JP5812503B1

JP5812503B1 - Power supply system for photovoltaic power generation

Info

Publication number: JP5812503B1
Application number: JP2014142381A
Authority: JP
Inventors: 實村野; 澄伸秋葉; 真棚橋; 幸則秋野
Original assignee: SION ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: SION ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2014-07-10
Filing date: 2014-07-10
Publication date: 2015-11-17
Anticipated expiration: 2034-07-10
Also published as: JP2016019415A

Abstract

【課題】負荷の消費する電力が、太陽電池からの電力と略等しいかそれより大きい場合において、太陽電池から発電された電力を最大限取り出すことが出来て無駄なく使用できる太陽光発電用電力給電システムを提供する。【解決手段】太陽光電源装置１と、太陽光電源装置以外の電源装置２と、該電源装置からの電力を合成する電力合成装置３と、該電力合成装置で合成された電力が入力される負荷４とを備え前記負荷の消費電力が、前記太陽光電源装置の発電電力と略等しいかそれよりも大きい条件において、太陽光電源装置から最大効率の電力が取得できる電圧値を検出し、前記太陽光電源装置以外の電源装置の電圧値を前記検出した電圧値と略同等の電圧値として設定し、前記複数の電源装置からの電力を電力合成装置で合成し、合成した電力を負荷へ電力供給する。【選択図】図１A power supply for photovoltaic power generation that can take out the maximum amount of power generated from a solar cell and use it without waste when the power consumed by the load is substantially equal to or greater than the power from the solar cell. Provide a system. SOLUTION: A solar power source device 1, a power source device 2 other than the solar power source device, a power synthesizing device 3 for synthesizing power from the power source device, and power synthesized by the power synthesizing device are input. A voltage value at which maximum power can be obtained from the solar power supply device under the condition that the power consumption of the load including the load 4 is substantially equal to or greater than the generated power of the solar power supply device, The voltage value of the power supply device other than the solar power supply device is set as a voltage value substantially equal to the detected voltage value, the power from the plurality of power supply devices is combined by the power combiner, and the combined power is supplied to the load. Supply. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、太陽光発電の発電効率を落とさずに、安全に太陽光発電の電力を利用するための低コストの電力給電システムに関するものである。
The present invention relates to a low-cost power supply system for safely using the power of solar power generation without reducing the power generation efficiency of solar power generation.

商用電源における電力供給においては、供給電圧や周波数は法により規定されており、電化製品は、この規定の電圧で動作するように作られていた。 In power supply in a commercial power supply, supply voltage and frequency are regulated by law, and electrical appliances are made to operate at this regulated voltage.

しかし、海外渡航の機会が増え、また、電化製品の輸出が増えるに従い、電化製品を、広く海外の、異なる電圧・周波数の環境で使いたいという要求が増加してきた。現在、半導体技術の進歩により、多くの電気製品は、内部にスイッチング電源回路を使用するようになり、それにより、世界中の異なる電圧（AC100V〜AC240V）、異なる周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）に対応できる、いわゆるユニバーサル電源対応となっている。 However, as opportunities for overseas travel increase and exports of electrical appliances increase, demands for using electrical appliances in a wide range of overseas environments with different voltages and frequencies have increased. At present, due to advances in semiconductor technology, many electrical products use internal switching power supply circuit, which can accommodate different voltage (AC100V ~ AC240V), different frequency (50Hz or 60Hz) around the world. So-called universal power supply.

そのため、これらの電気製品を使う場合、電源電圧を厳密に一定に保つ必要性はなくなってきている。また、内部で整流し、直流に変換して利用するため、直流でもそのまま使用できる、もしくは、わずかな変更により直流で使用できるようになるものが多い。 Therefore, when using these electric products, it is no longer necessary to keep the power supply voltage strictly constant. In addition, since it is rectified inside and converted to direct current for use, there are many that can be used as it is, or can be used with direct current with slight changes.

太陽光発電を利用する場合、一般的には、太陽光発電によって得られた電力を、商用電源の系統と連携させ、利用するための装置（パワーコンディショナー）が使用される。この装置は、得られた太陽光発電の直流電力を、交流に変換し、商用電源が供給されているのと同じ電力線に流し込むことで電力を供給する。商用電源と太陽光発電から供給される電力が同じ回線で供給されるため、太陽光発電と、商用電源の位相が少しでもずれると、商用電源と、太陽光発電の電圧が逆転する時間が発生し、ショートしてしまうため、非常に危険である。このような事態を防ぐため、この装置は商用電源の位相を常にチェックし、供給する電力をそれに合わせなければならない。 When using solar power generation, an apparatus (power conditioner) is generally used for using power obtained by solar power generation in cooperation with a commercial power supply system. This apparatus supplies the electric power by converting the obtained direct-current power of the photovoltaic power generation into alternating current and flowing it into the same power line to which the commercial power supply is supplied. Since the power supplied from the commercial power supply and the solar power generation is supplied through the same line, if the solar power generation and the commercial power supply are slightly out of phase, there will be a time for the commercial power supply and the solar power generation voltage to reverse. And it is very dangerous because it will be short-circuited. In order to prevent such a situation, this device must always check the phase of the commercial power supply and adjust the power supplied to it.

また、太陽光発電で得られる電力が自家消費分より大きい場合、送電を受けるはずの設備から、外に電力が流れてしまう「逆潮流」が発生する。逆潮流を行う場合においては、事故、あるいは工事など、なんらかの事情で回線の電力を停止したい場合に、発電所からの送電を止めても、各所の太陽光発電から供給される電力のため、止められない場合もありうるので、送電の制御には注意を要する。また、逆潮流によって電源電圧規定を越脱しないようにしなければならない。近隣地域で太陽光発電による逆潮流が多くなると、幹線電圧が上昇してしまい、電源電圧規定を順守するために、太陽光発電の発電能力は充分にあっても、電力送出を制限しなければならなくなるような事態も発生している。 Moreover, when the electric power obtained by solar power generation is larger than the amount consumed by the person, a “reverse power flow” occurs in which the electric power flows from the equipment that should receive power transmission. When performing reverse power flow, if you want to stop the power of the line for some reason such as an accident or construction, even if the power transmission from the power station is stopped, it is stopped because of the power supplied from the solar power generation at each place. Since it may not be possible, control the power transmission with caution. Also, it is necessary not to exceed the power supply voltage regulation due to reverse power flow. If the reverse power flow due to photovoltaic power generation increases in the neighborhood, the mains voltage will rise, and in order to comply with the power supply voltage regulations, even if the power generation capacity of photovoltaic power generation is sufficient, the power transmission must be restricted. There is also a situation that will no longer occur.

さらに、停電の際には、停電から復旧して再び商用電源から電力が供給されたときにショート状態にならないよう、装置の動作を停止させなければならない。このことは、たとえ充分な太陽光発電を行うだけの日照があるときでも、停電時には（自立運転モードに変更するなどの特殊な操作をしなければ）その電力を使うことができない、ということを意味している。 Furthermore, in the event of a power failure, the operation of the device must be stopped so that it does not become a short circuit when power is supplied from the commercial power supply after being recovered from the power failure. This means that even if there is enough sunlight to generate solar power, the power cannot be used in the event of a power failure (unless a special operation such as changing to stand-alone operation mode). I mean.

太陽光発電を行う場合、太陽電池から得られる電力は、同じ条件（同じ照度、同じ温度）でも、電力を取り出すときの電圧によって異なる。そのため、太陽電池から最大の電力を得られるよう、最大電力追従（ＭＰＰＴ）制御が行われる。例えば、現在の太陽電池の電圧を変化させ、変化させた値における電力採取量と、もとの状態における電力採取量を比較し、少しでも電力採取量の多いところで発電するようにする。この動作を繰り返すことにより、最大の発電電力となる状態に近づけることができる。ただし、このような方法では、最大の発電量となる状態になった場合でも、そこが最大の発電量となる状態であることを知るために、現在の状態と異なる状態にして、そのときの発電電力と比較してみる必要があるため、常に最大の発電量となる状態を維持することはできず、その近傍で動作することになる。 When performing photovoltaic power generation, the electric power obtained from the solar cell varies depending on the voltage when the electric power is extracted even under the same conditions (the same illuminance and the same temperature). Therefore, maximum power tracking (MPPT) control is performed so that the maximum power can be obtained from the solar cell. For example, the current voltage of the solar cell is changed, and the amount of power collected at the changed value is compared with the amount of power collected in the original state, and power is generated where there is even a little amount of power collected. By repeating this operation, it is possible to approach the state of maximum generated power. However, in such a method, even when the maximum power generation amount is reached, in order to know that it is the maximum power generation amount, a state different from the current state is set. Since it is necessary to compare with the generated power, the state where the maximum power generation amount is always maintained cannot be maintained, and operation is performed in the vicinity thereof.

