JP3311419B2 - 太陽電池電源 - Google Patents
太陽電池電源Info
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- JP3311419B2 JP3311419B2 JP09462393A JP9462393A JP3311419B2 JP 3311419 B2 JP3311419 B2 JP 3311419B2 JP 09462393 A JP09462393 A JP 09462393A JP 9462393 A JP9462393 A JP 9462393A JP 3311419 B2 JP3311419 B2 JP 3311419B2
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- solar cell
- converter
- inverter
- voltage
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
Landscapes
- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池から出力され
る直流電力を交流電力に変換して出力する太陽電池電源
に関する。
る直流電力を交流電力に変換して出力する太陽電池電源
に関する。
【０００２】
【従来の技術】太陽電池電源は、照明システム、ソーラ
ーエアコンシステム、又は電力系統との連系システムな
ど、各種のシステムに利用され、システムの省エネルギ
ー化に大きく貢献している。太陽電池の発電電力は太陽
の日射量に応じて大きく変動するので、太陽電池電源に
おいては、その影響をできるだけ少なくして太陽電池の
発電電力を効率よく交流電力に変換するための制御が行
われている。
ーエアコンシステム、又は電力系統との連系システムな
ど、各種のシステムに利用され、システムの省エネルギ
ー化に大きく貢献している。太陽電池の発電電力は太陽
の日射量に応じて大きく変動するので、太陽電池電源に
おいては、その影響をできるだけ少なくして太陽電池の
発電電力を効率よく交流電力に変換するための制御が行
われている。
【０００３】図４は従来の太陽電池電源８０の構成を示
すブロック図である。太陽電池電源８０は、太陽電池Ｐ
Ｖ、太陽電池ＰＶの出力する直流電圧Ｖ１（例えば１０
０Ｖ）を昇圧して電圧Ｖ２（例えば２００Ｖ）の直流電
力を出力するＤＣ／ＤＣコンバータ８１、及びＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ８１の出力する直流電力を電圧Ｖ３（例え
ば１００Ｖｒｍｓ）の交流電力に変換するインバータ１
２から構成されている。
すブロック図である。太陽電池電源８０は、太陽電池Ｐ
Ｖ、太陽電池ＰＶの出力する直流電圧Ｖ１（例えば１０
０Ｖ）を昇圧して電圧Ｖ２（例えば２００Ｖ）の直流電
力を出力するＤＣ／ＤＣコンバータ８１、及びＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ８１の出力する直流電力を電圧Ｖ３（例え
ば１００Ｖｒｍｓ）の交流電力に変換するインバータ１
２から構成されている。
【０００４】ＤＣ／ＤＣコンバータ８１は、ＭＯＳＦＥ
ＴやＩＧＢＴなどのスイッチング素子と昇圧用のトラン
スなどを用いて構成されるスイッチング回路２１、及び
スイッチング回路２１を制御するためのＰＷＭ制御回路
９２を有している。
ＴやＩＧＢＴなどのスイッチング素子と昇圧用のトラン
スなどを用いて構成されるスイッチング回路２１、及び
スイッチング回路２１を制御するためのＰＷＭ制御回路
９２を有している。
【０００５】ＤＣ／ＤＣコンバータ８１においては、太
陽電池ＰＶの発電電力をできるだけ効率よく利用するた
めに、太陽電池ＰＶの最適動作点に近い電圧（ここでは
１００Ｖ）となるように、ＰＷＭ制御回路９２による入
力電圧一定制御が行われている。
陽電池ＰＶの発電電力をできるだけ効率よく利用するた
めに、太陽電池ＰＶの最適動作点に近い電圧（ここでは
１００Ｖ）となるように、ＰＷＭ制御回路９２による入
力電圧一定制御が行われている。
【０００６】つまり、太陽電池ＰＶの出力特性の一例を
示す図３において、太陽電池ＰＶへの日射量が変動する
と太陽電池ＰＶの出力特性は曲線ＣＶ１〜３のごとく変
化する。これらの曲線ＣＶ１〜３において、出力電力が
最大となる点（最適動作点）はＰ１〜３のように変化す
るので、ＤＣ／ＤＣコンバータ８１においては、日射量
が変動した場合であっても太陽電池ＰＶが常に最適動作
点Ｐ１〜３で動作するように最大電力追尾制御を行うこ
とが望ましい。しかし、図３からも理解できるように、
最適動作点Ｐ１〜３における電圧（最適動作電圧）の変
化は小さいので、制御回路の簡単化のために、最適動作
電圧の変動範囲内における中央近辺の一定の電圧（例え
ば１００Ｖ）となるように入力電圧一定制御が行われて
いるのである。
示す図３において、太陽電池ＰＶへの日射量が変動する
と太陽電池ＰＶの出力特性は曲線ＣＶ１〜３のごとく変
化する。これらの曲線ＣＶ１〜３において、出力電力が
最大となる点（最適動作点）はＰ１〜３のように変化す
るので、ＤＣ／ＤＣコンバータ８１においては、日射量
