JPS6215617A - 太陽電池用電力変換装置の制御方法 - Google Patents

太陽電池用電力変換装置の制御方法

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JPS6215617A
JPS6215617A JP15654785A JP15654785A JPS6215617A JP S6215617 A JPS6215617 A JP S6215617A JP 15654785 A JP15654785 A JP 15654785A JP 15654785 A JP15654785 A JP 15654785A JP S6215617 A JPS6215617 A JP S6215617A
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JP
Japan
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voltage
cell
output
solar cell
power converter
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JP15654785A
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Inventor
Itaru Asai
浅井 至
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、太陽電池の出力を負荷に応じた電圧や周波数
に変換を行う電力変換装置の制御方法に関する。
〔従来の技術とその問題点〕
一般に太陽電池は、第7図に示すようにレギュレーショ
ンの大きい出力特性を持つため、同一の日射条件、温度
条件の下にあっても、運転電圧のいかんによっては、と
り出し得る電力が大きく異なるという特性を持つ。また
、第7図、第8図のように日射やセル温度によってこの
電圧の最適値は変わる。
従って、電力変換装置2次側に蓄電池等のエネルギーを
蓄える装置や、供給されたエネルギー量に応じて運転さ
れる負荷を用いたりする場合においては、この電力変換
装置の制御により、日射やセル温度の変化に対応して最
大出力動作点(電カニPmaに、電圧:voρ)を追尾
し運転することにより太陽エネルギーを効率よく電力に
変換し、用いることができる。
このような技術としては、従来から主として下記の2つ
の方法が用いられてきた。
その一つは、第3図に示すように、電力供給源としての
太陽電池1と相似な出力特性を持つ太陽電池をパイロッ
トセル20として、太陽電池1と同一の設置環境(日射
、温度)に置き、その開放電圧Voc’から太陽電池1
の最適動作電圧を推定し(VRef =Voc’ xK
) 、この電圧と一致するように電力変換装置(図示の
例ではチョッパ)を制御しようというものである。
図中3は太陽電池1の電力を負荷5の必要とする電圧に
変換し、電力を供給しようとするチョッパで、負荷5と
並列に蓄電池4を接続している。
チョッパ3の入力電流■d、α平均値1dはチョッパ3
のオンオフの時間の比で決まるので、太陽電池出力電圧
Vdと口の積が先のP maxに一致するようにオンオ
フの比を制御すればよい。太陽電池1に並列接続される
コンデンサ2は、チョッパ動作に伴う櫛の歯状の電流波
形Idからリップルを吸収し、太陽電池1の出力電圧、
電流が平滑になるように設置されているものである。
パイロットセル20と太陽電池1が同じ開放電圧のもの
であればR#0.8とし、掛算器21により最適動作電
圧の推定値V Ref = V ocX O,8を得る
さらに、これを実際の運転電圧Vdをつき合せ、比例積
分(Pi)調節器などとして構成される運転電圧調節器
14の出力を得る。この出力をパルス幅指令演算器15
で例えば三角波の切り合いを行いチョッパのオンオフパ
ターンを決める。
これをパルスアンプ16により、チョッパ3の中でトラ
ンジスタとして図示したチョッパ駆動素子に合わせた駆
動信号に変換し、運転を行う。すなわち、チョッパ3は
入力電圧がパイロットセルから導かれた最適動作電圧に
なるように制御される。
しかし、この方法では、Vopζ 0.8V ocとみ
なして近似演算を行っているが、この0.8なる近似の
係数は、太陽電池自体の素子特性の他、日射や温度によ
っても多少変化し、正確な意味でVopを求めたことに
なっていない。
他の従来例は第4図に示すように、パイロットセルは使
用せずに実際の太陽電池1の運転電圧Vdを変化させ、
