(57)【要約】      （修正有）【課題】発電パネルにおいて、簡単で有効な効率改善する装置を提供する。【解決手段】Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，，，，，Ｐｎは発電パネル、ＬＩＧＨＴは太陽光、ＰＯＳＩＴＩＶＥは発電パネルのプラス出力、ＮＥＧＡＴＩＶＥは発電パネルのマイナス出力である。ＡＣＴはパルス刺激装置で、発電パネルの発電効率を改善する装置である。Ｐ−ＩＮ−ＯＵＴはパルス刺激装置のプラス入出力端子であって、発電パネルと電力変換装置のプラス側に接続する。Ｎ−ＩＮ−ＯＵＴはパルス刺激装置のマイナス入出力端子であって、発電パネルと電力変換装置のマイナス側に接続する。ＩＮＶは電力変換装置、＋ＩＮは電力変換装置の電力入力端子のプラス端子、−ＩＮは電力変換装置の電力入力端子のマイナス端子、Ｒ，Ｓ，Ｔは電力変換装置の三相電力出力である。【選択図】図１
0003199390.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
請求項総ての記述に関し、
設計的  とは装置の設計の際、装置の用途に合わせ、設計者が設計する部分の局所的仕様を本案発明の本質とかかわりなく、選択決定することを意味するものとし、
太陽光発電プラントの発電源である発電パネルまたは発電パネルの複数が直列接続されたものを発電パネルとし、
太陽光発電プラントの、直流電力を交流電力に変換し、送配電線に供給する装置を電力変換装置とし、
発電パネルの出力電流に対する出力電圧の特性をIV特性とし、
以上の用語を定義し、
発電パネルの出力端子が電力変換装置の直流入力端子に接続されているものとし、
発電パネルの出力端子が接続された電力変換装置の直流入力端子に接続し、発電パネルが出力する電力を使って、エネルギーは小さいが短時間に高密度のエネルギーを周期的に放出する機能をパルス刺激装置とし、
パルス刺激装置は内部の回路を動作させるに必要な電源回路を有し、電源回路のプラス側をプラス操作電源とし、マイナス側をマイナス操作電源とし、マイナス操作電源はパルス刺激装置のマイナス入出力に接続されているものとし、
パルス刺激装置は、発電パネルのプラス側に接続するところのプラス入出力端子と、
発電パネルのマイナス側に接続するところのマイナス入出力端子と、の2個の端子を有するものとし、
以上の条件は請求項総てに適用するものとし、
パルス刺激装置は、エネルギーを蓄積するキャパシターを有するものとし、そのキャパシターをストレージキャパシターとし、
ストレージキャパシターのマイナス端子はパルス刺激装置のマイナス入出力端子に接続されているものとし、
ストレージキャパシターは、発電パネルの発電素子内部のダイオード構造部の内部消費電流を増加させる、かまたは、発電電流の方向に対し、逆方向に電流を流すか、のいずれかができる程度にエネルギーを放出できるものとし、
そのエネルギー放出をパルス刺激とし、
一回につき、パルス刺激の時間は、時定数換算で、通常0.3マイクロ秒から１ミリ秒の範囲にあるものとし、最大でも30ミリ秒以下であるものとし、
パルス刺激装置は、ストレージ回路にエネルギーを蓄積させる機能を有するものとし、
ストレージ回路はインダクターとトランジスターとダイオードからなるものとし、
そのインダクターをストレージインダクターとし、
そのトランジスターをストレージトランジスターとし、
そのダイオードをストレージダイオードとし、
ストレージトランジスターはバイポーラー型もしくは電界効果型であるとし、
ストレージインダクターの一方はパルス刺激装置のプラス入出力端子に接続し、他の一方はパルス刺激トランジスターのコレクター端子もしくはソース端子に接続されているものとし、
パルス刺激トランジスターのエミッター端子もしくはドレイン端子はパルス刺激装置のマイナス入出力端子に接続されているものとし、
パルス刺激トランジスターのベース端子もしくはゲート端子は後述のストレージ発振回路の出力端子に接続されているものとし、
プラス操作電源とマイナス操作電源の間でスイッチ動作を繰り返す回路をストレージ発振回路とし、
ストレージインダクターと、ストレージトランジスターのコレクター端子もしくはソース端子との接続部からストレージキャパシターのプラス端子に向けて順方向にストレージダイオードを接続し、
ストレージキャパシターのマイナス端子はパルス刺激装置のマイナス入出力端子に接続されているものとし、
ストレージキャパシターのプラス端子の電圧を抵抗器で分圧し、コンデンサーで平滑した電圧を  Es  とし、
その分圧比をストレージ分圧比  Ks  とし、
基準電圧  Ep  と  Es  を比較する回路を後述のストレージ検出回路とし、
