JP3131963B2 - 太陽光発電システム - Google Patents

太陽光発電システム

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JP3131963B2
JP3131963B2 JP06324251A JP32425194A JP3131963B2 JP 3131963 B2 JP3131963 B2 JP 3131963B2 JP 06324251 A JP06324251 A JP 06324251A JP 32425194 A JP32425194 A JP 32425194A JP 3131963 B2 JP3131963 B2 JP 3131963B2
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

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  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は太陽光発電システムに関
するもので、さらに詳しく言えば、太陽電池からの直流
電力または太陽電池の直流出力電圧を適正値に制御する
ための制御信号を送出する制御信号発生部の改良に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】太陽光発電システムは、太陽電池と太陽
電池からの直流電力を交流電力に変換するインバータと
からなるシステムで、近年は省電力、環境問題への配慮
から、前記インバータからの交流電力のうち余剰電力を
系統に逆潮流できるようにしたシステムが注目されるよ
うになってきている。
【0003】このような太陽光発電システムは、晴天時
の昼間には太陽電池が発電した直流電力をインバータで
交流電力に変換し、種々の負荷に供給しても余剰電力が
生じることがあるため、この余剰電力を系統に逆潮流さ
せるようにし、曇天時には太陽電池が発電した直流電力
から得られる交流電力だけでは不足することがあるた
め、この不足分を系統から供給するようにし、雨天時ま
たは夜間には太陽電池が発電しないため、すべてを系統
から供給するように構成したものである。
【0004】上記した太陽光発電システムの従来の構成
は図2に示したようなもので、太陽電池1から安定した
直流電力を得て絶縁形インバータ2を効率よく運転する
ために該直流電力を適正値に制御する制御信号を送出す
る制御信号発生部11、絶縁形インバータ2の出力電流
を系統電圧の位相に同期させるための基準正弦波信号を
送出する基準正弦波発生部12、この基準正弦波信号に
前記制御信号を乗じて補正正弦波信号を送出する乗算部
13、この補正正弦波信号から得られた変調信号と搬送
波とによってゲート制御信号を作成するゲート制御回路
20およびこのゲート制御回路20からのゲート制御信
号を絶縁形インバータ2の駆動信号に変換するゲート駆
動回路30が設けられるとともに、これらの各部に供給
するための駆動電力を得る高周波コンバータ40が設け
られている。
【0005】そして、上記した制御信号発生部11、基
準正弦波発生部12および乗算部13はマイクロコンピ
ュータ10に内蔵されている。
【0006】また、上記したゲート制御回路20は、乗
算部13から得られた補正正弦波信号に絶縁形インバー
タ2の交流出力電流検出値を加算する第1の加算器2
1、この第1の加算器21の出力信号を零にするような
変調信号を送出するPI調節器22およびこの変調信号
に搬送波発生部23からの搬送波を加算してゲート制御
信号を作成する第2の加算器24を有している。
【0007】前記制御信号発生部11には太陽電池1の
直流出力電圧を検出する絶縁アンプ3からの直流出力電
圧検出値と太陽電池1の直流出力電流を検出する直流変
流器4からの直流出力電流検出値とが入力されて直流電
力−直流出力電圧特性が作成され、それに基づいて絶縁
形インバータ2を効率よく運転するための直流電力が適
正値に制御できるような制御信号を送出させる。そし
て、この制御信号を得るための駆動電力は前記高周波コ
ンバータ40から得ている。
【0008】前記基準正弦波発生部12には絶縁形イン
バータ2の出力電流を検出する交流変流器5からの交流
出力電流検出値と系統電圧を検出する系統電圧検出器6
からの系統電圧対応値とが入力され、絶縁形インバータ
2の出力電流の位相を系統電圧の位相に同期させるよう
な基準正弦波信号を送出させる。
【0009】前記第1の加算器21には絶縁形インバー
タ2の出力電流を検出する交流変流器7からの交流出力
電流検出値と前記乗算部13からの補正正弦波信号とが
入力される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の太陽光
発電システムでは、太陽電池1に対して、直流出力電圧
を検出するための絶縁アンプ3とマイクロコンピュータ
