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JP2005115441A - Photovoltaic generation apparatus - Google Patents

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JP2005115441A
JP2005115441A JP2003345368A JP2003345368A JP2005115441A JP 2005115441 A JP2005115441 A JP 2005115441A JP 2003345368 A JP2003345368 A JP 2003345368A JP 2003345368 A JP2003345368 A JP 2003345368A JP 2005115441 A JP2005115441 A JP 2005115441A
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JP
Japan
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circuit
power
converter
solar
switch
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Pending
Application number
JP2003345368A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeru Kobayashi
茂 小林
Akira Matsumoto
晃 松本
Kazumi Tsukioka
和美 月岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Radio Co Ltd
Nagano Japan Radio Co Ltd
Original Assignee
Japan Radio Co Ltd
Nagano Japan Radio Co Ltd
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photovoltaic generation apparatus with high efficiency for easily extending power capacity. <P>SOLUTION: A plurality of DC/DC converters constituted of a boosting chopper circuit are connected to the respective cells of a solar battery. The outputs of the DC/DC converters are connected in parallel. The apparatus includes a control circuit for controlling each DC/DC converter, so as to enable output power from each cell of the solar battery to be the maximum. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、太陽電池単セルまたは複数並列接続された太陽電池セルにより構成される太陽電池モジュールのセルにDC/DCコンバータを接続した構成で電力を変換、制御する太陽光発電装置に関する。 The present invention relates to a solar power generation device that converts and controls electric power in a configuration in which a DC / DC converter is connected to a cell of a solar cell module constituted by a single solar cell or a plurality of solar cells connected in parallel.

従来から太陽電池モジュールの部分影の影響による発電電力の急激な低下を避けるために、前記モジュールを構成する太陽電池素子群を直列接続しないで電力を取出す構成が提案されている。例えば図6(a)、(b)は、特開平6−22472号公報に示された従来の装置を示す回路図であり、図6(a)、(b)において、38は直列接続されていない太陽電池セル、39は昇圧回路、40は二次電池、41は負荷を示している。 Conventionally, in order to avoid a rapid decrease in generated power due to the influence of a partial shadow of a solar cell module, a configuration in which power is taken out without connecting solar cell element groups constituting the module in series has been proposed. For example, FIGS. 6A and 6B are circuit diagrams showing a conventional device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-22472. In FIGS. 6A and 6B, 38 is connected in series. No solar battery cell, 39 is a booster circuit, 40 is a secondary battery, and 41 is a load.

この例では直列接続しない太陽電池素子から二次電池の充電が可能な電圧を得る手段の例として、太陽電池素子は光電変換層の積層化が可能であるアモルファスシリコンを使用し、光電変換層を積層化する構造によって太陽電池素子の出力電圧を高くして、次いで太陽電池素子の出力範囲である1V〜2Vで駆動可能なIC化された昇圧回路で、二次電池を充電可能な電圧まで昇圧する構成を提案している。 In this example, as an example of means for obtaining a voltage capable of charging a secondary battery from solar cell elements that are not connected in series, the solar cell element uses amorphous silicon that can be stacked with a photoelectric conversion layer, and the photoelectric conversion layer is The output voltage of the solar cell element is increased by the laminated structure, and then the voltage is boosted to a voltage at which the secondary battery can be charged with an IC booster circuit that can be driven at 1 V to 2 V, which is the output range of the solar cell element. Proposed configuration to do.

また、従来から太陽電池モジュールの裏面に電力変換装置を取付けた太陽電池モジュールの提案がされている。例えば図7は、特開2002−141540号公報に示された太陽電池モジュールの断面図であり、図7において、42は太陽電池セル、43は電力変換装置、44は裏面補強材を示している。 Conventionally, a solar cell module in which a power conversion device is attached to the back surface of the solar cell module has been proposed. For example, FIG. 7 is a cross-sectional view of a solar cell module disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-141540. In FIG. 7, 42 is a solar cell, 43 is a power converter, and 44 is a back reinforcing material. .

この例では、太陽電池モジュール単位ごとに裏面の相対的に温度の低い部分に電力変換装置を取付け、太陽電池セルから発生する熱が電力変換装置に伝わることで、変換効率を低下させないような配置とする提案がなされている。
特開平6−22472号公報 特開2002−141540号公報
In this example, the power conversion device is attached to the portion of the back surface where the temperature is relatively low for each solar cell module unit, and the heat generated from the solar cells is transmitted to the power conversion device so that the conversion efficiency is not lowered. A proposal has been made.
JP-A-6-22472 JP 2002-141540 A

従来の太陽光発電装置は以上のように構成されているので、必要な発電電力を得るためには、太陽電池素子及び昇圧回路の電力容量に合わせた個々の設計及び製造方法が必要となり、前記装置において電力容量を増設する場合においても大きな設計変更が必要で簡単でなく、また、太陽電池モジュール及び昇圧回路の寸法や特性の標準化が困難である問題があった。 Since the conventional solar power generation apparatus is configured as described above, in order to obtain the necessary generated power, individual design and manufacturing methods that match the power capacity of the solar cell element and the booster circuit are required. Even when the power capacity is increased in the apparatus, a large design change is required, which is not easy, and there is a problem that it is difficult to standardize the dimensions and characteristics of the solar cell module and the booster circuit.

