(57)【要約】【課題】太陽光発電による発電電力が負荷装置の負荷電力を過剰に上回ることを防ぐ。【解決手段】太陽光発電制御装置３０は、太陽光発電装置１０と、直流の電力を消費又は蓄積する直流電源システム２０とに接続される。太陽光発電制御装置３０は、太陽光発電装置１０から太陽光発電による発電電力を入力し、入力した発電電力を直流電源システム２０に出力する回路１００と、マイコン３２とを備えている。マイコン３２は、回路１００における電力の出力側の電圧を検出する出力電圧検出部３３と、検出された出力側の電圧と閾値とを比較する比較部３４と、出力側の電圧が閾値よりも大きいと判断された場合に、太陽光発電の動作電圧を、太陽光発電による前記発電電力が最大となる最適動作電圧から離れるように制御する動作電圧制御部３６とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電装置と、直流の電力を消費又は蓄積する直流電源システムとに接続された太陽光発電制御装置であって、
前記太陽光発電装置から太陽光発電による発電電力を入力し、入力した発電電力を前記直流電源システムに出力する入出力手段と、
前記入出力手段における出力側の電圧を検出する出力電圧検出手段と、
前記出力電圧検出手段により検出された前記出力側の電圧と予め設定した電圧の閾値とを比較する比較手段と、
前記比較手段により、前記出力側の電圧が前記予め設定した電圧の閾値よりも大きいと判断された場合に、前記太陽光発電の動作電圧を、前記太陽光発電による前記発電電力が最大となる最適動作電圧から離れるように制御する電圧制御手段と、
を備える太陽光発電制御装置。
【請求項２】
前記電圧制御手段は、前記最適動作電圧よりも大きな電圧において最適動作電圧から離れるように前記動作電圧を制御する請求項１に記載の太陽光発電制御装置。
【請求項３】
前記電圧制御手段が
ＰＷＭ信号で前記動作電圧を調節する電圧調節用回路と、
前記ＰＷＭ信号のＰＷＭデューティ比の制御をすることで最適動作電圧から離れるように前記動作電圧を制御するＰＷＭ信号制御手段と、
を備える請求項１又は２に記載の太陽光発電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電装置による太陽光発電を制御する太陽光発電制御装置に関する。
【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、無線基地局等の通信設備にも太陽光発電が設置されることが多くなってきている。通信設備では、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。ここに太陽光発電が加わると、太陽光発電も直流で接続されることになる。太陽光発電で発電された電力は優先的に利用されることが望ましい。したがって、太陽光発電で発電された電力は全て通信設備に供給され、足りない分を商用電力又は蓄電池から供給する形態となる。
【０００３】
ここで、太陽光発電は、日射量等によって発電電力が変化するが、日射量が一定の場合、最大電力を取り出すことのできる固有の電圧値が存在する。そこで、日射量に対して、最大電力が得られるように、インバータ運転指令値や目標電圧を制御する最大電力点追従制御が知られている。
【０００４】
特許文献１には、太陽光発電用インバータの最大電力点追従制御方式が記載されている。この最大電力点追従制御方式における太陽光発電用インバータ制御では、そのインバータ運転指令値の値刻み幅を制御することにより不安定領域から安定領域への復帰を速やかに行い、かつインバータ停止の状態になることを防ぎ、安定して電力が供給されるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−７０８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、日射量により変化する太陽光発電装置による発電電力が、通信設備等の負荷装置において消費又は蓄積等がされ得る負荷電力を上回ってしまう場合がある。このように、負荷装置に過剰な電力がかかった場合、余剰電力を蓄電池に充電するために、蓄電池に電力を入力するための４８Ｖ電源ラインの電圧が上昇してしまうという問題がある。