JP2804718B2 - 太陽電池の最大電力点追尾制御方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池の最大電力点
追尾制御方法及び装置に関し、例えば、太陽電池とイン
バータなどの電力変換器とから構成される太陽光発電シ
ステムにおいて、太陽電池の出力電力を最大限に利用す
るために用いられる。

【０００２】

【従来の技術】電圧形電流制御方式のインバータを備
え、商用電力系統と連系して使用される太陽光発電シス
テムにおいて、太陽電池の発電能力を最大限に利用する
ために、いわゆる山登り法による最大電力点追尾制御
（ＭＰＰＴ制御）が従来より行われている。

【０００３】図１０は従来のＭＰＰＴ制御を説明するた
めの図である。このうち、図１０（ａ）は太陽電池の動
作電圧Ｖｏｐと出力電力Ｐｏとの関係を示す特性曲線の
図、図１０（ｂ）は最大電力点に到達するまでの従来に
おけるＭＰＰＴ制御を示す図、図１０（ｃ）は最大電力
点付近での従来におけるＭＰＰＴ制御を示す図である。

【０００４】図１０（ａ）に示すように、太陽電池の出
力電力Ｐｏは、動作電圧Ｖｏｐによって変化し、その特
性曲線は略山形となる。特性曲線の頂点は、出力電力Ｐ
ｏが最大となる最大電力点（Ｐｍａｘ点）であり、その
ときの動作電圧Ｖｏｐが最適動作電圧（最適動作点）Ｖ
ｏｐｓである。また、特性曲線は太陽の日射量及び温度
の変動に応じて変化し、したがって最適動作電圧Ｖｏｐ
ｓもそれに応じて変化する。

【０００５】太陽電池の出力電力Ｐｏを最大限に利用す
るためには、太陽電池を最大電力点で動作させればよい
が、最大電力点は日射量や温度に応じて常に変動するの
で、最大電力点を追尾するＭＰＰＴ制御が必要となる。
ＭＰＰＴ制御においては、太陽電池の出力電力Ｐｏを周
期的に計測し、出力電力Ｐｏが増大するように動作電圧
Ｖｏｐを制御する。

【０００６】すなわち、図１０に示すように、現時点の
動作電圧Ｖｏｐｃを中心として、動作電圧Ｖｏｐを変化
幅ΔＶだけ増加方向及び減少方向にそれぞれ変移させ、
出力電力Ｐｏのグラフに白丸印で示すようにそのときの
出力電力Ｐｏを計測する。各ステップＳＰ１，２，３…
毎に、ステップ内において出力電力Ｐｏの最も大きい点
を検出し、動作電圧Ｖｏｐを現時点から増減いずれの方
向に変化させればよいかを判定する。

【０００７】図１０（ａ）のＰ１点の近辺においては、
動作電圧Ｖｏｐが最適動作電圧Ｖｏｐｓを越えており、
動作電圧Ｖｏｐの減少方向に沿って出力電力Ｐｏが増大
するので、図１０（ｂ）に示すように、動作電圧Ｖｏｐ
は、それぞれの時点の動作電圧Ｖｏｐｃを中心に変化幅
ΔＶの分の増減を繰り返しながら、全体として減少して
いく。このとき、出力電力Ｐｏは、動作電圧Ｖｏｐの変
化に応じて増減しながら増大していく。

【０００８】図１０（ａ）の最適動作点の近辺において
は、動作電圧Ｖｏｐが最適動作電圧Ｖｏｐｓに等しいか
又はそれに近い値であるから、動作電圧Ｖｏｐを増加さ
せた場合でも減少させた場合でも、出力電力Ｐｏは減少
する。したがって、この場合には、動作電圧Ｖｏｐは、
最適動作電圧Ｖｏｐｓを中心として、変化幅ΔＶの分の
増減を繰り返す。このとき、出力電力Ｐｏは、最適動作
電圧Ｖｏｐｓからの変化に応じて常に減少する。

【０００９】なお、動作電圧Ｖｏｐを変化させるため
に、インバータにおいては、太陽電池の動作電圧Ｖｏｐ
の目標値である電圧指令値を所定の周期で変化させ、こ
れによってインバータの出力電流を規定する電流指令値
を変化させるという制御が行われる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のＭＰＰ
Ｔ制御では、動作電圧Ｖｏｐが常に周期的に変化し、そ
れに応じて出力電力Ｐｏも常に変動する。特に、最大電
力点の近辺においては、動作電圧Ｖｏｐの変化によって
出力電力Ｐｏは常に減少するので、その分が電力の損失
となり、太陽電池の利用効率が低下する一因となってい
る。

