KR19980020431A - Grid Connected Solar Power Unit - Google Patents
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Abstract
본 발명은 계통 연계 태양광 발전 장치에 관한 것으로, 장 시간동안 단전이 지속되거나 예기치 않은 정전사고가 발생하여 부하로 공급되는 상용전원이 차단되었을 경우에도 태양전지에서 발생되는 전력을 계속하여 그 부하에서 공급받게 되어 발전된 태양광의 전력용량 보다 낮은 용량으로도 사용 가능한 전기기기에 대해서는 계속 동작하도록 하여 태양광의 발전을 최대한으로 이용할 수 있게하고 특히 정전 되었을 경우에도 계속 동작되어야 하는 기기, 즉 팬이나 냉장고 등을 부하로 하였을 경우에 그 부하에 연속적으로 전원이 공급될 수 있게 됨으로써 상용전원이 공급되지 않았을때에도 그에 따른 영향을 받지 않을 수 있게 된다.The present invention relates to a grid-connected photovoltaic device, and continue to generate power from the solar cell even when a commercial power supply to the load is interrupted due to a continuous power outage or an unexpected power failure. Electric appliances that are supplied and can be used at lower capacity than the developed solar power can be operated continuously to make the best use of solar power generation, especially devices that should be operated even in the event of power failure, i.e. fans or refrigerators. In the case of a load, the power can be continuously supplied to the load, so that even when commercial power is not supplied, the load is not affected.
Description
본 발명은 저장 배터리가 필요없는 계통 연계 태양광 발전장치에 관한 것으로, 특히 상용전원의 정전 등이 발생하여도 태양전지의 출력을 전기기기에 연속적으로 공급하여 태양광을 발전하여 그 출력을 전기기기에 공급할 수 있는 계통 연계 태양광 발전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a grid-linked photovoltaic device that does not require a storage battery, and in particular, even when a power failure of a commercial power source occurs, the output of the solar cell is continuously supplied to an electrical device to generate solar power, and the output of the electrical device. It relates to a grid-connected photovoltaic device that can be supplied to.
최근에 급속한 산업발달로 에너지 사용이 급증하면서 각종 공해 유발로 심각한 환경파괴 현상이 나타나기 시작했다. 여기에 설상가상으로 에너지 고갈이 시간문제로 대두되기 때문에 선진 각국에서는 대체 에너지 개발에 박차를 가하고 있다. 특히 대체 에너지 중에서 태양광 에너지는 태양빛을 받아 이를 전기로 생산해냄에 따라 현재 많이 보급되는 전기제품의 전원으로 손쉽게 사용할 수 있는 잇점이 있다. 또 전기발생을 위해서 수력, 화력, 원자력 발전 등이 건설되어 있으나 더운 여름낮에 많은 에어콘의 사용으로 발전 용량이 부족하여 제한송전 등을 해야할 실정에 있는데, 태양광 발전은 더운 여름낮에 발전량이 더 크기 때문에 전력요구량이 최대인 여름 낮에 더 큰 효과를 내게된다.In recent years, due to rapid industrial development, the use of energy has surged and serious pollution has started due to various pollutions. To make matters worse, the depletion of energy is a time issue, so developed countries are spurring alternative energy development. In particular, among the alternative energy, solar energy receives sunlight and produces it as electricity, which is an advantage in that it can be easily used as a power source of electric appliances that are widely used. In addition, hydroelectric power, thermal power, and nuclear power generation have been constructed to generate electricity. However, due to the lack of power generation capacity due to the use of many air conditioners in hot summer days, limited power transmission is required. Solar power generation generates more power during hot summer days. Because of its size, it is more effective during summer days when the power requirements are maximum.
