JPH10301646A - Inverter - Google Patents
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- JPH10301646A JPH10301646A JP9108947A JP10894797A JPH10301646A JP H10301646 A JPH10301646 A JP H10301646A JP 9108947 A JP9108947 A JP 9108947A JP 10894797 A JP10894797 A JP 10894797A JP H10301646 A JPH10301646 A JP H10301646A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、直流を交流に変換
するインバータに関し、さらに詳しくは、太陽光発電シ
ステムなどに好適なインバータに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inverter for converting direct current to alternating current, and more particularly to an inverter suitable for a photovoltaic power generation system and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、太陽光発電による分散型電源と商
用電源とを連系し、分散型電源だけでは電力が賄えない
場合に、その電力を系統側から供給するようにした太陽
光発電システムが開発されている。2. Description of the Related Art In recent years, a photovoltaic power generation system has been proposed in which a distributed power supply using a photovoltaic power generation and a commercial power supply are interconnected, and when the power cannot be provided by the distributed power supply alone, the power is supplied from the grid side. The system is being developed.
【０００３】図８は、かかる太陽光発電システムの概略
構成図であり、同図において、１は直流電源としての太
陽電池、２0はインバータであり、このインバータ２
0は、太陽電池１の直流電圧を一定電圧に昇圧する昇圧
３器と、この昇圧器３からの直流電力を、系統電源と同
期のとれた交流電力に変換するインバータ回路４と、コ
イルＬおよびコンデンサＣからなるフィルタ回路５と、
電圧センサ６で検出された太陽電池１の出力電圧Ｖおよ
び電流センサ７で検出されたインバータ回路４の出力電
流ｉoutに基づいて、インバータ回路４を制御すること
により、太陽電池１の出力電圧を制御する制御部８0と
を備えており、この制御部８0は、目標電圧と検出電圧
Ｖとに基づいて、予め設定されている制御ゲインに従っ
て目標電流ｉrefを演算する電圧制御器９0と、この電圧
制御器９0からの目標電流ｉrefとインバータ回路４の出
力電流ｉoutとに基づいて、インバータ回路４への指令
電圧Ｖｉを演算出力する電流制御器１０とを有してお
り、インバータ回路４は、この指令電圧Ｖｉに基づくＰ
ＷＭパルスによってスイッチング素子がオンオフ制御さ
れるように構成されている。[0003] Figure 8 is a schematic configuration diagram of a photovoltaic system, reference numeral 1 denotes a solar battery as a DC power source, 2 0 is an inverter, the inverter 2
0 is a booster 3 that boosts the DC voltage of the solar cell 1 to a constant voltage, an inverter circuit 4 that converts the DC power from the booster 3 into AC power synchronized with the system power supply, A filter circuit 5 including a capacitor C;
The output voltage of the solar cell 1 is controlled by controlling the inverter circuit 4 based on the output voltage V of the solar cell 1 detected by the voltage sensor 6 and the output current i out of the inverter circuit 4 detected by the current sensor 7. and a control unit 8 0 for control, the control unit 8 0, based on the target voltage and the detected voltage V, the voltage regulator 9 0 for calculating a target current i ref in accordance with the control gain set in advance If, on the basis of the output current i out of the target current i ref and the inverter circuit 4 from the voltage controller 9 0, and the command voltage Vi to the inverter circuit 4 and a current controller 10 for calculating output , The inverter circuit 4 is configured to control the P based on the command voltage Vi.
The switching element is configured to be on / off controlled by the WM pulse.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】電圧制御器９0では、
検出された太陽電池１の出力電圧Ｖと目標電圧とに基づ
いて、予め定めた制御ゲインに従って目標電流ｉrefを
演算するのであるが、太陽電池の電流−電圧特性は、例
えば図９に示されるように、電圧Ｖ1，Ｖ2を境界として
特性が変化し、このため、インバータの電圧制御特性が
変化することになり、前記電圧Ｖ1，Ｖ2の境界を越えて
制御範囲を広げようとすると、直流リップルが増えた
り、制御が不安定になるといった難点がある。[SUMMARY OF THE INVENTION] In the voltage controller 9 0,
The target current i ref is calculated based on the detected output voltage V of the solar cell 1 and the target voltage according to a predetermined control gain. The current-voltage characteristics of the solar cell are shown in, for example, FIG. As described above, the characteristics change at the boundary between the voltages V 1 and V 2, and therefore, the voltage control characteristics of the inverter change, and the control range is expanded beyond the boundary between the voltages V 1 and V 2. Then, there are disadvantages that the DC ripple increases and the control becomes unstable.
【０００５】このような太陽電池の電流−電圧特性は、
アモルファスタイプや多結晶タイプといった太陽電池の
種類によっても相違し、また、照度変化によっても変化
することになり、太陽電池の種類や照度変化によっても
直流リップルが増えたり、制御が不安定になることにな
る。The current-voltage characteristics of such a solar cell are as follows:
It differs depending on the type of solar cell such as amorphous type and polycrystalline type, and also changes due to illuminance change. DC ripple increases and control becomes unstable due to the type of solar cell and illuminance change. become.
【０００６】本発明は、上述の点に鑑みて為されたもの
であって、太陽電池の種類や照度変化に拘わらず、安定
に制御できる範囲を広げて、太陽電池の発電量の増加を
図るとともに、インバータの利用範囲の向上を図ること
を目的とする。The present invention has been made in view of the above points, and aims to increase the power generation amount of a solar cell by expanding the range that can be controlled stably irrespective of the type or illuminance change of the solar cell. It is another object of the present invention to improve the range of use of the inverter.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明では、上述の目的
を達成するために、次のように構成している。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is configured as follows.
