JP2014135073A - 光発電システムにおける制御・状態監視方法、光発電システム、および、光発電システムにおける制御・状態監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電力変換回路にチョークコイルを含むか否かに係わらず制御可能であり、太陽電池パネルへの日照光に部分的な影があっても、効率のよい電力を供給可能な光発電システム、および、制御装置を提供する。
【解決手段】制御装置２５内の最大電力検出部２５３は、最適電力検出モードにおいて、電力変換回路（たとえば、ＤＣ−ＤＣコンバータ）２４内のＭＯＳ
ＦＥＴ２４２を動作させて太陽電池パネル１１の両端を開放状態にする。その後、最大電力検出部２５３は太陽電池パネル１１の両端を短絡状態にし、開放状態から短絡状態に至る期間の太陽電池パネル１１の出力電力を監視して最大電力Ｐmax を検出し、それを検出したときの太陽電池パネル１１の電圧Ｖpvを最適電圧Ｖopとする。追従動作モードにおいて、制御装置２５は、最適電圧Ｖopを基準信号としてＭＯＳＦＥＴ２４２に対してＰＷＭ制御を行う。最適電力検出モードと追従動作モードの動作を反復する。
【選択図】図１

Description

本発明は、入射光に応じた発電を行う光発電ユニット、たとえば、太陽光ユニットで発電された電力を変換する技術に関する。
特定的には、本発明は、最大電力点追跡（ＭＰＰＴ：Maximum PowerPoint Tracking ）制御方式を適用して、太陽電池パネルなどの光発電パネルの出力電力を効率よく電力変換する発明に関する。

複数の太陽電池（solar cells)を組み立てて太陽電池パネルを構成し、その太陽電池パネルで発電した電力を負荷に提供する太陽光発電システムが知られている。
太陽電池は、入射される太陽光の日射強度や、周囲温度によって出力電力が変動し、最大電力動作点も大きく変動する。そのため、日射強度などの状況によって変動する太陽電池パネルの最大出力電力を検出する最大電力点追跡（以下、ＭＰＰＴと略す）制御方式が提案されている。

また、太陽電池パネルが負荷に接続されている系統連系型太陽光発電システムにおいて、太陽電池パネルの最大出力電力を探索する、いわゆる「山登り法」を用いたＭＰＰＴ制御が提案されている（たとえば、特許文献１、特開平７−２３４７３３号公報）。

上記ＭＰＰＴ制御において、太陽電池パネルの電力最大点を精度良く探索するためには、制御演算装置において、電力変換手段としてのＤＣ−ＤＣコンバータ内のスイッチング素子のゲートに印加するパルス幅の変化幅を小さくすればよい。しかしながら、パルス幅の変化幅を小さくするため、ＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング周波数を高めることや、制御演算装置の処理能力を過度に向上させることが必要となる。その実現には、技術的面、価格などの面で実用性に制限がある。

たとえば、パルス幅の変化幅を小さくすると、太陽電池パネルに照射する日射強度の変化に対して最大電力点を探索する時間がかかり、応答性が問題となり、電力変換の効率を高くするには限界があった。
他方、応答性を良くするためにスイッチング素子のゲートに印加するパルス幅の変化幅を大きくとると、定常状態で電力が大きく振動するため、電力取得の効率が低下する。

本願発明者は、系統連系型で既に実用化されている制御方式を改良した発明を考案した（たとえば、特許文献２、特許第４２９４３４６号）。

以下、特許文献２に記載された発明の概要を述べる。
最大電力検出モードにおいて、ＤＣ−ＤＣコンバータを構成するスイッチング素子を制御して、ＤＣ−ＤＣコンバータを構成するインダクタに流れる太陽電池パネルの出力電流を零から短絡電流まで変化させて、太陽電池パネルの電流・電圧（Ｉ−Ｖ）特性を瞬時にスキャンする。
次いで、追従動作モードにおいて、検出した太陽電池パネルの出力電流を最適太陽電池電流として、ＤＣ−ＤＣコンバータ内のスイッチング素子を制御して、この最適太陽電池電流を基準信号として太陽電池パネルの出力電流を追従させ、得られた最大電力動作点で動作するように追従制御を行う。

このように、最大電力を検出する最大電力検出モードの動作と、検出した最適太陽電池電流に追従する動作を行う追従動作モードの動作とを交互に行い、最大電力検出モードと追従動作モードとを１つのサイクルとして繰り返し動作させることで、最大電力点が確実かつ厳密に求められ、求めた最大電力点に応じた最適な太陽電池電流に追従させた電力出力制御を遂行することができる。

特開平７−２３４７３３号公報 特許第４２９４３４６号

特許文献２に記載した発明は、ＤＣ−ＤＣコンバータに内蔵されるスイッチング素子をオン・オフして、ＤＣ−ＤＣコンバータに内蔵されるインダクタを流れる太陽電池パネルの出力電流を零から短絡電流まで変化させているから、ＤＣ−ＤＣコンバータにインダクタを用いることが必須となる。
ところで、ＭＰＰＴ制御方式を適用して効率のよい太陽光発電システムを構成する場合、電力変換手段内にインダクタを用いることが必須要件ではない種々の形態の電力変換手段を使用可能とすることが望まれている。
加えて、そのような種々の形態の電力変換手段を適用可能な制御手法および制御装置を見いだすことが望まれている。

また、本発明者は、太陽電池パネルに部分影が生じた場合、あるいは、太陽電池パネルを混成して使用したとき、太陽電池パネルの出力電力に複数のピークが生じ、低いピークのほうに追従して動作する場合があることを見いだした。したがって、そのような状態においても、種々の形態の電力変換手段を適用可能であり、効果的に制御可能な制御手法および制御装置を見いだすことが望まれている。

なお、特許文献２に例示した負荷の変動に追従した動作を行う系統連系型の太陽光発電システムに限らず、独立型の太陽光発電システムについても、高い効率で、種々の形態の電力変換手段を適用可能な制御手法および制御装置を見いだすことが望まれている。

以上、課題とそれに対する要望について、その光発電ユニットの例として太陽電池パネルを例示して述べたが、入射光に応じで電力を発生するその他の光発電ユニットを用いた光発電制御システムについても同様である。

本発明は、上記例示した要望または課題を実現する、光発電システムを提供する。
また本発明は、当該光発電制御システムに好適に適用可能な電力変換装置を提供する。
さらに本発明は、当該電力変換装置を用いた太陽光発電システムに適用可能な制御装置を提供する。
また本発明は、その制御方法およびそのプログラムを提供する。

本発明は、図３に図解したように、下記の技術思想に基づく。
（１）全体の動作モード
状況によって変動する光発電ユニット、たとえば、太陽電池パネルの出力電力に則して、最大電力検出モードの動作と（図３、ステップ１）、追従動作モードの動作（図３ステップ２）とを、連続的または周期的に、交互に反復する。
（２）最大電力検出モードにおいて（ステップ１）、その時の太陽光発電ユニットの最適電力を検出し、その最適電力に対応した最適動作電圧を求める。
（３）追従動作モードにおいて（ステップ２）、求めた最適動作電圧を基準電圧として電力変換手段を動作させる。

本発明の光発電システムは、入射光に応じた電力を発生する光発電ユニットと、前記光発電ユニットの出力電圧を検出する電圧検出手段と、前記光発電ユニットの出力電流を検出する電流検出手段または前記光発電ユニットの出力電力を検出する電力検出手段と、スイッチング素子を含み当該スイッチング素子のオン・オフ動作に応じて前記光発電ユニットの出力電圧を変換して電圧の電力を出力する電力変換手段と、制御手段とを有する。
制御手段は、最大電力検出モードの制御動作と追従動作モードの制御動作とを交互に行い、両者のモードにおいて前記スイッチング素子を制御して前記電力変換手段の変換動作を制御する。
前記制御手段は、前記最大電力検出モードにおいて、
（ａ）前記電力変換手段内の前記スイッチング素子を第１の論理状態に動作させて前記光発電ユニットの出力端子間を開放状態にし、
（ｂ）当該開放状態から、前記スイッチング素子を第２の論理状態に動作させて前記光発電ユニットの出力端子間を短絡状態にする過程において、
前記電圧検出手段で検出した電圧と前記電流検出手段で検出した電流との積である電力または前記電力検出手段で検出した電力が最大となる点を検出し、
当該最大電力を検出したときの前記電圧検出手段で検出した電圧を最適な出力電圧として検出する。
前記制御手段は、前記追従動作モードにおいて、前記最適な出力電圧を基準電圧として、当該基準電圧と前記電圧検出手段で検出した電圧との差が「０」またはほぼ「０」となるように前記スイッチング素子を動作させる。

また本発明によれば、上記制御処理を行なう制御装置が提供される。

さらに本発明によれば、上記制御装置において動作する制御方法およびそのプログラムが提供される。

本発明によれば、電力変換手段内にインダクタを用いることが必須要件とはならない種々の形態の電力変換手段が利用可能となった。
また、本発明によれば、種々の形態の電力変換手段を適用可能な制御手法および制御装置が得られた。

さらに、本発明によれば、光発電ユニットに部分影が生じた場合、あるいは、光発電ユニットを混成して使用したとき、光発電ユニットの出力電力に複数のピークが生じた場合でも、種々の形態の電力変換手段を適用可能であり、効果的に制御可能な制御手法および制御装置を見いだすことが出来た。

本発明は、負荷の変動に追従した動作を行う系統連系型の光発電システム、または、独立型の光発電システムについても、高い効率で、種々の形態の電力変換手段を適用可能な制御手法および制御装置を見出すことができた。

本発明において、光発電ユニットとして、太陽電池パネルに限らず、入射した光に応じて電力を発生する、その他の光発電ユニットを用いた光発電制御システムについて適用可能である。

