特開 2024-14369 最大電力点追従方法および最大電力点追従装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024014369

(43)【公開日】2024-02-01

(54)【発明の名称】最大電力点追従方法および最大電力点追従装置

(51)【国際特許分類】

   G05F 1/67 20060101AFI20240125BHJP

【ＦＩ】

G05F1/67 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022117142

(22)【出願日】2022-07-22

(71)【出願人】

【識別番号】000128094

【氏名又は名称】株式会社エヌエフホールディングス

(74)【代理人】

【識別番号】110003063

【氏名又は名称】弁理士法人牛木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】郭 大偉

【テーマコード（参考）】

5H420

【Ｆターム（参考）】

5H420BB03

5H420BB13

5H420BB14

5H420CC03

5H420DD02

5H420EB37

5H420FF03

5H420FF04

5H420FF24

5H420GG01

(57)【要約】

【課題】迅速に全局的ＭＰＰを見つけて追従し、ＭＰＰ付近で変動することなく保持できる最大電力点追従方法および最大電力点追従装置を提供する。
【解決手段】最大電力点（ＭＰＰ）を追従する最大電力点追従方法および最大電力点追従装置１であって、最大電力点追従装置１が、理論ＭＰＰを算出する理論ＭＰＰ算出手段51と、実ＭＰＰを算出する実ＭＰＰ算出手段52と、実ＭＰＰを保持しながら、規定した規則にしたがって実ＭＰＰを監視する保持監視手段53と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

最大電力点（ＭＰＰ）を追従する最大電力点追従方法であって、
理論ＭＰＰを算出する理論ＭＰＰ算出ステップと、
実ＭＰＰを算出する実ＭＰＰ算出ステップと、
前記実ＭＰＰを保持しながら、規定した規則にしたがって前記実ＭＰＰを監視する保持監視ステップと、を含む、最大電力点追従方法。

【請求項2】

前記理論ＭＰＰステップにおいて、
電力特性曲線を関数により近似して近似関数を求め、前記近似関数の最大極大点を求めることにより、前記理論ＭＰＰを算出する、請求項１に記載の最大電力点追従方法。

【請求項3】

前記実ＭＰＰ算出ステップにおいて、
前記理論ＭＰＰの付近に所定の電流値または電圧値のステップ幅の複数個の観察小ウィンドウからなる観察ウィンドウを設け、前記観察小ウィンドウの電力値の大小にしたがって前記観察小ウィンドウを移動して、前記実ＭＰＰを算出する、請求項１に記載の最大電力点追従方法。

【請求項4】

前記観察ウィンドウ内において、左側の観察小ウィンドウまたは右側の観察小ウィンドウの電力値が真ん中の観察小ウィンドウの電力値よりも大きい場合、前記左側の観察小ウィンドウまたは前記右側の観察小ウィンドウを移動して前記真ん中の観察小ウィンドウとする、請求項３に記載の最大電力点追従方法。

【請求項5】

前記観察小ウィンドウの電力値の変化勾配の大小にしたがって、前記電流値または電圧値のステップ幅を可変とするように制御する、請求項３に記載の最大電力点追従方法。

【請求項6】

前記実ＭＰＰ算出ステップにおいて、
全局的ＭＰＰを含む電力特性曲線の信用領域を設定しておいて、前記信用領域から外れた場合に前記理論ＭＰＰ算出ステップに移って前記理論ＭＰＰの算出を行う、請求項１に記載の最大電力点追従方法。

【請求項7】

前記保持監視ステップにおいて、
実測の電力値の変化が一定条件になったら、または、前記実ＭＰＰの保持時間が一定条件になったら、前記実ＭＰＰ算出ステップに移って前記実ＭＰＰの算出を行う、請求項１に記載の最大電力点追従方法。

【請求項8】

最大電力点（ＭＰＰ）を追従する最大電力点追従装置であって、
理論ＭＰＰを算出する理論ＭＰＰ算出手段と、
実ＭＰＰを算出する実ＭＰＰ算出手段と、
前記実ＭＰＰを保持しながら、規定した規則にしたがって前記実ＭＰＰを監視する保持監視手段と、を備える、最大電力点追従装置。

