CN101479854A - 太阳光发电模拟功率的生成方法和太阳光发电模拟器电源装置 - Google Patents

太阳光发电模拟功率的生成方法和太阳光发电模拟器电源装置 Download PDF

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Abstract

模拟生成太阳光发电模块的输出特性的方法和具有削减内部功率损耗的该输出特性的太阳光发电模拟器电源装置。具备IV存储单元(该IV存储单元将与太阳光发电的电流·电压特性作为IV曲线存储)、IV读取单元、将IV特性作为自动控制的输出目标值设定的单元，从存储的IV曲线中读取指定的特定的IV曲线，生成保持与I对应的该曲线上的电压值V的控制信号，供给进行功率控制的半导体开关元件，从而模拟生成太阳光发电输出特性。由将输出维持成为与指定的IV曲线的电流对应的电压地进行功率控制的控制信号电路和排除了串联电阻的功率变换主电路构成的太阳光发电模拟器。

Description

太阳光发电模拟功率的生成方法和太阳光发电模拟器电源装置
技术领域
[0001]
本发明涉及太阳光发电逆变器(inverter)的完成试验所需的输入电源、特别是模拟再现太阳光发电模块的输出特性后输出的太阳光发电模拟电源装置。
背景技术
[0002]
太阳光发电系统的大容量化趋势势不可当，例如人们要求取代在进行1000kVA逆变器的完成试验时经常设置的1200kW级的太阳电池板，而使用设备成本比它便宜、操作也容易的用于试验的电源——模拟电源装置。模拟电源装置是一种与太阳光发电逆变器(inverter)的输入侧连接，并能模拟产生太阳电池的输出电流·电压特性的电源装置。作为满足上述要求的电源的特性值，另外作为能够参考的技术公开内容，有专利文献1。
[0003]
串联必要数量的太阳电池模块，将其输出与被试验逆变器的输入侧连接，来测量连接了可变负载的逆变器的输出特性(输出电压、电流、功率)及逆变器输入电压、电流，并计算出逆变器效率等特性。但是由于在自然光日照的状态下，太阳电池模块输出始终变动，所以不适合用于特性试验的测量。希望作为测量时的日照稳定、能够模拟产生、再现使希望值的逆变器输入电压、电流值处于稳定状态的电源。
[0004]
专利文献1公开了能够适用于单纯的小型负载的电源的有关信息，在输出电流较大的电源中存在着内部的功率损耗较多而不能适用的问题。在专利文献1的(段落0014)中，有以下的叙述：“图1(本说明书的图5)示出本发明涉及的电源装置的一个例子。该电源装置将被恒电流源1遮光的太阳电池2和非欧姆性电阻3并联，再将它们与非欧姆性电阻4串联后构成。恒电流源1的电流值有各种各样的选择，例如只要使其与标准光(100mW/cm2)的太阳电池的短路电流值一致即可。另外，非欧姆性电阻3及4，只要按照电源装置的希望的电压—电流特性，适当选择具有各自的电压—电流特性的元件即可。即更具体地说，串联的非欧姆性电阻4，使用电阻值随着外加电压的增加而增加的元件，例如钨丝及镍铬耐热合金丝之类电阻比较大的电阻丝等。而并联的非欧姆性电阻3，则使用电阻值随着外加电压的增加而减少的元件，例如SiC可变电阻、硒整流元件、BaTiO3可变电阻、Si二极管可变电阻等”。可是，在这里构成的串联的非欧姆性电阻消耗的功率损耗，在大容量电源中发热量大，对于全社会的节省资源的要求具有负面效果，所以成为妨碍其产业化的一个原因。
[0005]
专利文献1：JP特开平6—195140号公报。名称《电源装置》
发明内容
[0006]
本发明的目的在于，克服因为在电源装置的内部消耗的功率损耗，在大容量电源中发热量大，对于全社会的节省资源的要求具有负面效果，采用削减该内部功率损耗的模拟生成太阳光发电模块的输出特性的方法和模拟生成该输出特性后输出的电源装置。
[0007]
关于本发明之1的太阳光发电模拟功率(simulator power)的生成方法，从根据日照量的年间变动值编制、被存储单元预先存储的太阳电池的输出特性中，读取特定的电流-电压值的关系曲线(指定IV曲线)，生成使直流功率控制部的输出特性值满足该IV图案上的电流-电压值的关系的那种控制信号，供给进行直流功率控制的半导体开关元件的控制极后，使直流功率控制部的输出特性与的太阳电池指定的电流-电压值的关系曲线一致地控制后生成的太阳光发电模拟功率。
[0008]
在这里，如果使用实例讲述太阳光发电的模拟特性，就用图2示出讲述本发明所需的要点，从太阳光发电的输出特性中讲述电流·电压值的关系曲线。输出用虚线表示的接近无负载的小电流值时的直流电压，从强烈的日照时的曲线A1向微弱的日照时的曲线A2变化时，电压值也随着从V1向V2变化。如果是中午的日照，输出电压为电压值V1，即将日落时则是电压值V2，从IV存储单元存储的IV曲线组中，第1IV读取单元读取曲线A2，第2IV读取单元读取与用虚线表示的小电流值时一致的电压值V2。假设在即将日落时运转逆变器，输出接近无负载的小电流值时的直流电压，是电压V2。可以运转本电源装置，以便保持该电压地输出模拟特性。
