JP3621926B2 - 太陽光発電装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池などの直流電源の電力を商用電力系統ヘ連系するための太陽光発電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、太陽電池で発電した直流電力を商用電力系統に連系する太陽光発電システムが普及しはじめている。このようなシステムに用いられる太陽光発電装置としては、昇圧チョッパ（以下、チョッパという）と単相ＰＷＭインバータ（以下インバータと言う）を用いたものが一般的である。つまり、電気設備基準に基づく安全上の問題などから、太陽電池の発電電圧を低く抑えておき、チョッパによって所望の直流電圧に昇圧した後にインバータによって交流電圧に変換して商用電力系統に連系している。このような太陽光発電システムは、例えば、特開平１０−９７３３０号公報や、電気学会論文集Ｄ１１８巻１２号（電力の電圧微分に基づく太陽光発電システムの最大電力制御法：平成１０年発行）などに報告されている。
【０００３】
上記公報等に記載された技術によれば、チョッパ制御においては、太陽電池の日射量や温度の変化に関わらず、常に、太陽電池から最大電力を供給する最大電力追従制御が行われている。また、インバータ制御においては、交流出力電流制御及びインバータの直流入力電圧制御が行われている。このうち、チョッパ制御で行われている最大電力追従制御は、太陽電池の出力電力の電圧微分値が最大電力点においてゼロになることに着目して行われている。つまり、太陽電池の出力電力の電圧微分値をフィードバック制御して、それをゼロにするような制御系を形成している。これによって、日射量や太陽電池の温度変化に関わらず、常に太陽電池の最大出力電力を追尾した太陽電池の電圧制御を行うことができる。
【０００４】
図４は、従来の太陽光発電装置の主回路構成図である。同図において、直流電源である太陽電池１からの直流電力は、チョッパ２に供給されて所望の電圧に昇圧され、さらに、インバータ３によるＰＷＭ制御によって交流変換された後、出力フイルタ４を介して商用電力系統５に供給される。このとき、太陽電池１の出力電力最大点で動作させる制御を高速且つ安定に行うために、チョッパ制御器６が、太陽電池電流（以下、電池電流）Ｉｓと太陽電池と並列接続されたコンデンサＣ１の電圧（以下、電池電圧）ＥｓとリアクトルＬの電流（以下、リアクトル電流）Ｉｉとを検出し、トランジスタＴをスイッチング制御して、太陽電池１の最大出力電力を追尾した太陽電池の電圧制御を行っている。
【０００５】
すなわち、電池電流Ｉｓと電池電圧Ｅｓとを検出して、太陽電池電力（以下、出力電力）Ｐｓ（＝Ｉｓ×Ｅｓ）を電池電圧Ｅｓで微分した微分値（ｄＰｓ／ｄＥｓ）から最大電力追従制御を行っている。このとき、太陽電池の特性として電池電流Ｉｓが増加すると電池電圧Ｅｓが下がってしまうので、リアクトル電流Ｉｉを検出して、トランジスタＴのスイッチングデューティ比を制御することにより電池電圧Ｅｓの制御を行っている。つまり、電池電圧Ｅｓを制御することによって太陽電池の出力電力Ｐｓを制御するわけであるが、この電池電圧Ｅｓを制御するために、チョッパ２の入力のコンデンサＣ１に流れ込む電流（Ｉｓ−Ｉｉ）を制御する必要がある。このため、電池電流Ｉｓと電池電圧Ｅｓとリアクトル電流Ｉｉの３系統の検出を行っている。尚、インバータ３においては、インバータ制御器７が、インバータ入力電圧Ｅｄとインバータ出力電圧Ｖｏとインバータ出力電流Ｉｏとを検出して、交流出力電流制御と直流入力電圧制御とを行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、従来の太陽光発電装置においては、図４から明らかなように、チョッパ２で最大電力追従制御を行うためには、チョッパ制御器６が、電池電流Ｉｓと電池電圧Ｅｓとリアクトル電流Ｉｉとの３系統の情報を検出して制御を行わなければならない。つまり、電池電流Ｉｓと電池電圧Ｅｓとを検出して、これらの積Ｅｓ・Ｉｓより電池電力Ｐｓを算出し、出力電力Ｐｓの電池電圧Ｅｓに対する微分値（ｄＰｓ／ｄＥｓ）がゼロになるように制御して最大電力追従制御を行いながら、リアクトル電流Ｉｉを検出して、電池電流Ｉｓとリアクトル電流Ｉｉとの差（Ｉｓ−Ｉｉ）から、最大電力点において所定の電池電圧Ｅｓが得られるようにしてチョッパの出力電圧制御を行っている。
