JPH07234733A - 最大電力点追尾方法 - Google Patents
最大電力点追尾方法Info
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- JPH07234733A JPH07234733A JP6023872A JP2387294A JPH07234733A JP H07234733 A JPH07234733 A JP H07234733A JP 6023872 A JP6023872 A JP 6023872A JP 2387294 A JP2387294 A JP 2387294A JP H07234733 A JPH07234733 A JP H07234733A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
Abstract
(57)【要約】
【目的】太陽電池の動作点をその時点における真の最適
動作点の近辺に保ち、太陽電池の発電能力の利用率を可
及的に高めることを目的とする。 【構成】太陽電池の出力電力が増大するように制御目標
値Ｉａｍｐを段階的に変更する際に、太陽電池の出力電
圧の実測値と仮想最適動作電圧ＳＶｏｐとの差に応じ
て、制御目標値の変更幅ΔＩａｍｐを増減する最大電力
点追尾方法であって、一定期間毎に出力電圧の平均値を
算出し、周期的に仮想最適動作電圧を平均値に置き換え
る処理、又は、予め記憶されている互いに異なる動作条
件のそれぞれにおける最適動作電圧の中から、太陽電池
の負荷状態と出力電圧の実測値とに基づいて、実際の条
件に最も近い動作条件に対応した最適動作電圧を選び、
それ仮想最適動作電圧として設定する処理を含む。
動作点の近辺に保ち、太陽電池の発電能力の利用率を可
及的に高めることを目的とする。 【構成】太陽電池の出力電力が増大するように制御目標
値Ｉａｍｐを段階的に変更する際に、太陽電池の出力電
圧の実測値と仮想最適動作電圧ＳＶｏｐとの差に応じ
て、制御目標値の変更幅ΔＩａｍｐを増減する最大電力
点追尾方法であって、一定期間毎に出力電圧の平均値を
算出し、周期的に仮想最適動作電圧を平均値に置き換え
る処理、又は、予め記憶されている互いに異なる動作条
件のそれぞれにおける最適動作電圧の中から、太陽電池
の負荷状態と出力電圧の実測値とに基づいて、実際の条
件に最も近い動作条件に対応した最適動作電圧を選び、
それ仮想最適動作電圧として設定する処理を含む。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池と電力変換器
とから構成される太陽光発電システムの最大電力点追尾
方法に関する。
とから構成される太陽光発電システムの最大電力点追尾
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電圧形電流制御方式のインバータを備
え、商用電力系統と連系して使用される太陽光発電シス
テムにおいて、太陽電池の発電能力を最大限に利用する
ために、いわゆる山登り法による最大電力点追尾制御
（ＭＰＰＴ制御）が行われている。
え、商用電力系統と連系して使用される太陽光発電シス
テムにおいて、太陽電池の発電能力を最大限に利用する
ために、いわゆる山登り法による最大電力点追尾制御
（ＭＰＰＴ制御）が行われている。
【０００３】すなわち、太陽電池の出力電流を規定する
電流指令値（インバータの制御目標値）を適当な周期で
微小変化させて太陽電池の出力電力の増減を判定し、増
加傾向であれば前回と同様に電流指令値を変化（例えば
増加）させ、減少傾向であれば前回と逆に変化（例えば
減少）させるという手順で、太陽電池の動作点を段階的
に最適動作点（最大電力点）に近づけるインバータ制御
が行われている。
電流指令値（インバータの制御目標値）を適当な周期で
微小変化させて太陽電池の出力電力の増減を判定し、増
加傾向であれば前回と同様に電流指令値を変化（例えば
増加）させ、減少傾向であれば前回と逆に変化（例えば
減少）させるという手順で、太陽電池の動作点を段階的
に最適動作点（最大電力点）に近づけるインバータ制御
が行われている。
【０００４】このようなＭＰＰＴ制御において、図１３
（Ａ）に示すように、電流指令値の変化幅ΔＩａｍｐ
（変化量の絶対値）を、太陽電池の動作点が最適動作点
Ｐｍａｘから遠い場合には大きくし、動作点が最適動作
点Ｐｍａｘに近づくにつれて小さくすれば、インバータ
起動時などにおいて動作点を迅速に最適動作点Ｐｍａｘ
に近づけることができるとともに、動作点が最適動作点
の近辺であるときの出力電力の変動を抑えることができ
る。つまり、運転開始から定常運転への移行の所要時間
の短縮、及び定常運転時における発電電力の有効利用を
図ることができる。ただし、太陽電池の出力特性（Ｉ−
Ｖ特性）は日射量や温度に依存し、実際の最適動作点Ｐ
ｍａｘは刻々と変化する。
（Ａ）に示すように、電流指令値の変化幅ΔＩａｍｐ
（変化量の絶対値）を、太陽電池の動作点が最適動作点
Ｐｍａｘから遠い場合には大きくし、動作点が最適動作
点Ｐｍａｘに近づくにつれて小さくすれば、インバータ
起動時などにおいて動作点を迅速に最適動作点Ｐｍａｘ
に近づけることができるとともに、動作点が最適動作点
の近辺であるときの出力電力の変動を抑えることができ
る。つまり、運転開始から定常運転への移行の所要時間
の短縮、及び定常運転時における発電電力の有効利用を
図ることができる。ただし、太陽電池の出力特性（Ｉ−
Ｖ特性）は日射量や温度に依存し、実際の最適動作点Ｐ
ｍａｘは刻々と変化する。
【０００５】そこで、従来では、特定の条件（例えば温