【請求項9】

前記理論ＭＰＰ手段が、
電力特性曲線を関数により近似して近似関数を求め、前記近似関数の最大極大点を求めることにより、前記理論ＭＰＰを算出する、請求項８に記載の最大電力点追従装置。

【請求項10】

前記実ＭＰＰ算出手段が、
前記理論ＭＰＰの付近に所定の電流値または電圧値のステップ幅の複数個の観察小ウィンドウからなる観察ウィンドウを設け、前記観察小ウィンドウの電力値の大小にしたがって前記観察小ウィンドウを移動して、前記実ＭＰＰを算出する、請求項８に記載の最大電力点追従装置。

【請求項11】

前記実ＭＰＰ算出手段が、
前記観察ウィンドウ内において、左側の観察小ウィンドウまたは右側の観察小ウィンドウの電力値が真ん中の観察小ウィンドウの電力値よりも大きい場合、前記左側の観察小ウィンドウまたは前記右側の観察小ウィンドウを移動して前記真ん中の観察小ウィンドウとする、請求項１０に記載の最大電力点追従装置。

【請求項12】

前記実ＭＰＰ算出手段が、
前記観察小ウィンドウの電力値の変化勾配の大小にしたがって、前記電流値または電圧値のステップ幅を可変とするように制御する、請求項１０に記載の最大電力点追従装置。

【請求項13】

前記実ＭＰＰ算出手段が、全局的ＭＰＰを含む電力特性曲線の信用領域を設定し、
前記信用領域から外れた場合に、前記理論ＭＰＰ算出手段が、前記理論ＭＰＰの算出を行う、請求項８に記載の最大電力点追従装置。

【請求項14】

前記保持監視手段が、実測の電力値の変化が一定条件になった、または、前記実ＭＰＰの保持時間が一定条件になったと判定したら、
前記実ＭＰＰ算出手段が、前記実ＭＰＰの算出を行う、請求項８に記載の最大電力点追従装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、最大電力点（ＭＰＰ：Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ）を追従する最大電力点追従方法および最大電力点追従装置に関する。

【背景技術】

【0002】

太陽光発電や風力発電など、出力電力が天気などの外部要因によって大幅に変わる発電方式に対して、出力電力を可能な限り最大に保持することが図られる、最大電力点追従（ＭＰＰＴ：Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ）制御法が知られている。ＭＰＰＴ制御法としては、一定電圧制御や増分コンダクタンス法、山登り法などがあり、例えば、山登り法を使用したＭＰＰＴ制御法が提案されている（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２０２０－０７７１３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来のＭＰＰＴ制御法では、以下の課題があった。
１．ＭＰＰを見つけるまでの時間が長い
２．外乱の影響を受けやすく、ＭＰＰ付近で変動する
３．全局的ＭＰＰではなく、局所的ＭＰＰに追従してしまう場合がある
４．外部要因の変化に伴って実際の実ＭＰＰが変化しても、古いＭＰＰを追従し続けてしまう
なお、「全局的ＭＰＰ」とは、電力特性曲線の全体における最大電力点（ＭＰＰ）のことであり、グローバルＭＰＰともいう。また「局所的ＭＰＰ」とは、全局的ＭＰＰ以外の電力特性曲線のピークのことであり、ローカルＭＰＰともいう。

【0005】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、迅速に全局的ＭＰＰを見つけて追従し、ＭＰＰ付近で変動することなく保持できる最大電力点追従方法および最大電力点追従装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明はかかる課題を解決するため、最大電力点（ＭＰＰ）を追従する最大電力点追従方法であって、理論ＭＰＰを算出する理論ＭＰＰ算出ステップと、実ＭＰＰを算出する実ＭＰＰ算出ステップと、前記実ＭＰＰを保持しながら、規定した規則にしたがって前記実ＭＰＰを監視する保持監視ステップと、を含む、最大電力点追従方法を提供する。

【0007】

前記最大電力点追従方法では、前記理論ＭＰＰステップにおいて、電力特性曲線を関数により近似して近似関数を求め、前記近似関数の最大極大点を求めることにより、前記理論ＭＰＰを算出する、としてもよい。

