專利名稱：太陽能發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能發(fā)電裝置，尤其是涉及讓太陽能電池的工作點(diǎn)跟蹤最大功率點(diǎn)的太陽能發(fā)電裝置。
用于太陽能發(fā)電裝置的太陽能電池的輸出電壓-輸出電流特性，由圖4(A)所示的曲線表示。太陽能電池的輸出電壓-輸出功率特性，由圖4(B)所示的曲線表示。上述曲線表明，在太陽能電池的輸出電壓從0V到既定電壓為止的區(qū)間，輸出功率逐漸增加，一旦超過該既定電壓，輸出功率就逐漸減小。在上述既定電壓下的輸出功率為該太陽能電池的最大功率，將上述既定電壓下太陽能電池的工作點(diǎn)稱為該太陽能電池的最大功率點(diǎn)Pm。
眾所周知，作為具有這種特性的太陽能電池的輸出最大功率控制，有讓太陽能電池的工作點(diǎn)總跟蹤最大功率點(diǎn)Pm的最大功率跟蹤控制(以下稱作MPPT(Maximum Power Point Tracking)控制)。
此MPPT控制是以一定的時(shí)間間隔對(duì)作為太陽能電池工作電壓控制目標(biāo)值的電壓指令值進(jìn)行微小變化，對(duì)此時(shí)的太陽能電池的輸出功率進(jìn)行測量并與前一次的測量值進(jìn)行比較，總讓上述電壓指令值朝著輸出功率變大的方向變化，由此，使太陽能電池的工作點(diǎn)靠近最大功率點(diǎn)(最佳工作點(diǎn))。
以往，在實(shí)施此種MPPT控制時(shí)，為了在太陽能電池起動(dòng)時(shí)使太陽能電池的工作點(diǎn)短時(shí)間內(nèi)達(dá)到最大功率點(diǎn)，根據(jù)使用太陽能電池的種類，分別設(shè)定作為固定值的假想(虛擬)最佳工作電壓、MPPT最小電壓VL及MPPT最大電壓VH，并進(jìn)行MPPT控制，使輸出功率只在從MPPT最小電壓VL到MPPT最大電壓VH的范圍內(nèi)達(dá)到最大。
但是，太陽能電池的輸出電壓-輸出功率特性并非只由太陽能電池的種類決定，還根據(jù)季節(jié)變化等引起的太陽能電池周圍的溫度變化及日射量的不同而變化。即，如圖5所示，輸出電壓-輸出功率特性隨著太陽能電池周圍溫度變高，向最佳工作電壓減小的方向變化。再有，輸出電壓-輸出功率特性在日射量增加時(shí)，向最佳工作電壓增大的方向變化。
然而，由于在上述以往的MPPT控制中，根據(jù)使用太陽能電池的種類，設(shè)定了作為固定值的假想最佳工作電壓、MPPT最小電壓VL及MPPT最大電壓VH，因此，會(huì)出現(xiàn)隨著太陽能電池周圍的溫度等的變化，在被設(shè)定的作為固定值的MPPT最小電壓VL和MPPT最大電壓VH之間的范圍內(nèi)，有時(shí)不包含實(shí)際最佳工作電壓的情況，此時(shí)，具有太陽能電池的發(fā)電功率不能夠被有效利用的問題。
另外，輸出電壓-輸出功率特性還隨著太陽能電池的總面積的不同而改變。一般在設(shè)置太陽能電池時(shí)，為了得到規(guī)定的輸出電壓而將多枚太陽能電池板串聯(lián)連接。但是，由于設(shè)置場所的大小和周圍環(huán)境等條件的不同，實(shí)際上能夠設(shè)置的太陽能電池板是不同的，因此，其輸出電壓-輸出功率特性會(huì)存在很大的不同。所以，以往將假想最佳工作電壓等各種數(shù)據(jù)作為固定值進(jìn)行設(shè)定的做法，存在著實(shí)際設(shè)置的太陽能電池的發(fā)電功率不能夠被有效利用的問題。
本發(fā)明是為了解決上述問題所做的發(fā)明，其目的是提供一種能夠有效利用太陽能電池發(fā)電功率的太陽能發(fā)電裝置。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明第1方案的太陽能發(fā)電裝置具有太陽能電池；功率轉(zhuǎn)換單元，它將太陽能電池輸出的直流電功率轉(zhuǎn)換為交流電功率；設(shè)定單元，它在功率轉(zhuǎn)換單元即將起動(dòng)之前，根據(jù)上述太陽能電池的輸出電壓，對(duì)太陽能電池的假想最佳工作電壓及控制電壓范圍進(jìn)行設(shè)定；控制單元，它將假想最佳工作電壓作為太陽能電池的輸出電壓目標(biāo)值，起動(dòng)了上述功率轉(zhuǎn)換單元之后，在控制電壓范圍內(nèi)，在太陽能電池輸出的直流電功率增大的方向上，讓太陽能電池的輸出電壓以規(guī)定的電壓變化幅度分階梯地進(jìn)行變化。
根據(jù)本發(fā)明第1方案的太陽能發(fā)電裝置，利用功率轉(zhuǎn)換單元，將太陽能電池輸出的直流電功率轉(zhuǎn)換為交流電功率。
另外，利用設(shè)定單元，在功率轉(zhuǎn)換單元即將起動(dòng)之前，根據(jù)上述太陽能電池的輸出電壓，對(duì)太陽能電池的假想最佳工作電壓及控制電壓范圍進(jìn)行設(shè)定。而且，此時(shí)所取的控制電壓范圍為含有假想最佳工作電壓的范圍。
此外，利用控制單元，將上述假想最佳工作電壓作為太陽能電池的輸出電壓目標(biāo)值，起動(dòng)了上述功率轉(zhuǎn)換單元之后，在上述控制電壓范圍內(nèi)，在太陽能電池輸出的直流電功率增大的方向上，讓太陽能電池的輸出電壓以規(guī)定的電壓變化幅度分階梯地進(jìn)行變化。從而，利用此控制單元的作用，根據(jù)上述假想最佳工作電壓及控制電壓范圍實(shí)行MPPT控制，以使太陽能電池的工作點(diǎn)對(duì)太陽能電池的最大功率點(diǎn)進(jìn)行跟蹤。
因此，根據(jù)本發(fā)明第1方案的太陽能發(fā)電裝置，由于是根據(jù)在功率轉(zhuǎn)換單元即將起動(dòng)之前的上述太陽能電池的輸出電壓，對(duì)為了使太陽能電池的工作點(diǎn)對(duì)太陽能電池的最大功率點(diǎn)進(jìn)行跟蹤而進(jìn)行控制時(shí)所使用的上述假想最佳工作電壓及控制電壓范圍進(jìn)行設(shè)定，所以，能夠得到與季節(jié)變化等引起的日射量變化、太陽能電池周圍溫度變化及實(shí)際設(shè)置的太陽能電池板的串聯(lián)連接個(gè)數(shù)相適應(yīng)的、最佳的假想最佳工作電壓及控制電壓范圍。其結(jié)果是能夠高效地利用太陽能電池的輸出電功率。
本發(fā)明第2方案的太陽能發(fā)電裝置是在本發(fā)明第1方案的太陽能發(fā)電裝置中，設(shè)定單元在功率轉(zhuǎn)換單元即將起動(dòng)之前，根據(jù)太陽能電池的輸出電壓，對(duì)作為比控制電壓窄的范圍且含有假想最佳工作電壓的范圍的切換范圍進(jìn)行設(shè)定，控制單元在使上述太陽能電池的輸出電壓階梯地進(jìn)行變化時(shí)，當(dāng)輸出電壓為上述切換范圍內(nèi)的值時(shí)，使電壓變化幅度比其他時(shí)候小。
根據(jù)本發(fā)明第2方案的太陽能發(fā)電裝置，利用本發(fā)明第1方案的太陽能發(fā)電裝置的設(shè)定單元，在功率轉(zhuǎn)換單元即將起動(dòng)之前，根據(jù)太陽能電池的輸出電壓，對(duì)作為比上述控制電壓范圍窄的、且含有上述假想最佳工作電壓的范圍的切換范圍進(jìn)行設(shè)定。
另外，利用控制單元，在讓上述太陽能電池的輸出電壓階梯地進(jìn)行變化時(shí)，當(dāng)輸出電壓為上述切換范圍內(nèi)的值時(shí)，使電壓變化幅度比其他時(shí)候小。
