JPH11318087A - 太陽光発電システム - Google Patents
太陽光発電システムInfo
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- JPH11318087A JPH11318087A JP10173920A JP17392098A JPH11318087A JP H11318087 A JPH11318087 A JP H11318087A JP 10173920 A JP10173920 A JP 10173920A JP 17392098 A JP17392098 A JP 17392098A JP H11318087 A JPH11318087 A JP H11318087A
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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
- Inverter Devices (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 その製造コストを低減できると共に、短納期
で供給できるようにした太陽電池発電システムを提供す
る。 【解決手段】 商用電源を整流するコンバータ部１１
と、コンバータ部１１で整流された直流電力を保持する
直流電源部１２と、直流電力を交流電力に逆変換するイ
ンバータ部１３とを備えた汎用のインバータ装置２を用
い、インバータ装置２の入力端を太陽電池１の直流出力
に接続し、インバータ装置２が太陽電池１の発電電力を
交流商用電源の周波数と位相と電圧の出力波形に合わせ
て出力する。
で供給できるようにした太陽電池発電システムを提供す
る。 【解決手段】 商用電源を整流するコンバータ部１１
と、コンバータ部１１で整流された直流電力を保持する
直流電源部１２と、直流電力を交流電力に逆変換するイ
ンバータ部１３とを備えた汎用のインバータ装置２を用
い、インバータ装置２の入力端を太陽電池１の直流出力
に接続し、インバータ装置２が太陽電池１の発電電力を
交流商用電源の周波数と位相と電圧の出力波形に合わせ
て出力する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽光発電システ
ムに係り、市販の汎用インバータ装置を利用して、太陽
電池から発生する直流電力を交流電力に変換して商用交
流電源と連系させる太陽光発電システムに関する。
ムに係り、市販の汎用インバータ装置を利用して、太陽
電池から発生する直流電力を交流電力に変換して商用交
流電源と連系させる太陽光発電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、省エネルギー化の要請から、太陽
電池を用いた発電システムが普及しつつある。係る発電
システムにおいては、直流電力が太陽電池から生成され
るが、その負荷となる電力の供給を受ける装置は、商用
交流電源にも接続された電灯、或いはモータ等である場
合が多い。このため、係る太陽電池で生成された直流電
力は、商用電源と同じ周波数及び電圧の交流電力に変換
される必要がある。
電池を用いた発電システムが普及しつつある。係る発電
システムにおいては、直流電力が太陽電池から生成され
るが、その負荷となる電力の供給を受ける装置は、商用
交流電源にも接続された電灯、或いはモータ等である場
合が多い。このため、係る太陽電池で生成された直流電
力は、商用電源と同じ周波数及び電圧の交流電力に変換
される必要がある。
【０００３】また、このような太陽光発電システムは、
夜間は発電が不能であり、昼間の日照時には負荷装置の
需要電力をオーバする場合もある。発電電力が負荷装置
の需要電力をオーバする場合には、そのオーバした分の
電力を商用交流電源側に供給できることが好ましい。こ
のような観点から、太陽光発電システムは商用交流電源
と連系したシステムとすることが必要な場合が多い。
夜間は発電が不能であり、昼間の日照時には負荷装置の
需要電力をオーバする場合もある。発電電力が負荷装置
の需要電力をオーバする場合には、そのオーバした分の
電力を商用交流電源側に供給できることが好ましい。こ
のような観点から、太陽光発電システムは商用交流電源
と連系したシステムとすることが必要な場合が多い。
【０００４】このように、太陽光発電システムと商用交
流電源とを連系するためには、太陽電池の直流電力から
商用交流電源の周波数、位相、電圧に合わせた交流電力
に変換する必要がある。このような太陽光発電システム
における、直流電力から交流電力の変換に、従来は、特
殊な太陽電池専用のインバータ装置が用いられていた。
これは、太陽電池の直流電力出力から、パワートランジ
スタ等をスイッチングすることで、商用交流電源の仕様
に合わせた所要の周波数、位相、電圧の交流電力を形成
する専用のインバータ装置であった。
流電源とを連系するためには、太陽電池の直流電力から
商用交流電源の周波数、位相、電圧に合わせた交流電力
に変換する必要がある。このような太陽光発電システム
