JPH07225625A - 太陽電池最大出力点追尾装置 - Google Patents

太陽電池最大出力点追尾装置

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JPH07225625A
JPH07225625A JP6050968A JP5096894A JPH07225625A JP H07225625 A JPH07225625 A JP H07225625A JP 6050968 A JP6050968 A JP 6050968A JP 5096894 A JP5096894 A JP 5096894A JP H07225625 A JPH07225625 A JP H07225625A
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JP
Japan
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solar cell
load
voltage
solar battery
output
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Pending
Application number
JP6050968A
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English (en)
Inventor
Norio Kido
規雄 木戸
Junichi Uehara
淳一 上原
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

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  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

(57)【要約】 50w〜1kw程度の小型太陽発電装置に用いる、小
型、高効率の太陽電池最大点追尾装置を提供する。 【構成】 入力一定、出力一定の二つのモードを入力
電圧および出力電圧から検出した制御信号を用いてモー
ド切替器を制御することで太陽電池の最大出力点追尾を
行うデュアルモード・スイッチングレギュレータであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の応用分野】本発明は小規模(50W〜1kw
程度)の太陽電池発電を利用した直流負荷に高効率で電
力を供給するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の小規模太陽電池発電装置の利用
は、(太陽電池)+(バッテリー)+(負荷)もしくは
(太陽電池)+(負荷)の組合せ方法で使用されてい
る。しかし、太陽電池の最大出力点は照度、温度によっ
て大きく変化をするために適切な動作点を使用するので
はなく、最悪の条件下でも負荷を動作させるだけの出力
を得るため、太陽電池に余裕をもたせた設計となってい
る。このため、太陽電池の発電能力のほとんどを無駄に
している。
【0003】太陽電池の最適動作点は、バッテリーの電
圧で決定されることからセル数(太陽電池の出力電圧)
とバッテリー電圧(使用するバッテリーの公称電圧)の
自由度が限られてくる。例えば、バッテリーが過放電を
した状態において、太陽電池から充電する場合、太陽電
池の出力電圧がバッテリーの電圧で決定され、太陽電池
の発電能力を無駄にしていることになる。また、前述し
たことは負荷インピーダンスの変化においても同様のこ
とがいえ、発電能力を無駄にしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】負荷の状態や照度、温
度によって変化する最大出力点を追尾し、各種発生条件
下における太陽電池の最大出力を負荷に供給できるこ
と。
【0005】セルの直列接続数とバッテリーの公称電圧
を任意に選択できること。本発明は、この様な点を考慮
し、太陽電池の最大出力点を追尾させるようなスイッチ
ングレギュレータを得ることを目的とする。
【発明の構成】
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、負荷、照度、
温度によって変化する最大出力点をスイッチングレギュ
レータを応用した回路で構成する。
【0007】最大出力点追尾の手段としては、照度、温
度および負荷の状態によって変化する動作点をスイッチ
ングレギュレータの等価インピーダンスを変化させるこ
とにより、太陽電池の出力電圧一定制御または、DC−
DCコンバータの出力一定制御によって課題解決の手段
とする。
【0008】
【作用】図1において、太陽電池と負荷はDC−DCコ
ンバータを介して接続されている。DC−DCコンバー
タはPWM制御方式(他励型)であり太陽電池電圧を検
出し温度による補償をおこなった信号、ある基準電圧V
ref1が比較されその誤差を増幅した信号となり、負
