專利名稱：太陽光發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過功率調(diào)節(jié)器(power conditioner)使將多個太陽能電池串聯(lián)連接而成的太陽能電池模塊與系統(tǒng)相互連接、將太陽能電池的發(fā)電電力或者來自系統(tǒng)的電力提供給負(fù)載的太陽光發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，從環(huán)境保護(hù)的觀點出發(fā)，正在關(guān)注利用作為無污染的自然能量之一的太陽光的太陽光發(fā)電系統(tǒng)。如圖4所示，該太陽光發(fā)電系統(tǒng)具備如下結(jié)構(gòu)通過功率調(diào)節(jié)器2 使將多個太陽能電池Ia串聯(lián)連接而成的太陽能電池模塊1與商用電源等的系統(tǒng)3相互連接(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。使該太陽能電池模塊1與系統(tǒng)3相互連接的功率調(diào)節(jié)器2具備交直流轉(zhuǎn)換部4， 其將由太陽能電池Ia發(fā)電產(chǎn)生的直流電力轉(zhuǎn)換為交流電力，并且將來自系統(tǒng)3的交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力；交流開關(guān)5，其用于在系統(tǒng)停電時等從系統(tǒng)3斷開太陽能電池模塊1 ；以及連接電抗器6，其用于使太陽能電池模塊1與系統(tǒng)3相互連接。在這種太陽光發(fā)電系統(tǒng)中，白天通過功率調(diào)節(jié)器2的交直流轉(zhuǎn)換部4將由太陽能電池Ia發(fā)電產(chǎn)生的直流電力轉(zhuǎn)換為交流電力，通過與系統(tǒng)3相互連接來將電力提供給負(fù)載 (未圖示)。另一方面，在無法得到太陽能電池Ia的發(fā)電電力的夜間，經(jīng)由功率調(diào)節(jié)器2用來自系統(tǒng)3的電力對電池等蓄電器(未圖示)進(jìn)行充電，白天通過利用該蓄電器來抑制白天發(fā)電電力的高峰，實現(xiàn)夜間電力的有效利用。專利文獻(xiàn)1 日本特開2002-10496號公報發(fā)明內(nèi)容發(fā)明要解決的問題另外，在上述太陽光發(fā)電系統(tǒng)中使用的太陽能電池模塊1的使用電路電壓(對地電位)的上限、即耐壓通常在太陽能電池Ia的材質(zhì)為晶系時為600V、太陽能電池Ia的材質(zhì)為薄膜系時500V左右。因此，在晶系的情況下，功率調(diào)節(jié)器2的直流輸入電壓范圍是0 900V左右(在薄膜系中是0 500V左右)，利用太陽能電池模塊1實際發(fā)電時的工作狀態(tài)下的直流輸入電壓范圍是200 900V左右(在薄膜系中是200 500V左右)。另一方面，當(dāng)要提高功率調(diào)節(jié)器2的輸出電壓時，通過由斬波電路(chopper circuit)和逆變器或者逆變器和升壓變壓器構(gòu)成該功率調(diào)節(jié)器2的交直流轉(zhuǎn)換部4來與商用系統(tǒng)相互連接(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。然而，當(dāng)要使用如上所述的斬波電路、升壓變壓器來提高功率調(diào)節(jié)器2的輸出電壓時，由于斬波電路、升壓變壓器的損耗、輸入電壓較低，因此存在流過功率調(diào)節(jié)器2的主電路部的電流增大而損耗變大、從而功率調(diào)節(jié)器2的轉(zhuǎn)換效率降低的問題。因此，本發(fā)明是鑒于上述問題點而提出的，其目的在于提供一種提高功率調(diào)節(jié)器的輸出電壓并且也能夠提高其轉(zhuǎn)換效率的太陽光發(fā)電系統(tǒng)。