太陽光發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】在太陽光發(fā)電系統(tǒng)中，MPPT效率的提高成為課題?，F(xiàn)有的登山法在發(fā)生部分遮蔭時(shí)難以檢測(cè)出最大電力點(diǎn)。另一方面，在極短時(shí)間內(nèi)檢測(cè)最大電力點(diǎn)的檢測(cè)模式在發(fā)生部分遮蔭時(shí)也有效，但如果要減小扼流圈、濾波電容器的值而降低體積和成本，則在短路電流點(diǎn)近旁，控制系統(tǒng)振蕩而無法檢測(cè)出正確的最大電力點(diǎn)。另外在檢測(cè)模式前后向系統(tǒng)的輸出變動(dòng)大。在本發(fā)明的太陽光發(fā)電系統(tǒng)中，在檢測(cè)模式中進(jìn)行一邊使時(shí)間比例逐漸增加而一邊驅(qū)動(dòng)開關(guān)元件的開環(huán)控制，并且在時(shí)間比例達(dá)到預(yù)先設(shè)定的最大值時(shí)結(jié)束檢測(cè)模式，由此防止振動(dòng)。另外使檢測(cè)模式的執(zhí)行與商用系統(tǒng)的零交叉同步，從而抑制向系統(tǒng)的輸出變動(dòng)。
【專利說明】太陽光發(fā)電系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種使用電力變換裝置對(duì)太陽光板的發(fā)電電力進(jìn)行變換，得到希望的電力的太陽光發(fā)電系統(tǒng)，特別涉及一種通過控制與太陽光板連接的變換器來檢測(cè)太陽光板的電力的最大點(diǎn)，使電力變換器(power condition, PCS)在檢測(cè)出的最大電力點(diǎn)動(dòng)作的太陽光發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽光發(fā)電系統(tǒng)是通過電力變換器將太陽光板發(fā)出的電力變換為商用交流，在家庭內(nèi)消費(fèi)或反饋到商用系統(tǒng)的系統(tǒng)。
[0003]在圖4中，實(shí)線是表示太陽光板的輸出電壓Vpv和輸出電流Ipv的特性(以下稱為“電壓-電流特性”)的圖表，虛線是表示太陽光板的輸出電壓Vpv和輸出電力Ppv (以下稱為“電壓-電力特性”)的圖表。
[0004]如在此所述那樣，電壓-電流特性是以下的非線性的特性，即在輸出電壓Vpv為O時(shí)輸出電流Ipv為短路電流I SC，在輸出電壓Vpv為開路電壓Voc時(shí)輸出電流Ipv為O。另夕卜，電壓-電力特性具有在輸出電壓Vpv為Vpmax時(shí)輸出電力Ppv為最大電力點(diǎn)Pmax的特性，將最大電力點(diǎn)Pmax時(shí)的輸出電流Ipv設(shè)為Ipmax。
[0005]在此說明的電壓-電流特性、電壓-電力特性根據(jù)日照條件、溫度條件而變化，因此，為了從太陽光板有效地取得電力，需要始終探索該最大電力點(diǎn)Pmax，控制與太陽光板連接的電力變換器，進(jìn)行跟蹤控制以使太陽光板的動(dòng)作點(diǎn)成為最大電力點(diǎn)。
[0006]作為最大電力跟蹤控制法的一般公知的方法，有登山法。該登山法是以下的方法，即細(xì)微地變更電力變換器的輸入電壓指令值，與之對(duì)應(yīng)地判定太陽光板的發(fā)電電力增加還是減少。然后，依照該判定結(jié)果決定使下一個(gè)電壓指令值細(xì)微增加變更還是細(xì)微減少變更的變更方向，重復(fù)進(jìn)行指令值的細(xì)微變更。
