JPH06266457A - 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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- JPH06266457A JPH06266457A JP5055467A JP5546793A JPH06266457A JP H06266457 A JPH06266457 A JP H06266457A JP 5055467 A JP5055467 A JP 5055467A JP 5546793 A JP5546793 A JP 5546793A JP H06266457 A JPH06266457 A JP H06266457A
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- battery
- solar cell
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- 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
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Control Of Electrical Variables (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】 電力出力指令値に対応した電力を発生するイ
ンバータ３と太陽電池１とを接続し、太陽電池１とイン
バータ３との接続点とバッテリ４との間に出力電圧制御
用の第１のＤＣ／ＤＣコンバータと入力電圧制御用の第
２のＤＣ／ＤＣコンバータの並列回路からなる双方向Ｄ
Ｃ／ＤＣコンバータブロック５を挿入する。そして、バ
ッテリ放電指令発生時に、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ
を選択的に動作させて太陽電池１の発生電力が最大とな
るように太陽電池１とインバータ３との接続点の電圧を
制御する。また、バッテリ充電指令発生時に、第２のＤ
Ｃ／ＤＣコンバータを選択的に動作させて太陽電池１の
発生電力が最大となるように太陽電池１とインバータ３
との接続点の電圧を制御する。
射エネルギーを有効に利用する。 【構成】 電力出力指令値に対応した電力を発生するイ
ンバータ３と太陽電池１とを接続し、太陽電池１とイン
バータ３との接続点とバッテリ４との間に出力電圧制御
用の第１のＤＣ／ＤＣコンバータと入力電圧制御用の第
２のＤＣ／ＤＣコンバータの並列回路からなる双方向Ｄ
Ｃ／ＤＣコンバータブロック５を挿入する。そして、バ
ッテリ放電指令発生時に、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ
を選択的に動作させて太陽電池１の発生電力が最大とな
るように太陽電池１とインバータ３との接続点の電圧を
制御する。また、バッテリ充電指令発生時に、第２のＤ
Ｃ／ＤＣコンバータを選択的に動作させて太陽電池１の
発生電力が最大となるように太陽電池１とインバータ３
との接続点の電圧を制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば電力系統と連
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。
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。
【０００２】
【従来の技術】図８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８に示すように、太陽電池１
０１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１０
３の交流端に負荷１０４を接続している。負荷１０４
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。
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８に示すように、太陽電池１
０１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１０
３の交流端に負荷１０４を接続している。負荷１０４
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が逆流阻止ダイオード１０８を介して接続されてい
る。逆流阻止ダイオード１０８には、放電モード時にオ
フとなり、充電モード時にオンとなるスイッチ１０９が
並列接続されている。このスイッチ１０９は夜間等にお
けるバッテリ１０７の充電時にオンにする。
部抵抗（出力インピーダンス）ＲBを有するバッテリ１
０７が逆流阻止ダイオード１０８を介して接続されてい
る。逆流阻止ダイオード１０８には、放電モード時にオ
フとなり、充電モード時にオンとなるスイッチ１０９が
並列接続されている。このスイッチ１０９は夜間等にお
けるバッテリ１０７の充電時にオンにする。
【０００４】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
は、スイッチ１０９をオフにしておく。この状態におい
て、インバータ１０３の消費電力ＰINV が太陽電池１０
１の発生電力ＰPV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 が逆流阻止ダイオード１０
８を介してインバータ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１０
７の開放電圧ＶB1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。
備の動作を説明する。太陽電池１０１が発電を行う昼間
は、スイッチ１０９をオフにしておく。この状態におい
て、インバータ１０３の消費電力ＰINV が太陽電池１０
１の発生電力ＰPV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 が逆流阻止ダイオード１０
８を介してインバータ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１０
７の開放電圧ＶB1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。
【０００５】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ＰPVより小
さくなると、太陽電池１０１から逆流阻止ダイオード１
０２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の出力電圧、つまりイン
バータ１０３の直流端の電圧ＶDCは、太陽電池１０１の
発生電力ＰPVとインバータ１０３の消費電力ＰINV とが
等しくなるような電圧値で安定する。
消費電力ＰINV が太陽電池１０１の発生電力ＰPVより小
さくなると、太陽電池１０１から逆流阻止ダイオード１
０２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の出力電圧、つまりイン
バータ１０３の直流端の電圧ＶDCは、太陽電池１０１の
発生電力ＰPVとインバータ１０３の消費電力ＰINV とが
等しくなるような電圧値で安定する。
【０００６】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１
０４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１
０６から供給される。一方、夜間においては、太陽電池
１０１の発生電力ＰPVは零となるので、インバータ１０
３の動作を停止させる。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１０７からの放電も停止する。このとき、逆流阻止
ダイオード１０８に並列接続したスイッチ１０９をオン
にすると、インバータ１０３におけるスイッチング素子
に逆並列接続したダイオードが全波整流器として機能
し、電力系統１０６からインバータ１０３およびスイッ
チ１０９を介してバッテリ１０７に充電電流が供給さ
れ、バッテリ１０７が夜間充電される。
を、電力系統と同じ周波数の交流電力に変換し、負荷１
０４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１