종전 개념의 태양광 발전은 낙도나 오지의 상용전원이 없는 곳에서 태양광을 이용하여 주간에 전력을 발생하여, 야간에 사용하기 위해 전기 에너지를 저장하는 배터리를 구비한 발전 방식이 일반적인 방법이었다. 그러나 최근에는 상용 전원이 있는 곳에서도 배터리가 필요없이 주간에 태양광 발전을 하여 발전된 전력을 직접 상용전원에 공급하고 저녁에는 상용전원에서 전력을 공급 받음으로써, 상기 사용전원이 없는 곳에서 주간에 충분한 발전전력을 배터리에 저장함에 따라 손실로 작용하는 전력없이 상용전원선을 따라 필요한 수요처에 전력을 공급할 수 있게 된다.Conventional solar photovoltaic power generation is a general way of generating electricity using solar light in the absence of commercial power in remote islands or remote areas, and having a battery that stores electrical energy for use at night. In recent years, however, even in the presence of commercial power, the solar power generation during the day without the need for a battery to directly supply the power generated by the commercial power in the evening and the power supply from the commercial power source, where the power supply is sufficient for daytime By storing the generated power in the battery, it is possible to supply power to the required demands along the commercial power line without any lossy power.
이와 같은 종래 계통 연계 태양광 발전 장치는 1992년 10월 19일에 일본에서 출원된 일본 특개평 제 6-133462(계통 연계 시스템)이 있으며, 이에 도시한 바와같이 태양광의 에너지를 직류전력으로 변환하는 태양전지(1)와, 그 태양전지(1)의 직류전력을 검출하여 그에 다른 신호를 출력하는 전압검출부(10)와, 상기 전압검출부(10)의 신호로 부터 상기 태양전지(1)의 직류전력이 제1 소정치 이상인 것으로 판단하여 상기 태양전지(1)에서 발생하는 직류전력을 상용 주파수의 교류전력으로 변환 출력하는 인버터(2)와, 그 인버터(2)에서 출력되는 교류전력을 2차측으로 절연 전달하는 트랜스(3)와, 그 트랜스(3)의 2차측과 상용전원(5) 및 부하(6)를 직렬 연결하는 개폐기(4)와, 상기 상용전원(5)의 고장을 검출하고 그 고장 검출시 상기 개폐기(4)를 개방하는 보호계전부(7)와, 상기 태양전지(1)의 출력이 상기 제1 소정치 이하이고 제2 소정치 이상이면 상기 태양전지(1)의 출력전압을 소정전압으로 변환 출력하고 그 출력을 상기 인버터(2)와 보호계전부(7)로 공급하는 제1, 제2제어전원(8)(9)으로 구성되어 부하(6)에 전력을 공급하며 이의 동작은 다음과 같다.Such a conventional grid-connected photovoltaic device is Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-133462 (grid-linked system) filed in Japan on October 19, 1992, and as shown therein converts solar energy into direct current power. The solar cell 1, a voltage detector 10 that detects the DC power of the solar cell 1 and outputs a different signal thereto, and a direct current of the solar cell 1 from the signal of the voltage detector 10. It is determined that the power is greater than or equal to the first predetermined value, and the inverter 2 converts and outputs the DC power generated by the solar cell 1 into AC power at a commercial frequency, and the AC power output from the inverter 2 on the secondary side. A fault of the transformer (3) to insulate and transmit the insulation, the switch (4) connecting the secondary side of the transformer (3), the commercial power source (5) and the load (6) in series, and the failure of the commercial power source (5) A protective relay 7 for opening the switch 4 when the failure is detected; When the output of the solar cell 1 is less than or equal to the first predetermined value and is greater than or equal to the second predetermined value, the output voltage of the solar cell 1 is converted into a predetermined voltage and output, and the output is converted to the inverter 2 and the protection system. It is composed of the first and second control power supply 8 (9) to supply to the whole (7) to supply power to the load (6) and its operation is as follows.
태양전지(1)는 태양광의 에너지를 직류전력으로 변환하며 그 정격출력은 3kW이며 그 직류전력은 인버터(2)에서 교류전력으로 변환되어 트랜스(3)와 개폐기(4)를 거쳐 부하(6)와 상용전원(5)으로 공급되는 한편, 그 트랜스(3)는 상기 인버터(2)와 상용전원(5)을 전기적으로 절연한다.The solar cell 1 converts the energy of sunlight into direct current power and its rated output is 3kW, and the direct current power is converted into AC power by the inverter 2, and then the load 6 through the transformer 3 and the switch 4. And a commercial power supply (5), while the transformer (3) electrically insulates the inverter (2) from the commercial power supply (5).