[0007]或者有專利文獻(xiàn)I所示的掃描法。該方法具有將電感器和開關(guān)元件與太陽光板的2個(gè)端子串聯(lián)連接的電力變換電路，在檢測(cè)最大電力點(diǎn)時(shí)，在使開關(guān)元件動(dòng)作成為第一邏輯狀態(tài)、即所謂的打開狀態(tài)，使太陽光板的輸出端子之間成為開路狀態(tài)，并且使開關(guān)元件從該開路狀態(tài)動(dòng)作成為第二邏輯狀態(tài)、即所謂的閉合狀態(tài)，使太陽光板的輸出端子之間成為短路狀態(tài)的過程中檢測(cè)電壓和電流，檢測(cè)作為它們的乘積即電力成為最大的點(diǎn)。在檢測(cè)最大電力時(shí)，最初將電力變換電路的輸入電流的電流指令值IrefO設(shè)為0，暫時(shí)將太陽光板的電壓設(shè)為開路電壓Voc。然后使電力變換電路的輸入電壓的指令值VrefO變化為用下式表示的值。
[0008]VrefO = Voc- (Voc/to).t...(式 I)
[0009]VrefO依照公式在時(shí)間to之間從Voc開始線性降低。表示出在電力變換電路中，利用PI控制進(jìn)行反饋控制以使電力變換電路的輸入電壓即太陽光板電壓成為VrefO，來驅(qū)動(dòng)開關(guān)元件。
[0010]該方法能夠檢測(cè)出太陽光板的全部區(qū)域中的電流-電壓特性，在由于部分遮蔭而產(chǎn)生了雙峰特性的情況下，也能夠確實(shí)地檢測(cè)出最大電力點(diǎn)而進(jìn)行移動(dòng)。
[0011]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0012]專利文獻(xiàn)
[0013]專利文獻(xiàn)1:W02012/025593A1
【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]發(fā)明要解決的問題
[0015]上述登山法在日照急劇變化的情況下響應(yīng)性有可能變慢。另外，有可能無法應(yīng)對(duì)在太陽光板發(fā)生部分遮蔭的情況下產(chǎn)生的雙峰特性。
[0016]另外，專利文獻(xiàn)I所示的掃描法在檢測(cè)最大電力點(diǎn)時(shí)通過基于PI控制的反饋控制來使太陽光板的電壓即輸入電壓指令值變化。太陽光板在短路電流點(diǎn)近旁具有電壓變化相對(duì)于電流變化(dV/di )大的特性，因此如果要減小扼流圈的值來降低體積和成本，則在短路電流點(diǎn)近旁，太陽光板的電壓會(huì)因扼流圈脈動(dòng)電流而有很大變動(dòng)，有可能造成輸入電壓控制系統(tǒng)振蕩而無法檢測(cè)出正確的最大電力點(diǎn)。
[0017]另外，在掃描法中，在檢測(cè)最大電力點(diǎn)時(shí)將IrefO設(shè)為0，由此移動(dòng)到太陽光板的開路電壓Voc點(diǎn)，來自電力變換電路的輸出電力成為O。接著，隨著改變VrefO，輸出電力從O開始經(jīng)過最大電力后再次減少,在VrefO成為O時(shí)電流成為短路電流Isc，輸出電力成為O。在這樣從系統(tǒng)聯(lián)系逆變器側(cè)看時(shí)，在檢測(cè)最大電力時(shí)輸出電壓有很大變化，因此系統(tǒng)的電壓變動(dòng)等有可能對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響。
[0018]本發(fā)明的目的在于，提高太陽光發(fā)電系統(tǒng)的最大電力點(diǎn)跟蹤方式的響應(yīng)性。另外，即使在太陽光板產(chǎn)生部分遮蔭的情況下，也正確地求出最大電力點(diǎn)。另外，盡量減小電力變換電路的扼流圈、輸入濾波電容的電容來降低體積和成本。另外，抑制系統(tǒng)聯(lián)系逆變器的急劇輸出變動(dòng)而謀求系統(tǒng)的穩(wěn)定。
[0019]解決問題的技術(shù)方案
