CN107850914B - 功率调节器和功率调节器的控制方法 - Google Patents

功率调节器和功率调节器的控制方法 Download PDF

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Abstract

为了进行恰当的功率调节器的起动，需要在功率调节器的外部具有起动判断用的交流负载电路、电路切换装置等追加部件，此外，还需另外在直流部具有放电电阻。用于解决该问题的功率调节器包括：具有将来自太阳能电池的直流功率转换为交流功率的逆变器部的主电路部；和起动判断处理部，其包括对上述主电路部的逆变器部发送开关指令的开关脉冲生成部和基于由上述开关脉冲生成部发送来的开关指令来对上述逆变器部消耗功率时的直流电压值与预先决定的可运转最小电压值进行比较的比较部。

Description

功率调节器和功率调节器的控制方法
技术领域
本发明涉及功率调节器和功率调节器的控制方法。
背景技术
作为本技术领域的背景技术，有日本特开2012-205328号公报(专利文献1)。在该公报中记载有“对于在判断太阳能电池能够否提供可进行并网运转的功率时被供电的负载和开关电路，提供一种能够使用耐电压低的结构的系统并网装置。”。此外，具有专利第3762036号公报(专利文献2)。在该公报中记载有“即使太阳能电池的输出特性发生变化也能够使功率调节器稳定地运转。”。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-205328号
专利文献2：日本专利第3762036号
发明内容
发明所要解决的问题
在太阳能发电系统中，功率调节器在起动时与电力系统并网，通过将太阳能电池输出的直流功率转换为交流功率而供给至电力系统。
功率调节器在太阳能电池的输出功率超过功率调节器的起动所需的功率时起动，在太阳能电池的输出功率减少而低于功率调节器的起动所需的功率时停止。
该功率调节器的起动中，在与电力系统进行并网之前的状态下，通常能够获得的信息只有太阳能电池的开路电压(未流动电流时的直流电压)。因此，根据开路电压值由于温度而发生变化的太阳能电池的特性，并不能根据开路电压明确地了解太阳能电池的输出功率是否超过功率调节器的起动所需的功率。因此，如果太阳能电池的输出功率不足，则在功率调节器起动的同时，功率调节器会消耗太阳能电池的输出功率，下降后的直流电压并不满足功率调节器的运转条件，因此功率调节器停止。此时，发生在与电力系统并网时使用的系统并网用继电器(以下，称为MC)的不需要的开闭动作。当发生MC的不需要的开闭动作时，存在MC的寿命降低和噪声的影响，因此期望免避。
在上述专利文献1中，记载有使设置于功率调节器的外部的交流负载电路消耗功率，判断太阳能电池是否输出功率调节器的运转所需的功率的方案。此外，在上述专利文献2中，记载有使在功率调节器的内部追加设置的放电电路内的放电电阻消耗功率，判断太阳能电池是否输出功率调节器的运转所需的功率的方案。
但是，在上述专利文献1中，需要在功率调节器的外部追加设置起动判断用的交流负载电路、电路切换装置等部件。此外，在上述专利文献2中，需要在直流部另外设置放电电阻。
因此，本申请的目的在于，提供可靠性高且更廉价地判断太阳能电池是否输出了功率调节器的运转所需的功率，避免功率调节器的起动和停止反复进行的功率调节器和功率调节器的控制方法。
由于解决问题的技术方案
为了解决上述问题，例如采用要求的权利范围的结构。
一种功率调节器包括：包括将来自太阳能电池的直流功率转换为交流功率的逆变器部的主电路部；和起动判断处理部，其包括对上述主电路部的逆变器部发送开关指令的开关脉冲生成部；和基于由上述开关脉冲生成部发送来的开关指令对上述逆变器部消耗功率时的直流电压值与预先确定的可运转最小电压值进行比较的比较部。
发明的效果
根据本发明，能够提供可靠性高且更廉价的功率调节器和功率调节器的控制方法。
上述以外的课题、结构和效果能够通过以下的实施方式的说明而明了。
附图说明
图1是实施例1的功率调节器的结构图的例子。
图2是说明起动判断处理部150的处理的流程图的例子。
图3是对发电功率量少的情况与多的情况进行比较的P-V曲线的例子。
图4是用于说明比较运算部152的判断基准的P-V曲线的例子。
