JP2000166098A - Solar light generating roof - Google Patents
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- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、屋根の各方向の
屋根面に太陽電池を設置し、インバータを用いて商用電
力系統と連系して給電する太陽光発電屋根に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photovoltaic power generation roof in which a solar cell is installed on a roof surface in each direction of a roof, and an inverter is used to interconnect and supply power to a commercial power system.
【０００２】[0002]
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来、図
５に一例を示すように、住宅の屋根の東西南北面など、
各方向の屋根面に太陽電池５１を設置した場合に、図６
に示すように、全ての太陽電池５１を１台のインバータ
５２に接続している。インバータ５２に入力される太陽
電池５１の電力は、インバータ５２の最大電力追随動作
により、図９（Ａ）に示すように、ほぼ各面の太陽電池
出力の合成値の最大電力となる。このように１台のイン
バータ５２を用いる場合、各屋根面の太陽電池５１に同
一特性のものを使用し、かつ各屋根面の太陽電池モジュ
ール５１ａの直列数を同じにした場合においては、ほぼ
有効に各太陽電池５１の発電電力をインバータ５２に入
力できる。2. Description of the Related Art Conventionally, as shown in FIG. 5, for example, as shown in FIG.
When the solar cell 51 is installed on the roof surface in each direction, FIG.
As shown in the figure, all the solar cells 51 are connected to one inverter 52. As shown in FIG. 9A, the power of the solar cell 51 input to the inverter 52 becomes almost the maximum power of the combined value of the solar cell outputs of the respective surfaces due to the maximum power tracking operation of the inverter 52. When one inverter 52 is used as described above, when the solar cells 51 on each roof surface have the same characteristics and the number of solar cell modules 51a on each roof surface is the same in series, it is almost effective. The power generated by each solar cell 51 can be input to the inverter 52.
【０００３】しかし、太陽電池５１の取付面の面積や形
状の相違により、各屋根面の太陽電池５１の太陽電池モ
ジュール直列数を同一にすることが困難な場合がある。
図７に示すように、各屋根面の太陽電池５１の太陽電池
モジュール直列数が異なる場合は、各太陽電池５１の発
電電力−発電電圧特性の差が大きく、図９（Ｂ）のよう
に各太陽電池５１の最大電力点のずれが大きくなるた
め、合成最大電力は、各屋根面の太陽電池５１のそれぞ
れの最大電力の合計値に対して相当減少してしまう。そ
のため、各太陽電池５１の発電電力を有効にインバータ
５２に入力できず、発電効率が低下してしまうという問
題点があった。このような発電効率の低下は、太陽電池
モジュール数が異なる場合の他に、次のような場合にも
生じる。例えば、一部の屋根面の太陽電池５１が周囲の
建物や木立等の影になる場合や、各屋根面の太陽電池５
１の特性が異なる場合（南面に単結晶シリコン太陽電
池、東西北面にアモルファス太陽電池を用いたような場
合）である。最大電力追随制御（ＭＰＰＴ）により、動
作点は常に変動しているが、日射量の急変等により最大
電力点から大きくずれることがあり、この間、発電効率
が低下してしまう。[0003] However, it may be difficult to equalize the number of solar cell modules in series on each roof surface due to differences in the area and shape of the mounting surface of the solar cells 51.
As shown in FIG. 7, when the number of solar cell module series of the solar cells 51 on each roof surface is different, the difference between the generated power and the generated voltage characteristic of each solar cell 51 is large, and as shown in FIG. Since the shift of the maximum power point of the solar cell 51 is large, the combined maximum power is considerably reduced with respect to the total value of the maximum power of each of the solar cells 51 on each roof surface. For this reason, there is a problem that the generated power of each solar cell 51 cannot be effectively input to the inverter 52, and the power generation efficiency is reduced. Such a decrease in power generation efficiency occurs not only when the number of solar cell modules is different but also in the following cases. For example, when the solar cells 51 on a part of the roof surface become a shadow of surrounding buildings or trees, or when the solar cells 5 on each roof surface
This is a case where the characteristics of No. 1 are different (a case where a single-crystal silicon solar cell is used on the south side and an amorphous solar cell is used on the east-west north side). Although the operating point is constantly fluctuating by the maximum power follow-up control (MPPT), the operating point may be greatly deviated from the maximum power point due to a sudden change in the amount of solar radiation, and the power generation efficiency is reduced during this time.
