(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機の出力レベルに応じた、この発電機の出力電力に関わる電力点を最大電力点に追従すべく、前記発電機の出力電力を交流電力に変換する電力変換装置の動作電圧を設定する最大電力追従制御装置であって、
前記出力電力及び前記動作電圧の特性における、前記発電機の出力レベルに対応した最大電力点に関わる近似関数を記憶する近似関数記憶手段と、
前記発電機の出力レベルに応じた前記出力電力に関わる電力点を最大電力点に追従すべく、前記近似関数記憶手段に記憶した近似関数に基づいて、現在の出力電力に対応する動作電圧値を算出し、この動作電圧値を前記電力変換装置の動作電圧値として設定する制御手段とを有することを特徴とする最大電力追従制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記近似関数に基づいて、前記発電機の現在の出力電力に対応した動作電圧値を算出する電圧値算出手段と、
この電圧値算出手段にて算出した動作電圧値を、前記電力変換装置の動作電圧値として設定する電圧値設定手段と、
この電圧値設定手段にて動作電圧値を設定すると、前記電圧値算出手段にて現在の出力電力に対応した動作電圧値を算出し、この算出した動作電圧値と現在の動作電圧値との差の絶対値が所定閾値以内であるか否かを判定する判定手段とを有し、
この判定手段にて前記動作電圧値間の差の絶対値が所定閾値以内であると判定されると、前記発電機の出力レベルに応じた出力電力に関わる電力点が最大電力点付近に到達したことを認識することを特徴とする請求項１記載の最大電力追従制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、
前記発電機の出力レベルに応じた出力電力に関わる電力点が最大電力点付近に到達したことを認識すると、最大電力追従制御用の山登り法を使用して、前記発電機の出力電力に関わる電力点を最大電力点に到達させるべく、前記電力変換装置の動作電圧値を設定することを特徴とする請求項２記載の最大電力追従制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記判定手段にて前記動作電圧値間の差の絶対値が所定閾値以内でないと判定されると、前記電圧値算出手段にて前記動作電圧値を算出した後、この算出した動作電圧値を前記電圧値設定手段にて設定し、前記判定手段にて前記動作電圧値間の差の絶対値が所定閾値以内となるまで、前記電圧値算出手段、前記電圧値設定手段及び前記判定手段の動作を継続することを特徴とする請求項２又は３記載の最大電力追従制御装置。
【請求項５】
前記発電機の出力レベル毎に最大電力点を検出し、少なくとも２つの最大電力点に基づいて、前記近似関数を作成する第１近似関数作成手段を有することを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の最大電力追従制御装置。
【請求項６】
前記第１近似関数作成手段は、
最大電力追従制御用の山登り法を使用して、前記発電機の出力レベル毎の最大電力点を検出することを特徴とする請求項５記載の最大電力追従制御装置。
【請求項７】
前記第１近似関数作成手段にて作成した近似関数が異常であると判定されると、前記発電機の異常を報知する異常報知手段を有することを特徴とする請求項６記載の最大電力追従制御装置。
【請求項８】
前記出力電力を複数のレベル領域に分割し、電力点を順次に検出することで、これら検出した複数の電力点をレベル領域毎に分け、このレベル領域毎に分けた複数の電力点の平均値を算出し、このレベル領域毎の平均値を最大電力点とし、これらレベル領域毎の最大電力点に基づいて、前記近似関数を作成する第２近似関数作成手段を有することを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の最大電力追従制御装置。
【請求項９】
前記第２近似関数作成手段は、
最大電力追従制御用の山登り法を使用して、前記電力点を検出することを特徴とする請求項８記載の最大電力追従制御装置。
【請求項１０】
前記第２近似関数作成手段にて作成した近似関数が異常であると判定されると、前記発電機の異常を報知する異常報知手段を有することを特徴とする請求項９記載の最大電力追従制御装置。
【請求項１１】
前記近似関数記憶手段は、
前記発電機の種別に応じた近似関数を予め記憶しておくことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の最大電力追従制御装置。
【請求項１２】
最大電力追従制御用の山登り法を使用して、前記発電機の出力レベル毎の最大電力点を検出し、これら検出した最大電力点に基づいて、前記発電機の種別毎に記憶した近似関数を補正する第１近似関数補正手段を有することを特徴とする請求項１１記載の最大電力追従制御装置。
【請求項１３】
前記発電機の出力レベルに応じた出力電力に関わる電力点が最大電力点付近に到達したことを認識すると、最大電力追従制御用の山登り法を使用して、前記発電機の出力レベル毎の最大電力点を検出し、これら検出した最大電力点に基づいて、前記近似関数記憶手段に記憶中の近似関数を補正する第２近似関数補正手段を有することを特徴とする請求項２、３又は４記載の最大電力追従制御装置。
【請求項１４】
前記発電機の出力レベルに応じた出力電力に関わる電力点が最大電力点付近に到達したことを認識すると、最大電力追従制御用の山登り法を使用して最大電力点への追従動作を実行し、この追従動作で検出した電力点に基づいて、前記近似関数の傾きを変更することなく、その切片のみを補正する第３近似関数補正手段を有することを特徴とする請求項２，３又は４記載の最大電力追従制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流電力を発電する、例えば水力発電機や風力発電機等の発電機と、この発電機からの直流電力を交流電力に変換し、この変換した交流電力を系統等に供給するパワーコンディショナ装置(以下、単にパワコン装置と称する)とを備えた分散型発電システムにおいて、前記パワコン装置内部にて前記発電機の出力特性に対応した最適な発電効率が得られる最大電力追従制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に分散型発電システムとしては、例えば水力発電システム、風力発電システム、太陽光発電システムや燃料エンジン発電システム等、様々なシステムが提案されている。
【０００３】
そこで、このような分散型発電システムにおいては、発電機で発生した直流電力をパワコン装置内部の電力変換装置で交流電力に変換し、この交流電力を家庭用電化製品等の負荷や商用電源等の系統等に供給するものである。
【０００４】
このような分散型発電システムの発電効率を向上させるためには、発電機の出力電力と、パワコン装置内部の電力変換装置の直流動作電圧、すなわち発電機の出力電圧との関係で、前記直流動作電圧を調整して前記発電機の出力電力の電力点を最大電力点に高速に追従する最大電力追従制御装置が多く提案されている。
【０００５】
図１５は一般的な太陽光発電機における直流電力及び直流電圧の特性（Ｖ−Ｐ特性）を示す説明図である。
【０００６】
太陽光発電機では、図１５に示すように山型の特性となるため、電力点が、山型の頂上、すなわち最大電力点に到達するように、電力変換装置の直流動作電圧を制御することで、太陽光発電機の発電効率を最大限にすることができる。
【０００７】
しかしながら、太陽光発電機は、太陽光の照度変化に応じてＶ−Ｐ特性が変動し、この照度変化に応じて最大電力点も変化することになる。
【０００８】
そこで、従来の最大電力追従制御装置においては、山登り法を採用したものが知られている(例えば特許文献１参照)。図１６は一般的な山登り法の動作アルゴリズムを端的に示す説明図である。
【０００９】
