專利名稱：開路電壓控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施方式涉及被用在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中并將開路電壓控制在所希望的值的開路電壓控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，利用了自然能量的發(fā)電系統(tǒng)備受矚目，流行導(dǎo)入太陽能發(fā)電系統(tǒng)。太陽能發(fā)電利用了將太陽光的能量轉(zhuǎn)換為電力的太陽電池(PV-Photovoltaic (光伏))。但是，在太陽電池板中，未滿足功率調(diào)節(jié)器能工作的電壓。因此，在專利文獻I中公開的太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，串聯(lián)連接地使用了多塊太陽電池板。
現(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻I :日本特開2001 - 84343號公報


圖I是表示本實施方式的開路電壓控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。圖2是表示使用了第一實施方式的開路電壓控制系統(tǒng)的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的圖。圖3是用于說明第一實施方式中的太陽電池板透射日射量可變裝置的工作的圖。圖4是表示第一實施方式中的運算控制裝置的概略的處理順序的流程圖。圖5是表示太陽電池板的每個電池溫度下的日射量與開路電壓的關(guān)系的圖表。圖6是表示使用了第一實施方式的開路電壓控制系統(tǒng)的結(jié)果的圖。圖7是表示使用了第二實施方式的開路電壓控制系統(tǒng)的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的圖。圖8是第二實施方式中的太陽電池板朝向可變裝置的側(cè)視圖以及后視圖。圖9是表示第二實施方式中的運算控制裝置的概略的處理順序的流程圖。圖10是表示應(yīng)用了第二實施方式的開路電壓控制系統(tǒng)的結(jié)果的圖。圖11是表示使用了第三實施方式的開路電壓控制系統(tǒng)的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的圖。圖12是用于說明第三實施方式中的太陽電池板溫度可變裝置的工作的圖。圖13是表示第三實施方式中的運算控制裝置的概略的處理順序的流程圖。圖14是表示太陽電池板的每個電池溫度下的日射量與開路電壓的關(guān)系的圖表。圖15是表示應(yīng)用了第三實施方式的開路電壓控制系統(tǒng)的結(jié)果的圖。圖16是表示使用了第四實施方式的開路電壓控制系統(tǒng)的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的圖。圖17是表示第四實施方式中的運算控制裝置的概略的處理順序的流程圖。圖18是表示太陽電池板的每個電池溫度下的日射量與開路電壓的關(guān)系的圖表。圖19是表示利用電路可變裝置來變更太陽電池板的數(shù)量的方式的示意圖。圖20是表示應(yīng)用了第四實施方式的開路電壓控制系統(tǒng)的結(jié)果的圖。圖21是表示太陽能發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。圖22是用于說明太陽能發(fā)電系統(tǒng)的平均每I串太陽電池板的連接數(shù)量的圖。
圖23是表示太陽能發(fā)電系統(tǒng)的串電壓和逆變器工作時間的示意圖。圖24是表示從太陽電池板輸出的電壓的推移的圖。
具體實施例方式在說明本實施方式的太陽能發(fā)電系統(tǒng)之前，對太陽能發(fā)電系統(tǒng)為了對應(yīng)于上述需求而應(yīng)具備的功能進行說明。圖21是表示太陽能發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 的圖。太陽能發(fā)電系統(tǒng)具備太陽電池板2、串(string)布線7、開關(guān)5以及逆變器6。太陽電池板2將擁有光電動勢效應(yīng)的太陽電池(cell :電池)例如呈平面狀排列而形成。串布線7將多個太陽電池板2串聯(lián)連接。在此，將通過串布線7而串聯(lián)連接的多個太陽電池板2的結(jié)構(gòu)稱為I串。逆變器6與至少一個串連接，將輸入的太陽電池板2的直流電力轉(zhuǎn)換為交流。開關(guān)5對串布線7與逆變器6的電力線進行通斷。