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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-05-16
(45)【発行日】2024-05-24
(54)【発明の名称】ソーラーアレイ出力特性に基づく最大電力点追従方法、及び装置
(51)【国際特許分類】
G05F 1/67 20060101AFI20240517BHJP
【ＦＩ】
G05F1/67 A
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2023185930
(22)【出願日】2023-10-30
【審査請求日】2023-10-30
(31)【優先権主張番号】202311176539.8
(32)【優先日】2023-09-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】523346928
【氏名又は名称】三峡国▲際▼能源投▲資▼集▲団▼有限公司
(74)【代理人】
【識別番号】110001896
【氏名又は名称】弁理士法人朝日奈特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】▲劉▼ 喜泉
(72)【発明者】
【氏名】王 方政
(72)【発明者】
【氏名】▲楊▼ ▲艷▼
(72)【発明者】
【氏名】王 全▲亮▼
(72)【発明者】
【氏名】▲呉▼ 迪
【審査官】佐藤 匡
(56)【参考文献】
【文献】中国特許出願公開第１１０１７４９１９（ＣＮ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０９７１００２１（ＣＮ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０６５２７５７０（ＣＮ，Ａ）
【文献】特表２０２０－５２４３２５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０５Ｆ １／６７
Ｈ０２Ｍ ７／４８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ソーラーアレイ出力特性に基づく最大電力点追従方法であって、前記ソーラーアレイはソーラーモジュールを含み、
前記ソーラーアレイの出力電圧、出力電流及び前記ソーラーモジュールの第１開回路電圧を取得するステップと、
前記出力電圧及び前記出力電流に基づいて、前記ソーラーアレイの電圧－電流特性曲線及び出力電力特性曲線を決定するステップと、
前記第１開回路電圧を探索ステップサイズとして、前記電圧－電流特性曲線及び前記出力電力特性曲線の局所的な最良点が前記第１開回路電圧を基準量として均等に分布するという分布原理を利用して、前記出力電力特性曲線で探索を行い、第１最大電力点を得るステップと、
前記第１最大電力点に基づいて、粒子群アルゴリズム処理を行い、前記ソーラーアレイの目標最大電力点を得るステップと、を含むことを特徴とするソーラーアレイ出力特性に基づく最大電力点追従方法。
【請求項2】
前記ソーラーモジュールの第１開回路電圧を取得するステップは、前記ソーラーアレイの第２開回路電圧及び前記ソーラーアレイの直列電池の数を取得するステップと、
前記第２開回路電圧及び前記直列電池の数に基づいて、前記第１開回路電圧を決定するステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記第１開回路電圧を探索ステップサイズとして、前記電圧－電流特性曲線及び前記出力電力特性曲線の局所的な最良点が前記第１開回路電圧を基準量として均等に分布するという分布原理を利用して、前記出力電力特性曲線で探索を行い、第１最大電力点を得るステップは、前記第１開回路電圧に基づいて、初期点電圧を決定するステップと、
前記初期点電圧、前記第１開回路電圧及び前記直列電池の数に基づいて、最大探索電圧を決定するステップと、
前記初期点電圧及び前記最大探索電圧に基づいて探索範囲を決定するステップと、
前記探索範囲内で、前記電圧－電流特性曲線に基づいて、前記第１開回路電圧を前記探索ステップサイズとして前記出力電力特性曲線で探索を行い、前記第１最大電力点を得るステップと、を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記探索範囲内で、前記電圧－電流特性曲線に基づいて、前記第１開回路電圧を前記探索ステップサイズとして前記出力電力特性曲線で探索を行い、前記第１最大電力点を得るステップは、前記ソーラーアレイの第１電圧を取得するステップと、
前記第１電圧に基づいて、前記電圧－電流特性曲線で前記ソーラーアレイの第１電流を決定するステップと、
前記第１電圧及び前記第１電流に基づいて、前記ソーラーアレイの第１電力を決定するステップと、
前記探索ステップサイズに基づいて前記第１電圧を更新し、前記ソーラーアレイの更新後の第２電圧及び第２電流を取得するステップと、
前記第２電圧及び前記第２電流に基づいて、前記ソーラーアレイの第２電力を決定するステップと、
前記第２電力と前記第１電力とを比較するステップと、
前記第２電力が前記第１電力よりも大きい場合、前記第２電力を利用して前記第１電力を更新するとともに、前記第２電圧を利用して前記第１電圧を更新し、前記第２電圧を反復して前記最大探索電圧にすると反復を停止し、目標電圧を得るステップと、
前記目標電圧に基づいて、前記出力電力特性曲線で前記第１最大電力点を決定するステップと、を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項5】
前記第２電力と前記第１電力とを比較した後、前記第２電力が前記第１電力よりも小さい場合、前記電圧－電流特性曲線、前記最大探索電圧及び前記第２電流に基づいて前記ソーラーアレイの第１最大電力を決定するステップと、
前記第１最大電力と前記第１電力とを比較するステップと、
前記第１最大電力が前記第１電力よりも大きい場合、前記探索ステップサイズに基づいて前記第１電圧を更新し、前記ソーラーアレイの更新後の第２電圧及び第２電流を取得するステップ～前記目標電圧に基づいて、前記出力電力特性曲線で前記第１最大電力点を決定するステップを繰り返すステップと、
前記第１最大電力が前記第１電力以下である場合、前記第２電力が前記第１電力に等しいか否かを判断するステップと、
前記第２電力が前記第１電力に等しい場合、前記第２電力に対応する電力点を前記第１最大電力点とするステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項6】
前記第１最大電力点に基づいて、粒子群アルゴリズム処理を行い、前記ソーラーアレイの目標最大電力点を得るステップは、前記第１最大電力点に基づいて、前記出力電力特性曲線で前記ソーラーアレイの第３電圧を決定するステップと、
前記第３電圧に基づいて、各粒子の初期化電圧を決定するステップと、
各前記粒子の前記初期化電圧に基づいて、各前記粒子の第１探索電力を計算するステップと、
各前記第１探索電力に基づいて前記ソーラーアレイの第２最大電力及び第３最大電力を決定するステップと、
各前記粒子の位置及び速度を更新し、第２最大電力が第３最大電力に等しいか否かを判断するステップと、
前記第２最大電力が前記第３最大電力に等しい場合、前記ソーラーアレイの第４電圧及び第３電流を取得するステップと、
前記第４電圧及び前記第３電流に基づいて、前記ソーラーアレイの第３電力を決定するステップと、
前記第３電力が所定の電力範囲を満たすか否かを判断するステップと、
前記第３電力が前記所定の電力範囲を満たす場合、前記第２最大電力に対応する電力点を前記目標最大電力点とするステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項7】
各前記粒子の位置及び速度を更新し、前記第２最大電力が前記第３最大電力に等しいか否かを判断するステップの後、前記第２最大電力が前記第３最大電力に等しくない場合、更新後の各前記粒子に基づいて、各前記粒子の前記初期化電圧に基づいて、各前記粒子の第１探索電力を計算するステップ～前記第３電力が前記所定の電力範囲を満たす場合、前記第２最大電力に対応する電力点を前記目標最大電力点とするステップを繰り返すステップをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項8】
ソーラーアレイ出力特性に基づく最大電力点追踪装置であって、前記ソーラーアレイはソーラーモジュールを含み、
前記ソーラーアレイの出力電圧、出力電流及び前記ソーラーモジュールの第１開回路電圧を取得するための取得モジュールと、