【００１１】また、動作電圧Ｖｏｐが常に変化してお
り、これがインバータの制御の安定性を乱す原因となる
ため、動作電圧Ｖｏｐの変化速度、つまりＭＰＰＴ制御
の応答速度をあまり大きくしないことが、安定性を維持
するために必要である。したがって、例えばインバータ
を起動した瞬間から最大電力点に達するまでの時間が長
く必要であり、その間における太陽電池の利用効率が低
下するという問題もある。

【００１２】本発明は、上述の問題に鑑みてなされたも
ので、太陽電池の最大電力点近辺における出力電力の損
失を減少させ、太陽電池の利用効率を向上させることを
目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る方
法は、太陽電池の出力電力を周期的に計測し、出力電力
が増大するように太陽電池の動作電圧を制御する太陽電
池の最大電力点追尾制御方法において、旧電力と比較し
て、新たに計測した新電力が大きい状態が所定の複数回
数続いた場合に、前記動作電圧が前回と同じ方向に変化
するように制御し、旧電力と比較して、新たに計測した
新電力が小さい状態が所定の複数回数続いた場合に、前
記動作電圧が前回とは逆の方向に変化するように制御
し、いずれでもない場合には、前記動作電圧を変化させ
ないように制御する、制御方法である。

【００１４】

【００１５】請求項２の発明に係る装置は、太陽電池の
出力電力を周期的に計測し、出力電圧が増大するように
太陽電池の動作電圧を制御するための太陽電池の最大電
力点追尾制御装置において、計測した出力電圧に基づい
て比較の基準となる旧電力を設定する第1制御手段と、
前記旧電力と新たに計測した新電力とを比較する第２制
御手段と、前記旧電力と比較して、新電力が大きい状態
が所定の複数回数続いた場合に、前記動作電圧が前回と
同じ方向に変化するように制御する第３制御手段と、前
記旧電力と比較して、新電力が小さい状態が所定の複数
回数続いた場合に、前記動作電圧が前回とは逆の方向に
変化するように制御する第４制御手段と、いずれでもな
い場合に、前記動作電圧が変化しないように制御する第
５制御手段と、を有して構成される。

【００１６】請求項３の発明に係る装置は、前記第３制
御手段及び第４制御手段は、前記旧電力と新電力とを比
較したときに、その比較結果に応じて加算又は減算のカ
ウンタが行われるカウンタをそれぞれ有し、前記カウン
タが設定されたカウント値に達したときに、前記動作電
圧を変化させるための制御を行うように構成される。

【００１７】請求項４の発明に係る装置は、前記動作電
圧が太陽電池の最適動作電圧よりも大きいか小さいかを
示すフラグを備え、前記カウンタは、前記フラグの状態
に応じて、加算又は減算のカウントが行われるよう構成
される。

【００１８】請求項５の発明に係る装置では、前記フラ
グは、前記第４制御手段が前記動作電圧を変化させるた
めの制御を行うときに、その状態が反転されるように構
成される。

【００１９】

【作用】以前に計測した出力電力に基づいて、比較の基
準となる旧出力電力が設定される。旧出力電力と今回に
計測した出力電力とが比較され、比較結果に応じて、動
作電圧に対する種々の制御が行われる。

【００２０】このとき、旧電力と比較して、新たに計測
した新電力が大きい状態が所定の複数回数続いた場合
に、前記動作電圧が前回と同じ方向に変化するように制
御し、旧電力と比較して、新たに計測した新電力が小さ
い状態が所定の複数回数続いた場合に、前記動作電圧が
前回とは逆の方向に変化するように制御し、いずれでも
ない場合には、前記動作電圧を変化させないように制御
する。

【００２１】第３制御手段及び第４制御手段がカウンタ
を有している場合に、旧出力電力と今回に計測した出力
電力との大小関係が所定の回数生起したときに、動作電
圧に対する制御が行われる。

【００２２】なお、太陽電池の出力電力を周期的に計測
するとは、一定の周期でなくてもよい。出力電力の計測
には、出力電力に関連する値を得る場合も含まれる。出
力電力が変化しないとき又は同じときとは、全く変化し
ないときのみでなく、変化がある一定の範囲内であると
きも含まれる。

【００２３】

【実施例】図１は本発明に係る太陽光発電システム１の
全体構成を示すブロック図である。

【００２４】太陽光発電システム１は、太陽電池１０、
及び電圧形電流制御方式のインバータ２０から構成さ
れ、図示しない保護継電器などを介して商用電力系統５
と連系されている。配電線６には各種の家電製品などの
負荷Ｚが接続されている。

【００２５】インバータ２０は、複数のスイッチング素
子などからなるインバータ主回路２１、１チップのマイ
クロコンピュータ２４、デジタル信号プロセッサ（ＤＳ
Ｐ）２５、出力電圧Ｖｏを検出する変圧器ＰＴ１、出力
電圧Ｖｏをディジタル信号Ｓｂに変換するＡＤ変換器２
６、出力電流Ｉｏを検出する変流器ＣＴ２、出力電流Ｉ
ｏをディジタル信号Ｓｃに変換するＡＤ変換器２７、ゲ
ート回路２８、及びドライバ回路２９などから構成され
ている。

