JPH09294340A - 太陽光発電装置 - Google Patents
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- JPH09294340A JPH09294340A JP9045577A JP4557797A JPH09294340A JP H09294340 A JPH09294340 A JP H09294340A JP 9045577 A JP9045577 A JP 9045577A JP 4557797 A JP4557797 A JP 4557797A JP H09294340 A JPH09294340 A JP H09294340A
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- Y02B10/10—Photovoltaic [PV]
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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
Abstract
(57)【要約】
【課題】 太陽電池モジュールやセルの接続数を自由に
することができ、しかも太陽電池が設置可能な場所に、
必要な太陽電池を敷きつめることを可能にして、常に高
効率で屋根等の設置場所の利用効率をも向上させた、非
常に優れた太陽光発電装置を提供すること。また、個人
住宅等の小規模システムにおいても太陽電池の増設単位
を単なるストリング単位ではなく、太陽電池モジュール
単位にすることが可能な、汎用性の高い太陽光発電装置
を提供すること。 【解決手段】 ｍ個のセルもしくはｍ個のセル群が直列
接続されている第１太陽電池Ｐ１と、ｎ個（ただし、ｎ
≠ｍ）のセルもしくはｎ個のセル群が直列接続されてい
る第２太陽電池Ｐ４とを並列接続するとともに、第１及
び第２太陽電池の双方の発電電力を電力変換手段Ｃ１を
介して負荷Ｌに供給するように成した太陽光発電装置Ｓ
１であって、電力変換手段Ｃ１と第２太陽電池Ｐ４との
間に、第２太陽電池Ｐ４を第１太陽電池Ｐ１の動作電圧
のｎ／ｍの電圧で動作させる制御手段を介在させたこと
を特徴とする。
することができ、しかも太陽電池が設置可能な場所に、
必要な太陽電池を敷きつめることを可能にして、常に高
効率で屋根等の設置場所の利用効率をも向上させた、非
常に優れた太陽光発電装置を提供すること。また、個人
住宅等の小規模システムにおいても太陽電池の増設単位
を単なるストリング単位ではなく、太陽電池モジュール
単位にすることが可能な、汎用性の高い太陽光発電装置
を提供すること。 【解決手段】 ｍ個のセルもしくはｍ個のセル群が直列
接続されている第１太陽電池Ｐ１と、ｎ個（ただし、ｎ
≠ｍ）のセルもしくはｎ個のセル群が直列接続されてい
る第２太陽電池Ｐ４とを並列接続するとともに、第１及
び第２太陽電池の双方の発電電力を電力変換手段Ｃ１を
介して負荷Ｌに供給するように成した太陽光発電装置Ｓ
１であって、電力変換手段Ｃ１と第２太陽電池Ｐ４との
間に、第２太陽電池Ｐ４を第１太陽電池Ｐ１の動作電圧
のｎ／ｍの電圧で動作させる制御手段を介在させたこと
を特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、屋根等の構造物上
などに設置する太陽電池を構成するセル（太陽電池素
子）やセル群の直列数の自由度を増し、太陽電池の最大
出力点を正確に追尾可能とした太陽光発電装置に関す
る。
などに設置する太陽電池を構成するセル（太陽電池素
子）やセル群の直列数の自由度を増し、太陽電池の最大
出力点を正確に追尾可能とした太陽光発電装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】従来より、太陽電池から最
大電力が得られるように構成された太陽光発電装置とし
て、図６に示すものが提案されている。この太陽光発電
装置Ｓ０は、太陽電池電源Ｐがチョッパ，インバータ等
の変換器Ｈを介して、独立負荷Ｌ及び他の電源系統Ａの
それぞれに接続されたものであり、太陽電池電源Ｐの出
力電流を検出する電流センサＤＩからの出力信号を受け
て、太陽電池電源Ｐが最大電力を出力し得る電圧値を設
定する電圧指令器ＤＳと、太陽電池電源Ｐの出力電圧を
検出する電圧検出器ＤＶと、この電圧検出器ＤＶで検出
された電圧値Ｖ１と電圧指令器ＤＳの設定電圧値Ｖ２と
を比較し、かつ変換器Ｈの出力電圧または出力電流を調
整する調節器ＲＥとを備えることによって、太陽電池電
源Ｐから独立負荷Ｌ及び他系統電源Ａに最大電力を供給
するようにしたものである（例えば、特開昭56-91630号
公報を参照）。
大電力が得られるように構成された太陽光発電装置とし
て、図６に示すものが提案されている。この太陽光発電
装置Ｓ０は、太陽電池電源Ｐがチョッパ，インバータ等
の変換器Ｈを介して、独立負荷Ｌ及び他の電源系統Ａの
それぞれに接続されたものであり、太陽電池電源Ｐの出
力電流を検出する電流センサＤＩからの出力信号を受け
