JPH06266455A - バッテリ併用型太陽光発電設備 - Google Patents
バッテリ併用型太陽光発電設備Info
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- JPH06266455A JPH06266455A JP5055465A JP5546593A JPH06266455A JP H06266455 A JPH06266455 A JP H06266455A JP 5055465 A JP5055465 A JP 5055465A JP 5546593 A JP5546593 A JP 5546593A JP H06266455 A JPH06266455 A JP H06266455A
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Classifications
-
- 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)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 太陽電池の発電能力を最大限に発揮させ、日
射エネルギーを有効に利用する。 【構成】 与えられた系統への電力出力指令値に対応し
た電力を発生するインバータと太陽電池とをDC/DC
コンバータを介して接続し、DC/DCコンバータとイ
ンバータとの接続点にバッテリを接続している。そし
て、DC/DCコンバータを動作させて太陽電池の発生
電力が最大となるように太陽電池の出力電圧を制御す
る。また、電力系統による充電を指令するバッテリ充電
指令発生時には、DC/DCコンバータの動作を停止さ
せ、インバータをコンバータ動作させてバッテリへの充
電電力を一定に制御する。
射エネルギーを有効に利用する。 【構成】 与えられた系統への電力出力指令値に対応し
た電力を発生するインバータと太陽電池とをDC/DC
コンバータを介して接続し、DC/DCコンバータとイ
ンバータとの接続点にバッテリを接続している。そし
て、DC/DCコンバータを動作させて太陽電池の発生
電力が最大となるように太陽電池の出力電圧を制御す
る。また、電力系統による充電を指令するバッテリ充電
指令発生時には、DC/DCコンバータの動作を停止さ
せ、インバータをコンバータ動作させてバッテリへの充
電電力を一定に制御する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、電力系統と連系して
負荷へ電力を供給するバッテリ併用型太陽光発電設備に
関するものである。このバッテリ併用型太陽光発電設備
は、負荷の消費電力の少なくとも一部を負担し、電力系
統から負荷へ供給される電力を削減し、省エネルギー化
を達成することができるものであり、負荷の消費電力が
零のとき、もしくは太陽電池の発生電力が負荷の消費電
力よりも大きいときには、余剰電力を電力系統に逆潮流
させることも可能なものである。
負荷へ電力を供給するバッテリ併用型太陽光発電設備に
関するものである。このバッテリ併用型太陽光発電設備
は、負荷の消費電力の少なくとも一部を負担し、電力系
統から負荷へ供給される電力を削減し、省エネルギー化
を達成することができるものであり、負荷の消費電力が
零のとき、もしくは太陽電池の発生電力が負荷の消費電
力よりも大きいときには、余剰電力を電力系統に逆潮流
させることも可能なものである。
【0002】
【従来の技術】図14に従来のバッテリ併用型太陽光発
電設備の従来例の概略ブロック図を示す。このバッテリ
併用型太陽光発電設備は、図14に示すように、太陽電
池101を逆流阻止ダイオード102を介して連系装置
であるインバータ103の直流端に接続し、インバータ
103の交流端に負荷104を接続している。負荷10
4は、スイッチ105を介して電力系統106に接続さ
れている。電力系統106と連系しない場合、つまり負
荷104の消費電力の100%を太陽電池101から供
給する場合には、スイッチ105をオフにする。
電設備の従来例の概略ブロック図を示す。このバッテリ
併用型太陽光発電設備は、図14に示すように、太陽電
池101を逆流阻止ダイオード102を介して連系装置
であるインバータ103の直流端に接続し、インバータ
103の交流端に負荷104を接続している。負荷10
4は、スイッチ105を介して電力系統106に接続さ
れている。電力系統106と連系しない場合、つまり負
荷104の消費電力の100%を太陽電池101から供
給する場合には、スイッチ105をオフにする。
【0003】また、インバータ103の直流端には、内
部抵抗(出力インピーダンス)RBを有するバッテリ1
07が接続されている。つぎに、このバッテリ併用型太
陽光発電設備の動作を説明する。太陽電池101が発電
を行う昼間においては、インバータ103の消費電力P
INV が太陽電池101の発生電力PPV1 より大きいとき
は、太陽電池101から逆流阻止ダイオード102を通
してインバータ103へ直流電力が供給されると同時
に、バッテリ107から電力の不足分として電力PB が
インバータ103へ供給される。このときのインバータ
103の直流端の電圧VDCは、バッテリ107の開放電
圧VBAと内部抵抗RB とバッテリ107からインバータ
103へ供給される電力PB 、つまりバッテリ107の
放電電流によって決まる。
部抵抗(出力インピーダンス)RBを有するバッテリ1
07が接続されている。つぎに、このバッテリ併用型太
陽光発電設備の動作を説明する。太陽電池101が発電
を行う昼間においては、インバータ103の消費電力P
INV が太陽電池101の発生電力PPV1 より大きいとき
は、太陽電池101から逆流阻止ダイオード102を通
してインバータ103へ直流電力が供給されると同時
に、バッテリ107から電力の不足分として電力PB が
インバータ103へ供給される。このときのインバータ
103の直流端の電圧VDCは、バッテリ107の開放電
圧VBAと内部抵抗RB とバッテリ107からインバータ
103へ供給される電力PB 、つまりバッテリ107の
放電電流によって決まる。
【0004】また、昼間において、インバータ103の
消費電力PINV が太陽電池101の発生電力PPV1 より
小さくなると、太陽電池101から逆流阻止ダイオード
102を通してインバータ103へ直流電力が供給され
る。このとき、太陽電池101から発生する余剰電力は
バッテリ107の充電に供される。インバータ103
は、供給された直流電力を、電力系統と同じ周波数の交
流電力に変換し、負荷104に対し、その消費電力の少
なくとも一部として供給する。なお、負荷104の残り
の消費電力は電力系統106から供給される。
消費電力PINV が太陽電池101の発生電力PPV1 より
小さくなると、太陽電池101から逆流阻止ダイオード
102を通してインバータ103へ直流電力が供給され
る。このとき、太陽電池101から発生する余剰電力は
バッテリ107の充電に供される。インバータ103
は、供給された直流電力を、電力系統と同じ周波数の交
流電力に変換し、負荷104に対し、その消費電力の少
なくとも一部として供給する。なお、負荷104の残り
の消費電力は電力系統106から供給される。
【0005】一方、夜間においては、太陽電池101の
発生電力PPV1 は零となるので、インバータ103の動
作を停止させるとともに、インバータ103を負荷10
4から切り離す。この結果、負荷104へは、電力系統
106から全電力が供給されることになり、バッテリ1
07からの放電も停止する。図15は、インバータ10
3の消費電力PINV が太陽電池101の発生電力P PV1
より大きいとき(放電モード)におけるインバータ10
3の入力直流電圧V DCと太陽電池101の発生電力P
PV1 およびバッテリ107の放出電力PB との関係を示
す特性図である。
発生電力PPV1 は零となるので、インバータ103の動
作を停止させるとともに、インバータ103を負荷10
4から切り離す。この結果、負荷104へは、電力系統
106から全電力が供給されることになり、バッテリ1
07からの放電も停止する。図15は、インバータ10
3の消費電力PINV が太陽電池101の発生電力P PV1
より大きいとき(放電モード)におけるインバータ10
3の入力直流電圧V DCと太陽電池101の発生電力P
PV1 およびバッテリ107の放出電力PB との関係を示
す特性図である。
【0006】図15では、横軸にインバータ103の入
力直流電圧VDCをとり、縦軸に太陽電池101の発生電
力PPV1 およびバッテリ107の放出電力PB をとって
おり、曲線A1 はインバータ103の入力直流電圧VDC
と太陽電池101の発生電力PPV1 の関係を示し、曲線
A2 はインバータ103の入力直流電圧VDCとバッテリ
107の放出電力PB との関係を示し、曲線A3 はイン
バータ103の入力直流電圧VDCと太陽電池101の発
生電力PPV1 およびバッテリ107の放出電力PB の和