この特許文献１の最大電力追従制御装置によれば、電力変換装置の直流動作電圧を所定電圧ΔＶ分づつ調整し、その調整前後の太陽電池の出力電力が相互比較され、出力電力が増加した場合は直流動作電圧を前回と同じ方向に所定電圧ΔＶ分変化させ、減少した場合には前回と逆の方向に所定電圧ΔＶ分変化させ、この直流動作電圧の変化に応じて出力電力の電力点を最大電力点Ｐｍａｘに到達させ、この到達したときの直流動作電圧を最適値として求めるようにしている。
【００１０】
そして、この最大電力追従制御装置によれば、このように求められた直流動作電圧を電力変換装置に設定することで、電力点が最大電力点に到達することになるため、太陽電池の発電効率を最大限にすることができる。
【００１１】
尚、このようなＶ−Ｐ特性は発電機の種別によっても異なる。図１７は動力系の発電機のＶ−Ｐ特性、図１８は動力系の発電機の内、水力発電機のＶ−Ｐ特性を示す説明図である。
【００１２】
このように発電機のＶ−Ｐ特性は、図１５の太陽光発電機のＶ−Ｐ特性と、図１７及び図１８の発電機のＶ−Ｐ特性と比較しても分かるように、発電機の種別によっても異なる。
【００１３】
【特許文献１】
特開２０００−１８１５５５号公報（段落番号「０００４」〜「０００６」参照）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に太陽光発電機の場合には太陽光の照度変化によって、図１９(ａ)に示すようにＶ−Ｐ特性が変動し、動力系発電機の場合には動力変化(例えば水力発電機の場合は水量の変化、風力発電機の場合は風力の変化、ガスエンジン発電機の場合はガス量の変化)によって、図１９(ｂ)に示すようにＶ−Ｐ特性が変動する。
【００１５】
このように太陽光発電機のＶ−Ｐ特性と動力系発電機のＶ−Ｐ特性とを比較すると、太陽光発電機は、図１９(ａ)に示すように照度変化に応じて最大電力点の電圧変化が比較的小さいものの、動力系発電機は、図１９(ｂ)に示すように動力変化に応じて最大電力点の電圧変化が大きいことがわかる。
【００１６】
そこで、従来の最大電力追従制御装置によれば、太陽光発電機の場合、図１９（ａ）に示すように照度変化に応じて最大電力点の電圧変化が比較的小さいことから、多少の時間は要するものの、山登り法を使用して電力点を最大電力点に到達するまでの時間が、その発電効率に悪影響を及ぼすまでには至らないものの、例えば動力系発電機の場合、図１９(ｂ)に示すように動力変化に応じて最大電力点の電圧変化が大きいことから、従来のような追従速度の遅い山登り法を使用しただけでは電力点を最大電力点に到達するまでに多大の時間を要し、その間の発電効率に悪影響を与えてしまう虞がある。
【００１７】
本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、例えば動力変化に対する最大電力点の電圧変化が大きい動力系発電機等の発電機に対しても、その電力点を最大電力点に迅速に追従することができ、ひいては、その発電効率を良好にする最大電力追従制御装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の最大電力追従制御装置は、発電機の出力レベルに応じた、この発電機の出力電力に関わる電力点を最大電力点に追従すべく、前記発電機の出力電力を交流電力に変換する電力変換装置の動作電圧を設定する最大電力追従制御装置であって、前記出力電力及び前記動作電圧の特性における、前記発電機の出力レベルに対応した最大電力点に関わる近似関数を記憶する近似関数記憶手段と、前記発電機の出力レベルに応じた前記出力電力に関わる電力点を最大電力点に追従すべく、前記近似関数記憶手段に記憶した近似関数に基づいて、現在の出力電力に対応する動作電圧値を算出し、この動作電圧値を前記電力変換装置の動作電圧値として設定する制御手段とを有するようにした。
【００１９】
従って、本発明の最大電力追従制御装置によれば、出力電力及び動作電圧の特性における、前記発電機の出力レベルに対応した最大電力点に関わる近似関数を記憶しておき、現在の出力電力に関わる電力点を最大電力点に追従すべく、前記近似関数に基づいて、現在の出力電力に対応した動作電圧値を算出し、この動作電圧値を電力変換装置の動作電圧値として設定するようにしたので、近似関数を使用することで、例えば電力点を最大電力点付近に到達させるまでの追従時間を大幅に短縮化することで、動力変化に対する最大電力点の変化が大きい動力系発電機等の発電機であっても、最大電力点への追従を迅速に行うことができ、ひいては発電効率の向上にもつながる。
【００２０】
また、本発明の最大電力追従制御装置は、前記制御手段が、前記近似関数に基づいて、前記発電機の現在の出力電力に対応した動作電圧値を算出する電圧値算出手段と、この電圧値算出手段にて算出した動作電圧値を、前記電力変換装置の動作電圧値として設定する電圧値設定手段と、この電圧値設定手段にて動作電圧値を設定すると、前記電圧値算出手段にて現在の出力電力に対応した動作電圧値を算出し、この算出した動作電圧値と現在の動作電圧値との差の絶対値が所定閾値以内であるか否かを判定する判定手段とを有し、この判定手段にて前記動作電圧値間の差の絶対値が所定閾値以内であると判定されると、前記発電機の出力レベルに応じた出力電力に関わる電力点が最大電力点付近に到達したことを認識するようにした。
【００２１】
従って、本発明の最大電力追従制御装置によれば、電圧値設定手段にて動作電圧値を設定すると、近似関数を使用して現在の出力電力に対応した動作電圧値を算出し、この算出した動作電圧値と現在の動作電圧値との差の絶対値が所定閾値以内であるか否かを判定し、この動作電圧値間の差の絶対値が所定閾値以内であると判定されると、前記発電機の出力レベルに応じて出力電力に関わる電力点が最大電力点付近に到達したものと認識するようにしたので、近似関数を使用することで、その電力点を最大電力点付近に到達させるまでの追従時間を大幅に短縮化することで、動力変化に対する最大電力点の変化が大きい動力系発電機等の発電機であっても、最大電力点への追従を迅速に行うことができ、ひいては発電効率の向上にもつながる。
【００２２】
本発明の最大電力追従制御装置は、前記制御手段が、前記発電機の出力レベルに応じた出力電力に関わる電力点が最大電力点付近に到達したことを認識すると、最大電力追従制御用の山登り法を使用して、前記発電機の出力電力に関わる電力点を最大電力点に到達させるべく、前記電力変換装置の動作電圧値を設定するようにした。
【００２３】
従って、本発明の最大電力追従制御装置によれば、前記発電機の出力レベルに応じた出力電力に関わる電力点が最大電力点付近に到達したことを認識すると、最大電力追従制御用の山登り法を使用して、前記発電機の出力電力に関わる電力点を最大電力点に到達させるべく、前記電力変換装置の動作電圧値を設定するようにしたので、最大電力点付近から最大電力点への追従動作に山登り法を使用することで最大電力点への追従精度を向上させることができる。
【００２４】
本発明の最大電力追従制御装置は、前記制御手段が、前記判定手段にて前記動作電圧値間の差の絶対値が所定閾値以内でないと判定されると、前記電圧値算出手段にて前記動作電圧値を算出した後、この算出した動作電圧値を前記電圧値設定手段にて設定し、前記判定手段にて前記動作電圧値間の差の絶対値が所定閾値以内となるまで、前記電圧値算出手段、前記電圧値設定手段及び前記判定手段の動作を継続するようにした。
【００２５】
従って、本発明の最大電力追従制御装置によれば、動作電圧値間の差の絶対値が所定閾値以内でないと判定されると、この動作電圧値間の差の絶対値が所定閾値以内となるまで電圧値算出手段、電圧値設定手段及び判定手段の動作を継続するようにしたので、最大電力点付近へ迅速に追従することができる。
【００２６】
本発明の最大電力追従制御装置は、前記発電機の出力レベル毎に最大電力点を検出し、少なくとも２つの最大電力点に基づいて、前記近似関数を作成する第１近似関数作成手段を有するようにした。
【００２７】
従って、本発明の最大電力追従制御装置によれば、発電機の出力レベル毎に最大電力点を検出し、少なくとも２つの最大電力点に基づいて、前記近似関数を作成するようにしたので、簡単に近似関数を作成することができ、さらに、標本とする最大電力点の標本数を増やすことで精度の高い近似関数を作成することができる。
【００２８】
