JP3781538B2 - Solar power plant - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽光発電システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
地球温暖化等の環境問題が世界的規模で取り上げられる中、環境への負荷の少ないエネルギーシステムとして、太陽光発電システムが注目を集めている。例えば現在、一般家庭に普及しつつある住宅用太陽光発電システムを図10に示す。住宅用太陽光発電システムは一般に、複数の太陽電池モジュールアレイ1、逆流防止ダイオード3を介して各太陽電池モジュールアレイ1を接続する接続箱2、接続箱で集められた直流電力を系統電圧に同期した交流電力に変換して系統5と連系運転を行う電力変換装置(系統連系インバータ装置4)から構成される。現在では接続箱2と系統連系インバータ装置を一体化したものも存在する。
【0003】
太陽光発電を大きく分けると、発電した電力を様々な用途に使用することを目的とした電力用の発電システムと、電卓や時計等の決められた用途に用いる民生用の発電システムとがある。これまで、電力用の発電システムとしては、シリコン結晶系の太陽電池が主に用いられてきた。しかし、シリコン結晶系の太陽電池は、集積化が不可能なため、電圧値や電流値を自由に設計することができない、現在の状態以上の軽量化が困難、原材料となるシリコンのウエハーの供給量に限界がある等の問題点がある。そこで、現在、集積化、軽量化かつフレキシブル化が可能であり、少量の原料ガスで作製の可能なアモルファスシリコン薄膜太陽電池を用いた太陽光発電システムが開発されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
薄膜太陽電池は、集積化、軽量化、フレキシブル化が可能であり、少量の原料ガスを用いることで作製が可能であるという特徴を持ち、低コスト化も可能であるため、現在注目を集めているが、光に対する安定性が悪いという問題点がある。つまり、長時間光をあて続けると、次第に光電変換効率が低下し、最終的にはアモルファスシリコン薄膜太陽電池の作製直後の初期光電変換効率と比較して、10〜20%低下したところで安定化するという現象がおこる。この現象は、アモルファスシリコン薄膜太陽電池の光劣化と呼ばれ、様々な角度から光劣化現象の解明に向けての研究が行われているが、現在のところ光劣化現象の解明はされておらず、光劣化をなくす方法は見つかっていない。
【0005】
このため、アモルファスシリコン薄膜太陽電池を用いた太陽光発電システムを作製した場合、システム設置時と数ヶ月間システムを使用した時点での総発電量が異なるという不安定な太陽光発電システムとなるという問題点があった。また、光劣化した後の光電変換効率を基準にして太陽光発電システムを設計すると、より大面積の太陽電池が必要となり、結果としてコストも上がるという問題点があった。これは、光劣化現象が顕著に現れるアモルファスシリコン薄膜太陽電池に限らず、多少の微結晶を含んだ結晶薄膜系太陽電池や、その他の薄膜系太陽電池にも共通して挙げられる問題点である。
【0006】
このような光劣化はアモルファスシリコン薄膜太陽電池を熱処理することによりある程度回復することが知られており、特開平7−202230号公報において断熱材を用いた熱アニーリング方法が提案されているが、回復の程度は充分でなく、また、稼働時に太陽電池の温度が高くなり変換効率が低く、また、断熱材の使用によりコストが高くなる。
【0007】
また、当社出願の特開昭63−307782号公報では、太陽電池に逆バイアスを印加しながら近赤外光を照射する高効率モルファスシリコン薄膜太陽電池の製造方法が提案されているが、光劣化した太陽電池の回復に用いることは示されていないし、また、太陽光を照射することも示されていない。
【0008】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、アモルファスシリコン薄膜太陽電池を用いた安定した電力供給が可能であり、かつ低コストである太陽光発電システムを供給することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この発明は、複数の太陽電池と、複数の太陽電池の出力をまとめて出力する出力用回路と、直流電圧を昇圧して出力するDC/DCコンバータと、複数の太陽電池の少なくとも1つの出力を選択してDC/DCコンバータに入力し得られる出力電圧を複数の太陽電池の他の少なくとも1つに逆バイアス電圧として印加する切換回路とを備える太陽光発電装置を提供するものである。
【0010】
また、本発明においては、太陽電池に対して日射のある期間逆バイアス電圧を印加するようにしてもよい。これにより、太陽電池は逆バイアス状態で、太陽光を受光するため、太陽電池は光劣化を効率よく回復することができる。
【0011】
太陽光を受光している太陽電池に対し、所定の期間逆バイアス電圧を印加して太陽電池の特性劣化を回復させる逆バイアス電圧印加手段を具備してなることを特徴とする太陽光発電装置によれば、太陽電池に対して所定の期間逆バイアス電圧を印加することにより太陽電池の特性劣化が回復する。
【0012】
上記太陽電池が光劣化したものであることを特徴とする太陽光発電装置によれば、光劣化した太陽電池のみに太陽電池に対して所定の期間逆バイアス電圧を印加するので効率良く太陽電池の特性劣化の回復を行うことができる。
【0013】
逆バイアス電圧印加手段が組み込まれた太陽光発電用電力変換装置によって、上記太陽電池に対し、所定の期間逆バイアス電圧を印加することを特徴とする太陽光発電装置によれば、太陽電池で発電した直流電力を入力とする太陽光発電用電力変換装置に光劣化回復機能を持たせることができる。
【0014】
太陽電池で発電した直流電力を入力とする太陽光発電用電力変換装置において、該太陽電池に対して所定の期間逆バイアス電圧を印加して、太陽電池の特性劣化を回復させる逆バイアス印加手段を有することを特徴とする太陽光発電用電力変換装置によれば、太陽電池で発電した直流電力を入力とする太陽光発電用電力変換装置において、逆バイアス発生手段を構成し、該太陽電池に対して所定の期間逆バイアス電圧を印加することにより太陽電池の特性劣化が回復する。
【0015】
また、前記太陽光発電用電力変換装置において、複数系統の太陽電池入力端子を有し、逆バイアス印加対象となる太陽電池の短絡電流が、逆バイアス発生用の他の太陽電池の短絡電流より小さくなるように該太陽電池入力端子に接続される太陽電池間の配線を切り替え、所定の太陽電池入力端子に対し、他の太陽電池入力端子に接続された太陽電池によって逆バイアス電圧を発生させ印加する逆バイアス印加手段とを有することを特徴とする太陽光発電用電力変換装置によれば、逆バイアス発生手段の構成にあたり、太陽光発電用電力変換装置に入力される複数系統の太陽電池モジュールアレイの接続配線をリレーもしくは半導体スイッチ素子で切替えて、所定の太陽電池モジュールアレイに逆バイアス電圧を印加する構成にする。この際、逆バイアス電圧は、残りの太陽電池モジュールアレイの結線により作成する。
【0016】
例えば、逆バイアス電圧を発生用の太陽電池アレイのI(電流)−V(電圧)特性を図9(a)とし、逆バイアス印加対象の太陽電池アレイのI−V特性を図9(b)の曲線2として、これらを結線すると、図9(a)の太陽電池アレイは、図9(b)の太陽電池アレイの短絡電流値Im2の電流値の位置が動作点となり、その時の電圧は図9(a)のVBとなる。そしてこの電圧が逆バイアスとして図9(b)の太陽電池アレイに印加され、これによって光劣化の回復が行われる。このとき図9からも明らかなように、逆バイアス発生用の太陽電池アレイの短絡電流Im3は、逆バイアス印加対象の太陽電池アレイの短絡電流Im2より大きくなるように結線されなければならない。
【0017】