【０００８】すなわち、本発明は、太陽電池からの直流
を交流に変換するインバータ回路と、前記太陽電池から
の出力電圧を検出してインバータ回路を制御する制御回
路とを備えるインバータであって、前記制御回路の制御
ゲインを可変するゲイン可変手段を備えている。That is, the present invention is an inverter comprising: an inverter circuit for converting a direct current from a solar cell into an alternating current; and a control circuit for detecting an output voltage from the solar cell and controlling the inverter circuit. There is provided a gain varying means for varying a control gain of the control circuit.
【０００９】前記ゲイン可変手段を、前記太陽電池の出
力電圧に応じて前記制御ゲインを可変する構成とするの
が好ましく、前記ゲイン可変手段を、前記太陽電池の出
力電圧の範囲を区分する区分器と、該区分器で区分され
た出力電圧の範囲に応じて、前記制御回路の制御ゲイン
を切り換え設定するゲイン切換器とを備える構成として
もよい。[0009] Preferably, the gain varying means is configured to vary the control gain in accordance with the output voltage of the solar cell, and the gain varying means is provided with a divider for dividing the output voltage range of the solar cell. And a gain switch for switching and setting the control gain of the control circuit according to the range of the output voltage divided by the divider.
【００１０】また、前記ゲイン可変手段を、照度に応じ
て前記制御ゲインを可変する構成とするのが好ましく、
前記ゲイン可変手段を、前記太陽電池の予め定めた出力
電圧付近における出力電流に応じて、前記制御ゲインを
可変する構成としてもよく、このゲイン可変手段を、前
記太陽電池の出力電圧および出力電流に基づいて、太陽
電池の予め定めた出力電圧付近における出力電流の範囲
を区分する区分器と、該区分器で区分された出力電流の
範囲に応じて、前記制御回路の制御ゲインを切り換え設
定するゲイン切換器とを備える構成としてもよい。It is preferable that the gain varying means is configured to vary the control gain according to illuminance.
The gain variable means may be configured to vary the control gain in accordance with an output current near a predetermined output voltage of the solar cell, and the gain variable means may be configured to adjust the output voltage and the output current of the solar cell. A divider for dividing a range of an output current in the vicinity of a predetermined output voltage of the solar cell, and a gain for switching and setting a control gain of the control circuit according to the range of the output current divided by the divider. A configuration including a switch may be adopted.
【００１１】また、前記ゲイン可変手段を、前記太陽電
池の出力電圧のリップルに基づいて、前記制御ゲインを
可変する構成としてもよく、このゲイン可変手段を、前
記太陽電池の出力電圧のリップルを検出するリップル検
出器と、該リップル検出器で検出されたリップルに応じ
て、前記制御ゲインを調整するゲイン調整器とを備える
構成としてもよく、さらに、前記太陽電池の出力電流お
よび出力電圧に基づく複数の出力領域毎に、前記ゲイン
調整器で調整された制御ゲインを格納する記憶手段を備
え、前記太陽電池の出力領域に応じて、前記記憶手段に
格納されている制御ゲインを、前記制御回路の制御ゲイ
ンとする構成としてもよい。The gain varying means may be configured to vary the control gain based on a ripple in the output voltage of the solar cell, and the gain varying means may detect the ripple in the output voltage of the solar cell. And a gain adjuster that adjusts the control gain in accordance with the ripple detected by the ripple detector. Storage means for storing the control gain adjusted by the gain adjuster for each output area, and the control gain stored in the storage means according to the output area of the solar cell; It may be configured to have a control gain.
【００１２】本発明のインバータによれば、インバータ
回路を制御する制御回路の制御ゲインを可変するゲイン
可変手段を備えているので、制御ゲインが一定に固定さ
れている従来例に比べて、安定に制御できる範囲を広げ
ることが可能となる。According to the inverter of the present invention, since the variable gain means for varying the control gain of the control circuit for controlling the inverter circuit is provided, it is more stable than the conventional example in which the control gain is fixed at a constant value. The range that can be controlled can be expanded.
【００１３】また、前記ゲイン可変手段を、前記太陽電
池の出力電圧の範囲を区分し、区分された出力電圧の範
囲に応じて、前記制御回路の制御ゲインを切り換え設定
する構成とし、太陽電池の出力電圧に応じて前記制御ゲ
インを可変するので、太陽電池の電流−電圧特性の変化
に応じて、制御ゲインに切り換えて制御を行うことがで
き、従来例に比べて広い電圧範囲で制御を行うことが可
能となり、これによって、太陽電池の最適電圧点に広く
追従させることができ、発電量の増加を図ることができ
る。The gain varying means may be configured to divide the output voltage range of the solar cell and to switch and set the control gain of the control circuit according to the divided output voltage range. Since the control gain is varied in accordance with the output voltage, control can be performed by switching to the control gain in accordance with a change in the current-voltage characteristic of the solar cell, and control is performed in a wider voltage range than in the conventional example. This makes it possible to broadly follow the optimum voltage point of the solar cell, thereby increasing the amount of power generation.
【００１４】また、前記ゲイン可変手段を、照度に応じ
て前記制御ゲインを可変する構成としているので、照度
変化に伴う太陽電池の電流−電圧特性の変化に応じて、
制御ゲインに切り換えて制御を行うことができ、これに
よって、太陽電池の最適電圧点に広く追従させることが
でき、発電量の増加を図ることができ、特に、前記ゲイ
ン可変手段を、前記太陽電池の予め定めた出力電圧付近
における出力電流に応じて、前記制御ゲインを可変する
構成とすることにより、照度センサのような高価なセン
サを使用することなく、照度変化に応じた制御が可能と
なる。Further, since the gain varying means is configured to vary the control gain in accordance with the illuminance, the gain variable means is adapted to respond to a change in the current-voltage characteristic of the solar cell due to a change in the illuminance.
