JPH07184331A

JPH07184331A - 冷蔵庫

Info

Publication number: JPH07184331A
Application number: JP5326804A
Authority: JP
Inventors: Toru Kitayama; 亨北山; Shinichi Iizuka; 慎一飯塚; Masakazu Ishikawa; 雅一石川
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-12-24
Filing date: 1993-12-24
Publication date: 1995-07-21

Abstract

(57)【要約】【目的】冷蔵庫のインバータ等の直流負荷を設置した場
合においても、太陽電池の発電電力を最大限に活用し、
かつ、蓄電池の信頼性を確保する充放電電圧を最適に制
御することが可能な手段を提供すること。【構成】太陽電池と、深夜時間帯の商用電源の安価な深
夜電力で充電される蓄電池と、前記太陽電池および蓄電
池に接続される双方向コンバータと、圧縮機を駆動する
インバータ回路と、前記双方向コンバータと連系接続さ
れる商用電源系統とより構成される。【効果】安い深夜料金時間帯の電力を蓄電池に充電し、
かつ、太陽電池の発電電力を有効に活用できるので、冷
蔵庫の電気代を大幅に節約できる効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷蔵庫などで使用され
る圧縮器駆動用インバータを備えた順変換器と、インバ
ータに直流電力を供給する太陽電池と蓄電池を備え、順
変換器回生用電源系統に接続された太陽電池の余剰電力
を商用電源系統に回生して電気事業を行う分散電源シス
テムに係り、特に、該システムにおいて使用される系統
連系インバータを備えた冷蔵庫に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、太陽電池と、蓄電池と、太陽電池
及び蓄電池の出力である直流電力を交流電力に変換する
インバータを備えた太陽光発電システムにおいては、例
えば、特開平３−７４１４７号公報記載の太陽光発電装
置がある。

【０００３】上記従来例は、太陽電池と、蓄電池とディ
ーゼル発電機と、太陽電池及び蓄電池の出力である直流
電力を交流電力に変換するインバータと、ディーゼル発
電機の出力である交流電力を直流電力に変換する充電器
とを備え、日照時は太陽電池の出力をインバータで交流
電力に変換して負荷電力を賄う一方、余剰電力を蓄電池
に充電して夜間や日照不足に備え、雨天が続いて蓄電池
の保有電力量が大幅に低下すると、ディーゼル発電機の
出力を充電器で直流に変換して蓄電池に充電するように
していた。

【０００４】図１１は従来例における太陽光発電システ
ムの構成図である。日照時の太陽光４５は、設置地点で
太陽光エネルギを最大に取り出せる傾斜角度に設置した
太陽電池４６に入射する。太陽電池４６に入射した太陽
光４５は、電気エネルギに変換され、直流電力となり、
系統に供給される。この直流電力は、矢印４７で示すよ
うに、インバータ４８を経由し交流電力となり負荷４９
に供給されるものと、太陽電池出力の余剰電力（太陽電
池出力で負荷を賄った以外の余った電力）を蓄電池５０
に充電するものがある。

【０００５】ディーゼル発電機５１の出力は、点線の矢
印５２で示すように、直接負荷４９に供給されるもの
と、無停電条件を達成するため、夜間余剰電力（ディー
ゼル出力で負荷４９を賄った以外の余った電力）を充電
器５３を経由して、蓄電池５０に供給するものがある。

【０００６】蓄電池５０は、太陽電池４５からの余剰電
力並びにディーゼル発電機５１の余剰電力を充電し、そ
れら充電電力を必要に応じて放電する。すなわち、負荷
電力がディーゼル発電機出力と太陽電池出力を加算した
電力より大きい場合は、無停電対策として放電する。ま
た、負荷電力がディーゼル発電機５１より小さい場合
は、負荷電力を太陽電池出力で賄うと共に、太陽電池４
５の余剰電力を蓄電池５０に充電し、これを太陽電池出
力効果時に放電する。このように、不日照継続時でも停
電が発生を防止する電力供給システムを構成していた。

