JP6501426B2 - 最大電力点追従方法及び最大電力点追従システム - Google Patents

Description

本発明は、太陽光発電構造に関し、特に、太陽光発電構造における最大電力点追従方法に関する。

環境保護意識の向上に伴って、太陽エネルギー等のような再生可能エネルギーが徐々に重視されている。従来の太陽光発電システムにおいて、最大電力点追従（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ；ＭＰＰＴ）の制御戦略によってソーラーパネルの出力電力を向上させなければならない。

しかしながら、システムにおける信号変換の分解能が一致しないため、システムがソーラーパネルの出力電力を計算する場合に電力変化を誤判断することで、最大電力点追従制御の異常を引き起こし、システムが最適な作業点で操作させることができない。このため、従来の最大電力点追従方法を如何に改善するかは、確実に関連分野における重要な研究課題となる。

本発明の一態様は、前記電力コンバータの入力電圧がポジティブな傾向又はネガティブな傾向で変化するように、処理回路によって電力コンバータの電圧調整方向を設定する工程と、第１電力を取得するために、第１時刻で前記電力コンバータの前記入力電圧及び入力電流を検出する工程と、第２電力を取得するために、前記第１時刻の後の第２時刻で前記電力コンバータの前記入力電圧及び前記入力電流を検出する工程と、第３電力を取得するために、前記第２時刻の後の第３時刻で前記電力コンバータの前記入力電圧及び前記入力電流を検出する工程と、前記第１電力が前記第２電力より大きく、且つ前記第２電力が前記第３電力より大きくなると、前記入力電圧がポジティブな傾向からネガティブな傾向になり、又はネガティブな傾向からポジティブな傾向になるように、前記電力コンバータの電圧調整方向を変える工程と、を含む最大電力点追従方法である。

一部の実施例において、前記第１電力が前記第２電力より大きく、且つ前記第２電力が前記第３電力より大きくなると、第４電力を取得するために、前記第３時刻の後の第４時刻で前記電力コンバータの前記入力電圧及び前記入力電流を検出する工程を更に含む。

一部の実施例において、前記第１電力が前記第２電力より大きく、且つ前記第２電力が前記第３電力より小さい場合、前記電力コンバータの電圧調整方向を変更せずに維持する工程を更に含む。

一部の実施例において、前記第１電力が前記第２電力より小さく、且つ前記第２電力が前記第３電力より小さい場合、第４電力を取得するために、前記電力コンバータの電圧調整方向を変え、且つ前記第３時刻の後の第４時刻で前記電力コンバータの前記入力電圧及び前記入力電流を検出する工程を更に含む。

一部の実施例において、前記第１電力が前記第２電力より小さく、且つ前記第２電力が前記第３電力より大きくなると、前記電力コンバータの電圧調整方向を変更せずに維持する工程を更に含む。

一部の実施例において、前記第３電力が前記第４電力より小さい場合、前記電力コンバータの電圧調整方向を変更せずに維持する工程を更に含む。

一部の実施例において、前記第３電力が前記第４電力より大きくなると、再び前記電力コンバータの電圧調整方向を変える工程を更に含む。

本発明の他の態様は、前記電力コンバータの入力電圧がポジティブな傾向又はネガティブな傾向で変化するように、処理回路によって電力コンバータの電圧調整方向を設定する工程と、複数の発電電力を取得するために、検出回路によって前記電力コンバータの対応する入力電圧及び入力電流を順次に検出する工程と、前記発電電力が連続的にＮ回逓減すると、前記入力電圧がポジティブな傾向からネガティブな傾向になり、又はネガティブな傾向からポジティブな傾向になるように、前記電力コンバータの電圧調整方向を変え、Ｎは２以上の正の整数である工程と、を含む最大電力点追従方法である。

一部の実施例において、前記発電電力が連続的にＮ回逓増する場合、前記入力電圧がポジティブな傾向からネガティブな傾向になり、又はネガティブな傾向からポジティブな傾向になるように、前記電力コンバータの電圧調整方向を変え、Ｎは２以上の正の整数である工程を更に含む。

一部の実施例において、前記発電電力が連続的にＮ回逓減しない場合、前記電力コンバータの電圧調整方向を変更せずに維持する工程を更に含む。

一部の実施例において、前記電力コンバータの電圧調整方向が変わった後、動的確認電力を取得するために、前記検出回路によって前記電力コンバータの対応する入力電圧及び入力電流を検出する工程を更に含む。

一部の実施例において、前記動的確認電力が前回で検出された前記発電電力より大きくなると、前記電力コンバータの電圧調整方向を変更せずに維持する工程を更に含む。

一部の実施例において、前記動的確認電力が前回で検出された前記発電電力より小さい場合、再び前記電力コンバータの電圧調整方向を変える工程を更に含む。

本発明の別の態様は、太陽エネルギーモジュールに電気的に結合され、前記太陽エネルギーモジュールから入力電圧を受信して出力電圧に変換するための電力コンバータと、前記電力コンバータに電気的に結合され、前記電力コンバータの前記入力電圧及び入力電流を検出するための検出回路と、前記電力コンバータ及び前記検出回路に電気的に結合され、前記電力コンバータの前記入力電圧及び前記入力電流に基づいて、前記電力コンバータを制御するための制御信号を出力するための処理回路と、を備え、前記処理回路は、前記電力コンバータの前記入力電圧のポジティブな傾向又はネガティブな傾向への変化を制御するように、前記制御信号を出力し、且つ前記入力電圧及び前記入力電流に基づいて複数の発電電力を順次に取得し、前記処理回路が電力点追従モードで操作される場合、前記発電電力が連続的にＮ回逓減すると、前記電力コンバータの電圧調整方向を変えるために、前記入力電圧がポジティブな傾向からネガティブな傾向になり、又はネガティブな傾向からポジティブな傾向になるように、前記制御信号を出力し、Ｎは２以上の正の整数である最大電力点追従システムである。

