(57)【要約】【課題】電力変換器の動作を通信により間欠的に指示する構成を採用しながらも太陽電池の出力が最大電力点付近に維持する。【解決手段】直流電源装置１０は、太陽電池１１の出力を電力変換する電力変換器１３を備え、定電圧を出力する主電源装置３０とともに、直流供給線路Ｌｄを介して負荷機器４０に直流電力を供給する。電源管理部２０は、太陽電池１１の出力電圧および出力電流を通信により間欠的に取得し、電力変換器１３の出力電流を調節する電流指令値を通信により間欠的に与える。さらに、電源管理部２０は、太陽電池１１の最大出力点に対応する電圧を規定の探索範囲内で探索するメインサーチ部２５と、メインサーチ部２５で求めた電圧を目標電圧に用い、太陽電池１１の出力電圧を目標電圧に維持させるように設定した電流指令値を直流電源装置１０に与える電圧維持部２６とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定電圧の直流電力を出力し直流供給線路を介して負荷機器に直流電力を供給する主電源装置と、太陽電池の出力を電力変換する電力変換器を備え主電源装置とともに直流供給線路を介して負荷機器に直流電力を供給する直流電源装置と、太陽電池の出力電圧および出力電流を直流電源装置との間の通信により間欠的に取得し、かつ電力変換器の出力電流を調節する電流指令値を直流電源装置に対して通信により間欠的に与える電源管理部とを有し、電源管理部は、太陽電池の最大出力点に対応する電圧を規定の探索範囲内で探索するメインサーチ部と、メインサーチ部で求めた電圧を目標電圧とし通信により取得した太陽電池の出力電圧を目標電圧に維持させるように設定した電流指令値を直流電源装置に与える電圧維持部とを備えることを特徴とする電源システム。
【請求項２】
前記太陽電池の出力電圧を平滑して前記電力変換器に入力する平滑コンデンサが付加され、前記電源管理部には、太陽電池の出力電圧が規定値以下であるときに前記電力変換器を停止させることにより平滑コンデンサの両端電圧を上昇させるとともに、太陽電池の出力電圧が上昇する間に最大電力点に対応する電圧を求めるプレサーチ部が付加され、前記メインサーチ部は、プレサーチ部により求めた最大電力点の電圧に基づいてプレサーチ部での電圧変化よりも狭い探索範囲を設定することを特徴とする請求項１記載の電源システム。
【請求項３】
前記電圧維持部は、前記目標電圧の設定後に同じ目標電圧を用いている状態が規定の維持時間に達したときには、前記メインサーチ部により最大電力点を探索して目標電圧を更新することを特徴とする請求項１又は２記載の電源システム。
【請求項４】
前記電圧維持部は、前記太陽電池の出力電力が探索された最大電力点の電力値に対して所定の許容範囲を超えて変動した場合と、前記太陽電池の出力電圧が前記目標電圧に対して所定の許容範囲を超えて変動した場合との少なくとも一方において、前記メインサーチ部により最大電力点を探索して目標電圧を更新することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項５】
前記電圧維持部は、前記太陽電池の出力電圧が前記目標電圧よりも低い場合に、次の通信時に前記直流電源装置に与える電流指令値を現在の電流指令値よりも低くし、太陽電池に対する前記電力変換器による負荷量を低減させて太陽電池の出力電圧を上昇させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項６】
前記電圧維持部は、前記太陽電池の出力電圧が前記目標電圧よりも高い場合に、次の通信時に前記直流電源装置に与える電流指令値を現在の電流指令値よりも高くし、太陽電池に対する前記電力変換器による負荷量を増加させて太陽電池の出力電圧を低下させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項７】
前記電圧維持部は、前記太陽電池の出力電圧が前記目標電圧と異なる場合に、次の通信時に前記直流電源装置に与える電流指令値を一定の刻み幅だけ変化させ、太陽電池に対する前記電力変換器による負荷量を増減させて太陽電池の出力電圧を目標電圧に近づけることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項８】
前記電圧維持部は、前記太陽電池の出力電圧が前記目標電圧と異なる場合に、太陽電池の出力電力と前記電力変換器の出力電圧とに基づいて次の通信時に前記直流電源装置に与える電流指令値を求め、太陽電池に対する前記電力変換器による負荷量を増減させて太陽電池の出力電圧を目標電圧に近づけることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池の出力電力を電力変換する電力変換器を備えた直流電源装置から負荷に直流電力を供給する電源システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、住宅の屋根などに設置されるパネル状の太陽電池では、日射量（日射強度）と太陽電池の温度（パネル温度）とを主要因として電流電圧特性が変動することが知られている。したがって、太陽電池により発電した電力を負荷に供給するにあたっては、インバータやＤＣ／ＤＣコンバータのような電力変換器を用いて電力変換を行い、電力変換器の出力電圧や出力周波数が負荷の要求仕様に合致するように、電力変換器の動作を制御している。また、電力変換器には、太陽電池の時々の日射強度およびパネル温度に応じてつねに最大電力が得られるように、ＭＴＴＰ（Maximum Power Point Tracking＝最大電力点追従）機能が設けられていることが多い（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、太陽電池の電力を電力変換器により直流電力に変換し、この直流電力を負荷および緩衝用の二次電池に供給する構成であって、ＭＴＴＰ機能を実現する技術として、太陽電池の出力電力が最大値となるときに電流電圧特性の接線の傾きが−４５度になることに着目した技術が記載されている。すなわち、太陽電池の出力電圧および出力電流を検出し、検出電圧および検出電流に基づいて、電流電圧特性の接線の傾きが−４５度になるように、電力変換器に設けたスイッチング素子のオンデューティ（時比率）を決定することによりＭＴＴＰ機能を実現している。
【０００４】
