JP2014157996A - Photovoltaic power generation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は太陽光発電装置に係り、特に太陽光を太陽電池により電力に変換して出力する太陽光発電装置に関する。 The present invention relates to a solar power generation apparatus, and more particularly to a solar power generation apparatus that converts sunlight into electric power by a solar cell and outputs the electric power.
太陽光発電装置では、一般に複数の太陽電池が直列に接続された構成の太陽電池パネル(あるいは太陽電池モジュール)を複数枚、直列接続して太陽電池ストリングを構成し、更にその太陽電池ストリングを複数並列に接続した太陽電池アレイの構成を有する。この太陽光発電装置では、太陽電池ストリングを構成する複数の太陽電池パネルにより、それぞれ照射された太陽光を直流電力に変換し、変換後の各直流電力を直流電力線を通してパワーコンディショナに供給し、パワーコンディショナで交流電力に変換して負荷に印加する(例えば、特許文献1参照)。 In a photovoltaic power generation device, a plurality of solar cell panels (or solar cell modules) generally configured by connecting a plurality of solar cells in series are connected in series to form a solar cell string, and further, the solar cell strings are It has a configuration of solar cell arrays connected in parallel. In this solar power generation device, a plurality of solar cell panels constituting a solar cell string convert each irradiated sunlight into DC power, and each converted DC power is supplied to a power conditioner through a DC power line, It converts into alternating current power with a power conditioner, and applies it to load (for example, refer patent document 1).
太陽光発電装置の普及は、低炭素社会実現のための再生可能エネルギー導入のため極めて重要である。この太陽光発電装置の普及に際して問題になるのは、太陽電池ストリングを構成する複数の太陽電池パネルのそれぞれの発電量のばらつきである。太陽電池パネルは工業製品である以上、個々の太陽電池パネルの発電量に、ある程度のばらつきが必然的に生じる。また、経年変化によっても個々の太陽電池パネルの発電量にばらつきが発生する。また、太陽電池パネルの設置環境によっては、影の影響を大きく受け、発電量の少ない太陽電池パネルが混在する。 The spread of photovoltaic power generation devices is extremely important for the introduction of renewable energy to realize a low-carbon society. A problem in the spread of this solar power generation device is the variation in the amount of power generated by each of the plurality of solar cell panels constituting the solar cell string. Since a solar cell panel is an industrial product, a certain amount of variation inevitably occurs in the amount of power generated by each solar cell panel. In addition, variation in power generation amount of individual solar cell panels also occurs due to secular change. Moreover, depending on the installation environment of the solar cell panel, the solar cell panel is greatly affected by the shadow and has a small amount of power generation.
そのため、太陽電池ストリングを構成する直列接続された複数の太陽電池パネルには、太陽電池パネル毎の発電電流にばらつきがある。しかし、一つの太陽電池ストリングの発電電流は、その太陽電池ストリングを構成する直列接続された複数の太陽電池パネルの各発電電流のうち、最小の発電電流に制限され、部分的な影などの影響を大きく受ける。 For this reason, a plurality of solar cell panels connected in series constituting the solar cell string have variations in generated current for each solar cell panel. However, the power generation current of one solar cell string is limited to the minimum power generation current among the power generation currents of a plurality of series-connected solar cell panels constituting the solar cell string, and the influence of partial shadows, etc. Receive greatly.
すなわち、従来は太陽電池ストリングの発電電流が、その太陽電池ストリングを構成する複数の太陽電池パネルの各発電電流のうち最小の発電電流に抑えられ、その結果、太陽光発電装置の全体の発電量が本来の発電量より低下するという問題がある。 That is, conventionally, the generated current of the solar cell string is suppressed to the minimum generated current among the generated currents of the plurality of solar cell panels constituting the solar cell string. However, there is a problem that the power generation amount is lower than the original power generation amount.
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、太陽電池ストリングを構成する複数の太陽電池パネルの各発電電流の不均衡を解消することにより、本来の発電量を有効に取り出すことができる太陽光発電装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and is capable of effectively extracting the original power generation amount by eliminating the imbalance between the power generation currents of the plurality of solar cell panels constituting the solar cell string. An object is to provide a power generator.
本発明は上記の目的を達成するため、複数の太陽電池パネルが直列に接続された太陽電池ストリングを、複数並列に接続した太陽電池アレイを備える太陽光発電装置において、
前記太陽電池ストリングを構成する前記複数の太陽電池パネルのうち、隣接するN個(ただし、Nは2以上の任意の自然数)の太陽電池パネルのN番目の太陽電池パネルは次の組の1番目の太陽電池パネルとする組み合わせの各組内のN個の太陽電池パネルの各出力電圧を、複数のスイッチにより交互に切り替えて、前記各組のうち隣接する組の2N個の太陽電池パネルに共通に設けられたバランス用コンデンサに印加して充放電することにより、前記バランス用コンデンサの端子電圧を、各組内の前記N個の太陽電池パネルの各出力電圧の平均電圧にほぼ等しい電圧値とするとともに、各組内の前記N個の太陽電池パネルの各出力電圧をほぼ均一とする電圧バランス回路と、前記電圧バランス回路内の前記複数のスイッチをスイッチング制御するスイッチング制御回路とを設けたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a solar power generation apparatus including a solar cell array in which a plurality of solar cell strings connected in series are connected in parallel.
