(57)【要約】【課題】新たなハードウェアを追加せずに太陽光発電装置をＭＰＰＴ制御する直流電源システムを提供する。【解決手段】整流器と、太陽光発電装置と、負荷と、蓄電池とを含む直流電源システムであって、整流器は、制御部と、出力電圧を指令電圧に調整する整流・電圧調整部と、電流／電圧センサとを含み、制御部は、探索動作電圧を所定量変位させて指令電圧とし、探索動作電圧の変位量を出力する電圧制御指令部と、現在の整流器出力電力値を出力する電力算出部と、現在および所定時間前の整流器出力電力値を記憶するデータ記憶部と、現在および所定時間前の整流器出力電力値の大小関係を出力する電力比較部と、現在の整流器出力電力値が所定時間前よりも大きい場合に探索動作電圧の変位量の符号を反転させて生成した符号検証済変位量を探索動作電圧に加え、新たな探索動作電圧として出力する探索動作電圧決定部とを含む。【選択図】図５
2014157574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
整流器と、太陽光発電装置と、前記整流器および前記太陽光発電装置から直流電力を供給される負荷と、前記整流器および前記太陽光発電装置により浮動充電される蓄電池とを含む直流電源システムであって、
前記整流器は、
制御部と、出力電圧を指令電圧に調整する整流・電圧調整部と、電流センサと、電圧センサとを含み、
前記制御部は、
探索動作電圧を取得して、前記探索動作電圧を所定量変位させて指令電圧として出力し、前記探索動作電圧の変位量を出力する電圧制御指令部と、
前記電流センサおよび前記電圧センサから現在の電流値および電圧値を取得して現在の整流器出力電力値を求め、前記現在の整流器出力電力値を出力する電力算出部と、
前記現在の整流器出力電力値を所定時間前の整流器出力電力値とともに記憶するデータ記憶部と、
前記現在の整流器出力電力値と前記所定時間前の整流器出力電力値とを取得し、その大小関係を出力する電力比較部と、
前記現在の整流器出力電力値が前記所定時間前の整流器出力電力値よりも大きい場合に前記探索動作電圧の変位量の符号を反転させ、それ以外の場合に前記探索動作電圧の変位量の符号を反転させないで生成した符号検証済変位量を前記探索動作電圧に加えたものを、新たな探索動作電圧として出力する探索動作電圧決定部とを含む
直流電源システム。
【請求項２】
整流器と、太陽光発電装置と、前記整流器および前記太陽光発電装置から直流電力を供給される負荷と、前記整流器および前記太陽光発電装置により浮動充電される蓄電池とを含む直流電源システムであって、
前記整流器は、
制御部と、出力電圧を指令電圧に調整する整流・電圧調整部と、電流センサと、電圧センサとを含み、
前記制御部は、
探索動作電圧を取得して、前記探索動作電圧を所定量変位させて指令電圧として出力し、前記探索動作電圧の変位量を出力する電圧制御指令部と、
前記電流センサおよび前記電圧センサから現在の電流値および電圧値を取得して現在の整流器出力電力値を求め、前記現在の整流器出力電力値を出力する電力算出部と、
前記現在の整流器出力電力値を所定時間前の整流器出力電力値とともに記憶するデータ記憶部と、
前記現在の整流器出力電力値と前記所定時間前の整流器出力電力値とを取得し、その大小関係を出力する電力比較部と、
前記現在の整流器出力電力値が前記所定時間前の整流器出力電力値よりも大きい場合に前記探索動作電圧の変位量の符号を反転させ、それ以外の場合に前記探索動作電圧の変位量の符号を反転させないで生成した変位量を符号検証済変位量とし、
前記大小関係と前記符号検証済変位量と前記電圧センサから現在の電圧値を取得して、前記現在の整流器出力電力値が前記所定時間前の整流器出力電力値よりも大きい場合に、前記符号検証済変位量を２倍して前記電圧センサから取得した電圧値に加算した電圧値と、前記符号検証済変位量とを出力し、それ以外の場合に、前記電圧センサから取得した電圧値と前記符号検証済変位量とを出力する電圧算出部と、
前記蓄電池からＳＯＣ値と、充電要求または放電要求を取得し、前記ＳＯＣ値から充放電可能電圧を算出し、前記充電要求または放電要求と、前記充放電可能電圧を出力する充放電制御取得部と、
前記蓄電池からの要求が充電要求である場合には、前記充放電可能電圧より大きい電圧を保つように電圧の定義域を設定して出力し、前記蓄電池からの要求が放電要求である場合には、前記充放電可能電圧より小さい電圧を保つように前記電圧の定義域を設定して、前記充電要求または放電要求とともに出力する定義域決定部と、
前記電圧算出部が出力した電圧値が前記電圧の定義域を満たさない場合に、充電要求時には前記符号検証済変位量の符号を正とし、放電要求時には前記符号検証済変位量の符号を負として符号再検証済変位量として出力し、それ以外の場合に、前記符号検証済変位量の符号を反転させないで符号再検証済変位量として出力する定義域比較部と、
前記符号再検証済変位量を取得して、前記探索動作電圧に前記符号再検証済変位量を加えたものを、新たな探索動作電圧として出力する探索動作電圧決定部とを含む
直流電源システム。
【請求項３】
整流器と、太陽光発電装置と、前記整流器および前記太陽光発電装置から直流電力を供給される負荷と、前記整流器および前記太陽光発電装置により浮動充電される蓄電池とを含む直流電源システムであって、
前記整流器は、
制御部と、出力電圧を指令電圧に調整する整流・電圧調整部と、電流センサと、電圧センサとを含み、
前記制御部は、
