太陽光発電装置の制御装置
【課題】簡易な計算で、最大電力となるように太陽光発電装置を制御することができる太陽光発電装置の制御装置を得る。
【解決手段】最大電力一次探索装置５３は、電圧指令部５１及び制御手段４を介して電力変換装置６を制御することにより電力変換装置６の動作可能範囲の下限から上限まで段階的に太陽光発電装置１の動作電圧を変化させ、太陽光発電装置１の電力が最大となる動作電圧を一次探索動作電圧として求め、最大電力二次探索装置５５は動作電圧を一次探索動作電圧を基準にして段階的に変化させたときの電力の増減に応じて変化させる電圧の方向及び大きさを決定して探索を行い電力が最大となる動作電圧を二次探索動作電圧として求め、太陽光発電装置が二次探索動作電圧で動作するように制御する。極大点が複数ある場合にも電力極大点を複数求めることなく簡易な計算で、ＭＰＰＴ制御が可能となる。
【解決手段】最大電力一次探索装置５３は、電圧指令部５１及び制御手段４を介して電力変換装置６を制御することにより電力変換装置６の動作可能範囲の下限から上限まで段階的に太陽光発電装置１の動作電圧を変化させ、太陽光発電装置１の電力が最大となる動作電圧を一次探索動作電圧として求め、最大電力二次探索装置５５は動作電圧を一次探索動作電圧を基準にして段階的に変化させたときの電力の増減に応じて変化させる電圧の方向及び大きさを決定して探索を行い電力が最大となる動作電圧を二次探索動作電圧として求め、太陽光発電装置が二次探索動作電圧で動作するように制御する。極大点が複数ある場合にも電力極大点を複数求めることなく簡易な計算で、ＭＰＰＴ制御が可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電装置の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の太陽光発電装置の制御装置においては、一般的に最大電力点追従（Ｍａｘｉｍｕｍ ｐｏｗｅｒ ｐｏｉｎｔ ｔｒａｃｋｉｎｇ、ＭＰＰＴ）制御が行われる。複数の太陽電池モジュール内で、影などによる日射強度に差異がある場合、複数の電力ピーク点となる極大点が存在する。複数の電力ピーク点の中から最大電力点を選んで当該最大電力点となる動作電圧で制御し、最大発電が行われる。太陽光発電装置の変動範囲の下限電圧と上限電圧の間で、動作電圧を変化させて、極大点となる電力値をメモリ等に記憶する。極大点の有無、有る場合には極大点が１つの場合、２つの以上の場合等の条件に応じて個別に処理を行って、最大電力点となる動作電圧を求めるものがある（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２３０９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の太陽光発電装置の制御装置は以上のように構成され、電力変換装置が動作可能な下限電圧と上限電圧との間で、段階的に動作電圧を変化させて電力極大点を求めるものである。従って、最大電力となる動作電圧を求めるまでに、極大点が複数ある場合には、複数の極大点の中から最大電力極大点を求める演算を要し、演算が複雑になるという問題点があった。
【０００５】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、極大点が複数ある場合にも電力極大点を複数求めることなく簡易な計算で、最大電力となるように太陽光発電装置を制御することができる太陽光発電装置の制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る太陽光発電装置の制御装置においては、
電圧制御手段と最大電力一次探索手段と最大電力二次探索手段と制御手段とを備えた太陽光発電装置の制御装置であって、
上記最大電力一次探索手段は、抽出値記憶部と平均値算出部と電力比較部とを有し、
上記抽出値記憶部は、所定の時点における上記太陽光発電装置の電力及び動作電圧を、それぞれ抽出電力及び抽出電圧として記憶するものであり、
上記平均値算出部は、上記電圧制御手段により所定の第１の電圧範囲内で上記動作電圧を段階的に変化させたときの、変化させる直前と変化させた直後の上記電力の平均値である平均電力及び上記動作電圧の平均値である平均電圧を求めるものであり、
上記電力比較部は、上記平均電力と上記抽出電力とを比較して、上記平均電力が大きいとき上記抽出電力を上記平均電力に置き換えるとともに上記抽出電圧を上記平均電圧に置き換え上記抽出電力の最大値を求め、当該抽出電力の最大値に対応する上記抽出電圧を一次探索動作電圧とするものであり、
上記最大電力二次探索手段は、上記電圧制御手段により上記一次探索動作電圧を含み上記第１の電圧範囲よりも狭い第２の電圧範囲内で上記動作電圧を段階的に変化させたときの上記太陽光発電装置の電力が最大となる動作電圧を二次探索動作電圧として求めるものであり、
上記制御手段は、上記太陽光発電装置が上記二次探索動作電圧で動作するように制御するものである。
【０００７】
この発明に係る太陽光発電装置の制御装置においては、
電圧制御手段と最大電力一次探索手段と最大電力二次探索手段と制御手段とを備えた太陽光発電装置の制御装置であって、
上記最大電力一次探索手段は、抽出値記憶部と電力算出部と電力比較部とを有し、
上記抽出値記憶部は、所定の時点における上記太陽光発電装置の電力及び動作電圧を、それぞれ抽出電力及び抽出電圧として記憶するものであり、
上記電力算出部は、上記電圧制御手段により所定の第１の電圧範囲内で上記動作電圧を段階的に変化させたときの電力を発電電力として求めるものであり、
上記電力比較部は、上記発電電力と上記抽出電力とを比較して、上記発電電力が大きいとき上記抽出電力を上記発電電力に置き換えるとともに上記抽出電圧を上記発電電力に対応する上記動作電圧に置き換え上記抽出電力の最大値を求め、当該抽出電力の最大値に対応する上記抽出電圧を一次探索動作電圧とするものであり、
上記最大電力二次探索手段は、上記電圧制御手段により上記一次探索動作電圧を含み上記第１の電圧範囲よりも狭い第２の電圧範囲内で上記動作電圧を段階的に変化させたときの上記太陽光発電装置の電力が最大となる動作電圧を二次探索動作電圧として求めるものであり、
上記制御手段は、上記太陽光発電装置が上記二次探索動作電圧で動作するように制御するものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る太陽光発電装置の制御装置においては、
電圧制御手段と最大電力一次探索手段と最大電力二次探索手段と制御手段とを備えた太陽光発電装置の制御装置であって、
上記最大電力一次探索手段は、抽出値記憶部と平均値算出部と電力比較部とを有し、
上記抽出値記憶部は、所定の時点における上記太陽光発電装置の電力及び動作電圧を、それぞれ抽出電力及び抽出電圧として記憶するものであり、
上記平均値算出部は、上記電圧制御手段により所定の第１の電圧範囲内で上記動作電圧を段階的に変化させたときの、変化させる直前と変化させた直後の上記電力の平均値である平均電力及び上記動作電圧の平均値である平均電圧を求めるものであり、
