JPH0833211A - インバータ装置 - Google Patents

インバータ装置

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JPH0833211A
JPH0833211A JP6167885A JP16788594A JPH0833211A JP H0833211 A JPH0833211 A JP H0833211A JP 6167885 A JP6167885 A JP 6167885A JP 16788594 A JP16788594 A JP 16788594A JP H0833211 A JPH0833211 A JP H0833211A
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JP
Japan
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power
power conversion
solar cell
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conversion units
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JP6167885A
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Mitsuhisa Okamoto
光央 岡本
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Sharp Corp
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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】日射強度の低下による太陽電池2の出力の低下
によってインバータ装置1の電力変換効率が低下するの
を抑制して太陽電池2の出力の利用効率を高めることを
目的とする。 【構成】太陽電池2からの直流電力を交流電力に変換す
る互いに並列接続された複数の電力変換ユニット3a〜
3cと、太陽電池2の出力に応じて、起動する電力変換
ユニット3a〜3cの数を制御する制御手段4とを備え
ており、日射強度が低下して太陽電池の出力が低下した
場合には、電力変換ユニットの起動台数を少なくするこ
とにより、電力変換効率が高い状態で運転できるように
している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池からの直流電
力を交流電力に変換するインバータ装置(逆変換装置)
に関し、さらに詳しくは、商用系統との連系運転される
太陽光発電システムに好適なインバータ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は、商用系統11に連系して運転さ
れる従来例の太陽光発電システムの概略構成図である。
太陽光発電システムは、太陽電池2と、この太陽電池2
からの直流電力を交流電力に変換して負荷10側へ供給
するインバータ装置10とを備えており、このインバー
タ装置10は、電力を変換する主回路部分である電力変
換ユニット(インバータ回路)30と、この電力変換ユ
ニット30を制御する制御回路40とを備えている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】インバータ装置1
0は、太陽電池2に直結されるために、その定格入力容
量は、太陽電池2の定格出力容量にほぼ等しくされてい
る。
【0004】このインバータ装置10の電力変換ユニッ
ト30への入力電力は、太陽電池2の出力電力により決
定されるが、太陽電池2の出力電力は、日射強度などに
依存するので、電力変換ユニット30の入力電力も日射
強度などに応じて変動することになる。
【0005】この電力変換ユニット30の出力電力と電
力変換効率との間には、図6の特性図に示されるよう
に、出力電力が増加するにつれて電力変換効率が向上す
るという関係が成立する。
【0006】したがって、例えば、日射強度が低下して
太陽電池2の出力電力が低下した場合には、インバータ
装置10は、低出力運転、したがって、電力変換効率が
低い状態で運転されることになり、太陽電池2の出力の
有効利用を阻害することになる。
