(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測される太陽電池の出力電圧及び出力電流に基づいてこの太陽電池の発電電力を演算する演算手段と、
前記太陽電池の出力電圧及び出力電流を変化させる出力可変手段と、
前記出力可変手段を制御して前記出力電圧または出力電流を変化させることにより、前記演算手段で演算された発電電力の電力ピーク点を探索して複数個の電力ピーク点を発見し、最大電力点に追従制御する制御手段とを備え、
この制御手段が、太陽電池の電力―電圧カーブの曲率から複数個の電力ピーク点の存在の可能性を判断する機能を有することを特徴とする最大電力点追従装置。
【請求項２】
計測される太陽電池の出力電圧及び出力電流に基づいてこの太陽電池の発電電力を演算する演算手段と、
前記太陽電池の出力電圧及び出力電流を変化させる出力可変手段と、
並列した各モジュール列毎に設けられて数種類の直流電流量によってそれぞれが動作する多段のソーラーリレー手段と、
前記出力可変手段を制御して前記出力電圧または出力電流を変化させることにより、前記演算手段で演算された発電電力の電力ピーク点を探索して複数個の電力ピーク点を発見し、最大電力点に追従制御する制御手段とを備え、
この制御手段が、前記ソーラーリレー手段の電流量毎に異なる信号によって複数個の電力ピーク点の存在の可能性を判断する機能を有することを特徴とする最大電力点追従装置。
【請求項３】
複数個の電力ピーク点があると判断した場合、インバータ動作電圧範囲を探索する探索手段を有する請求項１または請求項２記載の最大電力点追従装置。
【請求項４】
計測される太陽電池の出力電圧及び出力電流に基づいてこの太陽電池の発電電力を演算する演算手段と、
前記太陽電池の出力電圧及び出力電流を変化させる出力可変手段と、
並列した各モジュール列毎に直流電流を測定する測定手段と、
前記出力可変手段を制御して前記出力電圧または出力電流を変化させることにより、前記演算手段で演算された発電電力の電力ピーク点を探索して複数個の電力ピーク点を発見し、最大電力点に追従制御する制御手段とを備え、
この制御手段が、前記測定手段によって測定した電流値が多いモジュール列に重みをつけて電流量が最大モジュール列に合わせた電力ピーク点に制御する機能を有することを特徴とする最大電力点追従装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、太陽電池を使用した発電装置、充電装置の最大電力点追従装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、太陽発電による分散型電源と商用電源を連系し、太陽光発電だけでは電力がまかなえない場合、その電力を系統側から供給するシステムが開発されている。
【０００３】
このようなシステムは、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池、太陽電池からの出力が他の太陽電池に逆流しないようダイオードや開閉器で構成された接続箱、太陽電池からの直流電力を商用電源と同期のとれた交流電力に変換する電力変換装置及び商用電源の異常を検出する保護装置で構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようなシステムなどに使用される太陽電池の直流電力−直流電圧特性（Ｐ−Ｖカーブ）は図４に示すように山型の特性になるので、山型の頂上（最大電力点）で動作するように電力変換装置等を制御してやれば、太陽電池の発電する電力を最大限に利用することができる。
【０００５】
ところが、太陽電池は温度、照度変化によって直流電力−直流電圧特性が大きく変化するため、最大電力点も大きく変化してしまう。この変化に対して最大電力が得られる点を探しながら動作するこの機能（アルゴリズム）を最大電力追従装置（機能）と呼ぶ。
【０００６】
この最大電力追従制御は基本的には電圧を変動させ、電力変化によって次回の変動方向を決定する方法を用いている。例えば、電圧を１Ｖ上昇させて電力変化がマイナスであれば、次回に電圧を−１Ｖ変動させるような方法である。すなわち図２３に示すフローチャートにおいて、先ず、制御手段が、出力可変手段を介してインバータ部を制御することにより、太陽電池の出力電圧を出力電圧範囲の上限から減少方向に、または出力電圧の下限方向から増加方向にΔＶ変化させ（ステップＳ１）、その出力電圧の変化に伴う直流電流を計測し（ステップＳ２）、演算手段により直流電力を演算する（ステップＳ３）。この直流電力が変化前の直流電力と比べて増加しているか否かを判断し（ステップＳ４）、直流電力が増加していると判断されると、電圧変動方向をそのまま（ステップＳ５）としてステップＳ１に向かう。また、ステップＳ４で直流電力が増加していないと判断されると、電圧変動方向が反転した（ステップＳ６）としてステップＳ１に至る。
【０００７】
太陽電池（太陽電池アレイ）３０は定格３ＫＷ出力の場合、図１に示すように直列に６枚のモジュールＭを接続してモジュール列Ｎを構成し、モジュール列Ｎを並列に５枚（計３０モジュール）接続して構成されている。一般的にモジュールＭ毎の出力電圧の違いからモジュールＭ（セルＳ）を保護するため、太陽電池３０の直列接続毎に逆流防止ダイオード３１を接続する。また、セルＳ、モジュールＭは直列に接続されているため、１個のセルＳが無出力状態（陰になった状態）になると解放状態となってしまうため、直列に接続されているモジュールＭが全て無出力状態になってしまう。これを防ぐため図３に示すように各モジュールＭ毎にバイパスダイオード３２を接続している。