因此，根據(jù)本發(fā)明第2方案的太陽能發(fā)電裝置，在能夠取得與本發(fā)明第1方案太陽能發(fā)電裝置同樣的效果的同時(shí)，由于當(dāng)太陽能電池的輸出電壓為假想最佳工作電壓附近的切換范圍內(nèi)的值時(shí)，使電壓變化幅度比其他時(shí)候小，所以，能夠使太陽能電池的工作點(diǎn)在短時(shí)間內(nèi)移動(dòng)到最大功率點(diǎn)，而且，由于上述切換范圍是根據(jù)功率轉(zhuǎn)換單元即將起動(dòng)之前的太陽能電池的輸出電壓所設(shè)定的，因此，能夠設(shè)定與季節(jié)變化等引起的日射量變化、太陽能電池周圍溫度變化以及實(shí)際設(shè)置的太陽能電池板的串聯(lián)連接個(gè)數(shù)相適應(yīng)的、最佳的切換范圍。
本發(fā)明第3方案的太陽能發(fā)電裝置是在本發(fā)明第1及第2方案的太陽能發(fā)電裝置中，設(shè)定單元在功率轉(zhuǎn)換單元即將起動(dòng)之前，根據(jù)太陽能電池的輸出電壓，對(duì)其值在控制電壓范圍內(nèi)的固定電壓進(jìn)行設(shè)定，控制單元在太陽能電池輸出的直流電功率小于規(guī)定的功率時(shí)，將太陽能電池的輸出電壓取為固定電壓。
根據(jù)本發(fā)明第3方案的太陽能發(fā)電裝置，利用本發(fā)明第1及第2方案的太陽能發(fā)電裝置的設(shè)定單元，在功率轉(zhuǎn)換單元即將起動(dòng)之前，根據(jù)太陽能電池的輸出電壓，對(duì)其值在上述控制電壓范圍內(nèi)的固定電壓進(jìn)行設(shè)定。
另外，利用控制單元，在太陽能電池輸出的直流電功率小于規(guī)定的功率時(shí)，將太陽能電池的輸出電壓取為上述固定電壓。
因此，根據(jù)本發(fā)明第3方案的太陽能發(fā)電裝置，在能夠取得與本發(fā)明第1及第2方案的太陽能發(fā)電裝置同樣的效果的同時(shí)，由于在工作不穩(wěn)定的低功率輸出時(shí)將太陽能電池的輸出電壓取為固定電壓，所以能夠從低功率輸出到高功率輸出一直以穩(wěn)定的工作狀態(tài)進(jìn)行發(fā)電。
本發(fā)明第4、第5方案的太陽能發(fā)電裝置具有太陽能電池；功率轉(zhuǎn)換單元，它將太陽能電池輸出的直流電功率轉(zhuǎn)換為交流電功率；設(shè)定單元，它在功率轉(zhuǎn)換單元即將起動(dòng)之前，根據(jù)太陽能電池的輸出電壓，對(duì)太陽能電池的假想最佳工作電壓、控制電壓范圍及固定電壓進(jìn)行設(shè)定；控制單元，它具有第1模式和第2模式，第1模式是將假想最佳工作電壓作為太陽能電池的輸出電壓目標(biāo)值，起動(dòng)了上述功率轉(zhuǎn)換單元之后，在控制電壓范圍內(nèi)，在太陽能電池輸出的直流電功率增大的方向上，讓太陽能電池的輸出電壓以規(guī)定的電壓變化幅度分階梯地進(jìn)行變化；第2模式是在太陽能電池輸出的直流電功率小于規(guī)定的功率時(shí)，將太陽能電池的輸出電壓取為固定電壓；以及再設(shè)定單元。
但是，本發(fā)明第4方案的太陽能發(fā)電裝置的再設(shè)定單元是在太陽能電池的輸出功率不穩(wěn)定時(shí)，將設(shè)定的太陽能電池的假想最佳工作電壓和控制電壓范圍這兩者之中的至少一個(gè)增加規(guī)定值。本發(fā)明第5方案的太陽能發(fā)電裝置的再設(shè)定單元是在根據(jù)太陽能電池的輸出功率的狀態(tài)，停止了功率轉(zhuǎn)換單元的工作之后，根據(jù)上述太陽能電池的輸出電壓，對(duì)假想最佳工作電壓和上述控制電壓范圍這兩者之中的至少一個(gè)進(jìn)行再次設(shè)定。
根據(jù)本發(fā)明第4、第5方案的太陽能發(fā)電裝置，利用功率轉(zhuǎn)換單元，將太陽能電池輸出的直流電功率轉(zhuǎn)換為交流電功率。
另外，利用設(shè)定單元，在功率轉(zhuǎn)換單元即將起動(dòng)之前，根據(jù)上述太陽能電池的輸出電壓，對(duì)太陽能電池的假想最佳工作電壓、控制電壓范圍以及固定電壓進(jìn)行設(shè)定。而且，此時(shí)所取的控制電壓范圍為含有假想最佳工作電壓的范圍。
此外，利用控制單元，實(shí)行第1模式和第2模式之中的任何一種模式，第1模式是將上述假想最佳工作電壓作為太陽能電池的輸出電壓目標(biāo)值，起動(dòng)了上述功率轉(zhuǎn)換單元之后，在上述控制電壓范圍內(nèi)，在太陽能電池輸出的直流電功率增大的方向上，讓太陽能電池的輸出電壓以規(guī)定的電壓變化幅度分階梯地進(jìn)行變化；第2模式是在由太陽能電池輸出的直流電功率小于規(guī)定的功率時(shí)，將太陽能電池的輸出電壓取為上述固定電壓。因此，利用第1模式的作用，根據(jù)上述假想最佳工作電壓及控制電壓范圍實(shí)行MPPT控制，以使太陽能電池的工作點(diǎn)對(duì)該太陽能電池的最大功率點(diǎn)進(jìn)行跟蹤。而當(dāng)由太陽能電池輸出的直流電功率小于規(guī)定的功率時(shí)，則實(shí)行第2模式，即所謂將太陽能電池的輸出電壓取為固定電壓的定電壓控制。
本發(fā)明第4方案的太陽能發(fā)電裝置，利用再設(shè)定單元，在太陽能電池的輸出功率不穩(wěn)定時(shí)，將設(shè)定的太陽能電池的假想最佳工作電壓和控制電壓范圍這兩者之中的至少一個(gè)增加規(guī)定值。即，如圖4(A)所示，太陽能電池輸出功率不穩(wěn)定的時(shí)候是太陽能電池輸出電壓低的時(shí)候，此時(shí)的假想最佳工作電壓和控制電壓范圍與實(shí)際的最大功率點(diǎn)Pm(參考圖4(B))相比較還位于其左側(cè)(輸出電壓低的方向)，因此，通過將這些值的至少其一增加規(guī)定值，使輸出功率向穩(wěn)定的方向移動(dòng)。
另外，本發(fā)明第5方案的太陽能發(fā)電裝置，利用再設(shè)定單元，在根據(jù)太陽能電池的輸出功率的狀態(tài)，停止了功率轉(zhuǎn)換單元的工作之后，根據(jù)上述太陽能電池的輸出電壓，對(duì)假想最佳工作電壓和上述控制電壓范圍這兩者之中的至少一個(gè)進(jìn)行再次設(shè)定。即，在天氣變化以及早晨和傍晚與中午之間的氣溫變化等引起了太陽能電池周圍的溫度急劇變化時(shí)，伴隨此，太陽能電池輸出電壓-輸出功率特性(參考圖5)發(fā)生了急劇的變化，根據(jù)功率轉(zhuǎn)換單元即將起動(dòng)之前所設(shè)定的假想最佳工作電壓及控制電壓范圍而進(jìn)行的MPPT控制有時(shí)得不到穩(wěn)定的輸出功率。這種狀態(tài)下，利用在停止了功率轉(zhuǎn)換單元的工作之后，根據(jù)上述太陽能電池的輸出電壓，對(duì)假想最佳工作電壓和控制電壓范圍這兩者之中的至少一個(gè)進(jìn)行再次設(shè)定，能夠解決這種問題。
因此，根據(jù)本發(fā)明第4、第5方案的太陽能發(fā)電裝置，由于是根據(jù)在功率轉(zhuǎn)換單元即將起動(dòng)之前的上述太陽能電池的輸出電壓，對(duì)為了使太陽能電池的工作點(diǎn)對(duì)太陽能電池的最大功率點(diǎn)進(jìn)行跟蹤而進(jìn)行控制時(shí)所使用的上述假想最佳工作電壓及控制電壓范圍進(jìn)行設(shè)定，所以，能夠設(shè)定與季節(jié)變化等引起的日射量變化、太陽能電池周圍溫度變化及實(shí)際設(shè)置的太陽能電池板的串聯(lián)連接個(gè)數(shù)相適應(yīng)的、最佳的假想最佳工作電壓及控制電壓范圍。此外，在本發(fā)明第4方案的太陽能發(fā)電裝置中，由于在太陽能電池的輸出功率不穩(wěn)定時(shí)，將設(shè)定的太陽能電池的假想最佳工作電壓和控制電壓范圍這兩者之中的至少一個(gè)增加規(guī)定值，所以能夠使輸出功率穩(wěn)定，同時(shí)，一般情況下，在工作不穩(wěn)定的低功率輸出時(shí)，實(shí)行將太陽能電池的輸出電壓取為固定電壓的定電壓控制。
