JP2004297880A - Power converter - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は電力変換器に関し、より詳細には、太陽電池セルから出力された直流電圧を昇圧する電力変換器及び該電力変換器を含む太陽光発電システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、化石燃料の使用に伴う二酸化炭素等の排出による地球温暖化や、原子力発電所の事故や放射性廃棄物による放射能汚染などの問題が深刻となり、地球環境とエネルギに対する関心が高まっている。このような状況の下、無尽蔵かつクリーンなエネルギ源として太陽光を利用する太陽光発電が世界中で実用化されている。
【0003】
太陽電池を利用した太陽光発電の形態としては、数Wから数千kWまでの出力規模に応じた種々の形態がある。太陽電池を使用した代表的なシステムとしては、太陽電池によって発電された直流電力をインバータ等により交流電力に変換(直交変換)して需要家の負荷や商用電力系統に供給するシステムがある。
【0004】
図9は、一般的な家庭用の太陽光発電システムの外観を示す図であり、図10は図9の太陽光発電システムの概略ブロック図である。
【0005】
図中75は太陽電池モジュールであり、出力電圧が数Vの太陽電池セルを複数枚直列接続して出力電圧が20V程度となるように構成されている。さらに太陽電池モジュール75を複数枚直列接続して200V程度の出力電圧を得られる太陽電池ストリング76を構成し、系統連系インバータ71に接続することにより、系統連系システムを構築している。
【0006】
系統連系インバータ71は、図10に示すように、電圧が様々に変化する太陽電池からの出力電圧を一定の電圧に変換するDC/DCコンバータ部72と、DC/DCコンバータ部72から出力された直流電力を系統連系可能な周波数及び電圧の商用交流電力に変換するDC/ACコンバータ部73に大別される。
【0007】
図11は、図10に示したDC/DCコンバータ部72の構成の一例を示す図である。DC/DCコンバータ部72はスイッチング素子としてFETを有し、その駆動回路1101は、制御電源部1102、発振部1103、増幅部1104を含んでおり、制御電源部1102には、太陽電池ストリング76からの出力電圧が入力され、この電圧を降圧変換して制御電源を生成する。
【0008】
太陽電池ストリングの定格出力電圧が200Vであるのに対して、スイッチング素子を駆動する駆動電圧や、インバータ内の制御電圧はせいぜい3〜15V程度である。従って、このような構成では、制御電源の電圧は十分に高い太陽電池の出力電圧から生成されるため、容易に十分な電圧値を得ることができる。
【0009】
しかしながら、このように多数の太陽電池セルを直列接続した太陽電池ストリングを用いた構成では、以下のような問題が生じる。
【0010】
例えば、障害物などにより太陽光が遮られて日陰が生じると、日陰となった部分にあるセルは発電しない。発電しないセルには、直列接続された他の太陽電池セルの全電圧が太陽電池モジュールに接続された負荷を介して太陽電池や素子の光起電圧と逆方向に印加され、逆電流が流れることにより発熱する。これを防止するために、セル毎にバイパスダイオードを設ける方法もあるが、モジュール及びシステムのコストが上昇してしまう。
【0011】
また、セルを直列接続するために、セル間に発電に利用されない非発電領域を設ける必要があるため、太陽電池モジュールの面積発電効率を大きくするのが困難である。
【0012】
更に、例えば、導電性基板を負極として利用する太陽電池セルを使用した場合において、直列接続された太陽電池セルの導電性基板と太陽電池モジュールの外郭導体部との間の封止材にピンホールが生じてそこに雨水が入り込んだ際には、太陽電池セルと太陽電池モジュールの外郭導体部とが雨水を介して導通状態となる。
【0013】
このような状態となると、太陽電池モジュールの外郭導体部を介して隣接する太陽電池モジュールに漏洩電流が流れ、この電流により太陽電池モジュールの外郭導体部が腐食する場合がある。
【0014】
これらの問題に対処すべく、本願の発明者らは、単セルコンバータを用いた太陽光発電システムを提案している(特願2002−207192号、特願2002−231804号)。
【0015】
これは、従来の太陽電池ストリング76のように、直列接続された多数の太陽電池セルからの出力をインバータに接続する構成ではなく、単セル又は直列接続された少数のセル毎にDC/DCコンバータを設けて単セルコンバータを構成し、複数の単セルコンバータそれぞれの出力をインバータに接続するように構成したものである。
【0016】
このような構成の太陽光発電システムによれば、上記の問題が解決されると共に、以下のような効果が得られる。
【0017】
単セルコンバータの数を増減するだけで太陽電池モジュールの容量を変えることができ、小容量の太陽光発電システムでも容易に構成できる。
【0018】
太陽電池の対地電圧を低くすることができ、その結果太陽電池素子の被覆を薄くして製造コストを低減することが可能になる。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、単セルコンバータを用いた太陽光発電システムで、DC/DCコンバータにFET等のスイッチング素子を利用した昇圧回路を含む構成とすると、システム起動前に低い駆動電圧がスイッチング素子に供給されてしまい、起動特性が低下してしまう場合が有る。
【0020】
この現象についてもう少し詳しく説明する。DC/DCコンバータのスイッチングFETをオープンループ制御で駆動する場合、太陽電池の出力電圧を昇圧してスイッチングFETの駆動電圧が生成される。この場合、起動時等で太陽電池からの出力電圧が小さく十分な電圧まで昇圧されていない駆動電圧がFETに供給されると、FETのON抵抗による損失が非常に大きい状態で変換動作が行われる。
【0021】
このため、早朝等日射量が十分得られずに太陽電池からの出力が低いと、FETのON抵抗による損失が大きくなってしまい、DC/DCコンバータの出力電圧を所望の電圧に昇圧することができなくなってしまう。すなわち、DC/DCコンバ−タの出力電圧が所望の電圧に達するまでに時間がかかることとなり、太陽電池の起動特性が低下してしまう。
【0022】
この現象について、図2に示すDC/DCコンバータのブロック図を参照して更に詳細に説明する。
【0023】
図2において、32は入力キャパシタ、33および34はFET等のスイッチング素子、15はトランス、36は整流回路、37は平滑化回路、101はスイッチング素子のゲートへ駆動電圧を供給する駆動回路である。駆動回路101は、主に制御電源102、発振部103、増幅部104から構成される。
【0024】
<制御電源102>
制御電源102は、太陽電池から出力された電力をDC/DCコンバータ2の主回路と並列に受電し、太陽電池から出力された低い電圧を昇圧して、スイッチング素子を駆動する約5Vの電圧を生成する。
【0025】