基準電圧は、ストレージキャパシターのマイナス端子の電位を基準として、パルス刺激装置のプラス入出力端子の電圧を抵抗器で分圧し、コンデンサーで平滑した電圧であるとし、
基準電圧を  Ep  とし、
その分圧比を基準電圧分圧比  Kp  とし、
ストレージ電圧分圧比  Ks  と基準電圧分圧比  Kp  はあらかじめ設計的に決められた値、または、あらかじめ設計的に決められた方法で決定された値であるものとし、
ストレージキャパシターのプラス端子からパルス刺激装置のプラス端子に向けて、ストレージキャパシターに蓄積したエネルギーを放出するためのスイッチとして機能するトランジスターをパルス刺激トランジスターとし、
パルス刺激トランジスターは後述のパルス刺激制御回路によって制御されるものとし、
パルス刺激制御回路は、Es  が  Ep  より大なる条件のストレージ回路の出力をもって
パルス刺激トランジスターを導通させ、ストレージキャパシターに蓄積したエネルギーを発電パネルに向けて放出するものとし、
ストレージ検出回路の出力は  Es  が  Ep  より大きくなるタイミングでストレージ発振回路の発振を停止させるものとし、
その停止区間を発進停止区間とし、
発振停止区間の終了をもってストレージ発振回路の発振を開始するものとし、
発振停止区間はあらかじめ設計的に決められた方法により決定された時間長であるものとし、
パルス刺激装置は発電パネルから受ける電圧がパルス刺激装置を駆動するに充分である限り、パルス刺激動作を繰り返すものとし、
ストレージキャパシターと
ストレージインダクターと
ストレージトランジスターと
ストレージ発振回路と
ストレージダイオードと
ストレージ検出回路と
パルス刺激トランジスターと
パルス刺激制御回路と
を有するところの、
発電パネルの光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率を改善する装置。
【請求項２】
パルス刺激装置は、磁気エネルギーを蓄積するインダクターを有するものとし、そのインダクターをパルスインダクターとし、
パルスインダクターは一次巻線と二次巻線からなるものとし、
一次巻線の一方を一次プラス端子、他方を一次マイナス端子とし、
一次プラス端子にプラス電位を、一次マイナス端子にマイナス電位を加えたときに、二次巻線のプラス電位となる端子を二次プラス端子とし、マイナス電位となる端子を二次マイナス端子とし、
一次プラス端子は、パルス刺激装置のプラス入出力端子に接続されているものとし、
一次マイナス端子は、後述の  パルス刺激トランジスター  のコレクター端子もしくはソース端子に接続されているものとし、パルス刺激トランジスターのエミッター端子もしくはドレイン端子はパルス刺激装置のマイナス入出力端子に接続されているものとし、
パルス刺激トランジスターはバイポーラートランジスターもしくは電界効果トランジスターで構成し、パルスインダクターの一次マイナス端子とパルス刺激装置のマイナス入出力端子を接断する機能を持つものとし、
パルスインダクターの二次プラス端子は、ダイオードを介してパルス刺激装置のプラス入出力端子に向かって電流を流す方向に接続されているものとし、
そのダイオードをパルス刺激ダイオードとし、
パルスインダクターの二次マイナス端子はパルス刺激装置のマイナス入出力端子に接続されているものとし、
パルスインダクターに蓄積された磁気エネルギーは、短時間ではあるが、発電パネルの発電素子内部のダイオード構造部の内部消費電流を増加させる、かまたは、発電電流に対し、逆方向に電流を流すか、のいずれかができる程度にエネルギーを放出できるものとし、
一回につきエネルギーを放出する時間は、時定数換算で、通常0.3マイクロ秒から１ミリ秒の範囲にあるものとし、最大でも30ミリ秒以下であるものとし、
パルス刺激トランジスターのベース端子もしくはゲート端子は後述のシングルショットマルチバイブレーターの出力信号でドライブ回路を介して駆動されるものとし、
パルス刺激トランジスターのエミッターもしくはドレイン端子からパルス刺激装置のマイナス入出力端子へ流れる電流をパルスインダクター励磁電流とし、
パルスインダクター励磁電流を検出する回路を励磁電流検出回路とし、
励磁電流検出回路の出力は電圧であるものとし、その電圧に対応する検出電圧を  Ei  とし、
励磁電流に対する励磁電流検出電圧の比を  励磁電流検出比  Ki  とし、
後述の基準電圧  Ep  と  Es  を比較する回路を最大励磁電流検出回路とし、
基準電圧は、パルス刺激装置のプラス入出力端子の電圧を抵抗器で分圧し、コンデンサーで平滑した電圧であるものとし、
基準電圧はパルス刺激装置のマイナス入出力端子の電位を基準として、パルス刺激装置のプラス入出力端子の電圧を抵抗器で分圧し、コンデンサーで平滑した電圧であるとし、
その分圧比を  Kp  とし、
