JP4457692B2 - Maximum power tracking control method and power conversion device - Google Patents

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Description

本発明は、日射量・温度等によりその出力特性を変化させる太陽電池の出力を最大にするための最大電力追尾制御方法及びそれを用いた電力変換装置に関するものである。   The present invention relates to a maximum power tracking control method for maximizing the output of a solar cell that changes its output characteristics depending on the amount of solar radiation, temperature, and the like, and a power converter using the same.

太陽電池を電源とする太陽光発明装置においては、日射・温度等により刻々と変化する太陽電池の最大出力動作点を追尾する、最大電力追尾制御が従来から行われている（例えば、特開平８−４４４４５号公報）。   In a solar inventor using a solar cell as a power source, maximum power tracking control for tracking a maximum output operating point of a solar cell that changes every moment according to solar radiation, temperature, and the like has been conventionally performed (for example, Japanese Patent Laid-Open No. Hei 8). No. 44445).

図１２を用いて従来の最大電力追尾制御方法について説明する。図１２はある日射量における太陽電池の動作電圧と出力電力の特性を示す図である。最大電力追尾制御は太陽電池の動作電圧を変化させ、変化前後の出力電力を比較することで行われる。動作電圧を増加方向または減少方向に変化させ、変化させた結果出力電力が増加すれば次の動作電圧の変化方向も同一方向、変化させた結果出力電力が減少すれば次の動作電圧の変化方向を反転方向とし、前記動作を繰り返し行うことで太陽電池の最大出力動作点を検出する。図１２で具体的に動作を説明する。動作電圧Ｖ１で電力Ｐ１を出力している太陽電池の動作電圧を減少方向Ｖ１→Ｖ２に変化させると、太陽電池の出力電力はＰ１→Ｐ２に変化する。Ｐ１＜Ｐ２であるので次に動作電圧を変化させる方向はＶ１→Ｖ２と同じく減少方向となる。よって動作電圧をＶ２→Ｖ３に変化させる。前記と同様に出力はＰ２→Ｐ３と変化しＰ３＞Ｐ２であるので次の動作電圧の変化方向は同じく減少方向となる。このように出力電力が増加であれば、動作電圧を減少方向に変化させることを繰り返すのである。そして動作電圧Ｖ５で太陽電池が電力Ｐ５を出力すると、この場合もＰ５＞Ｐ４であるため動作電圧をＶ５からＶ６に減少させる。結果出力電力はＰ６となり、Ｐ５＞Ｐ６であるため次に動作電圧を変化させる方向は反転方向、すなわち増加方向となる。 A conventional maximum power tracking control method will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a graph showing characteristics of the operating voltage and output power of a solar cell at a certain amount of solar radiation. Maximum power tracking control is performed by changing the operating voltage of the solar cell and comparing the output power before and after the change. If the operating voltage is changed in the increasing or decreasing direction and the output power increases as a result of the change, the next operating voltage changes in the same direction, and if the output power decreases as a result of the change, the next operating voltage changes The maximum output operating point of the solar cell is detected by repeating the above operation with the direction of reversal. The operation will be specifically described with reference to FIG. When the operating voltage of the solar cell outputting electric power P1 at the operating voltage V1 is changed in the decreasing direction V1 → V2, the output power of the solar cell changes from P1 → P2. Since P1 < P2, the direction in which the operating voltage is changed next is the decreasing direction as V1 → V2. Therefore, the operating voltage is changed from V2 to V3. In the same manner as described above, the output changes from P2 to P3 and P3> P2, so that the next operating voltage changes in the same decreasing direction. If the output power increases in this way, the operation voltage is repeatedly changed in the decreasing direction. When the solar cell outputs electric power P5 operating voltage V5, to the operating voltage for this case is also P5> P4 reduced from V5 to V6. As a result, the output power is P6, and P5> P6. Therefore, the next direction in which the operating voltage is changed is the reverse direction, that is, the increasing direction.

前記動作を繰り返し行うことで太陽電池の最大出力動作点を探索し、この探索により最大出力動作点付近で動作することが可能となる。図１３に太陽電池の最大出力動作点に到達するまでの動作と最大出力動作点に到達してからの動作を時系列に示す。
特開平８−４４４４５号公報 By repeating the above operation, the maximum output operating point of the solar cell is searched, and it is possible to operate near the maximum output operating point by this search. FIG. 13 shows the operation until reaching the maximum output operating point of the solar cell and the operation after reaching the maximum output operating point in time series.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-44445

ところで上記の従来の最大電力追尾制御方法においては最大出力動作点付近において動作電圧を変化させるため常に電力損失が発生する。図１４は最大出力動作点付近で発生する損失を示しており、図中ΔＰ５４、ΔＰ５６が最大出力動作点付近で動作電圧を変化させることで発生する電力損失となる。この損失を低減するために動作電圧の変化幅ΔＶを減少させる方法が対策として考えられる。しかし変化幅ΔＶが少ないと、最大出力動作点の電圧と現在の動作電圧に幅がある場合最大出力動作点までの到達時間が長くなるという問題点がある。また動作電圧を変化させることによる電力変化幅が少ないため、電流検出回路および電圧検出回路の精度との関係により最大電力追尾制御に誤動作が発生する等の問題点がある。   By the way, in the conventional maximum power tracking control method described above, power loss always occurs because the operating voltage is changed near the maximum output operating point. FIG. 14 shows losses that occur near the maximum output operating point, and ΔP54 and ΔP56 in the figure are power losses that occur when the operating voltage is changed near the maximum output operating point. In order to reduce this loss, a method of reducing the change width ΔV of the operating voltage can be considered as a countermeasure. However, if the change width ΔV is small, there is a problem that when the voltage at the maximum output operating point and the current operating voltage are wide, the time required to reach the maximum output operating point becomes long. In addition, since the power change width caused by changing the operating voltage is small, there is a problem that a malfunction occurs in the maximum power tracking control due to the relationship between the accuracy of the current detection circuit and the voltage detection circuit.

また、日照量の変動時には以下に示す問題が発生する。つまり従来の最大電力追尾制御方法では常に動作電圧を変化させ電圧変化前後における出力電力の変化により次の動作電圧の変化方向を決定しているため、日照量の変動に伴う最大出力動作点の電圧の変化方向と実際の動作電圧の変化方向が逆方向となり、最大出力動作点の電圧と実際の動作電圧の電位差が増加してしまうという誤動作が考えられる。図１５は日射量の増加時に従来の最大電力追尾制御方法を実施した場合に発生する誤動作の例を示す。動作電圧がＶ１、出力電力がＰ１である状態で、動作電圧をＶ１→Ｖ２に変化させた場合、日射パターン１で一定であれば動作電圧がＶ２、出力電力がＰ２’で、Ｐ１＞Ｐ２’のため動作電圧の変化方向は反転するが、Ｖ１→Ｖ２に変化させたと同時に日射パターンが日射パターン１→日射パターン２と変化した場合、動作電圧がＶ２、出力電力がＰ２となるが、Ｐ２＞Ｐ１であるため、動作電圧の変化方向は同一方向となる。つまり、太陽電池の最大出力動作点の電圧の変化方向は増加方向であるにもかかわらず、最大電力追尾制御方法により決定される動作電圧の変化方向は減少方向となる。日照量の変動中に前記制御を繰り返し行うと、最大出力動作点の電圧がＶ１→Ｖａ→Ｖｂと変化するに関わらず、動作電圧はＶ１→Ｖ２→Ｖ３、つまり最大出力動作点の変化方向とは逆方向に変化してしまい、電位差が大きくなってしまう。   In addition, the following problems occur when the amount of sunlight changes. In other words, in the conventional maximum power tracking control method, the operating voltage is always changed, and the change direction of the next operating voltage is determined by the change in output power before and after the voltage change, so the voltage at the maximum output operating point due to fluctuations in the amount of sunlight. The direction of change of the current and the direction of change of the actual operating voltage are opposite to each other, and a malfunction that the potential difference between the voltage at the maximum output operating point and the actual operating voltage increases can be considered. FIG. 15 shows an example of a malfunction that occurs when the conventional maximum power tracking control method is performed when the amount of solar radiation increases. When the operating voltage is V1 and the output power is P1, and the operating voltage is changed from V1 to V2, if the solar radiation pattern 1 is constant, the operating voltage is V2, the output power is P2 ′, and P1> P2 ′ Therefore, if the solar radiation pattern changes from solar radiation pattern 1 to solar radiation pattern 2 at the same time as changing from V1 to V2, the operating voltage becomes V2 and the output power becomes P2, but P2> Since it is P1, the operating voltage changes in the same direction. That is, the change direction of the operating voltage determined by the maximum power tracking control method is a decreasing direction even though the changing direction of the voltage at the maximum output operating point of the solar cell is an increasing direction. If the above control is repeated during fluctuations in the amount of sunlight, the operating voltage is V1 → V2 → V3, that is, the change direction of the maximum output operating point regardless of the change of the voltage at the maximum output operating point from V1 → Va → Vb. Changes in the opposite direction, and the potential difference increases.