【００２６】マイクロコンピュータ２４は、太陽電池１
０の出力電流の制御目標値を示す電流振幅指令値Ｉａｍ
ｐを生成してＤＳＰ２５に送る他、インバータ２０の全
体の制御を行う。

【００２７】ＤＳＰ２５は、マイクロコンピュータ２４
から送られた電流振幅指令値Ｉａｍｐ及びフィードバッ
ク信号Ｓｂ，Ｓｃに基づいて、所要のパルス幅値Ｐｗｍ
を高速で演算して出力する。

【００２８】ゲート回路２８は、異常発生時にＤＳＰ２
５からドライバ回路２９へのパルス幅値Ｐｗｍの伝送を
遮断するために設けられている。ドライバ回路２９は、
パルス幅値Ｐｗｍに基づいて、インバータ主回路２１の
各スイッチング素子のゲート制御信号として必要な複数
のＰＷＭパルス信号Ｐｇを生成し、インバータ主回路２
１に出力する。

【００２９】次に、マイクロコンピュータ２４及びＤＳ
Ｐ２５の構成及び動作についてさらに詳しく説明する。
図２はマイクロコンピュータ２４で処理される内容の一
部を機能的に示すブロック図、図３はＤＳＰ２５で処理
される内容の一部を機能的に示すブロック図である。

【００３０】図２に示すように、マイクロコンピュータ
２４には、太陽電池１０の動作電圧Ｖｏｐすなわちイン
バータ２０への入力電圧Ｖｉ、及び変流器ＣＴ１によっ
て検出されたインバータ主回路２１の入力電流Ｉｉを、
ディジタル値に変換するためのＡＤ変換器２４１，２４
２が設けられている。マイクロコンピュータ２４は、Ａ
Ｄ変換された電圧Ｖｉ及び電流Ｉｉに基づいて太陽電池
１０の出力電力Ｐｏを算出し、出力電力Ｐｏを最大とす
るＭＰＰＴ制御のための演算処理を行って電流振幅指令
値Ｉａｍｐを出力する。ＭＰＰＴ制御のための演算処理
に当たっては、今回に算出された出力電力Ｐｏ（新電力
Ｐｏｃ）と、以前に算出された基準となる出力電力Ｐｏ
（旧電力Ｐｏｆ）とを比較し、その比較結果に応じて、
動作電圧Ｖｏｐ（＝入力電圧Ｖｉ）の目標値である電圧
指令値Ｖｒｅｆを種々の値に設定し、動作電圧Ｖｏｐが
電圧指令値Ｖｒｅｆに等しくなるような電流振幅指令値
Ｉａｍｐを演算によって求め、これをＤＳＰ２５に出力
する。

【００３１】図３に示すように、ＤＳＰ２５では、バン
ドパスフィルタ処理部２５１によって商用交流電圧波形
から基本周波数成分に対応した信号Ｓｂが抽出され、乗
算処理部２５２によって、信号Ｓｂと電流振幅指令値Ｉ
ａｍｐとの積である電流指令値信号Ｓｉが生成される。
エラーアンプ部２５３によって、電流指令値信号Ｓｉと
出力電流値Ｓｃとの差Δｉに増幅率Ａを乗じた値である
電流誤差値Ｅが求められ、ＰＷＭ演算処理部２５４によ
って、電流誤差値Ｅに基づいてパルス幅値Ｐｗｍが算定
される。また、ピーク検出部２５５によって基本周波数
成分の各周期のピーク値が検出され、周波数解析部２５
６によって複数個のピーク値に基づいてゆらぎ成分Ｓｅ
が検出される。

【００３２】次に、マイクロコンピュータ２４が実行す
るＭＰＰＴ制御の内容を説明する。まず、ＭＰＰＴ制御
において、現時点の動作電圧Ｖｏｐｃの位置を示す領域
判定フラグＦＥＪについて説明する。

【００３３】図４はインバータ２０におけるＭＰＰＴ制
御の原理を説明するための図である。このうち、図４
（ａ）は太陽電池の動作電圧Ｖｏｐと出力電力Ｐｏとの
関係を示す特性曲線の図、図４（ｂ）は最大電力点に到
達するまでのＭＰＰＴ制御を示す図、図４（ｃ）は最大
電力点付近でのＭＰＰＴ制御を示す図である。

