JPH07129264A - 太陽光発電システム - Google Patents
太陽光発電システムInfo
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- JPH07129264A JPH07129264A JP5272400A JP27240093A JPH07129264A JP H07129264 A JPH07129264 A JP H07129264A JP 5272400 A JP5272400 A JP 5272400A JP 27240093 A JP27240093 A JP 27240093A JP H07129264 A JPH07129264 A JP H07129264A
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- Japan
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- solar cell
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- solar battery
- electric power
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
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- Photovoltaic Devices (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 簡単な回路構成で消費電力が少なく、しかも
高効率の太陽光発電システムを提供すること。 【構成】 太陽電池1の発電電力を電力変換手段4を介
して負荷に供給するようにした太陽光発電システムSで
あって、太陽電池1からの出力電圧と電力変換手段4か
らの出力電流とを検出し、出力電圧の変動傾向と出力電
流の変動傾向とから、太陽電池1の動作点位置を検出す
ることを特徴とする。
高効率の太陽光発電システムを提供すること。 【構成】 太陽電池1の発電電力を電力変換手段4を介
して負荷に供給するようにした太陽光発電システムSで
あって、太陽電池1からの出力電圧と電力変換手段4か
らの出力電流とを検出し、出力電圧の変動傾向と出力電
流の変動傾向とから、太陽電池1の動作点位置を検出す
ることを特徴とする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、常に最大電力を安定し
て供給し得るように、太陽電池の最大出力点を自動的に
追尾すべく、太陽電池の動作点を検出する太陽光発電シ
ステムに関する。
て供給し得るように、太陽電池の最大出力点を自動的に
追尾すべく、太陽電池の動作点を検出する太陽光発電シ
ステムに関する。
【0002】
【従来の技術とその問題点】従来、太陽電池から最大電
力が得られるようにするために、図3に示すような制御
システムが知られている。これは太陽電池Pが適宜チョ
ッパ,インバータ等の電力変換器Hを介して、独立負荷
L及び他の電源系統Aのそれぞれに太陽電池Pの発生電
力を給電するものである。
力が得られるようにするために、図3に示すような制御
システムが知られている。これは太陽電池Pが適宜チョ
ッパ,インバータ等の電力変換器Hを介して、独立負荷
L及び他の電源系統Aのそれぞれに太陽電池Pの発生電
力を給電するものである。
【0003】ここで、太陽電池Pと電力変換器Hとの間
には電圧検出器DV、電流検出器DI、及び制御回路C
Cが設けられており、電圧検出器DVは太陽電池Pの出
力電圧を検出し、電流検出器DIは太陽電池Pの出力電
流を検出する。これにより、制御回路CCは太陽電池P
の発生電力(=検出電圧×検出電流)を演算し、その
後、太陽電池Pの動作点を微小変化させ、さらに再び得
られた検出電圧と検出電流との積により新たな発生電力
を算出し、これら発生電力の差から太陽電池Pの動作点
を探し、変換器Hの出力を制御するようにして、太陽電
池Pから最大電力が得られるようにしている(特開昭56
-91630号公報等参照)。
には電圧検出器DV、電流検出器DI、及び制御回路C
Cが設けられており、電圧検出器DVは太陽電池Pの出
力電圧を検出し、電流検出器DIは太陽電池Pの出力電
流を検出する。これにより、制御回路CCは太陽電池P
の発生電力(=検出電圧×検出電流)を演算し、その
後、太陽電池Pの動作点を微小変化させ、さらに再び得
られた検出電圧と検出電流との積により新たな発生電力
を算出し、これら発生電力の差から太陽電池Pの動作点
を探し、変換器Hの出力を制御するようにして、太陽電
池Pから最大電力が得られるようにしている(特開昭56
-91630号公報等参照)。
【0004】しかしながら、このようなシステムの制御
回路は、例えばマイクロプロセッサー等を搭載し、さら
にA/D変換器等を用いて検出電圧及び検出電流をデジ
タル化した後に、演算処理を行わせるような構成となる
ので、制御回路が複雑となる。また、制御回路の複雑化
