(57)【要約】【課題】精度良く最大出力点を追従する最大電力追従装置および最大電力追従方法を提供する。【解決手段】電圧検出部２および電流検出部３は、制御装置４の電圧変化部４２が出力電圧指令を変化させて一定時間経過後から太陽光発電装置１の出力電圧および出力電流の検出をＮ（Ｎ≧２）回行い、Ｎ回の検出値のうち最大出力電圧から降順に選択した複数の出力電圧における各発電電力と、Ｎ回の検出値のうち最小出力電圧から昇順に選択した複数の出力電圧における各発電電力とを比較して、次回の太陽光発電装置１の出力電圧を変化させる方向を決定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電装置からの発電電力を負荷に応じた電力に変換する電力変換装置と、
上記太陽光発電装置の出力電圧を検出する電圧検出部と、
上記太陽光発電装置の出力電流を検出する電流検出部と、
検出された上記出力電圧および上記出力電流に基づいて上記太陽光発電装置の発電電力を演算する演算部、上記太陽光発電装置の出力電圧が出力電圧指令に追従するように上記電力変換装置を制御すると共に上記出力電圧指令を正方向あるいは負方向に変化させる電圧変化部、および上記電圧変化部を制御して上記演算部で演算される上記発電電力が最大となる出力電圧を探索する電圧探索部を有して、上記発電電力が最大となるように上記電力変換装置を制御する制御装置とを備え、
上記電圧検出部および上記電流検出部は、上記制御装置の電圧変化部が上記出力電圧指令を変化させて一定時間経過後から上記太陽光発電装置の出力電圧および出力電流の検出をＮ（Ｎ≧２）回行い、
上記制御装置の電圧探索部は、上記Ｎ回の検出値に基づいて発電電力を評価する発電電力評価手段を備え、上記発電電力評価手段により、上記Ｎ回の検出値のうち最大出力電圧と最小出力電圧とを選択し、上記最大出力電圧と上記最小出力電圧とにおける各発電電力を比較して、次回の上記電圧変化部の出力電圧指令を変化させる方向を決定することを特徴とする最大電力追従装置。
【請求項２】
上記発電電力評価手段は、上記Ｎ回の検出値のうち上記最大出力電圧から降順に選択した複数の出力電圧における各発電電力と、上記Ｎ回の検出値のうち上記最小出力電圧から昇順に選択した複数の出力電圧における各発電電力とを比較して、次回の上記太陽光発電装置の出力電圧を変化させる方向を決定することを特徴とする請求項１に記載の最大電力追従装置。
【請求項３】
上記発電電力評価手段は、上記最大出力電圧から降順に選択した複数の出力電圧における各発電電力の平均値である高圧側平均発電電力と、上記最小出力電圧から昇順に選択した複数の出力電圧における各発電電力の平均値である低圧側平均発電電力とを比較して、次回の上記電圧変化部の出力電圧指令を変化させる方向を決定することを特徴とする請求項２に記載の最大電力追従装置。
【請求項４】
上記発電電力評価手段は、上記最大出力電圧における発電電力と上記最小出力電圧における発電電力との差の絶対値が予め設定された閾値より小さい時、上記最大出力電圧における発電電力と上記最小出力電圧における発電電力との平均値と、上記電圧変化部の出力電圧指令を変化させる前の上記太陽光発電装置の発電電力とを比較して、次回の上記電圧変化部の出力電圧指令を変化させる方向を決定することを特徴とする請求項１に記載の最大電力追従装置。
【請求項５】
上記発電電力評価手段は、上記高圧側平均発電電力と上記低圧側平均発電電力との差の絶対値が予め設定された閾値より小さい時、上記高圧側平均発電電力と上記低圧側平均発電電力との平均値と、上記電圧変化部の出力電圧指令を変化させる前の上記太陽光発電装置の発電電力とを比較して、次回の上記電圧変化部の出力電圧指令を変化させる方向を決定することを特徴とする請求項３に記載の最大電力追従装置。
【請求項６】
太陽光発電装置の出力電圧を制御する出力電圧指令を変化させ、上記太陽光発電装置の発電電力が最大となる出力電圧を探索して上記太陽光発電装置の動作を制御する最大電力追従方法であって、
上記出力電圧指令を変化させて一定時間経過後から上記太陽光発電装置の出力電圧および出力電流の検出をＮ回（Ｎ≧２）行う処理と、
上記Ｎ回の検出値のうち最大出力電圧と最小出力電圧とを選択し、上記最大出力電圧と上記最小出力電圧とにおける各発電電力を比較して、次回の上記出力電圧指令を変化させる方向を決定する処理とを備えたことを特徴とする最大電力追従方法。
【請求項７】
上記Ｎ回の検出値のうち上記最大出力電圧から降順に選択した複数の出力電圧における各発電電力と、上記Ｎ回の検出値のうち上記最小出力電圧から昇順に選択した複数の出力電圧における各発電電力とを比較して、次回の上記出力電圧指令を変化させる方向を決定することを特徴とする請求項６に記載の最大電力追従方法。
【請求項８】