另外，開關(guān)5也可以編入于逆變器6的內(nèi)部。圖22是用于說明太陽能發(fā)電系統(tǒng)的平均每I串太陽電池板的連接數(shù)的圖。首先，對設(shè)在圖22的左端的欄的項目內(nèi)的主要項目進行說明?！皩μ栯姵氐娜丈洹北硎酒骄繂挝幻娣e(m2)的太陽光的能量(W)。數(shù)字小的情況表示“低日射”，數(shù)字大的情況表示“高日射”?！疤栯姵氐碾姵販囟取北硎臼褂脮r的太陽電池本身的溫度。例如，在從硅材料制造的太陽電池板中，在該太陽電池的溫度高的情況下，太陽電池的產(chǎn)生電壓小，在太陽電池的溫度低的情況下，太陽電池的產(chǎn)生電壓大。太陽電池的開路電壓主要由“對太陽電池的日射”和“太陽電池的電池溫度”支配?！疤栯姵氐拈_路電壓”是未在太陽電池連接有負載的情況下的太陽電池的輸出電壓。將太陽能發(fā)電系統(tǒng)的耐壓設(shè)為600V。在此，耐壓是作為每I串的產(chǎn)生電壓的上限值而進行規(guī)定的值。雖然在I串的產(chǎn)生電壓在超過了該耐壓的情況下是和緩的，但是太陽能發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)部分會受到損傷。因此，在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，謀求不超過該耐壓的設(shè)計。在情形I所示的情況下，即，在對太陽電池的日射為100W / m2的情況下，平均每I串太陽電池的串聯(lián)連接數(shù)為15個模塊。因此，平均每I串的開路電壓為15X39 = 585V，為耐壓600V以下。在情形2所示的情況下，即，在對太陽電池的日射為1000W / m2的情況下，平均每I串太陽電池的串聯(lián)數(shù)為15個模塊。因此，平均每I串的開路電壓為15X44 = 660V，超過了耐壓600V。情形3表示了用于避免這樣的超過耐壓狀態(tài)的結(jié)構(gòu)。在情形3所示的情況下，將平均每I串太陽電池的串聯(lián)數(shù)設(shè)為13個模塊。這樣，在對太陽電池的日射為1000W / m2的情況下，開路電壓為13X44 = 572V，為耐壓600V以下。如情形3所示那樣，配合設(shè)置有太陽能發(fā)電系統(tǒng)的環(huán)境，來決定(減少)平均每I串太陽電池的串聯(lián)數(shù)，由此能使開路電壓為耐壓以下。然而，雖然在該對應(yīng)中平均每I串的發(fā)電容量在情形2中為200X15 = 3000W，但在情形3中減少為200X13 = 2600W。因此，為了得到發(fā)電力39000W所需的串?dāng)?shù)，在情形2中為39000 / 3000 = 13串，與此相比，在情形3中增加到39000 / 2600 = 15串。由于當(dāng)串?dāng)?shù)增加時，串布線數(shù)會增加，所以太陽能發(fā)電系統(tǒng)的制造成本會上升。圖23是表示太陽能發(fā)電系統(tǒng)的串電壓8和逆變器工作時間9的示意圖。串電壓8是平均每I串的產(chǎn)生電壓(開路電壓)。逆變器6從串電壓8超過逆變器工作開始電壓時起開始工作，在串電壓8變得低于逆變器工作開始電壓時停止工作。
在圖23所示的圖表中，串電壓8 (8a、8b)與朝陽升起一起上升。從串電壓8 (8a、8b)超過一定值時起，逆變器6自動開始工作。而且，在夕陽落下而串電壓8 (8a、8b)變?yōu)楹愣ㄖ狄韵聲r逆變器6自動停止工作。如圖23所示那樣，平均每I串太陽電池的串聯(lián)數(shù)少的情況下的逆變器工作時間％，與平均每I串太陽電池的串聯(lián)數(shù)多的情況下的逆變器工作時間9a相比短。因此，平均每I串太陽電池的串聯(lián)數(shù)少的情況下的發(fā)電量，變得比平均每I串太陽電池的串聯(lián)數(shù)多的情況下的發(fā)電量少。如以上所述那樣，在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，通過串聯(lián)連接的太陽電池板的數(shù)量受到限制，從而會引起制造成本的上升和發(fā)電量的減少。若這樣，則與以往相比，能使每I串的太陽電池板數(shù)增加，或者，若能限制太陽電池板數(shù)的減少，則能因串?dāng)?shù)的減少而使成本降低，能進一步地增加發(fā)電量。本實施方式的開路電壓控制系統(tǒng)是作為反復(fù)進行這樣的技術(shù)上的研究的結(jié)果而想到的。以下，一邊參照附圖一邊對本實施方式的開路電壓控制系統(tǒng)進行說明。[第一實施方式]圖I是表示本實施方式的開路電壓控制系統(tǒng)10的結(jié)構(gòu)的圖。