との関係を示している。これらの特性は、日射量および
セル温度が一定の条件の元での測定結果を示す。
力直流電圧VDCをとり、縦軸に太陽電池101の発生電
力PPV1 およびバッテリ107の放出電力PB をとって
おり、曲線A1 はインバータ103の入力直流電圧VDC
と太陽電池101の発生電力PPV1 の関係を示し、曲線
A2 はインバータ103の入力直流電圧VDCとバッテリ
107の放出電力PB との関係を示し、曲線A3 はイン
バータ103の入力直流電圧VDCと太陽電池101の発
生電力PPV1 およびバッテリ107の放出電力PB の和
との関係を示している。これらの特性は、日射量および
セル温度が一定の条件の元での測定結果を示す。
【0007】この図15は、PINV =PB1+PPV1 なる
電圧V1 にて安定していることを示している。なお、図
15において、VO1は太陽電池101の開放電圧を示
し、VBAは内部抵抗(出力インピーダンス)がRB のと
きのバッテリ107の開放電圧を示し、PPVM は太陽電
池101の発生可能最大電力を示している。
電圧V1 にて安定していることを示している。なお、図
15において、VO1は太陽電池101の開放電圧を示
し、VBAは内部抵抗(出力インピーダンス)がRB のと
きのバッテリ107の開放電圧を示し、PPVM は太陽電
池101の発生可能最大電力を示している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】図14に示した従来例
のバッテリ併用型太陽光発電設備では、図15に示した
放電モードの安定状態においては、電圧V1 における太
陽電池101の発生電力PPV1 の値が太陽電池101の
発生可能最大電力PPVM より小さい状態となっており、
太陽電池101の発電能力を最大限利用しているとはい
えなかった。この結果、バッテリ107から余分な電力
がインバータ103へ供給され、バッテリ107の蓄積
エネルギーの消耗が大きく、バッテリ107が早く放電
してしまうという問題があった。
のバッテリ併用型太陽光発電設備では、図15に示した
放電モードの安定状態においては、電圧V1 における太
陽電池101の発生電力PPV1 の値が太陽電池101の
発生可能最大電力PPVM より小さい状態となっており、
太陽電池101の発電能力を最大限利用しているとはい
えなかった。この結果、バッテリ107から余分な電力
がインバータ103へ供給され、バッテリ107の蓄積
エネルギーの消耗が大きく、バッテリ107が早く放電
してしまうという問題があった。
【0009】その理由は、太陽電池101が発生可能最
大電力PPVM を発生する端子電圧が太陽電池101のセ
ル温度によって変化し、インバータ103の直流端の電
圧を、太陽電池101が発生可能最大電力PPVM を発生
できる太陽電池101の端子電圧に設定することができ
ないからである。つまり、図14のように、単に太陽電
池101とバッテリ107とをダイオード結合するだけ
の構成では、日射から得られるエネルギーを有効に使用
しているとはいえなかった。また、バッテリ107が不
必要な放電をするため、バッテリ107の使用効率も悪
く、バッテリ107の容量を大きくすることが必要とな
る。
大電力PPVM を発生する端子電圧が太陽電池101のセ
ル温度によって変化し、インバータ103の直流端の電
圧を、太陽電池101が発生可能最大電力PPVM を発生
できる太陽電池101の端子電圧に設定することができ
ないからである。つまり、図14のように、単に太陽電
池101とバッテリ107とをダイオード結合するだけ
の構成では、日射から得られるエネルギーを有効に使用
しているとはいえなかった。また、バッテリ107が不
必要な放電をするため、バッテリ107の使用効率も悪
く、バッテリ107の容量を大きくすることが必要とな
る。
【0010】また、図14の構成では、太陽電池101
の余剰電力はバッテリ107の充電に供されるが、この
場合にも、上記と同様に、インバータ103の直流端の
電圧を、太陽電池101が発生可能最大電力PPVM を発
生できる太陽電池101の端子電圧に設定することがで
きないので、太陽電池101の発電能力を最大にした状
態での充電は行えなかった。
の余剰電力はバッテリ107の充電に供されるが、この
場合にも、上記と同様に、インバータ103の直流端の
電圧を、太陽電池101が発生可能最大電力PPVM を発
生できる太陽電池101の端子電圧に設定することがで
きないので、太陽電池101の発電能力を最大にした状
態での充電は行えなかった。
【0011】さらに、夜間にバッテリ107を充電する
には、充電専用のバッテリチャージャを設ける必要があ
り、バッテリ107の夜間充電のために回路構成が複雑
になるという問題があった。なお、夜間にもバッテリ1
07をインバータ103に接続しておけば、インバータ
103におけるスイッチング素子と逆並列接続したダイ
オードが全波整流器として機能し、充電を行うことは可
能であるが、充電電流がバッテリ107の電圧によって
大きく異なり、過大な充電電流がバッテリ107に流れ
込んだりし、バッテリ107の寿命を短くするおそれが
ある。
には、充電専用のバッテリチャージャを設ける必要があ
り、バッテリ107の夜間充電のために回路構成が複雑
になるという問題があった。なお、夜間にもバッテリ1
07をインバータ103に接続しておけば、インバータ
103におけるスイッチング素子と逆並列接続したダイ
オードが全波整流器として機能し、充電を行うことは可
能であるが、充電電流がバッテリ107の電圧によって
大きく異なり、過大な充電電流がバッテリ107に流れ
込んだりし、バッテリ107の寿命を短くするおそれが
ある。
【0012】したがって、この発明の目的は、太陽電池
の発電能力を最大限に発揮させ、日射エネルギーを有効
に利用することができ、しかも回路構成を複雑にするこ
となく夜間充電を適切に行うことができるバッテリ併用
型太陽光発電設備を提供することである。
の発電能力を最大限に発揮させ、日射エネルギーを有効
に利用することができ、しかも回路構成を複雑にするこ
となく夜間充電を適切に行うことができるバッテリ併用
型太陽光発電設備を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】この発明のバッテリ併用
型太陽光発電設備は、電力系統と連系して負荷へ電力を
供給するもので、与えられた電力出力指令値に対応した
電力を発生するインバータと太陽電池とをDC/DCコ
ンバータを介して接続し、DC/DCコンバータとイン
バータとの接続点にバッテリを接続している。
型太陽光発電設備は、電力系統と連系して負荷へ電力を
供給するもので、与えられた電力出力指令値に対応した
電力を発生するインバータと太陽電池とをDC/DCコ
ンバータを介して接続し、DC/DCコンバータとイン
バータとの接続点にバッテリを接続している。
【0014】そして、DC/DCコンバータを動作させ
て太陽電池の発生電力が最大となるように太陽電池の出
力電圧を制御する。また、電力系統による充電を指令す
るバッテリ充電指令発生時には、DC/DCコンバータ
の動作を停止させ、インバータをコンバータ動作させて
バッテリへの充電電流または充電電力を一定に制御す
る。
て太陽電池の発生電力が最大となるように太陽電池の出
力電圧を制御する。また、電力系統による充電を指令す
るバッテリ充電指令発生時には、DC/DCコンバータ
の動作を停止させ、インバータをコンバータ動作させて
バッテリへの充電電流または充電電力を一定に制御す
る。
【0015】
【作用】この発明の構成によれば、インバータが電力系
統と連系して負荷へ電力供給することになる。太陽電池
からインバータへ電力供給する際に、DC/DCコンバ
ータは、太陽電池の発生電力が最大となるように太陽電
池の出力電圧を制御する。
統と連系して負荷へ電力供給することになる。太陽電池
からインバータへ電力供給する際に、DC/DCコンバ
ータは、太陽電池の発生電力が最大となるように太陽電
池の出力電圧を制御する。
【0016】この際、太陽電池の発生可能最大電力がイ
ンバータの消費電力より小さいときには、インバータの
消費電力から太陽電池の発生電力を引いた不足電力は、
バッテリの放電による電力供給で賄われる。このとき、
バッテリの放電電流量は、太陽電池の発生電力とインバ
ータの消費電力の差により自動的に決定される。また、
太陽電池の発生可能最大電力がインバータの消費電力よ
り大きいときには、太陽電池の発生電力からインバータ
の消費電力を引いた余剰電力は、バッテリの充電に供さ
れる。このとき、バッテリの放電電流量は、太陽電池の
発生電力とインバータの消費電力の差により自動的に決
定される。
ンバータの消費電力より小さいときには、インバータの
消費電力から太陽電池の発生電力を引いた不足電力は、
バッテリの放電による電力供給で賄われる。このとき、
バッテリの放電電流量は、太陽電池の発生電力とインバ
ータの消費電力の差により自動的に決定される。また、
