JP2004334704A - Power converter, its control method, and photovoltaic generator - Google Patents

Power converter, its control method, and photovoltaic generator Download PDF

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Hiroshi Kondo
博志 近藤
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Canon Inc
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To overcome the problem that, if the inverter of output destination of a DC/DC converter halts in a photovoltaic system, the voltage of the output of the DC/DC converter increases to a level unexplainable only by the rise of voltage of a solar battery cell under low load, resulting in requiring the inverter to be designed for an input voltage higher than necessary. <P>SOLUTION: The DC/DC converter for boosting the output voltage of a solar battery 1 is composed of switching elements 33, 34 for switching the output power of the solar battery 1 and a drive circuit 46, a transformer 15 for boosting the voltage of the switched power, a rectifier circuit 36 for rectifying the power of boosted voltage, a control circuit 147 which halts the supply of drive pulse when the rectified voltage exceeds an upper limit voltage, and then resumes the supply of the drive pulse when the rectified voltage is lower than a lower limit voltage, and the like. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
本発明は電力変換装置およびその制御方法、並びに、太陽光発電装置に関する。 The present invention is a power converter and its control method, and to a photovoltaic device.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
近年、化石燃料の使用に伴う二酸化炭素などの排出による地球温暖化、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になり、地球環境とエネルギに対する関心が高まっている。 In recent years, global warming caused by emissions of carbon dioxide associated with the use of fossil fuel, become a serious problem, such as radioactive contamination caused by accidents and radioactive waste of nuclear power plants, there is a growing interest in the global environment and energy. 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。 Under such circumstances, solar power generation utilizing sunlight has been put into practical use worldwide as an inexhaustible and clean energy source.
【0003】 [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。 The form of solar power generation using solar cells, there are a variety of forms in accordance with the output size from a few W to several thousand kW. 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など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(以下「系統」と呼ぶ)に供給するシステムがある。 Typical system using a solar cell, referred to as a load or consumer DC power generated by the solar cell, such as by conversion to AC power inverter (orthogonal transform) to a commercial power system (hereinafter "system" ) there is in the supply system.
【0004】 [0004]
図1は太陽光発電システムの概観図、図2は太陽発電システムの接続を示すブロック図である。 Figure 1 is schematic diagram of a solar power generation system, FIG. 2 is a block diagram showing the connection of a solar power generation system.
【0005】 [0005]
図1および2に示す太陽電池モジュール75は、出力電圧が数Vの太陽電池セルを複数枚直列接続したもので、20V程度の電圧を出力する。 Solar cell module 75 shown in FIG. 1 and 2, the output voltage of the solar cell having V obtained by plural series-connected, and outputs a 20V voltage of about. さらに、太陽電池モジュール75を複数枚直列接続して、200V程度の出力電圧が得られる太陽電池ストリング76を構成し、単数または必要ならば複数の太陽電池ストリング76を、系統72に連系するインバータ71に接続することで、系統連系型の太陽光発電システムを構築する。 Furthermore, the solar cell module 75 by a plurality connected in series, constitute a solar cell string 76 in which the output voltage of about 200V is obtained a plurality of solar cell strings 76, if one or necessary, interconnection to the grid 72 an inverter by connecting to the 71, to construct a solar power generation system of system interconnection type.
【0006】 [0006]
ところで、太陽光発電システムを構成する太陽電池セルには、その特性上、負荷によって電圧が変わる性質がある。 Meanwhile, the solar cells of the photovoltaic system, its characteristics, the property of a voltage change by the load. 無負荷時の開放電圧は、太陽電池セルの出力が最大になる最適動作点電圧よりも必ず高くなる。 Open-circuit voltage at no load, the output of the solar cell is always higher than the optimum operation point voltage becomes maximum. 発電装置として効率よく使用するには太陽電池セルを最適動作点で作動させればよい(すなわち最適な負荷を与えればよい)が、負荷が軽くなる(すなわち負荷抵抗値が大きくなる)ような場合、太陽電池セルの電圧が上昇する。 If it is sufficient to operate the solar cell at the optimum operating point for efficient use as a power generation device (i.e. may be given an optimum load), load decreases (i.e. the load resistance value increases) as , the voltage of the solar cell is increased. 従って、インバータ71が停止状態になると、太陽電池セルの電圧は開放電圧まで上昇するから、太陽電池セルを直列接続した太陽電池ストリング76につながれるインバータ71などの電力変換装置は、この電圧上昇に耐え得るものでなければならない。 Therefore, when the inverter 71 is in a stopped state, since the voltage of the solar battery cell rises to the open-circuit voltage, the power converter such as an inverter 71, coupled to the solar cell string 76 to the solar cells in series connection to the voltage rise It must be able to withstand.
【0007】 [0007]
太陽電池セルの開放電圧など出力電圧の上昇対策として、特開2000−228529公報に示されるように、太陽電池セルやモジュールに電圧抑制素子を取り付けて、電圧上昇を抑制する方法が知られている。 As increasing measures open circuit voltage such as the output voltage of the solar cell, JP 2000-228529 as shown in Japanese, by attaching a voltage suppression element to the solar cell or module, a method of suppressing the voltage rise is known . 図3および4は、特開2000−228529公報に開示された電圧上昇抑制方法を示す図である。 3 and 4 are diagrams showing a voltage rise suppression method disclosed in JP 2000-228529 publication. 太陽電池セル77にバイパスダイオード78および電圧抑制素子79を並列接続して、電圧抑制素子79の順方向降下電圧やツェナー電圧によって、太陽電池セル7の出力電圧の上昇を抑制する。 Connected in parallel to the bypass diode 78 and the voltage suppressing element 79 to the solar cell 77, the forward voltage drop and the zener voltage of the voltage suppression element 79, suppressing a rise in the output voltage of the solar cell 7.
【0008】 [0008]
このような太陽光発電システムに対して、本発明者らは、太陽光発電システムの有効な形態として高昇圧オープンループDC/DCコンバータ(以下、単に「DC/DCコンバータ」と呼ぶ)を用いる太陽光発電システムの検討を行った。 For such solar power generation system, the present inventors have found that a high boost open-loop DC / DC converter as an effective form of photovoltaic systems (hereinafter simply referred to as "DC / DC converter") used sun We were investigated photovoltaic system. この太陽光発電システムは、太陽電池モジュール75や太陽電池ストリング76のように、太陽電池セルを多数直列化したものをインバータ71に接続する構成ではなく、単セルもしくは数枚のセルを直列化し、その近傍に、定電圧制御や最大動作点追尾などの負帰還制御を行わない、オープンループのDC/DCコンバータを配置して、DC/DCコンバータ付き太陽電池モジュールを構成し、その出力をインバータに供給するものである。 The photovoltaic power generation system, like the solar cell module 75 and the solar cell string 76, rather than the configuration of connecting the those many serialized solar cells to the inverter 71, and series of single cells or a few sheets of cells, in the vicinity, it does not perform the negative feedback control, such as the constant voltage control and the maximum operation point tracking, by placing the DC / DC converter of the open loop to constitute a DC / DC converter with a solar cell module, the output to the inverter and supplies. このような太陽光発電システムの優位性として、以下が挙げられる。 As advantage of such a solar power generation system, it includes the following.
【0009】 [0009]
(1)一般の太陽電池モジュールは、系統電圧に対して、かなり低い出力電圧を有す。 (1) General solar cell module, to the system voltage, having a fairly low output voltage. そのため、一般の太陽電池モジュールを用いて系統連系型の太陽光発電システムを形成すると、数多くの太陽電池モジュールを直列接続して必要な電圧を得るしかない。 Therefore, by forming the photovoltaic systems grid-connected with a common solar cell module, only obtain the required voltage by connecting in series a number of solar cell modules. その結果、小規模な太陽光発電システムを構築することはできない。 As a result, it is not possible to build a small-scale solar power systems. しかし、DC/DCコンバータ付き太陽電池モジュールによれば、高い出力電圧を有する太陽電池モジュールを構成できるので、小容量の太陽光発電システムでも容易に構成できる。 However, according to the DC / DC converter with a solar cell module, it is possible to configure a solar cell module having a high output voltage can be easily configured in solar power generation system with a small capacity.
