JP3439876B2 - 太陽光発電装置 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は太陽電池の最大電力点を
検出し、太陽電池の動作点を制御するのに好適な太陽光
発電装置に関する。 【０００２】 【従来技術とその問題点】従来、太陽電池の最大電力点
を検出する方法として下記〜に示すものが提案され
ている。 【０００３】温度補償型 このタイプは、太陽電池の最大電力点での最適電圧が、
太陽電池の温度により一定の割合でずれることを利用し
て、太陽電池の温度を測定しながら太陽電池電圧を補正
しながら最大電力点を検出するものである。 【０００４】ところが、このようなタイプでは、特に大
面積の太陽電池において、複数の任意点どうしの太陽電
池の温度差が顕著であり、このため太陽電池電圧の正確
な補正を行うことが困難であり、正確な最大電力点を検
出できない。 【０００５】開放電圧比例型 このタイプは、太陽電池に負荷を何も接続しない状態で
の電圧、すなわち開放電圧に最適電圧が比例する性質を
利用したものであって、太陽電池と負荷との間に接続さ
れるＤＣ−ＤＣコンバータの作動を定期的に止め、その
時点での開放電圧を測定し、例えば多結晶太陽電池では
その開放電圧のほぼ８０％程度になるように太陽電池電
圧を制御して、最大電力点に近づけようとするものであ
る。 【０００６】ところが、このようなタイプでは、特に太
陽電池受光面の一部領域が影となった場合などに、図４
（ｂ）に示すような電圧（Ｖ）−電流（Ｉ）特性、電圧
（Ｖ）−電力（Ｐ）特性を示すため、正確に太陽電池の
最大電力点を検出できないという問題点を有している。
すなわち、これら特性曲線において極大点が２つ生じた
場合で、例えば電圧が低い方の極大点から抜け出ること
ができないことがあり、最大電力点を誤るといった問題
を有しているのである。なお、図４（ａ）に影領域のな
い太陽電池における電圧（Ｖ）−電流（Ｉ）特性、電圧
（Ｖ）−電力（Ｐ）特性を示す。 【０００７】近傍点比較型 このタイプは、太陽電池電圧と太陽電池電流とを検出
し、マイクロコンピュータ等により電力値を演算し、さ
らに太陽電池電圧を上下させた時点でのそれぞれの電力
値を演算して、電圧変更前後における電力値の差異から
太陽電池の最大電力点を検出するものであり、電圧変更
後の電力値が大きければ、更に同じ方向に電圧を変化さ
せ、逆に変更後の電力値が小さければ太陽電池電圧を逆
方向に変化させ、この動作を繰り返すことにより最大電
力点に近づけていくものである。 【０００８】ところが、このようなタイプでも、太陽電
池受光面の一部領域が影となった場合などに、図４
（ｂ）に示すような極大点が２つ生じる特性曲線を示す
ため、正確には太陽電池の最大電力点を検出できないと
いう問題点を有している。 【０００９】そこで、本発明は従来の諸問題を解消する
ため、きわめて簡便な構成でかつ太陽電池の最大電力点
を検出し、太陽電池の動作点を制御し得る優れた太陽光
発電装置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】上記課題を解決するため
に、本発明の太陽光発電装置は、太陽電池と、該太陽電
池の発電電力が供給される負荷との間に、前記太陽電池
の動作点を検出する検出回路を設けて成り、前記検出回
路は前記太陽電池で充電させ、且つ周期的に放電させる
コンデンサを具備し、該コンデンサの端子間電圧が所定
電圧に達する迄、前記コンデンサの端子間電圧を複数時
点でサンプリングするとともに、下記式（１）が最大と
なる場合のサンプリング電圧値もしくはその近傍値を前
記太陽電池の動作点電圧として検出し、一定時間経過後
に前記コンデンサを放電させて、前記コンデンサの充電
と放電とを繰り返し行うようにし、且つ初期のサンプリ
ングの電圧上昇に応じ、以降のサンプリング周期を変更
するようにしたことを特徴とする。 ｜Ｖ1 −Ｖ2 ｜×Ｖ2 ・・・ （１） （ただし、Ｖ1 ：ある時点のサンプリング電圧Ｖ2 ：そ
の後のサンプリング電圧）。 【００１１】ここで、さらにサンプリング電圧Ｖ1 とサ
ンプリング電圧Ｖ2 との差｜Ｖ1 −Ｖ2 ｜を、連続しな
い一定間隔でサンプリングすることにより演算してもよ
い。そして、このサンプリング電圧Ｖ1 とサンプリング