Among the plurality of solar cell panels constituting the solar cell string, the Nth solar cell panel of N adjacent solar cell panels (where N is an arbitrary natural number equal to or greater than 2) is the first of the following set: The output voltages of the N solar cell panels in each combination of the solar cell panels are alternately switched by a plurality of switches, and are common to the adjacent 2N solar cell panels among the respective sets. Is applied to the balancing capacitor provided in the charging and discharging so that the terminal voltage of the balancing capacitor is approximately equal to the average voltage of the output voltages of the N solar cell panels in each set. In addition, a voltage balance circuit that substantially equalizes each output voltage of the N solar cell panels in each set, and switching control of the plurality of switches in the voltage balance circuit Characterized in that a switching control circuit that.
本発明によれば、太陽電池ストリングを構成する複数の太陽電池パネルの各発電電流の不均衡を解消することができ、太陽光発電装置の全体の発電量を本来の発電量とすることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the imbalance of each electric power generation current of the several solar cell panel which comprises a solar cell string can be eliminated, and the whole electric power generation amount of a solar power generation device can be made into an original electric power generation amount. .
図1は、本発明に係る太陽光発電装置の一実施形態の概略ブロック図を示す。同図に示すように、太陽光発電装置100は、n個(nは2以上の自然数)の電圧バランス回路付き太陽電池ストリング1011〜101nが並列接続されており、それぞれがパワーコンディショナ102に接続された構成である。パワーコンディショナ102は負荷(図示せず)に接続されている。
FIG. 1: shows the schematic block diagram of one Embodiment of the solar power generation device which concerns on this invention. As shown in the figure, a photovoltaic
太陽光発電装置100は、電圧バランス回路付き太陽電池ストリング1011〜101nの構成に特徴がある。この電圧バランス回路付き太陽電池ストリング1011〜101nのそれぞれは、後述するように、複数の太陽電池パネルが直列接続されるとともに、複数の太陽電池パネルのうち隣接する2個又は3個の太陽電池パネル毎に電圧バランス回路が設けられた構成である。従来の太陽光発電装置では、電圧バランス回路は有していない。
The solar
この太陽光発電装置100は、電圧バランス回路付き太陽電池ストリング1011〜101nを構成する各太陽電池パネルが照射された太陽光を直流電力に変換し、各直流電力をパワーコンディショナ102に供給し、パワーコンディショナ102で交流電力に変換して負荷に出力する。ここで、本実施形態では、電圧バランス回路付き太陽電池ストリング1011〜101nが電圧バランス回路を有しており、その電圧バランス回路により太陽電池ストリングを構成する複数の太陽電池パネルの各発電電流の不均衡を解消する構成に特徴がある。
This solar
次に、本実施形態の要部である電圧バランス回路付き太陽電池ストリング1011〜101nの構成及び動作について更に詳細に説明する。なお、n個の電圧バランス回路付き太陽電池ストリング1011〜101nは同一構成であるので、以下の説明では一つの電圧バランス回路付き太陽電池ストリングについて代表して説明する。
Next, the configuration and operation of the
(電圧バランス回路付き太陽電池ストリングの第1の実施形態)
図2は、電圧バランス回路付き太陽電池ストリングの第1の実施形態のブロック図を示す。同図において、第1の実施形態の電圧バランス回路付き太陽電池ストリング101Aは、4個の太陽電池パネル111〜114が直列に接続されるとともに、隣接する2個の太陽電池パネル毎に電圧バランス回路121〜123が接続された構成である。
(First Embodiment of Solar Cell String with Voltage Balance Circuit)
FIG. 2 shows a block diagram of a first embodiment of a solar cell string with a voltage balance circuit. In the figure, a
ここで、電圧バランス回路121〜123は、太陽電池ストリングを構成する4個の太陽電池パネル111〜114のうち、隣接する2個の太陽電池パネルの2番目の太陽電池パネルは次の組の1番目の太陽電池パネルとする組み合わせの各組内の2個の太陽電池パネルの各出力電圧を、複数のスイッチにより交互に切り替えて、各組のうち隣接する組の4個の太陽電池パネル111〜114に共通に設けられたバランス用コンデンサに印加して充放電することにより、バランス用コンデンサの端子電圧を、電圧バランス回路121〜123にそれぞれ接続された2個の太陽電池パネルの各出力電圧の平均電圧にほぼ等しい電圧値とする。
Here, the
すなわち、電圧バランス回路121は、隣接する1番目と2番目の2個の太陽電池パネル111と112に接続されて両太陽電池パネルの発電電流の不均衡を解消する。また、電圧バランス回路122は、隣接する2番目と3番目の2個の太陽電池パネル112と113に接続されて両太陽電池パネルの発電電流の不均衡を解消する。また、電圧バランス回路123は、隣接する3番目と4番目の2個の太陽電池パネル113と114に接続されて両太陽電池パネルの発電電流の不均衡を解消する。
