WO2016199455A1 - 蓄電池制御装置 - Google Patents

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佳彦 山口
大橋 誠
修 打田
昭宏 竹嶌
北村 高志
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オムロン株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a storage battery control device.
  • a photovoltaic power generation system that combines a solar cell and a power conditioner has been actively connected to a system (commercial power system) and a load (a group of devices that use power).
  • a general power conditioner for a solar power generation system (hereinafter also referred to as PCS) has a function of performing maximum power point tracking control (hereinafter also referred to as MPPT (Maximum Power Point Tracking) control). Therefore, the generally used solar power generation system can take out the maximum power from the solar cell by PCS. However, if the input power of the PCS fluctuates greatly, it may occur that all the power generated by the solar cell cannot be used.
  • PCS maximum power point tracking control
  • the control of adjusting the charge / discharge power of the storage battery is a control that can interfere with the MPPT control performed by the PCS.
  • the contents of the MPPT control performed by the PCS vary depending on the manufacturer and are not disclosed.
  • the input power of the PCS can be controlled to a value in the vicinity of the target value without disturbing the MPPT control regardless of the content of the MPPT control performed by the PCS of the existing photovoltaic power generation system whose MPPT control content is unknown.
  • storage battery control devices have not been developed.
  • the problem of the present invention is that, when combined with an existing solar power generation system together with a storage battery, the input power of a power conditioner that performs MPPT control using the hill-climbing method of the solar power generation system is disturbed by the MPPT control. It is providing the storage battery control apparatus which can be controlled to the value of target value vicinity in the form which is not.
  • the storage battery control device connected to the storage battery and the power line that connects the power conditioner that performs the maximum power point tracking control using the hill-climbing method and the solar battery of the present invention
  • a DC / DC converter for transferring power between a power line and the storage battery, and a change in operating voltage during maximum power point tracking control using a hill-climbing method with the power conditioner based on an input voltage value of the power conditioner
  • the specifying means for specifying the amount and the change period; the input power value of the power conditioner based on the measurement result of the input voltage value and the input current value of the power conditioner and the change period specified by the specifying means; Measurement result of the specified change amount and the input current value of the power conditioner So as to approach the target value by a small power than the value obtained by multiplying the, and a control means for changing the charge-discharge power per the modification period of the storage battery by the control of the DC / DC converter.
  • the current when the voltage is V 0 and the current when the voltage is changed from V 0 by ⁇ V to V 1 are respectively I
  • the voltage is further changed by ⁇ V
  • V 0 ⁇ I 0 > V 1 ⁇ I 1 is satisfied.
  • the input power of the PCS can be controlled to a value in the vicinity of the target value without giving.
  • the power is made closer to the target value by a power smaller than a value obtained by multiplying the change amount specified by the specifying means and the measurement result of the input current value of the PCS. If the charge / discharge power of the storage battery is adjusted, the magnitude relationship between the power before and after the voltage change can be kept unchanged. Therefore, according to the storage battery control device of the present invention having the above-described configuration, the input power of the PCS that performs MPPT control using the hill-climbing method is controlled to a value close to the target value without causing any trouble in the MPPT control. I can do it.
  • the storage battery controller of the present invention includes the input voltage value of the power conditioner and The input power of the power conditioner is calculated from the measurement result of the input current value, and when the difference between the calculated input power and the target value exceeds a predetermined value, the input power of the power conditioner becomes the target value.
  • the input power of the power conditioner is the specified power Approaching the target value by a power smaller than a value obtained by multiplying the change amount specified by the means and the measurement result of the input current value of the power conditioner Sea urchin
  • the control of the DC / DC converter may be previously employed control means for changing the charge and discharge power of the storage battery.
  • control means of the storage battery control device of the present invention may be a means that does not change the charging / discharging power change period, but as a control means, when the amount of time change in the generated power of the solar battery is large, By adopting a means for shortening the change period of the discharge power, it is possible to obtain a storage battery control device in which the input power of the power conditioner becomes the target value in a shorter time when the generated power of the solar battery changes suddenly. .
  • the storage battery control device of the present invention may employ a configuration in which the control means changes the charge / discharge power at a period equal to or less than the change period specified by the specifying means.
  • the input power of the power conditioner that performs the MPPT control using the hill-climbing method of the existing photovoltaic power generation system is a value in the vicinity of the target value in a form that does not interfere with the MPPT control. Can be controlled.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a power supply system in which a storage battery control device according to an embodiment of the present invention is used.
