JP2745930B2 - 太陽光発電設備 - Google Patents
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- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
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- Photovoltaic Devices (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば家庭用のイン
バータ式の空気調和機（エア・コンディショナ）に電力
供給を行う太陽電池を用いた太陽光発電設備に関するも
ので、特に太陽電池から電力系統への逆潮流が発生せ
ず、逆充電も発生しない（系統連系技術要件ガイドライ
ンにて規制されている）太陽光発電設備に係る。
バータ式の空気調和機（エア・コンディショナ）に電力
供給を行う太陽電池を用いた太陽光発電設備に関するも
ので、特に太陽電池から電力系統への逆潮流が発生せ
ず、逆充電も発生しない（系統連系技術要件ガイドライ
ンにて規制されている）太陽光発電設備に係る。
【０００２】
【従来の技術】図６に従来のこの種の太陽光発電設備の
一例の概略図を示す。この太陽光発電設備は、インバー
タ式の空気調和機への電力供給に利用したものである。
図６において、５１は電力系統、５２は整流器、５３は
負荷駆動用のインバータ、５４は負荷、５５は太陽電
池、５６は直流／直流コンバータであり、このうち整流
器５２とインバータ５３と負荷５４とを合わせたもの
が、例えば家庭用のインバータ式の空気調和機を構成す
る。
一例の概略図を示す。この太陽光発電設備は、インバー
タ式の空気調和機への電力供給に利用したものである。
図６において、５１は電力系統、５２は整流器、５３は
負荷駆動用のインバータ、５４は負荷、５５は太陽電
池、５６は直流／直流コンバータであり、このうち整流
器５２とインバータ５３と負荷５４とを合わせたもの
が、例えば家庭用のインバータ式の空気調和機を構成す
る。
【０００３】この太陽光発電設備は、太陽電池５５の発
生電力ＰPV（直流／直流コンバータ５６自体の損失はな
いものと仮定し、便宜上直流／直流コンバータ５６の出
力側に記載している）を直流／直流コンバータ５６およ
びインバータ５３を介して負荷（空気調和機の場合は、
モータ）５４へ供給する。負荷５４へは、電力系統５１
からも整流器５２およびインバータ５３を介して電力Ｐ
ACが供給される。
生電力ＰPV（直流／直流コンバータ５６自体の損失はな
いものと仮定し、便宜上直流／直流コンバータ５６の出
力側に記載している）を直流／直流コンバータ５６およ
びインバータ５３を介して負荷（空気調和機の場合は、
モータ）５４へ供給する。負荷５４へは、電力系統５１
からも整流器５２およびインバータ５３を介して電力Ｐ
ACが供給される。
【０００４】図６の設備では、負荷５４の消費電力Ｐ
LOAD（インバータ５３自体の損失はないと仮定してい
る）が太陽電池５５の発生可能最大電力より大きい場合
においては、太陽電池５５の発生電力ＰPVが負荷５４へ
供給されるが、不足電力（ＰLOAD−ＰPV）が電力系統５
１から整流器５２を介して電力ＰAC（便宜上、整流器５
２の出力側に記載している）としてインバータ５３へ供
給される。
LOAD（インバータ５３自体の損失はないと仮定してい
る）が太陽電池５５の発生可能最大電力より大きい場合
においては、太陽電池５５の発生電力ＰPVが負荷５４へ
供給されるが、不足電力（ＰLOAD−ＰPV）が電力系統５
１から整流器５２を介して電力ＰAC（便宜上、整流器５
２の出力側に記載している）としてインバータ５３へ供
給される。
【０００５】直流／直流コンバータ５６は、太陽電池５
５から負荷５４へ電力を供給する際に、太陽電池５５の
発生電力ＰPVが最大となるように、直流／直流コンバー
タ５６の入力電圧、つまり太陽電池５５の端子電圧ＶPV
を、例えば山登り法のアルゴリズムを使用して制御す
る。また、負荷５４の消費電力ＰLOADが太陽電池５５の
発生可能最大電力より小さいときは、例えば直流／直流
コンバータ５６による制御動作を停止し、直流／直流コ
ンバータ５６の入力端と出力端との間を短絡して太陽電
池５５とインバータ５３とを直結する。
５から負荷５４へ電力を供給する際に、太陽電池５５の
発生電力ＰPVが最大となるように、直流／直流コンバー
タ５６の入力電圧、つまり太陽電池５５の端子電圧ＶPV
を、例えば山登り法のアルゴリズムを使用して制御す
る。また、負荷５４の消費電力ＰLOADが太陽電池５５の
発生可能最大電力より小さいときは、例えば直流／直流
コンバータ５６による制御動作を停止し、直流／直流コ
ンバータ５６の入力端と出力端との間を短絡して太陽電
池５５とインバータ５３とを直結する。
【０００６】この結果、自動的にＰLOAD＝ＰPVとなる動
作点で太陽電池５５の端子電圧ＶPVが安定することにな
る。このときに、電力系統５１から整流器５２を通して
インバータ５３へ供給される電力ＰACは零である。以上
