DE602004011280T2

DE602004011280T2 - Apparat für Maximalleistungfolgeregelung.

Info

Publication number: DE602004011280T2
Application number: DE602004011280T
Authority: DE
Inventors: Kotaro Nakamura; Masao Mabuchi; Shinichi Hosomi; Hironobu Hisashi
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2003-03-11
Filing date: 2004-02-18
Publication date: 2009-01-15
Anticipated expiration: 2024-02-19
Also published as: CN1538262A; US7045991B2; JP3548765B1; CN100371843C; EP1457857A3; KR20040080956A; DE602004011280D1; KR100571264B1; EP1457857B1; EP1457857A2; JP2004272803A; US20040245967A1

Description

Stand der Technik
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung, wobei in einem verteilten Energieerzeugungssystem, das einen Energieerzeuger zum Erzeugen von Gleichstrom, wie zum Beispiel einen Wasserkraft-Energieerzeuger oder einen Windkraft-Energieerzeuger, und eine Energieaufbereitungsvorrichtung (im Folgenden einfach als "Energieaufbereiter" bezeichnet) zum Umwandeln der Gleichstromleistung von dem Energieerzeuger in Wechselstromleistung und zum Zuführen der umgewandelten Wechselstromleistung zu einem System oder dergleichen enthält, ein optimaler Wirkungsgrad der Energieerzeugung entsprechend der Ausgangskennlinie des Energieerzeugers im Inneren des Energieaufbereiters erhalten werden kann.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Allgemein werden verschiedene Systeme wie zum Beispiel ein Wasserkraft-Energieerzeugungssystem, ein Windkraft-Energieerzeugungssystem, ein Solarenergieerzeugungssystem oder ein Brennkraftmaschinen-Energieerzeugungssystem als ein verteiltes Energieerzeugungssystem vorgeschlagen.
Bei einem solchen verteilten Energieerzeugungssystem wird Gleichstrom, der in einem Energieerzeuger erzeugt wird, in einem Umformer innerhalb eines Energieaufbereiters in Wechselstrom umgewandelt, und der Wechselstrom wird an verbraucherelektronische Lastabnehmer oder an Systeme kommerzieller Energiequellen abgegeben.
Um den Wirkungsgrad der Energieerzeugung eines solchen verteilten Energieerzeugungssystems zu verbessern, sind schon viele Arten von Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtungen vorgeschlagen worden, die auf einer Beziehung zwischen der Ausgangsleistung eines Energieerzeugers und einer Arbeitsgleichspannung eines Umformers innerhalb des Energieaufbereiters, das heißt, einer Ausgangsspannung des Energieerzeugers, basieren, wobei die Arbeitsgleichspannung so eingestellt wird, dass ein Leistungspunkt einer Ausgangsleistung des Energieerzeugers rasch auf einen Maximalleistungspunkt nachrückt.
15 ist eine erläuternde Ansicht, die Kennlinien (V-P-Kennlinien) von Gleichstrom und Gleichspannung in einem allgemeinen Solarenergieerzeuger veranschaulicht.
Obgleich die Kennlinie in einem Solarenergieerzeuger, wie in 15 veranschaulicht, bergförmig ist, ist es möglich, den Wirkungsgrad der Energieerzeugung des Solarenergieerzeugers zu maximieren, indem die Arbeitsgleichspannung des Umformers so gesteuert wird, dass der Leistungspunkt die Spitze der Bergform, das heißt den Maximalleistungspunkt, erreicht.
Jedoch schwankt die V-P-Kennlinie in einem Solarenergieerzeuger in Abhängigkeit von der Sonneneinstrahlung, und der Maximalleistungspunkt ändert sich ebenfalls entsprechend den Änderungen der Einstrahlung.
Es ist darum bekannt, bei herkömmlichen Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtungen eine Gradientenmethode zu verwenden (siehe zum Beispiel die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2000-181555 ). 16 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Betriebsalgorithmus einer allgemeinen Gradientenmethode in einer einfachen Form veranschaulicht.
Gemäß der herkömmlichen Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung aus der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2000-181555 wird eine Arbeitsgleichspannung eines Umformers je spezifizierter Spannung
justiert, und die Ausgangsleistungen von Solarbatterien vor und nach der Justierung werden miteinander verglichen, wobei, wenn die Ausgangsleistung größer geworden ist, die Arbeitsgleichspannung um eine spezifizierte Spannung
in derselben Richtung wie beim vorherigen Mal geändert wird, während sie um eine spezifizierte Spannung
in einer dem vorherigen Mal entgegengesetzten Richtung geändert wird, um zu bewirken, dass ein Leistungspunkt der Ausgangsleistung einen Maximalleistungspunkt Pmax entsprechend den Änderungen der Arbeitsgleichspannungen erreicht, und wobei die Arbeitsgleichspannung im Moment des Erreichens als ein optimaler Wert erhalten wird.
Gemäß dieser Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung erreicht der Leistungspunkt einen Maximalleistungspunkt, indem die auf diese Weise erhaltene Arbeitsgleichspannung für den Umformer so eingestellt wird, dass der Wirkungsgrad der Energieerzeugung der Solarbatterien maximiert werden kann.
In dieser Hinsicht unterscheiden sich solche V-P-Kennlinien auch in Abhängigkeit vom Energieerzeuger-Typ. 17 ist eine erläuternde Ansicht, die V-P-Kennlinien eines Energieerzeugers vom dynamischen Typ veranschaulicht, und 18 veranschaulicht V-P-Kennlinien eines Wasserkraft-Energieerzeugers unter den Energieerzeugern vom dynamischen Typ.
Auf diese Weise unterscheiden sich die V-P-Kennlinien der Energieerzeuger auch in Abhängigkeit vom Energieerzeuger-Typ, wie aus einem Vergleich der V-P-Kennlinien des Solarenergieerzeugers von 15 und der V-P-Kennlinien der Energieerzeuger, die in den 17 und 18 veranschaulicht sind, zu erkennen ist.
Allgemein schwanken im Fall eines Solarenergieerzeugers die V-P-Kennlinien in Abhängigkeit von Veränderungen der Sonneneinstrahlung, wie in 19A veranschaulicht, während im Fall eines Energieerzeugers vom dynamischen Typ die V-P-Kennlinien in Abhängigkeit von Änderungen der Dynamik schwanken (das heißt, Änderungen beim Wasservolumen im Fall eines Wasserkraft-Energieerzeugers, Änderungen der Windkraft im Fall eines Windkraft-Energieerzeugers oder Änderungen des Gasvolumens im Fall eines Gasmotor-Energieerzeugers), wie in 19B veranschaulicht.
Aus einem Vergleich der V-P-Kennlinien eines Solarenergieerzeugers und der V-P-Kennlinien eines Energieerzeugers vom dynamischen Typ lässt sich erkennen, dass Spannungsänderungen von Maximalleistungspunkten in Abhängigkeit von Änderungen der Einstrahlung im Fall eines Solarenergieerzeugers relativ klein sind, wie in 19A veranschaulicht, während die Spannungsänderungen von Maximalleistungspunkten in Abhängigkeit von Änderungen der Dynamik im Fall eines Energieerzeugers vom dynamischen Typ relativ groß sind, wie in 19B veranschaulicht.
Wenn wir uns eine herkömmliche Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung ansehen, so ist im Fall eines Solarenergieerzeugers der Zeitraum, der benötigt wird, um den Leistungspunkt unter Verwendung der Gradientenmethode den Maximalleistungspunkt erreichen zu lassen, nicht so lang, dass der Wirkungsgrad der Energieerzeugung geschmälert wird, obgleich es eine Zeit dauert, da die Spannungsänderungen von Maximalleistungspunkten in Abhängigkeit von Änderungen der Einstrahlung relativ klein sind, wie in 19A veranschaulicht, wohingegen es im Fall zum Beispiel eines Energieerzeugers vom dynamischen Typ eine lange Zeit dauert, bis der Leistungspunkt unter Verwendung lediglich einer herkömmlichen Gradientenmethode den Maximalleistungspunkt erreicht hat, wobei die Folgegeschwindigkeit gering ist, da die Spannungsänderungen von Maximalleistungspunkten in Abhängigkeit von Änderungen der Dynamik relativ groß sind, wie in 19B veranschaulicht, so dass zu befürchten ist, dass der Wirkungsgrad der Energieerzeugung während dieser Zeit geschmälert wird.
Eine Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus WO-A-03/012569 bekannt.
Kurzdarstellung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung basiert auf diesen Punkten, und es ist eine Aufgabe, eine Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist zu bewirken, dass ein Leistungspunkt eines Energieerzeugers, wie zum Beispiel eines Energieerzeugers vom dynamischen Typ, in dem Spannungsänderungen von Maximalleistungspunkten in Abhängigkeit von Änderungen der Dynamik groß sind, rasch auf einen Maximalleistungspunkt nachrückt, so dass sein Wirkungsgrad der Energieerzeugung auf einen günstigen Wert gebracht werden kann.
Zum Erreichen dieser Aufgabe ist die Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung nach Anspruch 1.
Dementsprechend ist die Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung so konfiguriert, dass eine Näherungsfunktion, die zu einem Maximalleistungspunkt in Beziehung steht, der dem Ausgangspegel des Energieerzeugers von Kennlinien der Ausgangsleistung und der Arbeitsspannung entspricht, gespeichert wird, ein Arbeitsspannungswert, welcher der momentanen Ausgangsleistung entspricht, auf der Grundlage der Näherungsfunktion berechnet wird und dieser Arbeitsspannungswert als ein Arbeitsspannungswert des Umformers eingestellt wird, um zu bewirken, dass der Leistungspunkt, der zu der Ausgangsspannung in Beziehung steht, entsprechend dem Ausgangspegel des Energieerzeugers auf den Maximalleistungspunkt nachrückt. Mit dieser Konfiguration des Verwendens ei ner Näherungsfunktion kann die Folgezeit, die benötigt wird, um den Leistungspunkt in die Nähe des Maximalleistungspunktes rücken zu lassen, beträchtlich verkürzt werden, so dass das Nachrücken auf den Maximalleistungspunkt auch dann rasch ausgeführt werden kann, wenn der Energieerzeuger ein Energieerzeuger vom dynamischen Typ oder dergleichen ist, in dem Änderungen der Maximalleistungspunkte mit Bezug auf Änderungen der Dynamik groß sind, und es ist dementsprechend möglich, den Wirkungsgrad der Energieerzeugung zu verbessern.
Gemäß der Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung enthält der Steuerteil einen Spannungswertberechnungsteil, der einen Arbeitsspannungswert, welcher der momentanen Ausgangsleistung des Energieerzeugers entspricht, auf der Grundlage der Näherungsfunktion berechnet, einen Spannungswerteinstellteil, der den Arbeitsspannungswert, der durch den Spannungswertberechnungsteil berechnet wurde, als einen Arbeitsspannungswert des Umformers einstellt, und einen Beurteilungsteil, der einen Arbeitsspannungswert, welcher der momentanen Ausgangsleistung in dem Spannungswertberechnungsteil entspricht, bei Einstellung des Arbeitsspannungswertes in dem Spannungswerteinstellteil berechnet und der beurteilt, ob ein absoluter Wert einer Differenz zwischen dem berechneten Arbeitsspannungswert und dem momentanen Arbeitsspannungswert innerhalb einer spezifizierten Schwelle liegt oder nicht, wobei, wenn durch den Beurteilungsteil beurteilt wird, dass der absolute Wert der Differenz zwischen den Arbeitsspannungswerten innerhalb der spezifizierten Schwelle liegt, erkannt wird, dass der Leistungspunkt, der zu der Ausgangsleistung in Beziehung steht, die dem Ausgangspegel des Energieerzeugers entspricht, die Nähe des Maximalleistungspunktes erreicht hat.
Dementsprechend ist die Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung so konfiguriert, dass, wenn ein Arbeitsspannungswert in dem Spannungswerteinstellteil eingestellt wird, ein Arbeitsspannungswert, welcher der momentanen Ausgangsleistung des Energieerzeugers entspricht, auf der Grundlage der Näherungsfunktion berechnet wird und beurteilt wird, ob ein absoluter Wert einer Differenz zwischen dem berechneten Arbeitsspannungswert und dem momentanen Arbeitsspannungswert innerhalb einer spezifizierten Schwelle liegt oder nicht, wobei, wenn beurteilt wird, dass der absolute Wert der Differenz zwischen den Arbeitsspannungswerten innerhalb der spezifizierten Schwelle liegt, erkannt wird, dass der Leistungspunkt, der zu der Ausgangsleistung in Beziehung steht, die dem Ausgangspegel des Energieerzeugers entspricht, die Nähe des Maximalleistungspunktes erreicht hat. Mit dieser Konfiguration des Verwendens einer Näherungsfunktion kann die Folgezeit, die benötigt wird, um den Leistungspunkt in die Nähe des Maximalleistungspunktes rücken zu lassen, beträchtlich verkürzt werden, so dass das Nachrücken auf den Maximalleistungspunkt auch dann rasch ausgeführt werden kann, wenn der Energieerzeuger ein Energieerzeuger vom dynamischen Typ oder dergleichen ist, in dem Änderungen der Maximalleistungspunkte mit Bezug auf Änderungen der Dynamik groß sind, und es ist dementsprechend möglich, den Wirkungsgrad der Energieerzeugung zu verbessern.