  • FIG. 2 is a flowchart (part 1) of the storage battery control process executed by the control unit of the storage battery control apparatus according to the embodiment.
  • Drawing 3 is a flow chart (the 2) of storage battery control processing which a control part of a storage battery control device concerning an embodiment performs.
  • Figure 4 is an illustration of a temporal change pattern of the voltage value V DC of DC lines during MPPT control using the hill-climbing method.
  • FIG. 5 is a flowchart of charge / discharge power adjustment processing executed by the control unit of the storage battery control device according to the embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a power supply system constructed using the storage battery control device 10.
  • the storage battery control device 10 is added together with the storage battery 20 to an existing photovoltaic power generation system in which the power conditioner 32 connected to the load 34 and the system 36 and the solar battery 30 are connected by the DC line 40.
  • the storage battery control device 10 is a device having a DC / DC converter 12 and a control unit 14 as main components.
  • the DC / DC converter 12 is controlled by the control unit 14, and voltage conversion processing for charging the storage battery 20 with power from the DC line 40 (solar battery 30) and the power stored in the storage battery 20 are supplied to the DC line.
  • 40 is a unit that performs voltage conversion processing for output to 40.
  • the control unit 14 is a unit that controls the DC / DC converter 12 so that the charge / discharge power of the storage battery 20 (charge power to the storage battery 20, discharge power from the storage battery 20) becomes a desired value (details will be described later).
  • the control unit 14 includes a CPU, a ROM storing a program (firmware) executed by the CPU, a RAM used as a work area, an interface circuit to each unit, and the like.
  • control unit 14 has a signal from the voltage sensor 16 for measuring the voltage value of the DC line 40, a signal from the current sensor 41 for measuring the output current value of the solar cell 30, A signal from the current sensor 42 for measuring the input current value of the power conditioner 32 is input.
  • the control unit 14 is electrically connected to an operation panel (not shown) for performing various settings.
  • the solar cell 30 and the power conditioner 32 are also expressed as PV30 and PCS32, respectively.
  • the control unit 14 of the storage battery control device 10 is configured (programmed) to start the storage battery control process of the procedure shown in FIGS. 2 and 3 when the power of the storage battery control device 10 is turned on.
  • the control unit 14 that has started this storage battery control process first sets the variables ⁇ t BAT , N m , and n B to ⁇ t, respectively, as shown in FIG. SAM , 1, 1 are set (step S101).
  • ⁇ t SAM is an execution cycle of the processing after step S102.
  • ⁇ t SAM is a period sufficiently shorter than the change period of the PV30 operating voltage in MPPT control by a general hill-climbing method (if the voltage value of the DC line 40 is measured in this period, the hill-climbing method performed by the PCS 32 The period in which the change amount and change period of the operating voltage in the MPPT control using the above can be specified.
  • ⁇ t BAT is a variable for storing an adjustment (change) cycle of charge / discharge power of the storage battery 20 (charge power from the DC line 40 to the storage battery 20 and discharge power from the storage battery 20 to the DC line 40). is there.
  • N m is a variable used for obtaining the change period ⁇ t MPPT of the operating voltage of the MPPT control using the hill-climbing method by the PCS 32.
  • n B is a variable used to determine whether or not the timing for adjusting (changing) the charge / discharge power of the storage battery 20 has come.
  • the control unit 14 that has finished the process of step S101 measures the voltage value of the DC line 40, the output current value of the PV 30, and the input current value of the PCS 32 (step S102). That is, in step S102, the control unit 14 acquires the voltage value of the DC line 40, the output current value of the PV 30 and the input current value of the PCS 32 from the voltage sensor 16, the current sensor 41, and the current sensor 42.
  • the control unit 14 calculates the voltage change amount ⁇ V DC of the DC line 40 by subtracting the voltage value of the DC line 40 measured last time from the voltage value of the DC line 40 measured this time. .
  • the output power P OUT of PV30 is calculated from the current value.
  • the control unit 14 the last time from the calculated output power P OUT, this time, to calculate the value [Delta] P OUT obtained by subtracting the calculated output power P OUT.
  • step S104 the control unit 14 determines whether or not the calculated ⁇ V DC can be regarded as “0” (step S104). More specifically, in step S104, the control unit 14 determines that the absolute value of ⁇ V DC is equal to or less than a value that is predetermined as a voltage difference that may occur due to noise or measurement error even when the voltage of the DC line 40 is constant. By determining whether or not there is, it is determined whether or not ⁇ V DC can be regarded as “0”.