【0010】 [0010]
(2)一般の太陽電池モジュールを直列接続して高電圧化する場合、必然的に、太陽電池モジュール内の太陽電池素子には高電圧がかかった部分が存在する。 (2) When high voltage by serially connecting the solar cell module generally inevitably high voltage took part exists in the solar cell element in a solar cell module. このような事情から、一般の太陽電池モジュールは、万一の被覆破れに対応するために被覆材(絶縁材)のコストが大きくなる。 Under such circumstances, a general solar cell module, the cost of the dressing (insulating material) is increased to accommodate the event of sheath is damaged. しかし、DC/DCコンバータ付き太陽電池モジュールは、太陽電池素子の被覆(絶縁)を薄くすることができ、その結果、大幅なコスト削減が可能になる。 However, DC / DC converter with a solar cell module can be made thin coating of the solar cell element (insulated) so that allows significant cost savings.
【0011】 [0011]
(3)単セルを使用する場合、直列化工程が不要で、直列するセル間の距離をとる必要がないためにアクティブエリアが広い。 (3) When using the single cell, a serialization process is not required and a large active area in order there is no need to take the distance between the cells in series.
【0012】 [0012]
発明者らは、DC/DCコンバータ付き太陽電池モジュールを使用する太陽光発電システムを検討する過程で、DC/DCコンバータの出力先のインバータが停止した際に、DC/DCコンバータの出力に、前述した太陽電池セルの軽負荷時における電圧上昇だけでは説明がつかない程の異常な電圧上昇が発生し、インバータを必要以上の高入力電圧に設計する必要が生じる問題に遭遇した。 We, the process of considering the solar power generation system that uses the DC / DC converter with a solar cell module, when the DC / DC converter output destination of the inverter is stopped, the output of the DC / DC converter, the aforementioned the only voltage rise at the light load of the solar cell abnormal voltage increase of about unexplained occur, encounters a problem that needs to design the inverter to unnecessarily high input voltage.
【0013】 [0013]
この現象をもう少し詳しく説明する。 This phenomenon will be described in more detail. 例えば、太陽電池の開放電圧をVoc、最適動作点電圧をVpm、フルデューティで動作するオープンループのDC/DCコンバータの昇圧比をNとする。 For example, the open-circuit voltage of the solar cell Voc, which Vpm the optimum operating point voltage, the boosting ratio of the DC / DC converter of the open-loop operating at full duty and N. この場合、DC/DCコンバータの出力電圧は、インバータが動作中は略Vpm×N[V]、インバータが停止すれば理論的にはVoc×N[V]になるはずである。 In this case, DC / DC converter output voltage, while the inverter is operating almost Vpm × N [V], in theory if the inverter is stopped should be Voc × N [V]. しかし、現実に、インバータが停止時の出力電圧を測定すると、Voc×N[V]を遥かに超えた電圧になる。 However, in reality, the inverter measures the output voltage of the stop, becomes much voltage exceeding the Voc × N [V]. 発明者らは、この現象を「異常電圧上昇」と名付けた。 We have this phenomenon termed "abnormal voltage rise".
【0014】 [0014]
【特許文献】 [Patent Document]
特開2000−228529公報【0015】 JP 2000-228529 Publication [0015]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
本発明は、上述の問題を個々にまたはまとめて解決するためのもので、異常電圧上昇の抑制を目的とする。 The present invention is intended to solve or collectively individually aforementioned problems, an object of suppression of abnormal voltage increase.
【0016】 [0016]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
本発明は、前記の目的を達成する一手段として、以下の構成を備える。 The present invention, as a means to achieve the object, comprises the following arrangement.
【0017】 [0017]
本発明の、太陽電池の出力電圧を昇圧する電力変換装置は、太陽電池の出力電力をスイッチングするスイッチング回路に駆動パルスを供給する駆動回路と、スイッチングされた電力を昇圧するトランスと、昇圧された電力を整流する整流回路と、整流された電力の電圧を抑制する電圧抑制回路とを有することを特徴とする。 Of the present invention, the power conversion device which boosts the output voltage of the solar cell, and a drive circuit for supplying a drive pulse the output power to a switching circuit for switching a solar cell, a transformer for boosting the power is switched, it is boosted and having a rectifier circuit for rectifying the power, and suppresses voltage suppression circuit the rectified power voltage.
【0018】 [0018]
また、本発明の制御方法は、上記電力変換装置の制御方法であって、整流電圧が第一の所定値を超えると駆動パルスの供給を停止し、その後、整流電圧が第一の所定値より低い第二の所定値を下回ると駆動パルスの供給を再開する、あるいは、整流電圧が所定値を超える場合、駆動パルスを間引くことを特徴とする。 The control method of the present invention is a control method of the power converter, the supply of the drive pulse rectified voltage exceeds a first predetermined value to stop, then the rectified voltage is higher than the first predetermined value resuming the supply of the drive pulse falls below the lower second predetermined value, or if the rectified voltage exceeds a predetermined value, characterized in that thinning out the drive pulse.
【0019】 [0019]
また、本発明の太陽光発電装置は、太陽電池、上記の電力変換装置、および、電力変換装置から出力される直流電力を交流電力に変換するインバータを有することを特徴とする。 Furthermore, photovoltaic device of the present invention, a solar cell, the above power converter, and characterized by having an inverter for converting DC power outputted from the power converter to AC power.
【0020】 [0020]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
以下、本発明にかかる実施形態の太陽光発電システム(装置)を図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, the solar power generation system of the embodiment according to the present invention (device) with reference to the accompanying drawings.
【0021】 [0021]
発明者らは、太陽光発電システムの一つの有効な形態として「高昇圧オープンループDC/DCコンバータ」の開発を行った。 We have carried out the development of "high-boost open-loop DC / DC converter" as one of the effective form of solar power generation system. その結果、DC/DCコンバータの負荷として接続されるインバータが、充分な電流を入力しない場合や、停止した際に、異常電圧上昇が発生し、インバータに必要以上の高耐圧が要求されるという課題に遭遇した。 Problem As a result, the inverter is connected as a load of the DC / DC converter, and if you do not enter a sufficient current, when stopping, the abnormal voltage rise occurs, a high withstand voltage more than necessary to the inverter is required It was encountered. 以下、DC/DCコンバータを使用したシステム、DC/DCコンバータの構成、動作、そして異常電圧上昇とその対策について順を追って説明する。 Hereinafter, a system using a DC / DC converter, a DC / DC converter arrangement, operation, and will be described in order for the abnormal voltage rise and Countermeasures.
【0022】 [0022]
【第一実施形態】 [First embodiment]
[太陽光発電システムの構成] Configuration of the solar power system]
図5はDC/DCコンバータを使用した太陽光発電システムの構成例を示すブロック図である。 Figure 5 is a block diagram showing a configuration example of a solar power generation system using the DC / DC converter.
【0023】 [0023]
太陽電池1の発電電力は、DC/DCコンバータ2によって昇圧され、インバータ3によって交流電力に変換されて系統4へ連系される。 The electric power generated by the solar battery 1 is boosted by the DC / DC converter 2, it is by the inverter 3 is converted into AC power interconnection to the system 4. なお、図5に示すシステムでは、太陽電池1とDC/DCコンバータ2のセットを複数組並列接続してインバータ3に接続し、インバータ3から系統4に電力を逆潮流する系統連系システムを構成する。 In the system shown in FIG. 5, connected to the inverter 3 a plurality of sets connected in parallel a set of solar cell 1 and the DC / DC converter 2, constituting a system interconnecting system that backward flow power from the inverter 3 to the system 4 to.