P maxとなる点の前後に動作点を持ってくるように
したものである。
第3図の場合と比べてV Refの導き方のみが異なり
、掛算器などからなる電力演算器12でシャント11か
ら計測出力を得てP=VdXIdの演算を行い、これを
前回の検出値の電力演算の結果と比較してΔP/ΔVd
が0に近づくようにΔVdだけ現在の時刻のV Ref
よりシフトさせるように電圧設定値を変化させる。他の
動作は前記第3図の場合と同様である。これにより、実
際のVdはVopの前後で増減を繰返し、太陽電池1の
動作電圧はVopの近傍にあることになる。
第5図は、第4図と同じ考え方を電力変換装置としてイ
ンバータ6の場合に通用したもので、太陽電池1の出力
に応じて発電機出力の変化する電力系統7を考えれば、
電力系統7は先の蓄電池と同じく蓄エネルギー装置とみ
なしうる。そして、インバータは点弧角が調節されるこ
とにより、運転電圧Vdを変えることができ、系統7へ
の送り込み電力も変えられ、それには点弧角調節器14
の出力の切合いを行えばインバータ6内のスイッチング
素子の点弧位相を与えることができる。
ところがこのような第4図、第5図に示した制御方法は
、負荷5側の電圧変動に対して不安定であるという欠点
を有する。例えば第4図の場合では、負荷5の投入、遮
断が蓄電池4のレギュレーション分だけチョッパ3の出
力電圧を変動させ、チョッパ3の入出力の電圧差が変わ
り、チョッパの入力電流、言い換えると太陽電池の出力
電流も変化し、太陽電池1の動作点がずれてしまい、そ
の結果、V Refの更新がずれた動作電圧における電
力を基準に行うため、上げ下げが異なった方向に行われ
てしまう。
これを更に詳細に述べると、日射やセル温度の条件は一
定とし、第4図の運転電圧指令演算器13の動作の時間
スケジュールが第6図(b)のように行われるとすると
、n−1回目の設定電圧値V Refいづ)により運転
された時の太陽電池出力P←−12が検出され、 V Ref(+a) −V Reftw−+)ΔP/Δ
VがOに近づくようにn回目の電圧設定値V Refい
、が設定される。そして、これに対応する電力P<、、
)の検出の前に負荷開閉等により負荷電圧が変動し、検
出の時点で第6図(a)に示すように動作点が(VdC
%ン、PL%))で示す点になったとする。すると、n
+1回目の設定電圧値はvlRefいオl)となるべき
であるにも関わらず、太陽電池出力を点線のようなもの
であると:fl断しV RefC%↑j)の点へ下げた
設定値を次に用いることになる。
つまり、負荷変動があるたびに電圧設定値はVopから
ずれ、そして、電圧制御の制度をよくしようとしてV 
Refの設定分解能を上げる程、負荷変動に弱い制御系
となってしまう。
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、最大出力
動作を行う点(Vop)を日射や温度の変化に対応して
精度をよく追尾すると共に、負荷変動に対しても安定な
制御を行なえる太陽電池用電力変換装置の制御方法を提
供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は前記目的を達成するため、太陽電池の出力を負
荷に供給する電力変換装置において、その太陽電池と出
力特性が相領で設置場所も同一にしたパイロットセルを
設け、パイロットセルの負荷状態を変化させて出力が最
大となるときのパイロットセルの動作電圧を求め、これ
から電力変換装置の入力電電指令値を導き出すことを要
旨とするものである。
〔作用〕
本発明によれば、最適動作電圧(V op)を求める際
、別に用意したパイロットセルを用いるので、負荷変動
の影響を受けることのない安定した運転が可能であり、
また実際にパイロットセルの運転動作電圧を変化させる
ので、開放電圧から最適動作電圧を推定したりするのに
比べれば精度もよい演算式が得られる。
〔実施例〕
以下、図面について本発明の実施例を詳細に説明する。
第1図は本発明の1実施例を示すブロック回路図で、図
中1は太陽電池、5は負荷、8はこの太陽電池1の出力
を負荷5や蓄電池等を用いた電力貯蔵装置9に供給する
電力変換装置を示す。
なお、前記従来例を示す第3図〜第5図でのパルス幅指
令演算器15や点弧角指令演算器17やパルスアンプ1
6.18はこの電力変換装置8の制御装置とのインター
フェイスともいうべき部分であり、該電力変換装置8に
含まれるものとする。
パイロットセル20は、スイッチ23の切換により放電
抵抗22と接続されるか若しくは周期的にコンデンサ2
1と接続され、その充電に伴い、運転電圧が変化する。
スイッチ23が抵抗22側に倒れている時にコンデンサ