における、直流電力から交流電力の変換に、従来は、特
殊な太陽電池専用のインバータ装置が用いられていた。
これは、太陽電池の直流電力出力から、パワートランジ
スタ等をスイッチングすることで、商用交流電源の仕様
に合わせた所要の周波数、位相、電圧の交流電力を形成
する専用のインバータ装置であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
専用のインバータ装置は、そのほとんどが単品で受注生
産をしているので、製品の価格が高く、又、納期に時間
を要していた。このため、太陽電池を用いた発電システ
ムの普及のネックとなるという問題があった。
専用のインバータ装置は、そのほとんどが単品で受注生
産をしているので、製品の価格が高く、又、納期に時間
を要していた。このため、太陽電池を用いた発電システ
ムの普及のネックとなるという問題があった。
【０００６】本発明は上述の事情に鑑みて為されたもの
で、その製造コストを低減できると共に、短納期で供給
できるようにした太陽光発電システムを提供することを
目的とする。
で、その製造コストを低減できると共に、短納期で供給
できるようにした太陽光発電システムを提供することを
目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、商用電源を整流するコンバータ部と、該コンバータ
部で整流された直流電力を保持する直流電源部と、該直
流電力を交流電力に逆変換するインバータ部とを備えた
汎用のインバータ装置を用い、該インバータ装置の入力
端を太陽電池の直流出力に接続し、該インバータ装置が
前記太陽電池の発電電力を交流商用電源の周波数と位相
と電圧の波形に合わせて出力することを特徴とする太陽
光発電システムである。
は、商用電源を整流するコンバータ部と、該コンバータ
部で整流された直流電力を保持する直流電源部と、該直
流電力を交流電力に逆変換するインバータ部とを備えた
汎用のインバータ装置を用い、該インバータ装置の入力
端を太陽電池の直流出力に接続し、該インバータ装置が
前記太陽電池の発電電力を交流商用電源の周波数と位相
と電圧の波形に合わせて出力することを特徴とする太陽
光発電システムである。
【０００８】上述した本発明によれば、汎用のインバー
タ装置は各種の電力容量の製品が大量に市販されてお
り、低コストで入手可能である。即ち、汎用のインバー
タ装置は、例えば三相誘導モータの可変速運転用等の商
用電源の周波数変換器として広く普及しており、インバ
ータ装置単体として容易に入手可能である。
タ装置は各種の電力容量の製品が大量に市販されてお
り、低コストで入手可能である。即ち、汎用のインバー
タ装置は、例えば三相誘導モータの可変速運転用等の商
用電源の周波数変換器として広く普及しており、インバ
ータ装置単体として容易に入手可能である。
【０００９】そして、インバータ制御用ソフトウェア
は、プログラムの変更によって、太陽光発電システムの
仕様に対応可能である。従って、低コストで容易に入手
可能な汎用インバータと、太陽光発電システムに適応可
能なソフトウェアと、僅かな外付け回路（部品）とを組
合せることにより、低製造コストで且つ短納期で太陽電
池を商用交流電源と連系したシステムとすることができ
る。
は、プログラムの変更によって、太陽光発電システムの
仕様に対応可能である。従って、低コストで容易に入手
可能な汎用インバータと、太陽光発電システムに適応可
能なソフトウェアと、僅かな外付け回路（部品）とを組
合せることにより、低製造コストで且つ短納期で太陽電
池を商用交流電源と連系したシステムとすることができ
る。
【００１０】ここに、前記太陽電池の出力端を、前記イ
ンバータ装置のコンバータ部の入力端に接続することが
好ましい。これにより、コンバータ部のダイオード素子
を逆流阻止用のダイオードとしてそのまま利用できる。
又、前記太陽電池の出力端を、前記インバータ装置の直
流電源部にダイオードを介して接続するようにしてもよ
い。直流電源部には外付けのコンデンサの接続端子を備
えているので、太陽電池出力の接続を容易に行える。
ンバータ装置のコンバータ部の入力端に接続することが
好ましい。これにより、コンバータ部のダイオード素子
を逆流阻止用のダイオードとしてそのまま利用できる。
又、前記太陽電池の出力端を、前記インバータ装置の直
流電源部にダイオードを介して接続するようにしてもよ
い。直流電源部には外付けのコンデンサの接続端子を備
えているので、太陽電池出力の接続を容易に行える。
【００１１】更に又、前記太陽光発電システムは、前記
直流電源部の直流電圧及び直流電流から、前記太陽電池
の送出している直流電力を検出し、該直流電力が前記太
陽電池の発生する最大出力となるように、その交流出力
電力を制御することを特徴とするものである。これによ
り、太陽電池の発生する最大出力で、商用電源側に電力
を供給できるので、太陽電池の有する能力を最大限に発
揮させることができる。
直流電源部の直流電圧及び直流電流から、前記太陽電池
の送出している直流電力を検出し、該直流電力が前記太
陽電池の発生する最大出力となるように、その交流出力