電圧Ｖ2 との電圧差｜Ｖ1 −Ｖ2 ｜を、移動平均したも
のをこの電圧差と置換するようにしてもよい。 【００１２】さらに、この制御回路において、太陽電池
の最大電力点を制御する制御部と、最大電力点と一致す
る電圧を演算する演算部とを具備させ、この演算部に対
して複数の制御部を連係させるように構成してもよい。 【００１３】 【作用】上記構成の太陽光発電装置によれば、きわめて
簡便な構成で太陽電池受光面の一部が影となったり、太
陽電池特性が変化しても、常に太陽電池の電力を最大に
することができ、サンプリング終了とコンデンサ６への
充電終了との不一致により最大電力点が正確にサンプリ
ングできなかったり、いくつかのサンプリングで最大電
力点まで到達してしまい、演算精度を悪くするといった
問題を解消できる。 【００１４】また、サンプリング電圧Ｖ1 とサンプリン
グ電圧Ｖ2 との電圧差｜Ｖ1 −Ｖ2｜を、連続しない一
定間隔でサンプリングするとともに、電圧差｜Ｖ1 −Ｖ
2 ｜を、移動平均させた値にすることでよりいっそう正
確に最大電力点を検出することができる。 【００１５】また、制御回路において、太陽電池の最大
電力点を制御する制御部と、最大電力点と一致する電圧
を演算する演算部とを具備させ、この演算部に対して複
数の制御部を連係させるように構成すれば、複数の太陽
光発電ユニットを構成する、それぞれの太陽電池の最大
電力点を検出し制御が可能となる。 【００１６】 【実施例】本発明に係る一実施例を詳細に説明する。本
太陽光発電装置Ｓ１は、太陽電池１と、この太陽電池１
の発電電力を供給するための負荷４との間に、太陽電池
１の最大電力点を検出し、太陽電池１の動作電圧を制御
するための制御回路（以下、ＭＰＰＴと略記する）１２
を接続している。 【００１７】このＭＰＰＴ１２は、太陽電池１の動作点
を検出する検出回路を兼用しているものであり、太陽電
池１の動作電圧を所望電圧に変換しＰＷＭ制御する制御
部２、この制御部２へ太陽電池の最大電力点（最適動作
点）を検出するための動作を指令する（最大電力点検出
指令を出力する）とともに、最大電力点での動作電圧を
指令する（動作電圧指令を出力する）演算部３が設けら
れ、太陽電池１と制御部２と間には、コンデンサ６、抵
抗７、及びスイッチ５等が設けられている。ここで、制
御部２はコンデンサ６を太陽電池１に接続するか、放電
等のための抵抗７に接続するかを切り換える電動のスイ
ッチ５へ切換信号１１を出力するように構成されてい
る。 【００１８】一方、太陽電池１の端子電圧は、太陽電池
１と制御部２との間に設けた電圧検出ライン８により演
算部３に入力され、この演算部３でもって検出するよう
にしている。そして、この演算部３では不図示のＡ／Ｄ
変換器でデジタル信号に変換され、マイクロコンピュー
タ（以下、ＭＰＵと略記する。）に入力される。 【００１９】このＭＰＵからは制御部２に対し最大電力
点検出指令が最大電力点検出指令ライン９を通して、ま
た太陽電池１の動作電圧指令が動作電圧設定ライン１０
を通して行われる。なお、コンデンサ６の端子電圧検出
点は、この実施例のように太陽電池１とスイッチ５と間
の点１４としてもよいし、スイッチ５とコンデンサ６と
の間の点１３としてもよい。 【００２０】次に、上記構成の太陽光発電装置Ｓ１の具
体的な動作について説明する。太陽電池１が発電し負荷
４に電力を供給している状態では、スイッチ５は太陽電
池１側に繋がり、制御部２がＰＷＭ制御している場合
の、制御部２内におけるスイッチング手段がオンの間
は、コンデンサ６は放電し太陽電池１の電力と合成され
て制御部２に供給される。 【００２１】一定時間が経過すると、演算部３内のＭＰ
Ｕより最大電力点検出指令ライン９を経て、最大電力点
検出指令が発せられる。この最大電力点検出指令を制御
部２が受けると、制御部２は制御部２内のスイッチング
動作を停止するとともに、スイッチ５に切換信号がスイ
ッチ切換ライン１１を介して与えられる。この切換信号
を受けると、スイッチ５は抵抗７側に接続され、コンデ
ンサ６に蓄積されたエネルギーが放出される。ここで、
コンデンサ６の放電に必要な一定時間が経過し設定電圧
Ｖｃ（例えば、ほぼ０Ｖ）までコンデンサ６の端子電圧
が降下すると、スイッチ切換信号が制御部２より停止さ
せられ、スイッチ５は太陽電池１側へと切換わる。 【００２２】このコンデンサ６の充電開始と同時に、図
