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KR20190023122A - 최대 전력 점 추적 장치 - Google Patents

최대 전력 점 추적 장치 Download PDF

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KR20190023122A
KR20190023122A KR1020170108372A KR20170108372A KR20190023122A KR 20190023122 A KR20190023122 A KR 20190023122A KR 1020170108372 A KR1020170108372 A KR 1020170108372A KR 20170108372 A KR20170108372 A KR 20170108372A KR 20190023122 A KR20190023122 A KR 20190023122A
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KR
South Korea
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voltage
reference voltage
maximum power
power point
unit
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KR1020170108372A
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김영식
강태구
김진아
이근영
이재덕
정주리
조상혁
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엘지전자 주식회사
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Abstract

전력 손실을 최소화하면서 최대 전력 점을 추적할 수 있는 최대 전력 점 추적 장치에 관한 것으로, 에너지원의 출력 전압으로부터 최대 전력 점 전압을 추출하는 것으로, 최대 전력 점 전압을 추출하는 최대 전력 점 전압 추출부와, 최대 전력 점 전압 추출을 위한 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성부와, 기준 전압 생성부로부터 생성된 기준 전압을 토대로 최대 전력 점 전압 추출부를 제어하는 제어부를 포함하고, 최대 전력 점 전압 추출부는, 에너지원의 출력 전압을 다수의 전압들로 분배하고, 제어부의 제어 신호에 따라 분배된 전압들 중 하나의 전압을 선택하며, 선택된 전압을 최대 전력 점 전압으로 추출할 수 있다.

Description

최대 전력 점 추적 장치{APPARATUS FOR TRACKING MAXIMUM POWER POINT}
본 발명은 에너지 수집 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 전력 손실을 최소화하면서 최대 전력 점을 추적할 수 있는 최대 전력 점 추적 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 화석 연료의 고갈로 인하여 에너지 문제가 심각해짐에 따라, 태양광 등과 같은 신 재생 에너지원으로부터 에너지를 수집하여 발전시키는 에너지 수집 장치의 개발이 가속화되고 있다.
이러한 에너지 수집 장치는, 에너지원의 출력 특성 곡선이 최대 전력 점에 도달할 때, 최대 전력을 얻을 수 있다.
하지만, 최대 전력 점은, 에너지원의 환경에 따라 가변하는 값이므로, 환경 변화에 따라 가변하는 최대 전력 점을 찾아내야 최대 효율을 얻을 수 있다.
따라서, 에너지 수집 장치는, 최대 전력 점을 추적할 수 있는 최대 전력 점 추적 장치(Maxium Power Point Tracking; MPPT)를 필요로 한다.
최대 전력 점 추적 장치는, 에너지원에서 발생하는 전력을 입력받아서 최대 전력 점 전압을 주기적으로 일정 시간 동안 추출하는 역할을 수행할 수 있다.
기존의 최대 전력 점 추적 장치는, 전압이 출력되는 에너지원의 출력단에 저항을 직접 연결하는 방식을 이용하여, 최대 전력 점을 얻기 위한 기준 전압을 추출하고 있다.
하지만, 이러한 방식은, 에너지원에서 저항으로 누설 전류가 발생할 수 있고, 누설 전류가 클 경우에는 에너지 수집 효율이 저하되고 최대 전력 점 전압의 정확도도 저하되는 문제들이 발생할 수 있다.
누설 전류를 최소화하기 위해서 저항값이 높은 저항을 배치하는 방식이 사용되기도 하였지만, 이러한 방식은, PCB 상의 열화 및 플럭스(FLUX) 등에 의한 기생 성분의 영향에 민감하게 되어, 오동작을 유발할 수 있다.
또한, 저항값이 높은 저항을 배치하는 방식은, 최대 전력 점을 샘플링하는 시간도 길어지게 되어 에너지 수집 시간도 길어지게 되는 문제가 있다.
따라서, 향후 전력 손실을 최소화하면서도 최대 전력 점을 추적할 수 있는 최대 전력 점 추적 장치의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은, 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성부와 에너지원의 출력 전압을 다수의 전압들로 분배하여 생성된 기준 전압에 따라 분배된 전압들 중 하나의 전압을 최대 전력 점 전압으로 추출함으로써, 전력 손실을 최소화하면서도 최대 전력 점을 추적할 수 있는 최대 전력 점 추적 장치를 제공하고자 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시예에 의한 최대 전력 점 추적 장치는, 에너지원의 출력 전압으로부터 최대 전력 점 전압을 추출하는 것으로, 최대 전력 점 전압을 추출하는 최대 전력 점 전압 추출부와, 최대 전력 점 전압 추출을 위한 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성부와, 기준 전압 생성부로부터 생성된 기준 전압을 토대로 최대 전력 점 전압 추출부를 제어하는 제어부를 포함하고, 최대 전력 점 전압 추출부는, 에너지원의 출력 전압을 다수의 전압들로 분배하고, 제어부의 제어 신호에 따라 분배된 전압들 중 하나의 전압을 선택하며, 선택된 전압을 최대 전력 점 전압으로 추출할 수 있다.
여기서, 최대 전력 점 추출부는, 에너지원의 출력 전압을 입력받아 인에이블 신호에 따라 출력하는 제1 버퍼부와, 제1 버퍼부로부터 출력되는 전압을 다수의 전압들로 분배하는 전압 분배부와, 제어부의 제어 신호에 따라 전압 분배부로부터 분배된 전압들 중 하나의 전압을 선택하는 선택부와, 선택부로부터 선택된 전압을 저장하고 스위칭 신호에 따라 저장된 전압을 최대 전력 점 전압으로 출력하는 저장부를 포함할 수 있다.
또한, 최대 전력 점 추출부는, 선택부로부터 선택된 전압을 일정 시간 저장하여 저장부로 출력하는 제2 버퍼부를 더 포함할 수 있다.
또한, 최대 전력 점 추출부는, 저장부에 저장된 전압을 소정 시간에 출력되도록 스위칭하는 스위칭부를 더 포함할 수도 있다.
여기서, 스위칭부는, 저장부에 선택부로부터 선택된 전압이 저장되는 시간 동안에 오프(off)되고, 저장부에 저장된 전압이 출력되는 시간 동안에 온(on)될 수 있다.
