太阳能发电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种能够有效地利用太阳能电池所产生的直流电力、还能够将交流输出电压设定得高的太阳能发电系统。
【背景技术】
[0002]近来，将从太阳能电池得到的直流电力变换为交流电力的、与商用交流电源系统即所谓系统电源进行互联的太阳能发电系统受到关注。该太阳能发电系统一般来说构成为具备逆变器和变压器，该逆变器将从包括多个太阳能电池的太阳能电池群得到的直流电力变换为规定频率的交流电力，该变压器将该逆变器所输出的交流电力馈送到上述系统电源。
[0003]另外，从太阳能电池得到的电力根据各个太阳能电池的个体差异而不同。因此，从将多个太阳能电池分组而成的多个太阳能电池群分别得到的电力自然会产生差异，这是不可否认的。因此，提倡的是，将输出电压相接近的太阳能电池彼此并联连接来形成多个太阳能电池群，对于这些太阳能电池群，按每个太阳能电池群设置电压调整单元，由此使输入到上述逆变器的电压彼此相等(例如参照专利文献I)。
[0004]另外，在这种太阳能发电系统中，例如还通过对上述逆变器的输出电流进行控制来控制上述太阳能电池群的动作点，由此使从上述太阳能电池群得到的直流电力最大化。该太阳能电池群的动作点控制被称为最大功率点跟踪(MPPT ；Maximum Power PointTracking)控制。
[0005]专利文献1:日本特开2001-309560号公报
【发明内容】
_6] 发明要解决的问题
[0007]另外，从太阳能电池群得到的直流电力随着日照量、温度的变化而发生变动。因此，在太阳能电池群所产生的直流电力减少而其输出电压降低的情况下上述逆变器的动作变得不稳定。因此，以往，一般在上述太阳能电池群的输出电压小于上述逆变器的预先设定的输入电压时，主要是使上述逆变器的动作停止。因而，存在无法充分地利用上述太阳能电池群所产生的电力这样的问题。
[0008]本发明是考虑这种情况而完成的，其目的在于提供一种即使在太阳能电池所产生的电压小的情况下也能够使逆变器稳定地动作、还能够将上述逆变器的交流输出电压设定得高的太阳能发电系统。
[0009]用于解决问题的方案
[0010]为了达到上述目的，本发明所涉及的太阳能发电系统基本上构成为具备:
[0011]斩波器单元，其对从太阳能电池得到的直流电压进行升压；
[0012]动作点控制单元，其对该斩波器单元的输出电流进行控制来优化上述太阳能电池的动作点，以从该太阳能电池得到最大输出；以及
[0013]逆变器，其被输入从上述斩波器单元得到的直流电压，将该直流电压变换为规定电压的交流电力并输出该交流电力。
[0014]优选的是，本发明所涉及的太阳能发电系统构成为具备:
[0015]将多个太阳能电池分组而成的多个太阳能电池群；
[0016]与上述多个太阳能电池群分别对应地设置的多个斩波器单元，该多个斩波器单元对从各上述太阳能电池群分别得到的直流电压进行升压；
[0017]动作点控制单元，其对这些斩波器单元的输出电流分别进行控制来优化各上述太阳能电池群的动作点，以从该太阳能电池群得到最大输出；以及
[0018]逆变器，其被输入从上述多个斩波器单元得到的直流电压，将该直流电压变换为规定电压的交流电力并输出该交流电力。
[0019]附带地说，上述逆变器以使其输入电压固定或成为规定的电压范围的方式对交流输出电流进行控制。
[0020]优选的是，上述多个斩波器单元具备直通功能或短路单元，该直通功能用于在上述太阳能电池群的输出电压超过上述逆变器的预先决定的输入电压时停止开关动作来直接输出该输入电压，该短路单元用于在上述太阳能电池群的输出电压超过上述逆变器的预先决定的输入电压时将该斩波器单元的输入输出之间短路。该短路单元例如包括整流二极管、机械触点开关或使用半导体开关元件的同步整流电路。
[0021]另外，优选的是，上述逆变器具备与上述斩波器单元的上述动作点控制单元分开的第二动作点控制单元，该第二动作点控制单元改变该逆变器的输入电压来优化各上述太阳能电池群的动作点。优选的是，上述第二动作点控制单元构成为:在即使改变上述逆变器的输入电压、从上述太阳能电池群得到的电力也不变化时，将上述输入电压设定为针对上述太阳能电池群的动作点搜索范围的下限值。
