(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池から電力変換装置を介して取り出される電力を最大電力に追従制御するために電力変換装置の出力電流を指令する電流指令値を制御する方法において、前記電力変換装置に与える電流指令値を増加させて行き、その際の前記太陽電池からの出力電力が増加方向であれば前記電流指令値を変化させる方向をそのまま維持し、前記出力電力が増加方向でなければ、その時点での動作点電圧に一定電圧を加えたところで制御するように電流指令値を変更し、そこから再度前記電流指令値を増加させていくようにしたことを特徴とする太陽電池の最大電力制御方法。
【請求項２】
前記太陽電池の前記出力電力が増加方向から減少方向になる度に前記電流指令値の変化幅を小さな値に変更するようにしたことを特徴とする請求項１記載の太陽電池の最大電力制御方法。
【請求項３】
前記太陽電池の前記出力電力の変化量に応じて前記電流指令値の変化幅を変更するようにしたことを特徴とする請求項１記載の太陽電池の最大電力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池を電源とし、その太陽電池からインバータ等で構成される電力変換装置を介して最大電力を効率よく取り出すための太陽電池の最大電力制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、太陽電池を電源とし、インバータ等の電力変換装置を介して所定の電力を供給する電源装置が注目されている。この太陽電池は、太陽電池に入射する日射量をパラメータとした場合、日射量の増大に従って電力が増大する傾向を有しており、また、その太陽電池の動作点により出力電力が大幅に変動する特性を有している。
【０００３】
このような特性を有する太陽電池から最大電力を効率よく取り出すために、特開昭５７−２０６９２９号公報等には、山登り法といわれる最大電力点追尾制御が提案されている。このものにあっては、一定の日射量の下において太陽電池が、図４に示すように、電圧−電力特性を有している場合、先ず太陽電池の出力電圧の基準動作電圧を開放電圧ＶＯＰから所定のサンプリング周期で一定の変化幅ΔＶＳで減少させていく。この間、電力は図中矢印ａの方向に増加して行く。すると、電力が最大電力点Ｐを越え矢印ｂの方向に減少して行く。この電力の減少を検出すると、今度は基準動作電圧を変化幅ΔＶＳで増加させる。これにより、電力は図中矢印ｃ方向に増加し、やがて最大電力点Ｐを越え矢印ｄ方向に減少し始める。そこでこの電力の減少を検出して、再び基準動作電圧を変化幅ΔＶＳで減少させる方向へ変化させる。以上の動作を繰り返して行くことにより基準動作電圧を最大電力点Ｐ近傍で往復させ、太陽電池の最大電力点を常に追従させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記した従来法では、太陽電池の最大電力Ｐよりも左側の領域、すなわち図４におけるＩの領域において山登り制御をしなければならないが、太陽電池の最大電力Ｐよりも右側の領域ＩＩに対して左側の領域Ｉは電流指令値の変化に伴う太陽電池の出力電力の変化が大きく、制御の安定性確保が困難であるという問題点を有していた。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、不安定な制御を行うことなく最大電力制御を精度良く行うことができる太陽電池の最大電力制御方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、太陽電池から電力変換装置を介して取り出される電力を最大電力に追従制御するために電力変換装置の出力電流を指令する電流指令値を制御する方法において、前記電力変換装置に与える電流指令値を増加させて行き、その際の前記太陽電池からの出力電力が増加方向であれば前記電流指令値を変化させる方向をそのまま維持し、前記出力電力が増加方向でなければ、その時点での動作点電圧に一定電圧を加えたところで制御するように電流指令値を変更し、そこから再度前記電流指令値を増加させていくようにしたことを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の太陽電池の最大電力制御方法において、前記太陽電池の前記出力電力が増加方向から減少方向になる度に前記電流指令値の変化幅を小さな値に変更するようにしたことを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の太陽電池の最大電力制御方法において、前記太陽電池の前記出力電力の変化量に応じて前記電流指令値の変化幅を変更するようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態に係る太陽電池の最大電力制御方法について図１乃至図３に基づき詳細に説明する。図１は太陽電池から最大電力を取り出す装置の一例である。１０は太陽電池、１１はインバータ、１３は商用電力系統、２１は電流検出器、２２は電圧検出器、２３は最大電力制御回路、２４は誤差増幅器、２５は電流制御回路である。
【００１０】
太陽電池１０の直流出力はインバータ１１において交流に変換され、保護継電器等を介して商用電力系統１３と連系されている。太陽電池１０の出力電流及び出力電圧は、電流検出器２１及び電圧検出器２２で検出され、その検出値は最大電力制御回路２３に入力される。最大電力制御回路２３では、入力された値に基づき電流指令値を出力する。電流指令値は電流検出器２１により検出された値と比較され、その偏差は誤差増幅器２４により増幅されて電流制御回路２５に入力される。電流制御回路２５では、誤差増幅器２４からの偏差に応じてこの偏差が零になるようにインバータ１１の出力電流を制御する。
【００１１】
ここで最大電力制御回路２３の動作について図２に基づき説明する。太陽電池１０は一定の日射量及び温度にあっては、図２に示すような特性を有しており、最大電力点Ｐにおいて動作させることが理想である。