图5是表示有效功率(P)与频率(f)的关系的图的例子。
图6是开关脉冲生成部160进行的动作的例子。
图7是开关脉冲生成部160进行的动作的例子。
图8是实施例2的功率调节器的结构图的例子。
图9是说明起动判断处理部250的处理的流程图的例子。
图10是在功率调节器内部消耗功率时的P-V曲线的例子。
图11是实施例3的功率调节器的结构图的例子。
图12是说明起动判断处理部350的处理的流程图的例子。
图13是某些条件下的太阳能电池的P-V曲线的例子。
图14是某些条件下的太阳能电池的I-V曲线的例子。
具体实施方式
以下，使用附图对实施例进行说明。
实施例1
在本实施例中，对在进行并网运转之前，使用功率调节器的内部所具有的交流负载消耗功率，判断太阳能电池是否能够发出功率调节器的运转所需的最小功率(以下，称为可运转最小功率)的方法进行说明。
图1是本实施例的功率调节器的结构图的例子。
本实施例的功率调节器包括功率调节器主电路部100和起动判断处理部150，太阳能电池1和电力系统2与功率调节器主电路部100连接。
功率调节器主电路部100包括绝缘变压器11、MC12、系统侧断路器13、直流侧断路器14、直流部电容器15、逆变器部20。逆变器部20具有主元件21、主电路滤波器30，主电路滤波器30具有电抗器31、阻尼电阻32、滤波电容器33。
起动判断处理部150具有推测处理起动判断部151、比较运算部152、开关脉冲生成部160。
太阳能电池1将发出的直流功率向功率调节器主电路部100输出。电力系统2将交流功率输送至功率调节器主电路部100。绝缘变压器11是设置在逆变器部20与电力系统2之间的变压器，将逆变器部20与电力系统2绝缘。MC12在经系统侧断路器13使逆变器部20与电力系统2并网时投入使用。系统侧断路器13是在连接电力系统2与功率调节器主电路部100时接入使用的断路器，还用于交流侧的保护。直流侧断路器14是在连接太阳能电池1与功率调节器主电路部100时接入使用的断路器，还用于直流侧的保护。直流部电容器15是设置在功率调节器主电路部100的直流侧的电容器，进行直流电压的平滑化。此外，通过监视该电容器，能够测量太阳能电池1输出的直流电压。
主元件21自开关脉冲生成部160接收开关指令，将太阳能电池1输出的直流功率转换为交流功率，对主电路滤波器30输出。主电路滤波器30将主元件21输出的交流电流的高次谐波除去。所输出的功率经绝缘变压器11、MC12、系统侧断路器13对电力系统2输出。电抗器31、阻尼电阻32、滤波电容器33作为用于抑制交流功率的高次谐波的部件装载于主电路滤波器30的内部。主元件21进行开关时，如后所述那样通过阻尼电阻32消耗功率。
推测处理起动判断部151监视直流部电容器15的开路电压(未流动直流电流时的直流电压)，进行是否起动推测处理的判断。在判断为能够起动推测处理的情况下，向开关脉冲生成部160输出推测处理起动指令。
开关脉冲生成部160在由推测处理起动判断部151输入推测处理起动指令时向主元件21输出开关指令。其详细情况后述。
比较运算部152对阻尼电阻32消耗功率时的直流部电容器15的直流电压(以下，称为负载接入时的直流电压)与可运转最小电压进行比较，在负载接入时的直流电压超过可运转最小电压时判断为能够起动，输出起动指令。
可运转最小电压是指在将直流功率转换为交流功率时所需的直流电压的最小值。在将直流功率转换为交流功率时，能够通过使调制度变化来调整被转换的交流电压值，不过由于电力系统2的交流电压是确定的，所以存在转换所需的直流电压的最小值。该直流电压的最小值为可运转最小电压。可运转最小电压例如是在出厂时预先决定的值。
图2是说明起动判断处理部150的处理的流程图的例子。使用图2对起动判断处理部150进行的处理进行说明。
首先，在推测处理起动判断部151，对直流部电容器15的开路电压与预先设定的基准电压进行比较(S201)，在开路电压大于基准电压时输出推测处理起动指令(S202)。此时，也可以基于系统并网规程上的理由等而在条件中追加电力系统2为复原状态这一条件。此外，也可以基于安全上的理由而在条件中追加运转指令。
开关脉冲生成部160在从推测处理起动判断部151输入推测处理起动指令时生成用于开关主元件21的开关脉冲(S203)，向主元件21输出开关指令(S204)。