従来の太陽光発電装置では、光電変換層の積層化が出来ない結晶シリコン及び化合物半導体を使用した太陽電池セルを使用する場合、セルの発電による開放電圧が現状でも0.9V以下であることからDC/DCコンバータ出力電圧をトランジスタ等の通常駆動電源電圧である3〜5V程度まで昇圧させると、スイッチング時のオン抵抗などの原因により出力電力及び昇圧するレベルが高くなるに従って変換時の損失が増大する問題があった。 In a conventional solar power generation device, when using a solar cell using crystalline silicon and a compound semiconductor in which a photoelectric conversion layer cannot be stacked, the open circuit voltage generated by the power generation of the cell is still 0.9 V or less. When the DC / DC converter output voltage is boosted to about 3-5V, which is the normal drive power supply voltage for transistors, etc., the loss during conversion increases as the output power and boosting level increase due to on-resistance during switching. There was a problem to do.

また、従来の太陽光発電装置では、結晶シリコン及び化合物半導体を使用した太陽電池セルの0.9V以下の低出力電圧を電力変換するためには、トランジスタ等のスイッチングを安定して動作をさせるための駆動用電源が必要となるが、前記太陽電池セルの他に電源を持てない場合には、太陽光発電装置として機能できない問題がある。 In addition, in a conventional photovoltaic power generation device, in order to convert power of a low output voltage of 0.9 V or less of a solar battery cell using crystalline silicon and a compound semiconductor, in order to stably operate switching of a transistor or the like. However, there is a problem that it cannot function as a solar power generation device when it cannot have a power source in addition to the solar battery cell.

上記問題を解決すべく請求項1記載の太陽光発電装置は、太陽電池セルと前記太陽電池セルの出力が入力されるDC/DCコンバータと該DC/DCコンバータの動作を制御する制御部とからなる太陽光発電装置において、前記DC/DCコンバータは、複数の昇圧チョッパー回路で構成するとともに、該各昇圧チョッパー回路の各入力はそれぞれ並列に接続し、更に各昇圧チョッパー回路の各出力はそれぞれ並列に接続されて構成され、前記制御回路を用いて該各昇圧チョッパー回路のスイッチング動作のタイミングをそれぞれずらして制御することを特徴とする。 In order to solve the above problem, a photovoltaic power generation apparatus according to claim 1 includes a solar battery cell, a DC / DC converter to which an output of the solar battery cell is input, and a control unit that controls the operation of the DC / DC converter. In the solar power generation apparatus, the DC / DC converter is composed of a plurality of boost chopper circuits, the inputs of the boost chopper circuits are connected in parallel, and the outputs of the boost chopper circuits are parallel. The switching circuit of each boost chopper circuit is shifted and controlled using the control circuit.

上記問題を解決すべく請求項2記載の太陽光発電装置は、太陽電池セルと前記太陽電池セルの出力が入力されるDC/DCコンバータと該DC/DCコンバータの動作を制御する制御部とからなる太陽光発電装置において、複数個の前記太陽電池セルの各出力をそれぞれの前記太陽電池の各出力に接続されたスイッチ手段を用いて前記DC/DCコンバータへの供給を遮断するとともに複数個の前記太陽電池セルの直列接続回路から得られる出力を一時的に蓄える蓄電回路とを備え、前記太陽光発電装置の起動時は、該蓄電回路に一時的に出力を蓄えた後、前記スイッチ手段の切換をDC/DCコンバータへの接続に戻し、前記蓄電回路から得られる電力でDC/DCコンバータを駆動して太陽光発電手段を稼動させることを特徴とする。 In order to solve the above problem, the photovoltaic power generation apparatus according to claim 2 includes a solar battery cell, a DC / DC converter to which an output of the solar battery cell is input, and a control unit that controls the operation of the DC / DC converter. In the solar power generation device, the output of the plurality of solar cells is cut off from being supplied to the DC / DC converter using switch means connected to the outputs of the solar cells, and A storage circuit that temporarily stores the output obtained from the series connection circuit of the solar cells, and when the photovoltaic power generation device is activated, after the output is temporarily stored in the storage circuit, The switching is returned to the connection to the DC / DC converter, and the solar power generation means is operated by driving the DC / DC converter with the electric power obtained from the power storage circuit.