負荷装置には制御し得る適正な電圧が定められており、適正な電圧を超える電圧がかかった場合には、負荷装置が故障する可能性がある。また、余剰電力を捨てる必要性が生じ、エネルギーの効率的な利用がなされない。そして、余剰電力を熱として放熱するためには、太陽光発電による発電電力を負荷装置に入力する装置に、放熱器等を設ける必要があり、装置が大型になってしまう。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、太陽光発電による発電電力が負荷装置の負荷電力を過剰に上回ることを防ぐことができる太陽光発電制御装置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】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明に係る太陽光発電制御装置は、太陽光発電装置と、直流の電力を消費又は蓄積する直流電源システムとに接続された太陽光発電制御装置であって、太陽光発電装置から太陽光発電による発電電力を入力し、入力した発電電力を直流電源システムに出力する入出力手段と、入出力手段における出力側の電圧を検出する出力電圧検出手段と、出力電圧検出手段により検出された出力側の電圧と予め設定した電圧の閾値とを比較する比較手段と、比較手段により、出力側の電圧が予め設定した電圧の閾値よりも大きいと判断された場合に、太陽光発電の動作電圧を、太陽光発電による発電電力が最大となる最適動作電圧から離れるように制御する電圧制御手段とを備える。
【０００９】
このように、出力電圧検出手段により検出された出力側の電圧が予め設定した電圧の閾値を上回った場合、動作電圧を太陽光発電による発電電力が最大となる最適動作電圧から離れるように制御を行う。検出された出力側の電圧は、発電電力及び負荷装置である直流電源システムの負荷電力に応じたものである。この制御によれば、太陽光発電装置による太陽光発電による発電電力が負荷装置の負荷電力を過剰に上回る場合に、発電電力の大きさを小さくなるように調整できる。この調整により、太陽光発電による発電電力が負荷装置である直流電源システムの負荷電力を過剰に上回ることを防ぐことが可能となる。
【００１０】
また、電圧制御手段は、最適動作電圧よりも大きな電圧において最適動作電圧から離れるように動作電圧を制御してもよい。この構成によれば確実に発電電力を負荷電力よりも下げることができる。
【００１１】
また、電圧制御手段がＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号で動作電圧を調節する電圧調節用回路と、ＰＷＭ信号のＰＷＭデューティ比の制御をすることで最適動作電圧から離れるように動作電圧を制御するＰＷＭ信号制御手段とを備えていてもよい。ＰＷＭデューティ比を下げた場合には動作電圧は大きくなり、ＰＷＭデューティ比を上げた場合には動作電圧が小さくなる。従って、この構成によればこのようにＰＷＭデューティ比を制御することにより、確実に動作電圧を制御することが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、太陽光発電による発電電力が負荷装置の負荷電力を過剰に上回ることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る太陽光発電制御装置を含む太陽光発電システムの概要図である。
【図２】太陽光発電制御装置の回路の構成を示す図である。
【図３】マイコンの機能構成を示すブロック図である。
【図４】太陽光発電装置による太陽光発電によって生じる電圧と電流の関係を示す図である。
【図５】太陽光発電装置による太陽光発電の動作電圧を示す図である。
【図６】太陽光発電制御装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係る太陽光発電制御装置３０を含む太陽光発電システム１の概要を示す図である。図１に示すように、太陽光発電システム１は、太陽光発電装置１０と、直流電源システム２０と、太陽光発電制御装置３０とを含んで構成されている。
【００１６】
