JP2014081669A - 電力供給システム、電力供給制御装置、電力供給制御方法、及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】太陽電池部の出力特性が変動した場合であっても、電力の供給効率の低下を低減する。
【解決手段】電力供給システムは、複数の単位太陽電池を有する太陽電池部と、レファレンス太陽電池部と、太陽電池の出力特性を測定する特性測定部と、指令値に基づいて太陽電池部が出力した電力を変換する電力変換部と、制御部とを備える。制御部は、特性測定部が測定したレファレンス太陽電池部の出力特性に基づいて、最適動作点を推定する処理と、推定した最適動作点に応じた指令値を電力変換部に出力する処理と、推定した最適動作点における太陽電池部の出力電力の期待値と電力値とが所定量以上乖離している場合に、太陽電池部の出力特性を特性測定部に測定させる処理と、太陽電池部の出力特性に基づいて、最適動作点を検出する処理と、検出した最適動作点に応じた変更指令値を電力変換部に出力する処理とを実行する。
【選択図】図1
【解決手段】電力供給システムは、複数の単位太陽電池を有する太陽電池部と、レファレンス太陽電池部と、太陽電池の出力特性を測定する特性測定部と、指令値に基づいて太陽電池部が出力した電力を変換する電力変換部と、制御部とを備える。制御部は、特性測定部が測定したレファレンス太陽電池部の出力特性に基づいて、最適動作点を推定する処理と、推定した最適動作点に応じた指令値を電力変換部に出力する処理と、推定した最適動作点における太陽電池部の出力電力の期待値と電力値とが所定量以上乖離している場合に、太陽電池部の出力特性を特性測定部に測定させる処理と、太陽電池部の出力特性に基づいて、最適動作点を検出する処理と、検出した最適動作点に応じた変更指令値を電力変換部に出力する処理とを実行する。
【選択図】図1
Description
本発明は、電力供給システム、電力供給制御装置、電力供給制御方法、及びプログラムに関する。
近年、複数の太陽電池モジュールを含む太陽電池部により発電した電力を供給する電力供給システムが知られている(例えば、特許文献1を参照)。特許文献1に記載されているような電力供給システムでは、山登り法と呼ばれる、太陽電池部の最適動作点を機械的に探索する局所探索法に基づいて、最大電力点追従制御(MPPT制御)を行っている。
しかしながら、上述のような電力供給システムは、例えば、太陽電池部の一部が影になるなどの日射量が変動する環境下では、太陽電池部の出力特性が変動して、太陽電池部の出力に複数の電力ピークが発生する場合がある。上述のような電力供給システムでは、このような場合に、太陽電池部の最適動作点の変化に追従することができないために、最大電力での動作が困難となることがある。
このように、上述のような電力供給システムは、太陽電池部の出力特性が変動した場合に、電力の供給効率が低下することがある。
このように、上述のような電力供給システムは、太陽電池部の出力特性が変動した場合に、電力の供給効率が低下することがある。
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、太陽電池部の出力特性が変動した場合であっても、電力の供給効率の低下を低減することができる電力供給システム、電力供給制御装置、電力供給制御方法、及びプログラムを提供することにある。
上記問題を解決するために、本発明の一態様は、複数の単位太陽電池を有する太陽電池部と、等しい測定条件において、前記単位太陽電池と等しい出力特性を有するレファレンス太陽電池部と、太陽電池の出力特性を測定する特性測定部と、指令値に基づいて前記太陽電池部が出力した電力を変換し、変換した電力を供給する電力変換部と、前記指令値を出力することにより、前記電力変換部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記特性測定部が測定した前記レファレンス太陽電池部の出力特性に基づいて、前記太陽電池部の最適動作点を推定する推定処理と、前記推定処理において推定した前記最適動作点に応じた前記指令値を前記電力変換部に出力する第1出力処理と、推定した前記最適動作点において前記太陽電池部が出力する電力の期待値と、前記太陽電池部が前記電力変換部に出力している電力値とが所定量以上乖離している場合に、前記太陽電池部の出力特性を前記特性測定部に測定させる測定処理と、前記特性測定部が測定した前記太陽電池部の出力特性に基づいて、前記最適動作点を検出する検出処理と、前記検出処理において検出した前記最適動作点に応じた変更指令値を前記指令値として、前記電力変換部に出力する第2出力処理とを実行することを特徴とする電力供給システムである。
また、本発明の一態様は、上記の電力供給システムにおいて、前記制御部は、前記推定処理において、前記レファレンス太陽電池部の出力特性と、前記複数の単位太陽電池の接続情報とに基づいて、前記最適動作点を推定することを特徴とする。
また、本発明の一態様は、上記の電力供給システムにおいて、前記太陽電池部の出力と、前記レファレンス太陽電池部の出力とを切替えて前記特性測定部に供給する切替部を備え、前記制御部は、前記推定処理において、前記切替部に前記レファレンス太陽電池部の出力を前記特性測定部に供給させて、前記レファレンス太陽電池部の出力特性を前記特性測定部に測定させ、前記測定処理において、前記期待値と前記電力値とが前記所定量以上乖離している場合に、前記切替部に前記太陽電池部の出力を前記特性測定部に供給させて、前記太陽電池部の出力特性を前記特性測定部に測定させることを特徴とする。
また、本発明の一態様は、上記の電力供給システムにおいて、前記太陽電池部は、所定の個数の前記単位太陽電池が接続された部分太陽電池部を複数備えており、前記切替部は、さらに、前記部分太陽電池部ごとの出力を切替えて前記特性測定部に供給し、前記制御部は、前記期待値と前記電力値とが前記所定量以上乖離している場合に、前記切替部に前記部分太陽電池部ごとの出力を前記特性測定部に供給させて、前記部分太陽電池部ごとの出力特性を前記特性測定部に測定させるとともに、前記特性測定部が測定した前記部分太陽電池部ごとの出力特性に基づいて、前記部分太陽電池部ごとに異常を診断する異常診断処理と、前記異常診断処理によって異常が診断された場合に、異常が診断された前記部分太陽電池部を示す情報を出力する異常出力処理とを実行することを特徴とする。
また、本発明の一態様は、上記の電力供給システムにおいて、前記部分太陽電池部は、前記所定の個数の前記単位太陽電池が直列に接続されていることを特徴とする。
また、本発明の一態様は、上記の電力供給システムにおいて、前記制御部は、前記期待値と前記電力値との比に基づいて、前記期待値と前記電力値とが前記所定量以上乖離しているか否かを判定することを特徴とする。
また、本発明の一態様は、上記の電力供給システムにおいて、前記レファレンス太陽電池部は、前記太陽電池部が有する前記複数の単位太陽電池のうちの1つであることを特徴とする。
また、本発明の一態様は、上記の電力供給システムにおいて、複数の前記レファレンス太陽電池部を備え、前記制御部は、前記推定処理において、前記複数の前記レファレンス太陽電池部の出力特性の平均値に基づいて、前記最適動作点を推定することを特徴とする。
また、本発明の一態様は、太陽電池の出力特性を測定する特性測定部と、指令値に基づいて、複数の単位太陽電池を有する太陽電池部が出力した電力を変換し、変換した電力を供給する電力変換部と、前記指令値を出力することにより、前記電力変換部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記特性測定部が測定した、等しい測定条件において前記単位太陽電池と等しい出力特性を有するレファレンス太陽電池部の出力特性に基づいて、前記太陽電池部の最適動作点を推定する推定処理と、前記推定処理において推定した前記最適動作点に応じた前記指令値を前記電力変換部に出力する第1出力処理と、推定した前記最適動作点において前記太陽電池部が出力する電力の期待値と、前記太陽電池部が前記電力変換部に出力している電力値とが所定量以上乖離している場合に、前記太陽電池部の出力特性を前記特性測定部に測定させる測定処理と、前記特性測定部が測定した前記太陽電池部の出力特性に基づいて、前記最適動作点を検出する検出処理と、前記検出処理において検出した前記最適動作点に応じた変更指令値を前記指令値として、前記電力変換部に出力する第2出力処理とを実行することを特徴とする電力供給制御装置である。
また、本発明の一態様は、複数の単位太陽電池を有する太陽電池部と、等しい測定条件において、前記単位太陽電池と等しい出力特性を有するレファレンス太陽電池部と、太陽電池の出力特性を測定する特性測定部と、指令値に基づいて前記太陽電池部が出力した電力を変換し、変換した電力を供給する電力変換部とを備える電力供給システムの電力供給制御方法であって、前記特性測定部が測定した前記レファレンス太陽電池部の出力特性に基づいて、前記太陽電池部の最適動作点を推定する推定ステップと、前記推定ステップにおいて推定した前記最適動作点に応じた前記指令値を前記電力変換部に出力する第1出力ステップと、推定した前記最適動作点において前記太陽電池部が出力する電力の期待値と、前記太陽電池部が前記電力変換部に出力している電力値とが所定量以上乖離している場合に、前記太陽電池部の出力特性を前記特性測定部に測定させる測定ステップと、前記特性測定部が測定した前記太陽電池部の出力特性に基づいて、前記最適動作点を検出する検出ステップと、前記検出ステップにおいて検出した前記最適動作点に応じた変更指令値を前記指令値として、前記電力変換部に出力する第2出力ステップとを含むことを特徴とする電力供給制御方法である。
また、本発明の一態様は、太陽電池の出力特性を測定する特性測定部と、指令値に基づいて、複数の単位太陽電池を有する太陽電池部が出力した電力を変換し、変換した電力を供給する電力変換部とを備える電力供給制御装置としてのコンピュータに、前記特性測定部が測定した、等しい測定条件において前記単位太陽電池と等しい出力特性を有するレファレンス太陽電池部の出力特性に基づいて、前記太陽電池部の最適動作点を推定する推定ステップと、前記推定ステップにおいて推定した前記最適動作点に応じた前記指令値を前記電力変換部に出力する第1出力ステップと、推定した前記最適動作点において前記太陽電池部が出力する電力の期待値と、前記太陽電池部が前記電力変換部に出力している電力値とが所定量以上乖離している場合に、前記太陽電池部の出力特性を前記特性測定部に測定させる測定ステップと、前記特性測定部が測定した前記太陽電池部の出力特性に基づいて、前記最適動作点を検出する検出ステップと、前記検出ステップにおいて検出した前記最適動作点に応じた変更指令値を前記指令値として、前記電力変換部に出力する第2出力ステップとを実行させるためのプログラムある。
