JP2014123259A - Maximum power point tracking control device, power conversion device, natural energy power generation system, and computer program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、最大電力点追従制御装置、電力変換装置、自然エネルギー発電システム、及びコンピュータプログラムに関する。 The present invention relates to a maximum power point tracking control device, a power conversion device, a natural energy power generation system, and a computer program.
例えば、太陽光発電システムにおいて、太陽電池アレイから最大電力を効率良く取り出すための制御方法として、太陽電池アレイの最大電力点を追従させる、いわゆる山登り法による最大電力点追従制御（ＭＰＰＴ制御）が従来より行われている（特許文献１参照）。
図１３は、従来の太陽光発電システム１００を示す概略構成図である。この太陽光発電システム１００は、複数の太陽電池アレイ１０１と、各太陽電池アレイ１０１に個別に接続された複数のＤＣ／ＤＣコンバータ１０２とを備えている。これら複数のＤＣ／ＤＣコンバータ１０２は、図示のように接続されており、小規模電力供給網のマイクログリッドコンバータとして構成されている。また、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２は、自身に接続されている太陽光発電アレイ１０１について、独立して最大電力点追従制御を行うようになっている。
For example, in a photovoltaic power generation system, as a control method for efficiently extracting the maximum power from the solar cell array, a so-called hill-climbing maximum power point tracking control (MPPT control) that causes the maximum power point of the solar cell array to follow is conventionally known. (See Patent Document 1).
FIG. 13 is a schematic configuration diagram showing a conventional photovoltaic
従来の最大電力点追従制御は、太陽電池アレイ１０１が図１４（ａ）に示すような電流−電圧特性、及び図１４（ｂ）に示すような電圧−電力特性を有している場合、太陽電池アレイ１０１の出力電流Ｉを０（Ａ）から所定量ΔＩずつ増加させる。そして、出力電流Ｉが増加するたびに、増加後の出力電流Ｉｂに対応する出力電力Ｐｂが、増加前の出力電流Ｉａに対応する出力電力Ｐａよりも増加しているか否かを判定する。この判定により、出力電力Ｐｂが増加した場合は、出力電流Ｉｂに所定量ΔＩを増加させ、逆に出力電力Ｐｂが減少した場合は、出力電流Ｉｂから所定量ΔＩを減少させる。
図１４（ａ），（ｂ）では、出力電流Ｉを０（Ａ）から増加させると、出力電力Ｐは太陽電池アレイ１０１の最大電力点ＭＰＰ（Maximum Power Point）まで増加するため、出力電流Ｉは増加し続ける。そして、出力電力Ｐが最大電力点ＭＰＰよりも減少すると、出力電流Ｉは減少し始める。このように、出力電力Ｐの増減に応じて出力電流Ｉの増減を繰り返すことにより、太陽電池アレイ１０１の最大電力点ＭＰＰを常に追従させている。
In the conventional maximum power point tracking control, when the
14A and 14B, when the output current I is increased from 0 (A), the output power P increases to the maximum power point MPP (Maximum Power Point) of the
太陽電池アレイ１０１の電流−電圧特性及び電圧−電力特性は、図１５（ａ），（ｂ）の実線、破線及び二点鎖線で示すように日射量に応じて変化するため、日射量が急激な変化をするたびに最大電力点ＭＰＰの追従を一からやり直す必要がある。このため、従来の最大電力点追従制御にあっては、前記追従をやり直すたびに、出力電流Ｉを０（Ａ）から所定量ΔＩずつ増加させていく必要があるため、出力電力Ｐが最大電力点ＭＰＰに到達するまでに時間がかかり、太陽光発電システムにおける発電効率が低下するという問題があった。
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、最大電力点の追従を効率的に行うことができるようにすることを目的とする。
Since the current-voltage characteristic and voltage-power characteristic of the
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to enable efficient tracking of the maximum power point.
（１）本発明は、自然エネルギーを利用して発電する複数の発電部と、前記各発電部に個別に接続され且つ接続されている前記発電部の出力電流、出力電圧及び出力電力のうちの少なくとも２つを計測可能な複数の電力変換装置とを備えた自然エネルギー発電システムに設けられる最大電力点追従制御装置であって、前記複数の電力変換装置のうち、一の電力変換装置により計測された計測情報と、一又は複数の他の電力変換装置により計測された計測情報とを取得する取得部と、前記取得部が取得した前記一の電力変換装置の計測情報と前記他の電力変換装置の計測情報とに基づいて、前記一の電力変換装置に接続されている発電部の出力電流又は出力電圧を変化させることにより、当該発電部の出力電力を最大電力点に追従させる第１の最大電力点追従制御を行う制御部とを備えていることを特徴とする。 (1) The present invention includes a plurality of power generation units that generate power using natural energy, and output current, output voltage, and output power of the power generation units individually connected to and connected to each power generation unit. A maximum power point tracking control device provided in a natural energy power generation system including a plurality of power conversion devices capable of measuring at least two, and measured by one power conversion device among the plurality of power conversion devices. The acquisition unit that acquires the measured information and the measurement information measured by one or more other power conversion devices, the measurement information of the one power conversion device acquired by the acquisition unit, and the other power conversion device And changing the output current or the output voltage of the power generation unit connected to the one power converter based on the measurement information of the first, the output power of the power generation unit follows the maximum power point. Characterized in that it comprises a control unit for performing high power point tracking control.
本発明の最大電力点追従制御装置によれば、一の電力変換装置に接続されている発電部の出力電力を最大電力点に追従させるときに、当該一の電力変換装置の計測情報に加えて、他の電力変換装置の計測情報を用いるため、多くの計測情報に基づいて最大電力点を追従させることができる。このため、一の電力変換装置の計測情報のみを用いる場合に比べて、最大電力点の追従を効率的に行うことができる。 According to the maximum power point tracking control device of the present invention, when the output power of the power generation unit connected to one power conversion device is tracked to the maximum power point, in addition to the measurement information of the one power conversion device. Since the measurement information of other power converters is used, the maximum power point can be followed based on a lot of measurement information. For this reason, compared with the case where only the measurement information of one power converter is used, the maximum power point can be tracked efficiently.
（２）前記制御部は、前記一の電力変換装置の計測情報から得られる出力電力、及び前記他の電力変換装置の計測情報から得られる出力電力のうち、最も大きい出力電力に対応する出力電流又は出力電圧に応じて、前記一の電力変換装置に接続されている発電部の出力電流又は出力電圧を変化させるのが好ましい。
この場合、最も高い出力電力、つまり最大電力点に最も近い出力電力に対応する出力電流又は出力電圧に応じて、発電部の出力電流又は出力電圧を変化させているため、最大電力点の追従をさらに効率的に行うことができる。
(2) The control unit outputs an output current corresponding to the largest output power among the output power obtained from the measurement information of the one power converter and the output power obtained from the measurement information of the other power converter. Alternatively, it is preferable to change the output current or the output voltage of the power generation unit connected to the one power converter according to the output voltage.
In this case, since the output current or output voltage of the power generation unit is changed according to the output current or output voltage corresponding to the highest output power, that is, the output power closest to the maximum power point, the maximum power point is followed. Furthermore, it can be performed efficiently.
（３）前記制御部は、最適化問題の解法又は統計的手法を用いて、前記一の電力変換装置に接続されている発電部の出力電流又は出力電圧を変化させるのが好ましい。この場合、最大電力点の追従をさらに効率的に行うことができる。 (3) It is preferable that the control unit changes an output current or an output voltage of the power generation unit connected to the one power conversion device using a solution of an optimization problem or a statistical technique. In this case, the maximum power point can be tracked more efficiently.