一部の実施例において、前記発電電力が連続的にＮ回逓増する場合、前記電力コンバータの電圧調整方向を変えるために、前記処理回路は、前記入力電圧がポジティブな傾向からネガティブな傾向になり、又はネガティブな傾向からポジティブな傾向になるように、前記制御信号を出力する。

一部の実施例において、前記処理回路は、更に、前記電力コンバータの電圧調整方向が変わった後、動的確認電力を取得するために、前記検出回路によって前記電力コンバータの対応する入力電圧及び入力電流を検出することに用いられる。

一部の実施例において、前記動的確認電力が前回で検出された前記発電電力より大きくなると、前記処理回路は、前記電力コンバータの電圧調整方向を変更せずに維持する。

一部の実施例において、前記動的確認電力が前回で検出された前記発電電力より小さい場合、前記処理回路は、再び前記電力コンバータの電圧調整方向を変える。

一部の実施例において、前記処理回路は、前記電力点追従モードで操作される場合、前記発電電力が連続的にＮ回逓減しないと、前記電力コンバータの電圧調整方向を変更せずに維持するように、前記制御信号を出力する。

一部の実施例において、前記検出回路は、前記処理回路が第１電力、第２電力、第３電力をそれぞれ取得するように、それぞれ第１時刻、前記第１時刻の後の第２時刻、前記第２時刻の後の第３時刻で前記入力電圧及び前記入力電流を検出し、前記処理回路は、前記電力点追従モードで操作される場合、前記第１電力が前記第２電力より大きく、且つ前記第２電力が前記第３電力より大きくなると、前記電力コンバータの電圧調整方向を変えるために、前記入力電圧がポジティブな傾向からネガティブな傾向になり、又はネガティブな傾向からポジティブな傾向になるように、前記制御信号を出力する。

本発明の各実施例において、処理回路によって電力点追従モードとダイナミックカーブ確認モードとの間に切り換えて操作し、光の強さが変化するか否かに関わらず、最大電力点追従システムは、検出過程におけるアナログ及びデジタル信号変換過程での誤差による誤判断を避けることができる。なお、光の強さが変化した場合、最大電力点追従システムは、環境光条件の変化による誤判断を避けることもできる。これにより、最大電力点追従システムは、最大電力点追従の正確さを向上させて、太陽エネルギーシステムの発電効率を向上させることができる。

本発明の一部の実施例による太陽光発電構造を示す模式図である。 本発明の一部の実施例による太陽エネルギー発電電力の模式図である。 本発明の一部の実施例による最大電力点追従方法を示すフローチャートである。 本発明の一部の実施例による工程を示す細部フローチャートである。 本発明の一部の実施例による最大電力点追従の模式図である。 本発明の一部の実施例による太陽エネルギー発電電力の模式図である。 本発明の一部の実施例による工程を示す細部フローチャートである。 本発明の一部の実施例による太陽エネルギー発電電力の模式図である。 本発明の一部の実施例による太陽エネルギー発電電力の模式図である。

以下、本発明の態様をよりよく理解させるために、実施例を挙げて添付図面に合わせて詳しく説明するが、提供された実施例は、本発明の範囲を制限するためのものではなく、構造操作に対する記述もその実行順序を制限するためのものではない。素子から改めて組み合わせられた如何なる構造、及びそれによる同等効果を持つ装置は、いずれも本発明の範囲に含まれる。また、業界の基準及び常法によると、図面は、説明するためのものだけであり、原サイズ通りに描かれたものではない。説明のために、実用において、各特徴的なサイズを任意に拡大又は減少してもよい。容易に理解させるために、下記では、同一の素子に同一の記号を付けて説明する。

全体の明細書と特許請求範囲に用いる用語（ｔｅｒｍｓ）は、特に説明のない限り、通常、この分野で、この開示の内容と特殊内容に使用される各用語の一般的な意味を持つ。当業者へ本開示に関する記述に対する規定外の案内を提供するように、本開示を記述するためのある用語について、以下又はこの明細書の別所で検討する。

なお、本文に使用された用語「包含」、「含む」、「有する」、「含有」等は、何れもオープンな用語であり、即ち「含むが、これに制限されない」を意味する。なお、本文に使用された「及び／又は」は、関連する列挙プロジェクトの１つ又は複数のプロジェクトの何れか及びその全ての組み合わせを含む。

本発明において、ある素子が「接続」又は「結合」されると言われる場合、「電気的に接続」又は「電気的に結合」と理解されてよい。「接続」又は「結合」は、２つ又は複数の素子同士が互いに組み合わせて操作又は相互作用する。また、本発明に用いる「第１の」、「第２の」等の用語は、異なる素子を説明するが、前記用語は単に同じ技術的用語によって説明する素子又は操作を区別することに用いられる。上下文で明示しない限り、この用語は、順序又は順位を特に指示又は示唆するものではなく、本発明を限定するためのものでもない。

図１を参照されたい。図１は、本発明の一部の実施例による太陽光発電構造を示す模式図である。図１に示すように、一部の実施例において、太陽光発電構造は、最大電力点追従（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ；ＭＰＰＴ）システム１００と、太陽エネルギーモジュール２００と、電力網９００と、を備える。構造上で、太陽エネルギーモジュール２００は、最大電力点追従システム１００に電気的に結合され、最大電力点追従システム１００は電力網９００に電気的に結合される。

一部の実施例において、太陽エネルギーモジュール２００は、太陽エネルギーを受信して、対応する直流入力電圧Ｖｄｃ及び入力電流Ｉｄｃを提供することに用いられる。具体的に、異なる実施例において、異なる電力レベルの電力を最大電力点追従システム１００に提供するために、太陽エネルギーモジュール２００は一つのソーラーパネル又は複数の互いに直列接続又は並列接続されるソーラーパネル群を含んでよい。

