JP5026374B2 - Power control method and power control apparatus - Google Patents

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Description

この発明は、電力制御方法および電力制御装置に関する。   The present invention relates to a power control method and a power control apparatus.

従来より、電源インフラの確保が困難な場所の電源として、あるいは、温室効果ガス排出量削減を目的とした地球環境に対する観点から、太陽光によって発電を行なう太陽電池の重要性が認識されており、その開発が進められている。   Conventionally, the importance of solar cells that generate electricity using sunlight has been recognized as a power source for places where it is difficult to secure power infrastructure, or from the viewpoint of the global environment aimed at reducing greenhouse gas emissions. Its development is ongoing.

太陽光発電を用いたシステムを構築するためには、太陽電池から最大限の電力を取り出すことが重要となる。例えば、太陽電池および蓄電池から構成される自立型電源と、自立型電源から供給される電力を消費して動作する負荷とから構成される太陽光発電による自立型電源システムにおいては、太陽電池から最大限の電力を取り出して蓄電池や負荷に供給することが、蓄電池での効率的な充電や、負荷の安定した動作を実現するために重要となる。   In order to construct a system using photovoltaic power generation, it is important to extract the maximum power from the solar cell. For example, in a self-supporting power source system using solar power generation that includes a stand-alone power source composed of a solar battery and a storage battery and a load that operates by consuming electric power supplied from the stand-alone power source, It is important to take out a limited amount of power and supply it to the storage battery and the load in order to realize efficient charging of the storage battery and stable operation of the load.

太陽電池で発生する電圧（Ｖ）および電流（Ｉ）の出力特性は、図９に示すような特性曲線を描くことが知られている。図９は、太陽電池の電圧・電流特性曲線を説明するための図である。   It is known that the output characteristics of voltage (V) and current (I) generated in a solar cell draw a characteristic curve as shown in FIG. FIG. 9 is a diagram for explaining a voltage / current characteristic curve of a solar cell.

太陽電池の発生電圧が「Ｖ１」であり、太陽電池の発生電流が「Ｉ１」である場合、太陽電池から得られる発電電力「Ｗ１」は、「Ｖ１×Ｉ１」となる。すなわち、太陽電池から得られる発電電力「Ｗ１」は、図９に示す斜線領域の面積となる。なお、図９に示す「Voc」は、電流が「０」のとき、すなわち、太陽電池の出力を開放したときの開放電圧であり、図９に示す「Isc」は、電圧が「０」のとき、すなわち、太陽電池の出力を短絡したときの短絡電流である。 When the generated voltage of the solar cell is “V1” and the generated current of the solar cell is “I1”, the generated power “W1” obtained from the solar cell is “V1 × I1”. That is, the generated power “W1” obtained from the solar cell has the area of the shaded area shown in FIG. “V oc ” shown in FIG. 9 is an open circuit voltage when the current is “0”, that is, when the output of the solar cell is opened, and “I sc ” shown in FIG. ", That is, the short-circuit current when the output of the solar cell is short-circuited.

したがって、図９に示す斜線領域の面積が最大となる「Ｖ１」および「Ｉ１」に、太陽電池から出力される電圧および電流を調整することが、太陽電池から最大限の電力を取り出すためには必要となる。すなわち、斜線領域の面積が最大となる電圧および電流が、最大電力点（Maximum Power Point 、ＭＰＰ）として定義される。   Therefore, in order to extract the maximum power from the solar cell, adjusting the voltage and current output from the solar cell to “V1” and “I1” where the hatched area shown in FIG. Necessary. That is, the voltage and current that maximize the area of the hatched region are defined as the maximum power point (MPP).

しかし、図９に示す太陽電池の電圧・電流特性曲線は、日照量、温度など気象条件により変化するので、電圧・電流特性曲線に基づくＭＰＰも、定点とはならない。このため、太陽電池から常に最大電力を取り出すためには、移動するＭＰＰを追従する最大電力点追従（Maximum Power Point Tracker：ＭＰＰＴ）によって、太陽電池から最大電力を取り出すように制御する必要がある。   However, since the voltage / current characteristic curve of the solar cell shown in FIG. 9 changes depending on weather conditions such as the amount of sunlight and temperature, the MPP based on the voltage / current characteristic curve is not a fixed point. For this reason, in order to always extract the maximum power from the solar cell, it is necessary to perform control so that the maximum power is extracted from the solar cell by maximum power point tracking (MPPT) that follows the moving MPP.

これまでに、ＭＰＰＴ法として、山登りＰ＆Ｏ法（Hill climbing /Perturb and Observe method）、ＩＣ（Incremental Conductance）法、開放電圧を用いた方法などが知られている（例えば、非特許文献１参照）。   Up to now, as a MPPT method, a hill-climbing P & O method (Hill climbing / Perturb and Observe method), an IC (Incremental Conductance) method, a method using an open circuit voltage, and the like are known (for example, see Non-Patent Document 1).

山登りＰ＆Ｏ法は、太陽電池の出力電圧を横軸に、太陽電池の出力電力を縦軸にしてプロットした場合の電力プロファイルが山形をしていることを用い、任意の電圧時での電力を求めたのちに、次の電圧時での電力を求めて、電力の傾きを算出し、算出した電力の傾きによって、電圧値を変化させる方向を定めることにより、電力プロファイルの山を登るように電圧値を移動させて山の頂点（電力値の頂点）となる電圧（ＭＰＰ電圧）を算出する方法である。   The hill-climbing P & O method uses the fact that the power profile when the output voltage of a solar cell is plotted on the horizontal axis and the output power of the solar cell is plotted on the vertical axis, and the power at an arbitrary voltage is obtained. After that, the power at the next voltage is obtained, the slope of the power is calculated, and the voltage value is set so as to climb the peak of the power profile by determining the direction in which the voltage value is changed by the calculated power slope. Is used to calculate the voltage (MPP voltage) that becomes the peak of the mountain (the peak of the power value).

また、ＩＣ法は、山登りＰ＆Ｏ法と同様に上述した電力プロファイルの頂点を探索する方法である。ＩＣ法は、太陽電池の電圧を「Ｖ」とし、電流を「Ｉ」とすると、電圧の変化量に対する電流の変化量である「ΔＩ／ΔＶ」と「−Ｉ／Ｖ」とが等しくなる点が山の頂点（電力値の頂点）となることを利用してＭＰＰを追従探索する方法である。   The IC method is a method for searching for the apex of the above-described power profile in the same manner as the hill-climbing P & O method. In the IC method, when the voltage of the solar cell is “V” and the current is “I”, “ΔI / ΔV” and “−I / V”, which are current variations with respect to the voltage variation, are equal. Is a method for pursuing an MPP by utilizing the fact that becomes the peak of a mountain (the peak of a power value).

また、開放電圧を用いた方法は、シリコン型の太陽電池において、ＭＰＰ電圧が、開放電圧の７０％〜８０％近傍に位置する性質を用いた方法であり、システムを構築するシリコン型の太陽電池の開放電圧を求めておき、求めた開放電圧に、例えば、「０．７５」を掛け合わせた値を、ＭＰＰ電圧として算出する方法である。   The method using the open circuit voltage is a method using the property that the MPP voltage is located in the vicinity of 70% to 80% of the open circuit voltage in the silicon type solar cell, and the silicon type solar cell for constructing the system. Is obtained by multiplying the obtained open-circuit voltage by, for example, “0.75” as the MPP voltage.

太陽光発電を用いたシステムでは、上述したＭＰＰＴの機能を有するコントローラが太陽電池に接続され、コントローラは、ＭＰＰを検知して太陽電池から最大限の電力を取り出して蓄電池や負荷に供給する。   In a system using solar power generation, the above-mentioned controller having the MPPT function is connected to the solar battery, and the controller detects the MPP, extracts the maximum power from the solar battery, and supplies it to the storage battery and the load.

“Comparison of Photovoltaic Array Maximum Power Point Tracking Techniques”, IEEE Transaction on energy conversion Vol.22, No.2, June, 2007, Page(s):439 - 449“Comparison of Photovoltaic Array Maximum Power Point Tracking Techniques”, IEEE Transaction on energy conversion Vol.22, No.2, June, 2007, Page (s): 439-449

ところで、上記した従来の技術は、迅速に最大電力点（ＭＰＰ）を精度よく求めることができないという課題があった。   By the way, the above-described conventional technique has a problem that the maximum power point (MPP) cannot be obtained quickly and accurately.

すなわち、上記した山登りＰ＆Ｏ法やＩＣ法においては、ＭＰＰＴの実行中に、日照量、温度など気象条件が変化すると、電力の傾きや「ΔＩ／ΔＶ」が時々刻々と変化するために、ＭＰＰの探索に時間がかかってしまう。また、電力プロファイルは、滑らかな曲線とは限らず、局所的に乱れたプロファイルとなるために、上記した山登りＰ＆Ｏ法やＩＣ法を実行しても、ローカルミニマムに陥るために、誤ったＭＰＰ電圧を算出してしまう可能性がある。   That is, in the above-described hill-climbing P & O method and IC method, when the weather conditions such as the amount of sunlight and temperature change during execution of MPPT, the slope of power and “ΔI / ΔV” change from moment to moment. It takes time to search. In addition, since the power profile is not necessarily a smooth curve, it becomes a locally disturbed profile, so even if the above-described hill-climbing P & O method or IC method is executed, it will fall into a local minimum, and an incorrect MPP voltage May be calculated.

また、上記した開放電圧を用いた方法においては、開放電圧を求めておけばＭＰＰ電圧を迅速に算出することができるが、システムを構築する太陽電池がシリコン型の大規模なものであり、温度が大きく変化する環境に設置される場合、ＭＰＰの移動量が大きく、ＭＰＰ電圧のずれ幅が大きくなる。このため、ＭＰＰを精度よく求めるためには、山登りＰ＆Ｏ法やＩＣ法を併用する必要がある。   Further, in the method using the open circuit voltage, the MPP voltage can be quickly calculated if the open circuit voltage is obtained. However, the solar cell for constructing the system is a silicon-type large-scale device, and the temperature When installed in an environment in which the voltage changes greatly, the movement amount of the MPP is large, and the deviation width of the MPP voltage is large. For this reason, in order to obtain MPP with high accuracy, it is necessary to use the hill-climbing P & O method and the IC method together.

そこで、この発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、迅速に最大電力点を精度よく求めて太陽電池からの出力電力を常に最大にすることが可能となる電力制御方法および電力制御装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and it is possible to quickly obtain the maximum power point with high accuracy and to always maximize the output power from the solar cell. It is an object to provide a control method and a power control apparatus.