It is possible to perform control by switching to a control gain, whereby it is possible to broadly follow the optimum voltage point of the solar cell and increase the amount of power generation. By changing the control gain in accordance with the output current in the vicinity of the predetermined output voltage, control according to the change in illuminance becomes possible without using an expensive sensor such as an illuminance sensor. .
【００１５】また、前記ゲイン可変手段を、前記太陽電
池の出力電圧のリップルを検出し、検出されたリップル
に応じて、制御ゲインを調整する構成とし、太陽電池の
出力電圧のリップルに基づいて、制御ゲインを可変する
ので、太陽電池の電流−電圧特性の変化に応じて、リッ
プルを抑えて安定な制御となるように制御ゲインを可変
することができ、これによって、従来例に比べて広い電
圧範囲で制御を行うことが可能となり、太陽電池の最適
電圧点に広く追従させることができ、発電量の増加を図
ることができる。特に、太陽電池の出力電流および出力
電圧に基づく複数の出力領域毎に、ゲイン調整器で調整
された制御ゲインを格納する記憶手段を備え、前記太陽
電池の出力領域に応じて、前記記憶手段に格納されてい
る制御ゲインを、前記制御回路の制御ゲインとすること
により、一旦制御ゲインが調整された後は、複雑な制御
ゲインの調整が不要となる。The gain varying means may be configured to detect a ripple in the output voltage of the solar cell and adjust a control gain in accordance with the detected ripple. Based on the ripple in the output voltage of the solar cell, Since the control gain is variable, the control gain can be varied in accordance with a change in the current-voltage characteristic of the solar cell so as to suppress ripples and achieve stable control. It is possible to perform control within the range, it is possible to widely follow the optimum voltage point of the solar cell, and it is possible to increase the amount of power generation. In particular, for each of a plurality of output areas based on the output current and the output voltage of the solar cell, a storage unit that stores the control gain adjusted by the gain adjuster, according to the output area of the solar cell, the storage unit By using the stored control gain as the control gain of the control circuit, once the control gain is adjusted, complicated control gain adjustment is not required.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】以下、図面によって本発明の実施
の形態について、詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００１７】（実施の形態１）図１は、本発明の一つの
実施の形態に係る太陽光発電システムの構成図であり、
上述の従来例に対応する部分には、同一の参照符号を付
す。(Embodiment 1) FIG. 1 is a configuration diagram of a solar power generation system according to one embodiment of the present invention.
Portions corresponding to the above-described conventional example are denoted by the same reference numerals.
【００１８】この実施の形態の太陽光発電システムは、
直流電源としての太陽電池１と、該太陽電池１からの直
流電力を、系統電源と同期のとれた交流電力に変換する
インバータ２とを備えており、このインバータ２は、太
陽電池１からの直流電圧を昇圧する昇圧器３と、この昇
圧器３からの直流電力を交流電力に変換するインバータ
回路４と、コイルＬおよびコンデンサＣからなるフィル
タ回路５と、電圧センサ６で検出された太陽電池１の出
力電圧Ｖおよび電流センサ７で検出されたインバータ回
路４の出力電流ｉoutに基づいて、インバータ回路４を
制御することにより、太陽電池１の出力電圧を制御する
制御部８とを備えており、この制御部８は、目標電圧と
検出電圧Ｖとに基づいて、後述のゲイン可変手段１１か
ら設定されるゲインに従って目標電流ｉrefを演算する
制御回路としての電圧制御器９と、この電圧制御器９か
らの目標電流ｉrefとインバータ回路４の出力電流ｉout
とに基づいて、インバータ回路４への指令電圧Ｖｉを演
算出力する電流制御器１０とを有しており、インバータ
回路４は、この指令電圧Ｖｉに基づくＰＷＭパルスによ
ってスイッチング素子がオンオフ制御されるように構成
されている。The photovoltaic power generation system of this embodiment
A solar cell 1 as a DC power supply and an inverter 2 for converting the DC power from the solar cell 1 into AC power synchronized with the system power supply are provided. A booster 3 for boosting a voltage, an inverter circuit 4 for converting DC power from the booster 3 to AC power, a filter circuit 5 including a coil L and a capacitor C, and a solar cell 1 detected by a voltage sensor 6 And a control unit 8 that controls the output voltage of the solar cell 1 by controlling the inverter circuit 4 based on the output voltage V of the inverter circuit 4 and the output current i out of the inverter circuit 4 detected by the current sensor 7. the control unit 8 based on the target voltage and the detected voltage V, electrodeposition of a control circuit for computing a target current i ref according gain set from the gain variable unit 11 which will be described later A controller 9, the output current i out of the target current i ref and the inverter circuit 4 from the voltage controller 9
And a current controller 10 for calculating and outputting a command voltage Vi to the inverter circuit 4 based on the above. The inverter circuit 4 controls the switching element to be turned on / off by a PWM pulse based on the command voltage Vi. Is configured.
【００１９】この実施の形態では、太陽電池の電流−電
圧特性の変化に拘わらず、安定に制御できるようにする
ために、電圧センサ６で検出された太陽電池１の出力電
圧Ｖに応じて、電圧制御器９の制御ゲインを可変するゲ
イン可変手段１１を設けており、このゲイン可変手段１
１は、太陽電池１の出力電圧を区分する電圧区分器１２
と、この電圧区分器１２で区分された電圧の範囲に応じ
て、予め設定されている制御ゲインを前記電圧制御器９
に切り換え設定するゲイン切換器１３とを備えている。In this embodiment, in order to enable stable control irrespective of changes in the current-voltage characteristics of the solar cell, the output voltage V of the solar cell 1 detected by the voltage sensor 6 A gain varying means 11 for varying the control gain of the voltage controller 9 is provided.
1 is a voltage divider 12 for dividing the output voltage of the solar cell 1
And a control gain preset in accordance with the range of the voltage divided by the voltage divider 12.
And a gain switching unit 13 for switching and setting.