上記電力比較部は、上記平均電力と上記抽出電力とを比較して、上記平均電力が大きいとき上記抽出電力を上記平均電力に置き換えるとともに上記抽出電圧を上記平均電圧に置き換え上記抽出電力の最大値を求め、当該抽出電力の最大値に対応する上記抽出電圧を一次探索動作電圧とするものであり、
上記最大電力二次探索手段は、上記電圧制御手段により上記一次探索動作電圧を含み上記第１の電圧範囲よりも狭い第２の電圧範囲内で上記動作電圧を段階的に変化させたときの上記太陽光発電装置の電力が最大となる動作電圧を二次探索動作電圧として求めるものであり、
上記制御手段は、上記太陽光発電装置が上記二次探索動作電圧で動作するように制御するものであるので、
簡易な計算で、最大電力となるように太陽光発電装置を制御することができる太陽光発電装置の制御装置を得ることができる。
【０００９】
この発明に係る太陽光発電装置の制御装置においては、
電圧制御手段と最大電力一次探索手段と最大電力二次探索手段と制御手段とを備えた太陽光発電装置の制御装置であって、
上記最大電力一次探索手段は、抽出値記憶部と電力算出部と電力比較部とを有し、
上記抽出値記憶部は、所定の時点における上記太陽光発電装置の電力及び動作電圧を、それぞれ抽出電力及び抽出電圧として記憶するものであり、
上記電力算出部は、上記電圧制御手段により所定の第１の電圧範囲内で上記動作電圧を段階的に変化させたときの電力を発電電力として求めるものであり、
上記電力比較部は、上記発電電力と上記抽出電力とを比較して、上記発電電力が大きいとき上記抽出電力を上記発電電力に置き換えるとともに上記抽出電圧を上記発電電力に対応する上記動作電圧に置き換え上記抽出電力の最大値を求め、当該抽出電力の最大値に対応する上記抽出電圧を一次探索動作電圧とするものであり、
上記最大電力二次探索手段は、上記電圧制御手段により上記一次探索動作電圧を含み上記第１の電圧範囲よりも狭い第２の電圧範囲内で上記動作電圧を段階的に変化させたときの上記太陽光発電装置の電力が最大となる動作電圧を二次探索動作電圧として求めるものであり、
上記制御手段は、上記太陽光発電装置が上記二次探索動作電圧で動作するように制御するものであるので、
簡易な計算で、最大電力となるように太陽光発電装置を制御することができる太陽光発電装置の制御装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１である太陽光発電装置の制御装置の構成を示す構成図である。
【図２】図１の動作電圧探索装置の全体動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】図１の最大電力一次探索装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】図１の平均値算出部の動作を説明するための説明図である。
【図５】実施の形態２である動作電圧探索装置の構成を示す構成図である。
【図６】図５の最大電力一次探索装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】図５の平均値算出部の動作を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１〜図４は、この発明の実施の形態１を示すものであり、図１は太陽光発電装置の制御装置の構成を示す構成図、図２は、図１の動作電圧探索装置の全体動作を説明するためのフローチャートである。図３は、図１の最大電力一次探索装置の動作を説明するためのフローチャート、図４は図１の平均値算出部の動作を説明するための説明図である。図１において、太陽光から電力を発生させる太陽光発電装置１に、電力変換装置６を介して負荷７が接続されている。太陽光発電装置１の電圧を検出電圧Ｖとして検出する電圧検出装置２と、電流を検出電流Ｊとして検出する電流検出装置３が設けられている。制御手段４は、太陽光発電装置１の電力が最大電力Ｐｍａｘとなる動作電流で動作するように電力変換装置６を制御する。動作電圧探索装置５は、電圧制御手段としての電圧制御指令部５１と最大電力一次探索手段としての最大電力一次探索装置５３と最大電力二次次探索手段としての最大電力二次探索装置５５とを有する。最大電力一次探索装置５３は、抽出値記憶部としてのデータ記憶部５３ａ、電力算出部５３ｂ、平均値算出部５３ｃ、電力比較部５３ｄを有する。動作電圧探索装置５は、所定の第１の電圧範囲内としての電力変換装置６が動作可能な電圧範囲内すなわち動作可能な最小値と最大値との間において、最大電力Ｐｍａｘとなる太陽光発電装置１の動作電圧（厳密には近傍値）である二次探索動作電圧ＶＲｓを探索する。なお、電力変換装置６として、負荷の種類に応じてＤＣ−ＤＣコンバータやＤＣ−ＡＣインバータなどが用いられる。
【００１２】
次に動作を説明する。太陽光発電装置１が例えば起動する時など、まず電圧制御指令部５１が、太陽光発電装置１の動作電圧ＶＲが予め決められた値になるように、制御電圧ＶＲｃの初期値を設定し、制御手段４を介して電力変換装置６を制御する。図２は、動作電圧探索装置５の全体動作を説明するためのフローチャートであるが、起動後、次のようにして一次探索動作電圧ＶＲｐ及び二次探索動作電圧ＶＲｓ（詳細後述）が探索され、当該二次探索動作電圧ＶＲｓが制御電圧ＶＲｃとして設定される。図２において、タイマ値ｔをゼロに設定する（ステップＳ１）。タイマの値ｔに所定長さの時間増分Δｔを加算する（ステップＳ２）。タイマ値ｔと時間間隔設定ｔｍａｘ（例えば時間間隔設定ｔｍａｘを１５分と設定しておく）の比較を行う（ステップＳ３）。タイマ値ｔ＜＝時間間隔設定ｔｍａｘの時は、ステップＳ２へ戻り、タイマの値ｔに時間増分Δｔを加算する動作を繰り返す。ステップＳ３において、タイマ値ｔ＞時間間隔設定ｔｍａｘの時は、ステップＳ４において動作電圧探索装置５の最大電力一次探索装置５３が、一次探索最大電力Ｐｍａｘｐとなる一次探索動作電圧ＶＲｐを求め、ステップＳ５において最大電力二次探索装置５５が一次探索動作電圧ＶＲｐを基準にして、一般に行われている最大電力点を求める山登り法などを用いて二次探索最大電力Ｐｍａｘｓとなる二次探索動作電圧ＶＲｓを探索する。
【００１３】
そして、電圧制御指令部５１が制御手段４に電圧指令を発して電力変換装置６の制御電圧ＶＲｃを二次探索動作電圧ＶＲｓに設定し、太陽光発電装置１の動作電圧ＶＲが二次探索動作電圧ＶＲｓになるように電力変換装置６を制御する。以上のようにして、太陽光発電装置１のＭＰＰＴ制御が行われる（ステップＳ６）。太陽光発電装置１の停止指令の有無を判断し（ステップＳ７）、停止指令がある場合には、本フローチャートの処理を終了する。例えば時間間隔設定ｔｍａｘを１５分とおくと、１５分間隔で判定処理を実施し二次探索最大電力Ｐｍａｘｓとなる二次探索動作電圧ＶＲｓを求める一連の処理が行われることになる。
【００１４】