さらに、特許文献１には、太陽電池の出力電流と出力電圧との積を最大化するＭＴＴＰ機能を実現するための従来の技術として、電力変換器の動作を制御する技術、電力変換器の出力電圧あるいは出力電流を最大化するように電力変換器の動作を制御する技術、パネル温度を計測して動作点を制御する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３３９４９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、太陽電池の電力を負荷に供給するにあたり、パワーコントローラあるいはパワーコンディショナと称する装置を用いて交流電力に変換し、商用電源などの交流系統と系統連系を行う技術が従来から知られている。系統連系を行う場合には、太陽電池の発電電力が負荷で消費される電力を上回って余剰電力が生じたときに、余剰電力を系統に逆潮流させることにより、電力会社に対して売電を行うことが可能になっている場合が多い。
【０００７】
すなわち、太陽電池の出力電力をつねに最大化するように電力変換器（インバータ）の動作を制御している間に余剰電力が発生しても、売電によって余剰電力を無駄なく利用することが可能になっている。ただし、系統側に停電が発生した場合には、電力変換器と系統との間に設けた解列開閉器の開放により系統分離を行い、系統側の異常時に太陽電池で発電された電流が系統側の配線に流れることを防止している。また、系統分離の状態においては、太陽電池の発電電力を負荷の要求する電力と均衡させることが困難であり、太陽電池の出力電力を最大化することが困難であるから、電力変換器を停止させて負荷への供給も停止している場合が多い。
【０００８】
一方、上述した特許文献１に記載の技術のように直流電力を負荷に供給する場合には、電力変換器（ＤＣ／ＤＣコンバータ）の出力側に二次電池を設けておき、余剰電力を二次電池に蓄電することで、電力変換器の出力電力の変動を緩衝することが考えられている。
【０００９】
太陽電池の出力電力に合わせて電力変換器の動作を連続的に制御する場合は、上述した技術によりＭＴＴＰ機能を付与することが可能であるが、通信技術を用いて電力変換器の動作を他の装置から指示する場合には通信路のトラフィックなどの制限によって、電力変換器の動作の指示を間欠的にしか与えることができないから、最大電力点を維持することは困難である。
【００１０】
また、ＭＴＴＰ機能を実現するには最大電力点を探索する期間が必要であるが、電力変換器への動作指示を通信により間欠的に行う構成を採用すると、太陽電池の最大電力点を探索する処理に比較的長い時間を要するから、最大電力点の探索処理が占める時間の割合が多くなる。比較的短い時間内では最大電力点の変動は少ないと考えられるが、探索処理の間には太陽電池の出力電力は大部分の期間において最大電力点ではないから、間欠的に通信を行って探索処理を継続していると、最大電力点ではない期間の占有割合が非常に多くなり、最大電力点が維持されないことになる。つまり、通信により電力変換器の制御を間欠的に行う構成においてＭＴＴＰ機能を実現しようとすれば、電力変換器を連続的に制御する場合と同様の技術を採用しても、最大電力点を維持することができず、結果的に太陽電池で発電した電力の利用効率が低下するという問題が生じる。
【００１１】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、電力変換器の動作を通信により間欠的に指示する構成を採用しながらも太陽電池の出力が最大電力点付近に維持されるようにした電源システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１の発明は、定電圧の直流電力を出力し直流供給線路を介して負荷機器に直流電力を供給する主電源装置と、太陽電池の出力を電力変換する電力変換器を備え主電源装置とともに直流供給線路を介して負荷機器に直流電力を供給する直流電源装置と、太陽電池の出力電圧および出力電流を直流電源装置との間の通信により間欠的に取得し、かつ電力変換器の出力電流を調節する電流指令値を直流電源装置に対して通信により間欠的に与える電源管理部とを有し、電源管理部は、太陽電池の最大出力点に対応する電圧を規定の探索範囲内で探索するメインサーチ部と、メインサーチ部で求めた電圧を目標電圧とし通信により取得した太陽電池の出力電圧を目標電圧に維持させるように設定した電流指令値を直流電源装置に与える電圧維持部とを備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記太陽電池の出力電圧を平滑して前記電力変換器に入力する平滑コンデンサが付加され、前記電源管理部には、太陽電池の出力電圧が規定値以下であるときに前記電力変換器を停止させることにより平滑コンデンサの両端電圧を上昇させるとともに、太陽電池の出力電圧が上昇する間に最大電力点に対応する電圧を求めるプレサーチ部が付加され、前記メインサーチ部は、プレサーチ部により求めた最大電力点の電圧に基づいてプレサーチ部での電圧変化よりも狭い探索範囲を設定することを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明では、請求項１又は２の発明において、前記電圧維持部は、前記目標電圧の設定後に同じ目標電圧を用いている状態が規定の維持時間に達したときには、前記メインサーチ部により最大電力点を探索して目標電圧を更新することを特徴とする。
【００１５】
請求項４の発明では、請求項１〜３のいずれかの発明において、前記電圧維持部は、前記太陽電池の出力電力が探索された最大電力点の電力値に対して所定の許容範囲を超えて変動した場合と、前記太陽電池の出力電圧が前記目標電圧に対して所定の許容範囲を超えて変動した場合との少なくとも一方において、前記メインサーチ部により最大電力点を探索して目標電圧を更新することを特徴とする。
【００１６】
請求項５の発明では、請求項１〜４のいずれかの発明において、前記電圧維持部は、前記太陽電池の出力電圧が前記目標電圧よりも低い場合に、次の通信時に前記直流電源装置に与える電流指令値を現在の電流指令値よりも低くし、太陽電池に対する前記電力変換器による負荷量を低減させて太陽電池の出力電圧を上昇させることを特徴とする。
【００１７】
請求項６の発明では、請求項１〜５のいずれかの発明において、前記電圧維持部は、前記太陽電池の出力電圧が前記目標電圧よりも高い場合に、次の通信時に前記直流電源装置に与える電流指令値を現在の電流指令値よりも高くし、太陽電池に対する前記電力変換器による負荷量を増加させて太陽電池の出力電圧を低下させることを特徴とする。
【００１８】
請求項７の発明では、請求項１〜４のいずれかの発明において、前記電圧維持部は、前記太陽電池の出力電圧が前記目標電圧と異なる場合に、次の通信時に前記直流電源装置に与える電流指令値を一定の刻み幅だけ変化させ、太陽電池に対する前記電力変換器による負荷量を増減させて太陽電池の出力電圧を目標電圧に近づけることを特徴とする。
【００１９】
