太阳能发电用逆变器的控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能发电用逆变器的控制装置。
【背景技术】
[0002]—般而言，为了与交流电力系统进行互连，在太阳能发电系统中使用逆变器。逆变器将太阳能电池发电得到的直流电转换成与交流电力系统同步了的交流电，并提供给交流电力系统。
[0003]然而，具有如下情况:太阳能发电用逆变器因系统电压的变动等，而导致逆变器的输出电压不足，从而输出电流产生失真，输出电流反相流动(参照专利文献1)。
现有技术文献专利文献
[0004]专利文献1:日本专利特开平11-122818号公报
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于，提供一种能防止因逆变器的输出电压不足而导致输出电流产生失真的太阳能发电用逆变器的控制装置。
[0006]基于本发明的观点的太阳能发电用逆变器的控制装置是将由太阳能发电得到的电力转换成与交流电力系统互连的交流电的太阳能发电用逆变器的控制装置，包括:系统电压检测单元，该系统电压检测单元检测所述交流电力系统的系统电压；直流电压检测单元，该直流电压检测单元检测施加于所述逆变器的直流电压；输出电压不足检测单元，该输出电压不足检测单元基于由所述系统电压检测单元检测到的所述系统电压及由所述直流电压检测单元检测到的所述直流电压，检测出所述逆变器的输出电压的不足；输出电流检测单元，该输出电流检测单元检测所述逆变器的输出电流；输出电流失真检测单元，该输出电流失真检测单元基于由所述输出电流检测单元检测到的所述输出电流中包含的高次谐波，检测所述输出电流的失真；最大功率点跟踪控制单元，该最大功率点跟踪控制单元对所述逆变器进行最大功率点跟踪控制；以及输出电流失真时控制单元，在由所述输出电压不足检测单元检测到所述输出电压的不足、由所述输出电流失真检测单元检测到所述输出电流的失真的情况下，该输出电流失真时控制单元将施加于所述逆变器的直流电压控制为比所述最大功率点跟踪控制的最大功率点要低的功率点的电压。
【附图说明】
[0007]图1是表示应用了本发明的实施方式1所涉及的逆变器的控制装置的太阳能发电系统的结构的结构图。
图2是表示实施方式1所涉及的太阳能电池的发电电力的特性的特性图。
图3是表示实施方式1所涉及的失真防止指令部的结构的结构图。
图4是表示应用了本发明的实施方式2所涉及的逆变器的控制装置的太阳能发电系统的结构的结构图。
图5是表示实施方式2所涉及的太阳能电池的发电电力的特性的特性图。
【具体实施方式】
[0008]下面，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。
[0009](实施方式1)
图1是表示应用了本发明的实施方式1所涉及的逆变器1的控制装置2的太阳能发电系统10的结构的结构图。另外，对图中的相同部分标注相同标号并省略其详细说明，主要针对不同部分进行阐述。
[0010]太阳能发电系统10包括:逆变器1、控制装置2、太阳能电池3、平滑电容器4、交流滤波器5、互连变压器6、交流电力系统7、直流电压检测器11、直流电流检测器12、交流电流检测器13、及交流电压检测器14。
[0011]太阳能电池3是利用光(太阳光)进行发电的电池。太阳能电池3将发电得到的电力提供给逆变器1。
[0012]逆变器1将由太阳能电池3提供的直流电转换成与交流电力系统7同步的交流电。逆变器1将转换后的交流电经由互连变压器6提供给交流电力系统7。逆变器1利用脉宽调制(PWM, pulse width modulat1n)来控制。逆变器1利用从控制装置2输出的栅极信号Gt来进行功率转换的控制。逆变器1例如是PCS (power condit1ning system:功率调节系统)。
[0013]平滑电容器4设置于逆变器1的直流侧(输入侧)。平滑电容器4对由太阳能电池3提供给逆变器1的直流电压进行平滑化。
[0014]交流滤波器5包括电抗器51及电容器52。交流滤波器5抑制由逆变器1输出的高次谐波。
[0015]直流电压检测器11是用于测量逆变器1的直流侧的电压Vdc (平滑电容器4的电压)的检测器。直流電圧检测器11将检测到的直流电压Vdc输出至控制装置2。
[0016]直流电流检测器12是用于对流到逆变器1的直流侧的电流Idc进行测量的检测器。直流電圧检测器12将检测到的直流电流Idc输出至控制装置2。
[0017]交流电流检测器13是用于对逆变器1的交流侧(输出侧)的电流Iiv进行测量的检测器。交流电流检测器13将检测到的交流电流Iiv输出至控制装置2。
[0018]交流电压检测器14是用于对交流电力系统7的系统电压Vr进行测量的检测器。交流电压检测器14将检测到的系统电压Vr输出至控制装置2。
[0019]控制装置2包括:功率运算部21、MPPT (maximum power point tracking:最大功率点跟踪)22、直流电压控制部23、电流控制部24、PWM控制部25、失真防止指令部26。
[0020]功率运算部21基于直流电压检测器11检测到的直流电压Vdc及直流电流检测器12检测到的直流电流Idc来运算直流功率Pdc。功率运算部21将运算得到的直流功率Pdc输出至MPPT22。