制御電源102は、入力平滑コンデンサ、平滑コイル、チョッパスイッチ、チョッパダイオード、出力平滑コンデンサからなる昇圧チョッパ回路で構成される。昇圧チョッパ回路の昇圧比は、チョッパスイッチに供給される駆動パルスのデューティによって決定され、チョッパ出力電圧をモニタしてデューティを調節することにより出力電圧を5Vに調整できる。
【0026】
ただし、デューティのON時間比率をあげることにより、昇圧比の上昇は可能であるが、入力インダクタのインダクタンス値や抵抗値、駆動信号の鈍り、チョッパスイッチON時のコレクタ−エミッタ間電圧(ドレイン−ソース間電圧)等により、昇圧比には実質的な限界があり、約6倍程度までが実用的な昇圧比となる。
【0027】
<発振部103>
発振部103は、制御電源102によって昇圧された5Vの電源によってDC/DCコンバータ2のスイッチング素子33及び34を駆動する駆動周波数の方形波パルスを出力する。本例における発振部103のスイッチング周波数は70kHzとした。
【0028】
<増幅部104>
増幅部104は、発振部103で生成された方形波パルスを電流増幅する。これは、スイッチング素子33及び34に充分駆動可能な電流を供給するためである。
【0029】
例えばスイッチング素子33及び34がFETで構成される場合には、入力寄生容量を素早く充電してスイッチング損失を低減する必要があり、そのためには高い電流供給能力が必要となる。
【0030】
増幅部104を駆動する電源としては、制御電源102の出力を発振部103と並列に入力する構成とした。
【0031】
なお、発振部103の出力が充分な駆動能力をもつ場合には、増幅部104は必要ない。
【0032】
<DC/DCコンバータの動作>
このような構成の駆動回路101においては、太陽電池に太陽光が当たると太陽電池からの出力電圧は徐々に上昇し、出力電圧が約0.6V〜0.7V程度になると制御電源である昇圧チョッパ回路が動作し始め、FETに駆動電圧が供給される。
【0033】
ここで、スイッチング素子として使用するFET33及び34のゲート電圧とON抵抗との関係が、図6のグラフに示す特性であるとする。一般的にFETは図6のグラフのように、ゲート電圧が低い場合では、ON抵抗(ドレイン−ソース間抵抗)が高く、制御電源の出力電圧が閾値電圧に達していない段階でFETが駆動される際には、FETによる損失が大きい状態で導通してしまう。
【0034】
特に、図6に示すようにゲート閾値電圧の最小値が1.0V、最大値が3.0Vと幅広いFETでは、ゲート電圧が最大値である3.0Vを下回るとON抵抗がいっそう高くなる傾向がある。
【0035】
このため、通常は充分に小さいレベルのFETによる損失電力が無視できない大きさとなり、DC/DCコンバータから出力される電力は、
[入力電力]−[FETの損失電力]−[トランスのコア損失等の主回路固定損失]
で表わされる電力となり、早朝等の太陽電池から出力される電力が小さい場合においては、DC/DCコンバータから出力される電力は極わずかになる。
【0036】
更に、起動時のスイッチング素子ON時間比率が高い場合、特に固定デューティ制御などでは、出力電圧と入力電圧との関係は一定となるため、入力電圧がなかなか上昇しない。その結果、日射量が上昇しても、FETのゲート電圧が低い、→FETのON抵抗が高く損失が大きい、→出力電圧がなかなか上昇しない、→入力電圧も上昇しない、→FETのゲート電圧が低い、というループが発生してしまう。
【0037】
図7は、このようなDC/DCコンバータの日射量と出力電力との関係を示すグラフであり、日射量がある一定のレベルまで達しないと出力電力が極端に小さく、起動特性が低いことが示されている。
【0038】
本発明は以上のような状況に鑑みてなされたものであり、単セルコンバータに用いられる電力変換器の起動特性を改善することを目的とする。
【0039】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明の一態様としての電力変換器は、太陽電池セルから出力された直流電圧を昇圧する電力変換器であって、
電圧駆動型のスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の駆動信号を発生する駆動信号発生部と、
前記太陽電池セルから出力された直流電圧を昇圧して、前記スイッチング素子及び前記駆動信号発生部に電力を供給する制御電源部と、
前記駆動信号の電圧が所定の閾値以上となる場合にのみ、前記駆動信号を発生させるように制御する判断手段と、を備えている。
【0040】
すなわち、本発明では、太陽電池セルから出力された直流電圧を昇圧すべく、電圧駆動型のスイッチング素子と、スイッチング素子の駆動信号を発生する駆動信号発生部と、太陽電池セルから出力された直流電圧を昇圧して、スイッチング素子及び駆動信号発生部に電力を供給する制御電源部と、を備える電力変換器において、駆動信号の電圧が所定の閾値以上となる場合にのみ、駆動信号を発生させるように制御する。
【0041】
このようにすると、太陽電池セルから発生される電圧が、駆動信号の電圧が所定の閾値以上となるのに必要な電圧未満である場合には、駆動信号は出力されず、スイッチング素子を適切な状態、例えば、常にON抵抗が小さい状態で駆動することができる。
【0042】
従って、単セル又は直列接続された少数のセル毎に電力変換器を設ける単セルコンバータ型のように電力変換器に入力される電圧が低い構成における、電力変換器の起動特性を改善することができる。
【0043】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電力変換器及び該電力変換器を使用した太陽光発電システムの好適な実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、全ての図面に関して、同様な構成要素には同じ参照符号を付している。
【0044】
始めに、本発明に係る太陽光発電システムの全体構成とその構成要素について説明する。
【0045】
[太陽光発電システムの構成]
図1は、本発明に係る電力変換器としてのDC/DCコンバータを含む、太陽光発電システムの構成を示すブロック図である。
【0046】
図1において、1は太陽電池、2はDC/DCコンバータ、3はインバータ、4は商用電力系統である。本発明における構成では、太陽電池1とDC/DCコンバータ2とを組とした単セルコンバータを複数並列に接続し、その出力をインバータ3に入力し、インバータ3から出力される商用交流電力を商用電力系統4に逆潮流する系統連系システムを構成している。
【0047】
<太陽電池1>
太陽電池1は、太陽光が遮られることなく照射されるように屋根等の屋外に設置され、太陽電池セルの直列接続数を1〜複数個(例えば、4個未満)に制限し、出力電圧が低電圧となるように構成する。また、出力電流は10A以上の大電流太陽電池セルを用いる事が好ましい。
【0048】
太陽電池セルには、アモルファスシリコン系、多結晶シリコン系、結晶シリコン系などの様々な太陽電池素子が使用可能である。
【0049】
本構成においては、アモルファスシリコン系を3層に積層した積層型太陽電池セルを太陽電池1として使用した。その特性は、
定格日射量=1kW/m2:周囲温度25℃
短絡電流 Isc = 16.10A
開放電圧 Voc = 1.8V
