太阳能光发电系统、利用太阳能光发电系统的控制装置、以及控制方法及其程序制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种不管电力转换电路中是否包含扼流圈，都可以进行控制，即使照向太阳能电池板的日照光有部分影子，也能有效率的供给电力的光发电系统、控制装置、控制方法以及程序。控制装置（25）内的最大电力检测部（253）在最大电力检测模式下，使电力转换电路（比如直流－直流转换器）（24）内的场效应管（ＭＯＳＦＥＴ）（242）进行动作，使太阳能电池板（11）的两端呈开路状态。之后，最大电力检测单元（253）使太阳能电池板（11）的两端呈短路状态，并监测出从开路状态到短路状态期间的太阳能电池板（11）的输出电力，检测出最大电力Ｐｍａｘ，在检测最大电力Ｐｍａｘ时，将太阳能电池板（11）的电压ＶＰＶ作为最佳电压Ｖｏｐ。追踪动作模式下，控制装置（25）将最佳电压Ｖｏｐ作为基准信号，对场效应管（ＭＯＳＦＥＴ）（242）进行ＰＷＭ控制。反复进行上述最大电力检测模式以及追踪动作模式的动作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种根据入射光进行发电的光发电单元，特别是利用太阳能光单元转换发电电力的技术。特别的,本专利技术适用于最大电力点跟踪(M P PT:Max imum PowerPoint Trackin g )控制机构,能够更有效地转换太阳能电池板的输出电力。
技术介绍
多个太阳能电池(s olar cell s )组装构成太阳能电池板,太阳能光发电系统提供利用太阳能电池板负荷的发电电力。太阳能电池根据入射的太阳光的日照强度及周围温度，其输出电力发生变化，最大电力动作点也发生很大变化。因此，对随着日照强度的状况发生变动的太阳能电池板的最大输出电力进行检测的最大电力点跟踪(以下简称MP P T)控制机构被提出。而且，太阳能电池板负荷连接的电网连接型太阳能光发电系统中，探索太阳能电池板的最大输出电力，即利用所谓的“登山法”的M P P T控制(例如，专利文献1，特开平7-234733号公报)被提出。上述M P P T控制中，为了探索出精度更优的太阳能电池板的电力最大点，在控制运算装置中，使施加在电力转换机构直流一直流(D C-D C )转换器内的开关元件的栅极的脉冲幅度的变化幅度小些即可。然而，为了使脉冲幅度的变化幅度变小，需要提高直流一直流(D C-D C )转换器的开关频率，或者过度提高控制运算装置的处理能力。要实现上述目的，在技术，价格等方面实用性有限制。例如，为了缩小脉冲幅度的变化幅度，则探寻在太阳能电池板上照射的日照强度的变化对应的最大电力点比较费时间，应答性有问题，且提高电力转换的效率也有界限。另一方面，为了使应答性更好，使施加在开关元件的栅极的脉冲幅度的变化幅度加大。稳定状态下电力大幅度震动会降低电力获取的效率。本专利技术者设计该专利技术时，利用电网连接型对已经实用化的控制机构进行改良(例如，专利文献2，专利第4294346号)。下面将对专利文献2中所述的专利技术概要进行说明。最大电力检测模式中，控制构成直流一直流(D C-D C)转换器的开关元件，使构成直流一直流(D C-D C )转换器的感应器内流动的太阳能电池板的输出电流从零到短路发生变化，瞬时扫描太阳能电池板的电流 电压(I—V)特性。接下来，追踪动作模式下，将检测出的太阳能电池板的输出电流作为最合适的太阳能电池电流，控制直流一直流(D C-D C)转换器内的开关元件。并将所述最合适的太阳能电池电流作为基准信号追踪太阳能电池板的输出电流，用得到的最大电力动作点进行追踪控制动作。这样，检测最大电力的最大电力检测模式的动作和在检测出的最适合的太阳能电池电流中进行追踪动作的追踪动作模式交互进行。最大电力检测模式和追踪动作模式相互交替重复操作，确切且严格的追求最大电力点。可以实现追踪得到的最大电力点对应的最佳太阳能电池电流的电力输出控制。(在先技术文献)专利文献专利文献1:特开平7 - 234733号公报专利文献2:专利第4294346号
技术实现思路
