專利名稱：電力系統(tǒng)互連系統(tǒng)和電力轉(zhuǎn)換方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)互連系統(tǒng)。
背景技術：
已經(jīng)開發(fā)將由光電發(fā)電、風力發(fā)電等等生成的電力轉(zhuǎn)換為具有與電力系統(tǒng)相同特 性的電力的技術。為了實現(xiàn)由諸如光電發(fā)電器的DC電力生成器產(chǎn)生的DC電力的系統(tǒng)互連， 重要的是，保持電力損失小。當系統(tǒng)電力是AC波形的電力時，進一步要求減小延遲并且進 行相位調(diào)整。專利文獻1描述用于太陽能電池的輸出的系統(tǒng)互連的變換器設備。在此專利文獻 1中公布的技術中，執(zhí)行MPPT(最大電力點跟蹤)控制以保持電力損失小。引用列表[專利文獻 1] JP 2000-20150A

發(fā)明內(nèi)容
在執(zhí)行系統(tǒng)互連中，系統(tǒng)的AC電力的波形可能不具有理想的正弦波。例如，在家 庭中的系統(tǒng)電力線中，波形根據(jù)電器的負載而變化。即使對于與不具有理想的正弦波的這 樣的系統(tǒng)電力的系統(tǒng)互連，要求具有更少的電力損失和高效率的電力轉(zhuǎn)換技術。在本發(fā)明的一個方面中，電力系統(tǒng)互連系統(tǒng)包括電壓檢測部件，該電壓檢測部件 被構(gòu)造為檢測電力系統(tǒng)線的電壓值以生成檢測電壓值；PWM信號生成部件，該PWM信號生成 部件被構(gòu)造為生成PWM信號使得輸出電壓跟隨檢測電壓值；以及電壓轉(zhuǎn)換電路，該電壓轉(zhuǎn) 換電路被構(gòu)造為通過基于PWM信號對從電源提供的電力執(zhí)行脈沖寬度調(diào)制控制來生成輸 出電壓并且將輸出電壓提供給電力系統(tǒng)線。在本發(fā)明的另一方面中，微控制器包括電壓獲取部件，該電壓獲取部件被構(gòu)造為 獲取通過檢測系統(tǒng)電力線的電壓生成的檢測電壓值；PWM信號生成部件，該PWM信號生成部 件被構(gòu)造為生成使輸出電壓跟隨電壓檢測值的PWM信號；以及輸出部件，該輸出部件被構(gòu) 造為將PWM信號輸出到電壓轉(zhuǎn)換電路，該電壓轉(zhuǎn)換電路通過基于PWM信號對從電源提供的 電力執(zhí)行PWM調(diào)制來生成輸出電壓并且將輸出電壓提供給系統(tǒng)電力線。在本發(fā)明的又一方面中，通過下述來實現(xiàn)電力轉(zhuǎn)換方法檢測系統(tǒng)電力線的電壓 以生成檢測電壓值；生成用于輸出電壓跟隨檢測電壓值的PWM信號；并且將PWM信號輸出 到電壓轉(zhuǎn)換電路，該電壓轉(zhuǎn)換電路通過基于PWM信號對從電源提供的電力執(zhí)行PWM調(diào)制來 生成輸出電壓并且將輸出電壓提供給系統(tǒng)電力線。本發(fā)明提供了一種電力轉(zhuǎn)換技術，即使對于與不具有理想的正弦波的系統(tǒng)電力的 互連，該電力轉(zhuǎn)換技術幾乎沒有電力損失并且具有高效率。


結(jié)合附圖，根據(jù)某些實施例的以下描述，本發(fā)明的以上和其它目的、優(yōu)點和特征將更加明顯，其中 圖1是示出電力系統(tǒng)互連系統(tǒng)的構(gòu)造的框圖；圖2A示出電壓升壓斬波器電路；圖2B示出電壓降壓斬波器電路；圖3示出本發(fā)明的第一實施例中的電力轉(zhuǎn)換部件的構(gòu)造；圖4是示出微控制器的操作的流程圖；圖5A示出輸入波形和輸出波形的示例；圖5B示出輸入波形和輸出波形的示例；以及圖6示出本發(fā)明的第二實施例中的電力轉(zhuǎn)換部件的構(gòu)造。