【００３４】図４（ａ）において、出力電力Ｐｏが増大
するように動作電圧Ｖｏｐを変化させる場合に、その時
点での動作電圧Ｖｏｐｃが最適動作電圧Ｖｏｐｓよりも
高いか低いかによって、変化方向が異なる。つまり、出
力電力Ｐｏを増大するためには、その時点の動作電圧Ｖ
ｏｐｃが最適動作電圧Ｖｏｐｓよりも大きいときには動
作電圧Ｖｏｐｃを減少させ、その時点の動作電圧Ｖｏｐ
ｃが最適動作電圧Ｖｏｐｓよりも小さいときには動作電
圧Ｖｏｐｃを増加させる必要がある。

【００３５】したがって、動作電圧Ｖｏｐが最適動作電
圧Ｖｏｐｓよりも大きい領域にあるときには領域判定フ
ラグＦＥＪが「１」になるようにし、小さい領域にある
ときは領域判定フラグＦＥＪが「０」になるようにす
る。

【００３６】また、最適動作電圧Ｖｏｐｓの近辺におい
ては、動作電圧Ｖｏｐが変化すると、最適動作電圧Ｖｏ
ｐｓを挟んで上下に変移することが起こりうる。つまり
この場合には、領域判定フラグＦＥＪが「１」から
「０」へ、又は「０」から「１」へ変化させるようにす
る。

【００３７】そして、領域判定フラグＦＥＪが「１」で
ある状態（最適動作電圧Ｖｏｐｓ＜動作電圧Ｖｏｐ）を
モードＭ１、「０」である状態（最適動作電圧Ｖｏｐｓ
＞動作電圧Ｖｏｐ）をモードＭ２、領域判定フラグＦＥ
Ｊが「１」から「０」へ変移する状態（最適動作電圧Ｖ
ｏｐｓ＞現時点の動作電圧Ｖｏｐｃ）をモードＭ３、領
域判定フラグＦＥＪが「０」から「１」へ変移する状態
（最適動作電圧Ｖｏｐｓ＜現時点の動作電圧Ｖｏｐｃ）
をモードＭ４とする。モードＭ１及びＭ４では電圧指令
値Ｖｒｅｆを減少させ、モードＭ２及びＭ３では電圧指
令値Ｖｒｅｆを増大させる。

【００３８】次に、図５〜図９に示すフローチャートを
参照してインバータ２０のＭＰＰＴ制御の内容を説明す
る。図５はＭＰＰＴ制御処理のメインルーチンを示すフ
ローチャートである。このメインルーチンは、他の処理
についてのメインルーチンとともに、充分に短い周期毎
に実行される。

【００３９】図５において、ＭＰＰＴ制御の開始状態で
あるか否かがチェックされる（＃１１）。これは、イン
バータ２０の起動後の一定時間内は、全体の制御系の安
定を図るためにＭＰＰＴ制御を行わず、これに代えて一
定電圧制御を行うためである。開始状態でない場合には
（＃１１でノー）、所定値に設定されたスタートカウン
タをデクリメントし（＃１２）、電圧指令値Ｖｒｅｆを
初期値に設定する（＃１３）。

【００４０】開始状態になると（＃１１でイエス）、判
定タイミングであるか否かがチェックされる（＃１
４）。判定タイミングは、例えば０．１〜１秒毎にイエ
スとなるように設定されており、このチェックによっ
て、ステップ＃１５以降の処理が、例えば０．１〜１秒
毎の一定の周期で実行される。

【００４１】入力電圧Ｖｉ（動作電圧Ｖｏｐ）の平均値
を取得する（＃１５）。入力電圧Ｖｉは、図示しない別
の処理において周期的にサンプリングされており、所定
期間内における平均値が算出される。算出された入力電
圧Ｖｉが異常値である場合にそれを取り除く処理が行わ
れる（＃１６）。

【００４２】領域判定フラグＦＥＪのチェックが行われ
る（＃１７）。領域判定フラグＦＥＪが「１」である場
合には、入力電流Ｉｉの平均値を取得する（＃１８）。
入力電流Ｉｉは、図示しない別の処理において周期的に
サンプリングされており、所定期間内における平均値が
算出される。

【００４３】その時点における出力電力Ｐｏである新電
力Ｐｏｃが、Ｐｏｃ＝Ｖｉ×Ｉｉとして算出される（＃
１９）。新電力Ｐｏｃと旧電力Ｐｏｆとが比較される
（＃２０，２１）。ここで、旧電力Ｐｏｆは、比較の基
準となるものであり、後述のステップ＃４８，５８など
において実行されるように、電圧指令値Ｖｒｅｆが変更
される１回前に算出された新電力Ｐｏｃの値が、電圧指
令値Ｖｒｅｆの変更によって旧電力Ｐｏｆの値として代
入される。

【００４４】新電力Ｐｏｃと旧電力Ｐｏｆとが同一であ
る場合には（＃２０でイエス）、以降の処理を行うこと
なく、メインルーチンを終了する。つまり、この場合に
は、電圧指令値Ｖｒｅｆや旧電力Ｐｏｆの値の変更は行
われない。なお、ここでの同一とは、全くの同一の場
合、及び差異が所定の範囲内である場合が含まれる。