当主元件21进行开关时，太阳能电池1发出的直流功率被转换为交流功率。所转换的交流功率由主电路滤波器30内的阻尼电阻32消耗。
此时，调整阻尼电阻32的消耗功率，以使得在功率调节器的内部消耗的合计功率超过可运转最小功率。可运转最小功率是指在功率调节器的运转时最低要求的功率，是主元件21的无负载状态下的开关损耗和冷却风扇、各种电路的电源等的合计消耗功率。例如，在起动判断处理中的动作状态为主元件21切换、冷却风扇停止、各种电路的电源被投入使用的情况下，在阻尼电阻32消耗的功率为加上用于驱动冷却风扇而消耗的功率和由于开始进行其它运转而追加发生的消耗功率后的功率。阻尼电阻32消耗的功率的调整方法后述。
在比较运算部152，对负载接入时的直流电压与可运转最小电压进行比较(S205)。在与可运转最小电压相比负载接入时的直流电压较大的情况下，基于后述的理由，太阳能电池1的发电功率超过可运转最小功率。由此，在与可运转最小电压相比负载接入时的直流电压较小的情况下，判断为不可运转，停止开关指令的输出，进行一定时间的待机(S206)，从起动判断处理部150的最初动作起重新开始进行判断处理。
另一方面，在与可运转最小电压相比负载接入时的直流电压较大的情况下，判断为可运转，比较运算部152输出起动指令(S207)。
这样，通过在进行太阳能电池1的发电功率与可运转最小功率的比较的基础上判断运转的可否，能够避免功率调节器的起动和停止的反复进行。
以下，说明比较运算部152输出起动指令的判断基准的依据。
图3是表示太阳能电池1的输出功率(P)与输出电压(V)的关系的P-V曲线的例子。对太阳能电池1的发电功率量少的情况与多的情况进行比较。
图3所示的附图标记中，VOP为开路电压，VRUN为可运转最小电压，PCOM为阻尼电阻32消耗功率时整个功率调节器消耗的功率，VCOM为PCOM消耗时的电压，PMAX为P-V曲线上功率最大的点。
首先，在图3中，对与PCOM相比PMAX较小的情况下的功率调节器的动作进行说明。在起动判断处理部150的处理开始的时刻，太阳能电池1不能输出直流电流，因此取作为开路电压点的VOP。由于VOP比VRUN大，因此起动判断处理开始进行。当阻尼电阻32消耗功率时，从太阳能电池释放出对应的直流功率。其结果是，直流部电容器15的直流电压下降，太阳能电池1输出的直流功率沿P-V曲线逐渐上升。但是，由于存在不能够供给PCOM的电压点，所以直流功率超过PMAX而减少至0点。
接着，对与PCOM相比PMAX较大的情况下的功率调节器的动作进行说明。与上述的情况一样，当阻尼电阻32消耗功率时，从太阳能电池释放出对应的直流功率。其结果是，直流部电容器15的直流电压下降，太阳能电池1输出的直流功率沿P-V曲线逐渐上升。在直流电压成为VCOM的时刻，向直流部电容器15流入的功率与释放出的直流功率一致，因此成为平衡状态。因此，在该时刻的P-V曲线上的点稳定地动作。
当消耗功率时，取与其功率相匹配的P-V曲线上的点，因此功率消耗时的电压小于开路电压。由此，需要进一步对VCOM与VRUN进行比较，如后述那样确认是否具有运转所需的电压。
使用图4对比较运算部152的判断基准进行说明。
图4是对图3的与PCOM相比PMAX较大的情况下的P-V曲线、VOP取较接近VRUN的值的情况下的P-V曲线的例子。图4所示的附图标记与图3所示的同一附图标记名取相同意思。根据图4可知，VOP大于VRUN，不过当阻尼电阻32消耗功率时，VCOM变得比VRUN小。这样，由于当消耗功率时取与其功率相匹配的P-V曲线上的点，因此功率消耗时的电压小于开路电压。由此，在比较运算部152，进行VCOM与VRUN的比较，确认是否具有运转所需的电压。
接着，对使阻尼电阻32消耗功率的方法进行说明。
式1是求取RLC电路的功率的式子。
[式1]
Figure BDA0001571027550000071
利用式1求取在施加正弦波的交流电压时的阻尼电阻32消耗的功率。
在式1中，P是使阻尼电阻32消耗的有效功率，V是可施加电压(相电压的振幅值)，L是电抗器31的电感，R是阻尼电阻32的电阻值，C是滤波电容器33的静电电容，ω角速度。如果使用相换算值作为L、R、C的值，则根据式1可以计算出每一相的功率，因此通过使一相功率成为3倍可以获得三相合计的功率。当令L、R、C为固定值时，有效功率P为角速度ω与可施加电压V的函数。