【０００７】図１２は上記の従来例における太陽光発電
システムの動作を示す図である。横軸は１日の時刻を、
縦軸は各電力を示しており、また、図中、実線で示す曲
線は、従来例のシステムを設置する地域の最大負荷電力
特性を示し、一点鎖線は、ディーゼル発電機５１の最大
出力を示している。点の集合で示す領域は、ディーゼル
発電機出力の余剰電力で蓄電池５０に充電可能な電力を
示し、右下がりの斜線で示す領域は、蓄電池５０で賄う
負荷電力の放電領域を示している。すなわち、太陽電池
４６からの出力がない不日照時は、ディーゼル発電機と
蓄電池で全負荷を賄い、また、ディーゼル発電機出力の
夜間余剰電力量（点の集合で示す領域）でディーゼル出
力以上の負荷電力量（右下がりの斜線で示す領域）を賄
っていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、蓄電池は一般に満充電時の酸素あるいは水素
等のガス発生に伴い蓄電池内部ガス圧の上昇及び蓄電池
温度の上昇による蓄電池へのストレスが増大し、また、
過放電、蓄電池残量による蓄電池の特性変化が生じる
点、また、太陽電池の出力電流の変化に伴って発電電力
も変化し電力が最大になる電流、電圧が存在している
点、さらに、蓄電池に最適な充放電電圧と太陽電池の出
力電力が最大となる電圧は必ずしも同じ電圧ではない点
については考慮されていなかった。上記従来例では、太
陽電池に蓄電池が直接接続されており、太陽電池出力の
余剰電力（太陽電池出力で負荷を賄った以外の余った電
力）を蓄電池に充電するときの充電電圧は太陽電池出力
電圧と一致することとなるために、最適な充電電圧以上
の電圧が蓄電池に印加され、蓄電池の寿命に悪影響を及
ぼすか、あるいは、太陽電池の発電電力を有効に活用出
来ない問題があった。

【０００９】また、本発明の対象となる太陽電池と蓄電
池を備え、太陽電池の余剰電力を商用電源系統に回生す
る分散電源システムにおいては上記従来例のように商用
電源系統としてのディーゼル発電機出力および負荷電力
を検出することが困難であることから個々の発電システ
ムで単独に発電電力の出力調整が成されることになる。
されに、太陽電池と蓄電池が接続された直流電圧系統に
負荷に直接電力を供給するためのインバータ等の直流負
荷を設置した場合の直流電圧の制御についても、考慮さ
れていなかった。

【００１０】本発明の目的は冷蔵庫のインバータ等の直
流負荷を設置した場合においても、太陽電池の発電電力
を最大に活用し、かつ、蓄電池の信頼性を確保する充放
電電圧を最適に制御することが可能な手段を提供するこ
とにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的は、以下のよう
にして達成される。

【００１２】太陽電池と、これに並列に設置した蓄電池
と、太陽電池と蓄電池の直流出力電力を交流に変換する
インバータ回路と、商用電源系統に連系接続する双方向
コンバータを備えた冷蔵庫において、昼間、太陽電池の
発電電力が発生しているときには蓄電池に充電すること
無く太陽電池を最大出力動作点の電圧に双方向コンバー
タの直流電圧を調整し、圧縮機駆動用インバータに電力
を供給して余った太陽電池出力の余剰電力は商用電源系
統へ回生電力することによって太陽電池の発電電力を効
率よく利用できる。また、昼間でも雨天、あるいは曇天
等の太陽電池の発電出力が低下して圧縮機駆動用インバ
ータの必要電力よりも少ない場合には蓄電池より電力を
供給するようにし、なお不足の電力は商用電源系統より
双方向コンバータを通して補充される。

【００１３】一方、夜間、太陽電池の発電電力が無くな
ったとき、かつ、料金の安い深夜時間帯に商用電源系統
から深夜電力を蓄電池に最適な充電電圧になるように双
方向コンバータの電圧を制御し充電する。このとき、圧
縮機駆動用インバータに電力を供給する必要があるとき
にはこの充電電圧で商用電源系統から電力を補う。