０６から供給される。一方、夜間においては、太陽電池
１０１の発生電力ＰPVは零となるので、インバータ１０
３の動作を停止させる。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１０７からの放電も停止する。このとき、逆流阻止
ダイオード１０８に並列接続したスイッチ１０９をオン
にすると、インバータ１０３におけるスイッチング素子
に逆並列接続したダイオードが全波整流器として機能
し、電力系統１０６からインバータ１０３およびスイッ
チ１０９を介してバッテリ１０７に充電電流が供給さ
れ、バッテリ１０７が夜間充電される。
【０００７】この際、インバータ１０３を単に全波整流
器として運転することでバッテリ１０７を充電するが、
インバータ１０３の電圧とバッテリ１０７の電圧とがま
ちまちであり、バッテリ１０７に初期充電時等に過大な
充電電流が流れることがあり、これを防止するには、ス
イッチ１０９を省き、バッテリチャージャを設けて電力
系統１０６から直接定電流充電を行うことも考えられ
る。なお、充電電流はバッテリ１０７の内部抵抗ＲB に
よって制限される。
器として運転することでバッテリ１０７を充電するが、
インバータ１０３の電圧とバッテリ１０７の電圧とがま
ちまちであり、バッテリ１０７に初期充電時等に過大な
充電電流が流れることがあり、これを防止するには、ス
イッチ１０９を省き、バッテリチャージャを設けて電力
系統１０６から直接定電流充電を行うことも考えられ
る。なお、充電電流はバッテリ１０７の内部抵抗ＲB に
よって制限される。
【０００８】図９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ＰPVより大きいとき
（放電モード）におけるインバータ１０３の入力直流電
圧ＶDCと太陽電池１０１の発生電力ＰPV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。図
９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ＰPV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ＰPVの関係を示し、曲線Ａ2 はインバータ１０
３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ＰPV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。
INV が太陽電池１０１の発生電力ＰPVより大きいとき
（放電モード）におけるインバータ１０３の入力直流電
圧ＶDCと太陽電池１０１の発生電力ＰPV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。図
９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ＰPV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ＰPVの関係を示し、曲線Ａ2 はインバータ１０
３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ＰPV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。
【０００９】この図９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。つまり、こ
のときに、ＰPV＝ＰPV1 となり、ＰB ＝ＰB1 となり、
ＶDC＝Ｖ1 となっている。なお、図９において、ＶPVO
は太陽電池１０１の開放電圧を示し、ＶB1は内部抵抗
（出力インピーダンス）がＲB1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。
圧Ｖ1 にて安定していることを示している。つまり、こ
のときに、ＰPV＝ＰPV1 となり、ＰB ＝ＰB1 となり、
ＶDC＝Ｖ1 となっている。なお、図９において、ＶPVO
は太陽電池１０１の開放電圧を示し、ＶB1は内部抵抗
（出力インピーダンス）がＲB1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。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】図８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９に示した放電
モードの安定状態においては、太陽電池１０１の発生電
力ＰPV1 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い
という問題があった。
バッテリ併用型太陽光発電設備では、図９に示した放電
モードの安定状態においては、太陽電池１０１の発生電
力ＰPV1 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い
という問題があった。
【００１１】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８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８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。
【００１２】また、図８のバッテリ併用型太陽光発電設
備は、昼間において、インバータの消費電力ＰINV が小
さく、太陽電池１０１の発電能力に余裕があるときで
も、逆流阻止ダイオード１０８で電流がブロックされ、
余剰の発生電力ＰPV1 をバッテリ１０７の充電に供する
ことはできなかった。なお、仮に昼間において、スイッ
チ１０９をオンにして、太陽電池１０１からの充電電流
をバッテリ１０７に供給することが可能な構成にしたと
しても、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。これも、このバッテリ１０７の
充電の際に、インバータ１０３の直流端の電圧を太陽電
池１０１の端子電圧を太陽電池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。
備は、昼間において、インバータの消費電力ＰINV が小
さく、太陽電池１０１の発電能力に余裕があるときで
も、逆流阻止ダイオード１０８で電流がブロックされ、
余剰の発生電力ＰPV1 をバッテリ１０７の充電に供する
ことはできなかった。なお、仮に昼間において、スイッ
チ１０９をオンにして、太陽電池１０１からの充電電流
をバッテリ１０７に供給することが可能な構成にしたと
しても、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。これも、このバッテリ１０７の
充電の際に、インバータ１０３の直流端の電圧を太陽電
池１０１の端子電圧を太陽電池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。
【００１３】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。
【００１４】
【課題を解決するための手段】請求項１記載のバッテリ
併用型太陽光発電設備は、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接続
し、太陽電池とインバータとの接続点とバッテリとの間
に出力電圧制御用の第１のＤＣ／ＤＣコンバータと入力
電圧制御用の第２のＤＣ／ＤＣコンバータとを並列に挿
入している。
併用型太陽光発電設備は、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接続
し、太陽電池とインバータとの接続点とバッテリとの間
に出力電圧制御用の第１のＤＣ／ＤＣコンバータと入力
電圧制御用の第２のＤＣ／ＤＣコンバータとを並列に挿
入している。
【００１５】そして、バッテリ放電指令発生時に、第１
のＤＣ／ＤＣコンバータを選択的に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とインバータと
の接続点の電圧を制御する。また、バッテリ充電指令発
生時に、第２のＤＣ／ＤＣコンバータを選択的に動作さ
せて太陽電池の発生電力が最大となるように太陽電池と
インバータとの接続点の電圧を制御する。
