JP3796095B2

JP3796095B2 - Solar power plant

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Publication number: JP3796095B2
Application number: JP2000079653A
Authority: JP
Inventors: 健雄石田; 龍蔵萩原; 均岸
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1999-03-24
Filing date: 2000-03-22
Publication date: 2006-07-12
Anticipated expiration: 2020-03-22
Also published as: JP2000339044A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、太陽光発電装置に係り、特に、電力変換装置へ過電圧が加わらないように保護する太陽光発電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地球環境の問題等から、屋外に設置して光起電力を発生させる太陽電池装置が注目されており、屋根などに太陽電池装置を設置し、その発電電力により日中の消費電力を賄う太陽光発電システムが実用化されている。
【０００３】
上記システムにおいては、太陽電池装置が出力する電力は直流であるので、電力変換装置（インバータ）を用いて、太陽電池装置からの直流電力を交流電力に変換して用いている。
【０００４】
ところで、上記した電力変換装置においては、太陽電池装置からの発電電力が得られたら直ちに起動するものではなく、一定時間太陽電池装置からの出力を確認した上で起動するように構成されている。これは日の出などのように、太陽電池装置の発電状態が安定しない時に、電力変換装置を起動させると、出力電力にノイズなどが発生するなどの問題があるからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の電力変換装置においては、太陽電池装置からの電力が一定時間安定するまでは起動しないように構成されているため、開放電圧が上昇する。特に、冬場の早朝等においては、開放電圧が大きくなる。このため、電力変換装置に動作電圧に比べて大きな耐圧のものを用いなければならず、コストがかかるとともに、通常の動作電圧時には効率が悪くなるという問題があった。
【０００６】
この発明の目的は、上述した従来の問題点を解消するためになされたものにして、開放電圧の上昇を防止して、電力変換装置へ過電圧が加わることを防止することにある。さらに、この発明の目的は、電力変換装置の最適動作電圧を高くし、動作効率が向上させる太陽光発電装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明は、太陽電池装置と、この太陽電池装置からの出力を交流電力に変換する電力変換装置と、前記太陽電池装置と電力変換装置間に並列に接続された電流パス回路と、前記電流パス回路と電力変換装置との間に設けられ、電流パス回路からの出力により制御されると共に前記電力変換装置の制御回路へ電力を供給するための電力供給回路と、太陽電池装置へ帰還する電流を検出する電流検出回路と、を備え、前記電流検出回路にて検出する電流が所定の電流値以上になると、前記電流パス回路が切り放されることを特徴とする。
【００１４】
上記した構成によれば、太陽電池装置からの発電した電流が所定値以下の場合には、電流パス回路及び電流供給回路を介して若干の電流が流れていくので、電力変換装置が停止状態でも太陽電池装置は開放電圧とならず、電圧上昇を抑制でき、最適動作電圧を高く設計しても耐圧は確保できる。
【００１５】
前記電流検出回路は逆流防止ダイオードからの出力に基づいて電流を検出するように構成できる。
【００１６】
また、前記電力供給回路は、電流パス回路を分圧した電流と、太陽電池装置からの電流を切り替えて供給するように構成するとよい。
【００１７】
前記電力供給回路は、太陽電池装置と電力変換装置との間に流れる電流をオン／オフする手段と、前記電流パス回路から与えられる電流を電力変換装置に与える手段と、を備えて構成することができる。そして、前記オン／オフする手段は、サイリスタ或いは、自己保持型リレーで構成することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態につき、図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は、この発明の参考形態を示すブロック図である。
図１に示すように、屋根等に設置された太陽電池装置１は、非晶質シリコン、結晶系シリコン等の太陽電池素子を複数個、並列及び直列に接続して、所定の電力を出力するように構成されている。この太陽電池装置１から発電された直流電力が電力変換装置２の入力側端子２ａ、２ｂから電力変換装置２に与えられる。この実施の形態における電力変換装置２の耐圧は、最適動作電圧より少し大きくしている程度のものを用いている。
【００２０】
電力変換装置２にて直流電力を交流電力に変換し、出力端子２ｃ、２ｄから交流電力が内部の電気系統に与えられ、この電気系統に接続された交流負荷６に電力が供給される。
【００２１】
電気系統は、商用の電力系統と連系されており、夜間など太陽電池装置１から供給される電力が不足したときに、電力系統からの電力を利用できるように構成されている。
【００２２】
この発明では、電力変換装置２の入力端子２ａ、２ｂと太陽電池装置１の出力端子との間に電流パス回路３が設けられている。この電流パス回路３は、太陽電池装置１のリターン側に設けられた帰還電流を測定する電流検出回路４の出力により、その動作が制御される。
【００２３】
なお、この参考形態においては、入力端子２ａが＋側端子、入力端子２ｂが−側端子で構成されている。
【００２４】
前記電流パス回路３は、バイアス抵抗とスイッチング素子を有し、電流検出回路４からの出力により、スイッチング素子がオン／オフし、帰還電流が所定の電流値になるまで、電流パス回路３に電流が流れ、電力変換装置２には、電流を与えずに、太陽電池装置１に戻る。
【００２５】
太陽電池装置１の出力の増大につれて、電流パス回路３を経て流れる電流は増加する。そして、電流検出回路４は所定の電流値、即ち、電力変換装置２の起動開始電圧を十分上回る状態になると、電流パス回路３は切り放され、太陽電池装置１からの電力は全て電力変換装置２へ供給される。
【００２６】
図示はしていないが、この装置は、電力変換装置２の起動を制御するために、電流パス回路３を経て流れる電流を測定し、太陽電池装置１が起動開始電圧に達したか否か判断している。すなわち、一定時間太陽電池装置１からの出力を確認した上で電力変換装置２が起動されるように構成されている。
【００２７】
ところで、太陽電池装置１が開放状態で最大電圧になる時は、太陽電池電流（Ｉｐｖ）は０である。そこで、この発明では、電力変換装置２が停止状態及び起動開始電圧を上回らない時には、電流パス回路３から電流を流して、電圧の上昇を抑制する。このため、電流パス回路３のバイアス抵抗は電力変換装置２の耐圧に応じて大きな抵抗のものが用いられる。太陽電池装置１で発電した電流が電流パス回路３を通じて流れることにより、電圧降下が起こり電圧の上昇を抑制できる。そして、電力変換装置２が起動しているときは、太陽電池電流が電力変換装置２に流れるので、開放状態とはならず、電流パス回路３に太陽電池電流を流すと発電電流が無駄となる。このため、この発明では、太陽電池装置１が電力変換装置２の起動開始電圧を上回り、電力変換装置２が通常の起動状態になると電流検出回路４からの出力により、電流パス回路３が切り放される。