【０００４】さらに、各屋根面の太陽電池５１の太陽電
池モジュール直列数が異なる場合には、各太陽電池５１
の電力−発電電圧特性の差が大きく、合成電力の発電電
力−発電電圧特性には発電電力のピークが生じる。その
ため、インバータ５２が最大電力追随動作により、ある
ピーク点から抜け出せなくなる場合があり、これが発電
電力が低いピーク点の場合には、さらに発電効率が低下
してしまうという問題があった。[0004] Further, when the number of solar cell modules in series on each roof surface is different, each of the solar cells 51
Are large, and the generated power peaks in the generated power-generated voltage characteristics of the combined power. Therefore, the inverter 52 may not be able to escape from a certain peak point due to the maximum power tracking operation. If this is a peak point where the generated power is low, there is a problem that the power generation efficiency is further reduced.
【０００５】このような課題を解消するものとして、図
８に示すように、各屋根面の太陽電池５１にそれぞれ別
のインバータ５２を接続し、これらインバータを並列運
転して商用電力系統５３に接続するものを考えた。しか
し、このような住宅の屋根面に設置された太陽電池５１
の電力を商用電力系統５３と連系して給電するためのイ
ンバータ５２は、その連系機能を得るために、商用電力
系統状況検出装置、給電状況検出装置、および出力電力
表示装置等の各種の装置を備えたものとされている。そ
のため、インバータ５２の価格は高価であり、このよう
な高価なインバータ５２を複数台設置すると、全体とし
て非常に高価なものとなってしまう。また、これら複数
台のインバータ５２を並列運転して商用電力系統５３と
連系するためには、例えば、複数台のうちの一台をマス
ター機として設定し、残りの各々をスレーブ機として設
定する必要があり、その設定が煩わしい。そのため誤設
定も生じ易い。To solve such a problem, as shown in FIG. 8, a separate inverter 52 is connected to each solar cell 51 on each roof surface, and these inverters are operated in parallel to connect to a commercial power system 53. Figured out what to do. However, the solar cell 51 installed on the roof surface of such a house
In order to obtain the interconnection function, the inverter 52 for interconnecting and supplying the electric power to the commercial power system 53 has various functions such as a commercial power system status detection device, a power supply status detection device, and an output power display device. It is supposed to have a device. Therefore, the price of the inverter 52 is expensive, and if a plurality of such expensive inverters 52 are installed, the whole becomes very expensive. In order to operate the plurality of inverters 52 in parallel to link with the commercial power system 53, for example, one of the plurality of inverters 52 is set as a master unit, and the other units are set as slave units. It is necessary and the setting is troublesome. Therefore, erroneous settings are likely to occur.
【０００６】この発明の目的は、方向の異なる複数の屋
根面に太陽電池を設置しながら、発電効率が良く、かつ
設備費用が低価格で済む太陽光発電屋根を提供すること
である。この発明の他の目的は、各屋根面の太陽電池の
太陽電池モジュール直列数が異なっていても、効率良く
電力が得られるようにすることである。この発明のさら
に他の目的は、４方の屋根面の全てに太陽電池を設置し
た場合にも、発電効率が良く、かつ設備費用が低価格で
済むようにすることである。この発明のさらに他の目的
は、太陽電池モジュールが屋根葺材を兼用するものであ
って、また各面の太陽電池の特性が異なる場合にも、優
れた発電効率が得られるようにすることである。An object of the present invention is to provide a photovoltaic power generation roof which has good power generation efficiency and low equipment cost while installing solar cells on a plurality of roof surfaces having different directions. It is another object of the present invention to efficiently obtain electric power even when the number of solar cell module series of solar cells on each roof surface is different. Still another object of the present invention is to make it possible to achieve good power generation efficiency and low equipment cost even when solar cells are installed on all four roof surfaces. Still another object of the present invention is to provide an excellent power generation efficiency even when the solar cell module also serves as a roofing material and the characteristics of the solar cells on each surface are different. .
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】この発明の太陽光発電屋
根は、互いに異なる方向に向いた複数の屋根面を有する
屋根において、これら屋根面のうち、少なくとも２つの
屋根面に太陽電池が設置され、各屋根面毎の太陽電池に
各々別のインバータが接続され、これら複数のインバー
タが、互いに共通のコントローラの制御により並列運転
されて商用電力系統に連系されるものである。この発明
において、各屋根面に設置された太陽電池のうち、いず
れかの屋根面の太陽電池は、他の屋根面の太陽電池と
は、太陽電池モジュール直列数が互いに異なっていても
良い。また、この発明は、４方に向く屋根面を有する屋
根であって、４つの屋根面の全てに太陽電池を設置した
ものであっても良い。さらに、この発明において、各屋
根面に設置された太陽電池の太陽電池モジュールが屋根
葺材を兼用するものであり、これら各屋根面に設置され
た太陽電池のうち、いずれかの屋根面の太陽電池を単結
晶系の太陽電池とし、他の屋根面の太陽電池をアモルフ
ァス系の太陽電池としても良い。SUMMARY OF THE INVENTION A photovoltaic roof according to the present invention has a roof having a plurality of roofs oriented in different directions, and solar cells are installed on at least two of the roofs. A separate inverter is connected to each solar cell on each roof surface, and the plurality of inverters are operated in parallel under the control of a common controller to be connected to a commercial power system. In the present invention, among the solar cells installed on each roof surface, the solar cells on any one of the roof surfaces may be different from the solar cells on the other roof surfaces in the number of solar cell module series connected to each other. Further, the present invention may be a roof having a roof surface facing in four directions, and solar cells may be installed on all four roof surfaces. Furthermore, in the present invention, the solar cell module of the solar cell installed on each roof surface also serves as a roofing material, and among the solar cells installed on each roof surface, the solar cell on any one of the roof surfaces May be a single crystal solar cell, and the other solar cells on the roof surface may be amorphous solar cells.