のＤＣ／ＤＣコンバータを選択的に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とインバータと
の接続点の電圧を制御する。また、バッテリ充電指令発
生時に、第２のＤＣ／ＤＣコンバータを選択的に動作さ
せて太陽電池の発生電力が最大となるように太陽電池と
インバータとの接続点の電圧を制御する。
【００１６】請求項２記載のバッテリ併用型太陽光発電
設備は、第１および第２のＤＣ／ＤＣコンバータを、太
陽電池とインバータとの接続点とバッテリとの間に挿入
した第１の単相ブリッジ型インバータと高周波トランス
と第２の単相ブリッジ型インバータとの縦続接続回路か
らなる双方向ＤＣ／ＤＣコンバータで構成している。そ
して、バッテリ放電指令発生時には、バッテリ側の第２
の単相ブリッジ型インバータをインバータ動作させると
ともに前記太陽電池と前記インバータとの接続点側の第
１の単相ブリッジ型インバータを全波整流器動作させて
第１のＤＣ／ＤＣコンバータとする。
設備は、第１および第２のＤＣ／ＤＣコンバータを、太
陽電池とインバータとの接続点とバッテリとの間に挿入
した第１の単相ブリッジ型インバータと高周波トランス
と第２の単相ブリッジ型インバータとの縦続接続回路か
らなる双方向ＤＣ／ＤＣコンバータで構成している。そ
して、バッテリ放電指令発生時には、バッテリ側の第２
の単相ブリッジ型インバータをインバータ動作させると
ともに前記太陽電池と前記インバータとの接続点側の第
１の単相ブリッジ型インバータを全波整流器動作させて
第１のＤＣ／ＤＣコンバータとする。
【００１７】また、バッテリ充電指令発生時には、前記
第１の単相ブリッジ型インバータをインバータ動作させ
るとともに前記第２の単相ブリッジ型インバータを全波
整流器動作させて第２のＤＣ／ＤＣコンバータとする。
第１の単相ブリッジ型インバータをインバータ動作させ
るとともに前記第２の単相ブリッジ型インバータを全波
整流器動作させて第２のＤＣ／ＤＣコンバータとする。
【００１８】
【作用】請求項１記載の構成によれば、太陽電池からイ
ンバータへ電力供給する際に、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、バッ
テリ放電指令を発生させ、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ
を選択的に動作させ、太陽電池の発生電力が最大となる
ように太陽電池とインバータとの接続点の電圧を制御す
る。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、バッテリの
端子電圧と太陽電池とインバータとの接続点との電圧の
差により自動的に決定される。
ンバータへ電力供給する際に、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、バッ
テリ放電指令を発生させ、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ
を選択的に動作させ、太陽電池の発生電力が最大となる
ように太陽電池とインバータとの接続点の電圧を制御す
る。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、バッテリの
端子電圧と太陽電池とインバータとの接続点との電圧の
差により自動的に決定される。
【００１９】また、太陽電池からインバータへ電力供給
する際に、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、バッテリ充電指令を発生
させ、第２のＤＣ／ＤＣコンバータを選択的に動作さ
せ、太陽電池の発生電力が最大となるように太陽電池と
インバータとの接続点の電圧を制御する。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、バッテリの端子電圧と太陽電池とインバータ
との接続点との電圧の差により自動的に決定される。
する際に、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、バッテリ充電指令を発生
させ、第２のＤＣ／ＤＣコンバータを選択的に動作さ
せ、太陽電池の発生電力が最大となるように太陽電池と
インバータとの接続点の電圧を制御する。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、バッテリの端子電圧と太陽電池とインバータ
との接続点との電圧の差により自動的に決定される。
【００２０】請求項２記載の構成によれば、第１の単相
ブリッジ型インバータと高周波トランスと第２の単相ブ
リッジ型インバータとの縦続接続回路からなる双方向Ｄ
Ｃ／ＤＣコンバータにおいて、第１および第２の単相ブ
リッジ型インバータの動作を切り替えることで、第１お
よび第２のＤＣ／ＤＣコンバータを構成することができ
る。
ブリッジ型インバータと高周波トランスと第２の単相ブ
リッジ型インバータとの縦続接続回路からなる双方向Ｄ
Ｃ／ＤＣコンバータにおいて、第１および第２の単相ブ
リッジ型インバータの動作を切り替えることで、第１お
よび第２のＤＣ／ＤＣコンバータを構成することができ
る。
【００２１】
【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。太陽電池１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）とバ
ッテリ４との間に双方向ＤＣ／ＤＣコンバータブロック
５を挿入している。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。
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。太陽電池１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）とバ
ッテリ４との間に双方向ＤＣ／ＤＣコンバータブロック
５を挿入している。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。
【００２２】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。バッテリ４は、内部抵抗（出力インピーダンス）Ｒ
B を有し、電圧はＶB である。
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。バッテリ４は、内部抵抗（出力インピーダンス）Ｒ
B を有し、電圧はＶB である。
【００２３】なお、図１において、ＩPVは太陽電池１の
出力電流である。ＰINV とＰPVとＰ B とＶDCとは図８と
同様である。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５
は、図２に示すように、太陽電池１とインバータ３との
接続点とバッテリ４との間に出力電圧制御用の第１のＤ
Ｃ／ＤＣコンバータ９と入力電圧制御用の第２のＤＣ／
ＤＣコンバータ１０とを並列的に接続した構成となって
いる。
出力電流である。ＰINV とＰPVとＰ B とＶDCとは図８と
同様である。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５
は、図２に示すように、太陽電池１とインバータ３との
接続点とバッテリ４との間に出力電圧制御用の第１のＤ
Ｃ／ＤＣコンバータ９と入力電圧制御用の第２のＤＣ／
ＤＣコンバータ１０とを並列的に接続した構成となって
いる。
【００２４】なお、充電モード時および放電モード時に
第１および第２のＤＣ／ＤＣコンバータ９，１０を選択
的に動作させるために、それらの入出力端にスイッチ１
１，１２を挿入している。充電モード時には、スイッチ
１１，１２が「充電」側に切り替わり、インバータ３の
直流側から第２のＤＣ／ＤＣコンバータ１０を通してバ
ッテリ４側へ電力ＰBCが供給され、放電モード時には、
スイッチ１１，１２が「放電」側に切り替わり、バッテ
リ４側から第１のＤＣ／ＤＣコンバータ９を通してイン
バータ３側へ電力ＰBDが供給される。
第１および第２のＤＣ／ＤＣコンバータ９，１０を選択
的に動作させるために、それらの入出力端にスイッチ１
１，１２を挿入している。充電モード時には、スイッチ
１１，１２が「充電」側に切り替わり、インバータ３の
直流側から第２のＤＣ／ＤＣコンバータ１０を通してバ
ッテリ４側へ電力ＰBCが供給され、放電モード時には、
スイッチ１１，１２が「放電」側に切り替わり、バッテ
