JPH08227324A - 太陽光発電装置 - Google Patents
太陽光発電装置Info
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- JPH08227324A JPH08227324A JP7056564A JP5656495A JPH08227324A JP H08227324 A JPH08227324 A JP H08227324A JP 7056564 A JP7056564 A JP 7056564A JP 5656495 A JP5656495 A JP 5656495A JP H08227324 A JPH08227324 A JP H08227324A
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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
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- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 最大電力点に到達するまでの速応性を確保し
つつ、最大電力点付近での揺動をなくして、電力損失を
低減し発電効率を向上することができるようにする。 【構成】 太陽電池５０の最大電力点を探索して最適動
作電圧を指令する電圧指令器１と、太陽電池５０の出力
特性の変化を判断して電圧指令器１への補正情報を出力
する電力値補正器２と、それら電圧指令器１及び電力値
補正器２からの出力情報をもとにして電力変換装置（降
圧チョッパ）５５を制御する制御回路５４とを備えてい
る。
つつ、最大電力点付近での揺動をなくして、電力損失を
低減し発電効率を向上することができるようにする。 【構成】 太陽電池５０の最大電力点を探索して最適動
作電圧を指令する電圧指令器１と、太陽電池５０の出力
特性の変化を判断して電圧指令器１への補正情報を出力
する電力値補正器２と、それら電圧指令器１及び電力値
補正器２からの出力情報をもとにして電力変換装置（降
圧チョッパ）５５を制御する制御回路５４とを備えてい
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、太陽電池を用いて電
力を発生する太陽光発電装置に関し、詳しくは、太陽エ
ネルギーを効率良く利用するために太陽電池から常に最
大電力が得られるように、最大電力点を追従制御する最
大電力追従制御手段（以下、ＭＰＰＴ制御手段と称す
る）を備えた太陽光発電装置に関するものである。
力を発生する太陽光発電装置に関し、詳しくは、太陽エ
ネルギーを効率良く利用するために太陽電池から常に最
大電力が得られるように、最大電力点を追従制御する最
大電力追従制御手段（以下、ＭＰＰＴ制御手段と称す
る）を備えた太陽光発電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１０は、例えば特開昭６１−９７７２
１号公報などに開示されているＭＰＰＴ制御手段を備え
た従来の太陽光発電装置の概略構成を示すブロック図、
図１１はその具体的な構成図であり、これら図におい
て、５０は太陽電池、５１は蓄電池、５２は負荷、５３
は電圧指令器、５４は制御回路、５５は電力変換装置で
ある。
１号公報などに開示されているＭＰＰＴ制御手段を備え
た従来の太陽光発電装置の概略構成を示すブロック図、
図１１はその具体的な構成図であり、これら図におい
て、５０は太陽電池、５１は蓄電池、５２は負荷、５３
は電圧指令器、５４は制御回路、５５は電力変換装置で
ある。
【０００３】上記電力変換装置５５は、図１１に示すよ
うな構成をもつ降圧チョッパからなり、また、上記電圧
指令器５３は、電流センサＣＴ１により検出された降圧
チョッパ５５への入力電流Ｉinおよび分圧抵抗Ｒ１，Ｒ
２の中間点から取り出された降圧チョッパ５５への入力
電圧Ｖinを乗算器５６で乗算して得られる入力電力Ｐin
を入力とし、これと過去の電圧とを比較して電力が大き
くなる方向に所定の電圧ΔＶを与えて指令Ｖref を出力
する。上記制御回路５４は三角波発生回路５７および比
較器５８を備えており、上記電圧指令器５３から出力さ
れる指令Ｖrefにともない、電流センサＣＴ２により検
出された降圧チョッパ５５からの出力電流Ｉout と上記
指令Ｖref に対応する加算して上記降圧チョッパ５５に
おけるスイッチングトランジスタＴｒのＯＮ／ＯＦＦの
割合、つまり、所定の時間間隔毎の通電率を変更し、電
力変化率が零になるように、すなわち、Ｖin＝Ｖref と
なるように制御する。なお、図１１において、Ａは異な
るゲインをもつ増幅器であり、Ｄは逆流防止用ダイオー
ドである。
うな構成をもつ降圧チョッパからなり、また、上記電圧