前記太陽光発電用電力変換装置において、複数系統の太陽電池入力端子を有し、該太陽電池入力端子に接続される太陽電池間の配線を切り替えて所定の太陽電池入力端子に対し逆バイアスを印加するためのスイッチ手段と、他の太陽電池入力端子に接続された太陽電池の直流電圧を昇圧して逆バイアス電圧を作成するDC/DCコンバータとを有することを特徴とする太陽光発電用電力変換装置によれば、逆バイアス発生手段の構成にあたり、太陽光発電用電力変換装置に入力される複数系統の太陽電池の直流電力からDC/DCコンバータによって逆バイアス電圧を発生させ、スイッチ手段によって所定の太陽電池に逆バイアスを印加するようにしたため、太陽電池アレイからえられる電圧が低い場合にも、これを昇圧して必要な逆バイアス電圧値を得ることにより光劣化の回復特性を高めることできる。逆バイアス電圧値が制御により安定することから、逆バイアス時の供給電力に余裕があれば余剰電力でインバータ本体も系統連系動作が行える。
【0018】
前記太陽光発電用電力変換装置において、上記太陽電池から出力される直流電力を入力して系統電圧に同期した交流電力に変換し系統との連系運転を行うインバータと、系統電圧を入力して前記逆バイアス電圧を発生させる直流電源回路と、所定の期間太陽電池に逆バイアスを印加するために前記直流電源の出力電圧を太陽電池に接続するスイッチ手段とを有することを特徴とする太陽光発電用電力変換装置によれば、太陽電池を入力とする系統連系インバータにおいて、系統電圧を入力とする直流電源回路を構成して逆バイアス電圧を発生させることにより、逆バイアス印加に必要な電力が日射の影響で太陽電池から確保できない場合にも、逆バイアス電圧を供給できるようになる。
【0019】
前記太陽光発電用電力変換装置において、上記太陽電池から出力される直流電力を入力して系統電圧に同期した交流電力に変換し系統との連系運転を行う高周波絶縁方式インバータと、該高周波絶縁方式インバータの2次側直流ステージの電圧を入力して前記逆バイアス電圧を発生させるDC/DCコンバータと、所定の期間太陽電池に逆バイアスを印加するために該DC/DCコンバータの出力電圧を太陽電池に接続するスイッチ手段とを有することを特徴とする太陽光発電用電力変換装置によれば、DC/DCコンバータの入力を高周波絶縁方式系統連系インバータの2次側直流ステージから供給することにより、直流電源回路に必要な電力は、系統からインバータ主回路内の商用周波インバータブリッジのフライホイルダイオードを介し、整流されて供給されるので、直流電源回路の整流回路を削減することができる。
【0020】
前記太陽光発電用電力変換装置において、逆バイアスを発生する直流電源回路はその出力端に直列スイッチ手段を有し、該直流電源回路が起動して出力電圧確定後に前記直列スイッチを閉じ、該直流電源回路の停止前に前記直列スイッチを開いて、太陽電池による逆電圧が該直流電源回路の出力コンデンサに印加されることを防止することを特徴とする太陽光発電用電力変換装置によれば、逆バイアス電圧を発生させる直流電源回路、もしくはDC/DCコンバータ回路の出力端に直列スイッチ手段を有し、これらの回路の直流電圧出力が確定後に前記直列スイッチを閉じて太陽電池に逆バイアスを印加し、直流電圧出力の停止前に前記直列スイッチを開いて逆バイアスを解除する構成とすることで太陽電池による逆電圧が該直流電源回路の出力コンデンサに印加されることを防止する作用がある。
直流電源に電力が供給されない場合に逆バイアスを太陽電池に印加しようと回路が閉じられると、太陽電池自体の起電力により電源回路の電解コンデンサが逆電位で充電されるが、これを防止できる。
【0021】
前記太陽光発電用電力変換装置において、逆バイアスを発生する直流電源回路の出力ライン間に逆バイアス接続の並列ダイオードを有することを特徴とする太陽光発電用電力変換装置によれば、逆バイアスを発生する直流電源回路の出力ライン間に逆バイアス接続の並列ダイオードを接続することにより、直流電源回路に電力が供給されない状態で、直流電源回路の出力が太陽電池アレイに接続された場合においても、太陽電池アレイは前記並列ダイオードを介した短絡状態になるため、電源回路の出力コンデンサに逆充電は行われない。
【0022】
前記太陽光発電用電力変換装置において、上記太陽電池が太陽光を受光しているかどうかを推定する手段を具備し、太陽光受光時の所定の期間において逆バイアスの印加を行うことを特徴とする太陽光発電用電力変換装置によれば、太陽電池で発電した直流電力を入力とする太陽光発電用電力変換装置において、該太陽電池に対して太陽光を受光している所定の期間を選択して逆バイアス電圧を印加することができる。
【0023】
前記太陽光発電用電力変換装置において、上記太陽電池が受光している日射強度を推定する手段を具備し、逆バイアス印加時に太陽電池に流れる電流値が小さく、かつ劣化回復の可能な範囲の低日射強度の期間を選択して、逆バイアスの印加を行うことを特徴とする太陽光発電用電力変換装置によれば、太陽電池の日射強度を推定する手段を具備し、逆バイアス印加時に太陽電池に流れる電流値が小さく、かつ劣化回復の可能な範囲の低日射強度の期間を選択して、逆バイアスの印加を行うことにより、逆バイアス印加に必要な電力を低く抑えることができる。逆バイアス印加時に太陽電池に与える日射量が少ない場合においても、日射量が多い場合と同等の回復効果が得られる。太陽電池への日射が減少すると、太陽電池のI−V特性は図9(b)の曲線1から曲線2に移行する。このため日射が少ない時の方が短絡電流Imが小さくなるため、逆バイアス時に必要な電力量を少なくすることができる。
【0024】
前記太陽光発電用電力変換装置において、カレンダー装置を具備し、所定の朝夕の日時に太陽電池に逆バイアスを印加することを特徴とする太陽光発電用電力変換装置によれば、カレンダー装置を具備し、所定の朝夕の日時に太陽電池に逆バイアスを印可する構成とすることにより、日射の少ない時間帯を選択して逆バイアスを印可することができるため、上述の通り逆バイアス時に必要な電力量を少なくすることができる。
【0025】
前記太陽光発電用電力変換装置において、上記太陽電池の変換効率を推定する手段を具備し、所定の基準以上の効率低下を検出したとき、太陽電池に逆バイアスを印加することを特徴とする太陽光発電用電力変換装置によれば、太陽電池の効率を推定する手段を具備し、所定の基準以上の効率低下を検出したとき、太陽電池に逆バイアスを印加する構成とすることにより、太陽電池の効率劣化が生じたときのみ逆バイアス動作を行うことができるので、システム効率の向上につながる。
【0026】
前記太陽光発電用電力変換装置において、上記太陽電池がアモルファスシリコン薄膜太陽電池であることを特徴とする太陽光発電用電力変換装置によれば、太陽光発電用電力変換装置において、発電する太陽電池がアモルファス太陽電池であるので、光劣化が大きいため回復の効果も大きい。
【0027】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の太陽光発電装置における出力回復方法の説明図であり、単数または複数の太陽電池24よりなる太陽電池アレイ1は、逆バイアス印加手段25により開閉スイッチ27を閉じて逆バイアスが印加される。このとき、太陽電池アレイ1は太陽光を受光している。逆バイアス印加手段25は、太陽光発電用電力変換装置26の中に組み込まれていてもよい。太陽電池24は、結晶薄膜系太陽電池であってもよいし、アモルファスシリコン太陽電池であつてもよいし、他の太陽電池であってもよい。
【0028】
図2はこの発明による第1の実施の形態を示す太陽光発電システムの構成図であり、太陽光発電用電力変換装置26の一例として系統連系インバータ装置9を示している。単数または複数の太陽電池アレイ1の直流電力が系統連系インバータ9に入力され系統連系インバータ9は系統電圧に同期した交流電力を商用系統5に出力している。太陽電池アレイ11〜1nの直流電力は系統連系インバータ9内の逆流防止ダイオード3を介し、リレー81〜8nに入力され、リレー8の出力は図2のごとく互いに結線されてインバータ主回路6に入力される。インバータ主回路6における電流波形制御や、最大電力追従制御、連系保護制御は制御回路7によって行われ、交流電力を商用系統5に出力している。制御回路7はさらにリレー信号Rによりリレー8の接点切替え制御を行っている。
【0029】