用于解決問題的方案[0013]作為用于達(dá)到上述目的的技術(shù)方案，本發(fā)明是一種太陽光發(fā)電系統(tǒng)，該太陽光發(fā)電系統(tǒng)具備功率調(diào)節(jié)器，該功率調(diào)節(jié)器被設(shè)置在將多個太陽能電池串聯(lián)連接而成的太陽能電池模塊與其它電源系統(tǒng)之間，該功率調(diào)節(jié)器使上述太陽能電池模塊與其它電源系統(tǒng)相互連接，該太陽光發(fā)電系統(tǒng)的特征在于，在上述功率調(diào)節(jié)器的直流輸入側(cè)串聯(lián)連接有兩個太陽能電池模塊，連接上述兩個太陽能電池模塊的中間電位點被接地。在本發(fā)明中，通過在功率調(diào)節(jié)器的直流輸入側(cè)串聯(lián)連接兩個太陽能電池模塊，能夠使輸出電壓成為連接有一個太陽能電池模塊的以往的功率調(diào)節(jié)器的輸出電壓的2倍。并且，通過在功率調(diào)節(jié)器的直流輸入側(cè)將連接兩個太陽能電池模塊的中間電位點接地，該中間電位點被固定，因此能夠與以往的情況同樣地維持太陽能電池模塊的使用電路電壓(對地電位)。其結(jié)果，能夠提高功率調(diào)節(jié)器的輸出電壓，并且也能夠提高其轉(zhuǎn)換效率。在上述功率調(diào)節(jié)器停止時等無法控制功率調(diào)節(jié)器的狀態(tài)時，成為如下狀態(tài)在功率調(diào)節(jié)器的直流輸入側(cè)施加構(gòu)成太陽能電池模塊的太陽能電池的開路電壓。在功率調(diào)節(jié)器的直流輸入側(cè)串聯(lián)連接了兩個太陽能電池模塊的情況下，該功率調(diào)節(jié)器的輸入電壓有可能超過低電壓分區(qū)的規(guī)定電壓。因此，在本發(fā)明中，期望在功率調(diào)節(jié)器的直流輸入側(cè)串聯(lián)連接兩個太陽能電池模塊并將連接了兩個太陽能電池模塊的中間電位點接地，并且在兩個太陽能電池模塊中的某一方太陽能電池模塊的輸出側(cè)設(shè)置開關(guān)，該開關(guān)用于在無法控制功率調(diào)節(jié)器的狀態(tài)時從功率調(diào)節(jié)器斷開該某一個太陽能電池模塊。由此，通過在功率調(diào)節(jié)器停止時等無法控制功率調(diào)節(jié)器的狀態(tài)時斷開一個的太陽能電池模塊，能夠預(yù)先防止功率調(diào)節(jié)器的輸入電壓超過低電壓分區(qū)的規(guī)定電壓。期望在上述功率調(diào)節(jié)器停止時等無法控制功率調(diào)節(jié)器的狀態(tài)時從功率調(diào)節(jié)器斷開一方的太陽能電池模塊的開關(guān)是機(jī)械式開關(guān)。作為該開關(guān)，也能夠使用半導(dǎo)體開關(guān)，但是如果使用機(jī)械式開關(guān)，則在不具有半導(dǎo)體開關(guān)的通電損耗的方面較為理想。在本發(fā)明中，期望分別與兩個太陽能電池模塊并聯(lián)地連接一個以上的太陽能電池模塊，上述兩個太陽能電池模塊在功率調(diào)節(jié)器的直流輸入側(cè)串聯(lián)連接。由此，在能夠使太陽光發(fā)電系統(tǒng)的容量增加與并聯(lián)連接的太陽能電池模塊的個數(shù)相應(yīng)的量的方面是有效的。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，通過在功率調(diào)節(jié)器的直流輸入側(cè)串聯(lián)連接兩個太陽能電池模塊并將連接兩個太陽能電池模塊的中間電位點接地，能夠使輸出電壓成為連接了一個太陽能電池模塊的以往的功率調(diào)節(jié)器的輸出電壓的2倍，并且能夠與以往的情況同樣地維持太陽能電池模塊的使用電路電壓(對地電位)。其結(jié)果，能夠提供一種能夠提高功率調(diào)節(jié)器的輸出電壓并且能夠提高其轉(zhuǎn)換效率、通過簡單的電路結(jié)構(gòu)的變更來應(yīng)對需求的高功率以及高效率的太陽光發(fā)電系統(tǒng)。另外，只要是在功率調(diào)節(jié)器的直流輸入側(cè)串聯(lián)連接兩個太陽能電池模塊并將連接了兩個太陽能電池模塊的中間電位點接地并且在某一方太陽能電池模塊的輸出側(cè)設(shè)置用于在無法控制功率調(diào)節(jié)器的狀態(tài)時從功率調(diào)節(jié)器斷開該某一個太陽能電池模塊的開關(guān)的結(jié)構(gòu)，通過在無法控制功率調(diào)節(jié)器的狀態(tài)時斷開一個的太陽能電池模塊，就能夠預(yù)先防止功率調(diào)節(jié)器的輸入電壓超過低電壓分區(qū)的規(guī)定電壓。其結(jié)果，能夠避免功率調(diào)節(jié)器的高電壓化，能夠?qū)⒃摴β收{(diào)節(jié)器視為低壓設(shè)備進(jìn)行處理，因此能夠?qū)崿F(xiàn)太陽發(fā)電系統(tǒng)的小型化