【0024】 [0024]
●太陽電池太陽電池1は、太陽光が遮られることがない屋根などの屋外に設置され、直列接続数を制限して出力電圧が低電圧になるように構成する。 ● photovoltaic solar cell 1 is installed outdoors such as roof never sunlight is blocked, the output voltage to limit the series connections are configured to be a low voltage. 太陽電池1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太陽電池が使用可能である。 The solar cell 1, amorphous silicon, polycrystalline silicon, can be used a solar cell, such as crystalline silicon. 実施形態においては、アモルファスシリコン系を三層に積層した積層型太陽電池セルを太陽電池1に使用した。 In the embodiment, using the stacked solar battery cells are stacked in three layers of amorphous silicon solar cells 1. その特性を以下に示す。 It shows the characteristics below. また、図6は太陽電池1の出力特性を示す図である。 Also, FIG. 6 is a diagram showing the output characteristics of the solar cell 1.
定格日射量 1kW/m 周囲温度 25℃ Rated insolation 1 kW / m 2 Ambient temperature 25 ° C.
短絡電流 Isc = 12.45A The short-circuit current Isc = 12.45A
開放電圧 Voc = 1.4V The open-circuit voltage Voc = 1.4V
最大動作点電流 Ipm = 10.0A Maximum operating point current Ipm = 10.0A
最大動作点電圧 Vpm = 1.0V Maximum power point voltage Vpm = 1.0V
最大出力電力 Pmax = 10W The maximum output power Pmax = 10W
【0025】 [0025]
●DC/DCコンバータ太陽電池1の近傍に、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コンバータ2を設ける。 ● in the vicinity of the DC / DC converter solar cell 1, provided with an open-loop converter 2 for converting by boosting the output of the solar cell 1 is at a low voltage high current to a high voltage low current. これは、例えば屋内に配置されたインバータ3までの送電路における送電ロスを低減するためである。 This is, for example, to reduce power transmission loss in the transmission path to the inverter 3 that is disposed indoors. なお、太陽電池1とDC/DCコンバータ2を一体化(積層)したモジュールとして構成することもできる。 It is also be configured as a module integrated (stacked) solar cell 1 and the DC / DC converter 2. こうすれば、太陽電池1とDC/DCコンバータ2の間の配線を短くして、配線抵抗によるロスを効果的に低減することができる。 This way, by shortening the wiring between the solar cell 1 and the DC / DC converter 2, the loss can be effectively reduced due to the wiring resistance.
【0026】 [0026]
DC/DCコンバータ2のゲート駆動回路46は、位相が逆の二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のゲートに供給する。 The gate drive circuit 46 of the DC / DC converter 2, the two gate drive signal of the phase is reversed, to the gate of the switching element 33 and 34 constituting the push-pull switching circuit. なお、ゲート駆動信号(矩形波)のでデューティは固定にするが、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。 Incidentally, the duty is to fixed since the gate driving signal (rectangular wave), 50% is the maximum duty of the push-pull switching circuit is preferably a high conversion efficiency. ゲート駆動信号のデューティを固定にするのは、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シンプル化することによるコストダウンおよび信頼性の向上のためである。 To the duty of the gate drive signals to the fixed, eliminating feedback circuit is to improve the cost and reliability due to simplify the switching control circuit. 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、20kHzから数百kHzの間に設定する。 The switching frequency is a loss due to the switching power by a trade-off to reduce the size of the transformer is set to a few hundred kHz from 20 kHz.
【0027】 [0027]
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が好ましい。 Switching elements 33 and 34, since the output voltage of the solar cell 1 is low, low MOSFET on-resistance is preferable. 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。 Currently, MOSFET is a unipolar device has particularly excellent in terms of on-resistance.
【0028】 [0028]
入力キャパシタ32は、DC/DCコンバータ2の電力供給源が電圧源とみなせるように、等価直列抵抗(ESR)が小さく、高周波特性に優れるキャパシタを使用することが好ましく、例えばOSコン(三洋電機製)、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。 Input capacitor 32, as the DC / DC converter 2 of the power supply source can be regarded as a voltage source, the equivalent series resistance (ESR) is small, it is preferable to use a capacitor having excellent high frequency characteristics, for example, OS Con (manufactured by Sanyo ), a multilayer ceramic capacitor, those ESR tantalum electrolytic capacitor is small can be used. 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みなせるようになり、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。 By the input capacitor 32, the power supply of the DC / DC converter 2 is now regarded as a voltage source, the DC / DC converter 2 becomes a so-called voltage-type converter.
【0029】 [0029]
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、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。 Transformation ratio of the transformer 15 (winding ratio), when the operation voltage of the solar cell 1 is the minimum DC voltage (e.g. 150V or more) necessary for the inverter 3 outputs an AC voltage of 100V to is supplied to the inverter 3 It is set to. 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ために、入力電圧にトランス15の変圧比を掛けた値になる。 The output voltage of the DC / DC converter 2 to the switching circuit is always operating at the maximum duty, a value obtained by multiplying the transformation ratio of the transformer 15 to the input voltage.
【0030】 [0030]
太陽電池の最適動作点は高温、低日射時に低電圧になる特性がある。 Optimum operating point of the solar cell has a property to become a low-voltage high temperatures, during low solar radiation. 実施形態においては、太陽電池の動作最低電圧を0.75Vと設定し、そのとき出力電圧150Vに昇圧可能とする巻線比をトランス15に設定する。 In embodiments, the minimum operating voltage of the solar cell is set as 0.75 V, to set the winding ratio which allows boost at that time the output voltage 150V to the transformer 15.
巻線比 0.75:150 The winding ratio of 0.75: 150
一次側巻線 2ターン×2 The primary winding two turns × 2
二次側巻線 400ターン【0031】 Secondary winding 400 turns [0031]
トランス15の後段には、トランス15の高周波交流出力を整流する整流回路36、および、平滑する平滑回路37を設ける。 The subsequent stage of the transformer 15, rectifier circuit 36 ​​rectifies the high frequency AC output of the transformer 15, and is provided with a smoothing circuit 37 for smoothing. なお、DC/DC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51の静電容量が充分に大きい場合は平滑回路37のキャパシタはなくてもよい。 In the case the electrostatic capacitance of the input capacitor 51 of the inverter 3, which is the output destination of the DC / DC converter 2 is sufficiently large may not capacitor of the smoothing circuit 37.
【0032】 [0032]
DC/DCコンバータ2には、太陽電池1から直流電力が入力される。 The DC / DC converter 2, DC power is inputted from the solar cell 1. 入力された直流電力は、ゲート駆動回路46、スイッチング素子33および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。 DC power input, the gate drive circuit 46, the switching element 33 and 34, as well, is boosted by the configured step-up circuit from the transformer 15. 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、平滑回路37で平滑された後、インバータ3へ供給される。 High-frequency AC power output from the secondary winding of the transformer 15 is rectified by the diode bridge 36, after being smoothed by the smoothing circuit 37, is supplied to the inverter 3.
【0033】 [0033]
なお、DC/DCコンバータ2の変換効率は概ね95%であるから、DC/DCコンバータ2の最大出力電力は、太陽電池1の最大出力電力の約95%になる。 Incidentally, since the conversion efficiency of the DC / DC converter 2 is approximately 95%, the maximum output power of the DC / DC converter 2 is approximately 95% of the maximum output power of the solar cell 1.
【0034】 [0034]
●インバータインバータ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。 ● control circuit 53 of the inverter the inverter 3, the input voltage detector 54 and an input current detector 55 monitors the voltage and current inputted from the DC / DC converter 2, to PWM control the switching elements of the inverter bridge 52 . 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。 This control, the output voltage of the DC / DC converter 2, the output current is controlled, as a result, it is possible to control the operating point voltage and current of the solar cell 1. 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(MPPT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。 In other words, the control circuit 53, by performing the maximum power tracking control in conjunction with a DC / DC converter 2 and the solar cell 1 (MPPT control), to effectively utilize the power generated by the solar cell 1.
