JPH07109569B2 - 太陽電池の最大電力制御方法 - Google Patents

太陽電池の最大電力制御方法

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JPH07109569B2
JPH07109569B2 JP5205242A JP20524293A JPH07109569B2 JP H07109569 B2 JPH07109569 B2 JP H07109569B2 JP 5205242 A JP5205242 A JP 5205242A JP 20524293 A JP20524293 A JP 20524293A JP H07109569 B2 JPH07109569 B2 JP H07109569B2
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solar cell
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邦穂 田中
康弘 牧野
和文 牛嶋
仁志 田村
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池を電源とし、
その太陽電池からインバータ等で構成される電力変換装
置を介して最大電力を効率よく取り出すための太陽電池
の最大電力制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、太陽電池を電源とし、インバータ
等の電力変換装置を介して独立負荷、若しくは他の電源
系統に接続させて、所定の電力を供給する電源装置が注
目されている。
【0003】この太陽電池は、太陽電池に入射する日射
量をパラメータとした場合、日射量の増大に従って電力
が増大する傾向を有しており、また、その太陽電池の動
作点により出力電力が大幅に変動する特性を有してい
る。
【0004】そして、このような特性を有する太陽電池
から最大電力を効率よく取り出すための制御方法とし
て、特開昭57−206929号公報では、太陽電池の
最大電力点を常に追従させる方法、いわゆる山登り法が
提案されている。
【0005】この方法は、太陽電池を相異なる2点で動
作させてその出力電力を比較しながら太陽電池の動作点
が最大電力点となるように制御する方法である。
【0006】例えば、一定の日射量の下において太陽電
池が、図4に示すような電圧−電力特性を有している場
合、先ず太陽電池の出力電圧の基準動作電圧を開放電圧
OPから所定のサンプリング周期で一定の変化幅ΔVS
で減少させる。この間、電力は図中矢印i方向に増加し
て行く。そして、電力が最大電力点Pを越え矢印ii方向
に減少して行く。この電力の減少を検出して、今度は基
準動作電圧を変化幅ΔVSで増加させる。これにより、
電力は図中矢印iii方向に増加し、やがて最大電力点P
を越え矢印iv方向に減少し始める。そこでこの電力の減
少を検出して、再び基準動作電圧を変化幅ΔVSで減少
させる方向へ変化させる。以上の動作を繰り返して行く
ことにより基準動作電圧を最大電力点P近傍で往復さ
せ、太陽電池の最大電力点を常に追従させている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来法では、基準動作電圧を一定の変化幅ΔVSで増
減させるため、以下の問題点を有していた。
【0008】即ち、変化幅ΔVSを小さな値に設定した
場合には、最大電力点近傍における動作点の振れ幅が小
さくなり、最大電力制御の精度を高めることができる
が、太陽電池の最大電力点Pへ高速で移行できず、日射
量の急変等による特性の変動に対する追従速度が遅くな
り、一方、変化幅ΔVSを大きな値に設定した場合には
特性変動に対する追従速度は速められるが、最大電力点
近傍における動作点の振れ幅が大きくなり、最大電力制
御の精度、及び安定性が低下してしまうという問題点が
あった。
【0009】本発明は、斯かる点に鑑みてなされたもの
であって、太陽電池の最大電力点への追従を高速で行わ
せると共に、最大電力制御を精度良く、且つ安定に行わ
せることができる太陽電池の最大電力制御方法を提供す
ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、太陽電池から
電力変換装置を介して取り出される電力を最大電力に制