【0008】

前記最大電力点追従方法では、前記実ＭＰＰ算出ステップにおいて、前記理論ＭＰＰの付近に所定の電流値または電圧値のステップ幅の複数個の観察小ウィンドウからなる観察ウィンドウを設け、前記観察小ウィンドウの電力値の大小にしたがって前記観察小ウィンドウを移動して、前記実ＭＰＰを算出する、としてもよい。

【0009】

前記最大電力点追従方法では、前記観察ウィンドウ内において、左側の観察小ウィンドウまたは右側の観察小ウィンドウの電力値が真ん中の観察小ウィンドウの電力値よりも大きい場合、前記左側の観察小ウィンドウまたは前記右側の観察小ウィンドウを移動して前記真ん中の観察小ウィンドウとする、としてもよい。

【0010】

前記最大電力点追従方法では、前記観察小ウィンドウの電力値の変化勾配の大小にしたがって、前記電流値または電圧値のステップ幅を可変とするように制御する、としてもよい。

【0011】

前記最大電力点追従方法では、前記実ＭＰＰ算出ステップにおいて、全局的ＭＰＰを含む電力特性曲線の信用領域を設定しておいて、前記信用領域から外れた場合に前記理論ＭＰＰ算出ステップに移って前記理論ＭＰＰの算出を行う、としてもよい。

【0012】

前記最大電力点追従方法では、前記保持監視ステップにおいて、実測の電力値の変化が一定条件になったら、または、前記実ＭＰＰの保持時間が一定条件になったら、前記実ＭＰＰ算出ステップに移って前記実ＭＰＰの算出を行う、としてもよい。

【0013】

また本発明は、最大電力点（ＭＰＰ）を追従する最大電力点追従装置であって、理論ＭＰＰを算出する理論ＭＰＰ算出手段と、実ＭＰＰを算出する実ＭＰＰ算出手段と、前記実ＭＰＰを保持しながら、規定した規則にしたがって前記実ＭＰＰを監視する保持監視手段と、を備える、最大電力点追従装置を提供する。

【0014】

前記最大電力点追従装置では、前記理論ＭＰＰ手段が、電力特性曲線を関数により近似して近似関数を求め、前記近似関数の最大極大点を求めることにより、前記理論ＭＰＰを算出する、としてもよい。

【0015】

前記最大電力点追従装置では、前記実ＭＰＰ算出手段が、前記理論ＭＰＰの付近に所定の電流値または電圧値のステップ幅の複数個の観察小ウィンドウからなる観察ウィンドウを設け、前記観察小ウィンドウの電力値の大小にしたがって前記観察小ウィンドウを移動して、前記実ＭＰＰを算出する、としてもよい。

【0016】

前記最大電力点追従装置では、前記実ＭＰＰ算出手段が、前記観察ウィンドウ内において、左側の観察小ウィンドウまたは右側の観察小ウィンドウの電力値が真ん中の観察小ウィンドウの電力値よりも大きい場合、前記左側の観察小ウィンドウまたは前記右側の観察小ウィンドウを移動して前記真ん中の観察小ウィンドウとする、としてもよい。

【0017】

前記最大電力点追従装置では、前記実ＭＰＰ算出手段が、前記観察小ウィンドウの電力値の変化勾配の大小にしたがって、前記電流値または電圧値のステップ幅を可変とするように制御する、としてもよい。

【0018】

前記最大電力点追従装置では、前記実ＭＰＰ算出手段が、全局的ＭＰＰを含む電力特性曲線の信用領域を設定し、前記信用領域から外れた場合に、前記理論ＭＰＰ算出手段が、前記理論ＭＰＰの算出を行う、としてもよい。

【0019】

前記最大電力点追従装置では、前記保持監視手段が、実測の電力値の変化が一定条件になった、または、前記実ＭＰＰの保持時間が一定条件になったと判定したら、前記実ＭＰＰ算出手段が、前記実ＭＰＰの算出を行う、としてもよい。