太陽電池の発生可能最大電力がインバータの消費電力よ
り大きいときには、太陽電池の発生電力からインバータ
の消費電力を引いた余剰電力は、バッテリの充電に供さ
れる。このとき、バッテリの放電電流量は、太陽電池の
発生電力とインバータの消費電力の差により自動的に決
定される。
【0017】さらに、例えば夜間等のように太陽電池か
らの電力発生がない場合においては、電力系統による充
電を指令するバッテリ充電指令を発生させ、DC/DC
コンバータの動作を停止させるとともに、インバータを
コンバータとして機能させ、バッテリへの充電電流また
は充電電力を一定に制御する。電力系統からインバータ
を通して送られる電力は、バッテリの充電に供される。
らの電力発生がない場合においては、電力系統による充
電を指令するバッテリ充電指令を発生させ、DC/DC
コンバータの動作を停止させるとともに、インバータを
コンバータとして機能させ、バッテリへの充電電流また
は充電電力を一定に制御する。電力系統からインバータ
を通して送られる電力は、バッテリの充電に供される。
【0018】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照しなが
ら説明する。図1にこの発明の一実施例のバッテリ併用
型太陽光発電設備の概略ブロック図を示す。このバッテ
リ併用型太陽光発電設備は、図1に示すように、太陽電
池1を直流電圧変換機能を有するDC/DCコンバータ
5の入力端に接続し、DC/DCコンバータ5の出力端
を逆流阻止ダイオード2を介して連系装置であるインバ
ータ3に接続している。DC/DCコンバータ5とイン
バータ3との接続点(逆流阻止ダイオード2のカソード
側)にバッテリ4を接続している。
ら説明する。図1にこの発明の一実施例のバッテリ併用
型太陽光発電設備の概略ブロック図を示す。このバッテ
リ併用型太陽光発電設備は、図1に示すように、太陽電
池1を直流電圧変換機能を有するDC/DCコンバータ
5の入力端に接続し、DC/DCコンバータ5の出力端
を逆流阻止ダイオード2を介して連系装置であるインバ
ータ3に接続している。DC/DCコンバータ5とイン
バータ3との接続点(逆流阻止ダイオード2のカソード
側)にバッテリ4を接続している。
【0019】インバータ3は、負荷6に接続され、電力
系統7と連系して負荷6へ電力を供給するようになって
いる。負荷6は、電力系統7にスイッチ8を介して接続
されている。電力系統7と連系しない場合、つまり負荷
6の消費電力の100%を太陽電池1もしくはバッテリ
4から供給する場合には、スイッチ8をオフにする。イ
ンバータ3は、与えられた電力出力指令値に対応した電
力を連系点(つまり、インバータ3と負荷6と電力系統
7と共通接続点)に供給する。なお、インバータ3から
発生する電力は、負荷6の消費電力の少なくとも一部で
あり、残りは電力系統7から供給される。
系統7と連系して負荷6へ電力を供給するようになって
いる。負荷6は、電力系統7にスイッチ8を介して接続
されている。電力系統7と連系しない場合、つまり負荷
6の消費電力の100%を太陽電池1もしくはバッテリ
4から供給する場合には、スイッチ8をオフにする。イ
ンバータ3は、与えられた電力出力指令値に対応した電
力を連系点(つまり、インバータ3と負荷6と電力系統
7と共通接続点)に供給する。なお、インバータ3から
発生する電力は、負荷6の消費電力の少なくとも一部で
あり、残りは電力系統7から供給される。
【0020】上記インバータ3は、コンバータとして機
能させることが可能で、コンバータ動作時には、電力系
統7から電力を吸収することが可能であり、この吸収し
た電力はバッテリ4の充電に供される。なお、コンバー
タ動作時にもインバータ3は電力一定制御を行い、この
ときインバータ3の直流側の電流流入経路はバッテリ4
への経路のみであるので、インバータ3の電力一定制御
は、バッテリ4への充電電力を一定とする制御を行うこ
とになる。充電電流一定制御を行うことも可能である。
能させることが可能で、コンバータ動作時には、電力系
統7から電力を吸収することが可能であり、この吸収し
た電力はバッテリ4の充電に供される。なお、コンバー
タ動作時にもインバータ3は電力一定制御を行い、この
ときインバータ3の直流側の電流流入経路はバッテリ4
への経路のみであるので、インバータ3の電力一定制御
は、バッテリ4への充電電力を一定とする制御を行うこ
とになる。充電電流一定制御を行うことも可能である。
【0021】バッテリ4は、内部抵抗(出力インピーダ
ンス)RB を有し、開放電圧はVBAである。なお、図1
において、VPV1 は太陽電池1の出力電圧、IPV1 は太
陽電池1の出力電流、PPV1 は太陽電池1の発生電力で
ある。VPV2 は太陽電池1の出力電圧の変換を行うDC
/DCコンバータ5の出力電圧、VPV2 はDC/DCコ
ンバータ5の出力電流、PPV2 はDC/DCコンバータ
5から出力される電力である。PINV とPB とVDCとは
図14と同様である。
ンス)RB を有し、開放電圧はVBAである。なお、図1
において、VPV1 は太陽電池1の出力電圧、IPV1 は太
陽電池1の出力電流、PPV1 は太陽電池1の発生電力で
ある。VPV2 は太陽電池1の出力電圧の変換を行うDC
/DCコンバータ5の出力電圧、VPV2 はDC/DCコ
ンバータ5の出力電流、PPV2 はDC/DCコンバータ
5から出力される電力である。PINV とPB とVDCとは
図14と同様である。
【0022】DC/DCコンバータ5は、等価的に太陽
電池1の電圧−電流特性もしくは電圧−電力特性を変化
させる機能を有し、太陽電池1の発生電力PPV1 が最大
となるように入力電圧、つまり太陽電池1の出力電圧V
PV1 を制御する。つまり、太陽電池1の出力側に直流電
圧変換を行うDC/DCコンバータ5を設けることによ
り、電圧−電流特性もしくは電圧−電力特性を変更する
ことが可能となり、太陽電池1およびDC/DCコンバ
ータ5をひとつの太陽電池として見たときに、等価的に
太陽電池の出力電圧−出力電流特性もしくは出力電圧−
出力電流特性を変化させることができる。この特性をバ
ッテリ4の特性に合わせて適切に変化させることによ
り、太陽電池1の発生電力PPV1 もしくはDC/DCコ
ンバータ5の出力電力PPV2 を最大にすることができる
のである。
電池1の電圧−電流特性もしくは電圧−電力特性を変化
させる機能を有し、太陽電池1の発生電力PPV1 が最大
となるように入力電圧、つまり太陽電池1の出力電圧V
PV1 を制御する。つまり、太陽電池1の出力側に直流電
圧変換を行うDC/DCコンバータ5を設けることによ
り、電圧−電流特性もしくは電圧−電力特性を変更する
ことが可能となり、太陽電池1およびDC/DCコンバ
ータ5をひとつの太陽電池として見たときに、等価的に
太陽電池の出力電圧−出力電流特性もしくは出力電圧−
出力電流特性を変化させることができる。この特性をバ
ッテリ4の特性に合わせて適切に変化させることによ
り、太陽電池1の発生電力PPV1 もしくはDC/DCコ
ンバータ5の出力電力PPV2 を最大にすることができる
のである。
【0023】このDC/DCコンバータ5の出力電力P
PV2 は、インバータ3とバッテリ4との接続点に供給さ
れるが、DC/DCコンバータ5自体での損失がないと
すれば、太陽電池1の発生電力PPV1 と、そのときにD
C/DCコンバータ5からの出力電力PPV2 とは同じ値
になる。なお、電圧VPV1 ,VPV2 は当然異なり、電流
IPV1 ,IPV2 も異なる。
PV2 は、インバータ3とバッテリ4との接続点に供給さ
れるが、DC/DCコンバータ5自体での損失がないと
すれば、太陽電池1の発生電力PPV1 と、そのときにD
C/DCコンバータ5からの出力電力PPV2 とは同じ値
になる。なお、電圧VPV1 ,VPV2 は当然異なり、電流
IPV1 ,IPV2 も異なる。
【0024】図2は、DC/DCコンバータ5が直流電
圧変換によって、電圧−電流特性を変化させることを示
す特性図であり、曲線C1 は太陽電池1自体の出力電圧
−出力電流特性を示し、曲線C2 は直流電圧変換を行う
DC/DCコンバータ5の出力電圧−出力電流特性を示
している。図2において、VO1は太陽電池1の開放状態
の出力電圧、VO2はDC/DCコンバータ5の開放状態
の出力電圧である。IOC1 は太陽電池1の短絡状態の電
流、IOC2 はDC/DCコンバータ5の開放状態の出力
電流である。点C3 は曲線C1 における最大電力点、点
C4 は曲線C2 における最大電力点、矢印C5 は最大電
力点の軌跡を示している。
圧変換によって、電圧−電流特性を変化させることを示
す特性図であり、曲線C1 は太陽電池1自体の出力電圧
−出力電流特性を示し、曲線C2 は直流電圧変換を行う
DC/DCコンバータ5の出力電圧−出力電流特性を示
している。図2において、VO1は太陽電池1の開放状態
の出力電圧、VO2はDC/DCコンバータ5の開放状態
