JPH11318042A - 太陽光発電用電力変換装置 - Google Patents
太陽光発電用電力変換装置Info
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- JPH11318042A JPH11318042A JP10124692A JP12469298A JPH11318042A JP H11318042 A JPH11318042 A JP H11318042A JP 10124692 A JP10124692 A JP 10124692A JP 12469298 A JP12469298 A JP 12469298A JP H11318042 A JPH11318042 A JP H11318042A
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- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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Abstract
れる系統連系インバータにおいて、各太陽電池アレイに
対して独立に最大電力追従を行わせ、システム発電効率
の向上を図る。 【解決手段】 複数の太陽電池モジュール8a、8b、
8cを電力源とする太陽光発電用電力変換装置におい
て、各太陽電池モジュール8a、8b、8c毎に各太陽
電池モジュール8a、8b、8cの最大電力追従を行う
昇圧チョッパ部26a、26b、26cや波形成形部3
4a、34b、34c、34dなどのDC/DCコンバ
ータを設け、各太陽電池モジュール8a、8b、8cよ
り最大電力を導出し、その後まとめてインバータ23、
DC/ACコンバータ36等で交流出力に変換する。
Description
分散型電源に使用する太陽光発電用電力変換装置に関す
るものである。
を用いた分散型電源は、特開平8−70533号公報に
開示されている。この従来技術によると、上記分散型電
源は図5に示すように太陽電池アレイ8と、この太陽電
池アレイ8から出力される直流電力を交流電力に変える
インバータ(インバータ回路)9を内蔵したインバータ
装置10とを備えている。このインバータ装置10は、
商用電源の電力系統から分散型電源を切り離す遮断機1
1と、周波数変動や電圧変動に基づいて、商用電源の電
力系統1の遮断機5の解列を検知して遮断機11を解列
させる単独運転検知手段12とを含む系統連系保護装置
を内蔵した構成となっている。ここで3は変電所、4は
配電線、6は柱上トランスである。
される太陽電池アレイ8の出力電圧及び出力電流に基づ
いて、太陽電池アレイ8の発電電力を演算する演算手段
14と、太陽電池アレイ8の出力電圧を変化させる出力
可変手段15と、この出力可変手段15を制御して太陽
電池アレイ8の出力電圧を変化させることにより、演算
手段14で演算された発電電力が最大となる出力電圧値
を探索する探索動作を、一定の時間間隔をあけて断続的
に行う制御手段16と、発電量が異常であるときなどに
表示を行う表示手段17とを備えている。
手段14、出力可変手段15及び制御手段16は、マイ
クロコンピュータ20によって構成されている。この制
御手段16は出力可変手段15を介してインバータ回路
9を制御することにより太陽電池アレイ8の出力電圧を
変化させ、演算手段14から出力される電力が最大とな
る電圧値を探索するものである。
置は一般的には図6に示すように、例えば1kW出力の
3枚の太陽電池アレイ8に対して1個の3kWのインバ
ータ9を使用している。また図7に示すように太陽電池
アレイ8の出力に等しい容量のインバータ9を使用し、
複数枚の太陽電池アレイ8の出力側の夫々をインバータ
9の入力側に接続し、これらインバータ9の出力側を1
本にして系統と連系するシステムも開示されている。
レイ8の出力側を電力変換部であるDC/DCコンバー
タ21の入力側に接続し、これらのDC/DCコンバー
タの出力側を他の電力変換部であるインバータ9の入力
側に逆流防止ダイオード22を介して接続し、系統と連
系するシステムが開示されている。
DC200V、第2の太陽電池アレイ8の出力がDC1
00V、第3の太陽電池アレイ8の出力がDC50Vで