具體實施例方式在下文中，將會參考附圖描述本發(fā)明的電力系統(tǒng)互連系統(tǒng)。圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的電力系統(tǒng)互連系統(tǒng)的構(gòu)造的框圖。DC電力生成器B 1是 提供DC電力的電源，并且包括太陽能電池板和它的陣列單元。DC電力生成器B 1輸出的 DC電力被提供給電壓控制部件B2。電壓控制部件B2被提供有諸如電壓升壓電路(圖2A)或者電壓降壓電路(圖2B) 的電壓改變電路C2。當系統(tǒng)側(cè)電壓是顯著地低于由DC電力生成器Bl生成的電壓時，電壓 降壓電路被用作電壓改變電路來替代電壓升壓電路C2。電壓控制部件B2被提供有伏特計 Mvl和安培表Mil。伏特計Mvl在電壓改變電路C2的前側(cè)上測量從DC電力生成器Bl提供 的電力的電壓以生成時間序列電壓值數(shù)據(jù)。安培表Mil測量從DC電力生成器Bl提供的電 力的電流以生成時間序列電流值數(shù)據(jù)。電壓控制部件B2基于由伏特計Mvl生成的電壓值 數(shù)據(jù)和由安培表Mil生成的電流值數(shù)據(jù)控制電壓改變電路C2，以執(zhí)行DC電力生成器Bl的 最大電力點跟蹤控制。通過典型的電壓升壓電路的構(gòu)造能夠?qū)崿F(xiàn)諸如電壓升壓電路的電壓改變電路C2。 作為一個示例，在圖2A中示出典型的電壓升壓斬波器電路。電壓升壓電路C2被提供有執(zhí) 行PWM控制的控制部件(未示出)。此控制部件控制切換元件Swl的接通/斷開，從而從 DC電力生成器Bl輸出的并且從輸入端子mi提供的電壓被升壓到從輸出端子OUTl輸出的 目標電壓。而且，當電壓控制部件B2被提供有電壓降壓電路C2替代電壓升壓電路時，其能夠 通過典型的電壓降壓電路的構(gòu)造實現(xiàn)。作為一個示例，在圖2B中示出典型的電壓降壓斬波 器電路。電壓降壓電路被提供有執(zhí)行PWM控制的控制部件(未示出)。此控制部件控制切 換元件Sw2的接通/斷開，從而由DC電力生成器Bl輸出的并且從輸入端子mi提供的電 壓被降壓到從輸出端子0UT2輸出的目標電壓。電力轉(zhuǎn)換部件B3接收從電壓改變電路C2輸出的電壓。接收的電壓被轉(zhuǎn)換為適合 于系統(tǒng)互連的電壓并且然后被從電壓轉(zhuǎn)換器C3輸出。在本發(fā)明中，從電力轉(zhuǎn)換部件B3輸 出的電力被提供給單相3線AC電力傳輸型的系統(tǒng)電力線SYS，其包括一對外線LLl和LL2 以及一條中性線(neutral line)LN。圖3示出本發(fā)明的第一實施例中的電力轉(zhuǎn)換部件B3的構(gòu)造。電力轉(zhuǎn)換部件B3被 提供有從電壓控制部件B2輸出的電力被提供到的輸入端子IN3和IN4。電力轉(zhuǎn)換部件B3被進一步提供有伏特計Mv2，該伏特計Mv2用于始終實時地監(jiān)視和檢測輸入端子IN3和輸入 端子IN4之間的電壓。為了生成分壓的目的，本實施例中的電壓計Mv2具有串聯(lián)地連接在 輸入端子IN3和輸入端子IN4之間的電阻器元件R21和電阻器元件R22。電力轉(zhuǎn)換部件B3具有微控制器10。微控制器10的模擬數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換部件 (ADC)11檢測并且轉(zhuǎn)換諸如具有與輸入端子IN4相同的電壓的線的預定的電壓線與電阻器 元件R21和電阻器元件R22之間的節(jié)點之間的電壓。A/D轉(zhuǎn)換部件11基于檢測到的電壓生 成并且輸出電壓信號作為數(shù)字信號來表示輸入端子IN3和IN4之間的電壓。下面將會加以 描述的微控制器10和它的軟件功能能夠被替換為執(zhí)行相同操作的邏輯電路。電力轉(zhuǎn)換部件B3被進一步被提供有伏特計Mv3，該伏特計Mv3實時地按時間序列 監(jiān)視并且檢測由系統(tǒng)電力線SYS提供的電壓。