(57)【要約】  本発明は、太陽または等価なエネルギー源をその最大電力点（ＰＭＰ）で動作させるために、反復アルゴリズムおよび／またはグラフ法を適用することにより上記ＰＭＰの電圧および電流の座標（Ｖｐｍｐ、Ｉｐｍｐ）を計算することが可能な独立モジュールを用いて、従来の直列または並列タイプの電力調整構造を調整することにより、利用者への電気の供給を中断することなく、上記太陽または等価なエネルギー源を高速かつ効果的に連続監視するように企図される。上記モジュールは、理想的には、上記エネルギー源の周囲条件における電気特性に対する測定点を１つだけ必要とする。上記モジュールが基準信号を送り届ける結果、安定した連続電圧により、パワー・レギュレータに対して、ＰＭＰの変化が絶えず示される。Ｓ３ＲまたはＡＳＲタイプの電力調整構造を使用する場合、ＰＭＰに関する情報が即得られ、中間の測定点は必要ない。
2009531762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽エネルギー源のための最大電力点（ＰＭＰ）を制御する方法において、前記エネルギー源の電流（ｉ）に依存する電圧特性（ｖ）が、電力関数Ｐ＝ｖｉの最大値に対応する単一の最大電力点（ＰＭＰ）を有し、前記エネルギー源が、電力調整ユニット（２）によって利用者負荷回路網（４）に接続され、前記エネルギー源が、複数の行（ｎ）および複数の列（ｍ）に分散配置された複数のセルで構成された少なくとも１つの光発電パネルを備える方法であって、
前記電気特性の４個未満の測定点（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）から、前記最大電力点（ＰＭＰ）における電圧のリアルタイム値に対応して基準電圧（Ｖｐｍｐ）を確定し、前記利用者負荷回路網（４）への電圧供給を中断することなく、前記太陽エネルギー源（１）の出力電圧を調整するために、前記基準電圧（Ｖｐｍｐ）が、前記電力調整ユニット（２）によって使用されることを特徴とする方法。
【請求項２】
微分方程式
ｄＰ＝Ｖｐｍｐｄｉ＋Ｉｐｍｐｄｖ＝０
を解いて、前記最大電力点（ＰＭＰ）における電流（Ｉｐｍｐ）の値をさらに計算することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基準電圧（Ｖｐｍｐ）が、前記最大電力点（ＰＭＰ）における電気特性と、前記光発電セルの材料および温度に依存する定数（ａ）の関数と、前記パネル・セルの短絡電流（ｉｓｃ）および暗電流（ｉＲ）とを特定することにより、公式
【数１】
2009531762.tif 000057
に従って、前記最大電力点（ＰＭＰ）における前記電流（Ｉｐｍｐ）の値から計算されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記特性のポイント（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）の電圧および電流の座標が、それぞれ（ｖ１、ｉ１）、（ｖ２、ｉ２）および（ｖ３、ｉ３）である場合に、
【数２】
2009531762.tif 000058
前記特性に対する接線の傾き（p）：
【数３】
2009531762.tif 000059
となる式の計算に、単一のポイント（Ｍ２）を使用することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記短絡電流（ｉｓｃ）の瞬時値および前記定数（ａ）が、前記暗電流（ｉＲ）の固有の初期値から、反復計算法およびグラフ法によって計算されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記反復計算法が、Ｎｅｗｔｏｎ−Ｒａｐｈｓｏｎ（ニュートン−ラフソン）反復計算法であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記グラフ法が、前記太陽エネルギー源の電流（ｉ）の関数である、第１の曲線（ｆ１）
【数４】
2009531762.tif 000060
および第２の曲線（ｆ２）
【数５】
2009531762.tif 000061
の２つの曲線の交点を決定するステップからなることを特徴とする請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
前記暗電流（ｉＲ）の初期値が、前記太陽エネルギー源の既知のデータから決定され、
前記データが、
圧力および温度の通常状態についての前記最大電力点（ＰＭＰ）における電圧および電流と、
前記圧力および温度の通常状態についての開回路電圧と、
前記圧力および温度の通常状態についての短絡回路電圧
であることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記暗電流（ｉＲ）の初期値が、前記短絡電流（ｉｓｃ）および前記定数（ａ）から計算された値から、周期的に更新されることを特徴とする請求項５から請求項８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記基準電圧（Ｖｐｍｐ）の計算が、
計算された、前記特性の形状係数値（Ａ）、短絡電流（ｉｓｃ）および暗電流（ｉＲ）を用いて、次の方程式に従って、前記太陽エネルギー源（１）の電気特性の時間（ｔ）による解析的形状を特定する第１のステップと、
【数６】
2009531762.tif 000062
次の微分方程式を解く第２のステップと、
【数７】
2009531762.tif 000063
次式に従って計算され、
【数８】
2009531762.tif 000064
前記電圧値に比例したアナログ基準信号を生成する第３のステップとを含むことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記特性の形状係数値（Ａ）、短絡電流（ｉｓｃ）および暗電流（ｉＲ）が、前記電気特性の３個の測定点（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）から計算されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記特性の形状係数値（Ａ）および前記短絡電流（ｉｓｃ）が、前記電気特性の２つの測定点（Ｍ１、Ｍ２）から計算され、前記暗電流値（ｉＲ）が当初、前記太陽エネルギー源（１）の製造者によって与えられる値と等しく、前記暗電流（ｉＲ９の値が、前記取得された測定値から周期的に更新されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
次式で与えられる、未知量が前記特性の形状係数（Ａ）、前記短絡電流（ｉｓｃ）および前記暗電流（ｉＲ）である３つの系の方程式を解いて、前記暗電流（ｉＲ）の値が周期的に更新され、
【数９】
2009531762.tif 000065
ここで、前記電気特性の前記２つの測定点（Ｍ１、Ｍ２）が、電流および電圧の座標（ｖ１、ｉ１）および（ｖ２、ｉ２）によってそれぞれ定義され、動作点（Ｍ３）に対応する電流および電圧の座標（v３、i３）が、前記電気特性の上記２つの測定点（Ｍ１、Ｍ２）から選択されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