太陽光発電装置１０は、図示しない太陽電池セルがアレイ状に配置された太陽電池アレイを有している。太陽光発電装置１０は、太陽電池アレイにより太陽光エネルギーを電力に変換し、発電電力を出力する。発電電力は電圧と電流の積である。
【００１７】
太陽光発電装置１０による太陽光発電によって生じる電圧と電流とは、図４に示すような曲線で示される関係であるＶ−Ｉ特性を有している。図４は、横軸を電圧、縦軸を電流としたＶ−Ｉ特性を示すグラフである。太陽光発電が行われる際の電圧を、動作電圧と呼ぶ。動作電圧は、後述するように太陽光発電制御装置３０によって制御される。Ｖ−Ｉ特性は、太陽光発電が行われる際の太陽光発電装置１０への日射量等によって変化する。曲線４１は、日射量が少ない場合のＶ−Ｉ特性を、曲線４２は、日射量が多い場合のＶ−Ｉ特性をそれぞれ示している。
【００１８】
太陽光発電による発電電力は、動作電圧と、Ｖ−Ｉ特性に応じた当該動作電圧に対応する電流との積となる。例えば、Ｖ−Ｉ特性が曲線４１で示されるものであり、動作電圧がＶ０１である場合には、発電電力は図２の破線で示す矩形Ｓで示される。
【００１９】
図１に示すように、直流電源システム２０は、蓄電池２１（バッテリ）と、負荷装置２２とを含んで構成される。上記のように直流電源システム２０には、太陽光発電装置１０から太陽光発電による直流電力が入力される。負荷装置２２は、太陽光発電装置１０による発電電力を使用（消費）して動作する装置である。具体的には例えば、負荷装置２２は、移動体通信網に含まれる無線基地局等の通信設備である。なお、負荷装置２２は、直流電力を使用して動作する装置であればよく、通信設備以外の装置であってもよい。負荷装置２２には、当該負荷装置２２において使用され得る電力である負荷電力がある。即ち、負荷装置２２の負荷電力は、負荷装置２２の動作状態に応じて変化する。例えば、負荷装置２２の動作量が大きくなれば負荷電力が大きくなり、負荷装置２２の動作量が小さくなれば負荷電力が小さくなる。
【００２０】
蓄電池２１は太陽光発電装置１０による発電電力を蓄積する装置である。直流電源システム２０では、太陽光発電装置１０による発電電力が負荷装置２２の負荷電力に対して過剰となる場合には、蓄電池２１に余剰の電力が充電されるように構成されている。蓄電池２１に充電された電力は、太陽光発電装置１０の発電電力が負荷装置２２に負荷電力に対して充分ではない時に、負荷装置２２に供給される。なお、蓄電池２１への電力の供給（充電）は、直流電源システム２０に蓄電池２１への電力を供給するために設けられる４８Ｖ電源ラインを介して行われる。また、直流電源システム２０は、商用電力である４８Ｖ電源からの電力を供給される構成となっていてもよい。負荷装置２２の負荷電力に対して、太陽光発電装置１０の発電電力及び蓄電池２１に蓄積されている電力が不足している場合には、当該商用電力で負荷装置２２を動作させてもよい。上記のとおり、太陽光発電装置１０による発電電力は、蓄電池２１や商用電力といった他の電力より優先して負荷装置２２で消費される。
【００２１】
また、蓄電池２１には、当該蓄電池２１において蓄積され得る電力である負荷電力がある。即ち、蓄電池２１の負荷電力は、蓄電池２１が適切に動作（蓄積）する上限の電力である。
【００２２】
上記の通り、直流電源システム２０は、直流電力を消費及び蓄積する。また、直流電源システム２０の負荷電力は、直流電源システム２０において消費及び蓄積され得る電力である。直流電源システム２０に、負荷電力を超える電力が入力されると、例えば、直流電源システム２０内において過剰な電圧がかかるという問題が生じる。具体的には、上記の４８Ｖ電圧ラインの電圧が上昇してしまうという問題がある。蓄電池２１や負荷装置２２には、制御し得る適切な電圧が定められており、適切な電圧を超える電圧がかかった場合には、蓄電池２１や負荷装置２２が故障する可能性がある。なお、本実施形態では、直流電源システム２０は、蓄電池２１と負荷装置２２との両方を備える構成となっているが、何れか一方を備えるものであってもよい。即ち、直流電源システム２０は、直流電力の消費及び蓄積の何れか一方をするものであってもよい。
【００２３】
太陽光発電制御装置３０は、太陽光発電装置１０から発電電力を入力して、直流電源システム２０に出力する装置である。また、太陽光発電制御装置３０は、太陽光発電による発電電力が直流電源システム２０の負荷電力を過剰に上回ることを防ぐためのものである。