の出力電圧である。IOC1 は太陽電池1の短絡状態の電
流、IOC2 はDC/DCコンバータ5の開放状態の出力
電流である。点C3 は曲線C1 における最大電力点、点
C4 は曲線C2 における最大電力点、矢印C5 は最大電
力点の軌跡を示している。
【0025】図3は、DC/DCコンバータ5が直流電
圧変換によって、電圧−電力特性を変化させることを示
す特性図であり、曲線D1 は太陽電池1自体の出力電圧
−出力電力特性を示し、曲線D2 は直流電圧変換を行う
DC/DCコンバータ5の出力電圧−出力電力特性を示
している。以上のような構成において、太陽電池1の発
生可能最大電力PPVM がインバータ3の消費電力PINV
より小さいときには、インバータ3の消費電力PINV か
ら太陽電池1の発生電力PPV1 、つまりDC/DCコン
バータ5の出力電力PPV2を引いた不足電力は、バッテ
リ4の放電による電力供給で賄われる。このとき、バッ
テリ4の放電電流量は、DC/DCコンバータ5の出力
電力PPV2 とインバータ3の消費電力PINV の差により
自動的に決定される。
圧変換によって、電圧−電力特性を変化させることを示
す特性図であり、曲線D1 は太陽電池1自体の出力電圧
−出力電力特性を示し、曲線D2 は直流電圧変換を行う
DC/DCコンバータ5の出力電圧−出力電力特性を示
している。以上のような構成において、太陽電池1の発
生可能最大電力PPVM がインバータ3の消費電力PINV
より小さいときには、インバータ3の消費電力PINV か
ら太陽電池1の発生電力PPV1 、つまりDC/DCコン
バータ5の出力電力PPV2を引いた不足電力は、バッテ
リ4の放電による電力供給で賄われる。このとき、バッ
テリ4の放電電流量は、DC/DCコンバータ5の出力
電力PPV2 とインバータ3の消費電力PINV の差により
自動的に決定される。
【0026】また、太陽電池1の発生可能最大電力P
PVM がインバータ3の消費電力PINVより大きいときに
は、太陽電池1の発生電力PPV1 、つまりDC/DCコ
ンバータ5の出力電力PPV2 からインバータ3の消費電
力PINV を引いた余剰電力は、バッテリ4の充電に供さ
れる。このとき、バッテリ4の放電電流量は、DC/D
Cコンバータ5の出力電力PPV2 とインバータ3の消費
電力PINV の差により自動的に決定される。
PVM がインバータ3の消費電力PINVより大きいときに
は、太陽電池1の発生電力PPV1 、つまりDC/DCコ
ンバータ5の出力電力PPV2 からインバータ3の消費電
力PINV を引いた余剰電力は、バッテリ4の充電に供さ
れる。このとき、バッテリ4の放電電流量は、DC/D
Cコンバータ5の出力電力PPV2 とインバータ3の消費
電力PINV の差により自動的に決定される。
【0027】上記において、DC/DCコンバータ5
は、インバータ3の消費電力PINV の大きさの変化にか
かわらず、常に太陽電池1の発生電力PPV1 が最大とな
るように制御するのみであり、DC/DCコンバータ5
の制御モードはインバータ3の消費電力PINV の大きさ
の変化にかかわらず変更することが不要であり、バッテ
リ4は自動的に放電動作と充電動作とを切り換えること
になる。
は、インバータ3の消費電力PINV の大きさの変化にか
かわらず、常に太陽電池1の発生電力PPV1 が最大とな
るように制御するのみであり、DC/DCコンバータ5
の制御モードはインバータ3の消費電力PINV の大きさ
の変化にかかわらず変更することが不要であり、バッテ
リ4は自動的に放電動作と充電動作とを切り換えること
になる。
【0028】なお、上記の太陽電池1の出力電圧
VPV1 、つまりDC/DCコンバータ5の入力電圧の制
御は、パルス幅変調を利用することにより、容易に実現
することができる。また、このバッテリ併用型太陽光発
電設備は、電力系統7による充電を指令するバッテリ充
電指令発生時に、DC/DCコンバータ5の動作を停止
させ、インバータ3をコンバータ動作させてバッテリ4
への充電電流または充電電力を一定に制御することにな
る。
VPV1 、つまりDC/DCコンバータ5の入力電圧の制
御は、パルス幅変調を利用することにより、容易に実現
することができる。また、このバッテリ併用型太陽光発
電設備は、電力系統7による充電を指令するバッテリ充
電指令発生時に、DC/DCコンバータ5の動作を停止
させ、インバータ3をコンバータ動作させてバッテリ4
への充電電流または充電電力を一定に制御することにな
る。
【0029】このバッテリ併用型太陽光発電設備では、
太陽電池1からインバータ3へ電力供給する際に、DC
/DCコンバータ5を動作させて太陽電池1の発生電力
PPV 1 が最大となるように太陽電池1の出力電圧VPV1
を制御する。上記の最大電力発生制御を行うことによ
り、太陽電池1の発生電力PPV1 、つまりDC/DCコ
ンバータ5の出力電力PPV2 は発生可能最大電力PPVM
となる。
太陽電池1からインバータ3へ電力供給する際に、DC
/DCコンバータ5を動作させて太陽電池1の発生電力
PPV 1 が最大となるように太陽電池1の出力電圧VPV1
を制御する。上記の最大電力発生制御を行うことによ
り、太陽電池1の発生電力PPV1 、つまりDC/DCコ
ンバータ5の出力電力PPV2 は発生可能最大電力PPVM
となる。
【0030】インバータ3の消費電力PINV が太陽電池
1の発生電力PPV1 より大きい場合において、インバー
タ3の消費電力PINV から太陽電池1の発生電力
PPV1 、つまりDC/DCコンバータ5の出力電力P
PV2 を引いた不足電力は、バッテリ4の放電による電力
供給で賄われる。このとき、バッテリ4の放電電流量
は、DC/DCコンバータ5の出力電力PPV2 とインバ
ータ3の消費電力PINV の差により自動的に決定され
る。
1の発生電力PPV1 より大きい場合において、インバー
タ3の消費電力PINV から太陽電池1の発生電力
PPV1 、つまりDC/DCコンバータ5の出力電力P
PV2 を引いた不足電力は、バッテリ4の放電による電力
供給で賄われる。このとき、バッテリ4の放電電流量
は、DC/DCコンバータ5の出力電力PPV2 とインバ
ータ3の消費電力PINV の差により自動的に決定され
る。
【0031】また、インバータ3の消費電力PINV が太
陽電池1の発生電力PPV1 より小さい場合において、太
陽電池1の発生電力PPV1 、つまりDC/DCコンバー
タ5の出力電力PPV2 からインバータ3の消費電力P
INV を引いた余剰電力は、バッテリ4の充電に供され
る。このとき、バッテリ4の放電電流量は、DC/DC
コンバータ5の出力電力PPV2 とインバータ3の消費電
力PINV の差により自動的に決定される。
陽電池1の発生電力PPV1 より小さい場合において、太
陽電池1の発生電力PPV1 、つまりDC/DCコンバー
タ5の出力電力PPV2 からインバータ3の消費電力P
INV を引いた余剰電力は、バッテリ4の充電に供され
る。このとき、バッテリ4の放電電流量は、DC/DC
コンバータ5の出力電力PPV2 とインバータ3の消費電
力PINV の差により自動的に決定される。
【0032】さらに、例えば夜間等のように太陽電池1
からの電力発生がない場合においては、電力系統7によ
る充電を指令するバッテリ充電指令を発生させ、DC/
DCコンバータ5の動作を停止させるとともに、インバ
ータ3をコンバータとして機能させ、かつ電力一定制御
を行うことで、電力系統7から一定の電力を吸収するよ
うな制御動作を行わせ、バッテリ4への充電電力を一定
に制御する。電力系統7からインバータ3を通して送ら
れる電力は、バッテリ4の充電に供される。
からの電力発生がない場合においては、電力系統7によ
る充電を指令するバッテリ充電指令を発生させ、DC/
DCコンバータ5の動作を停止させるとともに、インバ
ータ3をコンバータとして機能させ、かつ電力一定制御
を行うことで、電力系統7から一定の電力を吸収するよ
うな制御動作を行わせ、バッテリ4への充電電力を一定
に制御する。電力系統7からインバータ3を通して送ら
れる電力は、バッテリ4の充電に供される。
【0033】具体的には、昼間においては、インバータ
3の出力側の電圧VS とインバータ3から電力系統7へ
つまり負荷6へ供給する電流IS の位相を同相とするこ
と(インバータ動作)で、インバータ3から電力系統7
もしくは負荷6へ電力供給していたが、電圧VS の位相
と電流IS の位相とを逆相にすること(コンバータ動
作)で、電力系統7からインバータ3が一定の電力を吸
収する状態となり、この吸収した電力がバッテリ4の充
電に供されることになる。充電に供する電力の大きさ
は、電流IS の振幅を変えることにより任意に変更する
ことができる。
3の出力側の電圧VS とインバータ3から電力系統7へ
つまり負荷6へ供給する電流IS の位相を同相とするこ
と(インバータ動作)で、インバータ3から電力系統7
もしくは負荷6へ電力供給していたが、電圧VS の位相
