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JP5755418B2 - Solar power system - Google Patents

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JP5755418B2 JP2010189195A JP2010189195A JP5755418B2 JP 5755418 B2 JP5755418 B2 JP 5755418B2 JP 2010189195 A JP2010189195 A JP 2010189195A JP 2010189195 A JP2010189195 A JP 2010189195A JP 5755418 B2 JP5755418 B2 JP 5755418B2
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Description

本発明は、薄膜系や化合物半導体系等の無負荷時の出力電圧が高い太陽電池と、この太陽電池からの出力電力を変換する低耐圧型のコンバータとを備えると共に該コンバータにおいて太陽電池の出力を略最大に制御するいわゆるMPPT(最大電力点追従)制御を行う太陽光発電システムに関するものであり、特に太陽光発電システムにおいて上記太陽電池の無負荷時の高出力電圧が上記低耐圧型のコンバータに印加されることを制限することに関するものである。   The present invention includes a solar cell having a high output voltage at no load, such as a thin film system or a compound semiconductor system, and a low withstand voltage type converter that converts output power from the solar cell, and outputs the solar cell in the converter. The present invention relates to a photovoltaic power generation system that performs so-called MPPT (maximum power point tracking) control, and in particular, a high output voltage when the solar cell is unloaded in the photovoltaic power generation system is a low withstand voltage converter. It is related to restricting being applied to.

太陽電池は、照明システム、あるいは商用電力系統との連系システム等、各種に利用されている。太陽電池の発電出力は、コンバータ(DC/DCコンバータやDC/ACインバータ等)によって変換されて負荷に供給されたりする。太陽電池は出力特性が温度、照度等に依存して変化する。そこで太陽光発電システムでは、一般に、上記コンバータによりMPPT制御を行うようになっている。このことを、図3を参照して説明すると、1は太陽電池、2はパワーコンディショナ、3は負荷、4は商用電源であり、パワーコンディショナ2は太陽電池1の出力電流、出力電圧を検出する検出回路2a、コンバータ(DC/DCコンバータ、DC/ACインバータを含む)2b、およびコントローラ2cを含み、コントローラ2cは、検出回路2aの出力に基づいてコンバータ2bを制御して太陽電池1の動作点を略最適動作点に制御(例えば太陽電池1が最大電力を出力できるよう出力電圧Vpを制御)するいわゆるMPPT(最大電力点追従)制御を行うようになっている(特許文献1参照)。MPPT制御の動作は周知であるからその説明は略する。なお、図4(a)に太陽電池1の温度依存性を示し、図4(b)に太陽電池1の照度依存性を示す。そして図4(a)では例えば温度25℃で最適動作点はPp(出力電圧Vp、出力電流Ip)であり、図4(b)で照度1000W/m2では最適動作点はPp(出力電圧Vp、出力電流Ip)である。このことから最適動作点は温度、照度により変動することになる。 Solar cells are used in various ways such as lighting systems or interconnection systems with commercial power systems. The power generation output of the solar cell is converted by a converter (such as a DC / DC converter or a DC / AC inverter) and supplied to a load. The output characteristics of solar cells vary depending on temperature, illuminance, and the like. Therefore, in a photovoltaic power generation system, MPPT control is generally performed by the converter. This will be described with reference to FIG. 3. 1 is a solar cell, 2 is a power conditioner, 3 is a load, 4 is a commercial power source, and the power conditioner 2 indicates the output current and output voltage of the solar cell 1. A detection circuit 2a for detecting, a converter (including a DC / DC converter and a DC / AC inverter) 2b, and a controller 2c. The controller 2c controls the converter 2b based on the output of the detection circuit 2a to So-called MPPT (maximum power point tracking) control is performed to control the operating point to a substantially optimal operating point (for example, the output voltage Vp is controlled so that the solar cell 1 can output the maximum power) (see Patent Document 1). . Since the operation of MPPT control is well known, its description is omitted. FIG. 4A shows the temperature dependence of the solar cell 1, and FIG. 4B shows the illuminance dependence of the solar cell 1. 4A, for example, the optimum operating point is Pp (output voltage Vp, output current Ip) at a temperature of 25 ° C., and the optimum operating point is Pp (output voltage Vp) at an illuminance of 1000 W / m 2 in FIG. , Output current Ip). For this reason, the optimum operating point varies with temperature and illuminance.

