CN104604110A - 发电控制装置及电力供给系统 - Google Patents

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Abstract

能够在无需降低发电效率的情况下以低成本的方式降低噪声的衍射。发电控制装置(10)包括用于输入直流电力的直流输入端子(101和102)以及连接至直流输入端子(101和102)的噪声滤波器(11)的多个组，其中噪声滤波器(11)的频率特性的极值在多个组的每组中是不同的。

Description

发电控制装置及电力供给系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年8月29日提交的第2012-189299号日本专利申请的优先权和权益，该日本专利申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及连接至直流电源的发电控制装置，还涉及包括发电控制装置的电力供给系统。
背景技术
根据屋顶的形状、面积、方向等，存在将太阳能电池模块安装在屋顶上的各种安装模式。可考虑各种组合：例如，通过在东侧直接连接a个数量的模块而配置的第一太阳能电池串、通过在南侧直接连接b个数量的模块而配置的第二太阳能电池串、以及通过在西侧直接连接c个数量的模块而配置的第三太阳能电池串。基于太阳能电池模块的数量和太阳方向，每个太阳能电池串的输出彼此不同。为了使从太阳能电池串输入的电压一致，已知在逆变器的输入端处包括升压单元(直流/直流变换器)的太阳能发电系统(例如，参见专利文献1)。
现有技术列表
专利文献
专利文献1：日本专利特开第2001-312319号
发明内容
技术问题
当将多个直流电源(例如，太阳能电池串)连接至电力调节器以增加每个直流电源的输出电压时，必需提供与直流电源一样多的直流/直流变换器。由于直流/直流变换器进行切换控制，因此直流/直流变换器的数量增加伴随着噪声源的数量的增加。当每个共模噪声滤波器中的每个电容器具有一致的电容值时，某些频带中的噪声因电容器的频率特性而增加。
由此，为了防止噪声的衍射，可考虑通过使用隔离变压器对电力调节器的每个输入端子进行绝缘。然而，存在添加隔离变压器而导致成本增加以及降低发电效率的问题。
因此，鉴于上述问题，本发明的目的在于提供无需降低发电效率就减少成本且能够降低噪声的衍射的发电控制装置，还在于提供电力供给系统。
解决问题的手段
为了解决上述问题，根据本发明的发电控制装置包括用于输入直流电力的直流输入端子和连接至直流输入端子的噪声滤波器的多个组，其中噪声滤波器的频率特性的极值在多个组之间彼此不同。
而且，根据本发明的发电控制装置，其中，噪声滤波器包括使用电容器的共模噪声滤波器，并且电容器的电容值在多个组的每组中是不同的。
而且，根据本发明的发电控制装置，其中，输入到直流输入端子中的每个的直流电力的电源为包括串联连接的太阳能电池模块的太阳能电池串。
而且，根据本发明的发电控制装置，其中，太阳能电池串中的每个具有不同数量的串联连接的太阳能电池模块。
根据本发明的发电控制装置，对于多个组中的每组，还包括用于将噪声滤波器的输出电压转换成预定电压的直流/直流变换器。
另外，为了解决上述问题，根据本发明的电力供给系统包括以上所描述的发电控制装置和用于将从直流/直流变换器输出的直流电力转换成交流电力的逆变器。
发明效果
根据本发明，可在无需降低发电效率的情况下以低成本的方式降低噪声的衍射。
附图说明
图1是示出根据本发明的一个实施方式的电力供给系统(电力调节器)配置的示例的框图；
图2是示出电容器的频率特性的图表；
图3是示出来自与噪声滤波器连接的基座接地的噪声混入的图；
图4是示出在根据本发明的一个实施方式的电力供给系统的直流输入端子处的噪声测量结果的示例的图表；以及
图5是示出当噪声滤波器具有一致的不变量时电力调节器的直流输入端子处的噪声测量结果的示例的图表。
具体实施方式
下文中，将参照附图对本发明的一个实施方式进行详细描述。
图1是示出根据本发明的一个实施方式的电力供给系统(电力调节器)配置的示例的框图。如图1所示，电力调节器1包括发电控制装置10、逆变器13和交流滤波器14。虽然图1示出了连接至三个直流电源的电力调节器1，但是连接至本发明的电力调节器的直流电源的数量不限于此。