That is, the
電圧バランス回路121〜123は同一構成であり、それぞれ例えば図3に示す回路構成とされている。図3に示す電圧バランス回路12は、隣接する2個の太陽電池パネルのうち一方の太陽電池パネルの正側端子121と負側端子122との間に、スイッチA1及びスイッチB1の直列回路とコンデンサC1とが並列に接続されている。また、隣接する2個の太陽電池パネルのうち他方の太陽電池パネルの正側端子122と負側端子123との間に、スイッチA2及びスイッチB2の直列回路とコンデンサC2とが並列に接続されている。なお、端子122は一方の太陽電池パネルの負側端子と他方の太陽電池パネルの正側端子とが直列接続された端子である。
The
更に、スイッチA1及びスイッチB1の接続点と、スイッチA2及びスイッチB2の接続点とは、コンデンサCcを介して接続されている。図2に示したスイッチング制御回路13は、スイッチA1、A2、B1及びB2に対してスイッチング信号を供給してスイッチング制御する。スイッチング信号は例えば繰り返し周波数が20kHz〜500kHzの範囲内の方形波である。
なお、図2の実施形態では、1つのスイッチング制御回路13が複数の電圧バランス回路121〜123の制御を行うが、電圧バランス回路毎にスイッチング制御回路を設けてもよい。
Furthermore, the connection point between the switch A1 and the switch B1 and the connection point between the switch A2 and the switch B2 are connected via a capacitor Cc. The
In the embodiment of FIG. 2, one
次に、この電圧バランス回路12の動作について、図4のタイミングチャートを併せ参照して説明する。スイッチA1及びA2と、スイッチB1及びB2とは交互にオン、オフを繰り返すようにスイッチングされる。すなわち、スイッチA1及びA2は図4(A)にハイレベルで模式的に示す期間オンに制御され、ローレベルで模式的に示す期間オフに制御される。一方、スイッチB1及びB2は図4(B)にハイレベルで模式的に示す期間オンに制御され、ローレベルで模式的に示す期間オフに制御される。スイッチA1及びA2のオン期間とスイッチB1及びB2のオン期間とは重複しない。
Next, the operation of the
いま、一方の太陽電池パネルの正側端子121と負側端子122との間に出力される出力電圧をV1とし、他方の太陽電池パネルの正側端子122と負側端子123との間に出力される出力電圧をV2(<V1)とする。上記スイッチング制御回路13は、出力電圧V1とV2との差の電圧が所定の値より大きくなった場合に電圧バランス回路12を起動し、所定の値より小さくなった時点で電圧バランス回路12の動作を停止する。
Now, the output voltage output between the
図4に示す時刻t0の時点で、出力電圧V1とV2との差の電圧が上記所定の値より大きいものとすると、時刻t0からt1の期間、図4(A)に示すようにスイッチA1及びA2がオンとされ、これによりコンデンサCcは出力電圧V1によって充電され、コンデンサCcの端子電圧Vcは図4(C)に示すようにV1に向かって上昇していく。また、出力電圧V1は下降していく。 Assuming that the difference voltage between the output voltages V1 and V2 is larger than the predetermined value at the time t0 shown in FIG. 4, during the period from the time t0 to the time t1, as shown in FIG. A2 is turned on, whereby the capacitor Cc is charged by the output voltage V1, and the terminal voltage Vc of the capacitor Cc increases toward V1 as shown in FIG. Further, the output voltage V1 decreases.
続いて、時刻t1でスイッチA1及びA2がオフとされた後、時刻t2からt3の期間、図4(B)に示すようにスイッチB1及びB2がオンとされ、これによりコンデンサCcは出力電圧V2によって放電され、コンデンサCcの端子電圧Vcは図4(C)に示すようにV2に向かって下降していく。また、出力電圧V2は上昇していく。続いて、時刻t3でスイッチB1及びB2がオフとされた後、時刻t4から時刻t5の期間スイッチA1及びA2がオンとされ、これによりコンデンサCcは出力電圧V1によって充電され、コンデンサCcの端子電圧Vcは図4(C)に示すようにV1に向かって上昇していく。また、出力電圧V1は下降していく。以下、上記の動作が繰り返され、コンデンサCcの端子電圧は、図4(C)に示すように徐々に出力電圧V1及びV2のほぼ平均電圧に収束していく。また、出力電圧V1及びV2がそれらのほぼ平均電圧に収束していく。 Subsequently, after the switches A1 and A2 are turned off at the time t1, the switches B1 and B2 are turned on as shown in FIG. 4B during the period from the time t2 to the time t3, whereby the capacitor Cc has the output voltage V2 The terminal voltage Vc of the capacitor Cc decreases toward V2 as shown in FIG. Further, the output voltage V2 increases. Subsequently, after the switches B1 and B2 are turned off at the time t3, the switches A1 and A2 are turned on during the period from the time t4 to the time t5, whereby the capacitor Cc is charged by the output voltage V1 and the terminal voltage of the capacitor Cc. Vc increases toward V1 as shown in FIG. Further, the output voltage V1 decreases. Thereafter, the above operation is repeated, and the terminal voltage of the capacitor Cc gradually converges to an average voltage of the output voltages V1 and V2 as shown in FIG. Further, the output voltages V1 and V2 converge to their average voltage.
