太阳光发电系统技术方案

在太阳光发电系统中，MPPT效率的提高成为课题。现有的登山法在发生部分遮荫时难以检测出最大电力点。另一方面，在极短时间内检测最大电力点的检测模式在发生部分遮荫时也有效，但如果要减小扼流圈、滤波电容器的值而降低体积和成本，则在短路电流点近旁，控制系统振荡而无法检测出正确的最大电力点。另外在检测模式前后向系统的输出变动大。在本发明专利技术的太阳光发电系统中，在检测模式中进行一边使时间比例逐渐增加而一边驱动开关元件的开环控制，并且在时间比例达到预先设定的最大值时结束检测模式，由此防止振动。另外使检测模式的执行与商用系统的零交叉同步，从而抑制向系统的输出变动。

【技术实现步骤摘要】
太阳光发电系统
本专利技术涉及一种使用电力变换装置对太阳光板的发电电力进行变换，得到希望的电力的太阳光发电系统，特别涉及一种通过控制与太阳光板连接的变换器来检测太阳光板的电力的最大点，使电力变换器（powercondition，PCS）在检测出的最大电力点动作的太阳光发电系统。
技术介绍
太阳光发电系统是通过电力变换器将太阳光板发出的电力变换为商用交流，在家庭内消费或反馈到商用系统的系统。在图4中，实线是表示太阳光板的输出电压Vpv和输出电流Ipv的特性（以下称为“电压-电流特性”）的图表，虚线是表示太阳光板的输出电压Vpv和输出电力Ppv（以下称为“电压-电力特性”）的图表。如在此所述那样，电压-电流特性是以下的非线性的特性，即在输出电压Vpv为0时输出电流Ipv为短路电流Isc，在输出电压Vpv为开路电压Voc时输出电流Ipv为0。另外，电压-电力特性具有在输出电压Vpv为Vpmax时输出电力Ppv为最大电力点Pmax的特性，将最大电力点Pmax时的输出电流Ipv设为Ipmax。在此说明的电压-电流特性、电压-电力特性根据日照条件、温度条件而变化，因此，为了从太阳光板有效地取得电力，需要始终探索该最大电力点Pmax，控制与太阳光板连接的电力变换器，进行跟踪控制以使太阳光板的动作点成为最大电力点。作为最大电力跟踪控制法的一般公知的方法，有登山法。该登山法是以下的方法，即细微地变更电力变换器的输入电压指令值，与之对应地判定太阳光板的发电电力增加还是减少。然后，依照该判定结果决定使下一个电压指令值细微增加变更还是细微减少变更的变更方向，重复进行指令值的细微变更。或者有专利文献1所示的扫描法。该方法具有将电感器和开关元件与太阳光板的2个端子串联连接的电力变换电路，在检测最大电力点时，在使开关元件动作成为第一逻辑状态、即所谓的打开状态，使太阳光板的输出端子之间成为开路状态，并且使开关元件从该开路状态动作成为第二逻辑状态、即所谓的闭合状态，使太阳光板的输出端子之间成为短路状态的过程中检测电压和电流，检测作为它们的乘积即电力成为最大的点。在检测最大电力时，最初将电力变换电路的输入电流的电流指令值Iref0设为0，暂时将太阳光板的电压设为开路电压Voc。然后使电力变换电路的输入电压的指令值Vref0变化为用下式表示的值。Vref0＝Voc-(Voc/to)·t…(式1)Vref0依照公式在时间to之间从Voc开始线性降低。表示出在电力变换电路中，利用PI控制进行反馈控制以使电力变换电路的输入电压即太阳光板电压成为Vref0，来驱动开关元件。该方法能够检测出太阳光板的全部区域中的电流-电压特性，在由于部分遮荫而产生了双峰特性的情况下，也能够确实地检测出最大电力点而进行移动。现有技术文献专利文献专利文献1：WO2012/025593A1
技术实现思路
专利技术要解决的问题上述登山法在日照急剧变化的情况下响应性有可能变慢。另外，有可能无法应对在太阳光板发生部分遮荫的情况下产生的双峰特性。另外，专利文献1所示的扫描法在检测最大电力点时通过基于PI控制的反馈控制来使太阳光板的电压即输入电压指令值变化。太阳光板在短路电流点近旁具有电压变化相对于电流变化（dV/di）大的特性，因此如果要减小扼流圈的值来降低体积和成本，则在短路电流点近旁，太阳光板的电压会因扼流圈脉动电流而有很大变动，有可能造成输入电压控制系统振荡而无法检测出正确的最大电力点。另外，在扫描法中，在检测最大电力点时将Iref0设为0，由此移动到太阳光板的开路电压Voc点，来自电力变换电路的输出电力成为0。接着，随着改变Vref0，输出电力从0开始经过最大电力后再次减少，在Vref0成为0时电流成为短路电流Isc，输出电力成为0。在这样从系统联系逆变器侧看时，在检测最大电力时输出电压有很大变化，因此系统的电压变动等有可能对系统产生不良影响。本专利技术的目的在于，提高太阳光发电系统的最大电力点跟踪方式的响应性。另外，即使在太阳光板产生部分遮荫的情况下，也正确地求出最大电力点。