【発明の効果】

【0020】

本発明の最大電力点追従方法および最大電力点追従装置によれば、迅速に全局的ＭＰＰを見つけて追従し、ＭＰＰ付近で変動することなく保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の好適な実施形態に係る最大電力点追従装置を備えたＭＰＰＴコンバータを含む太陽光発電システムの概略構成図である。

【図2】ＭＰＰＴ制御部が備える各手段の構成を示すブロック図である。

【図3】ＭＰＰＴ制御部が備える各手段が実行するフローを示す図である。

【図4】理論ＭＰＰを算出する方法を説明するためのグラフ図である。

【図5】理論ＭＰＰを算出する方法を説明するためのグラフ図である。

【図6】理論ＭＰＰを算出する方法を説明するためのグラフ図である。

【図7】観察ウィンドウの説明をするための図である。

【図8】観察小ウィンドウの座標値の取得を説明するための図である。

【図9】観察小ウィンドウの移動を説明するための図である。

【図10】観察小ウィンドウの移動を説明するための図である。

【図11】観察小ウィンドウの移動を説明するための図である。

【図12】観察小ウィンドウの移動による実ＭＰＰの確定を説明するための図である。

【図13】観察小ウィンドウの移動による実ＭＰＰの確定を説明するための図である。

【図14】観察ウィンドウにより実ＭＰＰを算出するフローを示す図である。

【図15】全局的ＭＰＰを含む信用領域の設定による局所的ＭＰＰの検出方法を説明するための図である。

【図16】全局的ＭＰＰを含む信用領域の設定による局所的ＭＰＰの検出方法を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。ただし、本発明は、以下の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、または、発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能である。そのような変形や変更もまた、本発明の範囲に含まれる。

【0023】

図１は、本実施形態の最大電力点追従装置１を備えたＭＰＰＴコンバータ２を含む太陽光発電システムの概略構成図である。ＭＰＰＴコンバータ２は、太陽光パネル３に接続され、太陽光パネル３の出力直流電力を最大化または固定に制御し、インバータ４で出力された直流電力を交流電力に変換した上で、家庭内での利用や、系統への売電などに適した、安定した出力に整える。ＭＰＰＴコンバータ２の出力は、直流負荷／蓄電池／インバータ４に接続される。

【0024】

本実施形態の最大電力点追従装置１は、以下に説明する最大電力点追従方法の制御アルゴリズムおよび処理プロセスをプログラミングしたソフトウェアをＭＰＰＴコンバータ２に実装することで実現される。

【0025】

最大電力点追従装置１は、ＭＰＰＴ制御を行うＭＰＰＴ制御部５を備え、ＭＰＰＴ制御部５で算出された太陽光パネル３のパネル電流目標値と、太陽光パネル３で計測されたパネル電流値とを比較し、電流制御部６で電流の制御を行う。電流制御部６は、電流の制御として、コンバータ７への制御ＰＷＭを出力する。

【0026】

図２はＭＰＰＴ制御部５が備える各手段の構成を示し、図３は各手段が実行するフローを示す。

【0027】

最大電力点追従装置１のＭＰＰＴ制御部５は、近似関数から理論的なＭＰＰである理論ＭＰＰを算出する理論ＭＰＰ算出手段51と、実際の電力値から実際のＭＰＰである実ＭＰＰを算出する実ＭＰＰ算出手段52と、実ＭＰＰを保持しながら、規定した規則にしたがって実ＭＰＰを監視する保持監視手段53と、を備える。

【0028】

本実施形態の最大電力点追従方法および最大電力点追従装置１は、理論ＭＰＰ算出手段51によって実行される理論ＭＰＰ算出ステップＳ１１と、実ＭＰＰ算出手段52によって実行される実ＭＰＰ算出ステップＳ１２と、保持監視手段53によって実行される保持監視ステップＳ１３とを遷移して、それぞれのステップを実行する。

【0029】

ステップＳ１１において、理論ＭＰＰ算出手段51は、例えば、電流と電力との関係、または、電圧と電力との関係を表す電力特性曲線（電流－電力曲線、または、電圧－電力曲線）を関数により近似して近似関数を求め、当該近似関数の最大極大点を求めることにより、理論ＭＰＰを算出する。