また、朝・夕方など低日射量の時においては、図１６に示すようにインバータの停止電圧Vstopと最大出力動作点の電圧Vmaxとに電位差が無いため日照変動が発生すると動作電圧が停止電圧以下になりインバータが停止してしまうという問題点がある。   Also, when the amount of solar radiation is low, such as in the morning and evening, as shown in FIG. 16, there is no potential difference between the inverter stop voltage Vstop and the maximum output operating point voltage Vmax. There is a problem that the inverter stops.

本発明は、上述の問題に鑑みて為されたもので、その目的とするところは太陽電池の最大出力動作点付近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る最大電力追尾制御方法及びそれを用いた電力変換装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and the object of the present invention is to reduce the loss of output power near the maximum output operating point of the solar cell and improve the utilization efficiency of the solar cell. An object of the present invention is to provide a maximum power tracking control method and a power converter using the same.

上記目的を達成するために、請求項１の最大電力追尾制御方法の発明では、太陽電池を入力電源として交流をインバータ部で得る太陽光発電に用いられ、前記インバータ部が太陽電池の動作電圧を所定電圧変化させ、太陽電池の出力電力が増加すれば前記変化方向と同一の方向に前記動作電圧を所定電圧変化させ、太陽電池の出力電力が減少すれば前記変化方向を反転させて前記動作電圧を所定電圧変化させる動作を繰り返して実行することにより、太陽電池の最大出力動作点を検出する最大電力追尾制御方法において、前記太陽電池の動作電圧が少なくとも３つの電位で繰り返して変化するときに前記最大出力動作点付近の動作であると前記インバータ部の判断手段で判断し、前記太陽電池の最大出力動作点付近の動作が判断されると、太陽電池の最大出力電力値を記憶手段に記憶し、該記憶手段で記憶した最大出力電力値となる動作電圧を前記最大出力動作点付近で変化している電位の中央値に設定することによって前記最大出力電力値となる動作電圧を前記中央値に固定するように前記インバータ部を制御し、その後、太陽電池の出力電力値を検出し、この検出される出力電力値と、前記記憶手段で記憶した前記最大出力電力値との差分が所定値以上になるまで、前記最大出力電力値となる動作電圧を前記中央値に固定するための前記インバータ部への制御を継続することを特徴とする。 In order to achieve the above object, in the invention of the maximum power tracking control method of claim 1, the solar cell is used for solar power generation using an inverter unit as an input power source, and the inverter unit determines the operating voltage of the solar cell. predetermined voltage is varied, the operation voltage to the change in direction and the same direction when the output power by increasing the solar cell by a predetermined voltage change, the operating voltage by reversing the direction of change if reduced output power of the solar cell is In the maximum power tracking control method for detecting the maximum output operating point of the solar cell by repeatedly executing the operation of changing the predetermined voltage , when the operating voltage of the solar cell changes repeatedly at at least three potentials, determining that an operation in the vicinity of the maximum output operation point determination means of the inverter unit, the operation in the vicinity of the maximum output operation point of the solar cell is determined, the thickness The maximized by storing the maximum output power of the battery in the storage means, to set the operation voltage with the maximum output power value stored in the storage means in the central value of the potential is changing in the vicinity of the maximum output operation point The inverter unit is controlled so as to fix the operating voltage as the output power value to the median value, and then the output power value of the solar cell is detected, and the detected output power value and stored in the storage means Until the difference from the maximum output power value becomes equal to or greater than a predetermined value, the control to the inverter unit for fixing the operating voltage at the maximum output power value to the median value is continued .

請求項１の最大電力追尾制御方法の発明によれば、太陽電池を最大出力動作点のみで動作させることができ、そのため最大出力動作点付近における出力電力損失を減少させることが可能となり、結果太陽電池の利用効率を向上させ、太陽電池の出力電力を常に最大限に利用することが可能となる。   According to the invention of the maximum power tracking control method of claim 1, it is possible to operate the solar cell only at the maximum output operating point, and therefore it is possible to reduce the output power loss in the vicinity of the maximum output operating point. The utilization efficiency of the battery can be improved, and the output power of the solar battery can always be utilized to the maximum.

また、請求項１の最大電力追尾制御方法の発明によれば、太陽電池の出力電力を考慮せず動作電圧のみ監視することで最大出力動作点を検出することができ、最大出力動作点の検出が容易となる。 Further, according to according to the invention of the maximum power tracking control method of paragraph 1, only the operating voltage without taking into consideration the output power of the solar cell can be detected maximum output operation point by monitoring, detection of the maximum output operation point Becomes easier.

さらに、請求項１の最大電力追尾制御方法の発明によれば、上述した作用を日射量が一定の間継続させることができる。 Furthermore, according to the invention of the maximum power tracking control method of claim 1 , the above-described action can be continued while the amount of solar radiation is constant.

請求項２の最大電力追尾制御方法の発明では、請求項１の発明において、前記差分が前記所定値以上になったときに、検出する前記太陽電池の出力電力値の変化が収束するまでは前記動作電圧を維持し、収束後に前記動作電圧を変化させて最大出力動作点を検出することを特徴とする。 In the invention of the maximum power tracking control method of claim 2 , in the invention of claim 1 , until the change of the output power value of the solar cell to be detected converges when the difference becomes the predetermined value or more. The operating voltage is maintained, and after the convergence, the operating voltage is changed to detect a maximum output operating point.

請求項２の最大電力追尾制御方法の発明によれば、日照量の変動が発生した場合、発生した日射量の変動が収束した後に太陽電池の動作電圧を変化させることで、日照量の変動に伴う最大電力対揖斐制御の誤動作を防止すること可能となる。 According to the maximum power tracking control method of claim 2 , when a variation in the amount of sunlight occurs, the variation in the amount of sunlight can be achieved by changing the operating voltage of the solar cell after the variation in the amount of solar radiation has converged. It is possible to prevent the malfunction of the accompanying maximum power antipodal control.

請求項３の最大電力追尾制御方法の発明では、請求項２の発明において、前記収束後に動作電圧を変化させる方向は、収束後の太陽電池の出力電力値が前記記憶手段に記憶した最大出力電力値に対して増加していれば電圧増加方向に、収束後の出力電力が記憶した最大出力電力に対して減少していれば電圧減少方向に変化させることを特徴とする。 In the invention of the maximum power tracking control method of claim 3 , in the invention of claim 2 , the direction in which the operating voltage is changed after the convergence is the maximum output power stored in the storage means by the output power value of the solar cell after convergence. If it increases with respect to the value, it changes in the direction of voltage increase, and if the output power after convergence decreases with respect to the stored maximum output power, it changes in the direction of voltage decrease.

