JP5915619B2 - 太陽光発電装置及び太陽光発電装置の制御方法 - Google Patents

太陽光発電装置及び太陽光発電装置の制御方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5915619B2
JP5915619B2 JP2013219572A JP2013219572A JP5915619B2 JP 5915619 B2 JP5915619 B2 JP 5915619B2 JP 2013219572 A JP2013219572 A JP 2013219572A JP 2013219572 A JP2013219572 A JP 2013219572A JP 5915619 B2 JP5915619 B2 JP 5915619B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
converter
voltage
storage battery
solar
power generation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013219572A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2015082198A (ja
Inventor
三好 達也
達也 三好
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2013219572A priority Critical patent/JP5915619B2/ja
Priority to US15/027,095 priority patent/US10063090B2/en
Priority to CN201480057486.0A priority patent/CN105659181B/zh
Priority to DE112014004838.0T priority patent/DE112014004838B4/de
Priority to PCT/IB2014/002189 priority patent/WO2015059548A1/en
Publication of JP2015082198A publication Critical patent/JP2015082198A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5915619B2 publication Critical patent/JP5915619B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/66Regulating electric power
    • G05F1/67Regulating electric power to the maximum power available from a generator, e.g. from solar cell
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/35Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30Electrical components
    • H02S40/38Energy storage means, e.g. batteries, structurally associated with PV modules
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00302Overcharge protection
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)