の動作の様子を図７に示す。図７において、横軸が太陽
電池５５の端子電圧ＶPVを示し、縦軸が電力ＰPVおよび
電流ＩPVを示している。また、曲線Ａ1 はあるセル温度
における太陽電池５５の端子電圧ＶPVと太陽電池５５の
発生電力Ｐ PVとの関係を示す特性曲線であり、曲線Ａ2
は曲線Ａ1 に対応する太陽電池５５の端子電圧ＶPVと太
陽電池５５の出力電流ＩPVとの関係を示す特性曲線であ
る。
作点で太陽電池５５の端子電圧ＶPVが安定することにな
る。このときに、電力系統５１から整流器５２を通して
インバータ５３へ供給される電力ＰACは零である。以上
の動作の様子を図７に示す。図７において、横軸が太陽
電池５５の端子電圧ＶPVを示し、縦軸が電力ＰPVおよび
電流ＩPVを示している。また、曲線Ａ1 はあるセル温度
における太陽電池５５の端子電圧ＶPVと太陽電池５５の
発生電力Ｐ PVとの関係を示す特性曲線であり、曲線Ａ2
は曲線Ａ1 に対応する太陽電池５５の端子電圧ＶPVと太
陽電池５５の出力電流ＩPVとの関係を示す特性曲線であ
る。
【０００７】また、破線Ａ3 は太陽電池５５の発生可能
最大電力より大きい負荷５４の消費電力ＰLOAD1 を示
し、破線Ａ4 は太陽電池５５の発生可能最大電力より小
さい負荷５４の消費電力ＰLOAD2 を示している。太陽電
池５５の発生可能最大電力より負荷５４の消費電力Ｐ
LOAD1 が大きい場合、セル温度の変化等によって、曲線
Ａ1 におけるピークを示す太陽電池５５の端子電圧ＶPV
が変化したとしても、直流／直流コンバータ５６の入力
電圧制御機能により太陽電池５５の端子電圧ＶPVが常に
曲線Ａ1 のピークに対応する端子電圧ＶPV(MAX) となる
ように制御される。
最大電力より大きい負荷５４の消費電力ＰLOAD1 を示
し、破線Ａ4 は太陽電池５５の発生可能最大電力より小
さい負荷５４の消費電力ＰLOAD2 を示している。太陽電
池５５の発生可能最大電力より負荷５４の消費電力Ｐ
LOAD1 が大きい場合、セル温度の変化等によって、曲線
Ａ1 におけるピークを示す太陽電池５５の端子電圧ＶPV
が変化したとしても、直流／直流コンバータ５６の入力
電圧制御機能により太陽電池５５の端子電圧ＶPVが常に
曲線Ａ1 のピークに対応する端子電圧ＶPV(MAX) となる
ように制御される。
【０００８】電力ＰPV1 はこのときの太陽電池５５の分
担電力で、電力ＰAC1 は電力系統５１の分担電力であ
る。つまり、動作点Ｘ1 上で太陽光発電設備が動作す
る。また、太陽電池５５の発生可能最大電力より負荷５
４の消費電力ＰLOAD2 が小さい場合、例えば直流／直流
コンバータ５６の制御動作を停止し、その入出力端間を
短絡することにより、ＰLOAD2 ＝ＰPV2 となる点で安定
する。つまり、動作点Ｘ2 上で太陽光発電設備が動作す
る。
担電力で、電力ＰAC1 は電力系統５１の分担電力であ
る。つまり、動作点Ｘ1 上で太陽光発電設備が動作す
る。また、太陽電池５５の発生可能最大電力より負荷５
４の消費電力ＰLOAD2 が小さい場合、例えば直流／直流
コンバータ５６の制御動作を停止し、その入出力端間を
短絡することにより、ＰLOAD2 ＝ＰPV2 となる点で安定
する。つまり、動作点Ｘ2 上で太陽光発電設備が動作す
る。
【０００９】直流／直流コンバータ５６の制御動作の切
替は、例えば負荷５４の消費電力Ｐ LOAD2 が太陽電池５
５の発生電力より大きいかどうかの判定結果に基づいて
行う。
替は、例えば負荷５４の消費電力Ｐ LOAD2 が太陽電池５
５の発生電力より大きいかどうかの判定結果に基づいて
行う。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】このような太陽光発電
設備は、直流／直流コンバータ５６が制御する電力は最
大で、太陽電池５５の発生可能な最大電力となり、イン
バータ５３と外形，損失が同程度になる可能性があり、
設備全体として効率低下、コスト高、外形寸法が大にな
るなどの問題があった。
設備は、直流／直流コンバータ５６が制御する電力は最
大で、太陽電池５５の発生可能な最大電力となり、イン
バータ５３と外形，損失が同程度になる可能性があり、
設備全体として効率低下、コスト高、外形寸法が大にな
るなどの問題があった。
【００１１】したがって、この発明の目的は、太陽電池
の発生電力を最大に制御するためのコンバータの容量を
小さくし、効率向上、低コスト化、小型化を図ることが
できる太陽光発電設備を提供することである。
の発生電力を最大に制御するためのコンバータの容量を
小さくし、効率向上、低コスト化、小型化を図ることが
できる太陽光発電設備を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明の太陽光発電設
備は、太陽電池の一端に交流／直流コンバータの一方の
直流出力端を接続し、太陽電池の他端と交流／直流コン
バータの他方の直流出力端との間に蓄電池を接続し、蓄
電池の両端から負荷駆動用のインバータに直流電力を供
給している。そして、太陽電池の発生電力が最大となる