このように、太陽光発電の電力を供給する装置は、その回路および制御方法がきわめて複雑であり、装置自体が非常に高価なものとなっている。また、電力供給の際に、太陽光発電から得られる直流電力を交流電力に変換するため、そこで電力ロスが発生する（図１１）。 As described above, the apparatus for supplying the electric power of the photovoltaic power generation has a very complicated circuit and control method, and the apparatus itself is very expensive. In addition, when power is supplied, direct current power obtained from solar power generation is converted into alternating current power, which causes power loss (FIG. 11).

太陽光発電の電力を利用するため一般に使われている装置（パワーコンディショナー）は、前記したように、複雑な回路および制御を行っており、非常に高価なため、自然エネルギー利用の普及における障害となっている。また、電力変換によるロスも存在する。
As described above, a device (power conditioner) that is generally used to use the power of photovoltaic power generation performs complicated circuits and control and is very expensive. It has become. There is also a loss due to power conversion.

特開２０１１−１８１０５５号公報JP 2011-181055 A

そこで本発明者らは、太陽光発電装置とそれ以外の電源装置からの直流電力を直流電力合成装置で合成すると共に、合成された直流電力を直流負荷で使用する画期的な電力供給システムを発明するに至った。 Therefore, the present inventors combined a DC power from a photovoltaic power generation device and other power supply devices with a DC power combiner, and an innovative power supply system that uses the combined DC power with a DC load. It came to invent.

かくして、本発明は本件発明者らが既に発明した前記発明をさらに発展させたものであって、負荷の消費する電力が、太陽電池からの電力と略等しいかそれより大きい場合において、太陽電池から発電された電力を最大限取り出すことが出来て無駄なく使用できる太陽光発電用電力給電システムを提供することを目的とするものである。
Thus, the present invention is a further development of the above-described invention already invented by the present inventors, and in the case where the power consumed by the load is substantially equal to or greater than the power from the solar battery, An object of the present invention is to provide a photovoltaic power supply system that can extract the generated power to the maximum and can be used without waste.

本発明は、
直流電力を出力する太陽光電源装置と、前記太陽光電源装置以外の電源装置と、前記太陽光電源装置と前記電源装置からの直流電力を合成する直流電力合成装置と、該直流電力合成装置で合成された直流電力が入力される直流電力消費の負荷を有する電気製品とを備え、
前記直流電力消費の負荷を有する電気製品の消費電力が、前記太陽光電源装置の直流発電電力と略等しいか前記直流発電電力よりも大きい条件において、太陽光電源装置から最大効率の直流電力が取得できる電圧値を検出し、前記太陽光電源装置以外の電源装置から前記直流電力消費の負荷を有する電気製品へ出力される電圧値を、前記検出した太陽光電源装置から最大効率の直流電力が取得できる電圧値と略同等の電圧値として設定し、前記直流電力を送出する太陽光電源装置と前記電源装置からの直流電力を直流電力合成装置で合成し、合成した直流電力を前記直流電力消費の負荷を有する電気製品へ電力供給するシステムであって、
前記直流電力消費の負荷を有する電気製品内には、整流回路と電圧変換回路と前記直流電力合成装置を有し、前記太陽光電源装置からの最大効率の直流電力が取得できる電圧値が検出されたとき、前記太陽光電源装置以外の電源装置から前記直流電力消費の負荷への出力電圧を電気製品内の前記電圧変換回路により前記検出された電圧値に設定し、かつ前記整流回路により交流電源入力可能な構成とし、
前記電圧変換回路と直流電力消費の負荷との間に直流電力合成装置を接続して、該直流電力合成装置に電気製品の外部にある太陽光電源装置を接続した、
ことを特徴とし、
または、
直流電力を出力する太陽光電源装置と、前記太陽光電源装置以外の電源装置と、前記太陽光電源装置と前記電源装置からの直流電力を合成する直流電力合成装置と、該直流電力合成装置で合成された直流電力が入力される直流電力消費の負荷を有する電気製品とを備え、
前記直流電力消費の負荷を有する電気製品の消費電力が、前記太陽光電源装置の直流発電電力と略等しいか前記直流発電電力よりも大きい条件において、太陽光電源装置から最大効率の直流電力が取得できる電圧値を検出し、前記太陽光電源装置以外の電源装置から前記直流電力消費の負荷を有する電気製品へ出力される電圧値を、前記検出した太陽光電源装置から最大効率の直流電力が取得できる電圧値と略同等の電圧値として設定し、前記直流電力を送出する太陽光電源装置と前記電源装置からの直流電力を直流電力合成装置で合成し、合成した直流電力を前記直流電力消費の負荷を有する電気製品へ電力供給するシステムであって、
前記直流電力消費の負荷を有する電気製品内には、整流回路と第１と第２の２つの電圧変換回路と前記直流電力合成装置を有し、前記太陽光電源装置からの最大効率の直流電力が取得できる電圧値が検出されたとき、前記太陽光電源装置以外の電源装置から前記直流電力消費の負荷への出力電圧を前記第１の電圧変換回路により前記検出された電圧値に設定し、かつ前記整流回路により交流電源入力可能な構成とし、
前記第１と第２の２つの電圧変換回路の間に直流電力合成装置を接続すると共に、前記第２の電圧変換回路は前記負荷が必要とする電圧の変換用にし、前記直流電力合成装置には電気製品の外部にある太陽光電源装置を接続した、
ことを特徴とし、
または、
前記太陽光電源装置以外の電源装置には、複数の自然エネルギーによる発電電源装置も含まれる、
ことを特徴とするものである。 The present invention
A solar power supply device that outputs direct current power; a power supply device other than the solar power supply device; a direct current power combiner that combines direct current power from the solar power supply device and the power supply device; and the direct current power combiner An electrical product having a load of DC power consumption to which the synthesized DC power is input,
DC power of maximum efficiency is obtained from the solar power supply device under the condition that the power consumption of the electric product having the load of the DC power consumption is substantially equal to or greater than the DC generated power of the solar power supply device. Detects the voltage value that can be obtained, and obtains the voltage value output from the power supply device other than the solar power supply device to the electrical product having the load of the DC power consumption from the detected solar power supply device with the maximum efficiency DC power Set as a voltage value that is substantially equivalent to the voltage value that can be generated, combine the DC power from the solar power supply device that sends the DC power and the DC power from the power supply device with a DC power combiner, and combine the combined DC power with the DC power consumption A system for supplying power to an electrical product having a load,
The electric product having the load of the DC power consumption includes a rectifier circuit, a voltage conversion circuit, and the DC power synthesizer, and a voltage value at which the maximum efficiency DC power from the solar power supply device can be obtained is detected. The output voltage from the power supply device other than the solar power supply device to the load that consumes the DC power is set to the detected voltage value by the voltage conversion circuit in the electrical product, and the AC power supply by the rectifier circuit A configuration that can be entered,
A DC power synthesizer is connected between the voltage conversion circuit and a load that consumes DC power, and a solar power supply device outside the electrical product is connected to the DC power synthesizer .
It is characterized by
Or
A solar power supply device that outputs direct current power; a power supply device other than the solar power supply device; a direct current power combiner that combines direct current power from the solar power supply device and the power supply device; and the direct current power combiner An electrical product having a load of DC power consumption to which the synthesized DC power is input,
DC power of maximum efficiency is obtained from the solar power supply device under the condition that the power consumption of the electric product having the load of the DC power consumption is substantially equal to or greater than the DC generated power of the solar power supply device. Detects the voltage value that can be obtained, and obtains the voltage value output from the power supply device other than the solar power supply device to the electrical product having the load of the DC power consumption from the detected solar power supply device with the maximum efficiency DC power Set as a voltage value that is substantially equivalent to the voltage value that can be generated, combine the DC power from the solar power supply device that sends the DC power and the DC power from the power supply device with a DC power combiner, and combine the combined DC power with the DC power consumption A system for supplying power to an electrical product having a load,
The electric product having the load of the DC power consumption includes a rectifier circuit, first and second voltage conversion circuits, and the DC power combiner, and the DC power having the maximum efficiency from the solar power supply device. When the voltage value that can be acquired is detected, the output voltage from the power supply device other than the solar power supply device to the load of the DC power consumption is set to the detected voltage value by the first voltage conversion circuit , And the AC power input can be configured by the rectifier circuit,
A DC power combiner is connected between the first and second voltage converter circuits, and the second voltage converter circuit is used for converting a voltage required by the load, and the DC power combiner is connected to the DC power combiner. Connected to a solar power supply outside the appliance ,
It is characterized by
Or
The power supply device other than the solar power supply device also includes a power generation power supply device using a plurality of natural energy,
It is characterized by this.

