(57)【要約】【課題】低コストで、かつ環境条件が大きく変動しても比較的速やかに太陽電池の最大電力点を追従したい。【解決手段】ＤＣ−ＤＣ変換部（例えば、昇圧チョッパ１１）は、太陽電池１からの入力電圧を変換する。制御部２０は、太陽電池１の出力電力が最大となるようＤＣ−ＤＣ変換部を制御する。制御部２０は、太陽電池１の出力電圧が所定のステップ幅で変化するようにＤＣ−ＤＣ変換部を制御する。制御部２０は、ステップ幅を太陽電池１の特性に基づいて変える。【選択図】図１
2017107427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池からの入力電圧を変換するＤＣ−ＤＣ変換部と、
前記太陽電池の出力電力が最大となるように前記ＤＣ−ＤＣ変換部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記太陽電池の出力電圧が所定のステップ幅で変化するように前記ＤＣ−ＤＣ変換部を制御し、前記ステップ幅を前記太陽電池の特性に基づいて変えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記太陽電池のフィルファクタ値に基づいて前記ステップ幅の大きさを変化させることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記フィルファクタ値が小さいほど前記ステップ幅を大きくすることを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記フィルファクタ値を入力する入力部をさらに備えることを特徴とする請求項２または３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記太陽電池の最大電力値を取得し、前記太陽電池の最大電力点が更新されると、更新された最大電力点の値を用いて前記フィルファクタ値を更新することを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記制御部は、一定期間における前記太陽電池の出力電力の変化量に応じて、前記ステップ幅の大きさを変化させることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記ＤＣ−ＤＣ変換部から出力される直流電力を交流電力に変換して、系統または負荷に交流電力を供給するインバータ部をさらに備えることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池で発電された直流電力を交流電力に変換する電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、太陽電池の発電電力を最大限に取得するための制御として、ＭＰＰＴ (Maximum Power Point Tracking) 制御が良く利用されている。ＭＰＰＴ制御は、太陽電池の動作電圧（出力電圧）を所定のステップ幅で変動させ、太陽電池の最大電力点を探索する制御である。
【０００３】
太陽電池は環境変数(日射量、周囲温度など)により発電特性が変わり、その時々に応じた最大電力点が異なってくる性質がある。従来のＭＰＰＴ制御において、それらの環境特性が安定した状態では発電効率を高く維持できる。しかしながら、急激な日射変動や急激な温度変化が生じると最大電力点が大きく変化し、動作電圧のステップ移動で新たな最大電力点を捉えるまでに長い時間を要していた。最大電力点に到達するまでの期間が長くなると、その分、太陽電池から取り出せる電力の量が低下する。
【０００４】
そこで日射計や温度計を設置し、日射強度および温度を測定して最大電力点を求め、当該最大電力点に動作電圧を追従させる制御が考えられる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１０５１９７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、日射計や温度計を設置するとコストがかかり、実用性に欠ける面がある。また太陽電池が設置される場所により太陽電池の傾斜角が変わる影響、季節により日射入射角が変わる影響、経年劣化等は考慮されていない。
【０００７】
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、低コストで、かつ環境条件が大きく変動しても比較的速やかに太陽電池の最大電力点を追従できる電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の電力変換装置は、太陽電池からの入力電圧を変換するＤＣ−ＤＣ変換部と、前記太陽電池の出力電力が最大となるように前記ＤＣ−ＤＣ変換部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記太陽電池の出力電圧が所定のステップ幅で変化するように前記ＤＣ−ＤＣ変換部を制御し、前記ステップ幅を前記太陽電池の特性に基づいて変える。
【０００９】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、速やかに太陽電池の最大電力点を追従できる電力変換装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る電力変換装置の構成を説明するための図である。
【図２】図１の制御部の構成例を示す図である。
【図３】太陽電池の電力−電圧特性（Ｐ−Ｖ曲線）を示す図である。
【図４】山登り法を用いたＭＰＰＴ制御の基本アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図５】太陽電池の電流−電圧特性（Ｉ−Ｖ曲線）とフィルファクタ値を説明するための図である。
【図６】図６（ａ）−（ｄ）は、太陽電池のフィルファクタ値と、電力−電圧特性の例を示す図である。
【図７】図７（ａ）−（ｂ）は、日射量変動によるＰ−Ｖ曲線の変動例を示す図である。
【図８】実施例１に係る電圧指令値のステップ幅Ｖａｄｄの動的変更処理の基本動作を示すフローチャートである。
【図９】記憶部に構築される最大電力点記憶テーブルの一例を示す図（状態１）である。
【図１０】記憶部に構築される最大電力点記憶テーブルの一例を示す図（状態２）である。