发电控制装置10包括位于正极侧上的直流输入端子101(101-1、101-2和101-3)、位于负极侧上的直流输入端子102(102-1、102-2和102-3)、多个噪声滤波器11(11-1、11-2和11-3)、以及与噪声滤波器11一样多的直流/直流变换器12(12-1、12-2和12-3)。应注意，发电控制装置10可省略直流/直流变换器12。
直流输入端子101和102中的每个连接至直流电源。直流电源为太阳能电池串，其中，太阳能电池串例如包括串联连接且用于将太阳光转换成直流电力的多个太阳能电池模块。
噪声滤波器11包括共模噪声滤波器和常模噪声滤波器，并且噪声滤波器11被设计成消除其内部和外部的噪声。图1示出了典型的噪声滤波器的电路图，并且噪声滤波器11包括电容器111(111-1、111-2和111-3)、线路滤波器112(112-1、112-2和112-3)、电容器113(113-1、113-2和113-3)、电容器114(114-1、114-2和114-3)和电容器115(115-1、115-2和115-3)。虽然根据本实施方式的噪声滤波器11形成一级，噪声滤波器11也可形成多级。
电容器111和电容器113为用于消除常模噪声的跨线电容器(across-the-line capacitor)。
线路滤波器112为用于消除共模噪声的共模扼流线圈。
电容器114和电容器115为用于消除共模噪声的旁路电容器。电容器114和电容器115的接触点以共享的方式连接至基座接地(下文中称为FG，Frame Ground)116。
直流/直流变换器12(12-1、12-2和12-3)将从噪声滤波器11输入的电压增加成一致的电压。图1示出了常用的直流/直流变换器12的电路图，其中，该直流/直流变换器12包括用于以自感应方式生成感应电动势的感应器121(121-1、121-2和121-3)、用于进行切换控制的FET 122(122-1、122-2和122-3)、用于防止电流逆流的二极管123(123-1、123-2和123-3)、和用于平滑电压的电容器124(124-1、124-2和124-3)。
控制单元(未示出)控制FET 122的栅极信号的占空率，由此直流/直流变换器12控制输出电压。
逆变器13将通过直流/直流变换器12增加了电压处的直流电力转换成标准电压的交流电力。该标准电压例如为商用电力供给系统的交流电压。在日本，商用电力供给系统的交流电压具有100V的有效值以及50Hz或60Hz的频率。
交流滤波器14消除从逆变器13输入的交流电压的谐波，并且经由交流输出端子151、152和153连接至商用电力供给系统。应注意，单相三线系统包括三个交流输出端子，而单相两线系统包括两个交流输出端子。
接着，将对电容器的频率特性进行描述。图2是示出电容器的频率特性的图表。理想的是，在电容器中，阻抗与频率成反比地降低。然而，电容器实际上因其中的L/R组件而具有使阻抗在特定频带中获得最小值的特性。图2示出了分别在0.01μF和0.1μF处具有1000pF的电容值的电容器的频率特性。利用电容器的这种频率特性，允许在使电容器的阻抗获得最小值的频带中的噪声降低。
图3是示出了来自与噪声滤波器11连接的FG 116的噪声混入的视图。在电力调节器1中，因为直流/直流变换器12和逆变器13的切换操作，FG116中存在若干噪声。这些噪声趋于经由具有最低阻抗的路径向外流动。起初，电容器114和115通过至FG 116的噪声旁路来负责降低噪声。然而，相反地，当FG 116中存在噪声时，通过如图3所示的与FG 116连接的电容器114和115拾取电容器的阻抗变低的频带中的噪声，而不会恶化该频带中的噪声特性。
当电力调节器1为非隔离型时，由于连接有负极侧上的直流输入端子102-1、102-2和102-3，因此进入FG 116的噪声衍射到全部直流输入端子101和102。应注意，在没有电容器114和115的情况下，可能不会降低频带中起初应被消除的共模噪声。因此，不可省略电容器114和115。
传统的电力调节器包括具有一致的不变量的噪声滤波器。在这种情况下，出于上述的理由，对使电容器的阻抗获得最小值的频带中的噪声进行拾取。由于噪声源的数量与直流/直流变换器12的数量成比例地增加，所以当电力调节器包括多个直流/直流变换器12时，可能不满足电磁干扰测试的噪声的标准值。