最大動作点電流 Ipm = 14.0A
最大動作点電圧 Vpm = 1.4V
最大出力電力 Pmax= 20W
となっている。
【0050】
<DC/DCコンバータ2>
太陽電池1それぞれに対して、低電圧大電流である太陽電池1の出力を昇圧して高電圧小電流に変換する、オープンループ型のDC/DCコンバータ2を設ける。これは、屋内に接地されるインバータ3までの長い送電経路での送電ロスを低減することを目的としている。
【0051】
以下図1を参照して、DC/DCコンバータ2の構成を説明する。図1において、32は入力キャパシタ、33および34はFET等のスイッチング素子、15はトランス、36は整流回路、37は平滑化回路、46はスイッチング素子のゲートへ駆動電圧を供給する駆動回路である。
【0052】
駆動回路46は、互いに位相が逆の2つのゲート駆動信号を、プッシュプルスイッチング回路を構成するスイッチング素子33および34にそれぞれ供給する。ゲート駆動信号(矩形波)のデューティ比は固定とする。
【0053】
ゲート駆動回路46は、太陽電池1の出力を昇圧してゲート駆動回路全体の動作電源を供給する制御電源、スイッチング素子33への駆動電圧が所定の閾値以上であるか否かを判断する判断手段、スイッチング素子の駆動信号を生成する発振手段、及び発振手段により直接スイッチング素子を駆動できない場合は、この発振手段の出力を増幅する増幅手段を含んで構成される。
【0054】
判断手段は、比較器と基準電圧源から構成され、比較器は、スイッチング素子33への駆動電圧が所定の閾値以上となるか否かを判断すべく、太陽電池1の出力電圧、制御電源の入力電圧、制御電源の出力電圧、発振手段の入力電圧及び増幅手段の入力電圧等のいずれかを一方の入力とし、所定電圧を発する基準電圧源を他方の入力とし、一方の入力電圧が他方の入力電圧を上回ると、スイッチング素子の駆動を許可する信号を出力する。このスイッチング素子の駆動を許可する信号は、制御電源、発振手段、及び増幅手段の少なくとも1つに出力される。
【0055】
なお、判断手段における所定の閾値は、その回路構成に応じて適宜好ましい値が設定されるが、スイッチング素子のON抵抗が急激に小さくなる閥値電圧以上の電圧が駆動信号として、駆動回路46から出力される程度の電圧であればよい。
【0056】
また、判断手段を、太陽電池の出力電圧を直接定電圧ダイオード等でレベルシフトして、制御電源、発振手段、及び増幅手段の少なくとも1つの制御入力に接続する構成としてもよい。
【0057】
駆動回路46から出力されるゲート駆動信号のデューティは、プッシュプルスイッチング回路の最大デューティである50%が、変換効率が高く好ましい。ゲート駆動信号のデューティを固定とするのは、フィードバック回路をなくして、スイッチング制御回路を単純化することによりコストダウンおよび信頼性を向上させるためである。なお、スイッチング周波数は、スイッチングによる損失電力と、トランスの小型化のトレードオフにより、20k〜数百kHzの間で設定する。
【0058】
また、スイッチング素子33および34は、太陽電池1の出力電圧が低いため、オン抵抗が低いMOSFETを使用することが好ましい。現時点では、ユニポーラ素子であるMOSFETが、オン抵抗の面でとくに優れている。
【0059】
入力キャパシタ32は、DC/DCコンバータ2から見て電力供給源が電圧源と見なせるように、等価直列抵抗(ESR)が小さく、高周波特性に優れるOSコン(三洋電機製)を使用することが好ましい。そのほか、積層セラミックキャパシタ、タンタル電解キャパシタなどESRが小さいものが使用可能である。入力キャパシタ32によって、DC/DCコンバータ2の電力供給源は電圧源と見なせるようになり、DC/DCコンバータ2は、いわゆる電圧型コンバータと呼ばれるものになる。
【0060】
トランス15の変圧比(巻線比)は、太陽電池1の運転電圧が最小時において、インバータ3が交流電圧100Vを出力するために必要な直流電圧(例えば、150V以上)がインバータ3に供給されるように設定する。なお、DC/DCコンバータ2の出力電圧は、スイッチング回路が常に最大デューティで運転されるので、入力電圧にトランス15の変圧比を掛けた値になる。
【0061】
太陽電池の最適動作点は、高温又は日射量が少ない時に低電圧となる特性がある。本構成においては、太陽電池の動作開始電圧を約1.0Vと設定し、そのときに出力電圧150Vまで昇圧可能な構成とするため、トランス15の巻線比は、
1.0(V):150(V)
とし、実際の巻線数は、1次側巻線を2T、2次側巻線を300Tとした。
【0062】
トランス15の後段には、トランスの高周波交流出力を整流する整流回路36、平滑する平滑化回路37を設ける。なお、コンバータ2の出力先であるインバータ3の入力キャパシタが充分大きい場合は、平滑化回路37はなくてもよい。
【0063】
[DC/DCコンバータ2の動作]
図1に示す構成において、DC/DCコンバータ2には、太陽電池1から低電圧の直流電力が入力される。入力された直流電力の電圧は、ゲート駆動回路46、スイッチング素子33及び34、並びにトランス15から構成される昇圧回路によって昇圧される。トランス15の二次巻線から出力される高周波交流電力は、ダイオードブリッジ36で整流され、平滑化回路37で平滑されて直流化した後、インバータ3へ供給される。
【0064】
[インバータ3の動作]
インバータ3の制御回路53は、入力電圧検出器54および入力電流検出器55により、DC/DCコンバータ2から入力される電圧および電流をそれぞれモニタして、インバータブリッジ52のスイッチング素子をPWM制御する。この制御によって、DC/DCコンバータ2の出力電圧、出力電流が制御され、その結果、太陽電池1の動作点電圧および電流を制御することができる。言い換えれば、制御回路53は、DC/DCコンバータ2と太陽電池1とを併せた最大電力追尾制御を行うことで、太陽電池1の発電電力を有効に活用することができる。
【0065】
インバータブリッジ52から出力された直流電力は、インバータブリッジ52および連系リアクトルを含むフィルタ58によって交流電力に変換され、商用電力系統4へ供給される。インバータ3の入力電圧および入力電流をモニタして、インバータブリッジ52をPWM制御する方法としては、多数の公知公用の方法のいずれかを用いることができるので、ここでは詳細な説明は省略する。
【0066】
このようなインバータ3のPWM制御により、太陽電池1およびDC/DCコンバータ2から最大電力を引き出しつつ、商用電力系統4と同一の電流位相をもつ力率が1の交流電力を出力し、系統連系システムを構成できる。
【0067】
以下、上記のような構成の太陽光発電システムにおけるDC/DCコンバータ2のいくつかの実施形態について説明する。
【0068】
なお、上述のように本発明は、太陽電池セルから出力された直流電圧を昇圧する電力変換器であって、電圧駆動型のスイッチング素子と、スイッチング素子の駆動信号を発生する駆動信号発生部と、太陽電池セルから出力された直流電圧を昇圧して、スイッチング素子及び駆動信号発生部に電力を供給する制御電源部と、駆動信号の電圧が所定の閾値以上となる場合にのみ、駆動信号を発生させるように制御する判断手段と、を備える電力変換器であるが、以下で説明する各実施形態は、次のような特徴をも備えている。