図2においてリレー8がすべてa接点側に接続される場合は、従来の系統連系インバータと同様の結線となり、通常の連系運転を行うことが出来る。ここで、リレー8nだけをb接点に接続した場合、太陽電池アレイ1の接続は図3に示すような結線となり、日射がある場合、太陽電池アレイ1nに逆バイアス電圧が印可される。この時の逆バイアス電圧は太陽電池アレイ11〜1n-1の並列アレイで発生する。このように逆バイアスを印加したい場合、その太陽電池アレイが接続されているリレー8の接点をb接点に接続すればよい。さらに上述の並列アレイに電力の余裕が有れば、逆バイアスに必要な最低限の電圧値に並列アレイ出力が低下するまでの範囲内でインバータ主回路も連系運転を継続することが出来る。このように本実施の形態においては逆バイアス発生手段はn個のリレー8とその相互結線によって構成されている。
【0030】
さらに図3の結線では光劣化の回復に必要な逆バイアス電圧が不足する場合には、図4に示すように太陽電池アレイを直並列に接続できるようにリレー8の結線を構成することもできる。さらに図2の構成では、カレンダー回路10を有し、所定の日時に逆バイアス印加指令Tを制御回路に出力する。逆バイアス印可指令Tを受けた制御回路は所定期間順次リレー8の接点の切替えを行い各太陽電池アレイに逆バイアスを印加するとともに、所定の逆バイアス電圧が得られるレベルまでインバータ出力を低下させる。カレンダー回路10はメモリ機能を有し、逆バイアス印加指令を出力する時間帯を日射の少ない朝夕の時刻を季節に応じて設定することが出来る。図2では結線の切替え手段としてリレーを用いているが、半導体スイッチでも同様に構成できる。
【0031】
図5はこの発明による第2の実施の形態を示す太陽光発電用システムの構成図であり、太陽光発電用電力変換装置26の一例として系統連系インバータ装置9を示している。第1の実施の形態と異なる点は、第1の実施の形態では逆バイアス発生手段がリレー8だけで構成されていたのに対し、図5ではリレー8で構成されるスイッチ手段とリレー8を介して入力された太陽電池の直流電力を入力とするDC/DCコンバータ11から構成されている点である。
【0032】
図5においてもリレー8がすべてa接点に接続されているときは通常の系統連系インバータと同様の結線となる。ここでカレンダー回路から逆バイアス印加指令Tが出力されると、制御回路はDC/DCコンバータ11を起動する。DC/DCコンバータは太陽電池アレイからリレー8を介して直流電力をVinに入力して逆バイアス電圧をVoutから出力する。制御回路7はDC/DCコンバータの出力電圧が設定値であることを確認後、順次リレー8の接点を切り替えて、各太陽電池アレイ1に逆バイアスを印加する。図5ではリレー8nだけがb接点に接続された状態であり、太陽電池アレイ1nに逆バイアスが印加される。さらに制御回路7は太陽電池の最大電力点追従制御を継続することにより、逆バイアス印加に使用する以外の電力はすべてインバータ主回路を介して系統側に出力できる。
【0033】
図6はこの発明による第3の実施の形態を示す太陽光発電システムの構成図であり、太陽光発電用電力変換装置26の一例として系統連系インバータ装置9を示している。第2の実施の形態と異なる点は、逆バイアス発生用のDC/DCコンバータの出力がインバータ主回路6へも入力されている点である。図6ではDC/DCコンバータ11は昇圧チョッパ回路に並列ダイオード13を加えたものである。この並列ダイオード13は電解コンデンサ14が太陽電池アレイにより逆電圧で充電されるのを防止している。この昇圧チョッパ回路はトランスレス方式の系統連系インバータの主回路の一部としてあるため、逆バイアス発生用DC/DCコンバータと共用が可能であり、部品数を大幅に削減できる。図6においてもリレー8切替えの基本的な動作は図4における説明と同様なので省略する。
【0034】
図7はこの発明による第4の実施の形態を示す太陽光発電システムの構成図であり、太陽光発電用電力変換装置26の一例として系統連系インバータ装置9を示している。第3の実施例と異なる点は、逆バイアス発生用の直流電源回路15の入力を商用系統5から供給している点である。このため逆バイアス発生のための電力供給が安定することから、太陽電池アレイ1すべてに同時にリレー8を介して逆バイアスを印加できるような構成としている。もちろん第1乃至第3の実施の形態のように複数のリレーを用いて順次切り替えながら逆バイアスを印加することもできる。また図7では直流電源回路の出力端に並列ダイオード13が取り付けられており、リレー8をb接点に接続したときに、直流電源回路15の出力の電解コンデンサ(図示されない)が逆充電されるのを防いでいる。
【0035】
また、図7ではインバータ主回路から電流検出器16で検出されるインバータ出力電流I0、電圧変成器17を介して検出される出力電圧V0、インバータ入力電圧VIなどの信号によって、制御回路7により太陽電池の最大電力追従制御を行っている。したがって出力電流I0と出力電圧V0から求められるインバータ出力電力から現在の太陽電池に対する日射を推定できる。制御回路7はここで推定された日射強度が小さいときリレー8をb接点に接続し、直流電源回路15を起動して太陽電池アレイ1に逆バイアスを印加する。このように図7では日射強度推定手段は、電流検出器16、電圧変成器17、制御回路7等から構成されている。
【0036】
また日射量計22を太陽電池アレイ1に設置して制御回路7にデータとして取り込めば、現在のインバータ出力電力と日射量データから太陽電池アレイの効率を推定することができる。こうして推定された効率が所定基準以下に低下すると、制御回路7はリレー8をb接点に接続し、直流電源回路15を起動して太陽電池アレイ1に逆バイアスを印加するようにも構成できる。
【0037】
図8はこの発明による第5の実施の形態を示す太陽光発電システムの構成図であり、太陽光発電用電力変換装置26の一例として系統連系インバータ装置9を示している。第4の実施の形態と異なる点は、逆バイアス発生用のDC/DCコンバータ11の入力を高周波絶縁方式系統連系インバータ18のDCフィルタ部23から供給している点である。
【0038】
高周波絶縁方式系統連系インバータ18は大まかには直流を高周波交流に変換する高周波インバータ19と、高周波トランスで絶縁されたこの高周波交流を整流するダイオードブリッジ21とDCフィルタ23、および商用周波数の交流に変換する低周波インバータ20から構成されている。逆バイアス発生用のDC/DCコンバータ11の入力を高周波絶縁方式系統連系インバータ18のDCフィルタ部23から供給すれば、商用系統5からの電力は低周波インバータ20の寄生ダイオードを介して整流されDCフィルタ23のコンデンサを充電しているので、図7の直流電源回路15の整流回路部分を省略することができる。その他の構成は上述の実施の形態で説明済みであるので省略する。
【0039】
【発明の効果】
この発明によれば、太陽電池に対して逆バイアス電圧を印加することにより太陽電池の特性劣化が回復するので、太陽光発電装置の効率が向上する。
【0040】
上記太陽電池が劣化したものであることを特徴とする太陽光発電装置によれば、光劣化した太陽電池のみに太陽電池に対して所定の期間逆バイアス電圧を印加するので効率良く太陽電池の特性劣化の回復を行うことができるので、太陽光発電装置の効率がさらに向上する。
【0041】
逆バイアス電圧印加手段が組み込まれた太陽光発電用電力変換装置によって、上記太陽電池に対し、所定の期間逆バイアス電圧を印加することを特徴とする太陽光発電装置によれば、太陽電池で発電した直流電力を入力とする太陽光発電用電力変換装置に光劣化回復機能を持たせることができるので、太陽光発電装置として維持管理ができる。
【0042】
太陽電池で発電した直流電力を入力とする太陽光発電用電力変換装置において、該太陽電池に対して所定の期間逆バイアス電圧を印加して、太陽電池の特性劣化を回復させる逆バイアス印加手段を有することを特徴とする太陽光発電用電力変換装置によれば、太陽電池で発電した直流電力を入力とする太陽光発電用電力変換装置において、逆バイアス発生手段を構成し、該太陽電池に対して所定の期間逆バイアス電圧を印加することにより太陽電池の特性劣化が回復するので、太陽光発電装置の効率が向上する。また電力変換装置に逆バイアス印加機能を持たせることにより、保守作業が軽減される。
