JPH0916277A - 太陽電池を有する直流電源システムおよびその動作方法 - Google Patents
太陽電池を有する直流電源システムおよびその動作方法Info
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- JPH0916277A JPH0916277A JP11441496A JP11441496A JPH0916277A JP H0916277 A JPH0916277 A JP H0916277A JP 11441496 A JP11441496 A JP 11441496A JP 11441496 A JP11441496 A JP 11441496A JP H0916277 A JPH0916277 A JP H0916277A
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- Y10S323/906—Solar cell systems
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- Power Engineering (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 太陽電池の最適動作電圧を確保しつつ、負荷
としての機器の破壊や誤動作を防止し、もって、安定で
かつ効率良く電力が得られるようにする。 【解決手段】 負荷２に接続された出力端子に対して太
陽電池１および直流電源３をこれらが相互に並列となる
ように接続した直流電源装置において、負荷２と太陽電
池１との間に配置された第１の開閉手段５、負荷２と直
流電源との間に配置された第２の開閉手段７、および、
負荷２と第１の開閉手段５との間に、太陽電池１と並列
に配置されたコンデンサ６を備える。
としての機器の破壊や誤動作を防止し、もって、安定で
かつ効率良く電力が得られるようにする。 【解決手段】 負荷２に接続された出力端子に対して太
陽電池１および直流電源３をこれらが相互に並列となる
ように接続した直流電源装置において、負荷２と太陽電
池１との間に配置された第１の開閉手段５、負荷２と直
流電源との間に配置された第２の開閉手段７、および、
負荷２と第１の開閉手段５との間に、太陽電池１と並列
に配置されたコンデンサ６を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、直流電源システム
及びその動作方法に関し、太陽電池および直流電源を並
列に接続した直流電源システム及びその動作方法に関す
る。
及びその動作方法に関し、太陽電池および直流電源を並
列に接続した直流電源システム及びその動作方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、地球温暖化、化石燃料の枯渇、原
発事故や放射性廃棄物による放射能汚染等が問題となっ
ており、地球環境とエネルギに対する関心が急速に高ま
っている。このような状況のもと、太陽電池は無尽蔵か
つクリーンなエネルギ源として期待されている。太陽電
池を利用するためのシステム形態としては、数ワットか
ら数千キロワットまで種々の規模のものがあり、また、
その種類も多岐に渡っており、例えば、発生した電気を
直接電力として利用するもの、バッテリに蓄電するも
の、商用電源と連係して利用するもの等が挙げられる。
このうち、商用電源と連系して太陽電池を電源として利
用するものには、インバータを用いて太陽電池からの出
力を直流電圧を交流電圧に変換し、商用電源に逆潮流を
行なう電力システムが提案されているが、インバータの
価格が高く、今のところまだ一般に普及しているとはい
えない。また、特開平４−１７４２６２号公報に示され
るような、太陽電池から出力される直流電圧をＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータを介してインバータエアコンに利用する方
法や、特開平４−１０９８６３号公報に示されるよう
な、太陽電池を逆流防止ダイオードを介して商用系統か
らの直流電源と直流連系してインバータを含む直流負荷
（例えばインバータエアコン）に接続することが提案さ
れている。
発事故や放射性廃棄物による放射能汚染等が問題となっ
ており、地球環境とエネルギに対する関心が急速に高ま
っている。このような状況のもと、太陽電池は無尽蔵か
つクリーンなエネルギ源として期待されている。太陽電
池を利用するためのシステム形態としては、数ワットか
ら数千キロワットまで種々の規模のものがあり、また、
その種類も多岐に渡っており、例えば、発生した電気を
直接電力として利用するもの、バッテリに蓄電するも
の、商用電源と連係して利用するもの等が挙げられる。
このうち、商用電源と連系して太陽電池を電源として利
用するものには、インバータを用いて太陽電池からの出
力を直流電圧を交流電圧に変換し、商用電源に逆潮流を
行なう電力システムが提案されているが、インバータの
価格が高く、今のところまだ一般に普及しているとはい
えない。また、特開平４−１７４２６２号公報に示され
るような、太陽電池から出力される直流電圧をＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータを介してインバータエアコンに利用する方
法や、特開平４−１０９８６３号公報に示されるよう
な、太陽電池を逆流防止ダイオードを介して商用系統か
らの直流電源と直流連系してインバータを含む直流負荷
（例えばインバータエアコン）に接続することが提案さ
れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、太陽電
池から出力される直流電圧をＤＣ／ＤＣコンバータを介
して負荷に供給する場合は、上述のごとくコストが高く
なる。また、太陽電池を逆流防止ダイオードを介して直
流連系する場合は、負荷が減少或いは停止した時に、太
陽電池から出力される直流電圧の電圧が上昇して太陽電
池の開放電圧またはそれに近い電圧がインバータに印加
