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JPH07225624A - 太陽光発電システムの最大電力出力制御方法 - Google Patents

太陽光発電システムの最大電力出力制御方法

Info

Publication number
JPH07225624A
JPH07225624A JP6017993A JP1799394A JPH07225624A JP H07225624 A JPH07225624 A JP H07225624A JP 6017993 A JP6017993 A JP 6017993A JP 1799394 A JP1799394 A JP 1799394A JP H07225624 A JPH07225624 A JP H07225624A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
maximum
voltage
power
point
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP6017993A
Other languages
English (en)
Inventor
Mitsuaki Okamoto
光明 岡本
Akio Kitamura
章夫 北村
Keiichiro Takada
啓一郎 高田
Yasukazu Natsuda
育千 夏田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kansai Electric Power Co Inc
Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Kansai Electric Power Co Inc
Nissin Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kansai Electric Power Co Inc, Nissin Electric Co Ltd filed Critical Kansai Electric Power Co Inc
Priority to JP6017993A priority Critical patent/JPH07225624A/ja
Publication of JPH07225624A publication Critical patent/JPH07225624A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の太陽電池アレイ又はモジュールの直列
接続により、そのP−V特性に複数の極大点が現出した
場合であっても、実際上の最大電力となる極大点を確実
に検出し、その最大電力で動作電圧を追従制御すること
にある。 【構成】 出力特性の異なる複数の太陽電池アレイ又は
モジュールを直列接続したことによりその出力電力Pの
極大点a,bが複数存在する太陽光発電システムを出力
制御するに際して、最低電圧V0 〔又は開放電圧Voc〕
を開始点xとして、開放電圧Voc〔又は最低電圧V0
の電圧最大限まで動作電圧Vを所定のステップ電圧幅で
変化させ、出力電力Pのすべての極大点a,bをそれぞ
れ検出した上で、電圧最大限を折り返し点yとして、そ
の折り返し点yから動作電圧Vを所定のステップ電圧幅
で変化させ、検出した極大点a,bのうちで最大電力P
maxとなる極大点bへ移行させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は太陽光発電システムの最
大電力出力制御方法に関し、詳しくは、太陽電池を利用
した太陽光発電システムにおいて、出力電力が最大とな
るように動作電圧を追従させて制御する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、クリーンな新エネルギー源として
太陽光発電システムが利用されつつあり、一般家庭用電
源としての太陽電池アレイ又はモジュール〔以下、太陽
電池アレイ等という〕と電力会社からの電力系統とを結
合させた電源系統連系システムが注目されている。
【0003】この種の太陽光発電システムは、太陽電池
セルの集合体からなる太陽電池アレイ等で発生した直流
電力をインバータにより所望の交流電力に変換して、一
般家庭内の負荷に電力を供給すると共に余剰の交流電力
を電力系統の系統電源に送電するようにしている。
【0004】上述した構成からなる太陽光発電システム
における太陽電池アレイ等の出力は、図2に示すように
凸状のP−V特性を有するのが一般的である。このP−
V特性では、最低電圧V0 〔0V〕から動作電圧Vを上
昇させていくと、出力電力Pが次第に増加して所定の動
作電圧Vで、出力電力Pが最大電力Pmax となる極大点
Aに達する。その後、動作電圧Vを上昇させていくと、
出力電力Pが次第に減少して最終的に動作電圧Vが開放
電圧Vocに達すると、出力電力Pが0となる。
【0005】このようなP−V特性に基づいて、太陽光
発電システムでは太陽電池アレイ等の出力を効率よく利
用するため、太陽電池アレイ等の出力電力Pが常に最大
電力Pmax となるように動作電圧Vを適正に制御する最
大電力出力制御方法が採用されている。
【0006】この最大電力出力制御方法は、例えば、最