경우에 따라, 스위칭부는, 에너지원과 상기 제1 버퍼부 사이의 노드에 연결되어 상기 에너지원으로부터 입력되는 전압의 출력을 스위칭하는 제1 스위치와, 저장부와 선택부 사이의 노드에 연결되어 저장부에 저장된 전압의 출력을 스위칭하는 제2 스위치를 포함할 수 있다.
이어, 기준 전압 생성부는, 제1 저항과 제2 저항이 직렬 연결되어 기준 전압을 생성하는 분배 저항일 수 있다.
여기서, 기준 전압 생성부는, 내부 전원 전압이 입력되는 입력단과, 입력단에 연결되어 내부 전원 전압이 입력되는 제1 저항과, 제1 저항에 일측이 연결되고 타측이 그라운드되는 제2 저항과, 제1 저항과 제2 저항 사이의 노드에 연결되어 제1 저항과 제2 저항의 분배 저항에 의해 생성된 기준 전압을 제어부로 출력하는 출력단을 포함할 수 있다.
경우에 따라, 기준 전압 생성부는, 미리 설정된 다수의 기준 전압값들을 저장하고, 제어부의 요청에 따라 저장된 다수의 기준 전압값들 중 제어부의 요청에 상응하는 기준 전압값을 제공할 수 있다.
여기서, 제어부는, 에너지원의 출력 전압과 기준 전압 생성부에 미리 설정된 다수의 기준 전압값을 비교하여, 최적의 기준 전압을 추출할 수 있다.
다른 경우로서, 기준 전압 생성부는, 제1 저항과 제2 저항이 직렬 연결되어 기준 전압을 생성하는 분배 저항을 포함하는 제1 기준 전압 생성기와, 미리 설정된 다수의 기준 전압값들을 저장하고 제어부의 요청에 따라 저장된 다수의 기준 전압값들 중 제어부의 요청에 상응하는 기준 전압값을 제공하는 제2 기준 전압 생성기를 포함할 수 있다.
여기서, 제어부는, 에너지원의 출력 전압과 제1, 제2 기준 전압 생성기로부터 입력되는 다수의 기준 전압값들을 비교하여, 최적의 기준 전압을 추출할 수 있다.
또 다른 경우로서, 기준 전압 생성부는, 외부에서 입력되는 외부 기준 전압값들을 저장하고, 제어부의 요청에 따라 저장된 외부 기준 전압값을 제공할 수 있다.
여기서, 제어부는, 에너지원의 출력 전압과 기준 전압 생성부에 저장된 외부 기준 입력값을 비교하여, 최적의 기준 전압을 추출할 수 있다.
다음, 제어부는, 기준 전압 생성부로부터 생성된 기준 전압을 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환부를 포함할 수 있다.
그리고, 제어부는, 아날로그-디지털 변환부로부터 출력된 기준 전압을 토대로 최대 전력 점 전압 추출부를 제어할 수 있다.
또한, 제어부는, 에너지원의 출력 전압과 기준 전압 생성부로부터 입력되는 기준 전압값을 비교하여 최적의 기준 전압을 추출하고, 추출된 기준 전압을 토대로 최대 전력 점 전압 추출부를 제어할 수도 있다.
본 발명에 따른 최대 전력 점 추적 장치의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성부와 에너지원의 출력 전압을 다수의 전압들로 분배하여 생성된 기준 전압에 따라 분배된 전압들 중 하나의 전압을 최대 전력 점 전압으로 추출함으로써, 전력 손실을 최소화하면서도 최대 전력 점을 추적할 수 있다.
또한, 본 발명은, 기존의 에너지원 출력 전압 감지에서 발생하는 전류 누설 문제, 높은 외부 저항을 설정할 때 발생하는 PCB 기생 성분 문제, 긴 샘플링 시간 문제 등을 제거할 수 있다.
또한, 본 발명은, MCU 등을 사용하지 않고 최대 전력 점을 추출하기 위한 기준 전압값을 시스템 효율에 맞게 다양화하여 제공함으로써, 보다 효율적으로 에너지를 수집할 수 있다.
또한, 본 발명은, 모던 에너지 수집 장치에 적용할 수 있고, 에너지 수집 장치를 활용하는 다양한 전원 장치, 통신 장치, 그리고 복합 센서 장치에 적용할 수 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 최대 전력 점 추적 장치를 포함하는 에너지 수집 장치를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 최대 전력 점 추적 장치를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명 제1 실시예에 따른 최대 전력 점 추적 장치의 최대 전력 점 추출부를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명 제2 실시예에 따른 최대 전력 점 추적 장치의 최대 전력 점 추출부를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 5는 본 발명 제3 실시예에 따른 최대 전력 점 추적 장치의 최대 전력 점 추출부를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 6은 본 발명 제1 실시예에 따른 최대 전력 점 추적 장치를 보여주는 회로도이다.
도 7은 본 발명 제2 실시예에 따른 최대 전력 점 추적 장치를 보여주는 회로도이다.
도 8은 본 발명에 따른 최대 전력 점 추적 장치의 최대 전력 점 샘플링 시간을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 최대 전력 점 추적 장치의 최대 전력 점 추출을 위한 기준 전압을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명 제3 실시예에 따른 최대 전력 점 추적 장치를 보여주는 회로도이다.
도 11은 본 발명 제4 실시예에 따른 최대 전력 점 추적 장치를 보여주는 회로도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 최대 전력 점 추적 장치를 포함하는 에너지 수집 장치를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 에너지 수집 장치는, 하나 또는 다수의 에너지원(110)으로부터 최대 전력을 수집할 수 있다.
여기서, 다수의 에너지원(110)은, 서로 다른 에너지원일 수 있다.
일 예로, 다수의 에너지원(110)은, 태양광 에너지원과 같은 제1 에너지원, RF(Radio Frequency) 신호 에너지원과 같은 제2 에너지원, 진동 에너지원과 같은 제3 에너지원, 배터리와 같은 제4 에너지원 등을 포함할 수 있는데, 이에 제한되지는 않는다.
그리고, 에너지 수집 장치는, 최대 전력 점 추적 장치(100), 최대 전력 수집 장치(200), 그리고 저장 장치(300)를 포함할 수 있다.
최대 전력 점 추적 장치(100)는, 에너지원으로부터 출력되는 출력 전압을 토대로 최대 전력 점 전압을 추출할 수 있다.
