(57)【要約】  コントローラ３０６は、太陽光発電源１０から出力電力を受け取るように接続される太陽光発電変換器２０、３００を制御する方法４００を実行する。この方法は、太陽光発電源のオープン回路電圧（ＶＯＣ）を測定するステップ４３０と、太陽光発電源により出力されるショート回路電流（ＩＳＣ）を決定するステップと、太陽光発電源から負荷へ出力電力を伝達するための最大電力点（ＭＰＰ）に対応する太陽光発電源についての電圧最大電力点（ＶＭＰＰ）の推定を決定するために、測定されたオープン回路電圧（ＶＯＣ）及び測定されたショート回路電流（ＩＳＣ）を使用するステップ４４０と、太陽光発電源から負荷へ出力電力を伝達する実際のＶＭＰＰを決定するために、推定されたＶＭＰＰで始まる山登り法アルゴリズム５００を実行するステップ４５０と、実際のＶＭＰＰにおいて又はほぼ実際のＶＭＰＰにおいて太陽光発電変換器を動作させるステップ４７０とを有している。
2015503808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電源から出力電力を受け取るように接続される太陽光発電変換器を制御する方法であって、
前記太陽光発電源のオープン回路電圧（ＶＯＣ）を測定するステップと、
前記太陽光発電源の出力部にショート回路を適用するステップと、
前記ショート回路が前記太陽光発電源の出力部に適用される間に、前記太陽光発電源により出力されるショート回路電流（ＩＳＣ）を決定するステップと、
前記太陽光発電源の出力部から前記ショート回路を取り除くステップと、
前記太陽光発電源から負荷へ出力電力を伝達するための最大電力点（ＭＰＰ）に対応する前記太陽光発電源についての電圧最大電力点（ＶＭＰＰ）の推定を決定するために、測定された前記オープン回路電圧（ＶＯＣ）及び測定された前記ショート回路電流（ＩＳＣ）を使用するステップと、
前記太陽光発電源から前記負荷へ出力電力を伝達する実際のＶＭＰＰを決定するために、推定された前記ＶＭＰＰで始まる山登り法アルゴリズムを実行するステップと、
実際のＶＭＰＰにおいて又はほぼ実際のＶＭＰＰにおいて前記太陽光発電変換器を動作させるステップと
を有する、当該方法。
【請求項２】
実際のＶＭＰＰに変化をもたらす環境条件の変化として前記実際のＶＭＰＰを更新するために、前記測定、適用、決定、除去、使用及び実行のステップを繰り返すステップを更に有する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
実際のＶＭＰＰを周期的に更新するために、前記測定、適用、決定、除去、使用及び実行のステップを周期的に繰り返すステップを更に有する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記推定ＶＭＰＰを決定するために測定ＶＯＣ及び測定ＩＳＣを使用するステップが、前記太陽光発電源の出力電流を前記太陽光発電源の出力電圧に関連付け、前記太陽光発電源の出力電圧を前記太陽光発電源の出力電力に関連付ける媒介変数方程式を解くステップを有する、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記推定ＶＭＰＰを決定するために測定ＶＯＣ及び測定ＩＳＣを使用するステップが、前記太陽光発電源の出力電圧に関連付け、前記太陽光発電源の出力電圧を前記太陽光発電源の出力電力に関連付ける所定の曲線に、前記測定ＶＯＣ及び前記測定されたＩＳＣを前記太陽光発電源の出力電流を適合させるステップを有する、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記太陽光発電源から負荷へ出力電力を伝達する実際のＶＭＰＰを決定するために、推定されたＶＭＰＰで始まる山登り法アルゴリズムを実行するステップが、前記太陽光発電源の出力電圧を前記負荷に供給される前記太陽光発電変換器の出力電圧に変換する昇降圧コンバータを制御するステップを有する、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記昇降圧コンバータを制御するステップが、前記山登り法を実行する際に、前記実際のＭＰＰ又はほぼ前記実際のＭＰＰにおいて前記太陽光発電源から前記負荷に前記出力電力を伝達するための前記昇降圧コンバータにおけるスイッチングデバイスのスイッチング周波数及びデューティサイクルの少なくとも１つを調節するステップを有する、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記山登り法アルゴリズムを実行するステップが、前記太陽光発電源から前記負荷へ出力電力を伝達する間、前記太陽光発電源の出力電圧及び前記太陽光発電源の出力電流を繰り返し測定するステップを有する、請求項６記載の方法。
【請求項９】
太陽光発電源の出力電圧を受け取る入力ポートと、
負荷に接続される出力ポートと、
前記入力ポートに選択可能に接続及び切断されるショート回路と、
電流測定デバイスと、
電圧測定デバイスと、
前記太陽光発電源の出力電圧を前記負荷における負荷電圧に変換する伝達デバイスと、
前記電圧測定デバイスを用いて前記太陽光発電源のオープン回路出力電圧（ＶＯＣ）を測定するステップと、前記ショート回路を前記入力ポートに接続するステップと、前記ショート回路が前記入力ポートに接続されている間に、前記太陽光発電源により出力されるショート回路電流（ＩＳＣ）を決定するステップと、前記入力ポートから前記ショート回路を取り除くステップと、前記太陽光発電源から前記負荷に電力を伝達する最大電力点（ＭＰＰ）に対応する前記太陽光発電源についての電圧最大電力点（ＶＭＰＰ）の初期推定を決定するために、前記測定されたオープン回路電圧（ＶＯＣ）及び前記測定されたショート回路電流（ＩＳＣ）を使用するステップと、前記太陽光発電源から前記負荷へ電力を伝達する実際のＶＭＰＰを決定するために、前記推定されたＶＭＰＰで始まる山登り法アルゴリズムを実行するステップと、前記実際のＶＭＰＰにおいて又はほぼ前記実際のＶＭＰＰにおいて前記伝達デバイスを動作させるステップとを有するアルゴリズムを当該装置に実行させるコントローラと
を有する装置。
【請求項１０】
前記コントローラは、前記実際のＶＭＰＰに変化をもたらす環境条件の変化として前記実際のＶＭＰＰを更新するために、当該装置が前記測定、適応、決定、取り外し、使用及び実行するステップを繰り返すようにする、請求項９記載の装置。
【請求項１１】
前記コントローラは、前記実際のＶＭＰＰを周期的に更新するために、当該装置が前記測定、適応、決定、取り外し、使用及び実行するステップを周期的に繰り返すようにする、請求項９記載の装置。
【請求項１２】
前記コントローラが、前記太陽光発電源の出力電流を前記太陽光発電源の出力電圧に関連付け、前記太陽光発電源の出力電圧を前記太陽光発電源の出力電力に関連付ける媒介変数方程式を解くことにより前記推定ＶＭＰＰを決定するために、前記測定ＶＯＣ及び前記測定ＩＳＣを用いる、請求項９記載の装置。
【請求項１３】
前記コントローラが、前記太陽光発電源の出力電流を前記太陽光発電源の出力電圧に関連付け、前記太陽光発電源の出力電圧を前記太陽光発電源の出力電力に関連付ける所定の曲線に前記測定ＶＯＣ及び前記測定ＩＳＣを適合させることにより前記推定ＶＭＰＰを決定するために、前記測定ＶＯＣ及び前記測定ＩＳＣを用いる、請求項９記載の装置。
【請求項１４】
前記伝達デバイスが昇降圧コンバータを有する、請求項９記載の装置。
【請求項１５】