在本實施例中，伏特計Mv3被提供有串聯(lián)地 連接在單相3線型的系統(tǒng)電力線SYS中的外線LLl和中性線LN之間的電阻器元件R31和 電阻器元件R32。通過電阻器元件R31和電阻器元件R32，檢測系統(tǒng)電力線SYS的外線LLl 和中性線LN之間的電壓。微控制器10的A/D轉(zhuǎn)換部件13基于檢測到的電壓生成并且輸 出電壓信號作為數(shù)字信號，以表示外線LLl和中性線LN之間的電壓。類似地，通過電阻器 元件R33和R34，生成并且輸出數(shù)字信號以表示外線L2和中性線LN之間的電壓。電力轉(zhuǎn)換部件B3被進一步提供有數(shù)字模擬(D/A)轉(zhuǎn)換部件DAC。D/A轉(zhuǎn)換部件 DAC被提供有變換器INV和濾波器電路LC。通過包括形成多個支路(arm)的諸如電力MOS 晶體管、IGBT、SiC電力器件的切換元件Trl至Tr4的典型的電壓變換器能夠?qū)崿F(xiàn)變換器 INV。通過由PWM定時器12生成的用于脈沖寬度調(diào)制控制的PWM信號確定切換元件Trl至 Tr4中的每一個的接通/斷開時序。變換器INV將從電壓控制部件B2輸出的電力轉(zhuǎn)換為適 合于系統(tǒng)互連的電力并且然后將其輸出。通過濾波器電路LC移除從變換器INV輸出的電力的高頻分量。通過包括電感器 Ll和L2以及電容器CPl和CP2的典型的低通濾波器能夠形成濾波器電路LC。從濾波器電 路LC輸出的電力被提供給系統(tǒng)電力線SYS。在圖3的示例中，為了到系統(tǒng)電力線SYS的電 力供給的目的，濾波器電路LC的輸出側(cè)電線被連接至單相3線AC電力線SYS的外線LLl 禾口 LL2和中性線LN。微控制器10被提供有信號處理部件21。信號處理部件21處理從A/D轉(zhuǎn)換部件 13輸出的數(shù)字電壓信號以生成檢測電壓值。當系統(tǒng)電力線SYS是AC電力線時信號處理部 件21將當前檢測電壓值和具有相同相位的至少一個先前的檢測電壓值(例如，上次的檢測 電壓值)積分或相加并且然后計算積分結(jié)果的平均值。通過此功能，在到當前時間的預定 量的時段內(nèi)具有相同相位的平均電壓值被存儲在Ll表和L2表中。微控制器10被進一步 提供有平均電壓值表生成部件22，當檢測電壓值被生成時該平均電壓值表生成部件22生 成用于存儲獲得的平均電壓值的平均電壓值表20。生成的平均電壓值表20被保持在RAM 14中。線LLl和LN之間的平均電壓值被存儲在Ll表中，并且線LL21和LN之間的平均電 壓值被存儲在L2表中。在平均電壓值表20中，存儲系統(tǒng)電力線SYS的電壓波形的一個時 段內(nèi)的各相位和各相位處的平均電壓值。當獲取檢測電壓值時平均電壓值表生成部件22通過使用檢測電壓值計算平均電 壓值，并且將計算結(jié)果存儲在平均電壓值表20中。計算的平均電壓值被進一步用于PWM定 時器12的操作。PWM定時器12生成用于PWM控制的脈沖PWM信號以跟隨平均電壓值并且然后經(jīng)由輸出部件12-1將其傳輸?shù)阶儞Q器INV。作為結(jié)果，通過電力轉(zhuǎn)換部件B3將從電壓 控制部件B2輸出的電力轉(zhuǎn)換為具有實時地跟隨系統(tǒng)電力線SYS的電壓波形的電壓波形的 電力并且然后將其互連到系統(tǒng)電力線SYS。 通過此控制，以從DC電力生成器Bl輸出的電力具有系統(tǒng)電力線SYS的電力的電 壓波形的方式反饋控制電力轉(zhuǎn)換部件B3。因此，本實施例中的通過微處理器10的控制使得 能夠?qū)崿F(xiàn)電力系統(tǒng)互連而不管通過系統(tǒng)電力線SYS的電力傳輸?shù)念愋?。系統(tǒng)電力線SYS是圖3的示例中的單相3線類型，但是能夠在系統(tǒng)采用的電力傳 輸?shù)念愋褪菃蜗?