JP3373896B2 - 太陽電池電源 - Google Patents
太陽電池電源Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
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- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池とその出力電
力を制御する電力制御装置とを有した太陽電池電源に関
する。
力を制御する電力制御装置とを有した太陽電池電源に関
する。
【０００２】
【従来の技術】太陽電池と、太陽電池の直流出力を交流
に変換するためのインバータとを有した太陽電池電源
は、商用電力系統との連系システムなどに利用されてい
る。
に変換するためのインバータとを有した太陽電池電源
は、商用電力系統との連系システムなどに利用されてい
る。
【０００３】一般に、この種の太陽電池電源では、太陽
が昇って日射量が増大し、太陽電池の発電電力が所定値
に達した時点でインバータが起動され、負荷に対する給
電、つまり太陽電池電源の運転が開始される。そして運
転中は、太陽電池の発電能力を最大限に利用するため、
インバータにおいて、太陽電池の動作点がその時点の最
適動作点（最大電力点ともいう）となるように出力電流
を調整する最大電力点追尾制御（ＭＰＰＴ制御）が行わ
れる。
が昇って日射量が増大し、太陽電池の発電電力が所定値
に達した時点でインバータが起動され、負荷に対する給
電、つまり太陽電池電源の運転が開始される。そして運
転中は、太陽電池の発電能力を最大限に利用するため、
インバータにおいて、太陽電池の動作点がその時点の最
適動作点（最大電力点ともいう）となるように出力電流
を調整する最大電力点追尾制御（ＭＰＰＴ制御）が行わ
れる。
【０００４】従来のインバータは、起動後に直ちにスイ
ッチング素子の導通時間を規定するＰＷＭパルス幅を所
定量ずつ増大させていき、それと並行して太陽電池の出
力電流及び出力電圧を検出して出力電力を求め、太陽電
池の出力電圧の変移方向と出力電力の増減状態とから出
力電力を増大させるべくＰＷＭパルス幅の増減方向を決
定し、これによって太陽電池の出力電圧を開放電圧から
最適動作電圧に近づけるように構成されていた。
ッチング素子の導通時間を規定するＰＷＭパルス幅を所
定量ずつ増大させていき、それと並行して太陽電池の出
力電流及び出力電圧を検出して出力電力を求め、太陽電
池の出力電圧の変移方向と出力電力の増減状態とから出
力電力を増大させるべくＰＷＭパルス幅の増減方向を決
定し、これによって太陽電池の出力電圧を開放電圧から
最適動作電圧に近づけるように構成されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】太陽電池の動作点を最
適化するには、太陽電池の出力電圧を小刻みに変化させ
て出力電力が最大となる電圧を見つける必要がある。ま
た、インバータ内の制御の応答性などに起因して、ＰＷ
Ｍパルス幅の変更により動作点が変化して安定するのに
例えば１００ｍｓ程度の時間を要し、少なくともその時
間より長い時間間隔でＰＷＭパルス幅を変更しなければ
ならない。
適化するには、太陽電池の出力電圧を小刻みに変化させ
て出力電力が最大となる電圧を見つける必要がある。ま
た、インバータ内の制御の応答性などに起因して、ＰＷ
Ｍパルス幅の変更により動作点が変化して安定するのに
例えば１００ｍｓ程度の時間を要し、少なくともその時
間より長い時間間隔でＰＷＭパルス幅を変更しなければ
ならない。
【０００６】このため、従来では、起動の開始から太陽
電池の動作点がほぼ最適動作点となる定常運転状態に移
行するまでに１０秒以上の長い時間を要するという問題
があった。
電池の動作点がほぼ最適動作点となる定常運転状態に移
行するまでに１０秒以上の長い時間を要するという問題
があった。
【０００７】また、従来のＭＰＰＴ制御においては、何
らかの原因により制御に異常をきたした場合に、太陽電
池の運転目標電圧は予め設計時に想定して電圧以外の
他、その時点における太陽電池の状況に最適の電圧値を
検知できないという問題もあった。
らかの原因により制御に異常をきたした場合に、太陽電
池の運転目標電圧は予め設計時に想定して電圧以外の
他、その時点における太陽電池の状況に最適の電圧値を
検知できないという問題もあった。
【０００８】さらに、従来のインバータでは、インバー
タ及び系統に対する保護という観点から、太陽電池側の
過不足電圧、過電流しか検知していないため、太陽電池
アレイの異常（モジュールの欠落、誤配線、特性低下な
ど）に関する検知ができないという問題もあった。
タ及び系統に対する保護という観点から、太陽電池側の
過不足電圧、過電流しか検知していないため、太陽電池
アレイの異常（モジュールの欠落、誤配線、特性低下な