上記最大出力電圧から降順に選択した複数の出力電圧における各発電電力の平均値である高圧側平均発電電力と、上記最小出力電圧から昇順に選択した複数の出力電圧における各発電電力の平均値である低圧側平均発電電力とを比較して、次回の上記出力電圧指令を変化させる方向を決定することを特徴とする請求項７に記載の最大電力追従方法。
【請求項９】
上記最大出力電圧における発電電力と上記最小出力電圧における発電電力との差の絶対値が予め設定された閾値より小さい時、上記最大出力電圧における発電電力と上記最小出力電圧における発電電力との平均値と、上記出力電圧指令を変化させる前の上記太陽光発電装置の発電電力とを比較して、次回の上記出力電圧指令を変化させる方向を決定することを特徴とする請求項６に記載の最大電力追従方法。
【請求項１０】
上記高圧側平均発電電力と上記低圧側平均発電電力との差の絶対値が予め設定された閾値より小さい時、上記高圧側平均発電電力と上記低圧側平均発電電力との平均値と、上記出力電圧指令を変化させる前の上記太陽光発電装置の発電電力とを比較して、次回の上記出力電圧指令を変化させる方向を決定することを特徴とする請求項８に記載の最大電力追従方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、太陽光発電システムにおいて、太陽光発電装置から最大の電力を取り出すための最大電力追従装置および最大電力追従方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電力制御装置の最大電力点追跡制御では、時刻ｔ０において電圧目標値をＶ１に設定し、時刻ｔ０から時間経過した時刻ｔ１までの期間に、最大電力値となる電圧検出値Ｖ２を検出し、時刻ｔ１以降の電圧目標値をＶ２に更新する。これを繰り返し太陽電池の最大出力点を探す（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１０８４６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の電力制御装置は、電圧目標値を変化させた時刻ｔ０から時間経過した次回の時刻ｔ１までの期間のうち、太陽電池の電圧波形から最大電力値となる電圧検出値を１点採用し、その電圧検出値を次回の電圧目標値に設定している。このため、電圧目標値を変化させた後の太陽電池の電圧波形が、電圧目標値を変化させたことにより一時的に大きく脈動したり、外部的な要因等により一時的に大きく脈動したりした場合、その一時的に大きく脈動した時に最大電力値を検出してしまうという可能性がある。そして、その一時的に大きく脈動した時の最大電力値における電圧検出値を電圧目標値とした場合、電圧目標値が本来の太陽電池の最大出力点と大きくずれてしまうことが考えられる。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、仮に太陽電池から出力される電圧波形が一時的に大きく脈動した場合であっても、精度良く最大出力点を追従する最大電力追従装置および最大電力追従方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明に係る最大電力追従装置は、太陽光発電装置からの発電電力を負荷に応じた電力に変換する電力変換装置と、上記太陽光発電装置の出力電圧を検出する電圧検出部と、上記太陽光発電装置の出力電流を検出する電流検出部と、検出された上記出力電圧および上記出力電流に基づいて上記太陽光発電装置の発電電力を演算する演算部、上記太陽光発電装置の出力電圧が出力電圧指令に追従するように上記電力変換装置を制御すると共に上記出力電圧指令を正方向あるいは負方向に変化させる電圧変化部、および上記電圧変化部を制御して上記演算部で演算される上記発電電力が最大となる出力電圧を探索する電圧探索部を有して、上記発電電力が最大となるように上記電力変換装置を制御する制御装置とを備えている。
そして、上記電圧検出部および上記電流検出部は、上記制御装置の電圧変化部が上記出力電圧指令を変化させて一定時間経過後から上記太陽光発電装置の出力電圧および出力電流の検出をＮ（Ｎ≧２）回行い、上記制御装置の電圧探索部は、上記Ｎ回の検出値に基づいて発電電力を評価する発電電力評価手段を備え、上記発電電力評価手段により、上記Ｎ回の検出値のうち最大出力電圧と最小出力電圧とを選択し、上記最大出力電圧と上記最小出力電圧とにおける各発電電力を比較して、次回の上記電圧変化部の出力電圧指令を変化させる方向を決定する。
【０００６】