度が２５℃、日射量が１ｋＷ／平方メートル）における
太陽電池の最適動作電圧Ｖｏｐが基準電圧（仮想最適動
作電圧ＳＶｏｐ）として設定され、太陽電池の出力電圧
の実測値と仮想最適動作電圧ＳＶｏｐとの差の大小に応
じて、電流指令値の変更幅ΔＩａｍｐの増減が行われて
いた。なお、変更幅の決定にファジィ推論を用いる場合
もあった。
度が２５℃、日射量が１ｋＷ／平方メートル）における
太陽電池の最適動作電圧Ｖｏｐが基準電圧（仮想最適動
作電圧ＳＶｏｐ）として設定され、太陽電池の出力電圧
の実測値と仮想最適動作電圧ＳＶｏｐとの差の大小に応
じて、電流指令値の変更幅ΔＩａｍｐの増減が行われて
いた。なお、変更幅の決定にファジィ推論を用いる場合
もあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の最大電
力点追尾方法では、図１３（Ｂ）のように、日射量など
に応じて変動する実際の最適動作電圧Ｖｏｐと予め固定
設定されている仮想最適動作電圧ＳＶｏｐとのずれが大
きい場合に、定常運転時に太陽電池の動作点が比較的に
大きく変動し、発電能力の利用率が低下してしまうとい
う問題があった。
力点追尾方法では、図１３（Ｂ）のように、日射量など
に応じて変動する実際の最適動作電圧Ｖｏｐと予め固定
設定されている仮想最適動作電圧ＳＶｏｐとのずれが大
きい場合に、定常運転時に太陽電池の動作点が比較的に
大きく変動し、発電能力の利用率が低下してしまうとい
う問題があった。
【０００７】本発明は、この問題に鑑みてなされたもの
で、太陽電池の動作点をその時点における真の最適動作
点の近辺に保ち、太陽電池の発電能力の利用率を可及的
に高めることを目的としている。
で、太陽電池の動作点をその時点における真の最適動作
点の近辺に保ち、太陽電池の発電能力の利用率を可及的
に高めることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る方
法は、上述の課題を解決するため、太陽電池の出力電力
が増大するように制御目標値を段階的に変更する際に、
前記太陽電池の出力電圧の実測値と仮想最適動作電圧と
の差に応じて、前記制御目標値の変更幅を増減する最大
電力点追尾方法であって、一定期間毎に前記出力電圧の
平均値を算出し、周期的に前記仮想最適動作電圧を前記
平均値に置き換えるものである。
法は、上述の課題を解決するため、太陽電池の出力電力
が増大するように制御目標値を段階的に変更する際に、
前記太陽電池の出力電圧の実測値と仮想最適動作電圧と
の差に応じて、前記制御目標値の変更幅を増減する最大
電力点追尾方法であって、一定期間毎に前記出力電圧の
平均値を算出し、周期的に前記仮想最適動作電圧を前記
平均値に置き換えるものである。
【０００９】請求項２の発明に係る方法は、前記太陽電
池の出力電圧が特定範囲内の値であるときに、前記仮想
最適動作電圧を前記平均値に置き換えるものである。請
求項３の発明に係る方法は、予め互いに異なる動作条件
のそれぞれにおける最適動作電圧を記憶しておき、前記
太陽電池の負荷状態と前記出力電圧の実測値とに基づい
て、実際の条件に最も近い前記動作条件を選び、それに
対応した前記最適動作電圧を前記仮想最適動作電圧とし
て用いるものである。
池の出力電圧が特定範囲内の値であるときに、前記仮想
最適動作電圧を前記平均値に置き換えるものである。請
求項３の発明に係る方法は、予め互いに異なる動作条件
のそれぞれにおける最適動作電圧を記憶しておき、前記
太陽電池の負荷状態と前記出力電圧の実測値とに基づい
て、実際の条件に最も近い前記動作条件を選び、それに
対応した前記最適動作電圧を前記仮想最適動作電圧とし
て用いるものである。
【００１０】
【作用】最大電力点追尾制御を行う場合、定常運転時に
は太陽電池の動作点が最適動作点を含む範囲内で周期的
に変動する。つまり、動作点の変動範囲のほぼ中央が最
適動作点となる。
は太陽電池の動作点が最適動作点を含む範囲内で周期的
に変動する。つまり、動作点の変動範囲のほぼ中央が最
適動作点となる。
【００１１】したがって、一定期間の出力電圧の平均値
に置き換える形で、仮想最適動作電圧を周期的に更新す
れば、仮想最適動作電圧を常に真の最適動作電圧の近辺
に保つことができ、最大電力点追尾のための動作点の変
化幅を最適化し、動作点と真の最適動作点とのずれを最
小限に抑えることができる。
に置き換える形で、仮想最適動作電圧を周期的に更新す
れば、仮想最適動作電圧を常に真の最適動作電圧の近辺
に保つことができ、最大電力点追尾のための動作点の変
化幅を最適化し、動作点と真の最適動作点とのずれを最
小限に抑えることができる。
【００１２】また、予め日射量などの動作条件をパラメ
ータとして太陽電池の動作特性を測定し、各動作条件に
おける最適動作電圧を求めておけば、太陽電池の負荷状
態と出力電圧とに基づいて実際の動作条件を推定し、最
適動作電圧を特定することができる。太陽電池に対する
負荷と出力電流（制御目標値に対応する）との間には相
関関係がある。つまり、出力電圧と制御目標値とによっ
て仮想最適動作電圧を最適化することができる。ただ
し、実際上は特性測定のパラメータは離散値となるの
で、予め求めた複数の最適動作電圧の内、その時点の真
の最適動作電圧に最も近いものを、仮想最適動作電圧と
して選択することになる。
ータとして太陽電池の動作特性を測定し、各動作条件に
おける最適動作電圧を求めておけば、太陽電池の負荷状
態と出力電圧とに基づいて実際の動作条件を推定し、最
適動作電圧を特定することができる。太陽電池に対する