ど）に関する検知ができないという問題もあった。
【０００９】本発明は、上述の問題に鑑み、起動時の定
常運転状態への移行を迅速化することを目的としてい
る。
常運転状態への移行を迅速化することを目的としてい
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る電
源は、上述の課題を解決するため、太陽電池と、太陽電
池の出力電力を制御する電力制御装置とを有した太陽電
池電源において、前記電力制御装置は、前記太陽電池電
源の起動時に、前記太陽電池のＩ−Ｖ特性を測定すると
共に、このＩ−Ｖ特性から電力値を求めることにより最
適動作点を検知し、前記最適動作点を制御目標に設定し
て電力制御を行い、前記太陽電池電源の出力が前記最適
動作点に到達した後に、負荷に対して給電を行う定常運
転に移行するように構成される。
源は、上述の課題を解決するため、太陽電池と、太陽電
池の出力電力を制御する電力制御装置とを有した太陽電
池電源において、前記電力制御装置は、前記太陽電池電
源の起動時に、前記太陽電池のＩ−Ｖ特性を測定すると
共に、このＩ−Ｖ特性から電力値を求めることにより最
適動作点を検知し、前記最適動作点を制御目標に設定し
て電力制御を行い、前記太陽電池電源の出力が前記最適
動作点に到達した後に、負荷に対して給電を行う定常運
転に移行するように構成される。
【００１１】請求項２の発明に係る電源は、太陽電池
と、インバータとを有した太陽電池電源において、前記
インバータが、前記太陽電池電源の起動時に、非充電状
態のコンデンサを前記太陽電池に接続し、前記コンデン
サの充電電流と端子間電圧とをサンプリングして記憶
し、サンプリングデータに基づいて前記太陽電池の最適
動作点を求め、前記最適動作点を入力電力の制御目標に
設定して電力変換を行い、前記太陽電池電源の出力が前
記最適動作点に到達した後に、負荷に対して給電を行う
定常運転に移行するように構成される。
と、インバータとを有した太陽電池電源において、前記
インバータが、前記太陽電池電源の起動時に、非充電状
態のコンデンサを前記太陽電池に接続し、前記コンデン
サの充電電流と端子間電圧とをサンプリングして記憶
し、サンプリングデータに基づいて前記太陽電池の最適
動作点を求め、前記最適動作点を入力電力の制御目標に
設定して電力変換を行い、前記太陽電池電源の出力が前
記最適動作点に到達した後に、負荷に対して給電を行う
定常運転に移行するように構成される。
【００１２】請求項３の発明に係る電源は、前記インバ
ータが、前記制御目標の設定値を段階的に前記最適動作
点に近づけるように構成される。
ータが、前記制御目標の設定値を段階的に前記最適動作
点に近づけるように構成される。
【００１３】
【作用】起動開始に際して、例えば非充電状態のコンデ
ンサを太陽電池によって充電することにより、太陽電池
のＩ−Ｖ特性が測定される。そして、Ｉ−Ｖ特性に基づ
いて、その時点の太陽電池の最適動作点が検知され、太
陽電池の動作点を最適動作点とするように電力制御が行
われる。
ンサを太陽電池によって充電することにより、太陽電池
のＩ−Ｖ特性が測定される。そして、Ｉ−Ｖ特性に基づ
いて、その時点の太陽電池の最適動作点が検知され、太
陽電池の動作点を最適動作点とするように電力制御が行
われる。
【００１４】
【実施例】図１は本発明に係る太陽電池電源１の全体構
成を示すブロック図である。太陽電池電源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、商用電力系統２と連系されている。配電線３
には各種の電化製品などの負荷Ｚが接続されている。
成を示すブロック図である。太陽電池電源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、商用電力系統２と連系されている。配電線３
には各種の電化製品などの負荷Ｚが接続されている。
【００１５】インバータ２０は、スイッチ及び逆流防止
ダイオードの機能を有した逆阻止３端子サイリスタ２
１、平滑用コンデンサＣ０、インバータ主回路２２、リ
アクトルからなる出力フィルタ２３、連系を解除するた
めのリレー２４、インバータ主回路２２のスイッチング
制御を行うＰＷＭ制御部２５、及びインバータ２０の全
体の制御を行うマイクロコンピュータ２６などから構成
されている。ＰＷＭ制御部２５及びマイクロコンピュー
タ２６には、太陽電池１０から図示しない定圧電源回路
を介して動作電流が供給される。
ダイオードの機能を有した逆阻止３端子サイリスタ２
１、平滑用コンデンサＣ０、インバータ主回路２２、リ
アクトルからなる出力フィルタ２３、連系を解除するた
めのリレー２４、インバータ主回路２２のスイッチング
制御を行うＰＷＭ制御部２５、及びインバータ２０の全
体の制御を行うマイクロコンピュータ２６などから構成
されている。ＰＷＭ制御部２５及びマイクロコンピュー