【００４５】新電力Ｐｏｃが旧電力Ｐｏｆよりも大きい
ときは（＃２１でイエス）、電圧指令値Ｖｒｅｆを減少
させるためのＤＣＶ−ＤＯＷＮルーチンを実行し（＃２
２）、新電力Ｐｏｃが旧電力Ｐｏｆよりも小さいときは
（＃２１でノー）、最大電力点の近辺での処理であるＰ
ＥＥＫルーチンを実行する（＃２３）。

【００４６】ステップ＃１７で、領域判定フラグＦＥＪ
が「０」である場合には、入力電流Ｉｉの平均値を取得
し（＃２４）、新電力ＰｏｃがＰｏｃ＝Ｖｉ×Ｉｉとし
て算出される（＃２５）。新電力Ｐｏｃと旧電力Ｐｏｆ
とが比較される（＃２６，２７）。

【００４７】新電力Ｐｏｃと旧電力Ｐｏｆとが同一であ
る場合には（＃２６でイエス）、以降の処理を行うこと
なく、メインルーチンを終了する。つまり、この場合に
は、電圧指令値Ｖｒｅｆや旧電力Ｐｏｆの変更は行われ
ない。

【００４８】新電力Ｐｏｃが旧電力Ｐｏｆよりも大きい
ときは（＃２７でイエス）、電圧指令値Ｖｒｅｆを増加
させるためのＤＣＶ−ＵＰルーチンを実行し（＃２
８）、新電力Ｐｏｃが旧電力Ｐｏｆよりも小さいときは
（＃２７でノー）、ＰＥＥＫルーチンを実行する（＃２
９）。

【００４９】図６はＤＣＶ−ＤＯＷＮルーチンを示すフ
ローチャート、図７はＤＣＶ−ＵＰルーチンを示すフロ
ーチャートである。図６において、まず、ＵＤカウンタ
をデクリメントする（＃４１）。ＵＤカウンタは、この
ＤＣＶ−ＤＯＷＮルーチンを１回実行する毎に１つデク
リメントされ、次の図７において説明するＤＣＶ−ＵＰ
ルーチンを実行する毎に１つインクリメントされる。こ
のＵＤカウンタのカウント値が予め設定された下限値に
達したときに、電圧指令値Ｖｒｅｆを下方へ変更する処
理が実行され、ＵＤカウンタのカウント値が予め設定さ
れた上限値に達したときに、電圧指令値Ｖｒｅｆを上方
へ変更する処理が実行される。

【００５０】すなわち、ＵＤカウンタのカウント値が下
限に達していない場合には（＃４２でノー）、そのカウ
ント値をそのまま保存してメインルーチンへリターンし
（＃４３）、下限に達している場合には（＃４２でイエ
ス）、ＵＤカウンタを初期化し（＃４４）、現時点での
電圧指令値Ｖｒｅｆを読み込み（＃４５）、電圧指令値
Ｖｒｅｆが下限に達していないか否かを確認し（＃４
６）、電圧指令値Ｖｒｅｆを所定の値だけ減算してそれ
を新しい電圧指令値Ｖｒｅｆとして出力する（＃４
７）。その後、比較の基準となる旧電力Ｐｏｆの値を、
新電力Ｐｏｃの値に更新する（＃４８）。

【００５１】図７において、ＵＤカウンタをインクリメ
ントする（＃５１）。ＵＤカウンタのカウント値が上限
に達していない場合には（＃５２でノー）、そのカウン
ト値をそのまま保存してメインルーチンへリターンし
（＃５３）、上限に達している場合には（＃５２でイエ
ス）、ＵＤカウンタを初期化し（＃５４）、電圧指令値
Ｖｒｅｆを読み込み（＃５５）、電圧指令値Ｖｒｅｆが
上限に達していないか否かを確認し（＃５６）、電圧指
令値Ｖｒｅｆに所定の値だけ加算してそれを新しい電圧
指令値Ｖｒｅｆとして出力する（＃５７）。その後、比
較の基準となる旧電力Ｐｏｆの値を、新電力Ｐｏｃの値
に更新する（＃５８）。

【００５２】図８及び図９はＰＥＥＫルーチンを示すフ
ローチャートである。図８において、まず、領域判定フ
ラグＦＥＪのチェックが行われる（＃６１）。領域判定
フラグＦＥＪが「１」である場合には、ＰＥＥＫカウン
タの現時点のカウント値を読み込み（＃６２）、その値
をインクリメントする（＃６３）。