前記昇降圧コンバータが少なくとも１つのスイッチングデバイスを含み、前記コントローラが、前記山登り法アルゴリズムを実行する際に実際のＭＰＰにおいて又はほぼ実際のＭＰＰにおいて前記伝達デバイスが前記太陽光発電源から前記負荷へ電力を伝達するようにするに、前記昇降圧コンバータにおけるスイッチングデバイスのスイッチング周波数及びデューティサイクルの少なくとも１つを調節する、請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
前記昇降圧コンバータが、前記入力ポートにおいて受け取られる太陽光発電源の出力電圧が前記負荷電圧よりも小さい時はブースト変換モードにおいて動作し、前記入力ポートにおいて受け取られる太陽光発電源の出力電圧が前記負荷電圧よりも大きい時はバック変換モードにおいて動作する、請求項１４記載の装置。
【請求項１７】
前記太陽光発電源を更に有する、請求項９記載の装置。
【請求項１８】
前記負荷を更に有し、前記負荷は、バッテリ及び光源の少なくとも１つを含む、請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
前記負荷を更に有し、前記負荷は１つ以上のバッテリを含む、請求項９記載の装置。
【請求項２０】
前記山登り法アルゴリズムを実行するステップが、当該装置が前記太陽光発電源から前記負荷に電力を伝達する間に、前記電圧測定デバイスを用いて前記太陽光発電源の出力電圧を繰り返し測定すること及び前記電流測定デバイスを用いて前記太陽光発電源の出力電流を繰り返し測定することを有する、請求項９記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［０００１］本発明は、全体として、太陽光発電（solar power）の変換を制御する太陽光発電変換器（solar power converter）及び方法を対象とする。より詳細には、本明細書に開示される種々の本発明の方法及び装置は、太陽光発電生成デバイスからの電力変換を最大にする装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
［０００２］太陽光発電源は、種々の用途に用いられている。従来の化石燃料発電源のコストは増大し、これらのソースは環境の影響のためにあまり好まれなくなっているので、太陽光発電源の使用は拡大し続けている。
【０００３】
［０００３］太陽光パネル、エネルギー変換デバイス、エネルギー蓄積デバイスを使用する太陽光発電システムは、オングリッド及びオフグリッドソーラシステムを含む陸上発電システムにおいて広く用いられるようになっている。太陽光発電生成システムでは、太陽光パネルは、光起電力効果により電気を生成するために用いられる。太陽放射がソーラシステムの入力であり、１つ以上のバッテリのようなエネルギー蓄積デバイスがソーラシステムの出力である。太陽光発電システムの１つの利点は、いかなる配電網からも独立しており、固定型装置及び移動型装置の両方に用いられ得ることである。
【０００４】
［０００４］一般に、太陽光発電源からの出力電力は、出力電力が本明細書では電圧最大電力点（ＶＭＰＰ）として定義される或る出力電圧において本明細書では最大電力点（ＭＰＰ）として定義される最大電力に達する特性曲線を有している。ＭＰＰ以外の任意の他の点における太陽光発電源からの電力の伝達は、ＭＰＰにおける作用よりも効率的ではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
［０００５］しかしながら、一般に、太陽光発電源についてのＭＰＰは、太陽光発電源毎に異なる。更に、或る太陽光発電源についてのＭＰＰは、特に、環境条件の変化のために、具体的には、太陽光発電源により受け取られる太陽エネルギーの量が受け取られる太陽光の量の変化のために変化するので、時間によって異なる。
【０００６】
［０００６］従って、太陽光発電源のような変化する出力電力を有する電力源から最大の電力伝達を与えることができる方法及び装置を提供することが望ましい。複雑なアルゴリズムを使用することなく最大電力点にかなり速く正確に収束することができるそのような方法及び装置を提供することは更に有利である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
［０００７］この開示は、太陽光発電変換器に関する本発明の方法及び装置並びに太陽光発電変換器を動作させる方法に向けられている。例えば、幾つかの実施形態では、太陽光発電変換器は、太陽光発電源のオープン回路電圧及びショート回路電流からの最大電力点の初期推定を使用する最大電力点追従アルゴリズムを使用する。
【０００８】
［０００８］一般的に、一観点では、太陽光発電源から出力電力を受け取るように接続される太陽光発電変換器を制御する方法が提供される。上記方法は、太陽光発電源から出力電力を受け取るように接続される太陽光発電変換器を制御する方法であって、上記太陽光発電源のオープン回路電圧（ＶＯＣ）を測定するステップと、上記太陽光発電源の出力部にショート回路を適用するステップと、上記ショート回路が上記太陽光発電源の出力部に適用される間に、上記太陽光発電源により出力されるショート回路電流（ＩＳＣ）を決定するステップと、上記太陽光発電源の出力部から上記ショート回路を取り除くステップと、上記太陽光発電源から負荷へ出力電力を伝達するための最大電力点（ＭＰＰ）に対応する太陽光発電源についての電圧最大電力点（ＶＭＰＰ）の推定を決定するために、測定された上記オープン回路電圧（ＶＯＣ）及び測定された上記ショート回路電流（ＩＳＣ）を使用するステップと、上記太陽光発電源から上記負荷へ出力電力を伝達する実際のＶＭＰＰを決定するために、推定された上記ＶＭＰＰで始まる山登り法アルゴリズムを実行するステップと、実際のＶＭＰＰにおいて又はほぼ実際のＶＭＰＰにおいて太陽光発電変換器を動作させるステップとを含んでいる。
【０００９】
［０００９］幾つかの実施形態では、上記方法は、実際のＶＭＰＰに変化をもたらす環境条件の変化として上記実際のＶＭＰＰを更新するために、上記測定、適用、決定、除去、使用及び実行のステップを繰り返すステップを更に含んでいる。
【００１０】
［００１０］１つ以上の実施形態では、上記方法は、実際のＶＭＰＰを周期的に更新するために、上記測定、適用、決定、除去、使用及び実行のステップを周期的に繰り返すステップを更に含んでいる。
【００１１】
［００１１］１つ以上の実施形態では、上記推定ＶＭＰＰを決定するために測定ＶＯＣ及び測定ＩＳＣを使用するステップは、上記太陽光発電源の出力電流を上記太陽光発電源の出力電圧に関連付け、上記太陽光発電源の出力電圧を上記太陽光発電源の出力電力に関連付ける媒介変数方程式を解くステップを含んでいる。
【００１２】
［００１２］１つ以上の実施形態では、上記推定ＶＭＰＰを決定するために測定ＶＯＣ及び測定ＩＳＣを使用するステップは、上記太陽光発電源の出力電圧に関連付け、上記太陽光発電源の出力電圧を上記太陽光発電源の出力電力に関連付ける所定の曲線に、上記測定ＶＯＣ及び上記測定されたＩＳＣを上記太陽光発電源の出力電流を適合させるステップを含んでいる。
【００１３】
［００１３］１つ以上の実施形態では、上記太陽光発電源から負荷へ出力電力を伝達する実際のＶＭＰＰを決定するために、推定されたＶＭＰＰで始まる山登り法アルゴリズムを実行するステップは、上記太陽光発電源の出力電圧を上記負荷に供給される上記太陽光発電変換器の出力電圧に変換する昇降圧コンバータを制御するステップを含んでいる。
【００１４】
