JPH02156313A - 太陽光発電システムの始動停止装置 - 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〕 この発明は、太陽電池を用いた発電システムの日射の大
きさにより発電運転の始動停止を行う制御装置に関する
。

〔従来の技術〕

太陽電池は太陽光エネルギーｆＩ−電気エネルギーに変
換するものであるから、太陽光エネルギーの強弱によっ
て発電運転を制御する必要がある。従来この目的を達成
するために、太陽電池の一部をパイロットセルトシ、太
陽光エネルギーのモニター専用として常時短絡状態にお
き、その短絡電流の大きさによシ始動停止を行うもの、
および太陽電池の開放電圧を監視し、これが所定レベル
に達すると運転を開始し、逆に運転電圧が所定レベル以
下に低下すると運転を停止するものが知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

第２図に太陽電池の日射エネルギーに対する出力特性の
一例を示すように、期待出力電力（曲線５１）と短絡電
流（曲線５２）はともに日射エネルギーに対してほぼ直
線比例関係、にあるが、開放電圧（曲線５３）は低日射
エネルギーで急速に立上がる角形特性を示し、例えば快
晴時に太陽が南中した時点での太陽光エネルギーをほぼ
１ＫＷ／−とし、この時の開放電圧を１００％とすると
、始動レベルを例えば２５０Ｗ／ｉとじ九場合の開放電
圧は９５％にも達し、その前後での変化率は極めて僅か
になる。

前述の従来技術の前者においては、日射エネルギーに対
する変化量の太き、い短絡電流の大きさに応じて始動・
停止を行うので信頼性の高い制御を行うことができる。

しかしながら、小規模な発電システムにおいては、太陽
電池に占めるパイロットセルの割合が高く経済的に不利
益が生ずること。

また、大規模な発電システムにおいてはパイロットセル
と制御装置との間の専用配線とその布線費用がかさみ、
かつ日照条件を忠実に模擬するためにパイロットセルを
分散して配置しないと信頼性が得られないために、やは
り経済的不利益を生ずる欠点がある。

また、開放電圧によって始動条件を決める後者において
は、日射エネルギーに対する開放電圧の変化率が数％＠
度と小さく、かつ湯度変化により開放電圧が数％程度変
化することが少くないので、例えば２５０　Ｗ／ｍ’程
度の日照条件を期待値として始動を行なっても実際の出
力電力は期待値から大幅にずれてしまうという問題が発
生する。、ことに無負荷損の大きな電力変換装置を用い
た装置では始動直後における電圧降下が大きいために、
運転電圧が計画した停止条件以下に低下してしまうこと
も生じやすく、始動・停止を繰返してしまうという事態
も発生する。

この発明の目的は、発電システムに不経済性をもたらす
ことなく、正確かつ安定した始動停止特性を得ることＫ
ある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、この発明によれば、太１１
ＪＩ電池の出力電力を電力変換装置を介して負荷に供給
するものにおいて、太陽電池の出力電流を検出す”る検
出抵抗および電流検出器と、検出抵抗を介して太陽電池
を短絡する短絡器と、この短絡器の閉成１寺に前記電流
検出器により検出される短４６１流が所定のしきい値レ
ベルを超え九とき装置の始動を指令する信号を前記短絡
器および電力変換装置に向けて出力する始動制御回路と
、短絡器が開成状態にある運転時に前記電流検出器によ
シ検出される出力１！流が所定のしきい値レベルを下廻
ったとき所定時間遅れ゛て運転の停止を指令する信号全
前記短絡器および電力変換装置に向けて出力する停止制
御回路とを備えてなるものとする。

