JP2001312319A - 太陽光発電システムとそれに用いる昇圧ユニット - Google Patents
太陽光発電システムとそれに用いる昇圧ユニットInfo
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- Photovoltaic Devices (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 異なる出力電圧を有する複数の太陽電池スト
リングを含む太陽光発電システムを商用電力系統へ容易
にかつ効率的に系統連係させることを可能にする。 【解決手段】 複数枚の太陽電池モジュールが直列接続
された太陽電池ストリングの複数１ａ，１ｂをパワーコ
ンディショナ３を介して商用電力系統４に系統連係させ
るための太陽電池システムは、標準直列枚数のモジュー
ルを含む標準太陽電池ストリング１ａとその標準直列枚
数未満のモジュールを含む非標準太陽電池ストリング１
ｂとがパワーコンディショナ３に並列に接続される場合
に、非標準太陽電池ストリング１ｂの非標準出力電圧を
標準太陽電池ストリング１ａの標準出力電圧まで高める
昇圧ユニット２がパワーコンディショナ３の前段に設け
られることを特徴とする。
リングを含む太陽光発電システムを商用電力系統へ容易
にかつ効率的に系統連係させることを可能にする。 【解決手段】 複数枚の太陽電池モジュールが直列接続
された太陽電池ストリングの複数１ａ，１ｂをパワーコ
ンディショナ３を介して商用電力系統４に系統連係させ
るための太陽電池システムは、標準直列枚数のモジュー
ルを含む標準太陽電池ストリング１ａとその標準直列枚
数未満のモジュールを含む非標準太陽電池ストリング１
ｂとがパワーコンディショナ３に並列に接続される場合
に、非標準太陽電池ストリング１ｂの非標準出力電圧を
標準太陽電池ストリング１ａの標準出力電圧まで高める
昇圧ユニット２がパワーコンディショナ３の前段に設け
られることを特徴とする。
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
に関し、特に、複数の太陽電池モジュール（パネル）が
商用電力系統に系統連係される太陽光発電システムの改
善に関するものである。
に関し、特に、複数の太陽電池モジュール（パネル）が
商用電力系統に系統連係される太陽光発電システムの改
善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図７において、従来の太陽光発電システ
ムの一例が模式的なブロック図で示されている。この太
陽光発電システムにおいては図面の簡略化のために２つ
の太陽電池ストリング１のみが示されているが、通常は
さらに多くの太陽電池ストリング１が含まれることは言
うまでもない。一般に、１つの標準的な太陽電池ストリ
ングは、相互に直列接続された８枚または９枚の太陽電
池モジュール（図示せず）を含んでいる。
ムの一例が模式的なブロック図で示されている。この太
陽光発電システムにおいては図面の簡略化のために２つ
の太陽電池ストリング１のみが示されているが、通常は
さらに多くの太陽電池ストリング１が含まれることは言
うまでもない。一般に、１つの標準的な太陽電池ストリ
ングは、相互に直列接続された８枚または９枚の太陽電
池モジュール（図示せず）を含んでいる。
【０００３】太陽光発電システムにおいて、太陽電池ス
トリング１からの直流出力電力を交流電力に変換して商
用電力系統４に系統連係させる場合、太陽電池ストリン
グ１と商用電力系統４との間にパワーコンディショナ３
を介在させる必要がある。そして、複数の太陽電池スト
リング１を商用電力系統４に系統連係させる場合、それ
ら複数の太陽電池ストリング１はパワーコンディショナ
３に並列接続される。パワーコンディショナ３は、並列
接続された複数の太陽電池ストリング１から発電された
電流が逆流しないように、逆流防止ダイオード３１を含
んでいる。逆流防止ダイオード３１を通過した直流電力
はＤＣ／ＡＣ（直流／交流）インバータ３２によって交
流電力に変換され、保護回路３３を介して商用電力系統
４へ供給される。
トリング１からの直流出力電力を交流電力に変換して商
用電力系統４に系統連係させる場合、太陽電池ストリン
グ１と商用電力系統４との間にパワーコンディショナ３
を介在させる必要がある。そして、複数の太陽電池スト
リング１を商用電力系統４に系統連係させる場合、それ
ら複数の太陽電池ストリング１はパワーコンディショナ
３に並列接続される。パワーコンディショナ３は、並列
接続された複数の太陽電池ストリング１から発電された
電流が逆流しないように、逆流防止ダイオード３１を含
んでいる。逆流防止ダイオード３１を通過した直流電力
はＤＣ／ＡＣ（直流／交流）インバータ３２によって交
流電力に変換され、保護回路３３を介して商用電力系統
４へ供給される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来では、日本におけ
る太陽光発電システムにおいては、それに含まれる複数
の太陽電池ストリングを南に向いた屋根の主要部上に設
置し、それらの太陽電池ストリングからの配線をパワー
コンディショナに接続するのが一般的である。
る太陽光発電システムにおいては、それに含まれる複数
の太陽電池ストリングを南に向いた屋根の主要部上に設
置し、それらの太陽電池ストリングからの配線をパワー
コンディショナに接続するのが一般的である。
【０００５】しかし、住宅の屋根上に太陽電池ストリン
グを設置する場合、屋根の形状や面積によっては、太陽
光量の最も多い屋根の南面だけに太陽電池モジュールを
配置して太陽電池ストリングを構成することができない
場合がある。屋根の南面に配置されなかった太陽電池モ
ジュールは屋根の東面や西面にも配置されて太陽電池ス
トリングを構成したり、屋根の南面の主要部上に太陽電
池モジュールを設置した後の周辺の残余の領域に配置さ
れた小型の太陽電池モジュールをも含めて太陽電池スト
