JP2003079068A - 太陽電池電源システム - Google Patents
太陽電池電源システムInfo
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- JP2003079068A JP2003079068A JP2001261506A JP2001261506A JP2003079068A JP 2003079068 A JP2003079068 A JP 2003079068A JP 2001261506 A JP2001261506 A JP 2001261506A JP 2001261506 A JP2001261506 A JP 2001261506A JP 2003079068 A JP2003079068 A JP 2003079068A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
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- Control Of Electrical Variables (AREA)
- 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】 低出力時における発電電力を有効に活用する
こと。 【解決手段】 太陽電池１の発電電力が所定値を超えて
いることが判別回路５０４によって判別されたときには
充電回路５０１による充電を無効とし、太陽電池１の発
電電力を昇圧チョッパ３を介して連系インバータ４に出
力するとともに、蓄電池５０２に蓄積された昇降圧チョ
ッパ５０３を介して連系インバータ４に出力し、昇圧チ
ョッパ３または昇降圧チョッパ５０３の出力電力を連系
インバータ４で交流電力に変換して電源系統６または負
荷７に給電し、太陽電池１の発電電力が所定値以下にな
ったことが判別回路５０４によって判別されたときには
昇圧チョッパ３の動作を停止するとともに充電回路５０
１により太陽電池１の発電電力を蓄電池５０２に蓄電す
る。
こと。 【解決手段】 太陽電池１の発電電力が所定値を超えて
いることが判別回路５０４によって判別されたときには
充電回路５０１による充電を無効とし、太陽電池１の発
電電力を昇圧チョッパ３を介して連系インバータ４に出
力するとともに、蓄電池５０２に蓄積された昇降圧チョ
ッパ５０３を介して連系インバータ４に出力し、昇圧チ
ョッパ３または昇降圧チョッパ５０３の出力電力を連系
インバータ４で交流電力に変換して電源系統６または負
荷７に給電し、太陽電池１の発電電力が所定値以下にな
ったことが判別回路５０４によって判別されたときには
昇圧チョッパ３の動作を停止するとともに充電回路５０
１により太陽電池１の発電電力を蓄電池５０２に蓄電す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池を用いた
電源システムに係り、特に、太陽電池の発電電力を負荷
または電力系統に給電するに好適な太陽電池電源システ
ムに関する。
電源システムに係り、特に、太陽電池の発電電力を負荷
または電力系統に給電するに好適な太陽電池電源システ
ムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、太陽電池を電源とし、太陽電池の
発電電力を交流電力に変換し、この交流電力を負荷また
は電源系統に給電する電源システムを構成するに際し
て、太陽電池の発電電力を有効に利用する方式が各種提
案されている。例えば、特開平１０−２４３５７５号公
報に記載されているように、太陽電池と蓄電池とを組合
わせ、負荷の状態に応じて、太陽電池の発電電力を蓄電
池に充電する量を調整することで、太陽電池の発電電力
を余すことなく利用する方式や、特開平１０−２０１１
２９号公報に記載されているように、太陽電池の負荷の
電力が大きいときには、太陽電池と並列に設けた蓄電池
により、負荷に電力を出力する方式などがある。
発電電力を交流電力に変換し、この交流電力を負荷また
は電源系統に給電する電源システムを構成するに際し
て、太陽電池の発電電力を有効に利用する方式が各種提
案されている。例えば、特開平１０−２４３５７５号公
報に記載されているように、太陽電池と蓄電池とを組合
わせ、負荷の状態に応じて、太陽電池の発電電力を蓄電
池に充電する量を調整することで、太陽電池の発電電力
を余すことなく利用する方式や、特開平１０−２０１１
２９号公報に記載されているように、太陽電池の負荷の
電力が大きいときには、太陽電池と並列に設けた蓄電池
により、負荷に電力を出力する方式などがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】太陽電池の発電電力は
日射量に比例するため、太陽電池の発電電力は時刻や天
候の影響を受け常に変動している。特に、日の出や日の
入りでは、太陽電池の発電電力がゼロの状態から上昇し
たり、あるいは発電状態から発電停止状態に変化したり
する。また、曇りや雨天では発電電力が減少する。
日射量に比例するため、太陽電池の発電電力は時刻や天
候の影響を受け常に変動している。特に、日の出や日の
入りでは、太陽電池の発電電力がゼロの状態から上昇し
たり、あるいは発電状態から発電停止状態に変化したり
