JPS63140668A - 太陽電池で駆動されるインバ−タの制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は太陽電池からの直流電力で負荷を駆動するシス
テムにおいて、蓄電池を用いないで直線負荷に電力を供
給する制御方式に関するものである。

〔従来技術及びその問題点〕

近年、注目を浴びている太陽光発電システムにおいて、
太陽電池で発電された電力でポンプ等の負荷を駆動する
システムがある。このようなシステムにおいては、太陽
電池の日射量と温度をある一定値にした時太陽電池の電
圧■−電電流時特性第３図に示すように出力電流Ｉがあ
る一定値以上に増加すると出力電圧■が急激に降下し零
となる。

そこで、出力電力が最大となる点Ｐ　ｍａｘで太陽電池
を運転するいわゆる最大電力点追尾制御方式（ＭＰＰＴ
）が開発されている。

上記太陽電池の最大電力点追尾制御を行う技術の従来例
として、例えば特開昭５８−６９４６９号公報に記載さ
れたものがある。第２図は該最大電力点追尾制御装置の
構成を示すブロック図である。同図において、１は太陽
電池、２は主インバータ、３はポンプに連結された誘導
電動機等の負荷、４は補助インバータ、５は制御回路で
ある。上記最大電力点追尾制御装置において、制御回路
５は、太陽電池の出力電力Ｐ−出出力電流時特性第４図
に示すようになることから太陽電池の出力電圧Ｖと出力
電流Ｉとを検出してその時の出力電力ｐ＝ｖ×■を演算
すると共に負荷電流を微小変化させた時の電力Ｐの変化
が正であるか負であるかを判別することにより太陽電池
の出力点が最大電力出力点Ｐ　ｍａｘのどちら側にある
かを判別し、太陽電池の出力点を最大電力出力点Ｐ　ｍ
ａｘに近づく向きに主インバータ２の出力を制御するよ
うに構成している。

また、上記太陽電池の出力電力を最大出力点に制御する
技術としては、他に特開昭５６−１３２１７４号公報に
記載された太陽電池で駆動されるインバータ装置の制御
装置がある。該制御装置は、太陽電池の光量ＬＱをパラ
メータとした場合、その出力電圧Ｖ−出出力電流時特性
第５図に示すようになり、出力電力Ｐ−出出力電流時特
性第６図に示すようになることから、太陽光量の変化に
無関係に太陽電池の出力電圧を略一定にするように太陽
電池の出力電圧を検出値に応じてインバータ装置を周波
数制御したものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし乍ら、上記構成の最大電力点追尾制御技術の内、
特開昭５８−６９４６９号公報に記載されたものは、制
御回路で出力電力Ｐ＝ＶＸ　１を演算すると共に負荷電
流を微小変化させた時の電力Ｐの変化で正であるか負で
あるかを判別することにより主インバータ２を制御して
、ポンプに連結された誘導電動機へ太陽電池の最大電力
が出力されるようにする制御方法は、応答速度が遅く、
また、例えば出力電流にリップルが発生した場合、イン
バータ２の出力増減の判別ができなくなるという問題、
更には太陽電池に雲がかかり太陽電池で発電される電力
が極度に降下した場合等は最大電力出力点Ｐｍａｘを探
し出すための情報がなくなってしまい最大電力点追尾制
御が不可能になるという問題があった。

更に特開昭５８−６９４６９号公報に記載されたものは
第５図及び第６図に示すように、太陽電池の最大電力出
力点Ｐ　ｍａｘにおける出力電圧■は一定であっても′
ｔｉ密には一定ではなくそのため、太陽光量の変化に無
関係に太陽電池の出力電圧を略一定にするように制御し
ても正確に最大電力出力点追尾を行うことにはならなか
った。

すなわち、低日射時においては、最大電力出力点ｐ　ｍ
ａｘにおける出力電圧の変化が大きく、不安定であり、
かかる最大電力出力点を追尾する制御の精度も悪化し十
分な追尾制御をすることができなかった。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、日射変動
があっても安定したかつ精度の高い最大電力出力点追尾
を可能にした制御方式を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために、本発明は太陽電池の出力
を可変周波数制御インバータにより交流に変換して、該
交流電力でその周波数に比例した速度で回転する誘導電
動機等の交流負荷を駆動するシステムにおいて、前記太
陽電池の出力電流を検出し、該出力電流が設定値以上の
時は太陽電池出力電圧■及び出力電流■を検出してその
積■×１から電力Ｐを算出する電力演算手段を設け、該
電力Ｐを出力電圧を基準に複数点でサンプリングし、あ
る点のサンプリング値とその意思前のサンプリング値と
を比較し、該ある点のサンプリング値がその以前のサン
プリング値より大きい時はインバータ出力の出力電圧が
上昇するよう前記インバータ出力の増減方向を維持し、
逆に小さい時は前記インバータ出力の増減方向を反転さ
せるように制御し、前記出力電流が設定値以下の時は出
力電圧を一定に制御するようにした。