另外，在本發(fā)明第5方案的太陽能發(fā)電裝置中，由于是在根據(jù)太陽能電池的輸出功率的狀態(tài)，停止了功率轉(zhuǎn)換單元的工作之后，根據(jù)太陽能電池的輸出電壓，對(duì)假想最佳工作電壓和控制電壓范圍這兩者之中的至少一個(gè)進(jìn)行再次設(shè)定，所以能夠使輸出功率穩(wěn)定，同時(shí)，一般情況下，在工作不穩(wěn)定的低功率輸出時(shí)，實(shí)行將太陽能電池的輸出電壓取為固定電壓的定電壓控制。因此，本發(fā)明第4、第5方案的太陽能發(fā)電裝置能夠從低功率輸出到高功率輸出一直以穩(wěn)定的工作狀態(tài)進(jìn)行發(fā)電，其結(jié)果是能夠高效地利用太陽能電池的輸出電功率。
本發(fā)明第6、第7方案的太陽能發(fā)電裝置是在本發(fā)明第4、第5方案的太陽能發(fā)電裝置中，設(shè)定單元在功率轉(zhuǎn)換單元即將起動(dòng)之前，根據(jù)太陽能電池的輸出電壓，對(duì)其值小于控制電壓范圍下限值的判定基準(zhǔn)電壓進(jìn)行設(shè)定，再設(shè)定單元在太陽能電池的輸出電壓小于判定基準(zhǔn)電壓時(shí)，判斷為太陽能電池的輸出功率不穩(wěn)定。而且，本發(fā)明第7方案的太陽能發(fā)電裝置對(duì)上述假想最佳工作電壓和上述控制電壓范圍這兩者之中的至少一個(gè)進(jìn)行再次設(shè)定。
根據(jù)本發(fā)明第6、第7方案的太陽能發(fā)電裝置，利用本發(fā)明第4、第5方案的太陽能發(fā)電裝置的設(shè)定單元，在功率轉(zhuǎn)換單元即將起動(dòng)之前，根據(jù)太陽能電池的輸出電壓，對(duì)其值小于控制電壓范圍內(nèi)下限值的判定基準(zhǔn)電壓進(jìn)行設(shè)定，利用再設(shè)定單元，在太陽能電池的輸出電壓小于判定基準(zhǔn)電壓時(shí)，判斷為太陽能電池的輸出功率不穩(wěn)定。
而且，本發(fā)明第7方案的太陽能發(fā)電裝置對(duì)假想最佳工作電壓和控制電壓范圍這兩者之中的至少一個(gè)進(jìn)行再次設(shè)定。
因此，根據(jù)本發(fā)明第6、第7方案的太陽能發(fā)電裝置，在能夠取得與本發(fā)明第4、第5方案太陽能發(fā)電裝置同樣的效果的同時(shí)，由于是根據(jù)在功率轉(zhuǎn)換單元即將起動(dòng)之前的太陽能電池的輸出電壓對(duì)判定基準(zhǔn)電壓進(jìn)行設(shè)定，所以，能夠設(shè)定與季節(jié)變化等引起的日射量變化、太陽能電池周圍溫度變化及實(shí)際設(shè)置的太陽能電池板的串聯(lián)連接個(gè)數(shù)相適應(yīng)的、最佳的判定基準(zhǔn)電壓。而且，由于僅僅根據(jù)這樣簡易設(shè)定的判定基準(zhǔn)電壓與太陽能電池的輸出電壓進(jìn)行的比較，就可以判斷太陽能電池的輸出功率是否穩(wěn)定，因此，能夠容易地進(jìn)行正確的判斷。
再有，本發(fā)明第8方案的太陽能發(fā)電裝置是在本發(fā)明第4、5、6、7方案的太陽能發(fā)電裝置中，設(shè)定單元在功率轉(zhuǎn)換單元即將起動(dòng)之前，根據(jù)太陽能電池的輸出電壓，對(duì)作為比控制電壓范圍窄的、且含有假想最佳工作電壓的范圍的切換范圍進(jìn)行設(shè)定，控制單元在讓太陽能電池的輸出電壓階梯地進(jìn)行變化時(shí)，當(dāng)輸出電壓為上述切換范圍內(nèi)的值時(shí)，使電壓變化幅度比其他時(shí)候小。
根據(jù)本發(fā)明第8方案的太陽能發(fā)電裝置，利用本發(fā)明第4、5、6、7方案的太陽能發(fā)電裝置的設(shè)定單元，在功率轉(zhuǎn)換單元即將起動(dòng)之前，根據(jù)太陽能電池的輸出電壓，對(duì)作為比上述控制電壓范圍窄的、且含有上述假想最佳工作電壓的范圍的切換范圍進(jìn)行設(shè)定。
另外，利用控制單元，在讓太陽能電池的輸出電壓階梯地進(jìn)行變化時(shí)，當(dāng)輸出電壓為上述切換范圍內(nèi)的值時(shí)，使電壓變化幅度比其他時(shí)候小。
因此，根據(jù)本發(fā)明第8方案的太陽能發(fā)電裝置，在能夠取得與本發(fā)明第4、5、6、7方案的太陽能發(fā)電裝置同樣的效果的同時(shí)，由于當(dāng)太陽能電池的輸出電壓為假想最佳工作電壓附近的切換范圍內(nèi)的值時(shí)，將電壓變化幅度取的比其他時(shí)候要小，所以，能夠使太陽能電池的工作點(diǎn)在短時(shí)間內(nèi)移動(dòng)到最大功率點(diǎn)，而且，由于上述切換范圍是根據(jù)在功率轉(zhuǎn)換單元即將起動(dòng)之前的太陽能電池的輸出電壓所設(shè)定的，因此，能夠設(shè)定與季節(jié)變化等引起的日射量變化、太陽能電池周圍溫度變化以及實(shí)際設(shè)置的太陽能電池板的串聯(lián)連接個(gè)數(shù)相適應(yīng)的、最佳的切換范圍。
附圖簡要說明

圖1是表示有關(guān)各實(shí)施例的太陽能發(fā)電裝置概要構(gòu)成的方框圖。
圖2是表示有關(guān)第1實(shí)施例的太陽能發(fā)電裝置作用的流程圖。
圖3是表示有關(guān)第2實(shí)施例的太陽能發(fā)電裝置作用的流程圖。
圖4(A)是太陽能電池的輸出電壓-輸出電流特性圖。
圖4(B)是用于說明最大功率跟蹤控制的太陽能電池的輸出電壓-輸出功率特性圖。
圖5是將太陽能電池周圍溫度作為參量時(shí)的太陽能電池的輸出電壓-輸出功率特性圖。
圖6是表示有關(guān)第3實(shí)施例的太陽能發(fā)電裝置作用的流程圖。
圖7是表示圖6流程圖中的不穩(wěn)定檢測例行程序流程的流程圖。
圖8是表示圖6流程圖中的其他例的不穩(wěn)定檢測例行程序流程的流程圖。
實(shí)施例說明以下，參考附圖對(duì)關(guān)于本發(fā)明的太陽能發(fā)電裝置的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
第1實(shí)施例圖1是將有關(guān)本發(fā)明的太陽能發(fā)電裝置用作與商用電力系統(tǒng)相連接并向負(fù)載提供電功率的、電力系統(tǒng)連接系統(tǒng)時(shí)的全部構(gòu)成方框圖。如該圖所示，在有關(guān)本實(shí)施例的太陽能發(fā)電裝置10上，設(shè)置有微型計(jì)算機(jī)(以下稱微機(jī))14。逆變器電路18通過IGBT驅(qū)動(dòng)電路16連接到此微機(jī)14上。
由太陽能電池構(gòu)成的太陽能板12所發(fā)出的電功率(直流電功率)通過電容器19、升壓電路20、以及電容器21供給到逆變器電路18上。吸收太陽能的太陽能板12，例如裝設(shè)多個(gè)組件在框架中，被設(shè)置在建筑物的房頂?shù)忍柟饽軌蛘丈涞降膱鏊４送?，微機(jī)14相當(dāng)于本發(fā)明的設(shè)定單元及控制單元，逆變器電路18及升壓電路20相當(dāng)于本發(fā)明的功率轉(zhuǎn)換單元。
逆變器電路18的任務(wù)是響應(yīng)由微機(jī)14控制的IGBT電路16給出的開關(guān)信號(hào)，根據(jù)PWM理論，將通過電容器19、升壓電路20、以及電容器21，由太陽能板12供給的直流電功率，以和商用電力同樣的頻率(例如50Hz或60Hz)，變換為交流電功率。