【０００７】
つまり、従来の太陽光発電装置におけるチョッパ側の最大出力追従制御は、検出系統が３系統となるために必然的に検出器が３個必要となる。このため、検出系統及び制御系が複雑になり、制御系の安定性を悪くする要因となると共に、検出器の個数や制御回路の部品点数が増えるなどして、太陽光発電装置全体をコストアップさせる要因となるという課題があった。
また、商用電力系統の電圧が低いのに、高い直流バス電圧をインバータに印加するとインバータを構成するスイッチング素子の損失が大きくなるという課題があった。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、太陽電池の出力電力最大点で動作させる制御を、少ない検出系統によって簡単且つ安定に行えるようにすることにある。
また、商用電力系統の電圧変化にともなって直流バス電圧すなわちインバータ入力電圧を変化させることによってインバータを構成するスイッチング素子のスイッチング損失を低減することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の太陽光発電装置は下記手段を講じている。
請求項１に記載の太陽光発電装置は、太陽電池電源の電圧を昇圧手段によって昇圧した後、直流−交流変換手段によって交流電圧に変換して商用電力系統と連系させる太陽光発電装置において、昇圧手段が、太陽電池電源の出力電流と昇圧手段の入力電圧とを検出し、且つ検出された出力電流及び入力電圧によって生成された制御信号の電圧レベルに対して、起動時にオフセット電圧を重畳することにより、太陽電池電源の出力電力最大値を追尾する最大出力追従制御を行うことを特徴とする。
【００１０】
この手段により、太陽電池電源の直流電圧を昇圧して直流−交流変換手段に供給するための昇圧手段が、従来のように２系統の電流検出と１系統の電圧検出を行うのではなく、１系統の電流検出と１系統の電圧検出のみによって最大出力追従制御を行えるようにしたものである。つまり、１系統の電流検出とするために、本発明では、変化するオフセット電圧を制御信号に重畳することにより、従来の３系統検出の場合と同様に、太陽電池電源の出力電力最大値を追尾するように太陽電池の出力電圧制御を行うことができる。このように、従来方式に比べて電流検出器を１個減らしても、高速且つ安定的に、最大出力電力追従制御を行うことができるので、制御系が簡略化されて太陽光発電装置全体のコスト削減を図ることができる。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の太陽光発電装置において、昇圧手段はチョッパ回路であり、このチョッパ回路は、太陽電池電源の出力電力最大値において出力電圧制御を行うチョッパ制御手段を備えている。そして、チョッパ制御手段が、太陽電池電源の出力電流Ｉｓと、チョッパ回路の入力に形成されたコンデンサの入力電圧Ｅｓとを検出し、且つ検出された出力電流Ｉｓ及び入力電圧Ｅｓによって生成された制御信号の電圧レベルに対して、起動時にオフセット電圧を重畳することにより、最大出力追従制御を行うことを特徴とする。
【００１２】
