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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung, eine Stromumwandlungsvorrichtung, ein Stromquellensystem, sowie ein Programm.
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Allgemeiner Stand der Technik
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Bei Stromumwandlungsvorrichtungen, die eine Gleichstromspannung von einer Gleichstromquelle in eine Wechselstromspannung umwandeln und an eine Netzstromquelle anschließen, besteht dann, wenn sich die Wechselstromspannung der Netzstromquelle steil verändert hat, die Möglichkeit, dass ein Überstrom in die Stromumwandlungsvorrichtung eingebracht wird. In dem Patentliteraturbeispiel 1 ist beschrieben, dass ein Inverter anhält, wenn ab dem Erreichen oder Unterschreiten eines bestimmten Spannungspegels durch die Netzspannung wenigstens eine bestimmte Zeit vergangen ist.
Patentliteraturbeispiel 1: Patentoffenlegungsschrift 2003-153433
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Aufgabe, die die Erfindung lösen soll
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Wenn der Inverter wie in dem Patentliteraturbeispiel 1 beschrieben anhält, wenn ab dem Erreichen oder Unterschreiten eines bestimmten Spannungspegels durch die Netzspannung wenigstens eine bestimmte Zeit vergangen ist, besteht die Möglichkeit, dass bis zu dem Ablauf der bestimmten Zeit ein Überstrom in der Stromumwandlungsvorrichtung fließt.
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Mittel zur Lösung der Aufgabe
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Eine Steuervorrichtung nach einer Form der vorliegenden Erfindung, die einen Inverter steuert, der eine von einer Gleichstromquelle ausgegebene Gleichstromspannung in eine Wechselstromspannung umwandelt und diese an eine Netzstromquelle anschließt, umfasst einen Spannungswerterlangungsabschnitt, der fortlaufend Spannungswerte der Wechselstromspannung der Netzstromquelle erfasst; einen Veränderungsausmaßableitabschnitt, der auf Basis der von dem Spannungswerterlangungsabschnitt erlangten Spannungswerte ein Veränderungsausmaß der Wechselstromspannung der Netzstromquelle ableitet; und einen Invertersteuerabschnitt, der den Schaltbetrieb des Inverters anhält, wenn das Veränderungsausmaß gleich oder größer als ein Standardveränderungsausmaß ist.
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Bei der obigen Steuervorrichtung kann der Invertersteuerabschnitt das Anhalten des Schaltbetriebs des Inverters beenden, wenn das Veränderungsausmaß kleiner als das Standardveränderungsausmaß geworden ist, nachdem das Veränderungsausmaß gleich oder größer als das Standardveränderungsausmaß geworden ist.
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Die obige Steuervorrichtung kann ferner einen Rauschbeseitigungsabschnitt, der Rauschen aus einem Spannungssignal, welches von einem Spannungssensor, der die Wechselstromspannung der Netzstromquelle detektiert, ausgegeben wird und der Wechselstromspannung der Netzstromquelle entspricht, beseitigt, und einen Spannungsbefehlswerterzeugungsabschnitt, der auf Basis des Spannungswerts der Netzstromquelle, welcher von dem Spannungswerterlangungsabschnitt aus dem Spannungssignal, woraus das Rauschen durch den Rauschbeseitigungsabschnitt beseitigt wurde, erlangt wurde, einen Spannungsbefehlswert erzeugt, der die Spannung, die der Inverter ausgeben soll, angibt, umfassen, wobei der Invertersteuerabschnitt den Schaltbetrieb des Inverters auf Basis des Spannungsbefehlswerts, der durch den Spannungsbefehlswerterzeugungsabschnitt erzeugt wurde, steuert, und der Spannungsbefehlswerterzeugungsabschnitt den Spannungsbefehlswert während eines vorab festgelegten Zeitraums ab dem Ende des Anhaltens des Schaltbetriebs des Inverters durch den Invertersteuerabschnitt, da das Veränderungsausmaß kleiner als das Standardveränderungsausmaß geworden ist, auf Basis des Spannungswerts der Wechselstromspannung der Netzstromquelle erzeugt, den der Spannungswerterlangungsabschnitt aus dem Spannungssignal, woraus das Rauschen nicht durch den Rauschbeseitigungsabschnitt beseitigt wurde, erlangt hat.
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Die obige Steuervorrichtung kann ferner einen Differenzstromwertableitabschnitt, der einen Differenzstromwert zwischen dem Stromwert des Stroms, der von dem Inverter ausgegeben wird, und dem Stromwert des Stroms, der von dem Inverter ausgegeben werden soll, ableitet, umfassen, wobei der Spannungsbefehlswerterzeugungsabschnitt den Spannungsbefehlswert ferner auf Basis des Differenzstromwerts, der durch den Differenzstromwertableitabschnitt abgeleitet wurde, erzeugt, und der Differenzstromwertableitabschnitt den Differenzstromwert im Fall eines Veränderungsausmaßes, das gleich oder größer als ein Standardveränderungsausmaß ist, und während eines vorab festgelegten Zeitraums ab dem Ende des Anhaltens des Schaltbetriebs des Inverters durch den Invertersteuerabschnitt, da das Veränderungsausmaß kleiner als das Standardveränderungsausmaß geworden ist, so ableitet, dass er kleiner als die tatsächliche Differenz zwischen dem Stromwert des von dem Inverter ausgegebenen Stroms und dem Stromwert des Stroms, der von dem Inverter ausgegeben werden soll, wird.