[0020]為了解決上述問題，在權(quán)利要求1的太陽光發(fā)電系統(tǒng)中，具備:太陽光板；電力檢測(cè)單元，其檢測(cè)該太陽光板的輸出電力；電力變換單元，其輸出通過開關(guān)元件的開關(guān)動(dòng)作對(duì)上述太陽光板的輸出電壓進(jìn)行變換后的電壓的電力；控制單元，其輸入上述電力檢測(cè)單元的輸出，并且控制上述開關(guān)元件，上述控制單元使驅(qū)動(dòng)上述開關(guān)元件的時(shí)間比例在0%和預(yù)定的上限值之間變化，在該過程中檢測(cè)上述太陽光板的最大電力點(diǎn)。
[0021]發(fā)明效果
[0022]根據(jù)本發(fā)明，能夠提高太陽光發(fā)電系統(tǒng)的最大電力點(diǎn)跟蹤方式的響應(yīng)性。另外，SP使在太陽光板產(chǎn)生部分遮蔭的情況下，也能夠正確地求出最大電力點(diǎn)。另外，能夠盡量減小電力變換電路的扼流圈、輸入濾波電容的電容來降低體積和成本。另外，能夠抑制系統(tǒng)聯(lián)系逆變器的急劇輸出變動(dòng)來謀求系統(tǒng)的穩(wěn)定。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是表示實(shí)施例1的電路結(jié)構(gòu)的圖。
[0024]圖2是表示實(shí)施例1的輸入濾波器的電路結(jié)構(gòu)的圖。
[0025]圖3是表示實(shí)施例1的動(dòng)作的各部波形。[0026]圖4是表示太陽光板的特性的圖。
[0027]圖5是表示電力變換器的PN電壓和占空比最大值Dmax之間的關(guān)系的圖。
[0028]圖6是實(shí)施例1的檢測(cè)模式下的各部的波形。
[0029]圖7是實(shí)施例2的檢測(cè)模式下的各部的波形。
[0030]圖8是實(shí)施例3的各部的波形。
【具體實(shí)施方式】
[0031]使用圖1?圖8說明本發(fā)明的太陽光發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)施例。
[0032][實(shí)施例1]
[0033]使用圖1?圖6說明實(shí)施例1的太陽光發(fā)電系統(tǒng)。
[0034]圖1是表示本實(shí)施例的太陽光發(fā)電系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)。在圖1中，I是太陽光板，2是電力變換器，3是商用系統(tǒng)，在電力變換器2的內(nèi)部，具有輸入濾波器4、DC-DC變換器7、系統(tǒng)聯(lián)系逆變器12、控制電路14。在DC-DC變換器7中，8是電感值為200?800 μ H左右的扼流圈，9是功率M0SFET，10是升壓二極管，11是電容器，13是電流傳感器，15a、15b是分壓電阻，24是驅(qū)動(dòng)器。另外，在控制電路14中，16是時(shí)間比例產(chǎn)生器，17是模式切換器，18a、18b是減法器，19a、19b是PI控制模塊，20是乘法器，21a、21b是AD變換器，22是PWM電路，23是最大值判定電路，25是輸入電壓指令值(Vref)。
[0035]如圖1所示，太陽光板I的兩端與電力變換器2的內(nèi)部的輸入濾波器4的輸入側(cè)端子連接，輸入濾波器4的輸出側(cè)端子與DC-DC變換器7的輸入側(cè)端子連接，DC-DC變換器7的輸出側(cè)端子與系統(tǒng)聯(lián)系逆變器12的輸入側(cè)端子連接。系統(tǒng)聯(lián)系逆變器12的輸出側(cè)端子與電力變換器2的外部的商用系統(tǒng)3連接。