【００２８】
このように、運転状態での最大電圧を考慮した耐圧になるように、電流パス回路３にバイアス抵抗等を設定しておけば、電力変換装置２に、大きな電圧が入力することがなくなる。従って、最適動作電圧を高く設定することができ、システム効率をアップさせることができる。
【００２９】
図２は、この発明の参考形態の具体例を示す回路図である。図２に示すように、電流パス回路３は、第１トランジスタ３１と第２トランジスタ３２を有し、第１トランジスタ３１のベースに電流検出回路４からの出力が与えられる。第１トランジスタ３１のコレクタは太陽電池装置１の出力（＋）側のラインと抵抗３３を介して接続され、エミッタは太陽電池装置１の帰還（−）側ラインと接続されている。第１トランジスタ３１のコレクタが第２トランジスタ３２のベースと接続され、第２トランジスタ３２のコレクタは太陽電池装置１の出力側のラインと抵抗３５を介して接続され、エミッタは太陽電池装置１の帰還側ラインとバイアス抵抗３６を介して接続されている。第２トランジスタ３２のベースと帰還側ラインとは抵抗３４を介して接続されている。上記抵抗３３、３４、３５は、第１トランジスタ３１及び第２トランジスタ３２との特性等によりその抵抗値は適宜選択され、バイアス抵抗（Ｒｚ）３６は、使用する電源変換装置２の耐圧に応じて決められる。
【００３０】
この電流検出回路４では、逆流防止ダイオード４１の出力を利用して、電流検出を行っている。逆流防止ダイオード４１の出力が抵抗４４を介して、差動アンプ４２の一方に入力され、差動アンプ４２の他方の入力は、帰還抵抗４５を介してアンプの出力が与えられる。また、他方の入力は抵抗４３を介して帰還ラインと接続されている。また、アンプ４２の一方の入力と帰還ラインとは抵抗４６と接続されている。これら各抵抗４３、４４、４５、４６は、逆流防止ダイオード４１からのゲインを調整するものであり、電力変換装置３を通常の起動状態に適した電流値になったとき、電流パス回路３を切り離すための出力値となるように選択されている。
【００３１】
次に、この発明の動作を図３及び図４を参照して説明する。図３は、太陽電池装置１の特性に応じた電力変換装置２の運転状態を示す特性図、図４は太陽電池装置１の電圧電流特性図である。
【００３２】
太陽電池装置１が発電を開始する前は、電力変換装置２は停止したままである。そして、逆流防止ダイオード４１からは電流が流れておらず、第１トランジスタ３１はオフである。第１トランジスタ３１がオフの時、第２トランジスタ３２はオンとなり、電流パス回路３が太陽電池装置１と接続された状態である。
【００３３】
早朝、太陽電池装置に光が当たると太陽電池装置１から発電した電流は、電流パス回路３のバイアス抵抗３６を介して、逆流ダイオード４１を経て太陽電池装置１に戻る。電流検出回路４は流れる電流を検出している。
【００３４】
時間が経過し、太陽が高くあがると太陽電池装置１からの直流電圧が上昇していくが、第１トランジスタ３１がオフで第２トランジスタがオンのため、太陽電池はバイアス抵抗（Ｒｚ）３６に接続され、図４に示すように、Ｒｚの負荷直線と太陽電池のＩＶ特性曲線の交点によって決定される動作電圧ＶＲｚ以上に上昇ることはない。ここで、ＶＲｚは電力変換装置２の起動開始電圧を十分上回るように設定されている。
【００３５】
電力変換装置２が起動すると、太陽電池の電流は次第に増大し、太陽電池の最適動作点Ｐｍａｘ付近で運転される。このとき逆流防止ダイオード４１に流れる電流もＩＲｚからＩｐｍａｘに増加し、電流検出回路４から与えられる出力により、第１トランジスタ３１がオンになる。第１トランジスタ３１がオンになると第２トランジスタ３２がオフになり、電流パス回路３が切り放され得る。そして、太陽電池装置１からの直流電流が電力変換回路２にのみ与えられ、太陽電池装置１の出力を最大限利用できる。
【００３６】
この発明では、太陽電池装置１が発電を開始した状態から、電流パス回路３を介して若干の電流が流れていくので、電圧が過電圧になるのが防止できる。例えば、電流を流さない場合には、図３の点線のように、開放電圧は上昇し、電力変換装置２の起動時に最大電圧となる。これに対して、この発明では、太陽電池装置１の直流出力電力が大きくなるときに電圧も大きくなるが、電流は電流パス回路３を介して流れているので、電圧が動作電圧以上になるのを抑制できる。この結果、最適動作電圧を高く設計しても耐圧は確保できる。
【００３７】
尚、図３においては、直流電力出力が一定値以上になると、電力変換装置２は、最大電力追従運転による制御を行っている。
【００３８】
そして、日の入りに近づき、太陽電池装置１の発電出力が小さくなると、電流検出回路４からの電流出力も小さくなり、第１トランジスタ３１はオフ、第２トランジスタ３２はオンとなり、電流パス回路３が接続状態となる。そして、その後、電力変換装置２は運転を停止する。
【００３９】
太陽電池装置１として、特に、非晶質系シリコン太陽電池を用いた場合には、フィルファクタ（Ｆ．Ｆ．）が小さいので、従来では、冬の早朝などに最大入力電圧を越える畏れがあったが、この発明を適用すれば、発電が開始すると同時に、電流パス回路３に電流が流れるので、電圧上昇は、電力変換装置２の動作時とあまり変わらない。
【００４０】
上記のように本発明によれば、最適動作電圧を高くすることができるので、電流変換装置２の効率を高めることができる。
【００４１】
例えば、従来は開放電圧が高くなるため、動作電圧１８０Ｖの変換装置では、開放電圧の関係から電力変換装置２として耐圧３５０Ｖものを使用している。このため、動作電流は１６．６Ａ程度となる。これに対して、この発明を用いると、耐圧３５０Ｖのものを用いた場合、動作電圧は２３０Ｖが可能となる。このため、動作電流は１３．０Ａとなる。
【００４２】
ここで、電流Ｉ²Ｒ損の改善につき考えると、
（１３．０／１６．６）²＝０．６となり、４０％改善が可能となる。
【００４３】
例えば、電力変換装置２の効率が９２％とすると、損失全てがＩ²Ｒ損とすると、損失は４．８％となり、効率は９５％程度に改善される。
【００４４】
尚、上記した実施の形態においては、電流検出回路４として、逆流防止ダイオード４１の出力を用いているが、これに限られず、シャント抵抗などを用いてもよい。
【００４５】
上記した電力変換装置２は、図５に示すように、直流電力を交流電力に変換する主回路２１と、この主回路２１を制御する制御回路２２とで、構成されている。電力変換回路２を駆動させるためには、制御回路２２へ電力を供給し、制御回路２２を動作させる必要がある。図４に示したものでは、制御回路２２を系統などに接続し、系統などから電力を供給するように構成している。
【００４６】
次に示すこの発明の実施形態は、電力変換装置２の制御回路２２への電力を太陽電池装置１側から供給するように構成したものである。
【００４７】
図６は、この発明の実施形態を示すブロック図である。なお、上記した参考形態と同じ部分には同じ符号を付す。
【００４８】
図６に示すように、この実施形態は、電流パス回路３からの出力により制御される電流供給回路５を電力変換装置２と電流パス回路３との間に設けたものである。そして、電力変換装置２の制御回路２２は、太陽電池装置１からの電力により駆動されるように構成されている。
