JP2000339044A

JP2000339044A - 太陽光発電装置

Info

Publication number: JP2000339044A
Application number: JP2000079653A
Authority: JP
Inventors: Takeo Ishida; 健雄石田; Ryuzo Hagiwara; 龍蔵萩原; Hitoshi Kishi; 均岸
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1999-03-24
Filing date: 2000-03-22
Publication date: 2000-12-08
Anticipated expiration: 2020-03-22
Also published as: JP3796095B2

Abstract

(57)【要約】【課題】この発明は、過電圧の上昇を防止し、電力変
換装置の最適動作電圧を高くするものである。【解決手段】太陽電池装置１と、この太陽電池装置１
からの出力を交流電力に変換する電力変換装置２と、太
陽電池装置１と電力変換装置２間に並列に接続された電
流パス回路３と、太陽電池装置１へ帰還する電流を検出
する電流検出回路４と、を備える。電流検出回路４にて
検出する電流が所定の電流値以上になると、電流パス回
路３が切り放される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、太陽光発電装置に係
り、特に、電力変換装置へ過電圧が加わらないように保
護する太陽光発電装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】地球環境の問題等から、屋外に設置して
光起電力を発生させる太陽電池装置が注目されており、
屋根などに太陽電池装置を設置し、その発電電力により
日中の消費電力を賄う太陽光発電システムが実用化され
ている。

【０００３】上記システムにおいては、太陽電池装置が
出力する電力は直流であるので、電力変換装置（インバ
ータ）を用いて、太陽電池装置からの直流電力を交流電
力に変換して用いている。

【０００４】ところで、上記した電力変換装置において
は、太陽電池装置からの発電電力が得られたら直ちに起
動するものではなく、一定時間太陽電池装置からの出力
を確認した上で起動するように構成されている。これは
日の出などのように、太陽電池装置の発電状態が安定し
ない時に、電力変換装置を起動させると、出力電力にノ
イズなどが発生するなどの問題があるからである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の電力変換装置においては、太陽電池装置からの電力が
一定時間安定するまでは起動しないように構成されてい
るため、開放電圧が上昇する。特に、冬場の早朝等にお
いては、開放電圧が大きくなる。このため、電力変換装
置に動作電圧に比べて大きな耐圧のものを用いなければ
ならず、コストがかかるとともに、通常の動作電圧時に
は効率が悪くなるという問題があった。

【０００６】この発明の目的は、上述した従来の問題点
を解消するためになされたものにして、開放電圧の上昇
を防止して、電力変換装置へ過電圧が加わることを防止
することにある。さらに、この発明の目的は、電力変換
装置の最適動作電圧を高くし、動作効率が向上させる太
陽光発電装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、太陽電池装
置、この太陽電池装置からの出力を交流電力に変換する
電力変換装置と、前記太陽電池装置と電力変換装置間に
並列に接続された電流パス回路と、太陽電池装置へ帰還
する電流を検出する電流検出回路と、を備え、前記電流
検出回路にて検出する電流が所定の電流値以上になる
と、前記電流パス回路が切り放されることを特徴とす
る。

【０００８】前記太陽電池装置は、非晶質シリコン系太
陽電池素子で構成することができる。

【０００９】上記した構成によれば、太陽電池装置から
の発電した電流が所定値以下の場合には、電流パス回路
を介して若干の電流が流れていくので、電力変換装置が
停止状態でも太陽電池装置は開放電圧とならず、電圧上
昇を抑制でき、最適動作電圧を高く設計しても耐圧は確
保できる。

【００１０】特に、太陽電池装置として、非晶質系シリ
コン太陽電池素子を用いた場合には、フィルファクタ
（Ｆ．Ｆ．）が小さいので、冬の早朝などに最大入力電
圧を越える畏れがあったが、この発明を適用すれば、発
電が開始すると同時に、電流パス回路に電流が流れるの
で、電圧上昇は、電力変換装置の動作時とあまり変わら
ない。