タ２６には、太陽電池１０から図示しない定圧電源回路
を介して動作電流が供給される。
【００１６】図２はインバータ主回路２２の回路図であ
る。インバータ主回路２２は、自己ターンオフ機能を有
したスイッチング素子である４つのトランジスタＱ１〜
４と、これらのそれぞれに対して逆並列接続された４つ
の帰還ダイオードＤ１〜４とからなる。
る。インバータ主回路２２は、自己ターンオフ機能を有
したスイッチング素子である４つのトランジスタＱ１〜
４と、これらのそれぞれに対して逆並列接続された４つ
の帰還ダイオードＤ１〜４とからなる。
【００１７】インバータ主回路２２では、トランジスタ
Ｑ１，Ｑ４の組とトランジスタＱ２，Ｑ３の組とに分
け、各組を交互にスイッチングすることによって、トラ
ンジスタＱ１，Ｑ２の接続点とトランジスタＱ３，Ｑ４
の接続点との間に交流電圧が得られる。そして、スイッ
チング信号にパルス幅変調（ＰＷＭ）を施すことによっ
て出力電圧波形を正弦波形に近づけることができ、その
際にパルス幅を適当に設定することにより出力電流を調
整することができる。
Ｑ１，Ｑ４の組とトランジスタＱ２，Ｑ３の組とに分
け、各組を交互にスイッチングすることによって、トラ
ンジスタＱ１，Ｑ２の接続点とトランジスタＱ３，Ｑ４
の接続点との間に交流電圧が得られる。そして、スイッ
チング信号にパルス幅変調（ＰＷＭ）を施すことによっ
て出力電圧波形を正弦波形に近づけることができ、その
際にパルス幅を適当に設定することにより出力電流を調
整することができる。
【００１８】図３はＰＷＭ制御部２５の機能上の構成を
示すブロック図である。ＰＷＭ制御部２５は、系統電圧
Ｖｏの基本周波数成分を抽出するためのバンドパスフィ
ルタ２５１、乗算器２５２、演算増幅器２５３、ＰＷＭ
パルス生成部２５４、及びトランジスタＱ１〜４を駆動
するためのドライバ回路２５５を有したフィードバック
制御系であり、パルス幅を調整したＰＷＭパルスをトラ
ンジスタＱ１，Ｑ４の組及びトランジスタＱ２，Ｑ３の
組に対するスイッチング信号としてインバータ主回路２
２へ出力する。
示すブロック図である。ＰＷＭ制御部２５は、系統電圧
Ｖｏの基本周波数成分を抽出するためのバンドパスフィ
ルタ２５１、乗算器２５２、演算増幅器２５３、ＰＷＭ
パルス生成部２５４、及びトランジスタＱ１〜４を駆動
するためのドライバ回路２５５を有したフィードバック
制御系であり、パルス幅を調整したＰＷＭパルスをトラ
ンジスタＱ１，Ｑ４の組及びトランジスタＱ２，Ｑ３の
組に対するスイッチング信号としてインバータ主回路２
２へ出力する。
【００１９】ＰＷＭ制御部２５では、系統電圧Ｖｏの基
本周波数成分に対応した信号Ｓｂと、マイクロコンピュ
ータ２６から与えられる入力誤差信号Ｓａとの乗算によ
って、電流制御の目標値を示す電流指令値信号Ｓｉが生
成される。ここで、入力誤差信号Ｓａは、太陽電池１０
からの入力電圧Ｖｉとその制御目標値（電圧指令値）と
の差を示す信号である。
本周波数成分に対応した信号Ｓｂと、マイクロコンピュ
ータ２６から与えられる入力誤差信号Ｓａとの乗算によ
って、電流制御の目標値を示す電流指令値信号Ｓｉが生
成される。ここで、入力誤差信号Ｓａは、太陽電池１０
からの入力電圧Ｖｉとその制御目標値（電圧指令値）と
の差を示す信号である。
【００２０】電流指令値信号Ｓｉに対しては、実際の出
力電流Ｉｏによる補正及び適当な増幅が施される。その
後にＰＷＭパルス生成部２５４内で、例えば電流指令値
信号Ｓｉ及びその位相反転信号と２０ｋＨｚ程度の変調
用三角波信号との比較、及び適当な論理演算により所定
のＰＷＭパルスが生成される。
力電流Ｉｏによる補正及び適当な増幅が施される。その
後にＰＷＭパルス生成部２５４内で、例えば電流指令値
信号Ｓｉ及びその位相反転信号と２０ｋＨｚ程度の変調
用三角波信号との比較、及び適当な論理演算により所定
のＰＷＭパルスが生成される。
【００２１】このようなＰＷＭ制御部２５の動作によ
り、インバータ２０においては、入力誤差信号Ｓａの値
が小さくなるように、すなわち太陽電池１０からの入力
電圧Ｖｉがマイクロコンピュータ２６の設定する電圧指
令値と一致するように、出力電流Ｉｏが調整される。
り、インバータ２０においては、入力誤差信号Ｓａの値
が小さくなるように、すなわち太陽電池１０からの入力
電圧Ｖｉがマイクロコンピュータ２６の設定する電圧指
令値と一致するように、出力電流Ｉｏが調整される。
【００２２】マイクロコンピュータ２６は、入力誤差信
号Ｓａを生成するため、太陽電池１０からの入力電圧Ｖ
ｉ及び入力電流Ｉｉに基づいて、太陽電池１０の発電電
力である入力電力Ｐを演算し、また、入力電力Ｐが最大
となるように電圧指令値を設定するＭＰＰＴ制御のため
の処理を行う。
号Ｓａを生成するため、太陽電池１０からの入力電圧Ｖ
ｉ及び入力電流Ｉｉに基づいて、太陽電池１０の発電電
力である入力電力Ｐを演算し、また、入力電力Ｐが最大