上述した課題を解決し、目的を達成するため、この方法は、太陽光によって発電する太陽電池からの出力電力を制御する電力制御方法であって、前記太陽電池で発生する電圧と電流との関係を示す電池特性曲線が近似された近似式を確定するために用いられる当該太陽電池に固有のパラメータである電池パラメータを、所定の日照量および所定の温度における当該太陽電池の短絡電流および開放電圧と、前記開放電圧の温度依存性を示す関係式とを用いて算出する電池パラメータ算出ステップと、前記電池パラメータ算出ステップによって算出された前記電池パラメータから確定される近似式から、前記太陽電池の温度と前記太陽電池の最大電力点を出力するための電圧である最大電力点出力電圧との関係を示す温度電圧関係式を算出する温度電圧関係式算出ステップと、前記温度電圧関係式算出ステップによって算出された前記温度電圧関係式と、前記太陽電池の現時点での温度とから、現時点での最大電力点出力電圧を算出する最大電力点出力電圧算出ステップと、前記太陽電池からの出力電圧が、前記最大電力点出力電圧算出ステップによって算出された現時点での最大電力点出力電圧となるように制御する電圧制御ステップと、を含んだことを要件とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, this method is a power control method for controlling output power from a solar cell that generates power by sunlight, and a relationship between a voltage and a current generated in the solar cell. A battery parameter that is a parameter specific to the solar cell used to determine an approximate expression approximated by a battery characteristic curve indicating a short-circuit current and an open-circuit voltage of the solar cell at a predetermined amount of sunlight and a predetermined temperature A battery parameter calculation step calculated using a relational expression indicating temperature dependence of the open circuit voltage, and an approximate expression determined from the battery parameter calculated by the battery parameter calculation step, A temperature for calculating a temperature voltage relational expression indicating a relationship with a maximum power point output voltage which is a voltage for outputting the maximum power point of the solar cell. The maximum power point for calculating the current maximum power point output voltage from the voltage relationship equation calculating step, the temperature voltage relationship equation calculated by the temperature voltage relationship equation calculating step, and the current temperature of the solar cell. An output voltage calculation step, and a voltage control step for controlling the output voltage from the solar cell to be the current maximum power point output voltage calculated by the maximum power point output voltage calculation step. Is a requirement.

また、この装置は、太陽光によって発電する太陽電池からの出力電力を制御する電力制御装置であって、前記太陽電池で発生する電圧と電流との関係を示す電池特性曲線が近似された近似式を確定するために用いられる当該太陽電池に固有のパラメータである電池パラメータを、所定の日照量および所定の温度における当該太陽電池の短絡電流および開放電圧と、前記開放電圧の温度依存性を示す関係式とを用いて算出し、算出された前記電池パラメータから確定される近似式を用いることにより、前記太陽電池の温度と前記太陽電池の最大電力点を出力するための電圧である最大電力点出力電圧との関係を示す温度電圧関係式が算出されて格納された場合に、前記温度電圧関係式と前記太陽電池の現時点での温度とから、現時点での最大電力点出力電圧を算出する最大電力点出力電圧算出手段と、前記太陽電池からの出力電圧が、前記最大電力点出力電圧算出手段によって算出された現時点での最大電力点出力電圧となるように制御する電圧制御手段と、を備えたことを要件とする。   In addition, this device is a power control device that controls output power from a solar cell that generates power by sunlight, and an approximate expression in which a battery characteristic curve indicating a relationship between voltage and current generated in the solar cell is approximated. A battery parameter, which is a parameter specific to the solar cell used to determine A maximum power point output that is a voltage for outputting the temperature of the solar cell and the maximum power point of the solar cell by using an approximate expression that is determined from the calculated battery parameter When a temperature voltage relational expression indicating a relation with voltage is calculated and stored, the maximum voltage at the present time is calculated from the temperature voltage relational expression and the current temperature of the solar cell. Maximum power point output voltage calculating means for calculating a point output voltage and control so that the output voltage from the solar cell becomes the current maximum power point output voltage calculated by the maximum power point output voltage calculating means. And a voltage control means.

開示の方法および装置によれば、電池パラメータによって確定された精度の高い電池特性曲線の近似式から算出される温度電圧関係式を用いることにより、太陽電池の温度を取得するのみで最大電力点出力電圧を算出することができ、迅速に最大電力点を精度よく求めて太陽電池からの出力電力を常に最大にすることが可能となる。   According to the disclosed method and apparatus, the maximum power point output is obtained only by obtaining the temperature of the solar cell by using the temperature-voltage relational expression calculated from the approximate expression of the battery characteristic curve with high accuracy determined by the battery parameter. The voltage can be calculated, and the maximum power point can be obtained quickly and accurately, and the output power from the solar cell can always be maximized.

以下に添付図面を参照して、この発明に係る電力制御方法および電力制御装置の好適な実施例を詳細に説明する。なお、以下では、太陽電池と蓄電池とから構成される自立型電源と自立型電源から供給される電力により動作する負荷とからなる自立型電源システムに、この発明に係る電力制御方法を実行する制御装置が設置された場合を実施例として説明する。   Exemplary embodiments of a power control method and a power control apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the following, a control for executing the power control method according to the present invention in a self-supporting power source system including a self-supporting power source composed of a solar battery and a storage battery and a load operated by power supplied from the self-supporting power source. A case where the apparatus is installed will be described as an example.

［実施例１における自立型電源システムの構成］
まず、本実施例における自立型電源システムの構成について、図１などを用いて説明する。図１は、実施例１における自立型電源システムの構成を説明するための図である。 [Configuration of Self-supporting Power Supply System in Embodiment 1]
First, the configuration of the self-supporting power supply system in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of the self-supporting power supply system according to the first embodiment.

図１に示すように、実施例１における自立型電源システムは、ＰＶパネル１と、ニッケル水素蓄電池２と、コントローラ３と、負荷４と、制御装置５と、シャント抵抗６と、電池切り離しスイッチ７と、負荷切り離しスイッチ８と、ＰＶパネル１に取り付けられた温度センサー９とから構成される。なお、図１において、実線は、電力線を示しており、点線は、制御装置５による制御の対応関係を示している。   As shown in FIG. 1, the self-supporting power supply system according to the first embodiment includes a PV panel 1, a nickel metal hydride storage battery 2, a controller 3, a load 4, a control device 5, a shunt resistor 6, and a battery disconnecting switch 7. And a load disconnect switch 8 and a temperature sensor 9 attached to the PV panel 1. In FIG. 1, a solid line indicates a power line, and a dotted line indicates a correspondence relationship of control by the control device 5.

ＰＶパネル１は、太陽光発電（Ｐｈｏｔｏ Ｖｏｌｔａｉｃ）を行なう機器であり、特許請求の範囲に記載の「太陽電池」に対応する。なお、本実施例におけるＰＶパネル１は、多結晶系シリコンを光吸収層の材質とする太陽電池である。   The PV panel 1 is a device that performs solar power generation (Photo Voltaic), and corresponds to a “solar cell” recited in the claims. In addition, the PV panel 1 in a present Example is a solar cell which uses polycrystalline silicon as the material of a light absorption layer.

温度センサー９は、ＰＶパネル１に取り付けられ、ＰＶパネル１の温度（パネル温度）を取得する。   The temperature sensor 9 is attached to the PV panel 1 and acquires the temperature of the PV panel 1 (panel temperature).

ニッケル水素蓄電池２は、複数の電池セルから構成される電池モジュールである。例えば、図２に示すように、本実施例におけるニッケル水素蓄電池２は、公称９５Ａｈの電池セルが１０個直列に接続され、さらに、電池セルに取り付けられた温度センサーと、温度センサーおよび電力線を取り出すコネクタと、冷却ファンと、収納箱とから構成される。なお、図２は、実施例１において用いられるニッケル水素蓄電池を説明するための図である。   The nickel metal hydride storage battery 2 is a battery module composed of a plurality of battery cells. For example, as shown in FIG. 2, the nickel-metal hydride storage battery 2 in the present embodiment has ten nominally 95 Ah battery cells connected in series, and further, a temperature sensor attached to the battery cell, a temperature sensor, and a power line are taken out. It is comprised from a connector, a cooling fan, and a storage box. In addition, FIG. 2 is a figure for demonstrating the nickel hydride storage battery used in Example 1. FIG.

一般的なニッケル水素蓄電池の特性として、温度感受性が高いことがあげられる。すなわち、ニッケル水素蓄電池は、温度変動によって出力電圧が異なるため、充電時における電池セルの温度にばらつきがあると充電容量にもばらつきが生じ、充放電時における各セルの働きが不均一となる。このため、複数の電池セルから構成されるニッケル水素蓄電池２は、特定の電池セルだけ劣化が早まり、全体的に劣化が加速されるという欠点をもつ。   A characteristic of general nickel metal hydride storage batteries is high temperature sensitivity. That is, since the output voltage of the nickel metal hydride storage battery varies depending on temperature fluctuation, if the battery cell temperature varies during charging, the charging capacity also varies, and the operation of each cell during charging / discharging becomes uneven. For this reason, the nickel-metal hydride storage battery 2 composed of a plurality of battery cells has a disadvantage that the deterioration is accelerated only by a specific battery cell, and the deterioration is accelerated as a whole.

ここで、ＰＶパネル１の発電規模と、ニッケル水素蓄電池２を構成する電池セルの個数（すなわち、ニッケル水素蓄電池２の電池搭載容量）とは、後述する負荷４の消費電力と、ＰＶパネル１が設置される環境の天候履歴から設定される不日照期間の情報とに基づいて、自立型電源システムの管理者によって調整される。   Here, the power generation scale of the PV panel 1 and the number of battery cells constituting the nickel-metal hydride storage battery 2 (that is, the battery mounting capacity of the nickel-metal hydride storage battery 2) are the power consumption of the load 4 and the PV panel 1 described later. It is adjusted by the manager of the self-supporting power supply system based on the information on the non-sunshine period set from the weather history of the installed environment.

コントローラ３は、ＰＶパネル１の出力電力を最大にする最大電力点（ＭＰＰ：Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ）を追跡して検知し、ＰＶパネル１から最大電力を取り出すＭＰＰＴ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｃｋｅｒ）と、後述する負荷４に供給する電圧と、ニッケル水素蓄電池２への電池充電電圧との２種類の電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータとから構成される。   The controller 3 tracks and detects a maximum power point (MPP: Maximum Power Point) that maximizes the output power of the PV panel 1, and MPPT (Maximum Power Point Tracker) that extracts the maximum power from the PV panel 1, which will be described later. A DC / DC converter that generates two kinds of voltages, that is, a voltage supplied to the load 4 and a battery charging voltage to the nickel metal hydride storage battery 2 is configured.

ここで、コントローラ３は、ＭＰＰＴとして、例えば、山登りＰ＆Ｏ法（Hill climbing /Perturb and Observe method）を実行する。山登りＰ＆Ｏ法は、電力プロファイルが山形をしていることを用い、任意の電圧時での電力を求めたのちに、次の電圧時での電力を求めて、電力の傾きを算出し、算出した電力の傾きによって、電圧値を変化させる方向を定めることにより、山を登るように電圧値を移動させて山の頂点（電力値の頂点）となる電圧（ＭＰＰ電圧）を算出する方法である。   Here, the controller 3 executes, for example, a hill-climbing P & O method (Hill climbing / Perturb and Observe method) as the MPPT. The hill-climbing P & O method uses the fact that the power profile is mountain-shaped, and after calculating the power at an arbitrary voltage, the power at the next voltage is calculated to calculate the power gradient. This is a method of calculating a voltage (MPP voltage) that becomes the peak of the mountain (the peak of the power value) by moving the voltage value so as to climb the mountain by determining the direction in which the voltage value is changed according to the gradient of power.

すなわち、コントローラ３は、ＤＣ／ＤＣコンバータにより、ＰＶパネル１の電圧を、常に微小変動させ、これに対応したＰＶパネル１の発生電力の変化により、その発生電力が大きくなる方向へ、微小変動幅の中心位置を移動させることによりＭＰＰを探索して、ＭＰＰ電圧を設定する。   In other words, the controller 3 constantly varies the voltage of the PV panel 1 by the DC / DC converter, and the minute variation width in the direction in which the generated power increases due to the change in the generated power of the PV panel 1 corresponding thereto. The MPP is searched by moving the center position of and the MPP voltage is set.

