(57)【要約】      （修正有）【課題】太陽光発電アレイにおいて、影や異物の影響で、Ｐ−Ｖ曲線に二つ山ができた際でも、常に、最適な最大電力点の提供をする。また、様々な非線形特性に対応し、常時最大電力を提供する。【解決手段】まず、大まかな全体サーチを行い、そこから、ポイント的にサーチしていき、最終的に最大電力点を得る。一様な変化を得た場合は、また全体サーチから、やり直し、常に最大電力点を得られるのが特徴。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＧＤ２０１の、最大電力点追従システムにおいて、全体サーチを行った後、さらに詳しくポイントを探り、最大電力点を得る。
もし、その最大電力点よりも、一様な変化量がでた場合は、全体サーチから再度やり直し、常に、適正な最大電力点を得る最大電力追従システム。
これは、半導体素子からなるスイッチング素子２０２の温度特性、ＯＮ抵抗変化による常時対応、ＥＧＤ２０１が、非線形特性である事への常時対応、また、エネルギー発生アレイの電力特性に２つ以上の山ができてしまった時の常時対応、このほか、回路上の非線形特性の常時対応をして、ＥＧＤ２０１の最大電力の抽出を常に維持する事が、可能なシステムである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、太陽光発電制御装置及び太陽光発電制御における最大電力抽出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来、太陽電池から効率よく電力を取り出すためには、太陽電池を常に最大電力点（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｏｉｎｔ：ＭＰＰ）で動作させる必要がある。このため一般的な太陽光発電システムでは、最大電力点追従（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｏｉｎｔ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ：以下、ＭＰＰＴとする）制御回路が実装されている。【０００３】
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−５２１３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  従来のＭＰＰＴは、次のような欠点があった。
山登り法、または増分コンダクタンス法では、太陽電池のアレイの一部に影ができてしまうと、バイパスダイオードの影響から、Ｐ−Ｖ曲線に二つ山が生じてしまい、低い、電力点を追従してしまう可能性が出てしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  以下に説明する図１乃至４、及び本特許文章において本発明の原理を説明するために使用する種々の実施例は単に例示的なものであって本発明を制限する態様で解釈されるべきものではない。発明の原理は適切に構成された任意の装置システム又は、システムにおいて実現することが可能であることを理解するものである。【０００７】  図１は、本開示の１実施例に基づいて、ＭＰＰＴ制御回路の構築事例である。
１０１ａ〜１０３ａ、及び１０１ｂ〜１０３ｂをエネルギー発生装置（以下、ＥＧＤ）としている。えこれら、ＥＧＤが機能しない期間は、１１１ａ〜１１３ａ、及び、１１１ｂ〜１１３ｂのバイパスダイオード（以下、ＢＰＤ）を使用し、ＥＧＤの１つが、発電しなくても、ほかのＥＧＤの発電力を害さないようにするものである。  これらは、結線され、エネルギー発生アレイ１００を形成している。そして、この電力が、ＭＰＰＴ制御１２０へ入力され、ＭＰＰＴを維持してバッテリー１３０へ結線される。【０００８】  この開示において説明するように、特定の実施例の場合に、ＥＧＤは、光電（以下、ＰＶ）パネルを有している場合がある。然しながら、ＥＧＤは、ウインドタービンシステム、燃料電池システム等の任意のその他の適宜のタイプのエネルギ発生システムを有することが可能であることが理解されることとなる。【０００９】  アレイ１００におけるＥＧＤ、１０１ａ〜１０３ａ、及び１０１ｂ〜１０３ｂは、複数個の列１４０に配列されている。例示した実施例の場合には、アレイ１００は２列を有しており、各列１４０は３個のＥＧＤを有している。然しながら、アレイ１００は任意の適宜の数の列１４０を有することが可能であり、且つ各列１４０は任意の適宜の数のＥＧＤを有することが可能であることが理解される。又例示した実施例の場合には、各列１４０におけるＥＧＤは直列接続で実現されている。