JP3567810B2 - 太陽電池の最大電力制御方法 - Google Patents
太陽電池の最大電力制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3567810B2 JP3567810B2 JP23473599A JP23473599A JP3567810B2 JP 3567810 B2 JP3567810 B2 JP 3567810B2 JP 23473599 A JP23473599 A JP 23473599A JP 23473599 A JP23473599 A JP 23473599A JP 3567810 B2 JP3567810 B2 JP 3567810B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solar cell
- power
- operating voltage
- reference operating
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
Landscapes
- Control Of Electrical Variables (AREA)
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。
【0004】
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6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Pを越え矢印b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c方向に増加し、やがて最大電力Pを越え矢印d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P近傍で往復させ、太陽電池の最大電力Pを常に追従させている。
【0005】
しかしながら、上記のように基準動作電圧を一定の変化幅ΔVSで変化させるようにすると、変化幅ΔVSが小さい場合は追従性が悪くなり、変化幅ΔVSが大きい場合は最大電力Pでの振れ幅が大きくなってしまう。
【0006】
そこで、特公平5−68722号記載のものにあっては、基準動作電圧を変化させることにより生じた出力電力の変化量に応じて、基準動作電圧の変化幅ΔVSを変更するようにしている。
【0007】
【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、基準動作電圧の変化に対する安定性が考慮されておらず、精度良く最大電力Pを追従することが困難であるという問題点を有していた。
【0008】
一般に、動作電圧は太陽電池に接続された電力変換装置に与える電流指令値を変化させることにより追従制御される。そして、太陽電池の電圧−電力特性曲線において最大電力Pよりも左側の領域Iと右側の領域IIとでその特性が大きく異なる。すなわち、電流指令値を変化させたことによる基準動作電圧の変化量は、領域IIに比して領域Iの方が大きくなるという特性を有している。
【0009】
したがって、領域Iにおける制御では、電流指令値の変化に対して太陽電池の動作電圧が大きく変化することになるため、例えば、電流指令値の設定に少しでも誤差が生じると太陽電池の動作電圧が基準動作電圧から大きく外れることになる。つまり、領域IIにおける制御と比較して領域Iにおける制御にあっては、電流指令値を変化させることによる安定した制御が困難となるのである。特に、最大電力を素早く出力させるためには、電流指令値を大きく変化させ基準動作電圧を大きく動かすことが必要になるが、領域Iにあっては電流指令値を大きく動かす程、太陽電池の出力電圧を基準動作電圧に一致させることは困難になる。
【0010】
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、太陽電池の最大電力制御を素早く安定に行うことができる最大電力制御方法を提供することにある。
【0011】
【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電力を最大電力に追従制御するために電力変換装置により制御される基準動作電圧を設定する方法において、前記太陽電池からの出力電力の変化量に基づいて前記太陽電池に与える基準動作電圧を変化させていく際、基準動作電圧が減少方向にあり前記太陽電池からの出力電力が増加方向にあるときの前記基準動作電圧の変化幅の最大値に対して、基準動作電圧が増加方向にあり前記太陽電池からの出力電力が増加方向にあるときの前記基準動作電圧の変化幅の最大値が小さくなるようにしたことを特徴とするものである。
【0012】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の太陽電池の最大電力制御方法において、前記基準動作電圧の変化幅の最大値を前記太陽電池の出力電力に応じて変化させるようにしたことを特徴とするものである。
【0013】
請求項3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電力を最大電力に制御する方法において、前記太陽電池からの出力電力の変化量に基づいて前記太陽電池に与える基準動作電圧を所定変化幅で変化させていく際、前記太陽電池から出力される電圧と前記基準動作電圧との差が所定幅以上の場合は、前記基準動作電圧を変更して前記基準動作電圧と前記太陽電池の出力電圧との差を小さくするようにしたことを特徴とするものである。
【0014】
請求項4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電力を最大電力に制御する方法において、前記太陽電池からの出力電力の変化量に基づいて前記太陽電池に与える基準動作電圧を所定変化幅で変化させていく際、前記太陽電池から出力される電圧と前記基準動作電圧との差が所定時間内に所定幅に収束しない場合は、前記基準動作電圧を大きくするようにしたことを特徴とするものである。
【0015】
【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5に基づき詳細に説明する。
【0016】