特開2004−336942号公報JP 2004-336842 A

こうした太陽電池では近年、コストが安い薄膜系や化合物半導体系等の太陽電池が利用されつつあるが、この種の太陽電池はコストが安価である反面、無負荷時における出力電圧(無負荷時出力電圧)が高いという特徴がある。上記無負荷時出力電圧とは図4では出力電流Ipが0のときの出力電圧である。一方、コンバータでは低耐圧のパワーMOSFET等を用いて電力変換効率を向上させたものが利用されてきている。そのため、上記無負荷時出力電圧が高い太陽電池と、低耐圧のコンバータとを組合せて太陽光発電システムを構築することは難しい。   In recent years, low-cost solar cells such as thin film systems and compound semiconductor systems are being used in such solar cells. Although this type of solar cell is inexpensive, the output voltage at no load (output at no load) (Voltage) is high. The no-load output voltage is an output voltage when the output current Ip is 0 in FIG. On the other hand, converters having improved power conversion efficiency using low-voltage power MOSFETs have been used. Therefore, it is difficult to construct a solar power generation system by combining the above-described solar cell having a high output voltage at no load and a low withstand voltage converter.

そこで本発明は、コストが安い太陽電池と、電力変換効率に優れたコンバータとを組合せることを可能として、システム全体として安価で太陽電池の電力利用率に優れた太陽光発電システムを提供することを解決すべき課題としている。   Therefore, the present invention provides a solar power generation system that can combine a low-cost solar cell and a converter with excellent power conversion efficiency, and is inexpensive as a whole system and excellent in the power usage rate of the solar cell. Is a problem to be solved.

本発明による太陽光発電システムは、太陽電池と、この太陽電池の出力電圧を変換するコンバータと、上記コンバータに対して太陽電池の動作点を略最適動作点に制御するよう上記コンバータの変換動作を制御するコントローラと、を備えた太陽光発電システムにおいて、上記太陽電池の出力電圧が当該コンバータの耐圧入力電圧を超過する場合、当該太陽電池から上記コンバータへ入力される入力電圧を当該コンバータの耐圧入力電圧もしくはこれ以下の電圧に制限する入力電圧制限回路を設けたことを特徴とする。   A photovoltaic power generation system according to the present invention includes a solar cell, a converter that converts the output voltage of the solar cell, and a converter that performs a conversion operation of the converter so as to control the operating point of the solar cell to a substantially optimal operating point with respect to the converter. In a photovoltaic power generation system comprising a controller for controlling, when the output voltage of the solar cell exceeds the withstand voltage input voltage of the converter, the input voltage input from the solar cell to the converter is input to the withstand voltage input of the converter. An input voltage limiting circuit for limiting the voltage to a voltage equal to or lower than the voltage is provided.

好ましくは、上記入力電圧制限回路を、上記コンバータの入力端子に対して直列接続することで、太陽電池の出力電圧のうち上記コンバータの耐圧入力電圧を超過する電圧分を当該入力電圧制限回路で負担することである。   Preferably, by connecting the input voltage limiting circuit in series with the input terminal of the converter, the input voltage limiting circuit bears a voltage component exceeding the withstand voltage input voltage of the converter among the output voltage of the solar cell. It is to be.

好ましくは、上記入力電圧制限回路は、上記コンバータへの入力電圧を検出する入力電圧検出回路と、上記入力電圧検出回路の検出出力に基づいて上記入力電圧制限回路を制御する制御回路と、上記制御回路の制御動作を遅延させる遅延回路と、を含む。   Preferably, the input voltage limit circuit includes an input voltage detection circuit that detects an input voltage to the converter, a control circuit that controls the input voltage limit circuit based on a detection output of the input voltage detection circuit, and the control A delay circuit for delaying a control operation of the circuit.

本発明によるコンバータへの入力電圧制限回路は、太陽電池と、この太陽電池から入力される入力電圧を変換するコンバータと、太陽電池が略最適動作点で動作するよう上記コンバータにおける上記変換動作を制御するコントローラと、を備えた太陽光発電システムにおいて用いられる入力電圧制限回路であって、上記太陽電池の出力電圧が上記コンバータの耐圧入力電圧を超えた場合でも、上記コンバータへの入力電圧を当該コンバータの耐圧入力電圧もしくはこれ以下の電圧に制限するよう構成した、ことを特徴とする。   An input voltage limiting circuit to a converter according to the present invention controls a solar cell, a converter that converts an input voltage input from the solar cell, and the conversion operation in the converter so that the solar cell operates at a substantially optimum operating point. And an input voltage limiting circuit used in a photovoltaic power generation system comprising: a controller that converts the input voltage to the converter even when the output voltage of the solar cell exceeds the withstand voltage input voltage of the converter. It is characterized in that it is configured to be limited to a withstand voltage input voltage of or lower than this.