10、ゲート制御回路20およびゲート駆動回路30に
駆動電力を供給するための高周波コンバータ40とが別
々に絶縁して設けられているため、システムが複雑にな
るという問題があった。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、太陽電池と、この太陽電池からの直流電
力を交流電力に変換する絶縁形インバータを備え、かつ
前記太陽電池の直流出力電圧と直流出力電流を検出して
前記絶縁形インバータの運転を、太陽電池からの直流電
力を最大値にするか太陽電池の直流出力電圧を所定値に
するような制御信号を送出する制御信号発生部、前記絶
縁形インバータの出力電流の位相を系統電圧の位相に同
期させるような基準正弦波信号を送出する基準正弦波発
生部および前記制御信号と前記基準正弦波信号とを乗じ
て補正正弦波信号を送出する乗算部を内蔵したマイクロ
コンピュータと、前記補正正弦波信号に前記絶縁形イン
バータの出力電流に対応する交流出力電流検出値を加算
する第1の加算器、前記第1の加算器の出力信号が入力
されてその出力信号を零にするような変調信号を送出す
るPI調節器およびこの変調信号に搬送波発生部からの
搬送波を加算して前記絶縁形インバータのゲート制御信
号を送出する第2の加算器を有するゲート制御回路と、
前記ゲート制御信号を前記絶縁形インバータの駆動信号
に変換するゲート駆動回路と、前記太陽電池からの直流
電力が入力されて前記マイクロコンピュータ、ゲート制
御回路およびゲート駆動回路の駆動電力を得る補助電源
巻線を有する高周波コンバータとを備えてなる太陽光発
電システムにおいて、前記太陽電池の直流出力電圧を前
記高周波コンバータに設けた検出巻線によって検出する
とともに、前記絶縁形インバータの出力電流の位相を系
統電圧の位相に同期させるための基準正弦波信号に一定
周期の外乱を重畳し、この外乱を重畳させた基準正弦波
信号によって系統電圧に重畳される外乱の変化を検出し
てゲート駆動回路にゲート停止信号を送出する異常検出
部または系統電圧、系統周波数、系統高周波成分を監視
してゲート駆動回路にゲート停止信号を送出する系統連
系保護装置の少なくとも一方を設けたことを特徴とする
ものである。
【0012】
【作用】本発明によれば、高周波コンバータに太陽電池
の直流出力電圧を検出するための検出巻線を設けたこと
により、太陽電池の直流出力電圧を検出するための絶縁
アンプを省略することができ、それによってシステムを
簡素化することができる。
【0013】
【実施例】図1は本発明の太陽光発電システムのブロッ
ク図で、図2と同じ機能を有する部分には同じ符号を付
している。
【0014】本発明の特徴は、図1に示したように、高
周波コンバータ40は、その1次側に1次巻線41とス
イッチング素子42との直列回路を設け、その2次側に
前記1次巻線41と逆極性に太陽電池1からの直流電力
を入力してマイクロコンピュータ10、ゲート制御回路
20および駆動回路30の駆動電力を得る出力巻線43
を設け、前記1次巻線41と同極性に太陽電池1の直流
出力電圧を検出する検出巻線44を設けたものである。
【0015】前記高周波コンバータ40はリンギングチ
ョークコンバータを用いているが、これは入出力間が絶
縁できて回路構成を簡素化することができるためで、必
要とする駆動電力の容量に応じて1石フォワード形など
の他の方式にすることもできる。
【0016】前記出力巻線43は一つの出力を整流して
得た直流出力電圧をベース巻線45に帰還させるように
して前記直流電圧を安定化させ、他の出力を整流して得
た直流出力電圧もそれによって安定化させ、マイクロコ
ンピュータ10、ゲート制御回路20および駆動回路3
0に安定した駆動電力を供給する。
【0017】また、前記検出巻線44は前記1次巻線4
1と同極性に巻かれているので、この検出巻線44の出
力を整流、平滑して得た直流出力電圧は太陽電池1の直
流出力電圧に比例した値になり、この直流出力電圧と太
陽電池1の直流出力電流とから絶縁形インバータ2の運
転を、太陽電池からの直流電力を最大値にするか太陽電
池の直流出力電圧を所定値にするような制御信号を得る
ことができる。
【0018】前記制御信号発生部11から送出される
御信号は、太陽電池1からの直流電力を最大値付近にす
る最大電力点追従(MPPT)方式で絶縁形インバータ
2の運転を制御する制御信号と太陽電池1の直流出力電
圧を所定値にする一定電圧方式で絶縁形インバータの運
転を制御する制御信号とを切替スイッチ14によって相
互に切り替えられるようにすることにより、太陽電池
からの直流電力を効率よく利用することができ、しかも
絶縁形インバータ2の運転を効率よく行うことができ
る。
【0019】また、本発明の太陽光発電システムでは、
マイクロコンピュータ10内に一定周期の外乱を発生さ
せる外乱発生部15を設け、このマイクロコンピュータ
10内に内蔵した基準正弦波発生部12からの基準正弦
波信号に前記外乱を重畳させ、絶縁形インバータ2の出
