JP2001060123A - 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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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Inverter Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 太陽電池の出力を安定かつ高速に制御するこ
とが可能にな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からの出力に基づいて基準
動作電圧を変更することにより太陽電池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、前記電力変換装置に与える電流指令値と
前記電力変換装置から出力される出力電流との偏差を零
にするように制御するものであって、前記基準動作電圧
を変更した際の太陽電池１０からの出力電圧の変化幅に
応じて前記電力変換装置に与える電流指令値と前記電力
変換装置から出力される出力電流との偏差を増幅する利
得を変化させるようにした。
とが可能にな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からの出力に基づいて基準
動作電圧を変更することにより太陽電池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、前記電力変換装置に与える電流指令値と
前記電力変換装置から出力される出力電流との偏差を零
にするように制御するものであって、前記基準動作電圧
を変更した際の太陽電池１０からの出力電圧の変化幅に
応じて前記電力変換装置に与える電流指令値と前記電力
変換装置から出力される出力電流との偏差を増幅する利
得を変化させるようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池を電源と
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。
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。
【０００２】
【従来の技術】近年、太陽電池を電源とし、インバータ
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。
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。
【０００３】このような特性を有する太陽電池から最大
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。
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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】一般に、太陽電池には
電力変換装置が接続されており、この電力変換装置を介
して電力が取り出されることになる。そして、基準動作
電圧は電力変換装置に与える電流指令値を変更すること
によりなされている。また、電力変換装置には電流制御
回路が接続されており、電流制御回路はこの電流指令値
を変更すべく、電力変換装置から出力される電流と電力
変換装置に与える電流指令値との偏差が零になるように
制御している。
電力変換装置が接続されており、この電力変換装置を介
して電力が取り出されることになる。そして、基準動作
電圧は電力変換装置に与える電流指令値を変更すること
によりなされている。また、電力変換装置には電流制御
回路が接続されており、電流制御回路はこの電流指令値
を変更すべく、電力変換装置から出力される電流と電力
変換装置に与える電流指令値との偏差が零になるように
制御している。
【０００５】ところが、上記した電流制御回路にあって
は、電力変換装置から出力される電流と電力変換装置に
与える電流指令値との偏差を増幅し、この偏差が零にな
るように電力変換装置の位相を制御することになるが、
増幅する際の利得が小さすぎると、太陽電池の出力電圧
が基準動作電圧到達するまでに多くの時間を要し追従遅
れを生じるという問題点を有していた。また、前記利得
が大きすぎると太陽電池の出力電圧が大きく振動し、最
悪の場合発散して制御不能になる恐れがあるという問題
点を有していた。
は、電力変換装置から出力される電流と電力変換装置に
与える電流指令値との偏差を増幅し、この偏差が零にな
るように電力変換装置の位相を制御することになるが、
増幅する際の利得が小さすぎると、太陽電池の出力電圧
が基準動作電圧到達するまでに多くの時間を要し追従遅
れを生じるという問題点を有していた。また、前記利得
が大きすぎると太陽電池の出力電圧が大きく振動し、最
悪の場合発散して制御不能になる恐れがあるという問題
点を有していた。
【０００６】本発明は、上記の問題点に鑑みて成された
ものであり、その目的とするところは、太陽電池の出力
を安定かつ高速に制御することが可能になる太陽電池の
最大電力制御方法を提供することにある。
ものであり、その目的とするところは、太陽電池の出力
を安定かつ高速に制御することが可能になる太陽電池の
最大電力制御方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
太陽電池からの出力に基づいて基準動作電圧を変更する
ことにより前記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と前記電力変換装置か
ら出力される出力電流との偏差を零にするように制御す
るものであって、前記基準動作電圧を変更した際の前記