される場合がある。このような電圧がインバータに印加
されると、インバータの耐圧よりその電圧が高い場合は
インバータを破壊する恐れがある。このため、太陽電池
の開放電圧をインバータの耐圧以下に設定する必要があ
る。従って、太陽電池を単に最適動作電圧で動作させる
と負荷のかかりかたによっては問題が生ずる場合があっ
た。
池から出力される直流電圧をＤＣ／ＤＣコンバータを介
して負荷に供給する場合は、上述のごとくコストが高く
なる。また、太陽電池を逆流防止ダイオードを介して直
流連系する場合は、負荷が減少或いは停止した時に、太
陽電池から出力される直流電圧の電圧が上昇して太陽電
池の開放電圧またはそれに近い電圧がインバータに印加
される場合がある。このような電圧がインバータに印加
されると、インバータの耐圧よりその電圧が高い場合は
インバータを破壊する恐れがある。このため、太陽電池
の開放電圧をインバータの耐圧以下に設定する必要があ
る。従って、太陽電池を単に最適動作電圧で動作させる
と負荷のかかりかたによっては問題が生ずる場合があっ
た。
【０００４】本発明の目的は、上記問題点に鑑み、太陽
電池と直流電源を並列に接続した直流電源システムにお
いて、太陽電池の最適動作電圧を確保しつつ、負荷とし
ての機器の破壊や誤動作を防止し、もって、安定でかつ
効率良く電力が得られるようにすることにある。又、本
発明は簡単な構成で、負荷に太陽電池の電力を有効に供
給しながら、不足分は直流電源から供給することがで
き、この直流電源が、商用交流電源を整流して得た電源
の場合、残容量に注意を払うことなく負荷に安定的に電
力を供給することができる電源システム及びその動作方
法を提供することを目的とする。加えて本発明は負荷で
ある機器に太陽電池をつないだときに、開放電圧による
サージがかかり、機器が壊れたり、誤動作したりするの
を防ぐことができる電源システム及びその動作方法を提
供することを目的とする。又、本発明は太陽電池側に開
閉手段を設けたため、負荷の消費電力が減り、負荷にか
かる電圧が高くなった時に太陽電池を切り離すことがで
きる電源システム及びその動作方法を提供することを目
的とする。
電池と直流電源を並列に接続した直流電源システムにお
いて、太陽電池の最適動作電圧を確保しつつ、負荷とし
ての機器の破壊や誤動作を防止し、もって、安定でかつ
効率良く電力が得られるようにすることにある。又、本
発明は簡単な構成で、負荷に太陽電池の電力を有効に供
給しながら、不足分は直流電源から供給することがで
き、この直流電源が、商用交流電源を整流して得た電源
の場合、残容量に注意を払うことなく負荷に安定的に電
力を供給することができる電源システム及びその動作方
法を提供することを目的とする。加えて本発明は負荷で
ある機器に太陽電池をつないだときに、開放電圧による
サージがかかり、機器が壊れたり、誤動作したりするの
を防ぐことができる電源システム及びその動作方法を提
供することを目的とする。又、本発明は太陽電池側に開
閉手段を設けたため、負荷の消費電力が減り、負荷にか
かる電圧が高くなった時に太陽電池を切り離すことがで
きる電源システム及びその動作方法を提供することを目
的とする。
【０００５】又、本発明は直流電源電圧を最適動作電圧
に設定することにより、太陽電池から電力を効率よく得
ることができ、特に、アモルファス太陽電池の場合、最
適動作電圧追従制御を行なわなくても、効率よく電力を
得ることができる電源システム及びその動作方法を提供
することを目的とする。
に設定することにより、太陽電池から電力を効率よく得
ることができ、特に、アモルファス太陽電池の場合、最
適動作電圧追従制御を行なわなくても、効率よく電力を
得ることができる電源システム及びその動作方法を提供
することを目的とする。
【０００６】又、本発明は負荷に対して太陽電池および
直流電源をこれらが相互に並列となるように接続した直
流電源システムにおいて、前記負荷と前記太陽電池との
間に配置された第１の開閉手段、前記負荷と前記直流電
源との間に配置された第２の開閉手段、および、前記負
荷と前記第１の開閉手段との間に、前記太陽電池と並列
に配置されたコンデンサを備えた直流電源システム及び
該システムの前記第１の開閉手段を閉にした後続いて前
記第２の開閉手段を閉にする該システムの動作方法を提
供することを目的とする。
直流電源をこれらが相互に並列となるように接続した直
流電源システムにおいて、前記負荷と前記太陽電池との
間に配置された第１の開閉手段、前記負荷と前記直流電
源との間に配置された第２の開閉手段、および、前記負
荷と前記第１の開閉手段との間に、前記太陽電池と並列
に配置されたコンデンサを備えた直流電源システム及び
該システムの前記第１の開閉手段を閉にした後続いて前
記第２の開閉手段を閉にする該システムの動作方法を提
供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】以下、本発明を説明す
る。
る。
【０００８】本発明では、直流負荷に太陽電池及び直流
電源が相互が並列に接続されるようにした直流電源シス
テムにおいて、太陽電池と負荷との間に第１のスイッ
チ、直流電源と負荷との間に第２のスイッチを設け、第
１のスイッチと負荷との間に太陽電池と並列にコンデン
サを有している。
電源が相互が並列に接続されるようにした直流電源シス
テムにおいて、太陽電池と負荷との間に第１のスイッ
チ、直流電源と負荷との間に第２のスイッチを設け、第
１のスイッチと負荷との間に太陽電池と並列にコンデン
サを有している。
【０００９】そして、このシステムの動作は、負荷の始
動時に第１のスイッチを閉じた後、第２のスイッチを閉
じるようにしている。
動時に第１のスイッチを閉じた後、第２のスイッチを閉
じるようにしている。
【００１０】本発明では第１のスイッチによって必要に
応じて太陽電池からの電力供給を断続することができ
る。これによって、負荷である電機機器に太陽電池の開
放電圧又はそれに近い電圧がかかることを防ぐことがで
きる。即ち、第１のスイッチを設け、必要に応じて太陽
電池からの電力供給を止めることで負荷としての機器の