【００４９】
前記した参考形態においては、電流検出回路４が検出する帰還電流が所定の電流値になるまで、電流パス回路３に電流が流れ、電力変換装置２には、電流を与えないようにしている。この実施形態においても、原則的には、電流検出回路４が検出する帰還電流が所定の電流値になるまで、電流パス回路３に電流を流すが、電力変換装置２の制御回路２２には電流パス回路３へ流れる電流から電流供給回路５が一部の電流を流すように構成している。
【００５０】
太陽電池装置１が発電している間は、この電力供給回路５からの電流により、電力変換回路２内の制御回路２２は駆動される。この制御回路２２が使用する電力は極めて少量で済むため、日の出などのように、太陽電池装置１からの僅かな電力でも十分に動作が行える。このように、電力供給回路５からの電力変換装置２の制御回路２２の電力を供給することで、系統などの電力を用いることなく、電力変換装置２を駆動制御させることができる。もちろん、制御回路２の動作を保証するために、バックアップ用の電池などを用意し、太陽電池装置１からの電力が急に遮断された場合にも制御回路２２は問題なく動作するように構成している。
【００５１】
太陽電池装置１の出力の増大につれて、電流パス回路３を経て流れる電流は増加する。そして、電流検出回路４は所定の電流値、即ち、電力変換装置２の起動開始電圧を十分上回る状態になると、電流パス回路３は切り放され、太陽電池装置１からの電力は全て電力変換装置２へ供給される。
【００５２】
ところで、この実施形態においては、太陽電池装置１が開放状態で最大電圧になる時は、太陽電池電流（Ｉｐｖ）は電力供給回路５からごく僅かに電流が与えられているだけである。例えば、０．１Ａとごく僅かである。
【００５３】
そこで、この発明では、電力変換装置２が停止状態及び起動開始電圧を上回らない時には、電流パス回路３から電流を流して、電圧の上昇を抑制する。このため、電流パス回路３は電力変換装置２の耐圧に応じて、電流供給回路５から与えられる電流を考慮して抵抗分圧による抵抗などが決められる。
【００５４】
太陽電池装置１で発電した電流が電流パス回路３を通じて流れることにより、電圧降下が起こり電圧の上昇を抑制できる。そして、電力変換装置２が起動しているときは、太陽電池電流が電力変換装置２に流れるので、開放状態とはならず、電流パス回路３に太陽電池電流を流すと発電電流が無駄となる。このため、この実施形態においても、太陽電池装置１が電力変換装置２の起動開始電圧を上回り、電力変換装置２が通常の起動状態になると電流検出回路４からの出力により、電流パス回路３が切り放される。
このように、運転状態での最大電圧を考慮した耐圧になるように、電流パス回路３に抵抗等を設定しておけば、電力変換装置２に、大きな電圧が入力することがなくなる。従って、最適動作電圧を高く設定することができ、システム効率をアップさせることができる。
【００５５】
図７は、この発明の実施形態の具体例を示す回路図である。図７に示すように、電流パス回路３は、第１トランジスタ３１と第２トランジスタ３２を有し、第１トランジスタ３１のベースに電流検出回路４からの出力が与えられる。第１トランジスタ３１のコレクタは太陽電池装置１の出力（＋）側のラインと抵抗３３を介して接続され、エミッタは太陽電池装置１の帰還（−）側ラインと接続されている。第１トランジスタ３１のエミッタ、コレクタ間は抵抗３９を介して接続されている。また、第１トランジスタ３１のコレクタと第２トランジスタ３２のベースとが接続されている。
【００５６】
この第２トランジスタ３２のコレクタは太陽電池装置１の出力側のラインと接続される。そして、この第２トランジスタ３２のエミッタは抵抗３７、抵抗３８を介して太陽電池装置１の帰還側ラインと接続されている。抵抗３７、抵抗３８で分圧された出力が電流供給回路５のダイオード５１に与えられる。
【００５７】
電流供給回路５は、太陽電池装置１からの電力を電力変換装置２に与えるために、太陽電池装置１の出力（＋）側のラインが電流供給回路５のサイリスタ（ＳＣＲ）５３に接続される。サイリスタ５３の出力が電力変換装置２に接続される。太陽電池装置１からの電流Ｉ_Ｍはサイリスタ５３がオンしている時に、電力変換装置２へ供給される。
【００５８】
また、ダイオード５１の出力は、差動アンプ５２の−端子及び電力変換装置２に与えられる。また、差動アンプ５２の＋端子には抵抗３７、抵抗３８で分圧された出力が与えられる。この差動アンプ５２の出力電流Ｉ_Ｇがサイリスタ５３のゲート電流として与えられる。
【００５９】
この差動アンプ５２は、太陽電池装置１で発電した電力が電源変換装置２の制御回路２２を十分駆動できるが、主回路２１を駆動するには十分でないとき、ダイオード５１のアノード、カソード間の電位差ではゲートトリガ電圧に達しないように増幅率が決められている。このため、サイリスタ５３は、日照強度が微弱なときにはオンしない。
【００６０】
また、ダイオード５１の出力電流Ｉ_Ｓは、電力変換装置２に与えられる。サイリスタ５３がオフ、すなわち、太陽電池装置１と電力変換装置２との間が遮断された状態でも、太陽電池装置１が発電している間はダイオード５１から電力変換装置２の制御回路２２に電力が供給される。
【００６１】
上記抵抗３３、３９は、第１トランジスタ３１及び第２トランジスタ３２との特性等によりその抵抗値は適宜選択され、分圧抵抗３７、３８は、電流検出回路４は、前記した図２に示す回路と同様であるので、同じ部分には同じ符号を付し説明の重複を避けるために、ここではその説明を省略する。なお、逆流防止ダイオード４１の代わりに、ホール素子を用いた電流センサなどの検出手段を用いてもよい。
【００６２】
次に、この図７に示す回路の動作を説明する。
太陽電池装置１が発電を開始する前は、電力変換装置２は停止したままである。そして、逆流防止ダイオード４１からは電流が流れておらず、第１トランジスタ３１はオフである。第１トランジスタ３１がオフの時、第２トランジスタ３２はオンとなり、電流パス回路３が太陽電池装置１と接続された状態である。そして、サイリスタ５３もオフの状態であり、太陽電池装置１と電力変換装置２は遮断されている。
【００６３】
早朝、太陽電池装置に光が当たると太陽電池装置１から発電した電流は、電流パス回路３の分圧抵抗３７，３８により分圧された電流が逆流ダイオード４１を経て太陽電池装置１に戻る。電流検出回路４は流れる電流を検出している。一方、分圧された電流はダイオード５１から電流Ｉ_Ｓとして、電力変換装置２の制御回路２２へ与えられる。上記したように、太陽電池装置１からの発電電力が電力変換装置２の制御回路２２は十分駆動できるが、主回路２１を駆動するには十分でないときは、サイリスタ５３はオンしない。すなわち、日照強度が微弱なとき、ダイオード５１のアノード、カソード間の電位差では、サイリスタ５３のゲートトリガ電圧に達しないように、差動アンプ５２の増幅率が決められている。このとき、太陽電池装置１で発電した電流は、電流パス回路３を通じて流れることにより、電圧降下が起こり、電圧の上昇を抑制する。
【００６４】
日照強度がさらに増加し、電流変換装置２の制御回路２２が主回路２１を起動させると、ダイオード５１からの電流Ｉ_Ｓは大きく増加し、ダイオード５１の電位差により、差動アンプ５２の出力電圧がサイリスタ５３のゲートトリガ電圧を十分超え、サイリスタ５３がオンとなり、電力変換装置２には、電流Ｉ_Ｍが供給される。
【００６５】
