JP3567809B2 - 太陽電池の最大電力制御方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池を電源とし、その太陽電池からインバータ等で構成される電力変換装置を介して最大電力を効率よく取り出すための太陽電池の最大電力制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、太陽電池を電源とし、インバータ等の電力変換装置を介して所定の電力を供給する電源装置が注目されている。この太陽電池は、太陽電池に入射する日射量をパラメータとした場合、日射量の増大に従って電力が増大する傾向を有しており、また、その太陽電池の動作点により出力電力が大幅に変動する特性を有している。
【０００３】
このような特性を有する太陽電池から最大電力を効率よく取り出すために、特開昭５７−２０６９２９号公報等には、山登り法といわれる最大電力点追尾制御が提案されている。このものにあっては、一定の日射量の下において太陽電池が、図２に示すように、電圧−電力特性を有している場合、先ず太陽電池の出力電圧の基準動作電圧を開放電圧ＶＯＰから所定のサンプリング周期で一定の変化幅ΔＶＳで減少させていく。この間、電力は図中矢印ａの方向に増加して行く。すると、電力が最大電力点Ｐを越え矢印ｃの方向に減少して行く。この電力の減少を検出すると、今度は基準動作電圧を変化幅ΔＶＳで増加させる。これにより、電力は図中矢印ｄ方向に増加し、やがて最大電力点Ｐを越え矢印ｂ方向に減少し始める。そこでこの電力の減少を検出して、再び基準動作電圧を変化幅ΔＶＳで減少させる方向へ変化させる。以上の動作を繰り返して行くことにより基準動作電圧を最大電力点Ｐ近傍で往復させ、太陽電池の最大電力点を常に追従させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記した従来法では、太陽電池からの出力電力が基準動作電圧の変化に対して増加方向にあるか減少方向にあるかの判断を、前サンプリング時の出力電力と新たにサンプリングされた出力電力とを比較することにより行っているため、比較時に突発的なノイズが生じると精度よく増加方向にあるか減少方向にあるかを判断できないという問題点を有していた。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、基準動作点の変化方向に対して出力電力が増加方向にあるか減少方向にあるかを精度よく判断することができる太陽電池の最大電力制御方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、太陽電池から電力変換装置を介して取り出される出力電力を最大電力に制御する方法において、前記太陽電池に与える基準動作点を変化させて行く際、基準動作点を予め設定した一定周波数で一定振幅だけ変化させた場合に、出力電力の変動波形と基準動作点の変動波形との位相が同じ場合は前記太陽電池からの出力電力が増加方向であると判断し、出力電力の変動波形と基準動作点の変動波形との位相が異なる場合は前記太陽電池からの出力電力が減少方向であると判断し、それに基づき次回太陽電池に与える基準動作点の変化方向を決定するようにしたことを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態に係る太陽電池の最大電力制御方法について図１乃至図３に基づき詳細に説明する。
【０００８】
図１は太陽電池から最大電力を取り出す装置の一例である。１０は太陽電池、１１はインバータ、１３は商用電力系統、２１は電流検出器、２２は電圧検出器、２３は最大電力制御回路、２４は誤差増幅器、２５は電流制御回路、２６は発振器である。
【０００９】
太陽電池１０の直流出力はインバータ１１において交流に変換され、保護継電器等を介して商用電力系統１３と連系されている。太陽電池１０の出力電流及び出力電圧は、電流検出器２１及び電圧検出器２２で検出され、その検出値は最大電力制御回路２３に入力される。最大電力制御回路２３では、入力された値に基づき電流指令値を出力する。電流指令値は電流検出器２１により検出された値と比較され、その偏差は誤差増幅器２４により増幅されて電流制御回路２５に入力される。電流制御回路２５では、誤差増幅器２４からの偏差に応じてこの偏差が零になるようにインバータ１１の位相を制御する。これにより太陽電池１０は所望とする基準動作電圧にて制御されることになる。
【００１０】
ここで最大電力制御回路２３の動作について図２に基づき説明する。太陽電池１０は一定の日射量及び温度にあっては、図２に示すような特性を有しており、最大電力点Ｐにおいて動作させることが理想である。
【００１１】