誤動作や損傷を未然に防ぐことができる。また、負荷と
しての機器の耐圧を太陽電池の開放電圧より大きいもの
を選択する必要がなくなるため、機器の選択の幅を広げ
ることができる。
応じて太陽電池からの電力供給を断続することができ
る。これによって、負荷である電機機器に太陽電池の開
放電圧又はそれに近い電圧がかかることを防ぐことがで
きる。即ち、第１のスイッチを設け、必要に応じて太陽
電池からの電力供給を止めることで負荷としての機器の
誤動作や損傷を未然に防ぐことができる。また、負荷と
しての機器の耐圧を太陽電池の開放電圧より大きいもの
を選択する必要がなくなるため、機器の選択の幅を広げ
ることができる。
【００１１】また、本発明では、太陽電池に並列に接続
したコンデンサを設けているため、第１のスイッチを閉
じた場合でも太陽電池の開放電圧又は開放電圧に近いサ
ージが負荷にかかることを防ぐことができる。これによ
って負荷としての機器の誤動作や損傷を防ぐことができ
る。
したコンデンサを設けているため、第１のスイッチを閉
じた場合でも太陽電池の開放電圧又は開放電圧に近いサ
ージが負荷にかかることを防ぐことができる。これによ
って負荷としての機器の誤動作や損傷を防ぐことができ
る。
【００１２】なお、上記した開閉手段としての第１のス
イッチ及び第２のスイッチは夫々電機回路を電気的に断
続することができれば良い。具体的には、機械的接点を
有するトグルスイッチ、ロッカースイッチなどの開閉器
やリレー、機械的接点を有さないトランジスタなどの半
導体素子を用いることができるが、電流容量や耐電圧が
負荷容量や太陽電池の電圧に耐えうるものであるならば
使用できる。
イッチ及び第２のスイッチは夫々電機回路を電気的に断
続することができれば良い。具体的には、機械的接点を
有するトグルスイッチ、ロッカースイッチなどの開閉器
やリレー、機械的接点を有さないトランジスタなどの半
導体素子を用いることができるが、電流容量や耐電圧が
負荷容量や太陽電池の電圧に耐えうるものであるならば
使用できる。
【００１３】また、負荷と太陽電池及び／又は直流電源
との間に電流の逆流を防止するために逆流防止手段を設
けることは好ましい。逆流防止手段としては電流の逆流
を防ぐことができればどのような構造のものも使用でき
る。具体的には整流器或いはダイオード、たとえば整流
用ダイオード、ショットキーダイオード等を使用するこ
とができる。順方向電圧降下による損失を考えると、低
圧のシステムではショットキーダイオードが、高圧では
耐圧を考慮して整流用ダイオードが好適である。直流電
源としては、鉛蓄電池に代表される蓄電池、乾電池およ
び交流を整流して直流を得る低電圧電源等が使える。特
に、交流を整流した電源では、電池の枯渇の心配がない
ため、一般的なユーザにとっては非常に使い易く、本発
明に用いる電源としては最も望ましい。コンデンサとし
ては、アルミ電解コンデンサ、タンタル電解コンデン
サ、積層セラミックコンデンサ等が使える。サージ吸収
効果を高めるには、低インピーダンスのコンデンサが必
要である。なお、以下の例では、アルミ電解コンデンサ
を用いた。以下、本発明を更に詳細に説明する。
との間に電流の逆流を防止するために逆流防止手段を設
けることは好ましい。逆流防止手段としては電流の逆流
を防ぐことができればどのような構造のものも使用でき
る。具体的には整流器或いはダイオード、たとえば整流
用ダイオード、ショットキーダイオード等を使用するこ
とができる。順方向電圧降下による損失を考えると、低
圧のシステムではショットキーダイオードが、高圧では
耐圧を考慮して整流用ダイオードが好適である。直流電
源としては、鉛蓄電池に代表される蓄電池、乾電池およ
び交流を整流して直流を得る低電圧電源等が使える。特
に、交流を整流した電源では、電池の枯渇の心配がない
ため、一般的なユーザにとっては非常に使い易く、本発
明に用いる電源としては最も望ましい。コンデンサとし
ては、アルミ電解コンデンサ、タンタル電解コンデン
サ、積層セラミックコンデンサ等が使える。サージ吸収
効果を高めるには、低インピーダンスのコンデンサが必
要である。なお、以下の例では、アルミ電解コンデンサ
を用いた。以下、本発明を更に詳細に説明する。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の好適な一例に係
る直流電源システムの概略的回路図である。同図におい
て、１は太陽電池、２は直流負荷、３は直流電源、４お
よび８は太陽電池１および直流電源３からの電流が直流
電源３や太陽電池１に夫々逆流するのを防止する逆流防
止手段としてのダイオード、５および７は各電源からの
電力供給を止めることができる開閉手段としてのスイッ
チ、６はコンデンサ、２１は負荷抵抗である。
る直流電源システムの概略的回路図である。同図におい
て、１は太陽電池、２は直流負荷、３は直流電源、４お
よび８は太陽電池１および直流電源３からの電流が直流
電源３や太陽電池１に夫々逆流するのを防止する逆流防
止手段としてのダイオード、５および７は各電源からの
電力供給を止めることができる開閉手段としてのスイッ
チ、６はコンデンサ、２１は負荷抵抗である。
【００１５】本例では、太陽電池モジュール１にアモル
ファス太陽電池モジュール（公称出力２２Ｗ）を使用
し、これが第１の逆流防止ダイオード４および第１の開
閉手段５を介して、直流負荷２として具体的に１０Ωの
抵抗２１に接続されている。この抵抗２１には、並列に
コンデンサ６が接続されている。一方、この抵抗２１に
は、一般家庭用に供給されている単相の商用系統に接続
されるとともに、商用系統の交流電力を直流電力に変換
する整流回路を含んだバイポーラ直流電源３が、第２の
開閉手段７および第２の逆流防止ダイオード８を介して
接続され、直流電力が供給される。今、抵抗２１に１２
Ｖの電圧をかける場合を考える。この電圧を抵抗に印加
するために、逆流防止ダイオードなどの電圧降下分を考
慮してこの直流電源の出力電圧をおよそ１３Ｖに設定す
る。これに対応した電圧を得るために太陽電池に入射さ