指令器５３は、電流センサＣＴ１により検出された降圧
チョッパ５５への入力電流Ｉinおよび分圧抵抗Ｒ１，Ｒ
２の中間点から取り出された降圧チョッパ５５への入力
電圧Ｖinを乗算器５６で乗算して得られる入力電力Ｐin
を入力とし、これと過去の電圧とを比較して電力が大き
くなる方向に所定の電圧ΔＶを与えて指令Ｖref を出力
する。上記制御回路５４は三角波発生回路５７および比
較器５８を備えており、上記電圧指令器５３から出力さ
れる指令Ｖrefにともない、電流センサＣＴ２により検
出された降圧チョッパ５５からの出力電流Ｉout と上記
指令Ｖref に対応する加算して上記降圧チョッパ５５に
おけるスイッチングトランジスタＴｒのＯＮ／ＯＦＦの
割合、つまり、所定の時間間隔毎の通電率を変更し、電
力変化率が零になるように、すなわち、Ｖin＝Ｖref と
なるように制御する。なお、図１１において、Ａは異な
るゲインをもつ増幅器であり、Ｄは逆流防止用ダイオー
ドである。
【０００４】ところで、太陽電池はエネルギー変換効率
が低い上に出力特性が日射量や太陽電池の素子温度など
によって大幅に変動する。因みに、図１２は太陽電池の
静特性（Ｐ−Ｖ特性）で、同図において黒点を付した箇
所が最大電力点Ｐmax であり、例えば晴天と曇天といっ
た日射量の変化にともないＰ−Ｖ特性および最大電力点
は図１２（ａ）の矢印Ｘ方向に変動し、また、素子温度
の変化にともないＰ−Ｖ特性および最大電力点は図１２
（ｂ）の矢印Ｙ方向に変動することになる。
が低い上に出力特性が日射量や太陽電池の素子温度など
によって大幅に変動する。因みに、図１２は太陽電池の
静特性（Ｐ−Ｖ特性）で、同図において黒点を付した箇
所が最大電力点Ｐmax であり、例えば晴天と曇天といっ
た日射量の変化にともないＰ−Ｖ特性および最大電力点
は図１２（ａ）の矢印Ｘ方向に変動し、また、素子温度
の変化にともないＰ−Ｖ特性および最大電力点は図１２
（ｂ）の矢印Ｙ方向に変動することになる。
【０００５】そこで、上記した従来の太陽光発電装置に
おいては、電圧指令器５３に与える所定の電圧ΔＶを増
減させて、その時の電力変化ΔＰの増減により次の動作
電圧指令Ｖref を定めるようにしていた。すなわち、図
１３に示すように、時刻 k-1から時刻 kに至るまでにお
いてΔＶだけ指令Ｖref を増加させたときに、ΔＰ＝Ｐ
k −Ｐk-1 ＞０ならば、Ｖref ←Ｖref ＋ΔＶ（＞０）
とする。さらに、電圧を増加させたときに、ΔＰ＜０と
なったならば、Ｖref ←Ｖref −ΔＶ（＞０）とする。
つまり、ΔＶの符号とΔＰの符号により、次の指令Ｖre
f の増減を決定する。これによって、最終的にΔＰ≒０
となる太陽電池の動作点を最大電力付近に収束させる。
おいては、電圧指令器５３に与える所定の電圧ΔＶを増
減させて、その時の電力変化ΔＰの増減により次の動作
電圧指令Ｖref を定めるようにしていた。すなわち、図
１３に示すように、時刻 k-1から時刻 kに至るまでにお
いてΔＶだけ指令Ｖref を増加させたときに、ΔＰ＝Ｐ
k −Ｐk-1 ＞０ならば、Ｖref ←Ｖref ＋ΔＶ（＞０）
とする。さらに、電圧を増加させたときに、ΔＰ＜０と
なったならば、Ｖref ←Ｖref −ΔＶ（＞０）とする。
つまり、ΔＶの符号とΔＰの符号により、次の指令Ｖre
f の増減を決定する。これによって、最終的にΔＰ≒０
となる太陽電池の動作点を最大電力付近に収束させる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した従
来の太陽光発電装置のＭＰＰＴ制御手段は、太陽電池の
出力電力を計測して電力変化率が零になるように太陽電
池の動作点を制御する直接法であって、出力特性（Ｐ−
Ｖ特性）上において電力が上がる方向に動作点を一定量
動かせることで、最大電力点を探索するものであるか
ら、図１４の実線に示すように、最大電力点Ｐmax 付近
で電圧および電力が揺動することになり、したがって、
常に最大電力を得ることができるとは限らないばかり
か、定常状態で揺動による電力損失を発生して変換効率
（発電効率）を低下させるという問題があった。特に、
日射量が大きいときは、Ｐ−Ｖ特性の最大電力点Ｐmax
付近の傾きが大きいために、一層電力変動が大きくて損
失もより多い。
来の太陽光発電装置のＭＰＰＴ制御手段は、太陽電池の
出力電力を計測して電力変化率が零になるように太陽電
池の動作点を制御する直接法であって、出力特性（Ｐ−
Ｖ特性）上において電力が上がる方向に動作点を一定量
動かせることで、最大電力点を探索するものであるか
ら、図１４の実線に示すように、最大電力点Ｐmax 付近
で電圧および電力が揺動することになり、したがって、
常に最大電力を得ることができるとは限らないばかり
か、定常状態で揺動による電力損失を発生して変換効率