【０００８】上記構成の太陽光発電屋根によると、各方
向の屋根面の太陽電池がそれぞれ別のインバータに設置
されているため、各屋根面の太陽電池が、太陽電池モジ
ュール直列数の違いや、太陽との対向角度の異なり等に
よって発電電力や発電電力−発電電圧の特性に大きな違
いが生じていても、各インバータは太陽電池の最大電力
を取り込むことができ、高い電力変換効率で太陽電池発
電を行うことができる。すなわち、各屋根面の太陽電池
の太陽電池モジュール数が異なっていても、インバータ
群全体から見た場合、各太陽電池の最大発電電力の合計
値を取り込むことと同じとなり、高い電力変換効率で太
陽電池発電を行うことができる。しかも、このような高
い電力変換効率の太陽電池発電でありながら、コントロ
ーラの共有により、個々のインバータは簡素な機能のも
のとして、重複機器の省略により設備全体を低価格のも
のとすることができる。また、各屋根面の太陽電池の太
陽電池モジュール直列数が異なる場合に、従来技術に見
られたインバータが最大電力追随動作により、あるピー
ク点から抜けだけなくなる不具合も発生しない。一部の
太陽電池が周囲の建物や木立等の影になる場合でも、シ
ステム全体からみた取り込み電力の低下は、その影にな
った太陽電池の低下分だけとなる。これらのため、各方
向の屋根面に、太陽電池モジュールを任意の直列数で設
置でき、すなわち任意枚数設置できて、限られた屋根面
積を最大に生かし、高い発電効率、発電量の太陽光発電
屋根とすることができる。各方向の屋根面に、異なる種
類、例えば単結晶シリコン太陽電池とアモルファスシリ
コン太陽電池を任意に選んでも、各太陽電池の最大発電
電力を交流電力に変換することができる。[0008] According to the photovoltaic roof having the above structure, the solar cells on the roof surface in each direction are installed in different inverters. Each inverter can take in the maximum power of the solar cell even if there is a large difference in the generated power or the generated power-generated voltage characteristics due to the difference in the angle facing the sun, etc. It can be performed. In other words, even if the number of solar cell modules of the solar cells on each roof surface is different, it is the same as taking in the total value of the maximum generated power of each solar cell when viewed from the whole inverter group, and the solar power generation efficiency is high. Battery power generation can be performed. In addition, despite the high power conversion efficiency of the photovoltaic power generation, the sharing of the controller allows the individual inverters to have simple functions, and the entire equipment can be made inexpensive by omitting redundant equipment. . Further, when the number of solar cell module series of solar cells on each roof surface is different, there is no such a problem that the inverter only goes out of a certain peak point due to the maximum power following operation as in the related art. Even when some of the solar cells are shaded by surrounding buildings and trees, the reduction in the power taken in from the viewpoint of the entire system is only the amount of the shadowed solar cells. For these reasons, solar cell modules can be installed in any number of series on the roof surface in each direction, that is, any number of solar cell modules can be installed, making maximum use of the limited roof area, high power generation efficiency, and solar power generation with high power generation Can be a roof. Even if different types, for example, single crystal silicon solar cells and amorphous silicon solar cells are arbitrarily selected for the roof surface in each direction, the maximum generated power of each solar cell can be converted to AC power.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図１ない
し図４と共に説明する。図１（Ａ）に示すように、建物
３０の屋根３１は、４方に向く屋根面３２（３２A 〜３
２D ）を有しており、各屋根面３２に太陽電池１が設置
されている。建物３０は、例えば戸建ての住宅であり、
屋根３１は寄せ棟屋根である。太陽電池１は、複数の太
陽電池モジュール１ａを直列に、あるいは直並列に接続
したものであって、各太陽電池モジュール１ａは屋根葺
き材を兼用し、各屋根面３２の略全面の屋根葺き材が太
陽電池１で構成される。各屋根面３２の太陽電池１の太
陽電池モジュール直列数は互いに異ならせても、また同
じ数としてもよい。例えば、寄せ棟屋根の場合、妻側の
一対の屋根面３２B ，３２D は狭く、桁側の一対の屋根
面３２A ，３２Cは広く、この屋根面の広さに応じた太
陽電池モジュール直列数とされる。太陽電池１の種類
も、各方向の屋根面３２によって異ならせても良く、例
えば、南面の屋根面３２A を単結晶シリコン太陽電池等
の単結晶系の太陽電池とし、東西および北面の屋根面３
２B 〜３２D は、アモルファスシリコン太陽電池等のア