れる日射量は、本例の場合およそ５０ｍＷ／ｃｍ2 であ
る。
ファス太陽電池モジュール（公称出力２２Ｗ）を使用
し、これが第１の逆流防止ダイオード４および第１の開
閉手段５を介して、直流負荷２として具体的に１０Ωの
抵抗２１に接続されている。この抵抗２１には、並列に
コンデンサ６が接続されている。一方、この抵抗２１に
は、一般家庭用に供給されている単相の商用系統に接続
されるとともに、商用系統の交流電力を直流電力に変換
する整流回路を含んだバイポーラ直流電源３が、第２の
開閉手段７および第２の逆流防止ダイオード８を介して
接続され、直流電力が供給される。今、抵抗２１に１２
Ｖの電圧をかける場合を考える。この電圧を抵抗に印加
するために、逆流防止ダイオードなどの電圧降下分を考
慮してこの直流電源の出力電圧をおよそ１３Ｖに設定す
る。これに対応した電圧を得るために太陽電池に入射さ
れる日射量は、本例の場合およそ５０ｍＷ／ｃｍ2 であ
る。
【００１６】抵抗２１への電力供給は、開閉手段５およ
び７を閉状態とすることで行なう。ここでコンデンサ６
が接続されていない場合、たとえば図２のように、サー
ジ電圧が抵抗２１にかかる。
び７を閉状態とすることで行なう。ここでコンデンサ６
が接続されていない場合、たとえば図２のように、サー
ジ電圧が抵抗２１にかかる。
【００１７】太陽電池が充分な発電をしているなら、こ
のサージ電圧は太陽電池の開放電圧又はそれに近い電圧
となる。従って、抵抗２１には太陽電池の開放電圧又は
それに近い電圧が一瞬かかることになる。そのため、も
し、この電圧値に抵抗２１が耐えられなければ、抵抗２
１は断線等の損傷或いはそこまでは至らずとも劣化する
ことが考えられる。
のサージ電圧は太陽電池の開放電圧又はそれに近い電圧
となる。従って、抵抗２１には太陽電池の開放電圧又は
それに近い電圧が一瞬かかることになる。そのため、も
し、この電圧値に抵抗２１が耐えられなければ、抵抗２
１は断線等の損傷或いはそこまでは至らずとも劣化する
ことが考えられる。
【００１８】本実施例では、太陽電池に並列にコンデン
サを入れたのでこのサージ電圧による問題を解決するこ
とができる。表１にサージ電圧とコンデンサの容量との
関係の一例を示す。尚、表１では太陽電池１側の開閉手
段５を閉じた後に直流電源３側の開閉手段７を閉じた場
合（「太陽電池が先」と称す）と、直流電源３側の開閉
手段７を閉じた後に太陽電池１側の開閉手段５を閉じた
場合（「直流電源が先」と称す）とに分けて夫々サージ
電圧を測定した。
サを入れたのでこのサージ電圧による問題を解決するこ
とができる。表１にサージ電圧とコンデンサの容量との
関係の一例を示す。尚、表１では太陽電池１側の開閉手
段５を閉じた後に直流電源３側の開閉手段７を閉じた場
合（「太陽電池が先」と称す）と、直流電源３側の開閉
手段７を閉じた後に太陽電池１側の開閉手段５を閉じた
場合（「直流電源が先」と称す）とに分けて夫々サージ
電圧を測定した。
【００１９】
【表１】 表１の結果から以下のことが理解できる。 （１）コンデンサを接続することでサージ電圧を低下さ
せることができる。 （２）コンデンサの容量が増加するにつれてサージ電圧
を低下させることができる。 （３）太陽電池を先に負荷に接続することでよりサージ
電圧を低くすることができ、接続されるコンデンサの容
量がより小さい領域からサージ電圧低下の効果が著し
い。
せることができる。 （２）コンデンサの容量が増加するにつれてサージ電圧
を低下させることができる。 （３）太陽電池を先に負荷に接続することでよりサージ
電圧を低くすることができ、接続されるコンデンサの容
量がより小さい領域からサージ電圧低下の効果が著し
い。
【００２０】したがって、例えば、負荷として抵抗２１
以外にＣ−ＭＯＳのＩＣが使用される場合において、高
いサージがかかるとＩＣが破壊される場合や、電子負荷
などでサージによる誤動作が起こる場合などは、サージ
を除去することが必要であるが、本例のようにコンデン
サを設けることによってサージを低下させることができ
る。
以外にＣ−ＭＯＳのＩＣが使用される場合において、高
いサージがかかるとＩＣが破壊される場合や、電子負荷
などでサージによる誤動作が起こる場合などは、サージ
を除去することが必要であるが、本例のようにコンデン
サを設けることによってサージを低下させることができ
る。
【００２１】また、電源の負荷への接続順序を考慮する
ことによってより効果的にサージを除去することができ
る。
ことによってより効果的にサージを除去することができ
る。
【００２２】尚、本例では表１に示されるように１００
μＦの容量のコンデンサを接続したところサージ電圧は
観測されなかった。また、電源の負荷への接続順序を太
陽電池を先にすることでその１０分の１の値である１０
μＦの容量でも実質的に問題が生じない程度にサージ電
圧を低くすることができた。
μＦの容量のコンデンサを接続したところサージ電圧は
観測されなかった。また、電源の負荷への接続順序を太
陽電池を先にすることでその１０分の１の値である１０
μＦの容量でも実質的に問題が生じない程度にサージ電
圧を低くすることができた。
【００２３】図３Ａ及び図３Ｂに夫々開閉手段５を閉状
態とする前後の抵抗２１に印加される電圧変化の一例を
示す。いずれも、サージ電圧が０である場合の例であ
る。理想的には図３Ａのように電圧は変化するのが良い
が、実際には太陽電池の電力供給量と負荷の消費電力と
のバランス等により図３Ｂのようになることもある。
態とする前後の抵抗２１に印加される電圧変化の一例を
示す。いずれも、サージ電圧が０である場合の例であ
る。理想的には図３Ａのように電圧は変化するのが良い
が、実際には太陽電池の電力供給量と負荷の消費電力と
のバランス等により図３Ｂのようになることもある。
【００２４】コンデンサ６の容量は、図４において斜線
ｓで示される、太陽電池１の特性と直流電源３の電圧ｂ
（太陽電池の動作電圧）によって定まる面積を目安にし
て定めるとよい。つまり、モデルケースを設定してお
き、上記面積がモデルケースより大きくなければ容量を
大きく、小さくなれば容量を小さくするようにして目安