【００１１】前記電流検出回路は逆流防止ダイオードか
らの出力により電流を検出するように構成することがで
きる。

【００１２】逆流防止ダイオードの出力を利用して電流
検出を行うことで、回路を兼用することができる。

【００１３】また、この発明は、太陽電池装置と、この
太陽電池装置からの出力を交流電力に変換する電力変換
装置と、前記太陽電池装置と電力変換装置間に並列に接
続された電流パス回路と、前記電流パス回路と電力変換
装置との間に設けられ、電流パス回路からの出力により
制御される電力供給回路と、太陽電池装置へ帰還する電
流を検出する電流検出回路と、を備え、前記電流検出回
路にて検出する電流が所定の電流値以上になると、前記
電流パス回路が切り放されることを特徴とする。前記
電力変換装置は、主回路と制御回路で構成され、制御回
路の駆動電力が太陽電池装置から与えられるように構成
する。

【００１４】上記した構成によれば、太陽電池装置から
の発電した電流が所定値以下の場合には、電流パス回路
及び電流供給回路を介して若干の電流が流れていくの
で、電力変換装置が停止状態でも太陽電池装置は開放電
圧とならず、電圧上昇を抑制でき、最適動作電圧を高く
設計しても耐圧は確保できる。

【００１５】前記電流検出回路は逆流防止ダイオードか
らの出力に基づいて電流を検出するように構成できる。

【００１６】また、前記電力供給回路は、電流パス回路
を分圧した電流と、太陽電池装置からの電流を切り替え
て供給するように構成するとよい。

【００１７】前記電力供給回路は、太陽電池装置と電力
変換装置との間に流れる電流をオン／オフする手段と、
前記電流パス回路から与えられる電流を電力変換装置に
与える手段と、を備えて構成することができる。そし
て、前記オン／オフする手段は、サイリスタ或いは、自
己保持型リレーで構成することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
き、図面を参照して説明する。

【００１９】図１は、この発明の第１の実施形態を示す
ブロック図である。図１に示すように、屋根等に設置さ
れた太陽電池装置１は、非晶質シリコン、結晶系シリコ
ン等の太陽電池素子を複数個、並列及び直列に接続し
て、所定の電力を出力するように構成されている。この
太陽電池装置１から発電された直流電力が電力変換装置
２の入力側端子２ａ、２ｂから電力変換装置２に与えら
れる。この実施の形態における電力変換装置２の耐圧
は、最適動作電圧より少し大きくしている程度のものを
用いている。

【００２０】電力変換装置２にて直流電力を交流電力に
変換し、出力端子２ｃ、２ｄから交流電力が内部の電気
系統に与えられ、この電気系統に接続された交流負荷６
に電力が供給される。

【００２１】電気系統は、商用の電力系統と連系されて
おり、夜間など太陽電池装置１から供給される電力が不
足したときに、電力系統からの電力を利用できるように
構成されている。

【００２２】この発明では、電力変換装置２の入力端子
２ａ、２ｂと太陽電池装置１の出力端子との間に電流パ
ス回路３が設けられている。この電流パス回路３は、太
陽電池装置１のリターン側に設けられた帰還電流を測定
する電流検出回路４の出力により、その動作が制御され
る。

【００２３】なお、この実施形態においては、入力端子
２ａが＋側端子、入力端子２ｂが−側端子で構成されて
いる。

【００２４】前記電流パス回路３は、バイアス抵抗とス
イッチング素子を有し、電流検出回路４からの出力によ
り、スイッチング素子がオン／オフし、帰還電流が所定
の電流値になるまで、電流パス回路３に電流が流れ、電
力変換装置２には、電流を与えずに、太陽電池装置１に
戻る。

【００２５】太陽電池装置１の出力の増大につれて、電
流パス回路３を経て流れる電流は増加する。そして、電
流検出回路４は所定の電流値、即ち、電力変換装置２の
起動開始電圧を十分上回る状態になると、電流パス回路
３は切り放され、太陽電池装置１からの電力は全て電力
変換装置２へ供給される。

【００２６】図示はしていないが、この装置は、電力変
換装置２の起動を制御するために、電流パス回路３を経
て流れる電流を測定し、太陽電池装置１が起動開始電圧
に達したか否か判断している。すなわち、一定時間太陽
電池装置１からの出力を確認した上で電力変換装置２が
起動されるように構成されている。

