JPH06266458A - 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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- JPH06266458A JPH06266458A JP5055468A JP5546893A JPH06266458A JP H06266458 A JPH06266458 A JP H06266458A JP 5055468 A JP5055468 A JP 5055468A JP 5546893 A JP5546893 A JP 5546893A JP H06266458 A JPH06266458 A JP H06266458A
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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
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- 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)
- 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し、バッテリの寿命を長くす
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との間に双方向ＤＣ／
ＤＣコンバータブロック５を挿入し、双方向ＤＣ／ＤＣ
コンバータブロック５にスイッチ１３を並列に接続す
る。そして、バッテリ放電・充電指令発生時には、スイ
ッチ１３をオフにし双方向ＤＣ／ＤＣコンバータブロッ
ク５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１とインバータ３との接続点の電圧を制御す
る。電力系統７による充電を指令するバッテリ充電指令
発生時には、スイッチ１３をオンにして、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。
射エネルギーを有効に利用し、バッテリの寿命を長くす
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との間に双方向ＤＣ／
ＤＣコンバータブロック５を挿入し、双方向ＤＣ／ＤＣ
コンバータブロック５にスイッチ１３を並列に接続す
る。そして、バッテリ放電・充電指令発生時には、スイ
ッチ１３をオフにし双方向ＤＣ／ＤＣコンバータブロッ
ク５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１とインバータ３との接続点の電圧を制御す
る。電力系統７による充電を指令するバッテリ充電指令
発生時には、スイッチ１３をオンにして、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。
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１３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１３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１３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。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。
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。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。
【０００７】図１４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Ｐ PV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
１４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Ｐ PVの関係を示し、曲線Ａ2 はインバータ１
０３の入力直流電圧ＶDCとバッテリ１０７の放出電力Ｐ
B 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Ｐ PV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
１４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Ｐ PVの関係を示し、曲線Ａ2 はインバータ１
０３の入力直流電圧ＶDCとバッテリ１０７の放出電力Ｐ
B 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。
【０００８】この図１４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、Ｖ DC＝Ｖ1 となっている。なお、図１４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１
０７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。つまり、
このときに、ＰPV＝ＰPV1 となり、ＰB ＝ＰB1 とな
り、Ｖ DC＝Ｖ1 となっている。なお、図１４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１
０７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。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】図１３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１４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Ｐ
PVM 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。
のバッテリ併用型太陽光発電設備では、図１４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Ｐ
PVM 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。
【００１０】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１３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１３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。
【００１１】また、図１３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。また、このバッテリ併用型太陽光
発電設備では、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、バッテリ１０７を損傷させやす
く、バッテリ１０７の寿命が短くなるという問題があっ
た。
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。また、このバッテリ併用型太陽光
発電設備では、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、バッテリ１０７を損傷させやす
く、バッテリ１０７の寿命が短くなるという問題があっ
た。
【００１２】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
も、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。
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
も、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。
【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、しかもバッテリの寿命を短くす
ることのない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、しかもバッテリの寿命を短くす
ることのない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、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コンバータとスイッチとを並
列に挿入している。
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コンバータとスイッチとを並
列に挿入している。
【００１５】そして、バッテリ放電指令発生時には、ス
イッチをオフにし第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、太陽電池による充電を指令するバッテリ充電指令発
生時には、スイッチをオフにし第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。
イッチをオフにし第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、太陽電池による充電を指令するバッテリ充電指令発
生時には、スイッチをオフにし第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】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、スイッチをオンにするとともに第１
および第２の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。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。
電指令発生時には、スイッチをオンにするとともに第１
および第２の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。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。
【００１７】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太陽電池と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。また、バッ
テリ充電指令発生時には、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／Ｄ
Ｃコンバータとする。
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太陽電池と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。また、バッ
テリ充電指令発生時には、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／Ｄ
Ｃコンバータとする。
【００１８】
【作用】請求項１記載の構成によれば、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、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。
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、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】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、第１および
第２のＤＣ／ＤＣコンバータの動作を停止させ、スイッ
チをオンにし、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およびスイッチを通して
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、第１および
第２のＤＣ／ＤＣコンバータの動作を停止させ、スイッ
チをオンにし、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およびスイッチを通して
送られる電力は、バッテリの充電に供される。
【００２１】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。
【００２２】
【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。
【００２３】また、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータブロッ
ク５と並列にスイッチ１３が接続されている。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。このインバータ３
は、バッテリ４を定電力充電するのにも使用され、この
とき、スイッチ１３がオンとなって双方向ＤＣ／ＤＣコ
ンバータブロック５の両端間が短絡される。
ク５と並列にスイッチ１３が接続されている。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。このインバータ３
は、バッテリ４を定電力充電するのにも使用され、この
とき、スイッチ１３がオンとなって双方向ＤＣ／ＤＣコ
ンバータブロック５の両端間が短絡される。
【００２４】バッテリ４は、内部抵抗（出力インピーダ
ンス）ＲB を有し、電圧はＶB である。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Ｐ
PVとＰ B とＶDCとは図１３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ＤＣ／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。
ンス）ＲB を有し、電圧はＶB である。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Ｐ
PVとＰ B とＶDCとは図１３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ＤＣ／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。
【００２５】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。
【００２６】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。
【００２７】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。
【００２８】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。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、スイッチ１３をオンとするととも
に、インバータ３を、電力系統７へ電力を供給するモー
ドから電力系統７から電力を吸収するモードへその制御
動作を切り換える。定電力制御動作についてはそのまま
である。
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。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、スイッチ１３をオンとするととも
に、インバータ３を、電力系統７へ電力を供給するモー