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Bei der obigen Steuervorrichtung kann der Differenzstromwertableitabschnitt im Fall eines Veränderungsausmaßes, das gleich oder größer als ein Standardveränderungsausmaß ist, und während eines vorab festgelegten Zeitraums ab dem Ende des Anhaltens des Schaltbetriebs des Inverters durch den Invertersteuerabschnitt, da das Veränderungsausmaß kleiner als das Standardveränderungsausmaß geworden ist, einen Differenzstromwert ableiten, bei dem die Differenz zwischen dem Stromwert des von dem Inverter ausgegebenen Stroms und dem Stromwert des Stroms, der von dem Inverter ausgegeben werden soll, Null wird.
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Eine Stromumwandlungsvorrichtung nach einer Form der vorliegenden Erfindung umfasst die obige Steuervorrichtung und einen Inverter.
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Ein Stromquellensystem nach einer Form der vorliegenden Erfindung umfasst die obige Stromumwandlungsvorrichtung und eine Gleichstromquelle.
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Die obige Kurzdarstellung der Erfindung zählt nicht alle Kennzeichnungen der vorliegenden Erfindung auf. Außerdem stellen auch Unterkombinationen dieser Kennzeichnungsgruppen wiederum Erfindungen dar.
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Einfache Erklärung der Zeichnungen
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1 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für den Systemaufbau eines gesamten Stromquellensystems nach einer vorliegenden Ausführungsform zeigt.
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2 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Funktionsblockdiagramms der Steuervorrichtung zeigt.
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3 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für den Zustand bei einer steilen Veränderung der Wechselstromspannung der Netzstromquelle zeigt.
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4 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für die Abfolge der durch die Steuervorrichtung ausgeführten Invertersteuerung zeigt.
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5 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für den Hardwareaufbau der Steuervorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
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Formen zur Ausführung der Erfindung
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Nachstehend wird die vorliegende Erfindung durch Ausführungsformen der Erfindung erklärt, doch stellen die folgenden Ausführungsformen keine Beschränkung der Erfindung gemäß den Patentansprüchen dar. Außerdem sind nicht notwendigerweise alle Kombinationen von Kennzeichnungen, die bei den Ausführungsformen erklärt werden, für das Mittel zur Lösung der Erfindung unerlässlich.
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1 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für den Systemaufbau eines gesamten Stromquellensystems nach einer vorliegenden Ausführungsform zeigt. Das Stromquellensystem umfasst eine Solarzellenanordnung 200 und einen Wechselrichter 10. Der Wechselrichter 10 ist ein Beispiel für eine Stromumwandlungsvorrichtung. Die Solarzellenanordnung 200 weist mehrere Solarzellenmodule auf, die seriell oder parallel angeschlossen sind. Die Solarzellenanordnung 200 ist ein Beispiel für eine Gleichstromquelle. Als Gleichstromquelle kann auch eine andere dezentrale Stromversorgung als eine Solarzellenanordnung 200 verwendet werden. Die dezentrale Stromversorgung kann auch ein Gasmotor, eine Gasturbine, eine Mikrogasturbine, eine Brennstoffzelle, ein Windstromerzeuger, ein Elektrofahrzeug oder ein Stromspeichersystem sein.
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Der Wechselrichter 10 wandelt die Gleichstromspannung von der Solarzellenanordnung 200 in eine Wechselstromspannung um und ist mit einer Netzstromquelle 300 verbunden. Die Netzstromquelle 300 kann zum Beispiel eine Einphasen-Dreileiter-Stromquelle sein.
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Der Wechselrichter 10 umfasst eine Steuervorrichtung 100 und einen Stromumwandlungsabschnitt 101. Der Stromumwandlungsabschnitt 101 wandelt die von der Solarzellenanordnung 200 ausgegebene Gleichstromspannung in eine mit der Netzwechselstromspannung, bei der es sich um die von der Netzstromquelle 300 ausgegebene Wechselstromspannung handelt, phasensynchronisierte Wechselstromspannung um. Der Steuerteil 100 steuert den Stromumwandlungsabschnitt 101. Der Stromumwandlungsabschnitt 101 umfasst einen Kondensator C1, eine Spannungserhöhungsschaltung 20, einen Kondensator C2, einen Inverter 30 und eine Filterschaltung 40.
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Ein Ende des Kondensators C1 ist elektrisch an die positive Elektrode der Solarzellenanordnung 200 angeschlossen. Das andere Ende des Kondensators C1 ist elektrisch an die negative Elektrode der Solarzellenanordnung 200 angeschlossen. Der Kondensator C1 ist ein Beispiel für eine Rauschverringerungsschaltung, die das Rauschen, das in der von der Solarzellenanordnung 200 ausgegebenen Gleichstromspannung enthalten ist, verringert. Mit anderen Worten ist der Kondensator C1 ein Beispiel für ein Glättungsfilter, das die von der Solarzellenanordnung 200 ausgegebene Gleichstromspannung glättet.
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Die Spannungserhöhungsschaltung 20 erhöht die Spannung der Gleichstromspannung, deren Rauschen durch den Kondensator C1 verringert wurde, und gibt sie aus. Die Spannungserhöhungsschaltung 20 ist ein Beispiel für eine Spannungserhöhungsschaltung vom nicht isolierten Typ. Die Spannungserhöhungsschaltung 20 kann ein sogenannter Schaltregler vom Zerhackertyp sein.