[0009]
温度较低时的IV特性曲线B1，由于标准温度下的曲线A1中的电压值Vs，向Vss偏移，所以也存储这些曲线后，因为存储温度较低时的Vss，使用能够与温度变化对应地输出模拟特性。这样，首先读取指定IV曲线，指定用该曲线中的哪个电流值向无负载的逆变器供给功率，读取对应电压，用该电压值保持地进行控制。
[0010]
关于本发明之2，采用本发明之1所述的太阳光发电模拟功率的生成方法，其特征在于：所述控制信号的生成，被自动设定、控制，以便从存储的所述IV图案中读取指令设定为指定了1个的IV曲线上的电流点Y＝I1时的与指定IV曲线的P1对应的电压X＝V1，Y＝I1、X＝V1成为控制的目标设定值。
[0011]
关于本发明之3，采用本发明之2所述的太阳光发电模拟功率的生成方法，其特征在于：所述控制信号的生成，被自动设定，以便在指令设定为指定IV曲线上的电流点Y＝I1后，负载变动时，读取与变动的电流点Y＝I2对应的电压X＝V2，Y＝I2、X＝V2成为控制的新目标设定值；跟踪指定IV曲线上的地控制直流功率的输出。
[0012]
关于本发明之4，采用太阳光发电模拟器电源装置，其特征在于：由功率变换主电路(该功率变换主电路由输入端子、将交流直流化的转换电路、依次与该转换电路的输出侧连接的平滑用电容器、用半导体开关元件进行开关控制的斩波器、输出电压/输出电流检出器、输出端子构成)和控制该功率变换主电路的输出电压/输出电流的控制信号电路构成；该控制信号电路，具备IV存储单元(该IV存储单元将与太阳电池的输出特性一致的电流·电压值的关系曲线，作为IV曲线存储)、IV曲线读取单元、选择·指定单元(该选择·指定单元从读取的IV曲线中选择1个IV曲线后指定)、控制的目标值设定单元(该控制的目标值设定单元使其输出指定的IV曲线的电流·电压值特性)。
[0013]
关于本发明之5，采用本发明之4所述的太阳光发电模拟器电源装置，其特征在于：所述控制的目标值设定单元，是具备IV曲线读取单元(该IV曲线读取单元从存储的所述IV曲线中，指定1个后读取)和进行自动设定的单元(该单元读取与指令者指令设定该指令电流点Y＝I1时的指定IV曲线的电流I1对应的电压X＝V1，以便使被它自动设定的Y＝I1、X＝V1成为控制的目标设定值)的目标值设定单元。
[0014]
关于本发明之6，采用本发明之5所述的太阳光发电模拟器电源装置，其特征在于：所述控制信号的生成，是具备自动重新设定的单元的目标值设定单元，该单元在指令设定为指定IV曲线上的电流点Y＝I1后负载变动时，读取与变动的电流点Y＝I2对应的电压X＝V2，使Y＝I2、X＝V2成为控制的新目标设定值。
[0015]
关于本发明之7，采用本发明之5～6所述的太阳光发电模拟器电源装置，其特征在于：在检出该功率变换主电路的直流输出端的电压进行反馈控制的同时，还检出该功率变换主电路的直流输入电流，进行抑制电压剧变的前馈控制。
[0016]
关于本发明之8，采用本发明之4～7所述的太阳光发电模拟器电源装置，其特征在于：所述控制信号电路，根据调制信号生成PWM控制信号，向所述半导体开关元件的控制极输出；用功率变换主电路进行功率控制的该调制信号，是将直流输出电压检出信号和基准电压V1之差放大的信号S1与直流输入电流和基准电压V2之差放大的信号S2相加后生成的调制信号。
[0017]
因为采用由具备将根据日照量的年间变动值编制的太阳光发电的电压·电流特性作为IV曲线存储、将读取的特定的IV特性作为自动控制的输出目标值设定的单元，由生成保持与特定的IV曲线的电流值对应的该曲线上的电压值V的控制信号的控制信号电路，供给用斩波器构成的功率变换主电路进行功率控制的半导体开关元件，从而排除了跟踪指定IV曲线地进行功率控制的串联电阻的功率变换主电路构成的太阳光发电模拟器，所以成为除了半导体开关元件以外，不产生较大的功率损耗的电源。
[0018]
图2示出讲述本发明所需的要点，从太阳光发电的输出特性中讲述电流·电压值的关系曲线。输出用虚线表示的接近无负载的小电流值时的直流电压，从曲线A1向曲线A2变化时，电压值也随着从V1向V2变化。如果是中午的日照时为电压值V1，即将日落时则是电压值V2，从IV存储单元存储的IV曲线组中，第1IV读取单元19读取曲线A2，第2IV读取单元20读取与小电流值时一致的电压值V2。假设在即将日落时运转逆变器，输出接近无负载的小电流值时的直流电压，是电压V2。可以运转本电源装置，以便保持该电压地输出模拟特性。
温度较低时的曲线B1，由于标准温度下的曲线A1中的电压值Vs，向Vss偏移，所以也存储这些曲线后，因为存储温度较低时的Vss，使用能够与温度变化对应地输出模拟特性。
[0019]