ように交流／直流コンバータの出力電圧を増減制御して
いる。
備は、太陽電池の一端に交流／直流コンバータの一方の
直流出力端を接続し、太陽電池の他端と交流／直流コン
バータの他方の直流出力端との間に蓄電池を接続し、蓄
電池の両端から負荷駆動用のインバータに直流電力を供
給している。そして、太陽電池の発生電力が最大となる
ように交流／直流コンバータの出力電圧を増減制御して
いる。
【００１３】
【作用】この発明の構成によれば、太陽電池の一端に交
流／直流コンバータの一方の直流出力端を接続し、太陽
電池の他端と交流／直流コンバータの他方の直流出力端
との間に蓄電池を接続したことにより、蓄電池の端子電
圧を太陽電池と交流／直流コンバータとで分割すること
になる。蓄電池の端子電圧は決まっており、交流／直流
コンバータの出力電圧を変化させることで太陽電池の端
子電圧を変化させることができる。
流／直流コンバータの一方の直流出力端を接続し、太陽
電池の他端と交流／直流コンバータの他方の直流出力端
との間に蓄電池を接続したことにより、蓄電池の端子電
圧を太陽電池と交流／直流コンバータとで分割すること
になる。蓄電池の端子電圧は決まっており、交流／直流
コンバータの出力電圧を変化させることで太陽電池の端
子電圧を変化させることができる。
【００１４】したがって、太陽電池のセル温度が変化し
て最大電力を発生する端子電圧の値が変化したときに、
交流／直流コンバータの出力電圧を増減制御することに
より、太陽電池の端子電圧を発生電力が最大となる電圧
値にすることができる。この場合において、太陽電池の
発生電力と交流／直流コンバータとの和が負荷の消費電
力より大きいときは、太陽電池の発生電力と交流／直流
コンバータの発生電力との和から負荷の消費電力を差し
引いた余剰電力が蓄電池の充電に供される。また逆に、
太陽電池の発生電力交流／直流コンバータとの和が負荷
の消費電力より小さいときは、負荷の消費電力から太陽
電池の発生電力と交流／直流コンバータの発生電力との
和を差し引いた不足電力が蓄電池から負荷へ供給され
る。
て最大電力を発生する端子電圧の値が変化したときに、
交流／直流コンバータの出力電圧を増減制御することに
より、太陽電池の端子電圧を発生電力が最大となる電圧
値にすることができる。この場合において、太陽電池の
発生電力と交流／直流コンバータとの和が負荷の消費電
力より大きいときは、太陽電池の発生電力と交流／直流
コンバータの発生電力との和から負荷の消費電力を差し
引いた余剰電力が蓄電池の充電に供される。また逆に、
太陽電池の発生電力交流／直流コンバータとの和が負荷
の消費電力より小さいときは、負荷の消費電力から太陽
電池の発生電力と交流／直流コンバータの発生電力との
和を差し引いた不足電力が蓄電池から負荷へ供給され
る。
【００１５】この際、交流／直流コンバータの発生電圧
は、予想されるセル温度の変化範囲内において、セル温
度の変化に伴って最大電力を発生する太陽電池の端子電
圧の値の変化に追従可能な電圧を出力できればよく、そ
の最大値は太陽電池の端子電圧に比べて小さいので、交
流／直流コンバータの分担電力も太陽電池に比べて小さ
くてよい。言い換えると、太陽電池から最大電力を引き
出すための変動させるべき電圧は、太陽電池の基準電圧
に比べて小さいため、この変動分のみ変化させることが
できる交流／直流コンバータを太陽電池に直列的に接続
すれば、最大電力を太陽電池から引き出すことができ
る。
は、予想されるセル温度の変化範囲内において、セル温
度の変化に伴って最大電力を発生する太陽電池の端子電
圧の値の変化に追従可能な電圧を出力できればよく、そ
の最大値は太陽電池の端子電圧に比べて小さいので、交
流／直流コンバータの分担電力も太陽電池に比べて小さ
くてよい。言い換えると、太陽電池から最大電力を引き
出すための変動させるべき電圧は、太陽電池の基準電圧
に比べて小さいため、この変動分のみ変化させることが
できる交流／直流コンバータを太陽電池に直列的に接続
すれば、最大電力を太陽電池から引き出すことができ
る。
【００１６】したがって、太陽電池の発生電力を最大に
制御するための交流／直流コンバータの容量を小さく
し、効率向上、低コスト化、小型化を図ることができ
る。
制御するための交流／直流コンバータの容量を小さく
し、効率向上、低コスト化、小型化を図ることができ
る。
【００１７】
【実施例】この発明の一実施例を図１ないし図５に基づ
いて説明する。この太陽光発電設備は、図１に示すよう
に、太陽電池１の一端に出力可変型の交流／直流コンバ
ータ２の一方の直流出力端を接続し、太陽電池１の他端
と交流／直流コンバータ２の他方の直流出力端との間に
蓄電池（内部インピーダンスは略零としている）３を接
続し、蓄電池３の両端からインバータ４を介して負荷
（空気調和機ではモータ）５へ電力を供給している。こ
の負荷５とインバータ４と蓄電池３とが、例えば家庭用
のインバータ式の空気調和機を構成することになるが、
適用設備としては上記空気調和機に限らない。
いて説明する。この太陽光発電設備は、図１に示すよう
に、太陽電池１の一端に出力可変型の交流／直流コンバ