電流および電圧の座標（ｖ１、ｉ１）および（ｖ２、ｉ２）によってそれぞれ定義される前記電気特性の前記２つの測定点（Ｍ１、Ｍ２）から、前記暗電流（ｉＲ）の値が、次式
【数１０】
2009531762.tif 000066
に従って、周期的に更新されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
太陽エネルギー源の最大電力点を制御する回路において、前記太陽エネルギー源が、複数の行（ｎ）および複数の列（ｍ）に分散配置された複数のセルで構成された少なくとも１つの光発電パネルを備える太陽エネルギー源（１）であり、前記太陽エネルギー源（１）が、電力関数Ｐ＝ｖｉの最大値に対応する単一最大電力点（ＰＭＰ）を含んだ、電流（ｉ）に依存する電圧特性（ｖ）を有し、
前記太陽エネルギー源（１）の出力電圧および利用者負荷回路網（４）への供給電圧を調整するために、前記太陽エネルギー源（１）と前記利用者負荷回路網（４）の間にパワー・セル（３）を介して接続された電力調整ユニット（２）と、
前記パワー・セル（３）に接続された前記最大電力点（ＰＭＰ）の計算モジュール（５）とを備える回路であって、
前記計算モジュール（５）が、
前記最大電力点（ＰＭＰ）における電圧のリアルタイムの値に対応して、前記利用者負荷回路網（４）への電圧供給を中断することなく、基準電圧（Ｖｐｍｐ）を確定するように構成された、少なくとも１つのプログラム可能な電子デバイスと、
前記プログラム可能な電子デバイスに関連付けられた、前記基準電圧（Ｖｐｍｐ）の確定に必要なデータを保存することができる記憶手段と、
前記電気特性の前記測定点（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）を受けるためのデジタル・アナログ変換器と、前記基準電圧（Ｖｐｍｐ）を前記パワー・セル（３）に送り届けるためのデジタル・アナログ変換器とによって構成された、前記太陽エネルギー源（１）とのインターフェースとを備えることを特徴とする回路。
【請求項１６】
前記電力調整ユニット（２）が、直列に接続された前記パワー・セル（３）を有することを特徴とする請求項１５に記載の回路。
【請求項１７】
前記電力調整ユニット（２）が、並列に接続された前記パワー・セル（３）を有することを特徴とする請求項１５に記載の回路。
【請求項１８】
前記パワー・セル（３）が、Ｓ３Ｒトポロジを有することを特徴とする請求項１５から請求項１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
前記プログラム可能な電子デバイスが、初期特性の形状係数値（Ａ）および暗電流（ｉＲ）と、直接取得された短絡電流値（ｉｓｃ）とを用いて、次式を解いて、前記基準電圧（Ｖｐｍｐ）を確定するように構成され、
【数１１】
2009531762.tif 000067
前記短絡電流値（ｉｓｃ）が、
前記パワー・セル（３）が並列に接続されている場合は、前記パワー・セル（３）により前記太陽エネルギー源（１）を短絡回路にしたときに測定される電流の値に対応し、
前記パワー・セル（３）が直列に接続されている場合は、式：
と、前記パワー・セル（３）により前記太陽エネルギー源（１）を開回路にしたときに測定される開回路電圧（ｖｏｃ）の値とに従って計算された値に対応することを特徴とする請求項１８に記載の回路。
【請求項２０】
前記プログラム可能な電子デバイスが、前の動作点（Ｍ１）を使用し、前記動作点および測定点（Ｍ１、Ｍ２）の２つから前記特性の第３のポイント（Ｍ３）を内部的に取得して、単一の前記測定点（Ｍ２）から前記基準電圧（Ｖｐｍｐ）を確定するように構成されることを特徴とする請求項１５から請求項１７のいずれかに記載の回路。
【請求項２１】
前記プログラム可能な電子デバイスが、前記動作点および測定点（Ｍ１、Ｍ２）の２つの間の中点を決定して、前記特性の第３のポイント（Ｍ３）を内部的に取得するように構成されることを特徴とする請求項２０に記載の回路。
【請求項２２】
前記プログラム可能な電子デバイスが、前記電力調整ユニット（２）内に組み込まれることを特徴とする請求項１５から請求項２１のいずれかに記載の回路。
【請求項２３】
前記記憶手段が、前記プログラム可能な電子デバイスに組み込まれたメモリからなることを特徴とする請求項１５から請求項２２のいずれかに記載の回路。
【請求項２４】
前記プログラム可能な電子デバイスが、汎用のマイクロプロセッサ、デジタル信号マイクロプロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＣＩ）およびプログラム可能なカード（ＦＰＧＡ）、またはこれらからなるその他任意の組合せから選択されることを特徴とする請求項１５から請求項２３のいずれかに記載の回路。
【請求項２５】
前記プログラム可能な電子デバイスが、次の微分方程式
ｄＰ＝Ｖｐｍｐｄｉ＋Ｉｐｍｐｄｖ（２．４９）
を解いて、前記最大電力点（ＰＭＰ）における電流（Ｉｐｍｐ）の値を計算するように構成されることを特徴とする請求項１５から請求項２４のいずれかに記載の回路。
【請求項２６】
前記プログラム可能な電子デバイスが、公式
【数１２】
2009531762.tif 000068
に従うことによって前記基準電圧（Ｖｐｍｐ）を計算して確定する際に、前記最大電力点（ＰＭＰ）における電気特性、前記光発電セルの材料および温度に依存する定数（ａ）の関数、前記パネル・セルの前記短絡電流（ｉｓｃ）および前記暗電流（ｉＲ）の特定に基づいて、前記最大電力点（ＰＭＰ）における前記電流（Ｉｐｍｐ）の値を使用するように構成されることを特徴とする請求項２５に記載の回路。
【請求項２７】
前記ポイント（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）の電圧および電流の座標が、それぞれ（ｖ１、ｉ１）、（ｖ２、ｉ２）、（v３、i３）であるとき、開始時に前記製造者のデータにより前記暗電流（ｉＲ）が分かっていると、前記プログラム可能な電子デバイスが、
第１のパラメータ（ｍｉｓｃ）、
第２のパラメータ（ｎａ）
の２つのパラメータの値を計算し、
前記記憶されたデータを使用して上記暗電流を周期的に更新するように構成されることを特徴とする請求項２６に記載の回路。
【請求項２８】
前記プログラム可能な電子デバイスが、決定された前記暗電流（ｉＲ）の初期値から、反復法およびグラフ法によって、前記第１の２つのパラメータ（ｍｉｓｃ、ｎａ）の値を計算するように構成されることを特徴とする請求項２７に記載の回路。
【請求項２９】
前記プログラム可能な電子デバイスが、前記Ｎｅｗｔｏｎ−Ｒａｐｈｓｏｎ反復計算法を実行するように構成されることを特徴とする請求項２８に記載の回路。
【請求項３０】
前記プログラム可能な電子デバイスが、前記太陽エネルギー源の電流（ｉ）の２つの曲線すなわち関数：
【数１３】
2009531762.tif 000069
の交点を決定するステップからなるグラフ計算法を実行するように構成されることを特徴とする請求項２８または請求項２９に記載の回路。
【請求項３１】