Gemäß der Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist der Steuerteil so konfiguriert, dass der Arbeitsspannungswert des Umformers so eingestellt wird, dass der Leistungspunkt, der zu der Ausgangsleistung des Energieerzeugers in Beziehung steht, den Maximalleistungspunkt unter Verwendung einer Gradientenmethode zur Maximalleistungsfolgeregelung erreicht, wenn erkannt wurde, dass der Leistungspunkt, der zu der Ausgangsleistung in Beziehung steht, die dem Ausgangspegel des Energieerzeugers entspricht, die Nähe des Maximalleistungspunktes erreicht hat.
Dementsprechend ist die Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung so konfiguriert, dass der Arbeitsspannungswert des Umformers so eingestellt wird, dass der Leistungspunkt, der zu der Ausgangsleistung des Energieerzeugers in Beziehung steht, den Maximalleistungspunkt unter Verwendung einer Gradientenmethode zur Maximalleistungsfolgeregelung erreicht, wenn erkannt wurde, dass der Leistungspunkt, der zu der Ausgangsleistung in Beziehung steht, die dem Ausgangspegel des Energieerzeugers entspricht, die Nähe des Maximalleistungspunktes erreicht hat. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, die Folgegenauigkeit auf den Maximalleistungspunkt unter Verwendung der Gradientenmethode für die Folgeoperationen von der Nähe des Maximalleistungspunktes auf den Maximalleistungspunkt zu verbessern.
Gemäß der Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist der Steuerteil so konfiguriert, dass, wenn durch den Beurteilungsteil beurteilt wird, dass der absolute Wert der Differenz zwischen den Arbeitsspannungswerten nicht innerhalb der spezifizierten Schwelle liegt, der Arbeitsspannungswert in dem Spannungswertberechnungsteil berechnet wird, der berechnete Arbeitsspannungswert in dem Spannungswerteinstellteil eingestellt wird und die Operationen des Spannungswertberechnungsteils, des Spannungswerteinstellteils und des Beurteilungsteils fortgesetzt werden, bis der absolute Wert der Differenz zwischen den Arbeitsspannungswerten in den Bereich der spezifizierten Schwelle in dem Beurteilungsteil fällt.
Dementsprechend ist die Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung so konfiguriert, dass, wenn durch den Beurteilungsteil beurteilt wird, dass der absolute Wert der Differenz zwischen den Arbeitsspannungswerten nicht innerhalb der spezifizierten Schwelle liegt, die Operationen des Spannungswertberechnungsteils, des Spannungswerteinstellteils und des Beurteilungsteils fortgesetzt werden, bis der absolute Wert der Differenz zwischen den Arbeitsspannungswerten in den Bereich der spezifizierten Schwelle fällt. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, rasch in die Nähe des Maximalleistungspunktes nachzurücken.
Gemäß der Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst diese einen ersten Näherungsfunktionserzeugungsteil, der einen Maximalleistungspunkt für jeden Ausgangspegel des Energieerzeugers detektiert und der die Näherungsfunktion auf der Grundlage von mindestens zwei Maximalleistungspunkten erzeugt.
Dementsprechend ist die Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung so konfiguriert, dass ein Maximalleistungspunkt für jeden Ausgangspegel des Energieerzeugers detektiert wird und dass die Näherungsfunktion auf der Grundlage von mindestens zwei Maximalleistungspunkten erzeugt wird. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, auf einfache Weise eine Näherungsfunktion zu erzeugen und des Weiteren eine Näherungsfunktion von hoher Genauigkeit zu erzeugen, indem die Anzahl von Abtastungen von Maximalleistungspunkten erhöht wird.
Gemäß der Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung detektiert der Näherungsfunktionserzeugungsteil den Maximalleistungspunkt jedes Ausgangspegels des Energieerzeugers unter Verwendung einer Gradientenmethode zur Maximalleistungsfolgeregelung.
Dementsprechend ist die Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung so konfiguriert, dass der Maximalleistungspunkt zum Erzeugen einer Näherungsfunktion durch die Gradientenmethode detektiert wird, so dass es möglich ist, eine Näherungsfunktion von hoher Genauigkeit zu erzeugen.
Gemäß der Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann diese einen Abnormalität-Feststellungsteil umfassen, der eine Abnormalität des Energieerzeugers feststellt, wenn beurteilt wird, dass die Näherungsfunktion, die in dem ersten Näherungsfunktionserzeugungsteil erzeugt wird, abnormal ist.
Dementsprechend kann die Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung so konfiguriert sein, dass eine Abnormalität des Energieerzeugers festgestellt wird, wenn beurteilt wird, dass die Näherungsfunktion, die in dem ersten Näherungsfunktionserzeugungsteil erzeugt wird, abnormal ist, zum Beispiel, wenn die Steigung der Näherungsfunktion umgekehrt wird. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, den Benutzer über eine Abnormalität des Energieerzeugers oder der Näherungsfunktion zu informieren.
Gemäß der Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann diese einen zweiten Näherungsfunktionserzeugungsteil umfassen, der – durch Teilen der Ausgangsleistung in mehrere Pegelbereiche und durch sequenzielles Detektieren von Leistungspunkten – die detektierten mehreren Leistungspunkte in jeweilige Pegelbereiche trennt, der Durchschnittswerte der mehreren Leistungspunkte, die in jeweilige Pegelbereiche unterteilt wurden, berechnet, um die Durchschnittswerte eines jeden der Pegelbereiche als Maximalleistungspunkte einzustellen, und der die Näherungsfunktion auf der Grundlage der Maximalleistungspunkte für jeden der Pegelbereiche erzeugt.
Dementsprechend kann die Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung so konfiguriert sein, dass die Ausgangsleistung in mehrere Pegelbereiche unterteilt wird und Durchschnittswerte der mehreren Leistungspunkte, die in jeweilige Pegelbereiche unterteilt wurden, als Maximalleistungspunkte eingestellt werden, und dass die Näherungsfunktion auf der Grundlage der Maximalleistungspunkte für jeden der Pegelbereiche erzeugt wird. Mit dieser Konfiguration können mehrere Leistungspunkte, das heißt eine große Anzahl von Abtastungen, erhalten werden, und durch Mitteln der Anzahl von Abtastungen ist es möglich, eine Näherungsfunktion von hoher Genauigkeit entsprechend den Änderungen der äußeren Umgebung zu erzeugen.
Die Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann so konfiguriert sein, dass der zweite Näherungsfunktionserzeugungsteil die Leistungspunkte unter Verwendung einer Gradientenmethode zur Maximalleistungsfolgeregelung detektiert.
Dementsprechend kann die Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung so konfiguriert sein, dass die Maximalleistungspunkte zum Erzeugen einer Näherungsfunktion unter Verwendung der Gradientenmethode detektiert werden, so dass es möglich ist, eine Näherungsfunktion von hoher Genauigkeit zu erzeugen.
Gemäß der Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann die Näherungsfunktionsspeicherteil dafür konfiguriert sein, Näherungsfunktionen entsprechend dem Energieerzeuger-Typ vorläufig zu speichern.
Dementsprechend kann die Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung so konfiguriert sein, dass Näherungsfunktionen entsprechend dem Energieerzeuger-Typ vorläufig so gespeichert werden, dass sie verschiedenen Energieerzeugern zugeordnet werden können.
Gemäß der Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann diese einen ersten Näherungsfunktionskorrekturteil umfassen, der einen Maximalleistungspunkt für jeden Ausgangspegel des Energieerzeugers unter Verwendung einer Gradientenmethode zur Maximalleistungsfolgeregelung detektiert und der die Näherungsfunktionen, die entsprechend jedem Energieerzeuger-Typ gespeichert sind, auf der Grundlage des detektierten Maximalleistungspunktes korrigiert.
Dementsprechend kann die Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung so konfiguriert sein, dass ein Maximalleistungspunkt unter Verwendung der Gradientenmethode detektiert wird und dass die Näherungsfunktionen, die entsprechend jedem Energieerzeuger-Typ gespeichert sind, auf der Grundlage des detektierten Maximalleistungspunktes korrigiert werden. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, eine Näherungsfunktion von hoher Genauigkeit entsprechend verschiedenen Änderungen der Dynamik des Energieerzeugers und Änderungen der Einstrahlung zu erzeugen.
Gemäß der Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann diese einen zweiten Näherungsfunktionskorrekturteil umfassen, der einen Maximalleistungspunkt für jeden Ausgangspegel des Energieerzeugers unter Verwendung einer Gradientenmethode zur Maximalleistungsfolgeregelung detektiert, wenn erkannt wurde, dass der Leistungspunkt, der zu der Ausgangsleistung in Beziehung steht, die dem Ausgangspegel des Energieerzeugers entspricht, die Nähe des Maximalleistungspunktes erreicht hat, und der die Näherungsfunktionen, die in dem Näherungsfunktionsspeicherteil gespeichert sind, auf der Grundlage der detektierten Maximalleistungspunkte korrigiert.
Dementsprechend kann die Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung so konfiguriert sein, dass der Maximalleistungspunkt unter Verwendung der Gradientenmethode detektiert wird und dass die Näherungsfunktionen, die in dem Näherungsfunktionsspeicherteil gespeichert sind, auf der Grundlage des detektierten Maximalleistungspunktes korrigiert werden, wenn erkannt wurde, dass der Leistungspunkt die Nähe des Maximalleistungspunktes erreicht hat. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, kontinuierlich eine Näherungsfunktion von hoher Genauigkeit entsprechend verschiedenen Änderungen der Dynamik des Energieerzeugers und Änderungen der Einstrahlung zu gewährleisten.
Gemäß der Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann diese einen dritten Näherungsfunktionskorrekturteil umfassen, der Folgeoperationen auf den Maximalleistungspunkt unter Verwendung einer Gradientenmethode zur Maximalleistungsfolgeregelung ausführt, wenn erkannt wurde, dass der Leistungspunkt, der zu der Ausgangsleistung in Beziehung steht, die dem Ausgangspegel des Energieerzeugers entspricht, die Nähe des Maximalleistungspunktes erreicht hat, und der nur einen Achsenabschnitt der Näherungsfunktion ohne Veränderung ihrer Steigung auf der Grundlage des durch die Folgeoperation detektierten Leistungspunktes korrigiert.
Dementsprechend kann die Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung so konfiguriert sein, dass Folgeoperationen auf den Maximalleistungspunkt unter Verwendung der Gradientenmethode ausgeführt werden, wenn erkannt wurde, dass der Leistungspunkt die Nähe des Maximalleistungspunktes erreicht hat, und nur ein Achsenabschnitt der Näherungsfunktion ohne Veränderung ihrer Steigung auf der Grundlage des durch die Folgeoperation detektierten Leistungspunktes korrigiert wird. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, eine Feinkorrektur von Fehlern in der Näherungsfunktion auszuführen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein Blockschaubild, das einen schematischen Aufbau im Inneren eines verteilten Energieerzeugungssystems veranschaulicht, das eine erste Ausführungsform im Zusammenhang mit der Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 zeigt ein Blockschaubild, das einen schematischen Aufbau im Inneren eines Steuerabschnitts veranschaulicht, der einen Hauptabschnitt eines Maximalleistungs-Folgeregelungsabschnitts eines Energieaufbereiters im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform umfasst.
3 zeigt ein Flussdiagramm, das Prozessoperationen des Maximalleistungs-Folgeregelungsabschnitts im Zusammenhang mit einem ersten Maximalleistungs-Folgeregelungsprozess gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
4 zeigt eine erläuternde Ansicht von Operationen, um einfach einen Betriebsalgorithmus des ersten Maximalleistungs-Folgeregelungsprozesses zu zeigen.