本発明の最大電力追従制御装置は、前記第１近似関数作成手段が、最大電力追従制御用の山登り法を使用して、前記発電機の出力レベル毎の最大電力点を検出するようにした。
【００２９】
従って、本発明の最大電力追従制御装置によれば、近似関数を作成するための最大電力点を山登り法で検出するようにしたので、精度の高い近似関数を作成することができる。
【００３０】
本発明の最大電力追従制御装置は、前記第１近似関数作成手段にて作成した近似関数が異常であると判定されると、前記発電機の異常を報知する異常報知手段を有するようにした。
【００３１】
従って、本発明の最大電力追従制御装置によれば、第１近似関数作成手段にて作成した近似関数が異常、例えば近似関数の傾きが逆であると判定されると、発電機の異常を報知するようにしたので、発電機若しくは近似関数の異常をユーザに報知することができる。
【００３２】
本発明の最大電力追従制御装置は、前記出力電力を複数のレベル領域に分割し、電力点を順次に検出することで、これら検出した複数の電力点をレベル領域毎に分け、このレベル領域毎に分けた電力点の平均値を算出し、このレベル領域毎の平均値を最大電力点とし、これらレベル領域毎の最大電力点に基づいて、前記近似関数を作成する第２近似関数作成手段を有するようにした。
【００３３】
従って、本発明の最大電力追従制御装置によれば、出力電力を複数のレベル領域に分割し、レベル領域毎に分けた複数の電力点の平均値をレベル領域毎の最大電力点とし、これらレベル領域毎の最大電力点に基づいて、前記近似関数を作成するようにしたので、複数の電力点、すなわち標本数が多く、これら標本数を平均化することで、外部環境の変化に対応した精度の高い近似関数を作成することができる。
【００３４】
本発明の最大電力追従制御装置は、前記第２近似関数作成手段が、最大電力追従制御用の山登り法を使用して、前記電力点を検出するようにした。
【００３５】
従って、本発明の最大電力追従制御装置によれば、近似関数を作成するための最大電力点を山登り法で検出するようにしたので、精度の高い近似関数を作成することができる。
【００３６】
本発明の最大電力追従制御装置は、前記第２近似関数作成手段にて作成した近似関数が異常であると判定されると、前記発電機の異常を報知する異常報知手段を有するようにした。
【００３７】
従って、本発明の最大電力追従制御装置によれば、第２近似関数作成手段にて作成した近似関数が異常、例えば近似関数の傾きが異常であると判定されると、発電機の異常を報知するようにしたので、発電機若しくは近似関数の異常をユーザに報知することができる。
【００３８】
本発明の最大電力追従制御装置は、前記近似関数記憶手段が、前記発電機の種別に応じた近似関数を予め記憶しておくようにした。
【００３９】
従って、本発明の最大電力追従制御装置によれば、発電機の種別に応じた近似関数を予め記憶しておくようにしたので、様々な発電機に対応することができる。
【００４０】
本発明の最大電力追従制御装置は、最大電力追従制御用の山登り法を使用して、前記発電機の出力レベル毎の最大電力点を検出し、これら検出した最大電力点に基づいて、前記発電機の種別毎に記憶した近似関数を補正する第１近似関数補正手段を有するようにした。
【００４１】
従って、本発明の最大電力追従制御装置によれば、山登り法を使用して最大電力点を検出し、この検出した最大電力点に基づいて発電機の種別毎に記憶した近似関数を補正するようにしたので、発電機の様々な動力変化や照度変化に対応した精度の高い近似関数を作成することができる。
【００４２】
本発明の最大電力追従制御装置は、前記発電機の出力レベルに応じた出力電力に関わる電力点が最大電力点付近に到達したことを認識すると、最大電力追従制御用の山登り法を使用して、前記発電機の出力レベル毎の最大電力点を検出し、これら検出した最大電力点に基づいて、前記近似関数記憶手段に記憶中の近似関数を補正する第２近似関数補正手段を有するようにした。
【００４３】
従って、本発明の最大電力追従制御装置によれば、電力点が最大電力点付近に到達したことを認識すると、山登り法を使用して最大電力点を検出し、この検出した最大電力点に基づいて、近似関数記憶手段に記憶中の近似関数を補正するようにしたので、発電機の動力変化や照度変化等に対応した精度の高い近似関数を常に確保することができる。
【００４４】
本発明の最大電力追従制御装置は、前記発電機の出力レベルに応じた出力電力に関わる電力点が最大電力点付近に到達したことを認識すると、最大電力追従制御用の山登り法を使用して最大電力点への追従動作を実行し、この追従動作で検出した電力点に基づいて、前記近似関数の傾きを変更することなく、その切片のみを補正する第３近似関数補正手段を有するようにした。
【００４５】
従って、本発明の最大電力追従制御装置によれば、電力点が最大電力点付近に到達したことを認識すると、山登り法を使用して最大電力点への追従動作を実行し、この追従動作で検出した電力点に基づいて、前記近似関数の傾きを変更することなく、その切片のみを補正するようにしたので、近似関数の誤差を微調整することができる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の最大電力追従制御装置に関わる実施の形態を示す分散型発電システムについて説明する。
【００４７】
(実施の形態１)
図１は第１の実施の形態を示す分散型発電システム内部の概略構成を示すブロック図である。
【００４８】
図１に示す分散型発電システム１は、直流電力を発電する発電機２と、この発電機２で発生した直流電力を交流電力に変換する電力変換機能を備えたパワコン装置１０と、このパワコン装置１０で変換した交流電力で駆動する家庭電化製品等の負荷３と、この負荷３への余剰の交流電力を供給する商用電源等の系統４とを有している。尚、負荷３は、パワコン装置１０からの電力供給を受けているが、例えばパワコン装置１０の出力電力が負荷３の駆動電力に満たないような場合には、パワコン装置１０からの電力供給に加え、系統４からの電力供給を受けるようにしている。
【００４９】
図１に示すパワコン装置１０は、発電機２で発生した直流電力を交流電力に変換する電力変換装置１１と、この電力変換装置１１の直流動作電圧を制御することで、発電機２の出力電力の電力点を最大電力点に高速に追従する最大電力追従制御部１２とを有している。
【００５０】
最大電力追従制御部１２は、発電機２からの直流電圧を計測する電圧計測部２１と、発電機２からの直流電流を計測する電流計測部２２と、電圧計測部２１にて計測した直流電圧及び電流計測部２２にて計測した直流電流に基づいて直流電力を算出する電力算出部２３と、Ｖ−Ｐ特性における出力レベルに対応した最大電力点に関わる近似関数を作成する近似関数作成部２４と、この近似関数作成部２４にて作成した近似関数を記憶する近似関数メモリ２５と、近似関数作成部２４にて作成した近似関数が異常であると判定されると、この異常を報知する異常報知部２６と、最大電力追従制御部１２全体を制御する制御部２７とを有している。
【００５１】
尚、近似関数メモリ２５は、近似関数作成部２４に作成される近似関数ばかりでなく、発電機２の種別毎の近似関数を予め記憶しておくようにしても良い。
【００５２】
異常報知部２６は、近似関数作成部２４にて作成した近似関数に異常が発生した場合、例えば近似関数の傾きが逆といった場合、この近似関数が異常であると判断し、この異常発生をユーザに通知するものである。
【００５３】
図２は最大電力追従制御部１２の要部である制御部内部の概略構成を示すブロック図である。
【００５４】
制御部２７は、近似関数メモリ２５に記憶した近似関数に現在の直流電力値を代入することで直流電圧値を算出する電圧値算出部３１と、この電圧値算出部３１にて算出した直流電圧値を電力変換装置１１の動作電圧として設定する電圧値設定部３２と、この電圧値設定部３２にて直流電圧値を設定すると、電圧値算出部３１にて現在の直流電力に対応した直流電圧値を算出し、この算出した直流電圧値と現在の直流電圧値との差の絶対値が直流電圧閾値以内であるか否かを判定する閾値判定部３３と、発電機２の出力レベルに応じた直流電力の電力点を最大電力点付近まで追従させるべく、近似関数を使用しての最大電力追従機能を司る追従制御部３４と、山登り法を使用しての最大電力追従機能を司る山登り法追従制御部３５とを有している。