このようにして、スイッチA1及びA2と、スイッチB1及びB2とが交互にオンオフを繰り返すことにより、隣接する2個の太陽電池パネルの各出力電圧が自動的にバランスされ、ほぼ等しくなる。 In this way, the switches A1 and A2 and the switches B1 and B2 are alternately turned on and off alternately, so that the output voltages of the two adjacent solar battery panels are automatically balanced and become substantially equal.
このことは、結果的に発電量の少ない太陽電池パネルの電流を他の発電量が多い太陽電池パネルの電流で補うことを意味し、電圧バランス回路付き太陽電池ストリング101Aを構成するすべての太陽電池パネル111〜114の出力電圧がほぼ均等となり、すべての太陽電池パネルの発電電流は、個別の太陽電池パネルの発電電流の平均値にほぼ等しくなり、個別の太陽電池パネルの発電電流の不均衡を解消することができる。
This means that, as a result, the current of the solar cell panel with a small amount of power generation is supplemented with the current of the solar cell panel with a large amount of power generation, and all the solar cells constituting the
(電圧バランス回路付き太陽電池ストリングの第2の実施形態)
図5は、電圧バランス回路付き太陽電池ストリングの第2の実施形態のブロック図を示す。同図において、第2の実施形態の電圧バランス回路付き太陽電池ストリング101Bは、7個の太陽電池パネル111〜117が直列に接続されるとともに、隣接する3個の太陽電池パネル毎に電圧バランス回路141〜143が接続された構成である。
(Second Embodiment of Solar Cell String with Voltage Balance Circuit)
FIG. 5 shows a block diagram of a second embodiment of a solar cell string with a voltage balance circuit. In the figure, a
ここで、電圧バランス回路141〜143は、太陽電池ストリングを構成する直列に接続された7個の太陽電池パネル111〜117のうち、隣接する3個の太陽電池パネルの3番目の太陽電池パネルは次の組の1番目の太陽電池パネルとする組み合わせの各組内の3個の太陽電池パネルの各出力電圧を、複数のスイッチにより交互に切り替えて、各組の3個の太陽電池パネルのうち隣接する組の6個の太陽電池パネル毎に共通に設けられたバランス用コンデンサに印加して充放電することにより、バランス用コンデンサの端子電圧を、電圧バランス回路141〜143にそれぞれ接続された3個の太陽電池パネルの各出力電圧の平均電圧にほぼ等しい電圧値とする。
Here, the
すなわち、電圧バランス回路141は、隣接する1番目乃至3番目の太陽電池パネル111、112、113に接続されて各太陽電池パネルの発電電流の不均衡を解消する。また、電圧バランス回路142は、隣接する3番目乃至5番目の太陽電池パネル113、114、115に接続されて各太陽電池パネルの発電電流の不均衡を解消する。また、電圧バランス回路143は、隣接する5番目乃至7番目の太陽電池パネル115、116、117に接続されて各太陽電池パネルの発電電流の不均衡を解消する。
That is, the
電圧バランス回路141〜143は同一構成であり、それぞれ例えば図6に示す回路構成とされている。図6に示す電圧バランス回路14は、隣接する第1乃至第3の3個の太陽電池パネルのうち、第1の太陽電池パネルの正側端子141と負側端子142との間に、スイッチA1及びスイッチB1の直列回路とコンデンサC1とが並列に接続されている。また、第2の太陽電池パネルの正側端子142と負側端子143との間に、スイッチA2及びスイッチB2の直列回路とコンデンサC2とが並列に接続されている。更に、第3の太陽電池パネルの正側端子143と負側端子144との間に、スイッチA3及びスイッチB3の直列回路とコンデンサC3とが並列に接続されている。
The
なお、端子142は第1の太陽電池パネルの負側端子と第2の太陽電池パネルの正側端子とが直列接続された端子であり、端子143は第2の太陽電池パネルの負側端子と第3の太陽電池パネルの正側端子とが直列接続された端子である。また、スイッチA1及びスイッチB1の接続点と、スイッチA2及びスイッチB2の接続点とは、コンデンサCc1を介して接続され、スイッチA2及びスイッチB2の接続点と、スイッチA3及びスイッチB3の接続点とは、コンデンサCc2を介して接続されている。図5に示したスイッチング制御回路15は、スイッチA1、A2、A3、B1、B2及びB3に対してスイッチング信号を供給してスイッチング制御する。スイッチング信号は例えば繰り返し周波数が20kHz〜500kHzの範囲内の方形波である。
The terminal 142 is a terminal in which the negative terminal of the first solar cell panel and the positive terminal of the second solar cell panel are connected in series, and the terminal 143 is a negative terminal of the second solar cell panel. The positive side terminal of the third solar cell panel is a terminal connected in series. The connection point between the switch A1 and the switch B1 and the connection point between the switch A2 and the switch B2 are connected via the capacitor Cc1, and the connection point between the switch A2 and the switch B2 and the connection point between the switch A3 and the switch B3. Are connected via a capacitor Cc2. The switching