一部の実施例において、太陽エネルギーモジュール２００が最大の電力出力作業点で操作されるように制御し、且つ受信した電力を出力電圧Ｖｏｕｔに変換して電力網９００に提供するために、最大電力点追従システム１００は、最大電力点追従（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ；ＭＰＰＴ）の制御を制限することに用いられる。例えば、太陽光発電構造が市電にグリッド接続して操作することができるように、最大電力点追従システム１００は、電力網９００と同じ周波数及び位相の出力電圧Ｖｏｕｔを提供してよい。

具体的に、図１に示すように、一部の実施例において、最大電力点追従システム１００は、検出回路１２０と、電力コンバータ１４０と、処理回路１６０と、を備える。構造上で、検出回路１２０は電力コンバータ１４０に電気的に結合され、電力コンバータ１４０は太陽エネルギーモジュール２００から受信した入力電圧Ｖｄｃ及び入力電流Ｉｄｃを検出することに用いられる。電力コンバータ１４０は、太陽エネルギーモジュール２００に電気的に結合されて、太陽エネルギーモジュール２００から入力電圧Ｖｄｃを受信して出力電圧Ｖｏｕｔに変換することに用いられる。処理回路１６０は、電力コンバータ１４０及び検出回路１２０に電気的に結合される。処理回路１６０は、電力コンバータ１４０の入力電圧Ｖｄｃ及び入力電流Ｉｄｃに基づいて、電力コンバータ１４０を制御するための制御信号ＣＳを出力することに用いられる。

具体的に、一部の実施例において、検出回路１２０は、それぞれ対応する電圧検出ユニット及び電流検出ユニットによって入力電圧Ｖｄｃ及び入力電流Ｉｄｃを検出して、且つ対応的に電圧検出信号Ｓｉｇ＿Ｖ及び電流検出信号Ｓｉｇ＿Ｉを出力してよい。例えば、検出回路１２０にはホール素子又はその他のタイプのセンシングデバイスを含んでよく、電圧検出又は電流検出を実現するように、抵抗器等の回路素子に合わせてよいが、その細部をここで詳しく説明しない。

このように、処理回路１６０は、電力コンバータ１４０を対応的に制御するように、電圧検出信号Ｓｉｇ＿Ｖ及び電流検出信号Ｓｉｇ＿Ｉに応じて制御信号ＣＳを出力してよい。例えば、一部の実施例において、電力コンバータ１４０は、各種の直流-交流変換回路、或いは互いに電気的に結合される直流‐直流変換回路及び直流‐交流変換回路を含んでよい。処理回路１６０は、制御信号ＣＳによって電力コンバータ１４０における変換回路内のスイッチングデバイスの開閉をスイッチしてよい。これにより、制御信号ＣＳのデューティサイクルを調整することで、入力電圧Ｖｄｃを制御することができる。つまり、処理回路１６０は、パルス幅変調（ＰＷＭ）によって電力コンバータ１４０の制御を実現してよいが、本発明はこれに制限されない。なお、一部の実施例において、処理回路１６０は、デジタル信号プロセッサ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ；ＤＳＰ）によって実現されてよいが、本発明はこれに制限されない。

図２を併せて参照されたい。図２は、本発明の一部の実施例による太陽エネルギー発電電力の模式図である。図２において、横軸は入力電圧Ｖｄｃ、縦軸は太陽エネルギーモジュール２００の発電電力Ｐｄｃを表す。図２に示すように、ある特定の光の強さで、システムは、異なる入力電圧Ｖｄｃで操作される場合、発電電力Ｐｄｃも異なる。作業点Ｎｂで操作される時の発電電力Ｐｄｃは、作業点Ｎａ又は作業点Ｎｃで操作される時の発電電力Ｐｄｃより大きい。したがって、最大電力点追従システム１００は、システムの作業点を制御するために、電圧外乱によって、入力電圧Ｖｄｃをポジティブな傾向（即ち徐々に上昇する）又はネガティブな傾向（即ち徐々に降下する）で変化するように制御し、且つ最大電力点追従を行い、発電電力Ｐｄｃの変化を比較してよい。

電圧検出信号Ｓｉｇ＿Ｖ及び電流検出信号Ｓｉｇ＿Ｉのデジタル変換の過程において、変換時の分解能が異なることで、処理回路１６０が発電電力Ｐｄｃの変化傾向を誤判断することがある。つまり、実際に、発電電力Ｐｄｃが上昇する場合、処理回路１６０は、途中で誤判断し、発電電力Ｐｄｃが降下すると判断し、且つ制御信号ＣＳを出力して作業点を調整することがある。このように、最大電力点追従システム１００は、入力電圧Ｖｄｃを最大電力出力の作業点に順調に制御することができない。

一部の実施例において、処理回路１６０は、電力点追従モードで操作される場合、入力電圧Ｖｄｃ及び入力電流Ｉｄｃに応じて複数の発電電力Ｐｄｃを順次に取得し、取得された発電電力Ｐｄｃが連続的にＮ回逓減すると、電力コンバータ１４０の電圧調整方向を変えるために、入力電圧Ｖｄｃがポジティブな傾向からネガティブな傾向になり、又はネガティブな傾向からポジティブな傾向になるように、制御信号ＣＳを出力し、Ｎは２以上の正の整数である。

つまり、発電電力Ｐｄｃは連続的に２回又は２回以上逓減しなければ、処理回路１６０は、電力コンバータ１４０の電圧調整方向を変えない。このように、過程において処理回路１６０が電力傾向を誤判断する場合の発生が１回あると、処理回路１６０は、今回の計算結果を無視して、同様な電圧調整方向を維持してもよい。これにより、最大電力点追従システム１００は処理回路１６０の誤判断或いは局所極大値を検出したことによる非最大電力点で操作される場合の発生を避けることができる。以下の段落で関連図面に合わせて、処理回路１６０の具体的な操作を詳しく説明する。