[0021]MPPT22基于功率运算部21运算得到的直流功率Pdc，将使直流电压增加或减少的电压增减信号Vn输出至直流电压控制部23。通常情况下(没有从失真防止指令部26接收到信号Sp的情况)，MPPT22输出由最大功率点跟踪控制所决定的电压增减信号Vn。在从失真防止指令部26接收到信号Sp的情况下，MPPT22不进行最大功率点跟踪控制，而输出所决定的电压增减信号Vn，以防止逆变器1的输出电流Iiv的波形产生失真。
[0022]参照图2，对MPPT22所进行的直流电压Vdc的控制进行说明。图2是表示本发明所涉及的太阳能电池3的发电电力的特性的特性图。
[0023]MPPT2如下所示那样进行跟踪图2所示的最大功率点Pmpp的电压(最大功率点电压)Vmpp的控制(最大功率点跟踪控制)。
[0024]首先，MPPT22测量某个电压Vdc下的直流功率Pdc。
[0025]接着，MPPT22输出使直流电压Vdc上升(或下降)预先决定的1阶梯量的电压的电压增减信号Vn。在直流电压Vdc上升后(或下降后)，MPPT22测量直流功率Pdc。MPPT22对上一次测量到的直流功率Pdc和这一次重新测量到的直流功率Pdc进行比较。
[0026]在比较得到的结果是这一次重新测量到的直流功率Pdc较多的情况下，MPPT22输出与上一次相同的电压增减信号Vn。S卩，若上一次的电压增减信号Vn是使电压上升的信号，则这一次也作为使电压上升的信号输出电压增减信号Vn。若上一次的电压增减信号Vn是使电压下降的信号，则这一次也作为使电压下降的信号输出电压增减信号Vn。另一方面，在比较得到的结果是这一次重新测量到的直流功率Pdc较少的情况下，MPPT22输出与上一次不同的电压增减信号Vn。
[0027]通过反复进行上述步骤，MPPT22进行控制，以使得直流电压Vdc始终位于最大功率点电压Vmpp的附近。
[0028]将由直流电压检测器11检测到的直流电压Vdc及由MPPT22决定的电压增减信号Vn输入至直流电压控制部23。直流电压控制部23基于直流电压Vdc及电压增减信号Vn运算用于控制直流电压Vdc的直流电压指令值Vdcr。直流电压控制部23将计算得到的直流电压指令值Vdcr输出至电流控制部24。
[0029]电流控制部24中输入有由交流电流检测器13检测到的输出电流Iiv、功率运算部21运算得到的直流功率Pdc、及由直流电压控制部23运算得到的直流电压指令值Vdcr。电流控制部24基于输出电流Iiv、直流功率Pdc、及直流电压指令值Vdcr运算用于控制逆变器1的输出电压的电压指令值Vivr。电流控制部24将运算得到的电压指令值Vivr输出至PWM控制部25。
[0030]PWM控制部25输入有电流控制部24运算得到的电压指令值Vivr。PWM控制部25生成驱动逆变器1的开关元件的栅极信号Gt，以使逆变器1的输出电压追随电压指令值Vivr。PWM控制部25利用生成的栅极信号Gt对逆变器1进行PWM控制。
[0031 ] 失真防止指令部26中输入有直流电压检测器11检测到的直流电压Vdc、交流电流检测器13检测到的逆变器1的输出电流Iiv、及交流电压检测器14检测到的交流电力系统7的系统电压Vr。失真防止指令部26基于直流电压Vdc、输出电流Iiv及系统电压Vr，判断是否需要用于防止输出电流Iiv的失真的控制。在判断为需要用于防止输出电流Iiv的失真的控制的情况下，失真防止指令部26向MPPT22输出用于进行该控制的控制信号Sp。
[0032]图3是表示本实施方式所涉及的失真防止指令部26的结构的结构图。
[0033]失真防止指令部26包括输出电压不足检测部61、输出电流失真检测部62及与电路63。
[0034]输出电压不足检测部61基于直流电压Vdc及系统电压Vr，判断逆变器1的输出电压是否不足。输出电压不足检测部61在直流电压Vdc低于根据系统电压Vr决定的基准电压的情况下，判断为输出电压不足。基准电压只要是基于系统电压Vr而运算得到的电压即可，可以以任意方式运算得到。例如，基准电压通过对系统电压Vr的波峰值乘上预先设定的系数而运算得到。输出电压不足检测部61在判断为输出电压不足的情况下，将表示检测到输出电压不足的检测信号Sv输出至与电路63。
[0035]例如，在将互连变压器6的变压比设为1:1时，在直流电压Vdc低于系统电压Vr的波峰值的情况下，输出电压不足检测部61判断为输出电压不足。即，为了从逆变器1输出相当于系统电压Vr的电压，而使直流电压Vdc小于理论上所需最低限度的电压时，输出电压不足检测部61判断为输出电压不足。因而，在逆变器1被三次重叠控制的情况下，即使直流电压Vdc低于系统电压Vr的波峰值，有时逆变器1的输出电压也不会不足。
[0036]输出电流失真检测部62判断输出电流Iiv的波形是否失真。输出电流失真检测部62在判断为输出电流Iiv失真的情况下，将表示检测到输出电流Iiv的失真的检测信号Si输出至与电路63。
[0037]输出电流失真检测部62如下所示那样检测输出电流Iiv的失真。首先，输出电流失真检测部62提取出与输出电流Iiv重叠的高次谐波。若提取出的高次谐波(例如、5次谐波)相对于基波在预先设定的比率(例如5% )以上，则输出电流失真检测部62判断为输出电流Iiv发生了失真。这里，高次谐波可以是