本発明によれば、薄膜系や化合物半導体系等のコストが安いが無負荷時出力電圧が高い太陽電池と、電力変換効率に優れるが低耐圧のコンバータとを組合せて太陽光発電システムを構築しても、太陽電池の無負荷時出力電圧が高くなっても、コンバータにはその耐圧入力電圧を超える出力電圧が入力電圧として印加されるようなことがないので、システム全体として安価で太陽電池の電力利用率に優れた太陽光発電システムを提供することができるようになった。   According to the present invention, a photovoltaic power generation system is constructed by combining a solar cell with a low cost such as a thin film system or a compound semiconductor system but a high output voltage at no load and a converter with excellent power conversion efficiency but low withstand voltage. However, even if the output voltage of the solar cell at no load increases, an output voltage exceeding the withstand voltage input voltage is not applied to the converter as the input voltage. It has become possible to provide a solar power generation system with excellent power utilization.

図1は本発明の実施形態に係る太陽光発電システムの構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a photovoltaic power generation system according to an embodiment of the present invention. 図2は図1に示すシステムにおいて入力電圧制限回路の回路構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a circuit configuration of the input voltage limiting circuit in the system shown in FIG. 図3は従来の太陽光発電システムの構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a conventional photovoltaic power generation system. 図4は太陽電池の出力特性の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of output characteristics of the solar cell.

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る太陽電池出力を変換するコンバータへの入力電圧を制限する入力電圧制限回路とこれを備えた太陽光発電システムを説明する。図1を参照して、1は太陽電池、2はパワーコンディショナ、3は負荷、4は商用電源を示す。   Hereinafter, an input voltage limiting circuit for limiting an input voltage to a converter that converts a solar cell output according to an embodiment of the present invention and a solar power generation system including the same will be described with reference to the accompanying drawings. With reference to FIG. 1, 1 is a solar cell, 2 is a power conditioner, 3 is a load, 4 is a commercial power source.

パワーコンディショナ2は、太陽電池1の出力電流、出力電圧を検出する検出回路2a、コンバータ(DC/DCコンバータ2b1、DC/ACインバータ2b2を含む)2b、およびコントローラ2cを含み、コントローラ2cは、検出回路2aの出力に基づいてコンバータ2bを制御して太陽電池1の動作点を略最適動作点に制御するMPPT制御をするようになっている。   The power conditioner 2 includes a detection circuit 2a that detects an output current and output voltage of the solar cell 1, a converter (including a DC / DC converter 2b1, a DC / AC inverter 2b2) 2b, and a controller 2c. MPPT control is performed to control the converter 2b based on the output of the detection circuit 2a to control the operating point of the solar cell 1 to a substantially optimal operating point.

ここで、太陽電池1は、薄膜系や化合物半導体系等のコストが安いが無負荷時出力電圧が高い太陽電池であり、コンバータ2b内のDC/DCコンバータ2b1は、入力電圧の耐圧が低い低耐圧入力電圧型のDC/DCコンバータであって、太陽電池1の直流である入力電圧を直流の出力電圧に変換する。また、コンバータ2b内のDC/ACインバータ2b2はDC/DCコンバータ2b1から入力され直流の入力電圧を交流の出力電圧に変換して負荷3に供給することができる。   Here, the solar cell 1 is a solar cell with a low cost such as a thin film system or a compound semiconductor system but with a high output voltage at no load. The DC / DC converter 2b1 in the converter 2b has a low input voltage with a low withstand voltage. This is a withstand voltage input voltage type DC / DC converter, which converts the direct current input voltage of the solar cell 1 into a direct current output voltage. Further, the DC / AC inverter 2b2 in the converter 2b can convert the DC input voltage input from the DC / DC converter 2b1 into an AC output voltage and supply it to the load 3.

