JP5357803B2

JP5357803B2 - 太陽光発電システム

Info

Publication number: JP5357803B2
Application number: JP2010031126A
Authority: JP
Inventors: 一義尾嶝; 義章佐藤
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2010-02-16
Filing date: 2010-02-16
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2030-02-16
Also published as: TWI425174B; WO2011102051A1; TW201144723A; US9310822B2; CN102763052A; JP2011171348A; US20130046416A1; CN102763052B

Description

本発明は太陽光発電システムに係り、特に日照や温度によって変化する発電特性の電力最大点の探索を図った太陽光発電システムに関する。

近年、地球温暖化防止に向けたＣＯ２削減の国際的な取組みなど環境保全意識の高まりを背景に、太陽光発電システムの普及が拡大しつつある。この太陽光発電システムにおいて、太陽の光エネルギーは太陽光パネル（太陽電池）によって直流電流に変換され、この直流電流がパワーコンディショナによって各種設備で使えるように交流電力（商用電力）に変換される。

太陽光パネルの特性は、日射と温度が一定の場合、電圧あるいは電流に対し電力が最大点を一つ持ち、その左側は単純増加、右側は単純減少の特性となるものが大部分である。太陽光パネルの上記特性は日射、温度により変化し、電力最大点の電圧あるいは電流の値が変動する。電力系統とパネルを中継するパワーコンディショナは、太陽光パネルから出力される発電電力の電圧あるいは電流を制御することにより、最大出力点を探索する機能を必要とし、太陽光発電の最大点追従（ＭＰＰＴ）機能と呼ぶ。

従来の太陽光発電システム用のパワーコンディショナの一例として、例えば特許文献１、特許文献２に開示されるものがある。特許文献１の最大点追従方式は、山登り法と呼ばれ、電圧あるいは電流を一定量変動させ、そのときの電力の変動がプラス方向ならば同一方向に、逆にマイナス方向ならば逆方向に一定量（一定ピッチ）だけ、電圧あるいは電流を操作し最大点に近づく方式をとっていた。

また、特許文献２の最大点追従方式は、最大電力を取る時の最適動作電圧は光の照射量に係わらず一定とし、また、最適動作電圧と温度は比例関係にあるので、換算表で温度から最適動作電圧を求めている。

特開２００８−２５１６１２号公報特開２００７−５８８４５号公報［発明の概要］［発明が解決しようとする課題］

しかしながら、特許文献１に記載の方式では、探索開始点と最大点が離れていて、かつ変動させる操作量（ピッチ）が小さいと、最大点到達まで多数回の操作を必要とし最大点到達時間が長くなる。また、操作時間の短縮目的で大きく操作量をとると、最大点を通り越して操作されることになり、最大点を中心として増加と減少を繰り返すだけで最大点に到達しない現象が起こる恐れがある。したがって、頻繁に起きる日射の変動（雲の移動など）、ノイズなどに起因する特性変化により最大点が移動したときに、最大点到達までの試行時間中にパネルの発電量の低下を生じる。また、一定の操作量ゆえ、最大点付近に到達したときに真の最大点との偏差は不可避であり、最大値としてその操作量分の偏差を生じ、これも発電量の低下となる。

特許文献２に記載の方式では、最適動作電圧を一定にすると共に、温度から最適動作電圧を求めるのに換算表を用いていて、太陽光パネルの特性上で実際に最大点を探索していないので、頻繁に起きる日射の変動（雲の移動など）、温度の変動やノイズなどに起因する特性変化により最大点が複雑に移動したとき、最大点を探索できない。

本発明の目的は、最大点追従を高速に行うと共に、より正確な最大点を探索することができる太陽光発電システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、太陽光パネルと、太陽光パネルから出力される発電電力の電圧あるいは電流を操作値として太陽光パネルの特性に沿って制御することにより、発電電力の最大出力点を探索して電力系統に供給するパワーコンディショナを備えた太陽光発電システムにおいて、
上記パワーコンディショナは、
上記太陽光パネルから出力される発電電力を商用電力に変換するインバータと、
上記太陽光パネルから出力される発電電力の操作値を変動制御するように上記インバータにＰＷＭ指令を出力するＡＶＲ制御部と、
上記変動制御による複数の操作値と、この操作値に基いた上記太陽光パネルからの複数の発電電力のパターンを記憶するデータ記憶部と、
過去探索時の上記発電電力のパターンに基いて、過去探査時の操作値の一部に新たな操作値を付加して次回探索の操作値を算出し上記ＡＶＲ制御部に供給する最大点追従部を備え、
上記最大点追従部で繰返し探索して操作値を更新することにより、繰り返し出力される複数の発電電力の偏差が所定値以下になったとき、これを最大値とすることを特徴とする。