【図１１】図１０に示した各電力区分における電圧指令値、及び電圧指令値の電圧変動範囲の上限値と下限値をプロットした図である。
【図１２】記憶部に構築される最大電力点記憶テーブルの別の例を示す図である。
【図１３】図１２に示した各電力区分における電圧指令値、及び電圧指令値の電圧変動範囲の上限値と下限値をプロットした図である。
【図１４】電圧制限範囲内に太陽電池の電圧指令値Ｖ＊を制限するためのフローチャートを示す。
【図１５】図１５（ａ）−（ｂ）は、電圧指令値の変動範囲を設定しない場合の例と、電圧指令値の変動範囲を設定した場合の例を比較した図である。
【図１６】実施例２に係る電圧指令値の変動範囲の設定処理の一例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】
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態に係る電力変換装置２の構成を説明するための図である。電力変換装置２は太陽電池１と系統３及び／又は交流負荷（不図示）との間に設置され、太陽電池１から供給される直流電力を交流電力に変換して系統３に供給する、または交流負荷に供給する。
【００１３】
電力変換装置２は、昇圧チョッパ１１、インバータ回路１２、フィルタ回路１３及び制御部２０を備える。昇圧チョッパ１１は太陽電池１の出力電圧を昇圧し、インバータ回路１２に出力する。昇圧チョッパ１１は、第１コンデンサＣ１、第１リアクトルＬ１、第１スイッチング素子Ｑ１、整流ダイオードＤ２及び第２コンデンサＣ２を含む。
【００１４】
第１コンデンサＣ１は、太陽電池１からの入力電圧を平滑化する。第１リアクトルＬ１は、第１スイッチング素子Ｑ１のオン／オフに応じて、太陽電池１からの出力電流に基づくエネルギーの蓄積および放出を行う。整流ダイオードＤ２は電流の逆流を阻止する。第２コンデンサＣ２は、昇圧チョッパ１１の出力電圧を平滑化する。
【００１５】
第１スイッチング素子Ｑ１は、第１リアクトルＬ１と整流ダイオードＤ２間のノードと、ローサイド基準電位の間に接続される。第１スイッチング素子Ｑ１には例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を使用できる。第１還流ダイオードＤ１は、第１スイッチング素子Ｑ１に並列に、逆向きに接続される。なお第１スイッチング素子Ｑ１にＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)を使用してもよい。この場合、第１還流ダイオードＤ１は、ソースからドレイン方向に形成される寄生ダイオードを利用できる。第１スイッチング素子Ｑ１は、制御部２０により生成される第１駆動信号Ｓ１に応じてオン／オフ動作する。
【００１６】
なお太陽電池１から出力される直流電圧を、異なるレベルの直流電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータであれば、昇圧チョッパ１１以外のＤＣ−ＤＣコンバータ（例えば、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ）を使用してもよいし、降圧型のＤＣ−ＤＣコンバータを使用してもよい。
【００１７】
インバータ回路１２は、太陽電池１から出力され、昇圧チョッパ１１により昇圧された直流電力を系統３と同期した交流電力に変換する。図１ではインバータ回路１２をフルブリッジ回路で構成する例を示している。フルブリッジ回路は、第５スイッチング素子Ｑ５と第６スイッチング素子Ｑ６が直列接続された第１アームと、第７スイッチング素子Ｑ７と第８スイッチング素子Ｑ８が直列接続された第２アームを含み、第１アームと第２アームが並列接続される。第１アームの中点と第２アームの中点から交流電力が出力される。
【００１８】
第５スイッチング素子Ｑ５〜第８スイッチング素子Ｑ８には例えば、ＩＧＢＴを使用できる。第５還流ダイオードＤ５〜第８還流ダイオードＤ８は、第５スイッチング素子Ｑ５〜第８スイッチング素子Ｑ８にそれぞれ並列に、逆向きに接続される。なお第５スイッチング素子Ｑ５〜第８スイッチング素子Ｑ８にＭＯＳＦＥＴを使用してもよい。この場合、第５還流ダイオードＤ５〜第８還流ダイオードＤ８は、ソースからドレイン方向に形成される寄生ダイオードを利用できる。
【００１９】
第５スイッチング素子Ｑ５及び第８スイッチング素子Ｑ８は、制御部２０により生成される第２駆動信号Ｓ２に応じてオン／オフ動作する。第６スイッチング素子Ｑ６及び第７スイッチング素子Ｑ７は、制御部２０により生成される第２駆動信号Ｓ２の反転信号に応じてオン／オフ動作する。
【００２０】
フィルタ回路１３は、第２リアクトルＬ２、第３リアクトルＬ３及び第３コンデンサＣ２３を含み、インバータ回路１２から出力される交流電力の高周波成分を減衰させて、インバータ回路１２の出力電圧および出力電流を正弦波に近づける。フィルタ回路１３から出力される交流電力は、系統連系スイッチ（不図示）を介して系統３と連系される。
【００２１】
制御部２０は、昇圧チョッパ１１及びインバータ回路１２を制御する。制御部２０の構成は、ハードウェア資源とソフトウェア資源の協働、またはハードウェア資源のみにより実現できる。ハードウェア資源としてアナログ素子、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＦＰＧＡ、その他のＬＳＩを利用できる。ソフトウェア資源としてファームウェア等のプログラムを利用できる。
【００２２】
制御部２０は、第１電流センサＣＴ１で検出される昇圧チョッパ１１の入力電流Ｉｉｎ（太陽電池１の出力電流）と、第１電圧センサ（不図示）で検出される昇圧チョッパ１１の入力電圧Ｖｉｎ１（太陽電池１の出力電圧）をもとに太陽電池１の出力電力Ｐを算出する。
【００２３】
制御部２０は、昇圧チョッパ１１の入力電圧Ｖｉｎ１をもとに、第１スイッチング素子Ｑ１のゲート端子に入力する第１駆動信号Ｓ１を生成する。第１駆動信号Ｓ１は例えばＰＷＭ信号で生成され、第１スイッチング素子Ｑ１のデューティ比を制御する。
【００２４】
本実施の形態では制御部２０はＭＰＰＴ制御を実行して、太陽電池１を最大電力点で発電させるよう制御する。具体的には制御部２０は第１スイッチング素子Ｑ１のデューティ比を制御して入力電圧Ｖｉｎ１を、太陽電池１の最大電力点に対応する最適動作電圧に追従させるよう制御する。