本実施形態の電圧バランス回路14は、第1実施形態の電圧バランス回路12と同様の動作を行う。すなわち、スイッチA1、A2及びA3と、スイッチB1、B2及びB3とは、スイッチA1、A2及びA3のオン期間とスイッチB1、B2及びB3のオン期間とが重複しないように、かつ、交互にオンオフとなるようにスイッチング制御回路15によりスイッチング制御される。なお、スイッチング制御回路15は、電圧V1とV2との差電圧又は電圧V2とV3との差電圧が所定の値より大きくなった場合に、電圧バランス回路14のスイッチA1〜A3及びB1〜B3のスイッチング制御を開始し、上記差電圧が上記所定の値より小さくなった場合にスイッチング制御を停止する。
The
これにより、コンデンサCc1の端子電圧は、徐々に第1の太陽電池パネルの出力電圧V1及び第2の太陽電池パネルの出力電圧V2のほぼ平均電圧に収束していく。また、コンデンサCc2の端子電圧は、徐々に第2の太陽電池パネルの出力電圧V2及び第3の太陽電池パネルの出力電圧V3のほぼ平均電圧に収束していく。この結果、隣接する3個の太陽電池パネルの各出力電圧が自動的にバランスされ、ほぼ等しくなる。そして、最終的には、コンデンサCc1の端子電圧、コンデンサCc2の端子電圧、出力電圧V1、出力電圧V2、出力電圧V3は、出力電圧V1〜V3の平均電圧に収束する。 As a result, the terminal voltage of the capacitor Cc1 gradually converges to an approximately average voltage of the output voltage V1 of the first solar cell panel and the output voltage V2 of the second solar cell panel. Further, the terminal voltage of the capacitor Cc2 gradually converges to an average voltage of the output voltage V2 of the second solar cell panel and the output voltage V3 of the third solar cell panel. As a result, the output voltages of the three adjacent solar cell panels are automatically balanced and become substantially equal. Finally, the terminal voltage of the capacitor Cc1, the terminal voltage of the capacitor Cc2, the output voltage V1, the output voltage V2, and the output voltage V3 converge to the average voltage of the output voltages V1 to V3.
このことは、結果的に発電量の少ない太陽電池パネルの電流を他の発電量が多い太陽電池パネルの電流で補うことを意味し、電圧バランス回路付き太陽電池ストリング101Bを構成するすべての太陽電池パネル111〜117の出力電圧がほぼ均等となり、すべての太陽電池パネルの発電電流は、個別の太陽電池パネルの発電電流の平均値にほぼ等しくなり、個別の太陽電池パネルの発電電流の不均衡を解消することができる。
This means that, as a result, the current of the solar cell panel with a small amount of power generation is supplemented with the current of the solar cell panel with a large amount of power generation, and all the solar cells constituting the
なお、本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、例えば、電圧バランス回路は隣接するM個(Mは4以上の任意の自然数)の太陽電池パネル毎に電圧バランス回路が接続された構成であっても、M個の太陽電池パネルの各出力電圧が自動的にバランスされ、ほぼ等しくなる。この場合は、各組の太陽電池パネルが第1から第Mまでの太陽電池パネルのM個(ただし、Mは4以上の任意の自然数)からなるとき、第1の太陽電池パネルの正側端子に一端が接続された第1のスイッチと、第1の太陽電池パネルの負側端子に一端が接続され、かつ、第1のスイッチに直列に接続された第2のスイッチと、kを2からM−2までの自然数として、第kの太陽電池パネルの正側端子に一端が接続された第(2k−1)のスイッチと、第kの太陽電池パネルの負側端子に一端が接続され、かつ、第(2k−1)のスイッチに直列に接続された第(2k)のスイッチと、第Mの太陽電池パネルの正側端子に一端が接続された第(2M−1)のスイッチと、第Mの太陽電池パネルの負側端子に一端が接続され、かつ、第(2M−1)のスイッチに直列に接続された第(2M)のスイッチと、第1及び第2のスイッチの接続点と第3及び第4のスイッチの接続点との間に接続された第1のバランス用コンデンサと、第(2k−1)及び第(2k)のスイッチの接続点と第(2k+1)及び第(2k+2)のスイッチの接続点との間に接続された第kのバランス用コンデンサと、第(2M−3)及び第(2M−2)のスイッチの接続点と第(2M−1)及び第(2M)スイッチの接続点との間に接続された第(M−1)のバランス用コンデンサとを少なくとも有する。
また、スイッチング制御回路は、上記の第1から第(2M)のスイッチのうち奇数番号のスイッチがそれぞれオンで、かつ、偶数番号のスイッチがそれぞれオフである第1のスイッチング期間と、奇数番号のスイッチがそれぞれオフで、かつ、偶数番号のスイッチがそれぞれオンである第2のスイッチング期間とを、交互に繰り返すスイッチングを行う。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the voltage balance circuit is connected to each of adjacent M solar panels (M is an arbitrary natural number of 4 or more). Even in the configuration, the output voltages of the M solar cell panels are automatically balanced and become substantially equal. In this case, when each set of solar cell panels consists of M solar cell panels from the first to Mth (where M is an arbitrary natural number of 4 or more), the positive terminal