リングが構成される場合などがある。すなわち、いくつ
かの太陽電池ストリングに含まれる太陽電池モジュール
の直列枚数が他の太陽電池ストリングに比べて異なる場
合があり、その場合には太陽電池ストリング間で出力電
圧が異なることになる。
グを設置する場合、屋根の形状や面積によっては、太陽
光量の最も多い屋根の南面だけに太陽電池モジュールを
配置して太陽電池ストリングを構成することができない
場合がある。屋根の南面に配置されなかった太陽電池モ
ジュールは屋根の東面や西面にも配置されて太陽電池ス
トリングを構成したり、屋根の南面の主要部上に太陽電
池モジュールを設置した後の周辺の残余の領域に配置さ
れた小型の太陽電池モジュールをも含めて太陽電池スト
リングが構成される場合などがある。すなわち、いくつ
かの太陽電池ストリングに含まれる太陽電池モジュール
の直列枚数が他の太陽電池ストリングに比べて異なる場
合があり、その場合には太陽電池ストリング間で出力電
圧が異なることになる。
【０００６】たとえば、標準直列枚数の太陽電池モジュ
ールを含む標準太陽電池ストリングとその標準直列枚数
未満のモジュールを含む非標準太陽電池ストリングとが
パワーコンディショナ３に並列に接続される場合、標準
出力電圧を有する標準太陽電池からの電力のみがパワー
コンディショナ３へ入力され、標準出力電圧より低い非
標準出力電圧を有する非標準太陽電池ストリングからの
電力はパワーコンディショナ３内へ送ることができな
い。このような非標準太陽電池ストリングからの電力も
効率よくパワーコンディショナ３内へ送れるようにしな
ければ、非標準太陽電池ストリングの設置面積は無駄な
スペースになるだけである。また、何らかの工夫をして
非標準太陽電池ストリングからの電力をパワーコンディ
ショナ３内へ送れるようにしたとしても、図８からわか
るように、標準太陽電池ストリングからの最大電力と非
標準太陽電池ストリングからの最大電力とが足し合され
た最大出力電力を得ることはできない。
ールを含む標準太陽電池ストリングとその標準直列枚数
未満のモジュールを含む非標準太陽電池ストリングとが
パワーコンディショナ３に並列に接続される場合、標準
出力電圧を有する標準太陽電池からの電力のみがパワー
コンディショナ３へ入力され、標準出力電圧より低い非
標準出力電圧を有する非標準太陽電池ストリングからの
電力はパワーコンディショナ３内へ送ることができな
い。このような非標準太陽電池ストリングからの電力も
効率よくパワーコンディショナ３内へ送れるようにしな
ければ、非標準太陽電池ストリングの設置面積は無駄な
スペースになるだけである。また、何らかの工夫をして
非標準太陽電池ストリングからの電力をパワーコンディ
ショナ３内へ送れるようにしたとしても、図８からわか
るように、標準太陽電池ストリングからの最大電力と非
標準太陽電池ストリングからの最大電力とが足し合され
た最大出力電力を得ることはできない。
【０００７】図８（ａ）〜（ｄ）に示された各グラフに
おいて、横軸は出力電圧Ｖを表わし、縦軸は出力電力Ｐ
を表わしている。図８（ａ）のグラフにおいて、曲線Ｓ
は標準太陽電池ストリングからの出力電力を表わし、曲
線Ｎは非標準太陽電池ストリングからの出力電力を表わ
している。すなわち、標準太陽電池ストリングは最大出
力電力Ｐｓを有し、非標準太陽電池ストリングは最大出
力電力Ｐｎを有している。これら２つの出力電力が足し
合された出力電力が図８（ｂ）に示されている。図８に
示された出力電力曲線（Ｓ＋Ｎ）における最大出力電力
Ｐｓｎは、図８（ａ）に示された最大出力電力ＰｓとＰ
ｎの和である（Ｐｓ＋Ｐｎ）よりかなり小さな値とな
る。これは、標準太陽電池ストリングの最大出力電力Ｐ
ｓの電圧位置と非標準太陽電池ストリングからの最大出
力電力Ｐｎの電圧位置とが異なっていることによるもの
であることが理解されよう。
おいて、横軸は出力電圧Ｖを表わし、縦軸は出力電力Ｐ
を表わしている。図８（ａ）のグラフにおいて、曲線Ｓ
は標準太陽電池ストリングからの出力電力を表わし、曲
線Ｎは非標準太陽電池ストリングからの出力電力を表わ
している。すなわち、標準太陽電池ストリングは最大出
力電力Ｐｓを有し、非標準太陽電池ストリングは最大出
力電力Ｐｎを有している。これら２つの出力電力が足し
合された出力電力が図８（ｂ）に示されている。図８に
示された出力電力曲線（Ｓ＋Ｎ）における最大出力電力
Ｐｓｎは、図８（ａ）に示された最大出力電力ＰｓとＰ
ｎの和である（Ｐｓ＋Ｐｎ）よりかなり小さな値とな
る。これは、標準太陽電池ストリングの最大出力電力Ｐ
ｓの電圧位置と非標準太陽電池ストリングからの最大出
力電力Ｐｎの電圧位置とが異なっていることによるもの
であることが理解されよう。
【０００８】このようなことから、複数の太陽電池スト
リングからの出力電圧を合せることが考えられるが、そ
の目的のために標準太陽電池ストリングとパワーコンデ
ィショナ３との間にインピーダンスを介在させる方法も
あるが、この方法ではインピーダンスによって電力を損
失するので実用的ではない。また、直流電圧を変える方
法にはＭＧ（モータ発電機）方式もあるが、この方式で
は機械的振動や騒音が発生したり、モータ発電機自体が
かさばるので好ましくない。
リングからの出力電圧を合せることが考えられるが、そ
の目的のために標準太陽電池ストリングとパワーコンデ
ィショナ３との間にインピーダンスを介在させる方法も
あるが、この方法ではインピーダンスによって電力を損
失するので実用的ではない。また、直流電圧を変える方
法にはＭＧ（モータ発電機）方式もあるが、この方式で
は機械的振動や騒音が発生したり、モータ発電機自体が
かさばるので好ましくない。
【０００９】他方、特開平８−４６２３１に開示された
太陽電池発電システムにおいては、各太陽電池モジュー
ルまたは各太陽電池ストリングに最大電力追従機能を有
する昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータが組込まれている。し
