JPH11282555A - 太陽光発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 太陽電池の発電電力を有効に利用することが
できる太陽光発電装置を得る。 【解決手段】 太陽光発電装置におけるインバータ回路
の起動直前に、ＭＰＰＴ制御を行う際に用いる仮想最適
動作電圧Ｖ_A 、ＭＰＰＴ最小電圧Ｖ_L 、ＭＰＰＴ最大電
圧Ｖ_H 等を算出した後にインバータ回路を起動する。そ
の後、不安定動作が発生したか否かを判定（ステップ２
０２）し、発生した場合はその時点から第２の所定時間
が経過するまでの間に発生した不安定動作の回数をカウ
ントして、該カウント値が第１の所定値より大きくなっ
た場合にインバータ回路の動作を停止した後に、インバ
ータ回路の起動直前に算出した電圧Ｖ_A 、Ｖ_L 、Ｖ_H 等
の値を再度算出する（ステップ２０４乃至ステップ２２
０）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽光発電装置に
係り、特に、太陽電池の動作点を最大電力点に追尾させ
る太陽光発電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】太陽光発電装置に用いられる太陽電池の
出力電圧−出力電流特性は、図４（Ａ）に示すような曲
線で表わされる。従って、太陽電池の出力電圧−出力電
力特性は、図４（Ｂ）に示すような曲線で表わされる。
即ち、太陽電池の出力電圧が０［Ｖ］から所定電圧まで
の間は出力電力は徐々に増加し、該所定電圧を超えると
出力電力は徐々に減少する。上記所定電圧時における出
力電力は当該太陽電池の最大電力となり、この部分を最
大電力点Ｐ_m という。

【０００３】このような特性を有する太陽電池から最大
電力を取り出す制御として、太陽電池の動作点が常に最
大電力点Ｐ_m を追尾するように変化させる最大電力追尾
制御（以下、ＭＰＰＴ（Maximum Power Point Trackin
g）制御という）が知られている。

【０００４】このＭＰＰＴ制御は、太陽電池の動作電圧
の制御目標値となる電圧指令値を一定時間間隔で微少変
化させて、この際の太陽電池の出力電力を計測して前回
の計測値との比較を行い、常に出力電力が大きくなる方
向に上記電圧指令値を変化させるという手順によって、
太陽電池の動作点を最大電力点（最適動作点）に近づけ
るものである。

【０００５】従来、このようなＭＰＰＴ制御を行う場
合、起動時に太陽電池の動作点が短時間に最大電力点に
到達するように、使用する太陽電池の種類に応じて仮想
最適動作電圧、ＭＰＰＴ最小電圧Ｖ_L 、及びＭＰＰＴ最
大電圧Ｖ_H を各々固定的に設定し、ＭＰＰＴ最小電圧Ｖ
_L からＭＰＰＴ最大電圧Ｖ_H までの範囲内のみにおいて
太陽電池の出力電力が最大となるように行っていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、太陽電
池の出力電圧−出力電力特性は、太陽電池の種類のみに
よって決定されるものではなく、季節の変化等に伴う太
陽電池周辺の温度の変化や日射量によっても変動する。
即ち、図５に示すように、出力電圧−出力電力特性は、
太陽電池周辺の温度が高くなるに従って最適動作電圧が
小さくなる方向に変化する。また、出力電圧−出力電力
特性は、日射量が多くなると最適動作電圧が大きくなる
方向に変化する。

【０００７】ところが、上述した従来のＭＰＰＴ制御で
は、使用する太陽電池の種類に応じて仮想最適動作電
圧、ＭＰＰＴ最小電圧Ｖ_L 、及びＭＰＰＴ最大電圧Ｖ_H
を固定的に設定していたので、太陽電池周辺の温度等に
よっては固定的に設定されたＭＰＰＴ最小電圧Ｖ_L から
ＭＰＰＴ最大電圧Ｖ_H までの範囲内に実際の最適動作電
圧が含まれなくなる場合があり、この場合、太陽電池の
発電電力を有効に利用できない、という問題点があっ
た。

【０００８】また、出力電圧−出力電力特性は、太陽電
池の総面積によっても異なる。一般に太陽光発電装置を
設置する場合、複数枚の太陽電池パネルを直列に接続し
て、所定の出力電力が得られるようにしている。しかし
ながら、設置場所の広さやその周辺の環境等の条件によ
り、実際に設置できる太陽電池パネルが異なるため、そ
の出力電圧−出力電力特性も大きく異なる場合がある。
そのため、従来のように仮想最適動作電圧等の各種デー
タを予め固定値で設定していたのでは、実際に設置され
た太陽電池の発電電力を有効に利用できない、という問
題点があった。