4以及低成本化。
圖1是表示在本發(fā)明所涉及的太陽光發(fā)電系統(tǒng)的第一實施方式中將直流開關(guān)接通(ON)的狀態(tài)的電路圖。圖2是表示在圖1所示的第一實施方式中將直流開關(guān)斷開(OFF)的狀態(tài)的電路圖。圖3是表示本發(fā)明所涉及的太陽光發(fā)電系統(tǒng)的第二實施方式的電路圖。圖4是表示以往的太陽光發(fā)電系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)的電路圖。
具體實施方式
下面詳細(xì)記述本發(fā)明所涉及的太陽光發(fā)電系統(tǒng)的實施方式。此外，圖1和圖2例示本發(fā)明的第一實施方式，圖1表示功率調(diào)節(jié)器12的工作狀態(tài)，圖2表示功率調(diào)節(jié)器12的停止?fàn)顟B(tài)。另外，圖3例示本發(fā)明的第二實施方式。圖1和圖2所示的第一實施方式的太陽光發(fā)電系統(tǒng)具備如下結(jié)構(gòu)通過功率調(diào)節(jié)器12使將多個太陽能電池Ila串聯(lián)連接而成的太陽能電池模塊11、21與商用電源等的系統(tǒng)13相互連接。在該功率調(diào)節(jié)器12的直流輸入側(cè)串聯(lián)連接有兩個太陽能電池模塊11、21。使這些太陽能電池模塊11、21與系統(tǒng)13相互連接的功率調(diào)節(jié)器12具備交直流轉(zhuǎn)換部14，其將由太陽能電池lla、21a發(fā)電產(chǎn)生的直流電力轉(zhuǎn)換為交流電力，并且將來自系統(tǒng)13的交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力；交流開關(guān)15，其用于在系統(tǒng)停電時等從系統(tǒng)13斷開太陽能電池模塊11、21 ；以及連接電抗器16，其用于使太陽能電池模塊11、21與系統(tǒng)13相互連接。通過控制部18對該功率調(diào)節(jié)器12進(jìn)行電壓控制使得由直流電壓檢測部17測量出的電壓、即功率調(diào)節(jié)器12的輸入電壓作為低電壓分區(qū)的規(guī)定電壓以下。另外，在該功率調(diào)節(jié)器12中，將連接兩個太陽能電池模塊11、21的中間電位點19 接地，并且在兩個太陽能電池模塊11、21中的一方的太陽能電池模塊11的輸出側(cè)設(shè)有直流開關(guān)20。作為該直流開關(guān)20，也能夠使用半導(dǎo)體開關(guān)，但是如果使用機(jī)械式開關(guān)，則在不具有半導(dǎo)體開關(guān)的通電損耗的這點上較為理想。上述控制部18在功率調(diào)節(jié)器12停止時等無法控制功率調(diào)節(jié)器12的狀態(tài)下，如果功率調(diào)節(jié)器12的輸入電壓超過750V則斷開(OFF)直流開關(guān)20 (參照圖2)，以此從功率調(diào)節(jié)器12斷開一方的太陽能電池模塊11。在使該功率調(diào)節(jié)器12開始工作時，根據(jù)控制部18 的輸出來接通(ON)直流開關(guān)20 (參照圖1)，以此執(zhí)行功率調(diào)節(jié)器12的輸入電壓的控制。在這種太陽光發(fā)電系統(tǒng)中，白天通過功率調(diào)節(jié)器12的交直流轉(zhuǎn)換部14將由太陽能電池lla、21a發(fā)電產(chǎn)生的直流電力轉(zhuǎn)換為交流電力，通過與系統(tǒng)13相互連接來將電力提供給負(fù)載(未圖示)。