[0036]在此，詳細(xì)說明DC-DC變換器7的內(nèi)部。扼流圈8的輸入側(cè)端子與輸入濾波器4的正極的輸出側(cè)端子連接，扼流圈8的輸出側(cè)端子與功率M0SFET9的漏極連接。另外，將輸入濾波器4的負(fù)極的輸出側(cè)端子和功率M0SFET9的源極連接。并且，在DC-DC變換器7的內(nèi)部，在輸入濾波器4的輸出側(cè)端子的兩端上連接有分壓電阻15a、15b的串聯(lián)體。在功率M0SFET9的漏極上連接有升壓二極管10的陽極。在升壓二極管10的陰極和功率M0SFET9的源極之間連接有電容器11。電容器11的兩端與位于DC-DC變換器7外部的系統(tǒng)聯(lián)系逆變器12連接。
[0037]接著，詳細(xì)說明控制電路14的內(nèi)部。AD變換器21a與DC-DC變換器7內(nèi)部的分壓電阻15a、15b的中點(diǎn)連接，AD變換器21b與DC-DC變換器7內(nèi)部的電流傳感器13連接。AD變換器21a的輸出是具有Vin的名稱的數(shù)字量，AD變換器21b的輸出是具有IL的名稱的數(shù)字量。IL和Vin被輸入到乘法器20，把輸出作為Ppv輸入到最大值判定電路23。另夕卜，Vin還被輸入到最大值判定電路23、減法器81a的正側(cè)端子。最大值判定電路23的輸出為輸入電壓指令值25(Vref)，被輸入到減法器18a的負(fù)側(cè)端子。減法器18a的輸出被輸入到PI控制模塊19a。PI控制模塊19a的輸出被輸入到減法器18b的正側(cè)端子。另外，IL被輸入到減法器18b的負(fù)側(cè)端子。減法器18b的輸出被輸入到PI控制模塊19b。PI控制模塊1%的輸出與模式切換器17的穩(wěn)定模式側(cè)連接。在模式切換器17的檢測(cè)模式側(cè)連接有時(shí)間比例產(chǎn)生器16。模式切換器17的輸出被輸入到PWM電路22。在此，模式切換器17的輸出是使功率M0SFET9進(jìn)行開關(guān)時(shí)的時(shí)間比例，以下記載為占空比(duty)。PWM電路22的輸出被輸入到DC-DC變換器7的內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)器24。驅(qū)動(dòng)器24的輸出與功率M0SFET9的柵極連接。
[0038]圖2是表示圖1的輸入濾波器4內(nèi)部的一個(gè)例子的圖。在圖2中，5a、5b是普通模式扼流圈，6a、6b、6c、6d、6e、6f是濾波電容器。濾波電容器中的6a、6e的電容量是5?10 μ F左右，示例了 8yF的濾波電容器6a、6e、10000pF的濾波電容器6b、6c、6d、6f。在圖2中，在輸入濾波器4的輸入側(cè)端子的兩端連接有濾波電容器6a，在濾波電容器6a的兩端連接有普通模式扼流圈5a的輸入側(cè)端子。普通模式扼流圈5a的輸出側(cè)端子與濾波電容器6b和6c的串聯(lián)體連接。濾波電容器6b和6c的中點(diǎn)與機(jī)殼接地連接。在濾波電容器6b和6c的串聯(lián)體的兩端連接濾波電容器6d的兩端。濾波電容器6d的兩端連接有普通模式扼流圈5b的輸入側(cè)端子。在普通模式扼流圈5b的輸出側(cè)端子之間連接有濾波電容器6e。另夕卜，濾波電容器6e的兩個(gè)端子成為變換器側(cè)端子，被引出到輸入濾波器4的外部。在此，濾波電容器6a和6e的8 μ F是主要為了去除開關(guān)頻率20?40kHz的開關(guān)脈動(dòng)而使用的電容器，理想的是使用電容量比較大并且頻率特性優(yōu)良的濾波電容器。另一方面，為了除去伴隨著開關(guān)而產(chǎn)生的IOOkHz以上的噪聲成分而使用濾波電容器6b、6c、6d、6f，理想的是使用頻率特性比濾波電容器更優(yōu)良的陶瓷電容器。