(专利技术要解决的课题)根据专利文献2所述的专利技术，对直流一直流(D C - D C)转换器内装的开关元件进行开、关操作，使直流一直流(D C-D C )转换器内装的流经感应器的太阳能电池电流从零到短路发生变化。这个过程必须使用感应器。然而，利用M P P T控制机构，构成更有效地太阳能光发电系统的时候，优选能够使用各种形态的电力转换机构，而非必须使用感应器的电力转换机构。而且，有望找到这种能够适用各种形态的电力转换机构的控制方法以及控制装置。本专利技术者还发现，太阳能电池板上有部分影子的时候，或者太阳能电池板混合使用的时候，太阳能电池板的输出电力会产生多个峰值，会有向低峰值追踪的动作发生。因此，在这种状态下，能够适用于各种形态的电力转换机构，还可以发现有效的能够控制的控制方法以及控制装置。此外，不仅限于专利文献2所示例的通过负荷的变动进行追踪动作的电网连接型的太阳能光发电系统，独立型的太阳能光发电系统效率也很高，也能发现能够适用各种形态的电力转换机构的控制机构以及控制装置。以上是有关课题以及与之对应的要求，以其光发电单元为例，介绍了示例中的太阳能电池板。使用与入射光对应产生电力的其他的光发电单元的光发电控制系统也一样。本专利技术为实现上述示例要求或者课题提供光发电系统。本专利技术提供与该光发电控制系统适合的能够应用的电力转换装置。本专利技术提供使用该电力变换装置的太阳能光发电系统能够应用的控制装置。本专利技术还提供其控制方法及其程序。(解决课题的方法)本专利技术如图3所示，以下面的思想技术为基础。( I)整体动作模式根据状况改变光发电单元。例如，根据太阳能电池板的输出电力，将最大电力检测模式的动作(图3，步骤I)与追踪动作模式的动作(图3，步骤2)连续且周期性的进行反复交替。(2)最大电力检测模式(步骤1)，检测当时太阳能光发电单元的最合适的电力，追求与最合适的电力对应的最合适的动作电压。(3)追踪动作模式(图3，步骤2)，以得到的最合适的动作电压为基准电压操作电力转换机构。本专利技术的光发电系统包含:光发电单兀，与入射光对应发生电力；电压检测机构，检测光发电单元的输出电力电压；电流检测机构，检测所述光发电单元的输出电流，或者电力检测机构，检测光发电单元的输出电力；电力转换机构，与包含开关元件的该开关元件的开关动作对应，转换所述光发电单兀的输出电压，并且输出电压的电力；以及控制机构。其中，控制机构交替进行最大电力检测模式的控制动作以及追踪动作模式的控制动作，在两种模式下通过控制所述开关元件控制所述电力转换机构的转换动作。所述控制机构，在所述最大电力检测模式下，进行以下控制:( a )对所述电力转换机构内的所述开关元件在第I的逻辑状态下进行动作，使所述光发电单元的输出端子之间呈开路状态，( b )从该开路状态到将所述开关元件在第2的逻辑状态下动作而使所述光发电单元的输出端子之间呈短路状态的过程中，检测出作为通过所述电压检测机构检测出的电压与通过所述电流检测手段检测出的电流的乘积的电力，或者检测出通过所述电力检测机构检测的电力成为最大的电力最大点，将检测到所述最大电力时的通过所述电压检测机构检测出的电压作为最佳输出电压。所述控制机构进行以下控制:在所述追踪动作模式下，将所述最佳输出电压作为基准电压，使所述开关元件进行动作，从而使该基准电压与通过所述电压检测机构检测出的电压的差为O或接近O。根据本专利技术，可以提供进行所述控制处理的控制装置。根据本专利技术，可以提供所述控制装置下进行动作的控制方法及其程序。(专利技术的效果)根据本专利技术，并非必须在电力转换机构内使用感应器，而是能够使用各种形态的电力转换机构。此外，根据本专利技术，可以得到能够适用于各种形态的电力转换机构的控制机构以及控制装置。另外，根据本专利技术，光发电单元产生部分影子的情况或者光发电单元混合使用的时候，即使光发电单兀的输出电力产生多个峰值，也能适用于各种形态的电力转换机构。并且能够找出有效地可以控制的控制方法以及控制装置。本专利技术能够寻找出进行追踪负荷变动动作的电网连接型的光发电系统，或者是独立型的光发电系统，也很高效并且能够适用于各种形态的电力转换机构的控制机构以及控制装置。本专利技术中的光发电单元，不仅适用于太阳能电池板，同样能够适用于与入射光对应发生电力，使用其他的光发电单元的光发电控制系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.27 JP 2010-1913571.