JP4606935B2 - 太陽光発電システムの制御方法 - Google Patents
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Description
追従して太陽電池からの出力電力値が略最大値になるように前記太陽電池出力設定値を適正値に制御する太陽光発電システムの制御方法において、
前記太陽電池出力設定値を遺伝子と見なしかつ太陽電池からの出力電力値を遺伝子の評価値とする遺伝的アルゴリズムに基づくGA制御器を具備し、第1ステップでは前記太陽電池出力設定値の設定範囲から複数個の遺伝子を無作為又は予め定めた条件に基づいて抽出して第1世代の初期集団を形成し、この初期集団の各遺伝子に対応する各太陽電池出力設定値によって前記インバータを順次動作させると共に動作中の太陽電池からの出力電力値を各遺伝子の評価値として記憶し、続いて前記初期集団の各遺伝子を前記GA制御器に入力し各遺伝子の評価値によって選択しかつ交叉・突然変異させて所定個数の遺伝子を出力して第2世代集団を形成し、第2ステップでは前記第2世代集団の各遺伝子に対応する各太陽電池出力設定値によって前記インバータを順次動作させると共に動作中の太陽電池からの出力電力値を各遺伝子の評価値として記憶し、続いて前記第2世代遺伝子を前記GA制御器に入力し各遺伝子の評価値によって選択しかつ交叉・突然変異させて所定個数の遺伝子を出力して第3世代集団を形成し、以後前記第2ステップの動作を繰り返して各遺伝子を収束させて遺伝子集団の世代を新しくし、前記各遺伝子に応じた太陽電池出力設定値の最大値と最小値との差が所定の範囲になるまで前記各遺伝子を収束させる遺伝的アルゴリズム工程と、
続いて、前記収束した遺伝子の中で評価値が最も大きい遺伝子に対応した太陽電池出力設定値を基準太陽電池出力設定値とし、この基準太陽電池出力設定値より所定量大きい値及び所定量小さい値を生成し、前記3つの太陽電池出力設定値によってインバータを順次動作させると共に出力電力値が最も大きい前記太陽電池出力設定値を次の前記基準太陽電池出力設定値として設定し、以後このステップの動作を繰り返し、前記太陽電池電圧−電力特性の変動に対応するために予め設定された切換条件を満たしたときは前記遺伝的アルゴリズム工程に戻す山登り工程と、
を具備したことを特徴とする太陽光発電システムの制御方法である。
図1は、本発明の実施の形態に係る太陽光発電システムのブロック図である。同図において、図5に示す従来技術の太陽光発電システムのブロック図と同一符号は、同一動作を行なうので説明は省略し、符号が相違する構成について説明する。
本発明の実施の形態2は、実施の形態1において、太陽光発電システムの制御を開始する際に、予め定めた太陽電池出力設定値を初期の基準太陽電池出力設定値として山登り工程を遺伝的アルゴリズム工程に先立って行うものである。すなわち、実施の形態2では、上述した図2において、ステップT1からの遺伝的アルゴリズム工程に先立って、ステップT13〜T24の山登り工程を追加的に実施するものである。このときに、最初のステップT13では、初期の基準太陽電池出力設定値を予め設定する。
本発明の実施の形態3は、実施の形態1又は2において、山登り工程の切換条件を、山登り工程の動作時間が所定時間に達したときとするものである。すなわち、実施の形態3では、上述した図2において、ステップT24の切換条件を「山登り工程の動作時間が所定時間に達したとき」とするものである。実施の形態3では、山登り工程の動作時間が所定値に達すると、その間に日射状態が変化して太陽電池電圧−電力特性が変動し最大出力電力点が移動している可能性があるので、遺伝的アルゴリズム工程に切り換える。これによって、複数の極大値の中から最大極大値近傍を探索することができ、常に最大出力電力点を追従することができる。
本発明の実施の形態4は、実施の形態1又は2において、山登り工程の切換条件を、出力電力値が前回ステップの出力電力値よりも所定値以上変化したときとするものである。すなわち、実施の形態4では、上述した図2において、ステップT24の切換条件を「出力電力値が前回ステップの出力電力値よりも所定値以上変化したとき」とするものである。実施の形態4では、日射状態が変化して太陽電池電圧−電力特性が変動したことを出力電力値が所定値以上変化したことによって判別して遺伝的アルゴリズム工程に切り換える。これによって、複数の極大値の中から最大極大値近傍を探索することができ、常に最大出力電力点を追従することができる。