かし、このような太陽電池発電システムでは複雑な回路
構成となったり、出力電圧が異なる各太陽電池ストリン
グごとに最初の設計段階で太陽光発電システム全体とし
ての電圧調整をしなければならないという問題がある。
また、特開平８−４６２３１における昇圧回路には絶縁
トランスが接続されていることから、システムの重量が
増加するとともに電力変換効率の低下が生じる。さら
に、昇圧回路がサージなどによって故障した場合には、
作業者が屋根に登って太陽電池モジュールを交換しなけ
ればならないという不便さをも生じる。
太陽電池発電システムにおいては、各太陽電池モジュー
ルまたは各太陽電池ストリングに最大電力追従機能を有
する昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータが組込まれている。し
かし、このような太陽電池発電システムでは複雑な回路
構成となったり、出力電圧が異なる各太陽電池ストリン
グごとに最初の設計段階で太陽光発電システム全体とし
ての電圧調整をしなければならないという問題がある。
また、特開平８−４６２３１における昇圧回路には絶縁
トランスが接続されていることから、システムの重量が
増加するとともに電力変換効率の低下が生じる。さら
に、昇圧回路がサージなどによって故障した場合には、
作業者が屋根に登って太陽電池モジュールを交換しなけ
ればならないという不便さをも生じる。
【００１０】上述のような先行技術における太陽光発電
システムにおける課題に鑑み、本発明は、異なる出力電
圧を有する複数の太陽電池ストリングを簡略に商用電力
系統に系統連結させることができかつそれらの太陽電池
ストリングの最大出力電力の効率的利用を可能ならしめ
ることを目的としている。
システムにおける課題に鑑み、本発明は、異なる出力電
圧を有する複数の太陽電池ストリングを簡略に商用電力
系統に系統連結させることができかつそれらの太陽電池
ストリングの最大出力電力の効率的利用を可能ならしめ
ることを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、複数枚
の太陽電池モジュールが直列接続された太陽電池ストリ
ングの複数をパワーコンディショナを介して商用電力系
統に系統連係させるための太陽光発電システムは、標準
直列枚数のモジュールを含む標準太陽電池ストリング
と、その標準直列枚数未満のモジュールを含む非標準太
陽電池ストリングとがパワーコンディショナに並列に接
続される場合に、非標準太陽電池ストリングの非標準出
力電圧を標準太陽電池の標準出力電圧まで高める昇圧ユ
ニットがパワーコンディショナの前段に設けられること
を特徴としている。
の太陽電池モジュールが直列接続された太陽電池ストリ
ングの複数をパワーコンディショナを介して商用電力系
統に系統連係させるための太陽光発電システムは、標準
直列枚数のモジュールを含む標準太陽電池ストリング
と、その標準直列枚数未満のモジュールを含む非標準太
陽電池ストリングとがパワーコンディショナに並列に接
続される場合に、非標準太陽電池ストリングの非標準出
力電圧を標準太陽電池の標準出力電圧まで高める昇圧ユ
ニットがパワーコンディショナの前段に設けられること
を特徴としている。
【００１２】昇圧ユニットは非標準太陽電池ストリング
とパワーコンディショナとの間に設けられ、標準太陽電
池ストリングとパワーコンディショナとの間では昇圧ユ
ニットが省略され得る。
とパワーコンディショナとの間に設けられ、標準太陽電
池ストリングとパワーコンディショナとの間では昇圧ユ
ニットが省略され得る。
【００１３】昇圧ユニットは、非標準太陽電池ストリン
グとパワーユニットとの間で着脱可能であることが好ま
しい。
グとパワーユニットとの間で着脱可能であることが好ま
しい。
【００１４】昇圧ユニットの昇圧電圧比率は、標準太陽
電池ストリングと非標準太陽電池ストリングとに含まれ
る太陽電池モジュールの枚数の比によって決定すること
ができる。
電池ストリングと非標準太陽電池ストリングとに含まれ
る太陽電池モジュールの枚数の比によって決定すること
ができる。
【００１５】昇圧電圧比率は、昇圧ユニットに設けられ
た接点切換スイッチによって手動的に選択可能にするこ
とができる。昇圧電圧比率は、ＰＷＭ制御によって決定
されてもよい。
た接点切換スイッチによって手動的に選択可能にするこ
とができる。昇圧電圧比率は、ＰＷＭ制御によって決定
されてもよい。
【００１６】昇圧ユニットは、太陽電池モジュールの出
力電力によって駆動させることができる。
力電力によって駆動させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１において、本発明の実施の形
態による太陽光発電システムの一例が模式的なブロック
図で示されている。この太陽光発電システムにおいて、
図面の簡略化のために１つの標準太陽電池ストリング１
ａと１つの非標準太陽電池ストリング１ｂのみが示され
ているが、さらに多くの太陽電池ストリングが含まれ得
ることは言うまでもない。標準太陽電池ストリング１ａ
は、通常は８枚または９枚の太陽電池モジュール（図示
せず）を含んでいる。なお、非標準太陽電池ストリング
１ｂは、その標準直列枚数未満の太陽電池モジュールを
含んでいる。
態による太陽光発電システムの一例が模式的なブロック
図で示されている。この太陽光発電システムにおいて、
図面の簡略化のために１つの標準太陽電池ストリング１
ａと１つの非標準太陽電池ストリング１ｂのみが示され
ているが、さらに多くの太陽電池ストリングが含まれ得
ることは言うまでもない。標準太陽電池ストリング１ａ
は、通常は８枚または９枚の太陽電池モジュール（図示
せず）を含んでいる。なお、非標準太陽電池ストリング
１ｂは、その標準直列枚数未満の太陽電池モジュールを
含んでいる。
【００１８】標準太陽電池ストリング１ａの出力電力は
パワーコンディショナ３に含まれる逆流防止ダイオード