（発電効率）を低下させるという問題があった。特に、
日射量が大きいときは、Ｐ−Ｖ特性の最大電力点Ｐmax
付近の傾きが大きいために、一層電力変動が大きくて損
失もより多い。
【０００７】また、図１４の点線に示すように、動作点
を小さく動かせることで、最大電力点Ｐmax 付近での揺
動は抑えることが可能となるが、この場合は、最大電力
点に到達するまでに要する時間が長くなって、ＭＰＰＴ
制御の速応性が劣化するという別の問題が生じる。
を小さく動かせることで、最大電力点Ｐmax 付近での揺
動は抑えることが可能となるが、この場合は、最大電力
点に到達するまでに要する時間が長くなって、ＭＰＰＴ
制御の速応性が劣化するという別の問題が生じる。
【０００８】この発明は上記のような実情に鑑みてなさ
れたもので、最大電力点に到達するまでの速応性を保ち
つつ、最大電力点付近での電力損失を低減して定常状態
での発電効率を高くすることができる太陽光発電装置を
提供することを目的としている。
れたもので、最大電力点に到達するまでの速応性を保ち
つつ、最大電力点付近での電力損失を低減して定常状態
での発電効率を高くすることができる太陽光発電装置を
提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明に係る太陽光発電装置は、太陽電池
の電圧、電流または電力情報をもとに最大電力を発生す
る動作電圧または動作電流を求めて指令する指令装置
と、上記太陽電池の電圧、電流または電力情報をもとに
太陽電池の特性変化を判断して、上記指令装置への補正
情報を出力する補正装置と、上記指令装置および補正装
置からの出力情報をもとに電力変換装置を制御する制御
装置とを備えたものである。
に、請求項１の発明に係る太陽光発電装置は、太陽電池
の電圧、電流または電力情報をもとに最大電力を発生す
る動作電圧または動作電流を求めて指令する指令装置
と、上記太陽電池の電圧、電流または電力情報をもとに
太陽電池の特性変化を判断して、上記指令装置への補正
情報を出力する補正装置と、上記指令装置および補正装
置からの出力情報をもとに電力変換装置を制御する制御
装置とを備えたものである。
【００１０】上記構成の太陽光発電装置における上記指
令装置として、請求項２のように、太陽電池の電圧また
は電流変化分の符号と電力変化分をもとに最大電力を発
生する動作電圧または動作電流を求めて指令するもので
あることが好ましく、また、上記補正装置として、請求
項３のように、太陽電池の電圧または電流変化分の符号
と電力変化分をもとに上記指令装置で用いる電力変化値
の補正値を出力するものであることが好ましい。
令装置として、請求項２のように、太陽電池の電圧また
は電流変化分の符号と電力変化分をもとに最大電力を発
生する動作電圧または動作電流を求めて指令するもので
あることが好ましく、また、上記補正装置として、請求
項３のように、太陽電池の電圧または電流変化分の符号
と電力変化分をもとに上記指令装置で用いる電力変化値
の補正値を出力するものであることが好ましい。
【００１１】また、上記補正装置における補正値が、請
求項４のように、太陽電池の電圧または電流変化分をも
とにファジィ演算を用いて計算されるものであること、
さらに、上記のファジィ演算において、請求項５のよう
に、メンバーシップ関数の形態を変更可能なパラメータ
を、内蔵するカレンダ情報または外部からの指令情報に
より変更するものであることが望ましい。
求項４のように、太陽電池の電圧または電流変化分をも
とにファジィ演算を用いて計算されるものであること、
さらに、上記のファジィ演算において、請求項５のよう
に、メンバーシップ関数の形態を変更可能なパラメータ
を、内蔵するカレンダ情報または外部からの指令情報に
より変更するものであることが望ましい。
【００１２】
【作用】請求項１の発明によれば、指令装置において太
陽電池の電圧、電流または電力情報をもとにして太陽電
池のＰ−Ｖ特性上の最大電力点を探索して、それが指令
される一方、補正装置において日射量や素子温度などの
太陽電池の特性変化を判断して、補正情報が出力され、
この補正情報に基づいて上記指令装置からの指令が補正
されることによって、日射量や素子温度などの太陽電池
の特性変化にかかわらず、最大電力点付近での指令変化
幅が最小に抑えられ、これによって、最大電力点に到達
するまでの応答性を保ちつつ、最大電力点付近での揺動
を抑制して電力損失の低減を図ることが可能である。
陽電池の電圧、電流または電力情報をもとにして太陽電
池のＰ−Ｖ特性上の最大電力点を探索して、それが指令
される一方、補正装置において日射量や素子温度などの
太陽電池の特性変化を判断して、補正情報が出力され、
この補正情報に基づいて上記指令装置からの指令が補正
されることによって、日射量や素子温度などの太陽電池
の特性変化にかかわらず、最大電力点付近での指令変化