リ４側から第１のＤＣ／ＤＣコンバータ９を通してイン
バータ３側へ電力ＰBDが供給される。
【００２５】そして、バッテリ放電指令発生時には、第
１のＤＣ／ＤＣコンバータ９を選択的に動作させて太陽
電池１の発生電力ＰPVが最大となるように太陽電池１と
インバータ３との接続点の電圧を制御する。このとき、
双方向ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５は、等価的にバ
ッテリ４の出力インピーダンスおよび端子電圧を変化さ
せる機能を有することになる。
１のＤＣ／ＤＣコンバータ９を選択的に動作させて太陽
電池１の発生電力ＰPVが最大となるように太陽電池１と
インバータ３との接続点の電圧を制御する。このとき、
双方向ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５は、等価的にバ
ッテリ４の出力インピーダンスおよび端子電圧を変化さ
せる機能を有することになる。
【００２６】また、太陽電池１による充電を指令するバ
ッテリ充電指令発生時には、第２のＤＣ／ＤＣコンバー
タ１０を選択的に動作させて太陽電池１の発生電力ＰPV
が最大となるように太陽電池１とインバータ３との接続
点の電圧を制御する。このとき、双方向ＤＣ／ＤＣコン
バータブロック５は、等価的にバッテリ４の出力インピ
ーダンスおよび端子電圧を変化させる機能を有すること
になる。
ッテリ充電指令発生時には、第２のＤＣ／ＤＣコンバー
タ１０を選択的に動作させて太陽電池１の発生電力ＰPV
が最大となるように太陽電池１とインバータ３との接続
点の電圧を制御する。このとき、双方向ＤＣ／ＤＣコン
バータブロック５は、等価的にバッテリ４の出力インピ
ーダンスおよび端子電圧を変化させる機能を有すること
になる。
【００２７】なお、上記の太陽電池１とインバータ３と
の接続点の電圧の制御は、ＤＣ／ＤＣコンバータ９，１
０のインバータにおいて、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。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、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 より小さいときに
は、バッテリ放電指令を発生させ、第１のＤＣ／ＤＣコ
ンバータ９を選択的に動作させ、太陽電池１の発生電力
ＰPVが最大となるように太陽電池１とインバータ３との
接続点の電圧（出力電圧）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ＰPV
は発生可能最大電力ＰPVM となる。
の接続点の電圧の制御は、ＤＣ／ＤＣコンバータ９，１
０のインバータにおいて、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。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、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 より小さいときに
は、バッテリ放電指令を発生させ、第１のＤＣ／ＤＣコ
ンバータ９を選択的に動作させ、太陽電池１の発生電力
ＰPVが最大となるように太陽電池１とインバータ３との
接続点の電圧（出力電圧）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ＰPV
は発生可能最大電力ＰPVM となる。
【００２８】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、バッテリ４の端子電圧と太陽電池１とインバータ
３との接続点との電圧の差により自動的に決定される。
また、太陽電池１からインバータ３へ電力供給する際
に、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 より大きいときには、バッテリ充電
指令を発生させ、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ１０を選
択的に動作させ、太陽電池１の発生電力ＰPVが最大とな
るように太陽電池１とインバータ３との接続点の電圧
（入力電圧）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ＰPVは発生可能最
大電力ＰPVM となる。
発生電力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、バッテリ４の端子電圧と太陽電池１とインバータ
３との接続点との電圧の差により自動的に決定される。
また、太陽電池１からインバータ３へ電力供給する際
に、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 より大きいときには、バッテリ充電
指令を発生させ、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ１０を選
択的に動作させ、太陽電池１の発生電力ＰPVが最大とな
るように太陽電池１とインバータ３との接続点の電圧
（入力電圧）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ＰPVは発生可能最
大電力ＰPVM となる。
【００２９】太陽電池１の発生電力ＰPV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の充電電流量
は、バッテリ４の端子電圧と太陽電池１とインバータ３
との接続点との電圧の差により自動的に決定される。図
３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ＶDCと太陽電池１の
発生電力ＰPV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。
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の充電電流量
は、バッテリ４の端子電圧と太陽電池１とインバータ３
との接続点との電圧の差により自動的に決定される。図
３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ＶDCと太陽電池１の
発生電力ＰPV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。
【００３０】図３では、横軸にインバータ３の直流端の
電圧ＶDCをとり、縦軸に太陽電池１の発生電力ＰPV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と太陽電池１の発生電
力ＰPVの関係を示し、曲線Ｂ 2 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ＰB 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と太陽
電池１の発生電力ＰPV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９と同一の条件の元での測定結果を示
す。
電圧ＶDCをとり、縦軸に太陽電池１の発生電力ＰPV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と太陽電池１の発生電
力ＰPVの関係を示し、曲線Ｂ 2 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ＰB 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と太陽
電池１の発生電力ＰPV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９と同一の条件の元での測定結果を示
す。
【００３１】この図３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。つまり、こ
のときに、ＰPV＝ＰPV2 となり、ＰB ＝ＰB2 となり、
ＶDC＝Ｖ2 となっている。この電圧Ｖ2 は太陽電池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。
圧Ｖ2 にて安定していることを示している。つまり、こ
のときに、ＰPV＝ＰPV2 となり、ＰB ＝ＰB2 となり、