また、上記記載の太陽光発電システムにおいて、上記最大点追従部は、過去探索時の操作値の一部に、過去探索時の複数電力の最も高い方向に新たな操作値を付加して次回探索の複数の操作値を算出することを特徴とする。

また、上記に記載の太陽光発電システムにおいて、上記最大点追従部は、探索の操作値を３点算出し、過去探索時の操作値の２点に、複数電力の最も高い方向に新たな１点の操作値を付加して次回探索の３点の操作値を算出することを特徴とする。

また、上記に記載の太陽光発電システムにおいて、上記最大点追従部は、探索の操作値を３点算出し、過去探索時の操作値の１点に、探索時の複数電力の最も高い方向に新たな２点の操作値を付加して次回探索の３点の操作値を算出することを特徴とする。

また、上記に記載の太陽光発電システムにおいて、上記最大点追従部は、過去探索時の操作値の一部に、上記太陽光パネルの特性の最大点と目される方向に新たな操作値を付加して次回探索の複数の操作値を算出することを特徴とする。

また、上記に記載の太陽光発電システムにおいて、上記最大点追従部は、探索の操作値を３点算出し、過去探索時の操作値の２点に、上記太陽光パネルの特性の最大点と目される方向に新たな１点の操作値を付加して次回探索の３点の操作値を算出することを特徴とする。

また、上記に記載の太陽光発電システムにおいて、上記最大点追従部は、探索の操作値を３点算出し、過去探索時の操作値の１点に、上記太陽光パネルの特性の最大点と目される方向に新たな２点の操作値を付加して次回探索の３点の操作値を算出することを特徴とする。

また、上記に記載の太陽光発電システムにおいて、上記最大点追従部は、更に、複数の発電電力の偏差が規定値以下になったとき収束したと判定し、最大点探索の動作を停止させる収束判定部と、収束判定部からの情報により動作を開始し、複数の発電電力に変化があったとき最大点探索指示を再度出す再探索開始判断部を有することを特徴とする。

本発明は、太陽光パネルと、太陽光パネルから出力される発電電力の電圧あるいは電流を操作値として太陽光パネルの動作特性に沿って制御することにより、発電電力の最大出力点を探索して電力系統に供給するパワーコンディショナを備えた太陽光発電システムにおいて、
上記パワーコンディショナは、
上記太陽光パネルから出力される発電電力を商用電力に変換するインバータと、
上記太陽光パネルから出力される発電電力の操作値を少なくても３点に変動制御するように上記インバータにＰＷＭ指令を出力するＡＶＲ制御部と、
上記変動制御による３点の操作値と、この操作値に基いた上記太陽光パネルからの３点の発電電力の傾斜パターンとを記憶するデータ記憶部と、
過去探索時の上記発電電力の傾斜パターンに基いて、過去探査時の操作値の一部に新たな操作値を付加して次の探索の操作値を算出し上記ＡＶＲ制御部に供給する最大点追従部を備え、
上記最大点追従部は、過去の発電電力が右上がりパターンのとき、次回の操作値を太陽光パネルの動作特性の右側に設定し、過去の発電電力が左上がりパターンのとき、次回の操作値を太陽光パネルの動作特性の左側に設定し、過去の発電電力が三角パターンのとき、その３点の操作値の内側に操作値を付加して次回の操作値として算出することを特徴とする。

また、上記に記載の太陽光発電システムにおいて、上記最大点追従部は、過去の発電電力が右上がりパターンのとき、３点の操作値のうち一部を増加して次回の操作値とし、過去の発電電力が左上がりパターンのとき、３点の操作値のうち一部を減少して次回の操作値とし、過去の発電電力が三角パターンのとき、３点の操作値の内側に操作値を付加して次回の操作値として算出することを特徴とする。

