JP2016167207A - 太陽光発電システム、温度制御方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】DC/DCコンバータを含む装置の大型化を招くことなく、該DC/DCコンバータの温度上昇を抑制できる太陽光発電システム及びその温度制御方法を提供する。【解決手段】太陽電池パネルと、太陽電池パネルの発電電力を検出する電圧検出回路及び電流検出回路を含む、太陽電池パネルの出力電圧を調整する電圧調整回路と、電圧調整回路の出力電圧を所要の直流電圧に変換するDC/DCコンバータと、DC/DCコンバータの動作を制御するフェーズシフト制御回路と、太陽電池パネルの発電電力を監視し、該発電電力がDC/DCコンバータでゼロボルトスイッチング動作を維持できない範囲内にあるとき、フェーズシフト制御回路にDC/DCコンバータの動作を停止させる処理装置とを有する。【選択図】図1
Description
本発明は、DC/DCコンバータを備えた太陽光発電システム、該DC/DCコンバータの温度制御方法及びプログラムに関する。
太陽光発電では、太陽電池パネルで発電された電力がMPPT(Maximum Power Point Tracking)方式で取り出される。MPPT方式は、気象状況によって発電量が変動する太陽電池パネルから最大の電力を取り出すことが可能な方式であり、比較的高い発電効率が要求される太陽光発電システムで利用される。
MPPT方式では、太陽電池パネルから常に最大の電力が取り出せるように動作点(出力電圧と電流の組み合わせ)を変動させるため、出力電圧の変動が大きい。また、比較的大規模な太陽光発電システムでは、太陽電池パネルで発電された電力を低い電圧で送電すると、送電電流が大きくなるため、該太陽電池パネルと制御装置(パワーコンディショナー)間を接続する配線の電流容量を大きく(配線を太く)する必要がある。そのため、太陽電池パネルで発電された電力を比較的高い電圧(数百V程度)で送電することで、送電電流を抑制することがある。したがって、太陽光発電システムでは、MPPT方式で取り出された太陽電池パネルの出力電圧を、安定した所要の直流電圧に変換するためのDC/DCコンバータを備えている。DC/DCコンバータの出力電力は、周知のインバータによって交流電力に変換され、周知の保護回路を介して電力(配電)系統に出力される。また、DC/DCコンバータの出力電力は、二次電池等の充電にも利用される。
DC/DCコンバータには、高効率で小型化が可能な、例えばフェーズシフト・ZVS(Zero Volt Switching)方式のスイッチング電源が用いられる。
図3はフェーズシフト・ZVS方式のDC/DCコンバータの一構成例を示す回路図であり、図4は図3に示したブリッジ回路の動作例を示すタイミングチャートである。
図3はフェーズシフト・ZVS方式のDC/DCコンバータの一構成例を示す回路図であり、図4は図3に示したブリッジ回路の動作例を示すタイミングチャートである。
図3に示すDC/DCコンバータは、ブリッジ回路31、インダクタL1、トランス32及び整流回路33を備える構成である。
ブリッジ回路31は、直列に接続された2つのトランジスタ(例えば、MOSFET:Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)から成る、相補動作型のスイッチング回路を2組備える。ブリッジ回路31は、該スイッチング回路により入力端子間に供給される直流電圧(Vin)を交流電圧に変換してトランス32へ出力する。
トランス32は、一次側と二次側とを絶縁すると共に、ブリッジ回路31からインダクタL1を介して供給される交流電圧を降圧して整流回路33に出力する。整流回路33は、トランス32から出力された交流電圧を全波整流することで直流電圧(Vout)に変換して出力する。整流回路33の出力電圧は不図示の電圧検出回路で検出され、該整流回路33の出力電圧が一定となるようにブリッジ回路31が備える各トランジスタのスイッチング動作が制御される。