  • Control unit 14 if the [Delta] V DC is determined that regarded as "0"; (step S104 YES), adds "1" to the variable N m (step S106). On the other hand, when it is determined that ⁇ V DC cannot be regarded as “0” (step S104; NO), the control unit 14 calculates ⁇ t MPPT by multiplying N m by ⁇ t SAM and then sets N m to “1”. "Is set (step S105).
  • the voltage value V DC of the DC line 40 changes as shown in FIG.
  • the number of samplings where ⁇ V DC can be regarded as “0” (V DC was substantially constant) is counted, and the “mountain climbing method performed by PCS 32 is performed based on the counting result.
  • the change period ⁇ t MPPT of the operating voltage of “MPPT control” is calculated.
  • control unit 14 that has finished the process of step S105 or S106 determines whether or not the absolute value of ⁇ P OUT is equal to or less than a preset specified value (FIG. 3: step S111).
  • step S 111; YES If the absolute value of [Delta] P OUT is equal to or less than the prescribed value (step S 111; YES), the control unit 14 only if Delta] t BAT is less than Delta] t MPPT, processing for adding the Delta] t SAM to Delta] t BAT (step S112 and S113) is performed. Further, when the absolute value of [Delta] P OUT is not the specified value or less (step S 111; NO), the control unit 14 only if the Delta] t BAT is greater than Delta] t SAM, subtracting Delta] t SAM from Delta] t BAT (step S114 and S115) are performed.
  • the control unit 14 that has finished the processes of steps S111 to S115 determines whether n B ⁇ ⁇ t BAT / ⁇ t SAM is established (step S116), thereby adjusting (changing) the charge / discharge power of the storage battery 20. It is determined whether or not it is time to perform.
  • step S116 NO not the timing for the adjustment of the charge-discharge electric power, the n B " After adding 1 ′′ (step S117), the processing after step S102 is started again.
  • step S116 when n B ⁇ ⁇ t BAT / ⁇ t SAM is established (step S116; YES), the control unit 14 performs charge / discharge power adjustment processing (step S118).
  • This charge / discharge power adjustment process is a process of the procedure shown in FIG.
  • the control unit 14 that initiated the charge-discharge electric power adjustment processing is below the preset threshold Whether or not (step S201).
  • P IN - target value absolute value of the value obtained by subtracting the target value from the input power P IN of PCS 32
  • the appropriate target value varies depending on the capacity of the storage battery 20 and the maximum generated power of the PV 30. Therefore, the storage battery control device 10 according to the present embodiment is configured as a device that can set a target value that does not change according to time (time) and a target value that changes according to time by operating the operation panel.
  • step S201 If
  • step S201 when
  • the DC / DC converter 12 is controlled so as to change (step S203).
  • M in “ ⁇ V DC ⁇ input current value / m” is a value larger than ⁇ t MPPT / ⁇ t BAT calculated from ⁇ t BAT and ⁇ t MPPT by a predetermined algorithm.
  • ⁇ V DC is a voltage change amount calculated in the process of step 103 (executed immediately before), and the input current value is an input current value of the PCS measured in the process of step S102.
  • the process of step S203 is a process which changes charging / discharging electric power by the calculated value in the direction in which PIN approaches a target value. Further, the process of step S203 is a process that does not change the charge / discharge power when the calculated value is smaller than
  • Control part 14 which finished processing of Step S202 or S203 ends charging / discharging electric power adjustment processing (processing of Drawing 5). Then, the control unit 14, sets "1" to n B (FIG. 3: step S119) and after step S102 (Fig. 2) starts the subsequent processing.
  • control unit 14 of the storage battery control device 10 is a unit that controls the charge / discharge power of the storage battery 20 in the above procedure.
  • the MPPT control using the hill-climbing method the current value when the voltage is V 0, the current value when the V 1 is increased by ⁇ V the voltage from V 0, respectively, when expressed as I 0, I 1
  • V 0 ⁇ I 0 ⁇ V 1 ⁇ I 1 the voltage is further increased by ⁇ V
  • V 0 ⁇ I 0 > V 1 ⁇ I 1 the voltage is decreased by ⁇ V. Is controlled.
  • the charge / discharge power of the storage battery 20 is adjusted so that the magnitude relationship between the electric power before and after the voltage change (V 0 ⁇ I 0 , V 1 ⁇ I 1 ) does not change, MPPT control using the hill-climbing method will not do anything.
  • the input power of the PCS 32 can be controlled to a value in the vicinity of the target value without adversely affecting it.
  • the control part 14 is comprised as a unit which controls the charging / discharging electric power of the storage battery 20 in the said procedure.