探索動作電圧を取得して、前記探索動作電圧を所定量変位させて指令電圧として出力し、前記探索動作電圧の変位量を出力する電圧制御指令部と、
前記電流センサおよび前記電圧センサから現在の電流値および電圧値を取得して現在の整流器出力電力値を求め、前記現在の整流器出力電力値を出力する電力算出部と、
前記現在の整流器出力電力値を所定時間前の整流器出力電力値とともに記憶するデータ記憶部と、
前記現在の整流器出力電力値と前記所定時間前の整流器出力電力値とを取得し、その大小関係を出力する電力比較部と、
前記電流センサが負の値を示す場合に、前記現在の整流器出力電力値が前記所定時間前の整流器出力電力値よりも小さい場合に前記探索動作電圧の変位量の符号を反転させ、それ以外の場合に前記探索動作電圧の変位量の符号を反転させないで生成した符号検証済変位量を前記探索動作電圧に加えたものを、新たな探索動作電圧として出力する探索動作電圧決定部とを含む
直流電源システム。
【請求項４】
整流器と、太陽光発電装置と、前記整流器および前記太陽光発電装置から直流電力を供給される負荷と、前記整流器および前記太陽光発電装置により浮動充電される蓄電池とを含む直流電源システムにおける整流器であって、
制御部と、出力電圧を指令電圧に調整する整流・電圧調整部と、電流センサと、電圧センサとを含み、
前記制御部は、
探索動作電圧を取得して、前記探索動作電圧を所定量変位させて指令電圧として出力し、前記探索動作電圧の変位量を出力する電圧制御指令部と、
前記電流センサおよび前記電圧センサから現在の電流値および電圧値を取得して現在の整流器出力電力値を求め、前記現在の整流器出力電力値を出力する電力算出部と、
前記現在の整流器出力電力値を所定時間前の整流器出力電力値とともに記憶するデータ記憶部と、
前記現在の整流器出力電力値と前記所定時間前の整流器出力電力値とを取得し、その大小関係を出力する電力比較部と、
前記現在の整流器出力電力値が前記所定時間前の整流器出力電力値よりも大きい場合に前記探索動作電圧の変位量の符号を反転させ、それ以外の場合に前記探索動作電圧の変位量の符号を反転させないで生成した符号検証済変位量を前記探索動作電圧に加えたものを、新たな探索動作電圧として出力する探索動作電圧決定部とを含む
整流器。
【請求項５】
整流器と、太陽光発電装置と、前記整流器および前記太陽光発電装置から直流電力を供給される負荷と、前記整流器および前記太陽光発電装置により浮動充電される蓄電池とを含む直流電源システムにおける整流器であって、
制御部と、出力電圧を指令電圧に調整する整流・電圧調整部と、電流センサと、電圧センサとを含み、
前記制御部は、
探索動作電圧を取得して、前記探索動作電圧を所定量変位させて指令電圧として出力し、前記探索動作電圧の変位量を出力する電圧制御指令部と、
前記電流センサおよび前記電圧センサから現在の電流値および電圧値を取得して現在の整流器出力電力値を求め、前記現在の整流器出力電力値を出力する電力算出部と、
前記現在の整流器出力電力値を所定時間前の整流器出力電力値とともに記憶するデータ記憶部と、
前記現在の整流器出力電力値と前記所定時間前の整流器出力電力値とを取得し、その大小関係を出力する電力比較部と、
前記現在の整流器出力電力値が前記所定時間前の整流器出力電力値よりも大きい場合に前記探索動作電圧の変位量の符号を反転させ、それ以外の場合に前記探索動作電圧の変位量の符号を反転させないで生成した変位量を符号検証済変位量とし、
前記大小関係と前記符号検証済変位量と前記電圧センサから現在の電圧値を取得して、前記現在の整流器出力電力値が前記所定時間前の整流器出力電力値よりも大きい場合に、前記符号検証済変位量を２倍して前記電圧センサから取得した電圧値に加算した電圧値と、前記符号検証済変位量とを出力し、それ以外の場合に、前記電圧センサから取得した電圧値と前記符号検証済変位量とを出力する電圧算出部と、
前記蓄電池からＳＯＣ値と、充電要求または放電要求を取得し、前記ＳＯＣ値から充放電可能電圧を算出し、前記充電要求または放電要求と、前記充放電可能電圧を出力する充放電制御取得部と、
前記蓄電池からの要求が充電要求である場合には、前記充放電可能電圧より大きい電圧を保つように電圧の定義域を設定して出力し、前記蓄電池からの要求が放電要求である場合には、前記充放電可能電圧より小さい電圧を保つように前記電圧の定義域を設定して、前記充電要求または放電要求とともに出力する定義域決定部と、
前記電圧算出部が出力した電圧値が前記電圧の定義域を満たさない場合に、充電要求時には前記符号検証済変位量の符号を正とし、放電要求時には前記符号検証済変位量の符号を負として符号再検証済変位量として出力し、それ以外の場合に、前記符号検証済変位量の符号を反転させないで符号再検証済変位量として出力する定義域比較部と、
前記符号再検証済変位量を取得して、前記探索動作電圧に前記符号再検証済変位量を加えたものを、新たな探索動作電圧として出力する探索動作電圧決定部とを含む
整流器。
【請求項６】
整流器と、太陽光発電装置と、前記整流器および前記太陽光発電装置から直流電力を供給される負荷と、前記整流器および前記太陽光発電装置により浮動充電される蓄電池とを含む直流電源システムにおける整流器であって、
制御部と、出力電圧を指令電圧に調整する整流・電圧調整部と、電流センサと、電圧センサとを含み、
前記制御部は、
探索動作電圧を取得して、前記探索動作電圧を所定量変位させて指令電圧として出力し、前記探索動作電圧の変位量を出力する電圧制御指令部と、