そして、本実施形態では、パワーコンディショナ2内に以下に詳細に説明するような入力電圧制限回路2dを含むことに特徴を有する。すなわち、入力電圧制限回路2dは、DC/DCコンバータ2b1の入力端子IN1,IN2間に太陽電池1の一対の出力端子OUT1,OUT2間からの電圧を入力電圧Vpとして入力する場合に、その入力電圧Vpを、太陽電池1が無負荷になってDC/DCコンバータ2b1の耐圧入力電圧Vlimitを超えて高く変動しても当該DC/DCコンバータ2b1への入力電圧Vdを耐圧入力電圧Vlimitもしくはこれ以下に制限する回路である。   The present embodiment is characterized in that the power conditioner 2 includes an input voltage limiting circuit 2d as described in detail below. That is, the input voltage limiting circuit 2d receives the input voltage Vp between the input terminals IN1 and IN2 of the DC / DC converter 2b1 as the input voltage Vp. Even if the solar cell 1 becomes unloaded and the high voltage fluctuates beyond the withstand voltage input voltage Vlimit of the DC / DC converter 2b1, the input voltage Vd to the DC / DC converter 2b1 is reduced to the withstand voltage input voltage Vlimit or less. It is a circuit to limit.

具体的には、例えばDC/DCコンバータ2b1の耐電圧入力電圧Vlimitが380Vであるときに、太陽電池1の正負極一対の出力端子OUT1,OUT2間に、無負荷時の出力電圧Vpである500Vの電圧が入力電圧Vdとして印加されようとした場合、入力電圧制限回路2dは、出力電圧Vp=500Vのうちの120Vを負担電圧Vcとして負担することで、DC/DCコンバータ2b1の一対の入力端子IN1,IN2間には耐圧入力電圧Vlimitである380V以上の電圧が入力電圧Vdとして印加されないように制限制御している。   Specifically, for example, when the withstand voltage input voltage Vlimit of the DC / DC converter 2b1 is 380V, the output voltage Vp at the time of no load is 500V between the pair of positive and negative output terminals OUT1 and OUT2 of the solar cell 1. When the input voltage Vd is to be applied as the input voltage Vd, the input voltage limiting circuit 2d bears 120V of the output voltage Vp = 500V as the burden voltage Vc, so that the pair of input terminals of the DC / DC converter 2b1 Limiting control is performed between IN1 and IN2 so that a voltage of 380 V or more, which is the withstand voltage input voltage Vlimit, is not applied as the input voltage Vd.

以下、図2を参照して、入力電圧制限回路2dを説明する。   Hereinafter, the input voltage limiting circuit 2d will be described with reference to FIG.

この入力電圧制限回路2dは、入力電圧検出部10、負担電圧演算部11、基準電圧部12、遅延部13、地絡検出部14、超過電圧負担部15、温度検出部16、雷保護部17、太陽電池不安全電圧保護部18を有する。   The input voltage limiting circuit 2d includes an input voltage detection unit 10, a burden voltage calculation unit 11, a reference voltage unit 12, a delay unit 13, a ground fault detection unit 14, an excess voltage load unit 15, a temperature detection unit 16, and a lightning protection unit 17. The solar cell unsafe voltage protector 18 is included.

入力電圧検出部10は、DC/DCコンバータ2b1の一対の入力端子IN1,IN2間に並列接続されて当該入力端子IN1,IN2間電圧を検出するもので例えば図中に示すごとき差動増幅回路により構成されている。入力電圧検出部10からは入力端子IN1,IN2間電圧Vdの1/100の数値に対応するレベルの電圧を検出電圧として出力する。一方、基準電圧部12は、DC/DCコンバータ2b1の耐圧入力電圧Vlimitの1/100の数値に対応するレベルの電圧を基準電圧として出力するようになっている。勿論、これら数値は一例の説明であり本発明を限定するものでは何等ない。   The input voltage detection unit 10 is connected in parallel between the pair of input terminals IN1 and IN2 of the DC / DC converter 2b1 and detects the voltage between the input terminals IN1 and IN2. For example, the input voltage detection unit 10 uses a differential amplifier circuit as shown in the figure. It is configured. The input voltage detection unit 10 outputs a voltage having a level corresponding to a value 1/100 of the voltage Vd between the input terminals IN1 and IN2 as a detection voltage. On the other hand, the reference voltage unit 12 outputs a voltage having a level corresponding to 1/100 of the withstand voltage input voltage Vlimit of the DC / DC converter 2b1 as a reference voltage. Of course, these numerical values are merely examples and do not limit the present invention.