本発明は、太陽光パネルと、太陽光パネルから出力される発電電力の電圧あるいは電流を操作値として太陽光パネルの動作特性に沿って制御することにより、発電電力の最大出力点を探索して電力系統に供給するパワーコンディショナを備えた太陽光発電システムにおいて、
上記パワーコンディショナは、
上記太陽光パネルから出力される発電電力を商用電力に変換するインバータと、
上記太陽光パネルから出力される発電電力の操作値を少なくても３点に変動制御するように上記インバータにＰＷＭ指令を出力するＡＶＲ制御部と、
上記変動制御による複数の操作値と、この操作値に基いた上記太陽光パネルからの複数の発電電力の傾斜パターンとを記憶するデータ記憶部と、
過去探索時の上記発電電力の傾斜パターンに基いて、次の探索の操作値を算出し上記ＡＶＲ制御部に供給する最大点追従部を備え、
上記最大点追従部は、過去探索時の発電電力が一方向の傾斜パターンのとき、次回探索の操作値として、過去探索時の操作値の太陽光パネルの動作特性の最大点と目される反対側に設定されるように、過去探索時の操作値の一部に新たな操作値を付加して算出することを特徴とする。

本発明では、過去の探索時の３点の操作値と出力電力を記憶し、このデータに基づき次の探索時の操作値（大きさ及びプラス／マイナスの方向）を決めるものである。ここで、操作値の３点をＰ１（ｎ）、Ｐ２（ｎ）、Ｐ３（ｎ）とし（なおｎは探索回数）、その操作値（電圧）をＶＰ１（ｎ）、ＶＰ２（ｎ）、ＶＰ３（ｎ）、その計測した電力をＷＰ１（ｎ）、ＷＰ２（ｎ）、ＷＰ３（ｎ）とする。そして、３点の操作値の大小関係は、ＶＰ１（ｎ）≦Ｖｐ２（ｎ）≦ＶＰ３（ｎ）とする。

まず、初めの３点Ｐ１（０）、Ｐ２（０）、Ｐ３（０）の操作値として、操作値の差異を大きく変動させ、電力の最大点を小さい方の操作値ＶＰ１（０）と大きい方の操作値ＶＰ３（０）の間に置くように設定する。すなわち、中間の操作値の点Ｐ２（０）に対応する電力ＷＰ２（０）が、３つの操作値に対応する電力の中では最大に成るようにする。そして、操作可能範囲の操作値の最低ＶＰ１（０）と、最大ＶＰ３（０）とその中間点ＶＰ２（０）を操作値として各電力を測定する。

次に上記中間の操作値ＶＰ２（０）の点Ｐ２（０）と最大電圧の操作値ＶＰ３（０）の点Ｐ３（０）の２点を、新たにＰ１（１）、Ｐ３（１）とし、新たな点Ｐ２（１）をその間に取るようにする。このときの新たな点Ｐ２（１）の操作値は、
操作値ＶＰ２（１）＝１／２＊（ＶＰ２（０）＋ＶＰ３（０））となる。そして、新たな各操作値に対応する発電電力ＷＰ１（１）、ＷＰ２（１）、ＷＰ３（１）の大小比較をする。

比較の結果、発電電力のパターンがＷＰ１（１）＜ＷＰ２（１）、ＷＰ３（１）＜ＷＰ２（１）の最大点を含むタイプ３（ＴＹＰ３）のとき、最大発電電力の点がＰ１（１）とＰ３（１）の間にあると考えられるので、これらの点の中間点に新たな点の操作値を算出付加するようにして絞り込んで行く。

また、上記比較の結果、発電電力のパターンがＷＰ１（１）＞ＷＰ２（１）＞ＷＰ３（１）の左上がりタイプ２（ＴＹＰ２）のとき、最大発電電力の点がＰ１（０）とＰ２（０）の間にある可能性があるので、操作値ＶＰ１（０）とＶＰ２（０）の点を、新たに点Ｐ１（１）、Ｐ３（１）とし、その間に新たなＰ２（１）を算出設定して発電電力ＷＰ２（１）を測定する。

このように本発明では、発電電力のパターンに基づいて最大点の位置を想定し、この想定に基いて次の探索のために操作値を算出して発電電力を検出するので、従来のような山登り法と呼ばれる操作値を一定量変動させる方式に対して、途中を省略して想定される最大点の位置付近に飛んで操作値を設定している。