本開路電壓控制系統(tǒng)10具備開路電壓測定裝置3、運算控制裝置4以及驅(qū)動控制裝置I。開路電壓測定裝置3對未被賦予負載的狀態(tài)下的串電壓即開路電壓進行測定。運算控制裝置4在與逆變器6之間進行信號的授受，并且接受來自開路電壓測定裝置3的測定信號，對驅(qū)動控制裝置I進行控制。驅(qū)動控制裝置I對太陽電池板2等進行驅(qū)動并對串電壓進行控制。而且，驅(qū)動控制裝置I能使用太陽電池板透射日射量可變裝置11、太陽電池板朝向可變裝置12、太陽電池板溫度可變裝置13、電路可變裝置14中的至少之一來構(gòu)成。另外，雖然能如圖21所示那樣，對逆變器6連接多個串，但開路電壓測定裝置3以及運算控制裝置4構(gòu)成為多個串所共用的裝置，驅(qū)動控制裝置I按各個串的每一個來構(gòu)成。其中，開路電壓測定裝置3、運算控制裝置4以及驅(qū)動控制裝置I不限定于該實施方式而能以各種方式來構(gòu)成。例如，也可以將開路電壓測定裝置3或者運算控制裝置4按各個串的每一個來構(gòu)成。此外，也可以將驅(qū)動控制裝置I構(gòu)成為串所共用的裝置。在第一實施方式中，作為驅(qū)動控制裝置1，使用太陽電池板透射日射量可變裝置11，使透射日射量可變，由此對開路電壓進行調(diào)整。圖2是表示使用了第一實施方式的開路電壓控制系統(tǒng)10的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的圖。太陽能發(fā)電系統(tǒng)包括太陽電池板2、開路電壓測定裝置3、運算控制裝置4、太陽電池板透射日射量可變裝置11、開關(guān)5以及逆變器6。太陽電池板透射日射量可變裝置11設(shè)置于太陽光與太陽電池板2之間并對通過的日射量進行調(diào)整。另外，對太陽電池板透射日射量可變裝置11以外的裝置省略說明。圖3是用于說明第一實施方式中的太陽電池板透射日射量可變裝置11的工作的圖。如圖3(1)所示那樣，作為太陽電池板透射日射量可變裝置11，例如使用液晶快門111，通過給予如圖3 (2)所示那樣使液晶快門111的透射率變化的控制信號，從而能控制對太陽電池板2的日射量。另外，作為用于變更透射日射量的機構(gòu)，也可以使用變更開口面積的機構(gòu)。例如，也可以代替液晶快門111，而通過設(shè)置百葉窗(blind)那樣的遮光體，使其遮光面積變化，從而對通過的日射量進行調(diào)整。圖4是表示第一實施方式中的運算控制裝置4的概略的處理順序的流程圖。運算控制裝置4按每個規(guī)定周期來執(zhí)行該流程圖所示的工作。在步驟SOl中，運算控制裝置4利用來自逆變器6的信號來判斷開關(guān)5是否斷開。如上所述，逆變器6從串電壓8超過逆變器工作開始電壓時起開始工作。即，逆變器6在串電壓8超過逆變器工作開始電壓時，使開關(guān)5進行接通工作，將串電壓8導(dǎo)入到內(nèi)部的變換電路中。因此，開關(guān)5的開閉狀態(tài)由逆變器6控制。在開關(guān)5閉合的情況下(步驟SOl “否”)，運算控制裝置4結(jié)束工作。在開關(guān)5斷開的情況下(步驟SO?！恰?，在步驟S02中，運算控制裝置4獲取開路電壓測定裝置3所測定的開路電壓?！ぴ诓襟ES03中，運算控制裝置4調(diào)查開路電壓是否小于等于規(guī)定電壓。在此，規(guī)定電壓是大于等于逆變器6的負載能運轉(zhuǎn)的電壓且比太陽能發(fā)電系統(tǒng)的耐壓電壓小的電壓。對于該細節(jié)將在后面敘述。在開路電壓小于等于規(guī)定電壓的情況下(步驟S03 “是”)，運算控制裝置4結(jié)束工作。在開路電壓超過規(guī)定電壓的情況下(步驟S03“否”)，在步驟S04中，運算控制裝置4以開路電壓成為規(guī)定電壓的方式對太陽電池板透射日射量可變裝置11的開度進行變更。圖5是表示太陽電池板的每個電池溫度下的日射量與開路電壓的關(guān)系的圖表。如該圖表所示那樣，開路電壓通過使日射量減少而降低。此外，若電池溫度變高，開路電壓就會降低。在圖表中，將與開路電壓的耐壓電壓值對應(yīng)的電池電壓值表不為40V。在此，對本控制方法的意義進行說明。朝陽升起之后的太陽電池板2的輸出電壓考慮按如下那樣進行推移。圖24是表示從太陽電池板輸出的電壓的推移的圖。朝陽對太陽電池板2進行照射，隨著時間經(jīng)過，太陽電池板2的開路電壓會增加。運算控制裝置4以使太陽電池板2的開路電壓成為規(guī)定電壓的方式對太陽電池板透射日射量可變裝置11的開度進行控制。在此，規(guī)定電壓設(shè)定得比逆變器工作開始電壓高。但是，即使開路電壓超過開始電壓，逆變器6也不立即開始工作，而是在規(guī)定時間(例如，十幾分鐘)經(jīng)過后開始起動。