なお、本実施例におけるコントローラ３は、後述する制御装置５が備えるＭＰＰ制御部５２の制御に基づいてＭＰＰ電圧を設定し、所定の条件となった場合に、山登りＰ＆Ｏ法を実行するが、これについては後に詳述する。   The controller 3 in this embodiment sets the MPP voltage based on the control of the MPP control unit 52 included in the control device 5 described later, and executes the hill-climbing P & O method when a predetermined condition is met. Will be described in detail later.

負荷４は、ＰＶパネル１またはニッケル水素蓄電池２から供給される電力によって動作する装置であり、例えば、連続的に電力を消費して駆動する監視モニタや、定期的に（例えば、１分おきに）電力を消費して駆動する無線送信機などの装置である。   The load 4 is a device that operates with the power supplied from the PV panel 1 or the nickel metal hydride storage battery 2. For example, the load 4 is continuously monitored and driven by consuming power or periodically (for example, every one minute). ) A device such as a wireless transmitter that consumes power to drive.

ＰＶパネル１とニッケル水素蓄電池２とコントローラ３とから構成される自立型電源においては、日中、太陽が照っている際には、ＰＶパネル１で発電が行なわれ、コントローラ３により、ＭＰＰ電圧が設定されてＰＶパネル１から最大電力が取り出される。また、コントローラ３では、負荷４へ供給する電圧が生成され、生成された電力が負荷４に供給されるとともに、余剰電力から電池充電電圧が生成されたうえでニッケル水素蓄電池２に供給されて充電される。また、夜間や日照が十分ではない期間では、負荷４への電力供給は、ニッケル水素蓄電池２からの放電により賄われる。   In the self-supporting power source constituted by the PV panel 1, the nickel metal hydride storage battery 2, and the controller 3, when the sun is shining during the daytime, the PV panel 1 generates electric power. Is set and the maximum power is taken out from the PV panel 1. Further, the controller 3 generates a voltage to be supplied to the load 4, and the generated power is supplied to the load 4, and a battery charging voltage is generated from surplus power and then supplied to the nickel metal hydride storage battery 2 for charging. Is done. In addition, during nighttime and periods when sunlight is not sufficient, power supply to the load 4 is provided by discharge from the nickel metal hydride storage battery 2.

すなわち、ＭＰＰＴの性能が高いほど、ニッケル水素蓄電池２への充電電流を常に大きくできるので、ニッケル水素蓄電池２は、効率のよい充電を行なうことができ、その結果、太陽光発電を用いた自立型電源システムを安定して運用することができる。   That is, as the performance of MPPT is higher, the charging current to the nickel-metal hydride storage battery 2 can always be increased. Therefore, the nickel-metal hydride storage battery 2 can perform efficient charging, and as a result, a self-supporting type using photovoltaic power generation. The power supply system can be operated stably.

制御装置５は、スイッチ制御部５１と、ＭＰＰ制御部５２とから構成される。   The control device 5 includes a switch control unit 51 and an MPP control unit 52.

スイッチ制御部５１は、コントローラ３から負荷４に出力される電圧・電流を取得することによりコントローラ３の状態を監視し、取得した電圧・電流の値に基づいて、負荷切り離しスイッチ８のオン・オフの制御をすることで、負荷４を電気的に保護する。   The switch control unit 51 monitors the state of the controller 3 by acquiring the voltage / current output from the controller 3 to the load 4, and turns on / off the load separation switch 8 based on the acquired voltage / current value. By controlling the above, the load 4 is electrically protected.

例えば、スイッチ制御部５１は、負荷４に出力される電流値が規定の値を超えた場合、コントローラ３に故障が発生したと判定して、負荷切り離しスイッチ８をオフにすることで、負荷４を電気的に保護する。なお、制御装置５は、コントローラ３から負荷４に出力される電圧・電流が正常になった場合、負荷切り離しスイッチ８をオンにする。   For example, when the current value output to the load 4 exceeds a specified value, the switch control unit 51 determines that a failure has occurred in the controller 3 and turns off the load separation switch 8 to turn off the load 4 Is electrically protected. The control device 5 turns on the load separation switch 8 when the voltage / current output from the controller 3 to the load 4 becomes normal.

また、スイッチ制御部５１は、ニッケル水素蓄電池２の状態を監視して、電池切り離しスイッチ７のオン・オフの制御をすることで、ニッケル水素蓄電池２を電気的に保護する。   In addition, the switch control unit 51 monitors the state of the nickel-metal hydride storage battery 2 and controls the battery disconnect switch 7 to be turned on / off, thereby electrically protecting the nickel-metal hydride storage battery 2.

例えば、スイッチ制御部５１は、シャント抵抗６の両端に発生する電圧を計測することで、ニッケル水素蓄電池２に対する充放電電流を取得する。そして、スイッチ制御部５１は、取得した充放電電流を積算することで、ニッケル水素蓄電池２の残容量を算出し、算出した残容量が、ニッケル水素蓄電池２の満充電近傍となった場合、過充電を防止するため、電池切り離しスイッチ７をオフにしてＰＶパネル１からの充電電流を停止する。また、そののち、コントローラ３から取得したＰＶパネル１の出力電力が負荷４の消費電力を下回った場合、スイッチ制御部５１は、負荷４に対して放電を行なうために、電池切り離しスイッチ７をオンにする。   For example, the switch control unit 51 acquires the charge / discharge current for the nickel-metal hydride storage battery 2 by measuring the voltage generated at both ends of the shunt resistor 6. Then, the switch control unit 51 calculates the remaining capacity of the nickel metal hydride storage battery 2 by integrating the acquired charging / discharging current, and if the calculated remaining capacity is close to the full charge of the nickel metal hydride storage battery 2, In order to prevent charging, the battery disconnect switch 7 is turned off to stop the charging current from the PV panel 1. After that, when the output power of the PV panel 1 acquired from the controller 3 falls below the power consumption of the load 4, the switch control unit 51 turns on the battery disconnect switch 7 to discharge the load 4. To.

また、スイッチ制御部５１は、算出した残容量が、設定閾値を下回った場合、電池切り離しスイッチ７をオフにする。ここで、上記の設定閾値は、負荷４に対する放電を継続するとニッケル水素蓄電池２が過放電の状態となる可能性があるとして設定される値である。なお、電池切り離しスイッチ７をオフにしたのち、コントローラ３から取得したＰＶパネル１の出力電力が負荷４の消費電力以上となった場合、スイッチ制御部５１は、充電が可能となると判定して、電池切り離しスイッチ７をオンにする。   Further, the switch control unit 51 turns off the battery disconnection switch 7 when the calculated remaining capacity falls below the set threshold value. Here, the set threshold value is a value that is set as a possibility that the nickel-metal hydride storage battery 2 may be in an overdischarged state when discharging to the load 4 is continued. When the output power of the PV panel 1 acquired from the controller 3 is greater than or equal to the power consumption of the load 4 after turning off the battery disconnect switch 7, the switch control unit 51 determines that charging is possible, Turn on the battery disconnect switch 7.

また、スイッチ制御部５１は、図２に示すニッケル水素蓄電池２に取り付けられた温度センサーから、ニッケル水素蓄電池２の電池温度を取得し、取得した電池温度が設定温度以上となった場合に、ニッケル水素蓄電池２の充電による発熱から保護するために、電池切り離しスイッチ７をオフにする。なお、電池切り離しスイッチ７をオフにしたのち、取得した電池温度が設定温度より低くなった場合、スイッチ制御部５１は、電池切り離しスイッチ７をオンにする。   Further, the switch control unit 51 acquires the battery temperature of the nickel metal hydride storage battery 2 from the temperature sensor attached to the nickel metal hydride storage battery 2 shown in FIG. In order to protect against heat generation due to charging of the hydrogen storage battery 2, the battery disconnect switch 7 is turned off. In addition, after the battery disconnection switch 7 is turned off, when the acquired battery temperature becomes lower than the set temperature, the switch control unit 51 turns on the battery disconnection switch 7.

ここで、本実施例における自立型電源システムは、本実施例における制御装置５に設置されるＭＰＰ制御部５２がコントローラ３を介してＰＶパネル１からの出力電力を制御することで、迅速に最大電力点を精度よく求めてＰＶパネル１からの出力電力を常に最大にすることが可能となることに主たる特徴がある。   Here, the self-supporting power supply system according to the present embodiment is rapidly maximized by the MPP control unit 52 installed in the control device 5 according to the present embodiment controlling the output power from the PV panel 1 via the controller 3. The main feature is that the power point can be obtained accurately and the output power from the PV panel 1 can always be maximized.

以下、この主たる特徴について、図３〜７を用いて説明する。図３は、ＭＰＰ制御部の構成を説明するための図であり、図４および５は、実施例１におけるＰＶパネルの特性を説明するための図であり、図６は、電池パラメータ算出部によって算出された電池パラメータに基づく電池特性曲線の近似曲線を説明するための図であり、図７は、温度電圧関係式算出部を説明するための図である。   Hereinafter, this main feature will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a diagram for explaining the configuration of the MPP control unit, FIGS. 4 and 5 are diagrams for explaining the characteristics of the PV panel in Example 1, and FIG. 6 is obtained by the battery parameter calculation unit. FIG. 7 is a diagram for explaining an approximate curve of a battery characteristic curve based on the calculated battery parameter, and FIG. 7 is a diagram for explaining a temperature voltage relational expression calculation unit.

図３に示すように、ＭＰＰ制御部５２は、電池パラメータ算出部５２ａと、温度電圧関係式算出部５２ｂと、温度電圧関係式記憶部５２ｃと、ＭＰＰ電圧算出部５２ｄと、ＭＰＰ電圧制御部５２ｅとを備える。なお、電池パラメータ算出部５２ａは、特許請求の範囲に記載の「電池パラメータ算出ステップ」に対応し、温度電圧関係式算出部５２ｂは、同じく「温度電圧関係式算出ステップ」に対応し、ＭＰＰ電圧算出部５２ｄは、同じく「最大電力点出力電圧算出ステップ」に対応し、ＭＰＰ電圧制御部５２ｅは、同じく「最大電力点出力電圧算出ステップ」に対応する。   As shown in FIG. 3, the MPP control unit 52 includes a battery parameter calculation unit 52a, a temperature voltage relational expression calculation unit 52b, a temperature voltage relational expression storage unit 52c, an MPP voltage calculation unit 52d, and an MPP voltage control unit 52e. With. The battery parameter calculation unit 52a corresponds to the “battery parameter calculation step” recited in the claims, and the temperature / voltage relational expression calculation unit 52b similarly corresponds to the “temperature / voltage relational expression calculation step”, and the MPP voltage The calculation unit 52d similarly corresponds to the “maximum power point output voltage calculation step”, and the MPP voltage control unit 52e also corresponds to the “maximum power point output voltage calculation step”.

電池パラメータ算出部５２ａは、ＰＶパネル１で発生する電圧と電流との関係を示す電池特性曲線が近似された近似式を確定するために用いられるＰＶパネル１に固有のパラメータである電池パラメータを、所定の日照量および所定の温度におけるＰＶパネル１の短絡電流および開放電圧と、開放電圧の温度依存性を示す関係式とを用いて算出する。   The battery parameter calculation unit 52a determines a battery parameter that is a parameter specific to the PV panel 1 used to determine an approximate expression in which a battery characteristic curve indicating a relationship between the voltage and current generated in the PV panel 1 is approximated. Calculation is performed using a short-circuit current and an open-circuit voltage of the PV panel 1 at a predetermined amount of sunlight and a predetermined temperature, and a relational expression indicating the temperature dependence of the open-circuit voltage.