【００２５】
制御部２０は、第２電圧センサ（不図示）で検出されるインバータ回路１２の入力電圧Ｖｉｎ２と、第２電流センサＣＴ２で検出されるインバータ回路１２の出力電流Ｉｏｕｔと、第３電圧センサ（不図示）で検出される出力電圧Ｖｏｕｔをもとに、第５スイッチング素子Ｑ５〜第８スイッチング素子Ｑ８のゲート端子に入力する第２駆動信号Ｓ２及びその反転信号を生成する。第２駆動信号Ｓ２は例えばＰＷＭ信号で生成され、制御部２０は、第５スイッチング素子Ｑ５及び第８スイッチング素子Ｑ８のデューティ比を制御する。第２駆動信号Ｓ２の反転信号は、第６スイッチング素子Ｑ６及び第７スイッチング素子Ｑ７のデューティ比を制御する。
【００２６】
図２は、図１の制御部２０の構成例を示す図である。図２（ａ）は、図１の制御部２０が昇圧チョッパを制御する際のブロック図であり、図２（ｂ）は、図１の制御部２０がインバータ回路を制御する際のブロック図である。制御部２０は、ＭＰＰＴ制御部２１、第１減算部２４、第１補償部２５、第１比較部２６を含む昇圧回路制御部と、第２減算部２７、第２補償部２８、第３減算部２９、第３補償部２１０、加算部２１１及び第２比較部２１２を含むインバータ回路制御部とからなる。ＭＰＰＴ制御部２１は、処理部２２及び記憶部２３を含む。
【００２７】
処理部２２は、電圧指令値Ｖ１＊を所定のステップ幅（Ｖａｄｄ）で変化させて、太陽電池１の出力電力Ｐが最大となる最適動作電圧Ｖｍａｘを探索する。太陽電池１の最大出力電力点Ｐｍａｘは山登り法により探索できる。山登り法の具体的な説明は後述する。
【００２８】
第１減算部２４は、ＭＰＰＴ制御部２１により生成された電圧指令値Ｖ＊から、検出された入力電圧Ｖｉｎ１を減算して偏差ΔＶを算出する。第１補償部２５は当該偏差ΔＶをもとに、ＰＩ補償またはＰ補償により指令値（第１駆動信号Ｓ１のデューティ比を示す値となる）を生成する。第１比較部２６は当該指令値と、三角波のキャリア信号を比較して、このデューティー比を有する第１駆動信号Ｓ１を生成する。生成された第１駆動信号Ｓ１は第１スイッチング素子Ｑ１のゲート端子に入力される。
【００２９】
昇圧回路制御によりＭＰＰＴ制御が成され、太陽電池１の出力電力が増減すると、昇圧チョッパ１１の出力電圧が増減するため、インバータ回路制御部は、昇圧チョッパ１１の出力電圧（インバータ回路１２の入力電圧Ｖｉｎ２）が一定になるようにインバータ回路１２を制御する。
【００３０】
昇圧電圧指令値Ｖ２＊を目標値から変更させないためには、入力電力が増えれば、出力電流指令値Ｉ＊を増やして出力電力を増やす。入力電力が減れば、出力電流指令値Ｉ＊を減らして出力電力を減らす動作が必要となる。具体的には、図２（ｂ）に示すように、第２減算部２７は、インバータ回路１２の入力電圧Ｖｉｎ２の電圧指令値Ｖ２＊からインバータ回路１２の入力電圧Ｖｉｎ２を減算して偏差ΔＶ２を算出する。尚、電流指令値Ｖ２＊は、系統電圧のピーク値よりも高く設定される。第２補償部２８は、当該偏差ΔＶ２をもとにＰＩ補償またはＰ補償により電流指令値Ｉ＊を生成する。
【００３１】
第３減算部２９は、電流指令値Ｉ＊から、検出された出力電流Ｉｏｕｔを減算して偏差ΔＩを算出する。第３補償部２１０は当該偏差ΔＩをもとに、ＰＩ補償またはＰ補償により指令値を生成する。加算部２１１は当該指令値に、インバータ回路１２の出力電圧Ｖｏｕｔをインバータ回路１２の入力電圧Ｖｉｎ２で割った電圧を加算して、系統電圧による外乱成分を補償する。第２比較部２１２は、外乱成分が補償された指令値と、三角波のキャリア信号を比較して、第２駆動信号Ｓ２を生成する。生成された第２駆動信号Ｓ２及びその反転信号は第５スイッチング素子Ｑ５〜第８スイッチング素子Ｑ８のゲート端子に入力される。
【００３２】
図３は、太陽電池の電力−電圧特性（Ｐ−Ｖ曲線）を示す図である。太陽電池１は、開放電圧側から最大電力点Ｐｍａｘに到達するまでは電圧を下げるほど出力電力が上昇するが、最大電力点Ｐｍａｘを超えると電圧を下げるほど出力電力が低下する。従って最大電力点Ｐｍａｘの左側では、現在の動作電圧を右側にシフトさせ、最大電力点Ｐｍａｘの右側では動作電圧を左側にシフトさせる山登り法を用いたＭＰＰＴ制御が実行される。
【００３３】
図４は、山登り法を用いたＭＰＰＴ制御の基本アルゴリズムを示すフローチャートである。処理部２２は、フラグｆｌａｇに初期値として０または１を設定する（Ｓ５）。処理部２２は、昇圧チョッパ１１の入力電圧Ｖｉｎ１（ｎ）と昇圧チョッパ１１の入力電流Ｉｉｎ（ｎ）から太陽電池１の出力電力Ｐ（ｎ）を検出する（Ｓ１０）。処理部２２は、検出した太陽電池１の出力電力Ｐ（ｎ）と入力電圧Ｖｉｎ１（ｎ）を記憶部２３に記憶する。
【００３４】
処理部２２は、現在の出力電力Ｐ（ｎ）から１単位過去の出力電力Ｐ（ｎ−１）を減算して出力電力Ｐの変化量ΔＰを算出する（Ｓ１１）。
【００３５】
処理部２２は、出力電力Ｐの変化量ΔＰが負の場合（Ｓ１２のＮ）で前回電圧指令値を演算する際にステップ幅Ｖａｄｄを加算したか減算したかを示すフラグｆｌａｇが減算を示す場合（Ｓ１３のＮ）、現在の入力電圧Ｖｉｎ１（ｎ）にステップ幅Ｖａｄｄを加算して電圧指令値Ｖ＊（ｎ）を算出する（Ｓ１４）。尚、ここでは、フラグｆｌａｇ＝１の際に、ステップ幅Ｖａｄｄを前回加算したものとし、フラグｆｌａｇ＝０の際に、ステップ幅Ｖａｄｄを前回減算したものとしている。加算後、フラグｆｌａｇに１をセットする。
【００３６】
処理部２２は、出力電力Ｐの変化量ΔＰが負の場合（Ｓ１２のＮ）でフラグｆｌａｇ＝１（前回加算）の場合（Ｓ１３のＹ）、現在の入力電圧Ｖｉｎ１（ｎ）からステップ幅Ｖａｄｄを減算して電圧指令値Ｖ＊（ｎ）を算出する（Ｓ１５）。減算後、フラグｆｌａｇに０をセットする。
【００３７】
処理部２２は、出力電力Ｐの変化量ΔＰが正または０の場合（Ｓ１２のＹ）でフラグｆｌａｇ＝０の場合（Ｓ１６のＮ）、現在の入力電圧Ｖｉｎ１（ｎ）からステップ幅Ｖａｄｄを減算して電圧指令値Ｖ＊（ｎ）を算出する（Ｓ１７）。減算後、フラグｆｌａｇに０をセットする。
【００３８】
処理部２２は、出力電力Ｐの変化量ΔＰが正または０の場合（Ｓ１２のＹ）でフラグｆｌａｇ＝１の場合（Ｓ１６のＹ）、現在の入力電圧Ｖｉｎ１（ｎ）にステップ幅Ｖａｄｄを加算して電圧指令値Ｖ＊（ｎ）を算出する（Ｓ１８）。加算後、フラグｆｌａｇに１をセットする。
