DE102012015323A1

DE102012015323A1 - Maximum Power Point Tracker

Info

Publication number: DE102012015323A1
Application number: DE201210015323
Authority: DE
Inventors: Scott Alan Meredith-Jones; Stephen Turner; Michael Cade
Original assignee: Nidec Control Techniques Ltd
Current assignee: Nidec Control Techniques Ltd
Priority date: 2011-08-04
Filing date: 2012-08-02
Publication date: 2013-02-07
Also published as: GB201213960D0; CN102914693A; BR102012019429A2; GB201113519D0; GB2493462A; US20130057069A1; GB2493462B; CN102914693B; BR102012019429A8; US9052733B2

Abstract

Es wird ein Verfahren bereitgestellt zum Bestimmen eines Wertes für eine elektrische Ausgabe eines Umwandlers von erneuerbarer Energie. Das Verfahren enthält das Erhalten eines Signals, das die elektrische Ausgabe des Umwandlers darstellt, wobei die elektrische Ausgabe einen Anfangswert aufweist. Das Verfahren enthält ferner das Anlegen eines Pulssignals an das Signal, das die elektrische Ausgabe darstellt, wobei das Pulssignal einen positiven Abschnitt und einen negativen Abschnitt aufweist. Das Verfahren weist ferner eine Messung von elektrischer Leistung, die durch den Umwandler während des Anlegens eines Pulses erzeugt wird, das Entfernen des Pulssignals und dann das Erhalten einer Messung von elektrischer Leistung, die durch den Umwandler in der Abwesenheit des Pulssignals erzeugt wird, auf. Ein Fehlerwert wird aus den erhaltenen elektrischen Leistungsmessungen bestimmt, und dieser Fehlerwert wird an den Anfangswert angelegt, um eine Zielwert für die elektrische Ausgabe des Umwandlers zu erhalten.

Description

Gebiet
Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Beobachten der Ausgabeleistung für eine Quelle von elektrischer Leistung, die sich von erneuerbarer Energie ableitet. Sie betrifft insbesondere, aber nicht ausschließlich, Solarenergie.
Hintergrund
Solarenergie wird unter Verwendung einer Photovoltaik-(PV)-Zelle in elektrische Energie umgewandelt. Bänke von solchen Zellen werden oft gemeinsam als ein PV-Feld eingesetzt. Die elektrische Ausgabe eines PV-Feldes wird typischerweise in ein Wechselstromzufuhrgitter eingespeist. Die Gleichstromspannung (DC) des Feldes wird in die Wechselstromspannung (AC) des Zufuhrgitters durch einen Bulk-Umkehrer oder einen Gitterbindungs-Umkehrer umgewandelt. Der Gitterbindungs- oder Bulk-Umkehrer wird verwendet, um die dem Gitter zugeführte elektrische Leistung auf die korrekte Frequenz und Spannung zu bringen. Eine bekannte Palette von Gitterbindungs-Umkehrern wird von Control Techniques of Newtown, Powys, Wales hergestellt. Elektrische Energie wird manchmal auch zu einem Gleichstromspannungs-Speichernetzwerk anstelle eines Wechselstromgitters zugeführt.
Für eine gegebenes Niveau an Strahlung (Sonnenaussetzung) und Temperatur, weist jede PV-Zelle und PV-Strang, -tafel oder -feld eine optimale Gleichstrombetriebsspannung auf, welche gefunden und verfolgt werden kann, unter Verwendung eines automatisierten Maximum Power Point (MPP) Verfolgungsalgorithmus, welcher in einem verbundenen Leistungsverarbeitungssystem läuft.
Ein MPP (Maximum Power Point) Tracker ist eine Standardanforderung in allen PV-Systemen, egal ob es sich in einem Bulkanbindungsleistungs-Umkehrer in diskreten Gleichstrom-Gleichstrom-Umwandlern am dem Ende von jedem Strang von PV-Zellen innerhalb eines Solarfeldes befindet. Sein Zweck ist es, den optimalen Leistungspunkt für die Solarfeldtemperatur und das Strahlungsniveau, das von der Sonne kommt, zu verfolgen, als ein Ergebnis von dem die Gleichstromspannung von dem Solarfeld reguliert wird, um die beste Gesamtleistung von dem System zu erhalten.
Eine Abnahme der Temperatur wird die optimale Gleichstrom-Spannung (MPP V_DC) erhöhen, die von einem MPP-Tracker für eine Solarzelle, -strang, -feld oder -tafel berechnet wird, wie auch ein Strahlungsanstieg. Umgekehrt wird ein Anstieg der Temperatur oder eine Abnahme der Strahlung die MPP V_DC reduzieren.
Wenn sich das Strahlungsniveau um eine großen Wert ändert, wird dies nur eine kleine Änderung des MPP V_DC bewirken.
1 zeigt die Beziehungen zwischen der Gleichstromspannung, die von einem typischen Solarfeld (V_DC) und dessen Strom (I_DC) und Leistung (W_DC) bereitgestellt wird. Wie aus 1 ersichtlich, sind die Beziehungen (oder sogenannte „Leistungscharakteristik”) für ein typisches Solarfeld nicht linear, und daher kann eine einfache PID-Steuerung nicht verwendet werden, um die Spannung über das Feld zu steuern, da abhängig von dem vorliegenden Wert des V_DC ein positiver Anstieg der Spannung entweder zu einer positiven oder negativen Änderung der Leistung (W_DC) führen könnte. Um dieses Problem zu lösen wird eine bekannte industrielle Technik, genannt „Störe und Beobachte” (P&O) üblicherweise verwendet, wodurch ein folgender Fehlerausdruck durch Modulieren eines Testmusters oberhalb des regulierten V_DC-Niveaus für ein Solarfeld abgeleitet wird, damit Leistung gemessen werden kann, wenn die modulierte V_DC in Bezug auf die vorliegende MPP V_DC positiv und negativ ist.
2 zeigt den Effekt eines modulierten Testmusters, das an das regulierte Spannungsniveau (V_DC) für ein Solarfeld angelegt wird.
Gemäß den herkömmlichen P&O-Techniken wird die Durchschnittsleistung des Feldes während der positiven und negativen Testpulsperioden geprüft und kombiniert, um einen folgenden Fehlerausdruck zu bilden, der sowohl Größe und Richtung aufweist. Der folgende Fehlerterm kann verwendet werden, um die MPP V_DC um einen bestimmten Wert einzustellen, entweder in einer negativen oder in einer positiven Richtung, und damit die MPP V_DC für einen kommenden Zeitraum einstellen.
Dennoch kann die Verwendung des P&O-Verfahrens allein zu ungenauen Ergebnissen führen, wenn aufgrund von Strahlung eine wesentliche Leistungsänderung vorliegt, da die Leistungsänderung, die durch das Testmuster verursacht wird, durch den Effekt der Leistungsänderung aufgrund von Strahlung verdrängt wird und einen falschen folgenden Fehlerwert liefert. Dies kann dazu führen, dass der MPP-Tracker die MPP V_DC in der falschen Richtung ändert.
Strahlungsänderungen, die zu einer wesentlichen Leistungsänderung in einem Solarfeld führen können, sind üblich. Daher sind herkömmliche Systeme, die eine P&O-Steuerung für MPP-Verfolgung verwenden, fehleranfällig. Dies reduziert die Gesamteffizienz und Kosteneffektivität des Solarfeldes.
Eine Erfindung ist in den Ansprüchen ausgeführt.
Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren bereitgestellt zum Bestimmen eines Wertes für eine elektrische Ausgabe eines Umwandlers für erneuerbare Energie. Das Verfahren enthält den Erhalt eines Signals, welches die elektrische Ausgabe des Umwandlers darstellt, wobei diese elektrische Ausgabe einen Anfangswert aufweist, und das Anlegen eines Pulssignals, wie ein moduliertes Testmuster an das Signal, welches die elektrische Ausgabe darstellt, wobei das Pulssignal zumindest einen ersten positiven Abschnitt mit einem zweiten negativen Abschnitt enthält. Die positiven und negativen Abschnitte sollten bevorzugt von gleicher Größe sein. Das Verfahren enthält ferner den Erhalt einer Messung von elektrischer Leistung, welche durch den Umwandler während des Anlegens des Pulssignals erzeugt wird, und dann durch Entfernen des Pulssignals von dem Signal, welches die elektrische Ausgabe darstellt. Das Verfahren enthält ferner den Erhalt einer Messung von elektrischer Leistung, die von dem Umwandler in der Abwesenheit des Pulssignals erzeugt wird, und die Verwendung der Messungen von elektrischer Leistung, um einen Fehlerwert zu erhalten, wobei der Fehlerwert an den Anfangswert der elektrischen Ausgabe des Umwandlers angelegt wird, um einen neuen Zielwert für die elektrische Ausgabe des Umwandlers zu erhalten.
Da Messungen von elektrischer Leistung, die von dem Umwandler erzeugt werden, sowohl während dem Anlegen des Pulssignals und in der Abwesenheit des Pulssignals erhalten werden, können die Effekte von Umgebungsbedingungen wie die Anderungen des Strahlungsgebers berücksichtigt werden, wenn ein Zielwert für die elektrische Ausgabe des Umwandlers festgelegt wird.
Das Verfahren kann ferner das Steuern der elektrischen Ausgabe des Umwandlers beinhalten, um gleich zu sein oder so nah wie möglich an einem vorbestimmten Anfangswert zu sein, bevor das Pulssignal angelegt wird, und/oder den Wert für die elektrische Ausgabe des Umwandlers zu steuern, um gleich zu sein oder so nah wie möglich an dem Zielwert zu sein, der festgelegt wurde. Daher kann der Betrieb des Umwandlers, wie eines Solarfeldes, gemäß dem Zielwert, der festgelegt wurde, gesteuert werden.
Gemäß einem Aspekt wird ein Stromerzeugungssystem bereitgestellt. Das Stromerzeugungssystem weist einen Umwandler für erneuerbare Energien in Strom auf, und enthält Mittel zum Bereitstellen eines Signals, das den Strom anzeigt, der von dem Umwandler erhältlich ist, Mittel zum Bereitstellen eines Signals, das die Spannungsausgabe durch den Umwandler anzeigt, Mittel zum Anlegen eines Pulssignals an das Signal, welches die Spannungsausgabe durch den Umwandler anzeigt, und Bestimmungsmittel zum Berechnen eines Zielwertes für die Spannungsausgabe durch den Umwandler.
Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren bereitgestellt zum Bestimmen eines Zielspannungswertes für ein Solarfeld. Das Verfahren beinhaltet das Setzen des Spannungspegels für das Feld auf einen Anfangswert, Anlegen eines modulierten Testmusters an den Ausgabespannungspegel für das Feld, wobei das modulierte Testmuster einen positiven Puls, einen negativen Puls und einen Nullpuls aufweist (währenddessen ist das Testmuster effektiv abwesend). Das Verfahren beinhaltet das Erhalten eines positiven Störungswertes für den positiven Puls des Testmusters, Erhalten eines negativen Störungswertes für den negativen Puls des Testmusters und Erhalten eines Strahlungsleistungsänderungswertes, der eine Strahlungsänderung darstellt, aufgrund von Strahlung während des Nullabschnitts des Testmusters. Das Verfahren enthält ferner den Erhalt eines Fehlerwertes von der Differenz zwischen dem Strahlungsleistungsänderungswert und einer Kombination der positiven und negativen Störungswerte. Optional kann das Verfahren ferner das Anlegen des Fehlerwertes an den Anfangswert der Ausgabespannung für das Feld beinhalten, um einen neuen Zielwert festzulegen und optional das Steuern der Ausgabespannung des Feldes, um gleich zu sein oder so nah wie möglich an dieser neuen Zielspannung zu sein.
Figuren
Ausführungsformen werden jetzt beispielhaft in Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben, wobei:
1 die Spannung, Strom und Leistung eine typischen Solarfeldes zeigt;
2 einen regulierten Spannungspegel für ein Solarfeld (V_DC) zeigt, das durch ein Testmuster reguliert wird;
3 schematisch ein System für ein strahlungskompensiertes Maximum Power Point Tracking (IC-MPP) zeigt;
4 das Anlegen eines modulierten Testmusters an einen regulierten Spannungspegel über erste und zweite Zeiträume zeigt;
5 eine detaillierte Ansicht des modulierten Testmusters zeigt, das in 4 angelegt ist;
6 ein Flussdiagramm für ein IC-MPP-Verfolgungsverfahren zeigt;
7 eine Leistungsänderung aufgrund von Strahlung im Verlauf der Zeit zeigt; und
8 einen Bereich von MPP-V_DC für ein Solarfeld unter teilweiser Beschattung zeigt.
Überblick
Im Überblick wird hier eine Lösung bereitgestellt zum Übertragen der elektrischen Energie von einer oder mehreren photovoltaischen(PV)-Zellen auf ein Elektrizitätsgitter.
Die Lösung beinhaltet ein Verfahren und ein System zum Durchführen eines strahlungskompensierten Maximum-Power-Point-Verfolgung (IC-MPP) für ein Feld mit einer oder mehreren PV-Zellen. Die IC-MPP-Verfolgung kombiniert ein Störungs- und Beobachtungsverfahren (P&O), das verwendet wird, um die Richtung zu bestimmen, in die eine Zielspannung für das Feld geändert werden sollte, damit es optimal arbeitet, mit einem Verfahren zum Steuern der Zielspannung für das Feld in Anbetracht der Strahlungsänderungen in der Nähe des Feldes.
Das Verfahren wird implementiert durch Anlegen eines Pulssignals (hier als ein Testmuster bezeichnet) an einen gesteuerten Spannungspegel für das Feld und Beobachten der Effekte sowohl der negativen und positiven Abschnitte des Testmusters und auch eines „Null”-Abschnitts des Testmusters, das heißt, wenn das Testmuster effektiv abwesend ist. Das Verfahren verwendet Leistungsmessungen, welche einfach von Solarfeldern und/oder den Komponenten, die darin üblicherweise verwendet werden, erhalten werden, wie Umwandlern, um einen Fehlerwert zu bestimmen, der an einen ersten Spannungswert angelegt werden kann, um einen aktualisierten Zielspannungswert für das Feld zu erhalten.
Das Verfahren erlaubt es, die Effekte der Strahlung und die Effekte der negativen und positiven Pulse des Testmusters in der Berechnung des Fehlerwertes gleich zu berücksichtigen, ohne gleiche Zeitraumlängen an das Anlegen des Testmusters und der Abwesenheit des Testmusters zuzuordnen, wenn in der Praxis Messwerte erhalten werden. Das Testmuster kann von einer beliebigen geeigneten Form sein, mit einer Beschränkung, dass der positive Puls von gleicher Größe wie der negative Puls sein sollte. Das Verfahren erkennt, dass Messwerte, wie die Werte von Strom, Spannung und Leistung für ein Solarfeld Zeit beanspruchen werden, um sich nach der Änderung, Zugabe oder Entfernung eines Testmusters oder eines Pulses von einem Spannungssignal für ein Solarfeld zu setzen. Daher stellt das Verfahren sicher, dass Messungen an geeigneten Punkten während oder nach dem Anlegen des Testmusters genommen werden, sobald sich die gemessenen Werte ausreichend gesetzt haben.