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は電流検出器である。
【0017】
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基準動作電圧を出力する。基準動作電圧は電圧検出器22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の出力を制御する。また、電流制御回路25では、電流検出回路26から得られるインバータ11の出力電流がインバータ11に与えられる電流指令値と一致するように制御がなされる。
【0018】
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。
【0019】
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となるように電流指令値(この時の電流指令値は零である)を出力する。そして、所定のサンプリング周期で電流指令値を変化させ、基準動作電圧を所定の変化幅で増加させていく。この変化幅は、今回サンプリングした出力電力と前回サンプリングした出力電力との差、すなわち太陽電池10の出力電力の変化幅に基づいて、所望とする基準動作電圧が演算されるように設定される。
【0020】
この変化幅は図2に示すような関係を有している。すなわち、今回サンプリングした出力電力と前回サンプリングした出力電力との差ΔPと係数kとの積が、ΔP1より大きい場合は変化幅をΔV1に設定し、−ΔP2より小さい場合は−ΔV2に設定するようになっている。また、今回サンプリングした出力電力と前回サンプリングした出力電力との差ΔPが上記以外の時の変化幅ΔVは、電力変化量ΔPに比例して設定される。
【0021】
なお、基準動作電圧が増加方向に変化されたことにより電力変化量ΔPが生じた場合は係数k=+1であり、前回の基準動作電圧が減少方向に変化されたことにより電力変化量ΔPが生じた場合は係数k=−1である。また、電力変化量ΔP×係数kと変化幅ΔVの正負については同一に設定されており、電力変化量ΔPと係数kとの積が負であるとき、すなわち基準動作電圧を増加方向に変化させたときの出力電力が減少方向傾向にある場合、基準動作電圧を減少方向に変化させたときの出力電力が増加方向傾向にある場合、基準動作電圧の変化方向が減少方向に変化させることを意味している。
【0022】
したがって、太陽電池10の電圧−電力特性曲線において最大電力Pよりも左側の領域Iにおいて基準動作電圧を変化させるときの基準動作電圧の変化幅ΔVの最大変化量ΔV2に対して、最大電力Pよりも右側の領域IIにおいて基準動作電圧を変化させるときの基準動作電圧の変化幅ΔVの最大変化量ΔV1の方が大きくなるようになっている。
【0023】
これにより、最大電力Pを中心として基準動作電圧が左右に振れることになるが、その振れ幅ΔVは、電力変化量ΔPが大きければ大きく、電力変化量ΔPが小さければ小さく設定されることになるため、最大電力を精度良くかつ安定的に行うことが可能になる。また、本実施の形態にあっては、領域Iにおいて最大電力Pから外れたとしても領域IIに比べて基準動作電圧が大きく変動することはないため、これにより基準動作電圧の高精度な制御が困難となる領域Iでの基準動作電圧を大きく変化させる制御を避けることが可能になるため、太陽電池の最大電力P制御を精度よく安定的に行うことが可能になる。
【0024】
なお、その時の出力電力の大きさに応じて、電力変化量ΔPに対する基準動作電圧の変化量ΔVの変化量を変更するようにしてもよい。すなわち、その時の出力電力に応じて、例えば、低日射時にあっては図3に示すような変化幅を用いるのである。これにより、太陽電池10の電圧−電力特性が高日射時のときよりも急峻とならない低日射時において、基準動作電圧を小さく変動させることで最大電力P近傍で基準動作電圧が大きくふらつくことを防止することが可能になる。
【0025】
また、図4(a)に示すように、太陽電池10から出力される電圧Vaと基準動作電圧Vgとの差が所定幅以上(図4において30V以上)の場合は、所定変化幅を小さく設定し直す(図4(b)においてVg’)ようにしてもよい。これにより、太陽電池10から出力される電圧Vaが基準動作電圧Vgに到達するまでの時間を短縮することが可能になるため、太陽電池10の特性に急激な変化が生じたとしても、素早くその特性に対して対応することが可能になる。
【0026】
また、太陽電池10から出力される電圧Vaと基準動作電圧Vgが大きく外れていると、基準動作電圧Vgの演算過程にノイズによる影響が生じている可能性があるが、再度演算し直し新たな基準動作電圧Vg’を与えることになるため、ノイズ等の影響を低減することが可能になる。さらに、不安定な領域Iでの動作を防止することが可能になる。
【0027】
また、太陽電池10からの出力電力の変化量ΔPに基づいて太陽電池10に与える基準動作電圧を所定変化幅ΔVで変化させていく際、太陽電池10から出力される電圧と基準動作電圧との差が所定時間内tに所定幅ΔVc以内に収束しない場合は、基準動作電圧を少し高い電圧に設定し直すようにしてもよい。すなわち、図5に示すように、時間T0において基準動作電圧を変化させたところ出力電圧が時間tにわたってΔVcに収束せず安定しない場合は、時間tが経過したところで変化幅ΔVをそれより大きな設定値V’に設定し直すのである。これにより、太陽電池10から出力される電圧と基準動作電圧との差の収束性を高め、安定的な制御を行うことが可能になる。
【0028】
【発明の効果】
以上のように、太陽電池から電力変換装置を介して取り出される電力を最大電力に追従制御するために電力変換装置により制御される基準動作電圧を設定する方法において、太陽電池から電力変換装置を介して取り出される電力を最大電力に制御する方法において、前記太陽電池からの出力電力の変化量に基づいて前記太陽電池に与える基準動作電圧を変化させていく際、基準動作電圧が減少方向にあり前記太陽電池からの出力電力が増加方向にあるときの前記基準動作電圧の変化幅の最大値に対して、基準動作電圧が増加方向にあり前記太陽電池からの出力電力が増加方向にあるときの前記基準動作電圧の変化幅の最大値が小さくなるようにしたので、不安定領域における基準動作電圧の大きな変化を避けることができるため、太陽電池の最大電力制御を素早く安定に行うことができる最大電力制御方法を提供することが可能になるという効果を奏する。