次に、本実施の形態における最大の特徴である上記ステップＳ４における動作電圧探索装置５の詳細動作を図３のフローチャートにより説明する。図３において、データ記憶部５３ａは、現在の電力Ｐを抽出電力Ｐ０の初期値として設定（記憶）し、この時の動作電圧ＶＲを抽出電圧Ｖ０の初期値として設定する（ステップＳ１１）。電圧制御指令部５１は、制御手段４を介して例えば電力変換装置６がＤＣ／ＤＣコンバータならば導通比を変更するなどして、太陽光発電装置１の動作電圧ＶＲを電力変換装置６が動作可能な下限電圧Ｖｍｉｎに設定する（ステップＳ１２）。電力算出部５３ｂは、電圧検出装置２から検出電圧Ｖ１を求め（ステップＳ１３）、電流検出装置３から検出電流Ｊ１を求め（ステップＳ１４）、検出電圧Ｖ１と検出電流Ｊ１から電力Ｐ１＝Ｖ１×Ｊ１を求める（ステップＳ１５）。
【００１５】
ここで、電力Ｐ１（＝Ｖ１×Ｊ１）及び電力Ｐ２（＝Ｖ２×Ｊ２）は図４に示すような太陽光発電装置１の検出電圧Ｖ対検出電流Ｊの特性曲線Ｊｃにより決まる値であり、電力Ｐ１は動作電圧ＶＲを段階的に変化させた直後の動作電圧ＶＲにおける電力であり、電力Ｐ２は動作電圧ＶＲを段階的に変化させる直前の動作電圧ＶＲにおける電力である。動作電圧ＶＲを段階的に変化させる直前の動作電圧ＶＲ及びこのときの電力Ｐは、動作電圧ＶＲ２及び電力Ｐ２として、データ記憶部５３ａに記憶されている。平均値算出部５３ｃは、電力Ｐ１と電力Ｐ２との平均電力Ｐａｖ（＝（Ｐ１＋Ｐ２）／２）を求め（ステップＳ１６）、平均値算出部５３ｃは平均電力Ｐａｖと抽出電力Ｐ０とを比較して大小を判定する（ステップＳ１７）。なお、電力Ｐ２及び動作電圧ＶＲ２は、データ記憶部５３ａに初期値として記憶された値、例えば０を用いる。
【００１６】
ステップＳ１７において平均電力Ｐａｖが抽出電力Ｐ０より大きい（Ｙｅｓ）の場合には、抽出電力Ｐ０を平均電力Ｐａｖに置き換え、抽出電圧Ｖ０を動作電圧ＶＲと電圧ＶＲ２との平均電圧値Ｖａｖ（＝（ＶＲ＋ＶＲ２）／２）に置き換える。すなわち、Ｐ０＝Ｐａｖ，Ｖ０＝Ｖａｖと設定する（ステップＳ１８）。ステップＳ１７において、平均電力Ｐａｖが抽出電力Ｐ０以下（Ｎｏ）の場合には、ステップＳ１９へ行く。ステップＳ１９においては、動作電圧ＶＲ２に電圧ＶＲの値を設定し、電力Ｐ２に電力Ｐ１の値を設定する。次に、電圧制御指令部５１が、制御手段４を介して電力変換装置６を制御して段階的に太陽光発電装置１の動作電圧ＶＲを変化させ、例えば電圧変動幅ΔＶを１０Ｖにして、動作電圧ＶＲを電圧変動幅ΔＶだけ増加させる（ステップＳ２０）。電力比較部５３ｄが、動作電圧ＶＲが、電力変換装置６が動作可能となる上限電圧Ｖｍａｘを越えるかどうかを判定する（ステップＳ２１）。動作電圧ＶＲが上限電圧Ｖｍａｘ以下ならば、電圧検出装置２から検出電圧Ｖ１を求める処理（ステップＳ１３）へ戻る。動作電圧ＶＲが上限電圧Ｖｍａｘを越えた場合は、抽出電圧Ｖ０を一次探索動作電圧ＶＲｐとして採用し（ステップＳ２２）、本フローチャートの処理を終了する。これにより、抽出電力の最大値が太陽光発電装置１の最大電力として求められるとともに、この抽出電力の最大値に対応する抽出電圧Ｖ０が求められ、この抽出電圧Ｖ０が一次探索動作電圧ＶＲｐとして採用されることになる。なお、一次探索動作電圧ＶＲｐは、次のステップＳ５（図２）における最大電力を求める山登り法などに適用する初期電圧となる。最大電力一次探索装置５３は、以上のように動作する。
【００１７】
次に、最大電力二次探索装置５５は、最大電力一次探索装置５３によって求められた一次探索動作電圧ＶＲｐに基づいて太陽光発電装置１の電力Ｐが二次探索最大電力Ｐｍａｘｓとなる二次探索動作電圧ＶＲｓを求める。具体的には、例えば次のように、山登り法にて二次探索動作電圧ＶＲｓを求める。最大電力二次探索装置５５は、電圧制御指令部５１により制御手段４を介して電力変換装置６を制御して太陽光発電装置１の動作電圧ＶＲを一次探索動作電圧ＶＲｐから所定幅の電圧ΔＶｓ（例えば１Ｖ）（ΔＶｓ＜ΔＶに設定する）上昇させて、太陽光発電装置１の電力Ｐｍａｘが一次探索最大電力Ｐｍａｘｐよりも大きければさらに電圧ΔＶｓだけ増加させる。動作電圧ＶＲ＝ＶＲｓ＋２ΔＶｓとしたときの電力が、動作電圧ＶＲ＝ＶＲｓ＋ΔＶｓのときの電力よりも減少していれば、変化させる方向を逆にし、かつ変化させる電圧の大きさを調整して動作電圧を電圧ΔＶｓよりも小さい電圧ΔＶｓ２だけ減少させる。そして、電圧を変化させたときの電力の増減の方向を判定しながら逐次電圧の変化幅を調整しながらすなわち小さくしながら探索を繰り返し、電力の増減の幅が所定値以下になったら探索を終了する。このとき、太陽光発電装置１の電力がほぼ最大となる。そして、得られた動作電圧ＶＲを二次探索動作電圧ＶＲｓとして選定し、制御電圧ＶＲｃを二次探索動作電圧ＶＲｓに設定し、太陽光発電装置１の動作電圧ＶＲが二次探索動作電圧ＶＲｓとなるように電圧制御指令部５１及び制御手段４を介して電力変換装置６を制御する。
以上が、図２におけるステップＳ５，Ｓ６における動作である。
なお、この実施の形態における電力変換装置６の動作可能範囲の下限と上限との間がこの発明における所定の第１の範囲である。また、二次探索動作電圧ＶＲｓが探索される電圧範囲がこの発明における第２の電圧範囲であり、この第２の電圧範囲は上記第１の電圧範囲よりも狭い電圧範囲となる。
【００１８】
以上のような動作によって、電力極大点を複数求めることなく、二次探索最大電力Ｐｍａｘｓとなる二次探索動作電圧ＶＲｓを求め、太陽光発電装置１を二次探索電圧ＶＲｓにて動作させるように制御することができるので、極大点が複数ある場合にも電力極大点を複数求めることなく一次探索動作電圧ＶＲｐを探索するための演算が簡易となり、簡易な計算で、最大電力となるように太陽光発電装置を制御することができる。
【００１９】
実施の形態２．
図５〜図７は、実施の形態２を示すものであり、図５は動作電圧探索装置の構成を示す構成図、図６は、動作電圧探索装置の動作を説明するためのフローチャート、図７は図５の電力算出部の動作を説明するための説明図である。図５において、動作電圧探索装置２５は、最大電力一次探索手段としての最大電力一次探索装置２５３を有する。最大電力一次探索装置２５３は、抽出値記憶部としてのデータ記憶部２５３ａ、電力算出部２５３ｂ、電力比較部２５３ｄを有する。この実施の形態は、実施の形態１において、最大電力探索装置の動作が、図３のフローチャートから図６のフローチャートのように変更されたものである。その他の構成については、図１に示した実施の形態１と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
【００２０】
図２のフローチャートにおけるステップＳ４に相当する処理を、動作電圧探索装置２５が行う。すなわち、二次探索開始のための一次探索動作電圧ＶＲｐを求める処理を行う。図６のフローチャートにおいて、現在の太陽光発電装置１の電力Ｐを抽出電力Ｐ０としてデータ記憶部２５３ａに設定し、この時の動作電圧ＶＲを抽出電圧Ｖ０として同じくデータ記憶部２５３ａに設定する（ステップＳ４１）。次に、電圧制御指令部５１が制御手段４を介して例えば電力変換装置６がＤＣ／ＤＣコンバータならば導通比を変更するなどして、動作電圧ＶＲを電力変換装置６が動作可能な下限電圧Ｖｍｉｎに設定する（ステップＳ４２）。電圧検出装置２から検出電圧Ｖ１を求める（ステップＳ４３）。電流検出装置３から検出電流Ｊ１を求める（ステップＳ４４）。