線AC電力傳輸、3相3線AC電力傳輸、以及DC電力傳輸?shù)娜魏吻闆r下通 過相同的控制實現(xiàn)系統(tǒng)互連。在3相3線AC電力傳輸?shù)那闆r下，通過電力轉(zhuǎn)換部件B3將 從電壓控制部件B2輸出的電力轉(zhuǎn)換為3相AC電力，并且為U、V、以及W相中的每一個執(zhí)行 與上述相同的電壓檢測、平均電壓值表20的生成、以及PWM控制，從而執(zhí)行系統(tǒng)互連。當系統(tǒng)電力線SYS采用DC電力傳輸時，微控制器10存儲預置的時段。在接收來 自于A/D轉(zhuǎn)換部件13的檢測電壓值時，平均電壓值表生成部件22計算具有相同相位的先 前的檢測電壓值和接收到的當前檢測電壓值的平均電壓值?；谟嬎愕钠骄妷褐祵ψ儞Q 器INV進行PWM控制?？紤]到噪聲等等，執(zhí)行時段設置。例如，當系統(tǒng)電力線SYS具有更多 噪聲時，在微控制器10的初始設置時通過設置較長的時段能夠抑制噪聲的影響。當系統(tǒng)電 力線SYS采用DC電力傳輸時，電壓升壓斬波器電路或者電壓降壓斬波器電路能夠被用作電 壓轉(zhuǎn)換器C3。接下來，將會描述電力系統(tǒng)互連系統(tǒng)的延遲時間補償功能。在電壓轉(zhuǎn)換器C3中， 通過平滑由變換器INV生成的脈沖狀AC電力的低通濾波器生成延遲時間。圖5A示出輸入 波形和輸出波形的示例。在此附圖中，輸入波形不是變換器INV的輸出本身，而是被表示為 形成正弦波。圖5B是部分放大圖，示出輸出波形的相位被在輸入波形的相位之后延遲了時 段T。由于輸入波形被控制為跟隨系統(tǒng)電力線SYS上的波形，因此優(yōu)選的是，對于最佳系統(tǒng) 互連來說時段T基本上是零。微控制器10包括相位延遲存儲部件23，其中預先存儲濾波器電路LC的延遲時間 T。在設計電力轉(zhuǎn)換部件B3時已知延遲時間T，并且因此在微控制器10的初始設置時操作 員將延遲時間T存儲在相位延遲存儲部件23中。PWM定時器12基于延遲時間T從平均電 壓值表20中讀取具有相對于系統(tǒng)電力線SYS的當前檢測電壓值晚了 +T的時間處的相位的 平均電壓值。PWM定時器12基于此平均電壓值輸出用于PWM控制的PWM信號，以補償相位 延遲。通過此控制，變換器INV生成具有比系統(tǒng)電力線SYS的電壓波形早了時間T的相位 的電壓波形的電力。通過濾波器電路LC將此電壓波形的相位延遲時間T。作為結(jié)果，電力 轉(zhuǎn)換部件B3能夠生成與系統(tǒng)電力線SYS相位相同的電壓波形的電力以實現(xiàn)系統(tǒng)互連。在執(zhí)行這樣的控制時，DC電力生成器Bl以最大電力效率進行操作。因此，通過使 用在給定時間t由伏特計Mv2獲取的電壓V2(t)和被生成為延遲了+T的電壓V3(t+T)，由 PWM定時器12設置的PWM占空比能夠被表達在下面的等式中(PWM 占空比)=V2 (t) /V3 (t+T)微處理器10通過實時執(zhí)行此計算控制變換器INV。通過上述構(gòu)造，獲得下面的優(yōu)點(1)能夠不基于系統(tǒng)具有AC電力的假設實現(xiàn)電 力系統(tǒng)互連，和(2)能夠通過LC濾波器減少電壓信號的延遲(理論上為零)。
作為結(jié)果，能夠為系統(tǒng)抑制電力損失。此外，不僅能夠支持AC電力而且能夠支持DC電力。信號處理部件21通過乘法或者除法能夠獲得平均電壓值，并且能夠使用位移位 操作來加速平均值計算。在這樣的情況下，積分的次數(shù)，即，要被相加的電壓值的數(shù)目被設 置為2的階乘。此數(shù)目的具有相同相位的電壓值的積分值的二進制值被位移位以高速計算 平均電壓值。信號處理部件21進一步包括移除電壓信號的異常檢測點的功能。例如，當與時間 段之前和之后的變化進行比較，預定時間段中的電壓信號表示等于或者大于預定值的變化 時，信號處理部件21確定此預定時間段內(nèi)的電壓信號是異常的。