【０００８】
太陽電池３０全体からの出力は各モジュールＭの総和となるが、セルＳの１つが陰になることでモジュールＭ全体が無出力状態となってしまうため直列に接続したモジュールＭにバラツキが発生する。このバラツキが、図５の（２）に示すように太陽電池出力に複数の電力ピーク点Ｔを発生させる。陰になる状態は木の葉が１つのセルＳ上に乗ったり、建物、木の陰がモジュールＭにかかったりすることによって発生する。
【０００９】
このような複数の電力ピーク点Ｔがある場合、上記した最大電力点追従制御では本当に最大電力点ＰＭａｘを発見することができないため、損失を発生させてしまうという問題点があった。
【００１０】
本発明は、上記の問題点に着目して成されたものであって、その第１の目的とするところは、複数個の電力ピーク点を発見し、最大電力点に制御する手段を持つことで、太陽電池の発電電力を最大限に利用することができる最大電力点追従装置を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の第２の目的とするところは、ハード的な追加は新たに必要なく、ソフト（アルゴリズム）の修正だけで太陽電池の発電電力を最大限に利用することができる最大電力点追従装置を提供することにある。
【００１２】
また、本発明の第３の目的とするところは、太陽電池の電力−電圧カーブの曲率を演算して、その演算結果によって複数個の電力ピーク点の可能性を判断するようにして最大電力点を発見することができる最大電力点追従装置を提供することにある。
【００１３】
また、本発明の第４の目的とするところは、並列した各モジュール列毎の出力電力を測定することにより、電力差から複数個の電力ピーク点が存在することを推測するようにして最大電力点を発見することができる最大電力点追従装置を提供することにある。
【００１４】
また、本発明の第５の目的とするところは、数種類の電流量によって動作する手段をもつ多段のソーラーリレーを使用し、電流量毎に異なる信号でインバータに送り、このインバータではその信号によって複数個の電力ピーク点の可能性を判断することができる最大電力点追従装置を提供することにある。
【００１５】
また、本発明の第６の目的とするところは、確実に複数個の電力ピーク点があると判断した後、探索し得て効率が改善される最大電力点追従装置を提供することにある。
【００１６】
また、本発明の第７の目的とするところは、確実に複数個の電力ピーク点があると判断した後、探索するため効率改善が行え、直流電流を監視しながら制御するためより精度の高い最大電力追従制御を行うことができる最大電力点追従装置を提供することにある。
【００１７】
また、本発明の第８の目的とするところは、複数個の電力ピーク点が根本的に発生しないという効果が得られ、また、小形化が実現できるし、柔軟性のあるシステムが構築でき、量産によるコスト低減の効果がある最大電力点追従装置を提供することにある。
【００１８】
また、本発明の第９の目的とするところは、探索することによる損失がなく、速やかな最大電力追従制御を行うことができ、また、直流電流を監視しながら制御をするため、より精度の高い最大電力追従制御を行うことができる最大電力点追従装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的に鑑み、請求項１に係わる発明は、計測される太陽電池の出力電圧及び出力電流に基づいてこの太陽電池の発電電力を演算する演算手段と、前記太陽電池の出力電圧及び出力電流を変化させる出力可変手段と、前記出力可変手段を制御して前記出力電圧または出力電流を変化させることにより、前記演算手段で演算された発電電力の電力ピーク点を探索して複数個の電力ピーク点を発見し、最大電力点に追従制御する制御手段とを備え、この制御手段が、太陽電池の電力―電圧カーブの曲率から複数個の電力ピーク点の存在の可能性を判断する機能を有することを特徴とする。
【００２０】
また、上記目的に鑑み、請求項２に係わる発明は、計測される太陽電池の出力電圧及び出力電流に基づいてこの太陽電池の発電電力を演算する演算手段と、前記太陽電池の出力電圧及び出力電流を変化させる出力可変手段と、並列した各モジュール列毎に設けられて数種類の直流電流量によってそれぞれが動作する多段のソーラーリレー手段と、前記出力可変手段を制御して前記出力電圧または出力電流を変化させることにより、前記演算手段で演算された発電電力の電力ピーク点を探索して複数個の電力ピーク点を発見し、最大電力点に追従制御する制御手段とを備え、この制御手段が、前記ソーラーリレー手段の電流量毎に異なる信号によって複数個の電力ピーク点の存在の可能性を判断する機能を有することを特徴とする。
【００２１】
また請求項３に係わる発明は、請求項１又は２記載の最大電力点追従装置において、複数個の電力ピーク点があると判断した場合、インバータ動作電圧範囲を探索する探索手段を有する。
【００２２】
また、請求項４に係わる発明は、計測される太陽電池の出力電圧及び出力電流に基づいてこの太陽電池の発電電力を演算する演算手段と、前記太陽電池の出力電圧及び出力電流を変化させる出力可変手段と、並列した各モジュール列毎に直流電流を測定する測定手段と、前記出力可変手段を制御して前記出力電圧または出力電流を変化させることにより、前記演算手段で演算された発電電力の電力ピーク点を探索して複数個の電力ピーク点を発見し、最大電力点に追従制御する制御手段とを備え、この制御手段が、前記測定手段によって測定した電流値が多いモジュール列に重みをつけて電流量が最大モジュール列に合わせた電力ピーク点に制御する機能を有することを特徴とする。
