JPS62154121A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、太陽電池を用いる太陽光発電装置における蓄
電池の充電制御方式に関し、特に太陽電池からの直流を
ＤＣ／ＤＣコンバータを介して蓄電池に充電するように
構成された太陽光発電装置における充電制御方式に関す
るものである。

〔従来技術〕

第５図は、太陽光発電装置の概要を示すブロック図であ
る。太陽光発電装置は太陽電池１と、該太陽電池１で発
電された直流を充電する蓄電池３及び太陽電池１からの
電流をＯＮ・ＯＦＦするスイッチ２とを具備する。また
、蓄電池３は負荷４に接続される。

上記のように構成された太陽光発電装置において、従来
の蓄電池３の充電方法は、蓄電池３の端子電圧が低い時
はスイッチ２をＯＮとし、太陽電池１で発電する直流を
蓄電池３に充電し、蓄電池３が満充電に達すると、蓄電
池３の過充電を防止するためスイッチ２を０ＦＦＩ、て
蓄電池３への充電を停止している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上記の如〈従来の充電方法では、蓄電池３
が満充電でスイッチ２が開放されたとき、太陽電池１で
折角発電される電力は一切利用されないという問題点が
ある。また、スイッチ２のＯＮ・ＯＦＦのみでは、蓄電
池３の端子電圧が負荷４に流れる電流の大きさにより変
動する等、電圧変動が大きいという問題点もあった。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、上記問題点
を除去し、太陽電池で発電された電力を有効に利用でき
、且つ電圧の安定した太陽光発電装置における充電制御
方式を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため本発明は、太陽電池と、該太
陽電池で発電される直流を蓄電する蓄電池等を具備する
太陽光発電装置において、前記太陽電池からの直流電圧
を所定の直流電圧に昇圧或いは降圧させるＤ　Ｃ／Ｄ　
Ｃコンバータと、前記ｐＣ／ＤＣコンバータの出力を制
御し前記太陽電池を最大出力点で運転させる最大電力点
追尾装置と、前記ＤＣ／ＤＣＣ／式−タの出力電圧を制
御して前記蓄電池の充電を流を制御する電流制御装置と
、前記Ｄ　Ｃ／Ｄ　Ｃコンバータの制御を最大電力点追
尾装置による制御から電流制御装置による制御へ或いは
電流制御装置による制御から最大電力点追尾装置による
制御へ切り換える切換手段を具備し、前記蓄電池の端子
電圧が充分低い間は前記最大電力点追尾装置でＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータを制御して蓄電池を充電すると共に、前記
蓄電池が満充電状態に近づいたら電流制御装置による制
御に切り換えるように構成した。

〔作用〕

上記の如く構成することにより、蓄電池の端子電圧が充
分低い間は前記最大電力点追尾装置でＤＣ／ＤＣコンバ
ータを制御して蓄電池を充電するから太陽電池は最大の
出力電力点で運転されることになり、前記蓄電池が満充
電状態に近づいたら電流制御装置による制御に切り換え
るから蓄電池が過充１になるのを防止できると共に、蓄
電池が過充電とならない範囲で太陽電池で発電した電力
を有効に利用できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明に係る充電制御方式を用いる太陽光発電
装置のシステム構成を示すブロック図である。同図にお
いて、第２図と同一符号を付した部分は同−又は相当部
分を示す。５は太陽電池１で発電した直流電圧を昇圧或
いは降圧させて蓄電池３及び負荷４に供給するＤＣ／Ｄ
ＣＣ／式−タ、６は後に詳述するように太陽電池１の出
力が最大になるように出力電圧、出力電流を制御する最
大電力点追尾制御装置、７は前記蓄電池３の端子電圧を
検出し蓄電池３が過充電にならないようにＤＣ／ＤＣＣ
／式−タ５の出力電圧を調整して充電電流を制御する電
流制御装置、８は前記ＤＣ／ＤＣＣ／式−タ５の制御を
最大電力点追尾制御装置６から電流制御装置７へ或いは
電流制御装置７から最大電力点追尾制御装置６へ切り換
える切換スイッチ、９は前記蓄電池３の端子電圧からそ
の充電状態を検出し、切換スイッチ８を最大電力点追尾
制御装置６個或いは電流制御袋ｅ７側に切り換える切換
制御回路である。