励磁電流検出比  Ki  と基準電圧分圧比  Kp  はあらかじめ設計的に決められた方法で決定された値であるものとし、
基準電圧を  Ep  とし、
パルス刺激トランジスターは後述のパルス刺激制御回路によって制御されるものとし、
パルス刺激制御回路は、  Ei  が  Ep  より大なることを検出する  条件でもって、シングルショットマルチバイブレーターを駆動し、その出力をもって、パルス刺激トランジスターを遮断させ、パルスインダクターに蓄積した磁気エネルギーを発電パネルに向けて放出するものとし、
パルス刺激制御回路は、パルス刺激トランジスターを遮断する時間を制御するものとし、その時間をパルス刺激遮断時間とし、
パルス刺激遮断時間はあらかじめ設計的に決められた値、または、あらかじめ設計的に決められた方法で決定された値であるものとし、
パルス刺激制御回路はシングルショットマルチバイブレーターの出力がパルス刺激トランジスターの遮断の終了をもってパルス刺激トランジスターを導通させパルスインダクターに励磁電流を流しはじめるものとし、
パルス刺激装置は発電パネルから受ける電圧がパルス刺激装置を駆動するに充分である限り、パルス刺激動作を繰り返すものとし、
パルスインダクターと
パルス刺激トランジスターと
パルス刺激ダイオードと
励磁電流検出回路と
パルス刺激制御回路と
を有するところの、
発電パネルの光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率を改善する装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発電パネルの効率改善
【背景技術】
【０００２】
明細書の記述において、下記用語を定義する。
請求項の記述中に定義した用語は明細書においても適用する。
発電電圧とは、発電中の発電パネルの出力電圧とする。
発電電流とは、発電中の発電パネルの出力電流とする。
発電電力とは、発電中の発電パネルの出力電力とする。
MPPとは、発電中の発電パネルから、電力変換装置が取り出す最大電力とする。
MPPTとは、発電中の発電パネルから、電力変換装置が最大電力を取り出すためのトラッキング動作、または、その動作軌跡とする。
【０００３】
発電パネルの効率改善には以下のファクターが考えられる。
第１に、経済効果を尺度とするコストパフォーマンス。
第２に、発電素子の素材や製造方法や構造。
第３に、発電素子の表面の素材。
第４に、発電素子の集合体である発電パネルの角度の調節方法。
第５に、光を集める方法。
第６に、発電素子の集合体であるパネルの冷却方法。
第７に、直流電力を交流電力に変換する装置の効率。
第８に、発電素子の内部の絶縁層に貯める電荷の制御。
第９に、発電素子内部のキャリヤーの制御。
第１０に、電柱、電線、建物、山、草木、などのパネルに影を作る要因の除去。
これらのファクターに対応した、多くの文献や特許出願がなされている。また、それぞれのファクターにおいても、多様な対応手法がある。
【０００４】
第１に、
Extraordinary Carrier Multiplication gated by a picosecond electric field pulse
Nature Communications Received 31 May 2011, Accepted 16 Nov 2011 Published 20 Dec 3011
この文献は  太陽光発電素子に  ピコ秒単位で電場パルス刺激を与えることが、素子内部の発電を司る部分のキャリヤーの状態を変える作用となり、発電量を増やすことができることを、主として理論的に説明したものである。商業的に使われている発電パネルの装置について実用的で具体的な構造や手法や回路として記述したものではない。
【０００５】
第２に、
アメリカ合衆国のUltra Solar Technology社の商品で、QuantumBoost  という商品がある。この商品は第１の技術文献に類似かまたは同様の原理により、すでに市場にある発電パネルの発電効率を改善するものである。同装置のメーカーによる説明ではナノ秒からピコ秒単位で電場パルス刺激を長時間与えることにより、発電効率を改善すべく、素子内部の発電を司る部分のキャリヤーの状態を変えるものである。
【０００６】
商品の説明によれば、
その１に、発電効率の改善効果が顕著になるまで、30時間を超える日照時間が必要である。その２に、その間、雨天や曇天が続くと、効果のほどが曖昧となる。
その３に、装置は装置固有の接地条件を必要とし、接地条件が効率改善の効果を左右する。その４に、天候と時間と設置条件が、効果の程度や効果が表れる時間に大きな影響を与える。
その５に、この商品は、ストリングと呼ばれているソーラパネルのグループの直近に設置され配線されなければならないことから、現場での作業性が悪く、実用性に照らしての難点が多い。