請求項３の最大電力追尾制御方法の発明によれば、日照量の変動が発生した場合、発生した日照変動が収束した後に、日照量の変動による日射量の増減を基に太陽電池の動作電圧の変化方向を設定することで、変動した日射量の最大出力動作点によりはやく到達することが可能となる。 According to the invention of the maximum power tracking control method of claim 3 , when the fluctuation of the amount of sunshine occurs, the operating voltage of the solar cell is based on the increase or decrease of the amount of sunshine due to the fluctuation of the amount of sunlight after the generated fluctuation of the sunshine converges. By setting the change direction of, it becomes possible to reach the maximum output operating point of the fluctuating solar radiation amount sooner.

請求項４の最大電力追尾制御方法の発明では、請求項１乃至３の何れか１項の発明において、記憶した最大出力電力値が所定値より低いときに、前記記憶手段で記憶した最大出力電力値に対して、一定の電力変動範囲内であれば前記動作電圧を増加させることを特徴とする。 In the invention of the maximum power tracking control method according to claim 4, in the invention of any one of claims 1 to 3, the maximum output power maximum output power value memorized is at less than a predetermined value, stored in the storage means If the value is within a certain power fluctuation range, the operating voltage is increased.

請求項４の最大電力追尾制御方法の発明によれば、低日射時において、出力電力損失を最低限に抑えながらインバータ部の停止電圧からより高電圧で太陽電池を動作させることができ、そのため朝・夕方などにおいて日射量が変化した場合でも安定して動作を継続することが可能となる。 According to the invention of the maximum power tracking control method of claim 4 , the solar cell can be operated at a higher voltage from the stop voltage of the inverter part while minimizing the output power loss at the time of low solar radiation.・ Stable operation can be continued even if the amount of solar radiation changes in the evening.

請求項５の発明の電力変換装置の発明では、太陽電池を入力電源として交流に変換するインバータ部を備えた電力変換装置において、前記インバータ部が太陽電池の動作電圧を所定電圧変化させ、太陽電池の出力電力が増加すれば前記変化方向と同一の方向に前記動作電圧を前記所定電圧変化させ、太陽電池の出力電力が減少すれば前記変化方向を反転させて前記動作電圧を前記所定電圧変化させる動作を繰り返して実行することにより、前記太陽電池の出力電力値を検出する検出手段と、前記太陽電池の動作電圧が少なくとも３つの電位で繰り返して変化するときに前記太陽電池の最大出力動作点付近の動作であると判断する判断手段と、該判断手段で前記太陽電池の最大出力動作点付近の動作が判断されると、前記太陽電池の最大出力電力値を記憶する記憶手段と、該記憶手段で記憶した最大出力電力値となる動作電圧を前記最大出力動作点付近で変化している電位の中央値に設定することによって前記最大出力電力値となる動作電圧を前記中央値に固定するように前記インバータ部を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記検出手段で検出された出力電力値と、前記記憶手段で記憶された前記最大出力電力値との差分が所定値以上になるまで、前記最大出力電力値となる動作電圧を前記中央値に固定するための前記インバータ部への制御を継続することを特徴とする。 In the invention of the power conversion device of the invention of claim 5 , in the power conversion device including an inverter unit that converts the solar cell into an alternating current using an input power source, the inverter unit changes the operating voltage of the solar cell by a predetermined voltage, and the solar cell If the output power of the solar cell increases, the operating voltage is changed in the predetermined direction in the same direction as the changing direction, and if the output power of the solar cell decreases, the changing direction is reversed to change the operating voltage to the predetermined voltage. By detecting the output power value of the solar cell by repeatedly executing the operation, and when the operating voltage of the solar cell repeatedly changes at least three potentials, near the maximum output operating point of the solar cell determining means for determining that the operation, the operation in the vicinity of the maximum output operation point of the solar cell in said determining means is determined, the maximum output current of the solar cell Storage means for storing a value, the said maximum output power value by setting the operation voltage with the maximum output power value stored in the storage means in the central value of the potential is changing in the vicinity of the maximum output operation point Control means for controlling the inverter unit so as to fix an operating voltage at the median value, the control means comprising: an output power value detected by the detection means; and the maximum output stored in the storage means. Control of the inverter unit for fixing the operating voltage at the maximum output power value to the median value is continued until the difference from the power value becomes a predetermined value or more .

請求項５の電力変換装置の最大電力追尾制御方法の発明によれば、太陽電池を最大出力動作点のみで動作させることができ、そのため最大出力動作点付近における出力電力損失を減少させることが可能となり、結果太陽電池の利用効率を向上させ、太陽電池の出力電力を常に最大限に利用することが可能となる。 According to the invention of the method for controlling the maximum power of the power converter according to claim 5 , the solar cell can be operated only at the maximum output operating point, and therefore the output power loss near the maximum output operating point can be reduced. As a result, the utilization efficiency of the solar cell can be improved, and the output power of the solar cell can always be maximized.

本発明は、日射量が一定である場合に、太陽電池を最大出力動作点のみで動作させることができ、そのため最大出力動作点付近における出力電力損失を減少させることが可能となり、結果太陽電池の利用効率を向上させ、太陽電池の出力電力を常に最大限に利用することが可能となるという効果がある。   In the present invention, when the amount of solar radiation is constant, the solar cell can be operated only at the maximum output operating point, so that it is possible to reduce the output power loss in the vicinity of the maximum output operating point. There is an effect that the utilization efficiency can be improved and the output power of the solar cell can always be utilized to the maximum.

図１は本発明の最大電力追尾制御方法を用いて構成される電力変換装置を利用した太陽光発電装置の構成を示しており、この装置では太陽電池１と、インバータ部２と、連系保護部３とで構成され、インバータ部２によって太陽電池１からの直流電力を交流電力に変換し、商用電源ＡＣに連系保護部３を介して連系させるようになっている。   FIG. 1 shows a configuration of a solar power generation device using a power conversion device configured using the maximum power tracking control method of the present invention. In this device, a solar cell 1, an inverter unit 2, and interconnection protection are shown. The inverter unit 2 converts the DC power from the solar cell 1 into AC power, and the commercial power source AC is connected via the connection protection unit 3.

インバータ部２は、太陽電池１から出力される直流電圧を所定の直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ４と、このＤＣ／ＤＣコンバータ４から出力される直流電圧を交流電圧に変換するＤＣ／ＡＣインバータ５と、ＤＣ／ＤＣコンバータ用のドライブ回路６１と、ＤＣ／ＡＣインバータ用のドライブ回路６２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路７と、電流制御回路８と、マイクロコンピュータ９とからなり、マイクロコンピュータ９には動作電圧演算機能１０、電流振幅演算機能１１、位相演算機能１２がソフトウェアにより実現されている。   The inverter unit 2 includes a DC / DC converter 4 that converts a DC voltage output from the solar cell 1 into a predetermined DC voltage, and a DC / AC that converts the DC voltage output from the DC / DC converter 4 into an AC voltage. The inverter 5, a DC / DC converter drive circuit 61, a DC / AC inverter drive circuit 62, a DC / DC converter control circuit 7, a current control circuit 8, and a microcomputer 9 are included. 9, an operating voltage calculation function 10, a current amplitude calculation function 11, and a phase calculation function 12 are realized by software.