本发明之9所述的太阳光发电模拟器的控制电路的输出目标值设定方法，是在具备生成太阳光发电模拟功率的功率变换电路和根据功率变换电路的输出电流·电压反馈控制功率变换电路的控制电路的太阳光发电模拟器中，为控制电路设定输出目标值的方法。该方法具备以下步骤。
◎从多个IV曲线中选择一个IV曲线的选择步骤
◎为了控制功率变换电路而给控制电路设定输出目标值，从而使功率控制的输出特性满足选择的IV曲线的设定步骤。
在该方法中，能够从预先准备的多个IV曲线中选择最佳的IV曲线，进而使功率控制的输出特性与IV曲线一致地进行控制。
[0020]
本发明之10所述的太阳光发电模拟器的控制电路的输出目标值设定方法，是在本发明之9中，设定步骤具有以下步骤。
◎指定在选择步骤中选择的IV曲线上的电流值的指定步骤；
◎读取与电流值对应的电压值的读取步骤；
◎将电流值和电压值作为输出目标值在控制电路中设定的电流值·电压值设定步骤。
在该方法中，由于读取与电流值对应的电压值后，两者都成为输出目标值，所以可以自动控制。
[0021]
本发明之11所述的太阳光发电模拟器的控制电路的输出目标值设定方法，是在本发明之10中，在指定步骤中指定与输出电流的值一致的电流值。
[0022]
本发明之12所述的计算机程序，包含旨在使计算机实施本发明之9～11任一项所述的方法的命令。
[0023]
本发明之13所述的太阳光发电模拟器，具备本发明之12所述的计算机程序。
[0024]
本发明之14所述的太阳光发电模拟器的控制电路的输出目标值设定装置，是在具备生成太阳光发电模拟功率的功率变换电路和根据功率变换电路的输出电流·电压反馈控制功率变换电路的控制电路的太阳光发电模拟器中，为控制电路设定输出目标值的装置。该装置具备存储器(该存储器存储多个IV曲线)、读取单元(该读取单元从多个IV曲线中读取一个IV曲线)和设定单元(该设定单元为了控制功率变换电路而给控制电路设定输出目标值，从而使功率控制的输出特性满足选择的IV曲线)。
在该装置中，读取单元从存储器中读取一个IV曲线，接着设定单元为控制电路设定输出目标值。其结果，控制电路控制功率变换电路，使功率控制的输出特性满足选择的IV曲线。
[0025]
本发明之15所述的太阳光发电模拟器的控制电路的输出目标值设定装置，是在本发明之14中，读取单元进而具备IV曲线指定单元，该IV曲线指定单元指定应该读取的IV曲线。
在该装置中，IV曲线指定单元指定IV曲线，接着读取单元读取指定的IV曲线。
[0026]
本发明之16所述的太阳光发电模拟器的控制电路的输出目标值设定装置，是在本发明之14或15中，进而具备电流值指定单元(该电流值指定单元指定选择的IV曲线上的电流值)和电压值读取单元(该电压值读取单元读取与电流值对应的电压值)。
在该装置中，由于读取与电流值对应的电压值后，两者都成为输出目标值，所以可以自动控制。
[0027]
本发明之17所述的太阳光发电模拟器的控制电路的输出目标值设定装置，是在本发明之16中，进而具备操作指令单元，该操作指令单元检出伴随着负载变动而变动的输出电流的值，向电流值指定单元提供电流值。
[0028]
本发明之18所述的太阳光发电模拟器，具备：生成太阳光发电模拟功率的功率变换电路；根据功率变换电路的输出电流·电压，反馈控制功率变换电路的控制电路；本发明之14～17任一项所述的输出目标值设定装置。
[0029]
在现有技术中，由于在逆变器的特性试验时，太阳电池的输出始终变动，所以不宜用作逆变器的输入电源，但是本发明能够再现使电流值稳定地成为希望值的状态的太阳电池特性。
附图说明
[0030]
图1是采用本发明的一种实施方式的方框图。
图2是表示太阳光发电板的输出随着日照量及温度而变化的状态的图形。
图3是旨在讲述采用本发明的实施方式的太阳光发电特性的IV曲线图。
图4是旨在讲述采用本发明的实施方式的太阳光发电特性的IV曲线图。
图5是现有技术(专利文献1)的电源装置的方框图。
图6是本发明涉及的输出目标值设定方法的流程图。
[0031]
图中：1—恒电流源；2—遮光电池(Light-shielded solarbattery)；3—非欧姆电阻(Non-ohmic resistor)；4—非欧姆电阻；5—商用电源的接收端；6—转换器电路；7—平滑用电容器；8—半导体开关元件；9—功率变换主电路的输出端；10—功率控制斩波器(Power control chopper)；11—输出电压检出部；12—输出电流检出部；13—输入电流检出部；14—功率变换主电路(Power conversion main circuit)；15—控制信号电路；16—控制的目标值设定单元；17—控制的目标值生成单元；18—IV存储单元；19—第1IV曲线读取单元；20—第2IV曲线读取单元；21—第1误差放大器；22—第2误差放大器；23—第1基准值生成器；24—第2基准值生成器；25—调制信号生成电路；26—PWM控制信号生成部；28—切换单元；30—IV曲线编号指定单元；31—电流值指定单元；40—操作指令单元；50—反馈控制电路(Feedback circuit)；51—前馈控制电路(Feedforward circuit)。