여기서, 최대 전력 점 추적 장치(100)는, 최대 전력 점 전압을 추출하는 최대 전력 점 전압 추출부, 최대 전력 점 전압 추출을 위한 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성부, 그리고 기준 전압 생성부로부터 생성된 기준 전압을 토대로 최대 전력 점 전압 추출부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
이때, 최대 전력 점 전압 추출부는, 에너지원의 출력 전압을 다수의 전압들로 분배하고, 제어부의 제어 신호에 따라 분배된 전압들 중 하나의 전압을 선택하며, 선택된 전압을 최대 전력 점 전압으로 추출할 수 있다.
다음, 최대 전력 수집부(200)는, 에너지원의 출력 전압(102)과 최대 전력 점 추적 장치(100)로부터 추출된 최대 전력 점 전압(101)을 토대로 출력 전압을 최대 전력 점 전압으로 조절하여 최대 전력을 수집하고 수집된 최대 전력을 저장 장치(300)로 출력하여 저장 장치(300)에 저장할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 최대 전력 점 추적 장치를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 최대 전력 점 추적 장치(100)는, 에너지원의 출력 전압으로부터 최대 전력 점 전압을 추출하는 장치로서, 최대 전력 점 전압을 추출하는 최대 전력 점 전압 추출부(120), 최대 전력 점 전압 추출을 위한 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성부(140), 그리고 기준 전압 생성부(140)로부터 생성된 기준 전압을 토대로 최대 전력 점 전압 추출부(120)를 제어하는 제어부(130)를 포함할 수 있다.
여기서, 최대 전력 점 전압 추출부(120)는, 에너지원의 출력 전압을 다수의 전압들로 분배하고, 제어부(130)의 제어 신호에 따라 분배된 전압들 중 하나의 전압을 선택하며, 선택된 전압을 최대 전력 점 전압으로 추출할 수 있다.
일 예로, 최대 전력 점 추출부(120)는, 에너지원의 출력 전압을 입력받아 인에이블 신호에 따라 출력하는 제1 버퍼부와, 제1 버퍼부로부터 출력되는 전압을 다수의 전압들로 분배하는 전압 분배부와, 제어부의 제어 신호에 따라 전압 분배부로부터 분배된 전압들 중 하나의 전압을 선택하는 선택부와, 선택부로부터 선택된 전압을 저장하고 스위칭 신호에 따라 저장된 전압을 최대 전력 점 전압으로 출력하는 저장부를 포함할 수 있다.
경우에 따라, 최대 전력 점 추출부(120)는, 선택부로부터 선택된 전압을 일정 시간 저장하여 저장부로 출력하는 제2 버퍼부를 더 포함할 수도 있다.
다른 경우로서, 최대 전력 점 추출부(120)는, 저장부에 저장된 전압을 소정 시간에 출력되도록 스위칭하는 스위칭부를 더 포함할 수도 있다.
일 예로, 스위칭부는, 저장부에 선택부로부터 선택된 전압이 저장되는 시간 동안에 오프(off)되고, 저장부에 저장된 전압이 출력되는 시간 동안에 온(on)될 수 있다.
여기서, 스위칭부는, 에너지원과 제1 버퍼부 사이의 노드에 연결되어 에너지원으로부터 입력되는 전압의 출력을 스위칭하는 제1 스위치와, 저장부와 선택부 사이의 노드에 연결되어 저장부에 저장된 전압의 출력을 스위칭하는 제2 스위치를 포함할 수도 있다.
이때, 제1, 제2 스위치는, 서로 동시에 스위칭될 수 있다.
즉, 제1, 제2 스위치는, 저장부에 선택부로부터 선택된 전압이 저장되는 시간 동안에 오프(off)되고, 저장부에 저장된 전압이 출력되는 시간 동안에 온(on)될 수도 있다.
또한, 기준 전압 생성부(140)는, 제1 저항과 제2 저항이 직렬 연결되어 기준 전압을 생성하는 분배 저항일 수 있다.
일 예로, 기준 전압 생성부(140)는, 내부 전원 전압이 입력되는 입력단과, 입력단에 연결되어 내부 전원 전압이 입력되는 제1 저항과, 제1 저항에 일측이 연결되고 타측이 그라운드되는 제2 저항과, 제1 저항과 제2 저항 사이의 노드에 연결되어 제1 저항과 제2 저항의 분배 저항에 의해 생성된 기준 전압을 제어부로 출력하는 출력단을 포함할 수 있다.
여기서, 기준 전압(Ref)은, Ref = X * {R2/(R1+R2)} (여기서, X는 분배 저항에 인가되는 전압값, R1은 제1 저항값, R2는 제2 저항값임)으로 정해진 수식에 의해 산출될 수 있다.
경우에 따라, 기준 전압 생성부(140)는, 미리 설정된 다수의 기준 전압값들을 저장하고, 제어부(130)의 요청에 따라 저장된 다수의 기준 전압값들 중 제어부의 요청에 상응하는 기준 전압값을 제공할 수도 있다.
여기서, 제어부(130)는, 에너지원의 출력 전압과 기준 전압 생성부(140)에 미리 설정된 다수의 기준 전압값을 비교하여, 최적의 기준 전압을 추출할 수 있다.
다른 경우로서, 기준 전압 생성부(140)는, 제1 저항과 제2 저항이 직렬 연결되어 기준 전압을 생성하는 분배 저항을 포함하는 제1 기준 전압 생성기와, 미리 설정된 다수의 기준 전압값들을 저장하고 제어부(130)의 요청에 따라 저장된 다수의 기준 전압값들 중 제어부(130)의 요청에 상응하는 기준 전압값을 제공하는 제2 기준 전압 생성기를 포함할 수도 있다.
여기서, 제어부(130)는, 에너지원의 출력 전압과 제1, 제2 기준 전압 생성기로부터 입력되는 다수의 기준 전압값들을 비교하여, 최적의 기준 전압을 추출할 수도 있다.
또 다른 경우로서, 기준 전압 생성부(140)는, 외부에서 입력되는 외부 기준 전압값들을 저장하고, 제어부(130)의 요청에 따라 저장된 외부 기준 전압값을 제공할 수도 있다.