在此逆變器電路18中被變換為交流的電功率通過扼流變壓器22及電容器24供給到配電盤26，從配電盤26以工頻(商用)電輸出到工頻電力系統(tǒng)48。此時(shí)，由逆變器電路18輸出的交流電經(jīng)過扼流變壓器22及電容器24，以正弦交流電被輸出。此外，在配電盤26上接有負(fù)載46，負(fù)載46使用由太陽能發(fā)電裝置10供給的電功率，及由工頻電力系統(tǒng)48供給的電功率這兩者的任何一方，進(jìn)行工作。
另外，微機(jī)14上，連接有發(fā)電電流檢測電路28、發(fā)電電壓檢測電路30、電流檢測電路32、以及系統(tǒng)電壓的零電平輸入電路34、U相電壓檢測電路(U相系統(tǒng)電壓檢測電路)36及V相電壓檢測電路(V相系統(tǒng)電壓檢測電路)38。
微機(jī)14利用零電平輸入電路34、U、V相電壓檢測電路36、38對(duì)工頻電的電壓、相位進(jìn)行檢測，根據(jù)此檢測結(jié)果對(duì)IGBT驅(qū)動(dòng)電路16進(jìn)行控制，產(chǎn)生開關(guān)信號(hào)以使逆變器電路18輸出的交流電的相位及頻率與工頻電源相一致。
與此同時(shí)，微機(jī)14根據(jù)由發(fā)電電流檢測電路28及發(fā)電電壓檢測電路30檢測的太陽能板12的輸出電流及輸出電壓對(duì)太陽能板12的輸出電功率及功率變化量進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)該計(jì)算結(jié)果實(shí)行MPPT控制。
另外，微機(jī)14對(duì)工頻電是否停電進(jìn)行判定，停電時(shí)，將電容器24的配電盤26一側(cè)所設(shè)置的系統(tǒng)開關(guān)40的接點(diǎn)斷開，逆變器電路18被從工頻電切離(解列)。此時(shí)，逆變器電路18的開關(guān)動(dòng)作也停止。即，微機(jī)14一旦檢測出工頻電的停電，就通過驅(qū)動(dòng)電路42對(duì)系統(tǒng)開關(guān)40的繼電器線圈40A進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
另外，微機(jī)14根據(jù)電流檢測電路32的檢測結(jié)果對(duì)輸出功率進(jìn)行測量。
在此微機(jī)14上，還接有EEPROM44。
在此EEPROM44中，存儲(chǔ)有圖中未示出的系統(tǒng)連接保護(hù)裝置的整定(調(diào)整)值、表示太陽能發(fā)電裝置10的運(yùn)行狀態(tài)的運(yùn)行數(shù)據(jù)等。微機(jī)14根據(jù)EEPROM44中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)對(duì)各設(shè)備的動(dòng)作進(jìn)行控制。EEPROM44能夠以電方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取及重寫，通過微機(jī)14的控制，在太陽能發(fā)電裝置10起動(dòng)時(shí)，讀出必需的數(shù)據(jù)，在太陽能發(fā)電裝置10工作時(shí)，根據(jù)需要實(shí)行數(shù)據(jù)的重寫。
接著，參考圖2，對(duì)以上構(gòu)成的太陽能發(fā)電裝置10在MPPT控制時(shí)的作用進(jìn)行說明。此外，圖2是表示在MPPT控制時(shí)微機(jī)14所實(shí)行的控制程序流程的流程圖。
首先，在步驟100，根據(jù)從發(fā)電電壓檢測電路30輸入的太陽能板12的輸出電壓VP，利用下面的式(1)至式(5)，對(duì)假想最佳工作電壓VA、MPPT最小電壓VL、MPPT最大電壓VH、其電壓比假想最佳工作電壓VA低的低電壓變化幅度切換電壓VCL、以及其電壓比假想最佳工作電壓VA高的高電壓變化幅度切換電壓VCH進(jìn)行計(jì)算。
VA=VP×0.80(1)VL=VP×0.70(2)VH=VP× 0.90(3)VCL=VP×0.75(4)VCH=VP×0.85(5)再者，上述各式中的常數(shù)(0.80、0.70、0.90、0.75、0.85)是根據(jù)所使用太陽能電池的種類而設(shè)定的數(shù)值，本發(fā)明并不限于這些數(shù)值。從上述MPPT最小電壓VL開始至MPPT最大電壓VH為止的范圍相當(dāng)于本發(fā)明的控制電壓范圍，從低電壓變化幅度切換電壓VCL開始至高電壓變化幅度切換電壓VCH為止的范圍相當(dāng)于本發(fā)明的切換范圍。
接著，在步驟102中，將太陽能板12的前次的輸出功率PS的值設(shè)定為零，在下一個(gè)步驟120中，作為太陽能板12的目標(biāo)輸出電壓值VO對(duì)在上述步驟100計(jì)算出的假想最佳工作電壓VA進(jìn)行設(shè)定，在接著的步驟122中，對(duì)逆變器電路18(IGBT驅(qū)動(dòng)電路16)的導(dǎo)通時(shí)間進(jìn)行控制，以使太陽能板12的輸出電壓VP成為目標(biāo)輸出電壓值VO。
在接著的步驟124中，等待經(jīng)過規(guī)定的時(shí)間(本實(shí)施例中，2～4秒左右)，在接著的步驟126中，對(duì)太陽能板12的輸出電壓VP是否是大于低電壓變化幅度切換電壓VCL，且小于高電壓變化幅度切換電壓VCH進(jìn)行判定，當(dāng)是肯定判定時(shí)，轉(zhuǎn)向步驟128，將2代入電壓變化幅度VX，之后，轉(zhuǎn)向步驟132。另一方面，當(dāng)在步驟126的判定為否定判定時(shí)，轉(zhuǎn)向步驟130將4代入電壓變化幅度VX，之后，轉(zhuǎn)向步驟132。
在步驟132中，由太陽能板12的輸出電壓VP和輸出電流IP求出太陽能板12的輸出功率PE(=VP×IP)，在接著的步驟136中，通過從輸出功率PE中減去前次的輸出功率PS，求出功率變化量△P，在接著的步驟138中，將在步驟132中求出的輸出功率PE作為前次的輸出功率PS進(jìn)行設(shè)定。
在接著的步驟140中，對(duì)功率變化量△P是否是大于0進(jìn)行判定，大于0時(shí)，轉(zhuǎn)向步驟142，判定在目標(biāo)輸出電壓VO上加上電壓變化幅度VX得到的值是否大于MPPT最大電壓VH，不大于時(shí)，在步驟144中，將目標(biāo)輸出電壓VO上增加電壓變化幅度VX，之后，返回步驟122。另一方面，步驟142的判定結(jié)果判定為在目標(biāo)輸出電壓VO上加上電壓變化幅度VX得到的值大于MPPT最大電壓VH時(shí)，則不實(shí)行步驟144而直接返回步驟122。即，在步驟140至步驟144中，功率變化量△P有增加傾向時(shí)，為了使輸出功率進(jìn)一步增加，以MPPT最大電壓VH作為上限，讓目標(biāo)輸出電壓VO增加，其電壓增加幅度為VX。
另一方面，步驟140的判定結(jié)果，當(dāng)判定為功率變化量△P不大于0時(shí)，轉(zhuǎn)向步驟146，對(duì)功率變化量△P是否是小于0進(jìn)行判定，判定為不小于0時(shí)，即功率變化量△P為0時(shí)，不改變目標(biāo)輸出電壓VO，而直接返回步驟122，當(dāng)判定為功率變化量△P小于0時(shí)，轉(zhuǎn)向步驟148，判定從目標(biāo)輸出電壓VO減去電壓變化幅度VX得到的值是否小于MPPT最小電壓VL，不小于時(shí)，在步驟150中，將目標(biāo)輸出電壓VO減去電壓變化幅度VX，之后，返回步驟122。
另一方面，步驟148的判定結(jié)果判定為從目標(biāo)輸出電壓VO減去電壓變化幅度VX得到的值小于MPPT最小電壓VL時(shí)，則不實(shí)行步驟150而直接返回步驟122。即，在步驟146至步驟150中，功率變化量△P處于減小傾向時(shí)，為了使輸出功率反過來增加，以MPPT最小電壓VL作為下限，讓目標(biāo)輸出電壓VO減少電壓變化幅度VX。