【0030】

図４～図６は、理論ＭＰＰを算出する方法を説明するためのグラフ図である。

【0031】

まず、図４に示すように、電流目標値、電圧目標値、または、出力ＰＷＭのデューティの０～最大値の範囲で複数の点を出力し、各点に対して太陽光パネル３の電流値および電圧値を計測して、各測定点ＭＰを取得し、これらの電流または電圧、および、電力（電流×電圧）の座標値を得る。これらの複数の測定点ＭＰは、均等間隔で取得してもよいし、ＭＰＰが存在する領域である、例えば横軸の電流値または電圧値の４５～８０％の範囲で多めに取得するようにしてもよい。

【0032】

次に、図５に示すように、上記の複数の測定点ＭＰに対し、周知のフィッティング方法を用いて近似関数を算出する。フィッティング方法として、例えば、最小二乗法や、３次スプライン補間、ラグランジェ補間などを用いることができる。

【0033】

最後に、図６に示すように、例えば微分法などにより、近似関数から最大極大点を算出し、これを理論ＭＰＰとする。極大点が複数ある場合、複数の極大点のうちで縦軸の電力値が最大である極大点を最大極大点とする。

【0034】

理論ＭＰＰの算出が完了すると、ステップＳ１２に移り、実ＭＰＰ算出手段52が実ＭＰＰの算出を行う。理論ＭＰＰは、実ＭＰＰの近くにあると考えられる。ここから、電力特性曲線を測定しながら、細かいステップの電流値（電力特性曲線が電流－電力曲線の場合）または電圧値（電力特性曲線が電圧－電力曲線の場合）でＭＰＰを探索し、実ＭＰＰを確定する。観察ウィンドウによる実ＭＰＰの算出について、図７～１３の説明図、および、図１４のフロー図を参照しながら、具体例を説明する。

【0035】

まず、実ＭＰＰ算出手段52は、理論ＭＰＰの付近に所定の電流値または電圧値のステップ幅を有する観察小ウィンドウを複数個設けて観察ウィンドウ８を形成する。観察ウィンドウ８は、理論ＭＰＰを含むように設けられることが好ましい。観察小ウィンドウは奇数個が好ましいが、偶数個でもよい。図７～１３では、５個の観察小ウィンドウを例示している。観察ウィンドウ８は、例えば、図７に示すように、中央の観察小ウィンドウＡ、左側の観察小ウィンドウＢ、Ｂ’、および、右側の観察小ウィンドウＣ、Ｃ’の合計５個の観察小ウィンドウで構成されている。ここでは、ステップ幅を０．１Ａとし、観察ウィンドウ８は７．７Ａ～８．１Ａの各ステップの観察小ウィンドウＡ、Ｂ、Ｂ’、Ｃ、Ｃ’で構成されている。なお、観察小ウィンドウの個数およびステップ幅はこれに限定されない。

【0036】

次に、図１４のステップＳ２１において、実ＭＰＰ算出手段52は、観察ウィンドウ８内の太陽光パネル３の電流または電圧、および、電力の座標値を取得する。

【0037】

実ＭＰＰ算出手段52は、まず、図８に示すように、中央の観察小ウィンドウＡの電流または電圧、および、電力の座標値を取得し、次に、左側の観察小ウィンドウＢ、Ｂ’、右側の観察小ウィンドウＣ、Ｃ’の順に電流または電圧、および、電力の座標値を取得する。なお、右側の観察小ウィンドウＣ、Ｃ’の電流または電圧、および、電力の座標値を先に取得するようにしてもよい。

【0038】

次に、図１４のステップＳ２２において、実ＭＰＰ算出手段52は、観察ウィンドウ８内の電力特性曲線のパターンを判断する。パターンは、左側の観察小ウィンドウＢ、Ｂ’の電力値、および、右側の観察小ウィンドウＣ、Ｃ’の電力値が、中央の観察小ウィンドウＡの電力値よりも大きいか否かで構成される。