（４）前記制御部は、前記一の電力変換装置に接続されている発電部の出力電流又は出力電圧の変化を開始する開始値を、他の電力変換装置に接続されている発電部の出力電流又は出力電圧の変化を開始する開始値とは独立に設定するのが好ましい。
この場合、一の電力変換装置に接続されている発電部の出力電流又は出力電圧の変化を開始する開始値が、他の電力変換装置に接続されている発電部の出力電流又は出力電圧の変化を開始する開始値と重複するのを抑制することができる。これにより、一の電力変換装置の計測情報と他の電力変換装置の計測情報とが重複するのを抑制することができるため、最大電力点の追従をさらに効率的に行うことができる。
(4) The control unit outputs a start value for starting a change in the output current or output voltage of the power generation unit connected to the one power conversion device, and the output of the power generation unit connected to another power conversion device. It is preferable to set it independently of the starting value for starting the change in current or output voltage.
In this case, the start value for starting the change in the output current or output voltage of the power generation unit connected to one power conversion device is the change in the output current or output voltage of the power generation unit connected to another power conversion device. It can suppress that it overlaps with the start value which starts. Thereby, since it can suppress that the measurement information of one power converter device and the measurement information of another power converter device overlap, tracking of a maximum power point can be performed still more efficiently.
（５）前記制御部は、前記一の電力変換装置に接続されている発電部の出力電流又は出力電圧の変化を開始する開始値を、他の電力変換装置に接続されている発電部の出力電流又は出力電圧の変化を開始する開始値と異なる値に設定するのが好ましい。
この場合、一の電力変換装置の計測情報と他の電力変換装置の計測情報とが重複することがないため、最大電力点の追従をさらに効率的に行うことができる。
(5) The control unit outputs a start value for starting a change in the output current or output voltage of the power generation unit connected to the one power conversion device, and the output of the power generation unit connected to another power conversion device. It is preferable to set a value different from the start value at which the current or output voltage starts to change.
In this case, the measurement information of one power conversion device and the measurement information of another power conversion device do not overlap, so that the maximum power point can be tracked more efficiently.
（６）前記制御部は、前記取得部が取得した前記一の電力変換装置の計測情報のみに基づいて、前記一の電力変換装置に接続されている発電部の出力電流又は出力電圧を変化させることにより、当該発電部の出力電力を最大電力点に追従させる第２の最大電力点追従制御と、前記第１の最大電力点追従制御とを切り替え可能であるのが好ましい。
この場合、第１の最大電力点追従制御と第２の最大電力点追従制御とを切り替えて制御することにより、最大電力点の追従をさらに効率的に行うことができる。
(6) The control unit changes the output current or the output voltage of the power generation unit connected to the one power converter based only on the measurement information of the one power converter acquired by the acquisition unit. Accordingly, it is preferable that the second maximum power point tracking control for causing the output power of the power generation unit to follow the maximum power point and the first maximum power point tracking control can be switched.
In this case, the maximum power point can be tracked more efficiently by switching between the first maximum power point tracking control and the second maximum power point tracking control.
（７）前記制御部は、制御を開始する際に、前記第１の最大電力点追従制御を一定時間行うのが好ましい。この場合、第２の最大電力点追従制御により制御を開始する場合に比べて、最大電力点の追従をさらに効率的に行うことができる。 (7) It is preferable that the control unit performs the first maximum power point tracking control for a predetermined time when starting the control. In this case, the maximum power point can be tracked more efficiently than when the control is started by the second maximum power point tracking control.
（８）前記制御部は、前記第１の最大電力点追従制御を一定時間行った後に前記第２の最大電力点追従制御を行い、当該第２の最大電力点追従制御において計測情報に含まれる出力電流又は出力電圧が所定値よりも減少する急変が発生した場合、前記第１の最大電力点追従制御から制御をやり直すのが好ましい。
この場合、日射量が急激に変化して計測情報が急変した場合でも、最大電力点の追従を効率的に行うことができる。
(8) The control unit performs the second maximum power point tracking control after performing the first maximum power point tracking control for a predetermined time, and is included in the measurement information in the second maximum power point tracking control. When a sudden change occurs in which the output current or the output voltage decreases below a predetermined value, it is preferable to restart the control from the first maximum power point tracking control.
In this case, even when the amount of solar radiation changes abruptly and the measurement information changes suddenly, the maximum power point can be tracked efficiently.
（９）前記制御部は、前記第２の最大電力点追従制御を行っているときに、所定のタイミングで前記第２の最大電力点追従制御に替えて前記第１の最大電力点追従制御を行うのが好ましい。
この場合、第２の最大電力点追従制御を行っているときに、第１の最大電力点追従制御を所定のタイミングで行うことにより、最大電力点の追従をさらに効率的に行うことができる。
(9) When the second maximum power point tracking control is performed, the control unit performs the first maximum power point tracking control instead of the second maximum power point tracking control at a predetermined timing. It is preferred to do so.
In this case, when the second maximum power point tracking control is performed, the maximum power point tracking can be performed more efficiently by performing the first maximum power point tracking control at a predetermined timing.
（１０）前記取得部は、前記一及び他の電力変換装置の計測情報に前記急変が発生したか否かを示す情報を取得可能であり、前記制御部は、前記第１の最大電力点追従制御を行う際に、前記一の電力変換装置の計測情報に前記急変が発生した場合、その計測情報と、前記他の電力変換装置のうち前記急変が発生した電力変換装置の計測情報とに基づいて、前記一の電力変換装置に接続されている発電部の出力電流又は出力電圧を変化させ、前記一の電力変換装置の計測情報に前記急変が発生していない場合、その計測情報と、前記他の電力変換装置のうち前記急変が発生していない電力変換装置の計測情報とに基づいて、前記一の電力変換装置に接続されている発電部の出力電流又は出力電圧を変化させるのが好ましい。
この場合、急変が発生した電力変換装置同士、又は急変が発生していない電力変換装置同士の計測情報に基づいて第１の最大電力点追従制御を行うため、急変の発生の有無に関わらず最大電力点の追従を正確に行うことができる。
(10) The acquisition unit can acquire information indicating whether or not the sudden change has occurred in the measurement information of the one and other power conversion devices, and the control unit follows the first maximum power point tracking. When performing the control, if the sudden change occurs in the measurement information of the one power conversion device, based on the measurement information and the measurement information of the power conversion device in which the sudden change has occurred among the other power conversion devices When the output current or output voltage of the power generation unit connected to the one power conversion device is changed and the sudden change does not occur in the measurement information of the one power conversion device, the measurement information, and the It is preferable to change the output current or the output voltage of the power generation unit connected to the one power conversion device based on the measurement information of the power conversion device in which the sudden change has not occurred among other power conversion devices. .
In this case, since the first maximum power point tracking control is performed based on the measurement information of the power conversion devices in which sudden changes have occurred or between the power conversion devices in which sudden changes have not occurred, the maximum regardless of whether or not a sudden change has occurred. The power point can be accurately followed.
（１１）前記制御部は、前記第１の最大電力点追従制御において前記出力電流又は出力電圧を変化させた後の出力電力が、前記出力電流又は出力電圧を変化させる前の出力電力よりも減少する場合、前記変化させる前の出力電流又は出力電圧に戻すのが好ましい。
この場合、第１の最大電力点追従制御により出力電力が減少した場合、出力電流又は出力電圧をその変化前の状態に戻すことができるため、最大電力点の追従をさらに正確に行うことができる。
(11) In the first maximum power point tracking control, the control unit decreases the output power after changing the output current or output voltage from the output power before changing the output current or output voltage. In this case, it is preferable to return to the output current or output voltage before the change.
In this case, when the output power is reduced by the first maximum power point tracking control, the output current or output voltage can be returned to the state before the change, so that the maximum power point can be tracked more accurately. .
（１２）他の観点からみた本発明の電力変換装置は、自然エネルギーを利用して発電する発電部に接続され且つ前記発電部の出力電流、出力電圧及び出力電力のうちの少なくとも２つを計測可能であり、前記（１）に記載の最大電力点追従制御装置を有することを特徴とする。 (12) The power conversion device of the present invention from another viewpoint is connected to a power generation unit that generates power using natural energy and measures at least two of the output current, output voltage, and output power of the power generation unit. The maximum power point tracking control device described in (1) is provided.
