CN102751913A - 使用太阳能电池的发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种使用太阳能电池的发电系统。该系统用于提高输出电力的质量，其包括：转换器，用于将由太阳能电池产生的输出电压转换为脉冲型DC电压；逆变器，用于将该脉冲型DC电压转换为AC电压并将该AC电压施加至电力系统；以及控制装置，用于基于太阳能电池的输出电压、太阳能电池的输出电流以及电力系统的电压，来判定是否产生了使用太阳能电池的发电系统的误操作，并且用于进行控制使得多个逆变器开关器件中的至少一个逆变器开关器件以高于正常操作时的频率在产生误操作的时段内执行开关。

Description

使用太阳能电池的发电系统

相关申请的交叉引用

通过引用对本国优先权申请和外国优先权申请进行如下声称与合并：

依35U.S.C.第119条，本申请要求于2011年4月20日提交的韩国专利申请第10-2011-0036964号的权益，其全部内容通过引证结合于本申请中。

技术领域

本发明涉及使用太阳能电池的发电系统，更具体地，涉及一种通过利用太阳光发电的使用太阳能电池的发电系统。

背景技术

近来，随着电力需求骤然增长，对电力基础设施的扩充显现出极为重要的问题。在电力需求的情况下，由于在特定季节、特定时间使用的电力负荷骤然增加，使得备用电力变得不足，从而可能会发生诸如停电等事故。因此，为了防止上述问题发生，已经在进行保障电力基础设施、限制电力使用等的各种尝试，作为这些尝试中的一种，使用作为无限制清洁能源并与国内半导体技术一同被采用的太阳能电池的方法已引起大家的关注。

另一方面，使用太阳能电池的发电系统被设计为通过在多个太阳能电池模块的背面安装电力转换装置，将各个太阳能电池模块分别耦接至电力系统。

然而，尽管这种太阳能电池模块是能够通过制造特征产生相同电力的太阳能电池模块，但由于它们根据制造和产品型号而表现出各种彼此不同的输出特性，所以违背商用电力系统要维持的保护和质量标准，存在着无法输送稳定电力的问题。

此外，由于太阳能电池模块具有例如最大功率点的状况，根据变化的太阳辐射量和周围环境温度来产生最大功率点，在使用根据太阳辐射量和周围环境温度的太阳能电池的发电系统中，可能产生误操作，因此，会发生损坏电力系统的电力质量的问题。

因此，尽管由于太阳能电池的输出特性的改变会产生误操作，但这里已提出了一种能够保证输出电力的质量的方法。

发明内容

为了解决上述问题而做出本发明，因此，本发明的目的在于提供一种使用太阳能电池的发电系统，能够通过判定在使用太阳能电池的发电系统中是否产生了误操作，并在误操作时段内使多个逆变器开关器件中的一些逆变器开关器件执行高频开关操作来改善输出电力的质量。

为实现该目的，根据本发明的一个方面提供了一种使用太阳能电池的发电系统，包括：转换器，用于将由太阳能电池产生的输出电压转换为脉冲形状的DC电压；逆变器，用于将脉冲形状的DC电压转换为AC电压并将该AC电压施加至电力系统；以及控制装置，用于基于太阳能电池的输出电压、太阳能电池的输出电流以及电力系统的电压来判定是否产生了使用太阳能电池的发电系统的误操作，并且进行控制使得多个逆变器开关器件中的至少一个逆变器开关器件以高于正常操作时的频率在产生误操作的时段内执行开关。

本文中，逆变器包括：第一逆变器开关器件；第二逆变器开关器件，其漏极连接至第一逆变器开关器件的源极；第三逆变器开关器件，其漏极连接至第一逆变器开关器件的漏极；以及第四逆变器开关器件，其源极连接至第二逆变器开关器件的源极并且其漏极连接至第三逆变器开关器件的源极，其中，第一和第四逆变器开关器件在电力系统的电压为正的时段内被导通，第二和第三逆变器开关器件在电力系统的电压为负的时段内被导通。