３１に直接接続される。他方、非標準太陽電池ストリン
グ１ｂの出力電力は、昇圧ユニット２を介して逆流防止
ダイオード３１に接続されている。パワーコンディショ
ナ３内において、複数の逆流防止ダイオード３１からの
出力電力は１つにまとめられてＤＣ−ＡＣ変換器３２に
接続される。ＤＣ−ＡＣ変換器からの交流出力電力は、
保護回路３３を介して商用電力系統４に接続される。
パワーコンディショナ３に含まれる逆流防止ダイオード
３１に直接接続される。他方、非標準太陽電池ストリン
グ１ｂの出力電力は、昇圧ユニット２を介して逆流防止
ダイオード３１に接続されている。パワーコンディショ
ナ３内において、複数の逆流防止ダイオード３１からの
出力電力は１つにまとめられてＤＣ−ＡＣ変換器３２に
接続される。ＤＣ−ＡＣ変換器からの交流出力電力は、
保護回路３３を介して商用電力系統４に接続される。
【００１９】図１に示されているような太陽光発電シス
テムにおいては、非標準太陽電池ストリング１ｂからの
出力電圧が昇圧ユニット２によって標準太陽電池ストリ
ング１ａからの出力電圧に等しくされるので、図８から
理解されるように標準太陽電池ストリングからの最大出
力電力と非標準太陽電池ストリングからの非標準出力電
力とを足し合せた最大出力電力が商用電力系統４へ接続
され得る。
テムにおいては、非標準太陽電池ストリング１ｂからの
出力電圧が昇圧ユニット２によって標準太陽電池ストリ
ング１ａからの出力電圧に等しくされるので、図８から
理解されるように標準太陽電池ストリングからの最大出
力電力と非標準太陽電池ストリングからの非標準出力電
力とを足し合せた最大出力電力が商用電力系統４へ接続
され得る。
【００２０】すなわち、図８（ｃ）において、曲線Ｓは
標準太陽電池ストリング１ａからの出力電力を表わして
いる。他方、曲線Ｎｍは非標準太陽電池ストリング１ｂ
からの出力電力を昇圧ユニット２で昇圧した後の出力電
力を表わしている。図８（ｃ）のグラフからわかるよう
に、昇圧ユニット２によって昇圧された非標準太陽電池
ストリングからの最大出力Ｐｎの電圧位置は、標準太陽
電池ストリングからの最大出力電力Ｐｓの電圧位置と一
致している。したがって、これらの出力電力ＳとＮｍと
を並列接続によって加算すれば、図８（ｄ）のグラフに
示されているように、出力電力曲線ＳとＮｍの最大値が
足し合された最大出力電力（Ｐｓ＋Ｐｎ）を得ることが
できる。
標準太陽電池ストリング１ａからの出力電力を表わして
いる。他方、曲線Ｎｍは非標準太陽電池ストリング１ｂ
からの出力電力を昇圧ユニット２で昇圧した後の出力電
力を表わしている。図８（ｃ）のグラフからわかるよう
に、昇圧ユニット２によって昇圧された非標準太陽電池
ストリングからの最大出力Ｐｎの電圧位置は、標準太陽
電池ストリングからの最大出力電力Ｐｓの電圧位置と一
致している。したがって、これらの出力電力ＳとＮｍと
を並列接続によって加算すれば、図８（ｄ）のグラフに
示されているように、出力電力曲線ＳとＮｍの最大値が
足し合された最大出力電力（Ｐｓ＋Ｐｎ）を得ることが
できる。
【００２１】このように、本発明による太陽光発電シス
テムにおいては、昇圧ユニット２を単に非標準太陽電池
ストリング１ｂとパワーコンディショナ３との間に設け
るという簡略な方法で、標準太陽電池ストリング１ａか
らの最大出力電力Ｐｓと非標準太陽電池ストリング１ｂ
からの最大出力電力Ｐｎとが足し合された最大出力電力
（Ｐｓ＋Ｐｎ）が商用電力系統に接続され得る。また、
このような昇圧ユニット２は容易に着脱可能であり、非
標準太陽電池ストリング１ｂを標準太陽電池ストリング
１ａに変更する場合には取外すことができる。
テムにおいては、昇圧ユニット２を単に非標準太陽電池
ストリング１ｂとパワーコンディショナ３との間に設け
るという簡略な方法で、標準太陽電池ストリング１ａか
らの最大出力電力Ｐｓと非標準太陽電池ストリング１ｂ
からの最大出力電力Ｐｎとが足し合された最大出力電力
（Ｐｓ＋Ｐｎ）が商用電力系統に接続され得る。また、
このような昇圧ユニット２は容易に着脱可能であり、非
標準太陽電池ストリング１ｂを標準太陽電池ストリング
１ａに変更する場合には取外すことができる。
【００２２】図２は、図１中の昇圧ユニット２の具体的
な一例を示す模式的なブロック図である。この昇圧ユニ
ット２は、その入力部における入力端子２１から順に、
入力ＥＭＩ（電波雑音干渉）フィルタ２２、遮断器２
３、昇圧回路２４、出力ＥＭＩフィルタ２５、および出
力端子２６を含んでいる。出力端子２６は、パワーコン
ディショナの入力端子に接続される。昇圧比は標準太陽
電池ストリング１ａと非標準太陽電池ストリング１ｂと
に含まれる直列接続太陽電池モジュールの枚数の比率に
よって決定することができ、昇圧ユニット２内の昇圧回
路２４の回路構成が非常に簡単にされ得る。また、非標
準太陽電池ストリング１ｂの出力電圧を標準太陽電池ス
トリング１ａの出力電圧に合せるために、図３に示され
ているように昇圧ユニット２が標準太陽電池ストリング
１ａの出力電圧を基準電圧として電圧計で検出しながら
調整するという煩雑な制御を必要としない。
な一例を示す模式的なブロック図である。この昇圧ユニ
ット２は、その入力部における入力端子２１から順に、
入力ＥＭＩ（電波雑音干渉）フィルタ２２、遮断器２
３、昇圧回路２４、出力ＥＭＩフィルタ２５、および出
力端子２６を含んでいる。出力端子２６は、パワーコン
ディショナの入力端子に接続される。昇圧比は標準太陽
電池ストリング１ａと非標準太陽電池ストリング１ｂと
に含まれる直列接続太陽電池モジュールの枚数の比率に
よって決定することができ、昇圧ユニット２内の昇圧回
路２４の回路構成が非常に簡単にされ得る。また、非標
準太陽電池ストリング１ｂの出力電圧を標準太陽電池ス
トリング１ａの出力電圧に合せるために、図３に示され
ているように昇圧ユニット２が標準太陽電池ストリング
１ａの出力電圧を基準電圧として電圧計で検出しながら
調整するという煩雑な制御を必要としない。