【0069】
すなわち、駆動信号発生部は、オープンループ制御で、例えば、パルス状の駆動信号を発生する。所定の閾値が、スイッチング素子のゲート閾値の最大値である。判断手段は、基準電圧源と比較器とを含む。
【0070】
<第1の実施形態>
図3は、本発明に係るDC/DCコンバータの第1の実施形態の構成を示すブロック図である。本実施形態のDC/DCコンバータは、入力キャパシタ32、スイッチング素子33及び34、トランス15、整流回路36、平滑化回路37、駆動回路111を備えており、駆動回路111に制御電源102の出力電圧が所定の閾値に満たない場合には発振部の出力を停止する判断手段を設けている。
【0071】
なお、駆動回路111以外の構成は、図2と略同様であるので、ここではその説明を省略する。
【0072】
駆動回路111において、102は制御電源、104は増幅部、113は発振部、114は基準電圧源、115は比較器、116は発振部に設けられた出力許可信号入力端子である。すなわち、本実施形態では、基準電圧源114と比較器115とが判断手段を構成し、その出力が発振部113に入力される。
【0073】
本実施形態では、基準電圧源114の電圧は3Vとし、発振部113の入力電圧、すなわち制御電源102の出力電圧と基準電圧源114の出力電圧(3V)を比較器115によって比較し、発振部113の入力電圧が3V以上となった場合に発振部113に出力許可信号を送出する構成とした。
【0074】
以上のように構成することで、制御電源102の出力が3V未満の状態では発振部113は出力パルスを出力しない。発振部113が増幅部104にパルスを送出する条件は、発振部103及び増幅部104の両方に3V以上が供給されている状態となり、FETのゲートに供給される電圧は3V以上となる。その結果、FETは常にON抵抗が小さい状態で使用され、上記従来例のような、FETのゲート電圧が低い→、FETのON抵抗が高く損失が大きい→、出力電圧がなかなか上昇しない→、入力電圧も上昇しない→、FETのゲート電圧が低いという起動特性低下のループは発生しない。
【0075】
図8は、本実施形態のDC/DCコンバータの日射量と出力電力との関係を示すグラフである。図7に示した従来のDC/DCコンバータのグラフと比較して、起動特性が改善されていることがわかる。
【0076】
(変形例)
上記第1の実施形態では、基準電圧源114の電圧と制御電源102の出力電圧を比較器115により比較した結果に応じて発振部113に出力許可信号を送る構成としたが、制御電源102の出力電圧をダイオードやツェナーダイオード又は分圧抵抗等を介することによって電圧レベルシフトさせ、これを出力許可信号の代わりに出力許可信号入力端子116に入力して発振部113の動作を制御するようにしてもよい。
【0077】
この場合、制御電源102の出力電圧の値を所定値だけ、或いは所定の比率で降下させ、制御電源102の出力電圧が3V以上となったときに、出力許可信号入力端子116に供給される電圧が出力許可を示す閾値電圧以上となるように設定する。
【0078】
このようにすると、基準電圧源と比較器とを要しない単純な構成で、DC/DCコンバータの起動特性が改善することができる。
【0079】
<第2の実施形態>
以下、本発明に係るDC/DCコンバータの第2の実施形態について説明する。以下では、上記第1の実施形態と同様な部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的な部分を中心に説明する。
【0080】
図4は、本発明に係るDC/DCインバータの第2の実施形態の構成を示すブロック図である。上記第1の実施形態とは、駆動回路121の構成が異なっている。本実施形態では、制御電源102の出力電圧が所定の閾値未満である場合に、増幅部の出力を停止する判断手段を設けている。
【0081】
駆動回路121において、102は制御電源、103は発振部、114は基準電圧源、115は比較器、118は増幅部、117は増幅部に設けられた出力許可信号入力端子である。すなわち、本実施形態では、基準電圧源114と比較器115とが判断手段を構成し、その出力が増幅部118に入力される。
【0082】
本実施形態では、基準電圧源114の電圧は3Vとし、発振部113の入力電圧、すなわち制御電源102の出力電圧と基準電圧源114の出力電圧(3V)を比較器115によって比較し、発振部113の入力電圧が3V以上となった場合に駆動部118に出力許可信号を送出する構成とした。
【0083】
以上のように構成することで、制御電源102の出力が3V未満の状態では増幅部118は駆動信号を出力しない。増幅部118がFETにゲートパルスを送出する条件は、発振部103及び増幅部104の両方に3V以上が供給されている状態となり、FETのゲートに供給される電圧は3V以上となる。その結果、FETは常にON抵抗が小さい状態で使用され、上記のような起動特性低下のループは発生しない。
【0084】
本実施形態によるDC/DCコンバータの日射量と出力電力との関係を示すグラフは上記第1の実施形態に関して説明した図8と同様となり、起動特性が改善される。
【0085】
<第3の実施形態>
以下、本発明に係るDC/DCコンバータの第3の実施形態について説明する。以下では、上記第1及び第2の実施形態と同様な部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的な部分を中心に説明する。
【0086】
図5は、本発明に係るDC/DCコンバータの第3の実施形態の構成を示すブロック図である。上記第1及び第2の実施形態とは駆動回路131の構成が異なっている。本実施形態では、制御電源102の入力電圧が所定の閾値未満出有る場合に、制御電源102自体が出力電圧を出力しないように判断手段を構成している。
【0087】
駆動回路121において、102は制御電源、103は発振部、104は増幅部、114は基準電圧源、115は比較器、119は制御電源に設けられた出力許可信号入力端子である。すなわち、本実施形態では、基準電圧源114と比較器115とが判断手段を構成し、その出力が制御電源102に入力される。
【0088】
本実施形態では、基準電圧源114の電圧として、制御電源102から出力される電圧が、例えば3Vなどの十分な値となる入力電圧(太陽電池からの出力電圧)の値に設定する。そして比較器115で太陽電池から出力される電圧と基準電圧源115の出力電圧とを比較し、太陽電池から出力される電圧が基準電圧源115の出力電圧以上となった場合に制御電源102に出力許可信号を送出する構成とした。
【0089】
以上のように構成することで、上記第1及び第2の実施形態と同様な効果を得る事ができる。
【0090】
(変形例)
なお、上記第3の実施形態では、制御電源102の入力電圧が所定の電圧に達したか否かを判断する判断手段を設け、判断手段の判断結果に応じて制御電源102の出力を制御する構成としたが、判断手段の判断結果に応じて発振部103の出力、又は増幅部104の出力を制御するように構成しても同様の効果が得られる。
【0091】
<他の実施形態>