電力変換装置２が起動すると、太陽電池装置１の電流は次第に増大し、太陽電池装置１の最適動作点Ｐｍａｘ付近で運転される。このとき逆流防止ダイオード４１に流れる電流もＩｐｍａｘに増加し、電流検出回路４から与えられる出力により、第１トランジスタ３１がオンになる。第１トランジスタ３１がオンになると第２トランジスタ３２がオフになり、電流パス回路３が切り放される。電流パス回路３が切り離されると、ダイオード５２からの出力電流Ｉ_Ｓは０になる。また、サイリスタ５３へのゲート電流Ｉ_Ｇもオフになるが、サイリスタ５３はオン状態を維持する。そして、太陽電池装置１からの直流電流Ｉ_Ｍが電力変換回路２に与えられ、太陽電池装置１の出力を最大限利用できる。
【００６６】
上記したように、この実施形態では、太陽電池装置１が発電を開始した状態から、電流パス回路３及び電流供給回路５を介して電流が流れていくので、電圧が過電圧になるのが防止できる。例えば、電流を流さない場合には、図３の点線のように、開放電圧は上昇し、電力変換装置２の起動時に最大電圧となる。これに対して、この発明では、太陽電池装置１の直流出力電力が大きくなるときに電圧も大きくなるが、電流は電流パス回路３及び電流供給回路５を介して流れているので、電圧が動作電圧以上になるのを抑制できる。この結果、最適動作電圧を高く設計しても耐圧は確保できる。
【００６７】
そして、何らかの原因により、太陽電池装置１の発電が突然停止すると、第１トランジスタ３１がオフになり、第２トランジスタ３２がオンし、電流パス回路３が接続される。さらに、このとき、ゲート電流Ｉ_Ｇはオフであるが、ダイオード５１の出力電流Ｉ_Ｓがサイリスタ５３をショートするように働き、サイリスタ５３をオフする。この結果、太陽電池装置１と電力変換装置２との間が遮断される。
【００６８】
太陽電池装置１が発電を再開すると、上記したように、サイリスタ５３がオンし、電流パス回路３が切り離され、太陽電池装置１から電力変換装置２に電力が供給される。
【００６９】
そして、日の入りに近づき、太陽電池装置１の発電出力が小さくなると、電流検出回路４からの電流出力も小さくなり、第１トランジスタ３１はオフ、第２トランジスタ３２はオンとなり、電流パス回路３が接続状態となる。このとき、電力変換装置２の主回路２１が出力を停止寸前まで低下させながらも運転を継続できる程度に、太陽電池装置１が電流を供給する時がある。この状態では、差動アンプ５２の出力電圧がゲートトリガ電圧を越えて、サイリスタ５３がオンとなって、太陽電池装置１からサイリスタ５３を介して電力が電力変化装置２に供給される状態となる。このときは、太陽電池装置１の動作電圧がＶｐｍａｘで開放電圧よりも相当低いため、高い電圧が電力変換装置２に供給されることはない。
【００７０】
さらに、日照強度が低下して、電力変換装置２の主回路２１が停止すると、Ｉ_Ｓも制御回路２２を駆動する程度しか流れず、差動アンプ５２の出力電圧もゲートトリガ電圧を下回り、ゲートオフとなる。また、Ｉ_Ｓが流れることにより、サイリスタ５３はショート状態となり、サイリスタ５３はオフとなる。このとき、電力変換装置２へは分圧抵抗３７，３８を通して分圧された電圧しか供給されず開放電圧が電力変換装置２に加わることが抑制される。
【００７１】
その後、さらに、日照強度が低下すると、制御回路２２も運転を停止し、全ての素子は太陽電池装置１が発電する前の状態に復帰する。
【００７２】
上記した実施の形態においては、電力変換装置２の停止時及び起動開始時には、電力変換装置２の制御回路２２に電力供給回路５のダイオード５１から電流Ｉ_Ｓが供給される。また、電力変換装置２の運転時には、サイリスタ５３に与えられる電流Ｉ_Ｍが電力変換装置２の制御回路２２に供給される。この供給される電力により、電力変換装置２の制御回路２２が駆動される。
【００７３】
上記した図７に示す回路において、太陽電池装置１の開放電圧が３５０Ｖ、運転中の太陽電池装置１の電圧が２００Ｖとし、抵抗３３を１００ｋΩ、抵抗３７を１ｋΩ、抵抗３６を１５０Ｗ、３００Ω、抵抗３７を１ｋΩのものを用いる。このとき、電力変換装置２が停止している状態では、電流が、ダイオード５１へ０．１Ａ、抵抗３８へ０．３５Ａ流れる。このときの電力変換装置２側の電圧は２７０Ｖとなる。そして、起動開始時には、太陽電池装置２の電圧は２６０Ｖになり、電流Ｉ_Ｓは０．１Ａとなる。そして、運転中は太陽電池装置１及び電力変換装置２の電圧は２００Ｖとなる。このときの電流Ｉ_Ｍは１５Ａである。
【００７４】
次に、この実施の形態の異なる具体的回路を図８に示す。なお、図７と同じ構成については、同じ符号付し、説明を省略する。この図８は、電力変換装置２の停止時と、起動時に電流を与える電力供給回路５の部分を変更したものである。すなわち、図７に示す回路においては、抵抗３７，３８で分圧して、電流Ｉ_Ｓを与えるように構成した。これに対して、この図８に示すものは、ツェナーダイオード３８ａとトランジスタ５４に置き換えたものである。すなわち、抵抗３８の変わりにツェナーダイオード３８ａを用い、トランジスタ３２のエミッタとトランジスタ５４のコレクタと接続し、トランジスタ５４のエミッタをダイオード５１と接続している。
【００７５】
このように構成することで、僅かなＩ_Ｓ電流を供給できるとともに、抵抗分圧に比べて抵抗でのＩ²Ｒ損がなく、抵抗３７にワット（Ｗ）数の小さい抵抗が使える。
【００７６】
次に、この実施の形態の異なる具体的回路を図９に示す。なお、図７と同じ構成については、同じ符号を付し、説明を省略する。この図９に示すものは、サイリスタ５３の変わりに、自己保持型リレー５５を用いたものである。このよに構成しても、前述した動作が行える。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明では、太陽電池装置からの発電した電流が所定値以下の場合には、電流パス回路を介して若干の電流が流れるように構成しているので、電力変換装置が停止状態でも太陽電池装置は開放電圧とならず、電圧上昇を抑制でき、最適動作電圧を高く設計しても耐圧は確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の参考形態を示すブロック図である。
【図２】この発明の参考形態の具体例を示す回路図である
【図３】太陽電池装置の特性に応じた電力変換装置の運転状態を示す特性図である。
【図４】この発明の太陽電池装置の電圧電流特性図である。
【図５】この発明に用いられる電力変換装置の構成を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施形態を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施形態の具体例を示す回路図である。
【図８】この発明の実施形態の異なる具体例を示す回路図である。
【図９】この発明の実施形態のさらに異なる具体例を示す回路図である。
【符号の説明】
１太陽電池装置
２電力変換装置
３電流パス回路
４電流検出回路[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a solar power generation device, and more particularly to a solar power generation device that protects a power conversion device from being overvoltaged.
