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公開番号2025040913
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-25
出願番号2023185930
出願日2023-10-30
発明の名称ソーラーアレイ出力特性に基づく最大電力点追従方法、及び装置
出願人三峡国際能源投資集団有限公司
代理人弁理士法人朝日奈特許事務所
主分類G05F 1/67 20060101AFI20250317BHJP(制御;調整)
要約【課題】完全なソーラーアレイ出力電力特性曲線をスキャンする必要がなく、最適化速度を大幅に向上させ、また、粒子群アルゴリズムを利用して正確な探索を行い、出力電力特性曲線の実際のグローバルな最良点、すなわち目標最大電力点を得ることによって、アルゴリズムが局所的な最適になることを回避するソーラーアレイの出力特性に基づく最大電力点追従方法及び装置を提供する。
【解決手段】方法は、ソーラーアレイ出力電力特性曲線の各局所的な最良点がソーラーモジュール開回路電圧を基準量として均等に分布するという原理を利用して、ソーラーモジュールの開回路電圧を探索ステップサイズとして出力電力特性曲線を探索するだけで、出力電力特性曲線のグローバルな最良点、つまり第1最大電力点を迅速に特定する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ソーラーアレイ出力特性に基づく最大電力点追従方法であって、
前記ソーラーアレイはソーラーモジュールを含み、
前記ソーラーアレイの出力電圧、出力電流及び前記ソーラーモジュールの第１開回路電圧を取得するステップと、
前記出力電圧及び前記出力電流に基づいて、前記ソーラーアレイの電圧－電流特性曲線及び出力電力特性曲線を決定するステップと、
前記第１開回路電圧を探索ステップサイズとして、前記電圧－電流特性曲線及び前記出力電力特性曲線の局所的な最良点が前記第１開回路電圧を基準量として均等に分布するという分布原理を利用して、前記出力電力特性曲線で探索を行い、第１最大電力点を得るステップと、
前記第１最大電力点に基づいて、粒子群アルゴリズム処理を行い、前記ソーラーアレイの目標最大電力点を得るステップと、を含むことを特徴とするソーラーアレイ出力特性に基づく最大電力点追従方法。
続きを表示（約 3,000 文字）【請求項２】
前記ソーラーモジュールの第１開回路電圧を取得するステップは、
前記ソーラーアレイの第２開回路電圧及び前記ソーラーアレイの直列電池の数を取得するステップと、
前記第２開回路電圧及び前記直列電池の数に基づいて、前記第１開回路電圧を決定するステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１開回路電圧を探索ステップサイズとして、前記電圧－電流特性曲線及び前記出力電力特性曲線の局所的な最良点が前記第１開回路電圧を基準量として均等に分布するという分布原理を利用して、前記出力電力特性曲線で探索を行い、第１最大電力点を得るステップは、
前記第１開回路電圧に基づいて、初期点電圧を決定するステップと、
前記初期点電圧、前記第１開回路電圧及び前記直列電池の数に基づいて、最大探索電圧を決定するステップと、
前記初期点電圧及び前記最大探索電圧に基づいて探索範囲を決定するステップと、
前記探索範囲内で、前記電圧－電流特性曲線に基づいて、前記第１開回路電圧を前記探索ステップサイズとして前記出力電力特性曲線で探索を行い、前記第１最大電力点を得るステップと、を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記探索範囲内で、前記電圧－電流特性曲線に基づいて、前記第１開回路電圧を前記探索ステップサイズとして前記出力電力特性曲線で探索を行い、前記第１最大電力点を得るステップは、
前記ソーラーアレイの第１電圧を取得するステップと、
前記第１電圧に基づいて、前記電圧－電流特性曲線で前記ソーラーアレイの第１電流を決定するステップと、
前記第１電圧及び前記第１電流に基づいて、前記ソーラーアレイの第１電力を決定するステップと、
前記探索ステップサイズに基づいて前記第１電圧を更新し、前記ソーラーアレイの更新後の第２電圧及び第２電流を取得するステップと、
前記第２電圧及び前記第２電流に基づいて、前記ソーラーアレイの第２電力を決定するステップと、
前記第２電力と前記第１電力とを比較するステップと、
前記第２電力が前記第１電力よりも大きい場合、前記第２電力を利用して前記第１電力を更新するとともに、前記第２電圧を利用して前記第１電圧を更新し、前記第２電圧を反復して前記最大探索電圧にすると反復を停止し、目標電圧を得るステップと、
前記目標電圧に基づいて、前記出力電力特性曲線で前記第１最大電力点を決定するステップと、を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第２電力と前記第１電力とを比較した後、
前記第２電力が前記第１電力よりも小さい場合、前記電圧－電流特性曲線、前記最大探索電圧及び前記第２電流に基づいて前記ソーラーアレイの第１最大電力を決定するステップと、
前記第１最大電力と前記第１電力とを比較するステップと、