【０００９】本発明は上記問題点を解消するために成さ
れたものであり、太陽電池の発電電力を有効に利用する
ことができる太陽光発電装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【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記載の太陽光発電装置は、太陽電池と、前
記太陽電池から出力された直流電力を交流電力に変換す
る電力変換手段と、前記電力変換手段の起動直前に前記
太陽電池の出力電圧に基づいて前記太陽電池の仮想最適
動作電圧、制御電圧範囲、及び固定電圧を設定する設定
手段と、前記仮想最適動作電圧を前記太陽電池の出力電
圧の目標値として前記電力変換手段を起動した後、前記
制御電圧範囲において前記太陽電池から出力された直流
電力が大きくなる方向に前記太陽電池の出力電圧を所定
の電圧変化幅で段階的に変化させる第１のモードと、前
記太陽電池から出力された直流電力が所定電力より小さ
な場合に前記太陽電池の出力電圧を前記固定電圧とする
第２のモードと、を有する制御手段と、前記太陽電池の
出力電力の状態に応じて前記電力変換手段の動作を停止
した後に、前記仮想最適動作電圧及び前記制御電圧範囲
の少なくとも一方を前記太陽電池の出力電圧に基づいて
再度設定する再設定手段と、を備えている。

【００１１】請求項１に記載の太陽光発電装置によれ
ば、電力変換手段によって、太陽電池から出力された直
流電力が交流電力に変換される。

【００１２】また、設定手段によって、電力変換手段の
起動直前に太陽電池の出力電圧に基づいて太陽電池の仮
想最適動作電圧、制御電圧範囲、及び固定電圧が設定さ
れる。なお、この際の制御電圧範囲は仮想最適動作電圧
を含む範囲とされる。

【００１３】また、制御手段によって、仮想最適動作電
圧を太陽電池の出力電圧の目標値として電力変換手段が
起動された後、上記制御電圧範囲において太陽電池から
出力された直流電力が大きくなる方向に太陽電池の出力
電圧が所定の電圧変化幅で段階的に変化される第１のモ
ードと、太陽電池から出力された直流電力が所定電力よ
り小さな場合に太陽電池の出力電圧が上記固定電圧とさ
れる第２のモードと、の何れか一方が行われる。従っ
て、第１のモードの作用によって、上記仮想最適動作電
圧及び制御電圧範囲に基づいて太陽電池の動作点が当該
太陽電池の最大電力点を追尾するようにＭＰＰＴ制御が
行われ、太陽電池から出力された直流電力が所定電力よ
り小さな場合には第２のモードが実行されて太陽電池の
出力電圧を固定電圧にする所謂定電圧制御が行われる。

【００１４】さらに、再設定手段によって、太陽電池の
出力電力の状態に応じて電力変換手段の動作が停止され
た後に、仮想最適動作電圧及び制御電圧範囲の少なくと
も一方が太陽電池の出力電圧に基づいて再度設定され
る。即ち、天候の変化や朝夕と日中との気温の変化等に
よって太陽電池周辺の温度が急激に変化した場合、これ
に伴って太陽電池の出力電圧−出力電力特性（図５参
照）は急激に変化してしまい、電力変換手段の起動直前
に設定した仮想最適動作電圧及び制御電圧範囲に基づく
ＭＰＰＴ制御では、安定した出力電力が得られなくなる
場合がある。このような状態の場合に、電力変換手段の
動作を停止したのちに太陽電池の出力電圧に基づいて仮
想最適動作電圧及び制御電圧範囲の少なくとも一方を再
度設定することにより、このような不具合を解消するこ
とができる。

【００１５】このように、請求項１に記載の太陽光発電
装置によれば、太陽電池の動作点が太陽電池の最大電力
点を追尾するように制御する際に用いる仮想最適動作電
圧及び制御電圧範囲を、電力変換手段の起動直前の太陽
電池の出力電圧に基づいて設定しているので、季節の変
化等に伴う日射量、太陽電池周辺の温度変化や実際に設
置される太陽電池パネルの直列接続数に応じた最適な仮
想最適動作電圧及び制御電圧範囲を設定することがで
き、かつ太陽電池の出力電力の状態に応じて電力変換手
段の動作を停止した後に仮想最適動作電圧及び制御電圧
範囲の少なくとも一方を太陽電池の出力電圧に基づいて
再度設定しているので、出力電力を安定化することがで
きると共に、一般に動作が不安定な低電力出力時には太
陽電池の出力電圧を固定電圧とする定電圧制御が行われ
るので、低電力出力時から高電力出力時に至るまで安定
した動作で発電することができ、これらの結果として、
太陽電池からの出力電力を効率よく利用することができ
る。

【００１６】また、請求項２記載の太陽光発電装置は、
請求項１記載の太陽光発電装置において、前記設定手段
は前記電力変換手段の起動直前に前記太陽電池の出力電
圧に基づいて前記制御電圧範囲の下限値より小さい判定
基準電圧を設定し、前記再設定手段は前記太陽電池の出
力電圧が前記判定基準電圧より小さい場合に前記太陽電
池の出力電力が安定していない状態であると判断して前
記仮想最適動作電圧及び前記制御電圧範囲の少なくとも
一方の再設定を行うものである。