この発明に係る最大電力追従方法は、太陽光発電装置の出力電圧を制御する出力電圧指令を変化させ、上記太陽光発電装置の発電電力が最大となる出力電圧を探索して上記太陽光発電装置の動作を制御する最大電力追従方法である。そして、上記出力電圧指令を変化させて一定時間経過後から上記太陽光発電装置の出力電圧および出力電流の検出をＮ回（Ｎ≧２）行う処理と、上記Ｎ回の検出値のうち最大出力電圧と最小出力電圧とを選択し、上記最大出力電圧と上記最小出力電圧とにおける各発電電力を比較して、次回の上記出力電圧指令を変化させる方向を決定する処理とを備えている。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係る最大電力追従装置は、太陽光発電装置からの発電電力を負荷に応じた電力に変換する電力変換装置と、上記太陽光発電装置の出力電圧を検出する電圧検出部と、
上記太陽光発電装置の出力電流を検出する電流検出部と、検出された上記出力電圧および上記出力電流に基づいて上記太陽光発電装置の発電電力を演算する演算部、上記太陽光発電装置の出力電圧が出力電圧指令に追従するように上記電力変換装置を制御すると共に上記出力電圧指令を正方向あるいは負方向に変化させる電圧変化部、および上記電圧変化部を制御して上記演算部で演算される上記発電電力が最大となる出力電圧を探索する電圧探索部を有して、上記発電電力が最大となるように上記電力変換装置を制御する制御装置とを備え、上記電圧検出部および上記電流検出部は、上記制御装置の電圧変化部が上記出力電圧指令を変化させて一定時間経過後から上記太陽光発電装置の出力電圧および出力電流の検出をＮ（Ｎ≧２）回行い、上記制御装置の電圧探索部は、上記Ｎ回の検出値に基づいて発電電力を評価する発電電力評価手段を備え、上記発電電力評価手段により、上記Ｎ回の検出値のうち最大出力電圧と最小出力電圧とを選択し、上記最大出力電圧と上記最小出力電圧とにおける各発電電力を比較して、次回の上記電圧変化部の出力電圧指令を変化させる方向を決定する。
このため、出力電圧指令を変化させたことにより生じる太陽光発電装置の出力電圧の過渡的な変動が落ち着いてから、出力電圧の検出を行うことができる。そして、仮に外的な要因等により出力電圧が一時的に大きく脈動する場合であっても、最大出力電圧と最小出力電圧との２種類の検出値から次回の出力電圧指令を変化させる方向を決定するため、太陽光発電装置本来の最大電力を精度良く追従することができる。
【０００８】
また、この発明に係る最大電力追従方法は、太陽光発電装置の出力電圧を制御する出力電圧指令を変化させ、上記太陽光発電装置の発電電力が最大となる出力電圧を探索して上記太陽光発電装置の動作を制御する最大電力追従方法であって、上記出力電圧指令を変化させて一定時間経過後から上記太陽光発電装置の出力電圧および出力電流の検出をＮ回（Ｎ≧２）行う処理と、上記Ｎ回の検出値のうち最大出力電圧と最小出力電圧とを選択し、上記最大出力電圧と上記最小出力電圧とにおける各発電電力を比較して、次回の上記出力電圧指令を変化させる方向を決定する処理とを備えている。
このため、出力電圧指令を変化させたことにより生じる太陽光発電装置の出力電圧の過渡的な変動が落ち着いてから、出力電圧の検出を行うことができる。そして、仮に外的な要因等により出力電圧が一時的に大きく脈動する場合であっても、最大出力電圧と最小出力電圧との２種類の検出値から次回の出力電圧指令を変化させる方向を決定するため、太陽光発電装置本来の最大電力を精度良く追従することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１における最大電力追従装置を用いた太陽光発電システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１における電圧変化部の出力電圧指令をΔＶ（ΔＶ＞０）変化させた時の太陽光発電装置の出力電圧の脈動波形を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１における電圧変化部の出力電圧指令をΔＶ（ΔＶ＜０）変化させた時の太陽光発電装置の出力電圧の脈動波形を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１における太陽光発電装置の出力電圧と発電電力の一般的な特性を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１における最大電力追従装置の処理フローを説明する全体フローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態１における最大電力追従装置の処理１Ａの処理フローを説明するフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態１における最大電力追従装置の処理１Ｂの処理フローを説明するフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態１における最大電力追従装置の処理１Ｃの処理フローを説明するフローチャートである。