（１３）他の観点からみた本発明の自然エネルギー発電システムは、自然エネルギーを利用して発電する複数の発電部と、前記各発電部に個別に接続され且つ接続されている前記発電部の出力電流、出力電圧及び出力電力のうちの少なくとも２つを計測可能な複数の電力変換装置と、前記（１）に記載の最大電力点追従制御装置と、を備えていることを特徴とする。 (13) The natural energy power generation system of the present invention from another viewpoint includes a plurality of power generation units that generate power using natural energy, and outputs of the power generation units that are individually connected to and connected to the power generation units. A plurality of power conversion devices capable of measuring at least two of current, output voltage, and output power, and the maximum power point tracking control device according to (1) are provided.
（１４）他の観点から見た本発明は、コンピュータを、前記（１）に記載の最大電力点追従制御装置として機能させるためのコンピュータプログラムである。 (14) The present invention viewed from another viewpoint is a computer program for causing a computer to function as the maximum power point tracking control device according to (1).
本発明によれば、最大電力点の追従を効率的に行うことができる。 According to the present invention, the maximum power point can be tracked efficiently.
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る自然エネルギー発電システム１の主要部分を示す接続図である。図において、本実施形態の自然エネルギー発電システム１は、自然エネルギーである太陽光を利用して発電する複数（ここでは４個）の発電部１０Ａ〜１０Ｄと、各発電部１０Ａ〜１０Ｄに個別に接続された複数の電力変換装置２０Ａ〜２０Ｄとを備えた太陽光発電システムからなる。なお、自然エネルギー発電システム１は、太陽光以外に風力等の他の自然エネルギーを利用して発電するシステムであってもよい。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a connection diagram showing main parts of a natural energy
各発電部１０Ａ〜１０Ｄは、複数（ここでは１５個）のセル（又はモジュール）１１Ａ〜１１Ｄを組み合わせた単数又は複数の太陽電池アレイからなり、太陽光が当たると発電するようになっている。
複数の電力変換装置２０Ａ〜２０Ｄは、例えばＤＣ／ＤＣコンバータからなり、図１の実線で示すように接続されている。これにより、複数の電力変換装置２０Ａ〜２０Ｄは、小規模電力供給網のマイクログリッドコンバータとして構成されている。
Each of the
The plurality of
［電力変換装置の構成］
図２は、各電力変換装置２０Ａ〜２０Ｄの内部構成を示す機能ブロック図である。図２において、各電力変換装置２０Ａ〜２０Ｄは、制御部２１Ａ〜２１Ｄ、計測部２２Ａ〜２２Ｄ、通信部２３Ａ〜２３Ｄ、記憶部２４Ａ〜２４Ｄ及び取得部２５Ａ〜２５Ｄを内部に含んでいる。
なお、各電力変換装置２０Ａ〜２０Ｄの内部構成は同様の構成であるため、本実施形態では、電力変換装置２０Ａの内部構成についてのみ説明する。
[Configuration of power converter]
FIG. 2 is a functional block diagram showing an internal configuration of each of the
In addition, since the internal structure of each
制御部２１Ａは、１又は複数のマイクロコンピュータから構成され、内部バスを介して計測部２２Ａ、通信部２３Ａ及び記憶部２４Ａと接続されている。制御部２１Ａは、これらのハードウェア各部の動作を制御する。
制御部２１Ａは、発電部１０Ａの出力電力を抽出し、これを所定の電圧に変換する。また、制御部２１Ａは、その制御部２１Ａが実行するコンピュータプログラムの機能部分として、発電部１０Ａの出力電力を最大電力点に追従させる最大電力点追従制御を行う。この最大電力点追従制御の詳細については後述する。
The
The
計測部２２Ａは、図示しない電流センサ及び電圧センサにより、発電部１０Ａの出力電流ＩＡ及び出力電圧ＶＡを検知する。また、計測部２２Ａは、検知した出力電流ＩＡと出力電圧ＶＡとの積により、発電部１０Ａの出力電力ＰＡを算出することができる。
22 A of measurement parts detect the output current IA and output voltage VA of 10 A of electric power generation parts by the current sensor and voltage sensor which are not shown in figure. Further, the
通信部２３Ａは、他装置２０Ｂ〜２０Ｄの全ての通信部２３Ｂ〜２３Ｄとの間で有線通信又は無線通信するための通信インターフェースである。自然エネルギー発電システム１は、これら通信部２３Ａ〜２３Ｄによって、図１の破線で示す通信経路が構成されている。
図１に示すように、通信部２３Ａは、自装置２０Ａの計測部２２Ａで計測された出力電流ＩＡ、出力電圧ＶＡ及び出力電力ＰＡを含む計測情報ＳＡを他装置２０Ｂ〜２０Ｄの通信部２３Ｂ〜２３Ｄにそれぞれ送信可能である。また、通信部２３Ａは、他装置２０Ｂ〜２０Ｄの計測部２２Ｂ〜２２Ｄで計測された出力電流ＩＢ〜ＩＤ、出力電圧ＶＢ〜ＶＤ及び出力電力ＰＡ〜ＰＤを含む計測情報ＳＢ〜ＳＤをそれぞれ受信可能である。
したがって、本実施形態では、計測部２２Ａと通信部２３Ａとによって、自装置２０Ａで計測された計測情報ＳＡと、一又は複数の他装置２０Ｂ〜２０Ｄで計測された計測情報ＳＢ〜ＳＤとを取得する取得部２５Ａが構成されている。
The
As illustrated in FIG. 1, the
Accordingly, in the present embodiment, the
記憶部２４Ａは、ハードディスクや半導体メモリ等の記録媒体から構成されている。記憶部２４Ａは、取得部２５Ａが取得した自装置２０Ａの計測情報ＳＡ及び他装置２０Ｂ〜２０Ｄの計測情報ＳＢ〜ＳＤを一時的に記憶する記憶領域を有するとともに、制御部２１Ａが実行するためのコンピュータプログラムの格納領域を有する。
The
［最大電力点追従制御装置］
図１に示すように、自然エネルギー発電システム１は、各発電部１０Ａ〜１０Ｄの出力電力ＰＡ〜ＰＤを最大電力点ＭＰＰ（図３（ｂ）参照）に追従させる制御を行う最大電力点追従制御装置３０Ａ〜３０Ｄを備えている。図２に示すように、本実施形態における最大電力点追従制御装置３０Ａ〜３０Ｄは、各電力変換装置２０Ａ〜２０Ｄの制御部２１Ａ〜２１Ｄと取得部２５Ａ〜２５Ｄとによって構成されている。
なお、各最大電力点追従制御装置３０Ａ〜３０Ｄは、同様の構成であるため、本実施形態では、最大電力点追従制御装置３０Ａについてのみ説明する。
[Maximum power point tracking controller]
As shown in FIG. 1, the natural energy
Since each maximum power point tracking
制御部２１Ａは、前記最大電力点ＭＰＰに追従させる制御として、第１の最大電力点追従制御及び第２の最大電力点追従制御の二種類の制御アルゴリズムを有している。