前記電流センサおよび前記電圧センサから現在の電流値および電圧値を取得して現在の整流器出力電力値を求め、前記現在の整流器出力電力値を出力する電力算出部と、
前記現在の整流器出力電力値を所定時間前の整流器出力電力値とともに記憶するデータ記憶部と、
前記現在の整流器出力電力値と前記所定時間前の整流器出力電力値とを取得し、その大小関係を出力する電力比較部と、
前記電流センサが負の値を示す場合に、前記現在の整流器出力電力値が前記所定時間前の整流器出力電力値よりも小さい場合に前記探索動作電圧の変位量の符号を反転させ、それ以外の場合に前記探索動作電圧の変位量の符号を反転させないで生成した符号検証済変位量を前記探索動作電圧に加えたものを、新たな探索動作電圧として出力する探索動作電圧決定部とを含む
整流器。
【請求項７】
制御部、出力電圧を指令電圧に調整する整流・電圧調整部、電流センサ、電圧センサを含む整流器と、太陽光発電装置と、前記整流器および前記太陽光発電装置から直流電力を供給される負荷と、前記整流器および前記太陽光発電装置により浮動充電される蓄電池とを含む直流電源システムにおいて前記整流器が実行する整流器動作電圧決定方法であって、
前記制御部は、
探索動作電圧を取得して、前記探索動作電圧を所定量変位させて指令電圧として出力し、前記探索動作電圧の変位量を出力する電圧制御指令ステップと、
前記電流センサおよび前記電圧センサから現在の電流値および電圧値を取得して現在の整流器出力電力値を求め、前記現在の整流器出力電力値を出力する電力算出ステップと、
前記現在の整流器出力電力値と所定時間前の整流器出力電力値とを取得し、その大小関係を出力する電力比較ステップと、
前記現在の整流器出力電力値が前記所定時間前の整流器出力電力値よりも大きい場合に前記探索動作電圧の変位量の符号を反転させ、それ以外の場合に前記探索動作電圧の変位量の符号を反転させないで生成した符号検証済変位量を前記探索動作電圧に加えたものを、新たな探索動作電圧として出力する探索動作電圧決定ステップとを含む
整流器動作電圧決定方法。
【請求項８】
制御部、出力電圧を指令電圧に調整する整流・電圧調整部、電流センサ、電圧センサを含む整流器と、太陽光発電装置と、前記整流器および前記太陽光発電装置から直流電力を供給される負荷と、前記整流器および前記太陽光発電装置により浮動充電される蓄電池とを含む直流電源システムにおいて前記整流器が実行する整流器動作電圧決定方法であって、
前記制御部は、
探索動作電圧を取得して、前記探索動作電圧を所定量変位させて指令電圧として出力し、前記探索動作電圧の変位量を出力する電圧制御指令ステップと、
前記電流センサおよび前記電圧センサから現在の電流値および電圧値を取得して現在の整流器出力電力値を求め、前記現在の整流器出力電力値を出力する電力算出ステップと、
前記現在の整流器出力電力値と所定時間前の整流器出力電力値とを取得し、その大小関係を出力する電力比較ステップと、
前記現在の整流器出力電力値が前記所定時間前の整流器出力電力値よりも大きい場合に前記探索動作電圧の変位量の符号を反転させ、それ以外の場合に前記探索動作電圧の変位量の符号を反転させないで生成した変位量を符号検証済変位量とし、
前記大小関係と前記符号検証済変位量と前記電圧センサから現在の電圧値を取得して、前記現在の整流器出力電力値が前記所定時間前の整流器出力電力値よりも大きい場合に、前記符号検証済変位量を２倍して前記電圧センサから取得した電圧値に加算した電圧値と、前記符号検証済変位量とを出力し、それ以外の場合に、前記電圧センサから取得した電圧値と前記符号検証済変位量とを出力する電圧算出ステップと、
前記蓄電池からＳＯＣ値と、充電要求または放電要求を取得し、前記ＳＯＣ値から充放電可能電圧を算出し、前記充電要求または放電要求と、前記充放電可能電圧を出力する充放電制御取得ステップと、
前記蓄電池からの要求が充電要求である場合には、前記充放電可能電圧より大きい電圧を保つように電圧の定義域を設定して出力し、前記蓄電池からの要求が放電要求である場合には、前記充放電可能電圧より小さい電圧を保つように前記電圧の定義域を設定して、前記充電要求または放電要求とともに出力する定義域決定ステップと、
前記電圧算出ステップで出力された電圧値が前記電圧の定義域を満たさない場合に、充電要求時には前記符号検証済変位量の符号を正とし、放電要求時には前記符号検証済変位量の符号を負として符号再検証済変位量として出力し、それ以外の場合に、前記符号検証済変位量の符号を反転させないで符号再検証済変位量として出力する定義域比較ステップと、
前記符号再検証済変位量を取得して、前記探索動作電圧に前記符号再検証済変位量を加えたものを、新たな探索動作電圧として出力する探索動作電圧決定ステップとを含む
整流器動作電圧決定方法。
【請求項９】
制御部、出力電圧を指令電圧に調整する整流・電圧調整部、電流センサ、電圧センサを含む整流器と、太陽光発電装置と、前記整流器および前記太陽光発電装置から直流電力を供給される負荷と、前記整流器および前記太陽光発電装置により浮動充電される蓄電池とを含む直流電源システムにおいて前記整流器が実行する整流器動作電圧決定方法であって、
前記制御部は、
探索動作電圧を取得して、前記探索動作電圧を所定量変位させて指令電圧として出力し、前記探索動作電圧の変位量を出力する電圧制御指令ステップと、