此外，如果在电力系统的电压为正的时段内产生了误操作，控制装置进行控制使得第一和第四逆变器开关器件中的至少一个逆变器开关器件以高于正常操作时的频率执行开关。

而且，如果在电力系统的电压为负的时段内产生了误操作，控制装置进行控制使得第二和第三逆变器开关器件中的至少一个逆变器开关器件以高于正常操作时的频率执行开关。

同时，控制装置包括：转换器控制单元，用于判定在使用太阳能电池的发电系统中是否产生了误操作，并根据误操作的产生结果生成用于补偿逆变器控制信号的补偿信号，以控制逆变器开关器件；以及逆变器控制单元，用于进行控制，通过使用补偿信号和电力系统的商用频率信号，使得多个逆变器开关器件中的至少一个逆变器开关器件以高于正常操作时的频率在产生误操作的时段内执行开关。

此时，转换器控制单元包括：比较器，用于将第一基准信号与电流指令值进行比较以控制转换器开关器件，并输出转换器控制信号作为比较结果；以及补偿器，用于通过使用太阳能电池的输出电压、转换器开关器件的导通率信息以及DC电压来计算阈值，通过使用将计算出的阈值与电流指令值进行比较所获得的结果来判定是否产生了误操作，以及根据误操作产生的状态，通过改变补偿信号进行输出。

此时，转换器控制单元包括：比较器，用于将第一基准信号与电流指令值相比较，以控制转换器开关器件，并输出作为比较结果的转换器控制信号；以及补偿器，用于通过使用太阳能电池的输出电压、转换器开关器件的导通率信息以及DC电压来计算阈值，并通过使用将计算出的阈值与电流指令值进行比较所获得的结果来判定是否产生了误操作，以及根据误操作产生状态，通过改变补偿信号来进行输出。

如果电流指令值小于阈值，那么补偿器判定为正常操作，如果电流指令值不小于阈值，那么判定为误操作。

也就是说，如果满足下式1的条件，那么补偿器判定为误操作；而如果不满足下式1的条件，那么判定为正常操作，

${I_{\mathrm{out}}}^{*}\≥\frac{V_{\mathrm{DC}}{D}_u}{n{V}_{\mathrm{PV}}+V_{\mathrm{DC}}}$

其中，D_u是第一基准信号的最大值，n是变压器T的匝数比，V_DC是DC电压，V_PV是太阳能电池中产生的输出电压，I_out ^*是电流指令值。

而且，逆变器控制单元包括：高频信号发生单元，用于将预定第二基准信号与补偿信号进行比较，以输出高频控制信号作为比较结果；商用频率信号发生单元，用于输出与电力系统的相位同步的商用频率信号；以及逆变器信号发生单元，用于通过使用高频控制信号和商用频率信号，来产生多个逆变器控制信号。

此外，补偿器包括：误操作判定单元，用于将电流指令值与计算出的阈值进行比较，并用于通过利用比较结果来判定是否产生了误操作；以及补偿信号发生单元，用于在误操作判定单元判定为正常操作时，输出第二基准信号的最大值作为补偿信号。

此外，补偿器包括：错误判定单元，用于将电流指令值与计算出的阈值进行比较，以通过利用比较结果来判定是否产生了误操作；输出常量估计单元，用于在错误判定单元判定为误操作时，对于要产生的电力量估算输出常量；补偿系数计算单元，用于基于输出常量来计算补偿系数；以及补偿信号发生单元，用于通过利用补偿系数、第一和第二基准信号的最大值以及电流指令值来产生补偿信号。

而且，逆变器信号发生单元在产生误操作的时段内，把通过将高频控制信号与商用频率信号相乘而产生的逆变器控制信号用于多个逆变器开关器件中的至少一个逆变器开关器件，而且逆变器信号发生单元将商用频率信号用于多个逆变器开关器件中的其余开关器件。

