JPH06348352A - 電力制御装置及び電力制御方法 - Google Patents
電力制御装置及び電力制御方法Info
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- JPH06348352A JPH06348352A JP5140682A JP14068293A JPH06348352A JP H06348352 A JPH06348352 A JP H06348352A JP 5140682 A JP5140682 A JP 5140682A JP 14068293 A JP14068293 A JP 14068293A JP H06348352 A JPH06348352 A JP H06348352A
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- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic 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
- G05F1/66—Regulating electric power
- G05F1/67—Regulating electric power to the maximum power available from a generator, e.g. from solar cell
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
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- Y—GENERAL 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S323/00—Electricity: power supply or regulation systems
- Y10S323/906—Solar cell systems
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 太陽電池から最大の電力を取り出す電力制御
方式を提供すること。 【構成】 太陽電池出力電圧を変動させ、所定の間隔で
サンプリングされた電圧検出手段からのm個の電圧信号
及び電流検出手段からのm個の電流信号からm個の電力
値を求める第1のステップ、上記m個の電圧値とm個の
電圧の関係を近似する有極の関数式を算出する、第2の
ステップ、上記の有極の関数式から電力が極大となる電
圧を求め、これを出力電力設定値とする第3のステップ
を経て、出力電圧設定値を決定し、太陽電池の出力電力
を常に最大ならしめるように制御する電力制御方式。
方式を提供すること。 【構成】 太陽電池出力電圧を変動させ、所定の間隔で
サンプリングされた電圧検出手段からのm個の電圧信号
及び電流検出手段からのm個の電流信号からm個の電力
値を求める第1のステップ、上記m個の電圧値とm個の
電圧の関係を近似する有極の関数式を算出する、第2の
ステップ、上記の有極の関数式から電力が極大となる電
圧を求め、これを出力電力設定値とする第3のステップ
を経て、出力電圧設定値を決定し、太陽電池の出力電力
を常に最大ならしめるように制御する電力制御方式。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電力変換装置を使用した
発電システムで用いられる電力制御装置及び電力制御方
法に関する。
発電システムで用いられる電力制御装置及び電力制御方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】昨今の地球環境に対する意識の高まりか
ら、安全でクリーンなエネルギー源である太陽電池等を
用いた発電システムに大きな期待が寄せられている。し
かし、太陽電池等の出力は、日射量や気温、動作点電圧
によって大幅に変動するため、太陽電池から見た負荷を
調整し、常に最大の電力を取り出すことが要望される。
このために、過去、様々なものが提案されている。例え
ば、光量検出や温度検出用に太陽電池アレイとは別に用
けられた補助の太陽電池あるいはセンサーから構成され
るモニターを使用して、時々刻々と変わる気象条件を把
握し、動作電圧を決定する方法、いわゆる間接法が特公
昭61−2206号公報等に記載されている。また、こ
のような補助センサーを用いず、太陽電池アレイの動作
点電圧や電流を微小変動させて、その時の電力変動を調
べて、動作電圧を決定する方法、いわゆる直接法が特公
昭63−57807号公報等に記載されている。従来
は、上記のような方法を使用して、太陽電池から最大の
出力を取り出すように、電力変換装置等を制御してい
た。
ら、安全でクリーンなエネルギー源である太陽電池等を
用いた発電システムに大きな期待が寄せられている。し
かし、太陽電池等の出力は、日射量や気温、動作点電圧
によって大幅に変動するため、太陽電池から見た負荷を
調整し、常に最大の電力を取り出すことが要望される。
このために、過去、様々なものが提案されている。例え
ば、光量検出や温度検出用に太陽電池アレイとは別に用
けられた補助の太陽電池あるいはセンサーから構成され
るモニターを使用して、時々刻々と変わる気象条件を把
握し、動作電圧を決定する方法、いわゆる間接法が特公
昭61−2206号公報等に記載されている。また、こ
のような補助センサーを用いず、太陽電池アレイの動作
点電圧や電流を微小変動させて、その時の電力変動を調
べて、動作電圧を決定する方法、いわゆる直接法が特公
昭63−57807号公報等に記載されている。従来
は、上記のような方法を使用して、太陽電池から最大の
出力を取り出すように、電力変換装置等を制御してい
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の方法に
は以下のような問題点を有する。
は以下のような問題点を有する。
【0004】間接法にあっては、太陽電池アレイとは別
に用けられたセンサーないし太陽電池から構成される日
射量検出等のモニターが必要であり、また、モニターが
測定した気象条件もしくは気象条件を表すパラメータ
と、制御しようとする太陽電池アレイの動作点電圧およ
び電力との関係を完全に把握しておく必要があった。こ
の関係を正確に把握するのは、長期にわたる精密な測定
を必要とし、たいへん面倒であった。また、太陽電池ア
レイの面積は普通数平方メートル以上の大きさがあり、
これに対してモニターは小さいので、太陽電池アレイ全
体に対して測定誤差等を生じる場合がある。たとえば、
日射量を検出する場合、モニター部分が何らかの事情で
影に覆われると、太陽電池アレイ全体に日射が当たって
いるにもかかわらず「暗い」という判断がされてしま
い、的確な制御をすることが出来なかった。
に用けられたセンサーないし太陽電池から構成される日