幅が最小に抑えられ、これによって、最大電力点に到達
するまでの応答性を保ちつつ、最大電力点付近での揺動
を抑制して電力損失の低減を図ることが可能である。
【００１３】また、請求項２および請求項３のように、
上記指令装置および補正装置共に太陽電池の電圧または
電流変化分の符号と電力変化分をもとに指令および補正
値を出力するようにしておけば、日射量や素子温度など
が増減いずれの方向に変動した場合でも、上述した通り
最大電力点付近での揺動を抑制して電力損失の低減を図
ることが可能である。
上記指令装置および補正装置共に太陽電池の電圧または
電流変化分の符号と電力変化分をもとに指令および補正
値を出力するようにしておけば、日射量や素子温度など
が増減いずれの方向に変動した場合でも、上述した通り
最大電力点付近での揺動を抑制して電力損失の低減を図
ることが可能である。
【００１４】さらに、上記補正装置における補正値を、
請求項４のように、太陽電池の電圧または電流変化分を
もとにファジィ演算を用いて計算したり、さらには、上
記のファジィ演算において、請求項５のように、メンバ
ーシップ関数の形態を変更可能なパラメータを、内蔵す
るカレンダ情報または外部からの指令情報により変更す
るようにしておけば、太陽電池のＰ−Ｖ特性の変化量の
大小に対応して決定される制御則に基づいて補正値が計
算されるために、変化量の大小に適応した感度のもとで
滑らかに最大電力点を追従させることが可能である。
請求項４のように、太陽電池の電圧または電流変化分を
もとにファジィ演算を用いて計算したり、さらには、上
記のファジィ演算において、請求項５のように、メンバ
ーシップ関数の形態を変更可能なパラメータを、内蔵す
るカレンダ情報または外部からの指令情報により変更す
るようにしておけば、太陽電池のＰ−Ｖ特性の変化量の
大小に対応して決定される制御則に基づいて補正値が計
算されるために、変化量の大小に適応した感度のもとで
滑らかに最大電力点を追従させることが可能である。
【００１５】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面にもとづいて
説明する。図１はこの発明の一実施例による太陽光発電
装置における主要部である電圧指令器１およびこの電圧
指令器１内の電力値を補正する補正情報を出力する電力
値補正器２の具体的な構成のみを示すブロック構成図で
あり、ここに図示されていない構成要素である太陽電池
５０、蓄電池５１、負荷５２、電圧変換装置（降圧チョ
ッパ）５５、制御回路５７などは、図１１に示したもの
と同様であって、それらの説明は省略し、以降の説明で
は同一の符号を使用することとする。
説明する。図１はこの発明の一実施例による太陽光発電
装置における主要部である電圧指令器１およびこの電圧
指令器１内の電力値を補正する補正情報を出力する電力
値補正器２の具体的な構成のみを示すブロック構成図で
あり、ここに図示されていない構成要素である太陽電池
５０、蓄電池５１、負荷５２、電圧変換装置（降圧チョ
ッパ）５５、制御回路５７などは、図１１に示したもの
と同様であって、それらの説明は省略し、以降の説明で
は同一の符号を使用することとする。
【００１６】図１において、上記電圧指令器１は、太陽
電池５０からの入力電圧Ｖinの変化分ΔＶinを計算する
差分計算部３と、上記変化分ΔＶinの符号ｓｇｎを判別
する符号判別部４と、上記入力電圧Ｖinおよび入力電流
Ｉinから入力電圧Ｐinを得る乗算部５と、その入力電力
Ｐinの変化分ΔＰinを計算する差分計算部６と、その入
力電力Ｐinの変化分ΔＰinと上記電力値補正器２から出
力される補正値ΔＰrの差ΔＰと上記符号判別部４から
出力される変化分ΔＶinの符号ｓｇｎとを乗算する乗算
部７と、この乗算部７から出力され、かつ、Ｋなる値で
ゲイン調整された値ΔＶref により動作電圧指令Ｖref
を計算し出力する計算部８とにより構成されている。
電池５０からの入力電圧Ｖinの変化分ΔＶinを計算する
差分計算部３と、上記変化分ΔＶinの符号ｓｇｎを判別
する符号判別部４と、上記入力電圧Ｖinおよび入力電流
Ｉinから入力電圧Ｐinを得る乗算部５と、その入力電力
Ｐinの変化分ΔＰinを計算する差分計算部６と、その入
力電力Ｐinの変化分ΔＰinと上記電力値補正器２から出
力される補正値ΔＰrの差ΔＰと上記符号判別部４から
出力される変化分ΔＶinの符号ｓｇｎとを乗算する乗算
部７と、この乗算部７から出力され、かつ、Ｋなる値で
ゲイン調整された値ΔＶref により動作電圧指令Ｖref
を計算し出力する計算部８とにより構成されている。
【００１７】また、上記電力値補正器２は、上記差分計
算部３から出力される入力電圧変化分ΔＶinと上記差分
計算部６から出力される入力電力変化分ΔＰinから、上
記電圧指令器１において用いられる入力電力変化分ΔＰ