【００５５】
閾値判定部３３は、現在の電力点が最大電力点付近に到達したか否かを判定するものであり、電圧値算出部３１にて算出した直流電圧値Ｖｔｈｅと、電圧計測部２１にて測定した現在の直流電圧値Ｖｍｅｓとの差の絶対値が直流電圧閾値Ｖｔｈｒ以内であると判定されると、現在の電力点が最大電力点付近に到達したものと認識し、直流電圧値Ｖｔｈｅと直流電圧値Ｖｍｅｓとの差の絶対値が直流電圧閾値Ｖｔｈｒ以内でないと判定されると、現在の電力点が最大電力点付近に到達していないものと認識するものである。
【００５６】
追従制御部３４は、閾値判定部３３にて現在の電力点が最大電力点付近に到達したものと認識されると、山登り法を使用した最大電力追従動作に切替え、閾値判定部３３にて現在の電力点が最大電力点付近に到達していないものと認識されると、この近似関数に基づく最大電力追従動作を継続するものである。
【００５７】
つまり、追従制御部３４では、現在の電力点が最大電力点付近に到達するまで近似関数に基づく最大電力追従動作を継続するものである。
【００５８】
山登り法追従制御部３５は、追従制御部３４にて現在の電力点が最大電力点付近に到達すると、山登り法を使用した最大電力追従動作を開始し、この山登り法を使用して現在の電力点を最大電力点付近から最大電力点に追従すべく、最大電力追従動作を継続するものである。
【００５９】
尚、追従制御部３４は、山登り法を使用した最大電力追従動作を実行後、例えば発電機２の外部環境変化によって電力点が再び最大電力点付近から外れた場合には、再び近似関数を使用して最大電力点付近に到達するまでの最大電力追従動作を実行するものである。
【００６０】
また、山登り法追従制御部３５は、近似関数作成部３４にて近似関数を作成する際の複数の最大電力点を検出する際にも、山登り法の最大電力追従動作を実行するものである。
【００６１】
尚、請求項記載の最大電力追従制御装置は、パワコン装置１０内の最大電力追従制御部１２、近似関数記憶手段は近似関数メモリ２５、制御手段は制御部２７（追従制御部３４、山登り法追従制御部３５）、電圧値算出手段は電圧値算出部３１、電圧値設定手段は電圧値設定部３２、判定手段は閾値判定部３３、第１近似関数作成手段及び第２近似関数作成手段は近似関数作成部２４、異常報知手段は異常報知部２６に相当するものである。
【００６２】
次に第１の実施の形態を示す分散型発電システム１の動作について説明する。図３は第１の実施の形態を示す分散型発電システム１にパワコン装置１０の第１最大電力追従制御処理に関わる最大電力追従制御部１２の処理動作を示すフローチャートである。
【００６３】
図３に示す第１最大電力追従制御処理とは、発電機２の出力レベルに対応したＶ−Ｐ特性における最大電力点の近似関数を使用して、現在の電力点を最大電力点付近に高速に追従した後、山登り法を使用して最大電力点に追従する処理である。
【００６４】
図３に示す最大電力追従制御部１２の制御部２７内の追従制御部３４は、近似関数を使用して最大電力点への追従動作を開始する。
【００６５】
電圧値算出部３１は、電力算出部２３を通じて現在の直流電力値Ｐｍｅｓを算出し、近似関数メモリ２５から近似関数を読み出し、この近似関数に直流電力値Ｐｍｅｓを代入することで直流電圧値Ｖｔｈｅを算出する(ステップＳ１１)。
【００６６】
電圧値設定部３２は、電圧値算出部３１にて算出した直流電圧値Ｖｔｈｅを電力変換装置１１の動作電圧として設定する(ステップＳ１２)。
【００６７】
さらに、電圧計測部２１は、電圧値設定部３２にて直流電圧値Ｖｔｈｅを設定すると、現在の直流電圧値Ｖｍｅｓを検出する（ステップＳ１３）。
【００６８】
さらに電圧値算出部３１は、電力算出部２３を通じて現在の直流電力値Ｐｍｅｓを算出し、近似関数メモリ２５から近似関数を読み出し、この近似関数に直流電力値Ｐｍｅｓを代入することで直流電圧値Ｖｔｈｅを算出する(ステップＳ１４)。
【００６９】
次に閾値判定部３３は、ステップＳ１３にて検出した現在の直流電圧値ＶｍｅｓとステップＳ１４にて算出した直流電圧値Ｖｔｈｅとの差の絶対値｜Ｖｍｅｓ−Ｖｔｈｅ｜が直流電圧閾値Ｖｔｈｒ以内であるか否かを判定する(ステップＳ１５)。
【００７０】
追従制御部３４は、閾値判定部３３にて直流電圧値Ｖｍｅｓと直流電圧値Ｖｔｈｅとの差の絶対値｜Ｖｍｅｓ−Ｖｔｈｅ｜が直流電圧閾値Ｖｔｈｒ以内であると判定されると、現在の電力点が最大電力点付近に到達したものと判断し、近似関数から山登り法による最大電力点への追従動作を開始すべく、山登り法追従制御部３５による最大電力追従動作を開始する(ステップＳ１６)。
【００７１】
山登り追従制御部３５は、山登り法を使用することで、最大電力点に到達するまで最大電力点への追従動作を継続しながら、現在の直流電力値Ｐｍｅｓを近似関数に代入して現在の電力点が最大電力点付近で動作しているか否かを監視すべく、ステップＳ１３に移行する。
【００７２】
また、ステップＳ１５にて直流電圧値Ｖｍｅｓと直流電圧値Ｖｔｈｅとの差の絶対値｜Ｖｍｅｓ−Ｖｔｈｅ｜が直流電圧閾値Ｖｔｈｒ以内でないと判定されると、現在の電力点が最大電力点付近に到達していないものと判断し、最大電力点付近に到達するまで近似関数に基づく最大電力追従動作を継続すべく、ステップＳ１２に移行する。
【００７３】
また、山登り法による最大電力追従動作への切替動作後に、ステップＳ１５にて直流電圧値Ｖｍｅｓと直流電圧値Ｖｔｈｅとの差の絶対値｜Ｖｍｅｓ−Ｖｔｈｅ｜が直流電圧閾値Ｖｔｈｒ以内でないと判定されると、現在の電力点が最大電力点付近から外れたものと判断し、最大電力点付近に到達するまで近似関数に基づく最大電力追従動作を開始すべく、ステップＳ１２に移行するものである。
【００７４】
では、この第１最大電力追従制御処理の追従動作について具体的に説明する。図４は第１最大電力追従制御処理の動作アルゴリズムを端的に示す動作説明図である。
【００７５】
発電機２の近似関数をＶ＝ｆ（Ｐ）、発電機２の出力レベルが（ｉ）の状態で電力点Ａ（Ｖ０，Ｐ０）で動作しているとする。
【００７６】
この際に発電機２の出力レベルが（ｉｉ）の状態に動力変化すると、電力点Ｂ（Ｖ０，Ｐ１）に移動することになる。この際、第１最大電力追従制御処理が起動することになる。
【００７７】
まず、電圧値算出部３１は、現在の電力点Ｂの直流電力値Ｐ１を近似関数Ｖ＝ｆ（Ｐ）に代入することで、直流電圧値Ｖ１を算出することになる。電圧値設定部３２は、直流電圧値Ｖ１を設定することで、電力点Ｃ（Ｖ１，Ｐ２）に移動することになる。
【００７８】
さらに電圧値算出部３１は、現在の電力点Ｃの直流電力値Ｐ２を近似関数Ｖ−ｆ（Ｐ）に代入することで、直流電圧値Ｖ２を算出することになる。この際、閾値判定部３３は、現在の直流電圧値Ｖ１と近似関数で算出した直流電圧値Ｖ２との差の絶対値｜Ｖ１−Ｖ２｜が直流電圧閾値Ｖｔｈｒ以内にあるか否かを判定し、直流電圧値間の差の絶対値｜Ｖ１−Ｖ２｜が直流電圧閾値Ｖｔｈｒ以内でないと判定されると、現在の電力点Ｃが最大電力点付近に到達していないものと判断する。つまり、現在の電力点が最大電力点付近に到達するまで近似関数による最大電力追従動作を継続するものである。
【００７９】
さらに電圧値設定部３２は、電圧値算出部３１にて算出した直流電圧値Ｖ２を設定することで、電力点Ｄ（Ｖ２，Ｐ３）に移動することになる。
【００８０】
電圧値算出部３１は、現在の電力点Ｄの直流電力値Ｐ３を近似関数Ｖ＝ｆ（Ｐ）に代入することで、直流電圧値Ｖ３を算出することになる。この際、閾値判定部３３は、現在の直流電圧値Ｖ２と近似関数で算出した直流電圧値Ｖ３との差の絶対値｜Ｖ２−Ｖ３｜が直流電圧閾値Ｖｔｈｒ以内にあるか否かを判定し、直流電圧値間の差の絶対値｜Ｖ２−Ｖ３｜が直流電圧閾値以内であると判定されると、現在の電力点Ｄが最大電力点付近に到達しているものと判断する。
【００８１】
山登り法追従制御部３５は、現在の電力点Ｄが最大電力点付近に到達しているものと判断すると、山登り法を使用した最大電力追従動作を開始し、この山登り法で現在の電力点を最大電力点Ｎ（Ｖｎ，Ｐｎ）へと追従することになる。