射量検出等のモニターが必要であり、また、モニターが
測定した気象条件もしくは気象条件を表すパラメータ
と、制御しようとする太陽電池アレイの動作点電圧およ
び電力との関係を完全に把握しておく必要があった。こ
の関係を正確に把握するのは、長期にわたる精密な測定
を必要とし、たいへん面倒であった。また、太陽電池ア
レイの面積は普通数平方メートル以上の大きさがあり、
これに対してモニターは小さいので、太陽電池アレイ全
体に対して測定誤差等を生じる場合がある。たとえば、
日射量を検出する場合、モニター部分が何らかの事情で
影に覆われると、太陽電池アレイ全体に日射が当たって
いるにもかかわらず「暗い」という判断がされてしま
い、的確な制御をすることが出来なかった。
【0005】直接法においては、太陽電池アレイとは別
に用けられた補助のモニターを用いないので、常に太陽
電池アレイの最大電力点を追尾できる。しかし、この方
法は、追尾の精度を上げるためには、広い範囲の最適動
作電圧を細かく調べる必要があった。通常、太陽電池の
最大電力を得るための動作点電圧は、気象条件で10%
ほども変動する。たとえば、出力電圧が約200Vの太
陽電池アレイの場合には、180−220V程度の範囲
に最適動作電圧が存在する。その為、最適動作電圧を得
るためには上記範囲を細かく調べなければならない。し
かし、常に全範囲を瞬時に走査するのは、困難を有して
いた。特公昭63−57807号公報や特開昭62−8
5312号公報では、電力の電圧微分値を利用したり、
動作点電圧の変化の方向を示す標識を導入して、探索範
囲を狭めていた。このような方法では、気象条件が変動
した際、動作点の変動を徐々に追尾していくので、追尾
精度と過渡応答速度の兼ね合いから変動幅の大きさを適
宜決めざるを得なかった。現実には最適変動値は設置地
域や太陽電池の種類等により異なるので正確に求めるの
は難しい。また、上述の方法は、鋭敏な反面、微分値等
を利用するため測定系の誤差や、日射急変の影響を大き
く受けてしまい過剰応答しやすいという問題点もあっ
た。これらに対し、特開昭62−42213号公報で
は、太陽電池の出力に変動を与えて、電圧と電流をサン
プリングし、電力が最大となる点を直接見いだすように
している。この方法は、上述の方法に比べて安定性が高
いが、追尾精度を上げるためには、前述のように広い範
囲を細かく調べる必要があり、サンプリング数を増やさ
ざるを得ず追尾精度と応答速度を同時に満すことは出来
なかった。
に用けられた補助のモニターを用いないので、常に太陽
電池アレイの最大電力点を追尾できる。しかし、この方
法は、追尾の精度を上げるためには、広い範囲の最適動
作電圧を細かく調べる必要があった。通常、太陽電池の
最大電力を得るための動作点電圧は、気象条件で10%
ほども変動する。たとえば、出力電圧が約200Vの太
陽電池アレイの場合には、180−220V程度の範囲
に最適動作電圧が存在する。その為、最適動作電圧を得
るためには上記範囲を細かく調べなければならない。し
かし、常に全範囲を瞬時に走査するのは、困難を有して
いた。特公昭63−57807号公報や特開昭62−8
5312号公報では、電力の電圧微分値を利用したり、
動作点電圧の変化の方向を示す標識を導入して、探索範
囲を狭めていた。このような方法では、気象条件が変動
した際、動作点の変動を徐々に追尾していくので、追尾
精度と過渡応答速度の兼ね合いから変動幅の大きさを適
宜決めざるを得なかった。現実には最適変動値は設置地
域や太陽電池の種類等により異なるので正確に求めるの
は難しい。また、上述の方法は、鋭敏な反面、微分値等
を利用するため測定系の誤差や、日射急変の影響を大き
く受けてしまい過剰応答しやすいという問題点もあっ
た。これらに対し、特開昭62−42213号公報で
は、太陽電池の出力に変動を与えて、電圧と電流をサン
プリングし、電力が最大となる点を直接見いだすように
している。この方法は、上述の方法に比べて安定性が高
いが、追尾精度を上げるためには、前述のように広い範
囲を細かく調べる必要があり、サンプリング数を増やさ
ざるを得ず追尾精度と応答速度を同時に満すことは出来
なかった。
【0006】本発明の目的は、従来の電池電源の電力制
御に起因する上記問題点を解決する新規な電力制御装置
及び方式を提供することにある。
御に起因する上記問題点を解決する新規な電力制御装置
及び方式を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記問題点は、電池電源
と、該電池電源からの電力を変換して負荷に供給する電
力変換手段と、前記電池電源の出力値を検出する出力値
検出手段と、前記電池電源の出力値を設定するための出
力値設定手段と、前記電池電源の出力値を前記出力値設
定手段の設定値となるように電力変換手段を制御する制
御手段とを、有する電力制御装置であって、前記出力値
設定手段が、前記出力値検出手段によって検出された複
数の出力値から近似した有極関数の極大となる出力値を
設定する電力制御装置であり、又、前記電池電源が、太
陽電池である電源システムである。さらに、前記出力値
検出手段が、出力電圧検出手段と、出力電流検出手段で
ある電力制御装置であり、前記出力値設定手段が、前記
出力電圧検出手段からのm個の電圧値と前記出力電流検
出手段のm個の電流値からm個の電力値を求め前記m個
の電圧値と前記m個の電力値から電力値と電圧値を近似
する有極の関数式を算出し該有極の関数式から電力が最
大になる出力電圧値を設定する電力制御装置である。
又、前記近似する有極の関数式が、2次関数、三角関
数、指数関数、高次のべき関数である電力制御装置であ
る。
と、該電池電源からの電力を変換して負荷に供給する電
力変換手段と、前記電池電源の出力値を検出する出力値
検出手段と、前記電池電源の出力値を設定するための出
力値設定手段と、前記電池電源の出力値を前記出力値設
定手段の設定値となるように電力変換手段を制御する制
御手段とを、有する電力制御装置であって、前記出力値
設定手段が、前記出力値検出手段によって検出された複
数の出力値から近似した有極関数の極大となる出力値を
設定する電力制御装置であり、又、前記電池電源が、太
陽電池である電源システムである。さらに、前記出力値
検出手段が、出力電圧検出手段と、出力電流検出手段で
ある電力制御装置であり、前記出力値設定手段が、前記
出力電圧検出手段からのm個の電圧値と前記出力電流検
出手段のm個の電流値からm個の電力値を求め前記m個
の電圧値と前記m個の電力値から電力値と電圧値を近似
する有極の関数式を算出し該有極の関数式から電力が最
大になる出力電圧値を設定する電力制御装置である。
又、前記近似する有極の関数式が、2次関数、三角関
数、指数関数、高次のべき関数である電力制御装置であ
る。
【0008】更に、前記電圧及び電流のサンプリング数
が、m=3である電力制御装置。
が、m=3である電力制御装置。
【0009】又、電池電源と、該電池電源からの電力を