モルファス系の太陽電池とする。なお、各屋根面３２の
太陽電池１は、屋根葺き材とは別に、例えば屋根葺き材
の上に設置したものであっても良い。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1 (A), a roof 31 of a building 30, roof 32 (32 A to 3 facing four directions
2D ), and the solar cell 1 is installed on each roof surface 32. The building 30 is, for example, a detached house,
The roof 31 is a ridge roof. The solar cell 1 is obtained by connecting a plurality of solar cell modules 1a in series or in series / parallel, and each solar cell module 1a also serves as a roofing material. Is composed of the solar cell 1. The number of series solar cell modules of the solar cells 1 on each roof surface 32 may be different from each other or may be the same. For example, if the submitted building roof, a pair of roof surfaces 32 B of the gable, 32 D is narrow, widely pair of roof surfaces 32 A, 32 C digit side, the solar cell module according to the size of the roof surface It is a serial number. The kinds of the solar cell 1 may be made different by each direction of the roof surface 32, for example, the top surface 32 A of the south and single crystal based solar cells such as single crystal silicon solar cell, the roof surface of the east-west and north 3
2 B to 32 D is an amorphous type solar cells such as amorphous silicon solar cells. In addition, the solar cell 1 of each roof surface 32 may be installed separately from the roofing material, for example, on the roofing material.
【００１０】各屋根面３２の太陽電池１は、図１（Ｂ）
に示すように各々別のインバータ４に接続され、これら
複数のインバータ４は、互いに共通のコントローラ５の
制御により並列運転されて商用電力系統２に連系され
る。The solar cell 1 on each roof surface 32 is shown in FIG.
Are connected to different inverters 4, and the plurality of inverters 4 are operated in parallel under the control of a common controller 5 to be connected to the commercial power system 2.
【００１１】コントローラ５は、複数のインバータ４に
よる給電状況および商用電力系統の状況を検出して前記
各インバータに並列運転制御信号を与える手段であり、
図２にブロック図で示す各手段および機能を備える。図
２に示すように、コントローラ５は、給電状況・系統状
況検出部７と、インバータ制御信号生成部８と、出力電
力表示信号生成部９とを備える。The controller 5 is a means for detecting the power supply status by the plurality of inverters 4 and the status of the commercial power system and supplying a parallel operation control signal to each of the inverters.
Each unit and function shown in the block diagram of FIG. 2 are provided. As shown in FIG. 2, the controller 5 includes a power supply status / system status detection unit 7, an inverter control signal generation unit 8, and an output power display signal generation unit 9.
【００１２】給電状況・系統状況検出部７は、給電電路
２９に設けた変成器（ＰＴ）、変流器（ＣＴ）、直流セ
ンサ（ＤＣ−ＣＴ）、直流地絡電流センサ（ＤＣ−ＺＣ
Ｔ）により、系統電圧、系統周波数、供給電流、直流地
絡電流等の給電状況および系統状況を取り込み、系統電
圧位相、系統電圧の上昇、系統の停電、直流電流の流
出、直流地絡電流の発生を検出し、それらの検出信号を
インバータ制御信号生成部８に送出する。また、出力電
力を計測し、そのデータを出力電力表示信号生成部９に
送出する。The power supply status / system status detection unit 7 includes a transformer (PT), a current transformer (CT), a DC sensor (DC-CT), and a DC ground fault current sensor (DC-ZC)
T), the power supply status and system status such as system voltage, system frequency, supply current, and DC ground fault current are captured, and the system voltage phase, system voltage rise, system power failure, DC current outflow, DC ground fault current The occurrence is detected, and the detection signals are sent to the inverter control signal generator 8. Also, it measures the output power and sends the data to the output power display signal generator 9.