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Der Kondensator C2 glättet die von der Spannungserhöhungsschaltung 20 ausgegebene Gleichstromspannung. Mit anderen Worten verringert der Kondensator C2 das Rauschen, das in der von der Spannungserhöhungsschaltung 20 ausgegebenen Gleichstromspannung enthalten ist.
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Der Inverter 30 enthält Schalter, wandelt die von der Spannungserhöhungsschaltung 20 ausgegebene Gleichstromspannung durch Ein- und Ausschalten der Schalter in eine Wechselstromspannung um, und gibt diese zu der Netzstromquelle 300 hin aus. Der Inverter 30 schließt die Leistung von der Solarzellenanordnung 200 an die Netzstromquelle 300 an.
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Der Inverter 30 kann zum Beispiel durch einen Einphasen-Vollbrücken-PWM-Inverter, der vier Halbleiterschalter in Brückenschaltung enthält, aufgebaut sein. Ein Paar von Halbleiterschaltern der vier Halbleiterschalter ist seriell angeschlossen. Das andere Paar von Halbleiterschaltern der vier Halbleiterschalter ist seriell angeschlossen und mit dem einen Paar von Halbleiterschaltern parallel angeschlossen.
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Die Filterschaltung 40 verringert das Rauschen, das in der von dem Inverter 30 ausgegebenen Wechselstromspannung enthalten ist. Die Filterschaltung 40 enthält ein Paar von Spulen L und einen Kondensator C3. Ein jeweiliges Ende des Paars von Spulen L ist an eine Ausgangsklemme des Inverters 30 angeschlossen. Das jeweilige andere Ende des Paars von Spulen L ist an die eine Klemme bzw. die andere Klemme des Kondensators C3 angeschlossen.
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Der Wechselrichter 10 umfasst ferner Spannungssensoren 50, 52, und 54, und Stromsensoren 60, 62 und 64. Der Spannungssensor 50 detektiert eine Spannung V1, die einem Potentialunterschied zwischen beiden Enden der Solarzellenanordnung 200 entspricht. Der Spannungssensor 52 detektiert eine Spannung V2, die einem Potentialunterschied zwischen beiden Enden an der Ausgangsseite der Spannungserhöhungsschaltung 20 entspricht. Der Spannungssensor 54 detektiert eine Spannung V3, die einem Potentialunterschied zwischen beiden Ausgangsenden des Wechselrichters 10 entspricht. Das heißt, der Spannungssensor 54 detektiert die von der Netzstromquelle 300 ausgegebene Wechselstromspannung. Der Stromsensor 60 detektiert einen Strom I1, der von der Solarzellenanordnung 200 ausgegeben wird und zu der Eingangsseite der Spannungserhöhungsschaltung 20 fließt. Der Stromsensor 62 detektiert einen Strom I2, der von der Spannungserhöhungsschaltung 20 ausgegeben wird. Der Stromsensor 64 detektiert einen Strom I3, der von dem Inverter 30 über die Filterschaltung 40 ausgegeben wird.
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Die Steuervorrichtung 100 steuert auf Basis der Spannungen V1, V2, V3 und der Ströme I1, I2, I3 usw. den Spannungserhöhungsbetrieb der Spannungserhöhungsschaltung 20 und den Gleichstrom-Wechselstrom-Umwandlungsbetrieb des Inverters 30.
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Bei dem wie oben beschrieben aufgebauten Stromquellensystem besteht dann, wenn sich die Wechselstromspannung der Netzstromquelle 300 steil verändert hat, die Möglichkeit, dass ein Überstrom in den Wechselrichter 10 eingebracht wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird dann, wenn sich die Wechselstromspannung der Netzstromquelle 300 steil verändert hat, der in dem Wechselrichter 10 fließende Überstrom stärker beschränkt.
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2 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Funktionsblockdiagramms der Steuervorrichtung 100 zeigt. Die Steuervorrichtung 100 umfasst einen Zielstromwerterlangungsabschnitt 102, einen Messstromwerterlangungsabschnitt 104, einen Differenzstromwerterlangungsabschnitt 106, einen Zieldifferenzspannungswertableitabschnitt 108, einen Rauschbeseitigungsabschnitt 110, einen Spannungswerterlangungsabschnitt 112, einen Spannungsbefehlswertbildungsabschnitt 114, einen Invertersteuerabschnitt 116, und einen Veränderungsausmaßableitabschnitt 118.
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Der Zielstromwerterlangungsabschnitt 102 erlangt den Zielstromwert, den der Inverter 30 ausgeben soll. Die Steuervorrichtung 100 leitet den Zielstromwert, den der Inverter 30 ausgeben soll, so ab, dass eine auf Basis der über den Spannungssensor 52 detektierten Spannung V2 in den Inverter 30 eingegebene Spannung in einem vorab festgelegten Spannungsbereich liegt. Der Zielstromwerterlangungsabschnitt 102 erlangt diesen Zielstromwert als Zielstromwert, der von dem Inverter 30 ausgegeben werden soll.
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Der Messstromwerterlangungsabschnitt 104 erlangt den von dem Inverter 30 ausgegebenen Messstromwert über den Stromsensor 64. Der Differenzstromwerterlangungsabschnitt 106 leitet fortlaufend einen Differenzstromwert ab, der die Differenz zwischen dem durch den Zielstromwerterlangungsabschnitt 102 erlangten Zielstromwert und dem durch den Messstromwerterlangungsabschnitt 104 erlangten Messstromwert angibt.
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Der Zieldifferenzspannungswertableitabschnitt 108 leitet auf Basis des durch den Differenzstromwertableitabschnitt 106 abgeleiteten Differenzspannungswerts den Zieldifferenzspannungswert ab, der zwischen der Spannung, deren Ausgabe von dem Inverter 30 erwünscht ist, und der Spannung, die die Netzstromquelle 300 ausgibt, erzeugt werden soll. Der Zieldifferenzspannungswertableitabschnitt 108 addiert die Differenzstromwerte, die durch den Differenzstromwertableitabschnitt 106 fortlaufend abgeleitet wurden, fortlaufend, und leitet auf Basis des addierten Differenzstromwerts fortlaufend den Zieldifferenzstromwert ab.
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Der Rauschbeseitigungsabschnitt 110 beseitigt das Rauschen aus dem durch den Spannungssensor 54, der die Wechselstromspannung der Netzstromquelle 300 detektiert, ausgegebenen Spannungssignal, das der Wechselstromspannung der Netzstromquelle 300 entspricht. Der Rauschbeseitigungsabschnitt 110 beseitigt harmonische Komponenten als Rauschen aus dem von dem Spannungssensor 54 ausgegebenen Spannungssignal.
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Der Spannungswerterlangungsabschnitt 112 erlangt aus dem Spannungssignal, aus dem das Rauschen durch den Rauschbeseitigungsabschnitt 110 beseitigt wurde, fortlaufend den Spannungswert der Wechselstromspannung der Netzstromquelle 300. Der Spannungswerterlangungsabschnitt 112 erlangt den Spannungswert der Wechselstromspannung der Netzstromquelle 300 fortlaufend mit einer kürzeren Periode als der Netzperiode der Netzstromquelle 300.
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Der Spannungsbefehlswertbildungsabschnitt 114 bildet auf Basis des durch den Zieldifferenzspannungswertableitabschnitt 108 abgeleiteten Zieldifferenzspannungswerts und des durch den Spannungswerterlangungsabschnitt 112 erlangten Spannungswerts der Wechselstromspannung der Netzstromquelle 300 einen Spannungsbefehlswert, der einer Spannung entspricht, die von dem Inverter 30 ausgegeben werden soll.
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Der Invertersteuerabschnitt 116 steuert den Schaltbetrieb des Inverters 30 auf Basis des Spannungsbefehlswerts, der durch den Spannungsbefehlswertbildungsabschnitt 114 gebildet wurde. Der Invertersteuerabschnitt 116 nimmt auf Basis des Spannungsbefehlswerts eine PWM-Steuerung des Inverters 30 vor.
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Wie in 3 gezeigt kann es dann, wenn sich die Wechselstromspannung 500 der Netzstromquelle 300 steil verändert hat, vorkommen, dass der tatsächliche Spannungsunterschied zwischen der Spannung, die infolge des durch den Spannungsbefehlswertbildungsabschnitt 114 gebildeten Spannungsbefehlswerts von dem Inverter 30 ausgegeben wird, und der Spannung, die die Netzstromquelle 300 tatsächlich ausgibt, größer als der Spannungsunterschied wird, der durch den Zieldifferenzspannungswert, welcher mittels des Zieldifferenzspannungswertableitabschnitts 108 abgeleitet wird, angegeben wird, und der Stromwert des Stroms, der tatsächlich von dem Inverter 30 ausgegeben wird, größer als der Zielstromwert wird. Das heißt, wenn sich die Wechselstromspannung 500 der Netzstromquelle 300 steil verändert hat, kann es vorkommen, dass in dem Inverter 30 ein Überstrom fließt.
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Nun hält bei der vorliegenden Ausführungsform der Invertersteuerabschnitt 116 den Schaltbetrieb des Inverters 30 an, wenn sich die Wechselstromspannung 500 der Netzstromquelle 300 steil verändert hat. Noch konkreter leitet der Veränderungsausmaßableitabschnitt 118 auf Basis des durch den Spannungswerterlangungsabschnitt 112 erlangten Spannungswerts das Veränderungsausmaß der Wechselstromspannung der Netzstromquelle 300 ab. Der Veränderungsausmaßableitabschnitt 118 kann den Differenzspannungswert zwischen dem durch den Spannungswerterlangungsabschnitt 112 erlangten gegenwärtigen Spannungswert und dem vorherigen Spannungswert fortlaufend als Veränderungsausmaß ableiten. Wenn das durch den Veränderungsausmaßableitabschnitt 118 abgeleitete Veränderungsausmaß gleich oder größer als ein Standardveränderungsausmaß ist, beurteilt der Invertersteuerabschnitt 116, dass eine steile Veränderung der Wechselstromspannung 500 der Netzstromquelle 300 vorliegt, und hält er den Schaltbetrieb des Inverters 30 an.
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Dadurch kann verhindert werden, dass in dem Inverter 30 ein Überstrom fließt, wenn sich die Wechselstromspannung 500 der Netzstromquelle 300 steil verändert hat.