【００１４】

【作用】昼間、太陽電池の発電電力が圧縮機を駆動する
インバータの必要電力を超えたとき余剰電力を商用電源
系統に回生するように、双方向コンバータが直流電圧を
調整し、太陽電池の最大出力電力点に保つ。逆に必要電
力が不足した場合には蓄電池から電力を得、さらに不足
した場合には商用電源系統から電力を補充するように、
双方向コンバータの直流電圧は蓄電池の放電電圧に調整
する。

【００１５】一方、夜間は、太陽が沈み太陽電池の発電
電力は零になり、圧縮機を駆動するインバータの必要電
力を主に蓄電池の残存蓄電容量によって供給し、不足分
は商用電源より供給する。また、深夜時間帯は安い電気
料金で蓄電池の最適な充電電圧で充電できるように商用
電源系統より双方向コンバータが直流電圧を調整しなが
ら蓄電池を充電する。

【００１６】このように、太陽電池が発電する時間帯と
蓄電池を充電する時間帯を別に設けたので、双方向コン
バータは商用電源系統との電力の授受に伴って直流電圧
系統に接続される太陽電池を最大出力電圧点に、また、
蓄電池の充電電圧を最適点になるように直流電圧を調整
することが可能である。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１から図１０に
より説明するが、この発明が以下の実施例に限定される
ものではない。

【００１８】図１は本発明の一実施例を示す冷蔵庫の構
成図である。１は単相商用電源でリアクタ４を介して整
流素子であるダイオード５４〜５７と自己消弧形半導体
スイッチング素子（本実施例ではトランジスタ５〜８）
で構成される双方向コンバータ９が接続される。ダイオ
ード５４〜５７は単相商用電源１を平滑コンデンサ１１
で全波整流するように接続され、直流電圧源として機能
する。双方向コンバータ９の出力端には、双方向コンバ
ータ９あるいは蓄電池３０からの直流電流の流入を阻止
するダイオード２６を介して太陽電池２７がスイッチ２
５のオンにより並列接続されるとともに、双方向コンバ
ータ９あるいは太陽電池２７からの直流電流の流入を阻
止するダイオード２９に並列に接続した直流電流を供給
するときオンするスイッチ２８を介して蓄電池３０が接
続され、共に、直流電源として機能し、さらに、直流電
源の電圧変動Vdを検出する直流電圧検出手段１０が接続
される。また、太陽電池の出力する電流Isは太陽電池の
出力端に接続された太陽電池出力電流検出手段３１によ
り検出され、蓄電池の充放電電流Ibは蓄電池に接続され
た蓄電池充放電電流検出手段３２により検出される。

【００１９】１２はトランジスタ、ダイオードで構成さ
れるインバータであり、その入力端は双方向コンバータ
９の出力端に接続されるとともに、その出力端は負荷で
ある圧縮機１４内のモータに接続される。圧縮機１４は
冷蔵庫の冷凍サイクル（図示せず）の一部を構成し、そ
の内部のモータの回転数操作は冷凍サイクルの状態、冷
暖房負荷の状態などに従ってインバータ駆動手段１３が
インバータ１２の出力電圧、周波数を調整することによ
り行う。

【００２０】最大出力電力制御回路２０は、直流電圧検
出手段１０からの検出信号Vdと太陽電池出力電流検出手
段３１により検出された太陽電池の出力電流Isとが入力
され、太陽電池の最大出力電力を得る直流電圧を得るた
めに必要な最大電力制御電圧指令Vc１を出力する。充電
電流制御回路２２は直流電圧検出手段１０からの検出信
号Vdと蓄電池充放電電流検出手段３２によって検出され
た蓄電池充放電電流Isとが入力され、蓄電池に最適な充
電電流を流すに必要な電圧、即ち、最適充電電流制御電
圧指令Vc3を出力する。２１は太陽電池２７に発電電力
を供給できない夜間、かつ、蓄電池３０が充放電しない
ときの整流時直流電圧指令Vc2である。これら、最大電
力制御電圧指令Vc１、最適充電電流制御電圧指令Vc3、
整流時直流電圧指令Vc2はタイマ２３と直流電源の電圧
変動Vdと蓄電池充放電電流Isの入力状態になどに応じて
制御する制御回路２４により制御される指令直流電圧切
換え手段１９により選択されて誤差増幅器４３の一方の
入力端に入力される。また、誤差増幅器４３の他方の入
力端には直流電源の電圧変動Vdが入力され、その出力信
号は単相商用電源１の電圧を検出する電圧検出手段１６
の出力信号Vacとを乗算する乗算器１７に入力され、双
方向コンバータ９の入力電流指令Icを作成する。入力電
流指令Icは電流検出手段１５によって双方向コンバータ
９の入力電流Iacとともに電流制御回路１８に入力さ
れ、電流制御回路１８は入力電流指令Icの電流値になる
ように双方向コンバータ９内のトランジスタ５〜８を相
互にオン／オフするようにトランジスタドライブ信号を
出力する。