【0007】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であって、太陽電池の出力の低下に伴ってインバータ装
置の電力変換効率が低下するのを抑制して太陽電池出力
の利用効率を高めることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明では、上述の目的
を達成するために、次のように構成している。
【0009】すなわち、請求項1のインバータ装置は、
太陽電池からの直流電力を交流電力に変換する互いに並
列接続された複数の電力変換ユニットと、前記太陽電池
の出力に応じて、起動する前記電力変換ユニットの数を
制御する制御手段とを備えている。
【0010】請求項2のインバータ装置は、前記制御手
段が、前記太陽電池の出力電力を検出する検出部と、前
記電力変換ユニットの組み合わせによる定格電力データ
が予め記憶された記憶部とを備え、前記検出部で検出さ
れた太陽電池の出力電力と前記定格電力データとに基づ
いて、起動する前記電力変換ユニットの数を制御するよ
うにしている。
【0011】請求項3のインバータ装置は、前記制御手
段が、当該インバータ装置の運転開始毎に、前記電力変
換ユニットの起動順序を変化させるようにしている。
【0012】請求項4のインバータ装置は、商用系統と
連系運転されるものである。
【0013】
【作用】請求項1の本発明によれば、互いに並列接続さ
れた複数の電力変換ユニットの起動台数を、太陽電池の
出力の変動に応じて制御するので、例えば、日射強度が
低下して太陽電池の出力が低下した場合には、電力変換
ユニットの起動台数を少なくすることにより、電力変換
効率が高い状態でインバータ装置を運転できることにな
る。
【0014】請求項2の本発明によれば、電力変換ユニ
ットの組み合わせによる定格電力データを予め記憶して
おき、検出した太陽電池の出力電力と、前記定格電力デ
ータに基づいて、起動する電力変換ユニットの台数を制
御するので、太陽電池の出力電力に応じて効率よく電力
変換ユニットを起動することができる。
【0015】請求項3の本発明によれば、インバータ装
置の運転開始毎に、電力変換ユニットの起動順序を変化
させるようにしているので、長期的な使用において、複
数の電力変換ユニットの内の特定のユニットの運転時間
が極端に長くなったり、短くなったりするのを防止して
各ユニットの運転時間のバランスをとることができる。
【0016】請求項4の本発明によれば、商用系統に連
系される太陽光発電システムなどに好適に実施できるこ
とになる。
【0017】
【実施例】以下、図面によって本発明の実施例につい
て、詳細に説明する。
【0018】図1は、本発明の一実施例の概略構成図で
あり、図5の従来例に対応する部分には、同一の参照符
号を付す。
【0019】この実施例では、商用系統11に連系して
運転される太陽光発電システムに適用して説明する。太
陽光発電システムは、太陽電池2と、この太陽電池2か
らの直流電力を交流電力に変換して負荷10側へ供給す
る本発明に係るインバータ装置1とを備えている。
【0020】この実施例のインバータ装置1は、日射強
度の変動などに基づく太陽電池2の出力の変動に拘わら
ず、電力変換効率の高い状態で電力変換を行って太陽電
池2の出力の利用効率を高めるために、次のように構成
している。
【0021】すなわち、この実施例のインバータ装置1
は、互いに並列に接続された複数台、この実施例では3
台の電力変換ユニット3a〜3cと、太陽電池2の出力
に応じて、起動する電力変換ユニット3a〜3cの台数
を制御する制御回路4と、インバータ装置1の入出力を
計測する直流電流検出器6と、直流電圧検出器7と、交
流電流検出器8と、交流電圧検出器9とを備えるととも
に、商用系統11から太陽光発電システムを切り離すた
めの連系リレー5とを備えており、前記各検出器6〜9
の出力および連系リレー5の接点信号は、制御回路4に
与えられる。
【0022】このインバータ装置1の定格入力容量は、
3台の電力変換ユニット3a〜3cの定格入力容量の総
和となり、この総和は、太陽電池2の定格出力容量とほ
ぼ等しくされており、この実施例では、各電力変換ユニ
ット3a〜3cの定格入力容量は、等しくなっている。
【0023】各電力変換ユニット3a〜3cは、従来例
と同様の構成であって、図2に示されるように、逆流防
止用ダイオード12、コンデンサ13、4つのスイッチ
ング素子Q1〜Q4からなるブリッジ方式のインバータ
回路14、交流フィルタとしてのリアクトル15、コン
デンサ16、各スイッチング素子Q1〜Q4を駆動する