具体实施方式
[0032]
图1是用布线方框图表示采用本发明的实施方式。下面参照它进行讲述。太阳光发电模拟电源装置，由不包含串联的电阻器的功率变换主电路14和控制信号电路15构成。该功率变换主电路14，由商用交流电源的接收端5、用于直流化的转换器电路6、在其输出侧的平滑用电容器7、具有半导体开关元件8的功率控制斩波器10、和功率变换主电路的输出端9构成。控制信号电路15与输出电压检出部11、输出电流检出部12、输入电流检出部13连接，从功率变换主电路14获得供给控制信号电路15的输出信号。从控制信号电路15的PWM控制信号生成部26，向该半导体开关元件8供给PWM控制信号，从功率变换主电路14的输出端9模拟生成、输出太阳电池模块输出特性。
[0033]
控制信号电路15，具有反馈控制电路50及前馈控制电路51。控制的目标值设定单元16和目标值生成单元17形成反馈控制电路50中的控制的基准值。目标值生成单元17，由来自IV存储单元18、第1IV曲线读取单元19、第2IV曲线读取单元20及IV曲线编号指定单元30的信号，获得指定IV曲线的Y＝I、X＝V的指定，生成控制的目标值P1(图4)。目标值设定单元16，将第1基准值生成器23数字设定为控制的目标值P1。
[0034]
反馈控制电路50，通过切换单元28，将输出电压检出部11、输出电流检出部12的输出信号作为指令输入，向调制信号生成电路25供给与第1基准值生成器23输出信号的误差即第1误差放大器21的输出信号，由PWM控制信号生成部26生成驱动信号，给予半导体开关元件的控制极。
[0035]
IV存储单元18，是以表格存储太阳电池的输出特性的电流·电压值的关系曲线(IV曲线)数值的单元。第1IV曲线读取单元19，从存储的IV曲线中，指定由IV曲线编号指定单元30指定的一个IV曲线。第2IV曲线读取单元20，读取IV曲线的电流值和电压值的关系特性，输出到目标值生成单元17。控制的目标值生成单元17，根据与指定IV曲线的电流值I1对应的电流·电压值，生成控制的目标值，给予控制的目标值设定单元16，进行设定。接着，讲述运转中的异常等的实用例。
[0036]
下面，讲述前馈控制电路51。现实的太阳光发电模拟器在运转中，由于发生异常而要流过大电流时，要防止抑制该输出电压大幅度下降，前馈控制电路51，将输入电流检出部13作为指令输入，向调制信号生成电路25供给与第2基准值生成器24的误差即第2误差放大器22的输出信号，PWM控制信号生成部26由调制信号生成驱动信号，由于使大电流正反馈，所以输出电压从下降切换成上升，停止该电压急剧下降，从而抑制电压的大幅度下降。反馈控制电路50，检出电压下降的结果的值后，将驱动信号给予半导体元件的控制极进行控制，所以响应稍微滞后，因此比它更快地从大电流的上升的初始阶段就使其正反馈后，具有很快减轻电压瞬时下降的效果。
[0037]
在图3中，用曲线图表示、讲述旨在讲述采用本发明的实施方式的太阳光发电的电压特性。太阳光发电模拟器的输出特性，是要模拟生成该图3的输出特性。由于在日照的状态下，太阳电池模块输出始终变动，所以不适合用于特性试验的测量，因此是作为测量时的日照稳定、能够模拟产生、再现希望值的逆变器输入电压、电流值的基础的特定值。根据日照量的年间变动值，绘制曲线C1、曲线C2、曲线C3、曲线Cn等，从日照强的C1到弱的Cn地在Y轴上表示电流值I、在X轴上表示电压值V的平面的范围内例如10条曲线。这10条曲线的在X轴上赋予从点1到点100的数值、在Y轴上赋予从点1到点100的数值的10000个交点所在点的值，被IV存储单元18预先存储，将曲线C1、曲线C2、曲线Cn作为用点描绘的太阳电池的输出特性曲线组保存。从该输出特性曲线组中读取指定的曲线(指定IV曲线)，输出跟踪该指定IV曲线地模拟曲线，作为控制目标值进行设定，用保持与该时刻的电流对应的电压地进行控制的方法，生成模拟电源特性。
[0038]
在图4中，用曲线图表示、讲述旨在讲述采用本发明的实施方式的太阳光发电的电压特性。控制信号的生成，被自动设定，也就是从存储的所述输出特性曲线组中将1个作为指定IV曲线，当指令设定该指定IV曲线上的电流点Y＝I1时，读取与指定IV曲线的P1对应的电压X＝V1，使Y＝I1、X＝V1成为控制的目标设定值。
[0039]
在指令设定指定IV曲线C1上的电流点Y＝I1后的电源装置运转中，负载(逆变器电流)变动时，读取与变动了的电流点Y＝I2对应的C1上的电压X＝V2，使Y＝I2、X＝V2成为控制的新目标设定值，来自动设定控制。运转中负载(逆变器电流)进一步变动时，读取与变动了的电流点Y＝I3对应的C1上的电压X＝V3，自动设定Y＝I3、X＝V3成为控制的新目标设定值，进行控制来跟踪指定IV曲线。这样，控制的目标值与时刻变动的负载的电流对应，在曲线C1上输出作为模拟电源的特性的方法，是本发明的独特的技术。