여기서, 제어부(130)는, 에너지원의 출력 전압과 기준 전압 생성부(140)에 저장된 외부 기준 입력값을 비교하여, 최적의 기준 전압을 추출할 수도 있다.
이어, 제어부(130)는, 기준 전압 생성부(140)로부터 생성된 기준 전압을 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환부를 포함할 수 있다.
또한, 제어부(130)는, 아날로그-디지털 변환부로부터 출력된 기준 전압을 토대로, 최대 전력 점 전압 추출부(120)를 제어하는 제어 신호 생성부를 포함할 수 있다.
경우에 따라, 제어부(130)는, 에너지원의 출력 전압과 기준 전압 생성부(140)로부터 입력되는 기준 전압값을 비교하여 최적의 기준 전압을 추출하고, 추출된 기준 전압을 토대로 최대 전력 점 전압 추출부(120)를 제어하는 제어 신호 생성부를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명 제1 실시예에 따른 최대 전력 점 추적 장치의 최대 전력 점 추출부를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 최대 전력 점 전압 추출부(120)는, 에너지원의 출력 전압을 다수의 전압들로 분배하고, 제어부의 제어 신호에 따라 분배된 전압들 중 하나의 전압을 선택하며, 선택된 전압을 최대 전력 점 전압으로 추출할 수 있다.
제1 실시예로서, 최대 전력 점 추출부(120)는, 제1 버퍼부(122), 전압 분배부(124), 선택부(126), 그리고, 저장부(128)를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 버퍼부(122)는, 에너지원의 출력 전압을 입력받아 인에이블 신호에 따라 출력할 수 있다.
이때, 제1 버퍼부(122)를 배치하는 이유는, 입력 임피던스가 매우 크기 때문에 에너지원에서 누설 전류 없이 내부로 에너지원의 전압을 전달할 수 있고, 출력 임피던스가 매우 작기 때문에 전압 분배부(124)에 사용되는 저항값을 자유롭게 설계할 수 있기 때문이다.
전압 분배부(124)에 사용되는 저항값이 크더라도, 반도체 칩 내부에 연결된 저항이므로, PCB의 기생 성분에 영향을 받지 않을 수 있다.
또한, 최대 전력 점 전압을 추출하는 경우에도 에너지원에서 누설 전류가 없기 때문에 정확한 전압 확보가 가능하다.
그리고, 필요시에는 적절한 전류를 공급할 수 있는 제2 버퍼부를 두어 저장부(128)에 저장하는 시간(샘플링 시간)을 최소화하여 에너지 수집 시간을 더 많이 확보할 수 있다.
다음, 전압 분배부(124)는, 제1 버퍼부(122)로부터 출력되는 전압을 일정 비율만큼 다수의 전압들로 분배할 수 있다.
이어, 선택부(126)는, 제어부의 제어 신호에 따라 전압 분배부(124)로부터 분배된 전압들 중 하나의 전압을 선택할 수 있다.
그리고, 저장부(128)는, 선택부(126)부터 선택된 전압을 저장하고 스위칭 신호에 따라 저장된 전압을 최대 전력 점 전압으로 출력할 수 있다.
도 4는 본 발명 제2 실시예에 따른 최대 전력 점 추적 장치의 최대 전력 점 추출부를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 최대 전력 점 추출부(120)는, 선택부(126)로부터 선택된 전압을 일정 시간 저장하여 저장부(128)로 출력하는 제2 버퍼부(127)를 더 포함할 수도 있다.
여기서, 제2 버퍼부(127)는, 필요시에 적절한 전류를 공급할 수 있어, 저장부(128)에 저장하는 시간(샘플링 시간)을 최소화하여 에너지 수집 시간을 더 많이 확보할 수 있다.
제2 실시예로서, 최대 전력 점 추출부(120)는, 제1 버퍼부(122), 전압 분배부(124), 선택부(126), 제2 버퍼부(127), 그리고 저장부(128)를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 버퍼부(122)는, 에너지원의 출력 전압을 입력받아 인에이블 신호에 따라 출력할 수 있다.
이때, 제1 버퍼부(122)를 배치하는 이유는, 입력 임피던스가 매우 크기 때문에 에너지원에서 누설 전류 없이 내부로 에너지원의 전압을 전달할 수 있고, 출력 임피던스가 매우 작기 때문에 전압 분배부(124)에 사용되는 저항값을 자유롭게 설계할 수 있기 때문이다.
다음, 전압 분배부(124)는, 제1 버퍼부(122)로부터 출력되는 전압을 일정 비율만큼 다수의 전압들로 분배할 수 있다.
이어, 선택부(126)는, 제어부의 제어 신호에 따라 전압 분배부(124)로부터 분배된 전압들 중 하나의 전압을 선택할 수 있다.
또한, 제2 버퍼부(127)는, 선택부(126)로부터 선택된 전압을 일정 시간 저장하여 저장부(128)로 출력할 수 있다.
그리고, 저장부(128)는, 선택부(126)부터 선택된 전압을 저장하고 스위칭 신호에 따라 저장된 전압을 최대 전력 점 전압으로 출력할 수 있다.
도 5는 본 발명 제3 실시예에 따른 최대 전력 점 추적 장치의 최대 전력 점 추출부를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 최대 전력 점 추출부(120)는, 저장부에 저장된 전압을 소정 시간에 출력되도록 스위칭하는 스위칭부(129)를 더 포함할 수도 있다.
일 예로, 스위칭부(129)는, 저장부(128)에 선택부(126)로부터 선택된 전압이 저장되는 시간 동안에 오프(off)되고, 저장부(128)에 저장된 전압이 출력되는 시간 동안에 온(on)될 수 있다.
여기서, 스위칭부(129)는, 에너지원과 제1 버퍼부(122) 사이의 노드에 연결되어 에너지원으로부터 입력되는 전압의 출력을 스위칭하는 제1 스위치(129a)와, 저장부(128)와 선택부(126) 사이의 노드에 연결되어 저장부(128)에 저장된 전압의 출력을 스위칭하는 제2 스위치(129b)를 포함할 수도 있다.
이때, 제1, 제2 스위치(129a, 129b)는, 서로 동시에 스위칭될 수 있다.
즉, 제1, 제2 스위치(129a, 129b)는, 저장부(128)에 선택부(126)로부터 선택된 전압이 저장되는 시간 동안에 오프(off)되고, 저장부에 저장된 전압이 출력되는 시간 동안에 온(on)될 수도 있다.