【００２１】つぎに、この実施例の動作について、詳細
に説明する。まず、双方向コンバータ９の出力となる直
流電圧の設定値について説明する。

【００２２】第１に太陽電池２７より電力を取り出す場
合には制御回路２４によって太陽電池２７に直列に接続
されたスイッチ２５をオンして最大電力を得る直流電圧
にしなければならない。この時、充電用スイッチ２８は
オフの状態にあり、予め太陽電池２７の電圧より低く設
定された蓄電池３０からは電力を供給されない。また、
圧縮機モータ１４がインバータ回路１２によって駆動さ
れたときには太陽電池２７の電力を消費し、余剰電力が
発生したときには双方向コンバータ９を介して、単相商
用電源１に電力を回生、電力が不足したときには単相商
用電源１より電力を補充する。

【００２３】第２に太陽が沈み太陽電池２７の発電電力
が消滅したときには、直流電圧も同時に低下し、蓄電池
３０から直列に接続された放電用ダイオード２９を介し
て、直流電圧源として電力が供給される。このとき、充
電電流制御回路２２の出力信号を放電電圧として直流電
圧指令切換え手段１９を切換えておけば不足した電力は
双方向コンバータ９を介して自動的に単相商用電源１よ
り供給される。

【００２４】第３に深夜時間帯であるときにタイマ２に
よって信号を入力された制御回路２４は太陽電池２７を
スイッチ２５によって開放し、充電用スイッチ２８をオ
ンすることにより、蓄電池３０に充電を行うわけである
が、この際、充電制御回路２２は蓄電池の最適な充電電
圧で充電できるように最適充電電流制御電圧指令Vc3を
出力し、双方向コンバータ９が直流電圧を調整しながら
蓄電池３０を充電する。