【００２０】太陽電池の電流−電圧特性は、上述の図９
に示されるように、電圧Ｖ1，Ｖ2を境界として特性が変
化するので、電圧区分器１２では、電圧センサ６で検出
された太陽電池１の出力電圧Ｖが、Ｖ2≦Ｖであるの
か、Ｖ1≦Ｖ＜Ｖ2であるのか、Ｖ＜Ｖ1であるのかを区
分して対応する出力をゲイン切換器１３に与える。すな
わち、電圧区分器１２は、検出された太陽電池１の出力
電圧が、いずれの範囲に属するかを示す出力をゲイン切
換器１３に与える。The current-voltage characteristics of the solar cell are shown in FIG.
As shown in ( 2) , since the characteristics change with the voltages V 1 and V 2 as boundaries, the voltage divider 12 determines whether the output voltage V of the solar cell 1 detected by the voltage sensor 6 satisfies V 2 ≦ V. , V 1 ≦ V <V 2 or V <V 1 , and outputs the corresponding output to the gain switch 13. That is, the voltage divider 12 gives the gain switch 13 an output indicating to which range the detected output voltage of the solar cell 1 belongs.
【００２１】ゲイン切換器１３は、電圧区分器１２で区
分される上記の三つの範囲（Ｖ2≦Ｖ，Ｖ1≦Ｖ＜Ｖ2，
Ｖ＜Ｖ1）毎に、予め設定された制御ゲインを有してお
り、検出された太陽電池の出力電圧が属する範囲に応じ
て、対応する制御ゲインを電圧制御器９に切り換え設定
するものである。The gain switch 13 is provided with the three ranges (V 2 ≦ V, V 1 ≦ V <V 2 ,
V <V 1 ), each of which has a preset control gain, and switches the corresponding control gain to the voltage controller 9 according to the range to which the detected output voltage of the solar cell belongs. is there.
【００２２】電圧制御器９は、設定された制御ゲインに
従って、検出された太陽電池１の出力電圧Ｖと目標電圧
Ｖrefとから目標電流ｉrefを次式に従って算出するもの
である。The voltage controller 9 calculates the target current i ref from the detected output voltage V of the solar cell 1 and the target voltage V ref according to the set control gain according to the following equation.
【００２３】ｉref＝ＫVP（Ｖref−Ｖ）＋ＫVI∫（Ｖ
ref−Ｖ）ｄｔ＋ＫVD（ｄ／ｄｔ）（Ｖref−Ｖ） ここで、ＫVP，ＫVI，ＫVDは、比例、積分および微分の
各制御ゲインであり、上述の図８の従来例では、これら
の制御ゲインが、予め設定された値に固定されていたけ
れども、この実施の形態では、ゲイン切換器１３では、
検出された太陽電池１の出力電圧の区分に応じて制御ゲ
インを次のように切り換え設定するものである。I ref = K VP (V ref −V) + K VI ∫ (V
ref− V) dt + K VD (d / dt) (V ref −V) where K VP , K VI , and K VD are control gains of proportional, integral, and derivative, respectively. Although these control gains are fixed to preset values, in this embodiment, the gain switch 13
The control gain is switched and set as follows according to the detected output voltage of the solar cell 1.
【００２４】検出された出力電圧Ｖが、Ｖ2≦Ｖであ
るときには、 ＫVP＝ＫVP1 ＫVI＝ＫVI1 ＫVD＝ＫVD1 検出された出力電圧Ｖが、Ｖ1≦Ｖ＜Ｖ2であるときに
は、 ＫVP＝ＫVP2 ＫVI＝ＫVI2 ＫVD＝ＫVD2 検出された出力電圧Ｖが、Ｖ＜Ｖ1であるときには、 ＫVP＝ＫVP3 ＫVI＝ＫVI３ ＫVD＝ＫVD３ このようにして、太陽電池の電流−電圧特性の変化に応
じて、最適な制御ゲインに切り換えて制御を行うので、
従来例に比べて広い電圧範囲で制御を行うことが可能と
なり、これによって、太陽電池の最適電圧点に広く追従
させることができ、発電量の増加を図ることができる。The detected output voltage V is, when a V 2 ≦ V is, K VP = K VP1 K VI = K VI1 K VD = K VD1 detected output voltage V is at V 1 ≦ V <V 2 in some case, K VP = K VP2 K VI = K VI2 K VD = K VD2 detected output voltage V is, when a V <V 1 is, K VP = K VP3 K VI = K VI 3 K VD = K VD 3 In this way, control is performed by switching to the optimum control gain in accordance with the change in the current-voltage characteristic of the solar cell.
Control can be performed in a wider voltage range than in the conventional example, whereby it is possible to broadly follow the optimum voltage point of the solar cell and increase the amount of power generation.
【００２５】（実施の形態２）図２は、本発明の他の実
施の形態に係る太陽光発電システムの構成図であり、上
述の実施の形態１に対応する部分には、同一の参照符号
を付す。(Embodiment 2) FIG. 2 is a configuration diagram of a photovoltaic power generation system according to another embodiment of the present invention, and portions corresponding to the above-mentioned Embodiment 1 have the same reference numerals. Is attached.
【００２６】この実施の形態のインバータ２1も、上述
の実施の形態と同様に、電圧制御器９の制御ゲインを可
変するゲイン可変手段１１1を備えているが、このゲイ
ン可変手段１１1は、照度に応じて制御ゲインを可変す
るものであり、電圧センサ６で検出された太陽電池１の
出力電圧Ｖおよび電流センサ１４で検出された太陽電池
１の出力電流Ｉに基づいて、太陽電池の予め定めた出力
電圧Ｖ3付近における出力電流Ｉの範囲を区分する電流
区分器１５と、この電流区分器１５で区分された出力電
流の範囲に応じて、電圧制御器９の制御ゲインを切り換
え設定するゲイン切換器１３1とを備えている。[0026] Also the inverter 2 1 of this embodiment, as in the embodiment described above is provided with the gain varying means 11 1 for varying the control gain of the voltage controller 9, the gain varying means 11 1 , The control gain is varied according to the illuminance, and based on the output voltage V of the solar cell 1 detected by the voltage sensor 6 and the output current I of the solar cell 1 detected by the current sensor 14, A current divider 15 for dividing the range of the output current I near the predetermined output voltage V 3, and the control gain of the voltage controller 9 is switched and set according to the range of the output current divided by the current divider 15. and a gain switcher 13 1.