［００１４］これらの実施形態の１つのオプションの特徴によれば、上記昇降圧コンバータを制御するステップは、上記山登り法を実行する際に、上記実際のＭＰＰ又はほぼ上記実際のＭＰＰにおいて上記太陽光発電源から上記負荷に上記出力電力を伝達するための上記昇降圧コンバータにおけるスイッチングデバイスのスイッチング周波数及びデューティサイクルの少なくとも１つを調節するステップを含んでいる。
【００１５】
［００１５］これらの実施形態の他のオプションの特徴によれば、上記山登り法アルゴリズムを実行するステップは、上記太陽光発電源から上記負荷へ出力電力を伝達する間、上記太陽光発電源の出力電圧及び上記太陽光発電源の出力電流を繰り返し測定するステップを含んでいる。
【００１６】
［００１６］一般に、他の観点では、太陽光発電源の出力電圧を受け取る入力ポートと、負荷に接続される出力ポートと、上記入力ポートに選択可能に接続及び切断されるショート回路と、電流測定デバイスと、電圧測定デバイスと、上記太陽光発電源の出力電圧を上記負荷における負荷電圧に変換する伝達デバイスと、当該装置を制御するコントローラとを含んでいる。上記コントローラは、上記電圧測定デバイスを用いて上記太陽光発電源のオープン回路出力電圧（ＶＯＣ）を測定するステップと、上記ショート回路を上記入力ポートに接続するステップと、上記ショート回路が上記入力ポートに接続されている間に、上記太陽光発電源により出力されるショート回路電流（ＩＳＣ）を決定するステップと、上記入力ポートから上記ショート回路を取り除くステップと、上記太陽光発電源から上記負荷に電力を伝達する最大電力点（ＭＰＰ）に対応する上記太陽光発電源についての電圧最大電力点（ＶＭＰＰ）の初期推定を決定するために、上記測定されたオープン回路電圧（ＶＯＣ）及び上記測定されたショート回路電流（ＩＳＣ）を使用するステップと、上記太陽光発電源から上記負荷へ電力を伝達する実際のＶＭＰＰを決定するために、上記推定されたＶＭＰＰで始まる山登り法アルゴリズムを実行するステップと、上記実際のＶＭＰＰにおいて又はほぼ上記実際のＶＭＰＰにおいて上記伝達デバイスを動作させるステップとを有するアルゴリズムを当該装置に実行させるように構成されている。
【００１７】
［００１７］１つ以上の実施形態では、上記コントローラは、更に、上記実際のＶＭＰＰに変化をもたらす環境条件の変化として上記実際のＶＭＰＰを更新するために、当該装置に上記測定、適応、決定、取り外し、使用及び実行するステップを繰り返しさせるように構成されている。
【００１８】
［００１８］１つ以上の実施形態では、上記コントローラは、更に、上記実際のＶＭＰＰを周期的に更新するために、当該装置に上記測定、適応、決定、取り外し、使用及び実行するステップを周期的に繰り返しさせるように構成されている。
【００１９】
［００１９］１つ以上の実施形態では、上記コントローラは、上記太陽光発電源の出力電流を上記太陽光発電源の出力電圧に関連付け、上記太陽光発電源の出力電圧を上記太陽光発電源の出力電力に関連付ける媒介変数方程式を解くことにより上記推定ＶＭＰＰを決定するために、上記測定ＶＯＣ及び上記測定ＩＳＣを用いる。
【００２０】
［００２０］１つ以上の実施形態では、上記コントローラは、上記太陽光発電源の出力電流を上記太陽光発電源の出力電圧に関連付け、上記太陽光発電源の出力電圧を上記太陽光発電源の出力電力に関連付ける所定の曲線に上記測定ＶＯＣ及び上記測定ＩＳＣを適合させることにより上記推定ＶＭＰＰを決定するために、上記測定ＶＯＣ及び上記測定ＩＳＣを用いる。
【００２１】
［００２１］１つ以上の実施形態では、上記伝達デバイスは昇降圧コンバータを有している。
【００２２】
［００２２］これらの実施形態の１つのオプションの特徴によれば、上記昇降圧コンバータは、少なくとも１つのスイッチングデバイスを含み、上記コントローラは、上記山登り法アルゴリズムを実行する際に実際のＭＰＰにおいて又はほぼ実際のＭＰＰにおいて上記伝達デバイスが上記太陽光発電源から上記負荷へ電力を伝達するようにするに、上記昇降圧コンバータにおけるスイッチングデバイスのスイッチング周波数及びデューティサイクルの少なくとも１つを調節する。
【００２３】
［００２３］これらの実施形態の他のオプションの特徴によれば、上記昇降圧コンバータは、上記入力ポートにおいて受け取られる太陽光発電源の出力電圧が上記負荷電圧よりも小さい時はブースト変換モードにおいて動作し、上記入力ポートにおいて受け取られる太陽光発電源の出力電圧が上記負荷電圧よりも大きい時はバック変換モードにおいて動作する。
【００２４】
［００２４］１つ以上の実施形態では、この装置は、上記太陽光発電源を更に有している。これらの実施形態の１つのオプションの特徴によれば、この装置は、上記負荷を更に有し、上記負荷はバッテリ及び光源の少なくとも１つを含んでいる。
【００２５】
［００２５］１つ以上の実施形態では、上記山登り法アルゴリズムを実行するステップは、当該装置が上記太陽光発電源から上記負荷に電力を伝達する間に、上記電圧測定デバイスを用いて上記太陽光発電源の出力電圧を繰り返し測定すること及び上記電流測定デバイスを用いて上記太陽光発電源の出力電流を繰り返し測定することを含んでいる。
【００２６】
［００２６］本開示の目的のために本明細書において用いられる場合、「ＬＥＤ」という用語は、任意のエレクトロルミネセントダイオード又は電気信号に応じて放射を生成することができる他のタイプのキャリア注入／接合型のシステムを含むことを理解されるべきである。従って、ＬＥＤという用語は、電流に応じて光を発する種々の半導体を使用した構造体、発光ポリマ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、エレクトロルミネセントストリップ等を含むが、これらに限定されない。特に、ＬＥＤという用語は、赤外スペクトル、紫外スペクトル及び（一般に、約３８０ナノメートルから約７８０ナノメートルまでの放射波長を含む）可視スペクトルの種々の部分の１つ以上において放射を生成するように構成される（半導体及び有機発光ダイオードを含む）全てのタイプの発光ダイオードのことを指す。ＬＥＤの幾つかの例は、赤外ＬＥＤ、紫外ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤ、アンバー色ＬＥＤ、橙色ＬＥＤ及び（以下に更に説明される）白色ＬＥＤの種々のタイプを含むが、これらに限定されない。ＬＥＤは、或るスペクトル（例えば、狭帯域幅、広帯域幅）についての種々の帯域幅（例えば、半値全幅、すなわち、ＦＷＨＭ）及び或る一般的な色分類内のさまざまな主波長を持つ放射を発するように構成及び／又は制御され得ることも理解されるべきである。
【００２７】
［００２７］例えば、本質的に白色の光を生成するように構成されたＬＥＤ（例えば、白色ＬＥＤ）の１つの実現は、本質的に白色の光を形成するために組み合わせて混合するエレクトロルミネセンスの異なるスペクトルをそれぞれ発する幾つかのダイを含んでいる。他の実現では、白色光ＬＥＤは、第１のスペクトルを持つエレクトロルミネセンスを異なる第２のスペクトルに変換する蛍光材料に関連している。この実現の一例では、かなり短波長であり、狭帯域幅のスペクトルを持つエレクトロルミネセンスが蛍光材料を「ポンピング」し、該蛍光材料は、その結果として幾らかより広いスペクトルを持つより長い波長の放射を放つ。ＬＥＤという用語は、ＬＥＤの物理的及び／又は電気的なパッケージタイプを限定するものではないことも理解されたい。例えば、上述したように、ＬＥＤは、異なるスペクトルの放射をそれぞれ発するように構成された複数のダイを有する単一の発光デバイスを指す。
【００２８】