[0039]接著，使用圖3說明實(shí)施例1的電路動(dòng)作。圖3將橫軸設(shè)為時(shí)間，是表示圖1的電路各部的動(dòng)作波形的圖，圖3(a)是表示DC-DC變換器7是穩(wěn)定模式還是檢測(cè)模式的“DC-DC變換器7動(dòng)作狀態(tài)”，圖3 (b)是表示對(duì)時(shí)間比例產(chǎn)生器16的時(shí)間比例即占空比(duty)進(jìn)行百分比表示所得的波形的“占空比”，圖3 (c)是表示太陽光板I的電流波形的“Ipv”，圖3 (d)是表示太陽光板I的兩端的電壓波形的“Vpv”，圖3 (e)是表示從DC-DC變換器7輸出到系統(tǒng)聯(lián)系逆變器12的電力的波形的“DC-DC變換器7輸出電力”。在此，檢測(cè)模式是指檢測(cè)太陽光板I的最大電力點(diǎn)的模式，穩(wěn)定模式是指使電力變換器2動(dòng)作以便成為通過檢測(cè)模式得到的最大電力點(diǎn)的電流的模式。
[0040]接著，圖4是如上述那樣表示太陽光板I的電流-電壓特性、電流-電力特性的圖表，表示在檢測(cè)模式中使用的電壓Vpv的范圍(Vpvmin?Voc)。
[0041]接著，圖5是表示時(shí)間比例產(chǎn)生器16所輸出的時(shí)間比例即占空比的最大值Dmax和電容器11 (Cpn)的電壓即PN電壓(Vpn)之間的關(guān)系的圖表。參數(shù)是檢測(cè)模式下的太陽光板電壓Vpv的最低值Vpvmin，表示30V、50V、70V的3個(gè)例子。
[0042]接著，圖6是作為本實(shí)施例的具體例子而表示檢測(cè)模式下的占空比、發(fā)電電力、IpV、VpV各自的時(shí)間變化的圖表。
[0043]接著，說明本實(shí)施例的電力變換器2的動(dòng)作。首先說明穩(wěn)定模式。在穩(wěn)定模式下，圖1的模式切換器17與穩(wěn)定模式側(cè)連接。這時(shí)，DC-DC變換器7對(duì)功率M0SFET9進(jìn)行PWM控制，以使輸入電壓Vin與輸入電壓指令值25 (Vref)—致。另外，輸入電壓指令值25 (Vref)是事先求出的值，在后面說明其求取方法。
[0044]在DC-DC變換器7中，通過分壓電阻15a、15b檢測(cè)輸入電壓Vin，通過AD變換器21a變換為數(shù)字量。另外，通過電流傳感器13檢測(cè)流過扼流圈8 (L)的電流。流過扼流圈8 (L)的電流IL由于后述的功率M0SFET9的開關(guān)動(dòng)作而脈動(dòng)，因此將通過電流傳感器13檢測(cè)出的電流IL經(jīng)過AD變換器21b取入到控制電路14中被識(shí)別為平均值。作為從脈動(dòng)的電流IL取得平均值的方法，是在電流傳感器13的內(nèi)部設(shè)置使功率M0SFET9 (SI)的開關(guān)頻率成分衰減的一次延遲濾波器的方法、使AD變換器21b的取入定時(shí)與PWM周期同步來始終對(duì)脈動(dòng)的中心值進(jìn)行采樣的方法等，只要能夠從脈動(dòng)的電流IL取得平均值，則可以使用任意的方法。以下，將求出的電流平均值記載為IL。
[0045]從AD變換器21a輸出的Vin通過減法器18a與輸入電壓指令值25( Vref)進(jìn)行比較，它們的電壓誤差被輸入到PI控制模塊19a，進(jìn)行比例積分運(yùn)算。該P(yáng)I控制模塊19a的輸出信號(hào)是電流目標(biāo)值Iref。接著，在減法器18b中從電流目標(biāo)值Iref中減去IL。該電流誤差被輸入到PI控制模塊1%，進(jìn)行比例積分運(yùn)算。該P(yáng)I控制模塊19b的輸出是時(shí)間比例即占空比，該占空比經(jīng)由模式切換器17被輸入到PWM電路22，生成PWM脈沖。該P(yáng)WM脈沖經(jīng)由驅(qū)動(dòng)器24被輸入到功率M0SFET9 (SI)的柵極，驅(qū)動(dòng)功率M0SFET9 (SI)。功率M0SFET9(SI)通過開關(guān)動(dòng)作重復(fù)接通/斷開。其開關(guān)頻率大致是20?IOOkHz。在功率M0SFET9(S1)接通時(shí)，形成太陽光板1-輸入濾波器4-扼流圈8 (L)-功率M0SFET9 (SI)-輸入濾波器4_太陽光板I的閉合回路，從太陽光板I向扼流圈8 (L)流過電流。接著，在功率M0SFET9