【0043】
前記太陽光発電用電力変換装置において、複数系統の太陽電池入力端子を有し、逆バイアス印加対象となる太陽電池の短絡電流が、逆バイアス発生用の他の太陽電池の短絡電流より小さくなるように該太陽電池入力端子に接続される太陽電池間の配線を切り替え、所定の太陽電池入力端子に対し、他の太陽電池入力端子に接続された太陽電池によって逆バイアス電圧を発生させ印加する逆バイアス印加手段とを有することを特徴とする太陽光発電用電力変換装置によれば、逆バイアス発生手段の構成が、太陽電池モジュールアレイの結線切替えだけであるので低コストで実現できる。
【0044】
前記太陽光発電用電力変換装置において、複数系統の太陽電池入力端子を有し、該太陽電池入力端子に接続される太陽電池間の配線を切り替えて所定の太陽電池入力端子に対し逆バイアスを印加するためのスイッチ手段と、他の太陽電池入力端子に接続された太陽電池の直流電圧を昇圧して逆バイアス電圧を作成するDC/DCコンバータとを有することを特徴とする太陽光発電用電力変換装置によれば、逆バイアス発生手段の構成にあたり、太陽光発電用電力変換装置に入力される複数系統の太陽電池の直流電力からDC/DCコンバータによって逆バイアス電圧を発生させ、スイッチ手段によって所定の太陽電池に逆バイアスを印加するようにしたため、太陽電池アレイからえられる電圧が低い場合にも、これを昇圧して必要な逆バイアス電圧値を得ることにより光劣化の回復特性を高めることできる。さらに逆バイアス時の供給電力に余裕があれば余剰電力でインバータ本体も系統連系動作可能であるので、システム効率も向上する。またDC/DCコンバータをトランスレス方式の系統連系インバータの昇圧チョッパ回路と兼用すれば低コストとなる。
【0045】
前記太陽光発電用電力変換装置において、上記太陽電池から出力される直流電力を入力して系統電圧に同期した交流電力に変換し系統との連系運転を行うインバータと、系統電圧を入力して前記逆バイアス電圧を発生させる直流電源回路と、所定の期間太陽電池に逆バイアスを印加するために前記直流電源の出力電圧を太陽電池に接続するスイッチ手段とを有することを特徴とする太陽光発電用電力変換装置によれば、太陽電池を入力とする系統連系インバータにおいて、系統電圧を入力とする直流電源回路を構成して逆バイアス電圧を発生させることにより、逆バイアス印加に必要な電力が日射の影響で太陽電池から確保できない場合にも、逆バイアス電圧を供給できるようになる。
【0046】
前記太陽光発電用電力変換装置において、上記太陽電池から出力される直流電力を入力して系統電圧に同期した交流電力に変換し系統との連系運転を行う高周波絶縁方式インバータと、該高周波絶縁方式インバータの2次側直流ステージの電圧を入力して前記逆バイアス電圧を発生させるDC/DCコンバータと、所定の期間太陽電池に逆バイアスを印加するために該DC/DCコンバータの出力電圧を太陽電池に接続するスイッチ手段とを有することを特徴とする太陽光発電用電力変換装置によれば、DC/DCコンバータの入力を高周波絶縁方式系統連系インバータの2次側直流ステージから供給することにより、直流電源回路の整流回路を削減することができるため低コストとなる。
【0047】
前記太陽光発電用電力変換装置において、逆バイアスを発生する直流電源回路はその出力端に直列スイッチ手段を有し、該直流電源回路が起動して出力電圧確定後に前記直列スイッチを閉じ、該直流電源回路の停止前に前記直列スイッチを開いて、太陽電池による逆電圧が該直流電源回路の出力コンデンサに印加されることを防止することを特徴とする太陽光発電用電力変換装置によれば、逆バイアス電圧を発生させる直流電源回路、もしくはDC/DCコンバータ回路の出力端に直列スイッチ手段を有し、これらの回路の直流電圧出力が確定後に前記直列スイッチを閉じて太陽電池に逆バイアスを印加し、直流電圧出力の停止前に前記直列スイッチを開いて逆バイアスを解除する構成とすることで太陽電池による逆電圧が該直流電源回路の出力の電解コンデンサに印加されることを防止し電解コンデンサの破壊を防ぐ効果がある。
【0048】
前記太陽光発電用電力変換装置において、逆バイアスを発生する直流電源回路の出力ライン間に逆バイアス接続の並列ダイオードを有することを特徴とする太陽光発電用電力変換装置によれば、逆バイアスを発生する直流電源回路の出力ライン間に逆バイアス接続の並列ダイオードを接続することにより、直流電源回路に電力が供給されない状態で、直流電源回路の出力が太陽電池アレイに接続された場合においても、太陽電池アレイは前記並列ダイオードを介した短絡状態になるため、電源回路の出力コンデンサに逆充電は行われず、直流電源回路の出力の電解コンデンサの破壊を防ぐ効果がある。
【0049】
前記太陽光発電用電力変換装置において、上記太陽電池が太陽光を受光しているかどうかを推定する手段を具備し、太陽光受光時の所定の期間において逆バイアスの印加を行うことを特徴とする太陽光発電用電力変換装置によれば、太陽電池で発電した直流電力を入力とする太陽光発電用電力変換装置において、該太陽電池に対して太陽光を受光している所定の期間を選択して逆バイアス電圧を印加することができるのでシステムの効率が向上する。
【0050】
前記太陽光発電用電力変換装置において、上記太陽電池が受光している日射強度を推定する手段を具備し、逆バイアス印加時に太陽電池に流れる電流値が小さく、かつ劣化回復の可能な範囲の低日射強度の期間を選択して、逆バイアスの印加を行うことを特徴とする太陽光発電用電力変換装置によれば、太陽電池の日射強度を推定する手段を具備し、逆バイアス印加時に太陽電池に流れる電流値が小さく、かつ劣化回復の可能な範囲の低日射強度の期間を選択して、逆バイアスの印加を行うことにより、逆バイアス印加に必要な電力を低く抑えることができるので装置の効率がさらに向上する。
【0051】
前記太陽光発電用電力変換装置において、カレンダー装置を具備し、所定の朝夕の日時に太陽電池に逆バイアスを印加することを特徴とする太陽光発電用電力変換装置によれば、カレンダー装置を具備し、所定の朝夕の日時に太陽電池に逆バイアスを印加する構成とすることにより、日射の少ない時間帯を選択して逆バイアスを印加することができるため、逆バイアス時に必要な電力量を少なくすることができるので装置の効率向上効果がある。
【0052】
前記太陽光発電用電力変換装置において、上記太陽電池の変換効率を推定する手段を具備し、所定の基準以上の効率低下を検出したとき、太陽電池に逆バイアスを印加することを特徴とする太陽光発電用電力変換装置によれば、太陽電池の効率を推定する手段を具備し、所定の基準以上の効率低下を検出したとき、太陽電池に逆バイアスを印加する構成とすることにより、太陽電池の効率劣化が生じたときのみ逆バイアス動作を行うことができるので、装置の効率の向上につながる。
【0053】
前記太陽光発電用電力変換装置において、上記太陽電池がアモルファスシリコン薄膜太陽電池であることを特徴とする太陽光発電用電力変換装置によれば、発電する太陽電池がアモルファス薄膜太陽電池であるので、光劣化が大きいため回復の程度が大きく効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の出力回復方法の説明図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態にかかる太陽光発電システムの構成図である。
【図3】本発明の太陽電池アレイの接続の説明図である。
【図4】本発明の太陽電池アレイの接続の説明図である。
【図5】本発明の第2の実施の形態にかかる太陽光発電システムの構成図である。
【図6】本発明の第3の実施の形態にかかる太陽光発電システムの構成図である。
【図7】本発明の第4の実施の形態にかかる太陽光発電システムの構成図である。
【図8】本発明の第5の実施の形態にかかる太陽光発電システムの構成図である。
【図9】本発明の太陽電池アレイの電流電圧の特性図である