【００２７】太陽電池の電流−電圧特性は、図３に示さ
れるように、照度によって変化し、照度が小さくなるに
つれて、出力電流が、例えばＩ3からＩ1へと小さくなっ
ていくものであり、この実施の形態では、この照度の変
化に応じて制御ゲインを可変して安定な制御を行えるよ
うにするものであり、このため、予め定めた出力電圧Ｖ
3付近における太陽電池の出力電流Ｉに基づいて、照度
の変化を検出して制御ゲインを可変するのである。As shown in FIG. 3, the current-voltage characteristics of the solar cell change depending on the illuminance. As the illuminance decreases, the output current decreases, for example, from I 3 to I 1 . In this embodiment, the control gain is varied in accordance with the change in the illuminance so that stable control can be performed. Therefore, the predetermined output voltage V
Based on the output current I of the solar cell in the vicinity of 3 , the change in illuminance is detected and the control gain is varied.
【００２８】すなわち、この実施の形態では、予め定め
た太陽電池の出力電圧Ｖ3付近における出力電流Ｉが、
予め定めた出力電流Ｉ1よりも大きいか否か、すなわ
ち、照度が大きいか小さいかに応じて制御ゲインを切り
換え設定するものであり、電流区分器１５は、予め定め
た出力電圧Ｖ3付近における出力電流Ｉが、予め定めた
出力電流Ｉ1よりも大きい否かを区分して対応する出力
をゲイン切換器１３1に与え、ゲイン切換器１３1は、そ
れに応じて、上述の実施の形態１の式における制御ゲイ
ンを次のように切り換え設定するものである。That is, in this embodiment, the output current I near the predetermined output voltage V 3 of the solar cell is:
Predetermined greater or not than the output current I 1, i.e., it is for setting switching the control gain depending on whether the illuminance is large or small, the current division unit 15, in the vicinity of the output voltage V 3 a predetermined output current I, gives an output corresponding to distinguish whether greater than the output current I 1 a predetermined gain switcher 13 1, the gain switcher 13 1, accordingly, the implementation of the above embodiment 1 Is switched and set as follows.
【００２９】予め定めた出力電圧Ｖ3付近における出
力電流Ｉが、Ｉ＜Ｉ1であるときには 、 ＫVP＝ＫVP1 ＫVI＝ＫVI1 ＫVD＝Ｋ
VD1 予め定めた出力電圧Ｖ3付近における出力電流Ｉが、
Ｉ1≦Ｉであるときには 、 ＫVP＝ＫVP2 ＫVI＝ＫVI2 ＫVD＝Ｋ
VD2 このようにして、照度変化による太陽電池の電流−電圧
特性の変化に応じて、最適な制御ゲインに切り換えて制
御を行うので、従来例に比べて広い照度範囲において安
定な電圧範囲で制御を行うことが可能となり、これによ
って、太陽電池の最適電圧点に広く追従させることがで
き、発電量の増加を図ることができる。The predetermined output current I in the vicinity of the output voltage V 3 was found when it is I <I 1 is, K VP = K VP1 K VI = K VI1 K VD = K
Output current I in VD1 predetermined near the output voltage V 3 is,
When I 1 ≦ I, K VP = K VP2 K VI = K VI2 K VD = K
VD2 In this way, control is performed by switching to the optimum control gain in accordance with the change in the current-voltage characteristic of the solar cell due to the change in illuminance, so that control is performed in a stable voltage range over a wider illuminance range than in the conventional example. This makes it possible to widely follow the optimum voltage point of the solar cell, thereby increasing the amount of power generation.
【００３０】上述の実施の形態では、予め定めた出力電
圧付近における出力電流に基づいて照度の変化を検出し
たけれども、本発明の他の実施の形態として、照度セン
サによって照度を検出して制御ゲインを切り換え設定す
るようにしてもよい。In the above-described embodiment, a change in illuminance is detected based on an output current near a predetermined output voltage. However, as another embodiment of the present invention, the illuminance is detected by an illuminance sensor to control the control gain. May be switched.
【００３１】（実施の形態３）図４は、本発明の他の実
施の形態に係る太陽光発電システムの構成図であり、上
述の実施の形態１に対応する部分には、同一の参照符号
を付す。(Embodiment 3) FIG. 4 is a configuration diagram of a photovoltaic power generation system according to another embodiment of the present invention, and portions corresponding to the above-described Embodiment 1 have the same reference numerals. Is attached.
【００３２】この実施の形態のインバータ２2も、上述
の実施の形態と同様に、電圧制御器９の制御ゲインを可
変するゲイン可変手段１１2を備えているが、このゲイ
ン可変手段１１2は、太陽電池１の出力電圧のリップル
に基づいて、制御ゲインを調整するものであり、太陽電
池１の出力電圧のリップルを検出するリップル検出器１
６と、このリップル検出器１６で検出されたリップルに
応じて、制御ゲインを調整するゲイン調整器１７とを備
えている。The inverter 2 2 of this embodiment also, similarly to the embodiment described above is provided with the gain varying means 11 2 for varying the control gain of the voltage controller 9, the gain varying means 11 2 , For adjusting the control gain based on the ripple of the output voltage of the solar cell 1, and a ripple detector 1 for detecting the ripple of the output voltage of the solar cell 1.