尚電流検出用トランスＣＴ１は太陽電池１からの出力電流Iinを検出する手段を構成するものであり、また電圧検出用トランスＰＴ１は太陽電池１の出力電圧Vinを検出する手段を構成するものであって、両トランスＣＴ１，ＰＴ１の検出出力は動作電圧演算機能１０に取り込まれ、また電圧検出用トランスＰＴ１の検出出力は電流振幅演算機能１１に取り込まれるようになっている。また電流検出用トランスＣＴ２はＤＣ／ＡＣインバータ５から連系保護部３へ出力される出力電流Ｉoutを検出するためのものであってその検出出力は電流制御回路８に取り込まれ、また電圧検出用トランスＰＴ２はＤＣ／ＡＣインバータ５からの出力電圧Ｖoutを検出するものであってその検出出力は位相演算機能１２に取り込まれるようになっている。更に電圧検出用トランスＰＴ３はＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧Ｖｂを検出するものであって、その検出出力はＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路７に取り込まれるようになっている。   The current detection transformer CT1 constitutes means for detecting the output current Iin from the solar cell 1, and the voltage detection transformer PT1 constitutes means for detecting the output voltage Vin of the solar cell 1. The detection outputs of both transformers CT1 and PT1 are taken into the operating voltage calculation function 10, and the detection output of the voltage detection transformer PT1 is taken into the current amplitude calculation function 11. The current detection transformer CT2 is for detecting the output current Iout output from the DC / AC inverter 5 to the interconnection protection unit 3, and the detection output is taken into the current control circuit 8, and also for voltage detection. The transformer PT2 detects the output voltage Vout from the DC / AC inverter 5, and the detected output is taken into the phase calculation function 12. Further, the voltage detection transformer PT3 detects the output voltage Vb of the DC / DC converter 4, and the detection output is taken into the DC / DC converter control circuit 7.

次に図１に示す太陽光発電装置を用いて基本形態及び本発明の実施形態を説明する。 Next, a basic form and an embodiment of the present invention will be described using the photovoltaic power generation apparatus shown in FIG.

（基本形態）
図１のインバータ部２は太陽電池１から出力される直流電力を交流電力に変換して、商用電源ＡＣに対し連系させるようになっている。ここでインバータ部２に入力される太陽電池１の出力電圧Vinは商用電源ＡＣに対して低電圧であるためＤＣ／ＤＣコンバータ４により昇圧した後、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の後段に設置される直交変電装置であるＤＣ／ＡＣインバータ５により交流に変換し、連系保護部３を介して商用電源ＡＣと連系させるようになっている。 ( Basic form )
The inverter unit 2 in FIG. 1 converts the DC power output from the solar cell 1 into AC power and is connected to the commercial power source AC. Here, since the output voltage Vin of the solar cell 1 input to the inverter unit 2 is a low voltage with respect to the commercial power supply AC, the voltage is boosted by the DC / DC converter 4 and then orthogonally placed in the subsequent stage of the DC / DC converter 4. It is converted into alternating current by a DC / AC inverter 5 which is a transformer, and is connected to the commercial power supply AC via the connection protection unit 3.

ＤＣ／ＤＣコンバータ４やＤＣ／ＡＣインバータ５の制御装置は、マイクロコンピュータ１０を用いて構成される動作電圧演算機能１０、電流振幅演算機能１１、位相演算機能１２と、アナログ回路や高速演算可能なＤＳＰからなるＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路７，電流制御回路８により構成される。   The control device for the DC / DC converter 4 and the DC / AC inverter 5 includes an operating voltage calculation function 10, a current amplitude calculation function 11, a phase calculation function 12 configured using a microcomputer 10, an analog circuit, and high-speed calculation. A DC / DC converter control circuit 7 and a current control circuit 8 each comprising a DSP are included.

太陽電池１の出力電圧Vin、出力電流Iinは電圧検出用トランスＰＴ１及び電流検出用トランスＣＴ１により検出し、マイクロコンピュータ９により構成される動作電圧演算機能１０に入力される。動作電圧演算機能１０は出力電圧Vin及び出力電流Iinより周期的に予め設定されたタイミングで太陽電池１の出力電力Pinを演算し、演算された出力電力Pinと前回サンプリング時に演算された出力電力Pinにより太陽電池１の目標動作電圧Vrefを算出し、マイクロコンピュータ９の電流振幅演算機能１１へ信号を出力する。電流振幅演算機能１１では目標動作電圧Vrefと太陽電池１の出力電圧Vinとが一致するように商用電源ＡＣへ出力する交流電流のピーク値Ｉpeakを出力する。   The output voltage Vin and the output current Iin of the solar cell 1 are detected by the voltage detection transformer PT1 and the current detection transformer CT1, and input to the operating voltage calculation function 10 constituted by the microcomputer 9. The operating voltage calculation function 10 calculates the output power Pin of the solar cell 1 at a preset timing periodically from the output voltage Vin and the output current Iin, and the calculated output power Pin and the output power Pin calculated at the previous sampling time. Thus, the target operating voltage Vref of the solar cell 1 is calculated, and a signal is output to the current amplitude calculation function 11 of the microcomputer 9. The current amplitude calculation function 11 outputs the peak value Ipeak of the alternating current output to the commercial power supply AC so that the target operating voltage Vref and the output voltage Vin of the solar cell 1 match.

また、位相演算機能１２はインバータ部２の出力電流Ioutが系統電圧に対し力率１となるように、系統電圧の零点を検出するとともに零点からの位相を算出して位相データｓｉｎθを出力する。電流振幅演算機能１１の出力値Ipeakと位相演算機能１２の出力値は乗算機能１３で乗算され、出力電流の瞬時指令値Ｉを電流制御回路８に出力する。   Further, the phase calculation function 12 detects the zero point of the system voltage and calculates the phase from the zero point so as to output the phase data sin θ so that the output current Iout of the inverter unit 2 has a power factor of 1 with respect to the system voltage. The output value Ipeak of the current amplitude calculation function 11 and the output value of the phase calculation function 12 are multiplied by the multiplication function 13, and an instantaneous command value I of the output current is output to the current control circuit 8.

電流制御回路８は瞬時指令値Ｉと商用電源ＡＣへの出力電流Ioutが一致するようにフィードバック制御演算により必要なパルス幅信号ＰＷＭ２を算出し、ドライバ回路６２を介してＤＣ／ＡＣインバータ５に出力している。   The current control circuit 8 calculates the necessary pulse width signal PWM2 by feedback control calculation so that the instantaneous command value I matches the output current Iout to the commercial power supply AC, and outputs it to the DC / AC inverter 5 via the driver circuit 62. is doing.

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路７はＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧Ｖｂが一定となるようにフィードハック制御演算により必要なパルス幅信号ＰＷＭ１を算出しドライバ回路６１を介しＤＣ／ＤＣコンバータ４に出力している。   Further, the DC / DC converter control circuit 7 calculates a necessary pulse width signal PWM1 by feed hack control calculation so that the output voltage Vb of the DC / DC converter 4 becomes constant, and sends it to the DC / DC converter 4 via the driver circuit 61. Output.

更にまた、インバータ部２は連系保護部３を介して商用電源ＡＣに対して連系運転を行う。連系保護部３は商用電源ＡＣの周波数変動や電圧変動、あるいは停電等を検出してインバータ部２と商用電源ＡＣを解列する。   Furthermore, the inverter unit 2 performs an interconnection operation on the commercial power supply AC via the interconnection protection unit 3. The interconnection protection unit 3 disconnects the inverter unit 2 and the commercial power source AC by detecting a frequency variation, a voltage variation, a power failure, or the like of the commercial power source AC.

図２は動作電圧演算機能１０の動作の詳細を示したフローチャートである。動作電圧演算機能１０はサンプリング毎に太陽電池１の出力電圧Vin，出力電流Iinから太陽電池１の出力電力Pinを算出する（ステップＳ１）、その時の出力電力Pin及び動作電圧Vinをマイクロコンピュータ９内蔵のＲＡＭなどの記憶手段に保存する（ステップＳ２）。動作電圧演算機能１０は動作電圧を変化させて最大出力動作点を探索するモード〈Ｍｏｄｅ１：以下探索モードという）と、動作電圧を保持するモード（Ｍｏｄｅ２：以下電圧保持モードという）を切り替えて演算を行う（ステップＳ３）。   FIG. 2 is a flowchart showing details of the operation of the operating voltage calculation function 10. The operating voltage calculation function 10 calculates the output power Pin of the solar cell 1 from the output voltage Vin and output current Iin of the solar cell 1 every sampling (step S1), and the output power Pin and the operating voltage Vin at that time are built in the microcomputer 9. (Step S2). The operating voltage calculation function 10 switches between a mode for searching for the maximum output operating point by changing the operating voltage (Mode 1: hereinafter referred to as a search mode) and a mode for holding an operating voltage (Mode 2: hereinafter referred to as a voltage holding mode). Perform (step S3).