【００２３】図４は、昇圧ユニット２に含まれる昇圧回
路２４の具体的な一例を示す回路図である。この昇圧回
路においては、入力側から順に、リアクトル１０１、ス
イッチング素子１０４、ダイオード１０２、およびコン
デンサ１０３を含んでいる。スイッチング素子１０４と
しては、ＢＪＴ（バイポーラ接合トランジスタ）、ＦＥ
Ｔ（電界効果トランジスタ）、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバ
イポーラトランジスタ）、またはＧＴＯ（ゲートターン
オフサイリスタ）などが用いられ得る。
路２４の具体的な一例を示す回路図である。この昇圧回
路においては、入力側から順に、リアクトル１０１、ス
イッチング素子１０４、ダイオード１０２、およびコン
デンサ１０３を含んでいる。スイッチング素子１０４と
しては、ＢＪＴ（バイポーラ接合トランジスタ）、ＦＥ
Ｔ（電界効果トランジスタ）、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバ
イポーラトランジスタ）、またはＧＴＯ（ゲートターン
オフサイリスタ）などが用いられ得る。
【００２４】図５は、昇圧電圧比を決定するための切換
スイッチを模式的に示している。これによれば、昇圧電
圧比率は、切換スイッチを手動的に切換えることによっ
て決定することができる。すなわち、一般に太陽光発電
システムにおける太陽電池モジュールとしては同じ機種
で同じ特性のものが使用されるので、標準太陽電池スト
リング１ａと非標準太陽電池ストリング１ｂとの間の電
圧比、すなわち昇圧比は８：４〜８：７または９：４〜
９：７といった簡単な固定された整数比で決めることが
できる。したがって昇圧電圧比率を設定する場合には、
まず標準太陽電池ストリング１ａに含まれる太陽電池モ
ジュール枚数ｎ1（８または９）をスイッチ２７ａで設
定する。次に、非標準太陽電池ストリング１ｂに含まれ
る太陽電池モジュール枚数ｎ2（４〜７）をスイッチ２
７ｂで設定する。この２つの切換スイッチ２７ａと２７
ｂを手動的に操作することによって、昇圧ユニット２の
出力電圧はそれに接続されている非標準太陽電池ストリ
ング１ｂの出力電圧のｎ1／ｎ2倍となり、標準直列太陽
電池ストリング１ａの出力電圧と等しくなる。
スイッチを模式的に示している。これによれば、昇圧電
圧比率は、切換スイッチを手動的に切換えることによっ
て決定することができる。すなわち、一般に太陽光発電
システムにおける太陽電池モジュールとしては同じ機種
で同じ特性のものが使用されるので、標準太陽電池スト
リング１ａと非標準太陽電池ストリング１ｂとの間の電
圧比、すなわち昇圧比は８：４〜８：７または９：４〜
９：７といった簡単な固定された整数比で決めることが
できる。したがって昇圧電圧比率を設定する場合には、
まず標準太陽電池ストリング１ａに含まれる太陽電池モ
ジュール枚数ｎ1（８または９）をスイッチ２７ａで設
定する。次に、非標準太陽電池ストリング１ｂに含まれ
る太陽電池モジュール枚数ｎ2（４〜７）をスイッチ２
７ｂで設定する。この２つの切換スイッチ２７ａと２７
ｂを手動的に操作することによって、昇圧ユニット２の
出力電圧はそれに接続されている非標準太陽電池ストリ
ング１ｂの出力電圧のｎ1／ｎ2倍となり、標準直列太陽
電池ストリング１ａの出力電圧と等しくなる。
【００２５】図６（ａ）は、ＰＷＭ（パルス幅変調）制
御によって昇圧回路２４を駆動する場合に用いられる制
御回路を示すブロック図である。切換スイッチ２７ａと
２７ｂによって設定された昇圧電圧比率は、信号設定演
算器１０６によって次式（１）の演算に従って信号設定
値が求められる。 （信号設定値）＝（スイッチ２７ｂの設定値）／（スイッチ２７ａの設定値） …（１） 図６（ｂ）のグラフに示されているように、信号設定演
算器１０６で演算された結果の信号設定値Ｍと三角波発
生器１０５で発振された０から１の振幅値をとる三角波
Ｔとが比較され、信号設定値Ｍの方が三角波Ｔよりも小
さい値のときの比較器１０７はゲートＯＮレベルを出力
し、信号設定値Ｍの方が三角波Ｔより大きい値のときに
比較器１０７はゲートＯＦＦレベルを出力する。その結
果、図６（ｃ）のグラフに示されているようなパルス信
号ＰＳを出力する。このパルス信号ＰＳの周期時間とパ
ルスの幅の時間との比（デューティ比）は次式（２）で
表わされる。 （デューティ比）＝１−（信号設定値） …（２） このパルス信号ＰＳは昇圧回路２４のためのスイッチン
グ素子ドライブ回路１０８に入力され、そのドライブ回
路１０８はたとえば図４に示されたスイッチング素子１
０４を駆動する。このようなＰＷＭ制御による昇圧方法
を利用すれば、昇圧回路２４を簡単な構造で作製するこ
とができる。
御によって昇圧回路２４を駆動する場合に用いられる制
御回路を示すブロック図である。切換スイッチ２７ａと
２７ｂによって設定された昇圧電圧比率は、信号設定演
算器１０６によって次式（１）の演算に従って信号設定
値が求められる。 （信号設定値）＝（スイッチ２７ｂの設定値）／（スイッチ２７ａの設定値） …（１） 図６（ｂ）のグラフに示されているように、信号設定演
算器１０６で演算された結果の信号設定値Ｍと三角波発
生器１０５で発振された０から１の振幅値をとる三角波
Ｔとが比較され、信号設定値Ｍの方が三角波Ｔよりも小
さい値のときの比較器１０７はゲートＯＮレベルを出力
し、信号設定値Ｍの方が三角波Ｔより大きい値のときに
比較器１０７はゲートＯＦＦレベルを出力する。その結
果、図６（ｃ）のグラフに示されているようなパルス信
号ＰＳを出力する。このパルス信号ＰＳの周期時間とパ
ルスの幅の時間との比（デューティ比）は次式（２）で
表わされる。 （デューティ比）＝１−（信号設定値） …（２） このパルス信号ＰＳは昇圧回路２４のためのスイッチン
グ素子ドライブ回路１０８に入力され、そのドライブ回
路１０８はたとえば図４に示されたスイッチング素子１
０４を駆動する。このようなＰＷＭ制御による昇圧方法