ＶDC＝Ｖ2 となっている。この電圧Ｖ2 は太陽電池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。
【００３２】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。また、図
３において、ＶPVO は太陽電池１の開放電圧を示し、Ｐ
PVM は太陽電池１の発生可能最大電力を示している。Ｖ
B2はバッテリ４および双方向ＤＣ／ＤＣコンバータブロ
ック５をバッテリ放電時に等価的に出力インピーダンス
ＲB2を有するバッテリとみたときの開放電圧を示してい
る。
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。また、図
３において、ＶPVO は太陽電池１の開放電圧を示し、Ｐ
PVM は太陽電池１の発生可能最大電力を示している。Ｖ
B2はバッテリ４および双方向ＤＣ／ＤＣコンバータブロ
ック５をバッテリ放電時に等価的に出力インピーダンス
ＲB2を有するバッテリとみたときの開放電圧を示してい
る。
【００３３】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り、バッテ
リ放電指令を発生して、ＰPV2 ＝ＰPVM となるように、
出力電圧制御用のＤＣ／ＤＣコンバータ９を動作させ
る。ところが、図４に示すように、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、その特性が図４のようになる。
ッテリ４から放電が行われる放電モードであり、バッテ
リ放電指令を発生して、ＰPV2 ＝ＰPVM となるように、
出力電圧制御用のＤＣ／ＤＣコンバータ９を動作させ
る。ところが、図４に示すように、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、その特性が図４のようになる。
【００３４】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 より小さいとき
（充電モード）におけるインバータ３の直流端の電圧Ｖ
DCと太陽電池１の発生電力ＰPVおよびバッテリ４の電力
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、縦軸に太陽電池
１の発生電力ＰPVおよびバッテリ４の放出電力ＰB をと
っており、曲線Ｃ1 はインバータ３の直流端の電圧ＶDC
と太陽電池１の発生電力ＰPVの関係を示し、曲線Ｃ 2 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ＰB との関係を示し、曲線Ｃ3 はインバータ３の直流
端の電圧ＶDCと太陽電池１の発生電力ＰPVおよびバッテ
リＣ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９と同一の条件の
元での測定結果を示す。
太陽電池１の発生可能最大電力ＰPV M より小さいとき
（充電モード）におけるインバータ３の直流端の電圧Ｖ
DCと太陽電池１の発生電力ＰPVおよびバッテリ４の電力
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、縦軸に太陽電池
１の発生電力ＰPVおよびバッテリ４の放出電力ＰB をと
っており、曲線Ｃ1 はインバータ３の直流端の電圧ＶDC
と太陽電池１の発生電力ＰPVの関係を示し、曲線Ｃ 2 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ＰB との関係を示し、曲線Ｃ3 はインバータ３の直流
端の電圧ＶDCと太陽電池１の発生電力ＰPVおよびバッテ
リＣ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９と同一の条件の
元での測定結果を示す。
【００３５】この図４は、ＰPV3 ＝ＰINV ＋ＰB3なる電
圧Ｖ3 にて安定していることを示している。つまり、こ
のときに、ＰPV＝ＰPV3 となり、ＰB ＝ＰB3 （充電）
となり、ＶDC＝Ｖ3 となっている。この電圧Ｖ3 は太陽
電池１の発生電力ＰB3が発生可能最大電力ＰPVM 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。
圧Ｖ3 にて安定していることを示している。つまり、こ
のときに、ＰPV＝ＰPV3 となり、ＰB ＝ＰB3 （充電）
となり、ＶDC＝Ｖ3 となっている。この電圧Ｖ3 は太陽
電池１の発生電力ＰB3が発生可能最大電力ＰPVM 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。
【００３６】なお、太陽電池１における曲線Ｃ1 の形状
は、セル温度によって異なり、それに合わせて電圧Ｖ3
が常に太陽電池１の発生電力ＰB3が発生可能最大電力Ｐ
PVMに等しくなる電圧値に変化する。また、図４におい
て、ＶPVO は太陽電池１の開放電圧を示し、ＰPVM は太
陽電池１の発生可能最大電力を示している。ＶB3はバッ
テリ４および双方向ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５を
バッテリ放電時に等価的に出力インピーダンスＲB3を有
するバッテリとみたときの開放電圧を示している。
は、セル温度によって異なり、それに合わせて電圧Ｖ3
が常に太陽電池１の発生電力ＰB3が発生可能最大電力Ｐ
PVMに等しくなる電圧値に変化する。また、図４におい
て、ＶPVO は太陽電池１の開放電圧を示し、ＰPVM は太
陽電池１の発生可能最大電力を示している。ＶB3はバッ
テリ４および双方向ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５を
バッテリ放電時に等価的に出力インピーダンスＲB3を有
するバッテリとみたときの開放電圧を示している。
【００３７】ここで、バッテリ放電指令発生時において
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。まず、サンプリングタイマを起動する（ステップＳ
１）。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）。
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。まず、サンプリングタイマを起動する（ステップＳ
１）。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）。
【００３８】つぎに、端子電圧ＶPV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Ｓ
３）。前回のサンプリング時にインバータ３の直流端の
電圧ＶDC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Ｓ５）。
算して太陽電池１の発生電力ＰPVを求める（ステップＳ
３）。前回のサンプリング時にインバータ３の直流端の
電圧ＶDC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Ｓ５）。
【００３９】ステップＳ５の判定結果がＮＯのときに、
インバータ３の直流端の電圧ＶDCの設定値をΔＶDC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、インバータ３の
直流端の電圧ＶDCの設定値をΔＶDC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Ｐ
PV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）。
インバータ３の直流端の電圧ＶDCの設定値をΔＶDC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、インバータ３の
直流端の電圧ＶDCの設定値をΔＶDC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Ｐ
PV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）。
【００４０】ステップＳ８の判定結果がＮＯのときに、
インバータ３の直流端の電圧ＶDCの設定値をΔＶDC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、インバータ３の