変換して負荷に供給する電力変換手段と、前記電池電源
の出力電圧検出手段と、前記電池電力の出力電流検出手
段と、前記電池電源の出力電圧を設定するための出力電
圧設定手段と、前記電池電源の出力電圧を前記出力電圧
設定手段の設定値となるように電力変換手段を制御する
制御手段とを、有する電力制御方法であって、前記電池
出力電圧を変動させ、所定の間隔でサンプリングされた
前記電圧検出手段からのm個の電圧信号及び前記電流検
出手段からのm個の電流信号からm個の電力値を求める
工程と、前記m個の電力値と前記m個の電圧の関係を近
似する有極の関数式を算出する工程と、前記有極の関数
式から電力が極大となる電圧を求め該電圧値を出力電圧
設定値とする工程と、を有する電力制御方法によって解
決される。
変換して負荷に供給する電力変換手段と、前記電池電源
の出力電圧検出手段と、前記電池電力の出力電流検出手
段と、前記電池電源の出力電圧を設定するための出力電
圧設定手段と、前記電池電源の出力電圧を前記出力電圧
設定手段の設定値となるように電力変換手段を制御する
制御手段とを、有する電力制御方法であって、前記電池
出力電圧を変動させ、所定の間隔でサンプリングされた
前記電圧検出手段からのm個の電圧信号及び前記電流検
出手段からのm個の電流信号からm個の電力値を求める
工程と、前記m個の電力値と前記m個の電圧の関係を近
似する有極の関数式を算出する工程と、前記有極の関数
式から電力が極大となる電圧を求め該電圧値を出力電圧
設定値とする工程と、を有する電力制御方法によって解
決される。
【0010】
【作用】本発明の制御装置及び方法では、太陽電池等
(以下太陽電池アレイと呼ぶこともある)の出力電圧と
出力電力の関係を有極の関数で近似し、電力が極大とな
る電圧を求める。したがって、狭い探索範囲あるいは少
ないサンプリング数で、正確かつ迅速に最大電力となる
電圧を精度よく設定でき、太陽電池アレイ等から最大電
力を取り出すことができるのである。
(以下太陽電池アレイと呼ぶこともある)の出力電圧と
出力電力の関係を有極の関数で近似し、電力が極大とな
る電圧を求める。したがって、狭い探索範囲あるいは少
ないサンプリング数で、正確かつ迅速に最大電力となる
電圧を精度よく設定でき、太陽電池アレイ等から最大電
力を取り出すことができるのである。
【0011】図1に本発明の電力制御方式を用いた発電
システムの一例を示す。太陽電池1の直流出力が電力変
換装置2に入力され負荷3へと供給される。
システムの一例を示す。太陽電池1の直流出力が電力変
換装置2に入力され負荷3へと供給される。
【0012】太陽電池1としては、結晶シリコンやアモ
ルファスシリコン系、化合物半導体等を光電変換素子と
して用いたものが使用できる。普通は複数の太陽電池を
直並列に組み合わせて太陽電池アレイとし、所望の電圧
・電流を得るように構成する。
ルファスシリコン系、化合物半導体等を光電変換素子と
して用いたものが使用できる。普通は複数の太陽電池を
直並列に組み合わせて太陽電池アレイとし、所望の電圧
・電流を得るように構成する。
【0013】電力変換装置2としては、パワートランジ
スタ、パワーFET、IGBT等の自己消弧型スイッチ
ング素子を用いたDC/DCコンバーター、自励式DC
/ACインバーター等がある。該電力変換装置は、すべ
てゲートパルスのON/OFFデューティ比(いわゆる
通流率)と周波数によって、電力潮流、入出力電圧、出
力周波数等を制御できるものである。
スタ、パワーFET、IGBT等の自己消弧型スイッチ
ング素子を用いたDC/DCコンバーター、自励式DC
/ACインバーター等がある。該電力変換装置は、すべ
てゲートパルスのON/OFFデューティ比(いわゆる
通流率)と周波数によって、電力潮流、入出力電圧、出
力周波数等を制御できるものである。
【0014】負荷3としては、電熱負荷、電動機負荷等
種々のものがあるが、交流の場合には商用交流系統であ
ってもよい。商用交流系統が負荷の場合、該システムを
「系統連系太陽光発電システム」といい、電力系統が負
荷であるために投入しうる電力に制限がなく、太陽電池
等から最大限の電力を投入する本発明の制御方式は、特
に好ましい。また、同様に、直流負荷として2次電池を
も使用できるが、その場合には、2次電池の容量を十分
大きくし、電池の充電状態の管理を行うことが望まし
い。なお、負荷が直流の場合には電力変換装置2として
はDC/DCコンバーターが使用される。
種々のものがあるが、交流の場合には商用交流系統であ
ってもよい。商用交流系統が負荷の場合、該システムを
「系統連系太陽光発電システム」といい、電力系統が負
荷であるために投入しうる電力に制限がなく、太陽電池
等から最大限の電力を投入する本発明の制御方式は、特
に好ましい。また、同様に、直流負荷として2次電池を
も使用できるが、その場合には、2次電池の容量を十分
大きくし、電池の充電状態の管理を行うことが望まし
い。なお、負荷が直流の場合には電力変換装置2として
はDC/DCコンバーターが使用される。
【0015】太陽電池1の出力電圧および出力電流は電
圧検出手段4、電流検出手段5によって検出され、その
検出信号が太陽電池の出力電圧設定手段6に入力され
る。
圧検出手段4、電流検出手段5によって検出され、その
検出信号が太陽電池の出力電圧設定手段6に入力され
る。
【0016】電圧検出手段4は太陽電池出力電圧を抵抗
で分圧し、A/D変換してデジタル値に変換して出力電
圧設定手段6と制御手段7に送る。この際、ノイズの混
入等を避けるために、太陽電池の出力回路と検出信号の
送信回路は入出力間の絶縁を完全に行えるフォトカプラ
等で絶縁しておくことが望ましい。電流検出手段5は、
ホール素子または標準抵抗等で電流を電圧に変換し、電
圧検出手段4と同様に検出信号をデジタル値として電圧
設定手段6に送り込むとよい。これらの検出手段に用い
られるA/Dコンバーターは十分高速かつ高精度である
ことが好ましく、具体的には、10ビット以上の分解能
を持ち、50KHz以上のサンプリング速度を持つもの
が好ましい。このようなA/Dコンバーターは、0.1
%以下の誤差で、かつ1秒以下の応答を持った制御系を
構成できる。
で分圧し、A/D変換してデジタル値に変換して出力電
圧設定手段6と制御手段7に送る。この際、ノイズの混
入等を避けるために、太陽電池の出力回路と検出信号の
送信回路は入出力間の絶縁を完全に行えるフォトカプラ
等で絶縁しておくことが望ましい。電流検出手段5は、
ホール素子または標準抵抗等で電流を電圧に変換し、電
圧検出手段4と同様に検出信号をデジタル値として電圧
設定手段6に送り込むとよい。これらの検出手段に用い
られるA/Dコンバーターは十分高速かつ高精度である
ことが好ましく、具体的には、10ビット以上の分解能
を持ち、50KHz以上のサンプリング速度を持つもの
が好ましい。このようなA/Dコンバーターは、0.1
%以下の誤差で、かつ1秒以下の応答を持った制御系を
構成できる。
