JPH1140827A - 太陽電池の出力測定装置及びその運転方法 - Google Patents

太陽電池の出力測定装置及びその運転方法

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JPH1140827A
JPH1140827A JP9196234A JP19623497A JPH1140827A JP H1140827 A JPH1140827 A JP H1140827A JP 9196234 A JP9196234 A JP 9196234A JP 19623497 A JP19623497 A JP 19623497A JP H1140827 A JPH1140827 A JP H1140827A
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JP
Japan
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solar cell
load
maximum output
output point
voltage
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JP9196234A
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English (en)
Inventor
Masashige Tamechika
正成 爲近
Nobuyoshi Takehara
信善 竹原
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Canon Inc
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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

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  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、安価に太陽電池の最大出力が測定
できる太陽電池の出力測定装置と、簡易に太陽電池を最
大出力点で運転させることが可能な太陽電池の運転方法
を提供する。 【解決手段】 本発明の太陽電池の出力測定装置は、太
陽電池と、複数個のダイオードの直列体からなる第1の
負荷とが、ループ状に接続されていることを特徴とす
る。上記特徴において、前記太陽電池と前記第1の負荷
との間に、直列に接続された抵抗器からなる第2の負荷
を有することが好ましく、前記第1の負荷の温度を前記
太陽電池と同じ温度に制御する手段を有することが望ま
しい。また、本発明の太陽電池の運転方法は、太陽電池
と複数個のダイオードの直列体からなる第1の負荷とを
ループ状に接続し、該太陽電池を最大出力点で運転させ
ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池の出力測定装
置及びその運転方法に係る。より詳細には、ダイオード
からなる負荷を備えた太陽電池の出力測定装置及びその
運転方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、太陽光を利用する太陽電池による
発電方法は、放射能汚染や地球温暖化等の問題を誘起す
ることなく、また太陽光は地球上の至る所に降り注いで
いるためエネルギー源の地域的な偏りが少なく、更には
複雑で大型の設備を必要とせずに比較的高い発電効力が
得られる等の観点から、今後の電力需要の増大に対応で
き、かつ、環境破壊を引き起こすことがないクリーンな
発電方式として注目を集めるとともに、実用化に向けて
様々な研究開発がなされている。
【0003】中でも、太陽電池を広く普及させるために
は、高い発電効率すなわち最大出力点で稼働するように
太陽電池を運転させる装置及びその運転方法の開発が求
められている。
【0004】従来、最大出力点で稼働するように太陽電
池を運転させる装置としては、例えば図8や図9に示す
ものが挙げられる。
【0005】図8は、太陽電池が太陽電池用系統連系イ
ンバータを介して電力系統に連係させた場合である。イ
ンバータ2は、太陽電池1の電圧と電流を測定しながら
常に最大出力点で運転できるように太陽電池1を制御す
るとともに、発電された電力を電力系統3に送り込む働
きをする。このようなインバータ2としては、例えばキ
ヤノン製SI−01がある。
【0006】しかしながら、図8の装置では、太陽電池
1の最大出力点を精密に追尾することはできるが、イン
バータ2が起動できる電圧まで太陽電池1を直列化しな
ければならないという制約がある。また、電力系統3が
必須であるなど装置が大掛かりになってしまい、例えば
一枚の太陽電池の性能を測定するために屋外に曝露して
試験する場合には、測定のための準備作業も多大な時間
と労力を要するという問題があった。
【0007】図9は、太陽電池と抵抗器とをループ状に
接続しただけの装置であり、図8の装置で必須であった
電力系統が不要なため、簡易な構成となっている。図9
の太陽電池1としてキヤノン製BS−03を用い、抵抗
器4の値を4Ωに設定した場合に得られた太陽電池の電
圧・電流特性の結果を図10に示した。図10におい
て、3つの曲線は上から順に、日射が100%(1kW
/m2)、50%、5%の場合をそれぞれ示している。
また原点を通る右上がりの直線は、抵抗負荷の特性であ
る。図10から、日射が100%の場合には、太陽電池
の出力はA’点で動作する。一方、日射が100%の場
合を示す曲線上に×印で示した点が、実際の最大出力点
である。日射が100%の場合、A’点と×印とはほぼ
一致していることから、太陽電池を最大出力点で動作さ
せることができることが分かる。