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Ferner kann der Invertersteuerabschnitt 116 das Anhalten des Schaltbetriebs des Inverters 30 beenden, wenn das durch den Veränderungsausmaßableitabschnitt 118 abgeleitete Veränderungsausmaß kleiner als das Standardveränderungsausmaß geworden ist.
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Selbst wenn das Veränderungsausmaß kleiner als das Standardveränderungsausmaß geworden ist, kann es sein, dass die Wechselstromspannung 500 der Netzstromquelle 300 wie in 3 gezeigt nicht stabil ist. Der Rauschbeseitigungsabschnitt 110 beseitigt harmonische Komponenten als Rauschen aus dem Spannungssignal, das von dem Spannungssensor 54 ausgegeben wird. In diesem Fall besteht die Möglichkeit, dass sich der Spannungswert der Wechselstromspannung der Netzstromquelle 300, den der Spannungswerterlangungsabschnitt 112 aus dem Spannungssignal, woraus das Rauschen durch den Rauschbeseitigungsabschnitt 110 beseitigt wurde, erlangt hat, stark von dem tatsächlichen Spannungswert der Wechselstromspannung der Netzstromquelle 300 unterscheidet. Wenn der Spannungsbefehlswertbildungsabschnitt 114 den Spannungsbefehlswert auf Basis eines Spannungswerts, der einen großen Fehler enthält, bildet, entsteht direkt nach dem Beginn des Schaltbetriebs des Inverters 30 ein großer Phasenunterschied zwischen der Spannung, die von dem Inverter 30 ausgegeben wird, und der Spannung, die von der Netzstromquelle 300 ausgegeben wird, und besteht die Möglichkeit, dass in den Inverter 30 ein Überstrom fließt.
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Daher führt der Invertersteuerabschnitt 116 während eines vorab festgelegten Zeitraums Th ab dem Ende des Anhaltens des Schaltbetriebs des Inverters 30 einen Steuerungsstabilisierungsbetrieb aus. Noch konkreter erlangt der Spannungswerterlangungsabschnitt 112 während des vorab festgelegten Zeitraums Th ab dem Ende des Anhaltens des Schaltbetriebs des Inverters 30 durch den Invertersteuerabschnitt 116 den Spannungswert der Wechselstromspannung der Netzstromquelle 300 aus einem Spannungssignal, woraus das Rauschen nicht durch den Rauschbeseitigungsabschnitt 110 beseitigt wurde. Dann bildet der Spannungsbefehlswertbildungsabschnitt 114 während des vorab festgelegten Zeitraums Th ab dem Ende des Anhaltens des Schaltbetriebs des Inverters 30 durch den Invertersteuerabschnitt 116, da das Veränderungsausmaß kleiner als das Standardveränderungsausmaß geworden ist, den Spannungsbefehlswert auf Basis des Spannungswerts der Wechselstromspannung der Wechselstromquelle, der durch den Spannungswerterlangungsabschnitt 112 aus dem Spannungssignal, woraus das Rauschen nicht durch den Rauschbeseitigungsabschnitt 110 beseitigt wurde, erlangt wurde.
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Der Spannungswert der Wechselstromspannung der Netzstromquelle 300, auf den der Spannungsbefehlswertbildungsabschnitt 114 bei der Bildung des Spannungsbefehlswerts Bezug nimmt, beruht auf einem Spannungssignal, das harmonische Komponenten enthält. Folglich wird der Spannungswert, der aus dem Spannungssignal, woraus das Rauschen nicht durch den Rauschbeseitigungsabschnitt 110 beseitigt wurde, erlangt wird, ein Wert, der nahe an dem tatsächlichen Spannungswert der Wechselstromspannung der Netzstromquelle 300 liegt. Da daher der Phasenunterschied zwischen der Spannung, die von dem Inverter 30 ausgegeben wird, und der Spannung, die von der Netzstromquelle 300 ausgegeben wird, direkt nach dem Beginn des Schaltbetriebs des Inverters 30 klein gestaltet wird, kann der Fluss eines Überstroms in dem Inverter 30 verhindert werden.
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In dem Messstromwert des Inverters 30, den der Messstromwerterlangungsabschnitt 104 über den Stromsensor 64 erlangt, tritt eine gewisse Verzögerung in Bezug auf den Stromwert des Stroms, den der Inverter 30 tatsächlich ausgibt, auf. Ferner tritt bei der Ableitung des Zieldifferenzspannungswerts durch den Zieldifferenzspannungswertableitabschnitt 108 eine Verzögerung auf. Wenn die Wechselstromspannung der Netzstromquelle 300 stabil ist, können diese Verzögerungen ignoriert werden. Doch während des Zeitraums, in dem die Wechselstromspannung der Netzstromquelle 300 instabil ist, direkt nach dem Beginn des Schaltbetriebs des Inverters 30 besteht die Möglichkeit, dass der durch den Zieldifferenzspannungswertableitabschnitt 108 abgeleitete Zieldifferenzspannungswert durch den Fehler, der in dem durch den Messstromwerterlangungsabschnitt 104 erlangten Messspannungswert enthalten ist, und die Verzögerung des Zieldifferenzspannungswertableitabschnitts 108 größer als der Differenzspannungswert, der tatsächlich erzeugt werden soll, wird. Folglich besteht dann, wenn direkt nach dem Beginn des Schaltbetriebs des Inverters 30 der von dem Differenzstromwertableitabschnitt 106 abgeleitete Differenzstromwert so, wie er ist, verwendet wird, und der Spannungsbefehlswertbildungsabschnitt 114 den Spannungsbefehlswert auf Basis des von dem Zieldifferenzspannungsbefehlswertableitabschnitt 108 abgeleiteten Zieldifferenzspannungswert bildet, die Möglichkeit, dass direkt nach dem Beginn des Schaltbetriebs des Inverters 30 ein Überstrom in dem Inverter 30 fließt.