【0035】 [0035]
本実施形態のインバータ3は、MPPT制御による入力電圧150V〜250Vの範囲で運転される。 The inverter 3 of the present embodiment is operated in the range of input voltage 150V~250V by MPPT control. この入力電圧範囲は、太陽電池1の日射、温度による最大電力点の変化と、DC/DCコンバータ2の変圧比とスイッチングデューティによって決定される。 The input voltage range is determined insolation solar cell 1, and the change of the maximum power point by the temperature, the transformation ratio and the switching duty of the DC / DC converter 2. なお、本実施形態のDC/DCコンバータ2は昇圧スイッチングのオンデューティが固定されているため、オンデューティによる昇圧比への影響はない。 Incidentally, DC / DC converter 2 of this embodiment, since the on-duty of the step-up switching is fixed, there is no influence on the step-up ratio according to on-duty.
【0036】 [0036]
インバータ3へ入力される直流電力は、インバータブリッジ52および連系リアクタを含むフィルタ58によって交流電力に変換され、系統4へ供給される。 DC power input to the inverter 3 is converted into AC power by a filter 58 including an inverter bridge 52 and interconnection reactor, is fed to the system 4. 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制御する方法は、公知公用の多数の方法が知られているので、その説明は省略する。 It monitors the input voltage and the input current of the inverter 3, a method for PWM control of the inverter bridge 52, since a number of methods known and used is known, a description thereof will be omitted.
【0037】 [0037]
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(MPPT制御)、系統4と同一の電流位相をもつ力率が1の交流電力を出力する。 The PWM control of such an inverter 3, while pull the maximum power from the solar cell 1 and the DC / DC converter 2 (MPPT control), power factor having the same current phase and the system 4 outputs an AC power 1.
【0038】 [0038]
[DC/DCコンバータの動作] [DC / DC converter operation]
上記の構成において、後述する出力電圧抑制回路を設けない状態におけるDC/DCコンバータ2の出力特性を説明する。 In the above configuration will be described the output characteristics of the DC / DC converter 2 in the state without the output voltage suppression circuit described later.
【0039】 [0039]
DC/DCコンバータ2の出力先であるインバータ3が停止した場合、コンバータ2および太陽電池1はほぼ無負荷(出力電流がほぼ零の状態)になる。 If the inverter 3 is output destination of the DC / DC converter 2 is stopped, the converter 2 and the solar cell 1 is substantially no load (the output current is substantially zero state) it becomes. すなわち、太陽電池1は図6に示すA点で動作し、コンバータ2には定格時の1.4倍の電圧が入力される。 That is, the solar cell 1 operates at point A shown in FIG. 6, the converter 2 1.4 times the voltage at the rated is input.
【0040】 [0040]
DC/DCコンバータ2のスイッチング回路のデューティは固定されているから、通常負荷運転時は入力電圧と出力電圧との比は一定になる。 Since the duty of the switching circuit of the DC / DC converter 2 is fixed during normal load operation, the ratio between the input voltage and the output voltage becomes constant. 従って、DC/DCコンバータ2の出力電圧は下式で表され、太陽電池1の動作点電圧とDC/DCコンバータ2の出力電圧は比例して変動する。 Therefore, the output voltage of the DC / DC converter 2 is represented by the following formula, the output voltage of the operating point voltage and the DC / DC converter 2 of the solar cell 1 varies proportionally.
Vd = Tr×Vop Vd = Tr × Vop
ここで、VdはDC/DCコンバータ2の出力電圧Vopは太陽電池1の動作電圧Trは昇圧比(巻線比) Here, Vd operating voltage Tr boosting ratio of the output voltage Vop of the DC / DC converter 2 solar cell 1 (the turns ratio)
【0041】 [0041]
ところが、無負荷時または負荷電流が少ない状態では異常電圧上昇が発生する。 However, in a state no-load or load current is small abnormal voltage increase occurs. その結果、定格日射1kW/m 照射時のDC/DCコンバータ2のIVカーブ特性は図7に示すようになり、最大電力出力時の出力電圧が200Vであるにも関わらず、無負荷電圧は450V(B点)にもなる。 As a result, IV curve characteristic of the DC / DC converter 2 at the rated solar radiation 1 kW / m 2 illumination is as shown in FIG. 7, the output voltage at the maximum power output despite the 200V, no-load voltage also to 450V (B point). 図7において、低電流時の電圧が高電圧(280から450V)になるのは異常電圧上昇に起因する。 7, the voltage at low current is a high voltage (450V 280) is caused by abnormal voltage increase.
【0042】 [0042]
[電圧抑制回路] [Voltage suppression circuit]
図8はDC/DCコンバータ2に出力電圧抑制回路を取り付けた構成例を示すブロック図である。 Figure 8 is a block diagram showing a configuration example in which attached the output voltage suppressing circuit to the DC / DC converter 2.
【0043】 [0043]
インバータ3が通常動作をしている場合、出力電圧抑制回路は動作しない。 If the inverter 3 is the normal operation, the output voltage suppression circuit does not operate. 何故ならば、DC/DCコンバータ2の出力電圧は、インバータ3のMPPT制御により150V〜250Vの範囲に制御されるからである。 This is because the output voltage of the DC / DC converter 2 is because is controlled in the range of 150V~250V the MPPT control of the inverter 3. つまり、出力電圧抑制回路は、インバータ3が停止、または、何らかの異常により低電流出力状態になると、図7に示す異常電圧上昇が発生しないように、言い換えればDC/DCコンバータ2の出力電圧が所定電圧(上限電圧)以上にならないようにDC/DCコンバータ2を制御する。 That is, the output voltage suppression circuit, the inverter 3 is stopped, or, at a low current output state due to some abnormality, so as not abnormal voltage rise occurs as shown in FIG. 7, the output voltage of the DC / DC converter 2 in other words, a predetermined controlling the DC / DC converter 2 so as not to voltage (upper limit voltage) or more. さらに、インバータ3の運転が再開されると直に系統連系運転が可能なように、DC/DCコンバータ2の出力電圧が所定電圧(下限電圧)以下にならないようにDC/DCコンバータ2を制御する。 Further, as the operation of the inverter 3 is capable of direct system interconnection operation Once restarted, the output voltage of the DC / DC converter 2 controls the DC / DC converter 2 so as not to a predetermined voltage (lower limit voltage) or less to.
【0044】 [0044]
●出力電圧検出回路出力電圧検出回路63は、DC/DCコンバータ2の出力電圧を検出するために、平滑回路37とDC/DCコンバータ2の出力端の間に設けられた抵抗分圧器である。 ● output voltage detection circuit output voltage detection circuit 63, in order to detect the output voltage of the DC / DC converter 2, a resistor divider provided between the output terminal of the smoothing circuit 37 and the DC / DC converter 2. 出力電圧検出回路63は、DC/DCコンバータ2の出力電圧を、信号処理し易い低電圧に分圧して比較器84および85に送る。 Output voltage detection circuit 63 sends the output voltage of the DC / DC converter 2, the comparators 84 and 85 to easily low voltage signal processing divides.
【0045】 [0045]
●基準電圧源基準電圧源Vref1およびVref2は、出力電圧検出回路63から供給される電圧と比較すべき電圧(上記の上限電圧および下限電圧に対応する電圧)を供給する。 ● reference voltage source reference voltage source Vref1 and Vref2 supplies a voltage to be compared with the voltage supplied from the output voltage detection circuit 63 (voltage corresponding to the upper limit voltage and lower limit voltage above).
【0046】 [0046]
本実施形態は上限電圧を300Vとするが、これは次の理由による。 This embodiment is the upper limit voltage 300 V, which is due to the following reasons. 図7に示されるIVカーブ特性において、太陽電池1による電圧上昇とDC/DCコンバータ2による異常電圧上昇を切り分けると、次式で示される電圧V1以下は太陽電池1による電圧上昇、V1を超える電圧はDC/DCコンバータ22による異常電圧上昇と判断できる。 In the IV curve characteristic shown in FIG. 7, the isolate abnormal voltage rise due to the voltage rise and the DC / DC converter 2 by the solar cell 1, the voltage rise by the voltage V1 below the solar cell 1 represented by the following formula, a voltage exceeding V1 it can be determined that the abnormal voltage rise due to the DC / DC converter 22.