前記プログラム可能な電子デバイスが、前記記憶手段に保存された前記太陽エネルギー源から分かるデータから、前記暗電流（ｉＲ）の初期値を決定するように構成され、前記データが、
圧力および温度の通常状態についての、前記最大電力点（ＰＭＰ）における電圧および電流と、
前記圧力および温度の通常状態についての開回路電圧と、
前記圧力および温度の通常状態についての短絡回路電圧であることを特徴とする請求項２８から請求項３０のいずれかに記載の回路。
【請求項３２】
前記プログラム可能な電子デバイスが、前記２つのパラメータ（ｍｉｓｃ、ｎａ）から計算される値から、前記暗電流（ｉＲ）の初期値を周期的に更新するように構成されることを特徴とする請求項２８から請求項３１のいずれかに記載の回路。
【請求項３３】
前記電流（ｉ）の値をリアルタイムで測定するように適合された電流検出器を備え、前記プログラム可能な電子デバイスが、前記電流（ｉ）のリアルタイム値と最大電力点（ＰＭＰ）における前記電流（Ｉｐｍｐ）の値との差が所定の限界値を超えたときに、請求項１から１４に従って定義される前記最大電力点（ＰＭＰ）を制御する方法を実行するように構成されることを特徴とする請求項２８から請求項３２のいずれかに記載の回路。
【請求項３４】
請求項１５から請求項３３のいずれかに従って定義される回路を組み込むことを特徴とする太陽光発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の主な用途分野は、電子デバイス設計向けの産業であり、より具体的には、光起電性の太陽エネルギー電力システムの領域である。
【０００２】
本発明の１つの目的は、利用者から必要とされる場合はいつでも、供給電圧にいかなる不連続も発生させずに、恒久的な形で、エネルギー源がその最大電力点（ＰＭＰ）で動作できるようにすることである。
【０００３】
さらに本発明の目的は、上記最大電力点（ＰＭＰ）を高速かつ連続的に決定する、高性能の太陽光発電機用電力制御回路を提供することである。
【背景技術】
【０００４】
太陽光発電機は、光発電パネルを備えたものなどがあるが、固定機器と移動機器の両方へ自律式にエネルギーを供給する有利な能力を有しながら、どちらの電気配電網からも独立していることから、現在は、宇宙空間電力システム（ステーション、人工衛星探査機およびその他の宇宙船）と地上電力システム（再生可能なエネルギー・システムを備えた建造物など）の両方で広く使用されている。
【０００５】
太陽エネルギーについて述べるときは、太陽の放射が適用されるその他の種類のシステム（太陽によって加熱された流体から従来の熱力学サイクルで電気を生成するための熱電気システム、中間の機構を必要とすることなく太陽の熱を利用する受動的システム、太陽エネルギーをバイオマス燃料または化石燃料の燃焼と組み合わせるハイブリッド・システム）の中で、太陽熱収集器を用いることによって太陽放射を利用して温室効果により家庭向けまたは商用向けに温水を生成するサーモ・ソーラを、光起電力効果の電気を利用する光発電パネルと区別することができる。
【０００６】
こういったエネルギー源は、現況技術で最大電力点（ＰＭＰ）と呼ばれる単一の特定電圧値に対して、特性曲線が最大に達する電力を特徴とする。大きさおよびコストの低減という自明な理由のために、電力システムの設計者がこのＰＭＰで太陽電池パネルを動作させようとすると、問題が生じる。これまでに知られているこのタイプの電力システムの大部分は、このエネルギー源または電力調整ユニットの管理を受け持つユニットの制御ループに、ＭＰＰＴ（Ｍａｘｉｍｕｍ
Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ、最大電力点追従）と呼ばれる追従アルゴリズムを実装することによって目的を達している。
【０００７】
ＭＰＰＴ電力調整方法を用いると、運転点を電子式に変動させて、光発電パネル、モジュールまたはコレクタから、使用可能な電力を全て供給することが可能になる。ＭＰＰＴを実行する利点は、従来の電力コントローラと比較すると、従来の電力コントローラでは、光発電パネルが利用者充電網（例えばバッテリを充電するためのもの）に直結され、その充電網のバッテリ電圧レベル（最大電力を与えるパネルの理想の電圧に対応しないことが多い）で無理に動かされるために、明らかである。さらに、ＭＰＰＴ追従は、アームを太陽の方に向けて最適化するように自動的にパネルが動く、典型的な機械制御と組み合わせて使用することができる。
【０００８】
しかし、太陽電池パネルが、そのＰＭＰで動作するためには、その状態が利用者に恒久的に容認されるものとすると、現今では、仏国特許第２８４４８９０号公報に開示され、その発明者によって公開された技術しか本出願者は知らない。仏国特許第２８４４８９０号公報よって企図された電力調整ユニットは、その調整ユニットに対する基準として機能する、瞬時電圧とＰＭＰ電圧値との差に対応する制御信号を生成する。この技術の欠点は、信号を生成する際に、利用者へ供給する電圧の連続性に影響を与えてしまうことである。これは、仏国特許第２８４４８９０号公報で説明されている方法に従って行われる上記基準電圧の計算では、予め、新たなＰＭＰ、すなわち最大電力に対応する電圧値および電流を得るために、電流−電圧曲線で表される特性電力方程式に対する解を決定しておく必要があるためである。これが欠点になるのは、この太陽電池パネルの電気特性の丁度４点の測定値を必要とするアルゴリズムの制御をＰＭＰにおいて適用するときに、ユニットまたは電力回路、それを組み込んだ太陽光発電機において、供給電圧を中断する必要があり、結果的に発電機電力の性能および調整速度が低下するからである。
【発明の開示】
【０００９】
本発明は、電気特性において一般に単一の最大電力点（ＰＭＰ）を有する太陽エネルギー源のための、電力の制御および調整に適用するためのものであり、詳細には、上述の様々な態様の各個および全てにおいて、特に上述の問題を解決し、従来のシステムと比較して改良されたＰＭＰを計算するための代替方法を構成する方法およびそれが実装された回路に関する。
【００１０】
具体的には、本発明の方法および回路は、上記ＰＭＰを決定するために、仏国特許第２８４４８９０号公報で説明された解決策と比較して、基本となる態様に基づく重要な利点を提供する。その利点とは、光発電パネル、または太陽電池パネルのグループであることが好ましいエネルギー源の実際の電気特性の、計算に必要なポイント数である。仏国特許第２８４４８９０号公報で必要なものとは異なり、本発明では、４つの測定点と同数の、固定的な数の電気特性点を有する必要がない。むしろ本発明では、新たなＰＭＰ、すなわち電力関数の最大値に対応する更新された電圧座標および瞬時電流を計算するのに、最良の場合、「以前」のＰＭＰと「新たな」ＰＭＰの間に位置する、より少ない単一の測定点が必要になる。
【００１１】