とすることができる。但し、厳密に言えば、サージは、
配線インピーダンスなどの影響を受けるので、コンデン
サ６の容量を最適化または最小化するためには、試行は
必要である。
ｓで示される、太陽電池１の特性と直流電源３の電圧ｂ
（太陽電池の動作電圧）によって定まる面積を目安にし
て定めるとよい。つまり、モデルケースを設定してお
き、上記面積がモデルケースより大きくなければ容量を
大きく、小さくなれば容量を小さくするようにして目安
とすることができる。但し、厳密に言えば、サージは、
配線インピーダンスなどの影響を受けるので、コンデン
サ６の容量を最適化または最小化するためには、試行は
必要である。
【００２５】前述したように太陽電池を先に接続する場
合、つまり第１の開閉手段５を先に閉とし、次に第２の
開閉手段７を閉状態とする場合は、コンデンサ６の容量
が１μＦでは、サージ電圧が３．３Ｖであり、１０μＦ
以上では、ほとんどサージが出ない。したがって、１０
μＦ程度のコンデンサ６によっても図３のように、サー
ジの影響は除去することができ、また、コンデンサ６の
容量を小さくすることができる。サージは、１０μ秒程
度あるので、太陽電池を接続してから５０μ秒程度あと
に直流電源を接続するとサージの影響もなくなり、負荷
に与える影響もほとんどない。
合、つまり第１の開閉手段５を先に閉とし、次に第２の
開閉手段７を閉状態とする場合は、コンデンサ６の容量
が１μＦでは、サージ電圧が３．３Ｖであり、１０μＦ
以上では、ほとんどサージが出ない。したがって、１０
μＦ程度のコンデンサ６によっても図３のように、サー
ジの影響は除去することができ、また、コンデンサ６の
容量を小さくすることができる。サージは、１０μ秒程
度あるので、太陽電池を接続してから５０μ秒程度あと
に直流電源を接続するとサージの影響もなくなり、負荷
に与える影響もほとんどない。
【００２６】このような直流連系システムでは、図５に
示すように、太陽電池に光が当たり、太陽電池の発電量
が多い時には、直流電源から供給される電力は少なくな
り、太陽電池の発電量が少ない時には、直流電源から供
給される電力が増えるため、負荷が必要とする電力を簡
単な回路で供給することができる。本例の場合は、太陽
電池における光エネルギから電気エネルギへの変換効率
は４．３％であった。また、太陽電池側に開閉手段を具
備することにより、負荷が必要とする電力が減ったり、
日射量が増えたりして、負荷にかかる電圧が上がる前に
第１の開閉手段を開にして太陽電池側の電力供給を止め
ることにより、負荷にサージがかかるのを避けることが
できる。また、このシステムにおいて太陽電池の最高発
電電力が負荷の最低消費電力を越えないように設計して
おけば、上記の場合でも、第１の開閉手段を開にする必
要はない。
示すように、太陽電池に光が当たり、太陽電池の発電量
が多い時には、直流電源から供給される電力は少なくな
り、太陽電池の発電量が少ない時には、直流電源から供
給される電力が増えるため、負荷が必要とする電力を簡
単な回路で供給することができる。本例の場合は、太陽
電池における光エネルギから電気エネルギへの変換効率
は４．３％であった。また、太陽電池側に開閉手段を具
備することにより、負荷が必要とする電力が減ったり、
日射量が増えたりして、負荷にかかる電圧が上がる前に
第１の開閉手段を開にして太陽電池側の電力供給を止め
ることにより、負荷にサージがかかるのを避けることが
できる。また、このシステムにおいて太陽電池の最高発
電電力が負荷の最低消費電力を越えないように設計して
おけば、上記の場合でも、第１の開閉手段を開にする必
要はない。
【００２７】直流電源３の設定を太陽電池の最適動作電
圧である、およそ１７Ｖにして、負荷２１の電圧をおよ
そ１６Ｖにする場合も、同様に、コンデンサ６を負荷に
並列に接続して、太陽電池側の第１の開閉手段を接続す
る時のサージを防ぐことができる。その場合、太陽電池
の電流および電圧を測定して電力を算出し、リファレン
スセルで日射量を測定した結果、光エネルギを電気エネ
ルギに変換する効率は５．４％となり、太陽電池の電圧
が最適動作電圧でない１３Ｖの場合に比較して、変換効
率は１．２６倍に上昇する。図６は、電源電圧を変化さ
せたときの太陽電池効率の変化を示す図である。このよ
うに、直流電源電圧を太陽電池の最適動作電圧とするこ
とによって、日射量の強弱にかかわらず、太陽電池の利
用効率を著しく高めることができる。
圧である、およそ１７Ｖにして、負荷２１の電圧をおよ
そ１６Ｖにする場合も、同様に、コンデンサ６を負荷に
並列に接続して、太陽電池側の第１の開閉手段を接続す
る時のサージを防ぐことができる。その場合、太陽電池
の電流および電圧を測定して電力を算出し、リファレン
スセルで日射量を測定した結果、光エネルギを電気エネ
ルギに変換する効率は５．４％となり、太陽電池の電圧
が最適動作電圧でない１３Ｖの場合に比較して、変換効
率は１．２６倍に上昇する。図６は、電源電圧を変化さ
せたときの太陽電池効率の変化を示す図である。このよ
うに、直流電源電圧を太陽電池の最適動作電圧とするこ
とによって、日射量の強弱にかかわらず、太陽電池の利
用効率を著しく高めることができる。
【００２８】第１の開閉手段と第２の開閉手段を閉にす
るタイミングは、通常数１０μ秒〜数ｍ秒程度であるの
で、手動で閉にする場合には、第１の開閉手段を閉にし
た後第２の開閉手段を閉にすることで問題は生じない。
また、スイッチは１つのスライドスイッチによって、接
点の接続点がずれて設けられたようなスイッチのように
機械的に閉時点をずらすことができる。
るタイミングは、通常数１０μ秒〜数ｍ秒程度であるの
で、手動で閉にする場合には、第１の開閉手段を閉にし
た後第２の開閉手段を閉にすることで問題は生じない。
また、スイッチは１つのスライドスイッチによって、接
点の接続点がずれて設けられたようなスイッチのように
機械的に閉時点をずらすことができる。
【００２９】しかしながら、電気的に第１及び第２の開
閉手段を閉にする場合、あるいは手動で第１と第２の開
閉手段を同時に閉とする場合はコンデンサが充分に充電