이때 상기 태양광의 세기는 아침, 낮 또는 저녁에 각기 다르기 때문에 그에따라 태양전지(1)의 출력전압 또한 변하게 되나, 상기 인버터(2)는 입력조건과 상기 상용전원(5)의 조건에 따라 상기 태양전지(1)의 전력을 최대로 상용전원(5) 쪽으로 전달할 수 있게 동작한다. 즉, 인버터(2)는 성능이 우수한 회로로 이루어져 상용전원(5) 보다 약 1V 정도 전압은 높게 하고 상용전원(5)의 위상을 정확히 추적하여 전압파형을 생성하게 된다.At this time, since the intensity of the sunlight is different in the morning, day or evening, the output voltage of the solar cell 1 also changes accordingly, but the inverter 2 according to the input conditions and the conditions of the commercial power source 5 It is operable to transfer the power of the battery 1 to the commercial power source 5 to the maximum. That is, the inverter 2 is composed of a circuit having excellent performance, and the voltage is about 1V higher than that of the commercial power supply 5, and the voltage waveform is generated by accurately tracking the phase of the commercial power supply 5.
이때, 상기 상용전원(5)으로 공급하는 태양전지(1)의 전압이 낮아지는 경우에 인버터(2)는 즉시 동작을 정지한 후 보호계전부(7)를 정지시키기 위한 신호를 그 보호계전부(7)로 출력하고 그에 따라 그 보호계전부(7)는 제어신호(cs)를 출력하여 개폐기(4)를 개방하게 된다.At this time, when the voltage of the solar cell 1 supplied to the commercial power supply 5 is lowered, the inverter 2 immediately stops the operation and then sends a signal to stop the protective relay unit 7. Output to (7) and accordingly the protective relay 7 outputs a control signal (cs) to open the switch (4).
즉, 보호계전부(7)는 상용전원(5)의 전압 및 주파수의 고장, 즉 계통 고장을 검출하여 그 고장을 알리는 제어신호(cs)를 출력하며 그에따라 개폐기(4)는 개방되어 태양전지(1)의 전력이 상용전원(5) 측으로 흐르는 것이 방지되어 전력회사에서 전력선 수리를 위해 부하(6)로 공급되는 상용전원(5)을 차단시켰을때 상기 태양전지(1)에 의해 발생되는 전력이 상용전원(5) 측으로 전달됨으로 인해 작업자로 부터 감전사고를 방지하게 되며 이를 역충전 방지 기능이라 한다.That is, the protection relay 7 detects a failure of the voltage and frequency of the commercial power supply 5, that is, a system failure, and outputs a control signal (cs) indicating the failure, and accordingly, the switch 4 is opened to open the solar cell. The electric power generated by the solar cell 1 when the electric power of (1) is prevented from flowing to the commercial power source 5 and the utility company cuts off the commercial power supply 5 supplied to the load 6 for repairing the power line. Due to the transmission to the commercial power (5) side to prevent an electric shock accident from the worker is called a reverse charge prevention function.
따라서 트랜스(3)는 상용전원(5)과 태양전지(1)의 접지를 달리하여 절연 기능을 담당하며 상기 태양전지(1)의 출력이 제1 소정치 이하이고 제2 소정치 이상이면 상기 태양전지(1)의 출력전압은 소정전압으로 변환되어 제1 제2제어전원(8)(9)으로 공급되고 그 제1,제2제어전원(8)(9)은 각기 상기 인버터(2)와 보호계전부(7)의 제어전원으로 작용한다.Therefore, the transformer 3 is insulated from the ground of the commercial power source 5 and the solar cell 1 by different grounds, and when the output of the solar cell 1 is equal to or less than the first predetermined value and equal to or greater than the second predetermined value, The output voltage of the battery 1 is converted into a predetermined voltage and supplied to the first second control power supply 8, 9, and the first and second control power supply 8, 9 are respectively connected to the inverter 2. It acts as a control power source for the protective relay 7.