【0017】出力電圧設定手段6は、上記検出信号をも
とに演算を行い、出力電圧設定値を決定し、太陽電池出
力電圧が設定値となるように電力変換装置のゲート回路
の通流率等を制御する。出力電圧設定手段6は、制御用
マイクロコンピュータとして具体化され、CPU、RA
M、ROM、入出力ポート、数値演算器等を備えること
が出来る。
とに演算を行い、出力電圧設定値を決定し、太陽電池出
力電圧が設定値となるように電力変換装置のゲート回路
の通流率等を制御する。出力電圧設定手段6は、制御用
マイクロコンピュータとして具体化され、CPU、RA
M、ROM、入出力ポート、数値演算器等を備えること
が出来る。
【0018】電力変換装置の制御手段7は、いわゆるゲ
ート駆動回路であり、瞬時値電流比較、正弦波/三角波
比較方式等により、ゲートパルスを発生する。これによ
り、太陽電池の出力電圧が出力電圧設定手段6の出力に
一致するように、電力変換装置2の通流率を制御する。
この制御手段7は、アナログ回路でもデジタル回路でも
構成できるが、最近ではほとんどがデジタル化されてお
り、CPUや高速CPUであるDSP(Degital
Signal Processor)を装備してい
る。
ート駆動回路であり、瞬時値電流比較、正弦波/三角波
比較方式等により、ゲートパルスを発生する。これによ
り、太陽電池の出力電圧が出力電圧設定手段6の出力に
一致するように、電力変換装置2の通流率を制御する。
この制御手段7は、アナログ回路でもデジタル回路でも
構成できるが、最近ではほとんどがデジタル化されてお
り、CPUや高速CPUであるDSP(Degital
Signal Processor)を装備してい
る。
【0019】デジタル化された場合の制御手段7は、前
述の出力電圧設定手段6と類似の構成であり、両者を兼
用することも可能である。
述の出力電圧設定手段6と類似の構成であり、両者を兼
用することも可能である。
【0020】次に、本制御装置及び方法がいかにして、
最大電力を得る動作電圧を探索するのかを述べる。
最大電力を得る動作電圧を探索するのかを述べる。
【0021】本願発明の動作フローチャートを図5に示
す。本願発明の実施に当たっては、まず、初期動作電
圧、探索の際の電圧変動幅、近似に用いる関数式、電圧
・電力のサンプリング数を予め決めておき、ROMに記
憶させておくとよい。初期動作電圧は太陽電池アレイの
構成によって決められる。たとえば、USSC社製の太
陽電池モジュールUPM880を10個直列にして用い
れば、カタログに載っている定格電圧から160V前後
とすればよいことがわかる。どんな太陽電池であって
も、定格電圧が表示されているので、初期動作電圧はそ
れに従って決めればよい。電圧変動幅は、上記初期動作
電圧の10数%以下にする。本願発明においては、2%
以上にしておくことが望ましい。変動幅が小さすぎる
と、測定器誤差のために関数近似の精度が悪くなり、最
適動作電圧に誤差を生じることがある。又本願発明にあ
っては、大きな変動幅を与えておいても、従来法よりも
追尾精度が高く保てる。
す。本願発明の実施に当たっては、まず、初期動作電
圧、探索の際の電圧変動幅、近似に用いる関数式、電圧
・電力のサンプリング数を予め決めておき、ROMに記
憶させておくとよい。初期動作電圧は太陽電池アレイの
構成によって決められる。たとえば、USSC社製の太
陽電池モジュールUPM880を10個直列にして用い
れば、カタログに載っている定格電圧から160V前後
とすればよいことがわかる。どんな太陽電池であって
も、定格電圧が表示されているので、初期動作電圧はそ
れに従って決めればよい。電圧変動幅は、上記初期動作
電圧の10数%以下にする。本願発明においては、2%
以上にしておくことが望ましい。変動幅が小さすぎる
と、測定器誤差のために関数近似の精度が悪くなり、最
適動作電圧に誤差を生じることがある。又本願発明にあ
っては、大きな変動幅を与えておいても、従来法よりも
追尾精度が高く保てる。
【0022】本願発明で使用される関数式は、極値をも
った有極の関数でなければならない。このような関数と
しては、2次以上のべき関数、三角関数、等があげられ
る。サンプリング数としては、必要なパラメータを決定
し得る数にしなければならない。たとえば、2次関数の
場合には関数の記述に3つのパラメータが必要であり、
少なくとも3点のサンプリングを必要とする。2次関数
は、極値が一つしかなく、また求解も簡単なため、本発
明を実現するのに極めて適している。
った有極の関数でなければならない。このような関数と
しては、2次以上のべき関数、三角関数、等があげられ
る。サンプリング数としては、必要なパラメータを決定
し得る数にしなければならない。たとえば、2次関数の
場合には関数の記述に3つのパラメータが必要であり、
少なくとも3点のサンプリングを必要とする。2次関数
は、極値が一つしかなく、また求解も簡単なため、本発
明を実現するのに極めて適している。
【0023】又、三角関数や、指数関数も、少ないパラ
メータで曲線を記述できる特徴を有し、高次のべき関数
は、曲線のフィット性が高いという特徴を有する。
メータで曲線を記述できる特徴を有し、高次のべき関数
は、曲線のフィット性が高いという特徴を有する。
【0024】実際の動作としては、以下のようにして行
うことが出来る。 (第1のステップ)サンプリングすべき電圧を現在の動
作電圧Vの近傍でm個作りだす。これを、電圧設定手段
6のRAMに蓄える。 (第2のステップ)上記第1のステップにより生成され
たm個の電圧を制御手段7に出力し、実際に電力変換器
を動作させる。同時に入出力ポートから電圧および電流
検出信号を入力し、電圧と電流ならびに数値演算器で計
算した電力をRAMに蓄える。 (第3のステップ)第2のステップで求めた電圧、電力
をもとに、あらかじめROMに記憶されている関数式の
係数を求める。(関数近似の実行) (第4のステップ)前ステップで決定された関数式を用
いて電力極大となる電圧を求める。これが最大出力電圧
を得るための動作点電圧である。 (第5のステップ)このようにして求めた最適動作電圧
を入出力ポートを通じて、電力変換装置の制御手段7に
出力する。そして、第1のステップにもどる。
うことが出来る。 (第1のステップ)サンプリングすべき電圧を現在の動
作電圧Vの近傍でm個作りだす。これを、電圧設定手段
6のRAMに蓄える。 (第2のステップ)上記第1のステップにより生成され
たm個の電圧を制御手段7に出力し、実際に電力変換器
を動作させる。同時に入出力ポートから電圧および電流
検出信号を入力し、電圧と電流ならびに数値演算器で計
算した電力をRAMに蓄える。 (第3のステップ)第2のステップで求めた電圧、電力
をもとに、あらかじめROMに記憶されている関数式の
係数を求める。(関数近似の実行) (第4のステップ)前ステップで決定された関数式を用
いて電力極大となる電圧を求める。これが最大出力電圧
を得るための動作点電圧である。 (第5のステップ)このようにして求めた最適動作電圧