Description

本発明は、太陽光発電装置及び太陽光発電装置の制御方法に関する。
太陽電池の最大電力点を追尾するようにコンバータのデューティ比を制御し、蓄電池が満充電に近づいた場合に、太陽電池の動作点を最大電力点から開放電圧側にずらすようにコンバータのデューティ比を制御する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開平6−324752号公報
しかしながら、上述の従来技術においては、蓄電池が満充電に近づいたときに、太陽電池の動作点が最大電力点からずれることになるため、太陽電池を最大電力点で動作させることできない。
そこで、本発明の一つの案では、蓄電池が所定の充電状態以上となった場合でも、太陽電池の動作点を最大電力点に調整することができる太陽光発電装置を提供することを目的とする。
一つの案では、太陽電池の出力を入力とする第1のDC−DCコンバータと、第1のDC−DCコンバータの出力を入力とする蓄電池と、蓄電池の電圧を変換する第2のDC−DCコンバータと、蓄電池が所定の充電状態以上になった場合に、第1のDC−DCコンバータのデューティ比を変化させて太陽電池の動作点を最大電力点からずらすとともに、第2のDC−DCコンバータのデューティ比を変化させて太陽電池の動作点を最大電力点とする制御部と、を有する太陽光発電装置が提供される。
一態様によれば、蓄電池が所定の充電状態以上となった場合でも、太陽電池の動作点を最大電力点に調整することができる太陽光発電装置を提供できる。
一実施形態に係る太陽光発電装置の構成を示すブロック図である。 一実施形態に係る太陽光発電装置の制御方法を示す概略図である DC−DCコンバータの一例を示す回路図である。 DC−DCコンバータの他の例を示す回路図である。
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
(太陽光発電装置1の構成)
以下、図1を参照しながら、一実施形態に係る太陽光発電装置1の構成を説明する。
太陽光発電装置1は、図1に示すように、太陽電池100、第1のDC−DCコンバータ200、第2のDC−DCコンバータ300、蓄電池400、制御部600及び記憶部700と、を有する。
また、太陽光発電装置1は、回路の各部における電流及び電圧を計測するための電流検出手段10a、10b、10c、10d及び電圧検出手段11a、11b、11c、11dを有する。なお、電流検出手段10a、10b、10c、10dは、例えば、電流センサや電流計等を用いることができる。また、電圧検出手段11a、11b、11c、11dは、例えば、電圧センサや電流計等を用いることができる。
太陽光発電装置1の出力端には、補助蓄電池510及び負荷520を含む電力消費部500が接続されている。
図1において、Vin1は、太陽電池100の出力電圧又は第1のDC−DCコンバータ200の入力電圧を表す。Iin1は、太陽電池100の出力電流又は第1のDC−DCコンバータ200の入力電流を表す。Vout1、Iout1は、各々、第1のDC−DCコンバータ200の出力電圧、出力電流を表す。Iin2は、第2のDC−DCコンバータ300の入力電流を表す。Vout2、Iout2は、各々、第2のDC−DCコンバータ300の出力電圧、出力電流を表す。Eは、蓄電池400の電圧を表す。
太陽電池100は、太陽光などの光の照射を受けてその光エネルギーを電気エネルギーに変える半導体装置であり、その種類は限定されず、例えば、太陽電池モジュール、太陽電池パネル、太陽電池アレイ等を用いることができる。
第1のDC−DCコンバータ200は、太陽電池100の出力電圧Vin1を昇降圧する直流電圧変換器であり、太陽電池100と蓄電池400との間に直列に設けられている。
また、第1のDC−DCコンバータ200は、最大電力点追従(MPPT:Maximum Power Point Tracking)モード及び定電圧出力モードの2つの駆動モードを備えている。MPPTモードは、太陽電池100の動作点が最大電力点(MPP:Maximum Power Point)となるように駆動するモードである。定電圧出力モードは、変動する太陽電池100の出力電圧Vin1に対して一定の電圧を出力するように駆動するモードである。
なお、第1のDC−DCコンバータ200の駆動モードは、後述する制御部600からの指令によって、MPPTモード又は定電圧出力モードが選択される。
第2のDC−DCコンバータ300は、第1のDC−DCコンバータ200又は蓄電池400の出力電圧を昇降圧する直流電圧変換器であり、蓄電池400と電力消費部500との間に直列に設けられている。
また、第2のDC−DCコンバータ300は、MPPTモード及び定電圧出力モードの2つの駆動モードを備えている。MPPTモードは、太陽電池100の動作点がMPPとなるように駆動するモードである。定電圧出力モードは、変動する第1のDC−DCコンバータ200又は蓄電池400の出力電圧に対して一定の電圧を出力するように駆動するモードである。
なお、第2のDC−DCコンバータ300の駆動モードは、後述する制御部600からの指令によって、MPPTモード又は定電圧出力モードが選択される。
蓄電池400は、太陽電池100で発電した電力を貯蔵(蓄電)し、必要に応じて放電することで、電力消費部500に電力を供給する。なお、蓄電池400の種類は、特に限定されず、例えば、鉛蓄電池、NaS電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等のバッテリや、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタ等のキャパシタを用いることができる。
制御部600は、例えば、マイクロコンピュータを含み、電流検出手段により計測される電流及び電圧検出手段により計測される電圧を取得し、取得した電流及び電圧を記憶部700に記憶する。また、制御部600は、取得した電流及び電圧を用いて演算を行うとともに、演算結果を記憶部700に記憶する。
また、制御部600は、取得した電流及び電圧に基づいて、蓄電池400の充電状態を監視し、蓄電池400の充電状態に応じて第1のDC−DCコンバータ200及び第2のDC−DCコンバータ300の駆動モードを選択する。
記憶部700は、予め設定された蓄電池400の閾値電圧Eth、制御部600により取得される電流、電圧及びこれらの演算値等を記憶する。記憶部700は、例えば、半導体メモリ、磁気ディスク、または光学ディスク等を用いることができる。
電力消費部500は、例えば、補助蓄電池510及び負荷520を含む。
補助蓄電池510は、太陽光発電装置1の第2のDC−DCコンバータ300から出力される電力を蓄電し、必要に応じて放電をすることで、負荷520に電力を供給する。