される前に第２の開閉手段が閉になる場合が考えられ
る。その場合、予想より大きいサージ電圧が発生する場
合がある。そこで、第１の開閉手段を閉にした後、時間
をおいて第２の開閉手段が閉になるようにたとえば遅延
回路を設ければよい。
閉手段を閉にする場合、あるいは手動で第１と第２の開
閉手段を同時に閉とする場合はコンデンサが充分に充電
される前に第２の開閉手段が閉になる場合が考えられ
る。その場合、予想より大きいサージ電圧が発生する場
合がある。そこで、第１の開閉手段を閉にした後、時間
をおいて第２の開閉手段が閉になるようにたとえば遅延
回路を設ければよい。
【００３０】このような開閉手段の閉時期を異ならせる
一例を図７Ａ及び図７Ｂ示す。図７Ａにおいて開閉手段
５が閉になると開閉手段７１も同様に閉になる。開閉手
段７１は一端側を開閉手段７としてのＭＯＳＦＥＴのゲ
ート（Ｇ）に抵抗を介して接続され、他端を抵抗を介し
てＭＯＳＦＥＴのソース（Ｓ）側に抵抗を介して接続さ
れている。開閉手段７１が閉にされると、ＭＯＳＦＥＴ
のゲートを充電する時間だけ遅れてＭＯＳＦＥＴがＯＮ
され（ソース（Ｓ）ドレイン（Ｄ）間が閉される）、す
なわち開閉手段７が閉される。結果として、サージの発
生の問題は生ずることがなくなる。尚、ゲートとソース
との間にコンデンサを接続し、積極的に遅延させてもよ
い。
一例を図７Ａ及び図７Ｂ示す。図７Ａにおいて開閉手段
５が閉になると開閉手段７１も同様に閉になる。開閉手
段７１は一端側を開閉手段７としてのＭＯＳＦＥＴのゲ
ート（Ｇ）に抵抗を介して接続され、他端を抵抗を介し
てＭＯＳＦＥＴのソース（Ｓ）側に抵抗を介して接続さ
れている。開閉手段７１が閉にされると、ＭＯＳＦＥＴ
のゲートを充電する時間だけ遅れてＭＯＳＦＥＴがＯＮ
され（ソース（Ｓ）ドレイン（Ｄ）間が閉される）、す
なわち開閉手段７が閉される。結果として、サージの発
生の問題は生ずることがなくなる。尚、ゲートとソース
との間にコンデンサを接続し、積極的に遅延させてもよ
い。
【００３１】図７Ｂは遅延手段７２を介して開閉手段７
を閉じる例である。遅延手段７２は時定数回路を適用で
きる。あるいは、図８に示されるようなフローチャート
に従って第２の開閉手段の閉を行なうか、行なえるよう
に回路を設定すれば良い。即ち、第１の開閉手段を閉と
すると（ステップ８０１）、コンデンサの端子電圧の上
昇が始まる。そこで、コンデンサの端子電圧の上昇が止
まったか、所望のレベルになったとき（ステップ８０
２）、第２の開閉手段を閉とすれば（ステップ８０２）
よい。
を閉じる例である。遅延手段７２は時定数回路を適用で
きる。あるいは、図８に示されるようなフローチャート
に従って第２の開閉手段の閉を行なうか、行なえるよう
に回路を設定すれば良い。即ち、第１の開閉手段を閉と
すると（ステップ８０１）、コンデンサの端子電圧の上
昇が始まる。そこで、コンデンサの端子電圧の上昇が止
まったか、所望のレベルになったとき（ステップ８０
２）、第２の開閉手段を閉とすれば（ステップ８０２）
よい。
【００３２】次に、本発明の別の例について説明する。
図９は、図１の構成において、負荷として抵抗２１をモ
ーターＭなどを有するテープレコーダなどの通常の機器
２２に置き換えた場合を示す。この場合もコンデンサを
有することであるいは更に開閉手段の閉にする順を考慮
することで機器２２にサージがかかるのを防ぐことがで
きる。本発明においては、太陽電池としては単結晶半導
体及び多結晶半導体や微結晶を含む非晶質半導体に代表
される非単結晶半導体のいずれを用いたものも適用でき
る。しかしながら、非晶質半導体を用いたアモルファス
太陽電池の使用は低コストで作製できること、あるいは
図１０に示されるような特性を有することから好まし
い。
図９は、図１の構成において、負荷として抵抗２１をモ
ーターＭなどを有するテープレコーダなどの通常の機器
２２に置き換えた場合を示す。この場合もコンデンサを
有することであるいは更に開閉手段の閉にする順を考慮
することで機器２２にサージがかかるのを防ぐことがで
きる。本発明においては、太陽電池としては単結晶半導
体及び多結晶半導体や微結晶を含む非晶質半導体に代表
される非単結晶半導体のいずれを用いたものも適用でき
る。しかしながら、非晶質半導体を用いたアモルファス
太陽電池の使用は低コストで作製できること、あるいは
図１０に示されるような特性を有することから好まし
い。
【００３３】図１０は、アモルファス太陽電池と、結晶
系太陽電池の最適動作電圧の１日における変化を比較し
た図である。同図に示されるように、日射変動があって
も、アモルファス太陽電池の方が最適動作電圧があまり
変動しないため、最適動作電圧追従制御を行なう必要が
ない。直流電源電圧を最適動作電圧に定めておいた場合
は、最適動作電圧追従制御を行なった場合に比べて、結
晶系太陽電池の場合は３〜４％程ロスするのに対して、
アモルファス太陽電池では、ロスがほとんどないので、
本発明にアモルファス太陽電池を使用することはこのよ
うに非常に効果的である。
系太陽電池の最適動作電圧の１日における変化を比較し
た図である。同図に示されるように、日射変動があって
も、アモルファス太陽電池の方が最適動作電圧があまり
変動しないため、最適動作電圧追従制御を行なう必要が
ない。直流電源電圧を最適動作電圧に定めておいた場合
は、最適動作電圧追従制御を行なった場合に比べて、結
晶系太陽電池の場合は３〜４％程ロスするのに対して、
アモルファス太陽電池では、ロスがほとんどないので、
本発明にアモルファス太陽電池を使用することはこのよ
うに非常に効果的である。
【００３４】さらに、商用電源を整流して得た直流電源
の電圧を図１１のように太陽電池の最適動作電圧におお
むね一致させることにより、太陽電池から効率よくエネ
ルギを得ることが可能となる。特に、アモルファス太陽
電池の場合には、日射変動や温度による最適動作電圧の
変化が、結晶系の太陽電池より少ないので、最適動作電
圧追従制御を行なわなくても、効率よくエネルギを得る
ことが可能である。また、アモルファス太陽電池はその