【００２７】ところで、太陽電池装置１が開放状態で最
大電圧になる時は、太陽電池電流（Ｉｐｖ）は０であ
る。そこで、この発明では、電力変換装置２が停止状態
及び起動開始電圧を上回らない時には、電流パス回路３
から電流を流して、電圧の上昇を抑制する。このため、
電流パス回路３のバイアス抵抗は電力変換装置２の耐圧
に応じて大きな抵抗のものが用いられる。太陽電池装置
１で発電した電流が電流パス回路３を通じて流れること
により、電圧降下が起こり電圧の上昇を抑制できる。そ
して、電力変換装置２が起動しているときは、太陽電池
電流が電力変換装置２に流れるので、開放状態とはなら
ず、電流パス回路３に太陽電池電流を流すと発電電流が
無駄となる。このため、この発明では、太陽電池装置１
が電力変換装置２の起動開始電圧を上回り、電力変換装
置２が通常の起動状態になると電流検出回路４からの出
力により、電流パス回路３が切り放される。

【００２８】このように、運転状態での最大電圧を考慮
した耐圧になるように、電流パス回路３にバイアス抵抗
等を設定しておけば、電力変換装置２に、大きな電圧が
入力することがなくなる。従って、最適動作電圧を高く
設定することができ、システム効率をアップさせること
ができる。

【００２９】図２は、この発明の第１の実施形態の具体
例を示す回路図である。図２に示すように、電流パス回
路３は、第１トランジスタ３１と第２トランジスタ３２
を有し、第１トランジスタ３１のベースに電流検出回路
４からの出力が与えられる。第１トランジスタ３１のコ
レクタは太陽電池装置１の出力（＋）側のラインと抵抗
３３を介して接続され、エミッタは太陽電池装置１の帰
還（−）側ラインと接続されている。第１トランジスタ
３１のコレクタが第２トランジスタ３２のベースと接続
され、第２トランジスタ３２のコレクタは太陽電池装置
１の出力側のラインと抵抗３５を介して接続され、エミ
ッタは太陽電池装置１の帰還側ラインとバイアス抵抗３
６を介して接続されている。第２トランジスタ３２のベ
ースと帰還側ラインとは抵抗３４を介して接続されてい
る。上記抵抗３３、３４、３５は、第１トランジスタ３
１及び第２トランジスタ３２との特性等によりその抵抗
値は適宜選択され、バイアス抵抗（Ｒｚ）３６は、使用
する電源変換装置２の耐圧に応じて決められる。

【００３０】この電流検出回路４では、逆流防止ダイオ
ード４１の出力を利用して、電流検出を行っている。逆
流防止ダイオード４１の出力が抵抗４４を介して、差動
アンプ４２の一方に入力され、差動アンプ４２の他方の
入力は、帰還抵抗４５を介してアンプの出力が与えられ
る。また、他方の入力は抵抗４３を介して帰還ラインと
接続されている。また、アンプ４２の一方の入力と帰還
ラインとは抵抗４６と接続されている。これら各抵抗４
３、４４、４５、４６は、逆流防止ダイオード４１から
のゲインを調整するものであり、電力変換装置３を通常
の起動状態に適した電流値になったとき、電流パス回路
３を切り離すための出力値となるように選択されてい
る。

【００３１】次に、この発明の動作を図３及び図４を参
照して説明する。図３は、太陽電池装置１の特性に応じ
た電力変換装置２の運転状態を示す特性図、図４は太陽
電池装置１の電圧電流特性図である。

【００３２】太陽電池装置１が発電を開始する前は、電
力変換装置２は停止したままである。そして、逆流防止
ダイオード４１からは電流が流れておらず、第１トラン
ジスタ３１はオフである。第１トランジスタ３１がオフ
の時、第２トランジスタ３２はオンとなり、電流パス回
路３が太陽電池装置１と接続された状態である。

【００３３】早朝、太陽電池装置に光が当たると太陽電
池装置１から発電した電流は、電流パス回路３のバイア
ス抵抗３６を介して、逆流ダイオード４１を経て太陽電
池装置１に戻る。電流検出回路４は流れる電流を検出し
ている。

【００３４】時間が経過し、太陽が高くあがると太陽電
池装置１からの直流電圧が上昇していくが、第１トラン
ジスタ３１がオフで第２トランジスタがオンのため、太
陽電池はバイアス抵抗（Ｒｚ）３６に接続され、図４に
示すように、Ｒｚの負荷直線と太陽電池のＩＶ特性曲線
の交点によって決定される動作電圧ＶＲｚ以上に上昇る
ことはない。ここで、ＶＲｚは電力変換装置２の起動開
始電圧を十分上回るように設定されている。