［００２８］「光源」という用語は、（上記に定義されたような１つ以上のＬＥＤを含む）ＬＥＤを使用したソース、白熱源（例えば、フィラメントランプ、ハロゲンランプ）、蛍光源、リン光源、高輝度放電源（例えば、ナトリウム蒸気、水銀蒸気及びメタルハライドランプ）、レーザ、他のタイプのエレクトロルミネセンス源、熱ルミネセンス源（例えば、炎）、キャンドルルミネセンス源（candle-luminescent source）（例えば、ガスマントル、カーボンアーク放射源）、フォトルミネセンス源（例えば、ガス放電源）、電子飽和を用いるカソードルミネセンス源、ガルバノルミネセンス源、クリスタロルミネセンス源、キネルミネセンス源（kine-lumincescent source）、熱ルミネセンス源、トリボルミネセンス源、ソノルミネセンス源、放射ルミネセンス源（radioluminescent source）及び発光ポリマを含むが、これらに限定されない種々の放射源の任意の１つ以上のことを指すと理解されたい。
【００２９】
［００２９］「コントローラ」という用語は、本明細書では、電力変換器の動作に関連する種々の装置を説明するために広く用いられる。コントローラは、本明細書において説明される種々の機能を実行するために（例えば、専用ハードウェアを伴ってのように）非常に多くのやり方で実現され得る。「プロセッサ」は、本明細書において説明される種々の機能を実行するためにソフトウェア（例えば、マイクロコード）を用いてプログラムされ得る１つ以上のマイクロプロセッサを使用するコントローラの一例である。そのようなマイクロコードは、プロセッサに関連するメモリデバイス（例えば、スタティックメモリデバイス）に記憶され得る。コントローラは、プロセッサを使用して又は使用しないで実現され、また、幾つかの機能を実行するための専用ハードウェアと他の機能を実行するためのプロセッサとの組み合わせ（例えば、１つ以上のプログラムされたマイクロプロセッサ及び関連回路）としても実現され得る。本開示の種々の実施形態において使用され得るコントローラの要素の例は、通常のマイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含んでいるが、これらに限定されない。コントローラは、また、ドライバ、アナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）、比較器等のような１つ以上の関連デバイスを含んでいてもよい。
【００３０】
［００３０］或る要素が他の要素に「接続」又は「結合」されると見なされる場合、それは、他の要素に直接的に接続又は結合され得るか、又は介在要素が存在してもよいことが理解されるであろう。対照的に、或る要素が他の要素に「直接的に接続」又は「直接的に結合」されると見なされる場合、介在要素は存在しない。
【００３１】
［００３１］本明細書において用いられる場合、「約」という語は±２パーセント以内を意味する。本明細書において用いられる場合、第１の値が「およそ」第２の値であると言われる時には、第１の値は第２の値の±１０パーセント以内であることを意味する。
【００３２】
［００３２］上述の概念及び以下に極めて詳細に説明される更なる概念の全ての組み合わせは、（そのような概念が相互に矛盾しないならば、）本明細書において開示される発明の主観的事項の一部であると考えられることを理解されたい。特に、この開示の最後に示される特許請求の範囲の主観的事項の全ての組み合わせは、本明細書において開示される発明の主観的事項の一部であると考えられる。また、参照することにより組み込まれるいずれの開示にも表れ得る本明細書において明示的に使用される用語は、本明細書で開示される特定の概念と最も一貫性がある意味を与えられることも理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
［００３３］図面においては、同様の参照符号は、概して、種々の図全体にわたって同じ部分を指している。また、図面は、必ずしも縮尺が正確ではなく、本発明の原理を説明する際に一般に配される縮尺ではなく、強調されている。
【００３４】
【図１】［００３４］図１は、太陽光発電システムの例示的な取り合わせを示している。
【図２】［００３５］図２は、太陽光発電源の例示的な性能曲線を示している。
【図３】［００３６］図３は、太陽光発電変換器の例示的な実施形態の機能ブロック図である。
【図４】［００３７］図４は、太陽光発電変換器を動作させる方法の例示的な実施形態を示した流れ図である。
【図５】［００３８］図５は、図４に示されている方法に用いられ得る山登り法（perturb-and-observe）アルゴリズムの例示的な実施形態を示した流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
［００３９］上記に説明されたように、太陽光発電源からの出力電力は、出力電力が本明細書では電圧最大電力点（ＶＭＰＰ）として定義される或る出力電圧において本明細書では最大電力点（ＭＰＰ）として定義される最大電力に達する特性曲線を有している。ＭＰＰ以外の任意の他の点における太陽光発電源からの電力の伝達は、ＭＰＰにおける動作よりも効率的ではない。
【００３６】
［００４０］従って、本願発明者等は、最大電力点において又はおよそ最大電力点において太陽光発電源から負荷へ電力を伝達することができる方法及び装置を提供することが有益であることを見出し、認識した。複雑なアルゴリズムを使用することなく最大電力点にかなり速く正確に収束することができるそのような方法及び装置を提供することは更に有益である。
【００３７】
［００４１］上記を鑑みて、本発明の種々の実施形態及び実現は、太陽光発電源の最大電力点又は最大電力点付近において太陽光発電源から負荷に電力を伝達する方法及び装置を対象としている。
【００３８】
［００４２］図１は、太陽光発電システム１００の例示的な取り合わせを示している。太陽光発電システム１００は、太陽光発電源１０、太陽光発電変換器２０及び負荷３０を含んでいる。太陽光発電源１０は、光源、典型的には太陽から太陽エネルギーを受け取り、それに応じて、一緒に出力電力を規定する出力電圧及び出力電流を作り出す。幾つかの実施形態では、太陽光発電源１０は、例えば、１つ以上の太陽光パネルのようなソーラセルの１つ又はアレイを含む１つ以上のソーラセルを含んでいる。光起電力セル又は光電セルと呼ばれることが多いソーラセルは、典型的には、光起電力効果により光のエネルギーを電気に直接変換する固体電気デバイスである。
【００３９】
［００４３］太陽光発電変換器２０は、太陽光発電源１０から負荷３０への出力電力の伝達を制御する。太陽光発電変換器２０の例示的な実施形態は、特に図３ないし図５に関連して以下に極めて詳細に説明される。
【００４０】
［００４４］幾つかの実施形態では、負荷３０は、太陽光発電変換器２０を介して太陽光発電源１０から与えられる電力により充電され得る１つ以上のバッテリを含むバッテリシステムを含んでいる。幾つかの実施形態では、負荷３０は、バッテリシステムへの代替又は追加的な１つ以上の光源を追加又は代替として含んでいる。そのような光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用した光源のような１つ以上のソリッドステート光源を有していてもよい。
【００４１】
［００４５］上記に説明されたように、一般に、太陽光発電源１０からの出力電力は、出力電力が本明細書では電圧最大電力点（ＶＭＰＰ）として定義される或る出力電圧において本明細書では最大電力点（ＭＰＰ）として定義される最大電力に達する特性曲線を有している。