【０００７】
第３に、
出願番号  特願2005-171289
光の強さが低下したとき、直流から交流への変換装置のスイッチング周波数を低くすることにより、電力変換装置の損失を減らす手法である。既に市場で稼働している発電中の発電パネルの発電効率を改善するものではない。
【０００８】
第４に、
出願番号  特表2008-505597
直流から交流への変換装置が動作しない範囲に、光の強さが低下したとき、小さな出力を蓄電池の充電に利用し、十分充電できた状態で直流から交流への変換装置を駆動させることで、なお一層の電力を取り出そうとするものである。既に市場で稼働している発電中の発電パネルの発電効率を改善するものではない。
【０００９】
第５に、
出願番号  特願2015-094714
パルス刺激による発電パネルの効率改善の手法についての一般的なものである。
本案発明は、商品化に必要な、実働する具体的な回路手段と具体的な制御手段に関する。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【００１０】
第１に、発電パネルの発電効率において、これから設置しようとする発電設備が発電する電力量  の  費用に対する割合の大幅な改善。
第２に、第１と同様であるが、発電パネルに必要な枚数の、従来よりも大幅な縮小。
第３に、第１と同様であるが、既に設置され稼働している発電パネルの発電設備の全体の発電量の費用に対する割合の大幅な増加。
第４に、設置した時点から、効果が確認できるまでの時間が短時間であること。
第５に、設置した時点から、効果が確認できるまでの時間が天候に左右されない。
第６に、設置の際の配線の状態やアースとの関係に左右されない。
第７に、設置工事が簡単で、低コストであること。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１に、発電パネルにコンデンサーまたはインダクターに貯めたエネルギーを、発電による電流とは逆方向に瞬時に電流で注入または電圧を加える。
あらかじめ設計的に決められた方法によるタイミングで、発電パネルにパルス刺激を与える。パルス刺激のためのエネルギーは発電パネルの発電出力を利用する。
第２に、電力変換装置の電力入力の2個の端子を利用して、発電パネルにパルス刺激を与える装置を接続する。パルス刺激を与える装置の入出力は2端子である。
【考案の効果】
【００１２】
第１に、発電電力の極めて一部を利用し、発電量の大幅な改善ができる。
第２に、発電量の改善効果が現れるまでの時間が短い。
第３に、電圧または電流の刺激であることから、与えるパルス刺激の量の確定が容易であり、設計精度が高く、回路構成が簡素であり、装置の外形寸法を小さくできることも相まって低コストである。
第４に、電圧または電流の刺激であることから、効果が接地条件に依存せず、個々の発電設備の構造や現場単位の配線など、個別の条件にも依存されず、効率改善の信頼度が高い。
第５に、装置を接続する場所が電力変換装置の入力端子であることから、設置が簡単であり、したがって設置のためのコストが低い。
第６に、第１から第５までの効果の結果として、効率改善に要する総費用に対し、効率改善による発電量の増加による、経済効果が、元の発電設備よりも大幅に高い。同様に、結果として、効率改善装置も含めた発電設備全体の総費用に対する発電量の比率を大幅に改善する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】太陽光発電システムに、発電効率改善のパルス刺激装置を接続した本案発明の一応用例の構成図。
【図２】本案発明の一実施例の基本構成を説明する回路図であり、図１の  パルス刺激装置  ACT  の一実施回路例。
【図３】本案発明の実施例である、図２の  パルス刺激制御回路  CTRL-CAP  の一実施回路例。
【図４】パワスイッチとして使われるトランジスターのシンボル。
【図５】図３のパルス刺激制御回路  CTRL-CAP  の各部の信号と電圧の変化。
【図６】本案発明の一実施例の基本構成を説明する回路図であり、図１の  パルス刺激装置  ACT  の一実施回路例。
【図７】図５の  パルス刺激制御回路  CTRL-IDL  の一実施回路。
【図８】図７の  パルス刺激制御回路の各部の動作と発電パネルの電圧との関係の説明図。
【図９】パルス刺激装置が測定する発電パネルのIV特性の説明図。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１４】
発電中の電力変換装置の電力入力端子に接続することで機能する、発電パネルの効率改善装置。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