本発明のシステムは商用電力系統に電力を供給するものとしたが、工場などにおける自家交流発電設備など、商用交流電力系統以外の交流電力系統に電力を供給するようにしてももちろんかまわない。
【0092】
なお、本発明は、複数の機器(例えば、太陽電池モジュール、DC/DCコンバータ、インバータなど)から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置(例えば、DC/DCコンバータなど)に適用してもよい。
【0093】
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
【0094】
この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【0095】
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク,ハードディスク,光ディスク,光磁気ディスク,CD−ROM,CD−R,磁気テープ,不揮発性のメモリカード,ROMなどを用いることができる。
【0096】
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているOS(オペレーティングシステム)などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【0097】
さらに、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【0098】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、太陽電池セルから発生される電圧が、駆動信号の電圧が所定の閾値以上となるのに必要な電圧未満である場合には、駆動信号は出力されず、スイッチング素子を適切な状態、例えば、常にON抵抗が小さい状態で駆動することができる。
【0099】
従って、単セル又は直列接続された少数のセル毎に電力変換器を設ける単セルコンバータ型のように電力変換器に入力される電圧が低い構成における、電力変換器の起動特性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電力変換器としてのDC/DCコンバータを含む、太陽光発電システムの構成を示すブロック図である。
【図2】従来のDC/DCコンバータの構成を示すブロック図である。
【図3】本発明に係るDC/DCコンバータの第1の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図4】本発明に係るDC/DCコンバータの第2の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図5】本発明に係るDC/DCコンバータの第3の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図6】FETのゲート電圧とON抵抗との関係を示すグラフである。
【図7】従来のDC/DCコンバータの日射量と出力電力との関係を示すグラフである。
【図8】第1の実施形態のDC/DCコンバータの日射量と出力電力との関係を示すグラフである。
【図9】一般的な家庭用の太陽光発電システムの外観を示す図である。
【図10】図9の太陽光発電システムの構成を示すブロック図である。
【図11】図10に示したDC/DCコンバータ部72の構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
1 太陽電池
2 DC/DCコンバータ
3 インバータ
4 商用交流系統
15 トランス
32 入力コンデンサ
33、34 スイッチング素子
36 整流回路
37 平滑化回路
46 ゲート駆動回路
52 インバータブリッジ
53 制御回路
54 入力電圧検出器
55 入力電流検出器
58 フィルタ
71 系統連系インバータ
72 DC/DCコンバータ部
73 DC/ACコンバータ部
74 制御電源生成部
75 太陽電池モジュール
76 太陽電池ストリング
101 駆動回路
102 制御電源
103、113 発振部
104、118 増幅部
114 基準電圧源
115 比較器
116、117 出力許可信号入力端子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power converter, and more particularly, to a power converter that boosts a DC voltage output from a solar cell and a solar power generation system including the power converter.
[0002]
[Prior art]
In recent years, problems such as global warming due to emission of carbon dioxide and the like accompanying the use of fossil fuels, nuclear power plant accidents and radioactive contamination by radioactive waste have become serious, and interest in the global environment and energy has been increasing. Under such circumstances, photovoltaic power generation using sunlight as an inexhaustible and clean energy source has been put to practical use all over the world.
[0003]
As a form of photovoltaic power generation using a solar cell, there are various forms depending on the output scale from several W to several thousand kW. As a typical system using a solar cell, there is a system that converts DC power generated by the solar cell into AC power (orthogonal conversion) by an inverter or the like and supplies the AC power to a load of a customer or a commercial power system.
[0004]
FIG. 9 is a diagram showing an appearance of a general home-use solar power generation system, and FIG. 10 is a schematic block diagram of the solar power generation system of FIG.