inの補正値ΔＰr を計算するように構成されている。
算部３から出力される入力電圧変化分ΔＶinと上記差分
計算部６から出力される入力電力変化分ΔＰinから、上
記電圧指令器１において用いられる入力電力変化分ΔＰ
inの補正値ΔＰr を計算するように構成されている。
【００１８】次に、上記構成の太陽光発電装置における
主要部の動作について説明する。まず、上記電圧指令器
１では、太陽電池５０からの入力電圧Ｖinが図２に示す
ように、Ｐ−Ｖ特性の最大電力点である最適動作電圧Ｖ
opより大きくずれているとき、入力電力Ｐinの変化分Δ
Ｐinも大きい。そのために、ΔＶref の値は、 ΔＶref ＝ｓｇｎ（ΔＶin）・ΔＰin ……（１） のように大きな値となって、動作電圧指令Ｖref が大き
く動く。また、入力電圧Ｖinが最適動作電圧Ｖopに近づ
くと、入力電力Ｐinの変化分ΔＰinが小さくなるため
に、上記（１）式から明らかなように、ΔＶref の値が
小さくなり、動作電圧指令Ｖref の動きは小さい。なお
ここで、上記上符号判別部４から出力される符号ｓｇｎ
はΔＶref の正負を決定するものである。そして、ΔＰ
inが０のときに、ΔＶref →０で、Ｖref →Ｖopとな
り、最大電力が得られる。
主要部の動作について説明する。まず、上記電圧指令器
１では、太陽電池５０からの入力電圧Ｖinが図２に示す
ように、Ｐ−Ｖ特性の最大電力点である最適動作電圧Ｖ
opより大きくずれているとき、入力電力Ｐinの変化分Δ
Ｐinも大きい。そのために、ΔＶref の値は、 ΔＶref ＝ｓｇｎ（ΔＶin）・ΔＰin ……（１） のように大きな値となって、動作電圧指令Ｖref が大き
く動く。また、入力電圧Ｖinが最適動作電圧Ｖopに近づ
くと、入力電力Ｐinの変化分ΔＰinが小さくなるため
に、上記（１）式から明らかなように、ΔＶref の値が
小さくなり、動作電圧指令Ｖref の動きは小さい。なお
ここで、上記上符号判別部４から出力される符号ｓｇｎ
はΔＶref の正負を決定するものである。そして、ΔＰ
inが０のときに、ΔＶref →０で、Ｖref →Ｖopとな
り、最大電力が得られる。
【００１９】一方、上記電力値補正器２については、天
候の変化や建物による生じる陰などによって日射量が変
化した場合の動作を想定してみる。日射量が変化する
と、Ｐ−Ｖ特性が図１２（ａ）の矢印Ｘ方向に変化する
ことは既に述べた通りである。この時、上記電圧指令器
１では、入力電力Ｐinの変化分ΔＰinが大きく変動した
と見做して、ΔＶref が大きな値として出力されるため
に、動作電圧指令Ｖrefが大きく変動する可能性があ
る。これに対して、電力値補正器２では、入力電圧Ｖin
の変化分ΔＶinが小さいときで、入力電力Ｐinの変化分
ΔＰinが大きく変動した場合、日射量変化によるよるも
のと見做して、上記電圧指令器１の入力電力変化分ΔＰ
inに補正値ΔＰr を加え、これによって、動作電圧指令
Ｖref の変動を抑制することになる。
候の変化や建物による生じる陰などによって日射量が変
化した場合の動作を想定してみる。日射量が変化する
と、Ｐ−Ｖ特性が図１２（ａ）の矢印Ｘ方向に変化する
ことは既に述べた通りである。この時、上記電圧指令器
１では、入力電力Ｐinの変化分ΔＰinが大きく変動した
と見做して、ΔＶref が大きな値として出力されるため
に、動作電圧指令Ｖrefが大きく変動する可能性があ
る。これに対して、電力値補正器２では、入力電圧Ｖin
の変化分ΔＶinが小さいときで、入力電力Ｐinの変化分
ΔＰinが大きく変動した場合、日射量変化によるよるも
のと見做して、上記電圧指令器１の入力電力変化分ΔＰ
inに補正値ΔＰr を加え、これによって、動作電圧指令
Ｖref の変動を抑制することになる。
【００２０】例えば、日射量の低減にともない、入力電
力変化分ΔＰinが小に、かつ、入力電力変化分ΔＰinが
負に大きく変動した場合、補正値ΔＰr ＞０を入力電力
変化分ΔＰinに加える。これによって、ΔＰ＝ΔＰin＋
ΔＰr で小さくなり、したがって、ΔＶref が小さくな
って、動作電圧指令Ｖref の変動が抑制される。
力変化分ΔＰinが小に、かつ、入力電力変化分ΔＰinが
負に大きく変動した場合、補正値ΔＰr ＞０を入力電力
変化分ΔＰinに加える。これによって、ΔＰ＝ΔＰin＋
ΔＰr で小さくなり、したがって、ΔＶref が小さくな
って、動作電圧指令Ｖref の変動が抑制される。
【００２１】以上のように、太陽電池のＰ−Ｖ特性上の
最大電力点を探索して指令を出力する働きを有する電圧
指令器１と、日照量が変化した場合に上記電圧指令器１
からの指令を補正する働きを有する電力値補正器２との
共存によって、最大電力点である最適動作電圧Ｖopから
大きくずれているときには、動作電圧指令Ｖref が大き
