JPH09201061A - 太陽光発電システム - Google Patents

太陽光発電システム

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JPH09201061A
JPH09201061A JP8005381A JP538196A JPH09201061A JP H09201061 A JPH09201061 A JP H09201061A JP 8005381 A JP8005381 A JP 8005381A JP 538196 A JP538196 A JP 538196A JP H09201061 A JPH09201061 A JP H09201061A
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JP
Japan
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power generation
module
inverter
solar cell
solar
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JP8005381A
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English (en)
Inventor
Junichi Takahashi
准一 高橋
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

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  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 設置の手間を省き、増設も容易にするととも
に、太陽電池の温度上昇を抑制することができるように
した。 【解決手段】 太陽電池モジュール11はパネル化され
ていて、所定の電力を得るのに複数枚の太陽電池モジュ
ールが使用される。これら太陽電池モジュール11には
それぞれにインバータ12が設けられ、太陽電池モジュ
ール11の直流出力が逆流防止用のダイオード13を介
してインバータ12に入力される。前記太陽電池モジュ
ール11、インバータ12および逆流用のダイオード1
3を一体的に構成して太陽光発電モジュール10が構成
される。太陽光発電モジュール10のインバータ12の
交流出力は、電力線14を介して太陽光発電モジュール
10と区分する開閉器を有する連系制御保護モジュール
15に供給される。連系制御保護モジュール15の出力
は配電線16に供給される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、太陽光発電同
士、又は他の電源と並列運転を行う太陽光発電システム
に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、太陽光発電、風力発電等、自然エ
ネルギを利用した小規模な発電システムが注目され、特
に太陽光発電システムは住宅用を中心に普及しつつあ
る。図6は従来から使用されている太陽光発電システム
の概略構成図で、図6において、1A,1Bは太陽光を
受けて発電する太陽電池モジュールで、この太陽電池モ
ジュール1A,1Bは複数個(例えば100個程度)の
太陽電池セルを長方形状に形成した枠体内に並置し、各
セルを直列接続してパネル化したものである。このよう
に構成された太陽電池モジュール1A,1Bにより発電
された直流出力は接続箱2を介してインバータ3に供給
される。接続箱2は他の電源系統から太陽電池モジュー
ル1A,1Bに直流電流が逆流しないようにする逆流防
止ダイオード2A,2Bと開閉器2Cから構成されてい
る。インバータ3は入力された直流を交流に変換し、開
閉器4を介して他の電源系統と連系される。5は連系保
護装置で、この連系保護装置5は連系中に他の電源系統
で停電等の異常が発生した場合に、これを検出し、太陽
光発電システムを他の電源系統から切り離すためのもの
である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の太陽光発電シス
テムは構成機器が多く、設置に手間がかり、小容量シス
テムの場合にはコストも高くなる問題がある。また、太
陽電池モジュールを増設する場合、太陽電池モジュール
の出力合計がインバータ出力よりも大きくなると、イン
バータを増設又は出力の大きなものに交換する必要があ
る。このために、増設が容易にできない問題もある。こ
のほか、夏季等の日射の強い時には太陽光を受けた太陽