荷にかかる電圧を検出しある基準電圧Vref2と比較
され、その誤差を増幅した信号とがモード切替器に入力
される。モード切替器は、負荷と太陽電池の状態を入力
された信号で判断し、適切な信号をPWMコンパレータ
に入力する。これにより太陽電池出力電圧が一定または
DC−DCコンバータ出力一定のデュアルモード・スイ
ッチングレギュレータとして動作する。このことによ
り、太陽電池の特性の変化および負荷に変動が生じても
太陽電池の出力を最大限に取り出すことができる。
【0009】
【実施例】以下に図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。第1図は本発明の一実施例を示すブロック図であ
る。この実施例は太陽電池1の直流電力を最大出力追尾
を兼ね直流電力変換するものである。第1図の太陽電池
1はDC−DCコンバータに接続されており、太陽電池
1の出力電圧は温度検出器4により検出された温度信号
を温度補償回路を介し、ある基準電圧Vref1と比較
され、その差を増幅する誤差増幅器8に入力される。誤
差増幅器8より出力された出力信号は、モード切替器7
を介してPWMコンパレータ6に入力され、フィードバ
ック信号としてDC−DCコンバータの等価入力インピ
ーダンスを変化させる。
【0010】一方、DC−CDコンバータ2の出力側
は、条件により頻繁に変動する負荷が接続されている。
この負荷に印加されるDC−DCコンバータ2の出力電
圧を検出し、ある基準電圧Vref2と比較され前記と
同様にモード切替器7を介してPWMコンパレータ6に
入力され、フィードバック信号としてDC−DCコンバ
ータ2の等価入力インピーダンスを変化させる。
【0011】ここでモード切替器7は、照度、温度によ
り大きく変化する太陽電池1の最大出力点で発生する電
力と頻繁に変動する負荷の需要電力に応じてDC−DC
コンバータ2の入力電圧一定モードおよび出力電圧一定
モードのどちらかを誤差増幅器8、9の出力信号より比
較判断することにより、両者の有意義性を生かしたフィ
ードバック信号をDC−DCコンバータ2にフィードバ
ックすることができる。このようにDC−DCコンバー
タ2の入出力により異なる2つのフィードバック系を切
替て動作させることの可能な、デュアルモード・スイッ
チングレギュレータを太陽電池最大出力点追尾装置に用
いた実施例である。
【0012】第2図は太陽電池1の温度を一定とした状
態で、太陽電池1が最大動作点Q1電圧V1で最大出力
P1を負荷3に供給している場合である。太陽電池1の
最大出力点Q1と原点0を結ぶ直線は負荷3の状態を表
しておりこの負荷3の状態で照度が低下した場合、太陽
電池1の特性から太陽電池1の出力電圧はV2まで低下
する。太陽電池1の出力がV2まで低下すると誤差増幅
器8はVref1と比較してその差を増幅し、モード切
替器7を介してPWMコンパレータ 6に入力されデュ
ーティー比を減少させることによりDC−DCコンバー
タ2の等価入力インピーダンスが高くなる。これは太陽
電池1から見たDC−DCコンバータ2の等価入力イン
ピーダンスが高くなることであり、太陽電池1の出力電
圧は検出信号Vref1の差がなくなるまで上昇し、V
1に達すると結果的に最大出力点Q2となり太陽電池1
の出力は最大出力であるP3を得ることが可能となる。
【0013】第3図は太陽電池1の照度を一定とした状
態で太陽電池1が最大動作点Q1電圧V1で最大出力P
1を負荷3に供給している場合である。太陽電池1の最
大出力点Q1と原点0を結ぶ直線は負荷3の状態を表し
ており、この負荷3の状態で温度が上昇した場合、太陽
電池1の特性から太陽電池1の最大出力電圧はV2まで
低下する。それと同時に温度上昇を温度検出器4が検出
し温度補償回路5を動作させることにより、前記と同様
に誤差増幅器8はVref1と比較して、その差を増幅
し、モード切替器7を介してPWMコンパレータ6に入
力されデューティー比が増大してDC−DCコンバータ
2の等価入力インピーダンスを低下させる。この場合、
太陽電池1から見たDC−DCコンバータ2の等価入力
インピーダンスが低くなることであり、前記と同様にし
て太陽電池電圧はV3に達し結果的に最大出力点はQ2
となり、太陽電池1の出力は温度上昇によって変化をし
てもP2を得ることが可能となる。
【0014】第4図は太陽電池1の温度、照度が共に一
定で負荷3の入力インピーダンスが変化した状態を示す
ものである。太陽電池1が最大出力点Q1、電圧V1で
負荷3に電力を供給している時、何らかの外乱により負
荷3の入力インピーダンスが低下すると太陽電池1の出
力電圧はこれに伴いV2まで低下する。これは太陽電池
1からみた負荷インピーダンスが低下することと全く同
じ意味である。従って、前記と同様にPWMコンパレー
タ6の出力はデューティー比が減少し太陽電池1から見
たDC−DCコンバータ2の等価入力インピーダンスが
高くなり、太陽電池1の出力電圧は再びV1まで上昇す
る。これにより最大出力P1を得ることが可能となる。