第１の最大電力点追従制御では、取得部２５Ａが取得した自装置２０Ａの計測情報ＳＡと他装置２０Ｂ〜２０Ｄの計測情報ＳＢ〜ＳＤとに基づいて、自装置２０Ａに接続されている発電部１０Ａの出力電流ＩＡを変化させることにより、発電部１０Ａの出力電力ＰＡを最大電力点ＭＰＰに追従させる制御が行われる。その際、自装置２０Ａの出力電流ＩＡの変化を開始する開始値は、他装置２０Ｂ〜２０Ｄの出力電流ＩＢ〜ＩＤの変化を開始する開始値とは独立に設定される。本実施形態では、自装置２０Ａの前記開始値は、所定の範囲からランダムに選択されることによって、他装置２０Ｂ〜２０Ｄの前記開始値とは独立に設定される。
The
In the first maximum power point tracking control, the power generation unit connected to the
このため、発電部１０Ａ〜１０Ｄが、図３（ａ）に示すような電流−電圧特性、及び図３（ｂ）に示すような電圧−電力特性を有している場合、各装置２０Ａ〜２０Ｄの出力電流ＩＡ〜ＩＤの開始値をそれぞれ異なる値で開始させることが可能となる。第１の最大電力点追従制御では、各開始値に対応する出力電力ＰＡ〜ＰＤのうち最も大きい出力電力（ここでは出力電力ＰＣ）となるように、各装置２０Ａ〜２０Ｄの出力電流ＩＡ〜ＩＤを図４（ａ），（ｂ）に示すように変化させることにより、最大電力点ＭＰＰに追従させるようになっている。
For this reason, when the
一方、第２の最大電力点追従制御では、取得部２５Ａが取得した自装置２０Ａの計測情報ＳＡのみに基づいて、自装置２０Ａに接続されている発電部１０Ａの出力電流ＩＡを変化させることにより、発電部１０Ａの出力電力ＰＡを最大電力点ＭＰＰに追従させる制御が行われる。その際、自装置２０Ａの出力電流ＩＡの変化を開始する開始値は、第１の最大電力点追従制御と同様に、所定の範囲からランダムに選択される。
出力電流ＩＡの変化は、図５（ａ），（ｂ）に示すように、従来と同様の山登り法を用いて行われる。すなわち、出力電流ＩＡを前記開始値から所定量ずつ変化させる。そして、出力電流ＩＡを一回又は所定回数変化させるたびに、その変化前後において出力電力ＰＡが増加しているか否かを判定する。この判定により、出力電力ＰＡが増加した場合は、出力電流ＩＡに所定量を増加させ、逆に出力電力ＰＡが減少した場合は、出力電流ＩＡから所定量を減少させる。
このように、本実施形態の第２の最大電力点追従制御は、出力電流ＩＡの変化を開始する開始値を上述のように独立に設定すべくランダムに選択している点で、前記開始値を０（Ａ）としている従来の最大電力点追従制御と異なる。
On the other hand, in the second maximum power point tracking control, the output current IA of the
As shown in FIGS. 5A and 5B, the change in the output current IA is performed using the same hill-climbing method as in the prior art. That is, the output current IA is changed by a predetermined amount from the start value. Then, every time the output current IA is changed once or a predetermined number of times, it is determined whether or not the output power PA has increased before and after the change. As a result of this determination, when the output power PA increases, the predetermined amount is increased to the output current IA. Conversely, when the output power PA decreases, the predetermined amount is decreased from the output current IA.
As described above, the second maximum power point tracking control of the present embodiment is that the start value is randomly selected to set the start value for starting the change of the output current IA independently as described above. This is different from the conventional maximum power point tracking control in which is set to 0 (A).
制御部２１Ａは、第１及び第２の最大電力点追従制御を所定のタイミングで切り替えて制御を行う。具体的には、図６のタイムチャートに示すように、制御部２１Ａは、制御開始から一定時間Ｔ１以内は、第１の最大電力点追従制御を行う。そして、制御部２１Ａは、前記一定時間Ｔ１が経過すると、第２の最大電力点追従制御を開始し、所定のタイミングである一定周期Ｔ２毎に第２の最大電力点追従制御に替えて、第１の最大電力点追従制御を行う。
The
図７は、制御部２１Ａが行う第１の最大電力点追従制御のフローチャートである。以下、この図を参照して、第１の最大電力点追従制御について説明する。
なお、以下の説明において、ＩＡ（ｔ）〜ＩＤ（ｔ）、ＶＡ（ｔ）〜ＶＤ（ｔ）及びＰＡ（ｔ）〜ＰＤ（ｔ）は、それぞれ時刻ｔにおける電力変換装置２０Ａ〜２０Ｄがそれぞれ計測する出力電流、出力電圧及び出力電力とする。
ＦａＡは、第１の最大電力点追従制御を用いてＩＡ（ｔ＋１）を決定したか否かを示す決定フラグであり、ここでは、第１の最大電力点追従制御を用いて決定した場合は「１」、第１の最大電力点追従制御を用いて決定していない場合は「０」となる。
ＦｋＡ〜ＦｋＤは、電力変換装置２０Ａ〜２０Ｄで計測された計測情報ＳＡ〜ＳＤに急変が発生したか否かを示す急変フラグであり、ここでは、急変が発生した場合は「１」、急変が発生していない場合は「０」となる。ここで、「急変」とは、発電部１０Ａ〜１０Ｄに照射される日射量が急激に変化することによって、計測情報ＳＡ〜ＳＤに含まれる出力電流ＩＡ（ｔ）〜ＩＤ（ｔ）又は出力電圧ＶＡ（ｔ）〜ＶＤ（ｔ）が所定値ΔＩｍｉｎ又はΔＶｍｉｎよりも減少することを意味する。
ＳＡ（ｔ）〜ＳＤ（ｔ）は、時刻ｔにおける出力電流ＩＡ（ｔ）〜ＩＤ（ｔ）、出力電圧ＶＡ（ｔ）〜ＶＤ（ｔ）及び出力電力ＰＡ（ｔ）〜ＰＤ（ｔ）のうちの２つと、急変フラグＦｋＡ〜ＦｋＤとを含む計測情報である。
FIG. 7 is a flowchart of first maximum power point tracking control performed by the
In the following description, IA (t) to ID (t), VA (t) to VD (t), and PA (t) to PD (t) are respectively the
FaA is a determination flag indicating whether or not IA (t + 1) has been determined using the first maximum power point tracking control. Here, when the determination is made using the first maximum power point tracking control, “ “1”, “0” when not determined using the first maximum power point tracking control.
FkA to FkD are sudden change flags indicating whether or not a sudden change has occurred in the measurement information SA to SD measured by the
SA (t) to SD (t) are output currents IA (t) to ID (t), output voltages VA (t) to VD (t) and output powers PA (t) to PD (t) at time t. The measurement information includes two of them and sudden change flags FkA to FkD.
