太阳能发电装置

摘要

本发明提供一种太阳能发电装置，其具有：在输出端子间串联连接的多个太阳能电池或多个太阳能电池及至少一个电容器；辅助电路，其含有串联设置的电感器和开关元件，与所述多个太阳能电池的每一个、或者所述多个太阳能电池及所述至少一个电容器的每一个对应地设置；以及发电工作点控制装置。各个所述多个太阳能电池、或者各个所述多个太阳能电池片及所述至少一个电容器被划分成多个单元，该多个单元的各个单元相互共用所述多个太阳能电池中的一个或者所述至少一个电容器中的一个，所述发电工作点控制装置与各个所述多个单元的每一个对应地设置，其构成为，控制所述开关元件的断开/闭合，以使得设置有所述发电工作点控制装置的单元的发电能力最优化。

权利要求

1.一种太阳能发电装置，其特征在于，包括：

在输出端子间串联连接的多个太阳能电池、或多个太阳能电池及至少一个电容器；

辅助电路，其含有串联设置的电感器和开关元件，所述辅助电路与所述多个太阳能电池中的每一个、或所述多个太阳能电池及所述至少一个电容器中的每一个对应地设置；以及发电工作点控制装置，其中

所述多个太阳能电池中的每一个、或所述多个太阳能电池及所述至少一个电容器中的每一个在对应的开关元件断开时，向所述输出端子间送出电流，所述多个太阳能电池、或所述多个太阳能电池及所述至少一个电容器被划分成多个单元，该多个单元中的相邻单元共用所述多个太阳能电池中的一个或所述至少一个电容器中的一个，并且所述发电工作点控制装置与各个所述多个单元中的每一个对应地设置，其构成为，控制属于设置有所述发电工作点控制装置的单元的所述开关元件的断开/闭合，以使得设置有所述发电工作点控制装置的单元的发电能力最优化。

2.根据权利要求1所述的太阳能发电装置，其还包括：控制装置，其将与所述多个单元分别对应的所述发电工作点控制装置的工作集中进行最优化。

3.根据权利要求1或2所述的太阳能发电装置，其还包括：电功率表，其检测所述多个单元中的每一个的输出。

说明书

太阳能发电装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种太阳能发电装置。

背景技术

[0002] 在太阳能电池中具有下述特性，即，在其端子间电压达到某一电压之前，电流与电压的增加相应而逐渐减小，当电压增加至大于该某一电压后，电流急剧地减少，因此，太阳能电池的输出(电力)呈现随着端子间电压的增加而大致稳定地上升至到达峰值后急剧下降的山形，此外，该峰值点随着太阳光照射强度降低而朝着电压和电流变小的方向移动。因此，为使太阳能电池在最大输出点下进行工作，需要恰当地控制其端子间电压。由于在将多个太阳能电池串联连接而成的太阳能发电装置中，其输出为各个太阳能电池的输出之和，从而，为了在各个太阳能电池的发电量各自发生变动的过程中，尽可能维持其输出端子间电压恒定的同时使太阳能发电装置的输出为最大，有效方式为将串联连接的各个太阳能电池的输出分担比例进行最优控制，相应的控制装置例如由清水敏久提出的“太阳能电池发电系统的发电工作点控制电路”，其记载于2000年11月1日的FB技术新闻No.56的22-27页中。

发明内容

[0003] 如果在将多个太阳能电池串联连接而成的太阳能发电装置中组装有如上述发电工作点控制电路那种对太阳能电池的输出分担比例进行最优控制的单元，则探索其最优工作点所需的时间为，探索的方向为增、减2个方向，沿每个方向的探索需要k次，如果太阳能电池的数量为n，则探索的次数为2k的n次方，因此，随着串联连接的太阳能电池的数量n增加而时间显著增加，到达最优工作点非常花费时间，有可能导致追随每个太阳能电池的受光量的变动的探索控制无法准确地动作。

[0004] 本发明提供一种太阳能发电装置，其即使在串联连接的太阳能电池的数量增加时也不会使探索其最优工作点所需的时间增加。

[0005] 本发明的方式所涉及的太阳能发电装置具有：在输出端子间串联连接的多个太阳能电池或多个太阳能电池及至少一个电容器；辅助电路，其含有串联设置的电感器和开关元件，与所述多个太阳能电池的每一个、或者所述多个太阳能电池及所述至少一个电容器的每一个对应地设置；以及发电工作点控制装置。所述多个太阳能电池的每一个、或所述多个太阳能电池及所述至少一个电容器的每一个在对应的开关元件断开时，向所述输出端子间送出电流，所述多个太阳能电池、或者所述多个太阳能电池片及所述至少一个电容器被划分成多个单元，该多个单元的各个单元相互共用所述多个太阳能电池中的一个或者所述至少一个电容器中的一个，所述发电工作点控制装置与各个所述多个单元的每一个对应地设置，其构成为，控制设置有所述发电工作点控制装置的单元所属的所述开关元件的断开/闭合，以使得设置有所述发电工作点控制装置的单元的发电能力最优化。

[0006] 根据上述方式，由于太阳能电池的发电工作点的最优化控制是针对各个单元中的串联的太阳能电池、或太阳能电池片及电容器进行的，从而能够大幅缩短各个单元各自到达最优工作点的时间。如果像这样对各个单元分别进行最优控制，则将这些单元连结而成的太阳能发电装置的动作也被最优化。此外，进一步地，如果彼此相邻的2个单元之间共用太阳能电池或者电容器中的一个，则能够通过将上述被共用的太阳能电池或者电容器的输出分担比例或电压分担比例分配到这2个单元之间，从而实现这2个单元之间的输出分担比例分配或电压分担比例分配最优化。此外，在输出端子间串联连接电容器而代替部分太阳能电池的情况下，能够由比太阳能电池更便宜的电容器代替太阳能电池来补偿电压，从而以数量更少的太阳能电池实现规定电压的太阳能发电装置。