て、太陽電池電源Ｐが最大電力を出力し得る電圧値を設
定する電圧指令器ＤＳと、太陽電池電源Ｐの出力電圧を
検出する電圧検出器ＤＶと、この電圧検出器ＤＶで検出
された電圧値Ｖ１と電圧指令器ＤＳの設定電圧値Ｖ２と
を比較し、かつ変換器Ｈの出力電圧または出力電流を調
整する調節器ＲＥとを備えることによって、太陽電池電
源Ｐから独立負荷Ｌ及び他系統電源Ａに最大電力を供給
するようにしたものである（例えば、特開昭56-91630号
公報を参照）。
【０００３】一般に、太陽電池の出力特性は、気温や日
射等の環境変化、太陽電池受光面の汚れ、及び太陽電池
の経年変化等により大きく変動することから、必要な電
力を得るためには太陽電池の特性が揃ったものを複数用
意して、更に、必要数の太陽電池を直列や並列、または
直並列接続するなどしている。
射等の環境変化、太陽電池受光面の汚れ、及び太陽電池
の経年変化等により大きく変動することから、必要な電
力を得るためには太陽電池の特性が揃ったものを複数用
意して、更に、必要数の太陽電池を直列や並列、または
直並列接続するなどしている。
【０００４】このため、従来の太陽電池電源Ｐとして、
セルの直列数が異なるストリング（セルが直列接続され
た一列のユニット）を並列接続して構成した場合は、太
陽電池の最大出力点が各ストリング毎に異なった点に位
置するために、例えばある出力電圧で動作させようとす
ると、全体として変換効率を下げてしまう結果となる。
このことは、太陽電池モジュールの構成枚数を任意に設
定すれば変換効率を下げてしまう結果になり、例えば家
屋の屋根全体に太陽電池を敷きつめ、かつ変換効率を高
い状態で維持する等の要求に答えられないことになる。
セルの直列数が異なるストリング（セルが直列接続され
た一列のユニット）を並列接続して構成した場合は、太
陽電池の最大出力点が各ストリング毎に異なった点に位
置するために、例えばある出力電圧で動作させようとす
ると、全体として変換効率を下げてしまう結果となる。
このことは、太陽電池モジュールの構成枚数を任意に設
定すれば変換効率を下げてしまう結果になり、例えば家
屋の屋根全体に太陽電池を敷きつめ、かつ変換効率を高
い状態で維持する等の要求に答えられないことになる。
【０００５】最近、景観や個性を重視した太陽電池を搭
載した住宅等においては、太陽電池でないダミーモジュ
ールを間に挿入してスペースを埋めるようにしたり、未
使用の太陽電池モジュールを追加したりしている。ま
た、太陽電池の増設単位がストリング単位となってしま
うために、必要な容量と実際の容量とに差が生じる場合
などが発生し、ひいては製造コストが増大したり、不要
な加工等が必要となったり、さらには要求容量を満たす
ことができない等の問題が生じる。
載した住宅等においては、太陽電池でないダミーモジュ
ールを間に挿入してスペースを埋めるようにしたり、未
使用の太陽電池モジュールを追加したりしている。ま
た、太陽電池の増設単位がストリング単位となってしま
うために、必要な容量と実際の容量とに差が生じる場合
などが発生し、ひいては製造コストが増大したり、不要
な加工等が必要となったり、さらには要求容量を満たす
ことができない等の問題が生じる。
【０００６】本発明は、このような問題点に鑑み案出さ
れたものであり、太陽電池モジュールやセルの接続数を
自由にすることができ、しかも太陽電池が設置可能な場
所に、必要な太陽電池を敷きつめることを可能にして、
常に高効率で屋根等の設置場所の利用効率をも向上させ
た、非常に優れた太陽光発電装置を提供することを目的
とする。
れたものであり、太陽電池モジュールやセルの接続数を
自由にすることができ、しかも太陽電池が設置可能な場
所に、必要な太陽電池を敷きつめることを可能にして、
常に高効率で屋根等の設置場所の利用効率をも向上させ
た、非常に優れた太陽光発電装置を提供することを目的
とする。
【０００７】さらに、個人住宅等の小規模システムにお
いても太陽電池の増設単位を単なるストリング単位では
なく、太陽電池モジュール単位にすることが可能な、汎
用性の高い太陽光発電装置を提供することを目的とす
る。
いても太陽電池の増設単位を単なるストリング単位では
なく、太陽電池モジュール単位にすることが可能な、汎
用性の高い太陽光発電装置を提供することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の太陽光発電装置は、ｍ個のセルもしくはｍ
個のセル群が直列接続されている１以上の太陽電池と、
ｎ個（ただし、ｎ≠ｍ）のセルもしくはｎ個のセル群が
直列接続されている１以上の太陽電池とが並列接続され
ているとともに、前記複数の太陽電池の発電電力を電力
変換手段を介して負荷に供給するように成した太陽光発
電装置であって、少なくとも一つの太陽電池に対し動作
電圧のｎ／ｍもしくはｍ／ｎの電圧で動作させるように
構成したことを特徴とする。
に、本発明の太陽光発電装置は、ｍ個のセルもしくはｍ
個のセル群が直列接続されている１以上の太陽電池と、
ｎ個（ただし、ｎ≠ｍ）のセルもしくはｎ個のセル群が