と電流IS の位相とを逆相にすること(コンバータ動
作)で、電力系統7からインバータ3が一定の電力を吸
収する状態となり、この吸収した電力がバッテリ4の充
電に供されることになる。充電に供する電力の大きさ
は、電流IS の振幅を変えることにより任意に変更する
ことができる。
【0034】この場合も、インバータ3は定電力制御を
行い、太陽電池1は逆流阻止ダイオード2でブロックさ
れ、インバータ3から供給される電力は全てバッテリ4
の充電に供されることになり、したがってバッテリ4は
インバータ3により定電力充電される。この点を図9お
よび図10を参照しながらもう少し詳しく説明する。
行い、太陽電池1は逆流阻止ダイオード2でブロックさ
れ、インバータ3から供給される電力は全てバッテリ4
の充電に供されることになり、したがってバッテリ4は
インバータ3により定電力充電される。この点を図9お
よび図10を参照しながらもう少し詳しく説明する。
【0035】インバータ3と電力系統7とは、図9の等
価回路で示すように、電圧VI の第1の電源(インバー
タ3に相当する)E1 と電圧VS の第2の電源E2 とを
インダクタL1 で結合した状態と表現することができ
る。この場合、インダクタL1 を通して第1の電源E1
から第2の電源E2 へ供給される電流をIS とした場合
において、電圧VS と電流IS とを図10(a),
(b)に示すように同相とすると、電源E1 から電源E
2 へ電力を供給することができる(昼間に等において、
バッテリ4の放電電力をインバータ3を介して負荷6へ
供給している状態)。
価回路で示すように、電圧VI の第1の電源(インバー
タ3に相当する)E1 と電圧VS の第2の電源E2 とを
インダクタL1 で結合した状態と表現することができ
る。この場合、インダクタL1 を通して第1の電源E1
から第2の電源E2 へ供給される電流をIS とした場合
において、電圧VS と電流IS とを図10(a),
(b)に示すように同相とすると、電源E1 から電源E
2 へ電力を供給することができる(昼間に等において、
バッテリ4の放電電力をインバータ3を介して負荷6へ
供給している状態)。
【0036】また、電圧VS と電流IS とを図10
(c),(d)に示すように逆相とすると、電源E2 は
電源E1 から電力を吸収することができる(夜間等にお
いて、電力系統7からインバータ3を介してバッテリ4
を充電している状態)。上記のいずれの場合において
も、電流IS の設定を変化させることで、電源E 1 およ
び電源E2 の間で受渡しされる電力を変化させることが
できる。
(c),(d)に示すように逆相とすると、電源E2 は
電源E1 から電力を吸収することができる(夜間等にお
いて、電力系統7からインバータ3を介してバッテリ4
を充電している状態)。上記のいずれの場合において
も、電流IS の設定を変化させることで、電源E 1 およ
び電源E2 の間で受渡しされる電力を変化させることが
できる。
【0037】つぎに、インバータ3の具体構成および電
力吸収時の動作を図11ないし図13を参照しながら説
明する。インバータ3は、4個のスイッチ素子51〜5
4をブリッジ形に接続し、各スイッチ素子51〜54に
逆流阻止ダイオード55〜58をそれぞれ逆並列接続し
た構成であり、その交流端をインダクタ59を介して電
力系統7に接続した構成となっている。また、電力系統
7からインバータ3へ流れる電流IS が変流器62を介
してヒステリシスコンパレータ63へ入力される。
力吸収時の動作を図11ないし図13を参照しながら説
明する。インバータ3は、4個のスイッチ素子51〜5
4をブリッジ形に接続し、各スイッチ素子51〜54に
逆流阻止ダイオード55〜58をそれぞれ逆並列接続し
た構成であり、その交流端をインダクタ59を介して電
力系統7に接続した構成となっている。また、電力系統
7からインバータ3へ流れる電流IS が変流器62を介
してヒステリシスコンパレータ63へ入力される。
【0038】電力系統7の電圧VS は変圧器60を介し
て電圧判定部61へ入力される。電圧判定部61がVS
<0と判定したときにはゲート64を開いてスイッチ素
子52へヒステリシスコンパレータ63からのゲート信
号を与え、VS >0と判定したときにはゲート65を開
いてスイッチ素子54へヒステリシスコンパレータ63
からのゲート信号を与える。
て電圧判定部61へ入力される。電圧判定部61がVS
<0と判定したときにはゲート64を開いてスイッチ素
子52へヒステリシスコンパレータ63からのゲート信
号を与え、VS >0と判定したときにはゲート65を開
いてスイッチ素子54へヒステリシスコンパレータ63
からのゲート信号を与える。
【0039】ヒステリシスコンパレータ63は、目標と
する電流値をIS * (電力系統7の電圧と同期してい
る;逆相)とし、ヒステリシス幅を±ΔIS としたとき
に、電流IS をしきい値(IS * ±ΔIS )と比較し、
その比較結果に応じたパルス信号を発生する。このパル
ス信号は、電圧VS が正のときは、スイッチ素子52へ
供給され、スイッチ素子52がオンオフを繰り返す。こ
のとき、スイッチ素子51,53,54はオフ状態を保
持する。また、電圧VS が負のときは、パルス信号がス
イッチ素子54へ供給され、スイッチ素子54がオンオ
フを繰り返す。このとき、スイッチ素子51,52,5
3はオフ状態を保持する。
する電流値をIS * (電力系統7の電圧と同期してい
る;逆相)とし、ヒステリシス幅を±ΔIS としたとき
に、電流IS をしきい値(IS * ±ΔIS )と比較し、
その比較結果に応じたパルス信号を発生する。このパル
ス信号は、電圧VS が正のときは、スイッチ素子52へ
供給され、スイッチ素子52がオンオフを繰り返す。こ
のとき、スイッチ素子51,53,54はオフ状態を保
持する。また、電圧VS が負のときは、パルス信号がス
イッチ素子54へ供給され、スイッチ素子54がオンオ
フを繰り返す。このとき、スイッチ素子51,52,5
3はオフ状態を保持する。
【0040】図12および図13は図11の回路におけ
るスイッチ素子へのゲート信号およびその他の信号の波
形図を示している。図12(a)はスイッチ素子52の
ゲートへ与えられるパルス信号を示し、同図(b)はス
イッチ素子54のゲートへ与えられるパルス信号を示し
ている。図13(a)は電力系統7の電圧VS を示し、
同図(b)は目標とする電流値IS * と実際に流れる電
流IS とを示し、同図(c)はしきい値(IS * +ΔI
S )および(IS * −ΔIS )を示している。
るスイッチ素子へのゲート信号およびその他の信号の波
形図を示している。図12(a)はスイッチ素子52の
ゲートへ与えられるパルス信号を示し、同図(b)はス
イッチ素子54のゲートへ与えられるパルス信号を示し
ている。図13(a)は電力系統7の電圧VS を示し、
同図(b)は目標とする電流値IS * と実際に流れる電
流IS とを示し、同図(c)はしきい値(IS * +ΔI
S )および(IS * −ΔIS )を示している。
【0041】図4は、インバータ3の消費電力PINV が
太陽電池1の発生可能最大電力PPV M より大きいとき
(放電モード)におけるインバータ3の直流端の電圧V
DCとDC/DCコンバータ5の出力電力PPV2 およびバ
ッテリ4の放出電力PB との関係を示す特性図である。
図4では、横軸にインバータ3の直流端の電圧VDCをと
り、縦軸にDC/DCコンバータ5の出力電力PPV2 お
よびバッテリ4の放出電力PB をとっており、曲線B1
はインバータ3の直流端の電圧VDCとDC/DCコンバ
ータ5の出力電力PPV2 の関係を示し、曲線B2 はイン
バータ3の直流端の電圧VDCとバッテリ4の放出電力P
B との関係を示し、曲線B3 はインバータ3の直流端の
電圧VDCとDC/DCコンバータ5の出力電力PPV2 お
よびバッテリ4の放出電力PB の和との関係を示してい
る。これらの特性は、日射量およびセル温度が図15と
同一の条件の元での測定結果を示す。なお、曲線A1 は
図15の曲線A1 と同じ太陽電池1そのものの発生電力
PPV1 の特性を示している。
太陽電池1の発生可能最大電力PPV M より大きいとき
(放電モード)におけるインバータ3の直流端の電圧V
DCとDC/DCコンバータ5の出力電力PPV2 およびバ
ッテリ4の放出電力PB との関係を示す特性図である。
図4では、横軸にインバータ3の直流端の電圧VDCをと
り、縦軸にDC/DCコンバータ5の出力電力PPV2 お
よびバッテリ4の放出電力PB をとっており、曲線B1
はインバータ3の直流端の電圧VDCとDC/DCコンバ
ータ5の出力電力PPV2 の関係を示し、曲線B2 はイン
バータ3の直流端の電圧VDCとバッテリ4の放出電力P
B との関係を示し、曲線B3 はインバータ3の直流端の
電圧VDCとDC/DCコンバータ5の出力電力PPV2 お
よびバッテリ4の放出電力PB の和との関係を示してい
る。これらの特性は、日射量およびセル温度が図15と