【００２８】
【作用】
また、請求項１の発明にあっては、太陽電池の電力―電圧カーブの曲率を演算して、その演算結果によって複数個の電力ピーク点の可能性を判断するようにして最大電力点を発見するものである。
【００２９】
また、請求項２の発明にあっては、数種類の電流量によって動作する手段をもつ多段のソーラーリレーを使用し、電流量毎に異なる信号でインバータに送り、このインバータではその信号によって複数個の電力ピーク点の可能性を判断する。
【００３０】
また、請求項３の発明にあっては、複数個の電力ピーク点があると判断した場合、インバータ動作電圧範囲をスキャンして最大電力点を発見するようにしたものであり、定期的（例えば１時間）に探索した場合は、複数の電力ピーク点がない場合も探索してしまうため損失が発生してしまうが、確実に複数個の電力ピーク点があると判断した後、探索するために効率が改善される。
【００３１】
また、請求項４の発明にあっては、複数個の電力ピーク点があると判断した場合、電流値が最大となるモジュール列に重みをつけ、そのモジュール列の電流値が最大になる位置に最大電力追従制御を行う。電流値が最大であるということから、発電量が最大であることが分かるので、このモジュール列の最大電力点が太陽電池全体の最大電力点になる可能性が大きい。この制御では、探索することによる損失がなく、速やかに最大電力追従制御を行うことができる。また、直流電流を監視しながら制御するため、より精度の高い最大電力追従制御を行うことができる。
【００３７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図６に、太陽光発電による分散型電源と商用電源とを系統連系する系統連系システムを示す。この図面において、１は商用電源の電力系統であり、発電所の主電源２と、この発電所２からの電力を降圧して配電する変電所３と、配電線４に設けられた遮断器５と、供給された電力を降圧して各家庭に供給する柱上変圧器６とを備えている。
【００３８】
各家庭に設置された分散型電源は、太陽電池（太陽電池アレイ）８と、この太陽電池８から出力される直流電力を交流電力に変えるインバータ回路９を内蔵したインバータ装置１０とを備えている。
【００３９】
このインバータ装置１０は、商用電源の電力系統１から分散型電源を切り離す遮断器１１と、周波数変動や電圧変動に基づいて、商用電源の電力系統１の遮断器５の開成を検知して遮断器１１を開成させる開成検知手段１２とを含む系統連系保護装置を内蔵した構成となっている。
【００４０】
かかる系統連系システムにおいては、計測される太陽電池８の出力電圧及び出力電流に基づいて、太陽電池８の発電電力を演算する演算手段１４と、太陽電池８の出力電圧を変化させる出力可変手段１５と、この出力可変手段１５を制御して太陽電池８の出力電圧を変化させることにより、演算手段１４で演算された発電電力が最大となる出力電圧値を探索する探索動作を、一定の時間間隔をあけて断続的に行う制御手段１６と、発電量が異常であるときなどに表示を行う表示手段１７とを備えている。そして、前記開成検知手段１２、演算手段１４、出力可変手段１５及び制御手段１６は、マイクロコンピュータ２０によって構成されている。
【００４１】
この制御手段１６は、出力可変手段１５を介してインバータ回路９を制御することにより、太陽電池８の出力電圧を変化させ、演算手段１４から出力される電力が最大となる電圧値を探索するものである。
【００４２】
（実施例１）
この実施例は、上記した系統連系システムを用いて実施されるものである。この実施例は、複数個の電力ピーク点Ｔを発見し、最大電力点ＰＭａｘに制御するものであり、前記制御手段１６が、出力可変手段１５を介してインバータ回路９を制御することにより、太陽電池８の出力電圧を変化させ、演算手段１４から出力される電力が最大となる電圧値を探索することによりなされる。
【００４３】
このような発電制御の動作を図７に示すフローチャートに基づいて説明する。先ず、制御手段１６が、出力可変手段１５を介してインバータ回路９を制御することにより、太陽電池８の出力電圧（Ｖｄｃ）を出力電圧範囲の上限から減少方向に、または出力電圧（Ｖｄｃ）の下限方向から増加方向にΔＶ変化させ（ステップＳ１）、その出力電圧（Ｖｄｃ）の変化に伴う直流電流（Ｉｄｃ）を計測し（ステップＳ２）、演算手段１４により直流電力（Ｖｄｃ×Ｉｄｃ）を演算する（ステップＳ３）。この直流電力（Ｖｄｃ×Ｉｄｃ）が変化前の直流電力と比べて増加しているか否かを判断し（ステップＳ４）、直流電力（Ｖｄｃ×Ｉｄｃ）が増加していると判断されると、電圧変動方向にそのまま（ステップＳ５）出力電圧を変化させる。直流電力が減少していると、電力ピーク点Ｔがあると判断し、そのときの出力電圧Ｖｐ１と一つ前の出力電圧Ｖｐ１´を制御手段１６内にあるメモリに記憶する（図１９参照）。以上のステップＳ１〜ステップＳ５を他方の出力電圧範囲限界値まで繰り返し、ステップＳ７に至る。このステップＳ７では前記メモリに記憶された電力ピーク点Ｔの出力電圧の数から、複数個の電力ピーク点Ｔがあるか否かを判断する。
【００４４】
ステップＳ７で複数個の電力ピーク点Ｔがあると判断されると複数個の電力ピーク点Ｔの各々に対し、前記メモリに記憶された出力電圧間をΔＶより小さい電圧幅で小刻みに変化させ、ステップＳ１〜ステップＳ５と同様な方法で各々の最大電力を演算し、それらの内で最も大きい電力をＰＭａｘとして、最大電力点ＰＭａｘを発見し（ステップＳ９）、電圧指令値を最大電力点ＰＭａｘに変更する（ステップＳ１０）。