上記問題を解決すべく請求項3記載の太陽光発電装置は、請求項1または2記載の太陽光発電装置において、前記DC/DCコンバータは、スイッチング動作を行う電力変換装置回路として、前記太陽電池セルの出力電力から変換された熱もしくは電磁力により動作するスイッチを備えた起動回路および定常駆動用スイッチとしてFETを備えた駆動回路を備え、前記起動回路または前記駆動回路の出力電力を蓄える蓄電回路と当該蓄電回路に蓄電電力のレベルを検知する回路を備え、前記蓄電電力のレベルを検知する回路の検知レベルに従って、起動回路と駆動回路を動作することを特徴とする。 In order to solve the above problem, the solar power generation device according to claim 3 is the solar power generation device according to claim 1 or 2, wherein the DC / DC converter is configured as the power conversion device circuit that performs a switching operation. A starting circuit having a switch that operates by heat or electromagnetic force converted from the output power of a cell, and a driving circuit having an FET as a steady driving switch, and storing the output power of the starting circuit or the driving circuit And a circuit for detecting the level of stored power in the power storage circuit, and the starter circuit and the drive circuit are operated according to the detection level of the circuit for detecting the level of stored power.

請求項1記載の発明により、太陽電池セルとDC/DCコンバータから構成される太陽光発電装置を標準化でき、必要とする電力に応じて前記太陽光発電装置を簡単に増設することが可能で、大きな電力を出力することが可能な太陽光発電装置が容易に実現できる。 According to the invention of claim 1, it is possible to standardize a solar power generation device composed of solar cells and a DC / DC converter, and it is possible to easily add the solar power generation device according to the required power, A solar power generation device capable of outputting large electric power can be easily realized.

また、太陽電池セルの低い出力電圧から昇圧レベルを上げることができると伴に、大きな電力を変換する時の電力損失を低減できる。 In addition, the boost level can be increased from the low output voltage of the solar battery cell, and at the same time, power loss when converting large power can be reduced.

請求項2記載の発明により、太陽電池セル以外の電源を持たずに太陽電池セルの出力から電力変換するスイッチングが可能な電源を得て、太陽光発電装置を機能させることが出来る。 According to the second aspect of the present invention, it is possible to obtain a power source capable of switching to convert power from the output of the solar battery cell without having a power source other than the solar battery cell, and to function the solar power generation device.

請求項3記載の発明により、太陽電池セル以外の電源を持たずに太陽電池セルの出力を昇圧する回路を得て、太陽光発電装置を機能させることが可能となる。
According to the invention described in claim 3, it is possible to obtain a circuit for boosting the output of the solar battery cell without having a power source other than the solar battery cell, and to make the solar power generation device function.

以下、本発明の実施の形態1を図に基づいて説明する。図1は本発明の実施の形態に用いる太陽光発電装置を示し、1は太陽電池セル、2はこの各太陽電池セル1の出力端子に接続されたDC/DCコンバータ、3は各太陽電池セル1の出力電力及び各DC/DCコンバータ2からの出力電力を検知し、DC/DCコンバータ2の電力変換動作を総合的に制御する制御回路で、各DC/DCコンバータの出力端子間は並列接続する。 Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a solar power generation apparatus used in an embodiment of the present invention, where 1 is a solar battery cell, 2 is a DC / DC converter connected to the output terminal of each solar battery cell 1, and 3 is each solar battery cell. 1 is a control circuit that comprehensively controls the power conversion operation of the DC / DC converter 2 by detecting the output power of the DC / DC converter 2 and the output power of each DC / DC converter 2, and the output terminals of the DC / DC converters are connected in parallel. To do.

太陽電池セル1は、一般的に使用されている結晶シリコンを使用した太陽電池セルの電力で、日射条件の良い状態で最大0.5V、10mW/cm程度であることから、太陽電池セル1に接続するDC/DCコンバータ2は、入力が0.5V以下から昇圧することが可能なチョッパー方式、チャージポンプ方式、スイッチトキャパシタ方式などの昇圧回路で構成し、制御回路3からの信号に従ってスイッチング動作し、所定の出力に電力を変換する。制御回路3は、マイクロコンピュータなどを使用し、日射条件で大きく変化する太陽電池セル1の各出力電圧、出力電流を検知した結果から各太陽電池セルの発電電力を演算するほか、各DC/DCコンバータの出力を並列接続するための電力を決定し、太陽光発電装置として最大発電電力を得られるように各DC/DCコンバータでのスイッチ動作を制御する。各太陽電池セル及び各DC/DCコンバータは同じ形状、特性を持つものを使用し、必要とする電力の増大に対して、太陽電池セルとDC/DCコンバータを単位ユニットとして増やすことで容易に対応できる装置である。また、上記の場合、前記の太陽電池セルとDC/DCコンバータからなる増設するユニットを同じ形状、特性をもつものとしたが、DC/DCコンバータの出力を制御回路で制御することで特性が異なるユニットも増設が可能である。 The solar cell 1 is the power of the solar cell using crystalline silicon which is generally used, and is about 0.5 V and 10 mW / cm 2 at maximum in a good solar radiation condition. The DC / DC converter 2 connected to the circuit is composed of a booster circuit such as a chopper method, a charge pump method, and a switched capacitor method that can boost an input from 0.5 V or less, and performs a switching operation according to a signal from the control circuit 3 Then, power is converted into a predetermined output. The control circuit 3 uses a microcomputer or the like to calculate the generated power of each solar cell from the result of detecting each output voltage and output current of the solar cell 1 that changes greatly under solar radiation conditions. The power for connecting the converter outputs in parallel is determined, and the switching operation of each DC / DC converter is controlled so that the maximum generated power can be obtained as the photovoltaic power generation apparatus. Each solar cell and each DC / DC converter use the same shape and characteristics, and easily respond to the increase in required power by increasing the number of solar cells and DC / DC converters as unit units. It is a device that can. In the above case, the additional unit consisting of the solar cell and the DC / DC converter has the same shape and characteristics, but the characteristics differ by controlling the output of the DC / DC converter by the control circuit. Units can be expanded.

以下、本発明の実施の形態2を図に基づいて説明する。図2は本発明の実施の形態に用いる太陽光発電装置のDC/DCコンバータを示し、4は太陽電池セル、5はこの各太陽電池セル4の出力端子に接続されたDC/DCコンバータ、6はDC/DCコンバータ5の昇圧回路のインダクタ、7はDC/DCコンバータ5の昇圧回路のスイッチング動作を行うスイッチ、8はDC/DCコンバータ5の昇圧回路を構成するダイオード、9は昇圧回路を構成するコンデンサ、10は太陽電池セル4の出力電圧及び出力電流を検知する検知器、11は検知器10の信号とDC/DCコンバータ5からの出力電圧を検知し、スイッチ7のスイッチング動作を総合的に制御する制御回路で、インダクタ6、スイッチ7、ダイオード8で構成するチョッパー方式の昇圧回路は複数で並列接続する。 Embodiment 2 of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 shows a DC / DC converter of a solar power generation apparatus used in an embodiment of the present invention, 4 is a solar battery cell, 5 is a DC / DC converter connected to the output terminal of each solar battery cell 4, 6 Is an inductor of the booster circuit of the DC / DC converter 5, 7 is a switch for performing a switching operation of the booster circuit of the DC / DC converter 5, 8 is a diode constituting the booster circuit of the DC / DC converter 5, and 9 is a booster circuit. Capacitor 10 for detecting the output voltage and output current of the solar battery cell 4, 11 for detecting the signal of the detector 10 and the output voltage from the DC / DC converter 5, and comprehensively switching the switch 7. A plurality of chopper type booster circuits composed of an inductor 6, a switch 7, and a diode 8 are connected in parallel.

太陽電池セル4に接続するDC/DCコンバータ5は、入力が0.7V以下から昇圧することが可能なチョッパー方式の昇圧回路などを並列接続した構造で、制御回路11からの信号に従ってON抵抗が極めて低いMOSFETなどのスイッチ7でスイッチング動作し、所定の出力に電力を変換する。制御回路11は、マイクロコンピュータなどを使用して、日射条件で大きく変化する太陽電池セル4の各出力を検知した結果から、太陽電池セルの発電電力を演算するほか、所定の電圧に昇圧するためにスイッチング動作のON/OFFのデューティ比を制御すると同時に、複数並列接続されたDC/DCコンバータのスイッチング動作のON/OFF時間を調節することでDC/DCコンバータ5の出力電力を制御する。並列接続するチョッパー方式の昇圧回路は、昇圧レベルに合わせて増設することが可能で、各昇圧回路のインダクタに蓄えられるエネルギーを分散することが可能となり、各スイッチ7に流れる電流による損失を減らすことが可能となり変換効率の高いDC/DCコンバータとなる。 The DC / DC converter 5 connected to the solar cell 4 has a structure in which a chopper type booster circuit capable of boosting an input from 0.7 V or less is connected in parallel, and has an ON resistance according to a signal from the control circuit 11. Switching operation is performed by a switch 7 such as a very low MOSFET to convert electric power to a predetermined output. The control circuit 11 uses a microcomputer or the like to calculate the generated power of the solar battery cell from the result of detecting each output of the solar battery cell 4 that changes greatly under solar radiation conditions, and to increase the voltage to a predetermined voltage. The output power of the DC / DC converter 5 is controlled by adjusting the ON / OFF time of the switching operation of a plurality of DC / DC converters connected in parallel, while simultaneously controlling the ON / OFF duty ratio of the switching operation. The chopper type booster circuit connected in parallel can be expanded according to the boost level, and the energy stored in the inductor of each booster circuit can be distributed, and the loss due to the current flowing through each switch 7 can be reduced. Therefore, a DC / DC converter with high conversion efficiency can be obtained.

以下、本発明の実施の形態3を図に基づいて説明する。図3は本発明の実施の形態に用いる太陽光発電装置を示し、1は太陽電池セル、12はこの各太陽電池セル1の出力端子に接続されたDC/DCコンバータ、16及び17は各太陽電池セル1の直列接続から各DC/DCコンバータ12への接続に切換えるスイッチ、18は直列接続された太陽電池セル1と接続したDC/DCコンバータ12を起動・駆動させるための電源、19は各太陽電池セル1の出力電力及び各DC/DCコンバータ12からの出力電力を検知し、DC/DCコンバータ12の電力変換動作を総合的に制御するほか、各スイッチ16及び17を切換えて太陽電池セル1を直列接続から各DC/DCコンバータ12への接続し、起動・駆動電源18の出力を制御するための制御回路で、各DC/DCコンバータの出力端子間は並列接続する。 The third embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 3 shows a solar power generation apparatus used in an embodiment of the present invention, where 1 is a solar battery cell, 12 is a DC / DC converter connected to the output terminal of each solar battery cell 1, and 16 and 17 are each solar battery. Switch for switching from series connection of battery cells 1 to connection to each DC / DC converter 12, 18 is a power source for starting and driving the DC / DC converter 12 connected to the solar cells 1 connected in series, 19 is each In addition to detecting the output power of the solar cell 1 and the output power from each DC / DC converter 12 and comprehensively controlling the power conversion operation of the DC / DC converter 12, the solar cells are switched by switching the switches 16 and 17. 1 is connected to each DC / DC converter 12 from a series connection, and is a control circuit for controlling the output of the start-up / drive power supply 18. The output terminal of each DC / DC converter Between it is connected in parallel.

基本構造や動作は、実施の形態1と同じであるが、更に太陽電池セル1に接続したDC/DCコンバータを起動・駆動させるための各太陽電池セル1を直列接続から各DC/DCコンバータ12への接続に切換えるリードスイッチ等で構成されるスイッチ16及び17、及び起動・駆動電源18を備えている。結晶シリコンを使用した太陽電池セルの電力は、日射条件の良い状態で最大0.7V、10mW/cm程度であるために、DC/DCコンバータの駆動用の電源とするには、この駆動電圧まで太陽電池セルを直列接続する。スイッチ16及び17は、例えば5Vの起動・駆動電圧を必要とする場合には、太陽電池セルを11枚程度、直列接続する必要がある。太陽電池の特性として僅かな日射量があれば出力電圧は大きく変わらないことから直列接続数は駆動電圧が決まれば容易に決定し、スイッチ16及び17の配置数も容易に決まる。起動時ではスイッチ16及び17が接続された各太陽電池セルは直列接続された状態で、制御回路19を起動させる。DC/DCコンバータ12が駆動する状態では、直列接続された太陽電池セルを各DC/DCコンバータ12の接続に切換える。DC/DCコンバータ12の起動で平常駆動に必要な電力を得ると同時に太陽電池セルから得られる電力によって連続的に駆動が持続する。制御回路を駆動させるための電力は、電子機器の全体の消費電力と比べるとマイクロコンピュータを使用した場合でも1/10以下であることから、直列接続する太陽電池セルの数量は太陽電池セル1の総数量に比べて非常に少なくなる。 Although the basic structure and operation are the same as those of the first embodiment, each solar cell 1 for starting and driving the DC / DC converter connected to the solar cell 1 is further connected in series to each DC / DC converter 12. Switches 16 and 17 constituted by a reed switch or the like for switching to connection to the power source and a start / drive power source 18 are provided. Since the power of the solar battery cell using crystalline silicon is about 0.7 V and 10 mW / cm 2 at maximum in a good solar radiation condition, this drive voltage is used as a power source for driving the DC / DC converter. Connect solar cells in series. For example, when the switches 16 and 17 require a starting / driving voltage of 5 V, about 11 solar cells need to be connected in series. Since the output voltage does not change greatly if there is a small amount of solar radiation as a characteristic of the solar cell, the number of series connections is easily determined when the drive voltage is determined, and the number of switches 16 and 17 is also easily determined. At the time of activation, the control circuit 19 is activated in a state where the solar cells connected to the switches 16 and 17 are connected in series. In the state where the DC / DC converter 12 is driven, the solar cells connected in series are switched to the connection of each DC / DC converter 12. When the DC / DC converter 12 is activated, the electric power necessary for normal driving is obtained, and at the same time, the driving is continuously continued by the electric power obtained from the solar cells. Since the electric power for driving the control circuit is 1/10 or less even when the microcomputer is used as compared with the entire electric power consumption of the electronic device, the number of the solar cells connected in series is the number of the solar cells 1 Very small compared to the total amount.

以下、本発明の実施の形態4を図に基づいて説明する。図4は本発明の実施の形態に用いる太陽光発電装置を示し、特に図4(b)は、図4(a)の断面を示すものである。20はDC/DCコンバータ、21は太陽電池セル、22はDC/DCコンバータ20及び太陽電池セル21を実装、配線接続する基板である。 Embodiment 4 of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 4 shows a solar power generation apparatus used in the embodiment of the present invention. In particular, FIG. 4 (b) shows a cross section of FIG. 4 (a). Reference numeral 20 denotes a DC / DC converter, 21 denotes a solar battery cell, and 22 denotes a substrate on which the DC / DC converter 20 and the solar battery cell 21 are mounted and connected by wiring.

太陽電池セル21は、出力電圧が0.5V以下の一般的に使用される結晶シリコンを使用した太陽電池である。太陽電池セル21は等間隔で、電気配線されたプリント基板の所定の位置に配置して半田付け等で電気接続され、配置された各太陽電池セルの日射を受ける面の裏側にDC/DCコンバータ20を固定し、DC/DCコンバータ20の入力端子と太陽電池セルの出力端子はプリント基板を介して接続する。各DC/DCコンバータ20は、各太陽電池セルの面内で同じ位置に固定され、各太陽電池セルの出力端子と各DC/DCコンバータ20の入力端子は可能な限り短く接続する。 The solar battery cell 21 is a solar battery using a commonly used crystalline silicon having an output voltage of 0.5 V or less. The solar cells 21 are arranged at predetermined intervals on a printed circuit board that is electrically wired and electrically connected by soldering or the like, and a DC / DC converter is placed behind the surface that receives solar radiation of each of the arranged solar cells. 20 is fixed, and the input terminal of the DC / DC converter 20 and the output terminal of the solar battery cell are connected via a printed circuit board. Each DC / DC converter 20 is fixed at the same position in the plane of each solar cell, and the output terminal of each solar cell and the input terminal of each DC / DC converter 20 are connected as short as possible.

以下、本発明の実施の形態5を図に基づいて説明する。図5は本発明の実施の形態に用いる太陽光発電装置のDC/DCコンバータを示し、23は太陽電池セル、24は起動回路、25は起動回路24でスイッチング動作するスイッチ、26はスイッチ25に直列接続したスイッチ、27は駆動回路用のスイッチ、28は起動回路の昇圧回路部のインダクタ、29はインダクタ28に接続されるダイオード、30はダイオード29に接続されるコンデンサ、31は起動・駆動回路の出力と接続する蓄電回路、32はDC/DCコンバータの駆動回路、33は駆動回路の昇圧回路部のインダクタ、34はインダクタ33に接続したダイオード、35は太陽電池セル23に接続され、起動回路24と駆動回路32を切換えるスイッチ、36は太陽電池セル23の出力電圧及び出力電流を検知する検知器、37はスイッチ26及びスイッチ27のスイッチング動作、スイッチ35の切換え、検知器36の信号とDC/DCコンバータの出力電力を検知し、スイッチ27のスイッチング動作を総合的に制御する制御回路である。 Embodiment 5 of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 5 shows a DC / DC converter of a photovoltaic power generation apparatus used in an embodiment of the present invention, in which 23 is a solar battery cell, 24 is a start circuit, 25 is a switch that performs switching operation by the start circuit 24, and 26 is a switch 25. Switches connected in series, 27 is a switch for a drive circuit, 28 is an inductor of a booster circuit section of a start-up circuit, 29 is a diode connected to the inductor 28, 30 is a capacitor connected to the diode 29, 31 is a start-up / drive circuit , A drive circuit of the DC / DC converter, 33 an inductor of the booster circuit section of the drive circuit, 34 a diode connected to the inductor 33, and 35 connected to the solar cell 23, and a starting circuit 24 and a switch for switching between the driving circuit 32 and a detector 36 for detecting the output voltage and output current of the solar battery cell 23 37 switching operation of the switch 26 and the switch 27, switching of the switch 35, detects the output power of the signal of the detector 36 and the DC / DC converter, a control circuit for comprehensively controlling the switching operation of the switch 27.

太陽電池セル23に接続したDC/DCコンバータは駆動回路32とそれを駆動させるための起動回路24で構成する。結晶シリコンを使用した太陽電池セルの電力は、日射条件の良い状態で最大0.7V、10mW/cm程度であるために、DC/DCコンバータを駆動するには、駆動電圧まで太陽電池セルの出力電圧を昇圧する起動回路が必要である。起動回路24をチョッパー方式の昇圧回路とし、起動するためのスイッチ26を初期状態ONとして、スイッチ25のON/OFF動作をする。スイッチ25を流れる電流により発生する熱で動作するサーモスイッチとし、太陽電池セル23の電力を利用して起動する。スイッチ25の初期状態はONで、日射により太陽電池セル23から出力された電流がサーモスイッチに流れ、サーモスイッチの抵抗で熱が発生してOFFする。OFFしたサーモスイッチは電流が流れなくなり温度が低下することで再びON状態になる。この動作を周期的に繰返しコンデンサ30および蓄電回路31に昇圧された電力が蓄えられ、DC/DCコンバータが駆動する。DC/DCコンバータが駆動すると同時に、スイッチ35で太陽電池セルの出力を起動回路から駆動回路に切換え、スイッチ26は初期状態のONからOFFされ、スイッチ25のスイッチング動作を止め、スイッチ27が制御回路37によってスイッチング動作を定常的に開始する。また、スイッチ26及びスイッチ35に比べ駆動回路のスイッチング動作を行うスイッチ27は、耐久性に優れ、ON抵抗の極めて低いFETを使用する。 The DC / DC converter connected to the solar battery cell 23 includes a drive circuit 32 and a starter circuit 24 for driving the drive circuit 32. The power of the solar cell using crystalline silicon is about 0.7 V and 10 mW / cm 2 at maximum in a good solar radiation condition. Therefore, to drive the DC / DC converter, the power of the solar cell up to the drive voltage is required. A start-up circuit that boosts the output voltage is required. The start circuit 24 is a chopper type booster circuit, the switch 26 for starting is turned on in the initial state, and the switch 25 is turned on / off. The thermoswitch operates with heat generated by the current flowing through the switch 25 and is activated using the power of the solar battery cell 23. The initial state of the switch 25 is ON, and the current output from the solar battery cell 23 due to solar radiation flows to the thermo switch, and heat is generated by the resistance of the thermo switch, and the switch 25 is turned OFF. The thermo switch that is turned off is turned on again when current stops flowing and the temperature drops. This operation is periodically repeated, and the boosted power is stored in the capacitor 30 and the power storage circuit 31, and the DC / DC converter is driven. At the same time as the DC / DC converter is driven, the switch 35 switches the output of the solar cell from the startup circuit to the drive circuit, the switch 26 is turned OFF from the initial state, the switching operation of the switch 25 is stopped, and the switch 27 is the control circuit. 37 starts the switching operation constantly. In addition, the switch 27 that performs the switching operation of the drive circuit as compared with the switch 26 and the switch 35 uses an FET having excellent durability and extremely low ON resistance.