構造から曲面に張りつけることが可能であり、また、装
置全体の軽量化にもつながることになる。
の電圧を図１１のように太陽電池の最適動作電圧におお
むね一致させることにより、太陽電池から効率よくエネ
ルギを得ることが可能となる。特に、アモルファス太陽
電池の場合には、日射変動や温度による最適動作電圧の
変化が、結晶系の太陽電池より少ないので、最適動作電
圧追従制御を行なわなくても、効率よくエネルギを得る
ことが可能である。また、アモルファス太陽電池はその
構造から曲面に張りつけることが可能であり、また、装
置全体の軽量化にもつながることになる。
【００３５】
【発明の効果】本発明によれば簡単な構成で、負荷に太
陽電池の電力を有効に供給しながら、不足分は直流電源
から供給することができる。この直流電源が、商用交流
電源を整流して得た電源の場合、残容量に注意を払うこ
となく負荷に安定的に電力を供給することができる。
陽電池の電力を有効に供給しながら、不足分は直流電源
から供給することができる。この直流電源が、商用交流
電源を整流して得た電源の場合、残容量に注意を払うこ
となく負荷に安定的に電力を供給することができる。
【００３６】又、本発明によれば負荷である機器に太陽
電池をつないだときに、開放電圧によるサージがかか
り、機器が壊れたり、誤動作したりするのを防ぐことが
できる。加えて、本発明によれば太陽電池側に開閉手段
を設けたため、負荷の消費電力が減り、負荷にかかる電
圧が高くなった時に太陽電池を切り離すことができる。
又、本発明によれば直流電源電圧を最適動作電圧に設定
することにより、太陽電池から電力を効率よく得ること
ができる。特に、アモルファス太陽電池の場合、最適動
作電圧追従制御を行なわなくても、効率よく電力を得る
ことができる。
電池をつないだときに、開放電圧によるサージがかか
り、機器が壊れたり、誤動作したりするのを防ぐことが
できる。加えて、本発明によれば太陽電池側に開閉手段
を設けたため、負荷の消費電力が減り、負荷にかかる電
圧が高くなった時に太陽電池を切り離すことができる。
又、本発明によれば直流電源電圧を最適動作電圧に設定
することにより、太陽電池から電力を効率よく得ること
ができる。特に、アモルファス太陽電池の場合、最適動
作電圧追従制御を行なわなくても、効率よく電力を得る
ことができる。
【００３７】尚、本発明は上記説明に限定されることな
く、本発明の主旨の範囲内で適宜変形、組合せが可能で
あることは云うまでもない。
く、本発明の主旨の範囲内で適宜変形、組合せが可能で
あることは云うまでもない。
【図１】 本発明の好適な一例に係る直流電源システム
の概略的回路図である。
の概略的回路図である。
【図２】 太陽電池を負荷に接続した場合の電圧変化を
説明する図である。
説明する図である。
【図３】 太陽電池を負荷に接続した場合の電圧変化を
説明する図である。
説明する図である。
【図４】 太陽電池の特性の一例を説明するためのＶ−
Ｉ特性図である。
Ｉ特性図である。
【図５】 直流連系した場合の負荷分担の一例を説明す
るための図である。
るための図である。
【図６】 電源電圧変化に対する太陽電池効率の変化の
一例を説明する図である。
一例を説明する図である。
【図７】 本発明の好適な一例に係る直流電源システム
の概略的回路図である。
の概略的回路図である。
【図８】 開閉手段の閉のタイミングの一例を説明する
ためのフローチャートである。
ためのフローチャートである。
【図９】 本発明の好適な一例に係る直流電源システム
の概略的回路図である。
の概略的回路図である。
【図１０】 最適動作電圧における出力電圧の１日の変
化の一例を説明する図である。
化の一例を説明する図である。
【図１１】 太陽電池の電圧−電力特性の一例を表す図
である。
である。
１：太陽電池、２：直流負荷、３：直流電源、４：第１
の逆流防止ダイオード、８：第２の逆流防止ダイオー
ド、５：第１の開閉手段、６：コンデンサ、７：第２の
開閉手段、２１：抵抗、２２：テープレコーダ、ａ：太
陽電池の開放電圧、ｂ：負荷をつないだ時の太陽電池の
動作点、７１：開閉手段、７２：遅延手段。
の逆流防止ダイオード、８：第２の逆流防止ダイオー
ド、５：第１の開閉手段、６：コンデンサ、７：第２の
開閉手段、２１：抵抗、２２：テープレコーダ、ａ：太
陽電池の開放電圧、ｂ：負荷をつないだ時の太陽電池の
動作点、７１：開閉手段、７２：遅延手段。
Claims (12)
- 【請求項１】 負荷に対して太陽電池および直流電源を
これらが相互に並列となるように接続した直流電源シス
テムにおいて、 前記負荷と前記太陽電池との間に配置された第１の開閉
手段、前記負荷と前記直流電源との間に配置された第２
の開閉手段、および、前記負荷と前記第１の開閉手段と
の間に、前記太陽電池と並列に配置されたコンデンサを
備えた直流電源システム。 - 【請求項２】 前記負荷と前記太陽電池および直流電源
それぞれとの間に、電流が逆流するのを防止する逆流防
止手段を備えた請求項１記載の直流電源システム。 - 【請求項３】 前記太陽電池の最高発電電力が前記負荷
の最低消費電力を越えない請求項１記載の直流電源シス
テム。 - 【請求項４】 前記負荷の始動時において、前記第１の
開閉手段は前記第２の開閉手段より先に閉じられる請求
項１記載の直流電源システム。 - 【請求項５】 前記直流電源が、商用電源から整流回路
を介して直流を得るものである請求項１記載の直流電源
システム。 - 【請求項６】 前記直流電源の電圧が前記太陽電池の最
適動作電圧に、ほぼ一致している請求項１記載の直流電
源システム。 - 【請求項７】 前記太陽電池は、アモルファス太陽電池
である請求項１記載の直流電源システム。 - 【請求項８】 前記第２の開閉手段を前記第１の開閉手
段より後に閉するための遅延手段を有する請求項１記載
の直流電源システム。 - 【請求項９】 前記第１及び第２の開閉手段は接点を有
するスイッチを含む請求項１記載の直流電源システム。 - 【請求項１０】 前記第１及び第２の開閉手段は半導体