【００４２】
［００４６］図２は、太陽光発電システム１００における太陽光発電源１０のような太陽光発電源の例示的な特性曲線２００を示している。特に、図２は、太陽光発電源１０の出力電流（Ｉ）を出力電圧（Ｖ）の関数として（すなわち、ＩｖｓＶを）プロットした曲線２１０及び太陽光発電源１０の出力電力（Ｐ）を出力電圧（Ｖ）の関数として（すなわち、ＰｖｓＶを）プロットした曲線２２０を示している。ここでは、出力電力（Ｐ）は出力電圧Ｖと出力電流Ｉとの積、すなわち、Ｐ＝Ｖ×Ｉであると理解される。図２に示されているように、出力電圧がゼロである時に生じるショート回路電流はＩＳＣと表示されており、出力電流がゼロである時に生じるオープン回路電圧はＶＯＣと表示されている。
【００４３】
［００４７］図２に示されているように、曲線２２０は、本明細書では最大電力点（ＭＰＰ）と呼ばれる点２２２において最大値を示している。これが、太陽光発電源１０が本明細書では電力最大電力点（ＰＭＰＰ）と呼ばれる最大出力電力を出力する動作点であり、従って、同等であるその他の全てのものは、太陽光発電システム１００についての最も効率的な動作点を表す。図２は、また、最大電力点に対応する出力電圧Ｖの値である電圧最大電力点（ＶＭＰＰ）も示している。図２は、ショート回路電流点ＩＳＣ（Ｖ＝０）及びオープン回路電圧点（Ｉ＝０）の両方において出力電力がゼロであることも示している。
【００４４】
［００４８］同じく図２に示されているように、曲線２１０は、出力電圧ＶがＶＭＰＰに等しい点２１２を有しており、この点では、出力電流Ｉは、最大電力点に対応する出力電流Ｉの値である電流最大電力点（ＩＭＰＰ）に等しい。すなわち、ＰＭＰＰ＝ＶＭＰＰ×ＩＭＰＰである。
【００４５】
［００４９］上記に説明されたように、一般に、太陽光発電源１０についてのＭＰＰはデバイス毎に異なる。更に、或る太陽光発電源１０についてのＭＰＰは、特に、環境条件の変化のために、具体的には、太陽光発電源により受け取られる太陽エネルギーの量が受け取られる太陽光の量の変化により変わるので、時間によって異なる。
【００４６】
［００５０］従って、ＭＰＰにおいて動作させるために、太陽光発電変換器２０が太陽光発電源１０のＭＰＰの場所を探して追従し、太陽光発電変換器２０から負荷３０への出力電力の伝達を制御することが望ましい。これは、本明細書では、最大電力点追従（ＭＰＰＴ）と呼ばれる。
【００４７】
［００５１］太陽光発電変換器を制御する多数の異なる手法が考えられた。これらの手法の中には、（１）定電圧制御技術（ＣＶＴ）、（２）山登り（Ｐ＆Ｏ）技術及び（３）インクリメンタルコンダクタンス（IncCond）技術が存在する。これらの技術の種々の組み合わせも考えられている。これらの技術のそれぞれは、以下に表１に示されているような幾らかの利点及び不利点を示す。
【００４８】
【表１】
2015503808.tif 000003
【００４９】
［００５２］本願発明者等は、修正Ｐ＆Ｏ法であり、複雑なアルゴリズムを使用することなくＭＰＰにかなり速く正確に収束することができるＭＰＰＴ法を考え出した。図３ないし図５に関連して以下に極めて詳細に説明されるＭＰＰＴ法は、ショート回路電流ＩＳＣ及びオープン回路電圧ＶＯＣを決定し、ＩＳＣ及びＶＯＣからＭＰＰ及びＶＭＰＰの初期推定を作成する。ＭＰＰＴ法は、その後、一般に実際のＭＰＰ及び実際のＶＭＰＰそれぞれにかなり近いＰ＆Ｏアルゴリズムへの入口点としてこれらの初期推定を用いる。この推定は、太陽光発電変換器が複雑なアルゴリズムを使用することなく実際のＭＰＰ及びＶＭＰＰにかなり速く正確に収束することを可能にする。
【００５０】
［００５３］図３は、太陽光発電変換器３００の例示的な実施形態の機能ブロック図である。太陽光発電変換器３００は、オープン及びショート回路（open and short circuit(s)）３０２、入力回路３０３、伝達回路３０４、出力回路３０５、コントローラ３０６及び検知回路３０７を含んでいる。太陽光発電変換器３００は、また、入力ポート３１０及び出力ポート３２０を含んでいる。太陽光発電変換器３００は、図１の太陽光発電変換器２０の一実施形態である。
【００５１】
［００５４］入力ポート３１０は、太陽光発電源から出力電圧３０１、出力電流及び出力電力を受け取るために太陽光発電源（例えば、太陽光発電源１０）の出力部に接続されている。
【００５２】
［００５５］オープン及びショート回路３０２は、例えばコントローラ３０６からの１つ以上の制御信号に応じて、入力ポート３１０にオープン回路を選択的に与える、及び代替として、入力ポート３１０にショート回路を選択的に与えるように構成されている。入力ポート３１０は太陽光発電源の出力部に接続され得るので、オープン及びショート回路３０２は、太陽光発電源の出力部にオープン回路を選択的に与えるように構成されるということになる。ショート回路は、理想的な又は完璧なショート回路ではなく、その代わりにショート回路電流ＩＳＣがサンプリング又は測定され得る非常に低いインピーダンスを有することを理解されたい。同様に、オープン回路は、理想的な又は完璧なオープン回路ではなく、その代わりにオープン回路電圧ＶＯＣがサンプリング又は測定され得る非常に高いインピーダンスを有することを理解されたい。幾つかの実施形態では、ショート回路は、太陽光発電変換器３００の通常動作では開かれ、ショート回路を与えることが望ましい場合は閉じている入力ポート３１０に接続されるスイッチングデバイスを有している。幾つかの実施形態では、太陽光発電変換器３００の通常動作では閉じられ、オープン回路を与えることが望ましい場合は開いている入力ポート３１０の１つの端子と直列のスイッチによりオープン回路が与えられる。
【００５３】
［００５６］入力回路３０３、伝達回路３０４及び出力回路３０５は、太陽光発電源から出力ポート３２０に接続される負荷（例えば、負荷３０）へ入力ポート３１０を介して受け取った電力を伝達する。上記負荷は、太陽光発電源から太陽光発電変換器３００を介して与えられる電力により充電され得る１つ以上のバッテリを含むバッテリシステムを有している。幾つかの実施形態では、上記負荷は、バッテリシステムへの追加又は代替的な１つ以上の光源を追加又は代替として含んでいてもよい。そのような光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用した光源のような１つ以上のソリッドステート光源を有している。
【００５４】
［００５７］幾つかの実施形態では、入力回路３０３、伝達回路３０４及び出力回路３０５は、直流−直流電力変換器を連携して有している。特に、入力回路３０３、伝達回路３０４及び出力回路３０５は、入力ポート３１０における入力電圧３０１が出力ポート３２０における出力電圧又は負荷電圧３０８よりも小さい時にはブースト変換モードにおいて動作することができ、入力ポート３１０における入力電圧３０１が出力ポート３２０における出力電圧又は出力電圧３０８よりも大きい時にはバック変換モードにおいて動作することができ、入力ポート３１０における入力電圧３０１が出力ポート３２０における出力電圧３０８とほぼ同じである時には直接変換モードにおいて動作することができる昇降圧コンバータを連携して有している。そのような電力変換器の一例は、Zhiquan Chen及びJian Lin Xu等の名前で出願された米国特許出願番号６１／５８３，６４５号公報に記載されており、その教示は参照することにより本明細書に組み込まれるものとする。
【００５５】