となるように電圧指令値を設定するＭＰＰＴ制御のため
の処理を行う。
【００２３】なお、ＭＰＰＴ制御処理においては、入力
電圧Ｖｉの変移方向と入力電力Ｐの増減状態とからＰＷ
Ｍパルスのパルス幅の増減方向が決定され、これに対応
して電圧指令値が設定されて入力誤差信号Ｓａが生成さ
れる。ＭＰＰＴ制御が行われない場合には、例えば入力
電圧一定制御が行われる。入力電圧一定制御において
は、電圧指令値として後述のように運転開始時に検知さ
れた太陽電池１０の最適動作点の電圧が固定的に設定さ
れ、その電圧指令値と入力電圧Ｖｉとの差電圧が入力誤
差信号Ｓａとして求められる。
電圧Ｖｉの変移方向と入力電力Ｐの増減状態とからＰＷ
Ｍパルスのパルス幅の増減方向が決定され、これに対応
して電圧指令値が設定されて入力誤差信号Ｓａが生成さ
れる。ＭＰＰＴ制御が行われない場合には、例えば入力
電圧一定制御が行われる。入力電圧一定制御において
は、電圧指令値として後述のように運転開始時に検知さ
れた太陽電池１０の最適動作点の電圧が固定的に設定さ
れ、その電圧指令値と入力電圧Ｖｉとの差電圧が入力誤
差信号Ｓａとして求められる。
【００２４】以上の構成の太陽電池電源１においては、
起動開始に際して、太陽電池１０のＩ−Ｖ特性が測定さ
れ、それにより検知された最適動作点を制御目標に設定
して電力制御が開始される。
起動開始に際して、太陽電池１０のＩ−Ｖ特性が測定さ
れ、それにより検知された最適動作点を制御目標に設定
して電力制御が開始される。
【００２５】図４はマイクロコンピュータ２６の概略の
制御内容を示すフローチャートである。運転停止状態に
おいて、太陽電池電源１は、リレー２４がオフ状態であ
って負荷Ｚ及び商用電力系統２と切り離されている。ま
た、インバータ主回路２２の４つのトランジスタＱ１〜
４及びサイリスタ２１も共にオフ状態であり、且つコン
デンサＣ０は蓄積電荷のない非充電状態である。
制御内容を示すフローチャートである。運転停止状態に
おいて、太陽電池電源１は、リレー２４がオフ状態であ
って負荷Ｚ及び商用電力系統２と切り離されている。ま
た、インバータ主回路２２の４つのトランジスタＱ１〜
４及びサイリスタ２１も共にオフ状態であり、且つコン
デンサＣ０は蓄積電荷のない非充電状態である。
【００２６】さて、太陽が昇って太陽電池１０の開放電
圧がマイクロコンピュータ２６の動作電圧に達すると、
マイクロコンピュータ２６に動作電流が供給されてプロ
グラムの実行が始まる。
圧がマイクロコンピュータ２６の動作電圧に達すると、
マイクロコンピュータ２６に動作電流が供給されてプロ
グラムの実行が始まる。
【００２７】まず、マイクロコンピュータ２６は起動要
求の発生を待つ（＃１）。起動要求は、例えば日射量又
はそれに依存する太陽電池１０の開放電圧が所定値に達
したときに、図示しない日射量センサー又は電圧監視回
路により発せられる。また、特定の時刻にタイマー回路
により発せられる場合や外部スイッチのオンに呼応して
発せられる場合もある。
求の発生を待つ（＃１）。起動要求は、例えば日射量又
はそれに依存する太陽電池１０の開放電圧が所定値に達
したときに、図示しない日射量センサー又は電圧監視回
路により発せられる。また、特定の時刻にタイマー回路
により発せられる場合や外部スイッチのオンに呼応して
発せられる場合もある。
【００２８】起動要求が発生すると、マイクロコンピュ
ータ２６はサイリスタ２１をオン状態とする（＃２）。
これにより、図５に充電特性を示すように太陽電池１０
によってコンデンサＣ０が充電される。すなわち、太陽
電池１０からコンデンサＣ０に充電電流Ｉが流れ、コン
デンサＣ０の端子間電圧Ｖは数ミリ秒程度の時間内に零
からほぼ太陽電池１０の開放電圧Ｖｏｃまで上昇する。
なお、太陽電池１０からマイクロコンピュータ２６に供
給される動作電流は微小であるので無視することができ
る。
ータ２６はサイリスタ２１をオン状態とする（＃２）。
これにより、図５に充電特性を示すように太陽電池１０
によってコンデンサＣ０が充電される。すなわち、太陽
電池１０からコンデンサＣ０に充電電流Ｉが流れ、コン
デンサＣ０の端子間電圧Ｖは数ミリ秒程度の時間内に零
からほぼ太陽電池１０の開放電圧Ｖｏｃまで上昇する。
なお、太陽電池１０からマイクロコンピュータ２６に供
給される動作電流は微小であるので無視することができ
る。
【００２９】コンデンサＣ０の充電中において、マイク
ロコンピュータ２６は、例えば数十マイクロ秒程度の周
期で端子間電圧Ｖ及び充電電流Ｉをサンプリングし、外
乱などの影響を軽減するため複数回分のサンプリングデ
ータの平均値を求め、得られた平均値データを太陽電池
１０の出力特性（Ｉ−Ｖ特性）を示すデータとして記憶
する（＃３）。
ロコンピュータ２６は、例えば数十マイクロ秒程度の周
期で端子間電圧Ｖ及び充電電流Ｉをサンプリングし、外
乱などの影響を軽減するため複数回分のサンプリングデ
