JPH09308103A - 太陽電池応用機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 系統電源の停電時においても、太陽電池の出
力を完全に遮断することなく、その一部だけでも使用で
きるようにし、もってシステム運転の効率向上を図る。 【解決手段】 太陽電池モジュールを直列化して使用す
る太陽電池アレイ１を備えた太陽電池応用機器におい
て、前記太陽電池アレイの直列接続の中間点１１より引
き出された電力引き出し用電線２を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池に、系統
連系逆潮流インバータ、充電制御装置、蓄電池等を組み
合わせてなる太陽電池応用機器に関し、特に太陽電池モ
ジュールを直列化してなる太陽電池アレイの直列接続の
中間点に、電力取り出し用の接続電線を設け、低圧系の
電圧出力を得るようにした太陽電池応用機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の太陽電池応用機器として
図２に示す構成のものが知られている。同図において、
１は太陽電池アレイ、３は系統連系逆潮流インバータ、
４は系統電源、５は屋内配電、１ａ，１ｂ，‥‥‥は太
陽電池アレイ１を構成する太陽電池モジュールまたは太
陽電池ユニットである。前記太陽電池アレイ１は、送電
時の効率を向上させるため、あるいは配線の際の扱い易
さを満足させるために太陽電池モジュールを複数個直列
化して高圧の直流電力を発生させるような構成を取って
いる。前記系統電源４は電力会社より供給される交流の
電源であり、前記屋内配電５は建造物内で消費される電
力を配送する電路である。

【０００３】前記太陽電池アレイ１は、太陽の日射を受
けた時に電力を出力するが、前記系統電源４からの供給
があり、前記太陽電池アレイ１の出力がある場合に、前
記系統連系逆潮流インバータ３が運転され、前記太陽電
池アレイ１の出力は利用される。そして、前記太陽電池
アレイ１の出力が前記屋内配電５の消費量を上回る場合
に前記系統電源５へ電力を送り返す（逆潮流する）こと
を行なっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例においては、もし災害や事故等で前記系統電源４か
らの入力が遮断された場合、昼間で前記太陽電池アレイ
１の出力が得られる状況であるにもかかわらず、安全の
ために前記系統連系逆潮流インバータ３は運転を止め、
前記太陽電池アレイ１からの入力あるいは前記系統電源
４あるいは屋内配電５への出力を遮断することが通常で
あり、そのため、前記太陽電池アレイ１の出力を活用す
ることができず、比較的低消費電力で使用できる電灯等
の負荷を使用したいという使用者のニーズさえも満足さ
せられないという問題があり、結果的にシステム運転の
効率をも低下させることとなっていた。また、屋内配電
５に事故が発生した場合にも同様の問題があった。

【０００５】本発明は、上記従来例における問題点に鑑
みてなされたもので、系統電源の停電時や、同じシステ
ムに接続された他の負荷の事故やメンテナンスによる停
止時等においても、太陽電池の出力を完全に遮断するこ
となく、その一部だけでも使用できるようにし、もって
システム運転の効率向上を図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、本発明では、太陽電池モジュールを直列化して使用
する太陽電池アレイを備えた太陽電池応用機器におい
て、前記太陽電池アレイの直列接続の中間点より引き出
された電力引き出し用電線を設けたことを特徴としてい
る。

【０００７】本発明の好ましい実施の態様においては、
前記電力引き出し用電線上に直列に充電制御用スイッチ
または素子を設け、その充電制御用スイッチまたは素子
を介して、前記太陽電池アレイを構成する太陽電池モジ
ュールに並列に二次電池を接続する。なお、前記充電制
御用スイッチまたは素子の代わりに充電制御装置を用い
ることもできる。また、前記電力引き出し用電線は、前
記太陽電池アレイの直列接続の中間の複数点のそれぞれ
より複数本を引き出してもよい。