此后，通過反復(fù)與上述同樣地執(zhí)行步驟122至步驟150的處理，在從MPPT最小電壓VL開始到MPPT最大電壓VH為止的范圍內(nèi)實(shí)行MPPT控制。
因此，在有關(guān)本第1實(shí)施例的太陽能發(fā)電裝置10中，由于是根據(jù)在逆變器電路18即將起動(dòng)之前的太陽能板12的輸出電壓VP對(duì)實(shí)行MPPT控制時(shí)的假想最佳工作電壓VA、MPPT最小電壓VL、以及MPPT最大電壓VH進(jìn)行計(jì)算，所以，能夠在與季節(jié)變化等引起的太陽能板12周圍溫度變化等相適應(yīng)的最佳的范圍內(nèi)實(shí)施MPPT控制。其結(jié)果是能夠高效地利用太陽能板12的輸出電功率。
因此，在有關(guān)本第1實(shí)施例的太陽能發(fā)電裝置10中，應(yīng)用低、高壓變化幅度切換電壓VCL及VCH，在太陽能板12的輸出電壓VP低于VCL，或者高于VCH時(shí)，增大電壓變化幅度，在太陽能板12的輸出電壓VP處于假想最佳工作電壓VA附近的從VCL到VCH的范圍內(nèi)時(shí)，與其他的情況相比較，減小電壓的變化幅度，所以能夠在短時(shí)間內(nèi)將太陽能板12的工作點(diǎn)移動(dòng)到最大功率點(diǎn)。
而且，在有關(guān)本第1實(shí)施例的太陽能發(fā)電裝置10中，由于是根據(jù)在逆變器電路18即將起動(dòng)之前的太陽能板12的輸出電壓VP對(duì)低、高壓變化幅度切換電壓VCL及VCH進(jìn)行計(jì)算，所以，能夠設(shè)定出與季節(jié)變化等引起的太陽能板12周圍溫度變化等最相適應(yīng)的低、高壓變化幅度切換電壓VCL及VCH。
第2實(shí)施例上述第1實(shí)施例是太陽能發(fā)電裝置10僅實(shí)行MPPT控制時(shí)的實(shí)施例，本第2實(shí)施例是與上述第1實(shí)施例的太陽能發(fā)電裝置10相比，在太陽能板12的輸出功率為低功率時(shí)，實(shí)行定電壓控制的實(shí)施例。因此，本第2實(shí)施例的微機(jī)14(參考圖1)具有MPPT控制模式(跟蹤控制模式)及定電壓控制模式這兩種控制模式。此外，涉及本第2實(shí)施例的太陽能發(fā)電裝置的構(gòu)成與涉及第1實(shí)施例的太陽能發(fā)電裝置10(參考圖1)相同，故在此省略其說明。
以下，參考圖3，對(duì)涉及本第2實(shí)施例的太陽能發(fā)電裝置的作用進(jìn)行說明。再者，圖3是表示微機(jī)14所實(shí)行的控制程序流程的流程圖，在與圖2所示流程圖相同的部分上標(biāo)上了相同的符號(hào)，省略其說明。
首先，在步驟100’，根據(jù)從發(fā)電電壓檢測電路30輸入的太陽能板12的輸出電壓VP，利用上述式(1)至式(5)及下面的式(6)，對(duì)假想最佳工作電壓VA、MPPT最小電壓VL、MPPT最大電壓VH、其電壓比假想最佳工作電壓VA低的低電壓變化幅度切換電壓VCL、其電壓比假想最佳工作電壓VA高的高電壓變化幅度切換電壓VCH、以及固定控制電壓VF進(jìn)行計(jì)算。
VF=VP×0.80(6)再者，上式(6)中的常數(shù)(0.80)與其他式子一樣，是根據(jù)所使用太陽能電池的種類等而設(shè)定的數(shù)值，本發(fā)明并不限于此數(shù)值。上述的固定控制電壓VF相當(dāng)于本發(fā)明的固定電壓。
接著，在實(shí)行了步驟102之后，在接著的步驟104中，由太陽能板12的輸出電壓VP和輸出電流IP計(jì)算出太陽能板12的輸出功率PE(=VP×IP)，在接著的步驟106中，對(duì)輸出功率PE是否小于規(guī)定功率(例如1kW)進(jìn)行判定，當(dāng)小于規(guī)定功率時(shí)，轉(zhuǎn)向步驟108，設(shè)定為定電壓控制模式。再者，此步驟108的定電壓控制模式相當(dāng)于本發(fā)明的第2模式。
在接著的步驟110中，作為太陽能板12的目標(biāo)輸出電壓值VO對(duì)在上述步驟100’計(jì)算出的固定控制電壓VF進(jìn)行設(shè)定，在接著的步驟112中，對(duì)逆變器電路18(IGBT驅(qū)動(dòng)電路16)的導(dǎo)通時(shí)間進(jìn)行控制，以使太陽能板12的輸出電壓VP成為目標(biāo)輸出電壓值VO。
在接著的步驟114中，與上述步驟104一樣，由太陽能板12的輸出電壓VP和輸出電流IP計(jì)算出太陽能板12的輸出功率PE，在接著的步驟116中，對(duì)輸出功率PE是否小于上述規(guī)定功率進(jìn)行判定，當(dāng)小于規(guī)定功率時(shí)，返回步驟114，當(dāng)不小于規(guī)定功率時(shí)轉(zhuǎn)向下述的步驟118。即，根據(jù)步驟116的判定處理，在太陽能板12的輸出功率PE大于規(guī)定功率之前，實(shí)行定電壓控制。
另外，當(dāng)上述步驟106的判定結(jié)果判定了輸出功率PE不小于規(guī)定功率時(shí)，轉(zhuǎn)向步驟118，進(jìn)行跟蹤控制模式設(shè)定。再者，此跟蹤控制模式相當(dāng)于本發(fā)明的第1模式。
此后，與上述第1實(shí)施例一樣，在實(shí)行了步驟120至步驟132的處理之后，在接著的步驟134中，對(duì)太陽能板12的輸出功率PE是否小于上述規(guī)定功率進(jìn)行判定，當(dāng)小于輸出功率時(shí)，轉(zhuǎn)向步驟108，實(shí)行上述定電壓控制模式，當(dāng)不小于規(guī)定功率時(shí)，轉(zhuǎn)向步驟136，此后，與上述第1實(shí)施例一樣，實(shí)行步驟136至步驟150的處理。
因此，在有關(guān)本第2實(shí)施例的太陽能發(fā)電裝置10中，在能夠取得與上述第1實(shí)施例相同的效果的同時(shí)，由于在工作不穩(wěn)定的低功率輸出時(shí)實(shí)行定電壓控制，所以能夠從低功率輸出到高功率輸出一直以穩(wěn)定的工作狀態(tài)進(jìn)行發(fā)電。
再有，在上述各實(shí)施例中，說明了當(dāng)太陽能板12的輸出電壓VP處于從電壓變化幅度切換電壓VCL到VCH的范圍內(nèi)時(shí)，將MPPT控制時(shí)的電壓變化幅度VX取為2V，而當(dāng)太陽能板12的輸出電壓VP處于從電壓變化幅度切換電壓VCL到VCH的范圍之外時(shí)，將MPPT控制時(shí)的電壓變化幅度VX取為4V，然而，本發(fā)明并不限定于此，這些電壓變化幅度的值可以根據(jù)太陽能板12的設(shè)置環(huán)境等因素進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏?br> 另外，在上述各實(shí)施例中，說明了利用對(duì)逆變器電路18的輸出電壓VP乘上常數(shù)來計(jì)算在逆變器電路18即將起動(dòng)之前計(jì)算的假想最佳工作電壓VA等電壓，然而本發(fā)明并不限定于此，例如，也可以采用從逆變器電路18的輸出電壓VP減去規(guī)定的值來進(jìn)行計(jì)算的形式。
第3實(shí)施例本第3實(shí)施例是在上述第2實(shí)施例的定電壓控制模式中，當(dāng)太陽能發(fā)電裝置10的工作不穩(wěn)定時(shí)，實(shí)施為了消除不穩(wěn)定工作的控制。此外，有關(guān)本第3實(shí)施例的太陽能發(fā)電裝置與有關(guān)上述第1、2實(shí)施例的太陽能發(fā)電裝置10(參考圖1)在構(gòu)成上雖大致相同，然而，微機(jī)14相當(dāng)于本發(fā)明的設(shè)定單元、控制單元，再加上本實(shí)施例的再設(shè)定單元。