【0008】しかしながら、図9の装置では、図10に
示すように日射が50%になるとB’点で、更に5%に
なるとC’点で動作するようになり、日射が低下すると
動作点が最大出力点から大きく外れてしまうという問題
点があった。特に、光電変換層がアモルファスシリコン
からなる太陽電池は、最大出力点で動作している場合
と、その他の点で動作している場合では、光電変換層の
劣化の状態が変わってしまうという問題もある。例え
ば、開放電圧付近で動作している場合には、最大出力点
付近で動作しているときに比べて光電変換層の劣化が促
進され、短絡電流付近で動作している場合には、逆に劣
化し難いという傾向があった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、安価に太陽
電池の最大出力が測定できる太陽電池の出力測定装置
と、簡易に太陽電池を最大出力点で運転させることが可
能な太陽電池の運転方法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】本発明に係る太陽電池の
出力測定装置は、太陽電池と、複数個のダイオードの直
列体からなる第1の負荷とが、ループ状に接続されてい
ることを特徴としている。太陽電池の最大出力点の変動
と非常に類似した負荷曲線を有するダイオードを負荷と
して用いたことにより、日射変動に依存せず、太陽電池
を最大出力点の近傍で運転させることができる。また、
そのとき特別な制御手段も不要なため、安価でかつ簡易
な装置が得られる。
【0011】上記特徴において、前記太陽電池と前記第
1の負荷との間に、直列に接続された抵抗器からなる第
2の負荷を有することにより、ダイオードからなる第1
の負荷の負荷曲線において、電流が増加する領域の増加
傾向を可変制御することができる。これにより、ダイオ
ードの負荷曲線が太陽電池の最大出力点の変動曲線に一
致していなかったとしても、抵抗器からなる第2の負荷
の値を適宜変化させることによって、太陽電池の最大出
力点の変動曲線により近づけることができる。
【0012】また上記特徴において、前記第1の負荷の
温度を前記太陽電池と同じ温度に制御する手段を有する
ことにより、温度変化によって太陽電池の電圧・電流特
性を示す曲線が変化し、これに伴い太陽電池の最大出力
点が移動しても、この移動方向にダイオードからなる第
1の負荷の負荷曲線をシフトさせることができるので、
温度変化に依存せず、太陽電池を最大出力点の近傍で運
転させることができる。
【0013】さらに上記特徴において、前記太陽電池の
最大出力点電流を前記第1の負荷に流したとき、該第1
の負荷における電圧降下が該太陽電池の最大出力点電圧
以下となる最大の数だけ該第1の負荷を構成するダイオ
ードを直列化して設けることにより、太陽電池の温度変
化による影響を抑えることができる。
【0014】また、前記太陽電池の出力端子間の電圧を
測定する手段を有するため、測定精度の高い装置が得ら
れる。
【0015】さらに、前記第1の負荷及び前記第2の負
荷からなる負荷の端子間の電圧を測定する手段を有する
ことにより、装置外に新たな電圧測定系の設置が不要と
なり、簡単な構成の装置が得られる。
【0016】また、前記太陽電池と前記負荷との間に流
れる電流を測定する手段を有することにより、さらに測
定精度の高い装置が得られる。
【0017】上述した通り、本発明に係る太陽電池の出
力測定装置は、日射や温度の変動に影響されることなく
最大出力点の近傍で運転できる。これため、前記太陽電
池の光電変換層としてアモルファスシリコンを用いた場
合にも、光電変換層の特性劣化を最小限に抑制すること
が可能となる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下では、本発明に係る太陽電池
の出力測定装置及びその運転方法について具体的に説明
する。
【0019】(実施例1)図1は、本発明に係る太陽電
池の出力測定装置の一例を示す概略図である。図1の装
置では、太陽電池11と、ダイオードスタックからなる
第1の負荷15が、ループ状に接続されている。ダイオ
ードスタック15は、図示していないが、複数個のダイ
オードの直列体であり、太陽電池11の出力に耐えうる
ものが用いられる。このとき、直列に接続するダイオー
ドの数は、接続される太陽電池11とダイオードそのも
のの特性によって決められる。例えば、太陽電池11と
してキヤノン製のBS−03を使用する場合、最大出力
点電圧(Vmp)は14V、最大出力点電流(Imp)は
4.6Aとなる。一方、ダイオードスタック15を構成
するダイオードとして例えば日本インター製の10KF
20を使用したとすると、4.6Aの電流を流したとき
の電圧降下は約0.9Vであるため、15.5直列とい
う計算になり、この場合は15直列を選択する。ここで
16直列を選択しない理由は、Vmpの温度依存性に対応
するためであり、その詳細は後述する。
【0020】図2は、上記構成の装置における、日射変
動に対するダイオード負荷の最大出力点(Pmax)追従
性を示すグラフである。日射が100%(1kW/
2)の場合、太陽電池の出力はA点で動作する。この
時の実際の最大出力点を太陽電池の電圧・電流特性を示
す曲線上に×印で示しているが、ほぼ、最大出力点で動
作できていることが分かる。しかしながら、日射が50
%になるとB点で、更に5%になるとC点で動作するよ
うになり、直列数が計算値よりも低いため、最大出力点
をやや外れたものになっているものの、最大出力点が日
射によって変動しても、動作点がそれに追従しているこ
とがわかる。
【0021】図3は、上記構成の装置における、温度変
動に対するダイオード負荷の最大出力点(Pmax)追従
性を示すグラフである。一般に太陽電池は太陽の熱によ
って温められ、図3に示すように曲線が変化する。一
方、負荷となるダイオードは太陽電池の裏など日陰にお