３（ａ），（ｂ）に示すように、この充電電圧を演算部
３内のＡ／Ｄコンバータがサンプリングを開始し、Ａ／
Ｄ変換されＭＰＵに送られ記憶される。そして、初期の
サンプリングの電圧上昇に応じ、以降のサンプリング周
期を変更する。すなわち、日射が強いときには、サンプ
リング周期を短く、逆に日射が弱いときはサンプリング
周期を長くする。 【００２３】これにより、サンプリング終了とコンデン
サ６への充電終了との不一致により最大電力点が正確に
サンプリングできなかったり、いくつかのサンプリング
で最大電力点まで到達してしまい、演算精度を悪くする
といった問題を解消できる。変更後のサンプリング周期
で一定数のサンプリングと記憶が繰り返される。サンプ
リングが終了すると、演算部３は記憶したサンプリング
データーから太陽電池１の電流に相当する値をサンプリ
ングデーター間の差として求める。 【００２４】すなわち、コンデンサ６の充電開始時点か
らコンデンサ６が所定電圧（例えば太陽電池１の開放電
圧付近）に達するまでの間、コンデンサ６の端子間電圧
を複数時点でサンプリングし、ある時点のサンプリング
電圧Ｖ1 とその後のサンプリング電圧Ｖ2 との電圧差｜
Ｖ1 −Ｖ2 ｜を求め、この電圧差｜Ｖ1 −Ｖ2 ｜と設定
電圧Ｖｃとの積が最大となるサンプリング電圧Ｖ2 に、
太陽電池１の動作電圧を制御する。 【００２５】ここで、コンデンサ６の容量Ｃ、電荷Ｑ、
コンデンサの端子間電圧Ｖには以下のような関係があ
る。 【００２６】 【数１】 また、コンデンサ６に流れる電流Ｉ＝太陽電池電流に
は、 【００２７】 【数２】 の関係があり、，式より、 【００２８】 【数３】両辺を微分して、 【００２９】 【数４】 となり、コンデンサ６の電圧変化分を見れば、コンデン
サ６に流れる電流を計測したことになるのである。 【００３０】以上のように、サンプリングデーター間の
電圧差｜Ｖ1 −Ｖ2 ｜は電流に比例することから、サン
プリングデーター＝電圧Ｖ2 と電圧差｜Ｖ1 −Ｖ2 ｜
（電流と比例）とを掛け算すれば電力相当値が求まり、
この電力相当値のピーク値となるサンプリング電圧Ｖ2
（もしくはＶ1 、）またはその近傍値を最大電力点電圧
と見做すことができるのである。 【００３１】サンプリングデーター間の電圧差を検出す
る際、Ａ／Ｄコンバータの分解能が粗い場合、隣接デー
ター間で差を取れば、このＡ／Ｄコンバータの精度で誤
った電流相当値を検出してしまう可能性がある。ただ
し、このとき、サンプリングデーターの間隔を大きくし
すぎると、精度が向上しても最大電力点とのずれが生じ
てしまう。このため、さらに隣接しない一定回数離れた
データー間で差を演算した電流相当値を移動平均化する
ことにより、精度向上が可能となり、最大電力点とのず
れを抑えることができ、正確な最大電力点を検出するこ
とができる。 【００３２】演算部３は最大電力点の電圧が決定される
と、動作電圧設定ライン１０を介して制御部２に動作電
圧指令を出す。これを受け、制御部２の記憶部に動作電
圧を記録し、ＰＷＭ動作を開始し、太陽電池電圧が動作
電圧に等しくなるように制御を行う。 【００３３】演算部３から制御部２に最大電力点検出指
令が出力されると同時に、動作電圧は太陽電池１の開放
電圧以上となるように設定される。このため、ＰＷＭ動
作は停止する。 【００３４】そして、さらに一定時間（数〜数十分）経
過後、再び演算部３より制御部２に対し、最大電力点検
出信号を出力し前述の動作を繰り返す。 【００３５】次に、他の実施例について説明する。図２
に示すように１つの演算部３に対して制御部２，２２・
・・を含む太陽光発電ユニットを複数設けるようにして
もよい。この実施例では簡単のため２つの太陽光発電ユ
ニットを設けた場合について説明する。 【００３６】この実施例においても基本的動作について
は上記実施例と全く同一であるが、この実施例では複数
の制御部２，２２に対応させる必要があるため、例えば
定期的に順次最大電力点検出と動作電圧とを各ユニット
毎に繰り返すようにしてそれぞれの太陽電池１，２１の
最大電力点を検出し、太陽電池１，２１のそれぞれの動
作電圧を最適に制御することができる。なお、演算部３
から制御部２，２２への信号出力等については上記実施
例と同様であり説明を省略する。 【００３７】上述の実施例においては、制御回路を太陽