ある場合、第1のDC/DCコンバータ21ではその出
力をそのままDC200Vに制御し、第2、第3のDC
/DCコンバータ21では出力をDC200Vに昇圧し
てインバータ9に入力させるようになっている。
一定電圧制御するDC/DCコンバータによって、各太
陽電池アレイからDC/DCコンバータを介して得られ
る電圧をそろえてDC/DCコンバータの出力で電力を
結合する場合、太陽電池の最大電力追従が正確に行えず
システム発電効率が低下するという問題があった。つま
り、各DC/DCコンバータの出力電圧を同一に制御す
るだけでは各太陽電池アレイに対して要求される電流を
分配する制御を行うことができず、各太陽電池アレイに
対する安定な最大電力の追従が行えない。
る太陽電池アレイを直接並列接続して、1台のインバー
タで制御した場合のP(電力)−V(電圧)特性は例え
ば図9に示すようになる。2つの太陽電池アレイの最大
電力はMPP(a)、MPP(b)であるが、その合成特性
の最大電力MPP(a+b)と真の最大電力MPP(a)+
MPP(b)との関係は、MPP(a+b)<MPP(a)+
MPP(b)であり、得られる最大電力は真の最大電力に
比べて図9に記載の損失分だけ低下する。
場合、図9におけるMPP(a)の位置で動作する場合も
予想される。このような太陽電池アレイ間の最適動作電
圧のアンバランスは太陽電池モジュールの直列数が同じ
場合においても部分的な影の影響により電流が太陽電池
アレイ内のバイパスダイオードを経由するような場合に
発生する。
に本発明は、DC/DCコンバータの出力電圧をそろえ
るのではなく、各DC/DCコンバータが各太陽電池ア
レイの最大電力追従を行う構成とすることを含め、各太
陽電池アレイ毎に最大電力を追従する機能を有する電力
変換器を介して電力を統合してインバータ装置に入力
し、系統と連系運転を行うようにした。
装置において、複数の太陽電池電力入力部と、該複数の
太陽電池電力入力部に接続された各々の太陽電池アレイ
に対する最大電力追従を行う最大電力追従制御部と、前
記複数の太陽電池電力入力部より入力される入力電力を
前記太陽光発電用電力変換装置の主回路内で結合する結
合手段と、該結合手段で結合した各入力電力の総和を交
流電力に変換するインバータを設けたことを特徴として
いる。
力追従を行うことができる。この際電力結合した後の電
気的諸量は前段の各太陽電池アレイに対する最大電力追
従を行う電力変換装置では制御されず、最大電力追従を
行う前段の各電力変換装置の出力によって変化する。更
に結合された電力は後段のインバータ装置などの電力変
換装置によって交流に変換されて出力されるが、このよ
うな電力結合した位置より後段に位置するインバータ装
置が更に結合後の電力に対する最大電力追従制御を行う
ことで、トータルとしての最大電力追従が行われる。
用電力変換装置において、前記複数の太陽電池電力入力
部は、太陽電池アレイの動作電圧を該アレイの最大電力
点に制御するDC/DCコンバータで構成され、該DC
/DCコンバータの出力端で各々の電力が結合され、そ
の後段に接続されるインバータにより交流電力を得るよ
うにしたことを特徴としている。
力追従を行うことができる。この際、電力結合した後の
DC/DCコンバータの出力端電圧は、DC/DCコン
バータでは制御されず、最大電力追従の状態によって変
化する。更に結合された電力はインバータ装置を介して
交流に変換されて出力されるが、このような電力結合し
た位置より後段に位置するインバータ装置が更に結合後
の電力に対する最大電力追従制御を行うことで、トータ
ルとしての最大電力追従が行われる。
用電力変換装置において、前記DC/DCコンバータ
は、各々に接続された太陽電池アレイの動作電圧を該ア
レイの最大電力点に制御するとともに、電力結合された
出力端の電圧が所定値より大きくなる場合は、前記DC
/DCコンバータによって供給される電力を抑制するよ
うにしたことを特徴としている。
前段のDC/DCコンバータ群の出力よりも小さい場合
に、電力結合部の電圧が定格以上に上昇するのを抑制す
る作用を有する。
用電力変換装置において、前記複数の太陽電池電力入力
部は、電流共振型の高周波インバータ部と絶縁トランス
部と整流部の順序で構成され、各整流部の出力を結合し
て後段のインバータ部で交流電力に変換するようにした
