JPH01243826A - 系統連系太陽光発電システムの起動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、太陽電池を直流電源とし、その出力をインバ
ータ（こよって交流に変換すると共に、既存電力系統と
連系して負荷に電力を供給する系統連系太陽光発電シス
テムの起動方法に関する。

〔従来の技術〕

一般の個人住宅等に設置される比較的小容量の太陽電池
による発電システムでは、太陽電池に日射量、温度等に
よる大幅な出力変化があることから、効率の良い利用を
実現するために、商用電力系統等の既存電力系統と発電
システムを連系して並列運転を行なう方法が望ましい。

このような発電システムでは、太陽電池の出力電圧を最
大電力点付近で一定制御して該電池の利用率を高める手
法が用いられる。

第２図はこの種系統連系太陽光発電システムを示したも
のである。

同図において、ｉｌ＋は個人住宅規模の比較的小容量の
太陽電池、（２）は商用電力及び該商用電力によって駆
動される各種家庭用電気製品等の負荷を含む商用電力系
統、（３）はインバータであり、太陽電池（１１を電力
系統（２１に連系させるべく、太陽電池（１）の発生電
力（直流）を交流に変換する。

（４）は転流失敗等によってインバータ（３）から太陽
電池（１）へ流れる逆起電力から該太陽電池（１）を保
護する逆流防止ダイオード、（５）は前記太陽電池ｉｌ
＋とインバータ［３１との間に該太陽電池［１１に対し
て並列に接続された電解コンデンサであり、太陽電池＋
０の起電力に対応する電圧を生じる。

（６）は前記インバータ（４）の出力電流を前記商用電
力系統（２）に位相等を調整して供給するための交流ス
イッチである。

（７）は、シーケンス制御回路であり、電解コンデンサ
（５）の電圧を入力とし、インバータ駆動回路（８）の
電源のオン、オフを制御すると共に、交流スイッチ（６
）を制御する。このシーケンス制御回路（７）は太陽電
池（ｌ）の−力と商用電力系統（２）とが適正状態に確
立していれば交流スイッチ（６）をオンしてインバータ
駆動回路（８）の電源をオンするように動作する。

（９）は太陽電池＋１１の出力電圧を一定に保つために
電解コンデンサ（５）の電圧と直流基準電圧源（１０）
からの基準電圧とを比較する直流電圧一定制御回路であ
り、電解コンデンサ（５）の電圧が基準電圧より大きい
場合にのみ正の偏差信号を乗算器（１１）の一方の入力
端子【こ入力する。

この乗算器（１すの他方の入力端子（こは、前記交流ス
イッチ（６）の出力側（こ接続された電圧検出用変圧器
（１２１の検出電圧、が入力され、直流電圧一定制御回
路（９）の出力と電圧検出用変圧器（１２）の出力とが
乗算器（１りによって清算される。

（１３）は誤差増幅器であり、前記インバータ（３）の
出力電流を電流検出用変流器（＋４）により検出した信
号が入力されると共に、前記乗算器（Ｉｌｌの出力が入
力され、両者を比較し、その結果をインバータ（３）の
電流指令値としてパルス幅制御回路（１５）へ出力する
。

したがって、直流電圧一定制御回路（９）よす、゛コン
デンサ（５）の電圧と基準電圧との比較に基づく偏差信
号が出力されることにより、乗算器（１１）および誤差
増幅器（圃を経てパルス幅制御回路（１５）に、太陽電
池（１）の出力電圧を一定に保つためのインバータ（３
）の電流指令値が出力されることＧこなり、パルス幅制
御回路（１６）により前記インバータ駆動回路（８）を
介してインバータ（３）が制御され、電流制御されるこ
とになる。

これらの制御により、インバータ（３）から電力系統（
２）に供給される電流は、該電力系統（２）の電圧と同
相（力率１）となり、その振幅は太陽電池＋１１の発生
電力に応じて増減する。

ところで、前述のシステムにおいて、太陽電池ｉｌｌの
発生電力が不足してくると、直流電圧一定制御回路（９
）等の働きでインバータ（３）の出力電流が絞られ、遂
には偏差信号による出力電流振幅指令が零になるので、
直流電圧一定制御ができなくなり、コンデンサ（５）の
電圧が低下してくる。

そうすると、シーケンス制御回路（７）がこの電圧降下
を検出し、インバータ（３）を停止に制御すると同時に
、交流スイッチ（６）を開放、すなわち切にして電力系
統（２）から解列する。