図３を併せて参照されたい。図３は、本発明の一部の実施例による最大電力点追従方法３００を示すフローチャートである。容易に明らかに説明するために、以下の最大電力点追従方法３００については、図１に示す太陽光発電構造に合わせて説明するが、これに制限されなく、当業者であれば、本発明の精神や範囲を逸脱せずに、様々な変更及び修飾を行うことができる。図３に示すように、最大電力点追従方法３００は、工程Ｓ３１０、Ｓ３２０、Ｓ３３０、Ｓ３４０及びＳ３５０を含む。

まず、工程Ｓ３１０において、電力コンバータ１４０の入力電圧Ｖｄｃがポジティブな傾向又はネガティブな傾向で変化するように、処理回路１６０によって電力コンバータ１４０の電圧調整方向を設定する。

次に、工程Ｓ３２０において、処理回路１６０は、発電電力Ｐｄｃを取得するために、検出回路１２０によって電力コンバータ１４０の入力電圧Ｖｄｃ及び入力電流Ｉｄｃを検出する。

例えば、処理回路１６０は、第１電力Ｐ（ｎ−２）を取得するために、検出回路１２０によって第１時刻で入力電圧Ｖｄｃ及び入力電流Ｉｄｃを検出し、第２電力Ｐ（ｎ−１）を取得するために、第１時刻の後の第２時刻で入力電圧Ｖｄｃ及び入力電流Ｉｄｃを検出し、第３電力Ｐ（ｎ）を取得するために、第２時刻の後の第３時刻で入力電圧Ｖｄｃ及び入力電流Ｉｄｃを検出することができる。

これにより、処理回路１６０は、現在の発電電力Ｐｄｃを１回取得する度に、現在の第２電力Ｐ（ｎ−１）を新しい第１電力Ｐ（ｎ−２）として、現在の第３電力Ｐ（ｎ）を新しい第２電力Ｐ（ｎ−１）として、現在の発電電力Ｐｄｃを新しい第３電力Ｐ（ｎ）として設定することができる。

次に、工程Ｓ３３０において、処理回路１６０は、電力点追従モード又はダイナミックカーブ確認モードで操作されるかを判断する。処理回路１６０は、電力点追従モードで操作される場合、工程Ｓ３４０を実行する。一方、処理回路１６０は、ダイナミックカーブ確認モードで操作される場合、工程Ｓ３５０を実行する。

図４を併せて参照されたい。図４は、本発明の一部の実施例による工程Ｓ３４０を示す細部フローチャートである。図４に示すように、工程Ｓ３４０は、工程Ｓ３４１、Ｓ３４２、Ｓ３４３、Ｓ３４４、Ｓ３４５、Ｓ３４６及びＳ３４７を更に含む。

図４に示すように、処理回路１６０は、電力点追従モードで操作される場合、工程Ｓ３４１において、第３電力Ｐ（ｎ）が第２電力Ｐ（ｎ−１）より大きい又は小さいかを判断する。次に、工程Ｓ３４２、Ｓ３４３において、処理回路１６０は、第２電力Ｐ（ｎ−１）が第１電力Ｐ（ｎ−２）より大きい又は小さいかを判断する。最終的に、処理回路１６０は、上記判断に基づいて、工程Ｓ３４４、Ｓ３４５、Ｓ３４６、Ｓ３４７の１つを選択的に実行する。

具体的に、第１電力Ｐ（ｎ−２）が第２電力Ｐ（ｎ−１）より大きく、且つ第２電力Ｐ（ｎ−１）が第３電力Ｐ（ｎ）より大きくなると、発電電力Ｐｄｃの変化は、連続的に２回逓減する。この場合、処理回路１６０は、入力電圧Ｖｄｃがポジティブな傾向からネガティブな傾向になり、又はネガティブな傾向からポジティブな傾向になるように、対応する制御信号ＣＳを出力して、電力コンバータ１４０の電圧調整方向を変える工程Ｓ３４４を実行する。

注意すべきなのは、一部の実施例において、処理回路１６０は、３回以上の発電電力Ｐｄｃの変化に基づいて、電力コンバータ１４０の電圧調整方向を変えるか否かを決定してもよい。つまり、発電電力Ｐｄｃが連続的にＮ回逓減すると、処理回路１６０は、入力電圧Ｖｄｃがポジティブな傾向からネガティブな傾向になり、又はネガティブな傾向からポジティブな傾向になるように、電力コンバータ１４０の電圧調整方向を変え、Ｎは２以上の正の整数である。

なお、第１電力Ｐ（ｎ−２）が第２電力Ｐ（ｎ−１）より小さく、且つ第２電力Ｐ（ｎ−１）が第３電力Ｐ（ｎ）より大きくなると、発電電力Ｐｄｃの変化は、連続的に逓減しない。この場合、処理回路１６０は、電力コンバータ１４０の電圧調整方向を変更せずに維持する工程Ｓ３４５を実行する。

同様に、第１電力Ｐ（ｎ−２）が第２電力Ｐ（ｎ−１）より大きく、且つ第２電力Ｐ（ｎ−１）が第３電力Ｐ（ｎ）より小さい場合、発電電力Ｐｄｃの変化も連続的に逓減しない。この場合、処理回路１６０は、電力コンバータ１４０の電圧調整方向を変更せずに維持する工程Ｓ３４６を実行する。

つまり、一部の実施例において、発電電力Ｐｄｃが連続的にＮ回逓減しない場合、処理回路１６０は、電力コンバータ１４０の電圧調整方向を変更せずに維持し、入力電圧Ｖｄｃを継続的に増加又は継続的に減少して最大電力点追従を行うように、対応する制御信号ＣＳを出力する。