【００３５】電力変換装置２が起動すると、太陽電池の
電流は次第に増大し、太陽電池の最適動作点Ｐｍａｘ付
近で運転される。このとき逆流防止ダイオード４１に流
れる電流もＩＲｚからＩｐｍａｘに増加し、電流検出回
路４から与えられる出力により、第１トランジスタ３１
がオンになる。第１トランジスタ３１がオンになると第
２トランジスタ３２がオフになり、電流パス回路３が切
り放され得る。そして、太陽電池装置１からの直流電流
が電力変換回路２にのみ与えられ、太陽電池装置１の出
力を最大限利用できる。

【００３６】この発明では、太陽電池装置１が発電を開
始した状態から、電流パス回路３を介して若干の電流が
流れていくので、電圧が過電圧になるのが防止できる。
例えば、電流を流さない場合には、図３の点線のよう
に、開放電圧は上昇し、電力変換装置２の起動時に最大
電圧となる。これに対して、この発明では、太陽電池装
置１の直流出力電力が大きくなるときに電圧も大きくな
るが、電流は電流パス回路３を介して流れているので、
電圧が動作電圧以上になるのを抑制できる。この結果、
最適動作電圧を高く設計しても耐圧は確保できる。

【００３７】尚、図３においては、直流電力出力が一定
値以上になると、電力変換装置２は、最大電力追従運転
による制御を行っている。

【００３８】そして、日の入りに近づき、太陽電池装置
１の発電出力が小さくなると、電流検出回路４からの電
流出力も小さくなり、第１トランジスタ３１はオフ、第
２トランジスタ３２はオンとなり、電流パス回路３が接
続状態となる。そして、その後、電力変換装置２は運転
を停止する。

【００３９】太陽電池装置１として、特に、非晶質系シ
リコン太陽電池を用いた場合には、フィルファクタ
（Ｆ．Ｆ．）が小さいので、従来では、冬の早朝などに
最大入力電圧を越える畏れがあったが、この発明を適用
すれば、発電が開始すると同時に、電流パス回路３に電
流が流れるので、電圧上昇は、電力変換装置２の動作時
とあまり変わらない。

【００４０】上記のように本発明によれば、最適動作電
圧を高くすることができるので、電流変換装置２の効率
を高めることができる。

【００４１】例えば、従来は開放電圧が高くなるため、
動作電圧１８０Ｖの変換装置では、開放電圧の関係から
電力変換装置２として耐圧３５０Ｖものを使用してい
る。このため、動作電流は１６．６Ａ程度となる。これ
に対して、この発明を用いると、耐圧３５０Ｖのものを
用いた場合、動作電圧は２３０Ｖが可能となる。このた
め、動作電流は１３．０Ａとなる。

【００４２】ここで、電流Ｉ²Ｒ損の改善につき考える
と、（１３．０／１６．６）²＝０．６となり、４０％
改善が可能となる。

【００４３】例えば、電力変換装置２の効率が９２％と
すると、損失全てがＩ²Ｒ損とすると、損失は４．８％
となり、効率は９５％程度に改善される。

【００４４】尚、上記した実施の形態においては、電流
検出回路４として、逆流防止ダイオード４１の出力を用
いているが、これに限られず、シャント抵抗などを用い
てもよい。

【００４５】上記した電力変換装置２は、図５に示すよ
うに、直流電力を交流電力に変換する主回路２１と、こ
の主回路２１を制御する制御回路２２とで、構成されて
いる。電力変換回路２を駆動させるためには、制御回路
２２へ電力を供給し、制御回路２２を動作させる必要が
ある。図４に示したものでは、制御回路２２を系統など
に接続し、系統などから電力を供給するように構成して
いる。

【００４６】次に示すこの発明の第２の実施形態は、電
力変換装置２の制御回路２２への電力を太陽電池装置１
側から供給するように構成したものである。

【００４７】図６は、この発明の第２の実施形態を示す
ブロック図である。なお、上記した第１の実施形態と同
じ部分には同じ符号を付す。

【００４８】図６に示すように、この第２の実施形態
は、電流パス回路３からの出力により制御される電流供
給回路５を電力変換装置２と電流パス回路３との間に設
けたものである。そして、電力変換装置２の制御回路２
２は、太陽電池装置１からの電力により駆動されるよう
に構成されている。

【００４９】前記した第１の実施形態においては、電流
検出回路４が検出する帰還電流が所定の電流値になるま
で、電流パス回路３に電流が流れ、電力変換装置２に
は、電流を与えないようにしている。この第２の実施形
態においても、原則的には、電流検出回路４が検出する
帰還電流が所定の電流値になるまで、電流パス回路３に
電流を流すが、電力変換装置２の制御回路２２には電流
パス回路３へ流れる電流から電流供給回路５が一部の電
流を流すように構成している。