ところが、この時、太陽電池（１）の負荷がなくなるた
め、太陽電池＋１１の発生電力が低いままであっても電
池電圧は開放電圧まで上昇するので、電池電圧だけの検
出を行なっているシーケンス制御回路（７）では、電池
電力が確立したものとしてインバータ（３）を再起動し
てしまい、系統との連系を開始する。しかし、再び負荷
が接続されることにより、電池電圧が降下するので、シ
ステムは停止する。

このように、朝、夕や曇天のように、太陽電池ｆ１１の
発生電力がシステムの運転可能電力より若干下回るよう
な時には、システムは起動、停止を繰り返すことになり
、不都合である。

この問題を解消するためには、太陽電池ｉ１１の発生電
力を直接検出してシステムの起動、停止を制御すること
が必要であり、たとえば特開昭５９−７６１２２号公報
（ＨＯ２Ｊ　１１００）や特開昭５９−３２０２０号公
報（ＧＯ５Ｆ　５１００）に示されている。

器（１６）と抵抗器（＋７）との直列回路を、ダイオー
ド（４）を介して太陽電池ｆ１１の出力端間に接続した
もので、インバータ（３）の停止時に開閉器（Ｉｎ閉じ
ることにより、太陽電池ｉｌ＋の出力電圧が開放電圧と
はならず、入射光量にほぼ比例した電圧となる。

したがって、シーケンス制御回路（７）において、太陽
電池［１１がインバータ（３）の運転可能な電力を発生
し得る時の電池電圧をインバータ（３）の動作しきい値
電圧とし、それ以上の電池電圧が確保された時を再起動
条件としておけば、前述したシステムの起動、停止の繰
り返しを防止できることになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、第３図に示したものの場合、直流電力を人、切
する開閉器（国が必要であり、しかも、入時の突入電流
や温度上昇分も考慮して、かなり大容量の開閉器０６）
としなければならず、システムが大きくなればなる程、
開閉器（１６）が大形かつ高価になる欠点がある。

本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に留意
してなされたものであり、その目的とするところは、小
形かつ安価な構成で既存電力系統との頻繁な連系、解列
の繰り返しを回避し得る起動方法を提供しようとするも
のである。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、本発明による系統連系太陽
光発電システムの起動方法においては、太陽電池の出力
を既存電力系統と連系させるべく交流に変換するインバ
ータの交流出力側に、交流スイッチ及び擬似交流負荷の
直列回路を並列に設け、前記太陽電池の出力電圧がイン
バータ動作しきい値電圧以上に上昇することにより、前
記スイッチを入にして前記系統との解列状態で前記イン
バータを運転し、前記太陽電池の出力電圧が前記動作し
きい値電圧より高い連系しきい値電圧以上に上昇するこ
とにより、前記スイッチを切にして前記系統と連系する
ことを特徴としている。

〔作用〕

太陽電池の出力電圧が動作しきい値電圧を下回っている
間は、インバータは停止し、電力系統とも解列状態にあ
るが、これが動作しきい値電圧以上に上昇すると、イン
バータが起動すると共に交流スイッチが人となり、系統
との解列状態でインバータが擬似交流負荷に対し単独運
転する。したがって、太陽電池の出力重圧は開放電圧と
はならない。

そして、このインバータの単独運転時、太陽電池の出力
電圧が上昇し、これが連系しきい値電圧以上になると、
交流スイッチが切となると共に系統との連系が行なわれ
、インバータが単独運転状態から系統連系運転状態とな
る。

電池電圧にて出力できるため、連系直後にインバータが
停止することはない。

また、インバータの交流出力側に設けた交流スイッチは
、電ん零点付近でオンすることにより突入電流の心配も
なくなり、半導体スイッチ等の小容量のスイッチとする
ことができ、直流側に開閉器を設けｔコ場合９こ比して
、同一電力では小形軽量で安価なスイッチ要素を利用す
ることが可能となる。

〔実施例〕

つぎに、本発明の実施例につき、第１図を用いて説明す
る。

同図において、前記第２図と異なる点は、インバータ（
３）と系統連系解列制御用の第１の交流スイッチ（６）
との間に、単独運転用の第２の交流スイッチ（１８１と
擬似交流負荷としての抵抗器α９）との直列回路をイン
バータ（３）に並列に設け、かつ、第２の交流スイッチ
（１８）の人時に２乗算器（！１）に代わってインバー
タ電流指令値を出力する擬似電流指令回路（２０）を付
加した点である。

