[发明专利]电力转换设备、其操作方法以及太阳能产生系统

说明书

本申请要求于2012年4月27日提交到韩国知识产权局的第10-2012-0044832号韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请的公开内容通过引用被包含于此。

技术领域

本发明涉及能够使用最大功率点跟踪(MPPT)控制方案而不用输入终端的电压传感器和电流传感器进行操作的电力转换设备、其操作方法以及太阳能产生系统。

背景技术

近来，随着绿色技术已经浮现为工业领域中的重要问题，已经积极地进行了对不使用基于碳的能量的环境友好能量的产生的研究。作为环境友好能量产生的领域中的前沿技术，太阳能产生已经是卓越的。具体地讲，已经积极地开展了对用于提高太阳能产生电池的从太阳光产生能量的效率的方法和用于提高当由太阳能产生电池产生的能量转换成适于家用或工业目的的能量时所需的电路的效率的方法的研究。

连接到太阳能产生电池的电路包括对来自太阳能电池模块的高电平直流(DC)输入信号进行转换以产生DC输出信号的电力转换设备。在太阳能电池模块中，被输出的最大功率的幅度和用于产生最大功率的条件(最大功率点)根据太阳辐射量和环境温度发生变化。因此，即使在诸如太阳辐射量、环境温度等等的条件发生变化的情况下，连接到太阳能电池模块的电力转换设备需要被操作以输出最大功率。

为了通过跟踪根据操作条件变化的最大功率点来控制电力转换设备，需要检测在太阳能电池模块中产生并且输入到电力转换设备的输入信号的电流和电压。因此，在普通的电力转换设备的向其施加在太阳能电池模块中产生的输入信号的输入终端中包括电流传感器和电压传感器。然而，当如上所述用于检测电压和电流的传感器被设置在输入终端内时，会导致诸如成本上升、遍及整个系统的设计限制增加等等的问题。

下面的现有技术文献(专利文献1和2)已经公开了一种通过MPPT方法控制电力转换设备从而跟踪在太阳能电池模块中产生的电力的最大功率点的结构。然而，在专利文献1和2中，仅仅公开了在太阳能电池模块与电力转换设备之间设置用于检测电压和电流的传感器的构造。

[现有技术文献]

(专利文献1)韩国专利公布公开号10-2007-0033395

(专利文献2)日本专利公布公开号JP 2004-280220

发明内容

本发明的一个方面提供了一种电力转换设备及其操作方法以及一种太阳能产生系统，所述电力转换设备在没有通常设置在太阳能电池模块与其输入终端之间的电压传感器和电流传感器的情况下就能够计算来自太阳能电池模块的输入信号的电压和电流并且基于计算的电压值和电流值控制电力转换电路运行在最大功率点。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于太阳能产生系统的电力转换设备，所述电力转换设备包括：电力转换单元，将由太阳能电池模块产生的输入信号转换成输出信号；控制电路单元，控制电力转换单元的操作，其中，电力转换单元包括至少一个变压器、电流传感器和连接到所述至少一个变压器的初级绕组的开关电路，控制电路单元使用由电流传感器感测的所述至少一个变压器的初级绕组的电流计算输入信号的电压和电流，并且执行最大功率点跟踪(MPPT)控制，从而使得电力转换单元在最大功率点进行操作。

电力转换单元可以包括至少一个反激变换器(回扫转换器)，并且将直流(DC)输入信号转换成交流(AC)输出信号。

控制电路单元可以使用由连接到初级绕组的至少两个电流传感器感测的初级绕组的电流来控制在至少两个变压器的初级绕组中流动的电流的平衡。

控制电路单元可以从由连接到初级绕组的至少两个电流传感器感测的至少两个变压器的初级绕组的电流的和来计算输入信号的电流。

控制电路单元可以基于变压器的初级电感和包括在电力转换单元中的开关装置的操作特性来计算输入信号的电流。

开关装置的操作特性可以包括开关装置的导通时间、最大占空比和开关周期中的至少一个。

电力转换设备还可以包括设置在太阳能电池模块与电力转换单元之间的至少一个输入电容器，并且控制电路单元可以基于在包括在电力转换单元中的开关装置的导通时间内在输入电容器中充入的电荷量以及在开关装置的截止时间内从输入电容器释放的电荷量来计算输入信号的电压。

在开关装置的导通时间内在输入电容器中充入的电荷量可与在开关装置的截止时间内从输入电容器释放的电荷量相同。