負荷520は、太陽光発電装置1の第2のDC−DCコンバータ300から出力される電力及び補助蓄電池510から供給される電力を消費する機器である。負荷520は、例えば、直流駆動型機器又は直流を交流に変換するインバータと交流電力で運転される交流駆動型機器等を用いることができる。
(太陽光発電装置1の動作)
次に、上述した太陽光発電装置1の動作について、図1から図4を参照しながら説明する。
図2は、一実施形態に係る太陽光発電装置1の制御方法を示す概略図である。
本実施形態に係る太陽光発電装置1の制御方法は、蓄電池400の充電状態を監視する工程と、蓄電池400が所定の充電状態以上になった場合に、第1のDC−DCコンバータ200のデューティ比を変化させて太陽電池100の動作点を最大電力点からずらすとともに、第2のDC−DCコンバータ300のデューティ比を変化させて太陽電池100の動作点を最大電力点とする工程と、蓄電池400が所定の充電状態未満になった場合に、第1のDC−DCコンバータ200のデューティ比を変化させて太陽電池100の動作点を最大電力点とする工程と、を有する。
図2に示すように、制御部600は、蓄電池400の充電状態を監視し、蓄電池400の充電状態に応じて、第1のDC−DCコンバータ200及び第2のDC−DCコンバータ300の駆動モードを遷移させる。
蓄電池400が所定の充電状態以上になった場合(遷移条件A)、制御部600は、第1のDC−DCコンバータ200のデューティ比Dを変化させて、太陽電池100の動作点をMPPからずらし、蓄電池400が充電されないように制御する(定電圧出力モード)。
同時に、制御部600は、第2のDC−DCコンバータ300のデューティ比Dを変化させて太陽電池100の動作点がMPPとなるように制御する(MPPTモード)。
なお、所定の充電状態は、ユーザが任意に設定することが可能であり、例えば、満充電状態であっても良く、80%程度の部分充電状態であっても良い。
一方、蓄電池400が所定の充電状態未満になった場合(遷移条件B)には、制御部600は、第1のDC−DCコンバータ200のデューティ比Dを変化させて、太陽電池100の動作点がMPPとなるように制御する(MPPTモード)。
同時に、制御部600は、第2のDC−DCコンバータ300のデューティ比Dを変化させて、負荷520側へ一定電圧の電力を供給し、余剰電力を蓄電池400に充電するように制御する(定電圧出力モード)。
以下、図1を参照しながら、太陽光発電装置1の動作を詳細に説明する。
先ず、制御部600は、電圧検出手段11cにより計測される蓄電池400の電圧Eを取得し、記憶部700に記憶させる。制御部600は、蓄電池400の電圧Eと予め記憶部700に記憶されている閾値電圧Ethとを比較し、E<Eth(閾値電圧未満)の場合には、以下の第1の状態S1の制御を行い、E≧Eth(閾値電圧以上)の場合には、以下の第2の状態S2の制御を行う。
なお、第1の状態S1と第2の状態S2とは、蓄電池400の充電状態に応じて、繰り返し行われても良い。
例えば、第1のDC−DCコンバータ200のデューティ比を変化させて太陽電池100の動作点を最大電力点からずらすとともに、第2のDC−DCコンバータ300のデューティ比を変化させて太陽電池100の動作点を最大電力点とした後、蓄電池400が所定の充電状態未満になった場合に、第1のDC−DCコンバータ200のデューティ比を変化させて太陽電池100の動作点を最大電力点としても良い。
また、閾値電圧Ethは、ユーザによって任意に設定されうる。閾値電圧Ethは、好ましくは、蓄電池400の満充電電圧Emaxよりも低く設定されている。これにより、蓄電池400は、満充電状態を超えないように(電圧Eが満充電電圧Emaxを超えないように)制御され、過充電状態にならないように保護される。
[第1の状態S1]
先ず、制御部600は、電圧検出手段11aにより計測される電圧Vin1a及び電流検出手段10aにより計測される電流Iin1aを取得し、記憶部700に記憶させる。
次に、制御部600は、電圧Vin1aと電流Iin1aとを乗算して、電力Pin1aを算出し、記憶部700に記憶させる。
次に、制御部600は、電圧Vin1aより所定の値ΔVだけ大きい電圧Vin1bとなるように第1のDC−DCコンバータ200を駆動させ、電流Iin1bの計測と電力Pin1bの算出を行い、記憶部700に記憶させる。
次に、制御部600は、電力Pin1aとPin1bとを比較し、Pin1aよりもPin1bの方が大きい値であれば、電圧Vin1bより所定の値ΔVだけ大きい電圧Vin1cに設定するように第1のDC−DCコンバータ200を駆動させる。
一方、電力Pin1aよりもPin1bの方が小さい値の場合には、制御部600は、電圧Vin1bより所定の値ΔVだけ小さい電圧Vin1aに設定するように第1のDC−DCコンバータ200を駆動させる。
この一連の動作は、制御部600により、第1のDC−DCコンバータ200のデューティ比Dを可変することにより繰り返し実行され、太陽電池100の動作点がMPPとなる。
また、制御部600は、第1のDC−DCコンバータ200の制御と同時に、第2のDC−DCコンバータ300の出力電圧Vout2が、電力消費部500の目標電圧Voutとなるように、第2のDC−DCコンバータ300のデューティ比Dを決定する。
先ず、制御部600は、電圧検出手段11bにより計測される電圧Vout1を取得し、記憶部700に記憶させる。また、制御部600は、電圧Vout1と予め記憶部700に記憶されている電力消費部500側の目標電圧Voutとを比較する。
電圧Vout1が目標電圧Voutよりも小さい場合には、制御部600は、電圧Vout1が目標電圧Voutとなるように第2のDC−DCコンバータ300を駆動させ、電圧Vout1を昇圧させる。一方、電圧Vout1が目標電圧Voutよりも大きい場合には、制御部600は、電圧Vout1を目標電圧Voutとなるように第2のDC−DCコンバータ300を駆動させ、電圧Vout1を降圧させる。
なお、第1のDC−DCコンバータ200及び第2のDC−DCコンバータ300は、特に限定されず、例えば、降圧型コンバータ、昇圧型コンバータ、昇降圧型コンバータ等を用いることができる。
図3は、降圧型コンバータの回路図の一例であり、スイッチQが入力電圧Vout1に対して直列に配置されている。入力電圧Vout1は、スイッチQとインダクタL及びキャパシタCを含むローパスフィルタを通して出力に接続されている。
図4は、昇圧型コンバータの回路図の一例であり、インダクタLが入力電圧Vout1に直列に配置されている。入力電圧Vout1は、インダクタLとダイオードDを通して出力に接続されている。