  • the above-described storage battery control device 10 can be variously modified.
  • the storage battery control device 10 can be modified to a device that only performs a process of changing the charge / discharge power by “ ⁇ V DC ⁇ input current value / m”.
  • the storage battery control device 10 can be modified to a device that does not change ⁇ t BAT .
  • the change amount and change cycle of the operating voltage in the maximum power point tracking control using the hill-climbing method is information that can be obtained from the current value. Accordingly, the storage battery control device 10 may be modified to a device that obtains the change amount and change cycle of the operating voltage in the maximum power point tracking control using the hill-climbing method from the current value, the current value, and the voltage value.
  • the storage battery control process (FIGS. 2 and 3) may be modified into a process in which ⁇ V DC calculation and steps S104 to S106 are performed only once. However, if the calculation of ⁇ V DC and the processing of steps S104 to S106 are repeated, it is possible to cope with MPPT control for changing the change amount and change cycle of the operating voltage. Therefore, the storage battery control process, processing of the contents, it is preferable to regularly perform processing process of calculating and steps S104 ⁇ S106 of [Delta] V DC.

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Abstract

 既存の太陽光発電システムに蓄電池と共に組み合わされて使用される蓄電池制御装置。蓄電池制御装置(10)は、PCS(32)の入力電圧値及び入力電流値の測定結果に基づき、PCS(32)の入力電力が、山登り法を用いたMPPT制御による電圧変更量とPCS(32)の入力電流値の測定結果とを乗じた値よりも小さな電力だけ目標値に近づくように、蓄電池(20)の充放電電力を変更する。

Description

蓄電池制御装置
 本発明は、蓄電池制御装置に関する。
 近年、太陽電池とパワーコンディショナーとを組み合わせた太陽光発電システムを、系統(商用電力系統)及び負荷(電力使用機器群)に接続することが盛んに行われている。
 太陽光発電システム用の一般的なパワーコンディショナー(以下、PCSとも表記する)は、最大電力点追従制御(以下、MPPT(Maximum Power Point Tracking)制御とも表記する)を行う機能を有している。従って、一般に使用されている太陽光発電システムは、PCSによって太陽電池から最大電力を取り出すことが可能なものとなっている。ただし、PCSの入力電力が大きく変動すると、太陽電池により発電された電力を全て利用できないことが生じ得る。
 そのため、太陽光発電システムに、蓄電池を追加して、当該蓄電池の充放電電力の調整によりPCSの入力電力を目標値近傍の値に制御することが考えられている(例えば、特許文献1参照)のであるが、蓄電池の充放電電力を調整するという制御は、PCSが行うMPPT制御と干渉し得る制御である。そして、PCSが行うMPPT制御の内容は、メーカーにより異なっており、公開もされていない。