請求項８の発明では、請求項１〜４のいずれかの発明において、前記電圧維持部は、前記太陽電池の出力電圧が前記目標電圧と異なる場合に、太陽電池の出力電力と前記電力変換器の出力電圧とに基づいて次の通信時に前記直流電源装置に与える電流指令値を求め、太陽電池に対する前記電力変換器による負荷量を増減させて太陽電池の出力電圧を目標電圧に近づけることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１の発明の構成によれば、太陽電池の出力電圧および出力電流を間欠的に取得するとともに、太陽電池の出力を電力変換する電力変換器に出力電流を決める電流指令値を間欠的に与える構成の電源システムにおいて、太陽電池の最大出力点に対応する電圧を求めて目標電圧とし、目標電圧を維持するように電流指令値を調節する構成を採用しているから、太陽電池の出力電圧および出力電流を取得する時間間隔および電力変換器に電流指令値を与える時間間隔が比較的長い場合でも、太陽電池を最大電力点付近で動作させることが可能になり、変換効率の高い状態で太陽電池に発電させることができる。
【００２１】
請求項２の発明の構成によれば、太陽電池の出力電圧を平滑コンデンサにより平滑しているから、雲の影などによって太陽電池の出力電力が一時的に変動しても太陽電池の出力電力の変動を抑制することができる。また、初起動時や朝に起動するときのように、太陽電池の出力電圧が０Ｖないし低電圧である状態から上昇する際に、電力変換器を停止させた状態で平滑コンデンサの両端電圧を急速に上昇させることで、比較的短時間で最大電力点を検出することが可能になる。
【００２２】
ただし、通信を間欠的に行っているから、平滑コンデンサの充電に伴って太陽電池の出力電圧が上昇する間に最大電力点を精度よく検出することはできない。そこで、上述のようにして求めた最大電力点に基づいて比較的狭い探索範囲を設定し、絞り込んだ探索範囲で最大電力点を求めることにより、比較的短い時間で最大電力点を精度よく求めることが可能になる。すなわち、最大電力点の探索処理が占有する時間を短くして、最大電力点の維持に利用する時間の割合を増加させることができるから、太陽電池で発電した電力の利用効率をさらに高めることができる。
【００２３】
請求項３の発明の構成によれば、目標電圧を更新することなく維持時間が経過したときに、最大電力点を再探索して目標電圧を更新することにより、太陽の高度の変化などによる日照量やパネル温度の緩やかな変化に対応して目標電圧を変更することができ、最大電力点の変化に対する追従性を高めることができる。
【００２４】
請求項４の発明の構成によれば、太陽電池の出力電力と出力電圧との少なくとも一方に許容範囲を超える変化が生じたときには、ただちに目標電圧を更新して最大電力点の急激な変化に追従することが可能になる。
【００２５】
請求項５の発明の構成によれば、電力変換器に与える電流指令値を低くして太陽電池の負荷量を低減させ、結果的に太陽電池の出力電圧を上昇方向に変化させることができる。
【００２６】
請求項６の発明の構成によれば、電力変換器に与える電流指令値を高くして太陽電池の負荷量を増加させ、結果的に太陽電池の出力電圧を低下方向に変化させることができる。
【００２７】
請求項７の発明の構成によれば、太陽電池の出力電圧が目標電圧と異なるときに、通信毎に電流指令値を一定の刻み幅で変化させることにより、電力変換器による太陽電池の負荷量を変化させて、太陽電池の出力電圧を目標電圧に近づけるから、太陽電池の出力電圧が一時的に大きく変化したとしても負荷量の変化が緩やかになり、オーバーシュートやアンダーシュートが生じにくいという利点がある。
【００２８】
請求項８の発明の構成によれば、太陽電池の出力電圧が目標電圧と異なるときに、太陽電池の出力電力と電力変換器の出力電圧とに基づいて次の電流指令値を決定するから、電流指令値の変化幅を動的に変化させることができ、太陽電池の出力電圧を目標電圧に正確かつ迅速に近づけることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施形態を示すブロック図である。
【図２】太陽電池の動作特性を示す図である。
【図３】実施形態に用いる電力変換器の出力特性を示す動作説明図である。
【図４】実施形態に用いる電力変換器の一構成例を示すブロック図である。
【図５】実施形態における動作の概要を示す動作説明図である。
【図６】同上に用いる電源管理部を示すブロック図である。
【図７】実施形態１を示す動作説明図である。
【図８】実施形態２を示す動作説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
（基本構成）
以下の実施形態では、図１に示すシステム構成を例として説明する。図示例では、住宅のような建物の屋根などに設置した太陽電池１１の出力を入力電源に用いて直流電力を出力する電力変換器１３を直流電源装置１０に設けてある。直流電源装置１０は建物内に配線した直流供給線路Ｌｄを介して負荷機器４０に給電し、負荷機器４０は直流供給線路Ｌｄを通して供給される直流電力により動作する。ただし、図に示す構成は、本発明の要旨の説明に用いるものであり、本発明の適用範囲を制限する趣旨ではない。
【００３１】
直流電源装置１０は、太陽電池１１の出力端間に平滑コンデンサ１２を並列に接続してある。すなわち、電力変換器１３の入力側に平滑コンデンサ１２を設けることにより、日射強度やパネル温度の変化に伴う太陽電池１１の発電量の変動による電力変換器１３の入力への影響を軽減している。
【００３２】
すなわち、太陽電池１１の発電量が電力変換器１３が要求する電力を超えるときには、平滑コンデンサ１２に余剰電力を蓄電することにより電力変換器１３の出力電力の増加を抑制し、また、太陽電池１１の発電量では電力変換器１３が要求する電力を充足できないときには、平滑コンデンサ１２に蓄電した電荷を放電することにより、電力変換器１３の出力電力の低下を抑制するのである。平滑コンデンサ１２には、電気二重層コンデンサ（ＥＤＬＣ＝Electric Double Layer Capacitor）を用いる。
【００３３】
直流電源装置１０には、太陽電池１１の出力電流を検出する電流センサ１４と、電力変換器１３の入力電圧を太陽電池１１の出力電圧とみなして検出する電圧センサ１５とが設けられる。電力変換器１３は、後述するように、外部から与えられる電流指令値に基づいて出力電流を調節する機能を有しており、出力電流および出力電圧を監視する機能を有している。
【００３４】
電流センサ１４および電圧センサ１５により検出した太陽電池１１の出力電流および出力電圧と、電力変換器１３への電流指令値と、電力変換器１３の出力電流および出力電圧とは、通信部１６を通して後述する電源管理部２０との間で授受される。
【００３５】