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Daher kann der Differenzstromwertableitabschnitt 106 während des vorab festgelegten Zeitraums Th ab dem Ende des Anhaltens des Schaltbetriebs des Inverters 30 durch den Invertersteuerabschnitt 116, da das Veränderungsausmaß kleiner als das Standardveränderungsausmaß geworden ist, den Differenzstromwert so ableiten, dass er kleiner als die tatsächliche Differenz zwischen dem Stromwert des Stroms, der von dem Inverter 30 ausgegeben wird, und dem Stromwert des Stroms, des von dem Inverter 30 ausgegeben werden soll, wird. Noch konkreter kann der Differenzstromwertableitabschnitt 106 den Differenzstromwert im Fall eines Veränderungsausmaßes, das gleich oder größer als das Standardveränderungsausmaß ist, und während des vorab festgelegten Zeitraums Th ab dem Ende des Anhaltens des Schaltbetriebs des Inverters 30 durch den Invertersteuerabschnitt 116, da das Veränderungsausmaß kleiner als das Standardveränderungsausmaß geworden ist, so ableiten, dass die Differenz zwischen dem Stromwert des von dem Inverter 30 ausgegeben Stroms und dem Stromwert des Stroms, der von dem Inverter 30 ausgegeben werden soll, Null wird.
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Der Zieldifferenzspannungswertableitabschnitt 108 leitet den Zieldifferenzspannungswert durch Addieren der Differenzstromwerte, die fortlaufend durch den Zieldifferenzstromableitabschnitt 106 abgeleitet werden, ab. Im Fall eines Veränderungsausmaßes, das gleich oder größer als das Standardveränderungsausmaß ist, und während des vorab festgelegten Zeitraums Th ab dem Ende des Anhaltens des Schaltbetriebs des Inverters 30 durch den Invertersteuerabschnitt 116, da das Veränderungsausmaß kleiner als das Standardveränderungsausmaß geworden ist, wird der durch den Zieldifferenzstromableitabschnitt 106 abgeleitete Differenzstromwert Null. Folglich leitet der Zieldifferenzspannungswertableitabschnitt 108 für den vorab festgelegten Zeitraum Th ab dem Ende des Anhaltens des Schaltbetriebs des Inverters 30 durch den Invertersteuerabschnitt 116 weiter den Zieldifferenzspannungswert direkt vor dem Anhalten des Schaltbetriebs des Inverters 30 ab. Dadurch kann der Fehler in dem Zieldifferenzspannungswert, der durch den Zieldifferenzspannungswertableitabschnitt 108 abgeleitet wird, klein gestaltet werden. Daher kann verhindert werden, dass direkt nach dem Beginn des Schaltbetriebs des Inverters 30 ein Überstrom in dem Inverter 30 fließt.
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4 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für die Abfolge der durch die Steuervorrichtung 100 ausgeführten Invertersteuerung zeigt. Die Steuervorrichtung 100 kann die in 4 gezeigte Abfolge wiederholt mit einer kürzeren Periode als der Netzperiode der Netzstromquelle 300 ausführen.
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Der Veränderungsausmaßableitabschnitt 118 leitet auf Basis des Spannungswerts, der durch den Spannungswerterlangungsabschnitt 112 erlangt wurde, das Veränderungsausmaß der Wechselstromspannung der Netzstromquelle 300 ab (S100). Als Veränderungsausmaß kann der Differenzspannungswert zwischen dem durch den Spannungswerterlangungsabschnitt 112 erlangten gegenwärtigen Spannungswert und dem vorherigen Spannungswert abgeleitet werden. Dabei kann der Veränderungsausmaßableitabschnitt 118 den Differenzspannungswert zwischen dem gegenwärtigen Spannungswert, den der Spannungswerterlangungsabschnitt 112 auf Basis des Spannungssignals, aus dem das Rauschen durch den Rauschbeseitigungsabschnitt 110 beseitigt wurde, erlangt hat, und dem vorherigen Spannungswert erlangen.
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Der Invertersteuerabschnitt 116 beurteilt, ob das durch den Veränderungsausmaßableitabschnitt 118 abgeleitete Veränderungsausmaß gleich oder größer als ein Standardveränderungsausmaß ist, oder nicht (S102). Wenn das Veränderungsausmaß gleich oder größer als das Standardveränderungsausmaß ist, beurteilt der Invertersteuerabschnitt 116, ob der Schaltbetrieb des Inverters 30 gegenwärtig angehalten ist, oder nicht (S104). Wenn der Schaltbetrieb des Inverters 30 nicht angehalten ist, hält der Invertersteuerabschnitt 116 den Schaltbetrieb des Inverters an (S106). Sollte der Schaltbetrieb des Inverters 30 gegenwärtig angehalten sein, setzt der Invertersteuerabschnitt 30 dieses Anhalten des Schaltbetriebs des Inverters 30 fort.