〔作　用〕

上記の如（構成することにより太陽電池の太陽光量ＬＱ
Ｉ〜ＬＱ４をパラメータとした太陽電池の電圧Ｖ−電電
流時特性第５図に示すようになり、太陽光量に応じて電
流Ｉは変化するが電圧■はほとんど変化しないから、出
力電流が設定値以上すなわち日射があ本程度得られる時
は太陽電池の出力電圧を略一定にするように太陽電池の
出力電圧の検出値に応じて前記インバータの出力を制御
することにより、第５図に示すように最大電力出力点Ｐ
　ｍａｘの近傍で太陽電池を使用することになる。

また、第４図及び第５図からも明らかなように太陽に雲
がかかり、太陽光が遮られ小さくなった時、すなわち出
力電流が設定値以下の時は電圧一定制御を行うので低日
射時におけるインバータの制御を安定化することができ
る。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明に係る太陽電池で駆動されるインバータ
の制御装置のシステム構成を示すブロック図である。同
図において、１１は太陽電池、１２は可変周波数制御イ
ンバータ、１３はポンプ１４に連結された誘導電動機で
ある。太陽電池１１からの直流電力は可変周波数制御イ
ンバータ１２で交流電力に変換され、該交流電力により
その周波数に応じた速度で誘導電動機１３が駆動される
。

１５は前記太陽電池１１の出力電流Ｉを検出する電流セ
ンサ、１６は前記太陽電池１１の出力電圧Ｖを検出する
電圧センサ、１７は電圧調整器、１８は出力電流Ｉと出
力電圧Ｖとの積Ｉ　ＸＶから太陽電池１１の出力電力Ｐ
を求める乗算回路、１９は後に詳述する増加方向弁別回
路、２０はランプ関数発生回数、２１及び２２はそれぞ
れ比較部、２３は電圧設定器、２４は誤差増幅器である
。

２５は前記゛電流センサ１５によって検出した太陽電池
１１の出力電流とあらかじめ設定された電流値とを比較
する比較器である。２６は該比較器２５によって出力電
流が設定値以上のときにリレー接点２７を短絡し、出力
電流が設定値以下のときにリレー接点２７を開放するリ
レーである。

上記構成の太陽電池で駆動されるインバータの制御装置
において、電圧センサ１６により検出さた出力電圧Ｖは
前記電圧調整器１７により適当な値の電圧に調整され比
較部２１に入力され、該比較部２１において前記電圧設
定器２３で設定された設定電圧と比較されその差が誤差
増幅器２４に入力され、該誤差増幅器２４で増幅されて
、可変周波数制御インバータ１２に出力される。ここで
電圧設定器２３の設定電圧を第６図に示すような最大電
力出力点Ｐ　ｍａＸになるような設定電圧Ｖｓに設定す
れば可変周波数制御インバータ１２は、太陽電池１１の
出力電圧が設定電圧になるように可変周波数制御インバ
ータ１２を制御する。また、電流センサ１５で検出され
た力覚流ｌと出力電圧Ｖの積Ｉ　ＸＶから太陽電池１１
の出力電力Ｐが求められる。

該出力電力Ｐは増加方向弁別回路１９に入力され、該増
加方向弁別回路１９により後に詳述するように太陽電池
１１の出力電力が最大電力出力点Ｐ　ｍａｘの電圧にな
るように出力電圧「増＋」或いは「減−」信号を発生し
ランプ関数発生回路２０に入力する。