[0002]
[Prior art]
Due to global environmental problems, solar cell devices that generate photovoltaic power when installed outdoors are attracting attention. Solar power is installed on the roof, etc., and sunlight is used to cover the power consumption during the day. A power generation system has been put into practical use.
[0003]
In the above system, since the power output from the solar cell device is DC, the DC power from the solar cell device is converted into AC power using a power converter (inverter).
[0004]
By the way, the above-described power conversion device is configured not to start immediately after the generated power from the solar cell device is obtained, but to start after confirming the output from the solar cell device for a certain period of time. This is because, when the power conversion device is activated when the power generation state of the solar cell device is not stable, such as at sunrise, there is a problem that noise or the like is generated in the output power.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional power conversion device is configured not to start up until the power from the solar cell device is stabilized for a certain period of time, and thus the open circuit voltage increases. In particular, the open circuit voltage increases in the early morning of winter. For this reason, it is necessary to use a power converter having a large withstand voltage compared to the operating voltage, and there is a problem that the cost is high and the efficiency is deteriorated at a normal operating voltage.
[0006]
An object of the present invention is to solve the above-described conventional problems, and to prevent an increase in the open circuit voltage and prevent an overvoltage from being applied to the power converter. Furthermore, an object of the present invention is to provide a photovoltaic power generator that increases the optimum operating voltage of the power converter and improves the operating efficiency.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
  ThisThe present invention includes a solar cell device, a power conversion device that converts output from the solar cell device into AC power, a current path circuit connected in parallel between the solar cell device and the power conversion device, and the current path Provided between the circuit and the power converter and controlled by the output from the current path circuitAnd supplying power to the control circuit of the power converterA power supply circuit; and a current detection circuit that detects a current returning to the solar cell device. When the current detected by the current detection circuit exceeds a predetermined current value, the current path circuit is disconnected. It is characterized by.
[0014]
According to the configuration described above, when the current generated from the solar cell device is less than or equal to the predetermined value, a slight amount of current flows through the current path circuit and the current supply circuit. The solar cell device does not become an open circuit voltage, can suppress a voltage rise, and can ensure a withstand voltage even when the optimum operating voltage is designed high.
[0015]
The current detection circuit may be configured to detect a current based on an output from the backflow prevention diode.
[0016]
The power supply circuit may be configured to switch and supply a current obtained by dividing the current path circuit and a current from the solar cell device.
[0017]
The power supply circuit includes: means for turning on / off a current flowing between the solar cell device and the power conversion device; and means for supplying the current supplied from the current path circuit to the power conversion device. Can do. The means for turning on / off can be constituted by a thyristor or a self-holding relay.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0019]
  FIG. 1 illustrates the present invention.referenceIt is a block diagram which shows a form.
As shown in FIG. 1, a solar cell device 1 installed on a roof or the like connects a plurality of solar cell elements such as amorphous silicon and crystalline silicon in parallel and in series, and outputs predetermined power. It is configured as follows. The direct-current power generated from the solar cell device 1 is applied to the power conversion device 2 from the input side terminals 2a and 2b of the power conversion device 2. The power converter 2 in this embodiment has a withstand voltage that is slightly higher than the optimum operating voltage.
[0020]
The power converter 2 converts DC power into AC power, AC power is supplied to the internal electrical system from the output terminals 2c and 2d, and power is supplied to the AC load 6 connected to the electrical system.
[0021]
The electric system is linked to a commercial power system, and is configured so that the power from the power system can be used when the power supplied from the solar cell device 1 is insufficient, such as at night.
[0022]
In the present invention, the current path circuit 3 is provided between the input terminals 2 a and 2 b of the power conversion device 2 and the output terminal of the solar cell device 1. The operation of the current path circuit 3 is controlled by the output of the current detection circuit 4 that measures the feedback current provided on the return side of the solar cell device 1.
[0023]
  In addition, thisreferenceIn the embodiment, the input terminal 2a is constituted by a + side terminal and the input terminal 2b is constituted by a-side terminal.
[0024]
The current path circuit 3 has a bias resistor and a switching element. The output from the current detection circuit 4 turns on / off the switching element, and the current path circuit 3 has a current until the feedback current reaches a predetermined current value. And the power conversion device 2 returns to the solar cell device 1 without applying current.
[0025]
As the output of the solar cell device 1 increases, the current flowing through the current path circuit 3 increases. And if the current detection circuit 4 will be in the state which exceeds a predetermined electric current value, ie, the starting start voltage of the power converter device 2, the current path circuit 3 will be cut off and all the electric power from the solar cell apparatus 1 will be a power converter device. 2 is supplied.
[0026]
Although not shown, this device measures the current flowing through the current path circuit 3 in order to control the activation of the power converter 2, and determines whether the solar cell device 1 has reached the activation start voltage. is doing. That is, the power conversion device 2 is activated after confirming the output from the solar cell device 1 for a certain period of time.
[0027]
By the way, when the solar cell device 1 reaches the maximum voltage in the open state, the solar cell current (Ipv) is zero. Therefore, in the present invention, when the power conversion device 2 does not exceed the stop state and the start start voltage, a current is supplied from the current path circuit 3 to suppress an increase in voltage. For this reason, the bias resistor of the current path circuit 3 has a large resistance according to the withstand voltage of the power conversion device 2. When the current generated by the solar cell device 1 flows through the current path circuit 3, a voltage drop occurs and an increase in voltage can be suppressed. And when the power converter device 2 is starting, since a solar cell current flows into the power converter device 2, it does not become an open state, but if a solar cell current is sent through the current path circuit 3, the generated current is wasted. . For this reason, in the present invention, when the solar cell device 1 exceeds the startup start voltage of the power converter 2 and the power converter 2 enters a normal startup state, the current path circuit 3 is disconnected by the output from the current detection circuit 4. Is done.
[0028]
In this way, if a bias resistor or the like is set in the current path circuit 3 so as to have a withstand voltage in consideration of the maximum voltage in the operating state, a large voltage is not input to the power conversion device 2. Therefore, the optimum operating voltage can be set high, and the system efficiency can be increased.
[0029]
  FIG. 2 illustrates the present invention.referenceIt is a circuit diagram which shows the specific example of a form. As shown in FIG. 2, the current path circuit 3 includes a first transistor 31 and a second transistor 32, and an output from the current detection circuit 4 is given to the base of the first transistor 31. The collector of the first transistor 31 is connected to the output (+) side line of the solar cell device 1 via the resistor 33, and the emitter is connected to the feedback (−) side line of the solar cell device 1. The collector of the first transistor 31 is connected to the base of the second transistor 32, the collector of the second transistor 32 is connected to the line on the output side of the solar cell device 1 via the resistor 35, and the emitter is the feedback of the solar cell device 1. It is connected to the side line via a bias resistor 36. The base of the second transistor 32 and the feedback side line are connected via a resistor 34. The resistance values of the resistors 33, 34, and 35 are appropriately selected according to the characteristics of the first transistor 31 and the second transistor 32, and the bias resistor (Rz) 36 depends on the withstand voltage of the power conversion device 2 to be used. It is decided.