【００２１】
電圧検出装置２から得た検出電圧Ｖ１と電力検出装置から得た検出電流Ｊ１から動作電圧を段階的に変化させたときの発電電力としての電力Ｐ１＝Ｖ１×Ｊ１を求める（ステップＳ４５）。この電力Ｐ１は、図７に示す特性曲線Ｊｃ上に示される値である。求めた電力Ｐ１と抽出電力Ｐ０を比較して大小を判定する（ステップＳ４６）。ステップＳ４６において、電力Ｐ１が抽出電力Ｐ０以下の場合は、ステップＳ４８へ行く。電力Ｐ１が抽出電力Ｐ０より大きい場合には、ステップＳ４７に行き、抽出電力Ｐ０を電力Ｐ１の値に置き換え、抽出電圧Ｖ０を動作電圧ＶＲの値に設定する。ステップＳ４８においては、電圧制御指令部５１により制御手段４を介して電力変換装置６を制御して、例えば電圧変動幅ΔＶを１０Ｖとして、動作電圧ＶＲを電圧変動幅ΔＶだけ増加させる。
【００２２】
次に、動作電圧ＶＲが、電力変換装置６が動作可能となる上限電圧Ｖｍａｘを越えるかどうかを判定する（ステップＳ４９）。動作電圧ＶＲが上限電圧Ｖｍａｘを越えない場合は、ステップＳ４３へ戻り、電圧検出装置２から検出電圧Ｖ１を求める。上限電圧Ｖｍａｘを越える場合には、抽出電圧Ｖ０を、一次探索動作電圧ＶＲｐとして採用し（ステップＳ５０）、本フローチャートの処理を終了する。上記実施の形態１と同様にしかる後、最大電力二次探索装置５５（図１（ｂ））が上記一次探索動作電圧ＶＲｐに基づいて、最大発電電力となる二次探索動作電圧ＶＲｓを探索し（図２のステップＳ５）、電圧制御指令部５１を介して電力変換装置６を制御する制御電圧ＶＲｃを二次探索動作電圧ＶＲｓに設定し、電力変換装置６を制御する（図２のステップＳ６）。
【００２３】
以上のように、この実施の形態によれば実施の形態１に比し平均電力及び平均動作電圧を求める演算を要しないので、一次探索動作電圧ＶＲｐを探索するための演算がより簡易になる。
【００２４】
なお、上記では一次探索動作電圧ＶＲｐの探索に際し、太陽光発電装置１の動作電圧ＶＲを電力変換装置６の動作可能範囲の下限から増加方向へ変化させる例を示したが、動作可能範囲の上限から減少方向へ変化させ探索してもよい。また、上記各実施の形態においては電力変換装置６の動作可能範囲の下限と上限との間を動作電圧ＶＲを変化させるものを示したが、これに限られるものではなく、例えば一次探索最大電力の存在する動作電圧が存在する電圧範囲を実績データ等に基づいて予測可能な場合は、当該予測される電圧範囲内を変化させて探索すればよいし、この場合は当該予測される電圧範囲がこの発明における第１の範囲となる。
また、上記では最大電力二次探索装置５５が、太陽光発電装置１の動作電圧を一次探索動作電圧ＶＲｐを基準にして段階的に変化させたときの太陽光発電装置１の電力の増減に応じて段階的に変化させる電圧の方向を決めるとともに変化させる電圧の大きさを調整して、すなわち変化させる電圧の方向及び大きさを決定して、電力が最大となる動作電圧を二次探索動作電圧ＶＲｓとして求めるものを示したが、この実施の形態に述べたものに限られるものではなく、例えば特開昭５６−１４１７３３号公報に記載された電力の電圧微分値を利用するものや、特開昭６２−８５３１２号公報に記載された山登り法など、公知のものを適宜用いることができる。
さらに、上記では電力変換装置６がＤＣ／ＤＣコンバータである場合に導通比を変更することにより太陽光発電装置１の動作電圧を制御するものを示したが、これに限らず、例えば、太陽光発電装置１に直接接続される抵抗負荷の大きさを調整するものであっても良い。
【符号の説明】
【００２５】
１ 太陽光発電装置、２ 電圧検出装置、３ 電流検出装置、４ 制御手段、
５ 動作電圧探索装置、６ 電力変換装置、７ 負荷、２５ 動作電圧探索装置、
５１ 電圧制御指令部、５３ 最大電力一次探索装置、５３ａ データ記憶部、
５３ｂ 電力算出部、５３ｃ 平均値算出部、５３ｄ 電力比較部、
５５ 最大電力二次探索装置、２５３ 最大電力一次探索装置、
２５３ａ データ記憶部、２５３ｂ 電力算出部、２５３ｄ 電力比較部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電装置の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の太陽光発電装置の制御装置においては、一般的に最大電力点追従（Ｍａｘｉｍｕｍ ｐｏｗｅｒ ｐｏｉｎｔ ｔｒａｃｋｉｎｇ、ＭＰＰＴ）制御が行われる。複数の太陽電池モジュール内で、影などによる日射強度に差異がある場合、複数の電力ピーク点となる極大点が存在する。複数の電力ピーク点の中から最大電力点を選んで当該最大電力点となる動作電圧で制御し、最大発電が行われる。太陽光発電装置の変動範囲の下限電圧と上限電圧の間で、動作電圧を変化させて、極大点となる電力値をメモリ等に記憶する。極大点の有無、有る場合には極大点が１つの場合、２つの以上の場合等の条件に応じて個別に処理を行って、最大電力点となる動作電圧を求めるものがある（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２３０９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の太陽光発電装置の制御装置は以上のように構成され、電力変換装置が動作可能な下限電圧と上限電圧との間で、段階的に動作電圧を変化させて電力極大点を求めるものである。従って、最大電力となる動作電圧を求めるまでに、極大点が複数ある場合には、複数の極大点の中から最大電力極大点を求める演算を要し、演算が複雑になるという問題点があった。
【０００５】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、極大点が複数ある場合にも電力極大点を複数求めることなく簡易な計算で、最大電力となるように太陽光発電装置を制御することができる太陽光発電装置の制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る太陽光発電装置の制御装置においては、
電圧制御手段と最大電力一次探索手段と最大電力二次探索手段と制御手段とを備えた太陽光発電装置の制御装置であって、
上記最大電力一次探索手段は、抽出値記憶部と平均値算出部と電力比較部とを有し、
上記抽出値記憶部は、所定の時点における上記太陽光発電装置の電力及び動作電圧を、それぞれ抽出電力及び抽出電圧として記憶するものであり、
上記平均値算出部は、上記電圧制御手段により所定の第１の電圧範囲内で上記動作電圧を段階的に変化させたときの、変化させる直前と変化させた直後の上記電力の平均値である平均電力及び上記動作電圧の平均値である平均電圧を求めるものであり、
上記電力比較部は、上記平均電力と上記抽出電力とを比較して、上記平均電力が大きいとき上記抽出電力を上記平均電力に置き換えるとともに上記抽出電圧を上記平均電圧に置き換え上記抽出電力の最大値を求め、当該抽出電力の最大値に対応する上記抽出電圧を一次探索動作電圧とするものであり、