因此，運算控制裝置4繼續(xù)進行控制直到逆變器6開始工作為止，以使開路電壓成為規(guī)定電壓。由于當(dāng)逆變器6開始工作時會被賦予負載，所以因其影響，從太陽電池板輸出的電壓會降低。其后，太陽電池板2的電壓由逆變器6的負載控制功能進行控制使得來自太陽電池的發(fā)電電力變大，太陽電池板的開路電壓的上升被抑制。這樣，在逆變器6開始了工作以后，會發(fā)揮要抑制串電壓8的上升的作用。由此，通過以使在逆變器6開始工作的最近的狀態(tài)下的電壓成為規(guī)定電壓的方式對遮光面積的開度進行控制，從而能防止超過耐壓電壓。在該例子中，將規(guī)定電壓設(shè)定成大于等于逆變器工作開始電壓且小于耐壓電壓的電壓。但是，應(yīng)用開路電壓控制系統(tǒng)的對象不限于逆變器6，而是以一般的負載為對象。因此，上述的規(guī)定電壓相當(dāng)于設(shè)定成大于等于負載能工作的電壓且小于耐壓電壓的電壓。在此，運算控制裝置4所執(zhí)行的控制工作也可以使用PID反饋控制、取樣控制、取樣PI控制等的控制手法。此外，也可以利用太陽能發(fā)電系統(tǒng)所特有的圖5所示的特性而使用預(yù)置控制。例如，在太陽電池板2的中央部設(shè)置溫度傳感器(未圖示)，以電池溫度為代表進行測定。運算控制裝置4根據(jù)由溫度傳感器測定的電池溫度來確定出圖5的特性曲線。而且，根據(jù)在該特性曲線上由開路電壓測定裝置3測定的開路電壓，來把握照射到太陽電池板2的當(dāng)前的日射量X。接下來，求取使開路電壓成為規(guī)定電壓那樣的日射量Y，并控制成使開度為當(dāng)前開度的Y / X倍。圖6是表示應(yīng)用了第一實施方式的開路電壓控制系統(tǒng)的結(jié)果的圖。日射量為1000 (ff / m2)，太陽電池板的朝向為朝南，透射日射量可變裝置的日射透射率在情形A中為100% (無遮光)，在情形B中為10%。太陽電池的開路電壓在情形A中為44V，在情形B 中為39V。I串的開路電壓根據(jù)太陽電池的開路電壓和平均每I串的太陽電池串聯(lián)連接數(shù)而計算出。在情形A中，對太陽電池的日射為1000W / m2，電池溫度為一20°C，平均每I串太陽電池的串聯(lián)連接數(shù)為15，1串的開路電壓為660V。因此，當(dāng)設(shè)太陽能發(fā)電系統(tǒng)的耐壓為600V時，會超過該耐壓。另一方面，在情形B中，通過控制透射日射量可變裝置的日射透射率并使其為10%，從而能使I串的開路電壓為585V，為太陽能發(fā)電系統(tǒng)的耐壓600V以內(nèi)。另外，雖然在圖4的流程圖中，在步驟S03中開路電壓小于等于規(guī)定電壓的情況下不進行控制工作，但是在這種情況下也可以使日射量增加。[第二實施方式]在第二實施方式中，作為驅(qū)動控制裝置1，使用太陽電池板朝向可變裝置12，使太陽電池板朝向可變，由此對開路電壓進行調(diào)整。圖7是表示使用了第二實施方式的開路電壓控制系統(tǒng)10的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的圖。太陽能發(fā)電系統(tǒng)由太陽電池板2、開路電壓測定裝置3、運算控制裝置4、太陽電池板朝向可變裝置12、開關(guān)5以及逆變器6構(gòu)成。太陽電池板朝向可變裝置12對太陽電池板所面對的日射量進行調(diào)整。另外，對太陽電池板朝向可變裝置12以外的裝置，省略說明。圖8是第二實施方式中的太陽電池板朝向可變裝置12的側(cè)視圖以及后視圖。太陽電池板朝向可變裝置12對將來自太陽光的能量變換為電氣能量的太陽電池板2的方向進行變更。太陽電池板朝向可變裝置12具備控制方位角的方位角可變裝置22以及仰角可變裝置21。而且，太陽電池板朝向可變裝置12設(shè)在成為基準(zhǔn)的基礎(chǔ)23之上。能通過對太陽電池板朝向可變裝置12給予控制信號，從而對照射到太陽電池板2的日射量進行調(diào)整。圖9是表示第二實施方式中的運算控制裝置4的概略的處理順序的流程圖。運算控制裝置4按每個規(guī)定周期來執(zhí)行該流程圖所示的工作。在步驟Sll中，運算控制裝置4利用來自逆變器6的信號來判斷開關(guān)5是否斷開。在開關(guān)5閉合的情況下(步驟Sll “否”)，運算控制裝置4使工作結(jié)束。在開關(guān)5斷開的情況下(步驟Sir‘是”)，在步驟S12中，運算控制裝置4獲取開路電壓測定裝置3所測定的開路電壓。在步驟S13中，運算控制裝置4調(diào)查開路電壓是否小于等于規(guī)定電壓。在此，規(guī)定電壓為大于等于逆變器6的負載能運轉(zhuǎn)的電壓且小于太陽能發(fā)電系統(tǒng)的耐壓電壓的電壓。對于該細節(jié)已經(jīng)進行了敘述，因此進行省略。