【００１３】インバータ並列運転制御信号生成部８は、
給電状況・系統状況検出部７から信号を受け、並列運転
制御信号として次の各信号ａ〜ｄを生成し、各インバー
タ４に送出する手段である。出力電流位相同期信号ａ
は、全インバータ４の出力電流位相を揃え、かつ系統電
圧位相に対して一定周期でわずかに変動させるための信
号である。商用電力系統２が停電した場合、インバータ
４の単独運転となるが、位相変動による周波数変化を検
出して系統の停電が検出できる。全インバータ開列信号
ｂは、商用電力系統２の停電を検出した場合、および商
用電力系統２の過電圧がインバータ４の制御では低下で
きない場合に、全インバータ４を系統から開列するため
の信号である。異常インバータ検出・開列信号ｃは、直
流電流、直流地絡電流が発生した場合に、インバータ４
を順次開列して異常インバータ４を検出し、異常インバ
ータ４のみを商用電力系統２から開列するための信号で
ある。出力電流位相進相信号ｄは、商用電力系統２の電
圧が上昇した場合に、インバータ４の出力電力位相を進
相させることにより系統電圧を下げるための信号であ
る。出力電流抑制信号ｅは、商用電力系統２の電圧が上
昇した場合、インバータ４の出力電流位相を進相させて
も系統電圧が下がらない場合に、インバータ４の出力電
流を小さくして系統電圧を下げるための信号である。こ
れでも系統電圧が高い場合はインバータ４を開列する。The inverter parallel operation control signal generator 8 includes:
This is a unit that receives a signal from the power supply status / system status detection unit 7, generates the following signals a to d as parallel operation control signals, and sends the signals to the inverters 4. Output current phase synchronization signal a
Is a signal for aligning the output current phases of all the inverters 4 and for slightly varying the system voltage phase in a constant cycle. When the commercial power system 2 is out of power, the inverter 4 is operated independently, but a power change in the system can be detected by detecting a frequency change due to a phase change. The all-inverter open signal b is a signal for opening all the inverters 4 from the system when a power failure of the commercial power system 2 is detected and when the overvoltage of the commercial power system 2 cannot be reduced by the control of the inverter 4. The abnormal inverter detection / opening signal c indicates that the inverter 4
Are sequentially opened to detect the abnormal inverter 4, and only the abnormal inverter 4 is opened from the commercial power system 2. The output current phase advance signal d is a signal for lowering the system voltage by advancing the output power phase of the inverter 4 when the voltage of the commercial power system 2 increases. The output current suppression signal e is used to reduce the output current of the inverter 4 and reduce the system voltage when the voltage of the commercial power system 2 increases and when the system voltage does not decrease even if the output current phase of the inverter 4 is advanced. It is a signal for lowering. If the system voltage is still high, the inverter 4 is opened.
【００１４】出力電力表示信号生成部９は、給電状況・
系統状況検出部７および各インバータ４からの出力電力
データを受け、これを演算して商用電力系統２への総合
出力電力（太陽光発電電力）を求め、その総合出力電力
および各インバータ４の電力表示信号を表示装置６に送
出する。The output power display signal generation unit 9 supplies the power supply status
Output power data from the system status detection unit 7 and each of the inverters 4 is received and calculated to obtain the total output power (photovoltaic power) to the commercial power system 2, and the total output power and the power of each inverter 4 are calculated. The display signal is sent to the display device 6.
【００１５】図３は、インバータ４のブロック図であ
る。インバータ４は、インバータ制御部１０からの信号
により、直流−交流変換部１１および開閉部１２を制御
することにより、太陽電池１で発電された直流電力を交
流電力に変換し、交流電流を商用電力系統２に送出する
手段である。FIG. 3 is a block diagram of the inverter 4. The inverter 4 converts the DC power generated by the solar cell 1 into AC power by controlling the DC-AC conversion unit 11 and the switching unit 12 based on a signal from the inverter control unit 10, and converts the AC current into commercial power. This is a means for sending to the system 2.
【００１６】直流−交流変換部１１は、インバータ制御
部１０からの指令に基づいて、太陽電池１で発電された
直流電力を交流電力に変換し、交流電流を商用電力系統
２に出力する。開閉部１２は、インバータ制御部１０か
らの指令に基づいて、インバータ出力と商用電力系統２
との接続、開列を行う手段である。The DC-AC converter 11 converts DC power generated by the solar cell 1 into AC power based on a command from the inverter controller 10 and outputs the AC current to the commercial power system 2. The opening / closing unit 12 is connected to the inverter output and the commercial power system 2 based on a command from the inverter control unit 10.
This is a means for connecting and opening the connection.
【００１７】インバータ制御部１０は、太陽電池１の発
電電力データ、インバータ出力電流の波形・位相・電流
値データ、およびコントローラ５よりの制御信号に基づ
いて次の信号ｆ〜ｊを生成し、直流−交流変換部１１お
よび開閉部１２に送出する手段である。The inverter control unit 10 generates the following signals f to j based on the generated power data of the solar cell 1, the waveform / phase / current value data of the inverter output current, and the control signal from the controller 5. -A means for sending to the AC converter 11 and the opening and closing unit 12.