第１に、発電効率の改善によって生じる電力の販売と利用
第２に、既存の太陽光発電所の電力変換装置の各ストリングに接続するところのアフターマーケット商品としての効率改善装置の製造販売と設置工事。
第３に、発電効率改善機能を組み込んだ発電パネルの製造と販売。
第４に、発電効率改善機能を組み込んだ電力変換装置の製造と販売。
【実施例】
【００１６】
図１から図９の説明で、同記号は同機能である。
図１は、太陽光発電システムに、発電効率を改善する装置であるところのパルス刺激装置を接続した、本案発明の一実施例の構成図である。
P1, P2, P3, ,,,,Pn  は発電パネル、LIGHT  は太陽光、POSITIVE  は発電パネルのプラス出力、NEGATIVE  は発電パネルのマイナス出力である。
ACT  はパルス刺激装置で、発電パネルの発電効率を改善する装置であり、本案発明の回路を持つ。P-IN-OUT  はパルス刺激装置のプラス入出力端子であって、発電パネルと電力変換装置のプラス側に接続する。N-IN-OUT        はパルス刺激装置のマイナス入出力端子であって、発電パネルと電力変換装置のマイナス側に接続する。
【００１７】
INV  は       電力変換装置、+IN  は電力変換装置の電力入力端子のプラス端子、-IN  は電力変換装置の電力入力端子のマイナス端子、R,S,T  は電力変換装置の三相電力出力である。
電力変換装置は発電パネルが発電する電力を最大効率で取り出すための、MPPTと称される、機能を備えている。パルス刺激装置は発電電力の一部を使って発電パネルにパルス電圧もしくはパルス電流の刺激を与える。この刺激の蓄積によって、発電パネルの発電効率が改善される。
【００１８】
図２は、本案発明の一実施例の基本構成を説明する回路図であり、図１の  パルス刺激装置  ACT  の一実施回路例を示す。
インダクターとスイッチの回路で、発電パネルの出力電圧よりも高い電圧を発生し、コンデンサーに蓄積する。コンデンサーに溜まったエネルギーを瞬時に発電パネルに向けて放出することで、電圧または電流の刺激を発生する。
【００１９】
INDUCT-STR  はストレージインダクター、SW-STR  はストレージトランジスターである。SW-STR  が導通状態になることで、INDUCT-STR  に励磁電流が流れ、磁気エネルギーが蓄積される。SW-STR  が遮断状態になると励磁電流は  二次巻線に移り  REC-STR  ストレージダイオード  を通って、CAP-STR  ストレージキャパシターに流れる。INDUCT-STR  に溜まっていた磁気エネルギーは  CAP-STR  に電気エネルギーとして蓄積される。SW-STR  の接断を繰り返す毎に、CAP-STR  の電圧が上昇する。CAP-STR  の電圧があらかじめ設計的に決められた値またはあらかじめ設計的に決められた方法による値を超えると、SW-CAP  パルス刺激トランジスター  を導通状態とし、CAP-STR  に溜まっているエネルギーを  P-IN-OUT  に向けて、即ち、発電パネルに向けて一瞬のうちに放出する。
【００２０】
CTRL-CAP  パルス刺激制御回路  は一連のパルス刺激動作の制御を司る。
Vbb  は       パルス刺激制御回路のプラス電源入力、Vss  はパルス刺激制御回路のマイナス電源入力である。
STRAGE  はストレージトランジスター制御出力、PULSE-CAP  はパルス刺激トランジスターの制御出力、STRAGE-DETECT  はストレージ検出入力である。
CTRL-CAP  パルス刺激制御回路  はSW-STR  をスイッチングさせるためのストレージ発振回路  CAP-STR  に溜まったエネルギーに対応する電圧と特定の値とを比較する比較回路と、その結果によって  SW-CAP  を接断する回路を持つ。SW-CAP  の接断動作は発電パネルが発電しているかぎり継続して、発電パネルにパルス刺激を送る。
【００２１】
図３は  本案発明の一実施例の基本構成を説明する回路図であり、図２の  CTRL-CAP  の一回路例を示す。
DC-DC  はパルス刺激制御回路の内部操作電源であり、CTR-CAP  の回路を動作させるための操作電源を供給する。CMP  はコンパレーターで、後述の  Ep  と  Es  を比較する。
Ep  は発電パネルの電圧入力に対応する入力、
Es  はストレージキャパシターの電圧入力に対応する入力である。
Rp1，Rp2，Cp  は太陽光パネルの出力電圧測定用の分圧用抵抗と平滑用コンデンサーであり、高電圧である発電パネルの出力電圧を分圧し、パルス刺激装置自身が発生するパルス性のリップルと電力変換装置の動作の影響によるリップルの双方を平滑する。