【図９】この発明の実施の形態１における最大電力追従装置の処理１Ｄの処理フローを説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における最大電力追従装置を用いた太陽光発電システムの構成例を示すブロック図である。
図１に示すように、太陽光発電システムは、太陽光から電力を発生させる太陽光発電装置１と、太陽光で発電された電力を消費する負荷６と、太陽光発電装置１と負荷６との間に設けられ、太陽光発電装置１からの発電電力を制御してその発電電力を負荷６に応じた電力に変換して供給する最大電力追従装置１０とを備えている。
最大電力追従装置１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータやＤＣ／ＡＣインバータなどから構成される電力変換装置５と、太陽光発電装置１の出力電圧を検出する電圧検出部２と、太陽光発電装置の出力電流を検出する電流検出部３と、太陽光発電装置１からの発電電力が最大となるように電力変換装置５を制御する制御装置４とを備えている。
【００１１】
制御装置４は、電圧検出部２および電流検出部３によりそれぞれ検出される出力電圧および出力電流に基づいて太陽光発電装置１の発電電力を演算する演算部４１と、太陽光発電装置１の出力電圧が出力電圧指令に追従するように電力変換装置５を制御すると共に、出力電圧指令を所定の時間周期で正方向あるいは負方向に所定の変化量ΔＶ変化させる電圧変化部４２と、電圧変化部４２を制御して演算部４１で演算される太陽光発電装置１の発電電力が最大となる出力電圧を探索する電圧探索部４３とを備えている。そして、電圧探索部４３は、電圧検出部２および電流検出部３によりそれぞれ検出される出力電圧および出力電流に基づいて太陽光発電装置１の発電電力を評価する発電電力評価手段４４を備えている。
【００１２】
次に、最大電力追従装置１０の動作について説明する。
まず、動作の基本的な考え方を、図２、３を用いて説明する。図２、３は電圧変化部４２の出力電圧指令をΔＶ変化させた時の太陽光発電装置１の出力電圧の脈動波形を示し、横軸が時間、縦軸が出力電圧である。図２は出力電圧指令を正方向に変化させた場合、すなわちΔＶ＞０の場合の出力電圧の脈動波形を示し、図３は出力電圧指令を負方向に変化させた場合、すなわちΔＶ＜０の場合の出力電圧の脈動波形を示している。
【００１３】
まず、図２を参照して、出力電圧指令を正方向に変化させた場合について説明する。太陽光発電装置１の出力電圧がＶ１、発電電力がＰ１のある時間（ｔ＝０）において、電圧変化部４２が出力電圧指令をΔＶ変化させている。出力電圧Ｖ１にΔＶを加算した電圧Ｖ２をここでの出力電圧指令値とする。図に示すように、出力電圧指令をΔＶ変化させることで、太陽光発電装置１の出力電圧は出力電圧指令に追従するよう変化する。出力電圧指令を変化させた直後は出力電圧は一時的に大きく脈動するが、時間経過に伴い徐々に落ち着き、定常的な脈動となる。
電圧検出部２および電流検出部３は、出力電圧指令を変化させて一定時間Δｔ経過後から所定の時間間隔でＮ回のサンプリングを行い、出力電圧、出力電流を検出する。このＮ回のサンプリングにより得られた検出値に基づいて演算部４１は各出力電圧における発電電力を演算している。時間Δｔ、サンプリング回数Ｎは、太陽光システムの使用状況等に応じて予め設定され、本実施の形態１では、例えばΔｔ＝０．０５秒とし、Ｎ＝１４とする。
【００１４】
電圧探索部４３の発電電力評価手段４４は、上記Ｎ回のサンプリングによる検出値のうち最大出力電圧から降順にＭ個（Ｍは複数）と、最小出力電圧から昇順にＭ個を選択する。選択個数Ｍの値は、太陽光システムの使用状況等に応じて予め設定され、本実施の形態１では、Ｍ＝３とする。従って、高圧側出力電圧として、Ｖｔ１、Ｖｔ２、Ｖｔ３を選択し、低圧側出力電圧としてＶｔ４、Ｖｔ５、Ｖｔ１０を選択する。そして、発電電力評価手段４４は、選択した高圧側出力電圧Ｖｔ１、Ｖｔ２、Ｖｔ３における各発電電力Ｐｔ１、Ｐｔ２、Ｐｔ３と、低圧側出力電圧Ｖｔ４、Ｖｔ５、Ｖｔ１０における各発電電力Ｐｔ４、Ｐｔ５、Ｐｔ１０とを比較して、次回の電圧変化部４２の出力電圧指令を変化させる方向を決定する。具体的には、高圧側出力電圧Ｖｔ１、Ｖｔ２、Ｖｔ３における各発電電力Ｐｔ１、Ｐｔ２、Ｐｔ３の平均値である高圧側平均発電電力Ｐａ（Ｐａ＝（Ｐｔ１＋Ｐｔ２＋Ｐｔ３）／３）と、低圧側出力電圧Ｖｔ４、Ｖｔ５、Ｖｔ１０における各発電電力Ｐｔ４、Ｐｔ５、Ｐｔ１０の平均値である低圧側平均発電電力Ｐｂ（Ｐｂ＝（Ｐｔ４＋Ｐｔ５＋Ｐｔ１０）／３）とを求め、高圧側平均発電電力Ｐａから低圧側平均発電電力Ｐｂを引いた値を発電電力増減量ΔＰ（ΔＰ＝Ｐａ−Ｐｂ）として、ΔＰの符号が正であれば次回の出力電圧指令を正方向に変化させ、ΔＰの符号が負であれば次回の出力電圧指令を負方向に変化させる。