【００４５】
このように、複数個の電力ピーク点Ｔを発見し、最大電力点ＰＭａｘに制御する手段を持つことで、太陽電池８の発電電力を最大限に利用する効果が得られる。
【００４６】
（実施例２）
この実施例は、上記した系統連系システムを用いて実施されるものである。この実施例は、定期的、例えば１時間毎にインバータの動作電圧範囲を探索することによって電力ピーク点を発見するようにするものである。
【００４７】
このような発電制御の動作を図８に示すフローチャートに基づいて説明する。先ず、制御手段１６が、出力可変手段１５を介してインバータ回路９を制御することにより、太陽電池８の出力電圧を出力電圧範囲の上限から減少方向に、又は出力電圧の下限方向から増加方向にΔＶ変化させ（ステップＳ１）、その出力電圧の変化に伴う直流電流を計測し（ステップＳ２）、演算手段により直流電力を演算する（ステップＳ３）。この直流電力が変化前の直流電力と比べて増加しているか否かを判断し（ステップＳ４）、直流電力が増加していると判断されると、電圧変動方向をそのまま（ステップＳ５）としてステップ７に至る。直流電力が減少していると判断すると電圧変動方向を反転させて（ステップＳ６）、ステップＳ７に至る。ステップＳ７で探索（スキャン）時間か、否かを判断し、否の場合はステップＳ１〜ステップＳ６を繰り返す、通常の最大電力点追従操作を繰り返す。探索時間の場合は、図９に示すように動作電圧範囲Ｌを定期的に探索させ、直流電圧と直流電力の計測を行う。探索は、ステップＳ８で行われ、例えば実施例１に示す方法で行われる。
【００４８】
そして、最大電力点ＰＭａｘを発見し（ステップＳ９）、電圧指令値を最大電力点ＰＭａｘに変更する（ステップＳ１０）。
【００４９】
この実施例では、ハード的な追加は新たに必要なく、ソフト（アルゴリズム）の修正だけで太陽電池８の発電電力を最大限に利用する効果が得られる。
【００５０】
（実施例３）
この実施例は、上記した系統連系システムを用いて実施されるものである。この実施例は、太陽電池の電力−電圧カーブに曲率を演算して、その演算結果によって複数個の電力ピーク点Ｔの可能性を判断するようにし、最大電力点ＰＭａｘを発見するようにするものである。
【００５１】
すなわち、図１０の（１）に示すように太陽電池特性の通常のＰ−Ｖカーブでは最大電力点ＰＭａｘ付近の曲率（△Ｐ／△Ｖ）は小さくなっている。しかし、図１０の（２）に示すように複数個の電力ピーク点ＴがあるＰ−Ｖカーブでは最大電力点ＰＭａｘ付近の曲率（△Ｐ／△Ｖ）は大きくなっている。この曲率を常時監視しておき、あるしきい値を越えたとき複数個の電力ピーク点Ｔが存在すると判断し、最大電力点ＰＭａｘを発見するようにするものである。
【００５２】
このような発電制御の動作を図１１に示すフローチャートに基づいて説明する。先ず、制御手段１６が、出力可変手段１５を介してインバータ回路９を制御することにより、太陽電池８の出力電圧を出力電圧範囲の上限から減少方向に、又は出力電圧の下限方向から増加方向にΔＶ変化させ（ステップＳ１）、その出力電圧の変化に伴う直流電流を計測し（ステップＳ２）、演算手段により直流電力を演算する（ステップＳ３）。この直流電力が変化前の直流電力と比べて増加しているか否かを判断し（ステップＳ４）、直流電力が増加していると判断されると、電圧変動方向をそのまま（ステップＳ５）としてステップＳ１に向かう。また、ステップＳ４で直流電力が増加していないと判断されると、電圧変動方向が反転した（ステップＳ６）としてステップＳ７に至る。
【００５３】
ステップＳ４において、直流電力が減少した場合は、電力ピーク点Ｔの付近にあることを意味する。このとき、電力ピーク点Ｔの付近であると判断したら、Ｐ−Ｖカーブの曲率（△Ｐ／△Ｖ）を演算手段により演算する（ステップＳ７）。
【００５４】
ステップＳ８において曲率（△Ｐ／△Ｖ）をしきい値と比較して、曲率（△Ｐ／△Ｖ）がしきい値を越えたとき、複数個の電力ピーク点Ｔが存在すると判断  （予測）して探索し（ステップＳ９）、最大電力点ＰＭａｘを発見し（ステップＳ１０）、電圧指令値を最大電力点ＰＭａｘに変更し（ステップＳ１１）、ステップＳ１に帰る。複数の電力ピーク点Ｔの探索は、例えば実施例１の方法で行う。また、ステップＳ９において曲率（△Ｐ／△Ｖ）をしきい値と比較して、曲率（△Ｐ／△Ｖ）がしきい値を越えていないと判断するとステップＳ１に帰る。
【００５５】
（実施例４）
この実施例は、上記した系統連系システムを用いて実施されるものである。この実施例は、並列した各モジュール列Ｎ毎に直流電流を測定する手段を持ち、この測定手段によって測定した電流値によって複数個の電力ピーク点Ｔの可能性を判断するようにしたものである。
【００５６】
太陽電池３０の構成は、図１に示すようにモジュールＭを直列、並列に接続すし、また、各並列したモジュール列Ｎ毎にモジュールＭ（セルＳ）を保護するために逆流防止ダイオード３１を挿入しているため、並列したモジュール列Ｎ毎の出力電力（電圧）差によって図１０の（２）のように複数個の電力ピーク点Ｔが発生する。よって、並列したモジュール列Ｎ毎の出力電力を測定すれば、電力差から複数個の電力ピーク点Ｔが存在することが推測できる。
【００５７】