前記第１最大電力が前記第１電力よりも大きい場合、前記探索ステップサイズに基づいて前記第１電圧を更新し、前記ソーラーアレイの更新後の第２電圧及び第２電流を取得するステップ～前記目標電圧に基づいて、前記出力電力特性曲線で前記第１最大電力点を決定するステップを繰り返すステップと、
前記第１最大電力が前記第１電力以下である場合、前記第２電力が前記第１電力に等しいか否かを判断するステップと、
前記第２電力が前記第１電力に等しい場合、前記第２電力に対応する電力点を前記第１最大電力点とするステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１最大電力点に基づいて、粒子群アルゴリズム処理を行い、前記ソーラーアレイの目標最大電力点を得るステップは、
前記第１最大電力点に基づいて、前記出力電力特性曲線で前記ソーラーアレイの第３電圧を決定するステップと、
前記第３電圧に基づいて、各粒子の初期化電圧を決定するステップと、
各前記粒子の前記初期化電圧に基づいて、各前記粒子の第１探索電力を計算するステップと、
各前記第１探索電力に基づいて前記ソーラーアレイの第２最大電力及び第３最大電力を決定するステップと、
各前記粒子の位置及び速度を更新し、第２最大電力が第３最大電力に等しいか否かを判断するステップと、
前記第２最大電力が前記第３最大電力に等しい場合、前記ソーラーアレイの第４電圧及び第３電流を取得するステップと、
前記第４電圧及び前記第３電流に基づいて、前記ソーラーアレイの第３電力を決定するステップと、
前記第３電力が所定の電力範囲を満たすか否かを判断するステップと、
前記第３電力が前記所定の電力範囲を満たす場合、前記第２最大電力に対応する電力点を前記目標最大電力点とするステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
各前記粒子の位置及び速度を更新し、前記第２最大電力が前記第３最大電力に等しいか否かを判断するステップの後、
前記第２最大電力が前記第３最大電力に等しくない場合、更新後の各前記粒子に基づいて、各前記粒子の前記初期化電圧に基づいて、各前記粒子の第１探索電力を計算するステップ～前記第３電力が前記所定の電力範囲を満たす場合、前記第２最大電力に対応する電力点を前記目標最大電力点とするステップを繰り返すステップをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
ソーラーアレイ出力特性に基づく最大電力点追踪装置であって、
前記ソーラーアレイはソーラーモジュールを含み、
前記ソーラーアレイの出力電圧、出力電流及び前記ソーラーモジュールの第１開回路電圧を取得するための取得モジュールと、
前記出力電圧及び前記出力電流に基づいて、前記ソーラーアレイの電圧－電流特性曲線及び出力電力特性曲線を決定するための決定モジュールと、
前記第１開回路電圧を探索ステップサイズとして、前記電圧－電流特性曲線及び前記出力電力特性曲線の局所的な最良点が前記第１開回路電圧を基準量として均等に分布するという分布原理を利用して、前記出力電力特性曲線で探索を行い、第１最大電力点を得るための探索モジュールと、
前記第１最大電力点に基づいて、粒子群アルゴリズム処理を行い、前記ソーラーアレイの目標最大電力点を得るための処理モジュールと、を含むことを特徴とするソーラーアレイ出力特性に基づく最大電力点追踪装置。
【請求項９】
請求項１～７のいずれか１項に記載のソーラーアレイ出力特性に基づく最大電力点追従方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータ命令が記憶されていることを特徴とするコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１０】
互いに通信可能に接続されたメモリとプロセッサを含み、前記メモリにはコンピュータプログラムが記憶され、前記プロセッサは、前記コンピュータプログラムを実行することにより、請求項１～７のいずれか１項に記載のソーラーアレイ出力特性に基づく最大電力点追従方法を実行することを特徴とする電子機器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソーラーアレイの技術分野に関し、具体的には、ソーラーアレイの出力特性に基づく最大電力点追従方法、及び装置に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
ソーラーアレイはソーラー発電システムのエネルギー変換ユニットとして、ソーラー発電の技術分野の研究課題の一つである。ソーラーアレイのＰ－Ｖ出力は複雑な非線形特性を有し、温度や光照射強度などの外部環境の影響を受ける。ソーラーアレイの表層へ光が均一に照射すると、そのＰ－Ｖ出力は単峰特性を呈し、Ｐ－Ｖ曲線にはグローバルな最大電力点が存在する。ソーラーアレイの表層への光照射が均一ではなく、例えばソーラーアレイが落葉や黒雲などの物体に遮られ、ソーラーアレイの表層に影が存在すると、ソーラーアレイのＰ－Ｖ出力が多峰特性を呈し、Ｐ－Ｖ曲線にはいくつかの局所的な最大電力点が存在する。実際の応用には、ソーラーシステムは、対応する制御方法を通じて、ソーラーアレイが常に最大電力を出力するようにし、ソーラーシステムの効率を高める必要があり、上記の制御過程は最大電力点追従（ＭＰＰＴ）である。
【０００３】
