[发明专利]太阳能电池的控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能发电系统，特别涉及适用于采用了在日射量急剧地变化的情况下也能够高效率地从太阳能电池输出发电电力的最大电力点追踪控制方式的太阳能电池的控制装置的有效的技术。

背景技术

例如有非专利文献1和专利文献1～2中记载的技术等，作为现有的太阳能电池的采用了最大电力点追踪控制方式(Maximum Power Point Tracking：MPPT)的控制装置。

上述非专利文献1中，公开了电压控制型的被称为登山法的MPPT方式(非专利文献1的图2)。登山法对根据上次测定的电流、电压求出的电力P(k-1)与根据本次测定的电流、电压求出的电力P(k)进行比较。进而，对电力进行比较后，对上次测定的电压V(k-1)与本次测定的电压V(k)的大小进行比较，通过电力和电压的比较而从4个模式中选择下一次电压的变化。通过反复这一系列的动作，能够使工作电压移动至电力的顶点。

此外，上述专利文献1中，公开了能够高速地进行最大点追踪，并且更正确地搜索最大点的太阳能发电系统(专利文献1的图2)。该专利文献1中，为了实现高速的追踪，测定、保存3点的电力，通过将3点的电力的大小关系分为三种类型，决定在下一次的MPPT中设定的电压值(专利文献1的图5、图9、图10)。例如，如果3个电力的对象关系是单调增加，则使下一次的搜索电压向正的电压方向放大，如果是单调减少，则不使电压范围变化而使下一次搜索电压向负的电压方向移动。这是因为太阳能电池的电力相对于电压的倾斜在小于最大电力点电压的电压范围中是平缓的，所以能够增大搜索范围的步长，进行高速的追踪。此外，电力的大小关系为向上突出时，使电压范围每次减少1/2地缩小搜索范围。最终，当电力与电压的关系符合收敛条件时，停止搜索。此外，停止搜索后对电力的变化进行监视，通过判断是否超过设定的阈值，检测日射量和温度的变化，继续最大电力点的搜索。

此外，上述专利文献2中，公开了能够简单并且高精度地进行太阳能电池的MPPT控制，能够提高取得电力的效率的太阳能发电系统。该专利文献2中，在控制太阳能电池时用开关元件控制连接的DC/DC转换器的电感器中流过的电流，使太阳能电池的电流从零变化至短路电流，在一定时间中取得电流-电压特性。此外，取得特性后，基于取得数据计算电力-电压特性，使工作电压变化至输出最大电力的电压。通过按一定时间间隔实施这样的特性取得、电压变化，即使发生日射量等的变化也能够追踪最大电力点。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：C.Liu,B.et.al,“ADVANCED ALGORITHM FOR MPPT CONTROL OF PHOTOVOLTAIC SYSTEMS”,Canadian Solar Buildings Conference,2004

非专利文献2：“Comparison of Photovoltaic Array Maximum Power Point Tracking Techniques”,Esram,T.et.al,Energy Conversion,IEEE Transactions on,June 2007,Volume:22,Issue:2,PP:439-449

专利文献

专利文献1：日本特开2011-171348号公报

专利文献2：日本特许第4294346号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，关于包括上述非专利文献1和专利文献1～2的现有的太阳能电池的采用了MPPT的控制装置，本发明人进行了研究，结果得出了以下结论。

例如，上述非专利文献1所示的MPPT系统中，对于日射量和温度没有变化的静态特性，能够追踪最大电力点附近。但是，日射量急剧地变化的情况下，因为较大地偏离最大电力点后，重新进行登山(山登り)，所以电力发生较大的损失。因此，考虑以高速的时序(timing)实施登山，缩短直到最大电力点的到达时间，削减电力损失。但是，登山法的高速化的效果仅对于一定的日射量变化的速度有效，日射量以比该速度慢的速度变化的情况下，存在MPPT中指示的电压偏离实际的最大电力点电压，发生新的电力损失的课题。