幾つかの実施例においては、一つのストリングスの出力電圧が、１５０Ｖと５００Ｖとの間の電圧で出力する場合がある。並列形態の列において使用されるであろうような変圧器を基礎とした変換器に対する必要性は存在せず、その結果、効率が高く且つ低コストのＭＰＰＴ制御装置１２０を実現することを可能としている。【００１０】  ＭＰＰＴは、ＥＧＤがＰＶパネルのとき、特定の太陽放射照度に対して最大パワー出力を発生するためにアレイ１００が動作すべき電圧又は電流を自動的に決定する。アレイ１００に対するＭＰＰＴは、アレイ１００が理想的な条件下（即ち、アレイ１００内の各パネル１０１ａ〜１０３ａ、及び１０１ｂ〜１０３ｂに対して同じ放射照度、温度及び電気的特徴）で動作している場合には、実施することは比較的容易である。然しながら、例えば、ミスマッチがあったり、又は部分的に陰になっている条件である場合には、アレイ１００全体に対するＭＰＰＴは一層複雑なものである。この場合には、ＭＰＰＴ技術は、ミスマッチ状態にあるアレイ１００のマルチピークパワー・電圧特性の相対的な最適条件に起因して正確な結果を与えるものではない場合がある。その結果、アレイ１００内のパネル１０１ａ〜１０３ａの数個のみが理想的に動作している場合があり、パワーの発生を劇的に低下させる場合がある。従って、この問題を解決するために、この度のＭＰＰＴシステムの構築に至った。またＥＧＤ１０１ａ〜１０３ａ、及び１０１ｂ〜１０３ｂがウインドタービンを有している実施例の場合には、ＭＰＰＴはウインドタービンのブレードのピッチを調節するために使用することが可能である。その他のタイプのＥＧＤ１０１ａ〜１０３ａ、及び１０１ｂ〜１０３ｂを有しているアレイ１００を最適化させるためにＭＰＰＴを使用することが���能であることも理解される。
【発明の効果】
【００１１】  刻々と変化し続ける、太陽光パネルの状況にリアルタイムに、ＭＰＰＴを求めることができる。また、多接合型の太陽光アレイ（多様な太陽光モジュールの並列（タンデム）接続）または、ウインドタービンまたは、燃料電池を接続可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の１実施例に基いてＥＧＤに対して、最良なＭＰＰＴを抽出せることが可能なエネルギ発生システムの概略図。
【図２】本開示の１実施例に基いて図１のＭＰＰＴ制御装置内部の概略図。
【図３】ＥＧＤが、特にＰＶパネルであった場合のＰ−Ｖ曲線グラフ
【図４】本開示の１実施例に基いく、ＭＰＰＴ制御マイコンのシステムフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１３】  図２は、この開示の１実施例に基くＭＰＰＴ装置を例示している。この開示の範囲から逸脱すること無しに、任意の適宜構成されたエネルギー発生装置ＥＧＤ２０１において実現することが可能であることが理解される。更に、ＰＶパネルとして呼称するエネルギー発生装置２０１へ結合して示されているが、ＭＰＰＴ制御モジュール２００はＰＶパネルの単一のセルか又は光電アレイにおける複数個のパネルからなるサブセットか、又はウインドタービン、燃料電池等の別のエネルギ発生装置２０１へ結合させることが可能であることが理解される。また、図１のアレイ１００と、ＥＧＤ２０１を等価に考えることもできると理解される。
【００１４】  ＭＰＰＴモジュール２００は、入力として、ＥＧＤ２０１からパネル電圧及び電流を受け取ることが可能であり、これらの入力に基いて、ＭＰＰＴ制御マイコン２０４はスイッチング素子２０２を制御するための信号を供給することが可能である。ＭＰＰＴモジュール２００はＥＧＤ２０１に対してＭＰＰＴを与えることが可能である。図３を参照いただくと、ＥＧＤ２０１が、特に、ＰＶパネルであるとき、この様な特性が得られる。ＭＰＰＴポイント３０１を得ることが理想である。
【００１５】  ＭＰＰＴを与えることによって、ＭＰＰＴモジュール２００は、対応するＥＧＤ２０１を最大電力点において機能することを維持させたい。だが、ＦＥＴ等のスイッチグ素子においては、ＦＥＴの動作温度でＯＮ抵抗の増大がある。従って、得られたＭＰＰＴポイントでは、徐々にＭＰＰＴ点が変化してしまう。つまり、常時トラッキングの重要性が考えられる。また、日常的に見ても、ＰＶの電力特性は、非線形である。この点からも、ＰＶの環境も刻々と変化している点からも、この常時トラッキング方式は有効と理解できる。