【００８２】
このように第１最大電力追従制御処理によれば、発電機２の出力レベルに応じた近似関数を使用することで現在の電力点を最大電力点付近まで高速に追従した後に、山登り法で現在の電力点を最大電力点に追従するようにしたので、動力変化に対する最大電力点の電圧変化が大きい動力系発電機等の発電機２であっても、近似関数を使用して電力点を最大電力点付近に到達させるまでの追従時間を大幅に短縮化することで、最大電力点への追従を迅速に行うことができ、ひいては発電効率の向上にもつながる。
【００８３】
次に近似関数メモリ２５に記憶した近似関数Ｖ＝ｆ（Ｐ）の作成方法としては、様々な方法が考えられるが、ここでは３つの方法を例にあげて説明する。
【００８４】
図５は第１近似関数作成処理に関わる近似関数作成部２４の処理動作を示すフローチャート、図６は第１近似関数作成処理の動作アルゴリズムを端的に示す説明図である。
【００８５】
図５に示す第１関数作成処理とは、山登り法を使用して発電機２の最大電力点を複数検出し、これら複数の最大電力点に基づいて近似関数を作成する処理である。
【００８６】
図５において近似関数作成部２４は、山登り法追従制御部３５を通じて山登り法による最大電力追従動作の運転を開始し（ステップＳ２１）、所定時間Ｔ秒を計時する運転開始タイマをスタートする(ステップＳ２２)。
【００８７】
近似関数作成部２４は、直流電圧値をＮ回変動させた時の各直流電力値の差の絶対値｜ΔＰ｜の移動平均値｜ΔＰ｜ａｖｒを算出する(ステップＳ２３)。
【００８８】
近似関数作成部２４は、移動平均値｜ΔＰ｜ａｖｒが最大電力点記憶用閾値Ｐｔｈｒ以内であるか否かを判定する(ステップＳ２４)。
【００８９】
近似関数作成部２４は、移動平均値｜ΔＰ｜ａｖｒが最大電力点記憶用閾値Ｐｔｈｒ以内であると判定されると、移動平均値｜ΔＰ｜ａｖｒがある程度小さいということは直流電圧値を変動させても電力の変動が少ないということで、現在の電力点が最大電力点付近に到達しているものと判断し、この電力点を最大電力点Ｍ（Ｖ，Ｐ）として記憶する(ステップＳ２５)。尚、この最大電力点Ｍは、直流電圧値をＮ回変動させた時の電圧値の平均値（Ｖ１，Ｖ２、Ｖ３…ＶＮ）／Ｎと、電力値の平均値（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…ＰＮ）／Ｎとで構成することになる。
【００９０】
近似関数作成部２４は、最大電力点Ｍを記憶すると、ステップＳ２２にてスタートした運転開始タイマがタイムアップしたか否かを判定する(ステップＳ２６)。
【００９１】
近似関数作成部２４は、運転開始タイマがタイムアップしたのでなければ、さらに新たな最大電力点Ｍを検出して記憶すべく、ステップＳ２３に移行する。
【００９２】
近似関数作成部２４は、ステップＳ２６にて運転開始タイマがタイムアップしたのであれば、図６に示すように現在記憶中の最大電力点Ｍ（Ｍ１〜Ｍｎ）に基づいて最小二乗法により近似関数Ｖ＝ｆ（Ｐ）＝ａＰ＋ｂのａ，ｂの定数を算出することで近似関数を作成し(ステップＳ２７)、この作成した近似関数を近似関数メモリ２５に記憶して、この処理動作を終了する。
【００９３】
第１近似関数作成処理によれば、運転開始タイマがタイムアップするまで山登り法の最大電力追従動作を実行し、複数の最大電力点を検出し、これら複数の最大電力点に基づいて近似関数を作成するようにしたので、精度の高い近似関数を得ることができる。
【００９４】
尚、運転開始タイマのタイマ時間を長く設定すると、例えば水の流量や風速等の外部環境が変化する確率が高くなるので、最大電力点の標本点が増加して近似関数の精度が向上するものである。
【００９５】
しかしながら、第１近似関数作成処理によれば、外部環境の変化が速く頻繁に発生する場合には最大電力点に到達する前に外部環境が変化してしまうことから、最大電力点の標本点数が減るため、その結果、近似関数の精度が悪くなると言った事態も考えられる。
【００９６】
そこで、このような事態に対処すべく、第２近似関数作成処理の方法が考えられる。図７は第２近似関数作成処理に関わる近似関数作成部２４の処理動作を示すフローチャート、図８は第１近似関数作成処理の動作アルゴリズムを端的に示す説明図、図９は第２近似関数作成処理の平均電力点算出処理に関わる近似関数作成部２４の処理動作を示すフローチャートである。
【００９７】
図７に示す第２近似関数作成処理とは、発電機２の電力を複数のレベル領域に分割し、山登り法を使用してレベル領域毎に電力点の標本を複数採り、レベル領域毎の電力点の標本を平均化することで、このレベル領域毎の平均値を平均電力点とし、これら複数の平均電力点に基づいて近似関数を作成する処理である。
【００９８】
図７において近似関数作成部２４は、山登り法追従制御部３５を通じて山登り法による最大電力追従動作の運転を開始し（ステップＳ３１）、第１運転開始タイマ及び第２運転開始タイマの計時動作をスタートする(ステップＳ３２)。尚、第１運転開始タイマは、全レベル領域での電力点の標本検出終了時間（Ｔ秒）を計時するタイマであり、第２運転開始タイマは、レベル領域毎の電力点の標本検出終了時間（Ｓ秒）を計時するタイマである。
【００９９】
近似関数作成部２４は、第２運転開始タイマがタイムアップしたか否かを判定する(ステップＳ３３)。近似関数作成部２４は、第２運転開始タイマがタイムアップしたのであれば、山登り法で現在の電力点Ｄ(Ｖｎ、Ｐｎ)を検出し、この現在の電力点Ｄを標本として記憶する(ステップＳ３４)。
【０１００】
近似関数作成部２４は、図８に示すように、標本として記憶した電力点に基づいて同レベル領域に対応した平均電力点を算出する、図９の平均電力点算出処理(ステップＳ３５)を実行した後、第２運転開始タイマの計時動作をクリアにして再びスタートする(ステップＳ３６)。
【０１０１】
近似関数作成部２４は、第１運転開始タイマがタイムアップしたか否かを判定する(ステップＳ３７)。
【０１０２】
近似関数作成部２４は、第１運転開始タイマがタイムアップしたのであれば、レベル領域毎の平均電力点Ｅ（Ａ）〜Ｅ（Ｘ）に基づいて最小二乗法により近似関数Ｖ＝ｆ（Ｐ）＝ａＰ＋ｂのａ，ｂの定数を算出することで近似関数を作成し(ステップＳ３８)、この作成した近似関数を近似関数メモリ２５に記憶して、この処理動作を終了する。
【０１０３】
近似関数作成部２４は、ステップＳ３７にて第１運転開始タイマがタイムアップしたのでなければ、さらに平均電力点を算出すべく、ステップＳ３３に移行する。
【０１０４】
図９の平均電力点算出処理とは、図８に示すように複数の電力点の標本からレベル領域毎に平均化して、各レベル領域の平均電力点を算出する処理である。
【０１０５】
図９において近似関数作成部２４は、標本として記憶した電力点から直流電力値を検出し、この直流電力値に基づいて電力点がレベル領域Ａであるか否かを判定する(ステップＳ４１)。
【０１０６】
近似関数作成部２４は、直流電力値に基づいて電力点がレベル領域Ａであると判定されると、レベル領域Ａの標本数ｎを＋１インクリメントし(ステップＳ４２)、レベル領域Ａの標本の直流電圧値を平均化し、レベル領域Ａの直流電圧平均値Ｖ（Ａ）ａｖｒ＿ｎを算出する(ステップＳ４３)。
【０１０７】
尚、近似関数作成部２４は、（前回の直流電圧平均値Ｖ（Ａ）ａｖｒ＿（ｎ−１）＊（ｎ−１）＋今回の標本直流電圧値Ｖｎ）／標本点数ｎの式で、レベル領域Ａの直流電圧平均値Ｖ（Ａ）ａｖｒ＿ｎを算出するものである。
【０１０８】
近似関数作成部２４は、レベル領域Ａの標本の直流電力値を平均化し、レベル領域Ａの直流電力平均値Ｐ（Ａ）ａｖｒ＿ｎを算出する(ステップＳ４４)。
【０１０９】
尚、近似関数作成部２４は、（前回の直流電力平均値Ｐ（Ａ）ａｖｒ＿（ｎ−１）＊（ｎ−１）＋今回の標本直流電力値Ｐｎ）／標本点数ｎの式で、レベル領域Ａの直流電力平均値Ｐ（Ａ）ａｖｒ＿ｎを算出するものである。
【０１１０】
近似関数作成部２４は、ステップＳ４３にて算出したレベル領域Ａの直流電圧平均値Ｖ（Ａ）ａｖｒ＿ｎと、ステップＳ４４にて算出したレベル領域Ａの直流電力平均値Ｐ（Ａ）ａｖｒ＿ｎとでレベル領域Ａの平均電力点とし、このレベル領域Ａの平均電力点を記憶することで(ステップＳ４５)、図７のステップＳ３６に移行する。
