DE69620124T2

DE69620124T2 - Wechselrichtersteuerungsverfahren und -vorrichtung

Info

Publication number: DE69620124T2
Application number: DE69620124T
Authority: DE
Inventors: Masaki Eguchi; Hirokazu Kodama; Hirofumi Nakata; Tsukasa Takebayashi
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1995-12-20
Filing date: 1996-12-19
Publication date: 2002-10-31
Anticipated expiration: 2016-12-20
Also published as: EP0780750A2; EP0780750B1; US5719758A; EP0780750A3; DE69620124D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerverfahren für einen Wechselrichter (nachstehend auch als Inverter bezeichnet) zum Steuern eines Wechselrichters, der DC- Energie (Gleichstrom-Energie), die von einer unabhängigen DC-Energieversorgung erzeugt wird, beispielsweise von einer Solarbatterie oder einem photovoltaischen Feld, in eine AC-Energie (Wechselstrom-Energie) umwandelt und die Energie an allgemeine AC- Lasten oder an existierende kommerzielle elektrische Versorgungsleitungen im Hausgebrauch und der Geschäftswelt liefert, und betrifft ferner eine Wechselrichter- Vorrichtung, auf die das Steuerverfahren angewendet wird, und insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Maximalleistungspunkt-Folgesteuerung.
Es ist bekannt gewesen, dass eine Ausgangscharakteristik eines photovoltaischen Felds, das als eine DC-Energieversorgung dient, sich in Abhängigkeit der Veränderung von Bedingungen, wie der Sonnenbestrahlung und der Zellentemperatur des photovoltaischen Felds, ändert und dass ein Maximalleistungspunkt, an dem eine maximale Energie des photovoltaischen Felds herausgenommen werden kann, auf einer Ausgangscharakteristikkurve des photovoltaischen Felds existiert. Im Hinblick auf die obigen Betrachtungen ist in herkömmlichen Wechselrichter-Vorrichtungen die maximale Energie bzw. Leistung aus dem photovoltaischen Feld herausgenommen worden, indem die Steuerung durchgeführt wurde, um einen Arbeits- bzw. Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf der Ausgangscharakteristikkurve des photovoltaischen Felds mit dem Maximalleistungspunkt in Übereinstimmung zu bringen.
Für eine derartige Maximalleistungspunkt-Folgesteuerung ist ein herkömmliches Verfahren zum Bestimmen des Maximalleistungspunkts bekannt gewesen, indem die sich momentan ändernde Ausgangscharakteristikkurve des photovoltaischen Felds erhalten wird. Da jedoch die Ausgangscharakteristikkurve nicht-linear ist, ist es nicht einfach, die Ausgangscharakteristikkurve über eine Berechnung zu ermitteln. Da ferner sich die Ausgangscharakteristikkurve in jedem Moment ändert, weist die Wechselrichter- Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet, einen komplizierten Aufbau auf.
Im Hinblick auf die obigen Betrachtungen gibt es für ein herkömmliches Wechselrichtersteuerverfahren, das derartige Unannehmlichkeiten beseitigt, ein bekanntes Steuerverfahren, bei dem die Ausgangsleistung eines photovoltaischen Felds aus der DC- Spannung und dem DC-Strom des photovoltaischen Felds erfasst wird und bewirkt wird, dass der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds dem Maximalleistungspunkt folgt. Genauer gesagt wird der Maximalleistungspunkt durch Verschieben des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds entlang der Ausgangscharakteristikkurve, so dass der erhaltene Ausgangsenergiewert des photovoltaischen Felds maximiert wird, erfasst. Eine herkömmliche Wechselrichter-Vorrichtung 50, auf die dieses Steuerverfahren angewendet ist, wird unter Bezugnahme auf Fig. 27 beschrieben.
Die Wechselrichter-Vorrichtung 50 wandelt eine DC-Energie, die von einem photovoltaischen Feld 51 ausgegeben wird, in eine AC-Energie mit der gleichen Phase und Frequenz von 50/60 Hz wie diejenigen einer kommerziellen elektrischen Versorgungsleitung 53 um und liefert die Energie an die kommerzielle elektrische Versorgungsleitung 53.
Die DC-Energie, die von dem photovoltaischen Feld 51 in die Wechselrichter- Vorrichtung eingegeben wird, wird von einer Hochfrequenz-Wechselrichterbrücke 54 in eine Hochfrequenz-AC (mehrere zehn bis mehrere hundert kHz) umgewandelt und an die Primärseite eines Hochfrequenz-Transformators 55 geführt. Der Hochfrequenz- Transformator 55 besitzt die Aufgabe, die Seite des photovoltaischen Felds 51 von der Seite der kommerziellen elektrischen Versorgungsleitung 53 zu isolieren und die Hochfrequenz-AC, die von dem Hochfrequenz-Transformator 55 isoliert wird, wird von einer Diodenbrücke 56 gleichgerichtet, die auf der Sekundärseite des Hochfrequenz- Transformators 55 vorgesehen ist. Die gleichgerichtete Komponenten, die in de Diodenbrücke 56 gleichgerichtet werden, werden einer Hochfrequenz-Komponenten- Entfernung und einer Glättung durch eine Filterschaltung 57, die eine DC-Reaktanz und einen dazu parallel geschalteten Kondensator umfasst, ausgesetzt. Dann wird die sich ergebende DC, die die vollständig gleichgerichtete Wellenform aufweist, die durch die Filterschaltung 57 erhalten wird, einer Polaritäts-Umkehrungssteuerung bei einer niedrigen Frequenz (50/60 bis mehreren hundert Hz) in einer Niederfrequenz- Wechselrichterbrücke 58 ausgesetzt, so dass eine Niederfrequenz-Sinuswellen-AC erhalten wird.
Ferner sind in der Stufe vor der Hochfrequenz-Wechselrichterbrücke 54 ein DC- Kondensator 59 zum Regeln der Schwankung der Eingangsenergie zu der Wechselrichter-Vorrichtung 50 und eine DC-Eingangsstrom-Detektor vorgesehen. In der Stufe nach der Niederfrequenz-Wechselrichterbrücke 58 ist ein Wechselrichter- Ausgangsstrom-Detektor 61, ein Relais 62 zum Durchführen einer Verbindung mit und einer Trennung von der Seite der kommerziellen elektrischen Versorgungsleitung 53, und ein AC-Filter 63 zum Absorbieren von höherharmonischen Komponenten vorgesehen.
Die Schaltsteuerung für die Hochfrequenz-Wechselrichterbrücke 54 und die Niederfrequenz- Wechselrichterbrücke 58 wird durch eine Steuerschaltung 64 wie folgt ausgeführt. Zunächst wird eine Schaltsteuerung der Niederfrequenz-Wechselrichterbrücke 58 beschrieben werden. Das heißt, auf Grundlage eines Spannungssignals Vout einer kommerziellen elektrischen Versorgungsleitung, die aus der Stufe nachfolgend zu dem AC-Filter 63 erfasst wird, wird der Gleichstrom, der die vollständig gleichgerichtete Wellenform aufweist, einer Polaritäts-Umkehrungssteuerung bei einer niedrigen Frequenz (50/60 bis mehrere hundert Hz) in einer Polaritäts-Umdrehungs-Steuereinrichtung 65 innerhalb der Steuerschaltung 64 ausgesetzt, so dass vier Schaltelemente S1 bis S4 der Niederfrequenz-Wechselrichterbrücke 58 durch einen Gate-Ansteuersignal-Generator 66 einer Ein/Aus-Steuerung ausgesetzt werden.
Eine Schalt- bzw. Umschaltsteuerung der Hochfrequenz-Wechselrichterbrücke wird wie folgt ausgeführt. Das heißt, ein Strombefehlssignal (Referenzwellenformsignal für einen Wechselrichterausgangsstrom) Iref wird in einem gesteuerten variablen Rechner 68 innerhalb der Steuerschaltung 64 erzeugt. Dann wird in einer PWM (Pulsbreitenmodulation) Steuereinrichtung 67 ein Fehler zwischen einem Wechselrichter- Ausgangsstromsignal Iout, das von dem Wechselrichter-Ausgangsstrom-Detektor 61 erfasst wird, und dem Strombefehlssignal Iref berechnet. Ferner wird eine PWM- Modulationssteuerung mit einem verstärkten Fehlersignal ausgeführt, das durch Verstärken des Fehlers und eines Trägersignals erhalten wird, wodurch ein Pulszugsignal PL gebildet wird. Ferner wird das erzeugte Pulszugsignal PL an einen Gate- Ansteuersignal-Generator 79 ausgegeben und vier Schaltelemente Q1 bis Q4 der Hochfrequenz-Wechselrichterbrücke 55 werden auf Grundlage des Pulszugsignals PL der Ein-/Aus-Steuerung ausgesetzt.
In einer derartigen Wechselrichter-Vorrichtung 50 ist eine vom Wechselrichter gesteuerte Variable zum Verändern des Wechselrichter-Ausgangs die Amplitude R des Strombefehlssignals Iref, das bei der PWM-Modulationssteuerung verwendet wird.
Die Spannung an dem Betriebspunkt des photovoltaischen Felds, an dem die maximale Energie von dem photovoltaischen Feld 51 herausgenommen wird, weist eine Charakteristik auf, bei der sich die Spannung in jedem Moment in Übereinstimmung mit der Sonnenbestrahlung und der Zellentemperatur des photovoltaischen Felds 51 ändert. Deshalb ist eine Strom-zu-Spannungs-Charakteristikkurve des photovoltaischen Felds wie in Fig. 28 gezeigt. Fig. 28 zeigt charakteristische Kurven für Sonnenbestrahlungen E11 und E12 und eine Zellentemperatur von tºC. Ferner werden die beim Wechselrichter gesteuerte Variable, die die Amplitude R des Strombefehlssignals Iref ist, oder Lastcharakteristikkurven L5, L6 und L7 als die Neigungen von Liniensegmenten gezeigt, die jeweilige gesteuerte Variablen in Fig. 28 darstellen.
Unter der Annahme, dass die charakteristische Kurve für den Fall, bei dem die Sonnenbestrahlung E11 ist, IV (E11) ist, kann der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf der Charakteristikkurve IV(E11) auf einem beliebigen Punkt (P&sub1;, P&sub2;, P&sub3;) durch Ändern der Lastcharakteristikkurven (gesteuerten Variablen) L5, L6 und L7 gesteuert werden. Das heißt, unter der Annahme, dass der Arbeits- bzw. der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds P&sub1; für den Fall ist, dass die Sonnebestrahlung E11 ist und die Lastcharakteristikkurve (gesteuerte Variable) L5 ist, verschiebt sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds von dem Punkt P&sub1; an einen P&sub1;' auf der Lastcharakteristikkurve L5, solange wie die Lastcharakteristikkurve (gesteuerte Variable) L5 konstant ist, wenn sich die Sonnenbestrahlung auf E12 ändert. Genauso verschieben sich die Betriebspunkte P2 und P3 des photovoltaischen Felds jeweils auf P&sub2;' und P&sub3;'.
Die Steuerung zur Herausnahme der maximalen Energie bzw. Leistung von dem photovoltaischen Feld 51, das eine derartige Charakteristik aufweist, ist wie folgt. Das heißt, eine Betriebspunktspannung VM, die von einer DC-Eingangsspannung Vin erhalten wird, die über dem DC-Kondensator 59 erfasst wird, und ein DC-Eingangsstrom lin, der von dem DC-Eingangsstrom-Detektor 60 erfasst wird, werden einem Energierechner 70 innerhalb der Steuerschaltung 64 eingegeben. Der Energierechner 70 berechnet eine DC-Eingangsleistung Win aus der eingegebenen Betriebspunktspannung VM und dem eingegebenen DC-Eingangsstrom Iin und gibt diesen an einen Leistungsvergleicher 71 aus. Der Leistungsvergleicher 71 speichert vorübergehend darin die eingegebene DC-Eingangsleistung Win als DC-Eingangsleistung Win'.
Dann vergleicht der Leistungsvergleicher 71 eine neu eingegebene DC- Eingangsleistung Win mit der vorangehenden DC-Eingangsleistung Win', die vorübergehend in dem Leistungsvergleicher 71 gespeichert ist. Durch die Erhöhung oder Verkleinerung der Leistung, die hier erhalten wird, und dem Vorzeichen einer Erhöhung/Verkleinerung (das Vorzeichen ist positiv, wenn die gesteuerte Variable vergrößert wird, d. h. wenn die Neigung der Lastcharakteristikkurve erhöht wird, während das Vorzeichen negativ ist, wenn die gesteuerte Variable im Gegensatz dazu verkleinert wird) der gesteuerten Variablen, die zu der vorangehenden Zeit erhalten und vorübergehend in dem Rechner 68 für die gesteuerte Variable gespeichert worden ist, wird dann die vom Wechselrichter gesteuerte Variable (das Strombefehlssignal Iref, das in der PWM-Modulationssteuerung verwendet wird) neu bestimmt.
Durch Steuern der Schaltelemente Q1 bis Q4 der Hochfrequenz- Wechselrichterbrücke 54, um diese auf Grundlage der neu bestimmten gesteuerten variablen Regelgröße ein- und auszuschalten, wird der Betriebspunkt P des photovoltaischen Felds auf der Charakteristikkurve des photovoltaischen Felds verändert, wodurch die Steuerung ausgeführt wird, um zu bewirken, dass der Ausgang des photovoltaischen Felds 51 dem Maximalleistungspunkt (Maximalleistungspunkt) folgt.
Eine Beziehung zwischen gesteuerten Variablen und dem Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf der Charakteristikkurve des photovoltaischen Felds wird unter Bezugnahme auf Fig. 29 beschrieben. Fig. 29 zeigt eine Leistungs-zu-Spannungs- Charakteristikkurve IV(E11) und IV(E12) bei den Solarbestrahlungen E11 und E12.
Es sei angenommen, dass an einem Betriebspunkt v des photovoltaischen Felds auf der Leistungs-zu-Spannungs- Charakteristikkurve des photovoltaischen Felds, die in Fig. 29 gezeigt ist, ist, die Schaltelemente Q1 bis Q4 der Hochfrequenz- Wechselrichterbrücke 54 einer Ein-/Aus-Steuerung durch die PWM-Modulationssteuerung bei einer gesteuerten Variablen Kν ausgesetzt werden. Dann werden die Schaltelemente der Hochfrequenz-Wechselrichterbrücke 54 weiter einer Ein-/Aus- Steuerung bei einer gesteuerten Variablen Kπ ausgesetzt, die von Kν um einen Schritt erhöht wird, um so dem Maximalleistungspunkt von dem Punkt ν zu folgen. Infolgedessen schiebt sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf einen Punkt P und die DC-Eingangsleistung Win, die von dem photovoltaischen Feld 51 herausgenommen werden kann, nimmt zu.
Wenn in diesem Fall die folgenden Bedingungen:
(1) der gegenwärtige Leistungswert Win (Wπ) hat von dem vorangehenden Leistungswert Win' (Wν) zugenommen; und
(2) das Vorzeichen einer Erhöhung/Verkleinerung der gesteuerten Variablen in der Stufe einer Verschiebung von dem Arbeitspunkt (ν) des photovoltaischen Felds auf den gegenwärtigen Betriebspunkt (π) des photovoltaischen Felds ist positiv (+1-Stufe)
erfüllt sind, dann wird die gesteuerte Variable erneut um eine Stufe erhöht.
Durch Ausführen der PWM-Modulationssteuerung durch eine neu eingestellte Variable Kρ und durch Ausführen einer Ein-/Aus-Steuerung für die Schaltelemente Q1 bis Q4, verschiebt sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds dann an einen Punkt ρ.
An dem Punkt ρ, ähnlich wie zu dem voranstehenden Punkt π, wird der Leistungswert erhöht und das Vorzeichen der Erhöhung/Verkleinerung der gesteuerten Variablen ist positiv und deshalb wird die gesteuerte Variable weiter um eine Stufe auf Kσ erhöht. Durch Ausführen der PWM-Modulationssteuerung durch die neu eingestellte gesteuerte Variable Kσ und durch Ausführen der Ein-/Aus-Steuerung der Schaltelemente Q1 bis Q4, verschiebt sich dann der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf einen Punkt σ. Wenn in diesem Fall die folgenden Bedingungen:
(3) der gegenwärtige Leistungswert Win (Wσ) hat von dem vorangehenden Leistungswert Win' (Wρ) abgenommen; und
(4) das Vorzeichen einer Vergrößerung/Verkleinerung der gesteuerten Variablen in der Verschiebestufe von dem vorangehenden Betriebspunkt (ρ) des photovoltaischen Felds an den gegenwärtigen Betriebspunkt (_) des photovoltaischen Felds ist positiv (+1- Stufe)
erfüllt sind, dann wird die gesteuerte Variable um einen Schritt auf Kρ erhöht.
Dann wird die PWM-Modulationssteuerung durch die neu eingestellte gesteuerte Variable Kρ ausgeführt, um die Schaltelemente Q1 bis Q4 zu steuern, um sie ein- und auszuschalten.
Wenn eine Verringerung der gesteuerten Variablen um einen Schritt auf Kρ dazu führt, dass die DC-Eingangsleistung Win zunimmt, das heißt, wenn die folgenden Bedingungen:
(5) der gegenwärtige Leistungswert Win hat von dem vorangehenden Leistungswert Win' abgenommen; und
(6) das Vorzeichen einer Erhöhung/Verkleinerung der gesteuerten Variablen in der Verschiebestufe von dem vorangehenden Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf den gegenwärtigen Betriebspunkt des photovoltaischen Felds ist negativ (-1-Stufe)
erfüllt sind, dann wird die gesteuerte Variable um einen Schritt bzw. Stufe erhöht.
Der voranstehende Steuerbetrieb wird so wiederholt, dass eine Steuerung ausgeführt wird, um dem Betriebspunkt des photovoltaischen Felds zu veranlassen, dem Maximalleistungspunkt zu folgen.
Jedoch steuert das herkömmliche Wechselrichtersteuerverfahren den Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf der Ausgangscharakteristikkurve des photovoltaischen Felds durch sequentielles Ausführen der verschiedenen folgenden Betriebsvorgänge: (a) Erfassen des DC-Eingangsspannungssignals Vin und des DC- Eingangsstromsignals Iin; (b) Untersuchen der Erhöhung/Verkleinerung der Leistung durch Berechnen des DC-Eingangsleistungswerts Win auf Grundlage der erfassten Signale Vin und Iin; und (c) Bestimmen der gesteuerten Variablen des Wechselrichters durch die Erhöhung/Verkleinerung des untersuchten Leistungswerts und des Vorzeichens der Erhöhung/Verkleinerung der gesteuerten Variablen. Deshalb wird viel Zeit benötigt, um den Steuerbetrieb auszuführen. Ferner wird viel Zeit benötigt, dass sich die Ausgangsleistung des photovoltaischen Felds 51 ändert, nachdem der Steuerbetrieb für den Betriebspunkt des photovoltaischen Felds ausgeführt ist, was als schlechte Steuerantwort bezeichnet wird.
Für den Fall, dass die Sonnenbestrahlung sich abrupt ändert, wenn sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds bei dem herkömmlichen Wechselrichtersteuerverfahren verschiebt, ist es ferner möglich zu entscheiden, ob die Änderung der Leistung als Folge der Verschiebung des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds oder der Änderung der Sonnenbestrahlung aufgetreten ist. Demzufolge verschiebt sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds in nachteiliger Weise in die falsche Richtung, so dass der Maximalleistungspunkt nicht schnell und unmittelbar erreicht werden kann. Deshalb könnte das herkömmliche Steuerverfahren die maximale Leistung des photovoltaischen Felds 51 nicht effizient herausnehmen.
Ferner erfordert das herkömmliche Steuerverfahren eine Erfassung der DC- Eingangsspannung Vin und des DC-Eingangsstroms Iin und deshalb ist ein Detektor und eine Erfassungsschaltung zum Erfassen von diesen erforderlich. Ferner ist auch eine Schaltung zum Berechnen der Ausgangsleistung des photovoltaischen Felds 51 und zum Untersuchen der Erhöhung/Verkleinerung der Leistung ebenfalls notwendig. Deshalb konnte die Schaltung zum Ausführen der Steuerung nicht bei niedrigen Kosten konstruiert werden.
Die US-A-5,268,832 offenbart ein bekanntes DC/AC-Wechselrichter- Steuersystem zum Steuern eines DC/AC-Wechselrichters, um so kontinuierlich eine maximale AC-Leistung davon auszugeben. Das bekannte System umfasst eine Einrichtung zum Überwachen der AC-Ausgangsleistung und verwendet eine Leistungsveränderungs-Beurteilungseinheit zum Beurteilen, ob eine Veränderung, die während einer vorgegebenen Zeitperiode gemessen und in der AC-Leistung auftritt, so wie sie von der DC/AC-Wechselrichtereinheit ausgegeben wird, einen vorgegebenen Wert übersteigt oder nicht. Das Leistungsveränderungs-Beurteilungssignal, das von der Leistungsveränderungs-Beurteilungseinheit erzeugt wird, wird von der Leistungssteuereinheit zum Steuern der DC/AC-Wechselrichtereinheit verwendet, um so die Leistungsveränderung auf im wesentlichen Null zu verringern, während die Leistungsveränderung einen vorgegebenen Wert nicht übersteigt. In dem DC/AC-Wechselrichter-Steuersystem, das aus der US-A-5,268,832 bekannt ist, werden zwei Hauptleistungssteuermoden ausgeführt. In einem Leistungssteuermodus wird der DC/AC-Wandler gesteuert, um kontinuierlich eine maximale AC-Ausgangsleistung abzuleiten, bis die Veränderung zwischen der letzten AC-Leistung und der vorangehenden AC-Leistung innerhalb eines vorgegebenen Grenzwerts sind. Wenn im Gegensatz dazu die Veränderung diesen Grenzwert überschreitet, dann wird die Ansteuerspannung von diesem DC/AC- Wechselrichter auf einem vorgewählten konstanten Wert gehalten, so dass die von dem DC/AC-Wechselrichter ausgegebene AC-Leistung auf einem vorgegebenen Leistungswert bleibt. Jedoch wird der letztere Leistungswert möglicherweise den maximalen oder optimalen DC-Leistungszuführungs-Betriebspunkt nicht reflektieren.
Ferner beschreibt die US-A-4,899,269 ein bekanntes System zum Regeln des Betriebspunkts der Gleichstrom-Energieversorgung mit Hilfe eines Pulsbreiten- Modulationswandlers. Dieses bekannte System umfasst ein Überwachungssystem zum Abtasten und Messen der DC-Spannung und des DC-Stroms, der von der DC- Energieversorgung zugeführt wird. Eine Schwellwert-Detektorschaltung reagiert auf das Stehenbleiben des Wechselrichters und liefert ein logisches Signal, welches einen stehen gebliebenen oder nicht stehen gebliebenen Zustand des Wechselrichters darstellt, relativ zu diesen Schwellwerten. Die Schwellwerte entsprechen entweder einem anfänglich niedrigen Wert einer Spannung oder einem anfänglich niedrigen Wert eines Stroms, die Unterbrechungszustände mit einer jeweiligen niedrigen DC-Spannung und einem niedrigen DC-Strom reflektieren. Dieses bekannte System ermöglicht, dass eine durchschnittliche Leistung von der DC-Energieversorgung extrahiert wird, die nahe zu dem maximalen Leistungspunkt ist. In dieser Weise stellt die DC-Energieversorgung eine Schwellwert-Detektoreinrichtung bereit, die mit variablen Schwellwerten arbeitet, so dass sich der momentane Betriebspunkt in Richtung auf die Koordinaten des Maximalleistungspunkts bewegt. Wie jedoch voranstehend beschrieben, machen Erfassungsschaltungen zum Erfassen einer DC-Eingangsleistung und eines DC- Eingangsstroms sowie eine Schaltung zum Berechnen der Ausgangsleistung das System kompliziert und erhöhen deren Kosten.
Die Patent Abstracts of Japan Vol. 095, Nr. 004, 31. Mai 1995 und JP-07028538A (SHARP CORPORATION), 31. Januar 1995, beschreibt ein bekanntes DC/AC- Wechselrichter-Steuersystem zur Herausnahme einer maximalen Leistung von einer DC- Energiequelle. Eine Maximalleistungspunkt-Folgesteuerung wird unabhängig von der Varianz in der Spannungs-zu-Strom-Charakteristik der DC-Energiequelle, z. B. einer Solarbatterie, ausgeführt. Um zu unterscheiden, ob der Ausgangsstrom des Wechselrichters erhöht wird oder nicht, vergleicht eine CPU einen vorangehenden Ausgangsstromwert, der erfasst und in einem RAM-Speicher gespeichert wird mit einem vorher erfassten Ausgangsstromwert. Die Amplitudenänderungsrichtung des Referenzsinuswellensignals wird gehalten, wenn der Ausgangsstromwert erhöht wird. Im Gegensatz dazu wird die Amplitudenänderungsrichtung umgedreht, wenn der Ausgangsstrom des Wechselrichters verkleinert wird. Wie erwähnt, berücksichtigt dieses bekannte System eine Veränderung des Betriebspunkts der Spannungs-zu-Strom-Charakteristikkurve der DC-Energieversorgung nicht.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Wechselrichter- Steuerverfahren und eine Wechselrichter-Vorrichtung (Inverter-Steuerverfahren und Inverter-Vorrichtung) bereitzustellen, die eine gute Steuerantwortcharakteristik erzielen, die maximale Ausgangsleistung herausnehmen und die Komponentenkosten niedrig halten können.
Um die obige Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Steuern eines Wechselrichters (Inverters), der eine DC-Energie von einer DC- Energieversorgung (DC-Energiequelle) in eine AC-Energie konvertiert, bereit, wobei das Verfahren einen Ein/Aus-Betrieb von Schaltelementen, die mit der DC-Energieversorgung verbunden sind, derart durchführt, dass ein Wechselrichter- Ausgangsstromsignal mit einem Referenz-Stromwellenformsignal übereinstimmt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Überwachen einer Pulsbreite eines Pulszugsignals, das in einem PWM-Controller zum Ausführen der Ein/Aus-Steuerung jener Schaltelemente erzeugt wird, die eine Hochfrequenz-Wechselrichterbrücke bilden, und/oder (2) eines Fehlers zwischen einer Amplitude des Referenzstrom- Wellenformsignals und einer Amplitude des Wechselrichterausgangsstromsignals und/oder (3) der Rate einer Änderung einer Spannung pro Einheitszeit an einem DC- Energieversorgungs-Betriebs; Bestimmen auf der Grundlage eines Ergebnisses einer Überwachung, ob der DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt auf einer Leerlaufspannungsseite oder einer Kurzschlussstromseite eines maximalen Energiepunkts (Leistungspunkts) auf einer Ausgangsstrom-zu-Spannungs-Charakteristikkurve der DC- Energieversorgung gelegen ist; und Steuern des Wechselrichterausgangs auf der Grundlage eines Ergebnisses der Bestimmung derart, dass der DC-Energieversorgungs- Betriebspunkt dem maximalen Energie- bzw. Leistungspunkt folgt.
Wenn entschieden wird, dass der Betriebspunkt auf der Leerlaufspannungsseite des maximalen Leistungspunkts liegt, wird in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung der Wechselrichterausgang erhöht, so dass sich der DC-Energieversorgungs- Betriebspunkt in Richtung auf den maximalen Leistungspunkt verschiebt. Wenn andererseits entschieden wird, dass der Betriebspunkt auf der Kurzschlussstromseite des maximalen Leistungspunkts liegt, wird der Wechselrichterausgang verkleinert, so dass sich der Betriebspunkt auf die Leerlaufspannungsseite verschiebt. Dadurch ist es möglich, zu bewirken, dass der DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt dem maximalen Leistungspunkt folgt.
Ferner können die Betriebsvorgänge einer Erhöhung und Verkleinerung des Wechselrichterausgangs durch Erhöhen bzw. Verkleinern einer Amplitude des Referenzstrom-Wellenformsignals ausgeführt werden.
In einer Ausführungsform wird die Pulsbreite des Pulszugsignals überwacht und wenn eine Veränderung der Pulsbreite im wesentlichen innerhalb einer spezifizierten Zeit verschwindet, wird bestimmt, dass der Betriebspunkt auf der Ausgangscharakteristikkurve der DC-Energieversorgung auf der Leerlaufspannungsseite des maximalen Leistungspunkts gelegen ist. Wenn andererseits die Veränderung der Pulsbreite nicht nach einem Ablauf der spezifizierten Zeit auftritt, wird entschieden, dass der Betriebspunkt auf der Kurzschlussstromseite des maximalen Leistungspunkts gelegen ist. Dann wird auf Grundlage der Entscheidung der Ein/Aus-Betrieb der Schaltelemente durch eine Pulsbreitenmodulations-(PWM)-Steuerung ausgeführt.
Wenn in Übereinstimmung mit dem Verfahren dieser Ausführungsform ein photovoltaisches Feld als eine Gleichstromversorgung verwendet wird, wird die Betriebspunktsteuerung zur Herausnahme bzw. zum Ableiten einer maximalen DC-Leistung aus dem photovoltaischen Feld nicht durch ein externes Signal, wie eine DC- Eingangsspannung oder einen DC-Eingangsstrom mit einer schlechteren Genauigkeit, sondern durch das Wechselrichter-interne-Signal der Pulsbreite des Pulszugsignals zum Ausführen der Ein/Aus-Steuerung der Schaltelemente ausgeführt. Deshalb kann die gesteuerte Variable des Wechselrichters in Übereinstimmung mit dem Wechselrichter- Ausgangsstrom schnell geändert werden. Deshalb erzielt die vorliegende Erfindung eine Maximalleistungspunkt-Folgesteuerung, die den Betriebspunkt schnell steuern bzw. regeln kann und die eine hervorragende Genauigkeit in bezug auf die Sonnenbestrahlung und die Zellentemperaturänderung sowie eine gute Steuerantwortcharakteristik aufweist.
Sogar dann, wenn sich die Sonnenbestrahlung schnell ändert, kann die Wechselrichtersteuerung ferner so ausgebildet werden, dass sie ihr folgt, wodurch ermöglicht wird, dass der Betriebspunkt dem maximalen Leistungspunkt folgt. Dies ermöglicht, dass die Maximalleistungspunkt-Folgesteuerung mit einer guten Steuerantwort-Charakteristik ausgeführt wird.
Ferner vermeidet die obige Anordnung die Bereitstellung der Schaltung zum Erfassen der externen Daten des DC-Eingangsstroms, der DC-Eingangsspannung und dergleichen, eines Leistungsberechnungsabschnitts des photovoltaischen Felds und eines Leistungsvergleichsabschnitts des photovoltaischen Felds und dies vereinfacht die Schaltungskonstruktion und ermöglicht, dass die Kosten niedrig gehalten werden können.
Wenn gemäß einer Ausführungsform die Pulsbreite größer als eine voreingestellte maximal zulässige Breite wird, wird bestimmt, dass der Betriebspunkt auf der Kurzschlussstromseite des maximalen Energie- bzw. Leistungspunkt gelegen ist.
Selbst wenn die Sonnenbestrahlung in diesem Fall groß ist, kann die Maximalleistungspunkt-Folgesteuerung mit hoher Genauigkeit ausgeführt werden und dies kann weiter die Steuerantwortcharakteristik der Maximalleistungspunkt-Steuerung verbessern.
In einer Ausführungsform wird der Fehler zwischen dem Referenzstrom- Wellenformsignal und dem Wechselrichter-Ausgangsstromsignal überwacht und wenn der Fehler im wesentlichen innerhalb einer spezifizierten Zeit verschwindet, wird bestimmt, dass der DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt auf der Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts gelegen ist und dann wird die Amplitude des Referenzstrom- Wellenformsignals erhöht, um den Betriebspunkt in Richtung auf den Maximalleistungspunkt zu verschieben. Wenn andererseits der Fehler nach einem Ablauf der spezifizierten Zeit nicht verschwindet, wird entschieden, dass der Betriebspunkt auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts gelegen ist und die Amplitude des Referenzstrom-Wellenformsignals wird verringert, um den Betriebspunkt auf die Leerlaufsspannungsseite zu verschieben.
In ähnlicher Weise zu dem obigen Verfahren, das die Pulsbreite des Pulszugsignals überwacht, führt dieses Wechselrichter-Steuerverfahren auch die Betriebspunktsteuerung zur Herausnahme einer maximalen DC-Leistung von dem photovoltaischen Feld nicht durch ein externes Signal, wie einer DC-Eingangsspannung oder eines DC-Eingangsstroms mit einer schlechteren Genauigkeit, sondern durch das interne Wechselrichtersignal, das den Fehler zwischen dem Referenzstrom- Wellenformsignal und dem Wechselrichter-Ausgangsstromsignal darstellt, aus. Deshalb kann die gesteuerte Variable des Wechselrichters in Übereinstimmung mit dem Wechselrichterausgangsstrom schnell verändert werden. Deshalb empfiehlt die vorliegende Erfindung eine Maximalleistungspunkt-Folgesteuerung, die dem Betriebspunkt schnell folgen kann und die eine hervorragende Genauigkeit in bezug auf die Sonnenbestrahlung und die Zellentemperaturänderung sowie eine gute Steuerantwortcharakteristik aufweist.
Selbst wenn sich die Sonnenbestrahlung abrupt ändert, kann die Wechselrichtersteuerung ferner ausgebildet sein, um ihr zu folgen, wodurch ermöglicht wird, dass der Betriebspunkt dem Maximalleistungspunkt folgt. Dies ermöglicht, dass die Maximalleistungspunkt-Folgesteuerung mit einer guten Steuerantwortcharakteristik ausgeführt wird.
Ferner vermeidet die obige Anordnung die Bereitstellung der Schaltung zum Erfassen der externen Daten des DC-Eingangsstroms, der DC-Eingangsspannung und dergleichen, einen DC-Leistungsberechnungsabschnitt und einen DC-Leistungsvergleichsabschnitt und dies vereinfacht die Schaltungskonstruktion und ermöglicht, dass die Kosten niedrig gehalten werden.
Durch Überwachen der Rate einer Änderung der Spannung an dem DC- Energieversorgungs-Betriebspunkt pro Einheitszeit kann auf Grundlage der Rate der Änderung auch bestimmt werden, an welcher Position auf der Ausgangscharakteristikkurve der Betriebspunkt gelegen ist. Für den Fall, dass die Gleichstromversorgung ein photovoltaisches Feld ist, wird deshalb die Position des Betriebspunkt zu dieser Zeit unmittelbar bestimmt, obwohl sich die Sonnenbestrahlung abrupt ändert.
Wenn die Sonnenbestrahlung stabil ist, dann ändert sich die Spannung an dem Betriebspunkt des photovoltaischen Felds pro Einheitszeit kaum. In einem derartigen Fall kann der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds sicher erfasst werden, sogar wenn die Sonnenbestrahlung stabil ist, indem die Änderung pro Einheitszeit der Spannung an dem Betriebspunkt des photovoltaischen Felds überwacht wird, während die Steuerung zum Erhöhen oder Verkleinern des Wechselrichter-Ausgangs ausgeführt wird.
Gemäß dieser Ausführungsform ist es im Gegensatz zu dem Stand der Technik nicht erforderlich, die DC-Leistung zu ermitteln und deshalb vermeidet diese Anordnung die Notwendigkeit für den DC-Eingangsstromdetektor, eine Detektorschaltung, einen DC-Leistungsrechner und einen Leistungsvergleicher. Die obige Anordnung kann die Schaltungskonstruktion vereinfachen und deshalb können die Kosten der Komponenten einer Wechselrichter-Vorrichtung niedrig gehalten werden.
Es ist akzeptabel, einen oberen Grenzwert der Rate einer Änderung der Spannung an dem DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt pro Einheitszeit einzustellen und den oberen Grenzwert mit der voranstehend erwähnten überwachten Änderung der Spannung zu vergleichen. Zum Beispiel wird die Rate einer Änderung der Spannung an dem DC- Energieversorgungs-Betriebspunkt pro Einheitszeit überwacht, während der Betrieb einer Erhöhung des Wechselrichter-Ausgangs ausgeführt wird. Wenn die Spannung an dem DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt verkleinert wird und die Rate einer Änderung der Spannung den oberen Grenzwert nicht überschreitet, wird bestimmt, dass der DC- Energieversorgungs-Betriebspunkt auf der Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts gelegen ist. Wenn die Spannung an dem DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt verkleinert wird und die Änderung der Spannung den oberen Grenzwert übersteigt, wird bestimmt, dass der DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts gelegen ist. Durch Verwenden dieses Verfahrens wird die Position des DC-Energieversorgungs-Betriebspunkts auf der Ausgangscharakteristikkurve mit hoher Genauigkeit bestimmt. Wenn bestimmt wird, dass der Betriebspunkt auf der Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts gelegen ist, wird der Betrieb zum Erhöhen des Wechselrichter-Ausgangs fortgesetzt. Wenn bestimmt wird, dass der Betriebspunkt auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts gelegen ist, wird der Betrieb auf den Betrieb zum Verkleinern des Wechselrichter-Ausgangs umgeschaltet. Deshalb kann bewirkt werden, dass der Betriebspunkt dem Maximalleistungspunkt schnell folgt.
Durch Einstellen der gesteuerten Variablen des Wechselrichter-Ausgangs in Übereinstimmung mit der Größe der Änderung der Spannung an dem DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt pro Einheitszeit kann bewirkt werden, dass der DC- Energieversorgungs-Betriebspunkt schnell dem Maximalleistungspunkt folgt, sogar wenn die Änderung der Spannung groß ist.
Gemäß einer Ausführungsform wird bewirkt, dass der DC-Energieversorgungs- Betriebspunkt dem Maximalleistungspunkt auf der Ausgangscharakteristikkurve folgt, indem ein Fehler zwischen einem Referenzstrom-Wellenformsignal und einem Wechselrichter-Ausgangsstromsignal zusätzlich zu der Rate einer Änderung der Spannung an dem DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt pro Zeiteinheit überwacht wird. Genauer gesagt kann durch Überwachen der Rate einer Änderung der Spannung an dem Betriebspunkt des photovoltaischen Felds pro Zeiteinheit, wenn die DC- Energieversorgung ein photovoltaisches Feld ist, der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds veranlasst werden, dem Maximalleistungspunkt schnell zu folgen, wenn sich die Sonnenbestrahlung schnell ändert. Durch Überwachen des Fehlers zwischen dem Referenzstrom-Wellenformsignal und dem Wechselrichter-Ausgangsstromsignal kann andererseits bewirkt werden, dass der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds schnell dem Maximalleistungspunkt folgt, wenn die Sonnenbestrahlung stabil ist.
Wenn sowohl die Rate einer Änderung der Spannung als auch der Fehler überwacht werden, wird bevorzugt, den Betrieb einer Erhöhung oder Verkleinerung des Wechselrichter-Ausgangs und den Betrieb einer Aufrechterhaltung des unveränderten Zustands des Wechselrichter-Ausgangs alternierend bzw. abwechselnd zu wiederholen. Durch Überwachen der Rate einer Änderung der Spannung an dem Betriebspunkt des photovoltaischen Felds pro Einheitszeit, während der Betrieb einer Erhöhung und Verkleinerung des Wechselrichter-Ausgangs und der Betrieb einer Aufrechterhaltung des unveränderten Zustands des Wechselrichter-Ausgangs ausgeführt wird, wird in diesem Fall die Genauigkeit des Überwachungsergebnisses gut. Durch Überwachen des Fehlers zwischen dem Referenzstrom-Wellenformsignal, während der Betrieb eine Aufrechterhaltung des unveränderten Zustands des Wechselrichter-Ausgangs überwacht wird, wird andererseits die Genauigkeit des Überwachungsergebnisses gut.
In einer Ausführungsform werden die Rate einer Änderung der Spannung an dem DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt pro Einheitszeit und des Fehlers zwischen dem Referenzstrom-Wellenformsignal und dem Wechselrichter-Ausgangsstromsignal überwacht, während der Betrieb einer Erhöhung und Verkleinerung des Wechselrichter- Ausgangs wiederholt alternierend mit einem Betrieb einer Aufrechterhaltung des unveränderten Zustands des Wechselrichter-Ausgangs ausgeführt wird. Wenn die Spannung an dem DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt verkleinert wird und die Änderung der Spannung den oberen Grenzwert nicht übersteigt oder wenn der Fehler im wesentlichen innerhalb einer spezifizierten Zeit verschwindet, wird entschieden, dass der DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt auf der Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts gelegen ist. Wenn andererseits die Spannung an dem DC- Energieversorgungs-Betriebspunkt verkleinert wird und die Änderung der Spannung den oberen Grenzwert übersteigt oder wenn der Fehler nach einem Ablauf der spezifizierten Zeit nicht verschwindet, wird entschieden, dass der DC-Energieversorgungs- Betriebspunkt auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts gelegen ist. Dann werden die abwechselnden Betriebe einer Erhöhung des Wechselrichter-Ausgangs und einer Aufrechterhaltung des unveränderten Zustands des Wechselrichter-Ausgangs fortgesetzt, wenn bestimmt wird, dass der DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt auf der Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts gelegen ist. Wenn andererseits entschieden wird, dass der DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts angeordnet ist, wird eine Umschaltung auf den Betrieb einer Verkleinerung des Wechselrichter-Ausgangs ausgeführt.
Ferner ist es möglich zu bewirken, dass der DC-Energieversorgungs- Betriebspunkt dem maximalen Betriebspunkt auf der Ausgangscharakteristikkurve folgt, indem die Veränderung der Pulsbreite des Pulszugsignals zusätzlich zu der Rate einer Änderung der Spannung an dem DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt pro Einheitszeit überwacht wird. Wenn, genauer gesagt, die DC-Energieversorgung ein photovoltaisches Feld ist, ist es, durch Überwachen der Rate einer Änderung der Spannung an dem Betriebspunkt des photovoltaisches Felds pro Einheitszeit, möglich zu bewirken, das der Betriebspunkt des photovoltaisches Felds dem maximalen Betriebspunkt schnell folgt, wenn sich die Intensität des photovoltaisches Felds abrupt ändert. Durch Überwachen der Veränderung der Pulsbreite des Pulszugssignals ist es andererseits möglich zu bewirken, dass der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds dem maximalen Betriebspunkt schnell folgt, wenn die Intensität des photovoltaischen Felds stabil bleibt.
Für den Fall einer Überwachung sowohl der Rate einer Änderung der Spannung als auch der Veränderung der Pulsbreite wird bevorzugt, den Betrieb einer Erhöhung oder Verkleinerung des Wechselrichterausgangs und des Betriebs einer Aufrechterhaltung des unveränderten Zustands des Wechselrichterausgangs alternierend zu wiederholen. Durch Überwachen der Rate einer Änderung der Spannung an dem Betriebspunkt des photovoltaischen Felds pro Einheitszeit, während der Betrieb einer Erhöhung oder Verkleinerung des Wechselrichterausgangs und der Betrieb einer Aufrechterhaltung des uneränderten Zustands des Wechselrichterausgangs ausgeführt wird, wird in diesem Fall die Genauigkeit des Überwachungsergebnisses gut. Durch Überwachen der Veränderung der Pulsbreite des Pulzugsignals, während der Betrieb einer Aufrechterhaltung des unveränderten Zustands des Wechselrichterausgangs ausgeführt wird, wird andererseits die Genauigkeit des Überwachungsergebnisses gut.
Da die Position des Betriebspunkt auf Grundlage des genauen Überwachungsergebnisses erfasst wird, wird die Positionserfassungsgenauigkeit des Betriebspunkts verbessert.
In einer Ausführungsform wird die Rate einer Änderung der Spannung an dem Betriebspunkt der DC-Energieversorgung pro Einheitszeit und die Veränderung der Pulsbreite des Pulszugssignal überwacht, während der Betrieb einer Erhöhung des Wechselrichterausgangs alternierend mit dem Betrieb einer Aufrechterhaltung des unveränderten Zustands des Wechselrichterausgangs wiederholt ausgeführt wird. Wenn die Spannung an dem DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt abgesenkt wird und die Rate einer Änderung der Spannung den oberen Grenzwert nicht übersteigt oder wenn die Veränderung der Pulsbreite im wesentlichen innerhalb einer spezifizierten Zeit verschwindet, wird bestimmt, dass der DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt auf der Leerlaufspannungsseite des Maximumleistungspunkts gelegen ist. Wenn ferner die Spannung an dem DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt absenkt wird und die Änderung der Spannung den oberen Grenzwert übersteigt oder wenn die Veränderung der Pulsbreite nach dem Ablauf einer spezifizierten Zeit nicht verschwindet, wird bestimmt, dass der DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkt gelegen ist. Die alternierenden Betriebsvorgänge einer Erhöhung des Wechselrichterausgangs und einer Aufrecherhaltung des unveränderten Zustands des Wechselrichterausgangs werden fortgesetzt, wenn bestimmt wird, dass der DC- Energieversorgungs-Betriebspunkt auf der Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts gelegen ist, aber ein Umschalten auf den Betrieb einer Verkleinerung des Wechselrichterausgangs wird ausgeführt, wenn bestimmt wird, dass der DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts ist.
Ferner stellt die vorliegende Erfindung eine Wechselrichtervorrichtung bereit, die Schaltelemente, die mit einer DC-Energieversorgung verbunden sind, und eine Steuerschaltung zum Ausführen einer Ein-/Aus-Steuerung der Schaltelemente, so dass ein Wechselrichterausgangs-Stromsignal mit einem Referenzstrom-Stromwellenformsignal übereinstimmt, und DC-Energie von der DC-Energieversorgung in einen Wechselstrom umwandelt, aufweist, wobei die Steuerschaltung umfasst: einen Überwachungsabschnitt, der (1) eine Pulsbreite eines Pulszugssignals, das in einer PWM-Controller erzeugt wird, zum Ausführen der Ein-/Aus-Steuerung von denjenigen Schaltelementen, die ein Hochfrequenz-Wechselrichterbrücke bilden, und/oder (2) einen Fehler zwischen einer Amplitude des Refernzstrom-Wellenformsignals und einer Amplitude des Wechselrichterausgangs-Stromsignals, und/oder (3) die Rate einer Änderung (_) einer Spannung pro Einheitszeit an einem DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt überwacht und auf der Grundlage eines Überwachungsergebnisses bestimmt, ob der DC-Energieversorgungs- Betriebspunkt auf einer Leerlaufspannungsseite oder eine Kurzschlussstromseite eines Maximalleistungspunkts auf einer Ausgangsstrom-zu-Spannungs-Charakteristikkurve der DC-Energieversorgung gelegen ist, und einen Steuerabschnitt, der den Wechselrichterausgang derart steuert, dass der DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt dem Maximalleistungspunkt folgt, und zwar auf Grundlage des Bestimmungsergebnisses, das von dem Überwachungsabschnitt durchgeführt wird.
In einer Ausführungsform überwacht der Überwachungsabschnitt die Pulsbreite des Pulszugsignals, wodurch bestimmt wird, dass der Betriebspunkt auf der Ausgangscharakteristikkurve der DC-Energieversorgung auf der Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts gelegen ist, wenn eine Veränderung der Pulsbreite im wesentlichen innerhalb einer spezifizierten Zeit verschwindet, und bestimmt wird, dass der Betriebspunkt auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts gelegen ist, wenn die Veränderung der Pulsbreitete nach dem Ablauf einer spezifizierten Zeit nicht verschwindet. Wenn der Überwachungsabschnitt bestimmt, dass der Betriebspunkt auf der Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts gelegen ist, dann erhöht der Steuerabschnitt den Wechselrichterausgang derart, dass der Betriebspunkt sich auf den Maximalleistungspunkt verschiebt. Wenn andererseits der Überwachungsabschnitt bestimmt, dass der Betriebspunkt auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts gelegen ist, verringert der Steuerabschnitt den Wechselrichterausgang derart, dass sich der Betriebspunkt auf die Leerlaufspannungsseite verschiebt.
In einer Ausführungsform umfasst der Überwachungsabschnitt einen Impulsbreitenvergleicher, der die Impulsbreite mit einer voreingestellten maximal zulässigen Breite vergleicht, und bestimmt, dass der Betriebspunkt auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts gelegen ist, wenn die Pulsbreite breiter als die maximal zulässige Breite ist.
In einer anderen Ausführungsform überwacht der Überwachungsabschnitt den Fehler zwischen dem Referenzstrom-Wellenformsignal und dem Wechselrichterausgangs-Stromsignal, wodurch bestimmt wird dass der Betriebspunkt auf der Ausgangscharakteristikkurve der DC-Energieversorgung auf der Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts gelegen ist, wenn der Fehler im wesentlichen innerhalb einer spezifizierten Zeit verschwindet, und bestimmt, dass der Betriebspunkt auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts gelegen ist, wenn der Fehler nach einem Ablauf der spezifizierten Zeit nicht verschwindet. Wenn der Überwachungsabschnitt bestimmt, dass der Betriebspunkt auf der Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts gelegen ist, dann verschiebt der Steuerabschnitt den Betriebspunkt in Richtung auf den Maximalleistungspunkt durch Steuern der Amplitude des Referenzstrom-Wellenformsignals, so dass sie ansteigt. Wenn andererseits der Überwachungsabschnitt bestimmt, dass der Betriebspunkt auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts gelegen ist, verschiebt der Steuerabschnitt den Betriebspunkt an die Leerlaufspannungsseite durch Steuern der Amplitude des Referenzstrom- Wellenformsignals, so dass sie abnimmt.
In einer anderen Ausführungsform überwacht der Überwachungsabschnitt die Rate einer Änderung der Spannung an dem DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt pro Zeiteinheit, wo bestimmt wird, dass der DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt auf der Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts gelegen ist, wenn die Rate einer Änderung der Spannung an dem DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt pro Einheitszeit den oberen Grenzwert nicht übersteigt, und entschieden wird, dass der DC- Energieversorgungs-Betriebspunkt auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts gelegen ist, wenn die Rate einer Änderung der Spannung den oberen Grenzwert übersteigt.
Wenn der Überwachungsabschnitt bestimmt, dass der DC-Energieversorgungs- Betriebspunkt auf der Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts gelegen ist, setzt der Steuerabschnitt den Betrieb einer Erhöhung des Wechselrichterausgangs fort und schaltet auf den Betrieb zum Verkleinern des Wechselrichterausgangs um, wenn der Überwachungsabschnitt bestimmt, dass der DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts gelegen ist.
In einer Ausführungsform umfasst die Steuerschaltung ferner einen Fehlerüberwachungsabschnitt, der den Fehler zwischen dem Referenzstrom- Wellenformsignal und dem Wechselrichterausgangs-Stromsignal überwacht und der entscheidet, dass der DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt auf der Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts gelegen ist, wenn der Fehler im wesentlichen innerhalb einer spezifizierten Zeit verschwindet, und der entscheidet, dass der DC- Energieversorgungs-Betriebspunkt auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts gelegen ist, wenn der Fehler nach dem Ablauf der spezifizierten Zeit nicht verschwindet.
In einer anderen Ausführungsform umfasst die Steuerschaltung ferner einen Pulsbreiten-Überwachungsabschnitt, der die Pulsbreite des Pulszugssignals überwacht, und der bestimmt, dass der DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt auf der Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts gelegen ist, wenn die Veränderung der Pulsbreite im wesentlichen innerhalb einer spezifizierten Zeit verschwindet, und der bestimmt, dass der DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts gelegen ist, wenn der Veränderung der Pulsbreite nach einem Ablauf der spezifizierten Zeit nicht verschwindet.
Der Steuerabschnitt der Wechselrichtervorrichtung in Übereinstimmung mit jeder Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine Schaltungskonstruktion auf, die einfacher als die Steuerschaltung der herkömmlichen Wechselrichtervorrichtung ist, und deshalb können die Kosten auf einem geringeren Niveau als im Stand der Technik gehalten werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorliegende Erfindung lässt sich besser aus der eingehenden Beschreibung, die nachstehend angegeben ist, und den beiliegenden Zeichnungen, die nur zur Illustration angeführt sind und somit für die vorliegende Erfindung nicht einschränkend sind, verstehen. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Diagramm, das den Gesamtaufbau einer Wechselrichtervorrichtung in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 1A ein Diagramm, das die Gesamtkonstruktion eines Modifikationsbeispiels der in Fig. 1 gezeigten Wechselrichtervorrichtung zeigt;
Fig. 1B ein Diagramm, das die Gesamtkonstruktion eines anderen Modifikationsbeispiels der in Fig. 1 gezeigten Wechselrichtervorrichtung zeigt;
Fig. 2 einen Graph, der schematisch die Änderung eines Betriebspunkts auf charakteristischen Kurven eines photovoltaischen Felds in der ersten Ausführungsform zeigt;
Fig. 3A und 3B Diagramme, die eine Beziehung zwischen einem Strombefehlssignal Iref und einem Wechselrichterausgangsstromsignal Iout in der ersten Ausführungsform zeigt;
Fig. 4 ein Graph, der schematisch die Änderung des Wechselrichterausgangsstromsignal Iout während einer spezifizierten Zeit T in der ersten Ausführungsform zeigt,;
Fig. 5 einen Graph, der schematisch die Änderung des Wechselrichterausgangsstromsignal Iout während der spezifizierten Zeit in der ersten Ausführungsform zeigt;
Fig. 6A und 6B Diagramme, die die Änderung einer Pulsbreite PW der ersten Ausführungsform zeigt;
Fig. 7 einen Graph, der schematisch die Änderung des Betriebspunkts auf den charakteristischen Kurven des photovoltaischen Felds in der ersten Ausführungsform zeigt;
Fig. 8A, 8B und 8C Diagramme, die eine Beziehung zwischen dem Strombefehlssignal Iref und dem Wechselrichterausgangsstromsignal Iout in der ersten Ausführungsform zeigen;
Fig. 9 ein Diagramm, das die Gesamtkonstruktion einer Wechselrichtervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 10 ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Strombefehlssignal Iref und dem Wechselrichterausgangsstromsignal Iout in der zweiten Ausführungsform zeigt;
Fig. 11 ein Diagramm, das die Gesamtkonstruktion einer Wechselrichtervorrichtung in Übereinstimmung mit einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 12A und 12B Graphen, die schematisch die Änderung in der Amplitude eines Strombefehlssignals und die Änderung der Spannung an dem Betriebspunkt in Übereinstimmung mit der Änderung der Amplitude zeigt, jeweils in der Wechselrichtervorrichtung der dritten Ausführungsform;
Fig. 13 einen Graph, der schematisch eine Beziehung zwischen der Spannung an dem Betriebspunkt der Wechselrichtervorrichtung der dritten Ausführungsform und der Ausgangsleistung des photovoltaischen Felds zeigt;
Fig. 14 ein Graph, der schematisch eine Beziehung zwischen der Spannung an dem Betriebspunkt der Wechselrichtervorrichtung der dritten Ausführungsform und der Ausgangsleistung oder des Ausgangsstroms des photovoltaischen Felds zeigt;
Fig. 15A und 15B schematische Graphen, die die Änderung der Amplitude des Strombefehlssignals und die Änderung der Spannung an dem Betriebspunkt in Übereinstimmung mit der Amplitudenänderung zeigen, jeweils in der Wechselrichtervorrichtung der dritten Ausführungsform;
Fig. 16 einen Graph, der eine Beziehung zwischen der Spannung an dem Betriebspunkt der Wechselrichtervorrichtung der dritten Ausführungsform und der Ausgangsleistung oder dem Ausgangsstrom des photovoltaischen Felds zeigt;
Fig. 17A und 17B schematische Graphen, die die Änderung der Amplitude des Strombefehlssignals und die Änderung der Spannung an dem Betriebspunkt in Übereinstimmung mit der Amplitudenänderung zeigen, jeweils in der Wechselrichtervorrichtung der dritten Ausführungsform;
Fig. 18 ein Diagramm, das die Gesamtkonstruktion einer Wechselrichtervorrichtung in Übereinstimmung mit einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 19A und 19B Diagramme, die schematisch die Änderung in der Amplitude des Strombefehlssignals und die Änderung der Spannung an dem Betriebspunkt in Übereinstimmung mit der Amplitudenänderung zeigt, jeweils in der Wechselrichtervorrichtung der vierten Ausführungsform;
Fig. 20 einen Graph, der eine Beziehung zwischen der Spannung an dem Betriebspunkt der Wechselrichtervorrichtung der vierten Ausführungsform und der Ausgangsleistung des photovoltaischen Felds zeigt;
Fig. 21 einen Graph, der schematisch eine Beziehung zwischen der Betriebspunktspannung der Wechselrichtervorrichtung der vierten Ausführungsform und der Ausgangsleistung oder dem Ausgangsstrom des photovoltaischen Felds zeigt;
Fig. 22A und 22B Diagramme, die die Amplitudenänderung in einem Strombefehlssignal und die Spannungsänderung an dem Betriebspunkt in Übereinstimmung mit der Amplitudenänderung jeweils zeigen in der Wechselrichtervorrichtung der vierten Ausführungsform;
Fig. 23 einen schematischen Graph, der eine Beziehung zwischen der Spannung an dem Betriebspunkt der Wechselrichtervorrichtung der vierten Ausführungsform und der Ausgangsleistung des photovoltaischen Felds zeigt;
Fig. 24A und 24B Diagramme, die die Änderung der Amplitude des Strombefehlssignals und die Spannungsänderung an dem Betriebspunkt in Übereinstimmung mit der Amplitudenänderung zeigen, jeweils in der Wechselrichtervorrichtung der vierten Ausführungsform;
Fig. 25A, 25B und 25C Diagramme, die eine Beziehung zwischen dem Strombefehlssignal und dem Wechselrichterausgangsstromsignal der Wechselrichtervorrichtungen der vierten und fünften Ausführungsformen zeigen;
Fig. 26 ein Diagramm, das die Gesamtkonstruktion einer Wechselrichtervorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 27 ein Diagramm, das die Gesamtkonstruktion einer herkömmlichen Wechselrichtervorrichtung zeigt;
Fig. 28 einen Graph, der eine Beziehung zwischen der Spannung an dem Betriebspunkt der herkömmlichen Wechselrichtervorrichtung und dem Ausgangsstrom des photovoltaischen Felds zeigt; und
Fig. 29 einen Graph, der eine Beziehung zwischen der, Spannung an dem Betriebspunkt der herkömmlichen Wechselrichtervorrichtung und der Ausgangsleistung des photovoltaischen Felds zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

(Erste Ausführungsform)

Fig. 1 ist ein Schaltbild einer Wechselrichtervorrichtung 1 in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
Die Wechselrichtervorrichtung wandelt eine DC-Energie, die von einem photovoltaischen Feld 2 ausgegeben wird, in eine AC-Energie mit der gleichen Phase und Frequenz von 50/6 = Hz wie diejenigen einer kommerziellen elektrischen Versorgungsleitung 3 um und liefert die Energie bzw. Leistung an die kommerzielle elektrische Versorgungsleitung 3.
Die Wechselrichtervorrichtung 1 umfasst einen DC-Kondensator 4, eine Hochfrequenz-Wechselrichterbrücke 5, einen Hochfrequenztransformator 6, eine Diodenbrücke 7, eine Filterschaltung 8, eine Niederfrequenz-Wechselrichterbrücke 9, ein Relais 10, ein AC-Filter 11 und einen Wechselrichterausgangsstromdetektor 12 und eine Steuerschaltung 13.
Der DC-Kondensator 4 regelt die Schwankung der DC-Energie, die von dem photovoltaischen Feld 2 eingegeben wird. Die Hochfrequenz-Wechselrichterbrücke 5 weist Schaltelemente Q1, Q2, Q3 und Q4 auf und wandelt die DC-Energie bzw. Leistung, die der Wechselrichtervorrichtung 1 eingegeben wird, in eine Hochfrequenz-AC (mehrere zehn bis mehrere hundert kHz) um. Die Rolle des Hochfrequenz-Transformators 6 besteht darin, die Seite des photovoltaischen Felds 2 von der Seite der kommerziellen elektrischen Versorgungsleitung 3 zu isolieren. Die Diodenbrücke 7 mit Dioden D1, D2, D3 und D4 ist mit der Sekundärseite des Hochfrequenz-Transformators 6 verbunden und führt eine Gleichrichtung der Hochfrequenz-AC durch. Die Filterschaltung 8 umfasst eine DC-Reaktanz 8a und einen Kondensator 8b, die parallel zueinander geschaltet sind, und arbeitet zur Entfernung von Hochfrequenzkomponenten von der gleichgerichteten Wellenform und zur Glättung von diesen. Die Niederfrequenz-Wechselrichterbrücke 9, die aus Schaltelementen S1, S2, S3 und S4 besteht, ist mit der Stufe nach der Filterschaltung 8 verbunden und unterwirft den Gleichstrom, der eine Vollwellengleichrichtungs-Wellenform aufweist, einer Polaritätsumkehrungssteuerung bei einer niedrigen Frequenz (50/60 bis mehrere hundert Hz), um einen sinusförmigen Wechselstrom mit einer niedrigen Frequenz zu bilden. Das Relais 10 führt eine Verbindung und Trennung zwischen der Seite des photovoltaischen Felds 2 und der Seite der kommerziellen elektrischen Versorgungsleitung 3 aus. Das AC-Filter 11 ist aus einer AC-Reaktanz 11a und einem Kondensator 11b gebildet und absorbiert Komponenten mit höheren Harmonischen. Der Wechselrichterausgangsstromdetektor 12 ist an der Stufe nach der Niederfrequenz-Wechselrichterbrücke 9 vorgesehen und arbeitet zur Erfassung eines Wechselrichterausgangsstromsignal Iout und zum Ausgeben von diesem an die Steuerschaltung 13. Die Steuerschaltung 13 steuert die Hochfrequenz-Wechselrichterbrücke 5 und die Niederfrequenz-Wechselrichterbrücke 9.
Die Steuerschaltung 13 umfasst ein Hochfrequenz-Wechselrichterbrücken- Steuersystem 13a und ein Niederfrequenz-Wechselrichterbrücken-Steuersystem 13b. Das Hochfrequenz-Wechselrichterbrücken-Steuersystem 13a weist einen Rechner 14 für die gesteuerte Variable auf, einen PWM-Controller 15 (Steuereinrichtung), einen Gate- Ansteuersignal-Generator 16 und eine Impulsbreiten-Überwachungseinrichtung 19 auf. Der Rechner 14 für die gesteuerte Variable erzeugt ein Strombefehlssignal Iref, das ein Referenzwellenformsignal des Wechselrichterausgangsstroms Iout ist und dessen Amplitude R der gesteuerten Variablen der Wechselrichtervorrichtung 1 entspricht. Die PWM-Steuereinrichtung 15 integriert die Wellenform eines Fehlers zwischen dem Strombefehlssignals Iref und dem Wechselrichterausgangsstromsignal Iout in Einheiten einer spezifizierten Periode und unterwirft die erhaltenen Daten der integrierten Wellenform einer PWM-Steuerung, um ein Pulszugsignal PL zu erzeugen. Der Gate- Ansteuersignalgenerator 16 steuert die vier Schaltelemente Q1-Q4 der Hochfrequenz- Wechselrichterbrücke 5 so, dass sie auf Grundlage des Pulszugssignals PL, das von der PWM-Steuereinrichtung 15 erzeugt wird, ein- und ausgeschaltet werden.
Der Pulsbreiten-Überwachungseinrichtung 19 wird das Pulszugsignal PL eingegeben, das von der PWM-Steuereinrichtung 15 erhalten wird, und die Pulsbreiten- Überwachungseinrichtung 19 überwacht immer die Pulsbreite PW des eingegebenen Pulszugsignals PL. Die Pulsbreite PW des Pulszugsignals PL verändert sich mit einer gewissen Regelmäßigkeit entsprechend der Änderung der Ausgangsleistung des photovoltaischen Felds 2. Durch Überwachen der Änderung der Pulsbreite PW wird deshalb bestimmt, ob der Betriebspunkt auf der Ausgangscharakteristikkurve des photovoltaischen Felds auf einer Leerlaufspannungsseite oder einer Kurzschlussspannungsseite eines Maximalleistungspunkts gelegen ist.
Das Niederfrequenz-Wechselrichterbrücken-Steuersystem 13b weist eine Polaritäts-Umkehrungs-Steuereinrichtung 17 und einen Gate-Ansteuersignal-Generator 18 auf. Die Polaritäts-Umkehrungs-Steuereinrichtung 17 unterwirft den Gleichstrom, der die vollständig gleichgerichtete Wellenform aufweist, einer Polaritäts- Umkehrungssteuerung bei einer niedrigen Frequenz (50/60 bis mehrere hundert Hz) auf Grundlage eines Spannungssignals Vout der kommerziellen elektrischen Versorgungsleitung, die von der Stufe nach dem AC-Filter 11 erfasst wird. Der Gate-Ansteuersignal- Generator 18 steuert die vier Schaltelemente S1 bis S4 der Niederfrequenz- Wedchselrichterbrücke 9 so, dass sie auf Grundlage der Steuerung durch die Polaritäts- Umkehrungs-Steuereinrichtung 17 ein- und ausgeschaltet werden.
Für die Schaltelemente Q1-Q4 der Hochfrequenz-Wechselrichterbrücke 5 und die Schaltelemente S1 bis S4 der Niederfrequenz-Wechselrichterbrücke 9 kann z. B. ein IGBT verwendet werden.
Als nächstes wird der Betrieb der Wechselrichtervorrichtung mit der obigen Konstruktion beschrieben werden. Grundlegend werden die Schaltelemente Q1-Q4 der Hochfrequenz- Wechselrichterbrücke 5 so gesteuert, dass sie ein- oder ausgeschaltet werden, so dass der Fehler zwischen dem Wechselrichterausgangsstromsignal Iout, das von dem Wechselrichterausgangsstromdetektor 12 erfasst worden und zurückgeführt worden ist, und dem Strombefehlssignal Iref, das von dem Rechner 14 für die gesteuerte Variable bestimmt wird, verschwindet. Das heißt, zunächst wird eine gesteuerte Variable für den Wechselrichter durch den Rechner 14 für die gesteuerte Variable bestimmt und ein Strombefehlssignal Iref, das diese gesteuerte Variable R als seine Amplitude aufweist, wird erzeugt und an die PWM-Steuereinrichtung 15 ausgegeben. Andererseits erfasst der Wechselrichterausgangsstromdetektor 12 einen Wechselrichterausgangsstrom Iout zu dieser Zeit und gibt diesen an die PWM-Steuereinrichtung 15 aus. In der PWM- Steuereinrichtung 15 wird der Fehler zwischen dem eingegeben Strombefehlssignal Iref und dem Wechselrichterausgangsstromsignal Iout einer Wellenformintegration in Einheiten einer spezifizierten Periode ausgesetzt, und die ermittelten Daten der integralen Wellenform werden einer PWM-Modulationssteuerung unterworfen, um ein Pulszugsignal PL zum Ein- oder Aus-Schalten der Schaltelemente Q1-Q4 der Hochfrequenz-Wechselrichterbrücke 5 und zum Ausgeben des Signals an den Gate- Ansteuersignal-Generator 16 zu erzeugen. Die PWM-Modulationssteuerung durch die PWM-Steuereinrichtung 15 wird so ausgeführt, dass der Fehler zwischen dem Strombefehlssignal Iref und dem Wechselrichterausgangsstromsignal Iout auf Null konvergiert und demzufolge nähert sich das Wechselrichterausgangsstromsignal Iout unbegrenzt dem Strombefehlssignal Iref an.
Somit wird der Wechselrichterausgangsstrom gesteuert. In der obigen Steuerung ist das Strombefehlssignal Iref das Ziel einer Steuerung des Wechselrichterausgangsstromsignal Iout.
In dem Gate-Ansteuersignal-Generator 16 werden die Schaltelemente Q1-Q4 der Hochfrequenz- Wechselrichterbrücke 5 auf Grundlage des eingegebenen Pulszugsignals PL einer Ein-/Aus-Steuerung unterworfen. Mit dieser Anordnung wird die DC-Leistung, die von dem photovoltaischen Feld 2 eingegeben wird, in einer Hochfrequenz-AC (mehrere zehn bis mehrere hundert kHz) in der Hochfrequenz- Wechselrichterbrücke 5 umgewandelt und an die Primärseite des Hochfrequenz-Transformators 6 geführt. Der Hochfrequenz-Transformator 6 isoliert die Seite des photovoltaischen Felds 2 von der Seite der kommerziellen elektrischen Versorgungsleitung 3 und die Hochfrequenz-AC, die von dem Hochfrequenz-Transformator 6 isoliert wird, wird von der Diodenbrücke 7 gleichgerichtet, die auf der Sekundärseite des Hochfrequenz-Transformators 6 vorgesehen ist. Die gleichgerichteten Komponenten, die durch eine Gleichrichtung durch die Diodenbrücke 7 erhalten werden, werden einer Hochfrequenz-Komponenten-Entfernung und einer Glättung durch die Filterschaltung 8 unterworfen. Dann wird der Gleichstrom, der in eine vollständige gleichgerichtete Wellenform von der Filterschaltung 8 gebildet wird, einer Polaritäts-Umkehrungs-Steuerung bei einer niedrigen Frequenz (50/60 bis mehrere hundert Hz) in der Niederfrequenz-Wechselrichterbrücke 9 ausgesetzt, um eine Niederfrequenzsinuswellen AC zu werden. Dann wird die Sinuswelle-AC von dem Relais 10 mit der Seite der kommerziellen elektrischen Versorgungsleitung 3 verbunden oder davon getrennt, und nach Absorbieren von höherharmonischen Komponenten durch das AC-Filter 11 wird das sich ergebende Signal an die kommerziellen elektrische Versorgungsleitung 3 ausgegeben.
Die Wechselrichtervorrichtung 1 wandelt die DC-Energie bzw. Leistung in die AC-Energie bzw. Leistung in einer Weise wie voranstehend beschrieben um. In dieser Art der DC-/AC-Umwandlungssteuerung wird durch Verändern der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref, das der Zielwert des Wechselrichterausgangsstromssignals Iout ist, der Betriebspunkt auf der charakteristischen Kurve des photovoltaischen Felds gesteuert.
Als nächstes wird eine Maximalleistungspunkt-Folgesteuerung der Wechselrichtervorrichtung 1 beschrieben. Zunächst wird dessen wesentlicher Punkt beschrieben. Das heißt, das Pulszugsignal PL, das von der PWM-Steuereinrichtung 165 erhalten wird, wird auch der Pulsbreiten-Überwachungseinrichtung 19 eingegeben, wo die Pulsbreite PW des Pulszugssignals PL immer überwacht wird. Die Pulsbreite PW des Pulszugssignals PL verändert sich in Übereinstimmung mit einer spezifischen Regelmäßigkeit entsprechend der Änderung der Ausgangsleistung des photovoltaischen Felds 2 und deshalb entscheidet die Pulsbreiten-Überwachungseinrichtung 19, durch Überwachen der Änderung der Pulsbreite PW, ob der Betriebspunkt auf der Ausgangscharakteristikkurve des photovoltaischen Felds auf der Seite der Leerlaufspannung VOC oder auf der Seite des Kurzschlussstroms ISC des Maximalleistungspunkts gelegen ist. Durch Verändern der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref, d. h. der gesteuerten Variablen des Wechselrichters, in Übereinstimmung mit der obigen Entscheidung, wird die maximale Leistung aus dem photovoltaischen Feld 2 gezogen.
Für den Fall dieser Art von Wechselrichtersteuerverfahren werden die folgenden Aspekte benötigt. Das heißt, das photovoltaischen Feld 2 weist die Funktion auf, dass tatsächlich sich dessen Ausgangscharakteristik in jedem Moment in Abhängigkeit von der Sonnenbestrahlung und der Temperatur der Einzelelemente des photovoltaischen Felds 2 verändert. Um die gesteuerte Variable des Wechselrichters zu steuern, so dass de Betriebspunkt auf der Strom-zu-Spannungs-Charakteristikkurve des photovoltaischen Felds dem Maximalleistungspunkt folgt, wird eine Steuerung mit einer hervorragenden Betriebspunkt-Steuerantwort, d. h. eine derartige Steuerung benötigt, dass dann, wenn sich die Charakteristik des photovoltaischen Felds abrupt als Folge der Änderung der Sonnenbestrahlung oder der Zellentemperatur des photovoltaischen Felds 2 ändert, ein maximaler Leistungspunkt WMAX nach der Änderung unmittelbar verfolgt werden kann.
Unter Berücksichtigung dieses Punkts wird das obige Betriebspunkt- Steuerverfahren mit näheren Einzelheiten beschrieben. Das Strombefehlssignal Iref, das in dem Rechner 14 für die gesteuerte Variable gebildet ist, ist das Signal, das als der Zielwert des Wechselrichterausgangsstromsignals Iout dient, wie voranstehend beschrieben. Ferner entspricht die Amplitude R dieses Strombefehlssignals Iref der gesteuerten Variablen des Wechselrichters, die ein Betrag einer Steuerung ist, um den der Betriebspunkt der Strom-zu-Spannungs-Charakteristikkurve des photovoltaischen Felds gesteuert wird. Durch Verändern der Amplitude R des Strombefehlssignal Iref., d h. des Wechselrichtersteuerwerts, wird der Betriebspunkt auf der Strom-zu-Spannungs- Charakteristikkurve gesteuert.
Bezugnehmend auf Fig. 2 sei angenommen, dass sich der Betriebspunkt A auf der Seite der Leerlaufspannung VOC des Maximalleistungspunkts auf der Strom-zu- Spannungs-Charakteristikkurve IV (E21) bei einer relativ geringen Sonnenbestrahlung E21 befindet. Wenn in diesem Fall die PWM-Modulationssteuerung mit der erhöhten Amplitude R (gesteuerten Variablen) des Strombefehlssignal Iref oder mit der gesteuerten Variablen auf eine größere geändert ausgeführt wird, dann verschiebt sich der Betriebspunkt nach A' nach dem Ablauf einer spezifizierten Zeit (t = T) und die Amplitude r des Wechselrichterausgangssignals Iout konvergiert auf die erhöhte Amplitude R&sub1; und der Fehler G verschwindet fast, wie in den Fig. 3A, 3B und 4 gezeigt. Fig. 3A zeigt die anfängliche Stufe (t = 0) der PWM-Modulationssteuerung, bei der ein Fehler G ausreichend existiert, während Fig. 3B eine Stufe nach dem Ablauf der spezifizierten Zeit (t = T) zeigt, wobei der Fehler G fast verschwunden ist. Fig. 4 zeigt die Änderung der Zeit des Wechselrichterausgangssignals Iout.
In dieser Stufe verändert sich die Pulsbreite PW des Pulszugssignals PL wie folgt. Das heißt, obwohl sich die Pulsbreite PW in der anfänglichen Stufe der PWM- Modulationssteuerung verändert, wenn der Fehler G existiert, wird die Veränderung mit der Verringerung G klein. Wenn der Fehler G verschwindet, dann verschwindet die Änderung der Pulsbreite PW und sie konvergiert auf eine stabilisierte Pulsbreite PW1 nach dem Ablauf einer spezifizierten Zeit. Wenn die gesteuerte Variable vergrößert wird, dann verändert sich die Pulsbreite PW in einer Richtung, in der die Breite erhöht wird. Wenn die gesteuerte Variable verringert wird, verändert sich die Breite in einer Richtung, in der sie verringert wird. Die Veränderung der Pulsbreite PW, die voranstehend beschrieben wurde, wird von der Pulsbreiten-Überwachungseinrichtung 19 überwacht.
Wenn eine derartige Veränderung der Pulsbreite PW, die auf eine stabilisierte Pulsbreite nach dem Ablauf einer spezifizierten Zeit konvergiert, beobachtet wird, wird entschieden, dass der Betriebspunkt A auf der Seite der Leerlaufspannung VOC des maximalen Leistungspunkts gelegen ist und die gesteuerte Variable wird in der Richtung gesteuert, in der sie erhöht wird (in der Richtung, in der die Amplitude R des Strombefehlssignal Iref erhöht wird), d. h. der Zielwert der gesteuerten Variablen wird um einen Schritt bzw. eine Stufe größer als der vorangehende Wert eingestellt.
Dann wird in diesem Zustand die Hochfrequenz-Wechselrichterbrücke 5 weiter einer PWM-Modulationssteuerung ausgesetzt. Nach dem Ablauf der spezifizierten Zeit (t = T) konvergiert dann die Amplitude r des Wechselrichterausgangstromsignals Iout auf eine Amplitude R, die von der vorangehenden Amplitude R vergrößert ist, und der Fehler G verschwindet fast. In diesem Fall verändert sich die Pulsbreite PW des Pulszugssignals PL wie folgt. Das heißt, die Pulsbreite PW verändert sich in der Richtung, in der sie von der Pulsbreite PW1 in der anfänglichen Stufe der PWM-Modulationssteuerung in dieser Periode erhöht wird, jedoch konvergiert die Pulsbreite auf eine stabilisierte Pulsbreite PW2 (PW2 > PW1) nach dem Ablauf der spezifizierten Zeit.
Nach Erfassen, dass die Pulsbreite PW sich wie voranstehend beschrieben verändert hat, bestimmt die Pulsbreiten-Überwachungseinrichtung 19, dass sich der Betriebspunkt nach B in Richtung auf die Seite des maximalen Leistungspunkts um einen Schritt von A' verschoben hat, aber dass der Betriebspunkt sich noch nicht über den maximalen Leistungspunkt zu der Kurzschussstromseite verschoben hat. In Übereinstimmung mit dem Ergebnis einer Entscheidung setzt dann der Rechner 14 für die gesteuerte Variable die Steuerung einer Erhöhung der Amplitude R fort.
Wenn eine derartige Amplitudenerhöhungssteuerung fortgesetzt wird und sich der Betriebspunkt von der Seite der Leerlaufspannung VOC auf die Seite des Kurzschussstroms ISC über den maximalen Leistungspunkt hinaus verschiebt, wird die Veränderung der Amplitude R wie folgt. Das heißt, wie in Fig. 5 gezeigt, wenn die Hochfrequenz-Wechselrichterbrücke 5 der PWM-Modulationssteuerung ausgesetzt wird, nachdem der Betriebspunkt auf die Seite des Kurzschlussstroms ISC des Maximalleistungspunkts verschoben worden ist, konvergiert die Amplitude r des Wechselrichterausgangstromsignals Iout nicht auf die eingestellte Amplitude R, selbst nach dem Ablauf der spezifizierten Zeit (t = T) und der Fehler G erscheint nicht.
In diesem Fall verändert sich die Pulsbreite PW des Pulszugssignals PL wie folgt. Das heißt, die Pulsbreite PW wird selbst nach dem Ablauf der spezifizierten Zeit nicht stabilisiert und die Veränderung der Pulsbreite erscheint nicht.
Wenn eine derartige Veränderung der Pulsbreite PW wie voranstehend beschrieben beobachtet wird, wird entschieden, dass sich der Betriebspunkt auf die Seite des Kurzschlussstroms ISC des Maximalleistungspunkts verschoben hat, und die Amplitude R des Strombefehlssignal Iref wird um einen Schritt verringert. Das heißt, der Zielwert der gesteuerten Variablen wird um einen Schritt kleiner eingestellt und die Hochfrequenz-Wechselrichterbrücke 5 wird in diesem Zustand der PWM-Modulationssteuerung ausgesetzt.
Andererseits sei angenommen, dass der Betriebspunkt auf C auf der Seite des Kurzschlussstroms ISC des Maximalleistungspunkts der charakteristischen Kurve des photovoltaischen Felds bei der Sonnenbestrahlung E21 gelegen ist, wie in Fig. 2 gezeigt. Wenn in diesem Fall die PWM-Modulationssteuerung mit der Amplitude R (gesteuerte Variable) des Strombefehlssignal Iref um einen Schritt zum Einstellen des Ziels des Betriebspunkts bei C' ausgeführt wird, das heißt, mit der Amplitude R um einen Schritt verschmälert, dann konvergiert in diesem Fall die Amplitude R des Wechselrichterausgangssignals Iout nicht auf die verschmälerte Amplitude R&sub1; sogar nach dem Ablauf der spezifizierten Zeit (t = T) und der Fehler G verschwindet nicht.
In dieser Stufe verändert sich die Pulsbreite PW des Pulszugsignals PL wie folgt. Das heißt, die Pulsbreite PW ist selbst nach dem Ablauf der spezifizierten Zeit nicht stabilisiert und die Veränderung der Pulsbreite tritt nicht auf.
Wenn eine derartige Veränderung der Pulsbreite PW, wie voranstehend beschrieben, beobachtet wird, wird bestimmt, dass der Betriebspunkt C' auf der Seite des Kurzschlussstroms ISC des Maximalleistungspunkts gelegen ist, und die Steuerung wird in der Richtung ausgeführt, in der der Zielwert (die Amplitude R des Strombefehlssignals Iref) um einen Schritt verlängert wird. Das heißt, das Ziel des Betriebspunkts wir auf D eingestellt.
Wenn die Hochfrequenz-Wechselrichterbrücke 5 weiter einer PWM- Modulationssteuerung in diesem Zustand ausgesetzt wird und die Impulsbreiten- Überwachungseinrichtung 19 erfasst, das sich die Pulsbreite PW wie folgt verändert hat, wird bestimmt, dass, obwohl sich der Betriebspunkt C' in Richtung auf die Seite des Maximalleistungspunkts auf D verschoben hat, er sich noch nicht auf die Seite der Leerlaufsspannung VOC über den Maximalleistungspunkt hinaus verschoben hat. Das heißt, selbst nach Ablauf einer spezifizierten Zeit wird die Amplitude r des Wechselrichterausgangsspannungssignal Iout nicht auf eine Amplitude R konvergiert, die von der vorangehenden Amplitude R verringert ist, und eine Existenz des Fehlers G dauert an. In Übereinstimmung damit wird die Pulsbreite PW des Pulszugsignals PL selbst nach dem Ablauf der spezifizierten Zeit stabilisiert und ihre Veränderung der Pulsbreite PW existiert noch.
Wenn die Pulsbreiten-Überwachungseinrichtung 19 entscheidet, dass sich, obwohl der Betriebspunkt sich von C' auf die Seite des Maximalleistungspunkts nach D verschoben hat, er sich noch nicht auf die Seite der Leerlaufspannung VOC über den Maximalleistungspunkt hinaus verschoben hat, setzt der Rechner 14 für die gesteuerte Variable die Steuerung einer Verringerung der Amplitude R (Verringerungssteuerung für die reduzierte Variable) fort.
Wenn eine derartige Amplitudenverringerungssteuerung, wie voranstehend beschrieben, fortgesetzt wird und sich der Betriebspunkt von der Seite des Kurzschlussstrom ISC auf die Seite der Leerlaufspannung VOC über den Maximalleistungspunkt hinaus verschiebt, dann wird die Veränderung der Amplitude R wie folgt. Das heißt, wenn die spezifizierte Zeit (t = T) abgelaufen ist, während die Hochfrequenz- Wechselrichterbrücke 5 der PWM-Modulationssteuerung in dem Zustand ausgesetzt wird, in dem der Betriebszustand bereits auf die Seite der Leerlaufspannung VOC des Maximalleistungspunkts verschoben ist, konvergiert die Amplitude r des Wechselrichterausgangssignals Iout auf die eingestellte Amplitude R und der Fehler G verschwindet im wesentlichen.
An dieser Stufe verändert sich die Pulsbreite PW des Pulszugssignals PL wie folgt. Das heißt, die Pulsbreite PW wird nach dem Ablauf der spezifizierten Zeit (t = T) stabilisiert und die Veränderung der Pulsbreite PW verschwindet. Wenn die Pulsbreiten- Überwachungseinrichtung 19 eine derartige Veränderung der Pulsbreite PW erfasst, wie voranstehend beschrieben, und entscheidet, dass sich der Betriebspunkt auf die Seite der Leerlaufspannung VOC des Maximalleistungspunkts verschoben hat, steuert der Rechner 14 für die gesteuerte Variable die Amplitude R des Strombefehlssignal Iref in die Richtung, in der die Amplitude R erhöht wird (in der Richtung, in der die gesteuerte Variable größer gemacht wird).
Durch Wiederholen der obigen Steuerung wird die PWM-Steuerung der Hochfrequenz-Wechselrichterbrücke 5 so ausgeführt, dass der Betriebspunkt dem Maximalleistungspunkt folgt.
Das voranstehend erwähnt Steuerverfahren ist ein Steuerverfahren für die relativ kleine Sonnenbestrahlung E21. Als nächstes wird ein Steuerverfahren für die große Sonnenbestrahlung E22 wie für den Fall eines guten Wetters beschrieben. Was in diesem Fall anders als zu dem voranstehend beschriebenen Steuerverfahren ist, bezieht sich auf ein Verfahren zum Bestimmen, dass sich der Betriebspunkt, der auf der Seite der Leerlaufspannung VOC angeordnet ist, von der Seite der Leerlaufspannung VOC auf die Seite des Kurzschlussstroms ISC über den Maximalleistungspunkt hinaus verschoben hat.
Wie in Fig. 2 gezeigt, wenn sich ein Betriebspunkt H, der sich auf der Seite der Leerlaufspannung VOC befindet, durch die Amplitudenerhöhungssteuerung in Richtung auf die Seite des Maximalleistungspunkts verschiebt und einen Punkt J erreicht, der auf der Seite des Kurzschlussstroms ISC über dem Maximalleistungspunkt für den Fall der großen Sonnenbestrahlung E22 gelegen ist, verändert sich die Pulsbreite PW wie folgt. Das heißt, wie in Fig. 6B gezeigt, in der Pulsbreiten-Überwachungseinrichtung 19 wird die Pulsbreite PW, die gerade überwacht wird, größer als eine vorgegebene maximal zulässige Breite PWE. Wenn sich ein derartiger Zustand ergibt, wird bestimmt, dass sich der Betriebspunkt von der Seite der Leerlaufspannung VOC auf die Seite des Kurzschlussstroms ISC über den Maximalleistungspunkt hinaus verschoben hat. Deshalb schaltet der Rechner 14 für die gesteuerte Variable die Steuerung zum Erhöhen der gesteuerten Variablen auf die Steuerung zum Verringern der gesteuerten Variablen um, ähnlich wie bei dem voranstehend erwähnten Steuerverfahren. Fig. 6A zeigt einen Zustand, bei dem die Pulsbreite PW die maximal zulässige Breite PW nicht übersteigt und Fig. 6B zeigt einen Zustand, bei dem die Pulsbreite PW die maximal zulässige Breite PWE übersteigt.
In diesem Fall wird die voreingestellte maximal zulässige Breite PWE optimal auf ungefähr 90% des maximalen Werts (26,2 us z. B.) der Pulsbreite PW eingestellt. Ferner kann die Pulsbreite PW, die konsistent überwacht werden soll, eine Pulsbreite an einer beliebigen Position sein. Jedoch ist insbesondere eine Pulsbreite PW um die Mitte eines Halbperioden-Pulssignaldatenwerts die beste.
Ferner kann die maximal zulässige Breite PWE einen voreingestellten Wert aufweisen oder kann in Übereinstimmung mit der Änderung in der Wechselrichterleistung, der Sonnenbestrahlung und/oder der Zellentemperatur des photovoltaischen Werts 2 oder dergleichen verändert werden.
Die nachstehende Beschreibung beschreibt einen Fall, bei dem dann, wenn der Betriebspunkt den Maximalleistungspunkt auf der Strom-zu-Spannungs-Charakteristikkurve IV (E22) für die größte Sonnenbestrahlung E22 folgt, die Sonnenbestrahlung abrupt auf die relativ kleine Sonnenbestrahlung E21 verringert wird. Das heißt, es wird angenommen, dass, wie in Fig. 7 gezeigt, ein Betriebspunkt F, der dem Maximalleistungspunkt auf der Strom-zu-Spannungs-Charakteristikkurve IV (E22) gefolgt hat, sich an einen Betriebspunkt F' auf der Seite des Kurzschlussstroms ISC auf der charakteristischen Kurve IV (E21) als Folge einer abrupten Änderung der Solarbestrahlung geändert hat.
An dem Betriebspunkt F auf der Strom-zu-Spannungs-Charakteristikkurve IV (E22) des photovoltaischen Felds existiert der Fehler G zwischen dem Strombefehlssignals Iref und dem Wechselrichterausgangs-Stromsignal Iout kaum, wie in Fig. 8A gezeigt. Zu der Zeit t = 0 unmittelbar nach der Verschiebung des Betriebspunkt nach F', wie in Fig. 8B gezeigt, wird das Wechselrichterausgangs-Stromsignal Iout verringert und deshalb steigt der Fehler G an. Außer wenn das Strombefehlssignals Iref geändert wird, versucht das Wechselrichterausgangs-Stromsignal Iout an dieser Stufe eine Erhöhung in Richtung auf den Zielwert des Strombefehlssignals Iref. Jedoch ist der Wechselrichterausgangsstroml Iout an dem Maximalleistungsausgang, der von dem photovoltaischen Feld 2 bei der Sonnenbestrahlung E21 herausgenommen werden kann, kleiner als der gegenwärtige Zielwert des Strombefehlssignals Iref. Demzufolge nähert sich das Wechselrichterausgangs-Stromsignal Iout dem Strombefehlssignals Iref nicht an und deshalb kann es das Strombefehlssignals Iref nicht erreichen, selbst wenn die spezifizierte Zeit t = T abgelaufen ist. Deshalb wird, wie in Fig. 8B gezeigt, der Fehler G belassen, selbst nach dem Ablauf der spezifizierten Zeit (t = T). An dieser Stufe wird eine Erhöhung der Pulsbreite PW fortgesetzt und versucht eine Erhöhung, selbst Wenn die Zeit t = T erreicht wird. In einem derartigen Fall wird entschieden, dass der Betriebspunkt F' auf der Seite des Kurzschlussstroms ISC des Maximalleistungspunkts gelegen ist und ein Zielwert, der um einen Schritt verringert ist, wird neu eingestellt. Das heißt, die Amplitude R des Strombefehlssignals Iref wird um einen Schritt bzw. Stufe verringert. Dadurch, dass somit die Amplitude R um einen Schritt kleiner eingestellt wird, wird der Fehler G zwischen dem neu eingestellten Strombefehlssignals Iref und dem Wechselrichterausgangs-Stromsignal Iout kleiner als der Fehler G zwischen dem vorher eingestellten Strombefehlssignals Iref und dem Wechselrichterausgangs-Stromsignal Iout, wie in Fig. 8C gezeigt. Dann wird die Amplitude R des Strombefehlssignals Iref Schritt für Schritt verringert, bis fast kein Fehler R innerhalb der spezifizierten Zeit (T = T) belassen wird. Wenn der Zustand, bei dem fast keiner Fehler G existiert, innerhalb der spezifizierten Zeit erreicht wird (t = T)), wird bestimmt, dass sich der Betriebspunkt von der Seite des Kurzschlussstroms ISC auf die Seite der Leerlaufspannung VOC über den Maximalleistungspunkt hinaus verschoben hat, und die Verringerungssteuerung für die gesteuerte Variable wird auf die Erhöhungssteuerung für die gesteuerte Variable umgeschaltet. Das heißt, die Amplitude R des Strombefehlssignals Iref wird schrittweise erhöht. Eine Widerholung der obigen Verarbeitung ermöglicht, dass der Betriebspunkt dem Maximalleistungspunkt folgt.
In der Wechselrichtervorrichtung 1 wird die gesteuerte Variable in 256 Schritten im Hinblick auf einen Wechselrichter-Nennausgangsstrom von 0-15 A (effektiver Wert) eingestellt. Im Hinblick auf die Überwachung der Pulsbreite PW beim Steuern der Hochfrequenz-Wechselrichterbrücke 5, um sie so ein- und auszuschalten, kann ferner entweder die Pulsbreite PW zu der Ein-Zeit oder die Pulsbreite PW der Aus-Zeit des Pulszugsignals PL verwendet werden.
In der obigen Ausführungsform wird die gesteuerte Variable um einen Schritt, einen konstanten Wert, verändert. Das heißt, ein Amplitudenänderungsbetrag des Strombefehlssignals Iref, das der Zielwert des Wechselrichterausgangs-Stromsignal Iout, wird konstant gemacht. Jedoch kann der Amplitudenänderungsbetrag des Strombefehlssignals Iref variabel gemacht werden.
Somit kann die Wechselrichtervorrichtung 1 ein hervorragendes Steuerungs- Betriebsverhalten im Hinblick auf die Steuerung, um den Betriebspunkt auf der Strom-zu- Spannungs-Charakteristikkurve des photovoltaischen Felds zu veranlassen, dem Maximalleistungspunkt zu folgen, um soviel DC-Leistung wie möglich aus dem photovoltaischen Feld 2 herauszunehmen, erzielt werden. Die Wechselrichtervorrichtung 1 erzielt auch eine gute Steuerungsantwortcharakteristik, die dem Maximalleistungspunkt selbst dann schnell folgen kann, wenn sich die Sonnenbestrahlung abrupt ändert. Ferner kann eine maximale Ausgangsleistung des photovoltaischen Felds 2 richtig und effizient herausgenommen werden, so dass die Leistung an die Last oder die kommerzielle elektrische Versorgungsleitung 3 geliefert werden kann. Ferner werden die Komponentenkosten auf einen niedrigen Wert heruntergedrückt.
In der Wechselrichtervorrichtung 1 bestimmt die Pulsbreiten- Überwachungseinrichtung 19, auf welcher Seite der Betriebspunkt bezüglich des Maximalleistungspunkt gelegen ist, indem die Pulsbreite PW des Pulszugsignals PL, das für die PWM-Modulationssteuerung verwendet wird, überwacht wird. Durch Bereitstellen einer Fehler-Überwachungseinrichtung 20 anstelle der Pulsbreiten-Überwachungseinrichtung 19, wie in Fig. 1A gezeigt, kann jedoch auch bestimmt werden, auf welcher Seite der Betriebspunkt bezüglich des Maximalleistungspunkts gelegen ist, indem der Fehler G überwacht wird. Das Steuerverfahren in diesem Fall wird nachstehend beschrieben.
Es sei angenommen, dass der Betriebspunkt bei A auf der Seite der Leerlaufspannung VOC des Maximalleistungspunkts auf der Strom-zu-Spannungs- Charakteristikkurve IV (E21) des photovoltaischen Felds bei der relativ geringen Sonnenbestrahlung E21 gelegen ist, wie in Fig. 2 gezeigt. Wenn in diesem Fall die PWM- Modulationssteuerung mit der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref erhöht ausgeführt wird, d. h. mit der gesteuerten Variablen derart verändert, dass sie größer wird, verschiebt sich der Betriebspunkt nach A' nach dem Ablauf der spezifizierten Zeit (t = T) und die Amplitude r des Wechselrichterausgangs-Stromsignal Iout konvergiert auf die erhöhte Amplitude R und der Fehler G verschwindet fast, wie in den Fig. 3A, 3B und 4 gezeigt. Eine derartige Veränderung des Fehlers G wird von der Fehler- Überwachungseinrichtung 20 überwacht.
Wenn der Fehler G nach dem Ablauf der spezifizierten Zeit verschwindet, bestimmt die Fehler-Überwachungseinrichtung 20, dass der Betriebspunkt A auf der Seite der Leerlaufspannung VOC des Maximalleistungspunkts gelegen ist und informiert den Rechner 14 der gesteuerten Variablen über das Ergebnis der Entscheidung. Dann stellt der Rechner 14 der gesteuerten Variablen den Zielwert der gesteuerten Variablen um einen Schritt größer als zu der vorangehenden Zeit ein, so dass die Amplitude R des Strombefehlssignals Iref erhöht wird.
Wenn die Amplitudenerhöhungssteuerung, wie voranstehend beschrieben, fortgesetzt wird und sich der Betriebspunkt von der Seite der Leerlaufspannung VOC auf die Seite des Kurzschlussstroms ISC über den Maximalleistungspunkt hinaus verschiebt, dann verändert sich der Fehler G wie folgt. Das heißt, wenn die Hochfrequenz- Wechselrichterbrücke 5 der PWM-Modulationssteuerung in dem Zustand ausgesetzt wird, bei dem sich der Betriebspunkt auf die Seite des Kurzschlussstroms ISC des Maximalleistungspunkts verschoben hat, konvergiert die Amplitude r des Wechselrichterausgangs-Stromsignal Iout nicht auf die eingestellte Amplitude R, selbst nach dem Ablauf der spezifizierten Zeit (t = T) und der Fehler G verschwindet nicht.
Wenn eine derartige Veränderung des Fehlers G beobachtet wird, wird bestimmt, dass sich der Betriebspunkt auf die Seite des Kurzschlussstroms ISC des Maximalleistungspunkts verschoben hat, und die Amplitude R des Strombefehlssignals Iref wird um einen Schritt verringert. Das heißt, der Zielwert der gesteuerten Variablen wird um einen Wert verringert und die Hochfrequenz-Wechselrichterbrücke wird der PWM-Modulationssteuerung in diesem Zustand ausgesetzt.
Andererseits sei angenommen, dass der Betriebspunkt an C auf der Seite des Kurzschlussstroms ISC des Maximalleistungspunkts der Strom-zu-Spannungs- Charakteristikkurve IV (E21) des photovoltaischen Felds bei der Sonnenbestrahlung E21 wie in Fig. 2 gezeigt, gelegen ist. Wenn in diesem Fall die Modulationssteuerung mit dem Ziel des Betriebspunkts auf C' eingestellt ausgeführt wird, konvergiert die Amplitude R des Wechselrichterausgangs-Stromsignals Iout nicht auf die erhöhte Amplitude R, sogar nach dem Ablauf der spezifizierten Zeit (t = T), und der Fehler G verschwindet nicht, indem die Amplitude R (gesteuerte Variable) des Strombefehlssignals Iref oder Zielwert der gesteuerten Variablen auf die Seite geändert wird, auf der sie um einen Schritt geändert wird.
Wenn eine derartige Veränderung des Fehlers G beobachtet wird, wird bestimmt, dass der Betriebspunkt C auf der Seite des Kurzschlussstroms ISC des Maximalleistungspunkts gelegen ist und der Zielwert der gesteuerten Variablen (die Amplitude R des Strombefehlssignals Iref) wird gesteuert, um einen Schrittverringert zu werden. Mit anderen Worten, das Ziel des Betriebspunkts wird auf D eingestellt.
Wenn die Verringerungssteuerung der gesteuerten Variablen, wie voranstehend beschrieben, fortgesetzt wird und der Betriebspunkt sich von der Seite des Kurzschlussstroms ISC auf die Seite der Leerlaufspannung VOC über den Maximalleistungspunkt hinaus verschiebt, dann ist die Veränderung der Amplitude R wie folgt. Das heißt, wenn die spezifizierte Zeit (t = T) abgelaufen ist, während die Hochfrequenz-Wechselrichterbrücke 5 der PWM-Modulationssteuerung in dem Zustand ausgesetzt wird, bei dem sich der Betriebspunkt auf die Seite der Leerlaufspannung VOC des Maximalleistungspunkts verschoben hat, konvergiert die Amplitude des Wechselrichterausgangs-Stromsignals Iout auf die eingestellte Amplitude R und der Fehler G verschwindet fast.
Auf die Erfassung einer derartigen Veränderung des Pulsfehlers G bestimmt die Fehler-Überwachungseinrichtung 20, dass sich der Betriebspunkt auf die Seite der Leerlaufspannung VOC des Maximalleistungspunkts verschoben hat und demzufolge erhöht der Rechner 14 für die gesteuerte Variable die Amplitude R des Strombefehlssignals Iref (d. h. macht die gesteuerte Variable größer).
Durch Wiederholen der Steuerung, wie voranstehend beschrieben, wird die Hochfrequenz-Wechselrichterbrücke 5 der PWM-Modulationssteuerung ausgesetzt, so dass der Betriebspunkt dem Maximalleistungspunkt folgt.
Das Hochfrequenz-Wechselrichterbrücken-Steuersystem 13a kann sowohl die Pulsbreiten-Überwachungseinrichtung 19 als auch die Fehler-Überwachungseinrichtung 20 aufweisen, wie in Fig. 1B gezeigt. In diesem Fall wird für relativ geringe Sonnenbestrahlungen, wie E21, die PWM-Steuerung der Hochfrequenz-Wechselrichterbrücke 5 auf Grundlage des Überwachungsergebnisses von der Fehler-Überwachungseinrichtung 20 in der Weise ausgeführt, wie im Zusammenhang mit Fig. 1A beschrieben. Andererseits wird für große Sonnenbestrahlungen, wie E22, die PWM-Modulatiossteuerung der Hochfrequenz-Wechselrichterbrücke 5 auf Grundlage des Überwachungsergebnisses von der Impulsbreiten-Überwachungseinrichtung 19 in der Weise ausgeführt, wie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben. Ob sich der Betriebspunkt von der Seite der Leerlaufspannung VOC auf die Seite des Kurzschlussstroms ISC über den Maximalleistungspunkt für den Fall der großen Sonnenbestrahlung E22 verschoben hat oder nicht, wird demzufolge dadurch bestimmt, dass entschieden wird, ob die Pulsbreite PW die maximal zulässige Breite PWE überschritten hat, wie voranstehend beschrieben.

(Zweite Ausführungsform)

Fig. 9 ist ein Schaltbild einer Wechselrichtervorrichtung 100 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Diese Wechselrichtervorrichtung 100 weist viele Komponenten auf, die die gleichen oder ähnlichen wie diejenigen der Wechselrichtervorrichtung 1, die in Fig. 1 gezeigt ist. Deshalb werden in der Fig. 9 die gleichen oder ähnliche Komponenten durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und keine detaillierte Beschreibung wird dafür bereitgestellt.
Diese Wechselrichtervorrichtung 100 ist dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Hysterese-Vergleicher 101 anstelle der PWM-Modulationssteuerung 15 in dem Hochfrequenz-Wechselrichterbrücken-Steuersystem 13, das in Fig. 1 gezeigt ist, innerhalb eines Hochfrequenz-Wechselrichterbrücken-Steuersystems 113a der Steuerschaltung 113 aufweist. Der Hysterese-Vergleicher 101 vergleicht das Wechselrichterausgangs-Stromsignals Iout mit dem Strombefehlssignals Iref und steuert das Wechselrichterausgangs-Stromsignals Iout derart, dass der tatsächliche Wert des Wechselrichterausgangs-Stromsignals Iout in einen Bereich mit einer oberen und unteren Grenze bei einer spezifizierten Amplitude über und unter dem Strombefehlssignals Iref fällt. Das heißt, der Hysterese-Vergleicher 101 steuert den Wechselrichterausgangs-Strom durch seinen momentanen Wert.
Als nächstes wird der Wechselrichter-Steuerbetrieb der Wechselrichtervorrichtung 100 beschrieben. Ein Rechner 14 für die gesteuerte Variable bestimmt die Amplitude des Strombefehlssignals Iref oder die gesteuerte Variable des Wechselrichters, um das Strombefehlssignal Iref zu erzeugen. Dann vergleicht der Hysterese-Vergleicher 101 das Strombefehlssignals Iref mit dem Wechselrichterausgangs-Stromsignals Iout und liefert den Gate-Ansteuersignal-Generator 16 mit dem Pulszugsignal PL zum Steuern der vier Schaltelemente Q1 bis Q4 der Hochfrequenz-Wechselrichterbrücke 5, um diese so ein- und auszuschalten. Andererseits überwacht die Impulsbreiten-Überwachungseinrichtung 19 die Pulsbreite des Pulszugsignals PL und beurteilt, ob der Betriebspunkt auf der Seite der Leerlaufspannung VOC des Maximalleistungspunkts oder auf der Seite des Kurzschlussstroms ISC des Maximalleistungspunkts liegt, und zwar in Übereinstimmung mit der Änderung der Pulsbreite PW. Auf Grundlage des Bestimmungsergebnisses wird die Hochfrequenz-Wechselrichterbrücke 5 der PWM-Modulationssteuerung ausgesetzt, so dass der Betriebspunkt (Arbeitspunkt) dem Maximalleistungspunkt folgt.
Als nächstes wird ein Betrieb des Hysterese-Vergleichers 101 beschrieben. In dem Hysterese-Vergleichers 10, wie in Fig. 10 gezeigt, werden ein oberer Grenzwert I&spplus; (= Iref + _I) und ein unterer Grenzwert I&supmin;(= Iref - _I) wobei _I ein gegebener Wert ist, vorher als eingestellte Werte gegeben. Dann wird das Wechselrichterausgangs-Stromsignals Iout durch den Wechselrichterausgangs-Stromdetektor 12 erfasst und das Strombefehlssignals Iref, das von dem Rechner 14 für die gesteuerte Variable erzeugt wird, wird mit dem Wechselrichterausgangs-Stromsignal Iout in dem Hysterese-Vergleicher 101 verglichen. Wenn festgestellt wird, dass das Wechselrichterausgangsstromsignal Iout den eingestellten oberen Grenzwert I&spplus; übersteigt, wird ein Pulszugsignal PL zum Einschalten der Schaltelemente Q1 und Q4 und zum Ausschalten der Schaltelemente Q2 und Q3 der Hochfrequenz-Wechselrichterbrücke 5 erzeugt und an den Gate-Ansteuersignal- Generator 16 ausgegeben. Wenn die Hochfrequenz-Wechselrichterbrücke 5 durch dieses Pulszugssignal PL umgeschaltet wird, verringert sich das Wechselrichterausgangs- Stromsignals Iout und der Stromgradient nimmt ab.
Wenn das Wechselrichterausgangs-Stromsignals Iout kleiner als der eingestellte untere Grenzwert I&supmin; wird, wird das Pulszugsignal PL zum Ausschalten der Schaltelemente Q1 und Q4 und zum Einschalten der Schaltelemente Q2 und Q3 der Hochfrequenz- Wechselrichterbrücke 5 erzeugt und an den Gate-Ansteuersignal-Generator ausgegeben. Wenn die Hochfrequenz-Wechselrichterbrücke 5 durch dies Pulszugsignal PL umgeschaltet wird, nimmt das Wechselrichterausgangs-Stromsignals Iout zu und der Stromgradient nimmt ab.
Durch Ausführen der Schaltsteuerung, wie voranstehend beschrieben, durchläuft das Wechselrichterausgangs-Stromsignals Iout einen derartigen Übergang, dass es zwischen dem oberen Grenzwert I&spplus; und dem unteren Grenzwert I&supmin; bei jeder Umschaltung hin und hergeht. Das heißt, die Rückkopplungssteuerung, um zu bewirken, dass Wechselrichterausgangs-Stromsignals Iout dem Strombefehlssignal Iref durch Hin- und Hergehen innerhalb einer Breite von +-_I folgt, wird erreicht. Durch Ändern der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref durch den Rechner 14 der gesteuerten Variablen kann deshalb der Wechselrichterausgang verändert werden.

(Dritte Ausführungsform)

Fig. 11 ist ein Schaltbild, das eine Wechselrichtervorrichtung 200 in Übereinstimmung mit einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In Fig. 11 werden die gleichen oder ähnlichen Komponenten wie diejenigen der Wechselrichtervorrichtung 1, die in Fig. 1 gezeigt ist, mit den gleichen Bezugszeichen wie diejenigen, die in Fig. 1 gezeigt sind, bezeichnet und keine ausführliche Beschreibung wird dafür vorgesehen.
Ein Hochfrequenz-Wechselrichterbrücken-Steuersystem 213a einer Steuerschaltung der Wechselrichtervorrichtung 200 ist mit einer Spannungsänderungs- Überwachungseinrichtung 201 anstelle der Pulsbreiten-Überwachungseinrichtung in den ersten und zweiten Ausführungsformen versehen. Die Spannungsänderungs- Überwachungseinrichtung 201 überwacht die Änderung pro Einheitszeit einer Betriebspunktspannung VM des photovoltaischen Felds, die von einer DC- Eingangsspannung Vin erhalten wird, die über den DC-Kondensator 4 erfasst wird und liefert das Überwachungsergebnis an einen Rechner 214 für eine gesteuerte Variable.
Als nächstes wird eine Maximalleistungspunkts-Folgesteuerung dieser Wechselrichtervorrichtung 200 beschrieben. Wie voranstehend beschrieben, weist das photovoltaische Feld 2 praktisch die Funktion auf, dass ihre Ausgangscharakteristik sich in jedem Moment in Abhängigkeit von der Sonnenbestrahlung und der Zellentemperatur verändert. Um eine maximale DC-Leistung von dem photovoltaischen Feld 2 herauszunehmen, ist es deshalb erforderlich, die Steuerantwortfähigkeit des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds so zu erhöhen, dass sogar dann wenn sich die Sonnenbestrahlung und die Zellentemperatur abrupt ändert, der Maximalleistungspunkt WMAX auf der Charakteristikkurve des photovoltaischen Felds bei der geänderten Sonnenbestrahlung unmittelbar verfolgt wird. Um eine derartige Steuerantwortfähigkeit zu erhalten, sieht für die Wechselrichtervorrichtung 200 eine Steuerung wie folgt aus.
Zunächst wird ein Betrieb des Rechners 214 für die gesteuerte Variable beschrieben. Wie in Fig. 12 gezeigt, führt der Rechner 214 für einen grundlegenden Steuerbetrieb den Betrieb einer Einstellung einer beliebigen Periode P, die mehrere Male (n Male in diesem Fall) so groß wie die Abtastzeit s ist und einer allmählichen Erhöhung der Amplitude R (entsprechend zu dem Wechselrichterausgang) des Strombefehlssignals Iref bei einer konstanten Rate einer Erhöhung oder in mehreren Stufen, während der Periode P aus.
Andererseits überwacht die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 201 jede Abtastzeit s, ob die Änderung pro Einheitszeit der Betriebspunktspannung VM (als Spannungsänderungsverhältnis _ nachstehend bezeichnet) einen oberen Grenzwert _ übersteigt oder nicht. Dieser obere Grenzwert _ wird wie folgt eingestellt. Das heißt, wenn die Amplitude R des Strombefehlssignals Iref allmählich bei einer konstanten Rate einer Erhöhung in der Periode P erhöht wird, verschiebt sich der Betriebspunkt (Arbeitspunkt) des photovoltaischen Felds sequentiell von der Seite der Leelaufspannung auf den Maximalleistungspunkt WMAX und dann auf die Kurzschlussstromseite, womit die Betriebspunktspannung VM abnimmt. Wenn in diesem Fall der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf der Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts WMAX gelegen ist, ist die Änderung der Spannung sanft. Wenn der Arbeitspunkt des photovoltaischen Felds auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts WMAX gelegen ist, ist die Änderung der Spannung abrupt.
Der Grund, warum die Änderung der Spannung auf der Kurzschlussstromseite abrupt ist, ist wie folgt. Das heißt, wenn der Betrieb einer Erhöhung der Amplitude R in dem Zustand ausgeführt wird, bei dem der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts WMAX gelegen ist, trotz der Tatsache, dass die von dem photovoltaischen Feld 2 eingegebene DC-Energie den Maximalleistungspunkts WMAX erreicht hat, benötigt der Betrieb eine größere DC- Leistung. Demzufolge verschiebt sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds stark in die Richtung, in der die Spannung abnimmt, d. h. in der Richtung, in der sie näher zu der Kurzschlussstromseite weg von dem Maximalleistungspunkt WMAX kommt.
Deshalb wird eine Änderung der Spannung, die in dem Zustand zulässig ist, bei dem der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf der Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts WMAX gelegen ist, unter der Bedingung gerechnet, dass die Amplitude R stark bei der konstanten Erhöhungsrate erhöht wird, und die berechnete Änderung der Spannung wird als der obere Grenzwert _ in der Spannungsänderungs- Überwachungseinrichtung 201 gespeichert. In der Praxis wird der obere Grenzwert _ wie folgt eingestellt. Das heißt, eine Änderung einer Spannung, die erzeugt wird, wenn die Steuerung einer Erhöhung der Amplitude R bei einer konstanten Erhöhungsrate während der Periode P in dem Zustand, bei dem der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf der Leelaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts WMAX gelegen ist, wird als eine Spannungsänderung _V' definiert und eine Änderung der Spannung, die geringfügig größer als die Spannungsänderung V' ist, wird als eine zulässige Spannungsänderung _V eingestellt. Der Grund, warum die zulässige Spannungsänderung _V geringfügig größer als die Spannungsänderung _V' gemacht wird, besteht darin, dass die Genauigkeit einer Lokalisierung des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds verringert wird, wenn die zulässige Spannungsänderung _V sehr viel größer als die Spannungsänderung _V' gemacht wird.
Dann wird ein Wert _V/P, der durch Teilen der so eingestellten zulässigen Spannungsänderung _V durch die Periode P erhalten wird, als der obere Grenzwert gesetzt (_ = _V/P).
Die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 201, in der der berechnete obere Grenzwert _ bereits gespeichert ist, überwacht das Spannungsänderungsverhältnis _. Die Überwachung des Spannungsänderungsverhältnisses _ wird wie folgt ausgeführt. In dem vorliegenden Fall wird die vorliegende Beschreibung unter Bezugnahme auf die Fig. 12A, 12B und 13 und unter der Annahme, dass der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds an einem Punkt A auf der Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts WMAX(E1) auf der Leistungs-zu-Spannungs- Charakteristikkurve PV (E1) für den Zustand E1, dass die Solarbestrahlung stark und stabil ist, gelegen ist, bereitgestellt.
Die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 201 speichert darin den Wert der Betriebspunktspannung VM(A) zu der Startzeit (Punkt A) der Periode P als einen Spannungsstandard VST. Wenn der Rechner 214 für die gesteuerte Variable die Steuerung einer allmählichen Erhöhung der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref bei einer konstanten Rate einer Erhöhung während der Periode P in diesem Zustand ausführt, verschiebt sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf der Leistungs-zu- Spannungs-Charakteristikkurve PV (E1)(Punkt A _Punkt B) des photovoltaischen Felds, womit die Betriebspunktspannung VM abgesenkt wird.
In diesem Zustand berechnet die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 201 ein Spannungsänderungsverhältnis _(1 bis n) bei jeder Abtastzeit s(1 bis n). Das Spannungsänderungsverhältnis _(1 bis n) wird wie folgt berechnet. In diesem Fall wird die folgende Beschreibung bereitgestellt, indem als ein Beispiel ein Spannungsänderungsverhältnis _i nach dem Ablauf einer i-ten Abtastzeit si in der Startzeit (Punkt A, z. B.) der Periode P genommen wird. Eine Spannungsänderung _Vi (= VST - VM(i)) wird durch Subtrahieren einer Betriebspunktspannung VM(i) zu dem Zeitpunkt (Punkt Ai) nach dem Ablauf der i-ten Abtastzeit si von der Startzeit der Periode P von dem Spannungsstandard VST (entsprechend zu einer Betriebspunktspannung VM(A) zu dem Punkt A) erhalten. Darm wird ein Spannungsänderungsverhältnis _ i (= _Vi/Ti) durch Teilen der erhaltenen Spannungsänderung _Vi durch eine abgelaufene Zeit Ti von der Startzeit der Periode P zu dem Ende der i-ten Abtastzeit si ermittelt.
Die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 201 lokalisiert den Betriebspunkt des photovoltaischen Felds durch Vergleichen der Größe des so ermittelten Spannungsänderungsverhältnisses _i mit einem oberen Grenzwert _ und in Übereinstimmung mit der Richtung der Spannungsänderung. Das heißt, wenn die Richtung der Spannungsänderung negativ (VST > VM(i)) und _i < _ ist, wird bestimmt, dass sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds nach dem Ablauf der Abtastzeit si auf der Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts WMAX(E1) befindet. Wenn andererseits die Richtung Spannungsänderung negativ ist (VST > VM(i)) und _i > _ ist, wird bestimmt, dass der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds nach dem Ablauf der Abtastzeit si auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkt WMAX(E1) gelegen ist.

(Betrieb für den Fall von_ < _)

Wenn sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds von dem Punkt A an den Punkt Ai verschiebt, die sich beide auf der Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts WMAX(E1) befinden, dann gilt VST > VM(i) (was bedeutet, dass die Richtung der Spannungsänderung negativ ist) an dem Punkt Ai und _i < _. Auf eine Erfassung des obigen Zustands hin bestimmt die Spannungsänderungs- Überwachungseinrichtung 201, dass der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds an dem Punkt AI auf der Kurzschlussspannungsseite des Maximalleistungspunkts WMAX(E1) gelegen ist und gibt ein Signal, dass die Information darstellt, an den Rechner 214 für die gesteuerte Variable aus. Der Rechner 214 für die gesteuerte Variable setzt den Betrieb einer allmählichen Erhöhung der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref auf Grundlage dieses Signals fort.
Wenn der obige Zustand für die Periode P fortdauert, aktualisiert die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 201 den Spannungsstandard VST. Die Aktualisierung des Spannungsstandards VST wird durch Aktualisieren und Speichern einer Betriebspunktspannung (VM(B), VM(C)) zu dem Zeitpunkt (Punkt B, Punkt C) nach dem Ablauf der Periode P als der nächste Spannungsstandard VST ausgeführt.
Nach Aktualisieren des Spannungsstandards VST setzt der Rechner 214 für die gesteuerte Variable den Betrieb einer allmählichen Erhöhung der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref fort. Durch Wiederholen des obigen Betriebs nähert sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds dem Maximalleistungspunkts WMAX(E1) an.

(Betrieb für den Fall von_ > _)

Wenn in den Fig. 13, 12A und 12B der Betrieb einer Erhöhung der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref an dem Punkt C fortdauert, der an dem Maximalleistungspunkt WMAX(E1) auf der Leerlaufspannungsseite liegt (in diesem Fall ist der Punkt C auf den Zeitpunkt eingestellt, zu dem er zu dem Start der Periode P zum Zweck einer Vereinfachung der Erläuterung synchronisiert ist), wird eine Leistung gefordert, die größer als die maximale Leistung ist, die von dem photovoltaischen Feld 2 herausgenommen werden kann, und deshalb verschiebt sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds von dem Punkt C an einen Punkt D über dem Maximalleistungspunkts WMAX(E1) hinaus, indem er in Richtung auf die Kurzschlussstromseite gezogen wird. An dieser Stufe verändert sich die Betriebspunktspannung VM in der Richtung, in der sie größtenteils verringert wird, wenn die Zeit abläuft.
Eine derartige Änderung der Betriebspunktspannung VM, wie voranstehend beschrieben, wird von der Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 201 erfasst. Das heißt, bezugnehmend auf Fig. 12B wird durch Subtrahieren einer Betriebspunktspannung VM(D) zu der Zeit des Punkts D von dem Spannungsstandard VST (= Betriebspunktspannung VM(C)) an dem Punkt C, eine Spannungsänderung _VD (= VST - VM(D)) erhalten. Dann wird ein Spannungsänderungsverhältnis _D (_VD/Tj) durch Teilen der erhaltenen Spannungsänderung_VD durch eine abgelaufene Zeit Tj von dem Punkt C an den Punkt D erhalten.
Die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 201 führt die folgende Entscheidung auf Grundlage eines Vergleichs des so erhaltenen Spannungsänderungsverhältnisses _D mit dem oberen Grenzwert_ und der Richtung der Spannungsänderung aus. In diesem Fall verringert sich die Spannung an dem Betriebspunkt des photovoltaischen Felds stark mit Ablauf der Zeit und deshalb gilt VST > VM(D) (was bedeutet, das die Richtung der Spannungsänderung negativ ist) und _D > _. Auf die Erfassung der obigen Tatsache hin bestimmt die Spannungsänderungs- Überwachungseinrichtung 201, dass der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds an dem Punkt D, an dem VST > VM(D) und _D > _ gilt, auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts WMAX(E1) gelegen ist.
Auf eine Entscheidung hin, dass der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts WMAX(E1) gelegen ist, gibt die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 201 ein Signal, welches die Information darstellt, an den Rechner 214 der gesteuerten Variablen zu dem Augenblick (= Punkt D) aus, zu dem das Übersteigen des Spannungsänderungsverhältnisses _D über den oberen Grenzwert _ erfasst wird, ohne auf den Abschluss der Periode P zu warten. Auf Grundlage dieses Signals schaltet der Rechner 214 für die gesteuerte Variable unmittelbar auf den Betrieb zum Durchführen einer Wechselrichterausgangsverkleinerung oder einer Verkleinerung der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref um.
Wenn der Rechner 214 für die gesteuerte Variable den Betrieb einer Verringerung der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref fortsetzt, schiebt sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds von der Position auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts WMAX(E1) auf den Maximalleistungspunkts WMAX(E1) und schließlich an eine Position auf der Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts WMAX(E1).
Die Tatsache, dass sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf die Leerlaufspannungsseite über den Maximalleistungspunkts WMAX(E1) hinaus verschoben hat, wird wie folgt bestimmt. Das heißt, wenn sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds von der Kurzschlussstromseite auf den Maximalleistungspunkts und dann auf die Leerlaufspannungsseite verschiebt, nimmt die Betriebspunktspannung VM zu. Deshalb berechnet die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 201 einen unteren Spannungsgrenzwert VU (= VST - _V) durch Subtrahieren der zulässigen Spannungsänderung V von dem Spannungsstandard VST (= VM(C)). Dann wird die Betriebspunktspannung VM, die zu jeder Abtastzeit s erfasst wird, mit dem unteren Spannungsgrenzwert VU verglichen. Wenn VM < VU ist, wird bestimmt, dass sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds noch auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts WMAX(E1) befindet und ein Signal, welches die Information darstellt, wird an den Rechner 214 der gesteuerten Variablen ausgegeben. Dann setzt der Rechner 214 für die gesteuerte Variable den Betrieb einer Verringerung der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref fort, durch den der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds sich weiter in Richtung auf die Leerlaufspannungsseite hin verschiebt.
Wenn andererseits VM > VU ist (entsprechend zu einem Punkt C2 in Fig. 12B), wird entschieden, dass der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds sich auf die Leerlaufspannungsseite über den Maximalleistungspunkts WMAX(E1) hinaus als Folge der Verschiebung des Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf die Leerlaufspannungsseite hin verschoben hat, und ein Signal, welches dies Information darstellt, wird an den Rechner 214 der gesteuerten Variablen ausgegeben. Dann stoppt der Rechner 214 für die gesteuerte Variable den Betrieb einer Verringerung der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref und schaltet den Betrieb entgegengesetzt auf den Betrieb zum Erhöhen der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref um. An dieser Stufe aktualisiert die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 201 den Spannungsstandard VST unter Verwendung einer Betriebspunktspannung VM(C2) an dem Zeitpunkt, wenn VM zu VM > VU (Punkt C2) wird.
Durch Wiederholen des Betriebs, wie voranstehend beschrieben, kann der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds, der auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts WMAX(E1) liegt, unmittelbar auf die Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts WMAX(E1) verschoben werden, wodurch ermöglicht wird, dass der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds schnell dem Maximalleistungspunkts WMAX(E1) in dem Zustand E1 folgt, in dem die Sonnenbestrahlung stark und stabil ist.
Beim Ausführen des Betriebs einer Verkleinerung der Amplitude R des Strombefehlssignals lief stellt der Rechner 214 für die gesteuerte Variable ferner eine Breite einer Verringerung der Amplitude R Strombefehlssignals Iref in Übereinstimmung mit der Größe des Spannungsänderungsverhältnisses _D ein, wenn die Bestimmung eines Starts des Betriebs einer Verringerung der Amplitude R durchgeführt wird. Das heißt, je größer das Spannungsänderungsverhältnis _D ist, desto mehr wird die Amplitude des Strombefehlssignals Iref verringert. Je kleiner das Spannungsänderungsverhältnis _D ist, desto weniger wird im Gegensatz dazu die Amplitude R des Strombefehlssignals lief verringert. Durch diesen Betrieb kann der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds, der auf die Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts WMAX(E1) verschoben worden ist, schnell auf die Leerlaufspannungsseite verschoben werden.
Als nächstes wird eine Maximalleistungspunkt-Folgesteuerung für den Fall, bei dem sich die Sonnenbestrahlung abrupt von einer großen Intensität (E2) auf eine kleine Intensität (E3) verändert, unter Bezugnahme auf Fig. 14 beschrieben. Fig. 14 ist ein Graph, der eine Korrelation zwischen der Spannung und der Leistung oder dem Strom für die Sonnenbestrahlungen (E2 und E3) zeigt. Dir Kurven, die von den Symbolen PV(E2) und PV(E3) angezeigt werden, zeigen die Leistungs-zu-Spannungs-Charakteristikkurven des photovoltaischen Felds für die Solarbestrahlungen E2 und E3 an, während die Kurven, die von den Symbolen IV(E2) und IV(E3) angezeigt werden, die Strom-zu- Spannung-Charakteristikkurven für die Solarbestrahlungen E2 und E3 anzeigen.
Wenn sich die Solarbestrahlung unmittelbar von E2 auf E3 in einem Zustand ändert (Punkt F), bei dem der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds einen Maximalleistungspunkt WMAX(E1) auf der Leistungs-zu-Spannungs- Charakteristikkurve PV(E2) folgt, verschiebt sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds unmittelbar von dem Punkt F an einen Punkt H auf der Leistungs-zu-Spannungs- Charakteristikkurve PV(E3) des photovoltaischen Felds. Der Grund für den obigen Vorgang ist wie folgt. In Fig. 14 liegt in dem Zustand, bei dem der Betriebspunkt auf der Leistungs-zu-Spannungs-Charakteristikkurve PV(E2) an dem Punkt F angeordnet ist, der Betriebspunkt auf der Strom-zu-Spannungs-Charakteristikkurve IV(E2) an einem Punkt F' an der gleichen Spannung wie die Spannung an dem Punkt F. In dieser Stufe ist die charakteristische Kurve der Last, die mit dem photovoltaischen Feld 2 verbunden ist, L1, wobei der Punkt F' und die charakteristische Kurve L 1 der Last einander schneiden.
Wenn die Sonnenbestrahlung E2 sich unmittelbar auf E3 in diesem Zustand verschiebt, dann verschiebt sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds von dem Punkt F' auf der Strom-zu-Spannungs-Charakteristikkurve IV(E2) an einen Punkt H', der die Überschneidung der Lastcharakteristikkurve L1 und der Strom-zu-Spannungs- Charakteristikkurve IV(E3) des photovoltaischen Felds ist. Deshalb verschiebt sich auf der Leistungs-zu-Spannungs-Charakteristikkurve PV(E3) des photovoltaischen Felds der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds an den Punkt H bei der gleichen Spannung wie die Spannung an dem Punkt H'.
Wenn sich die Sonnenbestrahlung somit abrupt ändert, ändert sich die Amplitude R des Strombefehlssignals Iref und die Spannung an dem Betriebspunkt des photovoltaischen Felds, wie in den Fig. 15A und 15B gezeigt. Das heißt, bevor die Sonnenbestrahlung abrupt verringert wird, folgt der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds gerade dem Maximalleistungspunkt WMAX(E2) auf der Leistungs-zu-Spannungs- Charakteristikkurve PV(E2) und die Betriebspunktspannung des photovoltaischen Felds wird über der Zeit verringert, bis der Punkt F erreicht wird. Wenn sich die Sonnenbestrahlung E2 abrupt auf die kleinere Sonnenbestrahlung E3 in diesem Zustand verändert, kennt die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 201 dieses Ereignis wie folgt. