日よけ感覚で設置可能な小形軽量安全な普及型太陽光発電システムに関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650304
• Research Institution: Mie University
• Principal Investigator: 石田 宗秋 三重大学, 工学部, 教授 (70135317)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 残間 忠直 三重大学, 工学部, 助手 (20324543) ; 道木 慎二 三重大学, 工学部, 助教授 (10273260)
• Keywords: 太陽光発電 / パワーコンディショナ / ソフトスイッチング / 高周波ACリンクコンバータ / CLL形共振回路 / 周波数可変パルス幅制御

Research Abstract

現在,地球温暖化等の問題意識が高まり,太陽光発電がかなり身近なものになりつつある。しかし,太陽光はエネルギー密度が低いため,簡単に手に入り,安全で「日よけ感覚で手軽に設置できる」小形軽量安価な太陽光発電システムの実現と普及を目標に,太陽電池パネルと一体化できる小形軽量のパワーコンデイショナーの開発を目的に基礎研究を行ってきた。本年度の研究実績は以下の通りである。
1.パワーコンディショナの心臓部である共振形コンバータを試作し,パルス幅制御と出力周波数制御の組み合わせによる出力電圧制御を行った場合のソフトスイッチング(ゼロ電圧スイッチング)動作条件を明らかにした。
2.スイッチング素子(FET)ドライブ回路と制御回路の絶縁を行うために用いているフォトカプラの応答性により,500kHz程度が動作限界であることが明らかになった。
3.300k〜500kHzで動作するコンバータにより,正弦波出力電圧を得るための出力電圧制御回路を試作し,実験により良好な電圧波形が得られることを確認した。
4.コンバータの駆動周波数が高くなるほど,ソフトスイッチング制御レンジが狭くなり,正弦波電圧出力波形を得るのが困難になることが明らかになったので,高周波駆動時のソフトスイッチングレンジの拡大法について検討し,次年度に向けての指針を得た。
5.高周波トランス,共振コイルについて,数十k〜数MH z Hzにおいて種々の条件で損失の測定を行い,トランスおよびコイルの設計パラメータと損失の関係を明らかにした。これにより,損失を考慮したトランス,コイルの設計法および損失の低減法に関する指針が得られた。
6.また,回路の小形化の観点から,共振回路とトランスを一体化する手法に関する指針が得られた。
3.太陽光の変化を模擬する計算機シミュレーションにのせるための太陽光変化モデルを構築し,動作確認を行った。また,太陽電池模擬システムも構築した。さらに,光太陽光変化データ,最大電力追尾アルゴリズムに関する文献を調査し,実験方法に関する指針が得られた。

Research Products

• [Publications] 只野裕吾, 石田宗秋: "太陽光発電用高周波リンクCLL共振型コンバータの動作特性"平成13年度電気関係学会東海支部連合大会講演論文集184. 92 (2001)
• [Publications] 只野裕吾, 石田宗秋: "CLL全共振回路を用いた太陽光発電用高周波リンクDC/ACコンバータの制御法"電気学会半導体電力変換研究会資料 SPC-02-42. 71-76 (2002)