最大電力制御回路２３にあっては、最初、太陽電池の動作点電圧が開放電圧ＶＯＰとなるように設定する。そして、所定のサンプリング周期で基準動作電圧を一定の変化幅で減少させていく。この時、出力電力は矢印ａ方向に増加していくことになる。このまま基準動作電圧の減少を続けると、電力は最大電力Ｐを越え、矢印Ｃのように減少を開始する。本実施の形態にあっては、最大電力制御回路２３において、発振器２６から発振される微小変動を重畳させることにより、基準動作点を予め設定した一定周波数で一定振幅だけ変化させる。そして、出力電力の変動波形と基準動作点の変動波形とを比較することで出力電力が増加方向にあるか減少方向にあるかを判断している。すなわち、図３に示すように、太陽電池１０の出力電圧−出力電力曲線において、最大出力Ｐから左側の領域Ｉと右側の領域ＩＩとでは、基準動作点の変動波形と出力電力の変動波形とではその位相が異なることを利用して出力電力が増加方向にあるか減少方向にあるかを判断する。
【００１２】
例えば、最大出力Ｐから右側の領域ＩＩにおいては、基準動作電圧の変化に対して出力電力は増加方向にあるが、基準動作電圧の変動波形と出力電力の変動波形とは位相が同じとなる。また、最大出力Ｐから左側の領域Ｉにおいては、基準動作電圧の変化に対して出力電力は減少方向にあるが、基準動作電圧の変動波形と出力電力の変動波形とは位相が異なる。
【００１３】
上述した判断基準により、サンプリングした出力電力の比較を行うことなく、出力電力が増加方向にあるか減少方向にあるかを容易に判断することが可能になるとともに、出力電力検出時に突発的なノイズが生じたとしても出力電力が増加方向にあるか減少方向にあるかを正確に判断することが可能になる。
【００１４】
今、出力電力が矢印ｃのように減少を開始したことを判断すると、今度は基準動作電圧を一定幅で増加する方向へ移動させるのである。基準動作電圧を増加し続けると出力電力は矢印ｄのように増加するがやがて矢印ｂのように減少を開始する。そこでこの減少を先の判断基準により検出して再び基準動作電圧を減少させる方向へ変化させる。
【００１５】
以上の動作を繰り返すことにより、基準動作電圧は最大電力Ｐに近接するようになるのである。なお、最大出力Ｐ近傍における基準動作電圧の追従を高めるために、上記の変化幅を基準動作電圧の変化により生じる太陽電池１０の変化量の大小に応じて変化させるようにしてもよい。
【００１６】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の発明にあっては、太陽電池から電力変換装置を介して取り出される出力電力を最大電力に制御する方法において、前記太陽電池に与える基準動作点を変化させて行く際、基準動作点を予め設定した一定周波数で一定振幅だけ変化させた場合に、出力電力の変動波形と基準動作点の変動波形との位相が同じ場合は前記太陽電池からの出力電力が増加方向であると判断し、出力電力の変動波形と基準動作点の変動波形との位相が異なる場合は前記太陽電池からの出力電力が減少方向であると判断し、それに基づき次回太陽電池に与える基準動作点の変化方向を決定するようにしたので、出力電力を精度よくサンプリングして比較するという操作をする必要がなく、基準動作点及び出力電力の変動波形の位相を比較するだけで基準動作点の変化方向に対して出力電力が増加方向にあるか減少方向にあるかを判断することができるため、精度よく太陽電池の最大電力制御を行うことが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】太陽電池から最大電力を取り出す装置の一例を示すブロック図である。
【図２】最大電力制御方法を示す太陽電池の特性図である。
【図３】基準動作点の変化に対して太陽電池の出力電力が増加方向にあるか減少方向にあるかを判断する判断基準を説明する太陽電池の特性図である。
【符号の説明】
１０ 太陽電池
１１ インバータ
１３ 商用電力系統
２１ 電流検出器
２２ 電圧検出器
２３ 最大電力制御回路
２４ 誤差増幅器
２５ 電流制御回路
２６ 発振器
Claims (1)
- 太陽電池から電力変換装置を介して取り出される出力電力を最大電力に制御する方法において、前記太陽電池に与える基準動作点を変化させて行く際、基準動作点を予め設定した一定周波数で一定振幅だけ変化させた場合に、出力電力の変動波形と基準動作点の変動波形との位相が同じ場合は前記太陽電池からの出力電力が増加方向であると判断し、出力電力の変動波形と基準動作点の変動波形との位相が異なる場合は前記太陽電池からの出力電力が減少方向であると判断し、それに基づき次回太陽電池に与える基準動作点の変化方向を決定するようにしたことを特徴とする太陽電池の最大電力制御方法。
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