6 and a gain adjuster 17 for adjusting a control gain in accordance with the ripple detected by the ripple detector 16.
【００３３】リップル検出器１６は、図５に示されるよ
うに、リップル周波数ｆ0を中心周波数とするバンドパ
スフィルタ１８と、このバンドパスフィルタ１８からの
リップル成分をピークホールドするピークホールド回路
１９とを備えており、太陽電池の直流リップルが増加す
るにつれてピークホールド回路１９からの出力電圧Ｖｒ
が高くなることになる。As shown in FIG. 5, the ripple detector 16 includes a band-pass filter 18 having a center frequency of a ripple frequency f 0 , a peak-hold circuit 19 for peak-holding a ripple component from the band-pass filter 18, and And the output voltage Vr from the peak hold circuit 19 as the DC ripple of the solar cell increases.
Will be higher.
【００３４】ピークホールド回路１９の出力が与えられ
るゲイン調整器１７は、ピークホールド回路１９の出力
電圧Ｖｒが、予め定めた基準電圧を越えたか否かを判断
し、越えたときには、制御が不安定となって直流リップ
ルが増加しているとして、上述の実施の形態１の式にお
ける制御ゲインＫVP，ＫVI，ＫVDを調整し、ピークホー
ルド回路１９の出力電圧Ｖｒが、予め定めた基準電圧以
下であるときには、安定した制御であるとして制御ゲイ
ンをそのままに保持するものである。The gain adjuster 17 to which the output of the peak hold circuit 19 is given determines whether or not the output voltage Vr of the peak hold circuit 19 has exceeded a predetermined reference voltage. Assuming that the DC ripple has increased, the control gains K VP , K VI , and K VD in the above-described equation of the first embodiment are adjusted, and the output voltage Vr of the peak hold circuit 19 becomes equal to the predetermined reference voltage. In the following cases, the control gain is held as it is as stable control.
【００３５】このようにして、制御が不安定となるの
を、リップルの大きさから判断して制御ゲインを自動調
整するので、太陽電池の電流−電圧特性に拘わらず、広
い範囲で安定に制御できることになり、これによって、
太陽電池の最適電圧点に広く追従させることができ、発
電量の増加を図ることができる。In this way, the control becomes unstable when the control gain is automatically adjusted by judging from the magnitude of the ripple, so that the control can be stably performed over a wide range irrespective of the current-voltage characteristics of the solar cell. You can do this,
It is possible to widely follow the optimum voltage point of the solar cell, and it is possible to increase the amount of power generation.
【００３６】（実施の形態４）図６は、本発明のさらに
他の実施の形態に係る太陽光発電システムの構成図であ
り、上述の実施の形態３に対応する部分には、同一の参
照符号を付す。(Embodiment 4) FIG. 6 is a configuration diagram of a photovoltaic power generation system according to still another embodiment of the present invention. Assign a sign.
【００３７】上述の実施の形態３では、リップル検出器
１６からの出力に基づいて、ゲイン調整器１７では、電
圧制御器９の制御ゲインを自動的に調整したけれども、
この実施の形態のインバータ２3では、太陽電池１の出
力領域を、出力電流Ｉおよび出力電圧Ｖに基づいて、複
数の出力領域に区分し、各出力領域について、ゲイン調
整器１７1よって制御ゲインを調整し、制御ゲインが調
整された後は、その調整された制御ゲインをゲインメモ
リ２０に格納し、その後は、太陽電池１の出力電流Ｉお
よび出力電圧Ｖに基づいて、対応する出力領域の制御ゲ
インをゲインメモリ２０から読み出して切換回路２１を
介して電圧制御器９に設定するものである。In the third embodiment, although the gain adjuster 17 automatically adjusts the control gain of the voltage controller 9 based on the output from the ripple detector 16,
In the inverter 2 3 of this embodiment, the output area of the solar cell 1, on the basis of the output current I and output voltage V, and divided into a plurality of output regions, for each output area, the gain adjuster 17 1 Therefore control gain Is adjusted, and after the control gain is adjusted, the adjusted control gain is stored in the gain memory 20. Thereafter, based on the output current I and the output voltage V of the solar cell 1, the corresponding output region The control gain is read from the gain memory 20 and set in the voltage controller 9 via the switching circuit 21.
【００３８】したがって、制御ゲインが調整されてゲイ
ンメモリ２０に格納された後は、ゲイン調整器１７1に
よって制御ゲインを調整する必要がない。[0038] Accordingly, after the control gain is stored is adjusted to the gain memory 20, there is no need to adjust the control gain by the gain adjuster 17 1.
【００３９】図７は、この実施の形態の動作説明に供す
るフローチャートであり、先ず、太陽電池１の出力電流
Ｉおよび出力電圧Ｖを読み込み（ステップｎ１）、その
出力電流Ｉおよび出力電圧Ｖに対応する出力領域の制御
ゲインを読み出し（ステップｎ２）、読み出した制御ゲ
インが、予め初期設定されている初期値であるか否かを
判断し（ステップｎ３）、初期値であるときには、ピー
クホールド回路１９の出力電圧Ｖｒが、予め定めた基準
電圧Ｖ0を越えているか否かを判断し（ステップｎ
４）、越えているときには、制御が不安定であるとし
て、制御ゲインを調整し（ステップｎ５）、ピークホー
ルド回路１９の出力電圧Ｖｒが、予め定めた基準電圧Ｖ
0以下になったときには、調整した制御ゲインによって
制御が安定したとして、出力電流Ｉおよび出力電圧Ｖか
らゲインメモリ２０の対応する出力領域を選定し（ステ
ップｎ６）、選定した出力領域に新しい制御ゲインを書
き込み（ステップｎ７）、その出力領域における制御ゲ
インであるとして設定して終了する（ステップｎ８）。FIG. 7 is a flowchart for explaining the operation of this embodiment. First, the output current I and the output voltage V of the solar cell 1 are read (step n1), and the output current I and the output voltage V The control gain of the output region to be read is read (step n2), and it is determined whether or not the read control gain is an initial value set in advance (step n3). Is determined whether the output voltage Vr exceeds the predetermined reference voltage V 0 (step n).