【０００８】

【作用】通常、系統連系逆潮流を行なう太陽光発電機器
のシステムは、配線および変換機器の利用効率を向上さ
せるために、太陽電池モジュールを直列接続して太陽電
池アレイの両端に高圧の直流電圧を発生させて用いてい
る。したがって、それぞれのアレイは、通常それより小
さな単位の太陽電池モジュールを複数個を直列に接続し
て構成されるため、それらの中間点より接続用の引き出
し線を取り出せば、もともとの太陽電池アレイで利用し
ているより低圧の電圧出力が得られ、安全で扱い易い電
源を得ることができる。また、この太陽電池アレイから
の出力を直列分割した数だけ引き出し線を取り出せば、
扱い易い複数の直流電力を利用することができる。

【０００９】本発明はこういったことに着目し前述の課
題を解決するため、系統連系を行なう太陽電池応用機器
において、太陽電池モジュールを直列接続されて構成さ
れる太陽電池アレイを所定の数だけ分割した点から引き
出し線を取り出すことにより、系統電源が何らかの理由
により遮断された場合等に、安全かつ有効に太陽電池が
出力する電力を利用しようというものである。

【００１０】前述のような太陽電池アレイを構成する太
陽電池モジュールの単位にて所定の直列数毎に分割し引
き出す太陽電池応用機器を用いれば、例えば、系統連系
逆潮流のシステムにおいて、系統電源が遮断されたとし
ても、分割されたそれぞれのモジュールから直流電力を
得て、それらを利用することができる。また、二次電池
を持つシステムの場合、正常時も分割して取り出された
接続用引き出し線より、系統連系インバータ運転と同時
に電力を取り出し、その電流にて二次電池を充電するこ
とも可能である。

【００１１】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。 ［第１の実施例］図１は本発明の第１の実施例に係る太
陽電池応用機器の構成を示す。同図において、１は太陽
電池アレイ、２は電力引き出し用電線、３は系統連系逆
潮流インバータ、４は系統電源、５は屋内配電、１１は
所定の中間点、１２は低圧出力端子であり、前記太陽電
池アレイ１の出力は通常、前記系統連系逆潮流インバー
タ３へと入力され、前記系統電源４の供給があり、かつ
前記太陽電池アレイ１が太陽の日射を受けて発電可能で
あるときに前記系統連系逆潮流インバータ３を動作さ
せ、電力を前記系統電源４へ送り込む。

【００１２】まず、図１において、前記太陽電池アレイ
１が太陽の日射を受けたとき、前記太陽電池アレイ１は
電力を出力することができ、これが前記系統連系逆潮流
インバータ３へと導かれる。そして、通常は前記系統電
源４が供給されているときに、前記系統連系逆潮流イン
バータ３が動作し、前記太陽電池アレイ１より前記系統
連系逆潮流インバータ３へ入力される直流電力が交流電
力へと変換される。このとき、前記太陽電池アレイ１に
よる発電量が前記屋内配電５による消費量を上回る場
合、発電電力は前記系統電源４へと逆潮流される。ここ
までは図２に示す従来例と同様である。

【００１３】ここで、本実施例の太陽電池応用機器にお
いては、前記太陽電池アレイ１を直列接続する所定の中
間点１１を設け、これに電力引き出し線２を接続し、前
記電力引き出し線２の延長上に低圧出力端子１２を設け
てあり、これにより、前記太陽電池アレイ１全てを動作
させた時の高圧よりも低圧の電力の取り出しが可能とな
っている。低圧出力端子１２には、電灯等の交直両用の
負荷、または揚水ポンプ等の直流負荷が接続される。あ
るいは、インバータ等を介して交流負荷を接続すること
もできる。

【００１４】本実施例の太陽電池応用機器は、以上説明
したように構成され動作するので、以下に記載するよう
な効果を奏する。前記系統電源４の入力が遮断されるよ
うな状況に陥った場合にも、従来起こっていたような前
記太陽電池アレイ１の出力の完全遮断が無く、前記所定
の中間点１１より取り出される低圧の出力を利用でき、
得られた前記太陽電池アレイ１が出力する電力の有効利
用が可能となり、太陽電池応用機器の利用効率を改善す
ることが可能となる。また、利用する出力電圧を通常の
動作電圧よりも低く設定できるため、運転あるいは取り
扱い上も漏電あるいは感電等の少ない安全なものとする
ことが可能となる。