5 zeigt ein Flussdiagramm, das Prozessoperationen eines Näherungsfunktionserzeugungsabschnitts im Zusammenhang mit einem ersten Näherungsfunktionserzeugungsprozess gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
6 zeigt eine erläuternde Ansicht von Operationen, um einfach einen Betriebsalgorithmus des ersten Näherungsfunktionserzeugungsprozesses zu zeigen.
7 zeigt ein Flussdiagramm, das Prozessoperationen des Näherungsfunktionserzeugungsabschnitts im Zusammenhang mit einem zweiten Näherungsfunktionserzeugungsprozess veranschaulicht.
8 zeigt eine erläuternde Ansicht von Operationen, um einfach einen Betriebsalgorithmus des zweiten Näherungsfunktionserzeugungsprozesses zu zeigen.
9 zeigt ein Flussdiagramm, das Prozessoperationen des Näherungsfunktionserzeugungsabschnitts im Zusammenhang mit einem Durchschnittsleistungspunktberechnungsprozess des zweiten Näherungsfunktionserzeugungsprozesses veranschaulicht.
10 zeigt ein Flussdiagramm, das Prozessoperationen des Näherungsfunktionserzeugungsabschnitts im Zusammenhang mit einem dritten Näherungsfunktionserzeugungsprozess veranschaulicht.
11 zeigt eine erläuternde Ansicht von Operationen, um einfach einen Betriebsalgorithmus des dritten Näherungsfunktionserzeugungsprozesses zu zeigen.
12 zeigt ein Blockschaubild, das einen schematischen Aufbau im Inneren eines Steuerabschnitts veranschaulicht, der einen Hauptabschnitt eines Energieaufbereiters eines verteilten Energieerzeugungssystems umfasst, das eine zweite Ausführungsform veranschaulicht.
13 zeigt ein Flussdiagramm, das Prozessoperationen des Maximalleistungs-Folgeregelungsabschnitts im Zusammenhang mit einem zweiten Maximalleistungs-Folgeregelungsprozess gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
14 zeigt eine erläuternde Ansicht von Operationen, um einfach einen Betriebsalgorithmus des zweiten Maximalleistungs-Folgeregelungsprozesses zu zeigen.
15 zeigt eine erläuternde Ansicht, die Kennlinien von Gleichstrom und Gleichspannung (V-P-Kennlinien) in einem allgemeinen Solarenergieerzeuger veranschaulicht.
16 zeigt eine erläuternde Ansicht von Operationen, um einfach einen Betriebsalgorithmus einer allgemeinen Gradientenmethode zu zeigen.
17 zeigt eine erläuternde Ansicht, die Kennlinien von Gleichstrom und Gleichspannung (V-P-Kennlinien) in einem allgemeinen Energieerzeuger vom dynamischen Typ veranschaulicht.
18 zeigt eine erläuternde Ansicht, die Kennlinien von Gleichstrom und Gleichspannung (V-P-Kennlinien) in einem allgemeinen Wasserkraft-Energieerzeugertyp veranschaulicht.
19A zeigt eine erläuternde Ansicht zum Vergleichen von Kennlinien von Gleichstrom und Gleichspannung (V-P-Kennlinien) eines Solarenergieerzeugers, und 19B zeigt eine erläuternde Ansicht zum Vergleichen von Kennlinien von Gleichstrom und Gleichspannung (V-P-Kennlinien) eines Energieerzeugers vom dynamischen Typ.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Ein verteiltes Energieerzeugungssystem, das Ausführungsformen im Zusammenhang mit der Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, wird nun anhand der Zeichnungen erläutert.
(Erste Ausführungsform)
1 ist ein Blockschaubild, das einen schematischen Aufbau im Inneren des verteilten Energieerzeugungssystems veranschaulicht, das die erste Ausführungsform darstellt.
Das verteilte Energieerzeugungssystem 1, wie in 1 veranschaulicht, enthält einen Energieerzeuger 2 zum Erzeugen von Gleichstrom, einen Energieaufbereiter 10 mit Leistungswandlungsfunktionen zum Umwandeln von in dem Energieerzeuger 2 erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom, einen Lastabnehmer 3 zum Beispiel von einer Verbraucherelektronik, die mit dem in dem Energieaufbereiter 10 umgewandelten Gleichstrom betrieben wird, und ein System 4, wie zum Beispiel eine kommerzielle Stromquelle zum Zuführen von überschüssigem Gleichstrom zu dem Lastabnehmer 3. In dieser Hinsicht wird, obgleich der Lastabnehmer 3 mit Strom aus dem Energieaufbereiter 10 gespeist wird, der Lastabnehmer 3 zusätzlich zu der Stromversorgung aus dem Energieaufbereiter 10 noch mit Strom aus dem System 4 ver sorgt, wenn die Ausgangsleistung von dem Energieaufbereiter 10 geringer ist als die Antriebsleistung des Lastabnehmers 3.
Der Energieaufbereiter 10, wie in 1 veranschaulicht, enthält einen Umformer 11 zum Umwandeln von in dem Energieerzeuger 2 erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom und einen Maximalleistungs-Folgeregelungsabschnitt 12, um zu bewirken, dass ein Leistungspunkt der Ausgangsleistung des Energieerzeugers 2 rasch auf einen Maximalleistungspunkt nachrückt, indem die Arbeitsgleichspannung des Umformers 11 gesteuert wird.
Der Maximalleistungs-Folgeregelungsabschnitt 12 enthält einen Spannungsmessabschnitt 21 zum Messen der Gleichspannung von dem Energieerzeuger 2, einen Strommessabschnitt 22 zum Messen eines Gleichstroms von dem Energieerzeuger 2, einen Leistungsberechnungsabschnitt 23 zum Berechnen einer Gleichstromleistung auf der Grundlage der in dem Spannungsmessabschnitt 21 gemessenen Gleichspannung und des in dem Strommessabschnitt 22 gemessenen Gleichstroms, einen Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 24 zum Erzeugen einer Näherungsfunktion, die zu einem Maximalleistungspunkt in Beziehung steht, der einem Ausgangspegel der V-P-Kennlinien entspricht, einen Näherungsfunktionsspeicher 25 zum Speichern der in dem Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 24 erzeugten Näherungsfunktion, einen Abnormalität-Feststellungsabschnitt 26 zum Feststellen einer Abnormalität, wenn beurteilt wird, dass die in dem Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 24 erzeugte Näherungsfunktion abnormal ist, und einen Steuerabschnitt 27 zum Steuern des gesamten Maximalleistungs-Folgeregelungsabschnitts 12.
In dieser Hinsicht kann der Näherungsfunktionsspeicher 25 dafür konfiguriert sein, zusätzlich zu Näherungsfunktionen, die in dem Näherungsfunktionserzeugungsabschnitts 24 erzeugt wurden, vorläufig Nä herungsfunktionen für verschiedene Typen von Energieerzeugern 2 zu speichern.
Der Abnormalität-Feststellungsabschnitt 26 bestimmt, wenn es in einer Näherungsfunktion, die in dem Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 24 erzeugt wurde, zu einer Abnormalität gekommen ist, zum Beispiel, wenn die Steigung der Näherungsfunktion umgekehrt wird, dass diese Näherungsfunktion abnormal ist, und übermittelt das Auftreten dieser Abnormalität an einen Benutzer.
2 ist ein Blockschaubild, das einen schematischen Aufbau des Inneren des Steuerabschnitts veranschaulicht, der einen Hauptabschnitt eines Maximalleistungs-Folgeregelungsabschnitts 12 umfasst.
Der Steuerabschnitt 27 enthält einen Spannungswertberechnungsabschnitt 31, der einen Gleichspannungswert durch Einsetzen eines momentanen Gleichstromleistungswerts in eine in dem Näherungsfunktionsspeicher 25 gespeicherte Näherungsfunktion berechnet, einen Spannungswerteinstellabschnitt 32, der den in dem Spannungswertberechnungsabschnitt 31 berechneten Gleichspannungswert als eine Arbeitsspannung des Umformers 11 einstellt, einen Schwellenbeurteilungsabschnitt 33, der einen Gleichspannungswert, der der momentanen Gleichstromleistung in dem Spannungswertberechnungsabschnitt 31 entspricht, bei Einstellung eines Gleichspannungswerts in dem Spannungswerteinstellabschnitt 32 berechnet und der beurteilt, ob ein absoluter Wert einer Differenz zwischen dem berechneten Gleichspannungswert und dem momentanen Gleichspannungswert innerhalb einer Gleichspannungsschwelle liegt, einen Folgeregelungsabschnitt 34, der Maximalleistungs-Folgefunktionen unter Verwendung einer Näherungsfunktion regelt, um zu bewirken, dass ein Leistungspunkt der Gleichstromleistung, der dem Ausgangspegel des Energieerzeugers 2 entspricht, sich einem Maximalleistungspunkt nähert, und einen Gradien tenmethode-Folgeregelungsabschnitt 35, der Maximalleistungs-Folgefunktionen unter Verwendung einer Gradientenmethode regelt.
Der Schwellenbeurteilungsabschnitt 33 dient dem Beurteilen, ob der momentane Leistungspunkt die Nähe eines Maximalleistungspunktes erreicht hat, und wenn beurteilt wird, dass ein absoluter Wert einer Differenz zwischen einem Gleichspannungswert Vthe, der in dem Spannungswertberechnungsabschnitt 31 berechnet wurde, und dem momentanen Gleichspannungswert Vmes, der in dem Spannungsmessabschnitt 21 gemessen wurde, innerhalb einer Gleichspannungsschwelle Vthr liegt, so wird erkannt, dass der momentane Leistungspunkt die Nähe des Maximalleistungspunktes erreicht hat, wohingegen, wenn beurteilt wird, dass der absolute Wert der Differenz zwischen dem Gleichspannungswert Vthe und dem momentanen Gleichspannungswert Vmes nicht innerhalb der Gleichspannungsschwelle Vthr liegt, erkannt wird, dass der momentane Leistungspunkt nicht die Nähe des Maximalleistungspunktes erreicht hat.
Der Folgeregelungsabschnitt 34 schaltet auf Maximalleistungs-Folgeoperationen unter Verwendung der Gradientenmethode um, wenn in dem Schwellenbeurteilungsabschnitt 33 erkannt wird, dass der momentane Leistungspunkt die Nähe des Maximalleistungspunktes erreicht hat, wohingegen die Maximalleistungs-Folgeoperationen, die auf einer Näherungsfunktion basieren, fortgesetzt werden, wenn in dem Schwellenbeurteilungsabschnitt 33 erkannt wird, dass der momentane Leistungspunkt nicht die Nähe des Maximalleistungspunktes erreicht hat.
Oder anders ausgedrückt: Der Folgeregelungsabschnitt 34 setzt die Maximalleistungs-Folgeoperationen, die auf einer Näherungsfunktion basieren, fort, bis der momentane Leistungspunkt die Nähe des Maximalleistungspunktes erreicht hat.
Wenn der momentane Leistungspunkt in dem Folgeregelungsabschnitt 34 die Nähe des Maximalleistungspunktes erreicht hat, so be ginnt der Gradientenmethode-Folgeregelungsabschnitt 35 Maximalleistungs-Folgeoperationen unter Verwendung der Gradientenmethode zum Fortführen der Maximalleistungs-Folgeoperationen, damit der momentane Leistungspunkt unter Verwendung der Gradientenmethode von der Nähe des Maximalleistungspunktes auf den Maximalleistungspunkt nachrückt.
In dieser Hinsicht werden, wenn sich der Leistungspunkt erneut von der Nähe des Maximalleistungspunktes fortbewegt hat, nachdem die Maximalleistungs-Folgeoperationen unter Verwendung der Gradientenmethode ausgeführt wurden, weil sich zum Beispiel Änderungen der äußeren Umgebung des Energieerzeugers 2 vollzogen haben, die Maximalleistungs-Folgeoperationen unter Verwendung von Näherungsfunktionen durch der Folgeregelungsabschnitt 34 wiederholt ausgeführt, bis die Nähe des Maximalleistungspunktes erreicht ist.
Des Weiteren führt der Gradientenmethode-Folgeregelungsabschnitt 35 auch Maximalleistungs-Folgeoperationen der Gradientenmethode zum Detektieren mehrerer Maximalleistungspunkte aus, wenn eine Näherungsfunktion in dem Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 34 erzeugt wird.