力電流の位相を前記外乱を重畳させた基準正弦波信号
位相に同期させるようにするとともに、マイクロコンピ
ュータ10内に系統電圧に重畳された外乱の変化を検出
する異常検出部16を設け、この異常検出部16によっ
検出された外乱の変化から、系統の停電を検出して絶
縁形インバータ2と系統とを遮断したり、ゲート駆動回
路30にゲート停止信号を送出して絶縁形インバータ2
の運転を停止させるようにすることにより、システムを
安全に運転できるようにしている。
【0020】また、本発明の太陽光発電システムでは、
系統電圧、系統周波数、系統高周波成分を監視する系統
連系保護装置50を設け、これによって系統電圧、系統
周波数、系統高周波成分の異常を検出してゲート駆動回
路30にゲート停止信号を送出し、絶縁形インバータ2
の運転を停止させるようにすることにより、システムを
安全に運転できるようにしている。
【0021】
【発明の効果】上記した如く、本発明は太陽電池の直流
出力電圧を高周波コンバータに設けた検出巻線から得る
ようにしたことにより、システムの構成を簡素化するこ
とができるとともに、外乱を重畳させた基準正弦波信号
によって系統電圧に重畳される外乱の変化を検出してゲ
ート駆動回路にゲート停止信号を送出する異常検出部ま
たは系統電圧、系統周波数、系統高周波成分を監視して
ゲート駆動回路にゲート停止信号を送出する系統連系保
護装置の少なくとも一方を設けているから、システムの
安全運転に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の太陽光発電システムのブロック図であ
る。
【図2】従来の太陽光発電システムのブロック図であ
る。
【符号の説明】 1 太陽電池 2 絶縁形インバータ 10 マイクロコンピュータ 20 ゲート制御回路 30 ゲート駆動回路 40 高周波コンバータ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 太陽電池と、この太陽電池からの直流電
    力を交流電力に変換する絶縁形インバータを備え、かつ
    前記太陽電池の直流出力電圧と直流出力電流を検出して
    前記絶縁形インバータの運転を、太陽電池からの直流電
    力を最大値にするか太陽電池の直流出力電圧を所定値に
    するような制御信号を送出する制御信号発生部、前記絶
    縁形インバータの出力電流の位相を系統電圧の位相に同
    期させるような基準正弦波信号を送出する基準正弦波発
    生部および前記制御信号と前記基準正弦波信号とを乗じ
    て補正正弦波信号を送出する乗算部を内蔵したマイクロ
    コンピュータと、前記補正正弦波信号に前記絶縁形イン
    バータの出力電流に対応する交流出力電流検出値を加算
    する第1の加算器、前記第1の加算器の出力信号が入力
    されてその出力信号を零にするような変調信号を送出す
    るPI調節器およびこの変調信号に搬送波発生部からの
    搬送波を加算して前記絶縁形インバータのゲート制御信
    号を送出する第2の加算器を有するゲート制御回路と、
    前記ゲート制御信号を前記絶縁形インバータの駆動信号
    に変換するゲート駆動回路と、前記太陽電池からの直流
    電力が入力されて前記マイクロコンピュータ、ゲート制
    御回路およびゲート駆動回路の駆動電力を得る補助電源
    巻線を有する高周波コンバータとを備えてなる太陽光発
    電システムにおいて、前記太陽電池の直流出力電圧を前
    記高周波コンバータに設けた検出巻線によって検出する
    とともに、前記絶縁形インバータの出力電流の位相を系
    統電圧の位相に同期させるための基準正弦波信号に一定
    周期の外乱を重畳し、この外乱を重畳させた基準正弦波
    信号によって系統電圧に重畳される外乱の変化を検出し
    てゲート駆動回路にゲート停止信号を送出する異常検出
    部または系統電圧、系統周波数、系統高周波成分を監視
    してゲート駆動回路にゲート停止信号を送出する系統連
    系保護装置の少なくとも一方を設けたことを特徴とする
    太陽光発電システム。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の太陽光発電システムにお
    いて、マイクロコンピュータに内蔵した制御信号発生部
    からは、太陽電池からの直流電力を最大値付近にするよ
    うな最大電力点追従(MPPT)方式で絶縁形インバー
    タの運転を制御する制御信号と太陽電池の直流出力電圧
    を所定値にするような一定電圧方式で絶縁形インバータ
    の運転を制御する制御信号とが相互に切り替えて出力さ
    れるようにしたことを特徴とする太陽光発電システム。
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