림티에스 주식회사 Dc distribution power system and bidirectional converter
CN114006460A (en) * 2021-11-11 2022-02-01 东莞保力电子有限公司 Charging control system based on solar controller
CN114006460B (en) * 2021-11-11 2023-11-24 东莞保力电子有限公司 Charging control system based on solar controller

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