V1 = Voc×Ns/Np V1 = Voc × Ns / Np
ここで、Vocは開放電圧Npはトランス15の一次巻線数Nsはトランス15の二次巻線数【0047】 Here, Voc is the number of the secondary winding open-circuit voltage Np primary winding speed Ns of the transformer 15 is the transformer 15 [0047]
太陽電池1の開放電圧Voc=1.4V、トランス15の一次巻線数Np=2、二次巻線数Ns=400であるからV1=280Vになるが、出力電圧のリップル分や、分圧抵抗器の誤差などを考慮して、280Vより若干高い300Vを上限電圧にする。 Open-circuit voltage Voc = 1.4V solar cell 1, the primary winding turns Np = 2 of the transformer 15, but becomes V1 = 280 V from a secondary winding speed Ns = 400, ripple and output voltage, the partial pressure etc. in view of the resistor of the error, the slightly higher 300V than 280V to the upper limit voltage.
【0048】 [0048]
一方、下限電圧は、インバータ3が正常運転に復帰すると直に系統連系運転を再開させることを考慮して、インバータ3の正常動作範囲であるMPPT動作範囲の上限値である250V以上に設定する。 On the other hand, the lower limit voltage, in consideration of the fact that the inverter 3 to resume the direct system interconnection operation when returning to normal operation is set to 250V or more is the upper limit of the MPPT operating range is normal operating range of the inverter 3 . なお、DC/DCコンバータ2の出力やインバータ3の入力に逆流防止ダイオードが直列に挿入されている場合、その順電圧降下分を下限電圧に加える必要がある。 Incidentally, if the input to the backflow prevention diode in the output and the inverter 3 of the DC / DC converter 2 is inserted in series, it is necessary to add that the forward voltage drop to the lower limit voltage. 例えば、逆流防止ダイオードの順電圧降下が1Vであれば、下限電圧は251V以上に設定する。 For example, the forward voltage drop of the reverse current preventing diode if 1V, the lower limit voltage is set higher than 251V. 勿論、DC/DCコンバータ2とインバータ3の間の配線の抵抗分による電圧降下も考慮する必要がある。 Of course, the voltage drop due to resistance of wiring between the DC / DC converter 2 and the inverter 3 must also be considered. 以上を考慮して、本実施形態の下限電圧は255Vにする。 In view of the foregoing, the lower limit voltage of the present embodiment is a 255 V.
【0049】 [0049]
●制御回路制御回路147は、比較器84および85の出力信号SIG1およびSIG2を入力して、AND回路146に信号SIG3を出力する。 ● control circuit control circuit 147 receives the output signals SIG1 and SIG2 comparators 84 and 85, and outputs the signal SIG3 to the AND circuit 146. なお、トランス15の一次−二次間を絶縁する必要がある場合は、制御回路147の出力にフォトカプラなどを配して、絶縁機能をもたせる。 Incidentally, one transformer 15 primary - if between secondary needs to be insulated, by disposing such as a photo-coupler to the output of the control circuit 147, impart an insulation function.
【0050】 [0050]
●AND回路AND回路146は、ゲート駆動回路46から50%デューティのゲート駆動パルスを入力し、制御回路147から信号SIG3を入力して、それら信号の論理積信号をスイッチング素子33および34のゲートパルス信号G1およびG2として出力する。 ● AND circuit AND circuit 146 receives a gate drive pulse of 50% duty from the gate drive circuit 46 inputs the signal SIG3 from the control circuit 147, a logical product signal of the gate pulse of the switching elements 33 and 34 thereof signals and outputs it as the signal G1 and G2.
【0051】 [0051]
●DC/DCコンバータの動作図9および10は、上記の出力電圧抑制回路を有するDC/DCコンバータ2の動作を説明する図で、インバータ3がタイミングt1で停止し、タイミングt4で運転を再開する際のDC/DCコンバータ2の動作を説明する。 ● DC / DC converter operation 9 and 10 are views for explaining the operation of the DC / DC converter 2 having an output voltage suppression circuit of the inverter 3 is stopped at the timing t1, resume operation at timing t4 the operation of the DC / DC converter 2 when describing.
【0052】 [0052]
タイミングt1以前にインバータ3がMPPT動作をしている場合、DC/DCコンバータ2の出力電圧は、図10に示すインバータMPPT動作電圧範囲の150Vから250Vである。 When the timing t1 before the inverter 3 has a MPPT operation, the output voltage of the DC / DC converter 2 is 250V from 150V inverter MPPT operating voltage range shown in Figure 10. タイミングt1においてインバータ3が停止すると、DC/DCコンバータ2の出力電流の低下により、その出力電圧は図10に示す矢印Aの方向に移動し、平滑回路37のキャパシタおよびインバータ3の入力平滑キャパシタを充電して、出力電圧は徐々に増加し(図9に示すt1からt3の期間)、タイミングt2においてDC/DCコンバータ2の出力電圧が下限電圧(255V)に達し、比較器85の出力信号SIG2がLレベルからHレベルに遷移する。 When the inverter 3 at the timing t1 is stopped, the decrease of the output current of the DC / DC converter 2, the output voltage moves in the direction of arrow A shown in FIG. 10, the input smoothing capacitor of a capacitor and an inverter 3 of the smoothing circuit 37 charge, the output voltage increases gradually (period from t1 shown in FIG. 9 t3), the output voltage of the DC / DC converter 2 at the timing t2, reaches the lower limit voltage (255 V), the output signal SIG2 of the comparator 85 There transition from L level to H level.
【0053】 [0053]
タイミングt3においてDC/DCコンバータ2の出力電圧が上限電圧(300V)に達すると、比較器84の出力信号SIG1はLレベルからHレベルに遷移し、制御回路147の出力信号SIG3はHレベルからLレベルに遷移する(図11参照)。 When the output voltage of the DC / DC converter 2 at the timing t3 reaches the upper limit voltage (300 V), the output signal SIG1 of the comparator 84 transitions from the L level to the H level, L from the output signal SIG3 is H level of the control circuit 147 transits to the level (see FIG. 11). 信号SIG3がLレベルの状態で、AND回路146は駆動パルスG1およびG2の出力を停止し(図12参照)、DC/DCコンバータ2の出力電圧は、平滑回路37のキャパシタおよびインバータ3の入力平滑キャパシタの放電に伴い、徐々に低下する(図9に示すt3からt4の期間)。 The signal SIG3 is L-level state, the AND circuit 146 stops outputting the drive pulses G1 and G2 (see FIG. 12), the output voltage of the DC / DC converter 2, the input smoothing capacitor and the inverter 3 of the smoothing circuit 37 with the discharge of the capacitor gradually decreases (the period from t3 shown in FIG. 9 t4). なお、DC/DCコンバータ2の出力電圧が上限電圧(300V)を下回ると、信号SIG1はHレベルからLレベルに遷移するが、信号SIG3の状態は遷移せずLレベルが維持される(図11参照)。 Incidentally, when the output voltage of the DC / DC converter 2 is lower than the upper limit voltage (300 V), the signal SIG1 transitions from H level to L level, the state of the signal SIG3 is L level is maintained without transition (FIG. 11 reference).
【0054】 [0054]
タイミングt4においてDC/DCコンバータ2の出力電圧が下限電圧(255V)に達すると、信号SIG2はHレベルからLレベルに遷移し、信号SIG3はLレベルからHレベルに遷移し(図11参照)、AND回路146は、駆動パルスG1およびG2の出力を再開する。 When the output voltage of the DC / DC converter 2 at the timing t4 reaches the lower limit voltage (255 V), the signal SIG2 transitions from H level to L level, the signal SIG3 transitions from the L level to the H level (see FIG. 11), aND circuit 146 resumes the output of the drive pulses G1 and G2. なお、Vref1とVref2の関係から、通常、SIG1がHレベルでSIG2がLレベルになることはないが、図11にはSIG1、SIG2およびSIG3のすべての状態を示してある。 Incidentally, the relationship Vref1 and Vref2, usually there is never becomes L level SIG2 of H level SIG1, in FIG. 11 are shown all the states of SIG1, SIG2 and SIG3.