【０１１１】
また、近似関数作成部２４は、ステップＳ４１にて標本の電力点の直流電力値がレベル領域Ａでないと判定されると、標本電力点の直流電力値がレベル領域Ｂであるか否かを判定する(ステップＳ４６)。
【０１１２】
近似関数作成部２４は、標本電力点の直流電力値がレベル領域Ｂであると判定されると、ステップＳ４２と同様の趣向でレベル領域Ｂの標本数ｎを＋１インクリメントする（ステップＳ４７）。
【０１１３】
近似関数作成部２４は、ステップＳ４３と同様の趣向でレベル領域Ｂの直流電圧平均値を算出する(ステップＳ４８)。
【０１１４】
さらに近似関数作成部２４は、ステップＳ４４と同様の趣向でレベル領域Ｂの直流電力平均値を算出する(ステップＳ４９)。
【０１１５】
近似関数作成部２４は、ステップＳ４８にて算出したレベル領域Ｂの直流電圧平均値とステップＳ４９にて算出したレベル領域Ｂの直流電力平均値とでレベル領域Ｂの平均電力点とし、このレベル領域Ｂの平均電力点を記憶することで(ステップＳ５０)、図７のステップＳ３６に移行する。
【０１１６】
このように近似関数作成部２４は、ステップＳ４６にて標本電力点の直流電力値がレベル領域Ｂでないと判定されると、標本電力点の直流電力値がレベル領域Ｃ、レベル領域Ｄ…レベル領域Ｘの夫々について同様の処理動作を経て、その標本電力点に対応したレベル領域での直流電圧平均値及び直流電力平均値を夫々算出することで、同レベル領域の平均電力点とし、このレベル領域の平均電力点を記憶することで、図７のステップＳ３６に移行する。
【０１１７】
このように第２近似関数作成処理によれば、発電機２の電力を複数のレベル領域に分割し、山登り法を使用してレベル領域毎に電力点の標本を複数採り、レベル領域毎に標本電力点の直流電圧平均値及び直流電力平均値を算出し、これら直流電圧平均値及び直流電力平均値を平均電力点とし、レベル領域毎の平均電力点を記憶し、これらレベル領域毎の電力平均点に基づいて近似関数を作成するようにしたので、第１近似関数作成処理に比較して、外部環境の変化が速く頻繁に発生したとしても、精度の高い近似関数を作成することができる。
【０１１８】
次に第３近似関数作成処理について説明する。図１０は第３近似関数作成処理に関わる近似関数作成部２４の処理動作を示すフローチャート、図１１は第３近似関数作成処理の動作アルゴリズムを端的に示す説明図である。
【０１１９】
図１０に示す近似関数作成処理とは、山登り法を使用して発電機２の最大電力点を２個検出し、この２点の最大電力点に基づいて近似関数を作成する処理である。
【０１２０】
図１０において近似関数作成部２４は、山登り法追従制御部３５を通じて山登り法による最大電力追従動作の運転を開始し（ステップＳ６１）、直流電圧値をＮ回変動させた時の各直流電力値の差の絶対値｜ΔＰ｜の移動平均値｜ΔＰ｜ａｖｒを算出する(ステップＳ６２)。
【０１２１】
近似関数作成部２４は、移動平均値｜ΔＰ｜ａｖｒが最大電力点記憶用閾値Ｐｔｈｒ以内であるか否かを判定する(ステップＳ６３)。
【０１２２】
近似関数作成部２４は、移動平均値｜ΔＰ｜ａｖｒが最大電力点記憶用閾値Ｐｔｈｒ以内であると判定されると、移動平均値｜ΔＰ｜ａｖｒがある程度小さいということは直流電圧値を変動させても電力の変動が少ないということで、現在の電力点が最大電力点付近に到達しているものと判断し、この電力点を１点目の最大電力点Ｍ１（Ｖａｖｒ１，Ｐａｖｒ１）として記憶する(ステップＳ６４)。尚、この最大電力点Ｍ１は、直流電圧値をＮ回変動させた時の電圧値の平均値（Ｖ１，Ｖ２、Ｖ３…ＶＮ）／Ｎと、電力値の平均値（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…ＰＮ）／Ｎとで構成することになる。
【０１２３】
近似関数作成部２４は、直流電圧値をＮ回変動させた時の各直流電力値の差の絶対値｜ΔＰ｜の移動平均値｜ΔＰ｜ａｖｒを算出する(ステップＳ６５)。
【０１２４】
近似関数作成部２４は、移動平均値｜ΔＰ｜ａｖｒが最大電力点記憶用閾値Ｐｔｈｒ以内であるか否かを判定する(ステップＳ６６)。
【０１２５】
近似関数作成部２４は、移動平均値｜ΔＰ｜ａｖｒが最大電力点記憶用閾値Ｐｔｈｒ以内であると判定されると、現在の電力点が最大電力点付近に到達しているものと判断し、この電力点を最大電力点Ｍ（Ｖａｖｒ，Ｐａｖｒ）として取得する(ステップＳ６７)。
【０１２６】
近似関数作成部２４は、記憶中の最大電力点Ｍ１の直流電圧値Ｖａｖｒ１と、取得した最大電力点Ｍの直流電圧値Ｖａｖｒとの差の絶対値｜Ｖａｖｒ１−Ｖａｖｒ｜が最大電力点取得閾値Ｖｔｈｒｘ以上であるか否かを判定する（ステップＳ６８）。尚、この最大電力点取得閾値Ｖｔｈｒｘは、近似関数の誤差をある程度少なくするため、図１１に示すように１点目の最大電力点Ｍ１から、なるべく離れた２点目の最大電力点Ｍ２を取得するための閾値である。
【０１２７】
近似関数作成部２４は、直流電圧値間の差の絶対値｜Ｖａｖｒ１−Ｖａｖｒ｜が最大電力点取得閾値Ｖｔｈｒｘ以上であると判定されると（図１１の最大電力点Ｍ２参照）、ステップＳ６７にて取得した最大電力点Ｍを２点目の最大電力点Ｍ２とし、この最大電力点Ｍ２（Ｖａｖｒ２，Ｐａｖｒ２）を記憶する（ステップＳ６９）。
【０１２８】
近似関数作成部２４は、現在記憶中の最大電力点Ｍ１、Ｍ２に基づいて最小二乗法により近似関数Ｖ＝ｆ（Ｐ）＝ａＰ＋ｂのａ，ｂの定数を算出することで近似関数を作成し（ステップＳ７０）、この作成した近似関数を近似関数メモリ２５に記憶して、この処理動作を終了する。
【０１２９】
また、ステップＳ６３にて移動平均値｜ΔＰ｜ａｖｒが最大電力点記憶用閾値Ｐｔｈｒ以内でないと判定されると、さらに、新たな最大電力点を検出すべく、ステップＳ６２に移行する。
【０１３０】
また、ステップＳ６６にて移動平均値｜ΔＰ｜ａｖｒが最大電力点記憶用閾値Ｐｔｈｒ以内でないと判定されると、さらに、新たな最大電力点を検出すべく、ステップＳ６５に移行する。
【０１３１】
また、ステップＳ６８にて直流電圧値間の差の絶対値｜Ｖａｖｒ１−Ｖａｖｒ｜が最大電力点取得閾値Ｖｔｈｒｘ以上でないと判定されると（例えば図１１の最大電力点Ｍ３参照）、ステップＳ６７にて取得した最大電力点Ｍと１点目の最大電力点Ｍ１とが離れていないものと判断し、新たな最大電力点を検出すべく、ステップＳ６５に移行する。
【０１３２】
第３近似関数作成処理によれば、山登り法の最大電力追従動作を実行し、最大電力点取得閾値Ｖｔｈｒｘ以上離れた２点の最大電力点を検出し、これら最大電力点に基づいて近似関数を作成するようにしたので、第１近似関数作成処理及び第２近似関数作成処理に比較すると若干精度は落ちるものの、迅速に近似関数を作成することができる。
【０１３３】
このように第１の実施の形態によれば、発電機２の出力レベルに応じた近似関数を使用することで現在の電力点を最大電力点付近まで高速に追従した後に、山登り法で現在の電力点を最大電力点に到達させるようにしたので、動力変化に対する最大電力点の電圧変化が大きい動力系発電機等の発電機２であっても、近似関数を使用することで、最大電力点付近への到達時間を大幅に短縮化することで、その最大電力点への追従動作を高速に行うことができ、ひいては発電効率の向上を図ることができる。
【０１３４】
また、上記第１の実施の形態においては、近似関数を使用して最大電力点付近への追従動作を実行した後、山登り法を使用して、最終的に最大電力点への追従動作を実行するようにしたが、この山登り法で最大電力点への追従動作を実行中に近似関数の誤差を補正する補正機能を備えるようにしても良く、このような実施の形態を第２の実施の形態として説明する。
【０１３５】
（実施の形態２）
図１２は第２の実施の形態に関わるパワコン装置１０の制御部２７内部の概略構成を示すブロック図である。尚、第１の実施の形態を示す分散型発電システム１と同一のものには同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。
【０１３６】