此时，多个逆变器开关器件中的至少一个逆变器开关器件是由有源开关器件构成的。

附图说明

结合附图，从以下对实施方式的描述中，本发明的一般性概念的这些和/或其他方面以及优势将变得显而易见且更易于理解，其中：

图1是根据本发明实施方式的使用太阳能电池的发电系统的整体结构图；

图2是图1所示的电力转换装置的结构图；

图3是图2所示逆变器的内部电路图；

图4A至图4D是图2所示逆变器的内部电路图；

图5是图2所示的控制装置的结构图；

图6是图2所示的控制装置的一部分的详细结构图；

图7A至图7J是示出从图5所示控制装置输出的信号的曲线图；

图8是根据本发明另一实施方式的控制装置的结构图；

图9是根据本发明又一实施方式的转换器信号发生单元的详细结构图；以及

图10是根据本发明又一实施方式的转换器信号发生单元的详细结构图。

具体实施方式

下文中，将参照附图对本发明的具体实施方式进行描述。然而，所提供的以下实施方式仅作为示例，并不旨在将本发明限定于此。

省去对众所周知的部件及处理技术的描述，以免不必要地模糊本发明的实施方式。以下术语是在考虑了本发明的功能的前提下被定义的，而且可根据用户或操作者的意向或习惯来改变。因此，这些术语应基于本说明书通篇所描述的内容来定义。

本发明的技术思想应由所附权利要求来定义，而下述实施方式仅是用于向本领域技术人员有效描述本发明的技术思想的示例。

下文中，将参照附图对本发明进行如下详细说明。

图1是根据本发明实施方式的使用太阳能电池的发电系统的整体结构图。

如图1所示，发电系统1包括：太阳能电池100(100a至100n)；电力转换装置200(200a至200n)，用于转换太阳能电池100中所产生的电力以便将转换后的电力施加至电力系统300(电网)；以及电力系统300。

在此，将时间划分成诸如太阳光存在时的时间和诸如不存在太阳光的夜晚的时间，通过在太阳光存在时的时间执行太阳能发电，太阳能电池100由于太阳能发电而产生有效PV电力；在未执行发电的情况下，不产生有效PV电力

像这样，由于太阳能电池100会根据太阳光的状态而不能一致地进行太阳能发电，所以通过用于追踪由太阳能电池100产生的电力的最大功率点的最大功率点追踪(MPPT)来控制太阳能电池100产生最大功率。

图2是图1所示的电力转换装置的结构图。

参照图2，电力转换装置200包括DC/DC转换装置220(下文中，称为转换器)，对太阳能电池100中产生的输出电压进行转换；DC/AC转换装置240(下文中，称为逆变器)，将脉冲形状的直流电压VDC转换成交流电压(Vac)从而将转换后的电压施加至电力系统300；以及控制装置260，其基于太阳能电池100的输出电压VPV、太阳能电池100的输出电流IPV和电力系统的电压Vgrid来控制转换器220和逆变器240的操作。

转换器220是将由太阳能电池中产生的输出电压VPV转换成电磁波整流锯齿波型的直流电压VDC的装置，因此，该直流电压(VDC)的频率可以约是电力系统300频率的两倍。

这种转换器220可以是回扫转换器、降压-升压转换器、推挽式转换器、半桥转换器、全桥转换器等，并且还可使用基于该转换器改进后的转换器。

图3是图2所示转换器的内部电路图，在本发明实施方式中将描述回扫转换器作为示例。

参照图3，简要回顾一下转换器230的操作处理，如果控制装置260输出转换器控制信号PWM__sw至转换器开关器件SW，那么根据转换器控制信号PWM__sw的PWM(脉冲宽度调制)控制操作向功率电容器C__p充电的电压从变压器T的初级线圈被感应到次级线圈。而且，感应出的电压可作为直流电压VDC通过输出二极管D1和输出电容器C1被输出。

回到图2，由于逆变器240是进行以下操作的装置：其将转换器220输出的脉冲形状的直流电压VDC转换成与电力系统300同步的交流电压Vac，从而将转换后的交流电压Vac施加至电力系统，所以它包括多个逆变器开关器件Q1至Qn，以便根据从控制装置260输出的多个逆变器控制信号PWM_q1至PWM_qn执行开关操作。

图4A至图4D是图2所示逆变器的内部电路图。

参照图4A至图4D，在本发明的实施方式中，作为示例对四个逆变器开关器件Q1、Q2、Q3和Q4进行说明，而且其中以H电桥形式来实现四个逆变器开关器件Q1、Q2、Q3和Q4。