【0055】 [0055]
以降、DC/DCコンバータ2は、インバータ3が停止中、t2からt4と同様の動作を繰り返し、タイミングt6においてインバータ3が運転を再開すると、DC/DCコンバータ2の出力電圧は、インバータMPPT動作電圧範囲(図10に示す矢印Bの方向)に移動し、下限電圧(255V)に達すると(t7)、信号SIG2はLレベルに、信号SIG3はHレベルになり、AND回路146は駆動パルスG1およびG2を出力する。 Later, DC / DC converter 2 in the inverter 3 is stopped, repeating the same operation as from t2 t4, when the inverter 3 at the timing t6 to resume operation, the output voltage of the DC / DC converter 2, the inverter MPPT operating voltage Go to the range (the direction of arrow B shown in FIG. 10), and reaches the lower voltage (255 V) (t7), signal SIG2 the L level, the signal SIG3 becomes H level, the aND circuit 146 drive pulses G1 and and it outputs the G2. その後、DC/DCコンバータ2の出力電圧はインバータMPPT動作電圧範囲に維持されるため、AND回路146は駆動パルスの出力を維持する。 Thereafter, the output voltage of the DC / DC converter 2 to be maintained in the inverter MPPT operating voltage range, the AND circuit 146 maintains the output of the drive pulse.
【0056】 [0056]
このように、停電などによってインバータ3の運転が停止している間、DC/DCコンバータ2は異常電圧上昇を防ぎながら、出力電圧を下限電圧から上限電圧の範囲に維持する。 Thus, while the operation of the inverter 3 by a power failure is stopped, DC / DC converter 2 while preventing an abnormal voltage increase, to maintain the output voltage from the lower limit voltage in the range of the upper limit voltage. さらに、インバータ3が通常の運転に復帰すると、DC/DCコンバータ2も自動的に通常運転に移行する。 Further, the inverter 3 is restored to normal operation, DC / DC converter 2 is also automatically shifts to the normal operation. その結果、停電などが復旧すると、インバータ3は速やかに系統連系運転を再開することができる。 As a result, a power failure and restored, the inverter 3 can be quickly restarting system interconnection operation.
【0057】 [0057]
【第2実施形態】 [Second embodiment]
以下、本発明にかかる第2実施形態の太陽光発電システムを説明する。 Hereinafter will be described a solar power generation system of the second embodiment according to the present invention. なお、第2実施形態において、第1実施形態と略同様の構成については、同一符号を付して、その詳細説明を省略する。 In the second embodiment denote substantially the same parts as in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted.
【0058】 [0058]
第二実施形態では、DC/DCコンバータ2の出力電圧が上限電圧に達した場合、駆動パルスを完全に停止せず、駆動パルスを間引く例を説明する。 In the second embodiment, when the output voltage of the DC / DC converter 2 has reached the upper limit voltage, without completely stopping the drive pulse, an example of thinning out the drive pulse.
【0059】 [0059]
図13は第二実施形態のDC/DCコンバータ2の構成例を示すブロック図である。 Figure 13 is a block diagram showing a configuration example of a DC / DC converter 2 of the second embodiment. 第1実施形態のDC/DCコンバータ2と異なり、基準電圧は「抑制電圧」に対応する一つである。 Unlike DC / DC converter 2 in the first embodiment, the reference voltage is one that corresponds to "suppression voltage".
【0060】 [0060]
抑制電圧をインバータMPPT動作範囲の上限値である250V以上に設定すれば、インバータ3が停止するとDC/DCコンバータ2を出力電圧抑制運転に、インバータ3が運転を再開するとDC/DCコンバータ2を通常運転にすることが可能である。 By setting the inhibit voltage to 250V or more is the upper limit value of the inverter MPPT operating range, the output voltage suppression driving the inverter 3 is stopped DC / DC converter 2, the inverter 3 resumes operation of the DC / DC converter 2 usually It can be the driver. ただし、DC/DCコンバータ2の出力や、インバータ3の入力に逆流防止ダイオードが直列に挿入されている場合、上述したように、その順電圧降下分や、配線の電圧降下分を抑制電圧に加える必要があり、これらを考慮して抑制電圧を255Vにする。 However, the output and the DC / DC converter 2, if the input to the backflow prevention diode of the inverter 3 is inserted in series, as described above, is added the and forward voltage drop, the voltage drop of the wiring suppression voltage must be a suppression voltage to 255V in consideration of these.
【0061】 [0061]
図14および15は、上記の出力電圧抑制回路を有するDC/DCコンバータ2の動作を説明する図で、インバータ3がタイミングt1で停止し、タイミングt3で運転を再開する際のDC/DCコンバータ2の動作を説明する。 14 and 15 are views for explaining the operation of the DC / DC converter 2 having an output voltage suppression circuit of the inverter 3 is stopped at timing t1, DC / DC converter 2 at the time of resuming operation at timing t3 to explain the operation.
【0062】 [0062]
タイミングt1以前にインバータ3がMPPT動作をしている場合、DC/DCコンバータ2の出力電圧は、図15に示すインバータMPPT動作電圧範囲の150Vから250Vである。 When the timing t1 before the inverter 3 has a MPPT operation, the output voltage of the DC / DC converter 2 is 250V from 150V inverter MPPT operating voltage range shown in Figure 15. タイミングt1においてインバータ3が停止すると、DC/DCコンバータ2の出力電流の低下により、その出力電圧は図15に示す矢印Aの方向に移動し、平滑回路37のキャパシタおよびインバータ3の入力平滑キャパシタを充電して、出力電圧は徐々に増加し(図14に示すt1からt3の期間)、タイミングt2においてDC/DCコンバータ2の出力電圧が抑制電圧(255V)に達し、比較器184の出力信号SIG4がLレベルからHレベルに遷移する。 When the inverter 3 at the timing t1 is stopped, the decrease of the output current of the DC / DC converter 2, the output voltage moves in the direction of arrow A shown in FIG. 15, the input smoothing capacitor of a capacitor and an inverter 3 of the smoothing circuit 37 charge, the output voltage increases gradually (period from t1 shown in FIG. 14 t3), the output voltage of the DC / DC converter 2 reaches the suppression voltage (255 V) at timing t2, the output signal of the comparator 184 SIG4 There transition from L level to H level.
【0063】 [0063]
信号SIG4がHレベルになると、制御回路148は、出力信号SIG5をHレベルから間引きパターン(図14参照)に遷移させる(間引きモード)。 When the signal SIG4 becomes the H level, the control circuit 148 shifts the output signal SIG5 from H level to the thinning pattern (see FIG. 14) (thinning mode). AND回路146は、ゲート駆動回路46から供給される駆動パルスと間引きパターンのパルスとの論理積信号を駆動パルスG1およびG2として出力する。 AND circuit 146 outputs a logical product signal of the pulse of the drive pulse and the thinning pattern supplied from the gate drive circuit 46 as the drive pulses G1 and G2. 従って、駆動パルスのパルス数が削減され、DC/DCコンバータ2の出力電圧が抑制される。 Therefore, the pulse number of the drive pulses is reduced, the output voltage of the DC / DC converter 2 is suppressed.