【００５３】ＰＥＥＫカウンタは、このＰＥＥＫルーチ
ンを１回実行する毎に、領域判定フラグＦＥＪの状態に
応じてインクリメント又はデクリメントされる。そし
て、ＰＥＥＫカウンタのカウント値が予め設定された上
限値又は下限値に達したときに、前述のＵＤカウンタを
インクリメント又はデクリメントする。ＵＤカウンタが
上限値又は下限値に達したときには、ＤＣＶ−ＵＰルー
チン又はＤＣＶ−ＤＯＷＮルーチンと同様に電圧指令値
Ｖｒｅｆを上方又は下方へ変更する処理が実行される。

【００５４】つまり、ＰＥＥＫルーチンでは、電圧指令
値Ｖｒｅｆの変更を実行するために、ＰＥＥＫカウンタ
とＵＤカウンタとの２つのカウンタがいずれも上限又は
下限に達することが条件となっている。例えば、ＰＥＥ
Ｋカウンタ及びＵＤカウンタがともに４ビットで「−
８」〜「０」〜「７」をカウントするものである場合に
は、領域判定フラグＦＥＪが「１」のときには、このＰ
ＥＥＫルーチンが連続で４９（＝７×７）回実行された
ときに、電圧指令値Ｖｒｅｆを増大する変更が１回実行
され、領域判定フラグＦＥＪが「０」のときには、この
ＰＥＥＫルーチンが連続で６４（＝８×８）回実行され
たときに、電圧指令値Ｖｒｅｆを減少する変更が１回実
行される。なお、それぞれのルーチンが必ずしも連続で
実行される必要はなく、例えばノイズの影響によって入
力電圧Ｖｉや入力電流Ｉｉが変動した場合には他のルー
チンが実行されることがあり、結果的にそれらのカウン
タが上限又は下限に達したときに、電圧指令値Ｖｒｅｆ
の変更が行われる。

【００５５】図８に戻って、ステップ＃６４において、
ＰＥＥＫカウンタのカウント値が上限に達していない場
合には、そのカウント値をそのまま保存してメインルー
チンへリターンし（＃６５）、上限に達している場合に
は（＃６４でイエス）、ＰＥＥＫカウンタを初期化し
（＃６６）、ＵＤカウンタをインクリメントする（＃６
７）。

【００５６】そして、ＵＤカウンタのカウント値が上限
に達していない場合には（＃６８でノー）、そのカウン
ト値をそのまま保存してメインルーチンへリターンし
（＃６９）、上限に達している場合には（＃６８でイエ
ス）、領域判定フラグＦＥＪを「０」にリセットし（＃
７０）、ＵＤカウンタを初期化し（＃７１）、現時点で
の電圧指令値Ｖｒｅｆを読み込み（＃７２）、電圧指令
値Ｖｒｅｆが上限に達していないか否かを確認し（＃７
３）、電圧指令値Ｖｒｅｆを所定の値だけ加算してメモ
リに保存し（＃７４）、それを新しい電圧指令値Ｖｒｅ
ｆとして出力する（＃７５）。その後、比較の基準とな
る旧電力Ｐｏｆの値を、新電力Ｐｏｃの値に更新する
（＃７６）。

【００５７】図９において、領域判定フラグＦＥＪが
「０」であった場合に、ＰＥＥＫカウンタの現時点のカ
ウント値を読み込み（＃８２）、その値をデクリメント
する（＃８３）。

【００５８】ステップ＃８４において、ＰＥＥＫカウン
タのカウント値が下限に達していない場合には、そのカ
ウント値をそのまま保存してメインルーチンへリターン
し（＃８５）、下限に達している場合には（＃８４でイ
エス）、ＰＥＥＫカウンタを初期化し（＃８６）、ＵＤ
カウンタをデクリメントする（＃８７）。

【００５９】そして、ＵＤカウンタのカウント値が下限
に達していない場合には（＃８８でノー）、そのカウン
ト値をそのまま保存してメインルーチンへリターンし
（＃８９）、下限に達している場合には（＃８８でイエ
ス）、領域判定フラグＦＥＪを「１」にセットし（＃９
０）、ＵＤカウンタを初期化し（＃９１）、現時点での
電圧指令値Ｖｒｅｆを読み込み（＃９２）、電圧指令値
Ｖｒｅｆが下限に達していないか否かを確認し（＃９
３）、電圧指令値Ｖｒｅｆを所定の値だけ減算してメモ
リに保存し（＃９４）、それを新しい電圧指令値Ｖｒｅ
ｆとして出力する（＃９５）。その後、比較の基準とな
る旧電力Ｐｏｆの値を、新電力Ｐｏｃの値に更新する
（＃９６）。