【００３９】
電圧指令値Ｖ＊（ｎ）が更新され、時刻ｎが１単位進む（Ｓ１９）。ステップＳ１０からステップＳ１９までの処理が太陽電池１が発電している間（Ｓ１１０のＮ）継続される。太陽電池１の発電が停止すると（Ｓ１１０のＹ）、本ＭＰＰＴ制御が終了する。
【００４０】
図５は、太陽電池の電流−電圧特性（Ｉ−Ｖ曲線）とフィルファクタ値を説明するための図である。フィルファクタ値（曲線因子ともいう）は、太陽電池の性能を表す代表的な指標の１つである。フィルファクタ値（ＦＦ値）は下記（式１）により規定される。
【００４１】
ＦＦ＝Ｐｍａｘ／Ｐｔ＝（Ｉｍａｘ・Ｖｍａｘ）／（Ｉｓｃ・Ｖｏｃ）  …（式１）
Ｉｓｃは短絡電流であり、太陽電池の出力電極間に負荷を接続せずに、出力電極間をショートした場合に流れる電流を示す。Ｖｏｃは開放電圧であり、出力電極間を開放した状態にける出力電極間の電位差を示す。フィルファクタ値は１に近いほど内部損失が少なく、外部に取り出せる電気エネルギーが多いことを意味している。従ってフィルファクタ値が高い太陽電池ほど高性能であるといえる。一般にフィルファクタ値が０．８５以上の太陽電池は高性能カテゴリに分類され、０．６〜０．７程度の太陽電池は低性能カテゴリに分類される。
【００４２】
図６（ａ）−（ｄ）は、太陽電池のフィルファクタ値と、電力−電圧特性の例を示す図である。図６（ａ）−（ｂ）はフィルファクタ値が０．６の太陽電池の電力−電圧特性の一例を示している。図６（ｃ）−（ｄ）はフィルファクタ値が０．８の太陽電池の電力−電圧特性の一例を示している。前者（ＦＦ値＝０．６）と後者（ＦＦ値＝０．８）を比較すると、日射変動などにより発電電力が同じ量変化した場合、前者の方が最適動作電圧Ｖｍａｘの変動範囲が広いことが分かる。
【００４３】
太陽電池のＰ−Ｖ曲線およびＩ−Ｖ曲線は、日射量や温度によって変化する。特に日射量に応じて大きく変化する。日射量が多いほどＰ−Ｖ曲線およびＩ−Ｖ曲線は上方にシフトする。一般に、太陽電池の仕様書やカタログには、一定の温度（例えば２５℃）及び一定の日射量（例えば、１．０ｋＷ／ｍ２）を前提としたフィルファクタ値が記載されている。上述のように太陽電池には日射特性や温度特性があるため、フィルファクタ値も日射量や温度により変化する。
【００４４】
図７（ａ）−（ｂ）は、日射量変動によるＰ−Ｖ曲線の変動例を示す図である。図７（ａ）はフィルファクタ値が０．６の太陽電池のＰ−Ｖ曲線の変動例を示し、図７（ｂ）はフィルファクタ値が０．８の太陽電池のＰ−Ｖ曲線の変動例を示している。フィルファクタ値が０．６の太陽電池では開放電圧Ｖｏｃと最適動作電圧Ｖｍａｘの差が相対的に大きい。一方、フィルファクタ値が０．８の太陽電池では開放電圧Ｖｏｃと最適動作電圧Ｖｍａｘの差が相対的に小さい。
【００４５】
またフィルファクタ値が０．６の太陽電池では日射量変動前後における開放電圧の差（Ｖｏｃ２−Ｖｏｃ１）が相対的に大きくなる。一方、フィルファクタ値が０．８の太陽電池では日射量変動前後における開放電圧の差（Ｖｏｃ２−Ｖｏｃ１）が相対的に小さくなる。
【００４６】
またフィルファクタ値が０．６の太陽電池では日射量変動前後における最適動作電圧の差（Ｖｍａｘ２−Ｖｍａｘ１）が相対的に大きくなる。一方、フィルファクタ値が０．８の太陽電池では日射量変動前後における最適動作電圧の差（Ｖｍａｘ２−Ｖｍａｘ１）が相対的に小さくなる。
【００４７】
ところで太陽電池のＭＰＰＴ効率に関するベンチマーク規格として、欧州規格（ＥＮ５０５３０）がある。この規格には、日射量が長時間安定した試験パターンに加えて、日射量の短時間急変が頻発する試験パターンが規定されている。従来のＭＰＰＴ制御は、日射量が長時間安定した試験パターンに対しては十分な応答特性を確保できていたが、日射量の短時間急変が頻発する試験パターンに対しては十分な応答特性を確保できていなかった。以下、本実施の形態では、日射量の急変に対するＭＰＰＴ制御の過渡応答特性を改善する技術を提示する。
【００４８】
（実施例１）
実施例１では制御部２０は、電圧指令値のステップ幅Ｖａｄｄを太陽電池１の特性に基づいて可変させる。例えば、太陽電池１のフィルファクタ値に基づいて、電圧指令値のステップ幅Ｖａｄｄの大きさを変化させる。具体的にはフィルファクタ値が小さいほどステップ幅Ｖａｄｄを大きく設定する。
【００４９】
図６（ｂ）、（ｄ）、及び図７（ａ）−（ｂ）に示したようにフィルファクタ値が小さい方が、Ｐ−Ｖ曲線の傾きが緩やかになる。すなわち、フィルファクタ値が小さいほど最適動作電圧の変動範囲が広くなる。従ってフィルファクタ値が小さいほどステップ幅Ｖａｄｄを大きく設定することにより、太陽電池１の最大電力点Ｐｍａｘに到達する予測時間を、フィルファクタ値に関わらずほぼ一定にすることができる。
【００５０】
処理部２２は、予め設定された変換テーブルや変換関数に基づき、フィルファクタ値に応じたステップ幅Ｖａｄｄを導出する。フィルファクタ値は制御部２０に、出荷時に内部設定されてもよいし、入力部３０（図１参照）から外部設定されてもよい。入力部３０は電力変換装置２の筐体の外側に設置され、ユーザや保守管理者が操作してフィルファクタ値を入力することができる。太陽電池１を交換した場合、ユーザや保守管理者は、新たな太陽電池１のフィルファクタ値を入力部３０から設定する。
【００５１】
また処理部２２は、太陽電池１の最大電力点Ｐｍａｘを捉えることにより、太陽電池１のフィルファクタ値を推測することもできる。上記（式１）に示したように、太陽電池１の短絡電流Ｉｓｃと開放電圧Ｖｏｓが既知であれば、最大電力点Ｐｍａｘを捉えることによりフィルファクタ値を算出することができる。処理部２２は電圧指令値が、ある動作点を超えて次にその動作点に戻る往復移動したとき、当該動作点を最大電力点Ｐｍａｘと判定する。処理部２２は最大電力点Ｐｍａｘを検出すると、検出した最大電力点Ｐｍａｘの電力値と電圧値（最適動作電圧）を記憶部２３に記憶する。
【００５２】
処理部２２は、検出した最大電力点Ｐｍａｘの電力値を上記（式１）に適用して、フィルファクタ値を算出する。上述のように最大電力点Ｐｍａｘは日射変動等により変動する。処理部２２は、新たな最大電力点Ｐｍａｘを検出すると、新たに検出した最大電力点Ｐｍａｘの電力値と電圧値を記憶部２３に記憶する。それとともに、処理部２２は新たな最大電力点Ｐｍａｘの電力値を上記（式１）に適用して、新たなフィルファクタ値を算出する。