ブリッジ回路31は、直列に接続された2つのトランジスタ(例えば、MOSFET:Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)から成る、相補動作型のスイッチング回路を2組備える。ブリッジ回路31は、該スイッチング回路により入力端子間に供給される直流電圧(Vin)を交流電圧に変換してトランス32へ出力する。
トランス32は、一次側と二次側とを絶縁すると共に、ブリッジ回路31からインダクタL1を介して供給される交流電圧を降圧して整流回路33に出力する。整流回路33は、トランス32から出力された交流電圧を全波整流することで直流電圧(Vout)に変換して出力する。整流回路33の出力電圧は不図示の電圧検出回路で検出され、該整流回路33の出力電圧が一定となるようにブリッジ回路31が備える各トランジスタのスイッチング動作が制御される。
図3に示すように、ブリッジ回路31は、例えば一方のスイッチング回路がトランジスタQA及びQBで構成され、他方のスイッチング回路がトランジスタQC及びQDで構成される。ブリッジ回路31では、トランジスタQA〜QDが、およそ50%のデューティ比でON/OFFを繰り返すようにそれぞれ制御される(図4参照)。また、ブリッジ回路31では、トランジスタQA及びQBのON/OFF動作に対するトランジスタQC及びQDのON/OFF動作の位相を変化させることで、トランス32の一次側へ供給する交流電圧(TV)が制御される。さらに、ブリッジ回路31では、各トランジスタQA〜QDの寄生容量とトランス32の一次側に挿入されたインダクタL1とから成る共振回路を利用して、ソース・ドレイン間電圧がセロボルト(0V)のときにトランジスタQA〜QDをONさせるゼロボルトスイッチング動作を実現している。なお、図4では、トランジスタQA〜QDがONしたときの出力をそれぞれハイレベルで示し、トランジスタQA〜QDがOFFしたときの出力をそれぞれローレベルで示している。
このように各トランジスタQA〜QDをゼロボルトスイッチングで動作させることで、各トランジスタのスイッチング損失を低減できるため、高効率なDC/DCコンバータを実現できる。また、スイッチング損失が低減することでトランジスタQA〜QDのON/OFF周波数を高くできるため、トランス32の一次側へ供給する交流電圧の周波数を高くできる。そのため、インダクタL1やトランス32の小型化が可能であり、該インダクタL1やトランス32を含むDC/DCコンバータを小型化できる。
なお、フェーズシフト・ZVS方式を採用したDC/DCコンバータについては、例えば特許文献1等にも記載されている。
また、DC/DCコンバータにフェーズシフト・ZVS方式を採用した構成ではないが、太陽光発電システムが備える、該DC/DCコンバータを含むインバータの消費電力を低減するための手法は、例えば特許文献2に記載されている。
また、DC/DCコンバータにフェーズシフト・ZVS方式を採用した構成ではないが、太陽光発電システムが備える、該DC/DCコンバータを含むインバータの消費電力を低減するための手法は、例えば特許文献2に記載されている。
上述したフェーズシフト・ZVS方式のDC/DCコンバータは、軽負荷時にゼロボルトスイッチング(ZVS)動作を維持できないため、ブリッジ回路31が備える各トランジスタの損失が増大して効率が悪化することが知られている。ZVS動作は、図3に示したインダクタL1にある程度(ZVS動作を維持できる程度)の電流が流れることで成立するため、インダクタL1に流れる電流が少ない軽負荷時ではZVS動作を維持することができない。
このようにインダクタL1にZVS動作を維持できる程度の電流が流れない状態は、軽負荷時だけでなく、ブリッジ回路31、トランス32及び整流回路33に対して動作に必要な電力が供給されていない状態でも発生する。すなわち、フェーズシフト・ZVS方式のDC/DCコンバータは、所定の入力電力までは内部回路で該電力を消費し、該所定の入力電力を越えると、整流回路33から電力の出力が可能となる。また、整流回路33から電力の出力が可能になると、インダクタL1にZVS動作が成立する電流が流れてDC/DCコンバータの内部回路で消費する電力が低減する。