を利用すれば、昇圧回路２４を簡単な構造で作製するこ
とができる。
【００２６】ところで、昇圧ユニット２を駆動させるた
めには、そのための電源が必要となる。その場合に、乾
電池や蓄電池のように常に出力し得るバッテリを使用す
れば、スイッチを設けなければ昇圧ユニットが昼夜を問
わず１日中動作し続けることになる。そして、バッテリ
が消耗したときには、それを取替えなければならないと
い手間が生じる。さらに、商用電力系統４から昇圧ユニ
ット２用の電力を得る場合には、そのための配線が別途
に必要となる。しかし、昇圧ユニット２自身に接続され
ている太陽電池ストリングからのエネルギをその駆動エ
ネルギとして利用することによって、昇圧ユニット２は
太陽光電池ストリングが動作する昼間の間だけそれと同
時に動作し、夜間においては自動的に停止されることに
なる。また、太陽電池は消耗することがないので、乾電
池や蓄電池が消耗した場合のように取替える必要がな
く、さらに外部電源からの配線を必要としないという利
点も得られる。
めには、そのための電源が必要となる。その場合に、乾
電池や蓄電池のように常に出力し得るバッテリを使用す
れば、スイッチを設けなければ昇圧ユニットが昼夜を問
わず１日中動作し続けることになる。そして、バッテリ
が消耗したときには、それを取替えなければならないと
い手間が生じる。さらに、商用電力系統４から昇圧ユニ
ット２用の電力を得る場合には、そのための配線が別途
に必要となる。しかし、昇圧ユニット２自身に接続され
ている太陽電池ストリングからのエネルギをその駆動エ
ネルギとして利用することによって、昇圧ユニット２は
太陽光電池ストリングが動作する昼間の間だけそれと同
時に動作し、夜間においては自動的に停止されることに
なる。また、太陽電池は消耗することがないので、乾電
池や蓄電池が消耗した場合のように取替える必要がな
く、さらに外部電源からの配線を必要としないという利
点も得られる。
【００２７】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、複数枚
の太陽電池モジュールが直列接続された太陽電池ストリ
ングの複数をパワーコンディショナを介して商用電力系
統に系統連係させる太陽光発電システムが標準太陽電池
ストリングの他に非標準太陽電池ストリングを含む場合
であっても、そのような太陽光発電システムを簡略に商
用電力系統に系統連係させることができかつ各太陽電池
ストリングからの最大出力の和を最終的最大出力電力と
して利用することが可能になる。
の太陽電池モジュールが直列接続された太陽電池ストリ
ングの複数をパワーコンディショナを介して商用電力系
統に系統連係させる太陽光発電システムが標準太陽電池
ストリングの他に非標準太陽電池ストリングを含む場合
であっても、そのような太陽光発電システムを簡略に商
用電力系統に系統連係させることができかつ各太陽電池
ストリングからの最大出力の和を最終的最大出力電力と
して利用することが可能になる。
【図１】 本発明の実施の形態による太陽光発電システ
ムの一例を示す模式的なブロック図である。
ムの一例を示す模式的なブロック図である。
【図２】 図１の太陽光発電システムに含まれる昇圧ユ
ニットの具体的な一例を示す模式的なブロック図であ
る。
ニットの具体的な一例を示す模式的なブロック図であ
る。
【図３】 標準太陽電池ストリングの出力電圧を検出し
てそれに適合する昇圧電力比を昇圧ユニットに生じさせ
る方法を説明するための模式的なブロック図である。
てそれに適合する昇圧電力比を昇圧ユニットに生じさせ
る方法を説明するための模式的なブロック図である。
【図４】 昇圧ユニットに含まれる昇圧回路の具体的な
一例を示す回路図である。
一例を示す回路図である。
【図５】 昇圧ユニットにおける昇圧電圧比を手動的に
決定するための接点切換スイッチを模式的に示す図であ
る。
決定するための接点切換スイッチを模式的に示す図であ
る。
【図６】 （ａ）は昇圧回路中のスイッチング素子を制
御するための回路を示すブロック図であり、（ｂ）は三
角波と設定信号との比較を示すグラフであり、（ｃ）は
スイッチング素子を駆動するゲートパルス信号を示すグ
ラフである。
御するための回路を示すブロック図であり、（ｂ）は三
角波と設定信号との比較を示すグラフであり、（ｃ）は
スイッチング素子を駆動するゲートパルス信号を示すグ
ラフである。
【図７】 従来の太陽光発電システムの一例を示す模式
的なブロック図である。
的なブロック図である。
【図８】 異なる出力能力を有する２つの太陽電池スト
リングからの出力電力の関係とそれらの出力電力を並列
結合させた出力電力とを表わすグラフである。
リングからの出力電力の関係とそれらの出力電力を並列
結合させた出力電力とを表わすグラフである。
１ 太陽電池ストリング、１ａ 標準太陽電池ストリン
グ、１ｂ 非標準太陽電池ストリング、２ 昇圧ユニッ
ト、３ パワーコンディショナ、４ 商用電力系統、２
１ 昇圧ユニット入力端子、２２ 入力ＥＭＩフィル
タ、２３ 遮断器、２４ 昇圧回路、２５ 出力ＥＭＩ
フィルタ、２６ 昇圧ユニット出力端子、２７ａ 標準
直列太陽電池モジュール数設定スイッチ、２７ｂ 非標
準直列太陽電池モジュール数設定スイッチ、３１ 逆流
防止ダイオード、３２ ＤＣ／ＡＣインバータ、３３
保護回路、１０１ リアクトル、１０２ ダイオード、
１０３ コンデンサ、１０４ スイッチング素子、１０
５ 三角波発生器、１０６信号設定演算器、１０７ 比
較器、１０８ ドライブ回路。
グ、１ｂ 非標準太陽電池ストリング、２ 昇圧ユニッ
ト、３ パワーコンディショナ、４ 商用電力系統、２
１ 昇圧ユニット入力端子、２２ 入力ＥＭＩフィル
タ、２３ 遮断器、２４ 昇圧回路、２５ 出力ＥＭＩ
フィルタ、２６ 昇圧ユニット出力端子、２７ａ 標準
直列太陽電池モジュール数設定スイッチ、２７ｂ 非標
準直列太陽電池モジュール数設定スイッチ、３１ 逆流
防止ダイオード、３２ ＤＣ／ＡＣインバータ、３３