する。また、曇りや雨天では発電電力が減少する。
【０００４】従来、太陽電池の発電電力が定格の数％程
度と小さい状態では、電力変換器の電力変換損失などに
より、発電電力を効率良く交流電力に変換することがで
きず、負荷や連系された電源系統に対して、有効に電力
を出力することができないため、太陽電池の発電電力を
交流電力に変換する運転を停止し、夜間での運転の場合
と同様に、蓄電池から負荷に電力を出力する構成を採用
している。これは、太陽電池が低出力の状態では、一般
に、太陽電池の電圧が低い状態が太陽電池の最大電力出
力点となり、その状態では安定に電力を出力することが
難しくなることに起因している。
度と小さい状態では、電力変換器の電力変換損失などに
より、発電電力を効率良く交流電力に変換することがで
きず、負荷や連系された電源系統に対して、有効に電力
を出力することができないため、太陽電池の発電電力を
交流電力に変換する運転を停止し、夜間での運転の場合
と同様に、蓄電池から負荷に電力を出力する構成を採用
している。これは、太陽電池が低出力の状態では、一般
に、太陽電池の電圧が低い状態が太陽電池の最大電力出
力点となり、その状態では安定に電力を出力することが
難しくなることに起因している。
【０００５】また日の出や日の入りにおける発電量ある
いは曇りや雨天における発電量は年間を通してみたと
き、総発電量の数１０％に上り、太陽電池の発電効率を
向上させる上で、低出力時の発電電力を有効活用できる
方式が求められている。
いは曇りや雨天における発電量は年間を通してみたと
き、総発電量の数１０％に上り、太陽電池の発電効率を
向上させる上で、低出力時の発電電力を有効活用できる
方式が求められている。
【０００６】本発明の課題は、低出力時における発電電
力を有効に活用することができる太陽電池電源システム
を提供することにある。
力を有効に活用することができる太陽電池電源システム
を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、蓄電池と、太陽電池の発電電力を入力し
て前記蓄電池に充電する充電手段と、前記太陽電池の発
電電力または前記蓄電池の電力を入力して交流電力に変
換する電力変換手段とを備え、前記電力変換手段の出力
による交流電力を負荷または電源系統に給電してなる太
陽電池電源システムを構成したものである。
に、本発明は、蓄電池と、太陽電池の発電電力を入力し
て前記蓄電池に充電する充電手段と、前記太陽電池の発
電電力または前記蓄電池の電力を入力して交流電力に変
換する電力変換手段とを備え、前記電力変換手段の出力
による交流電力を負荷または電源系統に給電してなる太
陽電池電源システムを構成したものである。
【０００８】前記太陽電池電源システムを構成するに際
しては、以下の要素を付加することができる。
しては、以下の要素を付加することができる。
【０００９】（１）前記太陽電池の発電電力が所定値以
下になったことを検出する発電電力低下検出手段と、前
記発電電力低下検出手段の検出出力に応答して前記充電
手段による充電を有効としそれ以外のときには無効とす
る充電制御手段とを備えてなる。
下になったことを検出する発電電力低下検出手段と、前
記発電電力低下検出手段の検出出力に応答して前記充電
手段による充電を有効としそれ以外のときには無効とす
る充電制御手段とを備えてなる。
【００１０】（２）前記発電電力低下検出手段の検出出
力に応答して前記太陽電池から前記電力変換手段への発
電電力の入力を阻止する入力電力制御手段を備えてな
る。
力に応答して前記太陽電池から前記電力変換手段への発
電電力の入力を阻止する入力電力制御手段を備えてな
る。
【００１１】（３）前記発電電力低下検出手段は、前記
太陽電池の出力電圧が設定電圧以下になったときに前記
太陽電池の発電電力が所定値以下になったことを検出し
てなる。
太陽電池の出力電圧が設定電圧以下になったときに前記
太陽電池の発電電力が所定値以下になったことを検出し
てなる。
【００１２】（４）負荷電力のピーク時に、前記電力変
換手段と前記電源系統とを結ぶ回路を遮断する給電制御
手段を備えてなる。
換手段と前記電源系統とを結ぶ回路を遮断する給電制御
手段を備えてなる。
【００１３】前記した手段によれば、太陽電池の発電電
力を蓄電池に充電し、蓄電池に充電された電力を負荷ま
たは電源系統に給電することで、太陽電池の低出力時に
おける発電電力を有効に活用することができる。
力を蓄電池に充電し、蓄電池に充電された電力を負荷ま
たは電源系統に給電することで、太陽電池の低出力時に
おける発電電力を有効に活用することができる。
【００１４】具体的には、太陽電池の発電電力が所定値
以下、例えば、発電下限値以下になったときに、太陽電
池の発電電力が低下したとして太陽電池の発電電力を蓄
電池に充電し、蓄電池に充電され電力を負荷電力のピー
ク時や太陽電池では発電できない夜間などにおいて負荷
に給電することで、太陽電池の低出力時における発電電
力を有効に活用することができる。これにより、太陽電
池の年間を通しての電力変換効率の向上を図ることがで
きる。
以下、例えば、発電下限値以下になったときに、太陽電
池の発電電力が低下したとして太陽電池の発電電力を蓄
電池に充電し、蓄電池に充電され電力を負荷電力のピー