図5は、入力電力に対するフェーズシフト・ZVS方式のDC/DCコンバータによる消費電力と、該DC/DCコンバータの出力電力との関係例を示している。図5は、入力電力に対するDC/DCコンバータの消費電力の変化を、該DC/DCコンバータの温度の変化で示している。図5に示す例では、入力電力が256WまではDC/DCコンバータの内部回路で該電力が消費され、入力電力が256Wを越えると、整流回路33から電力が出力される。また、図5では、整流回路33から電力が出力されると、DC/DCコンバータの効率が向上して消費電力が低減する様子が示されている。
ところで、上記DC/DCコンバータを含む太陽光発電システムでは、太陽電池パネルの発電量が気象状況によって変動するため、該DC/DCコンバータに対する入力電力も気象状況によって変動する。したがって、例えば曇天時や雨天時のように太陽電池パネルの発電量が少ないとき、DC/DCコンバータがZVSを維持できない状態で動作を継続することがある。その場合、ブリッジ回路31が備える各トランジスタは、損失が大きい状態で動作し続けることになるため、電力消費によって温度が上昇し、最悪の場合は破損に至る可能性も否定できない。
DC/DCコンバータの温度上昇を抑制するには、例えばヒートシンクやファン等の放熱手段を設ける方法も考えられる。しかしながら、ヒートシンクやファン等の放熱手段を設けると、上記DC/DCコンバータ、インバータ、保護回路等を含む制御装置(パワーコンディショナー)が大型になるという新たな課題が発生する。
上述したようにフェーズシフト・ZVS方式は、DC/DCコンバータの小型化を実現するために採用するものであり、パワーコンディショナーの大型化を招く放熱手段を設ける構成は、フェーズシフト・ZVS方式を採用する主旨に反するため、好ましくない。
上述したようにフェーズシフト・ZVS方式は、DC/DCコンバータの小型化を実現するために採用するものであり、パワーコンディショナーの大型化を招く放熱手段を設ける構成は、フェーズシフト・ZVS方式を採用する主旨に反するため、好ましくない。
本発明は上述したような背景技術の問題を解決するためになされたものであり、DC/DCコンバータを含む装置の大型化を招くことなく、該DC/DCコンバータの温度上昇を抑制できる太陽光発電システム、温度制御方法及びプログラムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため本発明の太陽光発電システムは、太陽電池パネルと、
前記太陽電池パネルの発電電力を検出するための電圧検出回路及び電流検出回路を含む、前記太陽電池パネルの出力電圧を調整する電圧調整回路と、
前記電圧調整回路の出力電圧を所要の直流電圧に変換する、フェーズシフト・ゼロボルトスイッチング方式のスイッチング電源であるDC/DCコンバータと、
前記DC/DCコンバータの動作を制御するフェーズシフト制御回路と、
前記太陽電池パネルの発電電力を監視し、該発電電力が前記DC/DCコンバータでゼロボルトスイッチング動作を維持できない範囲内にあるとき、前記フェーズシフト制御回路に前記DC/DCコンバータの動作を停止させる処理装置と、
を有する。
前記太陽電池パネルの発電電力を検出するための電圧検出回路及び電流検出回路を含む、前記太陽電池パネルの出力電圧を調整する電圧調整回路と、
前記電圧調整回路の出力電圧を所要の直流電圧に変換する、フェーズシフト・ゼロボルトスイッチング方式のスイッチング電源であるDC/DCコンバータと、
前記DC/DCコンバータの動作を制御するフェーズシフト制御回路と、
前記太陽電池パネルの発電電力を監視し、該発電電力が前記DC/DCコンバータでゼロボルトスイッチング動作を維持できない範囲内にあるとき、前記フェーズシフト制御回路に前記DC/DCコンバータの動作を停止させる処理装置と、
を有する。
一方、本願発明の温度制御方法は、太陽電池パネルと、前記太陽電池パネルの発電電力を検出するための電圧検出回路及び電流検出回路を含む、前記太陽電池パネルの出力電圧を調整する電圧調整回路と、
前記電圧調整回路の出力電圧を所要の直流電圧に変換する、フェーズシフト・ゼロボルトスイッチング方式のスイッチング電源であるDC/DCコンバータと、
前記DC/DCコンバータの動作を制御するフェーズシフト制御回路と、
を有する太陽光発電システムにおける前記DC/DCコンバータの温度制御方法であって、