种光发电系统，其特征在于，包含: 光发电单兀，与入射光对应产生电力； 电压检测机构，检测所述光发电单元的输出电压； 电流检测机构，检测所述光发电单元的输出电流，或者电力检测机构，检测所述光发电单元的输出电力； 电力转换机构，包含开关元件并与该开关元件的开关动作对应而转换所述光发电单元的输出电压，并输出电压的电力； 控制机构，最大电力检测模式的控制动作与追踪动作模式的控制动作进行相互交替，控制两种模式下所述开关元件，从而控制所述电力转换机构的转换动作， 所述控制机构， 在所述最大电力检测模式下， 使所述电力转换机构内的所述开关元件在第I逻辑状态下进行动作，并使所述光发电单元的输出端子之间呈开路状态， 从该开路状态到使所述开关元件在第2逻辑状态下进行动作，并使所述光发电单元的输出端子之间呈短路状态的过程中，检测出作为通过所述电压检测机构检测出的电压与通过所述电流检测手段检测出的电流的乘积的电力，或者检测出通过所述电力检测机构检测的电力成为最大的电力最大点，将检测到所述最大电力时的通过所述电压检测机构检测出的电压作为最佳输出电压， 在所述追踪动作模式下， 将所述最佳输出电压作为基准电压，使所述开关元件进行动作，从而使该基准电压与通过所述电压检测机构检测出的电压的差为O或接近O。2.据权利要求1所述的光发电系统，其特征在于，所述电力转换机构包含直流一直流转换器，所述直流一直流转换器包含所述开关元件，所述开关元件对所述光发电单元的输出端子之间进行开关。3.据权利要求1所述的光发电系统，其特征在于，所述电力转换机构包含逆变器，所述逆变器包含所述开关元件，所述开关元件对所述光发电单元的输出端子之间进行开关。4.据权利要求1所述的光发电系统，其特征在于，所述电力转换机构包含: 直流一直流转换器，以使所述光发电单元的输出端子之间的电压维持为一定的方式进行动作； 逆变器，包含设置在直流一直流转换器的后段并与负荷对应被控制的所述开关元件， 所述控制机构包含: 第I控制机构，控制所述直流一直流转换器，以及； 第2控制机构，控制所述逆变器。5.据权利要求r4中任意一项所述的光发电系统，其特征在于，利用在所述最大电力检测模式下检测出的最佳输出电压，补正登山法的动作点。6.种控制装置，其特征在于，适用于以下的光发电控制系统，所述光发电控制系统包含:光发电单兀，与入射光对应产生电力；电压检测机构，检测所述光发电单兀的端子电压；电流检测机构，检测所述光发电单元的输出电流，或者电力检测机构，检测所述光发电单元的输出电力；电力转换机构，包含开关元件并与该开关元件的开关动作对应而转换所述光发电单兀的输出电压，并输出电压的电力， 该控制装置进行以下控制:最大电力检测模式的控制动作与追踪动作模式的控制动作交替进行，在两种模式下，控制所述开关元件而控制所述电力转换机构的转换动作， 该控制装置，在所述最大电力检测模式下， 对所述电力转换机构内的所述开关元件在第I逻辑状态下进行动作，使所述光发电单元的输出端子之间呈开路状态， 从该开路状态到使所述开关元件在第2逻辑状态下进行动作，并使所述光发电单元的输出端子之间呈短路状态的过程中，检测出作为通过所述电压检测机构检测出的电压与通过所述电流检测手段检测出的电流的乘积的电力，或者检测出通过所述电力检测机构检测的电力成为最大的电力最大点，将检测到所述最大电力时的通过所述电压检测机构检测出的电压作为最佳输出电压， 在所述追踪动作模式下， 将所述最佳输出电压作为基准电压，使所述开关元件进行动作，从而使该基准电压与通过所述电压检测机构检测出的电压的差为O或接近O。7.据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置包含: 最大电力检测机构，在所述最大电力检测模式下进行动作，监测作为通过所述电压检测机构检测出得电压与通过所述电流检测机构检测出的电流的乘积的电力，检测出最大电力，并检测出与该检测出的最大电力对应的最佳电压； 保持机构，保持所述检测出的最佳电压； 基准信号生成机构，生成第I的基准信号以及第2的基准信号；所述第I的基准信号，在所述最大电力检测模式下进行动作，从该最大电力检测模式的开始时点到使所述光发电单元的输出端子之间呈开路状态期间，使所述电力转换机构内的所述开关元件在第I逻辑状态下进行动作；所述第2的基准信号，在从所述开路状态到使所述光发电单元的输出端子之间呈短路状态期间，从所述开路状态时的从所述光发电单元的输出端子按照规定的比率降低； 第I控制运算机构，在所述最大电力检测模式下，计算出从所述基准信号生成机构输出的所述的第I基准信号以及第2的基准信号与通过所述电压检测机构检测出的电压的差，与该差对应生成控制信号； ...

【专利技术属性】
技术研发人员：板子一隆，
申请(专利权)人：学校法人几德学园，
类型：
国别省市：