この手段により、従来のようにチョッパ回路における２系統の電流検出と１系統の電池電圧検出を行うことなく、１系統の電流検出と１系統の電池電圧検出によって太陽電池電源の最大出力追従制御を行うことができる。但し、起動時において、制御信号に対して、オフセット電圧を重畳することによって、最大出力追従制御を行うことができる。このような制御系にすることによって比較的精度の高い制御を行うことができると共に、検出器が１個削減されたことによって制御系が単純化されるので、制御の安定性が高まると共に、制御回路全体が簡略化されて太陽光発電装置全体のコストの削減化を図ることができる。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の太陽光発電装置において、最大出力追従制御は、チョッパ制御手段が、検出された出力電流Ｉｓ及び入力電圧Ｅｓに基づいて、太陽電池電源の出力電力Ｐｓを演算し、さらに、出力電力Ｐｓを入力電圧Ｅｓで微分して微分値（ｄＰｓ／ｄＥｓ）を演算して、この微分値（ｄＰｓ／ｄＥｓ）の目標値をゼロとすることにより実現されることを特徴とする。
【００１４】
この手段により、太陽電池は、出力電力の電圧微分値であるｄＰｓ／ｄＥｓ＝０の点で出力電力Ｐｓが最大値となるので、ｄＰｓ／ｄＥｓをゼロにするような制御をすれば、太陽電池の日射量や温度の変動に関係なく、常に、最大電力追従制御を行うことができる。
【００１５】
また、請求項４または請求項５に記載の発明は、オフセット電圧が、可変であることを特徴とする。さらに、オフセット電圧は、チョッパ制御手段の制御信号が太陽電池電源の出力電力最大値の近傍で制御を行うように、リミット値が設定されていることを特徴とする。したがって、電流検出器を１個削減しても、従来技術と同様に最大電力追従制御を行うことができる。
【００１６】
また、請求項６または請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項５の何れかに記載の太陽光発電装置において、前記チョッパ制御手段が、前記商用電力系統の電圧を検出する電圧検出部と、該電圧検出部が検出した電圧に対応する直流バス電圧指令値を規定した電圧指令テーブルとを備え、前記連系点の電圧変化にともなって前記直流バス電圧を変化させることを特徴とし、前記電圧指令テーブルは、前記連系点の電圧と前記直流バス電圧指令値とが所定の範囲内で１次増加関数であることを特徴とする。
【００１７】
この手段により、商用電力系統の電圧が低かったとき、直流バス電圧を低下させる制御を行うことによってインバータを構成するスイッチング素子のスイッチング損失を低減させることができる。
【００１８】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項７の何れかに記載の太陽光発電装置において、直流−交流変換手段はＰＷＭ制御インバータであることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明による太陽光発電装置の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態による太陽光発電装置の主回路構成図である。同図において、直流電源である太陽電池１からの直流電力は、チョッパ２に供給されて所望の電圧に昇圧され、さらに、インバータ３によるＰＷＭ制御によって交流変換された後、出力フィルタ４を介して商用電力系統５に供給される。このとき、太陽電池１の出力電力最大点で動作させる制御を高速且つ安定に行うために、チョッパ制御器６が、太陽電池の出力電流である電池電流Ｉｓと太陽電池と並列接続されたコンデンサＣ１の電圧である電池電圧Ｅｓとを検出すると共に、電池電圧を制御するための電圧指令値に対して、起動時にのみオフセット電圧を重畳してトランジスタＴをスイッチング制御している。これによって、起動時から定常時まで、太陽電池１の最大出力電力を追尾しながら電池電流Ｉｓ（すなわち検出電流）の大きさに応じて、電池電圧の電圧制御を行っている。
【００２０】