すなわち、本実施例においては、多結晶系シリコン系のＰＶパネル１の電池特性曲線を、「i」をＰＶパネル１の発生電流、「v」をＰＶパネル１の発生電圧として、以下に示す式（１）にて近似する。   That is, in this example, the battery characteristic curve of the polycrystalline silicon PV panel 1 is expressed by the following equation, where “i” is the generated current of the PV panel 1 and “v” is the generated voltage of the PV panel 1. Approximation in (1).

Figure 0005026374
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ここで、式（１）において、「Isc」は、ＰＶパネル１の短絡電流であり、「Voc」は、ＰＶパネル１の開放電圧である。また、「η（イータ）」は、単位面積あたりの日照量が「１０００W/m2」であるときを「１」として表した日照量の割合を示す日照量パラメータである。すなわち、単位面積あたりの日照量が「８００W/m2」である場合、「η（イータ）」は、「０．８」となり、単位面積あたりの日照量が「６００W/m2」である場合、「η（イータ）」は、「０．６」となる。 Here, in Expression (1), “I sc ” is a short-circuit current of the PV panel 1, and “V oc ” is an open-circuit voltage of the PV panel 1. “Η (eta)” is a sunshine amount parameter indicating the ratio of the amount of sunshine expressed as “1” when the amount of sunshine per unit area is “1000 W / m 2 ”. That is, when the amount of sunshine per unit area is “800 W / m 2 ”, “η (eta)” is “0.8”, and the amount of sunshine per unit area is “600 W / m 2 ”. , “Η (eta)” becomes “0.6”.

また、「T」は、ＰＶパネル１のパネル温度（単位：℃）であり、「f(T)」は、開放電圧の温度依存性を示す関係式である。ここで、太陽電池の開放電圧は、温度依存性があり、パネル温度が高いほど、開放電圧は、低くなる性質がある。   “T” is the panel temperature (unit: ° C.) of the PV panel 1, and “f (T)” is a relational expression indicating the temperature dependence of the open circuit voltage. Here, the open circuit voltage of the solar cell is temperature-dependent, and the open circuit voltage has a property of becoming lower as the panel temperature is higher.

また、「α（アルファ）」は、ＰＶパネル１に固有のパラメータ（電池パラメータ）であり、「α（アルファ）」を算出することにより、ＰＶパネル１の電池特性曲線を近似する式（１）が確定される。   Further, “α (alpha)” is a parameter (battery parameter) unique to the PV panel 1, and an equation (1) that approximates the battery characteristic curve of the PV panel 1 by calculating “α (alpha)”. Is confirmed.

まず、「α（アルファ）」を算出するために、自立型電源システムに設置されるＰＶパネル１に関する各種特性値および開放電圧の温度依存性を示す関係式が、ＰＶパネル１の購入時に添付されているカタログに記載されている情報を参照した管理者によって電池パラメータ算出部５２ａに入力される。   First, in order to calculate “α (alpha)”, various characteristic values relating to the PV panel 1 installed in the self-supporting power supply system and a relational expression indicating the temperature dependence of the open circuit voltage are attached when the PV panel 1 is purchased. Is input to the battery parameter calculation unit 52a by an administrator who refers to information described in the catalog.

例えば、ＰＶパネル１の購入時に添付されているカタログに、図４の（Ａ）に示すような「横軸を電圧（単位：Ｖ）とし縦軸を電流（単位：Ａ）とした電池特性曲線」が記載されているとする。なお、図４の（Ａ）に示す「１０００W/m2」、「８００W/m2」および「６００W/m2」それぞれの電池特性曲線は、パネル温度が「２５℃」である場合の電池特性曲線である。 For example, in the catalog attached at the time of purchase of the PV panel 1, as shown in FIG. 4A, a battery characteristic curve with the horizontal axis representing voltage (unit: V) and the vertical axis representing current (unit: A). "Is described. The battery characteristic curves of “1000 W / m 2 ”, “800 W / m 2 ”, and “600 W / m 2 ” shown in FIG. 4A are the battery characteristics when the panel temperature is “25 ° C.”. It is a curve.

また、ＰＶパネル１の購入時に添付されているカタログに、ＰＶパネル１の各種特性値が、図４の（Ｂ）に示すように記載されているとする。すなわち、図４の（Ｂ）に示すように、単位面積当たりの日照量が「１０００W/m2」（η（イータ）＝１）であり、パネル温度が「２５℃」である場合のＰＶパネル１において、「開放電圧（Voc）：３５．４２Ｖ」、「短絡電流（Isc）：８．４Ａ」、「最大出力電圧（Vpm）：２７．７８Ｖ」および「最大出力電流（Ipm）：７．５６Ａ」であることが記載されているとする。なお、最大出力電圧は、ＭＰＰとなる電圧値（ＭＰＰ電圧）であり、最大出力電流は、ＭＰＰとなる電流値（ＭＰＰ電流）である。 Further, it is assumed that various characteristic values of the PV panel 1 are described in the catalog attached at the time of purchase of the PV panel 1 as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 4B, the PV panel when the amount of sunshine per unit area is “1000 W / m 2 ” (η (eta) = 1) and the panel temperature is “25 ° C.”. 1, “open circuit voltage (V oc ): 35.42 V”, “short circuit current (I sc ): 8.4 A”, “maximum output voltage (V pm ): 27.78 V” and “maximum output current (I pm) ): 7.56A ”. The maximum output voltage is a voltage value (MPP voltage) that becomes MPP, and the maximum output current is a current value (MPP current) that becomes MPP.

すなわち、カタログに記載されている「Voc、Isc、Vpm、Ipm」を式（１）に代入することにより、以下に示す式（２）となる。 That is, by substituting “V oc , I sc , V pm , I pm ” described in the catalog into the formula (1), the following formula (2) is obtained.

Figure 0005026374
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また、ＰＶパネル１の購入時に添付されているカタログに、開放電圧の温度依存性を示すグラフが記載されているとする。すなわち、図５に示すように、「横軸をパネル温度（単位：℃）とし縦軸をパネル温度が２５℃の場合の開放電圧を１００とした場合の開放電圧相対値としたグラフ」がカタログに記載されているとすると、これを参照した管理者によって、以下に示す式（３）によって表される「f(T)」が電池パラメータ算出部５２ａに入力される。   In addition, it is assumed that a graph indicating the temperature dependence of the open-circuit voltage is described in the catalog attached when the PV panel 1 is purchased. That is, as shown in FIG. 5, “a graph in which the horizontal axis is the panel temperature (unit: ° C.) and the vertical axis is the open circuit voltage relative value when the open circuit voltage is 100 when the panel temperature is 25 ° C.” is a catalog. If “f (T)” expressed by the following expression (3) is input to the battery parameter calculation unit 52a by the administrator who refers to the above description.

Figure 0005026374
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すなわち、管理者によって入力された図４の（Ｂ）に示すＰＶパネル１の各種特性値（カタログに記載されている「T：２５」および「η（イータ）：１」における「Voc、Isc、Vpm、Ipm」）および開放電圧の温度依存性を示す関係式を用いることにより、電池パラメータ算出部５２ａは、式（１）から以下に示す式（４）を取得する。 That is, “V oc , I” in various characteristic values (“T: 25” and “η (eta): 1” described in the catalog) of the PV panel 1 shown in FIG. sc , V pm , I pm ”) and the relational expression indicating the temperature dependence of the open-circuit voltage, the battery parameter calculation unit 52a obtains the following expression (4) from expression (1).

Figure 0005026374
Figure 0005026374

そして、電池パラメータ算出部５２ａは、式（４）を解くことで、電池パラメータ「α（α）」を、「３．３１８」として算出する。   Then, the battery parameter calculation unit 52a calculates the battery parameter “α (α)” as “3.318” by solving the equation (4).

なお、「Voc、Isc、Vpm、Ipm」が図４の（Ｂ）に示すようにカタログに記載されていない場合、管理者は、図４の（Ａ）に示す電池特性曲線から、「Voc、Isc、Vpm、Ipm」を求める。また、図４の（Ａ）に示す電池特性曲線や、図５に示す開放電圧の温度依存性を示すグラフがカタログに記載されていない場合は、管理者は、実際にＰＶパネル１を用いた実測値から各種特性値および開放電圧の温度依存性を示す関係式を求める。 If “V oc , I sc , V pm , I pm ” is not described in the catalog as shown in FIG. 4B, the administrator uses the battery characteristic curve shown in FIG. , “V oc , I sc , V pm , I pm ” is obtained. In addition, when the battery characteristic curve shown in FIG. 4A and the graph showing the temperature dependence of the open circuit voltage shown in FIG. 5 are not described in the catalog, the administrator actually used the PV panel 1. A relational expression indicating the temperature dependence of various characteristic values and open circuit voltage is obtained from the actually measured values.

ここで、図６に、電池パラメータ算出部５２ａによって算出された電池パラメータに基づく電池特性曲線の近似曲線を示す。図６に示す「１０００W/m2」、「８００W/m2」および「６００W/m2」それぞれの近似曲線は、図４の（Ａ）に示す「１０００W/m2」、「８００W/m2」および「６００W/m2」それぞれの電池特性曲線と比較すると、図６に示す近似曲線における開放電圧が日照量に依存せずに同じ値となる点以外、良好に近似できていることがわかる。 FIG. 6 shows an approximate curve of the battery characteristic curve based on the battery parameter calculated by the battery parameter calculation unit 52a. Figure 6 shows "1000W / m 2", "800 W / m 2" and "600W / m 2" respectively approximate curve is shown in FIG. 4 (A) "1000W / m 2", "800 W / m 2 6 and 600 W / m 2, it can be seen that the open-circuit voltage in the approximate curve shown in FIG. 6 can be approximated well except that the open-circuit voltage becomes the same value without depending on the amount of sunlight. .

一般的に、シリコン系であるＰＶパネル１の開放電圧は、日照量に対して変動が小さいことが知られており、式（１）は、シリコン系であるＰＶパネル１の電池特性曲線を近似することに適した近似式であることがわかる。   Generally, it is known that the open-circuit voltage of the PV panel 1 made of silicon has a small variation with respect to the amount of sunlight, and the equation (1) approximates the battery characteristic curve of the PV panel 1 made of silicon. It turns out that it is an approximation formula suitable for doing.

図３に戻って、温度電圧関係式算出部５２ｂは、電池パラメータ算出部５２ａによって算出された電池パラメータから確定される近似式から、パネル温度とＭＰＰ電圧との関係を示す温度電圧関係式を算出する。   Returning to FIG. 3, the temperature voltage relational expression calculating unit 52 b calculates a temperature voltage relational expression indicating the relationship between the panel temperature and the MPP voltage from the approximate expression determined from the battery parameters calculated by the battery parameter calculating unit 52 a. To do.

まず、温度電圧関係式を算出するために前提となる数式について説明する。ＰＶパネル１からの出力電力は、電圧と電流とを掛け合わせた値となる。したがって、ＰＶパネル１からの出力電力は、式（１）に電圧を乗じることにより、以下に示す式（５）として近似することができる。   First, mathematical formulas that are preconditions for calculating the temperature-voltage relational expression will be described. The output power from the PV panel 1 is a value obtained by multiplying the voltage and the current. Therefore, the output power from the PV panel 1 can be approximated as the following formula (5) by multiplying the formula (1) by the voltage.

Figure 0005026374
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ここで、ＭＰＰを求めることは、以下に示す式（６）の条件を満たす電圧「単位：Ｖ」（すなわち、ＭＰＰ電圧）を求めることに帰着する。   Here, obtaining the MPP results in obtaining a voltage “unit: V” (that is, an MPP voltage) that satisfies the condition of the following expression (6).