コンピュータが、
前記太陽電池パネルの発電電力を監視し、
該発電電力が前記DC/DCコンバータでゼロボルトスイッチング動作を維持できない範囲内にあるとき、前記フェーズシフト制御回路に前記DC/DCコンバータの動作を停止させる方法である。
前記電圧調整回路の出力電圧を所要の直流電圧に変換する、フェーズシフト・ゼロボルトスイッチング方式のスイッチング電源であるDC/DCコンバータと、
前記DC/DCコンバータの動作を制御するフェーズシフト制御回路と、
を有する太陽光発電システムにおける前記DC/DCコンバータの温度制御方法であって、
コンピュータが、
前記太陽電池パネルの発電電力を監視し、
該発電電力が前記DC/DCコンバータでゼロボルトスイッチング動作を維持できない範囲内にあるとき、前記フェーズシフト制御回路に前記DC/DCコンバータの動作を停止させる方法である。
また、本願発明のプログラムは、太陽電池パネルと、
前記太陽電池パネルの発電電力を検出するための電圧検出回路及び電流検出回路を含む、前記太陽電池パネルの出力電圧を調整する電圧調整回路と、
前記電圧調整回路の出力電圧を所要の直流電圧に変換する、フェーズシフト・ゼロボルトスイッチング方式のスイッチング電源であるDC/DCコンバータと、
前記DC/DCコンバータの動作を制御するフェーズシフト制御回路と、
を有する太陽光発電システムにおける前記DC/DCコンバータの温度制御をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記コンピュータに、
前記太陽電池パネルの発電電力を監視させる手順、および
該発電電力が前記DC/DCコンバータでゼロボルトスイッチング動作を維持できない範囲内にあるとき、前記フェーズシフト制御回路に前記DC/DCコンバータの動作を停止させる手順を実行させるためのものである。
前記太陽電池パネルの発電電力を検出するための電圧検出回路及び電流検出回路を含む、前記太陽電池パネルの出力電圧を調整する電圧調整回路と、
前記電圧調整回路の出力電圧を所要の直流電圧に変換する、フェーズシフト・ゼロボルトスイッチング方式のスイッチング電源であるDC/DCコンバータと、
前記DC/DCコンバータの動作を制御するフェーズシフト制御回路と、
を有する太陽光発電システムにおける前記DC/DCコンバータの温度制御をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記コンピュータに、
前記太陽電池パネルの発電電力を監視させる手順、および
該発電電力が前記DC/DCコンバータでゼロボルトスイッチング動作を維持できない範囲内にあるとき、前記フェーズシフト制御回路に前記DC/DCコンバータの動作を停止させる手順を実行させるためのものである。
本発明によれば、DC/DCコンバータを含む装置の大型化を招くことなく、該DC/DCコンバータの温度上昇を抑制できる太陽光発電システムが得られる。
次に本発明について図面を用いて説明する。
図1は本発明の太陽光発電システムの一構成例を示すブロック図である。
図1に示すように、本発明の太陽光発電システムは、太陽電池パネル1と、太陽電池パネル1の出力電圧(直流)を調整する電圧調整回路2と、電圧調整回路2の出力電圧を所要の直流電圧に変換するDC/DCコンバータ3と、太陽電池パネル1からMPPT方式で電力を取り出せるように電圧調整回路2の動作を制御するMPPT制御回路4と、DC/DCコンバータ3が備える各トランジスタの動作を制御するフェーズシフト制御回路5とを有する。
図1は本発明の太陽光発電システムの一構成例を示すブロック図である。
図1に示すように、本発明の太陽光発電システムは、太陽電池パネル1と、太陽電池パネル1の出力電圧(直流)を調整する電圧調整回路2と、電圧調整回路2の出力電圧を所要の直流電圧に変換するDC/DCコンバータ3と、太陽電池パネル1からMPPT方式で電力を取り出せるように電圧調整回路2の動作を制御するMPPT制御回路4と、DC/DCコンバータ3が備える各トランジスタの動作を制御するフェーズシフト制御回路5とを有する。