【００２５】第４に直流電圧の設定値が双方向コンバー
タ９には入力電圧を降圧動作を行う機能を備えていない
ため単相商用電源１の波高値より大きいことが必要であ
る。

【００２６】つぎに、順次、主要な制御手段の詳細な原
理、動作を説明する。

【００２７】図２は双方向コンバータ９内のトランジス
タ５〜８を駆動する電流制御回路１８の構成図である。
電流制御回路１８は、入力電流指令Icと双方向コンバー
タ９の入力電流Iacが入力されて非変調波を作成する誤
差増幅器５８、各々１８０度位相の異なる変調波Ｘ，Ｙ
を発生する三角波発生回路５９，６０、各々の非変調波
と変調波の振幅を比較する電圧比較器６１，６２と電圧
比較器各々の出力信号の反転信号を作成する信号反転器
６３，６４にトランジスタ５〜８が同時にオンして直流
電圧を短絡しないためにデットタイムTdを設けながらト
ランジスタ５〜８を駆動するドライブ回路６５により構
成される。図３はこの電流制御回路の動作を説明する図
である。(a)は単相商用電源１の電源電圧波形であり、
電圧検出手段１６によって検出電圧Vacを検出するこが
可能である。(b)は双方向コンバータ９の入力電流波形
であり、この図では(a)の電圧と同位相の電流で双方向
コンバータ９は整流動作を行った場合を示しトランジス
タ５〜８のスイッチングに応じて電流波形は変曲点をも
っている。(c)は電流制御回路１８に入力された入力電
流指令Icと電流制御回路１８内に設けられた三角波発生
回路５９，６０において作成された変調波Ｘ，Ｙの波形
であり、双方向コンバータ９が整流動作を行う場合、入
力電流指令Icは(a)の電圧と同位相で入力される。(d),
(e),(f),(g)は(c)に示した入力電流指令Icと変調波Ｘ，
Ｙの振幅を比較する電圧比較器６１，６２及び信号反転
器６３，６４およびドライブ回路６５によって作成され
たトランジスタ５〜８の駆動信号でありトランジスタ５
と６はデットタイムTdを設けながら、また、トランジス
タ７と８はデットタイムTdを設けながらスイッチング
し、(b）に示す電流を流すように制御する。図３では双
方向コンバータ９の整流動作について説明したが、回生
動作を行うときには、誤差増幅器４３の出力電圧が正か
ら負に変化し入力電流指令Icは単相商用電源１の電源電
圧波形と逆位相になるだけで、電流制御回路１８の動作
は全く整流動作のときと同じである。このようにして、
スイッチング動作をする電力の可逆運転機能をもつ双方
向コンバータ９はその変調波周波数を高周波域に選択す
ることによってリアクタ４に流れる単相商用電源１の電
流は、低次高調波が含まれない品質の高い波形となる。
また、高調波電流が問題になるときには、リアクタ４と
単相商用電源１の間に、バイパスコンデンサ（図示しな
い）を交流入力端子間に接続すれば容易にそのレベルを
抑制することが可能である。

【００２８】図４は太陽電池の最大出力電力制御回路の
構成図である。図１に示した最大出力電力制御回路２０
は直流電源の電圧変動Vdと太陽電池の出力する電流Isを
入力信号として双方とも乗算器３３に入力され太陽電池
の出力Psを算出後、微分回路３４と正負判定回路３６に
よって正負のレベルに変換された信号を一方の入力に、
他の一方を直流電源の電圧変動Vdを微分回路３５と正負
判定回路３７によって正負のレベルに変換された信号を
入力信号とする排他的論理和回路３８と、その出力信号
を誤差成分する積分回路３９によって構成され、最大電
力制御電圧指令Vc１を出力する。

【００２９】図５は太陽電池の出力特性を説明する図で
あり、同図より明らかなように、電流の変化に伴って出
力される電力が最大になる点P0が存在する。例えば、太
陽電池２７が図５の出力電圧V6、出力電力P6で動作して
いるときに、圧縮機駆動用インバータ回路１２の負荷が
増大するか、あるいは、双方向コンバータ９の単相商用
電力１への回生電力が増大した場合、太陽電池２７の動
作状態が前記出力電力特性曲線上の点P6から点P5、点P
2、を経て最大電力を取り出し得る最大出力電力動作点P
0に移行し、太陽電池２７からの供給電力は最大とな
リ、さらに、前記負荷、あるいは回生電力が増大し続け
ると、太陽電池２７の動作状態は前記出力電力特性曲線
上の点P0から点P1、点P4を経て点P3に移行し、太陽電池
２７からの供給電力が減少する。最大出力電力制御回路
２０の目的は、太陽電池２７の最大動作点P0で最大電力
を得る出力電圧点V0で動作するよう双方向コンバータ９
の出力電圧を操作するための最大電力制御電圧指令Vc１
を算出することにある。