直流電源装置１０から出力される直流電力は直流供給線路Ｌｄに供給される。本実施形態では、直流供給線路Ｌｄには、直流供給線路Ｌｄから直流電力が供給されることにより動作する負荷４１を備えた負荷機器４０に加えて、商用電源のような交流電源ＡＣから直流電力に電力変換を行うＡＣ／ＤＣコンバータとしての電力変換器３１を備えた主電源装置３０と、直流電源装置１０の余剰電力により蓄電される二次電池５１を備えた補助電源装置５０とが接続される。図示しないが、直流供給線路Ｌｄには、風力発電機、内燃機関で駆動される発電機、燃料電池などを用いて発電する直流電源を接続してもよい。
【００３６】
直流電源装置１０と主電源装置３０と負荷機器４０と補助電源装置５０とは、直流供給線路Ｌｄを通して通信を行う機能を有している。実際には、主電源装置３０に設けた電源管理部２０が、直流電源装置１０、負荷機器４０、補助電源装置５０との間で直流供給線路Ｌｄを通して有線で通信を行うことにより、直流電源装置１０、主電源装置３０、負荷機器４０、補助電源装置５０の状態監視と動作の指示とを行う。したがって、直流電源装置１０だけではなく、負荷機器４０および補助電源装置５０にも通信部４２，５２が設けられる。さらに、電源管理部２０にも通信部２１（図６参照）が設けられる。
【００３７】
電源管理部２０の主要な動作は、負荷機器４０からの要求電力が直流電源装置１０と主電源装置３０と補助電源装置５０とからの供給電力で充足されるように供給電力を配分することと、太陽電池１１がつねに最大電力点で発電を行うように直流電源装置１０および補助電源装置５０の動作を制御することとである。
【００３８】
すなわち、電源管理部２０は、補助電源装置５０に設けた二次電池５１の充電率が規定範囲に維持されるように、二次電池５１の充放電を管理している。具体的には、直流電源装置１０から供給可能な電力が負荷機器４０の要求電力よりも大きいときには、余剰電力により二次電池５１を充電し、直流電源装置１０から供給可能な電力が負荷機器４０の要求電力よりも小さく、かつ二次電池５１の充電率が上記規定範囲の下限以上であるときには、二次電池５１から放電する。要するに、補助電源装置５０は、直流電源装置１０の出力電力の変動を緩衝する機能を有している。
【００３９】
さらに、負荷機器４０の要求電力が直流電源装置１０と補助電源装置５０との出力電力では充足できない場合には、主電源装置３０からの電力により不足分が充足される。主電源装置３０は後述するように定電圧電源としての電力変換器３１を備えているから、負荷機器４０の要求電力に対して直流電源装置１０と補助電源装置５０との出力電力が不足するときには、主電源装置３０が不足分の電力を自動的に供給することになる。
【００４０】
電源管理部２０と、直流電源装置１０、負荷機器４０、補助電源装置５０との間の通信に用いる信号伝送方式には、直流供給線路Ｌｄに印加される直流電圧に高周波の伝送信号を重畳させる方式を用いている。すなわち、直流供給線路Ｌｄを電力供給と信号伝送とに共用した直流電力線搬送通信を用いる。本実施形態では、直流電力線搬送通信を用いていることにより、直流電力を供給するための直流供給線路Ｌｄとは別に通信用の信号線を付設する必要がないという利点を有している。ただし、本実施形態で用いる通信は比較的低速であり、通信の頻度が高くなりトラフィックが増加すると衝突や輻輳が生じるから、通信は比較的長い時間間隔（たとえば、２秒間隔）で間欠的に行われる。
【００４１】
ところで、太陽電池１１の出力における電力電圧特性は、図２のような単峰型になることが知られており、頂点（最大電力点）の位置は、図２に示すように、日射強度やパネル温度に応じて変化する。具体的には、図２（ａ）のように、日射強度が高い場合（曲線イ）は、日射強度が低い場合（曲線ロ）よりも頂点（最大電力点）の電力が大きくなるとともに、頂点位置に対応する出力電圧が低下する。また、図２（ｂ）のように、パネル温度が高い場合（曲線ハ）は、パネル温度が低い場合（曲線ニ）と頂点（最大電力点）の電力の大きさの変化は少ないが（パネル温度が高くなるほど電力が低下する傾向がある）、出力電圧が低下する。図２では最大電力点に対応する電圧を電力電圧特性の頂点位置を通る縦線で示している。
【００４２】
ところで、本実施形態に用いる直流電源装置１０（実際には、電力変換器１３）は、図３に示すように、電流指令値が一定であるときに、電圧電流特性が一定の傾きの傾斜を持つように構成してある。また、図３に示すように、電力変換器１３に外部から電流指令値Ｉ１，Ｉ２を与えるとともに、直流供給線路Ｌｄの線間に電圧Ｖｏを印加すると、電圧電流特性は、上述した傾きを持ち、かつ直流供給線路Ｌｄに印加された電圧Ｖｏと電流指令値Ｉ１，Ｉ２との交点を通る直線上で変化する。電力変換器１３に上述の特性を持たせる制御を傾斜制御と呼ぶ。
【００４３】
上述した傾斜制御を行うために、本実施形態の電力変換器１３は、図４の構成を有している。図示例では、太陽電池１１の出力電圧を降圧する降圧チョッパ回路６１に設けたスイッチング素子（図示せず）のオンデューティを変化させることによって出力を制御するＰＷＭ制御を行っている。ここに、降圧チョッパ回路６１では、スイッチング素子のオンデューティが小さくなるほど出力が低下する。
【００４４】
電力変換器１３は、降圧チョッパ回路６１の出力電流を検出する電流検出部６２と、電力変換器１３の出力端間（つまり、直流供給線路Ｌｄの線間）の電圧を検出する電圧検出部６３とを備える。電流検出部６２は、降圧チョッパ回路６１の出力電流の瞬時的な変動が検出電流に影響しないように適宜の時定数を持たせて出力電流を平滑した検出電流を出力する。
【００４５】
電流検出部６２による検出電流は、誤差増幅器６４により外部から与えられる電流指令値と比較され、両者の差分に比例した電圧信号が差動増幅器６５に与えられる。差動増幅器６５には、電圧検出器６３による検出電圧も入力される。差動増幅器６５の出力は、電流指令値に対する検出電流が減少するほど上昇するとともに、電流指令値に対する検出電流が増加するほど低下し、検出電圧が増加するほど低下する。
【００４６】
差動増幅器６５の出力電圧は、三角波発生部６６から出力される三角波とともにコンパレータ６７に入力され、コンパレータ６７で差動増幅器６５の出力電圧と三角波の電圧とが比較されることにより、コンパレータ６７から二値の矩形波信号が出力され、この矩形波信号により降圧チョッパ回路６１のスイッチング素子のオンオフが制御される。
【００４７】
上述した構成の電力変換器１３を用いることにより、電流検出部６２による検出電流が電流指令値よりも増加すれば、コンパレータ６７への入力電圧が上昇してスイッチング素子をオンオフさせる矩形波信号のオン期間が短くなり出力を低下させる。また、検出電流が電流指令値よりも減少すれば、コンパレータ６７への入力電圧が低下して矩形波信号のオン期間が長くなり出力を上昇させる。つまり、電流検出部６２による検出電流が電流指令値を保つようにフィードバック制御が行われる。