【００５３】
また処理部２２は、一定期間における太陽電池１の出力電力の変化量に応じて、電圧指令値のステップ幅Ｖａｄｄの大きさを変化させてもよい。具体的には太陽電池１の出力電力の変化量が小さいほどステップ幅Ｖａｄｄを小さく設定する。処理部２２は、予め設定された変換テーブルや変換関数に基づき、太陽電池１の出力電力の変化量に応じたステップ幅Ｖａｄｄを導出する。なお太陽電池１の出力電力の変化量が所定値以上の場合は第１のステップ幅Ｖａｄｄを選択し、所定値より小さい場合は第１のステップ幅Ｖａｄｄより小さな第２のステップ幅Ｖａｄｄを選択するシンプルな制御を用いてもよい。また当該ステップ幅Ｖａｄｄの動的変更処理は、太陽電池１の出力電力が閾値よりも大きい状態のとき有効にし、閾値以下の状態のとき無効にしてもよい。
【００５４】
図８は、実施例１に係る電圧指令値のステップ幅Ｖａｄｄの動的変更処理の基本動作を示すフローチャートである。処理部２２は、昇圧チョッパ１１の入力電圧Ｖｉｎ１（ｋ）と昇圧チョッパ１１の入力電流Ｉｉｎ（ｋ）から太陽電池１の出力電力Ｐ（ｋ）を検出する（Ｓ２０）。処理部２２は、検出した太陽電池１の出力電力Ｐ（ｋ）を記憶部２３に記憶する。処理部２２は、現在の出力電力Ｐ（ｋ）から１単位過去の出力電力Ｐ（ｋ−１）を減算して出力電力Ｐの変化量ΔＰを算出する（Ｓ２１）。処理部２２は、出力電力Ｐの変化量ΔＰに応じて、電圧指令値のステップ幅Ｖａｄｄの大きさを決定する（Ｓ２２）。時刻ｋが１単位進む（Ｓ２３）。ステップＳ２０からステップＳ２３までの処理が太陽電池１が発電している間（Ｓ２４のＮ）継続される。太陽電池１の発電が停止すると（Ｓ２４のＹ）、本ステップ幅Ｖａｄｄの動的変更処理が終了する。
【００５５】
図８の時刻ｋと時刻（ｋ−１）間の期間は、図４に示した時刻ｎと時刻（ｎ−１）間の期間より長く設定されることを想定するが、両期間の長さを同じに設定してもよい。
【００５６】
上述したフィルファクタ値に応じたステップ幅Ｖａｄｄの可変処理と、太陽電池１の出力電力の変化量に応じたステップ幅Ｖａｄｄの動的変更処理は、いずれか一方が使用されてもよいし、両者が併用されてもよい。両者が併用される場合、いずれかの処理では、入力変数に対する出力変数をステップ幅Ｖａｄｄの絶対的な数値ではなく、ステップ幅Ｖａｄｄの拡大／縮小率で規定すればよい。例えば、フィルファクタ値に応じたステップ幅Ｖａｄｄの値に、太陽電池１の出力電力の変化量に応じた拡大／縮小率を掛けた値を、最終的なステップ幅Ｖａｄｄとする。
【００５７】
以上説明したように実施例１によれば、太陽電池１のフィルファクタ値および／または太陽電池１の出力電力の変化量に応じて、電圧指令値のステップ幅Ｖａｄｄを変更することにより、ＭＰＰＴ制御の過渡応答特性を改善することができる。例えば、フィルファクタ値が低い太陽電池１でも、フィルファクタ値が高い太陽電池１と変わらない時間で、太陽電池１の最大電力点Ｐｍａｘを捉えることができる。
【００５８】
また日射量の変動により太陽電池１の出力電力の変化量が大きくなった場合でも、電圧指令値のステップ幅Ｖａｄｄを拡大することにより、太陽電池１の最大電力点を捉えるまでの時間が延びることを抑制できる。すなわち、環境条件が大きく変動しても比較的速やかに太陽電池１の最大電力点Ｐｍａｘを追従できる。上述した欧州規格（ＥＮ５０５３０）の日射量の短時間急変が頻発する試験パターンにも十分対応できる。
【００５９】
また日射計や温度計を使用せずに、太陽電池１の出力電力から環境条件の変動を推測するため、コストを抑えることができる。また従来のＭＰＰＴ制御に対して、ソフトウェアの更新で実装することができるため、既存の資産を有効活用でき、コスト上昇を抑えることができる。
【００６０】
（実施例２）
実施例２では制御部２０は、電圧指令値の変動範囲に制限を加える。具体的には太陽電池１の出力電力に応じて、電圧指令値の変動範囲の位置を移動させる。
【００６１】
上述のように処理部２２は、最大電力点Ｐｍａｘを検出すると、検出した最大電力点Ｐｍａｘの電力値と電圧値を記憶部２３に記憶する。処理部２２は、記憶部２３に記憶された最大出力電力点Ｐｍａｘの電力値と電圧値をもとに、太陽電池１の出力電力ごとの最適動作電圧を求める。処理部２２は、当該最適動作電圧を基準位置として含む、太陽電池１の出力電力ごとの電圧指令値の変動範囲を設定する。具体的には、最適動作電圧を中心に変動範囲の上限値Ｖｔｈ１と下限値Ｖｔｈ２を設定する。
【００６２】
処理部２２は、記憶部２３に記憶された複数の最大電力点の電力値と電圧値をもとに、太陽電池１の出力電力と最適な電圧指令値の１次関数を生成し、当該１次関数を用いて太陽電池１の出力電力ごとの最適動作電圧を求める。記憶された最大電力点の数が３点以上の場合、処理部２２は、隣接する２点間ごとに１次関数を生成する。以下、具体例を挙げながら説明する。
【００６３】
図９は、記憶部２３に構築される最大電力点記憶テーブル２３ａの一例を示す図（状態１）である。図９に示すテーブル２３ａでは太陽電池１の出力電力を２００Ｗ単位で区分している。図９に示す例では、日射量の上昇とともに太陽電池１の出力電力が上昇し、太陽電池１の出力電力が１０００Ｗに到達したとき、処理部２２が最大電力点Ｐｍａｘとして検出する。処理部２２は、電力区分が９５０Ｗの行に最大電力点Ｐｍａｘの電力値Ｐｍａｘとして１０００Ｗを、電圧値Ｖｍａｘとして１９０Ｖを記憶する。
【００６４】
次に日射量のさらなる上昇とともに太陽電池１の出力電力が上昇し、太陽電池１の出力電力が２０００Ｗに到達したとき、処理部２２が最大電力点Ｐｍａｘとして検出する。処理部２２は、電力区分が１９５０Ｗの行に最大電力点Ｐｍａｘの電力値Ｐｍａｘとして２０００Ｗを、電圧値Ｖｍａｘとして２２２Ｖを記憶する。
【００６５】