ータ２の一方の直流出力端を接続し、太陽電池１の他端
と交流／直流コンバータ２の他方の直流出力端との間に
蓄電池（内部インピーダンスは略零としている）３を接
続し、蓄電池３の両端からインバータ４を介して負荷
（空気調和機ではモータ）５へ電力を供給している。こ
の負荷５とインバータ４と蓄電池３とが、例えば家庭用
のインバータ式の空気調和機を構成することになるが、
適用設備としては上記空気調和機に限らない。
【００１８】太陽電池１は、端子電圧がＶPVであり、発
生電力がＰPVである。交流／直流コンバータ２は、例え
ば図２に示すように、ブリッジ接続した４個のスイッチ
ング素子Ｇ1 〜Ｇ4 とそれらに各々逆並列接続したダイ
オードＱ1 〜Ｑ4 からなる回路構成であり、電力系統６
からトランス７を介して交流電力が供給されて、直流電
力ＰADを出力し、そのときの端子電圧はＶADである。
生電力がＰPVである。交流／直流コンバータ２は、例え
ば図２に示すように、ブリッジ接続した４個のスイッチ
ング素子Ｇ1 〜Ｇ4 とそれらに各々逆並列接続したダイ
オードＱ1 〜Ｑ4 からなる回路構成であり、電力系統６
からトランス７を介して交流電力が供給されて、直流電
力ＰADを出力し、そのときの端子電圧はＶADである。
【００１９】太陽電池１および交流／直流コンバータ２
よりなる回路には、逆流阻止ダイオード８を通して電流
ＩPVが流れる。この場合、太陽電池１の一端に出力可変
型の交流／直流コンバータ２の一方の直流出力端を接続
し、太陽電池１の他端と交流／直流コンバータ２の他方
の直流出力端との間に蓄電池３を接続したことにより、
蓄電池３の端子電圧ＶB を太陽電池１と交流／直流コン
バータ２とで分割することになる。蓄電池３の端子電圧
ＶB は決まっており、交流／直流コンバータ２の出力電
圧ＶADを変化させることで太陽電池１の端子電圧ＶPVを
変化させることができる。
よりなる回路には、逆流阻止ダイオード８を通して電流
ＩPVが流れる。この場合、太陽電池１の一端に出力可変
型の交流／直流コンバータ２の一方の直流出力端を接続
し、太陽電池１の他端と交流／直流コンバータ２の他方
の直流出力端との間に蓄電池３を接続したことにより、
蓄電池３の端子電圧ＶB を太陽電池１と交流／直流コン
バータ２とで分割することになる。蓄電池３の端子電圧
ＶB は決まっており、交流／直流コンバータ２の出力電
圧ＶADを変化させることで太陽電池１の端子電圧ＶPVを
変化させることができる。
【００２０】したがって、太陽電池１のセル温度が変化
して最大電力を発生する端子電圧Ｖ PVの値が変化したと
きに、交流／直流コンバータ２の出力電圧ＶADを前記し
た山登り法等を用いて増減制御することにより、太陽電
池１の端子電圧ＶPVを発生電力ＰPVが最大となる電圧値
にすることができる。蓄電池３は、端子電圧ＶB を有
し、電流ＩB を流し、電力ＰB をインバータ４へ供給す
る。なお、負荷５の消費電力ＰLOADが太陽電池１の発生
可能最大電力と交流／直流コンバータ２の発生電力ＰAD
との和より小さいときは、電流ＩB の向きが逆になり、
電力ＰB は蓄電池３を充電するのに供される。
して最大電力を発生する端子電圧Ｖ PVの値が変化したと
きに、交流／直流コンバータ２の出力電圧ＶADを前記し
た山登り法等を用いて増減制御することにより、太陽電
池１の端子電圧ＶPVを発生電力ＰPVが最大となる電圧値
にすることができる。蓄電池３は、端子電圧ＶB を有
し、電流ＩB を流し、電力ＰB をインバータ４へ供給す
る。なお、負荷５の消費電力ＰLOADが太陽電池１の発生
可能最大電力と交流／直流コンバータ２の発生電力ＰAD
との和より小さいときは、電流ＩB の向きが逆になり、
電力ＰB は蓄電池３を充電するのに供される。
【００２１】また、この太陽光発電設備には、図示はし
ていないが、太陽電池１の端子電圧ＶPVを検出する電圧
センサと、太陽電池１および交流／直流コンバータ２よ
りなる回路を流れる電流ＩPVを検出する電流センサとが
設けられている。さらに、太陽電池１の端子電圧ＶPVと
電流ＩPVとに基づいてＶAD指令値を交流／直流コンバー
タ２に与えることにより交流／直流コンバータ２の出力
電圧ＶADを制御する制御部９が設けられている。
ていないが、太陽電池１の端子電圧ＶPVを検出する電圧
センサと、太陽電池１および交流／直流コンバータ２よ
りなる回路を流れる電流ＩPVを検出する電流センサとが
設けられている。さらに、太陽電池１の端子電圧ＶPVと
電流ＩPVとに基づいてＶAD指令値を交流／直流コンバー
タ２に与えることにより交流／直流コンバータ２の出力
電圧ＶADを制御する制御部９が設けられている。
【００２２】なお、交流／直流コンバータ２は、制御部
９から与えられるＶAD指令値に基づき、出力電圧ＶADが
ＶAD指令値に対応した値となるように出力電圧ＶADを追
従制御することになる。この制御部９は、太陽電池１の
発生電力ＰPVが最大となるように交流／直流コンバータ
２の出力電圧ＶADを例えば山登り法によるアルゴリズム
を使用して増減制御している。
９から与えられるＶAD指令値に基づき、出力電圧ＶADが