在平均電壓值的計算時移 除被確定為異常的電壓信號。信號處理部件21進一步能夠基于電壓信號檢測并且存儲系 統(tǒng)電力線SYS的電壓波形的過零時間，并且能夠基于此過零時間識別系統(tǒng)的電壓的相位。 信號處理部件21進一步能夠基于此相位識別以檢測電壓值被存儲在平均電壓值表20中的 適當相位位置處的方式進行檢測電壓值的精細調(diào)整。優(yōu)選的是，信號處理部件21進一步包括執(zhí)行下述公倍數(shù)處理的功能。信號處理部 件21計算是PWM設置時段(用于PWM控制的PWM信號的脈沖的上述時序之間的時段)和 系統(tǒng)電力線SYS的時段的公倍數(shù)(優(yōu)選最小的公倍數(shù))的同步時段。通過此計算識別的是 時序T2，在該時序T2，當用于PWM控制的PWM信號的當前上升時序?qū)诮o定時序Tl處的 系統(tǒng)電力的給定相位θ 1時，用于PWM控制的PWM信號的下一個上升時序和系統(tǒng)電力的相 位θ 1相互一致。平均電壓值表生成部件22將從Tl到Τ2的一個時段期間的檢測電壓值 的平均電壓值存儲在平均電壓值表20中。信號處理部件21從平均電壓值表20中提取精 確地與系統(tǒng)電力線SYS的當前相位相對應的平均電壓值并且將其傳輸?shù)絇WM定時器12。因 此，能夠以精確地對應于系統(tǒng)電力線SYS的當前相位的方式控制變換器INV。圖4是示出用于通過PWM定時器12計算設置值的微控制器10的操作的流程圖， 其中當上述控制被應用于與3相AC系統(tǒng)電力傳輸?shù)幕ミB時生成變換器控制信號。首先，將 會描述在此流程圖中使用的符號。符號adCU、adCV、以及adcW表示用于由與圖1的伏特計 Mv3相對應的伏特計檢測到的系統(tǒng)電力線的U相位、V相位、以及W相位的當前檢測電壓值。在本示例中，用于PWM控制的設定頻率是20kHz并且系統(tǒng)的頻率是50Hz。在這樣 的情況下，與上面的描述中的最小的公倍數(shù)的時段相對應的頻率是20kHz。因此，用于系統(tǒng) 電力線SYS的檢測電壓值的A/D轉(zhuǎn)換部件13的采樣頻率被設置為20kHz。在這樣的情況 下，由于20k/50 = 400，所以具有每時段400個樣品的分辨力的平均電壓值被存儲在平均電 壓值表20中。符號aveU[i]、aveV[i]、以及aveW[i]表示平均電壓值表20中的U相位、V相位、 以及W相位的平均電壓值。符號aveU[i]是具有從符號aveU[l]到aVeU[400]的元素的陣 列變量，并且同樣應用于符號aveV[i]和aveW[i]。符號i是平均電壓值表20中的相位間 隔值，并且與采樣頻率同步增加。通過生成此種陣列變量并且將值代入其元素的軟件來實 現(xiàn)平均電壓值表生成部件22。符號dutyU是用于通過微控制器10輸出到變換器INV的3相位驅(qū)動的控制信號。 為變換器INV的U相位生成AC電壓的分支被以由符號dutyU表示的占空比進行PWM控制。 符號dutyV和dutyW分別是用于V相位和W相位的PWM控制的相同的占空比。
符號adcMPPT是由位于在變換器INV前級的伏特計Mv2檢測的電力轉(zhuǎn)換部件B3 的輸入電壓。當DC電力生成器Bl是在生成的電力中具有大變化的諸如PV(光電)面板、 風力發(fā)電器、地熱發(fā)電、以及廢熱發(fā)電的電力生成器時，符號adcMPPT表示當他們處于最大 電力點跟蹤(MPPT)控制下時生成的電力的電壓。符號T表示在諸如濾波器LC的變換器INV的后級生成的延遲時間。符號T是以 平均電壓值表20中的相位間隔值為單位的整數(shù)。符號％是用于余值的算子的符號。即，符 號B表示在A除以B的計算中的余值。微控制器10在電力系統(tǒng)互連系統(tǒng)的激活時如下所述地執(zhí)行初始化。當電力系統(tǒng) 的U相位電壓是OV時變量i被設置為i = 0。