太陽電池からの出力電圧の変化幅に応じて前記電力変換
装置に与える電流指令値と前記電力変換装置から出力さ
れる出力電流との偏差を増幅する利得を変化させるよう
にしたことを特徴とするものである。
太陽電池からの出力に基づいて基準動作電圧を変更する
ことにより前記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と前記電力変換装置か
ら出力される出力電流との偏差を零にするように制御す
るものであって、前記基準動作電圧を変更した際の前記
太陽電池からの出力電圧の変化幅に応じて前記電力変換
装置に与える電流指令値と前記電力変換装置から出力さ
れる出力電流との偏差を増幅する利得を変化させるよう
にしたことを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態に係
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、２６は電流検出器であ
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、２６は電流検出器であ
る。
【０００９】太陽電池１０の直流出力はインバータ１１
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
き基準動作電圧を出力する。基準動作電圧は電圧検出器
２２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。
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
き基準動作電圧を出力する。基準動作電圧は電圧検出器
２２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。
【００１０】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の出力を制御する。また、電流制御回路２５にあっ
ては、インバータ１１から出力される電流が所望の電流
指令値に高速に追従するように所望の電流指令値と実際
にインバータ１１から出力される電流値との偏差を増幅
する増幅回路（図示せず）を備え、その偏差が零になる
ように制御する。
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の出力を制御する。また、電流制御回路２５にあっ
ては、インバータ１１から出力される電流が所望の電流
指令値に高速に追従するように所望の電流指令値と実際
にインバータ１１から出力される電流値との偏差を増幅
する増幅回路（図示せず）を備え、その偏差が零になる
ように制御する。
【００１１】すなわち、電流制御回路２５にあっては、
図１に示すように、基準動作電圧を設定し、その基準動
作電圧と実際の太陽電池１０の出力電圧とのずれを補正
するように電流指令値を制御する第１の制御Loop-Aと、
指定された電流指令値と電流検出器２６により検出され
るインバータ１１からの出力電流とのずれを補正する第
２の制御Loop-Bが行われることになる。
図１に示すように、基準動作電圧を設定し、その基準動
作電圧と実際の太陽電池１０の出力電圧とのずれを補正
するように電流指令値を制御する第１の制御Loop-Aと、
指定された電流指令値と電流検出器２６により検出され
るインバータ１１からの出力電流とのずれを補正する第
２の制御Loop-Bが行われることになる。
【００１２】本実施の形態に係る電流制御回路２５にあ
っては、基準動作電圧を変更した際に生じる振幅の変化
幅Δα（図２参照）に応じて、増幅回路（図示せず）の
利得を変更するようにしている。すなわち、変化幅Δα
が小さい場合は利得を大きくすることで、太陽電池１０
の出力電圧が素早く指定した基準動作電圧に到達するよ
うに制御し、変化幅Δαが大きい場合は利得を小さくす
ることで、太陽電池１０の基準動作電圧近傍における出
力電圧の振幅が早く収束するように制御するのである。
っては、基準動作電圧を変更した際に生じる振幅の変化
幅Δα（図２参照）に応じて、増幅回路（図示せず）の
利得を変更するようにしている。すなわち、変化幅Δα
が小さい場合は利得を大きくすることで、太陽電池１０
の出力電圧が素早く指定した基準動作電圧に到達するよ
うに制御し、変化幅Δαが大きい場合は利得を小さくす
ることで、太陽電池１０の基準動作電圧近傍における出
力電圧の振幅が早く収束するように制御するのである。
【００１３】これにより、太陽電池１０の出力電圧が所
望とする基準動作電圧に到達しないうちに新たな基準動
作電圧が設定されることにより、所望とする太陽電池の
最大出力制御がなされないことを防止することが可能に
なるとともに、太陽電池１０の出力電圧の振動が収束し
ない内に電流指令値が変更されることにより、所望の基
準動作電圧に到達するまでの時間が多くかかったり、最
悪の場合発散して制御不能になることを防止することが
可能になるのである。
望とする基準動作電圧に到達しないうちに新たな基準動
作電圧が設定されることにより、所望とする太陽電池の
最大出力制御がなされないことを防止することが可能に
なるとともに、太陽電池１０の出力電圧の振動が収束し
ない内に電流指令値が変更されることにより、所望の基
準動作電圧に到達するまでの時間が多くかかったり、最
悪の場合発散して制御不能になることを防止することが
可能になるのである。
【００１４】次に、第１の制御Loop-Aについて、最大電
力制御回路２３の動作と併せて図３に基づき説明する。
太陽電池は一定の日射量及び温度にあっては、図３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。最大電力制御回路２３にあっ
ては、最初、太陽電池の基準動作電圧が開放電圧ＶOPと