 そのため、MPPT制御の内容が不明な既存の太陽光発電システムのPCSが行うMPPT制御の内容によらず、PCSの入力電力をMPPT制御に支障を来さない形で目標値近傍の値に制御できる蓄電池制御装置は未だ開発されていないのが現状である。
特開2013-138530号公報
 本発明の課題は、蓄電池と共に既存の太陽光発電システムに組み合わせることによって、当該太陽光発電システムの、山登り法を用いたMPPT制御を行うパワーコンディショナーの入力電力を、当該MPPT制御に支障を来さない形で、目標値近傍の値に制御できる蓄電池制御装置を提供することにある。
 上記課題を解決するために、本発明の、山登り法を用いた最大電力点追従制御を行うパワーコンディショナーと太陽電池との間を接続する電力線と、蓄電池とに接続される蓄電池制御装置は、前記電力線と前記蓄電池との間で電力を授受させるためのDC/DCコンバータと、前記パワーコンディショナーの入力電圧値に基づき、前記パワーコンディショナーによる山登り法を用いた最大電力点追従制御時における動作電圧の変更量および変更周期を特定する特定手段と、前記パワーコンディショナーの入力電圧値及び入力電流値の測定結果ならびに前記特定手段により特定された変更周期に基づき、前記パワーコンディショナーの入力電力が、前記特定手段により特定された変更量と前記パワーコンディショナーの入力電流値の測定結果とを乗じた値よりも小さな電力だけ目標値に近づくように、前記DC/DCコンバータの制御により前記蓄電池の前記変更周期あたりの充放電電力を変更する制御手段と、を備える。
 すなわち、山登り法を用いた最大電力点追従制御(MPPT制御)は、電圧がVであるときの電流、電圧をVからΔVだけ変化させてVとしたときの電流を、それぞれ、I、Iと表記すると、V・I<V・Iが成立した場合には、電圧がさらにΔVだけ変化され、V・I>V・Iが成立した場合には、電圧が-ΔVだけ変化される制御である。従って、電圧の変更前後の電力(V・I、V・I)の大小関係が変わらないように、蓄電池の充放電電力を調整してやれば、山登り法を用いたMPPT制御に何ら悪影響を与えることなく、PCS(パワーコンディショナー)の入力電力を目標値近傍の値に制御することが出来る。
 ここで、I≒Iであることを考えると、前記特定手段により特定された変更量と前記PCSの入力電流値の測定結果とを乗じた値よりも小さな電力だけ目標値に近づくように、蓄電池の充放電電力を調整してやれば、電圧の変更前後の電力の大小関係を変えないことができることになる。従って、上記構成を有する本発明の蓄電池制御装置によれば、山登り法を用いたMPPT制御を行うPCSの入力電力を、当該MPPT制御に支障を来さない形で、目標値近傍の値に制御することが出来る。
 太陽電池の発電電力の急激な変化時にも短時間のうちにPCSの入力電力を目標値とすることが出来るようにするために、本発明の蓄電池制御装置に、前記パワーコンディショナーの入力電圧値及び入力電流値の測定結果から、前記パワーコンディショナーの入力電力を算出し、算出した入力電力と目標値との差が所定値を超える場合には、前記パワーコンディショナーの入力電力が目標値となるように、前記DC/DCコンバータの制御により前記蓄電池の充放電電力を変更し、算出した入力電力と目標値との差が前記所定値以下である場合には、前記パワーコンディショナーの入力電力が、前記特定手段により特定された変更量と前記パワーコンディショナーの入力電流値の測定結果とを乗じた値よりも小さな電力だけ目標値に近づくように、前記DC/DCコンバータの制御により前記蓄電池の充放電電力を変更する制御手段を採用しておいても良い。
 また、本発明の蓄電池制御装置の制御手段は、充放電電力の変更周期を変更しない手段であっても良いが、制御手段として、前記太陽電池の発電電力の時間変化量が大きい場合に、充放電電力の変更周期を短くする手段を採用しておけば、太陽電池の発電電力が急激な変化時にパワーコンディショナーの入力電力がより短時間のうちに目標値となる蓄電池制御装置を得ることが出来る。
 また、充放電電力の変更周期が、山登り法を用いた最大電力点追従制御時における動作電圧の変更周期以下である方が、パワーコンディショナーの入力電力は安定し易い。従って、本発明の蓄電池制御装置に、前記制御手段は、前記特定手段により特定された変更周期以下の周期で、充放電電力を変更する構成を採用しておいても良い。
 本発明の蓄電池制御装置によれば、既存の太陽光発電システムの、山登り法を用いたMPPT制御を行うパワーコンディショナーの入力電力を、MPPT制御に支障を来さない形で、目標値近傍の値に制御することが出来る。
図1は、本発明の一実施形態に係る蓄電池制御装置が用いられた電力供給システムの概略構成図である。 図2は、実施形態に係る蓄電池制御装置の制御部が実行する蓄電池制御処理の流れ図(その1)である。 図3は、実施形態に係る蓄電池制御装置の制御部が実行する蓄電池制御処理の流れ図(その2)である。 図4は、山登り法を用いたMPPT制御時におけるDCラインの電圧値VDCの時間変化パターンの説明図である。 図5は、実施形態に係る蓄電池制御装置の制御部が実行する充放電電力調整処理の流れ図である。