【００１７】請求項２に記載の太陽光発電装置によれ
ば、請求項１記載の太陽光発電装置における設定手段に
よって電力変換手段の起動直前に太陽電池の出力電圧に
基づいて制御電圧範囲の下限値より小さい判定基準電圧
が設定され、再設定手段によって太陽電池の出力電圧が
判定基準電圧より小さい場合に太陽電池の出力電力が安
定していない状態であると判断して仮想最適動作電圧及
び制御電圧範囲の少なくとも一方の再設定が行われる。

【００１８】このように、請求項２に記載の太陽光発電
装置によれば、請求項１記載の発明と同様の効果を奏す
ることができると共に、判定基準電圧を電力変換手段の
起動直前の太陽電池の出力電圧に基づいて設定している
ので、季節の変化等に伴う日射量、太陽電池周辺の温度
変化や実際に設置される太陽電池パネルの直列接続数に
応じた最適な判定基準電圧を設定することができ、か
つ、このように簡易に設定された判定基準電圧と太陽電
池の出力電圧とを比較することのみによって太陽電池の
出力電力の状態が安定しているか否かを判断しているの
で、容易かつ的確に該判断を行うことができる。

【００１９】さらに、請求項３記載の太陽光発電装置
は、請求項１又は請求項２記載の太陽光発電装置におい
て、前記設定手段は前記電力変換手段の起動直前に前記
太陽電池の出力電圧に基づいて前記制御電圧範囲より狭
い範囲でかつ前記仮想最適動作電圧を含む範囲である切
替範囲を設定し、前記制御手段は前記太陽電池の出力電
圧を段階的に変化させる際に、前記出力電圧が前記切替
範囲内の値であるときには前記電圧変化幅をそれ以外の
ときに比較して小さくするものである。

【００２０】請求項３に記載の太陽光発電装置によれ
ば、請求項１又は請求項２記載の太陽光発電装置におけ
る設定手段によって、電力変換手段の起動直前に太陽電
池の出力電圧に基づいて上記制御電圧範囲より狭い範囲
でかつ上記仮想最適動作電圧を含む範囲である切替範囲
が設定される。

【００２１】また、制御手段によって、太陽電池の出力
電圧を段階的に変化させる際に、該出力電圧が上記切替
範囲内の値であるときには電圧変化幅が、それ以外のと
きに比較して小さくされる。

【００２２】このように、請求項３に記載の太陽光発電
装置によれば、請求項１及び請求項２記載の発明と同様
の効果を奏することができると共に、太陽電池の出力電
圧が仮想最適動作電圧付近である切替範囲内の値である
ときには電圧変化幅をそれ以外のときに比較して小さく
しているので、太陽電池の動作点を短時間に最大電力点
に移行することができ、かつ上記切替範囲を電力変換手
段の起動直前における太陽電池の出力電圧に基づいて設
定しているので、季節の変化等に伴う日射量、太陽電池
周辺の温度変化や実際に設置される太陽電池パネルの直
列接続数に応じた最適な切替範囲を設定することができ
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明に
係る太陽光発電装置の実施の形態について詳細に説明す
る。

【００２４】図１は、本発明に係る太陽光発電装置を商
用電力系統に連系して負荷に電力を供給する系統連系シ
ステムとして適用した場合の全体構成を示すブロック図
である。同図に示すように、本実施形態に係る太陽光発
電装置１０には、マイクロコンピュータ（以下、マイコ
ンという）１４が設けられている。このマイコン１４に
は、ＩＧＢＴ駆動回路１６を介してインバータ回路１８
が接続されている。

【００２５】インバータ回路１８には、太陽電池により
構成されたソーラパネル１２によって発電された電力
（直流電力）がコンデンサ１９、昇圧回路２０、及びコ
ンデンサ２１を介して供給されるようになっている。太
陽光を吸収するソーラパネル１２は、例えば複数のモジ
ュールを枠にセットし、建物の屋根等の太陽光に照らさ
れる場所に設置される。なお、マイコン１４が本発明の
設定手段、制御手段、及び再設定手段に相当し、インバ
ータ回路１８及び昇圧回路２０が本発明の電力変換手段
に相当する。

【００２６】インバータ回路１８は、マイコン１４によ
って制御されてＩＧＢＴ駆動回路１６から供給されるス
イッチング信号に応じて、ソーラパネル１２からコンデ
ンサ１９、昇圧回路２０、及びコンデンサ２１を介して
供給される直流電力を、商用電力と同じ周波数（例えば
５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）の交流電力（このインバータ回
路１８の出力は、例えばノコギリ状波）に変換する役目
を有している。

【００２７】このインバータ回路１８で交流に変換され
た電力は、チョークトランス２２及びコンデンサ２４を
介して分電盤２６へ供給され、分電盤２６から商用電力
として商用電力系統４８に出力される。このとき、イン
バータ回路１８から出力された交流電力は、チョークト
ランス２２及びコンデンサ２４を通過することにより、
正弦波の交流電力として出力される。なお、分電盤２６
には負荷４６が接続されており、負荷４６は、太陽光発
電装置１０から供給された電力、又は商用電力系統４８
から供給された電力の何れか一方を使用して作動する。