【００５０】太陽電池装置１が発電している間は、この
電力供給回路５からの電流により、電力変換回路２内の
制御回路２２は駆動される。この制御回路２２が使用す
る電力は極めて少量で済むため、日の出などのように、
太陽電池装置１からの僅かな電力でも十分に動作が行え
る。このように、電力供給回路５からの電力変換装置２
の制御回路２２の電力を供給することで、系統などの電
力を用いることなく、電力変換装置２を駆動制御させる
ことができる。もちろん、制御回路２の動作を保証する
ために、バックアップ用の電池などを用意し、太陽電池
装置１からの電力が急に遮断された場合にも制御回路２
２は問題なく動作するように構成している。

【００５１】太陽電池装置１の出力の増大につれて、電
流パス回路３を経て流れる電流は増加する。そして、電
流検出回路４は所定の電流値、即ち、電力変換装置２の
起動開始電圧を十分上回る状態になると、電流パス回路
３は切り放され、太陽電池装置１からの電力は全て電力
変換装置２へ供給される。

【００５２】ところで、この第２の実施形態において
は、太陽電池装置１が開放状態で最大電圧になる時は、
太陽電池電流（Ｉｐｖ）は電力供給回路５からごく僅か
に電流が与えられているだけである。例えば、０．１Ａ
とごく僅かである。

【００５３】そこで、この発明では、電力変換装置２が
停止状態及び起動開始電圧を上回らない時には、電流パ
ス回路３から電流を流して、電圧の上昇を抑制する。こ
のため、電流パス回路３は電力変換装置２の耐圧に応じ
て、電流供給回路５から与えられる電流を考慮して抵抗
分圧による抵抗などが決められる。

【００５４】太陽電池装置１で発電した電流が電流パス
回路３を通じて流れることにより、電圧降下が起こり電
圧の上昇を抑制できる。そして、電力変換装置２が起動
しているときは、太陽電池電流が電力変換装置２に流れ
るので、開放状態とはならず、電流パス回路３に太陽電
池電流を流すと発電電流が無駄となる。このため、この
実施形態においても、太陽電池装置１が電力変換装置２
の起動開始電圧を上回り、電力変換装置２が通常の起動
状態になると電流検出回路４からの出力により、電流パ
ス回路３が切り放される。このように、運転状態での最
大電圧を考慮した耐圧になるように、電流パス回路３に
抵抗等を設定しておけば、電力変換装置２に、大きな電
圧が入力することがなくなる。従って、最適動作電圧を
高く設定することができ、システム効率をアップさせる
ことができる。

【００５５】図７は、この発明の第２の実施形態の具体
例を示す回路図である。図７に示すように、電流パス回
路３は、第１トランジスタ３１と第２トランジスタ３２
を有し、第１トランジスタ３１のベースに電流検出回路
４からの出力が与えられる。第１トランジスタ３１のコ
レクタは太陽電池装置１の出力（＋）側のラインと抵抗
３３を介して接続され、エミッタは太陽電池装置１の帰
還（−）側ラインと接続されている。第１トランジスタ
３１のエミッタ、コレクタ間は抵抗３９を介して接続さ
れている。また、第１トランジスタ３１のコレクタと第
２トランジスタ３２のベースとが接続されている。

【００５６】この第２トランジスタ３２のコレクタは太
陽電池装置１の出力側のラインと接続される。そして、
この第２トランジスタ３２のエミッタは抵抗３７、抵抗
３８を介して太陽電池装置１の帰還側ラインと接続され
ている。抵抗３７、抵抗３８で分圧された出力が電流供
給回路５のダイオード５１に与えられる。

【００５７】電流供給回路５は、太陽電池装置１からの
電力を電力変換装置２に与えるために、太陽電池装置１
の出力（＋）側のラインが電流供給回路５のサイリスタ
（ＳＣＲ）５３に接続される。サイリスタ５３の出力が
電力変換装置２に接続される。太陽電池装置１からの電
流Ｉ_Ｍはサイリスタ５３がオンしている時に、電力変換
装置２へ供給される。

