2020 Fiscal Year Annual Research Report
Modular Differential Power Processing Converter to Enhance Energy Yield of Photovoltaic Panels
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18K04078
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
鵜野 将年 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 准教授 (70443281)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 太陽電池 / 影 / コンバータ / スイッチトキャパシタ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多直列接続の太陽電池（PV: Photovoltaic）パネルで構成されるPVストリングでは，部分影が発生した場合，パネルの電気特性ばらつきが生じる。電気特性ばらつきはストリング全体の発電量の大幅低下のみならず，複数の最大電力点（MPP: Maximum Power Point）の発生に起因するMPP追尾制御の誤動作を招く。部分影による悪影響を解消する為，様々な部分影補償器が研究されているが，過去の研究で我々はその1つであるスイッチトキャパシタコンバータ（SCC: Switched Capacitor Converter）を基礎とした，モジュール単位で拡張可能なACモジュラーSCCを提案してきた。このACモジュラーSCCは直列接続されたパネルとパネルレベル補償器で構成されるモジュールを、モジュールレベル補償器を介してAC結合することで導出される。しかしモジュール間に高周波AC電流が流れる為，モジュール間を接続するケーブルインダクタンスに起因するノイズによって回路故障が危惧される。したがって，モジュール間距離を狭めて設置しなければならないという回路設置における課題を有する。
本研究ではモジュール間接続にDC結合を採用したDCモジュラーSCCを提案する。提案補償器は回路内のコンデンサがパネル電圧を受け持つことでモジュール間をDC結合するため，ケーブルインダクタンスに起因するノイズの低減が可能となり，モジュール間ケーブルの伸長により回路設置制約も緩和できる。また，パネルレベルとモジュールレベルの2レベルで補償を行い，モジュールを追加することで回路の再設計を要することなく任意にパネル数を拡張できる。試作回路を用いて部分影が発生した状況を模擬した屋内補償実験及びフィールドテストを行った結果，最大抽出電力の向上とMPPの収束を確認したことから提案補償器の有効性が示された。
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