ドから電力系統７から電力を吸収するモードへその制御
動作を切り換える。定電力制御動作についてはそのまま
である。
【００２９】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。
【００３０】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８お
よび図９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８お
よび図９を参照しながらもう少し詳しく説明する。
【００３１】インバータ３と電力系統７とは、図８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９（ａ），（ｂ）
に示すように同相とすると、電源Ｅ1 から電源Ｅ2 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９（ａ），（ｂ）
に示すように同相とすると、電源Ｅ1 から電源Ｅ2 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）。
【００３２】また、電圧ＶS と電流ＩS とを図９
（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。
【００３３】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１０ないし図１２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１０ないし図１２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。
【００３４】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。
【００３５】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。
【００３６】図１１および図１２は図１０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１１（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１２（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１１（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１２（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。
【００３７】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ＰPVM 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Ｐ
PVM 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、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、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Ｐ
PVM となる。
【００３８】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。
【００３９】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。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７による充電を指令する
バッテリ充電指令を発生させ、第１および第２のＤＣ／
ＤＣコンバータ９，１０の動作を停止させ、スイッチ１
３をオンにし、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。電力系統７からインバータ３およびスイッチ１
３を通して送られる電力は、バッテリ１３の充電に供さ
れる。
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。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７による充電を指令する
バッテリ充電指令を発生させ、第１および第２のＤＣ／
ＤＣコンバータ９，１０の動作を停止させ、スイッチ１
３をオンにし、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。電力系統７からインバータ３およびスイッチ１
３を通して送られる電力は、バッテリ１３の充電に供さ
れる。
【００４０】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Ｖ
DC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。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１４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。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１４と同一の
条件の元での測定結果を示す。
【００４１】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。
【００４２】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。
【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。
【００４４】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１４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１４と同一の条件
の元での測定結果を示す。
【００４５】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。
【００４６】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。
【００４７】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）。
【００４８】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）。
【００４９】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）。
【００５０】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。
【００５１】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。
【００５２】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。
【００５３】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。
【００５４】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。
【００５５】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。
【００５６】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）。
【００５７】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。
【００５８】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、第１および第
２のＤＣ／ＤＣコンバータ９，１０の動作を停止させ、
スイッチをオンにし、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、第１および第
２のＤＣ／ＤＣコンバータ９，１０の動作を停止させ、
スイッチをオンにし、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。
【００５９】しかも、バッテリ４への充電電流または充
電電力が一定に制御されるので、バッテリ４に過大な充
電電流が流れ込むことはなく、バッテリ４を損傷させる
ことがないので、バッテリ４の寿命を長くすることがで
きる。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４２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４
４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。
電電力が一定に制御されるので、バッテリ４に過大な充
電電流が流れ込むことはなく、バッテリ４を損傷させる
ことがないので、バッテリ４の寿命を長くすることがで
きる。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４２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４
４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。
【００６０】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。
【００６１】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。
【００６２】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。
【００６３】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とを第
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とを第
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。
【００６４】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。
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。
【００６５】
【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。
【００６６】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、第１および第２の
ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を停止させ、スイッチをオ
ンにし、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、第１および第２の
ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を停止させ、スイッチをオ
ンにし、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。
【００６７】しかも、バッテリへの充電電流または充電
電力が一定に制御されるので、バッテリに過大な充電電
流が流れ込むことはなく、バッテリを損傷させることが
ないので、バッテリの寿命を長くすることができる。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、コストも低くすることができる。
電力が一定に制御されるので、バッテリに過大な充電電
流が流れ込むことはなく、バッテリを損傷させることが
ないので、バッテリの寿命を長くすることができる。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、コストも低くすることができる。
【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】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９】（ａ）〜（ｄ）は図８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。
の波形およびベクトルを示す説明図である。
【図１０】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１１】図１０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１２】図１０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１３】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１４】図１３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 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 Ａ 9060−5Ｇ Ｋ 9060−5Ｇ (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】 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コンバータとスイッ
チとを並列に挿入し、 バッテリ放電指令発生時に、前記スイッチをオフにし前
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、 前記太陽電池による充電を指令するバッテリ充電指令発
生時に、前記スイッチをオフにし前記第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、前記スイッチをオンにするとともに前記第１お
よび第２の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。 - 【請求項２】 第１および第２のＤＣ／ＤＣコンバータ
は、太陽電池とインバータとの接続点とバッテリとの間
に第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を挿
入接続した双方向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 |
|---|---|---|---|
| JP5055468A JPH06266458A (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 |
|---|---|---|---|
| JP5055468A JPH06266458A (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 |
|---|---|
| JPH06266458A true JPH06266458A (ja) | 1994-09-22 |
Family
ID=12999441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5055468A Pending JPH06266458A (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 |
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| JP (1) | JPH06266458A (ja) |
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