本発明の実施の形態5は、実施の形態1又は2において、山登り工程の切換条件を、出力電力値が前回ステップの出力電力値よりも所定値以上変化し、かつ、山登り工程の動作時間が所定時間に達したときとするものである。すなわち、実施の形態5では、上述した図2において、ステップT24の切換条件を「出力電力値が前回ステップの出力電力値よりも所定値以上変化し、かつ、山登り工程の動作時間が所定時間に達したとき」とするものである。実施の形態5では、日射状態が変化して太陽電池電圧−電力特性が変動したことを出力電力値が所定値以上変化したことによって判別し山登り工程の動作時間が所定値に達したときに遺伝的アルゴリズム工程に切り換える。これは、日射状態の変化に対応すると共に、短時間の山登り工程で直ぐに遺伝的アルゴリズム工程に切り換わることを防止するためである。山登り工程が短時間で切り換わることが多発すると、太陽光発電システムの総合効率をかえって低下させることがある。
本発明の実施の形態6は、実施の形態1乃至5において、山登り工程から遺伝的アルゴリズム工程に移行する際に、山登り工程の最後のステップによる基準太陽電池出力設定値に対応する遺伝子を含めて初期集団を形成するものである。すなわち、実施の形態6では、上述した図2において、山登り工程から遺伝的アルゴリズム工程に移行する際に、山登り工程の最後のステップT23による基準太陽電池出力設定値に対応する遺伝子を含めて、ステップT1に示す初期集団を形成するものである。実施の形態6では、評価値の高い遺伝子を初期集団に含ませることによって、遺伝的アルゴリズム工程の収束速度を向上させることができる。
CC コントローラ
CT 電流検出回路
IN インバータ回路
LP 極大点
MP 最大極大点、最大出力電力点
PT 電圧検出回路
PWM パルス幅制御回路
SP 系統電源
SC1 太陽電池
SC2 太陽電池
SC3 太陽電池
Claims (6)
- 太陽電池からの出力電圧又は出力電流が予め定めた太陽電池出力設定値と略等しくなるようにインバータを制御し、日射状態の変化に伴う太陽電池電圧−電力特性の変動に
追従して太陽電池からの出力電力値が略最大値になるように前記太陽電池出力設定値を適正値に制御する太陽光発電システムの制御方法において、
前記太陽電池出力設定値を遺伝子と見なしかつ太陽電池からの出力電力値を遺伝子の評価値とする遺伝的アルゴリズムに基づくGA制御器を具備し、第1ステップでは前記太陽電池出力設定値の設定範囲から複数個の遺伝子を無作為又は予め定めた条件に基づいて抽出して第1世代の初期集団を形成し、この初期集団の各遺伝子に対応する各太陽電池出力設定値によって前記インバータを順次動作させると共に動作中の太陽電池からの出力電力値を各遺伝子の評価値として記憶し、続いて前記初期集団の各遺伝子を前記GA制御器に入力し各遺伝子の評価値によって選択しかつ交叉・突然変異させて所定個数の遺伝子を出力して第2世代集団を形成し、第2ステップでは前記第2世代集団の各遺伝子に対応する各太陽電池出力設定値によって前記インバータを順次動作させると共に動作中の太陽電池からの出力電力値を各遺伝子の評価値として記憶し、続いて前記第2世代遺伝子を前記GA制御器に入力し各遺伝子の評価値によって選択しかつ交叉・突然変異させて所定個数の遺伝子を出力して第3世代集団を形成し、以後前記第2ステップの動作を繰り返して各遺伝子を収束させて遺伝子集団の世代を新しくし、前記各遺伝子に応じた太陽電池出力設定値の最大値と最小値との差が所定の範囲になるまで前記各遺伝子を収束させる遺伝的アルゴリズム工程と、
続いて、前記収束した遺伝子の中で評価値が最も大きい遺伝子に対応した太陽電池出力設定値を基準太陽電池出力設定値とし、この基準太陽電池出力設定値より所定量大きい値及び所定量小さい値を生成し、前記3つの太陽電池出力設定値によってインバータを順次動作させると共に出力電力値が最も大きい前記太陽電池出力設定値を次の前記基準太陽電池出力設定値として設定し、以後このステップの動作を繰り返し、前記太陽電池電圧−電力特性の変動に対応するために予め設定された切換条件を満たしたときは前記遺伝的アルゴリズム工程に戻す山登り工程と、
を具備したことを特徴とする太陽光発電システムの制御方法。 - 前記太陽光発電システムの制御を開始する際に、予め定めた太陽電池出力設定値を前記基準太陽電池出力設定値として前記山登り工程を前記遺伝的アルゴリズム工程に先立って行う請求項1記載の太陽光発電システムの制御方法。
- 前記山登り工程の切換条件を、前記山登り工程の動作時間が所定時間に達したときとする請求項1又は請求項2記載の太陽光発電システムの制御方法。
- 前記山登り工程の切換条件を、前記出力電力値が前回ステップの前記出力電力値よりも所定値以上変化したときとする請求項1又は請求項2記載の太陽光発電システムの制御方法。
- 前記山登り工程の切換条件を、前記出力電力値が前ステップの前記出力電力値よりも所定値以上変化し、かつ、前記山登り工程の動作時間が所定時間に達したときとする請求項1又は請求項2記載の太陽光発電システムの制御方法。
- 前記山登り工程から前記遺伝的アルゴリズム工程に移行する際に、前記山登り工程の最後のステップによる前記基準太陽電池出力設定値に対応する遺伝子を含めて前記初期集団を形成する請求項1乃至5のいずれかに記載の太陽光発電システムの制御方法。
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