また、前記比較の結果、発電電力のパターンがＷＰ１（１）＜ＷＰ２（１）＜ＷＰ３（１）の右上がりタイプ１（ＴＹＰ１）のとき、ＷＰ１（１）＝ＷＰ２（０）＞ＷＰ３（０）＝ＷＰ３（１）となって前回測定と矛盾する。この場合、特性変化が生じ最大点が変わったと推定し、Ｐ１（０）、Ｐ２（０）、Ｐ３（０）の電力ＷＰ１（０）、ＷＰ２（０）、ＷＰ３（０）を再測定する。以上の手順をまとめたものが図９、図１０である。

また、発電電力の変化が特異な状況では、過去の点を取り直し、取り直した新データより探索を再開することにより、太陽光パネルの特性変化に対応している。なお、系統の影響による微少変動やパネル他の新操作値に対する応答時間を考慮し，待ち時間と複数回読み込み平均化処理を実施し評価量の安定化を図っている。

本発明によれば、太陽光発電システムにおいて、最大点追従を高速に行うと共に、より正確な最大点を探索することができる。

太陽光発電システムの概略構成図。本発明実施例のパワーコンディショナのブロック構成図。太陽光パネル発電の電圧と電流の特性説明図。太陽光パネルの発電電力の特性図。太陽光パネルの発電電力のパターンと最大点追従の説明図。本発明実施例の最大点追従プロセスの説明図。同じく太陽光パネルの特性が変化した場合の最大点追従プロセスの説明図。同じくデータ記憶部のデータ構成説明図。同じく最大点探索ルールの説明図。同じく操作値の算出処理手順の説明図。本発明実施例の動作フロー図。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１は実施例のパワーコンディショナを採用した太陽光発電システムの構成全体図面である。１は太陽光パネルを示し、その発電特性は図３、図４の特性をもつ。発電電圧と電流の関係は図３の特性となり、日射が変化すると縦方向の矢印で示すように電流が変化し、周囲の温度が変化すると横矢印で示す方向に電圧が変化して曲線が変形する。温度，照度が変化しなければ電圧に対し電力の最大点を１点持つ特性になる。２は本実施例のパワーコンディショナを示し、パネル１が発電する直流電力を後述する系統の交流電力系統ライン３に同期した交流に変換する。３は一般の電力系統ラインで、例えば交流電圧２００Ｖまたは４００Ｖ、周波数５０または６０Ｈｚのラインである。一般の需要家の負荷が接続されているラインである。

パワーコンディショナ２は、太陽光パネル１の直流電力を系統電圧に同期した交流電力に変換する際に、インバータ（後述）へのＰＷＭ指令を操作して、パネル１から出力される発電電力の電圧または電流を操作値として制御操作する。具体的には、３点のパネル電圧（操作値）をインバータに供給し、各操作値に基く３点の発電電力の変化パターンによって後述するルールに従って次のパネル電圧（操作値）を決めて最大電力点を探索する。

図５に発電特性上での３点の発電電力の変化パターンを示す。黒丸のＰ１〜Ｐ３の右上がりパターンをタイプ１（最大点が電力の大きい右側にあると目される）、白丸のＰ１〜Ｐ３の左上がりパターン（最大点が電力の小さい左側にあると目される）をタイプ２、白三角のＰ１〜Ｐ３の三角パターン（最大点がＰ１〜Ｐ３の間にある）をタイプ３としている。各パターンで三角パターン３に最大点を含むことが分かり、３点の発電電力値の偏差が小さくなる。この偏差が規定値内に入ったとき最大点到達と判断し、その電力を記憶してこの発電電力を継続して出力すると、最大電力をインバータに供給することができる。

その後、定期的に発電電力を測定して測定値と前記記憶の最大電力値と比較し、電力値の変化（上下）で特性の変化を監視し、前記記憶値と測定値の差異が規定値を超えたときには、特性が変化したと判断し、３点の操作値のうち、両側の点Ｐ１とＰ３の操作値を設定し直して（中間点Ｐ２はそのまま）、新たな３点をスタートとして再び最大点探索を行い、新しい最大点での電力出力をおこなう。このようにして１日の中で太陽光の照度や温度の変化に伴う最大点の移動（特性変化）に対し、最大出力点を繰返し探索する。