利用符號aveU [400]，aveU [400]和aveW [400] 聲明的陣列變量的所有元素被設置為零。相位延遲存儲部件23中的延遲時間T被設置為 預定值。為了設置延遲時間T，可以使用不與初始化有關的常數(shù)。步驟Sl 微控制器10以20kHz的頻率執(zhí)行中斷處理。步驟S2 A/D轉(zhuǎn)換部件13從微控制器10中的伏特計Mv3獲取到預定的恒壓線的系統(tǒng)電力 線的每條線的電壓并且使其進行A/D轉(zhuǎn)換以生成各相的檢測電壓值adCU、adCV、以及adcW。步驟S3 計算(i+Ι) % 400并且此結(jié)果被新定義為變量i的值。步驟S4 平均電壓值表生成部件22為相中的每一個計算被存儲在平均電壓值表20中的電 壓值和在步驟S2中生成的檢測電壓值之間的平均電壓值，并且為每個相更新平均電壓值 表20的第i元素的值。步驟S5:為了使變換器INV受到PWM控制，微控制器10通過使用下述等式來計算用于各相 的占空比dutyU = adcMPPT/aveU [ (i+T) % 400]，dutyV = adcMPPT/aveV [ (i+T) % 400]，以及dutyff = adcMPPT/aveff[(i+T) % 400]。項aveU[(i+T)% 400]是先前時段中的平均電壓值并且還是具有比用于U相的電 壓平均值表20中的系統(tǒng)電壓的當前相位早了 +T的相位的相位的平均電壓值。作為響應于 此占空比的命令值dutyU使變換器INV受到PWM控制的結(jié)果，輸出AC電壓波形，其中通過 濾波器電路LC生成的相位延遲被事先補償。步驟S6 微控制器10結(jié)束中斷處理并且等待下一個操作或者用于執(zhí)行上述控制的下一個 中斷處理。接下來，參考圖6，將會描述本發(fā)明的第二實施例。本實施例的電力系統(tǒng)互連系統(tǒng) 的整體構(gòu)造與圖1中所示的構(gòu)造相同。然而，應注意的是，電力轉(zhuǎn)換部件B3具有不同于圖3 中的構(gòu)造的圖6中所示的構(gòu)造。在本實施例中，微控制器IOa自動地檢測由于被提供在變 換器INV的輸出和系統(tǒng)電力線SYS之間的濾波器電路LC等等導致的相位延遲時間并且對該相位延遲時間進行補償。在本實施例中，伏特計Mv4A和Mv4B被布置在濾波器電路LC的后級側(cè)上以檢測不 同的輸出端子之間的電壓。此外，斷路器SW被布置在伏特計Mv4A和Mv4B的更加后面的側(cè) 上，以阻擋電力系統(tǒng)互連系統(tǒng)的內(nèi)部電路和系統(tǒng)電力線SYS之間的電力。斷路器SW包括系 統(tǒng)輸出開關SW3和SW4。除了圖3的微控制器10的構(gòu)造之外，微控制器IOa具有A/D轉(zhuǎn)換部件15和輸出 端口 16。A/D轉(zhuǎn)換部件15生成表示由伏特計Mv4A和Mv4B檢測到的電壓的檢測電壓值的 數(shù)字信號。輸出端口 16輸出用于控制斷路器SW的接通/斷開的信號。 在這樣的電力系統(tǒng)互連系統(tǒng)中，在微控制器IOa的初始設置時，輸出端口 16控制 斷路器SW以阻擋與系統(tǒng)的互連。其后，執(zhí)行參考圖4的步驟Sl至S6描述的控制。應注意 的是，延遲時間被設置為T = 0。A/D轉(zhuǎn)換部件15基于由伏特計Mv4A和Mv4B生成的電壓生成阻擋狀態(tài)下的檢測電 壓值。微控制器IOa通過將由伏特計Mv4A和Mv4B檢測到的并且由A/D轉(zhuǎn)換部件15生成 的檢測電壓值與由A/D轉(zhuǎn)換部件13生成并且存儲在平均電壓值表20中的檢測電壓值進行 比較來估算延遲時間。延遲時間被存儲在相位延遲存儲部件23中。通過使用諸如PID校 正方法的典型方法能夠執(zhí)行延遲時間估算。微控制器IOa存儲以這樣的方式估算的延遲時 間。然后，存儲的延遲時間被設置為延遲時間T，并且執(zhí)行與參考圖4描述的控制相同 的控制。