第2のDC−DCコンバータ300として、例えば、図3に示す降圧型コンバータを用いた場合には、制御部600は、デューティ比Dを、D=Vout/Vout1と設定することで、電圧Vout1が目標電圧Voutとなるように制御できる。
また、第2のDC−DCコンバータ300として、例えば、図4に示す昇圧型コンバータを用いた場合には、制御部600は、デューティ比Dを、D=1−Vout1/Voutと設定することで、電圧Vout1が目標電圧Voutとなるように制御できる。
なお、第2のDC−DCコンバータ300の定電圧出力モードにおける駆動は、これらに限定されるものではなく、当業者が選択したDC−DCコンバータの種類に応じて、任意に決定することができる。
[第2の状態S2]
次に、蓄電池400に対する充電が進み、蓄電池400の電圧Eが閾値電圧Eth以上(E≧Eth)となり、蓄電池400が所定の充電状態以上になった場合について説明する。
先ず、制御部600は、電流検出手段10bにより計測される電流Iout1及び電流検出手段10cにより計測される電流Iin2を取得し、記憶部700に記憶させる。また、制御部600は、電流Iout1と電流Iin2とを用いて、蓄電池400を流れる充電電流I(=Iout1−Iin2)を算出する。
次に、制御部600は、充電電流Iが0となるようなVout1を出力するように、第1のDC−DCコンバータ200のデューティ比Dを制御する。これにより、蓄電池400が所定の充電状態よりさらに充電されることを防止することができる。しかしながら、制御部600は、第1のDC−DCコンバータ200を用いて太陽電池100をMPPT制御することができない。
そこで、制御部600は、電圧検出手段11aにより計測される電圧Vin1A及び電流検出手段10aにより計測される電流Iin1Aを取得し、記憶部700に記憶させる。
次に、制御部600は、電圧Vin1Aと電流Iin1Aとを乗算して、電力Pin1Aを算出し、記憶部700に記憶させる。
次に、制御部600は、電圧Vin1Aより所定の値ΔVだけ大きい電圧Vin1Bとなるように第2のDC−DCコンバータ300を駆動させ、電流Iin1Bの測定と電力Pin1Bの算出を行い、記憶部700に記憶させる。
次に、制御部600は、電力Pin1AとPin1Bとを比較し、Pin1AよりもPin1Bの方が大きい値であれば、電圧Vin1Bより所定の値ΔVだけ大きい電圧Vin1Cとなるように第2のDC−DCコンバータ300を駆動させる。
一方、記憶された電力Pin1AよりもPin1Bの方が小さい値の場合には、電圧Vin1Bより所定の値ΔVだけ小さい電圧Vin1Aに設定するよう第2のDC−DCコンバータ300を駆動させる。
この一連の動作は、制御部600により、第2のDC−DCコンバータ300のデューティ比Dを可変することにより繰り返し実行され、太陽電池100の動作点がMPPとなる。
また、制御部600は、第1のDC−DCコンバータ200の充電電流I(Iout1−Iin2)を所定の時間間隔で取得する。
取得された充電電流Iが0より大きい値となった場合には、制御部600は、第1のDC−DCコンバータ200の出力電圧Vout1が、電圧Vout1より所定の値ΔVだけ小さい電圧に設定するように第1のDC−DCコンバータ200を駆動させる。
一方、充電電流Iが0より小さい値となった場合には、制御部600は、第1のDC−DCコンバータ200の出力電圧Vout1が、電圧Vout1より所定の値ΔVだけ大きい電圧に設定するように第1のDC−DCコンバータ200を駆動させる。
制御部600は、所定の時間間隔で、上述の第1のDC−DCコンバータ200の制御を行うことで、蓄電池400が所定の充電状態よりさらに充電されることを防止する。
なお、この一連の動作は、制御部600により、第1のDC−DCコンバータ200のデューティ比Dを可変することにより実行される。
また、制御部600が第1のDC−DCコンバータ200の充電電流Iを取得する所定の時間間隔は、好ましくは、第2のDC−DCコンバータ300のデューティ比Dを変化させる時間間隔と同期させるのが良い。
また、制御部600は、電圧検出手段11dにより計測される電圧Vout2及び電流検出手段10dにより計測される電流Iout2を取得し、記憶部700に記憶させる。制御部600は、電圧Vout2及び電流Iout2により電力消費部500に供給される電圧及び電流の情報を取得し、必要に応じて第2のDC−DCコンバータ300のデューティ比Dを変化させても良い。
以上に説明したように、本実施形態に係る太陽光発電装置1及び太陽光発電装置1の制御方法によれば、蓄電池400が所定の充電状態以上となった場合でも、太陽電池100の動作点をMPPに調整することができる。
以上、太陽光発電装置1及び太陽光発電装置1の制御方法を実施形態により説明したが、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。
例えば、制御部600による蓄電池400の充電状態の判断方法として、蓄電池400の電圧Eを計測し、計測した蓄電池400の電圧Eと閾値電圧Ethとを比較する形態を説明したが、これに限定されない。
例えば、蓄電池400に電圧検出手段を設けずに、第1のDC−DCコンバータ200の出力電圧Vout1と充電電流Iとから蓄電池400の内部抵抗を算出し、内部抵抗と充電電流Iとから蓄電池400の電圧Eを予測しても良い。また、例えば、第1のDC−DCコンバータ200の出力電圧Vout1を蓄電池400の電圧Eに代用しても良い。
また、DC−DCコンバータのMPPTモードにおける動作として、山登り法を用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、増分コンダクタンス法等、太陽電池100のMPPを追従できる動作であれば良い。
また、蓄電池400と電力消費部500との間に直列に設けられた一つの第2のDC−DCコンバータ300を有する形態を説明したが、第2のDC−DCコンバータ300の数はこれに限定されるものではない。
例えば、第2のDC−DCコンバータ300は、並列に複数接続されていても良く、複数の第2のDC−DCコンバータ300は、第2の状態S2にあるとき、少なくとも1つがMPPTモードで駆動していれば良い。この場合、目標電圧Voutが異なる負荷520を複数接続することが可能となる。
また、第2のDC−DCコンバータ300と同様に、第1のDC−DCコンバータ200の数は、一つに限定されない。例えば、第1のDC−DCコンバータ200は、並列に複数接続されていても良い。この場合、第1のDC−DCコンバータ200毎に出力電圧の異なる太陽電池100を複数接続することが可能となる。
1 太陽光発電装置
100 太陽電池
200 第1のDC−DCコンバータ
300 第2のDC−DCコンバータ
400 蓄電池
600 制御部