電池の直流を交流変換するものとして説明したが、直流
−直流変換を行うものとしてもよい。また負荷として蓄
電池等を採用してもよく、本発明の要旨を逸脱しない範
囲内で適宜変更が可能である。 【００３８】 【発明の効果】以上のように、本発明の太陽光発電装置
によれば、きわめて簡便な構成で太陽電池受光面の一部
が影となったり、太陽電池特性が変化しても、常に太陽
電池の電力を最大にすることが可能な信頼性の極めて優
れた太陽光発電装置を提供することができ、サンプリン
グ終了とコンデンサへの充電終了との不一致により最大
電力点が正確にサンプリングできなかったり、いくつか
のサンプリングで最大電力点まで到達してしまい、演算
精度を悪くするといった問題を解消できる。 【００３９】また、サンプリング電圧Ｖ1 とサンプリン
グ電圧Ｖ2 との電圧差｜Ｖ1 −Ｖ2｜を、連続しない一
定間隔でサンプリングするとともに、電圧差｜Ｖ1 −Ｖ
2 ｜を、移動平均させた値とすることにより、いっそう
正確な最大電力点を検出できる信頼性の優れた太陽光発
電装置を提供できる。 【００４０】さらに、制御回路において、太陽電池の最
大電力点を制御する制御部と、最大電力点と一致する電
圧を演算する演算部とを具備させ、この演算部に対して
複数の制御部を連係させるように構成すれば、複数の太
陽光発電ユニットのそれぞれの太陽電池の最大電力点を
検出し制御が可能となり、汎用性の高い優れた太陽光発
電装置を提供することができる。
検出し、太陽電池の動作点を制御するのに好適な太陽光
発電装置に関する。 【０００２】 【従来技術とその問題点】従来、太陽電池の最大電力点
を検出する方法として下記〜に示すものが提案され
ている。 【０００３】温度補償型 このタイプは、太陽電池の最大電力点での最適電圧が、
太陽電池の温度により一定の割合でずれることを利用し
て、太陽電池の温度を測定しながら太陽電池電圧を補正
しながら最大電力点を検出するものである。 【０００４】ところが、このようなタイプでは、特に大
面積の太陽電池において、複数の任意点どうしの太陽電
池の温度差が顕著であり、このため太陽電池電圧の正確
な補正を行うことが困難であり、正確な最大電力点を検
出できない。 【０００５】開放電圧比例型 このタイプは、太陽電池に負荷を何も接続しない状態で
の電圧、すなわち開放電圧に最適電圧が比例する性質を
利用したものであって、太陽電池と負荷との間に接続さ
れるＤＣ−ＤＣコンバータの作動を定期的に止め、その
時点での開放電圧を測定し、例えば多結晶太陽電池では
その開放電圧のほぼ８０％程度になるように太陽電池電
圧を制御して、最大電力点に近づけようとするものであ
る。 【０００６】ところが、このようなタイプでは、特に太
陽電池受光面の一部領域が影となった場合などに、図４
（ｂ）に示すような電圧（Ｖ）−電流（Ｉ）特性、電圧
（Ｖ）−電力（Ｐ）特性を示すため、正確に太陽電池の
最大電力点を検出できないという問題点を有している。
すなわち、これら特性曲線において極大点が２つ生じた
場合で、例えば電圧が低い方の極大点から抜け出ること
ができないことがあり、最大電力点を誤るといった問題
を有しているのである。なお、図４（ａ）に影領域のな
い太陽電池における電圧（Ｖ）−電流（Ｉ）特性、電圧
（Ｖ）−電力（Ｐ）特性を示す。 【０００７】近傍点比較型 このタイプは、太陽電池電圧と太陽電池電流とを検出
し、マイクロコンピュータ等により電力値を演算し、さ
らに太陽電池電圧を上下させた時点でのそれぞれの電力
値を演算して、電圧変更前後における電力値の差異から
太陽電池の最大電力点を検出するものであり、電圧変更
後の電力値が大きければ、更に同じ方向に電圧を変化さ
せ、逆に変更後の電力値が小さければ太陽電池電圧を逆
方向に変化させ、この動作を繰り返すことにより最大電
力点に近づけていくものである。 【０００８】ところが、このようなタイプでも、太陽電
池受光面の一部領域が影となった場合などに、図４
（ｂ）に示すような極大点が２つ生じる特性曲線を示す
ため、正確には太陽電池の最大電力点を検出できないと
いう問題点を有している。 【０００９】そこで、本発明は従来の諸問題を解消する
ため、きわめて簡便な構成でかつ太陽電池の最大電力点
を検出し、太陽電池の動作点を制御し得る優れた太陽光