また、インバータ３においては、インバータ制御器７が、インバータ入力電圧Ｅｄとインバータ出力電圧Ｖｏとインバータ出力電流Ｉｏとを検出して、交流出力電流制御とインバータ入力電圧制御とを行っている。すなわち、インバータ３の出力側は絶縁トランスを介さないで商用電源側へ連系しているので、交流出力電流に直流成分が含まれないように交流出力電流制御を行っている。尚、インバータ側の動作については本発明とは直接的には関係ないので、以下の説明では省略する。
【００２１】
つまり、本発明の特徴とするところは、チョッパ制御器６が、図４に示した従来技術のようなリアクトル電流Ｉｉを検出することなく、トランジスタＴをスイッチング制御して、太陽電池の最大電力追従制御を行っていることである。すなわち、太陽光発電装置の起動時においては、電池電流ＩｓはコンデンサＣ１に充電されリアクトル電流Ｉｉはゼロである。
【００２２】
ところが、本発明ではリアクトル電流Ｉｉを検出していないので、コンデンサ電流を検出することができない。したがって、起動時においては、電池電圧Ｅｓに基づく出力電力Ｐｓの算出や、出力電力の電圧微分値ｄＰｓ／ｄＥｓの算出を行うことができないので、制御に必要な電圧指令値を生成ことができない。そこで、本発明では、起動時において、電池電圧の指令値にオフセット電圧を重畳することにより、最大出力追従制御を行うことができる。以下、これについて詳しく説明する。
【００２３】
図２は、太陽電池の出力特性の一例である。つまり、ある日射量のときの、太陽電池の電池電圧Ｅｓ−電池電流Ｉｓ特性、電池電圧Ｅｓ−出力電力Ｐｓ特性、及び電池電圧Ｅｓ−出力電力の電圧微分値ｄＰｓ／ｄＥｓ特性を示している。すなわち、図２から明らかなように、出力電力の電圧微分値ｄＰｓ／ｄＥｓと太陽電池の電池電圧Ｅｓとの関係は単調で、太陽電池は、ｄＰｓ／ｄＥｓ＝０の点で出力電力Ｐｓが最大値（Ｐｓｍａｘ）となっている。つまり、太陽電池の日射量や温度の変動に関係なく、出力電力Ｐｓの最大電力点ＰｓｍａｘでｄＰｓ／ｄＥｓ＝０が成立する。したがって、最大電力追従制御は、太陽電池のｄＰｓ／ｄＥｓを０にするような制御すればよいことが分かる。
【００２４】
図３は、本発明の太陽光発電装置におけるチョッパ制御系のブロック線図である。つまり、この図は、電力微分演算器１１と最大電力補償器１２からなる最大電力追従制御部と、積分器１３とリミッタ１４からなる起動用オフセット電圧重畳部と、比例積分制御部１５からなるチョッパ制御部とによって構成されている。また、図中において、Ｅｓは電池電圧、Ｅｓ＊は電池電圧指令値、Ｐｓは電池の出力電力、ｄＰｓ／ｄＥｓは出力電力の電圧微分値、（ｄＰｓ／ｄＥｓ）＊はｄＰｓ／ｄＥｓの指令値、ΔＥｓは電池電圧Ｅｓの電池電圧指令値Ｅｓ＊に対する偏差である。また、Ｓ１はチョッパ２のトランジスタＴに入力されるチョッパ制御信号であり、比例ゲインＫｐを有する比例制御信号と積分ゲインＫＩを有する積分制御信号との加算値で表される。すなわち、Ｓ１は次の式（１）で表され、前項が比例制御信号で後項が積分制御信号である。
Ｓ１＝ＫｐΔＥｓ＋ＫＩ∫ΔＥｓ ｄｔ （１）
【００２５】
先ず、理解を容易にするために定常状態における動作について説明すると、図３において、電力微分演算器１１へ電池電流Ｉｓと電池電圧Ｅｓの検出信号を入力すると、出力電力Ｐｓ＝Ｉｓ×Ｅｓが求められ、さらに、出力電力Ｐｓを電池電圧Ｅｓで微分してｄＰｓ／ｄＥｓが得られる。そして、このｄＰｓ／ｄＥｓを（ｄＰｓ／ｄＥｓ）＊＝０の指令値と比較して偏差を求め、電力補償器１２に入力すると最大電力追従制御を行うための電圧指令信号が生成される。
【００２６】
ここで、太陽電池における最大電力追従制御の機能について考察する。今、トランジスタＴにおけるデューティサイクルのオン比率Ｄを大きくすると、電池電流Ｉｓは単純に増加して電池電圧Ｅｓは単純に降下する。このとき、出力電力の電圧微分値ｄＰｓ／ｄＥｓは単純に増加する。したがって、ｄＰｓ／ｄＥｓの目標値（ｄＰｓ／ｄＥｓ）＊を０としてｄＰｓ／ｄＥｓをフィードバックし、それらの偏差を増幅して電池電圧指令値Ｅｓ＊とし、電池電圧Ｅｓの制御を通してトランジスタＴのオン比率Ｄを制御すれば、最大電力追従制御を行うことができる。