Die Lösung ist daher ein geradliniger und effektiver Weg, um einen Zielwert für den Spannungspegel eines Solarfeldes zu berechnen, als ein Ergebnis davon kann der Betrieb des Feldes so gesteuert werden, dass dessen Spannungsausgabe gleich oder so nah wie möglich an der Zielspannung ist. Somit ermöglicht das Verfahren optimal einen effizienten Betrieb des Solarfeldes.
Genaue Beschreibung
Ein System und ein Verfahren zum Bereitstellen einer strahlungskompensierter Maximum-Power-Point(IC-MPP)-Verfolgung für ein Solarfeld wird bereitgestellt. Um die optimale Gleichstrom-Betriebsspannung (MPP-V_DC) für eine PV-Zelle, -strang oder -feld oder -tafel (nachfolgend als ein Solar-„Feld” bezeichnet) zu bestimmen, misst das System den Effekt einer Strahlungsänderung auf die Ausgabeleistung des Feldes und kombiniert dies mit einer Störungs- und Beobachtungstechnik (P&O), um einen modifizierten Fehlerwert bereitzustellen. Dieser modifizierte Fehlerwert kann verwendet werden, um den Gleichstrom-Spannungspegel des Feldes zu verbessern. Somit wird die echte Änderung im Maximum-Power-Point für das Feld nachverfolgt und dessen Spannung entsprechend reguliert.
Da der Fachmann damit vertraut sein wird, kann die Spannung für eine PV-Zelle durch Anlegen eines Widerstands (Belastung) quer über eine Ausgabe der Zelle variiert werden. Dies definiert in der Praxis den Strom, den der Gitteranbindungsumkehrer zur Zufuhr zu einem Elektrizitätsgitter aus der Zelle ziehen sollte, um die maximal mögliche Leistung von der PV-Zelle zu einem beliebig gegebenen Zeitpunkt zu erhalten, da Leistung gleich Spannung × Strom für die Zelle ist.
Ein Gitteranbindungsumkehrer steuert die Feld-Gleichstromspannung mittels einer Gleichstromspannungssteuerungsschleife, wobei ein Gleichstrom-Busspannungssetz-punkt mit der aktuellen Gleichstrom-Busspannung verglichen wird, um einen Gleichstrom-Spannungsfehlerausdruck zu entwickeln, das heißt V_DC Fehler = V_DC Setzpunkt – V_DC Feedback. Dieser Fehlerausdruck wird in einen Standard-PID-Steueralgorithmus eingegeben, dessen Ausgabe direkt den Strom ändert, der aus dem PV-Feld gezogen und zu dem Wechselstromgitter geschickt wird. Auf diese Weise wird die Gleichstromspannung umgekehrt proportional zum Strombedarf gesteuert, wo ein ansteigender Strombedarf eine Spannungsabnahme bewirken wird, und ein abnehmender Strombedarf eine Erhöhung der Gleichstromspannung bewirken wird.
3 zeigt ein IC-MPP-System 10 für ein Solarfeld. Das System 10 kann in einen beliebigen geeigneten Prozessor oder Steuerung implementiert werden, unter Verwendung von beliebigen geeigneten Software- und/oder Hardwaremitteln. Zum Beispiel kann es durch einen Bulk-Leistungsumkehrer oder Gitteranbindungsumkehrer implementiert werden, der für eine gesamte PV-Tafel arbeitet, oder es kann durch einen oder mehrere diskrete Gleichstrom-Gleichstrom-Umwandler an dem Ende von betreffenden PV-Zellsträngen implementiert werden.
Das System 10 zielt darauf ab, die Spannung V_DC für das Feld zu regulieren, um gleich oder so nah wie möglich an einer optimalen Spannung (MPP-V_DC) zu sein, die es unter Verwendung von IC-MPP-Verfolgung berechnet.
Das in 3 gezeigte System 10 verwendet den Wechsel-Strom und -spannung für das Gitter an das das Solarfeld Elektrizität als Eingaben liefert. Es ist jedoch möglich, stattdessen Gleichstrom-Eingaben zu verwenden, um das hier beschriebene Verfahren zu implementieren. Wie aus der detaillierten Beschreibung unten besser verstanden wird, werden Strom- und Spannungsmessungen verwendet, um Maße von Leistung und Leistungsänderungen zu erhalten. Ob daher Wechselstrom oder Gleichstrom und Spannungsmessungen verwendet werden, sollte das Ergebnis nicht beeinträchtigen. In der Praxis sind Gleichstrom-Komponenten typischerweise in Bulk-Umkehrern erhältlich, die in Verbindung mit Solarfeldern verwendet werden, und daher kann es komfortabler sein, in solchen Situationen die Wechselstrom-Spannungs- und Strommessungen zu verwenden. In einem alternativen Aufbau, in dem die Gleichstrom-Komponenten einfach erhältlich sind und die Wechselstrom-Komponenten nicht einfach erhältlich sind, wäre es bequemer, die Gleichstrom-Komponenten zu verwenden.
Das System 10 enthält einen P&O-Mustergenerator 12 zum Erzeugen eines Testmusters zum Modulieren der regulierten Spannung V_DC über das Feld für einen begrenzten Zeitraum. Einzelheiten betreffend die Form des verwendeten Testmusters sind unten angegeben. Das System 10 enthält ferner Leistungsmessungsmittel 14 zum Messen der Leistungsausgabe durch das Feld über die Zeit. Zusätzlich ist ein Strahlungskompensationsmittel 16 vorgesehen. Das Strahlungskompensationsmittel ist synchronisiert oder anderweitig mit dem P&O-Mustergenerator 12 und mit dem Leistungsmessungsmittel 14 kombiniert, um eine verstärkte Maximum-Power-Point(MPP)-Verfolgung für das Feld, wie unten genauer beschrieben, bereitzustellen. Als ein Ergebnis kann das System 10 einen genaueren Wert der optimalen Spannung für das Feld (MPP V_DC) berechnen, und die Gleichstromspannung über das Feld kann entsprechend reguliert werden.
Die IC-MPP-Verfolgung kann weiter mit Bezug auf die 4 und 5 verstanden werden. 4 zeigt die Form eines modulierten Testmusters, das an die regulierte Gleichstromspannung für ein Solarfeld über erste („Probe 1”) und zweite („Probe 2”) aufeinanderfolgende Zeiträume angelegt wird. Wie darin gesehen werden kann, ist die MPP V_DC auf einen ersten Pegel für den ersten entsprechenden Zeitraum gesetzt. Das modulierte Testmuster wird an das regulierte Spannungssignal über den ersten Zeitraum angelegt, in 4 als „Punkt 1” bezeichnet. Leistungsmessungen für das Feld über den ersten Zeitraum werden genommen und verwendet, um die neue optimale Spannung (MPP V_DC) zu bestimmen, an die die Spannung des Feldes für den zweiten nachfolgenden Zeitraum reguliert werden sollte, in 4 als „Probe 2” bezeichnet.