【００１５】
次に、図３を参照して、出力電圧指令を負方向に変化させた場合について説明する。出力電圧指令を負方向に変化させた場合の動作は、図２で説明した出力電圧指令を正方向に変化させる場合の動作とほぼ同様であるため簡単に説明する。
太陽光発電装置１の出力電圧がＶ１、発電電力がＰ１のある時間（ｔ＝０）において、電圧変化部４２が出力電圧指令をΔＶ変化させている。出力電圧Ｖ１に負の値であるΔＶを加算した電圧Ｖ２をここでの出力電圧指令値とする。
電圧検出部２および電流検出部３は、出力電圧指令を変化させて一定時間Δｔ経過後から所定の時間間隔でＮ回のサンプリングを行い、出力電圧、出力電流を検出する。
電圧探索部４３の発電電力評価手段４４は、Ｎ回のサンプリングによる検出値のうち最大出力電圧から降順にＶｔ４、Ｖｔ５、Ｖｔ１０を選択し、最小出力電圧から昇順にＶｔ１、Ｖｔ２、Ｖｔ３を選択する。そして、高圧側出力電圧Ｖｔ４、Ｖｔ５、Ｖｔ１０における各発電電力Ｐｔ４、Ｐｔ５、Ｐｔ１０の平均値である高圧側平均発電電力Ｐａと、低圧側出力電圧Ｖｔ１、Ｖｔ２、Ｖｔ３における各発電電力Ｐｔ１、Ｐｔ２、Ｐｔ３の平均値である低圧側平均発電電力Ｐｂとを求め、高圧側平均発電電力Ｐａから低圧側平均発電電力Ｐｂを引いた値を発電電力増減量ΔＰ（ΔＰ＝Ｐａ−Ｐｂ）として、ΔＰの符号が正であれば次回の出力電圧指令を正方向に変化させ、ΔＰの符号が負であれば次回の出力電圧指令を負方向に変化させる。
【００１６】
ここで、ΔＰの符号が正であれば次回の出力電圧指令を正方向に変化させ、ΔＰの符号が負であれば次回の出力電圧指令を負方向に変化させる理由について説明する。図４は、太陽光発電装置１における出力電圧と発電電力の一般的な特性を示す図であり、図４では、ΔＰが負の場合、すなわちＰａ＜Ｐｂとなる場合を示している。仮に高圧側出力電圧（図２の場合Ｖｔ１、Ｖｔ２、Ｖｔ３、図３の場合Ｖｔ４、Ｖｔ５、Ｖｔ１０）の平均値をＶａとし、低圧側出力電圧（図２の場合Ｖｔ４、Ｖｔ５、Ｖｔ１０、図３の場合Ｖｔ１、Ｖｔ２、Ｖｔ３）の平均値をＶｂとする。図に示すように、高圧側の電圧Ｖａにおける高圧側平均発電電力Ｐａの方が、低圧側の電圧Ｖｂにおける低圧側平均発電電力Ｐｂよりも小さいとすると、電圧変化部４２が時間ｔ＝０の時に変化させた出力電圧指令値Ｖ２は、太陽光発電装置１の最大発電電力となるＶｍａｘよりも大きい値であると考えられ、次回の出力電圧指令を負方向に変化させる必要がある。同様に、ΔＰの符号が正であれば次回の出力電圧指令を正方向に変化させる必要がある。
【００１７】
なお、上記説明では、高圧側平均発電電力Ｐａから低圧側平均発電電力Ｐｂを引いた値を発電電力増減量ΔＰとし、このΔＰの符号により次回の電圧変化部４２の出力電圧指令を変化させる方向を決定していた。しかし、高圧側平均発電電力Ｐａから低圧側平均発電電力Ｐｂを引いた値の絶対値が非常に小さい場合は、太陽光発電装置１の出力電圧の電圧波形の脈動が非常に小さい場合と考えられる。脈動が非常に小さい場合は、電圧検出部２や電流検出部３での検出時の誤差により、高圧側平均発電電力Ｐａから低圧側平均発電電力Ｐｂを引いた値の符号が本来得られるべき符号と逆転してしまうことがある。従って、予め閾値Ｐαを設定しておき、高圧側平均発電電力Ｐａから低圧側平均発電電力Ｐｂを引いた値の絶対値が閾値Ｐαよりも小さい場合は、電圧波形の脈動が非常に小さいと判断し、上記説明とは異なる以下の方法で、次回の電圧変化部４２の出力電圧指令を変化させる方向を決定する。なお、閾値Ｐαは、例えば定格出力電力の１００分の１の値などに設定される。
【００１８】
高圧側平均発電電力Ｐａから低圧側平均発電電力Ｐｂを引いた値の絶対値がＰαよりも小さい場合、高圧側平均発電電力Ｐａと低圧側平均発電電力Ｐｂとの平均値と、電圧変化部４２の出力電圧指令を変化させる前の太陽光発電装置１の発電電力Ｐ１とを比較することにより、次回の電圧変化部４２の出力電圧指令を変化させる方向を決定する。具体的には、高圧側平均発電電力Ｐａと低圧側平均発電電力Ｐｂとの平均値から、電圧変化部４２の出力電圧指令を変化させる前の太陽光発電装置１の発電電力Ｐ１を引いた値を発電電力増減量ΔＰとし、このΔＰの符号が正であれば次回の出力電圧指令を正方向に、このΔＰの符号が負であれば次回の出力電圧指令を負方向に変化させる。
【００１９】
次に、最大電力追従装置１０の詳細な動作を図５を用いて説明する。図５は最大電力追従装置１０の処理フローを説明する全体フローチャートである。