〔作用〕

上記手段において、低い日射時には短ａ器を閉じて電流
検出器で短絡電流全検出し、短絡電流が所定レベルに到
達したことを始動制御回路が検知して始動指令信号を出
力して電力変換装置を始動し短絡器を開成することによ
り、日射エネルギーに比レリして増力口する短絡′電流
によシ精度の高い始動を安定して行うことができる。ま
た、運転停止時には電流検出器が太陽電池の出力電流を
検出器その埴が所定レベルに低下したことを検知した停
止°１−制御回路が日射エネルギーが低下したものと判
断して停止指令信号を出力して短絡器を閉成することに
より、始動レベルとの間に適当なヒステリシス幅全保持
して精度よく発電運転を停止することができる。さらに
、停止制御回路に遅延機能を待たせることによシ、始動
時に一時的に出力［流が停止制御回路の停止レベル以下
に低下することがあっても始動・停止が繰返される不都
合全排除することができる。

〔実施例〕

以下この発明Ｔｈ’４施的に基づいて説明する。

第１因はこの発明の実施例袋＆ｔｌ−示すブロック図で
ある。図において、太陽１！池１はその出力側が逆流阻
止ダイオード４を介して例えばチョッパ等の電力変換装
置２に接続され、はぼ一定電圧に保持され六員荷電流が
例えば蓄電池等の負荷６に供給される。短ＫｆＩ器５は
太陽電池１に電流検出抵抗６ｔ−介して並列接続された
直流遮断機能を有する電磁接触器または半導体スイッチ
からなシ、発電運転中には開成されて太陽電池１の出力
電流Ｉ。

によって電流検出抵抗６に生ずる電圧降下を電流検出器
１１が出力電流官号工０８に変換して出力ム発電運転の
始動待機中には短絡器５が閉成されて短絡電流Ｉｓ　Ｋ
よって電流検出抵抗６に生ずる電圧降下を電流検出器１
１が短絡電流信号１ａａに変換して出力する。

２０は始動制御部であり、始動電流設定器２１と、その
設定信号２１３にしきい値とするコンパレータ２２とか
らなり、電流検出器１１からコンパレータ２２に入力さ
れる短絡電流信号工Ｓ８が設定信号２１８のしきい値レ
ベルを超えるとコンパレータ２２の出力が例えばＨレベ
ルに変化し、信号発生部４０の７１７ツプフロツプ４１
をトリガーするので、始動指令信号２０３がＡＮＤゲー
ト４２を介して出力され、短絡器５を開成し、電力変換
装置に出力を指令することにより発電運転が開始される
。なお、ＡＮＤゲート４２はシステム全体の制御装置か
らの外部信号Ｓによって待機状態となる。

３０は停止制御部であシ、電流検出器１１の出力病０８
を受は停止電流設定器３２の設定信号３２Ｓｔ−しきい
イ直とするコンパレータ６１と、その出力側に配され信
号発生部４０の始動指令信号２０Ｓをオンデイレイタイ
マー３３により所定時間遅らせた信号をゲート信号とす
るＡＮＤゲート３４と、その出力側に配された初期リセ
ット回路３５を有するＯＲ素子３６とで構成される。い
ま、短絡器５が開成し、太陽電池１の出力電流Ｉｏが電
力変換器２に供給された発電状態において、太陽電池の
日射が減少し、電流検出器１１から出力される出力電流
信号工ｏ８が設定信号３２８によるしきい値レベル以下
に低下すると、コンパレータ６１の出力が例えばＨレベ
ルに変化し、ＡＮＤゲー）３４．ＯＲ素子３６を介して
信号発生部４０の７リツプ７０ツグ４１をリセットする
ので、７リツプフロツプ４１から停止指令信号３０３が
ＡＮＤゲート４２ｔ−介して出力され、短絡器５に一閉
成するとともに電力変換装置２に運転停止を指令する。

なお、実施例装置において、太陽電池への日射エネルギ
ーが所定レベルに達して始動した直後に電力変換装置２
０入力電圧確立を待ったり、あるいは出力のソフトスタ
ート動作をさせ＆ｆｆするために、太陽電池１の出力電
流工ｏｔ−小さく抑さえる運転モードがありうる。この
場合、出力電流工０が停止制御部の停止レベル３２８以
下＆Ｃ低下すると始動直後に停止指令信号３０８が出力
される。