同一の条件の元での測定結果を示す。なお、曲線A1 は
図15の曲線A1 と同じ太陽電池1そのものの発生電力
PPV1 の特性を示している。
【0042】この図4は、PINV =PB2+PPV2 なる電
圧V2 にて安定していることを示している。この電圧V
2 は太陽電池1の発生電力PB2が発生可能最大電力P
PVM に等しくなる電圧値であり、太陽電池1の発電能力
を最大限に利用している状態を示している。なお、太陽
電池1における曲線B1 の形状は、セル温度,日射量に
よって異なり、それに合わせて電圧V2 が常に太陽電池
1の発生電力PB2が発生可能最大電力PPVM に等しくな
る電圧値に変化する。つまり、セル温度、日射量の変化
にかかわらず、常に太陽電池1の発生電力PPV1 を最大
とすることができる。
圧V2 にて安定していることを示している。この電圧V
2 は太陽電池1の発生電力PB2が発生可能最大電力P
PVM に等しくなる電圧値であり、太陽電池1の発電能力
を最大限に利用している状態を示している。なお、太陽
電池1における曲線B1 の形状は、セル温度,日射量に
よって異なり、それに合わせて電圧V2 が常に太陽電池
1の発生電力PB2が発生可能最大電力PPVM に等しくな
る電圧値に変化する。つまり、セル温度、日射量の変化
にかかわらず、常に太陽電池1の発生電力PPV1 を最大
とすることができる。
【0043】PINV >PPVM のときは、上記した通りバ
ッテリ4から放電が行われる放電モードであるが、イン
バータ3の消費電力PINV が減少して、PINV <PPVM
となったときには、充電モードとなる。ここで、最大電
力発生制御を行うためのアルゴリズムを図5に示すフロ
ーチャートを参照しながら説明する。このアルゴリズム
は、一般に山登り法と呼ばれるアルゴリズムである。
ッテリ4から放電が行われる放電モードであるが、イン
バータ3の消費電力PINV が減少して、PINV <PPVM
となったときには、充電モードとなる。ここで、最大電
力発生制御を行うためのアルゴリズムを図5に示すフロ
ーチャートを参照しながら説明する。このアルゴリズム
は、一般に山登り法と呼ばれるアルゴリズムである。
【0044】まず、サンプリングタイマを起動する(ス
テップS1)。サンプリングタイマがタイムアップする
と、太陽電池1の端子電圧VPVおよび出力電流IPVのデ
ータを取り込む(ステップS2)。つぎに、端子電圧V
PVと出力電流IPVと乗算して太陽電池1の発生電力PPV
を求める(ステップS3)。
テップS1)。サンプリングタイマがタイムアップする
と、太陽電池1の端子電圧VPVおよび出力電流IPVのデ
ータを取り込む(ステップS2)。つぎに、端子電圧V
PVと出力電流IPVと乗算して太陽電池1の発生電力PPV
を求める(ステップS3)。
【0045】前回のサンプリング時に太陽電池1の出力
電圧VPV1 、つまりDC/DCコンバータ5の入力端の
電圧の設定値を増加させたどうかを判定する(ステップ
S4)。ステップS4の判定結果がNOのときに、今回
の太陽電池1の発生電力PPVが前回の太陽電池1の発生
電力PPV-1より大きいかどうかを判定する(ステップS
5)。
電圧VPV1 、つまりDC/DCコンバータ5の入力端の
電圧の設定値を増加させたどうかを判定する(ステップ
S4)。ステップS4の判定結果がNOのときに、今回
の太陽電池1の発生電力PPVが前回の太陽電池1の発生
電力PPV-1より大きいかどうかを判定する(ステップS
5)。
【0046】ステップS5の判定結果がNOのときに、
太陽電池1の出力電圧VPV1 の設定値をΔVPV1 だけ増
加させ(ステップS6)、ステップS1に戻る。ステッ
プS5の判定結果がYESのときに、太陽電池1の出力
電圧VPV1 の設定値をΔVPV1 だけ減少させ(ステップ
S7)、ステップS1に戻る。ステップS4の判定結果
がYESのときに、今回の太陽電池1の発生電力PPVが
前回の太陽電池1の発生電力PPV-1より大きいかどうか
を判定する(ステップS8)。
太陽電池1の出力電圧VPV1 の設定値をΔVPV1 だけ増
加させ(ステップS6)、ステップS1に戻る。ステッ
プS5の判定結果がYESのときに、太陽電池1の出力
電圧VPV1 の設定値をΔVPV1 だけ減少させ(ステップ
S7)、ステップS1に戻る。ステップS4の判定結果
がYESのときに、今回の太陽電池1の発生電力PPVが
前回の太陽電池1の発生電力PPV-1より大きいかどうか
を判定する(ステップS8)。
【0047】ステップS8の判定結果がNOのときに、
太陽電池1の出力電圧VPV1 の設定値をΔVPV1 だけ減
少させ(ステップS9)、ステップS1に戻る。ステッ
プS8の判定結果がYESのときに、太陽電池1の出力
電圧VPV1 の設定値をΔVPV1 だけ増加させ(ステップ
S10)、ステップS1に戻る。以上の各ステップを実
行することにより、太陽電池1の発生電力が最大となる
ように、太陽電池1の出力電圧VPV1 が増減制御される
ことになる。
太陽電池1の出力電圧VPV1 の設定値をΔVPV1 だけ減
少させ(ステップS9)、ステップS1に戻る。ステッ
プS8の判定結果がYESのときに、太陽電池1の出力
電圧VPV1 の設定値をΔVPV1 だけ増加させ(ステップ
S10)、ステップS1に戻る。以上の各ステップを実
行することにより、太陽電池1の発生電力が最大となる
ように、太陽電池1の出力電圧VPV1 が増減制御される
ことになる。
【0048】なお、このアルゴリズムは、バッテリの放
電モードおよび充電モードで共通である。ここで、図1
のDC/DCコンバータブロック5の具体構成の回路例
について、図面を参照しながら説明する。図6はプッシ
ュプル方式のDC/DCコンバータの回路構成例を示
し、21,22はそれぞれスイッチング用のトランジス
タ、23は高周波トランス、24,25はそれぞれ整流
用のダイオード、26は平滑用のインダクタである。
電モードおよび充電モードで共通である。ここで、図1
のDC/DCコンバータブロック5の具体構成の回路例
について、図面を参照しながら説明する。図6はプッシ
ュプル方式のDC/DCコンバータの回路構成例を示
し、21,22はそれぞれスイッチング用のトランジス
タ、23は高周波トランス、24,25はそれぞれ整流
用のダイオード、26は平滑用のインダクタである。
【0049】図7はフルブリッジ方式のDC/DCコン
バータの回路構成例を示し、31ないし34はそれぞれ
スイッチング用のトランジスタ、35は高周波トラン
ス、36ないし39はそれぞれ整流用のダイオード、4
0は平滑用のインダクタである。この回路の動作は周知
であるので、その動作説明は省略する。図8は、図6の
プッシュプル方式のDC/DCコンバータにおいて、ト
ランジスタ21,22の制御系(最大電力制御系も含
む)を含めた全体の回路構成の一例を示すものである。
以下、この回路について説明する。
バータの回路構成例を示し、31ないし34はそれぞれ
スイッチング用のトランジスタ、35は高周波トラン
ス、36ないし39はそれぞれ整流用のダイオード、4
0は平滑用のインダクタである。この回路の動作は周知
であるので、その動作説明は省略する。図8は、図6の
プッシュプル方式のDC/DCコンバータにおいて、ト
ランジスタ21,22の制御系(最大電力制御系も含
む)を含めた全体の回路構成の一例を示すものである。
以下、この回路について説明する。
【0050】図8において、27は平滑コンデンサ、4
1は伝達関数制御系、42は比較器、43はパルス分配
器、44は減算器、45は図5のアルゴリズムを実行す
る最大電力発生制御系、46は電流検出器、47は電圧
検出器である。この図8の回路では、太陽電池1の電圧
VPV1 をトランジスタ21,22およびトランス23で
高周波電圧に変換し、それをダイオード24,25で整
流して、インダクタ26を通してバッテリ4およびイン
バータ3側へ送る。
1は伝達関数制御系、42は比較器、43はパルス分配
器、44は減算器、45は図5のアルゴリズムを実行す
る最大電力発生制御系、46は電流検出器、47は電圧
検出器である。この図8の回路では、太陽電池1の電圧
VPV1 をトランジスタ21,22およびトランス23で
高周波電圧に変換し、それをダイオード24,25で整
流して、インダクタ26を通してバッテリ4およびイン
バータ3側へ送る。
【0051】この際、平滑コンデンサ27の両端間に現
れる太陽電池1の出力電圧VPV1 を電圧検出器47で検
出し、減算器44にて太陽電池1が発生すべき目標とす
る電圧VPV1 * と太陽電池1の出力電圧VPV1 との差を
算出し、得られた電圧(VPV 1 −VDC * )に対して伝達
関数制御系41にて所定の比例積分制御のための伝達関
数演算処理を行った後、伝達関数制御系41の出力信号
を比較器42にて、例えば鋸歯状波信号と比較し、その
比較結果として得られるパルス幅変調信号をパルス分配
器43で2分配してスイッチ素子21,22に加えるこ
とにより、太陽電池1の出力電圧VPV1 を一定とする制