電圧調整回路2は、インダクタ、ダイオード、スイッチング素子(例えば、IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor等)及びコンデンサを備えた周知のブーストコンバータから成る昇圧回路で実現すればよい。上述したように、MPPT方式を実現するには太陽電池パネル1の発電量(発電電力)を監視する必要があるため、電圧調整回路2は太陽電池パネル1の発電電力を検出するための電圧検出回路21及び電流検出回路22を備えている。
本実施形態では、電圧調整回路2として太陽電池パネル1の出力電圧(直流)を昇圧する昇圧回路を用いる例を示す。太陽光発電システムには、太陽電池パネル1の出力電圧(直流)を変更せずにDC/DCコンバータ3へ供給する構成、あるいは太陽電池パネル1の出力電圧(直流)を降圧させてDC/DCコンバータ3へ供給する構成もある。
本実施形態では、電圧調整回路2として太陽電池パネル1の出力電圧(直流)を昇圧する昇圧回路を用いる例を示す。太陽光発電システムには、太陽電池パネル1の出力電圧(直流)を変更せずにDC/DCコンバータ3へ供給する構成、あるいは太陽電池パネル1の出力電圧(直流)を降圧させてDC/DCコンバータ3へ供給する構成もある。
MPPT制御回路4は、太陽電池パネル1からMPPT方式で電力を取り出せるように電圧調整回路2が備えるスイッチング素子の動作を制御すると共に、本願発明の温度制御方法を実現するための処理を実行する。MPPT制御回路4は、プログラムにしたがって処理を実行するCPU(Central Processing Unit)、該CPUで処理するデータやプログラムを保存するメモリ、並びに外部とデータを送受信するための周知の通信インタフェースを備えた情報処理装置(コンピュータ)あるいは情報処理用のIC(Integrated Circuit)で実現できる。なお、上記電圧検出回路21や電流検出回路22が太陽電池パネル1の出力電圧や出力電流の値をアナログ値で出力する場合、MPPT制御回路4には該アナログ値をデジタル値に変換するためのA/D(Analog to Digital)変換器を備えていてもよい。
DC/DCコンバータ3には、図3に示したフェーズシフト・ZVS方式のスイッチング電源を用いればよい。
フェーズシフト制御回路5は、DC/DCコンバータ3のブリッジ回路31が備えるトランジスタQA〜QDのON/OFF動作を制御し、フェーズシフト・ZVS動作を実現する回路である。また、フェーズシフト制御回路5は、MPPT制御回路4からの指示にしたがって、DC/DCコンバータ3の動作を停止または再開させる。フェーズシフト制御回路5は、例えば市販の制御用IC(Integrated Circuit)を用いて実現すればよい。
フェーズシフト制御回路5は、DC/DCコンバータ3のブリッジ回路31が備えるトランジスタQA〜QDのON/OFF動作を制御し、フェーズシフト・ZVS動作を実現する回路である。また、フェーズシフト制御回路5は、MPPT制御回路4からの指示にしたがって、DC/DCコンバータ3の動作を停止または再開させる。フェーズシフト制御回路5は、例えば市販の制御用IC(Integrated Circuit)を用いて実現すればよい。
このような構成において、本発明の太陽光発電システムでは、MPPT制御回路4により太陽電池パネル1の発電量(発電電力)を監視し、該発電電力がDC/DCコンバータ3でZVS動作を維持できない範囲内(少ない電力)であるとき、該DC/DCコンバータ3の動作を停止して温度上昇を抑制する。このとき、DC/DCコンバータ3は、内部回路で電力を消費することで電力を出力できていないため、DC/DCコンバータ3の動作を停止させても、DC/DCコンバータ3の出力側に接続された負荷に影響することはない。
また、太陽電池パネル1の発電電力がZVS動作を維持できない電力になる度にDC/DCコンバータ3の動作を停止したのでは、動作の停止/再開の頻度が増大して制御に必要な電力が増大してしまう。そこで、本発明では、予め設定した所定の期間Tcにおける、太陽電池パネル1の発電電力がZVS動作を維持できない電力となる時間の割合F(%)を算出し、該割合F(%)が予め設定した所定のしきい値FTHを越えている場合にDC/DCコンバータ3の動作を停止させる。太陽電池パネル1の発電電力がZVS動作を維持できる電力であるか否かは、所定のしきい値電力PTHを設けて判定すればよい。