く動かされる一方、最適動作電圧Ｖop付近であるとき
は、動作電圧指令Ｖrefの変化幅が小さくなるために、
最大電力点付近での電力揺動が少なくなり、図３に示す
ような出力電力特性が得られ、電力損失の低減を図るこ
とが可能である。また、雲の流れが激しいなど太陽電池
の特性変化が大きい場合にも効率の良い発電が可能であ
る。
最大電力点を探索して指令を出力する働きを有する電圧
指令器１と、日照量が変化した場合に上記電圧指令器１
からの指令を補正する働きを有する電力値補正器２との
共存によって、最大電力点である最適動作電圧Ｖopから
大きくずれているときには、動作電圧指令Ｖref が大き
く動かされる一方、最適動作電圧Ｖop付近であるとき
は、動作電圧指令Ｖrefの変化幅が小さくなるために、
最大電力点付近での電力揺動が少なくなり、図３に示す
ような出力電力特性が得られ、電力損失の低減を図るこ
とが可能である。また、雲の流れが激しいなど太陽電池
の特性変化が大きい場合にも効率の良い発電が可能であ
る。
【００２２】なお、上記実施例における電力値補正器２
による補正値ΔＰr の計算方法としては、入力電圧変化
分ΔＶinと入力電力変化分ΔＰinの大小をもとにファジ
ィ演算を用いて計算する方法が採用されており、以下、
太陽電池５０のＰ−Ｖ特性が図４に示すＰ1 −Ｐ2 間で
変化した場合を例にとって、そのファジィ演算方法につ
いて説明する。
による補正値ΔＰr の計算方法としては、入力電圧変化
分ΔＶinと入力電力変化分ΔＰinの大小をもとにファジ
ィ演算を用いて計算する方法が採用されており、以下、
太陽電池５０のＰ−Ｖ特性が図４に示すＰ1 −Ｐ2 間で
変化した場合を例にとって、そのファジィ演算方法につ
いて説明する。
【００２３】ΔＶinが正で小さく、ΔＰinが正で大き
い場合は、電圧指令Ｖref を変動させないために、負で
大きなΔＰr を出力する。 ΔＶinが正で大きく、最適動作電圧Ｖopから大きくず
れているにもかかわらずΔＰinが小さい場合は、電圧指
令Ｖref を大きく変動させるために、ΔＰr ＞０を出力
する。 ΔＶinが正で大きく、ΔＰinは日照量の変化にともな
い正で非常に大きい場合は、電圧指令Ｖref が最適動作
電圧Ｖop側に動くために、電圧指令Ｖref はほとんど加
えない。 ΔＶinが正で大きく、ΔＰinが大きく負の場合は、そ
のままではΔＶref ＜０となり、最適動作電圧Ｖopから
離れるので、大きなΔＰr を加える。 なお、はΔＶinが負の場合であり、に
対応する演算を行うものであるため、説明を省略する。
い場合は、電圧指令Ｖref を変動させないために、負で
大きなΔＰr を出力する。 ΔＶinが正で大きく、最適動作電圧Ｖopから大きくず
れているにもかかわらずΔＰinが小さい場合は、電圧指
令Ｖref を大きく変動させるために、ΔＰr ＞０を出力
する。 ΔＶinが正で大きく、ΔＰinは日照量の変化にともな
い正で非常に大きい場合は、電圧指令Ｖref が最適動作
電圧Ｖop側に動くために、電圧指令Ｖref はほとんど加
えない。 ΔＶinが正で大きく、ΔＰinが大きく負の場合は、そ
のままではΔＶref ＜０となり、最適動作電圧Ｖopから
離れるので、大きなΔＰr を加える。 なお、はΔＶinが負の場合であり、に
対応する演算を行うものであるため、説明を省略する。
【００２４】図５は上記〜の場合における補正値Δ
Ｐr のルールマトリックスを示し、同図において、Ｐ：
Ｐｏｓｉｔｉｖｅ（符号が正）、Ｚ：Ｚｅｒｏ（零）、
Ｎ：Ｎｅｇａｔｉｖｅ（符号が負）であり、丸付き数字
が図４中の矢印で示すような動作を表している。
Ｐr のルールマトリックスを示し、同図において、Ｐ：
Ｐｏｓｉｔｉｖｅ（符号が正）、Ｚ：Ｚｅｒｏ（零）、
Ｎ：Ｎｅｇａｔｉｖｅ（符号が負）であり、丸付き数字
が図４中の矢印で示すような動作を表している。
【００２５】また、図６（ａ）〜（ｃ）は上述した補正
値ΔＰｒのファジィ演算において用いたメンバシップ関
数の形状例を示し、日照量や太陽電池素子温度などの変
動に対応して予め装置に内蔵させたカレンダ情報または
外部から入力される指令情報によって上記ΔＶin、ΔＰ
in、ΔＰｒのＰ，Ｚ，Ｎの大きさ、すなわち、メンバシ
ップ関数のパラメータを適宜に変更することにより、例
えばｍｉｎ−ｍａｘ一重心法などを用いて補正値ΔＰｒ
を演算し最適なＭＰＰＴ制御を行うことができる。殊
に、日射量等は夏季と冬季とで大きく異なり、Ｐ−Ｖ特
性が大きく変化するものであるから、季節によって、上
記ΔＶin、ΔＰin、ΔＰｒのＰ，Ｚ，Ｎの大きさ、すな
わち、メンバシップ関数のパラメータを、たとえば図７
のように調整することにより、１年を通じて最適なＭＰ
ＰＴ制御を行うことが可能である。
値ΔＰｒのファジィ演算において用いたメンバシップ関
数の形状例を示し、日照量や太陽電池素子温度などの変