【図10】従来の太陽光発電システムの構成図である。
【符号の説明】
1 太陽電池アレイ
2 接続箱
3 逆流防止ダイオード
4 インバータ装置
5 商用系統
6 インバータ主回路
7 制御回路
8 リレー
9 系統連系インバータ
10 カレンダー回路
11 DC/DCコンバータ
13 並列ダイオード
14 電解コンデンサ
15 直流電源回路
16 電流検出器
17 電圧変成器
18 高周波絶縁方式インバータ主回路
19 高周波インバータ
20 低周波インバータ
21 ダイオードブリッジ
22 日射量計
23 DCフィルタ
24 太陽電池
25 逆バイアス印加手段
26 太陽光発電用電力変換装置
27 開閉スイッチ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a photovoltaic power generation system.
[0002]
[Prior art]
As environmental problems such as global warming are taken up on a global scale, a photovoltaic power generation system is attracting attention as an energy system with a low environmental impact. For example, FIG. 10 shows a residential solar power generation system that is currently spreading to ordinary households. In general, a residential solar power generation system synchronizes a DC voltage collected in a connection box with a system voltage by connecting a plurality of solar
[0003]
Solar power generation can be broadly divided into power generation systems for the purpose of using the generated power for various purposes, and consumer power generation systems used for predetermined purposes such as calculators and watches. Until now, silicon crystal solar cells have been mainly used as power generation systems for electric power. However, since silicon crystal solar cells cannot be integrated, voltage and current values cannot be freely designed, it is difficult to reduce the weight more than the current state, and supply of silicon wafers as raw materials There are problems such as the amount being limited. Therefore, a photovoltaic power generation system using an amorphous silicon thin film solar cell that can be integrated, reduced in weight and made flexible and can be manufactured with a small amount of source gas has been developed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Thin-film solar cells are currently attracting attention because they can be integrated, reduced in weight, made flexible, and can be manufactured by using a small amount of raw material gas. However, there is a problem that the stability to light is poor. That is, if light is kept on for a long time, the photoelectric conversion efficiency gradually decreases, and finally stabilizes when it is reduced by 10 to 20% compared with the initial photoelectric conversion efficiency immediately after the production of the amorphous silicon thin film solar cell. This happens. This phenomenon is called photo-degradation of amorphous silicon thin-film solar cells, and research is being conducted to elucidate the photo-degradation phenomenon from various angles, but currently the photo-degradation phenomenon has not been elucidated. No method has been found to eliminate photodegradation.
[0005]
For this reason, when a photovoltaic power generation system using amorphous silicon thin-film solar cells is manufactured, it becomes an unstable photovoltaic power generation system in which the total amount of power generation at the time of system installation and when the system is used for several months is different. There was a problem. In addition, when a photovoltaic power generation system is designed based on photoelectric conversion efficiency after photodegradation, a solar cell having a larger area is required, resulting in an increase in cost. This is not limited to amorphous silicon thin film solar cells in which the photodegradation phenomenon appears prominently, but is a problem that is common to crystal thin film solar cells containing some microcrystals and other thin film solar cells. .