[0040]
下面，用图1的方框布线图表示、讲述控制信号电路15的作用。控制信号电路15与输出电压检出部11、输出电流检出部12、输入电流检出部13连接，从功率变换主电路获得旨在进行控制的输入信号。为了供给PWM控制信号，从功率变换主电路的输出端9模拟产生输出太阳电池模块输出特性，而具有反馈控制电路50，为了形成控制的基准值，目标值生成单元17，由来自第1IV曲线读取单元19和IV曲线编号指定单元30的信号，接收读取了图3的曲线C1的信号。
[0041]
用来自第2IV曲线读取单元20及IV曲线上的电流值指定单元31的信号，指定指定IV曲线的Y＝I，获得X＝V的指定，生成控制的目标值P1。目标值设定单元16以数字方式设定第1基准值生成器23的数值，以便与控制的目标值P1一致。将输出电压检出部11、输出电流检出部12的输出信号作为指令输入，向调制信号生成电路25供给与第1基准值生成器23的误差——第1误差放大器21的输出信号，用PWM控制信号生成部26生成驱动信号，给予半导体开关元件的控制极。根据反馈控制电路50的信号，进行维持电压的控制。
[0042]
IV存储单元18，是作为太阳电池输出特性的I和V的关系曲线(IV曲线)数值的表格存储的单元。第1IV曲线读取单元19从存储的IV曲线中，选择一个IV曲线，输出用指定的IV曲线编号指定单元30指定的IV曲线上的电流值和电压值的关系特性。使包含CPU的控制的操作指令单元40进行控制的软件，具备以上的那种控制步骤。
[0043]
控制的目标值生成单元17，根据与指定IV曲线的电流值I1对应的电流·电压值，生成控制的目标值，控制的目标值设定单元16将设定值设定给第1基准值生成器23。
[0044]
控制的目标值设定单元16给第1基准值生成器23设定的设定值，是用第1误差放大器21和电压检出值进行比较后成为抑制电压变动的基准的值，它是与该时刻的输出电流值I1和在指定IV曲线上对应的电压V1的值成正比的值。
[0045]
对于瞬时的负载(逆变器)电流的变化而言，为了抑制控制输出电压的过渡性的变动变大，而在反馈控制的基础上，增加了前馈控制，改善了响应速度。
(详细的讲述)
[0046]
下面，使用别的表述，讲述上述的装置及控制方法。图1所示的太阳光发电模拟器，具备生成太阳光发电模拟功率的功率变换主电路14、根据功率变换主电路14的输出电流·电压反馈控制功率变换主电路14的反馈控制电路50和输出目标值设定装置。
[0047]
输出目标值设定装置，是为反馈控制电路50设定输出目标值的装置。该装置具备：存储多个IV曲线的IV存储单元18；从多个IV曲线中读取一个IV曲线的第1IV读取单元19；为了使反馈控制电路50控制功率变换主电路14，从而使功率控制的输出特性满足选择的IV曲线，而给反馈控制电路50设定输出目标值的设定单元(16、17)。
[0048]
在该装置中，第1IV读取单元19从IV存储单元18中读取一个IV曲线，接着设定单元(16、17)给反馈控制电路50设定输出目标值。其结果，反馈控制电路50控制功率变换主电路14，从而使功率控制的输出特性满足选择的IV曲线。
[0049]
输出目标值设定装置进而具备指定第1IV读取单元19应该读取的IV曲线的IV曲线编号指定单元30。在该装置中，IV曲线编号指定单元30指定IV曲线，接着第1IV读取单元19读取指定的IV曲线。
[0050]
输出目标值设定装置，进而具备指定选择的IV曲线上的电流值的电流值指定单元31，和读取与电流值对应的电压值的第2IV读取单元20。在该装置中，由于读取与电流值对应的电压值后，两者成为输出目标值，所以可以自动控制。
输出目标值设定装置，进而具备检出伴随着负载变动而变动的输出电流的值，向电流值指定单元31提供电流值的操作指令单元40。
[0051]
下面，使用图6的流程图，讲述输出目标值设定装置的动作。
在步骤S1中，从多个IV曲线中选择一个IV曲线。具体地说，IV曲线编号指定单元30指定一个IV曲线，第1IV读取单元19根据它读取该IV曲线，将该信息发送给控制的目标值生成单元17。
[0052]
在步骤S2～S4中，为了使反馈控制电路50控制功率变换主电路14，从而使功率控制的输出特性满足选择的IV曲线，而给反馈控制电路50设定输出目标值。在这里，从预先准备的多个IV曲线中选择最佳的IV曲线，进而使功率控制的输出特性与IV曲线一致地进行控制。
[0053]
在步骤S2中，指定在步骤S1中选择的IV曲线上的电流值。具体地说，操作指令单元40测量负载电流，IV曲线上的电流值指定单元31根据它指定电流值。此外，还指定与输出电流的值一致的电流值。
[0054]
在步骤S3中，读取与电流值对应的电压值。具体地说，第2IV读取单元20读取与IV存储单元18内的选择的IV曲线上的指定电流值对应的电压值，将它发送给控制的目标值生成单元17。