【００１６】  図４に、ＭＰＰＴ制御マイコン２０４の制御方式の詳細を示している。まず、ＥＧＤ２０１の出力電圧が、バッテリー電圧に対して、スルーパス充電を可能にする電圧の場合、スルーパス充電４０１を開始する。この判定を４０２で行う。次に、ＥＧＤ２０１の電力Ｐ−電圧Ｖ曲線サーチ１  ４０３を行う。このサーチ電圧範囲は、電力Ｐ−電圧Ｖ曲線（以下、Ｐ−Ｖ曲線）のほぼ全域をサーチする様にする。またこの時間は、比較的短い時間で行う。約２〜３秒程度である。この時に得られた、最大電力点及び、スイッチング素子に加えられたＰＷＭのデューティー比をメモリーする。次に、Ｐ−Ｖ曲線サーチ２  ４０４を行う。これは、このときのサーチ電圧範囲は、Ｐ−Ｖ曲線サーチ２  ４０４の最大電力が得られた電圧より、マイナス２０％〜プラス２０％程度とする（但し、この定数は、１例である）Ｐ−Ｖ曲線サーチ１  ４０３より、長い時間で、行う。この時に、粗方で、サーチしたＰ−Ｖ曲線サーチ１  ４０３より、Ｐ−Ｖ曲線サーチ２  ４０４の方が、上回る結果が出ているので、このロジックを採用している。次に、同様にサーチ３  ４０５を行い、より長い時間で詳しくサーチし、サーチ電圧の範囲は狭めるといった具合である。次に、定期的に判断しているスルーパス充電の方が効率が良いかの判定を４０６で行う。これをクリアすれば、さらに詳しく最大電力点を抽出するサーチ４  ４０７へ移行する。次に、この最終ＭＰＰが、Ｐ−Ｖ曲線サーチ３  ４０５より、小さいか判定する。小さければＰ−Ｖ曲線サーチ３  ４０９を行う。次に、明るさが、一様に変化した場合に対応するため、サーチ４の最大電力値をＰｍｐｐｔ４とし、サーチ３の最大電力値をＰｍｐｐｔ３とすると、
【数１】
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この判定を行い、数１の左辺の方が大きい場合には、Ｐ−Ｖ曲線サーチ１  ４１１、Ｐ−Ｖ曲線サーチ２  ４１２、Ｐ−Ｖ曲線サーチ３  ４１３と順に行い、再度サーチングする。この条件以外は、次の判定に飛ぶ。次に、Ｐ−Ｖ曲線サーチ３より、Ｐ−Ｖ曲線サーチ２が小さい場合４１４は、Ｐ−Ｖ曲線サーチ１  ４１５、Ｐ−Ｖ曲線サーチ２  ４１６、Ｐ−Ｖ曲線サーチ３  ４１７と順に行い、再度サーチングする。その後、Ｐ−Ｖ曲線サーチ４  ４０７に飛ぶ。このようなフローで、この開示例での常時追従のＭＰＰＴを行う。また、このフローだけをこの開示例に適応させるものではなく、このフローを基本的な方法と理解する。要となるものは、ＰＶの最大電力点を常時追従させ、一様な変化のある場合には、再度全体のサーチからやり直しさせる事に最大の意味がある。この一様な変化に対応させるために、判定４０８、４１１、４１４を行っているが、これは、１例であり、常時最大電力点を追従させるために、いろいろな、判定を追加可能である。また、フローの中のパラメータも１例であると理解する。これらは、ＭＰＰＴを制御するための、半導体素子からなるスイッチング素子２０２の温度特性、ＯＮ抵抗変化による常時対応、ＥＧＤ２０１が、非線形特性である事への常時対応、また、エネルギー発生アレイの電力特性に２つ以上の山ができてしまった時の常時対応、このほか、回路上の非線形特性の常時対応をして、ＥＧＤ２０１の最大電力の抽出を常に維持するものである。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
【符号の説明】
【００１８】１０      エネルギー発生システムとエネルギー蓄積部
１００    エネルギー発生アレイ
１０１ａ〜１０３ａ、及び１０１ｂ〜１０３ｂ  エネルギー発生システム（ＥＧＤ）
１１１ａ〜１１３ａ、及び１１１ｂ〜１１３ｂ  バイパスダイオード（ＢＰＤ）
１２０    ＭＰＰＴ制御モジュール
１３０    エネルギー蓄積部（バッテリー）
１４０ａ、１４０ｂ  エネルギー発生ストリングス
２００    ＭＰＰＴ制御モジュール
２０１    エネルギー発生システム（ＥＧＤ）
２０２    スイッチング素子
２０３    電流・電圧測定モジュール
２０４    ＭＰＰＴ制御マイコン
３００    電力Ｐ−電圧Ｖ曲線グラフ
３０１    ＭＰＰＴポイント
４０１    スルーパス充電モード
４０２、４０６    スルーパス充電・ＭＰＰＴ充電の判定
４０３、４１１、４１５    Ｐ−Ｖ曲線サーチ１
４０４、４１２、４１６    Ｐ−Ｖ曲線サーチ２
４０５、４０９、４１３、４１７  Ｐ−Ｖ曲線サーチ３
４０７    Ｐ−Ｖ曲線サーチ４
４０８    Ｐ−Ｖ曲線サーチ３とＰ−Ｖ曲線サーチ４どちらが大きいか判定
４１０    数１による、ＥＧＤ２０１の電力の増加量判定
４１４    Ｐ−Ｖ曲線サーチ３とＰ−Ｖ曲線サーチ２どちらが大きいか判定
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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