JP2001060120A - 太陽電池の最大電力制御方法 - Google Patents
太陽電池の最大電力制御方法Info
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Abstract
精度良く行うことができる太陽電池の最大電力制御方法
を提供する。 【解決手段】 太陽電池10から電力変換装置を介して
取り出される電力を最大電力に制御する方法において、
電力変換装置に与える電流指令値を増加させて行き、そ
の際の太陽電池10からの出力電力が増加方向であれば
前記電流指令値を変化させる方向をそのまま維持し、逆
に前記出力電力が減少方向であれば、その時点での動作
点電圧に一定電圧を加えたところで制御するように電流
指令値を変更し、そこから再度前記電流指令値を増加さ
せていくようにした。
Description
し、その太陽電池からインバータ等で構成される電力変
換装置を介して最大電力を効率よく取り出すための太陽
電池の最大電力制御方法に関するものである。
等の電力変換装置を介して所定の電力を供給する電源装
置が注目されている。この太陽電池は、太陽電池に入射
する日射量をパラメータとした場合、日射量の増大に従
って電力が増大する傾向を有しており、また、その太陽
電池の動作点により出力電力が大幅に変動する特性を有
している。
電力を効率よく取り出すために、特開昭57−2069
29号公報等には、山登り法といわれる最大電力点追尾
制御が提案されている。このものにあっては、一定の日
射量の下において太陽電池が、図4に示すように、電圧
−電力特性を有している場合、先ず太陽電池の出力電圧
の基準動作電圧を開放電圧VOPから所定のサンプリン
グ周期で一定の変化幅ΔVSで減少させていく。この
間、電力は図中矢印aの方向に増加して行く。すると、
電力が最大電力点Pを越え矢印bの方向に減少して行
く。この電力の減少を検出すると、今度は基準動作電圧
を変化幅ΔVSで増加させる。これにより、電力は図中
矢印c方向に増加し、やがて最大電力点Pを越え矢印d
方向に減少し始める。そこでこの電力の減少を検出し
て、再び基準動作電圧を変化幅ΔVSで減少させる方向
へ変化させる。以上の動作を繰り返して行くことにより
基準動作電圧を最大電力点P近傍で往復させ、太陽電池
の最大電力点を常に追従させている。
来法では、太陽電池の最大電力Pよりも左側の領域、す
なわち図4におけるIの領域において山登り制御をしな
ければならないが、太陽電池の最大電力Pよりも右側の
領域IIに対して左側の領域Iは電流指令値の変化に伴
う太陽電池の出力電力の変化が大きく、制御の安定性確
保が困難であるという問題点を有していた。
ものであり、その目的とするところは、不安定な制御を
行うことなく最大電力制御を精度良く行うことができる
太陽電池の最大電力制御方法を提供することにある。
太陽電池から電力変換装置を介して取り出される電力を
最大電力に制御する方法において、前記電力変換装置に
与える電流指令値を増加させて行き、その際の前記太陽
電池からの出力電力が増加方向であれば前記電流指令値
を変化させる方向をそのまま維持し、前記出力電力が増
加方向でなければ、その時点での動作点電圧に一定電圧
を加えたところで制御するように電流指令値を変更し、
そこから再度前記電流指令値を増加させていくようにし
たことを特徴とするものである。
陽電池の最大電力制御方法において、前記太陽電池の前
記出力電力が増加方向から減少方向になる度に前記電流
指令値の変化幅を小さな値に変更するようにしたことを
特徴とするものである。
陽電池の最大電力制御方法において、前記太陽電池の前
記出力電力の変化量に応じて前記電流指令値の変化幅を
変更するようにしたことを特徴とするものである。
る太陽電池の最大電力制御方法について図1乃至図3に
基づき詳細に説明する。図1は太陽電池から最大電力を
取り出す装置の一例である。10は太陽電池、11はイ
ンバータ、13は商用電力系統、21は電流検出器、2
2は電圧検出器、23は最大電力制御回路、24は誤差
増幅器、25は電流制御回路である。
において交流に変換され、保護継電器等を介して商用電
力系統13と連系されている。太陽電池10の出力電流
及び出力電圧は、電流検出器21及び電圧検出器22で
検出され、その検出値は最大電力制御回路23に入力さ
れる。最大電力制御回路23では、入力された値に基づ
き電流指令値を出力する。電流指令値は電流検出器21
により検出された値と比較され、その偏差は誤差増幅器
24により増幅されて電流制御回路25に入力される。
電流制御回路25では、誤差増幅器24からの偏差に応
じてこの偏差が零になるようにインバータ11の出力電
流を制御する。
て図2に基づき説明する。太陽電池10は一定の日射量
及び温度にあっては、図2に示すような特性を有してお
り、最大電力点Pにおいて動作させることが理想であ
る。
太陽電池の動作点電圧が開放電圧VOPとなるように電
流指令値を出力する(図2おいてP0に相当)。そし
て、所定のサンプリング周期で電流指令値を比較的大き
な変化幅で増加させていく。その際、最大電力制御回路
23にあっては、出力電力の電圧微分値を算出し、この
微分値が負の場合は電流指令値を増加させていく。この
間、電力はP0、P1、P2、P3、P4と増加してい
くことになる。
やがて出力電力は最大電力点Pを越え矢印bのように減
少を始めることになる。最大電力制御回路23にあって
は、この状態を出力電力の電圧微分値が零若しくは正に
なったことにより検出する(図2おいてP5に相当)。
そして、最大電力制御回路23では、その時点での動作
点電圧に所定電圧である5Vを加えたところから再度山
登りを開始するように電流指令値を変更するようになっ
ている。
り返すことにより、電流指令値は太陽電池10の出力電
力−出力電圧曲線における最大電力Pよりも右側の領域
IIで制御され、出力電力は最大電力Pの近傍を往復す
ることになる。すなわち、太陽電池10において精度よ
く制御を行うことが困難となる出力電力−出力電圧曲線
における最大電力Pよりも左側の領域Iにおいて電流指
令値を制御する必要がないため、安定的に最大電力制御
を行うことが可能になるのである。
り変動した場合でも、予め最大電力P近傍の定義を設定
しておかずに柔軟で素早い追従制御が可能になる。
から減少方向になる度に、すなわち増加傾向にあった太
陽電池10の出力電力が最大出力Pを越え減少方向に転
じる度に、電流指令値の変化幅を小さな値に変更するよ
うにしてもよい。これにより、始動初期状態において変
化幅を大きく設定しておけば最大電力Pへの追従速度を
早めることが可能になるとともに、出力電力が増加方向
から減少方向になる度に変化幅を小さくすることによ
り、最大電力Pでの振れ幅を小さくすることができ、最
大電力制御の精度を高めることが可能になる。
10の出力電力の変化量に応じて電流指令値の変化幅を
変更するようにしてもよい。すなわち、出力電力の電圧
微分値に応じて次の電流指令値を決定し、微分値の絶対
値に比例して電流指令値の変化幅を変更するのである。
これにより、始動初期状態のように動作点電圧が最大出
力Pよりも大きく離れている状態にあっては、電流指令
値の変化幅が大きくなるため最大電力Pへの追従速度を
早めることが可能になるとともに、最大出力Pの近傍に
あっては電流指令値の変化幅が小さくなるため最大電力
Pでの振れ幅を小さくすることができ、最大電力制御の
精度を高めることが可能になる。
っては、太陽電池から電力変換装置を介して取り出され
る電力を最大電力に制御する方法において、前記電力変
換装置に与える電流指令値を増加させて行き、その際の
前記太陽電池からの出力電力が増加方向であれば前記電
流指令値を変化させる方向をそのまま維持し、前記出力
電力が増加方向でなければ、その時点での動作点電圧に
一定電圧を加えたところで制御するように電流指令値を
変更し、そこから再度前記電流指令値を増加させていく
ようにしたので、太陽電池の出力電力−出力電圧曲線に
おいて最大電力よりも右側の領域において太陽電池を制
御することが可能になるため、不安定な制御を行うこと
なく最大電力制御を精度良く行うことができる太陽電池
の最大電力制御方法を提供することが可能になるという
効果を奏する。
記載の太陽電池の最大電力制御方法において、前記太陽
電池の前記出力電力が増加方向から減少方向になる度に
前記電流指令値の変化幅を小さな値に変更するようにし
たので、最大電力制御初期にあっては変化幅を大きくす
ることで最大電力の追従を速く行うことが可能になると
ともに、最大電力近傍での変動状態にあっては変化幅を
小さくすることで最大電力近傍における変動を安定的に
行うことが可能になるという効果を奏する。
記載の太陽電池の最大電力制御方法において、前記太陽
電池の前記出力電力の変化量に応じて前記電流指令値の
変化幅を変更するようにしたので、電流指令値が最大電
力よりも大きく離れているところにあっては電流指令値
の変化幅を大きくすることで最大電力の追従を速く行う
ことが可能になるとともに、電流指令値が最大電力近傍
にあるときはその変化幅を小さくすることで最大電力近
傍における変動を安定的に行うことが可能になるという
効果を奏する。
示すブロック図である。
陽電池の特性図である。
電力制御方法に係るものであり、(b)は本実施の形態
に係る他の最大電力制御方法に係るものである。
図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 太陽電池から電力変換装置を介して取り
出される電力を最大電力に制御する方法において、前記
電力変換装置に与える電流指令値を増加させて行き、そ
の際の前記太陽電池からの出力電力が増加方向であれば
前記電流指令値を変化させる方向をそのまま維持し、前
記出力電力が増加方向でなければ、その時点での動作点
電圧に一定電圧を加えたところで制御するように電流指
令値を変更し、そこから再度前記電流指令値を増加させ
ていくようにしたことを特徴とする太陽電池の最大電力
制御方法。 - 【請求項2】 前記太陽電池の前記出力電力が増加方向
から減少方向になる度に前記電流指令値の変化幅を小さ
な値に変更するようにしたことを特徴とする請求項1記
載の太陽電池の最大電力制御方法。 - 【請求項3】 前記太陽電池の前記出力電力の変化量に
応じて前記電流指令値の変化幅を変更するようにしたこ
とを特徴とする請求項1記載の太陽電池の最大電力制御
方法。
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