In dieser Hinsicht entspricht die in den Ansprüchen dargelegte Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung dem Maximalleistungs-Folgeregelungsabschnitt 12 innerhalb des Energieaufbereiters 10, der Näherungsfunktionsspeicherteil dem Näherungsfunktionsspeicher 25, der Steuerteil dem Steuerabschnitt 27 (Folgeregelungsabschnitt 34, Gradientenmethode-Folgeregelungsabschnitt 35), der Spannungswertberechnungsteil dem Spannungswertberechnungsabschnitt 31, der Spannungswerteinstellteil dem Spannungswerteinstellabschnitt 32, der Beurteilungsteil dem Schwellenbeurteilungsabschnitt 33, der erste Näherungsfunktionserzeugungsteil und der zweite Näherungsfunktionserzeugungsteil dem Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 24 und der Abnormalität-Feststellungsteil dem Abnormalität-Feststellungsabschnitt 26.
Es werden nun die Funktionsabläufe des verteilten Energieerzeugungssystems 1, das eine erste Ausführungsform veranschaulicht, erläutert. 3 ist ein Flussdiagramm, das Prozessoperationen des Maximalleistungs-Folgeregelungsabschnitts 12 im Zusammenhang mit einem ersten Maximalleistungs-Folgeregelungsprozess des Energieaufbereiters 10 des verteilten Energieerzeugungssystems 1, das die erste Ausführungsform darstellt, veranschaulicht.
Der erste Maximalleistungs-Folgeregelungsprozess, wie in 3 veranschaulicht, ist ein Prozess, der bewirkt, dass der momentane Leistungspunkt rasch in die Nähe des Maximalleistungspunktes heranrückt, wobei eine Näherungsfunktion des Maximalleistungspunktes der V-P-Kennlinien, die dem Ausgangspegel des Energieerzeugers 2 entsprechen, verwendet wird, woraufhin man ihn unter Verwendung der Gradientenmethode auf den Maximalleistungspunkt nachrücken lässt.
Der Folgeregelungsabschnitt 34 innerhalb des Steuerabschnitts 27 des Maximalleistungs-Folgeregelungsabschnitts 12, wie in 2 veranschaulicht, beginnt Folgeoperationen auf den Maximalleistungspunkt unter Verwendung einer Näherungsfunktion.
Der Spannungswertberechnungsabschnitt 31 berechnet den Gleichspannungswert Vthe durch Berechnen des momentanen Gleichstromleistungswerts Pmes durch den Leistungsberechnungsabschnitt 23, durch Auslesen einer Näherungsfunktion aus dem Näherungsfunktionsspeicher 25 und durch Einsetzen des Gleichstromleistungswert Pmes in die Näherungsfunktion (Schritt S11).
Der Spannungswerteinstellabschnitt 32 stellt den berechneten Gleichspannungswert Vthe, der in dem Spannungswertberechnungsabschnitt 31 berechnet wurde, als eine Arbeitsspannung des Umformers 11 ein (Schritt S12).
Darüber hinaus detektiert der Spannungsmessabschnitt 21 den momentanen Gleichspannungswert Vmes bei Einstellung des Gleichspannungswertes Vthe in dem Spannungswerteinstellabschnitt 32 (Schritt S13).
Des Weiteren berechnet der Spannungswertberechnungsabschnitt 31 den Gleichspannungswert Vthe durch Berechnen des momentanen Gleichstromleistungswerts Pmes durch den Leistungsberechnungsabschnitt 23, durch Auslesen einer Näherungsfunktion aus dem Näherungsfunktionsspeicher 25 und durch Einsetzen des Gleichstromleistungswertes Pmes in die Näherungsfunktion (Schritt S14).
Als nächstes beurteilt der Schwellenbeurteilungsabschnitt 33, ob ein absoluter Wert |Vmes-Vthe| einer Differenz zwischen dem momentanen Gleichspannungswert Vmes, der in Schritt S13 detektiert wurde, und dem Gleichspannungswert Vthe, der in Schritt S14 berechnet wurde, innerhalb eines Gleichspannungsschwellenwertes Vthr liegt oder nicht (Schritt S15).
Wenn in dem Schwellenbeurteilungsabschnitt 33 beurteilt wird, dass der absolute Wert |Vmes-Vthe| der Differenz zwischen dem momentanen Gleichspannungswert Vmes und dem Gleichspannungswert Vthe innerhalb des Gleichspannungsschwellenwertes Vthr liegt, so beurteilt der Folgeregelungsabschnitt 34, dass der momentane Leistungspunkt die Nähe des Maximalleistungspunktes erreicht hat, und beginnt Maximalleistungs-Folgeoperationen durch den Gradientenmethode-Folgeregelungsabschnitt 35, um die Folgeoperationen auf den Maximalleistungspunkt unter Verwendung der Gradientenmethode anhand der Näherungsfunktion zu beginnen (Schritt S16).
Unter Verwendung der Gradientenmethode schreitet der Gradienten(-methode)-Folgeregelungsabschnitt 35 zu Schritt S13 weiter, um festzustellen, ob der Leistungspunkt in der Nähe des Maximalleistungspunktes arbeitet, indem der momentane Gleichstromleistungswert Pmes in die Näherungsfunktion eingesetzt wird, während die Folgeoperationen auf den Maximalleistungspunkt fortgesetzt werden, bis der Maximalleistungspunkt erreicht ist.
Wenn in Schritt S15 beurteilt wird, dass der absolute Wert |Vmes-Vthe| der Differenz zwischen dem momentanen Gleichspannungswert Vmes und dem Gleichspannungswert Vthe nicht innerhalb des Gleichspannungsschwellenwertes Vthr liegt, so wird beurteilt, dass der momentane Leistungspunkt nicht die Nähe des Maximalleistungspunktes erreicht hat, und das Programm schreitet zu Schritt S12 weiter, um die Maximalleistungs-Folgeoperationen auf der Grundlage der Näherungsfunktion fortzuführen, bis die Nähe des Maximalleistungspunktes erreicht ist.
Wenn des Weiteren in Schritt S15 beurteilt wird, dass der absolute Wert |Vmes-Vthe| der Differenz zwischen dem Gleichspannungswert Vmes und dem Gleichspannungswert Vthe nicht innerhalb des Gleichspannungsschwellenwertes Vthr liegt, nachdem der Funktionsablauf zu den Maximalleistungs-Folgeoperationen unter Verwendung der Gradientenmethode umgeschaltet wurde, so wird bestimmt, dass der momentane Leistungspunkt die Nähe des Maximalleistungspunktes verlassen hat, und das Programm schreitet zu Schritt S12 weiter, um die Maximalleistungs-Folgeoperationen auf der Grundlage von Näherungsfunktionen zu beginnen, bis die Nähe des Maximalleistungspunktes erreicht ist.
Es werden nun die Folgeoperationen des ersten Maximalleistungs-Folgeregelungsprozesses konkret erläutert. 4 ist eine erläuternde Ansicht von Operationen, um einfach einen Betriebsalgorithmus des ersten Maximalleistungs-Folgeregelungsprozesses zu zeigen.
Es wird angenommen, dass die Näherungsfunktion des Energieerzeugers 2 V = f (P) ist und dass die Operationen am Leistungspunkt A (V0, P0) ausgeführt werden, wobei sich der Ausgangspegel des Energieerzeugers 2 in einem Zustand (i) befindet.
Bei einer dynamischen Änderung des Ausgangspegels des Energieerzeugers 2 zu einem Zustand (ii) bewegt sich der Leistungspunkt zu Leistungspunkt B (V0, P1). Zu diesem Zeitpunkt wird der erste Maximalleistungs-Folgeregelungsprozess gestartet.
Indem zuerst der Gleichstromleistungswert P1 des momentanen Leistungspunktes B in die Näherungsfunktion V = f (P) eingesetzt wird, berechnet der Spannungswertberechnungsabschnitt 31 den Gleichspannungswert V1. Bei Einstellung des Gleichspannungswertes V1 bewegt sich der Spannungswerteinstellabschnitt 32 zum Leistungspunkt C (V1, P2).
Indem des Weiteren der Gleichstromleistungswert P2 des momentanen Leistungspunktes C in die Näherungsfunktion V = f (P) eingesetzt wird, berechnet der Spannungswertberechnungsabschnitt 31 den Gleichspannungswert V2. Zu diesem Zeitpunkt beurteilt der Schwellenbeurteilungsabschnitt 33, ob der absolute Wert |V1-V2| der Differenz zwischen dem momentanen Gleichspannungswert V1 und dem Gleichspannungswert V2, die durch die Näherungsfunktion berechnet wurde, innerhalb der Gleichspannungsschwelle Vthr liegt oder nicht, und wenn beurteilt wird, dass der absolute Wert |V1-V2| der Differenz zwischen den Gleichspannungswerten nicht innerhalb der Gleichspannungsschwelle Vthr liegt, so wird bestimmt, dass der momentane Leistungspunkt C nicht die Nähe des Maximalleistungspunktes erreicht hat. Oder anders ausgedrückt: Die Maximalleistungs-Folgeoperationen unter Verwendung der Näherungsfunktion werden fortgesetzt, bis der momentane Leistungspunkt die Nähe des Maximalleistungspunktes erreicht hat.
Indem der Gleichspannungswert V2, der in dem Spannungswertberechnungsabschnitt 31 berechnet wurde, in dem Spannungswertein stellabschnitt 32 eingestellt wird, bewegt sich der Leistungspunkt zu dem Leistungspunkt D (V2, P3).
Durch Einsetzen des Gleichstromleistungswertes P3 des momentanen Leistungspunktes D in die Näherungsfunktion V = f (P) berechnet der Spannungswertberechnungsabschnitt 31 den Gleichspannungswert V3. Zu diesem Zeitpunkt wird in dem Schwellenbeurteilungsabschnitt 33 beurteilt, ob der absolute Wert |V2-V3| der Differenz zwischen dem momentanen Gleichspannungswert V2 und dem Gleichspannungswert V3, die durch die Näherungsfunktion berechnet wurde, innerhalb des Gleichspannungsschwellenwertes Vthr liegt, und wenn beurteilt wird, dass der absolute Wert |V2-V3| der Differenz zwischen den Gleichspannungswerten innerhalb der Gleichspannungsschwelle liegt, so wird bestimmt, dass der momentane Leistungspunkt D die Nähe des Maximalleistungspunktes erreicht hat.
Wenn bestimmt wird, dass der momentane Leistungspunkt D die Nähe des Maximalleistungspunktes erreicht hat, so beginnt der Gradientenmethode-Folgeregelungsabschnitt 35 mit Maximalleistungs-Folgeoperationen unter Verwendung der Gradientenmethode, und der momentane Leistungspunkt wird veranlasst, unter Verwendung dieser Gradientenmethode auf den Maximalleistungspunkt N (Vn, Pn) nachzurücken.
Gemäß dem oben angesprochenen ersten Maximalleistungs-Folgeregelungsprozess wird der momentane Leistungspunkt veranlasst, unter Verwendung der Gradientenmethode auf den Maximalleistungspunkt nachzurücken, nachdem der momentane Leistungspunkt veranlasst wurde, unter Verwendung einer Näherungsfunktion, die dem Ausgangspegel des Energieerzeugers 2 entspricht, rasch in die Nähe des Maximalleistungspunktes zu rücken. Dadurch kann die Folgezeit, die benötigt wird, um zu bewirken, dass der Leistungspunkt die Nähe des Maximalleistungspunktes erreicht, beträchtlich verkürzt werden, so dass ein Nachrücken auf den Maximalleistungspunkt auch dann rasch ausgeführt werden kann, wenn der Energieerzeuger ein Energieerzeuger vom dynamischen Typ oder dergleichen ist, in dem Änderungen der Maximalleistungspunkte mit Bezug auf Änderungen der Dynamik groß sind, und es ist dementsprechend möglich, den Wirkungsgrad der Energieerzeugung zu verbessern.
Obgleich verschiedene Verfahren als ein Verfahren zum Erzeugen der Näherungsfunktion V = f (P), die in dem Näherungsfunktionsspeicher 25 gespeichert wird, in Betracht gezogen werden können, basieren die folgenden Erläuterungen auf drei beispielhaften Verfahren.
5 ist ein Flussdiagramm, das Prozessoperationen des Näherungsfunktionserzeugungsabschnitts 24 im Zusammenhang mit einem ersten Näherungsfunktionserzeugungsprozess veranschaulicht, und 6 ist eine erläuternde Ansicht von Operationen, um einfach einen Betriebsalgorithmus des ersten Näherungsfunktionserzeugungsprozesses zu zeigen.
Der erste Näherungsfunktionserzeugungsprozess, wie in 5 veranschaulicht, ist ein Prozess zum Detektieren mehrerer Maximalleistungspunkte des Energieerzeugers 2 unter Verwendung der Gradientenmethode und zum Erzeugen einer Näherungsfunktion auf der Grundlage der mehreren Maximalleistungspunkte.
In 5 beginnt der Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 24 mit Maximalleistungs-Folgeoperationen unter Verwendung der Gradientenmethode durch den Gradientenmethode-Folgeregelungsabschnitt 35 (Schritt S21) und startet einen Operationsstartzeitnehmer zur Zeitnahme eines spezifizierten Zeitraums von T Sekunden (Schritt S22).
Der Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 24 berechnet einen sich bewegenden Durchschnittswert
avr eines absoluten Wertes
einer Differenz zwischen jeweiligen Gleichstromleistungswerten, wenn der Gleichspannungswert N Mal schwankt (Schritt S23).
Der Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 24 beurteilt, ob der sich bewegnde Durchschnittswert
avr innerhalb einer Schwelle zum Speichern eines Maximalleistungspunktes Pthr liegt oder nicht (Schritt S24).
Wenn beurteilt wird, dass der sich bewegende Durchschnittswert
avr innerhalb der Schwelle zum Speichern eines Maximalleistungs-Punktes Pthr liegt, so bestimmt der Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 24, dass der momentane Leistungspunkt die Nähe des Maximalleistungspunktes erreicht hat, wobei wir uns die Tatsache vor Augen halten, dass, wenn der sich bewegende Durchschnittswert
avr in einem gewissen Grad klein ist, Schwankungen des Gleichspannungswertes kleine Schwankungen der Leistung zur Folge haben, und dieser Leistungspunkt wird als der Maximalleistungspunkt M (V, P) gespeichert (Schritt S25). In dieser Hinsicht besteht der Maximalleistungspunkt M aus einem Durchschnittswert aus Spannungswerten (V1, V2, V3, ..., VN)/N, wobei die Gleichspannungswerte N Mal schwanken, und einem Durchschnittswert aus Leistungswerten (P1, P2, P3, ..., PN)/N.
Wenn der Maximalleistungspunkt M gespeichert wird, so beurteilt der Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 24, ob der Operationsstartzeitnehmer, der in Schritt S22 gestartet wurde, abgelaufen ist (Schritt S26).
Wenn der Operationsstartzeitnehmer noch nicht abgelaufen ist, so schreitet der Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 24 zu Schritt S23 weiter, um noch einen weiteren Maximalleistungspunkt M zu detektieren und zu speichern.
Wenn der Operationsstartzeitnehmer abgelaufen ist, so erzeugt der Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 24 eine Näherungsfunktion durch Berechnen von Konstanten a, b einer Näherungsfunktion V = f (P) = aP + b durch die Methode der kleinsten Quadrate auf der Grundlage der Maximalleistungspunkte M (M1 bis Mn), die momentan gespeichert sind, wie in 6 veranschaulicht (Schritt S27), und die erzeugte Näherungsfunktion wird in dem Näherungsfunktionsspeicher 25 gespeichert, um die Prozessoperationen zu beenden.
Gemäß dem ersten Näherungsfunktionserzeugungsprozess werden Maximalleistungs-Folgeoperationen der Gradientenmethode ausgeführt, bis der Operationsstartzeitnehmer abgelaufen ist, um mehrere Maximalleistungspunkte zu detektieren, und die Näherungsfunktion wird auf der Grundlage der mehreren Maximalleistungspunkte erzeugt, so dass es möglich ist, eine Näherungsfunktion von hoher Genauigkeit zu erhalten.
In dieser Hinsicht nimmt, wenn die Zeit für den Operationsstartzeitnehmer auf "lang" gestellt wird, die Wahrscheinlichkeit zu, dass Änderungen der äußeren Umgebung, wie zum Beispiel des Wasserstromes oder der Windgeschwindigkeit, auftreten, so dass die Zahl der Abtastungen von Maximalleistungspunkten steigt, was zu einer höheren Genauigkeit der Näherungsfunktion führt.
Wenn die Änderungen der äußeren Umgebung jedoch rasch und häufig auftreten, so ändert sich gemäß dem ersten Näherungsfunktionserzeugungsprozess die äußere Umgebung, bevor die Maximalleistungspunkte erreicht sind, so dass die Anzahl der Abtastungen der Maximalleistungspunkte verringert wird. Dementsprechend kann es passieren, dass sich die Genauigkeit der Näherungsfunktion verschlechtert.
Um eine solche Situation zu bewältigen, kann ein Verfahren eines zweiten Näherungsfunktionserzeugungsprozesses in Betracht gezogen werden. 7 ist ein Flussdiagramm, das Prozessoperationen des Näherungsfunktionserzeugungsabschnitts 24 im Zusammenhang mit einem zweiten Näherungsfunktionserzeugungsprozess veranschaulicht. 8 ist eine erläuternde Ansicht von Operationen, um einfach einen Betriebsalgorithmus des zweiten Näherungsfunktionserzeugungsprozesses zu zeigen; und 9 ist ein Flussdiagramm, das Prozessoperationen des Näherungsfunktionserzeugungsabschnitts 24 im Zusammenhang mit einem Durchschnittsleistungspunktberechnungsprozess des zweiten Näherungsfunktionserzeugungsprozesses veranschaulicht.
Der zweite Näherungsfunktionserzeugungsprozess, wie in 7 veranschaulicht, ist ein Prozess zum Trennen der Leistung des Energieerzeugers 2 in mehrere Pegelbereiche, zum Erhalten mehrerer Abtastungen von Leistungspunkten für jeden der Pegelbereiche unter Verwendung der Gradientenmethode, zum Einstellen eines Durchschnittswertes jedes Pegelbereichs als Durchschnittsleistungspunkte durch Mitteln von Abtastungen von Leistungspunkten jedes Pegelbereichs und zum Erzeugen einer Näherungsfunktion auf der Grundlage der mehreren Durchschnittsleistungspunkte.
In 7 beginnt der Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 24 mit Maximalleistungs-Folgeoperationen mittels der Gradientenmethode durch den Gradientenmethode-Folgeregelungsabschnitt 35 (Schritt S31), und Zeitnahmeoperationen eines ersten Operationsstartzeitnehmers und eines zweiten Operationsstartzeitnehmers werden gestartet (Schritt S32). In dieser Hinsicht ist der erste Operationsstartzeitnehmer ein Zeitnehmer zur Zeitnahme einer Beendigungszeit (T Sekunden) zum Detektieren von Abtastungen von Leistungspunkten in allen Pegelbereichen, während der zweite Operationsstartzeitnehmer ein Zeitnehmer zur Zeitnahme einer Beendigungszeit (S Sekunden) zum Detektieren von Abtastungen von Leistungspunkten in jedem Pegelbereich ist.
Der Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 24 beurteilt, ob der zweite Operationsstartzeitnehmer abgelaufen ist oder nicht (Schritt S33). Wenn der zweite Operationsstartzeitnehmer abgelaufen ist, so detektiert der Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 24 den momentanen Leistungspunkt D (Vn, Pn) durch die Gradientenmethode, und der momentane Leistungspunkt D wird als eine Abtastung gespeichert (Schritt S34).
Wie in 8 veranschaulicht, vollführt der Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 24 zuerst den Durchschnittsleistungspunktberechnungsprozess (Schritt S35) von 9 zum Berechnen eines Durchschnittsleistungspunktes entsprechend dem Pegelbereich auf der Grundlage des Leistungspunktes, der als eine Abtastung gespeichert wurde, woraufhin die Zeitnahmeoperationen des zweiten Operationsstartzeitnehmers gelöscht werden, um erneut gestartet zu werden (Schritt S36).
Der Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 24 beurteilt, ob der erste Operationsstartzeitnehmer abgelaufen ist oder nicht (Schritt S37).
Wenn der erste Operationsstartzeitnehmer abgelaufen ist, so erzeugt der Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 24 eine Näherungsfunktion durch Berechnen von Konstanten a, b einer Näherungsfunktion V = f (P) = aP + b durch die Methode der kleinsten Quadrate auf der Grundlage der Durchschnittsleistungspunkte E(A) bis E(X) der jeweiligen Pegelbereiche (Schritt S38), und die erzeugte Näherungsfunktion wird in dem Näherungsfunktionsspeicher 25 gespeichert, um die Prozessoperationen zu beenden.
Wenn der erste Operationsstartzeitnehmer in Schritt 37 nicht abgelaufen ist, so schreitet der Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 24 weiter zu Schritt S33, um weitere Durchschnittsleistungspunkte zu berechnen.
Der Durchschnittsleistungspunktberechnungsprozess von 9 ist ein Prozess zum Mitteln aus mehreren Abtastungen von Leistungspunkten für jeweilige Pegelbereiche, wie in 8 veranschaulicht, und zum Berechnen von Durchschnittsleistungspunkten für jeden Pegelbereich.
In 9 detektiert der Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 24 einen Gleichstromleistungswert aus dem Leistungspunkt, der als eine Abtastung gespeichert wurde, und beurteilt auf der Grundlage des Gleichstromleistungswertes, ob sich der Leistungspunkt im Pegelbereich A befindet (Schritt S41).
Wenn auf der Grundlage des Gleichstromleistungswertes beurteilt wird, dass sich der Leistungspunkt im Pegelbereich A befindet, so inkrementiert der Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 24 die Anzahl von Abtastungen n des Pegelbereichs A um 1 (Schritt S42) und mittelt die Gleichspannungswerte der Abtastungen des Pegelbereichs A zum Berechnen eines Gleichspannungsdurchschnittswertes V(A)avr_n des Pegelbereichs A (Schritt S43).
In dieser Hinsicht berechnet der Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 24 den Gleichspannungsdurchschnittswert V(A)avr_n des Pegelbereichs A unter Verwendung einer Gleichung (Gleichspannungsdurchschnittswert des vorherigen Durchgangs V(A)avr_(n – 1) × (n – 1) + Abtast-Gleichspannungswert dieses Durchgangs Vn)/Anzahl von Abtastungen n.
Der Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 24 mittelt die Gleichspannungswerte der Abtastungen des Pegelbereichs A zum Berechnen des Gleichspannungsdurchschnittswertes P(A)avr_n des Pegelbereichs A (Schritt S44).
In dieser Hinsicht berechnet der Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 24 den Gleichspannungsdurchschnittswert P(A)avr_n des Pegelbereichs A unter Verwendung einer Gleichung (Gleichspannungsdurchschnittswert des vorherigen Durchgangs P(A)avr_(n – 1) × (n – 1) + Abtast-Gleichspannungswert dieses Durchgangs Pn)/Anzahl von Abtastungen n.
Der Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 24 erhält den Durchschnittsleistungspunkt des Pegelbereichs A aus dem Gleichspannungsdurchschnittswert V(A)avr_n des Pegelbereichs A, der in Schritt S43 berechnet wurde, und dem Gleichstromleistungsdurchschnittswert P(A)avr_n des Pegelbereichs A, der in Schritt S44 berechnet wurde, und mit dem Speichern dieses Durchschnittsleistungspunktes des Pegelbe reichs A (Schritt S45) schreitet das Programm zu Schritt S36 von 7 weiter.
Wenn in Schritt S41 beurteilt wird, dass der Gleichstromleistungswert des Leistungspunktes desselben nicht im Pegelbereich A liegt, so beurteilt der Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 24, ob die Gleichspannung des Abtast-Leistungspunktes im Pegelbereich B liegt (Schritt S46).
Wenn beurteilt wird, dass die Gleichspannung des Abtast-Leistungspunktes im Pegelbereich B liegt, so inkrementiert der Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 24 die Anzahl der Abtastungen n des Pegelbereichs B um 1 in der gleichen Weise wie in Schritt S42 (Schritt S47).
Der Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 24 berechnet einen Gleichspannungsdurchschnittswert des Pegelbereichs B in der gleichen Weise wie in Schritt S43 (Schritt S48).
Der Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 24 berechnet einen Gleichstromleistungsdurchschnittswert des Pegelbereichs B in der gleichen Weise wie in Schritt S44 (Schritt S49).
Der Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 24 erhält den Durchschnittsleistungspunkt des Pegelbereichs B aus dem Gleichspannungsdurchschnittswert des Pegelbereichs B, der in Schritt S48 berechnet wurde, und dem Gleichstromleistungsdurchschnittswert des Pegelbereichs B, der in Schritt S49 berechnet wurde, und mit dem Speichern dieses Durchschnittsleistungspunktes des Pegelbereichs B (Schritt S50) schreitet das Programm zu Schritt S36 von 7 weiter.
