JPH08179841A - 太陽光発電装置 - Google Patents

太陽光発電装置

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JPH08179841A
JPH08179841A JP6323037A JP32303794A JPH08179841A JP H08179841 A JPH08179841 A JP H08179841A JP 6323037 A JP6323037 A JP 6323037A JP 32303794 A JP32303794 A JP 32303794A JP H08179841 A JPH08179841 A JP H08179841A
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signal
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Kunio Tanaka
邦穂 田中
Masaaki Kanofuji
正明 甲野藤
Yuji Abe
裕司 阿部
Kimihiko Furukawa
公彦 古川
Masahiro Maekawa
正弘 前川
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Abstract

(57)【要約】 【目的】 太陽電池の発電電力を有効に利用し得る太陽
光発電装置を提供する。 【構成】 太陽電池1と、該太陽電池1から発生する直
流を所定電圧の交流に変換するインバータ回路2と、前
記太陽電池1の出力電圧を検出する電圧検出手段10と、
前記インバータ回路2の起動を制御する制御手段8と、
を備え、前記制御手段8は、前記インバータ回路2の停
止時における前記太陽電池1の出力電圧に基づいて、前
記インバータ回路2の起動開始時期を変更する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽光発電装置に関
し、詳しくはインバータ回路を備えた分散電源設備と商
用電力系統との並列運転によって負荷へ電力を供給する
太陽光発電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、太陽電池からなる直流電源を用い
た数kWの比較的小容量の分散電源設備をインバータ回路
を介して商用電力系統に連系し、負荷に電力を供給する
太陽光発電装置が種々提案されている。
【0003】図3は、従来の太陽光発電装置の概略構成
図である。図において、31は太陽光のエネルギーを直流
電圧に直接変換する太陽電池、32はその太陽電池31から
出力される直流電力を交流に変換するためのインバータ
回路であり、太陽電池31からの直流出力は、インバータ
回路32によって交流に変換された上、絶縁トランス33を
経て負荷34および商用電力系統35に供給される。
【0004】絶縁トランス33と商用電力系統35との間に
は、系統連系用開閉器36が介挿されており、インバータ
回路32の運転条件が整った状態で、開閉器36が閉じられ
て連系運転が開始されることになる。
【0005】上記開閉器36は、保護継電制御回路37によ
って制御されている。この保護継電制御回路37は、太陽
電池31の出力電圧及び商用電力系統35の系統電圧などを
監視しており、電圧に過不足が生じたときに太陽電池31
又は商用電力系統35の異常状態と判断して開閉器36が開
かれる。その後、その異常原因が解消されると、自動的
に開閉器36が閉じて、所定時間経過後にインバータ回路
32が起動する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の太陽
光発電装置では、朝方や夕方などの低日射時に、インバ
ータ回路32が頻繁に起動及び停止を繰り返さないよう
に、インバータ回路32の運転条件が整い次第、再起動さ
せるのではなく、インバータ回路32の停止後、一定時間
(例えば20分間)経過した後に再起動させている。
【0007】このため、日中などの高日射時に商用電力
系統35の異常によってインバータ回路32が停止した場
合、その異常原因が解消されたとしても即座にインバー
タ回路32を再起動されず、上記一定時間経過後に再起動
させている。
【0008】従って、日射量が多く、太陽電池31が高出
力可能な時には、インバータ回路32が頻繁に起動及び停
止を繰り返す虞れがないにも拘らず、インバータ回路32
を上記一定時間停止させているため、太陽電池31の発電
電力を有効に利用できないという問題があった。
【0009】本発明は、斯かる点に鑑みてなされたもの
であって、太陽電池の発電電力を有効に利用し得る太陽
光発電装置を提供する。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、太陽電池と、
該太陽電池から発生する直流を所定電圧の交流に変換す
るインバータ回路と、前記太陽電池の出力電圧を検出す
る電圧検出手段と、前記インバータ回路の起動を制御す
る制御手段とを備え、前記制御手段は、前記インバータ
回路の停止時における前記太陽電池の出力電圧に基づい
て、前記インバータ回路の起動開始時期を変更すること
を特徴とする太陽光発電装置である。
【0011】
【作用】本発明によれば、インバータ回路停止時の太陽
電池の開放電圧に基づいて、インバータ回路の起動開始
時期を変更するので、太陽電池の発電可能量に応じてイ
ンバータ回路の起動時期を適切に設定することができ
る。
【0012】
