(57)【要約】【課題】直列に接続される太陽電池セルの数が増大してもその最適作動点の探索に要する時間を増大させない太陽光発電装置を提供する。【解決手段】出力端子間に直列に接続された複数の太陽電池セルまたは複数の太陽電池セルと少なくとも一つのコンデンサは、各々が一連の太陽電池セルまたは太陽電池セルとコンデンサを含む複数のユニットの直列接続とされ、複数のユニットの各々に対し発電作動点制御装置が設けられ且つ作動するようになっており、互いに隣接する２つのユニット間では一つの太陽電池セルまたはコンデンサが当該２つのユニットにより共有されている太陽光発電装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力端子間に複数の太陽電池セルまたは複数の太陽電池セルと少なくとも一つのコンデンサが直列に接続され、前記複数の太陽電池セルまたは複数の太陽電池セルと少なくとも一つのコンデンサの各々に対しインダクタとスイッチング素子を直列に含む回路が形成され、前記複数の太陽電池セルまたは複数の太陽電池セルと少なくとも一つのコンデンサの各々はそれに対応するスイッチング素子の遮断時に電流を前記出力端子間へ送出するようになっている太陽光発電装置にして、前記複数の太陽電池セルまたは複数の太陽電池セルと少なくとも一つのコンデンサはその一つを互に共有する複数のユニットに分けられ、これら複数のユニットの各々に対し当該各ユニットの発電能力を最適化するよう当該ユニットに属する前記スイッチング素子の断続を制御する発電作動点制御装置が設けられていることを特徴とする太陽光発電装置。
【請求項２】
前記複数のユニットの各々に対する前記発電作動点制御装置の作動を総合的に最適化する制御手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電装置。
【請求項３】
前記複数のユニットの各々に於ける出力を検出する電力計が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽光発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の太陽電池セルまたは複数の太陽電池セルと少なくとも一つのコンデンサを直列に接続した太陽光発電装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池セルには、その端子間電圧が或る電圧に達するまでは、電圧の増大に応じて電流は徐々に減少するが、それより更に電圧が増大すると電流は急速に減少する特性があるので、太陽電池セルの出力（電力）は、端子間電圧の増大に連れて略一様に上昇してピーク値に達した後急速に下降する山形を呈し、またそのピーク点は太陽光照射強度の低下につれて電圧および電流が低下する方向へ遷移する。そのため、太陽電池セルを最大出力点にて作動させるためには、その端子間電圧を適正に制御する必要がある。複数の太陽電池セルを直列に接続した太陽光発電装置では、その出力は各太陽電池セルの出力の和であるので、各太陽電池セルの発電力が個別に変動する過程で、その出力端子間電圧をできるだけ一定に維持しつつ太陽光発電装置の出力を最大にするためには、直列に接続された各太陽電池セルの出力分担比を最適に制御することが有効であり、そのための制御装置が「太陽電池発電システムの発電作動点制御回路」として下記の非特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】清水敏久、ＦＢテクニカルニュース  Ｎｏ．５６  ２０００年１１月１日  ２２−２７頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数の太陽電池セルを直列に接続した太陽光発電装置に上記の発電作動点制御回路の如き各太陽電池セルの出力分担比を最適に制御する手段が組み込まれると、その最適作動点の探索に要する時間は、探索の方向が増減２通りあり、各方向への探索に回数ｋを要し、太陽電池セルの数がｎであれば、探索の回数は２ｋのn乗となることから、直列に接続される太陽電池セルの数ｎの増大に連れて著しく増大し、最適作動点に到達するのに時間がかかり、各太陽電池セルの受光量の変動に追従した探索制御が的確に作動しない虞れがある。
【０００５】