発電装置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】上記課題を解決するため
に、本発明の太陽光発電装置は、太陽電池と、該太陽電
池の発電電力が供給される負荷との間に、前記太陽電池
の動作点を検出する検出回路を設けて成り、前記検出回
路は前記太陽電池で充電させ、且つ周期的に放電させる
コンデンサを具備し、該コンデンサの端子間電圧が所定
電圧に達する迄、前記コンデンサの端子間電圧を複数時
点でサンプリングするとともに、下記式（１）が最大と
なる場合のサンプリング電圧値もしくはその近傍値を前
記太陽電池の動作点電圧として検出し、一定時間経過後
に前記コンデンサを放電させて、前記コンデンサの充電
と放電とを繰り返し行うようにし、且つ初期のサンプリ
ングの電圧上昇に応じ、以降のサンプリング周期を変更
するようにしたことを特徴とする。 ｜Ｖ1 −Ｖ2 ｜×Ｖ2 ・・・ （１） （ただし、Ｖ1 ：ある時点のサンプリング電圧Ｖ2 ：そ
の後のサンプリング電圧）。 【００１１】ここで、さらにサンプリング電圧Ｖ1 とサ
ンプリング電圧Ｖ2 との差｜Ｖ1 −Ｖ2 ｜を、連続しな
い一定間隔でサンプリングすることにより演算してもよ
い。そして、このサンプリング電圧Ｖ1 とサンプリング
電圧Ｖ2 との電圧差｜Ｖ1 −Ｖ2 ｜を、移動平均したも
のをこの電圧差と置換するようにしてもよい。 【００１２】さらに、この制御回路において、太陽電池
の最大電力点を制御する制御部と、最大電力点と一致す
る電圧を演算する演算部とを具備させ、この演算部に対
して複数の制御部を連係させるように構成してもよい。 【００１３】 【作用】上記構成の太陽光発電装置によれば、きわめて
簡便な構成で太陽電池受光面の一部が影となったり、太
陽電池特性が変化しても、常に太陽電池の電力を最大に
することができ、サンプリング終了とコンデンサ６への
充電終了との不一致により最大電力点が正確にサンプリ
ングできなかったり、いくつかのサンプリングで最大電
力点まで到達してしまい、演算精度を悪くするといった
問題を解消できる。 【００１４】また、サンプリング電圧Ｖ1 とサンプリン
グ電圧Ｖ2 との電圧差｜Ｖ1 −Ｖ2｜を、連続しない一
定間隔でサンプリングするとともに、電圧差｜Ｖ1 −Ｖ
2 ｜を、移動平均させた値にすることでよりいっそう正
確に最大電力点を検出することができる。 【００１５】また、制御回路において、太陽電池の最大
電力点を制御する制御部と、最大電力点と一致する電圧
を演算する演算部とを具備させ、この演算部に対して複
数の制御部を連係させるように構成すれば、複数の太陽
光発電ユニットを構成する、それぞれの太陽電池の最大
電力点を検出し制御が可能となる。 【００１６】 【実施例】本発明に係る一実施例を詳細に説明する。本
太陽光発電装置Ｓ１は、太陽電池１と、この太陽電池１
の発電電力を供給するための負荷４との間に、太陽電池
１の最大電力点を検出し、太陽電池１の動作電圧を制御
するための制御回路（以下、ＭＰＰＴと略記する）１２
を接続している。 【００１７】このＭＰＰＴ１２は、太陽電池１の動作点
を検出する検出回路を兼用しているものであり、太陽電
池１の動作電圧を所望電圧に変換しＰＷＭ制御する制御
部２、この制御部２へ太陽電池の最大電力点（最適動作
点）を検出するための動作を指令する（最大電力点検出
指令を出力する）とともに、最大電力点での動作電圧を
指令する（動作電圧指令を出力する）演算部３が設けら
れ、太陽電池１と制御部２と間には、コンデンサ６、抵
抗７、及びスイッチ５等が設けられている。ここで、制
御部２はコンデンサ６を太陽電池１に接続するか、放電
等のための抵抗７に接続するかを切り換える電動のスイ
ッチ５へ切換信号１１を出力するように構成されてい
る。 【００１８】一方、太陽電池１の端子電圧は、太陽電池
１と制御部２との間に設けた電圧検出ライン８により演
算部３に入力され、この演算部３でもって検出するよう
にしている。そして、この演算部３では不図示のＡ／Ｄ
変換器でデジタル信号に変換され、マイクロコンピュー
タ（以下、ＭＰＵと略記する。）に入力される。 【００１９】このＭＰＵからは制御部２に対し最大電力
点検出指令が最大電力点検出指令ライン９を通して、ま
た太陽電池１の動作電圧指令が動作電圧設定ライン１０