【００２８】また、マイコン１４には、発電電流検出回
路２８、発電電圧検出回路３０、電流検出回路３２、及
び系統電圧のゼロクロス入力回路３４、Ｕ相電圧検出回
路（Ｕ相系統電圧検出回路）３６及びＶ相電圧検出回路
（Ｖ相系統電圧検出回路）３８が接続されている。

【００２９】マイコン１４は、ゼロクロス入力回路３
４、Ｕ、Ｖ相電圧検出回路３６、３８によって商用電力
の電圧、位相を検出し、この検出結果に基づいてＩＧＢ
Ｔ駆動回路１６を制御して、インバータ回路１８の出力
電力の位相及び周波数が商用電源と一致するようにスイ
ッチング信号を発生させる。

【００３０】これと同時に、マイコン１４は、発電電流
検出回路２８及び発電電圧検出回路３０により各々検出
されたソーラパネル１２の出力電流及び出力電圧に基づ
いてソーラパネル１２の出力電力及び電力変化量を算出
し、該算出結果に基づいてＭＰＰＴ制御を行う。

【００３１】また、マイコン１４は商用電力が停電して
いるか否かを判定しており、停電時にはコンデンサ２４
の分電盤２６側に設けられている系統コンダクタ４０の
接点を開放し、インバータ回路１８を商用電力から切り
離す（解列）ようになっている。このときは、インバー
タ回路１８のスイッチング動作も停止される。すなわ
ち、マイコン１４は、商用電力の停電を検出すると、駆
動回路４２を介して系統コンダクタ４０のリレーコイル
４０Ａを駆動するようになっている。

【００３２】また、マイコン１４は、電流検出回路３２
の検出結果から出力電力を計測するようになっている。

【００３３】このマイコン１４には、さらにＥＥＰＲＯ
Ｍ４４が接続されている。このＥＥＰＲＯＭ４４には、
図示しない系統連系保護装置の整定値、太陽光発電装置
１０の運転状態を示す運転データ等が記憶されている。
マイコン１４は、ＥＥＰＲＯＭ４４に記憶されているデ
ータに基づいて各機器の作動を制御するようになってい
る。ＥＥＰＲＯＭ４４は、電気的にデータの読み出し及
び書き換えが可能であり、マイコン１４の制御によっ
て、太陽光発電装置１０の起動時には必要なデータが読
み出され、太陽光発電装置１０の動作時には必要に応じ
てデータの書き換えが行われる。

【００３４】次に、図２を参照して、以上のように構成
された太陽光発電装置１０の作用について説明する。な
お、図２は、マイコン１４において実行される制御プロ
グラムの流れを示すフローチャートである。

【００３５】まず、ステップ１００では、発電電圧検出
回路３０から入力されたソーラパネル１２の出力電圧Ｖ
_P に基づいて、次の（１）式乃至（７）式により仮想最
適動作電圧Ｖ_A 、ＭＰＰＴ最小電圧Ｖ_L 、ＭＰＰＴ最大
電圧Ｖ_H 、一定制御電圧Ｖ_F、不安定検出電圧Ｖ_E 、仮
想最適動作電圧Ｖ_A より電圧が低い側の電圧変化幅切替
え電圧Ｖ_CL、及び仮想最適動作電圧Ｖ_A より電圧が高い
側の電圧変化幅切替え電圧Ｖ_CHを算出する。

【００３６】 Ｖ_A ＝Ｖ_P ×０．８０ （１） Ｖ_L ＝Ｖ_P ×０．７０ （２） Ｖ_H ＝Ｖ_P ×０．９０ （３） Ｖ_F ＝Ｖ_P ×０．８０ （４） Ｖ_E ＝Ｖ_P ×０．６０ （５） Ｖ_CL＝Ｖ_P ×０．７５ （６） Ｖ_CH＝Ｖ_P ×０．８５ （７） なお、上記各式における定数（０．８０等）は、使用す
る太陽電池の種類等に応じて設定した値であり、本発明
はこれらの値に限定されるものではない。上記ＭＰＰＴ
最小電圧Ｖ_L からＭＰＰＴ最大電圧Ｖ_H までの範囲が本
発明の制御電圧範囲に、一定制御電圧Ｖ_F が本発明の固
定電圧に、不安定検出電圧Ｖ_E が本発明の判定基準電圧
に、電圧変化幅切替え電圧Ｖ_CLから電圧変化幅切替え電
圧Ｖ_CHまでの範囲が本発明の切替範囲に、各々相当す
る。