この結果、性能がより良好な電力制御回路、それに接続された性能のよい太陽光発電機が製造されるだけでなく、より速い制御方法が得られる。利用者の立場からみると、この回路は、２点だけのサンプルの片端でその新たなＰＭＰを見つける典型的な電力レギュレータとして機能し、不安定さを生じることなく現在のＰＭＰ電圧を常に満たし、新たなＰＭＰの方向に振動することのない、離散時間型サーボ・システムのように動作する。このとき、本発明の一態様は、電力関数Ｐ＝ｖｉを制御するための最大法に関連付けられる。ここで、変数ｖは、電力調整ユニットによって利用者負荷回路網に接続された発電機または太陽エネルギー源の瞬時電圧であり、変数ｉは、電流である。したがって、いわゆる最大電力点（ＰＭＰ）は、電圧および電流の座標（Ｖｐｍｐ、Ｉｐｍｐ）によって定義される。この座標を上記エネルギー源の電気特性の単一の測定点から決定する役割を、上記方法が担う。この方法は、連続式またはサンプル・モードで、電圧Ｖｐｍｐの現在値に対応する基準信号を電力調整ユニットに送り届ける。すなわち、電力調整ユニットの入力への基準電圧は、最大電力点（ＰＭＰ）における瞬時電圧値に厳密に比例する、または等しい。この基準電圧は、太陽エネルギー源の出力電圧を調整するために、従来の電力レギュレータが通常行うように、電力調整ユニットから上述の利用者負荷回路網へ、電圧の供給を中断する必要なく印加される。
【００１２】
太陽光発電機は、次の１９８０年代中にＴａｄａおよびＣａｒｔｅｒによって開発された関係式による、太陽電池パネルの温度、エージングや照度レベルなどの一定の運転条件下の動作点の座標を関係付けて表した電圧ｖ（ｉ）の関数によって、その電圧特性の定義が決まる、光発電パネルまたはかかるパネルのグループを備えるか、あるいはそれと等価なエネルギー源であることが好ましい。
【００１３】
【数１】
2009531762.tif 000003
【００１４】
式（２．１）では、ｎは、パネルのｍ列のセルにおける、列ごとの直列になった光発電セルの数として定義される。パラメータＡは、いわゆる、形状の特性係数であり、ｋＴ／ｑは、温度およびセルの材料に依存する係数である。また、所与の動作条件に対する、光発電セルの短絡電流ｉｓｃおよび暗電流ｉＲの各値が、この方程式（２．１）の媒介変数になっている。
【００１５】
時間（ｔ）における動作点の電流および電力の座標は、それぞれ次式で与えられる。
【００１６】
【数２】
2009531762.tif 000004
【００１７】
上記から、次の方程式を解くことによって、最大電力点（ＰＭＰ）の座標を計算できることが導き出される。
【００１８】
【数３】
2009531762.tif 000005
【００１９】
暗電流ｉＲの値が、短絡電流ｉｓｃと比較して非常に小さく、また電流ｉｍｐよりはるかに小さいことを考慮すると、最大電力点（ＰＭＰ）で特定した方程式（２．１）を、次の公式により与えることができる。
【００２０】
【数４】
2009531762.tif 000006
【００２１】
したがって、電流ｉＲおよびｉｓｃと、動作条件である光発電セルの温度および材料に依存する定数「ａ」の決定は別として、ここでは、電圧Ｖｐｍｐを確定するために、電流Ｉｐｍｐを計算する。
【００２２】
最大電力点（ＰＭＰ）の座標は、電力関数Ｐ＝ｖｉの最大値に解析的に対応するので、この極限演算条件により、最大電力点（ＰＭＰ）において次式が成り立つ。
ｄＰ＝Ｖｐｍｐｄｉ＋Ｉｐｍｐｄｖ＝０      （２．３）
すなわち、次式で表すことができる。
【００２３】
【数５】
2009531762.tif 000007
【００２４】
そして次に、電圧特性（２．１）から、次式が得られる。
【００２５】
【数６】
2009531762.tif 000008
【００２６】
（２．４）と（２．５）を組み合わせると、電圧Ｖｐｍｐは次式で与えられる。
【００２７】
【数７】
2009531762.tif 000009
【００２８】
すなわち、次式で表すことができる。
【００２９】
【数８】
2009531762.tif 000010
【００３０】
方程式（２．７）を解くには、数値的な方法とグラフ的な方法の、２つの方法を適用することができる。
【００３１】
数値的な方法は、ニュートン−ラフソン（Ｎｅｗｔｏｎ−Ｒａｐｈｓｏｎ）反復アルゴリズムに基づいて行う。変数Ｉのｊ＋１回反復後、前述の方程式（２．７）に対する解を以下の形で表現することができる。
【００３２】
【数９】
2009531762.tif 000011
【００３３】
すなわち、次式になる。
【００３４】
【数１０】
2009531762.tif 000012
【００３５】
グラフ的な方法は、２つの曲線すなわち関数ｆ１とｆ２の交点を求めるステップからなり、関数ｆ１とｆ２は、次の解析的な式から得られる。
【００３６】
【数１１】
2009531762.tif 000013
【００３７】
および
【００３８】
【数１２】
2009531762.tif 000014
【００３９】
これら２つの関数ｆ１およびｆ２は、現在すなわち実際の運転条件において探索される座標（Ｖｐｍｐ，Ｉｐｍｐ）にちょうど対応する単一の交点を有する。
【００４０】
光発電セルの暗電流ｉＲの計算に関しては、経験上、セルの固体物理学と符合しているので、その値にはほとんどばらつきがないことが示されている。したがって通常の動作条件（１気圧２７℃）に対して与えられた太陽電池パネル（または等価なエネルギー源）の製造者の情報から、暗電流ｉＲの値を簡単に求めることができる。具体的には、かかる通常の動作条件にある、短絡電流ｉｓｃおよび開回路ｖｏｃの電圧と共に、ＰＭＰ（Ｖｐｍｐ、Ｉｐｍｐ）における電圧および電流の値が分かっていると、ｉＲの初期値として次式を採用することができる。
【００４１】
【数１３】
2009531762.tif 000015
【００４２】
すなわち、次式になる。
【００４３】
【数１４】
2009531762.tif 000016
【００４４】
通常の機能では、測定値から収集されたデータを使用することによって、太陽電池パネルに印加される電圧に影響を及ぼさずに、周期的に（例えば、ＰＭＰの変化１００回毎に）、マイクロプロセッサで実際の暗電流を認識することが可能になる。エネルギー源の電気特性に関わるその他のパラメータについては、電流動作条件における短絡電流ｉｓｃおよび定数「ａ」を求めることになるが、それは２つの未知量を含んだ方程式の系の解を求めることを意味する。この方程式は、グラフ法や上述のＮｅｗｔｏｎ−Ｒａｐｈｓｏｎ法などの反復計算アルゴリズムによって暗電流ｉＲの初期値から解くことができる。
【００４５】
２つの未知量を含んだ方程式の系を解くには、太陽電池パネルの電気特性の２点の座標を使用する。
【００４６】
第１のポイントＭ１（ｖ１、ｉ１）は、現在の運転点である。このポイントは、その電圧ｖ１が、直前のＰＭＰすなわち「以前」のＰＭＰの値をとり、電流ｉ１は、新たなＰＭＰのものでも以前のＰＭＰのものでもない、変化した値を有することを特徴とする。各電流値の差を測定することによって、ＰＭＰの間隔の推定値が示されるのと同時に、新たなＰＭＰがどこで見つかるか知ることができる。この差が正の場合、新たなＰＭＰの電圧もまた、「以前」のＰＭＰの電圧より大きく、一方差が負の場合は、前の電圧より低くなる。
【００４７】