In den 4 und 5 ist das Testmuster gezeigt mit quadratisch geformten positiven und negativen Pulsen und einem „Null”-Abschnitt, während dem das Testmuster den regulierten Spannungspegel nicht reguliert und so effektiv abwesend ist. Die negativen und positiven Pulse des Testmusters könnten in der Tat eine unterschiedliche Form annehmen. Beispielsweise könnten die Pulse in der Form dreieckig, trapezförmig oder sinusförmig sein. Eine sinusförmige Form kann in der Tat gegenüber einer quadratischen Form in der Praxis bevorzugt sein, da die Anfangsspannungsänderung, wenn der positive Teil des sinusförmigen Testmusters angelegt wird, weniger steil ist als er für eine entsprechende quadratische Welle wäre, und würde so weniger Strom abziehen. Eine beliebige andere geeignete Form von negativen und positiven Pulsen könnte verwendet werden, ohne von dem hier beschriebenen Verfahren abzuweichen. Die Form sollte symmetrisch sein, so dass die positiven und negativen Teile des Testmusters die gleiche Größe aufweisen. Wie in den 4 und 5 gesehen werden kann, folgen die positiven und negativen Pulse sofort aufeinander durch direktes Übergehen von einem zum anderen. Es gibt keinen Null-Abschnitt, bei dem das Testmuster zwischen den positiven und negativen Pulsen abwesend ist. In dem Beispiel der gezeigten quadratischen Pulse schreiten die beiden Pulse ohne Verzögerung von einem zum anderen fort.
Unter erneuter Bezugnahme auf 4 wird das modulierte Testmuster in vier zeitliche Abschnitte aufgeteilt: T_A, T_B, T_C, T_D.
T_A ist die Zeit über die der positive Puls des P&O-Testmusters an das regulierte Spannungssignal V_DC angelegt wird. T_B ist die Zeit über die der negative Puls des P&O-Testmusters an V_DC angelegt wird. Die Leistung des Feldes wird sowohl während T_A und T_B gemessen, um den Effekt der Erhöhung und Abnahme der Spannung auf die Leistungsabgabe durch das Feld zu beobachten.
Nach T_B wird das Testmuster entfernt (das heißt dessen Wert wird auf Null reduziert) und dem Spannungspegel wird erlaubt, sich zu setzen. T_C folgt auf T_B und ist eine „Haltezeit”, um es dem Gleichstrom-Spannungspegel zu erlauben, zu dem MPP V_DC zurückzukehren, was für den „Probe 1”-Zeitraum vorbestimmt wurde. Die Länge von T_C hängt von der Antwortzeit des Systems ab. Insbesondere kann die Haltezeit T_C auf einen Wert gesetzt werden, um der Steuerung Zeit zu geben, auf das P&O-Testmuster zu antworten und den Gleichstrom-Spannungspegel auf den vorbestimmten MPP V_DC zurückzuführen, wenn das Testmuster entfernt wird. Beispielsweise werden langsamere Systeme einen längeren Zeitraum T_C benötigen, damit der Gleichstrom-Spannungspegel zu der vorbestimmte MPP V_DC zurückkehrt. Umgekehrt werden schnellere Systeme einen kürzeren Zeitraum T_C benötigen, damit der Gleichstrom-Spannungspegel auf die vorbestimmte MPP V_DC zurückkehrt. Mit einem kurzen Zeitraum T_C treten nachfolgende Messungen der Leistungsausgabe des Systems zeitlich näher zu den Messungen während T_A und T_B auf und sind somit relevanter als die vorherigen Leistungsmessungen, die während T_A und T_B aufgenommen sind. T_C kann gleich Null sein mit einem System mit einer schnellen Antwortzeit, wie unten erklärt. Somit kann die Haltezeit variiert werden, um zu der Anwendung zu passen.
Nachdem die Haltezeit T_C (falls vorhanden) geendet hat, bleibt die Spannung bei MPP V_DC und weitere Messungen der Feldausgabeleistung werden während der Zeit T_D vorgenommen, hier als der „Strahlungszeitraum” bezeichnet, der sofort nach T_C folgt. Da es keinen negativen oder positiven Testpuls gibt, der an das Spannungssignal während der Zeit T_D angelegt wird, sollte jede beliebige Leistungsänderung, die während dieser Zeit auftritt, auf Strahlung zurückzuführen sein. Wie oben erwähnt, sind für schnellere Systeme, bei denen ein kürzerer Wert ausreicht, um es dem T-Spannungspegel zu erlauben zu dem vorbestimmten MPP V_DC zurückzukehren, nachdem das P&O-Testmuster entfernt wurde, die Messungen der Feldausgabeleistung, die während der Zeit T_D aufgenommen wurden, relevanter für die vorherigen Leistungsmessungen, wenn das P&O Testmuster angelegt wurde. Daher hat ein kürzerer Wert von T_C einen Vorteil, die Relevanz von Messungen zu erhöhen, die wegen Strahlung aufgenommen worden sind, wenn der Testpuls effektiv abwesend (T_D) als bei den Leistungsmessungen, die während der positiven (T_A) und negativen (T_B) Pulse des Testmusters aufgenommen sind. Mit der erhöhten Relevanz wird eine genauere Power Point Verfolgung erreicht.
In dem in 4 gezeigten Testmuster ist T_A = T_B = T_D. Es ist möglich, dass die zeitlichen Längen von T_A, T_B und T_D voneinander abweichen zum Zweck des Anlegens des Testmusters und zum Nehmen von Messungen. Für Berechnungszwecke, wovon weiter unten Einzelheiten diskutiert werden, sollten die Messwerte, die während T_A, T_B und T_D erhalten wurden, manipuliert werden, um einen gemeinsame Zeitbasis zu haben, um einen fairen Vergleich zwischen den während jedem zeitlichen Abschnitt genommenen Messungen zu erlauben. Beispielsweise könnten Messungen in jedem zeitlichen Abschnitt manipuliert werden, um einen Wert pro Einheitszeit zu liefern, wobei die gleiche Einheit für jedes T_A, T_B und T_D verwendet wird.
Das System 10 verarbeitet die Leistungsmessungen, die während der Zeiten T_A bis T_D erhalten wurden, um einen modifizierten Fehlerwert zu erhalten und einen neuen Wert von MPP V_DC zu berechnen. An Punkt E in 4 wird die MPP V_DC für das Feld mit dem neuen Wert für den nachfolgenden „Probe 2”-Zeitraum aktualisiert. Das modulierte Testmuster wird an das Spannungssignal für den „Probe 2”-Zeitraum in der gleichen Weise angelegt wie oben in Bezug auf Probe 1 beschrieben. Wieder verarbeitet das System 10 die gemessenen Leistungsdaten während dem „Probe 2”-Zeitraum und setzt einen neuen Wert für die optimale Spannung (MPP V_DC) des Feldes an das Ende von diesem Zeitraum.
Da Leistungsmessungen für jeden Probenzeitraum während dem Anlegen von sowohl negativen als auch positiven Pulsen an die regulierte Spannung genommen werden und während einer Zeit, bei der der Effekt der regulierten Spannung nicht durch einen Testpuls geändert wird, kann die IC-MPP-Verfolgung den Effekt von Strahlungsänderungen berücksichtigen und kann bestimmen, wie die Spannung des Feldes reguliert werden sollte, um dessen Leistungsabgabe zu einer beliebigen Zeit zu verstärken. Insbesondere kann die IC-MPP-Verfolgung bestimmen, ob der Wert für die optimale Feldspannung (MPP V_DC) für einen nachfolgenden Zeitraum zu erhöhen oder zu verringern ist. Der Betrieb von individuellen PV-Zellen oder Strängen kann somit dynamisch gesteuert werden, um (zu versuchen) diese optimale Spannung zu einer beliebigen gegebenen Zeit bereitzustellen.