御が行われる。
れる太陽電池1の出力電圧VPV1 を電圧検出器47で検
出し、減算器44にて太陽電池1が発生すべき目標とす
る電圧VPV1 * と太陽電池1の出力電圧VPV1 との差を
算出し、得られた電圧(VPV 1 −VDC * )に対して伝達
関数制御系41にて所定の比例積分制御のための伝達関
数演算処理を行った後、伝達関数制御系41の出力信号
を比較器42にて、例えば鋸歯状波信号と比較し、その
比較結果として得られるパルス幅変調信号をパルス分配
器43で2分配してスイッチ素子21,22に加えるこ
とにより、太陽電池1の出力電圧VPV1 を一定とする制
御が行われる。
【0052】なお、上記の比例積分制御の伝達関数とし
ては、例えば、K1 ,K2 ,T1 を定数、Sをラプラス
演算子としたときに、一例として、{K2 +(K1 /S
T1)}が考えられる。一方、最大電力発生制御系45
は、電圧検出器47を介して太陽電池1の出力電圧V
PV1 を検出するとともに、電流検出器46を介して太陽
電池1の出力電流IPV1 を検出し、これらの検出結果に
基づいて図5に示した制御アルゴリズムを実行し、太陽
電池1が発生すべき目標とする電圧VPV1 * を太陽電池
1の発生電力PPV1 が最大となるように追従制御する。
ては、例えば、K1 ,K2 ,T1 を定数、Sをラプラス
演算子としたときに、一例として、{K2 +(K1 /S
T1)}が考えられる。一方、最大電力発生制御系45
は、電圧検出器47を介して太陽電池1の出力電圧V
PV1 を検出するとともに、電流検出器46を介して太陽
電池1の出力電流IPV1 を検出し、これらの検出結果に
基づいて図5に示した制御アルゴリズムを実行し、太陽
電池1が発生すべき目標とする電圧VPV1 * を太陽電池
1の発生電力PPV1 が最大となるように追従制御する。
【0053】この実施例のバッテリ併用型太陽光発電設
備によれば、太陽電池1の発生可能最大電力PPVM がイ
ンバータ3の消費電力より小さいか大きいかにかかわら
ず、DC/DCコンバータ5により太陽電池1の発生電
力PPV1 が最大となるように太陽電池1の出力電圧V
PV1 を制御するので、太陽電池1の発電能力を最大限に
発揮させ、日射エネルギーをインバータ3への給電なら
びにバッテリ4の充電に有効に利用し、電力系統7から
の電力消費を低減することができる。
備によれば、太陽電池1の発生可能最大電力PPVM がイ
ンバータ3の消費電力より小さいか大きいかにかかわら
ず、DC/DCコンバータ5により太陽電池1の発生電
力PPV1 が最大となるように太陽電池1の出力電圧V
PV1 を制御するので、太陽電池1の発電能力を最大限に
発揮させ、日射エネルギーをインバータ3への給電なら
びにバッテリ4の充電に有効に利用し、電力系統7から
の電力消費を低減することができる。
【0054】また、夜間などにおいて太陽電池1からの
電力発生がない場合においては、電力系統7による充電
を指令するバッテリ充電指令を発生させ、DC/DCコ
ンバータ5の動作を停止させるとともに、インバータ3
をコンバータとして機能させ、バッテリ4への充電電流
または充電電力を一定に制御するので、電力系統7から
バッテリ4へ充電電力を適切な状態で供給することが可
能であり、昼間などにおいてインバータ3の消費電力か
ら太陽電池1の発生電力を引いた不足電力の補償のため
に、消耗したバッテリ4の容量を他の充電設備を設ける
ことなく復活させることができる。
電力発生がない場合においては、電力系統7による充電
を指令するバッテリ充電指令を発生させ、DC/DCコ
ンバータ5の動作を停止させるとともに、インバータ3
をコンバータとして機能させ、バッテリ4への充電電流
または充電電力を一定に制御するので、電力系統7から
バッテリ4へ充電電力を適切な状態で供給することが可
能であり、昼間などにおいてインバータ3の消費電力か
ら太陽電池1の発生電力を引いた不足電力の補償のため
に、消耗したバッテリ4の容量を他の充電設備を設ける
ことなく復活させることができる。
【0055】つまり、バッテリ4をバッテリチャージャ
を別に設けることなく、インバータ3をバッテリチャー
ジャとして利用することで、バッテリを適切に充電する
ことができ、バッテリ4の寿命を短くすることがなく、
またインバータ3をバッテリチャージャに兼用している
ので、回路構成も簡単である。なお、DC/DCコンバ
ータ5の制御のためのアルゴリズムは、前記したものに
限らず、これ以外にもあるのは当然である。また、DC
/DCコンバータ5の具体的な回路構成についても、図
示の回路に限定されることはなく、種々考えることがで
きる。
を別に設けることなく、インバータ3をバッテリチャー
ジャとして利用することで、バッテリを適切に充電する
ことができ、バッテリ4の寿命を短くすることがなく、
またインバータ3をバッテリチャージャに兼用している
ので、回路構成も簡単である。なお、DC/DCコンバ
ータ5の制御のためのアルゴリズムは、前記したものに
限らず、これ以外にもあるのは当然である。また、DC
/DCコンバータ5の具体的な回路構成についても、図
示の回路に限定されることはなく、種々考えることがで
きる。
【0056】
【発明の効果】この発明のバッテリ併用型太陽光発電設
備によれば、太陽電池の発生可能最大電力がインバータ
の消費電力より小さいか大きいかにかかわらず、DC/
DCコンバータにより太陽電池の発生電力が最大となる
ように太陽電池の出力電圧を制御するので、太陽電池の
発電能力を最大限に発揮させ、日射エネルギーをインバ
ータの給電ならびにバッテリの充電に有効に利用するこ
とができる。
備によれば、太陽電池の発生可能最大電力がインバータ
の消費電力より小さいか大きいかにかかわらず、DC/
DCコンバータにより太陽電池の発生電力が最大となる
ように太陽電池の出力電圧を制御するので、太陽電池の
発電能力を最大限に発揮させ、日射エネルギーをインバ
ータの給電ならびにバッテリの充電に有効に利用するこ
とができる。
【0057】また、夜間などにおいて太陽電池からの電
力発生がない場合においては、電力系統による充電を指
令するバッテリ充電指令を発生させ、DC/DCコンバ
ータの動作を停止させるとともに、インバータをコンバ
ータとして機能させ、バッテリへの充電電流または充電
電力を一定に制御するので、電力系統からバッテリへ充
電電力を適切に供給することが可能であり、昼間などに
おいてインバータの消費電力から太陽電池の発生電力を
引いた不足電力の補償のために、消耗したバッテリの容
量を他の充電設備を設けることなく復活させることがで
きる。
力発生がない場合においては、電力系統による充電を指
令するバッテリ充電指令を発生させ、DC/DCコンバ
ータの動作を停止させるとともに、インバータをコンバ
ータとして機能させ、バッテリへの充電電流または充電
電力を一定に制御するので、電力系統からバッテリへ充
電電力を適切に供給することが可能であり、昼間などに
おいてインバータの消費電力から太陽電池の発生電力を
引いた不足電力の補償のために、消耗したバッテリの容
量を他の充電設備を設けることなく復活させることがで
きる。
【0058】つまり、バッテリをバッテリチャージャを
別に設けることなく、インバータをバッテリチャージャ
として利用することで、バッテリを適切に充電すること
ができ、バッテリの寿命を短くすることがなく、またイ
ンバータをバッテリチャージャに兼用しているので、回
路構成も簡単である。
別に設けることなく、インバータをバッテリチャージャ
として利用することで、バッテリを適切に充電すること
ができ、バッテリの寿命を短くすることがなく、またイ
ンバータをバッテリチャージャに兼用しているので、回
路構成も簡単である。
【図1】この発明の一実施例のバッテリ併用型太陽光発
電設備の構成を示す概略ブロック図である。
電設備の構成を示す概略ブロック図である。
【図2】DC/DCコンバータによる電圧変換に伴う電
圧−電流特性の変化を示す特性図である。
圧−電流特性の変化を示す特性図である。
【図3】DC/DCコンバータによる電圧変換に伴う電
圧−電力特性の変化を示す特性図である。
圧−電力特性の変化を示す特性図である。
【図4】図1のバッテリ併用型太陽光発電設備のバッテ
リ充電モードにおけるインバータの直流端の電圧と太陽
電池の発生電力およびバッテリの放出電力との関係を示
す特性図である。
リ充電モードにおけるインバータの直流端の電圧と太陽
電池の発生電力およびバッテリの放出電力との関係を示
す特性図である。
【図5】最大電力発生制御を行うアルゴリズムを示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図6】プッシュプル方式のDC/DCコンバータの構
成の一例を示す回路図である。
成の一例を示す回路図である。
【図7】フルブリッジ方式のDC/DCコンバータの構
成の一例を示す回路図である。
成の一例を示す回路図である。
【図8】プッシュプル方式のDC/DCコンバータおよ