【００４８】
一方、電圧検出部６３による検出電圧が上昇すれば、コンパレータ６７の入力電圧が低下するから、スイッチング素子をオンオフさせる矩形波信号のオン期間が長くなって出力がさらに上昇し、検出電圧が低下すれば、コンパレータ６７の入力電圧が上昇するから、矩形波信号のオン期間が短くなって出力が低下する。
【００４９】
このように、電力変換器１３の出力電圧と出力電流との増減の変化は、降圧チョッパ回路６１のスイッチング素子のオンオフを行う矩形波信号に対して相反する変化（電圧が上昇するか電流が減少するとパルス幅が増加、電圧が低下するか電流が増加するとパルス幅が減少）をもたらすから、上述した傾斜制御の動作が行われる。
【００５０】
ところで、主電源装置３０に設けた電力変換器３１は、スイッチング電源を用いたＡＣ／ＤＣコンバータであって定電圧を出力するように構成されている。主電源装置３０は、交流電源ＡＣを電源とし、出力電圧の変動が実質的に生じない容量を有している。すなわち、直流供給線路Ｌｄの線間に印加される電圧は主電源装置３０の出力電圧により規制されている。したがって、電圧検出部６３による検出電圧は、降圧チョッパ回路６１の出力の変動により瞬時的には変動するが、ほぼ定電圧に保たれることになる。
【００５１】
以下に、電力変換器１３の動作についてさらに詳しく説明する。まず、太陽電池１１の出力電圧が変動した場合について説明する。太陽電池１１の出力電圧が瞬時的に変動した場合は、平滑コンデンサ１２により緩和され電力変換器１３の入力電圧には影響しない。一方、太陽電池１１の出力電圧の変動が平滑コンデンサ１２では対応できないときには、電力変換器１３の出力電圧および出力電流が変化する。いま、電力変換器１３に対する負荷量が変化せずに、電力変換器１３の入力電圧が変動したとすると、電力変換器１３の出力電圧が変動する。
【００５２】
電力変換器１３の出力の電圧電流特性は電流指令値により決まっているから、電力変換器１３の入力電圧が変動して出力電圧が変動すると、電流指令値により定められた電圧電流特性に従って、降圧チョッパ回路６１を駆動させる矩形波信号のオンデューティは、出力電流を電流指令値に合致させる方向に変化する。ただし、太陽電池１１の発電量が変動しているから、電流指令値により定められた出力電流に対して不足または余剰を生じる可能性がある。
【００５３】
このような不足や余剰に対しては、主電源装置２０および補助電源装置５０から供給する電荷量を調節することにより対応する。この対応を行うことによって、電力変換器１３の出力は、電流指令値を変更するまで、負荷量の変動によらずに略一定に保たれることになる。
【００５４】
次に、電力変換器１３に対する負荷量が変動した場合について説明する。電力変換器１３に対する負荷量が変動した直後には、電圧検出部６３による検出電圧が変動し、降圧チョッパ回路６１を駆動する矩形波信号のオンデューティが変化する。電力変換器１３は傾斜制御を行っているから、電流指令値に応じて決まる直線に沿って出力電流が変化し、直流供給線路Ｌｄの線間電圧Ｖｏに達するまで出力電流が変化する。
【００５５】
電力変換器１３の出力電流は電流指令値により指示された電流値であり、この場合も電圧検出部６３に要求される負荷量に対して不足または余剰を生じる可能性がある。このような不足や余剰に対しては、電力変換器１３への入力電圧が変動した場合と同様の技術を用いて対応することができる。
【００５６】
要するに、図１に示すように、太陽電池の直流電源装置１０を直流供給線路Ｌｄに接続して直流機器４０に直流電力を供給する構成では、太陽電池１１の出力変動や直流電源装置１０の負荷量の変動によって電力変換器１３の出力に不足や余剰が生じたときに商用電源の系統への逆潮流を行うことができない。ここで、不足に対しては、定電圧を出力している主電源装置３０のみでも対応可能であるが、余剰分は逆潮流による解決を図ることができない。そこで、余剰があれば補助電源装置５０に蓄積するのである。不足や余剰に対する動作の指示は電源管理部２０が行う。
【００５７】
次に、電流指令値を変更する場合について説明する。いま、図３に示す電流指令値Ｉ１を電流指令値Ｉ２（＜Ｉ１）に変更するものとする。電流指令値Ｉ２への変更直後では、電流検出部６２での検出電流は電流指令値Ｉ２よりも大きいから、降圧チョッパ回路６１を駆動する方形波信号のオン期間が短くなり、降圧チョッパ回路６１の出力が低下する。したがって、電圧検出部６３による検出電圧が低下する。
【００５８】
ここで、電力変換器１３に電流指令値Ｉ２が設定されたことにより、電力変換器１３の電圧電流特性は、直流供給線路Ｌｄの線間電圧Ｖｏと電流指令値Ｉ２との交点を通る直線になるから、降圧チョッパ回路６１を駆動する方形波信号は、上記直線に沿って検出電流が変化するように変化し、検出電流が電流指令値Ｉ２が一致することになる。つまり、電力変換器１３の出力電流が電流指令値Ｉ２により指示された電流になる。
【００５９】
上述のように、直流供給線路Ｌｄの線間電圧は、主電源装置３０の出力電圧によりほぼ一定に保たれているから、直流電源装置１０に指示する電流指令値を変化させることによって、直流電源装置１０の出力電圧はほぼ一定に保った状態で、出力電流を調節して出力電力を変化させることができる。すなわち、直流電源装置１０の出力電力を調節することにより、電力変換器１３が入力側（太陽電池１１と平滑コンデンサ１２）に要求する電力が変化し、太陽電池１１に対する負荷量が変化する。
【００６０】
したがって、太陽電池１１の出力電力を最大化するように電力変換器１３から入力側に要求する電力を決めることができればＭＴＴＰ機能が実現される。すなわち、電力変換器１３に対して適正な電流指令値を与えることにより、太陽電池１１の出力電力を最大電力点に維持することが可能になる。以下の各実施形態では、ＭＴＴＰ機能を実現するための電流指令値を電力変換器３１から与える技術について説明する。
【００６１】
（実施形態１）
本実施形態では、ＭＴＴＰ機能を実現するのに必要な情報として、太陽電池１１の出力電流、太陽電池１１の出力電圧を検出し、太陽電池１１の出力電力を算出する。また、本実施形態では、とくに説明しないが、直流電源装置１０の出力電流および出力電圧とから直流電源装置１０の出力電力を算出する。
【００６２】
太陽電池１１の出力電流は、太陽電池１１と平滑コンデンサ１２との間に設けた電流センサ（たとえば、直流変流器）１４により検出する。また、太陽電池１１の出力電圧は、電力変換器１３の入力電圧を検出する電圧センサ（たとえば、分圧抵抗）１５により検出する。電力変換器１３の入力電圧は、平滑コンデンサ１２の両端電圧であって、太陽電池１１の出力端子の端子電圧に相当する。