電池の温度が上昇し、発電効率が低下するという問題も
あった。
【0004】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、設置の手間を省き、増設も容易にするとともに、
太陽電池の温度上昇を抑制することができるようにした
太陽光発電システムを提供することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を達成するために、第1発明は、パネル化された太陽電
池モジュールの下面にインバータを組み込んで太陽光発
電モジュールを構成し、太陽光発電モジュールから直接
交流出力を得ようにしたことを特徴とするものである。
【0006】第2発明は、前記インバータに並列運転機
能を持たせて複数の太陽光発電モジュールを並列運転さ
せるようにしたことを特徴とするものである。
【0007】第3発明は、前記太陽光発電モジュールと
他の電源系統とを連系制御保護装置を介して並列運転さ
せるようにしたことを特徴とするものである。
【0008】第4発明は、前記太陽電池モジュールの下
面に熱整流機能付き熱回収器を設け、この熱回収器で日
射による熱を効率よく回収するとともに、太陽電池モジ
ュールの温度上昇を抑制して発電効率を高めると同時に
回収熱を利用するようにしたことを特徴とするものであ
る。
【0009】
【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1はこの発明の実施の第1形態
を示す概略構成図で、図1において、11は図6に示し
た太陽電池モジュールで、この太陽電池モジュール11
はパネル化されていて、所定の電力を得るのに複数枚の
太陽電池モジュールが使用される。これら太陽電池モジ
ュール11にはそれぞれにインバータ12が設けられ、
太陽電池モジュール11の直流出力が逆流防止用のダイ
オード13を介してインバータ12に入力される。な
お、インバータ12には、後述する並列運転が可能な機
能が設けられている。そして、前記太陽電池モジュール
11、インバータ12および逆流防止用のダイオード1
3を一体的に構成して太陽光発電モジュール10が構成
される。
【0010】太陽光発電モジュール10のインバータ1
2の交流出力は、電力線14を介して他の電源系統との
連系点に接続して並列運転の同期信号を発振する機能、
他の電源系統に異常が発生した場合にこれを検出する機
能および他の電源系統と太陽光発電モジュール10とを
区分する開閉器(無接点開閉器)を有する連系制御保護
モジュール15に供給される。連系制御保護モジュール
15の出力は配電線16に供給される。なお、太陽光発
電モジュール10のインバータ12と連系制御保護モジ
ュール15との間には図示破線で示す制御線17を設け
て制御信号の授受を行うように構成されている。
【0011】前記インバータ12と連系制御保護モジュ
ール15の主制御部はマイコン化・1チップ化され、太
陽光発電モジュール10同士、又は他の電源系統との並
列運転、太陽光発電モジュール10の出力制御、インバ
ータの制御および保護、他の電源系統の異常検出と太陽
光発電モジュール10の切り離しを、自動的に行うよう
に構成される。これにより、太陽光発電モジュール10
と連系制御保護モジュール15を接続することで、太陽
光発電モジュール10と他の電源系統の並列運転を実現
し、太陽光発電システムの設置、増設が容易に行えるよ
うになる。
【0012】上記のように構成された太陽光発電システ
ムにおいて、太陽電池モジュール11は太陽光を受ける
と出力に直流を送出する。この直流出力は逆流防止用ダ
イオード13を介してインバータ12に入力される。イ
ンバータ12では連系制御保護モジュール15からの同
期信号を受信して、この信号に同期したスイッチング信
号(ON・OFF信号)を作成する。このスイッチング
信号でインバータ12を構成するトランジスタやサイリ
スタ等のスイッチング素子をON・OFFさせて他の電
源系統に同期した交流を出力する。
【0013】ここで、図2よりインバータ12の並列運
転機能等を備えた概略的なブロック構成を述べる。図2
において、15A、15Bは連系制御保護モジュール1
5に設けられるPLL制御部と保護設定・異常検出部
で、PLL制御部15Aには系統周波数が入力され、保
護設定・異常検出部15Bには系統周波数と系統電圧が
入力される。PLL制御部15Aは系統周波数からイン
バータ12の並列運転用の同期信号を出力し、保護設定
・異常検出部15Bは系統異常信号を出力する。
【0014】PLL制御部15Aから出力された同期信
号は、連系、単独切換スイッチ21を介してマイコンや