另外，尽量减小电力变换电路的扼流圈、输入滤波电容的电容来降低体积和成本。另外，抑制系统联系逆变器的急剧输出变动而谋求系统的稳定。解决问题的技术方案为了解决上述问题，在权利要求1的太阳光发电系统中，具备：太阳光板；电力检测单元，其检测该太阳光板的输出电力；电力变换单元，其输出通过开关元件的开关动作对上述太阳光板的输出电压进行变换后的电压的电力；控制单元，其输入上述电力检测单元的输出，并且控制上述开关元件，上述控制单元使驱动上述开关元件的时间比例在0%和预定的上限值之间变化，在该过程中检测上述太阳光板的最大电力点。专利技术效果根据本专利技术，能够提高太阳光发电系统的最大电力点跟踪方式的响应性。另外，即使在太阳光板产生部分遮荫的情况下，也能够正确地求出最大电力点。另外，能够尽量减小电力变换电路的扼流圈、输入滤波电容的电容来降低体积和成本。另外，能够抑制系统联系逆变器的急剧输出变动来谋求系统的稳定。附图说明图1是表示实施例1的电路结构的图。图2是表示实施例1的输入滤波器的电路结构的图。图3是表示实施例1的动作的各部波形。图4是表示太阳光板的特性的图。图5是表示电力变换器的PN电压和占空比最大值Dmax之间的关系的图。图6是实施例1的检测模式下的各部的波形。图7是实施例2的检测模式下的各部的波形。图8是实施例3的各部的波形。具体实施方式使用图1～图8说明本专利技术的太阳光发电系统的实施例。[实施例1]使用图1～图6说明实施例1的太阳光发电系统。图1是表示本实施例的太阳光发电系统的电路结构。在图1中，1是太阳光板，2是电力变换器，3是商用系统，在电力变换器2的内部，具有输入滤波器4、DC-DC变换器7、系统联系逆变器12、控制电路14。在DC-DC变换器7中，8是电感值为200～800μH左右的扼流圈，9是功率MOSFET，10是升压二极管，11是电容器，13是电流传感器，15a、15b是分压电阻，24是驱动器。另外，在控制电路14中，16是时间比例产生器，17是模式切换器，18a、18b是减法器，19a、19b是PI控制模块，20是乘法器，21a、21b是AD变换器，22是PWM电路，23是最大值判定电路，25是输入电压指令值（Vref）。如图1所示，太阳光板1的两端与电力变换器2的内部的输入滤波器4的输入侧端子连接，输入滤波器4的输出侧端子与DC-DC变换器7的输入侧端子连接，DC-DC变换器7的输出侧端子与系统联系逆变器12的输入侧端子连接。系统联系逆变器12的输出侧端子与电力变换器2的外部的商用系统3连接。在此，详细说明DC-DC变换器7的内部。扼流圈8的输入侧端子与输入滤波器4的正极的输出侧端子连接，扼流圈8的输出侧端子与功率MOSFET9的漏极连接。另外，将输入滤波器4的负极的输出侧端子和功率MOSFET9的源极连接。并且，在DC-DC变换器7的内部，在输入滤波器4的输出侧端子的两端上连接有分压电阻15a、15b的串联体。在功率MOSFET9的漏极上连接有升压二极管10的阳极。在升压二极管10的阴极和功率MOSFET9的源极之间连接有电容器11。电容器11的两端与位于DC-DC变换器7外部的系统联系逆变器12连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳光发电系统，其具备：太阳光板；电力检测单元，其检测该太阳光板的输出电力；电力变换单元，其输出通过开关元件的开关动作对上述太阳光板的输出电压进行变换后的电压的电力；控制单元，其输入上述电力检测单元的输出，并且控制上述开关元件，该太阳光发电系统的特征在于，上述控制单元使驱动上述开关元件的时间比例在0%和预定的上限值之间变化，在该过程中检测上述太阳光板的最大电力点。

【技术特征摘要】
2012.06.22 JP 2012-1403271.一种太阳光发电系统，其具备：太阳光板；电力检测单元，其检测该太阳光板的输出电力；电力变换单元，其输出通过开关元件的开关动作对上述太阳光板的输出电压进行变换后的电压的电力；控制单元，其输入上述电力检测单元的输出，并且控制上述开关元件，该太阳光发电系统的特征在于，上述控制单元开环地控制上述开关元件，并且使驱动上述开关元件的时间比例在0％和预定的上限值之间变化，在该过程中检测上述太阳光板的最大电力点。2.根据权利要求1所述的太阳光发电系统，其特征在于，上述预定的上限值是80％～90％。3.根据权利要求1或2所述的太阳光发电系统，其特征在于，在使驱动上述开关元件的时间比...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶田玲彦，大久保敏一，仁木亨，内山利之，
申请(专利权)人：日立空调·家用电器株式会社，
类型：发明
国别省市：