前記電流センサおよび前記電圧センサから現在の電流値および電圧値を取得して現在の整流器出力電力値を求め、前記現在の整流器出力電力値を出力する電力算出ステップと、
前記現在の整流器出力電力値と所定時間前の整流器出力電力値とを取得し、その大小関係を出力する電力比較ステップと、
前記電流センサが負の値を示す場合に、前記現在の整流器出力電力値が前記所定時間前の整流器出力電力値よりも小さい場合に前記探索動作電圧の変位量の符号を反転させ、それ以外の場合に前記探索動作電圧の変位量の符号を反転させないで生成した符号検証済変位量を前記探索動作電圧に加えたものを、新たな探索動作電圧として出力する探索動作電圧決定ステップとを含む
整流器動作電圧決定方法。
【請求項１０】
コンピュータを請求項４から６の何れかに記載の整流器として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線基地局などに用いられる直流電源システム、整流器、整流器動作電圧決定方法、プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光発電等の自然エネルギーの利用が注目される中で、施設や住宅にも太陽光発電装置が設置されることが多くなってきている。現状では、太陽光発電装置が発電した直流の電力は、パワーコンディショナーによって交流に変換されて利用されているものがほとんどである。しかしながら、もともと直流で動作する機器や設備も多いため、この場合、直流−交流−直流の変換ロスが発生することになる。この変換ロスを低減するために、直流給電システムが注目されつつある。特に、通信設備（無線通信の基地局等）は、蓄電池を備えているため、４８Ｖの直流電源を使用している例が多い。この場合、商用電力系統の交流電源は整流器で４８Ｖ程度の直流に変換され、蓄電池や通信設備と直流で接続される。ここに太陽光発電装置が加わると、商用電力系統からの系統電源（４８Ｖ直流）と蓄電池、太陽光発電装置の３つの直流電源が負荷に接続され、これらの３つの電源を効率的に運用するための制御が必要になってくる。
【０００３】
図１を参照して従来の直流電源システムの概要について説明する。図１は従来の直流電源システム５０の概要を示すブロック図である。図１に示すように、従来の直流電源システム５０は、整流器５と、太陽光発電装置６と、整流器５および太陽光発電装置６から直流電力を供給される通信装置（負荷）７と、整流器５および太陽光発電装置６により浮動充電される蓄電池８とで構成される。太陽光発電装置６は４８Ｖバスに直接接続され、太陽光発電装置６の発電電力が優先的に通信負荷に供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２２１１５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１に示す従来の直流電源システムの場合、太陽光発電装置６は、整流器電圧で動作する。ここで、太陽光発電装置６の最適動作電圧は日射量によって変化する。図２に太陽光発電装置のＩ−Ｖ特性を日照量ごとに示す。図２のグラフは、縦軸を電流（Ａ）、横軸を電圧（Ｖ）として、日照量１０００Ｗ／ｍ２のグラフを実線で、日照量８００Ｗ／ｍ２のグラフを破線で、日照量４００Ｗ／ｍ２のグラフを一点鎖線で、日照量２００Ｗ／ｍ２のグラフを二点鎖線で、それぞれ表したものである。各日照量において発電電力が最大となる座標を、各日照量における最適動作点として黒丸印でプロットした。図２に示すように、日射量によって太陽光発電装置６の最適動作電圧が変化するため、整流器電圧を固定してしまうと太陽光発電装置６を最大限に発電させることができない。太陽光発電装置６を最大限に発電させるためには、日照量の変動に伴って刻一刻と変化する最適動作電圧に追従するように、整流器電圧を制御する必要がある。太陽光発電装置６の発電電力が最大になるように整流器電圧を制御するためには、整流器５が太陽光発電装置６の発電電力の情報を所定時間ごとに取得する必要があり、新たに電流センサ等を設ける必要がある。しかしながら、電流センサなど新たなハードウェアの部品点数が増えるとコストが増加してしまうことが課題であった。そこで本発明では、新たなハードウェアを追加せずに太陽光発電装置をＭＰＰＴ（最大電力点追従）制御することができる直流電源システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の直流電源システムは、整流器と、太陽光発電装置と、整流器および太陽光発電装置から直流電力を供給される負荷と、整流器および太陽光発電装置により浮動充電される蓄電池とを含む。整流器は、制御部と、出力電圧を指令電圧に調整する整流・電圧調整部と、電流センサと、電圧センサとを含む。制御部は、電圧制御指令部と、電力算出部と、データ記憶部と、電力比較部と、探索動作電圧決定部とを含む。
【０００７】