を入出力ポートを通じて、電力変換装置の制御手段7に
出力する。そして、第1のステップにもどる。
【0025】上記のようにして、本願発明は連続的に最
適動作点電圧を探索しながら、電力変換器を制御する。
適動作点電圧を探索しながら、電力変換器を制御する。
【0026】
【実施例】以下、本発明の具体例をより詳細に説明す
る。
る。
【0027】(実施例1)太陽電池としてアモルファス
太陽電池モジュール(USSC社製商品名UPM88
0)を10個直列にして使用し、電力変換装置2として
自己消弧型スイッチング素子であるIGBT(Insu
lated Gate Bipolar Transi
stor)によるフルブリッジインバーターを構成し
た。IGBTは、高耐圧高速のスイッチング素子であ
り、数100Wから数10KW程度のクラスまでのイン
バーターに好んで用いられる。
太陽電池モジュール(USSC社製商品名UPM88
0)を10個直列にして使用し、電力変換装置2として
自己消弧型スイッチング素子であるIGBT(Insu
lated Gate Bipolar Transi
stor)によるフルブリッジインバーターを構成し
た。IGBTは、高耐圧高速のスイッチング素子であ
り、数100Wから数10KW程度のクラスまでのイン
バーターに好んで用いられる。
【0028】該変換装置の交流出力をトランスを用いて
100Vにし、負荷である商用交流系統に接続した。
100Vにし、負荷である商用交流系統に接続した。
【0029】また、電圧検出手段は太陽電池アレイの出
力電圧を20:1に抵抗分圧して、10Vフルスケール
12ビット分解能のA/Dコンバーターを用いてデジタ
ル化し、電圧設定手段6および制御手段7に8ビットの
パラレルバスで送出する構成とした。電流検出手段とし
ては、10ミリオームの標準抵抗を太陽電池アレイ回路
に直列に挿入し、その両端の電圧をオペアンプで500
倍に増幅した後、前記電圧検出手段と同様のA/Dコン
バーターを用いて12ビットのデジタル値に変換後、電
圧設定手段6に8ビットのパラレルバスで送出する構成
とした。
力電圧を20:1に抵抗分圧して、10Vフルスケール
12ビット分解能のA/Dコンバーターを用いてデジタ
ル化し、電圧設定手段6および制御手段7に8ビットの
パラレルバスで送出する構成とした。電流検出手段とし
ては、10ミリオームの標準抵抗を太陽電池アレイ回路
に直列に挿入し、その両端の電圧をオペアンプで500
倍に増幅した後、前記電圧検出手段と同様のA/Dコン
バーターを用いて12ビットのデジタル値に変換後、電
圧設定手段6に8ビットのパラレルバスで送出する構成
とした。
【0030】電圧設定手段6としては、CPUにワンボ
ードマイコン(インテル社製8086)を使用した。該
ボードには汎用パラレル入出力ポート、メモリ、実数演
算を高うための数値演算コプロセッサ、シリアルインタ
ーフェース等が装備されており、本発明の実施に適した
構成である。
ードマイコン(インテル社製8086)を使用した。該
ボードには汎用パラレル入出力ポート、メモリ、実数演
算を高うための数値演算コプロセッサ、シリアルインタ
ーフェース等が装備されており、本発明の実施に適した
構成である。
【0031】制御手段7には、公知の三角波比較方式の
PWM(パルス幅変調)を用いた。キヤリア周波数は2
KHzとした。本発明の制御手段7は出力電圧設定手段
6からの指令電圧と太陽電池アレイの出力電圧とを比較
し、指令電圧に太陽電池アレイ出力電圧を一致させるよ
うにゲートパルスのデューティー(ON時間/(ON時
間+OFF時間))を変化させる。
PWM(パルス幅変調)を用いた。キヤリア周波数は2
KHzとした。本発明の制御手段7は出力電圧設定手段
6からの指令電圧と太陽電池アレイの出力電圧とを比較
し、指令電圧に太陽電池アレイ出力電圧を一致させるよ
うにゲートパルスのデューティー(ON時間/(ON時
間+OFF時間))を変化させる。
【0032】次に本実施例の動作点の探索動作について
述べる。
述べる。
【0033】太陽電池アレイ1を屋外に設置し、出力電
圧設定手段6の出力を150Vに設定した。この時の太
陽電池のアレイ出力は電圧150V、電流0.87A、
電力131Wであった。日射量は、およそ75mW/c
m2であった。この初期値は電力変換器の入力可能電圧
範囲と使用する太陽電池のアレイ構成や太陽電池の種類
から、適宜選べば良い。
圧設定手段6の出力を150Vに設定した。この時の太
陽電池のアレイ出力は電圧150V、電流0.87A、
電力131Wであった。日射量は、およそ75mW/c
m2であった。この初期値は電力変換器の入力可能電圧
範囲と使用する太陽電池のアレイ構成や太陽電池の種類
から、適宜選べば良い。
【0034】次に出力電圧設定手段6の出力を145V
から160Vまで5V刻みで4点にわたって変化させ、
その時の電圧、電流、電力をワンボードマイコンのメモ
リに記憶させた。この時の値を表1に示す。
から160Vまで5V刻みで4点にわたって変化させ、
その時の電圧、電流、電力をワンボードマイコンのメモ
リに記憶させた。この時の値を表1に示す。
【0035】
【表1】
【0036】次に電力Pを電圧Vの3次式として下記の
ように表す。なお、上記のサンプル数や電力と電圧の関
係式はあらかじめ定義しておく必要がある。
ように表す。なお、上記のサンプル数や電力と電圧の関
係式はあらかじめ定義しておく必要がある。
【0037】P=aV3+bV2+cV+d…(1) 次に上記(1)式に前記表の電圧、電力の組を代入し、
以下の4元連立方程式を得る。
以下の4元連立方程式を得る。
【0038】133=3048625a+21025b
+145c+d 131=3375000a+22500b+150c+
d 127=3723875a+24025b+155c+
d 122=4096000a+25600b+160c+
d これらより、係数a、b、c、dは、下記のようにな
る。
+145c+d 131=3375000a+22500b+150c+
d 127=3723875a+24025b+155c+
d 122=4096000a+25600b+160c+
d これらより、係数a、b、c、dは、下記のようにな
る。
【0039】a=1.33684×10-3 b=−0.641615 c=101.614 d=−5186.67 次に(1)式より電力Pが最大となる電力Vを求める。
これは、dp/dv=0となる電圧Vなので、次式のよ
うになる。
これは、dp/dv=0となる電圧Vなので、次式のよ
うになる。
【0040】
【外1】 (2)式に数値を代入して極値をとる電圧を求める。
【0041】Vmp=143or−176V ここで、3次の係数a>0なので、極大値となる電圧は
143Vと求められる。
143Vと求められる。
【0042】この様にして、出力電圧設定値を決めて、
制御手段6に電圧設定値を送出する。
制御手段6に電圧設定値を送出する。
