JPH11282556A - 太陽光発電装置 - Google Patents
太陽光発電装置Info
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- JPH11282556A JPH11282556A JP10084681A JP8468198A JPH11282556A JP H11282556 A JPH11282556 A JP H11282556A JP 10084681 A JP10084681 A JP 10084681A JP 8468198 A JP8468198 A JP 8468198A JP H11282556 A JPH11282556 A JP H11282556A
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Abstract
光発電装置を得る。 【解決手段】 入力されたスイッチング信号のデューテ
ィー比に応じて昇圧率が変更できる昇圧回路へのスイッ
チング信号の入力を開始(ステップ100)し、昇圧回
路の後段に接続されたインバータ回路の出力電流II か
らインバータ回路の出力電力PI を算出(ステップ10
2)した後、出力電力PI に基づいて昇圧回路の昇圧後
の目標電圧VM を求め(ステップ104)、昇圧回路の
実際の出力電圧VS が目標電圧VM より小さい場合は上
記スイッチング信号のデューティー比を上げ、大きい場
合は上記スイッチング信号のデューティー比を下げる
(ステップ106〜ステップ112)。
Description
係り、特に、太陽電池の出力電力を昇圧した後に交流電
力に変換する太陽光発電装置に関する。
をインバータ回路等によって商用電力と同様の交流電力
に変換する太陽光発電装置と商用電力系統とを連系(接
続)して、家電製品等の負荷に給電する系統連系システ
ムが注目されている。
従来の太陽光発電装置には、太陽電池から出力された直
流電力の電圧を昇圧チョッパ回路等の昇圧回路によって
昇圧した後に、該昇圧された直流電力をインバータ回路
によって交流電力に変換するものがあった。この際、上
記従来の太陽光発電装置では、昇圧後の電圧値が一定値
となるように昇圧回路を制御していた。
来の太陽光発電装置では、上述したように昇圧後の電圧
値が一定値となるように昇圧回路を制御していたため、
太陽電池の発電電力が比較的低い場合に太陽電池の動作
電圧が不安定になる、という問題点があった。
ようになる。従来の太陽光発電装置では、昇圧後の電圧
値が一定値となるように昇圧回路を制御していたので、
太陽電池の出力電圧が小さな場合には、昇圧回路による
昇圧率が大きくされていた。
は、図6に示すような曲線で表わされるため、昇圧回路
の昇圧率が大きくなると太陽電池の動作電圧が小さくな
る方向(図6左方向)に移動し、この結果、太陽電池の
動作電圧を不安定にしていた。
回路の出力電圧が必要以上に高く設定された場合、結果
的に装置の変換効率を低下させる、という問題点があっ
た。
れたものであり、常に最適な状態で運転することができ
る太陽光発電装置を提供することを目的とする。
に、請求項1記載の太陽光発電装置は、太陽電池と、前
記太陽電池から出力された直流電力の電圧を設定された
目標電圧に昇圧する昇圧手段と、前記昇圧手段により昇
圧された直流電力を交流電力に変換して出力する電力変
換手段と、前記電力変換手段から出力された交流電力に
基づいて前記昇圧手段の目標電圧を設定する制御手段
と、を備えている。
ば、昇圧手段によって、太陽電池から出力された直流電
力の電圧が設定された目標電圧に昇圧され、電力変換手
段によって、上記昇圧手段により昇圧された直流電力が
交流電力に変換されて出力される。
手段によって、電力変換手段から出力された交流電力に
基づいて設定される。
装置によれば、昇圧手段の目標電圧を電力変換手段から
出力された交流電力に基づいて設定しているので、昇圧
手段の昇圧率を必要以上に大きくしないことが可能とな
り、太陽光発電装置を常に安定して動作させることがで
きると共に、昇圧手段の出力電圧を必要以上に高く設定
する必要がなく、装置の変換効率低下を未然に防止する
ことができる。
請求項1記載の太陽光発電装置において、前記制御手段
は、前記昇圧手段の目標電圧を前記電力変換手段から出
力された交流電力の増加に応じて上昇するように設定す
るものである。
ば、請求項1記載の太陽光発電装置における制御手段に
よって、昇圧手段の目標電圧が電力変換手段から出力さ
れた交流電力の増加に応じて上昇するように設定され
る。
装置によれば、昇圧手段の目標電圧を電力変換手段から
出力された交流電力の増加に応じて上昇するように設定
しているので、昇圧手段の昇圧率が必要以上に大きくな
ることを防止することができる。
係る太陽光発電装置の実施の形態について詳細に説明す
る。