が変動した場合であっても太陽電池ＰＶが常に最適動作
点Ｐ１〜３で動作するように最大電力追尾制御を行うこ
とが望ましい。しかし、図３からも理解できるように、
最適動作点Ｐ１〜３における電圧（最適動作電圧）の変
化は小さいので、制御回路の簡単化のために、最適動作
電圧の変動範囲内における中央近辺の一定の電圧（例え
ば１００Ｖ）となるように入力電圧一定制御が行われて
いるのである。
【０００７】インバータ１２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ
８１と同様なスイッチング素子を用いて構成されるスイ
ッチング回路３１、及びスイッチング回路３１を制御す
るためのＰＷＭ制御回路３４を有している。インバータ
１２においては、出力電流を可変することによって、そ
の入力電圧Ｖ２及び出力電圧Ｖ３を一定とするような制
御が行われている。
８１と同様なスイッチング素子を用いて構成されるスイ
ッチング回路３１、及びスイッチング回路３１を制御す
るためのＰＷＭ制御回路３４を有している。インバータ
１２においては、出力電流を可変することによって、そ
の入力電圧Ｖ２及び出力電圧Ｖ３を一定とするような制
御が行われている。
【０００８】次に従来の太陽電池電源８０の動作を説明
する。まず、太陽電池ＰＶの出力特性が曲線ＣＶ２とな
るような日射量であったとする。ＤＣ／ＤＣコンバータ
８１は、入力電圧Ｖ１が一定の値（１００Ｖ）となるよ
うにＰＷＭ制御を行い、これによって太陽電池ＰＶが動
作点ａで動作しているとする。このとき、ＤＣ／ＤＣコ
ンバータ８１が無負荷であると仮定した場合には、その
出力電圧Ｖ２はＰＷＭ制御で決められるデューティ比
（Ｔｏｎ／Ｔ）に基づいて次の（１）式のように決ま
る。
する。まず、太陽電池ＰＶの出力特性が曲線ＣＶ２とな
るような日射量であったとする。ＤＣ／ＤＣコンバータ
８１は、入力電圧Ｖ１が一定の値（１００Ｖ）となるよ
うにＰＷＭ制御を行い、これによって太陽電池ＰＶが動
作点ａで動作しているとする。このとき、ＤＣ／ＤＣコ
ンバータ８１が無負荷であると仮定した場合には、その
出力電圧Ｖ２はＰＷＭ制御で決められるデューティ比
（Ｔｏｎ／Ｔ）に基づいて次の（１）式のように決ま
る。
【０００９】 Ｖ２＝（Ｎｓ／Ｎｐ）×Ｖ１×（Ｔｏｎ／Ｔ） ……（１） 但し、Ｎｓ／Ｎｐはトランスの巻き数比である。しか
し、実際にはＤＣ／ＤＣコンバータ８１の負荷としてイ
ンバータ１２が接続されているので、インバータ１２に
よって出力電圧Ｖ２が一定の値（２００Ｖ）となるよう
にパルス幅の可変制御（ＰＷＭ制御）が行われ、その電
圧Ｖ２を維持すべくＤＣ／ＤＣコンバータ８１からイン
バータ１２に電流が供給される。なお、ここで述べたよ
うに、「ＰＷＭ制御」の語句を、電圧を維持又は可変す
るためにパルス幅を可変制御するという意味に用いるこ
とがある。
し、実際にはＤＣ／ＤＣコンバータ８１の負荷としてイ
ンバータ１２が接続されているので、インバータ１２に
よって出力電圧Ｖ２が一定の値（２００Ｖ）となるよう
にパルス幅の可変制御（ＰＷＭ制御）が行われ、その電
圧Ｖ２を維持すべくＤＣ／ＤＣコンバータ８１からイン
バータ１２に電流が供給される。なお、ここで述べたよ
うに、「ＰＷＭ制御」の語句を、電圧を維持又は可変す
るためにパルス幅を可変制御するという意味に用いるこ
とがある。
【００１０】このような状態において、日射量が低下
し、太陽電池ＰＶの出力特性が曲線ＣＶ２から曲線ＣＶ
３に変化したとする。ＤＣ／ＤＣコンバータ８１が何ら
の制御を行わない場合には、太陽電池ＰＶの動作点はａ
点からｂ点に移行するが、入力電圧一定制御が行われて
いるので、動作点は曲線ＣＶ３上のｂ１点となる。これ
はＤＣ／ＤＣコンバータ８１がインピーダンス変換器と
して作用しているためである。
し、太陽電池ＰＶの出力特性が曲線ＣＶ２から曲線ＣＶ
３に変化したとする。ＤＣ／ＤＣコンバータ８１が何ら
の制御を行わない場合には、太陽電池ＰＶの動作点はａ
点からｂ点に移行するが、入力電圧一定制御が行われて
いるので、動作点は曲線ＣＶ３上のｂ１点となる。これ
はＤＣ／ＤＣコンバータ８１がインピーダンス変換器と
して作用しているためである。
【００１１】そうすると、入力電圧一定制御によるパル
ス幅の変化により、ＤＣ／ＤＣコンバータ８１の出力電
圧Ｖ２が当然に変化しようとする。ＤＣ／ＤＣコンバー
タ８１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８１の出力電圧Ｖ２が
変化しないようにＰＷＭ制御を行う。このとき、ＤＣ／
ＤＣコンバータ８１の側から見るとインバータ１２は負
荷となっているのであるが、インバータ１２がＰＷＭ制
御を行うことによってインバータ１２のインピーダンス
は変化することになる。インバータ１２のインピーダン
スの変化はＤＣ／ＤＣコンバータ８１の入力電圧Ｖ１を
変化させることになるため、ＤＣ／ＤＣコンバータ８１
もまたＰＷＭ制御を行う。このことによりまたＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ８１の出力電圧Ｖ２が変化するため、イン
バータもＰＷＭ制御を行う。
ス幅の変化により、ＤＣ／ＤＣコンバータ８１の出力電
圧Ｖ２が当然に変化しようとする。ＤＣ／ＤＣコンバー