【0039】

次に、図１４のステップＳ２３において、実ＭＰＰ算出手段52は、パターンにしたがって観察ウィンドウ８を移動させる。実際には、左側および／または右側の観察小ウィンドウＢ、Ｂ’、Ｃ、Ｃ’を移動するが、左側および／または右側の観察小ウィンドウＢ、Ｂ’、Ｃ、Ｃ’の移動の結果、全体として、観察ウィンドウ８が移動することになる。

【0040】

図９においては、左側の観察小ウィンドウＢ、Ｂ’の電力値が中央の観察小ウィンドウＡの電力値よりも小さいパターンである。そのため、実ＭＰＰ算出手段52は、観察小ウィンドウＢ、Ｂ’の移動を行わない。

【0041】

一方、図１０の左側の図では、左側の観察小ウィンドウＢの電力値が、中央の観察小ウィンドウＡの電力値よりも大きくなっているパターンである。そのため、実ＭＰＰ算出手段52は、右側の図のように、左側の観察小ウィンドウＢを移動して中央の観察小ウィンドウＡとする。すなわち、７．８Ａのステップが、中央の観察小ウィンドウＡとなる。これにより、電力値の最大値が、常に中央の観察小ウィンドウＡとなるようにする。電流または電圧、および、電力の座標値を取得する順番（図１０の計測順番）を、適宜変更する場合もある。

【0042】

別な例を示すと、図１１の左側の図では、左側の観察小ウィンドウＢ’の電力値が、中央の観察小ウィンドウＡの電力値よりも大きくなっているパターンである。そのため、実ＭＰＰ算出手段52は、右側の図のように、左側の観察小ウィンドウＢ’を移動して中央の観察小ウィンドウＡとする。すなわち、７．７Ａのステップが、中央の観察小ウィンドウＡとなる。これにより、電力値の最大値が、常に中央の観察小ウィンドウＡとなるようにする。電流または電圧、および、電力の座標値を取得する順番（図１１の計測順番）を、適宜変更する場合もある。

【0043】

図９～図１１は、左側の観察小ウィンドウＢ、Ｂ’の例であるが、右側の観察小ウィンドウＣ、Ｃ’の場合も同様である。

【0044】

次に、図１４のステップＳ２４において、実ＭＰＰ算出手段52は、実ＭＰＰが確定したかを判定する。実ＭＰＰが確定しない場合、ステップＳ２１～Ｓ２３を繰り返す。観察ウィンドウ８内で、真ん中の観察小ウィンドウＡの電力値が最大であると判定されれば、実ＭＰＰを確定する。

【0045】

実ＭＰＰの確定までの流れを図１２および図１４を参照して説明すると、まず、実ＭＰＰ算出手段52は、観察小ウィンドウＡ、Ｂ、Ｂ’、Ｃ、Ｃ’からなる観察ウィンドウ８を設ける。次に、ステップＳ２１で、実ＭＰＰ算出手段52は、観察小ウィンドウＡ、Ｂ、Ｂ’、Ｃ、Ｃ’の電流または電圧、および、電力の座標値を取得する。次に、ステップＳ２２で、実ＭＰＰ算出手段52は、観察小ウィンドウＡ、Ｂ、Ｂ’、Ｃ、Ｃ’の電力値の比較を行う。図１２の左側の図では、左側の観察小ウィンドウＢ’の電力値が、中央の観察小ウィンドウＡの電力値よりも大きくなっているパターンである。そのため、実ＭＰＰ算出手段52は、ステップＳ２３で、中央の図のように、左側の観察小ウィンドウＢ’を移動して中央の観察小ウィンドウＡとする。すなわち、７．７Ａのステップが、中央の観察小ウィンドウＡとなる。次に、ステップＳ２４で、実ＭＰＰが確定していないので、ステップＳ２１に戻る。実ＭＰＰ算出手段52は、ステップＳ２１で電力値を取得後、ステップＳ２２で、観察小ウィンドウＡ、Ｂ、Ｂ’、Ｃ、Ｃ’の電力値の比較を行い、ここで、右側の観察小ウィンドウＣ、Ｃ’は確定する。また、右側の図に示すように、新たな左側の観察小ウィンドウＢ、Ｂ’、すなわち７．５Ａおよび７．６Ａのステップの電力値が、新たな中央の観察小ウィンドウＡの電力値よりも小さいパターンである。したがって、実ＭＰＰ算出手段52は、ステップＳ２３で、左側の観察小ウィンドウＢ、Ｂ’の移動を行わず、ステップＳ２４で、７．７Ａのステップの電力値を実ＭＰＰと確定する。