ータの平均値を求め、得られた平均値データを太陽電池
１０の出力特性（Ｉ−Ｖ特性）を示すデータとして記憶
する（＃３）。
【００３０】続いて、所定のサンプリングポイント毎に
電圧Ｖと電流Ｉとの乗算を行って電力値Ｐを求め（＃
４）、その時点の太陽電池１０の最大電力Ｐｍａｘを検
知する（＃５）。そして、一旦、サイリスタ２１をオフ
状態とする（＃６）。
電圧Ｖと電流Ｉとの乗算を行って電力値Ｐを求め（＃
４）、その時点の太陽電池１０の最大電力Ｐｍａｘを検
知する（＃５）。そして、一旦、サイリスタ２１をオフ
状態とする（＃６）。
【００３１】次に、図６に一例を示す太陽電池１０の出
力特性（実線）及び電力特性（鎖線）のチェックを行う
（＃７）。このとき、例えば最大電力Ｐｍａｘに対応し
た最適動作電圧ＶＰｍａｘ、開放電圧Ｖｏｃ、及び短絡
電流Ｉｓｃの内の少なくとも１つが所定範囲外の値であ
れば、特性が異常であると判定される。出力特性が異常
である場合は、警告表示などを行う異常処理を行う（＃
８）。
力特性（実線）及び電力特性（鎖線）のチェックを行う
（＃７）。このとき、例えば最大電力Ｐｍａｘに対応し
た最適動作電圧ＶＰｍａｘ、開放電圧Ｖｏｃ、及び短絡
電流Ｉｓｃの内の少なくとも１つが所定範囲外の値であ
れば、特性が異常であると判定される。出力特性が異常
である場合は、警告表示などを行う異常処理を行う（＃
８）。
【００３２】一方、出力特性が正常である場合は、最大
電力Ｐｍａｘが所定の電流を出力することのできる一定
値以上であるか否かをチェックする（＃９）。最大電力
Ｐｍａｘが一定値より小さい場合は、例えば２０分後に
再び太陽電池１０の特性を測定する再測定処理を行う
（＃１０）。
電力Ｐｍａｘが所定の電流を出力することのできる一定
値以上であるか否かをチェックする（＃９）。最大電力
Ｐｍａｘが一定値より小さい場合は、例えば２０分後に
再び太陽電池１０の特性を測定する再測定処理を行う
（＃１０）。
【００３３】これに対して、最大電力Ｐｍａｘが一定値
以上である場合は、最適動作電圧ＶＰｍａｘを上述の電
圧指令値として設定し、入力誤差信号Ｓａを生成してＰ
ＷＭ制御部２５に送るとともに、リレー２４及びサイリ
スタ２１をオン状態にして太陽電池電源１の運転を開始
する（＃１１）。
以上である場合は、最適動作電圧ＶＰｍａｘを上述の電
圧指令値として設定し、入力誤差信号Ｓａを生成してＰ
ＷＭ制御部２５に送るとともに、リレー２４及びサイリ
スタ２１をオン状態にして太陽電池電源１の運転を開始
する（＃１１）。
【００３４】だたし、運転開始時点における太陽電池１
０の出力電圧（インバータ２０の入力電圧）Ｖｉは開放
電圧Ｖｏｃであるので、いきなり電圧指令値を最適動作
電圧ＶＰｍａｘとすると、急激な状態変化により各部に
悪影響が現れるおそれがある。このため、マイクロコン
ピュータ２６は、いわゆるソフトスタート処理として、
電圧指令値を開放電圧Ｖｏｃから最適動作電圧ＶＰｍａ
ｘへ段階的に近づけるように設定して入力誤差信号Ｓａ
を生成する。例えば、開放電圧Ｖｏｃが２５０ボルトで
あり、最適動作電圧ＶＰｍａｘが２００ボルトである場
合において、１００ミリ秒程度の間隔で１０ボルトずつ
電圧指令値を下げる。
０の出力電圧（インバータ２０の入力電圧）Ｖｉは開放
電圧Ｖｏｃであるので、いきなり電圧指令値を最適動作
電圧ＶＰｍａｘとすると、急激な状態変化により各部に
悪影響が現れるおそれがある。このため、マイクロコン
ピュータ２６は、いわゆるソフトスタート処理として、
電圧指令値を開放電圧Ｖｏｃから最適動作電圧ＶＰｍａ
ｘへ段階的に近づけるように設定して入力誤差信号Ｓａ
を生成する。例えば、開放電圧Ｖｏｃが２５０ボルトで
あり、最適動作電圧ＶＰｍａｘが２００ボルトである場
合において、１００ミリ秒程度の間隔で１０ボルトずつ
電圧指令値を下げる。
【００３５】以上の一連の処理により、太陽電池電源１
は、起動要求の発生から約０．５秒後に、太陽電池１０
の発電能力をほぼ最大限に利用して負荷Ｚに対して給電
を行う定常運転状態になる。
は、起動要求の発生から約０．５秒後に、太陽電池１０
の発電能力をほぼ最大限に利用して負荷Ｚに対して給電
を行う定常運転状態になる。
【００３６】定常運転状態において、マイクロコンピュ
ータ２６は、上述のＭＰＰＴ制御又は入力電圧一定制御
に応じた入力誤差信号Ｓａを生成する定常運転処理を行
う（＃１２）。なお、太陽電池１０の出力特性は温度に
より大きく変動するので、特に温度変化の大きい環境で
はＭＰＰＴ制御が望ましい。定常運転処理は運転停止要
求が発生するまで続けられる。
ータ２６は、上述のＭＰＰＴ制御又は入力電圧一定制御
に応じた入力誤差信号Ｓａを生成する定常運転処理を行
う（＃１２）。なお、太陽電池１０の出力特性は温度に
より大きく変動するので、特に温度変化の大きい環境で
はＭＰＰＴ制御が望ましい。定常運転処理は運転停止要
求が発生するまで続けられる。