タ８１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８１の出力電圧Ｖ２が
変化しないようにＰＷＭ制御を行う。このとき、ＤＣ／
ＤＣコンバータ８１の側から見るとインバータ１２は負
荷となっているのであるが、インバータ１２がＰＷＭ制
御を行うことによってインバータ１２のインピーダンス
は変化することになる。インバータ１２のインピーダン
スの変化はＤＣ／ＤＣコンバータ８１の入力電圧Ｖ１を
変化させることになるため、ＤＣ／ＤＣコンバータ８１
もまたＰＷＭ制御を行う。このことによりまたＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ８１の出力電圧Ｖ２が変化するため、イン
バータもＰＷＭ制御を行う。
【００１２】以上の一連の動作を繰り返すことによっ
て、ＤＣ／ＤＣコンバータ８１及びインバータ１２の制
御は最終的に収束し、上述した一定の電圧を維持した状
態で安定する。
て、ＤＣ／ＤＣコンバータ８１及びインバータ１２の制
御は最終的に収束し、上述した一定の電圧を維持した状
態で安定する。
【００１３】また、日射量が増加し、太陽電池ＰＶの出
力特性が曲線ＣＶ２から曲線ＣＶ１に変化した場合に
は、上述と同様に動作点がｃ１点となるようにＰＷＭ制
御が行われる。
力特性が曲線ＣＶ２から曲線ＣＶ１に変化した場合に
は、上述と同様に動作点がｃ１点となるようにＰＷＭ制
御が行われる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
においては、ＤＣ／ＤＣコンバータ８１とインバータ１
２とにおいて、それぞれ個別にＰＷＭ制御が行われてい
た。そのため、それぞれにおいて複雑なＰＷＭ制御回路
９２，３４が独立して必要となり、全体の回路が複雑と
なって部品点数が増大する結果となり、装置のコストダ
ウン及び信頼性の向上を図る上で問題となっていた。
においては、ＤＣ／ＤＣコンバータ８１とインバータ１
２とにおいて、それぞれ個別にＰＷＭ制御が行われてい
た。そのため、それぞれにおいて複雑なＰＷＭ制御回路
９２，３４が独立して必要となり、全体の回路が複雑と
なって部品点数が増大する結果となり、装置のコストダ
ウン及び信頼性の向上を図る上で問題となっていた。
【００１５】本発明は、このような問題に鑑み、制御回
路を簡単化し、装置のコストダウン及び信頼性の向上を
図ることを目的とする。
路を簡単化し、装置のコストダウン及び信頼性の向上を
図ることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る装
置は、上述の課題を解決するため、太陽電池、前記太陽
電池の出力を異なる電圧の直流電力に変換するＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ、及び前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力す
る直流電力を交流電力に変換するインバータを有してな
る太陽電池電源において、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの
スイッチング素子が、デューティ比の固定されたパルス
によって制御され、前記インバータのスイッチング素子
に対して、前記インバータへの入力電圧を一定とするよ
うにパルス幅変調制御が行われるように構成される。
置は、上述の課題を解決するため、太陽電池、前記太陽
電池の出力を異なる電圧の直流電力に変換するＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ、及び前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力す
る直流電力を交流電力に変換するインバータを有してな
る太陽電池電源において、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの
スイッチング素子が、デューティ比の固定されたパルス
によって制御され、前記インバータのスイッチング素子
に対して、前記インバータへの入力電圧を一定とするよ
うにパルス幅変調制御が行われるように構成される。
【００１７】請求項２の発明に係る装置は、前記ＤＣ／
ＤＣコンバータのスイッチング素子が、デューティ比の
固定されたパルスによって制御され、前記インバータの
スイッチング素子に対して、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ
から入力される電力の大きさを最大とするするための最
大電力追尾を行うようにパルス幅変調制御が行われるよ
うに構成される。
ＤＣコンバータのスイッチング素子が、デューティ比の
固定されたパルスによって制御され、前記インバータの
スイッチング素子に対して、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ
から入力される電力の大きさを最大とするするための最
大電力追尾を行うようにパルス幅変調制御が行われるよ
うに構成される。
【００１８】
【作用】ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング素子がデ