【0064】 [0064]
なお、間引きパターンのパルスと駆動パルスとを同期させるため、ゲート駆動回路46から制御回路148へ同期信号SYNC(または、駆動パルスやクロック信号)を供給する。 Incidentally, in order to synchronize with the thinning pattern pulse and the drive pulse, and supplies a synchronization signal SYNC (or drive pulse and the clock signal) from the gate drive circuit 46 to the control circuit 148. また、トランス15の偏磁を防ぐために、間引きパターンの各パルスの幅は、ゲート駆動回路46から供給される駆動パルスG1とG2のパルス幅の和に合わせる。 In order to prevent the DC magnetic deviation of the transformer 15, the width of each pulse of the thinning pattern is matched to the sum of the pulse widths of the drive pulses G1 and G2 supplied from the gate drive circuit 46. さらに、駆動パルスの間引きレートは、DC/DCコンバータ2の出力電圧が目標の最大電圧(例えば300V)に抑制されるように設定すればよい。 Further, thinning rate of the drive pulse may be set such that the output voltage of the DC / DC converter 2 is suppressed to the maximum voltage of the target (e.g., 300 V).
【0065】 [0065]
このように、インバータ3が停止中、DC/DCコンバータ2の出力電圧は、間引きパターンにより抑制される。 Thus, in the inverter 3 is stopped, the output voltage of the DC / DC converter 2 is suppressed by thinning pattern.
【0066】 [0066]
次に、タイミングt3においてインバータ3が運転を再開すると、DC/DCコンバータ2の出力電圧は、インバータMPPT動作電圧範囲(図15に示す矢印Bの方向)に移動し、抑制電圧(255V)に達すると(t4)、信号SIG4はLレベルに、信号SIG5はHレベルになり(間引きモード解除)、AND回路146は間引きなしの駆動パルスG1およびG2を出力する。 Then, when the inverter 3 at the timing t3 to resume operation, the output voltage of the DC / DC converter 2 is moved to the inverter MPPT operating voltage range (the direction of arrow B shown in FIG. 15), reaches the suppression voltage (255 V) Then (t4), the signal SIG4 the L level, the signal SIG5 becomes H level (thinning mode release), the aND circuit 146 outputs a driving pulse G1 and G2 without thinning. その後、DC/DCコンバータ2の出力電圧はインバータMPPT動作電圧範囲に維持されるため、AND回路146は通常の駆動パルスの出力を維持する。 Thereafter, the output voltage of the DC / DC converter 2 to be maintained in the inverter MPPT operating voltage range, the AND circuit 146 maintains the output of the normal driving pulses.
【0067】 [0067]
このように、停電などによってインバータ3の運転が停止している間、DC/DCコンバータ2は異常電圧上昇を防ぎながら、出力電圧を目標の最大電圧に維持する。 Thus, while the operation of the inverter 3 by a power failure is stopped, DC / DC converter 2 while preventing an abnormal voltage increase, to maintain the output voltage to the maximum voltage of the target. さらに、インバータ3が通常の運転に復帰すると、DC/DCコンバータ2も自動的に通常運転に移行する。 Further, the inverter 3 is restored to normal operation, DC / DC converter 2 is also automatically shifts to the normal operation. その結果、停電などが復旧すると、インバータ3は速やかに系統連系運転を再開することができる。 As a result, a power failure and restored, the inverter 3 can be quickly restarting system interconnection operation.
【0068】 [0068]
【第3実施形態】 [Third embodiment]
以下、本発明にかかる第2実施形態の太陽光発電システムを説明する。 Hereinafter will be described a solar power generation system of the second embodiment according to the present invention. なお、第2実施形態において、第1実施形態と略同様の構成については、同一符号を付して、その詳細説明を省略する。 In the second embodiment denote substantially the same parts as in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted.
【0069】 [0069]
上述した第1および第2実施形態においては、インバータ3がMPPT制御機能を有するが、入力電圧一定制御のインバータを使用する場合を、第3実施形態として説明する。 In the first and second embodiments described above, the inverter 3 has a MPPT control function, the case of using the input voltage constant control inverter is described as a third embodiment. この場合、DC/DCコンバータ2の構成は図8、図13と同じであるが、第1実施形態における下限電圧、第2実施形態における抑制電圧の設定が異なる。 In this case, the configuration of the DC / DC converter 2 is 8, is the same as FIG. 13, the lower limit voltage in the first embodiment, the setting of the suppression voltage at the second embodiment different.
【0070】 [0070]
●下限電圧の設定入力電圧一定制御のインバータを接続する場合は、下限電圧をインバータが正常に動作する電圧値以上に設定すればよい。 ● When connecting the inverter setting input voltage constant control of the lower limit voltage may be set to or higher than the voltage value of the lower limit voltage inverter operates normally. 例えば、インバータの正常動作電圧の下限が200Vであれば、下限電圧を200V以上に設定する。 For example, the lower limit of the normal operating voltage of the inverter if 200V, to set the lower voltage than 200V. 勿論、逆流防止ダイオードの順方向電圧降下分や配線の電圧降下分も考慮する。 Of course, also takes into account the voltage drop of the forward voltage drop and wiring of the backflow prevention diode.
【0071】 [0071]
●抑制電圧の設定入力電圧一定制御のインバータを接続する場合は、抑制電圧もインバータが正常に動作する電圧値以上に設定すればよい。 ● When connecting the inverter setting input voltage constant control of suppressing voltage suppression voltage may be set to or higher than the voltage value by the inverter operates normally. 勿論、逆流防止ダイオードの順方向電圧降下分や配線の電圧降下分も考慮する。 Of course, also takes into account the voltage drop of the forward voltage drop and wiring of the backflow prevention diode.
【0072】 [0072]
上記のように、下限電圧または抑制電圧を設定すれば、DC/DCコンバータ2は第1または第2実施形態と同様の動作になり、異常電圧上昇を抑制することができる。 As described above, by setting the lower limit voltage or suppression voltage, DC / DC converter 2 becomes the operation similar to the first or second embodiment, it is possible to suppress abnormal voltage increase.
【0073】 [0073]
上述した各実施形態によれば、太陽電池の発電電力を入力とするオープンループコンバータの異常電圧上昇を抑制して、DC/DCコンバータの出力(接続)先であるインバータを必要以上の高入力電圧に設計する必要がなく、インバータを含む太陽光発電装置(システム)のトータルコストの削減に貢献する。 According to the above-described embodiments, the open abnormal voltage rise in the loop converter to suppress, DC / DC converter output (connection) than necessary inverter is a destination of the high input voltage to the input of the electric power generated by the solar battery It should be designed without help reduce the total cost of the photovoltaic device (system) that includes an inverter.
【0074】 [0074]
また、停電などによってインバータが停止している場合でも、DC/DCコンバータは異常電圧上昇を防いで、設定された電圧以下の出力電圧を維持する。 Further, even when the inverter by a power failure is stopped, DC / DC converter to prevent abnormal voltage increase to maintain output voltages below the voltage set. その結果、インバータの起動準備ができていることになり、停電などが解消してインバータの運転が再開されると、インバータは速やかに系統連系運転を開始することができる。 As a result, the start preparation of the inverter is made, when a power failure and the operation of the inverter to eliminate is resumed, the inverter is able to quickly start the system-interconnected run.