びその制御回路の構成を示す回路図である。
びその制御回路の構成を示す回路図である。
【図9】インバータと電力系統との接続部分の等価回路
を示す回路図である。
を示す回路図である。
【図10】(a)〜(d)は図9における電圧および電
流の波形およびベクトルを示す説明図である。
流の波形およびベクトルを示す説明図である。
【図11】インバータおよびその周辺部の具体的な構成
を示す回路図である。
を示す回路図である。
【図12】図11のインバータのスイッチング素子に与
えるゲート信号を示す波形図である。
えるゲート信号を示す波形図である。
【図13】図11のインバータの他の部分の信号を示す
波形図である。
波形図である。
【図14】従来のバッテリ併用型太陽光発電設備の一例
を示す概略ブロック図である。
を示す概略ブロック図である。
【図15】図14のバッテリ併用型太陽光発電設備のバ
ッテリ放電モードにおけるインバータの直流端の電圧と
太陽電池の発生電力およびバッテリの放出電力との関係
を示す特性図である。
ッテリ放電モードにおけるインバータの直流端の電圧と
太陽電池の発生電力およびバッテリの放出電力との関係
を示す特性図である。
1 太陽電池 2 逆流阻止ダイオード 3 インバータ 4 バッテリ 5 DC/DCコンバータ 6 負荷 7 電力系統
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H02J 7/35 A 9060−5G K 9060−5G (72)発明者 西村 荘治 京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電機 株式会社内 (72)発明者 松川 満 京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電機 株式会社内
Claims (1)
- 【請求項1】 電力系統と連系して負荷へ電力を供給す
るバッテリ併用型太陽光発電設備であって、 与えられた電力出力指令値に対応した電力を発生するイ
ンバータと太陽電池とをDC/DCコンバータを介して
接続し、 前記DC/DCコンバータと前記インバータとの接続点
にバッテリを接続し、 前記DC/DCコンバータを動作させて前記太陽電池の
発生電力が最大となるように前記太陽電池の出力電圧を
制御し、 前記電力系統による充電を指令するバッテリ充電指令発
生時に、DC/DCコンバータの動作を停止させ、前記
インバータをコンバータ動作させて前記バッテリへの充
電電流または充電電力を一定に制御するようにしたこと
を特徴とするバッテリ併用型太陽光発電設備。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5055465A JPH06266455A (ja) | 1993-03-16 | 1993-03-16 | バッテリ併用型太陽光発電設備 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5055465A JPH06266455A (ja) | 1993-03-16 | 1993-03-16 | バッテリ併用型太陽光発電設備 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06266455A true JPH06266455A (ja) | 1994-09-22 |
Family
ID=12999363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5055465A Pending JPH06266455A (ja) | 1993-03-16 | 1993-03-16 | バッテリ併用型太陽光発電設備 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06266455A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006060983A (ja) * | 2004-08-24 | 2006-03-02 | Matsushita Ecology Systems Co Ltd | 電源装置 |
| US8269372B2 (en) | 2008-12-23 | 2012-09-18 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Photovoltaic and fuel cell hybrid generation system using dual converters and single inverter and method of controlling the same |
| CN102882254A (zh) * | 2012-09-25 | 2013-01-16 | 合肥国润智能电气技术有限公司 | 零损耗光伏输出器 |
| CN103269109A (zh) * | 2013-06-09 | 2013-08-28 | 太仓苏晟电气技术科技有限公司 | 一种太阳能板充电器 |
| US8598741B2 (en) | 2008-12-23 | 2013-12-03 | Samsung Electro-Mechanics Co, Ltd. | Photovoltaic and fuel cell hybrid generation system using single converter and single inverter, and method of controlling the same |
| CN103607034A (zh) * | 2013-11-13 | 2014-02-26 | 中国能源建设集团广东省电力设计研究院 | 集约式光储热冷系统 |
| JP2015073368A (ja) * | 2013-10-02 | 2015-04-16 | 日本電信電話株式会社 | パワーコンディショナシステム |
| WO2018092821A1 (ja) * | 2016-11-21 | 2018-05-24 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 電力変換システム |
-
1993
- 1993-03-16 JP JP5055465A patent/JPH06266455A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006060983A (ja) * | 2004-08-24 | 2006-03-02 | Matsushita Ecology Systems Co Ltd | 電源装置 |
| US8269372B2 (en) | 2008-12-23 | 2012-09-18 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Photovoltaic and fuel cell hybrid generation system using dual converters and single inverter and method of controlling the same |
| US8598741B2 (en) | 2008-12-23 | 2013-12-03 | Samsung Electro-Mechanics Co, Ltd. | Photovoltaic and fuel cell hybrid generation system using single converter and single inverter, and method of controlling the same |
| CN102882254A (zh) * | 2012-09-25 | 2013-01-16 | 合肥国润智能电气技术有限公司 | 零损耗光伏输出器 |
| CN103269109A (zh) * | 2013-06-09 | 2013-08-28 | 太仓苏晟电气技术科技有限公司 | 一种太阳能板充电器 |
| JP2015073368A (ja) * | 2013-10-02 | 2015-04-16 | 日本電信電話株式会社 | パワーコンディショナシステム |
| CN103607034A (zh) * | 2013-11-13 | 2014-02-26 | 中国能源建设集团广东省电力设计研究院 | 集约式光储热冷系统 |
| WO2018092821A1 (ja) * | 2016-11-21 | 2018-05-24 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 電力変換システム |
| JP2018085780A (ja) * | 2016-11-21 | 2018-05-31 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 電力変換システム |
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