図５を参照されたい。図５は、本発明の一部の実施例による最大電力点追従の模式図である。図５では、横軸は入力電圧Ｖｄｃ、縦軸は太陽エネルギーモジュール２００の発電電力Ｐｄｃを表す。図２に示すように、処理回路１６０は、対応する制御信号ＣＳを出力して入力電圧Ｖｄｃをポジティブな傾向で変化させ、徐々に入力電圧Ｖｄｃを向上させる場合、順次に電力Ｐ１〜Ｐ６を取得することができる。処理回路１６０は、電力Ｐ４を取得して電力Ｐ４が電力Ｐ３より小さいと判断する場合、発電電力Ｐｄｃの変化も連続的に２回以上逓減しないため、元の電圧調整方向、即ちポジティブな傾向を維持する。次に、処理回路１６０は、電力Ｐ５を取得して、且つ電力Ｐ５が電力Ｐ４より大きいことを判断する場合、電力Ｐ４の一時降下はシステムの検出誤差である可能性があることが判明される。このように、最大電力点追従システム１００は、入力電圧Ｖｄｃを継続的に向上させ、且つ電力Ｐ６を取得することができる。以上の操作を繰り返すことで、最大電力点追従を実現し、太陽エネルギーモジュール２００に最大の発電電力Ｐｄｃを捕獲させることができる。

一部の実施例において、工程Ｓ３４４は、次回の制御ループにおいて工程Ｓ３５０を実行するように、ダイナミックカーブ確認モードに切り替える工程を更に含む。

なお、図４に示すように、第１電力Ｐ（ｎ−２）が第２電力Ｐ（ｎ−１）より小さく、且つ第２電力Ｐ（ｎ−１）が第３電力Ｐ（ｎ）より小さい場合、発電電力Ｐｄｃの変化は、連続的に２回逓増する。この場合、処理回路１６０は、入力電圧Ｖｄｃがポジティブな傾向からネガティブな傾向になり、又はネガティブな傾向からポジティブな傾向になるように、ダイナミックカーブ確認モードに切り替え、且つ対応する制御信号ＣＳを出力して電力コンバータ１４０の電圧調整方向を変える工程Ｓ３４７を実行する。

つまり、工程Ｓ３４４及びＳ３４７において、発電電力ＰｄｃがＮ回連続的に逓減又は連続的に逓増する場合、処理回路１６０は、ダイナミックカーブ確認モードに切り替え、且つ電力コンバータ１４０の電圧調整方向を変える。ダイナミックカーブ確認モードの関連操作については、以下の段落で図面に合わせて詳しく説明する。

図６を併せて参照されたい。図６は、本発明の一部の実施例による太陽エネルギー発電電力の模式図である。図６では、横軸は入力電圧Ｖｄｃ、縦軸は太陽エネルギーモジュール２００の発電電力Ｐｄｃを表す。図６に示すように、光の強さが変化した場合、発電電力Ｐｄｃは、異なる電力曲線に対応する。

例えば、図６に示すように、仮に現在で光の強さが徐々に強くなり、電圧調整方向が正しくなくても、処理回路１６０は、電力が持続的に向上すると判断して同じ方向に沿って電力追従を行い、曲線Ｃ１に示すように、実際な作業点が最大電力点にずれる。

このため、一部の実施例において、処理回路１６０は、電力コンバータ１４０の電圧調整方向を変える必要があるか否かを確認するために、工程Ｓ３５０のダイナミックカーブ確認モードを実行する。

具体的に、発電電力ＰｄｃがＮ回連続的に逓減又は連続的に逓増する場合、処理回路１６０は、電圧調整方向が正しい原因ではなく、現在の発電電力Ｐｄｃの連続的な逓増又は逓減が光条件又は遮蔽現象によって変化することで、発電電力Ｐｄｃが影響されるか否かを判断する。このため、この時、処理回路１６０は、まず電力コンバータ１４０の電圧調整方向を変えて、前回で検出した入力電圧Ｖｄｃを返って、且つダイナミックカーブ確認モードに切り替え、工程Ｓ３５０により確認するようになる。

図７を参照されたい。図７は、本発明の一部の実施例による工程Ｓ３５０を示す細部フローチャートである。図７に示すように、工程Ｓ３５０は、工程Ｓ３５１、Ｓ３５２、Ｓ３５３、Ｓ３５４を更に含む。

工程Ｓ３５１において、電力コンバータ１４０の電圧調整方向が変わった後、動的確認電力Ｐｃを取得するために、検出回路１２０は、電力コンバータ１４０の対応する入力電圧Ｖｄｃ及び入力電流Ｉｄｃを検出する。

例えば、第１電力Ｐ（ｎ−２）が第２電力Ｐ（ｎ−１）より大きく、且つ第２電力Ｐ（ｎ−１）が第３電力Ｐ（ｎ）より大きくなると、電力コンバータ１４０の電圧調整方向が変わる。この時、第４電力を動的確認電力Ｐｃとして取得するように、処理回路１６０は、第３時刻の後の第４時刻で電力コンバータ１４０の入力電圧Ｖｄｃ及び入力電流Ｉｄｃを検出することができる。

同様に、第１電力Ｐ（ｎ−２）が第２電力Ｐ（ｎ−１）より小さく、且つ第２電力Ｐ（ｎ−１）が第３電力Ｐ（ｎ）より小さい時、電力コンバータ１４０の電圧調整方向が変わる。この時、第４電力を動的確認電力Ｐｃとして取得するように、処理回路１６０は、第３時刻の後の第４時刻で電力コンバータ１４０の入力電圧Ｖｄｃ及び入力電流Ｉｄｃを検出することができる。