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Wenn das Veränderungsausmaß kleiner als das Standardveränderungsausmaß ist, beurteilt der Invertersteuerabschnitt 116, ob der Schaltbetrieb des Inverters 30 gegenwärtig angehalten ist, oder nicht (S108). Sollte er angehalten sein, beendet der Invertersteuerabschnitt 116 das Anhalten des Schaltbetriebs des Inverters 30 (S110).
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Anschließend beurteilt der Invertersteuerabschnitt 116, ob seit dem Anhalten des Schaltbetriebs des Inverters 30 ein vorab festgelegter Zeitraum Th vergangen ist, oder nicht (S112). Wenn seit dem Anhalten des Schaltbetriebs des Inverters 30 nicht der vorab festgelegte Zeitraum Th vergangen ist, leitet der Differenzstromwertableitabschnitt 106 einen Differenzstromwert, der Null beträgt, ab. Der Zieldifferenzspannungswertableitabschnitt 108 leitet auf Basis des Differenzstromwerts, der bis zum Anhalten des Schaltbetriebs des Inverters 30 addiert worden war, den Zieldifferenzspannungswert ab. Der Spannungswerterlangungsabschnitt 112 erlangt das Spannungssignal von dem Spannungssensor 54 ohne dessen Verlauf über den Rauschbeseitigungsabschnitt 110, und erlangt aus dem Spannungssignal, das harmonische Komponenten enthält, den Spannungswert der Wechselstromspannung der Netzstromquelle 300. Der Spannungsbefehlswertbildungsabschnitt 114 bildet auf Basis des Zieldifferenzspannungswerts, der durch den Zieldifferenzspannungswertableitabschnitt 108 auf Basis der bis zum Anhalten des Schaltbetriebs des Inverters 30 addierten Differenzstromwerte abgeleitet wurde, und des Spannungswerts der Wechselstromspannung der Netzstromquelle 300, der durch den Spannungswerterlangungsabschnitt 112 aus dem Spannungssignal, das harmonische Komponenten enthält, erlangt wurde, den Spannungsbefehlswert (S114).
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Wenn seit dem Anhalten des Schaltbetriebs des Inverters 30 der vorab festgelegte Zeitraum Th vergangen ist, leitet der Differenzstromwertableitabschnitt 106 auf Basis des durch den Zielstromwerterlangungsabschnitt 102 erlangten Zielstromwerts und des durch den Messstromwerterlangungsabschnitt 104 erlangten Messstromwerts den Differenzstromwert ab. Der Spannungswerterlangungsabschnitt 112 beseitigt über den Rauschbeseitigungsabschnitt 110 die harmonischen Komponenten aus dem Spannungssignal von dem Spannungssensor 54, und erlangt aus dem Spannungssignal, aus dem die harmonischen Komponenten beseitigt wurden, den Spannungswert der Wechselstromspannung der Netzstromquelle 300. Der Spannungsbefehlswertbildungsabschnitt 114 bildet auf Basis des Zieldifferenzspannungswerts, der durch den Zieldifferenzspannungswertableitabschnitt 108 auf Basis des gemessenen Stromwerts abgeleitet wurde, und des Spannungswerts der Wechselstromspannung der Netzstromquelle 300, der durch den Spannungswerterlangungsabschnitt 112 des Stromumwandlungsabschnitts 101 aus dem Spannungssignal, aus dem die harmonischen Komponenten beseitigt wurden, erlangt wurde, den Spannungsbefehlswert (S116).
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Da, wie oben beschrieben, nach der vorliegenden Ausführungsform der Inverter 30 angehalten wird, wenn sich die Wechselstromspannung der Netzstromquelle 300 steil verändert hat, kann ein in dem Wechselrichter 10 fließender Überstrom noch stärker beschränkt werden. Außerdem wird dafür gesorgt, dass der Unterschied zwischen dem Spannungsbefehlswert, der durch den Spannungsbefehlswertbildungsabschnitt 114 gebildet wird, und dem Spannungswert der Wechselstromspannung der Netzstromquelle 300 während des Zeitraums nach dem Ende des Anhaltens des Inverters 30, bis die Wechselstromspannung der Netzstromquelle 300 stabil wird, nicht übermäßig groß wird. Dadurch kann direkt nach dem Ende des Anhaltens des Schaltbetriebs des Inverters 30, nachdem der Schaltbetrieb des Inverters 30 in Verbindung mit einer steilen Veränderung der Wechselstromspannung der Netzstromquelle 300 angehalten worden war, verhindert werden, dass in dem Inverter 30 ein Überstrom fließt.
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Die einzelnen Abschnitte, mit denen die Steuervorrichtung 100 nach der vorliegenden Ausführungsform versehen ist, können auch durch Installieren eines Programms, das auf einem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet wurde und die einzelnen Verarbeitungen im Zusammenhang mit der Spannungserhöhung, der Gleichstrom-Wechselstrom-Umwandlung bzw. der Verhinderung des Einfließens eines Überstroms des Wechselrichters 10 vornimmt, und Ausführen dieses Programms an einem Computer gestaltet werden. Das heißt, die Steuervorrichtung 100 kann auch so gestaltet werden, dass das Programm, das die einzelnen Verarbeitungen des Wechselrichters 10 im Zusammenhang mit der Spannungserhöhung, der Gleichstrom-Wechselstrom-Umwandlung bzw. der Verhinderung des Einfließens eines Überstroms vornimmt, an einem Computer ausgeführt wird und der Computer dazu gebracht wird, als die einzelnen Abschnitte, mit denen die Steuervorrichtung 100 versehen ist, zu wirken.