太陽電池３０はインバータ装置１０によって一定直流電圧に制御されているので、直流電流差がそのまま直流電力差となるので、図１２に示すように並列したモジュール列Ｎの直流電流を電流計Ａで測定すればよい。並列したモジュール列Ｎ毎の直流電流の差によって陰になっているモジュールＭがあることを推測し、複数個の電力ピーク点Ｔがあることを判断する。すなわち、図１２に示すように並列したモジュール列Ｎの出力側に電流計Ａを設け、一のモジュール列Ｎの測定直流電流値が、他のモジュール列Ｎの測定直流電流値に比べて低い場合、一のモジュール列Ｎに陰になっているモジュールＭがあることを推測し、複数個の電力ピーク点Ｔがあることを判断（予測）する。なお、２１は逆流防止ダイオードである。
【００５８】
このような発電制御の動作を図１３に示すフローチャートに基づいて説明する。先ず、制御手段１６が、出力可変手段１５を介してインバータ回路９を制御することにより、太陽電池８の出力電圧を出力電圧範囲の上限から減少方向に、又は出力電圧の下限方向から増加方向にΔＶ変化させ（ステップＳ１）、その出力電圧の変化に伴う直流電流を計測し（ステップＳ２）、演算手段により直流電力を演算する（ステップＳ３）。この直流電力が変化前の直流電力と比べて増加しているか否かを判断し（ステップＳ４）、直流電力が増加していると判断されると、電圧変動方向をそのまま（ステップＳ５）としてステップＳ７に向かう。また、ステップＳ４で直流電力が増加していないと判断されると、電圧変動方向が反転した（ステップＳ６）としてステップＳ７に至る。
【００５９】
ステップＳ７において、並列した各モジュール列Ｎ毎の直流電流を電流計Ａで測定し、各モジュール列Ｎの直流電流を比較する（ステップＳ８）。そして、モジュール列Ｎの直流電流の測定結果のバラツキが大きいか否かを判断する（ステップＳ９）。バラツキが少ない場合にはステップＳ１に戻る。バラツキが大きいと判断されると、そのモジュール列Ｎに陰になっているモジュールＭがあることを推測し、複数個の電力ピーク点Ｔを探す（ステップＳ１０）。探索の方法は実施例１の方法で行う。そして、最大電力点ＰＭａｘを発見し（ステップＳ１１）、電圧指令値を最大電力点ＰＭａｘに変更する（ステップＳ１２）。
【００６０】
（実施例５）
この実施例は、上記した系統連系システムを用いて実施されるものである。この実施例は、数種類の電流量によって動作する手段をもつ多段ソーラーリレー２２を使用し、電流量毎に異なる信号でインバータ装置１０に送り、このインバータ装置１０ではその信号によって複数個の電力ピーク点Ｔの可能性を判断するようにしたものである。
【００６１】
ソーラーリレーはコイル間に流れる電流によってオン作動する機能を持っている。逆流防止ダイオードでは順電圧×電流の電力を損失するため、効率改善のためにソーラーリレーがある。
【００６２】
この機能を利用し、ソーラーリレーに電流感度の異なるコイルを数種類並列に接続することで、電流量を段階的に知ることができる。このような方法で求めた電流量によって複数の電力ピーク点Ｔの存在を判断する。
【００６３】
すなわち、図１４に示すように並列した各モジュール列Ｎの出力側には多段ソーラーリレー２２が設けてある。このソーラーリレー２２は、例えばリレー接点Ｒ１に対して１０Ａ、５Ａ、２Ａ、１Ａ用の励磁コイルＫ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４を並列接続したものである。そして、各モジュール列ＮのモジュールＭが正常で出力がすべて１０Ａであるとしたとき、一のモジュール列Ｎの出力（直流電流）が低下して５Ａであるとき、前記ソーラーリレー２２の励磁コイルＫ２が励磁されてリレー接点Ｒ１がオン作動する。この時の励磁コイルＫ２からの信号を受けることにより、一のモジュール列Ｎに陰になっているモジュールＭがあることを推測し、複数個の電力ピーク点Ｔがあることを判断（予測）する。
【００６４】
このような発電制御の動作を図１５に示すフローチャートに基づいて説明する。先ず、制御手段１６が、出力可変手段１５を介してインバータ回路９を制御することにより、太陽電池８の出力電圧を出力電圧範囲の上限から減少方向に、又は出力電圧の下限方向から増加方向にΔＶ変化させ（ステップＳ１）、その出力電圧の変化に伴う直流電流を計測し（ステップＳ２）、演算手段により直流電力を演算する（ステップＳ３）。この直流電力が変化前の直流電力と比べて増加しているか否かを判断し（ステップＳ４）、直流電力が増加していると判断されると、電圧変動方向をそのまま（ステップＳ５）としてステップＳ７に向かう。また、ステップＳ４で直流電力が増加していないと判断されると、電圧変動方向が反転した（ステップＳ６）としてステップＳ７に至る。
【００６５】
ステップＳ７において、並列した各モジュール列Ｎのソーラーリレー２２の信号判定がなされ、各モジュール列Ｎの直流電流の測定結果のバラツキが大きいか否かを判断する（ステップＳ８）。バラツキが少ない場合にはステップＳ１に戻る。バラツキが大きいと判断されると、そのモジュール列Ｎに陰になっているモジュールＭがあることを推測し、複数個の電力ピーク点Ｔを探す（ステップＳ９）。そして、最大電力点ＰＭａｘを発見し（ステップＳ１０）、電圧指令値を最大電力点ＰＭａｘに変更する（ステップＳ１１）。
【００６６】
（実施例６）
この実施例は、上記した系統連系システムを用いて実施されるものである。この実施例は、実施例３、実施例４、実施例５の手段によって複数個の電力ピーク点Ｔがあると判断した場合、インバータ動作電圧範囲Ｌを探索して最大電力点を発見するようにしたものである。
【００６７】
定期的（例えば１時間）に探索した場合は、複数の電力ピーク点Ｔがない場合も探索してしまうため損失が発生してしまうが、確実に複数個の電力ピーク点Ｔがあると判断した後、探索するために効率が改善される。