によりその消費電力が増加するなどして、特に規模が小
さな蓄電池充電制御システム等では効率が上昇しないの
で、上記制御回路は小規模システムには適用することが
できない。
回路は、例えばマイクロプロセッサー等を搭載し、さら
にA/D変換器等を用いて検出電圧及び検出電流をデジ
タル化した後に、演算処理を行わせるような構成となる
ので、制御回路が複雑となる。また、制御回路の複雑化
によりその消費電力が増加するなどして、特に規模が小
さな蓄電池充電制御システム等では効率が上昇しないの
で、上記制御回路は小規模システムには適用することが
できない。
【0005】
【目的】そこで、本発明は上記従来システムの問題点に
鑑み案出されたものであり、簡単な回路構成で消費電力
が少なく、しかも高効率の太陽光発電システムを提供す
ることを目的とする。
鑑み案出されたものであり、簡単な回路構成で消費電力
が少なく、しかも高効率の太陽光発電システムを提供す
ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の太陽光発電システムは、太陽電池の発電電
力を電力変換手段を介して負荷に供給するようにした太
陽光発電システムであって、太陽電池からの出力電圧と
電力変換手段からの出力電流とを検出し、出力電圧の変
動傾向と出力電流の変動傾向とから、太陽電池の動作点
位置を検出することを特徴とする。
に、本発明の太陽光発電システムは、太陽電池の発電電
力を電力変換手段を介して負荷に供給するようにした太
陽光発電システムであって、太陽電池からの出力電圧と
電力変換手段からの出力電流とを検出し、出力電圧の変
動傾向と出力電流の変動傾向とから、太陽電池の動作点
位置を検出することを特徴とする。
【0007】なおここで、負荷は通常の電気器具等に限
定されるものではなく、例えば蓄電池,インバータ,電
源系統等にも適用することができる。
定されるものではなく、例えば蓄電池,インバータ,電
源系統等にも適用することができる。
【0008】
【作用】上記構成によれば、従来のように太陽電池の発
生電力を演算処理せずに、太陽電池からの出力電圧と電
力変換手段の出力電流の変動傾向だけから、太陽電池の
動作点位置を容易に検出することができる。例えば、太
陽電池の出力電圧と電力変換手段の出力電流との変動を
アナログ信号状態で一時的に記憶し、それぞれの出力の
変動傾向を比較器で判定し、その結果を排他的論理オア
回路により処理することにより、太陽電池の最大出力点
の方向を判定し、太陽電池を最大出力点に自動追尾すべ
く電力変換手段に指令を与えることができる。
生電力を演算処理せずに、太陽電池からの出力電圧と電
力変換手段の出力電流の変動傾向だけから、太陽電池の
動作点位置を容易に検出することができる。例えば、太
陽電池の出力電圧と電力変換手段の出力電流との変動を
アナログ信号状態で一時的に記憶し、それぞれの出力の
変動傾向を比較器で判定し、その結果を排他的論理オア
回路により処理することにより、太陽電池の最大出力点
の方向を判定し、太陽電池を最大出力点に自動追尾すべ
く電力変換手段に指令を与えることができる。
【0009】
【実施例】以下、本発明に係る太陽光発電システムの一
実施例について詳細に説明する。図1に示すように、太
陽光発電システムSは、太陽電池1が負荷である蓄電池
2を効率よく充電するべく構成されたものであって、太
陽電池1は逆流防止ダイオード3を介して電力変換手段
(DC/DC コンバーター)4に接続され、太陽電池1から
の発生電力は、電力変換手段4によって電力変換された
後、蓄電池2に供給される。このとき、制御回路(動作
点検出回路)MCにより太陽電池1の動作点位置を検出
し、最適動作点で太陽電池1が動作すべく電力変換手段
4に指令を行う。
実施例について詳細に説明する。図1に示すように、太
陽光発電システムSは、太陽電池1が負荷である蓄電池
2を効率よく充電するべく構成されたものであって、太
陽電池1は逆流防止ダイオード3を介して電力変換手段
(DC/DC コンバーター)4に接続され、太陽電池1から
の発生電力は、電力変換手段4によって電力変換された
後、蓄電池2に供給される。このとき、制御回路(動作
点検出回路)MCにより太陽電池1の動作点位置を検出
し、最適動作点で太陽電池1が動作すべく電力変換手段
4に指令を行う。
【0010】電力変換手段4と蓄電池2との間に設けら
れた微小抵抗5は、電流検出用のシャント抵抗器として
一般的なものであり、蓄電池2にはほとんど影響を与え
ない程の微小抵抗値を有する。微小抵抗5の両端には、
太陽電池1で発電された充電電流分の電圧が発生する。
また、太陽電池1と電力変換手段4との間に設けた分圧
抵抗器6,7は、太陽電池1の動作電圧を検出する目的
で設けられたものである。
れた微小抵抗5は、電流検出用のシャント抵抗器として
一般的なものであり、蓄電池2にはほとんど影響を与え
ない程の微小抵抗値を有する。微小抵抗5の両端には、
太陽電池1で発電された充電電流分の電圧が発生する。
また、太陽電池1と電力変換手段4との間に設けた分圧
抵抗器6,7は、太陽電池1の動作電圧を検出する目的
で設けられたものである。