Rs1，Rs2，Cs  はストレージキャパシターの電圧の分圧のための、抵抗と平滑用コンデンサーである。
【００２２】
SS-OSC  はストレージ発振回路の制御用のシングルショットマルチバイブレーターであって、Es  が  Ep  より大きくなった条件で  後述の  OSC  の発振をシングルショットで停止する。
OSC  はストレージ発振回路、INH  はストレージ発振回路の発振停止入力である。
DRV-STR  はストレージトランジスターのドライバー、STR  はDRV-STRの出力であり、図２と同様、SW-STR  の駆動信号である。
OSC  の発振が禁止されていない区間は  OSC  が発生する信号の周期で  SW-STR  が接断され、CAP-STR  に、パルス刺激のためのエネルギーが蓄積される。
【００２３】
SS-CAP  はパルス刺激トランジスターの制御用のシングルショットマルチバイブレーターである。  Es  が  Ep  より大きくなった条件で、CMP  の出力が  SS-CAP  を駆動し、パルス刺激のための短いパルスを発生する。DRV-CAP  はストレージキャパシターのドライバー、PULSE-CAP  はDRV-CAPの出力であり、図２の  SW-CAP  を接断する。
【００２４】
図４は  パワスイッチとして使われるトランジスターのシンボルを示す。
SW-STR  と  SW-CAP  と  後述の  SW-IDL  はいずれも発電パネルの  高電圧  強電流  の接断を司るスイッチである。大きく分類して、バイポーラー型のNPNとPNP  と  電界効果型のNチャネルとPチャネル、があって、用途によって構造的な違いがあり、使い分けられる。図５の（ａ１）、（ａ２）はバイポーラー型、（ｂ１）、（ｂ２）はバイポーラーと電界効果の混合型、（ｃ１）、（Ｃ２）、（ｄ１）、（ｄ２）は  電界効果型である。いずれのタイプのトランジスターも、設計的な選択によりいずれの用途のスイッチにも使うことができる。
トランジスターは  SW-STR、SW-CAP、と後述の  SW-IDL  であり、駆動入力は  DRV-STR-OUT、DRV-CAP-OUT  と  後述の  DRV-IDL-OUT  である。
本案発明の実施例ではマイナス側を基準とした、回路である。本案発明の回路は発電パネルへの電流または電圧による刺激を与えることが本質であることから、設計的に多様なバリエーションが存在するところの、個々のスイッチ回路についての詳細説明を省略する。
【００２５】
図５は  図３のパルス刺激制御回路  CTRL-CAP  の各部の信号と電圧の変化を示す。
CMP-OUT  は  CMP  の出力である。CMP  の出力、即ち、Es  がEp  より大きくなるタイミングで  CMP-OUT  がパルスを出力する。
CMP-OUTは  SS-OSC  とSS-CAP  の二つのシングルショットマルチバイブレーターを駆動する。
SS-OSC  はストレージ発振回路の停止のための、SS-OSC-OUT  を出力し、SS-CAP  はパルス刺激のための、SS-CAP-OUT  を出力する。
OSC-OUT  はストレージ発振回路の出力、V-CAP  はストレージキャパシターの電圧である。
【００２６】
T-INH  はストレージ発振回路の発振停止区間、T-STR  はストレージ発振回路の発振許可区間である。
T-PULSE  はパルス刺激区間である。MAX-STR  はストレージキャパシター電圧の最大値、
PULSE  はパルス刺激による発電パネルのプラス出力端子電圧、DROP  はストレージキャパシターへの充電による、発電パネルの電圧降下を示す。
OSC-OUT  が信号を出している区間、CAP-STR  は充電され、電圧が上昇する。Es  が  Ep  より大きくなったタイミングで、CAP-STR  の電圧がMAX-STRに達し、CAP-STR  に充電されたエネルギーが  発電パネルに放出される。
図はパルス刺激の結果を発電パネルの電圧で示すが、その刺激は電流でもある。
本案発明の本質は、発電パネルへの電圧もしくは電流のパルス刺激を与えることによって、発生する効率改善の現象を、実働回路によって確認しながら改良を加えたところの、回路構成にある。効率改善の効果を生むところの原理の如何を本質とするものではない。
【００２７】
図６は、本案発明の一実施例の基本構成を説明する回路図であり、図１の  パルス刺激装置  ACT  の一実施回路例を示す。図６の図２と異なる点は、パルス刺激に必要なエネルギーを貯めるエレメントが、図２と図３の実施例では、コンデンサーであることに対し、図７の実施例では、インダクターである点である。インダクターは加えられた電気エネルギーを磁気エネルギーとして蓄える。
【００２８】