【００３７】次のステップ１０２では、ソーラパネル１
２の前回の出力電力Ｐ_S の値を零に設定し、次のステッ
プ１０４では、ソーラパネル１２の出力電圧Ｖ_P 及び出
力電流Ｉ_P からソーラパネル１２の出力電力Ｐ_E （＝Ｖ
_P ×Ｉ_P ）を算出し、次のステップ１０６では、出力電
力Ｐ_E が所定電力（例えば１ｋＷ）より小さいか否かの
判定を行い、小さい場合はステップ１０８へ移行して定
電圧制御モードに設定する。なお、この定電圧制御モー
ドが本発明の第２のモードに相当する。

【００３８】次のステップ１１０では、ソーラパネル１
２の目標出力電圧Ｖ_O として、上記ステップ１００にお
いて算出した一定制御電圧Ｖ_F を設定した後、次のステ
ップ１１２では、ソーラパネル１２の出力電圧Ｖ_P が目
標出力電圧Ｖ_O となるようにインバータ回路１８（ＩＧ
ＢＴ駆動回路１６）を制御し、次のステップ１１４で
は、太陽光発電装置１０が不安定な動作を行っているか
否かを検出する図３に示す不安定検出ルーチンを実行す
る。

【００３９】不安定検出ルーチンのステップ２００で
は、初期設定として不安定動作回数ＨＮに零を設定し、
次のステップ２０２では、不安定な動作が発生したか否
かを判定する。この際の不安定な動作の判定は、発電電
圧検出回路３０から入力されたソーラパネル１２の出力
電圧Ｖ_P が上記ステップ１００において算出した不安定
検出電圧Ｖ_E より低いか否かに基づいて判定する。即
ち、図４（Ａ）に示したように、太陽電池は出力電圧Ｖ
_P が最適動作点より小さいほど動作が不安定になる（出
力電圧Ｖ_P が変動し易い）ので、出力電圧Ｖ_P が不安定
検出電圧Ｖ_E より低い場合に動作が不安定であると判定
するのである。

【００４０】ステップ２０２の判定の結果、不安定動作
が発生していないと判定された場合は何もせずに本不安
定検出ルーチンを終了する。

【００４１】一方、ステップ２０２の判定の結果、不安
定動作が発生したと判定された場合はステップ２０４へ
移行して不安定動作回数ＨＮを１だけインクリメント
し、次のステップ２０６では、マイコン１４に内蔵され
た図示しないタイマをスタートさせる。

【００４２】次のステップ２０８では第１の所定時間
（本実施形態では５秒）の経過待ちを行い、次のステッ
プ２１０では、上記ステップ２０２と同様の方法で不安
定動作が発生したか否かを判定し、不安定動作が発生し
た場合はステップ２１２へ移行して不安定動作回数ＨＮ
を１だけインクリメントした後にステップ２１４へ移行
し、不安定動作が発生していない場合はステップ２１２
を実行せずにステップ２１４へ移行する。

【００４３】ステップ２１４では、不安定動作回数ＨＮ
が第１の所定値（本実施形態では５）より大きいか否か
を判定し、大きくない場合はステップ２１６へ移行して
ステップ２０６においてスタートしたタイマの計時が第
２の所定時間（本実施形態では５０秒）を経過したか否
かを判定し、経過していない場合はステップ２０８へ戻
り、経過した場合には本不安定検出ルーチンを終了す
る。

【００４４】一方、ステップ２１４の判定の結果、不安
定動作回数ＨＮが上記第１の所定値より大きい場合はス
テップ２１８へ移行して、インバータ回路１８をゲート
ブロック状態（インバータ回路１８の動作を停止した状
態）とした後、ステップ２２０において、上記ステップ
１００（図２参照）において算出した全ての電圧値を再
度算出した後に本不安定検出ルーチンを終了する。

【００４５】即ち、本不安定検出ルーチンでは、不安定
動作が発生した場合は、その時点から上記第２の所定時
間が経過するまでの間に上記第１の所定時間隔てて再度
不安定動作が発生した場合にのみ不安定動作回数ＨＮを
カウントアップしている。従って、不安定動作が上記第
２の所定時間より長い時間隔てた時間間隔で単発的に発
生する場合には、不安定動作回数ＨＮの値は２以上にカ
ウントアップされることはない。

【００４６】以上により不安定動作ルーチンが終了する
と、次のステップ１１６（図２参照）では、上記ステッ
プ１０４と同様にソーラパネル１２の出力電圧Ｖ_P 及び
出力電流Ｉ_P からソーラパネル１２の出力電力Ｐ_E を算
出し、次のステップ１１８では、出力電力Ｐ_E が上記所
定電力より小さいか否かを判定し、小さい場合はステッ
プ１１４へ戻り、小さくない場合は後述するステップ１
２０へ移行する。即ち、ステップ１１８の判定処理によ
ってソーラパネル１２の出力電力Ｐ_E が所定電力以上と
なるまで上述した不安定検出ルーチンを繰り返し実行し
ながら、定電圧制御が行われる。