【0029】
請求項2記載の発明にあっては、請求項1記載の太陽電池の最大電力制御方法において、前記基準動作電圧の変化幅の最大値を前記太陽電池の出力電力に応じて変化させるようにしたので、特に低日射時において変化幅の大きな制御を避け、安定した制御をさせることが可能になるという効果を奏する。
【0030】
請求項3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電力を最大電力に制御する方法において、前記太陽電池からの出力電力の変化量に基づいて前記太陽電池に与える基準動作電圧を所定変化幅で変化させていく際、前記太陽電池から出力される電圧と前記基準動作電圧との差が所定幅以上の場合は、前記基準動作電圧を変更して前記基準動作電圧と前記太陽電池の出力電圧との差を小さくするようにしたので、基準動作電圧への推移時間を短縮することができるため、安定して高速な制御を行うことが可能になるという効果を奏する。
【0031】
請求項4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電力を最大電力に制御する方法において、前記太陽電池からの出力電力の変化量に基づいて前記太陽電池に与える基準動作電圧を所定変化幅で変化させていく際、前記太陽電池から出力される電圧と前記基準動作電圧との差が所定時間内に所定幅に収束しない場合は、前記基準動作電圧を大きくするようにしたので、前記所定幅に収束しない不安定な状態を避け、安定して高速な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】本実施の形態に係る電力変化量と基準動作電圧の変化幅との関係を示す太陽電池の特性図である。
【図3】本実施の形態に係る最大電力制御方法を示す太陽電池の特性図である。
【図4】本実施の形態に係る他の最大電力制御方法を示す太陽電池の特性図である。
【図5】本実施の形態に係る他の最大電力制御方法を示す太陽電池の特性図である。
【図6】従来の最大電力制御方法を示す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 電流検出器
Claims (4)
- 太陽電池から電力変換装置を介して取り出される電力を最大電力に追従制御するために電力変換装置により制御される基準動作電圧を設定する方法において、前記太陽電池からの出力電力の変化量に基づいて前記太陽電池に与える基準動作電圧を変化させていく際、基準動作電圧が減少方向にあり前記太陽電池からの出力電力が増加方向にあるときの前記基準動作電圧の変化幅の最大値に対して、基準動作電圧が増加方向にあり前記太陽電池からの出力電力が増加方向にあるときの前記基準動作電圧の変化幅の最大値が小さくな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。
- 前記基準動作電圧の変化幅の最大値を前記太陽電池の出力電力に応じて変化させるようにしたことを特徴とする請求項1記載の太陽電池の最大電力制御方法。
- 太陽電池から電力変換装置を介して取り出される電力を最大電力に制御する方法において、前記太陽電池からの出力電力の変化量に基づいて前記太陽電池に与える基準動作電圧を所定変化幅で変化させていく際、前記太陽電池から出力される電圧と前記基準動作電圧との差が所定幅以上の場合は、前記基準動作電圧を変更して前記基準動作電圧と前記太陽電池の出力電圧との差を小さく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。
- 太陽電池から電力変換装置を介して取り出される電力を最大電力に制御する方法において、前記太陽電池からの出力電力の変化量に基づいて前記太陽電池に与える基準動作電圧を所定変化幅で変化させていく際、前記太陽電池から出力される電圧と前記基準動作電圧との差が所定時間内に所定幅に収束しない場合は、前記基準動作電圧を大きく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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23473599A JP3567810B2 (ja) | 1999-08-20 | 1999-08-20 | 太陽電池の最大電力制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23473599A JP3567810B2 (ja) | 1999-08-20 | 1999-08-20 | 太陽電池の最大電力制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001060122A JP2001060122A (ja) | 2001-03-06 |
JP3567810B2 true JP3567810B2 (ja) | 2004-09-22 |
Family
ID=16975549
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23473599A Expired - Fee Related JP3567810B2 (ja) | 1999-08-20 | 1999-08-20 | 太陽電池の最大電力制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3567810B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI444809B (zh) * | 2010-03-31 | 2014-07-11 | Hitachi Ltd | Solar power generation system and control system |
DE102011054939A1 (de) * | 2011-10-28 | 2013-05-02 | Sma Solar Technology Ag | Nachführverfahren und -einrichtung für einen Spannungswandler für eine Photovoltaikanlage |