負担電圧演算部11は、例えば図中図示の差動増幅回路により構成され、入力電圧検出部10が出力する検出電圧と、基準電圧部12の基準電圧とを比較し、当該入力電圧制限回路2dで負担するべき電圧を演算し、その演算結果を、遅延部13を介して超過電圧負担部15に出力する。この場合、太陽電池1からDC/DCコンバータ2b1の耐圧入力電圧Vlimitを超過する電圧として例えば500Vの出力電圧Vpが出力され、DC/DCコンバータ2b1の入力端子IN1,IN2間に耐圧入力電圧Vlimitを超過する電圧500Vが入力電圧Vdとして印加されようとした場合、入力電圧検出部10からはその1/100の電圧である5Vが検出電圧として出力される一方、基準電圧部12からは耐圧入力電圧Vlimitである380Vに対応した3.8Vの基準電圧が出力されるので、負担電圧演算部11からの演算出力はこの例では1.2V(=5V−3.8V)となって、超過電圧負担部15で負担すべき電圧は120Vとする電圧信号を出力する。これにより超過電圧負担部15を構成する各パワーMOSFETのゲートが制御され、これら並列合成抵抗がその120Vを負担する。このようにして、太陽電池1の出力電圧VpがDC/DCコンバータ2b1の耐圧入力電圧Vlimitを超過しても当該DC/DCコンバータ2b1には耐圧入力電圧Vlimitを超過する電圧が入力電圧Vdとして印加されずに済む。   The burden voltage calculation unit 11 is configured by, for example, the differential amplifier circuit illustrated in the drawing, compares the detection voltage output from the input voltage detection unit 10 with the reference voltage of the reference voltage unit 12, and inputs the input voltage limiting circuit 2d. The voltage to be borne is calculated, and the calculation result is output to the excess voltage load unit 15 via the delay unit 13. In this case, for example, an output voltage Vp of 500 V is output as a voltage exceeding the withstand voltage input voltage Vlimit of the DC / DC converter 2b1 from the solar cell 1, and the withstand voltage input voltage Vlimit is set between the input terminals IN1 and IN2 of the DC / DC converter 2b1. When an excess voltage of 500 V is to be applied as the input voltage Vd, the input voltage detection unit 10 outputs 5V, which is 1/100 of the voltage, as the detection voltage, while the reference voltage unit 12 outputs the withstand voltage input voltage. Since the reference voltage of 3.8V corresponding to 380V which is Vlimit is output, the calculation output from the burden voltage calculation unit 11 is 1.2V (= 5V-3.8V) in this example, and the excess voltage burden The voltage to be borne by the unit 15 is outputted as a voltage signal of 120V. Thereby, the gate of each power MOSFET which comprises the excess voltage burden part 15 is controlled, and these parallel synthetic | combination resistance bears 120V. Thus, even if the output voltage Vp of the solar cell 1 exceeds the withstand voltage input voltage Vlimit of the DC / DC converter 2b1, a voltage exceeding the withstand voltage input voltage Vlimit is applied to the DC / DC converter 2b1 as the input voltage Vd. You do n’t have to.

この場合、負担電圧演算部11での演算結果は、直接的に即座に超過電圧負担部15に入力されるのではなく、遅延部13で適宜の時間遅れ、例えば0ないし数秒間、遅延されてから、超過電圧負担部15に入力されることで、制御系がハンチングをしないようその応答を調整される。これは、DC/DCコンバータ2b1では太陽電池1に対してMPPT制御を行っているので、入力電圧Vdは変動しやすく、そのため、この変動に遅延することなく追随すると制御系がその変動に追随できず結果としてハンチングするからである。   In this case, the calculation result in the burden voltage calculation unit 11 is not directly input to the excess voltage load unit 15 directly, but is delayed by an appropriate time delay, for example, 0 to several seconds, in the delay unit 13. Therefore, the response is adjusted so that the control system does not hunting by being input to the excess voltage burden unit 15. This is because the DC / DC converter 2b1 performs MPPT control on the solar cell 1, so that the input voltage Vd is likely to fluctuate. Therefore, if the fluctuation follows this fluctuation, the control system can follow the fluctuation. This is because hunting occurs as a result.