그러나, 상기한 바와같이 태양전지(1)가 상용전원(5)과 연계되어 있음으로 인해 전력회사에서 수리를 하기 위해서 상용전원(5)을 차단시켰을때 역충전 방지 기능이 작동됨으로 인해 태양전지(1)의 에너지는 별도로 충전되지 않고 인버터(2) 또한 동작을 멈추게 된다. 따라서 긴 시간동안 단전이 지속되거나 예기치 않은 정전사고가 발생하게 되면 그 기간동안의 태양광 발전은 이용하지 못하게 되는 문제점이 있다.However, as described above, when the solar cell 1 is connected to the commercial power source 5 and the commercial power source 5 is cut off for repair by the electric power company, the reverse charge prevention function is operated due to the solar cell ( The energy of 1) is not charged separately and the inverter 2 also stops operating. Therefore, if a power outage lasts for a long time or an unexpected power failure occurs, there is a problem in that photovoltaic power generation during that period is not available.
따라서, 본 발명은 상용전원이 단전되었을 경우에도 태양광 발전을 계속하여 발전된 태양광의 전력용량 보다 낮은 용량으로도 사용 가능한 전기기기에 대해서는 계속 동작하도록 하여 태양광의 발전을 최대한으로 이용할 수 있게하고 특히 상용전원이 정전 되었을 경우에도 계속 동작되어야 하는 기기에 대해 연속적으로 전원을 공급할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.Therefore, the present invention can continue to operate for the electric equipment that can be used even if the power capacity of the solar power continues to be generated even when the commercial power supply is cut off, so that it can make maximum use of solar power generation, and especially commercial The objective is to enable continuous supply of power to equipment that should continue to operate even in the event of a power outage.
도 1은 종래 계통 연계 태양광 발전 장치의 구성도.1 is a block diagram of a conventional grid-connected photovoltaic device.
도 2은 본 발명 계통 연계 태양광 반절 장치의 구성도.Figure 2 is a schematic view of the system-linked photovoltaic device according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1 : 태양전지2 : 인버터1: solar cell 2: inverter
3 : 트랜스4, 11 : 제1, 제2개폐기3: trans 4, 11: 1st, 2nd switchgear
5 : 상용전원6, 12 : 제1, 제2부하5: commercial power supply 6, 12: 1st, 2nd load
7 : 보호계전부8, 9 : 제1, 제2제어전원7: protection relay 8, 9: 1st, 2nd control power supply
10 : 전압검출부10: voltage detector
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 계통 연계 태양광 발전장치는 태양광의 에너지를 직류전력으로 변환하는 태양전지(1)와, 그 태양전지(1)의 직류전력을 검출하여 그에 따른 신호를 출력하는 전압검출부(10)와, 상기 전압검출부(10)의 신호로 부터 상기 태양전지(1)의 직류전력이 제1 소정치 이상인 것으로 판단하여 상기 태양전지(1)에서 발생하는 직류전력을 상용주파수의 교류전력으로 변환 출력하는 인버터(2)와, 그 인버터(2)에서 출력되는 교류전력을 2차측으로 절연 전달하는 트랜스(3)와, 그 트랜스(3)의 2차측과 상용전원(5) 및 제1부하(6)를 직렬 연결하는 제1개폐기(4)와, 고정단자 일측(NO)과 타측(NC)은 상기 제1개폐기(4)와 병렬 연결되고 가동단자(COM)는 제2부하(12)와 연결되는 제2개폐기(11)와, 상기 상용전원(5)의 고장을 검출하고 그 고장 검출시 상기 제1개폐기(4)를 개방함과 아울러 평상시 상기 제2개폐기(11)의 고정단자 일측(NO)과 연결되어 있는 그 제2개폐기(11)의 가동단자(COM)를 고정단자 타측(NC)과 연결되게 하는 보호계전부(7)와, 상기 태양전지(1)의 출력이 상기 제1 소정치 이하이고 제2 소정치 이상이면 상기 태양전지(1)의 출력전압을 소정전압으로 변환 출력하고 그 출력을 상기 인버터(2)와 보호계전부(7)로 공급하는 제1, 제2제어전원(8)(9)으로 구성한다.The system-linked photovoltaic device of the present invention for achieving the above object is a solar cell (1) for converting the energy of sunlight into direct current power, and a voltage for detecting the direct current power of the solar cell (1) and output a signal accordingly It is determined from the signal of the detector 10 and the voltage detector 10 that the direct current power of the solar cell 1 is equal to or greater than a first predetermined value, and the direct current power generated by the solar cell 1 is alternating current at a commercial frequency. An inverter 2 for converting and outputting electric power, a transformer 3 for insulation-transmitting AC power output from the inverter 2 to the secondary side, a secondary side of the transformer 3, a commercial power supply 5, The first switch 4 which connects the first load 6 in series, the fixed terminal (NO) and the other side (NC) is connected in parallel with the first switch 4 and the movable terminal (COM) is the second load ( A second switch 11 connected to 12) and a failure of the commercial power supply 5; In addition to opening the first switch 4, the movable terminal COM of the second switch 11, which is normally connected to the fixed terminal one side NO of the second switch 11, the other terminal (NC) And a protective relay 7 for connecting the solar cell 1 to the predetermined voltage when the output of the solar cell 1 is equal to or less than the first predetermined value and is equal to or greater than the second predetermined value. The output is composed of first and second control power supplies 8 and 9 that supply the inverter 2 and the protective relay 7.