제3 실시예로서, 최대 전력 점 추출부(120)는, 제1 버퍼부(122), 전압 분배부(124), 선택부(126), 제2 버퍼부(127), 저장부(128), 그리고 스위칭부(129)를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 버퍼부(122)는, 에너지원의 출력 전압을 입력받아 인에이블 신호에 따라 출력할 수 있다.
이때, 제1 버퍼부(122)를 배치하는 이유는, 입력 임피던스가 매우 크기 때문에 에너지원에서 누설 전류 없이 내부로 에너지원의 전압을 전달할 수 있고, 출력 임피던스가 매우 작기 때문에 전압 분배부(124)에 사용되는 저항값을 자유롭게 설계할 수 있기 때문이다.
다음, 전압 분배부(124)는, 제1 버퍼부(122)로부터 출력되는 전압을 일정 비율만큼 다수의 전압들로 분배할 수 있다.
이어, 선택부(126)는, 제어부의 제어 신호에 따라 전압 분배부(124)로부터 분배된 전압들 중 하나의 전압을 선택할 수 있다.
또한, 제2 버퍼부(127)는, 선택부(126)로부터 선택된 전압을 일정 시간 저장하여 저장부(128)로 출력할 수 있다.
그리고, 저장부(128)는, 선택부(126)부터 선택된 전압을 저장하고 스위칭 신호에 따라 저장된 전압을 최대 전력 점 전압으로 출력할 수 있다.
다음, 스위칭부(129)는, 저장부(128)에 저장된 전압을 소정 시간에 출력되도록 스위칭할 수 있다.
도 6은 본 발명 제1 실시예에 따른 최대 전력 점 추적 장치를 보여주는 회로도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명 제1 실시예에 따른 최대 전력 점 추적 장치(100)는, 최대 전력 점 전압을 추출하는 최대 전력 점 전압 추출부(400), 최대 전력 점 전압 추출을 위한 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성부(600), 그리고 기준 전압 생성부(600)로부터 생성된 기준 전압을 토대로 최대 전력 점 전압 추출부(400)를 제어하는 제어부(500)를 포함할 수 있다.
여기서, 최대 전력 점 전압 추출부(400)는, 에너지원의 출력 전압을 다수의 전압들로 분배하고, 제어부(500)의 제어 신호에 따라 분배된 전압들 중 하나의 전압을 선택하며, 선택된 전압을 최대 전력 점 전압으로 추출할 수 있다.
일 예로, 최대 전력 점 추출부(120)는, 에너지원의 출력 전압을 입력받아 인에이블 신호에 따라 출력하는 제1 버퍼부(402)와, 제1 버퍼부(402)로부터 출력되는 전압을 다수의 전압들로 분배하는 전압 분배부(401)와, 제어부(500)의 제어 신호에 따라 전압 분배부(401)로부터 분배된 전압들 중 하나의 전압을 선택하는 선택부(403)와, 선택부(403)로부터 선택된 전압을 저장하고 스위칭 신호에 따라 저장된 전압을 최대 전력 점 전압으로 출력하는 저장부(404)를 포함할 수 있다.
그리고, 최대 전력 점 추출부(400)는, 선택부(403)로부터 선택된 전압을 일정 시간 저장하여 저장부(404)로 출력하는 제2 버퍼부(405)를 더 포함할 수도 있다.
또한, 최대 전력 점 추출부(400)는, 저장부(404)에 저장된 전압을 소정 시간에 출력되도록 스위칭하는 스위칭부를 더 포함할 수도 있다.
일 예로, 스위칭부는, 저장부에 선택부로부터 선택된 전압이 저장되는 시간 동안에 오프(off)되고, 저장부에 저장된 전압이 출력되는 시간 동안에 온(on)될 수 있다.
여기서, 스위칭부는, 에너지원과 제1 버퍼부 사이의 노드에 연결되어 에너지원으로부터 입력되는 전압의 출력을 스위칭하는 제1 스위치와, 저장부와 선택부 사이의 노드에 연결되어 저장부에 저장된 전압의 출력을 스위칭하는 제2 스위치를 포함할 수도 있다.
이때, 제1, 제2 스위치는, 서로 동시에 스위칭될 수 있다.
즉, 제1, 제2 스위치는, 저장부에 선택부로부터 선택된 전압이 저장되는 시간 동안에 오프(off)되고, 저장부에 저장된 전압이 출력되는 시간 동안에 온(on)될 수도 있다.
또한, 기준 전압 생성부(600)는, 제1 저항과 제2 저항이 직렬 연결되어 기준 전압을 생성하는 분배 저항일 수 있다.
일 예로, 기준 전압 생성부(600)는, 내부 전원 전압이 입력되는 입력단(601)과, 입력단(601)에 연결되어 내부 전원 전압이 입력되는 제1 저항(602)과, 제1 저항(602)에 일측이 연결되고 타측이 그라운드되는 제2 저항(603)과, 제1 저항(602)과 제2 저항(603) 사이의 노드에 연결되어 제1 저항(602)과 제2 저항(603)의 분배 저항에 의해 생성된 기준 전압을 제어부(500)로 출력하는 출력단(604)을 포함할 수 있다.
여기서, 기준 전압(Ref)은, Ref = X * {R2/(R1+R2)} (여기서, X는 분배 저항에 인가되는 전압값, R1은 제1 저항값, R2는 제2 저항값임)으로 정해진 수식에 의해 산출될 수 있다.
이어, 제어부(500)는, 아날로그-디지털 변환부(502)와, 제어 신호 생성부(501)를 포함할 수 있다.
여기서, 아날로그-디지털 변환부(502)는, 기준 전압 생성부(600)로부터 생성된 기준 전압을 디지털 신호로 변환할 수 있다.
그리고, 제어 신호 생성부(501)는, 아날로그-디지털 변환부(502)로부터 출력된 기준 전압을 토대로, 최대 전력 점 전압 추출부(400)의 선택부(403)를 제어할 수 있다.
경우에 따라, 제어 신호 생성부(501)는, 출력 신호(503)를 일정 시간 저장하는 기능을 포함할 수도 있다.