したがって新たなＰＭＰの方向が分かれば、この制御方法は、電力レギュレータの基準に対して正のステップ（差：ｉ１−「以前」のＩｐｍｐが正の場合）または負のステップ（差：ｉ１−「以前」のＩｐｍｐが負の場合）を加えて、太陽電池パネルの動作点を変化させる。このステップの振幅は、利用者によって選択される定数ｋｖと、上記電流値の差の振幅に比例する。第２のポイントＭ２（ｖ２、ｉ２）は、新たなＰＭＰの座標を求めるのに必要になる。第３のポイントＭ３（ｖ３、ｉ３）は、その座標が線分Ｍ１Ｍ２の中点のもので、プロセッサにより計算結果として計算される。このアルゴリズムでは、この線分が、ポイントＭ３と同じ電圧を有する特性点における接線と平行になる性質を使用する。それは次式で与えることができる。
【００４８】
【数１５】
2009531762.tif 000017
【００４９】
特性曲線に対する傾きｐは次式に対応する。
【００５０】
【数１６】
2009531762.tif 000018
【００５１】
Ｍ３は特性曲線上にあるので、その電圧ｖ３は次式になる。
【００５２】
【数１７】
2009531762.tif 000019
【００５３】
この定数は、次式を行うことによって消去することができる。
【００５４】
【数１８】
2009531762.tif 000020
【００５５】
短絡電流（ｉｓｃ）の情報は、Ｎｅｗｔｏｎ−Ｒａｐｈｓｏｎ反復アルゴリズムを使用して、この方程式を解くことによって求められる。ｊ＋１回の反復後、次式が得られる。
【００５６】
【数１９】
2009531762.tif 000021
【００５７】
すなわち、次式になる。
【００５８】
【数２０】
2009531762.tif 000022
【００５９】
最後に、最終パラメータが次式によって与えられる。
【００６０】
【数２１】
2009531762.tif 000023
【００６１】
本発明の他の態様は、太陽エネルギー源のための最大電力点の制御回路であって、上記太陽エネルギー源の電気特性が、そのエネルギー源が各瞬間に応じて動作する動作条件に対する単一のＰＭＰを有し、上記太陽エネルギー源の出力電圧を調整し、最適な電圧を最大性能で利用者負荷回路網へ供給するために、上記太陽エネルギー源と上記利用者負荷回路網の間にパワー・セルを介して接続された電力調整ユニットと、最大電力点（ＰＭＰ）の座標の高速計算モジュールとを備える制御回路である。ここで提案する計算モジュールは、パワー・セルに接続され、例えば利用者負荷回路網への電圧供給を中断することなくＶｐｍｐを確定する上記の方法が適用されたマイクロプロセッサ（ＰＩＣ）などの、少なくとも１つのプログラム可能な電子デバイスを備える。
【００６２】
さらに、上記機能のために、計算モジュールは、プログラム可能な電子デバイス内に、電圧Ｖｐｍｐ確定の際に必要なデータを保存することができる記憶手段である内蔵メモリまたは非内蔵メモリを提供する。
【００６３】
電力調整ユニット内に内蔵できる／できないにかかわらず、上記計算モジュールは、太陽エネルギー源とのインターフェースを構成する、電気特性の測定点を受けるためのデジタル・アナログ変換器と基準電圧を上記電力調整ユニットのパワー・セルへ送り届けるためのデジタル・アナログ変換器とを備える。
【００６４】
プログラム可能な電子デバイスは、汎用のマイクロプロセッサ、デジタル信号マイクロプロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＣＩ）、プログラム可能なカード（ＦＰＧＡ）、またはその他の前述のうちの任意の組合せであってよく、太陽電池パネルまたは等価なエネルギー源からの動作点を連続的に更新する値を確定し、上記エネルギー源の実際の電気特性にアクセスし、そこから、１つ、２つまたは多くとも３つの測定点を用いて、ＰＭＰの電圧を取得する役割を果たす。この電圧は、従来、例えばＳ３ＲやＡＳＲなどの周知の電力レギュレータのトポロジによる直列タイプまたは並列タイプの変換構造を有することができる、電力調整ユニットの基準値として使用されるものである。
【００６５】
製造者データおよび太陽電池パネルの構成に関するデータが、その太陽電池パネルの電気特性の測定点と共に、メモリすなわちデータベース内に保存される。これにより、プログラム可能な電子デバイスがアクセスし、特定の計算および反復アルゴリズムを実行することができ、上述の制御方法に関わる非線形方程式を解くことができる。
【００６６】
上記回路は、瞬時測定値を受け取る手段と、リアルタイムで電流値を測定するように適合された電流検出器とを備えることとしてもよい。
【００６７】
プログラム可能な電子デバイスは、最大電力点（ＰＭＰ）におけるリアルタイムの電流値と現在のＩｐｍｐの値との差が所定の限界値を超えると、上記ＰＭＰ制御方法の実行に戻って、新たな動作座標を調節するように構成される。上記ＰＭＰ制御方法は、エネルギー源の特性曲線内において、新たなＰＭＰの最終的な値の方向に常に単一の測定点しか必要としないため、かなり高速である。
【００６８】
本発明の最後の態様は、電流に依存する電圧の電気特性曲線が電力関数Ｐ＝ｖｉにおける最大値に対応する単一のＰＭＰを有するエネルギー源を備え、上記で定義した太陽エネルギー源の最大電力点制御回路を組み込んだ、太陽光発電機に関する。
【００６９】
ここで行っている説明を補完するため、かつ本発明の特徴をより理解する助けとするために、本発明の好ましい実施形態の例による図面一式が、上記説明の不可欠な部分として添付される。これらの図面は、例示的かつ非制限的な形で表現されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７０】
示されている各図を考慮すると、電流（ｉ）に依存する電圧特性（ｖ）が単一の最大電力点（ＰＭＰ、図１に示されているように出力関数（Ｐ）であるＰ＝ｖｉの最大値に対応する）を有する太陽エネルギー源のための、最大電力点を制御する方法を、本発明の実施形態の実現可能な実用的選択肢として説明することができる。上記エネルギー源（１）は、パワー・セル（３）を直列にして電力レギュレータを構成するか、並列にして構成するかに応じて、それぞれ図２、図３に示される電力調整ユニット（２）を用いて利用者負荷回路網（４）に接続される。
【００７１】
上記太陽エネルギー源（１）には、複数の行（ｎ）および複数の列（ｍ）に分散配置された複数の光発電セルが配設される。パワー・セル（３）に接続された、最大電力点（ＰＭＰ）の計算モデル（５）が、次の方程式を解いて、基準電圧（Ｖｐｍｐ）を確定した。
【００７２】
【数２２】
2009531762.tif 000024
【００７３】
計算モデル（５）は、最大電力点（ＰＭＰ）の電圧（Ｖｐｍｐ）を決定するために、以下の３つの連続する演算を実行する。
ｉ）太陽エネルギー源（１）が示す、図４に表現されているような電気特性の、新たな解析的な公式ｉ（ｖ）を、次の方程式に従って特定する。
【００７４】
【数２３】
2009531762.tif 000025
【００７５】
この演算は、特性の形状係数（Ａ）、短絡電流（ｉｓｃ）および暗電流（ＩＲ）からなるパラメータを特定、または計算すると完了する。
ｉｉ）太陽エネルギー源（１）の電力曲線における最大値の存在を特徴付ける極限条件、すなわち次式によって与えられる条件を解く。
【００７６】
【数２４】
2009531762.tif 000026
【００７７】
ｉｉｉ）上記２つの演算後に得られたパラメータを方程式（２．２１）に挿入して、電力を調整するためにアナログ基準信号の形で電力調整ユニット（２）へ送るための電圧（Ｖｐｍｐ）を計算する。方程式（２．２１）は、厳密な形では次式で表わされる。