本発明によれば、太陽電池部の出力特性が変動した場合であっても、電力の供給効率の低下を低減することができる。
以下、本発明の一実施形態による電力供給システムにつて、図面を参照して説明する。
[第1の実施形態]
図1は、本実施形態による電力供給システム1を示す概略ブロック図である。
図1において、電力供給システム1は、太陽電池アレイ2、レファレンス太陽電池部20、及び電力供給制御装置100を備えている。
[第1の実施形態]
図1は、本実施形態による電力供給システム1を示す概略ブロック図である。
図1において、電力供給システム1は、太陽電池アレイ2、レファレンス太陽電池部20、及び電力供給制御装置100を備えている。
太陽電池アレイ2(太陽電池部)は複数の太陽電池モジュールSCを有しており、受光した光に応じて発電し、発電した電力を出力する。太陽電池アレイ2は、例えば、N個×M個に配列された太陽電池モジュールSCを備えている。太陽電池アレイ2は、例えば、所定の個数(例、N個)の太陽電池モジュールSCが直列に接続された直列太陽電池部10を複数(例、M個)備えている。すなわち、太陽電池アレイ2は、M個の直列太陽電池部10(10_1〜10_M)を備えている。
ここで、太陽電池モジュールSC(単位太陽電池)は、例えば、太陽電池パネルのことであり、太陽電池の基本単位である太陽電池素子(太陽電池セル)を所定の枚数配列して、モジュール化(パッケージ化)したものである。
また、直列太陽電池部10(部分太陽電池部)は、所定の個数(例、N個)の太陽電池モジュールSCが直列に接続されている。また、M個の直列太陽電池部10(10_1〜10_M)の各出力線は、並列に接続されて、後述する電力供給制御装置100のパワーコンディショナ150に発電した電力を供給する。
また、直列太陽電池部10(部分太陽電池部)は、所定の個数(例、N個)の太陽電池モジュールSCが直列に接続されている。また、M個の直列太陽電池部10(10_1〜10_M)の各出力線は、並列に接続されて、後述する電力供給制御装置100のパワーコンディショナ150に発電した電力を供給する。
レファレンス太陽電池部20(レファレンス太陽電池モジュール)は、等しい測定条件において、太陽電池アレイ2が備える太陽電池モジュールSCと等しい出力特性を有する太陽電池である。ここで、出力特性とは、例えば、太陽電池のI−V特性(出力電流−出力電圧特性、以下、I−Vカーブという)のことである。太陽電池のI−Vカーブの詳細については、後述する。レファレンス太陽電池部20は、例えば、太陽電池モジュールSCと同じ製品(同じ型番、型式)のモジュールである。なお、ここでいう等しい出力特性には、ほぼ等しい出力特性も含まれる。
また、太陽電池のI−Vカーブは、同一の太陽電池であっても太陽電池が受光する光の強さ(例えば、日射量)や温度などの環境の変化に応じて変動する。そのため、レファレンス太陽電池部20は、太陽電池アレイ2との環境の差が生じないように、太陽電池アレイ2の近傍(例えば、太陽電池アレイ2の中心などの各太陽電池モジュールSCからの距離が短くなるような位置)に配置されている。レファレンス太陽電池部20は、後述する電力供給制御装置100のパワーコンディショナ150に発電した電力を供給する。
また、太陽電池のI−Vカーブは、同一の太陽電池であっても太陽電池が受光する光の強さ(例えば、日射量)や温度などの環境の変化に応じて変動する。そのため、レファレンス太陽電池部20は、太陽電池アレイ2との環境の差が生じないように、太陽電池アレイ2の近傍(例えば、太陽電池アレイ2の中心などの各太陽電池モジュールSCからの距離が短くなるような位置)に配置されている。レファレンス太陽電池部20は、後述する電力供給制御装置100のパワーコンディショナ150に発電した電力を供給する。
電力供給制御装置100は、太陽電池アレイ2が発電した直流電力を交流電力に変換して、変換した電力を負荷や外部装置などの供給先に供給するとともに、太陽電池アレイ2の最適動作点において、電力を供給するように制御するパワーコンディショナ(PCS)150を備えている。
また、パワーコンディショナ150は、スイッチ部30、インバータ部40、I−Vカーブ測定部50、制御部60、及びスイッチ70を備えている。
また、パワーコンディショナ150は、スイッチ部30、インバータ部40、I−Vカーブ測定部50、制御部60、及びスイッチ70を備えている。
スイッチ部30は、太陽電池アレイ2の出力とレファレンス太陽電池部20の出力とを切替えて、太陽電池アレイ2の出力とレファレンス太陽電池部20の出力とのうちの一方をI−Vカーブ測定部50に供給する。また、スイッチ部30は、太陽電池アレイ2の出力をインバータ部40に供給する状態か否かを切替える。なお、スイッチ部30は、制御部60から出力される制御信号(不図示)に基づいて、各種切替えが制御される。
また、スイッチ部30は、スイッチ31〜33を備えている。なお、本実施形態において、スイッチ部30は、切替部に対応する。
また、スイッチ部30は、スイッチ31〜33を備えている。なお、本実施形態において、スイッチ部30は、切替部に対応する。
スイッチ31は、太陽電池アレイ2の出力をインバータ部40に供給する状態か否かを切替えるスイッチ素子である。スイッチ31は、一端が太陽電池アレイ2の出力線に、他端がインバータ部40の入力線に、それぞれ接続されている。
スイッチ32は、太陽電池アレイ2の出力をI−Vカーブ測定部50に供給する状態か否かを切替えるスイッチ素子である。スイッチ32は、一端が太陽電池アレイ2の出力線に、他端がI−Vカーブ測定部50の入力線に接続されているノードN1に、それぞれ接続されている。
スイッチ33は、レファレンス太陽電池部20の出力をI−Vカーブ測定部50に供給する状態か否かを切替えるスイッチ素子である。スイッチ33は、一端がレファレンス太陽電池部20の出力線に、他端がI−Vカーブ測定部50の入力線に接続されているノードN1に接続されている。
なお、スイッチ部30は、レファレンス太陽電池部20のI−Vカーブを測定する場合(第1の測定モードの場合)に、制御部60によって、スイッチ31が導通状態に、スイッチ32が非導通状態(遮断状態)に、スイッチ33が導通状態に、それぞれ設定される。すなわち、この状態では、レファレンス太陽電池部20は、スイッチ部30を介して出力をI−Vカーブ測定部50に供給し、太陽電池アレイ2は、スイッチ部30を介してインバータ部40に電力を供給する。
また、スイッチ部30は、太陽電池アレイ2全体のI−Vカーブを測定する場合(第2の測定モードの場合)に、制御部60によって、スイッチ31が非導通状態(遮断状態)に、スイッチ32が導通状態に、スイッチ33が非導通状態(遮断状態)に、それぞれ設定される。すなわち、この状態では、太陽電池アレイ2は、スイッチ部30を介して出力をI−Vカーブ測定部50に供給するとともに、スイッチ部30を介してインバータ部40に電力の供給を停止する。
また、スイッチ部30は、太陽電池アレイ2全体のI−Vカーブを測定する場合(第2の測定モードの場合)に、制御部60によって、スイッチ31が非導通状態(遮断状態)に、スイッチ32が導通状態に、スイッチ33が非導通状態(遮断状態)に、それぞれ設定される。すなわち、この状態では、太陽電池アレイ2は、スイッチ部30を介して出力をI−Vカーブ測定部50に供給するとともに、スイッチ部30を介してインバータ部40に電力の供給を停止する。
インバータ部40(電力変換部)は、例えば、電圧指令値に基づいて、太陽電池アレイ2の直流電力を交流電力に変換するインバータ回路である。インバータ部40は、太陽電池アレイ2を電圧指令値に対応する動作点で動作させるように、太陽電池アレイ2の直流電力を交流電力に変換する。そして、インバータ部40は、変換した交流電力を、スイッチ70を介して外部に供給する。
このように、インバータ部40(電力変換部)は、指令値(例えば、電圧指令値)に基づいて太陽電池アレイ2が出力した電力を変換し、変換した電力を外部(供給先)に供給する。
このように、インバータ部40(電力変換部)は、指令値(例えば、電圧指令値)に基づいて太陽電池アレイ2が出力した電力を変換し、変換した電力を外部(供給先)に供給する。
また、インバータ部40は、電力測定部41を備えている。電力測定部41は、例えば、太陽電池アレイ2の出力電圧及び出力電流を測定し、測定した出力電圧及び出力電流に基づいて、太陽電池アレイ2の出力電力を測定(算出)する。インバータ部40は、電力測定部41が測定した太陽電池アレイ2の出力電力値を、太陽電池アレイ2がインバータ部40に出力している電力値(実発電電力値PR)として、制御部60に出力する。
スイッチ70は、インバータ部40の出力線に配置されているスイッチ素子であり、例えば、電力を供給する外部において短絡などの異常が発生した場合に、電力の供給を停止(遮断)する。
I−Vカーブ測定部50(特性測定部)は、太陽電池(例えば、太陽電池アレイ2及びレファレンス太陽電池部20)のI−Vカーブを測定する。I−Vカーブ測定部50は、例えば、太陽電池の出力に対して、シンク電流(吸い込み電流)を変更して、対応する電圧値を測定することにより、I−Vカーブを測定する。I−Vカーブ測定部50は、所定の周期(例えば、数秒間隔)で定期的に、レファレンス太陽電池部20のI−Vカーブ(後述する図2の波形W1参照)を測定する。また、I−Vカーブ測定部50は、後述する太陽電池アレイ2が出力する電力の期待値(電力期待値PE)と、上述した実発電電力値PRとが大きく乖離(例えば、所定量以上乖離)している場合に、太陽電池アレイ2全体のI−Vカーブを測定する。
I−Vカーブ測定部50は、測定したI−Vカーブを制御部60に出力する。
I−Vカーブ測定部50は、測定したI−Vカーブを制御部60に出力する。
制御部60は、例えば、CPU(Central Processing Unit)などを含み、パワーコンディショナ150を統括的に制御する。制御部60は、例えば、インバータ部40を制御する。
また、制御部60は、電力制御部61、動作点推定部62、動作点検出部63、及び測定制御部64を備えている。
また、制御部60は、電力制御部61、動作点推定部62、動作点検出部63、及び測定制御部64を備えている。
電力制御部61は、後述する動作点推定部62が推定した太陽電池アレイ2の最適動作点、又は、後述する動作点検出部63が検出した太陽電池アレイ2の最適動作点に対応する電圧指令値を生成し、電圧指令値を指令値としてインバータ部40に出力する。
