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CPU 없는 자가 동력 태양광 트랙커 시스템
Self-Powered Solar Tracker System without CPU 원문보기

전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE, v.21 no.3, 2017년, pp.211 - 218  

이재진 (Dept. of Space Survey Information Technology, Ajou University) ,  최우진 (Dept. of Electrical Engineering, Ajou University) ,  김석민 (Dept. of Electrical Engineering, Ajou University) ,  박준영 (Dept. of Electrical Engineering, Ajou University) ,  이교범 (Dept. of Electrical Engineering, Ajou University)

초록
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본 논문에서는 CPU가 없는 자가동력 태양광 트랙커 시스템을 제안한다. 기존의 태양광 트랙커 시스템은 CPU를 사용하기 때문에 비용과 내구성의 문제가 발생한다. 또한, 기존의 태양광 트랙커 시스템은 설치 장소 및 환경의 영향을 받기 때문에 높은 발전효율을 기대하기 힘들다. 제안하는 태양광 트랙커 시스템은 광 추적센서와 모터의 연동회로를 이용하여 최대의 태양광을 추적하기 때문에 고효율 운전이 가능하고 아날로그 소자들로만 구성되어 있기 때문에 수동소자만큼의 시스템 수명이 보장된다. 또한, CPU를 사용하지 않기 때문에 프로그램 오류로 인한 오작동이 없으며, 설치 이후 유지 및 보수가 간단하다. 제안하는 태양광 트랙커 시스템의 타당성은 1년 동안의 실증 실험 결과를 통해 검증하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper proposes the self-powered solar tracker system without CPU. Conventional solar tracker system occurs the problem of cost and durability because of using CPU. In addition, this system has effects from installation site and environment. The proposed solar tracker system without CPU is possi...

주제어

#Renewable energy   #Self-powered solar tracker   #Solar tracker without CPU   #High efficiency   #High reliability  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문에서는 센서 및 제어기의 개발을 통해 CPU 없이 자가동력이 가능한 태양광 트랙커 시스템을 제안하였다. 제안한 태양광 발전 시스템은 아날로그 회로로 구성되어 높은 신뢰성을 보장할 수 있다는 장점을 가진다.
  • 태양광 트랙커가 높은 발전 효율을 가지고 동작하기 위해 기구적인 설비와 함께 전자, S/W 등 다양한 분야에 걸친 기술의 융합과 개발이 필요하다. 본 논문에서는 자가 동력이 가능하고 별도의 CPU가 없이 아날로그 회로만을 사용한 센서와 제어기를 사용하는 태양광 트랙커 시스템을 제안한다. 제안한 트랙커 시스템의 검증을 위해 5 kW 급 태양광 트랙커를 제작하였다.

가설 설정

  • 센서 모듈의 구동은 미소한 DC 전력을 사용하여 미소량의 복사광이나 반사광의 발전 전류로도 동작이 가능하다. 발전량이 없다면 정지동작을 유지하게 되므로 동작을 위한 전력의 소모는 없다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
태양광 발전의 장점은? 신재생 에너지는 유가의 불안정과 기후변화 협약의 규제 대응 등으로 전 세계적으로 그 중요성과 관심이 커지고 있다. 그 중에서도 태양광 발전은 태양에너지만 있으면 지역에 관계없이 발전이 가능하고, 평소 사용하지 않는 장소에 대한 공간 활용도를 극대화 할 수 있는 신재생 에너지이다[1]. 하지만 태양광 발전시스템은 다른 신재생 에너지원에 비해 다소 낮은 에너지 변환 효율을 나타낸다.
기존의 고정형 태양광 트랙커의 문제점은? 기존의 고정형 태양광 트랙커의 경우, 고정된 지지대로 인해 하루 중 태양에너지를 받을 수 있는 시간이 한정되어 있다. 또한 태양의 위치변화에 반응하지 못하기 때문에 태양광 트랙커가 빛을 수직으로 받는 시간이 제한되어 비효율적이고, 계절의 변화에 따른 태양의 법선 변화에도 대처가 어렵다. 반면에 발전 효율을 증대시킬 수 있는 추적형 태양광 트랙커는 CPU를 내장한 GPS 방식을 주로 사용한다.
태양광 발전시스템의 단점은? 그 중에서도 태양광 발전은 태양에너지만 있으면 지역에 관계없이 발전이 가능하고, 평소 사용하지 않는 장소에 대한 공간 활용도를 극대화 할 수 있는 신재생 에너지이다[1]. 하지만 태양광 발전시스템은 다른 신재생 에너지원에 비해 다소 낮은 에너지 변환 효율을 나타낸다. 따라서 태양전지의 경제성과 변환효율의 향상을 위해, 기구적인 공정 및 구조의 개선 방법[2]과 함께 최대 전력점 추종 운전(maximum power point tracking, MPPT)에 대한 다양한 연구가 수행되고 있다[3]-[5].
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참고문헌 (11)

