JP4895686B2 - 太陽光発電システム - Google Patents
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Description
図1は本発明の実施の形態1に係る太陽光発電システムの概略構成を示す回路図、図2は実施の形態1の太陽光発電システムにおける制御回路の構成を示すブロック回路図である。
実施の形態1の太陽光発電システムは、例えば商用電力系統4に連係されており、主要部として、複数の太陽電池モジュールが組み合わされてなる太陽電池1、電力変換器であるインバータ回路3、インバータ回路3を制御する制御回路10などが備えられている。インバータ回路3の入力側には、太陽電池1に発生する電圧を平滑化するコンデンサ2および太陽電池1の電圧(以下、「太陽電池電圧VPV」という)を検出する太陽電池電圧検出部5が設けられ、インバータ回路3の出力側には、インバータ出力電圧VOUT を検出するインバータ出力電圧検出部6およびインバータ出力電流IOUT を検出するインバータ出力電流検出部7が設けられている。前述した太陽電池電圧VPV、インバータ出力電圧VOUT およびインバータ出力電流IOUT は、時間t1(数十ms程度)毎に制御回路10により読み込まれている。
制御回路10の乗算器11は、インバータ出力電圧VOUT とインバータ出力電流IOUT とからインバータ出力電力POUT を算出し、電力変化量算出部12は、単位太陽電池電圧あたりのインバータ出力電力POUT の変化量dPOUT /dVPVを算出して、目標太陽電池電圧算出部13と最大電力点平均電圧算出部16とにそれぞれ送出する。一方、最大電力点平均電圧算出部16は、図4に示すように、Modeが「1」かどうかを判定しており(S20)、Modeが「1」のときは、電力変化量算出部12により算出された変化量dPOUT /dVPVの微分値の符号が反転しているかどうかを判定する(S21)。その微分値の符号が反転しているときは、そのときの太陽電池電圧VPVが最大電力点MPPを与える電圧値と判断して、その太陽電池電圧VPVを記憶部17に書き込む。選択した太陽電池電圧VPVの書き込みは、記憶部17に設けられた5つのエリアに順次に書き込んでいき、それ以上の太陽電池電圧VPVを書き込んでいくときは、最も古い太陽電池電圧VPVをクリアにして、常に新しい太陽電池電圧VPVを保存するようにしている(S22)。そして、記憶部17への書き込みが5つになる毎に最大電力点平均電圧VPVmeanを算出し(S23)、目標太陽電池電圧算出部13に送出する。乗算器11によるインバータ出力電力POUT の算出から太陽電池電圧VPVの記憶部17への書き込みは、ほぼ時間t1毎に繰り返し行われている。
実施の形態1は、低日射量時、高日射量状態(Mode=1)のときに算出された最大電力点平均電圧VPVmeanを目標太陽電池電圧VPVref とし、これを最大電力点追従制御に用いて、太陽電池電圧VPVを振動させることなく太陽電池1の最大電力点MPPに接近させるようにしたものであるが(図6参照)、実施の形態2では、最大電力点平均電圧VPVmeanを算出する毎に、その平均電圧VPVmeanを値に応じて補正をするようにしたもので、制御回路10の最大電力点平均電圧算出部16に、最大電力点平均電圧VPVmeanを補正するための補正値D、上限値Vupper および下限値Vlower がそれぞれ設定されている。これ以外については実施の形態1と同様に、ある程度の日射量が得られる日中は山登りモード(Mode=1)で最大電力点MPPの追従制御が行われている(図3参照)。また、最大電力点追従制御と同時に低日射量状態の検知が行われており、低日射量状態が所定時間(tsun =H)継続されたことを検知した場合は、低日射モード(Mode=0)へ移行し、そして、山登りモードへの移行判定を随時行っている。
最大電力点平均電圧算出部16は、時間t1毎にModeが「1」かどうかを判定しており(S20)、Modeが「0」のとき、これ以降の動作を行うことなく終了するが、Modeが「1」のときは、そのときに電力変化量算出部12により算出された変化量dPOUT /dVPVの微分値を読み込んで、その微分値の符号が反転しているかどうかを判定する(S21)。その微分値の符号が反転していないときは動作を終了するが、微分値の符号が反転しているときは、そのときの太陽電池電圧VPVが最大電力点MPPを与える電圧値と判断して、その太陽電池電圧VPVを記憶部17に書き込む。選択した太陽電池電圧VPVの書き込みは、実施の形態1と同様に、記憶部17に設けられた5つのエリアに順次に書き込んでいき、それ以上の太陽電池電圧VPVを書き込んでいくときは、最も古い太陽電池電圧VPVをクリアにして、常に新しい太陽電池電圧VPVを保存するようにしている(S22)。
Claims (1)
- 太陽電池と、
該太陽電池より発生する直流電力を交流電力に変換する電力変換器と、
前記太陽電池の電圧を検出する太陽電池電圧検出部と、
前記電力変換器の出力電圧を検出する出力電圧検出部と、
前記電力変換器の出力電流を検出する出力電流検出部と、
前記出力電圧および前記出力電流から得られる前記電力変換器の出力電力を前記太陽電池電圧で微分して電力変化量を算出する電力変化量算出部と、
前記出力電力が予め設定された閾値より高いとき高日射量状態として、前記電力変化量がゼロより大きいか小さいかを判定し、前記電力変化量がゼロより大きいときには前回の目標太陽電池電圧に所定値を加算して今回の目標太陽電池電圧とし、前記電力変化量がゼロより小さいときには前回の目標太陽電池電圧から所定値を減算して今回の目標太陽電池電圧とする目標太陽電池電圧算出部と、
前記太陽電池電圧が前記目標太陽電池電圧に一致するように前記電力変換器を制御し、前記太陽電池の電力を最大電力に推移させる電力制御部と、
前記電力変化量の符号が反転しているかどうかを判定し、その符号が反転したきに、そのときの太陽電池電圧が最大電力を与える電圧としてその太陽電池電圧を前記太陽電池電圧検出部を通して読み込み、この状態の太陽電池電圧を複数回読み込んだときには、その複数の太陽電池電圧から平均電圧を算出する平均電圧算出部とを備え、
前記目標太陽電池電圧算出部は、前記出力電力が予め設定された閾値より低いとき低日射量状態として、前記平均電圧算出部により算出された平均電圧を目標太陽電池電圧とし、平均電圧を目標太陽電池電圧としたときから所定時間を経過したかどうかを判定し、所定時間を経過していないときには平均電圧を目標太陽電池電圧としてそのままにし、所定時間を経過したときには高日射量時の最大電力追従のための目標太陽電池電圧の算出に入ることを特徴とする太陽光発電システム。
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