本発明の第１実施の形態の太陽光発電システムの構成図である。 図１に図解した回路における波形図である。 図１に図解した制御動作モードを図解した図である。 図１に図解した制御動作を示すフローチャートである。 太陽電池パネルとして異なる２種類のパネルを使用した場合（混成の場合）の波形図である。 影がない状態と、部分影を付加したときの太陽電池のＩ−Ｖ，Ｐ−Ｖ特性を示す図である。 図７（Ａ）、（Ｂ）は、部分影の有無に応じて、山登り法と本実施の形態のＩ−Ｖ瞬時スキャン法とを遂行したときのデータロガーで測定した結果を示す図である。 本実施の形態による、負荷を純抵抗とし、その値をステップ状に変化させ、急激な負荷変動を与えたとき応答特性を示す図である。 本実施の形態の制御方式による日射強度急変時の応答特性の一例を示す図である。 図９に図解した特性との比較のための図であって、従来の山登り法による日射強度急変時の応答特性の一例を示す図である。 太陽電池パネルに影が生じない場合と生じた場合の本実施の形態の制御方式の追従性を示す図である。 図１１の図解との比較のための図であって、太陽電池パネルに影が生じない場合と生じた場合の従来の山登り法の追従性を示す図である。 本実施の形態の制御方式における低照度時の電力取得性能を示す図である。 本実施の形態の制御方式における低照度時の電力取得特性を示す図である。 本発明の他の実施の形態の太陽光発電システムの構成図である。 本発明の実施の形態に適用する降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの構成を示す回路図である。 本発明の実施の形態に適用する昇降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの構成を示す回路図である。 本発明の第５実施の形態の太陽光発電システムの構成図である。 図１８に図解したインバータの回路構成例を示す図である。 本発明の第６実施の形態の太陽光発電システムの構成図である。 本発明の第７実施の形態の実測値を示す図である。 本発明の第８実施の形態の太陽光発電システムの構成図である。

本発明の実施の形態について添付図面を参照して述べる。
第１実施の形態

図１〜図４を参照して本発明の光発電制御システムの第１実施の形態を述べる。
図１は「独立型」太陽光発電システムの一実施形態を示す構成図である。図２〜図４は図１に図解した太陽光発電システムの動作を示す図である。
第１実施の形態において、本発明の光発電ユニットの１例として太陽電池パネル（ＰＶ）を例示する。

システム構成
太陽光発電システム１００は、ＰＶ（ＰＶ）１１と、ＰＶ１１の出力端子（ＴＯ１，ＴＯ２）間の出力電圧Ｖ_PVを検出する（測定する）電圧計１２と、ＰＶ１１の出力電流Ｉ_PVを検出する（測定する）電流計１３と、ＤＣ−ＤＣコンバータを有する電力変換回路２４と、電力変換回路２４を制御する制御装置２５とを有する。
太陽光発電システム１００は、入射光に応じてＰＶ１１で発電した電力を負荷１６側が希望する電圧Ｖ_L で供給する。
ここで、負荷１６は、バッテリィを含む商用電源と独立した負荷や電圧Ｖ_L を一定に保機能を有する系統連系インバータなど商用電源と接続される負荷を想定している。

ＰＶ（ＰＶ）
ＰＶ１１は、各々が所定起電力の太陽電池セル（以下、セルと略する）が複数個接続されて構成されている。ＰＶ１１を構成する複数個のセルの接続方法としては種々の態様を取りうる。たとえば、複数個のセルを並列に接続してもよいし、所定数のセルを直列に接続したユニットを並列に接続してもよい。使用するセルの数は希望する電力に応じて選択される。
ＰＶ１１は、照射される光量、温度になどに応じた電力を発生し、出力端子ＴＯ１，ＴＯ２から電力変換回路２４に出力する。

電力変換手段
本発明の電力変換手段の１実施の形態としての電力変換回路２４は、インダクタ２４１と、ＭＯＳＦＥＴ２４２と、ダイオード２４３と、キャパシタ２４４とが、図示のごとく接続された昇圧型（Boost-type) のＤＣ−ＤＣコンバータである。
電力変換回路２４は、ＭＯＳＦＥＴ２４２を、たとえば、ＰＷＭ（パルス幅変調）方式で制御する制御装置２５の制御に従ってＰＶ１１で発生した直流電力Ｐ_PV（または直流電圧Ｖ_PV）を変換して負荷１６側に供給する電力変換機能を有する。
ダイオード２４３は逆流防止用である。
ＭＯＳＦＥＴ２４２は、電力変換機能を遂行する他、出力端子ＴＯ１、ＴＯ２の間（または、ノードＮ１，Ｎ２の間）を開放状態または短絡状態にするように、出力端子ＴＯ１、ＴＯ２の間に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ２４２は、本発明のスイッチング（ＳＷ）素子の１種であり、パワートランジスタなどその他のＳＷ素子を用いることができる。

図２に図解した時点ｔ０において、ＭＯＳＦＥＴ２４２が、第１の論理状態、たとえば、「開」状態となりノードＮ１，Ｎ２の間を開放状態にしたとき、ＰＶ１１の出力電圧Ｖ_PVは、インダクタ２４１とキャパシタ２４４とのＬＣ回路の時定数で規定される特性でキャパシタ２４４に蓄積される。その結果、キャパシタ２４４の両端のノードＮ３，Ｎ４の間の電圧Ｖ_PVは上昇する。他方、ＰＶ１１の出力電流Ｉ_PVおよび出力電力Ｐ_PVは、「０」またはほぼ「０」に低下していく。
図２に図解の時点ｔ１において、ＭＯＳＦＥＴ２４２が、第２の論理状態、たとえば、「閉」状態となりノードＮ１，Ｎ２の間を短絡したとき、キャパシタ２４４の両端のノードＮ３，Ｎ４の間の電圧Ｖ_PVは低下する。他方、ＰＶ１１の出力電流Ｉ_PVおよび出力電力Ｐ_PVは、「０」またはほぼ「０」から増加していく。

特許文献２に記載された発明においては、インダクタの動作を考慮して、ＭＰＰＴ制御のため最大電力Ｐmax を検出する動作モード（最適電力検出モード、または、Ｉ−Ｖスキャンモード）においてＭＯＳＦＥＴをオン・オフ動作させてインダクタに流れる電流の変化（過渡特性）を監視した。
電力変換回路２４においては、インダクタ２４１は電力変換機能を遂行することのみに動作し、ＭＰＰＴ制御のための過渡特性を監視するためには必須ではない。このように、本発明に適用する電力変換手段として、図１に例示したインダクタ２４１を用いる回路としてＤＣ−ＤＣコンバータには限定されない。その詳細を後述する。
なお、第１実施の形態において、図１に図解したインダクタ２４１を用いたＤＣ−ＤＣコンバータによる電力変換回路２４について述べる。

制御装置
制御装置２５は、Ａ／Ｄ変換部（ＡＤＣ）２５１と、乗算部２５２と、最大電力検出部２５３と、保持回路２５３ａと、第１加算部２５４と、第１制御演算部２５５と、搬送波発生部２５６と、比較部２５８と、ＰＷＭ信号生成部２５９と、基準電圧（ＶREF ）生部２６０と、第２加算部２６１と、第２制御演算部２６２と、第１スイッチング（ＳＷ）部２６３と、全体制御部２６４と、第２スイッチング（ＳＷ）部２６５と、基準電流（ＩREF ）発生部２６６と、第３加算部２６７とを有する。

上記した構成の制御装置２５は、コンピュータ、たとえば、デジタル信号処理プロセッサ（ＤＳＰ）で構成することができる。
たとえば、制御装置２５は、複雑な演算処理および判断処理を行う部分をコンピュータまたはＤＳＰで構成し、他の部分はハードウエア回路により構成することができる。
たとえば、搬送波発生部２５６と、ＰＷＭ信号生成部２５９と、ＶREF 発生部２６０と、ＩREF 発生部２６６とをハードウエア回路で構成し、その他の制御演算および判断に係る部分、たとえば、乗算部２５２と、最大電力検出部２５３と、保持回路２５３ａと、第１加算部２５４と、第１制御演算部２５５と、比較部２５８と、第２加算部２６１と、第２制御演算部２６２と、第１ＳＷ部２６３と、全体制御部２６４と、第２ＳＷ部２６５と、第３加算部２６７とをコンピュータを用いたソフトウエアまたはプログラムとして実現することができる。
上述した回路の保持機能は、ハードウエア回路としてはレジスタまたは記憶回路、コンピュータとしては、コンピュータのメモリによって実現することができる。
以下、制御装置２５として、上述したように、ハードウエア回路とコンピュータを用いたソフトウエアで有機的に機能分担して実現した場合を例示する。
その時のコンピュータの処理機能を図４のフローチャートを参照して述べる。

以下、各部の基本動作を述べる。
図２、図３に図解したように、全体制御部２６４は、制御装置２５の全体の動作の制御を行う。
たとえば、全体制御部２６４は、最大電力検出モード（または、Ｉ−Ｖスキャンモード）と（図２、図３、ステップ１）、追従動作モード（図２、図３、ステップ２）とを判断して交互に切り換える動作、これらのモードに応じて動作させるべき回路の起動または停止などの処理を行う。

制御装置２５は、ステップ１の最大電力検出モードにおいて、その時の日照条件などにおけるＰＶ１１の最大電力Ｐmax を検出し（探索し）、その最大電力Ｐmax に対応する最適動作電圧Ｖopを検出する動作を行う。
制御装置２５は、ステップ２の追従動作モードにおいて、最大電力検出モードで検出した最適動作電圧Ｖopを維持するように制御装置２５で電力変換回路２４を制御動作させる。

ＡＤＣ２５１は、電圧計１２で検出したＰＶ１１の出力電圧Ｖpvをデジタル信号に変換する。同時的に、ＡＤＣ２５１は、電流計１３で検出したＰＶ１１の出力電流Ｉpvをデジタル信号に変換する。
ＡＤＣ２５１において変換されたデジタル電圧Ｖpvは、乗算部２５２、第１加算部２５４の第２（負極）端子および第２加算部２６１の第２（負極）端子に印加される。
ＡＤＣ２５１において変換されたデジタル電流Ｉ_PVは、乗算部２５２に印加される。