因此，根据本发明，噪声滤波器11中的每个被设计成具有不同的频率特性的极值。例如，在噪声滤波器11之中，电容器114和115具有JIS标准的不同的电容值。然而，当在噪声滤波器11之中电容器的电容值彼此非常不同时，噪声滤波器11的特性也变得非常不同，由此可能导致频带中起初保持等于或小于标准值的噪声增加成超出标准值的值。因此，电容值优选确定为例如以与所设计的电容值相关联的JIS标准的至少E24系列为间隔的彼此相邻的值。
根据本实施方式，电容器114-1和115-1的电容值为1000pF，电容器114-2和115-2的电容值为22000pF，而电容器114-3和115-3的电容值为47000pF。
图4是示出在根据本实施方式的电力调节器的直流输入端子101或102处的噪声测量结果的示例的图表。图5是示出当噪声滤波器11具有一致的不变量时电力调节器的直流输入端子101或102处的噪声测量结果的示例的图表。在这些附图中，粗线指示电磁干扰测试的噪声的标准值。应注意，由于直流输入端子101-1至101-3和102-1至102-3中的每个处的噪声测量具有大致相同的结果，因此在图4和图5中仅示出了端子之一的测量结果。
图5示出了当电容器114和115的电容值为22000pF时在直流输入端子101或102处的噪声测量结果。虽然直流输入端子处的噪声需要等于或小于标准值，但是图5中所示的测量结果示出了7MHz至8MHz附近的噪声的急剧上升其中峰值超出标准值。
图4示出了当电容器114和115的电容值在噪声滤波器11-1中为1000pF、在噪声滤波器11-2中为2200pF、以及在噪声滤波器11-3中为4700pF时直流输入端子101或102处的噪声测量结果。如图4中可见，由于噪声滤波器11中的每个具有使电容器的阻抗取得最小值的不同的频带，因此进入FG 116的噪声的频带被分散并由此具有标准值以下的峰值。
如上所述，根据本发明的发电控制装置10包括用于输入直流电力的直流输入端子101和102以及连接至直流输入端子101和102的噪声滤波器11的多个组，并且噪声滤波器11中的每个具有不同的不变量使得多组中的每个具有噪声滤波器11的频率特性的不同的极值。例如，当噪声滤波器11包括使用电容器114和115的共模噪声滤波器时，噪声滤波器11中的每个具有电容器114和115的不同的电容值。由此，噪声滤波器11中的每个具有不同的频率特性，并由此，所生成的噪声的频带变得分散，从而降低了噪声的峰值。
虽然上面的实施方式描述了典型的示例，但是应明确，本领域的普通技术人员可在本发明的精神和范围内实施各种修改和替换。因此，本发明不应被解释为受上面所描述的实施方式的约束，并且可对本发明实施各种修改和变型、而不背离本发明的范围。
例如，虽然在上面的实施方式中来自太阳能电池的直流电力输入到直流输入端子101和102，但是除了太阳能电池以外，也可输入来自燃料电池等的直流电力。
参考标记列表
1：电力调节器(电力供给系统)
10：发电控制装置
11：噪声滤波器
12：直流/直流变换器
13：逆变器
14：交流滤波器
101、102：直流输入端子
111、113、114、115、124：电容器
112：线路滤波器
116：基座接地
121：感应器
122：FET
123：二极管
151、152、153：交流输出端子

Claims (6)

1.一种发电控制装置，包括：由用于输入直流电力的直流输入端子以及连接至所述直流输入端子的噪声滤波器组成的多个组，
其中，所述噪声滤波器的频率特性的极值在所述多个组的每组中不同。
2.根据权利要求1所述的发电控制装置，其中，
所述噪声滤波器包括使用电容器的共模噪声滤波器，并且所述电容器的电容值在所述多个组中的每组中是不同的。
3.根据权利要求1所述的发电控制装置，其中，
输入到所述直流输入端子中的每个的直流电力的电源为包括串联连接的太阳能电池模块的太阳能电池串。
4.根据权利要求3所述的发电控制装置，其中，
所述太阳能电池串中的每个具有不同数量串联连接的太阳能电池模块。
5.根据权利要求1所述的发电控制装置，对于所述多个组中的每组，还包括：
直流/直流变换器，用于将所述噪声滤波器的输出电压转换成预定电压。
6.一种电力供给系统，包括：
根据权利要求5所述的发电控制装置；以及
逆变器，用于将从直流/直流变换器输出的直流电力转换成交流电力。
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