電圧制御指令部は、探索動作電圧を取得して、探索動作電圧を所定量変位させて指令電圧として出力し、探索動作電圧の変位量を出力する。電力算出部は、電流センサおよび電圧センサから現在の電流値および電圧値を取得して現在の整流器出力電力値を求め、現在の整流器出力電力値を出力する。データ記憶部は、現在の整流器出力電力値を所定時間前の整流器出力電力値とともに記憶する。電力比較部は、現在の整流器出力電力値と所定時間前の整流器出力電力値とを取得し、その大小関係を出力する。探索動作電圧決定部は、現在の整流器出力電力値が所定時間前の整流器出力電力値よりも大きい場合に探索動作電圧の変位量の符号を反転させ、それ以外の場合に探索動作電圧の変位量の符号を反転させないで生成した符号検証済変位量を探索動作電圧に加えたものを、新たな探索動作電圧として出力する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の直流電源システムによれば、新たなハードウェアを追加せずに太陽光発電装置をＭＰＰＴ制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】従来の直流電源システムの概要を示すブロック図。
【図２】太陽光発電装置のＩ−Ｖ特性を日照量ごとに示す図。
【図３】本発明の実施例１、２、３の直流電源システムの概要を示すブロック図。
【図４】本発明の実施例１、２、３の整流器の構成を示すブロック図。
【図５】本発明の実施例１の整流器の制御部の構成を示すブロック図。
【図６】本発明の実施例１の整流器の制御部の動作を示すフローチャート。
【図７】本発明の実施例２の整流器の制御部の構成を示すブロック図。
【図８】本発明の実施例２の整流器の制御部の動作を示すフローチャート。
【図９】本発明の実施例３の整流器の制御部の構成を示すブロック図。
【図１０】本発明の実施例３の整流器の制御部の動作を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。
【００１１】
以下、図３、図４を参照して後述する本発明の各実施例の概要について説明する。図３は本発明の実施例１、２、３の直流電源システム１０、２０、３０の概要を示すブロック図である。図４は本発明の実施例１、２、３の整流器１、２、３の構成を示すブロック図である。図３に示すように、本発明の各実施例の直流電源システムは、整流器１（２、３）と、太陽光発電装置６と、整流器１（２、３）および太陽光発電装置６から直流電力を供給される通信装置（負荷）７と、整流器１（２、３）および太陽光発電装置６により浮動充電される蓄電池８とで構成される。実施例１の直流電源システム１０は、整流器１と、太陽光発電装置６と、通信装置７と、蓄電池８とで構成される。実施例２の直流電源システム２０は、整流器２と、太陽光発電装置６と、通信装置７と、蓄電池８とで構成される。実施例３の直流電源システム３０は、整流器３と、太陽光発電装置６と、通信装置７と、蓄電池８とで構成される。
【００１２】
図４に示すように、本発明の各実施例の直流電源システムが備える整流器１（２、３）は、制御部１１（２１、３１）と、出力電圧を後述する指令電圧Ｖに調整する整流・電圧調整部１２と、電流センサ１３と、電圧センサ１４とを備える。また、整流器１（２、３）は、蓄電池８への電力供給のＯＮ／ＯＦＦを制御するＭＣ１６と、商用電源９に接続される第１端子１７と、太陽光発電装置６と、通信装置７に接続される第２端子１８と、蓄電池８に接続される第３端子１９とを備える。実施例１の整流器１は、制御部１１を備える。実施例２の整流器２は、制御部２１を備える。実施例３の整流器３は、制御部３１を備える。図中破線で示した線は制御信号の伝送経路を意味する。
【００１３】
本発明では、既存の整流器に電圧可変機能を追加した整流器１、２、３の電圧可変制御により、太陽光発電装置６のＭＰＰＴ制御を可能とした。実施例１、２、３の整流器１、２、３の実装方法としては、例えば既存の整流器に制御ソフトを追加するだけで足り、新たなハードウェアを必要としない。そのため、コストが低く抑えられる。無線通信基地局の直流電源システムの場合、無線装置が供給をうける直流電圧は４１Ｖ〜５７Ｖの範囲になっているため、整流器１、２、３は、この範囲で直流電圧を変更できるようにする。
【００１４】
日射量が多く、例えば太陽光発電装置６の最適動作電圧が５５Ｖ程度の場合は、整流器１、２、３の出力電圧を５５Ｖに設定して、最大限発電させる。日射量が低く、例えば太陽光発電装置６の最適動作電圧が５３Ｖ程度の場合は、整流器１、２、３の出力電圧を５３Ｖに設定して、最大限発電させる。
【実施例１】
【００１５】
以下に述べる実施例１の整流器１は、自身の出力電力から太陽光発電装置６の発電電力が最大になる瞬間を予測することができる。通信装置７の負荷消費電力はほぼ一定のため、太陽光発電装置６の発電電力を最大化することは、整流器１の出力電力を最小化することにほぼ等しい。したがって、本実施例の整流器１は自身の出力電力が最小になるように整流器電圧を制御する。整流器出力電力が最小になるように整流器電圧を動的に制御することで、日射量変動に伴って変動する太陽光発電装置６の出力電力を最大に保つことが可能である。具体的には、整流器電圧（以下、指令電圧Ｖともいう）を所定時間おきに所定の変位量ずつ変位させ、所定時間おきに整流器出力電力Ｐ’を導出する。整流器出力電力Ｐ’は、整流器１が備える電流センサ１３と電圧センサ１４により測定される電流Ｉ’、電圧Ｖ’から導出可能である。現在の整流器出力電力Ｐ’と、所定時間前の整流器出力電力Ｐ’＿とを比較することにより、整流器電圧（指令電圧Ｖ）を変化させたときの整流器出力電力の増減を確認することが可能となる。整流器出力電力の微分値ｄＰ’が正である場合には、整流器出力電力が増加傾向にあるため、整流器電圧の変化の方向を反転（上昇→降下、降下→上昇）する必要がある。整流器出力電力の微分値ｄＰ’が負である場合には、整流器出力電力が減少傾向にあるため、整流器電圧の変化の方向を維持（上昇→上昇、降下→降下）する必要がある。