Claims (6)

  1. 太陽電池の出力を入力とする第1のDC−DCコンバータと、
    前記第1のDC−DCコンバータの出力を入力とする蓄電池と、
    前記蓄電池の電圧を変換する第2のDC−DCコンバータと、
    前記蓄電池が所定の充電状態以上になった場合に、前記第1のDC−DCコンバータのデューティ比を変化させて前記太陽電池の動作点を最大電力点からずらすとともに、前記第2のDC−DCコンバータのデューティ比を変化させて前記太陽電池の動作点を最大電力点とする制御部と、
    を有する太陽光発電装置。
  2. 前記制御部は、前記蓄電池が所定の充電状態以上になった場合に、前記蓄電池が充電されないように制御する、
    請求項1に記載の太陽光発電装置。
  3. 前記制御部は、前記蓄電池の電圧と閾値電圧とを比較することにより、前記蓄電池が所定の充電状態以上になったと判断する、
    請求項1又は2に記載の太陽光発電装置。
  4. 前記制御部は、前記蓄電池の電圧が閾値電圧以上になった場合に、前記蓄電池が所定の充電状態以上になったと判断する、
    請求項1又は2に記載の太陽光発電装置。
  5. 太陽電池の動作点を最大電力点とするように制御する太陽光発電装置の制御方法であって、
    前記太陽電池で発電した電力を貯蔵する蓄電池の充電状態を監視する工程と、
    前記蓄電池が所定の充電状態以上になった場合に、前記太陽電池の出力を入力とする第1のDC−DCコンバータのデューティ比を変化させて前記太陽電池の動作点を最大電力点からずらすとともに、前記蓄電池の電圧を変換する第2のDC−DCコンバータのデューティ比を変化させて前記太陽電池の動作点を最大電力点とする工程と、
    前記蓄電池が所定の充電状態未満になった場合に、前記第1のDC−DCコンバータのデューティ比を変化させて前記太陽電池の動作点を最大電力点とする工程と、
    を有する太陽光発電装置の制御方法。
  6. 前記第1のDC−DCコンバータのデューティ比を変化させて前記太陽電池の動作点を最大電力点からずらすとともに、前記第2のDC−DCコンバータのデューティ比を変化させて前記太陽電池の動作点を最大電力点とした後、
    前記蓄電池が所定の充電状態未満になった場合に、前記第1のDC−DCコンバータのデューティ比を変化させて前記太陽電池の動作点を最大電力点とする、
    請求項5に記載の太陽光発電装置の制御方法。
JP2013219572A 2013-10-22 2013-10-22 太陽光発電装置及び太陽光発電装置の制御方法 Active JP5915619B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013219572A JP5915619B2 (ja) 2013-10-22 2013-10-22 太陽光発電装置及び太陽光発電装置の制御方法
US15/027,095 US10063090B2 (en) 2013-10-22 2014-10-22 Solar power generation device and control method of solar power generation device
CN201480057486.0A CN105659181B (zh) 2013-10-22 2014-10-22 太阳能发电设备和太阳能发电设备的控制方法
DE112014004838.0T DE112014004838B4 (de) 2013-10-22 2014-10-22 Solarenergieerzeugungsvorrichtung und Steuerverfahren von Solarenergieerzeugungsvorrichtung
PCT/IB2014/002189 WO2015059548A1 (en) 2013-10-22 2014-10-22 Solar power generation device and control method of solar power generation device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013219572A JP5915619B2 (ja) 2013-10-22 2013-10-22 太陽光発電装置及び太陽光発電装置の制御方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015082198A JP2015082198A (ja) 2015-04-27
JP5915619B2 true JP5915619B2 (ja) 2016-05-11