图5是表示令可施加电压V一定的情况下的有效功率P与频率f的关系的图的例子。此处，频率f通过将角速度ω除以2π而得到，fR是共振频率。根据图5，能够通过变更频率来消耗共振频率fR时的最大功率以下的任意的功率P。
接着，对消耗上述功率P时的频率与此时的电容器两端的电压VC进行说明。在比所连接的电力系统2的频率高的频段，电容器的电压VC可能高于可施加电压V。其结果是，存在在电容器两端产生常规运转时以上的电压的可能性。此处，假设使用比包含并网的系统的频率在内的共振频率fR小的区域作为频率。消耗功率P时的频率能够通过关于角速度ω求解式1而获得。这就成为式2那样。
[式2]
Figure BDA0001571027550000081
其中，
Figure BDA0001571027550000082
该角速度ω时的电容器两端的电压VC由式3表示，当在式3的角速度ω中代入式2时，求取按可施加电压V消耗功率P的情况下的电容器两端的电压VC。
[式3]
Figure BDA0001571027550000083
根据该式，能够进行基于可施加电压V的电容器两端的电压VC的调整，能够进行电容器的部件额定范围内的功率消耗。
在通过主元件21的开关施加进行了PWM调制的PWM交流电压的情况下，在电压波形中包含高频成分。对包含该高频成分的情况下的功率的计算进行说明。首先，利用傅立叶转换求取PWM电压波形中所含的频率成分，能够根据式1按各频率计算功率。能够通过对含有该功率的所有频率进行累积而进行计算。此外，也可以通过准备与实际的输出条件相应的环境而预先测算出功率来把握频率与功率的关系。
从向阻尼电阻32施加电压到实际上产生以式1表示的功率为止的大概时间能够利用由主电路滤波器的L和R构成的LR电路的时间常数求取。该时间常数通常为大约1秒以下。
在实际上产生以式1表示的功率之后进行直流电压的测算，通常能够以与上述时间常数相同程度以下的时间进行。此外，虽然认为用于运转开始判断的开关指令输出的间隔为几秒钟至几分钟，不过如果调整该间隔则能够决定阻尼电阻32的使用率。
如果产生以式1表示的功率为止的时间、进行直流电压的测算的时间和阻尼电阻32的使用率为短时额定出力的范围，则能够进行短时额定出力时的功率消耗。短时额定出力通常为持续运转额定值的几倍，因此即使是按正弦波滤波器的目的提供的阻尼电阻，在大多数情况下也能够进行与可运转最小功率相同程度的功率消耗。
此处，求取使阻尼电阻32消耗功率时的滤波电容器33的电压。在令使阻尼电阻32消耗功率时的频率为小于共振频率的频率的情况下，在主电路滤波器30内，施加至滤波电容器33的电压变得更大。因此，通过如以下那样求取施加至滤波电容器33的电压，能够防止滤波电容器33的故障。
接着说明开关脉冲生成部160进行的动作。
图6是在开关脉冲生成部160内进行的动作的具体例。在图6中，开关脉冲生成部160具有累积部161、转换部162和PWM脉冲生成部163。开关脉冲生成部160在由推测处理起动判断部151输入了推测处理起动指令时进行以下的动作。
首先，向累积部161输入角速度2πf(f为频率)，进行时间累计，输出位相θ。
接着，向转换部162输入位相θ和d轴的电压指令Vd*和q轴的电压指令Vq*。其中，令Vq*的电压指令值为0。在转换部162，Vd*、Vq*的dq轴上的电压被转换为三相的交流电压信号，向PWM脉冲生成部164输出。在PWM脉冲生成部164，从三相的交流电压生成成为PWM脉冲的6个开关脉冲信号，作为开关指令向主元件21输出。
此外，对具有电压反馈处理的情况下的开关脉冲生成部160的动作进行说明。
图7是在具有电压反馈处理的情况下的开关脉冲生成部160内进行的动作的具体例。图7中，开关脉冲生成部160具有累积部161、转换部162、PWM脉冲生成部163、功率运算部164、频率运算部165。
开关脉冲生成部160在图6的开关脉冲生成部160的基础上具有功率运算部164和频率运算部165。因为具有与标注有已经说明的图6所示的相同的附图标记的结构相同的功能，所以省略对它们的说明。
功率运算部164根据主元件21与主电路滤波器30之间的交流电流和交流电压进行功率运算。此时，交流电压还能够从输入至转换部162的电压指令换算。此外，在功率运算部164使用的电流和电压也可以在直流侧检测出来。