[0055]
在步骤S4中，在反馈控制电路50中，将电流值和电压值作为输出目标值设定。在这里，由于读取与电流值对应的电压值后，两者成为输出目标值，所以可以自动控制。具体地说，控制的目标值生成单元17生成由电流值和电压值构成的控制目标值，将它发送给目标值设定单元16。目标值设定单元16给第1基准值生成器23设定控制的目标值。
[0056]
在步骤S5中，判断应该选择的IV曲线是否变更。变更时，返回步骤S1。没有变更时，返回步骤S2。应该选择的IV曲线之所以变更，例如是由于操作人员为了产生不同的日照条件中的太阳光发电模拟功率而进行了变更操作的缘故。
[0057]
此外，以上讲述的动作，不仅可以利用电子电路等硬件实现，而且还可以利用计算机程序实现。这时，程序包含旨在使由CPU及存储器构成的计算机实施上述动作命令。
[0058]
采用本发明的电源，由于模拟生成、输出太阳光发电模块的输出特性，所以稳定的负载试验不受时间限制。成为可以模拟生成日射的理想状态的太阳电池输出特性的电源。进而，因为削减了电源装置的内部功率损耗，不需要采取发热措施，排除了大容量的蓄电池设备及太阳光发电模块等资源消耗型的设备，所以对于全社会的节省资源的要求作出了贡献，产业上的贡献度高。

Claims (18)

1、一种太阳光发电模拟功率的生成方法，从存储单元中预先存储的太阳光发电模块的输出特性中，读取特定的电流-电压值的关系曲线即IV曲线，生成使功率控制的输出特性值满足所述IV曲线的控制信号，供给进行功率控制的半导体开关元件后，使输出特性与太阳光发电模块的IV曲线一致。
2、如权利要求1所述的太阳光发电模拟功率的生成方法，其特征在于：所述控制信号的生成中，当从存储的所述IV曲线中指令设置了指定的1个IV曲线上的电流点Y＝I1时，读取与指定IV曲线的I1对应的电压X＝V1，操作指令单元使控制的目标值生成单元动作，从而使Y＝I1、X＝V1成为控制的目标设定值。
3、如权利要求2所述的太阳光发电模拟功率的生成方法，其特征在于：所述控制信号的生成中，当在指令设置了指定IV曲线上的电流点Y＝I1后负载产生变动时，读取与变动的电流点Y＝I2对应的电压X＝V2，并将Y＝I2、X＝V2自动设定为控制的新目标设定值，以跟踪指定IV曲线的方式控制直流功率的输出。
4、一种太阳光发电模拟器电源装置，包括：
功率变换主电路，该功率变换主电路由商用电源的接收端、用于直流化的转换电路、依次与所述转换电路的输出侧连接的平滑用电容器、由半导体进行开关控制的功率控制斩波器、输出电压检出部、输出电流检出部、和输出端子构成；和
控制信号电路，该控制信号电路控制所述功率变换主电路的输出电压和输出电流，
所述控制信号电路，具备：
IV存储单元，该IV存储单元中存储了与太阳光发电模块的输出特性一致的电流-电压值的关系曲线，即IV曲线；
IV曲线读取单元；
IV曲线编号指定单元，该IV曲线编号指定单元从读取的IV曲线中选择并指定1个IV曲线；和
控制的目标值设定单元，该控制的目标值设定单元使输出指定的IV曲线的电流-电压值特性。
5、如权利要求4所述的太阳光发电模拟器电源装置，其特征在于：所述控制的目标值设定单元，包括：
第1IV读取单元，该第1IV读取单元从存储的所述IV曲线中，指定并读取1个IV曲线；
第2IV读取单元，该第2IV读取单元在指令者指令设定该指令电流点Y＝I1时，读取与指定IV曲线的P1对应的电压X＝V1；和
目标值设定单元，该目标值设定单元接收目标值生成单元的输出信号，自动设定控制的目标值，使上述自动设定的Y＝I1、X＝V1成为控制的设定值。
6、如权利要求4或5所述的太阳光发电模拟器电源装置，其特征在于：具备操作指令单元，在所述控制信号的生成中，当在指令设置了指定IV曲线上的电流点Y＝I1后负载产生变动时，读取与变动的电流点Y＝I2对应的电压X＝V2，指令自动生成目标值，使Y＝I2、X＝V2成为控制的新目标值。
7、如权利要求4～6任一项所述的太阳光发电模拟器电源装置，其特征在于：在检出功率变换主电路的输出端的电压进行反馈控制的同时，还检出所述功率控制斩波器的输入电流，进行前馈控制。
8、如权利要求4～7任一项所述的太阳光发电模拟器电源装置，其特征在于：供给所述控制信号电路的PWM控制信号生成器的调制信号，是在调制信号生成电路中将第1信号和第2信号相加后生成的调制信号，
所述第1信号，是第1误差放大器对直流输出电压检出信号与第1基准电压生成器的基准电压V1之差进行放大后的信号，
所述第2信号，是第2误差放大器对斩波器输入电流与第2基准电压生成器的基准电压V2之差进行放大后的信号。
9、一种太阳光发电模拟器的控制电路的输出目标值设定方法，所述太阳光发电模拟器具备：生成太阳光发电模拟功率的功率变换电路、和根据所述功率变换电路的输出电流-电压对所述功率变换电路进行反馈控制的控制电路，