【実施例】以下、本発明の太陽光発電装置をその一実施
例を示す図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明
を適用させた太陽電池を用いた太陽光発電装置の概略構
成図である。
【0013】図において、太陽光発電装置は、太陽光の
エネルギーを直流電力に変換する太陽電池1(本実施例
では、定格発電電力3kW)と、太陽電池1の直流電力
を交流電力に電力変換して所定交流電圧(本実施例で
は、100V)を供給するインバータ回路2を中心に構成
されており、商用電力系統3と連系して配電線に接続さ
れた各種家電製品などの負荷4に対して電力を供給して
いる。
【0014】インバータ回路2は、ブリッジ接続された
複数のスイッチング素子から構成され、このインバータ
回路2には、後述の各種処理を行うインバータ制御部5
からパルス幅変調されたスイッチング制御信号が与えら
れる。インバータ制御部5はマイクロコンピュータから
構成されている。
【0015】インバータ回路2と商用電力系統3との間
には、インバータ回路2の出力側から見て巻線比1:1
の絶縁トランス6と、系統保護のための系統連系用開閉
器(以下、開閉器と略記する)7が設けられており、開
閉器7は保護継電制御回路8からの制御信号に応じて、
その接点を開閉して商用電力系統3に連系、或るいは解
列する。ここで、開閉器7は保護継電制御回路8からの
連系指令信号の入力によりその接点が閉じられ、保護継
電制御回路8からの解列指令信号の入力によりその接点
が開かれる構成となっている。
【0016】次に、保護継電制御回路8及びインバータ
制御部5について説明する。保護継電制御回路8はマイ
クロコンピュータから構成されており、太陽電池1の出
力電圧を検出するアイソレーションアンプからなる第1
電圧検出手段9による検出値と、商用電力系統3との連
系点電圧を検出する変圧器(PT)からなる第2電圧検
出手段10による検出値が入力され、その検出値に基づい
て、後述するように、インバータ制御部5への起動信号
または停止信号の送出と、開閉器7への連系指令信号ま
たは解列指令信号の送出を行っている。
【0017】そして、保護継電制御回路8は、第1電圧
検出手段9により太陽電池1の出力電圧を検出し、イン
バータ回路2のインバータ動作停止中に太陽電池1の開
放電圧が商用電力系統3に連系可能となる所定値(本実
施例では170Vに設定)以上になり、且つ第2電圧検出
手段10により検出される商用電力系統3の出力電圧が運
用規定における適正範囲(81〜114V)内である場合に
は、後述するように、所定時間待機後にインバータ制御
部5へ起動信号を送出すると共に、開閉器7へ連系指令
信号を送出する。
【0018】一方、インバータ回路2のインバータ動作
中に太陽電池1の出力電圧が商用電力系統3との連系運
転ができない所定値(本実施例では160Vに設定)以下
になった場合には、太陽電池1の出力低下によるインバ
ータ回路2の待機状態であると判断して、インバータ制
御部5に停止信号を送出すると共に、開閉器7に解列指
令信号を送出する。また、第2電圧検出手段10により商
用電力系統3との連系点電圧を検出し、連系点電圧が運
用規定における上記適正範囲外となった場合には、商用
電力系統3の過電圧異常または不足電圧異常発生による
インバータ回路2の待機状態であると判断して、インバ
ータ制御部5に停止信号を送出すると共に、開閉器7に
解列指令信号を送出する。
【0019】以上のように、保護継電制御回路8ではイ
ンバータ回路2の運転条件が整っているかどうかを検出
し、インバータ回路2の待機状態であると判断された場
合にはインバータ制御部5に停止信号を送出すると共
に、開閉器7に解列指令信号を送出し、一方、インバー
タ回路2の連系可能状態であると判断された場合にはイ
ンバータ制御部5に起動信号を送出すると共に、開閉器
7に連系指令信号を送出している。
【0020】そして、保護継電制御回路8では、朝方や
夕方などのように日射量が少なく、太陽電池1の発電量
が少ない場合に、インバータ回路2が頻繁に起動及び停
止を繰り返さないように、インバータ回路2の運転条件
が整った場合のインバータ制御部5への起動信号送出を
インバータ回路2の停止後、一定時間経過後に行ってい
る。
【0021】具体的には、インバータ回路2の停止時に
おける太陽電池1の出力電圧(開放電圧)を第1電圧検
出手段9により検出し、太陽電池1の開放電圧が所定の
発電量(本実施例では定格出力の10%である300W)を
出力可能な状態での開放電圧値(本実施例では190V)
より小さい場合には、インバータ回路2の停止後、20
分間待機した後に、インバータ回路2の運転条件が整い
次第、インバータ制御部5に起動信号を送出すると共
に、開閉器7に連系指令信号を送出している。
【0022】そして、インバータ回路2の停止時におけ
る太陽電池1の開放電圧が190V以上の場合には、イン
バータ回路2の停止後、1分間待機した後に、インバー
タ回路2の運転条件が整い次第、インバータ制御部5に
起動信号を送出すると共に、開閉器7に連系指令信号を
送出している。これは、図2に示すように、太陽電池1
の最大発電量Pが日射量の増大に従って増加する傾向を
有し、且つその最大発電量Pを出力可能な場合の太陽電
池1の開放電圧Vsも増加する傾向を有していることを
利用している。尚、図2には本実施例の太陽光発電装置
における電圧−電力特性を示したものであり、曲線(1)
は定格出力時の特性を、曲線(2)は上記300Wの出力が
可能な場合の特性を、曲線(3)は連系可能出力時の特性