電力を制御することを特徴とするものである。これによ
り、太陽電池の発生する最大出力で、商用電源側に電力
を供給できるので、太陽電池の有する能力を最大限に発
揮させることができる。
【００１２】又、本発明の太陽光発電システムの制御方
法は、汎用のインバータ装置を用い、該インバータ装置
の入力端を太陽電池の直流出力に接続し、該インバータ
装置が前記太陽電池の発電電力を交流商用電源の周波数
と位相と電圧の出力波形に合わせて出力する太陽光発電
システムにおいて、前記商用電源の線間電圧のゼロクロ
スから該電源の相電圧位相を演算し、該相電圧位相から
インバータ装置の出力正弦波電流指令値を演算し、該電
流指令値を基準信号として、インバータ装置の出力電流
をフィードバック信号として、該フィードバック信号が
前記基準信号に追従するように前記インバータ装置のイ
ンバータ部を制御することを特徴とするものである。こ
れにより、汎用のインバータ装置に付属しているマイク
ロコンピュータ等の素子を利用して、簡単に太陽光発電
システムの系統連系制御が行える。又、基準信号を正弦
波信号とすることで、インバータ装置の出力電流を特に
低次の高調波成分の少ないきれいな正弦波とすることが
できる。
法は、汎用のインバータ装置を用い、該インバータ装置
の入力端を太陽電池の直流出力に接続し、該インバータ
装置が前記太陽電池の発電電力を交流商用電源の周波数
と位相と電圧の出力波形に合わせて出力する太陽光発電
システムにおいて、前記商用電源の線間電圧のゼロクロ
スから該電源の相電圧位相を演算し、該相電圧位相から
インバータ装置の出力正弦波電流指令値を演算し、該電
流指令値を基準信号として、インバータ装置の出力電流
をフィードバック信号として、該フィードバック信号が
前記基準信号に追従するように前記インバータ装置のイ
ンバータ部を制御することを特徴とするものである。こ
れにより、汎用のインバータ装置に付属しているマイク
ロコンピュータ等の素子を利用して、簡単に太陽光発電
システムの系統連系制御が行える。又、基準信号を正弦
波信号とすることで、インバータ装置の出力電流を特に
低次の高調波成分の少ないきれいな正弦波とすることが
できる。
【００１３】ここに、前記基準信号は、前記太陽電池の
出力電力と、前記相電圧位相に基づいて形成されること
が好ましい。これにより、太陽電池の出力に応じてイン
バータ装置の出力電流を商用電源側に供給することがで
きる。
出力電力と、前記相電圧位相に基づいて形成されること
が好ましい。これにより、太陽電池の出力に応じてイン
バータ装置の出力電流を商用電源側に供給することがで
きる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。
て、図面を参照しながら説明する。
【００１５】図１は、本発明の一実施の形態の太陽光発
電システムの概要を示す。太陽電池１は、昼間に太陽光
を受けて、直流電力を生成する。太陽電池１の出力端子
（＋，−）は、汎用のインバータ装置２のＲ，Ｓ，Ｔ端
子（交流入力端子）のいずれか２本に接続される。汎用
のインバータ装置２は、三相交流商用電源の入力端子と
して、３本の端子（Ｒ，Ｓ，Ｔ）を有するのであるが、
太陽電池は２本の出力端子（＋，−）しかないので、イ
ンバータ装置２の１本の入力端子は使用しない。
電システムの概要を示す。太陽電池１は、昼間に太陽光
を受けて、直流電力を生成する。太陽電池１の出力端子
（＋，−）は、汎用のインバータ装置２のＲ，Ｓ，Ｔ端
子（交流入力端子）のいずれか２本に接続される。汎用
のインバータ装置２は、三相交流商用電源の入力端子と
して、３本の端子（Ｒ，Ｓ，Ｔ）を有するのであるが、
太陽電池は２本の出力端子（＋，−）しかないので、イ
ンバータ装置２の１本の入力端子は使用しない。
【００１６】インバータ装置２は、三相交流商用電源を
全波整流する電力ダイオード素子２３からなるコンバー
タ部１１と、そのコンバータ部１１で全波整流された電
流を平滑化すると共に、直流電力として保持するコンデ
ンサ１２ｃを備えた直流電源部１２と、その直流電源部
１２の直流電力から任意の交流周波数及び電圧の交流電
力に逆変換するインバータ部１３とから構成されてい
る。このインバータ部１３には、パワートランジスタ、
ＩＧＢＴ等の電力素子２４が用いられ、そのベース（ゲ
ート）にドライブ回路４０からＣＰＵ素子２８で形成さ
れたパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を入力し、その信号に
よりスイッチングすることで、その出力端子（Ｕ’，
Ｖ’，Ｗ’）に交流出力波形が形成される。
全波整流する電力ダイオード素子２３からなるコンバー
タ部１１と、そのコンバータ部１１で全波整流された電
流を平滑化すると共に、直流電力として保持するコンデ
ンサ１２ｃを備えた直流電源部１２と、その直流電源部
１２の直流電力から任意の交流周波数及び電圧の交流電
力に逆変換するインバータ部１３とから構成されてい
る。このインバータ部１３には、パワートランジスタ、
ＩＧＢＴ等の電力素子２４が用いられ、そのベース（ゲ