さらに、本発明では、停止させたDC/DCコンバータ3の動作を、予め設定した一定時間TOFFが経過した時点で再開させ、上記の処理を再び実行する。
このように制御すると、太陽電池パネル1の発電電力が一時的に少ない状態へ移行した場合は、動作停止期間TOFF後にDC/DCコンバータ3が動作を再開するため、太陽電池パネル1で発電された電力を廃棄する無駄を低減できる。一方、太陽電池パネル1の発電電力が少ない状態で継続する場合は、DC/DCコンバータ3が動作(期間Tc)と動作停止(期間TOFF)とを繰り返すため、該DC/DCコンバータ3の温度上昇が抑制される。
さらに、本発明では、停止させたDC/DCコンバータ3の動作を、予め設定した一定時間TOFFが経過した時点で再開させ、上記の処理を再び実行する。
このように制御すると、太陽電池パネル1の発電電力が一時的に少ない状態へ移行した場合は、動作停止期間TOFF後にDC/DCコンバータ3が動作を再開するため、太陽電池パネル1で発電された電力を廃棄する無駄を低減できる。一方、太陽電池パネル1の発電電力が少ない状態で継続する場合は、DC/DCコンバータ3が動作(期間Tc)と動作停止(期間TOFF)とを繰り返すため、該DC/DCコンバータ3の温度上昇が抑制される。
なお、本発明では、上記処理を実現するために、MPPT制御回路4を常に動作させておく必要がある。そのため、該MPPT制御回路4の動作に必要な電力をDC/DCコンバータ3の出力から得ることができない。上述したように、太陽光発電は気象状況によって発電量が変動する。したがって、需要家に供給する電力品質を維持するため、通常、太陽光発電システムは、電力(配電)系統に連系して運用される。また、太陽光発電システムは、発電された電力を廃棄する無駄を抑制すると共に、需要家に供給する電力量を安定化するため、二次電池を含む蓄電池システムと併用されることもある。よって、MPPT制御回路4には、図1に示した太陽光発電システムが連系される電力(配電)系統、あるいは太陽光発電システムと併用される蓄電池システムから動作に必要な電力を供給すればよい。
また、本発明は、ZVS動作を維持できない電力であっても、太陽電池パネル1が発電しているときに実行する処理を提案したものである。そのため、夜間のように太陽電池パネル1が発電していない場合は、DC/DCコンバータ3の動作を再開させることなく、停止状態で維持させることが望ましい。太陽電池パネル1が発電しているか否かは、電圧調整回路2が備える電圧検出回路21や電流検出回路22の出力値で判断できる。
また、本発明は、ZVS動作を維持できない電力であっても、太陽電池パネル1が発電しているときに実行する処理を提案したものである。そのため、夜間のように太陽電池パネル1が発電していない場合は、DC/DCコンバータ3の動作を再開させることなく、停止状態で維持させることが望ましい。太陽電池パネル1が発電しているか否かは、電圧調整回路2が備える電圧検出回路21や電流検出回路22の出力値で判断できる。
図2は、本発明の温度制御方法の処理の一例を示すフローチャートである。
本発明の温度制御方法は、例えば図1に示したMPPT制御回路4が実行する処理によって実現される。本発明の温度制御方法は、MPPT制御回路4で実現する構成に限定されるものではなく、同様の機能を備えていれば、その他の処理装置で実現してもよい。例えば、上記パワーコンディショナーが備える保護回路に情報処理装置(コンピュータ)の機能を備えている場合は、該保護回路で本発明の温度制御方法を実現してもよい。以下では、本発明の温度制御方法をMPPT制御回路4で実現する例で説明する。
本発明の温度制御方法は、例えば図1に示したMPPT制御回路4が実行する処理によって実現される。本発明の温度制御方法は、MPPT制御回路4で実現する構成に限定されるものではなく、同様の機能を備えていれば、その他の処理装置で実現してもよい。例えば、上記パワーコンディショナーが備える保護回路に情報処理装置(コンピュータ)の機能を備えている場合は、該保護回路で本発明の温度制御方法を実現してもよい。以下では、本発明の温度制御方法をMPPT制御回路4で実現する例で説明する。