保護回路、１０１ リアクトル、１０２ ダイオード、
１０３ コンデンサ、１０４ スイッチング素子、１０
５ 三角波発生器、１０６信号設定演算器、１０７ 比
較器、１０８ ドライブ回路。
フロントページの続き (72)発明者 竹林 司 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 小玉 博一 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 西田 清 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 5F051 JA07 JA20 KA01 KA02 KA03 KA05 5G003 AA06 DA16 DA18 GA01 GB03 GB06 5H420 BB03 CC03 CC06 DD03 EA20 EA43 EA47 EB04 EB09 EB39
Claims (11)
- 【請求項１】 複数枚の太陽電池モジュールが直列接続
された太陽電池ストリングの複数をパワーコンディショ
ナを介して商用電力系統に系統連係させるための太陽光
発電システムであって、 標準直列枚数の前記モジュールを含む標準太陽電池スト
リングと、その標準直列枚数未満の前記モジュールを含
む非標準太陽電池ストリングとが前記パワーコンディシ
ョナに並列に接続される場合に、前記非標準太陽電池ス
トリングの非標準出力電圧を前記標準太陽電池ストリン
グの標準出力電圧まで高める昇圧ユニットが前記パワー
コンディショナの前段に設けられることを特徴とする太
陽光発電システム。 - 【請求項２】 複数の前記非標準太陽電池ストリングを
含み、それらの各々と前記パワーコンディショナとの間
に前記昇圧ユニットが設けられることを特徴とする請求
項１に記載の太陽光発電システム。 - 【請求項３】 前記昇圧ユニットは、前記非標準太陽電
池ストリングと前記パワーユニットとの間で着脱可能で
あることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽光
発電システム。 - 【請求項４】 前記昇圧ユニットの昇圧電圧比率は前記
標準太陽電池ストリングと前記非標準太陽電池ストリン
グとに含まれる前記モジュールの枚数の比によって決定
されることを特徴とする請求項１から３のいずれかの項
に記載の太陽光発電システム。 - 【請求項５】 前記昇圧電圧比率は前記昇圧ユニットに
設けられた接点切換スイッチによって手動的に選択可能
であることを特徴とする請求項４に記載の太陽光発電シ
ステム。 - 【請求項６】 前記昇圧電圧比率はＰＷＭ制御によって
決定されることを特徴とする請求項４または５に記載の
太陽光発電システム。 - 【請求項７】 前記昇圧ユニットは前記太陽電池モジュ
ールの出力電力によって駆動されることを特徴とする請
求項１から６のいずれかの項に記載の太陽光発電システ
ム。 - 【請求項８】 複数枚の太陽電池モジュールが直列接続
された太陽電池ストリングの複数をパワーコンディショ
ナを介して商用電力系統に系統連係させるための太陽光
発電システムにおいて用いられる昇圧ユニットであっ
て、 標準直列枚数の前記モジュールを含む標準太陽電池スト
リングと、その標準直列枚数未満の前記モジュールを含
む非標準太陽電池ストリングとが前記パワーコンディシ
ョナに並列に接続される場合に、前記非標準太陽電池ス
トリングの非標準出力電圧を前記標準太陽電池ストリン
グの標準出力電圧まで高めるように前記パワーコンディ
ショナの前段に設けられることを特徴とする昇圧ユニッ
ト。 - 【請求項９】 前記非標準出力電圧を前記標準出力電圧
まで高める昇圧電圧比率は接点切換スイッチによって手
動的に選択可能であることを特徴とする請求項８に記載
の昇圧ユニット。 - 【請求項１０】 前記非標準出力電圧を前記標準出力電
圧まで高める昇圧電圧比率はＰＷＭ制御によって決定さ
れることを特徴とする請求項８に記載の昇圧ユニット。 - 【請求項１１】 前記太陽電池モジュールからの出力電
力によって駆動されることを特徴とする請求項８から１
０のいずれかの項に記載の昇圧ユニット。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000129865A JP3553462B2 (ja) | 2000-04-28 | 2000-04-28 | 太陽光発電システムとそれに用いる昇圧ユニット |
| DE10120595A DE10120595B4 (de) | 2000-04-28 | 2001-04-26 | Solarenergiesystem |
| US09/842,923 US6448489B2 (en) | 2000-04-28 | 2001-04-27 | Solar generation system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000129865A JP3553462B2 (ja) | 2000-04-28 | 2000-04-28 | 太陽光発電システムとそれに用いる昇圧ユニット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001312319A true JP2001312319A (ja) | 2001-11-09 |
| JP3553462B2 JP3553462B2 (ja) | 2004-08-11 |
Family
ID=18639072
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000129865A Expired - Lifetime JP3553462B2 (ja) | 2000-04-28 | 2000-04-28 | 太陽光発電システムとそれに用いる昇圧ユニット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3553462B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004146791A (ja) * | 2002-07-31 | 2004-05-20 | Kyocera Corp | 太陽光発電装置 |
