太阳能发电系统的电力控制装置制造方法及图纸

在太阳能发电系统的电力控制装置中，读出太阳能电池板的输出电压和输出电流。在正常状态下，进行ＭＰＰＴ控制，从而太阳能电池将在最大输出点工作，其中太阳能发电系统用于转换太阳能电池板所发电力，并向负载提供转换电力。如果太阳能电池板的输出功率超过了预定功率，则对功率转换装置进行控制，以便增加太阳能电池板的输出电压，从而限制了太阳能电池板的输出功率。因此，电力控制装置防止了输出过载功率。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能发电系统的电力控制装置。众所周知，太阳能发电系统包括太阳能电池阵列和电力控制装置。太阳能电池阵列将日光转换为电能。电力控制装置将太阳能电池阵列所发的电力转换为与负载相匹配的状态，并向负载供电。由于太阳能电池阵列所发电力变化显著(取决于太阳辐射量和温度以及太阳能电池的工作电压和电流)，所以为了在所有时刻都能从太阳能电池阵列中提取最大电力，电力控制装置进行最大电力点跟踪控制(以下称为“MPPT”控制)，以便调整太阳能电池阵列的负载。鉴于太阳能电池最大电力点的电力Pmax近似与太阳辐射量成正比，当太阳辐射较强时，存在电力控制装置输出过载功率的危险。众所周知，有两种方法用于防止过载功率。方法一提供电力控制装置输出值上限，并将电力控制装置的输出电流限制在预定值内，从而保护电力控制装置构件避免过载电流。方法二读出电力控制装置的输出功率，并以不超过预定值的方式控制输出功率。但是，以上方法具有明显的缺陷。具体而言，对于将输出电流限制在固定值的电力控制装置，在输出电压并不完全取决于电力控制装置的情况下(例如，以负载方式连入了商业AC电力系统)，有时电力控制装置的输出电压会变化，并且超过额定电压。因此，即使限制输出电流，有时电力控制装置的输出电压也会超过额定功率。当电力控制装置的输出功率很大时，在装置内会产生较多热量，必须对电力控制装置的构件进行热保护。因此，本专利技术的目的在于防止太阳能发电系统中的电力控制装置输出过高功率。本专利技术的另一目的在于通过防止输出过高功率，对电力控制装置构件进行热保护。根据本专利技术，通过提供电力控制装置(该装置用于将太阳能电池的输出电力供应给负载)实现上述目的。该电力控制装置包括转换装置(将太阳能电池的输出功率转换为与负载匹配的功率)、读出装置(读出太阳能电池的输出电压和输出电流)、设置装置(根据读出的输出电压和输出电流设置太阳能电池的工作电压)和控制装置(以使太阳能电池的输出电压变为固定工作电压的方式，控制转换装置的操作)。其中，在所读取的输出电压和输出电流之积大于预定值时，设置装置就将工作电压增加一预定电压值。根据本专利技术，通过提供电力控制装置(该装置用于将太阳能电池的输出电力供应给负载)实现上述目的。该电力控制装置包括转换装置(将太阳能电池的输出功率转换为与负载匹配的功率)、读出装置(读出太阳能电池的输出电压和输出电流)、指示装置(根据所读取的输出电压和输出电流指示太阳能电池的状态)、和控制装置(根据指示装置的指示，控制转换装置的操作)。其中，在所读取的输出电压和输出电流之积小于等于预定值时，指示装置指示太阳能电池的工作电压，并且控制装置以使太阳能电池的输出电压达到指示工作电压的方式，控制转换装置的操作。在所读取的输出电压和输出电流之积超过预定值时，指示装置指示增加太阳能电池的工作电压，并且命令控制装置抑制(输出)功率，同时控制装置以下述方式控制转换装置的操作，即通过将所指示的工作电压增加一预定值，使太阳能电池的输出电压达到控制电压。根据本专利技术，通过提供电力控制装置(该装置用于将太阳能电池的输出电力供应给负载)实现上述目的。该电力控制装置包括转换装置(将太阳能电池的输出功率转换为与负载匹配的功率)、第一读出装置(读出转换装置的输出功率)、第二读出装置(读出太阳能电池的输出电压和输出电流)、设置装置(根据读出的太阳能电池的输出电压和输出电流设置太阳能电池的工作电压)和控制装置(根据固定工作电压和所读出的转换装置的输出功率，通过控制转换装置的操作，控制太阳能电池的输出电压)。根据以下说明和附图，本专利技术的其他功能和优点将是显而易见的，其中所有附图中的相同参考字符表示相同或相似部分。所有附图(它们被插入到说明书中构成部分说明书)、本专利技术的示例实施方式连同以下说明用于解释本专利技术的原理。