[0005]
In the figure,
[0006]
As shown in FIG. 10, the
[0007]
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a configuration of the DC /
[0008]
While the rated output voltage of the solar cell string is 200 V, the drive voltage for driving the switching element and the control voltage in the inverter are at most about 3 to 15 V. Therefore, in such a configuration, since the voltage of the control power supply is generated from the sufficiently high output voltage of the solar cell, a sufficient voltage value can be easily obtained.
[0009]
However, such a configuration using a solar cell string in which a large number of solar cells are connected in series has the following problems.
[0010]
For example, when sunlight is blocked by an obstacle or the like and shade occurs, cells in the shaded portion do not generate power. For a cell that does not generate power, the entire voltage of the other solar cells connected in series is applied in the opposite direction to the photovoltaic voltage of the solar cell or element via the load connected to the solar cell module, and a reverse current flows. Generates heat. To prevent this, there is a method of providing a bypass diode for each cell, but this increases the cost of the module and the system.
[0011]
Further, in order to connect the cells in series, it is necessary to provide a non-power generation region that is not used for power generation between the cells, so it is difficult to increase the area power generation efficiency of the solar cell module.
[0012]
Further, for example, when a solar cell using a conductive substrate as a negative electrode is used, a pinhole is formed in a sealing material between the conductive substrate of the solar cell connected in series and the outer conductor of the solar cell module. Occurs, and when rainwater enters the solar cell, the solar cell and the outer conductor of the solar cell module are brought into conduction through the rainwater.
[0013]
In such a state, a leakage current flows to the adjacent solar cell module via the outer conductor portion of the solar cell module, and this current may corrode the outer conductor portion of the solar cell module.
[0014]
In order to address these problems, the inventors of the present application have proposed solar power generation systems using a single cell converter (Japanese Patent Application Nos. 2002-207192 and 2002-231804).
[0015]
This is not a configuration in which outputs from a large number of solar cells connected in series are connected to an inverter as in the conventional
[0016]
According to the photovoltaic power generation system having such a configuration, the above problem can be solved and the following effects can be obtained.
[0017]
The capacity of the solar cell module can be changed simply by increasing or decreasing the number of single-cell converters, and a small-capacity solar power generation system can be easily configured.
[0018]
The ground voltage of the solar cell can be reduced, and as a result, the coating of the solar cell element can be thinned to reduce the manufacturing cost.
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
However, in a photovoltaic power generation system using a single-cell converter, if a DC / DC converter is configured to include a booster circuit using a switching element such as an FET, a low drive voltage is supplied to the switching element before the system starts. In some cases, the startup characteristics may be degraded.
[0020]
This phenomenon will be described in more detail. When the switching FET of the DC / DC converter is driven by open-loop control, the output voltage of the solar cell is boosted to generate a driving voltage for the switching FET. In this case, when a drive voltage that is low and not boosted to a sufficient voltage is supplied to the FET at the time of startup or the like and the output voltage from the solar cell is low, the conversion operation is performed in a state where the loss due to the ON resistance of the FET is very large. .
[0021]
For this reason, when the output from the solar cell is low without sufficient solar radiation such as in the early morning, the loss due to the ON resistance of the FET increases, and the output voltage of the DC / DC converter may be boosted to a desired voltage. I can no longer do it. That is, it takes time for the output voltage of the DC / DC converter to reach a desired voltage, and the starting characteristics of the solar cell deteriorate.
[0022]
This phenomenon will be described in more detail with reference to the block diagram of the DC / DC converter shown in FIG.
[0023]
In FIG. 2, 32 is an input capacitor, 33 and 34 are switching elements such as FETs, 15 is a transformer, 36 is a rectifier circuit, 37 is a smoothing circuit, and 101 is a drive circuit that supplies a drive voltage to the gate of the switching element. . The
[0024]
<
The
[0025]
The
[0026]
However, the boost ratio can be increased by increasing the duty ON time ratio, but the inductance value and resistance value of the input inductor, the drive signal becomes dull, and the collector-emitter voltage (drain-source voltage) when the chopper switch is turned on. The step-up ratio has a practical limit due to the inter-voltage, etc., and a practical step-up ratio is up to about six times.
[0027]
<
The
[0028]
<
The
[0029]
For example, when the switching
[0030]
As a power source for driving the
[0031]
When the output of the
[0032]
<Operation of DC / DC converter>
In the
[0033]
Here, it is assumed that the relationship between the gate voltages of the
[0034]
In particular, as shown in FIG. 6, in an FET having a minimum gate threshold voltage of 1.0 V and a maximum value of 3.0 V, when the gate voltage falls below the maximum value of 3.0 V, the ON resistance tends to increase further. There is.
[0035]
For this reason, the power loss due to the FET having a sufficiently small level is usually not negligible, and the power output from the DC / DC converter is
[Input power]-[FET power loss]-[Main circuit fixed loss such as transformer core loss]
When the power output from the solar cell is small in the early morning or the like, the power output from the DC / DC converter is very small.
[0036]
Furthermore, when the switching element ON time ratio at the time of startup is high, especially in fixed duty control or the like, the relationship between the output voltage and the input voltage becomes constant, so that the input voltage does not rise easily. As a result, even if the amount of solar radiation increases, the gate voltage of the FET is low, → the ON resistance of the FET is high and the loss is large, → the output voltage does not rise easily, → the input voltage does not rise, → the gate voltage of the FET rises. A low loop occurs.
[0037]
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the amount of solar radiation and the output power of such a DC / DC converter. If the amount of solar radiation does not reach a certain level, the output power is extremely small and the starting characteristics are low. It is shown.
[0038]
The present invention has been made in view of the above situation, and has as its object to improve the starting characteristics of a power converter used in a single-cell converter.
[0039]
[Means for Solving the Problems]
A power converter according to one embodiment of the present invention that achieves the above object is a power converter that boosts a DC voltage output from a solar cell,
A voltage-driven switching element,
A drive signal generation unit that generates a drive signal for the switching element;
A control power supply unit that boosts a DC voltage output from the solar cell and supplies power to the switching element and the drive signal generation unit,
Determining means for controlling to generate the drive signal only when the voltage of the drive signal is equal to or higher than a predetermined threshold.