次に各モードでの動作を説明する。探索モードではまず最大出力動作点付近で動作しているかの判断を行い（ステップＳ４）、最大出力動作付近で動作していない判断されると、動作目標動作電圧Vrefを変化させて最大出力動作点を探索する。探索の方法は現在の出力電力Pinと保存された前回サンプリング時の出力電力Pin’とを比較し（ステップＳ５）、増加していれば目標動作電圧Vrefを前回と同一方向にΔＶ変化させ（ステップＳ６）、減少していれば目標動作電圧Vrefを前回と反対方向にΔＶ変化させる。上記探索モードを繰り返して行うことにより太陽電池１の動作電圧は図３のＡ期間に示すように最大出力動作点付近に徐々に近づき、最大出力動作点付近に到達すれば図３のＢ期間に示すような動作を行う。   Next, the operation in each mode will be described. In the search mode, it is first determined whether or not it is operating near the maximum output operating point (step S4). If it is determined that it is not operating near the maximum output operating point, the operation target operating voltage Vref is changed to change the maximum output operating point. Explore. The search method compares the current output power Pin with the stored output power Pin ′ at the previous sampling (step S5), and if it increases, the target operating voltage Vref is changed by ΔV in the same direction as the previous (step S6) If it is decreased, the target operating voltage Vref is changed by ΔV in the direction opposite to the previous time. By repeating the search mode, the operating voltage of the solar cell 1 gradually approaches the maximum output operating point as shown in the period A of FIG. 3, and reaches the maximum output operating point in the period B of FIG. The operation shown is performed.

Ｂ期間では電力の変化量は動作電圧ΔＶ変化させる毎に増減を繰り返し、動作電圧も最大出力動作点の電圧周辺で動作することになる。   In the period B, the amount of change in power repeatedly increases and decreases each time the operating voltage ΔV is changed, and the operating voltage also operates around the voltage at the maximum output operating point.

前記Ｂ期間での動作が（ステップＳ４）において検出された場合、（ステップＳ２）によって保存されている最大出力動作点付近での複数の出力電力Pin、Vinのうち出力電力の最大値をＰmax、最大値Ｐmaxを出力する動作電圧をVmaxとし（ステップＳ８）、動作モードを探索モードから電圧保持モードに切り替える。電圧保持モードでは以下の処理を行う。   When the operation in the period B is detected in (step S4), the maximum value of the output power among the plurality of output powers Pin and Vin near the maximum output operation point stored in (step S2) is Pmax, The operating voltage that outputs the maximum value Pmax is set to Vmax (step S8), and the operation mode is switched from the search mode to the voltage holding mode. The following processing is performed in the voltage holding mode.

電圧保持モードでは目標動作電圧Vrefは常に（ステップＳ８）で設定された電圧Vmaxに設定する（ステップＳ１０）。 同様に（ステップＳ８）において設定された電力Pmaxと現在の発電電力（出力電力）Pinとの差分と所定の閾値αとを比較し（ステップＳ１１）、所定の閾値α以内であれば電圧保持モードを継続し、閾値α以上であれば目標動作電圧VrefをΔＶ変化させて、（ステップＳ１５）の電圧保持モードから探索モードに動作モードを切り替える（ステップＳ１２）。   In the voltage holding mode, the target operating voltage Vref is always set to the voltage Vmax set in (Step S8) (Step S10). Similarly, the difference between the power Pmax set in (step S8) and the current generated power (output power) Pin is compared with a predetermined threshold value α (step S11). If the threshold α is equal to or greater than the threshold value α, the target operating voltage Vref is changed by ΔV, and the operation mode is switched from the voltage holding mode (step S15) to the search mode (step S12).

以上に示した最大電力追尾制御方法を行う場合の実際の動作を図４に基づいて説明する。   The actual operation when the maximum power tracking control method described above is performed will be described with reference to FIG.

日射パターン１や日射パターン２のように日照量変動が無い場合、動作電圧演算機能１０は探索モードにより最大出力動作点の電圧を探索後、電圧保持モードにより最大出力動作点（１）（３）の電圧（日射パターン１：Vmax1、日射パターン２：Vmax2）を保持するように動作する。   When there is no variation in the amount of sunlight as in the solar radiation pattern 1 and the solar radiation pattern 2, the operating voltage calculation function 10 searches for the voltage at the maximum output operating point in the search mode, and then the maximum output operating point (1) (3) in the voltage holding mode. Are operated so as to hold the voltages (solar radiation pattern 1: Vmax1, solar radiation pattern 2: Vmax2).

また日射パターン１→日射パターン２のように日照量の変動が発生した場合、電圧保持モードにより保持される動作電圧Vmax1における出力電力が変化するため、動作電圧演算機能１０は閾値α以上の電力変化（２）を検出すると、モードを電圧保持モードから探索モードに切り替え、目標動作電圧Vrefを変化させて日照量の変動後における最大出力動作点の電圧Vmax2を探索し、電圧Vmax2の検出後は電圧保持モードに切り替え、電圧Vmax2を保持するように動作する。日射パターンがパターン２→日射パターン１と変化した場合においても同様に動作する。 Also, when the amount of sunshine changes, such as from the solar radiation pattern 1 to the solar radiation pattern 2, the output power at the operating voltage Vmax1 held in the voltage holding mode changes. When (2) is detected, the mode is switched from the voltage holding mode to the search mode, the target operating voltage Vref is changed to search for the voltage Vmax2 at the maximum output operating point after fluctuation of the amount of sunlight, and the voltage is detected after the voltage Vmax2 is detected. Switch to the hold mode and operate to hold the voltage Vmax2. It operates similarly when the solar radiation pattern is changed with the patterns 2 → solar radiation pattern 1.

本基本形態を図５に基づいて説明する。 This basic form is demonstrated based on FIG.

上述した探索モードにおいて最大出力動作点付近で動作している場合、図５（ｂ）に示すように太陽電池１の動作電圧は最大出力動作点の電圧Ｖ１を中心にほぼ三つの電位Ｖ２，Ｖ１，Ｖ３で動作する。よって図２のフローチャート中で探索モードから電圧保持モードへの切り替えを判断（ステップＳ４）する処理において、太陽電池２の動作電圧の履歴を監視することのみで判断することが可能となり、電圧保持モードで目標動作電圧Vrefとなる最大出力動作点の電圧Vmaxは三電位中の中央値とすることで最大出力動作点の電圧の一電位での動作が可能となる。例えば図５（ａ）では、動作点（１）（３）（５）（７）の動作電圧が等しく且つ動作点（４）（８）及び動作点（２）（６）の動作電圧が等しい場合、最大出力動作点の付近での動作であると判断し、最大出力動作点の電圧Vmaxは三電位中の中央値である動作点（１）（３）（５）（７）での動作電圧Ｖ１として、探索モードから電圧保持モードに切り替える。   When operating near the maximum output operating point in the search mode described above, the operating voltage of the solar cell 1 is approximately three potentials V2 and V1 centering on the voltage V1 at the maximum output operating point as shown in FIG. , V3. Therefore, in the process of determining the switching from the search mode to the voltage holding mode (step S4) in the flowchart of FIG. 2, it is possible to make a determination only by monitoring the operating voltage history of the solar cell 2, and the voltage holding mode Thus, the voltage Vmax at the maximum output operating point, which becomes the target operating voltage Vref, is set to the median value among the three potentials, so that the operation at one potential of the voltage at the maximum output operating point can be performed. For example, in FIG. 5A, the operating voltages of the operating points (1), (3), (5), and (7) are equal and the operating voltages of the operating points (4) and (8) and the operating points (2) and (6) are equal. In this case, it is determined that the operation is in the vicinity of the maximum output operation point, and the operation at the operation points (1), (3), (5), and (7) where the voltage Vmax at the maximum output operation point is the median value among the three potentials As the voltage V1, the search mode is switched to the voltage holding mode.