上記最大電力二次探索手段は、上記電圧制御手段により上記一次探索動作電圧を含み上記第１の電圧範囲よりも狭い第２の電圧範囲内で上記動作電圧を段階的に変化させたときの上記太陽光発電装置の電力が最大となる動作電圧を二次探索動作電圧として求めるものであり、
上記制御手段は、上記太陽光発電装置が上記二次探索動作電圧で動作するように制御するものである。
【０００７】
この発明に係る太陽光発電装置の制御装置においては、
電圧制御手段と最大電力一次探索手段と最大電力二次探索手段と制御手段とを備えた太陽光発電装置の制御装置であって、
上記最大電力一次探索手段は、抽出値記憶部と電力算出部と電力比較部とを有し、
上記抽出値記憶部は、所定の時点における上記太陽光発電装置の電力及び動作電圧を、それぞれ抽出電力及び抽出電圧として記憶するものであり、
上記電力算出部は、上記電圧制御手段により所定の第１の電圧範囲内で上記動作電圧を段階的に変化させたときの電力を発電電力として求めるものであり、
上記電力比較部は、上記発電電力と上記抽出電力とを比較して、上記発電電力が大きいとき上記抽出電力を上記発電電力に置き換えるとともに上記抽出電圧を上記発電電力に対応する上記動作電圧に置き換え上記抽出電力の最大値を求め、当該抽出電力の最大値に対応する上記抽出電圧を一次探索動作電圧とするものであり、
上記最大電力二次探索手段は、上記電圧制御手段により上記一次探索動作電圧を含み上記第１の電圧範囲よりも狭い第２の電圧範囲内で上記動作電圧を段階的に変化させたときの上記太陽光発電装置の電力が最大となる動作電圧を二次探索動作電圧として求めるものであり、
上記制御手段は、上記太陽光発電装置が上記二次探索動作電圧で動作するように制御するものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る太陽光発電装置の制御装置においては、
電圧制御手段と最大電力一次探索手段と最大電力二次探索手段と制御手段とを備えた太陽光発電装置の制御装置であって、
上記最大電力一次探索手段は、抽出値記憶部と平均値算出部と電力比較部とを有し、
上記抽出値記憶部は、所定の時点における上記太陽光発電装置の電力及び動作電圧を、それぞれ抽出電力及び抽出電圧として記憶するものであり、
上記平均値算出部は、上記電圧制御手段により所定の第１の電圧範囲内で上記動作電圧を段階的に変化させたときの、変化させる直前と変化させた直後の上記電力の平均値である平均電力及び上記動作電圧の平均値である平均電圧を求めるものであり、
上記電力比較部は、上記平均電力と上記抽出電力とを比較して、上記平均電力が大きいとき上記抽出電力を上記平均電力に置き換えるとともに上記抽出電圧を上記平均電圧に置き換え上記抽出電力の最大値を求め、当該抽出電力の最大値に対応する上記抽出電圧を一次探索動作電圧とするものであり、
上記最大電力二次探索手段は、上記電圧制御手段により上記一次探索動作電圧を含み上記第１の電圧範囲よりも狭い第２の電圧範囲内で上記動作電圧を段階的に変化させたときの上記太陽光発電装置の電力が最大となる動作電圧を二次探索動作電圧として求めるものであり、
上記制御手段は、上記太陽光発電装置が上記二次探索動作電圧で動作するように制御するものであるので、
簡易な計算で、最大電力となるように太陽光発電装置を制御することができる太陽光発電装置の制御装置を得ることができる。
【０００９】
この発明に係る太陽光発電装置の制御装置においては、
電圧制御手段と最大電力一次探索手段と最大電力二次探索手段と制御手段とを備えた太陽光発電装置の制御装置であって、
上記最大電力一次探索手段は、抽出値記憶部と電力算出部と電力比較部とを有し、
上記抽出値記憶部は、所定の時点における上記太陽光発電装置の電力及び動作電圧を、それぞれ抽出電力及び抽出電圧として記憶するものであり、
上記電力算出部は、上記電圧制御手段により所定の第１の電圧範囲内で上記動作電圧を段階的に変化させたときの電力を発電電力として求めるものであり、
上記電力比較部は、上記発電電力と上記抽出電力とを比較して、上記発電電力が大きいとき上記抽出電力を上記発電電力に置き換えるとともに上記抽出電圧を上記発電電力に対応する上記動作電圧に置き換え上記抽出電力の最大値を求め、当該抽出電力の最大値に対応する上記抽出電圧を一次探索動作電圧とするものであり、
上記最大電力二次探索手段は、上記電圧制御手段により上記一次探索動作電圧を含み上記第１の電圧範囲よりも狭い第２の電圧範囲内で上記動作電圧を段階的に変化させたときの上記太陽光発電装置の電力が最大となる動作電圧を二次探索動作電圧として求めるものであり、
上記制御手段は、上記太陽光発電装置が上記二次探索動作電圧で動作するように制御するものであるので、
簡易な計算で、最大電力となるように太陽光発電装置を制御することができる太陽光発電装置の制御装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１である太陽光発電装置の制御装置の構成を示す構成図である。
【図２】図１の動作電圧探索装置の全体動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】図１の最大電力一次探索装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】図１の平均値算出部の動作を説明するための説明図である。
【図５】実施の形態２である動作電圧探索装置の構成を示す構成図である。
【図６】図５の最大電力一次探索装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】図５の平均値算出部の動作を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１〜図４は、この発明の実施の形態１を示すものであり、図１は太陽光発電装置の制御装置の構成を示す構成図、図２は、図１の動作電圧探索装置の全体動作を説明するためのフローチャートである。図３は、図１の最大電力一次探索装置の動作を説明するためのフローチャート、図４は図１の平均値算出部の動作を説明するための説明図である。図１において、太陽光から電力を発生させる太陽光発電装置１に、電力変換装置６を介して負荷７が接続されている。太陽光発電装置１の電圧を検出電圧Ｖとして検出する電圧検出装置２と、電流を検出電流Ｊとして検出する電流検出装置３が設けられている。制御手段４は、太陽光発電装置１の電力が最大電力Ｐｍａｘとなる動作電流で動作するように電力変換装置６を制御する。動作電圧探索装置５は、電圧制御手段としての電圧制御指令部５１と最大電力一次探索手段としての最大電力一次探索装置５３と最大電力二次次探索手段としての最大電力二次探索装置５５とを有する。最大電力一次探索装置５３は、抽出値記憶部としてのデータ記憶部５３ａ、電力算出部５３ｂ、平均値算出部５３ｃ、電力比較部５３ｄを有する。動作電圧探索装置５は、所定の第１の電圧範囲内としての電力変換装置６が動作可能な電圧範囲内すなわち動作可能な最小値と最大値との間において、最大電力Ｐｍａｘとなる太陽光発電装置１の動作電圧（厳密には近傍値）である二次探索動作電圧ＶＲｓを探索する。なお、電力変換装置６として、負荷の種類に応じてＤＣ−ＤＣコンバータやＤＣ−ＡＣインバータなどが用いられる。