Wie in 5 gezeigt, kann jeder der zeitlichen Abschnitte T_A, T_B und T_D innerhalb des modulierten Testmusters weiter in zwei Unterabschnitte aufgeteilt werden. Leistungswerte für das Feld werden durchwegs von T_A, T_B und T_D erhalten. Zudem werden Messwerte, die während einem der zwei Unterabschnitte innerhalb jedes zeitlichen Abschnitts erhalten werden, verwendet, um einen durchschnittlichen Leistungswert für diesen zeitlichen Abschnitt zu erhalten. Das Mittel wird bevorzugt bei Messungen angewandt, die während dem letzten Teil von jedem zeitlichen Abschnitt erhalten werden, um einige Zeit für die Messbedingungen bereitzustellen, um sich zu setzen, bevor das Mitteln stattfindet.
Die „leistungsgemittelten” Unterabschnitte innerhalb der zeitlichen Abschnitte T_A, T_B und T_D sind in 5 als Zeiträume T_F, T_G und T_H gezeigt. In den in 5 gezeigten Beispielen ist T_F = T_G = T_H. Als ein Ergebnis ist der Anteil des zeitlichen Abschnitts der zur Leistungsmittelung verwendet wird der gleiche für jedes T_A, T_B und T_D.
Für den Zweck des Erhalts von Messungen während des Betriebs des Solarfeldes ist es nicht wesentlich, dass T_F = T_G = T_H. Aber die Werte, die erhalten und gemittelt werden innerhalb jedes dieser Unterabschnitte sollten manipuliert werden, um eine gemeinsame Zeitbasis zu haben und somit direkt zueinander vergleichbar zu sein, bevor diese Werte in der Berechnung des Fehlerwertes verwendet werden zum Aktualisieren des Pegels des regulierten Spannungssignals für das Solarfeld. Die Werte von T_F, T_G und T_H können variiert werden, um zu der Anwendung zu passen und werden idealerweise so kurz wie möglich sein, damit Systemfluktuationen während dieser Zeiten minimal sind.
T_F ist der Unterabschnitt innerhalb des zeitlichen Abschnitts T_A für welchen die gemessenen Leistungswerte während des positiven Pulses des P&O-Testmusters gemittelt werden. Die resultierende mittlere Leistung während der Zeit T_F wird hier als P_P bezeichnet.
T_G ist der Unterabschnitt innerhalb des zeitlichen Abschnitts T_B für welchen die gemessenen Leistungswerte während des negativen Pulses des P&O-Testmusters gemittelt werden. Die resultierende mittlere Leistung während der Zeit T_G wird hier a hier als P_N bezeichnet.
Leistungswerte werden durchweg von T_D erhalten. Zusätzlich ist T_H der Unterabschnitt innerhalb des zeitlichen Abschnitts T_D für welchen eine Messung der Leistungsänderung aufgrund von Strahlungseffekten erhalten wird. In einem idealen System kehrt der Gleichstrom-Spannungspegel zu dem Gleichstrom-Spannungspegel entsprechend dem vorbestimmten MPP V_DC zurück, sofort nachdem das P&O-Testmuster entfernt ist, und daher liegt die Antwortzeit des Systems sofort vor. In solchen Systemen, und auch in Systemen in denen die Antwortzeit schnell ist, wird T_C nicht benötigt, da die Zeit (T_D – T_H) lang genug ist, um es dem Spannungspegel zu erlauben, sich zu setzen. Da jedoch für Systeme, in denen (T_D – T_H) kleiner ist als die Zeit, um es dem Spannungspegel zu erlauben, sich zu setzen, wird T_C benötigt, um langsamere Systemantwortzeiten zu berücksichtigen, wie oben beschrieben. Eine Messung der mittleren Leistung für das Solarfeld wird erhalten während T_D und ein mittlerer Wert der Spitzenleistung für einen kürzeren Zeitraum T_H erhalten wird. Die mittlere Spitzenleistung während des Zeitraums T_H wird hier als P_T bezeichnet. Ein Vergleich wird gemacht zwischen der mittleren Leistung und der mittleren Spitzenleistung, um eine Richtung und eine Größe der Leistungsänderung aufgrund von beliebigen Änderungen in der Strahlung während T_D anzugeben.
Die mittlere Leistung für das Solarfeld über den gesamten P&O-Pulszeitraum, einschließlich sowohl negative als auch positive Pulse, wird aus gemessenen Leistungswerten berechnet, die durchweg die Zeitabschnitte T_A und T_B erhalten und wird hier als PA_P&O bezeichnet. Die negativen und positiven Pulse werden bevorzugt so angelegt, dass keine Verzögerung am negativen (oder positiven) Puls und dem nachfolgenden positiven (oder negativen) Puls vorliegt, wie in den 4 und 5 gezeigt. Durch Halten der Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Pulsen so kurz wie möglich, können relevantere und daher genauere Leistungsmessungen bei T_A und T_B erhalten werden, da äußere Effekte auf das System weitgehend konstant bleiben werden, während der Zeit, in der die Messungen aufgenommen werden. Ein genauer mittlerer Zeitwert kann erhalten werden, da beliebige erhaltene anormale Werte, beispielsweise als ein Ergebnis von Systemverzerrungen oder Überschwingen, wenn das angelegte Spannungssignal des Testmusters sich immer noch setzt, am Anfang der Zeiträume T_A und T_B gleich sind und entgegengesetzt sind über den positiven und negativen Pulsen von T_A und T_B und sollten sich effektiv einander auslöschen. Die mittlere Leistung für das Solarfeld über den gesamten Strahlungsmesszeitraum (T_D) wird auch berechnet und hier als PA_I bezeichnet.
Wie oben erwähnt, berechnet der IC-MPP einen aktualisierten Wert für die optimale Spannung (MPP V_DC) für das Solarfeld, wobei sowohl die Störungs- und Beobachtungsmessungen (P&O) und Strahlungsmessungen berücksichtigt werden. Es führt dies durch. Berechnen eines Fehlerwertes und Anwenden desselben auf den aktuellen Wert von MPP V_DC durch, um einen neuen aktualisierten Wert für MPP V_DC zu berechnen. Es wurde gefunden, dass der Fehlerwert von den oben beschriebenen Leistungsmessungen gemäß den folgenden Beziehungen berechnet werden kann: Fehlerwert = (P_P – PA_P&O) + ((P_N – PA_P&O)* – 1) – ((P_I – PA_I)*2) (1)
Es kann erkannt werden, dass der erste Ausdruck in Gleichung 1 oben ein Störungsergebnis vom zeitlichen Abschnitt T_A ist. Es enthält die Differenz zwischen der mittleren Leistung währen des positiven Pulses und der mittleren Leistung über den gesamten Störungs- und Beobachtungspulszeitraum (P&O), einschließlich sowohl negativer und positiver Pulse.
Der zweite Ausdruck in Gleichung 1 ist ein Störungsergebnis vom zeitlichen Abschnitt T_B. Es enthält die Differenz zwischen der mittleren Leistung während des negativen Pulses und der mittleren Leistung während des gesamten P&O-Pulszeitraums, einschließlich sowohl negativer und positiver Pulse.
Der dritte Ausdruck in Gleichung 1 oben entspricht der Leistungsänderung, welche aufgrund von Strahlung innerhalb des Zeitraums T_D erfahren wird. Er weist eine Größe und auch eine Richtung auf (entweder positiv oder negativ). Er enthält die Differenz zwischen der gemittelten Spitzenleistung während T_H und der mittleren Leistung über den gesamten Strahlungszeitraum T_D. Dieser Differenzwert wird mit 2 multipliziert innerhalb des dritten Ausdrucks in Gleichung 1, um eine echte Messung der Leistungsänderung aufgrund von Strahlung zu liefern, wie hier weiter aus 7 verstanden werden kann.