直流端の電圧ＶDCの設定値をΔＶDC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、インバータ３の直流端の電圧、図２でいえ
ば、出力電圧制御用のＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力電
圧が増減制御されることになる。
インバータ３の直流端の電圧ＶDCの設定値をΔＶDC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、インバータ３の
直流端の電圧ＶDCの設定値をΔＶDC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、インバータ３の直流端の電圧、図２でいえ
ば、出力電圧制御用のＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力電
圧が増減制御されることになる。
【００４１】なお、バッテリ充電指令発生時において最
大電力発生制御を行うためのアルゴリズムは図５に示し
たアルゴリズムと同じである。ここで、図１および図２
の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５の具体構成の
一例について、図面を参照しながら説明する。図６は双
方向ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５の一例の具体構成
を示す回路図である。なお、図２におけるスイッチ１
１，１２の部分の構成は省略している。
大電力発生制御を行うためのアルゴリズムは図５に示し
たアルゴリズムと同じである。ここで、図１および図２
の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５の具体構成の
一例について、図面を参照しながら説明する。図６は双
方向ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５の一例の具体構成
を示す回路図である。なお、図２におけるスイッチ１
１，１２の部分の構成は省略している。
【００４２】双方向ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５
は、図６に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ９，１０
からなる。出力電圧制御用のＤＣ／ＤＣコンバータ９
は、バッテリ４に４組のスイッチ素子およびフライホイ
ルダイオードの逆並列回路からなるインバータ２１の直
流端を接続し、インバータ２１の交流端に高周波トラン
ス２２の第１巻線を接続し、高周波トランス２２の第２
巻線をダイオードブリッジからなる全波整流器２３の交
流端に接続し、全波整流器２３の直流端に平滑コンデン
サ２４を接続し、平滑コンデンサ２４をインバータ３お
よび太陽電池１に接続している。
は、図６に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ９，１０
からなる。出力電圧制御用のＤＣ／ＤＣコンバータ９
は、バッテリ４に４組のスイッチ素子およびフライホイ
ルダイオードの逆並列回路からなるインバータ２１の直
流端を接続し、インバータ２１の交流端に高周波トラン
ス２２の第１巻線を接続し、高周波トランス２２の第２
巻線をダイオードブリッジからなる全波整流器２３の交
流端に接続し、全波整流器２３の直流端に平滑コンデン
サ２４を接続し、平滑コンデンサ２４をインバータ３お
よび太陽電池１に接続している。
【００４３】入力電圧制御用のＤＣ／ＤＣコンバータ１
０は、インバータ３および太陽電池１に平滑コンデンサ
２５を接続し、平滑コンデンサ２５を４組のスイッチ素
子およびフライホイルダイオードの逆並列回路からなる
インバータ２６の直流端に接続し、インバータ２６の交
流端に高周波トランス２７の第１巻線を接続し、高周波
トランス２７の第２巻線をダイオードブリッジからなる
全波整流器２８の交流端に接続し、全波整流器２８の直
流端をバッテリ４に接続している。
０は、インバータ３および太陽電池１に平滑コンデンサ
２５を接続し、平滑コンデンサ２５を４組のスイッチ素
子およびフライホイルダイオードの逆並列回路からなる
インバータ２６の直流端に接続し、インバータ２６の交
流端に高周波トランス２７の第１巻線を接続し、高周波
トランス２７の第２巻線をダイオードブリッジからなる
全波整流器２８の交流端に接続し、全波整流器２８の直
流端をバッテリ４に接続している。
【００４４】平滑コンデンサ２４, ２５に得られるイン
バータ３および太陽電池１の接続点の電圧ＶDCは、スイ
ッチ２９で選択されて制御回路３０に送られる。制御回
路３０では、インバータ３および太陽電池１の接続点の
電圧ＶDCの目標値ＶDC * との誤差を算出し、さらに比例
積分制御を行うための所定の伝達関数演算処理を行った
後、制御信号をパルス幅変調回路３１に加える。
バータ３および太陽電池１の接続点の電圧ＶDCは、スイ
ッチ２９で選択されて制御回路３０に送られる。制御回
路３０では、インバータ３および太陽電池１の接続点の
電圧ＶDCの目標値ＶDC * との誤差を算出し、さらに比例
積分制御を行うための所定の伝達関数演算処理を行った
後、制御信号をパルス幅変調回路３１に加える。
【００４５】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。パルス幅変調回路３１では、制
御回路３０から送られた制御信号を鋸歯状波信号と比較
する等して、パルス幅変調信号を作り、このパルス幅変
調信号でもってインバータ２１もしくはインバータ２６
を制御することで、インバータ３および太陽電池１の接
続点の電圧ＶDCが目標値ＶDC * に追従するように制御す
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。パルス幅変調回路３１では、制
御回路３０から送られた制御信号を鋸歯状波信号と比較
する等して、パルス幅変調信号を作り、このパルス幅変
調信号でもってインバータ２１もしくはインバータ２６
を制御することで、インバータ３および太陽電池１の接
続点の電圧ＶDCが目標値ＶDC * に追従するように制御す
る。
【００４６】この際、パルス幅変調信号は、スイッチ２
９と連動するスイッチ３２でインバータ２１およびイン
バータ２６の一方に選択的に供給される。つまり、平滑
コンデンサ２４から電圧ＶDCが制御回路３０へ供給され
たときは、インバータ２１が制御される（放電モー
ド）。また、平滑コンデンサ２５から電圧ＶDCが制御回
路３０へ供給されたときは、インバータ２６が制御され
る（充電モード）。
９と連動するスイッチ３２でインバータ２１およびイン
バータ２６の一方に選択的に供給される。つまり、平滑
コンデンサ２４から電圧ＶDCが制御回路３０へ供給され
たときは、インバータ２１が制御される（放電モー
ド）。また、平滑コンデンサ２５から電圧ＶDCが制御回
路３０へ供給されたときは、インバータ２６が制御され
る（充電モード）。
【００４７】上記の放電モードおよび充電モードにおけ
る太陽電池の発生電力を最大とする出力電圧の制御は、
目標値ＶDC * の設定を、太陽電池４の発生電力が最大と
なるように変化させることで可能となる。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
発生可能最大電力がインバータ３の消費電力より小さく
バッテリ放電指令を発生させたときには、第１のＤＣ／
ＤＣコンバータ９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とインバータ３との接続点の電圧
を制御し、太陽電池１の発生可能最大電力がインバータ
３の消費電力より大きくバッテリ充電指令を発生させた
ときには、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ１０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とイン
バータ３との接続点の電圧を制御するので、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。
る太陽電池の発生電力を最大とする出力電圧の制御は、
目標値ＶDC * の設定を、太陽電池４の発生電力が最大と
なるように変化させることで可能となる。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
発生可能最大電力がインバータ３の消費電力より小さく