[0022]此外，还优选的是，在上述结构的太阳能发电系统中，还具备能够实现双向的电力流动的双向斩波器单元以及经由该双向斩波器单元而与上述逆变器的输入端连接的蓄电器。具体地说，上述双向斩波器单元起到以下作用:将从上述多个斩波器单元向上述逆变器供给的电力的剩余部分蓄积到上述蓄电器，在从上述多个斩波器单元向上述逆变器供给的电力不足时，将上述蓄电器中蓄积的电力输出到上述逆变器。
[0023]此时，期望的是，与上述逆变器中的上述第二动作点控制单元的控制相比，缓慢地执行经由上述双向斩波器单元进行的上述蓄电池的充放电控制。并且，优选的是，将上述多个斩波器单元和上述逆变器集中设置在直流集电盘内，该直流集电盘聚集来自上述多个太阳能电池群的电力。此时，期望的是，使上述逆变器起到执行交流变换和对系统电源的互联动作的作用。
[0024]发明的效果
[0025]根据上述结构的太阳能发电系统，将从太阳能电池群得到的直流电压通过斩波器单元进行升压后输入到逆变器，因此能够将该逆变器的输入电压的下限值设定得高。因而，即使在上述太阳能电池群所产生的直流电力减少而其输出电压降低的情况下，由于通过上述斩波器单元来提高上述逆变器的输入电压，因此也能够确保该逆变器的稳定的动作。因此，能够有效地利用上述太阳能电池所产生的直流电力。
[0026]另外，能够提高上述逆变器的输入电压，因此能够容易地将该逆变器的交流输出电压设定得高。其结果，相对于相同的输出电力，能够减少上述逆变器的输出电流。而且，能够与上述逆变器的输出电流的减少量相应地降低上述逆变器中的导通损耗，还实现了装置的小型化，并且能够使用于将输出电力馈送到系统电源的电线的直径变细。因此，起到能够简易且廉价地构建整个系统等效果。
[0027]另外，通过对斩波器单元设置短路单元，在上述太阳能电池群的输出电压高时能够绕过该斩波器单元而将上述太阳能电池群的输出电力输入到逆变器，从而能够抑制该斩波器单元中的损耗。并且，如果通过上述第二动作点控制单元来优化上述太阳能电池群的动作点，则随之上述斩波器单元中的动作点控制单元也进行跟踪。因而，能够同时执行对多个太阳能电池群的各动作点的优化。
[0028]另外，通过具备经由双向斩波器单元而与上述逆变器的输入端连接的蓄电器，来有效地利用从上述太阳能电池群得到的直流电力，在从该太阳能电池群得到的直流电力不足这样的情况下，能够以上述蓄电器中蓄积的电力来补充该不足的部分。因而，起到能够实现上述逆变器的交流输出电力的稳定化等效果。
[0029]另外，如果应用本发明所涉及的太阳能发电系统来构建所谓的巨型太阳能系统(mega solar system)，则起到在抑制其设备成本的同时能够进行稳定的电力供给等效果。
【附图说明】
[0030]图1是本发明的一个实施方式所涉及的太阳能发电系统的整体性的概要结构图。
[0031]图2是图1所示的太阳能发电系统中的斩波器单元的主要部分概要结构图。
[0032]图3是表示太阳能电池群的电压/电流特性的图。
[0033]图4是表示太阳能电池群的输出电压与输出电力的关系的图。
[0034]图5是用于说明对多个太阳能电池群的动作点控制的图。
[0035]图6是表示斩波器单元中的输出电压的限制控制的控制框图。
[0036]图7是用于说明图6所示的输出电压的限制控制及其效果的特性图。
[0037]图8是本发明的另一实施方式所涉及的太阳能发电系统的整体性的概要结构图。
【具体实施方式】
[0038]下面，参照附图来说明本发明所涉及的太阳能发电系统。
[0039]图1是本发明的实施方式所涉及的太阳能发电系统I的概要结构图，2是将规定数量的太阳能电池进行串并联连接而成的太阳能电池群。该太阳能电池群2包括接受太阳光来呈现光电变换作用以产生规定的电力P的、例如太阳能电池板。另外，在此示出了将多个太阳能电池群2a、2b?2n并联地设置的例子。
[0040]在此，本太阳能发电系统I的特征在于，与上述太阳能电池群2a、2b?2n相对应地设置有多个斩波器单元3a、3b?3n。这些斩波器单元3a、3b?3n起到对上述各太阳能