次に、工程Ｓ３５２において、処理回路１６０は、動的確認電力Ｐｃが第３電力Ｐ（ｎ）より大きい又は小さいかを判断する。最終的に、処理回路１６０は、上記判断に基づいて、工程Ｓ３５３、Ｓ３５４の１つを選択的に実行する。

具体的に、処理回路１６０がダイナミックカーブ確認モードで操作される場合、電圧調整方向が既に１回変わり、且つ処理回路１６０は前回で検出した入力電圧Ｖｄｃを返る。このため、電力曲線が変わらないと、検出された動的確認電力Ｐｃは、第２電力Ｐ（ｎ−１）とほぼ同じにすべきである。つまり、電力曲線が変わらないと、第１電力Ｐ（ｎ−２）が第２電力Ｐ（ｎ−１）より大きく且つ第２電力Ｐ（ｎ−１）が第３電力Ｐ（ｎ）より大きくなると、動的確認電力Ｐｃも第３電力Ｐ（ｎ）より大きい。それに対して、第１電力Ｐ（ｎ−２）が第２電力Ｐ（ｎ−１）より小さく且つ第２電力Ｐ（ｎ−１）が第３電力Ｐ（ｎ）より小さい場合、動的確認電力Ｐｃも第３電力Ｐ（ｎ）より小さい。

一方、発電電力Ｐｄｃが電力曲線の変化に伴って変化すると、電圧調整方向が違っても、発電電力Ｐｄｃの変化傾向は、元のポジティブな傾向又はネガティブな傾向を維持することになる。例えば、仮に光条件が強くなると、入力電圧Ｖｄｃがポジティブな傾向又はネガティブな傾向で変化するに関わらず、発電電力Ｐｄｃは向上する。この時、第２電力Ｐ（ｎ−１）は第３電力Ｐ（ｎ）より小さく、第３電力Ｐ（ｎ）は動的確認電力Ｐｃより小さい。それに対して、仮に光条件が弱くなると、入力電圧Ｖｄｃがポジティブな傾向又はネガティブな傾向で変化するに関わらず、発電電力Ｐｄｃは低下する。この時、第２電力Ｐ（ｎ−１）は第３電力Ｐ（ｎ）より大きく、第３電力Ｐ（ｎ）は動的確認電力Ｐｃより大きい。

処理回路１６０の制御戦略は電力コンバータ１４０が最大電力で操作されるため、電力変化が正であると、処理回路１６０は、対応する制御信号ＣＳを出力して電力コンバータ１４０の現在の電圧追従方向を維持することができる。一方、電力変化が負であると、処理回路１６０は、対応する制御信号ＣＳを出力して再び電力コンバータ１４０の電圧調整方向を変えて、元の電圧調整方向に切り替え戻すようになる。

つまり、動的確認電力Ｐｃが前回で検出された発電電力より大きくなると、処理回路１６０は、電力コンバータ１４０の電圧調整方向を変更せずに維持し、且つ電力点追従モードに切り替え戻す工程Ｓ３５３を実行する。動的確認電力Ｐｃが前回で検出された発電電力より小さい場合、処理回路１６０は、再び電力コンバータ１４０の電圧調整方向を変えて、且つ電力点追従モードに切り替え戻す工程Ｓ３５４を実行する。

例えば、Ｎが２に等しい場合、第３電力Ｐ（ｎ）が第４電力（即ち動的確認電力Ｐｃ）より小さい場合、処理回路１６０は、電力コンバータ１４０の電圧調整方向を変更せずに維持し、且つ電力点追従モードに切り替え戻す工程Ｓ３５３を実行する。

このように、ダイナミックカーブ確認モードに切り替える時に電圧調整方向が工程Ｓ３４４又はＳ３４７で１回変えられ、工程Ｓ３５３でまた電力コンバータ１４０の電圧調整方向を維持するため、後続の電力追従過程において、入力電圧Ｖｄｃの電圧調整方向は、最初の電圧調整方向と逆であるので、図６に示す曲線のように、徐々に最適な作業点から離れることが避けられる。

それに対して、第３電力Ｐ（ｎ）が第４電力（即ち動的確認電力Ｐｃ）より大きくなると、処理回路１６０は、電力曲線が変わらないと判断することができ、発電電力Ｐｄｃが同一の電力曲線に沿って入力電圧Ｖｄｃの変化に伴って変化する。この時、処理回路１６０は、対応する制御信号ＣＳを出力して再び電力コンバータ１４０の電圧調整方向を変えて、且つ電力点追従モードに切り替え戻す工程Ｓ３５４を実行する。

このように、ダイナミックカーブ確認モードに切り替える時に電圧調整方向が工程Ｓ３４４又はＳ３４７で１回変えられ、工程Ｓ３５４でまた再び電力コンバータ１４０の電圧調整方向を変えるため、後続の電力追従過程において、入力電圧Ｖｄｃの電圧調整方向は、最初の電圧調整方向と一致する。これにより、ダイナミックカーブ確認モードを完成した後に、制御戦略は正しいことを確認することができ、最初のポジティブな傾向又はネガティブな傾向に沿って入力電圧Ｖｄｃを調整し、且つ電力点追従モードに戻って最大電力点追従制御を継続的に行う。

注意すべきなのは、一部の実施例において、処理回路１６０は、２回又はより多くの回の動的確認電力Ｐｃの変化傾向に応じて電力コンバータ１４０の電圧調整方向を維持するか否かを決定してもよい。つまり、動的確認電力Ｐｃの変化傾向がＮ回同じを維持する場合、処理回路１６０は、電力コンバータ１４０の電圧調整方向を維持し、且つダイナミックカーブ確認モードから電力点追従モードに切り替え戻す。それに対して、動的確認電力Ｐｃの変化傾向はＮ回の中で変化すると、処理回路１６０は再び電力コンバータ１４０の電圧調整方向を変えて、且つダイナミックカーブ確認モードから電力点追従モードに切り替え戻す。