更具体地，逆变器240包括：第一逆变器开关器件Q1；第二逆变器开关器件Q2，其漏极连接到第一逆变器开关器件Q1的源极；第三逆变器开关器件Q3，其漏极连接到第一逆变器开关器件Q1的漏极；以及第四逆变器开关器件Q4，其源极连接到第二逆变器开关器件Q2的源极，其漏极连接到第三逆变器开关器件Q3的源极。

在H电桥形式的逆变器240中，第一和第四逆变器开关器件Q1和Q4在电力系统300的电压为正并且第二和第三逆变器开关器件Q2和Q3关闭的时段内导通。而第二和第三逆变器开关器件Q2和Q3在电力系统300的电压为负并且第一和第四逆变器开关器件Q1和Q4关闭的时段内导通。

此时，图4A至图4B的逆变器240必须被设计为：第一至第四逆变器开关器件Q1至Q4中的至少一个逆变器开关器件必须是能够执行阻塞控制(blocking control)的有源开关器件(MOSFET、IGBT、BJT)。

构造成至少具有一个有源开关器件的原因是仅通过开关控制信号而无需附加重置电路即可执行重置操作，而且对开关器件的阻塞控制是容易的，从而通过使用这种结构提高输出电力的质量。

根据本发明的实施方式，将图4C的、其中所有第一至第四逆变器开关器件Q1至Q4都是有源开关器件的实施方式描述为示例。

图5是图2所示的控制装置的结构图；图6是图2所示的控制装置的一部分的详细结构图。

参照图5，控制装置260包括：转换器控制单元260a，产生转换器控制信号PWM_sw并将其输出至转换器220，用于将太阳能电池100中产生的输出电压VPV转换成同相的直流电压VDC；以及逆变器控制单元260b，产生多个逆变器控制信号(PWM_q1至PWM_q4)并将其输出至逆变器240，用于将转换器220中输出的直流电压VDC转换成交流电源Vac。

此时，转换器控制单元260a除了用于产生并输出转换器控制信号PWM_sw，还判定发电系统1中是否产生了误操作，并且执行操作，以根据误操作的产生状态来改变逆变器开关器件Q1至Q4的开关操作，从而提高从发电系统1输出的电力质量。

为此，转换器控制单元260a起到产生补偿信号Sc的作用，该补偿信号被传送至逆变器控制单元260b，用于补偿多个逆变器控制信号PWM_q1至PWM_q4，从而控制多个逆变器开关器件Q1至Q4。

对上述转换器控制单元260a进行更为详细的说明，转换器控制单元260a包括MPPT控制单元261a、电流控制单元262a、相位检测单元263a、正弦值计算单元264a、计算单元265a以及转换器信号发生单元266a。

MPPT控制单元261a通过基于太阳能电池100的输出电压VPN和输出电流IPV信息来执行MPPT(最大功率点追踪)控制来产生基准电流IPV^*，从而维持逆变器240的功率转换和最大输出，并将基准电流IPV^*传送至电流控制单元262a。

电流控制单元262a根据太阳能电池100的基准电流IPV^*与输出电流IPV之间的差值，计算直流电流指令值Io^*，并输出所计算出的值。

相位检测器263a检测电力系统300的相位角，正弦值计算单元264a通过将逆变器240的输出频率与重置常量基准频率之间的差放大至预定增益来计算频率差放大值，并将算出的频率差放大值与相位检测单元263中所检测到的电力系统300的相位角相加以输出正弦SINE值。

计算单元265a被构造为乘法器265a1，它将从正弦值计算单元264a输出的正弦值与从电流控制单元262a输出的直流电流指令值Io^*相乘，以输出电流指令值Iout^*。

参照图6，转换器信号发生单元266a包括比较器267a和补偿器268a。

比较器267a通过将第一基准信号(即，预定三角波形的第一载波)与计算单元265a输出的电流指令值I_out ^*进行比较，例如，若电流指令值I_out ^*高于第一基准信号，比较器则输出高电平的转换器控制信号PWM_sw，反之，若电流指令值I_out ^*不高于第一基准信号，则输出低电平的转换器控制信号PWM_sw。也就是说，比较器267a根据电流指令值I_out ^*的电平大小，生成脉冲宽度变化的转换器控制信号PWM_sw。