図１０は、記憶部２３に構築される最大電力点記憶テーブル２３ａの一例を示す図（状態２）である。処理部２２は、２点の最大電力点Ｐｍａｘから１次関数（ｙ＝ａｘ＋ｂ）を生成する。ｘ＝電圧値Ｖ、ｙ＝電力値Ｐとし、１次関数（ｙ＝ａｘ＋ｂ）に第１最大電力点Ｐｍａｘ１（１９０、１０００）の値と、第２最大電力点Ｐｍａｘ２（２２２、２０００）の値を代入することにより、傾きａ＝３１．２５、切片ｂ＝−４９３８が得られる。ｙ＝ａｘ＋ｂをｘ＝（ｙ−ｂ）／ａに置き換え、ｙに各区分の電力値を代入すると、電力区分ごとの最適動作電圧が得られる。図１０に示す例は、最適動作電圧に５Ｖを加えた電圧値を、各電力区分における電圧指令値の変動範囲の上限値に設定している。また、最適動作電圧から５Ｖを引いた電圧値を、各電力区分における電圧指令値の変動範囲の下限値に設定している。
【００６６】
図１１は、図１０に示した各電力区分における最適動作電圧、及び電圧指令値の変動範囲の上限値と下限値をプロットした図である。処理部２２は、各出力電力において電圧指令値の変動範囲を、図１１に示した電圧制限範囲内に制限する。
【００６７】
図１２は、記憶部２３に構築される最大電力点記憶テーブル２３ａの別の例を示す図である。図１２に示すテーブル２３ａも太陽電池１の出力電力を２００Ｗ単位で区分している。図１２に示す例では、日射量の上昇とともに太陽電池１の出力電力が上昇し、太陽電池１の出力電力が６００Ｗに到達したとき、処理部２２が最大電力点Ｐｍａｘとして検出する。処理部２２は、電力区分が５５０Ｗの行に最大電力点Ｐｍａｘの電力値Ｐｍａｘとして６００Ｗを、電圧値Ｖｍａｘとして１６０Ｖを記憶する。
【００６８】
次に日射量のさらなる上昇とともに太陽電池１の出力電力が上昇し、太陽電池１の出力電力が１０００Ｗに到達したとき、処理部２２が最大電力点Ｐｍａｘとして検出する。処理部２２は、電力区分が９５０Ｗの行に最大電力点Ｐｍａｘの電力値Ｐｍａｘとして１０００Ｗを、電圧値Ｖｍａｘとして１９０Ｖを記憶する。
【００６９】
上述のように処理部２２は、２点の最大電力点Ｐｍａｘから１次関数（ｙ＝ａｘ＋ｂ）を生成する。１次関数（ｙ＝ａｘ＋ｂ）に第１最大電力点Ｐｍａｘ１（１６０、６００）の値と、第２最大電力点Ｐｍａｘ２（１９０、１０００）の値を代入することにより、傾きａ＝１３．３３、切片ｂ＝−１５３３が得られる。ｙに各区分の電力値を代入することにより、電力区分ごとの最適動作電圧が得られる。
【００７０】
次に日射量のさらなる上昇とともに太陽電池１の出力電力が上昇し、太陽電池１の出力電力が２０００Ｗに到達したとき、処理部２２が最大電力点Ｐｍａｘとして検出する。処理部２２は、電力区分が１９５０Ｗの行に最大電力点Ｐｍａｘの電力値Ｐｍａｘとして２０００Ｗを、電圧値Ｖｍａｘとして２２２Ｖを記憶する。
【００７１】
処理部２２は、今回検出した最大電力点Ｐｍａｘと前回検出した最大電力点Ｐｍａｘから１次関数（ｙ＝ａｘ＋ｂ）を生成する。１次関数（ｙ＝ａｘ＋ｂ）に第２最大電力点Ｐｍａｘ２（１９０、１０００）の値と、第３最大電力点Ｐｍａｘ３（２２２、２０００）の値を代入することにより、傾きａ＝３１．２５、切片ｂ＝−４９３８が得られる。ｙに各区分の電力値を代入することにより、９５０Ｗを超える電力区分ごとの新たな最適動作電圧が得られる。９５０Ｗ以下の電力区分ごとの最適動作電圧は変わらない。
【００７２】
次に日射量のさらなる上昇とともに太陽電池１の出力電力が上昇し、太陽電池１の出力電力が４６００Ｗに到達したとき、処理部２２が最大電力点Ｐｍａｘとして検出する。処理部２２は、電力区分が４５５０Ｗの行に最大電力点Ｐｍａｘの電力値Ｐｍａｘとして４６００Ｗを、電圧値Ｖｍａｘとして２６５Ｖを記憶する。
【００７３】
処理部２２は、今回検出した最大電力点Ｐｍａｘと前回検出した最大電力点Ｐｍａｘから１次関数（ｙ＝ａｘ＋ｂ）を生成する。１次関数（ｙ＝ａｘ＋ｂ）に第３最大電力点Ｐｍａｘ３（２２２、２０００）の値と、第４最大電力点Ｐｍａｘ４（２６５、４６００）の値を代入することにより、傾きａ＝６０．４７、切片ｂ＝−１１４２３が得られる。ｙに各区分の電力値を代入することにより、１９５０Ｗを超える電力区分ごとの新たな最適動作電圧が得られる。１９５０Ｗ以下の電力区分ごとの最適動作電圧は変わらない。
【００７４】
図１３は、図１２に示した各電力区分における最大動作電圧、及び電圧指令値の電圧変動範囲の上限値と下限値をプロットした図である。処理部２２は、各出力電力において電圧指令値の変動範囲を、図１３に示した電圧制限範囲内に制限する。
【００７５】
図１２、図１３に示す例では、図９−図１１に示す例と同様に処理部２２は、１点目と２点目の最大電力点Ｐｍａｘを捉えたら、２点の最大電力点Ｐｍａｘをもとに１次関数を生成する。さらに日射が安定し、３点目、４点目の最大電力点Ｐｍａｘを捉えたら、処理部２２はその都度、新たな１次関数を生成する。図１３に示すように全体として折れ線状の電圧制限範囲が生成される。これにより、発電電力の上昇に伴い徐々にずれる最大電力点Ｐｍａｘの電圧値の範囲をより正確に制限することができる。
【００７６】
図１４は、電圧制限範囲内に太陽電池の電圧指令値Ｖ＊を制限するためのフローチャートを示す。このフローチャートは、図４のフローチャートのステップＳ１９とステップＳ１１０との間にステップＳ１９１−ステップＳ１９５を追加したものであり、これにより上記制限を実現する。
【００７７】
ステップＳ１０からステップＳ１９までの間に電圧指令値Ｖ＊が生成されると、まず図１３に示す現在の電力値Ｐ（ｎ）に対応する電力区分から電圧制限範囲の上限値Ｖｔｈ１、下限値Ｖｔｈ２を更新する（ステップＳ１９１）。そして、上限値Ｖｔｈ１と電圧指令値Ｖ＊を比較し（ステップＳ１９２）、電圧指令値Ｖ＊が上限値Ｖｔｈ１よりも大きい場合（ステップＳ１９２のＹ）は、電圧指令値Ｖ＊を上限値Ｖｔｈ１に設定して（ステップＳ１９３）ステップＳ１１０へ移行する。また、ステップＳ１９２において、電圧指令値Ｖ＊が上限値Ｖｔｈ１よりも小さい、或いは等しい場合（ステップＳ１９２のＮ）は、ステップＳ１９４へ移行し、電圧指令値Ｖ＊と下限値Ｖｔｈ２を比較する。
【００７８】
電圧指令値Ｖ＊が下限値Ｖｔｈ２よりも小さい場合（ステップＳ１９４のＹ）は、電圧指令値Ｖ＊を下限値Ｖｔｈ２に設定して（ステップＳ１９５）ステップＳ１１０へ移行する。また、ステップＳ１９４において、電圧指令値Ｖ＊が下限値Ｖｔｈ２よりも大きい、或いは等しい場合（ステップＳ１９４のＮ）は、電圧指令値Ｖ＊を変更することなくステップＳ１１０へ移行する。このようにステップＳ１９１〜ステップＳ１９５が実行されることにより、電圧指令値Ｖ＊が電圧制限範囲内に制限される。
【００７９】