功率运算部164输出的功率与预先设定的使阻尼电阻32消耗的功率相比较，输出两者之差的功率。频率运算部165通过对从功率运算部164输出的两者之差的功率乘以比例系数和积分系数并取和，由此输出频率指令。
通过具备图7那样的开关脉冲生成部160，即使在阻尼电阻32产生固体间的电阻误差和温度等引起的电阻变化的情况下，也能够使阻尼电阻32消耗所期望的功率。
此外，在功率调节器主电路部100的直流侧装载有升压斩波电路的情况下，本发明也有效。
此外，在本发明中，与电力系统2的连接为三相，不过单相连接也能够适用同样的方式。
实施例2
在本实施例中，对如下的方法进行说明：在进行并网运转之前，使用设置在功率调节器的内部的交流负载消耗功率，根据消耗功率之前与之后的直流电压的下降的量，判断太阳能电池是否能够发出功率调节器的运转所需的最小功率。
图8是本实施例的功率调节器的结构图的例子。
本实施例的功率调节器包括功率调节器主电路部100和起动判断处理部250，太阳能电池1和电力系统2连接至功率调节器主电路部100。
功率调节器主电路部100包括绝缘变压器11、MC12、系统侧断路器13、直流侧断路器14、直流部电容器15、逆变器部20。逆变器部20具有主元件21、主电路滤波器30，主电路滤波器30具有电抗器31、阻尼电阻32、滤波电容器33。
起动判断处理部250具有推测处理起动判断部151、比较运算部252、开关脉冲生成部160。
将图1的功率调节器的结构图中比较运算部152变更为比较运算部252。其它结构具有与标注有已经说明的图1所示的相同的附图标记的结构相同的功能，因此省略对它们的说明。
比较运算部252对直流部电容器15的开路电压、负载接入时的直流部电容器15的直流电压与预先设定的可运转下降电压进行比较。在开路电压与负载接入时的直流电压的差(以下，称为直流下降电压)小于可运转下降电压的情况下，输出起动指令。
可运转下降电压是指基于任意的固定电压、开路电压计算出的电压的比例，是用于输出起动指令的条件的比较的直流下降电压。
图9是说明起动判断处理部250的处理的流程图的例子。使用图9说明起动判断处理部250进行的处理。
推测处理起动判断部151、开关脉冲生成部160进行的处理与实施例1中说明的内容相同，因此省略说明。
不过，阻尼电阻32消耗的功率不需要超过可运转最小功率，可为任意的固定功率。在本实施例中，令阻尼电阻32消耗的功率为小于可运转最小功率的功率。
但是，在阻尼电阻32消耗的功率中，例如根据电压检测精度或者其它推测方法等而存在制约。
在比较运算部252，对直流下降电压与可运转下降电压进行比较(S905)。
在与可运转下降电压相比直流下降电压较大的情况下，停止开关指令的输出，进行一定时间的待机(S906)，从起动判断处理部250的最初动作起重新进行判断处理。在与可运转下降电压相比直流下降电压较小的情况下，根据后述的理由，太阳能电池1的发电功率超过可运转最小功率。由此，比较运算部252输出起动指令(S907)。
因此，通过从比较运算部252输出起动指令起开始运转，能够不反复进行功率调节器的起动和停止而使运转继续。
此处，说明比较运算部252输出起动指令的判断基准的依据。
图10是在功率调节器内部消耗功率时的P-V曲线的例子。图10所示的附图标记中，VOP为开路电压，VD为可运转下降电压，PRUN为可运转最小功率，PD为电压下降消耗功率。
此外，C1是功率的最大点充分超过PRUN的P-V曲线，C2是功率的最大点超过PRUN少许的P-V曲线，C3是功率的最大点虽然未超过PRUN但是超过PD的P-V曲线，C4是功率的最大点未超过PD的P-V曲线。在C1，消耗PD时的直流电压为V1，在C2，消耗PD时的直流电压为V2，在C3，消耗PD时的直流电压为V3，在C4，消耗PD时的直流电压为V4(0点)。
在图10中可知，C1和C2中消耗功率PD时的电压V1和V2比VD大，C3和C4中消耗功率PD时的电压V3和V4比VD小。
由此，通过将消耗PD时的直流下降电压与VD相比较，能够判断太阳能电池能否发出超过PRUN的功率。
在本实施例中，作为交流侧的负载列举阻尼电阻32的例子，不过只要是利用预先设置于功率调节器的内部的部件消耗交流侧的功率的方式就没有限定。此外，还可以代替交流侧的负载而使用直流侧的负载消耗功率。