在開路電壓小于等于規(guī)定電壓的情況下(步驟S13 “是”)，運算控制裝置4使工作結(jié)束。在開路電壓超過規(guī)定電壓的情況下(步驟S13 “否”)，在步驟S14中，運算控制裝置4以使開路電壓成為規(guī)定電壓的方式對太陽電池板朝向可變裝置12的朝向進行變更。在此，若知曉當(dāng)前的年月日和時刻，就可以確定設(shè)置有太陽電池板朝向可變裝置12的處所的太陽的照射方向。因此，基于與預(yù)先制作的太陽的照射方向有關(guān)的數(shù)據(jù)庫，以將太陽的照射量降低到規(guī)定值的方式對太陽電池板朝向可變裝置12的朝向進行變更。在此，可以使方位角可變裝置22和仰角可變裝置21 —同工作，也可以使一方工作，在不充分的情況下進而使另一方工作。圖10是表示應(yīng)用了第二實施方式的開路電壓控制系統(tǒng)的結(jié)果的圖。在情形A中，日射量為1000 (ff / m2)，太陽電池板的朝向為日射的方向，透射日射量可變裝置的日射透射率為100%。在情形B中日射量為100 (ff / m2)，太陽電池板2的朝向為日射方向的相 反方向，日射透射率為100%。太陽電池的開路電壓在情形A中為44V，在情形B中為39V。I串的開路電壓根據(jù)太陽電池的開路電壓和平均每I串的太陽電池串聯(lián)連接數(shù)而計算出。在情形A中，對太陽電池的日射為1000W / m2，電池溫度為一20°C，平均每I串太陽電池的串聯(lián)連接數(shù)為15，1串的開路電壓為660V。因此，當(dāng)設(shè)太陽能發(fā)電系統(tǒng)的耐壓為600V時，超過了該耐壓。另一方面，在情形B中，通過利用太陽電池板朝向可變裝置12對日射量進行控制使其為100W / m2，從而能使I串的開路電壓為585V，為太陽能發(fā)電系統(tǒng)的耐壓600V以內(nèi)。另外，雖然在圖9的流程圖中，在步驟S13中開路電壓小于等于規(guī)定電壓的情況下未進行控制工作，但也可以在這種情況下使日射量增加。[第三實施方式]在第三實施方式中，作為驅(qū)動控制裝置1，使用太陽電池板溫度可變裝置13，使太陽電池板溫度可變，由此對開路電壓進行調(diào)整。圖11是表示使用了第三實施方式的開路電壓控制系統(tǒng)10的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的圖。太陽能發(fā)電系統(tǒng)包括太陽電池板2、開路電壓測定裝置3、運算控制裝置4、太陽電池板溫度可變裝置13、溫度傳感器30、開關(guān)5以及逆變器6。太陽電池板溫度可變裝置13與太陽電池板2相鄰接地設(shè)置并對面板溫度進行調(diào)整。溫度傳感器30設(shè)在太陽電池板2的中央部，以其測定值作為電池溫度來進行處理。另外，對太陽電池板溫度可變裝置13、溫度傳感器30以外的裝置，省略說明。圖12是用于說明第三實施方式中的太陽電池板溫度可變裝置13的工作的圖。如圖12 (I)所示那樣作為太陽電池板溫度可變裝置13，例如使用電熱線131，通過如圖12
(2)所示那樣將電流信號作為控制信號進行給予，從而能對太陽電池板2的電池溫度進行控制。另外，作為用于變更太陽電池板2的電池溫度的機構(gòu)，也可以取代電熱線131而使用溫水來調(diào)制電池溫度。圖13是表示第三實施方式中的運算控制裝置4的概略的處理順序的流程圖。運算控制裝置4按每個規(guī)定周期來執(zhí)行該流程圖所示的工作。在步驟S21中，運算控制裝置4利用來自逆變器6的信號來判斷開關(guān)5是否斷開。
在開關(guān)5閉合的情況下(步驟S21 “否”)，運算控制裝置4使工作結(jié)束。在開關(guān)5斷開的情況下(步驟S21“是”)，在步驟S22中，運算控制裝置4獲取開路電壓測定裝置3所測定的開路電壓。在步驟S23中，運算控制裝置4調(diào)查開路電壓是否小于等于規(guī)定電壓。在此，規(guī)定電壓是大于等于逆變器6的負載能運轉(zhuǎn)的電壓且小于太陽能發(fā)電系統(tǒng)的耐壓電壓的電壓。對于該細節(jié)省略說明。在開路電壓小于等于規(guī)定電壓的情況下(步驟S23 “是”)，運算控制裝置4使工作結(jié)束。在開路電壓超過規(guī)定電壓的情況下(步驟S23“否”)，在步驟S24中，運算控制裝置4以使開路電壓成為規(guī)定電壓的方式利用太陽電池板溫度可變裝置13對太陽電池板2的溫度進行變更。