21が放電し、パイロットセル20の運転のイニシャル
リセットとなる。パイロットセル20の出力は電圧検出
器31、電流検出器32、掛算器33を介して演算され
る。
そして、コンデンサ21の充電によりパイロットセル2
0の運転電圧が増加する過程で、稜−εへ−1)とコン
パレータ36の符号が反転した時すなわちパイロットセ
ルの最大出力時のパイロットセルの電圧がラッチ37に
よりホールドされV Refとして用いられる。なお、
ここではデータホールド過程における精度向上のため電
圧、電力共A/D変換器34a、 34bの出力でホー
ルドすることにし、旧データP1%−1)の保存もシフ
トレジスタで行うようにしである。4、とP(%−l)
の時刻の差に対応する計測時間間隔を決めているのが発
振器38の出力であり、コンデンサ21の充放電の周期
のコントロールを分周器39で分周した出力で行うよう
にしである。このように構成した本発明回路の各部の信
号波形を第2図に示した。
なお、運転電圧調節14の入力のV Refと太陽電池
lの運転電圧Vdは、パイロットセル2oの縮少比に応
じて補正する必要があるし、運転電圧調節器14が先に
第4図の場合の説明で示したようなアナログ調節器であ
るが、マイコンのようなデジタル調節器であるかによっ
てもD/A変換器、A/D変換器を入れる場所が異なる
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明の太陽電池用電力変換装置の制
御方法は、最適動作電圧Vopを求める際、別に用意し
たパイロットセルを用いるので、負荷変動の影響を受け
ることのない安定した運転が可能であり、また実際にパ
イロットセルの運転電圧を変化させるので、開放電圧か
ら最適動作電圧を推定したりするのに比べれば精度もよ
い演算方式%式%
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の太陽電池用電力変換装置の制御方法の
実施例を示すブロック回路図、第2図は第1図回路の各
部の信号波形図、第3図〜第5図はそれぞれ従来例を示
す回路図、第6図は第4図回路の動作点の移動を示す説
明図、第7図は太陽電池の最適動作電圧の日射依存性を
示すグラフ、第8図は太陽電池のセル温度依存性を示す
グラフである。 ■・・・太陽電池     2・・・コンデンサ3・・
・チョッパ      4・・・蓄電G5・・・負荷 
      6・・・インバータ7・・・電力系統  
   8・・・電力変換装置9・・・電力貯蔵装置  
 11・・・シャント12・・・電力演算器    1
3・・・運転電圧指令演算器14・・・電力電圧調節器 15・・・パルス幅指令演算器 16・・・パルスアンプ 17・・・点弧角指令演算器 18・・・パルスアンプ   20・・・パイロットセ
ル21・・・コンデンサ    22・・・放電抵抗2
3・・・スイッチ     31・・・電圧検出器32
・・・電流検出器    33・・・掛算器34a 、
34 b ・−・A / D変換器35・・・シフトレ
ジスタ  36・・・コンパレータ37・・・ラッチ 
     38・・・発振器39・・・分周器    
  41・・・掛算器出願人    富士電機株式会社 第2図 プ、すI11フイSン7°          ↓  
            ↓第5図 −1+1− 〃 第6図 ≦ (b) 第7図 第8図 aQTc

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 太陽電池の出力を負荷に供給する電力変換装置において
    、その太陽電池と出力特性が相似で設置場所も同一にし
    たパイロットセルを設け、パイロットセルの負荷状態を
    変化させて出力が最大となるときのパイロットセルの動
    作電圧を求め、これから電力変換装置の入力電電指令値
    を導き出すことを特徴とする太陽電池用電力変換装置の
    制御方法。
JP15654785A 1985-07-15 1985-07-15 太陽電池用電力変換装置の制御方法 Pending JPS6215617A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1988004801A1 (en) * 1986-12-19 1988-06-30 Stuart Maxwell Watkinson Electrical power transfer apparatus
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