实施例3
在本实施例中，对如下的推测方法进行说明：在进行并网运转之前，使用设置在功率调节器的内部的交流负载消耗功率，根据所消耗的功率、消耗功率时的直流电压和开路电压推测太阳能电池能够发出的最大功率。
图11是本实施例的功率调节器的结构图的例子。本实施例的功率调节器包括功率调节器主电路部100和起动判断处理部350，太阳能电池1和电力系统2连接至功率调节器主电路部100。
功率调节器主电路部100包括绝缘变压器11、MC12、系统侧断路器13、直流侧断路器14、直流部电容器15、逆变器部20。逆变器部20具有主元件21、主电路滤波器30，主电路滤波器30具有电抗器31、阻尼电阻32、滤波电容器33。
起动判断处理部350具有推测处理起动判断部151、开关脉冲生成部160、比较运算部352、太阳能电池最大功率推测处理部353。
将图1的功率调节器的结构图中比较运算部152变更为比较运算部352，在起动判断处理部350设置有太阳能电池最大功率推测处理部353。其它结构具有与标注有已经说明的图1所示的相同的附图标记的结构相同的功能，因此省略对它们的说明。
比较运算部352对太阳能电池最大功率推测处理部353输出的推测最大功率与可运转最小功率进行比较。在与可运转最小功率相比推测最大功率较大的情况下，输出起动指令。
太阳能电池最大功率推测处理部353根据负载接入时的消耗功率和负载接入时的直流部电容器15的直流电压计算并输出推测最大功率(通过计算太阳能电池1能够发出的最大功率而求得的值)。
负载接入时的消耗功率是指阻尼电阻32消耗的功率，所消耗的功率为预先决定的功率。
图12是说明起动判断处理部350的处理的流程图的例子。使用图12说明起动判断处理部350进行的处理。
推测处理起动判断部151、开关脉冲生成部160进行的处理与实施例1中说明的内容相同，因此省略说明。
不过，阻尼电阻32消耗的功率并不需要超过可运转最小功率，可以是任意的固定功率。在本实施例中，令阻尼电阻32消耗的功率小于可运转最小功率。
在太阳能电池最大功率推测处理部353，根据负载接入时的消耗功率、开路电压和负载接入时的直流电压推测最大功率，向比较运算部352输出(S1205)。最大功率的推测方法后述。
在比较运算部352，对从太阳能电池最大功率推测处理部353输入的推测最大功率与可运转最小功率进行比较(S1206)。
在推测最大功率小于可运转最小功率的情况下，停止开关指令的输出，进行一定时间的待机(S1207)，从起动判断处理部350的最初动作起重新进行判断处理。
在推测最大功率大于可运转最小功率的情况下，由于后述的理由，太阳能电池1的发电功率超过可运转最小功率。由此，比较运算部352输出起动指令(S1208)。
因此，通过在比较运算部352输出起动指令之后开始进行运转，能够不反复进行功率调节器的起动和停止而使运转继续。
此处，对太阳能电池最大功率推测处理部353输出的最大功率的推测方法进行说明。
式4、式5分别是太阳能电池的动作方程式。
[式4]
Figure BDA0001571027550000131
[式5]
Figure BDA0001571027550000141
在式4、式5中，I是直流电流，V是直流电压，Iph因日照而产生的电流，Rs是串联电阻，Rsh是并联电阻，Is是反向饱和电流，q是基本电荷量(素荷量)，n是耦合常数，k是波尔兹曼常数，T是温度，Is(T1)是温度T1下的反向饱和电流，Is(T0)是温度T0下的反向饱和电流，XTI是饱和电流温度系数，N是发射常数(emittion constant)，Eg是能隙。
图13是某些条件下的太阳能电池的P-V曲线的例子。
图14是与图13相同的条件下的太阳能电池的I-V曲线的例子。
I-V曲线是指不使太阳能电池的直流电流(I)与直流电压(V)的关系的曲线。
在太阳能电池取图13的P-V曲线上的动作点的情况下，在I-V曲线，取图14所示的I-V曲线上的动作点。令该I-V曲线上的动作点的直流电压为V2，直流电流为I2。同样，令开路电压点的直流电压为V1。
分别将温度T1和开路电压点的直流电压V1、动作点的直流电压V2和动作点的直流电流I2代入式4，导出式6和式7。
[式6]
Figure BDA0001571027550000142
[式7]