【００２４】
太陽光発電制御装置３０は回路１００を備えている。図２は、太陽光発電制御装置３０の回路１００の構成を示す図である。回路１００は、端子１０１、端子１０２、端子１０３、端子１０４、コンデンサＣ１、コンデンサＣ２、トランジスタ（スイッチ端子）Ｔ、チョークコイルＬ、ダイオードＤ、マイコン３２を備えている。
【００２５】
図２の端子１０１は太陽光発電装置１０に接続されている。端子１０３は直流電源システム２０に接続されている。端子１０２及び端子１０４にはそれぞれグラウンド電位が入力されるよう構成されている。
【００２６】
端子１０１と端子１０３とは導線を介してつながれている。端子１０１と端子１０３との間の導線上には、端子１０１側から順にトランジスタＴ及びチョークコイルＬが直列に配置されている。トランジスタＴのエミッタＴｅは導線を介して端子１０１につながれており、トランジスタＴのコレクタＴｃは導線を介してチョークコイルＬにつながれている。また、端子１０２と端子１０４とは導線を介してつながれている。
【００２７】
端子１０１とトランジスタＴとの間の点を点Ｐ１、トランジスタＴとチョークコイルＬとの間の点を点Ｐ２、チョークコイルＬと端子１０３との間の点を点Ｐ３とする。端子１０２と端子１０４との間には、端子１０２側から順に点Ｐ４、点Ｐ５及び点Ｐ６がある。点Ｐ１と点Ｐ４とは導線を介してつながれており、その間にコンデンサＣ１が配置されている。点Ｐ２と点Ｐ５とは導線を介してつながれており、その間に点Ｐ５側をアノード、点Ｐ２側をカソードとして、ダイオードＤが配置されている。さらに点Ｐ３と点Ｐ６とは導線を介してつながれており、その間にコンデンサＣ２が配置されている。
【００２８】
回路１００には、端子１０１から太陽光発電装置１０の発電電力が入力される。入力された発電電力は、回路１００を経由し、端子１０３から直流電源システム２０へ出力される。即ち、回路１００は、太陽光発電装置１０の発電電力の入出力手段となっている。ここで、端子１０１から入力された発電電力に係る電圧である入力電圧は、コンデンサＣ１により調整され、コンデンサＣ２により平滑化され、出力電圧として端子１０３から出力される。
【００２９】
コンデンサＣ１は、端子１０１での電圧、即ち、端子１０１に接続された太陽光発電装置１０の動作電圧を調節するためのものである。トランジスタＴは、マイコン３２から入力されるＰＷＭ信号によって、端子１０１での電圧、即ち、太陽光発電装置１０による太陽光発電の動作電圧を制御する。具体的な制御方法については、後述する。コンデンサＣ２は、端子１０３から直流電源システム２０に出力される出力電圧を、平滑化するためのコンデンサである。ＰＷＭ信号による入力電圧は矩形波であるが、コンデンサＣ２で電力を充放電することにより電圧が平滑化される。
【００３０】
トランジスタＴは、太陽光発電の発電電力の直流電源システム２０への出力を制御するスイッチ端子である。トランジスタＴは、例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）である。トランジスタＴは、上述したように、マイコン３２からＰＷＭ信号が通知された場合にＰＷＭ信号に応じてスイッチをオン、オフする。
【００３１】
入力電圧は、上述した太陽光発電の動作電圧である。即ち、回路１００において、入力電圧、即ち、端子１０１での電圧を制御することで、太陽光発電の動作電圧を制御することができる。このように回路１００は、電圧可変機能を有している。
【００３２】
出力電圧は、直流電源システム２０に入力される電圧である。直流電源システム２０に入力される電圧（出力電圧）は、直流電源システム２０に入力される電力（太陽光発電による発電電力）及び直流電源システム２０の負荷電力に応じたものとなる。上述したように、直流電源システム２０に負荷電力を超えた過剰な電力が入力された場合には、出力電圧もそれに応じて直流電源システム２０が制御し得る適正な電圧を超えるものとなる。
【００３３】