まず、制御部２１Ａは、後述する最大出力電力値ＰＡｍａｘ＝０に設定するとともに、自装置２０Ａの出力電流ＩＡの変化を開始する開始値である出力電流ＩＡ（ｔ＝０）を設定する（ステップＳＴ１）。その際、出力電流ＩＡ（ｔ＝０）は、他装置２０Ｂ〜２０Ｄの出力電流ＩＢ（ｔ）〜ＩＤ（ｔ）の変化を開始する開始値とは独立に設定されるように、０≦ＩＡ（ｔ＝０）≦定格条件時の短絡電流値ＩＳＣの範囲でランダムに選択される。
First, the
そして、制御部２１Ａは、設定した出力電流ＩＡ（ｔ）に対応する出力電力ＰＡ（ｔ）を計測部２２Ａから取得する（ステップＳＴ２）。また、制御部２１Ａは、他装置２０Ｂ，２０Ｃ及び２０Ｄから計測情報ＳＢ（ｔ），ＳＣ（ｔ）及びＳＤ（ｔ）を取得する（ステップＳＴ３）。次に、制御部２１Ａは、ステップＳＴ４に移行するが、説明の便宜上、ここではステップＳＴ４の説明を省略し、後で詳しく説明する。
And control
次に、制御部２１Ａは、ステップＳＴ５において、時刻ｔが第１の最大電力点追従制御を開始してから一定時間Ｔ１以内であるか否かを判定する。制御部２１Ａは、一定時間Ｔ１以内である場合、ＦｋＡ＝１であるか否か、すなわち、自装置２０Ａの計測情報ＳＡに急変が発生しているか否かを判定する（ステップＳＴ６）。
計測情報ＳＡに急変が発生していない場合、制御部２１Ａは、取得した他装置２０Ｂ〜２０Ｄの計測情報ＳＢ〜ＳＤのうち、急変フラグＦｋＢ〜ＦｋＤが「０」、すなわち急変が発生していないものを、自装置２０Ａの出力電流ＩＡ（ｔ）を変化させる際に参照する参照対象として決定する（ステップＳＴ７）。
一方、計測情報ＳＡに急変が発生している場合、制御部２１Ａは、取得した他装置２０Ｂ〜２０Ｄの計測情報ＳＢ〜ＳＤのうち、急変フラグＦｋＢ〜ＦｋＤが「１」、すなわち急変が発生しているものを前記参照対象として決定する（ステップＳＴ８）。
Next, in step ST5, the
When there is no sudden change in the measurement information SA, the
On the other hand, when a sudden change occurs in the measurement information SA, the
次に、制御部２１Ａは、他装置２０Ｂ〜２０Ｄの計測情報ＳＢ〜ＳＤに参照対象が存在するか否かを判定する（ステップＳＴ９）。前記参照対象が存在している場合、制御部２１Ａは、参照対象の計測情報に含まれる出力電力のうち最大値となる出力電力を、最大参照電力値ＰＡｍａｘとして設定する（ステップＳＴ１０）。そして、制御部２１Ａは、自装置２０Ａの計測情報ＳＡに含まれる出力電力ＰＡ（ｔ）が最大参照電力値ＰＡｍａｘよりも小さいか否かを判定する（ステップＳＴ１１）。出力電力ＰＡ（ｔ）が最大参照電力値ＰＡｍａｘよりも小さい場合、最適化問題の解法であるＰＳＯ（Particle Swarm Optimization）を用いて、次の出力電流ＩＡ（ｔ＋１）を決定する（ステップＳＴ１２）。
Next, the
なお、本実施形態では、最適化問題の解法としてＰＳＯを用いているが、ＳＡ（Simulated Annealing）、ＧＡ（Genetic Algorithm）、ＧＰ（Genetic Programming）、ＥＳ（Evolution Strategy）、ＳＥ（Simulated Evolution）、ＰＳＯ（Particle Swarm optimization）、ＡＩＳ (Artificial Immune System) 、Dynamic Tunneling Algorithm、Immunized Ant Colony Optimiation、ＮＮ（Neural network）、Tabu Search、tree search、ニュートン法、シンプレックス法、局所探索法、欲張り法、勾配法又は山登り法等の他の最適化問題の解法を用いてもよい。
また、本実施形態では、最適化問題の解法を用いているが、統計的手法を用いてもよい。この場合は、他装置２０Ｂ〜２０Ｄの出力電力ＰＢ（ｔ）〜ＰＤ（ｔ）のうち、自装置２０Ａの出力電力ＰＡ（ｔ）よりも高いものの平均値に対応する電流値を出力電流ＩＡ（ｔ＋１）として決定したり、前記出力電力ＰＢ（ｔ）〜ＰＤ（ｔ）の全て又はそのうち出力電力ＰＡ（ｔ）よりも高いものに対して、最大参照電力値ＰＡｍａｘで加重平均を取った場合の電力値に対応する電流値を出力電流ＩＡ（ｔ＋１）として決定したりすることができる。
In this embodiment, PSO is used as a solution for the optimization problem. However, SA (Simulated Annealing), GA (Genetic Algorithm), GP (Genetic Programming), ES (Evolution Strategy), SE (Simulated Evolution), PSO (Particle Swarm optimization), AIS (Artificial Immune System), Dynamic Tunneling Algorithm, Immunized Ant Colony Optimization, NN (Neural network), Tabu Search, tree search, Newton method, Simplex method, Local search method, Greedy method, Gradient method Alternatively, other optimization problems such as hill climbing may be used.
Further, in this embodiment, a solution to the optimization problem is used, but a statistical method may be used. In this case, among the output powers PB (t) to PD (t) of the
図８は、出力電流ＩＡ（ｔ＋１）の決定手順を示すフローチャートである。図８に示すように、制御部２１Ａは、最大参照電力値ＰＡｍａｘのときの電流値を最大参照電流値ＩＡｍａｘとして設定した後（ステップＳＴ１２１）、ＰＳＯのアルゴリズムを応用した下記式を用いて、電流値の変化量を決める定数Ｖｅｃ（ｔ＋１）を算出する（ステップＳＴ１２２）。
Ｖｅｃ（ｔ＋１）＝Ｗ・Ｖｅｃ（ｔ）＋ａ・ｒ１（ｔ）・（ＩＡｍａｘ−ＩＡ（ｔ））＋ｂ・ｒ２（ｔ）・（ＩＡｍａｘ−ＩＡ（ｔ））
ここで、Ｗ、ａ及びｂは０〜１の範囲の定数、ｒ１（ｔ）及びｒ２（ｔ）は０〜１の範囲の乱数である。
次に、制御部２１Ａは、下記式により出力電流ＩＡ（ｔ＋１）を決定する（ステップＳＴ１２３）。
ＩＡ（ｔ＋１）＝ＩＡ（ｔ）＋Ｖｅｃ（ｔ＋１）
FIG. 8 is a flowchart showing a procedure for determining the output current IA (t + 1). As shown in FIG. 8, after setting the current value at the time of the maximum reference power value PA max as the maximum reference current value IA max (step ST121), the
Vec (t + 1) = W · Vec (t) + a · r1 (t) · (IA max −IA (t)) + b · r2 (t) · (IA max −IA (t))
Here, W, a and b are constants in the range of 0 to 1, and r1 (t) and r2 (t) are random numbers in the range of 0 to 1.
Next,
IA (t + 1) = IA (t) + Vec (t + 1)
図９は、出力電流ＩＡ（ｔ＋１）の決定手順の変形例を示すフローチャートである。この変形例では、ステップＳＴ１２２において、ＰＳＯのアルゴリズムを応用した下記式を用いて出力電流ＩＡ（ｔ＋１）を決定する点で、図８の決定手順と異なる。
ＩＡ（ｔ＋１）＝ＩＡ（ｔ）＋ｒ３（ｔ）・（ＩＡｍａｘ−ＩＡ（ｔ））
ここで、ｒ３（ｔ）は０〜１の範囲の乱数、又は０〜１の範囲の定数である。
FIG. 9 is a flowchart showing a modification of the procedure for determining the output current IA (t + 1). This modification is different from the determination procedure of FIG. 8 in that, in step ST122, the output current IA (t + 1) is determined using the following formula applying the PSO algorithm.
IA (t + 1) = IA (t) + r3 (t) · (IA max −IA (t))
Here, r3 (t) is a random number ranging from 0 to 1 or a constant ranging from 0 to 1.
図４に戻り、制御部２１Ａは、ステップＳＴ１２で次の出力電流ＩＡ（ｔ＋１）を決定すると、その決定を第１の最大電力点追従制御を用いて行ったことを示すために、決定フラグＦａＡ＝１に設定する（ステップＳＴ１３）。そして、制御部２１Ａは、時刻ｔ＝ｔ＋１とし（ステップＳＴ１４）、再びステップＳＴ２に戻る。
Returning to FIG. 4, when the
一方、ステップＳＴ９において前記参照対象が存在していない場合、及びステップＳＴ１１において出力電力ＰＡ（ｔ）≧最大参照電力値ＰＡｍａｘの場合、制御部２１Ａは、第２の最大電力点追従制御のステップＳＳ２〜ＳＳ７（後述）により、出力電流ＩＡ（ｔ＋１）を決定する（ステップＳＴ１５）。このように出力電流ＩＡ（ｔ＋１）が決定されると、制御部２１Ａは、時刻ｔ＝ｔ＋１とし（ステップＳＴ１４）、再びステップＳＴ２に戻る。
On the other hand, if the reference target does not exist in step ST9, and if the output power PA (t) ≧ the maximum reference power value PA max in step ST11, the
制御部２１Ａは、上述のようにステップＳＴ２に戻ると、ステップＳＴ２からステップＳＴ１５までの制御を繰り返し行う。その際、ステップＳＴ４において、決定フラグＦａＡが第１の最大電力点追従制御（ＦａＡ＝１）、かつ時刻ｔ≠０であって、かつ下記式により出力電力ＰＡ（ｔ）が、その変化前の出力電力ＰＡ（ｔ−１）よりも大きく減少しているか否かを判定する。
ＰＡ（ｔ−１）＞ＰＡ（ｔ）×Ｋｐ１
ここで、Ｋｐ１は、正の定数である。
すなわち、制御部２１Ａは、第１の最大電力点追従制御において出力電流ＩＡ（ｔ）を変化させたときに、その変化により出力電力ＰＡ（ｔ）が好ましくない結果になっているか否かを判定する。
When returning to step ST2 as described above,
PA (t-1)> PA (t) × K p1
Here, K p1 is a positive constant.