도 7은 본 발명 제2 실시예에 따른 최대 전력 점 추적 장치를 보여주는 회로도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명 제2 실시예에 따른 최대 전력 점 추적 장치(100)는, 최대 전력 점 전압을 추출하는 최대 전력 점 전압 추출부(400), 최대 전력 점 전압 추출을 위한 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성부(600), 그리고 기준 전압 생성부(600)로부터 생성된 기준 전압을 토대로 최대 전력 점 전압 추출부(400)를 제어하는 제어부(500)를 포함할 수 있다.
여기서, 최대 전력 점 전압 추출부(400)는, 본 발명 제1 실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
또한, 기준 전압 생성부(700)는, 미리 설정된 다수의 기준 전압값들을 저장하고, 제어부(800)의 요청에 따라 저장된 다수의 기준 전압값들 중 제어부(800)의 요청에 상응하는 기준 전압값을 제공할 수도 있다.
여기서, 제어부(800)는, 최대 전력 점 전압 추출부(400)의 제1 버퍼부(402)의 출력단으로부터 입력되는 에너지원의 출력 전압과 기준 전압 생성부(700)에 미리 설정된 다수의 기준 전압값을 비교하여, 최적의 기준 전압을 추출할 수 있다.
이어, 제어부(800)는, 제어 신호 생성부를 포함할 수 있는데, 제어 신호 생성부는, 기준 전압 생성부(700)로부터 제공되는 미리 설정된 다수의 기준 전압값들을 토대로, 최대 전력 점 전압 추출부(400)의 선택부(403)를 제어할 수 있다.
경우에 따라, 제어 신호 생성부는, 출력 신호(803)를 일정 시간 저장하는 기능을 포함할 수도 있다.
이와 같이, 본 발명 제2 실시예는, 에너지 수집 장치의 특성을 고려하여 최대 전력을 수집할 수 있는 장치이다.
에너지 수집 장치는, 에너지원의 출력 전압을 일정 비율로서 최대 전력 점 전압을 결정할 수 있는데, 그 비율은 다음과 같이 설정될 수 있다.
에너지 수집 장치에서 출력되는 전력은 하기 수식 1과 같다.
Pout = (k · Voc) · (1-k)Voc/Rs · Havester control efficiency
= k(1-k)V2 oc/Rs · Havester control efficiency ------- (1)
여기서, k는 최대 전력 점 전압 비율, Rs는 에너지원의 내부 저항을 나타낸다.
그리고, 에너지 수집 장치의 효율은, 도 9에 도시된 바와 같이, 두 개의 영역으로 나뉠 수 있는데, 에너지원의 출력 전압 Voc가 기준 전압 VIN_P보다 작은 영역으로서 효율이 Voc에 비례하는 영역 (111)과, 에너지원의 출력 전압 Voc가 기준 전압 VIN_P보다 큰 영역으로서 효율이 Voc와 관계 없는 포화 영역 (112)으로 나뉠 수 있다.
효율이 Voc에 비례하는 영역 (111)에서 에너지 수집 장치의 효율은, 하기 수식 2와 같고, 효율이 Voc와 관계 없는 포화 영역 (112)에서 에너지 수집 장치의 효율은, 하기 수식 3과 같다.
Havester control efficiency = α · k · Voc ------- (2)
Havester control efficiency = A ------- (3)
여기서, α와 A는 상수를 나타낸다.
수식 2와 3으로 수식 1을 다시 나타내면, 하기 수식 4와 6이 되고, 이 수식으로부터 최대 전력 전압 점 비율 k값을 구하면 수식 5와 7이 될 수 있다.
Pout = k(1-k)V2 oc/Rs · α · k · Voc ------- (4)
∂Pout/∂k = 0; k = 2/3 ------- (5)
Pout = k(1-k)V2 oc/Rs · A ------- (6)
∂Pout/∂k = 0; k = 1/2 ------- (7)
에너지원의 출력 전압 Voc이 특정 기준 전압 VIN_P보다 작을 때, 최대 전력 점은 2/3 * Voc이지만, 에너지원의 출력 전압 Voc이 특정 기준 전압 VIN_P보다 클 때, 최대 전력 점은 1/2 * Voc인 전압이 되어, 에너지 수집 장치의 효율 특성에 따라 최적의 최대 전력 점 전압이 달라지는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명 제2 실시예는, 다수의 특정 기준 전압들을 미리 설정하여, 입력 받은 Voc을 미리 설정된 각 기준 전압과 비교하여 해당 영역 (에너지원의 출력 전압 Voc가 기준 전압 VIN_P보다 작은 영역 또는 에너지원의 출력 전압 Voc가 기준 전압 VIN_P보다 큰 영역)을 구별하고, 그에 따라 효율을 극대화할 수 있는 비율값 (에너지원의 출력 전압 Voc가 기준 전압 VIN_P보다 작은 영역에서 2/3 또는 에너지원의 출력 전압 Voc가 기준 전압 VIN_P보다 큰 영역에서 1/2)을 출력할 수 있다.
도 10은 본 발명 제3 실시예에 따른 최대 전력 점 추적 장치를 보여주는 회로도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명 제3 실시예에 따른 최대 전력 점 추적 장치(100)는, 최대 전력 점 전압을 추출하는 최대 전력 점 전압 추출부(400), 최대 전력 점 전압 추출을 위한 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성부(900), 그리고 기준 전압 생성부(900)로부터 생성된 기준 전압을 토대로 최대 전력 점 전압 추출부(400)를 제어하는 제어부(1100)를 포함할 수 있다.
여기서, 최대 전력 점 전압 추출부(400)는, 본 발명 제1 실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
또한, 기준 전압 생성부(900)는, 제1 저항과 제2 저항이 직렬 연결되어 기준 전압을 생성하는 분배 저항을 포함하는 제1 기준 전압 생성기(901, 902, 903, 904)와, 미리 설정된 다수의 기준 전압값들을 저장하고 제어부(1100)의 요청에 따라 저장된 다수의 기준 전압값들 중 제어부(1100)의 요청에 상응하는 기준 전압값을 제공하는 제2 기준 전압 생성기(905)를 포함할 수도 있다.