【００５８】また、ダイオード５１の出力は、差動アン
プ５２の−端子及び電力変換装置２に与えられる。ま
た、差動アンプ５２の＋端子には抵抗３７、抵抗３８で
分圧された出力が与えられる。この差動アンプ５２の出
力電流Ｉ_Ｇがサイリスタ５３のゲート電流として与えら
れる。

【００５９】この差動アンプ５２は、太陽電池装置１で
発電した電力が電源変換装置２の制御回路２２を十分駆
動できるが、主回路２１を駆動するには十分でないと
き、ダイオード５１のアノード、カソード間の電位差で
はゲートトリガ電圧に達しないように増幅率が決められ
ている。このため、サイリスタ５３は、日照強度が微弱
なときにはオンしない。

【００６０】また、ダイオード５１の出力電流Ｉ_Ｓは、
電力変換装置２に与えられる。サイリスタ５３がオフ、
すなわち、太陽電池装置１と電力変換装置２との間が遮
断された状態でも、太陽電池装置１が発電している間は
ダイオード５１から電力変換装置２の制御回路２２に電
力が供給される。

【００６１】上記抵抗３３、３９は、第１トランジスタ
３１及び第２トランジスタ３２との特性等によりその抵
抗値は適宜選択され、分圧抵抗３７、３８は、電流検出
回路４は、前記した図２に示す回路と同様であるので、
同じ部分には同じ符号を付し説明の重複を避けるため
に、ここではその説明を省略する。なお、逆流防止ダイ
オード４１の代わりに、ホール素子を用いた電流センサ
などの検出手段を用いてもよい。

【００６２】次に、この図７に示す回路の動作を説明す
る。太陽電池装置１が発電を開始する前は、電力変換装
置２は停止したままである。そして、逆流防止ダイオー
ド４１からは電流が流れておらず、第１トランジスタ３
１はオフである。第１トランジスタ３１がオフの時、第
２トランジスタ３２はオンとなり、電流パス回路３が太
陽電池装置１と接続された状態である。そして、サイリ
スタ５３もオフの状態であり、太陽電池装置１と電力変
換装置２は遮断されている。

【００６３】早朝、太陽電池装置に光が当たると太陽電
池装置１から発電した電流は、電流パス回路３の分圧抵
抗３７，３８により分圧された電流が逆流ダイオード４
１を経て太陽電池装置１に戻る。電流検出回路４は流れ
る電流を検出している。一方、分圧された電流はダイオ
ード５１から電流Ｉ_Ｓとして、電力変換装置２の制御回
路２２へ与えられる。上記したように、太陽電池装置１
からの発電電力が電力変換装置２の制御回路２２は十分
駆動できるが、主回路２１を駆動するには十分でないと
きは、サイリスタ５３はオンしない。すなわち、日照強
度が微弱なとき、ダイオード５１のアノード、カソード
間の電位差では、サイリスタ５３のゲートトリガ電圧に
達しないように、差動アンプ５２の増幅率が決められて
いる。このとき、太陽電池装置１で発電した電流は、電
流パス回路３を通じて流れることにより、電圧降下が起
こり、電圧の上昇を抑制する。

【００６４】日照強度がさらに増加し、電流変換装置２
の制御回路２２が主回路２１を起動させると、ダイオー
ド５１からの電流Ｉ_Ｓは大きく増加し、ダイオード５１
の電位差により、差動アンプ５２の出力電圧がサイリス
タ５３のゲートトリガ電圧を十分超え、サイリスタ５３
がオンとなり、電力変換装置２には、電流Ｉ_Ｍが供給さ
れる。

【００６５】電力変換装置２が起動すると、太陽電池装
置１の電流は次第に増大し、太陽電池装置１の最適動作
点Ｐｍａｘ付近で運転される。このとき逆流防止ダイオ
ード４１に流れる電流もＩｐｍａｘに増加し、電流検出
回路４から与えられる出力により、第１トランジスタ３
１がオンになる。第１トランジスタ３１がオンになると
第２トランジスタ３２がオフになり、電流パス回路３が
切り放される。電流パス回路３が切り離されると、ダイ
オード５２からの出力電流Ｉ_Ｓは０になる。また、サイ
リスタ５３へのゲート電流Ｉ_Ｇもオフになるが、サイリ
スタ５３はオン状態を維持する。そして、太陽電池装置
１からの直流電流Ｉ_Ｍが電力変換回路２に与えられ、太
陽電池装置１の出力を最大限利用できる。