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5 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für den Hardwareaufbau der Steuervorrichtung 100 nach der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Die Steuervorrichtung 100 nach der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine CPU-Peripherie, die eine CPU 904 und einen RAM 906 aufweist, welche jeweils durch eine Hoststeuerung 902 untereinander angeschlossen sind, einen ROM 910, der durch eine Ein/Ausgabesteuerung 908 an die Hoststeuerung 902 angeschlossen ist, sowie eine Kommunikationsschnittstelle 912.
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Die Hoststeuerung 902 verbindet den RAM 906 und die CPU 904, die mit einer hohen Übertragungsrate auf den RAM 906 zugreift. Die CPU 904 arbeitet auf Basis von in dem ROM 910 und dem RAM 906 gespeicherten Programmen und steuert die einzelnen Abschnitte. Die Ein/Ausgabesteuerung 908 verbindet die Hoststeuerung 902, die Kommunikationsschnittstelle 912, bei der es sich um eine vergleichsweise schnelle Ein- und Ausgabevorrichtung handelt, und den ROM 910.
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Die Kommunikationsschnittstelle 912 kommuniziert mit den Spannungssensoren 50, 52, 54 und den Stromsensoren 60, 62, 64 und dergleichen. Der ROM 910 speichert Programme und Daten, die durch die CPU 904 in der Steuervorrichtung 100 verwendet werden. Außerdem speichert der ROM 910 ein Boot-Programm, das die Steuervorrichtung 100 beim Starten verwendet, Programme, die von der Hardware der Steuervorrichtung 100 abhängen, und dergleichen.
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Die Programme, die dem ROM 910 über den RAM 906 bereitgestellt werden, sind auf ein computerlesbares Aufzeichnungsmedium wie etwa einen CD-ROM, einen USB-Speicher oder dergleichen aufgezeichnet und werden durch den Benutzer bereitgestellt. Die Programme werden von dem Aufzeichnungsmedium gelesen, über den RAM 906 in dem ROM 910 in der Steuervorrichtung 100 installiert, und in der CPU 904 ausgeführt.
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Die in der Steuervorrichtung 100 installierten und ausgeführten Programme wirken auf die CPU 904 und bringen die Steuervorrichtung 100 dazu, als Zielstromwerterlangungsabschnitt 102, als Messstromwerterlangungsabschnitt 104, als Differenzstromwerterlangungsabschnitt 106, als Zieldifferenzspannungswertableitabschnitt 108, als Rauschbeseitigungsabschnitt 110, als Spannungswerterlangungsabschnitt 112, als Spannungsbefehlswertbildungsabschnitt 114, als Invertersteuerabschnitt 116, und als Veränderungsausmaßableitabschnitt 118, die in 1 bis 4 erklärt wurden, zu wirken.
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Die vorliegende Erfindung wurde anhand von Ausführungsformen erklärt, doch ist der technische Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Dem Fachmann ist klar, dass den oben beschriebenen Ausführungsformen verschiedenste Änderungen oder Verbesserungen hinzugefügt werden können. Aus den Angaben in den Patentansprüchen ist klar, dass derartige Änderungen oder Verbesserungen ebenfalls in dem technischen Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten sind.
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Es versteht sich, dass die Reihenfolge der Ausführung der einzelnen Verarbeitungen von Tätigkeiten, Abfolgen, Schritten und Stufen bei den in den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen gezeigten Vorrichtungen, Systemen, Programmen und Verfahren in einer beliebigen Reihenfolge erfolgen kann, sofern nicht ausdrücklich ”vor”, ”vorhergehend” oder dergleichen angegeben ist oder das Ergebnis einer früheren Verarbeitung bei einer späteren Verarbeitung verwendet wird. Was Betriebsabläufe in den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen betrifft, wurde die Erklärung zur Bequemlichkeit unter Verwendung von ”zuerst”, ”dann” oder dergleichen vorgenommen, doch bedeutet dies nicht, dass eine Ausführung in dieser Reihenfolge unerlässlich ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Wechselrichter
- 20
- Stromerhöhungsschaltung
- 30
- Inverter
- 40
- Filterschaltung
- 50, 52, 54
- Spannungssensor
- 60, 62, 64
- Stromsensor
- 100
- Steuervorrichtung
- 101
- Stromumwandlungsabschnitt
- 102
- Zielstromwerterlangungsabschnitt
- 104
- Messstromwerterlangungsabschnitt
- 106
- Differenzstromwerterlangungsabschnitt
- 108
- Zieldifferenzspannungswertableitabschnitt
- 110
- Rauschbeseitigungsabschnitt
- 112
- Spannungswerterlangungsabschnitt
- 114
- Spannungsbefehlswertbildungsabschnitt
- 116
- Invertersteuerabschnitt
- 118
- Veränderungsausmaßableitabschnitt
- 200
- Solarzellenanordnung
- 300
- Netzstromquelle
- 902
- Hoststeuerung
- 904
- CPU
- 906
- RAM
- 908
- Ein/Ausgabesteuerung
- 910
- ROM
- 912
- Kommunikationsschnittstelle