前記出力電圧及び前記出力電流に基づいて、前記ソーラーアレイの電圧－電流特性曲線及び出力電力特性曲線を決定するための決定モジュールと、
前記第１開回路電圧を探索ステップサイズとして、前記電圧－電流特性曲線及び前記出力電力特性曲線の局所的な最良点が前記第１開回路電圧を基準量として均等に分布するという分布原理を利用して、前記出力電力特性曲線で探索を行い、第１最大電力点を得るための探索モジュールと、
前記第１最大電力点に基づいて、粒子群アルゴリズム処理を行い、前記ソーラーアレイの目標最大電力点を得るための処理モジュールと、を含むことを特徴とするソーラーアレイ出力特性に基づく最大電力点追踪装置。
【請求項9】
請求項１～７のいずれか１項に記載のソーラーアレイ出力特性に基づく最大電力点追従方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータ命令が記憶されていることを特徴とするコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項10】
互いに通信可能に接続されたメモリとプロセッサを含み、前記メモリにはコンピュータプログラムが記憶され、前記プロセッサは、前記コンピュータプログラムを実行することにより、請求項１～７のいずれか１項に記載のソーラーアレイ出力特性に基づく最大電力点追従方法を実行することを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ソーラーアレイの技術分野に関し、具体的には、ソーラーアレイの出力特性に基づく最大電力点追従方法、及び装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ソーラーアレイはソーラー発電システムのエネルギー変換ユニットとして、ソーラー発電の技術分野の研究課題の一つである。ソーラーアレイのＰ－Ｖ出力は複雑な非線形特性を有し、温度や光照射強度などの外部環境の影響を受ける。ソーラーアレイの表層へ光が均一に照射すると、そのＰ－Ｖ出力は単峰特性を呈し、Ｐ－Ｖ曲線にはグローバルな最大電力点が存在する。ソーラーアレイの表層への光照射が均一ではなく、例えばソーラーアレイが落葉や黒雲などの物体に遮られ、ソーラーアレイの表層に影が存在すると、ソーラーアレイのＰ－Ｖ出力が多峰特性を呈し、Ｐ－Ｖ曲線にはいくつかの局所的な最大電力点が存在する。実際の応用には、ソーラーシステムは、対応する制御方法を通じて、ソーラーアレイが常に最大電力を出力するようにし、ソーラーシステムの効率を高める必要があり、上記の制御過程は最大電力点追従（ＭＰＰＴ）である。
【0003】
従来の最大電力点追従（ＭＰＰＴ）方法の多くは、複雑な数学方法を利用したり、深層学習などを組み合わせたりするため、実現が難しく、実現過程が複雑で、実際に応用されることが難しい。また、ほとんどの方法は、完全なＰ－Ｕ特性曲線をスキャンする必要があり、探索速度が遅い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
これに鑑みて、本発明の実施例は、従来技術における最大電力点追従の実現の難度が大きくて、実現過程が複雑で、実際に応用されることが難しく、探索速度が遅いという技術的課題を解決するために、ソーラーアレイの出力特性に基づく最大電力点追従方法、及び装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明に係る技術的解決手段は以下の通りである。
【0006】
第１態様では、本発明の実施例は、ソーラーアレイ出力特性に基づく最大電力点追従方法であって、前記ソーラーアレイはソーラーモジュールを含み、前記ソーラーアレイの出力電圧、出力電流及び前記ソーラーモジュールの第１開回路電圧を取得するステップと、前記出力電圧及び前記出力電流に基づいて、前記ソーラーアレイの電圧－電流特性曲線及び出力電力特性曲線を決定するステップと、前記第１開回路電圧を探索ステップサイズとして、前記電圧－電流特性曲線及び前記出力電力特性曲線の局所的な最良点が前記第１開回路電圧を基準量として均等に分布するという分布原理を利用して、前記出力電力特性曲線で探索を行い、第１最大電力点を得るステップと、前記第１最大電力点に基づいて、粒子群アルゴリズム処理を行い、前記ソーラーアレイの目標最大電力点を得るステップと、を含むソーラーアレイ出力特性に基づく最大電力点追従方法を提供する。
【0007】
第１態様を参照し、第１態様の代替的な実施形態では、前記ソーラーモジュールの第１開回路電圧を取得するステップは、前記ソーラーアレイの第２開回路電圧及び前記ソーラーアレイの直列電池の数を取得するステップと、前記第２開回路電圧及び前記直列電池の数に基づいて、前記第１開回路電圧を決定するステップと、を含む。
【0008】
第１態様を参照し、第１態様の別の代替的な実施形態では、前記第１開回路電圧を探索ステップサイズとして、前記電圧－電流特性曲線及び前記出力電力特性曲線の局所的な最良点が前記第１開回路電圧を基準量として均等に分布するという分布原理を利用して、前記出力電力特性曲線で探索を行い、第１最大電力点を得るステップは、前記第１開回路電圧に基づいて、初期点電圧を決定するステップと、前記初期点電圧、前記第１開回路電圧及び前記直列電池の数に基づいて、最大探索電圧を決定するステップと、前記初期点電圧及び前記最大探索電圧に基づいて探索範囲を決定するステップと、前記探索範囲内で、前記電圧－電流特性曲線に基づいて、前記第１開回路電圧を前記探索ステップサイズとして前記出力電力特性曲線で探索を行い、前記第１最大電力点を得るステップと、を含む。
【0009】
第１態様を参照し、第１態様の又の代替的な実施形態では、前記探索範囲内で、前記電圧－電流特性曲線に基づいて、前記第１開回路電圧を前記探索ステップサイズとして前記出力電力特性曲線で探索を行い、前記第１最大電力点を得るステップは、前記ソーラーアレイの第１電圧を取得するステップと、前記第１電圧に基づいて、前記電圧－電流特性曲線で前記ソーラーアレイの第１電流を決定するステップと、前記第１電圧及び前記第１電流に基づいて、前記ソーラーアレイの第１電力を決定するステップと、前記探索ステップサイズに基づいて前記第１電圧を更新し、前記ソーラーアレイの更新後の第２電圧及び第２電流を取得するステップと、前記第２電圧及び前記第２電流に基づいて、前記ソーラーアレイの第２電力を決定するステップと、前記第２電力と前記第１電力とを比較するステップと、前記第２電力が前記第１電力よりも大きい場合、前記第２電力を利用して前記第１電力を更新するとともに、前記第２電圧を利用して前記第１電圧を更新し、前記第２電圧を反復して前記最大探索電圧にすると反復を停止し、目標電圧を得るステップと、前記目標電圧に基づいて、前記出力電力特性曲線で前記第１最大電力点を決定するステップと、を含む。
【0010】
第１態様を参照し、第１態様の又の代替的な実施形態では、前記第２電力と前記第１電力とを比較した後、前記第２電力が前記第１電力よりも小さい場合、前記電圧－電流特性曲線、前記最大探索電圧及び前記第２電流に基づいて前記ソーラーアレイの第１最大電力を決定するステップと、前記第１最大電力と前記第１電力とを比較するステップと、前記第１最大電力が前記第１電力よりも大きい場合、前記探索ステップサイズに基づいて前記第１電圧を更新し、前記ソーラーアレイの更新後の第２電圧及び第２電流を取得するステップ～前記目標電圧に基づいて、前記出力電力特性曲線で前記第１最大電力点を決定するステップを繰り返すステップと、前記第１最大電力が前記第１電力以下である場合、前記第２電力が前記第１電力に等しいか否かを判断するステップと、前記第２電力が前記第１電力に等しい場合、前記第２電力に対応する電力点を前記第１最大電力点とするステップと、をさらに含む。
【0011】
第１態様を参照し、第１態様の又の代替的な実施形態では、前記第１最大電力点に基づいて、粒子群アルゴリズム処理を行い、前記ソーラーアレイの目標最大電力点を得るステップは、
前記第１最大電力点に基づいて、前記出力電力特性曲線で前記ソーラーアレイの第３電圧を決定するステップと、前記第３電圧に基づいて、各粒子の初期化電圧を決定するステップと、各前記粒子の前記初期化電圧に基づいて、各前記粒子の第１探索電力を計算するステップと、各前記第１探索電力に基づいて前記ソーラーアレイの第２最大電力及び第３最大電力を決定するステップと、各前記粒子の位置及び速度を更新し、第２最大電力が第３最大電力に等しいか否かを判断するステップと、前記第２最大電力が前記第３最大電力に等しい場合、前記ソーラーアレイの第４電圧及び第３電流を取得するステップと、前記第４電圧及び前記第３電流に基づいて、前記ソーラーアレイの第３電力を決定するステップと、前記第３電力が所定の電力範囲を満たすか否かを判断するステップと、前記第３電力が前記所定の電力範囲を満たす場合、前記第２最大電力に対応する電力点を前記目標最大電力点とするステップと、を含む。