従来であれば、供給される電圧は狭い範囲に定められている（AC100V±6V、またはAC202V±20V）。 Conventionally, the supplied voltage is set within a narrow range (AC100V ± 6V or AC202V ± 20V).

しかし、現在流通している電気製品の多くは、ユニバーサル電源対応となっており、幅広い電源（ＡＣ１００〜２４０Ｖ）、異なる周波数（５０Ｈｚ、６０Ｈｚ）に対応しており、直流での動作も可能であるものも多い。そのため、狭い範囲（AC100V±6V、またはAC202V±20V内）の電源でなくても、充分動作する。 However, many of the electrical products currently in circulation are compatible with universal power supplies, are compatible with a wide range of power supplies (AC100-240V), different frequencies (50Hz, 60Hz), and can be operated with direct current. There are many things. Therefore, even if it is not a power supply in a narrow range (within AC100V ± 6V or AC202V ± 20V), it works well.

本発明による電力供給システムにおいては、このような状況から、直流を利用し、負荷に供給する電圧について、広い範囲を許容することで、電力供給システムの簡素化が実現できる。 In the power supply system according to the present invention, from such a situation, simplification of the power supply system can be realized by using a direct current and allowing a wide range of voltages supplied to the load.

すなわち、従来、太陽光発電は、パワーコンディショナーにより、系統に連携して使用されるが、パワーコンディショナーは、前述のように、ＭＰＰＴ制御、位相制御、ＤＣ/ＡＣ変換などを行うため、回路構成も動作も複雑であり、非常に高価なものである。 That is, conventionally, photovoltaic power generation is used in conjunction with the system by a power conditioner. However, as described above, the power conditioner performs MPPT control, phase control, DC / AC conversion, etc. The operation is also complicated and very expensive.

本発明によると、パワーコンディショナーのように高価な機器を使わずとも、直流を利用し、負荷の供給電圧範囲を広くすることで、非常に簡単な構成で、同等以上の効率で太陽光発電を利用することができるようになる。 According to the present invention, even without using expensive equipment such as a power conditioner, by using direct current and widening the supply voltage range of the load, photovoltaic power generation can be achieved with a very simple configuration and at the same or higher efficiency. Can be used.

このことは、太陽光発電の導入に要するコストを激減させ、自然エネルギーの普及に大きく役立つものである。図８に、一般的なパワーコンディショナーの構成を示すと、電圧変換装置１５で、太陽電池を最大効率で動作させるための制御と電圧変換を行い、インバーター１６で生成した直流電力を交流電力に変換する。このとき、インバーターの出力は商用電源５に接続されるため、商用電源５と出力電力の位相を合わせるとともに、商用電源５が消失した場合には動作を停止して出力を止める、商用電源の電圧が一定以上の場合には出力を制限するなどの処理を行うため、一般に複雑な回路構造となっている。 This drastically reduces the cost required for the introduction of solar power generation and greatly helps the spread of natural energy. FIG. 8 shows a configuration of a general power conditioner. The voltage converter 15 performs control and voltage conversion for operating the solar cell at maximum efficiency, and converts the DC power generated by the inverter 16 into AC power. To do. At this time, since the output of the inverter is connected to the commercial power source 5, the phase of the commercial power source 5 and the output power is matched, and when the commercial power source 5 disappears, the operation is stopped and the output is stopped. In general, the circuit has a complicated circuit structure because a process such as limiting the output is performed when the value exceeds a certain value.

それに対し、本発明による構成は図１のようなものであり、きわめてシンプルであり、動作も単純なため、故障の心配も少ない。また、交流から直流への変換（ＤＣ／ＡＣ変換）も必要ないため、無駄な変換ロスがなく、パワーコンディショナーと比較して効率もよい。 On the other hand, the configuration according to the present invention is as shown in FIG. 1, and is extremely simple and simple in operation, so that there is little fear of failure. Moreover, since conversion from alternating current to direct current (DC / AC conversion) is not required, there is no useless conversion loss and the efficiency is higher than that of a power conditioner.

また、本発明によると、逆潮流を簡単に防止でき（直流給電の場合は、図１０のように簡単な回路で逆流を防止できる）、小電力だけでなく大電力においても利用可能なのである。
In addition, according to the present invention, reverse power flow can be easily prevented (in the case of DC power supply, back flow can be prevented with a simple circuit as shown in FIG. 10), and it can be used not only with low power but also with high power.

本発明による電力供給システムであれば、負荷の消費する電力が、太陽電池からの電力より大きい場合において、太陽電池から発電された電力を最大限取り出すことが出来て無駄なく使用できるとの優れた効果を奏する。
With the power supply system according to the present invention, when the power consumed by the load is larger than the power from the solar battery, it is possible to extract the maximum power generated from the solar battery and use it without waste. There is an effect.

本発明による電力供給システムの構成例である。1 is a configuration example of a power supply system according to the present invention. 電源装置の構成例である。It is a structural example of a power supply device. 直流電力合成装置の構成例である。It is a structural example of a direct-current power combiner. 太陽電池の特性の説明図である。It is explanatory drawing of the characteristic of a solar cell. 可変電圧電源装置を使用した構成例の説明図である。It is explanatory drawing of the structural example using a variable voltage power supply device. スイッチング電源を使用した可変電圧電源装置の構成を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the structure of the variable voltage power supply device which uses a switching power supply. トランスを使用した可変電圧電源装置の構成を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the structure of the variable voltage power supply device which uses a transformer. パワーコンディショナーの説明図である。It is explanatory drawing of a power conditioner. パワーコンディショナーの動作の説明図である。It is explanatory drawing of operation | movement of a power conditioner. 逆潮流防止の説明図である。It is explanatory drawing of reverse power flow prevention. 電力ロスの説明図である。It is explanatory drawing of a power loss. 発電電力・消費電力の説明図である。It is explanatory drawing of generated electric power and power consumption. 整流回路及び電圧変換回路を有する負荷の説明図である。It is explanatory drawing of the load which has a rectifier circuit and a voltage conversion circuit. 電気製品の内部に本発明を適用する場合の説明図（１）である。It is explanatory drawing (1) in the case of applying this invention inside an electric product. 直流用の電気製品に本発明を適用する場合の説明図である。It is explanatory drawing in the case of applying this invention to the electric product for direct current | flow. 蓄電池を使用する場合の説明図である。It is explanatory drawing in the case of using a storage battery. 充放電制御装置の説明図である。It is explanatory drawing of a charging / discharging control apparatus. 複数の電源を使用する場合の説明図である。It is explanatory drawing in the case of using a several power supply. 単相３線の電源を使う場合の説明図である。It is explanatory drawing in the case of using a single-phase three-wire power supply. 電気製品の内部に本発明を適用する場合の説明図（２）である。It is explanatory drawing (2) in the case of applying this invention inside an electric product. 力率改善回路を利用する場合の説明図である。It is explanatory drawing in the case of using a power factor improvement circuit. 電気製品の内部に本発明を適用する場合の説明図（３）である。It is explanatory drawing (3) in the case of applying this invention inside an electric product.

以下、本発明を図に示す実施例に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings.

図１に本実施例の一構成例を示す。本実施例は、太陽電池１と、電源装置２、直流電力合成装置３、負荷４を有して構成される。 FIG. 1 shows a configuration example of this embodiment. The present embodiment is configured to include a solar cell 1, a power supply device 2, a DC power combiner 3, and a load 4.