尚三つの電位Ｖ２，Ｖ１，Ｖ３で動作する場合を説明したが、五つの電位で動作する場合や、平均をとって最大出力動作点の電圧を見つけるようにしても勿論よい。   Although the case of operating at three potentials V2, V1, and V3 has been described, it goes without saying that the voltage of the maximum output operating point may be found by operating at five potentials or averaging.

（実施形態１）
本実施形態を図６、図７に基づいて説明する。図６のフローチャートは本実施形態における動作電圧演算機能１０の動作の詳細を示す。本実施形態では、動作電圧演算機能１０が電圧保持モードで動作中に日射量の変動が発生し、出力電力Pinの変化幅が上記の閾値α以上あることを検出した（ステップＳ１２）場合においても、サンプリング毎の電力変化幅（｜Pin−Pin’｜）が所定の閾値β以上であれば電圧保持モードを継続し、閾値β以下の場合（ステップＳ１３）のみ動作モードを電圧保持モードから探索モードに切り替える（ステップＳ１２）処理を行う。つまり本実施形態では基本形態でのフローチャートにステップＳ１３を追加した点で基本形態と相違し、その他のステップでの処理は基本形態と同じある。 (Embodiment 1 )
The present embodiment will be described with reference to FIGS. The flowchart of FIG. 6 shows the details of the operation of the operating voltage calculation function 10 in this embodiment. In the present embodiment, even when the operating voltage calculation function 10 detects that a variation in the amount of solar radiation occurs during operation in the voltage holding mode and the change width of the output power Pin is equal to or greater than the threshold value α (step S12). If the power change width for each sampling (| Pin−Pin ′ |) is equal to or greater than the predetermined threshold value β, the voltage holding mode is continued, and if it is equal to or less than the threshold value β (step S13), the operation mode is changed from the voltage holding mode to the search mode. (Step S12) is performed. That is in the present embodiment differs from the basic embodiment in that added flowchart in a step S13 in the basic form, processing in other steps is the same as the basic form.

而して前記処理によれば、電圧保持モード動作中に日射量の変動が発生した場合、日照量の変動中は電圧保持モードの目標動作電圧Vrefは日照量の変動前の最大出力動作点の電圧Vmaxを保持し、日射量の変動が収束した後に電圧保持モードから探索モードに動作モードの切り替えが行われることとなる。   Thus, according to the above processing, when a variation in the amount of solar radiation occurs during the voltage holding mode operation, the target operating voltage Vref in the voltage holding mode is the maximum output operating point before the variation in the sunlight amount during the variation in the sunlight amount. The operation mode is switched from the voltage holding mode to the search mode after the voltage Vmax is held and the variation in the amount of solar radiation has converged.

次に本実施形態を用いた場合の太陽電池１の動作を図７により説明する。この図７は日射量の変動が日射パターン１→日射パターン２のように発生した場合の太陽電池１の動作を示す。（１）〜（８）はサンプリング毎の動作点を示し、（１）→（８）の順位に変化するものとする。日射パターン１において動作点（１）で電圧保持モード動作中に日照変動が発生した場合、動作電圧Vmax1においてサンプリング毎に（１）→（２）→（３）→（４）と動作点が変化する。動作点（１）→（２）の変化により電力変化量：｜Pmax−Pin｜が閾値α以上となるが、サンプリング毎の電力変化量が閾値β以上であるため電圧保持モードを維持する。同様に（２）→（３）、（３）→（４）も電力変化量が閾値β以上であるので同様に電圧保持モードを維持する。（４）→（５）で電力変化量が閾値β以下となるため動作電圧演算機能１０は日射量の変動が日射パターン２のように収束したと判断し動作モードを電圧保持モードから探索モードに切り替える。探索モードでは（５）→（６）→（７）→（８）のように動作点を変化させて、日射パターン２での最大出力動作点の電圧Vmax2を検出する。   Next, the operation of the solar cell 1 when this embodiment is used will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows the operation of the solar cell 1 when the variation in the amount of solar radiation occurs as follows: solar radiation pattern 1 → solar radiation pattern 2. (1) to (8) indicate operating points for each sampling, and change from (1) to (8). When sunshine fluctuation occurs during operation in voltage hold mode at operating point (1) in solar radiation pattern 1, the operating point changes from (1) → (2) → (3) → (4) for each sampling at operating voltage Vmax1. To do. Although the power change amount: | Pmax−Pin | becomes greater than or equal to the threshold value α due to the change of the operating point (1) → (2), the voltage holding mode is maintained because the power change amount for each sampling is greater than or equal to the threshold value β. Similarly, in (2) → (3) and (3) → (4), the amount of power change is equal to or greater than the threshold value β, and the voltage holding mode is similarly maintained. (4) → (5), since the amount of power change becomes equal to or less than the threshold value β, the operating voltage calculation function 10 determines that the variation in the amount of solar radiation has converged as in the solar radiation pattern 2, and changes the operation mode from the voltage holding mode to the search mode. Switch. In the search mode, the operating point is changed in the order of (5) → (6) → (7) → (8), and the voltage Vmax2 at the maximum output operating point in the solar radiation pattern 2 is detected.

（実施形態２）
本実施形態を図８、図９に基づいて説明する。 (Embodiment 2 )
This embodiment will be described with reference to FIGS.

図８のフローチャートは本実施形態における動作電圧演算機能１０の動作の詳細を示す。図８に示すように、｜Pmax−Pin｜＞閾値α（ステップＳ１１）で且つ｜Pin−Pin’｜＜閾値β（ステップＳ１３）のとき、つまり電圧保持モード動作中に日照量の変動が発生し、その日照量の変動が収まった時点で、Pmax＜Pinのとき、つまり日射量が増加した場合は日照量変化後の最大出力動作電圧は電圧保持モードでの動作電圧対して高くなっていると判断し（ステップＳ１４）、次の目標動作電圧VrefをΔＶ増加させて探索モードに切り替え、Pmax＞Pinのとき、つまり日射量が減少した場合は変化した日射量での最大出力動作点の電圧は電圧保持モードの動作電圧に対して低くなっていると判断し（ステップＳ１４）、次の目標動作電圧VrefをΔＶ減少させて（ステップＳ１６）、探索モードに切り替える。つまり本実施形態では実施形態１でのフローチャートにステップＳ１４及びＳ１６を追加した点で実施形態１と相違し、その他のステップでの処理は実施形態１と同じある。 The flowchart of FIG. 8 shows details of the operation of the operating voltage calculation function 10 in this embodiment. As shown in FIG. 8, when | Pmax−Pin |> threshold α (step S11) and | Pin−Pin ′ | <threshold β (step S13), that is, fluctuations in the amount of sunlight occur during the voltage holding mode operation. However, when the fluctuation of the amount of sunlight has subsided, when Pmax <Pin, that is, when the amount of solar radiation increases, the maximum output operating voltage after the change in the amount of sunlight is higher than the operating voltage in the voltage holding mode. (Step S14), the next target operating voltage Vref is increased by ΔV to switch to the search mode. When Pmax> Pin, that is, when the solar radiation amount decreases, the voltage at the maximum output operating point at the changed solar radiation amount. Is determined to be lower than the operating voltage in the voltage holding mode (step S14), the next target operating voltage Vref is decreased by ΔV (step S16), and the mode is switched to the search mode. That is, this embodiment is different from the first embodiment in that steps S14 and S16 are added to the flowchart in the first embodiment, and the processing in other steps is the same as that in the first embodiment.

次に本実施形態を用いた場合の太陽電池１の動作を図９により説明する。   Next, the operation of the solar cell 1 when this embodiment is used will be described with reference to FIG.

まず電圧保持モードでの動作点を（１）、｜Pmax−Pin｜＞閾値αで且つ｜Pin−Pin’｜＜閾値β（ステップＳ１３）となったときの動作点を（２）（２）’とする。   First, the operating point in the voltage holding mode is (1), and the operating point when | Pmax−Pin |> threshold α and | Pin−Pin ′ | <threshold β (step S13) is satisfied (2) (2). 'And.