[0040]
That is, in the present invention, in order to boost the DC voltage output from the solar cell, a voltage-driven switching element, a drive signal generating unit that generates a drive signal for the switching element, and a DC output from the solar cell. And a control power supply unit that boosts the voltage and supplies power to the switching element and the drive signal generation unit. In the power converter, the drive signal is generated only when the voltage of the drive signal is equal to or higher than a predetermined threshold. Control.
[0041]
With this configuration, when the voltage generated from the solar battery cell is lower than the voltage required for the voltage of the drive signal to be equal to or higher than the predetermined threshold, the drive signal is not output, and the switching element is appropriately switched. It can be driven in a state, for example, a state where the ON resistance is always small.
[0042]
Therefore, it is possible to improve the startup characteristics of the power converter in a configuration in which the voltage input to the power converter is low, such as a single cell converter in which a power converter is provided for each single cell or a small number of cells connected in series. it can.
[0043]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a power converter according to the present invention and a photovoltaic power generation system using the power converter will be described in detail with reference to the drawings. In all the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals.
[0044]
First, the overall configuration of a photovoltaic power generation system according to the present invention and its components will be described.
[0045]
[Configuration of solar power generation system]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a photovoltaic power generation system including a DC / DC converter as a power converter according to the present invention.
[0046]
In FIG. 1, 1 is a solar cell, 2 is a DC / DC converter, 3 is an inverter, and 4 is a commercial power system. In the configuration according to the present invention, a plurality of single cell converters each including a
[0047]
<
The
[0048]
Various solar cell elements such as an amorphous silicon type, a polycrystalline silicon type, and a crystalline silicon type can be used for the solar cell.
[0049]
In this configuration, a stacked solar cell in which three layers of amorphous silicon were stacked was used as the
Rated solar radiation = 1 kW / m 2 : Ambient temperature 25 ° C
Short-circuit current Isc = 16.10 A
Open circuit voltage Voc = 1.8V
Maximum operating point current Ipm = 14.0A
Maximum operating point voltage Vpm = 1.4V
Maximum output power Pmax = 20W
It has become.
[0050]
<DC /
An open-loop DC /
[0051]
Hereinafter, the configuration of the DC /
[0052]
The
[0053]
The
[0054]
The judging means is composed of a comparator and a reference voltage source. The comparator determines the output voltage of the
[0055]
The predetermined threshold value in the determination means is set to a preferable value as appropriate according to the circuit configuration. However, a voltage equal to or higher than a threshold voltage at which the ON resistance of the switching element rapidly decreases becomes a drive signal from the
[0056]
Further, the determination means may be configured so that the output voltage of the solar cell is directly level-shifted by a constant voltage diode or the like and connected to at least one control input of a control power supply, an oscillation means, and an amplification means.
[0057]
The duty of the gate drive signal output from the
[0058]
In addition, since the switching
[0059]
As the
[0060]
As for the transformation ratio (turning ratio) of the
[0061]
The optimum operating point of the solar cell has a characteristic that the voltage becomes low when the temperature is high or the amount of solar radiation is small. In this configuration, the operation start voltage of the solar cell is set to about 1.0 V, and the output voltage can be increased to 150 V at that time.
1.0 (V): 150 (V)
The actual number of windings was 2T for the primary winding and 300T for the secondary winding.
[0062]
A
[0063]
[Operation of DC / DC converter 2]
In the configuration shown in FIG. 1, low-voltage DC power is input from the
[0064]
[Operation of inverter 3]
The
[0065]
The DC power output from the
[0066]
By such PWM control of the
[0067]
Hereinafter, some embodiments of the DC /
[0068]
Note that, as described above, the present invention is a power converter that boosts a DC voltage output from a solar cell, includes a voltage-driven switching element, and a drive signal generation unit that generates a drive signal for the switching element. A control power supply unit that boosts the DC voltage output from the solar cell and supplies power to the switching element and the drive signal generation unit, and only when the voltage of the drive signal is equal to or higher than a predetermined threshold value, The power converter includes a determination unit that controls generation of the power. The embodiments described below also have the following features.
[0069]
That is, the drive signal generation unit generates, for example, a pulse-shaped drive signal by open-loop control. The predetermined threshold is the maximum value of the gate threshold of the switching element. The determination means includes a reference voltage source and a comparator.
[0070]
<First embodiment>
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the DC / DC converter according to the first embodiment of the present invention. The DC / DC converter according to the present embodiment includes an
[0071]
Note that the configuration other than the
[0072]
In the
[0073]
In this embodiment, the voltage of the
[0074]
With the above configuration, the
[0075]
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the amount of solar radiation and the output power of the DC / DC converter of the present embodiment. It can be seen that the startup characteristics are improved as compared with the graph of the conventional DC / DC converter shown in FIG.
[0076]
(Modification)
In the first embodiment, the output permission signal is sent to the
[0077]
In this case, the value of the output voltage of the
[0078]
With this configuration, the startup characteristics of the DC / DC converter can be improved with a simple configuration that does not require a reference voltage source and a comparator.
[0079]
<Second embodiment>
Hereinafter, a second embodiment of the DC / DC converter according to the present invention will be described. In the following, description of the same parts as those in the first embodiment will be omitted, and the description will focus on the characteristic parts of the present embodiment.
[0080]
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a DC / DC inverter according to a second embodiment of the present invention. The configuration of the
[0081]
In the
[0082]
In this embodiment, the voltage of the
[0083]
With the above configuration, the
[0084]
A graph showing the relationship between the amount of solar radiation and the output power of the DC / DC converter according to the present embodiment is the same as that of FIG. 8 described for the first embodiment, and the starting characteristics are improved.
[0085]
<Third embodiment>
Hereinafter, a third embodiment of the DC / DC converter according to the present invention will be described. In the following, description of the same parts as those in the first and second embodiments will be omitted, and the description will focus on the characteristic parts of the present embodiment.
[0086]
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the third embodiment of the DC / DC converter according to the present invention. The configuration of the
[0087]
In the
[0088]
In the present embodiment, as the voltage of the
[0089]
With the above configuration, the same effects as those of the first and second embodiments can be obtained.