(SI)斷開時(shí)，形成太陽光板1-輸入濾波器4-扼流圈8 (L)-升壓二極管10 (Dl)-電容器11 (Cpn)-輸入濾波器4-太陽光板I的回路，積蓄在扼流圈8 (L)的勵(lì)磁能量被釋放到電容器 11 (Cpn)0
[0046]在輸入電壓Vin比電壓指令值Vref高的情況下，即電壓誤差為正的情況下，進(jìn)行動(dòng)作以使功率M0SFET9的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的接通幅度增大，使積蓄在扼流圈8 (L)中的勵(lì)磁能量增加，使輸入電流增加。相反，在輸入電壓Vin比電壓指令值Vref低的情況下，即電壓誤差為負(fù)的情況下，進(jìn)行動(dòng)作使得功率M0SFET9的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的接通幅度縮小，使積蓄在扼流圈8(L)中的勵(lì)磁能量減小，使輸入電流減小。通過重復(fù)進(jìn)行該動(dòng)作，進(jìn)行控制以使電壓誤差為
O。另外，在功率M0SFET9 (SI)接通時(shí)，在扼流圈8 (L)中積蓄了勵(lì)磁能量時(shí)，IL增加，在功率M0SFET9 (SI)為斷開時(shí)，積蓄在扼流圈8 (L)中的勵(lì)磁能量被釋放到電容器11 (Cpn),IL減少。在此，并不限于使電壓誤差為O的控制，也可以控制為接近O的值。
[0047]另一方面，通過AD變換器21a、21b變換為數(shù)字量的Vin和IL (平均值)被輸入到乘法器20，計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻的瞬時(shí)電力Ppv。Ppv和Vin被輸入到最大值判定電路23，在最大值判定電路23中，通過使用了登山法的算法來探索最大電力點(diǎn)，依次使輸入電壓指令值25(Vref)微小地變化。該登山法算法分別將上次的采樣值即Ppv (z_l)、Vin (z_l)、本次采樣的Ppv、Vin進(jìn)行比較,根據(jù)它們的大小關(guān)系,判定下次使輸入電壓指令值25 (Vref)微小變化的方向。通過該算法，在圖4所示那樣的特性的太陽光板I中，能夠使Vref變化使得在電力為最大(Pmax)的點(diǎn)(Vpmax、Ipmax)進(jìn)行動(dòng)作。
[0048]這時(shí)，通過使用圖2所示的輸入濾波器4，主要因功率M0SFET9 (SI)的開關(guān)造成的IL的脈動(dòng)成分衰減。另一方面，關(guān)于電壓，輸入到輸入濾波器4的太陽光板I的電壓Vpv和輸入濾波器4的輸出電壓Vin的DC成分大致相等，在Vin中包含伴隨著開關(guān)而產(chǎn)生的高頻成分。
[0049]結(jié)果，從太陽光板I向DC-DC變換器7流入Ipv以及Vpv的直流電力，從DC-DC變換器7向系統(tǒng)聯(lián)系逆變器12輸出減去了 DC-DC變換器7的損失后的電力。在系統(tǒng)聯(lián)系逆變器12中，將從DC-DC變換器7輸入的直流電力變換為與商用系統(tǒng)3的電壓相位同步的正弦波電流來輸出到商用系統(tǒng)3。