図１５（ａ）−（ｂ）は、電圧指令値の変動範囲を設定しない場合の例と、電圧指令値の変動範囲を設定した場合の例を比較した図である。図１５（ａ）が変動範囲を設定しない場合の例を示し、図１５（ｂ）が変動範囲を設定した場合の例を示している。図１５（ａ）に示すように変動範囲が設定されていない場合、日射量の増加によりＰ−Ｖ曲線が上昇している間は基本的に、現在の入力電圧Ｖｉｎ１（ｎ）の急上昇に合わせて電圧指令値が増加方向へ大きく移動し続ける。日射量の増加が止まりＰ−Ｖ曲線の上昇が止まると、電圧指令値が、増加への移動により太陽電池１の出力電力が低下する地点に到達する。その後、電圧指令値が減少方向へ移動し、最大電力点Ｐｍａｘ２に到達する。
【００８０】
一方、図１５（ｂ）に示すように変動範囲が設定されている場合、日射量の増加により現在の入力電圧Ｖｉｎ１（ｎ）が上昇している間でも、各出力電力区分毎の電圧指令値の変動範囲の上限値に電圧指令値が制限される。従ってＰ−Ｖ曲線が上昇している間、各出力電力時における変動範囲の上限値近辺に沿って電圧指令値が移動する。日射量の増加が止まりＰ−Ｖ曲線の上昇が止まると、電圧指令値が、増加方向への移動により太陽電池１の出力電力が低下する地点に到達する。その後、電圧指令値が減少方向へ移動し、最大電力点Ｐｍａｘ２に到達する。
【００８１】
図１５（ａ）と図１５（ｂ）を比較すると、前者の方が、各出力電力における本来の最適動作電圧から大きく離れて電圧指令値が移動する。従って前者は日射変動中の発電効率の低下が大きくなり積算電力のロスが大きくなる。また日射変動後の最大電力点に到達するまでの時間も長くなる。一方、後者は日射変動中の発電効率の低下が抑えられ積算電力のロスが小さくなる。また日射変動後の最大電力点に到達するまでの時間が短くなる。なお図１５（ａ）−（ｂ）では日射量が少ない状態から多い状態に遷移する場合の例を示したが、日射量が多い状態から少ない状態に遷移する場合も同様の知見があてはまる。
【００８２】
図１６は、実施例２に係る電圧指令値の変動範囲の設定処理の一例を示すフローチャートである。処理部２２は、昇圧チョッパ１１の入力電圧と昇圧チョッパ１１の入力電流から太陽電池１の出力電力を検出する（Ｓ３０）。処理部２２は、検出した太陽電池１の出力電力が、太陽電池１の最大電力点であるか否か判定する（Ｓ３１）。最大電力点である場合（Ｓ３１のＹ）、処理部２２は、検出した最大電力点の電力値と電圧値を記憶部２３に記憶する（Ｓ３２）。処理部２２は、当該最大電力点の検出が２つ目以降の最大電力点の検出であるか否か判定する（Ｓ３３）。１つ目の最大電力点の検出である場合（Ｓ３３のＮ）、ステップＳ３４以降の処理に遷移せずにステップＳ３０に戻る。
【００８３】
２つ目以降の最大電力点の検出である場合（Ｓ３３のＹ）、処理部２２は今回検出した最大電力点と、１つ前に検出した最大電力点の２点をもとに１次関数を生成する（Ｓ３４）。処理部２２は生成した１次関数をもとに、太陽電池１の出力電力ごとの最適動作電圧を生成する（Ｓ３５）。処理部２２は生成した各最適動作電圧をもとに、出力電力ごとの電圧指令値の変動範囲を設定する（Ｓ３６）。ステップＳ３０からステップＳ３６までの処理が太陽電池１が発電している間（Ｓ３７のＮ）継続される。太陽電池１の発電が停止すると（Ｓ３７のＹ）、本電圧指令値の変動範囲の設定処理が終了する。
【００８４】
図１６のフローチャートに示した例では、最大電力点が２つ検出された時点で１次関数を生成した。この点、最大電力点が１つ検出された時点で、当該最大電力点の電力値と電圧値、及び太陽電池１の開放電圧Ｖｏｃをもとに１次関数を生成してもよい。具体的には、最大電力点Ｐｍａｘの最適動作電流Ｉｍａｘを、最適電圧電圧Ｖｍａｘの変動に関わらず、短絡電流Ｉｓｃとほぼ等しい電流値で一定に推移すると仮定する。当該仮定を前提とすると、上記（式１）に示したフィルファクタ値ＦＦの算出式は、下記（式２）のように変形できる。
【００８５】
ＦＦ＝Ｖｍａｘ／Ｖｏｃ  …（式２）
最適動作電流Ｉｍａｘが最適電圧電圧Ｖｍａｘの変動に関わらず一定という前提下では、最大電力点の電力値は最適電圧電圧Ｖｍａｘに比例する関係になる。従って上記（式２）のフィルファクタ値ＦＦを、最適動作電圧Ｖｍａｘと出力電力との１次関数の傾きａとみなすことができる。フィルファクタ値ＦＦが小さいほど、傾きａが緩くなり電圧指令値の変動範囲が広がる関係になる。
【００８６】
太陽電池１の開放電圧Ｖｏｃは既知または常時検出可能であるため、１つ目の最大電力点を検出した時点で、処理部２２は当該最大電力点の電圧値を開放電圧Ｖｏｃで割ることにより、最初の１次関数の傾きａの概算値を算出することができる。従って最大電力点が１点のみ得られ、その後に終始日射変動が続き、２点目の最大電力点を検出できない場合でも、電圧指令値の変動範囲を設定することができる。また、２点目の最大電力点を検出できた場合でも、１点目の最大電力点から２点目の最大電力点への遷移中にも、図１４（ａ）−（ｂ）で説明した積算電力のロスが小さくなる効果を享受することができる。従ってトータルの発電効率を向上させることができる。
【００８７】
太陽電池１の最大電力点は日射量に応じて、非線形に変動する特性を有している。日射量が少ないほど最適動作電圧の変動範囲が広くなる。そこで処理部２２は、太陽電池１の出力電力が低いほど電圧指令値の変動範囲を広く設定することができる。この制御を行う場合、処理部２２は、予め設定された変換テーブルや変換関数に基づき、太陽電池１の出力電力に応じた電圧指令値の変動範囲を導出する。
【００８８】
また処理部２２は、検出される入力電圧が、電圧指令値の変動範囲の上限値または下限値に一定時間以上張り付いている場合、当該電圧指令値の変動範囲を広げてもよい。上限値または下限値に一定時間以上張り付いている場合、１次関数をもとに推定した最適動作電圧の位置が本来の最適動作電圧の位置とずれており、本来の最適動作電圧が、電圧指令値の変動範囲の外に存在する可能性がある。この場合、電圧指令値の変動範囲の上限値及び／又は下限値を拡大方向に移動させることにより、本来の最適動作電圧が、電圧指令値の変動範囲内に存在する状態に速やかに是正する。
【００８９】