前記第１最大電力点に基づいて、前記出力電力特性曲線で前記ソーラーアレイの第３電圧を決定するステップと、前記第３電圧に基づいて、各粒子の初期化電圧を決定するステップと、各前記粒子の前記初期化電圧に基づいて、各前記粒子の第１探索電力を計算するステップと、各前記第１探索電力に基づいて前記ソーラーアレイの第２最大電力及び第３最大電力を決定するステップと、各前記粒子の位置及び速度を更新し、第２最大電力が第３最大電力に等しいか否かを判断するステップと、前記第２最大電力が前記第３最大電力に等しい場合、前記ソーラーアレイの第４電圧及び第３電流を取得するステップと、前記第４電圧及び前記第３電流に基づいて、前記ソーラーアレイの第３電力を決定するステップと、前記第３電力が所定の電力範囲を満たすか否かを判断するステップと、前記第３電力が前記所定の電力範囲を満たす場合、前記第２最大電力に対応する電力点を前記目標最大電力点とするステップと、を含む。
【0012】
第１態様を参照し、第１態様の又の代替的な実施形態では、各前記粒子の位置及び速度を更新し、前記第２最大電力が前記第３最大電力に等しいか否かを判断するステップの後、前記第２最大電力が前記第３最大電力に等しくない場合、更新後の各前記粒子に基づいて、各前記粒子の前記初期化電圧に基づいて、各前記粒子の第１探索電力を計算するステップ～前記第３電力が前記所定の電力範囲を満たす場合、前記第２最大電力に対応する電力点を前記目標最大電力点とするステップを繰り返すステップをさらに含む。
【0013】
第２態様では、本発明の実施例は、ソーラーアレイ出力特性に基づく最大電力点追踪装置であって、前記ソーラーアレイはソーラーモジュールを含み、前記ソーラーアレイの出力電圧、出力電流及び前記ソーラーモジュールの第１開回路電圧を取得するための取得モジュールと、前記出力電圧及び前記出力電流に基づいて、前記ソーラーアレイの電圧－電流特性曲線及び出力電力特性曲線を決定するための決定モジュールと、前記第１開回路電圧を探索ステップサイズとして、前記電圧－電流特性曲線及び前記出力電力特性曲線の局所的な最良点が前記第１開回路電圧を基準量として均等に分布するという分布原理を利用して、前記出力電力特性曲線で探索を行い、第１最大電力点を得るための探索モジュールと、前記第１最大電力点に基づいて、粒子群アルゴリズム処理を行い、前記ソーラーアレイの目標最大電力点を得るための処理モジュールと、を含むソーラーアレイ出力特性に基づく最大電力点追踪装置を提供する。
【0014】
第３態様では、本発明の実施例は、本発明の実施例第１態様及び第１態様のいずれか１項に記載のソーラーアレイ出力特性に基づく最大電力点追従方法を前記コンピュータに実行させるためのコンピュータ命令が記憶されているコンピュータ可読記憶媒体を提供する。
【0015】
第４態様では、本発明の実施例は、互いに通信可能に接続されたメモリとプロセッサを含み、前記メモリにはコンピュータプログラムが記憶され、前記プロセッサは、前記コンピュータプログラムを実行することにより、本発明の実施例第１態様及び第１態様のいずれか１項に記載のソーラーアレイ出力特性に基づく最大電力点追従方法を実行する電子機器を提供する。
【発明の効果】
【0016】
本発明に係る技術的解決手段は、以下の効果を有する。
【0017】
本発明の実施例に係るソーラーアレイの出力特性に基づく最大電力点追従方法は、ソーラーアレイ出力電力特性曲線の各局所的な最良点が整数倍のソーラーモジュールの開回路電圧付近に位置する特徴、すなわち各局所的な最良点がソーラーモジュールの開回路電圧を基準量として均等に分布するという原理を利用し、ソーラーモジュールの開回路電圧を探索ステップサイズとして出力電力特性曲線を探索するだけで、出力電力特性曲線のグローバルな最良点、つまり第１最大電力点を迅速に特定することができる。従来の追従方法に比べて、完全なソーラーアレイ出力電力特性曲線をスキャンする必要がないため、最適化速度を大幅に向上させ、また、粒子群アルゴリズムを利用して正確な探索を行い、出力電力特性曲線の実際のグローバルな最良点、すなわち目標最大電力点を得て、アルゴリズムが局所的な最適になることが回避される。また、探索過程では、ソーラーアレイの動作過程における自身の特性を利用するので、普遍的で信頼性が高く、さらにソーラー発電所の普及・使用に用いることができる。
【0018】
本発明の具体的な実施形態又は従来技術における技術的解決手段をより明確に説明するために、以下、具体的な実施形態又は従来技術の記述のために使用した図面を簡単に説明するが、明らかに、以下に記述した図面は本発明のいくつかの実施形態であり、当業者にとって、創造的な労力をせずに、これらの図面に基づいて他の図面を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明の実施例に係るソーラーアレイ出力特性に基づく最大電力点追従方法のフローチャートである。
【図2】本発明の実施例に係るステップ１０３のフローチャートである。
【図3】本発明の実施例に係るステップ１０４のフローチャートである。
【図4】本発明の実施例に係るソーラーアレイ出力特性に基づく最大電力点追従方法の別のフローチャートである。
【図5】本発明の実施例に係る４×２ソーラーアレイの等価回路図である。
【図6】本発明の実施例に係る４×２ソーラーアレイの出力特性曲線図である。
【図7】本発明の実施例に係るソーラーアレイ出力特性に基づく最大電力点追従方法装置の構成ブロック図である。
【図8】本発明の実施例に係るコンピュータ可読記憶媒体の構造概略図である。
【図9】本発明の実施例に係る電子機器の構造概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
本発明の実施例の目的、技術的解決手段及び利点をより明確にするために、以下に本発明の実施例の図面に参照して、本発明の実施例における技術的解決手段を明確に完全に説明する。明らかに、説明される実施例は本発明の一部の実施例であり、すべての実施例ではない。本発明における実施例に基づいて、当業者が創造的な労力をせずに得る他のすべての実施例は本発明の保護の範囲に属する。
【0021】
なお、本発明の明細書及び特許請求の範囲並びに上記の図面における用語「第１」、「第２」等は、特定の順序又は優先順位を記述するために使用する必要なく、類似のオブジェクトを区別するためのものである。このように使用されるデータは、本明細書に記載された本発明の実施例が本明細書に図示又は説明されたもの以外の順序で実施できるように、適切な場合に交換可能であることを理解すべきである。さらに、用語「含む」、「有する」、又はその他の任意の変形は、非排他的包含をカバーすることを意図しており、例えば、一連のステップ又はユニットを含むプロセス、方法、システム、製品又は機器には明示的にリストされていないステップ又はユニットを含み、明示的にリストされていない、又はこれらのプロセス、方法、製品又は機器に固有の他のステップ又はユニットを含む。
【0022】
本発明の実施例は、ソーラーアレイ出力特性に基づく最大電力点追従方法を提供し、図１に示すように、該方法は以下のステップを含む。
ステップ１０１：前記ソーラーアレイの出力電圧、出力電流及び前記ソーラーモジュールの第１開回路電圧を取得する。
ここで、ソーラーアレイはソーラーモジュールを含む。
具体的には、ソーラーアレイの出力電圧、出力電流及びソーラーモジュールの第１開回路電圧ＶOC,Mを収集する。
ステップ１０２：前記出力電圧及び前記出力電流に基づいて、前記ソーラーアレイの電圧－電流特性曲線及び出力電力特性曲線を決定する。
具体的には、収集されたソーラーアレイの出力電圧及び出力電流に基づいてソーラーアレイの電圧－電流特性曲線（Ｉ－Ｕ特性曲線）及び出力電力特性曲線（Ｐ－Ｕ特性曲線）を得ることができる。
ステップ１０３：前記第１開回路電圧を探索ステップサイズとして、前記電圧－電流特性曲線及び前記出力電力特性曲線の局所的な最良点が前記第１開回路電圧を基準量として均等に分布するという分布原理を利用して、前記出力電力特性曲線で探索を行い、第１最大電力点を得る。
具体的には、Ｉ－Ｕ特性曲線を利用して、ソーラーアレイＰ－Ｕ特性曲線の局所的な最良点がソーラーモジュールの第１開回路電圧ＶOC,Mを基準量として均等に分布するという原理に基づいて、ＶOC,Mを探索ステップサイズΔＶとしてＰ－Ｕ特性曲線のグローバルな最良点、すなわち第１最大電力点を探索する。
ステップ１０４：前記第１最大電力点に基づいて、粒子群アルゴリズム処理を行い、前記ソーラーアレイの目標最大電力点を得る。
ステップ１０１：前記ソーラーアレイの出力電圧、出力電流及び前記ソーラーモジュールの第１開回路電圧を取得する。