[0050]接著，說明檢測(cè)模式。一般，太陽光板I的電壓-電流特性如圖4所示，具有以下的特性，即在短路電流點(diǎn)(O，Isc)的近旁，相對(duì)于電流的變化電壓的變化(dV/di)非常大。另一方面，在DC-DC變換器7中，對(duì)功率M0SFET9進(jìn)行PWM控制，進(jìn)行使流過扼流圈8的電流以20~IOOkHz左右的頻率增減的開關(guān)動(dòng)作，因此在短路電流點(diǎn)(0，Isc)的近旁，由于該扼流圈8的脈動(dòng)電流的影響，太陽光板I的電壓有很大變動(dòng)，DC-DC變換器7的Vin有可能振動(dòng)。這時(shí)，如果進(jìn)行反饋控制使得Vin與指令值一致，則有可能相位擺動(dòng)而Vin振蕩。如果Vin振蕩，則無法掌握太陽光板I的正確的電壓-電流特性、進(jìn)而無法掌握最大電力點(diǎn)，造成電力變換器2的MPPT效率降低。[0051]如果要通過現(xiàn)有的掃描法來防止振蕩，則必須將扼流圈8的值設(shè)定為ImH以上來抑制脈動(dòng)電流，由此來抑制振蕩?；蛘?，可以將輸入濾波器4內(nèi)的電容器的電容設(shè)為500~2000 μ F左右，來抑制脈動(dòng)電流。但是，這些現(xiàn)有的對(duì)策方法都會(huì)增加扼流圈8、輸入濾波器4的體積、成本，因此從電力變換器2的小型化、低成本化的觀點(diǎn)出發(fā)存在問題。
[0052]因此，在本實(shí)施例中，提出了以下的方法:在通過以下的2個(gè)手段，將扼流圈8的電感值抑制為100~800 μ H左右，并且將輸入濾波器4內(nèi)的電容器電容量抑制為5~30 μ F的同時(shí)，防止檢測(cè)模式下的振蕩。
[0053]在本實(shí)施例中，采取以下的方法，即在檢測(cè)模式下不使用反饋控制，而通過開環(huán)控制，依次改變用于使功率M0SFET9接通/斷開的時(shí)間比例即占空比。由此，例如即使Vin產(chǎn)生振動(dòng)，由于檢測(cè)該Vin而不改變占空比，所以不會(huì)產(chǎn)生振蕩。
[0054]另外，在本實(shí)施例中，在檢測(cè)模式下預(yù)先確定Dmax,使占空比在從O到Dmax之間線性地變化(單調(diào)增加或單調(diào)減少)。如果占空比成為Dmax，則在圖4中，太陽光板I的動(dòng)作點(diǎn)成為(Vpvmin, Ipvmin)。在(Vpvmin, Ipvmax)和短路電流點(diǎn)(O, Isc)之間，由于扼流圈8的脈動(dòng)電流，Vin容易振動(dòng)，因此通過不對(duì)該區(qū)間進(jìn)行特性檢測(cè)，能夠避免振動(dòng)的產(chǎn)生。
[0055]在本實(shí)施例中，反映上述思想如下這樣動(dòng)作。即，在穩(wěn)定模式下，當(dāng)經(jīng)過一定時(shí)間時(shí)轉(zhuǎn)移到檢測(cè)模式。通過將圖1中的模式切換器17切換到檢測(cè)模式側(cè)，來開始檢測(cè)模式。根據(jù)圖1可知，在檢測(cè)模式下，不使用在穩(wěn)定模式下使用的反饋控制系統(tǒng)，變化為根據(jù)從時(shí)間比例產(chǎn)生器16產(chǎn)生的占空比驅(qū)動(dòng)功率M0SFET9的開環(huán)的控制系統(tǒng)。
[0056]這時(shí)，將時(shí)間比例產(chǎn)生器16的初始值設(shè)定為O。因此，如果將模式切換器17切換到檢測(cè)模式，則占空比從此前的穩(wěn)定模式時(shí)的時(shí)間比例變化為O。這時(shí)，太陽光板I的動(dòng)作點(diǎn)在圖4中移動(dòng)到(Voc，0)的坐標(biāo)。另外，隨著占空比逐漸增加，功率M0SFET9的接通幅度逐漸增加，IL增加。在圖4中，表示動(dòng)作點(diǎn)從(Voc,O)的點(diǎn)經(jīng)由(Vpmax, Ipmax)向(Vpvmin,Ipvmax)的方向變化。