ところで、太陽電池１の出力電圧−電流特性は第２図に
示すようになっている。同図に示すように光量ＬＱ、、
〜Ｌ　Ｑ　４により出力電圧Ｖと出力電流■が変化する
太陽電池１で発電された電力を最大限有効に利用するに
は、その出力電圧Ｖと出力電流Ｉとを最大電力点Ｐ、−
Ｐ、に維持する必要がある。第１図の最大電力点追尾制
御装置６は、太陽電池１の出力を最大電力点Ｐ１〜Ｐ、
に維持する装置である。即ち、電流センサ１０で検出す
る出力電流工と出力電圧Ｖとから、太陽電池１の出力電
圧■及び出力電流Ｉが常に第３図の点線Ａ上にあるよう
にＤＣ／ＤＣＣ／式−タ５の出力を制御する。

第１図に示す如く構成された太陽光発電装置において、
蓄電池３の端子電圧Ｖ、が満充電のときの端子電圧より
小さい時は、切換制御回路９は切換スイッチ８を最大電
力点追尾制御装置６側に倒す。これにより最大電力点追
尾制御装置６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５を制御し、蓄
電池３の充電状態には関係なく太陽電池１が最大電力点
（第２図のＰ１〜Ｐ４参照）で運転されるようにその出
力電圧及び出力電流を制御する。蓄電池３の端子電圧Ｖ
、が上昇し、満充電状態に近づくと切換制御回路９は切
換スイッチ８を電流制御装置７側に倒す。これにより電
流制御装置７は、蓄電池３の端子電圧■、に応じて太陽
電池１の出力が最大電力点に有るか否かに関係なく、蓄
電池３が過充電状態にならないようにＤＣ／ＤＣコンバ
ータ５の出力を調整して充！電流を制御する。負荷４へ
供給される負荷電流が増加する等して蓄電池３が満充電
状態でなくなると、切換制御回路９は再び切換スイッチ
８を最大電力点追尾制御装置６側に倒し、最大電力点追
尾制御装置６で太陽電池１の出力が最大電力点に維持き
れるようにＤＣ／ＤＣＣ／式−ク５を制御する。

上記最大電力点追尾制御装置６としては種々のものが考
えられるが、例えば特開昭５８−６９４６９号公報に開
示された技術を用いるとよい。第３図は上記文献に開示
する技術を、第１図の太陽光発電装置に用いた例を示す
ブロック図である。

太陽電池１の出力ＴＬ流に対する電力の関係を図示すれ
ば第４図のようになる。即ち出力′ｒｒＬ流ｌの増加と
共に電力Ｐも増加し、最大電力点Ｐｍａｘをすぎると減
少する。従って最大電力点追尾制御装置６は太陽電池１
の出力をこの最大電力点に維持すればよい。

第３図において、乗算器６１は太陽電池１の出力電圧■
と出力電流工とを入力信号とし、その積から太陽電池１
の出力電力Ｐ＝ＶＸＩを求め出力する。微分回路６２は
電力Ｐを時間微分してｄＰ／ｄｔを演算する。コンパレ
ータ６３は微分出力ｄＰ／ｄｔが正であるか負であるか
を判別しｄＰ／ｄｔ＞０の時Ｈ（高）レベルを出力し、
ｄＰ／ｄｔ＜０の時Ｌ（低）レベルを出力する。ランプ
関数回路６４はＡ点の電位が正のとき出力が傾斜的に上
昇し、Ａ点の電位が負のとき出力が傾斜的に減少する。

このランプ関数回路６４の出力端子間に接続されている
両方向ツェナーダイオード６５は上下をクランプするた
めのものである。反転回路６６はランプ関数回路６４の
出力が増大しつつあるときＤ　Ｃ／Ｄ　Ｃコンバータ５
の出力電圧を減少させ、それと反対にランプ関数回路６
４の出力が減少しつつある時はＤ　Ｃ／Ｄ　Ｃコンバー
タ５の出力電圧を増大させる。排他的論理和回路６８は
２人力Ｂ、Ｃが共に負のとき正の電圧を出力し、２人力
Ｂ、Ｃのうち一方が正で他方が負のとき負の電圧を出力
する。バイステーブルマルチ回路６７は入力Ａの電圧を
記憶し、制御端子りがＨレベルのとき人力Ａを出力Ｂに
伝送する。論理和回路６９はフンパレータ６３の出力Ｃ
又はクロックパルスＣＰの出力のいずれかがＨレベルの
ときＨレベルを出力する。クロックパルス発生器７０は
例えば１秒に１発の周期でクロックパルスＣＰを出力す
る。