ことを特徴としている。
振型の高周波インバータ部のみで実施されるとともに、
電流波形生成も同時に行われるので、後段のインバータ
部では商用周波数による波形の折り返し制御だけを行っ
て交流電力を出力できる。
用電力変換装置において、前記複数の太陽電池電力入力
部は、太陽電池電力の直接入力部とDC/DCコンバー
タを介する入力部とを有し、太陽電池電力の直接入力部
は逆流防止ダイオードを介して、前記DC/DCコンバ
ータの出力端と結合するようにしたことを特徴としてい
る。
大電力の導出を行い、後段のインバータ部が結合電力に
対する最大電力追従を行うことで、各太陽電池アレイに
対する最大電力追従作用を有するとともに、DC/DC
コンバータの数量を低減してコスト削減を図ることがで
きる。
1の実施形態を示す太陽光発電用電力変換装置の要部構
成図であり、一例として複数の太陽電池電力を入力し
て、系統と連系運転を行う系統連系インバータ41の構
成を示す。太陽電池アレイ8a、8b、8cは、各々独
立に系統連系インバータ41に接続され、リアクトル2
8a、28b、28cとスイッチ素子40a、40b、
40cとダイオード27a、27b、27cとで構成さ
れる昇圧チョッパ部26a、26b、26cには直流電
力が入力される。
はスイッチ素子40a、40b、40cのオン時間とオ
フ時間とのデューティによって制御され、リアクトル2
8a、28b、28cに蓄えられたエネルギーはダイオ
ード27a、27b、27cを介してコンデンサ29に
充電される。コンデンサ29の電圧はインバータ部23
に入力され、系統電圧に同期した交流電力に変換されて
系統に出力される。各昇圧チョッパ部26a、26b、
26cに入力される電圧と電流は電力検出部24a、2
4b、24cで検出され、制御回路25に入力される。
b、24cで検出される電圧、電流から入力電力を算出
し、入力電力が最大となるように各スイッチ素子40
a、40b、40cのゲート信号ga、gb、gcのデ
ューティ制御を行う。また、制御回路25はインバータ
入力電圧(コンデンサ29の電圧)を分圧抵抗30から
検出し、所定の保護電圧値以上になると最大電力追従を
止めて前記デューティを小さくしてコンデンサ29の電
圧が保護電圧値を越えないように制御する。
のスイッチ素子のゲート信号の制御、前記インバータ入
力電圧およびインバータ出力電力に基づいた最大電力追
従制御、系統連系保護制御などを行う。このように、各
昇圧チョッパ部26a、26b、26cおよびインバー
タ部23がともに最大電力追従制御を行うことにより、
系統連系インバータ41に接続された各太陽電池アレイ
8a、8b、8cの最大電力を取り出すことができる。
形態を示す太陽光発電用電力変換装置の要部構成図であ
り、一例として2系統の太陽電池電力を入力して、系統
と連系運転を行う系統連系インバータ41の構成を示す
ものである。太陽電池アレイ8aは、逆流防止ダイオー
ド22を介してコンデンサ29を充電し、太陽電池アレ
イ8bはリアクトル28とスイッチ素子40とダイオー
ド27とで構成される昇圧チョッパ部26に接続され
る。リアクトル28の電流はスイッチ素子40のオン時
間とオフ時間とのデューティによって制御され、リアク
トル28に蓄えられたエネルギーはダイオード27を介
してコンデンサ29に充電される。
に入力され、系統電圧に同期した交流電力に変換されて
系統に出力される。昇圧チョッパ部26に入力される電
圧と電流は電力検出部24で検出され、制御回路25に
入力される。制御回路25は電力検出部24で検出され
る電圧、電流から入力電力を算出し、入力電力が最大と
なるようにスイッチ素子40のゲート信号gのデューテ
ィ制御を行う。
入力電圧(コンデンサ29の電圧)を分圧抵抗30から
検出し、所定の保護電圧値以上になると最大電力追従を
止めて前記デューティを小さくしてコンデンサ29の電
圧が保護電圧値を越えないように制御する。さらに制御
回路25はインバータ部23内のスイッチ素子のゲート
信号の制御、前記インバータ入力電圧およびインバータ
出力電力に基づいた最大電力追従制御、系統連系保護制
御などを行う。
電圧が太陽電池アレイ8bの開放電圧より大きな太陽電
池アレイが接続され、コンデンサ29の電圧は太陽電池
アレイ8aの動作電圧となる。この電圧は昇圧チョッパ