INDUCT―PULSE  は磁気エネルギーを貯めるパルスインダクター、REC-PULSE  はパルスインダクターに貯めた磁気エネルギーを発電パネルに向けて放出させるためのパルス刺激ダイオード、CTRL-IDL  はパルス刺激制御回路、SW-IDL  はパルス刺激トランジスターである。SW-IDL  は  パルスインダクターの一次巻線の励磁電流を接断する役割を持つ。励磁電流を遮断すると、INDUCT-PULSE  の二次巻線から  REC-PULSE  を通じて  発電パネルに  電流パルスを放出する。SW−IDL  が  導通状態になった時点から励磁電流が流れ始め、増大し、IDL−SENSOR  励磁電流センサーの出力が大きくなり、CTRL-IDL  の  IDL-DETECT  励磁電流検出入力の電圧が大きくなる。
【００２９】
IDL-DETECT  の電圧が  あらかじめ決められた値、または、あらかじめ決められた方法により決定された値より大きくなると、SW-IDL  が遮断される。その結果、パルスインダクターに貯められた磁気エネルギーは電気エネルギーとして発電パネルに放出される。一連の動作は繰り返され、発電電力の一部を使って、パルス刺激装置は発電パネルにパルス刺激を送り続ける。
【００３０】
図７は図６の  CTRL-IDL  パルス刺激回路の  一実施例の回路図である。
Ri1，Ri2，Ci  は励磁電流検出用増幅と平滑のための、抵抗とコンデンサーである。
AMP  は増幅回路、Ei  はコンパレーターの励磁電流検出側の入力である。
CMP  コンパレーターは  Ei  が  Ep  より大きくなった条件で、SS-IDL  パルス刺激トランジスターの制御用のシングルショットマルチバイブレーターを駆動する。  SS-IDL  の出力は、DRV-IDL  パルス刺激制御トランジスターの制御用のドライバーを介して、SW-IDL  パルス刺激トランジスターを接断する。
DRV-IDL-OUT  は  DRV-IDL  の出力である。
【００３１】
図８は図７の実施例の  CTRL-IDL  パルス刺激制御回路  の各部の動作と発電パネルの電圧との関係の説明図である。
CMP-OUT  は  CMP  コンパレーターの出力、SS-IDL-OUT  は  SS-IDL  シングルショットマルチバイブレーターの出力、
I-IDL  はパルスインダクターの励磁電流、P-IN-OUT  は発電パネルの電圧である。
T-OFF  は励磁電流の遮断区間、T-IDL  は励磁電流の導通区間、MAX-IDL  は最大励磁電流、である。
【００３２】
図９は  パルス刺激装置が測定する発電パネルのIV特性の説明図である。
縦軸  V  は発電パネルの出力電圧軸、横軸  I  は発電パネルの出力電流軸、縦軸  W  は発電パネルの出力電力軸である。
IV1、IV2  はIV特性、
W1、W2  は出力電流に対する出力電力特性
図は、効率改善が進んだ発電パネルのIV特性の違いを示す。
IV1  は効率改善が進んでいない状態の特性、IV2  は効率改善が進んだ状態の特性である。出力電流が増加し、出力電圧が低下する途中に最大出力電力のポイント  MPP1   と  MPP2  がある。電力変換装置は  MPP1  あるいは  MPP2  付近で最大電力を出力すべく動作をする。
発電パネルは、大雑把に、低電圧領域と定電流領域があって、低電圧領域では発電パネルの内部抵抗により若干の電圧降下があり、定電流領域では発電パネルの本質である電流供給特性となる。低電圧特性と定電流特性の中間にMPPなる最大電力を出力するポイントがある。効率改善が進むことで、電流供給特性が改善され、MPPは電流値の大きい方向に移動する。電流低電圧特性は変化しない。電流特性の移動分が改善された効率と評価できる。
【符号の説明】
【００３３】
P1, P2, P3, ,,,,Pn          発電パネル
LIGHT                太陽光
POSITIVE             発電パネルのプラス出力
NEGATIVE             発電パネルのマイナス出力
ACT                  パルス刺激装置
P-IN-OUT             パルス刺激装置の電力入出力端子のプラス入出力
N-IN-OUT             パルス刺激装置の電力入出力端子のマイナス入出力
INV                  電力変換装置
+IN                  電力変換装置の電力入力端子のプラス側
-IN                  電力変換装置の電力入力端子のマイナス側
R,S,T                電力変換装置の三相電力出力線。
【００３４】
INDUCT-STR           ストレージインダクター
SW-STR               ストレージトランジスター