【0043】次の探索では、この値を中心に5Vずつ電
圧を4点にわたって変化させ、再度探索を行う。
圧を4点にわたって変化させ、再度探索を行う。
【0044】本実施例の動作確認直前にI−Vトレーサ
によって測定した最適動作点電圧は142V程度であ
り、本発明が精度良く最適動作点を見い出している事が
わかる。また本発明では、上記のように、最適動作点電
圧が探索範囲の外側にあっても直ちにそれらを求められ
る。この様子を図3に示す。
によって測定した最適動作点電圧は142V程度であ
り、本発明が精度良く最適動作点を見い出している事が
わかる。また本発明では、上記のように、最適動作点電
圧が探索範囲の外側にあっても直ちにそれらを求められ
る。この様子を図3に示す。
【0045】さらに、最適動作点電圧を5Vごとという
ように離散的に探索しても、連続的にスイープしたのと
同様に最適動作電圧値を求められる。本実施例では、電
圧と電力の関係式を3次式で記述してあるが、より複雑
なものを用いることもできる。ただし、その場合、電力
極大となる電圧の求め方や、関係式のパラメーターの個
数、その決定方法等に工夫が必要である。なお、上記の
計算は出力電圧設定手段6のマイコンと数値演算プロセ
ッサによって行われる。当然のことながら、これらの動
作シーケンスおよび電圧と電力の関係式は、プログラム
として出力電圧設定手段6中にあらかじめ格納しておく
必要がある。
ように離散的に探索しても、連続的にスイープしたのと
同様に最適動作電圧値を求められる。本実施例では、電
圧と電力の関係式を3次式で記述してあるが、より複雑
なものを用いることもできる。ただし、その場合、電力
極大となる電圧の求め方や、関係式のパラメーターの個
数、その決定方法等に工夫が必要である。なお、上記の
計算は出力電圧設定手段6のマイコンと数値演算プロセ
ッサによって行われる。当然のことながら、これらの動
作シーケンスおよび電圧と電力の関係式は、プログラム
として出力電圧設定手段6中にあらかじめ格納しておく
必要がある。
【0046】本実施例において連続的に動作させた時の
追尾精度は99.96%であった。従来法の中では最も
追尾精度の高い特開昭62−85312号公報の方法を
用いて本実施例と同一の電圧変動幅で探索させたときの
追尾精度は99.90%であった。
追尾精度は99.96%であった。従来法の中では最も
追尾精度の高い特開昭62−85312号公報の方法を
用いて本実施例と同一の電圧変動幅で探索させたときの
追尾精度は99.90%であった。
【0047】なお、追尾精度は最適動作点電圧で連続運
転した場合の出力電圧量を100としたときの、各方式
での出力電圧量の相対値である。
転した場合の出力電圧量を100としたときの、各方式
での出力電圧量の相対値である。
【0048】(実施例2)太陽電池としてアモルファス
太陽電池モジュール(USSC社製、商品名UPM88
0)を5個直列にして使用し、電力変換装置2としてM
OSFETによるフルブリッジインバーターを構成し
た。MOSFETは高速のスイッチング素子であり、比
較的低圧の直流を交流に変換するインバーターに用いら
れる。該変換装置の交流出力をトランスを用いて100
Vにし、負荷である商用交流系統に接続した。
太陽電池モジュール(USSC社製、商品名UPM88
0)を5個直列にして使用し、電力変換装置2としてM
OSFETによるフルブリッジインバーターを構成し
た。MOSFETは高速のスイッチング素子であり、比
較的低圧の直流を交流に変換するインバーターに用いら
れる。該変換装置の交流出力をトランスを用いて100
Vにし、負荷である商用交流系統に接続した。
【0049】また、電圧検出手段はアレイの出力電圧を
10:1に抵抗分圧して、10Vフルスケール12ビッ
ト分解能のA/Dコンバーターを用いてデジタル化し、
電圧設定手段6および制御手段7に8ビットのパラレル
バスで送出する構成とした。電流検出手段としては、1
0ミリオームの標準抵抗をアレイ回路に直列に挿入し、
その両端の電圧をオペアンプで500倍に増幅した後、
前記電圧検出手段と同種のA/Dコンバーターを用いて
12ビットのデジタル値に変換後、電圧設定手段6に8
ビットのパラレルバスで送出する構成とした。
10:1に抵抗分圧して、10Vフルスケール12ビッ
ト分解能のA/Dコンバーターを用いてデジタル化し、
電圧設定手段6および制御手段7に8ビットのパラレル
バスで送出する構成とした。電流検出手段としては、1
0ミリオームの標準抵抗をアレイ回路に直列に挿入し、
その両端の電圧をオペアンプで500倍に増幅した後、
前記電圧検出手段と同種のA/Dコンバーターを用いて
12ビットのデジタル値に変換後、電圧設定手段6に8
ビットのパラレルバスで送出する構成とした。
【0050】電圧設定手段6としては、CPUにモトロ
ーラ社の68000を使用したワンボードマイコンを使
用した。該ボードには汎用パラレル入出力ポート、メモ
リ、数値演算コプロセッサ、シリアルインターフェース
等が装備されており、本発明の実施に適した構成であ
る。
ーラ社の68000を使用したワンボードマイコンを使
用した。該ボードには汎用パラレル入出力ポート、メモ
リ、数値演算コプロセッサ、シリアルインターフェース
等が装備されており、本発明の実施に適した構成であ
る。
【0051】制御手段7には、公知の瞬時値電流比較方
式のPWM(パルス幅変調)を用いた。キァリア周波数
は8KHz前後とした。本発明の制御手段7は電圧設定
手段6からの指令電圧とアレイの出力電圧を比較し、指
令電圧にアレイ出力電圧を一致させるようにゲートパル
スのデューティーを変化させる。
式のPWM(パルス幅変調)を用いた。キァリア周波数
は8KHz前後とした。本発明の制御手段7は電圧設定
手段6からの指令電圧とアレイの出力電圧を比較し、指
令電圧にアレイ出力電圧を一致させるようにゲートパル
スのデューティーを変化させる。
【0052】次に本実施例の動作点の探索動作について
述べる。
述べる。
【0053】太陽電池アレイ1を屋外に設置し、出力電
圧設定手段6の出力を70Vに設定した。この時の太陽
電池のアレイ出力は電圧70V、電流0.95A、電力
66.5Wであった。この時の日射量は、約70mW/
cm2であった。
圧設定手段6の出力を70Vに設定した。この時の太陽
電池のアレイ出力は電圧70V、電流0.95A、電力
66.5Wであった。この時の日射量は、約70mW/
cm2であった。
【0054】次に出力電圧設定手段6の出力を50Vか
ら70Vまで10V刻みで3点にわたって変化させ、そ
の時の電圧、電流、電力をワンボードマイコンのメモリ
に記憶させた。この時の値を表2に示す。
ら70Vまで10V刻みで3点にわたって変化させ、そ
の時の電圧、電流、電力をワンボードマイコンのメモリ
に記憶させた。この時の値を表2に示す。
【0055】
【表2】
【0056】次に電力Pを電圧Vの2次式として下記の
ように表す。なお、上記のサンプル数や電力と電圧の関