太陽電池１の最大電力点は日射量や温度に応じて変動する。太陽電池１の運転時間が長くなると最大電力点がずれてくる。処理部２２は、記憶部２３に記憶された最大電力点の電力値と電圧値を定期的に更新する。例えば、処理部２２は現在の電圧指令値の変動範囲を、記憶部２３に既に記憶された最大電力点の電力値と電圧値に基づく１次関数をもとに生成する。一方で新たに検出された最大電力点の電力値と電圧値は将来使用するために分けて記憶する。例えば、最大電力点記憶テーブルを２つ用意し、新たに検出された最大電力点の電力値と電圧値は、現在使用しているテーブルではない方のテーブルに記憶する。
【００９０】
所定時間後（例えば、３０分後）または明日の運転開始時に処理部２２は、テーブルを切り替えて最大電力点の電力値と電圧値を更新する。処理部２２は、新しい最大電力点の電力値と電圧値に基づく１次関数を生成する。これにより、より現在の状況に近いデータをもとに１次関数を生成することができ、電圧指令値の変動範囲を高精度に設定することができる。
【００９１】
以上説明したように実施例２によれば、電圧指令値の変動範囲を設定することにより、日射変動に対するＭＰＰＴ制御の追従性能を向上させることができる。当該追従性能の向上は、フィルファクタ値が小さい太陽電池ほど顕著に現れる。実施例１に示した電圧指令値のステップ幅Ｖａｄｄの可変制御と組み合わせて使用すれば、太陽電池１のＭＰＰＴ制御の過渡応答特性をより大きく改善させることができる。
【００９２】
また日射計や温度計を使用せずに、太陽電池１の出力電力から環境条件の変動を推測するため、コストを抑えることができる。また従来のＭＰＰＴ制御に対して、ソフトウェアの更新で実装することができるため、既存の資産を有効活用でき、コスト上昇を抑えることができる。
【００９３】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００９４】
上述の実施例１では、太陽電池１のフィルファクタ値および／または太陽電池１の出力電力の変化量に応じて、電圧指令値のステップ幅Ｖａｄｄを変更する処理を説明した。この点、太陽電池１を構成するパネルの直列数に応じて電圧指令値のステップ幅Ｖａｄｄを変更してもよい。パネルの直列数が多くなるほど入力電圧が高くなるため、電圧指令値のステップ幅Ｖａｄｄを大きくする。
【００９５】
なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。
【００９６】
［項目１］
太陽電池（１）からの入力電圧を変換するＤＣ−ＤＣ変換部（１１）と、
前記太陽電池（１）の出力電力が最大となるように前記ＤＣ−ＤＣ変換部を制御する制御部（２０）と、を備え、
前記制御部（２０）は、前記太陽電池（１）の出力電圧が所定のステップ幅で変化するように前記ＤＣ−ＤＣ変換部（１１）を制御し、前記ステップ幅を前記太陽電池（１）の特性に基づいて変えることを特徴とする電力変換装置（２）。
これによれば、最大電力点の追従性能を向上させることができる。
［項目２］
前記制御部（２０）は、前記太陽電池（１）のフィルファクタ値に基づいて前記ステップ幅の大きさを変化させることを特徴とする項目１に記載の電力変換装置（２）。
これによれば、フィルファクタ値に応じて変動する最大電力点の追従性能を調整することができる。
［項目３］
前記制御部（２０）は、前記フィルファクタ値が小さいほど前記ステップ幅を大きくすることを特徴とする項目２に記載の電力変換装置（２）。
これによれば、フィルファクタ値が低いことによる、最大電力点の追従性能の低下を補償することができる。
［項目４］
前記フィルファクタ値を入力する入力部（３０）をさらに備えることを特徴とする項目２または３に記載の電力変換装置（２）。
これによれば、太陽電池（１）の種類や環境条件に応じて、設計者やユーザが任意にフィルファクタ値を設定することができる。
［項目５］
前記制御部（２０）は、前記太陽電池（１）の最大電力値を取得し、前記太陽電池（１）の最大電力点が更新されると、更新された最大電力点の値を用いて前記フィルファクタ値を更新することを特徴とする項目２から４のいずれかに記載の電力変換装置（２）。
これによれば、フィルファクタ値を環境条件に応じて適応的に変更することができる。
［項目６］
前記制御部（２０）は、一定期間における前記太陽電池（１）の出力電力の変化量に応じて、前記ステップ幅の大きさを変化させることを特徴とする項目１から５のいずれかに記載の電力変換装置（２）。
これによれば、現在の日射変動量の変化に応じた、電圧指令値のステップ幅を設定することができる。
［項目７］
前記ＤＣ−ＤＣ変換部（１１）から出力される直流電力を交流電力に変換して、系統（３）または負荷に交流電力を供給するインバータ部（１２）をさらに備えることを特徴とする項目１から６のいずれかに記載の電力変換装置（２）。
これによれば、太陽電池（１）の最大電力点に近い電力を常時、系統（３）に供給することができる。
【符号の説明】
【００９７】
１  太陽電池、  ２  電力変換装置、  ３  系統、  １１  昇圧チョッパ、  １２  インバータ回路、  １３  フィルタ回路、  ＣＴ１  第１電流センサ、  ＣＴ２  第２電流センサ、  Ｑ１  第１スイッチング素子、  Ｑ５  第５スイッチング素子、  Ｑ６  第６スイッチング素子、  Ｑ７  第７スイッチング素子、  Ｑ８  第８スイッチング素子、  Ｄ１  第１還流ダイオード、  Ｄ２  整流ダイオード、  Ｄ５  第５還流ダイオード、  Ｄ６  第６還流ダイオード、  Ｄ７  第７還流ダイオード、  Ｄ８  第８還流ダイオード、  Ｃ１  第１コンデンサ、  Ｃ２  第２コンデンサ、  Ｃ３  第３コンデンサ、  Ｌ１  第１リアクトル、  Ｌ２  第２リアクトル、  Ｌ３  第３リアクトル、  ２０  制御部、  ２１  ＭＰＰＴ制御部、  ２２  処理部、  ２３  記憶部、  ２４  第１減算部、  ２５  第１補償部、  ２６  第１比較部、  ２７  第２減算部、  ２８  第３補償部、  ２９  第３減算部、  ２１０  第３補償部、  ２１１  加算部、  ２１２  第２比較部、  ３０  入力部。
【図１】
2017107427.tif 000003
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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