[0030]
In the current detection circuit 4, current detection is performed using the output of the backflow prevention diode 41. The output of the backflow prevention diode 41 is input to one of the differential amplifiers 42 via a resistor 44, and the other input of the differential amplifier 42 is supplied with the output of the amplifier via a feedback resistor 45. The other input is connected to the feedback line via the resistor 43. One input of the amplifier 42 and the feedback line are connected to the resistor 46. Each of these resistors 43, 44, 45, 46 adjusts the gain from the backflow prevention diode 41. When the power converter 3 has a current value suitable for a normal startup state, the current path circuit 3 is It is selected to be an output value for separation.
[0031]
Next, the operation of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a characteristic diagram showing the operating state of the power conversion device 2 according to the characteristics of the solar cell device 1, and FIG. 4 is a voltage-current characteristic diagram of the solar cell device 1.
[0032]
Before the solar cell device 1 starts power generation, the power conversion device 2 remains stopped. Then, no current flows from the backflow prevention diode 41, and the first transistor 31 is off. When the first transistor 31 is off, the second transistor 32 is on and the current path circuit 3 is connected to the solar cell device 1.
[0033]
In the early morning, when light strikes the solar cell device, the current generated from the solar cell device 1 returns to the solar cell device 1 via the reverse current diode 41 via the bias resistor 36 of the current path circuit 3. The current detection circuit 4 detects the flowing current.
[0034]
As time elapses and the sun rises, the DC voltage from the solar cell device 1 increases. However, since the first transistor 31 is off and the second transistor is on, the solar cell has a bias resistance (Rz) 36. As shown in FIG. 4, it does not rise above the operating voltage VRz determined by the intersection of the load line of Rz and the IV characteristic curve of the solar cell. Here, VRz is set so as to sufficiently exceed the start-up voltage of the power converter 2.
[0035]
When the power conversion device 2 is activated, the current of the solar cell gradually increases and is operated near the optimum operating point Pmax of the solar cell. At this time, the current flowing through the backflow prevention diode 41 also increases from IRz to Ipmax, and the first transistor 31 is turned on by the output given from the current detection circuit 4. When the first transistor 31 is turned on, the second transistor 32 is turned off, and the current path circuit 3 can be disconnected. And the direct current from the solar cell apparatus 1 is given only to the power converter circuit 2, and the output of the solar cell apparatus 1 can be utilized to the maximum extent.
[0036]
In the present invention, since a slight amount of current flows through the current path circuit 3 from the state where the solar cell device 1 starts power generation, it is possible to prevent the voltage from becoming an overvoltage. For example, when no current is passed, the open-circuit voltage increases as shown by the dotted line in FIG. On the other hand, in the present invention, the voltage increases when the DC output power of the solar cell device 1 increases, but the current flows through the current path circuit 3, so that the voltage becomes equal to or higher than the operating voltage. Can be suppressed. As a result, the withstand voltage can be secured even when the optimum operating voltage is designed high.
[0037]
In FIG. 3, when the DC power output becomes a certain value or more, the power conversion device 2 performs control by the maximum power following operation.
[0038]
When the power generation output of the solar cell device 1 approaches the sunset, the current output from the current detection circuit 4 also decreases, the first transistor 31 is turned off, the second transistor 32 is turned on, and the current path circuit 3 is connected. It becomes a state. And after that, the power converter device 2 stops an operation | movement.
[0039]
In particular, when an amorphous silicon solar cell is used as the solar cell device 1, the fill factor (FF) is small, and conventionally, there has been a tendency to exceed the maximum input voltage in the early morning of winter. However, if the present invention is applied, since the current flows through the current path circuit 3 at the same time as the power generation starts, the voltage rise is not much different from that during the operation of the power converter 2.
[0040]
As described above, according to the present invention, since the optimum operating voltage can be increased, the efficiency of the current converter 2 can be increased.
[0041]
For example, since the open circuit voltage is conventionally increased, a converter with an operating voltage of 180 V uses a power converter with a withstand voltage of 350 V because of the open circuit voltage. For this reason, the operating current is about 16.6 A. On the other hand, when the present invention is used, the operating voltage can be 230V when the one having a withstand voltage of 350V is used. Therefore, the operating current is 13.0A.
[0042]
Where the current I²Considering the improvement of R loss,
(13.0 / 16.6)²= 0.6, and 40% improvement is possible.
[0043]
For example, if the efficiency of the power converter 2 is 92%, all losses are I²Assuming R loss, the loss is 4.8%, and the efficiency is improved to about 95%.
[0044]
In the above-described embodiment, the output of the backflow prevention diode 41 is used as the current detection circuit 4. However, the present invention is not limited to this, and a shunt resistor or the like may be used.
[0045]
As shown in FIG. 5, the power conversion device 2 described above includes a main circuit 21 that converts DC power into AC power, and a control circuit 22 that controls the main circuit 21. In order to drive the power conversion circuit 2, it is necessary to supply power to the control circuit 22 and operate the control circuit 22. In the configuration shown in FIG. 4, the control circuit 22 is connected to a system or the like, and power is supplied from the system or the like.
[0046]
  The following of this inventionFruitThe embodiment is configured to supply power to the control circuit 22 of the power conversion device 2 from the solar cell device 1 side.
[0047]
  FIG. 6 shows the present invention.FruitIt is a block diagram which shows embodiment. The above mentionedreferenceThe same reference numerals are given to the same parts as the form.
[0048]
  As shown in FIG.FruitIn the embodiment, a current supply circuit 5 controlled by an output from the current path circuit 3 is provided between the power conversion device 2 and the current path circuit 3. And the control circuit 22 of the power converter device 2 is comprised so that it may be driven with the electric power from the solar cell apparatus 1. FIG.
[0049]
  As described abovereferenceIn the embodiment, a current flows through the current path circuit 3 until the feedback current detected by the current detection circuit 4 reaches a predetermined current value, and no current is applied to the power conversion device 2. thisFruitAlso in the embodiment, in principle, a current is passed through the current path circuit 3 until the feedback current detected by the current detection circuit 4 reaches a predetermined current value. However, the current path is supplied to the control circuit 22 of the power converter 2. The current supply circuit 5 is configured to flow a part of current from the current flowing to the circuit 3.
[0050]
While the solar cell device 1 is generating power, the control circuit 22 in the power conversion circuit 2 is driven by the current from the power supply circuit 5. Since the control circuit 22 uses a very small amount of power, it can operate sufficiently even with a small amount of power from the solar cell device 1 such as at sunrise. Thus, by supplying the power of the control circuit 22 of the power conversion device 2 from the power supply circuit 5, the power conversion device 2 can be driven and controlled without using power of a system or the like. Of course, in order to guarantee the operation of the control circuit 2, a backup battery or the like is prepared, and the control circuit 22 is configured to operate without any problem even when the power from the solar cell device 1 is suddenly cut off. ing.