【００６０】上述の処理動作を図４に基づいて説明する
と、図４（ｂ）に示すモードＭ１においては、新電力Ｐ
ｏｃが旧電力Ｐｏｆと比較して大きい状態が所定の複数
回数続いた場合に、電圧指令値Ｖｒｅｆを所定値だけ減
少させる。この処理が繰り返されることによって、最大
電力点に近づいていく。また、図４（ｃ）に示すモード
Ｍ３又はＭ４においては、新電力Ｐｏｃが旧電力Ｐｏｆ
と比較して小さい状態が所定の複数回数続いた場合に、
電圧指令値Ｖｒｅｆを所定値だけ変更する。また、新電
力Ｐｏｃと旧電力Ｐｏｆとが同一の状態が続く限り何ら
の処理も行わない。これらの処理が繰り返されることに
よって、最大電力点の近辺での運転が維持される。

【００６１】図４に示す本実施例の状態と図１０に示す
従来の状態とを比較すると、本実施例の方が従来より出
力電力Ｐｏの変動が少なくなっていることが容易に理解
できる。特に、図４（ｃ）と図１０（ｃ）とを比較する
と明らかなように、最大電力点の近辺においては、本実
施例では出力電力Ｐｏの変動が従来よりも大幅に減少し
ており、ほぼ同一の動作電圧Ｖｏｐにおいて運転が行わ
れていることが理解できる。

【００６２】このように、本実施例のインバータ２０に
おいては、ＭＰＰＴ制御によって最大電力点の近辺に到
達し、モードＭ３又はＭ４の状態となったときには、Ｐ
ＥＥＫカウンタとＵＤカウンタとの両方が上限又は下限
に達するまで電圧指令値Ｖｒｅｆの変更が行われないの
で、その間においては、入力電圧Ｖｉ（つまり動作電圧
Ｖｏｐ）の変化がなく、日射量又は温度の変動などによ
って特性曲線が変わらない限り出力電力Ｐｏの変動が生
じない。

【００６３】また、新電力Ｐｏｃと旧電力Ｐｏｆとが同
一である場合には、電圧指令値Ｖｒｅｆを変更するため
の何らの処理、つまりＰＥＥＫカウンタ又はＵＤカウン
タのインクリメント又はデクリメントが全く行われない
ので、その状態が続く限り、電圧指令値Ｖｒｅｆは同一
であり、同一の動作電圧Ｖｏｐでの運転を持続する。し
たがって、日射量又は温度の変動などによって特性曲線
が変わらない限り、出力電力Ｐｏの変動が生じない。

【００６４】つまり、最大電力点の近辺においては、電
圧指令値Ｖｒｅｆ、動作電圧Ｖｏｐ、及び出力電力Ｐｏ
の変動がほとんどなく、したがって、従来のような変動
による電力の損失が大幅に抑制され、太陽電池の利用効
率の向上が図られる。

【００６５】しかも、電圧指令値Ｖｒｅｆがほとんど変
化しないから、インバータ２０の制御の安定性が向上す
ることとなり、その結果、モードＭ１又はＭ２における
電圧指令値Ｖｒｅｆの変化速度、つまりＭＰＰＴ制御の
応答速度を大きくすることが可能となる。したがって、
インバータ２０を起動した瞬間から最大電力点に達する
までの時間を短縮することができ、その間における太陽
電池の利用効率を向上させることができる。

【００６６】なお、新電力Ｐｏｃと旧電力Ｐｏｆとが同
一であるとき、又はＰＥＥＫルーチンに入ったときに、
日射量の変動などによって特性曲線が変化すると、これ
を契機としてＤＣＶ−ＵＰルーチン又はＤＣＶ−ＤＯＷ
Ｎルーチンに移行し、モードＭ１又はＭ２の処理が実行
されることとなる。したがって、日射量が変動したとき
にそれに素早く応答し、短時間で最大電力点に到達する
ことができる。

【００６７】上述の実施例において、ステップ＃４８，
５８，７６，９６の処理が本発明の第１制御手段に相当
し、ステップ＃２０，２１，２６，２７の処理が本発明
の第２制御手段に相当し、ステップ＃４７，５７又はＤ
ＣＶ−ＤＯＷＮルーチンとＤＣＶ−ＵＰルーチンの全体
が本発明の第３制御手段に相当し、ステップ＃７４，７
５，９４，９５又はＰＥＥＫルーチンの全体が本発明の
第４制御手段に相当し、ステップ＃２０，２６の処理が
本発明の第５制御手段に相当する。

【００６８】上述の実施例において、ＰＥＥＫカウンタ
又はＵＤカウンタの上限値又は下限値は、上述した以外
に種々の値とすることができる。ＰＥＥＫルーチンにお
いて、ＵＤカウンタのみ又はＰＥＥＫカウンタのみを用
いてもよく、又はＵＤカウンタを用いることなく、上限
値及び下限値の大きいＰＥＥＫカウンタのみを用いても
よい。