【００７８】
【数２５】
2009531762.tif 000027
【００７９】
電圧（Ｖｐｍｐ）が計算されると、その値は、基準信号を、太陽エネルギー源（１）を制御する電力調整ユニット（２）へ送るために使用される。この基準信号は、電圧値（Ｖｐｍｐ）に等しい、または上記値に比例する信号である。上記電力調整ユニット（２）は、直列タイプの変換構造の場合には、パワー・セル（３）への入力電圧を調整し、並列レギュレータの場合には印加電圧を調整する。電力位相は、最大電力点（ＰＭＰ）の調整の際、挿入のための変換を行う必要は一切ない。計算モジュール（５）は、最大電力点（ＰＭＰ）における基準電圧（Ｖｐｍｐ）を確定するために、データベースからのデータと太陽エネルギー源（１）の動作点の座標値を処理する少なくとも１つのマイクロプロセッサを有する。したがって、上記エネルギー源（１）は、負荷回路網の利用者が必要とする場合に、強制的に最大電力点（ＰＭＰ）で恒久的に動作させられる。
【００８０】
電圧（Ｖｐｍｐ）を取得するために、計算モジュール（５）のマイクロプロセッサは事前に、上述の方程式で必要な一連のパラメータ、すなわち次のパラメータを計算する。
製造者のデータを含んだ、最初に使用される第１のパラメータ（ｉＲ）
【００８１】
【数２６】
2009531762.tif 000028
【００８２】
反復法で計算される第２のパラメータ（ｍｉｓｃ）
【００８３】
【数２７】
2009531762.tif 000029
【００８４】
第３のパラメータ（ｎａ）
【００８５】
【数２８】
2009531762.tif 000030
【００８６】
上記パラメータは、最大電力点（ＰＭＰ）における電流（Ｉｐｍｐ）の値を確定するだけでなく、エネルギー源（１）の光発電セル材料および温度に依存する定数（ａ）、上記エネルギー源（１）の短絡電流（ｉｓｃ）および暗電流（ｉＲ）を定義する。
【００８７】
太陽電池セルが新しい場合、最初に、第１のパラメータ（ｉＲ）すなわち暗電流の計算がマイクロプロセッサによって実行される。その後、上記暗電流の値は周期的に再計算すなわち更新され、下記に説明するようにマイクロプロセッサのメモリに格納される。
【００８８】
図５に示されている太陽電池パネルの瞬時電流−電圧曲線には、「以前」の最大電力点（５）に対応するポイント（Ｍ０）が強調表示され、太陽電池パネルの電力が増加するか、減少するかによって変わる単一の測定点（Ｍ２、Ｍ’２）が含まれている。この太陽電池パネルの電力増減情報は、ポイント（Ｍ０）におけるＰＭＰの電流値と、ｖ１が「以前」のＰＭＰの電圧ｖ０とそれぞれ等しい測定点（Ｍ１、Ｍ’１）に対する新たな電流値（ｉ１、ｉ’１）との差の符号から得られる。グラフによると、電流が「以前」のＰＭＰのものより大きい場合、ポイントＭ２は、Ｍ１の右側に位置し、そうでない場合、Ｍ’２はＭ’１の左側に位置する。こういったポイントの位置は、上記の電流値の差に比例する振幅をもつ１ステップ分の電圧を加えることによって見積もられる。「新たな」最大電力点（ＰＭＰ）の座標を決定する、線分Ｍ１Ｍ２またはＭ’１Ｍ’２の中点に位置する第３の測定点（Ｍ３、Ｍ’３）の座標の計算は、マイクロプロセッサが行う。
【００８９】
電流の値が変化すると、マイクロプロセッサは、新たなＰＭＰの座標を探索する命令を受け取ることができる。太陽電池パネルの運転点の座標は常に、マイクロプロセッサで分かっていることに留意しなければならない。
【００９０】
実験的に、暗電流（ｉＲ）の値は、光発電セルの固体物理学と符合するので、変動が微小であることが示される。その結果、マイクロプロセッサは、上記暗電流（ｉＲ）を計算する際に、初期値として、太陽エネルギー源（１）製造者の特定のデータから得た値を採用することができる。その値とは、通常の圧力および温度条件、すなわち１気圧２７℃における短絡電流と、その条件における最大電力点（ＰＭＰ）の電流および電圧と、エネルギー源（１）の開回路電圧（ｖｏｃ）である。この製造者の予備的データを使用して、マイクロプロセッサは、システムを使用する最初の初期化時に、暗電流（ｉＲ）の値を計算する。
【００９１】
この暗電流（ｉＲ）の初期値を導くと、最大電力点（ＰＭＰ）の第１の計算を実行するためのマイクロプロセッサの入力情報として、その値が周期的に更新される。例えば、最大電力点（ＰＭＰ）の１００回の計算ごとに更新することが可能である。最大電力点（ＰＭＰ）を探索するごとに、必要な太陽エネルギー源（１）の電気特性の測定点が、最悪の場合でも３つの（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）であるとすると、暗電流（ｉＲ）の新たな値を得るには、それに対応する、次式などの単純な数学系を解決するだけでよい。
【００９２】
【数２９】
2009531762.tif 000031
【００９３】
ここで
【００９４】
【数３０】
2009531762.tif 000032
【００９５】
である。
【００９６】
さらに詳細には、最悪の場合でも３つの測定点（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）のそれぞれの座標（ｖ１、ｉ１）、（ｖ２、ｉ２）、（ｖ３、ｉ３）から、次式を解いて、暗電流（ｉＲ）の値の周期的な更新が行われる。
【００９７】
【数３１】
2009531762.tif 000033
【００９８】
この方程式から、短絡電流（ｉｓｃ）に対応するパラメータを消去して、次式を作る。
【００９９】
【数３２】
2009531762.tif 000034
【０１００】
そして、与えられる次の方程式を、Ｎｅｗｔｏｎ−Ｒａｐｈｓｏｎ方法、またはその他の同等の方法を用いて解く。
【０１０１】
【数３３】
2009531762.tif 000035
【０１０２】
これにより、暗電流（ｉＲ）の更新値および短絡回路（ｉｓｃ）の更新値がそれぞれ次式で求められる。
【０１０３】
【数３４】
2009531762.tif 000036
【０１０４】
その他２つのパラメータ（ｍｉｓｃ、ｎａ）の求め方は基本的に、２つの未知量を含んだ方程式の系を解くステップからなる。このステップは、計算モジュール（５）において、図６に示されている電気特性の２つの動作点（Ｍ１、Ｍ２）からの使用可能なデータを処理することによって行われる。ここで、第１のポイント（Ｍ１）は座標（ｖ１、ｉ１）によって定義される。上記第１のポイント（Ｍ１）の電圧（ｖ１）は、「以前」、即ち、すでに知られている最大電力点（ＰＭＰ）における電圧、つまり「以前」のポイント（Ｍ０）における電圧値に対応するが、電流（ｉ１）は、太陽照度の状態変化に従って変動するので、この「以前」の最大電力点（ＰＭＰ）に対応する電流とは異なる。
【０１０５】
この第１のポイント（Ｍ１）の第１の電流値（ｉ１）が、「以前」の最大電力点（ＰＭＰ）における電流（Ｉｐｍｐ）の値よりも大きいと仮定すると、その第１の電流値は次式で与えることができる。
【０１０６】
【数３５】
2009531762.tif 000037
【０１０７】