図２はパワーコンディショナ２内のブロック構成図である。４は太陽光パネル１で発電された直流電力を、系統電圧に同期した交流電力（商用電力）に変換するインバータ、５はパネル１から出力される発電電力の電圧または電流の３点の操作値を変動制御するように、上記インバータ４にＰＷＭ信号を供給するＡＶＲ制御部（Automatic Voltage Regulator）である。太陽光パネル１からの発電電力は、インバータ４に供給されると共に、太陽光パネル１の出力制御のための情報として、電力と電圧の形でパワーコンディショナ２内に取り込まれる。パワーコンディショナ２は取り込んだ電力情報から、後述する論理に従い次の探索用の操作値（設定電圧）を決め、ＡＶＲ制御部５に指令を送る。

６は上記変動制御による３点の操作値と、この操作値に基いた太陽光パネル１からの３点の発電電力のパターンを記憶するデータ記憶部である。具体的には、読み取った発電電力データを操作値とペアーにし、さらに３点の電力の変化パターンを示すタイプ（ＴＹＰ）コードを組み合わせてデータ記憶部６に３点データ６ａとして記憶され、図８に示すように探索回毎に今回と前回のデータを記憶する。すなわち、探索回ｉでは今回ｉの操作値ＶＰ、発電電力ＷＰ及びタイプ（ＴＹＰ）と、前回ｉ−１のタイプ（ＴＹＰＭ１）がデータとして記憶される。

７は、前回（過去）と今回（過去）の探索時の発電電力のパターンに基づいて、今回または前回探索時の３点の操作値の一部（２点）に新たな１点の操作値を付加して、次の探索用の３点の操作値（設定電圧）を演算部７ａで算出し、上記ＡＶＲ制御部５に供給する最大点追従部である。最大点追従部７には、図９に示す最大点探索ルールと図１０に示す操作値の算出処理手順がアルゴリズムで記憶されており、これらのルールと手順に基いて演算部７ａ内で次の探索の新しい操作値の算出がなされる。ＡＶＲ制御部５は、上記３点の操作値（設定電圧）と太陽光パネル１からの発電電圧とを比較し、操作値（設定電圧）に近づけるようにＰＷＭ指令をインバータ４に出力し、太陽光パネル１の発電電圧を操作値（設定電圧）にする。

パネル１から出る発電電力はインバータのスイッチング他により早い周期で微小変動していて瞬時値だけでは誤った判断となるので、電力平均化部１０で平均化処理がなされる。８は
３点の発電電力データの偏差が規定値以下になったとき収束したと判定し、最大点追従部７の動作を停止させて最大点追従を終了するデータ収束判定部である。また、データ収束判定部８は、引き続いて最大点の電力を周期的に観測して電力変化を監視する。

９はデータ収束判定部８からの電力変化の観測情報を受け、変化があったとき再探索指示を出す再探索開始判断部である。再探索指示は最大点追従部７に送られ、最大電力点の探索が開始される。最大点追従部７は、次の探索方向と距離（操作値、電圧）を３点の操作値を決定し、その決定に従いＡＶＲ制御部と３点データ記憶部６に３点の操作値を出力する。

以下、図６、図７の最大点追従プロセスと、図１１の動作フローを用いて太陽光パネル１の代表的な発電特性を基に、探索動作について説明する。まず初期の３点の電圧を定める一例として，設定された探索電圧範囲の上限の操作値ＶＰ３の対応点Ｐ３、下限の操作値ＶＰ１の対応点Ｐ１、その中間の操作値ＶＰ２の対応点Ｐ２を初期値と定める（図１１、ステップ１０２）。最大点追従部７から上記各操作値ＶＰ１、ＶＰ２、ＶＰ３の電圧データをＡＶＲ制御部５に順番に出力し、各操作値に対応する電力を測定する（図１１、ステップ１０３）。対応する電力は、図６（１）に示すように、それぞれ、ＷＰ１（Ｗ１）、ＷＰ２（Ｗ２）、ＷＰ３（Ｗ３）となり、発電電力の偏差が所定値以上で収束してないとする（図１１、ステップ１０４）。

ここで測定された電力は、Ｗ１＜Ｗ２、Ｗ２＞Ｗ３、Ｗ１＞Ｗ３となるので、図９で「今回Ｔｙｐｅ（Ｔｙｐ）３（図１１、ステップ１０５）に該当して「中心探索左半面処理」（図１１、ステップ１１１）の操作値算出となり、その結果図６（２）の状態になる（図１１、ステップ１１２）。