【００４７】一方、上記ステップ１０６の判定の結果、
出力電力Ｐ_E が所定電力より小さくないと判定された場
合はステップ１２０へ移行して追尾制御モード（ＭＰＰ
Ｔ制御モード）に設定する。なお、この追尾制御モード
が本発明の第１のモードに相当する。

【００４８】次のステップ１２２では、ソーラパネル１
２の目標出力電圧Ｖ_O として、この時点における仮想最
適動作電圧Ｖ_A を設定し、次のステップ１２４では、ソ
ーラパネル１２の出力電圧Ｖ_P が目標出力電圧Ｖ_O とな
るようにインバータ回路１８（ＩＧＢＴ駆動回路１６）
を制御する。

【００４９】次のステップ１２６では、所定時間（本実
施形態では、２秒〜４秒程度）の経過待ちを行い、次の
ステップ１２８では、ソーラパネル１２の出力電圧Ｖ_P
が電圧変化幅切替え電圧Ｖ_CLより大きく、かつ電圧変化
幅切替え電圧Ｖ_CHより小さいか否かを判定し、肯定判定
である場合はステップ１３０へ移行して電圧変化幅Ｖ _X
に２を代入した後にステップ１３４へ移行する。一方、
ステップ１２８の判定が否定判定である場合はステップ
１３２へ移行して電圧変化幅Ｖ_X に４を代入した後にス
テップ１３４へ移行する。

【００５０】ステップ１３４では、上記ステップ１０４
と同様にソーラパネル１２の出力電圧Ｖ_P 及び出力電流
Ｉ_P からソーラパネル１２の出力電力Ｐ_E を算出し、次
のステップ１３６では、ソーラパネル１２の出力電力Ｐ
_E が上記所定電力より小さいか否かの判定を行い、小さ
い場合はステップ１０８へ移行して上述した定電圧制御
モードを実行し、小さくない場合はステップ１３８へ移
行する。

【００５１】ステップ１３８では、出力電力Ｐ_E から前
回の出力電力Ｐ_S を減じることによって電力変化量ΔＰ
を算出し、次のステップ１４０では、ステップ１３４で
算出した出力電力Ｐ_E を前回の出力電力Ｐ_S として設定
する。

【００５２】次のステップ１４２では、電力変化量ΔＰ
が０より大きいか否かを判定し、大きい場合はステップ
１４４へ移行して目標出力電圧Ｖ_O を前回と同じ方向に
電圧変化幅Ｖ_X だけ変化（増加又は減少）させた後にス
テップ１５０へ移行する。

【００５３】一方、ステップ１４２において電力変化量
ΔＰが０より大きくないと判定された場合にはステップ
１４６へ移行して電力変化量ΔＰが０より小さいか否か
を判定し、小さい場合はステップ１４８へ移行して目標
出力電圧Ｖ_O を前回とは逆の方向に電圧変化幅Ｖ_X だけ
変化（増加又は減少）させた後にステップ１５０へ移行
する。なお、上記ステップ１４４及びステップ１４８を
最初に実行した場合の前回はないが、この場合は目標出
力電圧Ｖ_O を増加させる方向及び減少させる方向の何れ
の方向に変化させてもよい。

【００５４】ステップ１５０では、目標出力電圧Ｖ_O が
ＭＰＰＴ最小電圧Ｖ_L より大きく、かつＭＰＰＴ最大電
圧Ｖ_H より小さいか否かの判定を行い、否定判定の場合
はステップ１５２において目標出力電圧Ｖ_O を元の値
（ステップ１４４又はステップ１４８を実行する前の
値）に戻した後にステップ１２４へ戻り、肯定判定の場
合はステップ１５２の処理を実行せずにステップ１２４
へ戻る。

【００５５】一方、ステップ１４６において電力変化量
ΔＰが０より小さくないと判定された場合、即ち電力変
化量ΔＰが０である場合には目標出力電圧Ｖ_O を変化さ
せずにステップ１２４へ戻る。

【００５６】即ち、ステップ１４２乃至ステップ１５２
では、電力変化量ΔＰが増加傾向にある場合には、出力
電力Ｐ_E をさらに増加させるためにＭＰＰＴ最小電圧Ｖ
_L を下限としＭＰＰＴ最大電圧Ｖ_H を上限として目標出
力電圧Ｖ_O を前回と同じ方向に電圧変化幅Ｖ_X だけ変化
させ、電力変化量ΔＰが減少傾向にある場合には、出力
電力Ｐ_E を逆に増加させるためにＭＰＰＴ最小電圧Ｖ_L
を下限としＭＰＰＴ最大電圧Ｖ_H を上限として目標出力
電圧Ｖ_O を前回とは逆の方向に電圧変化幅Ｖ_Xだけ変化
させている。なお、電力変化量ΔＰが０である場合は、
動作点が最大電力点に一致していると見做して目標出力
電圧Ｖ_O を変化させない。