そして、太陽電池１の電力と電源装置２の電力は直流電力合成装置３により合成されて負荷４に出力される。 And the electric power of the solar cell 1 and the electric power of the power supply device 2 are combined by the DC power combiner 3 and output to the load 4.

ここで、負荷４の消費する電力が、太陽電池１からの電力より大きい場合、太陽電池１からの出力電圧は、電源装置２の電圧と略等しくなる。 Here, when the power consumed by the load 4 is larger than the power from the solar cell 1, the output voltage from the solar cell 1 becomes substantially equal to the voltage of the power supply device 2.

一方、太陽電池１からの出力電圧が、ある特定の電圧（図４におけるＶｐ、最大電力点）になったとき、太陽電池１の特性により、太陽電池１の最大電力を取り出すことができる。 On the other hand, when the output voltage from the solar cell 1 reaches a specific voltage (Vp in FIG. 4, maximum power point), the maximum power of the solar cell 1 can be taken out due to the characteristics of the solar cell 1.

そこで、電源装置２の電圧を前述したある特定の電圧（図４におけるＶｐ、最大電力点）とすることで、簡単な構成にもかかわらず太陽電池１の最大電力を取り出すことを可能となる構成が実現できる。 Therefore, by setting the voltage of the power supply device 2 to the above-described specific voltage (Vp in FIG. 4, the maximum power point), it is possible to extract the maximum power of the solar cell 1 regardless of the simple configuration. Can be realized.

まず、負荷４の消費する電力が太陽電池１からの電力より大きい場合、太陽電池１からの出力電圧が、電源装置２の電圧と略等しくなることを説明し、そのことから、電源装置２の電圧を太陽電池１の最大電力を取り出す際の電圧Ｖｐと略同等にしておけば、太陽電池１の発電電力を無駄にすることなく使用できることを説明する。 First, when the power consumed by the load 4 is larger than the power from the solar cell 1, the output voltage from the solar cell 1 is explained to be substantially equal to the voltage of the power supply device 2. It will be described that if the voltage is substantially equal to the voltage Vp when the maximum power of the solar cell 1 is extracted, the generated power of the solar cell 1 can be used without being wasted.

（負荷４の消費する電力が太1陽電池１からの電力より大きい場合、太陽電池１からの出力電圧が、電源装置２の電圧と略等しくなることの説明）
本実施例において、負荷４の構成については、電源装置２の供給電圧から、太陽電池１における太陽光発電の最大電圧までの範囲の電圧で使用できる機器（負荷４）であることが前提となる。 (Explanation that the output voltage from the solar cell 1 is substantially equal to the voltage of the power supply device 2 when the power consumed by the load 4 is greater than the power from the solar cell 1)
In the present embodiment, the configuration of the load 4 is premised on a device (load 4) that can be used with a voltage ranging from the supply voltage of the power supply device 2 to the maximum voltage of solar power generation in the solar cell 1. .

しかして、当該負荷４の具体的構成例を図１３に示す。現在流通している多くの電化製品は、ユニバーサル電源（ＡＣ１００〜２４０Ｖ）に対応しており、供給電圧・周波数の異なる多くの国でそのまま使用できるようになっている。これは、図１３のように、内部で整流し、電圧変換回路１８によって、負荷４が必要とする電圧にして利用するようになっていることによる。 Therefore, a specific configuration example of the load 4 is shown in FIG. Many electric appliances currently distributed are compatible with universal power supplies (AC100 to 240V), and can be used as they are in many countries with different supply voltages and frequencies. This is because, as shown in FIG. 13, the voltage is rectified internally and used by the voltage conversion circuit 18 to obtain a voltage required by the load 4.

電圧変換回路１８で適正な電圧に調整するので、本来、負荷４が必要とする電圧に関わらず、入力する電源は、広い範囲での電圧を使用することができる。また、最初に整流回路６で整流されるので、交流電源でも直流電源でも同様に使用することができる。このことから、現在流通している多くの電気製品は、電圧範囲を条件に合わせれば、本発明をそのまま実施することができるのである。 Since the voltage conversion circuit 18 adjusts the voltage appropriately, the input power supply can use a wide range of voltages regardless of the voltage that the load 4 originally needs. Moreover, since it is first rectified by the rectifier circuit 6, it can be used similarly with either an AC power source or a DC power source. From this, many electric products currently distributed can implement the present invention as it is if the voltage range is matched to the conditions.

電源装置２の構成例を図２に示す。電源装置２は、商用電源５を整流回路６で整流し、平滑回路７で平滑したものを使用することができる。 A configuration example of the power supply device 2 is shown in FIG. As the power supply device 2, a commercial power supply 5 rectified by a rectifier circuit 6 and smoothed by a smoothing circuit 7 can be used.

単相３線の電源を使う場合は、図１９で示されるように電源装置２を構成することができ、この場合は、中世線を対地アースとすることで、安全性を高めることができる。また、電源装置２は、「商用電源と水力発電による電力合成した電源」など、他の複数のエネルギーと合成したものを電源装置２として使用することも可能である。 When a single-phase three-wire power supply is used, the power supply device 2 can be configured as shown in FIG. 19, and in this case, safety can be improved by setting the medieval line to ground. Further, the power supply device 2 can use as the power supply device 2 a combination of a plurality of other energies, such as “commercial power supply combined with power generated by hydroelectric power generation”.

直流電力合成装置３の構成例を図３に示す。直流電力合成装置３は、例えば、逆流防止装置８を備えた回路で構成することができる。そして、逆流防止装置８は、ダイオード、サイリスタ、ＦＥＴ、トランジスタなどを使用して構成される。 A configuration example of the DC power combiner 3 is shown in FIG. The DC power combiner 3 can be configured by a circuit including a backflow prevention device 8, for example. The backflow prevention device 8 is configured using diodes, thyristors, FETs, transistors, and the like.

前記直流電力合成装置３により、太陽電池１の出力と、この電源装置２の出力とが合成され、負荷４へと供給される。ここで、電源装置２からの出力は充分大きな電力が供給できるものとし、電流を流しても電圧が下がらないものとする。 The direct-current power combiner 3 combines the output of the solar cell 1 with the output of the power supply device 2 and supplies it to the load 4. Here, it is assumed that the output from the power supply device 2 can supply a sufficiently large electric power, and the voltage does not decrease even when a current is passed.

太陽電池１の出力電圧は、無負荷の場合、太陽電池１の特性によって決まる最大電圧まで上昇する。しかし、負荷４の消費電力が大きくなると、太陽電池１の出力電圧は低下するが、図１の構成において、電源装置２から充分な電力が供給されるため、太陽電池１の出力電圧は電源装置２の電圧より下がることはない。 The output voltage of the solar cell 1 rises to the maximum voltage determined by the characteristics of the solar cell 1 when there is no load. However, when the power consumption of the load 4 increases, the output voltage of the solar cell 1 decreases. However, in the configuration of FIG. 1, sufficient power is supplied from the power supply device 2. The voltage never drops below 2.

従って、図１において、負荷４の消費する電力が、太陽電池１からの電力より大きい場合、太陽電池１の出力電圧は、電源装置２の電圧（電源電圧）と略同じ電圧で平衡状態に達するのである。繰り返すようであるが、負荷４の消費電力が大きくなると、太陽電池１の出力電圧は低下していくが、電源装置２から充分な電力が供給されるため、太陽電池１の出力電圧は電源装置２の電圧より下がることはないからである。 Therefore, in FIG. 1, when the power consumed by the load 4 is larger than the power from the solar cell 1, the output voltage of the solar cell 1 reaches an equilibrium state at substantially the same voltage as the voltage of the power supply device 2 (power supply voltage). It is. Although it seems to repeat, when the power consumption of the load 4 increases, the output voltage of the solar cell 1 decreases, but since sufficient power is supplied from the power supply device 2, the output voltage of the solar cell 1 is the power supply device. This is because the voltage never drops below 2.