素子を含む請求項１記載の直流電源システム。 - 【請求項１１】 前記半導体素子はトランジスタを含む
請求項１０記載の直流電源システム。 - 【請求項１２】 前記第１の開閉手段を閉にした後続い
て前記第２の開閉手段を閉にする請求項１１記載の直流
電源システムの動作方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11441496A JPH0916277A (ja) | 1995-04-24 | 1996-04-12 | 太陽電池を有する直流電源システムおよびその動作方法 |
| US08/637,213 US5986354A (en) | 1995-04-24 | 1996-04-24 | DC source system with solar cell, and its operation method |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12041295 | 1995-04-24 | ||
| JP7-120412 | 1995-04-24 | ||
| JP11441496A JPH0916277A (ja) | 1995-04-24 | 1996-04-12 | 太陽電池を有する直流電源システムおよびその動作方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0916277A true JPH0916277A (ja) | 1997-01-17 |
Family
ID=26453162
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11441496A Pending JPH0916277A (ja) | 1995-04-24 | 1996-04-12 | 太陽電池を有する直流電源システムおよびその動作方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5986354A (ja) |
| JP (1) | JPH0916277A (ja) |
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP5527699B2 (ja) * | 2008-11-12 | 2014-06-18 | 国立大学法人九州工業大学 | 太陽電池アレイ上での持続放電抑制装置 |
| KR20220032488A (ko) * | 2020-09-07 | 2022-03-15 | 니뽄 다바코 산교 가부시키가이샤 | 흡인기용 컨트롤러 |
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| US6310738B1 (en) | 2000-05-01 | 2001-10-30 | Donnelly Corporation | Consolidated exterior sideview mirror assembly incorporating an in-mold film process |
| US6612708B2 (en) | 2000-05-01 | 2003-09-02 | Donnelly Corporation | Consolidated exterior sideview mirror assembly incorporating an in-mold film process |
| US6583523B1 (en) | 2000-08-09 | 2003-06-24 | Inverters Unlimited, Inc. | Parallel DC power sources with different characteristics |
| JP2002110283A (ja) | 2000-09-27 | 2002-04-12 | Canon Inc | 電力変換装置、発電装置およびプラグ |
| US7733069B2 (en) | 2000-09-29 | 2010-06-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Power converting apparatus and power generating apparatus |
| JP2002112553A (ja) | 2000-09-29 | 2002-04-12 | Canon Inc | 電力変換装置およびその制御方法、並びに、発電装置 |
| JP2002204531A (ja) | 2000-10-31 | 2002-07-19 | Canon Inc | 交流連系装置およびその制御方法 |
| JP2002318162A (ja) | 2001-02-01 | 2002-10-31 | Canon Inc | 異常の検知方法および保護装置、並びに、温度の推定方法および推定装置 |
| JP2002233045A (ja) | 2001-02-02 | 2002-08-16 | Canon Inc | 太陽光発電システムの地絡検出のための装置及び方法 |
| US6465910B2 (en) | 2001-02-13 | 2002-10-15 | Utc Fuel Cells, Llc | System for providing assured power to a critical load |
| US7061139B2 (en) * | 2001-02-13 | 2006-06-13 | Utc Fuel Cells, Llc | System for providing assured power to a critical load |
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| JP2003098215A (ja) * | 2001-09-26 | 2003-04-03 | Canon Inc | 電力変換システムにおける地絡検出のための装置及び方法 |
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