図2に示すように、MPPT制御回路4は、予め設定された所定間隔(例えば1秒)毎に、電圧検出回路21及び電流検出回路22で測定された太陽電池パネル1の発電電力(出力電圧及び出力電流)を取得し、過去の所定の期間Tc(例えば120秒)における発電電力の測定データを保存する(ステップS1)。
次に、MPPT制御回路4は、期間Tcの測定データから太陽電池パネル1の発電電力が所定のしきい値電力PTH以下となる時間の割合F(%)を算出し(ステップS2)、該割合Fが所定のしきい値FTH(例えば25%)を越えているか否かを判定する(ステップS3)。割合Fがしきい値FTHを越えていない場合は、ステップS1の処理に戻って太陽電池パネル1の発電電力を取得し、該最新の測定データで保存している期間Tcの測定データを更新する。割合Fがしきい値FTHを越えている場合、MPPT制御回路4は、フェーズシフト制御回路5に指示してDC/DCコンバータ3の動作を停止させる(ステップS4)。
次に、MPPT制御回路4は、DC/DCコンバータ3の動作を停止させると、動作停止時間TOFFを測定し、該動作停止時間TOFFが所定のしきい値時間TTHを越えたか否かを判定する(ステップS5)。動作停止時間TOFFが所定のしきい値時間TTH(例えば180秒)を越えていない場合は、ステップS5の処理を繰り返す。
動作停止時間TOFFが所定のしきい値時間TTHを越えると、MPPT制御回路4は、フェーズシフト制御回路5に指示してDC/DCコンバータ3の動作を再開させる(ステップS6)。その後、ステップS1の処理に戻ってステップS1〜S6の処理を繰り返す。
なお、上記Tc、PTH、FTH、TTH等のパラメータは、予め設定した固定値である必要はなく、本発明の太陽光発電システムを管理する管理者等によって外部から変更可能にしてもよい。その場合、外部の情報処理装置等から上記通信インタフェースを介して変更後の値をMPPT制御回路4に送信して設定すればよい。
本発明によれば、太陽電池パネル1の発電電力を監視し、該発電電力がDC/DCコンバータ3でZVS動作を維持できない少ない電力であるとき、該DC/DCコンバータ3の動作を停止する。そのため、ヒートシンクやファン等の放熱手段を設けることなく、DC/DCコンバータ3の温度上昇を抑制できる。
したがって、DC/DCコンバータ3を含む装置の大型化を招くことなく、該DC/DCコンバータ3の温度上昇を抑制できる太陽光発電システムが得られる。
したがって、DC/DCコンバータ3を含む装置の大型化を招くことなく、該DC/DCコンバータ3の温度上昇を抑制できる太陽光発電システムが得られる。
1 太陽電池パネル
2 電圧調整回路
3 DC/DCコンバータ
4 MPPT制御回路
5 フェーズシフト制御回路
21 電圧検出回路
22 電流検出回路
31 ブリッジ回路
32 トランス
33 整流回路
L1 インダクタ
2 電圧調整回路
3 DC/DCコンバータ
4 MPPT制御回路
5 フェーズシフト制御回路
21 電圧検出回路
22 電流検出回路
31 ブリッジ回路
32 トランス
33 整流回路
L1 インダクタ
Claims (12)
- 太陽電池パネルと、
前記太陽電池パネルの発電電力を検出するための電圧検出回路及び電流検出回路を含む、前記太陽電池パネルの出力電圧を調整する電圧調整回路と、
前記電圧調整回路の出力電圧を所要の直流電圧に変換する、フェーズシフト・ゼロボルトスイッチング方式のスイッチング電源であるDC/DCコンバータと、
前記DC/DCコンバータの動作を制御するフェーズシフト制御回路と、
前記太陽電池パネルの発電電力を監視し、該発電電力が前記DC/DCコンバータでゼロボルトスイッチング動作を維持できない範囲内にあるとき、前記フェーズシフト制御回路に前記DC/DCコンバータの動作を停止させる処理装置と、
を有する太陽光発電システム。 - 前記処理装置は、
予め設定した所定の期間における、前記太陽電池パネルの発電電力が前記ゼロボルトスイッチング動作を維持できない電力となる時間の割合を算出し、該割合が予め設定した所定のしきい値を越えている場合に前記DC/DCコンバータの動作を停止させる請求項1記載の太陽光発電システム。 - 前記処理装置は、