【0011】次に、制御回路MCについて詳細に説明を
する。太陽電池1の動作電圧は分圧抵抗器6,7によっ
て適正な電圧に変換された後、バッファーアンプ8によ
って緩衝増幅される。また、電力変換手段4から蓄電池
2への出力電流(充電電流)は、電流検出用の微小抵抗
器5によって適正な値とし、上記動作電圧と同様にして
バッファーアンプ9によって適正な値へ増幅される。こ
れら電圧信号及び電流信号は次段のサンプルホールド回
路10,11のそれぞれによって一時ホールドされる。
する。太陽電池1の動作電圧は分圧抵抗器6,7によっ
て適正な電圧に変換された後、バッファーアンプ8によ
って緩衝増幅される。また、電力変換手段4から蓄電池
2への出力電流(充電電流)は、電流検出用の微小抵抗
器5によって適正な値とし、上記動作電圧と同様にして
バッファーアンプ9によって適正な値へ増幅される。こ
れら電圧信号及び電流信号は次段のサンプルホールド回
路10,11のそれぞれによって一時ホールドされる。
【0012】オペアンプ,アナログスイッチ,電圧チャ
ージ用コンデンサ等から成るサンプルホールド回路1
0,11のそれぞれの出力側にある比較器12,13の
それぞれの差動入力には、サンプリング周期信号発生回
路14で決まるサンプリング周期(Δt)に基づく時間
差を持った信号が入力され、サンプリング周期(Δt)
前の値と現在の値を比較する。
ージ用コンデンサ等から成るサンプルホールド回路1
0,11のそれぞれの出力側にある比較器12,13の
それぞれの差動入力には、サンプリング周期信号発生回
路14で決まるサンプリング周期(Δt)に基づく時間
差を持った信号が入力され、サンプリング周期(Δt)
前の値と現在の値を比較する。
【0013】この結果、比較器12,13のそれぞれの
出力値は、サンプリング周期(Δt)前との変動傾向を
示す。例えば太陽電池1の出力電圧が上昇している場合
は出力が1であり、下降している場合は出力が0であ
る。比較器12,13のそれぞれのマイナス入力には、
サンプルフォールド回路11にて(Δt)前のデーター
が入力される。一方、プラス入力には現在のデーターが
そのまま入力される。このため、仮に太陽電池1の出力
電圧が(Δt)前と比較して上昇した場合には、比較器
12のプラス入力側が高くなるために、比較器12の出
力は1となり、逆に降下している場合にはマイナス側が
高くなるために、比較器12の出力は0となる。
出力値は、サンプリング周期(Δt)前との変動傾向を
示す。例えば太陽電池1の出力電圧が上昇している場合
は出力が1であり、下降している場合は出力が0であ
る。比較器12,13のそれぞれのマイナス入力には、
サンプルフォールド回路11にて(Δt)前のデーター
が入力される。一方、プラス入力には現在のデーターが
そのまま入力される。このため、仮に太陽電池1の出力
電圧が(Δt)前と比較して上昇した場合には、比較器
12のプラス入力側が高くなるために、比較器12の出
力は1となり、逆に降下している場合にはマイナス側が
高くなるために、比較器12の出力は0となる。
【0014】ここで、太陽電池1の動作特性と合わせて
この比較器12,13の出力変化について調べてみる
と、例えば図2に示すように、太陽電池1の電圧−電流
特性を示す線L1上において、太陽電池1が最大出力と
なる線MPとの交点X1を挟んで上下の箇所では、太陽
電池1の出力電圧と電力変換手段4の出力電流(充電電
流)の関係を示す線L2は太陽電池1の電圧−電力特性
と同様であるので、この線L2と線MPとの交点X2を
挟んで、太陽電池1の出力電圧と電力変換手段CLの出
力電流との変動傾向が反転することがわかる。すなわ
ち、あるT時刻の状態からΔt後の状態には4つの状態
があり、各状態における比較器CV,CAからの出力信
号(次段の排他的オア論理回路XORの入力信号)と、
排他的オア論理回路XORの出力信号は表1に示すごと
くとなる。
この比較器12,13の出力変化について調べてみる
と、例えば図2に示すように、太陽電池1の電圧−電流
特性を示す線L1上において、太陽電池1が最大出力と
なる線MPとの交点X1を挟んで上下の箇所では、太陽
電池1の出力電圧と電力変換手段4の出力電流(充電電
流)の関係を示す線L2は太陽電池1の電圧−電力特性
と同様であるので、この線L2と線MPとの交点X2を
挟んで、太陽電池1の出力電圧と電力変換手段CLの出
力電流との変動傾向が反転することがわかる。すなわ
ち、あるT時刻の状態からΔt後の状態には4つの状態
があり、各状態における比較器CV,CAからの出力信
号(次段の排他的オア論理回路XORの入力信号)と、
排他的オア論理回路XORの出力信号は表1に示すごと
くとなる。
【0015】
【表1】
【0016】この表1から明らかなように、出力電圧が
上昇傾向で且つ出力電流も上昇傾向の場合、または出力
電圧が下降傾向で且つ出力電流も下降傾向の場合、すな
わち、排他的オア論理回路XORの出力信号が0の場合
は、太陽電池1の出力電圧(動作点)は線MPより左側
に位置していることになる。したがって、このような場
合は、制御回路MCは電力変換手段CLへ指令値を、現