該ランプ関数発生回路２０では、該電圧の「増＋」或い
は「減−」信号に比例する電圧△νを発生し比較部２２
に入力する。

以上説明した如く、上記構成の太陽電池で駆動されるイ
ンバータの制御装置は電圧センサー１６−電圧調整器１
７−誤差増幅器２４で構成される第１の制御ループＣＬ
Ｉと、電流センサ１５及θ電圧センサー１６−乗算回路
１８−増加方向弁別回路１９−ランプ関数発生回路２０
−誤差増幅器２４で構成される第２の制御ループＣＬ２
とを具備する。

また前記出力電流Ｉは前述した乗算回路１８への入力と
は別に比較器２５にも入力され該出力電流Ｉが設定値と
比較されてリレー設定２７が短絡開放されることにより
ランプ関数発生回路２０と比較部２２を接続あるいは切
り離す。したがって、出力電流Ｉの値によって上記制御
ループＣＬＩとＣｌ３を選択してインバータを制御する
ように構成されている。

以上説明したように上記実施例は、太陽電池１１の出力
電圧Ｖで最大電力出力点Ｐ　ｍａｘの追尾制御をする第
１の制御ループＣＬＩと太陽電池の出力電圧と出力電流
■とから出力電力Ｐをサンプリングし、このサンプリン
グ値の大小により最大出力点Ｐ　ｍａｘの追尾制御をす
る第２の制御ループＣＬ２とを具備し、これら制御ルー
プＣＬＩ　とＣｌ３の選択を出力電流に応じて行うよう
にした構成である。第１の制御ループＣＬＩにおいては
陽光が雲に遮られ太陽電池における発電電力が極度に降
下した場合でも出力電圧はそれほど大きく降下しないこ
とがら、このような場合でも最大電力出力追尾制御がで
きると共に、出力電力Ｐを算出、サンプリング、比較等
の処理がないから制御速度が速い。また、第２の制御ル
ープＣＬ２は複数のサンプルホールド回路１９ａ　＝１
９ｂを具備し、ある点のサンプリング値とそれより２点
前のサンプリング値との大小を比較する構成としたので
、サンプリング周期の間は情報が静止しており、従来の
ように出力電力を電流で微分し、その微分値の正負でイ
ンバータを制御する方法とは異なり出力電力にリップル
が発生した場合でも可変周波数制御インバータ１２の出
力増減の適正な弁別制御が可能となる。

〔発明の効果〕 以上本発明によれば、太陽電池の出力電流の検出値に応
じて前記インバータの出力を制御することにより、太陽
電池を太陽光量の大小にかかわらず最大電力出力点近傍
に応答速度の速い制御で制御できると共に、太陽光が小
さいときでも電圧一定制御とするので安定した電圧を負
荷に供給することができる。また、太陽電池の電力Ｐを
複数点でサンプリングし、ある点のサンプリング値とそ
の意思前のサンプリング値とを比較し、該ある点のサン
プリング値がその以前のサンプリング値より大きい時は
インバータ出力の出力電圧が上昇するようにインバータ
の出力の増減方向を維持し、逆に小さい時はインバータ
出力の出力電圧の増減方向を反転させるように制御する
ことにより、リップル等に左右されることがない、正確
な最大電力出力点追尾制御が可能となる等の優れた効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る太陽電池で駆動されるインバータ
の制御装置のシステム構成を示すブロック図、第２図は
従来の最大電力点追尾制御装置の構成を示すブロック図
、第３図は太陽光量及び温太陽電池の電流−電圧特性を
示す図、第６図は太陽光量をパラメータとした太陽電池
の電力−電圧特性を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 太陽電池の出力を可変周波数制御インバータにより交流
   に変換して、該交流電力でその周波数に比例した速度で
   回転する誘導電動機等の交流負荷を駆動するシステムに
   おいて、前記太陽電池の出力電流を検出し、該出力電流
   が設定値以上の時は太陽電池出力電圧Ｖ及び出力電流Ｉ
   を検出してその積Ｖ×Ｉから電力Ｐを算出する電力演算
   手段を設け、該電力Ｐを出力電圧を基準に複数点でサン
   プリングし、ある点のサンプリング値とその点以前のサ
   ンプリング値とを比較し、該ある点のサンプリング値が
   その以前のサンプリング値より大きい時はインバータ出
   力の出力電圧が上昇するよう前記インバータ出力の増減
   方向を維持し、逆に小さい時は前記インバータ出力の増
   減方向を反転させるように制御し、前記出力電流が設定
   値以下の時は出力電圧を一定に制御するようにしたこと
   を特徴とする太陽電池で駆動されるインバータの制御方
   式。