マイコン３２は、入力電圧を制御するための手段である。マイコン３２は、トランジスタＴのベースＴｂに導線を介してつながれている。また、マイコン３２は、点Ｐ１とトランジスタＴとの間の点Ｐ８に接続されており、点Ｐ８での入力電圧に係る入力電位を入力する。また、マイコン３２は、端子１０２と端子１０４との間のライン上の点Ｐ４と点Ｐ５の間の点Ｐ９に接続されており、点Ｐ９にグラウンド電位を入力する。マイコン３２は、これらの電位の入力により、動作電圧（入力電圧）を検出する。即ち、グラウンド電位を基準電位とすることにより点Ｐ８の動作電圧を求める。
【００３４】
さらにマイコン３２は、点Ｐ３と端子１０３との間の点Ｐ７に接続されており、点Ｐ７での出力電圧に係る入力電位を入力する。また、マイコン３２は、端子１０２と端子１０４とのライン上の点Ｐ６と端子１０４の間の点Ｐ１０にも接続されており、点Ｐ１０のグラウンド電位を入力する。マイコン３２は、これらの電位の入力により、出力電圧を検出する。即ち、グラウンド電位を基準電位とすることにより点Ｐ７の出力電圧を求める。なお、点Ｐ９と点Ｐ１０からのグラウンド電位の入力は、同一の点としてもよい。
【００３５】
マイコン３２は、トランジスタＴをオン、オフさせる信号であるＰＷＭ信号をトランジスタＴのベースＴｂに出力することで、入力電圧の制御を行う。ＰＷＭ信号は、図２に示すように矩形波である。マイコン３２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ等のハードウェアを備えており、これらの構成要素がプログラム等により動作することで機能を発揮する。また、点Ｐ７と端子１０３との間の点Ｐ１１と、マイコン３２とは接続されている。この点Ｐ１１から、端子１０１から端子１０３に流れる電力の一部が、マイコン３２を動作させるための電力としてマイコン３２に入力される。即ち、点Ｐ１１とマイコン３２とを結ぶ導線が、マイコン３２電源用のラインとなっている。
【００３６】
また、当該制御が可能なように、回路１００は、太陽光発電制御装置３０は降圧チョッパ回路を含んで構成されている。降圧チョッパ回路とは、降圧チョッパ方式のＤＣ−ＤＣコンバータである。具体的には、回路１００ではトランジスタＴ、チョークコイルＬ、コンデンサＣ２、ダイオードＤによって構成される部分がＤＣ−ＤＣコンバータである。これは、従来から知られているコンバータの構成であり、トランジスタＴが回路に直列に接続されていることを特徴とする回路である。
【００３７】
上記の回路１００は、ＰＷＭ信号で入力電圧自体、即ち、太陽光発電装置１０による太陽光発電の動作電圧を制御することができる電圧調節用回路である。例えば、トランジスタＴへ入力されるＰＷＭ信号のＰＷＭデューティ比を大きくすることで入力電圧を低くすることができる。即ち、端子１０１での電圧を低くすることができる。一方、ＰＷＭデューティ比を小さくすることで入力電圧を高くすることができる。即ち、端子１０１での電圧を高くすることができる。マイコン３２は、上記のように入力した入力電圧及び出力電圧に基づいて、ＰＷＭデューティ比を制御することで入力電圧自体の制御を行う。
【００３８】
図３は、マイコン３２の機能構成を示すブロック図である。図３に示すように、マイコン３２は、出力電圧検出部３３と、動作電圧検出部３４と、比較部３５と、動作電圧制御部３６とを備えている。
【００３９】
出力電圧検出部３３は、回路１００における発電電力の出力側の電圧である出力電圧を検出する（センシングする）出力電圧検出手段である。上述したように、点Ｐ７及び点Ｐ１０とマイコン３２とが接続されており、出力電圧検出部３３は、具体的には、点Ｐ７の電位及び点Ｐ１０のグラウンド電位を入力することで、出力電圧を検出する。出力電圧検出部３３は、検出した出力電圧の値を比較部３５に出力する。
【００４０】
動作電圧検出部３４は、入力電圧である動作電圧を検出する（センシングする）手段である。上述したように点Ｐ８及び点Ｐ９とマイコン３２とが接続されており、動作電圧検出部３４は、点Ｐ８の電位及び点Ｐ９のグラウンド電位を入力することで、動作電圧を検出する。動作電圧検出部３４は、検出した動作電圧の値を、動作電圧制御部３６に出力する。
【００４１】