ここでの「中心探索左半面処理」は、図１０（Ａ）に示すように、点Ｐ１、Ｐ３は前回のものを用い、点Ｐ２に対応する操作値（電圧）を新たに算出して点Ｐ１、Ｐ３の間に付加する。具体的には、操作値ＶＰ２＝（ＶＰ１（ｉ−１）＋ＶＰ２（ｉ−１））／２となる。すなわち、前回の点Ｐ１、Ｐ３の中央位置に新たな点Ｐ２が位置するように操作値ＶＰ２が算出され付加される。

上記での電力測定結果（図１１、ステップ１１３）は、前回ＴＹＰ３、今回ＴＹＰ１になるので（図１１、ステップ１０５）、図９により「反面中心探索」の操作値の算出（図１１、ステップ１０６、１０９）となって右半面の３点が決定され（図１１、ステップ１１２）図６（３）の状態になる。ここでの「反面中心探索」処理は図１０（Ｂ）に示すように、点Ｐ１、Ｐ３は前前回のものを用い、点Ｐ２に対応する操作値（電圧）を新たに算出して前前回の点Ｐ１、Ｐ３の間に付加する。具体的には、操作値ＶＰ２＝（ＶＰ２（ｉ−２）＋ＶＰ３（ｉ−２））／２となる。すなわち、前前回の点Ｐ１、Ｐ３の中央位置に新たな点Ｐ２が位置するように操作値ＶＰ２が算出され付加される。

この測定電力はＴＹＰ２となり、図９により「減少探索（左拡大）」の操作値の算出（図１１、ステップ１０６、１０９，１１２）（図１０（Ｅ））となって、図６（４）の状態となる。ここでの電力はＴＹＰ３となり、測定電力がＷ２＞Ｗ３，Ｗ１＜Ｗ３となるので、図９より「中心探索右半面（右半面探査）」の操作値の算出（図１０（Ｃ））となって、図６（５）の状態となる。この状態は再度ＴＹＰ３になるので、図９により「（中心探索左半面）左半面探索」の操作値の算出（図１０（Ｄ））となって左半面の３点となり図６（６）の状態になる。

この状態は再びＴＹＰ３となり図９により「中心探索右半面（右半面探索）」の操作値の算出（図１０（Ｃ））となって右半面の３点となり図６（７）の状態になる。この状態は再度ＴＹＰ３になるが、３点の電力差が規定以下（図１１、ステップ１０４）となるので最大点到達と判断し、これ以上の探索を停止すると共に、電力変化監視状態（図１１、ステップ１１４）になる。この状態では、最終探索時の３点の操作値（ＶＰ１〜ＶＰ３）で、中間の操作値（ＶＰ２）の発電電力を太陽光パネル１の最大電力として、パワーコンディショナ２に供給される。

上記探索動作は、図６（２）〜（７）に示すように、太陽光パネル１の発電電力の特性上で大きな幅で左右の反面の探索を交互に繰返すことにより、短時間で最大点の範囲を絞り込み、最大点の範囲が特定できるＴｙｐ３の発電電力が検出された後は、発電電力の特性上で小さな幅で左右の反面の探索を繰返すことにより、短時間で最大点付近を特定することができる。これは、従来のような山登り法と呼ばれる操作値を一定量変動させる探索方式に対して、探索ステップの途中を省略できるので、最大点特定の探索時間を大幅に短縮できる。また、発電電力の特性上で左右の反面の探索を交互に繰返すことにより、最大点付近を特定しているので、最大点の精度を高めることができる。

その後、日射変化等により特性が図７（１）の破線から実線のように変化すると、電力変化を検出し（図１１、ステップ１１４）、Ｐ１とＰ３の位置を広げた（Ｐ１の電圧を−５Ｖ、Ｐ３の電圧を＋５Ｖの広げる）上で（図１１、ステップ１１６）、３点全ての電力を再測定する（図１１、ステップ１０３）。