Auf diese Weise erhält der Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 24, wenn in Schritt S46 beurteilt wird, dass der Gleichstromleistungswert des Abtast-Leistungspunktes nicht im Pegelbereich B liegt, Durchschnittsleistungspunkte von jeweiligen Pegelbereichen durch Ausführen ähnlicher Prozessoperationen für die Gleichstromleistungswerte der Abtast-Leistungspunkte für jeden der Pegelbereiche C, Pegelbereiche D, ..., Pegelbereiche X, um jeweils Gleichspannungsdurchschnittswerte und Gleichstromleistungsdurchschnittswerte für Pegelbereiche, die Abtast-Leistungspunkten entsprechen, zu berechnen, und mit dem Speichern der Durchschnittsleistungspunkte für die Pegelbereiche schreitet das Programm zu Schritt S36 von 7 weiter.
Gemäß dem zweiten Näherungsfunktionserzeugungsprozess wird die Leistung des Energieerzeugers 2 in mehrere Pegelbereiche geteilt, mehrere Leistungspunkte von Abtastungen werden für jeden der Pegelbereiche unter Verwendung der Gradientenmethode erhalten, Gleichspannungsdurchschnittswerte und Gleichstromleistungsdurchschnittswerte von Abtast-Leistungspunkten werden für jeden Pegelbereich berechnet, um die Gleichspannungsdurchschnittswerte und die Gleichstromleistungsdurchschnittswerte als Durchschnittsleistungspunkte einzustellen, woraufhin diese Durchschnittsleistungspunkte der jeweiligen Pegelbereiche gespeichert werden, um eine Näherungsfunktion auf der Grundlage der Leistungsdurchschnittspunkte für jeden Pegelbereich zu erzeugen. Im Vergleich zu dem ersten Näherungsfunktionserzeugungsprozess ist es mit dieser Konfiguration möglich, eine Näherungsfunktion von hoher Genauigkeit auch dann zu erzeugen, wenn Änderungen der äußeren Umgebung rasch und häufig stattfinden.
Es wird nun ein dritter Näherungsfunktionserzeugungsprozess erläutert. 10 ist ein Flussdiagramm, das Prozessoperationen des Näherungsfunktionserzeugungsabschnitts 24 im Zusammenhang mit dem dritten Näherungsfunktionserzeugungsprozess veranschaulicht, und 11 ist eine erläuternde Ansicht von Operationen, um einfach einen Betriebsalgorithmus des dritten Näherungsfunktionserzeugungsprozesses zu zeigen.
Der Näherungsfunktionserzeugungsprozess, wie in 10 veranschaulicht, ist ein Prozess zum Detektieren von zwei Maximalleistungs punkten des Energieerzeugers 2 unter Verwendung der Gradientenmethode 2 und zum Erzeugen einer Näherungsfunktion auf der Grundlage der zwei Maximalleistungspunkte.
In 10 beginnt der Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 24 mit Maximalleistungs-Folgeoperationen unter Verwendung der Gradientenmethode durch den Gradientenmethode-Folgeregelungsabschnitt 35 (Schritt S61) und berechnet einen sich bewegenden Durchschnittswert
avr eines absoluten Wertes
einer Differenz zwischen jeweiligen Gleichstromleistungswerten, wenn der Gleichspannungswert N Mal schwankt (Schritt S62).
Der Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 24 beurteilt, ob der sich bewegende Durchschnittswert
avr innerhalb einer Schwelle zum Speichern eines Maximalleistungspunktes Pthr liegt oder nicht (Schritt S63).
Wenn beurteilt wird, dass der sich bewegende Durchschnittswert
avr innerhalb der Schwelle Pthr zum Speichern eines Maximalleistungspunktes liegt, so bestimmt der Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 24, dass der momentane Leistungspunkt die Nähe des Maximalleistungspunktes erreicht hat, wobei wir uns die Tatsache vor Augen halten, dass, wenn der sich bewegende Durchschnittswert
avr in einem gewissen Grad klein ist, Schwankungen des Gleichspannungswertes kleine Schwankungen der Leistung zur Folge haben, und dieser Leistungspunkt wird als der erste Maximalleistungspunkt M1 (Vavr1, Pavr1) gespeichert (Schritt S64). In dieser Hinsicht besteht der Maximalleistungspunkt M1 aus einem Durchschnittswert aus Spannungswerten (V1, V2, V3, ..., VN)/N, wobei die Gleichspannungswerte N Mal schwanken, und einem Durchschnittswert aus Leistungswerten (P1, P2, P3, ..., PN)/N.
Der Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 24 berechnet einen sich bewegenden Durchschnittswert
avr eines absoluten Wertes
einer Differenz zwischen jeweiligen Gleichstromleistungswerten, wenn die Gleichspannungswert N Mal schwankt (Schritt S65).
Der Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 24 beurteilt, ob der sich bewegende Durchschnittswert
avr innerhalb einer Schwelle zum Speichern eines Maximalleistungspunktes Pthr liegt oder nicht (Schritt S66).
Wenn beurteilt wird, dass der sich bewegende Durchschnittswert
avr innerhalb der Schwelle zum Speichern eines Maximalleistungspunktes Pthr liegt, so bestimmt der Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 24, dass der momentane Leistungspunkt die Nähe des Maximalleistungspunktes erreicht hat, und dieser Leistungspunkt wird als ein Maximalleistungspunkt M (Vavr, Pavr) erfasst (Schritt S67).
Der Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 24 beurteilt, ob ein absoluter Wert |Vavr1-Vavr| einer Differenz zwischen dem Gleichspannungswert Vavr1 des Maximalleistungspunktes M1, der gespeichert wird, und dem Gleichspannungswert Vavr des erfassten Maximalleistungspunktes M nicht kleiner ist als eine Schwelle zum Erfassen eines Maximalleistungspunktes Vthrx (Schritt S68) oder nicht. In dieser Hinsicht ist, um zu einem gewissen Grad Fehler in der Näherungsfunktion auszuschließen, die Schwelle zum Erfassen eines Maximalleistungspunktes Vthrx eine Schwelle zum Erfassen eines zweiten Maximalleistungspunktes M2, der so weit wie möglich von dem ersten Maximalleistungspunkt M1 entfernt liegt, wie in 11 veranschaulicht.
Wenn beurteilt wird, dass der absolute Wert |Vavr1-Varv| der Differenz zwischen den Gleichspannungswerten nicht kleiner als die Schwelle zum Erfassen eines Maximalleistungspunktes Vthrx ist (siehe Maximalleistungspunkt M2 in 11), so wird der in Schritt S67 erfasste Maximalleistungspunkt M als der zweite Maximalleistungspunkt M2 eingestellt, und dieser Maximalleistungspunkt M2 (Vavr2, Pavr2) wird gespeichert (Schritt S69).
Der Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 24 erzeugt eine Näherungsfunktion durch Berechnen von Konstanten a, b einer Näherungsfunktion V = f (P) = aP + b durch die Methode der kleinsten Quadrate auf der Grundlage der Maximalleistungspunkte M1, M2, die momentan gespeichert sind (Schritt S70), und die erzeugte Näherungsfunktion wird in dem Näherungsfunktionsspeicher 25 gespeichert, um die Prozessoperationen zu beenden.
Wenn in Schritt S63 beurteilt wird, dass der sich bewegende Durchschnittswert
avr nicht innerhalb der Schwelle zum Speichern eines Maximalleistungspunktes Pthr liegt, so schreitet der Prozess zu Schritt S62 weiter, um einen neuen Maximalleistungspunkt zu detektieren.
Wenn in Schritt S66 beurteilt wird, dass der sich bewegende Durchschnittswert
avr nicht innerhalb der Schwelle zum Speichern eines Maximalleistungspunktes Pthr liegt, so schreitet der Prozess zu Schritt S65 weiter, um einen neuen Maximalleistungspunkt zu detektieren.
Wenn in Schritt 568 beurteilt wird, dass der absolute Wert |Vavrl-Vavr| der Differenz zwischen den Gleichspannungswerten kleiner ist als die Schwelle zum Erfassen eines Maximalleistungspunktes Vthrx (siehe Maximalleistungspunkt M3 in 11), so wird bestimmt, dass der in Schritt 567 erfasste Maximalleistungspunkt M und der erste Maximalleistungspunkt M1 nicht voneinander entfernt liegen, so dass das Programm zu Schritt S65 weiter schreitet, um einen neuen Maximalleistungspunkt zu detektieren.
Gemäß dem dritten Näherungsfunktionserzeugungsprozess werden Maximalleistungs-Folgeoperationen durch die Gradientenmethode ausgeführt, zwei Maximalleistungspunkte, die um nicht weniger als eine Schwelle zum Erfassen eines Maximalleistungspunktes Vthrx voneinander entfernt liegen, werden detektiert, und eine Näherungsfunktion wird auf der Grundlage dieser Maximalleistungspunkte erzeugt, so dass es möglich ist, rasch eine Näherungsfunktion zu erzeugen, selbst wenn die Genauigkeit im Vergleich zu dem ersten Näherungsfunktionserzeugungsprozess und dem zweiten Näherungsfunktionserzeugungsprozess ein wenig verschlechtert ist.
Gemäß der ersten Ausführungsform wird der momentane Leistungspunkt veranlasst, den Maximalleistungspunkt durch die Gradientenmethode zu erreichen, nachdem der momentane Leistungspunkt veranlasst wurde, unter Verwendung einer Näherungsfunktion, die einem Ausgangspegel des Energieerzeugers 2 entspricht, rasch in die Nähe des Maximalleistungspunktes zu rücken, so dass durch eine beträchtliche Verkürzung der Folgezeit, die benötigt wird, um zu bewirken, dass der Leistungspunkt die Nähe des Maximalleistungspunktes erreicht, das Nachrücken auf den Maximalleistungspunkt auch dann rasch ausgeführt werden kann, wenn der Energieerzeuger 2 ein Energieerzeuger vom dynamischen Typ oder dergleichen ist, in dem Änderungen der Maximalleistungspunkte mit Bezug auf Änderungen der Dynamik groß sind, und es ist dementsprechend möglich, den Wirkungsgrad der Energieerzeugung zu verbessern.
Während die oben beschriebene erste Ausführungsform so konfiguriert ist, dass die Gradientenmethode verwendet wird, nachdem Folgeoperationen zum Annähern an den Maximalleistungspunkt unter Verwendung der Näherungsfunktion ausgeführt wurden, um schließlich Folgeoperationen auf den Maximalleistungspunkt auszuführen, ist es auch möglich, während der Ausführung der Folgeoperationen auf den Maximalleistungspunkt unter Verwendung der Gradientenmethode Korrekturfunktionen zum Korrigieren von Fehlern in der Näherungsfunktion auszuführen, und eine solche Ausführungsform wird als die zweite Ausführungsform erläutert.
(Zweite Ausführungsform)
12 ist ein Blockschaubild, das einen schematischen Aufbau im Inneren eines Steuerabschnitts 27 eines Energieaufbereiters 10 im Zusammenhang mit der zweiten Ausführungsform veranschaulicht. In dieser Hinsicht sind Komponenten, die mit Komponenten des verteilten Energieerzeugungssystems 1, das die erste Ausführungsform darstellt, identisch sind, mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, um so auf Erläuterungen der sich überschneidenden Anordnungen und Operationen zu verzichten.
Der Steuerabschnitt 27, wie in 12 veranschaulicht, enthält einen Spannungswertberechnungsabschnitt 31, einen Spannungswerteinstellabschnitt 32, einen Schwellenbeurteilungsabschnitt 33, einen Folgeregelungsabschnitt 34 und einen Gradientenmethode-Folgeregelungsabschnitt 35, und er enthält des Weiteren einen Näherungsfunktionskorrekturabschnitt 36 zum Korrigieren von Fehlern der Näherungsfunktion, die in dem Näherungsfunktionsspeicher 25 unter Verwendung der Gradientenmethode des Gradientenmethode-Folgeregelungsabschnitts 35 gespeichert wird.
In dieser Hinsicht entsprechen der erste Näherungsfunktionskorrekturteil, der zweite Näherungsfunktionskorrekturteil und der dritte Näherungsfunktionskorrekturteil, wie in den Ansprüchen dargelegt, dem Näherungsfunktionskorrekturabschnitt 36.
Es wird nun die Funktionsweise des verteilten Energieerzeugungssystems 1, das die zweite Ausführungsform darstellt, erläutert. 13 ist ein Flussdiagramm, das Prozessoperationen des Maximalleistungs-Folgeregelungsabschnitts 12 im Zusammenhang mit einem zweiten Maximalleistungs-Folgeregelungsprozess gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
Der zweite Maximalleistungs-Folgeregelungsprozess, wie in 13 veranschaulicht, ist ein Prozess zum Bewirken, dass der momentane Leistungspunkt unter Verwendung der Gradientenmethode auf den Maximalleistungspunkt nachrückt, nachdem veranlasst wurde, dass der momentane Leistungspunkt unter Verwendung einer Näherungsfunktion rasch in die Nähe des Maximalleistungspunktes rückt, und zum Korrigieren von Fehlern der Näherungsfunktion während des Ausführens von Folgeoperationen der Gradientenmethode.