直列接続されている１以上の太陽電池とが並列接続され
ているとともに、前記複数の太陽電池の発電電力を電力
変換手段を介して負荷に供給するように成した太陽光発
電装置であって、少なくとも一つの太陽電池に対し動作
電圧のｎ／ｍもしくはｍ／ｎの電圧で動作させるように
構成したことを特徴とする。
【０００９】特に、ｍ個のセルもしくはｍ個のセル群が
直列接続されている１以上の第１太と、ｎ個（ただし、
ｎ≠ｍ）のセルもしくはｎ個のセル群が直列接続されて
いる１以上の第２太陽電池とを並列接続するとともに、
前記第１及び第２太陽電池の発電電力を電力変換手段を
介して負荷に供給するように成した太陽光発電装置であ
って、前記電力変換手段と少なくとも一つの第２太陽電
池との間に、その第２太陽電池を前記第１太陽電池の動
作電圧のｎ／ｍもしくはｍ／ｎの電圧で動作させる制御
手段を介在させたことを特徴とする。
直列接続されている１以上の第１太と、ｎ個（ただし、
ｎ≠ｍ）のセルもしくはｎ個のセル群が直列接続されて
いる１以上の第２太陽電池とを並列接続するとともに、
前記第１及び第２太陽電池の発電電力を電力変換手段を
介して負荷に供給するように成した太陽光発電装置であ
って、前記電力変換手段と少なくとも一つの第２太陽電
池との間に、その第２太陽電池を前記第１太陽電池の動
作電圧のｎ／ｍもしくはｍ／ｎの電圧で動作させる制御
手段を介在させたことを特徴とする。
【００１０】また、ｍ個のセル、もしくはセルが複数接
続されたｍ個のセル群が直列接続されている１以上の第
１太陽電池に、ｎ個（ただし、ｎ≠ｍ）のセルもしくは
ｎ個のセル群を直列接続されている１以上の第２太陽電
池を並列接続し、第１及び第２太陽電池の発電電力を電
力変換手段を介して負荷に供給するようにしたものであ
って、電力変換手段に前記第１太陽電池及び第２太陽電
池の合成出力を最大とするべく制御信号を送出する第１
制御手段を接続するとともに、電力変換手段と第２太陽
電池との間に第２太陽電池の動作電圧を第１制御手段に
より制御される動作電圧のｎ／ｍもしくはｍ／ｎに制御
する第２制御手段を接続したことを特徴とする。
続されたｍ個のセル群が直列接続されている１以上の第
１太陽電池に、ｎ個（ただし、ｎ≠ｍ）のセルもしくは
ｎ個のセル群を直列接続されている１以上の第２太陽電
池を並列接続し、第１及び第２太陽電池の発電電力を電
力変換手段を介して負荷に供給するようにしたものであ
って、電力変換手段に前記第１太陽電池及び第２太陽電
池の合成出力を最大とするべく制御信号を送出する第１
制御手段を接続するとともに、電力変換手段と第２太陽
電池との間に第２太陽電池の動作電圧を第１制御手段に
より制御される動作電圧のｎ／ｍもしくはｍ／ｎに制御
する第２制御手段を接続したことを特徴とする。
【００１１】ここで、例えばｎ／ｍ＝Ｘとは正確にｎ／
ｍである必要はなく、±１０％程度の許容度を有しても
よいものとする。すなわち、Ｘが０．９×（ｎ／ｍ）≦
Ｘ≦１．１×（ｎ／ｍ）の範囲にあるものとすれば、太
陽電池の高い動作出力を追尾することが可能となる。な
お、ｍ／ｎについても同様とする。
ｍである必要はなく、±１０％程度の許容度を有しても
よいものとする。すなわち、Ｘが０．９×（ｎ／ｍ）≦
Ｘ≦１．１×（ｎ／ｍ）の範囲にあるものとすれば、太
陽電池の高い動作出力を追尾することが可能となる。な
お、ｍ／ｎについても同様とする。
【００１２】また、第１太陽電池がｍ個のセルもしくは
セル群を直列接続させた太陽電池を複数並列接続させて
成るようにしてもよい。
セル群を直列接続させた太陽電池を複数並列接続させて
成るようにしてもよい。
【００１３】また、太陽電池電源を構成する電力変換手
段は、複数設けてもよく各太陽電池に専用の電力変換手
段を設けてもよい。
段は、複数設けてもよく各太陽電池に専用の電力変換手
段を設けてもよい。
【００１４】このように構成することにより、設置領域
の態様による太陽電池の設置の制約が大幅に緩和され、
必要な容量の太陽電池を確保したり、例えば屋根などの
設置場所全体に太陽電池を張りめぐらすことが可能とな
る。
の態様による太陽電池の設置の制約が大幅に緩和され、
必要な容量の太陽電池を確保したり、例えば屋根などの
設置場所全体に太陽電池を張りめぐらすことが可能とな
る。
【００１５】さらに、第２太陽電池の動作出力を最大に
することができ、ひいては太陽電池全体の動作出力を最
大にすることが容易となる。
することができ、ひいては太陽電池全体の動作出力を最
大にすることが容易となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】まず、本発明に係る実施の形態に
ついて詳細に説明する。図１に示すように、太陽光発電
装置Ｓ１は、セルが複数接続されたｍ＝８枚のセル群
（太陽電池モジュール）を直列接続させて成る太陽電池
Ｐ１〜Ｐ３（第１太陽電池群）を並列接続し、ｎ＝４枚
の太陽電池モジュールを直列接続させて成る太陽電池Ｐ
４（第２太陽電池）を並列接続し、太陽電池Ｐ１〜Ｐ４
の発電電力を第１電力変換手段Ｃ１（DC/AC コンバー