【００３０】次に、図６、図７を用いて、図５の太陽電
池２７の動作状態を前記出力電力特性曲線上の最大出力
電力動作点P0付近の領域１、電圧が低く出力電力が高い
領域２、電圧が高く出力電力が低い領域３に分けて図４
に示した最大出力電力制御回路２０の動作を説明する。
図６は双方向コンバータ９が整流動作を行っている場合
の最大出力電力制御回路２０の動作を説明する図であ
り、(a)は図５の太陽電池２７の動作状態を前記出力電
力特性曲線上の最大出力電力動作点P0付近の領域１にお
ける動作図、(b)は電圧が低く出力電力が高い領域２に
おける動作図、(c)は電圧が高く出力電力が低い領域３
における動作図である。図６(a)領域１において、双方
向コンバータ９は整流動作を行っているので、単相商用
電源１の交流電圧Vacと双方向コンバータ９の入力電流I
sは同相であり、太陽電池２７の出力電圧Vs（直流電源
の電圧変動Vdに等しい）は最大電圧V1、中間電圧V0、最
低電圧V2を推移し、これに同期して太陽電池１の出力電
力Psは最低電力P1、最大出力電力P0、最低電力P2を推移
する。直流電源の電圧変動Vdと太陽電池の出力する電流
Isは乗算器３３に入力され太陽電池の出力Psを算出後、
微分回路３４と正負判定回路３６によって正負のレベル
に変換された信号Ps1を出力する。一方、直流電源の電
圧変動Vd（Vs)は微分回路３５と正負判定回路３７によ
って正負のレベルに変換された信号Vd1を作成し、排他
的論理和回路３８は信号Ps1と信号Vd1を入力とし、出力
信号Vc0を出力する。出力信号Vc0は更に、積分回路３９
によってＡ／Ｄ変換され電力制御電圧指令Vc１を変換さ
れるが、出力信号Vc0の正レベルは電力制御電圧指令Vc
１を高くする方向に動作し、これにより、双方向コンバ
ータ９は出力電圧Vsが低いV2のタイミングでは出力電圧
Vsを上昇させる。また、出力信号Vc0の負レベルは電力
制御電圧指令Vc１を低くする方向に動作し、出力電圧Vs
が高いV1のタイミングでは出力電圧Vsを降下させる。し
たがって、(a)領域１においては、電力制御電圧指令Vc
１は太陽電池９の最大出力電圧V0付近で安定に収束す
る。図６(b)の電圧が低く出力電力が高い領域２におい
ては出力電圧Vsが高いときV3、低いときV4ともに出力信
号Vc0は正となり出力電圧Vsを上昇させる方向に電力制
御電圧指令Vc１を上昇させ、領域１へと遷移する。ま
た、図６(c)の電圧が高く出力電力が低い領域３におい
ては出力電圧Vsが高いときV5、低いときV6ともに出力信
号Vc0は正となり出力電圧Vsを減少させる方向に電力制
御電圧指令Vc１を降下させ、やはり、領域１へと遷移す
る。このようにして、常に、太陽電池２７の最大動作点
P0で最大電力を得る出力電圧点V0で動作するよう双方向
コンバータ９の出力電圧を操作する最大電力制御電圧指
令Vc１は最大出力電力制御回路２０により算出される。

【００３１】図７は双方向コンバータ９が回生動作を行
っている場合の最大出力電力制御回路２０の動作を説明
する図であり、(a)は図５の太陽電池２７の動作状態を
前記出力電力特性曲線上の最大出力電力動作点P0付近の
領域１における動作図、(b)は電圧が低く出力電力が高
い領域２における動作図、(c)は電圧が高く出力電力が
低い領域３における動作図である。双方向コンバータ９
は回正動作を行っているので、単相商用電源１の交流電
圧Vacと双方向コンバータ９の入力電流Isは逆相である
点を除き、図７の整流動作と全く同様に、常に、太陽電
池２７の最大動作点P0で最大電力を得る出力電圧点V0で
動作するよう双方向コンバータ９の出力電圧を操作する
最大電力制御電圧指令Vc１は最大出力電力制御回路２０
により算出される。