【００１２】
次に動作を説明する。太陽光発電装置１が例えば起動する時など、まず電圧制御指令部５１が、太陽光発電装置１の動作電圧ＶＲが予め決められた値になるように、制御電圧ＶＲｃの初期値を設定し、制御手段４を介して電力変換装置６を制御する。図２は、動作電圧探索装置５の全体動作を説明するためのフローチャートであるが、起動後、次のようにして一次探索動作電圧ＶＲｐ及び二次探索動作電圧ＶＲｓ（詳細後述）が探索され、当該二次探索動作電圧ＶＲｓが制御電圧ＶＲｃとして設定される。図２において、タイマ値ｔをゼロに設定する（ステップＳ１）。タイマの値ｔに所定長さの時間増分Δｔを加算する（ステップＳ２）。タイマ値ｔと時間間隔設定ｔｍａｘ（例えば時間間隔設定ｔｍａｘを１５分と設定しておく）の比較を行う（ステップＳ３）。タイマ値ｔ＜＝時間間隔設定ｔｍａｘの時は、ステップＳ２へ戻り、タイマの値ｔに時間増分Δｔを加算する動作を繰り返す。ステップＳ３において、タイマ値ｔ＞時間間隔設定ｔｍａｘの時は、ステップＳ４において動作電圧探索装置５の最大電力一次探索装置５３が、一次探索最大電力Ｐｍａｘｐとなる一次探索動作電圧ＶＲｐを求め、ステップＳ５において最大電力二次探索装置５５が一次探索動作電圧ＶＲｐを基準にして、一般に行われている最大電力点を求める山登り法などを用いて二次探索最大電力Ｐｍａｘｓとなる二次探索動作電圧ＶＲｓを探索する。
【００１３】
そして、電圧制御指令部５１が制御手段４に電圧指令を発して電力変換装置６の制御電圧ＶＲｃを二次探索動作電圧ＶＲｓに設定し、太陽光発電装置１の動作電圧ＶＲが二次探索動作電圧ＶＲｓになるように電力変換装置６を制御する。以上のようにして、太陽光発電装置１のＭＰＰＴ制御が行われる（ステップＳ６）。太陽光発電装置１の停止指令の有無を判断し（ステップＳ７）、停止指令がある場合には、本フローチャートの処理を終了する。例えば時間間隔設定ｔｍａｘを１５分とおくと、１５分間隔で判定処理を実施し二次探索最大電力Ｐｍａｘｓとなる二次探索動作電圧ＶＲｓを求める一連の処理が行われることになる。
【００１４】
次に、本実施の形態における最大の特徴である上記ステップＳ４における動作電圧探索装置５の詳細動作を図３のフローチャートにより説明する。図３において、データ記憶部５３ａは、現在の電力Ｐを抽出電力Ｐ０の初期値として設定（記憶）し、この時の動作電圧ＶＲを抽出電圧Ｖ０の初期値として設定する（ステップＳ１１）。電圧制御指令部５１は、制御手段４を介して例えば電力変換装置６がＤＣ／ＤＣコンバータならば導通比を変更するなどして、太陽光発電装置１の動作電圧ＶＲを電力変換装置６が動作可能な下限電圧Ｖｍｉｎに設定する（ステップＳ１２）。電力算出部５３ｂは、電圧検出装置２から検出電圧Ｖ１を求め（ステップＳ１３）、電流検出装置３から検出電流Ｊ１を求め（ステップＳ１４）、検出電圧Ｖ１と検出電流Ｊ１から電力Ｐ１＝Ｖ１×Ｊ１を求める（ステップＳ１５）。
【００１５】
ここで、電力Ｐ１（＝Ｖ１×Ｊ１）及び電力Ｐ２（＝Ｖ２×Ｊ２）は図４に示すような太陽光発電装置１の検出電圧Ｖ対検出電流Ｊの特性曲線Ｊｃにより決まる値であり、電力Ｐ１は動作電圧ＶＲを段階的に変化させた直後の動作電圧ＶＲにおける電力であり、電力Ｐ２は動作電圧ＶＲを段階的に変化させる直前の動作電圧ＶＲにおける電力である。動作電圧ＶＲを段階的に変化させる直前の動作電圧ＶＲ及びこのときの電力Ｐは、動作電圧ＶＲ２及び電力Ｐ２として、データ記憶部５３ａに記憶されている。平均値算出部５３ｃは、電力Ｐ１と電力Ｐ２との平均電力Ｐａｖ（＝（Ｐ１＋Ｐ２）／２）を求め（ステップＳ１６）、平均値算出部５３ｃは平均電力Ｐａｖと抽出電力Ｐ０とを比較して大小を判定する（ステップＳ１７）。なお、電力Ｐ２及び動作電圧ＶＲ２は、データ記憶部５３ａに初期値として記憶された値、例えば０を用いる。
【００１６】
ステップＳ１７において平均電力Ｐａｖが抽出電力Ｐ０より大きい（Ｙｅｓ）の場合には、抽出電力Ｐ０を平均電力Ｐａｖに置き換え、抽出電圧Ｖ０を動作電圧ＶＲと電圧ＶＲ２との平均電圧値Ｖａｖ（＝（ＶＲ＋ＶＲ２）／２）に置き換える。すなわち、Ｐ０＝Ｐａｖ，Ｖ０＝Ｖａｖと設定する（ステップＳ１８）。ステップＳ１７において、平均電力Ｐａｖが抽出電力Ｐ０以下（Ｎｏ）の場合には、ステップＳ１９へ行く。ステップＳ１９においては、動作電圧ＶＲ２に電圧ＶＲの値を設定し、電力Ｐ２に電力Ｐ１の値を設定する。次に、電圧制御指令部５１が、制御手段４を介して電力変換装置６を制御して段階的に太陽光発電装置１の動作電圧ＶＲを変化させ、例えば電圧変動幅ΔＶを１０Ｖにして、動作電圧ＶＲを電圧変動幅ΔＶだけ増加させる（ステップＳ２０）。電力比較部５３ｄが、動作電圧ＶＲが、電力変換装置６が動作可能となる上限電圧Ｖｍａｘを越えるかどうかを判定する（ステップＳ２１）。動作電圧ＶＲが上限電圧Ｖｍａｘ以下ならば、電圧検出装置２から検出電圧Ｖ１を求める処理（ステップＳ１３）へ戻る。動作電圧ＶＲが上限電圧Ｖｍａｘを越えた場合は、抽出電圧Ｖ０を一次探索動作電圧ＶＲｐとして採用し（ステップＳ２２）、本フローチャートの処理を終了する。これにより、抽出電力の最大値が太陽光発電装置１の最大電力として求められるとともに、この抽出電力の最大値に対応する抽出電圧Ｖ０が求められ、この抽出電圧Ｖ０が一次探索動作電圧ＶＲｐとして採用されることになる。なお、一次探索動作電圧ＶＲｐは、次のステップＳ５（図２）における最大電力を求める山登り法などに適用する初期電圧となる。最大電力一次探索装置５３は、以上のように動作する。
【００１７】
次に、最大電力二次探索装置５５は、最大電力一次探索装置５３によって求められた一次探索動作電圧ＶＲｐに基づいて太陽光発電装置１の電力Ｐが二次探索最大電力Ｐｍａｘｓとなる二次探索動作電圧ＶＲｓを求める。具体的には、例えば次のように、山登り法にて二次探索動作電圧ＶＲｓを求める。最大電力二次探索装置５５は、電圧制御指令部５１により制御手段４を介して電力変換装置６を制御して太陽光発電装置１の動作電圧ＶＲを一次探索動作電圧ＶＲｐから所定幅の電圧ΔＶｓ（例えば１Ｖ）（ΔＶｓ＜ΔＶに設定する）上昇させて、太陽光発電装置１の電力Ｐｍａｘが一次探索最大電力Ｐｍａｘｐよりも大きければさらに電圧ΔＶｓだけ増加させる。動作電圧ＶＲ＝ＶＲｓ＋２ΔＶｓとしたときの電力が、動作電圧ＶＲ＝ＶＲｓ＋ΔＶｓのときの電力よりも減少していれば、変化させる方向を逆にし、かつ変化させる電圧の大きさを調整して動作電圧を電圧ΔＶｓよりも小さい電圧ΔＶｓ２だけ減少させる。そして、電圧を変化させたときの電力の増減の方向を判定しながら逐次電圧の変化幅を調整しながらすなわち小さくしながら探索を繰り返し、電力の増減の幅が所定値以下になったら探索を終了する。このとき、太陽光発電装置１の電力がほぼ最大となる。そして、得られた動作電圧ＶＲを二次探索動作電圧ＶＲｓとして選定し、制御電圧ＶＲｃを二次探索動作電圧ＶＲｓに設定し、太陽光発電装置１の動作電圧ＶＲが二次探索動作電圧ＶＲｓとなるように電圧制御指令部５１及び制御手段４を介して電力変換装置６を制御する。