In dem Beispiel von 7 bewirken Strahlungsänderungen während des Zeitraums T_D einen wesentlichen konstanten Anstieg der Ausgabeleistung für das Solarfeld. Wenn die Ausgabeleistung über den Zeitraum T_D gemittelt wird, um die PA_I zu erhalten, wird der Wert von PA_I (etwa oder genau) halb dem Wert der Spitzenleistung während des Zeitraums T_D sein. Der Wert für PA_I wird daher (etwa oder genau) halb dem Wert der gemittelten Spitzenleistung T_D entsprechen, die während des Zeitraums T_H erhalten wird. Daher ist die Differenz zwischen dem Wert von PA_I und P_I gegenwärtig nur (etwa oder exakt) halb dem Wert der aktuellen Änderung in der Leistung (ΔP) die während der Zeit T_D aufgrund der Strahlungsänderungen erfahren wird. Somit wird der Differenzwert in dem dritten Ausdruck in Gleichung 1 oben mit 2 multipliziert, um dies zu berücksichtigen.
Wie im Beispiel in 7 gezeigt, steigt die Leistung für das Feld als ein Ergebnis von Strahlungsänderungen während der Zeit T_D an, es ist jedoch zu berücksichtigen, dass eine Abnahme in der Leistung erfahren werden kann, während T_D aufgrund von Strahlungsänderungen in der Weise, in der die Leistungsänderung aufgrund dieser Strahlung berechnet werden kann, äquivalent ist zu dem oben in Bezug auf 7 beschriebenen Verfahren. Ferner ist in 7 die Leistung gezeigt als ein Ansteigen mit einer konstanten Rate über der Zeit aufgrund von Strahlungsänderungen während T_D. Es ist zu berücksichtigen, dass die Leistung nicht mit einer exakt konstanten Rate während des Zeitraumes T_D ansteigen kann und in der Tat sowohl negative und positive Leistungsfluktuationen aufgrund von Strahlungsänderungen während des Zeitraumes T_D erfahren werden können. Es wurde jedoch gefunden, dass Gleichung 1 oben immer noch gute Ergebnisse für die strahlungskompensierte Maximum-Power-Point-Verfolgung liefert, selbst wenn Leistungsänderungen aufgrund von Strahlung während dem Zeitraum T_D nicht konstant oder fluktuierend sind.
Es ist zu würdigen, dass Gleichung 1 eine gleiche Gewichtung zu jeder der ersten, zweiten und dritten Ausdrücke liefert. Dies basiert auf der Annahme, dass der Zeitraum für den positiven Puls des Testmusters (T_A), den Zeitraum für den negativen Puls des Testmusters (T_B) und den Strahlungszeitraum (T_D) alle von gleicher Länge sind, oder dass sie von verschiedener Länge sind, aber die Messwerte bereits manipuliert wurden, um eine gemeinsame Zeitbasis wie oben beschrieben zu liefern.
Der Fehlerwert kann von Leistungsmessungen berechnet werden, die im Allgemeinen für das Solarfeld erhältlich sind. Wie der Fachmann erkennen wird, werden Gleichstrom- oder Wechselstromstärken und Spannungswerte immer erhältlich sein, und daher ist es möglich, Leistung zu einem beliebigen gegebenen Zeitraum zu berechnen. Die Berechnung des Fehlerwertes erfordert daher keine Messungen von beliebigen Sensoren in dem Feld in der Umgebung des Solarfeldes oder von beliebiger anderer komplexer technischer Ausrüstung. Ferner gibt es keinen Bedarf für einen komplizierten Mikrocontroller, um die Messungen laufen zu lassen und Berechnungen durchzuführen, um den Fehlerwert zu erhalten. Somit kann die hier bereitgestellte Lösung leicht implementiert werden, ohne dass wesentliche Kosten auftreten und ohne beliebige neue physikalische Komponenten in das Solarfeld einzuführen.
Der oben definierte Fehlerwert kann verwendet werden, um dynamisch den optimalen Spannungspegel (MPP V_DC) für das Solarfeld während des Betriebes des Feldes zu aktualisieren. Dies ist in dem Flussdiagramm in 6 gezeigt. Der Spannungspegel, der durch PV-Zellen in dem Feld erzeugt wird, kann dann reguliert werden, um gleich oder so nah wie möglich bei MPP V_DC zu sein. Durch eine Steuerung des Betriebes von PV-Zellen innerhalb des Feldes gemäß dieser Steuerungstechnik kann der Wirkungsgrad des Feldes bei einem hohen Niveau gehalten werden. Somit kann das Feld Elektrizität für ein Elektrizitätsgitter bereitstellen über ein Gitter, das mit einem Umkehrer kosteneffizient verbunden ist. Diese Steuerungstechnik berücksichtigt die Temperatur des Solarfeldes und den Strahlungspegel der von der Sonne kommt, während des Betriebes des Feldes. Somit wird eine sehr nützliche Technik zum Beobachten der Ausgabeleistung für eine Quelle von elektrischer Leistung aus erneuerbaren Quellen bereitgestellt.
Die Spannung für eine PV-Zelle oder Zellen in einem Solarfeld kann gesteuert werden, um gleich oder so nah wie möglich an den Zielwert unter Verwendung von geeigneten Mitteln, sein. Ein Widerstand kann an die PV-Zelle oder das Solarfeld angelegt werden, um dessen Spannung in einer beliebigen geeigneten Weise zu verändern, wie dem Fachmann bekannt sein wird.
Die hier gezeigte Lösung kann zu einer beliebigen Größe von Solarfeldern angewendet werden, von einer einzelnen PV-Zelle zu einer Mehrzahl von PV-Tafeln oder größer. Diese Lösung ist somit skalierbar, und somit kann ein vergrößerter Wirkungsgrad und eine verbesserte Kosteneffektivität für solare Elektrizitätsquellen in einem Bereich von verschiedenen Örtlichkeiten und Umgebungen bereitgestellt werden.
Das oben beschriebene System wird optimiert, so dass das Testmuster so kurz wie möglich ist. Dies wird erreicht durch Minimieren von unnötigen Wartezeiten, insbesondere durch Vermeiden von Verzögerungen zwischen den positiven und negativen Pulsen des Testmusters und durch Optimieren der Länge der „Halte”-Zeit T_C, welche bevorzugt Null ist. Mit einem schnellen Testmuster wird die Verfolgungsgenauigkeit verbessert, wenn die Frequenz, durch welche der optimale Spannungspegel (MPP V_DC) dynamisch aktualisiert wird, vergrößert wird, da die Probenzeiten (wie in den 4 und 5 gezeigt) reduziert werden. Die Energieübertragung von den PV-Zellen ist damit effizienter. Ferner wird mit einem kürzeren Zeitraum über den das P&O-Testmuster wiederholt wird, Fehler in der Strahlungskompensation reduziert, da die Messung, die während T_D aufgenommen wird, relevanter zu den vorherigen Messungen ist, die während T_A und T_B aufgenommen sind. Dies negiert das Bedürfnis für externe Sensoren, um Umgebungs- und andere Bedingungen zu messen, um diese Fehler zu korrigieren. Derartige Sensoren erhöhen wesentlich die Kosten eine MPPT-Systems, während die Komplexität vergrößert und die Zuverlässigkeit des gesamten Systems reduziert wird.