【００６６】上記したように、この第２の実施形態で
は、太陽電池装置１が発電を開始した状態から、電流パ
ス回路３及び電流供給回路５を介して電流が流れていく
ので、電圧が過電圧になるのが防止できる。例えば、電
流を流さない場合には、図３の点線のように、開放電圧
は上昇し、電力変換装置２の起動時に最大電圧となる。
これに対して、この発明では、太陽電池装置１の直流出
力電力が大きくなるときに電圧も大きくなるが、電流は
電流パス回路３及び電流供給回路５を介して流れている
ので、電圧が動作電圧以上になるのを抑制できる。この
結果、最適動作電圧を高く設計しても耐圧は確保でき
る。

【００６７】そして、何らかの原因により、太陽電池装
置１の発電が突然停止すると、第１トランジスタ３１が
オフになり、第２トランジスタ３２がオンし、電流パス
回路３が接続される。さらに、このとき、ゲート電流Ｉ
_Ｇはオフであるが、ダイオード５１の出力電流Ｉ_Ｓがサ
イリスタ５３をショートするように働き、サイリスタ５
３をオフする。この結果、太陽電池装置１と電力変換装
置２との間が遮断される。

【００６８】太陽電池装置１が発電を再開すると、上記
したように、サイリスタ５３がオンし、電流パス回路３
が切り離され、太陽電池装置１から電力変換装置２に電
力が供給される。

【００６９】そして、日の入りに近づき、太陽電池装置
１の発電出力が小さくなると、電流検出回路４からの電
流出力も小さくなり、第１トランジスタ３１はオフ、第
２トランジスタ３２はオンとなり、電流パス回路３が接
続状態となる。このとき、電力変換装置２の主回路２１
が出力を停止寸前まで低下させながらも運転を継続でき
る程度に、太陽電池装置１が電流を供給する時がある。
この状態では、差動アンプ５２の出力電圧がゲートトリ
ガ電圧を越えて、サイリスタ５３がオンとなって、太陽
電池装置１からサイリスタ５３を介して電力が電力変化
装置２に供給される状態となる。このときは、太陽電池
装置１の動作電圧がＶｐｍａｘで開放電圧よりも相当低
いため、高い電圧が電力変換装置２に供給されることは
ない。

【００７０】さらに、日照強度が低下して、電力変換装
置２の主回路２１が停止すると、Ｉ _Ｓも制御回路２２を
駆動する程度しか流れず、差動アンプ５２の出力電圧も
ゲートトリガ電圧を下回り、ゲートオフとなる。また、
Ｉ_Ｓが流れることにより、サイリスタ５３はショート状
態となり、サイリスタ５３はオフとなる。このとき、電
力変換装置２へは分圧抵抗３７，３８を通して分圧され
た電圧しか供給されず開放電圧が電力変換装置２に加わ
ることが抑制される。

【００７１】その後、さらに、日照強度が低下すると、
制御回路２２も運転を停止し、全ての素子は太陽電池装
置１が発電する前の状態に復帰する。

【００７２】上記した実施の形態においては、電力変換
装置２の停止時及び起動開始時には、電力変換装置２の
制御回路２２に電力供給回路５のダイオード５１から電
流Ｉ _Ｓが供給される。また、電力変換装置２の運転時に
は、サイリスタ５３に与えられる電流Ｉ_Ｍが電力変換装
置２の制御回路２２に供給される。この供給される電力
により、電力変換装置２の制御回路２２が駆動される。

【００７３】上記した図７に示す回路において、太陽電
池装置１の開放電圧が３５０Ｖ、運転中の太陽電池装置
１の電圧が２００Ｖとし、抵抗３３を１００ｋΩ、抵抗
３７を１ｋΩ、抵抗３６を１５０Ｗ、３００Ω、抵抗３
７を１ｋΩのものを用いる。このとき、電力変換装置２
が停止している状態では、電流が、ダイオード５１へ
０．１Ａ、抵抗３８へ０．３５Ａ流れる。このときの電
力変換装置２側の電圧は２７０Ｖとなる。そして、起動
開始時には、太陽電池装置２の電圧は２６０Ｖになり、
電流Ｉ_Ｓは０．１Ａとなる。そして、運転中は太陽電池
装置１及び電力変換装置２の電圧は２００Ｖとなる。こ
のときの電流Ｉ_Ｍは１５Ａである。