接著，參考圖6，對(duì)有關(guān)本發(fā)明第3實(shí)施例的太陽能發(fā)電裝置10的作用進(jìn)行說明。圖6是表示微機(jī)14中所實(shí)行的控制程序流程的流程圖。
首先，在步驟100”中，根據(jù)由發(fā)電電壓檢測電路30中輸入的太陽能板12的輸出電壓VP，利用上述式(1)至式(6)及下面的式(7)，對(duì)假想最佳工作電壓VA、MPPT最小電壓VL、MPPT最大電壓VH、固定控制電壓VF、不穩(wěn)定檢測電壓VE、其電壓比假想最佳工作電壓VA低的低電壓變化幅度切換電壓VCL、以及其電壓比假想最佳工作電壓VA高的高電壓變化幅度切換電壓VCH進(jìn)行計(jì)算。
VE=VP×0.60(7)再者，上式(7)中的常數(shù)(0.60)，是根據(jù)所使用太陽能電池的種類而設(shè)定的數(shù)值，本發(fā)明并不限于這些數(shù)值。上述的不穩(wěn)定檢測電壓VE相當(dāng)于本發(fā)明的判定基準(zhǔn)電壓。
之后，與第2實(shí)施例一樣，轉(zhuǎn)向步驟102、104、106，在步驟106中，對(duì)輸出功率PE是否小于規(guī)定功率(例如1kW)進(jìn)行判定，當(dāng)小于規(guī)定功率時(shí)，轉(zhuǎn)向步驟108，設(shè)定為定電壓控制模式。
接著，與第2實(shí)施例一樣，實(shí)行步驟110、112，在接著的步驟113中，實(shí)行對(duì)太陽能發(fā)電裝置10是否在進(jìn)行不穩(wěn)定工作進(jìn)行檢測的、圖7所示的不穩(wěn)定檢測程序。
在不穩(wěn)定檢測程序的步驟200中，作為初期設(shè)定將不穩(wěn)定工作次數(shù)HN設(shè)定為零，在接著的步驟202中，對(duì)是否發(fā)生了不穩(wěn)定工作進(jìn)行判定。此時(shí)的不穩(wěn)定工作的判定是根據(jù)由發(fā)電電壓檢測電路30中輸入的太陽能板12的輸出電壓VP是否低于在上述步驟100中求出的不穩(wěn)定檢測電壓VE來進(jìn)行判定的。即，如圖4(A)所示，與最佳工作點(diǎn)相比，太陽能電池的輸出電壓VP愈低，工作就愈不穩(wěn)定(輸出電壓VP容易改變)，因此，在輸出電壓VP低于不穩(wěn)定檢測電壓VE時(shí)，判定為工作不穩(wěn)定。
當(dāng)步驟202的判定結(jié)果，判定為未發(fā)生不穩(wěn)定工作時(shí)，不進(jìn)行任何處理，直接結(jié)束此不穩(wěn)定檢測程序。
另一方面，當(dāng)步驟202的判定結(jié)果，判定為發(fā)生了不穩(wěn)定工作時(shí)，轉(zhuǎn)向步驟204，將不穩(wěn)定工作次數(shù)HN增加1，在接著的步驟206中，起動(dòng)微機(jī)14內(nèi)設(shè)置的、圖中未示出的計(jì)時(shí)器。
在接著的步驟208中，等待經(jīng)過第1規(guī)定時(shí)間(在本實(shí)施例為5秒)，在接著的步驟210中，與上述步驟202的方法相同，對(duì)是否發(fā)生了不穩(wěn)定工作進(jìn)行判定，發(fā)生了不穩(wěn)定工作時(shí)，轉(zhuǎn)向步驟212，將不穩(wěn)定工作次數(shù)HN增加1，之后轉(zhuǎn)向步驟214，未發(fā)生不穩(wěn)定工作時(shí)，不進(jìn)行步驟212，而直接轉(zhuǎn)向步驟214。
在步驟214中，對(duì)不穩(wěn)定工作次數(shù)HN是否大于第1規(guī)定值(在本實(shí)施例為5)進(jìn)行判定，不大于時(shí)，轉(zhuǎn)向步驟216，對(duì)在步驟206中起動(dòng)的計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)是否經(jīng)過了第2規(guī)定時(shí)間(在本實(shí)施例為50秒)進(jìn)行判定，尚未經(jīng)過時(shí)，返回步驟208，已經(jīng)過時(shí)，結(jié)束此不穩(wěn)定檢測程序。
另一方面，當(dāng)步驟214的判定結(jié)果為不穩(wěn)定工作次數(shù)HN大于上述第1規(guī)定值時(shí)，轉(zhuǎn)向步驟218，給在上述步驟100”(參考圖6)中求出的所有電壓值加上第2規(guī)定值(在本實(shí)施例為4)，之后，結(jié)束此不穩(wěn)定檢測程序。
再有，也可象圖8所示的其他例的不穩(wěn)定檢測程序那樣，當(dāng)步驟214的判定結(jié)果為不穩(wěn)定工作次數(shù)HN大于上述第1規(guī)定值時(shí)，轉(zhuǎn)向步驟219，將逆變器電路18置為門閉鎖狀態(tài)(逆變器電路18停止動(dòng)作的狀態(tài))，之后，在步驟220，將在上述步驟100”(參見圖6)求出的所有的電壓值進(jìn)行再次計(jì)算，求出后，也可結(jié)束此不穩(wěn)定檢測程序。
在此不穩(wěn)定檢測程序中，當(dāng)發(fā)生了不穩(wěn)定工作時(shí)，在從該時(shí)刻開始到經(jīng)過上述第2規(guī)定時(shí)間為止的期間，僅在隔了上述第1規(guī)定時(shí)間后再次發(fā)生了不穩(wěn)定工作時(shí)，對(duì)不穩(wěn)定工作次數(shù)HN進(jìn)行加法計(jì)數(shù)。因此，不穩(wěn)定工作在以相隔了長于上述第2規(guī)定時(shí)間的時(shí)間間隔而單次地發(fā)生時(shí)，不穩(wěn)定工作次數(shù)HN的值不會(huì)被加法計(jì)數(shù)為2以上。
根據(jù)上面所述，一旦結(jié)束了不穩(wěn)定工作程序，與第2實(shí)施例同樣，轉(zhuǎn)向接著的步驟114、116(參考圖6)，當(dāng)輸出功率PE小于上述規(guī)定功率時(shí)，返回步驟113，不小于時(shí)，轉(zhuǎn)向步驟118。即，根據(jù)步驟116的判定處理，在太陽能板12的輸出功率PE達(dá)到規(guī)定功率以上之前，一邊反復(fù)實(shí)行上述的不穩(wěn)定檢測程序，一邊實(shí)行定電壓控制。
另一方面，若上述步驟106的判定結(jié)果是輸出功率PE不小于上述規(guī)定功率時(shí)，轉(zhuǎn)向步驟118，設(shè)定為跟蹤控制模式(MPPT控制模式)。
此后，與上述第2實(shí)施例同樣，實(shí)行步驟118至步驟150(參考圖3)?；蛘?，也可象圖6所示那樣，實(shí)行下述的步驟140以后的處理。
即，在步驟140中，在判定了功率變化量△P是否大于0之后，當(dāng)大于0時(shí)，轉(zhuǎn)向步驟142，讓目標(biāo)輸出電壓VO在與前次相同的方向上產(chǎn)生電壓變化幅度VX的變化(增加或減少)，之后，轉(zhuǎn)向步驟160。
另一方面，當(dāng)在步驟140中判定了功率變化量△P不大于0時(shí)，轉(zhuǎn)向步驟146，對(duì)功率變化量△P是否小于0進(jìn)行判定，小于0時(shí)，轉(zhuǎn)向步驟148，讓目標(biāo)輸出電壓VO在與前次相反的方向上產(chǎn)生電壓變化幅度VX的變化(增加或減少)，之后，轉(zhuǎn)向步驟160。再有，在最初實(shí)行上述步驟142及步驟148時(shí)，既可以讓目標(biāo)輸出電壓VO在增加的方向變化，也可以讓目標(biāo)輸出電壓VO在減少的方向變化。