ここで、ソーラーアレイはソーラーモジュールを含む。
具体的には、ソーラーアレイの出力電圧、出力電流及びソーラーモジュールの第１開回路電圧ＶOC,Mを収集する。
ステップ１０２：前記出力電圧及び前記出力電流に基づいて、前記ソーラーアレイの電圧－電流特性曲線及び出力電力特性曲線を決定する。
具体的には、収集されたソーラーアレイの出力電圧及び出力電流に基づいてソーラーアレイの電圧－電流特性曲線（Ｉ－Ｕ特性曲線）及び出力電力特性曲線（Ｐ－Ｕ特性曲線）を得ることができる。
ステップ１０３：前記第１開回路電圧を探索ステップサイズとして、前記電圧－電流特性曲線及び前記出力電力特性曲線の局所的な最良点が前記第１開回路電圧を基準量として均等に分布するという分布原理を利用して、前記出力電力特性曲線で探索を行い、第１最大電力点を得る。
具体的には、Ｉ－Ｕ特性曲線を利用して、ソーラーアレイＰ－Ｕ特性曲線の局所的な最良点がソーラーモジュールの第１開回路電圧ＶOC,Mを基準量として均等に分布するという原理に基づいて、ＶOC,Mを探索ステップサイズΔＶとしてＰ－Ｕ特性曲線のグローバルな最良点、すなわち第１最大電力点を探索する。
ステップ１０４：前記第１最大電力点に基づいて、粒子群アルゴリズム処理を行い、前記ソーラーアレイの目標最大電力点を得る。
【0023】
本発明の実施例では、ＮはＰ－Ｕ特性曲線上の初期探索点の数であり、Ｐbest,idは各探索点が局所的に探索する最大電力である、Ｇbest,idは各探索点がグローバルで探索する最大電力である。
具体的には、第１最大電力点の近傍で粒子群アルゴリズムを利用してＰ－Ｕ特性曲線の実際の最大電力点、すなわち目標最大電力点ＰGMを正確に探索する。
粒子群アルゴリズム処理により、探索の最大電力点が局所的な最適電力点であることが回避され、最大電力点の追従精度が向上する。
具体的には、第１最大電力点の近傍で粒子群アルゴリズムを利用してＰ－Ｕ特性曲線の実際の最大電力点、すなわち目標最大電力点ＰGMを正確に探索する。
粒子群アルゴリズム処理により、探索の最大電力点が局所的な最適電力点であることが回避され、最大電力点の追従精度が向上する。
【0024】
本発明の実施例に係るソーラーアレイ出力特性に基づく最大電力点追従方法は、ソーラーアレイ出力電力特性曲線の各局所的な最良点が整数倍のソーラーモジュールの開回路電圧付近に位置する特徴、すなわち各各局所的な最良点がソーラーモジュールの開回路電圧を基準量として均等に分布するという原理を利用して、ソーラーモジュールの開回路電圧を探索ステップサイズとして出力電力特性曲線を探索するだけで、出力電力特性曲線のグローバルな最良点、つまり第１最大電力点を迅速に特定することができる。従来の追従方法に比べて、完全なソーラーアレイ出力電力特性曲線をスキャンする必要がないため、最適化速度を大幅に向上させ、また、粒子群アルゴリズムを利用して正確な探索を行い、出力電力特性曲線の実際のグローバルな最良点、すなわち目標最大電力点を得ることによって、アルゴリズムが局所的な最適になることが回避される。また、探索過程では、ソーラーアレイの動作過程における自身の特性を利用し、普遍的で信頼性が高く、さらにソーラー発電所の普及・使用に用いることができる。
【0025】
本発明の実施例の代替的な実施形態として、前記ソーラーモジュールの第１開回路電圧を取得するステップは、前記ソーラーアレイの第２開回路電圧及び前記ソーラーアレイの直列電池の数を取得するステップと、前記第２開回路電圧及び前記直列電池の数に基づいて、前記第１開回路電圧を決定するステップと、を含む。
具体的には、ソーラーアレイの第２開回路電圧ＶOC,Array及びソーラーアレイの直列電池の数ＮSを測定する。
次の関係式（５）を利用してソーラーアレイの第１開回路電圧ＶOC,Mを計算する。
具体的には、ソーラーアレイの第２開回路電圧ＶOC,Array及びソーラーアレイの直列電池の数ＮSを測定する。
次の関係式（５）を利用してソーラーアレイの第１開回路電圧ＶOC,Mを計算する。
【0026】
本発明の実施例の代替的な実施形態として、図２に示すように、ステップ１０３は、前記第１開回路電圧に基づいて、初期点電圧を決定するステップと、前記初期点電圧、前記第１開回路電圧及び前記直列電池の数に基づいて、最大探索電圧を決定するステップと、前記初期点電圧及び前記最大探索電圧に基づいて探索範囲を決定するステップと、前記探索範囲内で、前記電圧－電流特性曲線に基づいて、前記第１開回路電圧を前記探索ステップサイズとして前記出力電力特性曲線で探索を行い、前記第１最大電力点を得るステップと、を含む。
具体的には、次の関係式（６）に示すように、０．５倍の探索ステップサイズΔＶを初期点電圧ΔＶ1st、とする。
次の関係式（７）に示すように、最大探索電圧ＶLIM、すなわち最後の局所的な最良点は（ＮS－１）ＶOC,MとＮSＶOC,Mとの間に位置する。
さらに、探索範囲は初期点電圧ΔＶ1stと最大探索電圧ＶLIMとの間である。
さらに、初期点電圧ΔＶ1stと最大探索電圧ＶLIMとの間において、Ｐ－Ｕ特性曲線で探索ステップサイズΔＶを用いて探索し、第１最大電力点を得る。
さらに、図２に示すように、前記探索範囲内で、前記電圧－電流特性曲線に基づいて、前記第１開回路電圧を前記探索ステップサイズとして前記出力電力特性曲線で探索を行い、前記第１最大電力点を得るステップは、前記ソーラーアレイの第１電圧を取得するステップと、前記第１電圧に基づいて、前記電圧－電流特性曲線で前記ソーラーアレイの第１電流を決定するステップと、前記第１電圧及び前記第１電流に基づいて、前記ソーラーアレイの第１電力を決定するステップと、前記探索ステップサイズに基づいて前記第１電圧を更新し、前記ソーラーアレイの更新後の第２電圧及び第２電流を取得するステップと、前記第２電圧及び前記第２電流に基づいて、前記ソーラーアレイの第２電力を決定するステップと、前記第２電力と前記第１電力とを比較するステップと、前記第２電力が前記第１電力よりも大きい場合、前記第２電力を利用して前記第１電力を更新するとともに、前記第２電圧を利用して前記第１電圧を更新し、前記第２電圧を反復して前記最大探索電圧にすると反復を停止し、目標電圧を得るステップと、前記目標電圧に基づいて、前記出力電力特性曲線で前記第１最大電力点を決定するステップと、を含む。
具体的には、ソーラーアレイの現在の電圧、すなわち第１電圧ＶPVを測定する。
その後、測定された第１電圧ＶPVに基づいて、Ｉ－Ｕ特性曲線で対応する第１電流ＩPVを決定することができる。
さらに、次の関係式（８）を利用してソーラーアレイの現在電力、すなわち第１電力ＰPVを計算する。
さらに、ソーラーアレイの現在電力ＰPV及び現在電圧ＶPVを記憶し、ＰPV,stored及びＶPV,storedと記す。
さらに、探索ステップサイズΔＶ＝ＶOC,Mを用いてソーラーアレイの電圧、すなわち第１電圧を更新し、更新後のソーラーアレイの第２電圧及び第２電流を測定する。
さらに、第２電圧及び第２電流を上記関係式（８）に代入し、更新後のソーラーアレイの第２電力を算出する。
さらに、ソーラーアレイの更新後の第２電力と、更新する前の第１電力、すなわち現在記録されるソーラーアレイの電力ＰPV,storedとを比較する。
さらに、ソーラーアレイの更新後の第２電力が現在記録されるソーラーアレイの電力ＰPV,storedよりも大きい場合、ソーラーアレイの更新後の第２電圧を反復して最大探索電圧ＶLIMにするまで、現在記録されるソーラーアレイの電力ＰPV,stored及び現在記録されるソーラーアレイの電圧ＶPV,storedを更新後の第２電力及び第２電圧でオーバーライドする。
最後に、反復を停止した後のソーラーアレイの第２電圧、すなわち目標電圧に基づいて、Ｐ－Ｕ特性曲線でグローバルな最良点、すなわち第１最大電力点を決定する。
具体的には、次の関係式（６）に示すように、０．５倍の探索ステップサイズΔＶを初期点電圧ΔＶ1st、とする。
さらに、初期点電圧ΔＶ1stと最大探索電圧ＶLIMとの間において、Ｐ－Ｕ特性曲線で探索ステップサイズΔＶを用いて探索し、第１最大電力点を得る。
さらに、図２に示すように、前記探索範囲内で、前記電圧－電流特性曲線に基づいて、前記第１開回路電圧を前記探索ステップサイズとして前記出力電力特性曲線で探索を行い、前記第１最大電力点を得るステップは、前記ソーラーアレイの第１電圧を取得するステップと、前記第１電圧に基づいて、前記電圧－電流特性曲線で前記ソーラーアレイの第１電流を決定するステップと、前記第１電圧及び前記第１電流に基づいて、前記ソーラーアレイの第１電力を決定するステップと、前記探索ステップサイズに基づいて前記第１電圧を更新し、前記ソーラーアレイの更新後の第２電圧及び第２電流を取得するステップと、前記第２電圧及び前記第２電流に基づいて、前記ソーラーアレイの第２電力を決定するステップと、前記第２電力と前記第１電力とを比較するステップと、前記第２電力が前記第１電力よりも大きい場合、前記第２電力を利用して前記第１電力を更新するとともに、前記第２電圧を利用して前記第１電圧を更新し、前記第２電圧を反復して前記最大探索電圧にすると反復を停止し、目標電圧を得るステップと、前記目標電圧に基づいて、前記出力電力特性曲線で前記第１最大電力点を決定するステップと、を含む。