【００３７】運転停止要求は、例えば夕方になって日射
量が低下したときに日射量センサーによって発せられ
る。また、特に定常運転時に入力電圧一定制御を行う場
合には、午前中の運転開始時点と正午の時点とでは、日
射量に大きな差があり太陽電池１０の出力特性も異なる
ことがあるので、運転を一時停止して出力特性を改めて
測定するため、正午の時点でタイマー回路により運転停
止要求が発せられることがある。
量が低下したときに日射量センサーによって発せられ
る。また、特に定常運転時に入力電圧一定制御を行う場
合には、午前中の運転開始時点と正午の時点とでは、日
射量に大きな差があり太陽電池１０の出力特性も異なる
ことがあるので、運転を一時停止して出力特性を改めて
測定するため、正午の時点でタイマー回路により運転停
止要求が発せられることがある。
【００３８】運転停止要求が発生すると、マイクロコン
ピュータ２６は、リレー２４をオフ状態にして連系を解
除する（＃１４）。続いて、サイリスタ２１をオフ状態
にして太陽電池１０とインバータ２０とを切り離し、イ
ンバータ主回路２２のトランジスタＱ１〜４をオン状態
とするための信号Ｓ２２をＰＷＭ制御部２５のドライバ
回路２５５へ送る（＃１５）。これにより、コンデンサ
Ｃ０の電荷がトランジスタＱ１，Ｑ２及びトランジスタ
Ｑ３，Ｑ４を介して放電する。
ピュータ２６は、リレー２４をオフ状態にして連系を解
除する（＃１４）。続いて、サイリスタ２１をオフ状態
にして太陽電池１０とインバータ２０とを切り離し、イ
ンバータ主回路２２のトランジスタＱ１〜４をオン状態
とするための信号Ｓ２２をＰＷＭ制御部２５のドライバ
回路２５５へ送る（＃１５）。これにより、コンデンサ
Ｃ０の電荷がトランジスタＱ１，Ｑ２及びトランジスタ
Ｑ３，Ｑ４を介して放電する。
【００３９】そして、コンデンサＣ０が非充電状態にな
る所定時間の経過後、マイクロコンピュータ２６は、４
つのトランジスタＱ１〜４を全てオフ状態とし、処理を
終える（＃１６）。
る所定時間の経過後、マイクロコンピュータ２６は、４
つのトランジスタＱ１〜４を全てオフ状態とし、処理を
終える（＃１６）。
【００４０】上述の実施例によれば、従来のように太陽
電池１０の出力電力を増大させるべく試行錯誤の形で出
力電流を調整するのではなく、最初に太陽電池１０のＩ
−Ｖ特性を測定し、制御目標を決定して出力電流を調整
するので、太陽電池電源１を起動開始後に迅速に定常運
転状態に移行させることができる。
電池１０の出力電力を増大させるべく試行錯誤の形で出
力電流を調整するのではなく、最初に太陽電池１０のＩ
−Ｖ特性を測定し、制御目標を決定して出力電流を調整
するので、太陽電池電源１を起動開始後に迅速に定常運
転状態に移行させることができる。
【００４１】上述の実施例によれば、太陽電池１０の特
性チェックが行われ、その結果が異常であれば異常処理
が行われるので、例えば、太陽電池１０の誤接続や接続
不良、一部のモジュールの断線など、太陽電池１０の不
具合をオペレータが知ることができる。
性チェックが行われ、その結果が異常であれば異常処理
が行われるので、例えば、太陽電池１０の誤接続や接続
不良、一部のモジュールの断線など、太陽電池１０の不
具合をオペレータが知ることができる。
【００４２】上述の実施例によれば、運転停止状態にお
いて、商用電力系統２と太陽電池１０とが、リレー２
４、インバータ主回路２２、及びサイリスタ２１により
３重に遮断されるので、商用電力系統２への直流成分の
重畳が起こらず、連系保護の信頼性を高めることができ
る。
いて、商用電力系統２と太陽電池１０とが、リレー２
４、インバータ主回路２２、及びサイリスタ２１により
３重に遮断されるので、商用電力系統２への直流成分の
重畳が起こらず、連系保護の信頼性を高めることができ
る。
【００４３】上述の実施例によれば、定常運転時に処理
を簡単化するために入力電圧一定制御を行う場合であっ
ても、毎日の運転開始時に太陽電池１０の特性が測定さ
れるので、季節による気温の差異に係わらず最適条件の
運転が行われ、年間を通じて太陽電池１０の発電能力を
最大限に利用することができる。
を簡単化するために入力電圧一定制御を行う場合であっ
ても、毎日の運転開始時に太陽電池１０の特性が測定さ
れるので、季節による気温の差異に係わらず最適条件の
運転が行われ、年間を通じて太陽電池１０の発電能力を
最大限に利用することができる。
【００４４】上述の実施例において、出力特性の測定結
果に基づいて、アモルファス系や多結晶系といった太陽
電池１０の種別を判別しておき、定常運転中に日射量及
び温度の変化量を検知して最適動作点を予測し、太陽電
池１０の動作点を現在の点から予測した最適動作点へ一
気に移行させるようにし、ＭＰＰＴ制御の高速化を図る
ことができる。
果に基づいて、アモルファス系や多結晶系といった太陽
電池１０の種別を判別しておき、定常運転中に日射量及