  1. Y. S. Choi, S. H. Lee, J. H. Kim, J. S. Choe and T. W. Kim, "A study on the efficient use of solar energy," Journal of the Korean Solar Energy Society, Vol. 35, No. 4, pp. 25-34, 2015. DOI : 10.7836/kses.2015.35.4.025 

  2. J. W. Park, U. C. Shin, D. G. Kim and J. H. Yoon, "A Study on generation characteristics of building integrated Photovoltaic system," Journal of the Korean Solar Energy Society, Vol. 33, No. 3, pp. 75-81, 2013. DOI : 10.7836/kses.2013.33.3.075 

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  3. J. S. Lee and K. B. Lee, "Variable DC-Link Voltage Algorithm with a Wide Range of MPPT for a Two-String PV System," Energies, Vol. 6, No. 1, pp. 58-78, 2013. DOI : 10.3390/en6010058 

    상세보기 crossref

  4. G. S. Kim, K. B. Lee, D. C. Lee, and J. M. Kim, "Fault Diagnosis and Fault-Tolerant Control of DC-link Voltage Sensor for Two-stage Three-Phase Grid-Connected PV Inverters," Journal of Electrical Engineering & Technology, Vol. 8, No. 4, pp. 752-759, 2013. DOI : https://doi.org/10.5370/JEET.2013.8.4.752 

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  5. J. H. Lee, J. S. Lee, and K. B. Lee, "Current Sensorless MPPT Control Method for Dual-Mode PV Module-Type Interleaved Flyback Inverters," Journal of Power Electronics, Vol. 15, No. 1, pp. 54-64, 2015. 

    원문보기 상세보기 crossref

  6. Kang. J. G, Kim. Y. J and Kiｍ. J. T, "Analysis of Temperature and Power Feneration Characteristics of Bifacial BIPV System Applied into Curtain Wall," Journal of the Korean Solar Energy Society", Vol. 35, No. 4, pp. 57-66, 2015. DOI : 10.7836/kses.2015.35.4.057 

  7. J. B. Jee, I. S. Zo, K. T. Lee and W. H. Lee, "The Development of Photovoltaic Resources Map Concerning Topographical Effect on Gangwon Region," Journal of the Korean Solar Energy Society, Vol. 31, No. 2, pp. 37-46, 2011. DOI : 10.7836/kses.2011.31.2.037 

  8. D. K. Jo, C. Y. Yun, K. D. Kim and Y. H. Kang, "A Detail Survey of Horizontal Global Radiation and Hours of Bright Sunshine for the Installation of Solar Photovoltaic Sysem in Korea," Journal of the Korean Solar Energy Society, Vol. 31, No. 3, pp. 48-56, 2011. DOI : 10.7836/kses.2011.31.3.048 

  9. L. Barker, M. Neber, and H. Lee, "Design of a low-profile two-axis solar tracker," Solar Energy, Vol. 85, No. 11, pp. 569-576, 2013. DOI : https://doi.org/10.1016/j.solener.2013.09.014 

  10. F. J. Gomes Gil, M. S. Martin, J. P. Vara, and J. R. Calvo, "A review of solar tracker patents in Spain," in Proc. 3rd WSEAS Int. conf. Renewable Energy Sources, Canary Islands, Spain, 2009, pp. 292-297. 

  11. M. Neber, H. Lee, L. Barker, C. G. Olaes, D. Marumoto, and J. Valdez, "Two-axis solar tracker design for low cost deployment and profile for reduced loading moments," U.S. Patent 20 130 276 846, Oct. 24, 2013. 

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