具体的には、ソーラーアレイの現在の電圧、すなわち第１電圧ＶPVを測定する。
その後、測定された第１電圧ＶPVに基づいて、Ｉ－Ｕ特性曲線で対応する第１電流ＩPVを決定することができる。
さらに、次の関係式（８）を利用してソーラーアレイの現在電力、すなわち第１電力ＰPVを計算する。
さらに、探索ステップサイズΔＶ＝ＶOC,Mを用いてソーラーアレイの電圧、すなわち第１電圧を更新し、更新後のソーラーアレイの第２電圧及び第２電流を測定する。
さらに、第２電圧及び第２電流を上記関係式（８）に代入し、更新後のソーラーアレイの第２電力を算出する。
さらに、ソーラーアレイの更新後の第２電力と、更新する前の第１電力、すなわち現在記録されるソーラーアレイの電力ＰPV,storedとを比較する。
さらに、ソーラーアレイの更新後の第２電力が現在記録されるソーラーアレイの電力ＰPV,storedよりも大きい場合、ソーラーアレイの更新後の第２電圧を反復して最大探索電圧ＶLIMにするまで、現在記録されるソーラーアレイの電力ＰPV,stored及び現在記録されるソーラーアレイの電圧ＶPV,storedを更新後の第２電力及び第２電圧でオーバーライドする。
最後に、反復を停止した後のソーラーアレイの第２電圧、すなわち目標電圧に基づいて、Ｐ－Ｕ特性曲線でグローバルな最良点、すなわち第１最大電力点を決定する。
【0027】
本発明の実施例の代替的な実施形態として、図２に示すように、前記第２電力と前記第１電力とを比較した後、前記方法は、前記第２電力が前記第１電力よりも小さい場合、前記電圧－電流特性曲線、前記最大探索電圧及び前記第２電流に基づいて前記ソーラーアレイの第１最大電力を決定するステップと、前記第１最大電力と前記第１電力とを比較するステップと、前記第１最大電力が前記第１電力よりも大きい場合、前記探索ステップサイズに基づいて前記第１電圧を更新し、前記ソーラーアレイの更新後の第２電圧及び第２電流を取得するステップ～前記目標電圧に基づいて、前記出力電力特性曲線で前記第１最大電力点を決定するステップを繰り返すステップと、前記第１最大電力が前記第１電力以下である場合、前記第２電力が前記第１電力に等しいか否かを判断するステップと、前記第２電力が前記第１電力に等しい場合、前記第２電力に対応する電力点を前記第１最大電力点とするステップと、をさらに含む。
具体的には、ソーラーアレイの更新後の第２電力が現在記録されるソーラーアレイの電力ＰPV,storedよりも小さい場合、Ｐ－Ｕ特性曲線における現在点から出現する可能性のある最大電力ＰLIM、すなわち第１最大電力を計算する。
ここで、ソーラーアレイＩ－Ｕ特性曲線においては、ソーラーアレイ電圧の増大に伴い、次のＶOC,Mに達するまでに、電流は変化しないまたは減少し、本発明の実施例では、最大探索電圧ＶLIMに達するまでにＩPVは変化しないとすると、ソーラーアレイの第１最大電力ＰLIMは次の関係式（９）に示す。
さらに、第１最大電力ＰLIMと現在記録されるソーラーアレイの電力ＰPV,storedとを比較する。
第１最大電力ＰLIMが現在記録されるソーラーアレイの電力ＰPV,storedよりも大きい場合、Ｐ－Ｕ特性曲線により大きな電力点が存在することを示し、探索ステップサイズΔＶでソーラーアレイの電圧を更新し、第１最大電力点を得るまで探索を続ける。
第１最大電力ＰLIMが現在記録されるソーラーアレイの電力ＰPV,stored以下である場合、ソーラーアレイの現在電圧が現在記録されるソーラーアレイの電圧ＶPV,storedに等しいように設定し、ソーラーアレイの現在電力である第２電力が現在記録されるソーラーアレイの電力ＰPV,storedである第１電力に等しいか否かを判断する。
さらに、第２電力が現在記録されるソーラーアレイの電力ＰPV,storedに等しい場合、該第２電力を記憶し、該第２電力に対応する電力点を前記第１最大電力点とする。
さらに、第２電力が現在記録されるソーラーアレイの電力ＰPV,storedに等しくない場合、上記ステップ１０１に戻る。
具体的には、ソーラーアレイの更新後の第２電力が現在記録されるソーラーアレイの電力ＰPV,storedよりも小さい場合、Ｐ－Ｕ特性曲線における現在点から出現する可能性のある最大電力ＰLIM、すなわち第１最大電力を計算する。
ここで、ソーラーアレイＩ－Ｕ特性曲線においては、ソーラーアレイ電圧の増大に伴い、次のＶOC,Mに達するまでに、電流は変化しないまたは減少し、本発明の実施例では、最大探索電圧ＶLIMに達するまでにＩPVは変化しないとすると、ソーラーアレイの第１最大電力ＰLIMは次の関係式（９）に示す。
第１最大電力ＰLIMが現在記録されるソーラーアレイの電力ＰPV,storedよりも大きい場合、Ｐ－Ｕ特性曲線により大きな電力点が存在することを示し、探索ステップサイズΔＶでソーラーアレイの電圧を更新し、第１最大電力点を得るまで探索を続ける。
第１最大電力ＰLIMが現在記録されるソーラーアレイの電力ＰPV,stored以下である場合、ソーラーアレイの現在電圧が現在記録されるソーラーアレイの電圧ＶPV,storedに等しいように設定し、ソーラーアレイの現在電力である第２電力が現在記録されるソーラーアレイの電力ＰPV,storedである第１電力に等しいか否かを判断する。
さらに、第２電力が現在記録されるソーラーアレイの電力ＰPV,storedに等しい場合、該第２電力を記憶し、該第２電力に対応する電力点を前記第１最大電力点とする。
さらに、第２電力が現在記録されるソーラーアレイの電力ＰPV,storedに等しくない場合、上記ステップ１０１に戻る。
【0028】
本発明の実施例の代替的な実施形態として、図３に示すように、ステップ１０４は、前記第１最大電力点に基づいて、前記出力電力特性曲線で前記ソーラーアレイの第３電圧を決定するステップと、前記第３電圧に基づいて、各粒子の初期化電圧を決定するステップと、各前記粒子の前記初期化電圧に基づいて、各前記粒子の第１探索電力を計算するステップと、各前記第１探索電力に基づいて前記ソーラーアレイの第２最大電力及び第３最大電力を決定するステップと、各前記粒子の位置及び速度を更新し、第２最大電力が第３最大電力に等しいか否かを判断するステップと、前記第２最大電力が前記第３最大電力に等しい場合、前記ソーラーアレイの第４電圧及び第３電流を取得するステップと、前記第４電圧及び前記第３電流に基づいて、前記ソーラーアレイの第３電力を決定するステップと、前記第３電力が所定の電力範囲を満たすか否かを判断するステップと、前記第３電力が前記所定の電力範囲を満たす場合、前記第２最大電力に対応する電力点を前記目標最大電力点とするステップと、を含む。
具体的には、第１最大電力点を利用して、Ｐ－Ｕ特性曲線でソーラーアレイの第３電圧、すなわち最後に記録されるＶPV,storedを決定する。
さらに、本発明の実施例では、０．８５～１．１５倍のＶPV,stored区間内で５つの探索点の初期化電圧を与える。
具体的には、各探索点の初期化電圧に基づいて、Ｉ－Ｕ特性曲線で各探索点の初期化電流を決定する。
さらに、各探索点の初期化電圧及び各探索点の初期化電流に基づいて、上記関係式（８）及び出力電力特性曲線により、各探索点の第１探索電力を算出することができる。
さらに、各第１探索電力を比較して、局所的な最大電力、すなわち第２最大電力Ｇbest,id、及びグローバルな最大電力、すなわち第３最大電力Ｐbest,idを得る。
さらに、各粒子の位置及び速度を更新し、第２最大電力Ｇbest,idが第３最大電力Ｐbest,idに等しいか否かを判断する。
第２最大電力Ｇbest,idが第３最大電力Ｐbest,idに等しい場合、ソーラーアレイの第４電圧及び第３電流を測定し、測定された第４電圧及び第３電流に基づいて、上記関係式（８）を利用してソーラーアレイの第３電力を算出することができる。
ここで、所定の電力範囲は、第３最大電力に基づいて決定され、第３最大電力の９８％～第３最大電力の１０２％である。
さらに、第３電力が上記所定の電力範囲内にある場合、ソーラーアレイが置かれている動作状況は変化していないことを示し、すなわち、このとき第２最大電力は出力ソーラーアレイの最大電力であり、さらに、該第２最大電力に対応する電力点は目標最大電力点である。