ドライブ回路17を備えており、このドライブ回路17
には、上述の制御回路4からの駆動信号が与えられる。
【0024】図3は、制御回路4の構成を示すブロック
図であり、同図において、25は電力変換ユニット3a
〜3cの出力電圧Voutの位相に出力電流Ioutの位相を
一致させる力率1制御回路、24は太陽電池2の出力電
流Iinと出力電圧Ioutの積が最大となるように正弦波
パターン生成回路23で生成される正弦波パターンの振
幅を調整する最大電力制御回路、22は正弦パターンお
よび三角波信号発生回路21からの三角波信号が与えら
れる誤差増幅回路、20はこの誤差増幅回路22の出力
に基づいて、電力変換ユニット3a〜3cへの駆動信号
(PWM信号)を出力するPWM制御回路であり、以上
の構成は、従来例の制御回路の構成と同様である。
【0025】この実施例の制御回路4では、太陽電池2
の出力に応じて、起動する電力変換ユニット3a〜3c
の台数を制御するために、電力変換ユニット運転信号生
成回路26を設けている。
【0026】この電力変換ユニット運転信号生成回路2
6は、検出部を構成する直流電流検出器6および直流電
圧検出器7からそれぞれ与えられる太陽電池の出力電流
Iinおよび出力電圧Ioutから出力電力を演算する掛算
回路30と、電力変換ユニット3a〜3cの組み合わせ
による定格電力データが予め記憶されるとともに、3台
の電力変換ユニット3a〜3cの起動順位データが予め
記憶される記憶回路31と、連系リレー5の接点信号に
基づいて、インバータ装置1の運転回数を積算するカウ
ント回路32と、掛算回路30からの出力電力と記憶回
路31の定格電力データとを比較する比較回路28と、
記憶回路31の起動順位データとカウント回路32の積
算値に基づいて起動の順位を設定する起動順位設定回路
29と、比較回路28の出力および起動順位設定回路2
9の出力に基づいて、運転信号を形成して出力する運転
信号設定回路27と、各電力変換ユニット3a〜3cに
個別的に対応する3つのアンドゲート33a〜33cと
を備えており、運転信号設定回路27からのハイレベル
の運転信号が与えられたアンドゲート33a〜33cを
介してPWM制御回路20から対応する電力変換ユニッ
ト3a〜3cのドライブ回路17に駆動信号(PWM信
号)が与えられるように構成されている。
【0027】この実施例では、電力変換ユニット3a〜
3cの起動順位は、長期的に各変換ユニット3a〜3c
の運転時間のバランスをとるために、インバータ装置1
の運転開始毎に、各変換ユニット3a〜3cの起動順序
を、予め記憶回路31に記憶されている表1の起動順位
データに従って変化させるように構成している。
【0028】
【表1】
【0029】すなわち、連系リレー5の接点信号によっ
てインバータ装置1の起動回数を積算し、この積算値
を、電力変換ユニット3a〜3cの台数n(=3)で割
った余りと一致する組み合わせ番号の起動順位を設定す
るものである。この起動順位の設定は、起動順位設定回
路29によって行われる。
【0030】一方、電力変換ユニット3a〜3cの運転
台数については、電力変換ユニット3a〜3cの組み合
わせによる定格電力データ、この実施例では、定格入力
電力Q(=定格出力電力/変換効率)および台数n(=
1〜3)を予め記憶しておき、掛算回路30によって太
陽電池2の出力電流Iinおよび出力電圧Ioutから出力
電力Pを演算し、この出力電力Pとインバータ装置1の
定格入力電力Q×n(n=1〜3)を比較回路28で比
較し、P≦Q×nとなるnを求めることで運転台数を設
定する。
【0031】このようにして設定した電力変換ユニット
3a〜3cの起動順位と運転台数とに基づいて、運転信
号設定回路27において、各電力変換ユニット3a〜3
cの運転信号を設定する。
【0032】例えば、インバータ装置1の第1回目の運
転開始時には、表1の組み合わせ番号「1」の起動順位
に従って、先ず、1台の電力変換ユニット3bを起動
し、インバータ装置1の入力インピーダンスを変化させ
て、太陽電池2の動作点を太陽電池2の開放電圧側から
最大電力点に移動させる。
【0033】太陽電池2の最大出力点での出力が、電力
変換ユニット3bの定格入力容量以下であれば、この状
態でインバータ装置1の運転を継続する。
【0034】また、太陽電池2の動作点が、最大電力点
に達するまでに、太陽電池2の出力が電力変換ユニット
3bの定格入力電力に等しくなった場合、順々に電力変
換ユニット3c,3aを起動させる。