Figure 0005026374
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すなわち、式（５）を電圧「v」で微分した式が「０」となるような電圧を、ＭＰＰ電圧（vm）とすることができる。具体的には、ＭＰＰ電圧は、以下に示す式（７）を満たす値として表される。 That is, a voltage at which the expression obtained by differentiating the expression (5) with the voltage “v” becomes “0” can be set as the MPP voltage (v m ). Specifically, the MPP voltage is expressed as a value that satisfies the following expression (7).

Figure 0005026374
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ここで、温度電圧関係式算出部５２ｂは、電池パラメータ算出部５２ａによって算出された電池パラメータ「α：３．３１８」、上述した近似式（式（１））から日照量に依存せずに同じ値となった「開放電圧（Voc）：３５．４２Ｖ」および式（３）を式（７）に代入することにより、本実施例におけるＰＶパネル１のＭＰＰ電圧を、以下に示す式（８）によって定義する。 Here, the temperature-voltage relational expression calculation unit 52b is the same without depending on the amount of sunlight from the battery parameter “α: 3.318” calculated by the battery parameter calculation unit 52a and the above-described approximate expression (formula (1)). By substituting the value “open voltage (V oc ): 35.42 V” and Equation (3) into Equation (7), the MPP voltage of the PV panel 1 in this example is expressed by the following Equation (8 ).

Figure 0005026374
Figure 0005026374

そして、温度電圧関係式算出部５２ｂは、式（８）を数値的に解くことにより、温度電圧関係式を、以下に示す式（９）として算出する。   And the temperature voltage relational expression calculation part 52b calculates a temperature voltage relational expression as the following formula | equation (9) by solving Formula (8) numerically.

Figure 0005026374
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具体的には、温度電圧関係式算出部５２ｂは、パネル温度ごとに、式（８）に基づいてＭＰＰ電圧をＮｅｗｔｏｎ法によって算出する。すなわち、温度電圧関係式算出部５２ｂは、以下に示す式（１０）で定義される関数「Ｆ」、および以下に示す式（１１）で定義される関数「Ｆ」の導関数「Ｆ’」を用いて、式（８）からＭＰＰ電圧をＮｅｗｔｏｎ法によって算出する。   Specifically, the temperature voltage relational expression calculation unit 52b calculates the MPP voltage by the Newton method for each panel temperature based on Expression (8). That is, the temperature-voltage relational expression calculating unit 52b performs the function “F” defined by the following equation (10) and the derivative “F ′” of the function “F” defined by the following equation (11). Is used to calculate the MPP voltage from Equation (8) by the Newton method.

Figure 0005026374
Figure 0005026374

Figure 0005026374
Figure 0005026374

まず、温度電圧関係式算出部５２ｂは、「Voc」（本実施例では、３５．４２Ｖ）を、「v」の初期値として、式（１０）および式（１１）に代入する。そして、温度電圧関係式算出部５２ｂは、式（１０）に「Vo」を代入した値が、所定の値（例えば、１０のマイナス５乗）より小さい場合、そのときの値をＭＰＰ電圧とする。 First, the temperature-voltage relational expression calculation unit 52b substitutes “V oc ” (35.42 V in the present embodiment) as an initial value of “v” into Expression (10) and Expression (11). Then, when the value obtained by substituting “V o ” into Expression (10) is smaller than a predetermined value (for example, 10 to the fifth power), the temperature voltage relational expression calculation unit 52b converts the value at that time into the MPP voltage. To do.

一方、式（１０）に「Vo」を代入した値が、所定の値以上である場合、温度電圧関係式算出部５２ｂは、「Voc」を「Vk」として、以下に示す式（１２）によって定まる「Vk+1」を式（１０）および式（１１）に代入する新たな「v」として決定する。 On the other hand, when the value obtained by substituting “V o ” into Expression (10) is equal to or greater than a predetermined value, the temperature-voltage relational expression calculating unit 52b sets “V oc ” as “V k ” and the following expression ( “V k + 1 ” determined by 12) is determined as a new “v” to be substituted into Equation (10) and Equation (11).

Figure 0005026374
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そして、温度電圧関係式算出部５２ｂは、式（１２）を用いて算出した新たな「v」を用いた計算を実行する。このように、温度電圧関係式算出部５２ｂは、式（１０）の値が、所定の値より小さくなるまで新たな「Vk+1」を算出して、式（１０）および式（１１）を用いた計算を繰り返すことで、ＭＰＰ電圧を算出する。このように、Ｎｅｗｔｏｎ法を、温度電圧関係式算出部５２ｂにて実行させることにより、非線形方程式である式（８）を、高性能なマイコンを用いることなく、比較的容易に算出することができる。 Then, the temperature-voltage relational expression calculation unit 52b executes calculation using the new “v” calculated using Expression (12). As described above, the temperature-voltage relational expression calculation unit 52b calculates new “V k + 1 ” until the value of the expression (10) becomes smaller than the predetermined value, and the expressions (10) and (11). The MPP voltage is calculated by repeating the calculation using. As described above, the Newton method is executed by the temperature-voltage relational expression calculation unit 52b, so that the nonlinear equation (8) can be calculated relatively easily without using a high-performance microcomputer. .

例えば、温度電圧関係式算出部５２ｂは、図７の（Ａ）に示すように、「温度：０」を代入した式（１０）および式（１１）を用いたＮｅｗｔｏｎ法により、パネル温度が「０℃」のときのＭＰＰ電圧を「３１．１９Ｖ」として算出し、「温度：１０」を代入した式（１０）および式（１１）を用いたＮｅｗｔｏｎ法により、パネル温度が「１０℃」のときのＭＰＰ電圧を「２９．９０Ｖ」として算出する。   For example, as shown in FIG. 7A, the temperature-voltage relational expression calculation unit 52b uses the Newton method using Equations (10) and (11) in which “Temperature: 0” is substituted, The MPP voltage at “0 ° C.” is calculated as “31.19V”, and the panel temperature is “10 ° C.” by the Newton method using Equation (10) and Equation (11) with “Temperature: 10” substituted. The MPP voltage at that time is calculated as “29.90V”.

そして、温度電圧関係式算出部５２ｂは、図７の（Ａ）に示したパネル温度ごとのＭＰＰ電圧から、図７の（Ｂ）に示すような温度とＭＰＰ電圧の関係を表すグラフを作成し、作成したグラフを、例えば、一次関数によって近似して温度電圧関係式を算出することにより、上記の式（９）を算出する。   Then, the temperature voltage relational expression calculation unit 52b creates a graph representing the relationship between the temperature and the MPP voltage as shown in FIG. 7B from the MPP voltage for each panel temperature shown in FIG. The above equation (9) is calculated by approximating the created graph with, for example, a linear function and calculating the temperature-voltage relational expression.

図３に戻って、温度電圧関係式記憶部５２ｃは、温度電圧関係式算出部５２ｂによって算出された温度電圧関係式（式（９））を記憶する。   Returning to FIG. 3, the temperature-voltage relational expression storage unit 52c stores the temperature-voltage relational expression (formula (9)) calculated by the temperature-voltage relational expression calculation unit 52b.

以上まとめると、電池パラメータ算出部５２ａは、管理者から入力されたＰＶパネル１の各種特性値および開放電圧の温度依存性を示す関係式と、予め用意された電池特性曲線の近似式とから、当該近似式を確定する電池パラメータを算出し、温度電圧関係式算出部５２ｂは、電池パラメータ算出部５２ａによって算出された電池パラメータにより確定された近似式から、パネル温度とＭＰＰ電圧との関係式である温度電圧関係式を算出したうえで、算出した温度電圧関係式を温度電圧関係式記憶部５２ｃに格納する。すなわち、図３に示すように、点線で囲った電池パラメータ算出部５２ａおよび温度電圧関係式算出部５２ｂは、温度線圧関係式の設定機能としてＭＰＰ制御部５２に備えられる機能ブロックである。   In summary, the battery parameter calculation unit 52a is obtained from the relational expression indicating the temperature dependence of the various characteristic values and open-circuit voltage of the PV panel 1 input from the administrator, and the approximate expression of the battery characteristic curve prepared in advance. The battery parameter for determining the approximate expression is calculated, and the temperature voltage relational expression calculating unit 52b is a relational expression between the panel temperature and the MPP voltage from the approximate expression determined by the battery parameter calculated by the battery parameter calculating unit 52a. After calculating a certain temperature voltage relational expression, the calculated temperature voltage relational expression is stored in the temperature voltage relational expression storage unit 52c. That is, as shown in FIG. 3, the battery parameter calculation unit 52a and the temperature-voltage relational expression calculation unit 52b surrounded by a dotted line are functional blocks provided in the MPP control unit 52 as a setting function of the temperature linear pressure relational expression.

ＭＰＰ電圧算出部５２ｄは、温度電圧関係式算出部５２ｂによって算出され、温度電圧関係式記憶部５２ｃが記憶する温度電圧関係式と、温度センサー９から取得した現時点でのＰＶパネル１のパネル温度とから、現時点でのＭＰＰ電圧を算出する。   The MPP voltage calculation unit 52d is calculated by the temperature voltage relational expression calculation unit 52b and stored in the temperature voltage relational expression storage unit 52c, and the current panel temperature of the PV panel 1 acquired from the temperature sensor 9 From this, the current MPP voltage is calculated.

すなわち、ＭＰＰ電圧算出部５２ｄは、温度センサー９から取得した現時点でのＰＶパネル１のパネル温度を、温度電圧関係式記憶部５２ｃが記憶する式（９）に代入することにより、現時点でのＭＰＰ電圧を算出する。   That is, the MPP voltage calculation unit 52d substitutes the current panel temperature of the PV panel 1 obtained from the temperature sensor 9 into the equation (9) stored in the temperature-voltage relational expression storage unit 52c, thereby obtaining the current MPP voltage. Calculate the voltage.

ＭＰＰ電圧制御部５２ｅは、ＰＶパネル１からの出力電圧が、ＭＰＰ電圧算出部５２ｄによって算出された現時点でのＭＰＰ電圧となるようにコントローラ３を制御する。   The MPP voltage control unit 52e controls the controller 3 so that the output voltage from the PV panel 1 becomes the current MPP voltage calculated by the MPP voltage calculation unit 52d.

すなわち、ＭＰＰ電圧制御部５２ｅは、ＭＰＰ電圧算出部５２ｄが算出したＭＰＰ電圧を出力電圧として設定するようにコントローラ３に指示し、コントローラ３のＤＣ／ＤＣコンバータは、ＰＶパネル１が発生した電圧を指示されたＭＰＰ電圧に調整したうえで出力する。   That is, the MPP voltage control unit 52e instructs the controller 3 to set the MPP voltage calculated by the MPP voltage calculation unit 52d as an output voltage, and the DC / DC converter of the controller 3 uses the voltage generated by the PV panel 1 as the output voltage. Output after adjusting to the instructed MPP voltage.