ューティ比の固定されたパルスによって制御されるの
で、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧と出力電圧との比
（昇圧比）が一定となる。
ューティ比の固定されたパルスによって制御されるの
で、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧と出力電圧との比
（昇圧比）が一定となる。
【００１９】インバータにおいて、入力電圧一定制御が
行われた場合には、インバータの入力電圧すなわちＤＣ
／ＤＣコンバータの出力電圧は一定に維持され、その結
果ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧は一定に維持され
る。
行われた場合には、インバータの入力電圧すなわちＤＣ
／ＤＣコンバータの出力電圧は一定に維持され、その結
果ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧は一定に維持され
る。
【００２０】インバータにおいて、最大電力追尾制御が
行われた場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータへ入力される
電力が最大になるように制御され、その結果、太陽電池
が最適動作点で動作するように制御される。
行われた場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータへ入力される
電力が最大になるように制御され、その結果、太陽電池
が最適動作点で動作するように制御される。
【００２１】
【実施例】図１は本発明に係る太陽電池電源１の構成を
示すブロック図である。図１に示す太陽電池電源１にお
いて、図４に示す太陽電池電源８０との最も大きな相違
点は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の制御回路２２であ
る。なお、図１において、図４で説明した要素と同一の
作用を有する要素には同一の符号を付して説明を省略し
又は簡略化する。
示すブロック図である。図１に示す太陽電池電源１にお
いて、図４に示す太陽電池電源８０との最も大きな相違
点は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の制御回路２２であ
る。なお、図１において、図４で説明した要素と同一の
作用を有する要素には同一の符号を付して説明を省略し
又は簡略化する。
【００２２】太陽電池電源１は、太陽電池ＰＶ、太陽電
池ＰＶの出力する直流電圧Ｖ１を昇圧して電圧Ｖ２の直
流電力を出力するＤＣ／ＤＣコンバータ１１、及びＤＣ
／ＤＣコンバータ１１の出力する直流電力を電圧Ｖ３の
交流電力に変換するインバータ１２から構成されてい
る。
池ＰＶの出力する直流電圧Ｖ１を昇圧して電圧Ｖ２の直
流電力を出力するＤＣ／ＤＣコンバータ１１、及びＤＣ
／ＤＣコンバータ１１の出力する直流電力を電圧Ｖ３の
交流電力に変換するインバータ１２から構成されてい
る。
【００２３】ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、スイッチン
グ回路２１、及びスイッチング回路２１を制御するため
の制御回路２２を有している。制御回路２２は、スイッ
チング回路２１に対し、デューティ比Ｒｄが一定の値に
固定されたパルス信号Ｓ１を出力する。制御回路２２か
ら出力されるパルス信号Ｓ１のデューティ比Ｒｄが一定
であることによって、上述の（１）式から明らかなよう
に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の入力電圧Ｖ１と出力電
圧Ｖ２との比（昇圧比）が一定となる。インバータ１２
においては、入力電圧Ｖ２及び出力電圧Ｖ３を一定とす
るような制御が行われている。
グ回路２１、及びスイッチング回路２１を制御するため
の制御回路２２を有している。制御回路２２は、スイッ
チング回路２１に対し、デューティ比Ｒｄが一定の値に
固定されたパルス信号Ｓ１を出力する。制御回路２２か
ら出力されるパルス信号Ｓ１のデューティ比Ｒｄが一定
であることによって、上述の（１）式から明らかなよう
に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の入力電圧Ｖ１と出力電
圧Ｖ２との比（昇圧比）が一定となる。インバータ１２
においては、入力電圧Ｖ２及び出力電圧Ｖ３を一定とす
るような制御が行われている。
【００２４】したがって、太陽電池ＰＶの出力電圧Ｖ１
は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１によって、デューティ比
Ｒｄにより決定される昇圧比の電圧Ｖ２に昇圧され、イ
ンバータ１２に入力される。インバータ１２は、入力電
圧Ｖ２を一定に維持するように制御されているので、Ｄ
Ｃ／ＤＣコンバータ１１の出力電圧Ｖ２は一定に維持さ
れ、結局、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の入力電圧Ｖ１は
一定に維持される。そのため、太陽電池ＰＶの出力電圧