ステップＳ１では、最大電力追従装置１０の動作が開始された時の太陽光発電装置１の出力電圧Ｖ１、発電電力Ｐ１を求め、電圧変化部４２の出力電圧指令の変化量ΔＶの値を設定する。ステップＳ２では、電圧変化部４２が出力電圧指令をΔＶだけ変化させる。すなわち、電圧変化部４２の出力電圧指令値をＶ１にΔＶを加算した値である電圧Ｖ２に設定する。ステップＳ３では時間タイマーｔを０にセットし、ステップＳ４で時間タイマーｔと予め設定している時間Δｔとを比較する。ｔ＞Δｔの条件がＹｅｓになったらステップＳ５に進み、処理１Ａを行う。
【００２０】
処理１Ａは、発電電力評価手段４４が、Ｎ回のサンプリングでの検出値のうち最大出力電圧から降順にＭ個、最小出力電圧から昇順にＭ個の出力電圧を選択するための初期設定を行う。処理１Ａの処理フローを図６で説明する。処理１Ａが開始されると、ステップＳ５１でカウンターｊを０にセットする。ステップＳ５２でカウンターｊと選択個数Ｍを比較する。Ｍ＞ｊの条件がＹｅｓならば、ステップＳ５３でカウンターｊに１を加算し、ステップＳ５４で降順に選択するＶｍａｘ［ｊ］の値を大きな負の値（例えば−９９９９）に設定し、昇順に選択するＶｍｉｎ［ｊ］の値を大きな正の値（例えば＋９９９９）に設定し、ステップＳ５２に戻る。ステップＳ５２でＭ＞ｊの条件がＮｏならば、処理１Ａを終了し、図５に示すステップＳ６に進む。この処理により、Ｍ＝３の場合であれば、最大出力電圧Ｖｍａｘ［１］に−９９９９が、Ｖｍａｘ［１］の次に大きい出力電圧Ｖｍａｘ［２］に−９９９９が、Ｖｍａｘ［２］の次に大きい出力電圧Ｖｍａｘ［３］に−９９９９が、そして最小出力電圧Ｖｍｉｎ［１］に＋９９９９が、Ｖｍｉｎ［１］の次に小さい出力電圧Ｖｍｉｎ［２］に＋９９９９が、Ｖｍｉｎ［２］の次に小さい出力電圧Ｖｍｉｎ［３］に＋９９９９が、初期設定値として入力される。
【００２１】
図５に戻り、ステップＳ６では、サンプリングの数をカウントするためのカウンターｉを０に設定する。ステップＳ７では、予め設定されたサンプリング回数Ｎと、カウンターｉを比較する。Ｎ＞ｉの条件がＹｅｓならば、ステップＳ８でカウンターｉに１を加算し、ステップＳ９でｉ番目のサンプリングを行って、太陽光発電装置１の出力電圧Ｖｉ、発電電力Ｐｉを得る。電圧検出部２および電流検出部３により出力電圧Ｖｉ、出力電流を検出し、その検出値から演算部４１により発電電力Ｐｉを演算する。続いて、ステップＳ１０で処理１Ｂ、ステップＳ１１で処理１Ｃを順次行い、ステップＳ７に戻る。
【００２２】
処理１Ｂは、Ｎ回のサンプリングでの検出値のうち最大出力電圧から降順にＭ個を選択するための処理である。具体的には、ステップＳ９で得られた出力電圧Ｖｉが、最大出力電圧から降順にＭ個の出力電圧に該当するかを判定し、該当する場合は、出力電圧Ｖｉおよび発電電力Ｐｉを記憶しておく。
処理１Ｂの処理フローを図７で説明する。処理１Ｂが開始されると、ステップＳ１０１でカウンターｊを０にセットする。ステップＳ１０２でカウンターｊと選択個数Ｍを比較する。Ｍ＞ｊの条件がＮｏであれば、処理１Ｂを終了し、図５に示すステップＳ１１の処理１Ｃに進む。Ｍ＞ｊの条件がＹｅｓならば、ステップＳ１０３でカウンターｊに１を加算する。ステップＳ１０４では、ステップＳ９で得られた出力電圧Ｖｉと、最大出力電圧から降順に選択されたｊ番目の出力電圧Ｖｍａｘ［ｊ］との値を比較する。Ｖｉ＞Ｖｍａｘ［ｊ］の条件がＮｏであればステップＳ１０２に戻る。Ｖｉ＞Ｖｍａｘ［ｊ］の条件がＹｅｓであれば、ステップＳ１０５にてカウンターｋを選択個数Ｍに設定する。ステップＳ１０６では、カウンターｋとカウンターｊとを比較する。ｋ＞ｊの条件がＹｅｓであれば、最大出力電圧から降順に選択されたＶｍａｘ［ｋ］とその時の発電電力Ｐｍａｘ［ｋ］を、最大出力電圧から降順に選択されたｋ−１番目の出力電圧Ｖｍａｘ［ｋ−１］とその時の発電電力Ｐｍａｘ［ｋ−１］に設定する。ステップＳ１０８でカウンターｋから１を減算し、ステップＳ１０６に戻る。ｋ＞ｊの条件がＮｏであれば、ステップＳ１０９に進み、最大出力電圧から降順に選択されたｊ番目の出力電圧Ｖｍａｘ［ｊ］と、その時の発電電力Ｐｍａｘ［ｊ］を、それぞれ、ステップＳ９で得られたｉ番目のサンプリングにおける出力電圧Ｖｉ、発電電力Ｐｉに設定し、処理１Ｂを終了し、図５に示すステップＳ１１の処理１Ｃに進む。
【００２３】
処理１Ｃは、Ｎ回のサンプリングでの検出値のうち最小出力電圧から昇順にＭ個を選択するための処理である。具体的には、ステップＳ９で得られた出力電圧Ｖｉが、最小出力電圧から昇順にＭ個の出力電圧に該当するかを判定し、該当する場合は、出力電圧Ｖｉおよび発電電力Ｐｉを記憶しておく。