これについて、図２の例を用いて具体的に説明する。例えば整流器電圧５０Ｖ、日射量が２００Ｗ／ｍ２のときを仮定する。整流器電圧５０Ｖのとき、整流器電圧を０．１Ｖ上昇させれば太陽光発電装置６の発電電力は増加する。発電電力が増加すれば、整流器出力電力は減少するので、整流器電圧の変化の方向を維持する必要がある。従って、整流器１は、整流器電圧を５０．０Ｖ→５０．１Ｖに上昇させる。５０．１Ｖのときも同様に、整流器出力電力は減少傾向にあるので、整流器電圧の変化の方向は維持される。従って、整流器１は、整流器電圧を５０．１Ｖ→５０．２Ｖに上昇させる。この操作を繰り返すと、やがて太陽光発電装置６の最適動作電圧（図２では約５１Ｖ）を超える電圧まで整流器電圧は上昇する。例えば、整流器電圧を５１．０Ｖ→５１．１Ｖに上昇させたとき太陽光発電装置６の発電電力が減少する場合には、整流器出力電力は増加するため、整流器電圧の変化の方向を反転する必要がある。従って、整流器１は、整流器電圧を５１．０Ｖ→５０．９Ｖに降下させる。この後、整流器電圧を５０．９Ｖ→５０．８Ｖに降下させたとき太陽光発電装置６の発電電力が減少する場合には、整流器出力電力は増加するため、整流器電圧の変化の方向を再度反転する必要がある。従って、整流器１は、整流器電圧を５０．９Ｖ→５１．０Ｖに上昇させる。このように、整流器電圧は、最適動作電圧の周辺で上昇下降を繰り返すことで、最適動作電圧周辺に収束していく。日照量が変動し、最適動作電圧が変動した場合には、再度上述の探索が行われ、整流器電圧は上昇下降を繰り返して最適動作電圧の周辺に落ち着く。この方法により、整流器出力電力は最小に保たれ、太陽光発電装置６の発電電力は最大に保たれる。
【００１６】
上記で概説した本実施例の整流器１の制御部１１の動作について、図５、６を参照してさらに詳細に説明する。図５は本実施例の整流器１の制御部１１の構成を示すブロック図である。図６は本実施例の整流器１の制御部１１の動作を示すフローチャートである。図５に示すように、本実施例の制御部１１は、電圧制御指令部１１１と、電力算出部１１２と、データ記憶部１１３と、符号決定部１１４と、探索動作電圧決定部１１５とを備える。符号決定部１１４は、電力比較部と１１４１と、符号反転部１１４２とを備える。
【００１７】
まず、電圧制御指令部１１１は、探索動作電圧Ｖ０を取得して、探索動作電圧Ｖ０を所定量ｄＶ変位させて指令電圧Ｖとして出力し、探索動作電圧の変位量ｄＶを出力する（Ｓ１１１）。電力算出部１１２は、電流センサ１３および電圧センサ１４から現在の電流値Ｉ’および電圧値Ｖ’を取得して現在の整流器出力電力値Ｐ’を求め、現在の整流器出力電力値Ｐ’を出力する（Ｓ１１２）。データ記憶部１１３は、現在の整流器出力電力値Ｐ’を所定時間前の整流器出力電力値Ｐ’＿とともに記憶する。電力比較部１１４１は、現在の整流器出力電力値Ｐ’と所定時間前の整流器出力電力値Ｐ’＿とを取得し、その大小関係を出力する（ＳＳ１１４１）。大小関係は、例えばＰ’＞Ｐ’＿（ｄＰ’＞０）の場合値１、Ｐ’≦Ｐ’＿（ｄＰ’≦０）の場合値０と設定すれば数値として扱うことができる。
【００１８】
次に、符号反転部１１４２は、大小関係（０ｏｒ１）と探索動作電圧の変位量ｄＶとを取得し、現在の整流器出力電力値Ｐ’が所定時間前の整流器出力電力値Ｐ’＿よりも大きい場合に（ＳＳ１１４１Ｙ）探索動作電圧の変位量ｄＶの符号を反転させて符号検証済変位量ｄＶ１として出力し（ＳＳ１１４２）、それ以外の場合に（ＳＳ１１４１Ｎ）探索動作電圧の変位量ｄＶの符号を反転させないで符号検証済変位量ｄＶ１として出力する。探索動作電圧決定部１１５は、符号検証済変位量ｄＶ１を取得して、探索動作電圧Ｖ０に符号検証済変位量ｄＶ１を加えたものを、新たな探索動作電圧Ｖ０として出力する（Ｓ１１５）。
【００１９】
このように、本実施例の直流電源システム１０によれば、新たなハードウェアを追加せずに太陽光発電装置をＭＰＰＴ制御することができる。
【実施例２】
【００２０】
続いて、本発明の実施例２にかかる整流器２について、その概略を説明する。実施例１においては整流器１を有効利用し、整流器出力電力を最小に保ち、太陽光発電装置６の出力電力を最大に保つことで、太陽光発電装置６のＭＰＰＴ制御を行い、蓄電池８に浮動充電を行いながら負荷（通信装置７）に給電するというものであった。本実施例の整流器２ではこれに加え、蓄電池８が充電（放電）を要するときには、蓄電池８の充放電特性に基づく充電（放電）に必要な電圧以上（以下）に整流器電圧を制限し、かつ電圧制限下において太陽光発電装置６の出力電力を最大に保つように制御する。蓄電池８の充放電電圧は蓄電池８のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）値と呼ばれる電池容量で一意に決まるので、リアルタイムのＳＯＣ値を制御部２１に読み込ませることでこれを解決する。
【００２１】
例えば、蓄電池８と太陽光発電装置６のみで負荷に給電したいとき、太陽光発電装置６の発電電力を最大にする整流器電圧が５２Ｖであり、蓄電池８の放電電圧が５１Ｖ以下であると仮定した場合、整流器電圧を蓄電池８の放電電圧の５１Ｖ以下に設定して蓄電池８の放電を可能にしながら、電圧制限（５１Ｖ以下）の条件下において太陽光発電装置６の発電電力を最大にする整流器電圧を探索する。また、太陽光発電装置６による発電電力が負荷を上回り、余剰電力で蓄電池８に充電を行いたいとき、太陽光発電装置６の発電電力を最大にする整流器電圧が５２Ｖであり、蓄電池８の充電電圧が５３Ｖ以上であると仮定すると、整流器電圧を蓄電池８の充電電圧の５３Ｖ以上に設定して蓄電池８への充電を可能にしながら、電圧制限（５３Ｖ以上）の条件下において太陽光発電装置６の発電電力を最大にする整流器電圧を探索する。ただし、このとき電圧を変更することで負荷に対する給電が行えないときは、負荷への給電を優先すべく、蓄電池８の充電を行わない。