を示している。
【0023】これにより、商用電力系統3の異常発生に
よりインバータ回路2のインバータ動作が停止し、その
際の太陽電池1が300W以上出力可能な場合、即ち、イ
ンバータ回路2を頻繁に起動及び停止させる虞れのない
程度の発電が可能な場合には、長時間インバータ回路2
を待機させずに、インバータ回路2の運転条件が整い次
第、速やかにインバータ回路2の起動が開始されること
となり、太陽電池1の発電電力を有効に利用し、発電効
率を向上させることができる。
【0024】一方、インバータ制御部5は、第1電圧検
出手段9により検出される太陽電池1の出力電圧が、太
陽電池1から最大電力が引き出される最適動作点の電圧
値Vrefとなり、かつ商用電力系統3との連系点電圧の
基本周波数成分と同期させた電流がインバータ回路2か
ら出力するように、パルス幅変調されたスイッチング制
御信号をインバータ回路2に与えている。従って、イン
バータ回路2と商用電力系統3との連系運転時には、商
用周波数で運転力率が1になり、且つ太陽電池1から最
大電力を引き出すようにインバータ回路2の出力電流が
制御される。
【0025】具体的には、第1電圧検出手段9により検
出された太陽電池1の出力電圧と、予め設定された最適
動作点電圧Vrefとの差は差動増幅器12によって誤差信
号として増幅され、その誤差信号を乗算器13の一方の入
力信号としている。
【0026】そして、第2電圧検出手段10により検出さ
れた連系点電圧の基本周波数成分をバンドパスフィルタ
14によって抽出し、その抽出された連系点電圧の基本周
波数成分が乗算器13の他方の入力信号として入力されて
いる。
【0027】乗算器13では、差動増幅器12からの誤差信
号とバンドパスフィルタ14からの基本周波数成分信号と
の乗算を行って、インバータ電流の電流指令値を生成し
ている。従って、この電流指令値は商用電力系統3との
連系運転時には、系統電圧波形に同期し、太陽電池1の
出力電圧を最適動作点電圧Vrefに制御する値となる。
【0028】そして、乗算器14からの電流指令値と、変
流器(CT)からなるインバータ電流検出手段11により
検出されたインバータ回路2のインバ−タ電流との差を
エラーアンプ15によって増幅し、電流誤差信号としてイ
ンバータ制御部5に入力されている。
【0029】インバータ制御部5では、エラーアンプ15
からの電流誤差信号と、20kHz程度の基準三角波信号と
を比較して、エラーアンプ15からの電流誤差信号が零に
なるようにインバータ回路2のスイッチング素子にスイ
ッチング信号を供給してインバータ回路2をPWM(パ
ルス幅変調)制御すると共に、保護継電制御回路8から
の起動信号または停止信号の入力に従い、インバータ回
路2のインバータ動作を起動または停止させている。
【0030】尚、上記実施例では最適動作電圧Vrefを
予め設定した一定値とする場合について説明したが、こ
の他にも、太陽電池1の出力電力が増加する方向にVre
fを随時変化させても構わない。
【0031】また、インバータ制御部5と保護継電制御
回路8を別個に構成した場合について説明したが、一つ
のマイクロコンピュータにより構成しても良い。
【0032】
【発明の効果】以上述べた通り本発明によれば、インバ
ータ回路停止時の太陽電池の開放電圧に基づいて、イン
バータ回路の起動開始時期を変更するので、太陽電池の
発電可能量に応じてインバータ回路の起動時期を適切に
設定することができる。
【0033】従って、太陽電池の発電可能量が、インバ
ータ回路2を頻繁に起動及び停止させる虞れのない発電
量以上の場合には、長時間インバータ回路を待機させず
に、インバータ回路の運転条件が整い次第、速やかにイ
ンバータ回路を起動させることができ、太陽電池1の発
電電力を有効に利用し、発電効率を向上させることが可
能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用させた太陽電池を用いた太陽光発
電装置の概略構成図である。
【図2】日射量をパラメータとした場合の太陽電池の電
圧−電力特性図である。
【図3】従来の太陽光発電装置の概略構成図である。
【符号の説明】
1 太陽電池(太陽電池) 2 インバータ回路 3 商用電力系統 4 負荷 5 インバータ制御部 6 絶縁トランス 7 系統連系用開閉器 8 保護継電制御回路 9 第1電圧検出手段(アイソレーションアンプ) 10 第2電圧検出手段 11 インバータ電流検出手段 12 差動増幅器 13 乗算器 14 バンドパスフィルタ 15 エラーアンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古川 公彦 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 前川 正弘 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】太陽電池と、 該太陽電池から発生する直流を所定電圧の交流に変換す
    るインバータ回路と、 前記太陽電池の出力電圧を検出する電圧検出手段と、 前記インバータ回路の起動を制御する制御手段とを備
    え、 前記制御手段は、前記インバータ回路の停止時における
    前記太陽電池の出力電圧に基づいて、前記インバータ回
    路の起動開始時期を変更することを特徴とする太陽光発
    電装置。
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