負荷と出力電流（制御目標値に対応する）との間には相
関関係がある。つまり、出力電圧と制御目標値とによっ
て仮想最適動作電圧を最適化することができる。ただ
し、実際上は特性測定のパラメータは離散値となるの
で、予め求めた複数の最適動作電圧の内、その時点の真
の最適動作電圧に最も近いものを、仮想最適動作電圧と
して選択することになる。
【００１３】
【実施例】図１は本発明に係る太陽光発電システム１の
全体構成を示すブロック図である。
全体構成を示すブロック図である。
【００１４】太陽光発電システム１は、太陽電池１０、
及び電圧形電流制御方式のインバータ２０から構成さ
れ、図示しない保護継電器などを介して商用電力系統５
と連系されている。配電線６には各種の家電製品などの
負荷Ｚが接続されている。
及び電圧形電流制御方式のインバータ２０から構成さ
れ、図示しない保護継電器などを介して商用電力系統５
と連系されている。配電線６には各種の家電製品などの
負荷Ｚが接続されている。
【００１５】インバータ２０は、複数のスイッチング素
子などからなるインバータ主回路２１、１チップのマイ
クロコンピュータ２４、デジタル信号プロセッサ（ＤＳ
Ｐ）２５、出力電圧Ｖｏを検出する変圧器ＰＴ１、出力
電圧Ｖｏをディジタル信号Ｓｂに変換するＡＤ変換器２
６、出力電流Ｉｏを検出する変流器ＣＴ２、出力電流Ｉ
ｏをディジタル信号Ｓｃに変換するＡＤ変換器２７、ゲ
ート回路２８、及びドライバ回路２９などから構成され
ている。
子などからなるインバータ主回路２１、１チップのマイ
クロコンピュータ２４、デジタル信号プロセッサ（ＤＳ
Ｐ）２５、出力電圧Ｖｏを検出する変圧器ＰＴ１、出力
電圧Ｖｏをディジタル信号Ｓｂに変換するＡＤ変換器２
６、出力電流Ｉｏを検出する変流器ＣＴ２、出力電流Ｉ
ｏをディジタル信号Ｓｃに変換するＡＤ変換器２７、ゲ
ート回路２８、及びドライバ回路２９などから構成され
ている。
【００１６】マイクロコンピュータ２４は、太陽電池１
０の出力電流の制御目標値を示す電流振幅指令値Ｉａｍ
ｐを生成してＤＳＰ２５に送る他、インバータ２０の全
体の制御を行う。
０の出力電流の制御目標値を示す電流振幅指令値Ｉａｍ
ｐを生成してＤＳＰ２５に送る他、インバータ２０の全
体の制御を行う。
【００１７】ＤＳＰ２５は、マイクロコンピュータ２４
から送られた電流振幅指令値Ｉａｍｐ及びフィードバッ
ク信号Ｓｂ，Ｓｃに基づいて、所要のパルス幅値Ｐｗｍ
を高速で次々と演算して出力する。また、インバータ２
０の単独運転を検出するために、系統電圧のゆらぎ成分
Ｓｅを抽出してマイクロコンピュータ２４に送る。
から送られた電流振幅指令値Ｉａｍｐ及びフィードバッ
ク信号Ｓｂ，Ｓｃに基づいて、所要のパルス幅値Ｐｗｍ
を高速で次々と演算して出力する。また、インバータ２
０の単独運転を検出するために、系統電圧のゆらぎ成分
Ｓｅを抽出してマイクロコンピュータ２４に送る。
【００１８】ゲート回路２８は、異常発生時にＤＳＰ２
５からドライバ回路２９へのパルス幅値Ｐｗｍの伝送を
遮断するために設けられている。ドライバ回路２９は、
パルス幅値Ｐｗｍに基づいて、インバータ主回路２１の
各スイッチング素子のゲート制御信号として必要な複数
のＰＷＭパルス信号Ｐｇを生成し、インバータ主回路２
１に出力する。
５からドライバ回路２９へのパルス幅値Ｐｗｍの伝送を
遮断するために設けられている。ドライバ回路２９は、
パルス幅値Ｐｗｍに基づいて、インバータ主回路２１の
各スイッチング素子のゲート制御信号として必要な複数
のＰＷＭパルス信号Ｐｇを生成し、インバータ主回路２
１に出力する。
【００１９】次に、マイクロコンピュータ２４及びＤＳ
Ｐ２５の構成及び動作についてさらに詳しく説明する。
図２はマイクロコンピュータ２４で処理される内容の一
部を機能的に示すブロック図、図３はＤＳＰ２５で処理
される内容の一部を機能的に示すブロック図である。
Ｐ２５の構成及び動作についてさらに詳しく説明する。
図２はマイクロコンピュータ２４で処理される内容の一
部を機能的に示すブロック図、図３はＤＳＰ２５で処理
される内容の一部を機能的に示すブロック図である。
【００２０】図２のように、マイクロコンピュータ２４
には、太陽電池１０の出力電圧Ｖｉ、及び変流器ＣＴ１
によって検出されたインバータ主回路２１の入力電流Ｉ
ｉを、ディジタル値に変換するためのＡＤ変換器２４
１，２４２が設けられている。マイクロコンピュータ２
４は、ＡＤ変換された電圧Ｖｉ及び電流Ｉｉに基づいて
太陽電池１０の出力電力Ｐを算出し、出力電力Ｐを最大
とするＭＰＰＴ制御のための演算処理を行って電流振幅
指令値Ｉａｍｐを出力する。
には、太陽電池１０の出力電圧Ｖｉ、及び変流器ＣＴ１
によって検出されたインバータ主回路２１の入力電流Ｉ
ｉを、ディジタル値に変換するためのＡＤ変換器２４
１，２４２が設けられている。マイクロコンピュータ２
４は、ＡＤ変換された電圧Ｖｉ及び電流Ｉｉに基づいて
太陽電池１０の出力電力Ｐを算出し、出力電力Ｐを最大
とするＭＰＰＴ制御のための演算処理を行って電流振幅
指令値Ｉａｍｐを出力する。
【００２１】なお、ＭＰＰＴ制御処理においては、電圧
Ｖｉの変移方向と出力電力Ｐの増減状態とからパルス幅
値Ｐｗｍの増減方向が決定され、また、後述の仮想最適
動作電圧ＳＶｏｐと電圧Ｖｉとの差及び電圧Ｖｉに基づ
いて算出された電流振幅指令値Ｉａｍｐが出力される。
Ｖｉの変移方向と出力電力Ｐの増減状態とからパルス幅
値Ｐｗｍの増減方向が決定され、また、後述の仮想最適
動作電圧ＳＶｏｐと電圧Ｖｉとの差及び電圧Ｖｉに基づ
いて算出された電流振幅指令値Ｉａｍｐが出力される。