また、ＭＰＰ電圧制御部５２ｅは、所定の期間にわたってＰＶパネル１から出力される出力電流の変動率が所定の閾値以上となった場合、コントローラ３を、ＭＰＰ電圧算出部５２ｄによって既に算出されたＭＰＰ電圧を起点とした山登りＰ＆Ｏ法により新たなＭＰＰ電圧を算出し、ＰＶパネル１からの出力電圧が山登りＰ＆Ｏ法により算出した新たなＭＰＰ電圧となるように制御する。なお、これについては、以下で説明する［本実施例における制御装置のＭＰＰ電圧制御処理の手順］にて詳述する。   Further, the MPP voltage control unit 52e causes the controller 3 to change the MPP already calculated by the MPP voltage calculation unit 52d when the variation rate of the output current output from the PV panel 1 over a predetermined period exceeds a predetermined threshold. A new MPP voltage is calculated by the hill-climbing P & O method using the voltage as a starting point, and the output voltage from the PV panel 1 is controlled to be the new MPP voltage calculated by the hill-climbing P & O method. This will be described in detail in [Procedure of MPP voltage control processing of control device in this embodiment] described below.

［実施例１における制御装置のＭＰＰ電圧制御処理の手順］
次に、図８を用いて、本実施例における制御装置５が備えるＭＰＰ制御部５２のＭＰＰ電圧制御処理について説明する。図８は、実施例１における制御装置のＭＰＰ電圧制御処理を説明するためのフローチャートである。なお、以下では、温度電圧関係式記憶部５２ｃに温度電圧関係式が格納されたのちにＭＰＰ制御部５２が実行する処理について説明する。 [Procedure for MPP Voltage Control Processing of Control Device in Embodiment 1]
Next, the MPP voltage control process of the MPP control unit 52 provided in the control device 5 in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a flowchart for explaining the MPP voltage control process of the control device according to the first embodiment. In the following, processing executed by the MPP control unit 52 after the temperature-voltage relational expression storage unit 52c stores the temperature-voltage relational expression will be described.

図８に示すように、実施例１における制御装置５は、自立型電源の運用が開始されると（ステップＳ８０１肯定）、ＭＰＰ電圧算出部５２ｄは、温度センサー９からＰＶパネル１の温度を取得する（ステップＳ８０２）。   As illustrated in FIG. 8, when the operation of the self-supporting power supply is started in the control device 5 in the first embodiment (Yes in step S801), the MPP voltage calculation unit 52d acquires the temperature of the PV panel 1 from the temperature sensor 9. (Step S802).

そして、ＭＰＰ電圧算出部５２ｄは、取得した温度を、温度電圧関係式記憶部５２ｃが記憶する温度電圧関係式に代入することにより、現時点でのＭＰＰ電圧を算出する（ステップＳ８０３）。   Then, the MPP voltage calculation unit 52d calculates the current MPP voltage by substituting the acquired temperature into the temperature voltage relational expression stored in the temperature voltage relational expression storage unit 52c (step S803).

そののち、ＭＰＰ電圧制御部５２ｅは、ＭＰＰ電圧算出部５２ｄが算出したＭＰＰ電圧を初期電圧として設定するようにコントローラ３を制御する（ステップＳ８０４）。   After that, the MPP voltage control unit 52e controls the controller 3 to set the MPP voltage calculated by the MPP voltage calculation unit 52d as an initial voltage (step S804).

続いて、制御装置５は、ステップＳ８０４ののち、天候の安定性を調査するために、ＰＶパネル１の出力電流を第一の設定期間（例えば、１分間）測定する（ステップＳ８０５）。   Subsequently, after step S804, the control device 5 measures the output current of the PV panel 1 for a first set period (for example, 1 minute) in order to investigate the stability of the weather (step S805).

そして、ＭＰＰ電圧制御部５２ｅは、第一の設定期間におけるＰＶパネル１の出力電流の変動率が第一の閾値以上（例えば、変動率の増減度が２倍以上）となったか否かを判定する（ステップＳ８０６）。   Then, the MPP voltage control unit 52e determines whether or not the variation rate of the output current of the PV panel 1 in the first setting period is equal to or greater than the first threshold (for example, the variation rate of the variation rate is twice or more). (Step S806).

第一の設定期間におけるＰＶパネル１の出力電流の変動率が第一の閾値以上となった場合（ステップＳ８０６肯定）、ＭＰＰ電圧制御部５２ｅは、天候の変動が大きいために、設定した初期電圧からＭＰＰ電圧が変動する可能性が高いと判断して、初期電圧を起点とした山登りＰ＆Ｏ法にて追跡した新たなＭＰＰ電圧を設定するようにコントローラ３を制御する（ステップＳ８０７）。   When the fluctuation rate of the output current of the PV panel 1 in the first setting period is equal to or greater than the first threshold (Yes in step S806), the MPP voltage control unit 52e sets the initial voltage set because the weather fluctuation is large. Therefore, the controller 3 is determined to set a new MPP voltage tracked by the hill-climbing P & O method starting from the initial voltage (step S807).

そして、ＭＰＰ電圧制御部５２ｅは、予め設定されたＰＶパネル１の温度取得時期（例えば、前回の取得時間から１０分が経過した時期）となった場合（ステップＳ８０８肯定）、ステップＳ８０２に戻って、温度センサー９からＰＶパネル１の温度を取得する。   Then, the MPP voltage control unit 52e returns to step S802 when the preset temperature acquisition time of the PV panel 1 is reached (for example, when 10 minutes have elapsed from the previous acquisition time) (Yes in step S808). The temperature of the PV panel 1 is acquired from the temperature sensor 9.

一方、第一の設定期間におけるＰＶパネル１の出力電流の変動率が第一の閾値より小さい場合（ステップＳ８０６否定）、ＭＰＰ電圧制御部５２ｅは、ＭＰＰ電圧の設定確認を実行する。すなわち、ＭＰＰ電圧制御部５２ｅは、天候の変動が小さいにも関わらずＰＶパネル１の汚れなど想定外の原因によって設定した初期電圧からＭＰＰ電圧が変動する可能性に対応するために、初期電圧に「１」を加えた値を新たなＭＰＰ電圧として設定するようにコントローラ３を制御する（ステップＳ８０９）。   On the other hand, when the fluctuation rate of the output current of the PV panel 1 in the first setting period is smaller than the first threshold (No in step S806), the MPP voltage control unit 52e performs MPP voltage setting confirmation. That is, the MPP voltage control unit 52e sets the initial voltage to the initial voltage in order to cope with the possibility that the MPP voltage varies from the initial voltage set due to an unexpected cause such as dirt on the PV panel 1 even though the weather variation is small. The controller 3 is controlled to set a value obtained by adding “1” as a new MPP voltage (step S809).

そして、制御装置５は、ステップＳ８０９ののち、ＰＶパネル１の出力電流を第二の設定期間（例えば、１０秒間）測定する（ステップＳ８１０）。   Then, after step S809, the control device 5 measures the output current of the PV panel 1 for a second set period (for example, 10 seconds) (step S810).

ここで、ＭＰＰ電圧制御部５２ｅは、第二の設定期間におけるＰＶパネル１の出力電流の変動率が第二の閾値以上（例えば、変動率の増減度が１割以上）となったか否かを判定する（ステップＳ８１１）。   Here, the MPP voltage control unit 52e determines whether or not the variation rate of the output current of the PV panel 1 in the second setting period is equal to or greater than a second threshold (for example, the variation rate of the variation rate is equal to or greater than 10%). Determination is made (step S811).

第二の設定期間におけるＰＶパネル１の出力電流の変動率が第二の閾値以上となった場合（ステップＳ８１１肯定）、ＭＰＰ電圧制御部５２ｅは、想定外の原因により設定した初期電圧からＭＰＰ電圧が変動する可能性が高いと判断して、初期電圧を起点とした山登りＰ＆Ｏ法にて追跡した新たなＭＰＰ電圧を設定するようにコントローラ３を制御する（ステップＳ８０７）。   When the fluctuation rate of the output current of the PV panel 1 in the second setting period becomes equal to or greater than the second threshold (Yes in step S811), the MPP voltage control unit 52e determines the MPP voltage from the initial voltage set due to an unexpected cause. Therefore, the controller 3 is controlled so as to set a new MPP voltage tracked by the hill-climbing P & O method starting from the initial voltage (step S807).

一方、第二の設定期間におけるＰＶパネル１の出力電流の変動率が第二の閾値より小さい場合（ステップＳ８０６否定）、さらにＭＰＰ電圧の変動を確認するために、初期電圧に「１」を差し引いた値を新たなＭＰＰ電圧として設定するようにコントローラ３を制御する（ステップＳ８１２）。   On the other hand, when the fluctuation rate of the output current of the PV panel 1 in the second setting period is smaller than the second threshold value (No in step S806), “1” is subtracted from the initial voltage to confirm the fluctuation of the MPP voltage. The controller 3 is controlled to set the obtained value as a new MPP voltage (step S812).

そして、制御装置５は、ステップＳ８１２ののちも、ＰＶパネル１の出力電流を第二の設定期間測定し（ステップＳ８１３）、ＭＰＰ電圧制御部５２ｅは、第二の設定期間におけるＰＶパネル１の出力電流の変動率が第二の閾値以上となったか否かをステップＳ８１１と同様に判定する（ステップＳ８１４）。   Then, after step S812, the control device 5 measures the output current of the PV panel 1 for the second setting period (step S813), and the MPP voltage control unit 52e outputs the output of the PV panel 1 in the second setting period. It is determined in the same manner as in step S811 whether or not the current fluctuation rate is equal to or greater than the second threshold (step S814).

第二の設定期間におけるＰＶパネル１の出力電流の変動率が第二の閾値以上となった場合（ステップＳ８１４肯定）、ＭＰＰ電圧制御部５２ｅは、初期電圧を起点とした山登りＰ＆Ｏ法にて追跡した新たなＭＰＰ電圧を設定するようにコントローラ３を制御する（ステップＳ８０７）。   When the fluctuation rate of the output current of the PV panel 1 in the second setting period becomes equal to or greater than the second threshold (Yes in step S814), the MPP voltage control unit 52e tracks by the hill-climbing P & O method starting from the initial voltage. The controller 3 is controlled to set the new MPP voltage (step S807).

一方、第二の設定期間におけるＰＶパネル１の出力電流の変動率が第二の閾値より小さい場合（ステップＳ８１４否定）、ＭＰＰ電圧制御部５２ｅは、初期電圧をＭＰＰ電圧として再設定するようにコントローラ３を制御し（ステップＳ８１５）、予め設定されたＰＶパネル１の温度取得時期（例えば、前回の取得時間から１０分が経過した時期）となった場合（ステップＳ８１６肯定）、ステップＳ８０２に戻って、温度センサー９からＰＶパネル１の温度を取得する。   On the other hand, when the fluctuation rate of the output current of the PV panel 1 in the second setting period is smaller than the second threshold (No in step S814), the MPP voltage control unit 52e sets the initial voltage as the MPP voltage again. 3 (step S815), and when the preset temperature acquisition time of the PV panel 1 is reached (for example, when 10 minutes have passed since the previous acquisition time) (Yes at step S816), the process returns to step S802. The temperature of the PV panel 1 is acquired from the temperature sensor 9.

このようにして、制御装置５が備えるＭＰＰ制御部５２は、コントローラ３を介して、ＰＶパネル１からＭＰＰにて出力電力を取り出すように制御する。   In this way, the MPP control unit 52 included in the control device 5 performs control so that output power is extracted from the PV panel 1 by MPP via the controller 3.