タ）を介して負荷である交流電源系統Ａや交流負荷Ｌに
供給するようにしたものである。
ついて詳細に説明する。図１に示すように、太陽光発電
装置Ｓ１は、セルが複数接続されたｍ＝８枚のセル群
（太陽電池モジュール）を直列接続させて成る太陽電池
Ｐ１〜Ｐ３（第１太陽電池群）を並列接続し、ｎ＝４枚
の太陽電池モジュールを直列接続させて成る太陽電池Ｐ
４（第２太陽電池）を並列接続し、太陽電池Ｐ１〜Ｐ４
の発電電力を第１電力変換手段Ｃ１（DC/AC コンバー
タ）を介して負荷である交流電源系統Ａや交流負荷Ｌに
供給するようにしたものである。
【００１７】ここで、各太陽電池Ｐ１〜Ｐ３は、それぞ
れ太陽電池モジュール単位ｐｕにおいて特性（電圧−電
流特性）が同一であり、全体としても特性が同一なアレ
イ（複数のセル群から成る太陽電池）となっている。ま
た、太陽電池Ｐ４も同様に太陽電池モジュール単位で太
陽電池Ｐ１〜Ｐ３と特性が同一であり、これら太陽電池
Ｐ１〜Ｐ３，Ｐ４はセル群の直列数が異なるアレイとな
っている。すなわち、太陽電池Ｐ１〜Ｐ３は８枚の太陽
電池モジュールを直列接続したものであり、太陽電池Ｐ
４は４枚の太陽電池モジュールを直列接続したものであ
る。例えば、家屋の屋根に太陽電池を設置する場合、図
２に示すように、４枚の太陽電池モジュールを１列とし
て、２列が直列接続されて太陽電池Ｐ１〜Ｐ３を、１列
が太陽電池Ｐ４を構成している。そして、この図のよう
に屋根の設置領域のほぼ全面に太陽電池を張りめぐらし
ている。
れ太陽電池モジュール単位ｐｕにおいて特性（電圧−電
流特性）が同一であり、全体としても特性が同一なアレ
イ（複数のセル群から成る太陽電池）となっている。ま
た、太陽電池Ｐ４も同様に太陽電池モジュール単位で太
陽電池Ｐ１〜Ｐ３と特性が同一であり、これら太陽電池
Ｐ１〜Ｐ３，Ｐ４はセル群の直列数が異なるアレイとな
っている。すなわち、太陽電池Ｐ１〜Ｐ３は８枚の太陽
電池モジュールを直列接続したものであり、太陽電池Ｐ
４は４枚の太陽電池モジュールを直列接続したものであ
る。例えば、家屋の屋根に太陽電池を設置する場合、図
２に示すように、４枚の太陽電池モジュールを１列とし
て、２列が直列接続されて太陽電池Ｐ１〜Ｐ３を、１列
が太陽電池Ｐ４を構成している。そして、この図のよう
に屋根の設置領域のほぼ全面に太陽電池を張りめぐらし
ている。
【００１８】従来の設置方法の場合、最適な出力を得る
べく同一直列数の一列を並列にしていたので、せいぜい
太陽電池Ｐ１〜Ｐ３までを設置するにとどまっており、
設置スペースを有効利用できなかったのに対して、本発
明では以下に詳述するように太陽電池の動作出力を常に
最大に維持することが可能となるので、太陽電池の設置
スペースを有効に利用することができるだけでなく、最
適な出力を得ることができるのである。
べく同一直列数の一列を並列にしていたので、せいぜい
太陽電池Ｐ１〜Ｐ３までを設置するにとどまっており、
設置スペースを有効利用できなかったのに対して、本発
明では以下に詳述するように太陽電池の動作出力を常に
最大に維持することが可能となるので、太陽電池の設置
スペースを有効に利用することができるだけでなく、最
適な出力を得ることができるのである。
【００１９】また、各太陽電池Ｐ１〜Ｐ４は、それぞれ
逆流防止ダイオードＤ１〜Ｄ４を介して第１電力変換手
段Ｃ１に接続されている。また、逆流防止ダイオードＤ
１〜Ｄ４と第１電力変換手段Ｃ１との間には、太陽電池
Ｐ１〜Ｐ４の合成された電圧−電流曲線における動作出
力を最大動作出力点に維持するべく、制御信号を電力変
換手段Ｃ１に出力する動作点検出回路ＭＣ（第１制御手
段）が接続されている。また、太陽電池Ｐ４とダイオー
ドＤ４との間には、太陽電池Ｐ４の動作電圧を動作点検
出回路ＭＣにより動作させる動作電圧のｎ／ｍ（ただ
し、±１０％の許容度を有する）に制御する制御回路Ｃ
２（第２制御手段）が接続されている。
逆流防止ダイオードＤ１〜Ｄ４を介して第１電力変換手
段Ｃ１に接続されている。また、逆流防止ダイオードＤ
１〜Ｄ４と第１電力変換手段Ｃ１との間には、太陽電池
Ｐ１〜Ｐ４の合成された電圧−電流曲線における動作出
力を最大動作出力点に維持するべく、制御信号を電力変
換手段Ｃ１に出力する動作点検出回路ＭＣ（第１制御手
段）が接続されている。また、太陽電池Ｐ４とダイオー
ドＤ４との間には、太陽電池Ｐ４の動作電圧を動作点検
出回路ＭＣにより動作させる動作電圧のｎ／ｍ（ただ
し、±１０％の許容度を有する）に制御する制御回路Ｃ
２（第２制御手段）が接続されている。
【００２０】次に、制御回路Ｃ２について詳細に説明す
る。図３に示すように、制御回路Ｃ２は、太陽電池Ｐ４
の出力動作点を検出する第１検出器Ｍ１と、後記する第
２電力変換手段ＣＮの出力動作点を検出する第２検出器
Ｍ２と、第２検出器Ｍ２からの検出信号を分圧する分圧
器ＤＥと、第１検出器Ｍ１からの出力信号と分圧器ＤＥ
からの出力信号とを比較するコンパレータＣＰと、この
コンパレータＣＰの出力信号でもって入力電圧を昇圧す
る第２電力変換手段ＣＮ（DC/DC コンバータ）から構成
されている。