Family

ID=52002999

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013219572A Active JP5915619B2 (ja) 2013-10-22 2013-10-22 太陽光発電装置及び太陽光発電装置の制御方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10063090B2 (ja)
JP (1) JP5915619B2 (ja)
CN (1) CN105659181B (ja)
DE (1) DE112014004838B4 (ja)
WO (1) WO2015059548A1 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017189006A (ja) * 2016-04-05 2017-10-12 株式会社デンソー 電源装置
KR102491650B1 (ko) * 2017-12-04 2023-01-26 삼성전자주식회사 전압을 조정하기 위한 전자 장치 및 그의 동작 방법
DE102019116548A1 (de) * 2019-06-18 2020-12-24 Sma Solar Technology Ag Verfahren zur Bestimmung einer Kennlinie eines Photovoltaik (PV) - Strings, DC/DC-Wandler und zur Durchführung des Verfahrens geeignete PV-Anlage
KR20220134357A (ko) * 2021-03-26 2022-10-05 엘지이노텍 주식회사 Dc-dc 컨버터, 전력변환장치, 및 태양광 발전 시스템
TWI836961B (zh) * 2022-07-19 2024-03-21 光寶科技股份有限公司 太陽能功率優化裝置及應用其之太陽能發電系統與電源轉換系統
CN115447512A (zh) * 2022-09-29 2022-12-09 中国第一汽车股份有限公司 车辆的补能***、补能方法及车辆