これを防ぐために、オンデイレイタイマ３３およびＡＮ
Ｄゲート６４が設けられており、始動指令信号２０８が
所定時間遅れてＡＮＤゲート３４のゲート信号として供
給され走時点でコンパレータ６１のＨレベル信号が７リ
ツプフロツグ４１に供給式れるよう構成されており、こ
れによって始動・停止が繰シ返されるなどの動作の不安
定性が排除される。また、停電後など再始動を行う必要
がある場合には、初期リセット回路３５からＯＲ素子３
６ｔ−介してリセット信号を送ってクリップ７０ツブ４
１をリセットできるよう構成される。

上述のように％実Ｍ　９１Ｊ装置においては発電運転の
開始を太陽電池の短絡電流の増加を検出して行い、停止
を太陽電池の出力電流の減少を検出して行うよう構成し
たので、第２図に示したように日射エネルギーに対して
変化量の大きい短絡電流・出力電流を利用して確度の高
い始動・停止を行うことができ、かつ始動レベルと対し
てｊ１１当なヒステリシス幅金持たせて停止レベルを設
定することによシ、始動を安定化することができる。ま
た、オンデイレイタイマーを設けて停止指令信号を始動
指令信号よシ遅らせることによシ、発電運転のソフトス
タート等を安定して行うことができる。

なお、前述のように構成された始動停止装置は、直流交
流変換装置を介してその交流出力をポンプや配電系統に
供給する発電システムにも適用できることはいうまでも
ないことである。

〔発明の効果〕

この発明は前述のように、太陽電池の出力側に短Ｎ祷お
よび電流検出器を設け、始動時には短絡電流の増加を検
知して短絡器を開き、停止時には出力電流の減少を検知
して短絡器を閉じるよう構成した。その結果、日射エネ
ルギーに対する変化率の大きい短絡電流および出力電流
を利用して始動停止を行うことができるので、太陽電池
の開放電圧の僅かな変化を検知して始動を行い運転電圧
の低下によって停止を行う従来装置における始動条件の
不安定性や始動・停止の相互干渉による誤動作が排除さ
れ、かつパイロットセルを用いることによる不経済性も
排除され、確実かつ安定して始動停止を行える始動・停
止装ｆｉを備えた太陽光発電システム′に経済的にも有
利に提供することができる。また、停止制御回路に遅延
機能を持たせることにより、発電運転のソフトスタート
が可能になる利点が得られる。さらに１始動停止をそれ
ぞれの設定レベルで正確に行なえるので、太陽電池出力
電力が発電システムの内部消費電力を越える状態全設足
レベルとして安定した始動停止を行うことが餐易となシ
、発電電力の利用効率の高い太陽電池発電システムを提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例装置を示すブロック図、第２
図は太陽を池の日射エネルギーに対する特性線図である
。 １・・・太陽電池、２・・・電力変換装置、３・・・負
荷、４・・・逆流阻止ダイオード、５・・・短絡器、６
・・・電流検出抵抗、１１・・・’！　ｆｉ検出器、２
０・・・始動制御部、２１・・・始動電流設定器、３０
・・・停止制御部、３２・・・停止電流設定器、４０・
・・１８号発生部、４１・・・フリップフロップ、工０
・・・出力電流、工８・・・短絡器５゜流、２０８・・
・始動指令信号、３０Ｓ・・・停止指令信￥Ｊ２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）太陽電池の出力電力を電力変換装置を介して負荷に
   供給するものにおいて、太陽電池の出力電流を検出する
   検出抵抗および電流検出器と、検出抵抗を介して太陽電
   池を短絡する短絡器と、この短絡器の閉成時に前記電流
   検出器により検出される短絡電流が所定のしきい値レベ
   ルを超えたとき装置の始動を指令する信号を前記短絡器
   および電力変換装置に向けて出力する始動制御回路と、
   短絡器が開成状態にある運転時に前記電流検出器により
   検出される出力電流が所定のしきい値レベルを下廻った
   とき所定時間遅れて運転の停止を指令する信号を前記短
   絡器および電力変換装置に向けて出力する停止制御回路
   とを備えてなることを特徴とする太陽光発電システムの
   始動停止装置。