 以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
 まず、図1を用いて、本発明の一実施形態に係る蓄電池制御装置10の構成及び使用形態を説明する。尚、この図1は、蓄電池制御装置10を用いて構築された電力供給システムの概略構成図である。
 本実施形態に係る蓄電池制御装置10は、負荷34及び系統36とに接続されたパワーコンディショナー32と太陽電池30とをDCライン40で接続した既存の太陽光発電システムに、蓄電池20と共に追加される装置である。そして、図示してあるように、蓄電池制御装置10は、DC/DCコンバータ12と制御部14とを主要構成要素とした装置となっている。
 DC/DCコンバータ12は、制御部14により制御されて、DCライン40(太陽電池30)からの電力で蓄電池20を充電するための電圧変換処理や、蓄電池20に蓄えられている電力をDCライン40に出力するための電圧変換処理を行うユニットである。
 制御部14は、蓄電池20の充放電電力(蓄電池20への充電電力、蓄電池20からの放電電力)が所望値(詳細は後述)となるように、DC/DCコンバータ12を制御するユニットである。この制御部14は、CPUと、CPUが実行するプログラム(ファームウェア)等を記憶したROM、作業領域として使用されるRAM、各部へのインタフェース回路等から構成されている。
 図示してあるように、制御部14には、DCライン40の電圧値を測定するための電圧センサ16からの信号、太陽電池30の出力電流値を測定するための電流センサ41からの信号、パワーコンディショナー32の入力電流値を測定するための電流センサ42からの信号が入力されている。また、制御部14には、各種設定を行うための操作パネル(図示略)が電気的に接続されている。
 以下、蓄電池制御装置10の機能を説明する。尚、以下の説明では、太陽電池30、パワーコンディショナー32のことを、それぞれ、PV30,PCS32とも表記する。
 蓄電池制御装置10の制御部14は、蓄電池制御装置10の電源が投入されると、図2及び図3に示した手順の蓄電池制御処理を開始するように、構成(プログラミング)されている。
 すなわち、蓄電池制御装置10の電源が投入されたため、この蓄電池制御処理を開始した制御部14は、図2に示してあるように、まず、変数ΔtBAT、N、nに、それぞれ、ΔtSAM、1、1を設定する(ステップS101)。
 ここで、ΔtSAMとは、ステップS102以降の処理の実行周期のことである。ΔtSAMとしては、一般的な山登り法によるMPPT制御におけるPV30の動作電圧の変更周期よりも十分に短い周期(当該周期でDCライン40の電圧値等を測定すれば、PCS32が行っている山登り法を用いたMPPT制御における動作電圧の変更量及び変更周期が特定できる周期)が使用されている。
 また、ΔtBATは、蓄電池20の充放電電力(DCライン40から蓄電池20への充電電力、蓄電池20からDCライン40への放電電力)の調整(変更)周期を記憶しておくための変数である。Nは、PCS32による山登り法を用いたMPPT制御の動作電圧の変更周期ΔtMPPTを求めるために使用される変数である。nは、蓄電池20の充放電電力の調整(変更)タイミングとなったか否かを判断するために使用される変数である。
 ステップS101の処理を終えた制御部14は、DCライン40の電圧値とPV30の出力電流値とPCS32の入力電流値とを測定する(ステップS102)。すなわち、このステップS102において、制御部14は、電圧センサ16と電流センサ41と電流センサ42とから、DCライン40の電圧値とPV30の出力電流値とPCS32の入力電流値とを取得する。
 続くステップS103にて、制御部14は、今回、測定したDCライン40の電圧値から、前回、測定したDCライン40の電圧値を減ずることによって、DCライン40の電圧変化量ΔVDCを算出する。また、制御部14は、今回、測定したDCライン40の電圧値とPCS32の入力電流値とから、PCS32の入力電力PINを算出し、今回、測定したDCライン40の電圧値とPV30の出力電流値とから、PV30の出力電力POUTを算出する。さらに、制御部14は、前回、算出した出力電力POUTから、今回、算出した出力電力POUTを減じた値ΔPOUTを算出する。
 ステップS103の処理を終えた制御部14は、算出したΔVDCが“0”と見なせるか否かを判断する(ステップS104)。より具体的には、制御部14は、このステップS104にて、ΔVDCの絶対値が、DCライン40の電圧が一定でもノイズや測定誤差により生じ得る電圧差として予め定められている値以下であるか否かを判定することにより、ΔVDCが“0”と見なせるか否かを判断する。