在の指令値にさらにΔVだけ高い値とする。
上昇傾向で且つ出力電流も上昇傾向の場合、または出力
電圧が下降傾向で且つ出力電流も下降傾向の場合、すな
わち、排他的オア論理回路XORの出力信号が0の場合
は、太陽電池1の出力電圧(動作点)は線MPより左側
に位置していることになる。したがって、このような場
合は、制御回路MCは電力変換手段CLへ指令値を、現
在の指令値にさらにΔVだけ高い値とする。
【0017】一方、出力電圧が上昇傾向で且つ出力電流
が下降傾向の場合、または出力電圧が下降傾向で且つ出
力電流が上昇傾向の場合、すなわち、排他的オア論理回
路XORの出力信号が1の場合、太陽電池1の出力電圧
は線MPより右側に位置していることになる。したがっ
て、このような場合は、制御回路MCは電力変換手段C
Lへ指令値を、現在の指令値にさらにΔVだけ低い値と
する。
が下降傾向の場合、または出力電圧が下降傾向で且つ出
力電流が上昇傾向の場合、すなわち、排他的オア論理回
路XORの出力信号が1の場合、太陽電池1の出力電圧
は線MPより右側に位置していることになる。したがっ
て、このような場合は、制御回路MCは電力変換手段C
Lへ指令値を、現在の指令値にさらにΔVだけ低い値と
する。
【0018】このように、上記一連の動作を繰り返し行
うと、電力変換手段CLの指令値は次第に太陽電池1の
最適動作点(線MP)に到達するべく変動する。そし
て、線MP近傍で出力電圧ΔVの上下動を繰り返し、2
ΔVの範囲で太陽電池PVの動作点が移動することにな
る。したがって、このΔVの大きさを適当に設定するな
り、制御するなりして早い最適動作点への到達、及び正
確な最適動作点の維持を実現することができる。
うと、電力変換手段CLの指令値は次第に太陽電池1の
最適動作点(線MP)に到達するべく変動する。そし
て、線MP近傍で出力電圧ΔVの上下動を繰り返し、2
ΔVの範囲で太陽電池PVの動作点が移動することにな
る。したがって、このΔVの大きさを適当に設定するな
り、制御するなりして早い最適動作点への到達、及び正
確な最適動作点の維持を実現することができる。
【0019】なお、本実施例では太陽電池の出力電圧と
電力変換手段の出力電流との変動をアナログ信号状態で
一時的に記憶し、それぞれの出力の変動傾向を比較器で
判定し、その結果を排他的論理オア回路により処理する
ことにより、太陽電池の最大出力点の方向を判定して、
太陽電池を最大出力点に自動追尾すべく電力変換手段に
指令を与えるシステムについて説明したが、太陽電池か
らの出力電圧と電力変換手段からの出力電流とを一定時
間毎に検出し、出力電圧の変動傾向と出力電流の変動傾
向とから、太陽電池の動作点を検出するシステムであれ
ばよいのであって、必ずしも上記態様に限定されるもの
ではない。なおまた、負荷は上記した蓄電池に限定され
るものではなく、インバータやその他の電源系統等にも
適用することができ、本発明の要旨を逸脱しない範囲内
で適宜変更し実施し得る。
電力変換手段の出力電流との変動をアナログ信号状態で
一時的に記憶し、それぞれの出力の変動傾向を比較器で
判定し、その結果を排他的論理オア回路により処理する
ことにより、太陽電池の最大出力点の方向を判定して、
太陽電池を最大出力点に自動追尾すべく電力変換手段に
指令を与えるシステムについて説明したが、太陽電池か
らの出力電圧と電力変換手段からの出力電流とを一定時
間毎に検出し、出力電圧の変動傾向と出力電流の変動傾
向とから、太陽電池の動作点を検出するシステムであれ
ばよいのであって、必ずしも上記態様に限定されるもの
ではない。なおまた、負荷は上記した蓄電池に限定され
るものではなく、インバータやその他の電源系統等にも
適用することができ、本発明の要旨を逸脱しない範囲内
で適宜変更し実施し得る。
【0020】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の太陽光発
電システムによれば、従来のように太陽電池の発生電力
を演算する必要がなく、ただ単に太陽電池の出力電圧と
電力変換手段の出力電流だけから太陽電池の動作点を検
出するようにしたので、構成がきわめて簡単であり、そ
の消費電力も極力抑えることが可能となり、従来適用が
不可能で有った小規模な蓄電池充電システムなどへも適
用でき、太陽電池のほぼ100%近い発電量を負荷(特
に蓄電池)へ供給することができ、従来より利用効率を
著しく向上させたきわめて優れた太陽光発電システムを
提供することができる。
電システムによれば、従来のように太陽電池の発生電力
を演算する必要がなく、ただ単に太陽電池の出力電圧と
電力変換手段の出力電流だけから太陽電池の動作点を検
出するようにしたので、構成がきわめて簡単であり、そ
の消費電力も極力抑えることが可能となり、従来適用が
不可能で有った小規模な蓄電池充電システムなどへも適
用でき、太陽電池のほぼ100%近い発電量を負荷(特
に蓄電池)へ供給することができ、従来より利用効率を
著しく向上させたきわめて優れた太陽光発電システムを
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る太陽光発電システムの一実施例を