另一方面，在無法得到太陽能電池lla、21a的發(fā)電電力的夜間，通過功率調(diào)節(jié)器12的交直流轉(zhuǎn)換部14將來自系統(tǒng)13的交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力來對蓄電池等蓄電器(未圖示)進(jìn)行充電，白天通過利用蓄電器來抑制白天發(fā)電電力的高峰，實現(xiàn)夜間電力的有效利用。在該太陽光發(fā)電系統(tǒng)中，通過在功率調(diào)節(jié)器12的直流輸入側(cè)串聯(lián)連接兩個太陽能電池模塊11、21，能夠使輸出電壓成為連接有一個太陽能電池模塊的以往的功率調(diào)節(jié)器的輸出電壓的2倍。并且，通過在功率調(diào)節(jié)器12的直流輸入側(cè)將連接有兩個太陽能電池模塊11、21的中間電位點19接地，該中間電位點19被固定，因此能夠與以往的情況同樣地維持太陽能電池模塊11、21的使用電路電壓(對地電位)。其結(jié)果，能夠提高功率調(diào)節(jié)器12 的輸出電壓，并且能夠使其轉(zhuǎn)換效率提高大約左右。這樣，即使在功率調(diào)節(jié)器12的直流輸入側(cè)串聯(lián)連接兩個太陽能電池模塊11、21的情況下，通過在功率調(diào)節(jié)器12的直流輸入側(cè)將連接有兩個太陽能電池模塊11、21的中間電位點19接地，在功率調(diào)節(jié)器12工作時對太陽能電池模塊11、21進(jìn)行最大功率跟蹤控制， 因此功率調(diào)節(jié)器12的輸入電壓也不會超過低電壓分區(qū)的規(guī)定電壓。然而，在上述功率調(diào)節(jié)器12停止時等無法控制功率調(diào)節(jié)器12的狀態(tài)下，成為如下狀態(tài)在功率調(diào)節(jié)器12的直流輸入側(cè)施加大于功率調(diào)節(jié)器12工作時的輸入電壓的電壓、即構(gòu)成太陽能電池模塊11、21的太陽能電池lla、21a的開路電壓。其結(jié)果，該功率調(diào)節(jié)器12 的輸入電壓有可能超過低電壓分區(qū)的規(guī)定電壓。因此，在該太陽光發(fā)電系統(tǒng)中，在功率調(diào)節(jié)器12的直流輸入側(cè)串聯(lián)連接兩個太陽能電池模塊11、21并將連接兩個太陽能電池模塊11、21的中間電位點19接地，并且在一方的太陽能電池模塊11的輸出側(cè)設(shè)置直流開關(guān)20，該直流開關(guān)20用于在功率調(diào)節(jié)器12停止時等無法控制功率調(diào)節(jié)器12的狀態(tài)下從功率調(diào)節(jié)器12斷開該一方的太陽能電池模塊11。由此，通過如圖2所示那樣在功率調(diào)節(jié)器12停止時等無法控制功率調(diào)節(jié)器12的狀態(tài)下，根據(jù)來自控制部18的輸出，斷開直流開關(guān)20，來從功率調(diào)節(jié)器12斷開一方的太陽能電池模塊11，由此能夠預(yù)先防止功率調(diào)節(jié)器12的輸入電壓超過低電壓分區(qū)的規(guī)定電壓的情形。另外，通過在功率調(diào)節(jié)器12的直流輸入側(cè)串聯(lián)連接兩個太陽能電池模塊11、21， 功率調(diào)節(jié)器12的輸入電壓范圍與以往的情況相比變大，因此能夠使用具有各種特性的太陽能電池，太陽光發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計自由度提高。并且，在該太陽光發(fā)電系統(tǒng)中，只是附加了如下的簡單的電路結(jié)構(gòu)將連接兩個太陽能電池模塊11、21的中間電位點19接地，在一方的太陽能電池模塊11的輸出側(cè)設(shè)置了直流開關(guān)20。因此，只要不使中間電位點19接地并去除直流開關(guān)20就能夠變更為以往的太陽光發(fā)電系統(tǒng)，因此根據(jù)需要容易地進(jìn)行系統(tǒng)變更。此外，在上述第一實施方式中，針對在功率調(diào)節(jié)器12的直流輸入側(cè)串聯(lián)連接兩個太陽能電池模塊11、21的情況進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明不限定于此。