図６に、電気特性の開始ポイント（Ｍ０）が示されている。その開始ポイント（Ｍ０）の座標は「以前のＰＭＰ」のものであり、ＰＭＰが変化するにつれてＭ１（ｖ１、ｉ１）まで移動する。その結果、最大電力点（ＰＭＰ）の「今後」の値は、第１のポイント（Ｍ１）より右側に位置し、その「今後」の値によって新たな電気特性のポイント（Ｍ２）が決まる。そうでない場合、第１の電流値（ｉ１）が「以前」の最大電力点（ＰＭＰ）の電流より小さな振幅であると仮定すると、「今後」の値は、第１のポイント（Ｍ０）の左側の位置になり、その「今後」の値によってもう１つの電気特性のポイント（Ｍ’１）が決まる。電力調整ユニット（２）の基準としての役割を果たしている第１の電圧（ｖ１）に、小さな正の増加量（Δｖ１）を加えると、第２のポイント（Ｍ２）の電気特性が分かる（図６にその座標（ｖ２、ｉ２）が示されている）。この第２のポイント（Ｍ２）は、最大電力点（ＰＭＰ）の直ぐ近くにある中間点に対応するか、すでに最大電力点（ＰＭＰ）と同じ点であり、これは、メモリに保存されている前の電流値と電流測定値との間の変化量の符号に応じて成り立つ。その符合が負のときは、上記のポイントはもう１つの第２のポイント（Ｍ’２）に対応することができる。
【０１０８】
第２のポイント（Ｍ２）の電気特性が分かると、２つのパラメータ（ｍｉｓｃ、ｎａ）、あるいはそれと同じものである特性の形状係数（Ａ）および短絡電流（ｉｓｃ）という不明な値を計算するための、第２の方程式と（２．２７）を確定することができる。図６の例において、「今後」の最大電力点（ＰＭＰ）が「以前」のポイント（Ｍ０）の右側にあるとすると、第１のポイント（Ｍ１）の右側にある第２のポイント（Ｍ２）が選択され、それを次式で与えることができる。
【０１０９】
【数３６】
2009531762.tif 000038
【０１１０】
つまり、
【０１１１】
【数３７】
2009531762.tif 000039
【０１１２】
となり、短絡電流（ｉｓｃ）を消去することができる。また、暗電流（ｉＲ）が分かるので、次式を与えることができる。
【０１１３】
【数３８】
2009531762.tif 000040
【０１１４】
この最後の方程式は、適用可能な任意の解析的計算法で解くことができる。例えばＮｅｗｔｏｎ−Ｒａｐｈｓｏｎ方法を適用することによって、次式が残る。
【０１１５】
【数３９】
2009531762.tif 000041
【０１１６】
よって、ｊ＋１回反復後、次式を処理することによって、ｑ／ｎＡｋＴの値を求めることができる。
【０１１７】
【数４０】
2009531762.tif 000042
【０１１８】
その後、次式を解くことによって直ちに、短絡電流（ｉｓｃ）の値を得ることができる。
【０１１９】
【数４１】
2009531762.tif 000043
【０１２０】
太陽エネルギー源（１）の照度の変動により、電流が小さくなる、別の演算ポイント（Ｍ’１）に移るもう一方の場合では、上述したように、「以前」のポイント（Ｍ０）のところで、その「以前」のポイント（Ｍ０）の左側にある電気特性のもう一つの第２のポイント（Ｍ’２）の位置を見積もることができる。「以前」のポイント（Ｍ０）の左側にあるにもかかわらず、特性の形状係数（Ａ）および短絡電流（ｉｓｃ）の各値を取得する方法は変化せず、前述の場合に説明したものと同じになる。
【０１２１】
上記の計算における厳密さおよび計算速度は、上記の第２の測定点（Ｍ２、Ｍ’２）をいかに適切に選択するかによって決まる。実際には、現行の太陽電池パネル製造の経験から、照度条件の変化は、特性の形状係数（Ａ）のパラメータにわずかしか影響を及ぼさないことが分かっている。パネルは熱慣性が大きいため、照度が変化していても急な温度遷移を示すことができないので、温度（Ｔ）についても同じことを言うことができる。こういった係数（Ａ、Ｔ）は、ここで説明している最大電力点（ＰＭＰ）の探索方法の少なくとも初期条件を定義する際の有効な近似値として、太陽エネルギー源（１）の照度条件が変化しながらも、一定であるとみなすことができる。さらに、この方法を実行するマイクロプロセッサの計算時間は、１００分の２、３マイクロ秒程度のものであるので、その時間間隔の間では上記の仮定を許容することができる。
【０１２２】
その結果、この必要な第２の測定点（Ｍ２、Ｍ’２）を、短絡電流（ｉｓｃ）の値がまだ特定されていないうちに確定される最大電力ポイントとみなすことができる。したがって、上記ポイント（ｖ２）での電圧の値を近似することができ、それにより、次式が与えられる。
【０１２３】
【数４２】
2009531762.tif 000044
【０１２４】
ここで、短絡電流（ｉｓｃ）は、方程式（２．２８）により、第１の測定点（Ｍ１）の座標（ｖ１、ｉ１）を用いて計算した。
【０１２５】
一方、グラフによる方法では、式（２．１４）の導関数は、線分Ｍ１Ｍ２の中点、すなわち、
【０１２６】
【数４３】
2009531762.tif 000045
【０１２７】
に対応する座標（ｖ３、ｉ３）を有する第３のポイント（Ｍ３）において曲線に接する、直線Ｍ１Ｍ２の傾き（ｐ）を得ることに相当し、上記傾き（ｐ）は次式によって与えられる。
【０１２８】
【数４４】
2009531762.tif 000046
【０１２９】
方程式（２．１４）と方程式（２．１６）の間で定数（ａ）を消去すると、次式になる。
【０１３０】
【数４５】
2009531762.tif 000047
【０１３１】
マイクロプロセッサを使用してＮｅｗｔｏｎ−Ｒａｐｈｓｏｎ反復計算方法を適用すると、電気特性の短絡電流（ｉｓｃ）を求めることが可能であり、これにより、反復回数ｊ＋１回後、次式を得ることができる。
【０１３２】
【数４６】
2009531762.tif 000048
【０１３３】
すなわち、次式になる。
【０１３４】
【数４７】
2009531762.tif 000049
【０１３５】
動作特性値である短絡電流（ｉｓｃ）を決定後、マイクロプロセッサは、次式を単に演算するだけで、定数（ａ）の値を求めることができる。
【０１３６】
【数４８】
2009531762.tif 000050
【０１３７】
同様に、最大電力点（ＰＭＰ）における電流（Ｉｐｍｐ）の計算結果に対して、マイクロプロセッサは、Ｎｅｗｔｏｎ−Ｒａｐｈｓｏｎ反復アルゴリズムを適用することができるので、
【０１３８】
【数４９】
2009531762.tif 000051
【０１３９】
すなわち、次式になる。
【０１４０】
【数５０】
2009531762.tif 000052
【０１４１】
グラフによると、最大電力点（ＰＭＰ）における電流（Ｉｐｍｐ）の計算結果は、出力関数（Ｐ）について最大にする電流値に対応する、曲線（ｆ１）と（ｆ２）の単一の交点を得ることに言い換えられ、図１に示されているグラフに従って、最大電力点（ＰＭＰ）が探索される。
【０１４２】
この方法を定義する、最大電力点（ＰＭＰ）を制御するステップの後、計算モジュール（５）は、バッテリー・バンク、モータまたは直流ポンプなどで形成することができる利用者負荷回路網（４）へ供給する電圧を妨げることなく、座標（Ｖｐｍｐ、Ｉｐｍｐ）を連続的に予測することができる。この方法は、照度、温度などの環境変化によって最大電力点（ＰＭＰ）が変化しても有効である。
【０１４３】