その結果ＴＹＰ１と判断し（図９で今回ＴＹＰ１）（図１１、ステップ１０５）、増加探索として現状の点Ｐ３から大きく幅を広げて、２＊（Ｖｐ３−Ｖｐ２）だけ上昇した電圧を新しい点Ｐ３の操作値を算出（図１０（Ｆ））して付加し、その結果は図７（２）の状態になる。その結果ＴＹＰ３となるので、図９に基いて中心探索左半面操作（図１０（Ａ））することで図７（３）の状態となる。前回ＴＹＰ３，今回ＴＹＰ１なので図９に基いて反面中心探索（図１０（Ｂ））となり右半面で図７（４）の状態になる。以下、Ｔｙｐ３の図７（５）、図７（６）の左右の反面の探索を繰返して、図７（７）の状態に到達すると、各発電電力の偏差が規定値内となり、探索を停止すると共に、電力変化監視状態（図１１、ステップ１１４）になる。この状態では、最終探索時の３点の操作値（ＶＰ１〜ＶＰ３）で、中間の操作値（ＶＰ２）の発電電力を太陽光パネル１の最大電力として、パワーコンディショナ２に供給される。

１…太陽光パネル、２…パワーコンディショナ、３…電力系統、４…インバータ、５…ＡＶＲ制御部、６…データ記憶部、７…最大点追従部、８…収束判定部、９…再探索開始判断部、１０…電力平均化部。