【００１５】［第２の実施例］前記第１の実施例では、
昼間の利用は可能となるが、太陽電池アレイ１の出力が
得られない夜間において利用することができないという
問題がある。これに対応して、二次電池を組み合わせた
夜間利用可能な、さらに使用者の利便性を考慮した実施
例について説明する。

【００１６】図３は、本発明の第２の実施例に係る太陽
電池応用機器の構成を示す。同図において、１は太陽電
池、２は電力引き出し用電線、３は系統連系逆潮流イン
バータ、４は系統電源、５は屋内配電、６は充電制御用
スイッチあるいは素子、７は二次電池、１１は所定の中
間点、１２は低圧電力端子である。

【００１７】まず、図３において、前記太陽電池アレイ
１が太陽の日射を受けたとき、前記太陽電池アレイ１は
電力を出力することができ、これが前記系統連系逆潮流
インバータ３へと導かれる。そして、通常は前記系統電
源４が供給されているときに前記系統連系逆潮流インバ
ータ３が動作し、前記太陽電池アレイ１より前記系統連
系逆潮流インバータ３へ入力される直流電力が交流電力
へと変換される。このとき、前記太陽電池アレイ１によ
る発電量が前記屋内配電５による消費量を上回る場合、
発電電力は前記系統電源４へと逆潮流される。

【００１８】ここで、本実施例の太陽電池応用機器にお
いては、前記太陽電池アレイ１に前記所定の中間点１１
を設け、これに前記電力引き出し線２を接続し、前記電
力引き出し線２の延長上に前記低圧出力端子１２を設け
ることにより、前記太陽電池アレイ１全てを動作させた
時の高圧よりも低圧の電力の取り出しを可能にしてお
り、ここまでは前記第１の実施例と同様である。

【００１９】本実施例においては、さらに、前記電力引
き出し用電線２上の前記所定の中間点１１と前記低圧出
力端子１２との間に直列に充電制御用スイッチあるいは
素子６を設けるとともに、その充電制御用スイッチある
いは素子６を介して前記電力引き出し用電線２と基準電
位点との間に並列に二次電池７を設けている。この構成
により、系統電源４の入力が遮断されるような状況に陥
った場合にも、前記第１の実施例にあるように前記所定
の中間点１１より出力される前記太陽電池アレイ１の電
力を低圧で利用可能にするとともに、前記スイッチある
いは素子６を介して前記太陽電池アレイ１の発電電力を
二次電池７に蓄え、太陽の日射を受けられない夜間にお
いても前記太陽電池アレイ１からの低圧の電力を利用す
ることが可能になり、利用者の便宜を図ることができ
る。

【００２０】［第３の実施例］前記第２の実施例におい
ては、前記太陽電池アレイ１の前記所定の中間点１１か
ら二次電池７までを単なるスイッチあるいは素子で接続
したが、これを充電制御装置で接続するようにしてもよ
い。

【００２１】図４は充電制御装置を介して二次電池を接
続した本発明の第３の実施例を示す。同図において、１
は太陽電池、２は電力引き出し用電線、３は系統連系逆
潮流インバータ、４は系統電源、５は屋内配電、７は二
次電池、８は充電制御装置、１１は所定の中間点、１２
は低圧出力端子である。本実施例では、さらに前記太陽
電池アレイ１の所定の前記中間点１１から前記二次電池
７までの間に充電制御装置８を配置して前記太陽電池ア
レイ１の電力による出力を前記二次電池７に充電すると
ともに該二次電池７が過充電になることを防止してい
る。

【００２２】まず、図４において、前記太陽電池アレイ
１が太陽の日射を受けたとき、前記太陽電池アレイ１は
電力を出力することができ、これが前記系統連系逆潮流
インバータ３へと導かれる。そして、通常は前記系統電
源４が供給されているときに、前記系統連系逆潮流イン
バータ３が動作し、前記太陽電池アレイ１より前記系統
連系逆潮流インバータ３へ入力される直流電力が交流電
力へと変換される。このとき、前記太陽電池アレイ１に
よる発電量が前記屋内配電５による消費量を上回る場
合、発電電力は前記系統電源４へと逆潮流される。