［００５８］検知回路３０７は、コントローラ３０６による太陽光発電変換器３００の制御を容易するために太陽光発電変換器３００の入力及び出力信号の特徴を検知するように構成されている。有利なことに、検知回路は、太陽光発電源から入力ポート３１０に与えられる入力電流を測定するように構成された第１の電流測定デバイスと、太陽光発電源から入力ポート３１０に与えられる入力電圧３０１を測定するように構成された第１の電圧測定デバイスと、出力ポート３２０を介して負荷に与えられる出力電流を測定するように構成された第２の電流測定デバイスと、出力ポート３２０を介して負荷に与えられる出力電圧３０８を測定するように構成された第２の電圧測定デバイスとを含んでいる。
【００５６】
［００５９］コントローラ３０６は、太陽光発電変換器の動作を制御するように構成されている。特に、コントローラ３０６は、入力ポート３１０に接続される太陽光発電源から出力ポート３２０に接続される負荷へ電力を伝達するために、オープン及びショート回路３０２及び電圧回路３０４を制御する。
【００５７】
［００６０］コントローラ３０６は、本明細書において説明される種々の機能を実行するために（例えば、専用ハードウェアを伴ってのように）非常に多くのやり方で実現され得る。幾つかの実施形態では、コントローラ３０６は、本明細書において説明される種々の機能を実行するためにソフトウェア（例えば、マイクロコード）を用いてプログラムされ得る１つ以上のマイクロプロセッサを使用する。そのようなマイクロコードは、プロセッサに関連するメモリデバイス（例えば、スタティックメモリデバイス）に記憶され得る。他の実施形態では、コントローラ３０６は、プロセッサを使用して又は使用しないで実現され、また、幾つかの機能を実行するための専用ハードウェアと他の機能を実行するためのプロセッサとの組み合わせ（例えば、１つ以上のプログラムされたマイクロプロセッサ及び関連回路）としても実現される。種々の実施形態において使用され得るコントローラの要素の例は、通常のマイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含んでいるが、これらに限定されない。コントローラ３０６は、また、ドライバ、アナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）、比較器等のような１つ以上の関連デバイスを含んでいてもよい。
【００５８】
［００６１］太陽光発電コントローラ３００の例示的な動作を一層よく説明するために、以下の説明では、出力ポート３２０に接続される負荷は、太陽光発電コントローラ３００が負荷に適合する特定の出力電圧３０８を与えることを必要とするバッテリシステムのような負荷であることが仮定される。更に、太陽光発電源の電圧最大電力点（ＶＭＰＰ）において又はそれに近い入力電圧（太陽光発電源の出力電圧）３０１で太陽光発電コントローラ３００を動作させることが望ましい。一般に、太陽光発電源のＶＭＰＰは、負荷にいついての出力電圧３０８と同じではない。また、上記に説明されたように、ＶＭＰＰは太陽光発電源毎に異なり、更に、或る太陽光発電源についてのＶＭＰＰは種々の環境条件（例えば、存在する日光の量）に従って時間によって異なる。従って、太陽光発電コントローラ３００が、太陽光発電変換器から受け取られる入力電圧３０１を負荷の特定の出力電圧３０８に変換することが必要である。この目的のために、伝達回路３０４が、入力ポート３１０における入力電圧３０１を所望の出力電圧３０８に変換するためにコントローラ３０６の制御の下で動作する昇降圧コンバータを含んでいることが更に仮定される。その場合、伝達回路３０４の昇降圧コンバータは、コントローラ３０６の制御の下で対応するパルス幅変調（ＰＷＭ）制御信号によりスイッチを入れたり切ったりする１つ以上のスイッチングデバイスを含んでいる。ＰＷＭ制御信号の周波数及び／又はデューティサイクルは、太陽光発電変換器３００が所望の入力電圧３０１及び出力電圧３０８で動作するようにコントローラ３０６により調節され得る。
【００５９】
［００６２］上記に説明されたように、太陽光発電変換器３００が最大電力点（ＭＰＰ）又はそれに近い点において太陽光発電源からの電力を伝達することが望ましい。従って、ＭＰＰは変化するので、コントローラ３０６は、太陽光発電源のＭＰＰを見つけて、該ＭＰＰを追従するためのアルゴリズムを実行する。有利なことに、コントローラ３０６は、ＭＰＰを追従するための山登り法（Ｐ＆Ｏ）アルゴリズムを実行する。すなわち、コントローラ３０６は、太陽光発電変換器３００がその動作点において小さい変化を作るようにし（「かき乱す」ステップ）、その後、太陽光発電源の出力電力上でのそれらの変化のそれぞれの影響を測定するようにする（「観察」）。上記変化が太陽光発電源の出力電力を増加させる場合、コントローラ３０６は、太陽光発電変換器３００が以前の変化と同じ方向に他の小さい変化を作るようにする。一方、上記変化が太陽光発電源の出力電力を低減させる場合には、コントローラ３０６は、太陽光発電変換器３００が以前の変化と反対の方向に他の小さい変化を作るようにする。これは、閉ループのフィードバックシステムの形態に見られ得る。
【００６０】
［００６３］しかしながら、単独のこのＰ＆Ｏアルゴリズムは、ＭＰＰに関する固定（locking in）についての遅い応答速度に困り、環境条件の素早い変化の下でＭＰＰを追従することは困難であった。
【００６１】
［００６４］従って、有利なことに、コントローラ３０６は、太陽光発電源についてのＭＰＰを推定するためのアルゴリズムを実行し、その後、太陽光発電源から負荷へ出力電力を伝達するための実際のＭＰＰを決定するために、推定ＭＰＰ、ＭＰＰＥＳＴで始まる山登り法アルゴリズムを行う。有利なことに、コントローラ３０６は、太陽光発電変換器３００の入力電圧（太陽光発電源の出力電圧）がＶＭＰＰであるようにすることにより太陽光発電源からの電力を伝達するように太陽光発電変換器３００を制御する。その場合、コントローラ３０６は、太陽光発電源についてのＶＭＰＰ（ＶＭＰＰＥＳＴ）を推定するためのアルゴリズムを実行し、その後、太陽光発電源から負荷へ出力電力を伝達するための実際のＶＭＰＰを決定するために、推定ＶＭＰＰで始まる山登り法アルゴリズムを行う。コントローラ３０６は、太陽光発電変換器３００が実際のＶＭＰＰにおいて又はほぼ実際のＶＭＰＰにおいて動作するようにする。
【００６２】
［００６５］有利なことに、コントローラ３０６は、ショート回路電流ＩＳＣを測定し、オープン回路電圧ＶＯＣを測定し、上記図２に示されている関係に基づいてＩＳＣ及びＶＯＣからＭＰＰを推定することによって、ＰＭＰＰの初期推定（ＰＭＰＰＥＳＴ）及び／又はＶＭＰＰの初期推定（ＶＭＰＰＥＳＴ）を作成する。
【００６３】
［００６６］幾つかの実施形態では、ＶＯＣ及びＩＳＣからＶＭＰＰ、ＩＭＰＰ及びＰＭＰＰを推定するために図２に示されている一般的な曲線を用いる曲線適合法が使用される。曲線適合アルゴリズムは、一般的に知られている。
【００６４】
［００６７］他の実施形態では、図２に示されている曲線が変数ＩＳＣ及びＶＯＣを用いて媒介変数方程式にマッピングされ、ＶＭＰＰＥＳＴ、ＩＭＰＰＥＳＴ及びＰＭＰＰＥＳＴがこれらの媒介変数方程式から決定される。
【００６５】
［００６８］幾つかの実施形態では、ＶＭＰＰの推定値（ＶＭＰＰＥＳＴ）は実際のＶＭＰＰに大体等しい（すなわち、±１０％以内）。幾つかの実施形態では、ＶＭＰＰの推定値（ＶＭＰＰＥＳＴ）は実際のＶＭＰＰにほぼ等しい（すなわち、±２％以内）。
【００６６】