以上が、図２におけるステップＳ５，Ｓ６における動作である。
なお、この実施の形態における電力変換装置６の動作可能範囲の下限と上限との間がこの発明における所定の第１の範囲である。また、二次探索動作電圧ＶＲｓが探索される電圧範囲がこの発明における第２の電圧範囲であり、この第２の電圧範囲は上記第１の電圧範囲よりも狭い電圧範囲となる。
【００１８】
以上のような動作によって、電力極大点を複数求めることなく、二次探索最大電力Ｐｍａｘｓとなる二次探索動作電圧ＶＲｓを求め、太陽光発電装置１を二次探索電圧ＶＲｓにて動作させるように制御することができるので、極大点が複数ある場合にも電力極大点を複数求めることなく一次探索動作電圧ＶＲｐを探索するための演算が簡易となり、簡易な計算で、最大電力となるように太陽光発電装置を制御することができる。
【００１９】
実施の形態２．
図５〜図７は、実施の形態２を示すものであり、図５は動作電圧探索装置の構成を示す構成図、図６は、動作電圧探索装置の動作を説明するためのフローチャート、図７は図５の電力算出部の動作を説明するための説明図である。図５において、動作電圧探索装置２５は、最大電力一次探索手段としての最大電力一次探索装置２５３を有する。最大電力一次探索装置２５３は、抽出値記憶部としてのデータ記憶部２５３ａ、電力算出部２５３ｂ、電力比較部２５３ｄを有する。この実施の形態は、実施の形態１において、最大電力探索装置の動作が、図３のフローチャートから図６のフローチャートのように変更されたものである。その他の構成については、図１に示した実施の形態１と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
【００２０】
図２のフローチャートにおけるステップＳ４に相当する処理を、動作電圧探索装置２５が行う。すなわち、二次探索開始のための一次探索動作電圧ＶＲｐを求める処理を行う。図６のフローチャートにおいて、現在の太陽光発電装置１の電力Ｐを抽出電力Ｐ０としてデータ記憶部２５３ａに設定し、この時の動作電圧ＶＲを抽出電圧Ｖ０として同じくデータ記憶部２５３ａに設定する（ステップＳ４１）。次に、電圧制御指令部５１が制御手段４を介して例えば電力変換装置６がＤＣ／ＤＣコンバータならば導通比を変更するなどして、動作電圧ＶＲを電力変換装置６が動作可能な下限電圧Ｖｍｉｎに設定する（ステップＳ４２）。電圧検出装置２から検出電圧Ｖ１を求める（ステップＳ４３）。電流検出装置３から検出電流Ｊ１を求める（ステップＳ４４）。
【００２１】
電圧検出装置２から得た検出電圧Ｖ１と電力検出装置から得た検出電流Ｊ１から動作電圧を段階的に変化させたときの発電電力としての電力Ｐ１＝Ｖ１×Ｊ１を求める（ステップＳ４５）。この電力Ｐ１は、図７に示す特性曲線Ｊｃ上に示される値である。求めた電力Ｐ１と抽出電力Ｐ０を比較して大小を判定する（ステップＳ４６）。ステップＳ４６において、電力Ｐ１が抽出電力Ｐ０以下の場合は、ステップＳ４８へ行く。電力Ｐ１が抽出電力Ｐ０より大きい場合には、ステップＳ４７に行き、抽出電力Ｐ０を電力Ｐ１の値に置き換え、抽出電圧Ｖ０を動作電圧ＶＲの値に設定する。ステップＳ４８においては、電圧制御指令部５１により制御手段４を介して電力変換装置６を制御して、例えば電圧変動幅ΔＶを１０Ｖとして、動作電圧ＶＲを電圧変動幅ΔＶだけ増加させる。
【００２２】
次に、動作電圧ＶＲが、電力変換装置６が動作可能となる上限電圧Ｖｍａｘを越えるかどうかを判定する（ステップＳ４９）。動作電圧ＶＲが上限電圧Ｖｍａｘを越えない場合は、ステップＳ４３へ戻り、電圧検出装置２から検出電圧Ｖ１を求める。上限電圧Ｖｍａｘを越える場合には、抽出電圧Ｖ０を、一次探索動作電圧ＶＲｐとして採用し（ステップＳ５０）、本フローチャートの処理を終了する。上記実施の形態１と同様にしかる後、最大電力二次探索装置５５（図１（ｂ））が上記一次探索動作電圧ＶＲｐに基づいて、最大発電電力となる二次探索動作電圧ＶＲｓを探索し（図２のステップＳ５）、電圧制御指令部５１を介して電力変換装置６を制御する制御電圧ＶＲｃを二次探索動作電圧ＶＲｓに設定し、電力変換装置６を制御する（図２のステップＳ６）。
【００２３】
以上のように、この実施の形態によれば実施の形態１に比し平均電力及び平均動作電圧を求める演算を要しないので、一次探索動作電圧ＶＲｐを探索するための演算がより簡易になる。
【００２４】
なお、上記では一次探索動作電圧ＶＲｐの探索に際し、太陽光発電装置１の動作電圧ＶＲを電力変換装置６の動作可能範囲の下限から増加方向へ変化させる例を示したが、動作可能範囲の上限から減少方向へ変化させ探索してもよい。また、上記各実施の形態においては電力変換装置６の動作可能範囲の下限と上限との間を動作電圧ＶＲを変化させるものを示したが、これに限られるものではなく、例えば一次探索最大電力の存在する動作電圧が存在する電圧範囲を実績データ等に基づいて予測可能な場合は、当該予測される電圧範囲内を変化させて探索すればよいし、この場合は当該予測される電圧範囲がこの発明における第１の範囲となる。
また、上記では最大電力二次探索装置５５が、太陽光発電装置１の動作電圧を一次探索動作電圧ＶＲｐを基準にして段階的に変化させたときの太陽光発電装置１の電力の増減に応じて段階的に変化させる電圧の方向を決めるとともに変化させる電圧の大きさを調整して、すなわち変化させる電圧の方向及び大きさを決定して、電力が最大となる動作電圧を二次探索動作電圧ＶＲｓとして求めるものを示したが、この実施の形態に述べたものに限られるものではなく、例えば特開昭５６−１４１７３３号公報に記載された電力の電圧微分値を利用するものや、特開昭６２−８５３１２号公報に記載された山登り法など、公知のものを適宜用いることができる。
さらに、上記では電力変換装置６がＤＣ／ＤＣコンバータである場合に導通比を変更することにより太陽光発電装置１の動作電圧を制御するものを示したが、これに限らず、例えば、太陽光発電装置１に直接接続される抵抗負荷の大きさを調整するものであっても良い。
【符号の説明】
【００２５】
１ 太陽光発電装置、２ 電圧検出装置、３ 電流検出装置、４ 制御手段、
５ 動作電圧探索装置、６ 電力変換装置、７ 負荷、２５ 動作電圧探索装置、
５１ 電圧制御指令部、５３ 最大電力一次探索装置、５３ａ データ記憶部、
５３ｂ 電力算出部、５３ｃ 平均値算出部、５３ｄ 電力比較部、
５５ 最大電力二次探索装置、２５３ 最大電力一次探索装置、
２５３ａ データ記憶部、２５３ｂ 電力算出部、２５３ｄ 電力比較部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧制御手段と最大電力一次探索手段と最大電力二次探索手段と制御手段とを備えた太陽光発電装置の制御装置であって、
上記最大電力一次探索手段は、抽出値記憶部と平均値算出部と電力比較部とを有し、
上記抽出値記憶部は、所定の時点における上記太陽光発電装置の電力及び動作電圧を、それぞれ抽出電力及び抽出電圧として記憶するものであり、
上記平均値算出部は、上記電圧制御手段により所定の第１の電圧範囲内で上記動作電圧を段階的に変化させたときの、変化させる直前と変化させた直後の上記電力の平均値である平均電力及び上記動作電圧の平均値である平均電圧を求めるものであり、