このように、最大電力点追従システム１００は、ダイナミックカーブ確認モードによって電力曲線が光の強さ変化を受けて変化するか否かを確認することができ、最適な作業点を誤判断して、発電電力Ｐｄｃを向上させることができない場合が避けられる。

図８、図９を参照されたい。図８、図９は、本発明の一部の実施例による太陽エネルギー発電電力の模式図である。図８、図９において、横軸は入力電圧Ｖｄｃ、縦軸は太陽エネルギーモジュール２００の発電電力Ｐｄｃを表す。

図８の曲線Ａ１、Ａ２、Ａ３及びＡ４に示すように、光の強さが徐々に強くなって電力曲線を変えて、全体の電力を向上させる場合、最初入力電圧Ｖｄｃが理想的な作業点より低い又は高いに関わらず、最初電圧外乱の変化はポジティブな傾向又はネガティブな傾向であるに関わらず、最大電力点追従システム１００はダイナミックカーブ確認モードによって電圧調整方向を切り換えることができ、徐々に理想的な作業点へ移動するようにする。

同様に、図９の曲線Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３及びＢ４に示すように、光の強さが徐々に弱くなって電力曲線を変えさせ、全体電力が低下する場合、最初入力電圧Ｖｄｃが理想的な作業点より低い又は高いに関わらず、最初電圧外乱の変化はポジティブな傾向又はネガティブな傾向であるに関わらず、最大電力点追従システム１００はダイナミックカーブ確認モードによって電圧調整方向を切り換えることができ、徐々に理想的な作業点へ移動するようにする。

以上のように、本発明の各実施例において、処理回路１６０によって電力点追従モードとダイナミックカーブ確認モードとの間に切り換えて操作し、光の強さが変化するか否かに関わらず、最大電力点追従システム１００は、検出過程におけるアナログ及びデジタル信号変換過程での誤差による誤判断を避けることができる。なお、光の強さが発生する場合、最大電力点追従システム１００は環境光条件の変化による誤判断を避けることもできる。これにより、最大電力点追従システム１００は、最大電力点追従の正確さを向上させて、太陽エネルギーシステムの発電効率を向上させることができる。

本文で開示された方法を一連の工程又はイベントとして示して説明したが、理解すべきなのは、示したこれらの工程又はイベントの順序は制限するためのものとして解釈すべきではない。例えば、一部の工程は異なる順序で発生し及び／又は、本文に示した及び／又は説明した工程又はイベントを除いた工程又はイベントと同時に発生することができる。また、本文で述べた一つ又は複数の態様又は実施例を実施する場合、ここで示した全ての工程は必要ではない。なお、本文の１つ又は複数の工程は一つ又は複数の分離した工程及び／又は階段では実行してもよい。

本発明では、実施形態を前述の通りに開示したが、これは、本発明を限定するものではなく、当業者は、本発明の精神と範囲から逸脱せずに、多様の変更や修正を加えることができ、従って、本発明の保護範囲は、後の特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。

１００ 最大電力点追従システム
１２０ 検出回路
１４０ 電力コンバータ
１６０ 処理回路
２００ 太陽エネルギーモジュール
３００ 最大電力点追従方法
９００ 電力網
Ｖｄｃ 入力電圧
Ｉｄｃ 入力電流
Ｖｏｕｔ 出力電圧
Ｓｉｇ＿Ｖ 電圧検出信号
Ｓｉｇ＿Ｉ 電流検出信号
ＣＳ 制御信号
Ｐｄｃ 発電電力
Ｐｃ 動的確認電力
Ｐ１〜Ｐ６、Ｐ（ｎ）、Ｐ（ｎ−１）、Ｐ（ｎ−２） 電力
Ｎａ、Ｎｂ、Ｎｃ 作業点
Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４、Ｃ１ 曲線
Ｓ３１０〜Ｓ３５０、Ｓ３４１〜Ｓ３４７、Ｓ３５１〜Ｓ３５４ 工程

Claims (20)