かかる事実、すなわち、「負荷４の消費する電力が、太陽電池１からの電力より大きい場合、太陽電池１の出力電圧は、電源装置２の電圧（電源電圧）と同じ電圧で平衡状態に達する。」との事実を考慮し、「太陽電池１からの出力電圧が、ある特定の電圧（図４におけるＶｐ、最大電力点）になったとき、太陽電池１の特性により、太陽電池１の最大電力を取り出すことができる。」とのことを考慮して、電源装置２の電圧を、太陽電池１の最大電力を取り出せる電圧Ｖｐとすることにより、太陽電池１の発電電力を無駄なく取り出すことができたのである。 Such a fact, that is, “when the power consumed by the load 4 is greater than the power from the solar cell 1, the output voltage of the solar cell 1 reaches an equilibrium state at the same voltage as the voltage of the power supply device 2 (power supply voltage). "When the output voltage from the solar cell 1 reaches a certain voltage (Vp, maximum power point in FIG. 4), the maximum power of the solar cell 1 depends on the characteristics of the solar cell 1. In consideration of the fact that the voltage of the power supply device 2 is set to the voltage Vp from which the maximum power of the solar cell 1 can be taken out, the generated power of the solar cell 1 can be taken out without waste. It was.

そして、前述したように、負荷４に使用する装置は、電源電圧〜太陽電池１の最大電圧までの電圧範囲で使用される。すなわち、負荷４の一定範囲の電圧の変動が許容されているので、前記の電源装置２で設定される電圧が、前記許容された一定の範囲内に収まれば、本発明は、きわめて簡単な構成によって適切な電力供給を可能とすることが出来る。 As described above, the device used for the load 4 is used in a voltage range from the power supply voltage to the maximum voltage of the solar cell 1. That is, since the fluctuation of the voltage within a certain range of the load 4 is allowed, the present invention has a very simple configuration as long as the voltage set by the power supply device 2 is within the allowed certain range. Therefore, it is possible to supply an appropriate power.

前記したように、本発明は、負荷４の消費電力が太陽電池１の発電電力より等しいか大きいときに、太陽電池１を最大電力点で動作するようにするものである。太陽電池１の最大電力点は、図４に示す様に、太陽電池１からの出力電圧がＶｐであるときである。 As described above, the present invention is to operate the solar cell 1 at the maximum power point when the power consumption of the load 4 is equal to or greater than the generated power of the solar cell 1. The maximum power point of the solar cell 1 is when the output voltage from the solar cell 1 is Vp, as shown in FIG.

太陽電池１の出力電圧は、負荷４の消費電力が発電電力より大きいときは、先に述べたように、電源装置２の電圧と略等しくなる。従って、Ｖｐがわかっている場合、電源装置２の電圧をＶｐと略同等とすることで、太陽電池１を最大電力点で動作させることができるのである。 When the power consumption of the load 4 is larger than the generated power, the output voltage of the solar cell 1 becomes substantially equal to the voltage of the power supply device 2 as described above. Accordingly, when Vp is known, the solar cell 1 can be operated at the maximum power point by making the voltage of the power supply device 2 substantially equal to Vp.

以下、具体例を示して説明する。 Hereinafter, a specific example will be described.

図１において、太陽電池１に充分な光が当たっていて、このときの太陽電池１の最大出力動作電圧、すなわちＶｐは１４０Ｖ、開放電圧は１７２Ｖであったとする。
このとき、電源装置２の電圧を１４０Ｖとする。太陽電池１の出力電圧は、無負荷であれば、１７２Ｖまで上昇するが、負荷がかかると、出力電圧は低下する。 In FIG. 1, it is assumed that the solar cell 1 is exposed to sufficient light, and the maximum output operating voltage of the solar cell 1 at this time, that is, Vp is 140V and the open circuit voltage is 172V.
At this time, the voltage of the power supply device 2 is set to 140V. The output voltage of the solar cell 1 rises to 172 V if there is no load, but the output voltage drops when a load is applied.

太陽電池１で発電している電力より、負荷４の消費電力のほうが大きい場合は、太陽電池１で出力電力を賄いきれないので、出力電圧は低下する。しかし、電源装置２から充分な量の電力が供給されるので、直流電力合成装置３から出力される電圧は、１４０Ｖとなる。また、このとき、太陽電池１の出力電圧も１４０Ｖとなるのである。ここで、この出力電圧140Ｖは、太陽電池１の最大出力動作電圧Ｖｐに等しいので、太陽電池１の最大電力が得られることになる。 When the power consumption of the load 4 is larger than the power generated by the solar cell 1, the output voltage is lowered because the solar cell 1 cannot cover the output power. However, since a sufficient amount of power is supplied from the power supply device 2, the voltage output from the DC power combining device 3 is 140V. At this time, the output voltage of the solar cell 1 is also 140V. Here, since the output voltage 140V is equal to the maximum output operating voltage Vp of the solar cell 1, the maximum power of the solar cell 1 is obtained.

一方、太陽電池１の発電電力よりも、負荷４の消費電力が小さい場合は、直流電力合成装置３から出力される電圧は、電源装置２の電圧１４０Ｖよりも高い電圧となる。負荷の消費電力が０であるとき、最も電圧は高くなり、このときの電圧は太陽電池１の開放電圧１７２Ｖとなる。負荷の消費電力が０より大きく、太陽電池１の発電量よりも小さい場合は、出力電圧は、１４０Ｖ〜１７２Ｖの間の範囲となる。表にすると、次のようになる。

On the other hand, when the power consumption of the load 4 is smaller than the generated power of the solar cell 1, the voltage output from the DC power combining device 3 is higher than the voltage 140 V of the power supply device 2. When the power consumption of the load is 0, the voltage is the highest, and the voltage at this time is the open circuit voltage 172 V of the solar cell 1. When the power consumption of the load is larger than 0 and smaller than the power generation amount of the solar cell 1, the output voltage is in a range between 140V and 172V. The table is as follows.

従って、
太陽電池１の発電電力＞負荷４の消費電力
となっているときは、負荷４の消費電力が小さすぎるので、電力が余っている状態である。このときは、太陽電池１を最大効率で稼働させることはできない。 Therefore,
Power generated by solar cell 1> Power consumption of load 4
, The power consumption of the load 4 is too small, and there is a surplus power. At this time, the solar cell 1 cannot be operated at maximum efficiency.

しかし、
太陽電池１の発電電力≦負荷の消費電力
のときは、太陽電池１の出力電圧は、電源装置２の電圧によって決まるので、電源装置２の電圧を太陽電池１の電圧Ｖｐとすることで、太陽電池１を最大電力点で動作させることができるのである。 But,
When the generated power of the solar cell 1 ≦ the power consumption of the load, the output voltage of the solar cell 1 is determined by the voltage of the power supply device 2. The battery 1 can be operated at the maximum power point.

なお、使用する負荷４は、前述したように、１４０〜１７２Ｖの範囲の直流電源で使えるものでなければならない。 The load 4 to be used must be usable with a DC power source in the range of 140 to 172 V as described above.

次に、太陽電池１の最大電力点となる電圧Ｖｐを求める方法について述べる。
最大電力点追従方法
太陽電池から得られる電力は、図４に示される性質を持っている。すなわち、太陽電池から電力を取り出すときの太陽電池の電圧によって、得られる電力が決まる。図４におけるＶｐの電圧になったとき、太陽電池から最大の電力をとりだすことができる。 Next, a method for obtaining the voltage Vp that is the maximum power point of the solar cell 1 will be described.
Maximum power point tracking method The power obtained from the solar cell has the properties shown in FIG. That is, the electric power obtained is determined by the voltage of the solar cell when the electric power is taken out from the solar cell. When the voltage reaches Vp in FIG. 4, the maximum electric power can be taken out from the solar cell.

図９に、実際にパワーコンディショナーに接続した太陽電池の電圧（太線・実測値）と、Ｖｐの電圧（点線）を示す（太陽電池は４枚を直列接続して使用、公称最大出力電圧の合計は123.84V）。
これによると、パワーコンディショナーによる追従では、電圧が激しく変動していることがわかる。しかし、Ｖｐはもっとなだらかであり、時間を通して変化は少なく、１２１〜１２３Ｖの範囲を推移していることがわかる。 Fig. 9 shows the voltage of the solar cell actually connected to the power conditioner (thick line / measured value) and the voltage of Vp (dotted line) (4 solar cells connected in series, total of the maximum nominal output voltage) Is 123.84V).
According to this, it can be seen that the voltage fluctuates drastically in the follow-up by the power conditioner. However, it can be seen that Vp is more gentle, changes little over time, and changes in the range of 121 to 123V.