さらに、第３電力が上記所定の電力範囲内にない場合、ソーラーアレイが置かれている動作状況は変化したことを示し、ソーラーアレイ最大電力点を最初から探索する必要があり、すなわちステップ１０１に戻る。
具体的には、第１最大電力点を利用して、Ｐ－Ｕ特性曲線でソーラーアレイの第３電圧、すなわち最後に記録されるＶPV,storedを決定する。
さらに、本発明の実施例では、０．８５～１．１５倍のＶPV,stored区間内で５つの探索点の初期化電圧を与える。
具体的には、各探索点の初期化電圧に基づいて、Ｉ－Ｕ特性曲線で各探索点の初期化電流を決定する。
さらに、各探索点の初期化電圧及び各探索点の初期化電流に基づいて、上記関係式（８）及び出力電力特性曲線により、各探索点の第１探索電力を算出することができる。
さらに、各第１探索電力を比較して、局所的な最大電力、すなわち第２最大電力Ｇbest,id、及びグローバルな最大電力、すなわち第３最大電力Ｐbest,idを得る。
さらに、各粒子の位置及び速度を更新し、第２最大電力Ｇbest,idが第３最大電力Ｐbest,idに等しいか否かを判断する。
第２最大電力Ｇbest,idが第３最大電力Ｐbest,idに等しい場合、ソーラーアレイの第４電圧及び第３電流を測定し、測定された第４電圧及び第３電流に基づいて、上記関係式（８）を利用してソーラーアレイの第３電力を算出することができる。
ここで、所定の電力範囲は、第３最大電力に基づいて決定され、第３最大電力の９８％～第３最大電力の１０２％である。
さらに、第３電力が上記所定の電力範囲内にある場合、ソーラーアレイが置かれている動作状況は変化していないことを示し、すなわち、このとき第２最大電力は出力ソーラーアレイの最大電力であり、さらに、該第２最大電力に対応する電力点は目標最大電力点である。
さらに、第３電力が上記所定の電力範囲内にない場合、ソーラーアレイが置かれている動作状況は変化したことを示し、ソーラーアレイ最大電力点を最初から探索する必要があり、すなわちステップ１０１に戻る。
【0029】
本発明の実施例の代替的な実施形態として、図３に示すように、各前記粒子の位置及び速度を更新し、第２最大電力が第３最大電力に等しいか否かを判断するステップの後、前記方法は、前記第２最大電力が前記第３最大電力に等しくない場合、更新後の各前記粒子に基づいて、各前記粒子の前記初期化電圧に基づいて、各前記粒子の第１探索電力を計算するステップ～前記第３電力が前記所定の電力範囲を満たす場合、前記第２最大電力に対応する電力点を前記目標最大電力点とするステップを繰り返すステップと、をさらに含む。
具体的には、第２最大電力Ｇbest,idが第３最大電力Ｐbest,idに等しくない場合、更新後の各粒子に基づいて正確な探索を再度行い、すなわち上記「各前記粒子の前記初期化電圧に基づいて、各前記粒子の第１探索電力を計算する」ステップに戻り、上記「前記第３電力が前記所定の電力範囲を満たす場合、前記第２最大電力に対応する電力点を前記目標最大電力点とする」ステップに進むまで繰り返し実行する。
具体的には、第２最大電力Ｇbest,idが第３最大電力Ｐbest,idに等しくない場合、更新後の各粒子に基づいて正確な探索を再度行い、すなわち上記「各前記粒子の前記初期化電圧に基づいて、各前記粒子の第１探索電力を計算する」ステップに戻り、上記「前記第３電力が前記所定の電力範囲を満たす場合、前記第２最大電力に対応する電力点を前記目標最大電力点とする」ステップに進むまで繰り返し実行する。
【0030】
一実施例では、ソーラーアレイ出力特性に基づく最大電力点追従方法を提供し、そのフローチャートは図４に示すように、以下のステップを含む。
ステップ１：初期条件の設定について、４×２ソーラーアレイを例にとし、ＮSは４、ＶOC,Mは４３．６Ｖであり、使用されるソーラーアレイの等価回路図は図５に示され、該ソーラーアレイの出力特性曲線は図６に示される。
１．ステップサイズΔＶを設定する。
ここで、ＶOC,Arrayはソーラーアレイの開回路電圧である。
２．初期点ΔＶ1stを設定する。
３．最大探索電圧ＶLIMを設定する。
該ステップの役割はステップ２に初期値と探索範囲を提供することである。
ステップ２：グローバルな最良点（Ｐ－Ｕ特性曲線上の最大電力点）を探索する。
１．ソーラーアレイ初期電圧ＶPVを設定する。
２．ソーラーアレイ電圧ＶPV、電流ＩPVを測定し、ソーラーアレイ電力ＰPV、を計算する。
３．ソーラーアレイ電力ＰPV、ソーラーアレイ電圧ＶPVを記憶する。
４．ソーラーアレイ電圧ＶPV＝ΔＶPV,stored＋ΔＶを更新する。
５．更新後の電圧ＶPV、ＩPVを測定し、ＰPVを計算する。
６．ＰPVがＰPV,storedよりも大きいか否かを判断する。
７．ＰPVがＰPV,storedよりも大きい場合、ＰPV,stored及びＶPV,storedをオーバーライドし、オーバーライド後にＶPVがＶLIMに等しいか否かを判断し、等しくない場合、第４ステップに戻り、等しい場合は、ステップ３に進む。
８．ＰPVがＰPV,stored以下である場合、ＰLIM＝ＶLIM×ＩPVを計算する。
９．ＰLIMがＰPV,storedよりも大きいか否かを判断する。
１０．ＰLIMがＰPV,storedよりも大きい場合、ステップ４に戻る。
１１．ＰLIMがＰPV,stored以下である場合、ＶPVがＶPV,storedに等しいように設定する。
１２．ＰPVがＰPV,storedに等しいか否かを判断し、ＰPVがＰPV,storedに等しい場合、ステップ３に進み、ＰPVがＰPV,storedに等しくない場合、ステップ１に戻る。
ステップ３：粒子群アルゴリズムを利用して実際の最大電力点をする。
１．ステップ２の後、ステップ２において最後に記憶されたＶPV,stored（すなわちステップ２において得られたグローバルな最良点）を利用して、０．８５～１．１５倍のＶPV,stored区間内で５つの粒子初期化電圧を与える。
２．各粒子点電力を計算する。
３．電力を比較してグローバルな最大電力及び履歴最大電力（局所的な最大電力）を得る。
４．粒子点の位置及び速度を更新する。
５．最大電力点に達したか否かを判断する。
６．最大電力点に達していない場合、第２ステップに進み、そうでない場合、第７ステップに進む。
７．最大電力点ＰGMを記憶する。
８．ＶPV、ＩPVを測定し、ＰPVを計算する。
９．ＰPVがＰGMの９８％～ＰGMの１０２％にあるか否かを判断する。
１０．９の判定の結果、ＹＥＳである場合、ステップ８に進み、該電力はソーラーアレイの実際の最大電力点である。
１１．９の判定の結果、ＮＯである場合、ステップ１に戻る。
ステップ１：初期条件の設定について、４×２ソーラーアレイを例にとし、ＮSは４、ＶOC,Mは４３．６Ｖであり、使用されるソーラーアレイの等価回路図は図５に示され、該ソーラーアレイの出力特性曲線は図６に示される。
１．ステップサイズΔＶを設定する。
２．初期点ΔＶ1stを設定する。
ステップ２：グローバルな最良点（Ｐ－Ｕ特性曲線上の最大電力点）を探索する。
１．ソーラーアレイ初期電圧ＶPVを設定する。
４．ソーラーアレイ電圧ＶPV＝ΔＶPV,stored＋ΔＶを更新する。
５．更新後の電圧ＶPV、ＩPVを測定し、ＰPVを計算する。
６．ＰPVがＰPV,storedよりも大きいか否かを判断する。
７．ＰPVがＰPV,storedよりも大きい場合、ＰPV,stored及びＶPV,storedをオーバーライドし、オーバーライド後にＶPVがＶLIMに等しいか否かを判断し、等しくない場合、第４ステップに戻り、等しい場合は、ステップ３に進む。
８．ＰPVがＰPV,stored以下である場合、ＰLIM＝ＶLIM×ＩPVを計算する。
９．ＰLIMがＰPV,storedよりも大きいか否かを判断する。
１０．ＰLIMがＰPV,storedよりも大きい場合、ステップ４に戻る。
１１．ＰLIMがＰPV,stored以下である場合、ＶPVがＶPV,storedに等しいように設定する。
１２．ＰPVがＰPV,storedに等しいか否かを判断し、ＰPVがＰPV,storedに等しい場合、ステップ３に進み、ＰPVがＰPV,storedに等しくない場合、ステップ１に戻る。
ステップ３：粒子群アルゴリズムを利用して実際の最大電力点をする。
１．ステップ２の後、ステップ２において最後に記憶されたＶPV,stored（すなわちステップ２において得られたグローバルな最良点）を利用して、０．８５～１．１５倍のＶPV,stored区間内で５つの粒子初期化電圧を与える。
２．各粒子点電力を計算する。
３．電力を比較してグローバルな最大電力及び履歴最大電力（局所的な最大電力）を得る。
４．粒子点の位置及び速度を更新する。
５．最大電力点に達したか否かを判断する。
６．最大電力点に達していない場合、第２ステップに進み、そうでない場合、第７ステップに進む。
７．最大電力点ＰGMを記憶する。
８．ＶPV、ＩPVを測定し、ＰPVを計算する。