4) If it exceeds, it is determined that the control is unstable, and the control gain is adjusted (step n5), and the output voltage Vr of the peak hold circuit 19 becomes equal to the predetermined reference voltage Vr.
When the value becomes 0 or less, it is determined that the control is stabilized by the adjusted control gain, and a corresponding output area of the gain memory 20 is selected from the output current I and the output voltage V (step n6). Is written (step n7), the gain is set as the control gain in the output area, and the processing is terminated (step n8).
【００４０】また、ステップｎ３において、ゲインメモ
リ２０から読み出した制御ゲインが、初期値でないと
き、すなわち、既に調整がなされ後の制御ゲインである
ときには、その制御ゲインを設定して終了する（ステッ
プｎ８）。If the control gain read from the gain memory 20 is not the initial value in step n3, that is, if the control gain has already been adjusted, the control gain is set and the process is terminated (step n8). ).
【００４１】表１は、ゲインメモリ２０に格納される制
御ゲインを示すものであり、出力電圧Ｖを、Ｖ1までの
領域およびＶ1からＶ2までの領域に区分し、出力電流Ｉ
を、Ｉ1までの領域、Ｉ1からＩ2までの領域およびＩ2か
らＩ3までの領域に区分し、これによって、出力領域を
６つの領域に区分し、各出力領域について制御ゲインを
調整し、調整した制御ゲインを格納するものである。[0041] Table 1 shows the control gains stored in the gain memory 20, the output voltage V, is divided into a region from the region and V 1 of the up V 1 to V 2, the output current I
The divides the area of the region of up to I 1, from the region and I 2 from I 1 to I 2 to I 3, thereby, dividing the output area into six regions, adjusting the control gain for each output region Then, the adjusted control gain is stored.
【００４２】[0042]
【表１】 [Table 1]
【００４３】このように、太陽電池の出力領域につい
て、制御ゲインが調整された後は、ゲインメモリ２０か
ら制御ゲインを読み出すだけでよく、リップル検出器１
６の出力に基づいて、制御ゲインを演算調整する必要が
ない。As described above, after the control gain of the output region of the solar cell is adjusted, it is only necessary to read the control gain from the gain memory 20.
There is no need to calculate and adjust the control gain based on the output of No. 6.
【００４４】上述の実施の形態では、系統連系型の太陽
光発電システムに適用して説明したけれども、本発明の
他の実施の形態として、系統とは独立した独立型の太陽
光発電システムに適用してもよいのは勿論である。Although the above embodiment has been described by applying the present invention to a grid-connected photovoltaic power generation system, another embodiment of the present invention relates to an independent photovoltaic power generation system independent of a grid. Of course, it may be applied.
【００４５】上述の実施の形態１における電圧の区分、
実施の形態２における電流区分および実施の形態３にお
ける出力領域の区分は、上述の実施の形態１，２，３に
限らないのは勿論である。The voltage division in the first embodiment described above,
The current division in the second embodiment and the division of the output region in the third embodiment are, of course, not limited to the first, second, and third embodiments.
【００４６】[0046]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、インバー
タ回路を制御することにより、太陽電池の出力電圧を制
御する制御回路の制御ゲインを可変するゲイン可変手段
を備えているので、制御ゲインが一定に固定されている
従来例に比べて、安定に制御できる範囲を広げることが
可能となる。As described above, according to the present invention, there is provided a variable gain means for varying the control gain of the control circuit for controlling the output voltage of the solar cell by controlling the inverter circuit. Can be extended more stably than in the conventional example in which is fixed.
【００４７】また、太陽電池の出力電圧に応じて制御ゲ
インを可変するので、太陽電池の電流−電圧特性の変化
に応じて、制御ゲインに切り換えて制御を行うことがで
き、従来例に比べて広い電圧範囲で制御を行うことが可
能となり、これによって、太陽電池の最適電圧点に広く
追従させることができ、発電量の増加を図ることができ
る。Further, since the control gain is varied according to the output voltage of the solar cell, control can be performed by switching to the control gain in accordance with the change in the current-voltage characteristic of the solar cell. It is possible to perform control in a wide voltage range, whereby it is possible to widely follow the optimum voltage point of the solar cell, and it is possible to increase the amount of power generation.
【００４８】また、照度に応じて前記制御ゲインを可変
するので、照度変化に伴う太陽電池の電流−電圧特性の
変化に応じて、制御ゲインに切り換えて制御を行うこと
ができ、これによって、太陽電池の最適電圧点に広く追
従させることができ、発電量の増加を図ることができ
る。Further, since the control gain is varied in accordance with the illuminance, the control can be switched to the control gain in accordance with a change in the current-voltage characteristic of the solar cell due to a change in the illuminance. It is possible to widely follow the optimum voltage point of the battery, and it is possible to increase the amount of power generation.
【００４９】さらに、太陽電池の出力電圧のリップルに
応じて、制御ゲインを調整するので、太陽電池の電流−
電圧特性の変化に応じて、リップルを抑えて安定な制御
となるように制御ゲインを可変することができ、これに
よって、従来例に比べて広い電圧範囲で制御を行うこと
が可能となり、太陽電池の最適電圧点に広く追従させる
ことができ、発電量の増加を図ることができる。特に、
ゲイン調整器で調整された制御ゲインを格納する記憶手
段を備え、前記太陽電池の出力領域に応じて、前記記憶
手段に格納されている制御ゲインを、前記制御回路の制
御ゲインとすることにより、一旦制御ゲインが調整され
た後は、複雑な制御ゲインの調整が不要となる。Further, since the control gain is adjusted according to the ripple of the output voltage of the solar cell, the current of the solar cell
According to the change in the voltage characteristics, the control gain can be varied so as to suppress the ripples and achieve stable control. As a result, it is possible to perform control in a wider voltage range than in the conventional example, Can be widely followed, and the amount of power generation can be increased. Especially,
A storage unit for storing a control gain adjusted by a gain adjuster is provided, and a control gain stored in the storage unit is set as a control gain of the control circuit according to an output area of the solar cell. Once the control gain is adjusted, complicated control gain adjustment is not required.