Family Cites Families (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3489915A (en) * 1965-10-23 1970-01-13 Martin Marietta Corp Combined solar array battery charger
JPS57193977A (en) * 1981-05-22 1982-11-29 Hitachi Ltd Electric power converting device
DE4017860A1 (de) * 1990-06-02 1991-12-05 Schottel Werft Energiegewinnungsanlage, insbesondere propeller-schiffsantrieb, mit speisung durch einen solargenerator
JP3181423B2 (ja) 1993-03-16 2001-07-03 関西電力株式会社 バッテリ併用型太陽光発電設備
JP3002934B2 (ja) * 1993-05-18 2000-01-24 シャープ株式会社 太陽電池電源システム制御回路
US6081104A (en) * 1998-11-20 2000-06-27 Applied Power Corporation Method and apparatus for providing energy to a lighting system
JP3529660B2 (ja) * 1999-02-25 2004-05-24 日本電信電話株式会社 独立型太陽光発電システム及び発電方法
JP2003067065A (ja) * 2001-08-28 2003-03-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd バッテリ内蔵型電力変換装置
US7068017B2 (en) * 2003-09-05 2006-06-27 Daimlerchrysler Corporation Optimization arrangement for direct electrical energy converters
GB2434490B (en) * 2006-01-13 2009-04-01 Enecsys Ltd Power conditioning unit
US7994657B2 (en) * 2006-12-22 2011-08-09 Solarbridge Technologies, Inc. Modular system for unattended energy generation and storage
US7834580B2 (en) * 2007-07-27 2010-11-16 American Power Conversion Corporation Solar powered apparatus
US9077206B2 (en) * 2008-05-14 2015-07-07 National Semiconductor Corporation Method and system for activating and deactivating an energy generating system
US7991511B2 (en) * 2008-05-14 2011-08-02 National Semiconductor Corporation Method and system for selecting between centralized and distributed maximum power point tracking in an energy generating system
US7969133B2 (en) * 2008-05-14 2011-06-28 National Semiconductor Corporation Method and system for providing local converters to provide maximum power point tracking in an energy generating system
CN101397153B (zh) * 2008-11-12 2011-05-11 清华大学 混合式太阳能水淡化***
CN101752879B (zh) * 2008-11-28 2014-11-12 盈正豫顺电子股份有限公司 独立型发电***的蓄电池充电装置及其方法
DE112010000745T5 (de) * 2009-01-15 2013-01-10 Fisker Automotive, Inc. Solarenergieladung und -verteilung für ein Fahrzeug
US8058752B2 (en) * 2009-02-13 2011-11-15 Miasole Thin-film photovoltaic power element with integrated low-profile high-efficiency DC-DC converter
JP2010206912A (ja) * 2009-03-03 2010-09-16 Hitachi Koki Co Ltd 充電装置
CN101505565B (zh) * 2009-03-11 2012-01-25 华中科技大学 独立式光伏LED照明专用控制器SoC芯片
US20120047386A1 (en) * 2009-04-30 2012-02-23 Ryoji Matsui Control apparatus and control method
EP2430742A1 (en) * 2009-05-11 2012-03-21 The Regents of the University of Colorado, A Body Corporate Integrated photovoltaic module
JPWO2011065375A1 (ja) * 2009-11-25 2013-04-18 シャープ株式会社 電力変換装置、発電システム、及び充放電制御方法
KR101036098B1 (ko) * 2009-12-04 2011-05-19 삼성에스디아이 주식회사 최대 전력점 추종 컨버터 및 그 방법
WO2011074661A1 (ja) * 2009-12-17 2011-06-23 三洋電機株式会社 充放電システム
US9342088B2 (en) * 2009-12-31 2016-05-17 Sunpower Corporation Power point tracking
KR101113508B1 (ko) * 2010-05-06 2012-02-29 성균관대학교산학협력단 태양광 pcs 일체형 양방향 배터리 충방전 시스템 및 방법
GB2482653B (en) * 2010-06-07 2012-08-29 Enecsys Ltd Solar photovoltaic systems
EP2610698A1 (en) * 2010-08-27 2013-07-03 School Judicial Person Ikutokugakuen Solar power generation system, control device used for solar power generation system, and control method and program for the same
JP5526043B2 (ja) * 2011-01-06 2014-06-18 シャープ株式会社 直流給電システム
GB2496140B (en) * 2011-11-01 2016-05-04 Solarcity Corp Photovoltaic power conditioning units
US9225199B2 (en) * 2011-03-22 2015-12-29 Triune Ip, Llc Variable power energy harvesting system
JP5290349B2 (ja) * 2011-04-18 2013-09-18 シャープ株式会社 直流給電システムおよびその制御方法
JP5995041B2 (ja) * 2011-11-30 2016-09-21 オムロン株式会社 充電制御装置、太陽光発電システム、および充電制御方法
TWI438602B (zh) * 2011-12-02 2014-05-21 Ind Tech Res Inst 最大功率點追蹤控制器、最大功率點追蹤系統和最大功率點追蹤方法
KR20130138611A (ko) * 2012-06-11 2013-12-19 삼성에스디아이 주식회사 에너지 저장 시스템
IN2015DN01550A (ja) * 2012-09-03 2015-07-03 Robert Bosch Sea Pte Ltd
EP2921336B1 (en) * 2012-11-16 2019-06-19 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Vehicle-mounted power source device
US9231476B2 (en) * 2013-05-01 2016-01-05 Texas Instruments Incorporated Tracking energy consumption using a boost-buck technique
GB201316903D0 (en) * 2013-09-24 2013-11-06 Univ Leuven Kath An Intra-Module DC-DC Converter
WO2015132626A1 (en) * 2014-03-03 2015-09-11 Robert Bosch (Sea) Pte. Ltd. Hybird storage system