[0051]
As the output of the solar cell device 1 increases, the current flowing through the current path circuit 3 increases. And if the current detection circuit 4 will be in the state which exceeds a predetermined electric current value, ie, the starting start voltage of the power converter device 2, the current path circuit 3 will be cut off and all the electric power from the solar cell apparatus 1 will be a power converter device. 2 is supplied.
[0052]
  By the way, thisFruitIn the embodiment, when the solar cell device 1 reaches the maximum voltage in the open state, the solar cell current (Ipv) is supplied with very little current from the power supply circuit 5. For example, it is very small as 0.1A.
[0053]
Therefore, in the present invention, when the power conversion device 2 does not exceed the stop state and the start start voltage, a current is supplied from the current path circuit 3 to suppress an increase in voltage. For this reason, the resistance of the current path circuit 3 is determined by resistance voltage division in consideration of the current supplied from the current supply circuit 5 according to the withstand voltage of the power converter 2.
[0054]
When the current generated by the solar cell device 1 flows through the current path circuit 3, a voltage drop occurs and an increase in voltage can be suppressed. And when the power converter device 2 is starting, since a solar cell current flows into the power converter device 2, it does not become an open state, but if a solar cell current is sent through the current path circuit 3, the generated current is wasted. . For this reason, also in this embodiment, when the solar cell device 1 exceeds the activation start voltage of the power conversion device 2 and the power conversion device 2 is in a normal activation state, the current path circuit 3 is generated by the output from the current detection circuit 4. Cut off.
In this way, if a resistance or the like is set in the current path circuit 3 so that the withstand voltage in consideration of the maximum voltage in the operating state is set, a large voltage is not input to the power conversion device 2. Therefore, the optimum operating voltage can be set high, and the system efficiency can be increased.
[0055]
  FIG. 7 shows the present invention.FruitIt is a circuit diagram which shows the specific example of embodiment. As shown in FIG. 7, the current path circuit 3 includes a first transistor 31 and a second transistor 32, and an output from the current detection circuit 4 is given to the base of the first transistor 31. The collector of the first transistor 31 is connected to the output (+) side line of the solar cell device 1 via the resistor 33, and the emitter is connected to the feedback (−) side line of the solar cell device 1. The emitter and collector of the first transistor 31 are connected via a resistor 39. The collector of the first transistor 31 and the base of the second transistor 32 are connected.
[0056]
The collector of the second transistor 32 is connected to a line on the output side of the solar cell device 1. The emitter of the second transistor 32 is connected to the return line of the solar cell device 1 via a resistor 37 and a resistor 38. The output divided by the resistors 37 and 38 is given to the diode 51 of the current supply circuit 5.
[0057]
In the current supply circuit 5, a line on the output (+) side of the solar cell device 1 is connected to a thyristor (SCR) 53 of the current supply circuit 5 in order to supply power from the solar cell device 1 to the power conversion device 2. . The output of the thyristor 53 is connected to the power converter 2. Current I from solar cell device 1_MIs supplied to the power converter 2 when the thyristor 53 is on.
[0058]
The output of the diode 51 is given to the negative terminal of the differential amplifier 52 and the power conversion device 2. Further, an output divided by the resistors 37 and 38 is given to the + terminal of the differential amplifier 52. The output current I of this differential amplifier 52_GIs given as the gate current of the thyristor 53.
[0059]
This differential amplifier 52 can sufficiently drive the control circuit 22 of the power converter 2 while the power generated by the solar cell device 1 is not sufficient to drive the main circuit 21, but between the anode and cathode of the diode 51. The amplification factor is determined so that the gate trigger voltage is not reached by the potential difference. For this reason, the thyristor 53 is not turned on when the sunshine intensity is weak.
[0060]
Also, the output current I of the diode 51_SIs given to the power converter 2. Even when the thyristor 53 is off, that is, between the solar cell device 1 and the power converter 2, power is supplied from the diode 51 to the control circuit 22 of the power converter 2 while the solar cell device 1 is generating power. Is supplied.
[0061]
The resistance values of the resistors 33 and 39 are appropriately selected depending on the characteristics of the first transistor 31 and the second transistor 32, and the voltage dividing resistors 37 and 38 are the same as those shown in FIG. Therefore, the same parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted here to avoid duplication of explanation. Instead of the backflow prevention diode 41, detection means such as a current sensor using a Hall element may be used.
[0062]
Next, the operation of the circuit shown in FIG. 7 will be described.
Before the solar cell device 1 starts power generation, the power conversion device 2 remains stopped. Then, no current flows from the backflow prevention diode 41, and the first transistor 31 is off. When the first transistor 31 is off, the second transistor 32 is on and the current path circuit 3 is connected to the solar cell device 1. The thyristor 53 is also in an off state, and the solar cell device 1 and the power conversion device 2 are shut off.
[0063]
In the early morning, when light hits the solar cell device, the current generated from the solar cell device 1 returns to the solar cell device 1 through the reverse current diode 41 through the current divided by the voltage dividing resistors 37 and 38 of the current path circuit 3. The current detection circuit 4 detects the flowing current. On the other hand, the divided current is supplied from the diode 51 to the current I._SAs given to the control circuit 22 of the power converter 2. As described above, although the control circuit 22 of the power converter 2 can sufficiently drive the generated power from the solar cell device 1, the thyristor 53 is not turned on when it is not sufficient to drive the main circuit 21. That is, when the sunshine intensity is weak, the amplification factor of the differential amplifier 52 is determined so that the potential difference between the anode and cathode of the diode 51 does not reach the gate trigger voltage of the thyristor 53. At this time, the current generated by the solar cell device 1 flows through the current path circuit 3, thereby causing a voltage drop and suppressing the voltage rise.
[0064]
When the sunshine intensity further increases and the control circuit 22 of the current converter 2 activates the main circuit 21, the current I from the diode 51_SGreatly increases, and due to the potential difference of the diode 51, the output voltage of the differential amplifier 52 sufficiently exceeds the gate trigger voltage of the thyristor 53, and the thyristor 53 is turned on._MIs supplied.
[0065]
When the power conversion device 2 is activated, the current of the solar cell device 1 gradually increases and is operated near the optimum operating point Pmax of the solar cell device 1. At this time, the current flowing through the backflow prevention diode 41 also increases to Ipmax, and the first transistor 31 is turned on by the output given from the current detection circuit 4. When the first transistor 31 is turned on, the second transistor 32 is turned off, and the current path circuit 3 is disconnected. When the current path circuit 3 is disconnected, the output current I from the diode 52_SBecomes 0. Further, the gate current I to the thyristor 53 is_GHowever, the thyristor 53 remains on. And the direct current I from the solar cell device 1_MIs provided to the power conversion circuit 2 and the output of the solar cell device 1 can be utilized to the maximum.