[0006]
It is known that such photodegradation is recovered to some extent by heat-treating the amorphous silicon thin film solar cell. Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-202230 proposes a thermal annealing method using a heat insulating material. However, the temperature of the solar cell is high during operation and the conversion efficiency is low, and the use of a heat insulating material increases the cost.
[0007]
In addition, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-307782 filed by our company, a method for manufacturing a high-efficiency morphous silicon thin film solar cell that irradiates near infrared light while applying a reverse bias to the solar cell is proposed. It is not shown to be used for the recovery of a solar cell, nor is it shown to irradiate sunlight.
[0008]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a solar power generation system that can stably supply power using an amorphous silicon thin film solar cell and is low in cost. And
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a plurality of solar cells, an output circuit that collectively outputs outputs of the plurality of solar cells, a DC / DC converter that boosts and outputs a DC voltage, and at least one output of the plurality of solar cells. There is provided a photovoltaic power generation apparatus including a switching circuit that applies an output voltage that can be selected and input to a DC / DC converter to at least one other solar cell as a reverse bias voltage.
[0010]
In addition, this departureClearlyIn, ThickSunlight against the positive batteryPeriodApply reverse bias voltageYou may do. As a result, since the solar cell receives sunlight in a reverse bias state, the solar cell does not degrade light.EfficientlyCan be recovered.
[0011]
A solar power generation apparatus comprising reverse bias voltage applying means for applying a reverse bias voltage for a predetermined period to a solar cell receiving sunlight to recover characteristic deterioration of the solar cellAccording to the above, by applying a reverse bias voltage for a predetermined period to the solar cell, the characteristic deterioration of the solar cell is recovered.
[0012]
A solar power generation device, wherein the solar cell is light-deterioratedAccording to the above, since the reverse bias voltage is applied to the solar cell for a predetermined period only to the photodegraded solar cell, the characteristic deterioration of the solar cell can be efficiently recovered.
[0013]
A photovoltaic power generation apparatus, wherein a reverse bias voltage is applied to the solar cell for a predetermined period by a photovoltaic power generation conversion apparatus incorporating a reverse bias voltage application means.According to the above, it is possible to provide a photovoltaic power conversion device that receives direct-current power generated by a solar cell as an input to have a light degradation recovery function.
[0014]
In a photovoltaic power conversion apparatus using DC power generated by a solar cell as an input, reverse bias applying means for applying a reverse bias voltage to the solar cell for a predetermined period to recover characteristic deterioration of the solar cell A power conversion device for photovoltaic power generation, comprising:According to the present invention, in the power converter for photovoltaic power generation using DC power generated by the solar cell as an input, the reverse bias generating means is configured and the reverse bias voltage is applied to the solar cell for a predetermined period. Battery characteristic recovery is restored.
[0015]
Also,In the photovoltaic power conversion device, the short-circuit current of a solar cell having a plurality of systems of solar cell input terminals and subjected to reverse bias application is smaller than the short-circuit current of other solar cells for generating reverse bias. Switching the wiring between the solar cells connected to the solar cell input terminal, and generating a reverse bias voltage and applying the reverse bias voltage to the predetermined solar cell input terminal by the solar cell connected to the other solar cell input terminal And a power conversion device for photovoltaic power generation, characterized by comprising:According to the configuration of the reverse bias generating means, the connection wiring of the solar cell module array of a plurality of systems input to the photovoltaic power conversion device is switched by a relay or a semiconductor switch element to obtain a predetermined solar cell module array. A reverse bias voltage is applied. At this time, the reverse bias voltage is created by connecting the remaining solar cell module arrays.
[0016]
For example, FIG. 9A shows the I (current) -V (voltage) characteristics of the solar cell array for generating the reverse bias voltage, and FIG. 9B shows the IV characteristics of the solar cell array to which the reverse bias is applied. When these are connected as
[0017]
In the photovoltaic power conversion device, the solar cell input terminal has a plurality of systems, and the wiring between the solar cells connected to the solar cell input terminal is switched to apply a reverse bias to the predetermined solar cell input terminal. And a DC / DC converter for boosting a DC voltage of a solar cell connected to another solar cell input terminal to create a reverse bias voltage. apparatusIn the configuration of the reverse bias generation means, the reverse bias voltage is generated by the DC / DC converter from the DC power of the plurality of solar cells input to the photovoltaic power converter, and the predetermined solar power is generated by the switch means. Since the reverse bias is applied to the battery, even when the voltage obtained from the solar cell array is low, the recovery characteristic of photodegradation can be enhanced by boosting the voltage to obtain a necessary reverse bias voltage value. Since the reverse bias voltage value is stabilized by the control, if there is a margin in the power supplied at the time of reverse bias, the inverter main body can also perform system interconnection operation with surplus power.
[0018]
In the photovoltaic power conversion apparatus, an inverter that inputs DC power output from the solar cell, converts the DC power into AC power synchronized with the system voltage and performs interconnection operation with the system, and system voltage is input. A photovoltaic power generation comprising: a DC power supply circuit for generating the reverse bias voltage; and switch means for connecting an output voltage of the DC power supply to the solar cell in order to apply a reverse bias to the solar cell for a predetermined period. Power converterTherefore, in a grid-connected inverter with a solar cell as an input, a DC power supply circuit with a grid voltage as an input is configured to generate a reverse bias voltage, so that the power required for reverse bias application is affected by solar radiation. The reverse bias voltage can be supplied even when it cannot be secured from the solar cell.
[0019]
In the photovoltaic power conversion apparatus, a high-frequency insulation type inverter that inputs DC power output from the solar cell, converts the DC power into AC power synchronized with a system voltage, and performs interconnection operation with the system, and the high-frequency insulation A DC / DC converter for generating the reverse bias voltage by inputting the voltage of the secondary DC stage of the inverter, and the output voltage of the DC / DC converter for applying a reverse bias to the solar cell for a predetermined period of time Power conversion device for photovoltaic power generation, characterized by comprising switch means for connecting to a batteryAccording to the above, by supplying the input of the DC / DC converter from the secondary side DC stage of the high frequency insulation system interconnection inverter,straightSince the electric power required for the flow power supply circuit is rectified and supplied from the system via the flywheel diode of the commercial frequency inverter bridge in the inverter main circuit, the rectifier circuit of the DC power supply circuit can be reduced.
[0020]
In the photovoltaic power conversion apparatus, a DC power supply circuit that generates a reverse bias has series switch means at an output end thereof, and after the DC power supply circuit is activated and an output voltage is determined, the series switch is closed, A power converter for photovoltaic power generation, wherein the series switch is opened before the power circuit is stopped to prevent a reverse voltage due to the solar cell from being applied to the output capacitor of the DC power circuit.According to the present invention, the DC power supply circuit for generating the reverse bias voltage or the DC / DC converter circuit has the series switch means at the output terminal, and after the DC voltage output of these circuits is determined, the series switch is closed to the solar cell. By applying a reverse bias and opening the series switch to release the reverse bias before stopping the DC voltage output, the reverse voltage due to the solar cell is prevented from being applied to the output capacitor of the DC power supply circuit. There is an effect.