【００２２】また、マイクロコンピュータ２４は、ＤＳ
Ｐ２５から入力されるゆらぎ成分Ｓｅが基準レベルを越
えたとき、又は出力電力Ｐが適正範囲外となったとき
に、遮断器ＣＢ及びゲート回路２８をオフ状態とする制
御信号Ｓｆを出力し、インバータ２０を商用電力系統５
から切り離すとともに、インバータ主回路２１の各スイ
ッチング素子のゲートブロックを行う。この２重の安全
策によって商用電力系統５の停電時におけるインバータ
２０の単独運転、及び故障状態の太陽光発電システム１
の連系が防止される。
Ｐ２５から入力されるゆらぎ成分Ｓｅが基準レベルを越
えたとき、又は出力電力Ｐが適正範囲外となったとき
に、遮断器ＣＢ及びゲート回路２８をオフ状態とする制
御信号Ｓｆを出力し、インバータ２０を商用電力系統５
から切り離すとともに、インバータ主回路２１の各スイ
ッチング素子のゲートブロックを行う。この２重の安全
策によって商用電力系統５の停電時におけるインバータ
２０の単独運転、及び故障状態の太陽光発電システム１
の連系が防止される。
【００２３】一方、図３のようにＤＳＰ２５では、バン
ドパスフィルタ処理部２５１によって商用交流電圧波形
から基本周波数成分に対応した信号Ｓｂが抽出され、乗
算処理部２５２によって、信号Ｓｂと電流振幅指令値Ｉ
ａｍｐとの積である電流指令値信号Ｓｉが生成される。
エラーアンプ部２５３によって、電流指令値信号Ｓｉと
出力電流値Ｓｃとの差Δｉに増幅率Ａを乗じた値である
電流誤差値Ｅが求められ、ＰＷＭ演算処理部２５４によ
って、電流誤差値Ｅに基づいてパルス幅値Ｐｗｍが算定
される。また、ピーク検出部２５５によって基本周波数
成分の各周期のピーク値が検出され、周波数解析部２５
６によって複数個のピーク値に基づいてゆらぎ成分Ｓｅ
が検出される。
ドパスフィルタ処理部２５１によって商用交流電圧波形
から基本周波数成分に対応した信号Ｓｂが抽出され、乗
算処理部２５２によって、信号Ｓｂと電流振幅指令値Ｉ
ａｍｐとの積である電流指令値信号Ｓｉが生成される。
エラーアンプ部２５３によって、電流指令値信号Ｓｉと
出力電流値Ｓｃとの差Δｉに増幅率Ａを乗じた値である
電流誤差値Ｅが求められ、ＰＷＭ演算処理部２５４によ
って、電流誤差値Ｅに基づいてパルス幅値Ｐｗｍが算定
される。また、ピーク検出部２５５によって基本周波数
成分の各周期のピーク値が検出され、周波数解析部２５
６によって複数個のピーク値に基づいてゆらぎ成分Ｓｅ
が検出される。
【００２４】次に、マイクロコンピュータ２４が実行す
るＭＰＰＴ制御の内容を説明する。図４はＭＰＰＴ制御
処理の概略を示すフローチャートである。ＭＰＰＴ制御
処理は、仮想最適動作電圧ＳＶｏｐを周期的に更新する
本発明に特有の基準設定処理（＃１０）と、仮想最適動
作電圧ＳＶｏｐに基づいて上述の電流振幅指令値Ｉａｍ
ｐを設定する制御目標設定処理（＃２０）とから構成さ
れ、ソフトウエア割り込みなどによって例えば５０ｍｓ
毎に実行される。
るＭＰＰＴ制御の内容を説明する。図４はＭＰＰＴ制御
処理の概略を示すフローチャートである。ＭＰＰＴ制御
処理は、仮想最適動作電圧ＳＶｏｐを周期的に更新する
本発明に特有の基準設定処理（＃１０）と、仮想最適動
作電圧ＳＶｏｐに基づいて上述の電流振幅指令値Ｉａｍ
ｐを設定する制御目標設定処理（＃２０）とから構成さ
れ、ソフトウエア割り込みなどによって例えば５０ｍｓ
毎に実行される。
【００２５】図５は基準設定処理のフローチャートであ
る。このルーチンでは、例えば５００ｍｓの周期で太陽
電池１０の出力電圧Ｖｉを測定し、３０個の測定値を得
る毎に以下の手順で仮想最適動作電圧ＳＶｏｐを更新す
る。
る。このルーチンでは、例えば５００ｍｓの周期で太陽
電池１０の出力電圧Ｖｉを測定し、３０個の測定値を得
る毎に以下の手順で仮想最適動作電圧ＳＶｏｐを更新す
る。
【００２６】まず、約１５秒間の出力電圧Ｖｉの推移を
示す３０個の測定値の中から、最大値及び最小値を選び
出し、それら２つの測定値の平均値Ｐを算出する（＃１
３）。次に、最大値及び最小値を除いた残りの２８個
（２７個以下の場合もある）の測定値の平均値Ｑを算出
する（＃１４）。そして、平均値Ｐと平均値Ｑとの差の
絶対値が所定値（例えば１０Ｖ）より小さい場合に、仮
想最適動作電圧ＳＶｏｐを平均値Ｑに置き換える。絶対
値が所定値を越える場合は、仮想最適動作電圧ＳＶｏｐ
を据え置く、すなわち前回と同一の値を仮想最適動作電
圧ＳＶｏｐとして設定する。なお、インバータ起動時に
は、仮想最適動作電圧ＳＶｏｐの初期値として、標準の
温度及び日射量条件における太陽電池１０の最適動作電
圧Ｖｏｐが設定される。
示す３０個の測定値の中から、最大値及び最小値を選び
出し、それら２つの測定値の平均値Ｐを算出する（＃１
３）。次に、最大値及び最小値を除いた残りの２８個
（２７個以下の場合もある）の測定値の平均値Ｑを算出
する（＃１４）。そして、平均値Ｐと平均値Ｑとの差の
絶対値が所定値（例えば１０Ｖ）より小さい場合に、仮
想最適動作電圧ＳＶｏｐを平均値Ｑに置き換える。絶対
値が所定値を越える場合は、仮想最適動作電圧ＳＶｏｐ
を据え置く、すなわち前回と同一の値を仮想最適動作電
圧ＳＶｏｐとして設定する。なお、インバータ起動時に
は、仮想最適動作電圧ＳＶｏｐの初期値として、標準の
温度及び日射量条件における太陽電池１０の最適動作電
圧Ｖｏｐが設定される。
【００２７】このようにして仮想最適動作電圧ＳＶｏｐ
を出力電圧Ｖｉの推移に応じて変更することにより、特
に定常運転時において、仮想最適動作電圧ＳＶｏｐが実
際の最適動作電圧Ｖｏｐに近い値となり、ＭＰＰＴ制御