ート）にドライブ回路４０からＣＰＵ素子２８で形成さ
れたパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を入力し、その信号に
よりスイッチングすることで、その出力端子（Ｕ’，
Ｖ’，Ｗ’）に交流出力波形が形成される。
【００１７】又、太陽電池の出力端子には外付けの逆流
阻止用のダイオードを介して、直流電源部１２のコンデ
ンサ１２ｃの接続端子に接続するようにしてもよい。
又、コンデンサ１２ｃは、通常の汎用インバータ装置の
ものに対して、日射量の変動が大きいので、より大きな
容量のものを接続する必要がある。
阻止用のダイオードを介して、直流電源部１２のコンデ
ンサ１２ｃの接続端子に接続するようにしてもよい。
又、コンデンサ１２ｃは、通常の汎用インバータ装置の
ものに対して、日射量の変動が大きいので、より大きな
容量のものを接続する必要がある。
【００１８】インバータ装置２の直流電源部１２には、
直流電圧の検出回路５１及び直流電流の検出回路５２が
付属している。これは、汎用インバータ装置の場合、過
電圧及び過電流に対する保護が必要であるので、このた
め検出回路５１，５２が設けられている。ところが、汎
用のインバータ装置２を太陽電池と商用電源との連系の
ための制御モジュールとして用いる場合には、この直流
電圧と直流電流とは、太陽電池が出力している電力を表
すので、後述するように制御データとして重要である。
直流電圧の検出回路５１及び直流電流の検出回路５２が
付属している。これは、汎用インバータ装置の場合、過
電圧及び過電流に対する保護が必要であるので、このた
め検出回路５１，５２が設けられている。ところが、汎
用のインバータ装置２を太陽電池と商用電源との連系の
ための制御モジュールとして用いる場合には、この直流
電圧と直流電流とは、太陽電池が出力している電力を表
すので、後述するように制御データとして重要である。
【００１９】インバータ装置２の交流出力端子（Ｕ’，
Ｖ’，Ｗ’）には、インダクタＬ及びキャパシタＣから
なるフィルタ回路３が接続されている。このフィルタ回
路３は、インバータ装置２の交流出力の波形は、パルス
幅変調（ＰＷＭ）波によって形成されたものなので、高
次の高調波成分を多量に含んでおり、この除去のために
挿入されている。
Ｖ’，Ｗ’）には、インダクタＬ及びキャパシタＣから
なるフィルタ回路３が接続されている。このフィルタ回
路３は、インバータ装置２の交流出力の波形は、パルス
幅変調（ＰＷＭ）波によって形成されたものなので、高
次の高調波成分を多量に含んでおり、この除去のために
挿入されている。
【００２０】フィルタ回路３の出力側にはトランス４が
接続され、これはインバータ装置２の出力電圧を商用電
源と絶縁するためである。トランス４の出力は、開閉器
５を介して、商用電源（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の連結端子６に接
続されている。この連結端子６には、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相
の電圧の検出回路５３がそれぞれ接続されている。この
検出回路５３は、インバータ装置２のＩ／Ｏ回路４３を
経てＣＰＵ素子２８に接続され、これにより、連結端子
６における交流電圧の波形の信号が伝達される。
接続され、これはインバータ装置２の出力電圧を商用電
源と絶縁するためである。トランス４の出力は、開閉器
５を介して、商用電源（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の連結端子６に接
続されている。この連結端子６には、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相
の電圧の検出回路５３がそれぞれ接続されている。この
検出回路５３は、インバータ装置２のＩ／Ｏ回路４３を
経てＣＰＵ素子２８に接続され、これにより、連結端子
６における交流電圧の波形の信号が伝達される。
【００２１】即ち、開閉器５が開いている場合には、電
圧検出回路５３には、商用電源の電圧信号が検出され
る。これを、ＣＰＵ素子２８に設けた計測ルーチンによ
って処理することにより、交流商用電源の周波数、位
相、電圧等の測定が可能である。これは、別途専用の周
波数、位相、電圧の計測回路を設けて処理してもよい。
又、同様に開閉器５が閉の状態の時には、インバータ装
置２側と商用電源側との連結点における交流電圧の周波
数、位相、電圧の情報を検出することができる。
圧検出回路５３には、商用電源の電圧信号が検出され
る。これを、ＣＰＵ素子２８に設けた計測ルーチンによ
って処理することにより、交流商用電源の周波数、位
相、電圧等の測定が可能である。これは、別途専用の周
波数、位相、電圧の計測回路を設けて処理してもよい。
又、同様に開閉器５が閉の状態の時には、インバータ装
置２側と商用電源側との連結点における交流電圧の周波
数、位相、電圧の情報を検出することができる。
【００２２】また、インバータ装置２の交流出力側には
電流検出回路５５が接続され、この検出回路は図示しな