【００６３】
直流電源装置１０の出力電流および出力電圧は、電力変換器１３に設けた電流検出部６２および電圧検出部６３による検出電流および検出電圧を用いる。
【００６４】
ここで、図２のような日射強度やパネル温度の変化に伴う最大電力点の変化に対し、最大電力点を常時監視して電力変換器１３の動作を制御すれば、最大電力点の変動に遅滞なく追従することが可能になる。しかしながら、図１に示す構成では、上述したように、直流電源装置１０では主電源装置３０に設けた電源管理部２０との通信により取得される電流指令値に応じて出力電流を調節しており、通信は間欠的に行われているから、最大電力点を常時監視して最大電力点の変動に遅滞なく追従することはできない。つまり、電力変換器１３が太陽電池１１の最大電力点を維持するための負荷量は、間欠的にしか調節することができない。
【００６５】
ところで、図２のように、太陽電池１１の電力電圧特性は単峰型であって、最大電力点は太陽電池１１の出力電圧と一対一に対応しているから、最大電力点を維持するには最大電力点に対応する出力電圧が得られるように太陽電池１１の出力電圧を調節すればよいと考えられる。
【００６６】
また、通常の使用状態において比較的短い時間内では最大電力点の変動は少ないと考えられるから、最大電力点がほぼ一定に保たれる程度の時間間隔で通信を行うとともに、太陽電池１１に対する電力変換器１３の負荷量を調節すれば、太陽電池１１の最大出力点にほぼ追従することが可能であると考えられる。
【００６７】
本実施形態は、このような知見に基づいて、まず太陽電池１１の最大電力点に相当する出力電圧を求めて当該出力電圧を目標電圧とし、その後、太陽電池１１の最大電力点の変動が少ない間は太陽電池１１の出力電圧が目標電圧に維持されるように電力変換器１３に与える電流指令値を調節する構成を採用している。
【００６８】
すなわち、図５に示すように、まず太陽電池１１の最大電力点に対応する電圧（実際には電力変換器１３の入力電圧）を探索し（図５（１）（２））、検出した電圧を目標電圧Ｖｄに用いて目標電圧Ｖｄが維持されるように、電力変換器１３に与える電流指令値を調節する。その後、最大電力点が許容範囲Ｖｉｉ−Ｖｓｓを超えるなどの条件が成立するときには、最大電力点をあらためて探索して目標電圧を更新する（図５（３））ことにより、最大電力点に追従するＭＴＴＰ機能を実現している。
【００６９】
上述したＭＴＴＰ機能は、主電源装置３０に設けた電源管理部２０が直流電源装置１０と通信することにより行っている。電源管理部２０は、マイクロコンピュータを主構成要素とし、プログラムを実行することによりマイクロコンピュータに以下の機能を実現させる。
【００７０】
すなわち、電源管理部２０は、図６に示すように、直流電源装置１０、負荷機器４０、補助電源装置５０における通信部１６、４２、５２との間で通信を行うことによりデータを授受する通信部２１と、通信部２１を通して直流電源装置１０、負荷機器４０、補助電源装置５０との間でデータを授受するデータ入出力部２２とを備える。データ入出力部２２には監視部２８が接続され、監視部２８では、基本構成として説明したように、負荷機器４０の要求電力を充足させるように、直流電源装置１０および補助電源装置５０の動作を制御する。
【００７１】
ところで、太陽電池１１の出力電流、太陽電池１１の出力電圧のように直流電源装置１０から通信部２１を介してデータ入出力部２２が獲得したデータは、判定部２３に与えられる。判定部２３は、太陽電池１１の出力電圧（つまり、電力変換器１３の入力電圧）が規定値（たとえば、１０Ｖ）以下であるときには平滑コンデンサ１２に蓄電されていない停止状態と判断し、電力変換器１３の入力電圧が規定値を超えているときには平滑コンデンサ１２に蓄電されている運転状態と判断する。
【００７２】
停止状態は、太陽電池１１の初期起動時だけではなく、夜間に太陽電池１１の発電が停止して平滑コンデンサ１２の電荷が放電され、翌朝に太陽電池１１の発電が再開された場合のように、太陽電池の発電停止後の再起動時も停止状態と判断される。なお、夜間において太陽電池１１の発電量が低下し、平滑コンデンサ１２の両端電圧が規定値よりも低下したときには、電力変換器１３の動作を停止させておくのが望ましい。
【００７３】
判定部２３が停止状態と判断したときには、太陽電池１１の出力電圧の下限と上限との略全範囲について太陽電池１１の最大電力点を探索するプレサーチ部２４が起動される。また、判定部２３が運転状態と判断したときには、太陽電池１１の出力電圧の特定の探索範囲において太陽電池１の最大電力点を探索するメインサーチ部２５が起動される。
【００７４】
また、電源管理部２０には、プレサーチ部２４またはメインサーチ部２５において最大電力点が検出されると、最大電力点が維持されるように直流電源装置１０の電流指令値を算出する電圧維持部２６が設けられている。電圧維持部２６では、太陽電池１１の出力電圧（電力変換器１３の入力電圧）が最大電力点に対応する電圧（たとえば、１７Ｖ）を目標電圧Ｖｄ（図５参照）として、目標電圧Ｖｄを維持するように電流指令値を決定する。
【００７５】
電圧維持部２６で決定された電流指令値は、データ入出力部２２および通信部２１を通して直流電源装置１０に通知され、直流電源装置１０は、この電流指令値に応じた出力電流を出力することによって、太陽電池１１に対する負荷量を調節し、結果的に太陽電池１１の出力電圧を目標電圧Ｖｄに維持するようにフィードバック制御を行う。
【００７６】
以下では、電源管理部２０のうち判定部２３、プレサーチ部２４、メインサーチ部２５、電圧維持部２６の動作について、図７を用いてさらに詳しく説明する。まず、判定部２３において太陽電池１１の出力電圧を取得して規定値と比較する（Ｓ１）。ここで、太陽電池１１の出力電圧が規定値以下であるときには停止状態と判断されて（Ｓ１：ｎｏ）、プレサーチ部２４が起動される。プレサーチ部２４は、電力変換器１３の動作を停止させることにより（Ｓ２）、太陽電池１１の負荷から電力変換器１３を切り離して、太陽電池１１の負荷を平滑コンデンサ１２のみにする。この状態では、平滑コンデンサ１２の両端電圧、すなわち太陽電池１１の出力電圧が時間経過に伴って比較的短時間で上昇する。
【００７７】
プレサーチ部２４では、電力変換器１３の入力電圧が規定電圧（たとえば、２０Ｖ）に達するまで（Ｓ４）、太陽電池１１の出力電流と太陽電池１１の出力電圧とを取得するとともに記憶する（Ｓ３）。プレサーチ部２４では、太陽電池１１の出力電圧と電力変換器１３の入力電圧との積から太陽電池１１の出力電力を求め、最大の出力電力が得られたときの太陽電池１１の出力電圧を最大電力点に対応する電圧とする（Ｓ５）。
【００７８】