び温度の変化量を検知して最適動作点を予測し、太陽電
池１０の動作点を現在の点から予測した最適動作点へ一
気に移行させるようにし、ＭＰＰＴ制御の高速化を図る
ことができる。
【００４５】上述の実施例において、太陽電池１０の出
力特性の測定データを外部のコンピュータなどに転送す
る機能、又は出力特性をグラフ化してプリントする機能
を設け、太陽電池電源１の保守の便宜を図ることができ
る。
力特性の測定データを外部のコンピュータなどに転送す
る機能、又は出力特性をグラフ化してプリントする機能
を設け、太陽電池電源１の保守の便宜を図ることができ
る。
【００４６】上述の実施例において、商用電力系統２を
ＰＷＭ制御部２５及びマイクロコンピュータ２６の駆動
電源としてよい。また、逆阻止３端子サイリスタ２１に
代えてトランジスタを用いてもよい。さらにハードウェ
アによりソウトスタートを行ってもよい。その他、イン
バータ２０の回路構成、制御形態、太陽電池１０の種類
や構成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。連系によらずに運転される太陽電池電源１にも
本発明を適用することができる。
ＰＷＭ制御部２５及びマイクロコンピュータ２６の駆動
電源としてよい。また、逆阻止３端子サイリスタ２１に
代えてトランジスタを用いてもよい。さらにハードウェ
アによりソウトスタートを行ってもよい。その他、イン
バータ２０の回路構成、制御形態、太陽電池１０の種類
や構成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。連系によらずに運転される太陽電池電源１にも
本発明を適用することができる。
【００４７】
【発明の効果】本発明によれば、起動開始後の定常運転
状態への移行を迅速化することができる。
状態への移行を迅速化することができる。
【図１】本発明に係る太陽電池電源の全体構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図２】インバータ主回路の回路図である。
【図３】ＰＷＭ制御部の機能上の構成を示すブロック図
である。
である。
【図４】マイクロコンピュータの概略の制御内容を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図５】コンデンサの充電特性の一例を示すグラフであ
る。
る。
【図６】太陽電池の出力特性及びそれに対応した電力特
性の一例を示すグラフである。
性の一例を示すグラフである。
１ 太陽電池電源
１０ 太陽電池
２０ インバータ（電力制御装置）
Ｃ０ コンデンサ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭62−42213（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−103477（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−134773（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G05F 1/67
H02J 3/00 - 5/00
H02J 7/00 - 7/36
H02M 3/00 - 3/44
H02M 7/00 - 7/98
Claims (3)
- 【請求項１】 太陽電池と、太陽電池の出力電力を制御
する電力制御装置とを有した太陽電池電源において、 前記電力制御装置は、前記太陽電池電源の起動時に、前
記太陽電池のＩ−Ｖ特性を測定すると共に、このＩ−Ｖ
特性から電力値を求めることにより最適動作点を検知
し、前記最適動作点を制御目標に設定して電力制御を行
い、前記太陽電池電源の出力が前記最適動作点に到達し
た後に、負荷に対して給電を行う定常運転に移行するよ
うに構成され、 てなることを特徴とする太陽電池電源。 - 【請求項２】太陽電池と、インバータとを有した太陽電
池電源において、 前記インバータは、前記太陽電池電源の起動時に、非充
電状態のコンデンサを前記太陽電池に接続し、前記コン
デンサの充電電流と端子間電圧とをサンプリングして記
憶し、サンプリングデータに基づいて前記太陽電池の最
適動作点を求め、前記最適動作点を入力電力の制御目標
に設定して電力変換を行い、 前記太陽電池電源の出力が前記最適動作点に到達した後
に、負荷に対して給電を行う定常運転に移行する ように
構成されてなることを特徴とする太陽電池電源。 - 【請求項３】前記インバータは、前記制御目標の設定値
を段階的に前記最適動作点に近づけるように構成されて