补偿器268a判定包括太阳能电池100的发电系统1中是否产生了误操作，而且包括误操作判定单元268a1、输出功率估计单元268a2、补偿系数计算器268a3以及补偿信号发生器268a4，该补偿信号发生器作为用于产生并输出根据误操作的产生状态而变化的补偿信号Sc的装置。

作为用于判定发电系统1的误操作的产生状态的装置，误操作判定单元268a1通过利用导通率(即，占空比)、转换器开关器件SW的信息、太阳能电池100的输出电压VPN和直流电压VDC以及从计算单元265a输出的电流指令值I_out ^*，来判定是否产生了误操作。

更具体地说，误操作判定单元268a1通过将计算单元265a中输出的电流指令值I_out ^*与基于导通率(即，占空比)、转换器开关器件SW的信息以及太阳能电池100的输出电压VPN和直流电压VDC计算出的阈值进行比较，若电流指令值I_out ^*低于阈值，则判定为正常操作，然而，若电流指令值I_out ^*不低于阈值，则判定为误操作。

由数学式表示，它等价于下式1，若满足式1的条件，例如，电流指令值I_out ^*不小于阈值，则判定为误操作，然而，若式1的条件未被满足，例如，电流指令值I_out ^*小于阈值，则判定为正常操作。

${I_{\mathrm{out}}}^{*}\≥\frac{V_{\mathrm{DC}}{D}_u}{n{V}_{\mathrm{PV}}+V_{\mathrm{DC}}}$ (式1)

其中，D_u是第一基准信号的最大值，n是变压器T的匝数比。

在误操作判定单元268a1中，若判定产生了误操作，则由输出功率估计单元268a2和补偿系数计算器268a3来确定从补偿器268a输出的补偿信号Sc。

输出功率估计单元268a2对于当前要产生的电力量估计输出常量P_G，其中，输出常量P_G通过使用下式2来估计。

$P_G=\frac{{\left(V_{\mathrm{PV}}{D}_{\mathrm{pk}}\right)}^2}{2(1-{\mathrm{\ω}}^2{L}_f{C}_f)L_m{f}_s{V}_G}$ (式2)

其中，D_PK是转换器开关器件的占空比最大值，V_G是电力系统电压的最大值，f_s是开关频率，L_m是磁化电感，L_f是输出滤波器电感，C_f是输出滤波器电容。

补偿系数计算器268a3基于输出常量P_G计算补偿系数K_m，其中，补偿系数K_m通过使用下列式3来计算。

$K_m=\frac{N_p}{\sqrt{2}{N}_s}\sqrt{\frac{({\mathrm{\ωLfI}}_G+V_G)}{L_m{f}_s{I}_G}}$ (式3)

其中，I_G是电力系统电流的最大值，V_G是电力系统电压的最大值，f_s是开关频率，N_p是变压器的初级线圈的匝数比，N_s是变压器的次级线圈的匝数比。

此时，由于补偿系数K_m确定了补偿信号Sc的斜率，从而补偿由于误操作而失真的输出电流，所以其对于实现稳定的系统操作是可用的。

补偿信号发生器268a4通过使用补偿系数K_m第一和第二基准信号的最大值D_u和A_u以及电流指令值I_out ^*，产生补偿信号Sc，更具体地，其可通过下式4来产生。

S_c＝K_mA_u(D_u-I_out ^*)    (式4)

同时，如果在误操作判定单元268a1中判定为正常操作，则补偿信号发生器268a4输出用于高频信号发生单元261b(稍后对其说明)的第二基准信号的最大值A_u。因此，补偿信号发生器268a4输出高电平的补偿信号Sc。

逆变器控制单元260b包括高频信号发生单元261b、商用频率信号发生单元262b以及逆变器信号发生单元263b。

高频信号发生单元261b通过用比较器261b1形成第二基准信号(即，预设三角波形的第二载波)与转换器信号发生单元266a的补偿器268a中输出的补偿信号Sc的比较，例如，若补偿信号Sc高于第二基准信号，则输出高电平的高频控制信号Sf，反之，若补偿信号Sc不高于第二基准信号，则输出低电平的高频控制信号Sf。