【００２２】
上記で概説した本実施例の整流器２の制御部２１の動作について、以下、図７、図８を参照してさらに詳細を説明する。図７は本実施例の整流器２の制御部２１の構成を示すブロック図である。図８は本実施例の整流器２の制御部２１の動作を示すフローチャートである。図７に示すように、本実施例の制御部２１は、電圧制御指令部１１１と、電力算出部１１２と、データ記憶部１１３と、符号決定部２１４と、探索動作電圧決定部２１５とを備える。符号決定部２１４は、電力比較部と１１４１と、符号反転部１１４２と、電圧算出部２１４３と、充放電制御取得部２１４４と、定義域決定部２１４５と、定義域比較部２１４６とを備える。本実施例の制御部２１は符号決定部２１４に電圧算出部２１４３、充放電制御取得部２１４４、定義域決定部２１４５、定義域比較部２１４６が追加されている点、探索動作電圧決定部１１５が探索動作電圧決定部２１５に変更されている点において実施例１の制御部１１とは異なる。その他の同一名称、同一番号を付した各構成については、実施例１と同様であるため、説明を割愛する。
【００２３】
電圧算出部２１４３は、大小関係（０ｏｒ１）と符号検証済変位量ｄＶ１と電圧センサ１４から現在の電圧値Ｖ’を取得して、現在の整流器出力電力値Ｐ’が所定時間前の整流器出力電力値Ｐ’＿よりも大きい場合に、符号検証済変位量ｄＶ１を２倍して電圧センサ１４から取得した電圧値Ｖ’に加算した電圧値（Ｖ１とする）と、符号検証済変位量ｄＶ１とを出力し、それ以外の場合に、電圧センサ１４から取得した電圧値Ｖ’（Ｖ１とする）と符号検証済変位量ｄＶ１とを出力する（ＳＳ２１４３）。充放電制御取得部２１４４は、蓄電池８からＳＯＣ値と、充電要求または放電要求を取得し、ＳＯＣ値から充放電可能電圧ＶＳＯＣを算出し、充電要求または放電要求と、充放電可能電圧ＶＳＯＣを出力する（ＳＳ２１４４）。定義域決定部２１４５は、蓄電池８からの要求が充電要求である場合には、充放電可能電圧ＶＳＯＣより大きい電圧を保つように電圧の定義域を設定して出力し、蓄電池８からの要求が放電要求である場合には、充放電可能電圧ＶＳＯＣより小さい電圧を保つように電圧の定義域を設定して、充電要求または放電要求とともに出力する（ＳＳ２１４５）。定義域比較部２１４６は、電圧算出部２１４３が出力した電圧値Ｖ１が電圧の定義域を満たさない場合に、充電要求時には符号検証済変位量ｄＶ１の符号を正とし、放電要求時には符号検証済変位量ｄＶ１の符号を負として符号再検証済変位量ｄＶ２として出力し、それ以外の場合に、符号検証済変位量ｄＶ１の符号を反転させないで符号再検証済変位量ｄＶ２として出力する（ＳＳ２１４６）。探索動作電圧決定部２１５は、符号再検証済変位量ｄＶ２を取得して、探索動作電圧Ｖ０に符号再検証済変位量ｄＶ２を加えたものを、新たな探索動作電圧Ｖ０として出力する（Ｓ２１５）。
【００２４】
このように、本実施例の直流電源システム２０によれば、蓄電池８の充放電特性に基づく充電や放電を行うことができる電圧の定義閾内に整流器電圧を制限し、かつ制限された電圧の定義閾内において太陽光発電装置６の出力電力を最大に保つように制御することができる。
【実施例３】
【００２５】
続いて、本発明の実施例３にかかる整流器３について、その概略を説明する。実施例１においては整流器１を有効利用し、整流器出力電力を最小に保ち、太陽光発電装置６の出力電力を最大に保つことで、太陽光発電装置６のＭＰＰＴ制御を行い、蓄電池８に浮動充電を行いながら負荷（通信装置７）に給電するというものであった。ここで、太陽光発電装置６の発電電力が通信装置７の負荷を上回ったとき、商用電力を消費されずに、太陽光発電装置６は単独で通信装置７に給電しながら蓄電池８を浮動充電する。このとき、整流器内部の電流センサ１４の符号は反転する。符号が反転した場合に限り、実施例１とは反対に太陽光発電装置６の発電電力が増加するとき、整流器１の出力電力が増加する関係が成り立つ。従って符号が反転した場合に限り、実施例１とは反対に、整流器出力電力の微分値ｄＰ’が正である場合には、太陽光発電装置６の発電電力が増加傾向にあるため、整流器電圧の変化の方向を維持（上昇→上昇、降下→降下）する必要がある。整流器出力電力の微分値ｄＰ’が負である場合には、太陽光発電装置６の発電電力が減少傾向にあるため、整流器電圧の変化の方向を反転（上昇→降下、降下→上昇）する必要がある。この方法により、太陽光発電装置の出力電圧を最大に保つことができる。
【００２６】
上記で概説した本実施例の整流器３の制御部３１の動作について、以下、図９、図１０を参照してさらに詳細を説明する。図９は本実施例の整流器３の制御部３１の構成を示すブロック図である。図１０は本実施例の整流器３の制御部３１の動作を示すフローチャートである。図９に示すように、本実施例の制御部３１は、電圧制御指令部１１１と、電力算出部１１２と、データ記憶部１１３と、符号決定部３１４と、探索動作電圧決定部１１５とを備える。符号決定部３１４は、電力比較部と１１４１と、符号反転部３１４２とを備える。本実施例の制御部３１は、符号決定部３１４において実施例１と異なる符号反転部３１４２を備える。その他の同一名称、同一番号を付した各構成については、実施例１と同様であるため、説明を割愛する。