動に対応して予め装置に内蔵させたカレンダ情報または
外部から入力される指令情報によって上記ΔＶin、ΔＰ
in、ΔＰｒのＰ，Ｚ，Ｎの大きさ、すなわち、メンバシ
ップ関数のパラメータを適宜に変更することにより、例
えばｍｉｎ−ｍａｘ一重心法などを用いて補正値ΔＰｒ
を演算し最適なＭＰＰＴ制御を行うことができる。殊
に、日射量等は夏季と冬季とで大きく異なり、Ｐ−Ｖ特
性が大きく変化するものであるから、季節によって、上
記ΔＶin、ΔＰin、ΔＰｒのＰ，Ｚ，Ｎの大きさ、すな
わち、メンバシップ関数のパラメータを、たとえば図７
のように調整することにより、１年を通じて最適なＭＰ
ＰＴ制御を行うことが可能である。
【００２６】なお、上記の実施例は、電力変換装置とし
て降圧チョッパを用いて直流から直流への変換の場合に
ついて説明したが、図８のように、電圧形のインバータ
９および交流電源１０を組み入れて直流から交流へ変換
するようにした太陽光発電装置に適用することも可能で
ある。
て降圧チョッパを用いて直流から直流への変換の場合に
ついて説明したが、図８のように、電圧形のインバータ
９および交流電源１０を組み入れて直流から交流へ変換
するようにした太陽光発電装置に適用することも可能で
ある。
【００２７】また、上記実施例では、入力電圧変化分Δ
Ｖinおよび入力電力変化分ΔＰinを用いる構成で説明し
たが、電流変化分を用いた構成としてもよい。
Ｖinおよび入力電力変化分ΔＰinを用いる構成で説明し
たが、電流変化分を用いた構成としてもよい。
【００２８】さらに、上記実施例では、補正器２からの
出力を電力値の補正値ΔＰr としたが、図９に示すよう
に、電圧補正値ΔＶr として電圧指令器１から出力され
る動作電圧指令Ｖref を補正するようにしてもよい。
出力を電力値の補正値ΔＰr としたが、図９に示すよう
に、電圧補正値ΔＶr として電圧指令器１から出力され
る動作電圧指令Ｖref を補正するようにしてもよい。
【００２９】
【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、太陽電池の電圧、電流または電力情報をもとにして
太陽電池のＰ−Ｖ特性上の最大電力点を探索して、それ
を指令する一方、日射量や素子温度などの太陽電池の特
性変化を判断して出力される補正情報に基づいて上記の
指令を補正することにより、日射量や素子温度、さらに
は雲の流れが激しいなど太陽電池の特性が大きく変化す
る場合であっても、最大電力点付近での指令変化幅を最
小に抑えることができる。したがって、最大電力点に到
達するまでの応答性を保ちつつ、最大電力点付近での揺
動を抑制して電力損失の低減を図り、変換効率および発
電効率を向上することができるという効果を奏する。
ば、太陽電池の電圧、電流または電力情報をもとにして
太陽電池のＰ−Ｖ特性上の最大電力点を探索して、それ
を指令する一方、日射量や素子温度などの太陽電池の特
性変化を判断して出力される補正情報に基づいて上記の
指令を補正することにより、日射量や素子温度、さらに
は雲の流れが激しいなど太陽電池の特性が大きく変化す
る場合であっても、最大電力点付近での指令変化幅を最
小に抑えることができる。したがって、最大電力点に到
達するまでの応答性を保ちつつ、最大電力点付近での揺
動を抑制して電力損失の低減を図り、変換効率および発
電効率を向上することができるという効果を奏する。
【００３０】また、請求項２および請求項３のように、
上記指令装置および補正装置共に太陽電池の電圧または
電流変化分の符号と電力変化分をもとに指令および補正
値を出力するようにしておけば、日射量や素子温度など
が増減いずれの方向に変動した場合でも、上記した通り
最大電力点付近での揺動を抑制して電力損失の低減を図
ることができる。
上記指令装置および補正装置共に太陽電池の電圧または
電流変化分の符号と電力変化分をもとに指令および補正
値を出力するようにしておけば、日射量や素子温度など
が増減いずれの方向に変動した場合でも、上記した通り
最大電力点付近での揺動を抑制して電力損失の低減を図
ることができる。
【００３１】さらに、上記補正装置における補正値を、
請求項４のように、太陽電池の電圧または電流変化分を
もとにファジィ演算を用いて計算したり、さらには、上
記のファジィ演算において、請求項５のように、メンバ
ーシップ関数の形態を変更可能なパラメータを、内蔵す
るカレンダ情報または外部からの指令情報により変更し
たりする場合、太陽電池のＰ−Ｖ特性の変化量の大小に
対応して決定される制御則に基づいて補正値が計算され
るために、変化量の大小に適応した感度のもとで滑らか
に最大電力点を追従させて、常に最適なＭＰＰＴ制御を
実行することができる。
請求項４のように、太陽電池の電圧または電流変化分を
もとにファジィ演算を用いて計算したり、さらには、上
記のファジィ演算において、請求項５のように、メンバ