【００６８】
このような発電制御の動作を図１６に示すフローチャートに基づいて説明する。先ず、制御手段１６が、出力可変手段１５を介してインバータ回路９を制御することにより、太陽電池８の出力電圧を出力電圧範囲の上限から減少方向に、又は出力電圧の下限方向から増加方向にΔＶ変化させ（ステップＳ１）、その出力電圧の変化に伴う直流電流を計測し（ステップＳ２）、演算手段により直流電力を演算する（ステップＳ３）。この直流電力が変化前の直流電力と比べて増加しているか否かを判断し（ステップＳ４）、直流電力が増加していると判断されると、電圧変動方向をそのまま（ステップＳ５）としてステップＳ７に向かう。また、ステップＳ４で直流電力が増加していないと判断されると、電圧変動方向が反転した（ステップＳ６）としてステップＳ７に至る。
【００６９】
ステップＳ７において、並列した各モジュール列Ｎの直流電流を電流計Ａで測定し、各モジュール列Ｎの直流電流を比較する（ステップＳ８）。そして、各モジュール列Ｎの直流電流の測定結果のバラツキが大きいか否かを判断する（ステップＳ９）。バラツキが少ない場合にはステップＳ１に戻る。バラツキが大きいと判断されると、そのモジュール列Ｎに陰になっているモジュールＭがあることを推測し、電力ピーク点Ｔとその個数を予想する（ステップＳ１０）。次に、予想点を探索し（ステップＳ１１）、そして、最大電力点ＰＭａｘを発見し（ステップＳ１２）、電圧指令値を最大電力点ＰＭａｘに変更する（ステップＳ１３）。ステップＳ１０での電力ピーク点Ｔとその個数の予想は次のようにして行われる。すなわち、図２０の（１）に示す太陽電池アレイ３０において、モジュール列Ｎ−１の電流量が３Ａ、モジュール列Ｎ−２の電流量が３Ａ、モジュール列Ｎ−３の電流量が２．５Ａ、モジュール列Ｎ−４の電流量が３Ａ、モジュール列Ｎ−５の電流量が２Ａである場合、これから２Ａ、２．５Ａ、３Ａとばらついていることが解る。これから３点の電力ピーク点Ｔがあると推測する。電力ピーク点Ｔが３点あると推測した後に、インバータの動作電圧範囲を探索（スキャン）して探す。そして、探索によって見つけた電力ピーク点Ｔの電力を比較して最大電力点ＰＭａｘになる点に制御を行う（図２０の（２）参照）。
【００７０】
（実施例７）
この実施例は、上記した系統連系システムを用いて実施されるものである。この実施例は、実施例４の手段によって複数個の電力ピーク点Ｔがあると判断した場合、直流電流から電力ピーク点Ｔの位置と個数を予測し、その周辺だけを探索して最大電力点ＰＭａｘを発見するようにしたものである。
【００７１】
実施例４の手段によって複数個の電力ピーク点Ｔがあると判断した場合、並列したモジュール列Ｎの電流差から電力ピーク点Ｔの数と、位置（電圧値）を推定する。例えば、図２１の（１）に示すように５並列のモジュール列Ｎを接続している場合において、電流値が第１のモジュール列Ｎ−１：１０Ａ、第２のモジュール列Ｎ−２：１０Ａ、第３のモジュール列Ｎ−３：８Ａ、第４のモジュール列Ｎ−４：１０Ａ、第５のモジュール列Ｎ−５：６Ａの場合を想定する。この場合、図２１の（１）の太陽電池アレイ３０において斜線部分が陰になっているモジュールＭである。
【００７２】
第３のモジュール列Ｎ−３と第５のモジュール列Ｎ−５のそれぞれの電流値が小さいので、電力ピーク点Ｔは第１のモジュール列Ｎ−１、第２のモジュール列Ｎ−２、第４のモジュール列Ｎ−４で決定される１点（Ｔ１）と、第３のモジュール列Ｎ−３で決定される１点（Ｔ２）と、第５のモジュール列Ｎ−５で決定される１点（Ｔ３）の計３点が推定される。そして、第１、第３、第５のモジュール列Ｎ−１、Ｎ−３、Ｎ−５の電力量が最大になるように制御し、全体の直流電力を比較し、全体の直流電力が最大の位置に制御すればよい。
【００７３】
この制御では、確実に複数個の電力ピーク点Ｔ（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）があると判断した後、探索するため効率改善が行え、直流電流を監視しながら制御するためより精度の高い最大電力追従制御を行うことができる。
【００７４】
このような発電制御の動作を図１７に示すフローチャートに基づいて説明する。先ず、制御手段１６が、出力可変手段１５を介してインバータ回路９を制御することにより、太陽電池８の出力電圧を出力電圧範囲の上限から減少方向に、又は出力電圧の下限方向から増加方向にΔＶ変化させ（ステップＳ１）、その出力電圧の変化に伴う直流電流を計測し（ステップＳ２）、演算手段により直流電力を演算する（ステップＳ３）。この直流電力が変化前の直流電力と比べて増加しているか否かを判断し（ステップＳ４）、直流電力が増加していると判断されると、電圧変動方向をそのまま（ステップＳ５）としてステップＳ７に向かう。また、ステップＳ４で直流電力が増加していないと判断されると、電圧変動方向が反転した（ステップＳ６）としてステップＳ７に至る。
【００７５】
ステップＳ７において、並列した各モジュール列Ｎの直流電流を電流計Ａで測定し、各モジュール列Ｎの直流電流を比較する（ステップＳ８）。そして、各モジュール列Ｎの直流電流の測定結果のバラツキが大きいか否かを判断する（ステップＳ９）。バラツキが少ない場合にはステップＳ１に戻る。バラツキが大きいと判断されると、電流計測値の最大を発見し（ステップＳ１０）、最大電力点ＰＭａｘを発見し（ステップＳ１１）、電圧指令値を最大電力点ＰＭａｘに変更する（ステップＳ１２）。
【００７６】