【0046】

別な例を図１３および図１４を参照して説明すると、まず、実ＭＰＰ算出手段52は、観察小ウィンドウＡ、Ｂ、Ｂ’、Ｃ、Ｃ’からなる観察ウィンドウ８を設ける。次に、ステップＳ２１で、実ＭＰＰ算出手段52は、観察小ウィンドウＡ、Ｂ、Ｂ’、Ｃ、Ｃ’の電流または電圧、および、電力の座標値を取得する。次に、ステップＳ２２で、実ＭＰＰ算出手段52は、観察小ウィンドウＡ、Ｂ、Ｂ’、Ｃ、Ｃ’の電力値の比較を行う。図１３の左側の図では、右側の観察小ウィンドウＣ’の電力値が、中央の観察小ウィンドウＡの電力値よりも大きくなっているパターンである。そのため、実ＭＰＰ算出手段52は、ステップＳ２３で、中央の図のように、右側の観察小ウィンドウＣ’を移動して中央の観察小ウィンドウＡとする。すなわち、８．１Ａのステップが、中央の観察小ウィンドウＡとなる。次に、ステップＳ２４で、実ＭＰＰが確定していないので、ステップＳ２１に戻る。実ＭＰＰ算出手段52は、ステップＳ２１で電力値を取得後、ステップＳ２２で、観察小ウィンドウＡ、Ｂ、Ｂ’、Ｃ、Ｃ’の電力値の比較を行い、ここで、左側の観察小ウィンドウＢ、Ｂ’は確定する。また、右側の図に示すように、新たな右側の観察小ウィンドウＣ、Ｃ’、すなわち８．２Ａおよび８．３Ａのステップの電力値が、新たな中央の観察小ウィンドウＡの電力値よりも小さいパターンである。したがって、実ＭＰＰ算出手段52は、ステップＳ２３で、右側の観察小ウィンドウＣ、Ｃ’の移動を行わず、ステップＳ２４で、８．１Ａのステップの電力値を実ＭＰＰと確定する。

【0047】

なお、各観察小ウィンドウＡ、Ｂ、Ｂ’、Ｃ、Ｃ’の電力値に差がない場合は、ステップＳ１１に戻り、理論ＭＰＰ算出手段51が、再度、理論ＭＰＰの算出を行う。

【0048】

実ＭＰＰ算出手段52は、観察小ウィンドウＡ、Ｂ、Ｂ’、Ｃ、Ｃ’の電流値または電圧値のステップ幅を、観察小ウィンドウＡ、Ｂ、Ｂ’、Ｃ、Ｃ’の電力値の変化勾配の大小にしたがって、可変とするように制御してもよい。例えば、電力値の変化勾配が大きい場合は電流値または電圧値のステップ幅を小さくし、電力値の変化勾配が小さい場合は電流値または電圧値のステップ幅を大きくすることができる。

【0049】

図１５および図１６は、全局的ＭＰＰを含む信用領域Ｄの設定による局所的ＭＰＰ（Ｆ）の検出方法を説明するための図である。

【0050】

実ＭＰＰ算出手段52は、日射強度の変化によって変化する複数の電力特性曲線を取得し、各曲線の全局的ＭＰＰが存在する領域を抽出して、電力特性曲線の信用領域Ｄを設定する。実ＭＰＰ算出手段52は、信用領域Ｄから外れたか否かを判断する局所的ＭＰＰ検出手段54を備える。信用領域Ｄ内にあるＭＰＰは、電力特性曲線の全体において最大値を示すいわゆるグローバルＭＰＰとしての全局的ＭＰＰ（Ｅ）であり、信用領域Ｄから外れたＭＰＰは、全局的ＭＰＰに対して最大値が小さいいわゆるローカルＭＰＰとしての局所的ＭＰＰ（Ｆ）である。全局的ＭＰＰ（Ｅ）は実ＭＰＰとなる。局所的ＭＰＰ検出手段54により信用領域Ｄから外れたと判断された場合、局所的ＭＰＰ（Ｆ）である可能性が高いので、ステップＳ１１に戻り、理論ＭＰＰ手段51が、再度、理論ＭＰＰの算出を行う。信用領域Ｄ内にあるか否かを判断する方法は、例えば、以下の２通りの方法がある。