【００２７】
このような検出方法によれば、従来技術のリアクトル電流Ｉｉを検出して制御を行う場合より、定常時においては、若干、制御系のゲインは下がるものの、通常の使用状態では支障のないレベルのゲインで、最大電力追従制御を行うことができる。つまり、定常時においては、リアクトル電流Ｉｉを検出しなくても、最大電力追従制御を行うための比例積分制御器１５のゲインを所定のレベルに保持することができる。そこで、本発明のもう一つの解決点は、起動時において、リアクトル電流Ｉｉを検出しなくても、最大電力追従制御が正常に行えるようにしたことである。
【００２８】
さて、図３に戻って起動時の動作について説明する。先ず、電力微分演算器１１が、電池電流Ｉｓと電池電圧Ｅｓの検出信号を入力して出力電力Ｐｓ＝Ｉｓ×Ｅｓを求め、出力電力Ｐｓを電池電圧Ｅｓで微分してｄＰｓ／ｄＥｓを生成する。そして、このｄＰｓ／ｄＥｓを（ｄＰｓ／ｄＥｓ）＊＝０の指令値と比較して偏差を求め、これを電力補償器１２に入力して最大電力追従制御を行うための電圧指令信号を生成する。太陽電池の最大電力に追従するためには、起動時において前述のｄＰｓ／ｄＥｓは負にならなければならない。しかし、起動時の電池電流はほぼ零であり、さらに、量子化誤差や検出遅れ等の検出器ノイズ等の影響により電池電圧及び電池電流の検出値には誤差が存在するためｄＰｓ／ｄＥｓの値には誤差の影響が大きくなる。一方で、起動時に於いてｄＰｓ／ｄＥｓの値が、一旦正の値になると、電圧指令信号は増加するが、電池電圧は開放電圧より高くなり得なく、ｄＰｓ／ｄＥｓは正の値を維持することになる。つまり、本発明では、検出器ノイズ等の影響のため起動時に於いて最大出力電力に追従することができない。そこで、起動時においては、ある一定値を積分器１３に入力するとオフセット電圧が生成され、このオフセット電圧を電圧指令信号に重畳することによって、電池電圧指令値Ｅ＊を生成することができる。
【００２９】
つまり、積分器１３に負の値の一定値ａを入力すると、積分器１３に予め設定されている初期値ｂから、入力された一定値ａを時間積分した積分値ｃが減算されて行く。そして、ｂ−ｃ（つまり、初期値ｂから積分値ｃを引いた値）がリミッタ１４で設定されているリミット値ｄになるまで減算される。このようなｂ−ｃの値は、減衰して最終的にはリミット値ｄになるようにしておく。これによって、起動時において、ｄＰｓ／ｄＥｓの目標値に対する偏差によって生成された電圧指令信号にオフセット電圧を重畳することによって、起動時における電池電圧指令値Ｅ＊を、リアクトル電流Ｉｉを検出した場合と等価な値にすることができる。
【００３０】
そして、電池電圧Ｅｓの電池電圧指令値Ｅ＊に対する偏差ΔＥｓを比例積分制御器１５に入力することによって、前述の式（１）に示すような比例制御信号と積分制御信号とからなるチョッパ制御信号を生成して最大電力追従制御を行うことができる。尚、リミッタ１４の設定値は、太陽電池の出力電力が最大電力点Ｐｓｍａｘの近傍に来るような値に設定しておけば、起動時から定常状態に移行した時点で、直ちに最大電力追従制御に入ることができる。また、実験によれば、起動から最大電力点に到達するまでは１０秒以内であるので、従来のようにリアクトル電流Ｉｉを検出しなくても、充分に実用可能なレベルのゲインを確保することができる。
【００３１】
図１の直流バス電圧Ｅｄは、インバータ３によって逆変換された交流電圧が商用交流電力系統５の連系点電圧Ｖｏよりも低いと、電力を送出することができないので、次式（２）によって規定される電圧とするのが通例である。
Ｅｄ＝α・√２・Ｖｏ （２）
ここで、αはインバータ３のスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ４の飽和電圧によるロス、その他を含めた余裕率である。
【００３２】