When power is not supplied to the DC power supply and the circuit is closed to apply a reverse bias to the solar cell, the electrolytic capacitor of the power supply circuit is charged with a reverse potential by the electromotive force of the solar cell itself.ThisThis can be prevented.
[0021]
In the photovoltaic power conversion apparatus, the photovoltaic power conversion apparatus includes a reverse-biased parallel diode between output lines of a DC power supply circuit that generates a reverse bias.According to the above, by connecting a reverse-biased parallel diode between the output lines of the DC power supply circuit that generates the reverse bias, the output of the DC power supply circuit is supplied to the solar cell array in a state where no power is supplied to the DC power supply circuit. Even when connected, the solar cell array is short-circuited via the parallel diode, so that the output capacitor of the power supply circuit is not reversely charged.
[0022]
The photovoltaic power conversion apparatus includes a means for estimating whether the solar cell is receiving sunlight, and applies a reverse bias during a predetermined period when receiving sunlight. Power converter for photovoltaic power generationAccording to the present invention, in a solar power generation power conversion device using DC power generated by a solar cell as an input, a predetermined period during which sunlight is received is selected and a reverse bias voltage is applied to the solar cell. be able to.
[0023]
The photovoltaic power converter includes a means for estimating the solar radiation intensity received by the solar cell, the current value flowing through the solar cell when a reverse bias is applied is small, and a low recovery range is possible. A solar power generation power converter characterized by selecting a period of solar radiation intensity and applying a reverse biasAccording to the present invention, there is provided a means for estimating the solar radiation intensity of the solar cell, and the reverse bias is selected by selecting a period of low solar radiation intensity within a range in which the current value flowing through the solar cell when the reverse bias is applied is small and recovery from deterioration is possible. By applying this, it is possible to keep the power required for reverse bias application low. Even when the amount of solar radiation applied to the solar cell when applying a reverse bias is small, a recovery effect equivalent to that when the amount of solar radiation is large can be obtained. When the solar radiation to the solar cell decreases, the IV characteristic of the solar cell shifts from the
[0024]
The photovoltaic power converter, comprising a calendar device, and applying a reverse bias to the solar cell on a predetermined morning and evening date and timeAccording to the present invention, it is possible to select a time zone with less solar radiation and apply a reverse bias by providing a calendar device and applying a reverse bias to the solar cell at a predetermined morning and evening date and time. As described above, the amount of power required at the time of reverse bias can be reduced.
[0025]
The solar power conversion device includes a means for estimating the conversion efficiency of the solar cell, and a reverse bias is applied to the solar cell when an efficiency decrease equal to or greater than a predetermined reference is detected. Photovoltaic power converterAccording to the present invention, there is provided a means for estimating the efficiency of the solar cell, and when a decrease in efficiency exceeding a predetermined standard is detected, the configuration in which a reverse bias is applied to the solar cell causes a deterioration in the efficiency of the solar cell. Only when the reverse bias operation can be performed, the system efficiency is improved.
[0026]
In the photovoltaic power conversion device, the photovoltaic cell is an amorphous silicon thin film solar cell.According to the above, in the solar power generation power conversion device, since the solar cell to generate power is an amorphous solar cell, the effect of recovery is great because the photodegradation is large.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is an explanatory view of an output recovery method in a photovoltaic power generation apparatus of the present invention. A
[0028]
FIG. 2 is a configuration diagram of the photovoltaic power generation system showing the first embodiment according to the present invention, and shows a grid
[0029]
In FIG. 2, when all the
[0030]
Further, when the reverse bias voltage necessary for recovery of light degradation is insufficient in the connection of FIG. 3, the connection of the
[0031]
FIG. 5 is a configuration diagram of a solar power generation system showing a second embodiment according to the present invention, and shows a grid
[0032]
Also in FIG. 5, when all the
[0033]
FIG. 6 is a configuration diagram of a photovoltaic power generation system showing a third embodiment according to the present invention, and shows a grid
[0034]
FIG. 7 is a configuration diagram of a photovoltaic power generation system showing a fourth embodiment according to the present invention, and shows a grid
[0035]
In FIG. 7, the inverter output current I detected by the
[0036]
Moreover, if the
[0037]
FIG. 8 is a configuration diagram of a photovoltaic power generation system showing a fifth embodiment according to the present invention, and shows a grid
[0038]
The high-frequency insulation
[0039]
【The invention's effect】
According to this invention, the solar cellReverseSince the deterioration of solar cell characteristics is restored by applying a bias voltage,EquipmentEfficiency is improved.
[0040]
A solar power generation device, wherein the solar cell is deterioratedAccording to the above, since the reverse bias voltage is applied to the solar cell for a predetermined period only to the light-deteriorated solar cell, it is possible to efficiently recover the characteristic deterioration of the solar cell.EquipmentEfficiency is further improved.
[0041]
A photovoltaic power generation apparatus, wherein a reverse bias voltage is applied to the solar cell for a predetermined period by a photovoltaic power generation conversion apparatus incorporating a reverse bias voltage application means.According to the present invention, it is possible to provide a light degradation recovery function to a photovoltaic power conversion device that uses DC power generated by a solar cell as an input.apparatusCan be maintained.
[0042]
In a photovoltaic power conversion apparatus using DC power generated by a solar cell as an input, reverse bias applying means for applying a reverse bias voltage to the solar cell for a predetermined period to recover characteristic deterioration of the solar cell A power conversion device for photovoltaic power generation, comprising:According to the present invention, in the power converter for photovoltaic power generation using DC power generated by the solar cell as an input, the reverse bias generating means is configured and the reverse bias voltage is applied to the solar cell for a predetermined period. As the battery characteristics recover, the solar power generationEquipmentEfficiency is improved. Further, by providing the power converter with a reverse bias application function, maintenance work is reduced.
[0043]
In the photovoltaic power conversion device, the short-circuit current of a solar cell having a plurality of systems of solar cell input terminals and subjected to reverse bias application is smaller than the short-circuit current of other solar cells for generating reverse bias. Switching the wiring between the solar cells connected to the solar cell input terminal, and generating a reverse bias voltage and applying the reverse bias voltage to the predetermined solar cell input terminal by the solar cell connected to the other solar cell input terminal And a power conversion device for photovoltaic power generation, characterized by comprising:Therefore, since the configuration of the reverse bias generation means is only switching the connection of the solar cell module array, it can be realized at low cost.