ここに、太陽電池１１の出力電力は、主電源装置３０と直流電源装置１０との間で通信を行う時間間隔ごとにしか得られないが、電力変換器１３の入力電圧（平滑コンデンサ１２の両端電圧）が上限電圧に達するまでの時間よりも通信の時間間隔を短く設定しておくことにより、最大電力点を検出することができる。最大電力点に対応する電圧は、電源管理部２０に保存される。
【００７９】
最大電力点を求めるには、たとえば、通信毎に取得した太陽電池１１の出力電力を前回の通信で取得した出力電力と大小比較し、今回取得した出力電力のほうが大きければ保存している出力電力を更新し、今回取得した出力電力のほうが小さければ今回取得した出力電力を破棄するという手順を採用する。この処理により、上限電圧に達した時点で最大電力点を粗く（低精度で）求めることができる。
【００８０】
なお、プレサーチ部２４が起動されている間には、判定部２３による電圧の判定は行わない。また、プレサーチ部２４の処理を終了する規定電圧は、太陽電池１１の開放電圧よりも低く設定される。プレサーチ部２４の動作が終了した時点では、通常は太陽電池１１の出力電圧が規定値以上になっているから、判定部２３により運転状態と判断される（Ｓ１：ｙｅｓ）。すなわち、メインサーチ部２５が起動される。
【００８１】
メインサーチ部２５では、まず最大電力点を探索する範囲を設定する（Ｓ６）。探索範囲は、太陽電池１１の出力電圧について、プレサーチ部２４により検出した最大電力点に対応する電圧を中心として所定範囲（たとえば、±３０％の範囲）に設定される。
【００８２】
次に、電力変換器１３の運転を開始し（Ｓ７）、プレサーチ部２４で用いた規定電圧からメインサーチ部２５で設定した探索範囲の下限電圧に向かって電力変換器１３の入力電圧を変化させる。すなわち、電力変換器１３に与える電流指令値を徐々に増加させることによって、電力変換器１３の入力電圧を低下させる（Ｓ８）。ただし、電流指令値は、連続的に変化させることはできないから、１回の通信毎に所定の刻み幅（たとえば、０．１Ａ）ずつ変化させる。
【００８３】
この刻み幅は、最大電力点に対応する電圧を求める精度と探索に用いる時間とに応じて適宜に選択される。つまり、刻み幅を大きくすれば、電圧を求める精度は低くなるが、探索に要する時間を短くすることができ、刻み幅を小さくすれば、探索に要する時間は長くなるが、電圧を求める精度は高くなる。
【００８４】
メインサーチ部２５では、通信によって取得される電力変換器１３の入力電圧がステップＳ６で設定した探索範囲の下限電圧に達するまで（Ｓ１０）、直流電源装置１０の電力変換器１３に与える電流指令値を徐々に増加させる。また、電流指令値を増加させるたびに、太陽電池１１の出力電流と出力電圧とを取得し（Ｓ９）、電流と電圧との積によって太陽電池１１の出力電力を算出して、プレサーチ部２４の動作と同様にして最大電力点を求め、最大電力点に対応する電圧を求める。
【００８５】
なお、ステップＳ６で設定した探索範囲の下限電圧に達するまでに、電流指令値の増加に伴って電力変換器１３の入力電圧が減少しない場合には（Ｓ１０、Ｓ１１）、最大電力点が大幅に変化した（太陽電池１１の出力電圧が大幅に低下した）と判断してプレサーチ部２４が再起動される（Ｓ２）。
【００８６】
メインサーチ部２５では、上述の動作で最大電力点を求めることによって、プレサーチ部２４よりも高い精度で最大電力点に対応する電圧を求めることができる。また、メインサーチ部２５では、電力変換器１３の入力電圧の変化範囲がプレサーチ部２４よりも狭い範囲であるから、電流指令値を小さい刻み幅で変化させても比較的短い時間で最大電力点に対応する電圧を抽出することが可能になる。
【００８７】
メインサーチ部２５により太陽電池１１の最大電力点に対応する電圧が求められると（Ｓ１１：ｙｅｓ）、この電圧が電源管理部２０に設けた電圧維持部２６に目標電圧Ｖｄ（図５参照）として与えられる（Ｓ１２）。電圧維持部２６では、太陽電池１１の出力電圧を目標電圧Ｖｄに維持するように電流指令値を生成し、当該電圧指示値を直流電源装置１０との通信毎に電力変換器１３に与える。
【００８８】
すなわち、メインサーチ部２５により目標電圧Ｖｄが求められると、電圧維持部２６が起動され、電圧維持部２６では直流電源装置１０との通信毎に、太陽電池１１の出力電流と出力電流とを取得し（Ｓ１３）、太陽電池１１の出力電圧（電力変換器１３の入力電圧）と目標電圧Ｖｄとを比較する（Ｓ１４、Ｓ１５）。
【００８９】
直流電源装置１０から取得した電圧が目標電圧Ｖｄよりも低いときは（Ｓ１５：低）、電力変換器１３に与える電流指令値を所定の刻み幅だけ引き下げることにより（Ｓ１６）、太陽電池１１に対する負荷量を減少させて、太陽電池１１の出力電圧を上昇させる。逆に、直流電源装置１０から取得した電圧が目標電圧Ｖｄよりも高いときは（Ｓ１５：高）、電力変換器１３に与える電流指令値を引き上げることにより（Ｓ１７）、太陽電池１１に対する負荷量を増加させて、太陽電池１１の出力電圧を低下させる。電流指令値は、メインサーチ部２５の動作と同様に、一定の刻み幅（たとえば、０．１Ａ）で変化させる。また、取得した電圧が目標電圧Ｖｄと実質的に一致しているとき（所定の範囲内であるとき）、電流指令値は変更しない。
【００９０】
電圧維持部２６では、日射強度やパネル温度の変動が大きくなければ、太陽電池１１の最大電力点が変動しても出力電圧の変動は少ないとみなして、太陽電池１１の出力電圧を目標電圧Ｖｄに維持するようにフィードバック制御を行っているが、日射強度やパネル温度の変動が大きくなれば、メインサーチ部２５で探索した目標電圧Ｖｄは最大電力点から大きくずれることになる。
【００９１】
そこで、電圧維持部２６では、通信時に取得した太陽電池１１の出力電力と出力電圧との少なくとも一方が許容範囲外であるときには（Ｓ１４）、最大電力点が変化したと判断し、探索範囲を設定した後（Ｓ１８）、ステップＳ８に戻ってメインサーチ部２５による目標電圧の再探索を行う。
【００９２】
許容範囲は、図５ではＶｉ−Ｖｓで示す範囲であり、探索された最大電力点の電力値に対して、たとえば±２０％と設定したり、目標電圧Ｖｄに対して、たとえば±０．３Ｖと設定したりする。許容範囲を、基準値（最大電力点の電力値や目標電圧Ｖｄ）に対する固定幅で設定するか、基準値に対する割合で設定するかは適宜に選択することができる。
【００９３】
再探索の条件は、太陽電池１１の出力電力と出力電圧とのいずれか一方のみを用いて決めることができるが（図７の動作は、出力電圧のみを用いている）、最大電力点の電力値に応じて、出力電力を用いる場合と出力電圧を用いる場合とを使い分けるようにしてもよい。
【００９４】