超過電圧負担部15は、図示するように複数のパワーMOSFETが並列接続されて構成され、それらの各ゲートに負担電圧演算部11での演算結果信号が遅延部13を介して入力され、これにより、各パワーMOSFETのドレイン・ソース間抵抗の合成並列抵抗により、上記の例では、太陽電池1から出力電圧Vpのうちの所定電圧分Vcを負担する。上記例では、太陽電池1から500Vの出力電圧Vpが出力された場合、その500Vのうちの120Vの電圧Vcをこの超過電圧負担部15で負担するようそれを構成する各パワーMOSFETの各ゲートに上記演算結果信号が印加され、120Vの電圧Vcの負担に対応したドレイン・ソース間抵抗が生成される。   As shown in the figure, the excess voltage burden unit 15 is configured by connecting a plurality of power MOSFETs in parallel, and a calculation result signal from the burden voltage calculation unit 11 is input to each of the gates via the delay unit 13. In the above example, a predetermined voltage Vc of the output voltage Vp is borne from the solar cell 1 by the combined parallel resistance of the drain-source resistance of each power MOSFET. In the above example, when an output voltage Vp of 500 V is output from the solar cell 1, a voltage Vc of 120 V out of the 500 V is applied to each gate of each power MOSFET that constitutes it so that the excess voltage load unit 15 bears it. The calculation result signal is applied, and a drain-source resistance corresponding to the burden of the voltage Vc of 120 V is generated.

こうして超過電圧負担部15は、DC/DCコンバータ2b1には直列でDC/DCコンバータ2b1と共に太陽電池1に対して並列接続されることで、太陽電池1の無負荷時出力電圧500Vのうちコンバータ2b1の耐圧入力電圧380Vを超過する電圧分120Vを負担するようになっていることで、コンバータ2b1への入力電圧が耐圧電圧380Vを超過しない制限をする。なお、超過電圧負担部15はDC/DCコンバータ2b1の入力端子IN2に直列接続しているが、両入力端子IN1,IN2に並列接続しても実施できる。   Thus, the excess voltage load unit 15 is connected in series to the DC / DC converter 2b1 in parallel to the solar cell 1 together with the DC / DC converter 2b1, so that the converter 2b1 of the no-load output voltage 500V of the solar cell 1 is obtained. Since the voltage 120V exceeding the withstand voltage input voltage 380V is borne, the input voltage to the converter 2b1 is limited not to exceed the withstand voltage 380V. The overvoltage loader 15 is connected in series to the input terminal IN2 of the DC / DC converter 2b1, but it can also be implemented in parallel with both the input terminals IN1 and IN2.

地絡検出部14は、太陽電池1に接続したケーブル等が露出するなどしてそれが地面等に接触して短絡したこと等を検出すると共に、その検出出力を用いる図示略の回路に出力するため設けられている。温度検出部16は超過電圧負担部15を構成する各パワーMOSFETが加熱して損傷したりしないようその温度を検出し、所定温度を超過したときは、それに対応した信号を不安全電圧保護部18における図示するSCR(サイリスタ)のゲートに印加して当該SCRを導通させて、超過電圧負担部15を不動作状態とする。また、不安全電圧保護部18には図示のツェナーダイオードが設けられていて、太陽電池1の出力電圧が500Vを超過したような場合には導通することで太陽電池1を保護することができるようになっている。また、雷保護回路17で太陽電池1を保護することもできる。なお、図示を略するが、冷却ファン等の冷却装置を配置してもよい。   The ground fault detection unit 14 detects that the cable connected to the solar cell 1 is exposed and so on and is short-circuited due to contact with the ground and the like, and outputs the detected output to a circuit (not shown) using the detection output. It is provided for this purpose. The temperature detection unit 16 detects the temperature so that the power MOSFETs constituting the excess voltage burden unit 15 are not damaged by heating, and when the temperature exceeds a predetermined temperature, a signal corresponding to the detected temperature is sent to the unsafe voltage protection unit 18. Is applied to the gate of the SCR (thyristor) shown in FIG. 2 to make the SCR conductive, and the overvoltage loader 15 is made inoperative. Further, the unsafe voltage protection unit 18 is provided with the Zener diode shown in the figure, and when the output voltage of the solar cell 1 exceeds 500 V, the solar cell 1 can be protected by conducting. It has become. Further, the solar cell 1 can be protected by the lightning protection circuit 17. Although illustration is omitted, a cooling device such as a cooling fan may be arranged.