Wenn in der Praxis das Solarfeld mehr als eine PV-Zelle aufweist, kann das Feld teilweisen Beschattungseffekten unterzogen werden, wobei einige PV-Zellen innerhalb des Feldes der Sonne weniger exponiert werden als bestimmte andere PV-Zellen. In einer derartigen Situation ist es möglich, falsche Leistungsspitzen für das Feld bei bestimmten Werten der Gleichstrom-Spannung zu ermitteln. Um dies zu umgehen, beispielsweise wenn ein anfänglicher Spannungspegel für das Feld vor dem Beginn des IC-MPP-Verfolgungsverfahrens wie oben beschrieben eingestellt wird, ist es möglich, einen Durchlauf des Gleichstrom-Spannungsbereiches für das Feld durchzuführen, um die optimale Spitze in der Leistungskurve zu bestimmen. Wie in 8 gezeigt, wird das Durchführen eines derartigen Durchlaufs sicherstellen, dass die wahre maximale Leistungsspitze und somit die wahre MPP V_DC zu einem beliebig gegebenen Zeitraum bestimmt werden kann. Ein nachfolgendes Verfolgen kann dann bei oder nahe dieser identifizierten Spitze beginnen und kann wie oben im Einzelnen diskutiert durchgeführt werden.
In der Praxis kann die IC-MPP-Verfolgung und die Spannungssteuerung wie hier beschrieben unter Verwendung einer beliebig geeigneten Hardware oder Software implementiert werden. Die Steuerung kann auf einem Computer wie einem Laptop oder Personal Computer (PC), einem Mikrocontroller, einem programmierbaren Logikcontroller (PLC) oder einer beliebig anderen geeigneten industriellen Steuerung laufen.
Ein System oder ein Computer wie ein allgemeiner Mehrzweckcomputer kann angeordnet werden oder angepasst werden, um die oben beschriebenen Verfahren durchzuführen. In einer Ausführungsform weist ein System einen Prozessor, einen Speicher und eine Anzeige auf. Typischerweise sind diese mit einer zentralen Busstruktur verbunden, wobei die Anzeige über einen Anzeigeadapter verbunden ist. Das System kann auch einen oder mehrere Eingabevorrichtungen, wie eine Maus und/oder eine Tastatur und/oder einen Kommunikationsadapter aufweisen, zum Verbinden des Computers mit anderen Computern oder Netzwerken. Diese Eingabevorrichtungen sind typischerweise mit der zentralen Busstruktur verbunden, wobei die Eingabevorrichtung über einen geeigneten Eingabevorrichtungsadapter verbunden ist.
Das System kann, wie oben beschrieben, Teil sein oder in Verbindung mit einem Umkehrer betrieben werden, welcher Gleichstrom-Elektrizität umwandelt, welche durch ein Solarfeld erzeugt wird, in Wechselstrom-Elektrizität, um zu einem Gitter zugeführt zu werden. Der Prozessor kann auch verwendet werden, um andere Betriebsaspekte des Umkehrers oder anderer Komponenten zu steuern. Der Prozessor kann auch verwendet werden zum Aufnehmen und/oder Speichern von Daten, die im Zusammenhang mit der IC-MPP-Verfolgung und/oder im Zusammenhang mit anderen Arbeitsvorgängen stehen.
Anweisungen zum Steuern der IC-MPP-Verfolgung können auf einem digitalen oder analogen Aufnahmeträger oder computerlesbaren Medium, wie zum Beispiel einer Trägerscheibe oder Trägersignal aufgenommen werden. Das computerlesbare Medium kann computerausführbare Anweisungen aufweisen, die dazu angepasst sind, zu bewirken, dass der Computer die beschriebenen Verfahren durchführt.
Ein magnetischer Aufnahmeträger, wie eine Computerfestplatte kann verwendet werden, um Anweisungen zum Speichern und Steuern des IC-MPP-Verfolgungsverfahrens zu kontrollieren. Alternativ kann ein Festphasenspeicher oder ein beliebig geeignetes Signalaufnahmeverfahren verwendet werden.
Ein Computerprogramm kann zum Implementieren des IC-MPP-Verfolgungsverfahrens bereitgestellt werden. Eine derartige Computerimplementierung kann verwendet werden, um ein automatisiertes IC-MPP-Verfolgungsverfahren für ein Solarfeld bereitzustellen. Alternativ oder zusätzlich kann das IC-MPP-Verfolgungsverfahren durchgeführt werden unter Verwendung einer beliebig geeigneten Kombination von automatisierten und benutzerimplementierten Schritten.
Ausführungsformen wurden lediglich beispielsweise beschrieben. Es ist zu würdigen, dass Variationen durchgeführt werden können, ohne von dem erfinderischen Konzepten) wie hier beschrieben, abzuweichen.
Ebenfalls offenbart ist:
Die hier beschriebene IC-MPP-Verfolgung und die Spannungssteuerung implementiert unter Verwendung eines Computers. Die Steuerung kann implementiert werden durch eine Steuerung mit: einem Mikrocontroller; einem programmierbaren Logikcontroller (PLC); einem Laptop-Computer; oder einem Personal-Computer (PC).
Ein Verarbeitungsmittel, das programmiert und betriebsfähig ist, um die Anweisungen zum Durchführen der Steuerung auszuführen.
Ein Umkehrer mit den Verarbeitungsmitteln. Der Umkehrer kann ein Gitteranbindungsumkehrer sein.
Ein Aufnahmeträger mit Anweisungen, die darauf gespeichert sind, zum Ausführen durch ein Verarbeitungsmittel, um die Steuerung durchzuführen. Der Aufnahmeträger kann ein optisches, magnetisches oder ein Festkörperspeichermittel oder ein lesbares Signal enthalten.
Ein Computerprogramm einschließlich Anweisungen, die durch ein Verarbeitungsmittel zum Durchführen der Steuerung ausführbar sind.
Ein System mit einem Speicher und einem Prozessor, wobei der Prozessor angeordnet ist, um die Steuerung auszuführen.
Ein Gerät, System, Verfahren oder Kontrollschema, wie hier im Wesentlichen beschrieben, oder in den beigefügten Figuren dargestellt.

Claims

Verfahren zum Bestimmen eines Wertes für eine elektrische Ausgabe von erneuerbarer Energie, wobei das Verfahren aufweist: Erhalten eines Signals, das die elektrische Ausgabe des Umwandlers darstellt, wobei die elektrische Ausgabe einen Anfangswert aufweist; Anlegen eines Pulssignals an das Signal, das die elektrische Ausgabe darstellt, wobei das Pulssignal zumindest einen ersten positiven Abschnitt und einen zweiten negativen Abschnitt enthält, wobei die zwei Abschnitte direkt von einem zum anderen übergehen; Erhalten einer Messung von elektrischer Leistung, die durch den Umwandler während des Anlegens des Pulssignals erzeugt wird; Entfernen des Pulssignals von dem Signal, das die elektrische Ausgabe darstellt; Erhalten einer Messung der elektrischen Leistung, die durch den Umwandler in der Abwesenheit des Pulssignals erzeugt wird; Verwenden der Messungen der elektrischen Leistung, um einen Fehlerwert zu erhalten; und Anwenden des Fehlerwertes an den Anfangswert, um einen Zielwert für die elektrische Ausgabe des Umwandlers zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 1 mit, vor dem Anlegen des Pulssignals, Steuern der elektrischen Ausgabe des Umwandlers, um gleich oder so nah wie möglich an einem vorbestimmten Anfangswert zu sein.
Verfahren zum Steuern eines Wertes für eine elektrische Ausgabe eines Umwandlers von erneuerbarer Energie mit Bestimmen des Zielwertes nach dem Verfahren von Anspruch 1 oder Anspruch 2 und Steuern der elektrischen Ausgabe des Umwandlers, um gleich oder so nah wie möglich an dem Zielwert zu sein.
Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, wobei der Umwandler einen Umwandler von Solarenergie in elektrische Energie aufweist; und wobei der Umwandler optional aufweist: eine photovoltaische (PV)-Zelle, eine Mehrzahl von PV-Zellen, einen PV-Strang, ein PV-Feld und eine PV-Tafel.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4, wobei eine erste Messung (Pp) von elektrischer Leistung, die durch den Umwandler erzeugt wird, während des positiven Abschnitts des Pulssignals erhalten wird, und einer zweiten Messung (P_N) von elektrischer Leistung, die durch den Umwandler erzeugt wird, während des negativen Abschnitts des Pulssignals erhalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5 ferner mit Berechnen eines mittleren Leistungswertes für einen Zeitraum, der definiert ist durch: den positiven Abschnitt des Pulssignals; den negativen Abschnitt des Pulssignals; die positiven und negativen Abschnitte des Pulssignals; oder die Abwesenheit des Pulssignals.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei ein mittlerer Leistungswert für eine oder mehrere der Zeiträume berechnet wird unter Verwendung von Leistungsmessungswerten, die nur während eines betreffenden Teils des Zeitraumes erhalten werden.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Teil des Zeitraumes für den die Leistungsmessungswerte verwendet werden, um einen betreffenden mittleren Leistungswert zu berechnen, von der gleichen zeitlichen Länge ist für jeden: positiven Abschnitt des Pulssignals; negativen Abschnitt des Pulssignals; und die Abwesenheit des Pulssignals.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–8, ferner mit dem Schritt von, nach Entfernen des Pulssignals von dem Signal, das die gesteuerte elektrische Ausgabe darstellt, Erlauben einem vorbestimmten Zeitraum vor Erhalten einer Messung von elektrischer Leistung abzulaufen, die durch den Umwandler in der Abwesenheit des Pulssignals erzeugt wird.
Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, wobei der Schritt des Erhaltens einer Messung von elektrischer Leistung, die durch den Umwandler in der Abwesenheit des Pulssignals erzeugt ist, das Erhalten einer Messung der mittleren Leistung während eines ersten vorbestimmten Zeitraumes in der Abwesenheit des Pulssignals und das Erhalten einer Messung der mittleren Spitzenleistung während eines zweiten Zeitraumes in der Abwesenheit des Pulssignals beinhaltet; und wobei optional der zweite Zeitraum ein Unterabschnitt des ersten Zeitraumes ist.
Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, wobei der Schritt des Erhaltens einer Messung von elektrischer Leistung, die durch den Umwandler während des Anlegens des Pulssignals erzeugt ist, das Berechnen eines positiven Leistungswertes (P_P) für den positiven Abschnitt des Pulssignals, das Berechnen eines negativen Leistungswertes (P_N) während des negativen Abschnitts des Pulssignals und das Berechnen eines mittleren Leistungswertes (PA_P&O) über das gesamte Pulssignal, einschließlich sowohl positiver und negativer Abschnitte, enthält.
Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, wobei der Schritt des Verwendens von Messungen elektrischer Leistung, um einen Fehlerwert zu erhalten, das Erhalten eines positiven Störungswertes für den positiven Abschnitt des Pulssignals, das Erhalten eines negativen Störungswertes für den negativen Abschnitt des Pulssignals und das Erhalten eines Strahlungsleistungsänderungswertes, der eine Leistungsänderung aufgrund von Strahlung in der Abwesenheit des Pulssignals darstellt, enthält.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Fehlerwert als eine Differenz zwischen dem Strahlungsleistungsänderungswert und einer Kombination der negativen und positiven Störungswerte ist.
Verfahren nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, wobei ein multiplizierender Faktor auf zumindest einen von: dem Strahlungsleistungsänderungswert, dem positiven Störungswert, oder den negativen Störungswert vor Berechnung des Fehlerwertes angewandt wird, um Unterschiede in der zeitlichen Länge zwischen: dem negativen Abschnitt des Pulssignals, dem positiven Abschnitt des Pulssignals und der Abwesenheit des Pulssignals zu berücksichtigen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–14, wobei der Fehlerwert bestimmt wird durch: Fehlerausdruck = (P_P – PA_P _&O) + ((P_N – PA_P&O)* – 1) – ((P_I – PA_I)*2) (1) wobei: P_P die mittlere Leistung über einen Unterabschnitt des positiven Abschnitts des Testmusters ist; PA_P&O die mittlere Leistung über das genannte Testmuster einschließlich sowohl negativer und positiver Abschnitte ist; P_N die mittlere Leistung über einem Unterabschnitt des negativen Abschnitts des Testmusters ist; P_I die mittlere Spitzenleistung gemessen während eines Unterabschnitts des Zeitraumes ist, für welchen Messwerte in der Abwesenheit des Testmusters (der Bestrahlungszeitraum) erhalten werden; und die PA_I die mittlere Leistung über den gesamten Zeitraum ist, für welchen Messungen in der Abwesenheit des Testmusters (der Bestrahlungszeitraum) erhalten werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei der Wert für eine elektrische Ausgabe des Umwandlers ein Spannungswert ist.
Elektrisches Leistungserzeugungssystem mit einem Umwandler von erneuerbarer Energie in elektrische Leistung, wobei das System aufweist: Mittel zum Bereitstellen eines Signals, das die von dem Umwandler erhältliche elektrische Leistung anzeigt; Mittel zum Bereitstellen eines Signals, das die durch den Umwandler ausgegebene Spannung anzeigt; Mittel zum Anlegen eines Pulssignals an das Signal, das die durch den Umwandler ausgegebene Spannung anzeigt, wobei das Pulssignal zumindest einen ersten positiven Abschnitt und einen zweiten negativen Abschnitt enthält, und wobei die zwei Abschnitte direkt von einem zum anderen übergehen; und Bestimmungsmittel zum Berechnen eines Zielwertes für die durch den Umwandler ausgegebene Spannung.
System nach Anspruch 17, wobei der Umwandler ein Solarfeld einschließlich einer oder mehr photovoltaischer(PV)-Zellen aufweist.
System nach Anspruch 17 oder Anspruch 18, ferner mit Steuerungsmitteln zum Steuern der durch den Umwandler ausgegebenen Spannung, um gleich oder so nah wie möglich an dem Zielwert zu sein.
System nach einem der Ansprüche 17 bis 19 ferner mit einem Schaltmittel zum Verbinden der elektrischen Leistung mit einer Ausgabestufe.
System nach einem der Ansprüche 17 bis 20, in dem die Mittel zum Bereitstellen eines Signals, das die von dem Umwandler ausgegebene Spannung anzeigt, Mittel zum Erzeugen eines Spannungsabfalls über die Ausgabe des Umwandlers und Mittel zum Bereitstellen eines Signals, das den Spannungsabfall den Steuerungsmitteln anzeigt, aufweist.
System nach Anspruch 20 oder Anspruch 21, wobei die Ausgabestufe einen Umkehrer aufweist, der betriebsfähig ist, um eine Gleichstromausgabe von dem Umwandler in eine Wechselstromzufuhr zu ändern.
System nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei das Steuerungsmittel betriebsfähig ist, um einen Widerstand über eine Ausgabe des Umwandlers anzulegen, um die von dem Umwandler ausgegebene Spannung zu steuern, um gleich oder so nah wie möglich an dem Zielwert zu sein.
Computerlesbares Medium mit computerausführbaren Anweisungen, die angepasst sind, um ein Computersystem zu veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16 durchzuführen.