いが、ＣＰＵ素子２８のＩ／Ｏ回路４３に接続されてい
る。これにより、インバータ装置２の交流出力電流がＣ
ＰＵ素子２８内の処理ルーチンにより計測可能である。
電流検出回路５５が接続され、この検出回路は図示しな
いが、ＣＰＵ素子２８のＩ／Ｏ回路４３に接続されてい
る。これにより、インバータ装置２の交流出力電流がＣ
ＰＵ素子２８内の処理ルーチンにより計測可能である。
【００２３】次に、この汎用のインバータ装置２を用い
た商用電源との連系動作について説明する。図示するよ
うに、太陽電池１の出力端子（＋，−）は、インバータ
装置２のコンバータ部１１の商用電源入力端子（Ｒ，
Ｓ，Ｔ）のいずれか２本に接続することで、太陽電池１
の直流出力は、コンバータ部１１のダイオード２３ａ，
２３ｂを通り、その電圧ドロップ分だけで、直流電源部
１２に供給され、コンデンサに蓄積される。ここで、こ
のコンバータ部１１のダイオードは、太陽電池１への逆
流阻止ダイオードとしての役割も果している。
た商用電源との連系動作について説明する。図示するよ
うに、太陽電池１の出力端子（＋，−）は、インバータ
装置２のコンバータ部１１の商用電源入力端子（Ｒ，
Ｓ，Ｔ）のいずれか２本に接続することで、太陽電池１
の直流出力は、コンバータ部１１のダイオード２３ａ，
２３ｂを通り、その電圧ドロップ分だけで、直流電源部
１２に供給され、コンデンサに蓄積される。ここで、こ
のコンバータ部１１のダイオードは、太陽電池１への逆
流阻止ダイオードとしての役割も果している。
【００２４】インバータ部１３では、直流電源部１２に
蓄積された直流電力から、電源側の周波数、位相、電圧
に合わせた交流出力波形を有する交流電力を、インバー
タ部１３の電力素子２４のスイッチングにより形成す
る。これは、まず開閉器５を開いた状態で、商用電源側
の周波数、位相、電圧を計測する。そして、この周波
数、位相、電圧に合わせるように、パルス幅変調（ＰＷ
Ｍ）波形をＣＰＵ素子２８により形成し、ドライブ回路
４０を介して、電力素子２４をスイッチングする。この
ＣＰＵ素子２８の動作は、メモリ素子４２に収納された
プログラムにより行われる。
蓄積された直流電力から、電源側の周波数、位相、電圧
に合わせた交流出力波形を有する交流電力を、インバー
タ部１３の電力素子２４のスイッチングにより形成す
る。これは、まず開閉器５を開いた状態で、商用電源側
の周波数、位相、電圧を計測する。そして、この周波
数、位相、電圧に合わせるように、パルス幅変調（ＰＷ
Ｍ）波形をＣＰＵ素子２８により形成し、ドライブ回路
４０を介して、電力素子２４をスイッチングする。この
ＣＰＵ素子２８の動作は、メモリ素子４２に収納された
プログラムにより行われる。
【００２５】この時、太陽電池１側から商用電源側に電
力を送るためには、インバータ装置２側と商用電源Ｕ，
Ｖ，Ｗ側との周波数及び位相がぴったり合っていること
が必要で、商用電源の電圧値よりも、インバータ装置２
で形成する電圧値を少し高く設定する必要がある。そし
て、開閉器５を閉じることにより、太陽電池１が生成し
た電力は、インバータ装置２により商用電源側と連系の
取れた交流電力として、商用電源Ｕ，Ｖ，Ｗ側に送られ
る。このため、ＣＰＵ素子２８から出力されるパルス幅
変調（ＰＷＭ）信号は、検出回路５３における交流電圧
をチェックしながら、形成される。
力を送るためには、インバータ装置２側と商用電源Ｕ，
Ｖ，Ｗ側との周波数及び位相がぴったり合っていること
が必要で、商用電源の電圧値よりも、インバータ装置２
で形成する電圧値を少し高く設定する必要がある。そし
て、開閉器５を閉じることにより、太陽電池１が生成し
た電力は、インバータ装置２により商用電源側と連系の
取れた交流電力として、商用電源Ｕ，Ｖ，Ｗ側に送られ
る。このため、ＣＰＵ素子２８から出力されるパルス幅
変調（ＰＷＭ）信号は、検出回路５３における交流電圧
をチェックしながら、形成される。
【００２６】このインバータ装置２は、太陽電池がその
最大出力点で動作するように運転される。図２は、太陽
電池の出力特性の一例を示す。図示の場合、負荷電流が
１０Ａ程度迄は、出力電圧が略一定であり、電流がこの
点を越えると、急激に出力電圧が低下する。この点の出
力電力は最大になって最大電力点（Ｍ）と言う。また、
この最大電力点Ｍの位置は、日照等の条件によって変動
する。
最大出力点で動作するように運転される。図２は、太陽
電池の出力特性の一例を示す。図示の場合、負荷電流が
１０Ａ程度迄は、出力電圧が略一定であり、電流がこの
点を越えると、急激に出力電圧が低下する。この点の出
力電力は最大になって最大電力点（Ｍ）と言う。また、
この最大電力点Ｍの位置は、日照等の条件によって変動
する。
【００２７】このため、ＣＰＵ素子２８においては、ま
ず直流電圧の検出回路５１及び直流電流の検出回路５２
の出力結果により、直流出力を演算する。そして、この
直流出力が最大電力点Ｍ以下であれば、インバータ交流
出力電流を調整して、太陽電池出力を増大するように運
転制御する。電流検出回路５５により、インバータ出力
の交流電流が計測されるので、この実測電流が最大電力