In 13 beginnt der Folgeregelungsabschnitt 34 innerhalb des Steuerabschnitts 27 des Maximalleistungs-Folgeregelungsabschnitts 12 mit Folgeoperationen auf den Maximalleistungspunkt unter Verwendung einer Näherungsfunktion.
Der Spannungswertberechnungsabschnitt 31 berechnet den Gleichspannungswert Vthe durch Berechnen des momentanen Gleichstromleistungswertes Pmes durch den Leistungsberechnungsabschnitt 23, durch Auslesen einer Näherungsfunktion aus dem Näherungsfunktionsspeicher 25 und durch Einsetzen des Gleichstromleistungswertes Pmes in die Näherungsfunktion (Schritt S81).
Der Spannungswerteinstellabschnitt 32 stellt den Gleichspannungswert Vthe, der in dem Spannungswertberechnungsabschnitt 31 berechnet wurde, als eine Arbeitsspannung des Umformers 11 ein (Schritt S82).
Darüber hinaus detektiert der Spannungsmessabschnitt 21 den momentanen Gleichspannungswert Vmes bei Einstellung des Gleichspannungswertes Vthe in dem Spannungswerteinstellabschnitt 32 (Schritt S83).
Des Weiteren berechnet der Spannungswertberechnungsabschnitt 31 den Gleichspannungswert Vthe durch Berechnen des momentanen Gleichstromleistungswertes Pmes durch den Leistungsberechnungsabschnitt 23, durch Auslesen einer Näherungsfunktion aus dem Nähe rungsfunktionsspeicher 25 und durch Einsetzen des Gleichstromleistungswertes Pmes in die Näherungsfunktion (Schritt S84).
Als nächstes beurteilt der Schwellenbeurteilungsabschnitt 33, ob ein absoluter Wert |Vmes-Vthe| einer Differenz zwischen dem momentanen Gleichspannungswert Vmes, der in Schritt S33 detektiert wurde, und dem Gleichspannungswert Vthe, der in Schritt S34 berechnet wurde, innerhalb eines Gleichspannungsschwellenwertes Vthr liegt oder nicht (Schritt S85).
Wenn in dem Schwellenbeurteilungsabschnitt 33 beurteilt wird, dass der absolute Wert |Vmes-Vthe| der Differenz zwischen dem momentanen Gleichspannungswert Vmes und dem Gleichspannungswert Vthe innerhalb des Gleichspannungsschwellenwertes Vthr liegt, so beurteilt der Folgeregelungsabschnitt 34, dass der momentane Leistungspunkt die Nähe des Maximalleistungspunktes erreicht hat, und beginnt mit Maximalleistungs-Folgeoperationen durch den Gradientenmethode-Folgeregelungsabschnitt 35 dergestalt, dass die Folgeoperationen auf den Maximalleistungspunkt unter Verwendung der Gradientenmethode ausgehend von denen, die die Näherungsfunktion verwenden, begonnen werden (Schritt S86). In dieser Hinsicht wird, wenn bestimmt wird, dass sich der Leistungspunkt A von 14 in der Nähe des Maximalleistungspunktes befindet, eine Bewegung des Leistungspunktes in Richtung des Maximalleistungspunktes N unter Verwendung der Gradientenmethode gestartet, dergestalt, dass er sich zum Beispiel vom Leistungspunkt A zum Leistungspunkt B und von dort zum Leistungspunkt C usw. bewegt.
Der Näherungsfunktionskorrekturabschnitt 36 führt eine Neuberechnung eines Achsenabschnitts der Näherungsfunktion ab dem momentanen Leistungspunkt aus (Schritt S87). In dieser Hinsicht wird bei der Neuberechnung des Achsenabschnitts der Näherungsfunktion nur eine Konstante des Achsenabschnitts der Näherungsfunktion auf der Grundlage des momentanen Leistungspunktes berechnet, so dass nur der Achsenabschnitt geändert wird, während die Steigung der Näherungsfunktion nicht verändert wird. Dementsprechend wird die Näherungsfunktion, wie in 14 veranschaulicht, von (a) ☐ (b) ☐ (c) ☐ (n) aktualisiert.
Der Näherungsfunktionskorrekturabschnitt 36 berechnet einen sich bewegenden Durchschnittswert
avr eines absoluten Wertes
avr einer Differenz zwischen jeweiligen Gleichstromleistungswerten, wenn die Gleichspannungswert N Mal schwankt (Schritt S89).
Der Näherungsfunktionskorrekturabschnitt 36 beurteilt, ob der sich bewegende Durchschnittswert
avr innerhalb einer Schwelle zum Speichern eines Maximalleistungspunktes Pthr liegt oder nicht (Schritt S90).
Wenn beurteilt wird, dass der sich bewegende Durchschnittswert
avr innerhalb der Schwelle zum Speichern eines Maximalleistungs-Punktes Pthr liegt, so bestimmt der Näherungsfunktionskorrekturabschnitt 36, dass der momentane Leistungspunkt die Nähe des Maximalleistungspunktes erreicht hat, wobei wir uns die Tatsache vor Augen halten, dass, wenn der sich bewegende Durchschnittswert
avr in einem gewissen Grad klein ist, Schwankungen des Gleichspannungswertes kleine Schwankungen der Leistung zur Folge haben, und dieser Leistungspunkt wird als der Maximalleistungspunkt M (Vavr, Pavr) gespeichert, und eine neueste Maximalleistungs-Abtastpunktmarkierung wird EIN-geschaltet (Schritt S91), um auf diese Weise zu Schritt S83 überzugehen. In dieser Hinsicht besteht der Maximalleistungspunkt M aus einem Durchschnittswert von Spannungswerten (V1, V2, V3, ..., VN)/N, wobei die Gleichspannungswerten N Mal schwanken, und einem Durchschnittswert von Leistungswerten (P1, P2, P3, ..., PN)/N. Die neueste Maximalleistungs-Abtastpunktmarkierung ist eine Markierung zum An zeigen, ob der betreffende Maximalleistungspunkt bereits als eine Abtastung in der Gradientenmethode gespeichert wurde oder nicht.
Wenn in Schritt S85 beurteilt wird, dass der absolute Wert |Vmes-Vthe| der Differenz zwischen dem Gleichspannungswert Vmes und dem Gleichspannungswert Vthe nicht innerhalb eines Gleichspannungsschwellenwertes Vthr liegt, so bestimmt der Näherungsfunktionskorrekturabschnitt 36, dass der momentane Leistungspunkt nicht die Nähe des Maximalleistungspunktes erreicht hat, und es wird beurteilt, ob die neueste Maximalleistungs-Abtastpunktmarkierung EIN-geschaltet ist oder nicht (Schritt S92). In dieser Hinsicht werden, wenn der momentane Leistungspunkt aufgrund von Änderungen der äußeren Umgebung oder dergleichen die Nähe des Maximalleistungspunktes verlassen hat, selbst dann, wenn im Anschluss an Folgeoperationen durch die Näherungsfunktion einmal Folgeoperationen durch die Gradientenmethode ausgeführt wurden, die Folgeoperationen zu denen umgeschaltet, welche die Näherungsfunktion verwenden.
Wenn beurteilt wird, dass der neueste Maximalleistungs-Abtastpunktmarkierung EIN-geschaltet ist, so bestimmt der Näherungsfunktionskorrekturabschnitt 36, dass der neueste Maximalleistungspunkt gespeichert wurde, und die älteste Abtastung des Maximalleistungspunktes wird aus den vergangenen Maximalleistungspunkten, auf deren Grundlage eine Näherungsfunktion erzeugte wurde, gelöscht, und durch Hinzufügen des neuesten Maximalleistungspunktes als eine Abtastung wird eine Näherungsfunktion auf der Grundlage jener Abtastpunkte von Maximalleistungspunkten erzeugt, und diese Näherungsfunktion wird in dem Näherungsfunktionsspeicher 25 gespeichert und aktualisiert (Schritt S93).
Oder anders ausgedrückt: Da die Näherungsfunktion auf der Grundlage von Abtastpunkten erzeugt wird, die den neuesten Maximal leistungspunkt enthalten, ist es möglich, Fehler in der Näherungsfunktion zu korrigieren.
Der Näherungsfunktionskorrekturabschnitt 36 schaltet dann die neueste Maximalleistungs-Abtastpunktmarkierung AUS (Schritt S94), und das Programm schreitet zu Schritt S82 weiter, um Folgeoperationen in die Nähe des Maximalleistungspunktes unter Verwendung der Näherungsfunktion auszuführen.
Wenn in Schritt S90 beurteilt wird, dass der sich bewegende Durchschnittswert
avr nicht innerhalb der Schwelle zum Speichern des Maximalleistungspunktes Pthr liegt, so bestimmt der Näherungsfunktionskorrekturabschnitt 36, dass der momentane Leistungspunkt noch nicht die Nähe des Maximalleistungspunktes erreicht hat, und das Programm schreitet zu Schritt S83 weiter.
Gemäß der zweiten Ausführungsform wird, nachdem der Leistungspunkt veranlasst wurde, unter Verwendung einer Näherungsfunktion die Nähe des Maximalleistungspunktes zu erreichen, bewirkt, dass der Leistungspunkt unter Verwendung der Gradientenmethode den Maximalleistungspunkt erreicht, wobei der Leistungspunkt unter Verwendung der Gradientenmethode detektiert wird und Fehler in einem Achsenabschnitt der Näherungsfunktion auf der Grundlage des Leistungspunktes korrigiert werden, so dass es möglich ist, Fehler in der Näherungsfunktion zu korrigieren.
Gemäß der zweiten Ausführungsform wird der Maximalleistungspunkt, nachdem er unter Verwendung der Gradientenmethode erreicht wurde, als eine Abtastung gespeichert, und während des Vorliegens von Änderungen der äußeren Umgebung oder ähnlichem wird eine Näherungsfunktion auf der Grundlage von Abtastpunkten erzeugt, die den neuesten Maximalleistungspunkt als eine Abtastung enthalten, so dass es möglich ist, eine neueste Näherungsfunktion, die frei von Fehlern ist, entsprechend diesen Änderungen der äußeren Umgebung oder ähnlichem zu erzeugen.
In dieser Hinsicht sind die oben beschriebenen Ausführungsformen zwar so konfiguriert, dass, wenn eine Näherungsfunktion in dem Näherungsfunktionserzeugungsabschnitt 24 erzeugt wird, diese Näherungsfunktion durch die Methode der kleinsten Quadrate auf der Grundlage mehrerer Maximalleistungspunkte (Durchschnittsleistungspunkte) berechnet wird, doch es versteht sich von selbst, dass es auch möglich ist, eine andere Methode als die Methode der kleinsten Quadrate zu verwenden.
Gemäß der Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung mit der oben beschriebenen Konfiguration wird eine Näherungsfunktion, die zu einem Maximalleistungspunkt in Beziehung steht, der einem Ausgangspegel eines Energieerzeugers von Kennlinien der Ausgangsleistung und der Arbeitsspannung entspricht, gespeichert, ein Arbeitsspannungswert, der dem momentanen Ausgangsleistung entspricht, wird auf der Grundlage der Näherungsfunktion berechnet, um zu bewirken, dass der Leistungspunkt, der zu der momentanen Ausgangsleistung in Beziehung steht, auf den Maximalleistungspunkt nachrückt, und der Arbeitsspannungswert wird als ein Arbeitsspannungswert für einen Umformer eingestellt. Mit dieser Konfiguration des Verwendens einer Näherungsfunktion kann die Folgezeit, die benötigt wird, um zu bewirken, dass der Leistungspunkt die Nähe des Maximalleistungspunktes erreicht, zum Beispiel beträchtlich verkürzt werden, so dass ein Nachrücken auf den Maximalleistungspunkt auch dann rasch ausgeführt werden kann, wenn der Energieerzeuger ein Energieerzeuger vom dynamischen Typ oder dergleichen ist, in dem Änderungen der Maximalleistungspunkte mit Bezug auf Änderungen der Dynamik groß sind, und es ist dementsprechend möglich, den Wirkungsgrad der Energieerzeugung zu verbessern.