That is, when the output current IA (t) is changed in the first maximum power point tracking control, the
出力電力ＰＡ（ｔ）が出力電力ＰＡ（ｔ−１）よりも大きく減少していない場合、すなわち出力電力ＰＡ（ｔ）が好ましい結果となっている場合、制御部２１Ａは、ステップＳＴ５に移行し、第１の最大電力点追従制御を継続する。
一方、出力電力ＰＡ（ｔ）が出力電力ＰＡ（ｔ−１）よりも大きく減少しており、出力電力ＰＡ（ｔ）が好ましい結果とならない場合、制御部２１Ａは、ＩＡ（ｔ＋１）＝ＩＡ（ｔ−１）とし、次の出力電流ＩＡ（ｔ＋１）を、現在の出力電流ＩＡ（ｔ）に変化させる前の出力電流ＩＡ（ｔ−１）に戻す（ステップＳＴ１６）。そして、制御部２１Ａは、出力電流ＩＡ（ｔ＋１）の決定を第１の最大電力点追従制御を用いて決定されていないことを示すために、決定フラグＦａＡ＝０に設定する（ステップＳＴ１７）。
When the output power PA (t) has not decreased more than the output power PA (t−1), that is, when the output power PA (t) has a favorable result, the
On the other hand, when the output power PA (t) is greatly reduced from the output power PA (t−1) and the output power PA (t) does not give a favorable result, the
制御部２１Ａは、上述のようにステップＳＴ２からステップＳＴ１５までの制御を繰り返し行い、時刻ｔが制御開始から一定時間Ｔ１を越えると、ステップＳＴ５において、一定時間Ｔ１以内でないと判定し、急変フラグＦｋＡ＝０（ステップＳＴ１８）に設定した後、ステップＳＴ１９に移行する。ここでは、説明の便宜上、ステップＳＴ１９の説明を省略し、後で詳しく説明する。
制御部２１Ａは、次のステップＳＴ２０において、第１の最大電力点追従制御から第２の最大電力点追従制御に切り替える。
As described above, the
In the next step ST20, the
図１０は、制御部２１Ａが行う第２の最大電力点追従制御のフローチャートである。以下、この図を参照して、第２の最大電力点追従制御について説明する。
まず、制御部２１Ａは、決定フラグＦａＡ≠１であって、かつ出力電圧ＶＡ（ｔ）が所定値ΔＶｍｉｎよりも減少したか否かの判定、すなわち計測情報ＳＡに急変が発生したか否かの判定を行う（ステップＳＳ１）。
決定フラグＦａＡ≠１かつ計測情報ＳＡに急変が発生した場合、発電部１０Ａの電流−電圧特性が変わっているため、制御部２１Ａは、次の出力電流ＩＡ（ｔ＋１）を決定することなく、時刻ｔ＝０（ステップＳＳ８）、急変フラグＦｋＡ＝１（ステップＳＳ９）とした後、図７に示す第１の最大電力点追従制御のステップＳＴ１に移行して第１の最大電力点追従制御をやり直す。
FIG. 10 is a flowchart of the second maximum power point tracking control performed by the
First, the
When the determination flag FaA ≠ 1 and a sudden change occurs in the measurement information SA, the current-voltage characteristic of the
一方、ステップＳＳ１において、決定フラグＦａＡ＝０又は計測情報ＳＡに急変が発生していない場合、制御部２１Ａは、ステップＳＳ２において、自装置２０Ａの計測情報ＳＡに含まれる出力電力ＰＡ（ｔ）が最大参照電力値ＰＡｍａｘよりも大きいか否かを判定する。
出力電力ＰＡ（ｔ）が最大参照電力値ＰＡｍａｘより大きい場合、制御部２１Ａは、最大参照電力値ＰＡｍａｘ＝出力電力ＰＡ（ｔ）とした後（ステップＳＳ３）、下記式を用いて、次の出力電流ＩＡ（ｔ＋１）を決定する（ステップＳＳ４）。
ＩＡ（ｔ＋１）＝ＩＡ（ｔ）＋ΔＫ
ここで、ΔＫは正の定数である。
On the other hand, when the determination flag FaA = 0 or the measurement information SA has not changed suddenly in step SS1, the
When the output power PA (t) is larger than the maximum reference power value PA max , the
IA (t + 1) = IA (t) + ΔK
Here, ΔK is a positive constant.
一方、ステップＳＳ２において、出力電力ＰＡ（ｔ）≦最大参照電力値ＰＡｍａｘの場合、制御部２１Ａは、下記式により出力電力ＰＡ（ｔ）が最大参照電力値ＰＡｍａｘよりも大きく減少しているか否かを判定する（ステップＳＳ５）。
ＰＡ（ｔ）＜ＰＡｍａｘ×Ｋｐ２
ここで、Ｋｐ２は、正の定数である。
出力電力ＰＡ（ｔ）が最大参照電力値ＰＡｍａｘよりも大きく減少している場合、制御部２１Ａは、最大電力点ＭＰＰを通過したと判断し、ΔＫ＝−ΔＫとし（ステップＳＳ６）、図５（ａ）に示すように、出力電流ＩＡ（ｔ）の変化量ΔＫを正方向から負方向、又は負方向から正方向に切り替える。そして、制御部２１Ａは、最大参照電力値ＰＡｍａｘ＝０にリセットし（ステップＳＳ７）、ステップＳＳ４において次の出力電流ＩＡ（ｔ＋１）を決定する。
On the other hand, in step SS2, if output power PA (t) ≦ maximum reference power value PA max ,
PA (t) <PA max × K p2
Here, Kp2 is a positive constant.
If the output power PA (t) is greatly reduced than the maximum reference power value PA max, control unit 21A judges that has passed the maximum power point MPP, and ΔK = -ΔK (step SS6), 5 As shown in (a), the change amount ΔK of the output current IA (t) is switched from the positive direction to the negative direction, or from the negative direction to the positive direction. Then, the
図７に戻り、第２の最大電力点追従制御が終了すると、時刻ｔ＝ｔ＋１とし（ステップＳＴ１４）、再びステップＳＴ２に戻る。
その後は、上述のように時刻ｔは制御開始から一定時間Ｔ１を越えているため、制御部２１Ａは、ステップＳＴ５からステップＳＴ１８及びステップＳＴ１９を介して、ステップＳＴ２０において第２の最大電力点追従制御を繰り返し行う。そして、ステップＳＴ１９において時刻ｔが一定周期Ｔ２に達すると、制御部２１Ａは、ステップＳＴ１９からステップＳＴ７に戻り、第１の最大電力点追従制御において、出力電流ＩＡ（ｔ＋１）の決定が行われる。
このように、時刻ｔが制御開始から一定時間Ｔ１を越えた後は、第１の最大電力点追従制御から第２の最大電力点追従制御に切り替えられ、一定周期Ｔ２毎に、第１の最大電力点追従制御が行われる。
Returning to FIG. 7, when the second maximum power point tracking control is completed, time t = t + 1 is set (step ST14), and the process returns to step ST2.
Thereafter, as described above, since the time t has exceeded the predetermined time T1 from the start of control, the
As described above, after the time t exceeds the predetermined time T1 from the start of the control, the first maximum power point tracking control is switched to the second maximum power point tracking control, and the first maximum power point tracking control is performed every fixed period T2. Power point tracking control is performed.