を通して行われる。なお、コンデンサ６の端子電圧検出
点は、この実施例のように太陽電池１とスイッチ５と間
の点１４としてもよいし、スイッチ５とコンデンサ６と
の間の点１３としてもよい。 【００２０】次に、上記構成の太陽光発電装置Ｓ１の具
体的な動作について説明する。太陽電池１が発電し負荷
４に電力を供給している状態では、スイッチ５は太陽電
池１側に繋がり、制御部２がＰＷＭ制御している場合
の、制御部２内におけるスイッチング手段がオンの間
は、コンデンサ６は放電し太陽電池１の電力と合成され
て制御部２に供給される。 【００２１】一定時間が経過すると、演算部３内のＭＰ
Ｕより最大電力点検出指令ライン９を経て、最大電力点
検出指令が発せられる。この最大電力点検出指令を制御
部２が受けると、制御部２は制御部２内のスイッチング
動作を停止するとともに、スイッチ５に切換信号がスイ
ッチ切換ライン１１を介して与えられる。この切換信号
を受けると、スイッチ５は抵抗７側に接続され、コンデ
ンサ６に蓄積されたエネルギーが放出される。ここで、
コンデンサ６の放電に必要な一定時間が経過し設定電圧
Ｖｃ（例えば、ほぼ０Ｖ）までコンデンサ６の端子電圧
が降下すると、スイッチ切換信号が制御部２より停止さ
せられ、スイッチ５は太陽電池１側へと切換わる。 【００２２】このコンデンサ６の充電開始と同時に、図
３（ａ），（ｂ）に示すように、この充電電圧を演算部
３内のＡ／Ｄコンバータがサンプリングを開始し、Ａ／
Ｄ変換されＭＰＵに送られ記憶される。そして、初期の
サンプリングの電圧上昇に応じ、以降のサンプリング周
期を変更する。すなわち、日射が強いときには、サンプ
リング周期を短く、逆に日射が弱いときはサンプリング
周期を長くする。 【００２３】これにより、サンプリング終了とコンデン
サ６への充電終了との不一致により最大電力点が正確に
サンプリングできなかったり、いくつかのサンプリング
で最大電力点まで到達してしまい、演算精度を悪くする
といった問題を解消できる。変更後のサンプリング周期
で一定数のサンプリングと記憶が繰り返される。サンプ
リングが終了すると、演算部３は記憶したサンプリング
データーから太陽電池１の電流に相当する値をサンプリ
ングデーター間の差として求める。 【００２４】すなわち、コンデンサ６の充電開始時点か
らコンデンサ６が所定電圧（例えば太陽電池１の開放電
圧付近）に達するまでの間、コンデンサ６の端子間電圧
を複数時点でサンプリングし、ある時点のサンプリング
電圧Ｖ1 とその後のサンプリング電圧Ｖ2 との電圧差｜
Ｖ1 −Ｖ2 ｜を求め、この電圧差｜Ｖ1 −Ｖ2 ｜と設定
電圧Ｖｃとの積が最大となるサンプリング電圧Ｖ2 に、
太陽電池１の動作電圧を制御する。 【００２５】ここで、コンデンサ６の容量Ｃ、電荷Ｑ、
コンデンサの端子間電圧Ｖには以下のような関係があ
る。 【００２６】 【数１】 また、コンデンサ６に流れる電流Ｉ＝太陽電池電流に
は、 【００２７】 【数２】 の関係があり、，式より、 【００２８】 【数３】両辺を微分して、 【００２９】 【数４】 となり、コンデンサ６の電圧変化分を見れば、コンデン
サ６に流れる電流を計測したことになるのである。 【００３０】以上のように、サンプリングデーター間の
電圧差｜Ｖ1 −Ｖ2 ｜は電流に比例することから、サン
プリングデーター＝電圧Ｖ2 と電圧差｜Ｖ1 −Ｖ2 ｜
（電流と比例）とを掛け算すれば電力相当値が求まり、
この電力相当値のピーク値となるサンプリング電圧Ｖ2
（もしくはＶ1 、）またはその近傍値を最大電力点電圧
と見做すことができるのである。 【００３１】サンプリングデーター間の電圧差を検出す
る際、Ａ／Ｄコンバータの分解能が粗い場合、隣接デー
ター間で差を取れば、このＡ／Ｄコンバータの精度で誤
った電流相当値を検出してしまう可能性がある。ただ
し、このとき、サンプリングデーターの間隔を大きくし
すぎると、精度が向上しても最大電力点とのずれが生じ
てしまう。このため、さらに隣接しない一定回数離れた
データー間で差を演算した電流相当値を移動平均化する
ことにより、精度向上が可能となり、最大電力点とのず
れを抑えることができ、正確な最大電力点を検出するこ
とができる。 【００３２】演算部３は最大電力点の電圧が決定される
と、動作電圧設定ライン１０を介して制御部２に動作電