る。図３に示すように、制御回路Ｃ２は、太陽電池Ｐ４
の出力動作点を検出する第１検出器Ｍ１と、後記する第
２電力変換手段ＣＮの出力動作点を検出する第２検出器
Ｍ２と、第２検出器Ｍ２からの検出信号を分圧する分圧
器ＤＥと、第１検出器Ｍ１からの出力信号と分圧器ＤＥ
からの出力信号とを比較するコンパレータＣＰと、この
コンパレータＣＰの出力信号でもって入力電圧を昇圧す
る第２電力変換手段ＣＮ（DC/DC コンバータ）から構成
されている。
【００２１】ここで、分圧器ＤＥは例えば可変抵抗器で
構成し、太陽電池Ｐ１〜Ｐ３の直列数と太陽電池Ｐ４の
直列数に応じて、抵抗値を適宜変更できるようにしてあ
る。なお、第１検出器Ｍ１もしくは第２検出器Ｍ２のい
ずれかを所定の分圧比を有する可変抵抗器とすれば、分
圧器ＤＥを不要としてもよい。
構成し、太陽電池Ｐ１〜Ｐ３の直列数と太陽電池Ｐ４の
直列数に応じて、抵抗値を適宜変更できるようにしてあ
る。なお、第１検出器Ｍ１もしくは第２検出器Ｍ２のい
ずれかを所定の分圧比を有する可変抵抗器とすれば、分
圧器ＤＥを不要としてもよい。
【００２２】第２電力変換手段ＣＮは、分圧器ＤＥで設
定された分圧比に応じた比率でフィードバック制御が行
われ、第２電力変換手段ＣＮの入力電圧は、第２電力変
換手段ＣＮの出力電圧の分圧比に常に制御されている。
太陽電池電源Ｐの第１電力変換手段Ｃ１の最大電力の追
従制御によって、この第２電力変換手段ＣＮの出力電圧
は、８直列接続された太陽電池Ｐ１〜Ｐ３が最も出力の
大きくなる動作点で動作している。
定された分圧比に応じた比率でフィードバック制御が行
われ、第２電力変換手段ＣＮの入力電圧は、第２電力変
換手段ＣＮの出力電圧の分圧比に常に制御されている。
太陽電池電源Ｐの第１電力変換手段Ｃ１の最大電力の追
従制御によって、この第２電力変換手段ＣＮの出力電圧
は、８直列接続された太陽電池Ｐ１〜Ｐ３が最も出力の
大きくなる動作点で動作している。
【００２３】すなわち、分圧器ＤＥの分圧比を１／２に
設定しておくと、太陽電池Ｐ４の動作電圧は第２電力変
換手段ＣＮによって、太陽電池Ｐ１〜Ｐ３の動作電圧の
１／２に自動制御されることとなる。これは、太陽電池
モジュール単位でみると、図４に示す太陽電池Ｐ１〜Ｐ
３の動作電圧ＶＰ８と太陽電池Ｐ４の動作電圧の１／２
と、図５に示す太陽電池Ｐ４の動作電圧ＶＰ４とは同一
となり、結局太陽電池Ｐ１〜Ｐ４まで最大出力点で動作
させることが可能となる。なお、図４及び図５において
Ｗ１は太陽電池モジュール１枚の、Ｗ８は太陽電池モジ
ュール８枚の、Ｗ４は太陽電池モジュール４枚の電圧−
電流特性を示す。
設定しておくと、太陽電池Ｐ４の動作電圧は第２電力変
換手段ＣＮによって、太陽電池Ｐ１〜Ｐ３の動作電圧の
１／２に自動制御されることとなる。これは、太陽電池
モジュール単位でみると、図４に示す太陽電池Ｐ１〜Ｐ
３の動作電圧ＶＰ８と太陽電池Ｐ４の動作電圧の１／２
と、図５に示す太陽電池Ｐ４の動作電圧ＶＰ４とは同一
となり、結局太陽電池Ｐ１〜Ｐ４まで最大出力点で動作
させることが可能となる。なお、図４及び図５において
Ｗ１は太陽電池モジュール１枚の、Ｗ８は太陽電池モジ
ュール８枚の、Ｗ４は太陽電池モジュール４枚の電圧−
電流特性を示す。
【００２４】次に、第２電力変換手段ＣＮの入力電圧の
制御について説明する。第２電力変換手段ＣＮの入力電
圧は、太陽電池Ｐ４が太陽電池モジュール４枚から構成
されているために低くなる。すなわち、太陽電池Ｐ４の
最大出力動作点は、図５における点ＭＰ４（動作電圧Ｖ
Ｐ４）となる。
制御について説明する。第２電力変換手段ＣＮの入力電
圧は、太陽電池Ｐ４が太陽電池モジュール４枚から構成
されているために低くなる。すなわち、太陽電池Ｐ４の
最大出力動作点は、図５における点ＭＰ４（動作電圧Ｖ
Ｐ４）となる。
【００２５】一方、太陽電池Ｐ１〜Ｐ３までの各ストリ
ングは、それぞれ８枚の太陽電池モジュールを直列接続
しているので、図４に示すように各ストリングの最大出
力動作点は点ＭＰ８（動作電圧ＶＰ８）となり太陽電池
Ｐ４より高い電圧となっいる。第２電力変換手段ＣＮの
入力には、太陽電池Ｐ４が接続されているので、最大出
力点で動作させるためには、第２電力変換手段ＣＮの入
力電圧を点ＭＰ４に常に維持しなくてはならない。しか
し、一般に太陽電池の特性は日射量や温度等の影響によ
り変化するので、常にこの最大出力点を追尾する必要が
あるが、同様の最大電力追従機能は、第１電力変換手段
Ｃ１にも備わっているために、第１電力変換手段Ｃ１が
追尾した動作電圧の直列数の比を与えることによって、
きわめて簡単な構成で太陽電池Ｐ４の最大出力点を追尾
できる。これは、同一特性の太陽電池を用いれば、太陽
電池Ｐ１〜Ｐ３の動作電圧の１／８と太陽電池Ｐ４の動
作電圧の１／４は同一であるからである。
ングは、それぞれ８枚の太陽電池モジュールを直列接続
しているので、図４に示すように各ストリングの最大出
力動作点は点ＭＰ８（動作電圧ＶＰ８）となり太陽電池
Ｐ４より高い電圧となっいる。第２電力変換手段ＣＮの
入力には、太陽電池Ｐ４が接続されているので、最大出