処理１Ｃの処理フローを図８で説明する。処理１Ｃが開始されると、ステップＳ１１１でカウンターｊを０にセットする。ステップＳ１１２でカウンターｊと選択個数Ｍを比較する。Ｍ＞ｊの条件がＮｏであれば、処理１Ｃを終了し、図５に示すステップＳ７に戻る。Ｍ＞ｊの条件がＹｅｓならば、ステップＳ１１３でカウンターｊに１を加算する。ステップＳ１１４では、ステップＳ９で得られた出力電圧Ｖｉと、最小出力電圧から昇順に選択されたｊ番目の出力電圧Ｖｍｉｎ［ｊ］との値を比較する。Ｖｉ＜Ｖｍｉｎ［ｊ］の条件がＮｏであればステップＳ１１２に戻る。Ｖｉ＜Ｖｍｉｎ［ｊ］の条件がＹｅｓであれば、ステップＳ１１５にてカウンターｋを選択個数Ｍに設定する。ステップＳ１１６では、カウンターｋとカウンターｊとを比較する。ｋ＞ｊの条件がＹｅｓであれば、最小出力電圧から昇順に選択されたｋ番目の出力電圧Ｖｍｉｎ［ｋ］とその時の発電電力Ｐｍｉｎ［ｋ］を、最小出力電圧から昇順に選択されたｋ−１番目の出力電圧Ｖｍｉｎ［ｋ−１］とその時の発電電力Ｐｍｉｎ［ｋ−１］に設定する。ステップＳ１１８でカウンターｋから１を減算し、ステップＳ１１６に戻る。ｋ＞ｊの条件がＮｏであれば、ステップＳ１１９に進み、最小出力電圧から昇順に選択されたｊ番目の出力電圧Ｖｍｉｎ［ｊ］と、その時の発電電力Ｐｍｉｎ［ｊ］を、それぞれ、ステップＳ９で得られたｉ番目のサンプリングにおける出力電圧Ｖｉ、発電電力Ｐｉに設定し、処理１Ｃを終了し、図５に示すステップＳ７に戻る。
【００２４】
ステップＳ７でＮ＞ｉの条件がＮｏならば、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、Ｎ回のサンプリングでの検出値のうち、最大出力電圧から降順に選択されたＭ個の出力電圧における各発電電力の平均値である高圧側平均発電電力Ｐａと、最小出力電圧から昇順に選択されたＭ個の出力電圧における各発電電力の平均値である低圧側平均発電電力Ｐｂとの値を０に設定する。そして、ステップＳ１３で処理１Ｄを行う。
【００２５】
処理１Ｄは、上記ステップＳ１０、Ｓ１１で得られた値から、高圧側平均発電電力Ｐａと、低圧側平均発電電力Ｐｂとを求める。処理１Ｄの処理フローを図９で説明する。処理１Ｄが開始されると、ステップＳ１３１でカウンターｊを０にセットする。ステップＳ１３２でカウンターｊと選択個数Ｍを比較する。Ｍ＞ｊの条件がＹｅｓならば、ステップＳ１３３でカウンターｊに１を加算する。ステップＳ１３４では、この時点における高圧側平均発電電力Ｐａに、ステップＳ１０で得られた発電電力Ｐｍａｘ［ｊ］に重みを１／Ｍをかけた値を加算して、新たな高圧側平均発電電力Ｐａとする。また、この時点における低圧側平均発電電力Ｐｂに、ステップＳ１１で得られた発電電力Ｐｍｉｎ［ｊ］に重みを１／Ｍをかけた値を加算して、新たな低圧側平均発電電力Ｐｂとする。そして、ステップＳ１３２に戻る。ステップ１３２でＭ＞ｊの条件がＮｏであれば、処理１Ｄを終了し、図５に示すステップＳ１４に進む。
【００２６】
ステップＳ１４では、処理１Ｄで得られた高圧側平均発電電力Ｐａと低圧側平均発電電力Ｐｂとの平均値Ｐ２を求める。ステップＳ１５では、高圧側平均発電電力Ｐａから低圧側平均発電電力Ｐｂを引いた値の絶対値と、予め設定された閾値Ｐαとを比較する。
｜Ｐａ−Ｐｂ｜＜Ｐαの条件がＮｏならば、ステップＳ１６に進み、高圧側平均発電電力Ｐａから低圧側平均発電電力Ｐｂを引いた値を発電電力増減量ΔＰとする。｜Ｐａ−Ｐｂ｜＜Ｐαの条件がＹｅｓならば、ステップＳ１７に進み、ステップＳ１４で求めた高圧側平均発電電力Ｐａと低圧側平均発電電力Ｐｂとの平均値Ｐ２から、ステップＳ１で求めた電圧変化部４２が出力電圧指令をΔＶ変化させる前の太陽光発電装置１の発電電力Ｐ１を引いた値を発電電力増減量ΔＰとする。
ステップＳ１８では、発電電力増減量ΔＰの符号を判定する。ΔＰ＞０の条件がＮｏならばΔＰの符号は負であると判定し、ステップＳ１９にて出力電圧指令の変化量ΔＶを−｜ΔＶ｜に設定して次回のΔＶとする。ΔＰ＞０の条件がＹｅｓならばΔＰの符号は正であると判定し、ステップＳ２０にて出力電圧指令の変化量ΔＶを＋｜ΔＶ｜に設定して次回のΔＶとする。
ステップＳ２１では、太陽光発電装置１の出力電圧Ｖ１をステップＳ２で設定された出力電圧指令値Ｖ２に設定し、出力電圧Ｖ１の時の発電電力Ｐ１をステップＳ１４で求めた高圧側平均発電電力Ｐａと低圧側平均発電電力Ｐｂとの平均値Ｐ２に設定する。ステップＳ２２において、最大電力追従装置１０の動作を停止するための停止指令がないかどうかを判定し、停止指令がなければ（Ｎｏであれば）ステップＳ２に戻り、ステップＳ２〜Ｓ２２の動作を繰り返す。停止指令があれば（Ｙｅｓであれば）最大電力追従装置１０の動作を終了する。
【００２７】