御する方法において、前記太陽電池に与える基準動作点
を変化させて行き、その際の前記太陽電池からの出力電
力が増加方向であれば前記基準動作点を変化させる方向
をそのまま維持し、逆に前記出力電力が減少方向であれ
ば前記変化方向を反転させると共に、前記基準動作点の
変化量を最大電力点近傍での領域において小さな値(0
を除く)に変更することを特徴とするものである。
【0011】
【作用】本発明によれば、太陽電池の基準動作点を変化
させて行き、最大電力点に一致させる際に、基準動作点
の変化量を最大電力点近傍での領域において小さな値に
変更するので、最大電力点近傍でない領域において基準
動作点の変化量を大きく設定することができ、太陽電池
の最大電力点への追従が高速でなされると共に、最大電
力点近傍において精密な追従が行われる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の太陽電池の最大電力制御方法
をその一実施例を示す図面に基づいて詳細に説明する。
図1はそのブロック回路図である。(1)は太陽電池電源
(以下直流電源という)、(2)は該直流電源(1)の直流
出力を交流に変換するインバータ、(3)は該インバータ
(2)の交流出力電力を検出するトランスデューサ、(4)
は検出時間を設定するサンブラ、(5)は前記直流電源
(1)に供給する基準動作電圧Vrefを発生するコントロ
ーラである。前記直流電源(1)は図2に示す如き電圧−
電力特性(図の曲線I)或るいは電圧−電流特性(図の
曲線II)を有する。前記インバータ(2)としては60H
zの単相交流を出力するPWM(パルス幅変調)方式の
ものを使っている。前記トランスデューサ(3)としては
応答時定数が0.5秒のものを用いている。前記コント
ローラ(5)は8ビットのマイクロプロセッサを実装し、
前記サンブラ(4)は該マイクロプロセッサのソフトウェ
アによって実現せしめている。
【0013】前記直流電源(1)の電圧Vは基準動作電圧
Vrefに追従し、直流出力電力PDCを発生する。
【0014】前記インバータ(2)は、この直流出力電力
DCを交流出力電力PACに変換する。前記トランスデュ
ーサ(3)は前記交流出力電力PACを入力とし、サンブラ
(4)によって検出値P* ACを得る。ここで、サンプリン
グ周期Tは前記トランスデューサ(3)の応答時定数より
十分大きく、T=1秒に設定する。
【0015】前記コントローラ(5)は時刻tにおける基
準動作電圧Vref(t)を、時刻t−T、t−2Tの出力
を用いて次式として与えられる関数発生器である。ここ
で、ゲインKはP* ACが増加中のとき正値、減少中のと
き負値をとる。
【0016】
【数1】
【0017】前記コントローラ(5)は上式に基づいてサ
ンプリング周期T=1秒でトランスデューサ(3)の出力
を取り込み、基準動作電圧Vrefを算出して出力する。
そして、次のサンプリング時間までに直流電源(1)とト
ランスデューサ(3)の出力を整定する。
【0018】図3は直流電源(1)、及びインバータ(2)
の出力電圧−電力特性図である。この図において、太陽
電池の動作電圧、即ち、直流電源(1)の出力電圧V=V
ref=V1であるときの直流電源(1)の出力電力、及びイ
ンバータ(2)の交流出力電力が夫々A点、及びa点にあ
るとすると、コントローラ(5)は交流出力電力PACが増
大する方向へ動作点を移動させるためにVrefを増加さ
せる。
【0019】また、前記出力電圧V=Vref=V2である
ときの直流電源(1)の出力電力、及びインバータ(2)の
交流出力電力が夫々B点、及びb点にあるとすると、前
記コントローラ(5)はVrefを減少させる。
【0020】このようにして、直流電源(1)の出力電圧
Vはインバータ(2)の交流出力電力PACが最大となる動
作点Cを与える電圧VOの近傍に保持される。
【0021】そして、前記コントローラ(5)のゲインK
は可変であり、基準動作電圧Vrefの変化量をΔPAC
ΔV(ΔPACはインバータ(2)の出力電力の微小変化
量、ΔVは直流電源(1)の出力電圧の微小変化量)に比
例させることにより、直流電源(1)の動作電圧Vが前記
最適動作電圧VOの近傍にないときのVrefの変化量を大
きくとることができ、インバータ(2)の出力電力は最適
動作点Cへ高速で移行する。
【0022】即ち、基準動作電圧Vrefの変化量はΔP
AC/ΔVが大きければ大きく、ΔPA C/ΔVが小さけれ
ば小さく設定されるため、ΔPAC/ΔVが小さい最大電
力点Cの近傍における出力電圧Vの振れ幅は極めて小さ
くなり、よって最大電力を精度良く、且つ安定に得るこ
とができることになる。また、動作点が最大電力点Cか
ら離れた領域では、ΔPAC/ΔVが大きいので基準動作
電圧Vrefの変化量が大きい値となり、動作点は速い応
答速度で最大電力点Cに向かうことになる。
【0023】尚、基準動作電圧Vrefの変化に対する直
流電源(1)の出力電圧Vの応答速度は、トランスデュー
サ(3)の時定数に比べると十分高速であるから、V=V
refなる定常状態からVrefを微小変化させた場合、サン
プリング周期Tが経過する間には出力電圧Vは基準動作
電圧Vrefに追従できる。
【0024】また、上述したように、インバータの交流
出力電力が最大となるように制御する場合には、高速度
で可変設定する必要のない太陽電池の基準動作電圧の算
出を、応答速度の遅いインバータの交流出力電力の検出
値に基づいて行わせ、交流に比べ検出時の応答速度の速
い太陽電池の出力電圧をその設定基準動作電圧に追従さ
せることにより、インバータの交流出力電力を最適動作
点に高速で移行させることができると共に、インバータ
での電力変換過程における電力損失に関係なく、太陽電
池からインバータの交流出力電力を最大とする電力を取
り出すことが可能となり、太陽電池の電力を有効に利用
することができる。
【0025】
【発明の効果】以上述べた通り本発明によれば、太陽電
池の基準動作点を変化させて行き、最大電力点に一致さ
せる際に、基準動作点の変化量を最大電力点近傍での領
域において小さな値に変更するので、最大電力点近傍で
ない領域において基準動作点の変化量を大きく設定する
ことができ、太陽電池の最大電力点への追従を高速で行
うことができると共に、最大電力点近傍において精密な
追従を行わせ、最大電力を精度良く、且つ安定に得るこ
とが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の太陽電池の最大電力制御方法の構成ブ
ロック回路図である。
【図2】太陽電池の出力電圧−電力(曲線I)、及び出
力電圧−電流(曲線II)特性図である。
【図3】太陽電池、及びインバータの出力電圧−電力特
性図である。
【図4】或る日射量下における太陽電池の出力電圧−電
力特性図である。
【符号の説明】
1 直流電源 2 インバータ 3 トランスデューサ 4 サンブラ 5 コントローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田村 仁志 大阪府守口市京阪本通2丁目18番地 三洋 電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−157342(JP,A) 特開 昭56−91633(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】太陽電池から電力変換装置を介して取り出
    される電力を最大電力に制御する方法において、 前記太陽電池に与える基準動作点を変化させて行き、そ
    の際の前記太陽電池からの出力電力が増加方向であれば
    前記基準動作点を変化させる方向をそのまま維持し、逆
    に前記出力電力が減少方向であれば前記変化方向を反転
    させると共に、前記基準動作点の変化量を最大電力点近
    傍での領域において小さな値(0を除く)に変更するこ
    とを特徴とする太陽電池の最大電力制御方法。
  2. 【請求項2】前記基準動作点の変化量を、該基準動作点
    を変化させた場合の前記出力電力の変化率に応じて変更
    することを特徴とする請求項1記載の太陽電池の最大電
    力制御方法。
JP5205242A 1993-08-19 1993-08-19 太陽電池の最大電力制御方法 Expired - Lifetime JPH07109569B2 (ja)

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KR101087823B1 (ko) * 2010-01-18 2011-11-30 엘에스산전 주식회사 최대전력점 추종 방법
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