メモリから構成されるPWM信号作成部22に入力され
る。PWM信号作成部22の出力信号はインバータ12
のON・OFF信号作成部23に入力される。一方、イ
ンバータ出力電圧と出力電流はA/D変換部24でA/
D変換された後、マイコンからなる出力制御部25に入
力され、この出力制御部25から出力される信号がON
・OFF信号作成部23に供給され、このON・OFF
信号作成部23で、前記PWM信号作成部22で作成さ
れたPWM信号とON・OFF信号によりインバータ1
2の制御信号が作成される。
【0015】26は保護設定部で、この保護設定部26
にはインバータ出力電圧と電流および太陽電池モジュー
ル11からの出力電圧と電流が入力される。保護設定部
26の出力は異常検出部27に入力される。異常検出部
27には保護設定・異常検出部15Bからの系統異常信
号も入力され、異常検出部27はこれらから異常検出信
号を送出して無接点スイッチ28をOFFさせる。な
お、29は単独運転用の発振器、30は伝送インターフ
ェースである。他の太陽光発電モジュールへの接続は伝
送インターフェース30を介して行われる。
【0016】上記のように構成された装置を用いれば、
インバータの並列運転機能等が簡単に行うことができる
とともに、太陽電池モジュール11の直流出力電圧と電
流およびインバータ12の交流出力電圧と電流を検出
し、スイッチング素子のON・OFFの時間を変化させ
て、出力の制御を行うことができる。これらの他に、ス
イッチング素子の異常等インバータ12の故障を検出
し、インバータ12を停止させる機能もあり、さらに、
太陽電池モジュール11の直流出力電圧により、インバ
ータ12の運転・停止を自動的に行う機能、連系制御保
護モジュール15から連系異常信号を受けて、太陽光発
電モジュール10を系統から切り離す機能を備えてい
る。上記の各制御はマイコン、メモリ、ON・OFF信
号作成部、モジュール保護設定部、伝送インターフェー
ス部を1チップ化した制御部にて行われる。
【0017】なお、太陽光発電モジュール10のみの並
列運転の場合は、基準となる太陽光発電モジュール10
を設定し、そのモジュール10のインバータ12で同期
信号を発生させて他の太陽光発電モジュールに分配させ
る。
【0018】次に連系制御保護モジュール15について
述べる。このモジュール15は他の電源系統の電圧、電
流、周波数を検出し、系統の周波数と位相に同期した同
期信号をPLL(位相同期ループ)制御により作成した
り、停電等系統の異常を検出したりする。同期信号およ
び系統異常信号は制御線(通信線)17又は発電出力を
送電する電力線により太陽光発電モジュール10に伝送
する。
【0019】上記の制御は前述と同様にマイコン、メモ
リ、PLL制御部、連系保護設定部、伝送インターフェ
ース部を1チップ化した制御部にて行われる。
【0020】図3はこの発明の実施の第2形態を示す概
略構成図で、図3において、10A,10Bは複数設置
された太陽光発電モジュールで、これら太陽光発電モジ
ュール10A,10Bにはそれぞれにインバータ12
A,12Bと逆流防止用のダイオード13A,13Bが
設けられ、太陽電池モジュール11A,11Bの直流出
力が逆流防止用のダイオード13A,13Bを介してイ
ンバータ12A,12Bに入力されるように構成されて
いる。
【0021】両太陽光発電モジュール10A,10Bは
並列運転されるとともに、太陽電池モジュール11A,
11Bの温度上昇を抑制し、発電効率を高めるために熱
整流機能付き回収器18A,18Bが太陽光発電モジュ
ール10A,10Bには設けられていて、回収した熱を
温水として有効利用するように構成される。19A,1
9Bは太陽光発電モジュール10A,10Bに設置した
コネクタで、このコネクタ19A,19Bはインバータ
12A,12Bの交流出力端と並列運転のための制御線
17とを接続するためのものである。これにより、太陽
光発電モジュール10A,10Bの両発電電力はコネク
タ19Bより出力されて負荷20に供給される。なお、
太陽光発電モジュール10A,10Bに組み込まれた熱
整流機能付き回収器18A,18Bにより、熱回収を行
い、温水を例えば浴槽等に供給する。
【0022】ここで、図4により熱整流機能付き回収器
18A,18Bについて述べる。太陽光発電モジュール
10A、10Bの下面には冷却水通路41が設けられて
いて、この冷却水通路と太陽電池モジュール11の間に
は複数本のヒートパイプ42が挿入されている。ヒート
パイプ42の両端は、それぞれ太陽電池モジュール11
と冷却水通路41に接触していて、冷却水側の位置が高
くなっている。このため、太陽電池モジュール11の熱