図１２に示す制御部２７は、電圧値算出部３１、電圧値設定部３２、閾値判定部３３、追従制御部３４及び山登り法追従制御部３５を有し、山登り法追従制御部３５の山登り法を使用して、近似関数メモリ２５に記憶中の近似関数の誤差を補正する近似関数補正部３６を有している。
【０１３７】
尚、請求項記載の第１近似関数補正手段、第２近似関数補正手段及び第３近似関数補正手段は近似関数補正部３６に相当するものである。
【０１３８】
では、第２の実施の形態を示す分散型発電システム１の動作について説明する。図１３は第２最大電力追従制御処理に関わる最大電力追従制御部１２の処理動作を示すフローチャートである。
【０１３９】
図１３に示す第２最大電力追従制御処理とは、近似関数を使用して現在の電力点を最大電力点付近に高速に追従した後、山登り法を使用して現在の電力点を最大電力点に追従すると共に、この山登り法の追従動作を実行しながら、近似関数の誤差を補正する処理である。
【０１４０】
図１３において最大電力追従制御部１２の制御部２７内の追従制御部３４は、近似関数を使用して最大電力点への追従動作を開始する。
【０１４１】
電圧値算出部３１は、電力算出部２３を通じて現在の直流電力値Ｐｍｅｓを算出し、近似関数メモリ２５から近似関数を読み出し、この近似関数に直流電力値Ｐｍｅｓを代入することで直流電圧値Ｖｔｈｅを算出する（ステップＳ８１）。
【０１４２】
電圧値設定部３２は、電圧値算出部３１にて算出した直流電圧値Ｖｔｈｅを電力変換装置１１の動作電圧として設定する（ステップＳ８２）。
【０１４３】
さらに電圧計測部２１は、電圧値設定部３２にて直流電圧値Ｖｔｈｅを設定すると、現在の直流電圧値Ｖｍｅｓを検出する（ステップＳ８３）。
【０１４４】
さらに電圧値算出部３１は、電力算出部２３を通じて現在の直流電力値Ｐｍｅｓを算出し、近似関数メモリ２５から近似関数を読み出し、この近似関数に直流電力値Ｐｍｅｓを代入することで直流電圧値Ｖｔｈｅを算出する(ステップＳ８４)。
【０１４５】
次に閾値判定部３３は、ステップＳ３３にて検出した現在の直流電圧値ＶｍｅｓとステップＳ３４にて算出した直流電圧値Ｖｔｈｅとの差の絶対値｜Ｖｍｅｓ−Ｖｔｈｅ｜が直流電圧閾値Ｖｔｈｒ以内であるか否かを判定する(ステップＳ８５)。
【０１４６】
追従制御部３４は、閾値判定部３３にて直流電圧値Ｖｍｅｓと直流電圧値Ｖｔｈｅとの差の絶対値｜Ｖｍｅｓ−Ｖｔｈｅ｜が直流電圧閾値Ｖｔｈｒ以内であると判定されると、現在の電力点が最大電力点付近に到達したものと判断し、近似関数から山登り法による最大電力点への追従動作を開始すべく、山登り法追従制御部３５による最大電力追従動作を開始する(ステップＳ８６)。尚、図１４の電力点Ａが最大電力点付近であると判断されると、最大電力点Ｎに向けて電力点を山登り法で移動を開始し、例えば電力点Ａ→電力点Ｂ→電力点Ｃ…といった具合に移動することになる。
【０１４７】
近似関数補正部３６は、現在の電力点から近似関数の切片を再計算する（ステップＳ８７）。尚、近似関数の切片の再計算は、現在の電力点に基づいて近似関数の切片の定数のみを算出し、この近似関数の傾きは変更することなく、この切片のみを変更することになる。従って、近似関数は、図１４に示すように（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｎ）のように更新されていく。
【０１４８】
近似関数補正部３６は、直流電圧値をＮ回変動させた時の各直流電力値の差の絶対値｜ΔＰ｜の移動平均値｜ΔＰ｜ａｖｒを算出する(ステップＳ８９)。
【０１４９】
近似関数補正部３６は、移動平均値｜ΔＰ｜ａｖｒが最大電力点記憶用閾値Ｐｔｈｒ以内であるか否かを判定する(ステップＳ９０)。
【０１５０】
近似関数補正部３６は、移動平均値｜ΔＰ｜ａｖｒが最大電力点記憶用閾値Ｐｔｈｒ以内であると判定されると、移動平均値｜ΔＰ｜ａｖｒがある程度小さいということは直流電圧値を変動させても電力の変動が少ないということで、現在の電力点が最大電力点付近に到達しているものと判断し、この電力点を最大電力点Ｍ（Ｖａｖｒ，Ｐａｖｒ）として記憶すると共に、最新最大電力標本点フラグをＯＮすることで(ステップＳ９１)、ステップＳ８３に移行する。尚、この最大電力点Ｍは、直流電圧値をＮ回変動させた時の電圧値の平均値（Ｖ１，Ｖ２、Ｖ３…ＶＮ）／Ｎと、電力値の平均値（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…ＰＮ）／Ｎとで構成することになる。また、最新の最大電力標本点フラグとは、この山登り法で既に最大電力点を標本として記憶しているか否かを示すフラグである。
【０１５１】
近似関数補正部３６は、ステップＳ８５にて直流電圧値Ｖｍｅｓと直流電圧値Ｖｔｈｅとの差の絶対値｜Ｖｍｅｓ−Ｖｔｈｅ｜が直流電圧閾値Ｖｔｈｒ以内でないと判定されると、現在の電力点が最大電力点付近に到達していないものと判断し、最新最大電力標本点フラグがＯＮであるか否かを判定する（ステップＳ９２）。尚、近似関数による追従動作後に山登り法で追従動作を実行したとしても、外部環境等の変化で、現在の電力点が最大電力点付近から外れた場合、近似関数による追従動作に切り替わるものである。
【０１５２】
近似関数補正部３６は、最新最大電力標本点フラグがＯＮであると判定されると、この最新の最大電力点が記憶されているものと判断し、近似関数を作成した過去の最大電力点の内、最古の最大電力点の標本を削除し、最新の最大電力点を標本として追加することで、これら最大電力点の標本点に基づいて近似関数を作成し、この近似関数を近似関数メモリ２５に記憶更新する（ステップＳ９３）。
【０１５３】
つまり、最新の最大電力点を含めた標本点に基づいて近似関数を作成するようにしたので、その近似関数の誤差を補正することができるものである。
【０１５４】
そして、近似関数補正部３６は、最新最大電力標本点フラグをＯＦＦとし（ステップＳ９４）、近似関数による最大電力点付近への追従動作を実行すべく、ステップＳ８２に移行する。
【０１５５】
近似関数補正部３６は、ステップＳ９０にて移動平均値｜ΔＰ｜ａｖｒが最大電力点記憶用閾値Ｐｔｈｒ以内でないと判定されると、現在の電力点が最大電力点付近に到達していないものと判断し、ステップＳ８３に移行する。
【０１５６】
第２の実施の形態によれば、近似関数を使用して電力点を最大電力点付近へ到達した後、山登り法を使用して最大電力点に到達させるようにしたが、その際に山登り法を使用して電力点を検出し、この電力点に基づいて近似関数の切片の誤差を補正するようにしたので、近似関数の誤差を補正することができる。
【０１５７】
さらに第２の実施の形態によれば、山登り法を使用して最大電力点に到達した後、この最大電力点を標本として記憶しておき、外部環境の変化等が生じた場合には、最新の最大電力点を標本として含めた標本点に基づいて近似関数を作成するようにしたので、外部環境の変化等に対応した誤差の最新の近似関数を提供することができる。
【０１５８】
尚、上記実施の形態においては、近似関数作成部２４にて近似関数を作成する場合、複数の最大電力点（平均電力点）に基づいて最小二乗法により近似関数を算出するようにしたが、最小二乗法以外の方法を使用しても良いことは言うまでもない。
【０１５９】
【発明の効果】
上記のように構成された本発明の最大電力追従制御装置によれば、出力電力及び動作電圧の特性における、前記発電機の出力レベルに対応した最大電力点に関わる近似関数を記憶しておき、現在の出力電力に関わる電力点を最大電力点に追従すべく、前記近似関数に基づいて、現在の出力電力に対応した動作電圧値を算出し、この動作電圧値を電力変換装置の動作電圧値として設定するようにしたので、近似関数を使用することで、例えば電力点を最大電力点付近に到達させるまでの追従時間を大幅に短縮化することで、動力変化に対する最大電力点の変化が大きい動力系発電機等の発電機であっても、最大電力点への追従を迅速に行うことができ、ひいては発電効率の向上にもつながる。
【０１６０】