図１において、太陽電池１による発電電力＜負荷電力の場合、太陽電池１だけの電力だけでは不足するため、電源装置２から不足分の電力が供給される。このとき、負荷４の電圧は、電源装置２の電圧で平衡状態になる。このとき、太陽電池１の電圧も同じ電圧となる。したがって、電源装置２の電圧が太陽電池１の電圧となる。太陽電池１の電圧が決まると、太陽電池１から供給される電力は、図４から求めることができる。 In FIG. 1, when the power generated by the solar cell 1 is less than the load power, only the power of the solar cell 1 is insufficient. At this time, the voltage of the load 4 is balanced with the voltage of the power supply device 2. At this time, the voltage of the solar cell 1 is also the same voltage. Therefore, the voltage of the power supply device 2 becomes the voltage of the solar cell 1. When the voltage of the solar cell 1 is determined, the power supplied from the solar cell 1 can be obtained from FIG.

ここで、電源装置２の電圧をＶｐとすることで、太陽電池１の出力電圧もＶｐとなる。このとき、図４の特性から、太陽電池１の最大電力を取り出せることがわかる。 Here, by setting the voltage of the power supply device 2 to Vp, the output voltage of the solar cell 1 also becomes Vp. At this time, it can be seen from the characteristics of FIG. 4 that the maximum power of the solar cell 1 can be extracted.

太陽光発電によって得られる電力は、日照量によって変化する。また、負荷で消費する電力も、電力の利用状況により変化する（図１２）。パワーコンディショナーは、太陽電池から流す電流を調整することで、太陽電池から電力を得るときの電圧を調整するが、太陽電池の発電電力（電圧および電流）は、天候によって変化し、また、取り出すときの電流によっても電圧が変化する。一方、負荷に流す電流も、負荷の消費電力によって変化する。また、パワーコンディショナーの場合、負荷が交流であるため、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚを周期とする変動も存在する。このように、複数の状態（入力状況、負荷状況）が変化する場合の制御は非常に複雑である。 The electric power obtained by solar power generation varies depending on the amount of sunlight. Further, the power consumed by the load also varies depending on the power usage status (FIG. 12). The power conditioner adjusts the current when the power is obtained from the solar cell by adjusting the current flowing from the solar cell, but the generated power (voltage and current) of the solar cell changes depending on the weather and when it is taken out. The voltage also changes depending on the current. On the other hand, the current flowing through the load also changes depending on the power consumption of the load. In the case of a power conditioner, since the load is an alternating current, there is a fluctuation with a period of 50 Hz or 60 Hz. Thus, the control when a plurality of states (input status, load status) change is very complicated.

一方、本発明によると、太陽電池１の電圧は、電源装置２の電圧と一致するため、電源装置２の電圧を調整するだけでよく、簡単に制御することができる。
On the other hand, according to the present invention, since the voltage of the solar cell 1 coincides with the voltage of the power supply device 2, it is only necessary to adjust the voltage of the power supply device 2, and the control can be easily performed.

山登り法

従来から多くのパワーコンディショナーで使用されている山登り法は、太陽電池から電力を取り出すときの電圧を変動させて、そのときの電力値を測定し、フィードバックすることにより最大電力点に近づける方法である。本システムにおいては、電源装置２の電圧が太陽電池１の出力電圧に等しくなるので、電源装置２の電圧を変動させることで、同様に従来法を利用することができる。 Mountain climbing

The hill-climbing method that has been used in many conventional power conditioners is a method that fluctuates the voltage when extracting power from the solar cell, measures the power value at that time, and brings it closer to the maximum power point by feeding back. . In this system, since the voltage of the power supply device 2 becomes equal to the output voltage of the solar battery 1, the conventional method can be similarly used by changing the voltage of the power supply device 2.

図５に、電圧を変更できる電源装置（可変電圧電源装置９）を使用した構成例を示す。太陽電池１から得られる電力を電力計で測定し、これが最大になるように可変電圧電源装置９の出力電圧を調整する。 FIG. 5 shows a configuration example using a power supply device (variable voltage power supply device 9) capable of changing the voltage. The electric power obtained from the solar cell 1 is measured with a wattmeter, and the output voltage of the variable voltage power supply device 9 is adjusted so that this is maximized.

図６、図７に、可変電圧電源装置の構成例を示す。図６は、スイッチング電源を利用した回路である。あまり精度を必要としない場合は、図７のように、トランス（オートトランス）のタップをリレーあるいは接点などで機械的に切り替えて電圧を段階的に設定することも可能である。
6 and 7 show configuration examples of the variable voltage power supply device. FIG. 6 is a circuit using a switching power supply. If the accuracy is not required, as shown in FIG. 7, it is possible to set the voltage stepwise by mechanically switching the tap of the transformer (auto transformer) with a relay or a contact.

固定電圧法

ＪＩＳで規定される特定の条件（AM（エアマス）1.5、放射照度1000W、モジュール温度25度）における、太陽電池の最大電力となる電圧（すなわち、公称最大出力動作電圧）およびそのときの電流、電力の情報は、太陽電池メーカーにより提供されている。 Fixed voltage method

The voltage (that is, the nominal maximum output operating voltage) and the current and power at the maximum power of the solar cell under the specific conditions specified by JIS (AM (air mass) 1.5, irradiance 1000W, module temperature 25 degrees) This information is provided by solar cell manufacturers.

最大電力点となる電圧は、一日を通して大きくは変動しないことから、電源装置の電圧を、この公称最大出力動作電圧の値に固定することで、一日を通じ、ほぼ最大出力に近い電力を取り出すことが可能である。この方法では、山登り法などの最大電力点追従方式よりは効率が落ちるが、システムの構成がきわめてシンプルであり、設備コストを大幅に削減できるという利点がある。また、構成が単純なため、故障の可能性も少なくなり、メンテナンスコストも削減できる。
Since the voltage that becomes the maximum power point does not fluctuate significantly throughout the day, by fixing the voltage of the power supply device to the value of this nominal maximum output operating voltage, power that is close to the maximum output is taken out throughout the day. It is possible. This method is less efficient than the maximum power point tracking method such as the hill-climbing method, but has the advantage that the system configuration is extremely simple and the equipment cost can be greatly reduced. Further, since the configuration is simple, the possibility of failure is reduced and the maintenance cost can be reduced.

テーブル法

太陽電池の最大電力動作電圧Ｖｐは、環境条件（照度、温度）によって変化する。逆に、照度・温度が決まれば、太陽電池の最大電力動作電圧が決まることになる。 Table method

The maximum power operating voltage Vp of the solar cell varies depending on environmental conditions (illuminance, temperature). Conversely, when the illuminance and temperature are determined, the maximum power operating voltage of the solar cell is determined.

そこで、あらかじめ、あらゆる照度および温度において、太陽電池の最大電力動作電圧を調べておき、表（テーブル）を作成しておく。使用時に、照度および温度を調べ、あらかじめ作成した表より、その条件における最大電力動作電圧を求めることができる。このようにすると、山登り法などのような探索を行うことなく最大電力動作電圧を求めることができる。
Therefore, the maximum power operating voltage of the solar cell is examined in advance at any illuminance and temperature, and a table is created. At the time of use, the illuminance and temperature are examined, and the maximum power operating voltage under the conditions can be obtained from a previously prepared table. In this way, the maximum power operating voltage can be obtained without performing a search such as a hill-climbing method.

自己学習法

上記テーブル法において、あらかじめ表（テーブル）を作成するのは大変である。そこで、テーブル法と山登り法を組み合わせた「自己学習法」により、その手間を解消することができる。 Self-learning method

In the above table method, it is difficult to create a table in advance. Therefore, the “self-learning method” combining the table method and the hill-climbing method can eliminate the trouble.

すなわち、まず山登り法により最大電力動作電圧を求める。最大電力動作電圧が決まったら、そのときの温度および照度を記録しておく。以後、運用時の温度および照度の条件が、記録にある温度および照度の条件と同じになった場合は、この記録から最大電力動作電圧を求めることができる。したがって、山登り法を行うことなく、記録から、その時点での最大電力動作電圧を求めることができるのである。 That is, first, the maximum power operating voltage is obtained by the hill-climbing method. When the maximum power operating voltage is determined, the temperature and illuminance at that time are recorded. Thereafter, when the temperature and illuminance conditions during operation become the same as the temperature and illuminance conditions in the record, the maximum power operating voltage can be obtained from this record. Therefore, the maximum power operating voltage at that time can be obtained from the recording without performing the hill-climbing method.