点Ｍに相当する電流となるようにＰＩ制御等によりパル
ス幅変調（ＰＷＭ）信号波形を形成する。これにより、
インバータ装置２は、常に太陽電池の最大電力点Ｍで動
作するように運転される。
ず直流電圧の検出回路５１及び直流電流の検出回路５２
の出力結果により、直流出力を演算する。そして、この
直流出力が最大電力点Ｍ以下であれば、インバータ交流
出力電流を調整して、太陽電池出力を増大するように運
転制御する。電流検出回路５５により、インバータ出力
の交流電流が計測されるので、この実測電流が最大電力
点Ｍに相当する電流となるようにＰＩ制御等によりパル
ス幅変調（ＰＷＭ）信号波形を形成する。これにより、
インバータ装置２は、常に太陽電池の最大電力点Ｍで動
作するように運転される。
【００２８】日照の関係等で太陽電池の発電能力が低下
した場合には、交流側の検出回路５及び直流側の検出回
路５１，５２で、送電不能の状態が検出されるので、Ｃ
ＰＵ素子２８の制御により開閉器５を開くことにより、
太陽電池１側から商用電源側への送電が終了する。
した場合には、交流側の検出回路５及び直流側の検出回
路５１，５２で、送電不能の状態が検出されるので、Ｃ
ＰＵ素子２８の制御により開閉器５を開くことにより、
太陽電池１側から商用電源側への送電が終了する。
【００２９】図３は、太陽光発電システムの系統連系制
御動作の一例を示す。この制御動作は、商用電源の線間
電圧の検出器５３、インバータ装置の出力電流の検出器
５５、直流電源電圧の検出器５１、及び直流電源電流の
検出器５２等の検出データに基づいて、ＣＰＵ素子２８
及びメモリ素子４２に記憶されたプログラムにより行わ
れる。即ち、まず商用電源の線間電圧のゼロクロスの検
出が行われる。これは商用電源の線間電圧の検出器５３
の出力をＩ／Ｏ回路４３を介して、ＣＰＵ素子２８に取
り込むことにより、線間電圧がゼロである点を検出す
る。そして、次に相電圧位相の演算を行う。これは、三
相の相電圧は線間電圧に対して、ゼロ点の位相がそれぞ
れ３０°、１５０°、２７０°ずれているので、Ｕ，
Ｖ，Ｗ相の各相の相電圧のゼロ点を、線間電圧のゼロク
ロス点から演算により求めることができる。
御動作の一例を示す。この制御動作は、商用電源の線間
電圧の検出器５３、インバータ装置の出力電流の検出器
５５、直流電源電圧の検出器５１、及び直流電源電流の
検出器５２等の検出データに基づいて、ＣＰＵ素子２８
及びメモリ素子４２に記憶されたプログラムにより行わ
れる。即ち、まず商用電源の線間電圧のゼロクロスの検
出が行われる。これは商用電源の線間電圧の検出器５３
の出力をＩ／Ｏ回路４３を介して、ＣＰＵ素子２８に取
り込むことにより、線間電圧がゼロである点を検出す
る。そして、次に相電圧位相の演算を行う。これは、三
相の相電圧は線間電圧に対して、ゼロ点の位相がそれぞ
れ３０°、１５０°、２７０°ずれているので、Ｕ，
Ｖ，Ｗ相の各相の相電圧のゼロ点を、線間電圧のゼロク
ロス点から演算により求めることができる。
【００３０】そして、次に電流指令値の演算を行う。こ
れは上述したように電圧検出器５１及び電流検出器５２
により太陽電池の出力電力が検知できるので、この太陽
電池の出力をその最大出力点に維持するようにインバー
タ装置の交流電流出力の振幅の演算を行う。上述したよ
うに相電圧のゼロクロス点が演算により求められている
ので、この電流振幅を与えることにより、インバータ装
置の各相の出力正弦波電流指令値が求められる。一方
で、インバータ装置の出力側の電流を、電流検出器５５
からＩ／Ｏ回路４３を介してＣＰＵ素子２８に取り込
む。
れは上述したように電圧検出器５１及び電流検出器５２
により太陽電池の出力電力が検知できるので、この太陽
電池の出力をその最大出力点に維持するようにインバー
タ装置の交流電流出力の振幅の演算を行う。上述したよ
うに相電圧のゼロクロス点が演算により求められている
ので、この電流振幅を与えることにより、インバータ装
置の各相の出力正弦波電流指令値が求められる。一方
で、インバータ装置の出力側の電流を、電流検出器５５
からＩ／Ｏ回路４３を介してＣＰＵ素子２８に取り込
む。
【００３１】そして上述の電流指令値を基準信号とし
て、検出された出力電流の信号をフィードバック信号と
して、ＣＰＵ素子２８によりＰＩＤ（比例積分微分）制
御動作を行う。即ち、インバータ装置の出力電流である
フィードバック信号と、電流指令値である基準信号との
偏差を取り、この偏差がゼロとなるように制御出力を生
成する。この制御出力は、ＰＷＭ（パルス幅変調）信号
であり、ドライブ回路４０を介して電力素子２４のゲー
ト（ベース）端子に供給され、電力素子２４のスイッチ
ング動作を行う。
て、検出された出力電流の信号をフィードバック信号と
して、ＣＰＵ素子２８によりＰＩＤ（比例積分微分）制
御動作を行う。即ち、インバータ装置の出力電流である
フィードバック信号と、電流指令値である基準信号との
偏差を取り、この偏差がゼロとなるように制御出力を生
成する。この制御出力は、ＰＷＭ（パルス幅変調）信号
であり、ドライブ回路４０を介して電力素子２４のゲー