前記DC/DCコンバータの動作を停止させると、予め設定した一定時間が経過した時点で前記DC/DCコンバータの動作を再開させる請求項1または2記載の太陽光発電システム。 - 前記処理装置は、
前記太陽電池パネルが発電していないことを検出すると、前記DC/DCコンバータの動作を再開させることなく、停止状態で維持させる請求項3記載の太陽光発電システム。 - 太陽電池パネルと、
前記太陽電池パネルの発電電力を検出するための電圧検出回路及び電流検出回路を含む、前記太陽電池パネルの出力電圧を調整する電圧調整回路と、
前記電圧調整回路の出力電圧を所要の直流電圧に変換する、フェーズシフト・ゼロボルトスイッチング方式のスイッチング電源であるDC/DCコンバータと、
前記DC/DCコンバータの動作を制御するフェーズシフト制御回路と、
を有する太陽光発電システムにおける前記DC/DCコンバータの温度制御方法であって、
コンピュータが、
前記太陽電池パネルの発電電力を監視し、
該発電電力が前記DC/DCコンバータでゼロボルトスイッチング動作を維持できない範囲内にあるとき、前記フェーズシフト制御回路に前記DC/DCコンバータの動作を停止させる温度制御方法。 - 前記コンピュータが、
予め設定した所定の期間における、前記太陽電池パネルの発電電力が前記ゼロボルトスイッチング動作を維持できない電力となる時間の割合を算出し、
該割合が予め設定した所定のしきい値を越えている場合に前記DC/DCコンバータの動作を停止させる請求項5記載の温度制御方法。 - 前記コンピュータが、
前記DC/DCコンバータの動作を停止させると、予め設定した一定時間が経過した時点で前記DC/DCコンバータの動作を再開させる請求項5または6記載の温度制御方法。 - 前記コンピュータが、
前記太陽電池パネルが発電していないことを検出すると、前記DC/DCコンバータの動作を再開させることなく、停止状態で維持させる請求項7記載の温度制御方法。 - 太陽電池パネルと、
前記太陽電池パネルの発電電力を検出するための電圧検出回路及び電流検出回路を含む、前記太陽電池パネルの出力電圧を調整する電圧調整回路と、
前記電圧調整回路の出力電圧を所要の直流電圧に変換する、フェーズシフト・ゼロボルトスイッチング方式のスイッチング電源であるDC/DCコンバータと、
前記DC/DCコンバータの動作を制御するフェーズシフト制御回路と、
を有する太陽光発電システムにおける前記DC/DCコンバータの温度制御をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記コンピュータに、
前記太陽電池パネルの発電電力を監視させる手順、および
該発電電力が前記DC/DCコンバータでゼロボルトスイッチング動作を維持できない範囲内にあるとき、前記フェーズシフト制御回路に前記DC/DCコンバータの動作を停止させる手順を実行させるためのプログラム。 - 前記コンピュータに、
予め設定した所定の期間における、前記太陽電池パネルの発電電力が前記ゼロボルトスイッチング動作を維持できない電力となる時間の割合を算出させる手順、および
該割合が予め設定した所定のしきい値を越えている場合に前記DC/DCコンバータの動作を停止させる手順を実行させるための請求項9記載のプログラム。 - 前記コンピュータに、
前記DC/DCコンバータの動作を停止させると、予め設定した一定時間が経過した時点で前記DC/DCコンバータの動作を再開させる手順を実行させるための請求項9または10記載のプログラム。 - 前記コンピュータに、
前記太陽電池パネルが発電していないことを検出すると、前記DC/DCコンバータの動作を再開させることなく、停止状態で維持させる手順を実行させるための請求項11記載のプログラム。
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JP2015047140A JP2016167207A (ja) | 2015-03-10 | 2015-03-10 | 太陽光発電システム、温度制御方法及びプログラム |
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