（実施例８）
この実施例は、並列した各モジュール列Ｎ毎にインバータ２５を設け、各インバータ２５毎に最大電力追従制御を行うものである。
【００７７】
すなわち、図１８に示すように各モジュール列Ｎ毎にインバータ２５が設けてあり、各インバータ２５毎に最大電力追従制御を行うような構成になっている。インバータ２５によって交流に変換した後、保護装置２６を介して系統連系システムに接続される構成である。
【００７８】
この制御手段では、複数個の電力ピーク点Ｔが根本的に発生しないという効果が得られる。また、インバータ２５を分散化しているために、個々の熱容量が少なくてすむため小形化が実現できる。そして、インバータ２５を増設することで、あらゆる入出力条件に対応できるため、柔軟性のあるシステムが構築でき、量産によるコスト低減の効果がある。
【００７９】
（実施例９）
この実施例は、上記した図６の系統連系システムを用いて実施されるものである。この実施例は、並列した各モジュール列Ｎ毎に直流電流を測定する手段を持ち、この測定手段によって測定した電流値が多いモジュールＭに重みをつけて  （電流が多いモジュールＭの最大電力点ＰＭａｘが全体の最大電力点ＰＭａｘである可能性大）、電流量が最大のモジュールＭに合わせた電力ピーク点Ｔに制御するようにしたものである。
【００８０】
この実施例９のものは、実施例４によって複数個の電力ピーク点Ｔがあると判断した場合、電流値が最大となるモジュール列Ｎに重みをつけ、そのモジュール列Ｎの電力量が最大になる位置に最大電力追従制御を行う。例えば、モジュール列１を１０Ｖ、モジュール列２を５Ｖ、モジュール列３を７Ｖで直流電圧２００Ｖに制御していたとする。そのとき、モジュール列１の発電量は２０００Ｗ、モジュール列２の発電量は１０００Ｗ、モジュール列３の発電量は１４００Ｗとなる。モジュール列１の発電量は、モジュール列２及びモジュール列３に対して大きいので、このシステム全体から見ると最も発電量に影響している。よって、モジュール列１に重みを付けてモジュール列１の発電量が最大となる点に制御を行う。電流値が最大であるということから、発電量が最大であることが分かるので、このモジュール列Ｎの最大電力点ＰＭａｘが太陽電池全体の最大電力点ＰＭａｘになる可能性が大きい。すなわち、モジュール列１が、モジュール列１〜モジュール列５のモジール列中で最大の電流とする。モジュール列１だけのＩ−Ｖ、Ｐ−Ｖ曲線をＰ−Ｖ座標に記入すると、図２２の（２）に示すようにほぼ電力ピーク点Ｔの電圧が同じになる。以上により、最大電流のモジュール列は全体の直流電力に対して大きな影響を与えている。よって、最大電流のモジュール列が最大電力となるように制御すれば全体として最大電力となる。
【００８１】
この制御では、探索することによる損失がなく、速やかな最大電力追従制御を行うことができる。また、直流電流を監視しながら制御をするため、より精度の高い最大電力追従制御を行うことができる。
【００８２】
（実施例１０）
この実施例は、上記した図６の系統連系システムを用いて実施されるものである。この実施例は、インバータの動作電圧を変動させ、電力変動を計測することによって最大電力追従制御する手段を持ち、実施例６及び実施例７の手段によって発見した最大電力点ＰＭａｘに制御するようにしたものである。この方法により、最大電力追従制御の効率を改善することができる。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係わる発明は、計測される太陽電池の出力電圧及び出力電流に基づいてこの太陽電池の発電電力を演算する演算手段と、前記太陽電池の出力電圧及び出力電流を変化させる出力可変手段と、前記出力可変手段を制御して前記出力電圧または出力電流を変化させることにより、前記演算手段で演算された発電電力の電力ピーク点を探索して複数個の電力ピーク点を発見し、最大電力点に追従制御する制御手段とを備え、この制御手段が太陽電池の電力―電圧カーブの曲率から複数個の電力ピーク点の存在の可能性を判断する機能を有することから、太陽電池の電力―電圧カーブに曲率を演算して、その演算結果によって複数個の電力ピーク点の可能性を判断するようにして最大電力点を発見することができる。
【００８４】
また、請求項２に係わる発明は、計測される太陽電池の出力電圧及び出力電流に基づいてこの太陽電池の発電電力を演算する演算手段と、前記太陽電池の出力電圧及び出力電流を変化させる出力可変手段と、並列した各モジュール列毎に設けられて数種類の直流電流量によってそれぞれが動作する多段のソーラーリレー手段と、前記出力可変手段を制御して前記出力電圧または出力電流を変化させることにより、前記演算手段で演算された発電電力の電力ピーク点を探索して複数個の電力ピーク点を発見し、最大電力点に追従制御する制御手段とを備え、この制御手段が、前記ソーラーリレー手段の電流量毎に異なる信号によって複数個の電力ピーク点の存在の可能性を判断する機能を有することから、数種類の電流量によって動作する手段をもつ多段のソーラーリレーを使用し、電流量毎に異なる信号でインバータに送り、このインバータではその信号によって複数個の電力ピーク点の可能性を判断することができる。
【００８５】
また、請求項３に係わる発明は、請求項１又は２記載の最大電力点追従装置において、複数個の電力ピーク点があると判断した場合、インバータ動作電圧範囲を探索する探索手段を有することから、複数個の電力ピーク点があると判断した場合、インバータ動作電圧範囲をスキャンして最大電力点を発見するようにしたものであり、定期的（例えば１時間）に探索した場合は、複数の電力ピーク点がない場合も探索してしまうため損失が発生してしまうが、確実に複数個の電力ピーク点があると判断した後、探索するために効率が改善される。