のための制御目標の変化幅を最適化することができる。
加えて、２種の平均値Ｐ，Ｑを求め、仮想最適動作電圧
ＳＶｏｐの実質的な変更の要否を判定することにより、
制御応答の過渡期などに現れる瞬間的な状態変化の影響
を軽減することができる。
を出力電圧Ｖｉの推移に応じて変更することにより、特
に定常運転時において、仮想最適動作電圧ＳＶｏｐが実
際の最適動作電圧Ｖｏｐに近い値となり、ＭＰＰＴ制御
のための制御目標の変化幅を最適化することができる。
加えて、２種の平均値Ｐ，Ｑを求め、仮想最適動作電圧
ＳＶｏｐの実質的な変更の要否を判定することにより、
制御応答の過渡期などに現れる瞬間的な状態変化の影響
を軽減することができる。
【００２８】図６は制御目標設定処理のフローチャー
ト、図７はファジィルールＦＲの一例を示す図、図８は
メンバーシップファンクションＭＦの一例を示す図であ
る。まず、太陽電池１０の現在（今回）の出力電力Ｐを
算出するためのデータとして、ＡＤ変換された電圧Ｖｉ
及び電流Ｉｉを取り込む（＃２１）。次に、例えばファ
ジィ推論によって、電圧Ｖｉと上述の仮想最適動作電圧
ＳＶｏｐとの差の大小に応じた変化幅ΔＩａｍｐを算定
する（＃２２）。
ト、図７はファジィルールＦＲの一例を示す図、図８は
メンバーシップファンクションＭＦの一例を示す図であ
る。まず、太陽電池１０の現在（今回）の出力電力Ｐを
算出するためのデータとして、ＡＤ変換された電圧Ｖｉ
及び電流Ｉｉを取り込む（＃２１）。次に、例えばファ
ジィ推論によって、電圧Ｖｉと上述の仮想最適動作電圧
ＳＶｏｐとの差の大小に応じた変化幅ΔＩａｍｐを算定
する（＃２２）。
【００２９】ここで、ファジィ推論のために、ファジィ
ルールＦＲメンバーシップファンクションＭＦが用いら
れる。メンバーシップファンクションＭＦにおいて、仮
想最適動作電圧ＳＶｏｐが要素番号「０」に対応する。
太陽電池１０の出力電圧Ｖｉに応じて要素番号（横軸の
位置）が決定され、要素番号に応じてグラフから１つ又
は複数の適合度（縦軸の値）が決定される。得られた適
合度の加重平均演算などによって、離れている度合いが
求められる。離れている度合いから適当な計算式によっ
て変化の度合い（０〜１）が求められ、その変化の度合
いに定数を乗じた値が変化幅ΔＩａｍｐとされる。
ルールＦＲメンバーシップファンクションＭＦが用いら
れる。メンバーシップファンクションＭＦにおいて、仮
想最適動作電圧ＳＶｏｐが要素番号「０」に対応する。
太陽電池１０の出力電圧Ｖｉに応じて要素番号（横軸の
位置）が決定され、要素番号に応じてグラフから１つ又
は複数の適合度（縦軸の値）が決定される。得られた適
合度の加重平均演算などによって、離れている度合いが
求められる。離れている度合いから適当な計算式によっ
て変化の度合い（０〜１）が求められ、その変化の度合
いに定数を乗じた値が変化幅ΔＩａｍｐとされる。
【００３０】このようにして変化幅ΔＩａｍｐを算定し
た後、出力電力Ｐを算出し（＃２３）、出力電力Ｐ及び
電圧Ｖｉについて前回の値と今回の値とを比較すること
によって推移状態を判別し（＃２４〜２６）、その判別
結果に応じて所定の制御目標値を設定する。
た後、出力電力Ｐを算出し（＃２３）、出力電力Ｐ及び
電圧Ｖｉについて前回の値と今回の値とを比較すること
によって推移状態を判別し（＃２４〜２６）、その判別
結果に応じて所定の制御目標値を設定する。
【００３１】すなわち、今回の電力Ｐが前回の電力Ｐよ
りも大きく且つ電圧Ｖｉが前回よりも増加している場
合、及び今回の電力Ｐが前回の電力Ｐよりも小さく且つ
電圧Ｖｉが前回よりも減少している場合には、太陽電池
１０の出力電流Ｉｉを減少させるための処理として、電
流振幅指令値Ｉａｍｐを前回の値から変化幅ΔＩａｍｐ
を差し引いた値とする（＃２７）。また、その他の場合
には、出力電流Ｉｉを増大させるための処理として、電
流振幅指令値Ｉａｍｐを前回の値に変化幅ΔＩａｍｐを
加えた値とする（＃２８）。
りも大きく且つ電圧Ｖｉが前回よりも増加している場
合、及び今回の電力Ｐが前回の電力Ｐよりも小さく且つ
電圧Ｖｉが前回よりも減少している場合には、太陽電池
１０の出力電流Ｉｉを減少させるための処理として、電
流振幅指令値Ｉａｍｐを前回の値から変化幅ΔＩａｍｐ
を差し引いた値とする（＃２７）。また、その他の場合
には、出力電流Ｉｉを増大させるための処理として、電
流振幅指令値Ｉａｍｐを前回の値に変化幅ΔＩａｍｐを
加えた値とする（＃２８）。
【００３２】なお、図９は電力Ｐ及び電圧Ｖｉの増減状
態とそれに対応する電流振幅指令値Ｉａｍｐの増減方向
とを示すテーブルであり、上述のステップ＃２４〜２８
の処理を整理して示したものである。
態とそれに対応する電流振幅指令値Ｉａｍｐの増減方向
とを示すテーブルであり、上述のステップ＃２４〜２８
の処理を整理して示したものである。
【００３３】図１０は基準設定処理の他の例を示すフロ
ーチャート、図１１は基準テーブルＴＳの一例を示す
図、図１２は基準テーブルＴＳのデータ内容を示す特性
グラフである。
ーチャート、図１１は基準テーブルＴＳの一例を示す
図、図１２は基準テーブルＴＳのデータ内容を示す特性
グラフである。
【００３４】図１０のルーチンでは、太陽電池１０の出
力電圧Ｖｉを測定するとともに、現在の電流振幅指令値
Ｉａｍｐをレジスタから読み込み、それらのデータを蓄
積する。そして、３０回の蓄積を行う毎に以下の手順で
仮想最適動作電圧ＳＶｏｐを更新する（＃６１、６
２）。
力電圧Ｖｉを測定するとともに、現在の電流振幅指令値
Ｉａｍｐをレジスタから読み込み、それらのデータを蓄
積する。そして、３０回の蓄積を行う毎に以下の手順で