이와 같이 구성한 본 발명 계통 연계 태양광 발전장치의 작용은 다음과 같다.The operation of the system-linked photovoltaic device of the present invention configured as described above is as follows.
태양광 에너지는 태양전지(1)에 의해 직류전력으로 변환된 후 인버터(2)를 통해서 교류전력으로 변환되어 트랜스(3)와 제1개폐기(4)를 거쳐 제1부하(6)와 상용전원(5)으로 공급되며 이때, 제2개폐기(11)의 가동단자(COM)는 고정단자 타측(NC)과 연결되어 있음으로 인해 상용전원(5)은 제2부하(12)에 공급된다.The solar energy is converted into direct current power by the solar cell (1), and then converted into alternating current power through the inverter (2), through the transformer (3) and the first switchgear (4), the first load (6) and the commercial power source. In this case, since the movable terminal COM of the second switch 11 is connected to the other terminal NC, the commercial power supply 5 is supplied to the second load 12.
또한, 상기 태양전지(1)의 전압이 낮아질때 상기 인버터(2)는 즉시 동작을 정지한 후 보호계전부(7)를 정지시키기 위한 신호를 그 보호계전부(7)로 출력하고 그에따라 그보호계전부(7)는 제1개폐기(4)를 개방하게 하는 신호(cs)를 출력함과 동시에 그 신호(cs)는 고정단자의 일측(NO) 및 타측(NC)이 상기 제1개폐기(4)와 병렬 연결되어 있는 제2개폐기(11)의 가동단자(COM)로 공급된다.In addition, when the voltage of the solar cell 1 decreases, the inverter 2 immediately stops operation and then outputs a signal for stopping the protective relay 7 to the protective relay 7 and accordingly the signal. The protection relay 7 outputs a signal cs for opening the first switch 4, and at the same time, the signal cs has one side NO and the other side NC of the fixed terminal. It is supplied to the movable terminal COM of the second switch 11 which is connected in parallel with 4).
따라서 상기 제1개폐기(4)가 개방되어 태양전지(1)의 전력이 상용전원(5) 측으로 흐르는 것이 방지되어 전력회사에서 전력선 수리를 위해 부하(6)로 공급되는 상용전원(5)을 차단시켰을때 상기 태양전지(1)에 의해 발생되는 전력이 상용전원(5) 측으로 전달됨으로 인해 작업자에게 발생되는 감전사고를 방지하게 됨과 동시에 상기 제2개폐기(11)의 고정단자 타측(NC)과 연결되어 있던 그 제2개폐기(11)의 가동단자(COM)가 그 고정단자 일측(NO)과 연결되게 된다.Therefore, the first switch 4 is opened to prevent the electric power of the solar cell 1 from flowing to the commercial power source 5 to cut off the commercial power source 5 supplied to the load 6 for repairing the power line at the electric power company. When the power generated by the solar cell (1) is delivered to the commercial power source (5) side to prevent the electric shock caused to the worker and at the same time connected to the other terminal (NC) of the fixed terminal of the second switch 11 The movable terminal COM of the second switch 11 is connected to the fixed terminal NO.