ＶAD指令値に対応した値となるように出力電圧ＶADを追
従制御することになる。この制御部９は、太陽電池１の
発生電力ＰPVが最大となるように交流／直流コンバータ
２の出力電圧ＶADを例えば山登り法によるアルゴリズム
を使用して増減制御している。
【００２３】負荷５の消費電力ＰLOADが太陽電池１の発
生可能最大電力と交流／直流コンバータ２の発生電力Ｐ
ADとの和より大きい場合においては、負荷５の消費電力
ＰLO ADから太陽電池１の発生電力ＰPVおよび交流／直流
コンバータ２の発生電力ＶADの和を差し引いた不足電力
が蓄電池３からインバータ４へ供給され、負荷５の消費
電力ＰLOADが太陽電池１の発生可能最大電力と交流／直
流コンバータ２の発生電力ＰADとの和より小さい場合に
おいては、太陽電池１の発生電力ＰPVおよび交流／直流
コンバータ２の発生電力ＶADの和から負荷５の消費電力
ＰLOADを差し引いた余剰電力が蓄電池３の充電に供され
る。
生可能最大電力と交流／直流コンバータ２の発生電力Ｐ
ADとの和より大きい場合においては、負荷５の消費電力
ＰLO ADから太陽電池１の発生電力ＰPVおよび交流／直流
コンバータ２の発生電力ＶADの和を差し引いた不足電力
が蓄電池３からインバータ４へ供給され、負荷５の消費
電力ＰLOADが太陽電池１の発生可能最大電力と交流／直
流コンバータ２の発生電力ＰADとの和より小さい場合に
おいては、太陽電池１の発生電力ＰPVおよび交流／直流
コンバータ２の発生電力ＶADの和から負荷５の消費電力
ＰLOADを差し引いた余剰電力が蓄電池３の充電に供され
る。
【００２４】この図１に示した太陽光発電設備では、次
式が成立する。
式が成立する。
【００２５】
【数１】ＰLOAD＝ＰPV＋ＰAD＋ＰB
【００２６】
【数２】ＰLOAD＝ＶB ・（ＩPV＋ＩB ）
【００２７】
【数３】ＰPV＝ＶPV・ＩPV
【００２８】
【数４】ＰAD＝ＶAD・ＩPV
【００２９】
【数５】ＶPV＋ＶAD＝ＶB この際、交流／直流コンバータ２の出力電圧ＶADは、予
想されるセル温度の変化範囲内において、太陽電池１の
セル温度の変化に伴って最大電力を発生する端子電圧Ｖ
PVの値の変化に追従可能な電圧を出力できればよく、そ
の最大値は太陽電池１の端子電圧ＶPVに比べて小さいの
で、交流／直流コンバータ２の分担電力ＰADも太陽電池
１に比べて小さくてよい。
想されるセル温度の変化範囲内において、太陽電池１の
セル温度の変化に伴って最大電力を発生する端子電圧Ｖ
PVの値の変化に追従可能な電圧を出力できればよく、そ
の最大値は太陽電池１の端子電圧ＶPVに比べて小さいの
で、交流／直流コンバータ２の分担電力ＰADも太陽電池
１に比べて小さくてよい。
【００３０】したがって、太陽電池１の発生電力ＰPVを
最大に制御するための交流／直流コンバータ２の容量を
小さくし、効率向上、低コスト化、小型化を図ることが
できる。上記交流／直流コンバータ２の出力電圧は、一
般的に使用時に予想される最高のセル温度において太陽
電池１が最大電力を発生する端子電圧の１０％〜１５％
程度であり、さらに交流／直流コンバータ２の出力電流
は太陽電池１の出力電流と同じになるため、最大電力制
御を行う際の交流／直流コンバータ２の出力容量は、太
陽電池容量（最大）の１０％〜１５％でよい。
最大に制御するための交流／直流コンバータ２の容量を
小さくし、効率向上、低コスト化、小型化を図ることが
できる。上記交流／直流コンバータ２の出力電圧は、一
般的に使用時に予想される最高のセル温度において太陽
電池１が最大電力を発生する端子電圧の１０％〜１５％
程度であり、さらに交流／直流コンバータ２の出力電流
は太陽電池１の出力電流と同じになるため、最大電力制
御を行う際の交流／直流コンバータ２の出力容量は、太
陽電池容量（最大）の１０％〜１５％でよい。
【００３１】したがって、交流／直流コンバータ２は、
従来例の直流／直流コンバータ５６に比べて小形で、低
損失である。さらに、従来の直流／直流コンバータ５６
の出力容量は、１０〜１５ｋＶＡ程度が製作限界である
ため、太陽光発電設備も１０〜１５ｋＷ程度までの容量
のものにしか適用できなかったが、交流／直流コンバー
タ２では、サイリスタの位相制御等を用いると、出力容
量が直流／直流コンバータ５６に比べて大きいものが得
られ、それが太陽電池の容量の１０％〜１５％程度に相
当すればよいので、太陽光発電設備としては、ビルの発
電設備等、大容量のシステムにも適用が可能である。
従来例の直流／直流コンバータ５６に比べて小形で、低
損失である。さらに、従来の直流／直流コンバータ５６
の出力容量は、１０〜１５ｋＶＡ程度が製作限界である
ため、太陽光発電設備も１０〜１５ｋＷ程度までの容量
のものにしか適用できなかったが、交流／直流コンバー
タ２では、サイリスタの位相制御等を用いると、出力容
量が直流／直流コンバータ５６に比べて大きいものが得
られ、それが太陽電池の容量の１０％〜１５％程度に相
当すればよいので、太陽光発電設備としては、ビルの発
電設備等、大容量のシステムにも適用が可能である。
【００３２】なお、蓄電池３の端子電圧ＶB は、以下の
