部分陰を有する太陽光発電システムの最適動作制御法の研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15560254
• Research Institution: Tokyo Denki University
• Principal Investigator: 羽根吉 寿正 東京電機大学, 理工学部, 教授 (90120120)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 泉 智紀 東京電機大学, 理工学部, 講師 (40339073) ; 横山 智紀 東京電機大学, 理工学部, 助教授 (60307668)
• Keywords: 太陽光発電 / 部分陰 / クリーンエネルギー / チョッパ回路 / 最大電力追従制御 / 瞬時短絡補正法 / 太陽電池モジュール / ソーラセル

Research Abstract

太陽電池の出力特性は気象条件に影響される。従って、太陽電池から電力を高効率で得るためにはチョッパ回路などの変換器を用いて最大電力追従制御(MPPT)することが必要となる。太陽電池には最適動作点と呼ばれる点が一つだけ存在する。しかし、太陽電池に部分陰が形成された場合には、一般的なMPPT制御として、「山登り法」があるが、太陽電池上に部分陰が形成され、電力特性に2つ以上の極値ができた時「山登り法」を用いると、最大電力点でなく部分的極大点で動作することがある。そのような状況において、システムは部分的極大点で動作し、電力の最も高い最適動作点において動作しない場合がある。そこで、出力特性を瞬時に測定して最大電力点を得る瞬時短絡測定法を提案した。提案法を用いて、部分陰を有する太陽電池システムにおいても、最大電力点を探索する「瞬時短絡測定法」をMPPT制御に適用することにより、最大電力制御を行うことのできる太陽光発電システムを実現した。
太陽光発電システムの最適動作制御法は、太陽電池モジュールに部分陰が形成され、太陽電池の定常特性が変化した時に、MPPT制御を行った結果、部分的極大点である非最大点で動作した場合、瞬時短絡測定法に切り替えることで過渡応答特性を取得し、定常特性を算出することができた。その後、最大電力点の通流率を求め、最大電力点で動作することができた。この実験により太陽電池のMPPT制御は、瞬時短絡測定法を適用することで、最大電力制御が可能であることを示した。

Research Products

• [Publications] T.Yokoyama, T.Haneyoshi: "A Study of Digital Instantaneous Value Control with Filter Capacitor Current Compensation for the PWM inverter"The Institute of Electrical Engineers of Japan, Trans.on Industry Applications. Vol.123 No.5. 500-506 (2003)
• [Publications] 羽根吉寿正, 里見忠篤: "次世代太陽光発電システムの最大電力制御の研究開発"東京電機大学フロンティア共同センター研究報告書. 47-50 (2004)
• [Publications] A.Umemura, T.Haneyoshi: "Pulse Raise & Lower Point Calculation Method for Model Following Controlled PWM Inverter"Proceedings of the Society of Instrument and Control Engineers. MPIII. 2367-2372 (2003)
• [Publications] A.Umemura, T.Haneyoshi: "A Pulse Width Calculation Method for MFC PWM Inverter with High Resonance-Frequency"Proceedings of 6th Japan-France Congress on Mechatronics and 4th Asia-Europe Congress on Mechatronics. Vol.5-23. 623-628 (2003)