Ｖ１は一定となり、太陽電池ＰＶは常に最適動作点に近
い電圧で動作する。
は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１によって、デューティ比
Ｒｄにより決定される昇圧比の電圧Ｖ２に昇圧され、イ
ンバータ１２に入力される。インバータ１２は、入力電
圧Ｖ２を一定に維持するように制御されているので、Ｄ
Ｃ／ＤＣコンバータ１１の出力電圧Ｖ２は一定に維持さ
れ、結局、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の入力電圧Ｖ１は
一定に維持される。そのため、太陽電池ＰＶの出力電圧
Ｖ１は一定となり、太陽電池ＰＶは常に最適動作点に近
い電圧で動作する。
【００２５】このように、太陽電池電源１では、太陽電
池ＰＶの出力電圧を一定とするように動作し、その結
果、太陽電池ＰＶを常に最適動作点の近辺で動作させて
その発電電力を有効に利用することができる。しかも、
制御回路２２はデューティ比Ｒｄが一定のパルス信号Ｓ
１を出力すればよいから、その回路構成が極めて簡単で
あり、コストダウンと信頼性の向上を図ることができ
る。また、制御回路２２は日射量又は負荷などの変化に
対して何らの応答をも行う必要がなく、ＰＷＭ制御回路
３２によって全体の制御が行われることになるから、制
御が一本化され制御の応答性が向上する。
池ＰＶの出力電圧を一定とするように動作し、その結
果、太陽電池ＰＶを常に最適動作点の近辺で動作させて
その発電電力を有効に利用することができる。しかも、
制御回路２２はデューティ比Ｒｄが一定のパルス信号Ｓ
１を出力すればよいから、その回路構成が極めて簡単で
あり、コストダウンと信頼性の向上を図ることができ
る。また、制御回路２２は日射量又は負荷などの変化に
対して何らの応答をも行う必要がなく、ＰＷＭ制御回路
３２によって全体の制御が行われることになるから、制
御が一本化され制御の応答性が向上する。
【００２６】図２は本発明に係る他の実施例の太陽電池
電源１ａの構成を示す回路図である。なお、回路は簡略
化してある。太陽電池電源１ａは、太陽電池ＰＶ、ＤＣ
／ＤＣコンバータ１１ａ、及びインバータ１２ａから構
成されている。
電源１ａの構成を示す回路図である。なお、回路は簡略
化してある。太陽電池電源１ａは、太陽電池ＰＶ、ＤＣ
／ＤＣコンバータ１１ａ、及びインバータ１２ａから構
成されている。
【００２７】ＤＣ／ＤＣコンバータ１１ａは、スイッチ
ング回路２１ａ及び制御回路２２ａを有しており、イン
バータ１２ａは、スイッチング回路３１ａ及びＰＷＭ制
御回路３２ａを有している。
ング回路２１ａ及び制御回路２２ａを有しており、イン
バータ１２ａは、スイッチング回路３１ａ及びＰＷＭ制
御回路３２ａを有している。
【００２８】スイッチング回路２１ａは、２つのトラン
ジスタＱ１，Ｑ２、コンデンサＣ１、トランスＴ１、ダ
イオードＤ１，Ｄ２、リアクトルＬ１、コンデンサＣ２
などからなっている。
ジスタＱ１，Ｑ２、コンデンサＣ１、トランスＴ１、ダ
イオードＤ１，Ｄ２、リアクトルＬ１、コンデンサＣ２
などからなっている。
【００２９】制御回路２２ａは、デューティ比Ｒｄが一
定のパルス列を発生する発振器５１、及び発振器５１か
らのパルス列に基づいてトランジスタＱ１，Ｑ２をスイ
ッチング駆動するための２つのパルス信号Ｓ１を出力す
るドライバ５２からなっている。
定のパルス列を発生する発振器５１、及び発振器５１か
らのパルス列に基づいてトランジスタＱ１，Ｑ２をスイ
ッチング駆動するための２つのパルス信号Ｓ１を出力す
るドライバ５２からなっている。
【００３０】スイッチング回路３１ａは、電圧検出用の
２つの抵抗Ｒ１，Ｒ２、ブリッジ形に接続された４つの
トランジスタＱ３〜Ｑ６、抵抗Ｒ３，Ｒ４、リアクトル
Ｌ２、コンデンサＣ３などからなっている。ＰＷＭ制御
回路３２ａは、電圧設定用の２つの抵抗Ｒ５，Ｒ６、差
動増幅器５３、乗算器５４、バンドパスフィルタ５５、
ハイパスフィルタ５６、比較器５７、ドライバ５８、絶
縁用トランス５９などからなっている。
２つの抵抗Ｒ１，Ｒ２、ブリッジ形に接続された４つの
トランジスタＱ３〜Ｑ６、抵抗Ｒ３，Ｒ４、リアクトル
Ｌ２、コンデンサＣ３などからなっている。ＰＷＭ制御
回路３２ａは、電圧設定用の２つの抵抗Ｒ５，Ｒ６、差
動増幅器５３、乗算器５４、バンドパスフィルタ５５、
ハイパスフィルタ５６、比較器５７、ドライバ５８、絶
縁用トランス５９などからなっている。
【００３１】したがって、ドライバ５２からのパルス信
号Ｓ１によってトランジスタＱ１，Ｑ２が交互に所定の
時間だけオンし、それに応じて、太陽電池ＰＶの出力に
よりトランスＴ１の一次側に互いに逆向きの電流が流れ
る。トランスＴ１の二次側にはトランスＴ１の巻き数比
Ｎｓ／Ｎｐに応じて昇圧された電圧が発生し、これがダ
イオードＤ１，Ｄ２によって整流され、リアクトルＬ１
及びコンデンサＣ２によって平滑される。
号Ｓ１によってトランジスタＱ１，Ｑ２が交互に所定の
時間だけオンし、それに応じて、太陽電池ＰＶの出力に
よりトランスＴ１の一次側に互いに逆向きの電流が流れ
る。トランスＴ１の二次側にはトランスＴ１の巻き数比
Ｎｓ／Ｎｐに応じて昇圧された電圧が発生し、これがダ
イオードＤ１，Ｄ２によって整流され、リアクトルＬ１
