(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池の出力電圧を昇圧する昇圧回路と、前記昇圧回路の出力電力を交流電力に変換し、電力系統に連系するインバータ回路を備えた太陽光発電用電力変換装置において、
前記電力変換装置の起動時には、前記インバータ回路を停止したまま前記昇圧回路の出力電圧が、前記昇圧回路の出力電力を制御電源や負荷で利用できる第１の設定値になるように前記昇圧回路を制御し、系統連系時には前記太陽電池の出力電圧が、太陽電池の定格電圧付近の第２の設定値になるように前記昇圧回路を制御し、前記昇圧回路の出力電圧が、前記電力系統へ電力を安定して送電できるような第３の設定値になるように前記インバータ回路を制御する電力変換装置制御回路を有することを特徴とする太陽光発電用電力変換装置。
【請求項２】
前記電力変換装置制御回路は、第１の設定値の電圧を発生する昇圧回路出力電圧指令発生回路と、第２の設定値の電圧を発生する、太陽電池の最大電力点追従制御指令電圧発生回路と、前記昇圧回路の出力電圧と前記第１の設定値電圧の第１の差電圧または前記太陽電池の出力電圧と前記第２の設定値電圧の第２の差電圧を切り換える切り換え回路と、前記電力変換装置の起動時には前記第１の差電圧が零になるように前記昇圧回路の時比率を制御し、系統連系時には前記第２の差電圧が零になるように前記昇圧回路の時比率を制御し、前記昇圧回路の出力電圧が第３の設定電圧になるように前記インバータ回路を制御する制御回路を含む、請求項１記載の太陽光発電用電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、太陽電池の出力電圧を昇圧する昇圧回路と、昇圧回路の出力電力を交流電力に変換し、電力系統に連系するインバータ回路を備えた太陽光発電用電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池の出力電圧は太陽電池の温度や太陽電池にあたる日射量によって大きく変動するため、太陽電池の発電電力を有効に利用するためには、太陽電池の発電電力を交流電力に変換し電力系統へ送電する電力変換装置の入力電圧範囲は広い方が好ましい。そこで太陽電池の電圧を昇圧するインバータ回路や昇圧チョッパを用いて、低い電圧を一旦昇圧して利用することによって、電力変換装置の入力電圧を広げる方法が考えられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
昇圧回路は電力変換装置の入力電圧範囲を拡大して、太陽電池の電圧をインバータ回路が電力系統へ電力を送電できる電圧以上に昇圧しなければならない。そこで、従来、昇圧回路の制御は昇圧回路の出力電圧を監視して制御されていた。しかし、太陽光発電システムの高効率化のためには電力変換装置は太陽電池の最大電力点追従制御（最大電力点を探して太陽電池の動作点を最大電力点に追従させること）を行わなければならず、この最大電力点追従制御を昇圧回路の制御に追加して行うか、または昇圧回路とインバータ回路で協調して行なわなければならず電力変換装置の制御回路の制御が複雑になってしまうといった問題があった。
【０００４】
本発明の目的は、昇圧回路やインバータ回路の制御を簡単に行うことができる太陽光発電用電力変換装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の太陽光発電用電力変換装置は、電力変換装置の起動時には、インバータ回路を停止したまま昇圧回路の出力電圧が、昇圧回路の出力電力を制御電源や負荷で利用できる第１の設定値になるように昇圧回路を制御し、系統連系時には太陽電池の出力電圧が、太陽電池の定格電圧付近の第２の設定値になるように昇圧回路を制御し、昇圧回路の出力電圧が、インバータ回路が電力系統へ電力を安定して供給できるような第３の設定値になるようにインバータ回路を制御する電力変換装置制御回路を有する。
【０００６】
【作用】
電力変換装置の起動時は昇圧回路の出力電圧を第１の設定値にして昇圧回路から電力変換装置の制御電源などに供給することにより、太陽電池の発電力が小さいときからでも太陽電池の電力を有効に利用できる。次に、系統連系後は、昇圧回路を制御して太陽電池の出力電圧を太陽電池の定格付近の太陽電池の最大電力点追従制御による指令電圧（第２の設定値）になるようにし、そしてインバータ回路を起動して昇圧回路の出力電圧を、電力系統へ安定して電力を送れる第３の設定値電圧に調整する。