本発明は、上記の問題に着目し、直列に接続される太陽電池セルの数が増大してもその最適作動点の探索に要する時間を増大させない太陽光発電装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決すべく、本発明は、出力端子間に複数の太陽電池セルまたは複数の太陽電池セルと少なくとも一つのコンデンサが直列に接続され、前記複数の太陽電池セルまたは複数の太陽電池セルと少なくとも一つのコンデンサの各々に対しインダクタとスイッチング素子を直列に含む回路が形成され、前記複数の太陽電池セルまたは複数の太陽電池セルと少なくとも一つのコンデンサの各々はそれに対応するスイッチング素子の遮断時に電流を前記出力端子間へ送出するようになっている太陽光発電装置にして、前記複数の太陽電池セルまたは複数の太陽電池セルと少なくとも一つのコンデンサはその一つを互に共有する複数のユニットに分けられ、これら複数のユニットの各々に対し当該各ユニットの発電能力を最適化するよう当該ユニットに属する前記スイッチング素子の断続を制御する発電作動点制御装置が設けられていることを特徴とする太陽光発電装置を提案するものである。
【０００７】
上記の如き太陽光発電装置には、前記複数のユニットの各々に対する前記発電作動点制御装置の作動を総合的に最適化する制御手段が設けられてよい。
【０００８】
また上記の如き太陽光発電装置には、前記複数のユニットの各々に於ける出力を検出する電力計が設けられてよい。
【発明の効果】
【０００９】
上記の如く、出力端子間に複数の太陽電池セルまたは複数の太陽電池セルと少なくとも一つのコンデンサが直列に接続され、前記複数の太陽電池セルまたは複数の太陽電池セルと少なくとも一つのコンデンサの各々に対しインダクタとスイッチング素子を直列に含む回路が形成され、前記複数の太陽電池セルまたは複数の太陽電池セルと少なくとも一つのコンデンサの各々はそれに対応するスイッチング素子の遮断時に電流を前記出力端子間へ送出するようになっている太陽光発電装置において、前記複数の太陽電池セルまたは複数の太陽電池セルと少なくとも一つのコンデンサがその一つを互に共有する複数のユニットに分けられ、これら複数のユニットの各々に対し当該各ユニットの発電能力を最適化するよう当該ユニットに属する前記スイッチング素子の断続を制御する発電作動点制御装置が設けられていれば、太陽電池セルの発電作動点の最適化制御は各ユニットにおける一連の太陽電池セルまたは太陽電池セルとコンデンサに対して行われるので、各ユニット毎にそれを最適作動点に到達させる時間は大幅に短縮される。こうして各ユニットがそれぞれに最適制御されれば、それらを連ねた太陽光発電装置の作動も最適化される。また、更に、互いに隣接する２つのユニット間にて太陽電池セルまたはコンデンサの一つが共有されていれば、この共有された太陽電池セルまたはコンデンサの出力分担比或いは電圧分担比を２つのユニット間に配分することを介して、当該２つのユニット間の出力分担比配分或いは電圧分担比配分の最適化を図ることができる。尚、出力端子間に太陽電池セルの一部に代えてコンデンサを直列に接続する場合には、太陽電池セルよりコスト的に安いコンデンサにより太陽電池セルに代って電圧を補い、所定電圧の太陽光発電装置をより少ない数の太陽電池セルによって実現することができる。
【００１０】
上記の如き太陽光発電装置において、前記複数のユニットの各々に対する前記発電作動点制御装置の作動を総合的に最適化する制御手段が設けられていれば、各ユニットの作動をそれぞれ可及的に最適制御しつつ、太陽光発電装置の全体としての作動を最適化することができる。
【００１１】
また上記の如き太陽光発電装置において、前記複数のユニットの各々に於ける出力を検出する電力計が設けられていれば、各ユニットにおける発電力を確認しつつ上記の如き各ユニットの作動の最適化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明による太陽光発電装置を一つの実施例について示す回路図である。
【図２】本発明による太陽光発電装置を他の一つの実施例について示す回路図である。である。
【図３】図１に示す太陽光発電装置に各ユニットの出力を計る電力計を追加した太陽光発電装置を示す回路図である。