比較部３５は、出力電圧検出部３３から入力された出力電圧の値と、設定した出力電圧の閾値とを比較する比較手段である。閾値は、予め太陽光発電制御装置３０のユーザ等によって設定されており、比較部３５に記憶されている。上記の比較は、出力電圧が過剰な値とならないように制御するためのものである。閾値は、直流電源システム２０の蓄電池２１や負荷装置２２に応じて設定される。例えば、負荷装置２２である基地局の耐えうる電圧が５６Ｖのため、本実施形態では、５５Ｖを閾値として設定している。比較部３５は、出力電圧検出部３３から出力電圧の値を受け取ると、当該出力電圧の値が閾値５５Ｖを超えているかどうかを比較判断する。比較部３５は、出力電圧が閾値５５Ｖを超えていると判断した場合に動作電圧制御部３６にその旨を通知する。
【００４２】
動作電圧制御部３６は、比較部３５によって出力電圧の値が閾値よりも大きいと判断された場合に、太陽光発電装置１０による太陽光発電の動作電圧を最適動作電圧から離れる（外していく）ように制御する電圧制御手段の一部である。ここで、電圧制御手段には、電圧調節用回路も含まれる。また、動作電圧制御部３６は、最適動作電圧よりも大きな電圧において最適動作電圧から離れるように動作電圧を制御する。ＰＷＭ信号をトランジスタＴに出力することで、動作電圧の制御を行う。動作電圧制御部３６は、ＰＷＭ信号のＰＷＭデューティ比の制御をすることで最適動作電圧から離れるように前記動作電圧を制御する。また、動作電圧制御部３６は、比較部３５によって出力電圧の値が閾値よりも大きいと判断されない場合には、動作電圧の制御として最大電力動作点追従制御であるＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）制御を行う。最大電力動作点は、太陽光発電装置１０の太陽光発電によって得られる電圧と電力との積が最大になる点である。ＭＰＰＴ制御では、最大電力動作点が日射量や温度によって変化するため、常に最大電力動作点で太陽光発電装置１０を稼働させるために、日射量や温度の変化に応じて動作電圧を制御する。
【００４３】
最大電力動作点で稼働させた場合に、直流電源システム２０の負荷電力に対して太陽光発電装置１０の発電電力が過剰となる場合には、余剰電力が生じて出力電圧が上昇する。この上昇によって比較部３５によって出力電圧の値が閾値よりも大きいと判断された場合に、上記の通り、動作電圧制御部３６は、動作電圧を最適動作電圧から動作電圧を離すように制御して、太陽光発電装置１０の発電電力の大きさの制御を行う。
【００４４】
上記の制御は、具体的には以下のように行う。動作電圧制御部３６は、一定時間ごとにＰＷＭデューティ比を０％とし、そのときの入力電圧である開放電圧を測定する。開放電圧とは、Ｖ−Ｉ特性を示す図４の電流が０Ａのときの電圧、即ち、Ｖ−Ｉ特性の曲線の電圧が最大となっている電圧Ｖｏｃ１、Ｖｏｃ２である。ＰＷＭデューティ比を０％とすると、トランジスタＴのベース電流がオフになる。これにより、コンデンサＣ１に蓄えられる容量が大きくなることでコンデンサＣ１にかかる充電電圧が上昇し、太陽光発電装置１０による太陽光発電の動作電圧も開放電圧に向かって上昇することにより開放電圧を測定することができる。なお、開放電圧を一定時間毎に測定するのは、上述したように日射量等によりＶ−Ｉ特性が異なるものになり、それに応じて開放電圧の値も異なるものとなるため、その時点での開放電圧を把握するためである。上記の一定時間は、制御の精度等に応じて定められる。例えば、割り込みタイマーにより１０秒ごとに開放電圧を測定する。
【００４５】
最適動作電圧は一般に開放電圧の８０％程度であることが知られている。よって、本実施形態では、動作電圧制御部３６は、開放電圧を測定すると開放電圧の８０％の電圧を最適動作電圧として算出する。
【００４６】
次に、動作電圧制御部３６は、動作電圧検出部３４から動作電圧の値を受け取る。比較部３５によりなされた判断が、出力電圧が５５Ｖよりも大きい場合には、動作電圧制御部３６は、発生させるＰＷＭ信号のＰＷＭデューティ比を下げ動作電圧を大きくすることで、太陽光発電の発電電力が小さくなるように動作電圧を最適動作電圧から離すように制御する（ＰＷＭ信号制御手段）。例えば、ＰＷＭデューティ比を１回の制御あたりで１％下げる。ＰＷＭデューティ比をどの程度下げるかについては、制御の精度等に応じて予め設定される。動作電圧が最適動作電圧から離れるにつれて、発電電力は小さくなる。例えば、図５に示すように最適動作電圧Ｖｏから離れた動作電圧がＶａとなる点Ａの場合、電力は、最大発電電力よりも小さくなる。これにより、直流電源システム２０に入力される発電電力が、負荷電力に対して過剰とならないように調整する。上記のように、動作電圧制御部３６はＰＷＭ信号のＰＷＭデューティ比の制御をすることで最適動作電圧から離れるように動作電圧を制御するＰＷＭ信号制御手段である。