ク時や太陽電池では発電できない夜間などにおいて負荷
に給電することで、太陽電池の低出力時における発電電
力を有効に活用することができる。これにより、太陽電
池の年間を通しての電力変換効率の向上を図ることがで
きる。
【００１５】また、太陽電池の低出力時には、太陽電池
の発電電力を効率良く蓄電池に蓄電し、一方、負荷に供
給する電力のうち、太陽電池から供給する電力と、蓄電
池から供給する電力との配分を最適化することで、負荷
の電力ピークに対して、蓄電池から電力を出力すること
ができる。
の発電電力を効率良く蓄電池に蓄電し、一方、負荷に供
給する電力のうち、太陽電池から供給する電力と、蓄電
池から供給する電力との配分を最適化することで、負荷
の電力ピークに対して、蓄電池から電力を出力すること
ができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態を示す
太陽電池電源システムのブロック構成図である。図１に
おいて、電源システム２は、逆流阻止手段としてのダイ
オード１０１、昇圧チョッパ３、連系インバータ４、蓄
電装置５、スイッチ４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃを備
えて構成されており、太陽電池１の発電電力を蓄電する
とともに、太陽電池１の発電電力を交流電力に変換し、
この交流電力を単相三線式の電源系統６または負荷７に
給電し、電源系統６の停電時には、電源系統６を電源シ
ステム２から切り離して負荷７にのみ交流電力を給電す
るように構成されている。
に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態を示す
太陽電池電源システムのブロック構成図である。図１に
おいて、電源システム２は、逆流阻止手段としてのダイ
オード１０１、昇圧チョッパ３、連系インバータ４、蓄
電装置５、スイッチ４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃを備
えて構成されており、太陽電池１の発電電力を蓄電する
とともに、太陽電池１の発電電力を交流電力に変換し、
この交流電力を単相三線式の電源系統６または負荷７に
給電し、電源系統６の停電時には、電源系統６を電源シ
ステム２から切り離して負荷７にのみ交流電力を給電す
るように構成されている。
【００１７】昇圧チョッパ３は、太陽電池１の発電電力
をダイオード１０１を介して入力し、太陽電池１の出力
電圧を、電源系統６と連系運転できる電圧まで昇圧する
昇圧手段としての機能を備えているとともに、太陽電池
１の出力による運転電圧を変化させて、太陽電池１から
取り出せる電力を最大にするための最大電力追従制御を
行う制御手段としての機能を備えて構成されている。
をダイオード１０１を介して入力し、太陽電池１の出力
電圧を、電源系統６と連系運転できる電圧まで昇圧する
昇圧手段としての機能を備えているとともに、太陽電池
１の出力による運転電圧を変化させて、太陽電池１から
取り出せる電力を最大にするための最大電力追従制御を
行う制御手段としての機能を備えて構成されている。
【００１８】具体的には、昇圧チョッパ３は、図２に示
すように、主回路３０１、直流リアクトル３０２、平滑
コンデンサ３０３、昇圧チョッパ制御部３０４、電流検
出器３０５、電圧検出器３０６を備えて構成されてお
り、昇圧チョッパ制御部３０４には、電流検出器３０５
と電圧検出器３０６の各検出出力が入力されているとと
もに、運転／停止を指令する指令信号５０５が蓄電装置
５から入力されている。
すように、主回路３０１、直流リアクトル３０２、平滑
コンデンサ３０３、昇圧チョッパ制御部３０４、電流検
出器３０５、電圧検出器３０６を備えて構成されてお
り、昇圧チョッパ制御部３０４には、電流検出器３０５
と電圧検出器３０６の各検出出力が入力されているとと
もに、運転／停止を指令する指令信号５０５が蓄電装置
５から入力されている。
【００１９】主回路３０１は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａ
ｔｅｄ Ｇａｔｅ ＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏ
ｒ）で構成されたスイッチング素子３０７、ダイオード
３０８、３０９を備えて構成されており、ダイオード３
０８はスイッチング素子３０７に逆並列接続されている
とともにダイオード３０９に直列に接続されている。
ｔｅｄ Ｇａｔｅ ＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏ
ｒ）で構成されたスイッチング素子３０７、ダイオード
３０８、３０９を備えて構成されており、ダイオード３
０８はスイッチング素子３０７に逆並列接続されている
とともにダイオード３０９に直列に接続されている。
【００２０】昇圧チョッパ制御部３０４は、電流検出器
３０５の検出による電流と電圧検出器３０６の検出によ
る電圧を基にゲートパルス信号（スイッチング制御信
号）を生成し、このゲートパルス信号にしたがってスイ
ッチング素子３０７をオンオフ制御するように構成され
ている。すなわち、指令信号５０５により運転が指令さ
れたときには、スイッチング素子３０７をオンする時間