【0075】 [0075]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
以上説明したように、本発明によれば、異常電圧上昇を抑制することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to suppress abnormal voltage increase. 従って、DC/DCコンバータの接続先であるインバータを必要以上の高入力電圧に設計する必要がなく、インバータを含む太陽光発電装置(システム)のトータルコストの削減に貢献する。 Therefore, there is no need to design the unnecessarily high input voltage inverter, which is the connection destination of the DC / DC converter, contributing to reduce the total cost of the photovoltaic device (system) including an inverter.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】太陽光発電システムの概観図、 FIG. 1 is a schematic view of a solar power generation system,
【図2】太陽発電システムの接続を示すブロック図、 2 is a block diagram showing the connection of a solar power generation system,
【図3】電圧上昇抑制方法を示す図、 FIG. 3 shows a voltage rise suppression method,
【図4】電圧上昇抑制方法を示す図、 4 is a diagram showing a voltage rise suppression method,
【図5】DC/DCコンバータを使用した太陽光発電システムの構成例を示すブロック図、 5 is a block diagram showing a configuration example of a solar power generation system using the DC / DC converter,
【図6】太陽電池の出力特性を示す図、 6 shows the output characteristics of the solar cell,
【図7】DC/DCコンバータのIVカーブ特性を示す図、 [7] DC / DC converter shows an IV curve characteristic of,
【図8】DC/DCコンバータに出力電圧抑制回路を取り付けた構成例を示すブロック図、 8 is a block diagram showing a configuration example in which attached the output voltage suppressing circuit to the DC / DC converter,
【図9】出力電圧抑制回路を有するDC/DCコンバータの動作を説明する図、 9 is a diagram illustrating the operation of the DC / DC converter having an output voltage suppression circuit,
【図10】出力電圧抑制回路を有するDC/DCコンバータの動作を説明する図、 Figure 10 illustrates an operation of the DC / DC converter having an output voltage suppression circuit,
【図11】制御回路の入出力関係を示す図、 11 is a diagram showing the input-output relationship of the control circuit,
【図12】AND回路の入出力関係を示す図、 FIG. 12 is a diagram showing the input-output relationship of the AND circuit,
【図13】第二実施形態のDC/DCコンバータ2の構成例を示すブロック図、 13 is a block diagram showing a configuration example of a DC / DC converter 2 of the second embodiment,
【図14】出力電圧抑制回路を有するDC/DCコンバータの動作を説明する図、 Figure 14 illustrates an operation of the DC / DC converter having an output voltage suppression circuit,
【図15】出力電圧抑制回路を有するDC/DCコンバータの動作を説明する図である。 15 is a diagram for explaining the operation of the DC / DC converter having an output voltage suppression circuit.

Claims (13)

  1. 太陽電池の出力電圧を昇圧する電力変換装置であって、 A power conversion device for stepping up the output voltage of the solar cell,
    前記太陽電池の出力電力をスイッチングするスイッチング回路に駆動パルスを供給する駆動回路と、 A drive circuit for supplying a drive pulse to the switching circuit for switching the output power of the solar cell,
    スイッチングされた電力を昇圧するトランスと、 A transformer for boosting the switched power,
    昇圧された電力を整流する整流回路と、 A rectifier circuit for rectifying the boosted power,
    整流された電力の電圧を抑制する電圧抑制回路とを有することを特徴とする電力変換装置。 Power conversion apparatus characterized by having a suppressing voltage suppression circuit the rectified power voltage.
  2. 前記電力変換装置はオープンループであることを特徴とする請求項1に記載された電力変換装置。 Power converter according to claim 1, wherein the power converter is open loop.
  3. 前記電圧抑制回路は、前記整流電圧が第一の所定値を超えると前記駆動パルスの供給を停止し、その後、前記整流電圧が前記第一の所定値より低い第二の所定値を下回ると前記駆動パルスの供給を再開することを特徴とする請求項1または請求項2に記載された電力変換装置。 The voltage suppression circuit, the rectified voltage stops the supply of the driving pulses exceeds a first predetermined value, then the said rectified voltage falls below the first second predetermined value lower than a predetermined value power converter according to claim 1 or claim 2, characterized in that to resume the supply of driving pulses.
  4. 前記第一の所定値は、前記太陽電池の開放電圧をVoc、前記トランスの変圧比をnとすると、Voc×nであることを特徴とする請求項3に記載された電力変換装置。 Wherein the first predetermined value, Voc an open circuit voltage of the solar cell, when the transformation ratio of the transformer is n, the power conversion device according to claim 3, characterized in that the Voc × n.
  5. 前記第二の所定値は、前記電力変換装置の負荷として接続される、MPPT機能を有するインバータのMPPT入力電圧範囲の上限値以上であることを特徴とする請求項3または請求項4に記載された電力変換装置。 Said second predetermined value, said being connected as a load of the power converter, according to claim 3 or claim 4, wherein the upper limit value or more of the MPPT input voltage range of the inverter having a MPPT function power conversion equipment.
  6. 前記第二の所定値は、前記電力変換装置の負荷として接続される、入力電圧一定制御機能を有するインバータの一定制御電圧値以上であることを特徴とする請求項3または請求項4に記載された電力変換装置。 Said second predetermined value, said being connected as a load of the power converter, according to claim 3 or claim 4, characterized in that at least a predetermined control voltage value of the inverter having an input voltage constant control function power conversion equipment.
  7. 前記電圧抑制回路は、前記整流電圧が所定値を超える場合、前記駆動パルスを間引くことを特徴とする請求項1または請求項2に記載された電力変換装置。 The voltage suppression circuit, when the rectified voltage exceeds a predetermined value, the power conversion apparatus according to claim 1 or claim 2, characterized in that thinning out the drive pulse.
  8. 前記所定値は、前記電力変換装置の負荷として接続される、MPPT機能を有するインバータのMPPT入力電圧範囲の上限値以上であることを特徴とする請求項7に記載された電力変換装置。 The predetermined value, the is connected as a load of the power converter, the power converter according to claim 7, wherein the upper limit value or more of the MPPT input voltage range of the inverter having a MPPT function.
  9. 前記所定値は、前記電力変換装置の負荷として接続される、入力電圧一定制御機能を有するインバータの一定制御電圧値以上であることを特徴とする請求項7に記載された電力変換装置。 The predetermined value, the is connected as a load of the power converter, the power converter according to claim 7, characterized in that constant control voltage value or more inverters having an input voltage constant control function.
  10. 太陽電池からの入力値を検出する検出器、前記太陽電池の出力電力をスイッチングするスイッチング回路に駆動パルスを供給する駆動回路、スイッチングされた電力を昇圧するトランス、および、昇圧された電力を整流する整流回路を有し、前記太陽電池の出力電圧を昇圧する電力変換装置の制御方法であって、 Detector for detecting an input value from the solar cell, the solar driving circuit for supplying a drive pulse to the switching circuit for switching the output power of the battery, switched transformer for boosting the power, and rectifies the boosted power It has a rectifier circuit, a method of controlling a power converter for boosting the output voltage of said solar cell,
    整流電圧が第一の所定値を超えると前記駆動パルスの供給を停止し、その後、前記整流電圧が前記第一の所定値より低い第二の所定値を下回ると前記駆動パルスの供給を再開することを特徴とする制御方法。 And rectified voltage exceeds a first predetermined value the supply of the drive pulse is stopped, then resumes the supply of the drive pulse and the rectified voltage falls below a second predetermined value lower than said first predetermined value control wherein the.
  11. 太陽電池からの入力値を検出する検出器、前記太陽電池の出力電力をスイッチングするスイッチング回路に駆動パルスを供給する駆動回路、スイッチングされた電力を昇圧するトランス、および、昇圧された電力を整流する整流回路を有し、前記太陽電池の出力電圧を昇圧する電力変換装置の制御方法であって、 Detector for detecting an input value from the solar cell, the solar driving circuit for supplying a drive pulse to the switching circuit for switching the output power of the battery, switched transformer for boosting the power, and rectifies the boosted power It has a rectifier circuit, a method of controlling a power converter for boosting the output voltage of said solar cell,
    整流電圧が所定値を超える場合、前記駆動パルスを間引くことを特徴とする制御方法。 If the rectified voltage exceeds a predetermined value, the control method characterized by thinning out the drive pulse.
  12. 太陽電池と、 And the solar cell,
    請求項1から請求項9の何れかに記載された電力変換装置と、 A power conversion device according to any of claims 1 to 9,
    前記電力変換装置から出力される直流電力を交流電力に変換するインバータとを有することを特徴とする太陽光発電装置。 Photovoltaic device characterized by having an inverter that converts the DC power output from the power converter to AC power.
  13. 複数の太陽電池と、 And a plurality of solar cells,
    前記複数の太陽電池それぞれに接続される、請求項1から請求項9の何れかに記載された電力変換装置を複数と、 Is connected to each of the plurality of solar cells, a plurality of power converting apparatus according to any one of claims 1 to 9,
    前記複数の電力変換装置から出力される直流電力を交流電力に変換するインバータとを有することを特徴とする太陽光発電装置。 Photovoltaic device characterized by having an inverter for converting DC power outputted from the plurality of power converter to AC power.
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