附图说明图1是一个框图，说明太阳能发电系统的结构，该系统采用了根据本专利技术第一实施方式的电力控制装置；图2是一个流程图，用于描述图1中所示电压设置装置实现电压设置方法的细节；图3是一个框图，说明太阳能发电系统的结构，该系统采用了根据本专利技术第二实施方式的电力控制装置；图4是一个流程图，用于描述图3中所示电压设置装置实现电压设置方法的细节；图5是一个图形，说明在某种太阳辐射条件下，太阳能电池板的输出特征曲线；图6是一个框图，说明太阳能发电系统的结构，该系统采用了根据本专利技术第三实施方式的电力控制装置；图7是一个流程图，说明图6所示的控制器进行电力控制的过程。现在将参照附图详细说明根据本专利技术的电力控制装置的最佳实施方式。图1说明了太阳能发电系统的结构，该系统采用了根据本专利技术的电力控制装置。如图1所示，该系统包括产生电力的太阳能电池板1，功率转换装置2转换太阳能电池板1产生的电力，并以与负载3匹配的状态供电。经过转换产生的电力供给负载3。通过以并行/串行方式排列组合采用非晶硅、晶体硅或复合半导体的多个太阳能电池，可以得到太阳能电池板1，其中，将电池排列成阵列以便得所需输出电压和电流。功率转换装置2可以是DC/DC转换器或电压反馈自激DC/AC反相器，反相器采用自断开类型的切换设备，如功率晶体管、功率MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)或栅电路断开可控硅(GTO)。通过改变供给功率转换装置2的切换设备的栅脉冲的开/关比(以下也称为占空比)，可以控制功率转换装置2的输出(包括功率、电压、频率等等)。例如，负载3可为电子加热器、电动机或商业AC电力系统。在负载3为商业AC电力系统的情况下，即，在栅极引线(grid connection)太阳能发电系统的情况下，接到商业AC电力系统的太阳能发电系统的电力是不受限制的。因此，对于从太阳能电池板1中提取最大电量，以上构造是非常理想的。电压传感器4和电流传感器5对太阳能电池板1的输出电压和输出电流进行采样。电压传感器4以数字数据方式输出一电压信号，该信号表示太阳能电池板1的输出电压。该信号进入电压设置装置6和控制器7。电流传感器5以数字数据方式输出一电流信号，该信号表示太阳能电池板1的输出电流。该信号进入电压设置装置6。根据作用到电压设置装置6的电压信号和电流信号，电压设置装置6决定电压设置值。利用微型计算机(由CPU、RAM、ROM、输入/输出装置等组成)进行控制能够实现电压设置装置6。控制器7以如下方式调整上述占空比，即太阳能电池板1的输出电压为电压设置装置6决定的电压设置值，同时根据该占空比，控制器7产生PWM脉冲。PWM脉冲为栅脉冲，用于驱动功率转换装置2中切换设备的栅。基于比例积分(PI)控制的反馈控制系统可以作为一种占空比调整方法。产生PWM脉冲的方法包括三角波比较法和滞后比较器法。可通过模拟电路或数字电路组成控制器7。在控制器7为数字电路的情况下，控制器7由CPU或DSP构成，并且可由单一计算机实现以便与电压设置装置6一起进行控制。因此，为了控制太阳能电池板1的输出电压，要控制功率转换装置2的输出。现在参照图2的流程图，详细说明电压设置装置6进行电压设置的方法。在步骤S00进行初始设置。具体而言，将初始工作点电压设置为V0，将电压搜索步长设置为dV，将电压搜索方向设置为减小方向，将功率界限值(即从太阳能电池板1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力控制装置，用于为负载提供太阳能电池输出的电力，包括： 转换装置，用于将太阳能电池输出电力转换为与负载相符的电力； 读出装置，用于读出太阳能电池的输出电压和输出电流； 设置装置，用于根据读出的输出电压和输出电流设置太阳能电池的工作电压；和 控制装置，用于以使太阳能电池的输出电压变为设置工作电压的方式，控制所述转换装置的操作； 其中，所述设置装置在读出的输出电压和输出电流之积大于预定值情况下，将工作电压增加一预定电压量。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：黑神诚路，深江公俊，竹原信善，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]