なることを特徴とする請求項２記載の太陽電池電源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16653593A JP3373896B2 (ja) | 1993-07-06 | 1993-07-06 | 太陽電池電源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16653593A JP3373896B2 (ja) | 1993-07-06 | 1993-07-06 | 太陽電池電源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0720956A JPH0720956A (ja) | 1995-01-24 |
| JP3373896B2 true JP3373896B2 (ja) | 2003-02-04 |
Family
ID=15833096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16653593A Expired - Fee Related JP3373896B2 (ja) | 1993-07-06 | 1993-07-06 | 太陽電池電源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3373896B2 (ja) |
Families Citing this family (13)
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| JP2008046751A (ja) * | 2006-08-11 | 2008-02-28 | Toyota Motor Corp | 太陽光発電システム、車両、太陽光発電システムの制御方法、およびその制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体 |
| EP2333634A1 (en) * | 2009-12-14 | 2011-06-15 | Mitsubishi Electric R&D Centre Europe B.V. | Method for obtaining information enabling the determination of a characteristic of a power source |
| US8194375B2 (en) * | 2010-01-19 | 2012-06-05 | General Electric Company | Open circuit voltage protection system and method |
| JP5569044B2 (ja) * | 2010-03-03 | 2014-08-13 | ソニー株式会社 | 電力制御装置、電力制御方法、および給電システム |
| DE102010060633B3 (de) * | 2010-11-17 | 2012-04-26 | Sma Solar Technology Ag | Verfahren zum Verbinden einer Photovoltaikanlage mit einem Stromversorgungsnetz und Photovoltaikanlage zur Durchführung des Verfahrens |
| JP5432937B2 (ja) * | 2011-02-23 | 2014-03-05 | 株式会社日立パワーソリューションズ | 太陽電池特性取得回路および太陽電池制御装置 |
| JP2012235588A (ja) * | 2011-04-28 | 2012-11-29 | Sanyo Electric Co Ltd | 系統連系装置 |
| JP6092647B2 (ja) * | 2013-02-08 | 2017-03-08 | 京セラ株式会社 | パワーコンディショナ、及びパワーコンディショナにおける接続判定方法 |
| JP6119332B2 (ja) * | 2013-03-15 | 2017-04-26 | オムロン株式会社 | パワーコンディショナおよびプログラム |
| JP6271638B2 (ja) * | 2016-05-19 | 2018-01-31 | 京セラ株式会社 | パワーコンディショナ及びその制御方法 |
| JP7097673B2 (ja) * | 2017-02-23 | 2022-07-08 | 東洋電機製造株式会社 | 系統連系インバータ装置 |
| JP7264023B2 (ja) * | 2019-11-26 | 2023-04-25 | トヨタ自動車株式会社 | ソーラー充電制御装置 |
-
1993
- 1993-07-06 JP JP16653593A patent/JP3373896B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0720956A (ja) | 1995-01-24 |
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