示す全体構成図である。
示す全体構成図である。
【図2】太陽電池の電流−電圧特性、及び太陽電池の電
圧−電力変換手段の出力電流(充電電流)の関係を示す
グラフである。
圧−電力変換手段の出力電流(充電電流)の関係を示す
グラフである。
【図3】従来の太陽光発電システムを示す全体構成図で
ある。
ある。
1 ・・・ 太陽電池 2 ・・・ 蓄
電池 3 ・・・ 逆流防止ダイオード 4 ・・・ 電
力変換手段 5 ・・・ 微小抵抗 8,9・・・ 緩衝増幅器 10,11 ・・・サ
ンプルホールド回路 12,13 ・・・ 比較器 MC ・・・ 制御回路(動作点検出回路)
電池 3 ・・・ 逆流防止ダイオード 4 ・・・ 電
力変換手段 5 ・・・ 微小抵抗 8,9・・・ 緩衝増幅器 10,11 ・・・サ
ンプルホールド回路 12,13 ・・・ 比較器 MC ・・・ 制御回路(動作点検出回路)
Claims (1)
- 【請求項1】 太陽電池と、該太陽電池の発生電力を所
定出力に変換して負荷に供給する電力変換手段と、前記
太陽電池が最適動作点で動作すべく前記電力変換手段に
指令を行う制御手段とから成る太陽光発電システムであ
って、前記制御手段は前記太陽電池からの出力電圧と前
記電力変換手段からの出力電流とを検出し、前記検出し
た出力電圧の変動傾向と出力電流の変動傾向とから前記
太陽電池の動作点位置を検出する動作点検出回路を具備
することを特徴とする太陽光発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27240093A JP3439806B2 (ja) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | 太陽光発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27240093A JP3439806B2 (ja) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | 太陽光発電システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07129264A true JPH07129264A (ja) | 1995-05-19 |
| JP3439806B2 JP3439806B2 (ja) | 2003-08-25 |
Family
ID=17513376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27240093A Expired - Fee Related JP3439806B2 (ja) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | 太陽光発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3439806B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007221893A (ja) * | 2006-02-15 | 2007-08-30 | Nec Engineering Ltd | 太陽電池によるコンデンサ充電回路 |
| JP2013242805A (ja) * | 2012-05-22 | 2013-12-05 | Sony Corp | 制御システム、制御装置および制御方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3742423B1 (ja) * | 2005-03-22 | 2006-02-01 | 三協高分子株式会社 | 充電装置 |
| WO2013078633A1 (en) * | 2011-11-30 | 2013-06-06 | General Electric Company | Power converter system, control system, and methods of operating power converter system |
-
1993
- 1993-10-29 JP JP27240093A patent/JP3439806B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007221893A (ja) * | 2006-02-15 | 2007-08-30 | Nec Engineering Ltd | 太陽電池によるコンデンサ充電回路 |
| JP2013242805A (ja) * | 2012-05-22 | 2013-12-05 | Sony Corp | 制御システム、制御装置および制御方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3439806B2 (ja) | 2003-08-25 |
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