Also Published As

Publication number Publication date
DE112014004838T5 (de) 2016-07-07
CN105659181A (zh) 2016-06-08
WO2015059548A1 (en) 2015-04-30
US10063090B2 (en) 2018-08-28
JP2015082198A (ja) 2015-04-27
US20160241078A1 (en) 2016-08-18
DE112014004838B4 (de) 2019-11-21
CN105659181B (zh) 2017-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5915619B2 (ja) 太陽光発電装置及び太陽光発電装置の制御方法
JP5929258B2 (ja) 電力供給システムおよび電源装置
KR101097266B1 (ko) 전력 저장 시스템 및 그 제어방법
US8072187B2 (en) Battery-charging device for a stand-alone generator system having a MPPT function and method thereof
JP6031759B2 (ja) 太陽電池発電システム
US20080141998A1 (en) Maximum power point tracking system for the solar-supercapacitor power device and method using same
US9337682B2 (en) Charging control device, solar power generation system and charging control method
KR102308628B1 (ko) 하이브리드 전력변환 시스템 및 이를 이용하는 최대 효율 결정 방법
JP2011118863A (ja) 新再生エネルギー貯蔵システムの最大電力点追従コンバータ及びその方法
JP2010148242A (ja) 電力変換装置、電力変換装置の充放電制御方法、電力変換装置制御プログラム、並びに電力変換装置制御プログラムを記録した記録媒体
JP2011259695A (ja) コンバータ回路、およびこのコンバータ回路を備える電子システム
WO2013145658A1 (ja) 充放電制御装置、蓄電システム、および充放電制御方法
JP2009207239A (ja) 太陽電池用充電制御装置
JP5718318B2 (ja) コンバータ回路、およびこのコンバータ回路を備える電子システム
JP6696819B2 (ja) 直列接続された太陽電池又はその他の電源用の動作点制御回路装置
Parsekar et al. A novel strategy for battery placement in standalone solar photovoltaic converter system
US20150263524A1 (en) Multiple input single output hybrid power system
JP2021019400A (ja) 蓄電システム
JP6289714B2 (ja) 電力制御装置、電力制御システム、電力制御方法、および蓄電池
JP2017059094A (ja) 太陽電池の昇圧機能付き発電動作点制御回路装置
KR101494081B1 (ko) 퍼지 알고리즘을 이용한 배터리 전압 밸런싱 장치
JP2013102571A (ja) 電源供給装置および電力制御システムならびに電気機器の起動方法
Yoomak et al. Design of solar charger challenging various solar irradiance and temperature levels for energy storage
JP2012151923A (ja) 電力変換装置
JP2013090460A (ja) 太陽光発電システムの発電制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150223

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150805

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150811

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160308

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160321

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5915619

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151