电力变换装置以及发电装置制造方法及图纸

在太阳能电池单元单位中配置电力变换器，在电力变换器中输入低电压、比较大电流的电力，能够尽可能减少大幅度提高发电装置的成本的布线作业，为此，对于太阳能电池那样不稳定电源，希望能够构筑运行效率出色，低成本的发电装置的电力变换器，作为这样的电力变换器，提供开闭从太阳能电池单元供给的直流电力，供给到变压器中，把太阳能电池单元的输出电压升压为数十到数百倍的ＤＣ／ＤＣ变换器，这时，变换器的一次绕组做成２或者３匝。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力变换装置以及发电装置，特别是涉及以不稳定的电源作为供电源的电力变换。
技术介绍
已知众多的输出不稳定的电源。例如，基于温度的电力变动剧烈的燃料电池，基于日照的电力变动大的太阳能电池，基于风力的电力变动大的风力发电机等是不稳定电源的代表例。这些电源由于输出不稳定，因此不能够直接利用其发电电力。从而，作为在这些电源低输出时补充电力的装置，一般采用把这些电源连接到商用电力系统(以下称为「系统」)的方法。例如，为了把太阳能发电装置连接到100V的系统中，把太阳能电池单元串联连接使得可以得到所需要的电压(140V左右)，成为把串联连接的太阳能电池单元连接到系统连接型的逆变器的形态。为了利用不稳定电源，如上述那样，需要补充低输出时的电力的装置。因此存在发电装置的成本提高的问题。在考虑到削减成本的情况下，特别成问题的是不稳定电源的串联连接。该问题在电源电压低的太阳能电池单元或者燃料电池单元中是很严重的。太阳能电池电单元的输出电压是0.5～1.8V左右，在连接到100V的系统中的情况下，需要至少串联连接数十个太阳能电子单元。在把其适用在大规模的太阳能发电装置中的情况下，进而需要并联连接多个串联连接了太阳能电池单元的串联体，在其布线作业方面需要过多的工夫，并且大幅度地提高太阳能发电装置的成本。专利技术者们为了降低发电装置的成本，提出了在不稳定电源单位中配置电力变换器，在电力变换器中输入低电压但比较大电流的电力，尽可能减少大幅度提高成本的布线作业的发电装置。但是，对于不稳定的电源，哪一种电力变换器的运转效率高，能够构筑低成本的发电装置是未知的。专利技术内容本专利技术是为了分别或者集中解决上述问题而产生的，目的在于在输出电压不稳定的电源中提供最佳的电力变换装置。在这样的目的下，本专利技术的理想实施例示出用于对输出电压不稳定的电源的输出进行电力变换的电力变换器，该电力变换器包括，一次绕组是2或者3匝的变压器；切换从上述电压供给的直流电力，供给到上述变压器中，把上述电源的输出电压升高到数十～数百倍的变换器。本专利技术其它的特征以及优点将从以下根据附图的描述中明确，其中，在所有的附图中相同的参考号码表示相同或者相似的部分。附图说明图1是示出使用单元变换器的太阳能发电系统的概要。图2是示出单元变换器的结构的框图。图3是单元变换器的外观图。图4示出DC/DC变换器以及逆变器的结构。图5示出作为以太阳能电池的温度为参数的太阳能电池的IV特性的一个例子。图6按照不同输入电力绘出了实施例1中的DC/DC变换器的电力变换效率与输入电压的关系。图7按照不同输入电力绘出了实施例2中的DC/DC变换器的电力变换效率与输入电压的关系。图8按照不同输入电力绘出了比较例1中的DC/DC变换器的电力变换效率与输入电压的关系。图9示出随着外部温度以及日照量的变迁。图10示出太阳能电池单元的最佳动作点电压。图11示出各个单元变换器的每30分钟的累积电力。图12示出各个单元变换器的一天的累积电力。图13按照不同输入电力绘出了实施例3中的DC/DC变换器的电力变换效率与输入电压的关系。图14按照不同输入电力绘出了实施例4中的DC/DC变换器的电力变换效率与输入电压的关系。图15按照不同输入电力绘出了比较例2中的DC/DC变换器的电力变换效率与输入电压的关系。图16示出随着外部温度以及日照量的变迁。图17示出太阳能电池单元的最佳动作点电压。图18示出各个单元变换器的每30分钟的累积电力。图19示出各个单元变换器的一天的累积电力。图20～25是分别示出在实施例1，实施例2，比较例1，实施例3，实施例4以及比较例2中使用的变压器的规格的表。具体实施例方式以下，参照附图详细地说明本专利技术的实施形态的发电装置。以下，作为不稳定电源以使用太阳能电池单元的发电装置为代表进行说明，而不稳定电源不限于太阳能电池单元，也可以是上述的燃料电池或者风力发电机等随着温度、湿度、日照、风力等环境条件电力变动大的电源。另外，以下由于是把太阳电池单元与电力变换器组合起来的发电装置，因此把该发电装置称为「单元变换器」。概要专利技术者们对于单元变换器进行了最佳的电力变换器的研究。首先，如果考虑到电力变换器的输入是低电压，则需要使用变压比大的变压器。为了得到高电力变换效率而且实现小型化、低成本，变压器的一次绕组匝数最好很少，因此最初考虑理想的是1匝。即，这是因为如果一次绕组是1匝，则能够把二次绕组的匝数作为最小，由一次以及二次绕组的电阻成分产生电力损失(铜损)成为最低。然后，专利技术者们发现了在变压器的一次绕组的匝数、输入电压以及变换效率之间具有密切的关系。特别是，在不稳定电源的情况下，得到了这样的认识，即，由于其输出电压变化很大，因此电力变换器的输出的累积电力有时在一次绕组为1匝的情况下并没有成为最佳。结构图1示出使用单元变换器的太阳能发电系统的概要。图1所示的太阳能发电系统构成为经过插座55能够把从单元变换器1输出的交流电力反潮流地输入到系统51中。系统51经过买卖电表52，连接到分电盘53。在买卖电表52中包括累积从系统51向负载54供给的电力的买电电表，以及累积从太阳能发电系统反潮流地输入到系统51的电力的卖电电表。在分电盘53中连接着向负载54供给电力的插座55，从单元变换器1输入交流电力的插座55等多插座。单元变换器图2是示出单元变换器1的结构的框图，图3是单元变换器1的外观图。单元变换器1由太阳能电池单元7，配置在太阳能电池单元7的非感光面(背面)的DC/DC变换器9以及逆变器21构成，把太阳能电池单元7的输出电力(直流电力)变换为100V的交流电力，经过与插座55对应的插头32输出。太阳能电池单元在单元变换器1中使用的太阳能电池单元7中，能够使用非晶硅系列，多晶硅系列，单晶硅系列等太阳能电池。作为单元变换器1的输入电压，能够把太阳能电池单元串联连接得到理想的0.8～1.8V范围的电压。但是，如果使用叠层型太阳能电池单元，则由于能够容易地得到0.8～1.8V范围的电压，不需要串联连接太阳能电池单元因此更理想。作为叠层型太阳能电池单元，已熟知串联构造或者三层单元构造。另外，太阳能电池单元7的电力容量最好是以下的范围。太阳能电池的变换效率是10％左右。如果加大太阳能电池单元7的体积，则由于太阳能电池单元与电力变换器之间的距离加长，相应地布线电阻增加，损失增大。况且，原本输出电压低的太阳能电池7的大型化将增大电流，使太阳能电池单元7与电力变换器之间的布线的损失急剧增加。换言之，即使尽可能缩短太阳能电池单元7与电力变换器之间的距离，加粗布线，为了抑制布线中的损失，在太阳能电池单元7的大容量化(大型化)方面也存在极限。另一方面，在太阳能电池单元7中安装了电力变换器的情况下，为了抑制布线中的损失，需要尽可能在太阳能电池单元7的附近配置电力变换器。如果使太阳能电池单元7小容量化(小型化)，则难以配置电力变换器，在此基础上，还将增加为了得到必要的电力而所需要的单元变换器1的数量，增大太阳能发电系统的成本。从而，太阳能电池单元7的电力容量从损失与成本的关系出发自然成为5～40W的范围。DC/DC变换器以及逆变器DC/DC变换器9把太阳能电池单元7的输出电压升压，供给到逆变器21，而为了有效地利用太本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力变换器，用于对输出电压不稳定的电源的输出进行电力变换，其特征在于包括：一次绕组是２或者３匝的变压器；开闭从上述电源供给的直流电力，从而供给到上述变压器中，把上述电源的输出电压升压为数十到数百倍的变换器。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：近藤博志，竹原信善，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]