在步驟160中，對(duì)目標(biāo)輸出電壓VO是否是大于MPPT最小電壓VL，且小于MPPT最大電壓VH進(jìn)行判定，否定判定時(shí)，在步驟162中，將目標(biāo)輸出電壓VO返回原來的值(實(shí)行步驟142或步驟148之前的值)，之后，返回步驟122?？隙ㄅ卸〞r(shí)，不實(shí)行步驟162的處理，直接返回步驟122。
另一方面，當(dāng)在步驟146中判定了功率變化量△P不小于0時(shí)，即功率變化量△P為0時(shí)，不改變目標(biāo)輸出電壓VO，而直接返回步驟122。
即，在步驟140至步驟162中，當(dāng)功率變化量△P處于增加傾向時(shí)，為了使輸出功率PE進(jìn)一步增加，以MPPT最小電壓VL作為下限，以MPPT最大電壓VH作為上限，讓目標(biāo)輸出電壓VO在與前次相同的方向上產(chǎn)生電壓變化幅度VX的變化。當(dāng)功率變化量△P處于減少傾向時(shí)，為了使輸出功率PE反過來增加，以MPPT最小電壓VL作為下限，以MPPT最大電壓VH作為上限，讓目標(biāo)輸出電壓VO在與前次相反的方向上產(chǎn)生電壓變化幅度VX的變化。再有，當(dāng)功率變化量△P為0時(shí)，看作是工作點(diǎn)與最大功率點(diǎn)相一致，不讓目標(biāo)輸出電壓VO產(chǎn)生變化。
此后，通過反復(fù)實(shí)行與上述相同的步驟122至步驟162的處理，在從MPPT最小電壓VL到MPPT最大電壓VH的范圍內(nèi)實(shí)行MPPT控制的同時(shí)，在太陽能板12的輸出功率PE變得小于上述規(guī)定功率時(shí)，轉(zhuǎn)向定電壓控制模式。
因此，在有關(guān)本第3實(shí)施例的太陽能發(fā)電裝置10中，在能夠取得與上述第1、第2實(shí)施例相同的效果的同時(shí)，由于在工作不穩(wěn)定時(shí)，將假想最佳工作電壓VA、MPPT最小電壓VL、以及MPPT最大電壓VH等電壓值增加第2規(guī)定值(本實(shí)施例為4)，因此，能夠?qū)⒉环€(wěn)定工作向工作穩(wěn)定的方向進(jìn)行修正，該不穩(wěn)定工作是由假想最佳工作電壓VA、MPPT最小電壓VL、MPPT最大電壓VH等電壓值位于最大功率點(diǎn)Pm(參考圖4(B))的左側(cè)(輸出電壓VO低的方向)所引起的。
另外，在不穩(wěn)定檢測程序中使用圖8所示的子程序時(shí)，由于是在停止了功率轉(zhuǎn)換單元18的工作之后，對(duì)假想最佳工作電壓VA、MPPT最小電壓VL、MPPT最大電壓VH等電壓值進(jìn)行再次計(jì)算，因而，能夠消除由于太陽能板12的周圍溫度急劇變化等引起的不穩(wěn)定工作。
另外，在有關(guān)本第3實(shí)施例的太陽能發(fā)電裝置10中，應(yīng)用低、高壓變化幅度切換電壓VCL及VCH，在太陽能板12的輸出電壓VP低于VCL，或者高于VCH時(shí)，增大電壓變化幅度，在太陽能板12的輸出電壓VP處于假想最佳工作電壓VA附近的從VCL到VCH的范圍內(nèi)時(shí)，與其他的情況相比較，減小電壓的變化幅度，所以能夠在短時(shí)間內(nèi)將太陽能板12的工作點(diǎn)移動(dòng)到最大功率點(diǎn)。
而且，在有關(guān)本第3實(shí)施例的太陽能發(fā)電裝置10中，由于是根據(jù)在逆變器電路18即將起動(dòng)之前的太陽能板12的輸出電壓VP對(duì)低、高壓變化幅度切換電壓VCL及VCH進(jìn)行計(jì)算，所以，能夠設(shè)定出與季節(jié)變化等引起的太陽能板12周圍溫度變化等最相適應(yīng)的低、高壓變化幅度切換電壓VCL及VCH。
而且，在有關(guān)本第3實(shí)施例的太陽能發(fā)電裝置10中，由于在工作不穩(wěn)定的低電壓輸出時(shí)，實(shí)行定電壓控制，因此，能夠從低電壓輸出到高電壓輸出一直以穩(wěn)定的工作狀態(tài)進(jìn)行發(fā)電。
再有，在本實(shí)施例中，對(duì)于在工作不穩(wěn)定時(shí)，給在步驟100”中求出的所有的電壓值增加第2規(guī)定值的情況進(jìn)行了說明。然而，本發(fā)明并不限定于此，例如，也可以采取不讓固定控制電壓VF、不穩(wěn)定檢測電壓VE增加的形式。
另外，對(duì)于在使用圖8所示不穩(wěn)定檢測程序的情況下，在工作不穩(wěn)定時(shí)，對(duì)在步驟100”中計(jì)算出的所有電壓值進(jìn)行再計(jì)算的情況進(jìn)行了說明。然而，本發(fā)明并不限定于此，例如，也可以采取對(duì)于固定控制電壓VF、不穩(wěn)定檢測電壓VE不進(jìn)行再計(jì)算的形式。
另外，本實(shí)施例中，對(duì)定電壓控制時(shí)判定動(dòng)作是否穩(wěn)定的情況進(jìn)行了說明，然而，本發(fā)明并不限定于此，也可以采取在MPPT控制時(shí)進(jìn)行判定的形式。
另外，本實(shí)施例中，說明了當(dāng)太陽能板12的輸出電壓VP處于從低電壓變化幅度切換電壓VCL到高電壓變化幅度切換電壓VCH的范圍內(nèi)時(shí)，將MPPT控制時(shí)的電壓變化幅度VX取為2V，而當(dāng)太陽能板12的輸出電壓VP處于上述范圍之外時(shí)，將MPPT控制時(shí)的電壓變化幅度VX取為4V的情況，然而，本發(fā)明并不限定于此，這些電壓變化幅度的值可以根據(jù)太陽能板12的設(shè)置環(huán)境、季節(jié)等因素進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏?br> 另外，在本實(shí)施例中，說明了利用給逆變器電路18的輸出電壓VP乘上常數(shù)來計(jì)算在逆變器電路18即將起動(dòng)之前計(jì)算的假想最佳工作電壓VA等電壓，然而本發(fā)明并不限定于此，例如，也可以采用從逆變器電路18的輸出電壓VP減去規(guī)定的值來求出的形式。
而且，在本實(shí)施例中使用的各常數(shù)(圖6的第1及第2規(guī)定時(shí)間、第1及第2規(guī)定值等)可以根據(jù)太陽能板12的設(shè)置環(huán)境、季節(jié)等因素進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏?br> 權(quán)利要求
1.一種太陽能發(fā)電裝置，具有太陽能電池；功率轉(zhuǎn)換單元，它將上述太陽能電池輸出的直流電功率轉(zhuǎn)換為交流電功率；設(shè)定單元，它在上述功率轉(zhuǎn)換單元即將起動(dòng)之前，根據(jù)上述太陽能電池的輸出電壓，對(duì)上述太陽能電池的假想最佳工作電壓及控制電壓范圍進(jìn)行設(shè)定；控制單元，它將上述假想最佳工作電壓作為上述太陽能電池的輸出電壓目標(biāo)值，起動(dòng)了上述功率轉(zhuǎn)換單元之后，在上述控制電壓范圍內(nèi)，在上述太陽能電池輸出的直流電功率增大的方向上，讓上述太陽能電池的輸出電壓以規(guī)定的電壓變化幅度分階梯地進(jìn)行變化。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽能發(fā)電裝置，其中，上述設(shè)定單元在上述功率轉(zhuǎn)換單元即將起動(dòng)之前，根據(jù)上述太陽能電池的輸出電壓，對(duì)作為比上述控制電壓范圍窄的、且含有上述假想最佳工作電壓的范圍的切換范圍進(jìn)行設(shè)定，上述控制單元在讓上述太陽能電池的輸出電壓階梯地進(jìn)行變化時(shí)，當(dāng)上述輸出電壓為上述切換范圍內(nèi)的值時(shí)，使上述電壓變化幅度比其他時(shí)候小。