仮想最適動作電圧ＳＶｏｐを更新する（＃６１、６
２）。
【００３５】まず、ノイズなどの影響を除くために、電
圧Ｖｉ及び指令値Ｉａｍｐのそれぞれについて、３０回
分のデータの平均値を求める（＃６３）。続いて各平均
値を電圧Ｖｉ及び指令値Ｉａｍｐのデータとした上で、
図１１に示す基準テーブルＴＳを検索し、電圧Ｖｉ及び
指令値Ｉａｍｐの値に適合する１つの最適動作電圧デー
タを読み出す（＃６４）。そして、基準テーブルＴＳか
ら読み出した最適動作電圧データを仮想最適動作電圧Ｓ
Ｖｏｐとして設定する（＃６５）。基準テーブルＴＳ
は、予めマイクロコンピュータ２４内のＲＯＭに設けら
れている。
圧Ｖｉ及び指令値Ｉａｍｐのそれぞれについて、３０回
分のデータの平均値を求める（＃６３）。続いて各平均
値を電圧Ｖｉ及び指令値Ｉａｍｐのデータとした上で、
図１１に示す基準テーブルＴＳを検索し、電圧Ｖｉ及び
指令値Ｉａｍｐの値に適合する１つの最適動作電圧デー
タを読み出す（＃６４）。そして、基準テーブルＴＳか
ら読み出した最適動作電圧データを仮想最適動作電圧Ｓ
Ｖｏｐとして設定する（＃６５）。基準テーブルＴＳ
は、予めマイクロコンピュータ２４内のＲＯＭに設けら
れている。
【００３６】以下、図１２を参照して基準テーブルＴＳ
の内容について説明する。太陽電池１０の動作点は、特
定の動作条件における電圧と電流との関係を示す出力特
性ＩＶ１〜４と、太陽電池１０からみた負荷（インピー
ダンスＺ１〜７）であるインバータ２０のＩＶ特性（図
中で１／Ｚ１，１／Ｚ２…の傾きの直線）との交点であ
る。換言すれば、太陽電池１０の出力状態（例えば電圧
値）と負荷の値Ｚ１〜７とから、出力特性ＩＶ１〜４に
基づいて太陽電池１０の動作条件を推定することによ
り、その時点において発電電力が最大となる最適動作電
圧（出力特性により一義的に定まる）を特定することが
できる。なお、図１２においては、日射量をパラメータ
として計測した４つの出力特性ＩＶ１〜４と、それらに
対応した最適動作電圧Ｖａ〜ｄが示されている。
の内容について説明する。太陽電池１０の動作点は、特
定の動作条件における電圧と電流との関係を示す出力特
性ＩＶ１〜４と、太陽電池１０からみた負荷（インピー
ダンスＺ１〜７）であるインバータ２０のＩＶ特性（図
中で１／Ｚ１，１／Ｚ２…の傾きの直線）との交点であ
る。換言すれば、太陽電池１０の出力状態（例えば電圧
値）と負荷の値Ｚ１〜７とから、出力特性ＩＶ１〜４に
基づいて太陽電池１０の動作条件を推定することによ
り、その時点において発電電力が最大となる最適動作電
圧（出力特性により一義的に定まる）を特定することが
できる。なお、図１２においては、日射量をパラメータ
として計測した４つの出力特性ＩＶ１〜４と、それらに
対応した最適動作電圧Ｖａ〜ｄが示されている。
【００３７】ここで、電圧形電流制御方式のインバータ
２０（図１参照）では、電流振幅指令値Ｉａｍｐが大き
いほど、太陽電池１０からみたインピーダンスが小さ
い。つまり、インピーダンスと電流振幅指令値Ｉａｍｐ
との間には相関関係（反比例）があり、電流振幅指令値
Ｉａｍｐによって太陽電池１０の負荷状態を特定するこ
とができる。
２０（図１参照）では、電流振幅指令値Ｉａｍｐが大き
いほど、太陽電池１０からみたインピーダンスが小さ
い。つまり、インピーダンスと電流振幅指令値Ｉａｍｐ
との間には相関関係（反比例）があり、電流振幅指令値
Ｉａｍｐによって太陽電池１０の負荷状態を特定するこ
とができる。
【００３８】基準テーブルＴＳは、適当に選定したイン
ピーダンスに対応する電流振幅指令値Ｉａｍｐのサンプ
ル値（図１１では「Ｚ１」〜「Ｚ７」）と、太陽電池１
０の出力電圧Ｖｉとしてとりうる適当な複数のサンプル
電圧値（図１１では「Ｖ１」〜「Ｖ４」）と、それらに
よって特定される最適動作電圧（「Ｖａ」〜「Ｖｄ」）
とを対応づけるものである。
ピーダンスに対応する電流振幅指令値Ｉａｍｐのサンプ
ル値（図１１では「Ｚ１」〜「Ｚ７」）と、太陽電池１
０の出力電圧Ｖｉとしてとりうる適当な複数のサンプル
電圧値（図１１では「Ｖ１」〜「Ｖ４」）と、それらに
よって特定される最適動作電圧（「Ｖａ」〜「Ｖｄ」）
とを対応づけるものである。
【００３９】基準テーブルＴＳの検索、すなわち図１０
のステップ６４＃の処理においては、その時点の電流振
幅指令値Ｉａｍｐに最も近いサンプル値と、電圧Ｖｉに
最も近いサンプル電圧値とに対応する最適動作電圧が読
み出される。サンプル値及びサンプル電圧値を選ぶこと
は、基準テーブルＴＳに登録されている太陽電池１０の
動作条件の中からその時点の実際の条件に最も近いもの
を選ぶことである。例えばサンプル値として「Ｚ３」が
選ばれ、サンプル電圧値として「Ｖ３」が選ばれると、
最適動作電圧として「Ｖｃ」が読み出され、この場合に
は、出力特性ＩＶ３に対応した動作条件が選ばれたこと
になる。
のステップ６４＃の処理においては、その時点の電流振
幅指令値Ｉａｍｐに最も近いサンプル値と、電圧Ｖｉに
最も近いサンプル電圧値とに対応する最適動作電圧が読
み出される。サンプル値及びサンプル電圧値を選ぶこと
は、基準テーブルＴＳに登録されている太陽電池１０の
動作条件の中からその時点の実際の条件に最も近いもの
を選ぶことである。例えばサンプル値として「Ｚ３」が
選ばれ、サンプル電圧値として「Ｖ３」が選ばれると、
最適動作電圧として「Ｖｃ」が読み出され、この場合に
は、出力特性ＩＶ３に対応した動作条件が選ばれたこと
になる。
【００４０】上述の実施例によれば、仮想最適動作電圧
ＳＶｏｐが常に真の最適動作電圧Ｖｏｐとほぼ一致する