【００２３】ここで、本実施例の太陽電池応用機器にお
いては、前記太陽電池アレイ１に前記所定の中間点１１
を設けることにより、前記太陽電池アレイ１全てを動作
させた時の高圧よりも低圧の電力を取り出し可能として
おり、ここまでは前記第１および第２の実施例と同様で
ある。

【００２４】本実施例においては、前記電力引き出し用
電線２上の前記所定の中間点１１と前記低圧出力端子１
２との間に充電制御装置８を設け、前記系統電源４の入
力が遮断されるような状況に陥った場合にも、前記所定
の中間点１１より出力される前記太陽電池アレイ１の電
力を低圧で利用可能にするとともに、前記充電制御装置
８を介して前記太陽電池アレイ１の発電電力を二次電池
７に蓄え、太陽の日射を受けられない夜間においても前
記太陽電池アレイ１からの低圧の電力を利用することを
可能にしており、利用者の便宜を図ることができる。

【００２５】また、前記充電制御装置８を設けることに
より、前記第２の実施例において単なるスイッチあるい
は素子６を用いてそれを手動で動作させる場合より簡便
な前記二次電池７への充電を可能にし、前記二次電池７
の過充電を防止することができるばかりか、前記二次電
池から前記所定の中間点１１よりの前記太陽電池アレイ
１への逆電圧印加を防止することができるため、前記太
陽電池アレイ１の信頼性を向上させることができる。

【００２６】［第４の実施例］前記第１〜第３の実施例
においては、単純化のために所定の中間点を単一とした
が、これを複数設定し、その設定された複数の所定の中
間点より太陽電池アレイの出力を得るようにしてもよ
い。

【００２７】図５は太陽電池アレイの複数の中間点より
出力を取り出すようにした第４の実施例を示す。同図に
おいて、１は太陽電池、２ａ，２ｂ，２ｃは電力引き出
し用電線、３は系統連系逆潮流インバータ、４は系統電
源、５は屋内配電、１１ａ，１１ｂ，１１ｃは所定の中
間点、１２ａ，１２ｂ，１２ｃは低圧出力端子であり、
この太陽電池応用機器は、前記太陽電池アレイ１の直列
接続点である所定の前記中間点を１１ａ，１１ｂ，１１
ｃと複数設け、前記電力引き出し線をそれぞれ２ａ，２
ｂ，２ｃと複数接続し、これらの延長上の前記低圧出力
端子を１２ａ，１２ｂ，１２ｃと複数設けたものであ
る。

【００２８】まず、図５において、前記太陽電池アレイ
１が太陽の日射を受けたとき、前記太陽電池アレイ１は
電力を出力することができ、これが前記系統連系逆潮流
インバータ３へと導かれる。そして、通常は前記系統電
源４が供給されているときに前記系統連系逆潮流インバ
ータ３が動作し、前記太陽電池アレイ１より前記系統連
系逆潮流インバータ３へ入力される直流電力が交流電力
へと変換される。このとき、前記太陽電池アレイ１によ
る発電量が前記屋内配電５による消費量を上回る場合、
発電電力は前記系統電源４へと逆潮流される。

【００２９】ここで、本実施例の太陽電池応用機器にお
いては、前記太陽電池アレイ１に前記所定の中間点を１
１ａ，１１ｂ，１１ｃと複数設け、前記電力引き出し線
をそれぞれ２ａ，２ｂ，２ｃと複数接続し、これらの延
長上の前記低圧出力端子を１２ａ，１２ｂ，１２ｃと複
数設けることにより、太陽電池アレイ１全てを動作させ
た時の高圧よりも低圧の電力を複数取り出し可能として
いる。