このときに使用する表のデータは、多ければ多いほど、最大電力動作電圧のできる頻度が増える。そして、ある程度のデータ数が得られれば、表にない部分についても、得られているデータをもとに補間することができる。この場合、データ数が多ければ多いほど、推定の精度が向上することになる。 The more data in the table used at this time, the more frequently the maximum power operating voltage can be generated. And if a certain number of data is obtained, even the part which is not in a table | surface can be interpolated based on the obtained data. In this case, the larger the number of data, the better the estimation accuracy.

テーブルは、定期的に少しずつ更新していくことで、経年変化や使用環境の変化による変動にも対応できるようになる。
By updating the table little by little on a regular basis, it becomes possible to cope with changes due to changes over time and changes in the usage environment.

関数法

最大電力動作電圧は、温度および照度の関数と考えることができる。 Function method

The maximum power operating voltage can be considered as a function of temperature and illuminance.

上記の自己学習法において、充分な数のデータが得られれば、その関数を推定することができる。関数ができれば、あらゆる条件において、瞬時に最大電力動作電圧を推定することが可能である。 In the above self-learning method, if a sufficient number of data is obtained, the function can be estimated. If the function is established, the maximum power operating voltage can be estimated instantaneously under any conditions.

以上のようにして、図１の電源装置２（または図５の可変電圧電源装置９）の電圧を、太陽電池１の最大電力点Ｖｐとすることで、太陽電池１から最大電力を取り出すことができるのである。
As described above, the maximum power can be extracted from the solar cell 1 by setting the voltage of the power supply device 2 in FIG. 1 (or the variable voltage power supply device 9 in FIG. 5) to the maximum power point Vp of the solar cell 1. It can be done.

本発明は、電気製品の内部に組み込むことも可能である。 The present invention can also be incorporated inside an electrical product.

本発明の第２実施例を図１４に示す。
交流を利用する電気製品３０は、一般的に、内部に整流回路６を持ち、電圧変換回路１８（フライバック方式などによる電圧変換回路、力率改善回路を含む場合もある）によって必要な直流電圧にした後、負荷４に供給される。 A second embodiment of the present invention is shown in FIG.
An electrical product 30 that uses alternating current generally has a rectifier circuit 6 therein, and is required for a direct current voltage by a voltage conversion circuit 18 (which may include a voltage conversion circuit using a flyback method or a power factor correction circuit). And then supplied to the load 4.

ここで、電圧変換回路１８の出力と負荷４の間に、直流電力合成装置３を入れ、ここで太陽電池１からの電力を、前記電圧変換回路１８により直流の電圧にされた電力と合成することで、容易に太陽電池１のエネルギーを利用できるようになる。 Here, the DC power combiner 3 is inserted between the output of the voltage conversion circuit 18 and the load 4, and the electric power from the solar cell 1 is combined with the electric power converted into a DC voltage by the voltage conversion circuit 18. Thus, the energy of the solar cell 1 can be easily used.

すなわち、図１４の整流回路６および電圧変換回路１８が図１の電源装置２（または図５の可変電圧電源装置９）の役割を果たすことになる。電圧変換回路１８の出力電圧を、太陽電池１の最大電力点となるように調整することで、太陽電池１の最大の電力を取り出すことができる。また、ここで電圧変換回路１８の部分に力率改善回路を使用している場合についても、力率改善回路の動作を変更することで、同様の効果を得ることが可能である。図２１に示す例のように、力率改善回路２３は、スイッチング電源回路と同様の構造をしているため、電圧変換回路としての動作と力率改善回路としての動作を兼用することが可能である。
That is, the rectifier circuit 6 and the voltage conversion circuit 18 in FIG. 14 serve as the power supply device 2 in FIG. 1 (or the variable voltage power supply device 9 in FIG. 5). By adjusting the output voltage of the voltage conversion circuit 18 to be the maximum power point of the solar cell 1, the maximum power of the solar cell 1 can be taken out. In addition, even when a power factor correction circuit is used in the voltage conversion circuit 18, the same effect can be obtained by changing the operation of the power factor correction circuit. As in the example shown in FIG. 21, since the power factor correction circuit 23 has the same structure as the switching power supply circuit, it is possible to combine the operation as the voltage conversion circuit and the operation as the power factor correction circuit. is there.

そして、本実施例が使用可能である条件は、先に説明した実施例１と同様、直流電力合成装置２の出力電圧範囲は電圧変換回路１８の出力電圧から太陽電池の最大電圧（開放電圧）の間の電圧範囲をもつので、負荷４はこの範囲の電源に対応するものが要求される。 The condition under which this embodiment can be used is that the output voltage range of the DC power combiner 2 is from the output voltage of the voltage conversion circuit 18 to the maximum voltage (open voltage) of the solar cell, as in the first embodiment described above. Therefore, the load 4 is required to correspond to the power source in this range.

尚、前述した実施例と同様に、太陽電池１の最大電力点の追従については、電圧変換回路１８の出力電圧を調整することで実現可能である。 As in the above-described embodiment, the tracking of the maximum power point of the solar cell 1 can be realized by adjusting the output voltage of the voltage conversion circuit 18.

ここで、直流用の電気製品３０に関しては、整流回路６が不要となるが、この場合でも、電圧変換回路１８を持つ場合は、この出力と負荷の間に直流電力合成装置を入れることで、同様の動作をさせることができる（図１５）。 Here, for the DC electric product 30, the rectifier circuit 6 is unnecessary, but even in this case, if the voltage conversion circuit 18 is provided, a DC power combiner is inserted between the output and the load. A similar operation can be performed (FIG. 15).

なお、負荷の電圧の制約がある場合などは、図２２のように、太陽電池１および直流電力合成装置３を、電圧変換回路１８の前に入れることも可能である。この場合は、電圧の詳細な制御ができないため、最大の効率は得られない場合があるが、簡易に太陽電池１の電力を利用することができる。 When there is a restriction on the voltage of the load, the solar cell 1 and the DC power combiner 3 can be placed in front of the voltage conversion circuit 18 as shown in FIG. In this case, since the voltage cannot be controlled in detail, the maximum efficiency may not be obtained, but the power of the solar cell 1 can be used easily.

尚、図２０に示すように、負荷４と直流電力合成装置３の間に電圧変換回路１８を入れることで、電気製品３０内で直流合成を行い、太陽電池１の電力を一定の電圧の範囲内で取り込むようにすることができる。この場合は太陽電池１の電圧を電圧変換回路１８によって調整できるので、太陽電池１を最大電力点で動作させることができる。 As shown in FIG. 20, by inserting a voltage conversion circuit 18 between the load 4 and the DC power combiner 3, DC synthesis is performed in the electrical product 30, and the power of the solar cell 1 is kept within a certain voltage range. Can be captured within. In this case, since the voltage of the solar cell 1 can be adjusted by the voltage conversion circuit 18, the solar cell 1 can be operated at the maximum power point.

この場合は、負荷４が所定の電圧変動（太陽電池１のとりうる最大電圧から、直流電力合成装置３の前段の電圧変換回路１８の出力電圧までの間の電圧）内で使用できることになり、すなわち、負荷４の一定範囲の電圧の変動が許容されることとなり、もって電源装置２で設定される電圧が、前記許容された一定の範囲内に収まれば、実施例１の場合と同様に、きわめて簡単な構成によって適切な電力供給を可能とすることが出来るのである。
In this case, the load 4 can be used within a predetermined voltage fluctuation (the voltage between the maximum voltage that the solar cell 1 can take and the output voltage of the voltage conversion circuit 18 in the previous stage of the DC power combiner 3). That is, a change in voltage within a certain range of the load 4 is allowed, and if the voltage set by the power supply device 2 falls within the allowed certain range, as in the case of the first embodiment, It is possible to supply an appropriate electric power with a very simple configuration.

太陽電池１の発電しうる電力よりも、負荷４の消費電力が小さい場合、この差は余剰電力となり、無駄になってしまう。しかし、太陽電池１の部分に、蓄電池を追加することで、余剰電力を有効利用することが可能となる。 When the power consumption of the load 4 is smaller than the power that can be generated by the solar cell 1, this difference becomes surplus power and is wasted. However, surplus power can be effectively used by adding a storage battery to the solar cell 1 portion.

この場合の構成例を図１６に示す。
図５の例に、蓄電池２０と充放電制御装置２１を追加した構成となっている。 A configuration example in this case is shown in FIG.
The storage battery 20 and the charge / discharge control device 21 are added to the example of FIG.