ので、電流振幅指令値Ｉａｍｐの変化幅ΔＩａｍｐを小
さくする範囲を仮想最適動作電圧ＳＶｏｐの近辺に限定
し、ＭＰＰＴ制御の応答性を高めることができる。
ＳＶｏｐが常に真の最適動作電圧Ｖｏｐとほぼ一致する
ので、電流振幅指令値Ｉａｍｐの変化幅ΔＩａｍｐを小
さくする範囲を仮想最適動作電圧ＳＶｏｐの近辺に限定
し、ＭＰＰＴ制御の応答性を高めることができる。
【００４１】上述の実施例によれば、太陽電池１０の出
力特性の推定に際して、インバータ２０の制御対象であ
って波形歪みの生じ易い太陽電池１０の出力電流Ｉｉを
用いず、出力電圧Ｖｉと電流振幅指令値Ｉａｍｐとを用
いたので、波形歪みによるＭＰＰＴ制御の乱れを防止す
ることができる。
力特性の推定に際して、インバータ２０の制御対象であ
って波形歪みの生じ易い太陽電池１０の出力電流Ｉｉを
用いず、出力電圧Ｖｉと電流振幅指令値Ｉａｍｐとを用
いたので、波形歪みによるＭＰＰＴ制御の乱れを防止す
ることができる。
【００４２】上述の実施例において、基準設定処理にお
ける電圧Ｖｉのサンプリング周期、平均化のためのサン
プリング個数、平均化の演算式、実質的な設定変更の要
否判断の有無又はその方法などは、上述の例に限定され
ない。基準テーブルＴＳにおける電流振幅指令値Ｉａｍ
ｐ及び出力電圧Ｖｉのサンプル値の個数は、ＲＯＭの容
量を考慮して適宜選定すればよい。
ける電圧Ｖｉのサンプリング周期、平均化のためのサン
プリング個数、平均化の演算式、実質的な設定変更の要
否判断の有無又はその方法などは、上述の例に限定され
ない。基準テーブルＴＳにおける電流振幅指令値Ｉａｍ
ｐ及び出力電圧Ｖｉのサンプル値の個数は、ＲＯＭの容
量を考慮して適宜選定すればよい。
【００４３】上述の実施例において、仮想最適動作電圧
ＳＶｏｐの変更を、出力電圧Ｖｉが特定範囲内であると
き、すなわち太陽電池１０の動作点が真の最適動作点に
比較的に近い定常運転状態であるときのみに行うように
してもよい。
ＳＶｏｐの変更を、出力電圧Ｖｉが特定範囲内であると
き、すなわち太陽電池１０の動作点が真の最適動作点に
比較的に近い定常運転状態であるときのみに行うように
してもよい。
【００４４】上述の実施例においては、日射量をパラメ
ータとした出力特性に基づいて基準テーブルＴＳを作成
する例を示したが、温度、又は日射量と温度とをパラメ
ータとした出力特性に基づいて基準テーブルＴＳを作成
してもよい。その他、インバータ２０の各部の構成、処
理動作、フローチャートの内容又は順序などは、本発明
の主旨に沿って種々変更することができる。
ータとした出力特性に基づいて基準テーブルＴＳを作成
する例を示したが、温度、又は日射量と温度とをパラメ
ータとした出力特性に基づいて基準テーブルＴＳを作成
してもよい。その他、インバータ２０の各部の構成、処
理動作、フローチャートの内容又は順序などは、本発明
の主旨に沿って種々変更することができる。
【００４５】
【発明の効果】本発明によれば、太陽電池の動作点をそ
の時点における真の最適動作点の近辺に保ち、太陽電池
の発電能力の利用率を可及的に高めることができる。
の時点における真の最適動作点の近辺に保ち、太陽電池
の発電能力の利用率を可及的に高めることができる。
【図１】本発明に係る太陽光発電システムの全体構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図２】マイクロコンピュータの処理内容の一部を機能
的に示すブロック図である。
的に示すブロック図である。
【図３】ディジタル信号プロセッサの処理内容を機能的
に示すブロック図である。
に示すブロック図である。
【図４】ＭＰＰＴ制御処理の概略を示すフローチャート
である。
である。
【図５】基準設定処理のフローチャートである。
【図６】制御目標設定処理のフローチャートである。
【図７】ファジィルールの一例を示す図である。
【図８】メンバーシップファンクションの一例を示す図
である。
である。
【図９】電力及び電圧の増減状態とそれに対応する制御
目標値の増減方向とを示す図である。
目標値の増減方向とを示す図である。
【図１０】基準設定処理の他の例を示すフローチャート
である。
である。
【図１１】基準テーブルの一例を示す図である。
【図１２】基準テーブルの内容を示す特性グラフであ
る。
る。
【図１３】最大電力点追尾制御の概要を示す図である。
１０ 太陽電池 Ｐ 出力電力 Ｉａｍｐ 電流振幅指令値（制御目標値） ΔＩａｍｐ 変更幅 Ｖｉ 出力電圧 ＳＶｏｐ 仮想最適動作電圧 Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄ 最適動作電圧 Ｚ１〜Ｚ７ インピーダンス（負荷状態）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牧野 正寛 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 甲野藤 正明 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 阿部 裕司 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】太陽電池の出力電力が増大するように制御
目標値を段階的に変更する際に、前記太陽電池の出力電
圧の実測値と仮想最適動作電圧との差に応じて、前記制
御目標値の変更幅を増減する最大電力点追尾方法であっ
て、 一定期間毎に前記出力電圧の平均値を算出し、周期的に
前記仮想最適動作電圧を前記平均値に置き換えることを