Claims

太陽光パネルと、太陽光パネルから出力される発電電力の電圧あるいは電流を操作値として太陽光パネルの特性に沿って制御することにより、発電電力の最大出力点を探索して電力系統に供給するパワーコンディショナを備えた太陽光発電システムにおいて、
上記パワーコンディショナは、
上記太陽光パネルから出力される発電電力を商用電力に変換するインバータと、
上記太陽光パネルから出力される発電電力の操作値を変動制御するように上記インバータにＰＷＭ指令を出力するＡＶＲ制御部と、
上記変動制御による複数の操作値と、この操作値に基いた上記太陽光パネルからの複数の発電電力のパターンを記憶するデータ記憶部と、
過去探索時の上記発電電力のパターンに基いて、過去探査時の操作値の一部に新たな操作値を付加して次回探索の操作値を算出し上記ＡＶＲ制御部に供給する最大点追従部を備え、
上記最大点追従部で繰返し探索して操作値を更新することにより、繰り返し出力される複数の発電電力の偏差が所定値以下になったとき、これを最大出力値とすることを特徴とする太陽光発電システム。
請求項１に記載の太陽光発電システムにおいて、
上記最大点追従部は、過去探索時の操作値の一部に、過去探索時の複数電力の最も高い方向に新たな操作値を付加して次回探索の複数の操作値を算出することを特徴とする太陽光発電システム。
請求項１または２に記載の太陽光発電システムにおいて、
上記最大点追従部は、探索の操作値を３点算出し、過去探索時の操作値の２点に、複数電力の最も高い方向に新たな１点の操作値を付加して次回探索の３点の操作値を算出することを特徴とする太陽光発電システム。
請求項１または２に記載の太陽光発電システムにおいて、
上記最大点追従部は、探索の操作値を３点算出し、過去探索時の操作値の１点に、探索時の複数電力の最も高い方向に新たな２点の操作値を付加して次回探索の３点の操作値を算出することを特徴とする太陽光発電システム。
請求項１に記載の太陽光発電システムにおいて、
上記最大点追従部は、過去探索時の操作値の一部に、上記太陽光パネルの特性の最大点と目される方向に新たな操作値を付加して次回探索の複数の操作値を算出することを特徴とする太陽光発電システム。
請求項１または５に記載の太陽光発電システムにおいて、
上記最大点追従部は、探索の操作値を３点算出し、過去探索時の操作値の２点に、上記太陽光パネルの特性の最大点と目される方向に新たな１点の操作値を付加して次回探索の３点の操作値を算出することを特徴とする太陽光発電システム。
請求項１または５に記載の太陽光発電システムにおいて、
上記最大点追従部は、探索の操作値を３点算出し、過去探索時の操作値の１点に、上記太陽光パネルの特性の最大点と目される方向に新たな２点の操作値を付加して次回探索の３点の操作値を算出することを特徴とする太陽光発電システム。
請求項１に記載の太陽光発電システムにおいて、
上記最大点追従部は、更に、複数の発電電力の偏差が規定値以下になったとき収束したと判定し、最大点探索の動作を停止させる収束判定部と、収束判定部からの情報により動作を開始し、複数の発電電力に変化があったとき最大点探索指示を再度出す再探索開始判断部を有することを特徴とする太陽光発電システム。
太陽光パネルと、太陽光パネルから出力される発電電力の電圧あるいは電流を操作値として太陽光パネルの動作特性に沿って制御することにより、発電電力の最大出力点を探索して電力系統に供給するパワーコンディショナを備えた太陽光発電システムにおいて、
上記パワーコンディショナは、
上記太陽光パネルから出力される発電電力を商用電力に変換するインバータと、
上記太陽光パネルから出力される発電電力の操作値を少なくても３点に変動制御するように上記インバータにＰＷＭ指令を出力するＡＶＲ制御部と、
上記変動制御による３点の操作値と、この操作値に基いた上記太陽光パネルからの３点の発電電力の傾斜パターンとを記憶するデータ記憶部と、
過去探索時の上記発電電力の傾斜パターンに基いて、過去探査時の操作値の一部に新たな操作値を付加して次の探索の操作値を算出し上記ＡＶＲ制御部に供給する最大点追従部を備え、
上記最大点追従部は、過去の発電電力が右上がりパターンのとき、次回の操作値を太陽光パネルの動作特性の右側に設定し、過去の発電電力が左上がりパターンのとき、次回の操作値を太陽光パネルの動作特性の左側に設定し、過去の発電電力が三角パターンのとき、その３点の操作値の内側に操作値を付加して次回の操作値として算出することを特徴とする太陽光発電システム。
請求項９に記載の太陽光発電システムにおいて、
上記最大点追従部は、過去の発電電力が右上がりパターンのとき、３点の操作値のうち一部を増加して次回の操作値とし、過去の発電電力が左上がりパターンのとき、３点の操作値のうち一部を減少して次回の操作値とし、過去の発電電力が三角パターンのとき、３点の操作値の内側に操作値を付加して次回の操作値として算出することを特徴とする太陽光発電システム。
請求項９に記載の太陽光発電システムにおいて、
上記最大点追従部は、更に、３点の発電電力の偏差が規定値以下になったとき収束したと判定し、最大点探索の動作を停止させる収束判定部と、収束判定部からの情報により動作を開始し、３点の発電電力に変化があったとき最大点探索指示を再度出す再探索開始判断部を有することを特徴とする太陽光発電システム。
太陽光パネルと、太陽光パネルから出力される発電電力の電圧あるいは電流を操作値として太陽光パネルの動作特性に沿って制御することにより、発電電力の最大出力点を探索して電力系統に供給するパワーコンディショナを備えた太陽光発電システムにおいて、
上記パワーコンディショナは、
上記太陽光パネルから出力される発電電力を商用電力に変換するインバータと、
上記太陽光パネルから出力される発電電力の操作値を少なくても３点に変動制御するように上記インバータにＰＷＭ指令を出力するＡＶＲ制御部と、
上記変動制御による複数の操作値と、この操作値に基いた上記太陽光パネルからの複数の発電電力の傾斜パターンとを記憶するデータ記憶部と、
過去探索時の上記発電電力の傾斜パターンに基いて、次の探索の操作値を算出し上記ＡＶＲ制御部に供給する最大点追従部を備え、
上記最大点追従部は、過去探索時の発電電力が一方向の傾斜パターンのとき、次回探索の操作値として、過去探索時の操作値の太陽光パネルの動作特性の最大点と目される反対側に設定されるように、過去探索時の操作値の一部に新たな操作値を付加して算出することを特徴とする太陽光発電システム。
請求項１２に記載の太陽光発電システムにおいて、
上記最大点追従部は、過去探索時の操作値の一部に、上記太陽光パネルの特性の最大点と目される方向に新たな操作値を付加して次回探索の複数の操作値を算出することを特徴とする太陽光発電システム。
請求項１２または１３に記載の太陽光発電システムにおいて、
上記最大点追従部は、探索の操作値を３点算出し、過去探索時の操作値の２点に、上記太陽光パネルの特性の最大点と目される方向に新たな１点の操作値を付加して次回探索の３点の操作値を算出することを特徴とする太陽光発電システム。
請求項１２または１３に記載の太陽光発電システムにおいて、
上記最大点追従部は、探索の操作値を３点算出し、過去探索時の操作値の１点に、上記太陽光パネルの特性の最大点と目される方向に新たな２点の操作値を付加して次回探索の３点の操作値を算出することを特徴とする太陽光発電システム。