【００４７】
なお、上記の動作電圧を大きくする制御を１回行っただけでは必ずしも最適動作電圧から離れるとは限らない。しかし、上記の制御を繰り返し行うことで最適動作電圧よりも大きい電圧の範囲で動作電圧を大きくすることができ、動作電圧を最適動作電圧から離れるように制御することができる。
【００４８】
一方、比較部３５によりなされた判断が、出力電圧が５５Ｖよりも小さい場合には、太陽光発電装置１０の発電電力が直流電源システム２０の負荷電力に対して過剰となっていない場合であるため、太陽光発電装置１０が最大発電電力を出力するような通常のＭＰＰＴ制御を行う。即ち、動作電圧を最適動作電圧に近づけるように制御を行う。具体的には、動作電圧検出部３４から受け取った動作電圧と開放電圧の８０％として算出した最適動作電圧とを比較する。そして、動作電圧が最適動作電圧よりも大きい場合には、発生させるＰＷＭ信号のＰＷＭデューティ比を上げ動作電圧が下がるように調節する。例えば、ＰＷＭデューティ比を１回の制御あたりで１％上げる。動作電圧が最適動作電圧よりも小さい場合には、発生させるＰＷＭ信号のＰＷＭデューティ比を下げ動作電圧が上がるように調節する。ＰＷＭデューティ比をどの程度下げるか、あるいは上げるかについては、制御の精度等に応じて予め設定される。このように制御することにより、動作電圧を最適動作電圧に近づけるようにする。
【００４９】
動作電圧制御部３６は、上記のＰＷＭデューティ比の上げ下げの判断及び実施を、例えば、一定時間ごとに行う。この一定時間は、開放電圧測定の時間よりも短いものであり、例えば、０．１秒である。また、出力電圧検出部３３及び動作電圧検出部３４は、電圧の測定を同様の間隔で行う。  なお、本実施形態では、ＭＰＰＴ制御は、上記のように開放電圧を測定して、開放電圧から最適動作電圧を推定し、動作電圧を最適動作電圧に近づける制御としているが、それ以外の従来のＭＰＰＴ制御のうち任意のものを用いることができる。
【００５０】
なお、本実施形態では、ＭＰＰＴ制御は、上記のように開放電圧を測定して、開放電圧から最適動作電圧を推定し、動作電圧を最適動作電圧に近づける制御としているが、それ以外の従来のＭＰＰＴ制御のうち任意のものを用いることができる。
【００５１】
引き続いて、図６のフローチャートを用いて、本実施形態に係る太陽光発電制御装置３０の動作を説明する。
【００５２】
図６に示すように、最初に、マイコン３２の動作電圧制御部３６によって、ＰＷＭデューティ比が０％とされる（Ｓ１０１）。本処理は、割り込みタイマーによって、１０秒に１回実行されるように制御される（Ｓ１０２）。Ｓ１０１の制御により、上述に説明したように動作電圧が開放電圧まで上昇する。続いて、マイコン３２の動作電圧検出部３４によって開放電圧である動作電圧が測定される（Ｓ１０３）。測定された開放電圧の値は、動作電圧検出部３４から動作電圧制御部３６に入力される。  次に、マイコン３２の動作電圧制御部３６によって、最適動作電圧が開放電圧の８０％として算出される（Ｓ１０４）。
【００５３】
次に、動作電圧検出部３４によって動作電圧が検出される（Ｓ１０５）。測定された動作電圧の値は、動作電圧検出部３４から動作電圧制御部３６に入力される。また、マイコン３２の出力電圧検出部３３によって出力電圧が測定される（Ｓ１０６）。測定された出力電圧の値は、出力電圧検出部３３から比較部３５に入力される。
【００５４】
続いて、マイコン３２の比較部３５によって、出力電圧の値が閾値電圧５５Ｖを上回っているか否かが判定される（Ｓ１０７）。その結果、出力電圧が上回っていると判定された場合（Ｓ１０７；ＹＥＳ）、その旨が比較部３５から動作電圧制御部３６に通知される。続いて、当該通知を受けた動作電圧制御部３６によって、ＰＷＭデューティ比が１％下げられる（Ｓ１０８）。
【００５５】