本発明の第1の実施形態である。1 is a first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態である。It is the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態である。It is the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態である。It is the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態である。It is the 5th Embodiment of this invention. 従来の太陽光発電装置の回路である。It is the circuit of the conventional solar power generation device. 従来の太陽光発電装置の構造である。It is the structure of the conventional solar power generation device.

符号の説明Explanation of symbols

1 太陽電池セル
2 DC/DCコンバータ
3 制御回路
4 太陽電池セル
5 DC/DCコンバータ
6 インダクタ
7 スイッチ
8 ダイオード
9 コンデンサ
10 電圧・電流検知器
11 制御回路
16 スイッチ
17 スイッチ
18 起動・駆動電源
19 制御回路
20 DC/DCコンバータ
21 太陽電池セル
22 基板
23 太陽電池セル
24 起動回路
25 スイッチ
26 スイッチ
27 スイッチ
28 インダクタ
29 ダイオード
30 コンデンサ
31 蓄電回路
32 駆動回路
33 インダクタ
34 ダイオード
35 スイッチ
36 電圧・電流検知器
37 制御回路
38 太陽電池セル
39 昇圧回路
40 二次電池
41 負荷
42 太陽電池セル
43 電力変換装置
44 裏面補強材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solar cell 2 DC / DC converter 3 Control circuit 4 Solar cell 5 DC / DC converter 6 Inductor 7 Switch 8 Diode 9 Capacitor 10 Voltage / current detector 11 Control circuit 16 Switch 17 Switch 18 Start-up / drive power supply 19 Control circuit 20 DC / DC converter 21 Solar cell 22 Substrate 23 Solar cell 24 Start-up circuit 25 Switch 26 Switch 27 Switch 28 Inductor 29 Diode 30 Capacitor 31 Power storage circuit 32 Drive circuit 33 Inductor 34 Diode 35 Switch 36 Voltage / current detector 37 Control Circuit 38 Solar cell 39 Boost circuit 40 Secondary battery 41 Load 42 Solar cell 43 Power conversion device 44 Back surface reinforcing material

Claims (9)

太陽電池の出力をDC/DCコンバータの入力とした構成で電力変換を行う太陽光発電装置において、
太陽電池の各セルにそれぞれDC/DCコンバータを少なくとも1ユニット接続し、
全ての前記セルのDC/DCコンバータの出力は1系統に並列接続され、
各前記セルの出力する電力が等しくなるように前記各DC/DCコンバータを制御する第1の制御回路を備えていることを特徴とする太陽光発電装置。
In a photovoltaic power generation apparatus that performs power conversion with a configuration in which the output of a solar cell is input to a DC / DC converter,
At least one unit of DC / DC converter is connected to each cell of the solar battery,
Outputs of DC / DC converters of all the cells are connected in parallel to one system,
A photovoltaic power generation apparatus comprising: a first control circuit that controls each of the DC / DC converters so that the power output from each of the cells is equal.
前記DC/DCコンバータは、前記セルに対し複数のチョッパー方式の昇圧回路を並列接続し、
当該各昇圧回路内のスイッチのオン/オフ時間を制御する第2の制御回路を備えていることを特徴とする請求項1の太陽光発電装置。
The DC / DC converter has a plurality of chopper type booster circuits connected in parallel to the cell,
The solar power generation device according to claim 1, further comprising a second control circuit that controls an on / off time of a switch in each booster circuit.
一部または全ての前記セルを一時的に直列接続する切替回路と、
当該切替回路により直列接続にされた前記太陽電池の一部または全てのセルから得られる電力を一時的に蓄える蓄電回路とを備え、
必要に応じ前記蓄電回路に蓄えられた電力を前記DC/DCコンバータの電源として使用することを特徴とする請求項1または請求項2の太陽光発電装置。
A switching circuit for temporarily connecting some or all of the cells in series;
A power storage circuit that temporarily stores electric power obtained from a part or all of the solar cells connected in series by the switching circuit;
The photovoltaic power generation apparatus according to claim 1 or 2, wherein power stored in the power storage circuit is used as a power source of the DC / DC converter as needed.
前記各セルの受光面裏側に当該各セルと接続する前記DC/DCコンバータを配置し、
当該各DC/DCコンバータの出力を配線/接続するための手段を備えたことを特徴とする請求項1から請求項3の太陽光発電装置。
The DC / DC converter connected to each cell is disposed behind the light receiving surface of each cell,
4. The solar power generation apparatus according to claim 1, further comprising means for wiring / connecting outputs of the respective DC / DC converters.
前記各セルの受光面を成す半導体の一部に前記各セルと接続する前記DC/DCコンバータ回路を一体として形成し、
当該各DC/DCコンバータの出力を配線/接続するための手段を備えたことを特徴とする請求項1から請求項3の太陽光発電装置。
The DC / DC converter circuit connected to each cell is integrally formed on a part of the semiconductor forming the light receiving surface of each cell,
4. The solar power generation apparatus according to claim 1, further comprising means for wiring / connecting outputs of the respective DC / DC converters.
前記DC/DCコンバータは、
スイッチング動作を行う電力変換回路としての起動用回路および駆動用回路と、
前記起動回路または駆動回路の出力を蓄える蓄電回路と、
当該蓄電回路に蓄電している電力レベルを検知する電力検知回路とを備え、
前記蓄電回路は前記駆動回路動作の為の電力を供給する為のものであり、
前記電力検知回路の検知レベルが所定値以下であれば起動用回路が動作し、前記検知レベルが所定値を越えた場合には駆動用回路が動作することを特徴とする請求項1から請求項5記載の太陽光発電装置。
The DC / DC converter is
A startup circuit and a drive circuit as a power conversion circuit for performing a switching operation;
A power storage circuit for storing the output of the starter circuit or the drive circuit;
A power detection circuit for detecting a power level stored in the power storage circuit,
The storage circuit is for supplying power for the drive circuit operation,
The start circuit operates when the detection level of the power detection circuit is equal to or lower than a predetermined value, and the drive circuit operates when the detection level exceeds a predetermined value. 5. The solar power generation device according to 5.
前記起動用回路内の起動用スイッチとして前記太陽電池セルの出力電力から変換された熱もしくは電磁力によりスイッチ動作するサーモスイッチ及び/またはリードスイッチを備え、
前記駆動用回路内の定常駆動用スイッチとしてFETを備えた
ことを特徴とする請求項6記載の太陽光発電装置。
A thermo switch and / or a reed switch that operates as a start switch in the start circuit by heat or electromagnetic force converted from output power of the solar cell,
The photovoltaic power generation apparatus according to claim 6, further comprising an FET as a steady driving switch in the driving circuit.
太陽電池の出力をDC/DCコンバータの入力とした構成で電力変換を行う太陽光発電装置において、
前記DC/DCコンバータは、
スイッチング動作を行う電力変換回路としての起動用回路および駆動用回路と、
前記起動回路または駆動回路の出力を蓄える蓄電回路と、
当該蓄電回路に蓄電している電力レベルを検知する電力検知回路とを備え、
前記蓄電回路は前記駆動回路動作の為の電力を供給する為のものであり、
前記電力検知回路の検知レベルが所定値以下であれば起動用回路が動作し、前記検知レベルが所定値を越えた場合には駆動用回路が動作することを特徴とする太陽光発電装置。
In a photovoltaic power generation apparatus that performs power conversion with a configuration in which the output of a solar cell is input to a DC / DC converter,
The DC / DC converter is
A startup circuit and a drive circuit as a power conversion circuit for performing a switching operation;
A power storage circuit for storing the output of the starter circuit or the drive circuit;
A power detection circuit for detecting a power level stored in the power storage circuit,
The storage circuit is for supplying power for the drive circuit operation,
A photovoltaic power generation apparatus, wherein a startup circuit operates when a detection level of the power detection circuit is a predetermined value or less, and a drive circuit operates when the detection level exceeds a predetermined value.
前記起動用回路内の起動用スイッチとして前記太陽電池セルの出力電力から変換された熱もしくは電磁力によりスイッチ動作するサーモスイッチ及び/またはリードスイッチを備え、
前記駆動用回路内の定常駆動用スイッチとしてFETを備えた
ことを特徴とする請求項8記載の太陽光発電装置。











A thermo switch and / or a reed switch that operates as a start switch in the start circuit by heat or electromagnetic force converted from output power of the solar cell,
9. The photovoltaic power generation apparatus according to claim 8, further comprising an FET as a steady driving switch in the driving circuit.











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