システムの停止時は、インバータ（３）は停止し、第１
の交流スイッチ（６）は切、第２の交流スイッチ（１８
）は人の状態にある。

そして、このインバータ（３）の停止中に日射量が増大
し、直流入力電圧、すなわち太陽電池［１１の出力電圧
がインバータ動作しきい値電圧以上になると、これを検
出したシーケンス制御回路（７）は、第１の交流スイッ
チ（６）が切、第２の交汎スイッチ（国が人のままでイ
ンバータ（３１を駆動する。

このとき、シーケンス制御回路（７）ｌこよって乗算器
（！すの出力が禁止され、指令回路迦）の出力が許可さ
れる。

したがって、インバータ（３）は抵抗器（１９）を擬似
交流負荷として単独運転を開始し、インバータ（３）の
出力電流が交流器（１４）より誤差増幅器（Ｉ３）にフ
ィードバックされることから、インバータ（３）の出力
電流が指令回路（２０）からの電流指令値Ｉこ追従した
一定値となる。

ここで、抵抗器α９）は一定負荷であり、しかもインバ
ータ（３）の出力電流が前記一定値に制御されるため、
単独運転中のインバータ（３）の出力電力も一定となり
、結果的に太陽電池（１１に一定負荷をかけた状態とな
る。

つぎに、この単独運転中に太陽電池１１）の出力電圧が
インバータ動作しきい値電圧より高い連系しきい値電圧
以上になると、シーケンス制限回路（７）は、第１の交
流スイッチ（６）を人２％２の交流スイッチ（１８）を
切にして商用電力系統と連系し、さらに、乗算器（１す
の出力を許可、指令回路シロ）の出力を禁止するＪうに
なり、インバータ（３）は通常の系統連系運転を開始す
ることＥζなる。

この運転開始時には、単独運転時に出力していた電力を
インバータ動作しきい値電圧より高い連系しきい値電圧
以上の電池電圧で出力することになるため、系統連系（
こよって電池電圧がインバータ動作しきい値電圧より低
下することはなく、イここて、系統連系運転中において
、日射の減少により太陽電池（１）の発生電力が低下し
、太陽電池ｆｉ＋の出力電圧がインパーク動作しきい値
電圧より低下すると、シーケンス制御回路（７）によっ
てインバータ（３）が停止され、第１の交流スイッチ（
６）が切となって系統と解列し、同時に第２の交流スイ
ッチ健か人となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の系統連系太陽光発電シス
テムの起動方法によると、太陽電池の出力電圧がインバ
ータ動作しきい値電圧以上に上昇したときに、インバー
タの交流出力側に設けた交流スイッチを入にして擬似交
流負荷をインパークに接続し、インバータを系統との解
列状態で単独運転し、この単独運転中Ｃζ太陽電池の出
力電圧が連系しきい値電圧以上に上昇したときに、交流
スイッチを切にし、インバータを既存電力系統に接続し
て系統連系運転状態とするようにしたため、系統連系運
転開始時には、単独運転時に出力していた太陽電池電力
をインバータ動作しきい値電圧より高い連系しきい値電
圧以上の太陽電池電圧で出力することができることをこ
なり、系統との連系直後に電池電圧が大幅に低下してイ
ンバータの運転が停止することはなく、インバータの頻
繁な運転、停止の繰り返しを防止でき、安定した系統連
系運転の始動を実現できるものであり、しかも、太陽電
池の発生電力を検出するためにインバータの交流出力側
に交流スイッチ及び負荷を設けたため、該スイッチを小
形かつ安価なものにすることができる。

【図面の簡単な説明】

図面はそれぞれ系統連系太陽光発電システムのブロック
構成図であり、第１図は本発明による起動方法の１実施
例、第２図及び第３図はそれぞれ従来例である。 ＋Ｉ＋・・・太陽電池、ｉ２）・・・商用ｍカ系統、（
３）・・インバータ、（１８）・・・交流スイッチ、（
１９）・・・抵抗器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）太陽電池の出力をインバータによつて交流に変換
   し、既存電力系統と連系して負荷に電力を供給する系統
   連系太陽光発電システムにおいて、前記インバータの交
   流出力側に交流スイッチ及び擬似交流負荷の直列回路を
   並列に設け、前記太陽電池の出力電圧がインバータ動作
   しきい値電圧以上に上昇することにより、前記スイッチ
   を入にして前記系統との解列状態で前記インバータを運
   転し、前記太陽電池の出力電圧が前記動作しきい値電圧
   より高い連系しきい値電圧以上に上昇することにより、
   前記スイッチを切にして前記系統と連系することを特徴
   とする系統連系太陽光発電システムの起動方法。