一方、出力電圧が閾値電圧５５Ｖを上回っていないと判定された場合（Ｓ１０７；ＮＯ）、その旨が比較部３５から動作電圧制御部３６に通知される。続いて、動作電圧制御部３６によって、動作電圧が最適動作電圧を上回っているか否かが判定される（１０９）。その結果、動作電圧が上回っていると判定された場合（Ｓ１０９；ＹＥＳ）、動作電圧制御部３６によってＰＷＭデューティ比が１％上げられる（ステップＳ１１１）。
【００５６】
Ｓ１０９での判定が、動作電圧よりも最適電圧が下回っていた場合には（Ｓ１０９；ＮＯ）、動作電圧制御部３６によってＰＷＭデューティ比が１％下げられる（Ｓ１１０）。ＰＷＭデューティ比の上げ下げの制御（Ｓ１０８、Ｓ１１０、Ｓ１１１）が行われると、０．１秒待機され、Ｓ１０５以降の処理が繰り返される。即ち、０．１秒周期で、Ｓ１０５〜Ｓ１１１の動作が繰り返される。以上が、太陽光発電制御装置３０の動作である。
【００５７】
上述したように本実施形態に係る太陽光発電制御装置３０制御により、出力電圧が閾値を超えている場合には、図５に示すように動作電圧を最適動作電圧から離し続けることで太陽光発電装置１０による太陽光発電の発電電力の大きさを小さくなるように調整する。一方で、出力電圧が閾値を超えていない場合には、ＭＰＰＴ制御を行う。言い換えると、動作電圧を設定した閾値の電圧以下にクリッピングするＭＰＰＴ制御を行うことができる。即ち、太陽光発電による発電電力が直流電源システム２０の負荷電力を過剰に上回る場合に、発電電力の大きさを小さくなるように調整できる。このように調整することで、直流電源システム２０の負荷電力に対して太陽光発電装置１０の発電電力が過剰とならないように、太陽光発電による発電電力を制御することが可能となる。また、直流電源システム２０による消費又は蓄積に必要な分だけ太陽光発電させることが可能となる。
【００５８】
直流電源システム２０にかかる電力が過剰とならなければ、直流電源システム２０にかかる電圧が適正な電圧を超えるという問題は生じない。また、発電電力を直流電源システム２０の負荷電力に対して過剰とならない制御を行っているため、太陽光発電制御装置３０に、過剰な電力を熱として放熱するための放熱器を設ける必要はないため、太陽光発電制御装置３０を低コスト化することが可能となる。
【００５９】
また、本実施形態では、上記の制御では、電力や電流の検出を必要とせず、出力電圧を検出するだけで制御が可能となるため、従来のＭＰＰＴ制御を行う構成と比べて新たなハードウェアの追加を必要とせず、簡易な構成で本発明を実施することが可能となる。
【００６０】
また、本実施形態のように、動作電圧を最適動作電圧よりも大きな電圧において最適動作電圧から離れるようにして（動作電圧を最適動作電圧よりも更に大きくしていく）、発電電力を小さくする制御をすることとできる。動作電圧を小さくする制御をする場合、発電電力を０までは下げられない。上記のように動作電圧を大きくする場合には、確実に発電電力を負荷よりも下げることが可能となる。但し、動作電圧を最適動作電圧よりも小さな電圧において最適動作電圧から離れるようにして（動作電圧を最適動作電圧よりも更に小さくしていく）、発電電力を小さくする制御をすることとできる。このように制御した場合でも、太陽光発電装置１０による発電電力の発電電力を、直流電源システム２０の負荷電力に対して過剰とならないように調整できる。
【００６１】
また、動作電圧の制御は、本実施形態のようなＰＷＭ信号によって制御を行う回路１００を用いることとしてもよい。この構成によれば、確実に動作電圧を制御することが可能となる。
【符号の説明】
【００６２】
１…太陽光発電システム、１０…太陽光発電装置、２０…直流電源システム、２１…蓄電池、２２…負荷装置、３０…太陽光発電制御装置、３２…マイコン、３３…出力電圧検出部、３４…動作電圧検出部、３５…比較部、３６…動作電圧制御部、１００…回路、１０１…端子、１０２…端子、１０３…端子、１０４…端子、Ｃ１…コンデンサ、Ｃ２…コンデンサ、Ｄ…ダイオード、Ｌ…チョークコイル、Ｔ…トランジスタ
【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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