商用频率信号发生单元262b输出与相位检测单元263a中检测到的电力系统300的相位角同步的商用频率信号S1。

逆变器信号发生单元263b作为用于产生第一至第四逆变器控制信号PWM_q1至PWM_q4从而控制第一至第四逆变器开关器件Q1至Q4的装置，若在电力系统300的电压为正的时段内产生了误操作，则进行控制使得第一和第四逆变器开关器件Q1和Q4中的至少一个逆变器开关器件以高于正常操作的频率在产生误操作的时段内进行开关。

而且，若在电力系统300的电压为负的时段内产生了误操作，则第二和第三逆变器开关器件Q2和Q3中的至少一个逆变器开关器件以高于正常操作的频率在产生误操作的时段内进行开关。

这里，逆变器正常地开关操作的意思是达到商用频率(例如，60Hz)的开关，而逆变器以高于正常操作的频率(例如，60Hz)进行开关的意思是达到数KHz以上频率的开关。也就是说，其意味着逆变器开关器件执行了PWM控制操作。

参照图4C和图6，逆变器信号发生单元263b在电力系统300的电压为正的时段内，应用第一和第四逆变器控制信号PWM_q1和PWM_q4来PWM操作第一和第四逆变器开关器件Q1和Q4，若产生误操作，则在产生误操作的时段内，用乘法器263b2将高频控制信号Sf与商用频率信号S1相乘，并将该乘积值用于第四逆变器开关器件Q4，而且将商用频率信号S1本身用于第一逆变器开关器件Q1。

此外，逆变器信号发生单元263b在电力系统300的电压为负的时段内，应用第二和第三逆变器控制信号PWM_q2和PWM_q3来PWM操作第二和第三逆变器开关器件Q2和Q3，若产生了误操作，则在产生误操作的时段内，乘法器263b2将高频控制信号Sf与商用频率信号S1相乘，并将该乘积值用于第二逆变器开关器件Q2，而且将商用频率信号S1本身用于第三逆变器开关器件Q3。

图7A和图7J是示出从图5所示控制装置输出的信号的曲线图。

在太阳能电池100中，根据太阳能辐射量和周围环境温度，发电系统1中会产生误操作，转换器220使输出的直流电压VDC失真，类似于图7C中的时段F1和F2。

随后，控制装置260检测产生误操作的时段，并进行控制使得：通过使多个逆变器开关器件Q1至Q4中的至少一个逆变器开关器件在产生误操作的时段F1和F2中执行高频开关，来校正失真电压。

下面对校正失真电压的技术进行详细描述，转换器控制单元260a的计算单元265a输出类似于图7D的电流指令值I_out ^*，补偿器268a通过上述校正处理产生并输出类似于图7E的校正信号Sc。然后，高频信号发生单元261b将校正信号Sc与第二基准信号进行比较，以输出类似于图7F的高频控制信号Sf作为比较结果。

此后，在类似于图7G至图7J的电力系统300的电压为正的时段内，第一逆变器开关器件Q1和第四逆变器开关器件Q4被导通，在产生误操作的时段F1中，第四逆变器开关器件Q4通过输出类似于图7J的第四逆变器控制信号PWM_q4而执行高频开关。

同时，在电力系统300的电压为负的时段内，第二和第三逆变器开关器件Q2和Q3被导通，在产生误操作的时段F2中，第二逆变器开关器件Q2通过输出类似于图7H的第二逆变器控制信号PWM_q2而执行高频开关。

另一方面，如图7G至图7J所示，第一和第四逆变器开关器件Q1和Q4在电力系统300的电压为正的时段内被导通，尽管对在产生误操作的时段F1中仅第四逆变器开关器件Q4执行高频开关操作的情况进行了说明，但也可以是第一和第四逆变器开关器件Q1和Q4在产生误操作的时段F1中同时执行高频开关操作，而且还可以是在电力系统300的电压为负的时段内，第二和第三逆变器开关器件Q2和Q3在产生误操作的时段F2中同时执行高频开关操作。

图8是根据本发明另一实施方式的控制装置的结构图；图9是根据本发明又一实施方式的转换器信号发生单元的详细结构图。

如图8和图9所示，作为进一步扩展根据本发明的一种实施方式的开关控制技术的方法，根据本发明另一实施方式的控制装置可应用于有源开关器件未被用作逆变器开关器件Q1至Q4的情况。