Figure BDA0001571027550000143
取式7与式6的差时，导出式8，将式5代入式8时，导出式9。
[式8]
Figure BDA0001571027550000144
[式9]
Figure BDA0001571027550000151
在式9中，RsI2项和右边的第2项为非常小的值，因此从本计算中除去，从而得到式10。
[式10]
Figure BDA0001571027550000152
式10中，未知数仅为温度T1，因此得到温度T1。
此处，使式6如式11那样变形，并将所求得的温度T1代入，由此得到因日照而产生的电流Iph。此时，右边的第2项成为非常小的值，因此从计算中除去。
[式11]
Figure BDA0001571027550000153
在最大功率点，
Figure BDA0001571027550000154
成立，因此导出式12。
式12中的V表示最大功率点的直流电压，I表示最大功率点的直流电流。
[式12]
Figure BDA0001571027550000155
使用V对式4的两边进行偏微分处理，得到式13，将式12代入式13，导出式14。
[式13]
Figure BDA0001571027550000156
[式14]
Figure BDA0001571027550000161
在式14中，RsI项为非常小的值，因此从本计算中除去，导出式15。
[式15]
Figure BDA0001571027550000162
将式15代入式4，成为式16，由于未知数仅有V，因此得到最大功率点的直流电压V。
[式16]
Figure BDA0001571027550000163
将所求得的最大功率点的直流电压V代入式15，得到最大功率点的直流电流I，由此能够推测出最大功率点。
根据以上的内容，能够通过以阻尼电阻32消耗功率时的P-V曲线上的点为动作点进行计算，来推测最大功率点。
虽然没有明确记载求取负载接入时的消耗功率的方法，但是既可以在相同的条件下预先进行测算，也可以测算负载接入时的直流电压与负载接入时的直流电流而相乘。
在本实施例中，虽然不进行电流检测，但是通过获得负载接入时的消耗功率和负载接入时的直流电压而求得动作点的直流电流。
在本实施例中，作为交流侧的负载列举了阻尼电阻32，不过只要是利用预先设置在功率调节器的内部的部件消耗交流侧的功率的方式就没有限定。此外，也可以使用直流侧的负载代替交流侧的负载来消耗功率。
根据上述的实施例，通过不在功率调节器的外部设置用于消耗太阳能电池1的发电功率的、起动判断时使用的负载电路和电路切换装置等，而使用预先设置于功率调节器内部的部件，能够判断太阳能电池是否能够发出功率调节器的运转所需的最小功率。
此外，由于不受日照强度和温度等天气影响，也不需追加新部件，因此能够实现廉价而可靠性高的功率调节器。
本实施例的内容不仅在并网运转时而且在独立运转时也能够利用。
独立运转时的功率调节器的发电功率与用户安装的任意的负载消耗的功率相等。因此，为了在独立运转时按一定的电压输出交流电压，功率调节器需要发出超过上述负载消耗的功率的功率。但是，由于没有知道所安装的负载消耗的功率的方案，所以太阳能电池的能够发出的功率如果不超过上述负载消耗的功率，则会与运转同时停止。
因此，通过设置用户能够输入负载的功率的部件，作为在功率调节器的推测最大功率比所输入的功率大时开始运转的条件，能够判断运转开始。
此外，还具有向用户输出功率调节器的推测最大功率的部件。在这种情况下，能够在能够由用户判断运转的可否的基础上，由用户决定详细的起动、整个系统的动作条件，因此利用范围扩大。
另外，本发明并不限定于上述的实施例，而包括各种各样的变形例。例如，上述的实施例为了将本发明说明得容易明白而进行了详细的说明，但是并不一定限定于包括所说明的所有结构。此外，能够将一个实施例的结构的一部分替换到另一个实施例的结构，此外，还能够在一个实施例的结构中加入另一个实施例的结构。此外，能够对各实施例的结构的一部分进行其它结构的追加、削除、替换。
此外，上述各结构、功能、处理部、处理方案等例如也能够通过利用集成电路进行设计等以硬件构成其一部分或全部。此外，上述各结构、功能等也可以通过对信息处理器实现各自的功能的程序进行解释、执行而以软件实现。实现各功能的程序、图表、文件夹等信息能够存储于存储器、硬盘、SSD(Solid State Drive：固态硬盘)等记录装置或IC卡、SD卡、DVD等记录介质。