なるように電流指令値を出力する。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。この間、電力はＰ１、Ｐ２、…と増加して
いくことになる。このまま電流指令値を増加させていく
と、やがて電力は最大電力点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、出力電圧を検出し、この値が予め設定した閾値Ｖｈ
１に達したところで、その時の電流指令値から所定値を
減じてそこから再度山登りを行う。具体的には、山登り
を開始したときの電流指令値と閾値Ｖｈ１に達したとき
の最終電流指令値との差の半分を最終電流指令値から減
じた値を新たな山登りを開始する電流指令値とし、そこ
から再度山登りを行わせるようになっている。図３にお
いてＰ５から新たな山登りが開始されることになる。な
お、閾値Ｖｈ１は最大電力Ｐを与える出力電圧よりも小
さな値が設定されることになるが、最大電力Ｐを与える
出力電圧に近いことが望ましい。
力制御回路２３の動作と併せて図３に基づき説明する。
太陽電池は一定の日射量及び温度にあっては、図３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。最大電力制御回路２３にあっ
ては、最初、太陽電池の基準動作電圧が開放電圧ＶOPと
なるように電流指令値を出力する。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。この間、電力はＰ１、Ｐ２、…と増加して
いくことになる。このまま電流指令値を増加させていく
と、やがて電力は最大電力点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、出力電圧を検出し、この値が予め設定した閾値Ｖｈ
１に達したところで、その時の電流指令値から所定値を
減じてそこから再度山登りを行う。具体的には、山登り
を開始したときの電流指令値と閾値Ｖｈ１に達したとき
の最終電流指令値との差の半分を最終電流指令値から減
じた値を新たな山登りを開始する電流指令値とし、そこ
から再度山登りを行わせるようになっている。図３にお
いてＰ５から新たな山登りが開始されることになる。な
お、閾値Ｖｈ１は最大電力Ｐを与える出力電圧よりも小
さな値が設定されることになるが、最大電力Ｐを与える
出力電圧に近いことが望ましい。
【００１５】上述した構成にあっては、以上の動作を繰
り返すことにより、電流指令値は最大電力Ｐの近傍を往
復することになる。その際、太陽電池１０から出力され
る出力電圧及び出力電流の両方を検出する必要がないた
め測定誤差の影響を低減することが可能になるととも
に、出力電力を演算する必要がないため高速な演算回路
を必要とせず容易に最大電力制御を精度良く、安定的に
行うことが可能になる。また、最大電力Ｐが日射量の変
化などによ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。
り返すことにより、電流指令値は最大電力Ｐの近傍を往
復することになる。その際、太陽電池１０から出力され
る出力電圧及び出力電流の両方を検出する必要がないた
め測定誤差の影響を低減することが可能になるととも
に、出力電力を演算する必要がないため高速な演算回路
を必要とせず容易に最大電力制御を精度良く、安定的に
行うことが可能になる。また、最大電力Ｐが日射量の変
化などによ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。
【００１６】なお、最大電力制御回路２３の動作はこれ
に限られるものではなく、基準動作電圧を太陽電池１０
の出力に応じて変更することにより太陽電池１０から最
大電力を出力させる制御であれば特に制限はない。
に限られるものではなく、基準動作電圧を太陽電池１０
の出力に応じて変更することにより太陽電池１０から最
大電力を出力させる制御であれば特に制限はない。
【００１７】
【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明にあ
っては、太陽電池からの出力に基づいて基準動作電圧を
変更することにより前記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と前記電力変
換装置から出力される出力電流との偏差を零にするよう
に制御するものであって、前記基準動作電圧を変更した
際の前記太陽電池からの出力電圧の変化幅に応じて前記
電力変換装置に与える電流指令値と前記電力変換装置か
ら出力される出力電流との偏差を増幅する利得を変化さ
せるようにしたので、太陽電池の出力を安定かつ高速に
制御することが可能にな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。
っては、太陽電池からの出力に基づいて基準動作電圧を
変更することにより前記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と前記電力変
換装置から出力される出力電流との偏差を零にするよう
に制御するものであって、前記基準動作電圧を変更した
際の前記太陽電池からの出力電圧の変化幅に応じて前記
電力変換装置に与える電流指令値と前記電力変換装置か
ら出力される出力電流との偏差を増幅する利得を変化さ
せるようにしたので、太陽電池の出力を安定かつ高速に
制御することが可能にな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。
【図１】太陽電池から最大電力を取り出す装置の一例を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図２】太陽電池の特性図である。
【図３】本実施の形態に係る他の最大電力制御方法を示
す太陽電池の特性図である。
す太陽電池の特性図である。
【図４】従来の最大電力制御方法を示す太陽電池の特性
図である。
図である。
１０ 太陽電池 １１ インバータ １３ 商用電力系統 ２１ 電流検出器 ２２ 電圧検出器 ２３ 最大電力制御回路 ２４ 誤差増幅器 ２５ 電流制御回路 ２６ 電流指令値
【手続補正書】
【提出日】平成１１年１２月１６日（１９９９．１２．
１６）
１６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】ところが、上記した電流制御回路にあって
は、電力変換装置から出力される電流と電力変換装置に
与える電流指令値との偏差を増幅し、この偏差が零にな
るように電力変換装置の振幅を制御することになるが、
増幅する際の利得が小さすぎると、太陽電池の出力電圧
が基準動作電圧到達するまでに多くの時間を要し追従遅
れを生じるという問題点を有していた。また、前記利得
が大きすぎると太陽電池の出力電圧が大きく振動し、最
悪の場合発散して制御不能になる恐れがあるという問題
点を有していた。
は、電力変換装置から出力される電流と電力変換装置に
与える電流指令値との偏差を増幅し、この偏差が零にな
るように電力変換装置の振幅を制御することになるが、
増幅する際の利得が小さすぎると、太陽電池の出力電圧
が基準動作電圧到達するまでに多くの時間を要し追従遅
れを生じるという問題点を有していた。また、前記利得
が大きすぎると太陽電池の出力電圧が大きく振動し、最
悪の場合発散して制御不能になる恐れがあるという問題
点を有していた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉武 晃 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 向井 忠吉 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 大野 宏之 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 Ｆターム(参考） 5F051 BA17 KA04 5G003 AA06 BA01 CC07 GB06 5G066 HA30 HB06 5H007 BB05 BB07 DC02 DC05 5H420 CC03 DD03 EB39 FF03 FF04 FF24 FF25
Claims (1)
- 【請求項１】 太陽電池からの出力に基づいて基準動作
電圧を変更することにより前記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と前記
電力変換装置から出力される出力電流との偏差を零にす
るように制御するものであって、前記基準動作電圧を変
更した際の前記太陽電池からの出力電圧の変化幅に応じ
て前記電力変換装置に与える電流指令値と前記電力変換
装置から出力される出力電流との偏差を増幅する利得を
変化させる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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11234732A JP2001060123A (ja) | 1999-08-20 | 1999-08-20 | 太陽電池の最大電力制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11234732A JP2001060123A (ja) | 1999-08-20 | 1999-08-20 | 太陽電池の最大電力制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001060123A true JP2001060123A (ja) | 2001-03-06 |
Family
ID=16975505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11234732A Withdrawn JP2001060123A (ja) | 1999-08-20 | 1999-08-20 | 太陽電池の最大電力制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001060123A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003105327A2 (en) * | 2002-06-06 | 2003-12-18 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Dc-dc-converter |
| KR101089906B1 (ko) * | 2010-04-02 | 2011-12-05 | 성균관대학교산학협력단 | 최대 전력점 추종기, 전력 변환 제어기, 절연형 구조의 전력 변환 장치 및 그 최대 전력 추종 방법 |
| JP2014057513A (ja) * | 2009-12-14 | 2014-03-27 | Mitsubishi Electric Corp | 系統連系パワーコンディショナ |
| KR101530247B1 (ko) * | 2008-09-11 | 2015-06-22 | 동아전기부품 주식회사 | 차량용 태양광 발전 시스템 및 차량용 태양광 발전 시스템의 전력제어 방법 |
-
1999
- 1999-08-20 JP JP11234732A patent/JP2001060123A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
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