單軸追日發電量最佳化控制原理為利用2.1節所介紹的單軸追日的機構平台，
增加量測搭載在上面太陽電池的發電狀況，進行停駐角度的調整控制，使其獲得最 大發電量，稱之為單軸追日最大功率發電控制。
單軸追日最大功率發電控制方法應用於自用型的太陽光電系統(含蓄電池)，採 近最大功率點操作設計 [14]，有別於傳統最大功率追蹤控制器需額外加裝控制器，
增加系統成本。nMPPO將太陽電池與蓄電池特性進行匹配，其操作電壓通常設定 在蓄電池的高低電壓，以保護蓄電池不會過放或飽充，如2.2.1節所述。
單軸追日裝置為可轉動的平台，透過轉動太陽板來躲避或減小遮陰面積來降 低發電損失，藉以獲得最佳總發電量，而其靈活度遠高於 1A-3P 技術(僅固定的三 個停駐角)。此控制技術不管有無遮陰，都可以搜尋到一個使太陽電池產生最大發 電功率的停駐角度(天空視角)，如圖 3.1-1 所示。
圖 3.1-1 單軸追日最佳發電控制概念
圖 3.1-2 太陽光抵達太陽電池表面的變化示意圖
太陽運行角度則隨早晚時間移動(東西向)，隨季節緩慢改變(南北向)，為了找 出單軸追日最佳發電控制方式，必須先了解太陽光在抵達太陽電池前所遇到的環 境干擾。
太陽光在進入大氣層前是直射光，一進入大氣層便受到大氣的吸收、漫射、繞 射，抵達地面時又受到地表上各種阻擋物的反射，如圖 3.1-2 所示。圖中實線箭頭 代表太陽光無受到任何干擾，虛線箭頭則代表太陽光受到大氣及各種阻擋物所影 響產生不同變化，現象非常複雜，變化性也相當地高。故在探討單軸追日最佳發電 控制時，必須先掌握「環境因素」以及「價值函數」，才得以擬定控制策略。
(1) 環境變因探討
本研究將影響入射至太陽電池表面太陽輻射的環境變因分成三大類，如圖 3.1-2 所示：
A 類(固定不變)：建築、物體、山、地形
B 類(定型變化)：太陽運行角度、季節變化、相鄰 1A-MPG 機座的互相干擾 C 類(隨機變化)：天氣變化(雲朵、水氣)、汙染物、飛行物
因此，在尋求最佳追蹤控制邏輯時，將優先處理 A 類與 B 類的環境變因，至 於 C 類變因發生時間快而不定，不易掌握，因此一動不如一靜，條件成熟時才進 行處理(例如強烈白雲堆反射出現時，也可能提升發電量，德國慕尼黑展覽中心的
(2) 價值函數探討
因每一座 1A-MPG 安裝環境都不同，因此無法以統一的控制系統來運作，故 本研究將採用智能化控制，設計一系列標準的轉動動作，對每一座 1A-MPG 定期 進行線上識別(on-line identification)，以找出運作模型，求出最佳條件再加以控制停 駐角度。實務上，1A-MPG 可能並排安裝，如果受限於建築空間使相隔距離不足，
相鄰機座便可能產生互相干擾，如圖 3.1-3 所示，這也是遮陰的一種。
圖 3.1-3 相鄰1A-MPG機座產生互相干擾情形
根據本團隊成員鄭宏彥 [4]所推算出的價值函數，經過簡化並代入後，可將第 一系統及第二系統的價值函數分別寫成(3.1-1)及(3.1-2)：
Pt = P1(θ1,θ2) + P2(θ1,θ2,θ3) + P3(θ2,θ3)
= VbatI1(θ1,θ2) + VbatI2(θ1,θ2,θ3) + VbatI3(θ2,θ3) (3.1-1)
Pt = P1(θ1) + P2(θ2,θ3) + P3(θ2,θ3)
= VbatI1(θ1) + VbatI2 (θ2,θ3) + VbatI3(θ2,θ3) (3.1-2)
上式中 θ1，θ2，θ3代表三個相鄰機座 1A-MPG 太陽能板的法角與地面法線的 法(direct search method)、最大功率追蹤法(maximum-power tracking method) [4]。而 本研究將針對直接搜索法進行最佳發電研究，以下將針對直接搜索法進行更詳盡
束後經由控制器所記錄的電流值，找出最大電流所對應之停駐角度，再以控制器調 整至該角度，即完成No.1控制，接著No.2、No.3重複進行前述動作；下午時間都依 序停駐在朝西50°傾角，由最西邊no.3開始動作，轉至最東邊50°傾角，轉動過程中 如同上午及中午時間的控制方式，先針對No.3進行控制，接著No.2、No.1重複進行 一系列動作。如圖 3.1-5所示。
圖 3.1-5 直接搜索法控制流程圖
本研究採智能化搜索，為了減少產生不可預測之環境變因，所使用之直接搜索 法皆包含本團隊成員楊煌偉 [5]對C類環境變因作修正之控制方法。然而，其判斷 方法是利用鄰座靜止1A-MPG進行判斷是否產生C類環境變因，但因容易受到鄰座 轉動時所產生的遮陰互相干擾進而導致誤判，因此本研究將判斷基準點修正為較 遠的單軸裝置，以減少誤判情形，例如：在上午時段，No.1在搜索的過程中，同時 記錄No.3的電流值變化，若是No.3電流值變化過大，則判定此次搜索結果無效，則 以1A-3P作為停駐角度。
另一方面，針對「直接搜索法」耗能進行探討。搜索採每小時一次的方式，一 天共九次，每次皆由東50°至西50°(或西50°至東50°)，完成一次轉動需時約20秒，
馬達耗電15 W，每座每次耗能300 J，因此每天九次共2.7 kJ (單一座)；若是使用單 軸三角度(1A-3P)一日追蹤三次，每次耗能180 J，一日的總耗能為540 J。在台北，
460 Wp太陽電池如採用水平固定式安裝平均每天可發電約1.26 kWh，假設1A-MPG 與1A-3P皆可提高發電量約25%以上 [10]，約315 Wh。台大陳冠宇證明單軸轉動耗 電量遠小於1A-MPG的發電提升量 [16]，因此單軸提高的發電量1,134 kJ遠遠大於 馬達轉動所產生耗能2.7 kJ。
然而，單軸裝置在長時間的頻繁轉動下，磨耗率相當地高。為此本研究將致力 於在減少蒐索頻率的同時，又能維持系統發電量的最佳控制方法，以減少單軸裝置 的磨耗率以及其產生的耗能，如 3.2、3.3、3.4 節所述。