【図４】図２に示す太陽光発電装置に各ユニットの出力を計る電力計を追加した太陽光発電装置を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１に示す太陽光発電装置においては、８個の太陽電池セルPV1〜PV8が直列に接続されており、そのうちの太陽電池セルPV1〜PV3、PV3〜PV6、PV6〜PV8が個別の第１、第２、第３ユニットを構成し、各ユニットがマイコン1、２、３により個別に発電作動点最適化制御を受けるようになっている。互いに隣接する第１ユニットと第２ユニットの間では、太陽電池セルPV3がこれら２つのユニットにより共有されており、また互いに隣接する第２ユニットと第３ユニットの間では、太陽電池セルPV6がこれら２つのユニットにより共有されている。太陽電池セルPV1〜PV8の各々に対しインダクタL1〜L7とMOSFET等のスイッチング素子M1〜M10を直列に含む回路が形成され、太陽電池セルPV1〜PV8の両端子間をスイッチング素子M1〜M10がインダクタL1〜L7を介して選択的に連通または遮断するようになっている。この場合、各一つの太陽電池セルとインダクタとスイッチング素子を直列に含む回路は、それ自身公知の昇圧チョッパ回路を構成しており、スイッチング素子が遮断されたとき電流を出力として送り出すよう作動する。太陽電池セルPV1〜PV8の各々にはコンデンサC1〜C8が並列に接続されている。直列に接続された太陽電池セルPV1〜PV8の両端が太陽光発電装置の出力端子T1，T2であり、その間に負荷Rが接続されている。尚、マイコン1、２、３は、太陽光発電装置を総括して制御するマイコンGの制御下に置かれていてよい。
【００１４】
太陽光発電装置の作動に当たっては、マイコン１、２、３が順次各ユニット内における太陽電池セルの各々の出力分担比を制御し、時々刻々の各太陽電池セルへの太陽光照射の変動に対応して各ユニットの出力を最適化する。その際、ユニット間に共有された太陽電池セルPV3およびPV6の出力分担比は、２つのユニットにおける作動に分割されるので、２つのユニット間に共有された太陽電池セルの出力分担比の配分の調整を介して２つのユニットの相対的出力分担比を最適化することができる。
【００１５】
図２に示す太陽光発電装置は、図１に示す太陽光発電装置より太陽電池セルPV1、PV6を無くした構造を有している。その他の構成要素は、図１におけると同じ構成要素として示されている。この種の回路におけるコンデンサは通常電圧変動を均す作用をしているが、この例のように太陽電池セルPV1，PV6がなくなると、対応する位置にあるコンデンサC1，C6は、各ユニットの発電作動点最適化制御において、対応するスイッチング素子M1，M6の遮断時に蓄電電荷を出力端子T1，T2間へ送出し、それが属するユニットの発電作動点の最適化に際して電圧分担比を担うよう作動する。尚、かかる作用をなすコンデンサを含む太陽光発電装置の詳細は、本件出願人と同一人による先願の特願２０１６−０８３３０７に記載されている。また隣接するユニット間に共有された太陽電池セルPV3およびコンデンサC6は、各ユニットの発電作動点最適化制御において、対応するスイッチング素子M3またはM4あるいはスイッチング素子M7またはM8により出力分担比または電圧分担比を割り振られ、太陽電池セルPV1やPV6に代わって電圧を維持するよう作動する。かかる図２の太陽光発電装置も、その作動においては、図１の太陽光発電装置のそれと略同じである。
【００１６】
図３に示す太陽光発電装置は、図１に示す太陽光発電装置に各ユニットの出力を計る電力計P1、P2、P3を追加した構造を有している。その他の構成要素は、図１におけると同じ構成要素として示されている。かかる電力計P1、P2、P3が追加されることにより、特に第１〜第３ユニット間にて太陽光照射の強さに大きな差が生じたような場合に、ユニット間の出力分担を調整し、太陽光発電装置をより安定的に作動させることができる。
【００１７】
図４に示す太陽光発電装置は、図２に示す太陽光発電装置に各ユニットの出力を計る電力計P1、P2、P3を追加した構造を有している。その他の構成要素は、図２におけると同じ構成要素として示されている。この場合にも、電力計P1、P2、P3が追加されることにより、特に第１〜第３ユニット間にて太陽光照射の強さに差が生じることに対しユニット間の出力分担を調整し、太陽光発電装置をより安定的に作動させることができる。
【００１８】
以上に於いては本発明を実施例について詳細に説明したが、かかる実施例について本発明の範囲内にて種々の変更が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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