[0090]
(Modification)
In the third embodiment, a determination unit for determining whether the input voltage of the
[0091]
<Other embodiments>
Although the system of the present invention supplies power to the commercial power system, it is needless to say that power may be supplied to an AC power system other than the commercial AC power system, such as a private AC power generation facility in a factory or the like.
[0092]
In addition, even if the present invention is applied to a system including a plurality of devices (for example, a solar cell module, a DC / DC converter, an inverter, and the like), a device including one device (for example, a DC / DC converter) May be applied.
[0093]
Further, an object of the present invention is to provide a storage medium storing a program code of software for realizing the functions of the above-described embodiments to a system or an apparatus, and a computer (or CPU or MPU) of the system or apparatus to store the storage medium. It is needless to say that the present invention is also achieved by reading and executing the program code stored in the.
[0094]
In this case, the program code itself read from the storage medium realizes the function of the above-described embodiment, and the storage medium storing the program code constitutes the present invention.
[0095]
As a storage medium for supplying the program code, for example, a flexible disk, a hard disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a CD-R, a magnetic tape, a nonvolatile memory card, a ROM, and the like can be used.
[0096]
When the computer executes the readout program code, not only the functions of the above-described embodiments are realized, but also an OS (Operating System) running on the computer based on the instruction of the program code. It goes without saying that a part or all of the actual processing is performed and the functions of the above-described embodiments are realized by the processing.
[0097]
Further, after the program code read from the storage medium is written into a memory provided on a function expansion board inserted into the computer or a function expansion unit connected to the computer, the function expansion is performed based on the instruction of the program code. It goes without saying that a CPU or the like provided in the board or the function expansion unit performs part or all of the actual processing, and the processing realizes the functions of the above-described embodiments.
[0098]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the voltage generated from the solar cell is lower than the voltage required for the voltage of the drive signal to be equal to or higher than the predetermined threshold, the drive signal is not output. Thus, the switching element can be driven in an appropriate state, for example, in a state where the ON resistance is always small.
[0099]
Therefore, it is possible to improve the startup characteristics of the power converter in a configuration in which the voltage input to the power converter is low, such as a single cell converter in which a power converter is provided for each single cell or a small number of cells connected in series. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a photovoltaic power generation system including a DC / DC converter as a power converter according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a conventional DC / DC converter.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a DC / DC converter according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a DC / DC converter according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a third embodiment of the DC / DC converter according to the present invention.
FIG. 6 is a graph showing a relationship between a gate voltage of a FET and an ON resistance.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the amount of solar radiation and the output power of a conventional DC / DC converter.
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the amount of solar radiation and the output power of the DC / DC converter according to the first embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing an appearance of a general household photovoltaic power generation system.
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of the photovoltaic power generation system of FIG.
11 is a diagram illustrating an example of a configuration of a DC /
[Explanation of symbols]
1 solar cell
2 DC / DC converter
3 Inverter
4 Commercial AC system
15 transformer
32 input capacitor
33, 34 switching element
36 Rectifier circuit
37 Smoothing circuit
46 Gate drive circuit
52 Inverter bridge
53 control circuit
54 input voltage detector
55 Input current detector
58 Filter
71 Grid-connected inverter
72 DC / DC converter
73 DC / AC converter
74 Control power generation unit
75 Solar cell module
76 solar cell string
101 drive circuit
102 Control power supply
103, 113 oscillator
104, 118 Amplifier
114 Reference voltage source
115 comparator
116, 117 output enable signal input terminal
Claims (1)
電圧駆動型のスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の駆動信号を発生する駆動信号発生部と、
前記太陽電池セルから出力された直流電圧を昇圧して、前記スイッチング素子及び前記駆動信号発生部に電力を供給する制御電源部と、
前記駆動信号の電圧が所定の閾値以上となる場合にのみ、前記駆動信号を発生させるように制御する判断手段と、を備えることを特徴とする電力変換器。A power converter that boosts a DC voltage output from a solar cell,
A voltage-driven switching element,
A drive signal generation unit that generates a drive signal for the switching element;
A control power supply unit that boosts a DC voltage output from the solar cell and supplies power to the switching element and the drive signal generation unit,
A power converter comprising: a determination unit configured to perform control so as to generate the drive signal only when the voltage of the drive signal is equal to or higher than a predetermined threshold.
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JP (1) | JP2004297880A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007125695A1 (en) * | 2006-04-26 | 2007-11-08 | Sansha Electric Manufacturing Co., Ltd. | Solar photovoltaic power generation artificial-power generating method and solar photovoltaic power generation simulator power-supply apparatus |
JP2008159867A (en) * | 2006-12-25 | 2008-07-10 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Solar cell power generator |
JP2016163520A (en) * | 2015-03-05 | 2016-09-05 | サンケン電気株式会社 | Power conditioner |
-
2003
- 2003-03-26 JP JP2003085374A patent/JP2004297880A/en not_active Withdrawn
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007125695A1 (en) * | 2006-04-26 | 2007-11-08 | Sansha Electric Manufacturing Co., Ltd. | Solar photovoltaic power generation artificial-power generating method and solar photovoltaic power generation simulator power-supply apparatus |
CN101479854B (en) * | 2006-04-26 | 2011-01-26 | 株式会社三社电机制作所 | Solar photovoltaic power generation artificial-power generating method and solar photovoltaic power generation simulator power-supply apparatus |
KR101045147B1 (en) | 2006-04-26 | 2011-06-30 | 가부시키가이샤 산샤덴키세이사쿠쇼 | Solar photovoltaic power generation artificial-power generating method and solar photovoltaic power generation simulator power-supply apparatus |
AU2007244628B2 (en) * | 2006-04-26 | 2012-02-16 | Sansha Electric Manufacturing Co., Ltd. | Solar photovoltaic power generation artificial-power generating method and solar photovoltaic power generation simulator power-supply apparatus |
JP4916510B2 (en) * | 2006-04-26 | 2012-04-11 | 株式会社三社電機製作所 | Photovoltaic power generation method and photovoltaic power generator simulator |
JP2008159867A (en) * | 2006-12-25 | 2008-07-10 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Solar cell power generator |
JP2016163520A (en) * | 2015-03-05 | 2016-09-05 | サンケン電気株式会社 | Power conditioner |
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