圧指令を出す。これを受け、制御部２の記憶部に動作電
圧を記録し、ＰＷＭ動作を開始し、太陽電池電圧が動作
電圧に等しくなるように制御を行う。 【００３３】演算部３から制御部２に最大電力点検出指
令が出力されると同時に、動作電圧は太陽電池１の開放
電圧以上となるように設定される。このため、ＰＷＭ動
作は停止する。 【００３４】そして、さらに一定時間（数〜数十分）経
過後、再び演算部３より制御部２に対し、最大電力点検
出信号を出力し前述の動作を繰り返す。 【００３５】次に、他の実施例について説明する。図２
に示すように１つの演算部３に対して制御部２，２２・
・・を含む太陽光発電ユニットを複数設けるようにして
もよい。この実施例では簡単のため２つの太陽光発電ユ
ニットを設けた場合について説明する。 【００３６】この実施例においても基本的動作について
は上記実施例と全く同一であるが、この実施例では複数
の制御部２，２２に対応させる必要があるため、例えば
定期的に順次最大電力点検出と動作電圧とを各ユニット
毎に繰り返すようにしてそれぞれの太陽電池１，２１の
最大電力点を検出し、太陽電池１，２１のそれぞれの動
作電圧を最適に制御することができる。なお、演算部３
から制御部２，２２への信号出力等については上記実施
例と同様であり説明を省略する。 【００３７】上述の実施例においては、制御回路を太陽
電池の直流を交流変換するものとして説明したが、直流
−直流変換を行うものとしてもよい。また負荷として蓄
電池等を採用してもよく、本発明の要旨を逸脱しない範
囲内で適宜変更が可能である。 【００３８】 【発明の効果】以上のように、本発明の太陽光発電装置
によれば、きわめて簡便な構成で太陽電池受光面の一部
が影となったり、太陽電池特性が変化しても、常に太陽
電池の電力を最大にすることが可能な信頼性の極めて優
れた太陽光発電装置を提供することができ、サンプリン
グ終了とコンデンサへの充電終了との不一致により最大
電力点が正確にサンプリングできなかったり、いくつか
のサンプリングで最大電力点まで到達してしまい、演算
精度を悪くするといった問題を解消できる。 【００３９】また、サンプリング電圧Ｖ1 とサンプリン
グ電圧Ｖ2 との電圧差｜Ｖ1 −Ｖ2｜を、連続しない一
定間隔でサンプリングするとともに、電圧差｜Ｖ1 −Ｖ
2 ｜を、移動平均させた値とすることにより、いっそう
正確な最大電力点を検出できる信頼性の優れた太陽光発
電装置を提供できる。 【００４０】さらに、制御回路において、太陽電池の最
大電力点を制御する制御部と、最大電力点と一致する電
圧を演算する演算部とを具備させ、この演算部に対して
複数の制御部を連係させるように構成すれば、複数の太
陽光発電ユニットのそれぞれの太陽電池の最大電力点を
検出し制御が可能となり、汎用性の高い優れた太陽光発
電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施例を示す概略回路構成図で
ある。 【図２】本発明に係る他の実施例を示す概略回路構成図
である。 【図３】（ａ）はサンプリング時間とコンデンサの端子
電圧との関係を示すグラフであり、（ｂ）はサンプリン
グ時間とＡ／Ｄ変換後のコンデンサの端子電圧との関係
を示すグラフである。 【図４】（ａ）は太陽電池の通常状態における電圧−電
流特性、電圧−電力特性を示す図であり、（ｂ）は太陽
電池の受光面の一部に影が生じた場合の電圧−電流特
性、電圧−電力特性を示す図である。 【符号の説明】 １，２１：太陽電池 ２，２２：制御部 ３：演算部 ４：負荷 ５，２５：スイッチ ６，２６：コンデンサ ７，２７：抵抗 １２：ＭＰＰＴ
ある。 【図２】本発明に係る他の実施例を示す概略回路構成図
である。 【図３】（ａ）はサンプリング時間とコンデンサの端子
電圧との関係を示すグラフであり、（ｂ）はサンプリン
グ時間とＡ／Ｄ変換後のコンデンサの端子電圧との関係
を示すグラフである。 【図４】（ａ）は太陽電池の通常状態における電圧−電
流特性、電圧−電力特性を示す図であり、（ｂ）は太陽
電池の受光面の一部に影が生じた場合の電圧−電流特
性、電圧−電力特性を示す図である。 【符号の説明】 １，２１：太陽電池 ２，２２：制御部 ３：演算部 ４：負荷 ５，２５：スイッチ ６，２６：コンデンサ ７，２７：抵抗 １２：ＭＰＰＴ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G05F 1/67