なお、本実施例では、ＭＰＰ電圧が安定しないと判定されると（ステップＳ８０６肯定、ステップＳ８１１肯定、ステップＳ８１４肯定）、コントローラ３にて初期電圧を起点とした山登りＰ＆Ｏ法にてＭＰＰを追跡させる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、コントローラ３が、ＭＰＰＴ機能としてＩＣ（Incremental Conductance）法を実行する機能を有しており、ＭＰＰ電圧が安定しないと判定されると、コントローラ３にて初期電圧を起点としたＩＣ法にてＭＰＰを追跡させる場合であってもよい。   In this embodiment, when it is determined that the MPP voltage is not stable (Yes at Step S806, Yes at Step S811, and Yes at Step S814), the controller 3 tracks the MPP by the hill-climbing P & O method starting from the initial voltage. Although the case has been described, the present invention is not limited to this, and it is determined that the controller 3 has a function of executing an IC (Incremental Conductance) method as an MPPT function, and the MPP voltage is not stable. The MPP may be tracked by the IC method using the initial voltage as a starting point in the controller 3.

また、本実施例では、ＭＰＰ電圧が安定しないと判定されるとコントローラ３にて従来のＭＰＰＴ法を用いたＭＰＰ制御を行なう場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ＰＶパネル１の温度取得間隔を短縮して（例えば、１０分間隔から２分間隔にして）、ＭＰＰ電圧を細かい間隔にて算出することにより、ＭＰＰ電圧の変動に対応する場合であってもよい。   In the present embodiment, the case where the controller 3 performs the MPP control using the conventional MPPT method when it is determined that the MPP voltage is not stable has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, when the temperature acquisition interval of the PV panel 1 is shortened (for example, from the 10 minute interval to the 2 minute interval) and the MPP voltage is calculated at a fine interval, the variation in the MPP voltage is dealt with. Also good.

［実施例１の効果］
上記したように、実施例１によれば、電池パラメータ算出部５２ａは、ＰＶパネル１の電池特性曲線が近似された近似式を確定するために用いられる電池パラメータを、所定の日照量および所定の温度におけるＰＶパネル１の短絡電流および開放電圧と、開放電圧の温度依存性を示す関係式とを用いて算出し、温度電圧関係式算出部５２ｂは、電池パラメータ算出部５２ａによって算出された電池パラメータから確定される近似式から、パネル温度とＭＰＰ電圧との関係を示す温度電圧関係式を算出する。 [Effect of Example 1]
As described above, according to the first embodiment, the battery parameter calculation unit 52a determines the battery parameter used to determine the approximate expression in which the battery characteristic curve of the PV panel 1 is approximated, as a predetermined amount of sunlight and a predetermined amount. The battery voltage calculated by the battery parameter calculator 52a is calculated by using the short-circuit current and the open-circuit voltage of the PV panel 1 at the temperature and the relational expression indicating the temperature dependence of the open-circuit voltage. A temperature-voltage relational expression indicating a relation between the panel temperature and the MPP voltage is calculated from the approximate expression determined from

そして、ＭＰＰ電圧算出部５２ｄは、温度電圧関係式算出部５２ｂによって算出され、温度電圧関係式記憶部５２ｃが記憶する温度電圧関係式と、温度センサー９から取得した現時点でのＰＶパネル１のパネル温度とから、現時点でのＭＰＰ電圧を算出し、ＭＰＰ電圧制御部５２ｅは、ＰＶパネル１からの出力電圧が、ＭＰＰ電圧算出部５２ｄによって算出された現時点でのＭＰＰ電圧となるようにコントローラ３を制御するので、電池パラメータによって確定された精度の高い電池特性曲線の近似式から算出される温度電圧関係式を用いることにより、ＰＶパネル１の温度を取得するのみでＭＰＰ電圧を算出することができ、上記した主たる特徴の通り、迅速に最大電力点を精度よく求めてＰＶパネル１からの出力電力を常に最大にすることが可能となる。   Then, the MPP voltage calculation unit 52d is calculated by the temperature voltage relational expression calculation unit 52b and stored in the temperature voltage relational expression storage unit 52c, and the current panel of the PV panel 1 acquired from the temperature sensor 9. The MPP voltage control unit 52e calculates the current MPP voltage from the temperature, and the MPP voltage control unit 52e controls the controller 3 so that the output voltage from the PV panel 1 becomes the current MPP voltage calculated by the MPP voltage calculation unit 52d. Since the control is performed, the MPP voltage can be calculated only by obtaining the temperature of the PV panel 1 by using the temperature voltage relational expression calculated from the approximate expression of the battery characteristic curve with high accuracy determined by the battery parameter. As described above, the maximum power point can be obtained quickly and accurately to always maximize the output power from the PV panel 1. It is possible.

また、ＭＰＰ電圧制御部５２ｅは、所定の期間（第一の設定期間や第二の設定期間）にわたってＰＶパネル１から出力される出力電流の変動率が所定の閾値（第一の閾値や第二の閾値）以上となった場合、コントローラ３を、ＭＰＰ電圧算出部５２ｄによって既に算出されたＭＰＰ電圧を起点とした山登りＰ＆Ｏ法により新たなＭＰＰ電圧を算出し、ＰＶパネル１からの出力電圧が山登りＰ＆Ｏ法により算出した新たなＭＰＰ電圧となるように制御するので、天候不順やＰＶパネル１の汚れなどによってＭＰＰ電圧が変動する場合でも、既に算出されたＭＰＰ電圧を起点としてＭＰＰを追跡することができ、迅速にＭＰＰ電圧を精度よく算出することを保証することが可能となる。   Further, the MPP voltage control unit 52e is configured such that the fluctuation rate of the output current output from the PV panel 1 over a predetermined period (first setting period or second setting period) is a predetermined threshold value (first threshold value or second threshold value). ), The controller 3 calculates a new MPP voltage by the hill-climbing P & O method with the MPP voltage already calculated by the MPP voltage calculation unit 52d as the starting point, and the output voltage from the PV panel 1 hills. Since the MPP voltage is controlled to be a new MPP voltage calculated by the P & O method, even when the MPP voltage fluctuates due to bad weather, dirt on the PV panel 1, etc., the MPP can be tracked starting from the already calculated MPP voltage. It is possible to ensure that the MPP voltage can be calculated quickly and accurately.

上述した実施例１では、ＭＰＰ制御部５２において、温度線圧関係式の設定機能として設置された電池パラメータ算出部５２ａおよび温度電圧関係式算出部５２ｂが、ＭＰＰ電圧を算出するための温度電圧関係式を算出する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＰＶパネル１が自立型電源システムに導入され、導入されたＰＶパネル１の各種特性値および開放電圧の温度依存性を示す関係式が確定した時点で、予め、制御装置５以外のコンピュータなどの装置において、実施例１で説明した電池パラメータ算出部５２ａおよび温度電圧関係式算出部５２ｂの処理内容と同様の処理を実行させておき、その結果得られた温度電圧関係式（式（９）参照）を温度電圧関係式記憶部５２ｃに格納しておく構成でもよい。   In the first embodiment described above, in the MPP control unit 52, the battery parameter calculation unit 52a and the temperature-voltage relational expression calculation unit 52b installed as the function for setting the temperature linear pressure relational expression have a temperature-voltage relation for calculating the MPP voltage. Although the case where the equation is calculated has been described, the present invention is not limited to this, and the PV panel 1 is introduced into the self-supporting power supply system, and various characteristic values of the introduced PV panel 1 and the temperature dependence of the open circuit voltage At the time when the relational expression indicating the characteristics is determined, processing similar to the processing contents of the battery parameter calculation unit 52a and the temperature-voltage relational expression calculation unit 52b described in the first embodiment is performed in advance in an apparatus such as a computer other than the control device 5. The temperature-voltage relational expression (see formula (9)) obtained as a result may be stored in the temperature-voltage relational expression storage unit 52c.

すなわち、実施例２におけるＭＰＰ制御部５２は、図３に示すように、点線で囲った電池パラメータ算出部５２ａおよび温度電圧関係式算出部５２ｂからなる温度線圧関係式の設定機能が削除され、温度電圧関係式記憶部５２ｃ、ＭＰＰ電圧算出部５２ｄおよびＭＰＰ電圧制御部５２ｅのみから構成される。なお、それ以外については、実施例２における自立型電源システムは、図１に示した実施例１における自立型電源システムと同様の構成となる。   That is, as shown in FIG. 3, the MPP control unit 52 according to the second embodiment has the temperature linear pressure relational expression setting function including the battery parameter calculation part 52a and the temperature / voltage relational expression calculation part 52b surrounded by a dotted line. The temperature voltage relational expression storage unit 52c, the MPP voltage calculation unit 52d, and the MPP voltage control unit 52e are only included. In other respects, the self-supporting power supply system according to the second embodiment has the same configuration as the self-supporting power supply system according to the first embodiment shown in FIG.

このような構成とすれば、自立型電源システムに導入されているＰＶパネル１のカタログ値が改定された場合や、自立型電源システムに導入されているＰＶパネル１を更改する場合は、再度、ＭＰＰ制御部５２にて温度電圧関係式を算出する必要がなく、別の装置で迅速に算出された新たな温度電圧関係式を温度電圧関係式記憶部５２ｃに格納するのみでＭＰＰ電圧を算出できるので、自立型電源システムの運用を簡便かつ円滑に行なうことが可能となる。   With such a configuration, when the catalog value of the PV panel 1 installed in the self-supporting power supply system is revised or when the PV panel 1 installed in the self-supporting power supply system is renewed, It is not necessary to calculate the temperature voltage relational expression in the MPP control unit 52, and the MPP voltage can be calculated only by storing the new temperature voltage relational expression quickly calculated by another device in the temperature voltage relational expression storage unit 52c. Therefore, the operation of the self-supporting power supply system can be performed easily and smoothly.

なお、上記した実施例１では、温度線圧関係式の設定機能を備えるＭＰＰ制御部５２が、制御装置５に設置される場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、温度線圧関係式の設定機能を備えるＭＰＰ制御部５２がコントローラ３に設置される場合であってもよい。また、実施例２で説明したように、温度電圧関係式の算出を別の装置にて行ない、温度電圧関係式記憶部５２ｃ、ＭＰＰ電圧算出部５２ｄおよびＭＰＰ電圧制御部５２ｅのみから構成されるＭＰＰ制御部５２が、コントローラ３に設置される場合であってもよい。   In the above-described first embodiment, the case where the MPP control unit 52 having the setting function of the temperature linear pressure relational expression is installed in the control device 5, but the present invention is not limited to this. For example, the case where the MPP control unit 52 having the function of setting the temperature linear pressure relational expression is installed in the controller 3 may be used. Further, as described in the second embodiment, the temperature voltage relational expression is calculated by another device, and the MPP configured only by the temperature voltage relational expression storage unit 52c, the MPP voltage calculation unit 52d, and the MPP voltage control unit 52e. The control unit 52 may be installed in the controller 3.

また、上記した実施例１および２では、ＰＶパネル１がシリコン系である場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ＰＶパネル１がアモルファス系である場合であってもよい。この場合、アモルファス系のＰＶパネル１の電池特性曲線を近似するための近似式を予め設定することにより、本発明の電力制御方法を適用することができる。   Further, in the above-described first and second embodiments, the case where the PV panel 1 is a silicon system has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the PV panel 1 is an amorphous system. May be. In this case, the power control method of the present invention can be applied by setting an approximate expression for approximating the battery characteristic curve of the amorphous PV panel 1 in advance.

また、本実施例では、自立型電源を構成する蓄電池が、ニッケル水素蓄電池である場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、自立型電源を構成する蓄電池が、例えば、鉛蓄電池やニッケルカドミウム蓄電池やリチウムイオン蓄電池などである場合であってもよい。   Further, in this embodiment, the case where the storage battery constituting the self-supporting power source is a nickel metal hydride storage battery has been described, but the present invention is not limited to this, and the storage battery constituting the self-supporting power source is, for example, It may be a case of a lead storage battery, a nickel cadmium storage battery, a lithium ion storage battery, or the like.