第３図に示す太陽光発電装置において、第４図■に示す
ように太陽電池１の動作点が最大出力点Ｐｍａｘ以下に
あってＤ　Ｃ／Ｄ　Ｃコンバータ５の出力電圧が増大し
つつあるときは、即ちＡ点がＬレベル、０点がＨレベル
のとき、及び第４図■のように太陽電池１の動作点が最
大出力点Ｐｍａｘ以上であってＤＣ／ＤＣコンバータ５
の出力電圧が減少しつつあるとき、即ちＡ点がＬレベル
、０点がＨレベルのときは、いずれもその侭の状態を継
続すれば太陽電池１の動作点が最大出力点Ｐｍａｘに近
づく。また、第４図■に示すように太陽電池１の動作点
が最大出力点Ｐｍａｘ以下であってＤＣ／ＤＣコンバー
タ５の出力電圧が減少しつつあるとき、即ちＡ点がＬレ
ベル、０点がＬレベルのとき及び第４図■に示すように
太陽電池１の動作点が最大出力点Ｐｍａｘ以上であって
ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧が増大しつつあると
き、即ちＡ点がＨレベノ呟Ｃ点がＬレベルのときは、い
ずれも太陽電池１の動作点から遠去かっているが排他的
論理和回路６８の出力の反転によって動作点が最大出力
点Ｐ　ｍ　ａ　ｘに近づく向きに変わる。上記のように
最大電力点追尾制御装置６は蓄電池３の充電状態に関係
なく太陽電池１の最大出力点Ｐｍａｘで運転される。

なお、上記最大電力点追尾制御装置６の動作の詳細は前
記特開昭５８−６９４６９号公報に開示されいるから省
略する。

太陽電池１が上記の如く最大出力点Ｐｍａｘで運転され
蓄電池３が満充電に近つくと、前記のように切換制御回
路９は切換スイッチ８を電流制御装置７側に倒し、該電
流制御装置７でＤ　Ｃ／Ｄ　Ｃコンバータ５の出力電圧
を調整し蓄電池３が過充電にならないように充電電流を
抑制する。

なお、上記実施例において、最大電力点追尾制御装置６
は、上記以外に例えば特開昭５６−１３２１７４号公報
に記載された技術であってもよいことは当然である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、蓄電池の端子電圧
が充分低い間は前記最大電力点追尾制御装置でＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータを制御して蓄電池を充電するから太陽電池
は最大の出力電力点で運転されることになり、太陽電池
で発電された電力を有効利用できると共に、蓄電池が溝
光１状態に近づいたら電流制御装置による制御に切り換
えるから電圧が安定し、且つ蓄電池が過充電になるのを
防止できる。また、蓄電池が過充電とならない範囲で太
陽電池で発電した電力を有効に利用できる等の優れた効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る充電制御方式を用いる太陽光発電
装置のシステム構成を示すブロック図、第２図は太陽電
池の出力電圧−電流特性を示す図、第３図は特開昭５８
−６９４６９号公報に開示された技術を第１図の太陽光
発電装置に用いた例を示すブロック図で、第４図は太陽
電池の出力電流に対する電力変化を示す図、第５図は太
陽光発電装置の概要を示すブロック図である。 図中、１・・・・太陽電池、３・・・・蓄電池、４・・
・・負荷、５・・・・ＤＣ／ＤＣコンバータ、６・・・
・最大電力点追尾制御装置、７・・・・電流制御装置、
８・・・・切換スイッチ、９・・・・切換制御回路、１
ｏ・・・・電流センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 太陽電池と、該太陽電池で発電される直流を蓄電する蓄
   電池等を具備する太陽光発電装置において、前記太陽電
   池からの直流電圧を所定の直流電圧に昇圧或いは降圧さ
   せるＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバー
   タの出力を制御し前記太陽電池を最大出力点で運転させ
   る最大電力点追尾装置と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの
   出力電圧を制御して前記蓄電池の充電電流を制御する電
   流制御装置と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの制御を最大
   電力点追尾装置による制御から電流制御装置による制御
   へ或いは電流制御装置による制御から最大電力点追尾装
   置による制御へ切り換える切換手段を具備し、前記蓄電
   池の端子電圧が充分低い間は前記最大電力点追尾装置で
   ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して蓄電池を充電すると共
   に、前記蓄電池が満充電状態に近づいたら電流制御装置
   による制御に切り換えることを特徴とする太陽光発電装
   置における充電制御方式。