[논문]신재생에너지 발전 시스템을 위한 고 품위 축전지 충방전 컨트롤러 (추적식 태양광 발전시스템을 중심으로)

이재민

doi:10.17661/jkiiect.2011.4.4.258

신재생에너지 발전 시스템을 위한 고 품위 축전지 충방전 컨트롤러 (추적식 태양광 발전시스템을 중심으로)
A High Quality Battery Charge-Discharge Controller for New & Renewal Energy Power Generation System (Focusing on Sun-tracking Solar Power Generation System) 원문보기

한국정보전자통신기술학회논문지 = Journal of Korea institute of information, electronics, and communication technology, v.4 no.4, 2011년, pp.258 - 263

이재민 (관동대학교 전자정보통신 공학부)

초록
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본 논문에서는 추적식 태양광 발전 시스템을 위한 고품위 축전지 충방전 컨트롤러를 설계하였다. 제안하는 컨트롤러는 태양광 발전시스템에 일반적으로 사용하는 납산축전지(연축전지)뿐만 아니라 향후 개발되어 신 재생에너지 발전 시스템에 사용될 다양한 배터리를 충전하는데 적합하도록 미세 전류조절기능을 갖춘 새로운 기능을 갖는 컨트롤러이다. 사용자 편의성을 높이기 위하여 LCD 표시기의 기능을 보강하였으며 CAD를 이용한 최적설계를 통하여 대기 전력의 최소화를 구현하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, a high quality battery charge-discharge controller for new & renewal energy power generation system is designed. The proposed new controller has a function to manipulate the battery charging current precisely and it is suitable for various batteries including Lead-Acid battery generally used for solar power generation system. LCD display function is implemented to enhanced the user's convenience and minimization of standby power consumption is realized by optimal design using CAD tools.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 논문에서는 기존 저자의 기술을 개선하여 미세 전류 조절이 가능한 새로운 다목적 배터리 충방전 컨트롤러를 설계한다. 제안하는 컨트롤러는 충전 대상 배터리의 특성과 사양을 고려하여 충전 전류를 미세하게 조절할 수 있도록 설계하고 저자가 개발한 하이브리드 방식의 추적식 태양광 감성형 LED.
본 논문에서는 기존의 기술[4-6]을 개선하여 외부 노브를 통하여 미세 전류 조절이 가능한 새로운 다목적 배터리 충방전 컨트롤러를 설계하고 시작품을 제작하여 성능을 확인하였다. 제안한 컨트롤러는 충전 대상 배터리의 특성과 사양을 고려하여 충전 전류를 조절할 수 있도록 설계하고 저자가 개발한 천문학적 데이터와 광센싱 방식을 결합한 하이브리드 방식의 추적식 태양광 감성형 LED가로등 시스템에 적용하여 동작과 성능의 유효성을 확인하였다.

제안 방법

그림 5는 전압 조절의 과정을 나타낸 흐름도이다. PWM 발생과 펄스 평활과정, 마이크로프로세서의 PWM 발생기 활성화 및 레지스터 폭 조정 등을 거쳐 전압을 조정한다.
설계한 내용을 바탕으로 그림 8과 같이 시작품을 제작하였다. 기존의 기술을 개선하여 배터리의 선택폭을 넓혀 다양한 배터리를 충전할 수 있게 하였다. 사용자의 편의성을 향상시키기 위하여 LCD 표시부를 개선하고 회로 최적 설계와 다양한 시스템 정보를 제공하고 전원자동 on-off 기능을 구현하여 전력소비를 최소화하였다.
기존의 기술을 개선하여 배터리의 선택폭을 넓혀 다양한 배터리를 충전할 수 있게 하였다. 사용자의 편의성을 향상시키기 위하여 LCD 표시부를 개선하고 회로 최적 설계와 다양한 시스템 정보를 제공하고 전원자동 on-off 기능을 구현하여 전력소비를 최소화하였다.
제안하는 기술의 특징은 전류를 충전 대상 배터리의 종류 (사양)에 따라 사용자가 조절할 수 있고 충방전 경계값 제어를 위해 디지털 히스테리시스 기법을 사용하였으며 LCD 디스플레이 기능을 강화하여 사용자의 편의를 높인점 등이다.
따라서 본 논문에서는 기존 저자의 기술을 개선하여 미세 전류 조절이 가능한 새로운 다목적 배터리 충방전 컨트롤러를 설계한다. 제안하는 컨트롤러는 충전 대상 배터리의 특성과 사양을 고려하여 충전 전류를 미세하게 조절할 수 있도록 설계하고 저자가 개발한 하이브리드 방식의 추적식 태양광 감성형 LED. 가로등 시스템에 적용하여 동작과 성능을 확인한다.
본 논문에서는 기존의 기술[4-6]을 개선하여 외부 노브를 통하여 미세 전류 조절이 가능한 새로운 다목적 배터리 충방전 컨트롤러를 설계하고 시작품을 제작하여 성능을 확인하였다. 제안한 컨트롤러는 충전 대상 배터리의 특성과 사양을 고려하여 충전 전류를 조절할 수 있도록 설계하고 저자가 개발한 천문학적 데이터와 광센싱 방식을 결합한 하이브리드 방식의 추적식 태양광 감성형 LED가로등 시스템에 적용하여 동작과 성능의 유효성을 확인하였다. 제안한 전류조절 기능이 있는 배터리 충전컨트롤러는 PWM 가변 전원장치 및 전류측정센서와 전압 측정회로 인하여 발전된 전압과 전류를 감지하여 제어하고 축전지에 흐르는 전류만큼 조절하여 충전할 수 있도록 설계하였으며 대기 소모 전력을 최소화할 수 있도록 설계함으로써 기존 제품들에 비해 경쟁력을 가질 수 있을 것으로 생각된다.
제작된 시작품을 이용하고 동일 용량의 납산배터리와 리튬폴리머 배터리를 사용하여 전류특성을 실험하였다. 사용한 배터리의 종류에 따라 표 1과 같은 내용 의 충전시간과 충전전류량을 측정할 수 있었다.