일 예로, 제1 기준 전압 생성기는, 내부 전원 전압이 입력되는 입력단(901)과, 입력단(901)에 연결되어 내부 전원 전압이 입력되는 제1 저항(902)과, 제1 저항(902)에 일측이 연결되고 타측이 그라운드되는 제2 저항(903)과, 제1 저항(902)과 제2 저항(903) 사이의 노드에 연결되어 제1 저항(902)과 제2 저항(903)의 분배 저항에 의해 생성된 기준 전압을 제어부(1100)로 출력하는 출력단(904)을 포함할 수 있다.
여기서, 제1 기준 전압 생성기의 기준 전압(Ref)은, Ref = X * {R2/(R1+R2)} (여기서, X는 분배 저항에 인가되는 전압값, R1은 제1 저항값, R2는 제2 저항값임)으로 정해진 수식에 의해 산출될 수 있다.
또한, 제2 기준 전압 생성기(905)는, 미리 설정된 다수의 기준 전압값들을 저장하고, 제어부(1100)의 요청에 따라 저장된 다수의 기준 전압값들 중 제어부(1100)의 요청에 상응하는 기준 전압값을 제공할 수 있다.
여기서, 제어부(1100)는, 최대 전력 점 전압 추출부(400)의 제1 버퍼부(402)의 출력단으로부터 입력되는 에너지원의 출력 전압과 기준 전압 생성부(900)에 미리 설정된 다수의 기준 전압값을 비교하여, 최적의 기준 전압을 추출할 수 있다.
즉, 제어부(1100)는, 에너지원의 출력 전압과 제1, 제2 기준 전압 생성기로부터 입력되는 다수의 기준 전압값들을 비교하여, 최적의 기준 전압을 추출할 수도 있다.
다음, 제어부(1100)는, 기준 전압 생성부(900)로부터 생성된 기준 전압을 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환부(1102)를 포함할 수 있다.
또한, 제어부(1100)는, 아날로그-디지털 변환부(1102)로부터 출력된 기준 전압을 토대로, 최대 전력 점 전압 추출부(400)의 선택부(403)를 제어하는 제어 신호 생성부(1101)를 포함할 수 있다.
즉, 제어부(1100)는, 제어 신호 생성부(1101)를 포함할 수 있는데, 제어 신호 생성부(1101)는, 기준 전압 생성부(900)의 제2 기준 전압 생성기(905)로부터 제공되는 미리 설정된 다수의 기준 전압값들을 토대로, 최대 전력 점 전압 추출부(400)의 선택부(403)를 제어할 수 있다.
경우에 따라, 제어 신호 생성부(1101)는, 출력 신호(1103)를 일정 시간 저장하는 기능을 포함할 수도 있다.
본 발명 제3 실시예는, 다양한 에너지원에 대응하기 위하여 분배 저항으로 기준 전압을 생성하는 제1 기준 전압 생성기와 미리 설정된 다수의 기준 전압들을 생성하는 제 2 기준 전압 생성기를 이용하여 이들 기준 전압값들을 조합하여 최대 전력 점 전압을 추출할 수 있다.
도 11은 본 발명 제4 실시예에 따른 최대 전력 점 추적 장치를 보여주는 회로도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명 제4 실시예에 따른 최대 전력 점 추적 장치(100)는, 최대 전력 점 전압을 추출하는 최대 전력 점 전압 추출부(400), 최대 전력 점 전압 추출을 위한 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성부(1000), 그리고 기준 전압 생성부(1000)로부터 생성된 기준 전압을 토대로 최대 전력 점 전압 추출부(400)를 제어하는 제어부(1200)를 포함할 수 있다.
여기서, 최대 전력 점 전압 추출부(400)는, 본 발명 제1 실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
또한, 기준 전압 생성부(1000)는, 외부에서 입력되는 외부 기준 전압값들을 저장하고, 제어부(1200)의 요청에 따라 저장된 외부 기준 전압값을 제공할 수도 있다.
여기서, 제어부(1200)는, 최대 전력 점 전압 추출부(400)의 제1 버퍼부(402)의 출력단으로부터 입력되는 에너지원의 출력 전압과 기준 전압 생성부(1000)에 저장된 외부 기준 입력값을 비교하여, 최적의 기준 전압을 추출할 수도 있다.
이어, 제어부(1200)는, 제어 신호 생성부를 포함할 수 있는데, 제어 신호 생성부는, 기준 전압 생성부(1000)로부터 제공되는 미리 설정된 다수의 기준 전압값들을 토대로, 최대 전력 점 전압 추출부(400)의 선택부(403)를 제어할 수 있다.
경우에 따라, 제어 신호 생성부는, 출력 신호(1203)를 일정 시간 저장하는 기능을 포함할 수도 있다.
본 발명 제4 실시예는, 기준 전압 생성부(1000)가 외부 신호(2001)를 입력 받아 기준 전압값을 저장하는 메모리로 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명 제4 실시예는, 외부 저항을 사용하지 않아 부품을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 그 저항에서 소비되는 전력을 절약할 수 있는 효과를 가질 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 모든 실시예들은, 복수의 특정 전압 (VIN_i, i = 1, 2, 3....)을 입력 받는 경우를 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명은, 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성부와 에너지원의 출력 전압을 다수의 전압들로 분배하여 생성된 기준 전압에 따라 분배된 전압들 중 하나의 전압을 최대 전력 점 전압으로 추출함으로써, 전력 손실을 최소화하면서도 최대 전력 점을 추적할 수 있다.
또한, 본 발명은, 기존의 에너지원 출력 전압 감지에서 발생하는 전류 누설 문제, 높은 외부 저항을 설정할 때 발생하는 PCB 기생 성분 문제, 긴 샘플링 시간 문제 등을 제거할 수 있다.
또한, 본 발명은, MCU 등을 사용하지 않고 최대 전력 점을 추출하기 위한 기준 전압값을 시스템 효율에 맞게 다양화하여 제공함으로써, 보다 효율적으로 에너지를 수집할 수 있다.
또한, 본 발명은, 모던 에너지 수집 장치에 적용할 수 있고, 에너지 수집 장치를 활용하는 다양한 전원 장치, 통신 장치, 그리고 복합 센서 장치에 적용할 수 있다.
이상, 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 단말기의 제어부를 포함할 수도 있다.