本発明の最大電力追従制御装置によれば、電圧値設定手段にて動作電圧値を設定すると、近似関数を使用して現在の出力電力に対応した動作電圧値を算出し、この算出した動作電圧値と現在の動作電圧値との差の絶対値が所定閾値以内であるか否かを判定し、この動作電圧値間の差の絶対値が所定閾値以内であると判定されると、前記発電機の出力レベルに応じて出力電力に関わる電力点が最大電力点付近に到達したものと認識するようにしたので、近似関数を使用することで、その電力点を最大電力点付近に到達させるまでの追従時間を大幅に短縮化することで、動力変化に対する最大電力点の変化が大きい動力系発電機等の発電機であっても、最大電力点への追従を迅速に行うことができ、ひいては発電効率の向上にもつながる。
【０１６１】
本発明の最大電力追従制御装置によれば、前記発電機の出力レベルに応じた出力電力に関わる電力点が最大電力点付近に到達したことを認識すると、最大電力追従制御用の山登り法を使用して、前記発電機の出力電力に関わる電力点を最大電力点に到達させるべく、前記電力変換装置の動作電圧値を設定するようにしたので、最大電力点付近から最大電力点への追従動作に山登り法を使用することで最大電力点への追従精度を向上させることができる。
【０１６２】
本発明の最大電力追従制御装置によれば、動作電圧値間の差の絶対値が所定閾値以内でないと判定されると、この動作電圧値間の差の絶対値が所定閾値以内となるまで電圧値算出手段、電圧値設定手段及び判定手段の動作を継続するようにしたので、最大電力点付近へ迅速に追従することができる。
【０１６３】
本発明の最大電力追従制御装置によれば、発電機の出力レベル毎に最大電力点を検出し、少なくとも２つの最大電力点に基づいて、前記近似関数を作成するようにしたので、簡単に近似関数を作成することができ、さらに、標本とする最大電力点の標本数を増やすことで精度の高い近似関数を作成することができる。
【０１６４】
本発明の最大電力追従制御装置によれば、近似関数を作成するための最大電力点を山登り法で検出するようにしたので、精度の高い近似関数を作成することができる。
【０１６５】
本発明の最大電力追従制御装置によれば、第１近似関数作成手段にて作成した近似関数が異常、例えば近似関数の傾きが逆であると判定されると、発電機の異常を報知するようにしたので、発電機若しくは近似関数の異常をユーザに報知することができる。
【０１６６】
本発明の最大電力追従制御装置によれば、出力電力を複数のレベル領域に分割し、レベル領域毎に分けた複数の電力点の平均値をレベル領域毎の最大電力点とし、これらレベル領域毎の最大電力点に基づいて、前記近似関数を作成するようにしたので、複数の電力点、すなわち標本数が多く、これら標本数を平均化することで、外部環境の変化に対応した精度の高い近似関数を作成することができる。
【０１６７】
本発明の最大電力追従制御装置によれば、近似関数を作成するための最大電力点を山登り法で検出するようにしたので、精度の高い近似関数を作成することができる。
【０１６８】
本発明の最大電力追従制御装置によれば、第２近似関数作成手段にて作成した近似関数が異常、例えば近似関数の傾きが異常であると判定されると、発電機の異常を報知するようにしたので、発電機若しくは近似関数の異常をユーザに報知することができる。
【０１６９】
本発明の最大電力追従制御装置によれば、発電機の種別に応じた近似関数を予め記憶しておくようにしたので、様々な発電機に対応することができる。
【０１７０】
本発明の最大電力追従制御装置によれば、山登り法を使用して最大電力点を検出し、この検出した最大電力点に基づいて発電機の種別毎に記憶した近似関数を補正するようにしたので、発電機の様々な動力変化や照度変化に対応した精度の高い近似関数を作成することができる。
【０１７１】
本発明の最大電力追従制御装置によれば、電力点が最大電力点付近に到達したことを認識すると、山登り法を使用して最大電力点を検出し、この検出した最大電力点に基づいて、近似関数記憶手段に記憶中の近似関数を補正するようにしたので、発電機の動力変化や照度変化等に対応した精度の高い近似関数を常に確保することができる。
【０１７２】
本発明の最大電力追従制御装置によれば、電力点が最大電力点付近に到達したことを認識すると、山登り法を使用して最大電力点への追従動作を実行し、この追従動作で検出した電力点に基づいて、前記近似関数の傾きを変更することなく、その切片のみを補正するようにしたので、近似関数の誤差を微調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の最大電力追従制御装置に関わる第１の実施の形態を示す分散型発電システム内部の概略構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態に関わるパワコン装置の最大電力追従制御部の要部である制御部内部の概略構成を示すブロック図である。
【図３】第１の実施の形態における第１最大電力追従制御処理に関わる最大電力追従制御部の処理動作を示すフローチャートである。
【図４】第１最大電力追従制御処理の動作アルゴリズムを端的に示す動作説明図である。
【図５】第１の実施の形態における第１近似関数作成処理に関わる近似関数作成部の処理動作を示すフローチャートである。
【図６】第１近似関数作成処理の動作アルゴリズムを端的に示す動作説明図である。
【図７】第２近似関数作成処理に関わる近似関数作成部の処理動作を示すフローチャートである。
【図８】第２近似関数作成処理の動作アルゴリズムを端的に示す動作説明図である。
【図９】第２近似関数作成処理の平均電力点算出処理に関わる近似関数作成部の処理動作を示すフローチャートである。
【図１０】第３近似関数作成処理に関わる近似関数作成部の処理動作を示すフローチャートである。
【図１１】第３近似関数作成処理の動作アルゴリズムを端的に示す動作説明図である。
【図１２】第２の実施の形態を示す分散型発電システムのパワコン装置の要部である制御部内部の概略構成を示すブロック図である。
【図１３】第２の実施の形態における第２最大電力追従制御処理に関わる最大電力追従制御部の処理動作を示すフローチャートである。
【図１４】第２最大電力追従制御処理の動作アルゴリズムを端的に示す動作説明図である。
【図１５】一般的な太陽光発電機における直流電力及び直流電圧の特性（Ｖ−Ｐ特性）を示す説明図である。
【図１６】一般的な山登り法の最大電力追従制御処理の動作アルゴリズムを端的に示す説明図である。
【図１７】一般的な動力系発電機における直流電力及び直流電圧の特性（Ｖ−Ｐ特性）を示す説明図である。
【図１８】一般的な水力系発電機における直流電力及び直流電圧の特性（Ｖ−Ｐ特性）を示す説明図である。
【図１９】太陽光発電機及び動力系発電機における直流電力及び直流電圧の特性（Ｖ−Ｐ特性）を比較する説明図である。
ａ）太陽光発電機のＶ−Ｐ特性
ｂ）動力系発電機のＶ−Ｐ特性
【符号の説明】
１１  電力変換装置
１２  最大電力追従制御部（最大電力追従制御装置）
２４  近似関数作成部（第１近似関数作成手段、第２近似関数作成手段）
２５  近似関数メモリ（近似関数記憶手段）
２６  異常報知部（異常報知手段）
２７  制御部（制御手段）
３１  電圧値算出部（電圧値算出手段）
３２  電圧値設定部（電圧値設定手段）
３３  閾値判定部（判定手段）
３４  追従制御部（制御手段）
３５  山登り法追従制御部（制御手段）
３６  近似関数補正部（第１近似関数補正手段、第２近似関数補正手段、第３近似関数補正手段）
【要約】【課題】動力変化に対する最大電力点の電圧変化が大きい発電機の場合、最大電力点に高速に追従することができない。
【解決手段】発電機２の出力レベルに応じた電力点を最大電力点に追従すべく、発電機の出力電力を交流電力に変換する電力変換装置１１の直流動作電圧を設定する最大電力追従制御部１２を備えたパワコン装置１０であって、最大電力点に関わる近似関数を記憶する近似関数メモリ２５と、近似関数に基づいて現在の電力点を最大電力点付近に到達させる追従制御部３４と、現在の電力点が最大電力点付近に到達すると、山登り法を使用して現在の電力点を最大電力点に到達する山登り法追従制御部３５とを有している。
【選択図】  図２【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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