【００３０】これにより、たとえ系統電源４の入力が遮
断されるような状況に陥った場合にも、前記第１の実施
例にあるように前記所定の中間点より出力される太陽電
池アレイ１の電力が低圧で、しかも複数利用可能となる
ために、前記太陽電池アレイ１の電力をより効率的に利
用することが可能となり、利用者の便宜を図ることがで
きる。

【００３１】

【発明の適用範囲】なお、上述の実施例における所定の
中間点１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、前記太陽電池アレイ
１あるいはモジュールを任意に分割したところで良く、
それがモジュールの中であっても構わない。また、上述
においては、前記太陽電池アレイ１の出力を便宜上、前
記系統連系逆潮流インバータ３へ接続する形で記述して
いるが、本発明は、前記太陽電池アレイ１の出力を系統
電源と連係することなく独立に使用する装置、あるいは
交流に変換することなくそのまま使用する装置に適用す
ることも可能である。また、本発明は、上述の実施例を
それぞれを組み合わせて太陽電池応用機器を構成するこ
とを制限するものではない。

【００３２】上述においては、本発明の太陽電池応用機
器が、便宜上、前記系統電源４が遮断され、前記系統連
系逆潮流インバータ３を停止させている時のみに機能し
効果があるように記述したが、本発明は、前記系統電源
４が遮断されておらず前記系統連系逆潮流インバータを
運転されている状態、あるいは前記系統電源が遮断され
ていても前記系統連系逆潮流インバータのみが運転され
いる状態において前記所定の中間点より電力を取り出す
ことを制限するわけではない。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
前記系統電源４の入力が遮断されるような状況に陥った
場合にも、従来起こっていたような前記太陽電池アレイ
の出力の完全遮断が無く、前記所定の中間点より取り出
される低圧の出力を利用でき、得られた前記太陽電池ア
レイが出力する電力の有効利用が可能となり、太陽電池
応用機器の利用効率を改善することが可能となる。ま
た、利用する出力電圧が通常の動作電圧よりも低く設定
できるため、運転あるいは取り扱い上も漏電あるいは感
電等の少ない安全なものとすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施例に係る太陽電池応用機
器の全体構成を示すブロック図である。

【図２】 従来の太陽電池応用機器の全体構成を示すブ
ロック図である。

【図３】 本発明の第２の実施例に係る太陽電池応用機
器の全体構成を示すブロック図である。

【図４】 本発明の第３の実施例に係る太陽電池応用機
器の全体構成を示すブロック図である。

【図５】 本発明の第４の実施例に係る太陽電池応用機
器の全体構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１：太陽電池アレイ、 １ａ，１ｂ，１ｃ‥‥：太陽電
池モジュ−ル、 ２，２ａ，２ｂ，２ｃ：電力引き出し
用電線、 ３：系統連系逆潮流インバータ、 ４：系統
電源、 ５：屋内配電、 ６：充電制御用スイッチある
いは素子、 ７：二次電池、 ８：充電制御装置、 １
１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ：所定の中間点、 １２，
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ：低圧出力端子。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 太陽電池モジュールを直列化して使用す
   る太陽電池アレイを備えた太陽電池応用機器において、
   前記太陽電池アレイの直列接続の中間点より引き出され
   た電力引き出し用電線を設けたことを特徴とする太陽電
   池応用機器。
2. 【請求項２】 前記請求項１において、前記電力引き出
   し用電線上に直列に充電制御用スイッチまたは素子を設
   け、その充電制御用スイッチまたは素子を介して、前記
   太陽電池アレイを構成する太陽電池モジュールに並列に
   二次電池を接続したことを特徴とする太陽電池応用機
   器。
3. 【請求項３】 前記請求項２において、前記充電制御用
   スイッチまたは素子に代えて充電制御装置を用いて前記
   二次電池を接続したことを特徴とする太陽電池応用機
   器。
4. 【請求項４】 前記請求項１，２または３において、前
   記太陽電池アレイの直列接続の中間の複数の点よりそれ
   ぞれ電力引き出し用電線を引き出し、複数個の低圧電力
   出力端子を有することを特徴とする太陽電池応用機器。