以上、本実施形態に係る自然エネルギー発電システム１、電力変換装置２０Ａ〜２０Ｄ及び最大電力点追従制御装置３０Ａ〜３０Ｄによれば、一の電力変換装置２０Ａに接続されている発電部１０Ａの出力電力ＰＡを最大電力点ＭＰＰに追従させるときに、当該一の電力変換装置２０Ａの計測情報に加えて、他の電力変換装置２０Ｂ〜２０Ｄの計測情報ＳＢ〜ＳＤを用いるため、多くの計測情報に基づいて最大電力点ＭＰＰを追従させることができる。このため、一の電力変換装置２０Ａの計測情報ＳＡのみを用いる場合に比べて、最大電力点ＭＰＰの追従を効率的に行うことができる。
As described above, according to the natural energy
また、各電力変換装置２０Ａ〜２０Ｄの計測情報ＳＡ〜ＳＤから得られる出力電力ＰＡ〜ＰＤのうち、最も大きい出力電力、つまり最大電力点ＭＰＰに最も近い出力電力に対応する出力電流に応じて、発電部１０Ａの出力電流ＩＡを変化させているため、最大電力点ＭＰＰの追従をさらに効率的に行うことができる。
また、最適化問題の解法又は統計的手法を用いて出力電流を変化させているため、最大電力点ＭＰＰの追従をさらに効率的に行うことができる。
Moreover, according to the output current corresponding to the largest output power among the output powers PA to PD obtained from the measurement information SA to SD of the
In addition, since the output current is changed using a solution to the optimization problem or a statistical technique, the maximum power point MPP can be tracked more efficiently.
また、一の電力変換装置２０Ａに接続されている発電部１０Ａの出力電流ＩＡの変化を開始する開始値は、他の電力変換装置２０Ｂ〜２０Ｄに接続されている発電部１０Ｂ〜１０Ｄの出力電流ＩＢ〜ＩＤの変化を開始する開始値とは独立に設定されるようにランダムに選択されるため、これらの開始値が重複するのを抑制することができる。これにより、一の電力変換装置２０Ａの計測情報ＳＡと他の電力変換装置２０Ｂ〜２０Ｄの計測情報ＳＢ〜ＳＤとが重複するのを抑制することができるため、最大電力点ＭＰＰの追従をさらに効率的に行うことができる。
Moreover, the start value for starting the change of the output current IA of the
また、他の電力変換装置２０Ｂ〜２０Ｄの計測情報ＳＢ〜ＳＤを参照する第１の最大電力点追従制御と、一の電力変換装置２０Ａの計測情報ＳＡのみを参照する第２の最大電力点追従制御とを適宜切り替えて制御しているため、最大電力点ＭＰＰの追従をさらに効率的に行うことができる。
また、制御を開始する際に、一定時間Ｔ１が経過するまで第１の最大電力点追従制御を行うため、第２の最大電力点追従制御により制御を開始する場合に比べて、最大電力点ＭＰＰの追従を効率的に行うことができる。
Also, the first maximum power point tracking control that refers to the measurement information SB to SD of the other
Further, when starting the control, the first maximum power point tracking control is performed until the predetermined time T1 elapses. Therefore, the maximum power point MPP is compared with the case where the control is started by the second maximum power point tracking control. Can be efficiently performed.
また、第２の最大電力点追従制御において計測情報に急変が発生した場合、第１の最大電力点追従制御から制御をやり直すため、日射量が急激に変化して計測情報が急変した場合でも、最大電力点ＭＰＰの追従を効率的に行うことができる。
また、第２の最大電力点追従制御を行っているときに、所定周期Ｔ２毎に第１の最大電力点追従制御を行うため、最大電力点ＭＰＰの追従をさらに効率的に行うことができる。
In addition, when a sudden change occurs in the measurement information in the second maximum power point tracking control, in order to restart the control from the first maximum power point tracking control, even if the measurement information suddenly changes due to a sudden change in the amount of solar radiation, The maximum power point MPP can be tracked efficiently.
Further, since the first maximum power point tracking control is performed every predetermined period T2 when the second maximum power point tracking control is performed, the tracking of the maximum power point MPP can be performed more efficiently.
また、急変が発生した電力変換装置同士、又は急変が発生していない電力変換装置同士の計測情報に基づいて第１の最大電力点追従制御を行うため、急変の発生の有無に関わらず、最大電力点ＭＰＰの追従を正確に行うことができる。
また、第１の最大電力点追従制御において出力電流を変化させた後の出力電力が、出力電流を変化させる前の出力電力よりも減少する場合は、変化前の出力電流に戻すことができるため、最大電力点ＭＰＰの追従をさらに正確に行うことができる。
In addition, since the first maximum power point tracking control is performed based on the measurement information of power converters that have undergone sudden changes or power converters that have not undergone sudden changes, the maximum It is possible to accurately follow the power point MPP.
In addition, when the output power after changing the output current in the first maximum power point tracking control is smaller than the output power before changing the output current, it can be returned to the output current before the change. In addition, the maximum power point MPP can be tracked more accurately.
［第２実施形態］
図１１は、本発明の第２実施形態に係る自然エネルギー発電システム１の主要部分を示す接続図である。本実施形態の自然エネルギー発電システム１は、複数の電力変換装置２０Ａ〜２０Ｄと通信可能な単一の外部装置４０を備えている点で、第１実施形態と相違する。
図１２は、前記外部装置４０の内部構成を示す機能ブロック図である。図１２において、外部装置４０は、例えばサーバからなり、制御部４１、通信部（取得部）４２及び記憶部４３を内部に含んでいる。
[Second Embodiment]
FIG. 11 is a connection diagram showing main parts of the natural energy
FIG. 12 is a functional block diagram showing the internal configuration of the
制御部４１は、内部バスを介して通信部４２及び記憶部４３と接続されており、これらのハードウェア各部の動作を制御する。また、制御部４１は、その制御部４１が実行するコンピュータプログラムの機能部分として、各発電部１０Ａ〜１０Ｄの出力電力を最大電力点ＭＰＰに追従させる最大電力点追従制御を行う。
The
通信部４２は、電力変換装置２０Ａ〜２０Ｄの全ての通信部２３Ａ〜２３Ｄとの間で有線通信又は無線通信するための通信インターフェースである。自然エネルギー発電システム１は、外部装置４０の通信部４２、及び電力変換装置２０Ａ〜２０Ｄの通信部２３Ａ〜２３Ｄによって、図１１の破線で示す通信経路が構成されている。
通信部４２は、各電力変換装置２０Ａ〜２０Ｄの計測情報ＳＡ〜ＳＤをそれぞれ受信可能である。また、通信部４２は、各発電部１０Ａ〜１０Ｄについて最大電力点追従制御を行う際に、その制御信号ＳＰを対応する各電力変換装置２０Ａ〜２０Ｄの通信部２３Ａ〜２３Ｄに送信可能である。
The
The
記憶部４３は、ハードディスクや半導体メモリ等の記録媒体から構成されている。記憶部４３は、通信部４２が取得した各装置２０Ａ〜２０Ｄの計測情報ＳＡ〜ＳＤを一時的に記憶する記憶領域を有するとともに、制御部４１が実行するためのコンピュータプログラムの格納領域を有する。
The
自然エネルギー発電システム１は、各発電部１０Ａ〜１０Ｄの出力電力ＰＡ〜ＰＤを最大電力点ＭＰＰに追従させる制御を行う最大電力点追従制御装置３０を備えている。図１２に示すように、本実施形態における最大電力点追従制御装置３０は、外部装置４０の制御部４１と通信部（取得部）４２とによって構成されている。すなわち、本実施形態では、各発電部１０Ａ〜１０Ｄのうち一の発電部の出力電力を最大電力点ＭＰＰに追従させる際、外部装置４０の制御部４１が、通信部４２により各装置２０Ａ〜２０Ｄの計測情報ＳＡ〜ＳＤを取得し、これらの計測情報ＳＡ〜ＳＤに基づいて、前記一の発電部に制御信号ＳＰを送信して当該一の発電部について第１及び第２の最大電力点追従制御を行う。なお、本実施形態のその他の構成については、第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
The natural energy
以上、本実施形態に係る自然エネルギー発電システム１及び最大電力点追従制御装置３０においても、一の電力変換装置２０Ａに接続されている発電部１０Ａの出力電力ＰＡを最大電力点ＭＰＰに追従させるときに、当該一の電力変換装置２０Ａの計測情報に加えて、他の電力変換装置２０Ｂ〜２０Ｄの計測情報ＳＢ〜ＳＤを用いるため、多くの計測情報に基づいて最大電力点ＭＰＰを追従させることができる。このため、一の電力変換装置２０Ａの計測情報ＳＡのみを用いる場合に比べて、最大電力点ＭＰＰの追従を効率的に行うことができる。
As described above, also in the natural energy
［その他の変形例］
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
例えば、第１実施形態の最大電力点追従制御装置３０Ａ〜３０Ｄは、一の発電部１０Ａについて最大電力追従制御を行う際に、他の発電部１０Ｂ〜１０Ｄに接続されている電力変換装置２０Ｂ〜２０Ｄからこれらの計測情報ＳＢ〜ＳＤを直接取得しているが、第２実施形態に示す外部装置４０を別途設け、他の計測情報ＳＢ〜ＳＤを、外部装置４０を経由して取得するようにしてもよい。
また、第２の最大電力点追従制御の途中に、第１の最大電力点追従制御を一定周期毎に行っているが、状況に応じて不定期に行うなど所定のタイミングで行っていればよい。
[Other variations]
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the meanings described above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
For example, when the maximum power point tracking
Further, during the second maximum power point tracking control, the first maximum power point tracking control is performed at regular intervals, but may be performed at a predetermined timing such as irregularly depending on the situation. .