以上のように、本実施の形態１では、Ｎ回のサンプリングでの検出値のうち、最大出力電圧から降順に選択した複数個の高圧側出力電圧における各発電電力の平均値である高圧側平均発電電力Ｐａと、最小出力電圧から昇順に選択した複数個の低圧側出力電圧における各発電電力の平均値である低圧側平均発電電力Ｐｂとを比較して、次回の電圧変化部４２の出力電圧指令を変化させる方向を決定する。高圧側出力電圧における発電電力と低圧側出力電圧における発電電力との２種類の検出値から出力電圧指令を変化させる方向を決定するため、仮に外的な要因等により出力電圧が一時的に大きく脈動する場合であっても、太陽光発電装置１の本来の最大電力を精度良く追従することができる。さらに、高圧側出力電圧として最大出力電圧から降順に複数個選択し、低圧側出力電圧として最小出力電圧から昇順に複数個選択するため、上記一時的な脈動における出力電圧のみを検出値として用いることがないため、太陽光発電装置１の最大電力の追従をより精度良く行うことができ、電力を有効に使うことができる。
【００２８】
また、Ｎ回のサンプリングは電圧変化部４２が出力電圧指令を変化させて一定時間経過後から行うため、出力電圧指令を変化させたことにより生じる太陽光発電装置の出力電圧の過渡的な変動が落ち着いてから出力電圧の検出を行うことができ、出力電圧指令を変化させたことによる過渡的な出力電圧の変動の影響を受けずに、太陽光発電装置１の最大電力の追従を行うことができる。また、出力電圧指令を変化させた直後は、日射量の変化による太陽光発電装置１の発電電力の増減はほとんどないが、出力電圧指令を変化させて一定時間経過後からサンプリングを行うことで、日照量の変化による発電電力の影響を考慮しながら、太陽光発電装置１の最大電力の追従を行うことができる。
【００２９】
また、太陽光発電装置１の出力電圧の電圧波形の脈動が非常に小さい場合には、高圧側平均発電電力Ｐａと低圧側平均発電電力Ｐｂとの比較により、出力電圧指令を変化させる方向を決定すると、電圧検出部２や電流検出部３での検出時の誤差により、本来変化させるべき方向と逆の方向に決定してしまうことがある。しかし、本実施の形態１では、高圧側平均発電電力Ｐａと低圧側平均発電電力Ｐｂとの差の絶対値が予め設定された閾値Ｐαより小さい時、高圧側平均発電電力Ｐａと低圧側平均発電電力Ｐｂとの平均値と、出力電圧指令を変化させる前の太陽光発電装置の発電電力Ｐ１を比較して、次回の出力電圧指令を変化させる方向を決定するため、出力電圧指令を変化させる方向を誤って決定してしまうことを防止し、太陽光発電装置１の最大電力の追従を確実に行うことができる。
【００３０】
なお、本実施の形態１では、選択個数Ｍを複数とし、Ｎ回のサンプリングでの検出値のうち、最大出力電圧から降順に選択した複数の高圧側出力電圧における各発電電力の平均値である高圧側平均発電電力Ｐａと、最小出力電圧から昇順に選択した複数の低圧側出力電圧における各発電電力の平均値である低圧側平均発電電力Ｐｂとを比較して、次回の電圧変化部４２の出力電圧指令を変化させる方向を決定したが、必ずしも高圧側および低圧側の出力電圧を複数個ずつ選択する必要はない。例えば、選択個数Ｍが１であってもよく、高圧側出力電圧として最大出力電圧のみを選択し、低圧側出力電圧として最小出力電圧のみを選択して、最大出力電圧と最小出力電圧とにおける各発電電力を比較することで次回の出力電圧指令を変化させる方向を決定してもよい。このようにしても、高圧側出力電圧における発電電力と低圧側出力電圧における発電電力との２種類の検出値から出力電圧指令を変化させる方向を決定するため、仮に外部的な要因等により出力電圧が一時的に大きく脈動する場合であっても、太陽光発電装置１の本来の最大電力を精度良く追従することができる。
また、例えば、Ｎ回のサンプリングでの検出値のうち最大出力電圧および最小出力電圧は、外的な要因等による特異点であるとして検出値から除き、最大出力電圧の次に大きい出力電圧を最大出力電圧として選択し、最小出力電圧の次に小さい出力電圧を最小出力電圧として選択することもできる。
【００３１】
また、本実施の形態１では、Ｎ回のサンプリングでの検出値のうち、最大出力電圧から降順に選択した複数個の高圧側出力電圧における各発電電力の平均値である高圧側平均発電電力Ｐａと、最小出力電圧から昇順に選択した複数個の低圧側出力電圧における各発電電力の平均値である低圧側平均発電電力Ｐｂとを比較して、次回の電圧変化部４２の出力電圧指令を変化させる方向を決定したが、高圧側の各発電電力と低圧側の各発電電力との比較は、各発電電力の平均値を比較する方法に限られるものではない。例えば各発電電力を加算して比較する等、どのような比較方法であってもよい。
【００３２】
また、この発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１  太陽光発電装置、２  電圧検出部、３  電流検出部、４  制御装置、
５  電力変換装置、６  負荷、１０  最大電力追従装置、４１  演算部、
４２  電圧変化部、４３  電圧探索部、４４  発電電力評価手段。
【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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