따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
100: 최대 전력 점 추적 장치
120: 최대 전력 점 전압 추출부
130: 제어부
140: 기준 전압 생성부

Claims (15)

  1. 에너지원의 출력 전압으로부터 최대 전력 점 전압을 추출하는 최대 전력 점 추적 장치에 있어서,
    상기 최대 전력 점 전압을 추출하는 최대 전력 점 전압 추출부;
    상기 최대 전력 점 전압 추출을 위한 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성부; 그리고,
    상기 기준 전압 생성부로부터 생성된 기준 전압을 토대로, 상기 최대 전력 점 전압 추출부를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 최대 전력 점 전압 추출부는,
    상기 에너지원의 출력 전압을 다수의 전압들로 분배하고, 상기 제어부의 제어 신호에 따라 상기 분배된 전압들 중 하나의 전압을 선택하며, 상기 선택된 전압을 상기 최대 전력 점 전압으로 추출하는 것을 특징으로 하는 최대 전력 점 추적 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 최대 전력 점 추출부는,
    상기 에너지원의 출력 전압을 입력받아 인에이블 신호에 따라 출력하는 제1 버퍼부;
    상기 제1 버퍼부로부터 출력되는 전압을 다수의 전압들로 분배하는 전압 분배부;
    상기 제어부의 제어 신호에 따라 상기 전압 분배부로부터 분배된 전압들 중 하나의 전압을 선택하는 선택부; 그리고,
    상기 선택부로부터 선택된 전압을 저장하고, 스위칭 신호에 따라 저장된 전압을 상기 최대 전력 점 전압으로 출력하는 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 최대 전력 점 추적 장치.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 최대 전력 점 추출부는,
    상기 선택부로부터 선택된 전압을 일정 시간 저장하여 상기 저장부로 출력하는 제2 버퍼부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 최대 전력 점 추적 장치.
  4. 제2 항에 있어서, 상기 최대 전력 점 추출부는,
    상기 저장부에 저장된 전압을 소정 시간에 출력되도록 스위칭하는 스위칭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 최대 전력 점 추적 장치.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 스위칭부는,
    상기 저장부에 상기 선택부로부터 선택된 전압이 저장되는 시간 동안에 오프(off)되고, 상기 저장부에 저장된 전압이 출력되는 시간 동안에 온(on)되는 것을 특징으로 하는 최대 전력 점 추적 장치.
  6. 제4 항에 있어서, 상기 스위칭부는,
    상기 에너지원과 상기 제1 버퍼부 사이의 노드에 연결되어 상기 에너지원으로부터 입력되는 전압의 출력을 스위칭하는 제1 스위치; 그리고,
    상기 저장부와 상기 선택부 사이의 노드에 연결되어 상기 저장부에 저장된 전압의 출력을 스위칭하는 제2 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 최대 전력 점 추적 장치.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 기준 전압 생성부는,
    제1 저항과 제2 저항이 직렬 연결되어 기준 전압을 생성하는 분배 저항인 것을 특징으로 하는 최대 전력 점 추적 장치.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 기준 전압 생성부는,
    내부 전원 전압이 입력되는 입력단;
    상기 입력단에 연결되어 상기 내부 전원 전압이 입력되는 제1 저항;
    상기 제1 저항에 일측이 연결되고, 타측이 그라운드되는 제2 저항; 그리고,
    상기 제1 저항과 제2 저항 사이의 노드에 연결되어 상기 제1 저항과 제2 저항의 분배 저항에 의해 생성된 기준 전압을 상기 제어부로 출력하는 출력단을 포함하는 것을 특징으로 하는 최대 전력 점 추적 장치.
  9. 제1 항에 있어서, 상기 기준 전압 생성부는,
    미리 설정된 다수의 기준 전압값들을 저장하고, 상기 제어부의 요청에 따라 상기 저장된 다수의 기준 전압값들 중 상기 제어부의 요청에 상응하는 기준 전압값을 제공하는 것을 특징으로 하는 최대 전력 점 추적 장치.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 에너지원의 출력 전압과 상기 기준 전압 생성부에 미리 설정된 다수의 기준 전압값을 비교하여, 최적의 기준 전압을 추출하는 것을 특징으로 하는 최대 전력 점 추적 장치.
  11. 제1 항에 있어서, 상기 기준 전압 생성부는,
    제1 저항과 제2 저항이 직렬 연결되어 기준 전압을 생성하는 분배 저항을 포함하는 제1 기준 전압 생성기; 그리고,
    미리 설정된 다수의 기준 전압값들을 저장하고, 상기 제어부의 요청에 따라 상기 저장된 다수의 기준 전압값들 중 상기 제어부의 요청에 상응하는 기준 전압값을 제공하는 제2 기준 전압 생성기를 포함하는 것을 특징으로 하는 최대 전력 점 추적 장치.
  12. 제11 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 에너지원의 출력 전압과 상기 제1, 제2 기준 전압 생성기로부터 입력되는 다수의 기준 전압값들을 비교하여, 최적의 기준 전압을 추출하는 것을 특징으로 하는 최대 전력 점 추적 장치.
  13. 제1 항에 있어서, 상기 기준 전압 생성부는,
    외부에서 입력되는 외부 기준 전압값들을 저장하고, 상기 제어부의 요청에 따라 상기 저장된 외부 기준 전압값을 제공하는 것을 특징으로 하는 최대 전력 점 추적 장치.
  14. 제13 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 에너지원의 출력 전압과 상기 기준 전압 생성부에 저장된 외부 기준 입력값을 비교하여, 최적의 기준 전압을 추출하는 것을 특징으로 하는 최대 전력 점 추적 장치.
  15. 제1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 기준 전압 생성부로부터 생성된 기준 전압을 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 최대 전력 점 추적 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20210074994A (ko) * 2019-12-12 2021-06-22 엘에스일렉트릭(주) 보호 계전기 및 그 보호 계전기의 단선 검출 방법
US11695267B2 (en) 2019-12-12 2023-07-04 Ls Electric Co., Ltd. Protective relay and method for detecting disconnection of protective relay

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140081380A (ko) * 2012-12-21 2014-07-01 한국전자통신연구원 최대 전력 추출 장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140081380A (ko) * 2012-12-21 2014-07-01 한국전자통신연구원 최대 전력 추출 장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210074994A (ko) * 2019-12-12 2021-06-22 엘에스일렉트릭(주) 보호 계전기 및 그 보호 계전기의 단선 검출 방법
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