1. 電力コンバータの入力電圧がポジティブな傾向又はネガティブな傾向で変化するように、処理回路によって前記電力コンバータの電圧調整方向を設定する工程と、
   第１電力を取得するために、第１時刻で前記電力コンバータの前記入力電圧及び入力電流を検出する工程と、
   第２電力を取得するために、前記第１時刻の後の第２時刻で前記電力コンバータの前記入力電圧及び前記入力電流を検出する工程と、
   第３電力を取得するために、前記第２時刻の後の第３時刻で前記電力コンバータの前記入力電圧及び前記入力電流を検出する工程と、
   前記第１電力が前記第２電力より大きく、且つ前記第２電力が前記第３電力より大きくなると、前記入力電圧がポジティブな傾向からネガティブな傾向になり、又はネガティブな傾向からポジティブな傾向になるように、前記電力コンバータの電圧調整方向を変える工程と、
   を含む最大電力点追従方法。
2. 前記第１電力が前記第２電力より大きく、且つ前記第２電力が前記第３電力より大きくなると、前記電力コンバータの電圧調整方向を変えるか否かの確認用の第４電力を取得するために、前記第３時刻の後の第４時刻で前記電力コンバータの前記入力電圧及び前記入力電流を検出する工程を更に含む請求項１に記載の最大電力点追従方法。
3. 前記第１電力が前記第２電力より大きく、且つ前記第２電力が前記第３電力より小さい場合、前記電力コンバータの電圧調整方向を変更せずに維持する工程を更に含む請求項１又は２に記載の最大電力点追従方法。
4. 前記第１電力が前記第２電力より小さく、且つ前記第２電力が前記第３電力より小さい場合、前記電力コンバータの電圧調整方向を変えるか否かの確認用の第４電力を取得するために、前記電力コンバータの電圧調整方向を変え、且つ前記第３時刻の後の第４時刻で前記電力コンバータの前記入力電圧及び前記入力電流を検出する工程を更に含む請求項１〜３の何れか１項に記載の最大電力点追従方法。
5. 前記第１電力が前記第２電力より小さく、且つ前記第２電力が前記第３電力より大きくなると、前記電力コンバータの電圧調整方向を変更せずに維持する工程を更に含む請求項１〜４の何れか１項に記載の最大電力点追従方法。
6. 前記第３電力が前記第４電力より小さい場合、前記電力コンバータの電圧調整方向を変更せずに維持する工程を更に含む請求項２又は４に記載の最大電力点追従方法。
7. 前記第３電力が前記第４電力より大きくなると、再び前記電力コンバータの電圧調整方向を変える工程を更に含む請求項６に記載の最大電力点追従方法。
8. 電力コンバータの入力電圧がポジティブな傾向又はネガティブな傾向で変化するように、処理回路によって前記電力コンバータの電圧調整方向を設定する工程と、
   複数の発電電力を取得するために、検出回路によって前記電力コンバータの対応する入力電圧及び入力電流を順次に検出する工程と、
   前記発電電力が連続的にＮ回逓減すると、前記入力電圧がポジティブな傾向からネガティブな傾向になり、又はネガティブな傾向からポジティブな傾向になるように、前記電力コンバータの電圧調整方向を変え、Ｎは２以上の正の整数である工程と、
   を含む最大電力点追従方法。
9. 前記発電電力が連続的にＮ回逓増する場合、前記入力電圧がポジティブな傾向からネガティブな傾向になり、又はネガティブな傾向からポジティブな傾向になるように、前記電力コンバータの電圧調整方向を変え、Ｎは２以上の正の整数である工程を更に含む請求項８に記載の最大電力点追従方法。
10. 前記発電電力が連続的にＮ回逓減しない場合、前記電力コンバータの電圧調整方向を変更せずに維持する工程を更に含む請求項８又は９に記載の最大電力点追従方法。
11. 前記電力コンバータの電圧調整方向が変わった後、動的確認電力を取得するために、前記検出回路によって前記電力コンバータの対応する入力電圧及び入力電流を検出する工程を更に含む請求項８〜１０の何れか１項に記載の最大電力点追従方法。
12. 前記動的確認電力が前回で検出された前記発電電力より大きくなると、前記電力コンバータの電圧調整方向を変更せずに維持する工程を更に含む請求項１１に記載の最大電力点追従方法。
13. 前記動的確認電力が前回で検出された前記発電電力より小さい場合、再び前記電力コンバータの電圧調整方向を変える工程を更に含む請求項１１又は１２に記載の最大電力点追従方法。
14. 太陽エネルギーモジュールに電気的に結合され、前記太陽エネルギーモジュールから入力電圧を受信して出力電圧に変換するための電力コンバータと、
    前記電力コンバータに電気的に結合され、前記電力コンバータの前記入力電圧及び入力電流を検出するための検出回路と、
    前記電力コンバータ及び前記検出回路に電気的に結合され、前記電力コンバータの前記入力電圧及び前記入力電流に基づいて、前記電力コンバータを制御するための制御信号を出力するための処理回路と、
    を備え、
    前記処理回路は、前記電力コンバータの前記入力電圧のポジティブな傾向又はネガティブな傾向への変化を制御するように、前記制御信号を出力し、且つ前記入力電圧及び前記入力電流に基づいて複数の発電電力を順次に取得し、前記処理回路が電力点追従モードで操作される場合、前記発電電力が連続的にＮ回逓減すると、前記電力コンバータの電圧調整方向を変えるために、前記入力電圧がポジティブな傾向からネガティブな傾向になり、又はネガティブな傾向からポジティブな傾向になるように、前記制御信号を出力し、Ｎは２以上の正の整数である最大電力点追従システム。
15. 前記発電電力が連続的にＮ回逓増する場合、前記電力コンバータの電圧調整方向を変えるために、前記処理回路は、前記入力電圧がポジティブな傾向からネガティブな傾向になり、又はネガティブな傾向からポジティブな傾向になるように、前記制御信号を出力する請求項１４に記載の最大電力点追従システム。
16. 前記処理回路は、更に、前記電力コンバータの電圧調整方向が変わった後、動的確認電力を取得するために、前記検出回路によって前記電力コンバータの対応する入力電圧及び入力電流を検出することに用いられる請求項１４又は１５に記載の最大電力点追従システム。
17. 前記動的確認電力が前回で検出された前記発電電力より大きくなると、前記処理回路は、前記電力コンバータの電圧調整方向を変更せずに維持する請求項１６に記載の最大電力点追従システム。
18. 前記動的確認電力が前回で検出された前記発電電力より小さい場合、前記処理回路は、再び前記電力コンバータの電圧調整方向を変える請求項１６又は１７に記載の最大電力点追従システム。
19. 前記処理回路は、前記電力点追従モードで操作される場合、前記発電電力が連続的にＮ回逓減しないと、前記電力コンバータの電圧調整方向を変更せずに維持するように、前記制御信号を出力する請求項１４〜１８の何れか１項に記載の最大電力点追従システム。
20. 前記検出回路は、前記処理回路が第１電力、第２電力、第３電力をそれぞれ取得するように、それぞれ第１時刻、前記第１時刻の後の第２時刻、前記第２時刻の後の第３時刻で前記入力電圧及び前記入力電流を検出し、前記処理回路は、前記電力点追従モードで操作される場合、前記第１電力が前記第２電力より大きく、且つ前記第２電力が前記第３電力より大きくなると、前記電力コンバータの電圧調整方向を変えるために、前記入力電圧がポジティブな傾向からネガティブな傾向になり、又はネガティブな傾向からポジティブな傾向になるように、前記制御信号を出力する請求項１４〜１９の何れか１項に記載の最大電力点追従システム。