かれる場合が多く、十分な放熱設計を行う限りにおいて
は太陽電池ほど温度が上昇することはない。そのため、
図3に示すように、太陽電池のVmpは温度の上昇に伴い
大きく降下するが、Impはあまり温度の影響を受けない
ため、その変化はわずかである。従って、ダイオードス
タック15の電圧降下は太陽電池のVmpより数V低めに
設計しておくことで、太陽電池の温度変化による最大出
力点からのずれの影響を抑制することができる。このよ
うな設計思想から、ダイオードスタック15を構成する
ダイオードの直列数が計算上15.5枚というように小
数点以下の端数が出る場合には、Vmpより低めになる直
列数である15枚を選択するとよい。
【0022】(実施例2)図4は、図1の装置におい
て、ダイオード負荷の温度を太陽電池の温度に合わせて
変動させたとき、ダイオード負荷の最大出力点(Pma
x)追従性を示すグラフである。
【0023】図4から、太陽電池のVmpは温度の上昇に
伴い大きく降下するが、ダイオードの負荷曲線も同様に
シフトするため、実施例1で述べた太陽電池の温度変化
による最大出力点からのずれが発生しないことが分か
る。従って、このように放熱を制御することで、ダイオ
ードスタック15の温度と太陽電池11の温度を同様に
変化させることができれば、前述のようにダイオードス
タック15の電圧降下を太陽電池のVmpより低めに設計
しておく必要は無くなる。この構成は、図示しないが例
えばダイオードスタック15を太陽電池11と一緒に曝
露する等の方法で実現が可能である。
【0024】(実施例3)図5は、本発明に係る太陽電
池の出力測定装置の他の一例を示す概略図である。図5
の装置は、太陽電池11と第1の負荷15との間に、直
列に接続された抵抗器からなる第2の負荷14を設けた
点が実施例1に示した図1の装置と異なる。
【0025】図6は、図5の構成からなる太陽電池の出
力測定装置で得られた太陽電池の電圧・電流特性を示す
グラフである。
【0026】図6から、太陽電池11と第1の負荷15
との間に、直列に接続された抵抗器からなる第2の負荷
14を有することにより、ダイオードからなる第1の負
荷15の負荷曲線において、電流が増加する領域の増加
傾向を可変制御することができる。その結果、ダイオー
ドの負荷曲線が太陽電池の最大出力点の変動曲線に一致
していなかったとしても、抵抗器からなる第2の負荷1
4の値を適宜変化させることによって、太陽電池の最大
出力点の変動曲線により近づけることが可能となった。
【0027】(実施例4)図7は、本発明に係る太陽電
池の出力測定装置の他の一例を示す概略図である。図7
の装置は、太陽電池の出力端子間の電圧を測定する手段
として電圧計16を、太陽電池と負荷との間に流れる電
流を測定する手段として電流計17を設けた点が実施例
1に示した図1の装置と異なる。
【0028】他の点は、実施例1と同様とした。
【0029】このような装置構成とすることによって、
常に変動する太陽電池11の最大出力を、高い測定精度
でかつ簡易に求めることが可能となった。
【0030】なお、本例では電圧計16がダイオードス
タック15の両端の電圧を測定するように配置したが、
電流計17の電圧降下が気になるレベルであるならば、
電圧計16を直接太陽電池11の出力端子に接続するよ
うな構成としても良い。また、測定対象が最大出力点電
力ではなく最大出力点電圧なのであれば、電流計17を
省略しても構わない。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
大掛かりな装置を使うことなく、太陽電池の最大出力点
において太陽電池の電圧・電流特性の測定が可能となる
太陽電池の出力測定装置及びその運転方法が得られる。
【0032】また、本発明の装置では負荷としてダイオ
ードのみ用いるので、従来の装置が備えていたインバー
タのような制御を省略できるので、これに伴う起動停止
が不要となる。その結果、本発明の装置は従来より最大
出力点にいる時間を長くでき、最大出力点の追尾を安定
して行うことができる。
【0033】さらに、本発明の装置で必須となる負荷は
ダイオードだけなので、非常に安価に太陽電池の最大出
力点が測定できる太陽電池の出力測定装置及びその運転
方法の提供が可能となる。
【0034】またさらに、本発明に係る太陽電池の出力
測定装置及びその運転方法によれば、太陽電池の光電変
換層がアモルファスシリコンであっても、特性の劣化が
抑制されるので、より正確な太陽電池の出力測定ができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る太陽電池の出力測定装置の一例を
示す概略図である。
【図2】図1の装置において、日射変動に対するダイオ
ード負荷の最大出力点(Pmax)追従性を示すグラフで
ある。
【図3】図1の装置において、太陽電池の温度変動に対
するダイオード負荷の最大出力点(Pmax)追従性を示
すグラフである。
【図4】図1の装置において、ダイオード負荷の温度を
太陽電池の温度に合わせて変動させたとき、ダイオード
負荷の最大出力点(Pmax)追従性を示すグラフであ
る。
【図5】本発明に係る太陽電池の出力測定装置の他の一
例を示す概略図である。
【図6】図5の装置において、ダイオード負荷の内部抵
抗による特性変化を示すグラフである。
【図7】本発明に係る太陽電池の出力測定装置の他の一
例を示す概略図である。
【図8】従来の太陽電池の出力測定装置の一例を示す概
略図である。
【図9】従来の太陽電池の出力測定装置の他の一例を示
す概略図である。
【図10】図9の装置において、日射変動に対する抵抗
負荷の最大出力点(Pmax)追従性を示すグラフであ
る。
【符号の説明】
1 太陽電池、 2 インバータ、 3 電力系統、 4 抵抗器、 11 太陽電池、 14 抵抗器からなる第2の負荷、 15 ダイオードスタックからなる第1の負荷、 16 電圧計、 17 電流計。