| JP2006060121A (ja) * | 2004-08-23 | 2006-03-02 | Kyocera Corp | 太陽光発電システム |
| US7371963B2 (en) | 2002-07-31 | 2008-05-13 | Kyocera Corporation | Photovoltaic power generation system |
| JP2010187030A (ja) * | 2010-05-31 | 2010-08-26 | Sanyo Electric Co Ltd | 太陽光発電装置及び接続装置 |
| KR101034271B1 (ko) * | 2008-11-28 | 2011-05-16 | 한국전기연구원 | 전력 계통의 운전 예비력 공급시스템 및 그 제어방법 |
| WO2011162038A1 (ja) * | 2010-06-23 | 2011-12-29 | 大日本印刷株式会社 | 有機系太陽電池モジュールおよび有機系太陽電池パネル |
| JP2014006887A (ja) * | 2012-05-28 | 2014-01-16 | Kyocera Corp | 電圧制御ユニットおよび太陽光発電システム |
| WO2014034121A1 (ja) | 2012-08-29 | 2014-03-06 | 京セラ株式会社 | 発電制御装置及び電力供給システム |
| JP2015095227A (ja) * | 2013-11-14 | 2015-05-18 | シオン電機株式会社 | 電源装置 |
| CN107958942A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-04-24 | 晶澳（扬州）太阳能科技有限公司 | 一种使用单面太阳能电池的双面光伏发电装置 |
-
2000
- 2000-04-28 JP JP2000129865A patent/JP3553462B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004146791A (ja) * | 2002-07-31 | 2004-05-20 | Kyocera Corp | 太陽光発電装置 |
| US7371963B2 (en) | 2002-07-31 | 2008-05-13 | Kyocera Corporation | Photovoltaic power generation system |
| JP2006060121A (ja) * | 2004-08-23 | 2006-03-02 | Kyocera Corp | 太陽光発電システム |
| KR101034271B1 (ko) * | 2008-11-28 | 2011-05-16 | 한국전기연구원 | 전력 계통의 운전 예비력 공급시스템 및 그 제어방법 |
| JP2010187030A (ja) * | 2010-05-31 | 2010-08-26 | Sanyo Electric Co Ltd | 太陽光発電装置及び接続装置 |
| JP2012028738A (ja) * | 2010-06-23 | 2012-02-09 | Dainippon Printing Co Ltd | 有機系太陽電池モジュールおよび有機系太陽電池パネル |
| WO2011162038A1 (ja) * | 2010-06-23 | 2011-12-29 | 大日本印刷株式会社 | 有機系太陽電池モジュールおよび有機系太陽電池パネル |
| US9082711B2 (en) | 2010-06-23 | 2015-07-14 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Organic solar cell module and organic solar cell panel |
| JP2014006887A (ja) * | 2012-05-28 | 2014-01-16 | Kyocera Corp | 電圧制御ユニットおよび太陽光発電システム |
| WO2014034121A1 (ja) | 2012-08-29 | 2014-03-06 | 京セラ株式会社 | 発電制御装置及び電力供給システム |
| US10033183B2 (en) | 2012-08-29 | 2018-07-24 | Kyocera Corporation | System and method for determining cost of website performance |
| JP2015095227A (ja) * | 2013-11-14 | 2015-05-18 | シオン電機株式会社 | 電源装置 |
| WO2015072110A1 (ja) * | 2013-11-14 | 2015-05-21 | シオン電機株式会社 | 電源装置 |
| US9728973B2 (en) | 2013-11-14 | 2017-08-08 | Sion Electric Co., Ltd. | Power source device |
| CN107958942A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-04-24 | 晶澳（扬州）太阳能科技有限公司 | 一种使用单面太阳能电池的双面光伏发电装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3553462B2 (ja) | 2004-08-11 |
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