REC-STR              ストレージダイオード
CAP-STR              ストレージキャパシター
SW-CAP        パルス刺激トランジスター
CTRL-CAP             パルス刺激制御回路の一実施例
Vbb                  パルス刺激制御回路のプラス電源入力
Vss                  パルス刺激制御回路のマイナス電源入力
STR                  ストレージトランジスター制御出力
PULSE-CAP            パルス刺激トランジスターの制御出力
STR-DETECT           ストレージ検出入力
【００３５】
CMP                  コンパレーター
Ep                   発電パネルの出力電圧に対応する電圧
Es                   ストレージキャパシターの電圧に対応する電圧
Rp1，Rp2，Cp         分圧用抵抗と平滑用コンデンサー
Rs1，Rs2，Cs         分圧用抵抗と平滑用コンデンサー
SS-OSC               シングルショットマルチバイブレーター
OSC                  ストレージ発振回路
INH                  ストレージ発振回路の発振停止入力
DRV-STR              ストレージトランジスターのドライバー
SS-CAP               シングルショットマルチバイブレーター
DRV-CAP              ストレージキャパシターのドライバー
【００３６】
CMP-OUT              CMP  の出力
SS-OSC-OUT           SS-OSCの出力
SS-CAP-OUT           SS-CAPの出力
OSC-OUT              ストレージ発振回路の出力
V-CAP                ストレージキャパシターの電圧
T-INH                ストレージ発振回路の発振停止区間
T-STR                ストレージ発振回路の発振許可区間
T-PULSE                     パルス刺激区間
MAX-STR              最大ストレージキャパシター電圧
PULSE                パルス刺激による発電パネルのプラス出力端子電圧
DROP                 CAP-STRへの充電による、発電パネルの電圧降下
【００３７】
INDUCT―PULSE パルスインダクター
REC-PULSE            パルス刺激ダイオード
CTRL-IDL             パルス刺激制御回路
SW-IDL               パルス刺激トランジスター
IDL                  パルス刺激トランジスター制御出力
IDL−SENSOR          励磁電流センサー
IDL-DETECT           励磁電流検出入力の電圧
【００３８】
Ri1，Ri2，Ci         励磁電流検出電圧増幅用の、抵抗と平滑用コンデンサー
AMP                  励磁電流検出電圧の増幅回路
Ei                   コンパレーターの励磁電流検出側の電圧入力
DRV-IDL              パルス刺激制御トランジスターの制御用のドライバー
IDL                  DRV-IDLの出力
【００３９】
CMP-OUT              CMP  の出力
SS-IDL-OUT           SS-IDL  の出力
I-IDL                パルスインダクターの励磁電流
T-OFF                励磁電流遮断区間
T-IDL                励磁電流導通区間
MAX-IDL              最大励磁電流
【００４０】
V                    発電パネルの出力電圧軸
I                    発電パネルの出力電流軸
W                    発電パネルの出力電力軸
IV1、IV2             IV特性
W1、W2        出力電流に対する出力電力特性
MPP1，MPP2           発電パネルから最大出力電力を引き出す点
【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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