従来の最大電力点追従（ＭＰＰＴ）方法の多くは、複雑な数学方法を利用したり、深層学習などを組み合わせたりするため、実現が難しく、実現過程が複雑で、実際に応用されることが難しい。また、ほとんどの方法は、完全なＰ－Ｕ特性曲線をスキャンする必要があり、探索速度が遅い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これに鑑みて、本発明の実施例は、従来技術における最大電力点追従の実現の難度が大きくて、実現過程が複雑で、実際に応用されることが難しく、探索速度が遅いという技術的課題を解決するために、ソーラーアレイの出力特性に基づく最大電力点追従方法、及び装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る技術的解決手段は以下の通りである。
【０００６】
第１態様では、本発明の実施例は、ソーラーアレイ出力特性に基づく最大電力点追従方法であって、前記ソーラーアレイはソーラーモジュールを含み、前記ソーラーアレイの出力電圧、出力電流及び前記ソーラーモジュールの第１開回路電圧を取得するステップと、前記出力電圧及び前記出力電流に基づいて、前記ソーラーアレイの電圧－電流特性曲線及び出力電力特性曲線を決定するステップと、前記第１開回路電圧を探索ステップサイズとして、前記電圧－電流特性曲線及び前記出力電力特性曲線の局所的な最良点が前記第１開回路電圧を基準量として均等に分布するという分布原理を利用して、前記出力電力特性曲線で探索を行い、第１最大電力点を得るステップと、前記第１最大電力点に基づいて、粒子群アルゴリズム処理を行い、前記ソーラーアレイの目標最大電力点を得るステップと、を含むソーラーアレイ出力特性に基づく最大電力点追従方法を提供する。
【０００７】
第１態様を参照し、第１態様の代替的な実施形態では、前記ソーラーモジュールの第１開回路電圧を取得するステップは、前記ソーラーアレイの第２開回路電圧及び前記ソーラーアレイの直列電池の数を取得するステップと、前記第２開回路電圧及び前記直列電池の数に基づいて、前記第１開回路電圧を決定するステップと、を含む。
【０００８】
第１態様を参照し、第１態様の別の代替的な実施形態では、前記第１開回路電圧を探索ステップサイズとして、前記電圧－電流特性曲線及び前記出力電力特性曲線の局所的な最良点が前記第１開回路電圧を基準量として均等に分布するという分布原理を利用して、前記出力電力特性曲線で探索を行い、第１最大電力点を得るステップは、前記第１開回路電圧に基づいて、初期点電圧を決定するステップと、前記初期点電圧、前記第１開回路電圧及び前記直列電池の数に基づいて、最大探索電圧を決定するステップと、前記初期点電圧及び前記最大探索電圧に基づいて探索範囲を決定するステップと、前記探索範囲内で、前記電圧－電流特性曲線に基づいて、前記第１開回路電圧を前記探索ステップサイズとして前記出力電力特性曲線で探索を行い、前記第１最大電力点を得るステップと、を含む。
【０００９】
第１態様を参照し、第１態様の又の代替的な実施形態では、前記探索範囲内で、前記電圧－電流特性曲線に基づいて、前記第１開回路電圧を前記探索ステップサイズとして前記出力電力特性曲線で探索を行い、前記第１最大電力点を得るステップは、前記ソーラーアレイの第１電圧を取得するステップと、前記第１電圧に基づいて、前記電圧－電流特性曲線で前記ソーラーアレイの第１電流を決定するステップと、前記第１電圧及び前記第１電流に基づいて、前記ソーラーアレイの第１電力を決定するステップと、前記探索ステップサイズに基づいて前記第１電圧を更新し、前記ソーラーアレイの更新後の第２電圧及び第２電流を取得するステップと、前記第２電圧及び前記第２電流に基づいて、前記ソーラーアレイの第２電力を決定するステップと、前記第２電力と前記第１電力とを比較するステップと、前記第２電力が前記第１電力よりも大きい場合、前記第２電力を利用して前記第１電力を更新するとともに、前記第２電圧を利用して前記第１電圧を更新し、前記第２電圧を反復して前記最大探索電圧にすると反復を停止し、目標電圧を得るステップと、前記目標電圧に基づいて、前記出力電力特性曲線で前記第１最大電力点を決定するステップと、を含む。
【００１０】
第１態様を参照し、第１態様の又の代替的な実施形態では、前記第２電力と前記第１電力とを比較した後、前記第２電力が前記第１電力よりも小さい場合、前記電圧－電流特性曲線、前記最大探索電圧及び前記第２電流に基づいて前記ソーラーアレイの第１最大電力を決定するステップと、前記第１最大電力と前記第１電力とを比較するステップと、前記第１最大電力が前記第１電力よりも大きい場合、前記探索ステップサイズに基づいて前記第１電圧を更新し、前記ソーラーアレイの更新後の第２電圧及び第２電流を取得するステップ～前記目標電圧に基づいて、前記出力電力特性曲線で前記第１最大電力点を決定するステップを繰り返すステップと、前記第１最大電力が前記第１電力以下である場合、前記第２電力が前記第１電力に等しいか否かを判断するステップと、前記第２電力が前記第１電力に等しい場合、前記第２電力に対応する電力点を前記第１最大電力点とするステップと、をさらに含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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