［００６９］図４は、太陽光発電変換器３００のような太陽光発電変換器を動作させる方法４００の例示的な実施形態を示す流れ図である。
【００６７】
［００７０］ステップ４１０において、太陽光発電変換器３００を制御するためのアルゴリズムが開始する。ステップ４２０において、太陽光発電システムの種々のパラメータが得られる。これらのパラメータは、太陽光発電源の光起電力セルに属する種々のパラメータ及び周囲温度を含んでいる。幾つかの実施形態では、これらのパラメータは、図２に示されている一般的な曲線を構築する又はＶＭＰＰ、ＩＭＰＰ及びＰＭＰＰをＩＳＣ及びＶＯＣに関連付ける媒介変数方程式を構築するために用いられる。
【００６８】
［００７１］ステップ４３０では、太陽光発電源のショート回路電流ＩＳＣ及び太陽光発電源のオープン回路出力電圧ＶＯＣを得るために、コントローラ３０６が太陽光発電変換器３００を制御する。有利なことに、コントローラ３０６は入力ポート３１０にオープン回路を与えるように１つ以上の制御信号をオープン及びショート回路３０２に送り、その後、検知回路３０７の電圧測定デバイスが、入力ポート３１０にオープン回路の電圧（すなわち、ＶＯＣ）を測定し、当該データを（例えば、コントローラ３０６のＡＤＣを介して）コントローラ３０６に与える。その後、コントローラ３０６が入力ポート３１０にショート回路を与えるように１つ以上の制御信号をオープン及びショート回路３０２に送り、その後、検知回路３０７の電流測定デバイスが、入力ポート３１０を通るショート回路の電流（すなわち、ＩＳＣ）を測定し、当該データを（例えば、コントローラ３０６のＡＤＣを介して）コントローラ３０６に与える。勿論、幾つかの実施形態では、ＶＯＣ及びＩＳＣを測定する順序が逆にされ、ＶＯＣの前にＩＳＣが測定されてもよい。また、ショート回路は、理想的な又は完璧なショート回路ではなく、その代わりにショート回路電流ＩＳＣがサンプリング又は測定され得る非常に低いインピーダンスを有することを理解されたい。同様に、オープン回路は、理想的な又は完璧なオープン回路ではなく、その代わりにオープン回路電圧ＶＯＣがサンプリング又は測定され得る非常に高いインピーダンスを有することを理解されたい。
【００６９】
［００７２］次に、ステップ４４０において、コントローラ３０６は、ＶＭＰＰの初期推定（ＶＭＰＰＥＳＴ）を算出し、有利なことに、ＰＭＰＰの初期推定（ＰＭＰＰＥＳＴ）及びＩＭＰＰの初期推定（ＩＭＰＰＥＳＴ）も算出する。
【００７０】
［００７３］続いて、ステップ４５０において、コントローラは、太陽光発電源から負荷へ出力電力を伝達する実際のＶＭＰＰを決定するために、太陽光発電変換器が推定値ＶＭＰＰＥＳＴで始まるＰ＆Ｏアルゴリズムを実行するようにする。更に、Ｐ＆Ｏアルゴリズムの例示的な実施形態の詳細が、図５に関連して以下に説明される。ステップ４６０では、Ｐ＆Ｏアルゴリズムの出力として、コントローラ３０６は、入力ポート３１０に接続される太陽光発電源についての実際のＭＰＰ及び実際のＶＭＰＰを得る。
【００７１】
［００７４］ステップ４７０では、コントローラ３０６は、太陽光発電変換器３００がＭＰＰにおいて又はほぼＭＰＰにおいて動作するようにする。例えば、コントローラ３０６は、出力ポート３２０に接続される負荷についての太陽光発電変換器３００への入力電圧（太陽光発電源の出力電圧）が或る出力電圧３０８に関するＶＭＰＰと等しく又はほぼ等しくなるようにするために、伝達回路３０４において１つ以上のスイッチングデバイスに与えられる１つ以上のＰＷＭ制御信号の周波数及びデューティサイクルの少なくとも１つを調節する。
【００７２】
［００７５］幾つかの実施形態では、周期的に、上記プロセスは、ＩＳＣ及びＶＯＣを再測定して新しい推定ＭＰＰ及びＶＭＰＰを算出するためにステップ４３０に戻り、ステップ４４０、４５０、４６０及び４７０を繰り返す。他の実施形態では、コントローラ３０６は、ＩＳＣ及びＶＯＣを再測定して新しい推定ＭＰＰ及びＶＭＰＰを算出するためにステップ４３０に戻るようにコントローラ３０６をトリガする環境変化が生じたことを決定し、その後、ステップ４４０、４５０、４６０及び４７０を繰り返す。
【００７３】
［００７６］図５は、図４に示されている方法に用いられ得る山登り法（Ｐ＆Ｏ）アルゴリズム５００の例示的な実施形態を示した流れ図である。特に、Ｐ＆Ｏアルゴリズム５００は、図４のステップ４５０に対応する。
【００７４】
［００７７］最初のステップ５０５において、入力ポート３１０における太陽光発電変換器３００の入力電圧、入力電流及び入力電力が、初期値Ｖ（ｋ）、Ｉ（ｋ）及びＰ（ｋ）にそれぞれ設定される。太陽光発電変換器３００の入力電圧３０１、入力電流及び入力電力は、入力ポート３１０に接続される太陽光発電源の出力電圧３０１、出力電流及び出力電力にそれぞれ対応することが理解される。
【００７５】
［００７８］有利なことに、Ｐ＆Ｏアルゴリズムは、Ｖ（ｋ）＝ＶＭＰＰＥＳＴ、Ｉ（ｋ）＝ＩＭＰＰＥＳＴ及びＰ（ｋ）＝ＰＭＰＰＥＳＴで始められる。上述したように、コントローラ３０６は、太陽光発電変換器３００の入力電圧、入力電流及び入力電力をそれぞれＶＭＰＰＥＳＴ、ＩＭＰＰＥＳＴ及びＰＭＰＰＥＳＴであるように設定するために太陽光発電変換器３００を制御しようとし、それらを用いて、伝達回路３０４において１つ以上のスイッチングデバイスに与えられる１つ以上のＰＷＭ制御信号の周波数及び／又はデューティサイクルを設定する。上記初期設定値は、検知回路３０７の測定デバイスにより測定され、コントローラ３０６に与えられる出力ポート３２０における出力電圧３０８及び出力電流の値を用いて決定される。
【００７６】
［００７９］ステップ５１０では、Ｖ（ｋ）＝ＶＭＰＰＥＳＴ、Ｉ（ｋ）＝ＩＭＰＰＥＳＴ及びＰ（ｋ）＝ＰＭＰＰＥＳＴを設定した後幾らか時間を経て、実際の入力電圧Ｖ(ｋ＋１)及び実際の入力電流Ｉ(ｋ＋１)が測定される。特に、コントローラ３０６は、検知回路３０７に含まれる測定デバイスから入力電流及び入力電圧の測定値を受け取る。
【００７７】
［００８０］ステップ５１５において、コントローラ３０６は、Ｖ(ｋ＋１)及びＩ(ｋ＋１)から実際の入力電力Ｐ(ｋ＋１)を計算する。ステップ５２０では、計算された入力電力が初期推定されたＰＭＰＰに等しいかどうかを決定するために、測定された電力Ｐ(ｋ＋１)が初期推定されたＰＭＰＰ（すなわち、Ｐ（ｋ））と比較される。等しい場合は、プロセスは以下に説明されるステップ５５０に進む。等しくない場合は、プロセスはステップ５２５に進む。
【００７８】
［００８１］ステップ５２５では、計算された入力電流Ｐ(ｋ＋１)が初期推定されたＰＭＰＰ（すなわち、Ｐ（ｋ））よりも大きいのか小さいのかが決定される。計算された電力Ｐ(ｋ＋１)が初期推定されたＰＭＰＰ（すなわち、Ｐ（ｋ））よりも大きい場合、プロセスはステップ５３０に進む。
【００７９】
［００８２］ステップ５３０では、測定された入力電圧Ｖ(ｋ＋１)が初期推定されたＶＭＰＰ（すなわち、Ｖ（ｋ））よりも大きいかどうかを決定するために、測定された入力電圧Ｖ(ｋ＋１)が初期推定されたＶＭＰＰ（すなわち、Ｖ（ｋ））と比較される。大きければ、プロセスはステップ５３２に進む。
【００８０】
［００８３］ステップ５３２では、コントローラ３０６により伝達回路３０４に与えられるＰＷＭ信号のデューティサイクルが大きくされる。すなわち、プロセス５００は、入力電力が増大し、同時に入力電圧が大きくされると、ステップ５３２に達する。その場合、入力電圧の増大が入力電力の増大をもたらしていることは明らかである。従って、ステップ５３２において、このプロセスは、かなり小さい量ｄｘ（例えば、２〜３％以下）だけデューティサイクルＤを大きくすることによって入力電圧を更に大きくし、これが入力電力の更なる増大をもたらすかどうかが観察される。