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 太陽電池と、複数個のダイオードの直列
    体からなる第1の負荷とが、ループ状に接続されている
    ことを特徴とする太陽電池の出力測定装置。
  2. 【請求項2】 前記太陽電池と前記第1の負荷との間
    に、直列に接続された抵抗器からなる第2の負荷を有す
    ることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池の出力測
    定装置。
  3. 【請求項3】 前記第1の負荷の温度を前記太陽電池と
    同じ温度に制御する手段を有することを特徴とする請求
    項1又は2に記載の太陽電池の出力測定装置。
  4. 【請求項4】 前記太陽電池の最大出力点電流を前記第
    1の負荷に流したとき、該第1の負荷における電圧降下
    が該太陽電池の最大出力点電圧以下となる最大の数だけ
    該第1の負荷を構成するダイオードを直列化して設ける
    ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載
    の太陽電池の出力測定装置。
  5. 【請求項5】 前記太陽電池の出力端子間の電圧を測定
    する手段を有することを特徴とする請求項1乃至4のい
    ずれか1項に記載の太陽電池の出力測定装置。
  6. 【請求項6】 前記第1の負荷及び前記第2の負荷から
    なる負荷の端子間の電圧を測定する手段を有することを
    特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の太陽
    電池の出力測定装置。
  7. 【請求項7】 前記太陽電池と前記負荷との間に流れる
    電流を測定する手段を有することを特徴とする請求項1
    乃至6のいずれか1項に記載の太陽電池の出力測定装
    置。
  8. 【請求項8】 前記太陽電池の光電変換層がアモルファ
    スシリコンであることを特徴とする請求項1乃至7のい
    ずれか1項に記載の太陽電池の出力測定装置。
  9. 【請求項9】 太陽電池と複数個のダイオードの直列体
    からなる第1の負荷とをループ状に接続し、該太陽電池
    を最大出力点で運転させることを特徴とする太陽電池の
    運転方法。
  10. 【請求項10】 前記太陽電池と前記第1の負荷との間
    に、直列に接続された抵抗器からなる第2の負荷を加え
    て、該太陽電池を最大出力点で運転させることを特徴と
    する請求項9に記載の太陽電池の運転方法。
  11. 【請求項11】 前記第1の負荷の温度を前記太陽電池
    と同じ温度に制御することを特徴とする請求項9又は1
    0に記載の太陽電池の運転方法。
  12. 【請求項12】 前記太陽電池の最大出力点電流を前記
    第1の負荷に流したとき、該第1の負荷における電圧降
    下が該太陽電池の最大出力点電圧以下となる最大の数だ
    け該第1の負荷を構成するダイオードを直列化して設
    け、該太陽電池を最大出力点で運転させることを特徴と
    する請求項9乃至11のいずれか1項に記載の太陽電池
    の運転方法。
  13. 【請求項13】 前記太陽電池の光電変換層としてアモ
    ルファスシリコンを用い、該太陽電池を最大出力点で運
    転させることを特徴とする請求項9乃至12のいずれか
    1項に記載の太陽電池の運転方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106026904A (zh) * 2016-05-19 2016-10-12 湖南红太阳新能源科技有限公司 一种耐热斑效应的光伏组件

Cited By (2)

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CN106026904A (zh) * 2016-05-19 2016-10-12 湖南红太阳新能源科技有限公司 一种耐热斑效应的光伏组件
CN106026904B (zh) * 2016-05-19 2019-02-15 湖南红太阳新能源科技有限公司 一种耐热斑效应的光伏组件

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