係式はあらかじめ定義しておく必要がある。
ように表す。なお、上記のサンプル数や電力と電圧の関
係式はあらかじめ定義しておく必要がある。
【0057】P=aV2+bV+c…(3) 次に上記(3)式に前記表の電圧電力の組を代入し、以
下の3元連立方程式を得る。
下の3元連立方程式を得る。
【0058】62.4=3600a+60b+c 66.5=4900a+70b+c 60.8=6400a+80b+c これらより、係数a、b、cは、下記のようになる。
【0059】a=−0.049 b=6.78 c=−168 次に(3)式より電力Pが最大となる電圧Vを求める。
これは、dp/dv=0となる電圧Vなので、次式のよ
うになる。
これは、dp/dv=0となる電圧Vなので、次式のよ
うになる。
【0060】Vmp=−b/2a…(4) (4)式に数値を代入して極値をとる電圧を求める。
【0061】Vmp=69V このようにして、出力電圧設定値を決めて、制御手段6
に出力電圧設定値を送出する。
に出力電圧設定値を送出する。
【0062】次の探索では、この値を中心に10Vずつ
電圧を3点にわたって変化させ、再度探索を行う。
電圧を3点にわたって変化させ、再度探索を行う。
【0063】本実施例の動作確認前の太陽電池アレイ出
力特性の測定では、最適動作点電圧は68V程度であ
り、本発明の方法では非常に広い範囲で離散的に探索を
行っているにもかかわらず、連続的にスイープしたのと
同様に精度良く最適動作点を発見できる。この様子を図
4に示す。
力特性の測定では、最適動作点電圧は68V程度であ
り、本発明の方法では非常に広い範囲で離散的に探索を
行っているにもかかわらず、連続的にスイープしたのと
同様に精度良く最適動作点を発見できる。この様子を図
4に示す。
【0064】本実施例では電圧と電力の関係式を2次式
で記述してあるので、関係式の係数計算ならびに極値の
計算が著しく簡単であり、電圧出力設定手段6のプログ
ラムに対する負担を軽減できる。したがって、演算速度
の点においても、前実施例よりも有利である。
で記述してあるので、関係式の係数計算ならびに極値の
計算が著しく簡単であり、電圧出力設定手段6のプログ
ラムに対する負担を軽減できる。したがって、演算速度
の点においても、前実施例よりも有利である。
【0065】本実施例において連続的に動作させた時の
追尾精度は、99.0%であった。特開昭62−853
12号公報の方法で本実施例と同一の電圧変動幅で探索
させた時の追尾精度は96.0%であった。このよう
に、本願発明は探索のための電圧変動幅が大きい場合に
も、高精度で最適動作点を追尾する事ができる。
追尾精度は、99.0%であった。特開昭62−853
12号公報の方法で本実施例と同一の電圧変動幅で探索
させた時の追尾精度は96.0%であった。このよう
に、本願発明は探索のための電圧変動幅が大きい場合に
も、高精度で最適動作点を追尾する事ができる。
【0066】(実施例3)太陽電池としてのアモルファ
ス太陽電池モジュール(USSC社製、商品名UPM8
80)を20個直列にして使用し、電力変換装置2とし
てパワートランジスタによるモーター用インバーターを
使用した。該変換装置は、ゲート制御回路を内蔵してお
り、アナログ電圧を入力することによって、その交流出
力電圧と周波数を変える事ができる。該変換装置の交流
出力を負荷である井戸用ポンプ(3相200V、500
VA)に接続した。
ス太陽電池モジュール(USSC社製、商品名UPM8
80)を20個直列にして使用し、電力変換装置2とし
てパワートランジスタによるモーター用インバーターを
使用した。該変換装置は、ゲート制御回路を内蔵してお
り、アナログ電圧を入力することによって、その交流出
力電圧と周波数を変える事ができる。該変換装置の交流
出力を負荷である井戸用ポンプ(3相200V、500
VA)に接続した。
【0067】また、電圧検出手段はアレイの出力電圧を
40:1に抵抗分圧して、10Vフルスケール12ビッ
ト分解能のA/Dコンバーターを用いてデジタル化し、
電圧設定6に8ビットのパラレルバスで送出する構成と
した。電流検出手段としては、10ミリオームの標準抵
抗をアレイ回路に直列に挿入し、その両端の電圧をオペ
アンプで500倍に増幅した後、前記電圧検出手段と同
種のA/Dコンバーターを用いて12ビットのデジタル
値に変換後、電圧設定手段6に8ビットのパラレルバス
で送出する構成とした。
40:1に抵抗分圧して、10Vフルスケール12ビッ
ト分解能のA/Dコンバーターを用いてデジタル化し、
電圧設定6に8ビットのパラレルバスで送出する構成と
した。電流検出手段としては、10ミリオームの標準抵
抗をアレイ回路に直列に挿入し、その両端の電圧をオペ
アンプで500倍に増幅した後、前記電圧検出手段と同
種のA/Dコンバーターを用いて12ビットのデジタル
値に変換後、電圧設定手段6に8ビットのパラレルバス
で送出する構成とした。
【0068】電圧設定手段6としては、CPUにモトロ
ーラ社の68000を使用したワンボードマイコンを使
用した。該ボードには汎用パラレル入出力ポート、メモ
リ、数値演算コプロセッサ、シリアルインターフェー
ス、D/A等が装備されており、本発明の実施に適した
構成である。
ーラ社の68000を使用したワンボードマイコンを使
用した。該ボードには汎用パラレル入出力ポート、メモ
リ、数値演算コプロセッサ、シリアルインターフェー
ス、D/A等が装備されており、本発明の実施に適した
構成である。
【0069】本実施例ではゲート制御回路がインバータ
ーに内蔵されているので、出力電圧設定手段6に、入力
電圧制御の機能も持たせる。すなわち、入力電圧が設定
値となるようにモーター用インバーターの出力周波数を
調整する。この指令周波数は、D/Aコンバーターを用
い、アナログ電圧としてモーター用インバーターに送出
される。
ーに内蔵されているので、出力電圧設定手段6に、入力
電圧制御の機能も持たせる。すなわち、入力電圧が設定
値となるようにモーター用インバーターの出力周波数を
調整する。この指令周波数は、D/Aコンバーターを用
い、アナログ電圧としてモーター用インバーターに送出
される。
【0070】次に本実施例の動作点の探索動作について
述べる。
述べる。
【0071】太陽電池アレイを屋外に設置し、出力電圧
設定手段6の出力を280Vに設定した。この時の太陽
電池のアレイ出力は電圧280V、電流1.15A、電
力322Wであった。また、日射量は94mW/zm2
であった。
設定手段6の出力を280Vに設定した。この時の太陽
電池のアレイ出力は電圧280V、電流1.15A、電
力322Wであった。また、日射量は94mW/zm2
であった。
【0072】次に出力電圧設定手段6の出力を260V
から300Vまで20V刻みで3点振り、その時の電
圧、電流、電力をワンボードマイコンのメモリに記憶さ
せた。この時の値を表3に示す。
から300Vまで20V刻みで3点振り、その時の電
圧、電流、電力をワンボードマイコンのメモリに記憶さ