９．ＰPVがＰGMの９８％～ＰGMの１０２％にあるか否かを判断する。
１０．９の判定の結果、ＹＥＳである場合、ステップ８に進み、該電力はソーラーアレイの実際の最大電力点である。
１１．９の判定の結果、ＮＯである場合、ステップ１に戻る。
【0031】
本発明の実施例は、ソーラーアレイ出力特性に基づく最大電力点追踪装置をさらに提供し、図７に示すように、前記ソーラーアレイはソーラーモジュールを含み、該装置は、取得モジュール２０１、決定モジュール２０２、探索モジュール２０３、及び処理モジュール２０４を含み、
取得モジュール２０１は、前記ソーラーアレイの出力電圧、出力電流及び前記ソーラーモジュールの第１開回路電圧を取得することに用いられ、詳細については、上記方法の実施例におけるステップ１０１の関連する説明を参照する。
決定モジュール２０２は、前記出力電圧及び前記出力電流に基づいて、前記ソーラーアレイの電圧－電流特性曲線及び出力電力特性曲線を決定することに用いられ、詳細については、上記方法の実施例におけるステップ１０２の関連する説明を参照する。
探索モジュール２０３は、前記第１開回路電圧を探索ステップサイズとして、前記電圧－電流特性曲線及び前記出力電力特性曲線の局所的な最良点が前記第１開回路電圧を基準量として均等に分布するという分布原理を利用して、前記出力電力特性曲線で探索を行い、第１最大電力点を得ることに用いられ、詳細については、上記方法の実施例におけるステップ１０３の関連する説明を参照する。
処理モジュール２０４は、前記第１最大電力点に基づいて、粒子群アルゴリズム処理を行い、前記ソーラーアレイの目標最大電力点を得ることに用いられ、詳細については、上記方法の実施例におけるステップ１０４の関連する説明を参照する。
取得モジュール２０１は、前記ソーラーアレイの出力電圧、出力電流及び前記ソーラーモジュールの第１開回路電圧を取得することに用いられ、詳細については、上記方法の実施例におけるステップ１０１の関連する説明を参照する。
決定モジュール２０２は、前記出力電圧及び前記出力電流に基づいて、前記ソーラーアレイの電圧－電流特性曲線及び出力電力特性曲線を決定することに用いられ、詳細については、上記方法の実施例におけるステップ１０２の関連する説明を参照する。
探索モジュール２０３は、前記第１開回路電圧を探索ステップサイズとして、前記電圧－電流特性曲線及び前記出力電力特性曲線の局所的な最良点が前記第１開回路電圧を基準量として均等に分布するという分布原理を利用して、前記出力電力特性曲線で探索を行い、第１最大電力点を得ることに用いられ、詳細については、上記方法の実施例におけるステップ１０３の関連する説明を参照する。
処理モジュール２０４は、前記第１最大電力点に基づいて、粒子群アルゴリズム処理を行い、前記ソーラーアレイの目標最大電力点を得ることに用いられ、詳細については、上記方法の実施例におけるステップ１０４の関連する説明を参照する。
【0032】
本発明の実施例に係るソーラーアレイ出力特性に基づく最大電力点追踪装置は、ソーラーアレイ出力電力特性曲線の各局所的な最良点が整数倍のソーラーモジュールの開回路電圧付近に位置する特徴、すなわち各局所的な最良点がソーラーモジュールの開回路電圧を基準量として均等に分布するという原理を利用し、ソーラーモジュールの開回路電圧を探索ステップサイズとして出力電力特性曲線を探索するだけで、出力電力特性曲線のグローバルな最良点、つまり第１最大電力点を迅速に特定することができる。従来の追従方法に比べて、完全なソーラーアレイ出力電力特性曲線をスキャンする必要がないため、最適化速度を大幅に向上させ、また、粒子群アルゴリズムを利用して正確な探索を行い、出力電力特性曲線の実際のグローバルな最良点、すなわち目標最大電力点を得ることによって、アルゴリズムが局所的な最適になることが回避される。また、探索過程では、ソーラーアレイの動作過程における自身の特性を利用し、普遍的で信頼性が高く、さらにソーラー発電所の普及・使用に用いることができる。
【0033】
本発明の実施例の代替的な実施形態として、前記取得モジュールは、前記ソーラーアレイの第２開回路電圧及び前記ソーラーアレイの直列電池の数を取得するための第１取得サブモジュールと、前記第２開回路電圧及び前記直列電池の数に基づいて、前記第１開回路電圧を決定するための第１決定サブモジュールと、を含む。
本発明の実施例の代替的な実施形態として、前記探索モジュールは、前記第１開回路電圧に基づいて、初期点電圧を決定するための第２決定サブモジュールと、前記初期点電圧、前記第１開回路電圧及び前記直列電池の数に基づいて、最大探索電圧を決定するための第３決定サブモジュールと、前記初期点電圧及び前記最大探索電圧に基づいて探索範囲を決定するための第４決定サブモジュールと、前記探索範囲内で、前記電圧－電流特性曲線に基づいて、前記第１開回路電圧を前記探索ステップサイズとして前記出力電力特性曲線で探索を行い、前記第１最大電力点を得るための探索サブモジュールと、を含む。
本発明の実施例の代替的な実施形態として、前記探索モジュールは、前記第１開回路電圧に基づいて、初期点電圧を決定するための第２決定サブモジュールと、前記初期点電圧、前記第１開回路電圧及び前記直列電池の数に基づいて、最大探索電圧を決定するための第３決定サブモジュールと、前記初期点電圧及び前記最大探索電圧に基づいて探索範囲を決定するための第４決定サブモジュールと、前記探索範囲内で、前記電圧－電流特性曲線に基づいて、前記第１開回路電圧を前記探索ステップサイズとして前記出力電力特性曲線で探索を行い、前記第１最大電力点を得るための探索サブモジュールと、を含む。
【0034】
本発明の実施例の代替的な実施形態として、前記探索サブモジュールは、
前記ソーラーアレイの第１電圧を取得するための第２取得サブモジュールと、前記第１電圧に基づいて、前記電圧－電流特性曲線で前記ソーラーアレイの第１電流を決定するための第５決定サブモジュールと、前記第１電圧及び前記第１電流に基づいて、前記ソーラーアレイの第１電力を決定するための第６決定サブモジュールと、前記探索ステップサイズに基づいて前記第１電圧を更新し、前記ソーラーアレイの更新後の第２電圧及び第２電流を取得するための取得サブモジュールと、前記第２電圧及び前記第２電流に基づいて、前記ソーラーアレイの第２電力を決定するための第７決定サブモジュールと、前記第２電力と前記第１電力とを比較するための第１比較サブモジュールと、前記第２電力が前記第１電力よりも大きい場合、前記第２電力を利用して前記第１電力を更新するとともに、前記第２電圧を利用して前記第１電圧を更新し、前記第２電圧を反復して前記最大探索電圧にすると反復を停止し、目標電圧を得るための反復更新サブモジュールと、前記目標電圧に基づいて、前記出力電力特性曲線で前記第１最大電力点を決定する第８決定サブモジュールと、を含む。
前記ソーラーアレイの第１電圧を取得するための第２取得サブモジュールと、前記第１電圧に基づいて、前記電圧－電流特性曲線で前記ソーラーアレイの第１電流を決定するための第５決定サブモジュールと、前記第１電圧及び前記第１電流に基づいて、前記ソーラーアレイの第１電力を決定するための第６決定サブモジュールと、前記探索ステップサイズに基づいて前記第１電圧を更新し、前記ソーラーアレイの更新後の第２電圧及び第２電流を取得するための取得サブモジュールと、前記第２電圧及び前記第２電流に基づいて、前記ソーラーアレイの第２電力を決定するための第７決定サブモジュールと、前記第２電力と前記第１電力とを比較するための第１比較サブモジュールと、前記第２電力が前記第１電力よりも大きい場合、前記第２電力を利用して前記第１電力を更新するとともに、前記第２電圧を利用して前記第１電圧を更新し、前記第２電圧を反復して前記最大探索電圧にすると反復を停止し、目標電圧を得るための反復更新サブモジュールと、前記目標電圧に基づいて、前記出力電力特性曲線で前記第１最大電力点を決定する第８決定サブモジュールと、を含む。
【0035】
本発明の実施例の代替的な実施形態として、前記探索サブモジュールは、前記第２電力が前記第１電力よりも小さい場合、前記電圧－電流特性曲線、前記最大探索電圧及び前記第２電流に基づいて前記ソーラーアレイの第１最大電力を決定するための第９決定サブモジュールと、前記第１最大電力と前記第１電力とを比較するための第２比較サブモジュールと、前記第１最大電力が前記第１電力よりも大きい場合、前記探索ステップサイズに基づいて前記第１電圧を更新し、前記ソーラーアレイの更新後の第２電圧及び第２電流を取得するステップ～前記目標電圧に基づいて、前記出力電力特性曲線で前記第１最大電力点を決定するステップを繰り返すための第１繰り返しサブモジュールと、前記第１最大電力が前記第１電力以下である場合、前記第２電力が前記第１電力に等しいか否かを判断するための第１判断サブモジュールと、前記第２電力が前記第１電力に等しい場合、前記第２電力に対応する電力点を前記第１最大電力点とするための第１０決定サブモジュールと、をさらに含む。