とオフにする時間の比を制御するためのゲートパルス信
号を生成し、このスイッチング信号にしたがってスイッ
チング素子３０７をオンオフ制御するようになってい
る。スイッチング素子３０７がオンになったときには、
太陽電池１の出力による発電電力が直流リアクトル３０
２に蓄積され、スイッチング素子３０７がオフになった
ときには直流リアクトル３０２に蓄積されたエネルギー
がダイオード３０９を介して連系インバータ４側に放電
され、入力電圧を昇圧して出力することができる。スイ
ッチング素子３０７をオンする時間とオフにする時間の
比を制御することにより、太陽電池１の出力による電圧
（入力電圧）と連系インバータ４側の電圧（出力電圧）
との比が制御され、この比を制御することで、太陽電池
１から取り出せる電力を最大にすることができる。
３０５の検出による電流と電圧検出器３０６の検出によ
る電圧を基にゲートパルス信号（スイッチング制御信
号）を生成し、このゲートパルス信号にしたがってスイ
ッチング素子３０７をオンオフ制御するように構成され
ている。すなわち、指令信号５０５により運転が指令さ
れたときには、スイッチング素子３０７をオンする時間
とオフにする時間の比を制御するためのゲートパルス信
号を生成し、このスイッチング信号にしたがってスイッ
チング素子３０７をオンオフ制御するようになってい
る。スイッチング素子３０７がオンになったときには、
太陽電池１の出力による発電電力が直流リアクトル３０
２に蓄積され、スイッチング素子３０７がオフになった
ときには直流リアクトル３０２に蓄積されたエネルギー
がダイオード３０９を介して連系インバータ４側に放電
され、入力電圧を昇圧して出力することができる。スイ
ッチング素子３０７をオンする時間とオフにする時間の
比を制御することにより、太陽電池１の出力による電圧
（入力電圧）と連系インバータ４側の電圧（出力電圧）
との比が制御され、この比を制御することで、太陽電池
１から取り出せる電力を最大にすることができる。
【００２１】一方、指令信号５０５により停止が指令さ
れたときには、スイッチング素子３０７に対するゲート
パルス信号の出力が停止され、昇圧チョッパ３による昇
圧動作が停止される。すなわち、昇圧チョッパ３は、指
令信号５０５によって停止が指令されたときには、指令
信号５０５に応答して、太陽電池１の発電電力が連系イ
ンバータ４に入力するのを阻止する入力電力制御手段と
して機能することになる。
れたときには、スイッチング素子３０７に対するゲート
パルス信号の出力が停止され、昇圧チョッパ３による昇
圧動作が停止される。すなわち、昇圧チョッパ３は、指
令信号５０５によって停止が指令されたときには、指令
信号５０５に応答して、太陽電池１の発電電力が連系イ
ンバータ４に入力するのを阻止する入力電力制御手段と
して機能することになる。
【００２２】連系インバータ４は、太陽電池１の発電電
力をダイオード１０１、昇圧チョッパ３を介して入力す
るとともに蓄電装置５の蓄電による電力を入力し、入力
した電力を交流電力に変換し、この交流電力をスイッチ
４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃを介して電源系統６に給
電するとともに負荷７に給電する電力変換手段として構
成されている。
力をダイオード１０１、昇圧チョッパ３を介して入力す
るとともに蓄電装置５の蓄電による電力を入力し、入力
した電力を交流電力に変換し、この交流電力をスイッチ
４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃを介して電源系統６に給
電するとともに負荷７に給電する電力変換手段として構
成されている。
【００２３】具体的には、連系インバータ４は、図３に
示すように、主回路４０１、平滑コンデンサ４０２、４
０３、直流電圧検出器４０４、連系インバータ制御部４
０５、交流リアクトル４０６、４０７、電流検出器４０
８、４０９、フィルタコンデンサ４１０、４１１、交流
リアクトル４１２、４１３を備えて構成されている。主
回路４０１は、ＩＧＢＴで構成されたスイッチング素子
４１４〜４１７、各スイッチング素子に逆並列接続され
たダイオード４１８〜４２１を備えて構成されている。
連系インバータ４０５は、直流電圧検出器４０４の検出
電圧と電流検出器４０８、４０９の検出電流を基にゲー
トパルス信号（スイッチング制御信号）を生成し、生成
されたゲートパルス信号を各スイッチング素子４１４〜
４１７のゲートに印加し、各スイッチング素子４１４〜
４１７をオンオフ制御することで、昇圧チョッパ３によ
り昇圧された電圧を交流電圧に変換するようになってい
る。この場合、連系インバータ制御部４０５において、
電流検出器４０８、４０９の検出による電流が所望の値
となるようなゲートパルス信号が生成され、このゲート
パルス信号によって各スイッチング素子４１４〜４１７
がオンオフ制御されるようになっている。そして各スイ
ッチング素子４１４〜４１７の出力による電圧は交流リ
アクトル４０６、４０７、４１２、４１３、フィルタコ
ンデンサ４１０、４１１によって平滑化され、平滑化さ
れた交流電圧が電源系統６と負荷７に供給されるように
なっている。
示すように、主回路４０１、平滑コンデンサ４０２、４
０３、直流電圧検出器４０４、連系インバータ制御部４