低電圧V0 〔0V〕を開始点xとして、動作電圧Vを所
定のステップ電圧幅で変化させ、そのステップごとに出
力電力Pを検出し、今回のステップで検出された出力電
力Pと前回のステップで検出された出力電力Pとを比較
する。尚、開始点xは開放電圧Vocとすることも可能で
ある。
【0007】そして、今回のステップでの出力電力Pが
前回のステップでの出力電力Pよりも増加している場合
には、出力電力Pが最大電力Pmax となる極大点Aに達
していないため、動作電圧Vをステップ電圧幅だけ持ち
上げた電圧に設定し、逆に、今回のステップでの出力電
力Pが前回のステップでの出力電力Pよりも減少してい
る場合には、出力電力Pが最大電力Pmax となる極大点
Aを過ぎているため、動作電圧Vをステップ電圧幅だけ
下げた電圧に設定する。
【0008】上述したようなステップごとの出力電力P
の比較を繰り返すことにより、太陽電池アレイ等の出力
電力Pが常に最大電力Pmax となる動作領域mで動作電
圧Vを追従させてインバータを駆動制御するようにして
いる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したよ
うに単一の太陽電池アレイ等の出力は、通常、図2に示
すように凸状のP−V特性を有するが、複数の太陽電池
アレイ等を直列に接続して使用する場合、例えば、直列
接続された二つの太陽電池アレイ等を方位を異ならせて
配置〔一方を南向き配置、他方を西向き配置〕した場
合、これら太陽電池アレイ等の全出力は、図3に示すよ
うに出力電力Pの極大点a,bが二つ存在することがあ
る。尚、このように出力電力Pの極大点a,bが二つ存
在する現象は、直列接続された複数の太陽電池アレイ等
を同一方位に向けて配置した場合であっても、雲や樹
木、建造物などの影により発生する場合がある。
【0010】いずれの場合にしても、太陽電池アレイ等
の出力において出力電力Pの極大点a,bが二つ以上存
在すると、以下のような問題が生じる。
【0011】即ち、従来の最大電力出力制御方法では、
図2に示すように最低電圧V0 〔又は開放電圧Voc〕を
開始点xとして、動作電圧Vを所定のステップ電圧幅で
変化させ、そのステップごとに出力電力Pを検出してい
った時に、最初に検出した極大点Aを最大電力Pmax と
して動作領域を設定し、その動作領域で動作電圧Vを追
従制御するようにしている。
【0012】従って、例えば、二つの極大点a,bが同
一の出力電力Pである場合には問題ないが、二つの極大
点a,bが異なる出力電力Pである場合に問題がある。
即ち、図3に示すように動作電圧Vを所定のステップ電
圧幅で変化させ、そのステップごとに出力電力Pを検出
していった時、最初に検出した一方の極大点aが他方の
極大点bよりも出力電力Pが小さい場合、その最初に検
出した一方の極大点aを最大電力として動作領域を設定
し、その動作領域で動作電圧Vを追従制御するため、実
際上の最大電力Pmax である他方の極大点bを検出せ
ず、実際上の最大電力Pmax で動作電圧Vを追従制御す
ることができない。
【0013】そこで、本発明は上記問題点に鑑みて提案
されたもので、その目的とするところは、複数の太陽電
池アレイ等を直列接続することにより、それら太陽電池
アレイ等のP−V特性に複数の極大点が現出した場合で
あっても、実際上の最大電力となる極大点を確実に検出
し、その最大電力で動作電圧を追従制御し得る太陽光発
電システムの最大電力出力制御方法を提供することにあ
る。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の技術的手段として、本発明は、出力特性の異なる複数
の太陽電池アレイ等を直列接続したことによりその出力
電力の極大点が複数存在する太陽光発電システムを出力
制御するに際して、開放電圧又は最低電圧のいずれかを
開始点として、最低電圧又は開放電圧の電圧最大限まで
動作電圧を所定のステップ電圧幅で変化させ、出力電力
のすべての極大点をそれぞれ検出した上で、電圧最大限
を折り返し点として、その折り返し点から動作電圧を所
定のステップ電圧幅で変化させ、検出した極大点のうち
で最大電力となる極大点へ移行させるようにしたことを
特徴とする。
【0015】
【作用】本発明方法では、開放電圧又は最低電圧のいず
れかを開始点として、まず、最低電圧又は開放電圧の電
圧最大限まで動作電圧を変化させるため、出力電力のす
べての極大点を検出することにより、それら極大点のう
ちで最大電力となる極大点を判別できる。その結果、電
圧最大限を折り返し点として、動作電圧を最大電力とな
る極大点へ移行させることによりその最大電力で追従制
御できる。
【0016】
【実施例】本発明に係る太陽光発電システムの最大電力
出力制御方法の実施例を図1(a)(b)に示して説明
する。
【0017】図1(a)は太陽光発電システムにおける
太陽電池アレイ等のP−V特性の一例を示し、例えば、
二つの太陽電池アレイ等を直列接続し、その一方を南向
き配置、他方を西向き配置した場合や、直列接続された
二つの太陽電池アレイ等を同一方位に向けて配置した場
合であっても、雲や樹木、建造物などの影により発生す
る場合などに、このP−V特性では二つの極大点a,b
を有する。尚、この例では、二つの極大点a,bのう
ち、一方の極大点aが他方の極大点bよりも出力電力P
が小さいものとする。
【0018】本発明方法では、これら二つの太陽電池ア