乗算部２５２は、デジタル変換された出力電圧Ｖpvとデジタル変換された出力電流Ｉpvとを乗算してデジタル形式のＰＶ１１の出力電力Ｐpvを算出する。

ステップ１、最大電力検出モード（図２、図３）
最大電力検出部２５３は、乗算部２５２で算出した電力Ｐpvを監視して、図２（Ｅ）に図解した最大電力Ｐmax を検出し、図２（Ｄ）に図解した最大電力Ｐmax に対応する最適な出力電圧Ｖopを算出して、最適な出力電圧Ｖopを保持回路２５３ａに出力して保持させる。この処理内容の詳細は図２および図４を参照して後述する。

保持回路２５３ａは、最大電力検出部２５３で算出した最適な出力電圧Ｖopを保持する回路であり、たとえば、レジスタ機能を有する回路またはコンピュータ内のメモリで構成されている。
保持回路２５３ａに保持された最適な出力電圧Ｖopが、追従動作モードにおいて基準信号として使用される。

加算部２５４は、保持回路２５３ａから第１入力端子に印加される最適電圧Ｖopから第２入力端子に印加された電圧Ｖpvを減じて算出した差信号（Ｖop−Ｖpv）を制御演算部２５５に出力する。

制御演算部２５５は、加算部２５４から出力される差信号（Ｖop−Ｖpv）について、たとえば、比例（Ｐ）制御演算、好ましくは、さらに積分（Ｉ）制御演算を行い、ＰＷＭ制御のための第２の基準波信号Ｖref ２を算出して、ＳＷ部２６３の第２入力端子ｂに出力する。

ステップ２、追従動作モード
追従動作モードにおいて全体制御部２６４（または、最大電力検出部２５３）によってＳＷ部２６３が第２入力端子ｂを選択しているとき、制御演算部２５５で算出された第２の基準波信号Ｖref ２が比較部２５８の第１入力端子に印加される。

搬送波発生部２５６は、ＰＷＭ制御のために、図２（Ｂ）に例示した、所定の周期で反復し、各波形が「０」から所定の傾きで増加し最大に達したとき「０」に変化する、または、所定の傾きで減少する、鋸歯状波形（または三角波形）の搬送波パルス信号Ｖc を発生して比較部２５８の第２入力端子に印加する。
このように、鋸歯状波形（または三角波形）の搬送波パルス信号Ｖc を用いるのは、ＰＷＭ信号生成部２５９において、比較部２５８において第２の基準電圧信号Ｖref ２または後述する第１の基準電圧信号Ｖref １のレベルと比較したときレベルに応じたパルス幅の信号を発生させるためである。

比較部２５８は、第２の基準波信号Ｖref ２または第１の基準電圧信号Ｖref １と搬送波パルス信号Ｖc とのレベルを比較する。
比較部２５８は、搬送波パルス信号Ｖc のレベルが第２の基準波信号Ｖref ２または第１の基準電圧信号Ｖref １より低いとき、たとえば、ローレベルの信号をＰＷＭ信号生成部２５９に出力する。他方、比較部２５８は、搬送波パルス信号Ｖcのレベルが第２の基準波信号Ｖref ２または第１の基準電圧信号Ｖref １より高いとき、たとえば、ハイレベルの信号をＰＷＭ信号生成部２５９に出力する。
比較部２５８から出力される比較結果信号の論理レベルの変化が、ＰＷＭ制御信号Ｓ２５９のオン・オフのデューティ比を規定する。

ＰＷＭ信号生成部２５９は、図２（Ｃ）に図解したように、たとえば、比較部２５８の出力信号がローレベルの場合に、ハイレベル（オンレベル）のＰＷＭ制御信号Ｓ２５９を電力変換回路２４のＭＯＳＦＥＴ２４２のゲートに印加し、比較部２５８の出力信号がハイレベルの場合に、ローレベル（オフレベル）のＰＷＭ制御信号Ｓ２５９を電力変換回路２４のＭＯＳＦＥＴ２４２のゲートに印加する。

電力変換回路２４内のＭＯＳＦＥＴ２４２のゲートにハイレベルのＰＷＭ制御信号が印加されると、ＭＯＳＦＥＴ２４２がオン状態となり、ＭＯＳＦＥＴ２４２の両端のノードＮ１とノードＮ２との間を短絡状態にする。その結果、キャパシタ２４４は放電状態となり、ノードＮ３，Ｎ４の端子間電圧は低下する。
他方、ＭＯＳＦＥＴ２４２のゲートにローレベルのＰＷＭ制御信号が印加されるとＭＯＳＦＥＴ２４２はオフとなり、電力変換回路２４内のノードＮ１とノードＮ２との間は開放状態となる。その結果、電力変換回路２４内のインダクタ２４１とキャパシタ２４４とのＬＣ回路の時定数でＰＶ１１の出力電圧Ｖ_PVをキャパシタ２４４に蓄積していく。その結果、キャパシタ２４４において昇圧される。
このように、制御装置２５は、ＰＶ１１の状態に則して、電力変換回路２４内のＭＯＳＦＥＴ２４２を適切にＰＷＭ変調方式で制御して、負荷１６に所望の電力を供給する。

ＶREF 発生部２６０およびＩREF 発生部２６６は、最適電力検出モードにおいて、たとえば、図２（Ａ）に図解した基準電流信号Ｉrefおよび基準電圧信号Ｖref０を発生する。
図２に図解した期間ｔ０〜ｔ１において、ＩREF 発生部２６６から出力される基準電流信号Ｉrefは「０」であり、時点ｔ１において開放電圧Ｖ_OCであり、その後、時点ｔ１〜ｔ３の期間の間の経過時間ｔについて、ｔ１〜ｔ３の期間を時間ｔ_D としたとき、ＶREF発生部２６０は、次式で規定される、基準電圧Ｖref０を発生する。

基準電流Ｉref ０＝０ 期間ｔ０〜ｔ１
基準電圧Ｖref ０＝Ｖ_OC−（Ｖ_OC／ｔ_D ）×ｔ 期間ｔ１〜ｔ３
…（１）

第３加算部２６７は、期間ｔ0 〜ｔ1 において、ＩREF 発生部２６６から印加される基準電流信号Ｉref ０と、ＡＤＣ２５１から出力される出力電流Ｉ_PVとの差（Ｉref ０−Ｉ_PV）を演算する。その演算結果は第２ＳＷ部２６５を経由して第２制御演算部２６２に印加される。
第２加算部２６１は、期間ｔ1 〜ｔ3 において、ＶREF 発生部２６０から印加される基準電圧信号Ｖref ０と、ＡＤＣ２５１から出力される出力電圧Ｖ_PVとの差（Ｖ_PV−Ｖref０）を演算する。その演算結果は第２ＳＷ部２６５を経由して第２制御演算部２６２に印加される。
全体制御部２６４は第２ＳＷ部２６５を上記タイミングｔ0 〜ｔ1 ，ｔ1 〜ｔ3 で切り替える。

第２制御演算部２６２は、期間ｔ0 〜ｔ1 において、加算部２６１から出力された電流差（Ｉref ０−Ｉ_PV）の信号を、また、期間ｔ1 〜ｔ3 において、加算部２６１から出力された電圧差（Ｖ_PV−Ｖref ０）の信号を、比例（Ｐ）演算処理、好ましくは、さらに積分（Ｉ）演算処理を行い、第１の基準電圧信号Ｖref １を生成して、ＳＷ部２６３の第１の入力端子ａに印加する。

最大電力検出モードにおいて、全体制御部２６４によってＳＷ部２６３の第１の入力端子ａが選択されているとき、制御演算部２６２から出力された第１の基準電圧信号Ｖref１が、比較部２５８において搬送波発生部２５６から出力された搬送波パルス信号Ｖc と比較される。その比較結果に基づいて、ＰＷＭ信号生成部２５９がＰＷＭ制御信号Ｓ２５９を生成してＭＯＳＦＥＴ２４２のゲートに印加する。

最大電力検出モードおよび追従動作モードの両モードにおいて、全体制御部２６４と、ＡＤＣ２５１、比較部２５８、搬送波発生部２５６、ＰＷＭ信号生成部２５９が動作する。
最大電力検出モードにおいて、ＡＤＣ２５１、乗算部２５２、最大電力検出部２５３、ＶREF 発生部２６０、ＩREF 発生部２６６、加算部２６１，２６７、制御演算部２６２、ＳＷ部２６３（第１入力端子ａ）、比較部２５８、搬送波発生部２５６、ＰＷＭ信号生成部２５９、ＳＷ部２６５が動作する。
他方、追従動作モードにおいて、保持回路２５３ａ、加算部２５４、ＳＷ部２６３（第２入力端子ｂ）、比較部２５８、搬送波発生部２５６、ＰＷＭ信号生成部２５９が動作する。

モード判断および切り換え
図２および図４に例示したように、たとえば、全体制御部２６４の制御の下で、最大電力検出モードにおける動作と、追従動作モードにおける動作とが交互に行われる。
最大電力検出モードの開始および終了の判断、最大電力検出モードと追従動作モードとの切り換え判断は、全体制御部２６４によって行うことができる。

図４のステップ２２に図解したように、全体制御部２６４による最大電力検出モードと追従動作モードの切り換えは、たとえば、所定周期、たとえば、１秒毎、自動的に切り換えることができる。あるいは、全体制御部２６４は、追従動作モードにおいてＰＶ１１の電圧Ｖpvの変化または乗算部２５２で算出した電力を監視して、電圧Ｖpvまたは電力の変化が大きいとき、追従動作モードから最大電力検出モードに切り換える。最大電力検出モードにおいて、最大電力Ｐmax およびそれに対応する最適な出力電圧Ｖopが得られ、最大電力検出モードが終了したとき追従動作モードに切り換えることができる。
以下、最大電力検出モードにおける動作および追従動作モードにおける動作の詳細を述べる。

最適電力検出モードの動作
以下、図２の期間Ｔ１〜Ｔ２の期間における、制御装置２５による最大電力検出モードの制御動作を述べる。

時点ｔ０、最大電力検出モードの開始処理（図４、ステップ１１）
追従動作モードから最大電力検出モードに切り換わった最大電力検出モードの開始時点ｔ０において、全体制御部２６４がＳＷ部２６３の第１入力端子ａを選択し、制御演算部２６２からの第１の基準電圧信号Ｖref １を比較部２５８に印加させる。