下文中，将省去对具有同样功能的结构的说明，因为在本发明上述实施方式中已对其进行过说明。

转换器信号发生单元360a包括错误判定单元368a1和补偿信号发生单元368a4。

若错误判定单元368a1通过满足根据本发明实施方式的式1而判定产生了误操作，则控制信号被传送至补偿信号发生单元368a4，而且补偿信号发生单元368a4基于该控制信号通过限定电流指令值I_out ^*来限制转换器开关器件SW的占空比的增加。

图10是根据本发明又一实施方式的转换器信号发生单元的详细结构图，本发明的又一实施方式是，错误判定单元468a1中输出的控制信号改变了第一基准信号(即，第一载波)的频率。

如图10所示，若错误判定单元468a1通过满足根据本发明实施方式的式1而判定产生了误操作，则控制信号被传送至第一载波发生单元469，允许第一载波发生单元469改变第一载波的频率，比较器467a输出转换器控制信号PWM__SW作为通过将电流指令值I_out ^*与第一载波进行比较所获得的结果。

这样输出的转换器控制信号PWM__SW能降低开关频率，并且连同输出电力的质量补偿效果一起防止电力转换装置由于误操作的损失。

如上所述，根据基于本发明实施方式的使用太阳能电池的发电系统，其具有以下优势：通过使用太阳能电池的发电系统中产生了误操作来判定转换器中输出电流的失真，而且能通过高频开关多个逆变器开关器件中的部分逆变器开关器件来改进开关方法，从而保证输出电力的质量。

此外，能很容易地提高使用太阳能电池的发电系统的输出电力质量，而无需附加检测器或传感器，而且，由于不需要采购额外的探测器或传感器的费用，所以它还具有节省制造成本的优势。

此外，由于能自动扩大输入电压的范围，所以它具有被用于具有相同调整输出电力的多种太阳能电池模块的优势。

而且，尽管产生了误操作，但由于该使用太阳能电池的发电系统在安全操作区域内进行操作，所以其具有能最小化太阳能利用中的损失的优势。

尽管已参照其优选实施方式对本发明进行了详细描述，但本领域技术人员需要理解，对这些实施方式可以在不背离本发明范围的情况下进行变更。

Claims (14)

1.一种使用太阳能电池的发电系统，包括：

转换器，用于将所述太阳能电池产生的输出电压转换为脉冲形状的DC电压；

逆变器，用于将脉冲形状的所述DC电压转换为AC电压并将所述AC电压施加至电力系统；以及

控制装置，用于基于所述太阳能电池的输出电压、所述太阳能电池的输出电流以及所述电力系统的电压，来判定是否产生了所述使用太阳能电池的发电系统的误操作，并且所述控制装置用于进行控制使得多个逆变器开关器件中的至少一个逆变器开关器件以高于正常操作时的频率在产生所述误操作的时段内执行开关。

2.根据权利要求1所述的使用太阳能电池的发电系统，其中，所述逆变器包括：

第一逆变器开关器件；

第二逆变器开关器件，其漏极连接至所述第一逆变器开关器件的源极；

第三逆变器开关器件，其漏极连接至所述第一逆变器开关器件的漏极；以及

第四逆变器开关器件，其源极连接至所述第二逆变器开关器件的源极，并且所述第四逆变器开关器件的漏极连接至所述第三逆变器开关器件的源极，

其中，所述第一逆变器开关器件和所述第四逆变器开关器件在所述电力系统的电压为正的时段内被导通，所述第二逆变器开关器件和所述第三逆变器开关器件在所述电力系统的电压为负的时段内被导通。

3.根据权利要求2所述的使用太阳能电池的发电系统，其中，如果在所述电力系统的电压为正的时段内产生了误操作，则所述控制装置进行控制使得所述第一逆变器开关器件和所述第四逆变器开关器件中的至少一个逆变器开关器件以高于正常操作时的频率执行开关。

4.根据权利要求2所述的使用太阳能电池的发电系统，其中，如果在所述电力系统的电压为负的时段内产生了误操作，所述控制装置执行控制使得所述第二逆变器开关器件和所述第三逆变器开关器件中的至少一个逆变器开关器件以高于正常操作时的频率执行开关。