例如，在要增大太陽光發(fā)電系統(tǒng)的容量的情況下，圖3所示的第二實施方式是有效的。該第二實施方式的太陽光發(fā)電系統(tǒng)具備如下結(jié)構(gòu)與太陽能電池模塊11并聯(lián)地連接一個太陽能電池模塊31，與太陽能電池模塊21并聯(lián)地連接一個太陽能電池模塊41，上述兩個太陽能電池模塊11、21在功率調(diào)節(jié)器12的直流輸入側(cè)串聯(lián)連接。在本實施方式中， 并聯(lián)連接了一個太陽能電池模塊，但是也能夠并聯(lián)多個太陽能電池模塊。由此，能夠使太陽光發(fā)電系統(tǒng)的容量增加與并聯(lián)連接的太陽能電池模塊的個數(shù)相應(yīng)的量。此外，對與第一實施方式相同或者相當(dāng)?shù)牟糠指郊油粎⒄諛?biāo)記并省略重復(fù)說明。當(dāng)然，本發(fā)明并不限定于上述實施方式，在不脫離本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)能夠以更多的方式實施，本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書表示，還包括與權(quán)利要求書的記載均等的意思以及范圍內(nèi)的所有變更。
權(quán)利要求1.一種太陽光發(fā)電系統(tǒng)，具備功率調(diào)節(jié)器，該功率調(diào)節(jié)器被設(shè)置在將多個太陽能電池串聯(lián)連接而成的太陽能電池模塊與其它電源系統(tǒng)之間，該功率調(diào)節(jié)器使上述太陽能電池模塊與其它電源系統(tǒng)相互連接，該太陽光發(fā)電系統(tǒng)的特征在于，在上述功率調(diào)節(jié)器的直流輸入側(cè)串聯(lián)連接有兩個太陽能電池模塊，連接上述兩個太陽能電池模塊的中間電位點被接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽光發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，在上述兩個太陽能電池模塊中的某一個太陽能電池模塊的輸出側(cè)設(shè)置有開關(guān)，該開關(guān)用于在無法控制上述功率調(diào)節(jié)器的狀態(tài)時從功率調(diào)節(jié)器斷開上述某一個太陽能電池模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽光發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 上述開關(guān)是機(jī)械式開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中的任一項所述的太陽光發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 分別與上述兩個太陽能電池模塊并聯(lián)地連接有一個以上的太陽能電池模塊。
專利摘要一種太陽光發(fā)電系統(tǒng)，具備功率調(diào)節(jié)器(12)，該功率調(diào)節(jié)器(12)被設(shè)置在將多個太陽能電池(11a、21a)串聯(lián)連接而成的太陽能電池模塊(11、21)與其它電源系統(tǒng)(13)之間，使太陽能電池模塊(11、21)與其它電源系統(tǒng)(13)相互連接，該太陽光發(fā)電系統(tǒng)在功率調(diào)節(jié)器(12)的直流輸入側(cè)串聯(lián)連接兩個太陽能電池模塊(11、21)，并將連接兩個太陽能電池模塊(11、21)的中間電位點(19)接地，并且將用于在功率調(diào)節(jié)器(12)停止時從功率調(diào)節(jié)器(12)斷開一方的太陽能電池模塊(11)的開關(guān)(20)設(shè)置在該一方的太陽能電池模塊(11)的輸出側(cè)。
文檔編號H02J3/38GK202026096SQ20099010024
公開日2011年11月2日 申請日期2009年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月14日
發(fā)明者小林猛 申請人:日新電機(jī)株式會社