せた。この時の値を表3に示す。
【0073】
【表3】
【0074】次に実施例2と同様に電力Pを電圧Vの2
次式として下記のように表す。
次式として下記のように表す。
【0075】P=aV2+bV+c…(5) 次に上記(5)式に前記表の電圧電力の組を代入し、以
下の3元連立方程式を得る。
下の3元連立方程式を得る。
【0076】270=67600a+260b+c 322=78400a+280b+c 288=90000a+300b+c これらより、係数a、b、cは下記のようになる。
【0077】a=−0.1825 b=101.15 c=−13692 次に(3)式より電力Pが最大となる電圧Vを求める。
これは、dp/dv=0となる電圧Vなので、次式のよ
うになる。
これは、dp/dv=0となる電圧Vなので、次式のよ
うになる。
【0078】Vmp=−b/2a…(4) (4)式に数値を代入して極値をとる電圧を求める。
【0079】Vmp=277V このようにして、出力電圧設定値を決めて、制御手段6
に電圧設定値を送出する。
に電圧設定値を送出する。
【0080】次の探索では、この値を中心に20Vずつ
電圧を3点にわたって変化させ、再度探索を行う。
電圧を3点にわたって変化させ、再度探索を行う。
【0081】本実施前のアレイの出力特性の測定では、
最適動作点電圧は276V程度であり、本発明の方法で
は非常に広い範囲で離散的に探索を行っているにもかか
わらず、精度良くかつ連続的にスイープしたのと同様に
最適動作点を発見できる。
最適動作点電圧は276V程度であり、本発明の方法で
は非常に広い範囲で離散的に探索を行っているにもかか
わらず、精度良くかつ連続的にスイープしたのと同様に
最適動作点を発見できる。
【0082】このように、本方式を独立型の電源に適応
しても何等問題はない。電力変換器としてDC/DCコ
ンバーターを用いた場合も同様である。
しても何等問題はない。電力変換器としてDC/DCコ
ンバーターを用いた場合も同様である。
【0083】
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明は、 (1)最適動作点が探索領域の外にあっても、一度の探
索で最適動作点を精度良く、見出すことができる。
索で最適動作点を精度良く、見出すことができる。
【0084】(2)決められた刻み幅で探索を離散的に
行っても、連続的にスイープしたのと同様に最適動作点
を発見できる。
行っても、連続的にスイープしたのと同様に最適動作点
を発見できる。
【0085】(3)探索刻み幅を大きくすることで、広
い範囲を、少ないサンプリング点数で精度良く最適動作
点を発見できる。
い範囲を、少ないサンプリング点数で精度良く最適動作
点を発見できる。
【0086】(4)特に、電力と電圧の関係式として2
次関数を用いると、きわめて高速に最適動作点を計算で
きる。効果を有する。
次関数を用いると、きわめて高速に最適動作点を計算で
きる。効果を有する。
【0087】このような優れた特徴を持つ本発明は、産
業上の利用価値が極めて高く、特に商用系統と連系する
発電システムにとって非常に有用である。
業上の利用価値が極めて高く、特に商用系統と連系する
発電システムにとって非常に有用である。
【図1】本発明の制御装置を使用した太陽光発電システ
ムの一例である。
ムの一例である。
【図2】本発明の制御装置を使用した太陽光発電システ
ムの他の例である。
ムの他の例である。
【図3】本発明の制御装置を使用した太陽光発電システ
ムの最適動作点探索の例である。
ムの最適動作点探索の例である。
【図4】本発明の制御装置を使用した太陽光発電システ
ムの最適動作点探索の他の例である。
ムの最適動作点探索の他の例である。
【図5】本発明の動作を表すフローチャートの一例であ
る。
る。
1 太陽電池アレイ 2 電力変換装置 3 負荷 4 電圧検出手段 5 電流検出手段 6 出力電圧設定手段 7 制御手段 Vpv * 太陽電池アレイ出力電圧指令値 f* インバーター出力周波数指令値 V1,V2,V3,V4 太陽電池アレイ動作点電圧 Vopt 太陽電池アレイの最適動作点電圧
Claims (10)
- 【請求項1】 電池電源と、該電池電源からの電力を変
換して負荷に供給する電力変換手段と、前記電池電源の
出力値を検出する出力値検出手段と、前記電池電源の出
力値を設定するための出力値設定手段と、前記電池電源
の出力値を前記出力値設定手段の設定値となるように電
力変換手段を制御する制御手段とを、有する電力制御装
置であって、 前記出力値設定手段が、前記出力値検出手段によって検
出された複数の出力値から近似した有極関数の極大とな
る出力値を設定することを特徴とする電力制御装置。 - 【請求項2】 前記出力値検出手段が、出力電圧検出手
段と、出力電流検出手段であることを特徴とする請求項
1記載の電力制御装置。 - 【請求項3】 前記出力値設定手段が、前記出力電圧検
出手段からのm個の電圧値と前記出力電流検出手段のm
個の電流値からm個の電力値を求め前記m個の電圧値と
前記m個の電力値から電力値と電圧値を近似する有極の
関数式を算出し該有極の関数式から電力が最大になる出
力電圧値を設定することを特徴とする請求項2記載の電
力制御装置。 - 【請求項4】 前記近似する有極の関数式が、2次関数
であることを特徴とする請求項3記載の電力制御装置。 - 【請求項5】 前記近似する有極の関数式が、三角関数
であることを特徴とする請求項3記載の電力制御装置。 - 【請求項6】 前記近似する有極の関数式が、指数関数
であることを特徴とする請求項3記載の電力制御装置。 - 【請求項7】 前記近似する有極の関数式が、高次のべ
き関数であることを特徴とする請求項3記載の電力制御
装置。 - 【請求項8】 前記電圧及び電流のサンプリング数が、
m=3である請求項4記載の電力制御装置。 - 【請求項9】 電池電源と、該電池電源からの電力を変
換して負荷に供給する電力変換手段と、前記電池電源の
出力電圧検出手段と、前記電池電力の出力電流検出手段
と、前記電池電源の出力電圧を設定するための出力電圧
設定手段と、前記電池電源の出力電圧を前記出力電圧設
定手段の設定値となるように電力変換手段を制御する制
御手段とを、有する電力制御方法であって、 前記電池出力電圧を変動させ、所定の間隔でサンプリン
グされた前記電圧検出手段からのm個の電圧信号及び前
記電流検出手段からのm個の電流信号からm個の電力値
を求める工程と、 前記m個の電力値と前記m個の電圧の関係を近似する有
極の関数式を算出する工程と、 前記有極の関数式から電力が極大となる電圧を求め該電
圧値を出力電圧設定値とする工程と、を有することを特
徴とする電力制御方法。 - 【請求項10】 前記請求項1記載の電力制御装置の電
池電源が、太陽電池であることを特徴とする電源システ
ム。
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