【００１８】出力電流波形制御信号ｆは、フィードバッ
ク制御により出力電流波形が常に正弦波になるように出
力電流波形を指令する信号である。出力電流位相制御信
号ｇは、コントローラ５からの出力電流位相信号・出力
電流位相進相信号に基づいて出力電流位相を指令する信
号である。出力電流抑制制御信号ｈは、自インバータ４
の出力電流値がインバータ４の定格を超えた場合および
コントローラ５からの出力電流抑制信号を受けた場合に
出力電流値を現在値より下げることを指令する信号であ
る。起動・停止制御信号ｉは、太陽電池１の発生電圧が
設定値以上になった場合にインバータ４の運転開始およ
び商用電力系統２への接続を指令する信号である。すな
わち、この信号ｉは、太陽電池１の発生電圧が設定値以
下になった場合、またはコントローラ５およびインバー
タ異常検出部１３からの停止信号を受けた場合に商用電
力系統２からの開列およびインバータ１の運転停止を指
令する信号である。最大電力点追随制御信号ｊは、出力
電流値を常に太陽電池１の出力電力が最大となる方向に
変化させる信号である。The output current waveform control signal f is a signal for instructing the output current waveform by feedback control so that the output current waveform always becomes a sine wave. The output current phase control signal g is a signal for commanding the output current phase based on the output current phase signal / output current phase advance signal from the controller 5. The output current suppression control signal h is
When the output current value exceeds the rating of the inverter 4 and when an output current suppression signal is received from the controller 5, this is a signal for instructing to lower the output current value from the current value. The start / stop control signal i is a signal for instructing the start of the operation of the inverter 4 and the connection to the commercial power system 2 when the generated voltage of the solar cell 1 becomes equal to or higher than the set value. That is, this signal i indicates that the disconnection from the commercial power system 2 and the inverter 1 have occurred when the generated voltage of the solar cell 1 has become equal to or lower than the set value, or when a stop signal has been received from the controller 5 and the inverter abnormality detector 13. This is a signal for instructing the stop of the operation of. The maximum power point tracking control signal j is a signal that constantly changes the output current value in a direction in which the output power of the solar cell 1 becomes maximum.
【００１９】インバータ異常検出部１３は、装置温度異
常、入出力特性異常、制御状態異常、動作状態異常等の
発生を検出する手段によりイバータ４の異常を検出し、
インバータ制御部１０および警報装置１５に信号を送出
する。この信号によりインバータ４は商用電力系統２よ
り開列して運転を停止し、警報装置１５は警報動作を開
始する。異常状態が解消した場合には、信号を停止して
運転を再開させるとともに警報装置１５の動作を停止さ
せる。The inverter abnormality detecting section 13 detects abnormality of the inverter 4 by means for detecting occurrence of abnormality of the apparatus temperature, abnormality of the input / output characteristics, abnormality of the control state, abnormality of the operation state, and the like.
A signal is sent to the inverter control unit 10 and the alarm device 15. In response to this signal, the inverter 4 opens from the commercial power system 2 to stop the operation, and the alarm device 15 starts the alarm operation. When the abnormal state is resolved, the signal is stopped, the operation is restarted, and the operation of the alarm device 15 is stopped.
【００２０】警報装置１５は、インバータ異常検出部１
３からの信号を受け、異常表示を行うと共に警報を発す
る。インバータ出力電力計測部１４は、自インバータ４
の出力電力を計測し、そのデータをコントローラ５に送
出する手段である。The alarm device 15 includes an inverter abnormality detection unit 1
Upon receiving the signal from the control unit 3, an error is displayed and an alarm is issued. Inverter output power measuring unit 14 has its own inverter 4
And outputs the data to the controller 5.
【００２１】この構成の太陽光発電屋根によると、各屋
根面３２の太陽電池１は、それぞれ対となるインバータ
４に接続されていて、各インバータ４はコントローラ５
の最大電力追随制御により、対の太陽電池１の最大電力
を取り込み、その電力を交流電力に変換する。変換され
た交流電力は、全インバータ４の並列運転により、それ
ぞれのインバータ４の交流出力電力の合計が商用電力系
統２に出力される。すなわち、各太陽電池１の発電電力
がＰ1 〜Ｐ4 であり、インバータ４の効率がηであると
すると、商用電力系統２への供給電力は、 Ｐ1 η＋Ｐ2 η＋Ｐ3 η＋Ｐ4 η＝（Ｐ1 ＋Ｐ2 ＋Ｐ3
＋Ｐ4 ）η となる。したがって、太陽との対向角度が異なる各屋根
面３２に、太陽電池モジュール直列数が異なる太陽電池
１が設けられていても、各太陽電池１の発電電力が効率
良く交流電力に変換される。According to the photovoltaic roof having this configuration, the solar cells 1 on each roof surface 32 are connected to a pair of inverters 4, and each inverter 4 is connected to a controller 5.