用電力系統に連系した系統連系システムとして適用した
場合の構成を示すブロック図である。同図に示すよう
に、本実施形態に係る太陽光発電装置10には太陽電池
12が備えられており、太陽電池12の出力端は逆流防
止用のダイオード14を介して直流用のノイズフィルタ
16に接続されている。
された直流電力の昇圧を後述するマイクロコンピュータ
(以下、マイコンという)32から入力されたスイッチ
ング信号Sに基づいて行う昇圧回路18に接続されてお
り、昇圧回路18の出力端は入力された直流電力を交流
電力に変換して出力するインバータ回路20に接続され
ており、さらにインバータ回路20の出力端は交流用の
ノイズフィルタ22に接続されている。なお、インバー
タ回路20は、後述するマイコン32から入力されたス
イッチング信号に応じて、入力された直流電力を商用電
源と同じ周波数(例えば50Hz又は60Hz)の交流
(このインバータ回路20の出力は、例えばノコギリ状
波)に変換する役目を有している。なお、昇圧回路18
の詳細な構成については後述する。
列コンダクタ24を介して商用電力系統28に接続され
ている。
電装置10全体の制御を行うマイコン32を備えてお
り、マイコン32にはアイソレーションアンプから成る
第1の電圧検出部34で検出された太陽電池12の出力
電圧、変流器CTから成る第1の電流検出部36で検出
された太陽電池12の出力電流、アイソレーションアン
プから成る第2の電圧検出部38で検出された昇圧回路
18の出力電圧、変流器CTから成る第2の電流検出部
40で検出されたインバータ回路20の出力電流、及び
変圧器PTから成る電圧波形検出部42で検出された商
用電力系統28の電圧波形が各々所定のサンプリング周
期(本実施形態では0.5秒)で入力されている。
4に接続されており、商用電力系統28の停電を検出し
た場合に、解列コンダクタ24の接点を開放して、イン
バータ回路20を商用電力系統28から切り離す(解
列)ようになっている。
されており、第2の電圧検出部38で検出された昇圧回
路18の出力電圧及び第2の電流検出部40で検出され
たインバータ回路20の出力電流に基づいて、昇圧回路
18に入力するスイッチング信号Sのデューティー比を
制御する。
0に接続されており、電圧波形検出部42で検出された
商用電力系統28の電圧波形に基づいて、インバータ回
路20の出力電力の位相及び周波数が商用電源と一致す
るようにスイッチング信号を発生してインバータ回路2
0に入力する。
に、インバータ回路20が本発明の電力変換手段に、マ
イコン32が本発明の制御手段に、各々相当する。
細な構成について説明する。同図に示すように、昇圧回
路18にはノイズフィルタ16から入力された直流電力
を平滑するための平滑コンデンサ50及びチョークコイ
ル52と、スイッチング素子及びダイオードにより構成
されたスイッチ回路54と、出力側のフィルタ効果を得
るために接続されたダイオード56及びコンデンサ58
と、を備えている。
イル52中の電磁エネルギーを利用して出力電圧VS を
ノイズフィルタ16から印加された電圧VD 以上に昇圧
する昇圧チョッパ回路を構成している。なお、上記スイ
ッチ回路54を構成するスイッチング素子としては、パ
ワートランジスタ、パワーFET等を適用することがで
きる。
VS の平均値Vは、スイッチ回路54のスイッチング素
子に入力された図3に示すスイッチング信号Sのデュー
ティー比に応じて次の(1)式で与えられる。
は、一般に通流率と呼ばれている。上記(1)式から明
らかなように、昇圧回路18からの出力電圧VS の平均
値Vは、スイッチング信号Sの1周期tに対するオンの
期間tonの割合が大きい、すなわちデューティー比が大
きいほど大きな値となる。
太陽光発電装置10における昇圧回路18制御時の作用
を説明する。なお、図4は、昇圧回路18を制御するた
めにマイコン32で実行される制御プログラムのフロー
チャートである。
対するデューティー比が0のスイッチング信号Sの入力
を開始し、その後、徐々にスイッチング信号Sのデュー
ティー比を上昇することによって昇圧回路18の出力電
圧を上昇して、該出力電圧が所定の目標電圧に到達した
時点でインバータ回路20の動作を開始した後にステッ
プ102へ移行する。なお、この際の所定の目標電圧
は、図5(A)のグラフにおけるインバータ回路20の
出力電力PI が0であるときの目標電圧に相当する。
部40で検出されたインバータ回路20の出力電流II
に基づいてインバータ回路20の出力電力PI (=II
×商用電力の電圧)を算出する。
基づいて昇圧回路18による昇圧後の目標電圧VM を求
める。この際、インバータ回路20の出力電力PI と目
標電圧VM とが図5(A)に示すような関係となるよう
に目標電圧VM を求める。すなわち、目標電圧VM を、
インバータ回路20の出力電力PI が0から1[kW]
