複数の太陽光発電システムと商用電源との連係システムの研究

• Project/Area Number: 25918021
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 工学Ⅱ-A(電気・電子系)
• Research Institution: National Institute of Technology, Kumamoto College
• Principal Investigator: 俣村 英浩 熊本高等専門学校, 技術・教育支援センター, 技術職員
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥300,000 (Direct Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2013: ¥300,000 (Direct Cost: ¥300,000)
• Keywords: 複数の太陽電池 / 最大電力追尾方式 / PLL自動連係インバータ

Research Abstract

太陽光強度が変化しても太陽電池から最大電力を取り出し、蓄電池に充電するシステムを製作し、所期の目的をほぼ達成できた。本システムの特長である最大電力追尾方式は、太陽電池の出力電圧や電流の計測や、これらを用いた電力の演算を必要とせず、広く用いられている安価なDC-DCコンバータ用の制御ICのみで構成できる点である。通常のDC-DCコンバータでは入力電圧や負荷電流が変化しても出力電圧が一定になるよう制御されて、定電圧電源を構成している。本システムでは、この制御ICを使ってDC-DCコンバータの入力電圧すなわち太陽電池の出力電圧を一定になるよう制御している。太陽電池の出力電流・電圧特性(内部抵抗)を制御ループに取込んでいる。太陽電池の出力電圧が一定に保たれた状態では、太陽光強度が変化してもその時点での最大出力の97～100%が得られることが実験を通して確認された。ただし、年間4回程度(春夏秋冬の四季ごと)の電圧設定が必要である。
実験装置の製作に手間取ったため、年間を通した十分なフィールドテストができなかったが、冬の時点では、先に述べたように最大出力の97～100%が得られている。つづいて、太陽電池の出力電流と出力電圧を取込んで正確な最大電力追尾方式を行ったシステムと、本システムの年間の総エネルギー量の比較を実施したい。正確な最大電力追尾方式は、この追行(電圧・電流の計測と最大電力の計算等)にエネルギーを消費するので、小電力の太陽電池システムでは、本方式の方が適していると思われる。
なお、本システムは太陽電池が複数台の場合にも応用できる。この場合、太陽電池ごとに本システムを設け、すべての出力を負荷に並列接続すれば良いので、複数の太陽電池の利用にも拡張が容易である。このようにして合計された直流電力は、PLL自動連係インバータで商用交流電源に連係されるが、この実験はまだしていないので、引続き実施したい。