, The maximum power of the pair of solar cells 1 is fetched and converted into AC power. As for the converted AC power, the total of the AC output power of each inverter 4 is output to the commercial power system 2 by the parallel operation of all the inverters 4. That is, assuming that the generated power of each solar cell 1 is P 1 to P 4 and the efficiency of the inverter 4 is η, the power supplied to the commercial power system 2 is P 1 η + P 2 η + P 3 η + P 4 η = ( P 1 + P 2 + P 3
+ P 4 ). Therefore, even if the solar cells 1 having different numbers of series solar cell modules are provided on the respective roof surfaces 32 having different facing angles with the sun, the generated power of each solar cell 1 is efficiently converted to AC power.
【００２２】しかも、並列運転用の各インバータ４は、
直流電力を交流電力に変換する機能、および自己保護機
能等のように実機として必要な最低限の追加機能に機能
限定した単純な構成にできる。そのため、インバータ４
の高信頼性、小型化につながると共に、システム全体の
低価格化、高信頼化が得られる。また、マスター・スレ
ーブの設定が不要で、省力化でき、誤設定も無くなる。
さらに、並列運転される複数のインバータ４の総合出力
電力が表示装置６に表示されるため、使用者が実際に必
要な出力電力であるシステム全体の総合出力電力の読み
取りが容易である。Moreover, each inverter 4 for parallel operation is
A simple configuration in which the functions are limited to the minimum additional functions necessary for the actual device, such as a function of converting DC power to AC power and a self-protection function, can be provided. Therefore, inverter 4
This leads to high reliability and miniaturization of the system, as well as lower cost and higher reliability of the entire system. Further, the setting of the master / slave is unnecessary, the labor can be saved, and there is no erroneous setting.
Furthermore, since the total output power of the plurality of inverters 4 operated in parallel is displayed on the display device 6, it is easy for the user to read the total output power of the entire system, which is the output power actually required.
【００２３】[0023]
【発明の効果】この発明の太陽光発電屋根は、互いに異
なる方向に向いた複数の屋根面を有する屋根において、
これら屋根面のうち、少なくとも２つの屋根面に太陽電
池を設置し、各屋根面毎の太陽電池に各々別のインバー
タを接続し、これら複数のインバータは、互いに共通の
コントローラの制御により並列運転されて商用電力系統
に連系されるものとしたため、方向の異なる複数の屋根
面に太陽電池を設置しながら、発電効率が良く、かつ設
備費用が低価格で済む。各方向の屋根面における太陽電
池の太陽電池モジュール直列数が互いに異なる場合に
も、効率良く電力が得られる。また、４方の屋根面の全
てに太陽電池を設置した場合にも、発電効率が良く、か
つ設備費用が低価格で済み、したがって限られた屋根面
の面積を最大に利用して高い発電電力を得ることができ
る。また、太陽電池モジュールが屋根葺材を兼用するも
のであって、これら各屋根面に設置された太陽電池のう
ち、いずれかの屋根面の太陽電池を単結晶系の太陽電池
とし、他の屋根面の太陽電池をアモルファス系の太陽電
池とした場合にも、発電効率の低下がなく、東西南北の
屋根面に応じて、経済的な太陽電池の種類を選び、また
限られた屋根面を最大に利用し、設備費用，屋根面広さ
に対して最大の発電電力を得ることが可能となる。According to the solar power generation roof of the present invention, a roof having a plurality of roof surfaces facing in different directions is provided.
Of these roof surfaces, solar cells are installed on at least two roof surfaces, and different inverters are respectively connected to the solar cells for each roof surface, and the plurality of inverters are operated in parallel under the control of a common controller. As a result, the solar cell is installed on a plurality of roofs in different directions, so that the power generation efficiency is high and the facility cost is low. Even when the number of solar cell module series of solar cells on the roof surface in each direction is different from each other, power can be efficiently obtained. In addition, even when solar cells are installed on all four roof surfaces, high power generation efficiency is achieved and the equipment cost is low, so the limited roof area is used to the maximum to generate high power. Can be obtained. Further, the solar cell module also serves as a roofing material, and among the solar cells installed on each of the roof surfaces, one of the solar cells on the roof surface is a single-crystal solar cell, and the other is Even if the solar cell is made of amorphous type, there is no decrease in power generation efficiency, economical type of solar cell is selected according to the east, west, north and south roof surfaces, and the limited roof surface is maximized. It is possible to obtain the maximum generated power for the equipment cost and the roof surface area.