在所述控制电路的设定输出目标值的方法中，具备：
选择步骤，该选择步骤从多个IV曲线中选择一个IV曲线；和
设定步骤，该设定步骤在所述控制电路中设定所述输出目标值，从而使所述控制电路在控制所述功率变换电路时的功率控制的输出特性满足所述选择的IV曲线。
10、如权利要求9所述的太阳光发电模拟器的控制电路的输出目标值设定方法，其特征在于，所述设定步骤具有：
指定步骤，该指定步骤指定在所述选择步骤中选择的所述IV曲线上的电流值；
读取步骤，该读取步骤读取与所述电流值对应的电压值；和
电流值-电压值设定步骤，该电流值-电压值设定步骤将所述电流值和所述电压值作为所述输出目标值设定到所述控制电路中。
11、如权利要求10所述的太阳光发电模拟器的控制电路的输出目标值设定方法，其特征在于：所述指定步骤，指定与输出电流的值一致的电流值。
12、一种计算机程序，包含用于使计算机实施权利要求9～11任一项所述的方法的命令。
13、一种太阳光发电模拟器，具备权利要求12所述的计算机程序。
14、一种太阳光发电模拟器的控制电路的输出目标值设定装置，所述太阳光发电模拟器具备：生成太阳光发电模拟功率的功率变换电路、和根据所述功率变换电路的输出电流-电压对所述功率变换电路进行反馈控制的控制电路，
所述控制电路的设定输出目标值的装置，具备：
存储器，该存储器存储多个IV曲线；
读取单元，该读取单元从多个IV曲线中读取一个IV曲线；和
设定单元，该设定单元在所述控制电路中设定所述输出目标值，从而使所述控制电路在控制所述功率变换电路时的功率控制的输出特性满足所述选择的IV曲线。
15、如权利要求14所述的太阳光发电模拟器的控制电路的输出目标值设定装置，其特征在于，进而具备IV曲线指定单元，该IV曲线指定单元指定所述读取单元应该读取的IV曲线。
16、如权利要求14或15所述的太阳光发电模拟器的控制电路的输出目标值设定装置，其特征在于，进而具备：
电流值指定单元，该电流值指定单元指定所选择的所述IV曲线上的电流值；和
电压值读取单元，该电压值读取单元读取与所述电流值对应的电压值。
17、如权利要求16所述的太阳光发电模拟器的控制电路的输出目标值设定装置，其特征在于，进而具备操作指令单元，该操作指令单元检出随负载变动而变动的输出电流的值，并将所述电流值提供所述电流值指定单元。
18、一种太阳光发电模拟器，具备：
生成太阳光发电模拟功率的功率变换电路；
根据所述功率变换电路的输出电流-电压，反馈控制所述功率变换电路的控制电路；和
权利要求14～17任一项所述的输出目标值设定装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102023273A (zh) * 2010-12-31 2011-04-20 常州天合光能有限公司 便携式户用光伏电站性能测试装置
CN102183719A (zh) * 2011-03-08 2011-09-14 中山大学 太阳电池或组件的iv特性模拟测试方法
TWI564689B (zh) * 2015-11-18 2017-01-01 致茂電子股份有限公司 用以模擬近似太陽能電池之電源供應器及其方法
CN111240393A (zh) * 2020-03-19 2020-06-05 深圳市高斯宝电气技术有限公司 一种模拟光伏电池板输出特性的控制方法

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5184819B2 (ja) * 2007-05-31 2013-04-17 日清紡ホールディングス株式会社 ソーラシミュレータ
US8037327B2 (en) * 2008-03-31 2011-10-11 Agilent Technologies, Inc. System and method for improving dynamic response in a power supply
JP5320144B2 (ja) * 2009-04-16 2013-10-23 本田技研工業株式会社 太陽電池の最大出力電力追従制御装置
WO2011056672A2 (en) 2009-10-28 2011-05-12 Atonometrics, Inc. Light soaking system for photovoltaic modules
WO2011066554A2 (en) * 2009-11-30 2011-06-03 Atonometrics, Inc. I-v measurement system for photovoltaic modules
JP5854689B2 (ja) * 2011-08-04 2016-02-09 田淵電機株式会社 パワーコンディショナ検査装置