０５、交流リアクトル４０６、４０７、電流検出器４０
８、４０９、フィルタコンデンサ４１０、４１１、交流
リアクトル４１２、４１３を備えて構成されている。主
回路４０１は、ＩＧＢＴで構成されたスイッチング素子
４１４〜４１７、各スイッチング素子に逆並列接続され
たダイオード４１８〜４２１を備えて構成されている。
連系インバータ４０５は、直流電圧検出器４０４の検出
電圧と電流検出器４０８、４０９の検出電流を基にゲー
トパルス信号（スイッチング制御信号）を生成し、生成
されたゲートパルス信号を各スイッチング素子４１４〜
４１７のゲートに印加し、各スイッチング素子４１４〜
４１７をオンオフ制御することで、昇圧チョッパ３によ
り昇圧された電圧を交流電圧に変換するようになってい
る。この場合、連系インバータ制御部４０５において、
電流検出器４０８、４０９の検出による電流が所望の値
となるようなゲートパルス信号が生成され、このゲート
パルス信号によって各スイッチング素子４１４〜４１７
がオンオフ制御されるようになっている。そして各スイ
ッチング素子４１４〜４１７の出力による電圧は交流リ
アクトル４０６、４０７、４１２、４１３、フィルタコ
ンデンサ４１０、４１１によって平滑化され、平滑化さ
れた交流電圧が電源系統６と負荷７に供給されるように
なっている。
【００２４】蓄電装置５は、充電回路５０１、蓄電池５
０２、昇降圧チョッパ５０３、判別回路５０４を備えて
構成されている。
０２、昇降圧チョッパ５０３、判別回路５０４を備えて
構成されている。
【００２５】判別回路５０４は、太陽電池１の発電電力
を、ダイオード１０１を介して入力し、太陽電池１の発
電電力が所定値以下（発電下限値以下）になったとき、
すなわち、太陽電池１の出力電圧が設定電圧以下になっ
たときには太陽電池１の発電電力が低下したことを判別
し、この判別結果を昇圧チョッパ３と充電回路５０１に
出力する発電電力低下検出手段として構成されている。
この場合、判別回路５０４は、太陽電池１の発電電力が
所定値以下になったことを検出したときには、昇圧チョ
ッパ３の動作を停止するための指令信号５０５を出力す
るとともに、充電回路５０１に対して充電を有効にする
ための指令信号５０６を出力し、太陽電池１の発電電力
が所定値を超えているときには、昇圧チョッパ３に対し
て運転を指令するための指令信号５０５を出力するとと
もに、充電回路５０１に対して充電を無効にするための
指令信号５０６を出力するように構成されている。
を、ダイオード１０１を介して入力し、太陽電池１の発
電電力が所定値以下（発電下限値以下）になったとき、
すなわち、太陽電池１の出力電圧が設定電圧以下になっ
たときには太陽電池１の発電電力が低下したことを判別
し、この判別結果を昇圧チョッパ３と充電回路５０１に
出力する発電電力低下検出手段として構成されている。
この場合、判別回路５０４は、太陽電池１の発電電力が
所定値以下になったことを検出したときには、昇圧チョ
ッパ３の動作を停止するための指令信号５０５を出力す
るとともに、充電回路５０１に対して充電を有効にする
ための指令信号５０６を出力し、太陽電池１の発電電力
が所定値を超えているときには、昇圧チョッパ３に対し
て運転を指令するための指令信号５０５を出力するとと
もに、充電回路５０１に対して充電を無効にするための
指令信号５０６を出力するように構成されている。
【００２６】充電回路５０１は、判別回路５０４からの
指令信号５０６により充電を有効とすることが指令され
たときには、太陽電池１の発電電力を蓄電池５０２に充
電する充電手段として機能し、指令信号５０６により充
電を無効とすることが指令されたときには蓄電池５０２
に対する充電を無効とする充電制御手段としての機能を
備えて構成されている。
指令信号５０６により充電を有効とすることが指令され
たときには、太陽電池１の発電電力を蓄電池５０２に充
電する充電手段として機能し、指令信号５０６により充
電を無効とすることが指令されたときには蓄電池５０２
に対する充電を無効とする充電制御手段としての機能を
備えて構成されている。
【００２７】具体的には、充電回路５０１は、図４に示
すように、平滑コンデンサ５０１１、スイッチング素子
５０１２、高周波トランス５０１３、ダイオード５０１
４、５０１５、リアクトル５０１６、平滑コンデンサ５
０１７、ダイオード５０１８、電流検出器５０１９、フ
ォトカプラで構成された絶縁回路５０２０、駆動回路５
０２１を備えて構成されており、駆動回路５０２１に指
令信号５０６が入力されている。スイッチング素子５０
１２は、例えば、パワーＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏ
ｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ
ＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で構成されてい
る。電力検出器５０１９は、蓄電池５０２に供給される
電流を検出し、検出電流を絶縁回路５０２０に出力する
ようになっている。絶縁回路５０２０は、入力電流に対
応した電圧を駆動回路５０２１に出力するようになって
いる。駆動回路５０２１は、指令信号５０６により充電