在延遲時間T被設置并且基于延遲時間T開始PWM控制之后，微控制器IOa通過 輸出端口 16控制斷路器SW以連接電力系統(tǒng)互連系統(tǒng)和系統(tǒng)電力線SYS。這樣的控制使得 能夠自動地執(zhí)行延遲時間T的設置而沒有由用戶執(zhí)行先前的寫入處理。盡管在上面結(jié)合數(shù)個實施例已經(jīng)描述了本發(fā)明，但是對本領域的技術人員來說顯 然的是，這些實施例僅為了示出本發(fā)明而提供，并且不應依賴于此在限制的意義上解釋權(quán) 利要求。
權(quán)利要求
一種電力系統(tǒng)互連系統(tǒng)，包括電壓檢測部件，所述電壓檢測部件被構(gòu)造為檢測電力系統(tǒng)線的電壓值以生成檢測電壓值；PWM信號生成部件，所述PWM信號生成部件被構(gòu)造為生成PWM信號使得輸出電壓跟隨所述檢測電壓值；以及電壓轉(zhuǎn)換電路，所述電壓轉(zhuǎn)換電路被構(gòu)造為通過基于所述PWM信號對從電源提供的電力執(zhí)行脈沖寬度調(diào)制控制來生成所述輸出電壓并且將所述輸出電壓提供給所述電力系統(tǒng)線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)互連系統(tǒng)，其中所述PWM信號生成部件生成所述 PWM信號以跟隨電壓值的平均電壓值，所述電壓值包含所述檢測電壓值的當前檢測電壓值 和與所述系統(tǒng)電力線的相位相同的所述檢測電壓值的先前檢測電壓值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力系統(tǒng)互連系統(tǒng)，進一步包括平均電壓表生成部件，所述平均電壓表生成部件被構(gòu)造為生成表，當所述電壓檢測部 件生成所述檢測電壓值時計算平均電壓值，并且對于每個相位將平均電壓值存儲在所述表 中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力系統(tǒng)互連系統(tǒng)，其中所述平均電壓表生成部件將在等于 所述脈沖寬度調(diào)制控制的時段和所述系統(tǒng)電力線的時段的公倍數(shù)的時段期間的平均電壓 值存儲在所述表中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任何一項所述的電力系統(tǒng)互連系統(tǒng)，進一步包括相位延遲存儲部件，所述相位延遲存儲部件被構(gòu)造為存儲當所述電壓轉(zhuǎn)換電路生成所 述輸出電壓時相位延遲的值，其中所述PWM信號生成部件生成所述PWM信號以補償存儲在所述相位延遲存儲部件中 的所述相位延遲。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任何一項所述的電力系統(tǒng)互連系統(tǒng)，進一步包括斷路器，所述斷路器被構(gòu)造為阻斷所述電壓轉(zhuǎn)換電路和所述系統(tǒng)電力線之間的互連；和相位延遲檢測部件，所述相位延遲檢測部件被構(gòu)造為檢測在所述斷路器阻斷所述電壓 轉(zhuǎn)換電路和所述系統(tǒng)電力線之間的互連的狀態(tài)下由所述電壓轉(zhuǎn)換電路生成的所述輸出電 壓到所述系統(tǒng)電力線上的電壓的相位延遲，其中所述PWM信號生成部件生成所述PWM信號使得補償由所述相位延遲檢測部件檢測 到的所述相位延遲。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)互連系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)電力線傳輸DC電力。