雖然第三實施方式的控制方法能使用在第一實施方式中說明的各方法，但例如能按以下這樣來進行控制。圖14是表示太陽電池板的每個電池溫度下的日射量與開路電壓的關(guān)系的圖表。如該圖表所示那樣，開路電壓通過使日射量變少而降低。此外，若電池溫度變高，開路電壓就會降低。在圖表中，將與開路電壓的耐壓電壓值對應(yīng)的電池電壓值表不為40V。運算控制裝置4根據(jù)由溫度傳感器30測定的電池溫度來確定圖14的特性曲線。而且，根據(jù)在該特性曲線上由開路電壓測定裝置3測定的開路電壓，來把握照射到太陽電池板2的當(dāng)前的日射量。而且，求取在該日射量下用于使開路電壓成為規(guī)定的電壓的目標(biāo)電池溫度，并利用太陽電池板溫度可變裝置13來控制成目標(biāo)電池溫度。圖15是表示應(yīng)用了第三實施方式的開路電壓控制系統(tǒng)的結(jié)果的圖。在情形A中，日射量為1000 (ff / m2)，太陽電池板的朝向為朝南，透射日射量可變裝置的日射透射率為100%。太陽電池的開路電壓在情形A中為44V。I串的開路電壓根據(jù)太陽電池的開路電壓和平均每I串的太陽電池串聯(lián)連接數(shù)而計算出。在情形A中，對太陽電池的日射為1000W / m2，電池溫度為一 20°C，平均每I串太陽電池的串聯(lián)連接數(shù)為15，1串的開路電壓為660V。因此，當(dāng)將太陽能發(fā)電系統(tǒng)的耐壓設(shè)為600V時，超過了該耐壓。另一方面，在情形C中，與情形A相同，日射量為1000 (ff / m2)，太陽電池板的朝向為朝南，透射日射量可變裝置的日射透射率為100%。通過利用太陽電池板溫度可變裝置13對電池溫度進行控制使其為25°C，從而能使I串的開路電壓為570V，為太陽能發(fā)電系統(tǒng)的耐壓600V以內(nèi)。[第四實施方式]在第四實施方式中，作為驅(qū)動控制裝置I，通過使構(gòu)成電路的太陽電池板的連接數(shù)可變，從而對開路電壓進行調(diào)整。圖16是表示使用了第四實施方式的開路電壓控制系統(tǒng)10的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的圖。太陽能發(fā)電系統(tǒng)包括太陽電池板2、開路電壓測定裝置3、運算控制裝置4、電路可變裝置14、開關(guān)5以及逆變器6。電路可變裝置14對I串所連接的太陽電池板的數(shù)量進行變更。圖17是表示第四實施方式中的運算控制裝置4的概略的處理順序的流程圖。運算控制裝置4按每個規(guī)定周期來執(zhí)行該流程圖所示的工作。在步驟S31中，運算控制裝置4利用來自逆變器6的信號來判斷開關(guān)5是否斷開。在開關(guān)5閉合的情況下(步驟S31 “否”)，運算控制裝置4使工作結(jié)束。在開關(guān)5斷開的情況下(步驟S31“是”)，在步驟S32中，運算控制裝置4獲取開路電壓測定裝置3所測定的開路電壓。在步驟S33中，運算控制裝置4調(diào)查開路電壓是否小于等于規(guī)定電壓。在此，規(guī)定電壓是大于等于逆變器6的負載能運轉(zhuǎn)的電壓且小于太陽能發(fā)電系統(tǒng)的耐壓電壓的電壓。對于該細節(jié)，與第一實施方式相同，因此省略說明。在開路電壓小于等于規(guī)定電壓的情況下(步驟S33 “是”)，運算控制裝置4使工作結(jié)束。在開路電壓超過規(guī)定電壓的情況下(步驟S33 “否”)，在步驟S34中，運算控制裝置4以使開路電壓成為大于等于逆變器工作開始電壓且小于耐壓電壓的范圍的電壓的方式， 利用電路可變裝置14對I串所連接的太陽電池板的數(shù)量進行變更。例如，運算控制裝置4在開路電壓超過規(guī)定電壓的情況下，只要變更(減少)太陽電池板2的數(shù)量即可。進而，能對太陽電池板設(shè)置溫度計(未圖示)并按如下那樣進行控制。圖18是表示太陽電池板的每個電池溫度的日射量與開路電壓的關(guān)系的圖表。如該圖表所示那樣，開路電壓通過使日射量減少而降低。此外，若電池溫度變高，開路電壓就會降低。在圖表中，將開路電壓的耐壓電壓值表示為40V。運算控制裝置4根據(jù)由溫度傳感器30測定的電池溫度來確定圖18的特性曲線。而且，根據(jù)在該特性曲線上由開路電壓測定裝置3測定的開路電壓，來把握照射到太陽電池板2的當(dāng)前的日射量X。接下來，求取使開路電壓成為規(guī)定電壓那樣的日射量Y，控制成使I串所連接的太陽電池板的數(shù)量為當(dāng)前的面板的數(shù)量的Y / X倍。圖19是表示通過電路可變裝置14來變更太陽電池板的數(shù)量的方式的示意圖。圖19 (I)示出了變更前的I串的連接狀態(tài)。在變更前，I串中串聯(lián)連接有15個太陽電池板2。圖19 (2)示出了變更后的I串的連接狀態(tài)。在變更后，I串中串聯(lián)連接有13個太陽電池板2。另外，所通斷的太陽電池板2的數(shù)量可以如圖19所示那樣為固定數(shù)(例如2個)，也可以為與減少的電壓數(shù)相應(yīng)的可變數(shù)(例如，I 3個)。