【0036】
本発明の実施例の代替的な実施形態として、前記処理モジュールは、前記第１最大電力点に基づいて、前記出力電力特性曲線で前記ソーラーアレイの第３電圧を決定するための第１１決定サブモジュールと、前記第３電圧に基づいて、各粒子の初期化電圧を決定するための第１２決定サブモジュールと、各前記粒子の前記初期化電圧に基づいて、各前記粒子の第１探索電力を計算するための計算サブモジュールと、各前記第１探索電力に基づいて前記ソーラーアレイの第２最大電力及び第３最大電力を決定するための第１３決定サブモジュールと、各前記粒子の位置及び速度を更新し、第２最大電力が第３最大電力に等しいか否かを判断するための更新及び判断サブモジュールと、前記第２最大電力が前記第３最大電力に等しい場合、前記ソーラーアレイの第４電圧及び第３電流を取得するための第３取得サブモジュールと、前記第４電圧及び前記第３電流に基づいて、前記ソーラーアレイの第３電力を決定するための第１４決定サブモジュールと、前記第３電力が所定の電力範囲を満たすか否かを判断するための第２判断サブモジュールと、前記第３電力が前記所定の電力範囲を満たす場合、前記第２最大電力に対応する電力点を前記目標最大電力点とするための第１５決定サブモジュールと、を含む。
【0037】
本発明の実施例の代替的な実施形態として、前記処理モジュールは、前記第２最大電力が前記第３最大電力に等しくない場合、更新後の各前記粒子に基づいて、各前記粒子の前記初期化電圧に基づいて、各前記粒子の第１探索電力を計算するステップ～前記第３電力が前記所定の電力範囲を満たす場合、前記第２最大電力に対応する電力点を前記目標最大電力点とするステップを繰り返すための第２繰り返しサブモジュールをさらに含む。
【0038】
本発明の実施例に係るソーラーアレイ出力特性に基づく最大電力点追踪装置の機能説明の詳細は、上記実施例におけるソーラーアレイ出力特性に基づく最大電力点追従方法の説明を参照する。
【0039】
本発明の実施例は記憶媒体をさらに提供し、図８に示すように、記憶媒体にはコンピュータプログラム３０１が記憶され、該タプログラムは上記実施例のソーラーアレイ出力特性に基づく最大電力点追従方法のステップを実行することができる。記憶媒体は、磁気ディスク、光ディスク、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ：Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ：Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ（Ｆｌａｓｈ Ｍｅｍｏｒｙ）、ハードディスク（ＨＤＤ：Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）又はソリッドステートドライブ（ＳＳＤ：Ｓｏｌｉｄ－ＳｔａｔｅＤｒｉｖｅ）等であってもよく、前記記憶媒体は、上記のメモリの組み合わせを含んでもよい。
【0040】
当業者が理解できるように、上記実施例の方法のすべて又は一部の流れは、コンピュータ可読記憶媒体に格納されたコンピュータプログラムによって関連するハードウェアを命令することによって実現され、該プログラムは、コンピュータ可読記憶媒体に格納され、実行時に上記の各方法の実施例の流れを含むことができる。前記記憶媒体は、磁気ディスク、光ディスク、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ：Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ：Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ（Ｆｌａｓｈ Ｍｅｍｏｒｙ）、ハードディスク（ＨＤＤ：Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）又はソリッドステートドライブ（ＳＳＤ：Ｓｏｌｉｄ－ＳｔａｔｅＤｒｉｖｅ）等であってもよく、前記記憶媒体は上記のメモリの組み合わせを含んでもよい。
【0041】
本発明の実施例は電子機器をさらに提供し、図９に示すように、該電子機器はプロセッサ４１とメモリ４２とを含むことができ、プロセッサ４１とメモリ４２はバス又は他の方法で接続することができ、図９ではバスで接続することを例とする。
【0042】
プロセッサ４０１は中央処理装置（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であり得る。プロセッサ４０１は、ほかの汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、フィールドプログラマブルドアアレイ（ＦＰＧＡ：Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、又はほかのプログラマブルロジックデバイス、ディスクリートゲートやトランジスタロジックデバイス、ディスクリートハードウェアユニット等のチップ、又は上記様々なチップの組み合わせであり得る。
【0043】
メモリ４０２は非一時的コンピュータ可読記憶媒体として、非一時的ソフトウェアプログラム、非一時的コンピュータ実行可能プログラム及びモジュール、例えば本発明の実施例の方法に対応するプログラム命令／モジュールを記憶するために用いられ得る。プロセッサ４０１はメモリ４０２に記憶されている非一時的ソフトウェアプログラム、命令及びモジュールを実行することによって、プロセッサの様々な機能アプリケーション及びデータ処理を実行し、即ち上記方法実施例におけるソーラーアレイ出力特性に基づく最大電力点追従方法を実現する。
【0044】
メモリ４０２はプログラム記憶領域及びデータ記憶領域を含んでもよく、プログラム記憶領域はオペレーティング装置、少なくとも１つの機能に必要なアプリケーションプログラムを記憶でき、データ記憶領域はプロセッサ４０１により作成されたデータ等を記憶できる。また、メモリ４０２は高速ランダムアクセスメモリを含んでもよく、例えば、少なくとも１つのディスク記憶デバイス、フラッシュデバイス、又はほかの非一時的ソリッドステートメモリデバイスのような非一時的メモリをさらに含んでもよい。いくつかの実施例では、メモリ４０２は、プロセッサ４０１に対して遠隔に設置されるメモリを任意に含んでもよく、これらの遠隔メモリはネットワークを介してプロセッサ４０１に接続され得る。上記ネットワークの例はインターネット、企業イントラネット、ローカルエリアネットワーク、モバイル通信ネットワーク及びそれらの組合せを含むが、それらに限定されない。
【0045】
前記１つ又は複数のモジュールは前記メモリ４０２に記憶され、前記プロセッサ４０１により実行されると、図１～６に示す実施例におけるソーラーアレイ出力特性に基づく最大電力点追従方法を実行する。
【0046】
上記電子機器の詳細は、図１～６に示す実施例における対応する関連説明及び効果を参照して理解すればよく、ここでは詳細説明を省略する。
【0047】
図面を参照しながら本発明の実施例を説明したが、当業者は本発明の趣旨及び範囲を逸脱せずに様々な変更や変形を行うことができ、このような変更や変形はいずれも添付の特許請求の範囲に定められる範囲に属する。
【要約】 （修正有）
【課題】完全なソーラーアレイ出力電力特性曲線をスキャンする必要がなく、最適化速度を大幅に向上させ、また、粒子群アルゴリズムを利用して正確な探索を行い、出力電力特性曲線の実際のグローバルな最良点、すなわち目標最大電力点を得ることによって、アルゴリズムが局所的な最適になることを回避するソーラーアレイの出力特性に基づく最大電力点追従方法及び装置を提供する。
【解決手段】方法は、ソーラーアレイ出力電力特性曲線の各局所的な最良点がソーラーモジュール開回路電圧を基準量として均等に分布するという原理を利用して、ソーラーモジュールの開回路電圧を探索ステップサイズとして出力電力特性曲線を探索するだけで、出力電力特性曲線のグローバルな最良点、つまり第１最大電力点を迅速に特定する。
【選択図】図１
【解決手段】方法は、ソーラーアレイ出力電力特性曲線の各局所的な最良点がソーラーモジュール開回路電圧を基準量として均等に分布するという原理を利用して、ソーラーモジュールの開回路電圧を探索ステップサイズとして出力電力特性曲線を探索するだけで、出力電力特性曲線のグローバルな最良点、つまり第１最大電力点を迅速に特定する。
【選択図】図１
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