Gemäß der Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird, wenn ein Arbeitsspannungswert in dem Spannungswerteinstellteil eingestellt wird, ein Arbeitsspannungswert, welcher der momentanen Ausgangsleistung des Energieerzeugers entspricht, auf der Grundlage der Näherungsfunktion berechnet, und es wird beurteilt, ob ein absoluter Wert einer Differenz zwischen dem berechneten Arbeitsspannungswert und dem momentanen Arbeitsspannungswert innerhalb einer spezifizierten Schwelle liegt oder nicht, wobei, wenn beurteilt wird, dass der absolute Wert der Differenz zwischen den Arbeitsspannungswerten innerhalb der spezifizierten Schwelle liegt, erkannt wird, dass der Leistungspunkt, der zu der Ausgangsleistung in Beziehung steht, die dem Ausgangspegel des Energieerzeugers entspricht, die Nähe des Maximalleistungspunktes erreicht hat. Mit dieser Konfiguration des Verwendens einer Näherungsfunktion kann die Folgezeit, die benötigt wird, um zu bewirken, dass der Leistungspunkt die Nähe des Maximalleistungspunktes erreicht, beträchtlich verkürzt werden, so dass ein Nachrücken auf den Maximalleistungspunkt selbst dann rasch ausgeführt werden kann, wenn der Energieerzeuger ein Energieerzeuger vom dynamischen Typ oder dergleichen ist, in dem Änderungen der Maximalleistungspunkte mit Bezug auf Änderungen der Dynamik groß sind, und es ist dementsprechend möglich, den Wirkungsgrad der Energieerzeugung zu verbessern.
Gemäß der Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird der Arbeitsspannungswert des Umformers so eingestellt, dass der Leistungspunkt, der zu der Ausgangsleistung des Energieerzeugers in Beziehung steht, den Maximalleistungspunkt unter Verwendung einer Gradientenmethode zur Maximalleistungsfolgeregelung erreicht, wenn erkannt wurde, dass der Leistungspunkt, der zu der Ausgangsleistung in Beziehung steht, die dem Ausgangspegel des Energieerzeugers entspricht, die Nähe des Maximalleistungspunktes erreicht hat. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, die Folgegenauigkeit auf den Maximalleistungspunkt unter Verwendung der Gradientenmethode für die Folgeoperationen aus der Nähe des Maximalleistungspunktes auf den Maximalleistungspunkt zu verbessern.
Gemäß der Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung werden, wenn beurteilt wird, dass der absolute Wert der Differenz zwischen den Arbeitsspannungswerten nicht innerhalb der spezifizierten Schwelle liegt, die Operationen des Spannungswertberechnungsteils, des Spannungswerteinstellteils und des Beurteilungsteils fortgesetzt, bis der absolute Wert der Differenz zwischen den Arbeitsspannungswerten in den Bereich der spezifizierten Schwelle fällt. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, rasch in die Nähe des Maximalleistungspunktes nachzurücken.
Gemäß der Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird ein Maximalleistungspunkt für jeden Ausgangspegel des Energieerzeugers detektiert, und es wird eine Näherungsfunktion auf der Grundlage von mindestens zwei Maximalleistungspunkten erzeugt. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, auf einfache Weise eine Näherungsfunktion zu erzeugen und des Weiteren eine Näherungsfunktion von hoher Genauigkeit zu erzeugen, indem die Anzahl von Abtastungen von Maximalleistungspunkte erhöht wird.
Gemäß der Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung werden die Maximalleistungspunkte zum Erzeugen einer Näherungsfunktion durch die Gradientenmethode detektiert, so dass es möglich ist, eine Näherungsfunktion von hoher Genauigkeit zu erzeugen.
Gemäß der Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird eine Abnormalität des Energieerzeugers festgestellt, wenn beurteilt wird, dass die Näherungsfunktion, die in dem ersten Näherungsfunktionserzeugungsteil erzeugt wurde, abnormal ist, zum Beispiel wenn die Steigung der Näherungsfunktion umgekehrt wird. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, den Benutzer über eine Abnormalität des Energieerzeugers oder der Näherungsfunktion zu informieren.
Gemäß der Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird die Ausgangsleistung in mehrere Pegelbereiche unterteilt, und Durchschnittswerte der mehreren Leistungspunkte, die in jeweilige Pegelbereiche unterteilt wurden, werden als Maximalleistungspunkte eingestellt, und die Näherungsfunktion wird auf der Grundlage der Maximalleistungspunkte für jeden der Pegelbereiche erzeugt. Mit dieser Konfiguration können mehrere Leistungspunkte, das heißt eine große Anzahl von Abtastungen, erhalten werden, und durch Mitteln dieser Anzahl von Abtastungen ist es möglich, eine Näherungsfunktion von hoher Genauigkeit entsprechend den Änderungen der äußeren Umgebung zu erzeugen.
Gemäß der Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird der Maximalleistungspunkt zum Erzeugen einer Näherungsfunktion unter Verwendung der Gradientenmethode detektiert, so dass es möglich ist, eine Näherungsfunktion von hoher Genauigkeit zu erzeugen.
Gemäß der Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird eine Abnormalität des Energieerzeugers festgestellt, wenn beurteilt wird, dass die in dem zweiten Näherungsfunktionserzeugungsteil erzeugte Näherungsfunktion abnormal ist, zum Beispiel, wenn die Steigung der Näherungsfunktion abnormal ist. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, den Benutzer über eine Abnormalität des Energieerzeugers oder der Näherungsfunktion zu informieren.
Gemäß der Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung werden Näherungsfunktionen entsprechend dem Energieerzeuger-Typ vorläufig gespeichert, so dass es möglich ist, sie verschiedenen Energieerzeugern zuzuordnen.
Gemäß der Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird ein Maximalleistungspunkt unter Verwendung der Gradientenmethode detektiert, und die Näherungsfunktionen, die entsprechend dem Energieerzeuger-Typ gespeichert wurden, werden auf der Grundlage der detektierten Maximalleistungspunkte korrigiert. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, eine Näherungsfunktion von hoher Genauigkeit entsprechend verschiedenen Änderungen der Dynamik des Energieerzeugers und Änderungen der Einstrahlung zu erzeugen.
Gemäß der Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird der Maximalleistungspunkt unter Verwendung der Gradientenmethode detektiert, wenn erkannt wurde, dass der Leistungspunkt die Nähe des Maximalleistungspunktes erreicht hat, und die in dem Näherungsfunktionsspeicherteil gespeicherten Näherungsfunktionen werden auf der Grundlage des detektierten Maximalleistungspunkt korrigiert. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, eine Näherungsfunktion von hoher Genauigkeit entsprechend verschiedenen Änderungen der Dynamik des Energieerzeugers und Änderungen der Einstrahlung kontinuierlich zu gewährleisten.
Gemäß der Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird eine Folgeoperation auf den Maximalleistungspunkt unter Verwendung der Gradientenmethode ausgeführt, wenn erkannt wurde, dass der Leistungspunkt die Nähe des Maximalleistungspunktes erreicht hat, und es wird nur ein Achsenabschnitt der Näherungsfunktion ohne Veränderung ihrer Steigung auf der Grundlage des Leistungspunktes, der durch die Folgeoperation detektiert wurde, korrigiert. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, eine Feinkorrektur von Fehlern in der Näherungsfunktion auszuführen.

Claims

Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung zur Einstellung einer Arbeitsspannung eines Umformers (11), der eine Ausgangsspannung eines Energieerzeugers (2) in Wechselstrom umwandelt, so dass ein Leistungspunkt einer Ausgangsleistung des Energieerzeugers auf einen Maximalleistungspunkt nachrückt, wobei die Ausgangsleistung einem Ausgangsniveau des Energieerzeugers entspricht, wobei die Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung aufweist: einen Spannungsmessteil (21), der für die Messung einer Gleichspannung des Energieerzeugers (2) eingerichtet ist; ein Näherungsfunktionserzeugungsteil (24), der so eingerichtet ist, dass er eine Näherungsfunktion erzeugt, die einen Maximalleistungspunkt von Kennlinien der Ausgangsleistung und die Arbeitsspannung des Energieerzeugers (2) ausdrückt, wobei die Kennlinien in Entsprechung zum Ausgangsniveau des Energieerzeugers (2) sind; einen Näherungsfunktionsspeicherteil (25), der so eingerichtet ist, dass er die einen Maximalleistungspunkt ausdrückende Näherungsfunktion, die im Näherungsfunktionserzeugungsteil (24) erzeugt worden ist, speichert, und einen Steuerteil (27), der so eingerichtet ist, dass er einen Arbeitsspannungswert, der der vorliegenden Ausgangsleistung entspricht, auf der Grundlage der wie im Näherungsfunktionsspeicherteil gespeicherten Näherungsfunktion erzeugt, und so eingerichtet ist, dass dieser Arbeitsspannungswert als Arbeitsspannungswert des Umformers (11) eingestellt wird, um den zur Ausgangsleistung in Beziehung stehenden Leistungspunkt in Entsprechung zum Ausgangsniveau des Energieerzeugers auf den Maximalleistungspunkt nachrücken zu lassen, wobei der Steuerteil (27) enthält: einen Spannungswertberechnungsteil (31) der so eingerichtet ist, dass er einen der vorliegenden Ausgangsleistung des Energieerzeugers entsprechenden Arbeitsspannungswert auf der Grundlage der Näherungsfunktion erzeugt, einen Spannungswerteinstellteil (32), der den wie durch den Spannungswertberechnungsteil berechneten Spannungswert als Arbeitsspannung des Umformers einstellt; wobei die Maximalleistungsfolgeregelungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie aufweist: einen Beurteilungsteil (33), der so eingerichtet ist, dass er beurteilt, ob ein Absolutwert einer Differenz zwischen dem berechneten Arbeitsspannungswert, der mit dem Spannungswertberechnungsteil (31) berechnet worden ist, und dem vorliegenden Arbeitsspannungswert sich innerhalb einer spezifizierten Schwelle befindet oder nicht, wobei der Spannungswertberechnungsteil (31) so eingerichtet ist, dass er einen Gleichspannungswert (Vthe1) durch Einsetzen eines Gleichstromleistungswerts (Pmes1) des Energieerzeugers (2) in die Näherungsfunktion berechnet, wobei der Gleichstromleistungswert (Pmes1) einer gegenwärtigen Arbeitsspannung des Energieerzeugers (2) entspricht; der Spannungswerteinstellteil (32) so eingerichtet ist, dass der berechnete Gleichspannungswert (Vthe1) als neue Arbeitsspannung des Umformers (11) eingestellt wird; der Spannungsmessteil (21) so eingerichtet ist, dass er einen neuen gegenwärtigen Gleichspannungswert (Vmes) mit Einstellen des berechneten Gleichspannungswerts (Vthe1) im Spannungswerteinstellteil (32) feststellt; der Spannungswertberechnungsteil (31) so eingerichtet ist, dass er ferner einen neuen Gleichspannungswert (Vthe2) durch Einsetzen eines neuen Gleichstromleistungswertes (Pmes2) des Energieerzeugers (2) in die Näherungsfunktion berechnet, wobei der neue Gleichstromleistungswert (Pmes2) einer neuen gegenwärtigen Arbeitsspannung des Energieerzeugers (2) entspricht; der Beurteilungsteil (33) so eingerichtet ist, dass er beurteilt, ob ein Absolutwert einer Differenz zwischen dem neuen gegenwärtigen Gleichspannungswert (Vmes) wie festgestellt und dem neuen Gleichspannungswert (Vthe2) wie berechnet innerhalb eines spezifizierten Schwellenwerts (Vthr) liegt oder nicht, und erkennt, dass der gegenwärtige Leistungspunkt ungefähr den maximalen Leistungspunkt erreicht hat, wenn der Absolutwert innerhalb des spezifizierten Schwellenwerts (Vthr) liegt; und der Steuerteil (27) so eingerichtet ist, dass er die Einstellung des Arbeitsspannungswerts des Umformers (11) so steuert, dass der Leistungspunkt den maximalen Leistungspunkt erreicht, indem ein Gradienten-Verfahren zur Maximalleistungsfolgeregelung verwendet wird, nachdem erkannt worden ist, dass der gegenwärtige Leistungspunkt ungefähr den maximalen Leistungspunkt erreicht hat.
Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei, wenn der Absolutwert nicht innerhalb der spezifizierten Schwelle liegt, der Steuerteil (27) zulässt, dass der Spannungswertberechnungsteil, der Spannungswerteinstellteil (32) und der Beurteilungsteil weiterarbeiten, bis der Absolutwert in die spezifizierte Schwelle fällt.
Maximalleistungs-Folgeregelungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Näherungsfunktionsspeicherteil (25) so eingerichtet ist, dass er vorab Näherungsfunktionen, die Typen von Spannungserzeugern (2) entsprechen, speichert.