電力調整ユニット（２）は、太陽エネルギー源とその電力調整ユニット（２）とのインターフェースを確立する基準信号が計算モジュール（５）から供給された後に調整を行う。この独立した計算モジュール（５）は、振幅および時間的長さの点で最大電力点（ＰＭＰ）の電圧の瞬時値に対応する、すなわち、厳密に比例する、または等しい電圧（Ｖｐｍｐ）の値を、リアルタイムでパワー・セル（３）に送出する。したがって、この調整済みの電圧は、直列タイプのパワー・セル（３）の入力電圧になり、あるいは並列タイプの出力構造により利用者網（４）へ供給される電圧になる。
【０１４４】
図７は、電力調整ユニット（２）が、例えば周知のＳ３Ｒタイプなどの順次切替並列レギュレータの構造を有する特定の場合を示す。基本原理は、光発電パネルと並列に接続された、開回路および短絡回路の２通りの方法で動作する電子スイッチングを行うようになっている。Ｓ３Ｒレギュレータは、切換期間中に一時、各太陽電池パネルを利用者から切り離し、上記太陽電池パネルすなわち電流（ＩＧＳ１、ＩＧＳ２．．．、ＩＧＳｎ）の発生器を、本発明で得られるＰＭＰの電圧などの調整電圧で動作させる。Ｓ３Ｒレギュレータを使用することによって示される利点とは、電力が全てのスイッチに分散されて最小化されることである。このスイッチの動作状態が２つだけであると仮定すると、太陽電池パネルは、短絡回路でも良好な状態となり、したがって、短絡電流（ｉｓｃ）は自動的に分かる。すなわち、短絡電流（ｉｓｃ）は、直列に接続されたダイオードを介して利用者負荷回路網（４）にエネルギーを供給する。この場合、第１の動作点（Ｍ１）の座標も自動的に分かる。また、結果として、上記第１の動作点（Ｍ１）の座標が求まると、すべてのパラメータが自動的に利用可能になる。Ｓ３Ｒレギュレータは直列の構造にも適用することができる。そのようなＳ３Ｒレギュレータは、開回路において太陽電池パネルを基準電圧で動作させる。
【０１４５】
図７に示されているように、Ｓ３Ｒタイプのユニットを並列のトポロジで使用すると、ＰＭＰの計算は即行われる。またこの計算では、短絡電流（ｉｓｃ）の値が常に分かっており、かつ定数パラメータ（ａ）の値が、太陽電池パネルの動作点（Ｍ１）から次の公式
ｎａ＝−ｐ（ｍｉｓｃ−ｉ１）（２．３６）
を使用して、連続的に測定される電流（ｉ１）から直接計算されるので、単一の測定点に頼る必要はない。
【０１４６】
動作点（Ｍ１）の座標が分かっているので、次の公式から、特性の形状係数（Ａ）も直接求めることができる。
【０１４７】
【数５１】
2009531762.tif 000053
【０１４８】
代替方法として、周知のＡＳＲレギュレータなどの、直列タイプの電力切替構造を備えた電力調整ユニット（２）の場合は、直接利用可能な情報は、開回路電圧（ｖｏｃ）になる。第１の動作点（Ｍ１）を求めるには、直列のスイッチが太陽電池パネルを利用者と導通接続している場合に、開回路電圧（ｖｏｃ）を短絡電流（ｉｓｃ）および電気特性の定数（ａ）と結びつける関係があることが分かっている。この関係は、次式になる。
【０１４９】
【数５２】
2009531762.tif 000054
【０１５０】
以上から、太陽エネルギー源（１）の特性の第１のポイント（Ｍ１）を得るために、マイクロプロセッサで２つの方程式の系（２．３７）および（２．３８）の解を簡単に計算することができる。図６に示されている直線Ｍ１’Ｍ２’またはＭ１”Ｍ２”を生成するための、電気特性の残りのパラメータの計算は、第２のポイント（Ｍ２）の電圧および電流の測定値に依存しない。また、暗電流（ｉＲ）の値を更新するには、それぞれの座標が（ｖ１、ｉ１）および（ｖ２、ｉ２）である２つのポイント（Ｍ１、Ｍ２）を各更新期間内で測定するだけで十分であり、それは次式を与えることができる。
【０１５１】
【数５３】
2009531762.tif 000055
【０１５２】
よって、次式を導き、上述の２つの方程式の暗電流（ｉＲ）の値を求める。
【０１５３】
【数５４】
2009531762.tif 000056
【０１５４】
電力調整ユニット（２）の実装に使用できるその他の可能なトポロジには、Ｓ４Ｒタイプとして知られる配置がある。このＳ４Ｒタイプは、図８にブロック図で示されており、バッテリ（６）、バッテリ制御部（７）、およびバッテリ・ポーター（８）に接続される。このＳ４Ｒタイプの電力調整ユニット（２）は、直列パワー・セル（３’）および並列パワー・セル（３”）を含む。これら複数個のＳ４Ｒユニット（２ａ、２ｂ、．．．、２ｎ）を、図９にある図に従って接続し、単一の計算モジュール（５）で制御することができる。各Ｓ４Ｒユニット（２ａ、２ｂ、．．．、２ｎ）の直列および並列のパワー・セルは、太陽エネルギー源（１）を構成するそれぞれの太陽電池パネルへ接続され、バッテリ・ポーター（８）は、バッテリ（６）と負荷回路網（４）の間に直列に接続される。バッテリ・ポーター（８）はサンプル・モードで機能し、バッテリ（６）を太陽電池パネルおよび負荷回路網（４）から切り離す。
【０１５５】
本明細書を記述する用語は常に、広く、非限定的に解されるものとする。
【０１５６】
下記に記載される従属クレームにおいて、本発明のいくつかの好ましい実施形態が明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【０１５７】
【図１】電圧および電流の座標（Ｖｐｍｐ、Ｉｐｍｐ）が本発明の目的に従って確定される最大電力点（ＰＭＰ）を与える、太陽エネルギー源の電力関数Ｐ＝ｖｉ、関数ｆ１＝ｖ／Ｉおよび関数f２＝ｄｖ／ｄｉを示すグラフである。
【図２】直列トポロジの電力調整ユニットにおける可能な実施形態としての、本発明の回路のブロック図である。
【図３】並列トポロジの電力調整ユニットにおける他の可能な実施形態としての、本発明の回路のブロック図である。
【図４】太陽エネルギー源の電気特性を定義する、電力関数Ｐ＝ｖｉおよび電圧ｖに依存する電流Ｉの曲線を示すグラフである。
【図５】異なる動作点を求めるために、３つの測定点を収集して、エネルギー源の電流−電圧特性におけるＰＭＰを探索するグラフ法の図である。
【図６】異なる動作点を求めるために、２つの測定点を収集して、エネルギー源の電流−電圧特性におけるＰＭＰを探索するグラフ法の図である。
【図７】一実施形態の例による、電力調整ユニットのための並列レギュレータ構造であるＳ３Ｒタイプのブロック図である。
【図８】他の代替実施形態の例による、電力調整ユニットのための並列レギュレータ構造であるＳ４Ｒタイプのブロック図である。
【図９】他の実施形態の例による、電力調整するための複数のＳ４Ｒタイプのユニットの接続回路の図である。
【符号の説明】
【０１５８】
１  太陽エネルギー源
２  電力調整ユニット
３  パワー・セル
４  利用者負荷回路網
５  計算モジュール
６  バッテリ
７  バッテリ制御部
８  バッテリ・ポーター
【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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【国際調査報告】
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