【００８１】
［００８４］その一方で、ステップ５３０において、測定された入力電圧Ｖ(ｋ＋１)が初期推定されたＶＭＰＰ（すなわち、Ｖ（ｋ））よりも大きくないことが決定されると、プロセスはステップ５３４に進む。ステップ５３４では、コントローラ３０６により伝達回路３０４に供給されるＰＷＭ信号のデューティサイクルが小さくされる。すなわち、プロセス５００は、入力電力が増大し、同時に入力電圧が小さくされると、ステップ５３４に達する。その場合、入力電圧の低減が入力電力の増大をもたらしていることは明らかである。従って、ステップ５３４において、このプロセスは、かなり小さい量ｄｘ（例えば、２〜３％以下）だけデューティサイクルＤを小さくすることによって入力電圧を更に低減させ、これが入力電力の更なる増大をもたらすかどうかが観察される。
【００８２】
［００８５］ステップ５２５において、計算された入力電力Ｐ(ｋ＋１)が初期推定されたＰＭＰＰ（すなわち、Ｐ（ｋ））よりも小さいことが決定されると、プロセスはステップ５４０に進む。ステップ５４０では、測定された入力電圧Ｖ(ｋ＋１)が初期推定されたＶＭＰＰ（すなわち、Ｖ（ｋ））よりも大きいかどうかを決定するために、測定された入力電圧Ｖ(ｋ＋１)が初期推定されたＶＭＰＰ（すなわち、Ｖ（ｋ））と比較される。大きい場合は、プロセスはステップ５４２に進み、コントローラ３０６により伝達回路３０４に与えられるＰＷＭ信号のデューティサイクルが小さくされる。すなわち、プロセス５００は、入力電力が低減し、同時に入力電圧が大きくされると、ステップ５４２に達する。その場合、入力電圧の増大が入力電力の低減をもたらしていることは明らかである。従って、ステップ５４２において、このプロセスは、かなり小さい量ｄｘ（例えば、２〜３％以下）だけデューティサイクルＤを小さくすることによって入力電圧を低減させ、これが入力電力の増大をもたらすかどうかが観察される。
【００８３】
［００８６］その一方で、ステップ５４０において、測定された入力電圧Ｖ(ｋ＋１)が初期推定されたＶＭＰＰ（すなわち、Ｖ（ｋ））よりも大きくないことが決定されると、プロセスはステップ５４４に進む。ステップ５４４では、コントローラ３０６により伝達回路３０４に供給されるＰＷＭ信号のデューティサイクルが大きくされる。すなわち、プロセス５００は、入力電力が小さくされ、同時に入力電圧が低減されると、ステップ５４４に達する。その場合、入力電圧の低減が入力電力の低減をもたらしていることは明らかである。従って、ステップ５４４において、このプロセスは、かなり小さい量ｄｘ（例えば、２〜３％以下）だけデューティサイクルＤを大きくすることによって入力電圧を増大させ、これが入力電力の増大をもたらすかどうかが観察される。
【００８４】
［００８７］ステップ５３２、５３４、５４２又は５４４のいずれかの後、プロセスはステップ５４０に進み、「古い」電圧及び電流の値Ｖ（ｋ）及びＩ（ｋ）は更新されるか又は最新の測定電圧及び電流の値Ｖ（ｋ＋１）及びＩ（ｋ＋１）に置き換えられ、「古い」電力の値Ｐ（ｋ）は更新されるか又は最新の計算された電力Ｐ（ｋ＋１）に置き換えられる。その後、プロセスはステップ５１０に戻り、新しい電圧Ｖ（ｋ＋１）及び電流の値Ｉ（ｋ＋１）が測定される。
【００８５】
［００８８］ステップ５１０から、プロセス５００は、太陽光発電変換器３００が実際のＶＭＰＰ及びＰＭＰＰにおいて又はほぼ実際のＶＭＰＰ及びＰＭＰＰにおいて動作するように、太陽光発電源の出力電力に対応する入力ポート３１０において受け取られる入力電力を連続的に最大にしようと繰り返す。
【００８６】
［００８９］本明細書において幾つかの発明の実施形態が説明及び図示されたが、当業者であれば、本明細書において述べられた機能を実行する及び／又は結果及び／又は利点の１つ以上を得るための種々の他の手段及び／又は構成を容易に構想するであろう。また、そのような変形例及び／又は変更例のそれぞれは、本明細書において述べられた発明の実施形態の範囲内にあると見なされる。より一般的には、当業者であれば、本明細書において述べられた全てのパラメータ、寸法、材料及び構成は例示的であるように意図されており、実際のパラメータ、寸法、材料及び／又は構成は本発明の教示が使用される具体的な用途に依存することを容易に理解するであろう。当業者は、日常の実験のみを用いて、本明細書において述べられた具体的な発明の実施形態の多くの均等物を認識する又は確認することができるであろう。従って、上記実施形態は単に例として与えられており、添付の特許請求の範囲及びその均等物の範囲内において、発明の実施形態は、具体的に説明され、特許請求の範囲に記載されたやり方以外のやり方で実施され得ることを理解されたい。この開示の発明の実施形態は、本明細書において述べられた個々の特徴、システム、物品、材料、キット及び／又は方法に向けられている。また、そのような特徴、システム、物品、材料、キット及び／又は方法が互いに矛盾しないのであれば、２つ又はそれ以上のそのような特徴、システム、物品、材料、キット及び／又は方法の任意の組み合わせは、この開示の発明の範囲内に含まれる。
【００８７】
［００９０］本明細書において定義され、使用される全ての定義は、辞書を超える定義、参照することにより組み込まれる文書内の定義及び／又は定義された用語の通常の意味を支配すると理解されたい。
【００８８】
［００９１］明細書及び特許請求の範囲において本願で用いられる不定冠詞「a」及び「an」は、反対のことを明確に示されない限り、「少なくとも１つ」を意味すると理解されたい。
【００８９】
［００９２］明細書及び特許請求の範囲において本願で用いられる「及び／又は」という表現は、そのような等位結合した要素、すなわち、あるケースでは接続的に存在する要素及び他のケースでは選言的に存在する要素の「どちらか一方又は両方」を意味すると理解されたい。
【００９０】
［００９３］明細書及び特許請求の範囲において本願で用いられる場合、１つ以上の要素のリストに関連する「少なくとも１つ」という表現は、要素のリスト内の要素の任意の１つ以上から選択された少なくとも１つの要素を意味すると理解されるべきであり、要素のリスト内に明確に列挙されたありとあらゆる要素の少なくとも１つを必ずしも含むものではなく、要素のリストにおける要素の任意の組み合わせを排除するものではない。この定義は、明確に特定されたこれらの要素に関係があろうとなかろうと、「少なくとも１つ」という表現が指す要素のリスト内において明確に特定された要素以外に要素がオプションで存在することも可能にする。
【００９１】
［００９４］反対のことを明確に示されない限り、１つよりも多いステップ又は動作を含む本願の特許請求の範囲のいかなる方法においても、当該方法のステップ又は動作の順序は、必ずしも該方法のステップ又は動作が列挙されている順序に限定されるものではないことも理解されたい。
【００９２】
［００９５］また、特許請求の範囲において括弧内に表示される参照符号は、存在する場合には、単に便宜上与えられており、決して特許請求の範囲を限定するように解釈されるべきではない。
【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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【国際調査報告】
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