【００６９】上述の実施例において、入力電圧Ｖｉを取
得し、又は出力電力Ｐｏを計測する周期、タイミングな
どは種々設定することができる。マイクロコンピュータ
２４又はＤＳＰ２５によって実行される機能の一部又は
全部を、ハードウエア回路によって実現してもよい。イ
ンバータ２０又は太陽光発電システム１の各部又は全体
の回路構成、制御内容、フローチャートの処理内容、処
理順序などは、本発明の主旨に沿って種々変更すること
ができる。

【００７０】

【発明の効果】請求項１乃至５の発明によると、太陽電
池の最大電力点近辺における出力電力の損失を減少さ
せ、太陽電池の利用効率を向上させることができ、加え
て動作電圧の変動が少ないのでインバータの制御の安定
性が向上する。このためＭＰＰＴ制御の応答速度を大き
くできるので、インバータを起動した瞬間から最大出力
点に達するまでの時間が短縮され、その間における太陽
電池の利用効率を向上させることができる。

【００７１】請求項３乃至５の発明によると、第３制御
手段及び第４制御手段のカウンタの設定値を種々選択す
ることによって、動作電圧を変化させるタイミングを種
々設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る太陽光発電システムの全体構成を
示すブロック図である。

【図２】マイクロコンピュータで処理される内容の一部
を機能的に示すブロック図である。

【図３】ＤＳＰで処理される内容の一部を機能的に示す
ブロック図である。

【図４】インバータにおけるＭＰＰＴ制御の原理を説明
するための図である。

【図５】ＭＰＰＴ制御処理のメインルーチンを示すフロ
ーチャートである。

【図６】ＤＣＶ−ＤＯＷＮルーチンを示すフローチャー
トである。

【図７】ＤＣＶ−ＵＰルーチンを示すフローチャートで
ある。

【図８】ＰＥＥＫルーチンを示すフローチャートであ
る。

【図９】ＰＥＥＫルーチンを示すフローチャートであ
る。

【図１０】従来のＭＰＰＴ制御を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

２０ インバータ（最大電力点追尾制御装置） Ｐｏ 出力電力 Ｖｏｐ 動作電圧 Ｐｏｆ 旧電力（旧出力電力） Ｐｏｃ 新電力（今回に計測した出力電力）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G05F 1/67 H02M 7/48 H02J 7/35

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 太陽電池の出力電力を周期的に計測し、
   出力電力が増大するように太陽電池の動作電圧を制御す
   る太陽電池の最大電力点追尾制御方法において、 旧電力と比較して、新たに計測した新電力が大きい状態
   が所定の複数回数続いた場合に、前記動作電圧が前回と
   同じ方向に変化するように制御し、 旧電力と比較して、新たに計測した新電力が小さい状態
   が所定の複数回数続いた場合に、前記動作電圧が前回と
   は逆の方向に変化するように制御し、 いずれでもない場合には、前記動作電圧を変化させない
   ように制御する、 ことを特徴とする太陽電池の最大電力点追尾制御方法。
2. 【請求項２】 太陽電池の出力電力を周期的に計測し、
   出力電圧が増大するように太陽電池の動作電圧を制御す
   るための太陽電池の最大電力点追尾制御装置において、 計測した出力電圧に基づいて比較の基準となる旧電力を
   設定する第1制御手段と、 前記旧電力と新たに計測した新電力とを比較する第２制
   御手段と、 前記旧電力と比較して、新電力が大きい状態が所定の複
   数回数続いた場合に、前記動作電圧が前回と同じ方向に
   変化するように制御する第３制御手段と、 前記旧電力と比較して、新電力が小さい状態が所定の複
   数回数続いた場合に、前記動作電圧が前回とは逆の方向
   に変化するように制御する第４制御手段と、 いずれでもない場合に、前記動作電圧が変化しないよう
   に制御する第５制御手段と、 を有することを特徴とする太陽電池の最大電力点追尾制
   御装置。
3. 【請求項３】 前記第３制御手段及び第４制御手段は、 前記旧電力と新電力とを比較したときに、その比較結果
   に応じて加算又は減算のカウンタが行われるカウンタを
   有し、 前記カウンタが設定されたカウント値に達したときに、
   前記動作電圧を変化させるための制御を行うように構成
   されてなる、 請求項２記載の太陽電池の最大電力点追尾制御装置。
4. 【請求項４】 前記動作電圧が太陽電池の最適動作電圧
   よりも大きいか小さいかを示すフラグを備え、 前記カウンタは、前記フラグの状態に応じて、加算又は
   減算のカウントが行われるよう構成されてなる、 請求項３記載の太陽電池の最大電力点追尾制御装置。
5. 【請求項５】 前記フラグは、 前記第４制御手段が前記動作電圧を変化させるための制
   御を行うときに、その状態が反転されるように構成され
   てなる、 請求項４記載の最大電力点追尾制御装置。