また、第１の最大電力点追従制御を行うときに、自装置２０Ａの出力電流ＩＡの変化を開始する開始値は、他装置２０Ｂ〜２０Ｄの出力電流ＩＢ〜ＩＤの変化を開始する開始値とは独立に設定されているが、このように独立に設定されるのではなく、他装置２０Ｂ〜２０Ｄの開始値と異なる値に設定されるようにしてもよい。具体的には、例えば最初の最大電力点追従制御装置３０Ａは、自装置２０Ａの開始値を任意の値に設定する。次の最大電力点追従制御装置３０Ｂは、自装置２０Ｂの開始値を他装置２０Ａの開始値と異なる値に設定する。さらに次の最大電力点追従制御装置３０Ｃは、自装置２０Ｃの開始値を他装置２０Ａ，２０Ｂの各開始値と異なる値に設定する。そして、最後の最大電力点追従制御装置３０Ｄは、自装置２０Ｄの開始値を他装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの各開始値と異なる値に設定すればよい。
さらに、第１の最大電力点追従制御を行うときに、自装置２０Ａの出力電流ＩＡの変化を開始する開始値を、他装置２０Ｂ〜２０Ｄの出力電流ＩＢ〜ＩＤの変化を開始する開始値と独立かつ異なる値に設定されるようにしてもよい。この場合、例えば原則として自装置２０Ａの開始値を独立に設定し、この開始値が他装置２０Ｂ〜２０Ｄの開始値と重複する場合にのみ、自装置２０の開始値を他装置２０Ｂ〜２０Ｄの開始値と異なる値に再設定することができる。
Further, when the first maximum power point tracking control is performed, the start value for starting the change of the output current IA of the
Further, when the first maximum power point tracking control is performed, the start value for starting the change of the output current IA of the
１ 自然エネルギー発電システム
１０Ａ〜１０Ｄ 発電部
２０Ａ〜２０Ｄ 電力変換装置
２１Ａ〜２１Ｄ 制御部
２５Ａ〜２５Ｄ 取得部
３０ 最大電力点追従制御装置
３０Ａ〜３０Ｄ 最大電力点追従制御装置
４２ 通信部（取得部）
ＩＡ〜ＩＤ 出力電流
ＭＰＰ 最大電力点
ＰＡ〜ＰＤ 出力電力
ＳＡ〜ＳＤ 計測情報
Ｔ１ 一定時間
Ｔ２ 一定周期（所定のタイミング）
ＶＡ〜ＶＤ 出力電圧
DESCRIPTION OF
IA to ID Output current MPP Maximum power point PA to PD Output power SA to SD Measurement information T1 Constant time T2 Constant cycle (predetermined timing)
VA to VD output voltage
Claims (14)
前記複数の電力変換装置のうち、一の電力変換装置により計測された計測情報と、一又は複数の他の電力変換装置により計測された計測情報とを取得する取得部と、
前記取得部が取得した前記一の電力変換装置の計測情報と前記他の電力変換装置の計測情報とに基づいて、前記一の電力変換装置に接続されている発電部の出力電流又は出力電圧を変化させることにより、当該発電部の出力電力を最大電力点に追従させる第１の最大電力点追従制御を行う制御部とを備えていることを特徴とする最大電力点追従制御装置。 It is possible to measure at least two of a plurality of power generation units that generate power using natural energy and output current, output voltage, and output power of the power generation units that are individually connected to and connected to each of the power generation units. A maximum power point tracking control device provided in a natural energy power generation system including a plurality of power conversion devices,
Among the plurality of power conversion devices, an acquisition unit that acquires measurement information measured by one power conversion device and measurement information measured by one or more other power conversion devices;
Based on the measurement information of the one power conversion device acquired by the acquisition unit and the measurement information of the other power conversion device, the output current or output voltage of the power generation unit connected to the one power conversion device is calculated. A maximum power point tracking control device, comprising: a control unit that performs first maximum power point tracking control that causes the output power of the power generation unit to track the maximum power point by changing.
前記制御部は、前記第１の最大電力点追従制御を行う際に、
前記一の電力変換装置の計測情報に前記急変が発生した場合、その計測情報と、前記他の電力変換装置のうち前記急変が発生した電力変換装置の計測情報とに基づいて、前記一の電力変換装置に接続されている発電部の出力電流又は出力電圧を変化させ、
前記一の電力変換装置の計測情報に前記急変が発生していない場合、その計測情報と、前記他の電力変換装置のうち前記急変が発生していない電力変換装置の計測情報とに基づいて、前記一の電力変換装置に接続されている発電部の出力電流又は出力電圧を変化させる請求項８に記載の最大電力点追従制御装置。 The acquisition unit can acquire information indicating whether or not the sudden change has occurred in the measurement information of the one and other power conversion devices,
When the control unit performs the first maximum power point tracking control,
When the sudden change occurs in the measurement information of the one power converter, the one power is based on the measurement information and the measurement information of the power converter in which the sudden change occurs among the other power converters. Change the output current or output voltage of the power generation unit connected to the converter,
When the sudden change has not occurred in the measurement information of the one power conversion device, based on the measurement information and the measurement information of the power conversion device in which the sudden change has not occurred among the other power conversion devices, The maximum power point tracking control device according to claim 8, wherein an output current or an output voltage of a power generation unit connected to the one power conversion device is changed.
前記各発電部に個別に接続され且つ接続されている前記発電部の出力電流、出力電圧及び出力電力のうちの少なくとも２つを計測可能な複数の電力変換装置と、
請求項１に記載の最大電力点追従制御装置と、を備えていることを特徴とする自然エネルギー発電システム。 A plurality of power generation units that generate power using natural energy;
A plurality of power conversion devices capable of measuring at least two of the output current, the output voltage, and the output power of the power generation unit individually connected to and connected to each power generation unit;
A natural energy power generation system comprising the maximum power point tracking control device according to claim 1.
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| KR101615747B1 (en) | 2016-01-27 | 2016-05-11 | 지투파워 (주) | A efficient improvement method for maximum power point tracking of the solar inverter in case of partial shading |
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2012
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