バッテリ放電指令を発生させたときには、第１のＤＣ／
ＤＣコンバータ９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とインバータ３との接続点の電圧
を制御し、太陽電池１の発生可能最大電力がインバータ
３の消費電力より大きくバッテリ充電指令を発生させた
ときには、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ１０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とイン
バータ３との接続点の電圧を制御するので、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。
【００４８】図７は双方向ＤＣ／ＤＣコンバータブロッ
ク５の他の例の具体構成を示す回路図である（請求項２
に対応する実施例）。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータブロ
ック５は、図７に示すように、インバータ３および太陽
電池１に平滑コンデンサ４１を接続し、平滑コンデンサ
４１を４組のスイッチ素子およびフライホイルダイオー
ドの逆並列回路からなる単相ブリッジ型のインバータ４
２の直流端に接続し、インバータ４２の交流端に高周波
トランス４３の第１巻線を接続し、高周波トランス４３
の第２巻線を４組のスイッチ素子およびフライホイルダ
イオードの逆並列回路からなる単相ブリッジ型のインバ
ータ４４の交流端に接続し、インバータ４４の直流端を
バッテリ４に接続している。
ク５の他の例の具体構成を示す回路図である（請求項２
に対応する実施例）。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータブロ
ック５は、図７に示すように、インバータ３および太陽
電池１に平滑コンデンサ４１を接続し、平滑コンデンサ
４１を４組のスイッチ素子およびフライホイルダイオー
ドの逆並列回路からなる単相ブリッジ型のインバータ４
２の直流端に接続し、インバータ４２の交流端に高周波
トランス４３の第１巻線を接続し、高周波トランス４３
の第２巻線を４組のスイッチ素子およびフライホイルダ
イオードの逆並列回路からなる単相ブリッジ型のインバ
ータ４４の交流端に接続し、インバータ４４の直流端を
バッテリ４に接続している。
【００４９】平滑コンデンサ４１に得られるインバータ
３および太陽電池１の接続点の電圧ＶDCは、制御回路４
５に送られる。制御回路４５では、インバータ３および
太陽電池１の接続点の電圧ＶDCの目標値ＶDC * との誤差
を算出し、さらに比例積分制御を行うための所定の伝達
関数演算を行った後、制御信号をパルス幅変調回路４６
に加える。
３および太陽電池１の接続点の電圧ＶDCは、制御回路４
５に送られる。制御回路４５では、インバータ３および
太陽電池１の接続点の電圧ＶDCの目標値ＶDC * との誤差
を算出し、さらに比例積分制御を行うための所定の伝達
関数演算を行った後、制御信号をパルス幅変調回路４６
に加える。
【００５０】パルス幅変調回路４６では、制御回路４５
から送られた制御信号を鋸歯状波信号と比較する等し
て、パルス幅変調信号を作り、このパルス幅変調信号で
もってインバータ４２もしくはインバータ４４を制御す
ることで、インバータ３および太陽電池１の接続点の電
圧ＶDC（入力電圧もしくは出力電圧）が目標値ＶDC * に
追従するように制御する。
から送られた制御信号を鋸歯状波信号と比較する等し
て、パルス幅変調信号を作り、このパルス幅変調信号で
もってインバータ４２もしくはインバータ４４を制御す
ることで、インバータ３および太陽電池１の接続点の電
圧ＶDC（入力電圧もしくは出力電圧）が目標値ＶDC * に
追従するように制御する。
【００５１】この際、パルス幅変調信号は、スイッチ４
７でインバータ４２およびインバータ４４の一方に選択
的に供給される。充電モードのときは、スイッチ４７が
インバータ４２側に切り替わり、放電モードのときは、
スイッチ４７がインバータ４４側に切り替わる。なお、
パルス幅変調信号が供給されない方のインバータ４４，
４２については、各スイッチ素子がオフで、ダイオード
が全波整流器として機能する。
７でインバータ４２およびインバータ４４の一方に選択
的に供給される。充電モードのときは、スイッチ４７が
インバータ４２側に切り替わり、放電モードのときは、
スイッチ４７がインバータ４４側に切り替わる。なお、
パルス幅変調信号が供給されない方のインバータ４４，
４２については、各スイッチ素子がオフで、ダイオード
が全波整流器として機能する。
【００５２】上記の放電モードおよび充電モードにおけ
る太陽電池の発生電力を最大とする出力電圧の制御は、
目標値ＶDC * の設定を、太陽電池４の発生電力が最大と
なるように変化させることで可能となる。図７の回路で
は、インバータ４２，４４と高周波トランス４３を第１
および第２のＤＣ／ＤＣコンバータに共用しているの
で、インバータ４２，４４と高周波トランス４３を設け
るのみで第１および第２のＤＣ／ＤＣコンバータ９，１
０を構築することができ、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ
ブロック５の構成が大幅に簡略化され、コスト的に有利
である。
る太陽電池の発生電力を最大とする出力電圧の制御は、
目標値ＶDC * の設定を、太陽電池４の発生電力が最大と
なるように変化させることで可能となる。図７の回路で
は、インバータ４２，４４と高周波トランス４３を第１
および第２のＤＣ／ＤＣコンバータに共用しているの
で、インバータ４２，４４と高周波トランス４３を設け
るのみで第１および第２のＤＣ／ＤＣコンバータ９，１
０を構築することができ、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ
ブロック５の構成が大幅に簡略化され、コスト的に有利
である。
【００５３】なお、第１および第２のＤＣ／ＤＣコンバ
ータ９，１０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、第１および第２のＤＣ／ＤＣコンバータ９，１０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。また、上記実施
例のバッテリ併用型太陽光発電設備は、電力系統と連系
して負荷へ電力供給するものであったが、電力系統と連
系せずに負荷へ電力の全てを供給するものについても、
この発明を適用することが可能である。ただ、この場合
には、夜間のバッテリの充電を行なえないので、バッテ
リの夜間充電の際は、別のバッテリチャージャを設けて
バッテリを充電することが必要となる。
ータ９，１０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、第１および第２のＤＣ／ＤＣコンバータ９，１０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。また、上記実施
例のバッテリ併用型太陽光発電設備は、電力系統と連系
して負荷へ電力供給するものであったが、電力系統と連
系せずに負荷へ電力の全てを供給するものについても、
この発明を適用することが可能である。ただ、この場合
には、夜間のバッテリの充電を行なえないので、バッテ
リの夜間充電の際は、別のバッテリチャージャを設けて
バッテリを充電することが必要となる。
【００５４】
【発明の効果】請求項１記載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くバッテリ放電指令を発生させ
たときには、第１の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とインバータ
との接続点の電圧を制御し、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くバッテリ充電指令
を発生させたときには、第２の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と
インバータとの接続点の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し、
電力系統からの電力消費を低減することができる。
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くバッテリ放電指令を発生させ