以上第2図から4図までの実施例の説明はいずれも太陽
電池1の発電能力より負荷3の電力需要が多い場合であ
りモード切替器7は誤差増幅器8の出力をフィードバッ
ク信号としてPWMコンパレータ6に入力するように働
いている。従って、このモードでは太陽電池1の出力電
圧は一定に保たれ最大出力点を追尾することになる。
【0015】図5は太陽電池1の発電能力より負荷3の
需要が下回った場合であり負荷3の入力インピーダンス
が高くなり太陽電池1の出力電圧は開放電圧に向かい上
昇する。この状態においてはDC−DCコンバータ2も
等価出力インピーダンスが上昇する。この出力電圧を検
出し誤差増幅器9で、ある基準電圧Vref2との差を
増幅し、モード切替器7を介しPWMコンパレータ6に
入力され、デューティー比を減少させDC−DCコンバ
ータ2の等価入力インピーダンスを高くすることにより
太陽電池1の出力電流を制限し、持ち合わせる能力を抑
制するように働く。従って、DC−CDコンバータ2の
出力電圧は一定に保たれる。尚、この状態においては、
モード切替器7は誤差増幅器9の出力をフィードバック
信号としてPWMコンパレータ6に入力するように働い
ている。
【0016】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、各種
発生条件下における太陽電池の最大出力点を追尾し、太
陽電池の能力を最大に、かつ高効率で負荷に供給でき
る。このことは、セル数の削減と共にバッテリーの容量
ダウンにもつながる。
【0017】また、誤差増幅器9の基準電圧Vref2
を任意に設定することにより、使用するバッテリー電圧
(バッテリーの公称電圧)も任意に選ぶことができる。
【0018】従来の大型太陽光発電装置に用いられてい
る太陽電池最大出力点追尾装置の考え方を用いると、5
0w〜1kw程度の小型太陽光発電装置には高価であ
り、サイズ的にも大きくなり実用上無理があった。これ
に対して本発明の太陽電池最大出力点追尾装置はVHS
ビデオテープサイズであり非常に小型、軽量化が可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の太陽電池最大出力点追尾装置の実施を
示すブロック図
【図2】太陽電池1の温度を一定とした状態で、太陽電
池1が最大動作点Q1電圧V1で最大出力P1を負荷3
に供給している場合の説明図。
【図3】太陽電池1の照度を一定とした状態で、太陽電
池1が最大動作点Q1電圧V1で最大出P1を負荷に供
給している場合の説明図
【図4】太陽電池1の温度、照度が共に一定で負荷3の
入力インピーダンスが変化したときの状態の説明図
【図5】太陽電池1の発電能力より負荷3の需要が下回
った場合の説明図
【符号の説明】
1・・・太陽電池 5・・・温度補
償回路 2・・・DC−DCコンバータ 6・・・PWM
コンパレータ 3・・・負荷 7・・・モード
切替器 4・・・温度検出器 8・・・誤差増
幅器(A1) 9・・・誤差増幅器(A2)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H02M 3/00 H

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】発生条件に対応する太陽電池の動作点電圧
    を検出する装置と、前記動作点電圧とその電圧の基準電
    圧との差を増幅する信号発生器を備え負荷に発生する電
    圧を検出する装置と前記負荷に発生する信号発生手段を
    具備し、 前記太陽電池動作点電圧とその基準電圧との差の増幅信
    号と、前記負荷に発生する電圧とその基準電圧との差の
    増幅信号とを比較判断出力するモード切替え器を備え、 太陽電池の出力電圧を一定制御することを特徴とする、
    太陽電池最大出力点追尾装置。
JP6050968A 1994-02-10 1994-02-10 太陽電池最大出力点追尾装置 Pending JPH07225625A (ja)

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JP6050968A JPH07225625A (ja) 1994-02-10 1994-02-10 太陽電池最大出力点追尾装置

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JP (1) JPH07225625A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011508322A (ja) * 2007-12-21 2011-03-10 シンパジス テクノロジー インク 高度な再生可能エネルギーの取得
CN117318162B (zh) * 2023-11-29 2024-03-19 深圳鹏城新能科技有限公司 基于家庭储能逆变器的mppt优化方法、系统及介质

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