DE102012103456B4 (de) * 2012-04-19 2014-09-04 IPH Institut "Prüffeld für elektrische Hochleistungstechnik" GmbH Vorrichtung zum Ausgeben eines Gleichspannungssignals mit nichtlinearer Strom-Spannungskennlinie
WO2015175923A1 (en) 2014-05-16 2015-11-19 HST Solar Farms, Inc. Systems & methods for solar photovoltaic array engineering
US20160181797A1 (en) * 2014-12-17 2016-06-23 The Boeing Company Solar array simulation using common power supplies
JP6131939B2 (ja) * 2014-12-22 2017-05-24 トヨタ自動車株式会社 太陽電池制御装置
US10622941B2 (en) 2015-04-10 2020-04-14 Alliance For Sustainable Energy, Llc Real-time series resistance monitoring in photovoltaic systems
CN111077932B (zh) * 2019-12-23 2022-02-25 中电科思仪科技(安徽)有限公司 一种卫星帆板电源阵列模拟器及其电压嵌位方法
CN112367047B (zh) * 2020-11-04 2023-06-30 凯盛光伏材料有限公司 一种薄膜太阳能电池组件功率测试系统及测试方法
KR102535493B1 (ko) 2021-06-28 2023-05-26 (주)피씨에스컴퍼니 태양광 어레이 시뮬레이션 시스템
KR102528780B1 (ko) 2021-06-29 2023-05-04 (주)피씨에스컴퍼니 Dc 커먼 방식의 인버터 테스트 베드 시스템

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3392506B2 (ja) * 1994-02-24 2003-03-31 株式会社東芝 太陽光発電模擬装置
JP3382434B2 (ja) * 1995-09-22 2003-03-04 キヤノン株式会社 電池電源の電圧制御装置および電圧制御方法
US6311929B1 (en) * 1999-11-26 2001-11-06 Space Systems/Loral, Inc. Spacecraft and appendage stepping methods that improve spacecraft attitude pointing and cancel solar array slew disturbances
JP2003324207A (ja) * 2002-04-30 2003-11-14 Atsushi Iga 太陽電池の出力・発電量評価方法および評価プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体
JP2004260944A (ja) * 2003-02-26 2004-09-16 Sharp Corp 発電機器の管理方法、管理装置、発電機器、通信装置、そのプログラム、および、発電機器の管理システム
JP2004297880A (ja) * 2003-03-26 2004-10-21 Canon Inc 電力変換器

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102023273A (zh) * 2010-12-31 2011-04-20 常州天合光能有限公司 便携式户用光伏电站性能测试装置
CN102023273B (zh) * 2010-12-31 2014-02-12 常州天合光能有限公司 便携式户用光伏电站性能测试装置
CN102183719A (zh) * 2011-03-08 2011-09-14 中山大学 太阳电池或组件的iv特性模拟测试方法
CN102183719B (zh) * 2011-03-08 2013-07-03 中山大学 太阳电池或太阳电池组件的iv特性模拟测试方法
TWI564689B (zh) * 2015-11-18 2017-01-01 致茂電子股份有限公司 用以模擬近似太陽能電池之電源供應器及其方法
CN111240393A (zh) * 2020-03-19 2020-06-05 深圳市高斯宝电气技术有限公司 一种模拟光伏电池板输出特性的控制方法

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