성능/효과

동일한 전류량으로 충전하였을 때 전체적으로 리튬폴리머에 비해 납산 배터리가 적은 충전시간을 필요로 하였으며 낮은 전류량에서는 (100mA) 거의 동일한 충전시간을 갖는 특성을 보였다. 다음 표 2는 기존 기술과 제안하는 기술의 특징과 장단점을 비교한 것이다.
그림 4는 배터리 충방전 컨트롤러의 전체회로도이다. 제안하는 시스템에서는 최신 고성능 산업용 마이크로프로세서인 AVR을 사용하였으며 기존의 충방전 컨트롤러의 성능 개선과 회로 최적화를 통하여 전력소모를 줄이고, 동작의 정확성과 편리성을 향상시켰다.

후속연구

제안한 기술은 무인가로등 분야 등에 많은 활용이 예상되며, 또한 회로를 간소화시킨다면 가전 제품 등의 다목적 배터리 충전기 컨트롤러로도 사용 가능할 수 있을 것이다.
제안한 컨트롤러는 충전 대상 배터리의 특성과 사양을 고려하여 충전 전류를 조절할 수 있도록 설계하고 저자가 개발한 천문학적 데이터와 광센싱 방식을 결합한 하이브리드 방식의 추적식 태양광 감성형 LED가로등 시스템에 적용하여 동작과 성능의 유효성을 확인하였다. 제안한 전류조절 기능이 있는 배터리 충전컨트롤러는 PWM 가변 전원장치 및 전류측정센서와 전압 측정회로 인하여 발전된 전압과 전류를 감지하여 제어하고 축전지에 흐르는 전류만큼 조절하여 충전할 수 있도록 설계하였으며 대기 소모 전력을 최소화할 수 있도록 설계함으로써 기존 제품들에 비해 경쟁력을 가질 수 있을 것으로 생각된다. 특히, 외부 노브를 통하여 전류를 조절이 가능하게 함으로써 다양한 배터리의 사용과 수명을 늘일 수 있게 하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	마이크로프로세서는 무엇을 이용하여 전압을 제어하는가?	배터리 충전부는 PWM 가변 전원장치 및 전류 측정센서와 전압 측정회로를 통해 전류 및 전압을 제어한다. 마이크로프로세서는 충전 전압과 충전전류를 감지하며 15V와 3A를 넘지 않도록 PWM 신호를 이용하여 전압을 제어한다.
	배터리 충전부는 무엇을 통해 전압을 제어하는가?	배터리 충전부는 PWM 가변 전원장치 및 전류 측정센서와 전압 측정회로를 통해 전류 및 전압을 제어한다. 마이크로프로세서는 충전 전압과 충전전류를 감지하며 15V와 3A를 넘지 않도록 PWM 신호를 이용하여 전압을 제어한다.
	충전 대상 배터리를 종류에 따라 선택하는 내부 스위치회로는 어떻게 납산전지를 충전할 수 있도록 설계하였는가?	그림 2는 충전 대상 배터리를 종류에 따라 선택하는 내부 스위치회로를 나타낸 것이다. SW_0을 올리면 리튬 폴리머 전지를 스위치를 내리면 납산전지를 충전할 수 있도록 설계하였다. 리튬폴리머전지의 경우 셀당 3.

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구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
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