太陽電池１の発電電力＞負荷４の消費電力
であるとき、太陽電池１の電圧は、可変電圧電源装置９の電圧より高い電圧となる。そこで、可変電圧電源装置９と太陽電池１の電圧の差を検出し、これが０になるように、太陽電池１から電力を取り出し、蓄電池２０を充電する。 Power generated by solar cell 1> Power consumption of load 4
The voltage of the solar cell 1 is higher than the voltage of the variable voltage power supply device 9. Therefore, the difference in voltage between the variable voltage power supply device 9 and the solar cell 1 is detected, and the electric power is taken out from the solar cell 1 so that it becomes 0, and the storage battery 20 is charged.

太陽電池１の出力電力が低下した場合は、蓄電池２０からの電力を供給することで、余剰電力を有効利用することができる。 When the output power of the solar cell 1 is reduced, surplus power can be effectively used by supplying power from the storage battery 20.

なお、可変電圧電源装置９の制御については、可変電圧電源装置９と太陽電池１の電圧の差が０になるように制御されるので、図５の場合と同様に制御することが可能である。 The control of the variable voltage power supply device 9 is controlled so that the voltage difference between the variable voltage power supply device 9 and the solar cell 1 becomes zero, and thus can be controlled in the same manner as in FIG. .

充放電制御装置２１について、図１７に構成例を示す。
充放電制御回路４０は、太陽電池１側の電圧計４１と電源装置２側の電圧計４２の電圧値を比較し、太陽電池１側の電圧が高い場合は充電回路４３を動作させ、太陽電池１側の電圧が低い場合は、放電回路４４を動作させ、二つの電圧が同じになるように調整する。
A configuration example of the charge / discharge control device 21 is shown in FIG.
The charge / discharge control circuit 40 compares the voltage values of the voltmeter 41 on the solar cell 1 side and the voltmeter 42 on the power supply device 2 side, and when the voltage on the solar cell 1 side is high, operates the charging circuit 43. When the voltage on the first side is low, the discharge circuit 44 is operated and adjusted so that the two voltages are the same.

太陽電池１の入力において、太陽電池１と同等の性質を持つ電源であれば、複数の電力を入力することができるようにすることができる。１つの電源を追加し、電源装置２、太陽電池１、追加電源２２の３つの電源を使用する例を図１８に示す。 In the input of the solar cell 1, a plurality of electric powers can be input as long as the power source has a property equivalent to that of the solar cell 1. FIG. 18 shows an example in which one power source is added and three power sources, that is, the power source device 2, the solar cell 1, and the additional power source 22 are used.

ここで、「太陽電池１と同等の性質を持つ」ということは、追加電源２２が、次の条件を満たすことを意味している。 Here, “having properties equivalent to those of the solar cell 1” means that the additional power source 22 satisfies the following condition.

・最大電力点となる電圧が太陽電池１と等しい
・最大電圧が負荷４の対応できる電圧内であること
・電力特性が図４に示されるような曲線であり、山がひとつであること
（極大点が二か所以上存在しないこと）
この条件を満たす場合、太陽電池１において、また、追加電源２２においても、最大電力となる電圧はひとつであり、同じ制御で電力を利用することができる。また、同じ条件を満たす電源であれば、２個以上追加することも可能である。
・ The voltage at the maximum power point is equal to the solar cell 1 ・ The maximum voltage is within the voltage that can be handled by the load 4 ・ The power characteristic is a curve as shown in FIG. There must be no more than two points)
When this condition is satisfied, in the solar cell 1 and also in the additional power source 22, the voltage that becomes the maximum power is one, and the power can be used with the same control. Two or more power supplies that satisfy the same condition can be added.

１太陽電池
２電源装置
３直流電力合成装置
４負荷
５商用電源
６整流回路
７平滑回路
８逆流防止装置
９可変電圧電源装置
１０電力計
１１制御装置
１２スイッチング電源回路
１３オートトランス
１４タップ切り替え装置
１５電圧変換装置
１６インバーター
１７逆流防止ダイオード
１８電圧変換回路
１９負荷
２０蓄電池
２１充放電制御装置
２２追加電源
２３力率改善回路
２４直流電力網
２５電力利用システム
３０電気製品
４０充放電制御回路
４１電圧計
４２電圧計
４３充電回路
４４放電回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solar cell 2 Power supply device 3 DC power synthesis device 4 Load 5 Commercial power supply 6 Rectifier circuit 7 Smoothing circuit 8 Backflow prevention device 9 Variable voltage power supply device 10 Wattmeter 11 Control device 12 Switching power supply circuit 13 Autotransformer 14 Tap switching device 15 Voltage Conversion device 16 Inverter 17 Backflow prevention diode 18 Voltage conversion circuit 19 Load 20 Storage battery 21 Charge / discharge control device 22 Additional power supply 23 Power factor improvement circuit 24 DC power network 25 Electric power system 30 Electrical product 40 Charge / discharge control circuit 41 Voltmeter 42 Voltmeter 43 Charging circuit 44 Discharging circuit

Claims

A solar power supply device that outputs direct current power; a power supply device other than the solar power supply device; a direct current power combiner that combines direct current power from the solar power supply device and the power supply device; and the direct current power combiner An electrical product having a load of DC power consumption to which the synthesized DC power is input,
DC power of maximum efficiency is obtained from the solar power supply device under the condition that the power consumption of the electric product having the load of the DC power consumption is substantially equal to or greater than the DC generated power of the solar power supply device. Detects the voltage value that can be obtained, and obtains the voltage value output from the power supply device other than the solar power supply device to the electrical product having the load of the DC power consumption from the detected solar power supply device with the maximum efficiency DC power Set as a voltage value that is substantially equivalent to the voltage value that can be generated, combine the DC power from the solar power supply device that sends the DC power and the DC power from the power supply device with a DC power combiner, and combine the combined DC power with the DC power consumption A system for supplying power to an electrical product having a load,
The electric product having the load of the DC power consumption includes a rectifier circuit, a voltage conversion circuit, and the DC power synthesizer, and a voltage value at which the maximum efficiency DC power from the solar power supply device can be obtained is detected. The output voltage from the power supply device other than the solar power supply device to the load that consumes the DC power is set to the detected voltage value by the voltage conversion circuit in the electrical product, and the AC power supply by the rectifier circuit A configuration that can be entered,
A DC power synthesizer is connected between the voltage conversion circuit and a load that consumes DC power, and a solar power supply device outside the electrical product is connected to the DC power synthesizer .
This is a power supply system for photovoltaic power generation.

A solar power supply device that outputs direct current power; a power supply device other than the solar power supply device; a direct current power combiner that combines direct current power from the solar power supply device and the power supply device; and the direct current power combiner An electrical product having a load of DC power consumption to which the synthesized DC power is input,
DC power of maximum efficiency is obtained from the solar power supply device under the condition that the power consumption of the electric product having the load of the DC power consumption is substantially equal to or greater than the DC generated power of the solar power supply device. Detects the voltage value that can be obtained, and obtains the voltage value output from the power supply device other than the solar power supply device to the electrical product having the load of the DC power consumption from the detected solar power supply device with the maximum efficiency DC power Set as a voltage value that is substantially equivalent to the voltage value that can be generated, combine the DC power from the solar power supply device that sends the DC power and the DC power from the power supply device with a DC power combiner, and combine the combined DC power with the DC power consumption A system for supplying power to an electrical product having a load,
The electric product having the load of the DC power consumption includes a rectifier circuit, first and second voltage conversion circuits, and the DC power combiner, and the DC power having the maximum efficiency from the solar power supply device. When the voltage value that can be acquired is detected, the output voltage from the power supply device other than the solar power supply device to the load of the DC power consumption is set to the detected voltage value by the first voltage conversion circuit , And the AC power input can be configured by the rectifier circuit,
A DC power combiner is connected between the first and second voltage converter circuits, and the second voltage converter circuit is used for converting a voltage required by the load, and the DC power combiner is connected to the DC power combiner. Connected to a solar power supply outside the appliance ,
This is a power supply system for photovoltaic power generation.

The power supply device other than the solar power supply device also includes a power generation power supply device using a plurality of natural energy,
The power supply system for photovoltaic power generation according to claim 1 or claim 2, wherein