例えば、電力制御部61は、定期的にI−Vカーブ測定部50が測定したレファレンス太陽電池部20のI−Vカーブに基づいて、動作点推定部62によって推定された最適動作点に応じた電圧指令値をインバータ部40に出力する(第1出力処理)。
また、例えば、電力制御部61は、太陽電池アレイ2の電力期待値PEと、実発電電力値PRとが大きく乖離している場合に、太陽電池アレイ2全体のI−Vカーブに基づいて、動作点検出部63によって検出された最適動作点に応じた電圧指令値(変更指令値)をインバータ部40に出力する(第2出力処理)。
例えば、電力制御部61は、定期的にI−Vカーブ測定部50が測定したレファレンス太陽電池部20のI−Vカーブに基づいて、動作点推定部62によって推定された最適動作点に応じた電圧指令値をインバータ部40に出力する(第1出力処理)。
また、例えば、電力制御部61は、太陽電池アレイ2の電力期待値PEと、実発電電力値PRとが大きく乖離している場合に、太陽電池アレイ2全体のI−Vカーブに基づいて、動作点検出部63によって検出された最適動作点に応じた電圧指令値(変更指令値)をインバータ部40に出力する(第2出力処理)。
動作点推定部62は、定期的にI−Vカーブ測定部50が測定したレファレンス太陽電池部20のI−Vカーブに基づいて、太陽電池アレイ2の最適動作点を推定する推定処理を実行する。動作点推定部62は、この推定処理において、例えば、レファレンス太陽電池部20のI−Vカーブと、複数の太陽電池モジュールSCの接続情報とに基づいて、最適動作点を推定する。ここで、最適動作点とは、太陽電池アレイ2が発電した電力の供給効率が最大になる動作点のことである。最適動作点は、例えば、太陽電池アレイ2の出力電力が最大になる点である。また、複数の太陽電池モジュールSCの接続情報とは、例えば、直列個数(N)×並列個数(M)のような太陽電池アレイ2の構成を示すシステム情報である。
動作点推定部62は、レファレンス太陽電池部20のI−Vカーブと、このシステム情報(N個×M個)とに基づいて、太陽電池アレイ2の最適動作点を推定する。
動作点推定部62は、レファレンス太陽電池部20のI−Vカーブと、このシステム情報(N個×M個)とに基づいて、太陽電池アレイ2の最適動作点を推定する。
ここで、図2を参照して、動作点推定部62による最適動作点を推定する推定処理について説明する。
図2は、動作点推定部62による太陽電池アレイ2の最適動作点を推定する処理の一例を示す図である。
この図において、グラフはI−V特性を示している。また、このグラフにおいて、縦軸は、出力電流(電流I)を示し、横軸は、出力電圧(電圧V)を示している。
図2は、動作点推定部62による太陽電池アレイ2の最適動作点を推定する処理の一例を示す図である。
この図において、グラフはI−V特性を示している。また、このグラフにおいて、縦軸は、出力電流(電流I)を示し、横軸は、出力電圧(電圧V)を示している。
波形W1は、I−Vカーブ測定部50が測定したレファレンス太陽電池部20のI−Vカーブの一例を示している。ここで、点PT1は、レファレンス太陽電池部20のI−Vカーブにおける最適動作点を示している。また、電圧V1は、最適動作点(点PT1)に対応するレファレンス太陽電池部20の出力電圧を示し、電流I1は、最適動作点(点PT1)に対応するレファレンス太陽電池部20の出力電流を示している。
また、波形W2は、動作点推定部62が推定した太陽電池アレイ2全体のI−Vカーブの一例を示している。ここで、点PT2は、太陽電池アレイ2の最適動作点を示している。また、電圧V2は、太陽電池アレイ2の最適動作点(点PT2)に対応するレファレンス太陽電池部20の出力電圧を示し、電流I2は、太陽電池アレイ2の最適動作点(点PT2)に対応するレファレンス太陽電池部20の出力電流を示している。
また、波形W2は、動作点推定部62が推定した太陽電池アレイ2全体のI−Vカーブの一例を示している。ここで、点PT2は、太陽電池アレイ2の最適動作点を示している。また、電圧V2は、太陽電池アレイ2の最適動作点(点PT2)に対応するレファレンス太陽電池部20の出力電圧を示し、電流I2は、太陽電池アレイ2の最適動作点(点PT2)に対応するレファレンス太陽電池部20の出力電流を示している。
動作点推定部62は、I−Vカーブ測定部50が測定したレファレンス太陽電池部20のI−Vカーブを取得し、取得したレファレンス太陽電池部20のI−Vカーブに基づいて、次のように太陽電池アレイ2全体のI−Vカーブを生成(推定)する。
動作点推定部62は、レファレンス太陽電池部20のI−Vカーブ(波形W1)の電圧値を直列個数(N)倍した電圧を推定電圧として算出する。また、動作点推定部62は、レファレンス太陽電池部20のI−Vカーブ(波形W1)の電流値を並列個数(M)倍した電流を推定電流として、算出する。そして、動作点推定部62は、推定電圧と推定電流との組みを、波形W2に示す太陽電池アレイ2全体のI−Vカーブとして生成(推定)する。
動作点推定部62は、レファレンス太陽電池部20のI−Vカーブ(波形W1)の電圧値を直列個数(N)倍した電圧を推定電圧として算出する。また、動作点推定部62は、レファレンス太陽電池部20のI−Vカーブ(波形W1)の電流値を並列個数(M)倍した電流を推定電流として、算出する。そして、動作点推定部62は、推定電圧と推定電流との組みを、波形W2に示す太陽電池アレイ2全体のI−Vカーブとして生成(推定)する。
動作点推定部62は、生成(推定)した太陽電池アレイ2全体のI−Vカーブにおいて、出力電力が最大になる点PT2を太陽電池アレイ2の最適動作点として推定する。なお、動作点推定部62は、レファレンス太陽電池部20の最適動作点(点PT1)に対応する電圧V1を直列個数(N)倍して電圧V2を算出し、最適動作点(点PT1)に対応する電流I1を並列個数(M)倍して電流I2を算出することにより、太陽電池アレイ2の最適動作点(点PT2)を推定してもよい。
また、動作点推定部62は、下記の式(1)に基づいて、推定した最適動作点(点PT2)において太陽電池アレイ2が出力する電力の期待値(電力期待値PE)を算出する。
電力期待値PE=電圧V2×電流I2 ・・・ (1)
このように、動作点推定部62は、定期的にI−Vカーブ測定部50が測定したレファレンス太陽電池部20のI−Vカーブ(波形W1)に基づいて、太陽電池アレイ2の最適動作点(点PT2)を推定する。動作点推定部62は、推定した太陽電池アレイ2の最適動作点を電力制御部61に出力する。
また、動作点推定部62は、上述の式(1)に基づいて算出した電力期待値PEを測定制御部64に出力する。
また、動作点推定部62は、上述の式(1)に基づいて算出した電力期待値PEを測定制御部64に出力する。
次に、再び図1の説明に戻り、制御部60の残りの構成について説明する。
測定制御部64は、上述した推定処理において、スイッチ部30にレファレンス太陽電池部20の出力をI−Vカーブ測定部50に供給させて、波形W1に示すようなレファレンス太陽電池部20のI−VカーブをI−Vカーブ測定部50に測定させる(第1の測定モード)。
測定制御部64は、上述した推定処理において、スイッチ部30にレファレンス太陽電池部20の出力をI−Vカーブ測定部50に供給させて、波形W1に示すようなレファレンス太陽電池部20のI−VカーブをI−Vカーブ測定部50に測定させる(第1の測定モード)。
また、測定制御部64は、上述した電力期待値PEと、太陽電池アレイ2がインバータ部40に出力している実発電電力値PRとが所定量以上乖離している場合に、太陽電池アレイ2全体のI−VカーブをI−Vカーブ測定部50に測定させる測定処理を実行する(第2の測定モード)。なお、実発電電力値PRは、インバータ部40の電力測定部41によって測定される。
具体的に、測定制御部64は、電力期待値PEと実発電電力値PRとの比に基づいて、電力期待値PEと実発電電力値PRとが所定量(例えば、10%)以上乖離しているか否かを判定する。例えば、測定制御部64は、(実発電電力値PR/電力期待値PE)が所定の閾値(例えば、0.9)以下である場合に、所定量以上乖離していると判定する。測定制御部64は、この場合に、スイッチ部30に太陽電池アレイ2の出力をI−Vカーブ測定部50に供給させて、太陽電池アレイ2全体のI−VカーブをI−Vカーブ測定部50に測定させる。
具体的に、測定制御部64は、電力期待値PEと実発電電力値PRとの比に基づいて、電力期待値PEと実発電電力値PRとが所定量(例えば、10%)以上乖離しているか否かを判定する。例えば、測定制御部64は、(実発電電力値PR/電力期待値PE)が所定の閾値(例えば、0.9)以下である場合に、所定量以上乖離していると判定する。測定制御部64は、この場合に、スイッチ部30に太陽電池アレイ2の出力をI−Vカーブ測定部50に供給させて、太陽電池アレイ2全体のI−VカーブをI−Vカーブ測定部50に測定させる。
動作点検出部63は、I−Vカーブ測定部50が測定した太陽電池アレイ2全体のI−Vカーブに基づいて、太陽電池アレイ2の最適動作点を検出する検出処理を実行する。動作点検出部63は、例えば、I−Vカーブ測定部50が測定した太陽電池アレイ2全体のI−VカーブからP−V特性(出力電力−出力電圧特性、以下、P−Vカーブという)を生成し、出力電力が最大となる動作点を最適動作点として検出する。なお、動作点検出部63による検出処理の詳細につては、図4を参照して後述する。
動作点検出部63は、検出した太陽電池アレイ2の最適動作点を電力制御部61に出力する。
動作点検出部63は、検出した太陽電池アレイ2の最適動作点を電力制御部61に出力する。
次に、本実施形態における電力供給システム1の動作について説明する。
図3は、本実施形態に係る電力供給システム1における電力供給の制御処理の一例を示すフローチャートである。
なお、図3において、レファレンス太陽電池部20をレファレンス太陽電池モジュールと表記している。
図3は、本実施形態に係る電力供給システム1における電力供給の制御処理の一例を示すフローチャートである。
なお、図3において、レファレンス太陽電池部20をレファレンス太陽電池モジュールと表記している。
図3において、パワーコンディショナ150の制御部60は、まず、レファレンス太陽電池部20のI−Vカーブを測定する(ステップS101)。すなわち、制御部60の測定制御部64は、スイッチ部30にレファレンス太陽電池部20の出力をI−Vカーブ測定部50に供給させて、レファレンス太陽電池部20のI−VカーブをI−Vカーブ測定部50に測定させる。ここで、スイッチ部30は、スイッチ31が導通状態に、スイッチ32が非導通状態(遮断状態)に、スイッチ33が導通状態に、それぞれ設定される。この設定により、レファレンス太陽電池部20の出力は、I−Vカーブ測定部50に供給される。そして、I−Vカーブ測定部50は、レファレンス太陽電池部20の出力に対して、例えば、シンク電流(吸い込み電流)を変更して、図2の波形W1に示すようなレファレンス太陽電池部20のI−Vカーブを測定する。測定制御部64は、I−Vカーブ測定部50が測定したレファレンス太陽電池部20のI−Vカーブを取得する。