部26の最大電力制御によって上昇するが、インバータ
入力電圧はインバータ部23の最大電力追従制御により
太陽電池アレイ8aの最大電力点となる。このようにし
て系統連系インバータ41に接続された太陽電池アレイ
8a、8bの最大電力を取り出すことができる。
実施形態を示す太陽光発電用電力変換装置の要部構成図
であり、一例として複数の太陽電池電力を入力して、系
統と連系運転を行う系統連系インバータ41の構成を示
すものである。太陽電池アレイ8a、8b、8c、8d
は、各々独立に系統連系インバータ41の波形成形部3
4a、34b、34c、34dに接続される。波形成形
部34aは電流共振型高周波インバータ31aと高周波
トランス32aと整流ダイオード33aで構成され、電
流共振型高周波インバータ31aは制御回路37によっ
て電流波形生成を行うと同時に最大電力追従制御が行わ
れる。
波交流出力は高周波トランス32aを介して整流ダイオ
ード33a、33a’で整流され、他の波形生成部34
b、34c、34dの出力電流と合成される。この場
合、波形生成部34b、34c、34dは上記波形生成
部34aと同様に、電流共振型高周波インバータ、高周
波トランスおよび整流ダイオード(いずれも図示せず)
で構成される。
34dからの出力が合成された電流は、フィルタ用のコ
ンデンサ35を経て商用周波インバータ36に入力され
る。商用周波インバータ36に入力される電流は図4の
(a)に示すような全波整流状の直流波形となり(図3
におけるA点)、これを商用周波インバータ36で系統
電圧に同期して折り返して、図4の(b)にしめすよう
な交流電流出力を得られる(図3におけるB点)。更に
これをACフィルタ39で平滑化して図4の(c)に示
すような正弦波電流波形を得ることができる(図3にお
けるC点)。
バータ36の折り返し制御および系統連系保護制御を行
うとともに、制御回路37に系統との同期信号を送る。
制御回路37はこの同期信号に同期した電流波形生成を
行うように、波形成形部34a、34b、34c、34
dを制御している。このように各太陽電池アレイ毎に設
けた波形生成部34a、34b、34c、34dが最大
電力追従制御を行うことにより系統連系インバータ41
に接続された各太陽電池アレイ8a、8b、8c、8d
の最大電力を取り出すことができる。
請求項1の発明によると、太陽光発電用電力変換装置に
おいて、複数の太陽電池電力入力部と、該複数の太陽電
池電力入力部に接続された各々の太陽電池アレイに対す
る最大電力追従を行う最大電力追従制御部を有し、前記
複数入力電力は主回路内で結合して交流電力を出力する
ことにより、各太陽電池アレイに対して最大電力追従を
行うことができ、太陽光発電のシステム効率を向上する
ことができる。
光発電用電力変換装置において、前記複数の太陽電池電
力入力部は、太陽電池アレイの動作電圧を該アレイの最
大電力点に制御するDC/DCコンバータで構成され、
該DC/DCコンバータの出力端で各々の電力が結合さ
れ、その後段に接続されるインバータにより交流電力を
得るようにしているので、請求項1と同様に各太陽電池
アレイに対して最大電力追従を行うことができ、太陽光
発電のシステム効率を向上することができる。
光発電用電力変換装置において、前記DC/DCコンバ
ータは、各々に接続された太陽電池アレイの動作電圧を
該アレイの最大電力点に制御するとともに、電力結合さ
れた出力端の電圧が所定値より大きくなる場合は、前記
DC/DCコンバータによって供給される電力を抑制す
るようにしているので、後段のインバータ装置の最大定
格入力電圧を超えないようにしてインバータ装置の破損
を防止することができる。
光発電用電力変換装置において、前記複数の太陽電池電
力入力部は、電流共振型の高周波インバータ部と絶縁ト
ランス部と整流部より成る波形成形部で構成され、各整
流部の出力を結合して後段のインバータ部で交流電力に
変換するようにしているので、最大電力追従制御は前段
の電流共振型の高周波インバータ部のみで行わせること
ができ、最大電力追従の制御を簡素化することができ
る。また、請求項1と同様に各太陽電池アレイに対して
最大電力追従を行うことができ、太陽光発電のシステム
効率を向上することができる。
光発電用電力変換装置において、前記複数の太陽電池電
力入力部は、太陽電池電力の直接入力部とDC/DCコ