【0051】

１つ目の方法では、電力特性曲線座標系を二次元のマトリクスにし、横軸と縦軸に対して最小単位（例えば、０．１Ａ×１５Ｗ）のブロックに分ける。信用領域Ｄ内にあるか否かは、上記ブロックにマーク（０と１、または、アンチエイリアスした０、０．５、１など）することで判断する。これは周知の画像処理と同様の処理方法であり、この二次元マトリクスに、ＭＰＰの該当する位置のブロックを確定して、ブロックのマークによって、信用領域Ｄ内にあるか否かを判断する。

【0052】

２つ目の方法では、図１６に示すように、例えば２つの１次関数の直線Ｇで信用領域Ｄを定義する。ＭＰＰが両直線Ｇの左右どちらにあるかを判断することで、信用領域Ｄ内にあるか否かを判断する。

【0053】

実ＭＰＰが確定すると、ステップＳ１３に移り、保持監視手段53が、実ＭＰＰを保持しながら、規定した規則にしたがって実ＭＰＰを監視する。日射強度の変化によって、実ＭＰＰが上昇したり下降したりする。当該ステップＳ１３では、太陽光パネル３の電流値または電圧値、および、電力値を常に監視する。規定した規則として、保持監視手段53は、実測の電力値の変化が一定条件になったか、または、実ＭＰＰの保持時間が一定条件になったかなどの実ＭＰＰの再算出条件の判定を行う。実ＭＰＰの再算出条件が達成されたら、ステップＳ１２に戻り、実ＭＰＰ算出手段52が、再度、実ＭＰＰの算出を行う。ステップＳ１３の保持監視により、外部要因の変化を早期に発見して、実ＭＰＰの探索と保持のバランスを調整することができる。

【0054】

一定条件の判定基準を例示すると、例えば、実測の電力値が所定の時間内に所定の値以上変動した場合や、実測の電力値が連続して所定の回数以上、上昇または下降した場合、実ＭＰＰの保持時間が所定の時間になった場合、などが挙げられる。

【0055】

以上のように、本実施形態の最大電力点追従方法および最大電力点追従装置１によれば、理論ＭＰＰ算出ステップＳ１１と、実ＭＰＰ算出ステップＳ１２と、保持監視ステップＳ１３とを遷移して実行することにより、常に速やかに実ＭＰＰを見つけて追従することができる。また、実ＭＰＰを見つけたら、ＭＰＰ付近で変動することなく保持することができる。さらに、局所的ＭＰＰから脱出し、全局的ＭＰＰに追従することができる。そして、古いＭＰＰに留まることもない。

【0056】

以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明は種々の変形実施をすることができる。種々の変形実施も本発明の範囲に含まれる。例えば、電力特性曲線の近似関数の求め方は特に限定されない。また、信用領域Ｄを定義する関数は、１次関数の直線Ｇではなく、２次以上の高次の関数の曲線であってもよい。また、本実施形態の図面では電力特性曲線として電流－電力曲線の場合のみを例示しているが、電圧－電力曲線でも同様に構成することができる。

【符号の説明】

【0057】

１ 最大電力点追従装置
２ ＭＰＰＴコンバータ
３ 太陽光パネル
４ 負荷／蓄電池／インバータ
５ ＭＰＰＴ制御部
６ 電流制御部
８ 観察ウィンドウ
51 理論ＭＰＰ算出手段
52 実ＭＰＰ算出手段
53 保持監視手段
54 局所的ＭＰＰ検出手段
Ａ、Ｂ、Ｂ’、Ｃ、Ｃ’ 観察小ウィンドウ
Ｄ 信用領域
Ｅ 全局的ＭＰＰ
Ｆ 局所的ＭＰＰ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】