なお、ステップS101において、I−Vカーブ測定部50がレファレンス太陽電池部20のI−Vカーブを測定している間、インバータ部40には、太陽電池アレイ2から継続して電力が供給される。そのため、インバータ部40は、I−Vカーブ測定部50がレファレンス太陽電池部20のI−Vカーブを測定している間であっても、継続して交流電力を外部に供給する。
次に、制御部60は、太陽電池アレイ2の最適動作点を推定する(ステップS102)。すなわち、制御部60の動作点推定部62は、測定制御部64からレファレンス太陽電池部20のI−Vカーブを取得し、取得したレファレンス太陽電池部20のI−Vカーブと太陽電池アレイ2のシステム情報(例、N個×M個)とに基づいて、図2の波形W2に示すような太陽電池アレイ2全体のI−Vカーブを推定する。そして、動作点推定部62は、太陽電池アレイ2全体のI−Vカーブに基づいて、太陽電池アレイ2の最適動作点(図2の点PT2参照)を推定する。
次に、制御部60は、太陽電池アレイ2の電圧指令値を最適動作電圧に変更する(ステップS103)。すなわち、制御部60の電力制御部61は、動作点推定部62が推定した最適動作点に対応する電圧である最適動作電圧(図2の電圧V2)を電圧指令値として、インバータ部40に出力する。インバータ部40は、太陽電池アレイ2の出力電圧が、制御部60から出力された電圧指令値に一致するように制御して、太陽電池アレイ2から出力された直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を外部に供給する。
次に、制御部60は、電力期待値PEと実発電電力値PRとに乖離があるか否かを判定する(ステップS104)。具体的に、制御部60に測定制御部64は、インバータ部40の電力測定部41が測定した実発電電力値PRを取得するとともに、例えば、動作点推定部62が算出した電力期待値PEを取得する。測定制御部64は、(実発電電力値PR/電力期待値PE)が所定の閾値以下であるか否かを判定する。測定制御部64は、(実発電電力値PR/電力期待値PE)が所定の閾値以下である場合(ステップS104:YES)に、電力期待値PEと実発電電力値PRとに乖離があると判定し、処理をステップS105に進める。
また、測定制御部64は、(実発電電力値PR/電力期待値PE)が所定の閾値より大きいである場合(ステップS104:NO)に、電力期待値PEと実発電電力値PRとに乖離がないと判定し、処理をステップS101に戻す。制御部60は、このステップS101〜ステップS104の処理が繰り返すことにより、レファレンス太陽電池部20のI−Vカーブ測定と、最適動作電圧による電圧指令値の変更とが繰り返され、太陽電池アレイ2の最大電力点の追従制御を実行する。
また、測定制御部64は、(実発電電力値PR/電力期待値PE)が所定の閾値より大きいである場合(ステップS104:NO)に、電力期待値PEと実発電電力値PRとに乖離がないと判定し、処理をステップS101に戻す。制御部60は、このステップS101〜ステップS104の処理が繰り返すことにより、レファレンス太陽電池部20のI−Vカーブ測定と、最適動作電圧による電圧指令値の変更とが繰り返され、太陽電池アレイ2の最大電力点の追従制御を実行する。
次に、ステップS105において、制御部60は、太陽電池アレイ2全体のI−Vカーブを測定する。すなわち、制御部60の測定制御部64は、スイッチ部30に太陽電池アレイ2の出力をI−Vカーブ測定部50に供給させて、太陽電池アレイ2全体のI−VカーブをI−Vカーブ測定部50に測定させる。ここで、スイッチ部30は、スイッチ31が非導通状態(遮断状態)に、スイッチ32が導通状態に、スイッチ33が非導通状態(遮断状態)に、それぞれ設定される。この設定により、太陽電池アレイ2の出力は、I−Vカーブ測定部50に供給される。そして、I−Vカーブ測定部50は、太陽電池アレイ2の出力に対して、例えば、シンク電流(吸い込み電流)を変更して、太陽電池アレイ2全体のI−Vカーブを測定する。測定制御部64は、I−Vカーブ測定部50が測定した太陽電池アレイ2全体のI−Vカーブを取得する。
なお、ステップS105において、I−Vカーブ測定部50が太陽電池アレイ2全体のI−Vカーブを測定している間、インバータ部40には、スイッチ31により太陽電池アレイ2からの電力供給が停止される。
次に、制御部60は、太陽電池アレイ2の最適動作点を検出する(ステップS106)。すなわち、制御部60の動作点検出部63は、測定制御部64から太陽電池アレイ2全体のI−Vカーブを取得し、取得した太陽電池アレイ2全体のI−Vカーブに基づいて、太陽電池アレイ2の最適動作点を検出する。具体的に、動作点検出部63は、太陽電池アレイ2全体のI−Vカーブに基づいて、後述する図4(b)の波形W5に示すような太陽電池アレイ2全体のP−Vカーブを生成し、出力電力(P)が最大になる点を最適動作点として検出する。
ここで、図4を参照して、動作点検出部63による太陽電池アレイ2の最適動作点の検出処理について説明する。
図4は、動作点検出部63による太陽電池アレイ2の最適動作点を検出する処理の一例を示す図である。
図4(a)において、グラフはI−V特性を示している。また、このグラフにおいて、縦軸は、太陽電池アレイ2の出力電流(電流I)を示し、横軸は、太陽電池アレイ2の出力電圧(電圧V)を示している。波形W2及び点PT2は、図2と同様に、動作点推定部62が推定した太陽電池アレイ2全体のI−Vカーブ及び最適動作点を示している。なお、電圧V2及び電流I2はついても図2と同様である。また、波形W3は、I−Vカーブ測定部50が測定した太陽電池アレイ2全体のI−Vカーブを示し、点PT3は、波形W3における最適動作点を示している。また、電圧V3は、波形W3における最適動作点(点PT3)に対応する太陽電池アレイ2の出力電圧を示し、電流I3は、波形W3における最適動作点(点PT3)に対応する太陽電池アレイ2の出力電流を示している。
図4は、動作点検出部63による太陽電池アレイ2の最適動作点を検出する処理の一例を示す図である。
図4(a)において、グラフはI−V特性を示している。また、このグラフにおいて、縦軸は、太陽電池アレイ2の出力電流(電流I)を示し、横軸は、太陽電池アレイ2の出力電圧(電圧V)を示している。波形W2及び点PT2は、図2と同様に、動作点推定部62が推定した太陽電池アレイ2全体のI−Vカーブ及び最適動作点を示している。なお、電圧V2及び電流I2はついても図2と同様である。また、波形W3は、I−Vカーブ測定部50が測定した太陽電池アレイ2全体のI−Vカーブを示し、点PT3は、波形W3における最適動作点を示している。また、電圧V3は、波形W3における最適動作点(点PT3)に対応する太陽電池アレイ2の出力電圧を示し、電流I3は、波形W3における最適動作点(点PT3)に対応する太陽電池アレイ2の出力電流を示している。
また、図4(b)において、グラフはP−V特性を示している。また、このグラフにおいて、縦軸は、太陽電池アレイ2の出力電力(電力P)を示し、横軸は、太陽電池アレイ2の出力電圧(電圧V)を示している。波形W4は上述の波形W2に対応する太陽電池アレイ2のP−Vカーブを示し、波形W5は上述の波形W3に対応する太陽電池アレイ2のP−Vカーブを示している。ここで、点PT21は、動作点推定部62が推定した波形W4上の最適動作点を示し、点PT22は、動作点推定部62が推定した最適動作点に対応する最適動作電圧における実動作点を示している。また、点PT31は、I−Vカーブ測定部50が測定した太陽電池アレイ2全体のI−Vカーブに基づくP−Vカーブにおいて最大電力(電力PMAX)となる点を示している。
動作点検出部63は、図4(a)の波形W3に示すような、I−Vカーブ測定部50が測定した太陽電池アレイ2全体のI−Vカーブを取得する。この例では、波形W3は、太陽電池アレイ2の一部が影になるなどして、I−Vカーブに落ち込みが生じている場合を示している。動作点検出部63は、取得した太陽電池アレイ2全体のI−Vカーブ(波形W3)に基づいて、図4(b)の波形W5のようなP−Vカーブを生成する。そして、動作点検出部63は、生成したP−Vカーブ(波形W5)において、出力電力が最大になる点PT31を検出する。動作点検出部63は、波形W5上の点PT31に対応する波形W3上の点PT3を最適動作点として検出する。
なお、図4に示す一例では、動作点推定部62が推定した最適動作点の電力(電力期待値PE)と、インバータ部40の電力測定部41が測定した電力値(実発電電力値PR)とには、図4(b)に示すように乖離がある。このため、動作点推定部62が推定した最適動作点(点PT2)は、真の最適動作点ではなく、真の最適動作点は、点PT3となる。
次に、制御部60は、太陽電池アレイ2の電圧指令値を最適動作電圧に変更する(ステップS107)。すなわち、制御部60の電力制御部61は、動作点検出部63が検出した最適動作点に対応する電圧である最適動作電圧(図4の電圧V3)を電圧指令値として、インバータ部40に出力する。インバータ部40は、太陽電池アレイ2の出力電圧が、制御部60から出力された電圧指令値に一致するように制御して、太陽電池アレイ2から出力された直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を外部に供給する。
制御部60は、ステップS107の処理後に、処理をステップS101に戻す。
制御部60は、ステップS107の処理後に、処理をステップS101に戻す。
以上説明したように、本実施形態における電力供給システム1は、太陽電池アレイ2と、レファレンス太陽電池部20と、I−Vカーブ測定部50と、インバータ部40と、指令値を出力することにより、インバータ部40を制御する制御部60とを備えている。太陽電池アレイ2は、複数の太陽電池モジュールSCを有し、レファレンス太陽電池部20は、等しい測定条件において、太陽電池モジュールSCと等しい出力特性(例、I−Vカーブ)を有している。I−Vカーブ測定部50は、太陽電池アレイ2及びレファレンス太陽電池部20の出力特性を測定する。インバータ部40は、指令値に基づいて太陽電池アレイ2が出力した電力を変換し、変換した電力を外部に供給する。そして、制御部60は、定期的にI−Vカーブ測定部50が測定したレファレンス太陽電池部20の出力特性に基づいて、太陽電池アレイ2の最適動作点を推定する推定処理と、推定処理において推定した最適動作点に応じた指令値をインバータ部40に出力する第1出力処理とを実行する。さらに、制御部60は、推定した最適動作点において太陽電池アレイ2が出力する電力の期待値(電力期待値PE)と、太陽電池アレイ2がインバータ部40に出力している電力値(実発電電力値PR)とが所定量以上乖離している場合に、太陽電池アレイ2の出力特性をI−Vカーブ測定部50に測定させる測定処理を実行する。そして、制御部60は、I−Vカーブ測定部50が測定した太陽電池アレイ2の出力特性に基づいて、最適動作点を検出する検出処理と、検出処理において検出した最適動作点に応じた変更指令値を指令値として、インバータ部40に出力する第2出力処理とを実行する。
これにより、本実施形態における電力供給システム1は、太陽電池アレイ2が有する太陽電池モジュールSCと等しい出力特性を有するレファレンス太陽電池部20の出力特性に基づいて最適動作点を推定する。レファレンス太陽電池部20の出力特性は、例えば、日射量や温度が変動した場合や太陽電池アレイ2に経年変化が生じた場合に、太陽電池アレイ2の出力特性と同様に変動する。そのため、レファレンス太陽電池部20の出力特性に基づいて最適動作点を推定することにより、本実施形態における電力供給システム1は、例えば、日射量や温度が変動した場合であっても、太陽電池アレイ2の出力特性の変動に追従させた最適動作点により電力を供給することができる。
また、例えば、太陽電池アレイ2の一部が影になるなどにより、推定した太陽電池アレイ2の最適動作点に乖離がある場合に、本実施形態における電力供給システム1は、I−Vカーブ測定部50が測定した太陽電池アレイ2の出力特性に基づいて、最適動作点を検出する。そのため、本実施形態における電力供給システム1は、推定した太陽電池アレイ2の最適動作点に乖離がある場合であっても、最適動作点により電力を供給することができる。したがって、本実施形態における電力供給システム1は、太陽電池アレイ2の出力特性が変動した場合であっても、電力の供給効率の低下を低減することができる。
また、例えば、太陽電池アレイ2の一部が影になるなどにより、推定した太陽電池アレイ2の最適動作点に乖離がある場合に、本実施形態における電力供給システム1は、I−Vカーブ測定部50が測定した太陽電池アレイ2の出力特性に基づいて、最適動作点を検出する。そのため、本実施形態における電力供給システム1は、推定した太陽電池アレイ2の最適動作点に乖離がある場合であっても、最適動作点により電力を供給することができる。したがって、本実施形態における電力供給システム1は、太陽電池アレイ2の出力特性が変動した場合であっても、電力の供給効率の低下を低減することができる。
例えば、図4に示す一例では、太陽電池アレイ2全体のP−Vカーブ(図4(b)の波形W5)に2つのピークが存在する。この波形W5の点PT22において、従来の山登り法を用いて最適動作点を追従する制御を行おうとした場合、点PT22の右側にピークが存在するため動作点を電圧上昇側に移動させる制御が行われる。そのため、従来の山登り法では、点PT22から最適動作点である点PT31に到達することは困難である。
これに対して、本実施形態における電力供給システム1は、I−Vカーブ測定部50が測定した太陽電池アレイ2全体のI−Vカーブに基づいて最適動作点を検出するので、この波形W5の点PT22においても、最適動作点である点PT31に到達することができる。また、本実施形態における電力供給システム1は、I−Vカーブ測定部50が測定した太陽電池アレイ2全体のI−Vカーブに基づいて最適動作点を検出するので、正確に最適動作点を検出することができる。
これに対して、本実施形態における電力供給システム1は、I−Vカーブ測定部50が測定した太陽電池アレイ2全体のI−Vカーブに基づいて最適動作点を検出するので、この波形W5の点PT22においても、最適動作点である点PT31に到達することができる。また、本実施形態における電力供給システム1は、I−Vカーブ測定部50が測定した太陽電池アレイ2全体のI−Vカーブに基づいて最適動作点を検出するので、正確に最適動作点を検出することができる。
また、本実施形態における電力供給システム1は、従来の山登り法を用いた場合のように、太陽電池アレイ2の動作電圧を階段状に変化させる処理が不要になる。そのため、本実施形態における電力供給システム1は、定常時に持続的な動揺振幅が生じることがなく、最適動作点への収斂が不安定となることがないという効果を得ることができる。
また、本実施形態では、制御部60は、上述の推定処理において、レファレンス太陽電池部20の出力特性と、複数の太陽電池モジュールSCの接続情報(例えば、上述したシステム情報(直列個数N×並列個数M))とに基づいて、最適動作点を推定する。
これにより、本実施形態における電力供給システム1は、接続情報を用いることにより簡易な演算処理により、レファレンス太陽電池部20の出力特性から最適動作点を推定することができる。
これにより、本実施形態における電力供給システム1は、接続情報を用いることにより簡易な演算処理により、レファレンス太陽電池部20の出力特性から最適動作点を推定することができる。
また、本実施形態における電力供給システム1は、太陽電池アレイ2の出力と、レファレンス太陽電池部20の出力とを切替えてI−Vカーブ測定部50に供給するスイッチ部30を備えている。制御部60は、推定処理において、スイッチ部30にレファレンス太陽電池部20の出力をI−Vカーブ測定部50に供給させて、レファレンス太陽電池部20の出力特性をI−Vカーブ測定部50に測定させる。また、制御部60は、測定処理において、電力期待値PEと実発電電力値PRとが所定量以上乖離している場合に、スイッチ部30に太陽電池アレイ2の出力をI−Vカーブ測定部50に供給させて、太陽電池アレイ2の出力特性をI−Vカーブ測定部50に測定させる。
これにより、本実施形態における電力供給システム1は、太陽電池アレイ2全体の出力特性とレファレンス太陽電池部20の出力特性とを、1つのI−Vカーブ測定部50により測定できるので、構成を簡略化することができる。
これにより、本実施形態における電力供給システム1は、太陽電池アレイ2全体の出力特性とレファレンス太陽電池部20の出力特性とを、1つのI−Vカーブ測定部50により測定できるので、構成を簡略化することができる。
また、本実施形態では、制御部60は、電力期待値PEと実発電電力値PRとの比に基づいて、電力期待値PEと実発電電力値PRとが所定量以上乖離しているか否かを判定する。
これにより、本実施形態における電力供給システム1は、簡易な演算処理により、電力期待値PEと実発電電力値PRとに乖離が生じていることを判定することができる。
また、本実施形態における電力供給システム1は、電力期待値PEと実発電電力値PRとに乖離が生じている場合に、太陽電池アレイ2全体の出力特性の測定を実行するので、不必要な発電停止(発電機会損失)を低減することができる。
これにより、本実施形態における電力供給システム1は、簡易な演算処理により、電力期待値PEと実発電電力値PRとに乖離が生じていることを判定することができる。
また、本実施形態における電力供給システム1は、電力期待値PEと実発電電力値PRとに乖離が生じている場合に、太陽電池アレイ2全体の出力特性の測定を実行するので、不必要な発電停止(発電機会損失)を低減することができる。
なお、本実施形態によれば、電力供給制御装置100は、太陽電池の出力特性を測定するI−Vカーブ測定部50と、インバータ部40と、指令値を出力することにより、インバータ部40を制御する制御部60とを備えている。インバータ部40は、指令値に基づいて、複数の太陽電池モジュールSCを有する太陽電池アレイ2が出力した電力を変換し、変換した電力を外部に供給する。制御部60は、定期的にI−Vカーブ測定部50が測定した、等しい測定条件において太陽電池モジュールSCと等しい出力特性を有するレファレンス太陽電池部20の出力特性に基づいて、太陽電池アレイ2の最適動作点を推定する推定処理を実行する。また、制御部60は、推定処理において推定した最適動作点に応じた指令値をインバータ部40に出力する第1出力処理を実行する。また、制御部60は、推定した最適動作点において太陽電池アレイ2が出力する電力の期待値と、太陽電池アレイ2がインバータ部40に出力している電力値とが所定量以上乖離している場合に、太陽電池アレイ2の出力特性をI−Vカーブ測定部50に測定させる測定処理を実行する。そして、制御部60は、I−Vカーブ測定部50が測定した太陽電池アレイ2の出力特性に基づいて、最適動作点を検出する検出処理と、検出処理において検出した最適動作点に応じた変更指令値を指令値として、インバータ部40に出力する第2出力処理とを実行する。
これにより、本実施形態における電力供給制御装置100は、電力供給システム1と同様の効果を奏する。
これにより、本実施形態における電力供給制御装置100は、電力供給システム1と同様の効果を奏する。
また、本実施形態における電力供給制御方法は、太陽電池アレイ2と、レファレンス太陽電池部20と、I−Vカーブ測定部50と、インバータ部40とを備える電力供給システム1の電力供給制御方法である。本実施形態における電力供給制御方法は、以下の推定ステップと、第1出力ステップと、測定ステップと、検出ステップと、第2出力ステップとを含んでいる。推定ステップは、定期的にI−Vカーブ測定部50が測定したレファレンス太陽電池部20の出力特性に基づいて、太陽電池アレイ2の最適動作点を推定し、第1出力ステップは、推定ステップにおいて推定した最適動作点に応じた指令値をインバータ部40に出力する。検出ステップは、推定した最適動作点において太陽電池アレイ2が出力する電力の期待値と、太陽電池アレイ2がインバータ部40に出力している電力値とが所定量以上乖離している場合に、太陽電池アレイ2の出力特性をI−Vカーブ測定部50に測定させる。検出ステップは、I−Vカーブ測定部50が測定した太陽電池アレイ2の出力特性に基づいて、最適動作点を検出し、第2出力ステップは、検出ステップにおいて検出した最適動作点に応じた変更指令値を指令値として、インバータ部40に出力する。
これにより、本実施形態における電力供給制御方法は、電力供給システム1と同様の効果を奏する。
これにより、本実施形態における電力供給制御方法は、電力供給システム1と同様の効果を奏する。
[第2の実施形態]
次に、本発明に係る第2の実施形態について、図面を参照して説明する。
図5は、本実施形態による電力供給システム1aを示す概略ブロック図である。
図5において、電力供給システム1aは、太陽電池アレイ2、レファレンス太陽電池部20、及び電力供給制御装置100aを備えている。
次に、本発明に係る第2の実施形態について、図面を参照して説明する。
図5は、本実施形態による電力供給システム1aを示す概略ブロック図である。
図5において、電力供給システム1aは、太陽電池アレイ2、レファレンス太陽電池部20、及び電力供給制御装置100aを備えている。
また、電力供給制御装置100aは、切替BOX80と、パワーコンディショナ(PCS)150aとを備えている。パワーコンディショナ150aは、太陽電池アレイ2が発電した直流電力を交流電力に変換して、変換した電力を外部(供給先)に供給するとともに、太陽電池アレイ2の最適動作点において、電力を供給するように制御する。
また、パワーコンディショナ150aは、スイッチ部30(第1切替部)、インバータ部40、I−Vカーブ測定部50、制御部60a、及びスイッチ70を備えている。
なお、図5において、図1と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
また、パワーコンディショナ150aは、スイッチ部30(第1切替部)、インバータ部40、I−Vカーブ測定部50、制御部60a、及びスイッチ70を備えている。
なお、図5において、図1と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態における電力供給システム1aは、第1の実施形態における電力供給システム1の構成に、さらに、切替BOX80と、診断処理部65とを備えることにより、直列太陽電池部10単位(ストリング単位)の異常診断処理を実行する点が、第1の実施形態と異なる。
切替BOX80(第2切替部)は、直列太陽電池部10ごとの出力を切替えてI−Vカーブ測定部50に供給する。なお、本実施形態において、スイッチ部30(第1切替部)と、切替BOX80(第2切替部)とは、切替部3に対応する。
また、切替BOX80は、スイッチ81、スイッチ部82、及びスイッチ部83を備えている。なお、切替BOX80は、制御部60aから出力される制御信号(不図示)に基づいて、各種切替えを制御される。
また、切替BOX80は、スイッチ81、スイッチ部82、及びスイッチ部83を備えている。なお、切替BOX80は、制御部60aから出力される制御信号(不図示)に基づいて、各種切替えを制御される。
スイッチ81は、レファレンス太陽電池部20の出力をI−Vカーブ測定部50に供給する状態か否かを切替えるスイッチ素子である。スイッチ81は、一端がレファレンス太陽電池部20の出力線に、他端が切替BOX80内のノードN2に、それぞれ接続されている。
スイッチ部82は、スイッチ82_1〜82_Mを備え、直列太陽電池部10ごとの出力をI−Vカーブ測定部50に供給する状態か否かを切替えるスイッチ素子である。スイッチ82_1〜82_Mは、一端が直列太陽電池部10(10_1〜10_M)の各出力線に、他端がノードN2に、それぞれ接続されている。例えば、スイッチ82_1は、一端が直列太陽電池部10_1の出力線L1に、他端がノードN2に、それぞれ接続されている。また、例えば、スイッチ82_Mは、一端が直列太陽電池部10_Mの出力線LMに、他端がノードN2に、それぞれ接続されている。
スイッチ部83は、スイッチ83_1〜83_Mを備え、直列太陽電池部10ごとの出力をインバータ部40に供給する状態か否かを切替えるスイッチ素子である。スイッチ83_1〜83_Mは、一端が直列太陽電池部10(10_1〜10_M)の各出力線に、他端が電力供給線LPにそれぞれ接続されている。例えば、スイッチ83_1は、一端が直列太陽電池部10_1の出力線L1に、他端が電力供給線LPに、それぞれ接続されている。また、例えば、スイッチ83_Mは、一端が直列太陽電池部10_Mの出力線LMに、他端が電力供給線LPに、それぞれ接続されている。
なお、切替BOX80は、レファレンス太陽電池部20のI−Vカーブを測定する場合(第1の測定モードの場合)に、制御部60aによって、スイッチ81が導通状態に、スイッチ部82が非導通状態(遮断状態)に、スイッチ部83が導通状態に、それぞれ設定される。すなわち、この状態では、レファレンス太陽電池部20は、切替BOX80及びスイッチ部30を介して出力をI−Vカーブ測定部50に供給し、太陽電池アレイ2は、切替BOX80を介して電力供給線LPに電力を供給する。また、切替BOX80は、太陽電池アレイ2全体のI−Vカーブを測定する場合(第2の測定モードの場合)にも、制御部60aによって、スイッチ81、スイッチ部82、及びスイッチ部83が同様に設定される。
また、切替BOX80は、直列太陽電池部10ごとのI−Vカーブを測定する場合(第3の測定モードの場合)に、制御部60aによって、スイッチ81が非導通状態(遮断状態)に設定される。また、スイッチ部82のうちの測定対象の直列太陽電池部10に対応するスイッチが導通状態に、スイッチ部83のうちの測定対象の直列太陽電池部10に対応するスイッチが非導通状態(遮断状態)に、それぞれ設定される。例えば、直列太陽電池部10_1のI−Vカーブを測定する場合、スイッチ82_1が導通状態に、スイッチ82_2〜82_Mが非導通状態(遮断状態)に設定されるとともに、スイッチ83_1が非導通状態(遮断状態)に、スイッチ83_2〜83_Mが導通状態に設定される。
制御部60aは、例えば、CPU(Central Processing Unit)などを含み、パワーコンディショナ150aを統括的に制御する。制御部60aは、例えば、インバータ部40を制御する。
また、制御部60aは、電力制御部61、動作点推定部62、動作点検出部63、測定制御部64a、及び診断処理部65を備えている。
また、制御部60aは、電力制御部61、動作点推定部62、動作点検出部63、測定制御部64a、及び診断処理部65を備えている。
測定制御部64aは、上述した第1の実施形態の測定制御部64と同様の処理を実行するとともに、電力期待値PEと、実発電電力値PRとが所定量以上乖離している場合に、切替部3に直列太陽電池部10ごとの出力をI−Vカーブ測定部50に供給させて、直列太陽電池部10ごとの出力特性をI−Vカーブ測定部50に測定させる(第3の測定モード)。
診断処理部65は、電力期待値PEと、実発電電力値PRとが所定量以上乖離している場合に、I−Vカーブ測定部50が測定した直列太陽電池部10ごとのI−Vカーブに基づいて、直列太陽電池部10ごとに異常を診断する異常診断処理を実行する。例えば、診断処理部65は、レファレンス太陽電池部20のI−Vカーブに基づいて、直列太陽電池部10単位のI−Vカーブを推定する。診断処理部65は、推定した直列太陽電池部10単位のI−Vカーブと、I−Vカーブ測定部50が測定した直列太陽電池部10ごとのI−Vカーブとを比較し、当該比較結果に基づいて、直列太陽電池部10ごとに異常を診断する。
また、診断処理部65は、異常診断処理によって異常が診断された場合に、異常が診断された直列太陽電池部10を示す情報を外部(例えば、外部表示装置など)に出力する異常出力処理を実行する。
次に、本実施形態における電力供給システム1aの動作について説明する。
図6は、本実施形態に係る電力供給システム1aにおける電力供給の制御処理の一例を示すフローチャートである。
なお、図6において、レファレンス太陽電池部20をレファレンス太陽電池モジュールと表記し、直列太陽電池部10をストリングと表記している。
図6は、本実施形態に係る電力供給システム1aにおける電力供給の制御処理の一例を示すフローチャートである。
なお、図6において、レファレンス太陽電池部20をレファレンス太陽電池モジュールと表記し、直列太陽電池部10をストリングと表記している。
図6において、ステップS201〜ステップS204の処理は、図3におけるステップS101〜ステップS104の処理と同様であるので、ここではその説明を省略する。
なお、本実施形態では、ステップS204において、測定制御部64aは、(実発電電力値PR/電力期待値PE)が所定の閾値以下である場合(ステップS204:YES)に、処理をステップS205に進める。
また、測定制御部64aは、(実発電電力値PR/電力期待値PE)が所定の閾値より大きいである場合(ステップS204:NO)に、処理をステップS201に戻す。
なお、本実施形態では、ステップS204において、測定制御部64aは、(実発電電力値PR/電力期待値PE)が所定の閾値以下である場合(ステップS204:YES)に、処理をステップS205に進める。
また、測定制御部64aは、(実発電電力値PR/電力期待値PE)が所定の閾値より大きいである場合(ステップS204:NO)に、処理をステップS201に戻す。
続くステップS205において、制御部60aは、太陽電池アレイ2においてストリング単位(直列太陽電池部10単位)でI−Vカーブを測定する。すなわち、制御部60aの測定制御部64aは、切替部3に直列太陽電池部10ごとの出力をI−Vカーブ測定部50に供給させて、直列太陽電池部10ごとのI−VカーブをI−Vカーブ測定部50に測定させる。ここで、切替部3のスイッチ部30は、スイッチ31が非導通状態(遮断状態)に、スイッチ32が導通状態に、スイッチ33が非導通状態(遮断状態)に、それぞれ設定される。
また、切替部3の切替BOX80は、スイッチ81が非導通状態(遮断状態)に設定される。また、スイッチ部82のうちの測定対象の直列太陽電池部10に対応するスイッチが導通状態に、スイッチ部83のうちの測定対象の直列太陽電池部10に対応するスイッチが非導通状態(遮断状態)に、それぞれ設定される。
また、切替部3の切替BOX80は、スイッチ81が非導通状態(遮断状態)に設定される。また、スイッチ部82のうちの測定対象の直列太陽電池部10に対応するスイッチが導通状態に、スイッチ部83のうちの測定対象の直列太陽電池部10に対応するスイッチが非導通状態(遮断状態)に、それぞれ設定される。
この設定により、直列太陽電池部10ごとの出力は、I−Vカーブ測定部50に順番に切替えられて供給される。そして、I−Vカーブ測定部50は、直列太陽電池部10ごとの出力に対して、例えば、シンク電流(吸い込み電流)を変更して、太陽電池アレイ2全体のI−Vカーブを測定する。測定制御部64aは、I−Vカーブ測定部50が測定した直列太陽電池部10ごとのI−Vカーブを取得する。
次に、制御部60aは、ストリングに異常があるか否かを判定する(ステップS206)。制御部60aの診断処理部65は、例えば、レファレンス太陽電池部20のI−Vカーブと、I−Vカーブ測定部50が測定した直列太陽電池部10単位のI−Vカーブとを取得する。診断処理部65は、取得したレファレンス太陽電池部20のI−Vカーブ及び直列太陽電池部10単位のI−Vカーブに基づいて直列太陽電池部10単位で異常があるか否かを判定する。診断処理部65は、直列太陽電池部10に異常があると判定した場合(ステップS206:YES)に、処理をステップS207に進める。また、診断処理部65は、全ての直列太陽電池部10に異常がないと判定した場合(ステップS206:NO)に、処理をステップS208に進める。
次に、ステップS207において、制御部60aは、不具合ストリング(異常ストリング)を示す情報を電力供給システム1aの外部に出力する。すなわち、制御部60aの診断処理部65は、異常が診断された直列太陽電池部10を示す情報を外部(例えば、外部表示装置など)に出力する異常出力処理を実行する。
次に、ステップS208〜ステップS210の処理は、図3におけるステップS105〜ステップS107の処理と同様であるので、ここではその説明を省略する。
以上説明したように、本実施形態における電力供給システム1a及び電力供給制御装置100aにおいて、太陽電池アレイ2は、所定の個数の太陽電池モジュールSCが接続された直列太陽電池部10(部分太陽電池部)を複数備えている。なお、直列太陽電池部10は、所定の個数の太陽電池モジュールSCが直列に接続されている。切替部3は、太陽電池アレイ2の出力と、レファレンス太陽電池部20の出力とを切替えてI−Vカーブ測定部50に供給するスイッチ部30と、さらに、直列太陽電池部10ごとの出力を切替えてI−Vカーブ測定部50に供給する切替BOX80とを備えている。
そして、制御部60aは、電力期待値PEと、実発電電力値PRとが所定量以上乖離している場合に、異常診断処理と、異常出力処理とを実行する。制御部60aは、異常診断処理において、切替部3に直列太陽電池部10ごとの出力をI−Vカーブ測定部50に供給させて、直列太陽電池部10ごとの出力特性をI−Vカーブ測定部50に測定させるとともに、I−Vカーブ測定部50が測定した直列太陽電池部10ごとの出力特性に基づいて、直列太陽電池部10ごとに異常を診断する。制御部60aは、異常出力処理において、異常診断処理によって異常が診断された場合に、異常が診断された直列太陽電池部10を示す情報を出力する。
そして、制御部60aは、電力期待値PEと、実発電電力値PRとが所定量以上乖離している場合に、異常診断処理と、異常出力処理とを実行する。制御部60aは、異常診断処理において、切替部3に直列太陽電池部10ごとの出力をI−Vカーブ測定部50に供給させて、直列太陽電池部10ごとの出力特性をI−Vカーブ測定部50に測定させるとともに、I−Vカーブ測定部50が測定した直列太陽電池部10ごとの出力特性に基づいて、直列太陽電池部10ごとに異常を診断する。制御部60aは、異常出力処理において、異常診断処理によって異常が診断された場合に、異常が診断された直列太陽電池部10を示す情報を出力する。
これにより、本実施形態における電力供給システム1a及び電力供給制御装置100aは、第1の実施形態と同様の効果を奏するとともに、太陽電池アレイ2の発電診断及び不具合(異常)が生じた直列太陽電池部10の特定を精度よく行うことができる。そのため、本実施形態における電力供給システム1aは、太陽電池アレイ2に不具合(異常)が生じた場合に、システムの復旧までの期間を低減することができる。
なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、上記の各実施形態では、レファレンス太陽電池部20を太陽電池アレイ2から独立した構成として説明したが、レファレンス太陽電池部20は、太陽電池アレイ2が有する複数の太陽電池モジュールSCのうちの1つであってもよい。
これにより、太陽電池アレイ2の太陽電池モジュールSCとレファレンス太陽電池部20とを共用できるので、電力供給システム1(1a)は、構成を簡略化することができる。
例えば、上記の各実施形態では、レファレンス太陽電池部20を太陽電池アレイ2から独立した構成として説明したが、レファレンス太陽電池部20は、太陽電池アレイ2が有する複数の太陽電池モジュールSCのうちの1つであってもよい。
これにより、太陽電池アレイ2の太陽電池モジュールSCとレファレンス太陽電池部20とを共用できるので、電力供給システム1(1a)は、構成を簡略化することができる。
また、この場合、切替部3を太陽電池モジュールSCの出力ごとに、I−Vカーブ測定部50に切替えて接続可能な構成にすることにより、太陽電池アレイ2が有する任意の太陽電池モジュールSCをレファレンス太陽電池部20として使用することが可能になる。
これにより、レファレンス太陽電池部20に故障などの異常が生じた場合であっても、適切に最適動作点を推定することができるので、電力供給システム1(1a)の信頼性を向上させることができる。
これにより、レファレンス太陽電池部20に故障などの異常が生じた場合であっても、適切に最適動作点を推定することができるので、電力供給システム1(1a)の信頼性を向上させることができる。
また、上記の各実施形態では、電力供給システム1(1a)は、1つのレファレンス太陽電池部20を備える形態を説明したが、これに限定されるものではない。電力供給システム1(1a)は、例えば、図7に示すように、複数(例えば、3つ)のレファレンス太陽電池部20(20A,20B,30C)を備え、制御部60(60a)は、推定処理において、複数のレファレンス太陽電池部20の出力特性の平均値に基づいて、最適動作点を推定する形態であってもよい。
なお、図7において、太陽電池アレイ2は、6つの直列太陽電池部10(10_1〜10_6)を備えている。また、レファレンス太陽電池部20(20A,20B,30C)は、それぞれ、2つの直列太陽電池部10の間に配置されている。こうすることにより、レファレンス太陽電池部20と太陽電池アレイ2との環境の差を低減することができるので、電力供給システム1(1a)は、レファレンス太陽電池部20のI−Vカーブに基づいて、正確に最適動作点を推定することができる。
また、上記の各実施形態において、太陽電池アレイ2のシステム情報には、直列個数(N)×並列個数(M)のような太陽電池アレイ2の構成を示す情報を用いる形態を説明したが、システム情報には、各太陽電池モジュールSC間の配線抵抗を示す情報を含めてもよい。この場合、動作点推定部62は、配線抵抗を示す情報を含めたシステム情報に基づいて、配線抵抗が考慮された最適動作点を推定するので、正確に最適動作点を推定することができる。
また、上記の各実施形態において、単位太陽電池を太陽電池モジュールSC(太陽電池パネル)とする場合を説明したが、太陽電池の基本単位である太陽電池素子(太陽電池セル)を単位太陽電池としてもよい。
また、上記の各実施形態において、部分太陽電池部を直列太陽電池部10とする場合を説明したが、太陽電池モジュールSCを並列に接続した並列太陽電池部を部分太陽電池部としてもよい。この場合、第2の実施形態において、診断処理部65は、この並列太陽電池部ごとに異常を診断してもよい。
また、上記の各実施形態において、電力供給システム1(1a)は、レファレンス太陽電池部20が生成する電力を利用してもよい。例えば、パワーコンディショナ150(150a)が外部に供給する電力の一部として、レファレンス太陽電池部20が生成する電力を含めてもよい。また、I−Vカーブ測定部50、インバータ部40、又は制御部60を動作させる電力に、レファレンス太陽電池部20が生成する電力を用いてもよい。また、この場合、I−Vカーブ測定部50がレファレンス太陽電池部20のI−Vカーブを測定している間の動作電力を確保するために、電力供給システム1(1a)は、レファレンス太陽電池部20が生成した電力を蓄電する蓄電池を備えてもよい。
また、上記の各実施形態において、1つのI−Vカーブ測定部50によって、レファレンス太陽電池部20のI−Vカーブと、太陽電池アレイ2のI−Vカーブとの両方が測定される形態を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、電力供給システム1(1a)は、レファレンス太陽電池部20のI−Vカーブと、太陽電池アレイ2のI−Vカーブとをそれぞれ測定する2つのI−Vカーブ測定部50を備える形態でもよい。また、I−Vカーブ測定部50は、レファレンス太陽電池部20のI−Vカーブと、直列太陽電池部10ごとのI−Vカーブとを並列して測定する構成としてもよい。この場合、レファレンス太陽電池部20のI−Vカーブと、直列太陽電池部10ごとのI−Vカーブとをほぼ同時に測定することができるので、直列太陽電池部10の異常の診断を正確に行うことができる。
また、上記の各実施形態において、スイッチ部30をパワーコンディショナ150(150a)に含める形態を説明したが、電力供給システム1(1a)は、パワーコンディショナ150(150a)の外部にスイッチ部30を備える形態であってもよい。また、I−Vカーブ測定部50をパワーコンディショナ150(150a)に含める形態を説明したが、電力供給システム1(1a)は、パワーコンディショナ150(150a)の外部にI−Vカーブ測定部50を備える形態であってもよい。
また、上記の第2の実施形態において、電力供給システム1(1a)は、切替BOX80をパワーコンディショナ150aの外部に備える形態を説明したが、パワーコンディショナ150aの内部にスイッチ部30とともに備える形態であってもよい。
また、上記の各実施形態において、電力供給システム1(1a)は、電力変換部の一例としてインバータ部40を備える形態を説明したが、インバータ部40の代わりに、DC−DC変換部のような直流変換部を備える形態であってもよい。
なお、電力供給システム1(1a)、及び電力供給制御装置100(100a)の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより電力供給システム1(1a)、及び電力供給制御装置100(100a)の各機能による処理を行ってもよい。すなわち、上述の電力供給システム1(1a)、及び電力供給制御装置100(100a)は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した電力供給制御の処理過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われてもよい。
なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
1、1a 電力供給システム
2 太陽電池アレイ
3 切替部
10、10_1〜10_M 直列太陽電池部
20、20A、20B、20C レファレンス太陽電池部
30、82、83 スイッチ部
31、32、33、70、81、82_1〜82_M、83_1〜83_M スイッチ
40 インバータ部
41 電力測定部
50 I−Vカーブ測定部
60、60a 制御部
61 電力制御部
62 動作点推定部
63 動作点検出部
64、64a 測定制御部
65 診断処理部
100、100a 電力供給制御装置
150、150a パワーコンディショナ
SC 太陽電池モジュール
2 太陽電池アレイ
3 切替部
10、10_1〜10_M 直列太陽電池部
20、20A、20B、20C レファレンス太陽電池部
30、82、83 スイッチ部
31、32、33、70、81、82_1〜82_M、83_1〜83_M スイッチ
40 インバータ部
41 電力測定部
50 I−Vカーブ測定部
60、60a 制御部
61 電力制御部
62 動作点推定部
63 動作点検出部
64、64a 測定制御部
65 診断処理部
100、100a 電力供給制御装置
150、150a パワーコンディショナ
SC 太陽電池モジュール
Claims (11)
- 複数の単位太陽電池を有する太陽電池部と、
等しい測定条件において、前記単位太陽電池と等しい出力特性を有するレファレンス太陽電池部と、
太陽電池の出力特性を測定する特性測定部と、
指令値に基づいて前記太陽電池部が出力した電力を変換し、変換した電力を供給する電力変換部と、
前記指令値を出力することにより、前記電力変換部を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記特性測定部が測定した前記レファレンス太陽電池部の出力特性に基づいて、前記太陽電池部の最適動作点を推定する推定処理と、
前記推定処理において推定した前記最適動作点に応じた前記指令値を前記電力変換部に出力する第1出力処理と、
推定した前記最適動作点において前記太陽電池部が出力する電力の期待値と、前記太陽電池部が前記電力変換部に出力している電力値とが所定量以上乖離している場合に、前記太陽電池部の出力特性を前記特性測定部に測定させる測定処理と、
前記特性測定部が測定した前記太陽電池部の出力特性に基づいて、前記最適動作点を検出する検出処理と、
前記検出処理において検出した前記最適動作点に応じた変更指令値を前記指令値として、前記電力変換部に出力する第2出力処理と
を実行することを特徴とする電力供給システム。 - 前記制御部は、
前記推定処理において、前記レファレンス太陽電池部の出力特性と、前記複数の単位太陽電池の接続情報とに基づいて、前記最適動作点を推定する
ことを特徴とする請求項1に記載の電力供給システム。 - 前記太陽電池部の出力と、前記レファレンス太陽電池部の出力とを切替えて前記特性測定部に供給する切替部を備え、
前記制御部は、
前記推定処理において、前記切替部に前記レファレンス太陽電池部の出力を前記特性測定部に供給させて、前記レファレンス太陽電池部の出力特性を前記特性測定部に測定させ、
前記測定処理において、前記期待値と前記電力値とが前記所定量以上乖離している場合に、前記切替部に前記太陽電池部の出力を前記特性測定部に供給させて、前記太陽電池部の出力特性を前記特性測定部に測定させる
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電力供給システム。 - 前記太陽電池部は、所定の個数の前記単位太陽電池が接続された部分太陽電池部を複数備えており、
前記切替部は、
さらに、前記部分太陽電池部ごとの出力を切替えて前記特性測定部に供給し、
前記制御部は、
前記期待値と前記電力値とが前記所定量以上乖離している場合に、前記切替部に前記部分太陽電池部ごとの出力を前記特性測定部に供給させて、前記部分太陽電池部ごとの出力特性を前記特性測定部に測定させるとともに、前記特性測定部が測定した前記部分太陽電池部ごとの出力特性に基づいて、前記部分太陽電池部ごとに異常を診断する異常診断処理と、
前記異常診断処理によって異常が診断された場合に、異常が診断された前記部分太陽電池部を示す情報を出力する異常出力処理と
を実行することを特徴とする請求項3に記載の電力供給システム。 - 前記部分太陽電池部は、前記所定の個数の前記単位太陽電池が直列に接続されている
ことを特徴とする請求項4に記載の電力供給システム。 - 前記制御部は、
前記期待値と前記電力値との比に基づいて、前記期待値と前記電力値とが前記所定量以上乖離しているか否かを判定する
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の電力供給システム。 - 前記レファレンス太陽電池部は、前記太陽電池部が有する前記複数の単位太陽電池のうちの1つである
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の電力供給システム。 - 複数の前記レファレンス太陽電池部を備え、
前記制御部は、
前記推定処理において、前記複数の前記レファレンス太陽電池部の出力特性の平均値に基づいて、前記最適動作点を推定する
ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の電力供給システム。 - 太陽電池の出力特性を測定する特性測定部と、
指令値に基づいて、複数の単位太陽電池を有する太陽電池部が出力した電力を変換し、変換した電力を供給する電力変換部と、
前記電力変換部を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記特性測定部が測定した、等しい測定条件において前記単位太陽電池と等しい出力特性を有するレファレンス太陽電池部の出力特性に基づいて、前記太陽電池部の最適動作点を推定する推定処理と、
前記推定処理において推定した前記最適動作点に応じた前記指令値を前記電力変換部に出力する第1出力処理と、
推定した前記最適動作点において前記太陽電池部が出力する電力の期待値と、前記太陽電池部が前記電力変換部に出力している電力値とが所定量以上乖離している場合に、前記太陽電池部の出力特性を前記特性測定部に測定させる測定処理と、
前記特性測定部が測定した前記太陽電池部の出力特性に基づいて、前記最適動作点を検出する検出処理と、
前記検出処理において検出した前記最適動作点に応じた変更指令値を前記指令値として、前記電力変換部に出力する第2出力処理と
を実行することを特徴とする電力供給制御装置。 - 複数の単位太陽電池を有する太陽電池部と、等しい測定条件において、前記単位太陽電池と等しい出力特性を有するレファレンス太陽電池部と、太陽電池の出力特性を測定する特性測定部と、指令値に基づいて前記太陽電池部が出力した電力を変換し、変換した電力を供給する電力変換部とを備える電力供給システムの電力供給制御方法であって、
前記特性測定部が測定した前記レファレンス太陽電池部の出力特性に基づいて、前記太陽電池部の最適動作点を推定する推定ステップと、
前記推定ステップにおいて推定した前記最適動作点に応じた前記指令値を前記電力変換部に出力する第1出力ステップと、
推定した前記最適動作点において前記太陽電池部が出力する電力の期待値と、前記太陽電池部が前記電力変換部に出力している電力値とが所定量以上乖離している場合に、前記太陽電池部の出力特性を前記特性測定部に測定させる測定ステップと、
前記特性測定部が測定した前記太陽電池部の出力特性に基づいて、前記最適動作点を検出する検出ステップと、
前記検出ステップにおいて検出した前記最適動作点に応じた変更指令値を前記指令値として、前記電力変換部に出力する第2出力ステップと
を含むことを特徴とする電力供給制御方法。 - 太陽電池の出力特性を測定する特性測定部と、指令値に基づいて、複数の単位太陽電池を有する太陽電池部が出力した電力を変換し、変換した電力を供給する電力変換部とを備える電力供給制御装置としてのコンピュータに、
前記特性測定部が測定した、等しい測定条件において前記単位太陽電池と等しい出力特性を有するレファレンス太陽電池部の出力特性に基づいて、前記太陽電池部の最適動作点を推定する推定ステップと、
前記推定ステップにおいて推定した前記最適動作点に応じた前記指令値を前記電力変換部に出力する第1出力ステップと、
推定した前記最適動作点において前記太陽電池部が出力する電力の期待値と、前記太陽電池部が前記電力変換部に出力している電力値とが所定量以上乖離している場合に、前記太陽電池部の出力特性を前記特性測定部に測定させる測定ステップと、
前記特性測定部が測定した前記太陽電池部の出力特性に基づいて、前記最適動作点を検出する検出ステップと、
前記検出ステップにおいて検出した前記最適動作点に応じた変更指令値を前記指令値として、前記電力変換部に出力する第2出力ステップと
を実行させるためのプログラム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012227047A JP2014081669A (ja) | 2012-10-12 | 2012-10-12 | 電力供給システム、電力供給制御装置、電力供給制御方法、及びプログラム |
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JP2012227047A Pending JP2014081669A (ja) | 2012-10-12 | 2012-10-12 | 電力供給システム、電力供給制御装置、電力供給制御方法、及びプログラム |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016086573A (ja) * | 2014-10-28 | 2016-05-19 | 日置電機株式会社 | 太陽光パネルの特性測定方法およびその装置 |
JP2016134941A (ja) * | 2015-01-15 | 2016-07-25 | オムロン株式会社 | 太陽電池のi−vカーブ計測装置、i−vカーブ計測方法、太陽光発電システムのパワーコンディショナ及び、太陽光発電システム |
JP2017005852A (ja) * | 2015-06-09 | 2017-01-05 | オムロン株式会社 | 太陽光発電システムの検査方法および検査装置 |
JP2017161314A (ja) * | 2016-03-08 | 2017-09-14 | オムロン株式会社 | 直流電源の故障検出装置および故障検出方法 |
JP2019054587A (ja) * | 2017-09-13 | 2019-04-04 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | パワーコンディショナシステムおよび太陽光発電システム |
-
2012
- 2012-10-12 JP JP2012227047A patent/JP2014081669A/ja active Pending
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