【図１】本発明の一つの実施の形態に係る太陽光発電シ
ステムの構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a photovoltaic power generation system according to one embodiment of the present invention.
【図２】本発明の他の実施の形態の太陽光発電システム
の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a solar power generation system according to another embodiment of the present invention.
【図３】照度による太陽電池の電流−電圧特性の変化を
示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a change in current-voltage characteristics of a solar cell depending on illuminance.
【図４】本発明のさらに他の実施の形態の太陽光発電シ
ステムの構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a solar power generation system according to still another embodiment of the present invention.
【図５】図４のバンドパスフィルタの特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram of the bandpass filter of FIG. 4;
【図６】本発明のさらに他の実施の形態の太陽光発電シ
ステムの構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a solar power generation system according to still another embodiment of the present invention.
【図７】図６の動作説明に供するフローチャートであ
る。FIG. 7 is a flowchart for explaining the operation of FIG. 6;
【図８】従来例の太陽光発電システムの構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram of a conventional solar power generation system.
【図９】太陽電池の電流−電圧特性図である。FIG. 9 is a current-voltage characteristic diagram of a solar cell.
１ 太陽電池 ２1，２2，２3，２0 インバータ ４ インバータ回路 ５ フィルタ回路 １１，１１1，１１2，１１3 ゲイン可変手段 １６ リップル検出器 ２０ ゲインメモリREFERENCE SIGNS LIST 1 solar cell 2 1 , 2 2 , 2 3 , 2 0 inverter 4 inverter circuit 5 filter circuit 11, 11 1 , 11 2 , 11 3 gain varying means 16 ripple detector 20 gain memory
Claims (9)
ンバータ回路と、前記太陽電池からの出力電圧を検出し
てインバータ回路を制御する制御回路とを備えるインバ
ータであって、 前記制御回路の制御ゲインを可変するゲイン可変手段を
備えることを特徴とするインバータ。1. An inverter comprising: an inverter circuit for converting a direct current from a solar cell to an alternating current; and a control circuit for detecting an output voltage from the solar cell and controlling the inverter circuit. An inverter comprising gain variable means for varying a gain.
出力電圧に応じて前記制御ゲインを可変するものである
請求項１記載のインバータ。2. The inverter according to claim 1, wherein said gain varying means varies said control gain according to an output voltage of said solar cell.
出力電圧の範囲を区分する区分器と、該区分器で区分さ
れた出力電圧の範囲に応じて、前記制御回路の制御ゲイ
ンを切り換え設定するゲイン切換器とを備える請求項２
記載のインバータ。3. The gain variable means switches a control gain of the control circuit according to a divider for dividing a range of an output voltage of the solar cell and an output voltage divided by the divider. 3. A gain switch comprising:
Inverter as described.
記制御ゲインを可変するものである請求項１または２記
載のインバータ。4. The inverter according to claim 1, wherein said gain varying means varies said control gain according to illuminance.
予め定めた出力電圧付近における出力電流に応じて、前
記制御ゲインを可変するものである請求項４記載のイン
バータ。5. The inverter according to claim 4, wherein said gain varying means varies said control gain in accordance with an output current near a predetermined output voltage of said solar cell.
出力電圧および出力電流に基づいて、太陽電池の予め定
めた出力電圧付近における出力電流の範囲を区分する区
分器と、該区分器で区分された出力電流の範囲に応じ
て、前記制御回路の制御ゲインを切り換え設定するゲイ
ン切換器とを備える請求項５記載のインバータ。6. A divider for dividing a range of an output current in the vicinity of a predetermined output voltage of the solar cell based on an output voltage and an output current of the solar cell. 6. The inverter according to claim 5, further comprising: a gain switch configured to switch and set a control gain of the control circuit according to the range of the output current.
出力電圧のリップルに基づいて、前記制御ゲインを可変
する請求項１記載のインバータ。7. The inverter according to claim 1, wherein the gain varying means varies the control gain based on a ripple in an output voltage of the solar cell.
出力電圧のリップルを検出するリップル検出器と、該リ
ップル検出器で検出されたリップルに応じて、前記制御
ゲインを調整するゲイン調整器とを備える請求項７記載
のインバータ。8. The gain variable means includes: a ripple detector that detects a ripple of an output voltage of the solar cell; and a gain adjuster that adjusts the control gain according to a ripple detected by the ripple detector. The inverter according to claim 7, comprising:
出力電流および出力電圧に基づく複数の出力領域毎に、
前記ゲイン調整器で調整された制御ゲインを格納する記
憶手段を備え、前記太陽電池の出力領域に応じて、前記
記憶手段に格納されている制御ゲインを、前記制御回路
の制御ゲインとする請求項８記載のインバータ。9. The method according to claim 9, wherein the variable gain means comprises: for each of a plurality of output regions based on an output current and an output voltage of the solar cell,
A storage unit for storing a control gain adjusted by the gain adjuster, wherein a control gain stored in the storage unit is set as a control gain of the control circuit according to an output area of the solar cell. 8. The inverter according to 8.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP10894797A JP3516119B2 (en) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | Inverter |
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-
1997
- 1997-04-25 JP JP10894797A patent/JP3516119B2/en not_active Expired - Lifetime
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