【００３２】図８は太陽電池の出力電圧と出力電流を示
す図である。この図は上から太陽が太陽電池２７に照射
する数点の日射量に対し、日射量の大きい順に出力電力
Wsも大きく出力される。各出力電力Wsの最大出力電力点
はP01,P02,P03,P04,P05のように日射量の減少と共に、
出力電圧Vsもｃ点まで減少する。また、ａ点の直流電圧
は双方向コンバータ９が入力電圧を降圧動作を行う機能
を備えていないことにより双方向コンバータ９が出力可
能な最低電圧である単相商用電源１の波高値に等しい直
流電圧である。本発明では、単相商用電源１の波高値の
ａ点の直流電圧と太陽電池２７の出力可能な最低電圧ｃ
点の間に、蓄電池３０の設定電圧ｂ点を設定した。昼
間、太陽電池２７より電力を取り出すことが可能な場合
には制御回路２４によって太陽電池２７に直列に接続さ
れたスイッチ２５をオンして最大電力を得るｃ点より高
い直流電圧で動作し、太陽陽電池２７の電圧より低く設
定された蓄電池３０からは電力を供給されない。また、
圧縮機モータ１４がインバータ回路１２によって駆動さ
れたときには太陽電池２７の電力を消費し、余剰電力が
発生したときには双方向コンバータ９を介して、単相商
用電源１に電力を回生、電力が不足したときには単相商
用電源１より電力を補充するが、このときには、直流電
圧を太陽電池２７を出力電圧P01〜P05で動作させる。一
方、太陽が沈み太陽電池２７の発電電力が消滅したとき
には、ｂ点に直流電圧も同時に低下し、蓄電池３０から
直列に接続された放電用ダイオード２９を介して、直流
電圧源として電力が供給される。このとき、充電電流制
御回路２２の出力信号を放電電圧として直流電圧指令切
換え手段１９を切換えておけば不足した電力は双方向コ
ンバータ９を介して自動的に単相商用電源１より供給さ
れる。

【００３３】図９は充電電流制御回路を説明する図であ
る。充電電流制御回路２２は制御回路２４からの充電電
流指令値Ibcと実際の充電電流Ibを誤差増幅器４０に入
力に、その出力信号をゲイン調整回路４１を介して、直
流電源の電圧変動Vdと共に誤差積分器４２によって最適
充電電流制御電圧指令Vc3を出力するように動作する。
深夜時間帯であるときにタイマ２によって信号を入力さ
れた制御回路２４は太陽電池２７をスイッチ２５によっ
て開放し、充電用スイッチ２８をオンすることにより、
蓄電池３０に充電を行うわけであるが、この際、充電制
御回路２２は蓄電池の最適な充電電圧で充電できるよう
に最適充電電流制御電圧指令Vc3を出力し、双方向コン
バータ９が直流電圧を調整しながら蓄電池３０を充電す
る。

【００３４】図１０は上記実施例における各部の動作タ
イムチャートである。同図において、(a)は太陽電池２
７の発電電力Psを示し、約３時間毎の出力平均値を示し
ている。即ち、第１日目、第２日目と第５日目は豊富な
日射量に恵まれ７時から１７時まで十分な発電電力が得
られ、第３日目、第４日目では曇天のため、あまり発電
電力を得ることができなかったことを示している。(b)
は圧縮機駆動用インバータ１２の入力電力WL、(c)は双
方向コンバータ９の回生電力Pacであり正の方向は回生
電力、負の方向の電力は整流電力を示し、また、(d)は
蓄電池３０の充放電電力Pbであるが、ここでは、深夜時
間帯の０時から６時までの振幅変動のない矩形波として
設定しているが、この充電電力は時刻に対して任意に設
定してもよい。(e)は蓄電池３０の貯蔵蓄電量Pahを示す
ものである。

【００３５】本発明によれば、安い深夜料金時間帯の電
力と太陽電池の発電電力を有効に活用できるので、冷蔵
庫の電気代を大幅に節約できる効果がある。

【００３６】

【発明の効果】本発明は以上の説明の如く太陽電池と、
深夜時間帯の商用電源の安価な深夜電力で充電される蓄
電池と、前記太陽電池および蓄電池に接続される双方向
コンバータと、圧縮機を駆動するインバータ回路と、前
記双方向コンバータと連系接続される商用電源系統とよ
りなる冷蔵庫であって、安い深夜料金時間帯の電力を蓄
電池に充電し、かつ、太陽電池の発電電力を有効に活用
できるので、冷蔵庫の電気代を大幅に節約できる効果が
ある。