ト（ベース）端子に供給され、電力素子２４のスイッチ
ング動作を行う。
【００３２】このパルス幅変調信号のパルス幅は、基準
信号に対してフィードバック信号が追従するように制御
されるので、これによりインバータ装置の出力電流は、
電流指令値に追従する。従って、インバータ装置の出力
電流は、正弦波である電流指令値に追従するので、低次
の高調波成分を含まない殆ど基本波成分のきれいな正弦
波電流波形が得られる。
信号に対してフィードバック信号が追従するように制御
されるので、これによりインバータ装置の出力電流は、
電流指令値に追従する。従って、インバータ装置の出力
電流は、正弦波である電流指令値に追従するので、低次
の高調波成分を含まない殆ど基本波成分のきれいな正弦
波電流波形が得られる。
【００３３】尚、このような太陽電池出力の商用交流電
源への連系動作は、必ずしもＣＰＵ素子を用いなくて
も、アナログ回路等を用いて同様に構成することができ
る。いずれにしても汎用インバータ装置の場合には、Ｐ
ＩＤ（比例積分微分）制御動作を行うことが一般である
ので、通常このような制御回路が付属しており、系統連
系制御に有効に利用することができる。
源への連系動作は、必ずしもＣＰＵ素子を用いなくて
も、アナログ回路等を用いて同様に構成することができ
る。いずれにしても汎用インバータ装置の場合には、Ｐ
ＩＤ（比例積分微分）制御動作を行うことが一般である
ので、通常このような制御回路が付属しており、系統連
系制御に有効に利用することができる。
【００３４】
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
低コストで容易に入手可能な汎用のインバータ装置と、
それぞれ要求仕様の異なる太陽光発電システムに適応可
能なソフトウェアとを組合せることにより、低製造コス
トで且つ短納期で太陽光発電システムを商用交流電源と
連系したシステムとすることができる。
低コストで容易に入手可能な汎用のインバータ装置と、
それぞれ要求仕様の異なる太陽光発電システムに適応可
能なソフトウェアとを組合せることにより、低製造コス
トで且つ短納期で太陽光発電システムを商用交流電源と
連系したシステムとすることができる。
【図１】本発明の一実施の形態の太陽光発電システムの
概要を示す説明図である。
概要を示す説明図である。
【図２】太陽電池の出力特性の一例を示す図である。
【図３】太陽光発電システムの制御動作の一例を示すフ
ロー図である。
ロー図である。
１ 太陽電池 ２ 汎用インバータ装置（制御モジュール） ３ フィルタ回路 ４ トランス ５ 開閉器 ６ 商用電源連結端子（連結点） １１ コンバータ部 １２ 直流電源部 １３ インバータ部 ２３，２４ 電力素子 ２８ ＣＰＵ素子 ４０ ドライバ回路 ４２ メモリ ４３ Ｉ／Ｏ回路
Claims (7)
- 【請求項１】 商用電源を整流するコンバータ部と、該
コンバータ部で整流された直流電力を保持する直流電源
部と、該直流電力を交流電力に逆変換するインバータ部
とを備えた汎用のインバータ装置を用い、該インバータ
装置の入力端を太陽電池の直流出力に接続し、該インバ
ータ装置が前記太陽電池の発電電力を交流商用電源の周
波数と位相と電圧の出力波形に合わせて出力することを
特徴とする太陽光発電システム。 - 【請求項２】 前記太陽電池の出力端を、前記インバー
タ装置のコンバータ部の入力端に接続したことを特徴と
する請求項１記載の太陽光発電システム。 - 【請求項３】 前記太陽電池の出力端を、前記インバー
タ装置の直流電源部にダイオードを介して接続したこと
を特徴とする請求項１記載の太陽光発電システム。 - 【請求項４】 前記太陽光発電システムは、前記直流電
源部の直流電圧及び直流電流から、前記太陽電池の送出
している直流電力を算出し、該直流電力が前記太陽電池
の発生する最大出力となるように、その交流出力電力を
制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに
記載の太陽光発電システム。 - 【請求項５】 汎用のインバータ装置を用い、該インバ
ータ装置の入力端を太陽電池の直流出力に接続し、該イ
ンバータ装置が前記太陽電池の発電電力を交流商用電源
の周波数と位相と電圧の出力波形に合わせて出力する太
陽光発電システムにおいて、 前記商用電源の線間電圧のゼロクロスから該電源の相電
圧位相を演算し、該相電圧位相からインバータ装置の出
力正弦波電流指令値を演算し、該電流指令値を基準信号
として、インバータ装置の出力電流をフィードバック信
号として、該フィードバック信号が前記基準信号に追従
するように前記インバータ装置のインバータ部を制御す
ることを特徴とする太陽光発電システムの制御方法。 - 【請求項６】 前記基準信号は、前記太陽電池の出力電
力と、前記相電圧位相に基づいて形成されることを特徴
とする請求項５記載の太陽光発電システムの制御方法。 - 【請求項７】 汎用のインバータ装置を用い、該インバ
ータ装置の入力端を太陽電池の直流出力に接続し、該イ
ンバータ装置が前記太陽電池の発電電力を交流商用電源
の周波数と位相と電圧の出力波形に合わせて出力する太