力点で動作させるためには、第２電力変換手段ＣＮの入
力電圧を点ＭＰ４に常に維持しなくてはならない。しか
し、一般に太陽電池の特性は日射量や温度等の影響によ
り変化するので、常にこの最大出力点を追尾する必要が
あるが、同様の最大電力追従機能は、第１電力変換手段
Ｃ１にも備わっているために、第１電力変換手段Ｃ１が
追尾した動作電圧の直列数の比を与えることによって、
きわめて簡単な構成で太陽電池Ｐ４の最大出力点を追尾
できる。これは、同一特性の太陽電池を用いれば、太陽
電池Ｐ１〜Ｐ３の動作電圧の１／８と太陽電池Ｐ４の動
作電圧の１／４は同一であるからである。
【００２６】そこで、このような太陽電池の特性を利用
して、常に最大電力を取り出せるように、太陽電池の最
大出力点を追尾できるようにしたのが第２電力変換手段
ＣＮであり、第２電力変換手段ＣＮの入力電圧の指令値
は、分圧比を変えることで任意の点に移動できる。第１
電力変換手段Ｃ１の入力における合成出力の特性は、図
４におけるＷ８を相似比で３倍にした特性カーブと図５
におけるＷａを合成した特性カーブとなる。したがっ
て、全ての太陽電池はモジュール単位で特性が等しいこ
とから、その電圧−電流特性は、モジュール単位での電
圧−電流特性カーブの相似形となるため、図４における
最適動作電圧ＶＰ８と図５における最適動作電圧ＶＰ４
とは一致することになる。
して、常に最大電力を取り出せるように、太陽電池の最
大出力点を追尾できるようにしたのが第２電力変換手段
ＣＮであり、第２電力変換手段ＣＮの入力電圧の指令値
は、分圧比を変えることで任意の点に移動できる。第１
電力変換手段Ｃ１の入力における合成出力の特性は、図
４におけるＷ８を相似比で３倍にした特性カーブと図５
におけるＷａを合成した特性カーブとなる。したがっ
て、全ての太陽電池はモジュール単位で特性が等しいこ
とから、その電圧−電流特性は、モジュール単位での電
圧−電流特性カーブの相似形となるため、図４における
最適動作電圧ＶＰ８と図５における最適動作電圧ＶＰ４
とは一致することになる。
【００２７】なお、太陽電池Ｐ４が１枚の太陽電池モジ
ュールで構成されている場合は分圧比を１／８にし、逆
に太陽電池モジュール９枚で構成されている場合には９
／８にすればよいが、太陽電池モジュールが９枚の場合
は増幅器を用いてもよいし、太陽電池Ｐ４の電圧を分圧
する第１検出器Ｍ１の分圧比を１／２にして、第２検出
器Ｍ２の分圧比を９／１６にしても良いことはいうまで
もない。また、太陽電池モジュール９枚の場合は、第２
電力変換手段ＣＮは降圧変換となる。
ュールで構成されている場合は分圧比を１／８にし、逆
に太陽電池モジュール９枚で構成されている場合には９
／８にすればよいが、太陽電池モジュールが９枚の場合
は増幅器を用いてもよいし、太陽電池Ｐ４の電圧を分圧
する第１検出器Ｍ１の分圧比を１／２にして、第２検出
器Ｍ２の分圧比を９／１６にしても良いことはいうまで
もない。また、太陽電池モジュール９枚の場合は、第２
電力変換手段ＣＮは降圧変換となる。
【００２８】また、本実施例では太陽電池としてセル群
（太陽電池モジュール）を複数直列接続させた太陽電池
アレイについて説明したが、これに限定されるものでは
なく、セル（太陽電池素子）を複数直列接続させた場合
などにも適用が可能である。また、負荷として交流負荷
や交流電源系統を用いて場合について説明したが、直流
の負荷であっても適用が可能であり、この場合は、電力
変換手段Ｃ１はDC/DCコンバータを使用する。さらに、
上述の例では簡単な構成を例にとり説明したが、本発明
は、ｍ個のセルもしくはｍ個のセル群が直列接続されて
いる１以上の太陽電池と、ｎ個（ただし、ｎ≠ｍ）のセ
ルもしくはｎ個のセル群が直列接続されている１以上の
太陽電池とが並列接続されていて、複数の太陽電池の発
電電力を電力変換手段を介して負荷に供給するように成
した太陽光発電装置であって、少なくとも一つの太陽電
池に対し動作電圧のｎ／ｍもしくはｍ／ｎの電圧で動作
させるように構成したものであればよく、このような本
発明の要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更実施が可能で
ある。
（太陽電池モジュール）を複数直列接続させた太陽電池
アレイについて説明したが、これに限定されるものでは
なく、セル（太陽電池素子）を複数直列接続させた場合
などにも適用が可能である。また、負荷として交流負荷
や交流電源系統を用いて場合について説明したが、直流
の負荷であっても適用が可能であり、この場合は、電力
変換手段Ｃ１はDC/DCコンバータを使用する。さらに、
上述の例では簡単な構成を例にとり説明したが、本発明
は、ｍ個のセルもしくはｍ個のセル群が直列接続されて
いる１以上の太陽電池と、ｎ個（ただし、ｎ≠ｍ）のセ
ルもしくはｎ個のセル群が直列接続されている１以上の
太陽電池とが並列接続されていて、複数の太陽電池の発
電電力を電力変換手段を介して負荷に供給するように成
した太陽光発電装置であって、少なくとも一つの太陽電
池に対し動作電圧のｎ／ｍもしくはｍ／ｎの電圧で動作
させるように構成したものであればよく、このような本
発明の要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更実施が可能で
ある。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の太陽光発
電装置によれば、少なくとも２つの太陽電池の各々に電
力変換手段等の制御手段を接続してその制御動作をスト
リングの直列数の比率に応じて行うことによって、日射
変動、温度変化、経年変化等に伴う太陽電池電源の出力
特性の変動があっても、変動する太陽電池電源の最大出
力点を自動追尾することが容易にでき、屋根等の太陽電
池を設置可能な場所において、きわめて効率の優れた太
陽光発電装置を提供することができる。
電装置によれば、少なくとも２つの太陽電池の各々に電
力変換手段等の制御手段を接続してその制御動作をスト
リングの直列数の比率に応じて行うことによって、日射
変動、温度変化、経年変化等に伴う太陽電池電源の出力
特性の変動があっても、変動する太陽電池電源の最大出
力点を自動追尾することが容易にでき、屋根等の太陽電
池を設置可能な場所において、きわめて効率の優れた太
陽光発電装置を提供することができる。
【００３０】また、屋根上などの太陽電池の設置領域の
態様によらずに、太陽電池を自由に設置することがで
き、設置の制約が従来より大幅に緩和され、必要な容量
の太陽電池を確保したり、例えば屋根などの設置場所全
体に太陽電池を有効に張りめぐらすことが可能となり、
汎用性のきわめて高い非常に優れた太陽光発電装置を提
供できる。
態様によらずに、太陽電池を自由に設置することがで
き、設置の制約が従来より大幅に緩和され、必要な容量
の太陽電池を確保したり、例えば屋根などの設置場所全
体に太陽電池を有効に張りめぐらすことが可能となり、
汎用性のきわめて高い非常に優れた太陽光発電装置を提
供できる。
【００３１】さらに、互いに直列数の異なる太陽電池も
しくは太陽電池群の動作出力を最大にすることができ、
ひいては太陽電池装置全体の動作出力を最大にすること
が容易となり、非常に出力特性の優れた太陽光発電装置
を提供できる。
しくは太陽電池群の動作出力を最大にすることができ、
ひいては太陽電池装置全体の動作出力を最大にすること
が容易となり、非常に出力特性の優れた太陽光発電装置
を提供できる。
【図１】本発明に係る太陽光発電装置の一例を示す概略
構成図。
構成図。
【図２】太陽電池を家屋の屋根上に配置した一例を示す
斜視図。
斜視図。
【図３】制御回路を説明する回路図。
【図４】太陽電池モジュールを８枚直列接続した太陽電
池の電圧−電流特性を説明する特性図。
池の電圧−電流特性を説明する特性図。
【図５】太陽電池モジュールを４枚直列接続した太陽電
池の電圧−電流特性を説明する特性図。
池の電圧−電流特性を説明する特性図。
【図６】従来の太陽光発電装置を説明する構成図。
Ｓ１ ・・・ 太陽光発電装置 Ｐ ・・・ 太陽電池電源 Ｐ１〜Ｐ４ ・・・ 太陽電池（Ｐ１〜Ｐ３：第１太陽
電池，Ｐ４：第２太陽電池） Ｄ１〜Ｄ４ ・・・ 逆流防止ダイオード Ｃ１ ・・・ 第１電力変換手段 ＭＣ ・・・ 検出回路（第１制御手段） Ｃ２ ・・・ 制御回路（第２制御手段） Ｍ１ ・・・ 第１検出器 Ｍ２ ・・・ 第２検出器 ＣＮ ・・・ 第２電力変換手段
電池，Ｐ４：第２太陽電池） Ｄ１〜Ｄ４ ・・・ 逆流防止ダイオード Ｃ１ ・・・ 第１電力変換手段 ＭＣ ・・・ 検出回路（第１制御手段） Ｃ２ ・・・ 制御回路（第２制御手段） Ｍ１ ・・・ 第１検出器 Ｍ２ ・・・ 第２検出器 ＣＮ ・・・ 第２電力変換手段
Claims (1)
- 【請求項１】 ｍ個のセルもしくはｍ個のセル群が直列
接続されている１以上の太陽電池と、ｎ個（ただし、ｎ
≠ｍ）のセルもしくはｎ個のセル群が直列接続されてい
る１以上の太陽電池とが並列接続されているとともに、
前記複数の太陽電池の発電電力を電力変換手段を介して
負荷に供給するように成した太陽光発電装置であって、
少なくとも一つの太陽電池に対し動作電圧のｎ／ｍもし
くはｍ／ｎの電圧で動作させるように構成したことを特
徴とする太陽光発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9045577A JPH09294340A (ja) | 1996-02-29 | 1997-02-28 | 太陽光発電装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4252296 | 1996-02-29 | ||
| JP8-42522 | 1996-02-29 | ||
| JP9045577A JPH09294340A (ja) | 1996-02-29 | 1997-02-28 | 太陽光発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09294340A true JPH09294340A (ja) | 1997-11-11 |
Family
ID=26382230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9045577A Pending JPH09294340A (ja) | 1996-02-29 | 1997-02-28 | 太陽光発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09294340A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0854521A2 (en) * | 1997-01-21 | 1998-07-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Solar cell array and solar power generation apparatus using it |
| JP2002076419A (ja) * | 2000-08-25 | 2002-03-15 | Sanyo Electric Co Ltd | 太陽電池モジュールの設置方法 |
| US6448489B2 (en) | 2000-04-28 | 2002-09-10 | Sharp Kabushiki Kaisha | Solar generation system |
| JP2004146791A (ja) * | 2002-07-31 | 2004-05-20 | Kyocera Corp | 太陽光発電装置 |
| JP2006149080A (ja) * | 2004-11-18 | 2006-06-08 | Furukawa Battery Co Ltd:The | 電力供給制御装置および負荷電力供給システム |
| JP2010267106A (ja) * | 2009-05-15 | 2010-11-25 | Ntt Facilities Inc | 太陽光発電システム及び制御方法 |
| JP2013102578A (ja) * | 2011-11-07 | 2013-05-23 | Sony Corp | 制御装置および制御方法 |
| JP2013102572A (ja) * | 2011-11-07 | 2013-05-23 | Sony Corp | 制御装置、制御方法および制御システム |
-
1997
- 1997-02-28 JP JP9045577A patent/JPH09294340A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0854521A2 (en) * | 1997-01-21 | 1998-07-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Solar cell array and solar power generation apparatus using it |
| EP0854521A3 (en) * | 1997-01-21 | 1998-11-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Solar cell array and solar power generation apparatus using it |
| AU747509B2 (en) * | 1997-01-21 | 2002-05-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Solar cell array and solar power generation apparatus using it |
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| JP2010267106A (ja) * | 2009-05-15 | 2010-11-25 | Ntt Facilities Inc | 太陽光発電システム及び制御方法 |
| JP2013102578A (ja) * | 2011-11-07 | 2013-05-23 | Sony Corp | 制御装置および制御方法 |
| JP2013102572A (ja) * | 2011-11-07 | 2013-05-23 | Sony Corp | 制御装置、制御方法および制御システム |
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|---|---|---|---|
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| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
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|
| A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20041015 |