このように、系統連系時には、昇圧回路は太陽電池の最大電力点追従制御のみを行ない、インバータ回路は昇圧回路の出力電圧を一定にする制御だけを行なうので、昇圧回路やインバータ回路の制御が簡単になる。
【０００７】
【実施例】
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施例の太陽電池用電力変換装置のブロック図である。
本実施例の太陽電池用電力変換装置は、太陽電池１と、太陽電池１の出力電圧を昇圧する昇圧回路である昇圧チョッパ２と、昇圧チョッパ２の出力電力を交流電力に変換し、系統電源４に供給するインバータ回路３と、昇圧チョッパ２とインバータ回路３を制御する電力変換装置制御回路９で構成されている。
電力変換装置制御回路９は、太陽電池１の定格電圧付近の電圧（第２の設定値）Ｖ２を発生する最大電力点追従制御指令電圧発生回路６と、昇圧チョッパ２の出力電力を制御電源や負荷などで利用できる電圧（第１の設定値）Ｖ１を発生する昇圧チョッパ出力電圧指令発生回路７と、接点ａが太陽電池１および最大電力点追従制御指令電圧発生回路６の差電圧点に接続され、接点ｂが昇圧チョッパ出力電圧指令発生回路７と昇圧チョッパ２の出力の差電圧点に接続された切り換え回路８と、切り換え回路８を制御し、最大電力点追従制御指令電圧発生回路６の発生電圧Ｖ２と太陽電池１の発生電圧Ｖｓの差電圧Ｖｒまたは昇圧チョッパ２の出力電圧Ｖｃｏと昇圧チョッパ出力電圧指令発生回路７の発生電圧Ｖ１の差電圧Ｖｒを切り換え回路８を介して入力し、昇圧チョッパ２の時比率を差電圧Ｖｒが零となるように制御し、またインバータ回路３を起動し、昇圧チョッパ回路２の出力電圧をインバータ回路３で、系統電源４へ安定して電力を送れる電圧（第３の設定値）Ｖ３にする制御回路５で構成されている。
【０００８】
次に、本実施例の動作を説明する。
明け方など、太陽電池１の出力電圧Ｖｓが低い値からある程度上がると、制御回路５は切り換え回路８をｂ接点側に切り換え、昇圧チョッパ２を起動し、チョッパ出力電圧Ｖｃｏを第１の設定値Ｖ１にするように時比率を制御し、チョッパ出力電圧をまず確立する。電力変換装置の制御電源をダイオード優先回路（不図示）等によって昇圧チョッパ２の出力からも取るようにしていれば、太陽電池出力電圧の昇圧作用によって自動的に太陽電池１からの電力を制御電源に供給できるようになり、太陽電池１の発電量が少ないときから太陽電池１の発電電力を有効に利用できる。
次に、系統に連系するときは、制御回路５は切り換え回路８を接点ａ側に切り換え、太陽電池１の電圧Ｖｓを最大電力点追従制御指令電圧発生回路６が発生する第２の設定値（太陽電池１の定格電圧付近）Ｖ２になるように昇圧チョッパ回路２の時比率を制御する。また、制御回路５はインバータ回路３を起動して昇圧チョッパ２の出力電圧をインバータ回路３で第３の設定値Ｖ３（系統電源４へ安定して電力を送れる電圧）に調整する。
【０００９】
このように、昇圧チョッパ２は太陽電池１の最大電力点追従制御、インバータ回路３は昇圧チョッパ２の出力電圧を一定にする制御にそれぞれ専念でき、単純な制御で安定した出力を得ることができる。
本実施例では、制御回路５、最大電力点追従制御指令電圧発生回路６、昇圧チョッパ出力電圧指令発生回路７、切り換え回路８は具体的な回路を用いているが、これらを電力変換装置制御回路９のソフトウェアによって実現してもよい。
【００１０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、昇圧回路、インバータ回路の制御を簡単にできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の太陽電池用電力変換装置のブロック図である。
【符号の説明】
１    太陽電池
２    昇圧チョッパ
３    インバータ回路
４    系統電源
５    制御回路
６    最大電力点追従制御指令電圧発生回路
７    昇圧チョッパ出力電圧指令発生回路
８    切り換え回路
９    電力変換装置制御回路
【図１】
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