連系点Ｖｏの最大値を２２０［Ｖ］、余裕率αを１．１２として（２）式に代入すると、直流バス電圧Ｅｄ≒３５０［Ｖ］となり、通常、直流バスがこの電圧を維持するようにチョッパ制御を行う。
ところが、連系点の電圧Ｖｏは２００［Ｖ］以下にまで低下する場合があり、この場合は直流バス電圧とＥｄとして３５０［Ｖ］よりも低い電圧とすることが可能であり、チョッパ２およびインバータ３の損失を低減することができる。
【００３３】
インバータ３のスイッチング素子であるＩＧＢＴのスイッチング損失Ｐｓｗは、（３）式によって与えられる。
Ｐｓｗ＝（１／６π） （Ｅｄ＋２Ｖｃｅ） （Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ）・Ｉｃ・ｆｓｗ （３）
ここで、Ｖｃｅ： コレクタ−エミッタ間飽和電圧、Ｔｏｎ，Ｔｏｆｆ： スイッチング素子のターンオン時間，ターンオフ時間、Ｉｃ： コレクタ電流、ｆｓｗ： スイッチング周波数である。
スイッチング素子のターンオン時間Ｔｏｎ、ターンオフ時間Ｔｏｆｆは素子によって定まり、コレクタ電流Ｉｃ、スイッチング周波数ｆｓｗは動作条件によって決まるため、定数と考えることができる。
また、コレクタ−エミッタ間飽和電圧Ｖｃｅは直流バス電圧Ｅｄに比較して十分小さいため、Ｖｃｅ＝０と近似すると、スイッチング損失Ｐｓｗは直流バス電圧Ｅｄに比例する。
【００３４】
従って、直流バス電圧Ｅｄを必要最小限の電圧レベルになるように制御すれば、インバータ３のスイッチング損失を低減することができ、効率を向上させることができる。
そこで、図６に示した特性を持つ電圧指令テーブルをチョッパ制御部６に内蔵し、連系点電圧の変化にともなって直流バス電圧を制御するようにチョッパ２のスイッチング素子Ｔを駆動すれば、インバータ３のスイッチング損失を低減することができる。
【００３５】
図６のテーブルは、連系点電圧Ｖｏが２００［Ｖ］において直流バス電圧Ｅｄを３００［Ｖ］とし、連系点電圧Ｖｏが２２０［Ｖ］において直流バス電圧Ｅｄを３５０［Ｖ］とし、連系点電圧Ｖｏが２００［Ｖ］から２２０［Ｖ］の範囲では、１次増加関数特性とする。
また、Ｖｏが２２０［Ｖ］を超える範囲では、連系運転を行わないため、図に示すようにＥｄが一定の電圧３５０［Ｖ］を保つようにする。Ｖｏが２００［Ｖ］以下の範囲では、１７０［Ｖ］まで連系を可能としなければならないが、制御の単純化を図るためＥｄは３００［Ｖ］一定の電圧とする。
【００３６】
以上述べた実施の形態は本発明を説明するための一例であり、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲で種々の変形が可能である。例えば、本発明の他の実施の形態について説明する。図５は本発明の他の実施の形態による太陽光発電装置の主回路構成図である。この図が上述の一実施の形態の図１と異なるのは、チョッパ制御部６が商用電力系統の電圧Ｖｏを検出している点のみであり、その他は図１と同一である。また、上記の実施の形態では太陽電池電圧を昇圧する手段としてチョッパ回路を用いた場合を例に挙げたが、これに限ることはなく、例えばリンギングチョーク方式のコンバータ（いわゆるＲＣＣ）などを用いてもよいし、その他どのような回路であってもよい。すなわち、オフセット電圧を生成して、起動時の制御電圧指令値に対してこのオフセット電圧を加算するような制御系を構成すれば、どのような回路であっても本発明を実現することができることは言うまでもない。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の太陽光発電装置によれば、従来方式に比べて電流検出器を１個減らしても、高速且つ安定的に、最大出力電力追従制御とチョッパの出力電圧制御を行うことができる。このように、検出器が削減されたことによって制御系を単純化することができるので、制御の安定性が高まると共に、制御回路全体が簡略化されて太陽光発電装置全体のコストの削減化を図ることができる。
【００３８】