までは一定値とし、出力電力PI が1[kW]より大き
なときには出力電力P I の増加に応じて上昇するように
する。なお、この際の目標電圧VM の具体的な求め方と
しては、予め図5(A)に示す関係となるインバータ回
路20の出力電力PI と昇圧回路18の目標電圧VM の
テーブルをマイコン32内の図示しないメモリに記憶し
ておき、該テーブルを参照して求める方法等を適用する
ことができる。また、上記の1[kW]は単なる一例で
あり、本発明はこの値に限定されるものではない。
部38で検出された昇圧回路18の出力電圧VS の値が
目標電圧VM より小さいか否かを判定し、小さい場合は
ステップ108に移行して、昇圧回路18の出力電圧V
S が目標電圧VM となるように昇圧回路18に入力して
いるスイッチング信号Sのデューティー比を上げた後に
ステップ102へ戻る。
18の出力電圧VS の値が目標電圧VM より小さくない
と判定された場合はステップ110へ移行して出力電圧
VSの値が目標電圧VM より大きいか否かを判定し、大
きい場合はステップ112へ移行して、昇圧回路18の
出力電圧VS が目標電圧VM となるようにスイッチング
信号Sのデューティー比を下げた後にステップ102へ
戻る。
18の出力電圧VS の値が目標電圧VM より大きくない
と判定された場合、すなわち出力電圧VS の値が目標電
圧V M と等しい場合は、スイッチング信号Sのデューテ
ィー比を変更せずにステップ102へ戻る。
プ112の処理を繰り返して実行することによって、昇
圧回路18の出力電圧VS の値がインバータ回路20の
出力電力PI の大きさに応じて図5(A)に示すような
関係となるように制御される。
装置10では、昇圧回路18の出力電圧VS をインバー
タ回路20の出力電力PI の大きさに応じて変更してい
るので、昇圧回路18の昇圧率が必要以上に大きくなる
ことがなく、太陽光発電装置10を常に安定して動作さ
せることができると共に、昇圧回路18の出力電圧V S
の値を必要以上に高く設定する必要がなく、装置の変換
効率を低下させることがない。
力電圧VS をインバータ回路20の出力電力PI に応じ
て図5(A)に示す関係となるように求める場合につい
て説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、例えば図5(B)に示すように出力電圧VS をイン
バータ回路20の出力電力PI の増加に応じて直線的に
上昇させる形態としてもよいし、図5(C)に示すよう
にインバータ回路20の出力電力PI の増加に応じて階
段状に上昇させる形態としてもよい。これらの場合も、
本実施形態と略同様の効果を奏することができる。
て昇圧チョッパ回路(直接形昇圧回路)を適用した場合
について説明したが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、倍電圧整流回路、直並列チョッパ回路等を用い
た昇圧回路を適用する形態としてもよい。
ば、昇圧手段の目標電圧を電力変換手段から出力された
交流電力に基づいて設定しているので、昇圧手段の昇圧
率を必要以上に大きくしないことが可能となり、太陽光
発電装置を常に安定して動作させることができると共
に、昇圧手段の出力電圧を必要以上に高く設定する必要
がなく、装置の変換効率低下を未然に防止することがで
きる、という効果が得られる。
れば、昇圧手段の目標電圧を電力変換手段から出力され
た交流電力の増加に応じて上昇するように設定している
ので、昇圧手段の昇圧率が必要以上に大きくなることを
防止することができる、という効果が得られる。
示すブロック図である。
ブロック図である。
チング信号の状態を示すと共に、昇圧回路の動作原理の
説明に用いるタイミングチャートである。
時に実行される制御プログラムの流れを示すフローチャ
ートである。
0の出力電力と昇圧回路18の目標電圧との関係の一例
を示すグラフであり、(B)及び(C)はインバータ回
路20の出力電力と昇圧回路18の目標電圧との関係の
その他の例を示すグラフである。
力電圧−出力電流特性図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 太陽電池と、 前記太陽電池から出力された直流電力の電圧を設定され
た目標電圧に昇圧する昇圧手段と、 前記昇圧手段により昇圧された直流電力を交流電力に変
換して出力する電力変換手段と、 前記電力変換手段から出力された交流電力に基づいて前
記昇圧手段の目標電圧を設定する制御手段と、 を備えた太陽光発電装置。 - 【請求項2】 前記制御手段は、前記昇圧手段の目標電
圧を前記電力変換手段から出力された交流電力の増加に
応じて上昇するように設定する請求項1記載の太陽光発
電装置。
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