【図１】（Ａ）はこの発明の一実施形態にかかる太陽光
発電屋根の外観斜視図、（Ｂ）はその電気系統の概念構
成を示すブロック図である。FIG. 1A is an external perspective view of a solar power generation roof according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a block diagram illustrating a conceptual configuration of an electric system thereof.
【図２】そのコントローラのブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of the controller.
【図３】そのインバータのブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of the inverter.
【図４】その各太陽電池の発電電圧と発電電力の関係を
示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the generated voltage and the generated power of each solar cell.
【図５】従来例の斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of a conventional example.
【図６】同従来例の電気系統の概念構成を示すブロック
図である。FIG. 6 is a block diagram showing a conceptual configuration of an electric system of the conventional example.
【図７】第１の提案例にかかる太陽光発電屋根の電気系
統の概念構成を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram illustrating a conceptual configuration of an electric system of a photovoltaic power generation roof according to a first proposed example.
【図８】第２の提案例にかかる太陽光発電屋根の電気系
統の概念構成を示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram showing a conceptual configuration of an electric system of a photovoltaic roof according to a second proposed example.
【図９】（Ａ）は第１の提案例における各太陽電池の発
電電圧と発電電力の関係を示すグラフ、（Ｂ）は第１の
提案例における各太陽電池の発電電圧と発電電力の関係
を示すグラフである。9A is a graph showing the relationship between the generated voltage of each solar cell and the generated power in the first proposed example, and FIG. 9B is a graph showing the relationship between the generated voltage and the generated power of each solar cell in the first proposed example. FIG.
１…太陽電池 １ａ…太陽電池モジュール ２…商用電力系統 ３…負荷 ４…インバータ ５…コントローラ ３０…建物 ３１…屋根 ３２，３２A 〜３２D …屋根面1 ... solar cell 1a ... solar cell module 2 ... commercial power system 3 ... load 4 ... inverter 5 ... controller 30 ... building 31 ... roof 32, 32 A to 32 D ... roof
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2E108 AA02 GG16 KK01 LL01 MM06 NN07 5F051 AA02 AA05 BA03 KA03 5G066 HA11 HA13 HA15 HA19 HB03 HB06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2E108 AA02 GG16 KK01 LL01 MM06 NN07 5F051 AA02 AA05 BA03 KA03 5G066 HA11 HA13 HA15 HA19 HB03 HB06
Claims (4)
を有する屋根において、これら屋根面のうち、少なくと
も２つの屋根面に太陽電池を設置し、各屋根面毎の太陽
電池に各々別のインバータを接続し、これら複数のイン
バータは、互いに共通のコントローラの制御により並列
運転されて商用電力系統に連系されるものとした太陽光
発電屋根。1. A roof having a plurality of roof surfaces oriented in different directions, wherein solar cells are installed on at least two of the roof surfaces, and a different inverter is provided for each of the solar cells on each roof surface. And a plurality of inverters are operated in parallel under the control of a common controller to be interconnected to a commercial power system.
いずれかの屋根面の太陽電池は、他の屋根面の太陽電池
とは、太陽電池モジュール直列数が互いに異なる請求項
１記載の太陽光発電屋根。2. Among the solar cells installed on each roof surface,
The photovoltaic power generation roof according to claim 1, wherein the solar cell on one of the roof surfaces is different from the solar cells on the other roof surface in the number of solar cell module series connected to each other.
て、４つの屋根面の全てに太陽電池を設置した請求項１
または請求項２記載の太陽光発電屋根。3. A roof having a roof surface facing in four directions, wherein solar cells are installed on all four roof surfaces.
Or the solar power generation roof according to claim 2.
池モジュールが屋根葺材を兼用するものであり、これら
各屋根面に設置された太陽電池のうち、いずれかの屋根
面の太陽電池を単結晶系の太陽電池とし、他の屋根面の
太陽電池をアモルファス系の太陽電池とした請求項１な
いし請求項３のいずれかに記載の太陽光発電屋根。4. A solar cell module of a solar cell installed on each roof surface also serves as a roofing material. Of the solar cells installed on each roof surface, a solar cell on one of the roof surfaces is used. The photovoltaic power generation roof according to any one of claims 1 to 3, wherein the photovoltaic power generation roof is a single crystal type solar cell, and the other solar cell on the roof surface is an amorphous type solar cell.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10333656A JP2000166098A (en) | 1998-11-25 | 1998-11-25 | Solar light generating roof |
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|---|---|---|---|
| JP10333656A JP2000166098A (en) | 1998-11-25 | 1998-11-25 | Solar light generating roof |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000166098A true JP2000166098A (en) | 2000-06-16 |
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ID=18268506
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