全体制御部２６４はＶREF 発生部２６０およびＩREF 発生部２６６を動作させる。 ＩREF 発生部２６６は、期間ｔ０〜ｔ１において基準電流信号Ｉref０＝０を出力する。期間ｔ１〜ｔ３では、ＶREF 発生部２６０は、基準電圧信号Ｖref ０として、式（１）で規定される、図２（Ａ）に図解の波形の基準電圧信号Ｖｒｅｆ０を出力する。
基準信号は、時点ｔ０〜ｔ１の間「０」である基準電流と、時点ｔ１〜ｔ３の間開放電圧Ｖ_OCから一定の傾きで「０」に低下する基準電圧とからなる。
基準電流は、ＭＯＳＦＥＴ２４２が、ＰＶ１１の出力端子ＴＯ１，ＴＯ２を開放状態にするように、動作させるための基準電流である。
基準電圧は、ＰＶ１１の出力端子ＴＯ１，ＴＯ２間の開放電圧Ｖ_OCが検出されたとき、図２（Ｄ）に図解のごとく、その開放電圧Ｖ_VCから出力端子ＴＯ１，ＴＯ２間が短絡状態となったときの電圧（Ｖ_PV＝０）までＰＶ１１の出力電圧Ｖ_PVが減少するように変化させる信号であり、−（Ｖ_OC／ｔ_D ）の傾きで低下する。

加算部２６７は、期間ｔ０〜ｔ１において、ＩREF 発生部２６６から印加される基準電流信号Ｉref ０と、ＡＤＣ２５１から出力される出力電流Ｉ_PVとの差（Ｉref ０−Ｉ_PV）を演算する。
また、加算部２６１は、期間ｔ１〜ｔ３において、ＶREF 発生部２６０から印加される基準電圧信号Ｖref ０と、ＡＤＣ２５１から出力される出力電圧Ｖ_PVとの差（Ｖ_PV−Ｖref ０）を演算する。
制御演算部２６２は、ＳＷ部２６５を介して入力される（Ｉref ０−Ｉ_PV）または（Ｖ_PV−Ｖref ０）について、比例（Ｐ）演算、好ましくは、さらに積分（Ｉ）演算を行い、その演算結果を第１の基準電圧信号Ｖref １として、ＳＷ部２６３の第１入力出力端子ａを経由して比較部２５８に印加する。

比較部２５８は、制御演算部２６２から出力された第１の基準電圧信号Ｖref １と、図２（Ｂ）に図解した搬送波発生部２５６から出力される搬送波パルス信号Ｖc とレベル比較し、図２（Ｂ）、（Ｃ）に図解したように、搬送波パルス信号Ｖcのレベルが第１の基準波信号Ｖref １より低いとき、たとえば、ローレベルの信号をＰＷＭ信号生成部２５９に出力し、搬送波パルス信号Ｖc のレベルが第１の基準波信号Ｖref １より高いとき、たとえば、ハイレベルの信号をＰＷＭ信号生成部２５９に出力する。

ＰＷＭ信号生成部２５９は、図２（Ｃ）に図解したように、たとえば、比較部２５８の出力信号がローレベルの場合のみ、ハイレベル（オンレベル）のＰＷＭ制御信号Ｓ２５９を電力変換回路２４のＭＯＳＦＥＴ２４２のゲートに印加する。

時点ｔ０〜ｔ１の間、開放電圧の検出（図４、ステップ１２）
時点ｔ０〜ｔ１の間は、基準電流信号Ｉref ０の値は「０」であるから、加算部２６７の出力信号は、「負」となり、制御演算部２６２の出力信号、すなわち、基準電圧信号Ｖref １は減少する。
基準電圧信号Ｖref １が低い場合、ＰＷＭ信号生成部２５９は、図２（Ｃ）に図解のごとく、ＭＯＳＦＥＴ２４２を、第１の論理状態、たとえば、「開」状態にするＰＷＭ信号を出力する。その結果、ＰＶ１１の出力端子ＴＯ１，ＴＯ２間は開放状態になり、出力電圧Ｖ_PVは、図２（Ｄ）に図解のごとく、上昇し、他方、出力電流Ｉ_PVおよび出力電力Ｐ_PVは、図２（Ｄ）、（Ｅ）に図解のごとく減少する。

最大電力検出部２５３は、最大電力検出モードが開始する時点ｔ０から出力電流Ｉ_PV（または出力電力Ｐ_PV）を連続して監視しており、時点ｔ１において、出力電流Ｉ_PV（または出力電力Ｐ_PV）が「０」、または、ほぼ「０」になったときの出力電圧Ｖ_PVを、出力端子ＴＯ１，ＴＯ２間が開放状態になった時の開放電圧Ｖ_OCとして検出して、ＶREF 発生部２６０に出力する。
ＶREF 発生部２６０は、開放電圧Ｖ_OCを保持する。

時点ｔ１において、出力端子ＴＯ１，ＴＯ２間が開放状態になったとき、全体制御部２６４の指示により、ＶREF 発生部２６０は、開放電圧Ｖ_OCから時間ｔの経過に伴って式（１）で規定した傾きで低下する、図２（Ａ）に図解した電圧信号Ｖref ０を出力する。

期間ｔ１〜期間ｔ３の間、最大電力検出期間（図４、ステップ１３）
期間ｔ１〜期間ｔ３の間、加算部２６１は、ＶREF 発生部２６０から出力される一定の傾きで低下する基準電圧信号Ｖref ０と、そのときのＡＤＣ２５１から出力される出力電圧Ｖ_PVとの差を演算する。
制御演算部２６２が差電圧に応じた制御演算を行い、その結果を第２基準電圧信号Ｖref １としてＳＷ部２６３を介して比較部２５８に印加する。
比較部２５８およびＰＷＭ信号生成部２５９において、電圧差（Ｖ_PV−Ｖref ０）に応じて、図２（Ｃ）の時点ｔ１以降に図解される、ＰＷＭ信号が生成されて、ＭＯＳＦＥＴ２４２をＰＷＭ方式で制御する。
その結果、出力電圧Ｖ_PVは基準電圧信号Ｖref ０に応じて低下していく。

最大電力検出部２５３は、時点ｔ１以降、乗算部２５２から出力される電力Ｐ_PVを監視しており、電力Ｐ_PVが最大となる最大電力Ｐ_max を検出する。

最大電力検出部２５３は、最大電力Ｐ_max を検出したとき、最大電力Ｐ_max に対応するＰＶ１１の出力電圧Ｖ_PVを最適な出力電圧Ｖopとして検出し、保持回路２５３ａに記憶させる。

最大電力検出モードの終了（図４、ステップ１４）
全体制御部２６４は、たとえば、時点ｔ３において、出力電圧Ｖ_PVが「０」まで低下し（または、出力電力Ｐ_PVが「０」となり）、出力端子ＴＯ１，ＴＯ２間が短絡状態となったことを検出したとき、最大電力検出モードから追従動作モードの動作に切り換える。

追従動作モード（図４、ステップ２１）
全体制御部２６４は、時点ｔ３において、期間Ｔ１〜Ｔ２の最大電力検出モードが終了し、追従動作モードの開始としてＳＷ部２６３を第２入力端子ｂ側に切り換える。
これにより、第１加算部２５４において、保持回路２５３ａから印加される最適な出力電圧Ｖopと、ＡＤＣ２５１から印加される電圧Ｖ_PVとの差電圧が算出され、その算出結果に基づいて制御演算部２５５において演算制御して得られた第２の基準電圧信号Ｖref ２が、ＳＷ部２６３を経由して、比較部２５８に印加される。
比較部２５８およびＰＷＭ信号生成部２５９による、ＰＷＭ制御信号Ｓ２５９の生成方法は上述したとおりである。

これにより、追従動作モードにおいて、最適電圧保持回路２５３ａから印加される最適な出力電圧Ｖopを維持するように、ＰＶ１１の出力電圧Ｖ_PVの制御が行われる。

追従モードの終了判断（図４、ステップ２２）
全体制御部２６４による最大電力検出モードと追従動作モードの切り換えは、たとえば、所定周期、たとえば、１秒毎、自動的に切り換えることができる。あるいは、全体制御部２６４は、追従動作モードにおいてＰＶ１１の電圧Ｖpvの変化または乗算部２５２で算出した電力を監視して、電圧Ｖpvまたは電力の変化が大きいとき、追従動作モードから最大電力検出モードに切り換える。

このように、本発明の第１実施の形態によれば、最大電力点の検出動作と追従動作を１つのサイクル（検出周期Ｔ、たとえば、１秒）として繰り返し動作させることで、そのときのＰＶ１１の最大電力点Ｐmax において最適な電圧に昇圧することができる。

以上述べたように、電力変換回路２４内のインダクタ２４１は、ＤＣ−ＤＣコンバータとして機能するのみであり、最大電力Ｐmax および最適動作電圧Ｖopの検出（特定）に際してインダクタの放電特性を用いていない。したがって、本発明の第１実施の形態における電力変換回路２４において最大電力Ｐmax および／または最適動作電圧Ｖopの検出（特定）のためにインダクタを設ける必要はない。その結果、第１実施の形態によれば、図１に図解したＤＣ−ＤＣコンバータ２４はもちろん、後述する種々の形式の電力変換手段を用いることが可能である。
また、第１実施の形態の制御装置２５はそれらの種々の形式の電力変換手段を用いた場合でも上記同様の制御処理を行うことができる。

なお、第１実施の形態において、負荷１６は、たとえば、１２Ｖのバッテリィを２個直列に接続し、これと並列に１００Ｗの電球を接続して負荷電圧がほぼ２５Ｖで一定となるように調節されている。

第１実施の形態の変形形態（１）
乗算部２５２を、ハードウエア回路、たとえば、アナログ演算回路で構成した場合、ＡＤＣ２５１は不要であり、電圧計１２で検出したアナログ電圧Ｖpvと電流計１３で検出したアナログ電流Ｉ_PVとをアナログ回路の乗算部２５２において直接乗算して電力Ｐ_PVを算出することができる。この場合、乗算部２５２の出力側に、Ａ／Ｄ変換部（ＡＤＣ）を設けてデジタル電力Ｐ_PVを最大電力検出部２５３に出力する。