ンバータを介する入力部とを有し、太陽電池電力の直接
入力部は逆流防止ダイオードを介して、前記DC/DC
コンバータの出力端と結合するようにしているので、D
C/DCコンバータは独自で最大電力を導出し、後段の
インバータ部が結合電力に対する最大電力追従を行うこ
とになり、各太陽電池アレイに対する最大電力追従作用
を有し、太陽光発電のシステム効率を向上することがで
きる。更にまた、請求項2の構成に比べてDC/DCコ
ンバータの数量が低減されるのでコストダウンが可能に
なる。
る。
る。
である。
図である。
図である。
である。
ック図である。
ブロック図である。
る。
Claims (5)
- 【請求項1】 太陽光発電用電力変換装置において、複
数の太陽電池電力入力部と、該複数の太陽電池電力入力
部に接続された各々の太陽電池アレイに対する最大電力
追従を行う最大電力追従制御部と、前記複数の太陽電池
電力入力部より入力される入力電力を前記太陽光発電用
電力変換装置の主回路内で結合する結合手段と、該結合
手段で結合した各入力電力の総和を交流電力に変換する
インバータを設けたことを特徴とする太陽光発電用電力
変換装置。 - 【請求項2】 前記複数の太陽電池電力入力部は、太陽
電池アレイの動作電圧を該アレイの最大電力点に制御す
るDC/DCコンバータで構成され、該DC/DCコン
バータの出力端で各々の電力が結合され、その後段に接
続されるインバータにより交流電力を得ることを特徴と
する請求項1に記載の太陽光発電用電力変換装置。 - 【請求項3】 前記DC/DCコンバータは、各々に接
続された太陽電池アレイの動作電圧を該アレイの最大電
力点に制御するとともに、電力結合された出力端の電圧
が所定値より大きくなる場合は、前記DC/DCコンバ
ータによって供給される電力を抑制することを特徴とす
る請求項2に記載の太陽光発電用電力変換装置。 - 【請求項4】 前記複数の太陽電池電力入力部は、電流
共振型の高周波インバータ部と絶縁トランス部と整流部
の順序で構成され、各整流部の出力を結合して後段のイ
ンバータ部で交流電力に変換することを特徴とする請求
項1に記載の太陽光発電用電力変換装置。 - 【請求項5】 前記複数の太陽電池電力入力部は、太陽
電池電力の直接入力部とDC/DCコンバータを介する
入力部とを有し、太陽電池電力の直接入力部は逆流防止
ダイオードを介して、前記DC/DCコンバータの出力
端と結合されることを特徴とする請求項1に記載の太陽
光発電用電力変換装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12469298A JP3568023B2 (ja) | 1998-05-07 | 1998-05-07 | 太陽光発電用電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12469298A JP3568023B2 (ja) | 1998-05-07 | 1998-05-07 | 太陽光発電用電力変換装置 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004088228A Division JP2004194500A (ja) | 2004-03-25 | 2004-03-25 | 太陽光発電用電力変換装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH11318042A true JPH11318042A (ja) | 1999-11-16 |
JP3568023B2 JP3568023B2 (ja) | 2004-09-22 |
Family
ID=14891737
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12469298A Expired - Lifetime JP3568023B2 (ja) | 1998-05-07 | 1998-05-07 | 太陽光発電用電力変換装置 |
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Country | Link |
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