及びコンデンサＣ２によって平滑される。
【００３２】コンデンサＣ２の両端に生じた直流電圧Ｖ
２は、トランジスタＱ３〜Ｑ６のスイッチングによって
交流電圧に変換され、リアクトルＬ２及びコンデンサＣ
３からなるフィルタを通って出力される。
２は、トランジスタＱ３〜Ｑ６のスイッチングによって
交流電圧に変換され、リアクトルＬ２及びコンデンサＣ
３からなるフィルタを通って出力される。
【００３３】このとき、インバータ１２ａに入力される
直流電圧Ｖ２が抵抗Ｒ１，Ｒ２により検出され、インバ
ータ１２ａから出力される交流電圧の波形が抵抗Ｒ３，
Ｒ４及び絶縁用トランス５９などにより検出される。検
出された入力電圧Ｖ２は、差動増幅器５３に入力され、
抵抗Ｒ５，Ｒ６により設定された設定電圧との差分に応
じた電圧が差動増幅器５３から出力される。この差電圧
は、検出された交流電圧波形と乗算器５４によって乗算
され、乗算器５４から電流指令値として出力される。そ
して、ハイパスフィルタ５６を通って比較器５７に入力
され、ここで三角波と比較されてパルス幅変調が行われ
る。そして、ドライバ５８から、トランジスタＱ３〜Ｑ
６をスイッチング駆動するためのパルス信号Ｓ２として
出力される。
直流電圧Ｖ２が抵抗Ｒ１，Ｒ２により検出され、インバ
ータ１２ａから出力される交流電圧の波形が抵抗Ｒ３，
Ｒ４及び絶縁用トランス５９などにより検出される。検
出された入力電圧Ｖ２は、差動増幅器５３に入力され、
抵抗Ｒ５，Ｒ６により設定された設定電圧との差分に応
じた電圧が差動増幅器５３から出力される。この差電圧
は、検出された交流電圧波形と乗算器５４によって乗算
され、乗算器５４から電流指令値として出力される。そ
して、ハイパスフィルタ５６を通って比較器５７に入力
され、ここで三角波と比較されてパルス幅変調が行われ
る。そして、ドライバ５８から、トランジスタＱ３〜Ｑ
６をスイッチング駆動するためのパルス信号Ｓ２として
出力される。
【００３４】つまり、インバータ１２ａは、その入力電
圧Ｖ２と設定電圧との差が零になるように入力電圧一定
制御を行う。このようなインバータ１２ａの制御動作は
公知である。
圧Ｖ２と設定電圧との差が零になるように入力電圧一定
制御を行う。このようなインバータ１２ａの制御動作は
公知である。
【００３５】ここで、太陽電池ＰＶの出力特性が図３に
おける曲線ＣＶ２となるような日射量であったとする。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１１ａでは、パルス信号Ｓ１のデ
ューティ比Ｒｄが一定であるから、入力電圧Ｖ１と出力
電圧Ｖ２との比（昇圧比）は一定である。したがって、
コンデンサＣ２の両端には、入力電圧Ｖ１を昇圧比に応
じて昇圧された電圧Ｖ２が発生する。インバータ１２ａ
は、その電圧Ｖ２を一定の値に維持するようにＰＷＭ制
御（入力電圧一定制御）を行う。ＰＷＭ制御により、Ｄ
Ｃ／ＤＣコンバータ１１ａから見たインバータ１２ａの
インピーダンスが変化する。
おける曲線ＣＶ２となるような日射量であったとする。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１１ａでは、パルス信号Ｓ１のデ
ューティ比Ｒｄが一定であるから、入力電圧Ｖ１と出力
電圧Ｖ２との比（昇圧比）は一定である。したがって、
コンデンサＣ２の両端には、入力電圧Ｖ１を昇圧比に応
じて昇圧された電圧Ｖ２が発生する。インバータ１２ａ
は、その電圧Ｖ２を一定の値に維持するようにＰＷＭ制
御（入力電圧一定制御）を行う。ＰＷＭ制御により、Ｄ
Ｃ／ＤＣコンバータ１１ａから見たインバータ１２ａの
インピーダンスが変化する。
【００３６】このような状態において、日射量が低下
し、太陽電池ＰＶの出力特性が曲線ＣＶ２から曲線ＣＶ
３に変化したとする。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１ａにお
けるデューティ比Ｒｄが一定であるため動作点がａ点か
らｂ点に移行しようとするが、仮にそうなった場合には
ＤＣ／ＤＣコンバータ１１ａの出力電圧Ｖ２も低下する
ことになるため、インバータ１２ａはそれを低下させず
に一定に維持するようにＰＷＭ制御を行う。このＰＷＭ
制御によってインバータ１２ａのインピーダンスが高く
なり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１ａの入力電圧Ｖ１、す
なわち太陽電池ＰＶの動作点はｂ点ではなくｂ１点とな
る。
し、太陽電池ＰＶの出力特性が曲線ＣＶ２から曲線ＣＶ
３に変化したとする。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１ａにお
けるデューティ比Ｒｄが一定であるため動作点がａ点か
らｂ点に移行しようとするが、仮にそうなった場合には
ＤＣ／ＤＣコンバータ１１ａの出力電圧Ｖ２も低下する
ことになるため、インバータ１２ａはそれを低下させず
に一定に維持するようにＰＷＭ制御を行う。このＰＷＭ
制御によってインバータ１２ａのインピーダンスが高く
なり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１ａの入力電圧Ｖ１、す