レイ等を具備した太陽光発電システムを出力制御するに
際して、最低電圧V0 〔又は開放電圧Voc〕を開始点x
として、まず、開放電圧Voc〔又は最低電圧V0 〕の電
圧最大限まで動作電圧Vを所定のステップ電圧幅で変化
させる。
【0019】この時、そのステップごとに出力電力Pを
検出し、今回のステップで検出された出力電力Pと前回
のステップで検出された出力電力Pとを比較する。この
比較により、今回のステップでの出力電力Pが前回のス
テップでの出力電力Pよりも増加している場合には、出
力電力Pが極大点a,bに達していないことになり、逆
に、今回のステップでの出力電力Pが前回のステップで
の出力電力Pよりも減少している場合には、出力電力P
が極大点a,bを過ぎていることになる。このようにし
て出力電力Pのすべての極大点a,bをそれぞれ検出
し、それら各極大点a,bでの出力電力Pの大きさを比
較することにより、それら各極大点a,bのうちで最大
電力Pmax となる極大点bを判別する。
【0020】その上で、開放電圧Voc〔又は最低電圧V
0 〕の電圧最大限を折り返し点yとして、その折り返し
点yから動作電圧Vを所定のステップ電圧幅で変化さ
せ、検出した極大点a,bのうちで最大電力Pmax とな
る極大点bへ移行させて終了点zとし、その極大点bを
最大電力Pmax として動作領域mを設定し、その動作領
域mで動作電圧Vを追従させてインバータを駆動制御す
る。
【0021】上述した例での最大電力出力制御では、一
方の極大点aが他方の極大点bよりも小さい場合につい
て説明したが、朝夕などの日射時間帯によっては、図1
(b)に示すように一方の極大点aが他方の極大点bよ
りも大きくなって逆転することもある。この場合も、最
低電圧V0 〔又は開放電圧Voc〕を開始点xとして電圧
最大限まで動作電圧Vを変化させ、その電圧最大限を折
り返し点yとして、その折り返し点yから動作電圧Vを
変化させて最大電力Pmax となる極大点aへ移行させて
終了点zとする一連の制御を所定時間の経過後に再度実
行することにより、逆転した最大電力Pmax となる一方
の極大点aを検出し、その極大点aに基づく動作領域m
で動作電圧Vを追従制御する。
【0022】このように、朝夕などの日射時間帯によ
り、各極大点a,bの出力電力Pが大小逆転する場合で
あっても、上述した一連の制御を所定時間間隔で繰り返
し実行し、その日射時間帯での最大電力Pmax となる極
大点a,bを検出することによって、日射時間帯にかか
わらず実際上の最大電力Pmax となる極大点a,bを正
確に検出できて、その実際上の最大電力Pmax で動作電
圧Vを確実に追従制御できる。
【0023】
【発明の効果】本発明に係る太陽光発電システムの最大
電力出力制御方法によれば、複数の太陽電池アレイ等を
直列接続することによりその出力特性に複数の極大点を
有する場合であっても、それら極大点のうちで最大電力
となる極大点を動作領域として動作電圧を常に追従制御
させることが確実に行なえ、太陽光発電システムを効率
よく稼働させることができてその実用的価値は大であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)(b)は二つの太陽電池アレイ等の直列
接続により二つの極大点を有するP−V特性に基づく本
発明方法の二例を説明するための波形図
【図2】太陽電池アレイ等単体のP−V特性に基づく従
来の最大電力出力制御方法を説明するための波形図
【図3】二つの太陽電池アレイ等を直列接続した場合に
二つの極大点を有するP−V特性を示す波形図
【符号の説明】 P 出力電力 V 動作電圧 a,b 極大点 V0 最低電圧 Voc 開放電圧 Pmax 最大電力 x 開始点 y 折り返し点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高田 啓一郎 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地 日 新電機株式会社内 (72)発明者 夏田 育千 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地 日 新電機株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 出力特性の異なる複数の太陽電池アレイ
    又はモジュールを直列接続したことによりその出力電力
    の極大点が複数存在する太陽光発電システムを出力制御
    するに際して、開放電圧又は最低電圧のいずれかを開始
    点として、最低電圧又は開放電圧の電圧最大限まで動作
    電圧を所定のステップ電圧幅で変化させ、出力電力のす
    べての極大点をそれぞれ検出した上で、電圧最大限を折
    り返し点として、その折り返し点から動作電圧を所定の
    ステップ電圧幅で変化させ、検出した極大点のうちで最
    大電力となる極大点へ移行させるようにしたことを特徴
    とする太陽光発電システムの最大電力出力制御方法。
JP6017993A 1994-02-15 1994-02-15 太陽光発電システムの最大電力出力制御方法 Withdrawn JPH07225624A (ja)

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