 制御部14は、ΔVDCが“0”と見なせると判断した場合(ステップS104;YES)には、変数Nに“1”を加算する(ステップS106)。一方、ΔVDCが“0”と見なせないと判断した場合(ステップS104;NO)、制御部14は、NにΔtSAMを乗ずることによりΔtMPPTを算出してから、Nに“1”を設定する(ステップS105)。
 要するに、山登り法を用いたMPPT制御が行われている場合、DCライン40の電圧値VDCは、図4に示したように変化する。ステップS104~S106の処理では、ΔVDCが“0”と見なせた(VDCがほぼ一定となっていた)サンプリング回数が計数されて、計数結果から、PCS32によって行われる「山登り法を用いたMPPT制御」の動作電圧の変更周期ΔtMPPTが算出される。
 ステップS105又はS106の処理を終えた制御部14は、ΔPOUTの絶対値が予め設定されている規定値以下であるか否かを判断する(図3:ステップS111)。
 ΔPOUTの絶対値が規定値以下であった場合(ステップS111;YES)、制御部14は、ΔtBATがΔtMPPT未満である場合に限り、ΔtBATにΔtSAMを加算する処理(ステップS112及びS113)を行う。また、ΔPOUTの絶対値が規定値以下ではなかった場合(ステップS111;NO)、制御部14は、ΔtBATがΔtSAMを超えている場合に限り、ΔtBATからΔtSAMを減ずる処理(ステップS114及びS115)を行う。
 要するに、ステップS111~S115の処理では、ΔPOUTが急激に変化している場合(PV30の発電電力が急激に上昇/下降している場合)には、ΔtBATの値を、ΔtSAM~ΔtMPPTの範囲内で減少させ、そうではない場合には、ΔtBATの値を、ΔtSAM~ΔtMPPTの範囲内で増加させる処理が行われる。
 ステップS111~S115の処理を終えた制御部14は、n≧ΔtBAT/ΔtSAMが成立しているか否かを判断する(ステップS116)ことにより、蓄電池20の充放電電力の調整(変更)を行うべきタイミングとなったか否かを判断する。
 そして、制御部14は、n≧ΔtBAT/ΔtSAMが成立していなかった場合(ステップS116;NO)には、充放電電力の調整を行うべきタイミングとなっていないため、nに“1”を加算(ステップS117)してからステップS102以降の処理を再び開始する。
 一方、n≧ΔtBAT/ΔtSAMが成立していた場合(ステップS116;YES)、制御部14は、充放電電力調整処理(ステップS118)を行う。
 この充放電電力調整処理は、図5に示した手順の処理である。
 すなわち、充放電電力調整処理を開始した制御部14は、|PIN-目標値|(PCS32の入力電力PINから目標値を減じた値の絶対値)が予め設定されている閾値以下であるか否かを判断する(ステップS201)。尚、蓄電池20の容量やPV30の最大発電電力によって目標値の適正値は異なる。そのため、本実施形態に係る蓄電池制御装置10は、操作パネルの操作により、時間(時刻)に応じて変化しない目標値や時間に応じて変化する目標値を設定できる装置として構成されている。
 |PIN-目標値|が閾値以下ではなかった場合(ステップS201;NO)、制御部14は、PINを目標値とするために必要な充放電電力の変更量を算出する(ステップS202)。そして、制御部14は、充放電電力が、算出した変更量分、変化するように、DC/DCコンバータ12を制御する(ステップS202)。
 一方、|PIN-目標値|が閾値以下であった場合(ステップS201;YES)、制御部14は、ΔVDC・入力電流値/mを算出して、充放電電力が、算出した値分、変化するように、DC/DCコンバータ12を制御する(ステップS203)。
 “ΔVDC・入力電流値/m”におけるmは、ΔtBATとΔtMPPTとから所定のアルゴリズムによって算出されるΔtMPPT/ΔtBATよりも大きな値である。ΔVDCは、今回の(直前に実行された)ステップ103の処理で算出された電圧変化量であり、入力電流値は、今回のステップS102の処理で測定されたPCSの入力電流値である。尚、ステップS203の処理は、充放電電力を、算出した値分、PINが目標値に近づく方向に変化させる処理である。さらに、ステップS203の処理は、算出した値が、|PIN-目標値|よりも小さい場合には、充放電電力を変化させない処理となっている。
 ステップS202又はS203の処理を終えた制御部14は、充放電電力調整処理(図5の処理)を終了する。そして、制御部14は、nに“1”を設定(図3:ステップS119)してから、ステップS102(図2)以降の処理を開始する。
 以下、本実施形態に係る蓄電池制御装置10の制御部14を、上記手順で、蓄電池20の充放電電力を制御するユニットとしている理由を説明する。
 山登り法を用いたMPPT制御は、電圧がVであるときの電流値、電圧をVからΔVだけ増加させてVとしたときの電流値を、それぞれ、I、Iと表記すると、V・I<V・Iが成立した場合には、電圧がさらにΔVだけ増加され、V・I>V・Iが成立した場合には、電圧がΔVだけ減少される制御である。