特徴とする最大電力点追尾方法。 - 【請求項２】前記太陽電池の出力電圧が特定範囲内の値
であるときに、一定期間毎に前記出力電圧の平均値を算
出し、周期的に前記仮想最適動作電圧を前記平均値に置
き換えることを特徴とする請求項１記載の最大電力点追
尾方法。 - 【請求項３】太陽電池の出力電力が増大するように制御
目標値を段階的に変更する際に、前記太陽電池の出力電
圧の実測値と仮想最適動作電圧との差に応じて、前記制
御目標値の変更幅を増減する最大電力点追尾方法であっ
て、 予め互いに異なる動作条件のそれぞれにおける最適動作
電圧を記憶しておき、 前記太陽電池の負荷状態と前記出力電圧の実測値とに基
づいて、実際の条件に最も近い前記動作条件を選び、そ
れに対応した前記最適動作電圧を前記仮想最適動作電圧
として用いることを特徴とする最大電力点追尾方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6023872A JPH07234733A (ja) | 1994-02-22 | 1994-02-22 | 最大電力点追尾方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6023872A JPH07234733A (ja) | 1994-02-22 | 1994-02-22 | 最大電力点追尾方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07234733A true JPH07234733A (ja) | 1995-09-05 |
Family
ID=12122546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6023872A Pending JPH07234733A (ja) | 1994-02-22 | 1994-02-22 | 最大電力点追尾方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07234733A (ja) |
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100455250B1 (ko) * | 1998-03-30 | 2004-11-06 | 산요덴키가부시키가이샤 | 태양광 발전장치 |
| WO2009140539A3 (en) * | 2008-05-14 | 2010-02-18 | National Semiconductor Corporation | Method and system for providing local converters to provide maximum power point tracking in an energy generating system |
| JP2010117744A (ja) * | 2008-11-11 | 2010-05-27 | Sharp Corp | 太陽光発電装置および太陽光発電システム |
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| US7991511B2 (en) | 2008-05-14 | 2011-08-02 | National Semiconductor Corporation | Method and system for selecting between centralized and distributed maximum power point tracking in an energy generating system |
| WO2012026593A1 (ja) | 2010-08-27 | 2012-03-01 | 学校法人 幾徳学園 | 太陽光発電システム、太陽光発電システムに用いる制御装置、並びに、制御方法およびそのプログラム |
| US8139382B2 (en) | 2008-05-14 | 2012-03-20 | National Semiconductor Corporation | System and method for integrating local maximum power point tracking into an energy generating system having centralized maximum power point tracking |
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| US8421400B1 (en) | 2009-10-30 | 2013-04-16 | National Semiconductor Corporation | Solar-powered battery charger and related system and method |
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| US10153383B2 (en) | 2008-11-21 | 2018-12-11 | National Semiconductor Corporation | Solar string power point optimization |
-
1994
- 1994-02-22 JP JP6023872A patent/JPH07234733A/ja active Pending
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