たときには、第１の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とインバータ
との接続点の電圧を制御し、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くバッテリ充電指令
を発生させたときには、第２の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と
インバータとの接続点の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し、
電力系統からの電力消費を低減することができる。
【００５５】請求項２記載のバッテリ併用型太陽光発電
設備によれば、第１の単相ブリッジ型インバータと高周
波トランスと第２の単相ブリッジ型インバータを設ける
のみで、第１および第２のＤＣ／ＤＣコンバータを構成
でき、回路構成を簡単化でき、コストも低くできる。
設備によれば、第１の単相ブリッジ型インバータと高周
波トランスと第２の単相ブリッジ型インバータを設ける
のみで、第１および第２のＤＣ／ＤＣコンバータを構成
でき、回路構成を簡単化でき、コストも低くできる。
【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】図１におけるバッテリコントローラの具体構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図３】図１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。
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。
【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】バッテリ放電モードにおけるバッテリ併用型太
陽光発電設備の最大電力制御のアルゴリズムを示すフロ
ーチャートである。
陽光発電設備の最大電力制御のアルゴリズムを示すフロ
ーチャートである。
【図６】双方向ＤＣ／ＤＣコンバータブロックの具体構
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】双方向ＤＣ／ＤＣコンバータブロックの具体構
成の他の例を示す回路図である。
成の他の例を示す回路図である。
【図８】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。
示す概略ブロック図である。
【図９】図８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。
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。
【符号の説明】 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 双方向ＤＣ／ＤＣコンバータブロック ６ 負荷 ７ 電力系統 ９ ＤＣ／ＤＣコンバータ（第１） １０ ＤＣ／ＤＣコンバータ（第２）
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｋ 9060−5Ｇ Ｈ０２Ｍ 3/00 Ｈ 8726−5Ｈ (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 (72)発明者 小林 猛 京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電機 株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 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接続し、 前記太陽電池と前記インバータとの接続点とバッテリと
の間に出力電圧制御用の第１のＤＣ／ＤＣコンバータと
入力電圧制御用の第２のＤＣ／ＤＣコンバータとを並列
に挿入し、 バッテリ放電指令発生時に、前記第１のＤＣ／ＤＣコン
バータを選択的に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と前記インバータとの接
続点の電圧を制御し、 バッテリ充電指令発生時に、前記第２のＤＣ／ＤＣコン
バータを選択的に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と前記インバータとの接
続点の電圧を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。 - 【請求項２】 第１および第２のＤＣ／ＤＣコンバータ
を、太陽電池とインバータとの接続点とバッテリとの間
に挿入した第１の単相ブリッジ型インバータと高周波ト
ランスと第２の単相ブリッジ型インバータとの縦続接続
回路からなる双方向ＤＣ／ＤＣコンバータで構成し、 バッテリ放電指令発生時にバッテリ側の第２の単相ブリ
ッジ型インバータをインバータ動作させるとともに前記
太陽電池と前記インバータとの接続点側の第１の単相ブ
リッジ型インバータを全波整流器動作させて第１のＤＣ
／ＤＣコンバータとし、 バッテリ充電指令発生時に前記第１の単相ブリッジ型イ
ンバータをインバータ動作させるとともに前記第２の単
相ブリッジ型インバータを全波整流器動作させて第２の
ＤＣ／ＤＣコンバータと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 |
|---|---|---|---|
| JP5055467A JPH06266457A (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 |
|---|---|---|---|
| JP5055467A JPH06266457A (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 |
|---|---|
| JPH06266457A true JPH06266457A (ja) | 1994-09-22 |
Family
ID=12999412
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5055467A Pending JPH06266457A (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) | JPH06266457A (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002141539A (ja) * | 2000-10-30 | 2002-05-17 | Canon Inc | 太陽電池モジュールおよびその製造方法、並びに、発電装置 |
| KR100770791B1 (ko) * | 2006-03-15 | 2007-10-26 | 한국전기연구원 | 태양광 발전용 전력변환 장치 및 그 방법 |
| EP1901414A1 (de) * | 2006-09-15 | 2008-03-19 | ERGOBIONIK GmbH | Steuerung für eine durch Sonnenenergie versorgte Beleuchtung |
| JP2009033797A (ja) * | 2007-07-24 | 2009-02-12 | Fuji Pureamu Kk | 電力貯蔵型太陽光発電システム |
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| JP2019176687A (ja) * | 2018-03-29 | 2019-10-10 | 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 | 電力制御システム |
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| JP2020018114A (ja) * | 2018-07-26 | 2020-01-30 | 住友電気工業株式会社 | 蓄電池システム、電力変換システム、及び放電制御方法 |
-
1993
- 1993-03-16 JP JP5055467A patent/JPH06266457A/ja active Pending
Cited By (20)
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