ーシップ関数の形態を変更可能なパラメータを、内蔵す
るカレンダ情報または外部からの指令情報により変更し
たりする場合、太陽電池のＰ−Ｖ特性の変化量の大小に
対応して決定される制御則に基づいて補正値が計算され
るために、変化量の大小に適応した感度のもとで滑らか
に最大電力点を追従させて、常に最適なＭＰＰＴ制御を
実行することができる。
【図１】この発明の一実施例による太陽光発電装置にお
ける主要部である電圧指令器および電力値補正器の具体
的な構成のみを示すブロック構成図である。
ける主要部である電圧指令器および電力値補正器の具体
的な構成のみを示すブロック構成図である。
【図２】同上実施例の動作を説明するための要部のＰ−
Ｖ特性図である。
Ｖ特性図である。
【図３】同上実施例による出力電力特性図である。
【図４】ファジィ演算による補正値の計算方法を説明す
る図である。
る図である。
【図５】ファジィ演算による補正値のルールマトリック
スを示す図表である。
スを示す図表である。
【図６】メンバシップ関数の例示図である。
【図７】季節に対応させたメンバシップ関数の例示図で
ある。
ある。
【図８】この発明の他の実施例による太陽光発電装置の
ブロック構成図である。
ブロック構成図である。
【図９】この発明のもう一つの実施例による太陽光発電
装置の要部のブロック構成図である。
装置の要部のブロック構成図である。
【図１０】従来の太陽光発電装置の概略構成を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図１１】図１０の具体的な構成図である。
【図１２】太陽電池のＰ−Ｖ特性図である。
【図１３】従来のＭＰＰＴ制御動作を説明するための要
部のＰ−Ｖ特性図である。
部のＰ−Ｖ特性図である。
【図１４】従来の太陽光発電装置による出力電力特性図
である。
である。
１ 電圧指令器（指令装置） ２ 電力値補正器（補正装置） ５０ 太陽電池 ５４ 制御回路（制御装置）
Claims (5)
- 【請求項１】 太陽電池を用いて電力を発生する太陽光
発電装置であって、 上記太陽電池の電圧、電流または電力情報をもとに最大
電力を発生する動作電圧または動作電流を求めて指令す
る指令装置と、 上記太陽電池の電圧、電流または電力情報をもとに太陽
電池の特性変化を判断して、上記指令装置への補正情報
を出力する補正装置と、 上記指令装置および補正装置からの出力情報をもとに電
力変換装置を制御する制御装置とを備えていることを特
徴とする太陽光発電装置。 - 【請求項２】 上記指令装置が、太陽電池の電圧または
電流変化分の符号と電力変化分をもとに最大電力を発生
する動作電圧または動作電流を求めて指令するものであ
る請求項１に記載の太陽光発電装置。 - 【請求項３】 上記補正装置が、太陽電池の電圧または
電流変化分の符号と電力変化分をもとに上記指令装置で
用いる電力変化値の補正値を出力するものである請求項
１に記載の太陽光発電装置。 - 【請求項４】 上記補正装置における補正値が、太陽電
池の電圧または電流変化分をもとにファジィ演算を用い
て計算されるものである請求項３に記載の太陽光発電装
置。 - 【請求項５】 上記ファジィ演算において、メンバーシ
ップ関数の形態を変更可能なパラメータを、内蔵するカ
レンダ情報または外部からの指令情報により変更するも
のである請求項４に記載の太陽光発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05656495A JP3516101B2 (ja) | 1995-02-20 | 1995-02-20 | 太陽光発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05656495A JP3516101B2 (ja) | 1995-02-20 | 1995-02-20 | 太陽光発電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08227324A true JPH08227324A (ja) | 1996-09-03 |
| JP3516101B2 JP3516101B2 (ja) | 2004-04-05 |
Family
ID=13030636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05656495A Expired - Lifetime JP3516101B2 (ja) | 1995-02-20 | 1995-02-20 | 太陽光発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3516101B2 (ja) |
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