[0057]檢測(cè)模式的波形如圖3那樣。如果如圖3(b)所示那樣，占空比從O開始線性地上升，則如圖3 (c)、(d)那樣，Ipv增加，Vpv降低。這時(shí)，DC-DC變換器7的輸出電力成為圖3(e)所示那樣的波形，具有電力通過最大電力點(diǎn)Pmax后逐漸降低的特性。如從圖3 (b) 了解的那樣，在本實(shí)施例中，占空比線性地上升到預(yù)先確定的最大值Dmax。根據(jù)PN電壓Vpn和檢測(cè)模式下的電壓最低值Vpvmin,將Dmax設(shè)定為由下式?jīng)Q定的值。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽光發(fā)電系統(tǒng)，其具備: 太陽光板； 電力檢測(cè)單元，其檢測(cè)該太陽光板的輸出電力； 電力變換單元，其輸出通過開關(guān)元件的開關(guān)動(dòng)作對(duì)上述太陽光板的輸出電壓進(jìn)行變換后的電壓的電力； 控制單元，其輸入上述電力檢測(cè)單元的輸出，并且控制上述開關(guān)元件， 該太陽光發(fā)電系統(tǒng)的特征在于， 上述控制單元使驅(qū)動(dòng)上述開關(guān)元件的時(shí)間比例在0%和預(yù)定的上限值之間變化， 在該過程中檢測(cè)上述太陽光板的最大電力點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽光發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 上述預(yù)定的上限值是80%?90%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽光發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 在使驅(qū)動(dòng)上述開關(guān)元件的時(shí)間比例變化的過程中，使該時(shí)間比例從0%單調(diào)增加到上述預(yù)定的上限值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽光發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 在使驅(qū)動(dòng)上述開關(guān)元件的時(shí)間比例變化的過程中，使該時(shí)間比例從上述預(yù)定的上限值單調(diào)減少到0%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽光發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 上述控制單元開環(huán)地控制上述開關(guān)元件。
6.一種太陽光發(fā)電系統(tǒng)，其具備: 太陽光板； 電力檢測(cè)單元，其檢測(cè)該太陽光板的輸出電力； 電力變換單元，其輸出通過開關(guān)元件的開關(guān)動(dòng)作對(duì)上述太陽光板的輸出電壓進(jìn)行變換后的電壓的電力； 控制單元，其輸入上述電力檢測(cè)單元的輸出，并且控制上述開關(guān)元件， 該太陽光發(fā)電系統(tǒng)的特征在于， 上述控制單元使驅(qū)動(dòng)上述開關(guān)元件的時(shí)間比例變化， 在該過程中檢測(cè)上述太陽光板的最大電力點(diǎn)，并且與系統(tǒng)電壓的零交叉同步地在系統(tǒng)電壓的半周期期間進(jìn)行上述檢測(cè)。
【文檔編號(hào)】H02M1/14GK103516198SQ201310246645
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月22日
【發(fā)明者】葉田玲彥, 大久保敏一, 仁木亨, 內(nèi)山利之 申請(qǐng)人:日立空調(diào)·家用電器株式會(huì)社