【0035】さらに、複数台の電力変換ユニット、例え
ば、3台の電力変換ユニット3b,3c,3aを起動し
ている状態において、日射強度の低下によって太陽電池
2の出力が低下し、太陽電池2の出力電力が、電力変換
ユニット3b,3cの2台分の定格入力容量未満となっ
たときには、電力変換ユニット3aの起動を停止し、2
台の電力変換ユニット3b,3cで運転を行う。
【0036】このように、太陽電池2の出力電力の変動
に応じて電力変換ユニット3a〜3cの起動台数を制御
して電力変換効率が高い状態で電力変換ユニット3a〜
3cを運転するので、日射強度の低下時においても、太
陽電池2の出力が高い変換効率で交流電力に変換され、
太陽電池2の出力を効率的に利用できることになる。図
4は、以上の構成を有するインバータ装置1の出力−電
力変換効率特性を示す図である。なお、図4において、
ラインA,B,Cは、それぞれ電力変換ユニットを1
台,2台,3台運転している状態を示している。この図
4に示されるように、インバータ装置1の低出力時にお
ける電力変換効率が、破線で示される従来例のインバー
タ装置の電力変換効率に比べて改善され、したがって、
日射強度の低下時においても、太陽電池2の出力を高い
電力変換効率で交流電力に変換することができる。
【0037】なお、電力変換ユニット運転信号生成回路
26を含む制御回路4は、ハードウェアで構築してもよ
いが、マイクロコンピュータ等を用いてソフトウェアで
構成することも可能である。
【0038】上述の実施例では、電力変換ユニット3a
〜3cが3台であったけれども、本発明は、3台に限る
ものではなく、任意の台数でよいのは勿論である。
【0039】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、互いに並
列接続された複数の電力変換ユニットの起動台数を、太
陽電池の出力の変動に応じて制御することにより、日射
強度の低下時などのように太陽電池出力が低下したとき
にも、インバータ装置を電力変換効率が高い状態で運転
できることになり、これによって、太陽電池の出力の利
用効率を高めることが可能となる。
【0040】また、インバータ装置の運転開始毎に、電
力変換ユニットの起動順序を変化させるので、長期的な
使用において、複数の電力変換ユニットの運転時間のバ
ランスをとることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のブロック図である。
【図2】図1の電力変換ユニットの構成図である。
【図3】図1の制御回路のブロック図である。
【図4】図1の実施例のインバータ装置の出力−電力変
換特性を示す図である。
【図5】従来例のブロック図である。
【図6】従来例の出力−電力変換特性を示す図である。
【符号の説明】
1,10 インバータ装置 2 太陽電池 30,3a〜3c 電力変換ユニット 40,4 制御回路 26 電力変換ユニット運転信号生成回

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 太陽電池からの直流電力を交流電力に変
    換するインバータ装置において、 太陽電池からの直流電力を交流電力に変換する互いに並
    列接続された複数の電力変換ユニットと、 前記太陽電池の出力に応じて、起動する前記電力変換ユ
    ニットの数を制御する制御手段と、 を備えることを特徴とするインバータ装置。
  2. 【請求項2】 前記制御手段は、前記太陽電池の出力電
    力を検出する検出部と、前記電力変換ユニットの組み合
    わせによる定格電力データが予め記憶された記憶部とを
    備え、前記検出部で検出された太陽電池の出力電力と前
    記定格電力データとに基づいて、起動する前記電力変換
    ユニットの数を制御するものである請求項1のインバー
    タ装置。
  3. 【請求項3】 前記制御手段は、当該インバータ装置の
    運転開始毎に、前記電力変換ユニットの起動順序を変化
    させるものである前記請求項1または2のインバータ装
    置。
  4. 【請求項4】 商用系統と連系運転されるものである請
    求項1ないし3のいずれかに記載のインバータ装置。
JP6167885A 1994-07-20 1994-07-20 インバータ装置 Pending JPH0833211A (ja)

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