陽光発電システムにおいて、 商用電源の線間電圧のゼロクロスを検出する手段と、該
ゼロクロスから相電圧位相を演算する手段と、該相電圧
位相と太陽電池出力とからインバータ装置の電流指令値
を形成する手段と、インバータ装置の出力電流を検出す
る手段と、該検出された出力電流が前記電流指令値に追
従するように制御する制御手段とを備えたことを特徴と
する太陽光発電システムの制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10173920A JPH11318087A (ja) | 1998-03-06 | 1998-06-05 | 太陽光発電システム |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10-73256 | 1998-03-06 | ||
| JP7325698 | 1998-03-06 | ||
| JP10173920A JPH11318087A (ja) | 1998-03-06 | 1998-06-05 | 太陽光発電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11318087A true JPH11318087A (ja) | 1999-11-16 |
Family
ID=26414404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10173920A Pending JPH11318087A (ja) | 1998-03-06 | 1998-06-05 | 太陽光発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11318087A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003284355A (ja) * | 2002-03-25 | 2003-10-03 | Matsushita Electric Works Ltd | 太陽光発電システム |
| JP2008176474A (ja) * | 2007-01-17 | 2008-07-31 | Tokyo Metropolitan Univ | 太陽光発電システム |
| JP2011036040A (ja) * | 2009-07-31 | 2011-02-17 | Renesas Electronics Corp | 系統連系システム及び系統連系方法 |
| JP2016163538A (ja) * | 2015-02-26 | 2016-09-05 | 株式会社日立製作所 | 直流（ｄｃ）バスの利用率のためのインバータおよびその方法 |
| CN107623393A (zh) * | 2017-09-08 | 2018-01-23 | 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七二研究所） | 一种可调压高速永磁发电系统 |
| CN113555946A (zh) * | 2021-07-23 | 2021-10-26 | 周学东 | 自动唤醒系统、自动唤醒设备的方法和太阳能光电控水车 |
-
1998
- 1998-06-05 JP JP10173920A patent/JPH11318087A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003284355A (ja) * | 2002-03-25 | 2003-10-03 | Matsushita Electric Works Ltd | 太陽光発電システム |
| JP2008176474A (ja) * | 2007-01-17 | 2008-07-31 | Tokyo Metropolitan Univ | 太陽光発電システム |
| JP2011036040A (ja) * | 2009-07-31 | 2011-02-17 | Renesas Electronics Corp | 系統連系システム及び系統連系方法 |
| JP2016163538A (ja) * | 2015-02-26 | 2016-09-05 | 株式会社日立製作所 | 直流（ｄｃ）バスの利用率のためのインバータおよびその方法 |
| CN107623393A (zh) * | 2017-09-08 | 2018-01-23 | 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七二研究所） | 一种可调压高速永磁发电系统 |
| CN113555946A (zh) * | 2021-07-23 | 2021-10-26 | 周学东 | 自动唤醒系统、自动唤醒设备的方法和太阳能光电控水车 |
| CN113555946B (zh) * | 2021-07-23 | 2023-08-01 | 周学东 | 自动唤醒系统、自动唤醒设备的方法和太阳能光电控水车 |
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