[0007] 上述方式也可以具有控制装置，其将与所述多个单元分别对应的所述发电工作点控制装置的动作集中进行最优化。

[0008] 根据上述结构，能够在对各个单元的动作分别尽可能地进行最优控制的同时，使得太阳能发电装置整体的动作最优化。

[0009] 在上述方式中，也可以具有电功率表，其检测上述多个单元中的各自的输出。

[0010] 根据上述结构，能够在确认各个单元的发电能力的同时，如上所述实现各个单元的动作的最优化。

附图说明

[0011] 下面，参照附图对本发明所示例的实施例的特征、优点、技术上及工业上的意义进行记述，附图中的相同标号表示同一部件，其中：

[0012] 图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的太阳能发电装置的电路图。

[0013] 图2是表示本发明的第2实施方式所涉及的太阳能发电装置的电路图。

[0014] 图3是表示在图1所示的太阳能发电装置中增加测量各个单元的输出的电功率表的太阳能发电装置的电路图。

[0015] 图4是表示在图2所示的太阳能发电装置中增加测量各个单元的输出的电功率表的太阳能发电装置的电路图。

具体实施方式

[0016] 第1实施方式所涉及的太阳能发电装置如图1所示。在图1所示的太阳能发电装置中，8个太阳能电池PV1～PV8串联连接，其中太阳能电池PV1～PV3、PV3～PV6、PV6～PV8分别构成第1、第2、第3单元，各个单元通过微型计算机1、2、3单独接受发电工作点最优化控制。在彼此相邻的第1单元和第2单元之间，太阳能电池PV3被这两个单元所共用，在彼此相邻的第2单元和第3单元之间，太阳能电池PV6被这两个单元所共用。针对太阳能电池PV1～PV8中的每一个而分别形成有串联地包含电感器L1～L7以及MOSFET等开关元件M1～M10的电路，开关元件M1～M10经由电感器L1～L7而可选择地将太阳能电池PV1～PV8的两端子间接通或断开。该情况下，串联地包含各一个太阳能电池、一个电感器以及一个开关元件的电路，其自身构成了公知的升压斩波电路，以当开关元件断开时将电流作为输出而送出的方式工作。各个太阳能电池PV1～PV8分别并联连接有电容器C1～C8。串联连接的太阳能电池PV1～PV8的两端为太阳能发电装置的输出端子T1、T2，其间连接有负载R。此外，微型计算机1、2、3也可以设置为处于集中控制太阳能发电装置的微型计算机G的控制之下。

[0017] 在太阳能发电装置工作时，微型计算机1、2、3依次控制各个单元内的太阳能电池各自的输出分担比例，与每一时刻的各个太阳能电池受到的太阳光照射的变动对应地将各个单元的输出最优化。这时，由于单元间所共用的太阳能电池PV3和PV6的输出分担比例被分配到2个单元的工作中，从而能够通过调整2个单元间所共用的太阳能电池的输出分担比例的分配而将2个单元的相对输出分担比例最优化。

[0018] 第2实施方式所涉及的太阳能发电装置如图2所示。图2所示的太阳能发电装置具有与图1所示的太阳能发电装置相比去除太阳能电池PV1、PV6而成的构造。其他构成要素以与图1相同的构成要素而示出。这种电路中的电容器通常起到缓和电压变动的作用，但如果像本例子中缺少太阳能电池PV1、PV6，则处于对应位置的电容器C1、C6在各个单元的发电工作点最优化控制中以下述方式工作，即，当对应的开关元件M1、M6断开时，将累计电荷向输出端子T1、T2间送出，以在其所属单元的发电工作点的最优化时承担电压分担比例。此外，含有实现所述作用的电容器的太阳能发电装置的细节记载在由本申请的申请人此前提出申请的日本特愿2016-083307中。此外，在各个单元的发电工作点最优化控制中，相邻单元间所共用的太阳能电池PV3和电容器C6如下所示进行工作，即，通过对应的开关元件M3或M4、以及开关元件M7或M8而被分配输出分担比例或电压分担比例，替代太阳能电池PV1和PV6维持电压。所述的图2的太阳能发电装置的动作与图1的太阳能发电装置的动作大致相同。

[0019] 图3表示第1实施方式的变形例。图3所示的太阳能发电装置具有在图1所示的太阳能发电装置中增加检测各个单元的输出的电功率表P1、P2、P3的构造。其他构成要素以与图1中相同的构成要素而示出。通过增加所述的电功率表P1、P2、P3，特别在第1～第3单元间受到的太阳光照射的强度产生较大差异时，能够调整单元间的输出分担，使太阳能发电装置更加稳定地工作。

[0020] 图4表示第2实施方式的变形例。图4所示的太阳能发电装置具有在图2所示的太阳能发电装置中增加检测各个单元的输出的电功率表P1、P2、P3的构造。其他构成要素以与图2中相同的构成要素而示出。在该情况下，也能够通过增加电功率表P1、P2、P3，针对特别是第1～第3单元间受到的太阳光照射的强度产生差异的情况，调整单元间的输出分担，使太阳能发电装置更加稳定地工作。

[0021] 以上基于实施例对本发明进行了详细说明，但对于本领域技术人员而言可以明确得是，能够基于所述的实施例而在本发明的主旨的范围内进行各种变更。