なわち太陽電池ＰＶの動作点はｂ点ではなくｂ１点とな
る。
【００３７】つまり、インバータ１２ａにおいて入力電
圧一定制御が行われており、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１
ａにおいて昇圧比が一定となる制御が行われているの
で、結果的にＤＣ／ＤＣコンバータ１１ａの入力電圧Ｖ
１が一定となるような制御が行われ、太陽電池ＰＶの動
作電圧が一定となる。
圧一定制御が行われており、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１
ａにおいて昇圧比が一定となる制御が行われているの
で、結果的にＤＣ／ＤＣコンバータ１１ａの入力電圧Ｖ
１が一定となるような制御が行われ、太陽電池ＰＶの動
作電圧が一定となる。
【００３８】このように、太陽電池電源１ａでは、太陽
電池ＰＶの出力電圧Ｖ１を一定とするように動作し、そ
の結果、太陽電池ＰＶを常に最適動作点の近辺で動作さ
せてその発電電力を有効に利用することができる。しか
も、制御回路２２ａは発振器５１及びドライバ５２によ
る簡単な回路構成でよいから、部品点数が減少し、コス
トダウンと信頼性の向上を図ることができる。
電池ＰＶの出力電圧Ｖ１を一定とするように動作し、そ
の結果、太陽電池ＰＶを常に最適動作点の近辺で動作さ
せてその発電電力を有効に利用することができる。しか
も、制御回路２２ａは発振器５１及びドライバ５２によ
る簡単な回路構成でよいから、部品点数が減少し、コス
トダウンと信頼性の向上を図ることができる。
【００３９】上述の実施例において、例えばインバータ
１２ａの出力電圧Ｖ３を２００Ｖｒｍｓとした場合に
は、インバータ１２ａの入力電圧Ｖ２は４００Ｖ程度必
要である。したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１ａの
昇圧比を「２」とした場合には太陽電池ＰＶの出力電圧
Ｖ１が２００Ｖ程度あればよい。
１２ａの出力電圧Ｖ３を２００Ｖｒｍｓとした場合に
は、インバータ１２ａの入力電圧Ｖ２は４００Ｖ程度必
要である。したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１ａの
昇圧比を「２」とした場合には太陽電池ＰＶの出力電圧
Ｖ１が２００Ｖ程度あればよい。
【００４０】上述の実施例においては、インバータ１
２，１２ａが入力電圧一定制御を行うものについて説明
したが、これに代えて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１
１ａから入力される電力の大きさを最大とするするため
の最大電力追尾制御を行うようにしてもよい。このよう
にすると、インバータ１２，１２ａの最大電力追尾制御
のみによって、日射量の変動による太陽電池ＰＶの出力
特性の変化にかかわらず太陽電池ＰＶの動作点を常に最
適動作点に維持することができる。
２，１２ａが入力電圧一定制御を行うものについて説明
したが、これに代えて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１
１ａから入力される電力の大きさを最大とするするため
の最大電力追尾制御を行うようにしてもよい。このよう
にすると、インバータ１２，１２ａの最大電力追尾制御
のみによって、日射量の変動による太陽電池ＰＶの出力
特性の変化にかかわらず太陽電池ＰＶの動作点を常に最
適動作点に維持することができる。
【００４１】上述の実施例において、太陽電池ＰＶ、Ｄ
Ｃ／ＤＣコンバータ１１，１１ａ、及びインバータ１
２，１２ａの回路構成、素子の種類などは、本発明の主
旨に沿って種々変更することができる。
Ｃ／ＤＣコンバータ１１，１１ａ、及びインバータ１
２，１２ａの回路構成、素子の種類などは、本発明の主
旨に沿って種々変更することができる。
【００４２】
【発明の効果】本発明によると、制御回路が簡単化さ
れ、装置のコストダウン及び信頼性の向上を図ることが
できる。
れ、装置のコストダウン及び信頼性の向上を図ることが
できる。
【図１】本発明に係る太陽電池電源の構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図２】本発明に係る他の実施例の太陽電池電源の構成
を示す回路図である。
を示す回路図である。
【図３】太陽電池の出力特性の一例を示す図である。
【図４】従来の太陽電池電源の構成を示すブロック図で
ある。
ある。
【符号の説明】 １，１ａ 太陽電池電源 １１，１１ａ ＤＣ／ＤＣコンバータ １２，１２ａ インバータ ２１ スイッチング回路（ＤＣ／ＤＣコンバータのスイ
ッチング素子） ３１ スイッチング回路（インバータのスイッチング素
子） Ｑ１，Ｑ２ トランジスタ（ＤＣ／ＤＣコンバータのス
イッチング素子） Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６ トランジスタ（インバータの
スイッチング素子） ＰＶ 太陽電池
ッチング素子） ３１ スイッチング回路（インバータのスイッチング素
子） Ｑ１，Ｑ２ トランジスタ（ＤＣ／ＤＣコンバータのス
イッチング素子） Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６ トランジスタ（インバータの