H01L 31/04
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 太陽電池と、該太陽電池の発電電力が供
給される負荷との間に、前記太陽電池の動作点を検出す
る検出回路を設けて成る太陽光発電装置であって、前記
検出回路は前記太陽電池で充電させ、且つ周期的に放電
させるコンデンサを具備し、該コンデンサの端子間電圧
が所定電圧に達する迄、前記コンデンサの端子間電圧を
複数時点でサンプリングするとともに、下記式（１）が
最大となる場合のサンプリング電圧値もしくはその近傍
値を前記太陽電池の動作点電圧として検出し、一定時間
経過後に前記コンデンサを放電させて、前記コンデンサ
の充電と放電とを繰り返し行うようにし、且つ初期のサ
ンプリングの電圧上昇に応じ、以降のサンプリング周期
を変更するようにしたことを特徴とする太陽光発電装
置。 ｜Ｖ1 −Ｖ2 ｜×Ｖ2 ・・・ （１） （ただし、Ｖ1 ：ある時点のサンプリング電圧Ｖ2 ：そ
の後のサンプリング電圧）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10271295A JP3439876B2 (ja) | 1995-04-26 | 1995-04-26 | 太陽光発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10271295A JP3439876B2 (ja) | 1995-04-26 | 1995-04-26 | 太陽光発電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08297516A JPH08297516A (ja) | 1996-11-12 |
| JP3439876B2 true JP3439876B2 (ja) | 2003-08-25 |
Family
ID=14334889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10271295A Expired - Fee Related JP3439876B2 (ja) | 1995-04-26 | 1995-04-26 | 太陽光発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3439876B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| EP2533127A1 (en) * | 2011-04-19 | 2012-12-12 | Mitsubishi Electric R&D Centre Europe B.V. | Apparatus for obtaining information enabling the determination of a characteristic like the maximum power point of a power source |
| JP5756348B2 (ja) * | 2011-06-14 | 2015-07-29 | シャープ株式会社 | 発電システム及び発電装置 |
| CN102355029B (zh) * | 2011-10-19 | 2014-01-08 | 中国人民解放军第四军医大学 | 电容器储能过程状态精确控制装置 |
| JP5880202B2 (ja) | 2012-03-27 | 2016-03-08 | 株式会社ソシオネクスト | Ｄｃ−ｄｃコンバータ用制御回路、ｄｃ−ｄｃコンバータ、及びｄｃ−ｄｃコンバータの制御方法 |
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-
1995
- 1995-04-26 JP JP10271295A patent/JP3439876B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08297516A (ja) | 1996-11-12 |
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