第１実施の形態の変形形態（２）
ＰＶ１１の出力端子ＴＯ１，ＴＯ２間に直流電力計を設けて、直接、ＰＶ１１の電力を測定することもできる。その場合、電圧と電流を乗算して電力を算出する乗算部２５２と電流計１３は不要である。
この場合、ＡＤＣ２５１は、上述した場合と同様、電圧計１２で測定した電圧を加算部２５４および加算部２６１に出力する。他方、ＡＤＣ２５１は直流電力計で測定した電力をデジタル数値に変換して最大電力検出部２５３に印加する。

第２実施の形態（混成の場合の例）
図５に図解した第２実施の形態は、ＰＶ１１として、異なる２種類のパネルを使用した場合（混成の場合）の１例を示している。
最大電力検出モードに、たとえば、１ｍｓの短時間の判定時間に２つのピーク電力が存在する。最初のピーク電力は小さく、次のピーク電力が最大電力Ｐmax である。

制御装置２５は、最大電力検出モードにおいて、ＰＶ１１の出力電圧Ｖpvを徐々に上昇させ、そのときの電圧Ｖpvを監視して開放状態になったことを検出する（図４、ステップ１２）。
次いで、制御装置２５は、基準電圧信号Ｖref ０として、開放電圧Ｖ０Ｃから一定の傾きで低下させてＰＶ１１の出力電圧Ｖpvを徐々に下降させていく。この過程（期間）において、出力電力を連続的に監視し、複数のピークの電力を検出したとき、最大ピークを示す最大電力Ｐmax を検出し、この最大電力Ｐmax に対応する最適動作電圧Ｖopを検出する（図４、ステップ１３）。
そして、追従動作モードにおいて、最適動作電圧Ｖopに追従した制御動作を行う（図４、ステップ２１）。

このように、ＰＶ１１が混成して構成されていても、本発明の実施の形態によれば、図４のステップ１３における処理を上述した方法で、複数のピークのうち最大ピークのものを選択することにより、最大電力Ｐmax を正確に検出することができる。その結果、追従動作モードにおいて第１実施の形態と同様、その最大電力Ｐmax に対応する最適動作電圧Ｖopに基づいた追従動作を行うことができる。

第２実施の形態の変形形態
上述したＰＶ１１が異なる２種類のパネルを使用した場合、いわゆる、混成の場合について、上述した第２実施の形態の方法によって、最大電力Ｐmax に対応する最適動作電圧Ｖopを検出し、検出した最適動作電圧Ｖopを用いて、従来の山登り法の動作点を補正する事も可能である。

第３実施の形態（部分的な影の場合）
図６は、破線で示した影がない状態と、太い破線で示した部分影を付加したときの太陽電池のＩ−Ｖ，Ｐ−Ｖ特性を示す図である。
この実施の形態（実験例）では、１つの太陽電池モジュールのセル１枚に影を付加して、出力のピークが２つ生じ、部分影を付加したときの最大電力点が低電圧側（動作点Ａ）にあることが分かる。影がない場合の動作点をＢで示した。

図７（Ａ）、（Ｂ）は、山登り法と、ＩＶ瞬時スキャン法とを遂行したときの、データロガーで測定した結果を示す図である。
図７（Ａ）に図解した山登り法による結果は、部分影を付加した時のＰ−Ｖ特性のうち、図６に図解した高電圧側の平坦な動作点Ｂ（約６Ｗ）付近で不安定に追従動作をしたことを示している。
これに対して、図７（Ｂ）に図解した本実施の形態の「ＩＶ瞬時スキャン法」による結果は、図６に図解した低電圧側にある最大出力動作点Ａ（約１７Ｗ）で確実に追従動作しており、出力が約２．８倍になっている。

第３実施の形態は、全体制御部２６４において、ＩＶ特性の検出時間を任意に設定することができるという利点をも有する。

第３実施の形態の変形形態
ＰＶ１１に部分的な影が付加された場合について、上述した第３実施の形態の方法によって、最適動作電圧Ｖopを検出し、検出した最適動作電圧Ｖopを用いて、従来の山登り法の動作点を補正する事も可能である。

第１〜第３実施の形態の効果
第１〜第３実施の形態の太陽光発電システムについて、特許文献２に記載した発明と同様の実験を行った結果を述べる。

図８は、負荷１６を純抵抗ＲL とし、その値を１０Ω→２０Ω→１０Ωとステップ状に変化させ、急激な負荷変動を与えたとき応答特性を示す図である。
横軸が時間を、左側縦軸が太陽電池の出力電力を表し、右側縦軸が日射強度を表している。
記号Ａで示す曲線が日射強度を、記号Ｂで示す曲線が本制御方式の特性を、記号Ｃで示す曲線が従来方式の特性をそれぞれ示している。
本発明に基づく実施の形態の制御方式は従来例の方式に比較して、負荷変動による影響を受けることなく、日射強度に比例した電力を安定に取り出すことができる。

日暮れ、日射強度の急変の場合の特性
太陽電池パネル（ＰＶ）の技術的課題は、太陽光照度の急変に対する追従性および照度の絶対値が減少していくとき（日暮れ等）、どこまで太陽光を捕捉して電力を供給できるかという点である。
図９を参照して、日暮れ等日射強度が急変する場合の応答特性について考察する。
図９は、本発明の実施の形態の制御方式による日射強度急変時の応答特性の一例を示す図である。横軸が時間を、左側縦軸が太陽電池セルの出力電力を表し、右側縦軸が日射強度を表している。
図１０は、図９の図解した結果との比較のための図であり、山登り法による日照強度が急激に変化したときの応答特性の例を示す図である。

図１１はＰＶに影が生じない場合と（図１１（Ａ））、生じた場合（図１１（Ｂ））の本発明の実施の形態の制御の追従特性を示す図である。
図１２は図１１に図解した例との比較のための図であり、太陽電池パネル（ＰＶ）に影が生じない場合（図１２（Ａ））と生じた場合（図１２（Ｂ））の本実施の形態の制御の追従特性を示す図である。なお、図１２（Ｂ）における、最大電力Ｐmax ’に向かう両側の矢印は、最大電力Ｐmax ’に接近させていく状態を図解している。

図１３は、太陽電池パネル（ＰＶ）に照射される太陽光が低照射時の本発明の実施の形態による電力取得特性を示す図である。
横軸は時刻を、左側縦軸は電力取得の効率を表す太陽電池セルの出力利用率ＵＵＦを、右側縦軸がパネル面日射強度Ｇをそれぞれ表している。
なお、太陽電池セルの出力利用率ＵＵＦは、最大電力点検出周期をＴとすると、次式で与えられる。

ＭＰＰＴ制御で実施されている山登り法に対して本発明の実施の形態の制御方式は、いずれの点おいても優れている。
照度急変に対する追従性は、図９に示すように本発明の実施の形態の制御方式ではただ一度のスキャン（検出）によって変化後の最大電力点を検出することが可能である。

本発明の実施の形態の制御方式では単純な最大値検出のため、スキャン全幅の中に傾きがあれば追従可能である。
本発明の実施の形態の制御方式では、日射強度Ｇがピーク時８００Ｗ／ｍ² のとき１００／ｍ² まで照度が低下しても出力利用率ＵＵＦが９０％を維持している。

図１４は本発明の実施の形態の制御方式における低照度時の電力取得性能を示す図である。
横軸が時刻を、左側縦軸が太陽電池の出力電力ＰPVおよび太陽電池出力利用率ＵＵＦを、右側縦軸がパネル面の日射強度Ｇをそれぞれ表している。

本発明の実施の形態の制御方式では、日射強度Ｇが５０Ｗ／ｍ² で太陽電池出力利用率ＵＵＦが８０％以上と高い効率を示す。
また、本発明の実施の形態の制御方式では、日射強度Ｇが５０Ｗ／ｍ² 以下では、太陽電池出力利用率ＵＵＦは低下するが６０％程度エネルギーを回収することができる。

実測例によれば、本発明の実施の形態の制御方式と独立型の太陽光発電システムで広く利用されているバッテリィ制御装置を搭載した従来方式を発電電力量について比較すると、本発明の実施の形態によれば、１４．８％程度増加し、太陽電池出力利用率ＵＵＦは約９９％と非常に高い値を得ることができることが分かった。

第４実施の形態
図１５は本発明の第４実施の形態としての太陽光発電システム１００Ａを示す。
太陽光発電システム１００Ａは独立型の太陽光発電システムである。
図１に図解したシステム構成と比較すると、図１５に図解した太陽光発電システム１００Ａにはバッテリィ２８が設けられている。
電力変換回路２４および制御装置２５との動作は、第１実施の形態として述べた動作と同じである。
図１５に図解した太陽光発電システム１００Ａによっても第１実施の形態と同様の結果を得た。したがって、その詳細説明を割愛する。

ＤＣ−ＤＣコンバータ（１）
図１を参照して上述した第１〜第４実施の形態における電力変換回路としてのＤＣ−ＤＣコンバータは、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータを例に説明した。昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータを用いると、太陽電池パネル（ＰＶ）１１の電圧より高い負荷電圧を得ることができる。

ＤＣ−ＤＣコンバータ（２）
他方、負荷電圧を太陽電池電圧より下げたい場合には、図１６に示すような、電力変換回路２４Ａとして降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータを用いた回路構成が適している。

図１６に図解した降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータにおいては、ＰＶ１１の第１端子ＴＯ１および第２端子ＴＯ２に対して並列にキャパシタＣF が接続される。
電力変換手段として降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータを用いた場合の太陽光発電システム１００Ｂの動作が昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータを用いた場合と異なる点は、制御装置２５において生成するＰＷＭ信号のオン、オフが逆となることである。

ＤＣ−ＤＣコンバータ（３）
負荷１６の電圧を太陽電池パネル（ＰＶ）１１の出力電圧により下げたり上げたりしたい場合には、ＤＣ−ＤＣコンバータとして、図１７に示す昇降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータを用いた電力変換回路２４Ｂの回路構成が適している。