たとえば、太陽電池１１の出力における電力電圧特性がベル形、かつ最大電力点の電力値が大きいほど特性が尖鋭になることに着目し、最大電力点の電力値が規定の閾値以上か閾値未満かに応じて再探索の条件を切り換えるようにしてもよい。すなわち、電力値が閾値以上であるときには、出力電圧の変化に対する出力電力の変化率が大きいから、出力電力が許容範囲外になることを再探索の条件とし、電力値が閾値未満であるときには、出力電圧の変化に対する出力電力の変化率が小さくなるから、出力電圧が許容範囲外になることを再探索の条件とすればよい。
【００９５】
再探索の際には、まず現状の電流指令値に対して規定の割合（たとえば、３０％）だけ低い電流指令値に設定することにより、電力変換器１３による太陽電池１１の負荷量を軽減して平滑コンデンサ１２に蓄電される電荷量を増加させる。すなわち、現状の電流指令値を用いて再探索の探索範囲Ｖｉｉ−Ｖｓｓ（図５参照）を設定し（Ｓ１８）、太陽電池１１の出力電圧を一旦上昇させた後に、最大電力点の探索を行う。
【００９６】
ここで、停止状態と同様に、電力変換器１３を停止させることにより平滑コンデンサ１２の両端電圧を太陽電池１１の開放電圧まで上昇させることが可能であるが、電力変換器１３を停止させると、直流電源装置１０からの供給電流の急峻な低下によって直流供給線路Ｌｄの線間電圧に大きな電圧変動を生じて負荷機器４０の動作に影響を与える可能性があるから、電力変換器１３を停止させずに太陽電池１１の負荷量を低下させる制御を採用している。
【００９７】
上述の動作では、太陽電池１１の出力電圧が目標電圧Ｖｄに対して規定の割合以上の変化を生じたときに最大電力点の再探索を行う場合について説明したが、電力変換器１３の入力電圧の変化が目標電圧Ｖｄに対して規定の割合未満であっても、同じ目標電圧Ｖｄを用いている状態が規定の維持時間（たとえば、１５分間）に達した場合には（Ｓ１９）、メインサーチ部２５による目標電圧Ｖｄの再探索を行う。ステップＳ１９の処理を行うことによって、太陽高度の変化、雲の移動、建物や樹木の影の位置変化などに伴う日射強度あるいはパネル温度の変化に対応することができる。
【００９８】
以上説明したように、メインサーチ部２５で最大電力点に対応する電圧を検出した後には当該電圧を目標電圧Ｖｄとし、太陽電池１１の最大電力点の変動が許容範囲内であれば、電力変換器１１に与える電流指令値を調節することによって、目標電圧Ｖｄが維持されるようにフィードバック制御を行うことになり、太陽電池１１の出力電力が最大電力点の近傍に維持される。また、太陽電池１１の最大電力点の変動が許容範囲Ｖｉ−Ｖｓを超える場合には、メインサーチ部２５を起動して最大電力点に対応する電圧の再探索を行うから、太陽電池１１の最大電力点が大きく変動したときには、その変動に追従して最大電力点を変更することができる。すなわち、ＭＴＴＰ機能を実現することができる。
【００９９】
（実施形態２）
実施形態１では、電圧維持部２６において目標電圧を維持するために、電力変換器１３に与える電流指令値を一定の刻み幅で変化させているから、直流供給線路Ｌｄに供給する電流が急激に変動することはないが、電力変換器１３の入力電圧の変化率が一定であり、しかも主電源装置３０と直流電源装置１０との間の通信を間欠的に行っているものであるから、電流指令値の精度高めるほど時定数が大きくなるという問題が生じる。すなわち、実施形態１では、電圧維持部２６において最大電力点に対応する目標電圧を維持する精度と応答の速さとを両立させることができない。
【０１００】
本実施形態では、前回の通信時に取得した太陽電池１１の出力電力Ｐｐと、今回の通信時に取得した太陽電池１１の出力電力Ｐｅとを用い、下式により次回の通信時に電力変換器１３に与える電流指令値Ｉａを決定する。
Ｉａ＝Ｉｅ−α（Ｉｐ−Ｉｅ）
ただし、Ｉｅ＝ε（Ｐｅ÷Ｖｅ）、Ｉｐ：前回の電流指令値、Ｖｅ：今回取得した電力変換器１３の出力電圧、α：目標電圧に復帰させる速度を表す定数、ε：電力変換器１３の変換効率（たとえば、０．９）である。このように算出した電流指令値Ｉａを電力変換器１３に与えることによって、実施形態１と同様に、太陽電池１１に対する電力変換器１３の負荷量を変化させ、太陽電池１１の出力電圧を目標電圧に近づけることができる。しかも、定数αを調節することによって、目標電圧に復帰させる速度を調節することができるから、太陽電池１１の出力電圧を維持する精度と応答の速さとを両立させることが可能になる。
【０１０１】
本実施形態では、太陽電池１１の出力電力（太陽電池１１の出力電流と電力変換器１３の入力電圧との積）と、電力変換器１３の出力電圧とから求めた電流指令値を電圧維持部２６に与えることにより、電圧維持部２６において、主電源装置３０と直流電源装置１０との通信毎に太陽電池１１の出力電圧を目標電圧に一致させる構成を採用していることにより、目標電圧を維持する精度と応答の速さとを両立させることを可能にしている。
【０１０２】
また、本実施形態では、太陽電池１１の出力電圧と目標電圧との高低によらず上式を用いて電流指令値を算出するから、図７に示したステップＳ１５の場合分けが不要になる。すなわち、本実施形態の動作をまとめると図８のようになる。図８を図７と比較すればわかるように、本実施形態では、図７のステップＳ１５における判定処理に代えて電流指令値を算出し、算出した電流指令値を直流電源装置１０に指示している（Ｓ１５）。他の構成および動作は実施形態１と同様である。
【０１０３】
なお、実施形態１、２の構成において、電源管理部２０は、主電源装置３０とは分離して設けることが可能であり、通信路についても直流供給線路Ｌｄを用いることは必須ではなく、別に設けた有線通信路や無線通信路を用いることが可能である。また、主電源装置３０は、商用電源のような交流電源ＡＣを直流電力に変換することにより直流電力を出力する構成を採用しているが、定電圧の直流電力を出力する構成であって、負荷機器４０の負荷変動に対して電力を安定に供給可能な容量を有する電源装置であれば、主電源装置３０の構成にはとくに制限はない。
【符号の説明】
【０１０４】
１０  直流電源装置
１１  太陽電池
１２  平滑コンデンサ
１３  電力変換器
１４  電流センサ
１５  電圧センサ
２０  電源管理部
２１  通信部
２４  プレサーチ部
２５  メインサーチ部
２６  電圧維持部
３０  主電源装置
３１  電力変換器
４０  負荷機器
４１  負荷
４２  通信部
５０  補助電源装置
５１  二次電池
５２  通信部  
６１  降圧チョッパ回路
６２  電流検出部
６３  電圧検出部
Ｌｄ  直流供給線路
【図１】
2010231456.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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