【００５７】これ以降、上記同様にステップ１２４乃至
ステップ１５２の処理を繰り返して行うことによって、
ＭＰＰＴ最小電圧Ｖ_L からＭＰＰＴ最大電圧Ｖ_H までの
範囲内においてＭＰＰＴ制御が行われると共に、ソーラ
パネル１２の出力電力Ｐ_E が上記所定電力より小さくな
った場合には定電圧制御モードに移行する。

【００５８】このように、本実施形態に係る太陽光発電
装置１０では、ＭＰＰＴ制御を行う際の仮想最適動作電
圧Ｖ_A 、ＭＰＰＴ最小電圧Ｖ_L 、及びＭＰＰＴ最大電圧
Ｖ_Hを、インバータ回路１８の起動直前のソーラパネル
１２の出力電圧Ｖ_P に基づいて算出しているので、季節
の変化等に伴うソーラパネル１２周辺の温度変化等に応
じた最適な範囲内においてＭＰＰＴ制御を行うことがで
き、この結果として、ソーラパネル１２からの出力電力
を効率よく利用することができると共に、動作が不安定
な場合にはインバータ回路１８の動作を停止した後に仮
想最適動作電圧Ｖ_A 、ＭＰＰＴ最小電圧Ｖ_L 、ＭＰＰＴ
最大電圧Ｖ_H 等の値を再度算出しているので、ソーラパ
ネル１２の周辺温度が急激に変化したこと等に起因して
発生した不安定動作を解消することができる。

【００５９】また、本実施形態に係る太陽光発電装置１
０では、電圧変化幅切替え電圧Ｖ_CL及びＶ_CHを適用し、
ソーラパネル１２の出力電圧Ｖ_P が電圧Ｖ_CLより低い
値、若しくはＶ_CHより高い値の場合は電圧変化幅を大き
くし、ソーラパネル１２の出力電圧Ｖ_P が仮想最適動作
電圧Ｖ_A 付近である電圧Ｖ_CLからＶ_CHの範囲内にある場
合には、それ以外の場合に比較して電圧変化幅を小さく
しているので、ソーラパネル１２の動作点を短時間に最
大電力点に移行することができる。

【００６０】また、本実施形態に係る太陽光発電装置１
０では、電圧変化幅切替え電圧Ｖ_CL及びＶ_CHをインバー
タ回路１８の起動直前のソーラパネル１２の出力電圧Ｖ
_P に基づいて算出しているので、季節の変化等に伴うソ
ーラパネル１２周辺の温度変化等に応じた最適な電圧変
化幅切替え電圧Ｖ_CL及びＶ_CHを設定することができる。

【００６１】さらに、本実施形態に係る太陽光発電装置
１０では、動作が不安定な低電力出力時には定電圧制御
を行うようにしているので、低電力出力時から高電力出
力時に至るまで安定した動作で発電することができる。

【００６２】なお、本実施形態では、動作が不安定であ
る場合にステップ１００において算出した全ての電圧値
を再度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、例えば一定制御電圧Ｖ_F 、
不安定検出電圧Ｖ_E については再度算出しない形態とし
てもよい。

【００６３】また、本実施形態では、定電圧制御時に動
作が不安定か否かを判定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、ＭＰＰＴ制御
時に判定する形態としてもよい。

【００６４】また、本実施形態では、ＭＰＰＴ制御時に
おける電圧変化幅Ｖ_X を、ソーラパネル１２の出力電圧
Ｖ_P が電圧変化幅切替え電圧Ｖ_CLからＶ_CHまでの範囲内
である場合に２［Ｖ］とし、範囲外である場合に４
［Ｖ］と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、これらの電圧変化幅の値はソ
ーラパネル１２の設置環境、季節等に応じて適宜変更す
ることができる。

【００６５】また、本実施形態では、インバータ回路１
８の起動直前に算出する仮想最適動作電圧Ｖ_A 等の電圧
をインバータ回路１８の出力電圧Ｖ_P に対して定数を乗
じることによって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、例えばインバー
タ回路１８の出力電圧Ｖ_P から所定値を減じることによ
り算出する形態としてもよい。

【００６６】さらに、本実施形態で適用した各定数（図
３の第１及び第２の所定時間、第１及び第２の所定値
等）は、ソーラパネル１２の設置環境、季節等に応じて
適宜変更することができる。

【００６７】

【発明の効果】請求項１記載の太陽光発電装置によれ
ば、太陽電池の動作点が太陽電池の最大電力点を追尾す
るように制御する際に用いる仮想最適動作電圧及び制御
電圧範囲を、電力変換手段の起動直前の太陽電池の出力
電圧に基づいて設定しているので、季節の変化等に伴う
日射量、太陽電池周辺の温度変化や実際に設置される太
陽電池パネルの直列接続数に応じた最適な仮想最適動作
電圧及び制御電圧範囲を設定することができ、かつ太陽
電池の出力電力の状態に応じて電力変換手段の動作を停
止した後に仮想最適動作電圧及び制御電圧範囲の少なく
とも一方を太陽電池の出力電圧に基づいて再度設定して
いるので、出力電力を安定化することができると共に、
一般に動作が不安定な低電力出力時には太陽電池の出力
電圧を固定電圧とする定電圧制御が行われるので、低電
力出力時から高電力出力時に至るまで安定した動作で発
電することができ、これらの結果として、太陽電池から
の出力電力を効率よく利用することができる、という効
果が得られる。