【００７４】次に、この第２の実施の形態の異なる具体
的回路を図８に示す。なお、図７と同じ構成について
は、同じ符号付し、説明を省略する。この図８は、電力
変換装置２の停止時と、起動時に電流を与える電力供給
回路５の部分を変更したものである。すなわち、図７に
示す回路においては、抵抗３７，３８で分圧して、電流
Ｉ_Ｓを与えるように構成した。これに対して、この図８
に示すものは、ツェナーダイオード３８ａとトランジス
タ５４に置き換えたものである。すなわち、抵抗３８の
変わりにツェナーダイオード３８ａを用い、トランジス
タ３２のエミッタとトランジスタ５４のコレクタと接続
し、トランジスタ５４のエミッタをダイオード５１と接
続している。

【００７５】このように構成することで、僅かなＩ_Ｓ電
流を供給できるとともに、抵抗分圧に比べて抵抗でのＩ
²Ｒ損がなく、抵抗３７にワット（Ｗ）数の小さい抵抗
が使える。

【００７６】次に、この第２の実施の形態の異なる具体
的回路を図９に示す。なお、図７と同じ構成について
は、同じ符号を付し、説明を省略する。この図９に示す
ものは、サイリスタ５３の変わりに、自己保持型リレー
５５を用いたものである。このよに構成しても、前述し
た動作が行える。

【００７７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明では、太
陽電池装置からの発電した電流が所定値以下の場合に
は、電流パス回路を介して若干の電流が流れるように構
成しているので、電力変換装置が停止状態でも太陽電池
装置は開放電圧とならず、電圧上昇を抑制でき、最適動
作電圧を高く設計しても耐圧は確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施形態を示すブロック図で
ある。

【図２】この発明の第１の実施形態の具体例を示す回路
図である

【図３】太陽電池装置の特性に応じた電力変換装置の運
転状態を示す特性図である。

【図４】この発明の太陽電池装置の電圧電流特性図であ
る。

【図５】この発明に用いられる電力変換装置の構成を示
すブロック図である。

【図６】この発明の第２の実施形態を示すブロック図で
ある。

【図７】この発明の第２の実施形態の具体例を示す回路
図である。

【図８】この発明の第２の実施形態の異なる具体例を示
す回路図である。

【図９】この発明の第２の実施形態のさらに異なる具体
例を示す回路図である。

【符号の説明】１太陽電池装置２電力変換装置３電流パス回路４電流検出回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】太陽電池装置と、この太陽電池装置から
の出力を交流電力に変換する電力変換装置と、前記太陽
電池装置と電力変換装置間に並列に接続された電流パス
回路と、太陽電池装置へ帰還する電流を検出する電流検
出回路と、を備え、前記電流検出回路にて検出する電流
が所定の電流値以上になると、前記電流パス回路が切り
放されることを特徴とする太陽光発電装置。
【請求項２】太陽電池装置と、この太陽電池装置から
の出力を交流電力に変換する電力変換装置と、前記太陽
電池装置と電力変換装置間に並列に接続された電流パス
回路と、前記電流パス回路と電力変換装置との間に設け
られ、電流パス回路からの出力により制御される電力供
給回路と、太陽電池装置へ帰還する電流を検出する電流
検出回路と、を備え、前記電流検出回路にて検出する電
流が所定の電流値以上になると、前記電流パス回路が切
り放されることを特徴とする太陽光発電装置。
【請求項３】前記電流検出回路は逆流防止ダイオード
からの出力に基づいて電流を検出することを特徴とする
請求項１又は２に記載の太陽光発電装置。
【請求項４】前記電力変換装置は、主回路と制御回路
で構成され、制御回路の駆動電力が太陽電池装置から与
えられることを特徴とする請求項２に記載の太陽光発電
装置。
【請求項５】前記電力供給回路は、電流パス回路を分
圧した電流と、太陽電池装置からの電流を切り替えて供
給することを特徴とする請求項２又は４に記載の太陽光
発電装置。
【請求項６】前記電力供給回路は、太陽電池装置と電
力変換装置との間に流れる電流をオン／オフする手段
と、前記電流パス回路から与えられる電流を電力変換装
置に与える手段と、を備えることを特徴とする請求項２
又は４に記載の太陽光発電装置。
【請求項７】前記オン／オフする手段は、サイリスタ
である請求項６記載の太陽光発電装置。
【請求項８】前記オン／オフする手段は、自己保持型
リレーである請求項７記載の太陽光発電装置