따라서, 상기 태양전지(1)의 출력은 인버터(2)와 트랜스(3)를 거쳐 제2개폐기(11)의 고정단자 일측(NO)과 가동단자(COM)를 통해서 제2부하(12)로 공급된다.Therefore, the output of the solar cell 1 passes through the inverter 2 and the transformer 3 to the second load 12 through the fixed terminal one side NO and the movable terminal COM of the second switch 11. Supplied.
즉, 제2부하(12)는 상용전원(5)이 있을때는 고정단자 타측(NC)과 가동단자(COM)를 통하여 상용전원(5)을 공급받고 상용전원(5)이 없을때는 태양전지(1)로 부터 에너지를 공급받게 되어 계속하여 동작을 하게 된다.That is, the second load 12 is supplied with the commercial power source 5 through the fixed terminal other side (NC) and the movable terminal (COM) when there is a commercial power supply 5, the solar cell (when there is no commercial power supply 5) It receives energy from 1) and keeps operating.
한편, 가정용의 용량은 보통 3kW 정도 이므로 제2부하(12)가 그 이상의 전력을 필요로 하는 부하가 아니면 상기 태양전지(1)로 부터의 에너지로 인해 계속적인 동작이 가능하게 된다.On the other hand, since the capacity of the home is usually about 3kW, if the second load 12 is not a load requiring more power, the continuous operation is possible due to the energy from the solar cell 1.
따라서, 본 발명의 제2부하는 제1부하(6)로 공급되는 상용전원(5)이 차단되었을 경우에도 태양전지(1)에서 발생되는 전력을 계속하여 공급받게 되어 발전된 태양광의 전력용량 보다 낮은 용량으로도 사용 가능한 전기기기에 대해서는 계속 동작하도록 하여 태양과의 발전을 최대한으로 이용할 수 있게하고 특히 사용전원이 정전 되었을 경우에도 계속 동작되어야 하는 기기, 즉 팬이나 냉장고 등을 제2부하로 하였을 경우에 그 제2부하에 연속적으로 전원이 공급될 수 있게 됨으로써 상용전원이 공급되지 않았을때에도 그에따른 영향을 받지 않을 수 있게되는 효과가 있다.Therefore, the second load of the present invention continues to receive power generated from the solar cell 1 even when the commercial power supply 5 supplied to the first load 6 is cut off, which is lower than the power capacity of the generated solar light. Electric equipment that can be used as a capacity should continue to operate to maximize the power generation from the sun, especially when a second load is used for a device that should continue to operate even when the power supply is outage, that is, a fan or a refrigerator. Since the power can be continuously supplied to the second load, there is an effect that it can not be affected accordingly even when commercial power is not supplied.
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| KR1019960038913A KR100186491B1 (en) | 1996-09-09 | 1996-09-09 | Solar energy generating apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR19980020431A true KR19980020431A (en) | 1998-06-25 |
| KR100186491B1 KR100186491B1 (en) | 1999-05-15 |
Family
ID=19473116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019960038913A KR100186491B1 (en) | 1996-09-09 | 1996-09-09 | Solar energy generating apparatus |
Country Status (1)
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|---|---|
| KR (1) | KR100186491B1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101035705B1 (en) * | 2009-12-03 | 2011-05-19 | (주)신도계전 | Control device for battery charge and dischage using sunlight |
| KR20170088887A (en) * | 2014-11-25 | 2017-08-02 | 비 메디컬 시스템즈 에스.에이.알.엘. | Cooling device |
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-
1996
- 1996-09-09 KR KR1019960038913A patent/KR100186491B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101035705B1 (en) * | 2009-12-03 | 2011-05-19 | (주)신도계전 | Control device for battery charge and dischage using sunlight |
| KR20170088887A (en) * | 2014-11-25 | 2017-08-02 | 비 메디컬 시스템즈 에스.에이.알.엘. | Cooling device |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100186491B1 (en) | 1999-05-15 |
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