【００１２】
最大電力制御回路２３にあっては、最初、太陽電池の動作点電圧が開放電圧ＶＯＰとなるように電流指令値を出力する（図２おいてＰ０に相当）。そして、所定のサンプリング周期で電流指令値を比較的大きな変化幅で増加させていく。その際、最大電力制御回路２３にあっては、出力電力の電圧微分値を算出し、この微分値が負の場合は電流指令値を増加させていく。この間、電力はＰ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４と増加していくことになる。
【００１３】
このまま電流指令値を増加させていくと、やがて出力電力は最大電力点Ｐを越え矢印ｂのように減少を始めることになる。最大電力制御回路２３にあっては、この状態を出力電力の電圧微分値が零若しくは正になったことにより検出する（図２おいてＰ５に相当）。そして、最大電力制御回路２３では、その時点での動作点電圧に所定電圧である５Ｖを加えたところから再度山登りを開始するように電流指令値を変更するようになっている。
【００１４】
上述した構成にあっては、以上の動作を繰り返すことにより、電流指令値は太陽電池１０の出力電力−出力電圧曲線における最大電力Ｐよりも右側の領域ＩＩで制御され、出力電力は最大電力Ｐの近傍を往復することになる。すなわち、太陽電池１０において精度よく制御を行うことが困難となる出力電力−出力電圧曲線における最大電力Ｐよりも左側の領域Ｉにおいて電流指令値を制御する必要がないため、安定的に最大電力制御を行うことが可能になるのである。
【００１５】
また、最大電力Ｐが日射量の変化などにより変動した場合でも、予め最大電力Ｐ近傍の定義を設定しておかずに柔軟で素早い追従制御が可能になる。
【００１６】
なお、太陽電池１０の出力電力が増加方向から減少方向になる度に、すなわち増加傾向にあった太陽電池１０の出力電力が最大出力Ｐを越え減少方向に転じる度に、電流指令値の変化幅を小さな値に変更するようにしてもよい。これにより、始動初期状態において変化幅を大きく設定しておけば最大電力Ｐへの追従速度を早めることが可能になるとともに、出力電力が増加方向から減少方向になる度に変化幅を小さくすることにより、最大電力Ｐでの振れ幅を小さくすることができ、最大電力制御の精度を高めることが可能になる。
【００１７】
また、図３（ｂ）に示すように、太陽電池１０の出力電力の変化量に応じて電流指令値の変化幅を変更するようにしてもよい。すなわち、出力電力の電圧微分値に応じて次の電流指令値を決定し、微分値の絶対値に比例して電流指令値の変化幅を変更するのである。これにより、始動初期状態のように動作点電圧が最大出力Ｐよりも大きく離れている状態にあっては、電流指令値の変化幅が大きくなるため最大電力Ｐへの追従速度を早めることが可能になるとともに、最大出力Ｐの近傍にあっては電流指令値の変化幅が小さくなるため最大電力Ｐでの振れ幅を小さくすることができ、最大電力制御の精度を高めることが可能になる。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の発明にあっては、太陽電池から電力変換装置を介して取り出される電力を最大電力に追従制御するために電力変換装置の出力電流を指令する電流指令値を制御する方法において、前記電力変換装置に与える電流指令値を増加させて行き、その際の前記太陽電池からの出力電力が増加方向であれば前記電流指令値を変化させる方向をそのまま維持し、前記出力電力が増加方向でなければ、その時点での動作点電圧に一定電圧を加えたところで制御するように電流指令値を変更し、そこから再度前記電流指令値を増加させていくようにしたので、太陽電池の出力電力−出力電圧曲線において最大電力よりも右側の領域において太陽電池を制御することが可能になるため、不安定な制御を行うことなく最大電力制御を精度良く行うことができる太陽電池の最大電力制御方法を提供することが可能になるという効果を奏する。
【００１９】
請求項２記載の発明にあっては、請求項１記載の太陽電池の最大電力制御方法において、前記太陽電池の前記出力電力が増加方向から減少方向になる度に前記電流指令値の変化幅を小さな値に変更するようにしたので、最大電力制御初期にあっては変化幅を大きくすることで最大電力の追従を速く行うことが可能になるとともに、最大電力近傍での変動状態にあっては変化幅を小さくすることで最大電力近傍における変動を安定的に行うことが可能になるという効果を奏する。
【００２０】
請求項３記載の発明にあっては、請求項１記載の太陽電池の最大電力制御方法において、前記太陽電池の前記出力電力の変化量に応じて前記電流指令値の変化幅を変更するようにしたので、電流指令値が最大電力よりも大きく離れているところにあっては電流指令値の変化幅を大きくすることで最大電力の追従を速く行うことが可能になるとともに、電流指令値が最大電力近傍にあるときはその変化幅を小さくすることで最大電力近傍における変動を安定的に行うことが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】太陽電池から最大電力を取り出す装置の一例を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態に係る最大電力制御方法を示す太陽電池の特性図である。
【図３】太陽電池の特性図であり、（ａ）は従来の最大電力制御方法に係るものであり、（ｂ）は本実施の形態に係る他の最大電力制御方法に係るものである。
【図４】従来の最大電力制御方法を示す太陽電池の特性図である。
【符号の説明】
１０  太陽電池
１１  インバータ
１３  商用電力系統
２１  電流検出器
２２  電圧検出器
２３  最大電力制御回路
２４  誤差増幅器
２５  電流制御回路
【図１】
0003567808.tif 000002
【図２】
0003567808.tif 000003
【図３】
0003567808.tif 000004
【図４】
0003567808.tif 000005