また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵおよび当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。   Further, each component of each illustrated apparatus is functionally conceptual, and does not necessarily need to be physically configured as illustrated. In other words, the specific form of distribution / integration of each device is not limited to that shown in the figure, and all or a part thereof may be functionally or physically distributed or arbitrarily distributed in arbitrary units according to various loads or usage conditions. Can be integrated and configured. Further, all or any part of each processing function performed in each device may be realized by a CPU and a program analyzed and executed by the CPU, or may be realized as hardware by wired logic.

なお、本実施例で説明した電力制御方法は、あらかじめ用意されたプログラムをパーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することによって実現することができる。このプログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布することができる。また、このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。   The power control method described in this embodiment can be realized by executing a program prepared in advance on a computer such as a personal computer or a workstation. This program can be distributed via a network such as the Internet. The program can also be executed by being recorded on a computer-readable recording medium such as a hard disk, a flexible disk (FD), a CD-ROM, an MO, and a DVD and being read from the recording medium by the computer.

以上のように、本発明に係る電力制御方法および電力制御装置は、太陽電池からの出力電力を制御する場合に有用であり、特に、迅速に最大電力点を精度よく求めて太陽電池からの出力電力を常に最大にすることに適する。   As described above, the power control method and the power control device according to the present invention are useful when controlling the output power from the solar cell, and in particular, the maximum power point can be quickly obtained with high accuracy and output from the solar cell. Suitable for always maximizing power.

実施例１における自立型電源システムの構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the self-supporting power supply system in Example 1. FIG. 実施例１におけるニッケル水素蓄電池を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the nickel hydride storage battery in Example 1. FIG. ＭＰＰ制御部の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of a MPP control part. 実施例１におけるＰＶパネルの特性を説明するための図（１）である。FIG. 3 is a diagram (1) for explaining the characteristics of the PV panel in Example 1; 実施例１におけるＰＶパネルの特性を説明するための図（２）である。FIG. 6 is a diagram (2) for explaining the characteristics of the PV panel in Example 1; 電池パラメータ算出部によって算出された電池パラメータに基づく電池特性曲線の近似曲線を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the approximate curve of the battery characteristic curve based on the battery parameter calculated by the battery parameter calculation part. 温度電圧関係式算出部を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a temperature voltage relational expression calculation part. 実施例１における制御装置のＭＰＰ電圧制御処理を説明するためのフローチャートである。3 is a flowchart for explaining an MPP voltage control process of a control device according to the first embodiment. 太陽電池の電圧・電流特性曲線を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the voltage-current characteristic curve of a solar cell.

符号の説明Explanation of symbols

１ ＰＶパネル
２ ニッケル水素蓄電池
３ コントローラ
４ 負荷
５ 制御装置
５１ スイッチ制御部
５２ ＭＰＰ制御部
５２ａ 電池パラメータ算出部
５２ｂ 温度電圧関係式算出部
５２ｃ 温度電圧関係式記憶部
５２ｄ ＭＰＰ電圧算出部
５２ｅ ＭＰＰ電圧制御部
６ シャント抵抗
７ 電池切り離しスイッチ
８ 負荷切り離しスイッチ
９ 温度センサー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 PV panel 2 Nickel metal hydride storage battery 3 Controller 4 Load 5 Control device 51 Switch control part 52 MPP control part 52a Battery parameter calculation part 52b Temperature voltage relational expression calculation part 52c Temperature voltage relational expression storage part 52d MPP voltage calculation part 52e MPP voltage control 6 Shunt resistor 7 Battery disconnect switch 8 Load disconnect switch 9 Temperature sensor

Claims (6)

太陽光によって発電する太陽電池からの出力電力を制御する電力制御方法であって、
前記太陽電池で発生する電圧と電流との関係を示す電池特性曲線が近似された近似式を確定するために用いられる当該太陽電池に固有のパラメータである電池パラメータを、所定の日照量および所定の温度における当該太陽電池の短絡電流および開放電圧と、前記開放電圧の温度依存性を示す関係式とを用いて算出する電池パラメータ算出ステップと、
前記電池パラメータ算出ステップによって算出された前記電池パラメータから確定される近似式から、前記太陽電池の温度と前記太陽電池の最大電力点を出力するための電圧である最大電力点出力電圧との関係を示す温度電圧関係式を算出する温度電圧関係式算出ステップと、
前記温度電圧関係式算出ステップによって算出された前記温度電圧関係式と、前記太陽電池の現時点での温度とから、現時点での最大電力点出力電圧を算出する最大電力点出力電圧算出ステップと、
前記太陽電池からの出力電圧が、前記最大電力点出力電圧算出ステップによって算出された現時点での最大電力点出力電圧となるように制御する電圧制御ステップと、
を含んだことを特徴とする電力制御方法。 A power control method for controlling output power from a solar cell that generates electricity by sunlight,
A battery parameter, which is a parameter specific to the solar cell used to determine an approximate expression in which a battery characteristic curve indicating a relationship between voltage and current generated in the solar cell is approximated, a predetermined amount of sunlight and a predetermined amount A battery parameter calculation step for calculating the short-circuit current and the open-circuit voltage of the solar cell at a temperature, and a relational expression indicating the temperature dependence of the open-circuit voltage;
From the approximate expression determined from the battery parameters calculated by the battery parameter calculation step, the relationship between the temperature of the solar battery and the maximum power point output voltage that is a voltage for outputting the maximum power point of the solar battery is A temperature voltage relational expression calculating step for calculating a temperature voltage relational expression shown;
A maximum power point output voltage calculation step for calculating a current maximum power point output voltage from the temperature voltage relationship equation calculated by the temperature voltage relationship equation calculation step and the current temperature of the solar cell;
A voltage control step for controlling the output voltage from the solar cell to be the current maximum power point output voltage calculated by the maximum power point output voltage calculation step;
A power control method comprising: 前記電圧制御ステップは、所定の期間にわたって前記太陽電池から出力される出力電流の変動率が所定の閾値以上となった場合、前記最大電力点出力電圧算出ステップによって既に算出された前記最大電力点出力電圧を起点とした最大電力点追従により新たな最大電力点出力電圧を算出するとともに、前記太陽電池からの出力電圧が算出した新たな最大電力点出力電圧となるように制御することを特徴とする請求項１に記載の電力制御方法。 In the voltage control step, when the variation rate of the output current output from the solar cell over a predetermined period becomes equal to or greater than a predetermined threshold, the maximum power point output already calculated by the maximum power point output voltage calculation step A new maximum power point output voltage is calculated by tracking the maximum power point starting from the voltage, and the output voltage from the solar cell is controlled to be the calculated new maximum power point output voltage. The power control method according to claim 1. 前記近似式は、「i」を前記太陽電池の発生電流、「v」を前記太陽電池の発生電圧、「Isc」を前記太陽電池の短絡電流、「Voc」を前記太陽電池の開放電圧、「η」を日照量の割合を示す日照量パラメータ、「α」を前記電池パラメータとした場合、下記の式によって表されることを特徴とする請求項１または２に記載の電力制御方法。
Figure 0005026374
 In the approximate expression, “i” is a generated current of the solar cell, “v” is a generated voltage of the solar cell, “I sc ” is a short-circuit current of the solar cell, and “V oc ” is an open-circuit voltage of the solar cell. 3. The power control method according to claim 1, wherein “η” is a sunshine amount parameter indicating a ratio of sunshine amount, and “α” is the battery parameter, and is expressed by the following equation.
Figure 0005026374
 太陽光によって発電する太陽電池からの出力電力を制御する電力制御装置であって、
前記太陽電池で発生する電圧と電流との関係を示す電池特性曲線が近似された近似式を確定するために用いられる当該太陽電池に固有のパラメータである電池パラメータを、所定の日照量および所定の温度における当該太陽電池の短絡電流および開放電圧と、前記開放電圧の温度依存性を示す関係式とを用いて算出し、算出された前記電池パラメータから確定される近似式を用いることにより、前記太陽電池の温度と前記太陽電池の最大電力点を出力するための電圧である最大電力点出力電圧との関係を示す温度電圧関係式が算出されて格納された場合に、
前記温度電圧関係式と前記太陽電池の現時点での温度とから、現時点での最大電力点出力電圧を算出する最大電力点出力電圧算出手段と、
前記太陽電池からの出力電圧が、前記最大電力点出力電圧算出手段によって算出された現時点での最大電力点出力電圧となるように制御する電圧制御手段と、
を備えたことを特徴とする電力制御装置。 A power control device that controls output power from a solar cell that generates power by sunlight,
A battery parameter, which is a parameter specific to the solar cell used to determine an approximate expression in which a battery characteristic curve indicating a relationship between voltage and current generated in the solar cell is approximated, a predetermined amount of sunlight and a predetermined amount By using a short-circuit current and an open-circuit voltage of the solar cell at a temperature and a relational expression indicating the temperature dependence of the open-circuit voltage, and by using an approximate expression determined from the calculated battery parameters, the solar When a temperature-voltage relational expression indicating a relationship between the battery temperature and the maximum power point output voltage that is a voltage for outputting the maximum power point of the solar battery is calculated and stored,
Maximum power point output voltage calculating means for calculating the current maximum power point output voltage from the temperature voltage relational expression and the current temperature of the solar cell,
Voltage control means for controlling the output voltage from the solar cell to be the current maximum power point output voltage calculated by the maximum power point output voltage calculation means;
A power control apparatus comprising: 前記近似式における前記電池パラメータを、所定の日照量および所定の温度における前記太陽電池の短絡電流および開放電圧と、前記開放電圧の温度依存性を示す関係式とを用いて算出する電池パラメータ算出手段と、
前記電池パラメータ算出手段によって算出された前記電池パラメータから確定される近似式から、前記温度電圧関係式を算出する温度電圧関係式算出手段と、
をさらに備え、
前記最大電力点出力電圧算出手段は、前記温度電圧関係式算出手段によって算出された前記温度電圧関係式を用いることを特徴とする請求項４に記載の電力制御装置。 Battery parameter calculation means for calculating the battery parameter in the approximate expression using a short-circuit current and an open-circuit voltage of the solar battery at a predetermined amount of sunlight and a predetermined temperature, and a relational expression indicating temperature dependence of the open-circuit voltage. When,
A temperature voltage relational expression calculating means for calculating the temperature voltage relational expression from an approximate expression determined from the battery parameter calculated by the battery parameter calculating means;
Further comprising
The power control apparatus according to claim 4, wherein the maximum power point output voltage calculation unit uses the temperature voltage relational expression calculated by the temperature voltage relational expression calculation unit. 前記近似式は、「i」を前記太陽電池の発生電流、「v」を前記太陽電池の発生電圧、「Isc」を前記太陽電池の短絡電流、「Voc」を前記太陽電池の開放電圧、「η」を日照量の割合を示す日照量パラメータ、「α」を前記電池パラメータとした場合、下記の式によって表されることを特徴とする請求項４または５に記載の電力制御装置。
Figure 0005026374
 In the approximate expression, “i” is a generated current of the solar cell, “v” is a generated voltage of the solar cell, “I sc ” is a short-circuit current of the solar cell, and “V oc ” is an open-circuit voltage of the solar cell. 6. The power control apparatus according to claim 4, wherein “η” is a sunshine amount parameter indicating a sunshine amount ratio, and “α” is the battery parameter, and is expressed by the following equation.
Figure 0005026374
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