EP2620829A1 (en) * | 2012-01-26 | 2013-07-31 | Mitsubishi Electric R&D Centre Europe B.V. | Device for tracking a maximum power point of a power source like a photovoltaic cell |
-
1999
- 1999-08-20 JP JP23473599A patent/JP3567810B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2001060122A (ja) | 2001-03-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3567808B2 (ja) | 太陽電池の最大電力制御方法 | |
CN104779636B (zh) | 控制换逆变器的功率输出的方法及系统 | |
Talbi et al. | A high-performance control scheme for photovoltaic pumping system under sudden irradiance and load changes | |
US8810069B2 (en) | System and method for maximizing power output of photovoltaic strings | |
US7087332B2 (en) | Power slope targeting for DC generators | |
US7148650B1 (en) | Maximum power point motor control | |
JP3516101B2 (ja) | 太陽光発電装置 | |
Dounis et al. | A direct adaptive neural control for maximum power point tracking of photovoltaic system | |
CN105610333A (zh) | 用于操作功率转换器的系统、方法和设备 | |
US10574058B2 (en) | Power conversion apparatus, power generation system, controller, and method for performing control | |
Yin et al. | Disturbance observer based second order sliding mode control for DC-DC buck converters | |
JP6232912B2 (ja) | 太陽光発電用パワーコンディショナ | |
JP3567810B2 (ja) | 太陽電池の最大電力制御方法 | |
JPH0568722B2 (ja) | ||
CN101546916B (zh) | 电池充电器及其控制方法 | |
JP3567807B2 (ja) | 太陽電池の最大電力制御方法 | |
JP3567809B2 (ja) | 太陽電池の最大電力制御方法 | |
JP2001060123A (ja) | 太陽電池の最大電力制御方法 | |
JP3484506B2 (ja) | 電力制御装置及びそれを用いた発電システム | |
JP2001060119A (ja) | 太陽電池の最大電力制御方法 | |
JP3823785B2 (ja) | 太陽電池の最大電力制御方法 | |
JP3567812B2 (ja) | 太陽電池の最大電力制御方法 | |
EP2399179A2 (en) | Method for controlling an electric power generation system based on energy sources, in particular renewable energy sources, and related controller device | |
JP2001060118A (ja) | 太陽電池の最大電力制御方法 | |
JP6256287B2 (ja) | 太陽電池制御装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040223 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040302 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040422 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040525 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040607 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090625 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090625 Year of fee payment: 5 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090625 Year of fee payment: 5 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100625 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100625 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110625 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120625 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120625 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130625 Year of fee payment: 9 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |