JPH09131081A - 電池電源の電力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 安定的に太陽電池から最大出力を取り出す電
力制御装置を提供する。 【解決手段】 電池電源１と、電池電源からの電力を変
換して負荷３に供給する電力変換手段２と、電池電源の
電圧値を検出する電圧検出手段４と、電池電源の電流値
を検出する電流検出手段５と、電圧検出手段と電流検出
手段の検出値に基づいて電池電源の出力値を設定するた
めの出力値設定手段６と、電池電源の出力値が出力値設
定手段の設定値に一致するように電力変換手段を制御す
る制御手段７とを備え、出力値設定手段は、電池電源の
動作点を変動させて複数の動作点での電圧値および電流
値をサンプリングし、電圧値と電流値から各動作点での
電力値を算出し、電力値と電圧値または電流値に基づく
有極の関数式による電圧−電力または電流−電力特性曲
線の近似曲線の曲率に応じて設定値の設定方法を選択す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電力変換装置を有
する太陽光発電システムの電力制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日、地球環境に対する意識の高まりか
ら、クリーンなエネルギを提供する太陽光発電、風力発
電等の電池電源システムに大きな期待が寄せられてい
る。例えば、太陽電池を電池電源として使用し、既存の
商用交流系統と接続した場合には、商用電力を無限大の
負荷と見なし、売電することができることから電池電源
システム全体として最も効率良く稼働することが求めら
れている。また、電池電源の効率を向上させてもシステ
ムとして効率が低ければ、全体として利用効率が下がっ
てしまうため、システム全体として効率アップが求めら
れている。

【０００３】光電変換素子を用いた太陽電池では、その
出力は、日射量、温度、動作点電圧などによりかなり変
動するため、太陽電池から見た負荷を調整して常に最大
の電力を取り出すことが要望される。このため、複数の
太陽電池から構成される太陽電池アレイの動作点の電圧
や電流を変動させて、そのときの電力変動を調べて太陽
電池アレイの最大電力または最大電力近傍の動作点を追
尾する最大電力点追尾制御、いわゆるＭＰＰＴ制御が提
案されている。例えば、特公昭６３−５７８０７号公報
に記載される電力の電圧微分値を利用するものや特開昭
６２−８５３１２号公報にも記載されている電力変化量
が正の方向に探索する、いわゆる山登り法などがある。

【０００４】従来は、このような方法を利用して、太陽
電池から最大電力を取り出すように電力変換装置などを
制御している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術は以下のような問題点を有する。太陽電池の複数
の動作点における電圧および電流をサンプリングするに
は、サンプリング周期Ｔｓにより規定される時間を要す
るので、気象条件の変化の中でも特に変化速度の速い光
量変化が電力制御に悪影響を及ぼす場合がある。例え
ば、山登り法においては、図１６（横軸は電圧、縦軸は
電力）に示すように、初めの設定電圧がＶ１で電圧変化
方向が「増加」と設定されているときに光量が増加する
と以下のようになる。

【０００６】設定電圧Ｖ１、時刻ｔ１でサンプリングさ
れると、動作点の電圧Ｖ１と電流Ｉ１が取り込まれ、
このときの出力電力Ｐ１が算出される。

【０００７】次に、設定電圧をＶ２として電圧を変動さ
せる。時刻ｔ１からサンプリング周期Ｔｓ後の時刻ｔ２
でサンプリングを行い、動作点の電圧Ｖ２と電流Ｉ２
を取り込み、出力電力Ｐ２を算出する（白丸は光量が変
化しない場合を示す）。

【０００８】日射が変動しない場合は、動作点と白丸
から次の電圧変化方向を「減少」する。しかし、時刻ｔ
１から時刻ｔ２のサンプリング期間に光量が増加する
と、電圧動作点では時刻ｔ２でのＶ−Ｐ特性曲線から
明らかなように本来なら次の電圧変化方向を「減少」と
すべき動作点であるにもかかわらず、電力がＰ１からＰ
２に増加しているため電圧変化方向を「増加」と決定し
て、さらに電圧の大きな方へ探索するので瞬時出力効率
は低下する。なお、瞬時出力効率とは、ある時刻におけ
る最大電力に対する出力電力の割合を表したものであ
る。

【０００９】さらに、光量変化により上述と同様に動作
電圧が増加し続けると、瞬時出力効率は大きく低下す
る。これにより、出力効率も低下することは明らかであ
る。なお、出力効率とは、ある期間における最大電力量
に対する出力電力量の割合を示したものである。

【００１０】上述のように、出力電圧が大きくなる場合
の他に、出力電圧が小さくなる場合や出力電圧が変化し
ない場合も存在する。

【００１１】また、太陽電池の出力電圧の急激な変動に
より、電力変換装置の保護機能が働き、電力変換装置の
動作が停止する恐れもある。電力制御装置の誤動作によ
り電力変換装置が停止することは好ましいことではな
い。

【００１２】また、測定データにノイズが乗っている場
合には、追尾動作が誤動作する恐れがある。

【００１３】以上、山登り法での動作について説明した
が、電力の電圧微分値を利用する制御方法でも同様の結
果となる。このように、サンプリング中の光量変化によ
り、太陽電池の出力効率の低下やシステム動作の不安定
を招く恐れが多分にあり、また、測定データにノイズが
乗っている場合にも追尾動作が誤動作する恐れがある。

【００１４】また、簡単かつ精密な最適動作点の追尾が
望まれる。

【００１５】本発明の目的は、このような従来技術の問
題点に鑑み、従来の太陽電池の電力制御方法の欠点を補
完し、安定的に太陽電池から最大出力を取り出す電力制
御装置を提供することにある。また、本発明の他の目的
は、簡単かつ精密な電力制御装置を提供することにあ
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明では、電池電源と、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、電池電源の電圧
値を検出する電圧検出手段と、電池電源の電流値を検出
する電流検出手段と、電圧検出手段と電流検出手段の検
出値に基づいて電池電源の出力値を設定するための出力
値設定手段と、電池電源の出力値が出力値設定手段の設
定値に一致するように電力変換手段を制御する制御手段
とを備え、出力値設定手段は、電池電源の動作点を変動
させて複数の動作点での電圧値および電流値をサンプリ
ングし、電圧値と電流値から各動作点での電力値を算出
し、電力値と電圧値または電流値に基づく有極の関数式
による電圧−電力または電流−電力特性曲線の近似曲線
の曲率に応じて設定値の設定方法を選択し、その方法の
１つとして、電力値と電圧値または電流値とに基づいて
電池電源からの電力が最大となるように設定値を設定す
るものであることを特徴とする。

【００１７】また、出力値設定手段は、電池電源の動作
点を変動させて複数の動作点での電圧値および電流値を
サンプリングし、電圧値と電流値から各動作点での電力
値を算出し、電圧値および電流値のうち、同一電圧値で
の複数の電流値またはこれらから求まる電力値を基に同
一電圧値での電流値または電力値の時間的変動値を算出
し、変動値に基づいて各動作点での電流値または電力値
を補正し、各動作点での補正した電力値と電圧値または
補正した電流値に対する有極の関数式による近似曲線の
曲率に応じて設定値の設定方法を選択し、その方法の１
つとして、各点での補正した電力値と電圧値または補正
した電流値に基づいて電池電源からの電力が最大となる
ように設定値を設定するものであることを特徴とする。

【００１８】また、出力設定手段は、近似曲線が上に凸
の場合に、１つの方法を選択して実行することを特徴と
する。

【００１９】また、有極の関数式が２次関数であること
を特徴とする。

【００２０】また、複数の動作点が３点であることを特
徴とする。

【００２１】また、１つの方法は、近似曲線の最大値を
設定値として設定するものであることを特徴とする。

【００２２】また、設定方法のもう１つは、各動作点で
の電力値のうち最大のものを設定値として設定するもの
であることを特徴とする。

【００２３】また、出力値設定手段は、近似曲線が下に
凸の場合に、前回の設定値を今回の設定値として設定す
る方法を選択し、これを実行することを特徴とする。

【００２４】また、出力値設定手段は、近似曲線が直線
の場合に、前回の設定値を今回の設定値として設定する
方法を選択し、これを実行することを特徴とする。

【００２５】また、出力値設定手段は、近似曲線が直線
の場合に、各動作点での電流値または電力値が所定値以
下のときは前回の設定値を今回の設定値とし、所定値を
越える場合は電力値が大きくなるように設定値を設定す
る方法を選択し、これを実行することを特徴とする。

【００２６】また、出力値設定手段は、電池電源の動作
点を変動させて複数の動作点での電圧値および電流値を
サンプリングし、電圧値と電流値から各動作点での電力
値を算出し、電力値と電圧値または電流値に対する有極
の関数式による近似曲線の最大値を設定値として設定
し、この設定値の前回の設定値に対する変動の大きさが
所定値以上の場合には変動の大きさが所定値となるよう
に制限して設定値を設定することを特徴とする。

【００２７】また、出力値設定手段は、電池電源の動作
点を変動させて複数の動作点での電圧値および電流値を
サンプリングし、電圧値と電流値から各動作点での電力
値を算出し、電圧値および電流値のうち、同一電圧値で
の複数の電流値またはこれらから求まる電力値を基に同
一電圧値での電流値または電力値の時間的変動値を算出
し、変動値に基づいて各動作点での電流値または電力値
を補正し、各動作点での補正した電力値と電圧値または
補正した電流値に対する有極の関数式による近似曲線に
おいて電力が最大となる出力値を設定値として設定し、
この設定値の前回の設定値に対する変動の大きさが所定
値以上の場合には変動の大きさが所定値となるように制
限して設定値を設定することを特徴とする。

【００２８】また、所定値を動作点の変動範囲内の値と
することを特徴とする。

【００２９】また、出力値設定手段は、電池電源の動作
点を変動させて３つの動作点での電圧値および電流値を
サンプリングし、電圧値と電流値から各動作点での電力
値を算出し、電力値と電圧値または電流値とに基づいて
電池電源からの電力が最大となるように設定値を設定す
るが、３点の動作点のうち２点の電力値が同じ場合には
２点の中間の出力値を設定値とすることを特徴とする。

【００３０】また、出力値設定手段は、電池電源の動作
点を変動させて３つの動作点での電圧値および電流値を
サンプリングし、電圧値と電流値から各動作点での電力
値を算出し、電圧値および電流値のうち、同一電圧値で
の複数の電流値またはこれらから求まる電力値を基に同
一電圧値での電流値または電力値の時間的変動値を検出
し、変動値に基づいて３つの動作点での電流値または電
力値を補正し、３つの動作点での補正した電力値と電圧
値または補正した電流値に基づき電池電源からの電力が
最大となるように設定値を設定するが、３点の動作点の
うち２点についての補正した電力値が同じ場合にはこの
２点の中間の出力値を設定値とすることを特徴とする。

【００３１】また、１つの方法は、電力値と電圧値また
は電流値に対する有極の関数式による近似曲線の最大値
を設定値として設定し、この設定値の前回の設定値に対
する変動の大きさが所定値以上の場合には変動の大きさ
が所定値となるように制限して設定値を設定するもので
あることを特徴とする。

【００３２】また、複数の動作点は３点の動作点であ
り、出力値設定手段は、他の１つの方法として、３点の
動作点のうち２点の電力値が同じ場合には２点の中間の
出力値を設定値とする方法を選択し、これを実行するこ
とを特徴とする。

【００３３】また、１つの方法は、各動作点での補正し
た電力値と電圧値または補正した電流値に対する有極の
関数式による近似曲線において電力が最大となる出力値
を設定値として設定し、この設定値の前回の設定値に対
する変動の大きさが所定値以上の場合には変動の大きさ
が所定値となるように制限して設定値を設定するもので
あることを特徴とする。

【００３４】さらに、複数の動作点は３点の動作点であ
り、出力値設定手段は、他の１つの方法として、３点の
動作点のうち２点の補正した電力値が同じ場合には２点
の中間の出力値を設定値とする方法を選択し、これを実
行することを特徴とする。

【００３５】

【作用】本発明の電力制御方法では、サンプリングされ
たデータの電圧−電力特性曲線または電流電力特性曲線
に注目し、この特性曲線が上に凸となる場合、下に凸の
場合あるいは直線になる場合に応じてサンプリングされ
たデータの正常・異常を判断し、それぞれの場合に応じ
て動作点を設定する。電圧−電力特性曲線が上に凸とな
る場合はデータ正常と見なし、通常のＭＰＰＴ制御を行
い、下に凸となる場合はデータ異常と見なして前回の動
作点を再設定する。また、電圧−電力特性曲線が直線に
なる場合はデータ異常と見なし、前回の動作点を再設
定、あるいは最大電力点の出力値を設定する。このよう
に、電圧−電力特性曲線の曲率に注目することにより、
日射変動やノイズ混入などの影響によるデータ異常を判
断するため、誤動作が抑制される。

【００３６】また、同じ電圧での電流信号の変化量また
は電力値の変化量からサンプリング中の日射変動を推定
し、電流信号もしくは電力値を補正することで、日射変
動の影響を排除した同一時刻、同一電圧−電流特性曲線
上の動作点に相当するデータが得られる。すなわち、こ
れらの補正したデータの電圧−電力特性曲線または電流
−電力特性曲線に注目して上述のように出力値を設定す
ることにより、さらに日射変動の影響が排除される。

【００３７】また、サンプリングされあるいはさらに補
正されたデータに基づいて電圧−電力特性曲線を２次曲
線等で近似して電力が極大値（最大値）となる電圧値を
算出し、算出された電圧値が所定値以内の変動ならその
まま動作点を設定し、算出された電圧値が所定値を越え
た変動をする場合は、変動を所定値に制限して動作点を
設定することにより、日射変動やノイズ混入などによる
誤動作を抑制する。

【００３８】また、サンプリングされあるいはさらに補
正されたデータのうち、２点の動作点の電力値が等しい
場合には、２点の電圧値の中間の値を設定電圧とするこ
とで、少ない計算で最適動作点が精密に追尾できる。

【００３９】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。

【００４０】［実施例１］図１は、本発明の一実施例に
係る電力制御装置を用いた太陽光発電システムの構成を
示す図である。図中、電池電源１の直流電力は、電力変
換装置２において電力変換され、負荷３に供給される。

【００４１】電池電源１としては、アモルファスシリコ
ン、微結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコ
ン、あるいは化合物半導体などを用いた太陽電池があ
る。通常は、複数の太陽電池モジュールを直並列に組み
合わせて、所望の電圧および電流が得られるようにアレ
イを構成する。

【００４２】電力変換装置２としては、パワートランジ
スタ、パワーＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、ＧＴＯなどの自
己消弧型スイッチングデバイスを用いたＤＣ／ＤＣコン
バータ、自励式電圧型ＤＣ／ＡＣインバータなどがあ
る。この電力変換装置２は、ゲートパルスのオン／オフ
デューティ比を変えることで電力潮流、入出力電圧、出
力周波数などを制御できる。

【００４３】負荷３としては、電熱負荷や電動機負荷あ
るいは商用交流系統およびそれらの組み合わせなどがあ
る。負荷３が商用交流系統の場合は、系統連系太陽光発
電システムと呼ばれており、系統に投入され得る電力は
制限されないので、電池電源１からより多くの電力を取
り出す本発明が適用される対象として非常に好ましい。

【００４４】電池電源１の出力電圧および出力電流は、
通常用いられる電圧検出手段４および電流検出手段５で
サンプリングを行い、デジタルデータとして検出された
電圧信号が出力電圧設定手段６および制御手段７に入力
され、電流信号は出力電圧設定手段６に入力される。

【００４５】出力電圧設定手段６は、検出され記憶され
た電圧信号および電流信号を基に、電圧設定値を決定す
る。出力電圧設定手段６は、制御用マイクロコンピュー
タであり、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏなどで構成
される。

【００４６】制御手段７は、電力変換手段２の出力制御
回路とゲート駆動回路である。例えば、出力電圧設定手
段６からの電圧設定値と電圧検出手段４からの電圧信号
との偏差である電圧誤差信号が入力され、これが零とな
るように制御するＰＩ制御回路と、ＰＩ制御回路からの
出力に応じて三角波比較方式や瞬時電流追従制御などに
よりゲート駆動用のＰＷＭパルスを生成するＰＷＭ回路
などからなる。これにより、電力変換装置２のオン／オ
フデューティ比を制御して、太陽電池の出力電圧を制御
する。

【００４７】次に、図２、図３および図４を用いて本発
明の電力制御装置において最大電力が得られる動作点の
探索について説明する。図３は、横軸が電圧、縦軸が電
力を示しており、電圧−電力出力特性曲線を示してい
る。また、図４に本実施例に係るフローチャートが示さ
れている。

【００４８】ＭＰＰＴ制御を開始すると、出力電圧設定
手段６は、まず、前回の探索で設定された動作点でサン
プリングを行い、太陽電池の動作点の電圧Ｖ１および
電流Ｉ１を読み込む（ステップＳ１）。

【００４９】動作点 …電圧Ｖ１、電流Ｉ１ 次に、動作点の電圧をＶ２（＝Ｖ１＋ｄＶ）に設定して
（ステップＳ２）、動作点の電圧Ｖ２および電流Ｉ２
を読み込む（ステップＳ３）。

【００５０】動作点 …電圧Ｖ２、電流Ｉ２ 次に、動作点の電圧をＶ３（＝Ｖ１−ｄＶ）に設定して
（ステップＳ４）、動作点の電圧Ｖ３および電流Ｉ３
を読み込む（ステップＳ５）。

【００５１】動作点 …電圧Ｖ３、電流Ｉ３ 以上の動作点、およびの３点のデータに基づいて
電力値Ｐ１〜Ｐ３を算出する（ステップＳ６）。

【００５２】動作点 …電圧Ｖ１、電力Ｐ１ 動作点 …電圧Ｖ２、電力Ｐ２ 動作点 …電圧Ｖ３、電力Ｐ３ 次に、動作点、およびの３点のデータから、以下
のようにして次の動作電圧を決定する。

【００５３】まず、これらデータに基づいて得られる、
電圧−電力特性曲線の２次関数による近似曲線の曲率に
注目する。この近似曲線が上に凸の場合にはデータが正
しいと判断し、上に凹または直線の場合にはデータが異
常と判断する。この際、近似曲線の凸凹は、Ｃ＝（２×
Ｐ１）−Ｐ２−Ｐ３より算出されるＣの正負により判断
すれば良い（ステップＳ７）。例えば、図２（１）、
（２）および（３）に示すように、上に凸のような場合
では、Ｐ１＞（Ｐ２＋Ｐ３）／２、つまり、Ｃ＝（２×
Ｐ１）−Ｐ２−Ｐ３＞０となる。図２（４）、（５）お
よび（６）に示すように、上に凹のような場合では、Ｐ
１＜（Ｐ２＋Ｐ３）／２、つまり、Ｃ＝（２×Ｐ１）−
Ｐ２−Ｐ３＜０となる。また、図２（７）、（８）およ
び（９）に示すように、直線となる場合では、Ｐ１＝
（Ｐ２＋Ｐ３）／２、つまり、Ｃ＝（２×Ｐ１）−Ｐ２
−Ｐ３＝０となる。これより、Ｃ＞０ならデータ正常、
Ｃ≦０ならデータ異常と判断して、次のステップに移る
（ステップＳ８）。

【００５４】データ正常（Ｃ＞０）と判断した場合は、
以下のようにして次の動作電圧を決定する。

【００５５】電圧−電力出力特性曲線を、動作点、
およびの電圧値および電力値に基づいて２次曲線によ
り近似する。通常、狭い範囲の曲線近似は２次曲線で近
似される。また、３点のデータから２次曲線近似を行う
ので、近似する２次曲線は一意に定まる。つまり、Ｐ＝
ａＶ² ＋ｂＶ＋ｃ（ただし、ａ、ｂ、ｃは係数）に電圧
および電力の値を代入して、以下の３元連立方程式を得
る。

【００５６】 Ｐ１＝ａＶ１² ＋ｂＶ１＋ｃ Ｐ２＝ａＶ２² ＋ｂＶ２＋ｃ Ｐ３＝ａＶ３² ＋ｂＶ３＋ｃ これらを解くことで、係数ａ、ｂおよびｃが求まる。こ
の近似的に得られた電圧−電力出力曲線で電力が最大と
なる電圧を選ぶ。すなわち、近似した２次曲線上で極値
となる点の電圧をＶ＝−ｂ／２ａのように設定する。

【００５７】ところで、探索の電圧変化幅は、（Ｖ２−
Ｖ１）＝（Ｖ１−Ｖ３）＝ｄＶと一定間隔なので、結
局、設定電圧はＶ＝Ｖ１＋ｄＶ／２×｛（Ｐ２−Ｐ３）
／（２×Ｐ１−Ｐ２−Ｐ３）｝のように簡単な式で表さ
れる。

【００５８】さらに、Ｃ＝（２×Ｐ１）−Ｐ２−Ｐ３で
あるから、Ｖ＝Ｖ１＋ｄＶ／２×｛（Ｐ２−Ｐ３）／
Ｃ｝となる。この式より、設定電圧値Ｖを算出し（ステ
ップＳ９）、動作電圧をこの設定電圧値Ｖに設定する
（ステップＳ１０）。

【００５９】一方、ステップＳ８において、データ異常
（Ｃ≦０）と判断した場合には、異常なデータでは最大
出力が得られる正しい動作電圧値を追跡できずに誤動作
する恐れがあるので、前回の探索時に設定したＶ１を再
び設定電圧値Ｖとする（ステップＳ１１）。そして、動
作電圧を設定電圧値Ｖに設定する（ステップＳ１０）。

【００６０】以上の動作を繰り返すことで、最大電圧が
取り出せる動作点を追従することができる。

【００６１】このように、電圧−電力特性曲線の曲率に
注目し、上に凹および直線なら測定データへのノイズ混
入などによる異常データと判断し、最適動作点探索を中
断して探索誤動作の発生を防いで、誤動作による効率低
下を抑制する。これに対して、上に凸なら正常データと
判断し、最適動作点探索を継続して最大出力となるよう
に制御する。これにより、太陽電池から最大電力を取り
出すことができ、システムを高効率に運用できる。

【００６２】［実施例２］本発明の第２の実施例に係る
電力制御方法を用いた太陽光発電システムは、実施例１
と同様に図１のように構成される。以下、図５および図
６を用いて実施例１とは異なる電力制御方法について説
明する。図５は、横軸が電圧、縦軸が電力を示してお
り、各時刻における電圧−電力出力特性曲線を示してい
る。

【００６３】ＭＰＰＴ制御を開始すると、出力電圧設定
手段６は、まず、前回の探索で設定された動作点で時刻
ｔ１にサンプリングを行い、太陽電池の動作点の電圧
Ｖ１および電流Ｉ１を読み込む（ステップＳ２１）。

【００６４】動作点 …電圧Ｖ１、電流Ｉ１ 次に、動作点の電圧をＶ２（＝Ｖ１＋ｄＶ）に設定して
（ステップＳ２２）、次のサンプリング時刻ｔ２（＝ｔ
１＋Ｔｓ）における動作点の電圧Ｖ２および電流Ｉ２
を読み込む（ステップＳ２３）。

【００６５】動作点 …電圧Ｖ２、電流Ｉ２ 次に、動作点の電圧をＶ３（＝Ｖ１−ｄＶ）に設定して
（ステップＳ２４）、サンプリング時刻ｔ３（＝ｔ２＋
Ｔｓ）における動作点の電圧Ｖ３および電流Ｉ３を読
み込む（ステップＳ２５）。

【００６６】動作点 …電圧Ｖ３、電流Ｉ３ 次に、動作点の電圧を再びＶ１に設定し（ステップＳ２
６）、次のサンプリング時刻ｔ４（＝ｔ３＋Ｔｓ）にお
ける動作点の電圧Ｖ１および電流Ｉ４を読み込む（ス
テップＳ２７）。

【００６７】動作点 …電圧Ｖ１、電流Ｉ４ 以上の動作点、、およびの４点のデータに基づ
いて電力値Ｐ１〜Ｐ４を算出する（ステップＳ２８）。

【００６８】動作点 …電圧Ｖ１、電力Ｐ１ 動作点 …電圧Ｖ２、電力Ｐ２ 動作点 …電圧Ｖ３、電力Ｐ３ 動作点 …電圧Ｖ１、電力Ｐ４ ここで、同一電圧値Ｖ１での電力値の差ｄＰを算出して
（ステップＳ２９）、これより日射変動を推定する。す
なわち、太陽電池の出力電流もしくは出力電圧は、同一
の出力電圧であれば、日射変動に対してほぼ比例すると
いう特徴を持っているので、同一電圧での電力差は、そ
の間の日射の変化量を表す情報である。つまり、電力差
ｄＰ、時刻ｔ１から時刻ｔ４までの期間の日射の変化量
を表している。

【００６９】そこで、日射変化の情報であるｄＰを用い
て、データを補正する。通常のサンプリング周期Ｔｓは
１／３０ｓｅｃ程度の短い時間なので、時刻ｔ１から時
刻ｔ４までの日射の変化速度は同じと見なして良い。ま
た、最大出力が得られる動作点付近では、電圧Ｖ１とＶ
２またはＶ３での出力電圧の差はわずかであり、サンプ
リング周期Ｔｓ程度の時間における日射変動による出力
電力の変化速度は、動作電圧がＶ１とＶ２またはＶ３で
は同じと見なすことができる。

【００７０】よって、動作電圧Ｖ２である時刻ｔ２での
電力値Ｐ２を、動作電圧Ｖ２の時刻ｔ４での電力値Ｐ２
´に補正するには、時刻ｔ２から時刻ｔ４までの日射の
変化分に相当する電力変化分ｄＰ×（２／３）をＰ２に
加えてやれば良い（ステップＳ３０）。

【００７１】Ｐ２´＝Ｐ２＋ｄＰ×（２／３） この補正された動作点を図５の´に示す。 動作点´ …電圧Ｖ２、電力Ｐ２´ また、動作電圧Ｖ３である時刻ｔ３での電力値Ｐ３を、
動作電圧Ｖ３の時刻ｔ４での電力値Ｐ３´に補正するに
は、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの日射の変化分に相当す
る電力変化分ｄＰ×（１／３）をＰ３に加えてやれば良
い（ステップＳ３１）。

【００７２】Ｐ３´＝Ｐ３＋ｄＰ×（１／３） この補正された動作点を図５の´に示す。 動作点´ …電圧Ｖ３、電力Ｐ３´ 次に、動作点、´および´の３点のデータから、
以下のようにして次の動作電圧を決定する。まず、近似
する２次曲線の曲率に注目する。近似する２次曲線が上
に凸の場合にはデータが正しいと判断し、上に凹または
直線の場合にはデータが異常と判断する。この際、動作
点、´および´のサンプリング値より近似する２
次曲線の凸凹のみにより判断するので、Ｃ＝（２×Ｐ
４）−Ｐ２´−Ｐ３´より算出されるＣの正負により判
断すれば良い（ステップＳ３２）。例えば、図２
（１）、（２）および（３）に示すように、上に凸のよ
うな場合では、Ｐ４＞（Ｐ２´＋Ｐ３´）／２、つま
り、Ｃ＝（２×Ｐ４）−Ｐ２´−Ｐ３´＞０となる。図
２（４）、（５）および（６）に示すように、上に凹の
ような場合では、Ｐ４＜（Ｐ２´＋Ｐ３´）／２、つま
り、Ｃ＝（２×Ｐ４）−Ｐ２´−Ｐ３´＜０となる。ま
た、図２（７）、（８）および（９）に示すように、直
線となる場合では、Ｐ４＝（Ｐ２´＋Ｐ３´）／２、つ
まり、Ｃ＝（２×Ｐ４）−Ｐ２´−Ｐ３´＝０となる。
これより、Ｃ＞０なら正常、Ｃ≦０ならデータ異常と判
断して、次のステップに移る（ステップＳ３３）。

【００７３】次に、データ正常（Ｃ＞０）と判断した場
合は、以下のようにして次の動作電圧を決定する。電圧
電力出力特性曲線を、動作点、´および´の電圧
値および電力値を基に２次曲線により近似する。通常、
狭い範囲の曲線近似は２次曲線で近似される。また、３
点のデータで２次曲線近似を行うので、近似する２次曲
線は一意に定まる。つまり、Ｐ＝ａＶ² ＋ｂＶ＋ｃ（た
だし、ａ、ｂ、ｃは係数）に、電圧値および電力値の値
を代入して、以下の３元連立方程式を得る。

【００７４】 Ｐ４ ＝ａＶ１² ＋ｂＶ１＋ｃ Ｐ２´＝ａＶ２² ＋ｂＶ２＋ｃ Ｐ３´＝ａＶ３² ＋ｂＶ３＋ｃ これらを解くことで、係数ａ、ｂおよびｃが求まる。こ
の近似的に得られた電圧−電力出力特性曲線で電力が最
大となる電圧を選ぶ。すなわち、近似した２次曲線上で
極値となる点の電圧をＶ＝−ｂ／２ａのように設定す
る。ところで、探索の電圧変化幅は、（Ｖ２−Ｖ１）＝
（Ｖ１−Ｖ３）＝ｄＶと一定間隔なので、結局、設定電
圧はＶ＝Ｖ１＋ｄＶ／２×｛（Ｐ２´−Ｐ３´）／（２
×Ｐ４−Ｐ２´−Ｐ３´）｝のように簡単な式で表され
る。

【００７５】ここで、Ｃ＝（２×Ｐ１）−Ｐ２´−Ｐ３
´であるから、Ｖ＝Ｖ１＋ｄＶ／２×｛（Ｐ２´−Ｐ３
´）／Ｃ｝となる。この式より、設定電圧値Ｖを算出し
（ステップＳ３４）、動作電圧をこの設定電圧値Ｖに設
定する（ステップＳ３５）。

【００７６】一方、ステップＳ２８において、データ異
常（Ｃ≦０）と判断した場合には、異常なデータでは最
大出力が得られる正しい動作電圧値を追跡できずに誤動
作する恐れがあるので、前回の探索時に設定したＶ１を
再び設定電圧値Ｖとする（ステップＳ３６）。そして、
動作電圧を設定電圧値Ｖに設定する（ステップＳ３
５）。

【００７７】以上の動作を繰り返すことで、最大電力が
取り出せる動作点を追従することができる。

【００７８】このように、同一電圧の電力値から日射変
動を推定しデータを補正することにより、同一時刻、同
一出力特性曲線上でのデータが得られるとともに、補正
されたデータより電圧−電力特性曲線の曲率に注目し、
上に凹および直線なら測定データへのノイズ混入などに
よる異常データと判断し、最適動作点探索を中断して探
索誤動作の発生を防いで、日射変動やノイズ混入などが
原因となる誤動作による効率低下を抑制する。これに対
して、上に凸なら正常データと判断し、最適動作点探索
を継して最大出力となるように制御する。これにより、
太陽電池から最大電力を取り出すことができ、システム
を高効率に運用できる。 ［実施例３］本発明の第３の実施例に係る電力制御方法
を用いた太陽光発電システムは、上述の実施例と同様に
図１のように構成される。以下、図７および図８を用い
て上述の実施例と異なる電力制御方法について説明す
る。図７は、横軸が電圧、縦軸が電力を示している。ま
た、図８に本実施例のフローチャートが示されている。
ＭＰＰＴ制御を開始すると、出力電圧設定手段６は、ま
ず、前回の探索で設定された動作点でサンプリングを行
い、太陽電池の動作点の電圧Ｖ１および電流Ｉ１を読
み込む（ステップ４１）。

【００７９】動作点 …電圧Ｖ１、電流Ｉ１ 次に、動作点の電圧をＶ２（＝Ｖ１＋ｄＶ）に設定して
（ステップＳ４２）、動作点の電圧Ｖ２および電流Ｉ
２を読み込む（ステップＳ４３）。

【００８０】動作点 …電圧Ｖ２、電流Ｉ２ 次に、動作点の電圧をＶ３（＝Ｖ１−ｄＶ）に設定して
（ステップＳ４４）、動作点の電圧Ｖ３および電流Ｉ
３を読み込む（ステップＳ４５）。

【００８１】動作点 …電圧Ｖ３、電流Ｉ３ 以上の動作点、およびの３点のデータに基づいて
電力値Ｐ１〜Ｐ３を算出する（ステップＳ４６）。

【００８２】動作点 …電圧Ｖ１、電力Ｐ１ 動作点 …電圧Ｖ２、電力Ｐ２ 動作点 …電圧Ｖ３、電力Ｐ３ 次に、動作点、およびの３点のデータから、以下
のようにして次の動作電圧を決定する。

【００８３】まず、３点より近似されるであろう特性曲
線の曲率に注目する。近似する特性曲線が上に凸の場合
にはデータが正しいと判断し、上に凹または直線の場合
にはデータが異常と判断する。この際、近似する特性曲
線の凸凹のみにより判断するので、Ｃ＝（２×Ｐ１）−
Ｐ２−Ｐ３より算出されるＣの正負により判断すればよ
い（ステップＳ４７）。例えば、図２（１）、（２）お
よび（３）に示すように、上に凸のような場合では、Ｐ
１＞（Ｐ２＋Ｐ３）／２、つまり、Ｃ＝（２×Ｐ１）−
Ｐ２−Ｐ３＞０となる。図２（４）、（５）および
（６）に示すように、上に凹のような場合では、Ｐ１＜
（Ｐ２＋Ｐ３）／２、つまり、Ｃ＝（２×Ｐ１）−Ｐ２
−Ｐ３＜０となる。また、図２（７）、（８）および
（９）に示すように、直線となる場合では、Ｐ１＝（Ｐ
２＋Ｐ３）／２、つまり、Ｃ＝（２×Ｐ１）−Ｐ２−Ｐ
３＝０となる。これより、Ｃ＞０ならデータ正常、Ｃ≦
０ならデータ異常と判断して、次のステップに移る（ス
テップＳ４８）。

【００８４】ステップ４８において、データ正常（Ｃ≧
０）と判断した場合は、動作点、およびのうち最
大電力値Ｐｉ（ｉ＝１，２，３）となる動作点の電圧値
Ｖｉ（ｉ＝１，２，３）を設定電圧値Ｖとする（ステッ
プＳ４９）。そして、動作電圧をこの設定電圧値Ｖに設
定する（ステップＳ５０）。

【００８５】一方、ステップＳ４８において、データ異
常（Ｃ＜０）と判断した場合には、異常なデータでは最
大出力が得られる正しい動作電圧値値を追跡できずに誤
動作する恐れがあるので、前回の探索時に設定したＶ１
を再び設定電圧値Ｖとする（ステップＳ５１）。そし
て、動作電圧を設定電圧値Ｖに設定する（ステップＳ５
０）。

【００８６】以上の動作を繰り返すことで、最大電力が
取り出せる動作点を追従することができる。

【００８７】このように、電圧−電力特性曲線の曲率に
注目し、上に凹なら測定データへのノイズ混入などによ
る異常データと判断し、最適動作点探索を中断して探索
誤動作の発生を防いで、誤動作による効率低下を抑制す
る。これに対して、上に凸または直線なら正常データと
判断し、最適動作点探索を継続して最大出力となるよう
に制御する。これにより、太陽電池から最大電力を取り
出すことができ、システムを高効率に運用できる。

【００８８】［実施例４］本発明の第４の実施例に係る
電力制御方法を用いた太陽光発電システムは、上述の実
施例と同様に図１のように構成される。以下、図９およ
び図１０を用いて上述の実施例と異なる電力制御方法に
ついて説明する。図９は、横軸が電圧、縦軸が電力を示
している。また、図１０に本実施例のフローチャートが
示されている。

【００８９】図１０のフローチャートのステップＳ６８
までは、実施例１と同様であり、詳細な説明は省略す
る。以下、異なる部分について説明する。

【００９０】図９に示すように、上に凸となるような測
定データでは、ステップＳ６８において、曲率のチェッ
クを行いＣ＞０の場合はデータ正常と判断して、以下の
ようにして次の動作電圧を決定する。

【００９１】電圧−電力出力特性曲線を、動作点、
およびの電圧値および電力値に基づいて２次曲線によ
り近似する方法は、実施例１と同様なので設定電圧は、
Ｖ＝Ｖ１＋ｄＶ／２×｛（Ｐ２−Ｐ３）／Ｃ｝となる。
ここで次の動作点の電圧が動作点の電圧Ｖ１から移動
する量に着目し、移動量Ｖｍｏｖｅを算出する（ステッ
プＳ６９）。

【００９２】 Ｖｍｏｖｅ＝ｄＶ／２×｛（Ｐ２−Ｐ３）／Ｃ｝ ここで、移動量Ｖｍｏｖｅについて吟味する。ステップ
Ｓ６８においては、曲率のチェックからはデータ正常と
判断されるが、図９のように、動作点のサンプリング
時にノイズ成分の影響を受けて正しいデータが得られな
い場合がある。本来なら最大電力が得られる電圧はＶ１
付近であるのに、移動量Ｖｍｏｖｅほど移動させる動作
点（ａ）はＶ１から離れており、最大出力より大きく出
力が低下してしまう。そこで、移動量Ｖｍｏｖｅを以下
のように制限する。

【００９３】ステップＳ７０において、移動量Ｖｍｏｖ
ｅが＋ｄＶ以下であるか否かを判断する。移動量Ｖｍｏ
ｖｅが＋ｄＶ以下の場合は、ステップＳ７１へ進み、移
動量Ｖｍｏｖｅが−ｄＶ以上であるか否かを判断する。
ステップＳ７１において、移動量Ｖｍｏｖｅが＋ｄＶ以
下の場合は、ステップＳ７２へ進む。

【００９４】一方、ステップＳ７０において、移動量Ｖ
ｍｏｖｅが＋ｄＶ以下でない、すなわち＋ｄＶを越える
と判断した場合は、ステップＳ７５へ進み、移動量Ｖｍ
ｏｖｅを＋ｄＶに制限する。その後、ステップＳ７２へ
進む。また、ステップＳ７１において、移動量Ｖｍｏｖ
ｅが−ｄＶ以上でない、すなわち−ｄＶ未満と判断した
場合は、ステップＳ７６へ進み、移動量Ｖｍｏｖｅを−
ｄＶに制限する。その後、ステップＳ７２へ進む。

【００９５】このようにして得られた移動量Ｖｍｏｖｅ
を基準電圧Ｖ１に加えて、設定電圧値Ｖを算出する（ス
テップＳ７２）。

【００９６】Ｖ＝Ｖ１＋Ｖｍｏｖｅ そして、動作電圧を設定電圧値Ｖに設定する（ステップ
Ｓ７３）。

【００９７】一方、ステップＳ６８において、データ異
常（Ｃ≦０）と判断した場合には、異常なデータでは最
大出力が得られる正しい動作電圧値を追跡できずに誤動
作する恐れがあるので、前回の探索時に設定したＶ１を
再び設定電圧値Ｖとする（ステップＳ７４）。そして、
動作電圧を設定電圧値Ｖに設定する（ステップＳ７
３）。

【００９８】以上の動作を繰り返すことで、最大電力が
取り出せる動作点を追従することができる。

【００９９】なお、起動直後等の動作点が最大電力点か
ら離れている場合においても、このような移動量の制限
がかかる場合もあるが、その場合でも、変化幅ｄＶずつ
最大電力点へ近づき、同様な動作を何回か繰り返すこと
で最大電力点へ到達できることはいうまでもない。

【０１００】このように、電圧−電力特性曲線の曲率に
注目し、上に凹または直線なら測定データへのノイズ混
入などによる異常データと判断し、最適動作点探索を中
断して探索誤動作の発生を防いで、誤動作による効率低
下を抑制する。これに対して、上に凸なら正常データと
判断し、最適動作点探索を継続して最大出力となるよう
に制御する。また、上に凸の場合でも、移動量が所定値
より大きい場合は、移動量の大きさを所定値に制限して
動作点を設定することで、測定データへのノイズ混入時
の探索誤動作による効率低下を防ぐ。これにより、太陽
電池から最大電力を取り出すことができ、システムを高
効率に運用できる。

【０１０１】なお、本実施例では移動量の制限幅を探索
動作時の変化幅ｄＶと同じとしているが、これに限定さ
れるものではない。

【０１０２】［実施例５］本発明の第５の実施例に係る
電力制御方法を用いた太陽光発電システムは、上述の実
施例と同様に図１のように構成される。以下、図１１お
よび図１２を用いて上述の実施例と異なる電力制御方法
について説明する。図１１は、横軸が電圧、縦軸が電力
を示している。また、図１２に本実施例のフローチャー
トが示されている。 図１２のフローチャートのステッ
プＳ９３までは、実施例２と同様であり、詳細な説明は
省略する。以下、異なる部分について説明する。

【０１０３】図１１に示すように、上に凸となるような
測定データでは、ステップＳ９３において、曲率のチェ
ックを行い、Ｃ＞０の場合はデータ正常と判断し、以下
のようにして次の動作電圧を決定する。

【０１０４】電圧電力出力特性曲線を、動作点、´
および´の電圧値および電力値に基づいて２次曲線に
より近似する方法は、実施例２と同様なので設定電圧
は、Ｖ＝Ｖ１＋ｄＶ／２×｛（Ｐ２´−Ｐ３´）／Ｃ｝
となる。ここで、次の動作点の電圧が動作点の電圧Ｖ
１から移動する量に着目し、移動量Ｖｍｏｖｅを算出す
る（ステップＳ９４）。

【０１０５】 Ｖｍｏｖｅ＝ｄＶ／２×｛（Ｐ２´−Ｐ３´）／Ｃ｝ 次に、移動量Ｖｍｏｖｅについて吟味する。ステップＳ
９３においては、曲率のチェックからデータ正常と判断
されるが、図１１に示すように、動作点のサンプリン
グ時にノイズ成分の影響を受けて正しいデータが得られ
ず、日射変動分を補正した後の動作点´も正しいデー
タが得られない場合がある。本来なら最大電力が得られ
る電圧はＶ１付近であるのに、移動量Ｖｍｏｖｅほど移
動させる動作点（ａ）はＶ１から離れており、最大出力
より大きく出力が低下してしまう。そこで、移動量Ｖｍ
ｏｖｅを以下のように制限する。

【０１０６】ステップＳ９５において、移動量Ｖｍｏｖ
ｅが＋ｄＶ×２以下であるか否かを判断する。移動量Ｖ
ｍｏｖｅが＋ｄＶ×２以下の場合は、ステップＳ９６へ
進み、移動量Ｖｍｏｖｅが−ｄＶ×２以上であるか否か
を判断する。ステップＳ９６において、移動量Ｖｍｏｖ
ｅが−ｄＶ×２以上の場合は、ステップＳ９７へ進む。

【０１０７】一方、ステップＳ９５において、移動量Ｖ
ｍｏｖｅが＋ｄＶ×２以下でない、すなわち＋ｄＶ×２
を越えると判断した場合は、ステップＳ１００へ進み、
移動量Ｖｍｏｖｅを＋ｄＶ×２に制限する。その後、ス
テップＳ９７へ進む。

【０１０８】また、ステップＳ９６において、移動量Ｖ
ｍｏｖｅが−ｄＶ×２以上でない、すなわち−ｄＶ×２
未満と判断した場合は、ステップＳ１０１へ進み、移動
量Ｖｍｏｖｅを−ｄＶ×２に制限する。その後、ステッ
プＳ９７へ進む。

【０１０９】このようにして得られた移動量Ｖｍｏｖｅ
を基準電圧Ｖ１に加えて、設定電圧値Ｖを算出する（ス
テップＳ９７）。 Ｖ＝Ｖ１＋Ｖｍｏｖｅ そして、動作電圧を設定電圧値Ｖに設定する（ステップ
Ｓ９８）。

【０１１０】一方、ステップＳ９３において、データ異
常（Ｃ≦０）と判断した場合には、異常なデータでは最
大出力が得られる正しい動作電圧値を追跡できずに誤動
作する恐れがあるので、前回の探索時に設定したＶ１を
再び設定電圧値Ｖとする（ステップＳ９９）。そして、
動作電圧を設定電圧値Ｖに設定する（ステップＳ９
８）。

【０１１１】以上の動作を繰り返すことで、最大電力が
取り出せる動作点を追従することができる。

【０１１２】なお、起動直後等の動作点が最大電力点か
ら離れている場合においても、このような移動量の制限
がかかる場合もあるが、その場合でも、変化幅ｄＶずつ
最大電力点へ近づき、同様な動作を何回か繰り返すこと
で最大電力点へ到達できることはいうまでもない。

【０１１３】このように、同一電圧の電力値から日射変
動を制定し、データを補正することにより、同一時刻、
同一出力特性曲線上でのデータが得られるとともに、補
正されたデータより電圧−電力特性曲線の曲率に注目
し、上に凹または直線なら測定データへのノイズ混入な
どによる異常データと判断し、最適動作探索を中断して
探索誤動作の発生を防いで、誤動作による効率低下を抑
制する。これに対して、上に凸なら正常データと判断
し、最適動作点探索を継続して最大出力となるように制
御する。また、上に凸の場合でも、移動量が所定値より
大きい場合は、移動量の大きさを所定値に制限して動作
点を設定することで、測定データへのノイズ混入時の探
索誤動作による効率低下を防ぐ。

【０１１４】これにより、太陽電池から最大電力を取り
出すことができ、システムを高効率に運用できる。

【０１１５】なお、本実施例では移動量の制限幅を探索
動作時の変化幅ｄＶの２倍の値としているが、これに限
定されるものではない。

【０１１６】［実施例６］本発明の第６の実施例に係る
電力制御方法を用いた太陽光発電システムは、上述の実
施例と同様に図１のように構成される。以下、図１３お
よび図１４を用いて上述の実施例と異なる電力制御方法
について説明する。図１３は、横軸が電圧、縦軸が電力
を示している。また、図１４に本実施例のフローチャー
トが示されている。 図１４のフローチャートのステッ
プＳ１２１までは、実施例２および実施例５と同様であ
り、詳細な説明は省略する。また、ステップＳ１２５か
らステップＳ１３１およびステップＳ１３５からステッ
プＳ１３７の部分は、実施例５のステップＳ９２からス
テップＳ９９の部分と同じであり、曲率チェックおよび
２次曲線近似を用いた動作電圧の設定を行っている。以
下、異なる部分を中心に説明する。

【０１１７】ステップＳ１２１までで得られた日射変動
分が補正された動作点、´および´の電力値に注
目する。動作点の電力値Ｐ４と動作点´の電力値Ｐ
２´を比較する（ステップＳ１２２）。もし、図１３
（１）に示すように、Ｐ４とＰ２´が等しければ、ステ
ップＳ１３２へ進む。

【０１１８】ここで、３点の電圧間隔が等しく、そのう
ちの２点の電力値が等しい３つの動作点を２次曲線で近
似する場合の設定電圧Ｖを考える。図１３（１）に示す
ように、Ｐ４＝Ｐ２´の場合では、Ｖ＝Ｖ１＋ｄＶ／２
となる。つまり、Ｖ１とＶ２の中間の電圧が設定電圧と
なる。図１３（２）に示すように、Ｐ４＝Ｐ３´の場合
では、Ｖ＝Ｖ１−ｄＶ／２となる。つまり、Ｖ１とＶ３
の中間の電圧が設定電圧となる。そして、図１３（３）
に示すように、Ｐ２´＝Ｐ３´の場合では、Ｖ＝Ｖ１と
なる。つまり、Ｖ２とＶ３の中間の電圧が設定電圧とな
る。すなわち、２次曲線近似において、３点の電圧間隔
が等しく、そのうちの２点の電力値が等しければ、その
電力値が等しい２点の中間の電圧値が設定電圧となる。

【０１１９】このことを利用して、動作点の電圧値Ｖ
１と動作点´の電圧値Ｖ２の中間の電圧を設定電圧値
Ｖとする（ステップＳ１３２）。 Ｖ＝（Ｖ１＋Ｖ２´）／２ なお、上式の代わりにＶ＝Ｖ１＋ｄＶ／２を用いてもよ
いことは、上記説明から明らかである。そして、動作電
圧をこの設定電圧値Ｖに設定する（ステップＳ１３
１）。

【０１２０】ステップＳ１２２において、動作点の電
力値Ｐ４と動作点´の電力値Ｐ２´が等しくないと判
断した場合は、ステップＳ１２３へ進む。そして、動作
点の電力値Ｐ４と動作点´の電力値Ｐ３´を比較す
る（ステップＳ１２３）。もし、図１３（２）に示すよ
うに、Ｐ４とＰ３´が等しければ、ステップＳ１３３へ
進む。

【０１２１】上述と同様に、動作点の電圧値Ｖ１と動
作点´の電圧値Ｖ３の中間の電圧を設定電圧値Ｖとす
る（ステップＳ１３３）。

【０１２２】Ｖ＝（Ｖ１＋Ｖ３´）／２ なお、上式の代わりにＶ＝Ｖ１−ｄＶ／２を用いてもよ
いことは、上記説明から明らかである。そして、動作電
圧をこの設定電圧値Ｖに設定する（ステップＳ１３
１）。

【０１２３】ステップＳ１２３において、動作点の電
力値Ｐ４と動作点´の電力値Ｐ３´が等しくないと判
断した場合は、ステップＳ１２４へ進む。そして、動作
点´の電力値Ｐ２´と動作点´の電力値Ｐ３´を比
較する（ステップＳ１２４）。もし、図１３（３）に示
すように、Ｐ２´とＰ３´が等しければ、ステップＳ１
３４へ進む。

【０１２４】上述と同様に、動作点´の電圧値Ｖ２と
動作点´の電圧値Ｖ３の中間の電圧を設定電圧値Ｖと
する（ステップＳ１３４）。

【０１２５】Ｖ＝Ｖ１ なお、上式の代わりにＶ＝（Ｖ２＋Ｖ３）／２を用いて
もよいことは、上記説明から明らかである。そして、動
作電圧をこの設定電圧値Ｖに設定する（ステップＳ１３
１）。

【０１２６】ステップＳ１２４において、動作点´の
電力値Ｐ２´と動作点´の電力値Ｐ３´が等しくない
と判断した場合は、ステップＳ１２５へ進み、実施例５
と同様の曲率チェックと２次曲線近似を用いた動作電圧
の設定を行う。

【０１２７】以上の動作を繰り返すことで、最大電力が
取り出せる動作点を追従することができる。

【０１２８】このように、同一電圧の電力値から日射変
動を推定し、データを補正することにより、同一時刻、
同一出力特性曲線上でのデータが得られるとともに、補
正されたデータの電圧−電力特性曲線の対称性に注目
し、同一電力値のデータがある場合には電圧値の等しい
２点の電圧の中間の値を設定電圧とし、少ない手間で２
次曲線近似と同様に最適動作点を探索することができ
る。また、補正されたデータより電圧−電力特性曲線の
曲率に注目し、上に凹なら測定データへのノイズ混入な
どによる異常データと判断し、最適動作点探索を中断し
て探索誤動作の発生を防いで、誤動作による効率低下を
抑制する。これに対して、上に凸なら正常データと判断
し、最適動作点探索を継続して最大出力となるように制
御する。また、上に凸の場合でも、移動量が所定値より
大きい場合は、移動量の大きさを所定値に制限して動作
点を設定することで、測定データへのノイズ混入時の探
索誤動作による効率低下を防ぐ。

【０１２９】これにより、太陽電池から最大電力を取り
出すことができ、システムを高効率に運用できる。

【０１３０】［実施例７］本発明の第７の実施例に係る
電力制御方法を用いた太陽光発電システムは、上述の実
施例と同様に図１のように構成される。以下、図１５を
用いて上述の実施例と異なる電力制御方法について説明
する。図１５には、本実施例のフローチャートが示され
ている。

【０１３１】図１５のフローチャートのステップＳ１４
６までは実施例１および実施例３と同様であり、詳細な
説明は省略する。以下、異なる部分について説明する。

【０１３２】ステップＳ１４６までで得られた動作点の
データにおいて、３点の電圧間隔が等しく、そのうちの
２点の電力値が等しい３つの動作点を２次曲線で近似す
る場合の設定電圧Ｖを考える。まず、Ｐ１＝Ｐ２の場合
では、Ｖ＝Ｖ１＋ｄＶ／２となる。つまり、Ｖ１とＶ２
の中間の電圧が設定電圧となる。Ｐ１＝Ｐ３の場合で
は、Ｖ＝Ｖ１−ｄＶ／２となる。つまり、Ｖ１とＶ３の
中間の電圧が設定電圧となる。そして、Ｐ２＝Ｐ３の場
合では、Ｖ＝Ｖ１となる。つまり、Ｖ２とＶ３の中間の
電圧が設定電圧となる。すなわち、２次曲線近似におい
て、３点の電圧間隔が等しく、そのうちの２点の電力値
が等しければ、その電力値が等しい２点の中間の電圧値
が設定電圧となる。

【０１３３】これらのことを利用して、まず初めに、電
力値Ｐ１と電力値Ｐ２を比較する（ステップＳ１４
７）。もし、Ｐ１とＰ２が等しければ、ステップＳ１５
４へ進み、電圧値Ｖ１と電圧値Ｖ２の中間の電圧を設定
電圧値Ｖとする（ステップＳ１５４）。 Ｖ＝（Ｖ１＋Ｖ２）／２ なお、上式の代わりに、Ｖ＝Ｖ１＋ｄＶ／２を用いても
良いことは、上記説明から明らかである。そして、動作
電圧をこの設定電圧値Ｖに設定する（ステップＳ１５
３）。

【０１３４】ステップＳ１４７において、電力値Ｐ１と
Ｐ２が等しくないと判断した場合は、ステップＳ１４８
へ進む。そして、電力値Ｐ１と電力値Ｐ３を比較し（ス
テップＳ１４８）、Ｐ１とＰ３が等しければ、ステップ
Ｓ１５５へ進む。

【０１３５】上述と同様に、電圧値Ｖ１と電圧値Ｖ３の
中間の電圧を設定電圧値Ｖとする（ステップＳ１５
５）。 Ｖ＝（Ｖ１＋Ｖ３）／２ なお、上式の代わりにＶ＝Ｖ１−ｄＶ／２を用いてもよ
いことは、上記説明から明らかである。そして、動作電
圧をこの設定電圧値Ｖに設定する（ステップＳ１５
３）。

【０１３６】ステップＳ１４８において、電力値Ｐ１と
電力値Ｐ３が等しくないと判断した場合は、ステップＳ
１４９へ進む。そして、電力値Ｐ２と電力値Ｐ３を比較
し（ステップＳ１４９）、Ｐ２とＰ３が等しければ、ス
テップＳ１５６へ進む。

【０１３７】上述と同様に、電圧値Ｖ２と電圧値Ｖ３の
中間の電圧を設定電圧値Ｖとする（ステップＳ１５
６）。 Ｖ＝Ｖ１ なお、上式の代わりにＶ＝（Ｖ２＋Ｖ３）／２を用いて
もよいことは、上記説明から明らかである。そして、動
作電圧をこの設定電圧値Ｖに設定する（ステップＳ１５
３）。

【０１３８】ステップＳ１４９において、電力値Ｐ２と
電力値Ｐ３が等しくないと判断した場合は、ステップＳ
１５０へ進み、実施例３と同様の曲率チェックと最大電
力点の電圧選択を用いた動作電圧の設定を行う。

【０１３９】以上の動作を繰り返すことで、最大電力が
取り出せる動作点を追従することができる。

【０１４０】このように、測定されたデータの電圧−電
力特性曲線の対称性に注目し、同一電力値のデータがあ
る場合には、電圧値の等しい２点の電圧の中間の値を設
定電圧とし、少ない手間で２次曲線近似と同様に最適動
作点を探索することができる。また、補正されたデータ
より電圧−電力特性曲線の曲率に注目し、上に凹なら測
定データへのノイズ混入などによる異常データと判断
し、最適動作点探索を中断して探索誤動作の発生を防い
で、誤動作による効率低下を抑制する。これに対して、
上に凸なら正常データと判断し、最適動作点探索を継続
して最大出力となるように制御する。

【０１４１】これにより、太陽電池から最大電力を取り
出すことができ、システムを高効率に運用できる。ま
た、最大電力点の電圧を選択するアルゴリズムでは、指
示できない探索動作点の中間の動作電圧を設定すること
ができ、より高精度に追尾できる。

【０１４２】

【発明の効果】以上述べてきたように、本発明の電力制
御方法では、以下の効果を奏する。（１）電圧−電力特
性曲線の曲率に注目することにより、探索中での日射量
変動や測定データにノイズ混入があった場合、最適動作
点探索の誤動作を抑制して出力低下を防止し、最適動作
点を正確に探索し、電池電源より最大出力を取り出すこ
とができる。 （２）日射量変動や測定データにノイズ混入の影響を受
けずに常に最適動作点を探索・追尾できるので、システ
ムは安定した動作を行うことができる。 （３）曲率に注目する際に、近似曲線の凸凹の形状によ
りデータの正常・異常を判断することにより、非常に簡
単な異常データを認識することができる。 （４）移動量を制限することにより、ノイズ混入などに
よるデータ異常の場合でも、最適動作点探索の誤動作を
抑制して出力低下を防止し、最適動作点を正確に探索
し、電池電源より最大出力を取り出すことができる。 （５）電力値が等しい２点の中間の電圧を設定すること
により、簡単かつ正確に最適動作点を追尾できる。 （６）上述の電力制御方法を２つまたは３つ組み合わせ
て使用することで、よりよく最適動作点を探索・追尾し
て、電池電源より最大出力を取り出すことができる。

【０１４３】このように、本発明の電力制御方法は大変
有用であり、特に、商用系統と連系する太陽光発電シス
テムでは、その効果は非常に大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係る電力制御方法を使用
した太陽光発電システムの構成を示す図である。

【図２】 本発明の電力制御方法の原理を示す図であ
る。

【図３】 本発明の第１の実施例に係る電力制御方法を
示す図である。

【図４】 本発明の第１の実施例に係る電力制御方法の
フローチャートである。

【図５】 本発明の第２の実施例に係る電力制御方法を
示す図である。

【図６】 本発明の第２の実施例に係る電力制御方法の
フローチャートである。

【図７】 本発明の第３の実施例に係る電力制御方法を
示す図である。

【図８】 本発明の第３の実施例に係る電力制御方法の
フローチャートである。

【図９】 本発明の第４の実施例に係る電力制御方法を
示す図である。

【図１０】 本発明の第４の実施例に係る電力制御方法
のフローチャートである。

【図１１】 本発明の第５の実施例に係る電力制御方法
を示す図である。

【図１２】 本発明の第５の実施例に係る電力制御方法
のフローチャートである。

【図１３】 本発明の第６の実施例に係る電力制御方法
を示す図である。

【図１４】 本発明の第６の実施例に係る電力制御方法
のフローチャートである。

【図１５】 本発明の第７の実施例に係る電力制御方法
のフローチャートである。

【図１６】 従来の電力制御方法を示す図である。

【符号の説明】

１：電池電源、２：電力変換手段、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。

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電池電源と、前記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
   の電圧値を検出する電圧検出手段と、前記電池電源の電
   流値を検出する電流検出手段と、前記電圧検出手段と前
   記電流検出手段の検出値に基づいて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
   出力値が前記出力値設定手段の設定値に一致するように
   前記電力変換手段を制御する制御手段とを備え、前記出
   力値設定手段は、前記電池電源の動作点を変動させて複
   数の動作点での電圧値および電流値をサンプリングし、
   前記電圧値と前記電流値から各動作点での電力値を算出
   し、前記電力値と前記電圧値または前記電流値に基づく
   有極の関数式による電圧−電力または電流−電力特性曲
   線の近似曲線の曲率に応じて前記設定値の設定方法を選
   択し、その方法の１つとして、前記電力値と前記電圧値
   または前記電流値とに基づいて前記電池電源からの電力
   が最大となるように前記設定値を設定するものであるこ
   とを特徴とする電力制御装置。
2. 【請求項２】 電池電源と、前記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
   の電圧値を検出する電圧検出手段と、前記電池電源の電
   流値を検出する電流検出手段と、前記電圧検出手段と前
   記電流検出手段の検出値に基づいて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
   出力値が前記出力値設定手段の設定値に一致するように
   前記電力変換手段を制御する制御手段とを備え、前記出
   力値設定手段は、前記電池電源の動作点を変動させて複
   数の動作点での電圧値および電流値をサンプリングし、
   前記電圧値と前記電流値から各動作点での電力値を算出
   し、前記電圧値および電流値のうち、同一電圧値での複
   数の電流値またはこれらから求まる電力値を基に同一電
   圧値での電流値または電力値の時間的変動値を算出し、
   前記変動値に基づいて前記各動作点での電流値または電
   力値を補正し、前記各動作点での前記補正した電力値と
   前記電圧値または前記補正した電流値に対する有極の関
   数式による近似曲線の曲率に応じて前記設定値の設定方
   法を選択し、その方法の１つとして、前記各点での前記
   補正した電力値と前記電圧値または前記補正した電流値
   に基づいて前記電池電源からの電力が最大となるように
   前記設定値を設定するものであることを特徴とする電力
   制御装置。
3. 【請求項３】 前記出力設定手段は、前記近似曲線が上
   に凸の場合に、前記１つの方法を選択して実行すること
   を特徴とする請求項１または２記載の電力制御装置。
4. 【請求項４】 前記有極の関数式が２次関数であること
   を特徴とする請求項１または２記載の電力制御装置。
5. 【請求項５】 前記複数の動作点が３点であることを特
   徴とする請求項１または２記載の電力制御装置。
6. 【請求項６】 前記１つの方法は、前記近似曲線の最大
   値を設定値として設定するものであることを特徴とする
   請求項１〜３記載の電力制御装置。
7. 【請求項７】 前記設定方法のもう１つは、前記各動作
   点での電力値のうち最大のものを前記設定値として設定
   するものであることを特徴とする請求項１〜３記載の電
   力制御装置。
8. 【請求項８】 前記出力値設定手段は、前記近似曲線が
   下に凸の場合に、前回の設定値を今回の設定値として設
   定する方法を選択し、これを実行することを特徴とする
   請求項１〜３記載の電力制御装置。
9. 【請求項９】 前記出力値設定手段は、前記近似曲線が
   直線の場合に、前回の設定値を今回の設定値として設定
   する方法を選択し、これを実行することを特徴とする請
   求項１〜３または８記載の電力制御装置。
10. 【請求項１０】 前記出力値設定手段は、前記近似曲線
    が直線の場合に、前記各動作点での電流値または電力値
    が所定値以下のときは前回の設定値を今回の設定値と
    し、前記所定値を越える場合は前記電力値が大きくなる
    ように前記設定値を設定する方法を選択し、これを実行
    することを特徴とする請求項１〜３記載の電力制御装
    置。
11. 【請求項１１】 電池電源と、前記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
    源の電圧値を検出する電圧検出手段と、前記電池電源の
    電流値を検出する電流検出手段と、前記電圧検出手段と
    前記電流検出手段の検出値に基づいて前記電池電源の出
    力値を設定するための出力値設定手段と、前記電池電源
    の出力値が前記出力値設定手段の設定値に一致するよう
    に前記電力変換手段を制御する制御手段とを備え、前記
    出力値設定手段は、前記電池電源の動作点を変動させて
    複数の動作点での電圧値および電流値をサンプリング
    し、前記電圧値と前記電流値から各動作点での電力値を
    算出し、前記電力値と前記電圧値または前記電流値に対
    する有極の関数式による近似曲線の最大値を前記設定値
    として設定し、この設定値の前回の設定値に対する変動
    の大きさが所定値以上の場合には変動の大きさが所定値
    となるように制限して設定値を設定することを特徴とす
    る電力制御装置。
12. 【請求項１２】 電池電源と、前記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
    源の電圧値を検出する電圧検出手段と、前記電池電源の
    電流値を検出する電流検出手段と、前記電圧検出手段と
    前記電流検出手段の検出値に基づいて前記電池電源の出
    力値を設定するための出力値設定手段と、前記電池電源
    の出力値が前記出力値設定手段の設定値に一致するよう
    に前記電力変換手段を制御する制御手段とを備え、前記
    出力値設定手段は、前記電池電源の動作点を変動させて
    複数の動作点での電圧値および電流値をサンプリング
    し、前記電圧値と前記電流値から各動作点での電力値を
    算出し、前記電圧値および電流値のうち、同一電圧値で
    の複数の電流値またはこれらから求まる電力値を基に同
    一電圧値での電流値または電力値の時間的変動値を算出
    し、前記変動値に基づいて前記各動作点での電流値また
    は電力値を補正し、前記各動作点での前記補正した電力
    値と前記電圧値または前記補正した電流値に対する有極
    の関数式による近似曲線において電力が最大となる出力
    値を前記設定値として設定し、この設定値の前回の設定
    値に対する変動の大きさが所定値以上の場合には変動の
    大きさが所定値となるように制限して設定値を設定する
    ことを特徴とする電力制御装置。
13. 【請求項１３】 前記所定値を前記動作点の変動範囲内
    の値とすることを特徴とする請求項１１または１２記載
    の電力制御装置。
14. 【請求項１４】 電池電源と、前記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
    源の電圧値を検出する電圧検出手段と、前記電池電源の
    電流値を検出する電流検出手段と、前記電圧検出手段と
    前記電流検出手段の検出値に基づいて前記電池電源の出
    力値を設定するための出力値設定手段と、前記電池電源
    の出力値が前記出力値設定手段の設定値に一致するよう
    に前記電力変換手段を制御する制御手段とを備え、前記
    出力値設定手段は、前記電池電源の動作点を変動させて
    ３つの動作点での電圧値および電流値をサンプリング
    し、前記電圧値と前記電流値から各動作点での電力値を
    算出し、前記電力値と前記電圧値または前記電流値とに
    基づいて前記電池電源からの電力が最大となるように前
    記設定値を設定するが、前記３点の動作点のうち２点の
    電力値が同じ場合には前記２点の中間の出力値を設定値
    とすることを特徴とする電力制御装置。
15. 【請求項１５】 電池電源と、前記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
    源の電圧値を検出する電圧検出手段と、前記電池電源の
    電流値を検出する電流検出手段と、前記電圧検出手段と
    前記電流検出手段の検出値に基づいて前記電池電源の出
    力値を設定するための出力値設定手段と、前記電池電源
    の出力値が前記出力値設定手段の設定値に一致するよう
    に前記電力変換手段を制御する制御手段とを備え、前記
    出力値設定手段は、前記電池電源の動作点を変動させて
    ３つの動作点での電圧値および電流値をサンプリング
    し、前記電圧値と前記電流値から各動作点での電力値を
    算出し、前記電圧値および電流値のうち、同一電圧値で
    の複数の電流値またはこれらから求まる電力値を基に同
    一電圧値での電流値または電力値の時間的変動値を検出
    し、前記変動値に基づいて前記３つの動作点での電流値
    または電力値を補正し、前記３つの動作点での前記補正
    した電力値と前記電圧値または前記補正した電流値に基
    づき前記電池電源からの電力が最大となるように前記設
    定値を設定するが、前記３点の動作点のうち２点につい
    ての前記補正した電力値が同じ場合にはこの２点の中間
    の出力値を設定値とすることを特徴とする電力制御装
    置。
16. 【請求項１６】 前記１つの方法は、前記電力値と前記
    電圧値または前記電流値に対する有極の関数式による近
    似曲線の最大値を前記設定値として設定し、この設定値
    の前回の設定値に対する変動の大きさが所定値以上の場
    合には変動の大きさが所定値となるように制限して設定
    値を設定するものであることを特徴とする請求項１記載
    の電力制御装置。
17. 【請求項１７】 前記複数の動作点は３点の動作点であ
    り、前記出力値設定手段は、他の１つの方法として、前
    記３点の動作点のうち２点の電力値が同じ場合には前記
    ２点の中間の出力値を設定値とする方法を選択し、これ
    を実行することを特徴とする請求項１、請求項１１また
    は１６記載の電力制御装置。
18. 【請求項１８】 前記１つの方法は、前記各動作点での
    前記補正した電力値と前記電圧値または前記補正した電
    流値に対する有極の関数式による近似曲線において電力
    が最大となる出力値を前記設定値として設定し、この設
    定値の前回の設定値に対する変動の大きさが所定値以上
    の場合には変動の大きさが所定値となるように制限して
    設定値を設定するものであることを特徴とする請求項２
    記載の電力制御装置。
19. 【請求項１９】 前記複数の動作点は３点の動作点であ
    り、前記出力値設定手段は、他の１つの方法として、前
    記３点の動作点のうち２点の前記補正した電力値が同じ
    場合には前記２点の中間の出力値を設定値とする方法を
    選択し、これを実行することを特徴とする請求項２、請
    求項１２または１８記載の電力制御装置。