日射パターンが日射パターン１→日射パターン２のように出力電力Pinが増加して変動が収束した場合、最大出力動作点の電圧はVmax1→Vmax2と高くなっている。動作点（２）の出力電力は動作点（１）に対して増加しているので探索モードへの切り替え時の目標動作電圧Vrefの変化方向は電圧増加方向となる。一方、日射パターンが日射パターン１→日射パターン２’のように減少して変動が収束した場合、最大出力動作点の電圧はVmax1１→Vmax2’と低くなっている。動作点（２）の出力電力は動作点（１）に対して減少しているので探索モードへの切り替え時の目標動作電圧Vrefの変化方向は電圧減少方向となる。   When the output power Pin increases and the fluctuation converges as in the case where the solar radiation pattern is the solar radiation pattern 1 → the solar radiation pattern 2, the voltage at the maximum output operating point increases from Vmax1 to Vmax2. Since the output power at the operating point (2) is increased with respect to the operating point (1), the change direction of the target operating voltage Vref when switching to the search mode is the voltage increasing direction. On the other hand, when the solar radiation pattern decreases as the solar radiation pattern 1 → the solar radiation pattern 2 'and the fluctuation converges, the voltage at the maximum output operating point is as low as Vmax11 → Vmax2'. Since the output power at the operating point (2) decreases with respect to the operating point (1), the change direction of the target operating voltage Vref when switching to the search mode is the voltage decreasing direction.

本実施形態では以上のように動作するため日照量の変動後における最大出力動作電圧の方向と、目標動作電圧Vrefの変化方向は一致することになる。   In this embodiment, since the operation is as described above, the direction of the maximum output operating voltage after the change in the amount of sunshine coincides with the changing direction of the target operating voltage Vref.

（実施形態３）
本実施形態を図１０、図１１に基づいて説明する。図１０のフローチャートは本実施形態における動作電圧演算機能１０の詳細な動作を示す。図１０に示すように電圧保持モードにおいて出力電力Pinが低出力である時（ステップＳ１７）、最大出力電力Pmaxが所定の閾値δ未満であれば（ステップＳ１８）、目標動作電圧Vrefを増加させる（ステップＳ１９）。前記動作を継続して閾値δ以上となれば（ステップＳ１８）、目標動作電圧Vrefを減少させる（ステップ２０）。この場合閾値δの設定方法は、探索モードへの切り替え判定に用いられる閾値αより小さくすることが必要である。また、閾値δをあまり大きくしてしまうと最大出力電力Pmaxに対して電力損失が発生してしまうため、実使用上問題とならない程度の値に設定することが望ましい。 (Embodiment 3 )
This embodiment will be described with reference to FIGS. The flowchart of FIG. 10 shows the detailed operation of the operating voltage calculation function 10 in this embodiment. As shown in FIG. 10, when the output power Pin is low in the voltage holding mode (step S17), if the maximum output power Pmax is less than the predetermined threshold δ (step S18), the target operating voltage Vref is increased (step S18). Step S19). If the operation continues and becomes equal to or higher than the threshold value δ (step S18), the target operating voltage Vref is decreased (step 20). In this case, the setting method of the threshold value δ needs to be smaller than the threshold value α used for determination of switching to the search mode. Further, if the threshold value δ is increased too much, a power loss occurs with respect to the maximum output power Pmax. Therefore, it is desirable to set the value so as not to cause a problem in actual use.

また図１０のフローチャートでは基本形態の図２に示すフローチャートに対して前記機能（ステップＳ１８〜Ｓ２０）を付加したものであるが、勿論図６や図８のフローチャートに前記機能を増加しても良い。 Further, in the flowchart of FIG. 10, the function (steps S18 to S20) is added to the flowchart shown in FIG. 2 of the basic form , but of course, the function may be increased to the flowcharts of FIGS. .

次に本実施形態を用いた場合の太陽電池１の動作を図１１により説明する。図１１中（１）〜（７）はサンプリング毎の動作点を示し、（１）→（７）の順に変化するものとする。最大出力電力の動作点（１）で電圧保持モードで動作している場合、サンプリング毎に目標動作電圧VrefをΔＶずつ増加させると動作点は（２）→（３）→（４）→（５）→（６）→（７）へと変化する。動作点（７）での出力電力Ｐ７と最大出力電力Pmaxの差分は閾値δ以上となっているため目標動作電圧VrefをΔＶ減少させ動作点（６）へと変化させる。動作点（６）での出力電力は閾値δ以下であるので目標動作電圧VrefをΔＶ増加させる。これにより動作点は（７）に変化する。Ｐ７は動作点（７）の出力電力を示す。   Next, operation | movement of the solar cell 1 at the time of using this embodiment is demonstrated with reference to FIG. In FIG. 11, (1) to (7) indicate operating points for each sampling, and change in the order of (1) → (7). When operating in the voltage holding mode at the operating point (1) of the maximum output power, if the target operating voltage Vref is increased by ΔV for each sampling, the operating point is (2) → (3) → (4) → (5 ) → (6) → (7). Since the difference between the output power P7 and the maximum output power Pmax at the operating point (7) is equal to or greater than the threshold δ, the target operating voltage Vref is decreased by ΔV and changed to the operating point (6). Since the output power at the operating point (6) is less than or equal to the threshold value δ, the target operating voltage Vref is increased by ΔV. As a result, the operating point changes to (7). P7 indicates the output power at the operating point (7).

以上に示すように日射量の変動が発生しない限りは動作点（６）と動作点（７）でサンプリング毎に交互に動作することとなる。   As described above, as long as the solar radiation amount does not vary, the operating point (6) and the operating point (7) operate alternately for each sampling.

本発明に係る電力変換装置の全体構成を示すフロック図である。It is a flock figure which shows the whole structure of the power converter device which concerns on this invention. 基本形態における最大電力追尾制御方法のフローチャートである。It is a flowchart of the maximum electric power tracking control method in a basic form . 基本形態における最大出力動作点付近の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the maximum output operating point vicinity in a basic form . 基本形態における最大電力追尾制御方法を用いた場合の太陽電池の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the solar cell at the time of using the maximum electric power tracking control method in a basic form . 基本形態における最大出力動作点の電圧の設定方法の説明図である。It is explanatory drawing of the setting method of the voltage of the maximum output operating point in a basic form . 実施形態１における最大電力追尾制御方法のフローチャートである。It is a flowchart of the maximum power tracking control method in Embodiment 1. 実施形態１における最大電力追尾制御方法を用いた場合の太陽電池の動作説明図である。FIG. 5 is an operation explanatory diagram of a solar cell when using the maximum power tracking control method according to Embodiment 1 . 実施形態２における最大電力追尾制御方法のフローチャートである。6 is a flowchart of a maximum power tracking control method according to the second embodiment. 実施形態２における最大電力追尾制御方法を用いた場合の太陽電池の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the solar cell at the time of using the maximum electric power tracking control method in Embodiment 2. FIG. 実施形態３における最大電力追尾制御方法のフローチャートである。10 is a flowchart of a maximum power tracking control method according to Embodiment 3 . 実施形態３における最大電力追尾制御方法を用いた場合合の太陽電池の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the solar cell when the maximum electric power tracking control method in Embodiment 3 is used. 従来の最大電力追尾制御方法を用いた場合の太陽電池の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the solar cell at the time of using the conventional maximum electric power tracking control method. 従来の最大電力追尾制御方法を用いた場合の動作点の変化の説明図である。It is explanatory drawing of the change of the operating point at the time of using the conventional maximum power tracking control method. 従来の最大電力追尾制御方法を用いた場合の最大出力動作点付近での電力損失の説明図である。It is explanatory drawing of the power loss in the vicinity of the maximum output operating point at the time of using the conventional maximum power tracking control method. 従来の最大電力追尾制御方法を用いた場合の日照量の変動時に発生する誤動作の説明図である。It is explanatory drawing of the malfunction which generate | occur | produces at the time of the fluctuation | variation of the amount of sunlight at the time of using the conventional maximum electric power tracking control method. 従来の最大電力追尾制御を用いた場合の低日射量時での動作の説明図である。It is explanatory drawing of the operation | movement at the time of the low solar radiation amount at the time of using the conventional maximum electric power tracking control.