図１７に図解した昇降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータにおいては、太陽電池パネル（ＰＶ）１１の第１端子ＴＯ１および第２端子ＴＯ２に対して並列にキャパシタＣF が接続される。また、ＭＯＳＦＥＴ１４１のドレインがＰＶ１１の第１端子ＴＯ１に接続され、ソースがダイオードＤ１４１のカソードおよびインダクタＬ１４１の一端に接続される。インダクタＬ１４１の他端がＰＶ１１の第２端子ＴＯ２、キャパシタＣ１４１，ＣF の第１電極に接続され、ダイオードＤ１４１のアノードがキャパシタＣ１４１の第２電極に接続される。

スイッチング（ＳＷ）素子
ＤＣ−ＤＣコンバータ内のＳＷ素子として、ＭＯＳＦＥＴ２４２を例示したが、太陽電池パネル（ＰＶ）１１の端子間に印加される電圧に対して耐圧を有し、ＰＶ１１の端子間に流れる電流に対して十分な電流容量があり、ＰＷＭ制御動作に追従可能なＳＷ素子ならば、ＭＯＳＦＥＴ２４２に限らず、各種のパワーＳＷ素子を用いることができる。

第５実施の形態
図１８、図１９を参照して本発明の太陽光発電システムの第５実施の形態を述べる。
図１８に図解した太陽光発電システム１００Ｄは、電力変換手段として、図１、図１５に図解したＤＣ−ＤＣコンバータ２４に代えてインバータ３２を用いている。インバータ３２は入力された直流電力を交流電力に変換して負荷１６に供給する。
好ましくは、太陽光発電システム１００Ｄにはフィルタ回路３３が設けられる。

図１９にインバータ３２の１例として単相インバータの回路構成を示す。
図解した単相インバータは、直列接続された２個のパワートランジスタ３２１、３２２の第１回路と、直列接続された２個のパワートランジスタ３２３、３２４の第２回路とを有する。
これらのパワートランジスタ３２１、３２２、３２３、３２４と並列に無効電力バイパス用のダイオードがそれぞれ接続されている。

たとえば、パワートランジスタ３２１と３２４が同時にオンとなるとＡＣ出力端子に「正」の電圧が出力され、他方、パワートランジスタ３２３と３２２が同時にオンとなるとＡＣ出力端子に「負」の電圧が出力される。このように、図１９に図解したインバータ３２から、基本的に矩形の交流電圧が出力される。
そこで、好ましくは、インバータ３２の後段に、インダクタ３３１とキャパシタ３３２とで構成される平滑フィルタ３３を設けて、矩形の交流電圧を平滑化して交流電圧を負荷１６に供給する。インバータ３２内に平滑フィルタ３３を組み込んでもよい。

パワートランジスタ３２１、３２２、３２３、３２４を同時に、第１の論理状態、たとえば、「オン状態」にすれば、パワートランジスタ３２１、３２２、３２３、３２４を同時に、第２の論理状態、たとえば、「オフ状態」にすれば開放状態となる。

図１８に図解した太陽光発電システム１００Ｄの動作を述べる。
制御装置２５Ｄは、基本的には、図１を参照して述べた制御装置２５と同様に動作する。以下、簡単に動作を述べる。

最大電力検出モードにおいて、インバータ３２内のパワートランジスタ３２１、３２２、３２３、３２４を第１の論理状態、たとえば、「開」状態にしてＰＶ１１の出力端子ＴＯ１，ＴＯ２を開放状態にして、開放電圧を検出する（図４、ステップ１２）。その後、インバータ３２内のパワートランジスタ３２１、３２２、３２３、３２４を第２の論理状態、たとえば、「閉」状態にしてＰＶ１１の出力端子ＴＯ１，ＴＯ２を短絡状態にして電力Ｐ_PVを検出し、そのときのＰＶ１１の出力電圧Ｖ_PVを最適な出力電圧Ｖopとして保持回路２５３ａに保持させる（図４、ステップ１３）。

追従動作モードにおいて（図４、ステップ２１）、保持回路２５３ａから出力された最適電圧Ｖopに追従するように、パワートランジスタ３２１、３２２、３２３、３２４をＰＷＭ制御する。

なお、図１に図解したＰＷＭ信号生成部２５９が１個のＭＯＳＦＥＴ２４２をＰＷＭ制御する信号を生成したのに対して、図１８に図解した制御装置２５Ｄ内のＰＷＭ信号生成部２５９ｄは、４個のパワートランジスタ３２１、３２２、３２３、３２４を適宜、上述した第１の論理状態、たとえば、「開」状態、または、第２の論理状態、たとえば、「閉」状態、および、ＰＷＭ制御の下で、直流電力を交流電力に変換するような、４種の制御信号を生成する。

第６実施の形態
図２０を参照して本発明の太陽光発電システムの第６実施の形態を述べる。
第６実施の形態の太陽光発電システム１００Ｅは系統連系型の太陽光発電システムである。負荷１６には系統電源３５が接続されている。
第６実施の形態の電力変換手段は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０とインバータ３２とで構成されている。インバータ３２の後段にフィルタ回路３３を付加するか、インバータ３２内にフィルタ回路３３に相当するフィルタ回路を組み込むこともできる。
第６実施の形態においては、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の出力電圧を測定する電圧計３１が設けられている。
第６実施の形態の制御装置は、インバータ３２を制御する第１制御装置２５Ｅと、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０を制御する第２制御装置２９とで構成されている。
第６実施の形態においては、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は上述した実施の形態のような最大電力検出モードおよび追従動作モードにおける上述した実施の形態の動作はせず、インバータ３２が最大電力検出モードおよび追従動作モードで動作する。

ＤＣ−ＤＣコンバータ３０としては、図１に図解した昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータ２４を用いることができる。

インバータ３２は、たとえば、図１９に図解した単相インバータ３２を用いることができる。

第２制御装置２９は、加算回路２９１、比例・積分（ＰＩ）演算回路２９２、ＰＷＭ信号生成回路２９３で構成されている。これらの回路はコンピュータで構成することもできる。
加算回路２９１には、インバータ３２の入力側の電圧を規定する基準電圧信号ＶＲＥＦ、たとえば、１８０Ｖが入力されており、電圧計３１によるＤＣ−ＤＣコンバータ３０の出力電圧を測定した電圧との差の電圧を算出する。
ＰＩ演算回路２９２は、加算回路２９１で算出した差電圧について、比例演算および積分演算する。ＰＩ演算回路２９２は、図１に図解した制御演算部２５５と同様の回路構成とすることができる。
ＰＷＭ信号生成回路２９３は、ＰＩ演算結果に基づいてＤＣ−ＤＣコンバータ３０内のスイッチング素子、たとえば、図１に図解したＤＣ−ＤＣコンバータ２４内のＭＯＳＦＥＴ２４２に対応するスイッチング素子をＰＷＭ制御する信号を生成してスイッチング素子のゲートに印加する。
ＰＷＭ信号生成回路２９３は、たとえば、図１に図解した搬送波発生部２５６、搬送波発生部２５６およびＰＷＭ信号生成部２５９と同様の回路構成とすることができる。

第２制御装置２９は、インバータ３２の入力の基準電圧を規定する基準電圧信号ＶＲＥＦを出力するようにＤＣ−ＤＣコンバータ３０を制御する。ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は基準電圧信号ＶＲＥＦを出力するように動作する。
このように、第６実施の形態においては、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は最大電力検出モードおよび追従動作モードにおける上述した実施の形態の動作はせず、インバータ３２が最大電力検出モードおよび追従動作モードで動作する。

第１制御装置２５Ｅは、たとえば、図１９に図解した回路構成を有するインバータ３２内のパワートランジスタ３２１、３２２、３２３、３２４を最大電力検出モードおよび追従動作モードに応じて、それらの動作を制御する。
最大電力検出モードにおいては、インバータ３２内のパワートランジスタ３２１、３２２、３２３、３２４を第１の論理状態に動作させて開放電圧を検出し（図４、ステップ１２）、開放状態から短絡状態にして最大電力Ｐmax を検出し（図４、ステップ１３）、そのときの電圧Ｖ_PVを最適電圧Ｖopとして、保持回路２５３ａに保持させる。
次いで、追従動作モードにおいて（図４、ステップ２１）、ＰＷＭ信号生成部２５９ｄから最適電圧Ｖopに応じてインバータ３２内のパワートランジスタ３２１、３２２、３２３、３２４のゲートにＰＷＭ制御信号を出力する。

第６実施の形態によれば、基準電圧ＶＲＥＦを出力するＤＣ−ＤＣコンバータ３０で基準電圧発生手段として機能させ、インバータ３２で、負荷１６および系統の状況に応じて、最大電力検出モードおよび追従制御モードの動作を行なうので、太陽電池パネル（ＰＶ）１１の出力変動に依存しない制御を実現することができる。

第７実施の形態
第７実施の形態について述べる。
上述した実施の形態では、制御装置２５は上述した動作をした。すなわち、最大電力検出モードにおいて、開放電圧を測定し、ＶREF 発生部２６０において開放電圧から所定の傾きで変化する基準電圧信号Ｖ_ref ０を発生して、短絡状態において太陽電池パネル（ＰＶ）１１の電力Ｐ_PVを監視して最大電力Ｐmax を検出する。そして、それに対応するＰＶ１１の出力電圧Ｖ_PVを最適出力電圧Ｖopとして、追従動作モードにおいて最適出力電圧Ｖopに追従するように電力変換手段をＰＷＭ制御する。
第７実施の形態では、上記処理に代えて、最大電力検出モードにおいて、ＰＶ１１の短絡電流ｉ_SCを検出し、ＩREF 発生部２６６において下記式で規定される基準信号Ｉ_ref ０を生成する。

Ｉ_ref ０＝ｉ_SC−（ｉ_SC／ｔ_D ）×ｔ
ただし、ｔ_D は、図２におけるｔ１〜ｔ３の時間である。
ここで、期間ｔ０〜ｔ１が第１の論理状態として「閉」動作であり、
期間ｔ１〜ｔ３が第２の論理状態として「開」動作となる。