此外，所通斷的太陽電池板2可以為串聯(lián)連接的前端部分、中間部分、后部部分的某一個。圖20是表示應(yīng)用了第四實施方式的開路電壓控制系統(tǒng)的結(jié)果的圖。在情形A中，日射量為1000 (ff / m2)，太陽電池板的朝向為朝南，透射日射量可變裝置的日射透射率為100%。太陽電池的開路電壓在情形A中為44V。I串的開路電壓根據(jù)太陽電池的開路電壓和平均每I串的太陽電池串聯(lián)連接數(shù)而計算出。在情形A中，對太陽電池的日射為1000W / m2，電池溫度為一 20°C，平均每I串太陽電池的串聯(lián)連接數(shù)為15，1串的開路電壓為660V。因此，當(dāng)設(shè)太陽能發(fā)電系統(tǒng)的耐壓為600V時，超過了該耐壓。另一方面，在情形D中，與情形A相同，日射量為1000 (ff / m2)，太陽電池板的朝向為朝南，透射日射量可變裝置的日射透射率為100%。通過利用電路可變裝置14使連接于I串的太陽電池板2的數(shù)量為13個，從而能使I串的開路電壓為572V，為太陽能發(fā)電系統(tǒng)的耐壓600V以內(nèi)。雖然在以上說明的各實施方式中，驅(qū)動控制裝置I分別使用了太陽電池板透射日射量可變裝置11、太陽電池板朝向可變裝置12、太陽電池板溫度可變裝置13、電路可變裝置14的任一者，但也能將多個裝置適當(dāng)?shù)亟M合起來來構(gòu)成。此外，也可以按每個串來選擇在驅(qū)動控制裝置I中使用的裝置的種類。另外，上述的控制工作不限于“逆變器6剛開始工作之前的定時”。在因某些理由“串為開路的情況下”也同樣地進行工作。例如，為了保養(yǎng)或檢查，有時故意使開關(guān)5為開路。此時，由于負載被切斷，所以會從開路的串產(chǎn)生耐壓以上的電壓，有損傷串7、太陽電池板2等的危險。在這樣的情況中，也是開路電壓控制系統(tǒng)10以不使從串產(chǎn)生的電壓為耐壓以上的方式進行工作。而且，在保養(yǎng)結(jié)束后連接的情況下，由于進行上述的各實施方式中說明過的控制工作，所以不會對太陽能發(fā)電系統(tǒng)作用超過耐壓的電壓。[變形例的方式]對上述的各實施方式的結(jié)構(gòu)的變形例進行說明。雖然在圖2中，運算控制裝置4從逆變器6取得與開關(guān)5的開閉狀態(tài)有關(guān)的信息，但并不限定于該方式。·例如，也可以是在運算控制裝置4對由開路電壓測定裝置3測定的電壓進行監(jiān)視，該電壓急劇降低的情況下，判斷為對逆變器6賦予了負載，使控制工作停止。S卩，運算控制裝置4基于由開路電壓測定裝置3測定的電壓，對開關(guān)5的開路狀態(tài)進行判定。此外，運算控制裝置4將開關(guān)5的狀態(tài)作為DI (數(shù)字輸入)進行導(dǎo)入，對DI進行監(jiān)視，由此能取得開關(guān)5的開閉狀態(tài)。進而，也可以是人們手動對運算裝置指示控制停止、開始。即，也可以指示開關(guān)5連接、開路。特別是，在為了保養(yǎng)或檢查操作，而切斷逆變器6與串的連接，并在操作結(jié)束后接入控制那樣的情形中，能靈活地運用設(shè)備。這些變形例的方式能與上述各實施方式適當(dāng)?shù)亟M合來進行使用。另外，在上述各實施方式中說明過的功能并不止于使用硬件來構(gòu)成，也可以使用軟件將記載有各功能的程序讀入到計算機中來實現(xiàn)。此外，各功能也可以適當(dāng)?shù)剡x擇軟件、硬件的任一者來構(gòu)成。因此，作為流程圖進行記載并說明的處理，能以實現(xiàn)其處理的硬件來構(gòu)成。另外，本發(fā)明并不直接限定于上述實施方式，而是在實施階段中在不脫離其要旨的范圍內(nèi)能對構(gòu)成要素進行變形而具體化。通過上述實施方式中公開的多個結(jié)構(gòu)要素的適當(dāng)?shù)慕M合，能形成各種發(fā)明。例如，也可以從實施方式中所示的所有構(gòu)成要素中刪除幾個結(jié)構(gòu)要素。進而，也可以適當(dāng)?shù)亟M合遍及不同實施方式的構(gòu)成要素。
權(quán)利要求