【００３７】また、昼間の冷蔵庫が使用する商用電源系
統の電力は少ないのでピークカットに効果的であり、分
散電源が一般家庭に多数普及した場合に電力系統の管理
が容易になる。さらに、充電時の充電電流を最適に制御
したので蓄電池の寿命と高信頼性を確保できる。

【００３８】さらに、本発明では蓄電池の充電回路が不
要なため、安価に冷蔵庫を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す冷蔵庫の構成図であ
る。

【図２】電流制御回路の構成図である。

【図３】電流制御回路の動作を説明する図である。

【図４】太陽電池の最大出力電力制御回路の構成図であ
る。

【図５】太陽電池の出力特性を説明する図である。

【図６】整流動作を行っている場合の最大出力電力制御
回路の動作を説明する図である。

【図７】回生動作を行っている場合の最大出力電力制御
回路の動作を説明する図である。

【図８】太陽電池の出力電圧と出力電流を示す図であ
る。

【図９】充電電流制御回路を説明する図である。

【図１０】各部の動作タイムチャートである。

【図１１】従来例における太陽光発電システムの構成図
である。

【図１２】従来例におけるタイムチャートである。

【符号の説明】

１…単相商用電源系統、９…双方向コンバータ、１２…インバータ回路、１８…電流制御回路、２０…最大出力電力制御回路、２２…充電電流制御回路、２３…タイマ、２４…制御回路、２７…太陽電池、３０…蓄電池。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０２Ｍ 7/48 Ｅ 9181−5Ｈ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】太陽電池と、これに並列に設置した蓄電池
と、該太陽電池と蓄電池の直流出力電力を交流に変換す
るインバータ回路と、該インバータ回路によって駆動さ
れる圧縮機とを備えた冷蔵庫において、前記直流電圧
を、太陽電池の最大出力動作点電圧で調整するか、また
は、充電時の蓄電池充電電流を供給する電圧に調整する
ことが可能な商用電源系統に連系接続する双方向コンバ
ータを備えたことを特徴とする冷蔵庫。
【請求項２】請求項１において、夜間の深夜料金時間帯
は圧縮機駆動インバータの運転停止に係らず、蓄電池を
充電し、一方、昼間は、太陽電池の出力が圧縮機駆動イ
ンバータの出力より大なるときは電源系統へ電力回生
し、小なるときは、不足電力を蓄電池より補充し、さら
に、電力が不足する場合には商用電源を整流した直流電
力によって補充することを特徴とする冷蔵庫。
【請求項３】請求項１において、蓄電池の電圧を太陽電
池の最大電力を得る電圧の最低値近傍に設定し、かつ、
商用系統電圧の全波整流電圧以上とすることを特徴とす
る冷蔵庫。
【請求項４】請求項１において、商用系統の交流電圧と
同期した電流を入出力するように動作する電流制御回路
を備え、これにより双方向コンバータを制御し、太陽電
池を最大出力動作点の直流電圧と、所望の蓄電池充電電
流を得るに必要な直流電圧とを切換える直流電圧指令切
換え手段によって選択された電圧に従って、該電流制御
回路の指令電流を作成する制御を行うことを特徴とする
冷蔵庫。
【請求項５】請求項１において、双方向コンバータの直
流出力電圧の低下によって、蓄電池が放電する方向に放
電用ダイオードを設け、蓄電池を充電する時オンし、放
電するスイッチを備え、太陽電池の出力電流が蓄電池に
流入することを防止したことを特徴とする冷蔵庫。
【請求項６】太陽電池出力電流手段によって検出した太
陽電池の出力電流と、電圧検出手段によって検出した出
力電圧を平滑した直流電圧とを乗算器に入力し、その出
力となる太陽電池の出力電力を微分回路によって微分し
た後、正負に判定した出力信号と、出力電圧を微分回路
によって微分した後、正負に判定した出力信号とを入力
信号とする排他的論理和回路の出力信号を積分する積分
回路より構成されることを特徴とする太陽電池の最大出
力動作点検出方法。