 従って、電圧の変更前後の電力(V・I、V・I)の大小関係が変わらないように、蓄電池20の充放電電力を調整してやれば、山登り法を用いたMPPT制御に何ら悪影響を与えることなく、PCS32の入力電力を目標値近傍の値に制御することが出来る。
 そして、I≒Iであることを考えると、蓄電池20の充放電電力の調整(変更)量をΔVDC・入力電流値/mとしておけば、電圧の変更前後の電力の大小関係が変わらないようにすることが出来ることになる。ただし、蓄電池20の充放電電力の調整量をΔVDC・入力電流値/mとしただけでは、PV30の発電電力が急速に変化した場合等に、PCS32の入力電圧が目標値となるまでに時間がかかってしまう虞がある。そして、|PIN-目標値|が閾値以下ではない場合には、PINを目標値とするために必要な充放電電力の変更量分、充放電電力が変更されるようにしておけば、MPPT制御に短時間の間だけ悪影響を与えることにはなるが、PV30の発電電力が急速に変化した場合等に、PCS32の入力電圧を速やかに目標値近傍の値とすることが出来る。そのため、制御部14を、上記手順で蓄電池20の充放電電力を制御するユニットとして構成しているのである。
 《変形形態》
 上記した蓄電池制御装置10は、各種の変形を行えるものである。例えば、蓄電池制御装置10を、“ΔVDC・入力電流値/m”分、充放電電力を変化させる処理しか行わない装置に変形することが出来る。また、蓄電池制御装置10を、ΔtBATを変更しない装置に変形することも出来る。
 また、山登り法を用いた最大電力点追従制御における動作電圧の変更量や変更周期は、電流値から求めることも可能な情報である。従って、蓄電池制御装置10を、山登り法を用いた最大電力点追従制御における動作電圧の変更量や変更周期は、電流値や、電流値及び電圧値から求める装置に変形しても良い。
 蓄電池制御処理(図2及び図3)を、ΔVDCの算出やステップS104~S106の処理が1度しか行われない処理に変形しても良い。ただし、ΔVDCの算出及びステップS104~S106の処理が繰り返し行われるようにしておけば、動作電圧の変更量や変更周期を変更するMPPT制御にも対応することができる。従って、蓄電池制御処理は、上記内容の処理や、ΔVDCの算出やステップS104~S106の処理を定期的に行う処理としておくことが好ましい。
 10・・・蓄電池制御装置
 12・・・DC/DCコンバータ
 14・・・制御部
 16・・・電圧センサ
 20・・・蓄電池
 30・・・太陽電池
 32・・・パワーコンディショナー
 34・・・負荷
 36・・・系統
 40・・・DCライン
 41・・・電流センサ
 42・・・電流センサ

Claims (4)

  1.  山登り法を用いた最大電力点追従制御を行うパワーコンディショナーと太陽電池との間を接続する電力線と、蓄電池とに接続される蓄電池制御装置であって、
     前記電力線と前記蓄電池との間で電力を授受させるためのDC/DCコンバータと、
     前記パワーコンディショナーの入力電圧値に基づき、前記パワーコンディショナーによる山登り法を用いた最大電力点追従制御時における動作電圧の変更量および変更周期を特定する特定手段と、
     前記パワーコンディショナーの入力電圧値及び入力電流値の測定結果ならびに前記特定手段により特定された変更周期に基づき、前記パワーコンディショナーの入力電力が、前記特定手段により特定された変更量と前記パワーコンディショナーの入力電流値の測定結果とを乗じた値よりも小さな電力だけ目標値に近づくように、前記DC/DCコンバータの制御により前記蓄電池の前記変更周期あたりの充放電電力を変更する制御手段と、
     を備えることを特徴とする蓄電池制御装置。
  2.  前記制御手段は、前記太陽電池の発電電力の時間変化量が大きい場合に、充放電電力の変更周期を短くする
     ことを特徴とする請求項1に記載の蓄電池制御装置。
  3.  前記制御手段は、前記特定手段により特定された変更周期以下の周期で、充放電電力を変更する
     ことを特徴とする請求項1または2に記載の蓄電池制御装置。
  4.  前記制御手段は、前記パワーコンディショナーの入力電圧値及び入力電流値の測定結果から、前記パワーコンディショナーの入力電力を算出し、算出した入力電力と目標値との差が所定値を超える場合には、前記パワーコンディショナーの入力電力が目標値となるように、前記DC/DCコンバータの制御により前記蓄電池の充放電電力を変更し、算出した入力電力と目標値との差が前記所定値以下である場合には、前記パワーコンディショナーの入力電力が、前記特定手段により特定された変更量と前記パワーコンディショナーの入力電流値の測定結果とを乗じた値よりも小さな電力だけ目標値に近づくように、前記DC/DCコンバータの制御により前記蓄電池の充放電電力を変更する
     ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の蓄電池制御装置。
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