1.一種開路電壓控制系統(tǒng)，其被用在具有串和開關(guān)的太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，對所述串的開路電壓進行控制，其中，所述串具有串聯(lián)連接的太陽電池板，所述開關(guān)對用于將由所述串產(chǎn)生的直流電壓提供給負載的路徑進行通斷，所述開路電壓控制系統(tǒng)的特征在于，具備 開路電壓測定裝置，對所述串和所述負載未連接的開路狀態(tài)下的所述串的開路電壓進行測定； 驅(qū)動控制裝置，對來自所述太陽電池板的輸出電壓進行控制；以及運算控制裝置，在所述串和所述負載為開路的狀態(tài)下，基于所述開路電壓測定裝置所測定的開路電壓，以使所述開路電壓成為大于等于所述負載能工作的電壓而且未超過所述太陽能發(fā)電系統(tǒng)的耐壓電壓的規(guī)定的電壓值的方式，輸出對所述驅(qū)動控制裝置進行控制的信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的開路電壓控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述驅(qū)動控制裝置是變更對所述太陽電池板照射的日射量的日射量可變裝置， 所述運算控制裝置基于所述開路電壓測定裝置所測定的開路電壓，以使從所述串產(chǎn)生的開路電壓成為所述規(guī)定的電壓值的方式，將變更日射量的信號輸出到所述日射量可變裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的開路電壓控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述驅(qū)動控制裝置是變更所述太陽電池板面的方位、傾斜度的至少一個的朝向可變裝置， 所述運算控制裝置基于所述開路電壓測定裝置所測定的開路電壓，根據(jù)日射的方向與開路電壓的關(guān)系，以使從所述串產(chǎn)生的開路電壓成為所述規(guī)定的電壓值的方式，將變更所述太陽電池板面的方位、傾斜度的至少一個的信號輸出到所述朝向可變裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的開路電壓控制系統(tǒng)，其特征在于， 還具有對所述太陽電池板的溫度進行測定的溫度計， 所述驅(qū)動控制裝置是變更所述太陽電池板的溫度的溫度可變裝置， 所述運算控制裝置基于所述開路電壓測定裝置所測定的開路電壓，根據(jù)電池溫度與開路電壓的關(guān)系，以使從所述串產(chǎn)生的開路電壓成為所述規(guī)定的電壓值的方式，將變更電池溫度的信號輸出到所述溫度可變裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的開路電壓控制系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動控制裝置是對多個所述太陽電池板的串聯(lián)連接數(shù)進行變更的電路可變裝置，所述運算控制裝置基于所述開路電壓測定裝置所測定的開路電壓，根據(jù)串聯(lián)連接數(shù)與開路電壓的關(guān)系，以使從所述串產(chǎn)生的開路電壓成為大于等于所述負載能工作的電壓而且未超過所述太陽能發(fā)電系統(tǒng)的耐壓電壓的規(guī)定范圍內(nèi)的電壓值的方式，將變更所述太陽電池板的連接數(shù)的信號輸出到所述電路可變裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的開路電壓控制系統(tǒng)，其特征在于， 還具有對所述太陽電池板的電池溫度進行測定的溫度計， 所述驅(qū)動控制裝置是變更對所述太陽電池板照射的日射量的日射量可變裝置， 所述運算控制裝置基于所述開路電壓測定裝置所測定的開路電壓與所述電池溫度，根據(jù)所述電池溫度下的日射與開路電壓的關(guān)系，以使從所述串產(chǎn)生的開路電壓成為所述規(guī)定的電壓值的方式，將變更日射量的信號輸出到所述日射量可變裝置。
全文摘要
一種開路電壓控制系統(tǒng)，其被用在具有串(7)和開關(guān)(5)的太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，對串的開路電壓進行控制，其中，該串具有串聯(lián)連接的太陽電池板，該開關(guān)對用于將由串產(chǎn)生的直流電壓提供給負載的路徑進行通斷，開路電壓控制系統(tǒng)具備開路電壓測定裝置(3)，對串和負載未連接的開路狀態(tài)下的串的開路電壓進行測定；驅(qū)動控制裝置(11)，對來自太陽電池板的輸出電壓進行控制；以及運算控制裝置(4)，在串和負載為開路的狀態(tài)下，基于開路電壓測定裝置所測定的開路電壓，以使開路電壓成為大于等于負載能工作的電壓而且未超過太陽能發(fā)電系統(tǒng)的耐壓電壓的規(guī)定的電壓值的方式，輸出對驅(qū)動控制裝置進行控制的信號。
文檔編號H01L31/042GK102959728SQ20118003172
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月20日
發(fā)明者川又健司 申請人:株式會社東芝