【００８６】
また、請求項４に係わる発明は、計測される太陽電池の出力電圧及び出力電流に基づいてこの太陽電池の発電電力を演算する演算手段と、前記太陽電池の出力電圧及び出力電流を変化させる出力可変手段と、並列した各モジュール列毎に直流電流を測定する測定手段と、前記出力可変手段を制御して前記出力電圧または出力電流を変化させることにより、前記演算手段で演算された発電電力の電力ピーク点を探索して複数個の電力ピーク点を発見し、最大電力点に追従制御する制御手段とを備え、この制御手段が、前記測定手段によって測定した電流値が多いモジュール列に重みをつけて電流量が最大モジュール列に合わせた電力ピーク点に制御する機能を有することから、実施例４によって複数個の電力ピーク点があると判断した場合、電流値が最大となるモジュール列に重みをつけ、そのモジュール列の電流値が最大になる位置に最大電力追従制御を行う。電流値が最大であるということから、発電量が最大であることが分かるので、このモジュール列の最大電力点が太陽電池全体の最大電力点になる可能性が大きい。この制御では、探索することによる損失がなく、速やかに最大電力追従制御を行うことができる。また、直流電流を監視しながら制御するため、より精度の高い最大電力追従制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】太陽電池（太陽電池アレイ）の構成説明図である。
【図２】太陽電池のモジュールの構成説明図である。
【図３】太陽電池のモジュールの等価回路である。
【図４】太陽電池のＶーＩ、Ｖ−Ｐ特性図である。
【図５】（１），（２）は複数の電力ピーク点の発生原理の説明図である。
【図６】本発明に係わる最大電力点追従装置を備える系統連系システムの構成説明図である。
【図７】本発明に係わる最大電力点追従装置における実施例１のフローチャートである。
【図８】本発明に係わる最大電力点追従装置における実施例２のフローチャートである。
【図９】（１）は動作電圧範囲の説明図である。
（２）は二重電力ピーク点付近での探索の説明図である。
【図１０】（１）は太陽電池の正常時の電圧ー電力カーブの最大電力点の曲率の説明図である。
（２）は太陽電池の異常時の電圧ー電力カーブの最大電力点の曲率の説明図である。
【図１１】本発明に係わる最大電力点追従装置における実施例３のフローチャートである。
【図１２】本発明に係わる最大電力点追従装置における実施例４に使用する太陽電池の構成説明図である。
【図１３】本発明に係わる最大電力点追従装置における実施例４のフローチャートである。
【図１４】本発明に係わる最大電力点追従装置における実施例５に使用する太陽電池の構成説明図である。
【図１５】本発明に係わる最大電力点追従装置における実施例５のフローチャートである。
【図１６】本発明に係わる最大電力点追従装置における実施例６のフローチャートである。
【図１７】本発明に係わる最大電力点追従装置における実施例７のフローチャートである。
【図１８】本発明に係わる最大電力点追従装置における実施例８の太陽電池の構成説明図である。
【図１９】二重電力ピーク点付近での探索の説明図である。
【図２０】（１）は太陽電池（太陽電池アレイ）において陰になっているモジュールが存在する場合の構成説明図である。
（２）は複数の電力ピーク点の説明図である。
【図２１】（１）は太陽電池（太陽電池アレイ）において陰になっているモジュールが存在する場合の構成説明図である。
（２）は同太陽電池のＶーＩ特性図である。
（３）は同太陽電池のＶ−Ｐ特性図である。
【図２２】（１）は太陽電池（太陽電池アレイ）において陰になっているモジュールが存在する場合のＶーＩ特性図である。
（２）は同太陽電池のＶ−Ｐ特性図である。
【図２３】従来の最大電力点追従装置のフローチャートである。
【符号の説明】
８  太陽電池
１４  演算手段
１５  出力可変手段
１６  制御手段
【図１】
0003548870.tif 000002
【図２】
0003548870.tif 000003
【図３】
0003548870.tif 000004
【図４】
0003548870.tif 000005
【図５】
0003548870.tif 000006
【図６】
0003548870.tif 000007
【図７】
0003548870.tif 000008
【図８】
0003548870.tif 000009
【図９】
0003548870.tif 000010
【図１０】
0003548870.tif 000011
【図１１】
0003548870.tif 000012
【図１２】
0003548870.tif 000013
【図１３】
0003548870.tif 000014
【図１４】
0003548870.tif 000015
【図１５】
0003548870.tif 000016
【図１６】
0003548870.tif 000017
【図１７】
0003548870.tif 000018
【図１８】
0003548870.tif 000019
【図１９】
0003548870.tif 000020
【図２０】
0003548870.tif 000021
【図２１】
0003548870.tif 000022
【図２２】
0003548870.tif 000023
【図２３】
0003548870.tif 000024