此外，对于控制线和信息线，仅展示在说明上被认为需要的部分，并不一定展示制品上的所有的控制线和信息线。实际上也可以认为几乎所有的结构相互连接。
附图标记的说明
100…功率调节器主电路部
1…太阳能电池
20…逆变器部
160…开关脉冲生成部
150…起动判断处理部
152…比较运算部
15…直流部电容器
151…推测处理起动判断部
252…比较运算部
352…比较运算部
353…太阳能电池最大功率推测处理部。

Claims (8)

1.一种功率调节器，其特征在于，包括：
主电路部，其包括使来自太阳能电池的直流功率平滑的直流部电容器和将由所述直流部电容器平滑化之后的直流功率转换为交流功率的逆变器部；和
起动判断处理部，其包括对所述主电路部的逆变器部发送开关指令的开关脉冲生成部和比较部，所述比较部使用所述逆变器部消耗功率时的直流电压值、所述直流部电容器的开路电压值和预先决定的可运转下降电压值进行比较处理，其中，所述逆变器部是基于所述开关脉冲生成部发送来的开关指令而消耗功率的，
其中，求取由所述直流部电容器的开路电压值与所述逆变器部消耗功率时的直流电压值之差给出的直流下降电压值，在所述直流下降电压值小于所述可运转下降电压值的情况下，起动所述功率调节器。
2.如权利要求1所述的功率调节器，其特征在于：
所述起动判断处理部对所述直流部电容器的开路电压与预先设定的基准电压值进行比较，并基于该比较结果决定是否从所述开关脉冲生成部对所述逆变器部发送开关指令。
3.一种功率调节器的控制方法，其特征在于，包括：
对逆变器部输出由开关脉冲生成部生成的开关指令的输出步骤；和
将该逆变器部消耗功率时的直流电压值、直流部电容器的开路电压值和预先决定的可运转下降电压值进行比较的比较步骤，其中，所述逆变器部是基于所述输出步骤中输出的开关指令而消耗功率的，
其中，求取由所述直流部电容器的开路电压值与所述逆变器部消耗功率时的直流电压值之差给出的直流下降电压值，在所述直流下降电压值小于所述可运转下降电压值的情况下，起动所述功率调节器。
4.如权利要求3所述的功率调节器的控制方法，其特征在于：
包括对该直流部电容器的开路电压与预先设定的基准电压值进行比较，并基于该比较结果决定是否从所述开关脉冲生成部对所述逆变器部发送开关指令的决定步骤。
5.一种功率调节器，其特征在于，包括：
主电路部，其包括将来自太阳能电池的直流功率转换为交流功率的逆变器部；和
起动判断处理部，其包括对所述主电路部的逆变器部发送开关指令的开关脉冲生成部和比较部，其中，所述比较部对基于所述逆变器部消耗功率时的直流电压值而得到的推测最大功率值与预先决定的可运转最小功率进行比较，其中，所述逆变器部是基于所述开关脉冲生成部发送来的开关指令而消耗功率的，
其中，在基于所述逆变器部消耗功率时的直流电压值而得到的所述推测最大功率值大于所述可运转最小功率的情况下，起动所述功率调节器。
6.如权利要求5所述的功率调节器，其特征在于：
所述主电路部包括使该太阳能电池的直流电压平滑的直流部电容器，
所述起动判断处理部包括太阳能电池最大功率推测处理部，所述太阳能电池最大功率推测处理部根据所述逆变器部消耗功率时的直流电压值、所述直流部电容器的开路电压和预先决定的负载接入时的消耗功率来计算该推测最大功率值。
7.一种功率调节器的控制方法，其特征在于，包括：
对逆变器部输出由开关脉冲生成部生成的开关指令的输出步骤；
求取基于该逆变器部消耗功率时的直流电压值而得到的推测最大功率值的步骤，其中，所述逆变器部是基于所述输出步骤中输出的开关指令而消耗功率的；和
对在求取所述推测最大功率值的步骤中求出的推测最大功率值与预先取得的可运转最小功率进行比较的比较步骤，
其中，在基于所述逆变器部消耗功率时的直流电压值而得到的所述推测最大功率值大于所述可运转最小功率的情况下，起动所述功率调节器。
8.如权利要求7所述的功率调节器的控制方法，其特征在于：
还包括根据所述逆变器部消耗功率时的直流电压值、直流部电容器的开路电压值和预先设定的负载接入时的消耗功率来计算该推测最大功率值的步骤。
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