【００２７】
本実施例の符号判定部３１４２は、電流センサが負の値を示す場合に、実施例１とは逆の制御を行う。具体的には、符号判定部３１４２は、現在の整流器出力電力値Ｐが所定時間前の整流器出力電力値Ｐ＿よりも小さい場合に探索動作電圧の変位量ｄＶの符号を反転させて符号検証済変位量ｄＶ１として出力し、それ以外の場合に探索動作電圧の変位量ｄＶの符号を反転させないで符号検証済変位量ｄＶ１として出力する（ＳＳ３１４２）。
【００２８】
このように、本実施例の直流電源システム３０によれば、電流センサが負の値を示す場合であっても適切に太陽光発電装置をＭＰＰＴ制御することができる。
【００２９】
［変形例１］
続いて上述した実施例の直流電源システム１０、２０、３０の変形例について説明する。上述の実施例では、直流電源システムの電力供給先として通信装置７を挙げて説明したが、本発明の直流電源システムの電力供給先はこれに限定されるものではなく、負荷がほぼ一定の装置であればどんな装置の給電用途に用いてもよい。
【００３０】
また、上述の実施例では、整流器１（２、３）の内部に電流センサ１３と電圧センサ１４を備えるものであったが、これは整流器１（２、３）の外に設置してもよい。例えば、太陽光発電装置６の出力電流を測定する電流センサを備えれば、太陽光発電装置６の発電電力を測定できるため、太陽光発電装置６の発電電力を最大にするように整流器５の電圧を制御することも可能である。
【００３１】
上述の各種の処理は、記載に従って時系列に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力あるいは必要に応じて並列的にあるいは個別に実行されてもよい。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもない。
【００３２】
また、上述の構成をコンピュータによって実現する場合、各装置が有すべき機能の処理内容はプログラムによって記述される。そして、このプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。
【００３３】
この処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、例えば、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等どのようなものでもよい。
【００３４】
また、このプログラムの流通は、例えば、そのプログラムを記録したＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型記録媒体を販売、譲渡、貸与等することによって行う。さらに、このプログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することにより、このプログラムを流通させる構成としてもよい。
【００３５】
このようなプログラムを実行するコンピュータは、例えば、まず、可搬型記録媒体に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、一旦、自己の記憶装置に格納する。そして、処理の実行時、このコンピュータは、自己の記録媒体に格納されたプログラムを読み取り、読み取ったプログラムに従った処理を実行する。また、このプログラムの別の実行形態として、コンピュータが可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することとしてもよく、さらに、このコンピュータにサーバコンピュータからプログラムが転送されるたびに、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することとしてもよい。また、サーバコンピュータから、このコンピュータへのプログラムの転送は行わず、その実行指示と結果取得のみによって処理機能を実現する、いわゆるＡＳＰ（Application Service Provider）型のサービスによって、上述の処理を実行する構成としてもよい。
【００３６】
なお、本形態におけるプログラムには、電子計算機による処理の用に供する情報であってプログラムに準ずるもの（コンピュータに対する直接の指令ではないがコンピュータの処理を規定する性質を有するデータ等）を含むものとする。また、この形態では、コンピュータ上で所定のプログラムを実行させることにより、本装置を構成することとしたが、これらの処理内容の少なくとも一部をハードウェア的に実現することとしてもよい。
【図１】
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【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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【図９】
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【図１０】
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