[发明专利]光发电系统中的控制和状态监视方法、光发电系统和光发电系统中的控制和状态监视装置

说明书

本申请是申请日为2011年8月26日、发明名称为“太阳能光发电系统、利用太阳能光发电系统的控制装置、以及控制方法及其程序”的第201180041477.9号专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种根据入射光进行发电的光发电单元，特别是利用太阳能光单元转换发电电力的技术。

特别的，本发明适用于最大电力点跟踪(MPPT：Maximum PowerPoint Tracking)控制机构，能够更有效地转换太阳能电池板的输出电力。

背景技术

多个太阳能电池(solar cells)组装构成太阳能电池板，太阳能光发电系统提供利用太阳能电池板负荷的发电电力。

太阳能电池根据入射的太阳光的日照强度及周围温度，其输出电力发生变化，最大电力动作点也发生很大变化。因此，对随着日照强度的状况发生变动的太阳能电池板的最大输出电力进行检测的最大电力点跟踪(以下简称MPPT)控制机构被提出。

而且，太阳能电池板负荷连接的电网连接型太阳能光发电系统中，探索太阳能电池板的最大输出电力，即利用所谓的“登山法”的MPPT控制(例如，专利文献1，特开平7-234733号公报)被提出。

上述MPPT控制中，为了探索出精度更优的太阳能电池板的电力最大点，在控制运算装置中，使施加在电力转换机构直流－直流(DC-DC)转换器内的开关元件的栅极的脉冲幅度的变化幅度小些即可。然而，为了使脉冲幅度的变化幅度变小，需要提高直流－直流(DC-DC)转换器的 开关频率，或者过度提高控制运算装置的处理能力。要实现上述目的，在技术，价格等方面实用性有限制。

例如，为了缩小脉冲幅度的变化幅度，则探寻在太阳能电池板上照射的日照强度的变化对应的最大电力点比较费时间，应答性有问题，且提高电力转换的效率也有界限。

另一方面，为了使应答性更好，使施加在开关元件的栅极的脉冲幅度的变化幅度加大。稳定状态下电力大幅度震动会降低电力获取的效率。

本发明者设计该发明时，利用电网连接型对已经实用化的控制机构进行改良(例如，专利文献2，专利第4294346号)。

下面将对专利文献2中所述的发明概要进行说明。

最大电力检测模式中，控制构成直流－直流(DC-DC)转换器的开关元件，使构成直流－直流(DC-DC)转换器的感应器内流动的太阳能电池板的输出电流从零到短路发生变化，瞬时扫描太阳能电池板的电流·电压(I－V)特性。

接下来，追踪动作模式下，将检测出的太阳能电池板的输出电流作为最合适的太阳能电池电流，控制直流－直流(DC-DC)转换器内的开关元件。并将所述最合适的太阳能电池电流作为基准信号追踪太阳能电池板的输出电流，用得到的最大电力动作点进行追踪控制动作。

这样，检测最大电力的最大电力检测模式的动作和在检测出的最适合的太阳能电池电流中进行追踪动作的追踪动作模式交互进行。最大电力检测模式和追踪动作模式相互交替重复操作，确切且严格的追求最大电力点。可以实现追踪得到的最大电力点对应的最佳太阳能电池电流的电力输出控制。

(在先技术文献)

专利文献

专利文献1：特开平7－234733号公报

专利文献2：专利第4294346号

发明内容

(发明要解决的课题)

根据专利文献2所述的发明，对直流－直流(DC-DC)转换器内装的开关元件进行开、关操作，使直流－直流(DC-DC)转换器内装的流经感应器的太阳能电池电流从零到短路发生变化。这个过程必须使用感应器。

然而，利用MPPT控制机构，构成更有效地太阳能光发电系统的时候，优选能够使用各种形态的电力转换机构，而非必须使用感应器的电力转换机构。

而且，有望找到这种能够适用各种形态的电力转换机构的控制方法以及控制装置。

本发明者还发现，太阳能电池板上有部分影子的时候，或者太阳能电池板混合使用的时候，太阳能电池板的输出电力会产生多个峰值，会有向低峰值追踪的动作发生。因此，在这种状态下，能够适用于各种形态的电力转换机构，还可以发现有效的能够控制的控制方法以及控制装置。

此外，不仅限于专利文献2所示例的通过负荷的变动进行追踪动作的电网连接型的太阳能光发电系统，独立型的太阳能光发电系统效率也很高，也能发现能够适用各种形态的电力转换机构的控制机构以及控制装置。

以上是有关课题以及与之对应的要求，以其光发电单元为例，介绍了示例中的太阳能电池板。使用与入射光对应产生电力的其他的光发电单元的光发电控制系统也一样。