8.一種微控制器，包括PWM信號生成部件，所述PWM信號生成部件被構(gòu)造為生成PWM信號使得輸出電壓跟隨檢 測電壓值，其中電壓檢測部件檢測電力系統(tǒng)線的電壓值以生成所述檢測電壓值，和 電壓轉(zhuǎn)換電路，所述電壓轉(zhuǎn)換電路通過基于所述PWM信號對從電源提供的電力執(zhí)行脈 沖寬度調(diào)制控制來生成所述輸出電壓并且將所述輸出電壓提供給所述電力系統(tǒng)線。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微控制器，其中所述PWM信號生成部件生成所述PWM信號以跟隨電壓值的平均電壓值，所述電壓值包含所述檢測電壓值的當前檢測電壓值和與所述系統(tǒng)電力線的相位相同的所述檢測電壓值的先前檢測電壓值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的微控制器，進一步包括平均電壓表生成部件，所述平均電壓表生成部件被構(gòu)造為生成表，當所述電壓檢測部 件生成所述檢測電壓值時計算平均電壓值，并且對于每個相位將平均電壓值存儲在所述表 中。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的微控制器，其中所述平均電壓表生成部件將在等于所述脈 沖寬度調(diào)制控制的時段和所述系統(tǒng)電力線的時段的公倍數(shù)的時段期間的平均電壓值存儲 在所述表中。
12.根據(jù)權(quán)利要求8至11中的任何一項所述的微控制器，進一步包括相位延遲存儲部件，所述相位延遲存儲部件被構(gòu)造為存儲當所述電壓轉(zhuǎn)換電路生成所 述輸出電壓時相位延遲的值，其中所述PWM信號生成部件生成所述PWM信號以補償存儲在所述相位延遲存儲部件中 的所述相位延遲。
13.根據(jù)權(quán)利要求8至11中的任何一項所述的微控制器，其中斷路器阻斷所述電壓轉(zhuǎn) 換電路和所述系統(tǒng)電力線之間的互連，并且相位延遲檢測部件檢測在所述斷路器阻斷所述電壓轉(zhuǎn)換電路和所述系統(tǒng)電力線之間 的互連的狀態(tài)下由所述電壓轉(zhuǎn)換電路生成的所述輸出電壓到所述系統(tǒng)電力線上的電壓的 相位延遲，其中所述PWM信號生成部件生成所述PWM信號使得補償通過所述相位延遲檢測部件檢 測到的所述相位延遲。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微控制器，其中所述系統(tǒng)電力線傳輸DC電力。
15.一種電力轉(zhuǎn)換方法，包括檢測系統(tǒng)電力線的電壓以生成檢測電壓值；生成用于輸出電壓跟隨所述檢測電壓值的PWM信號；以及將所述PWM信號輸出到電壓轉(zhuǎn)換電路，所述電壓轉(zhuǎn)換電路通過基于所述PWM信號對從 電源提供的電力執(zhí)行PWM調(diào)制生成所述輸出電壓并且將所述輸出電壓提供給所述系統(tǒng)電 力線。
全文摘要
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)互連系統(tǒng)和電力轉(zhuǎn)換方法。電力系統(tǒng)互連系統(tǒng)包括電壓檢測部件，該電壓檢測部件被構(gòu)造為檢測電力系統(tǒng)線的電壓值以生成檢測電壓值；和PWM信號生成部件，該PWM信號生成部件被構(gòu)造為生成PWM信號使得輸出電壓跟隨檢測電壓值。電壓轉(zhuǎn)換電路被構(gòu)造為通過基于PWM信號對從電源提供的電力執(zhí)行脈沖寬度調(diào)制控制來生成輸出電壓并且將輸出電壓提供給電力系統(tǒng)線。
文檔編號H02M7/48GK101989820SQ20101022123
公開日2011年3月23日 申請日期2010年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月31日
發(fā)明者岡田紀雄 申請人:瑞薩電子株式會社