| 簡易MPPT付き充電器 |
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図1に示すように太陽電池は
入射光強度によって出力できる電流値が異なります。
そのため、太陽電池から効率よく電力を取り出すためにMPPT（最大電力点制御）という制御が重要になります。
良くあるタイプのMPPT制御は、太陽電池からの取り出し電流値を制御するため、マイコンで複雑なプログラムを組み制御しているようです。
なぜ複雑な制御になるかというと、グラフを見るとわかる通り或る電流値において電力が最大になるポイントが、2箇所ある場合があります。（図1の△ポイ
ント）
そのため実際に電流値を多少変化させながらどちらの点にいるのか確認をします。
もちろん確認中に、入射光強度が変わったりするので、計算し直したりといろんな条件が考えられ、計算時間も数秒から数十秒かかります。
簡易MPPTではアナログ回路で、16V付近の一定電圧になるように制御することで、９５％程度の効率を得ます。
マイコンは要りません。
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図1 太陽電池の特性例
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図２ 簡易MPPT付き 昇圧充電回路回路図
（クリックで詳しく見る）
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図2の回路図はLTC1624による昇圧インバータを
OPアンプで制御しています。
OPアンプはV1の電圧と、太陽電池（PV)の電圧を比較し太陽電池の電圧が上昇してゆくと、昇圧インバータの出力電流を減らし増やし、太陽電池電圧が一定に
なるよう制御します。
LTC1624のデータシートにはIthピンで電流制限を掛ける動作は記載されていませんが、内部ブロック図を見るとIthピンに加える電圧をコント
ロールすることで入力電流を制御できることがわかります。
インダクタ電流検知型インバータのICではIthに相当する位相補償用ピンが必ずあるので、同様のコントロールができます。
uSec単位の速度でMPPTコントロールされ、非常に高速です。
よくあるMPPT回路はコントロール用マイコンのADコンバータとPWM出力を利用しているので、
- スイッチング速度を上げられない
- 制御ループの速度を上げられない
という問題点があります。
図2の回路図の回路と、マイコンを組み合わせると完全なMPPTが構成できます。
太陽電池温度と入射光強度（入力電流値）による、太陽電池パネル電圧の変化をテーブル化しておき、 マイコンは太陽電池温度センサと入力電流センサの
データで最適基準電圧V1をテーブルから取り出しコントロール電圧として適用する。
そうすることで、入射光強度、太陽電池温度にあわせた最適な太陽電池電圧にすることができ、このコントロールは入射光強度の変化に追
随すれば良いので低速安価なマイコンが使用できます。
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マイコンを使用せず、アナログ回路で簡単高速な簡易MPPTを実現します。
簡易MPPTは昇圧型のインバータを、太陽電池電圧でコントロールする方式です。
アナログ回路で簡単に構成でき、動作が高速です。 完全な最適点制御ではないのですが、計算上95%以上の効率で電力を取り出せます。
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太陽電池発電独立系
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図３ 120Vバス独立系ブロック図
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直流動作できる機器
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電球置き換え球状蛍光ランプ、白熱電球、インバータ電子レンジ、DCアダプター利用の機器、
パソコン等
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メリット
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効率がよい、DCACインバータ不要、DCACインバータ容量の制限を受けない
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問題点
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接続時に火花がでる、接点の寿命が短くなる。 直流動作できない機器もある(50Hzや
60Hzで擬似正弦波とすると良い)
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図４ 独立系用 簡易MPPT付きDC120Vインバータ回路図
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この回路は実際に試験中です。 この回路の変換効率は９３％程度
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従来のAC100V用のスイッチは寿命が短くなるので、木下電機では火花の出ない「直流用半導体リレー」も開発中
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太陽電池を用い独立系システムを構築し
ます。
木下電機のアイディアは、
直流120Vバスです。
最近の電気製品の電源部は、スイッチング電源やインバータ制御となっており、コンセントから供給される交流100Vをそのまま直流に整流し利用していま
す。
それならば、DCACインバータを用いないで、最初から直流で供給すれば良いのです。
蓄電池は12V鉛バッテリー直列9個とし、直流バスにフューズ、ブレーカを介して直接接続！
DCACインバータの容量に左右されず、電子レンジでも、ヒータでも利用できます。
ただし直流動作が可能なことを確認した機器のみ使用し、利用者の責任において運用して
下さい。
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太陽電池