図２１は第７実施の形態に係る実測結果を示す図である。図２１（Ａ）は検出期間（時間）ｔ_D が５ｍｓのときの太陽電池パネル（ＰＶ）１１の短絡電流ｉ_SCなどの変化を示し、図２１（Ｂ）は検出期間ｔ_D が１０ｍｓのＰＶ１１の短絡電流ｉ_SCなどの変化を示す。

第７実施の形態によれば、ＰＶ１１への日射強度や温度などの状況に影響を受けずに最大電力Ｐmax 点を検出するための検出時間ｔ_D に多数の電力Ｐ_PVの測定値を確保することができるため、最大電力Ｐmax 点を検出する精度が高くなるという利点がある。

第８実施の形態
図２２を参照して第８実施の形態を述べる。
図２２に図解した太陽光発電システム１００Ｆは、図２０に図解したと同様の系統連系型の太陽光発電システムであり、負荷１６には系統電源３５が接続されている。
第８実施の形態は、第６実施の形態と同様、全体制御部２６４の判断のもとで、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は出力電圧を一定に制御し、インバータ３２で負荷を調整する。ただし、その方法が第６実施の形態とは異なる。

図２２には簡略した構成を示しているが、符号が同じ回路要素は、図２０に図解した回路要素と同じである。以下、主要な相違点を述べる。
（１）第８実施の形態の制御装置も、インバータ３２を制御する制御装置２５Ｆと、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０を制御する第２制御装置２９Ｆとで構成されている。図２２において、図２０に図解した、基準電圧発生部２６１と基準電流発生回路２６６、加算部２６１、２６６、さらに、ＳＷ部２６５、２６７を、一体的に簡略して図解している。図２２において、ＰＩ演算回路２５５の出力を保持する保持回路２５９を設け、今回のサイクルのＰＩ演算結果と、保持回路２５９に保持した前回のサイクルのＰＩ演算結果を、スイッチイング部２６３で選択可能にしている。

（２）第２制御装置２９Ｆは、加算回路２９１、ＰＩ演算回路２９２、ＰＷＭ信号生成回路２９３の他、スイッチイング（ＳＷ）回路２９４を有する。ＳＷ回路２９４は、全体制御部２６４に制御指令に応じて、ＰＩ演算回路２６２の出力またはＰＩ演算回路２９２の出力をＰＷＭ信号生成部２９３に出力する。

第８実施の形態では、最大電力検出モードにおいて、全体制御部２６４がＳＷ部２７３およびＳＷ２９４の第１接点ａを選択する。その結果、ＰＩ演算部２６２の出力信号に基づいてＰＷＭ信号発生部２９３がＤＣ−ＤＣコンバータ３０を制御し、ＰＩ演算部２５５の前回の値を保持している保持回路２５９の出力が選択され、選択された信号に応じてＰＷＭ信号発生部２５９がインバータ３２を制御して、最大電力を検出する。
追従制御モードにおいて、全体制御部２６４がＳＷ部２７３およびＳＷ２９４の第２接点ｂを選択する。その結果、電圧計３１と基準電圧Ｖref との差を比例・積分演算するＰＩ演算部２９２の出力信号に基づいてＰＷＭ信号発生部２９３がＤＣ−ＤＣコンバータ３０を制御して、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０を基準電圧Ｖref を出力するように制御する。

ＤＣ−ＤＣコンバータ３０とインバータ３２とを用いた第８実施の形態と、図１５を参照して述べたＤＣ−ＤＣコンバータ２４とバッテリィ２８とを設けた第４実施の形態と比較すると、負荷の変動が起こさないという利点がある。

さらに、特許文献２に記載された発明と、上述した本発明の実施の形態とを比較すると、本発明の実施の形態では、インダクタの容量に依存せず、最大電力の検出時間を任意にすることができる。そのため、検出時間を長くすると、最大電力の検出が正確になるという利点がある。
これに対して、特許文献２に記載された発明では、インダクタの短絡を前提としており、インダクタの容量が小さいと最大電力検出時間が短くなるという制約がある。

以上、複数の実施の形態を例示して本発明を述べたが、本発明の実施に際しては、上述した具体的な実施の形態に限定されず、種々の変形態様をとることができる。

１００、１００Ａ〜１００Ｅ…太陽光発電システム、
１１…太陽電池パネル、１６…負荷、２４…電力変換回路（ＤＣ−ＤＣコンバータ）、２５…制御装置、２８…バッテリィ、２０…第２制御装置、３０…ＤＣ−ＤＣコンバータ、３２…インバータ、２５１…ＡＤＣ、２５２…乗算部、２５３…最大電力検出部、２５３ａ…最適電圧保持回路、２５４…第１加算部、２５５…第１制御演算部、２５６…搬送波発生部、２５８…比較部、２６０…基準電圧発生部、２６…１第２加算部、２６２…第２制御演算部、２６３、２６５…スイッチング（ＳＷ）部、２６４…全体制御部

本発明によれば、入射光に応じた電力を発生する光発電ユニットと、前記光発電ユニットの出力電圧を検出する電圧検出手段と、前記光発電ユニットの出力電流を検出する電流検出手段と、前記光発電ユニットの出力端子間に接続されたスイッチング素子を有する電力変換手段とを有する光発電システムにおける制御・状態監視方法であって、
前記スイッチング素子を第１の動作条件で動作させて前記光発電ユニットの出力端子間を第１の電圧状態にし、
その後、前記スイッチング素子を前記第１の動作条件とは異なる第２の動作条件で動作させて前記光発電ユニットの出力端子間を前記第１の電圧状態から、前記第１の電圧状態とは異なる第２の電圧状態に遷移させ、
当該遷移過程において、前記電流検出手段から入力した検出電流と、前記電圧検出手段から入力した検出電圧とが、前記光発電ユニットの所定の電圧・電流関係から逸脱した場合、当該光発電ユニットに異常が発生したと判定する、
光発電システムにおける制御・状態監視方法が提供される。

また本発明によれば、入射光に応じた電力を発生する光発電ユニットと、前記光発電ユニットの出力電圧を検出する電圧検出手段と、前記光発電ユニットの出力電流を検出する電流検出手段と、前記光発電ユニットの出力端子間に接続されたスイッチング素子を有する電力変換手段と、制御手段と、を具備し、前記制御手段は、
前記スイッチング素子を第１の動作条件で動作させて前記光発電ユニットの出力端子間を第１の電圧状態にし、
その後、前記スイッチング素子を前記第１の動作条件とは異なる第２の動作条件で動作させて前記光発電ユニットの出力端子間を前記第１の電圧状態から、前記第１の電圧状態とは異なる第２の電圧状態に遷移させ、
当該遷移過程において、前記電流検出手段から入力した検出電流と、前記電圧検出手段から入力した検出電圧とが、前記光発電ユニットの所定の電圧・電流関係から逸脱した場合、当該光発電ユニットに異常が発生したと判定する、
光発電システムが提供される。

また本発明によれば、入射光に応じた電力を発生する光発電ユニットと、前記光発電ユニットの出力電圧を検出する電圧検出手段と、前記光発電ユニットの出力電流を検出する電流検出手段と、前記光発電ユニットの出力端子間に接続されたスイッチング素子を有する電力変換手段と、を具備する光発電システムにおける制御・状態監視装置であって、
当該制御・状態監視装置は、
前記スイッチング素子を第１の動作条件で動作させて前記光発電ユニットの出力端子間を第１の電圧状態にし、
その後、前記スイッチング素子を前記第１の動作条件とは異なる第２の動作条件で動作させて前記光発電ユニットの出力端子間を前記第１の電圧状態から、前記第１の電圧状態とは異なる第２の電圧状態に遷移させ、
当該遷移過程において、前記電流検出手段から入力した検出電流と、前記電圧検出手段から入力した検出電圧とが、前記光発電ユニットの所定の電圧・電流関係から逸脱した場合、当該光発電ユニットに異常が発生したと判定する、
光発電システムにおける制御・状態監視装置が提供される。

第３実施の形態（部分的な影がない場合）
図６は、細い実線で示した影がない状態と、破線で示した部分影を付加したときの太陽電池のＩ−Ｖ特性、Ｐ−Ｖ特性を示す図である。
この実施の形態（実験例）では、１つの太陽電池モジュールのセル１枚に影を付加して、出力のピークが２つ生じ、部分影を付加したときの最大電力点が低電圧がわ動作点Ａ）にあることが分かる。影がない場合の動作点をＢで示した。

以上複数の実施の形態を例示して本発明を述べたが、本発明の実施に際しては、上述した具体的な実施の形態に限定されず、種々の変形形態をとることができる。
たとえば、上述した実施の形態では、スイッチング素子をオン・オフ動作させて（たとえば、第１のＰＷＭ方式でオン・オフ動作させて）ＰＶパネルの出力端子間を第１の状態、好ましくは、検出電流が０またはほぼ０になる、出力端子間を短絡状態にし、その後、スイッチング素子をオン・オフ動作させて（たとえば、第１のＰＷＭ方式でオン・オフ動作させて）ＰＶパネルの出力端子間を、たとえば、開放状態に向けて上昇して行く過程（期間）において最大電力を検出する場合について述べたが、本発明はこの実施の形態には限らない。たとえば、スイッチング素子を第１の動作条件でオン・オフ動作させて出力端子間を第１の電圧状態にし、その後、スイッチング素子を第２の動作条件でオン・オフ動作させて出力端子間を第１の電圧状態とは異なる第２の電圧状態に遷移させ、この電圧の遷移（変化）過程において、電圧と電流とが所定の関係を満たしているかを監視してもよい。電圧と電流とが所定の関係を満たしていない場合、太陽電池パネルが正規の状態ではなく異常状態であると推測できる。

Claims (15)