3.如權(quán)利要求1所述的太陽能發(fā)電裝置，其中，上述設(shè)定單元在上述功率轉(zhuǎn)換單元即將起動(dòng)之前，根據(jù)上述太陽能電池的輸出電壓，對(duì)其值在上述控制電壓范圍內(nèi)的固定電壓進(jìn)行設(shè)定，上述控制單元在上述太陽能電池輸出的直流電功率小于規(guī)定的功率時(shí)，將上述太陽能電池的輸出電壓取為上述固定電壓。
4.如權(quán)利要求2所述的太陽能發(fā)電裝置，其中，上述設(shè)定單元在上述功率轉(zhuǎn)換單元即將起動(dòng)之前，根據(jù)上述太陽能電池的輸出電壓，對(duì)其值在上述控制電壓范圍內(nèi)的固定電壓進(jìn)行設(shè)定，上述控制單元在上述太陽能電池輸出的直流電功率小于規(guī)定的功率時(shí)，將上述太陽能電池的輸出電壓取為上述固定電壓。
5.一種太陽能發(fā)電裝置，具有太陽能電池；功率轉(zhuǎn)換單元，它將上述太陽能電池輸出的直流電功率轉(zhuǎn)換為交流電功率；設(shè)定單元，它在上述功率轉(zhuǎn)換單元即將起動(dòng)之前，根據(jù)上述太陽能電池的輸出電壓，對(duì)上述太陽能電池的假想最佳工作電壓、控制電壓范圍及固定電壓進(jìn)行設(shè)定；控制單元，它具有第1模式和第2模式，第1模式是將上述假想最佳工作電壓作為上述太陽能電池的輸出電壓目標(biāo)值，起動(dòng)了上述功率轉(zhuǎn)換單元之后，在上述控制電壓范圍內(nèi)，在上述太陽能電池輸出的直流電功率增大的方向上，讓上述太陽能電池的輸出電壓以規(guī)定的電壓變化幅度分階梯地進(jìn)行變化；第2模式是在上述太陽能電池輸出的直流電功率小于規(guī)定的功率時(shí)，將上述太陽能電池的輸出電壓取為上述固定電壓；再設(shè)定單元，它在上述太陽能電池的輸出功率不穩(wěn)定時(shí)，將設(shè)定的上述太陽能電池的假想最佳工作電壓和控制電壓范圍這兩者之中的至少一個(gè)增加規(guī)定值。
6.如權(quán)利要求5所述的太陽能發(fā)電裝置，其中，上述設(shè)定單元在上述功率轉(zhuǎn)換單元即將起動(dòng)之前，根據(jù)上述太陽能電池的輸出電壓，對(duì)其值小于上述控制電壓范圍的下限值的判定基準(zhǔn)電壓進(jìn)行設(shè)定，上述再設(shè)定單元在上述太陽能電池的輸出電壓小于上述判定基準(zhǔn)電壓時(shí)，判斷為上述太陽能電池的輸出功率不穩(wěn)定。
7.如權(quán)利要求5所述的太陽能發(fā)電裝置，其中，上述設(shè)定單元在上述功率轉(zhuǎn)換單元即將起動(dòng)之前，根據(jù)上述太陽能電池的輸出電壓，對(duì)作為比上述控制電壓范圍窄的、且含有上述假想最佳工作電壓的范圍的切換范圍進(jìn)行設(shè)定，上述控制單元在讓上述太陽能電池的輸出電壓階梯地進(jìn)行變化時(shí)，當(dāng)上述輸出電壓為上述切換范圍內(nèi)的值時(shí)，將上述電壓變化幅度取的比其他時(shí)候要小。
8.如權(quán)利要求6所述的太陽能發(fā)電裝置，其中，上述設(shè)定單元在上述功率轉(zhuǎn)換單元即將起動(dòng)之前，根據(jù)上述太陽能電池的輸出電壓，對(duì)作為比上述控制電壓范圍窄的、且含有上述假想最佳工作電壓的范圍的切換范圍進(jìn)行設(shè)定，上述控制單元在讓上述太陽能電池的輸出電壓階梯地進(jìn)行變化時(shí)，當(dāng)上述輸出電壓為上述切換范圍內(nèi)的值時(shí)，使上述電壓變化幅度比其他時(shí)候小。
9.一種太陽能發(fā)電裝置，具有太陽能電池；功率轉(zhuǎn)換單元，它將上述太陽能電池輸出的直流電功率轉(zhuǎn)換為交流電功率；設(shè)定單元，它在上述功率轉(zhuǎn)換單元即將起動(dòng)之前，根據(jù)上述太陽能電池的輸出電壓，對(duì)上述太陽能電池的假想最佳工作電壓、控制電壓范圍及固定電壓進(jìn)行設(shè)定；控制單元，它具有第1模式和第2模式，第1模式是將上述假想最佳工作電壓作為上述太陽能電池的輸出電壓目標(biāo)值，起動(dòng)了上述功率轉(zhuǎn)換單元之后，在上述控制電壓范圍內(nèi)，在上述太陽能電池輸出的直流電功率增大的方向上，讓上述太陽能電池的輸出電壓以規(guī)定的電壓變化幅度分階梯地進(jìn)行變化；第2模式是在上述太陽能電池輸出的直流電功率小于規(guī)定的功率時(shí)，將上述太陽能電池的輸出電壓取為上述固定電壓；再設(shè)定單元，它在根據(jù)上述太陽能電池的輸出功率的狀態(tài)，停止了上述功率轉(zhuǎn)換單元的工作之后，根據(jù)上述太陽能電池的輸出電壓，對(duì)上述假想最佳工作電壓和上述控制電壓范圍這兩者之中的至少一個(gè)進(jìn)行再次設(shè)定。
10.如權(quán)利要求9所述的太陽能發(fā)電裝置，其中，上述設(shè)定單元在上述功率轉(zhuǎn)換單元即將起動(dòng)之前，根據(jù)上述太陽能電池的輸出電壓，對(duì)其值小于控制電壓范圍的下限值的判定基準(zhǔn)電壓進(jìn)行設(shè)定，上述再設(shè)定單元在上述太陽能電池的輸出電壓小于上述判定基準(zhǔn)電壓時(shí)，判斷為上述太陽能電池的輸出功率不穩(wěn)定，對(duì)上述假想最佳工作電壓和上述控制電壓范圍這兩者之中的至少一個(gè)進(jìn)行再次設(shè)定。
11.如權(quán)利要求9所述的太陽能發(fā)電裝置，其中，上述設(shè)定單元在上述功率轉(zhuǎn)換單元即將起動(dòng)之前，根據(jù)上述太陽能電池的輸出電壓，對(duì)作為比上述控制電壓范圍窄的、且含有上述假想最佳工作電壓的范圍的切換范圍進(jìn)行設(shè)定，上述控制單元在讓上述太陽能電池的輸出電壓階梯地進(jìn)行變化時(shí)，當(dāng)上述輸出電壓為上述切換范圍內(nèi)的值時(shí)，將上述電壓變化幅度取的比其他時(shí)候要小。
12.如權(quán)利要求10所述的太陽能發(fā)電裝置，其中，上述設(shè)定單元在上述功率轉(zhuǎn)換單元即將起動(dòng)之前，根據(jù)上述太陽能電池的輸出電壓，對(duì)作為比上述控制電壓范圍窄的、且含有上述假想最佳工作電壓的范圍的切換范圍進(jìn)行設(shè)定，上述控制單元在讓上述太陽能電池的輸出電壓階梯地進(jìn)行變化時(shí)，當(dāng)上述輸出電壓為上述切換范圍內(nèi)的值時(shí)，使上述電壓變化幅度比其他時(shí)候小。
全文摘要
為了得到一種能夠?qū)μ柲茈姵氐陌l(fā)電功率進(jìn)行有效利用的太陽能發(fā)電裝置,在太陽能發(fā)電裝置的逆變器電路即將起動(dòng)之前,根據(jù)太陽能板的輸出電壓,對(duì)實(shí)行MPPT控制所用的假想最佳工作電壓、MPPT最小電壓、MPPT最大電壓、低·高電壓變化幅度切換電壓進(jìn)行計(jì)算,根據(jù)求出的各電壓值來實(shí)行MPPT控制。
文檔編號(hào)G05F1/67GK1230709SQ9910132
公開日1999年10月6日 申請(qǐng)日期1999年1月20日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月30日
發(fā)明者萬里小路正樹, 鬼冢圭吾, 森田功, 時(shí)崎久 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社