符号の説明Explanation of symbols

１ 太陽電池
２ インバータ部
３ 連系保護部
４ ＤＣ／ＤＣコンバータ
５ ＤＣ／ＡＣインバータ
６１ ドライブ回路
６２ ドライブ回路
７ ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路
８ 電流制御回路
９ マイクロコンピュータ
１０ 動作電圧演算機能
１１ 電流振幅演算機能
１２ 位相演算機能
１３ 乗算機能
ＡＣ 商用電源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solar cell 2 Inverter part 3 Connection protection part 4 DC / DC converter 5 DC / AC inverter 61 Drive circuit 62 Drive circuit 7 DC / DC converter control circuit 8 Current control circuit 9 Microcomputer 10 Operating voltage calculation function 11 Current amplitude calculation Function 12 Phase calculation function 13 Multiplication function AC Commercial power supply

Claims (5)

太陽電池を入力電源として交流をインバータ部で得る太陽光発電に用いられ、前記インバータ部が太陽電池の動作電圧を所定電圧変化させ、太陽電池の出力電力が増加すれば前記変化方向と同一の方向に前記動作電圧を前記所定電圧変化させ、太陽電池の出力電力が減少すれば前記変化方向を反転させて前記動作電圧を前記所定電圧変化させる動作を繰り返して実行することにより、太陽電池の最大出力動作点を検出する最大電力追尾制御方法において、
前記太陽電池の動作電圧が少なくとも３つの電位で繰り返して変化するときに前記最大出力動作点付近の動作であると前記インバータ部の判断手段で判断し、前記太陽電池の最大出力動作点付近の動作が判断されると、太陽電池の最大出力電力値を記憶手段に記憶し、該記憶手段で記憶した最大出力電力値となる動作電圧を前記最大出力動作点付近で変化している電位の中央値に設定することによって前記最大出力電力値となる動作電圧を前記中央値に固定するように前記インバータ部を制御し、その後、太陽電池の出力電力値を検出し、この検出される出力電力値と、前記記憶手段で記憶した前記最大出力電力値との差分が所定値以上になるまで、前記最大出力電力値となる動作電圧を前記中央値に固定するための前記インバータ部への制御を継続することを特徴とする最大電力追尾制御方法。 Used the AC as the input power of the solar cell to the solar power obtained by the inverter unit, the inverter unit is a predetermined voltage change the operating voltage of the solar cell, the direction of change in the same direction when increased power output of the solar cell wherein said operating voltage to a predetermined voltage is changed, by performing the operation voltage output power by inverting the direction of change if reduction of the solar cell by repeating the operation that the predetermined voltage change, the maximum output of the solar cell In the maximum power tracking control method for detecting the operating point,
When the operating voltage of the solar cell repeatedly changes at least at three potentials, the inverter unit determines that the operation is near the maximum output operating point, and the operation near the maximum output operating point of the solar cell. Is determined, the maximum output power value of the solar cell is stored in the storage means, and the operating voltage that is the maximum output power value stored in the storage means is the median value of the potential changing near the maximum output operating point. The inverter unit is controlled so as to fix the operating voltage at which the maximum output power value is set to the median value, and then the output power value of the solar cell is detected, and the detected output power value and Until the difference from the maximum output power value stored in the storage means becomes equal to or greater than a predetermined value, the control to the inverter unit for fixing the operating voltage at the maximum output power value to the median value. Maximum power tracking control method, characterized by continuing. 前記差分が前記所定値以上になったときに、検出する前記太陽電池の出力電力値の変化が収束するまでは前記動作電圧を維持し、収束後に前記動作電圧を変化させて最大出力動作点を検出することを特徴とする請求項１記載の最大電力追尾制御方法。 When the difference is greater than or equal to the predetermined value, the operating voltage is maintained until the change in the output power value of the solar cell to be detected converges, and after the convergence, the operating voltage is changed to obtain a maximum output operating point. The maximum power tracking control method according to claim 1, wherein the maximum power tracking control method is detected . 前記収束後に動作電圧を変化させる方向は、収束後の太陽電池の出力電力値が前記記憶手段に記憶した最大出力電力値に対して増加していれば電圧増加方向に、収束後の出力電力が記憶した最大出力電力に対して減少していれば電圧減少方向に変化させることを特徴とする請求項２記載の最大電力追尾制御方法。 The direction in which the operating voltage is changed after convergence is such that if the output power value of the solar cell after convergence is increased with respect to the maximum output power value stored in the storage means, the output power after convergence is in the direction of increasing voltage. 3. The maximum power tracking control method according to claim 2, wherein if it decreases with respect to the stored maximum output power, the maximum power tracking control method is changed in a voltage decreasing direction . 記憶した最大出力電力値が所定値より低いときに、前記記憶手段で記憶した最大出力電力値に対して、一定の電力変動範囲内であれば前記動作電圧を増加させることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の最大電力追尾制御方法。 The operating voltage is increased when a stored maximum output power value is lower than a predetermined value, if the power output is within a certain power fluctuation range with respect to the maximum output power value stored in the storage means. 4. The maximum power tracking control method according to any one of 1 to 3 . 太陽電池を入力電源として交流に変換するインバータ部を備えた電力変換装置において、
前記インバータ部が太陽電池の動作電圧を所定電圧変化させ、太陽電池の出力電力が増加すれば前記変化方向と同一の方向に前記動作電圧を前記所定電圧変化させ、太陽電池の出力電力が減少すれば前記変化方向を反転させて前記動作電圧を前記所定電圧変化させる動作を繰り返して実行することにより、前記太陽電池の出力電力値を検出する検出手段と、
前記太陽電池の動作電圧が少なくとも３つの電位で繰り返して変化するときに前記太陽電池の最大出力動作点付近の動作であると判断する判断手段と、
該判断手段で前記太陽電池の最大出力動作点付近の動作が判断されると、前記太陽電池の最大出力電力値を記憶する記憶手段と、
該記憶手段で記憶した最大出力電力値となる動作電圧を前記最大出力動作点付近で変化している電位の中央値に設定することによって前記最大出力電力値となる動作電圧を前記中央値に固定するように前記インバータ部を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記検出手段で検出された出力電力値と、前記記憶手段で記憶された前記最大出力電力値との差分が所定値以上になるまで、前記最大出力電力値となる動作電圧を前記中央値に固定するための前記インバータ部への制御を継続する
ことを特徴とする電力変換装置。 In a power conversion device including an inverter unit that converts a solar cell into an alternating current as an input power source,
If the inverter unit changes the operating voltage of the solar cell by a predetermined voltage and the output power of the solar cell increases, the operating voltage is changed by the predetermined voltage in the same direction as the changing direction, and the output power of the solar cell is reduced. Detecting means for detecting the output power value of the solar cell by repeatedly performing the operation of reversing the change direction and changing the operating voltage by the predetermined voltage ;
Determining means for determining that the operation of the solar cell is an operation near the maximum output operating point when the operating voltage of the solar cell repeatedly changes at at least three potentials ;
When the determination means determines an operation near the maximum output operating point of the solar cell, storage means for storing the maximum output power value of the solar cell;
The operating voltage that becomes the maximum output power value is fixed to the median value by setting the operating voltage that becomes the maximum output power value stored in the storage means to the median value of the potential changing near the maximum output operating point. And a control means for controlling the inverter unit ,
The control means sets the operating voltage that becomes the maximum output power value until a difference between the output power value detected by the detection means and the maximum output power value stored by the storage means becomes equal to or greater than a predetermined value. The power conversion device is characterized in that the control to the inverter unit for fixing to the median value is continued .
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