ように設定される。つまり、太陽電池１は、セル温度が
低くなるにつれて最大電力を発生する端子電圧ＶPVの値
が高くなる特性を有するので、予想される最低のセル温
度において最大電力を発生する端子電圧ＶPVの値の近辺
に設定される。このとき、交流／直流コンバータ２は、
太陽電池１のセル温度が高くなって最大電力を発生する
端子電圧ＶPVの値が低くなるにつれて出力電圧ＶADを上
昇させることになる。
ように設定される。つまり、太陽電池１は、セル温度が
低くなるにつれて最大電力を発生する端子電圧ＶPVの値
が高くなる特性を有するので、予想される最低のセル温
度において最大電力を発生する端子電圧ＶPVの値の近辺
に設定される。このとき、交流／直流コンバータ２は、
太陽電池１のセル温度が高くなって最大電力を発生する
端子電圧ＶPVの値が低くなるにつれて出力電圧ＶADを上
昇させることになる。
【００３３】なお、交流／直流コンバータ２は、電力系
統６への逆潮流を防止するために、負極性の電圧は発生
しないように構成されている。ここで、図１における制
御動作について、図３および図４を参照しながら説明す
る。図３はあるセル温度における太陽電池１の端子電圧
ＶPVと太陽電池１の発生電力ＰPVの特性および太陽電池
１の端子電圧ＶPVと出力電流ＩPVの特性を示し、曲線Ｂ
1 は太陽電池１の端子電圧ＶPVと太陽電池１の発生電力
ＰPVの特性曲線であり、曲線Ｂ2 は太陽電池１の端子電
圧ＶPVと太陽電池１の出力電流ＩPVの特性曲線である。
統６への逆潮流を防止するために、負極性の電圧は発生
しないように構成されている。ここで、図１における制
御動作について、図３および図４を参照しながら説明す
る。図３はあるセル温度における太陽電池１の端子電圧
ＶPVと太陽電池１の発生電力ＰPVの特性および太陽電池
１の端子電圧ＶPVと出力電流ＩPVの特性を示し、曲線Ｂ
1 は太陽電池１の端子電圧ＶPVと太陽電池１の発生電力
ＰPVの特性曲線であり、曲線Ｂ2 は太陽電池１の端子電
圧ＶPVと太陽電池１の出力電流ＩPVの特性曲線である。
【００３４】図４は同じくあるセル温度における太陽電
池１の端子電圧ＶPVと太陽電池１の発生電力ＰPVの特性
および太陽電池１の端子電圧ＶPVと出力電流ＩPVの特性
を示し、曲線Ｃ1 は太陽電池１の端子電圧ＶPVと太陽電
池１の発生電力ＰPVの特性曲線であり、曲線Ｃ2 は太陽
電池１の端子電圧ＶPVと太陽電池１の出力電流ＩPVの特
性曲線である。
池１の端子電圧ＶPVと太陽電池１の発生電力ＰPVの特性
および太陽電池１の端子電圧ＶPVと出力電流ＩPVの特性
を示し、曲線Ｃ1 は太陽電池１の端子電圧ＶPVと太陽電
池１の発生電力ＰPVの特性曲線であり、曲線Ｃ2 は太陽
電池１の端子電圧ＶPVと太陽電池１の出力電流ＩPVの特
性曲線である。
【００３５】図３は負荷５の消費電力ＰLOADが太陽電池
１の発生可能最大電力ＰMAX より小さい状態を示し、図
４は負荷５の消費電力ＰLOADが太陽電池１の発生可能最
大電力ＰMAX より大きい状態を示すものである。図３お
よび図４では、各々使用時に予想される最も低いセル温
度において、発生電力ＰPVが最大となるときの太陽電池
１の端子電圧ＶPVに略一致するように、蓄電池３の端子
電圧ＶB を設定し、セル温度が高い状態（例えば曲線Ｂ
1 もしくはＣ1 の状態）において、制御部９による制御
によって、太陽電池１の端子電圧ＶPVが曲線Ｂ1 もしく
はＣ1 におけるピークに対応する電圧値ＶPV1 もしくは
Ｖ PV2 とするために交流／直流コンバータ２の出力電圧
ＶADをＶAD1 もしくはＶAD 2 となるように制御した状態
を示している。
１の発生可能最大電力ＰMAX より小さい状態を示し、図
４は負荷５の消費電力ＰLOADが太陽電池１の発生可能最
大電力ＰMAX より大きい状態を示すものである。図３お
よび図４では、各々使用時に予想される最も低いセル温
度において、発生電力ＰPVが最大となるときの太陽電池
１の端子電圧ＶPVに略一致するように、蓄電池３の端子
電圧ＶB を設定し、セル温度が高い状態（例えば曲線Ｂ
1 もしくはＣ1 の状態）において、制御部９による制御
によって、太陽電池１の端子電圧ＶPVが曲線Ｂ1 もしく
はＣ1 におけるピークに対応する電圧値ＶPV1 もしくは
Ｖ PV2 とするために交流／直流コンバータ２の出力電圧
ＶADをＶAD1 もしくはＶAD 2 となるように制御した状態
を示している。
【００３６】図３の状態では、ＰPV1 ＋ＰAD1 −ＰLOAD
がＰB として蓄電池３の充電に供され、図４の状態で
は、ＰPV2 ＋ＰAD2 ＋ＰB が負荷５へＰLOADとして供給
されることになる。セル温度が変化して曲線Ｂ2 のピー
クが変化すれば、それに応じて自動的に交流／直流コン
バータ２の出力電圧ＶAD1 も変化することになる。
がＰB として蓄電池３の充電に供され、図４の状態で
は、ＰPV2 ＋ＰAD2 ＋ＰB が負荷５へＰLOADとして供給
されることになる。セル温度が変化して曲線Ｂ2 のピー
クが変化すれば、それに応じて自動的に交流／直流コン
バータ２の出力電圧ＶAD1 も変化することになる。
【００３７】図５は、太陽電池１の発生電力ＰPVを最大
にするための制御部９の制御アルゴリズムの一例を示す
フローチャートである。以下、この図を参照しながら制
御部９の制御アルゴリズムを説明する。まず、サンプリ
ングタイマを起動し（ステップＳ１）、一定時間経過し
たときに太陽電池１の端子電圧ＶPVおよび出力電流ＩPV
を入力する（ステップＳ２）。
にするための制御部９の制御アルゴリズムの一例を示す
フローチャートである。以下、この図を参照しながら制
御部９の制御アルゴリズムを説明する。まず、サンプリ
ングタイマを起動し（ステップＳ１）、一定時間経過し
たときに太陽電池１の端子電圧ＶPVおよび出力電流ＩPV
を入力する（ステップＳ２）。
【００３８】つぎに、太陽電池１の端子電圧ＶPVと出力
電流ＩPVと乗算して太陽電池１の発生電力ＰPVを算出す
る（ステップＳ３）。前回はＶAD指令値を増加させたか
どうかを判定する（ステップＳ４）。ステップＳ４の判
定結果がＹＥＳのとき（前回はＶAD指令値を増加させた
とき）は、今回の太陽電池１の発生電力ＰPVと前回の太
陽電池１の発生電力ＰPV-1とを比較する（ステップＳ
５）。
電流ＩPVと乗算して太陽電池１の発生電力ＰPVを算出す
る（ステップＳ３）。前回はＶAD指令値を増加させたか
どうかを判定する（ステップＳ４）。ステップＳ４の判
定結果がＹＥＳのとき（前回はＶAD指令値を増加させた
とき）は、今回の太陽電池１の発生電力ＰPVと前回の太
陽電池１の発生電力ＰPV-1とを比較する（ステップＳ
５）。
【００３９】ステップＳ５の判定結果がＹＥＳのとき
（今回の方が大きいとき）は、ＶAD指令値を増加させ
（ステップＳ６）、ステップＳ５の判定結果がＮＯのと
き（今回の方が小さいとき）は、ＶAD指令値を減少させ
る（ステップＳ７）。ステップＳ４の判定結果がＮＯの
とき（前回はＶAD指令値を減少させたとき）は、今回の
太陽電池１の発生電力ＰPVと前回の太陽電池１の発生電
力ＰPV-1とを比較する（ステップＳ８）。
（今回の方が大きいとき）は、ＶAD指令値を増加させ
（ステップＳ６）、ステップＳ５の判定結果がＮＯのと
き（今回の方が小さいとき）は、ＶAD指令値を減少させ
る（ステップＳ７）。ステップＳ４の判定結果がＮＯの
とき（前回はＶAD指令値を減少させたとき）は、今回の
太陽電池１の発生電力ＰPVと前回の太陽電池１の発生電
力ＰPV-1とを比較する（ステップＳ８）。
【００４０】ステップＳ８の判定結果がＹＥＳのとき
（今回の方が大きいとき）は、ＶAD指令値を減少させ
（ステップＳ９）、ステップＳ８の判定結果がＮＯのと
き（今回の方が小さいとき）は、ＶAD指令値を増加させ
る（ステップＳ１０）。つぎに、ＶAD指令値を交流／直
流コンバータ２へ送る。交流／直流コンバータ２は、Ｖ
AD指令値に対応した出力電圧ＶADを発生するように、ス
イッチング素子のパルス幅等を制御することになる（ス
テップＳ１１）。
（今回の方が大きいとき）は、ＶAD指令値を減少させ
（ステップＳ９）、ステップＳ８の判定結果がＮＯのと
き（今回の方が小さいとき）は、ＶAD指令値を増加させ
る（ステップＳ１０）。つぎに、ＶAD指令値を交流／直
流コンバータ２へ送る。交流／直流コンバータ２は、Ｖ
AD指令値に対応した出力電圧ＶADを発生するように、ス
イッチング素子のパルス幅等を制御することになる（ス
テップＳ１１）。
【００４１】
【発明の効果】この発明の太陽光発電設備によれば、太
陽電池の一端に交流／直流コンバータの一方の直流出力
端を接続し、太陽電池の他端と交流／直流コンバータの
他方の直流出力端との間に蓄電池を接続したので、太陽
電池のセル温度が変化して最大電力を発生する端子電圧
の値が変化したときに、交流／直流コンバータの出力電
圧を増減制御することにより、太陽電池の端子電圧を発
生電力が最大となる電圧値にすることができる。
陽電池の一端に交流／直流コンバータの一方の直流出力
端を接続し、太陽電池の他端と交流／直流コンバータの
他方の直流出力端との間に蓄電池を接続したので、太陽
電池のセル温度が変化して最大電力を発生する端子電圧
の値が変化したときに、交流／直流コンバータの出力電
圧を増減制御することにより、太陽電池の端子電圧を発
生電力が最大となる電圧値にすることができる。
【００４２】交流／直流コンバータの発生電圧は、予想
されるセル温度の変化範囲内において、セル温度の変化
に伴って最大電力を発生する太陽電池の端子電圧の値の
変化に追従可能な電圧を出力できればよく、その最大値
は太陽電池の端子電圧に比べて小さいので、交流／直流
コンバータの分担電力も太陽電池に比べて小さくてよ
い。言い換えると、太陽電池から最大電力を引き出すた
めの変動させるべき電圧は、太陽電池の基準電圧に比べ
て小さいため、この変動分のみ変化させることができる
交流／直流コンバータを太陽電池に直列的に接続すれ
ば、最大電力を太陽電池から引き出すことができる。
されるセル温度の変化範囲内において、セル温度の変化
に伴って最大電力を発生する太陽電池の端子電圧の値の
変化に追従可能な電圧を出力できればよく、その最大値
は太陽電池の端子電圧に比べて小さいので、交流／直流
コンバータの分担電力も太陽電池に比べて小さくてよ
い。言い換えると、太陽電池から最大電力を引き出すた
めの変動させるべき電圧は、太陽電池の基準電圧に比べ
て小さいため、この変動分のみ変化させることができる
交流／直流コンバータを太陽電池に直列的に接続すれ
ば、最大電力を太陽電池から引き出すことができる。
【００４３】したがって、太陽電池の発生電力を最大に
制御するための交流／直流コンバータの容量を小さく
し、効率向上、低コスト化、小型化を図ることができ
る。
制御するための交流／直流コンバータの容量を小さく
し、効率向上、低コスト化、小型化を図ることができ
る。
【図１】この発明の一実施例の太陽光発電設備の構成を
示す回路図である。
示す回路図である。
【図２】交流／直流コンバータの構成を示す回路図であ
る。
る。
【図３】実施例の太陽光発電設備の動作を示す太陽電池
の端子電圧と発生電力および出力電流の特性図である。
の端子電圧と発生電力および出力電流の特性図である。
【図４】同じく太陽光発電設備の動作を示す太陽電池の
端子電圧と発生電力の特性図である。
端子電圧と発生電力の特性図である。
【図５】太陽電池の発生電力を最大に制御するアルゴリ
ズムを示すフローチャートである。
ズムを示すフローチャートである。
【図６】太陽光発電設備の従来例を示すブロック図であ
る。
る。
【図７】従来例の太陽光発電設備の動作を示す太陽電池
の端子電圧と発生電力および出力電流の特性図である。
の端子電圧と発生電力および出力電流の特性図である。
１ 太陽電池 ２ 交流／直流コンバータ ３ 蓄電池 ４ インバータ ５ 負荷 ６ 電力系統 ７ トランス ９ 制御部
Claims (1)
- 【請求項１】 太陽電池の一端に交流／直流コンバータ
の一方の直流出力端を接続し、前記太陽電池の他端と前
記交流／直流コンバータの他方の直流出力端との間に蓄
電池を接続し、前記蓄電池の両端から負荷駆動用のイン
バータに直流電力を供給し、前記太陽電池の発生電力が
最大となるように前記交流／直流コンバータの出力電圧
を増減制御するようにしたことを特徴とする太陽光発電
設備。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4024907A JP2745930B2 (ja) | 1992-02-12 | 1992-02-12 | 太陽光発電設備 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4024907A JP2745930B2 (ja) | 1992-02-12 | 1992-02-12 | 太陽光発電設備 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05227679A JPH05227679A (ja) | 1993-09-03 |
| JP2745930B2 true JP2745930B2 (ja) | 1998-04-28 |
Family
ID=12151251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4024907A Expired - Fee Related JP2745930B2 (ja) | 1992-02-12 | 1992-02-12 | 太陽光発電設備 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2745930B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5303168B2 (ja) * | 2008-03-25 | 2013-10-02 | 河村電器産業株式会社 | 小型風力発電系統連系装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6142233A (ja) * | 1984-07-31 | 1986-02-28 | 東芝ライテック株式会社 | 太陽電池電源システム |
| JPS6289435A (ja) * | 1985-06-18 | 1987-04-23 | 三洋電機株式会社 | 充電装置 |
| JPS6439239A (en) * | 1987-07-31 | 1989-02-09 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | Power converter system |
| JPH0433529A (ja) * | 1990-05-30 | 1992-02-04 | Toshiba Corp | 電力貯蔵型電源装置 |
-
1992
- 1992-02-12 JP JP4024907A patent/JP2745930B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05227679A (ja) | 1993-09-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |