DE112012005865T5

DE112012005865T5 - Energieumwandlungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112012005865T5
Application number: DE112012005865.8T
Authority: DE
Inventors: c/o Mitsubishi Electric Corporati Sadayuki Inoue; c/o Mitsubishi Electric Corporat Kawano Hideki
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-02-13
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2014-12-24
Also published as: JPWO2013121618A1; US9787170B2; US20150001932A1; JP5744307B2; WO2013121618A1

Abstract

Bereitgestellt werden ein Solarpanel (1), eine erste DC/DC-Umwandlungsschaltung (13), eine über einen DC-Bus (25) angeschlossenen DC/AC-Umwandlungsschaltung (21), eine zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung (17) zum Regeln der Busspannung im Falle eines Stromausfalls, ein erster Regelabschnitt (14), der über zwei Arten von Regelungsbetriebsarten verfügt und die erste DC/DC-Umwandlungsschaltung (13) regelt, ein zweiter Regelabschnitt (18) zum Regeln der zweiten DC/DC-Umwandlungsschaltung (17), und ein zweiter Regelabschnitt (18) zum Regeln der zweiten DC/DC-Umwandlungsschaltung (17), und ein dritter Regelabschnitt (22) zum Regeln der DC/AC-Umwandlungsschaltung (21). Der zweite Regelabschnitt (18) regelt die Busspannung im Falle eines Stromausfalls, und der erste Regelabschnitt (14) schaltet die Regelungsbetriebsart auf Grundlage von Information des zweiten Regelabschnitts (18) um.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Energieumwandlungsvorrichtung zum Umwandeln von DC-Energie, die aus natürlicher Energie wie etwa Solarstromerzeugung gewonnen ist, in AC-Energie und zum Zuführen der AC-Energie zu einem System, und bezieht sich im Spezielleren auf eine Energieumwandlungsvorrichtung, die in der Lage ist, effizient Energie aus natürlicher Energie zu gewinnen, wenn sich ein System in einem Stromausfallzustand befindet.
STAND DER TECHNIK
Um die Umweltbelastung zu senken, dringt in den letzten Jahren ein Energieerzeugungssystem in Privathaushalte vor, das natürliche Energie wie etwa Solarstromerzeugung nutzt, die kein Kohlendioxid emittiert. Bei einem Stromausfall kann ein solches Energieerzeugungssystem eine maximale Leistung von 1500 W aus einem Selbsterhaltungsbetriebsauslass abgeben, der vorab darin vorgesehen wird.
Um es außerdem mit einem Stromausfall o. dgl. nach dem großen ostjapanischen Erdbeben aufzunehmen, sind ein System mit einer Speicherbatterie, ein System, das ein Elektrofahrzeug als Speicherbatterie verwendet, ein System, das Solarstromerzeugung und eine Speicherbatterie kombiniert, u. dgl. in Entwicklung.
Beispielsweise umfasst ein herkömmliches Energieeinspeisungssystem einen ersten Energieaufnahmeabschnitt 1, der an eine Solarbatterie angeschlossen ist, einen zweiten Energieaufnahmeabschnitt 2, der an eine Speicherbatterie angeschlossen ist, einen ersten DC/DC-Wandler 11 zum Umwandeln einer Ausgangsspannung des ersten Energieaufnahmeabschnitts 1, und einen zweiten DC/DC-Wandler 12 zum Umwandeln einer Ausgangsspannung des zweiten Energieaufnahmeabschnitts 2, und setzt eine Differenz zwischen den Ausgangsspannungen des ersten und zweiten DC/DC-Wandlers an, wodurch die Priorität auf die Solarbatterie oder die Speicherbatterie gesetzt wird. Im Falle eines Stromausfalls wird die Ausgangsspannung des zweiten DC/DC-Wandlers 12 niedriger angesetzt als die Ausgangsspannung des ersten DC/DC-Wandlers 11, wodurch bevorzugt Energie aus der Solarbatterie einer Last zugeführt wird (siehe z. B. Patentschrift 1).
ANFÜHRUNGSLISTE
PATENTDOKUMENT

Patentschrift 1: japanisches Patent Nr. 4641507 (Absatz [0021], etc.)

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
PROBLEME, DIE DURCH DIE ERFINDUNG GELÖST WERDEN SOLLEN
Im Falle des herkömmlichen Energieeinspeisungssystems erfolgt im Falle eines Stromausfalls, obwohl Energie aus der Solarbatterie einer Last bevorzugt zugeführt wird, eine Regelung für die Solarbatterie durch Spannungsregelung.
Im Allgemeinen wird bei der Spannungsregelung ein Spannungsregelbereich vorab auf Grundlage einer Energie-/Spannungskennlinie der Solarbatterie eingestellt. Als der Spannungsregelbereich wird ein Bereich auf der rechten Seite im Hinblick auf eine Spitzenenergie der Energie-/Spannungskennlinie verwendet, die eine Bergform hat. Deren untere Grenzspannung wird an einer Spannung angesetzt, die um einen gewissen Spielraum von einer Spannung abgesetzt ist, bei der es sich um einen Maximalleistungspunkt handelt.
Deshalb besteht insofern ein Problem, als im Falle eines Stromausfalls das herkömmliche Energieeinspeisungssystem, das immer eine Spannungsregelung durchführt, erzeugte Energie der Solarbatterie nicht effektiv nutzen kann.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das obige Problem zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Energieumwandlungsvorrichtung zu erhalten, die, wenn sich ein System in einem Stromausfallzustand befindet, effektiv Energie aus einer Solarbatterie erhalten und effektiv erzeugte Energie der Solarbatterie nutzen kann.
LÖSUNG FÜR DIE PROBLEME
Bei der Energieumwandlungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine Energieumwandlungsvorrichtung zum Umwandeln von DC-Energie aus einer verteilten Energieversorgung und zum Zuführen der umgewandelten Energie zu einem System und einer Last, wobei die Energieumwandlungsvorrichtung umfasst: eine erste DC/DC-Umwandlungsschaltung zum Umwandeln einer aus der verteilten Energieversorgung ausgegebenen ersten DC-Spannung in eine zweite DC-Spannung; eine an die erste DC/DC-Umwandlungsschaltung über einen positiven und einen negativen DC-Bus angeschlossene DC/AC-Umwandlungsschaltung zum Umwandeln von DC-Spannung in eine gewünschte AC-Spannung und zum Ausgeben der gewünschten AC-Spannung; eine zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung zum Regeln einer Busspannung zwischen den DC-Bussen zumindest dann, wenn sich das System in einem Stromausfallzustand befindet; einen ersten Regelabschnitt zur Ansteuerungsregelung der ersten DC/DC-Umwandlungsschaltung, wobei der erste Regelabschnitt über zwei Arten von Regelungsbetriebsarten bestehend aus einer Energieregelungsbetriebsart zum Ableiten der maximalen Energie der verteilten Energieversorgung und einer Spannungsregelungsbetriebsart zum Regeln einer Busspannung zwischen den DC-Bussen verfügt; einen zweiten Regelabschnitt zur Ansteuerungsregelung der zweiten DC/DC-Umwandlungsschaltung; und einen dritten Regelabschnitt zur Ansteuerungsregelung der DC/AC-Umwandlungsschaltung. Der zweite Regelabschnitt steuert die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung an/regelt sie, um die Busspannung zu regeln, wenn sich das System in einem Stromausfallzustand befindet, und der erste Regelabschnitt schaltet die zwei Arten von Regelungsbetriebsarten auf Grundlage von Regelinformation des zweiten Regelabschnitts um, wenn sich das System in einem Stromausfallzustand befindet.
WIRKUNG DER ERFINDUNG
Dank der obigen Auslegung kann die Energieumwandlungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, wenn sich ein System in einem Stromausfallzustand befindet, effektiv Energie aus einer Solarbatterie beziehen und effektiv erzeugte Energie der Solarbatterie nutzen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Aufbauschema eines Solarenergieerzeugungssystems, das sich einer Energieumwandlungsvorrichtung nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bedient.
2 ist ein Blockschema, das den Aufbau eines ersten Regelabschnitts nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt.
3 ist ein Blockschema, das den Aufbau eines zweiten Regelabschnitts nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt.
4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Energie-/Spannungskennlinie eines Solarpanels nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist ein Regelablauf des ersten Regelabschnitts im Falle eines Stromausfalls nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein Regelablauf des zweiten Regelabschnitts im Falle eines Stromausfalls nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
7 ist ein Betriebserläuterungsschema zur schematischen Erläuterung eines Betriebs der Energieumwandlungsvorrichtung im Falle eines Stromausfalls nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
8 ist ein Regelablauf eines ersten Regelabschnitts im Falle eines Stromausfalls nach Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
9 ist ein Regelablauf eines zweiten Regelabschnitts im Falle eines Stromausfalls nach Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
10 ist ein Regelablauf zur Erläuterung einer Regelung einer Solarenergieerzeugungsüberschussenergieschätzung nach Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
11 ist ein Erläuterungsschema zur Erläuterung des Regelablaufs einer Solarenergieerzeugungsüberschussenergieschätzung nach Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
12 ist ein Regelablauf eines ersten Regelabschnitts im Falle eines Stromausfalls nach Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung.
13 ist ein Regelablauf des ersten Regelabschnitts im Falle eines Stromausfalls nach Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung.
14 ist ein Regelablauf eines zweiten Regelabschnitts im Falle eines Stromausfalls nach Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung.
15 ist ein Betriebserläuterungsschema zur schematischen Erläuterung eines Betriebs der Energieumwandlungsvorrichtung im Falle eines Stromausfalls nach Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung.
16 ist ein Betriebserläuterungsschema zur schematischen Erläuterung eines Betriebs der Energieumwandlungsvorrichtung im Falle eines Stromausfalls nach Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung.
17 ist ein Betriebserläuterungsschema zur schematischen Erläuterung eines Betriebs der Energieumwandlungsvorrichtung im Falle eines Stromausfalls nach Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung.
18 ist ein Betriebserläuterungsschema zur schematischen Erläuterung eines Betriebs der Energieumwandlungsvorrichtung im Falle eines Stromausfalls nach Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsform 1
1 ist ein schematisches Aufbauschema eines Solarenergieerzeugungssystems, das sich einer Energieumwandlungsvorrichtung nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bedient.
Wie in 1 gezeigt ist, ist eine Energieumwandlungsvorrichtung 10 der vorliegenden ersten Ausführungsform vorgesehen zwischen: einem Solarpanel 1, bei dem es sich um eine Solarbatterie als verteilte Energieversorgung handelt, und einer Speicherbatterie 2 als Energieakkumulierungsabschnitt; und einem Stromsystem 3 als einem System und einer Last 4, wie etwa einem Kühlschrank, einer Beleuchtung oder einem Fernseher, die sich in einem Privathaushalt befinden. Beispielweise wird eine ortfeste Batterie als die Speicherbatterie 2 verwendet.
Die Energieumwandlungsvorrichtung 10 umfasst eine erste DC/DC-Umwandlungsschaltung 13, die an das Solarpanel 1 angeschlossen ist, eine DC/AC-Umwandlungsschaltung 21, die über einen positiven und einen negativen DC-Bus 25 an die erste DC/DC-Umwandlungsschaltung 13 angeschlossen ist, und eine zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17, die zwischen der Speicherbatterie 2 und den DC-Bussen 25 vorgesehen ist. Die erste DC/DC-Umwandlungsschaltung 13, die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 und die DC/AC-Umwandlungsschaltung 21 sind an einen ersten Regelabschnitt 14, einen zweiten Regelabschnitt 18 bzw. einen dritten Regelabschnitt 22 angeschlossen und werden dadurch angesteuert/geregelt.
Die erste DC/DC-Umwandlungsschaltung 13 wird durch den ersten Regelabschnitt 14 angesteuert/geregelt, wodurch DC-Energie aus dem Solarpanel 1 geregelt wird. Die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 wird durch den zweiten Regelabschnitt 18 angesteuert/geregelt, wodurch ein Laden und Entladen der Speicherbatterie 2 geregelt wird. Zusätzlich regelt, wie später noch beschrieben wird, die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 die Busspannung des DC-Busses 25, wenn sich das Stromsystem 3 in einem Stromausfallzustand befindet. Die DC/AC-Umwandlungsschaltung 21 wird durch den dritten Regelabschnitt 22 angesteuert/geregelt, wodurch DC-Spannung in eine gewünschte AC-Spannung umgewandelt wird, und führt die AC-Spannung dem Stromsystem 3 und der Last 4 zu. Zusätzlich kann die DC/AC-Umwandlungsschaltung 21 auch aus dem Stromsystem 3 zugeführte AC-Energie in DC-Energie umwandeln und die Speicherbatterie 2 laden.
Zwischen dem Solarpanel 1 und der ersten DC/DC-Umwandlungsschaltung 13 sind ein Voltmeter 11 zum Messen einer Panelspannung des Solarpanels 1 und ein Amperemeter 12 zum Messen eines aus dem Solarpanel 1 ausgegebenen Stroms vorgesehen. Zusätzlich sind zwischen der Speicherbatterie 2 und der zweiten DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 ein Voltmeter 15 zum Messen einer Batteriespannung der Speicherbatterie 2 und ein Amperemeter 16 zum Messen eines Lade-/Entladestroms der Speicherbatterie 2 vorgesehen. Zusätzlich sind zwischen der ersten DC/DC-Umwandlungsschaltung 13 und der DC/AC-Umwandlungsschaltung 21 ein Voltmeter 19 als Busspannungsmessabschnitt zum Messen der Busspannung zwischen dem positiven und dem negativen DC-Bus 25 und ein Amperemeter 20 zum Messen eines im DC-Bus 25 fließenden Stroms vorgesehen. Zusätzlich sind zwischen der DC/AC-Umwandlungsschaltung 21 und dem Stromsystem 3 ein Voltmeter 23 zum Messen einer Systemspannung des Stromsystems 3 und ein Amperemeter 24 zum Messen eines AC-Stroms vorgesehen, der zwischen der DC/AC-Umwandlungsschaltung 21 und dem Stromsystem 3 fließt.
Der erste Regelabschnitt 14 führt eine Ansteuerungsregelung der ersten DC/DC-Umwandlungsschaltung 13 durch, wodurch ein Ausgang aus dem Solarpanel 1 geregelt wird. Im Folgenden wird der Aufbau des ersten Regelabschnitts 4 beschrieben.
2 ist ein Blockschema des ersten Regelabschnitts 14.
Der erste Regelabschnitt 14 umfasst: eine MPPT-Regelschaltung 141 zum Durchführen einer Maximalleistungspunktfolgeregelung (im Folgenden als MPPT-Regelung bezeichnet) zum Ableiten der Maximalleistung des Solarpanels 1; eine Spannungsregelschaltung 142 zum Regeln einer Ausgangsspannung des Solarpanels 1, wodurch eine Ausgangsenergie aus dem Solarpanel 1 geregelt wird; eine Wahlschaltung 143 zum Durchführen einer Umschaltung zwischen einem Ausgang der MPPT-Regelschaltung 141 und einem Ausgang der Spannungsregelschaltung 142; und eine erste Regelschaltung 144 zum Regeln der MPPT-Regelschaltung 141, der Spannungsregelschaltung 142 und der Wahlschaltung 143. Die erste Regelschaltung 144 gibt einen Regelparameter, einen Regelzielwert u. dgl. an die MPPT-Regelschaltung 141 und die Spannungsregelschaltung 142 aus und verwaltet den Energieerzeugungsstatus u. dgl. des Solarpanels 1. Zusätzlich gibt die erste Regelschaltung 144 ein Steuersignal an die Wahlschaltung 143 aus.
Als Nächstes wird der Aufbau des zweiten Regelabschnitts 18 beschrieben. Der zweite Regelabschnitt 18 führt eine Ansteuerungsregelung der zweiten DC/DC-Umwandlungsschaltung durch, wodurch ein Laden und Entladen der Speicherbatterie 2 geregelt wird.
3 ist ein Blockschema, das den Aufbau des zweiten Regelabschnitts 18 schematisch zeigt.
Der zweite Regelabschnitt 18 umfasst: eine Ladungsregelschaltung 181 zum Berechnen eines Instruktionswerts im Falle, dass eine Ladungsregelung für die Speicherbatterie 2 durchgeführt wird; eine Entladungsregelschaltung 182 zum Berechnen eines Instruktionswerts im Falle, dass eine Entladungsregelung für die Speicherbatterie 2 durchgeführt wird; eine Wahlschaltung 183 zum Durchführen einer Umschaltung zwischen einem Ausgang der Ladungsregelschaltung 181 und einem Ausgang der Entladungsregelschaltung 182; und eine zweite Regelschaltung 184 zum Regeln der Ladungsregelschaltung 181, der Entladungsregelschaltung 182 und der Wahlschaltung 183. Die zweite Regelschaltung 184 gibt einen Regelparameter, einen Regelzielwert u. dgl. an die Ladungsregelschaltung 181 und die Entladungsregelschaltung 182 aus und verwaltet Statusinformation über die Speicherbatterie 2 wie etwa die Speichermenge, den Speicherstrom und die Entladungsleistung der Speicherbatterie 2. Zusätzlich gibt die zweite Regelschaltung 184 ein Steuersignal an die Wahlschaltung 183 aus.
Hier werden zwei Arten von Regelungsbetriebsarten des ersten vorstehend beschriebenen Regelabschnitts 14, d. h. eine MPPT-Regelungsbetriebsart und eine Spannungsregelungsbetriebsart als Energieregelungsbetriebsarten kurz mit Bezug auf 4 beschrieben.
4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Energie-/Spannungskennlinie des Solarpanels 1 zeigt. Die horizontale Achse gibt eine Panel-Spannung des Solarpanels 1 an, und die vertikale Achse gibt eine erzeugte Energie des Solarpanels 1 an. Es sind drei Energie-/Spannungskennlinien in drei Fällen gezeigt, die sich im Sonneneinstrahlungsbetrag und in der Temperatur des Solarpanels 1 unterscheiden.
Als Erstes wird eine allgemeine MPPT-Regelung beschrieben.
Wie in 4 gezeigt ist, variiert die Energie-/Spannungskennlinie je nach Umständen wie etwa einer Veränderung im Sonneneinstrahlungsbetrag und einer Temperaturänderung, und deshalb verschiebt sich der Maximalleistungspunkt. Deshalb führt die MPPT-Regelung immer einen Betrieb zum Ändern einer Ausgangsspannung (Betriebsspannung) des Solarpanels 1 durch und dann auf Grundlage eines Anstiegs oder eines Abfalls von Energie wegen der Veränderung, zum Suchen eines Punkts, an dem die Maximalleistung, d. h. eine optimale Betriebsspannung erzielt wird, um die Maximalleistung aus dem Solarpanel 1 abzuleiten. Ein allgemeiner Suchbetrieb nach dem Maximalleistungspunkt wird als Hill-Climbing- oder Gradienten-Verfahren bezeichnet. Zuerst wird eine Betriebsspannung beispielsweise um ΔV erhöht, eine Energiedifferenz ΔP wird berechnet, und dann wird, wenn ΔP > 0, da die vorliegende Spannung als auf der linken Seite (auf der niedrigeren Spannungsseite) des Maximalleistungspunkts vorhanden erachtet wird, die Spannung in derselben Richtung wie diejenige zum vorherigen Zeitpunkt verändert. Wenn ΔP < 0 ist, wird, da die vorliegende Spannung als auf der rechten Seite (auf der höheren Spannungsseite) des Maximalleistungspunkts vorhanden erachtet wird, die Spannung in einer zu derjenigen zum vorherigen Zeitpunkt entgegengesetzten Richtung verändert. Auf diese Weise wird nach dem Maximalleistungspunkt gesucht. Wie vorstehend beschrieben, wird bei der MPPT-Regelung eine Ausgangsenergie des Solarpanels 1 so geregelt, dass sie maximiert wird (derart, dass die Ausgangsleistung des Solarpanels 1 den in 1 gezeigten Maximalleistungspunkt erreicht).
Als Nächstes wird die Spannungsregelungsbetriebsart beschrieben, bei der es sich um eine allgemeine Spannungsregelung handelt.
In der Spannungsregelungsbetriebsart wird ein Spannungsregelbereich auf Grundlage einer Energie-/Spannungskennlinie des Solarpanels 1 vorab angesetzt, und eine Energie des Solarpanels 1 wird im Spannungsregelbereich abgeleitet.
Wie in 4 gezeigt, ist der Spannungsregelbereich in der Spannungsregelungsbetriebsart auf der rechten Spannungsseite, d. h. des Maximalleistungspunkts der Energie-/Spannungskennlinie angesetzt. Wenn eine Ausgangsspannung des Solarpanels 1 kleiner wird als eine Spannung (im Folgenden als Peak- oder Spitzenspannung bezeichnet), d. h. des Maximalleistungspunkts, beginnt erzeugte Energie aus dem Solarpanel 1 monoton abzunehmen, so dass die anschließende Spannungsregelung fehlschlägt. Deshalb wird der Spannungsregelungsbereich so angesetzt, dass eine Ausgangsspannung des Solarpanels 1 nicht gleich oder kleiner als die Spitzenspannung wird. Zusätzlich verändert sich, wie in 4 gezeigt, die Spitzenspannung der Energie-/Spannungskennlinie immer je nach den Umständen des Solarpanels 1. Deshalb wird, um zu verhindern, dass die Ausgangspannung des Solarpanels 1 gleich der oder kleiner als die Spitzenspannung wird, auch wenn sich die Umstände verändern, der untere Grenzwert des Spannungsregelbereichs so angesetzt, dass er um einen gewissen Spielraum von der Spitzenspannung der Energie-/Spannungskennlinie abgesetzt ist. Die Spannungsregelungsbetriebsart regelt eine Ausgangsspannung des Solarpanels 1 innerhalb des wie vorstehend beschriebenen Spannungsregelbereichs, wodurch Energie abgeleitet wird.
Obwohl die Spannungsregelungsbetriebsart den unteren Grenzwert des Spannungsregelbereichs so ansetzt, dass er um einen gewissen Spielraum von der Spitzenspannung der Energie-/Spannungskennlinie abgesetzt ist, sucht die MPPT-Regelungsbetriebsart immer nach der Spitzenspannung, so dass erzeugte Energie maximiert wird. Indem das Solarpanel 1 mit der MPPT-Regelungsbetriebsart geregelt wird, ist es deshalb möglich, effizienter erzeugte Energie aus dem Solarpanel 1 zu erhalten.
Im Folgenden kann je nach Bedarf „Regelung in der MPPT-Regelungsbetriebsart” als „MPPT-Regelung” und „Regelung in der Spannungsregelungsbetriebsart” als „Spannungsregelung” bezeichnet sein.
Als Nächstes wird der detaillierte Betrieb der Energieumwandlungsvorrichtung 10 beschrieben.
Zuerst wird ein Normalbetrieb beschrieben, bei dem Energie dem Stromsystem 3 normal zugeführt wird.
Als Erstes wird mit Bezug auf 1 und 2 ein für das Solarpanel 1 relevanter Betrieb der Energieumwandlungsvorrichtung 10 in einem Normalbetrieb beschrieben.
In einem Normalbetrieb der Energieumwandlungsvorrichtung 10 bestätigt der erste Regelabschnitt 14, ob durch das Solarpanel 1 Energie erzeugt wird oder nicht. Speziell bestätigt der erste Regelabschnitt 14, ob ein Messwert des Voltmeters 11, das eine Panel-Spannung des Solarpanels 1 misst, größer ist als ein vorbestimmter Wert oder nicht. Anzumerken ist, dass der vorbestimmte Wert vorab als ein Wert angesetzt wird, der eine Energieerzeugung durch das Solarpanel 1 zulässt. Wenn der Messwert der Panel-Spannung größer ist als der vorbestimmte Wert, meldet der erste Regelabschnitt 14 dem dritten Regelabschnitt 22, dass eine Energieerzeugung durch das Solarpanel 1 möglich ist. Nachdem er die Meldung erhalten hat, bestätigt der dritte Regelabschnitt 22, dass sich das Stromsystem 3 nicht in einem Stromausfallzustand befindet. Wenn sich das Stromsystem 3 nicht in einem Stromausfallzustand befindet, aktiviert der dritte Regelabschnitt 22 die DC/AC-Umwandlungsschaltung 21 und instruiert den ersten Regelabschnitt 14, die Energieerzeugung des Solarpanels 1 zu starten. Durch die Aktivierung der DC/AC-Umwandlungsschaltung 21 wird die Busspannung zwischen dem positiven und dem negativen DC-Bus 25 so geregelt, dass sie zu einer vorbestimmen Regelzielspannung wird. Zusätzlich bewirkt zum Stromsystem 3 rückgekoppelte Energie, dass das gesamte System durch eine Stromregelung der DC/AC-Umwandlungsschaltung 21 arbeitet. Es ist anzumerken, dass später noch ein Betrieb zur Bestätigung im Detail beschrieben wird, dass sich das Stromsystem 3 nicht in einem Stromausfallzustand befindet.
Die vom dritten Regelabschnitt 22 ausgehende Instruktion, eine Energieerzeugung des Solarpanels 1 zu starten, geht bei der ersten Regelschaltung 144 im ersten Regelabschnitt 14 ein. Nachdem sie die Energieerzeugungsstartinstruktion erhalten hat, instruiert die erste Regelschaltung 144 die MPPT-Regelschaltung 141, eine MPPT-Regelung für das Solarpanel 1 zu starten. Dabei instruiert die erste Regelschaltung 144 auch die Wahlschaltung 143, einen Ausgang der MPPT-Regelschaltung 141 zu wählen. Nachdem sie die MPPT-Regelstartinstruktion erhalten hat, gibt die MPPT-Regelschaltung 141 eine Regelinstruktion an die erste DC/DC-Umwandlungsschaltung 13 aus. Die Regelinstruktion aus der MPPT-Regelschaltung 141 wird über die Wahlschaltung 143 in die erste DC/DC-Umwandlungsschaltung 13 eingegeben. Die erste DC/DC-Umwandlungsschaltung 13 steuert eine in ihr vorgesehene Spannungserhöhungsschaltung auf Grundlage des Instruktionswerts, um eine aus dem Solarpanel 1 ausgegebene erste DC-Spannung V1 in eine zweite DC-Spannung V2 umzuwandeln, und gibt die zweite DC-Spannung V2 aus.
Wenn die Zufuhr einer durch das Solarpanel 1 erzeugten Energie aus der ersten DC/DC-Umwandlungsschaltung 13 beginnt, wird die DC/AC-Umwandlungsschaltung 21 durch den dritten Regelabschnitt 22 angesteuert/geregelt, wodurch Energie aus dem Solarpanel 1 an das Stromsystem 3 und die Last 4 ausgegeben wird. Anzumerken ist, dass die Ausgabe (Rückkopplung) von Energie aus dem Solarpanel 1 zum Stromsystem 3 durch den dritten Regelabschnitt 22 bestimmt wird. Speziell überwacht der dritte Regelabschnitt 22 die Busspannung zwischen dem positiven und dem negativen DC-Bus 25 über das Voltmeter 19, das die Busspannung misst, und die DC/AC-Umwandlungsschaltung 21 wird so geregelt, dass, wenn der Messwert der Busspannung größer geworden ist als die Regelzielspannung, Energie für das Stromsystem 3 in Synchronisation mit einer aus dem Stromsystem 3 zugeführten AC-Spannungswellenform rückgekoppelt wird.
Als Nächstes wird mit Bezug auf 1 und 3 ein für die Speicherbatterie 2 relevanter Betrieb der Energieumwandlungsvorrichtung 10 in einem Normalbetrieb beschrieben.
Der dritte Regelabschnitt 22 erteilt eine Instruktion zum Laden und Entladen der Speicherbatterie 2. Beispielsweise, nachdem er eine Anforderung von einem Energiemanagementsystem (HAUSENERGIEMANAGEMENTSYSTEM) (im Folgenden als HEMS bezeichnet) in einem Haus, das nicht gezeigt ist, empfangen hat, Statusinformation über die Speicherbatterie 2 zu übertragen, erfasst der dritte Regelabschnitt 22 die Statusinformation aus der zweiten Regelschaltung 184 im zweiten Regelabschnitt 18, der Statusinformation verwaltet, wie etwa, ob ein Laden oder Entladen erfolgen kann oder nicht, und die gespeicherte Energiemenge, welche die Statusinformation über die Speicherbatterie 2 sind. Nachdem er die Statusinformation über die Speicherbatterie 2 erfasst hat, meldet der dritte Regelabschnitt 22 dem HEMS ein Ergebnis der Bestimmung darüber, ob ein Entladen oder Laden erfolgen kann oder nicht, und die maximale Entladungsenergie oder die maximale Ladungsenergie. Das HEMS gibt an den dritten Regelabschnitt 22 eine Entladungsinstruktion für die Speicherbatterie 2 (einschließlich eines Entladungsenergieinstruktionswerts) oder Ladungsinstruktion für die Speicherbatterie 2 (einschließlich eines Ladungsenergieinstruktionswerts) auf Grundlage der empfangenen Statusinformation aus.
Zuerst wird der Fall beschrieben, in dem eine Entladungsinstruktion vom HEMS ausgegeben wird.
Nachdem er die ausgegebene Entladungsinstruktion erhalten hat, gibt der dritte Regelabschnitt 22 eine Instruktion aus, das Entladen der Speicherbatterie 2 zu beginnen, und meldet dem zweiten Regelabschnitt 18 den Entladungsenergieinstruktionswert.
Die Entladungsstartinstruktion aus dem dritten Regelabschnitt 22 geht bei der zweiten Regelschaltung 184 im zweiten Regelabschnitt 18 ein. Nachdem er die Entladungsstartinstruktion und den Entladungsenergieinstruktionswert für die Speicherbatterie 2 erhalten hat, gibt die zweite Regelschaltung 184 die Entladungsstartinstruktion und den Entladungsenergieinstruktionswert für die Speicherbatterie 2 an die Entladungsregelschaltung 182 aus. Dabei instruiert die zweite Regelschaltung 184 auch die Wahlschaltung 183, einen Ausgang der Entladungsregelschaltung 182 zu wählen. Nachdem sie die Entladungsstartinstruktion erhalten hat, berechnet die Entladungsregelschaltung 182 die tatsächliche Entladungsenergie aus der Speicherbatterie 2 auf Grundlage von Spannungsinformation, die durch das Voltmeter 15 ermittelt wird, das die Batteriespannung der Speicherbatterie 2 misst, und Strominformation, die durch das Amperemeter 16 ermittelt wird, das den Ladungs-/Entladungsstrom der Speicherbatterie 2 misst. Die Entladungsregelschaltung 182 gibt eine Steuerinstruktion an die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 so aus, dass das Berechnungsergebnis zum empfangenen Entladungsenergieinstruktionswert wird. Die Steuerinstruktion aus der Entladungsregelschaltung 182 wird über die Wahlschaltung 183 in die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 eingegeben. Die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 arbeitet auf Grundlage der Steuerinstruktion, um eine aus der Speicherbatterie 2 ausgegebene dritte DC-Spannung V3 in eine vierte DC-Spannung V4 umzuwandeln, und gibt die vierte DC-Spannung aus. Der in die vierte DC-Spannung V4 umgewandelte Ausgang aus der Speicherbatterie 2 wird dem Stromsystem 3 und der Last 4 über die DC/AC-Umwandlungsschaltung 21 zugeführt. Hier wird, wie im vorstehenden Fall des Ausgebens (Rückkoppelns) von Energie des Solarpanels 1 zum Stromsystem 3, die Ausgabe (Rückkopplung) von Energie aus der Speicherbatterie 2 zum Stromsystem 3 durch den dritten Regelabschnitt 22 bestimmt. Wenn der Wert der durch das Voltmeter 19 gemessenen Busspannung größer geworden ist als die Regelzielspannung, regelt der dritte Regelabschnitt 22 die DC/AC-Umwandlungsschaltung 21 so, dass Energie zum Stromsystem 3 rückgekoppelt wird.
Anzumerken ist, dass die Entladungsregelschaltung 182 den Wert einer tatsächlich aus der zweiten DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 ausgegebenen Entladungsenergie als Statusinformation über die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 ermittelt und ein Ergebnis der Ermittlung der zweiten Regelschaltung 184 meldet. Auf Grundlage der Statusinformation über die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 kann die zweite Umwandlungsschaltung 184 einen Umwandlungsverlust in der zweiten DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 ermitteln und eine Entladungsregelung für die Speicherbatterie 2 durchführen, während eine dem Verlust entsprechende Menge ergänzt wird.
Zusätzlich werden die Statusinformation über die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17, die von der Entladungsregelschaltung 182 an die zweite Regelschaltung 184 gemeldet wird, und die Statusinformation wie etwa die Ladungsmenge, der Ladestrom und Entladungsenergie der Speicherbatterie 2, die im zweiten Regelabschnitt 184 verwaltet werden, periodisch von der zweiten Regelschaltung 184 an den dritten Regelbschnitt 22 gemeldet.
Andererseits wird der Fall beschrieben, in dem eine Ladeinstruktion aus dem HEMS ausgegeben wird.
Nachdem er die ausgegebene Ladeinstruktion erhalten hat, gibt der dritte Regelabschnitt 22 eine Instruktion zum Starten des Ladens der Speicherbatterie 2 aus und meldet eine Ladungsenergie-(Ladestrom-)-Instruktionswert an den zweiten Regelabschnitt 18.
Die Ladungsstartinstruktion aus dem dritten Regelabschnitt 22 geht bei der zweiten Regelschaltung 184 im zweiten Regelabschnitt 18 ein. Nachdem sie die Ladungsstartinstruktion und den Ladungsenergieinstruktionswert für die Speicherbatterie 2 erhalten hat, gibt die zweite Regelschaltung 184 die Ladungsstartinstruktion und den Ladungsenergieinstruktionswert für die Speicherbatterie 2 an die Ladungsregelschaltung 181 aus. Dabei instruiert die zweite Regelschaltung 184 auch die Wahlschaltung 183, einen Ausgang der Ladungsregelschaltung 181 zu wählen. Nachdem sie die Ladungsstartinstruktion erhalten hat, gibt die Ladungsregelschaltung 181 eine Steuerinstruktion an die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 so, dass der Ladestrom zur Speicherbatterie 2 zum Ladungsenergieinstruktionswert wird, auf Grundlage der durch das Amperemeter 16 ermittelten Strominformation aus. Die Steuerinstruktion aus der Ladungsregelschaltung 181 wird über die Wahlschaltung 183 in die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 eingegeben. Die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 arbeitet auf Grundlage der Steuerinstruktion, um die Speicherbatterie 2 zu laden.
Anzumerken ist, dass beim Laden der Speicherbatterie 2 erzeugte Energie des Solarpanels 1 bevorzugt zum Laden der Speicherbatterie 2 verwendet wird. Wenn die erzeugte Energie des Solarpanels 1 die gesamte Ladeenergie für die Speicherbatterie 2 deckt und immer noch überschüssige Energie übrig bleibt, wird die überschüssige Energie an das Stromsystem 3 und die Last 4 ausgegeben. Wenn die erzeugte Energie des Solarpanels 1 die gesamte Ladeenergie für die Speicherbatterie 2 nicht decken kann, wird eine dem Defizit entsprechende Energie aus dem Stromsystem 3 zugeführt. Speziell überwacht der dritte Regelabschnitt 22 die Busspannung zwischen dem positiven und dem negativen DC-Bus 25 über das Amperemeter 19, das die Busspannung misst, und regelt, wenn der Messwert der Busspannung kleiner ist als der Regelzielwert, die DC/AC-Umwandlungsschaltung 21 so, dass Betriebsenergie aus dem Stromsystem 3 in die Energieumwandlungsvorrichtung 10 aufgenommen wird.
In einem Normalbetrieb erfolgen eine Bestimmung zum Ausgeben (Rückkoppeln) erzeugter Energie aus dem Solarpanel 1 oder Entladungsenergie aus der Speicherbatterie 2 an das Stromsystem 3 und eine Bestimmung zum Aufnehmen von (Leistungsbetriebs-) Energie in die Energieumwandlungsvorrichtung 10 aus dem Stromsystem 3 auf Grundlage eines Messwerts der Busspannung zwischen dem positiven und dem negativen DC-Bus 25.
In einem Normalbetrieb erfasst der dritte Regelabschnitt 22 neben den Instruktionen zum Laden und Entladen der Speicherbatterie 2 wie zuvor beschrieben, ob sich das Stromsystem 3 in einem Stromausfallzustand befindet oder nicht, um immer zu bestätigen, dass sich das Stromsystem 3 nicht in einem Stromausfallzustand befindet. Im Folgenden wird die Bestätigung, ob sich das Stromsystem 3 in einem Stromausfallzustand befindet oder nicht, als Inselbetriebserfassung bezeichnet.
In einem Normalbetrieb führt der dritte Regelabschnitt 22 die Inselbetriebserfassung ausgehend von einem Messergebnis vom Voltmeter 23, das die Systemspannung des Stromsystems 3 misst, einem Messergebnis vom Amperemeter 24, das den zwischen der DC/AC-Umwandlungsschaltung 21 und dem Stromsystem 3 fließenden AC-Strom misst, und der Phase der zum Stromsystem 3 rückgekoppelten Ausgangsenergie der DC/AC-Umwandlungsschaltung 21 durch. Die Details des Inselbetriebserfassungsverfahrens sind dieselben wie die durch den Netzverbundkodex Grid-Interconnection Code (JEAC9701-2010) vorgeschriebenen, so dass deren ausführliche Beschreibung in der vorliegenden Ausführungsform 1 weggelassen wird.
Wenn ein Inselbetrieb bei der Inselbetriebserfassung durch den dritten Regelabschnitt 22 wie vorstehend beschrieben erfasst wird, wird bestimmt, dass irgendeine Normabweichung wie etwa ein Stromausfall im Stromsystem 3 aufgetreten ist, und die Energieumwandlungsvorrichtung 10 startet einen Selbsterhaltungsbetrieb.
Nachstehend wird der Betrieb der Energieumwandlungsvorrichtung 10 beschrieben, wenn sich das Stromsystem 3 in einem Stromausfallzustand befindet.
Nachdem er einen Inselbetrieb erfasst hat, instruiert der dritte Regelabschnitt 22 den ersten Regelabschnitt 14 und den zweiten Regelabschnitt 18, die Betriebsabläufe der ersten DC/DC-Umwandlungsschaltung 13 und der zweiten DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 zu stoppen. Nachdem sie die Instruktion erhalten haben, stoppen der erste Regelabschnitt 14 und der zweite Regelabschnitt 18 die Betriebsabläufe der ersten DC/DC-Umwandlungsschaltung 13 und der zweiten DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 und melden dem dritten Regelabschnitt 22 das Stoppen. Nachdem er das Stoppen der ersten DC/DC-Umwandlungsschaltung 13 und der zweiten DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 festgestellt hat, stoppt der dritte Regelabschnitt 22 den Betrieb der DC/AC-Umwandlungsschaltung 21.
Dann wird beispielsweise automatisch ein Schalter o. dgl. (nicht gezeigt), der zwischen dem Stromsystem 3 und der Energieumwandlungsvorrichtung 10 und der Last 4 in einem Haus vorgesehen ist, ausgeschaltet, wodurch die Verbindung zwischen dem Stromsystem 3 und der Energieumwandlungsvorrichtung 10 und der Last 4 in einem Haus unterbrochen ist.
Als Nächstes instruiert der dritte Regelabschnitt 22 den zweiten Regelabschnitt 18, das Entladen aus der Speicherbatterie 2 zu starten.
Die Entladungsinstruktion vom dritten Regelabschnitt 22 an den zweiten Regelabschnitt 18 geht bei der zweiten Regelschaltung 184 im zweiten Regelabschnitt 18 ein, und die zweite Regelschaltung 184 bestätigt, ob eine Entladung aus der Speicherbatterie möglich ist oder nicht, und die zulässige Entladungsenergiemenge. Wenn eine Entladung aus der Speicherbatterie 2 möglich ist, gibt die zweite Regelschaltung 184 eine Instruktion, eine Entladung durch einen Selbsterhaltungsbetrieb zu starten, an die Entladungsregelschaltung 182 aus. Dabei instruiert die zweite Regelschaltung 184 auch die Wahlschaltung 183, den Ausgang aus der Entladungsregelschaltung 182 zu wählen. Nachdem sie die Entladungsstartinstruktion erhalten hat, gibt die Entladungsregelschaltung 182 eine Steuerinstruktion an die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 aus, und die die Entladungsregelschaltung 182 beginnt, die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 durch Spannungsregelung zu regeln. Somit ist die Entladungsregelung für die Speicherbatterie 2 durch Spannungsregelung angelaufen (S11, siehe 6, die später noch beschrieben wird).
Hier wird die Spannungsregelung durch die Entladungsregelschaltung 182 beschrieben.
Wie vorstehend beschrieben, wird in einem Normalbetrieb die Busspannung zwischen dem positiven und dem negativen DC-Bus 25 durch die DC/AC-Umwandlungsschaltung 21 geregelt. Da jedoch im Falle eines Stromausfalls keine Energie aus dem Stromsystem 3 zugeführt wird, kann die Busspannung durch die DC/AC-Umwandlungsschaltung 21 nicht geregelt werden. Deshalb wir die Busspannung grundsätzlich durch die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 geregelt, die eine gewünschte Spannung ausgeben kann, indem sie Energie durch Entladen der Speicherbatterie 2 erhält. Speziell erfasst die Entladungsregelschaltung 182 den Wert einer durch das Voltmeter 19 gemessenen Busspannung und regelt die Ausgangsspannung der zweiten DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 so, dass der Messwert zu einer vorbestimmten ersten Regelzielspannung wird.
Anzumerken ist, dass in der vorliegenden Ausführungsform 1 die erste Regelzielspannung mit demselben Wert wie die in einem Normalbetrieb beschriebene Regelzielspannung angesetzt wird, die in dem Fall verwendet wird, in dem die Busspannung durch die DC/AC-Umwandlungsschaltung 21 auf Grundlage einer Instruktion aus dem dritten Regelabschnitt 22 geregelt wird. Allerdings braucht der erste Regelzielwert nicht immer mit demselben Wert angesetzt zu werden wie die Regelzielspannung, die in dem Fall verwendet wird, in dem die Busspannung durch die DC/AC-Umwandlungsschaltung 21 geregelt wird, sondern kann je nach Notwendigkeit mit einem anderen Wert angesetzt werden.
Wenn die Busspannung dadurch zur ersten Regelzielspannung wurde, dass die Entladungsregelschaltung 182 des zweiten Regelabschnitts 18 die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 regelte, meldet der zweite Regelabschnitt 18 dies dem dritten Regelabschnitt 22. Nachdem er die Meldung erhalten hat, aktiviert der dritte Regelabschnitt 22 die DC/AC-Umwandlungsschaltung 21 durch Spannungsregelung. Speziell wird eine Referenzsinuswelle (beispielsweise 60 Hz) als Referenz im dritten Regelabschnitt 22 generiert, und die DC/AC-Umwandlungsschaltung 21 wird so geregelt, dass die aus dem Voltmeter 23 ausgegebene Spannungswellenform zur selben Sinuswelle wie die Referenzsinuswelle wird. Wenn eine Energiezufuhr aus der DC/AC-Umwandlungsschaltung 21 gestartet wurde, wird die Last 4 in einem Haus aktiviert und beginnt, Energie zu verbrauchen. Wenn dabei eine Entladungsenergie aus der Speicherbatterie 2 gering ist, sinkt die Busspannung, um niedriger zu sein als die erste Regelzielspannung, und deshalb gibt der zweite Regelabschnitt 18 eine Steuerinstruktion an die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 aus, um die Entladungsenergie aus der Speicherbatterie 2 zu erhöhen. Auf Grundlage der Steuerinstruktion steuert die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 das Ein-/Ausschalten eines (nicht gezeigten) darin vorgesehenen Schaltkreises, um die Entladungsenergie aus der Speicherbatterie 2 zu erhöhen.
Wenn die Zufuhr von Energie aus der DC/AC-Umwandlungsschaltung 21 zur Last 4 gestartet wurde, instruiert der dritte Regelabschnitt 22 den ersten Regelabschnitt 14, eine Energieerzeugung aus dem Solarpanel 1 zu starten. Im Folgenden wird die Regelung für das Solarpanel 1 durch die Energieumwandlungsvorrichtung 10 im Falle eines Stromausfalls mit Bezug auf 2 und 5 beschrieben. Es ist anzumerken, dass es sich bei 5 um einen Regelablauf des ersten Regelabschnitts 14 im Falle eines Stromausfalls handelt.
Die Energieerzeugungsstartinstruktion vom dritten Regelabschnitt 22 für das Solarpanel 1 geht bei der ersten Regelschaltung 144 im ersten Regelabschnitt 14 ein. Nachdem sie die Energieerzeugungsstartinstruktion erhalten hat, bestätigt die erste Regelschaltung 144 auf Grundlage eines vom Voltmeter 11, das die Panel-Spannung misst, ermittelten Messwerts, ob die Panel-Spannung gleich einem vorbestimmten oder größer als ein vorbestimmter Wert ist oder nicht (S21). Wenn die Panel-Spannung kleiner ist als der vorbestimmte Wert, bestimmt die erste Regelschaltung 144, dass keine Energieerzeugung durch das Solarpanel 1 erfolgen kann, und wartet, bis die Panel-Spannung zum vorbestimmten Wert wird. Wenn die Panel-Spannung des Solarpanels 1 gleich dem vorbestimmten oder größer als der vorbestimmte Wert ist, instruiert die erste Regelschaltung 144 die Spannungsregelschaltung 142, die Spannungsregelungsbetriebsart für das Solarpanel 1 zu starten, wodurch die Energieerzeugung durch die Spannungsregelungsbetriebsart beginnt (S22). Dabei instruiert die erste Regelschaltung 144 auch die Wahlschaltung 143, einen Ausgang der Spannungsregelschaltung 142 zu wählen. Es ist anzumerken, dass der vorbestimmte Wert vorab als ein Wert angesetzt wird, der eine Energieerzeugung durch das Solarpanel 1 zulässt. Hier wird der vorbestimmte Wert mit demselben Wert wie der vorbestimmte Wert angesetzt, der zu Bestimmen verwendet wird, ob eine Energieerzeugung durch das Solarpanel 1 in einem Normalbetrieb erfolgen kann oder nicht. Jedoch kann der vorbestimmte Wert je nach Bedarf zweckmäßig angesetzt werden.
Nachdem sie die Spannungsregelungsbetriebsartstartinstruktion aus der ersten Regelschaltung 144 erhalten hat, regelt die Spannungsregelschaltung 142 das Solarpanel 1 durch die Spannungsregelungsbetriebsart und regelt die erste DC/DC-Umwandlungsschaltung 13 so, dass die Busspannung zur vorbestimmten zweiten Regelzielspannung wird. Speziell erfasst die Spannungsregelschaltung 142 den Wert der durch das Voltmeter 19 gemessenen Busspannung und regelt die Ausgangsspannung der ersten DC/DC-Umwandlungsschaltung 13 so, dass der Messwert zur zweiten Regelzielspannung wird.
Hier wird die zweite Regelzielspannung in der Spannungsregelungsbetriebsart größer angesetzt als die erste Regelzielspannung, bei der es sich um den Busspannungszielwert für die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 handelt.
Um im Falle eines Stromausfalls stabil Energie während eines langen Zeitraums zuzuführen, ist es notwendig, bevorzugt eine Energieerzeugung durch das Solarpanel 1 einzusetzen, welche natürliche Energie ist, während verhindert wird, dass in der Speicherbatterie 2 gespeicherte Energie mehr als nötig verbraucht wird. Wie vorstehend beschrieben, wird die zweite Regelzielspannung, bei der es sich um den Busspannungszielwert für die erste DC/DC-Umwandlungsschaltung 13 in der Spannungsregelungsbetriebsart für das Solarpanel 1 handelt, größer angesetzt als die erste Regelzielspannung, bei der es sich um den Busspannungszielwert für die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 handelt, welche die Spannungsregelung für die Speicherbatterie 2 durchführt. Deshalb kann in dem Fall, in dem durch das Solarpanel 1 erzeugte Energie ausreicht, die Busspannung durch Ausgangsenergie aus dem Solarpanel 1 auf der zweiten Regelzielspannung gehalten werden, und während dieses Zeitraums kann eine Entladung aus der Speicherbatterie 2 unterbunden werden. Andererseits kann in dem Fall, in dem die durch die Last 4 verbrauchte Energie größer ist als die durch das Solarpanel 1 erzeugte Energie, die Busspannung durch Ausgangsenergie aus dem Solarpanel 1 nicht auf der zweiten Regelzielspannung gehalten werden, so dass die Busspannung abnimmt. Wenn die Busspannung abgenommen hat, beginnt eine Entladung aus der Speicherbatterie 2, so dass die Busspannung nicht kleiner wird als die erste Regelzielspannung in der Spannungsregelungsbetriebsart für die Speicherbatterie 2, und somit wird die Busspannung auf die erste Regelzielspannung geregelt. Wenn durch die Last 4 verbrauchte Energie so abgenommen hat, dass durch das Solarpanel 1 erzeugte Energie die durch die Last 4 verbrauchte Energie ausreichend decken kann, nimmt die Busspannung zu und wird wieder auf die zweite Regelzielspannung geregelt, wodurch eine Entladung aus der Speicherbatterie 2 unterbunden werden kann.
Es ist anzumerken, dass in der Spannungsregelungsbetriebsart für das Solarpanel 1 die Regelung der Busspannung sowohl durch die erste DC/DC-Umwandlungsschaltung 13 aus auch die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 erfolgt. Man kann sagen, dass die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 die Busspannung so regelt, dass sie nicht kleiner wird als die erste Regelzielspannung.
Wenn die Spannungsregelungsbetriebsart für das Solarpanel 1 im Schritt S22 gestartet wurde, bestätigt die erste Regelschaltung 144 auf Grundlage eines Messwerts des Voltmeters 19, ob die Busspannung gleich einem ersten oder größer als ein erster Schwellenwert ist oder nicht (S23). Der erste Schwellenwert wird vorab kleiner angesetzt als die zweite Regelzielspannung. Wenn die Busspannung kleiner ist als der erste Schwellenwert, bestimmt die erste Regelschaltung 144, dass die aus dem Solarpanel 1 erzeugte Energie geringer ist als die durch die Last 4 verbrauchte Energie, und schaltet die Regelung für das Solarpanel 1 auf die MPPT-Regelungsbetriebsart um, um die MPPT-Regelung zu starten (S24). Dabei instruiert die erste Regelschaltung die Wahlschaltung 143, einen aus der MPPT-Regelschaltung 141 ausgegebenen Regelinstruktionswert zu wählen. Da, wie vorstehend beschrieben, die Energieerzeugungseffizienz bei der MPPT-Regelung größer ist als bei der Spannungsregelung, kann aus dem Solarpanel 1 erzeugte Energie durch Umschalten der Regelungsbetriebsart von der Spannungsregelungsbetriebsart in die MPPT-Regelungsbetriebsart erhöht werden, und somit kann erzeugte Energie des Solarpanels 1 effektiv genutzt werden. Wenn die Regelung für das Solarpanel 1 durch die MPPT-Regelung im Schritt S24 gestartet wurde, kehrt der Prozess zum Schritt S23 zurück, um die anschließende Verarbeitung an dem Schritt S23 zu wiederholen. Es ist anzumerken, dass in diesem Fall die Busspannung durch die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 auf Grundlage einer Ansteuerungsregelung durch den zweiten Regelabschnitt 18 geregelt wird und deshalb die MPPT-Regelung für das Solarpanel 1 durchgeführt werden kann.
Wenn die Busspannung im Schritt S23 gleich dem ersten oder größer als der erste Schwellenwert ist, geht der Prozess zum Schritt S25 weiter, um zu bestätigen, ob die Busspannung gleich einem zweiten oder kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist oder nicht. Der zweite Schwellenwert wird vorab größer angesetzt als die zweite Regelzielspannung. Wenn die Busspannung größer ist als der zweite Schwellenwert, bestimmt die erste Regelschaltung 144, dass aus dem Solarpanel 1 erzeugte Energie größer ist als durch die Last 4 verbrauchte Energie und schaltet die Regelung für das Solarpanel 1 auf die Spannungsregelungsbetriebsart um, um die Spannungsregelungsbetriebsart zu starten (S26). Der Grund ist folgender. In dem Fall, in dem die Busspannung größer ist als der zweite Schwellenwert, wird, da die durch das Solarpanel 1 erzeugte Energie größer ist als die durch die Last 4 verbrauchte Energie, überschüssige Energie erzeugt. Im Falle eines Stromausfalls kann die überschüssige Energie nicht zum Stromsystem 3 rückgekoppelt werden, und deshalb lädt die überschüssige Energie einen (nicht gezeigten) Kondensator, der die Busspannung verwaltet, wodurch die Busspannung zunimmt. Wenn in diesem Zustand aus dem Solarpanel 1 erzeugte Energie weiterhin durch die MPPT-Regelung mit hoher Energieerzeugungseffizienz zugeführt wird, nimmt die Busspannung weiter zu, so dass die Energieumwandlungsvorrichtung 10 ihren Betrieb aufgrund von Überspannung schließlich aufgeben könnte. Außerdem ist es denkbar, dass die Busspannung die tolerable Spannung eines angebrachten Bauteils überschreitet und das Bauteil zu Bruch geht. Deshalb wird im Schritt S26 die Regelungsbetriebsart für das Solarpanel 1 von der MPPT-Regelungsbetriebsart auf die Spannungsregelungsbetriebsart umgeschaltet, wodurch eine Erzeugung überschüssiger Energie unterbunden werden kann. Wenn die Regelung für das Solarpanel 1 im Schritt S26 mit Spannungsregelung begonnen wurde, kehrt der Prozess zum Schritt S23 zurück, um die anschließende Verarbeitung ab Schritt S23 zu wiederholen.
Wenn die Busspannung im Schritt S23 gleich dem ersten oder größer als der erste Schwellenwert ist, und die Busspannung im Schritt S25 gleich dem zweiten oder kleiner als der zweite Schwellenwert ist, d. h. es sich bei der Busspannung um einen Wert zwischen dem ersten Schwellenwert und dem zweiten Schwellenwert handelt, wird bestimmt, dass in der vorliegenden Regelung eine Balance zwischen der erzeugter Energie des Solarpanels 1 und der durch die Last 4 verbrauchten Energie aufrechterhalten wird, und die vorliegende Regelung wird fortgesetzt (S27). Dann kehrt der Prozess zum Schritt S23 zurück, um die anschließende Verarbeitung ab Schritt S23 zu wiederholen.
Wie in den Schritten S21 bis S27 beschrieben, schaltet der erste Regelabschnitt 14, der den Ausgang aus dem Solarpanel 1 durch Ansteuern/Regeln der ersten DC/DC-Umwandlungsschaltung 13 regelt, die Regelungsbetriebsart zwischen zwei Arten von Regelungsbetriebsarten, d. h. der MPPT-Regelungsbetriebsart und der Spannungsregelungsbetriebsart auf Grundlage des Busspannungsmesswerts um, bei dem es sich um Regelinformation des zweiten Regelabschnitts 18 handelt, der die Busspannung im Falle eines Stromausfalls durch Ansteuern/Regeln der zweiten DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 regelt.
In dem Fall, in dem die durch die Last 4 verbrauchte Energie größer ist als die erzeugte Energie des Solarpanels 1, nimmt die Busspannung ab und wird niedriger als die zweite Regelzielspannung, und deshalb stellt sich heraus, dass die durch das Solarpanel 1 erzeugte Energie unzureichend ist. In dem Fall hingegen, in dem die durch die Last 4 verbrauchte Energie geringer ist als die erzeugte Energie des Solarpanels 1, nimmt, da überschüssige Energie erzeugt wird, die Busspannung zu und wird höher als der zweite Regelzielwert, und deshalb stellt sich heraus, das übermäßig Energie durch das Solarpanel 1 erzeugt wird. Deshalb wird, wie vorstehend beschrieben, der durch das Voltmeter 19 gemessene tatsächliche Busspannungswert mit dem kleiner als die zweite Regelzielspannung angesetzten ersten Schwellenwert und mit dem größer als die zweite Regelzielspannung angesetzten zweiten Schwellenwert verglichen und dann auf Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs die Regelungsbetriebsart zwischen der MPPT-Regelungsbetriebsart und der Spannungsregelungsbetriebsart umgeschaltet. Somit wird eine Wirkung bereitgestellt, dass die Energieumwandlungsvorrichtung 10 stabil geregelt werden kann, erzeugte Energie des Solarpanels 1 effektiv genutzt werden kann, und die Entladungsmenge aus der Speicherbatterie 2 minimiert werden kann.
Als Nächstes wird die Regelung für die Speicherbatterie 2 durch die Energieumwandlungsvorrichtung 10 im Falle eines Stromausfalls mit Bezug auf 3 und 6 beschrieben. Es ist anzumerken, dass es sich bei 6 um einen Regelablauf des zweiten Regelabschnitts 18 im Falle eines Stromausfalls handelt.
Wenn ein Stromausfall aufgetreten ist und die zweite Regelschaltung 184 des zweiten Regelabschnitts 18 eine Entladungsinstruktion aus dem dritten Regelabschnitt 22 erhalten hat, gibt die zweite Regelschaltung 184 eine Instruktion an die Entladungsregelschaltung 182 aus, wodurch die Entladungsregelung für die Speicherbatterie 2 durch Spannungsregelung beginnt (S11). Dabei instruiert die zweite Regelschaltung 184 auch die Wahlschaltung 183, einen Ausgang der Entladungsregelschaltung 182 zu wählen. Wenn die Entladungsregelung für die Speicherbatterie 2 im Schritt S11 gestartet wurde, bestätigt die zweite Regelschaltung 184 auf Grundlage eines Messwerts des Voltmeters 19, ob die Busspannung gleich einem dritten oder größer als ein dritter Schwellenwert ist oder nicht (S12). Der dritte Schwellenwert wird größer angesetzt als die zweite Regelzielspannung, bei der es sich um den Busspannungszielwert im Falle einer Regelung des Solarpanels 1 durch die Spannungsregelungsbetriebsart handelt, und kleiner angesetzt als die zweite Schwellenspannung, bei der es sich um eine Referenz zum Umschalten der Regelungsbetriebsart für das Solarpanel 1 von der MPPT-Regelungsbetriebsart auf die Spannungsregelungsbetriebsart handelt. Wenn die Busspannung gleich dem dritten oder größer als der dritte Schwellenwert ist, wird davon ausgegangen, dass die durch das Solarpanel 1 erzeugte Energie größer ist als die durch die Last 4 verbrauchte Energie und deshalb überschüssige Energie erzeugt wird. Deshalb wird, wenn die Busspannung gleich dem dritten oder größer als der dritte Schwellenwert ist, bestimmt, dass überschüssige Energie erzeugt wird, und die zweite Regelschaltung 184 instruiert die Ladungsregelschaltung 181, die Ladungsregelung zu starten und schaltet die Regelung für die Speicherbatterie 2 auf Ladungsregelung durch Spannungsregelung um (S13). Dabei instruiert die zweite Regelschaltung 184 auch die Wahlschaltung 183, einen Ausgang der Ladungsregelschaltung 181 zu wählen. Somit lädt die durch das Solarpanel 1 erzeugte überschüssige Energie die Speicherbatterie 2, und die überschüssige Energie kann effektiv genutzt werden. Wenn die Ladungsregelung für die Speicherbatterie 2 im Schritt S13 gestartet wurde, kehrt der Prozess zum Schritt S12 zurück, um die anschließende Verarbeitung ab dem Schritt S12 zu wiederholen.
Wenn die Busspannung im Schritt S12 kleiner ist als der dritte Schwellenwert, geht der Prozess zum Schritt S14 weiter, um zu bestätigen, ob die Busspannung gleich einem vierten oder kleiner als ein vierter Schwellenwert ist oder nicht. Der vierte Schwellenwert wird vorab größer angesetzt als die erste Regelzielspannung, bei der es sich um den Busspannungszielwert bei der Entladungsregelung für die Speicherbatterie 2 handelt, und kleiner als der dritte Schwellenwert angesetzt. Hier wird der vierte Schwellenwert so angesetzt, dass die Differenz zwischen dem dritten Schwellenwert und dem vierten Schwellenwert so groß wie möglich ist. Darüber hinaus wird im Hinblick auf die Relevanz für die Steuerung des Solarpanels 1 der vierte Schwellenwert größer angesetzt als der erste Schwellenwert, bei dem es sich um eine Referenz zum Umschalten der Regelungsbetriebsart für das Solarpanel 1 von der Spannungsregelungsbetriebsart zur MPPT-Regelungsbetriebsart handelt, und kleiner als die zweite Regelzielspannung angesetzt, bei der es sich um den Busspannungszielwert in der Spannungsregelungsbetriebsart für das Solarpanel 1 handelt. Wenn die Busspannung größer ist als der vierte Schwellenwert, wird bestimmt, dass in der vorliegenden Regelung eine Balance zwischen der erzeugten Energie des Solarpanels 1 und der durch die Last 4 einschließlich der Speicherbatterie 2 verbrauchten Energie aufrechterhalten wird. Im Falle einer Ladungsregelung wird die Speicherbatterie 2 als Last erachtet, und im Falle einer Entladungsregelung wird die Speicherbatterie 2 als Energieversorgungsquelle erachtet, und somit wird bestimmt, das die Energiebilanz insgesamt aufrechterhalten wird. In diesem Fall wird die vorliegende Regelung fortgesetzt (S15). Nach dem Schritt S15 kehrt der Prozess zum Schritt S12 zurück, um die anschließende Verarbeitung ab dem Schritt S12 zu wiederholen.
Wenn die Busspannung im Schritt S14 gleich dem vierten oder kleiner als der vierte Schwellenwert ist, wird bestimmt, dass die erzeugte Energie des Solarpanels 1 kleiner ist als die durch die Last 4 verbrauchte Energie, und die zweite Regelschaltung 184 gibt eine Ladungsstoppinstruktion an die Ladungsregelschaltung 181 aus und instruiert die Entladungsregelschaltung 182, die Entladungsregelung zu starten (S16). Dabei instruiert die zweite Regeschaltung 184 auch die Wahlschaltung 183, eine Regelinstruktion aus der Entladungsregelschaltung 182 zu wählen. Durch das Starten der Entladungsregelung für die Speicherbatterie 2 kann das Defizit an erzeugter Leistung des Solarpanels 1 durch die Speicherbatterie 2 ausgeglichen werden. Wenn die Regelung für die Speicherbatterie 2 im Schritt S16 durch die Entladungsregelung gestartet wurde, kehrt der Prozess zum Schritt S12 zurück, um die anschließende Verarbeitung ab dem Schritt S12 zu wiederholen.
Es ist anzumerken, dass wie in der vorliegenden Ausführungsform 1 beschrieben, der vierte Schwellenwert größer als die erste Regelzielspannung und kleiner als der dritte Schwellenwert angesetzt wird, und dass er so angesetzt wird, dass der Differenzwert zwischen dem dritten und vierten Schwellenwert so groß wie möglich ist. Im Folgenden wird der Grund dafür beschrieben.
Je nach dem Aufbau der zweiten DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 kann zum Regeln der Speicherbatterie 2 im Grunde eine Umschaltung zwischen Laden und Entladen der Speicherbatterie 2 wie bei der DC/AC-Umwandlungsschaltung 21 nicht kontinuierlich erfolgen. Zusätzlich wird beispielsweise im Falle, dass eine Lithiumionenbatterie als Speicherbatterie 2 verwendet wird, wenn eine Umschaltung zwischen Laden und Entladen wiederholt erfolgt, die Speicherbatterie 2 verschlissen und die Batterielebensdauer verkürzt.
In der vorliegenden Ausführungsform 1 erfolgt eine Umschaltung zwischen Laden und Entladen auf Grundlage des dritten Schwellenwerts und des vierten Schwellenwerts, wodurch eine Hysterese für die Umschaltung zwischen Laden und Entladen vorgesehen wird. Beispielweise wird in dem Fall, in dem die erzeugte Energie des Solarpanels 1 fast mit der durch die Last 4 verbrauchten Energie übereinstimmt, verhindert, dass die Ladungs-/Entladungsregelung für die Speicherbatterie 2 durch eine extrem kleine Veränderung bei der durch die Last 4 verbrauchten Energie umgeschaltet wird, wodurch eine Wirkung bereitgestellt wird, dass der Verschleiß der Speicherbatterie 2 unterbunden werden kann. Zusätzlich wird, da der vierte Schwellenwert größer angesetzt wird als die erste Regelzielspannung, die Regelung für die Speicherbatterie 2 in dem Stadium auf Entladungsregelung umgeschaltet, in dem die erzeugte Energie des Solarpanels 1 noch einen Spielraum hat. Deshalb kann, auch wenn sich die durch die Last 4 verbrauchte Energie abrupt verändert hat, die Regelung, weil die Speicherbatterie 2 bei der Entladungsregelung im Bereitschaftszustand war, die abrupte Veränderung bei der Last 4 nachvollziehen, wodurch der Last 4 stabil Energie zugeführt werden kann.
Hier wird mit Bezug auf 7 ein Betrieb der Energieumwandlungsvorrichtung 10 im Falle eines Stromausfalls schematisch beschrieben. 7 ist ein Betriebserläuterungsschema zur schematischen Erläuterung eines Betriebs der Energieumwandlungsvorrichtung 10 im Falle eines Stromausfalls. In 7 zeigt eine Kurve oben die Veränderung des Energieverbrauchs bei einer Last, eine Kurve in der Mitte zeigt eine Veränderung der erzeugten Energie aus dem Solarpanel 1, und eine Kurve unten zeigt eine Veränderung der Entladungsenergie aus der Speicherbatterie 2.
Wie in 7 gezeigt ist, wird zuerst, wenn die durch die Last 4 verbrauchte Energie gering ist, das Solarpanel 1 durch Spannungsregelung geregelt, und die durch die Last 4 verbrauchte Energie wird nur durch erzeugte Energie des Solarpanels 1 gedeckt. Danach wird, wenn die durch die Last 4 verbrauchte Energie zunimmt und die Busspannung kleiner geworden ist als der erste Schwellenwert, die Regelung für das Solarpanel 1 auf MPPT-Regelung umgeschaltet, wodurch die Energie des Solarpanels 1 effizient genutzt wird. Dann wird, wenn die durch die Last 4 verbrauchte Energie weiter zunimmt, Energie aus der Speicherbatterie 2 entladen, so dass eine Knappheit bei der erzeugten Energie des Solarpanels 1 durch die Speicherbatterie 2 ausgeglichen wird, und die sich ergebende Energie wird der Last 4 zugeführt. Auch wenn sich die durch die Last 4 verbrauchte Energie abrupt verändert hat, so dass der Energieverbrauch abrupt angestiegen ist, wird mangelnde Energie aus der Speicherbatterie 2 zugeführt. Zusätzlich wird, auch wenn sich der Sonneneinstrahlungsbetrag abrupt verändert hat, so dass die erzeugte Energie des Solarpanels 1 plötzlich abgefallen ist, mangelnde Energie aus der Speicherbatterie 2 zugeführt.
Andererseits wird, wenn sich die durch die Last 4 verbrauchte Energie abrupt verändert hat, so dass der Energieverbrauch abgenommen hat, die Regelung für das Solarpanel 1 auf Spannungsregelung umgeschaltet und ein Entladen aus der Speicherbatterie 2 gestoppt. Deshalb wird keine überschüssige Energie erzeugt, und die Regelung kann auf eine geeignete Regelung umgeschaltet werden, bevor ein Systemausfall auftritt. Dann kehrt, wenn die durch die Last 4 verbrauchte Energie zu ihrem ursprünglichen Zustand zurückgekehrt ist, die Regelung für das Solarpanel 1 zur MPPT-Regelung zurück und ein Entladen aus der Speicherbatterie 2 wird gestartet, wodurch Energie stabil zugeführt werden kann.
Wenn sich, wie vorstehend beschrieben, das Stromsystem 3 in einem Stromausfallzustand befindet, schaltet die Energieumwandlungsvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform 1 auf Grundlage des durch das Voltmeter 19 gemessene Busspannungsmesswerts die Regelungsbetriebsart für das Solarpanel 1 auf die MPPT-Regelungsbetriebsart oder die Spannungsregelungsbetriebsart um. Deshalb kann, wenn die durch die Last 4 verbrauchte Energie groß ist, Energie durch die MPPT-Regelungsbetriebsart effizient aus dem Solarpanel 1 bezogen werden, und somit kann erzeugte Energie des Solarpanels 1 effektiv genutzt werden. Zusätzlich kann, wenn die durch die Last 4 verbrauchte Energie gering ist, die Erzeugung überschüssiger Energie durch die Spannungsregelungsbetriebsart unterbunden werden, wodurch ein Systemausfall aufgrund überschüssiger Energie verhindert werden und die Zuverlässigkeit der Energieumwandlungsvorrichtung 10 verbessert werden kann.
Zusätzlich kann die Energieumwandlungsvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform 1, indem effizient Energie aus dem Solarpanel 1 bezogen wird, wenn die durch die Last 4 verbrauchte Energie groß ist, ein Entladen aus der Speicherbatterie 2 unterdrücken, und kann im Falle eines Stromausfalls der Last 4 während eines langen Zeitraums stabil Energie zuführen.
Zusätzlich führt die Energieumwandlungsvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform 1 eine Umschaltung der Regelungsbetriebsart für das Solarpanel 1 auf Grundlage des Busspannungsmesswerts durch, d. h., wenn die Busspannung gleich dem ersten oder kleiner als der erste Schwellenwert ist, der kleiner angesetzt wird als die zweite Regelzielspannung, bei der es sich um den Busspannungszielwert in der Spannungsregelungsbetriebsart für das Solarpanel 1 handelt, wählt sie die MPPT-Regelung, und wenn die Busspannung gleich dem oder kleiner als der zweite Schwellenwert ist, der größer angesetzt wird als die zweite Regelzielspannung, wählt sie die Spannungsregelung. Somit kann eine Veränderung bei der durch die Last 4 verbrauchten Energie mit einer einfachen Auslegung zuverlässig festgestellt und die Energieerzeugung durch das Solarpanel 1 effektiv genutzt werden.
Zusätzlich startet, wenn die Busspannung gleich dem vierten oder kleiner als der vierte Schwellenwert ist, der größer als der erste Schwellenwert und kleiner als die zweite Regelzielspannung angesetzt ist, der zweite Regelabschnitt 18 die Entladungsregelung für die Speicherbatterie 2 über die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17. Deshalb kann, wenn die durch die Last 4 verbrauchte Energie größer ist als erzeugte Energie aus dem Solarpanel 1, die Entladungsregelung für die Speicherbatterie 2 in dem Stadium gestartet werden, in dem die erzeugte Energie aus dem Solarpanel 1 noch einen Spielraum hat. Zusätzlich kann, da der erste Schwellenwert kleiner ist als der vierte Schwellenwert, das Solarpanel 1 erst dann auf die MPPT-Regelung umgeschaltet werden, wenn die durch die Last 4 verbrauchte Energie definitiv größer ist als die erzeugte Energie aus dem Solarpanel 1. Zusätzlich befand sich, da die Entladungsregelung für die Speicherbatterie 2 in dem Stadium gestartet wird, in dem erzeugte Energie aus dem Solarpanel 1 noch einen Spielraum hat, selbst wenn sich die durch die Last 4 verbrauchte Energie abrupt verändert hat, die Speicherbatterie 2 bei der Entladungsregelung im Bereitschaftszustand, und die Regelung kann die abrupte Veränderung bei der Last 4 nachvollziehen, wodurch der Last 4 stabil Energie zugeführt werden kann.
Es ist anzumerken, dass es sich bei dem vierten Schwellenwert um einen vorbestimmten Schwellenwert der vorliegenden Erfindung handelt.
Zusätzlich wird in der Spannungsregelungsbetriebsart für das Solarpanel 1 die zweite Regelzielspannung größer angesetzt als die erste Regelzielspannung, bei der es sich um den Busspannungszielwert für die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 handelt, welche die Spannungsregelung für die Speicherbatterie 2 durchführt. Deshalb kann erzeugte Energie des Solarpanels 1 bevorzugt der Last 4 zugeführt werden, wodurch eine Entladung aus der Speicherbatterie 2 unterbunden und der Last 4 währen eines langen Zeitraums stabil Energie zugeführt werden kann.
Es ist anzumerken, dass in der vorliegenden Ausführungsform 1 das Solarpanel 1 als verteilte Energieversorgung verwendet wird, die vorliegende Erfindung aber nicht unbedingt darauf beschränkt ist. Beispielsweise kann auch Windkrafterzeugung oder Wasserkrafterzeugung verwendet werden. Im Falle des Solarpanels 1 werden die MPPT-Regelungsbetriebsart und die Spannungsregelungsbetriebsart als die zwei Arten von Regelungsbetriebsarten verwendet. Auch im Falle einer Windkrafterzeugung oder Wasserkrafterzeugung können eine Energieregelungsbetriebsart zum Ableiten der maximalen Energie und eine Spannungsregelungsbetriebsart zum Regeln einer Ausgangsspannung als derartige zwei Arten von Regelungsbetriebsarten verwendet werden.
In der vorliegenden Ausführungsform 1 ist die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 an die Speicherbatterie 2 angeschlossen und regelt die Busspannung, indem sie Energie aus der Speicherbatterie 2 erhält. Jedoch muss die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 nicht unbedingt an die Speicherbatterie 2 angeschlossen sein, sondern kann an eine beliebige Energiequelle angeschlossen sein, solange die Energiequelle Energie zum Regeln der Busspannung abgeben kann. Natürlich ist die Speicherbatterie 2 nicht auf eine ortsfeste Batterie beschränkt. Beispielweise kann eine Batterie eines Elektroautos oder eines Elektromotorrads verwendet werden.
Wenn eine Lithiumionenbatterie als Speicherbatterie 2 verwendet wird, verwaltet eine Batterie-Management-Einheit (BATTERY MANAGEMENT UNIT), die auf der Batterieseite enthalten ist, die gespeicherte Energiemenge, ob Laden oder Entladen möglich ist oder nicht, den maximalen Ladestrom beim Laden u. dgl. und meldet diese dem zweiten Regelabschnitt 18. Jedoch wurde in der vorliegenden Ausführungsform 1 der Fall beschrieben, in dem die Verwaltung der gespeicherten Energiemenge, ob Laden oder Entladen möglich ist oder nicht, des maximalen Ladestroms beim Laden u. dgl. durch den zweiten Regelabschnitt 18 durchgeführt wird.
In der vorliegenden Ausführungsform 1 wurde der Fall beschrieben, in dem die aus dem Solarpanel 1 oder der Speicherbatterie 2 gelieferte DC-Energie einmal durch die DC/AC-Umwandlungsschaltung 21 in AC-Energie umgewandelt und dann die AC-Energie der Last 4 zugeführt wird. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann DC-Energie der Last 4 direkt aus dem DC-Bus 25 zugeführt werden, oder DC-Energie kann der Last 4 durch DC/DC-Umwandlung zugeführt werden. Somit kann DC-Energie einer sogenannten DC-einspeisungsangepassten Last 4 zugeführt werden.
Zusätzlich können die erste Busspannungsregelzielspannung für die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung und die zweite Busspannungsregelzielspannung für die erste DC/DC-Umwandlungsschaltung beispielsweise in Übereinstimmung mit der Batteriespannung der Speicherbatterie 2 angesetzt werden. Zusätzlich können, wenn die Werte der ersten Regelzielspannung und der zweiten Regelzielspannung verändert werden, auch der erste bis vierte Schwellenwert in Übereinstimmung mit den Werten der ersten Regelzielspannung und der zweiten Regelzielspannung verändert werden.
In der vorliegenden Ausführungsform 1 wurde zum Zweck der Vereinfachung der Fall beschrieben, in dem die Regelung durch Hardware erfolgt, die vorliegende Erfindung ist aber nicht darauf beschränkt. Dieselbe Wirkung wird auch in dem Fall geboten, in dem alle oder einige der vorstehend beschriebenen Schaltungen durch Software ausgeführt sind. Die Funktion jeder Schaltung kann für Software und Hardware geteilt sein, um dieselbe Funktion zu erfüllen.
Ausführungsform 2
Als Nächstes wird eine Energieumwandlungsvorrichtung nach Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bei der Energieumwandlungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform 2 sind Regelalgorithmen des ersten Regelabschnitts 14 und des zweiten Regelabschnitts 18 in dem Fall, in dem sich das Stromsystem 3 in einem Stromausfallzustand befindet, im Vergleich zur vorstehenden Ausführungsform 1 teilweise anders. Die Schaltungsauslegung der Energieumwandlungsvorrichtung ist dieselbe wie in der vorstehenden Ausführungsform 1. Deshalb werden dieselben Bezugszeichen zugeteilt und deren ausführliche Beschreibung wird weggelassen. Im Folgenden wird der detaillierte Betrieb im Falle eines Stromausfalls in der vorliegenden Ausführungsform 2 beschrieben.
Wenn ein Stromausfall im Stromsystem 3 aufgetreten ist, wird beispielsweise automatisch ein Schalter o. dgl. (nicht gezeigt), der zwischen dem Stromsystem 3 und der Energieumwandlungsvorrichtung 10 und der Last 4 in einem Haus vorgesehen ist, ausgeschaltet, wodurch die Verbindung zwischen dem Stromsystem 3 und der Energieumwandlungsvorrichtung 10 und der Last 4 in einem Haus unterbrochen ist. Nachdem die Unterbrechung zwischen dem Stromsystem 3 und der Energieumwandlungsvorrichtung 10 und der Last 4 in einem Haus bestätigt wurde, instruiert der dritte Regelabschnitt 22 den zweiten Regelabschnitt 18, die Entladungsregelung für die Speicherbatterie 2 zu starten.
Die Entladungsinstruktion vom dritten Regelabschnitt 22 an den zweiten Regelabschnitt 18 geht bei der zweiten Regelschaltung 184 im zweiten Regelabschnitt 18 ein, und die zweite Regelschaltung 184 bestätigt, ob eine Entladung aus der Speicherbatterie möglich ist oder nicht, und von der zulässigen Entladungsenergiemenge. Wenn eine Entladung aus der Speicherbatterie 2 möglich ist, gibt die zweite Regelschaltung 184 eine Instruktion zum Starten der Entladung durch Selbsterhaltungsbetrieb an die Entladungsregelschaltung 182 aus. Dabei instruiert die zweite Regelschaltung 184 auch die Wahlschaltung 183, einen Ausgang aus der Entladungsregelschaltung 182 zu wählen. Nachdem sie die Instruktion zum Starten der Entladung durch Selbsterhaltungsbetrieb aus der zweiten Regelschaltung 184 erhalten hat, gibt die Entladungsregelschaltung 182 eine Steuerinstruktion an die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 aus, wodurch die Entladungsregelschaltung 182 die Entladungsregelung für die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 durch Spannungsregelung startet (S41, siehe 9, die später noch beschrieben wird). Es ist anzumerken, dass wie in der vorstehenden Ausführungsform 1, im Falle eines Stromausfalls, da keine Energie aus dem Stromsystem 3 zugeführt wird, die Busspannung nicht durch die DC/AC-Umwandlungsschaltung 21 geregelt werden kann. Deshalb wird die Busspannung im Grunde durch die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 geregelt. Speziell erfasst die Entladungsregelschaltung 182 den Wert der durch das Voltmeter 19 gemessenen Busspannung und führt die Regelung so durch, dass der Messwert zur ersten Regelzielspannung wird, bei der es sich um einen vorbestimmten Busspannungszielwert handelt.
Wenn der Wert der durch das Voltmeter 19 gemessenen Busspannung durch Regeln der zweiten DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 durch den zweiten Regelabschnitt 18 zur ersten Regelzielspannung wurde, meldet dies der zweite Regelabschnitt 18 an den dritten Regelabschnitt 22. Nachdem er die Meldung erhalten hat, aktiviert der dritte Regelabschnitt 22 die DC/AC-Umwandlungsschaltung 21 durch Spannungsregelung. Speziell wird eine Referenzsinuswelle (beispielsweise 60 Hz) als Referenz im dritten Regelabschnitt 22 generiert, und die DC/AC-Umwandlungsschaltung 21 wird so geregelt, dass eine aus dem Voltmeter 23 ausgegebene Spannungswellenform zur selben Sinuswelle wie die Referenzsinuswelle wird. Wenn eine Energiezufuhr aus der DC/AC-Umwandlungsschaltung 21 gestartet wurde, wird die Last 4 wie etwa ein Kühlschrank, eine Beleuchtung oder ein Fernseher in einem Haus aktiviert und beginnt, Energie zu verbrauchen.
Wenn die Zufuhr von Energie aus der DC/AC-Umwandlungsschaltung 21 zur Last 4 gestartet wurde, instruiert der dritte Regelabschnitt 22 den ersten Regelabschnitt 14, eine Energieerzeugung aus dem Solarpanel 1 zu starten. Im Folgenden wird die Regelung für das Solarpanel 1 durch die Energieumwandlungsvorrichtung 10 im Falle eines Stromausfalls mit Bezug auf 8 beschrieben. Bei 8 handelt es sich um einen Regelablauf des ersten Regelabschnitts 14 im Falle eines Stromausfalls.
Die Energieerzeugungsstartinstruktion vom dritten Regelabschnitt 22 für das Solarpanel 1 geht bei der ersten Regelschaltung 144 im ersten Regelabschnitt 14 ein. Nachdem sie die Energieerzeugungsstartinstruktion erhalten hat, bestätigt die erste Regelschaltung 144 auf Grundlage eines vom Voltmeter 11, das die Solarpanel-Spannung misst, ermittelten Messwerts die Solarpanel-Spannung (S21). Wenn die Solarpanel-Spannung kleiner ist als der vorbestimmte Wert, bestimmt die erste Regelschaltung 144, dass keine Energieerzeugung durch das Solarpanel 1 erfolgen kann, und wartet, bis die Panel-Spannung zum vorbestimmten Wert wird. Wenn die Panel-Spannung des Solarpanels 1 gleich dem vorbestimmten oder größer als der vorbestimmte Wert ist, instruiert die erste Regelschaltung 144 die Spannungsregelschaltung 142, die Spannungsregelung für das Solarpanel 1 zu starten, wodurch die Energieerzeugung des Solarpanels 1 durch die Spannungsregelung beginnt (S22). Dabei instruiert die erste Regelschaltung 144 auch die Wahlschaltung 143, einen Ausgang der Spannungsregelschaltung 142 zu wählen. Die Verarbeitung ab dem Auftreten des Stromausfalls im Stromsystem 3 bis zum Schritt S22 ist im Grunde dieselbe wie in der vorstehenden Ausführungsform 1. Der folgende Betrieb unterscheidet sich teilweise von demjenigen in der vorstehenden Ausführungsform 1.
Hier wird in der vorliegenden Ausführungsform 2 in einem Normalbetrieb in der MPPT-Regelungsbetriebsart für das Solarpanel 1 eine Panel-Spannung Vmax am maximalen Leistungspunkt des Solarpanels 1 gemessen und gespeichert. Anzumerken ist, dass als die zu messende Panel-Spannung Vmax die durchschnittliche Spannung wenn das Solarpanel 1 Energie erzeugt, die gleich einem oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, die durchschnittliche Spannung zu jedem Zeitpunkt über mehrere Tage o. dgl. gespeichert wird.
Dann regelt die Spannungsregelschaltung 142 wie in der vorstehenden Ausführungsform 1, nachdem sie die Spannungsregelungsbetriebsartstartinstruktion aus der ersten Regelschaltung 144 erhalten hat, das Solarpanel 1 durch die Spannungsregelungsbetriebsart, und regelt die erste DC/DC-Umwandlungsschaltung 13 so, dass die Busspannung zur zweiten Regelzielspannung wird. Dabei wird in der vorliegenden Ausführungsform 2 die Panel-Spannung des Solarpanels 1 in der Spannungsregelungsbetriebsart innerhalb eines Spannungsregelungsbereichs geregelt und eine Panel-Spannung Vmin wird gemessen, bei der Energie beginnt, aus dem Solarpanel 1 zugeführt zu werden. Es ist anzumerken, dass die Panel-Spannung Vmin in der Spannungsregelungsbetriebsart an zwei oder mehr Punkten aus der Panel-Spannung und der erzeugten Energie berechnet werden kann. Es ist anzumerken, dass wie in der vorstehenden Ausführungsform 1 die zweite Regelzielspannung, bei der es sich um den Busspannungszielwert in der Spannungsregelungsbetriebsart für das Solarpanel 1 handelt, größer angesetzt wird als die erste Regelzielspannung, bei der es sich um den Busspannungszielwert in der Spannungsregelung für die Speicherbatterie 2 handelt. Somit wird wie in der Ausführungsform 1 bevorzugt die Energieerzeugung durch das Solarpanel 1 verwendet, wodurch ein Entladen aus der Speicherbatterie 2 unterbunden werden kann.
Wenn die Spannungsregelung für das Solarpanel 1 im Schritt S22 gestartet wurde, bestätigt die erste Regelschaltung 144, ob eine Ladungsregelung für die Speicherbatterie 2 durchgeführt wird oder nicht (S81). Es ist anzumerken, dass es sich bei der Ladungs-/Entladungsregelinformation über die Speicherbatterie 2 beispielsweise um einen aus dem zweiten Regelabschnitt 18 an die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 ausgegebenen Regelinstruktionswert handelt. Alternativ kann es sich bei der Ladungs-/Entladungsregelinformation beispielsweise um eine Ladungsenergie oder Entladungsenergie der Speicherbatterie 2 handeln, die aus einem Messwert berechnet ist, der durch das Voltmeter 15, das die Batteriespannung der Speicherbatterie 2 misst, oder das Amperemeter 16 ermittelt wird, das den Ladungs-/Entladungsstrom der Speicherbatterie 2 misst. Wenn die Speicherbatterie 2 im Schritt S81 durch Ladungsregelung arbeitet, gibt die erste Regelschaltung 144 eine Steuerinstruktion an die MPPT-Regelung 141 aus und schaltet die Regelung für das Solarpanel 1 auf die MPPT-Regelungsbetriebsart um (S83). Dabei instruiert die erste Regelschaltung 144 auch die Wahlschaltung 143, einen aus der MPPT-Regelschaltung 141 ausgegebenen Steuerinstruktionswert zu wählen. Im Falle einer Ladungsregelung für die Speicherbatterie 2 kann durch das Solarpanel 1 erzeugte überschüssige Energie, die von der Last 4 nicht verbraucht werden kann, zum Laden der Speicherbatterie 2 verwendet werden. Deshalb wird die Regelungsbetriebsart für das Solapanel 1 auf die MPPT-Regelungsbetriebsart umgeschaltet, wodurch erzeugte Energie des Solarpanels 1 maximal genutzt werden kann, und überschüssige Energie, die von der Last 4 nicht verbraucht werden kann, zum Laden der Speicherbatterie 2 verwendet werden kann. Deshalb kann eine Energieversorgungsbalance insgesamt aufrechterhalten und der Last 4 stabil Energie zugeführt werden.
Wenn die Entladungsregelung für die Speicherbatterie 2 im Schritt S81 durchgeführt wird, bestätigt die erste Regelschaltung 144, ob die Entladungsenergie aus der Speicherbatterie 2 gleich einem vorbestimmten oder größer als ein vorbestimmter Wert ist oder nicht. Dann geht der Prozess, wenn die Entladungsenergie gleich dem vorbestimmten oder größer als der vorbestimmte Wert ist, zum Schritt S83 weiter, und die erste Regelschaltung 144 gibt eine Steuerinstruktion an die MPPT-Regelschaltung 141 aus und schaltet die Regelung für das Solarpanel 1 auf die MPPT-Regelungsbetriebsart um. Dabei instruiert die erste Regelschaltung 144 auch die Wahlschaltung 143, einen aus der MPPT-Regelschaltung 141 ausgegebenen Steuerinstruktionswert zu wählen. Hier wird, wenn Entladungsenergie, die gleich dem vorbestimmten oder größer als der vorbestimmte Wert ist, aus der Speicherbatterie 2 zugeführt wird, festgestellt, dass durch das Solarpanel 1 in der Spannungsregelungsbetriebsart erzeugte Energie auf die untere Grenzspannung des in 4 gezeigten Spannungsregelbereichs geregelt wird. Dies bedeutet, dass, auch wenn das Solarpanel 1 in der Lage ist, mehr Energie zu erzeugen, die erzeugte Energie wegen des begrenzten Spannungsregelbereichs nicht ausreichend abgeleitet werden kann. Deshalb wird in Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung die Regelungsbetriebsart für das Solarpanel 1 von der Spannungsregelungsbetriebsart auf die MPPT-Regelungsbetriebsart umgeschaltet, wodurch erzeugte Energie des Solarpanels 1 erhöht und effektiv genutzt wird.
Wenn die Entladungsenergie aus der Speicherbatterie 2 im Schritt S82 kleiner ist als der vorbestimmte Wert, bestätigt die erste Regelschaltung 144, ob die Busspannung gleich einem fünften oder größer als ein fünfter Schwellenwert ist oder nicht (S84).
Bei dem fünften Schwellenwert handelt es sich um denselben Wert wie dem zweiten Schwellenwert in der vorstehenden Ausführungsform 1, und er wird vorab größer angesetzt als die zweite Regelzielspannung, bei der es sich um den Busspannungszielwert in der Spannungsregelungsbetriebsart für das Solarpanel 1 handelt. Wenn als Ergebnis der Bestimmung die Busspannung kleiner ist als der fünfte Schwellenwert, wird bestimmt, dass die Balance zwischen der durch das Solarpanel 1 erzeugten Energie und der durch die Last 4 einschließlich der Speicherbatterie 2 verbrauchten Energie aufrechterhalten wird, und die vorherige Regelung wird fortgesetzt (S85). Im Fall der Ladungsregelung wird die Speicherbatterie 2 als Last erachtet, und im Falle der Entladungsregelung wird die Speicherbatterie 2 als Energieversorgungsquelle erachtet, und somit wird bestimmt, dass die Energiebalance insgesamt aufrechterhalten wird, und die vorherige Regelung wird fortgesetzt.
Wenn die Busspannung im Schritt S84 gleich dem fünften oder größer als der fünfte Schwellenwert ist, gibt die erste Regelschaltung 144 eine Steuerinstruktion an die Spannungsregelschaltung 142 aus, die Regelung für das Solarpanel 1 auf die Spannungsregelungsbetriebsart umzuschalten (S86). Dies beruht wie in der Ausführungsform 1 auf dem folgenden Grund. In dem Fall, in dem die Busspannung größer ist als der fünfte Schwellenwert, wird, da die durch das Solarpanel 1 erzeugte Energie größer ist als die durch die Last 4 verbrauchte Energie, überschüssige Energie erzeugt. Im Falle eines Stromausfalls kann die überschüssige Energie nicht zum Stromsystem 3 rückgekoppelt werden, und deshalb lädt die überschüssige Energie einen (nicht gezeigten) Kondensator, der die Busspannung verwaltet, wodurch die Busspannung zunimmt. Wenn in diesem Zustand aus dem Solarpanel 1 erzeugte Energie weiterhin durch die MPPT-Regelung mit hoher Energieerzeugungseffizienz zugeführt wird, nimmt die Busspannung weiter zu, so dass die Energieumwandlungsvorrichtung 10 ihren Betrieb aufgrund von Überspannung schließlich aufgeben könnte. Außerdem ist es denkbar, dass die Busspannung die tolerable Spannung von angebrachten Bauteilen überschreitet und die Bauteile zu Bruch gehen. Deshalb wird auch in der vorliegenden Ausführungsform 2 die Regelungsbetriebsart für das Solarpanel 1 auf die Spannungsregelungsbetriebsart umgeschaltet, wodurch eine Erzeugung überschüssiger Energie unterbunden werden kann.
Andererseits wird die Regelung für die Speicherbatterie 2 in der Energieumwandlungsvorrichtung 10 im Falle eines Stromausfalls mit Bezug auf 9 bis 11 beschrieben. Bei 9 handelt es sich um einen Regelablauf des zweiten Regelabschnitts 18 im Falle eines Stromausfalls, und bei 10 um einen Regelablauf zur Erläuterung einer Regelung einer Solarenergieerzeugungsüberschussenergieschätzung durch den zweiten Regelabschnitt 18. Bei 11 handelt es sich um ein Erläuterungsschema zur Erläuterung des Regelablaufs einer Solarenergieerzeugungsüberschussenergieschätzung, und es zeigt eine Energie-/Spannungskennlinie des Solarpanels 1.
In 11 ist A ein Punkt, an dem Spannung (Vmax) am Maximalleistungspunkt in einer Normalbetriebsart gemessen wird, B ist ein Punkt, an dem die vorliegende Spannung (Vnow) und die vorliegende erzeugte Energie (Pnow) gemessen werden, C ist ein Maximalerzeugungsenergieschätzwert (Pmax), der auf linearer Annäherung beruht, und D ist ein Punkt, an dem Spannung (Vmin), mit der Energie zugeführt zu werden beginnt, am Start des Selbsterhaltungsbetriebs gemessen wird.
Wenn ein Stromausfall aufgetreten ist und die zweite Regelschaltung 184 des zweiten Regelabschnitts 18 eine Entladungsinstruktion aus dem dritten Regelabschnitt 22 erhalten hat, gibt die zweite Regelschaltung 184 eine Instruktion an die Entladungsregelschaltung 182 aus, wodurch die Entladungsregelung für die Speicherbatterie 2 durch Spannungsregelung gestartet wird (S41). Dabei instruiert die zweite Regelschaltung 184 auch die Wahlschaltung 183, einen Ausgang aus der Entladungsregelschaltung 182 zu wählen. Wenn die Entladungsregelung für die Speicherbatterie 2 im Schritt S41 gestartet wurde, schätzt die zweite Regelschaltung 184 überschüssige Energie, die durch das Solarpanel 1 erzeugt werden kann (S42).
Im Folgenden wird ein Schätzverfahren für die überschüssige Energie im Detail beschrieben. Wenn die Schätzung überschüssiger Energie des Solarpanels 1 gestartet wurde, bestätigt die zweite Regelschaltung 184, ob die Speicherbatterie 2 geladen wird oder nicht (S61). Wenn die Speicherbatterie 2 geladen wird, wird die gesamte überschüssige Energie zum Laden der Speicherbatterie 2 zugeführt, und deshalb ist die überschüssige Energie gleich der Ladungsenergie. Deshalb wird ein Schätzwert für die überschüssige Energie mit der Ladungsenergie angesetzt (S62). Wenn die Speicherbatterie 2 im Schritt S61 nicht geladen wird, bestätigt die zweite Regelschaltung 184, ob das Solarpanel 1 durch die MPPT-Regelungsbetriebsart geregelt wird oder nicht (S63). Wenn das Solarpanel 1 im Schritt S63 durch die MPPT-Regelungsbetriebsart geregelt wird, wird ein Schätzwert für überschüssige Energie mit 0 angesetzt (S64) und die Solarenergierzeugungsüberschussenergieschätzung beendet.
Wenn das Solarpanel 1 im Schritt S63 durch die Spannungsregelungsbetriebsart geregelt wird, werden die aktuelle Panel-Spannung Vnow und die aktuelle erzeugte Energie Pnow des Solarpanels 1 erfasst (S65). Dann wird die maximale erzeugte Energie Pmax des Solarpanels 1 unter Verwendung der Panel-Spannung Vmax am maximalen Leistungspunkt des Solarpanels 1, die in der MPPT-Regelung für das Solarpanel 1 in einem Normalbetrieb erfasst wurde, und die Panel-Spannung Vmin geschätzt, mit der Energie aus dem Solarpanel 1 zugeführt zu werden beginnt, die in der Spannungsregelungsbetriebsart für das Solarpanel 1 zu Beginn eines Selbsterhaltungsbetriebs erfasst wird (S66). Anzumerken ist, dass in der vorliegenden Ausführungsform 2 Pmax durch lineare Annäherung berechnet wird. Speziell wird Pmax durch den folgenden Ausdruck berechnet. Pmax = (Vmin – Vmax)/(Vmin – Vnow) × Pnow
Anzumerken ist, dass, obwohl in der vorliegenden Ausführungsform 2 die Panel-Spannung Vmin, mit der Energie aus dem Solarpanel 1 zugeführt zu werden beginnt, zu Beginn des Selbsterhaltungsbetriebs erfasst wird, die Panel-Spannung Vmin beispielsweise auch in der Regelung für das Solarpanel 1 zum Beginn des Normalbetriebs erfasst werden kann.
Nachdem Pmax im Schritt S66 geschätzt wurde, wird Pnow (die aktuelle erzeugte Energie des Solarpanels 1) von Pmax (dem Maximalerzeugungsenergieschätzwert des Solarpanels 1) subtrahiert und der sich ergebende Wert als ein Schätzwert für überschüssige Energie verwendet (S67). Somit ist die Schätzung überschüssiger Energie, die durch das Solarpanel 1 erzeugt werden kann, beendet.
Nachdem überschüssige, durch das Solarpanel 1 erzeugte Energie im Schritt S42 geschätzt wurde, bestätigt die zweite Regelschaltung 184, ob der Schätzwert überschüssiger Energie, der berechnet wurde, gleich einem vorbestimmten oder größer als ein vorbestimmter Wert ist oder nicht (S43). Wenn der Schätzwert überschüssiger Energie kleiner ist als der vorbestimmte Wert, instruiert die zweite Regelschaltung 184 die Entladungsregelschaltung 182, die Entladungsregelung für die Speicherbatterie 2 durch Spannungsregelung über die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 zu starten (S44). Dabei instruiert die zweite Regelschaltung 184 auch die Wahlschaltung 183, einen Ausgang der Entladungsregelschaltung 182 zu wählen.
Wenn der Schätzwert überschüssiger Energie im Schritt S43 gleich dem oder größer als der vorbestimmte Wert ist, bestätigt die zweite Regelschaltung 184, ob die Speicherbatterie 2 geladen werden kann oder nicht (S45). Wenn sich die Speicherbatterie 2 in einem vollen Ladezustand befindet und deshalb nicht geladen werden kann, geht der Prozess zum Schritt S44 weiter, um eine Entladungsregelung für die Speicherbatterie 2 durchzuführen (S44). Wenn die Speicherbatterie 2 geladen werden kann, gibt die zweite Regelschaltung 184 eine Ladeinstruktion an die Ladungsregelschaltung 181 aus, die Ladungsregelung für die Speicherbatterie 2 durch Spannungsregelung über die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 zu starten (S46). Dabei instruiert die zweite Regelschaltung 184 auch die Wahlschaltung 183, einen Ausgang der Ladungsregelschaltung 181 zu wählen.
Der vorbestimmte Wert, der im Schritt S43 mit dem Schätzwert überschüssiger Energie verglichen werden soll, wird mit einem Wert angesetzt, der eine Bestimmung zulässt, dass die überschüssige Energie aus dem Solarpanel 1 ausreicht. Wenn beispielsweise wie auch in der vorstehenden Ausführungsform 1 beschrieben in dem Fall, in dem beispielsweise ein Lithiumionenbatterie als Speicherbatterie 2 verwendet wird, eine Umschaltung zwischen Laden und Entladen wiederholt wird, wird die Speicherbatterie 2 verschlissen und die Batterielebensdauer verkürzt. Deshalb wird der vorbestimmte Wert, der mit dem Schätzwert überschüssiger Energie verglichen werden soll, wie vorstehend beschrieben angesetzt, und eine Regelung erfolgt so, dass die Speicherbatterie 2 erst dann geladen wird, wenn die durch das Solarpanel 1 erzeugte Energie einen ausreichenden Spielraum hat, wodurch verhindert wird, dass die Ladungs-/Entladungsregelung für die Speicherbatterie 2 durch eine extrem kleine Veränderung bei der durch die Last 4 verbrauchten Energie umgeschaltet wird.
Deshalb wird eine Wirkung bereitgestellt, dass der Last 4 stabil Energie zugeführt werden kann, ohne der Speicherbatterie 2 unnötigen Schaden zuzufügen.
Es ist anzumerken, dass der Grund, warum in der vorliegenden Ausführungsform 2 die Schätzung überschüssiger Energie nicht nur anhand des aktuellen Panel-Spannungswerts des Solarpanels 1 durchgeführt wird, folgender ist. Wie in 11 gezeigt ist, schwankt die maximale erzeugte Energie des Solarpanels 1 stark durch Faktoren wie etwa den Sonneneinstrahlungsbetrag oder die Temperatur des Solarpanels 1. Deshalb kann, wenn die Schätzung überschüssiger Energie für das Solarpanel 1 nur anhand der aktuellen Panel-Spannung des Solarpanels 1 durchgeführt wird, der Schätzwert der maximalen erzeugten Energie durch Faktoren wie etwa den Sonneneinstrahlungsbetrag oder die Temperatur stark in Abweichung geraten. Wenn die Ladungs-/Entladungsregelung für die Speicherbatterie 2 auf Grundlage des stark abweichenden Schätzwerts umgeschaltet wird, könnte die Regelung für die Speicherbatterie 2 in dem Zustand auf Ladungsregelung umgeschaltet werden, in dem tatsächlich fast keine überschüssige Energie vorhanden ist. Dann wird es notwendig, die Ladungs-/Entladungsregelung gerade einmal durch eine leichte Veränderung bei der durch die Last 4 verbrauchten Energie umzuschalten. Zusätzlich ist, wenn die Regelung für die Speicherbatterie 2 in dem Zustand auf Ladungsregelung umgeschaltet wird, in dem tatsächlich fast keine überschüssige Energie vorhanden ist, wenn die durch die Last 4 verbrauchte Energie plötzlich zugenommen hat, die Energieversorgungsmenge aus der Energieumwandlungsvorrichtung 10 für die Last 4 unzureichend, und deshalb tritt ein Problem auf, dass beispielsweise ein Gerät nicht aktiviert werden oder die Energieumwandlungsvorrichtung 10 die plötzliche Veränderung im Energieverbrauch nicht nachvollziehen kann und deshalb stoppt. Deshalb wird es durch Schätzen überschüssiger Energie des Solarpanels 1 wie in der vorliegenden Ausführungsform 2 beschrieben möglich, überschüssige Energie genau zu schätzen und eine angemessene Umschaltung der Ladungs-/Entladungsregelung für die Speicherbatterie 2 durchzuführen.
Ausführungsform 3
Als Nächstes wird eine Energieumwandlungsvorrichtung nach Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bei der Energieumwandlungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform 3 sind die Regelalgorithmen des ersten Regelabschnitts 14 und des zweiten Regelabschnitts 18 in dem Fall, in dem sich das Stromsystem 3 in einem Stromausfallzustand befindet, im Vergleich zur vorstehenden Ausführungsform 1 oder 2 teilweise anders. Die Schaltungsauslegung der Energieumwandlungsvorrichtung ist dieselbe wie in der vorstehenden Ausführungsform 1. Deshalb werden dieselben Bezugszeichen zugeteilt und deren ausführliche Beschreibung wird weggelassen.
Die Auslegung der Energieumwandlungsvorrichtung 10, die Auslegung des ersten Regelabschnitts 14 und die Auslegung des zweiten Regelabschnitts 18 werden mit Bezug auf 12, 13 bzw. 14 beschrieben.
In 12 und 13, die einen Regelablauf des ersten Regelabschnitts 14 in einem gestoppten Zustand zeigen, sind Verarbeitungsschritten dieselben Schrittnummern zugeteilt, die denjenigen in 5 und 8 entsprechen, welche die entsprechenden Regelabläufe der Ausführungsformen 1 und 2 zeigen. Zusätzlich sind in 14, die einen Regelablauf des zweiten Regelabschnitts 18 in einem gestoppten Zustand zeigt, Verarbeitungsschritten dieselben Schrittnummern zugeteilt, die denjenigen in 6 entsprechen, die den entsprechenden Regelablauf der Ausführungsform 1 zeigt.
12 und 13 erläutern ein Ablaufschema durch ihre beiden Zeichnungen. 15 und 16 erläutern eine Reihe von Arbeitsabläufen durch ihre beiden Zeichnungen.
Es ist anzumerken, dass 15(a) eine Umschaltzeitvorgabe der Betriebsart (Laden oder Entladen) für die Speicherbatterie 2 zeigt, 15(b) eine Umschaltzeitvorgabe der Betriebsart (MPPT-Regelung oder Spannungsregelung) für das Solarpanel 1 zeigt, und 15(c) eine zeitliche Veränderung bei der DC-Busspannung zeigt. 16(a) zeigt zeitliche Veränderungen bei der erzeugten Energie des Solarpanels 1 und der durch die Last 4 verbrauchten Energie, und 16(b) zeigt eine zeitliche Veränderung bei der Ladungs-/Entladungsenergie der Speicherbatterie 2.
Im Folgenden wird der detaillierte Betrieb im Falle eines Stromausfalls in der vorliegenden Ausführungsform 3 beschrieben.
In Ausführungsform 3 wird speziell ein Regelungsverfahren zum Reduzieren eines Nachstellverhaltens (eines Verhaltens, bei dem die Spannungsregelungsbetriebsart und die MPPT-Regelungsbetriebsart in kurzen Abständen abwechselnd umgeschaltet werden) beschrieben, das entsteht, wenn die Regelungsbetriebsart von der Spannungsregelungsbetriebsart durch den ersten Regelabschnitt 14 auf die MPPT-Regelungsbetriebsart umgeschaltet wird.
Wie in Ausführungsform 2, wird, wenn ein Stromausfall des Stromsystems 3 erfasst wird, beispielsweise automatisch ein Schalter o. dgl. (nicht gezeigt), der zwischen dem Stromsystem 3 und der Energieumwandlungsvorrichtung 10 und der Last 4 in einem Haus vorgesehen ist, ausgeschaltet, wodurch die Verbindung zwischen dem Stromsystem 3 und der Energieumwandlungsvorrichtung 10 und der Last 4 in einem Haus unterbrochen ist. Nachdem die Unterbrechung zwischen dem Stromsystem 3 und der Energieumwandlungsvorrichtung 10 und der Last 4 in einem Haus festgestellt wurde, instruiert der dritte Regelabschnitt 22 den zweiten Regelabschnitt 18, die Entladungsregelung für die Speicherbatterie 2 zu starten.
Indem Ladungs-/Entladungsenergie der Speicherbatterie 2 verwendet wird, die aus Messwerten des Voltmeters 15 und des Amperemeters 16 berechnet ist, wird eine Regelung zum Unterbinden des Nachstellverhaltens zwischen der Spannungsregelungsbetriebsart und der MPPT-Regelungsbetriebsart durchgeführt.
Es ist anzumerken, dass das Voltmeter 15 und das Amperemeter 16 einem Energiemessabschnitt zum Messen der Ladungs-/Entladungsenergie des Energieakkumulierungsabschnitts der vorliegenden Erfindung entsprechen.
Im Folgenden wird die Regelung für die Speicherbatterie 2 in der Energieumwandlungsvorrichtung 10 im Falle eines Stromausfalls mit Bezug auf 14 beschrieben.
Die Entladungsinstruktion aus dem dritten Regelabschnitt 22 an den zweiten Regelabschnitt 18 geht bei der zweiten Regelschaltung 184 im zweiten Regelabschnitt 18 ein, und die zweite Regelschaltung 184 bestätigt, ob eine Entladung aus der Speicherbatterie 2 möglich ist oder nicht, und die zulässige Entladungsenergiemenge. Wenn eine Entladung aus der Speicherbatterie 2 möglich ist, gibt die zweite Regelschaltung 184 eine Instruktion an die Entladungsregelschaltung 182 aus, die Entladung durch Selbsterhaltungsbetrieb zu starten. Dabei instruiert die zweite Regelschaltung 184 auch die Wahlschaltung 183, einen Ausgang der Entladungsregelschaltung 182 zu wählen. Nachdem sie die Instruktion zum Starten der Entladung durch Selbsterhaltungsbetrieb aus der zweiten Regelschaltung 184 erhalten hat, gibt die Entladungsregelschaltung 182 eine Steuerinstruktion an die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 aus, und die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 startet die Entladungsregelung durch Spannungsregelung (S11 in 14).
Es ist anzumerken, dass wie in der vorstehenden Ausführungsform 2 im Falle eines Stromausfalls, da keine Energie aus dem Stromsystem 3 zugeführt wird, die Busspannung nicht durch die DC/AC-Umwandlungsschaltung 21 geregelt werden kann. Deshalb wird die Busspannung grundsätzlich durch die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 geregelt. Speziell erfasst die Entladungsregelschaltung 182 den Wert der durch das Voltmeter 19 gemessenen Busspannung und führt die Regelung so durch, dass der Messwert zur ersten Regelzielspannung wird, bei der es sich um einen vorbestimmten Busspannungszielwert handelt.
Wenn der Wert der durch das Voltmeter 19 gemessenen Busspannung durch Regelung der zweiten DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 zur ersten Regelzielspannung wurde, meldet dies der zweite Regelabschnitt 18 dem dritten Regelabschnitt 22. Nachdem er die Meldung erhalten hat, aktiviert der dritte Regelabschnitt 22 die DC/AC-Umwandlungsschaltung 21 durch Spannungsregelung.
Speziell wird eine Referenzsinuswelle (beispielsweise AC 200 V, 60 Hz) als Referenz im dritten Regelabschnitt 22 generiert, und die DC/AC-Umwandlungsschaltung 21 wird so geregelt, dass die aus dem Voltmeter 23 ausgegebene Spannungswellenform zur selben Sinuswelle wie die Referenzsinuswelle wird. Wenn eine Energiezufuhr aus der DC/AC-Umwandlungsschaltung 21 gestartet wurde, wird die Last 4 wie etwa ein Kühlschrank, eine Beleuchtung oder ein Fernseher in einem Haus aktiviert und beginnt, Energie zu verbrauchen.
Wenn die Energiezufuhr von der DC/AC-Umwandlungsschaltung 21 zur Last 4 gestartet wurde, instruiert der dritte Regelabschnitt 22 den ersten Regelabschnitt 14, eine Energieerzeugung aus dem Solarpanel 1 zu starten.
Im Folgenden wird die Regelung für das Solarpanel 1 durch die Energieumwandlungsvorrichtung 10 in Falle eines Stromausfalls mit Bezug auf 12 und 13 beschrieben. Bei 12 und 13 handelt es sich um Regelabläufe des ersten Regelabschnitts 14 im Falle eines Stromausfalls.
Die Energieerzeugungsstartinstruktion vom dritten Regelabschnitt 22 für das Solarpanel 1 geht bei der ersten Regelschaltung 144 im ersten Regelabschnitt 14 ein. Nachdem sie die Energieerzeugungsstartinstruktion erhalten hat, bestätigt die erste Regelschaltung 144 die Solarpanel-Spannung auf Grundlage eines der aus dem Voltmeter 11, das die Solarpanel-Spannung misst, erhaltenen Messwerts (S21 in 12 und 13).
Wenn die Solarpanel-Spannung kleiner ist als der vorbestimmte Wert, bestimmt die erste Regelschaltung 144 im Schritt S117, dass die Energieerzeugung durch das Solarpanel 1 nicht erfolgen kann und wartet, bis die Solarpanel-Spannung zum vorbestimmten Wert wird. Es ist anzumerken, dass, wenn das Solarpanel 1 geregelt wird, die Regelung (Spannungsregelungsbetriebsart oder MPPT-Regelungsbetriebsart) für das Solarpanel 1 in S117 gestoppt wird.
Ist hingegen die Panel-Spannung des Solarpanels 1 gleich dem vorbestimmten oder größer als der vorbestimmte Wert, instruiert die erste Regelschaltung 144 die Spannungsregelschaltung 142, die Regelung des Solarpanels 1 durch die Spannungsregelungsbetriebsart zu starten, wodurch das Solarpanel 1 Energie durch Spannungsregelung zu erzeugen beginnt (S22 in 12 und 13). Dabei instruiert die erste Regelschaltung 144 auch die Wahlschaltung 143, einen Ausgang der Spannungsregelschaltung 142 zu wählen.
Es ist anzumerken, dass, wenn die Regelung für das Solarpanel 1 bereits gestartet wurde, die Regelung für das Solarpanel 1 fortgesetzt wird. Die Verarbeitung ab dem Auftreten des Stromausfalls im Stromsystem 3 bis zum Schritt S22 ist im Grunde dieselbe wie in der vorstehenden Ausführungsform 1 oder 2. Der folgende Betrieb unterscheidet sich teilweise von demjenigen in der vorstehenden Ausführungsform 1 oder 2.
Dann regelt, wie in der vorstehenden Ausführungsform 1, nachdem sie die Spannungsregelungsbetriebsartstartinstruktion aus der ersten Regelschaltung 144 erhalten hat, die Spannungsregelschaltung 142 das Solarpanel 1 durch die Spannungsregelungsbetriebsart und regelt die erste DC/DC-Umwandlungsschaltung 13 so, dass die Busspannung zur zweiten Regelzielspannung wird (einem Wert, der höher ist als der Regelspannungszielwert in der Regelung für die Speicherbatterie 2, siehe 15(c)). Somit wird wie in Ausführungsform 1 bevorzugt die Energieerzeugung durch das Solarpanel 1 verwendet, wodurch eine Entladung aus der Speicherbatterie 2 unterbunden werden kann. Wenn hier die durch die Last 4 in einem Haus verbrauchte Energie gering ist und durch das Solarpanel 1 erzeugte Energie ausreichend gewonnen wird, nimmt die DC-Busspannung des DC-Busses 25 während eines Zeitraums ab einem Zeitpunkt 0 bis zum Beginn eines Zeitraums A graduell zu, wie in 15(c) gezeigt ist.
Dann wird die Busspannung größer als der dritte Schwellenwert (S12 in 14). Wenn die Busspannung größer geworden ist als der dritte Schwellenwert, schaltet die zweite Regelschaltung 184 im zweiten Regelabschnitt 18 die Regelung für die Speicherbatterie 2 auf Ladungsregelung um. Speziell wird im Schritt S125 bestätigt, ob die aktuelle Regelungsbetriebsart für die Speicherbatterie 2 eine Ladebetriebsart ist oder nicht. Wenn es sich bei der aktuellen Regelungsbetriebsart um eine Ladebetriebsart handelt, wird die Ladebetriebsart fortgesetzt (S15).
Handelt es sich bei der aktuellen Regelungsbetriebsart um eine Entladebetriebsart, wird eine Stoppinstruktion an die Entladungsregelschaltung 182 ausgegeben, um erst einmal die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 zu stoppen (S126). Dann werden die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17, die Ladungsregelschaltung 181 und die Entladungsregelschaltung 182 instruiert, Register und verschiedene Arten von Variablen (Parametern) zu initialisieren (S127). Nachdem die Initialisierungsinstruktion abgeschlossen wurde, gibt die zweite Regelschaltung 184 eine Aktivierungsinstruktion an die Ladungsregelschaltung 181 aus und instruiert auch die Wahlschaltung 183, einen Ausgang der Ladungsregelschaltung 181 zu wählen (S128).
Es ist anzumerken, dass in der vorliegenden Ausführungsform 3 aufgrund des aus dem Amperemeter 16 ausgegebenen Stromwerts bestätigt wird, dass der Betrieb der zweiten DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 gestoppt wurde. Dann wird nach der Bestätigung, dass der Betrieb der zweiten DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 gestoppt wurde, die Regelungsbetriebsart umgeschaltet und die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 wieder aktiviert.
Wenn die Regelungsbetriebsart von der Entladungsregelungsbetriebsart auf die Ladungsregelungsbetriebsart umgeschaltet wird, fließt gleich nach dem Umschalten ein Stoßstrom zur Speicherbatterie 2. Dabei kann das Regelansprechen des Solarpanels 1 diesem nicht folgen, so dass die DC-Busspannung des DC-Busses 25 abrupt abfällt, wie am Beginn des Zeitraums A in 15(c) gezeigt ist. In der vorliegenden Ausführungsform 3 fällt die DC-Busspannung nicht auf den Spannungsregelzielwert der Speicherbatterie 2 ab, aber beispielsweise in einem Fall, in dem die Kapazität eines an den DC-Bus 25 angeschlossenen (nicht gezeigten) Kondensators zum Glätten der DC-Busspannung klein ist, kann die DC-Busspannung auf den Spannungsregelzielwert der Speicherbatterie 2 abfallen.
In der vorliegenden Ausführungsform 3 erholt sich die erst einmal abgefallene DC-Busspannung durch überschüssige Energie des Solarpanels 1 nach und nach auf die Zielspannung. Es ist anzumerken, dass es je nach der Ansprechleistung in der Spannungsregelung für die Speicherbatterie 2 selbst in dem Fall, in dem die gesamte überschüssige Energie zum Laden der Speicherbatterie 2 zugeführt wird, sein kann, dass sich der Spannungswert der DC-Busspannung nicht erholen und geradewegs auf den Spannungsregelzielwert der Speicherbatterie 2 abfallen kann.
Wenn die Speicherbatterie 2 auf die Ladungsregelungsbetriebsart umgeschaltet und das Laden mit überschüssiger Energie gestartet wurde, bestätigt die erste Regelschaltung 144 im ersten Regelabschnitt 14 in S101, ob sich die Speicherbatterie 2 in der Ladungsregelungsbetriebsart befindet oder nicht (siehe 12 und 13). Dann bestätigt, nachdem sie bestätigt hat, dass sich die Speicherbatterie 2 in der Ladungsregelungsbetriebsart befindet, die erste Regelschaltung 144 im ersten Regelabschnitt 14 in S103 die Ladungsenergie der Speicherbatterie 2.
Als Ergebnis der Bestätigung erfolgt, wenn die Ladungsenergie gleich einem elften oder größer als ein elfter vorbestimmter Wert ist, die anschließende Verarbeitung ab S104, wodurch zur MPPT-Regelungsbetriebsart übergegangen wird (die Einzelheiten werden später noch beschrieben). Ist hingegen die Ladungsenergie kleiner als der elfte vorbestimmte Wert, wird bestätigt, ob sich die Speicherbatterie 2 in der Ladungsregelungsbetriebsart befindet und die Ladungsenergie kleiner ist als ein zwölfter vorbestimmter Wert oder nicht (S105).
Wenn sich die Speicherbatterie 2 in der Ladungsregelungsbetriebsart befindet und die Ladungsenergie kleiner ist als der zwölfte vorbestimmte Wert, kann beispielsweise, wenn die durch die Last 4 in einem Haus verbrauchte Energie zugenommen hat (oder sich der Sonneneinstrahlungsbetrag verändert hat), die durch das Solarpanel 1 erzeugte Energie die durch die Last 4 in einem Haus verbrauchte Energie nicht ausreichend decken. In diesem Zustand kann die Energieumwandlungsvorrichtung 10, wenn sich die durch die Last 4 verbrauchte Energie verändert hat, dies nicht nachvollziehen, so dass die Energieumwandlungsvorrichtung 10 ihren Betrieb aufgeben könnte.
Um dies zu vermeiden, wird in der vorliegenden Ausführungsform 3 die Regelungsbetriebsart auf die Spannungsregelungsbetriebsart umgeschaltet, welche die erzeugte Energie des Solarpanels 1 regeln kann. Wie vorstehend beschrieben, nimmt durch das Solarpanel 1 erzeugte Energie dadurch ab, dass die Regelung für das Solarpanel 1 von der MPPT-Regelungsbetriebsart auf die Spannungsregelungsbetriebsart umgeschaltet wird. Als Ergebnis wird die Regelungsbetriebsart für die Speicherbatterie 2 von der Ladungsregelungsbetriebsart auf die Entladungsregelungsbetriebsart umgeschaltet. In der vorliegenden Ausführungsform 3 wird der zwölfte vorbestimmte Wert bestimmt, um die Regelungsbetriebsart für die Speicherbatterie 2 auf die Entladungsregelungsbetriebsart umschalten zu lassen.
Indem die Regelung so erfolgt, wird in dem Fall, in dem die Menge an überschüssiger Energie klein ist, die Regelungsbetriebsart für das Solarpanel 1 auf die Spannungsregelungsbetriebsart umgestellt, wodurch die Regelungsbetriebsart für die Speicherbatterie 2 konsequenter Weise auf die Entladungsregelungsbetriebsart umgestellt wird. Deshalb wird eine Wirkung bereitgestellt, dass stabil Energie zugeführt werden kann, auch wenn die durch die Last 4 verbrauchte Energie plötzlich zugenommen hat.
In dem Fall, dass die Regelung durch die MPPT-Regelungsbetriebsart fortgesetzt wird, ohne den vorstehenden Betrieb durchzuführen, kann, wenn die Energie der Last 4 abrupt zugenommen hat, die der Last 4 zuzuführende Energie durch die erzeugte Energie des Solarpanels 1 nicht gedeckt werden, und deshalb wird die Speicherbatterie 2 auf die Entladungsbetriebsart umgestellt. In dem Fall, in dem die Speicherbatterie 2 auf die Entladungsbetriebsart umgestellt wird, muss die Regelung für das Solarpanel 1 von der MPPT-Regelungsbetriebsart erst einmal auf die Spannungsregelungsbetriebsart umgeschaltet werden (der Grund wird später noch erklärt).
Wenn das Solarpanel 1 auf die Spannungsregelungsbetriebsart umgestellt wurde, nimmt erzeugte Energie des Solarpanels 1 weiter ab und der Last 4 in einem Haus zuzuführende Energie wird weiter unzureichend. Wenn das Solarpanel 1 auf die Spannungsregelungsbetriebsart umgestellt wurde, wurde die Speicherbatterie 2 in Übereinstimmung mit den in 14 in S122 bis S124 gezeigten Ablauf von der Ladungsregelungsbetriebsart auf die Entladungsregelungsbetriebsart umgestellt (die Einzelheiten des Umstellvorgangs werden später noch beschrieben).
Die Umstellung von der Ladungsregelungsbetriebsart auf die Entladungsregelungsbetriebsart der Speicherbatterie 2 braucht Zeit, weil die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 gestoppt und wieder aktiviert wird. In diesem Zeitraum kann der Last keine Energie für ein Defizit zugeführt werden, und deshalb tritt ein Problem auf, dass die Energieumwandlungsvorrichtung 10 oder ein Teil der Last ihren bzw. seinen Betrieb aufgibt.
Wenn sich die Speicherbatterie 2 in der Ladungsregelungsbetriebsart befindet und die Ladungsenergie in S105 in 12 und 13 kleiner ist als der zwölfte vorbestimmte Wert, bestätigt die erste Regelschaltung 144 im ersten Regelabschnitt 14 in S112, ob sich die aktuelle Zeit in einem Umstellungsmaskierungszeitraum zur Spannungsregelungsbetriebsart befindet oder nicht. Befindet sich die aktuelle Zeit in dem Umstellungsmaskierungszeitraum, bestätigt die erste Regelschaltung 144 mit dem ersten Regelabschnitt 14 in S113, ob die Ladungs-/Entladungsregelung für die Speicherbatterie 2 umgeschaltet werden soll oder nicht. Wenn die Ladungs-/Entladungsregelung nicht durchgeführt werden soll, oder wenn keine Umschaltung zwischen Laden und Entladen erfolgt, kehrt der Prozess zu S21 zurück, während die Regelung für das Solarpanel 1 als MPPT-Regelungsbetriebsart beibehalten wird.
Befindet sich die aktuelle Zeit in S112 hingegen nicht in dem Umstellungsmaskierungszeitraum zur Spannungsregelungsbetriebsart, oder wenn die Regelung zum Umschalten zwischen Laden und Entladen der Speicherbatterie 2 in S113 erfolgt, wird die Regelung für das Solarpanel 1 in S114 von der MPPT-Regelungsbetriebsart auf die Spannungsregelungsbetriebsart umgestellt. Beim Umstellen auf die Spannungsregelungsbetriebsart erfolgt, wie in 11 gezeigt, die Regelung für das Solarpanel 1 in der MPPT-Regelungsbetriebsart mit einer niedrigeren Spannung als dem Spannungsregelbereich in der Spannungsregelungsbetriebsart. Deshalb wird zu Beginn der Spannungsregelung die DC-Busspannung des DC-Busses so geregelt, dass sie die untere Grenzspannung des in 11 gezeigten Spannungsregelbereichs ist. Dann startet, wenn die Spannung des Solarpanels 1 zur unteren Grenzspannung geworden ist, die zweite Regelschaltung 184 die Regelung so, dass die DC-Busspannung zur zweiten Regelzielspannung wird. Es ist anzumerken, dass nach der Umstellung zur Spannungsregelungsbetriebsart in S114 die erste Regelschaltung 144 im ersten Regelabschnitt 14 einen dreizehnten vorbestimmten Wert, der später noch beschrieben wird, auf einen in der Spannungsregelungsbetriebsart verwendeten Wert abändert (S115), und dann der Prozess zu S21 zurückkehrt.
Ist hingegen in S103 die Ladungsenergie der Speicherbatterie 2 gleich dem elften vorbestimmten oder größer als der elfte vorbestimmte Wert (siehe 12 und 13), wird in S104 bestätigt, ob es sich bei der Regelungsbetriebsart für das Solarpanel 1 um die MPPT-Regelungsbetriebsart handelt oder nicht. Wenn es sich bei der Regelungsbetriebsart um die MPPT-Regelungsbetriebsart handelt, erfolgt die vorstehend beschriebene Verarbeitung in S105.
Wenn es sich bei der Regelungsbetriebsart nicht um die MPPT-Regelungsbetriebsart handelt, wird in der vorliegenden Ausführungsform 3 zum Umstellen auf die MPPT-Regelungsbetriebsart in S106 bestätigt, ob sich der Sonneneinstrahlungsbetrag abrupt verändert hat oder nicht. Wenn sich der Sonneneinstrahlungsbetrag abrupt verändert hat, ist es unmöglich, eine Regelung an einem optimalen Regelpunkt (einem Punkt, an dem die erzeugte Energie maximiert ist) durchzuführen, selbst wenn die Regelungsbetriebsart auf die MPPT-Regelungsbetriebsart umgestellt wird. Deshalb wird die Umstellung auf die MPPT-Regelungsbetriebsart nicht durchgeführt, bis sich die abrupte Veränderung beim Sonneneinstrahlungsbetrag stabilisiert hat, und der Betrieb wird in der Spannungsregelungsbetriebsart fortgesetzt (kehrt zu S21 zurück).
Wenn sich hingegen der Sonneneinstrahlungsbetrag nicht abrupt verändert hat, wird bestätigt, ob sich die durch eine Last 4 in einem Haus verbrauchte Energie abrupt verändert hat oder nicht (S107). Wenn sich die durch eine Last 4 in einem Haus verbrauchte Energie abrupt verändert hat, insbesondere, wenn der Energieverbrauch abrupt angestiegen ist, könnte es sein, dass die der Last 4 zuzuführende Energie durch die erzeugte Energie des Solarpanels 1 nicht gedeckt wird. In diesem Falle könnte je nach Ansprechleistung des Solarpanels 1 die Regelung die abrupte Veränderung bei der Last nicht nachvollziehen und deshalb die Speicherbatterie 2 von der Ladungsregelungsbetriebsart auf die Entladungsregelungsbetriebsart umgeschaltet werden.
Deshalb wird in dem Fall, in dem sich die durch eine Last 4 in einem Haus verbrauchte Energie abrupt verändert hat, die Regelungsbetriebsart nicht auf die MPPT-Regelungsbetriebsart umgestellt, bis sich die durch die Last 4 verbrauchte Energie stabilisiert hat, und der Betrieb wird in der Spannungsregelungsbetriebsart fortgesetzt (kehrt zu S21 zurück). Es ist anzumerken, dass in dem Fall, dass die Speicherbatterie 2 von der Ladungsregelungsbetriebsart auf die Entladungsregelungsbetriebsart oder von der Entladungsregelungsbetriebsart auf die Ladungsregelungsbetriebsart umgeschaltet wird, es notwendig ist, das Solarpanel 1 durch die Spannungsregelungsbetriebsart zu regeln (der Grund wird später noch beschrieben).
Wenn die durch die Last 4 verbrauchte Energie 4 sich in S107 nicht abrupt verändert hat (siehe 12 und 13), wird in S108 bestätigt, ob die aktuelle Zeit eine Zeitvorgabe zum Umstellen auf die MPPT-Regelungsbetriebsart ist oder nicht. Speziell wird bestätigt, ob sich eine aus der Energieumwandlungsvorrichtung 10 ausgegebene AC-Spannung nahe am Nulldurchgangspunkt ist oder nicht. Und zwar, weil die durch die Last 4 in einem Haus verbrauchte Energie fast „0” beträgt, wenn die AC-Spannung nahe einem Nulldurchgangspunkt ist.
Beispielweise ist, wenn die Regelungsbetriebsart bei einer AC-Spannungsspitze auf die MPPT-Regelungsbetriebsart umgestellt wurde, die durch die Last 4 in einem Haus verbrauchte Energie in diesem Moment am höchsten. Deshalb wird der Last 4 in einem Haus aus der Energieumwandlungsvorrichtung 10 große Energie zugeführt. Als Ergebnis nimmt die DC-Busspannung des DC-Busses 25 ab. Deshalb verändert sich, selbst wenn ein an die erste DC/DC-Umwandlungschaltung 13 ausgegebener Instruktionswert nicht verändert wird, die DC-Busspannung, so dass sich der Regelpunkt verschiebt. Dies dient als Störung zu Beginn der MPPT-Regelung und verlängert eine Zeit, die ab dem Start der MPPT-Regelung, bis der Regelpunkt den Maximalleistungspunkt erreicht, gebraucht wird.
Deshalb erfolgt in der vorliegenden Ausführungsform 3 die Umschaltung auf die MPPT-Regelungsbetriebsart in der Nähe eines Nulldurchgangspunkts der AC-Spannung. Wenn die AC-Spannung nicht nahe einem Nulldurchgangspunkt ist, wird die Regelungsbetriebsart nicht auf die MPPT-Regelungsbetriebsart umgestellt, sondern der Betrieb in der Spannungsregelungsbetriebsart fortgesetzt (kehrt zu S21 zurück).
Wenn in S108 ein Nulldurchgangspunkt der AC-Spannung erfasst wurde (siehe 12 und 13), gibt die erste Regelschaltung 144 im ersten Regelabschnitt 14 eine Stoppinstruktion an die Spannungsregelschaltung aus. Auch bestätigt die erste Regelschaltung 144, ob der vorherige Regelinstruktionswert in einer Richtung zum Erhöhen der DC-Busspannung oder in einer Richtung zum Senken der DC-Busspannung ausgegeben wird. Nachdem sie Information über den vorherigen Instruktionswert erfasst hat, gibt die erste Regelschaltung 144 eine Aktivierungsinstruktion aus und meldet der MPPT-Regelschaltung 141 die erfasste Instruktionswertinformation (S109). Dabei instruiert die erste Regelschaltung 144 auch die Wahlschaltung 143, einen Ausgang der MPPT-Regelschaltung 141 zu wählen.
Nachdem sie die Aktivierungsinstruktion erhalten hat, bestimmt die MPPT-Regelschaltung 141 die Richtung zum Verschieben des Instruktionswerts in der MPPT-Regelung auf Grundlage der aus der ersten Regelschaltung 144 eingegebenen Instruktionswertinformation und der zuvor gemessenen erzeugten Energie und der aktuellen erzeugten Energie des Solarpanels 1.
Unterdessen setzt die erste Regelschaltung 144 in S110 einen in ihr vorgesehenen (nicht gezeigten) Umstellungsmaskierungszähler, um eine Umstellung auf Spannungsregelung während eines bestimmten Zeitraums zu maskieren. Der Grund ist wie folgt.
Wenn die Regelungsbetriebsart, wie in 15(c) gezeigt, von der Spannungsregelungsbetriebsart auf die MPPT-Betriebsart umgestellt wurde, wird die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17, die die Speicherbatterie 2 ansteuert, zum Hauptabschnitt zum Regeln der DC-Busspannung des DC-Busses 25. Wie in einem Zeitraum B in 15(c) gezeigt ist, nimmt die DC-Busspannung zum Spannungsregelzielwert für die Speicherbatterie 2 hin ab. Dabei kann erzeugte Energie des Solarpanels 1 gleich nach der Umstellung auf die MPPT-Regelungsbetriebsart abnehmen (siehe eine Wellenform in 16(a) in durchgezogener Linie).
In Ausführungsform 3 ist der Fall gezeigt, in dem die erzeugte Energie gleich nach der Umstellung auf die MPPT-Regelungsbetriebsart abnimmt. Die findet aus dem folgenden Grund statt.
Wie in 15(c) gezeigt ist, verändert sich, da die DC-Busspannung abnimmt, die erzeugte Energie des Solarpanels 1 selbst im Falle eines unveränderten Instruktionswerts. Im Grunde nimmt die Spannung des Solarpanels 1 ab, und deshalb nimmt die erzeugte Energie zu. Dabei ist es ursprünglich notwendig, einen Instruktionswert in einer Richtung zum Senken der Spannung, wie in 11 gezeigt, gleich, nachdem die Regelung von der Spannungsregelung auf die MPPT-Regelung umgestellt wurde, auszugeben.
Jedoch gibt in dem Fall, in dem ein Instruktionswert der MPPT-Regelschaltung 141 in einer Richtung zum Erhöhen der Spannung des Solarpanels 1 bewegt wurde, die MPPT-Regelschaltung 141 bei der nächsten Regelung einen Instruktionswert zum weiteren Erhöhen der Spannung des Solarpanels 1 aus. Dies dient als Störung zum Beginn der MPPT-Regelung und ist ein Grund, warum die erzeugte Energie gleich nach der Umstellung auf die MPPT-Regelungsbetriebsart erst einmal abnimmt. Es ist anzumerken, dass eine unterbrochene Linie in 16(a) die durch die Last 4 verbrauchte Energie anzeigt.
Da die erzeugte Energie des Solarpanels 1 wie vorstehend beschrieben gleich nach der Umstellung auf die MPPT-Regelungsbetriebsart abnimmt, nimmt die Ladungsenergie zum Laden der Speicherbatterie 2 ab, wie sich im Zeitraum B in 16(b) zeigt. In der vorliegenden Ausführungsform 3 wird aus dem zuvor beschriebenen Grund auch in dem Fall, in dem sich die Speicherbatterie 2 in der Ladungsregelungsbetriebsart befindet, wenn die Ladungsenergie für die Speicherbatterie 2 kleiner ist als der zwölfte vorbestimmte Wert, die Regelung für das Solarpanel 1 auf die Spannungsregelungsbetriebsart umgestellt (siehe S105 in 12 und 13).
Jedoch kann, wie vorstehend beschrieben, die erzeugte Energie des Solarpanels 1 gleich nach dem Umstellen auf die MPPT-Regelungsbetriebsart vorübergehend abnehmen und deshalb die Ladungsenergie für die Speicherbatterie 2 kleiner als der zwölfte vorbestimmte Wert werden. Dabei wird, wenn die Regelung für das Solarpanel 1 von der MPPT-Regelungsbetriebsart auf die Spannungsregelungsbetriebsart umgestellt wird, die Speicherbatterie 2 wie vorstehend beschrieben auch auf die Entladungsregelungsbetriebsart umgestellt.
Dabei wird in dem Fall, in dem die durch die Last 4 verbrauchte Energie und der Sonneneinstrahlungsbetrag sich kaum verändert haben, wenn die Spannungsregelung für das Solarpanel 1 konvergiert hat, die DC-Busspannung des DC-Busses 25 größer als der dritte Schwellenwert, und die Speicherbatterie 2 wird wieder auf die Ladungsregelungsbetriebsart umgeschaltet (siehe S12 und S125 in 14). Dann wird die Regelung für das Solarpanel 1 wieder auf die MPPT-Regelungsbetriebsart umgeschaltet.
Wie vorstehend beschrieben, findet, wenn nicht ein vorbestimmter Zeitraum zum Sperren (Maskieren) der Umstellung des Solarpanels 1 auf die Spannungsregelungsbetriebsart vorgesehen ist, ein Nachstellen in der Regelung für die Speicherbatterie 2 und der Regelung für das Solarpanel 1 in der Energieumwandlungsvorrichtung 10 statt. Deshalb ist in der vorliegenden Ausführungsform 3 der vorbestimmte Zeitraum zum Sperren der Umstellung des Solarpanels 1 auf die Spannungsregelungsbetriebsart vorgesehen, wodurch das zuvor beschriebene Nachstellen in der Regelung unterbunden wird.
Nachdem der Umstellungsmaskierungszähler zum Umstellen auf die Spannungsregelung in S110 (12 und 13) gesetzt und aktiviert wurde, ändert die erste Regelschaltung 144 im ersten Regelabschnitt 14 den dreizehnten vorbestimmten Wert, der später noch beschrieben wird, auf den vorbestimmten Wert für die MPPT-Regelungsbetriebsart ab (S111).
Wenn in S103 (siehe 12 und 13) die Ladungsenergie kleiner ist als der elfte vorbestimmte Wert, bestätigt die erste Regelschaltung 144 im ersten Regelabschnitt 14 in S105, ob sich die Speicherbatterie 2 in der Ladungsbetriebsart befindet und die Ladungsenergie für die Speicherbatterie 2 kleiner ist als der zwölfte vorbestimmte Wert oder nicht. Als Ergebnis der Bestätigung kehrt der Prozess, wenn sich die Speicherbatterie 2 in der Entladungsbetriebsart befindet oder die Ladungsenergie gleich dem zwölften vorbestimmten oder größer als der zwölfte vorbestimmte Wert ist, zu S21 zurück, um die Regelung für das Solarpanel 1 fortzusetzen.
Befindet sich hingegen die Speicherbatterie 2 in der Ladungsbetriebsart und die Ladungsenergie ist kleiner als der zwölfte vorbestimmte Wert, wird in S112 bestätigt, ob die aktuelle Zeit in dem vorstehend beschriebenen Zeitraum zum Maskieren der Umstellung des Solarpanels 1 auf die Spannungsregelung liegt oder nicht. Als Ergebnis der Bestätigung bestätigt, wenn die aktuelle Zeit in dem Zeitraum zum Maskieren liegt, die erste Regelschaltung 144 im ersten Regelabschnitt 14, ob in S113 eine Umschaltung der Regelungsbetriebsart zwischen Laden und Entladen der Speicherbatterie 2 durchgeführt wird oder nicht.
Der Grund, warum eine Ladungs-/Entladungsregelungsumschaltung für die Speicherbatterie 2 in der Regelung für das Solarpanel 1 bestätigt wird, ist wie folgt. In der vorliegenden Ausführungsform 3 wird im Falle einer Umschaltung der Ladungs-/Entladungsregelungsbetriebsart für die Speicherbatterie 2 der Betrieb der zweiten DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 erst einmal gestoppt. Deshalb wird, wenn es sich bei der Regelungsbetriebsart für das Solarpanel 1 um die MPPT-Regelung handelt, die DC-Spannung des DC-Busses 25 während des Zeitraums nicht geregelt, in dem die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 gestoppt ist.
Wenn die DC-Spannung des DC-Busses 25 nicht geregelt wird, wird, wie in 17 gezeigt, der an den DC-Bus 25 angeschlossene (nicht gezeigte) Kondensator mit durch das Solarpanel 1 erzeugter Energie geladen, so dass die DC-Busspannung zunimmt. In 17 nimmt die DC-Busspannung von C auf D zu.
Andererseits wird in der ersten DC/DC-Umwandlungsschaltung 13 die Panel-Spannung des Solarpanels 1 auf Grundlage eines aus dem ersten Regelabschnitt 14 ausgegebenen Regelinstruktionswerts (schrittweisen Spannungserhöhungsverhältnisses) und der DC-Busspannung geregelt. Deshalb verschiebt sich, auch wenn der Regelinstruktionswert (das schrittweise Spannungserhöhungsverhältnis) nicht verändert wird, da die DC-Busspannung zunimmt, der Betriebspunkt (Regelpunkt) des Solarpanels 1 von einem Punkt A zu einem Punkt B.
Beispielweise ist in dem Fall, in dem die DC-Busspannung auf 350 V geregelt wird und die Betriebsspannung am Regelpunkt A 200 V beträgt, der Regelinstruktionswert 200/350 = 0,57.
Dann ist, wenn die DC-Busspannung aus dem vorstehenden Grund auf 400 V ansteigt, im Falle desselben Instruktionswerts die Betriebsspannung des Solarpanels 1 400 × 0,57 = 228 V (Regelpunkt B).
Wenn, wie in 17 gezeigt, die Spannung des Solarpanels 1 über den optimalen Regelpunkt hinaus ansteigt, sinkt die erzeugte Energie deutlich. Deshalb bewegt sich, wenn die Regelung für die Speicherbatterie 2 umgeschaltet wird, wenn die Regelung für das Solarpanel 1 in der MPPT-Regelungsbetriebsart fortgesetzt wurde, der Regelpunkt in 17 zu B, und die erzeugte Energie des Solarpanels 1 sinkt deutlich. Deshalb wird die der Last 4 in einem Haus zugeführte Energie unzureichend, so dass die Last 4 ihren Betrieb einstellt.
Deshalb erfolgt in der vorliegenden Ausführungsform 3, wie in den Zeitablaufdiagrammen in 15 und 16 gezeigt ist, zum Umschalten der Regelungsbetriebsart für die Speicherbatterie 2 (in einem Zeitraum Teil A und einem Zeitraum Teil C) die Regelung so, dass die Regelungsbetriebsart für die Speicherbatterie 2 umgeschaltet wird, nachdem die Regelung für das Solarpanel 1 auf die Spannungsregelungsbetriebsart umgeschaltet wurde, wodurch das vorstehende Problem gelöst wird.
Wenn in S113 in 12 und 13 die Umschaltung der Ladungs-/Entladungsregelung für die Speicherbatterie 2 durchgeführt wird, schaltet die erste Regelschaltung 144 im ersten Regelbschnitt 14 die Regelung für das Solarpanel 1 auch im Umstellungsmaskierungszeitraum zur Spannungsregelung zwangsweise auf die Spannungsregelungsbetriebsart um (S114). Nachdem in S114 die Regelung für das Solarpanel 1 auf die Spannungsregelungsbetriebsart umgeschaltet wurde, ändert die erste Regelschaltung 144 den dreizehnten vorbestimmten Wert, der später noch beschrieben wird, auf einen bei der Spannungsregelung verwendeten Wert ab.
Im Folgenden wird mit Bezug auf 18 ein Regelverfahren zum Umschalten zwischen der MPPT-Regelungsbetriebsart und der Spannungsregelungsbetriebsart beschrieben, das unter Verwendung des dreizehnten vorbestimmten Werts durchgeführt wird. Anzumerken ist, dass es sich bei dem dreizehnten vorbestimmten Wert um einen ersten vorbestimmten Wert der vorliegenden Erfindung handelt.
In der vorliegenden Ausführungsform 3 wird der dreizehnte vorbestimmte Wert wie folgt angesetzt.
Dreizehnter vorbestimmter Wert (in der Spannungsregelungsbetriebsart) > Dreizehnter vorbestimmter Wert (in der MPPT-Regelungsbetriebsart)
Normalerweise wird, wenn die Regelungsbetriebsart von der Spannungsregelungsbetriebsart auf die MPPT-Regelungsbetriebsart umgeschaltet wurde, überschüssige Energie erzeugt. Deshalb nimmt die Entladungsenergie aus der Speicherbatterie 2 ab. Dabei wird in dem Zustand, in dem die Entladungsenergie aus der Speicherbatterie 2 klein ist, wenn die Regelung für das Solarpanel 1 von der Spannungsregelungsbetriebsart auf die MPPT-Regelungsbetriebsart umgeschaltet wurde, die in der MPPT-Regelungsbetriebsart erzeugte Energie größer als die durch die Last 4 verbrauchte Energie, so dass überschüssige Energie erzeugt wird. Deshalb wird die Speicherbatterie 2 von der Entladungsregelungsbetriebsart auf die Ladungsregelungsbetriebsart umgeschaltet.
Ursprünglich entlädt jedoch auch die Speicherbatterie 2 Energie in geringem Maße. Deshalb erzeugt zum Zeitpunkt des Umschaltens für das Solarpanel 1 das Solarpanel 1 im Grunde die maximale Energie, die in der Spannungsregelungsbetriebsart erzeugt werden kann. Deshalb stellt sich in dem Fall, in dem die durch die Last 4 verbrauchte Energie und der Sonneneinstrahlungsbetrag sich nicht verändern, die Ladungsenergie (überschüssige Energie) der Speicherbatterie 2 wie folgt dar.
Erzeugte Energie in der MPPT-Regelungsbetriebsart – Erzeugte Energie in der Spannungsregelungsbetriebsart – Endladungsenergie
Beispielsweise wird in dem Fall, in dem die Differenz zwischen der in der MPPT-Regelungsbetriebsart erzeugten Energie und der in der Spannungsregelungsbetriebsart erzeugten Energie ca. 250 W beträgt und die Entladungsenergie ca. 200 W beträgt, wenn die Speicherbatterie 2 auf die Ladungsregelungsbetriebsart umgeschaltet wird, die Speicherbatterie 2 mit überschüssiger Energie von 50 W geladen.
Hier verschwindet im Hinblick auf die durch die Last 4 in einem Haus verbrauchte Energie, beispielsweise in dem Fall, in dem eine Invertervorrichtung (bei welcher der Energieverbrauch periodisch in einer kurzen Zeit zunimmt) arbeitet und Energie von ca. 100 W während mehrerer Sekunden verbraucht wird, obwohl der durchschnittliche Energieverbrauch kleiner ist als 50 W, die überschüssige Energie, die der Speicherbatterie 2 zugeführt werden soll, so dass die Speicherbatterie 2 wieder auf die Entladungsregelungsbetriebsart umgeschaltet wird.
Dann wird, wenn die durch die Last 4 in einem Haus verbrauchte Energie wieder zum ursprünglichen Zustand zurückgekehrt ist, wieder überschüssige Energie erzeugt, so dass die Speicherbatterie 2 wieder auf die Spannungsregelungsbetriebsart umgeschaltet wird. Dann wird während zehn und mehreren Sekunden, wenn die durch die Last 4 in einem Haus verbrauchte Energie zu ca. 20 W wird, die Regelungsbetriebsart für das Solarpanel 1 wieder auf die MPPT-Regelungsbetriebsart und die Speicherbatterie 2 wieder auf die Ladungsregelungsbetriebsart umgeschaltet.
Wie vorstehend beschrieben, wird in dem Zustand, in dem die Entladungsleistung der Speicherbatterie 2 klein ist, wenn die Regelung für das Solarpanel 1 auf die MPPT-Regelungsbetriebsart umgestellt wird, die Speicherbatterie 2 abwechselnd zwischen der Ladungsregelungsbetriebsart und der Entladungsregelungsbetriebsart umgeschaltet (es tritt ein Nachstellen auf).
Deshalb wird in der vorliegenden Ausführungsform 3, um das obige Nachstellen zu unterbinden, der dreizehnte vorbestimmte Wert in der Spannungsregelung so bestimmt, dass ein Umstellen auf die MPPT-Regelungsbetriebsart dann erfolgt, wenn zumindest Entladungsenergie so ausreichend vorhanden ist, dass, auch wenn das Solarpanel 1 auf die MPPT-Regelungsbetriebsart umgeschaltet wird, die Regelungsbetriebsart für die Speicherbatterie 2 in der Entladungsregelungsbetriebsart gehalten werden kann.
Speziell wird von der in Ausführungsform 2 geschätzten maximalen Energie, die in der MPPT-Regelungsbetriebsart erzeugt werden kann, die auf dieselbe Weise geschätzte maximale Energie subtrahiert, die in der Spannungsregelungsbetriebsart erzeugt werden kann, und dann wird zum Differenzwert eine Versatzenergie hinzuaddiert, um ein Nachstellen zu verhindern. Der so erhaltene Wert wird als der dreizehnte vorbestimmte Wert (beispielsweise 250 W + 150 W = 400 W) angesetzt.
Andererseits wird in Ausführungsform 3, sobald die Regelungsbetriebsart auf die MPPT-Regelungsbetriebsart umgeschaltet wurde, um die durch das Solarpanel 1 erzeugte Energie so effektiv wie möglich zu nutzen, eine Hysterese für eine Bedingung zum Umstellen auf die Spannungsregelungsbetriebsart vorgesehen.
Speziell wird in S111, wie in 18 gezeigt ist, nach einer Umstellung auf die MPPT-Regelungsbetriebsart, der dreizehnte vorbestimmte Wert auf einen Wert abgeändert, der in der MPPT-Regelungsbetriebsart verwendet wird (siehe 12 und 13). Hingegen wird in S115 nach einer Umstellung auf die Spannungsregelungsbetriebsart der dreizehnte vorbestimmte Wert auf einen Wert abgeändert, der in der Spannungsregelung verwendet wird.
Wenn beispielsweise der dreizehnte vorbestimmte Wert in der Spannungsregelungsbetriebsart mit ca. 400 W angesetzt wird, wird der dreizehnte vorbestimmte Wert in der MPPT-Regelungsbetriebsart mit ca. 50 W angesetzt.
Der Grund wird nachstehend beschrieben. In dem Fall, in dem derselbe dreizehnte vorbestimmte Wert sowohl in der Spannungsregelungsbetriebsart als auch in der MPPT-Regelungsbetriebsart verwendet wird, nimmt, da die erzeugte Energie aus dem Solarpanel 1 durch die Umstellung auf die MPPT-Regelungsbetriebsart zunimmt, wenn sich die durch die Last 4 verbrauchte Energie und der Sonneneinstrahlungsbetrag nicht verändern, die Entladungsenergie aus der Speicherbatterie 2 um einen Betrag ab, welcher der Zunahme bei der durch das Solarpanel 1 erzeugten Energie entspricht. Deshalb wird in S102 (siehe 12 und 13) die Entladungsenergie kleiner als der dreizehnte vorbestimmte Wert. Deshalb geht der Prozess zu S116 weiter.
Dann wird in S116 die DC-Busspannung mit dem elften Schwellenwert verglichen. Normalerweise wird der elfte Schwellenwert kleiner angesetzt als der Regelzielwert für die Speicherbatterie 2. Dann kann beispielsweise in solch einem Fall, in dem die durch die Last 4 verbrauchte Energie momentan zugenommen hat, das Ansprechen der zweiten DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 die Zunahme nicht nachvollziehen, und deshalb kann die DC-Busspannung des DC-Busses 25 größer werden als der elfte Schwellenwert. Dabei geht der Prozess von S116 zu S112 weiter, so dass die Regelung für das Solarpanel 1 von der MPPT-Regelung wieder auf die Spannungsregelung umgestellt wird.
Andererseits wird in dem Fall, in dem der dreizehnte vorbestimmte Wert gesenkt wird, die Entladungsenergie in S102 gleich dem dreizehnten vorbestimmten oder größer als der dreizehnte vorbestimmte Wert (z. B. 400 W – 250 W = 150 W). Deshalb wird, selbst wenn die durch die Last 4 verbrauchte Energie momentan zugenommen hat, die Regelungsbetriebsart nicht sofort auf die Spannungsregelungsbetriebsart umgestellt, und die MPPT-Regelungsbetriebsart kann fortgesetzt werden. Somit kann das vorstehende Nachstellen verhindert werden, und es findet kein unnötiges Umschalten der Regelungsbetriebsart für das Solarpanel 1 statt. Deshalb wird eine Wirkung geboten, dass die erzeugte Energie des Solarpanels 1 maximal genutzt werden kann.
Wenn sich die Speicherbatterie 2 in S101 (siehe 12 und 13) in der Entladungsregelungsbetriebsart befindet, bestätigt die erste Regelschaltung 144 im ersten Regelabschnitt 14 die Entladungsenergie der Speicherbatterie 2 in S102. Wenn als Ergebnis der Bestätigung die Entladungsenergie gleich dem dreizehnten vorbestimmten oder größer als der dreizehnte vorbestimmte Wert ist, geht der Prozess zu S104 weiter und kehrt dann im Falle der MPPT-Regelungsbetriebsart über S105 zu S21 zurück. Wie vorstehend beschrieben, differiert der dreizehnte vorbestimmte Wert zwischen der MPPT-Regelungsbetriebsart und der Spannungsregelungsbetriebsart.
Ist hingegen in S102 die Entladungsleistung kleiner als der dreizehnte vorbestimmte Wert, wird in S116 die DC-Busspannung bestätigt. Als Ergebnis der Bestätigung kehrt, wenn die DC-Busspannung gleich dem elften oder kleiner als der elfte Schwellenwert ist, der Prozess zu S21 zurück. Ist hingegen die DC-Busspannung größer als der elfte Schwellenwert, wird bestimmt, dass die durch das Solarpanel 1 erzeugte Energie groß ist, und der Prozess geht zu S112 weiter, um die Regelung für das Solarpanel 1 in Übereinstimmung mit den in 12 und 13 gezeigten Abläufen auf die Spannungsregelungsbetriebsart umzustellen.
Indem die Regelung so durchgeführt wird, wird eine Wirkung geboten, dass die Umstellung der Speicherbatterie 2 und die Ladungsregelungsbetriebsart reibungslos erfolgen kann.
Und zwar deswegen, weil es wie vorstehend beschrieben zur Regelungsbetriebsartumstellung der Speicherbatterie 2 notwendig ist, das Solarpanel 1 auf die Spannungsregelungsbetriebsart umzustellen.
In 16(a), nimmt, wenn die durch die Last 4 verbrauchte Energie zunimmt (Teil X), die Ladungsenergie der Speicherbatterie 2 ab (siehe 16(b)). Zusammen damit nimmt die DC-Busspannung ab. Wenn die DC-Busspannung in S12 (siehe 14) kleiner ist als der dritte Schwellenwert, vergleicht die zweite Regelschaltung 184 im zweiten Regelabschnitt 18 in S14 die DC-Busspannung mit dem vierten Schwellenwert.
Wenn die DC-Busspannung in S14 größer ist als der vierte Schwellenwert, wird bestimmt, dass der Last 4 ausreichend Energie zugeführt wird. Deshalb wird die vorherige Regelung (aktuelle Regelung) fortgesetzt (S15), und der Prozess kehrt zu S12 zurück. Ist die DC-Busspannung in S14 hingegen gleich dem vierten oder kleiner als der vierte Schwellenwert, wird in S121 die Regelungsbetriebsart für die Speicherbatterie 2 bestätigt.
Wenn es sich in S121 bei der Regelungsbetriebsart um die Entladungsbetriebsart handelt, wird die vorherige Regelung (aktuelle Regelung) fortgesetzt (S15) und der Prozess kehrt zu S12 zurück. Wenn es sich in S121 bei der Regelungsbetriebsart um die Ladungsbetriebsart handelt, schaltet die zweite Regelschaltung 184 im zweiten Regelabschnitt 18 die Regelungsbetriebsart für die Speicherbatterie 2 von der Ladungsregelungsbetriebsart auf die Entladungsregelungsbetriebsart um.
Für die Umschaltung bestätigt die zweite Regelschaltung 184 im zweiten Regelabschnitt 18 die Regelungsbetriebsart für das Solarpanel 1 mit dem ersten Regelabschnitt 14. Wenn es sich bei der Regelungsbetriebsart um die MPPT-Regelungsbetriebsart handelt, meldet die zweite Regelschaltung 184 dem ersten Regelabschnitt 14, dass die Regelungsbetriebsart für die Speicherbatterie 2 umgeschaltet werden soll. Nachdem er die Regelungsbetriebsartumschaltungsinformation zur Speicherbatterie 2 erhalten hat, schaltet der erste Regelabschnitt 14 die Regelung von der MPPT-Regelungsbetriebsart auf die Spannungsregelungsbetriebsart um.
Dann meldet, nachdem er die Umschaltung auf die Spannungsregelungsbetriebsart abgeschlossen hat, der erste Regelabschnitt 14 der zweiten Regelschaltung 184 im zweiten Regelabschnitt 18, dass die Umschaltung auf die Spannungsregelungsbetriebsart abgeschlossen wurde. Nachdem er die Meldung vom ersten Regelabschnitt 14 erhalten hat, dass die Umschaltung auf die Spannungsregelungsbetriebsart abgeschlossen wurde, stoppt die zweite Regelschaltung 184 in S122 erst einmal die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17. Dann instruiert, nachdem sie bestätigt hat, dass die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 gestoppt wurde, die zweite Regelschaltung 184 in S123 die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung 17, die Ladungsregelschaltung 181 und die Entladungsregelschaltung 182, Register und verschiedene Arten von Variablen (Parametern) zu initialisieren.
Es ist anzumerken, dass in der vorliegenden Ausführungsform 3 das Stoppen der zweiten DC/DC-Umwandlungsschaltung 17 durch eine Bestätigung, dass der aus dem Amperemeter 16 ausgegebene Absolutwert von Strom kleiner geworden ist als ein vorbestimmter Wert, bestätigt wird.
Nachdem sie die Initialisierungsinstruktion abgeschlossen hat, gibt die zweite Regelschaltung 184 eine Aktivierungsinstruktion an die Entladungsregelschaltung 182 aus und instruiert die Wahlschaltung 183, einen Ausgang der Entladungsregelschaltung 182 zu wählen (S124). Nachdem die Aktivierung durch die Entladungsregelungsbetriebsart in S124 abgeschlossen wurde, kehrt der Prozess zu S12 zurück, um die Regelung für die Speicherbatterie 2 fortzusetzen.
In der vorstehenden Beschreibung der Ausführungsform 3 wird in S102 in 12 und 13 bestimmt, ob die Entladungsenergie gleich dem dreizehnten vorbestimmten oder größer als der dreizehnte vorbestimmte Wert ist oder nicht. Wenn die Entladungsenergie gleich dem dreizehnten vorbestimmten oder größer als der dreizehnte vorbestimmte Wert ist, werden der Sonneneinstrahlungsbetrag und der Status der Last bestätigt, und dann wird die Regelungsbetriebsart auf die MPPT-Regelungsbetriebsart umgestellt. Ist in S102 hingegen die Entladungsenergie kleiner als der dreizehnte vorbestimmte Wert, wird die Busspannung bestätigt und dann die Regelungsbetriebsart auf die Spannungsregelungsbetriebsart umgestellt.
Stattdessen kann die Regelung so erfolgen, dass, wenn die Entladungsenergie gleich dem dreizehnten vorbestimmten oder größer als der dreizehnte vorbestimmte Wert ist, die Regelungsbetriebsart auf die MPPT-Regelungsbetriebsart umgestellt wird, und wenn die Entladungsenergie kleiner als der dreizehnte vorbestimmte Wert ist, die Regelungsbetriebsart auf die Spannungsregelungsbetriebsart umgestellt wird. Somit kann die Regelverarbeitung vereinfacht werden, ohne die Wirkung zu verlieren, das Nachstellverhalten zwischen der Spannungsregelungsbetriebsart und der MPPT-Regelungsbetriebsart zu unterbinden.
Wie vorstehend beschrieben, wird in der Energieumwandlungsvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform 3 in dem Fall, in dem sich das Stromsystem 3 in einem Stromausfallzustand befindet, die Regelungsbetriebsart für das Solarpanel 1 zwischen der MPPT-Regelungsbetriebsart und der Spannungsregelungsbetriebsart auf Grundlage der Regelungsbetriebsart oder Entladungsenergie der Speicherbatterie 2 umgeschaltet, wodurch eine Wirkung geboten wird, dass die durch das Solarpanel 1 erzeugte Energie maximal und effizient abgeleitet und effektiv genutzt werden kann. Dabei wird der dreizehnte vorbestimmte Wert für die Entladungsenergie, der als eine Bedingung zum Bestimmen dient, ob die Regelungsbetriebsart von der Spannungsregelungsbetriebsart auf die MPPT-Regelungsbetriebsart umgeschaltet werden soll oder nicht, zwischen diesen Regelungsbetriebsarten unterschiedlich angesetzt, wodurch eine Hysterese für eine Bedingung zum Umschalten der Spannungsregelungsbetriebsart bereitgestellt wird.
Somit kann das Nachstellverhalten, dass die Regelungsbetriebsart beim Schalten des Solarpanels 1 wiederholt umgeschaltet wird, unterbunden werden, wodurch eine Wirkung zum Lösen eines Problems geboten wird, dass das Nachstellauftreten eine maximale Nutzung der erzeugten Energie des Solarpanels 1 verhindert.
Zusätzlich kann bei der Regelungsbetriebsartumschaltung im Falle eines Stromausfalls, wie vorstehend beschrieben, die erzeugte Energie des Solarpanels 1 vorübergehend abnehmen. Dabei nimmt, wenn die Speicherbatterie 2 in der Ladungsregelungsbetriebsart funktioniert hat, die der Last 4 zugeführte Energie vorübergehend ab, und dadurch sinkt die DC-Busspannung des DC-Busses 25. Indem diese Umstellung maskiert wird, kann eine Umschaltung von der Leistungsregelungsbetriebsart auf die Spannungsregelungsbetriebsart während eines vorbestimmten Zeitraums gesperrt werden. Deshalb kann eine unnötige Umstellung der Regelungsbetriebsart für das Solarpanel 1 unterbunden werden, wodurch eine Wirkung geboten wird, ein Nachstellen zu verhindern, bei dem die Regelungsbetriebsart wiederholt umgeschaltet wird.
In der vorliegenden Ausführungsform 3 wurde der Fall beschrieben, in dem eine Maskierung der Regelungsbetriebsart nur auf die Regelung für das Solarpanel 1 angewendet wird. Jedoch kann die Regelung auch so erfolgen, dass eine Umstellung der Regelungsbetriebsart für die Speicherbatterie 2 während des Maskierungszeitraums auch maskiert wird, wodurch dieselbe Wirkung bereitgestellt wird.
Es ist anzumerken, dass in dem Fall, dass diese Maskierungsregelung für die Speicherbatterie 2 eingesetzt wird, da es notwendig ist, die Regelungsbetriebsart von der Ladungsregelungsbetriebsart zur Entladungsregelungsbetriebsart umzuschalten, wenn die der Last 4 zugeführte Energie augrund einer abrupten Veränderung bei der Last unzureichend geworden ist, der vierte Schwellenwert in S14 in 14 je nachdem geändert wird, ob die aktuelle Zeit in dem Regelumschaltungsmaskierungszeitraum für das Solarpanel 1 oder in einem normalen Zeitraum liegt.
Es ist anzumerken, dass, wenn der vierte Schwellenwert während des Regelumschaltungsmaskierungszeitraums kleiner angesetzt wird als in dem anderen Zeitraum, es auch möglich ist, ein unnötiges Umschalten der Regelungsbetriebsart für die Speicherbatterie 2 zu unterbinden.
In der vorliegenden Ausführungsform 3 wird der Umschaltungsmaskierungszeitraum nur zum Umschalten der Regelung für das Solarpanel 1 im Falle eines Stromausfalls angesetzt. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Während eines gewissen Zeitraums gleich nach der Regelungsbetriebsartumschaltung der Speicherbatterie 2 kann die Umstellung der Regelungsbetriebsart für die Speicherbatterie maskiert werden, wodurch eine unnötige Umstellung der Regelungsbetriebsart für die Speicherbatterie 2 unterbunden werden kann.
Zur Umstellung der Regelungsbetriebsart für die Speicherbatterie 2 ist es, wie vorstehend beschrieben, notwendig, die Regelungsbetriebsart für das Solarpanel 1 auf die Spannungsregelungsbetriebsart umzuschalten. Deshalb kann, indem eine unnötige Umstellung der Regelungsbetriebsart für die Speicherbatterie 2 unterbunden wird, auch eine Umstellung der Regelungsbetriebsart für das Solarpanel 1 unterbunden werden, wodurch eine Wirkung bereitgestellt wird, dass die Energieerzeugungskapazität des Solarpanels 1 maximal genutzt und die Betriebsdauer im Selbsterhaltungsbetrieb im Falle eines Stromausfalls verlängert werden kann. Es ist anzumerken, dass, wenn die Regelung so erfolgt, dass eine Regelungsbetriebsartumstellung des Solarpanels 1 während des Regelungsbetriebsartumstellungsmaskierungszeitraums für die Speicherbatterie 2 unterbunden wird, eine unnötige Umstellung (Solarpanelregelung und Speicherbatterieregelung) der Regelungsbetriebsart unterbunden werden kann.
Zusätzlich ist es notwendig, es mit dem Fall aufzunehmen, in dem sich während des Regelungsbetriebsartumstellungsmaskierungszeitraums für die Speicherbatterie 2 die durch die Last 4 verbrauchte Energie abrupt verändert, oder sich der Sonneneinstrahlungsbetrag abrupt verändert und sich die erzeugte Energie des Solarpanels 1 abrupt verändert. Deshalb werden bei der Regelung für die Speicherbatterie 2, anstatt einer perfekten Maskierung, der dritte Schwellenwert in S12 und der vierte Schwellenwert in S14 in 14 jeweils je nachdem verändert, ob die aktuelle Zeit im Maskierungszeitraum oder in dem anderen Zeitraum liegt, wodurch es möglich wird, es mit der abrupten Veränderung bei der Last oder dem Sonneneinstrahlungsbetrag aufzunehmen.
Zusätzlich wird in der vorliegenden Ausführungsform 3 zur Regelungsbetriebsartumschaltung der Speicherbatterie 2 im Falle eines Stromausfalls die Regelungsbetriebsart für das Solarpanel 1 auf die Spannungsregelung umgeschaltet, und danach wird die Regelungsbetriebsart für die Speicherbatterie 2 umgeschaltet. Deshalb kann auf die DC-Busspannung des DC-Busses 25 auch zum Zeitpunkt der Regelbetriebsartumschaltung für die Speicherbatterie 2 Einfluss genommen werden. Deshalb wird eine Wirkung bereitgestellt, dass die DC-Busspannung daran gehindert werden kann, zum Zeitpunkt der Regelumschaltung zu einer unerwarteten Spannung zu werden.
Somit wird es möglich, eine große Schwankung der Panel-Spannung des Solarpanels 1 zum Zeitpunkt der Regelbetriebsartumschaltung für die Speicherbatterie 2 zu unterbinden (siehe 17), wodurch eine Wirkung bereitgestellt wird, dass die Energieumwandlungsvorrichtung 10 stabil betrieben werden kann.
Es ist anzumerken, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung die vorstehenden Ausführungsformen frei miteinander kombiniert werden können oder die vorstehenden Ausführungsformen je nach Zweckmäßigkeit abgewandelt oder abgekürzt werden können.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Energieumwandlungsvorrichtung, die effizient Energie aus einer Solarbatterie beziehen und die erzeugte Energie im Falle eines Stromausfalls effektiv nutzen kann, und lässt sich auf eine breite Vielfalt von Regelungen einer verteilten Energieversorgung anwenden.

Claims

Energieumwandlungsvorrichtung zum Umwandeln von DC-Energie aus einer verteilten Energieversorgung und zum Zuführen der umgewandelten Energie zu einem System und einer Last, wobei die Energieumwandlungsvorrichtung umfasst: eine erste DC/DC-Umwandlungsschaltung zum Umwandeln einer aus der verteilten Energieversorgung ausgegebenen ersten DC-Spannung in eine zweite DC-Spannung; eine an die erste DC/DC-Umwandlungsschaltung über positive und negative DC-Busse angeschlossene DC/AC-Umwandlungsschaltung zum Umwandeln von DC-Spannung in eine gewünschte AC-Spannung und zum Ausgeben der gewünschten AC-Spannung; eine zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung zum Regeln einer Busspannung zwischen den DC-Bussen zumindest dann, wenn sich das System in einem Stromausfallzustand befindet; einen ersten Regelabschnitt zur Ansteuerungsregelung der ersten DC/DC-Umwandlungsschaltung, wobei der erste Regelabschnitt über zwei Arten von Regelungsbetriebsarten bestehend aus einer Energieregelungsbetriebsart zum Ableiten der maximalen Energie der verteilten Energieversorgung und einer Spannungsregelungsbetriebsart zum Regeln einer Busspannung zwischen den DC-Bussen verfügt; einen zweiten Regelabschnitt zur Ansteuerungsregelung der zweiten DC/DC-Umwandlungsschaltung; und einen dritten Regelabschnitt zur Ansteuerungsregelung der DC/AC-Umwandlungsschaltung, wobei der zweite Regelabschnitt die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung ansteuert/regelt, um die Busspannung zu regeln, wenn sich das System in einem Stromausfallzustand befindet, und der erste Regelabschnitt die zwei Arten von Regelungsbetriebsarten auf Grundlage von Regelinformation des zweiten Regelabschnitts umschaltet, wenn sich das System in einem Stromausfallzustand befindet.
Energieumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung an einen zum Laden und Entladen fähigen Energieakkumulierungsabschnitt angeschlossen ist und einen Busspannungsmessabschnitt zum Messen der Busspannung umfasst, der zweite Regelabschnitt auf Grundlage eines durch den Busspannungsmessabschnitt gemessenen Messwerts der Busspannung eine Ausgangsspannung aus der zweiten DC/DC-Umwandlungsschaltung regelt, um die Busspannung zu regeln, wenn sich das System in einem Stromausfallzustand befindet, und es sich bei der Regelinformation des zweiten Regelabschnitts zum Umschalten der zwei Arten von Regelungsbetriebsarten um einen durch den Busspannungsmessabschnitt gemessenen Messwert der Busspannung handelt.
Energieumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei eine Regelzielspannung der Busspannung für die erste DC/DC-Umwandlungsschaltung in der Spannungsregelungsbetriebsart für die verteilte Energieversorgung eingestellt wird, wenn sich das System in einem Stromausfallzustand befindet, und wenn der Messwert der Busspannung gleich einem oder kleiner als ein erster Schwellenwert ist, der kleiner ist als die Regelzielspannung, der erste Regelabschnitt die Energieregelungsbetriebsart auswählt, und wenn der Messwert der Busspannung gleich einem oder größer als ein zweiter Schwellenwert ist, der größer ist als die Regelzielspannung, der erste Regelabschnitt die Spannungsregelungsbetriebsart auswählt.
Energieumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei, wenn der Messwert der Busspannung gleich einem oder kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, der zweite Regelabschnitt eine Entladungsregelung für den Energieakkumulierungsabschnitt durch die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung startet, und der erste Schwellenwert kleiner eingestellt wird als der vorbestimmte Schwellenwert.
Energieumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei es sich bei der Regelinformation des zweiten Regelabschnitts zum Umschalten der zwei Arten von Regelungsbetriebsarten um Ladungs-/Entladungsregelinformation des Energieakkumulierungsabschnitts handelt.
Energieumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei eine Umschaltung der Ladungs-/Entladungsregelung für den Energieakkumulierungsabschnitt auf Grundlage eines Schätzwerts überschüssiger Energie erfolgt, die durch die verteilte Energieversorgung erzeugt werden kann.
Energieumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweite DC/DC-Umwandlungsschaltung an einen zum Laden und Entladen fähigen Energieakkumulierungsabschnitt angeschlossen ist und einen Energiemessabschnitt zum Messen von Ladungs-/Entladungsenergie des Energieakkumulierungsabschnitts umfasst, und der erste Regelabschnitt eine Regelung durchführt, um, wenn sich der Energieakkumulierungsabschnitt in einem geladenen Zustand befindet, oder wenn sich der Energieakkumulierungsabschnitt in einem Entladungszustand befindet und aus dem Energiemessabschnitt ausgegebene Entladungsenergie gleich einem ersten oder größer als ein erster vorbestimmter Wert ist, die Regelung für die erste DC/DC-Umwandlungsschaltung auf die Energieregelungsbetriebsart umzuschalten, und wenn sich der Energieakkumulierungsabschnitt in einem Entladungszustand befindet und aus dem Energiemessabschnitt ausgegebene Entladungsenergie kleiner als der erste vorbestimmte Wert ist, die Regelung für die erste DC/DC-Umwandlungsschaltung auf die Spannungsregelungsbetriebsart umzuschalten.
Energieumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei im Falle einer Umschaltung der Regelung von der Energieregelungsbetriebsart zur Spannungsregelungsbetriebsart durch den ersten Regelabschnitt, die Umschaltung so geregelt wird, dass sie während eines vorbestimmten Zeitraums gesperrt ist.
Energieumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der erste vorbestimmte Wert zum Umschalten einer Regelungsbetriebsart durch den ersten Regelabschnitt, wenn die Regelung in der Spannungsregelungsbetriebsart erfolgt, größer ist als wenn die Regelung in der Energieregelungsbetriebsart erfolgt.
Energieumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei im Falle einer Umschaltung des Energieakkumulierungsabschnitts vom Laden zum Entladen oder vom Entladen zum Laden, der erste Regelabschnitt die Regelung zwangsweise auf die Spannungsregelungsbetriebsart umschaltet.