1. 入射光に応じた電力を発生する光発電ユニットと、
   前記光発電ユニットの出力電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記光発電ユニットの出力電流を検出する電流検出手段、または、前記光発電ユニットの出力電力を検出する電力検出手段と、
   スイッチング素子を含み当該スイッチング素子のオン・オフ動作に応じて前記光発電ユニットの出力電圧を変換して電圧の電力を出力する電力変換手段と、
   最大電力検出モードの制御動作と追従動作モードの制御動作とを交互に行い、両者のモードにおいて前記スイッチング素子を制御して前記電力変換手段の変換動作を制御する制御手段と、
   を有し、
   前記制御手段は、
   前記最大電力検出モードにおいて、
   前記電力変換手段内の前記スイッチング素子を第１の論理状態に動作させて前記光発電ユニットの出力端子間を開放状態にし、
   当該開放状態から、前記スイッチング素子を第２の論理状態に動作させて前記光発電ユニットの出力端子間を短絡状態にする過程において、前記電圧検出手段で検出した電圧と前記電流検出手段で検出した電流との積である電力または前記電力検出手段で検出した電力が最大となる点を検出し、当該最大電力を検出したときの前記電圧検出手段で検出した電圧を最適出力電圧として検出し、
   前記追従動作モードにおいて、
   前記最適出力電圧を基準電圧として、当該基準電圧と前記電圧検出手段で検出した電圧との差が「０」またはほぼ「０」となるように前記スイッチング素子を動作させる、
   光発電システム。
2. 前記電力変換手段は、前記光発電ユニットの出力端子間を開閉するように設けられた前記スイッチング素子を含むＤＣ−ＤＣコンバータを含む、
   請求項１に記載の光発電システム。
3. 前記電力変換手段は、前記光発電ユニットの出力端子間を開閉するように設けられた前記スイッチング素子を含むインバータを含む、
   請求項１に記載の光発電システム。
4. 前記電力変換手段は、
   前記光発電ユニットの出力端子間の電圧を一定に維持するように動作するＤＣ−ＤＣコンバータと、
   当該ＤＣ−ＤＣコンバータの後段に設けられた、負荷に応じて制御される前記スイッチング素子を含むインバータと
   を含み、
   前記制御手段は、
   前記ＤＣ−ＤＣコンバータを制御する第１制御手段と、
   前記インバータを制御する第２制御手段と
   を有する、
   請求項１に記載の光発電システム。
5. 前記最大電力検出モードにおいて検出した最適出力電圧を用いて、山登り法の動作点を補正する、
   請求項１〜４のいずれかに記載の光発電システム。
6. 入射光に応じた電力を発生する光発電ユニットと、前記光発電ユニットの端子電圧を検出する電圧検出手段と、前記光発電ユニットの出力電流を検出する電流検出手段、または、前記光発電ユニットの出力電力を検出する電力検出手段と、スイッチング素子を含み当該スイッチング素子のオン・オフ動作に応じて前記光発電ユニットの出力電圧を変換して電圧の電力を出力する電力変換手段とを有する光発電制御システムに適用する制御装置であって、
   当該制御装置は、最大電力検出モードの制御動作と追従動作モードの制御動作とを交互に行い、両者のモードにおいて前記スイッチング素子を制御して前記電力変換手段の変換動作を制御する、制御装置であり、
   当該制御装置は、
   前記最大電力検出モードにおいて、
   前記電力変換手段内の前記スイッチング素子を第１の論理状態に動作させて前記光発電ユニットの出力端子間を開放状態にし、
   当該開放状態から、前記スイッチング素子を第２の論理状態に動作させて前記光発電ユニットの出力端子間を短絡状態にする過程において、前記電圧検出手段で検出した電圧と前記電流検出手段で検出した電流との積である電力または前記電力検出手段で検出した電力が最大となる点を検出し、当該最大電力を検出したときの前記電圧検出手段で検出した電圧を最適出力電圧として検出し、
   前記追従動作モードにおいて、
   前記最適出力電圧を基準電圧として、当該基準電圧と前記電圧検出手段で検出した電圧との差が「０」またはほぼ「０」となるように前記スイッチング素子を動作させる、
   制御装置。
7. 前記制御装置は、
   前記最大電力検出モードにおいて動作し、前記電圧検出手段で検出した電圧と前記電流検出手段で検出した電流との積である電力または前記電力検出手段で検出した電力を監視し、最大の電力を検出し、当該検出した最大の電力に対応する最適電圧を検出する最大電力検出手段と、
   前記検出された最適電圧を保持する保持手段と、
   前記最大電力検出モードにおいて動作し、当該最大電力検出モードの開始時点から前記光発電ユニットの出力端子間を開放状態にする期間、前記電力変換手段内の前記スイッチング素子を第１の論理状態に動作させる第１の基準信号、および、前記開放状態から前記光発電ユニットの出力端子間を短絡状態にする期間、前記開放状態の時の前記光発電ユニットの出力端子から所定の比率で低下する第２の基準信号を生成する基準信号生成手段と、
   前記最大電力検出モードにおいて、前記基準信号生成手段から出力される前記第１および第２の基準信号と前記電圧検出手段で検出した電圧との差に応じて制御信号を生成する第１制御演算手段と、
   前記追従動作モードにおいて、前記保持手段に保持された前記最適電圧と前記電圧検出手段で検出した電圧との差に応じた制御信号を生成する第２制御演算手段と、
   前記最大電力検出モードにおいて前記第１制御演算手段の出力信号を選択して出力し、前記追従動作モードにおいて前記第２制御演算手段の出力信号を選択して出力する、信号選択手段と、
   前記選択信号手段の出力信号に応じて前記電力変換手段の前記スイッチング素子を駆動制御する制御信号を生成する制御信号生成手段と、
   前記最大電力検出モードと前記追従動作モードとの切り替えを行うモード制御手段と、
   を有する、
   請求項６に記載の制御装置。
8. 前記電力変換手段は、前記光発電ユニットの出力端子間を開閉するように設けられた前記スイッチング素子を含むＤＣ−ＤＣコンバータを含み、
   当該制御装置は、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ内の前記スイッチング素子を駆動制御する、
   請求項７に記載の制御装置。
9. 前記電力変換手段は、
   前記光発電ユニットの出力端子間の電圧を一定に維持するように制御されるＤＣ−ＤＣコンバータと、
   当該ＤＣ−ＤＣコンバータの後段に設けられた、負荷に応じて制御される前記スイッチング素子を含むインバータと
   を含み、
   前記制御手段は、
   前記ＤＣ−ＤＣコンバータを制御する第１制御処理と、
   前記インバータを制御する第２制御処理と
   を行なう、
   請求項８に記載の制御装置。
10. 前記制御信号生成手段は、前記選択信号手段の出力信号に応じて前記電力変換手段の前記スイッチング素子をＰＷＭ駆動制御する制御信号を生成する、
    請求項６〜９のいずれかに記載の制御装置。
11. 前記最大電力検出モードにおいて検出した最適出力電圧を用いて山登り法の動作点を補正する、
    請求項６〜１０のいずれかに記載の制御装置。
12. 入射光に応じた電力を発生する光発電ユニットと、前記光発電ユニットの端子電圧を検出する電圧検出手段と、前記光発電ユニットの出力電流を検出する電流検出手段または前記光発電ユニットの出力電力を検出する電力検出手段と、スイッチング素子を含み当該スイッチング素子のオン・オフ動作に応じて前記光発電ユニットの出力電圧を変換して電圧の電力を出力する電力変換手段とを有する、光発電制御システムに適用する制御方法であって、
    当該制御方法は、最大電力検出モードの制御動作と追従動作モードの制御動作とを交互に行い、両者のモードにおいて前記スイッチング素子を制御して前記電力変換手段の変換動作を制御する、制御方法であり、
    前記最大電力検出モードにおいて、
    前記電力変換手段内の前記スイッチング素子を第１の論理状態に動作させて前記光発電ユニットの出力端子間を開放状態にし、
    当該開放状態から、前記スイッチング素子を第２の論理状態に動作させて前記光発電ユニットの出力端子間を短絡状態にする過程において、前記電圧検出手段で検出した電圧と前記電流検出手段で検出した電流との積である電力または前記電力検出手段で検出した電力が最大となる点を検出し、当該最大電力を検出したときの前記電圧検出手段で検出した電圧を最適な出力電圧として検出し、
    前記最大電力検出モードから前記追従動作モードに切り替え、
    前記追従動作モードにおいて、
    前記最適な出力電圧を基準電圧として、当該基準電圧と前記電圧検出手段で検出した電圧との差が「０」またはほぼ「０」となるように前記スイッチング素子を動作させる、
    制御方法。
13. 前記最大電力検出モードにおいて検出した最適出力電圧を用いて、山登り法の動作点を補正する、
    請求項１２に記載の制御方法。
14. 入射光に応じた電力を発生する光発電ユニットと、前記光発電ユニットの端子電圧を検出する電圧検出手段と、前記光発電ユニットの出力電流を検出する電流検出手段または前記光発電ユニットの出力電力を検出する電力検出手段と、スイッチング素子を含み当該スイッチング素子のオン・オフ動作に応じて前記光発電ユニットの出力電圧を変換して電圧の電力を出力する電力変換手段とを有する光発電制御システムを制御する処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
    当該プログラムは、最大電力検出モードの制御動作と追従動作モードの制御動作とを交互に行い、両者のモードにおいて前記スイッチング素子を制御して前記電力変換手段の変換動作を制御する、ルーチンを有するプログラムであり、
    前記最大電力検出モードにおいて、前記電力変換手段内の前記スイッチング素子を第１の論理状態に動作させて前記光発電ユニットの出力端子間を開放状態にする、第１ルーチンと、
    当該開放状態から、前記スイッチング素子を第２の論理状態に動作させて前記光発電ユニットの出力端子間を短絡状態にする過程において、前記電圧検出手段で検出した電圧と前記電流検出手段で検出した電流との積である電力または前記電力検出手段で検出した電力が最大となる点を検出し、当該最大電力を検出したときの前記電圧検出手段で検出した電圧を最適な出力電圧として検出する、第２ルーチンと、
    前記最大電力検出モードから前記追従動作モードに切り換える第３ルーチンと、
    前記追従動作モードにおいて、前記最適な出力電圧を基準電圧として、当該基準電圧と前記電圧検出手段で検出した電圧との差が「０」またはほぼ「０」となるように前記スイッチング素子を動作させる、第４のルーチンと
    をコンピュータに実行させる、プログラム。
15. 請求項１〜１４のいずれかにおいて、前記光発電ユニットは、入射光に応じた電力を発生する太陽光発電ユニットを含む。

Images