上記電力比較部は、上記平均電力と上記抽出電力とを比較して、上記平均電力が大きいとき上記抽出電力を上記平均電力に置き換えるとともに上記抽出電圧を上記平均電圧に置き換え上記抽出電力の最大値を求め、当該抽出電力の最大値に対応する上記抽出電圧を一次探索動作電圧とするものであり、
上記最大電力二次探索手段は、上記電圧制御手段により上記一次探索動作電圧を含み上記第１の電圧範囲よりも狭い第２の電圧範囲内で上記動作電圧を段階的に変化させたときの上記太陽光発電装置の電力が最大となる動作電圧を二次探索動作電圧として求めるものであり、
上記制御手段は、上記太陽光発電装置が上記二次探索動作電圧で動作するように制御するものである
太陽光発電装置の制御装置。
【請求項２】
電圧制御手段と最大電力一次探索手段と最大電力二次探索手段と制御手段とを備えた太陽光発電装置の制御装置であって、
上記最大電力一次探索手段は、抽出値記憶部と電力算出部と電力比較部とを有し、
上記抽出値記憶部は、所定の時点における上記太陽光発電装置の電力及び動作電圧を、それぞれ抽出電力及び抽出電圧として記憶するものであり、
上記電力算出部は、上記電圧制御手段により所定の第１の電圧範囲内で上記動作電圧を段階的に変化させたときの電力を発電電力として求めるものであり、
上記電力比較部は、上記発電電力と上記抽出電力とを比較して、上記発電電力が大きいとき上記抽出電力を上記発電電力に置き換えるとともに上記抽出電圧を上記発電電力に対応する上記動作電圧に置き換え上記抽出電力の最大値を求め、当該抽出電力の最大値に対応する上記抽出電圧を一次探索動作電圧とするものであり、
上記最大電力二次探索手段は、上記電圧制御手段により上記一次探索動作電圧を含み上記第１の電圧範囲よりも狭い第２の電圧範囲内で上記動作電圧を段階的に変化させたときの上記太陽光発電装置の電力が最大となる動作電圧を二次探索動作電圧として求めるものであり、
上記制御手段は、上記太陽光発電装置が上記二次探索動作電圧で動作するように制御するものである
太陽光発電装置の制御装置。
【請求項３】
上記太陽光発電装置は、電力変換装置を介して負荷に電力を供給するものであり、
上記第１の範囲は、上記電力変換装置が動作可能な電圧の最小値から最大値までの間である
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の太陽光発電装置の制御装置。
【請求項４】
上記最大電力二次探索手段は、上記動作電圧を上記一次探索動作電圧を基準にして段階的に変化させたときの上記電力の増減に応じて上記段階的に変化させる電圧の方向を決めるとともに上記変化させる電圧の大きさを調整して上記電力が最大となる動作電圧を上記二次探索動作電圧として求めるものである
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の太陽光発電装置の制御装置。
【請求項１】
電圧制御手段と最大電力一次探索手段と最大電力二次探索手段と制御手段とを備えた太陽光発電装置の制御装置であって、
上記最大電力一次探索手段は、抽出値記憶部と平均値算出部と電力比較部とを有し、
上記抽出値記憶部は、所定の時点における上記太陽光発電装置の電力及び動作電圧を、それぞれ抽出電力及び抽出電圧として記憶するものであり、
上記平均値算出部は、上記電圧制御手段により所定の第１の電圧範囲内で上記動作電圧を段階的に変化させたときの、変化させる直前と変化させた直後の上記電力の平均値である平均電力及び上記動作電圧の平均値である平均電圧を求めるものであり、
上記電力比較部は、上記平均電力と上記抽出電力とを比較して、上記平均電力が大きいとき上記抽出電力を上記平均電力に置き換えるとともに上記抽出電圧を上記平均電圧に置き換え上記抽出電力の最大値を求め、当該抽出電力の最大値に対応する上記抽出電圧を一次探索動作電圧とするものであり、
上記最大電力二次探索手段は、上記電圧制御手段により上記一次探索動作電圧を含み上記第１の電圧範囲よりも狭い第２の電圧範囲内で上記動作電圧を段階的に変化させたときの上記太陽光発電装置の電力が最大となる動作電圧を二次探索動作電圧として求めるものであり、
上記制御手段は、上記太陽光発電装置が上記二次探索動作電圧で動作するように制御するものである
太陽光発電装置の制御装置。
【請求項２】
電圧制御手段と最大電力一次探索手段と最大電力二次探索手段と制御手段とを備えた太陽光発電装置の制御装置であって、
上記最大電力一次探索手段は、抽出値記憶部と電力算出部と電力比較部とを有し、
上記抽出値記憶部は、所定の時点における上記太陽光発電装置の電力及び動作電圧を、それぞれ抽出電力及び抽出電圧として記憶するものであり、
上記電力算出部は、上記電圧制御手段により所定の第１の電圧範囲内で上記動作電圧を段階的に変化させたときの電力を発電電力として求めるものであり、
上記電力比較部は、上記発電電力と上記抽出電力とを比較して、上記発電電力が大きいとき上記抽出電力を上記発電電力に置き換えるとともに上記抽出電圧を上記発電電力に対応する上記動作電圧に置き換え上記抽出電力の最大値を求め、当該抽出電力の最大値に対応する上記抽出電圧を一次探索動作電圧とするものであり、
上記最大電力二次探索手段は、上記電圧制御手段により上記一次探索動作電圧を含み上記第１の電圧範囲よりも狭い第２の電圧範囲内で上記動作電圧を段階的に変化させたときの上記太陽光発電装置の電力が最大となる動作電圧を二次探索動作電圧として求めるものであり、
上記制御手段は、上記太陽光発電装置が上記二次探索動作電圧で動作するように制御するものである
太陽光発電装置の制御装置。
【請求項３】
上記太陽光発電装置は、電力変換装置を介して負荷に電力を供給するものであり、
上記第１の範囲は、上記電力変換装置が動作可能な電圧の最小値から最大値までの間である
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の太陽光発電装置の制御装置。
【請求項４】
上記最大電力二次探索手段は、上記動作電圧を上記一次探索動作電圧を基準にして段階的に変化させたときの上記電力の増減に応じて上記段階的に変化させる電圧の方向を決めるとともに上記変化させる電圧の大きさを調整して上記電力が最大となる動作電圧を上記二次探索動作電圧として求めるものである
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の太陽光発電装置の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２２１１５１（Ｐ２０１２−２２１１５１Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８５３４０（Ｐ２０１１−８５３４０）
【出願日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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