of the first solar cell panel A first switch having one end connected to the second switch, a second switch having one end connected to the negative terminal of the first solar cell panel and connected in series to the first switch, and k from 2 As natural numbers up to M-2, one end is connected to the (2k-1) th switch having one end connected to the positive terminal of the kth solar cell panel, and the negative terminal of the kth solar cell panel, And a (2k-1) switch connected in series to the (2k-1) switch, a (2M-1) switch having one end connected to the positive terminal of the Mth solar cell panel, One end is connected to the negative terminal of the Mth solar cell panel, and directly connected to the (2M-1) switch. A first (2M) switch connected to a first balancing capacitor connected between a connection point of the first and second switches and a connection point of the third and fourth switches; A kth balancing capacitor connected between a connection point of the (2k-1) and (2k) switches and a connection point of the (2k + 1) th and (2k + 2) switches, and (2M-3) And (M-1) th balancing capacitor connected between the connection point of the (2M-2) th switch and the connection point of the (2M-1) th and (2M) th switch.
The switching control circuit includes a first switching period in which odd-numbered switches among the first to (2M) switches are on, and even-numbered switches are off, and odd-numbered switches. Switching is alternately repeated between the second switching period in which the switches are off and the even-numbered switches are on.
また、本発明は、太陽光発電状況のモニタリングに適用することも可能である。このモニタリングでは、太陽電池パネル毎に設けられた各検出器により発電状態を示す電圧、電流、パネル温度などの測定データを求め、その測定データを合成して更に例えば符号分割多元接続(CDMA:Code Division Multiple Access)変調した送信信号を送信する。 The present invention can also be applied to monitoring of the photovoltaic power generation situation. In this monitoring, measurement data such as voltage, current, and panel temperature indicating a power generation state is obtained by each detector provided for each solar cell panel, and the measurement data is synthesized and further, for example, code division multiple access (CDMA: Code Division Multiple Access) Transmits a modulated transmission signal.
この送信信号は図7(A)に示すように2値であるので、送信信号の論理値に対応して例えば図7(B)、(C)に模式的に示すように、スイッチA(図3のスイッチA1、A2、図6のスイッチA1〜A3)、スイッチB(図3のスイッチB1、B2、図6のスイッチB1〜B3)を交互にスイッチングして電圧バランス回路を動作させる期間と、電圧バランス回路の一時動作停止期間とを設けることで、太陽光発電の有効な発電電力量が変化することを利用して送信信号を生成することが可能である。なお、図7(D)は太陽電池出力を示す。 Since this transmission signal is binary as shown in FIG. 7A, the switch A (see FIG. 7B) is schematically shown in FIGS. 7B and 7C corresponding to the logical value of the transmission signal. 3 switches A1 and A2, switches A1 to A3 in FIG. 6) and switches B (switches B1 and B2 in FIG. 3 and switches B1 to B3 in FIG. 6) are alternately switched to operate the voltage balance circuit; By providing the temporary operation stop period of the voltage balance circuit, it is possible to generate a transmission signal by utilizing the change in the amount of effective generated power of solar power generation. FIG. 7D shows the solar cell output.
111〜117 太陽電池パネル
121〜123、12、141〜143、14 電圧バランス回路
13、15 スイッチング制御回路
100 太陽光発電装置
1011〜101n、101A、101B 電圧バランス回路付き太陽電池ストリング
102 パワーコンディショナ
121〜123、141〜144 端子
A1、A2、A3、B1、B2、B3 スイッチ
Cc、Cc1、Cc2 電圧バランス用コンデンサ
C1〜C3 コンデンサ
11 1 to 11 7
Claims (5)
前記太陽電池ストリングを構成する前記複数の太陽電池パネルのうち、隣接するN個(ただし、Nは2以上の任意の自然数)の太陽電池パネルのN番目の太陽電池パネルは次の組の1番目の太陽電池パネルとする組み合わせの各組内のN個の太陽電池パネルの各出力電圧を、複数のスイッチにより交互に切り替えて、前記各組のうち隣接する組の2N個の太陽電池パネルに共通に設けられたバランス用コンデンサに印加して充放電することにより、前記バランス用コンデンサの端子電圧を、各組内の前記N個の太陽電池パネルの各出力電圧の平均電圧にほぼ等しい電圧値とするとともに、各組内の前記N個の太陽電池パネルの各出力電圧をほぼ均一とする電圧バランス回路と、
前記電圧バランス回路内の前記複数のスイッチをスイッチング制御するスイッチング制御回路と、
を設けたことを特徴とする太陽光発電装置。 In a solar power generation apparatus including a solar cell array in which a plurality of solar cell panels connected in series with a plurality of solar cell strings connected in parallel,
Among the plurality of solar cell panels constituting the solar cell string, the Nth solar cell panel of N adjacent solar cell panels (where N is an arbitrary natural number equal to or greater than 2) is the first of the following set: The output voltages of the N solar cell panels in each combination of the solar cell panels are alternately switched by a plurality of switches, and are common to the adjacent 2N solar cell panels among the respective sets. Is applied to the balancing capacitor provided in the charging and discharging so that the terminal voltage of the balancing capacitor is approximately equal to the average voltage of the output voltages of the N solar cell panels in each set. And a voltage balance circuit that substantially equalizes each output voltage of the N solar cell panels in each set;
A switching control circuit for controlling the switching of the plurality of switches in the voltage balance circuit;
A solar power generation device characterized by comprising:
前記各組の前記太陽電池パネルが第1及び第2の太陽電池パネルの2個からなるとき、前記第1の太陽電池パネルの正側端子に一端が接続された第1のスイッチと、
前記第1の太陽電池パネルの負側端子に一端が接続され、かつ、前記第1のスイッチに直列に接続された第2のスイッチと、
前記第2の太陽電池パネルの正側端子に一端が接続された第3のスイッチと、
前記第2の太陽電池パネルの負側端子に一端が接続され、かつ、前記第3のスイッチに直列に接続された第4のスイッチと、
前記第1及び第2のスイッチの接続点と前記第3及び第4のスイッチの接続点との間に接続された前記バランス用コンデンサと、
を少なくとも有し、
前記スイッチング制御回路は、
前記第1及び第3のスイッチがそれぞれオンで、かつ、前記第2及び第4のスイッチがそれぞれオフである第1のスイッチング期間と、前記第1及び第3のスイッチがそれぞれオフで、かつ、前記第2及び第4のスイッチがそれぞれオンである第2のスイッチング期間とを、交互に繰り返すスイッチングを行うことを特徴とする請求項1記載の太陽光発電装置。 The voltage balance circuit is:
A first switch having one end connected to a positive terminal of the first solar cell panel when each set of the solar cell panels comprises two of the first and second solar cell panels;
A second switch having one end connected to the negative terminal of the first solar cell panel and connected in series to the first switch;
A third switch having one end connected to the positive terminal of the second solar cell panel;
A fourth switch having one end connected to the negative terminal of the second solar cell panel and connected in series to the third switch;
The balancing capacitor connected between the connection point of the first and second switches and the connection point of the third and fourth switches;
Having at least
The switching control circuit includes:
A first switching period in which each of the first and third switches is on and each of the second and fourth switches is off; and each of the first and third switches is off; and 2. The photovoltaic power generation apparatus according to claim 1, wherein switching is alternately repeated between a second switching period in which each of the second and fourth switches is on.
前記各組の前記太陽電池パネルが第1、第2及び第3の太陽電池パネルの3個からなるとき、前記第1の太陽電池パネルの正側端子に一端が接続された第1のスイッチと、
前記第1の太陽電池パネルの負側端子に一端が接続され、かつ、前記第1のスイッチに直列に接続された第2のスイッチと、
前記第2の太陽電池パネルの正側端子に一端が接続された第3のスイッチと、
前記第2の太陽電池パネルの負側端子に一端が接続され、かつ、前記第3のスイッチに直列に接続された第4のスイッチと、
前記第3の太陽電池パネルの正側端子に一端が接続された第5のスイッチと、
前記第3の太陽電池パネルの負側端子に一端が接続され、かつ、前記第5のスイッチに直列に接続された第6のスイッチと、
前記第1及び第2のスイッチの接続点と前記第3及び第4のスイッチの接続点との間に接続された第1の前記バランス用コンデンサと、
前記第3及び第4のスイッチの接続点と前記第5及び第6のスイッチの接続点との間に接続された第2の前記バランス用コンデンサと、
を少なくとも有し、
前記スイッチング制御回路は、
前記第1、第3及び第5のスイッチがそれぞれオンで、かつ、前記第2、第4及び第6のスイッチがそれぞれオフである第1のスイッチング期間と、前記第1、第3及び第5のスイッチがそれぞれオフで、かつ、前記第2、第4及び第6のスイッチがそれぞれオンである第2のスイッチング期間とを、交互に繰り返すスイッチングを行うことを特徴とする請求項1記載の太陽光発電装置。 The voltage balance circuit is:
A first switch having one end connected to a positive side terminal of the first solar cell panel, when each set of the solar cell panels comprises three of the first, second and third solar cell panels; ,
A second switch having one end connected to the negative terminal of the first solar cell panel and connected in series to the first switch;
A third switch having one end connected to the positive terminal of the second solar cell panel;
A fourth switch having one end connected to the negative terminal of the second solar cell panel and connected in series to the third switch;
A fifth switch having one end connected to the positive terminal of the third solar cell panel;
A sixth switch having one end connected to the negative terminal of the third solar cell panel and connected in series to the fifth switch;
A first balancing capacitor connected between a connection point of the first and second switches and a connection point of the third and fourth switches;
The second balancing capacitor connected between the connection point of the third and fourth switches and the connection point of the fifth and sixth switches;
Having at least
The switching control circuit includes:
A first switching period in which each of the first, third, and fifth switches is on and each of the second, fourth, and sixth switches is off; and the first, third, and fifth switches 2. The solar cell according to claim 1, wherein switching is alternately repeated between a second switching period in which each of the switches is off and each of the second, fourth, and sixth switches is on. Photovoltaic generator.
前記各組の前記太陽電池パネルが第1から第Mまでの太陽電池パネルのM個(ただし、Mは4以上の任意の自然数)からなるとき、前記第1の太陽電池パネルの正側端子に一端が接続された第1のスイッチと、
前記第1の太陽電池パネルの負側端子に一端が接続され、かつ、前記第1のスイッチに直列に接続された第2のスイッチと、
kを2からM−2までの自然数として、
前記第kの太陽電池パネルの正側端子に一端が接続された第(2k−1)のスイッチと、
前記第kの太陽電池パネルの負側端子に一端が接続され、かつ、前記第(2k−1)のスイッチに直列に接続された第(2k)のスイッチと、
前記第Mの太陽電池パネルの正側端子に一端が接続された第(2M−1)のスイッチと、
前記第Mの太陽電池パネルの負側端子に一端が接続され、かつ、前記第(2M−1)のスイッチに直列に接続された第(2M)のスイッチと、
前記第1及び第2のスイッチの接続点と前記第3及び第4のスイッチの接続点との間に接続された第1の前記バランス用コンデンサと、
前記第(2k−1)及び第(2k)のスイッチの接続点と前記第(2k+1)及び第(2k+2)のスイッチの接続点との間に接続された第kの前記バランス用コンデンサと、
前記第(2M−3)及び第(2M−2)のスイッチの接続点と前記第(2M−1)及び第(2M)スイッチの接続点との間に接続された第(M−1)の前記バランス用コンデンサと、
を少なくとも有し、
前記スイッチング制御回路は、
前記第1のスイッチから前記第(2M)のスイッチまでのうち、奇数番号の前記スイッチがそれぞれオンで、かつ、偶数番号の前記スイッチがそれぞれオフである第1のスイッチング期間と、奇数番号の前記スイッチがそれぞれオフで、かつ、偶数番号の前記スイッチがそれぞれオンである第2のスイッチング期間とを、交互に繰り返すスイッチングを行うことを特徴とする請求項1記載の太陽光発電装置。 The voltage balance circuit is:
When each set of the solar cell panels is composed of M solar cell panels from the first to Mth (where M is an arbitrary natural number of 4 or more), the positive side terminal of the first solar cell panel A first switch connected at one end;
A second switch having one end connected to the negative terminal of the first solar cell panel and connected in series to the first switch;
Let k be a natural number from 2 to M-2,
A (2k-1) th switch having one end connected to the positive terminal of the kth solar panel;
A (2k) th switch having one end connected to the negative terminal of the kth solar cell panel and connected in series to the (2k-1) th switch;
A (2M-1) th switch having one end connected to the positive terminal of the Mth solar panel;
A (2M) switch having one end connected to the negative terminal of the Mth solar cell panel and connected in series to the (2M-1) switch;
A first balancing capacitor connected between a connection point of the first and second switches and a connection point of the third and fourth switches;
The kth balancing capacitor connected between the connection point of the (2k-1) and (2k) switches and the connection point of the (2k + 1) and (2k + 2) switches;
The (M-1) th switch connected between the connection point of the (2M-3) and (2M-2) switches and the connection point of the (2M-1) and (2M) switches. The balancing capacitor;
Having at least
The switching control circuit includes:
Of the first switch to the (2M) switch, the odd numbered switch is on and the even numbered switch is off, and the odd numbered switch 2. The photovoltaic power generation apparatus according to claim 1, wherein the switching is alternately repeated between a second switching period in which each of the switches is off and each of the even-numbered switches is on.
各組内の前記N個の太陽電池パネルのうち隣接する2個の太陽電池パネルの出力電圧の差電圧が所定の値より大きくなった場合に前記電圧バランス回路内のスイッチのスイッチング制御を開始し、前記所定の値より小さくなった時点で前記電圧バランス回路内のスイッチのスイッチング動作を停止することを特徴とする請求項1記載の太陽光発電装置。 The switching control circuit includes:
When the difference voltage between the output voltages of two adjacent solar cell panels among the N solar cell panels in each set becomes larger than a predetermined value, switching control of the switch in the voltage balance circuit is started. 2. The photovoltaic power generation apparatus according to claim 1, wherein the switching operation of the switch in the voltage balance circuit is stopped when the voltage becomes smaller than the predetermined value.
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