[0044]
In the photovoltaic power conversion device, the solar cell input terminal has a plurality of systems, and the wiring between the solar cells connected to the solar cell input terminal is switched to apply a reverse bias to the predetermined solar cell input terminal. And a DC / DC converter for boosting a DC voltage of a solar cell connected to another solar cell input terminal to create a reverse bias voltage. apparatusIn the configuration of the reverse bias generation means, the reverse bias voltage is generated by the DC / DC converter from the DC power of the plurality of solar cells input to the photovoltaic power converter, and the predetermined solar power is generated by the switch means. Since the reverse bias is applied to the battery, even when the voltage obtained from the solar cell array is low, the recovery characteristic of photodegradation can be enhanced by boosting the voltage to obtain a necessary reverse bias voltage value. Furthermore, if there is a margin in the power supplied at the time of reverse bias, the inverter main body can be connected to the grid with surplus power, so that the system efficiency is improved. If the DC / DC converter is also used as a step-up chopper circuit for a transformer-less system interconnection inverter, the cost is reduced.
[0045]
In the photovoltaic power conversion apparatus, an inverter that inputs DC power output from the solar cell, converts the DC power into AC power synchronized with the system voltage and performs interconnection operation with the system, and system voltage is input. A photovoltaic power generation comprising: a DC power supply circuit for generating the reverse bias voltage; and switch means for connecting an output voltage of the DC power supply to the solar cell in order to apply a reverse bias to the solar cell for a predetermined period. Power converterTherefore, in a grid-connected inverter with a solar cell as an input, a DC power supply circuit with a grid voltage as an input is configured to generate a reverse bias voltage, so that the power required for reverse bias application is affected by solar radiation. The reverse bias voltage can be supplied even when it cannot be secured from the solar cell.
[0046]
In the photovoltaic power conversion apparatus, a high-frequency insulation type inverter that inputs DC power output from the solar cell, converts the DC power into AC power synchronized with a system voltage, and performs interconnection operation with the system, and the high-frequency insulation A DC / DC converter for generating the reverse bias voltage by inputting the voltage of the secondary DC stage of the inverter, and the output voltage of the DC / DC converter for applying a reverse bias to the solar cell for a predetermined period of time Power conversion device for photovoltaic power generation, characterized by comprising switch means for connecting to a batteryAccording to the above, by supplying the input of the DC / DC converter from the secondary side DC stage of the high frequency insulation system interconnection inverter,straightSince the rectifier circuit of the current supply circuit can be reduced, the cost is reduced.
[0047]
In the photovoltaic power conversion apparatus, a DC power supply circuit that generates a reverse bias has series switch means at an output end thereof, and after the DC power supply circuit is activated and an output voltage is determined, the series switch is closed, A power converter for photovoltaic power generation, wherein the series switch is opened before the power circuit is stopped to prevent a reverse voltage due to the solar cell from being applied to the output capacitor of the DC power circuit.According to the present invention, the DC power supply circuit for generating the reverse bias voltage or the DC / DC converter circuit has the series switch means at the output terminal, and after the DC voltage output of these circuits is determined, the series switch is closed to the solar cell. By applying a reverse bias and opening the series switch before stopping the DC voltage output to release the reverse bias, a reverse voltage generated by the solar cell is applied to the electrolytic capacitor at the output of the DC power supply circuit. This has the effect of preventing the destruction of the electrolytic capacitor.
[0048]
In the photovoltaic power conversion apparatus, the photovoltaic power conversion apparatus includes a reverse-biased parallel diode between output lines of a DC power supply circuit that generates a reverse bias.According to the above, by connecting a reverse-biased parallel diode between the output lines of the DC power supply circuit that generates the reverse bias, the output of the DC power supply circuit is supplied to the solar cell array in a state where no power is supplied to the DC power supply circuit. Even when connected, the solar cell array is short-circuited through the parallel diode, so that the output capacitor of the power supply circuit is not reverse-charged and has the effect of preventing the electrolytic capacitor at the output of the DC power supply circuit from being destroyed. .
[0049]
The photovoltaic power conversion apparatus includes a means for estimating whether the solar cell is receiving sunlight, and applies a reverse bias during a predetermined period when receiving sunlight. Power converter for photovoltaic power generationAccording to the present invention, in a solar power generation power conversion device using DC power generated by a solar cell as an input, a predetermined period during which sunlight is received is selected and a reverse bias voltage is applied to the solar cell. Can improve the efficiency of the system.
[0050]
The photovoltaic power converter includes a means for estimating the solar radiation intensity received by the solar cell, the current value flowing through the solar cell when a reverse bias is applied is small, and a low recovery range is possible. A solar power generation power converter characterized by selecting a period of solar radiation intensity and applying a reverse biasAccording to the present invention, there is provided a means for estimating the solar radiation intensity of the solar cell, and the reverse bias is selected by selecting a period of low solar radiation intensity within a range in which the current value flowing through the solar cell when the reverse bias is applied is small and recovery from deterioration is possible. By applying this, the power required for reverse bias application can be kept low.EquipmentEfficiency is further improved.
[0051]
The photovoltaic power converter, comprising a calendar device, and applying a reverse bias to the solar cell on a predetermined morning and evening date and timeAccording to the present invention, it is possible to select a time zone with less solar radiation and apply a reverse bias by providing a calendar device and applying a reverse bias to the solar cell at a predetermined morning and evening date and time. Since the amount of power required at the time of bias can be reducedEquipmentThere is an efficiency improvement effect.
[0052]
The solar power conversion device includes a means for estimating the conversion efficiency of the solar cell, and a reverse bias is applied to the solar cell when an efficiency decrease equal to or greater than a predetermined reference is detected. Photovoltaic power converterAccording to the present invention, there is provided a means for estimating the efficiency of the solar cell, and when a decrease in efficiency exceeding a predetermined standard is detected, the configuration in which a reverse bias is applied to the solar cell causes a deterioration in the efficiency of the solar cell. Since reverse bias operation can be performed only whenEquipmentIt leads to improvement of efficiency.
[0053]
In the photovoltaic power conversion device, the photovoltaic cell is an amorphous silicon thin film solar cell.According to the above, since the solar cell to generate power is an amorphous thin film solar cell, the degree of recovery is large and the effect is great because the photodegradation is large.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of an output recovery method of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of the photovoltaic power generation system according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of connection of the solar cell array of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram of connection of the solar cell array of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram of a photovoltaic power generation system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram of a photovoltaic power generation system according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a configuration diagram of a photovoltaic power generation system according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a configuration diagram of a photovoltaic power generation system according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a current-voltage characteristic diagram of the solar cell array of the present invention.
FIG. 10 is a configuration diagram of a conventional photovoltaic power generation system.
[Explanation of symbols]
1 Solar cell array
2 Connection box
3 Backflow prevention diode
4 Inverter device
5 Commercial systems
6 Inverter main circuit
7 Control circuit
8 Relay
9 Grid-connected inverter
10 Calendar circuit
11 DC / DC converter
13 Parallel diode
14 Electrolytic capacitor
15 DC power supply circuit
16 Current detector
17 Voltage transformer
18 High frequency isolation inverter main circuit
19 High frequency inverter
20 Low frequency inverter
21 Diode bridge
22 Solar radiation meter
23 DC filter
24 Solar cell
25 Reverse bias applying means
26 Power converter for photovoltaic power generation
27 Open / close switch
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