また、連系点電圧の変化に対応して直流バス電圧を制御することによってインバータのスイッチング素子の損失を低減することができ、装置の効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による太陽光発電装置の主回路構成図である。
【図２】太陽電池の出力特性の一例である。
【図３】本発明の太陽光発電装置におけるチョッパ制御系のブロック線図である。
【図４】従来の太陽光発電装置の主回路構成図である。
【図５】本発明の他の実施の形態による太陽光発電装置の主回路構成図である。
【図６】本発明の他の実施の形態による太陽光発電装置の電圧指令テーブルの特性図である。
【符号の説明】
１ 太陽電池
２ チョッパ
３ インバータ
４ 出力フィルタ
５ 商用電力系統
６ チョッパ制御器
７ インバータ制御器
１１ 電力微分演算器
１２ 最大電力補償器
１３ 起動信号積分器
１４ リミッタ
１５ 比例積分制御器

Claims (8)

1. 太陽電池電源の電圧を昇圧手段によって昇圧した後、直流−交流変換手段によって交流電圧に変換して商用電力系統と連系させる太陽光発電装置において、
   前記昇圧手段が、前記太陽電池電源の出力電流と該昇圧手段の入力電圧とを検出し、且つ検出された出力電流及び入力電圧によって生成された制御信号の電圧レベルに対して、起動時にオフセット電圧を重畳することにより、前記太陽電池電源の出力電力最大値を追尾する最大出力追従制御を行うことを特徴とする太陽光発電装置。
2. 前記昇圧手段はチョッパ回路であり、
   前記チョッパ回路は、前記太陽電池電源の出力電力最大値において太陽電池の電圧制御を行うチョッパ制御手段を備え、
   前記チョッパ制御手段が、
   前記太陽電池電源の出力電流Ｉｓと、前記チョッパ回路の入力に形成されたコンデンサの入力電圧Ｅｓとを検出し、且つ検出された出力電流Ｉｓ及び入力電圧Ｅｓによって生成された制御信号の電圧レベルに対して、起動時に前記オフセット電圧を重畳することにより、前記最大出力追従制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電装置。
3. 前記最大出力追従制御は、
   前記チョッパ制御手段が、検出された前記出力電流Ｉｓ及び前記入力電圧Ｅｓに基づいて、前記太陽電池電源の出力電力Ｐｓを演算し、且つ、前記出力電力Ｐｓを前記入力電圧Ｅｓで微分して微分値（ｄＰｓ／ｄＥｓ）を演算し、前記微分値（ｄＰｓ／ｄＥｓ）の目標値をゼロとして、前記チョッパ回路の出力電流を制御することにより実現されることを特徴とする請求項２に記載の太陽光発電装置。
4. 前記オフセット電圧は、可変であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の太陽光発電装置。
5. 前記オフセット電圧は、前記チョッパ制御手段の制御信号が前記太陽電池電源の出力電力最大値の近傍で制御を行うように、リミット値が設定されていることを特徴とする請求項４に記載の太陽光発電装置。
6. 前記チョッパ制御手段は、
   前記商用電力系統の連系点電圧を検出する電圧検出部と、
   該電圧検出部が検出した電圧に対応する直流バス電圧指令値を規定した電圧指令テーブルと
   を備え、前記連系点の電圧変化にともなって前記直流バス電圧を変化させることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れかに記載の太陽光発電装置。
7. 前記電圧指令テーブルは、
   前記連系点の電圧と前記直流バス電圧指令値とが所定の範囲内で１次増加関数であることを特徴とする請求項６に記載の太陽光発電装置。
8. 前記直流−交流変換手段はＰＷＭ制御インバータであることを特徴とする請求項１〜請求項７の何れかに記載の太陽光発電装置。

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