を有効とすることが指令されたときには、蓄電池５０２
に供給される電流を一定にするために、スイッチング素
子５０１２のオンオフの通流率（オン時間とオフ時間の
比）を制御するためのゲートパルス信号（スイッチング
制御信号）を生成し、このゲートパルス信号をスイッチ
ング素子５０１２のゲートに印加するように構成されて
いる。スイッチング素子５０１２がゲートパルス信号に
したがって高周波でオンオフ制御されると、太陽電池１
の出力電圧が高周波トランス５０１３によって高周波電
圧に変換され、この高周波電圧はダイオード５０１４、
５０１５で整流されたあと、リアクトル５０１６、平滑
コンデンサ５０１７によって平滑化される。そして平滑
化された電流はダイオード５０１８を介して蓄電池５０
２に供給され、蓄電池５０２に対する充電が行われる。
一方、指令信号５０６により充電の無効が指令されたと
きには、スイッチング素子５０１２のスイッチング動作
が停止され、太陽電池１の出力電力は充電回路５０１、
蓄電池５０２から切り離される。
すように、平滑コンデンサ５０１１、スイッチング素子
５０１２、高周波トランス５０１３、ダイオード５０１
４、５０１５、リアクトル５０１６、平滑コンデンサ５
０１７、ダイオード５０１８、電流検出器５０１９、フ
ォトカプラで構成された絶縁回路５０２０、駆動回路５
０２１を備えて構成されており、駆動回路５０２１に指
令信号５０６が入力されている。スイッチング素子５０
１２は、例えば、パワーＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏ
ｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ
ＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で構成されてい
る。電力検出器５０１９は、蓄電池５０２に供給される
電流を検出し、検出電流を絶縁回路５０２０に出力する
ようになっている。絶縁回路５０２０は、入力電流に対
応した電圧を駆動回路５０２１に出力するようになって
いる。駆動回路５０２１は、指令信号５０６により充電
を有効とすることが指令されたときには、蓄電池５０２
に供給される電流を一定にするために、スイッチング素
子５０１２のオンオフの通流率（オン時間とオフ時間の
比）を制御するためのゲートパルス信号（スイッチング
制御信号）を生成し、このゲートパルス信号をスイッチ
ング素子５０１２のゲートに印加するように構成されて
いる。スイッチング素子５０１２がゲートパルス信号に
したがって高周波でオンオフ制御されると、太陽電池１
の出力電圧が高周波トランス５０１３によって高周波電
圧に変換され、この高周波電圧はダイオード５０１４、
５０１５で整流されたあと、リアクトル５０１６、平滑
コンデンサ５０１７によって平滑化される。そして平滑
化された電流はダイオード５０１８を介して蓄電池５０
２に供給され、蓄電池５０２に対する充電が行われる。
一方、指令信号５０６により充電の無効が指令されたと
きには、スイッチング素子５０１２のスイッチング動作
が停止され、太陽電池１の出力電力は充電回路５０１、
蓄電池５０２から切り離される。
【００２８】昇降圧チョッパ５０３は、蓄電池５０２に
蓄積された電圧を昇圧し、昇圧した電圧を連系インバー
タ４に出力し、また連系インバータ４の出力による電圧
を降圧し、降圧された電圧によって蓄電池５０２を充電
するように構成されている。
蓄積された電圧を昇圧し、昇圧した電圧を連系インバー
タ４に出力し、また連系インバータ４の出力による電圧
を降圧し、降圧された電圧によって蓄電池５０２を充電
するように構成されている。
【００２９】具体的には、昇圧チョッパ５０３は、図５
に示すように、主回路５０３１、直流リアクトル５０３
２、平滑コンデンサ５０３３、昇降圧チョッパ制御部５
０３４、電流検出器５０３５を備えて構成されている。
主回路５０３１は、ＩＧＢＴで構成されたスイッチング
素子５０３６、５０３７、各スイッチング素子に逆並列
接続されたダイオード５０３８、５０３９を備えて構成
されている。
に示すように、主回路５０３１、直流リアクトル５０３
２、平滑コンデンサ５０３３、昇降圧チョッパ制御部５
０３４、電流検出器５０３５を備えて構成されている。
主回路５０３１は、ＩＧＢＴで構成されたスイッチング
素子５０３６、５０３７、各スイッチング素子に逆並列
接続されたダイオード５０３８、５０３９を備えて構成
されている。
【００３０】昇降圧チョッパ制御部５０３４は、電流検
出器５０３５の検出電流を基にゲートパルス信号（スイ
ッチング制御信号）を生成し、このゲートパルス信号を
スイッチング素子５０３６、５０３７のゲートに印加
し、各スイッチング素子５０３６、５０３７をオンオフ
制御するように構成されている。例えば、昇降圧チョッ
パ制御部５０３４からスイッチング素子５０３７のゲー
トにゲートパルス信号を印加して、スイッチング素子５
０３７をオンオフ制御することにより、蓄電池５０２か
らの電圧を昇圧し、昇圧した電圧をダイオード５０３８
を介して連系インバータ４に出力し、蓄電池側の電力を
連系インバータ４側に放電するようになっている。一
方、スイッチング素子５０３６をオンオフ制御すること
により、連系インバータ４からの電圧を降圧し、降圧し
た電圧によって蓄電池５０２を充電するようになってい
る。
出器５０３５の検出電流を基にゲートパルス信号（スイ
ッチング制御信号）を生成し、このゲートパルス信号を
スイッチング素子５０３６、５０３７のゲートに印加
し、各スイッチング素子５０３６、５０３７をオンオフ
制御するように構成されている。例えば、昇降圧チョッ
パ制御部５０３４からスイッチング素子５０３７のゲー
トにゲートパルス信号を印加して、スイッチング素子５
０３７をオンオフ制御することにより、蓄電池５０２か
らの電圧を昇圧し、昇圧した電圧をダイオード５０３８
を介して連系インバータ４に出力し、蓄電池側の電力を
連系インバータ４側に放電するようになっている。一
方、スイッチング素子５０３６をオンオフ制御すること
により、連系インバータ４からの電圧を降圧し、降圧し
た電圧によって蓄電池５０２を充電するようになってい
る。
【００３１】次に、電源システム３の動作を図６および
図７にしたがって説明する。まず、図６（ａ）に示すよ
うに、天候が晴天の場合には、太陽電池１の発電電力が
発電下限値以下（所定値以下）となる面積は比較的少な
く、太陽電池１の発電電力が所定値を超えているときに
は、図７（ａ）に示すように、通常時の運転が行われ
る。この場合、判別回路５０４からの指令信号５０５に
より、昇圧チョッパ３に対して運転が指令され、指令信
号５０６により充電回路５０１に対しては充電の無効が
指令される。そして太陽電池１の発電電力が昇圧チョッ
パ３を介して連系インバータ４に入力されるとともに、
蓄電池５０２に蓄積された電力が昇降圧チョッパ５０３
を介して連系インバータ４に入力され、入力された電力
が交流電力に変換されて電源系統６または負荷７に給電
される。この場合、蓄電池５０２に蓄積された電力は、
負荷のピーク時や夜間における出力として、太陽電池１
の出力と組合わせて用いられる。また蓄電池５０２から
の放電は、電源系統６に接続された負荷の電力の方が太
陽電池１の発電電力より大きい場合のみ用いられるた
め、蓄電池５０２の電力が電源系統６に逆潮流すること
はない。
図７にしたがって説明する。まず、図６（ａ）に示すよ
うに、天候が晴天の場合には、太陽電池１の発電電力が
発電下限値以下（所定値以下）となる面積は比較的少な
く、太陽電池１の発電電力が所定値を超えているときに
は、図７（ａ）に示すように、通常時の運転が行われ
る。この場合、判別回路５０４からの指令信号５０５に
より、昇圧チョッパ３に対して運転が指令され、指令信
号５０６により充電回路５０１に対しては充電の無効が
指令される。そして太陽電池１の発電電力が昇圧チョッ
パ３を介して連系インバータ４に入力されるとともに、
蓄電池５０２に蓄積された電力が昇降圧チョッパ５０３
を介して連系インバータ４に入力され、入力された電力
が交流電力に変換されて電源系統６または負荷７に給電
される。この場合、蓄電池５０２に蓄積された電力は、
負荷のピーク時や夜間における出力として、太陽電池１
の出力と組合わせて用いられる。また蓄電池５０２から
の放電は、電源系統６に接続された負荷の電力の方が太
陽電池１の発電電力より大きい場合のみ用いられるた
め、蓄電池５０２の電力が電源系統６に逆潮流すること
はない。
【００３２】一方、図６（ｂ）に示すように、日射量が
少ないときには、太陽電池１の発電電力の面積に対し
て、太陽電池１の発電電力が発電下限値以下となる面積
の比率が大きくなる。太陽電池１の発電電力が発電下限
値以下の場合には、そのままでは太陽電池１の発電電力
を交流電力に変換でいないため、図７（ｂ）に示すよう
に、昇圧チョッパ３に対して昇圧動作の停止が指令され
るとともに、充電回路５０１に対して充電を有効とする
指令信号５０６が出力され、太陽電池１の発電電力が蓄
電池５０２に効率良く蓄電される。そして蓄電池５０２
に蓄電された電力は負荷のピーク時や夜間において交流
電力に変換され、太陽電池１の低出力時における発電電
力を有効に利用することができる。
少ないときには、太陽電池１の発電電力の面積に対し
て、太陽電池１の発電電力が発電下限値以下となる面積
の比率が大きくなる。太陽電池１の発電電力が発電下限
値以下の場合には、そのままでは太陽電池１の発電電力
を交流電力に変換でいないため、図７（ｂ）に示すよう
に、昇圧チョッパ３に対して昇圧動作の停止が指令され
るとともに、充電回路５０１に対して充電を有効とする
指令信号５０６が出力され、太陽電池１の発電電力が蓄
電池５０２に効率良く蓄電される。そして蓄電池５０２
に蓄電された電力は負荷のピーク時や夜間において交流
電力に変換され、太陽電池１の低出力時における発電電
力を有効に利用することができる。
【００３３】以上述べたように、本実施形態によれば、
日の出や日の入りあるいは曇りや雨天時のように、太陽
電池１の発電電力が低出力時であっても、蓄電池５０２
に効率良く充電し、その電力を、負荷電力のピーク時や
太陽電池１が発電できない夜間の電力として有効利用す
ることができる。これにより、太陽電池１の発電効率の
向上に寄与することができる。また蓄電池５０２からの
放電制御により、電力ピークを平準化することができ
る。
日の出や日の入りあるいは曇りや雨天時のように、太陽
電池１の発電電力が低出力時であっても、蓄電池５０２
に効率良く充電し、その電力を、負荷電力のピーク時や
太陽電池１が発電できない夜間の電力として有効利用す
ることができる。これにより、太陽電池１の発電効率の
向上に寄与することができる。また蓄電池５０２からの
放電制御により、電力ピークを平準化することができ
る。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
太陽電池の低出力時における発電電力を蓄電池に充電
し、蓄電池に充電された電力を負荷または電源系統に給
電するようにしたため、太陽電池の低出力時における発
電電力を有効に活用することができる。
太陽電池の低出力時における発電電力を蓄電池に充電
し、蓄電池に充電された電力を負荷または電源系統に給
電するようにしたため、太陽電池の低出力時における発
電電力を有効に活用することができる。
【図１】本発明の一実施形態を示す太陽電池電源システ
ムのブロック構成図である。
ムのブロック構成図である。
【図２】昇圧チョッパの回路構成図である。
【図３】連系インバータの回路構成図である。
【図４】充電回路の回路構成図である。
【図５】昇降圧チョッパの回路構成図である。
【図６】（ａ）晴天時の発電特性図、（ｂ）日射量が少
ないときの発電特性図である。
ないときの発電特性図である。
【図７】（ａ）通常運転時のシステム構成図、（ｂ）低
出力時のシステム構成図である。
出力時のシステム構成図である。
１ 太陽電池
２ 電源システム
３ 昇圧チョッパ
４ 連系インバータ
５ 蓄電装置
６ 電源系統
７ 負荷
５０１ 充電回路
５０２ 蓄電池
５０３ 昇降圧チョッパ
５０４ 判別回路
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5F051 KA02 KA04 KA05 KA10
5G003 AA06 BA01 CA14 CC02 DA07
DA18 GB06
5G066 HA30 HB06 HB09 JA07 JB03
5H420 BB03 BB14 CC03 DD03 EA10
FF03 FF22
Claims (5)
- 【請求項１】 蓄電池と、太陽電池の発電電力を入力し
て前記蓄電池に充電する充電手段と、前記太陽電池の発
電電力または前記蓄電池の電力を入力して交流電力に変
換する電力変換手段とを備え、前記電力変換手段の出力
による交流電力を負荷または電源系統に給電してなる太
陽電池電源システム。 - 【請求項２】 請求項１に記載の太陽電池電源システム
において、前記太陽電池の発電電力が所定値以下になっ
たことを検出する発電電力低下検出手段と、前記発電電
力低下検出手段の検出出力に応答して前記充電手段によ
る充電を有効としそれ以外のときには無効とする充電制
御手段とを備えてなることを特徴とする太陽電池電源シ
ステム。 - 【請求項３】 請求項２に記載の太陽電池電源システム
において、前記発電電力低下検出手段の検出出力に応答
して前記太陽電池から前記電力変換手段への発電電力の
入力を阻止する入力電力制御手段を備えてなることを特
徴とする太陽電池電源システム。 - 【請求項４】 請求項２または３に記載の太陽電池電源
システムにおいて、前記発電電力低下検出手段は、前記
太陽電池の出力電圧が設定電圧以下になったときに前記
太陽電池の発電電力が所定値以下になったことを検出し
てなることを特徴とする太陽電池電源システム。 - 【請求項５】 請求項１、２、３または４のうちいずれ
か１項に記載の太陽電池電源システムにおいて、負荷電
力のピーク時に、前記電力変換手段と前記電源系統とを
結ぶ回路を遮断する給電制御手段を備えてなることを特
徴とする太陽電池電源システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001261506A JP2003079068A (ja) | 2001-08-30 | 2001-08-30 | 太陽電池電源システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001261506A JP2003079068A (ja) | 2001-08-30 | 2001-08-30 | 太陽電池電源システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003079068A true JP2003079068A (ja) | 2003-03-14 |
Family
ID=19088540
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001261506A Pending JP2003079068A (ja) | 2001-08-30 | 2001-08-30 | 太陽電池電源システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003079068A (ja) |
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
2001
- 2001-08-30 JP JP2001261506A patent/JP2003079068A/ja active Pending
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