JPS5976122A - 太陽光発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は太陽電池で太陽光から電力を得る太陽光発電
装置に関する。

第１図は一般の配電系統に電力を供給する太陽光発電装
置を示す。図において、（１）は太陽電池で、シリコン
単結晶、シリコンリボン結晶、ＧａＡｓ、アモルファス
等によって構成されている。太陽電池（１）の出力は電
力変換装置（２）に接続される。電力変換装置（２）は
トランジスタ、サイリスタ、　ＧＴＯ等の半導体によっ
て太陽電池発生電力（直流）を交流に変換する。即ちイ
ンバータである。（３）は電力変換装置（２）を制御す
るための制御装置である。電力変換装置（３）の出力は
連系装置（４）に接続され交流配電系統（５）へ電力を
供給する。連系装置（４）は連系用の交流リアクトル及
び開閉器によって構成されている。

上記構成において、電力変換装置（２）は制御装置（３
）により、連系装置（４）の出力電圧が配電系統電圧に
一致する様に電圧制御を行なうと共に、太陽電池出力を
最大限に導く制御（以下最大電力制御と呼ぶ）を行なう
。

第２図は太陽電池の出力特性を示し、横軸に電圧、縦軸
に電流と電力とを示している。第２図においで、（ａ−
１）は太陽入射光量が大きい時の電圧−［流特性を示し
、（ｂ−１）はこの特性に対応しｔこ電力特性を示して
いる。（ａ−２）は太陽電池が雲等の影響で入射光量が
大変小さい場合の電圧−電流特性を示し、（ｂ−２）は
その時の電力特性を示している。（Ｃ）は最大電力を導
出するのに必要な最適動作電圧Ｖｏｐの一例を示してい
る。最適動作電圧Ｖｏｐは各入射光量及び温度によって
変化する。

最大電力制御は最適動作電圧Ｖｏｐを制御基準信号とし
て電力変換装置（２）の出力電圧と系統電圧との位相を
制御して電力制御を行なう。最適動作電圧Ｖｏｐは太陽
電池の入射エネルギーと温度に依存し、数式モデルが可
能である。

太陽電池（１）の出力電圧は最適動作電圧Ｖｏｐによっ
て制御されるので、当然電圧制御機能が必要となり、一
般的には電力変換装置（２）においてインバータをＰＷ
Ｍ　（パルス巾変調）方式によるか、あるいはインバー
タの前段にチョッパを設けて行なう方法がとられる。

太陽電池（１）への入射光量が小さくなり、電力変換装
置（２）の損失を下回ると、エネルギーの供給源がなく
なり、太陽電池出力電圧は急激に低下し、又電力変換装
置の出力電圧も低下し運転不能となる。このため、通常
、太陽電池（１）の出力端子に電圧検出器（図示せず）
を設け、下限りＥツタ−によって、ゲートしゃ断を行な
っている。この下限リミッタ−の設定は通常入射光量が
最も大きい時の最適動作電圧Ｖｏｐに対し、６０−７０
％位である。

ゲートしゃ断後、再び入射光量が大きくなって再度運転
する信号が問題となるが、従来は手動介入にて行なう方
法、又はゲートしゃ断時の太陽電池の開放電圧ＶＯＣを
検出し、開放電圧Ｖｏｃが所定の値以上になれば運転再
開時の太陽電池（１）の出力電圧が電力変換装置（２）
の損失を上回ったとして、運転再開信号を出していた。

しかし、開放電圧Ｖｏｃは最適動作電圧Ｖｏｐと仰様に
入射光量及び温度に依存（特に温度による変化が大）す
るので、運転を再開する時の開放電圧Ｖｏｃを設定する
のは難かしい。例えば、所定の入射光量になった時に運
転を再開するように入射光量に対応した開放電圧ＶＯＣ
を設定しておくと、開放電圧Ｖｏｃは温度が低くなると
上昇するので、温度が下った場合には運転が再開された
時に太陽電池（１）の出力が電力変換装置（２）の損失
量Ｐｌに達しないことがあり、反対に温度が上昇した場
合には、入射光量がかなりあり太陽電池（１）の出力が
電力変換装置（２）の損失量Ｐｇを越えた場合でも、運
転再開の信号が得らないことがある。

この発明は上記欠点を解消するためになされたもので、
太陽電池から電力変換装置を開放したとき、所定値を有
する抵抗器を太陽電池と接続し、太陽電池の出力が所定
値をこえたとき、太陽電池と電力変換装置とを接続し、
抵抗器を開放することによって、運転を開始する時の太
陽電池の出力の精度を高め、自動運転を可能にした太陽
光発電装置を提供する。