【００６８】また、請求項２記載の太陽光発電装置によ
れば、請求項１記載の発明と同様の効果を奏することが
できると共に、判定基準電圧を電力変換手段の起動直前
の太陽電池の出力電圧に基づいて設定しているので、季
節の変化等に伴う日射量、太陽電池周辺の温度変化や実
際に設置される太陽電池パネルの直列接続数に応じた最
適な判定基準電圧を設定することができ、かつ、このよ
うに簡易に設定された判定基準電圧と太陽電池の出力電
圧とを比較することのみによって太陽電池の出力電力の
状態が安定しているか否かを判断しているので、容易か
つ的確に該判断を行うことができる、という効果が得ら
れる。

【００６９】さらに、請求項３記載の太陽光発電装置に
よれば、請求項１及び請求項２記載の発明と同様の効果
を奏することができると共に、太陽電池の出力電圧が仮
想最適動作電圧付近である切替範囲内の値であるときに
は電圧変化幅をそれ以外のときに比較して小さくしてい
るので、太陽電池の動作点を短時間に最大電力点に移行
することができ、かつ上記切替範囲を電力変換手段の起
動直前における太陽電池の出力電圧に基づいて設定して
いるので、季節の変化等に伴う日射量、太陽電池周辺の
温度変化や実際に設置される太陽電池パネルの直列接続
数に応じた最適な切替範囲を設定することができる、と
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態に係る太陽光発電装置の概略構成を
示すブロック図である。

【図２】実施の形態に係る太陽光発電装置の作用を示す
フローチャートである。

【図３】図２のフローチャートにおける不安定検出ルー
チンの流れを示すフローチャートである。

【図４】（Ａ）は太陽電池の出力電圧−出力電流特性図
であり、（Ｂ）は最大電力追尾制御の説明に用いる太陽
電池の出力電圧−出力電力特性図である。

【図５】太陽電池周辺の温度をパラメータとした場合の
太陽電池の出力電圧−出力電力特性図である。

【符号の説明】

１０ 太陽光発電装置 １２ ソーラパネル（太陽電池） １４ マイクロコンピュータ（設定手段、制御手段、
再設定手段） １６ ＩＧＢＴ駆動回路 １８ インバータ回路（電力変換手段） ２０ 昇圧回路（電力変換手段） ２８ 発電電流検出回路 ３０ 発電電圧検出回路 ３２ 電流検出回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 時崎 久 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)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 太陽電池と、 前記太陽電池から出力された直流電力を交流電力に変換
   する電力変換手段と、 前記電力変換手段の起動直前に前記太陽電池の出力電圧
   に基づいて前記太陽電池の仮想最適動作電圧、制御電圧
   範囲、及び固定電圧を設定する設定手段と、 前記仮想最適動作電圧を前記太陽電池の出力電圧の目標
   値として前記電力変換手段を起動した後、前記制御電圧
   範囲において前記太陽電池から出力された直流電力が大
   きくなる方向に前記太陽電池の出力電圧を所定の電圧変
   化幅で段階的に変化させる第１のモードと、前記太陽電
   池から出力された直流電力が所定電力より小さな場合に
   前記太陽電池の出力電圧を前記固定電圧とする第２のモ
   ードと、を有する制御手段と、 前記太陽電池の出力電力の状態に応じて前記電力変換手
   段の動作を停止した後に、前記仮想最適動作電圧及び前
   記制御電圧範囲の少なくとも一方を前記太陽電池の出力
   電圧に基づいて再度設定する再設定手段と、 を備えた太陽光発電装置。
2. 【請求項２】 前記設定手段は前記電力変換手段の起動
   直前に前記太陽電池の出力電圧に基づいて前記制御電圧
   範囲の下限値より小さい判定基準電圧を設定し、 前記再設定手段は前記太陽電池の出力電圧が前記判定基
   準電圧より小さい場合に前記太陽電池の出力電力が安定
   していない状態であると判断して前記仮想最適動作電圧
   及び前記制御電圧範囲の少なくとも一方の再設定を行う
   請求項１記載の太陽光発電装置。
3. 【請求項３】 前記設定手段は前記電力変換手段の起動
   直前に前記太陽電池の出力電圧に基づいて前記制御電圧
   範囲より狭い範囲でかつ前記仮想最適動作電圧を含む範
   囲である切替範囲を設定し、 前記制御手段は前記太陽電池の出力電圧を段階的に変化
   させる際に、前記出力電圧が前記切替範囲内の値である
   ときには前記電圧変化幅をそれ以外のときに比較して小
   さくする請求項１又は請求項２記載の太陽光発電装置。