以上説明したように本実施形態では、DC/DCコンバータ2b1をコントローラ2cにより太陽電池1の動作点を略最適動作点に制御するようにその変換動作を制御する太陽光発電システムにおいて、DC/DCコンバータ2b1への入力電圧VdをDC/DCコンバータ2b1の耐圧入力電圧Vlimit以下に制限する入力電圧制限回路2dを設けたので、太陽電池1に薄膜系や化合物半導体系等のコストが安いが無負荷時出力電圧が高い太陽電池を利用する一方、DC/DCコンバータ2b1として電力変換効率に優れるが低耐圧のものを用いて当該太陽光発電システムを構築しても、DC/DCコンバータ2b1にはその耐圧入力電圧を超える出力電圧が太陽電池1から印加されるようなことがないので、システム全体として安価で太陽電池1の電力利用率に優れた太陽光発電システムを提供することができる。   As described above, in the present embodiment, the DC / DC converter 2b1 is a DC / DC converter that controls the conversion operation so that the controller 2c controls the operation point of the solar cell 1 to a substantially optimal operation point. Since the input voltage limiting circuit 2d for limiting the input voltage Vd to the converter 2b1 to be equal to or lower than the withstand voltage input voltage Vlimit of the DC / DC converter 2b1 is provided, the solar cell 1 has low costs such as a thin film system and a compound semiconductor system, but no load While a solar cell with a high output voltage is used, the DC / DC converter 2b1 is excellent in power conversion efficiency but has a low withstand voltage. Since the output voltage exceeding the withstand voltage input voltage is not applied from the solar cell 1, the entire system is inexpensive. It is possible to provide an excellent photovoltaic system to the power utilization of the solar cell 1.

1 太陽電池
2 パワーコンディショナ
2b コンバータ
2c コントローラ
2d 入力電圧制限回路
3 負荷
4 商用電源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solar cell 2 Power conditioner 2b Converter 2c Controller 2d Input voltage limiting circuit 3 Load 4 Commercial power supply

Claims (1)

太陽電池と、この太陽電池から入力される入力電圧を変換するコンバータと、上記コンバータに対して太陽電池の動作点を略最適動作点に制御するよう上記コンバータの変換動作を制御するコントローラと、を備えた太陽光発電システムにおいて、
上記太陽電池の出力電圧が当該コンバータの耐圧入力電圧を超過する場合、当該太陽電池から上記コンバータへ入力される入力電圧を当該コンバータの耐圧入力電圧もしくはこれ以下の電圧に制限する入力電圧制限回路を設け、
上記入力電圧制限回路は、
上記略最適動作点の変動により変動する上記コンバータへの入力電圧を検出する入力電圧検出部と、
上記入力電圧検出部の検出出力に基づいて上記耐圧入力電圧から超過する超過電圧分を演算する演算部と、を含み、
上記演算部の演算結果に応じて上記超過電圧分を負担する、複数のパワーMOSFETを並列接続してなる電圧負担部を、前記コンバータと前記太陽電池との間に接続し、
さらに、上記演算部の演算結果を遅延して上記電圧負担部に入力させる遅延部を含む、太陽光発電システム。
A solar cell, a converter that converts an input voltage input from the solar cell, and a controller that controls the conversion operation of the converter so as to control the operating point of the solar cell to a substantially optimal operating point with respect to the converter. In the solar power system provided,
When the output voltage of the solar battery exceeds the withstand voltage input voltage of the converter, an input voltage limiting circuit that restricts the input voltage input from the solar battery to the converter to the withstand voltage input voltage of the converter or a voltage lower than the input voltage. Provided,
The input voltage limiting circuit is
An input voltage detection unit that detects an input voltage to the converter that fluctuates due to a change in the substantially optimal operating point;
A calculation unit that calculates an excess voltage that exceeds the withstand voltage input voltage based on the detection output of the input voltage detection unit , and
A voltage load unit formed by connecting a plurality of power MOSFETs in parallel, which bears the excess voltage according to the calculation result of the calculation unit, is connected between the converter and the solar cell,
Furthermore, the photovoltaic power generation system includes a delay unit that delays the calculation result of the calculation unit and inputs the result to the voltage load unit.
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