[0066]
  As mentioned above, thisFruitIn the embodiment, since the current flows through the current path circuit 3 and the current supply circuit 5 from the state where the solar cell device 1 starts the power generation, the voltage can be prevented from being overvoltage. For example, when no current is passed, the open-circuit voltage increases as shown by the dotted line in FIG. On the other hand, in the present invention, the voltage increases when the DC output power of the solar cell device 1 increases, but the current flows through the current path circuit 3 and the current supply circuit 5, so that the voltage operates. It is possible to suppress the voltage from being exceeded. As a result, the withstand voltage can be secured even when the optimum operating voltage is designed high.
[0067]
When the power generation of the solar cell device 1 suddenly stops for some reason, the first transistor 31 is turned off, the second transistor 32 is turned on, and the current path circuit 3 is connected. Further, at this time, the gate current I_GIs off, but the output current I of the diode 51_SWorks to short-circuit the thyristor 53 and turns off the thyristor 53. As a result, the solar cell device 1 and the power conversion device 2 are disconnected.
[0068]
When the solar cell device 1 resumes power generation, as described above, the thyristor 53 is turned on, the current path circuit 3 is disconnected, and power is supplied from the solar cell device 1 to the power conversion device 2.
[0069]
When the power generation output of the solar cell device 1 approaches the sunset, the current output from the current detection circuit 4 also decreases, the first transistor 31 is turned off, the second transistor 32 is turned on, and the current path circuit 3 is connected. It becomes a state. At this time, the solar cell device 1 sometimes supplies current to such an extent that the main circuit 21 of the power conversion device 2 can continue the operation while reducing the output to the point just before the stop. In this state, the output voltage of the differential amplifier 52 exceeds the gate trigger voltage, the thyristor 53 is turned on, and power is supplied from the solar cell device 1 to the power changing device 2 via the thyristor 53. . At this time, since the operating voltage of the solar cell device 1 is Vpmax and is considerably lower than the open circuit voltage, a high voltage is not supplied to the power conversion device 2.
[0070]
Furthermore, when the sunshine intensity decreases and the main circuit 21 of the power converter 2 stops, I_SHowever, only the amount that drives the control circuit 22 flows, and the output voltage of the differential amplifier 52 also falls below the gate trigger voltage and the gate is turned off. I_SFlows, the thyristor 53 is short-circuited and the thyristor 53 is turned off. At this time, only the voltage divided through the voltage dividing resistors 37 and 38 is supplied to the power conversion device 2 and the open circuit voltage is suppressed from being applied to the power conversion device 2.
[0071]
Thereafter, when the sunshine intensity further decreases, the control circuit 22 also stops operation, and all elements return to the state before the solar cell device 1 generates power.
[0072]
In the above-described embodiment, when the power conversion device 2 is stopped and started, the control circuit 22 of the power conversion device 2 receives the current I from the diode 51 of the power supply circuit 5._SIs supplied. Further, when the power converter 2 is operated, the current I given to the thyristor 53 is_MIs supplied to the control circuit 22 of the power converter 2. The control circuit 22 of the power conversion device 2 is driven by the supplied power.
[0073]
In the circuit shown in FIG. 7, the open voltage of the solar cell device 1 is 350 V, the voltage of the solar cell device 1 in operation is 200 V, the resistor 33 is 100 kΩ, the resistor 37 is 1 kΩ, the resistor 36 is 150 W, 300Ω, and the resistor 37 with 1 kΩ is used. At this time, in a state where the power conversion device 2 is stopped, current flows to the diode 51 by 0.1 A and to the resistor 38 by 0.35 A. At this time, the voltage on the power converter 2 side is 270V. At the start of startup, the voltage of the solar cell device 2 becomes 260 V and the current I_SIs 0.1A. And the voltage of the solar cell apparatus 1 and the power converter device 2 will be 200V during a driving | operation. Current I at this time_MIs 15A.
[0074]
  Then thisFruitA specific circuit having a different embodiment is shown in FIG. In addition, about the same structure as FIG. 7, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted. FIG. 8 shows a change in the power supply circuit 5 that supplies current when the power conversion apparatus 2 is stopped and started. That is, in the circuit shown in FIG._SConfigured to give. On the other hand, the one shown in FIG. 8 is replaced with a Zener diode 38 a and a transistor 54. That is, a Zener diode 38 a is used instead of the resistor 38, the emitter of the transistor 32 and the collector of the transistor 54 are connected, and the emitter of the transistor 54 is connected to the diode 51.
[0075]
With this configuration, a slight I_SCurrent can be supplied, and the resistance I²There is no R loss, and a resistor with a small wattage (W) can be used for the resistor 37.
[0076]
  Then thisFruitA specific circuit having a different embodiment is shown in FIG. In addition, about the same structure as FIG. 7, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted. In FIG. 9, a self-holding relay 55 is used instead of the thyristor 53. Even with this configuration, the above-described operation can be performed.
[0077]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, when the current generated from the solar cell device is less than or equal to the predetermined value, a slight current flows through the current path circuit. Even in a stopped state, the solar cell device does not become an open circuit voltage, can suppress a voltage rise, and can withstand a voltage even when the optimum operating voltage is designed high.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 of the present inventionreferenceIt is a block diagram which shows a form.
FIG. 2 of the present inventionreferenceIt is a circuit diagram which shows the specific example of a form
FIG. 3 is a characteristic diagram showing an operating state of the power converter according to the characteristics of the solar cell device.
FIG. 4 is a voltage-current characteristic diagram of the solar cell device of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a power conversion device used in the present invention.
[Fig. 6] of the present inventionImplementationIt is a block diagram which shows a form.
FIG. 7 of the present inventionImplementationIt is a circuit diagram which shows the specific example of a form.
FIG. 8 of the present inventionImplementationIt is a circuit diagram which shows the specific example from which a form differs.
FIG. 9 shows the present invention.ImplementationIt is a circuit diagram which shows the specific example from which a form differs further.
[Explanation of symbols]
  1 Solar cell device
  2 Power converter
  3 Current path circuit
  4 Current detection circuit

Claims

A solar cell device, a power conversion device that converts output from the solar cell device into AC power, a current path circuit connected in parallel between the solar cell device and the power conversion device, and the current path circuit and power conversion A power supply circuit provided between the device and controlled by an output from a current path circuit and for supplying power to the control circuit of the power conversion device; and a current detection for detecting a current returning to the solar cell device A solar power generation device, wherein the current path circuit is disconnected when a current detected by the current detection circuit is equal to or greater than a predetermined current value.

The photovoltaic power generation apparatus according to claim 1, wherein the current detection circuit detects a current based on an output from a backflow prevention diode.

3. The sunlight according to claim 1, wherein the power supply circuit switches between a current obtained by dividing the current path circuit and a current from the solar battery device and supplies the current to the control circuit of the power conversion device. Power generation device.

The power supply circuit comprises: means for turning on / off a current flowing between the solar cell device and the power conversion device; and means for supplying the current supplied from the current path circuit to the power conversion device. The solar power generation device according to claim 1 or 2.

The photovoltaic power generation apparatus according to claim 4, wherein the on / off means is a thyristor.

6. The photovoltaic power generation apparatus according to claim 5, wherein the on / off means is a self-holding relay.