5.根据权利要求1所述的使用太阳能电池的发电系统，其中，所述控制装置包括：

转换器控制单元，用于判定所述使用太阳能电池的发电系统中是否产生了误操作，并根据所述误操作的产生结果生成用于补偿逆变器控制信号的补偿信号，从而控制所述逆变器开关器件；以及逆变器控制单元，用于进行控制使得通过使用所述补偿信号和所述电力系统的商用频率信号，将多个逆变器开关器件中的至少一个逆变器开关器件以高于正常操作时的频率在产生所述误操作的时段内执行开关。

6.根据权利要求5所述的使用太阳能电池的发电系统，其中，所述转换器控制单元包括：

比较器，用于将第一基准信号与电流指令值进行比较从而控制转换器开关器件，并输出转换器控制信号作为所述比较的结果；以及

补偿器，用于通过使用所述太阳能电池的输出电压、所述转换器开关器件的导通率信息以及所述DC电压来计算阈值，通过使用将计算出的所述阈值与所述电流指令值进行比较所获得的结果来判定是否产生了所述误操作，以及通过根据所述误操作的产生状态来改变所述补偿信号而进行输出。

7.根据权利要求6所述的使用太阳能电池的发电系统，其中，如果所述电流指令值小于所述阈值，那么所述补偿器判定为正常操作，如果所述电流指令值不小于所述阈值，那么判定为误操作。

8.根据权利要求6所述的使用太阳能电池的发电系统，其中，如果满足下式的条件，那么所述补偿器判定为误操作；如果不满足下式的条件，那么判定为正常操作，

${I_{\mathrm{out}}}^{*}\≥\frac{V_{\mathrm{DC}}{D}_u}{n{V}_{\mathrm{PV}}+V_{\mathrm{DC}}}$

其中，所述D_u是所述第一基准信号的最大值，所述n是变压器T的匝数比，所述V_DC是DC电压，所述V_PV是所述太阳能电池中产生的输出电压，所述I_out ^*是电流指令值。

9.根据权利要求5或6所述的使用太阳能电池的发电系统，其中，所述逆变器控制单元包括：

高频信号发生单元，用于将预定第二基准信号与所述补偿信号进行比较，从而输出高频控制信号作为比较结果；

商用频率信号发生单元，用于输出与所述电力系统的相位同步的商用频率信号；以及

逆变器信号发生单元，用于通过使用所述高频控制信号和所述商用频率信号来产生多个逆变器控制信号。

10.根据权利要求9所述的使用太阳能电池的发电系统，其中，所述补偿器包括：

误操作判定单元，用于将所述电流指令值与计算出的所述阈值进行比较，并用于通过利用该比较的结果来判定是否产生了误操作；以及

补偿信号发生单元，用于在所述误操作判定单元判定为正常操作时输出所述第二基准信号的最大值作为所述补偿信号。

11.根据权利要求9所述的使用太阳能电池的发电系统，其中，所述补偿器包括：

错误判定单元，用于将所述电流指令值与计算出的所述阈值进行比较，从而通过利用该比较的结果来判定是否产生了误操作；

输出常量估计单元，用于在所述错误判定单元判定为误操作时对于要产生的电力量来估计输出常量；

补偿系数计算单元，用于基于所述输出常量来计算补偿系数；以及

补偿信号发生单元，用于通过利用所述补偿系数、所述第一基准信号的最大值和所述第二基准信号的最大值以及所述电流指令值来生成所述补偿信号。

12.根据权利要求9所述的使用太阳能电池的发电系统，其中，在产生所述误操作的时段内，所述逆变器信号发生单元把通过将所述高频控制信号与所述商用频率信号相乘而产生的所述逆变器控制信号施加至所述多个逆变器开关器件中的至少一个逆变器开关器件。

13.根据权利要求12所述的使用太阳能电池的发电系统，其中，所述逆变器信号发生单元将所述商用频率信号施加至所述多个逆变器开关器件中的其余开关器件。

14.根据权利要求1所述的使用太阳能电池的发电系统，其中，所述多个逆变器开关器件中的至少一个逆变器开关器件是由有源开关器件构成的。

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