スイッチング素子） ＰＶ 太陽電池
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−58517（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−46265（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−106876（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05F 1/67 H02J 3/00 - 5/00 H02J 7/00 - 7/36 H02M 3/00 - 3/44 H02M 7/42 - 7/98
Claims (2)
- 【請求項１】太陽電池、前記太陽電池の出力を異なる電
圧の直流電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ、及び前
記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力する直流電力を交流電力
に変換するインバータを有してなる太陽電池電源におい
て、 前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング素子が、デュ
ーティ比の固定されたパルスによって制御され、 前記インバータのスイッチング素子に対して、前記イン
バータへの入力電圧を一定とするようにパルス幅変調制
御が行われ、 てなることを特徴とする太陽電池電源。 - 【請求項２】太陽電池、前記太陽電池の出力を異なる電
圧の直流電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ、及び前
記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力する直流電力を交流電力
に変換するインバータを有してなる太陽電池電源におい
て、 前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング素子が、デュ
ーティ比の固定されたパルスによって制御され、 前記インバータのスイッチング素子に対して、前記ＤＣ
／ＤＣコンバータから入力される電力の大きさを最大と
するするための最大電力追尾を行うようにパルス幅変調
制御が行われ、 てなることを特徴とする太陽電池電源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09462393A JP3311419B2 (ja) | 1993-04-21 | 1993-04-21 | 太陽電池電源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09462393A JP3311419B2 (ja) | 1993-04-21 | 1993-04-21 | 太陽電池電源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06309047A JPH06309047A (ja) | 1994-11-04 |
| JP3311419B2 true JP3311419B2 (ja) | 2002-08-05 |
Family
ID=14115391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09462393A Expired - Lifetime JP3311419B2 (ja) | 1993-04-21 | 1993-04-21 | 太陽電池電源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3311419B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3744679B2 (ja) * | 1998-03-30 | 2006-02-15 | 三洋電機株式会社 | 太陽光発電装置 |
| US7612283B2 (en) | 2002-07-09 | 2009-11-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Solar power generation apparatus and its manufacturing method |
| CN101877548B (zh) * | 2009-04-28 | 2015-07-29 | 新疆新能源股份有限公司 | 用于光伏并网发电的三相四桥臂逆变器及光伏并网发电系统 |
| JP5541982B2 (ja) * | 2010-06-28 | 2014-07-09 | シャープ株式会社 | 直流配電システム |
-
1993
- 1993-04-21 JP JP09462393A patent/JP3311419B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06309047A (ja) | 1994-11-04 |
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