を奪って蒸発した冷媒は冷却水側へ向かって上昇し、冷
却水で冷やされて液化すると、今度は太陽電池モジュー
ル11側に向かって下降する。この現象を繰り返すこと
で太陽電池モジュール11の熱を冷却水が回収できる。
なお、冷媒としては任意のものが使用できる。43は断
熱材である。
【0023】図5はこの発明の実施の第3形態を示す概
略構成図で、図3の第2形態と同一部分には同一符号を
付して述べる。図5において、太陽光発電モジュール1
0A,10Bにインバータ12A,12Bの並列運転用
のコンセント31A,31Bを設け、インバータ並列運
転のためにはコンセント31Bにインバータ12Aの交
流出力用のプラグ32Aが差し込まれる。インバータ1
2Bの交流出力用のプラグ32Bは連系制御保護モジュ
ール33に設けられたコンセント33Aに差し込まれ
る。連系制御保護モジュール33は、屋内配線に設けら
れているコンセント34に差し込まれる。この第3形態
においては、連系制御保護モジュール33と太陽光発電
モジュール10A,10Bの間の信号伝送は制御線を設
けずに、電力線を利用して行われる。
【0024】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
太陽光発電モジュールを連系制御保護モジュールを介し
て他の電源系統に接続するだけで、容易に太陽光発電シ
ステムを他の電源系統と並列運転を行うことができる。
また、太陽光発電モジュールの増設が必要になった場合
には、複数の太陽光発電モジュールの交流出力をそれぞ
れ接続することで太陽光発電モジュール同士の並列運転
ができるようになり、太陽光発電モジュール等の設置、
撤去、移設、増設が容易になってコストの低減を図るこ
とができるようになる。さらに、太陽光発電モジュール
に組み込んだ熱回収器により太陽電池の温度上昇を抑制
できようになるために、発電効率を向上させることがで
きるようになり、また、回収した熱を温水として有効に
利用することができる等の種々の利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の第1形態を示す概略構成図。
【図2】インバータの並列運転機能等を備えた構成を示
すブロック図。
【図3】この発明の実施の第2形態を示す概略構成図。
【図4】熱整流機能付き回収器の概略構成図。
【図5】この発明の実施の第3形態を示す概略構成図。
【図6】太陽光発電システムの概略構成図。
【符号の説明】
10、10A,10B…太陽光発電モジュール 11…太陽電池モジュール 12、12A,12B…インバータ 13、13A,13B…逆流防止用ダイオード 14…電力線 15…連系制御保護モジュール 16…配電線 17…制御線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H02J 3/38 H02J 7/35 K 7/35 H01L 31/04 K

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パネル化された太陽電池モジュールの下
    面にインバータを組み込んで太陽光発電モジュールを構
    成し、太陽光発電モジュールから直接交流出力が得られ
    るようにしたことを特徴とする太陽光発電システム。
  2. 【請求項2】 前記インバータに並列運転機能を持たせ
    て複数の太陽光発電モジュールを並列運転させるように
    したことを特徴とする請求項1記載の太陽光発電システ
    ム。
  3. 【請求項3】 前記太陽光発電モジュールと他の電源系
    統とを連系制御保護装置を介して並列運転させるように
    したことを特徴とする請求項1または2記載の太陽光発
    電システム。
  4. 【請求項4】 前記太陽電池モジュールの下面に熱整流
    機能付き熱回収器を設け、この熱回収器で日射による熱
    を効率よく回収するとともに、太陽電池モジュールの温
    度上昇を抑制して発電効率を高めると同時に回収熱を利
    用するようにしたことを特徴とする太陽光発電システ
    ム。
JP8005381A 1996-01-17 1996-01-17 太陽光発電システム Pending JPH09201061A (ja)

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JP8005381A JPH09201061A (ja) 1996-01-17 1996-01-17 太陽光発電システム

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Effective date: 20040330