以下、図について説明する。第８図及び第４図において
、（６）は太陽電池（１）の出力電圧Ｖｓｃを検出する
検出器、（７）は第１の設定器で、電力変換装置（２）
の損失ｔＰＪｌに相当する太陽電池の出力は第２図の曲
線ｂ−２で示す電力特性の最大値であったとし、この時
の動作電圧をｖＯｐ２とすると、この動作電圧Ｖｏ　ｐ
２より低い電圧信号ＶｓｃＬを出す。（８）は第２の設
定器で、太陽電池（１）の出力が電力変換装置（２）の
損失量ＰｌよりΔｐだけ大きいＰＲ＋Δｐである時の動
作電圧に相当する電圧信号Ｖｏｐｚ＋ΔＶを出す。（９
）は比較器で、Ｖｓｃ＞ＶｓｃＬとなった時点から入射
光量の回復によってＶｓｃ＞Ｖｏｐ２　＋ｌＶとなるま
での間出力を出す。すなわち、比較器（９）の出力はＶ
ｓｃ＜ＶｓｃＬでオンし、ＶＳＣ＞ＶＯＩ）２＋Δ■な
るヒステリシスを持っている。比較器（９）が出力を出
している期間電力変換装置（２）ゲートしゃ断される。

Ｑｌ）は抵抗器、（１υはコンタクタ、サイリスタある
いはトランジスタなどによって構成された開閉器で、比
較器（９）が出力を出している期間回路を閉じ、抵抗器
α０を電力変換装置（２）と並列に接続する。

次に動作を説明する。入射光量が低下して太陽電池（１
）の出力が電力変換装置（２）の損失量Ｐ４を下回ると
、検出器（６）の出力Ｖｓｃは急激に低下し、Ｖｓｃ＜
ＶｓｃＬとなると比較器（９）が出力信号を出す。比較
器（９）が出力を出すと、電力変換装ｗ（２）のゲート
しゃ断が行なわれると共に、開閉器αυが投入され抵抗
器ａ１が太陽電池出力端、すなわち電圧変換装置（２）
と並列に接続される。

抵抗器０Ｑは抵抗値Ｒを（１）式とし、容量的には温度
上昇を考慮して電力変換装置（２）の損失量Ｐｇの８倍
程度が適当である。

抵抗器（ＬＯを電力変換装置（２）と並列に接続するこ
とによって、電力変換装置（２）のゲートしゃ断後も太
陽電池（１）の出力電圧Ｖｓｃは開放電圧とならず、負
荷抵抗Ｒと太陽電池のＶ−Ｉ特性と整合点の電圧となる
。この電圧は入射光量にほぼ比例する。従って、ゲート
しゃ断後に入射光量が上昇して、ＶｓｃがＶｏｐ２に達
したとすると、この時点で比較器（９）の出力信号を復
帰してもよいが、これは不安定の領域であるので、（Ｐ
ＩＩ十ΔＰ）に相当する電圧、即ち（Ｖｏ　ｐ　２　＋
　ＩＶ　）で復帰する様にしである。この結果、ハンチ
ング現象も避けられて安定な運転が可能となる。太陽電
池は集光形で構成された場合、雲にかかった時に出力は
極度に低下するので、雲の現れと共に運転の０Ｎ−ＯＦ
Ｆが行なわれることになる。

なお、上記この発明の一実施例は太陽電池の電力を交流
に変換する電力変換装置（２）を設けたものについて説
明したが、電力変換装置（２）の代わりに直流チョッパ
などの半導体装置で制御してバッテリーに充電する方式
などに適用しても効果がある。

以上のようにこの発明によれば、半導体装置の運転が停
止するのと連動して半導体装置と並列に抵抗器を接続し
、抵抗器の電圧が所定値をこえると、半導体装置の運転
を開始すると共に抵抗器を解放することによって、半導
体装置の運転開始時の太陽電池の出力の精度を向上させ
ることができ、自動運転が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は太陽光発電装置の原理を示すブロック図、第２
図は太陽電池の出力特性を示すグラフ、第８図はこの発
明の一実施例を示すブロック図、第４図はこの発明の一
実施例の動作説明図である。 図中、（１）は太陽電池、（２）は電力変換装置、（３
）は制御装置、（６）は検出器、（７）は第１の設定器
、（８）は第２の設定器、（９）は比較器、ＯＱは抵抗
器、αつは開閉器である。 なお各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人　葛野信− 第１図 第２図 電圧−Ｖ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）太陽電池が発電する電力を電力変換装置を介して
   負荷に供給するものにおいて、上記太陽電池から上記電
   力変換装置を開放したとき、所定値を有する抵抗器を上
   記太陽電池に接続し、上記太陽電池の出力が所定の値を
   こえたとき、上記太陽電池と上記電力変換装置とを接続
   し、上記抵抗器を回数することを特徴とする太陽光発電
   装置。
2. （２）太陽電池の出力が電力変換装置の損失量Ｐｌと等
   しい時の上記太陽電池の動作電圧をＶｏｐ２としたとき
   、抵抗器の抵抗値Ｒ＝（Ｎρカシアあることを特ｌ 徴とする特許請求の範囲第１項記載の太陽光発電装置。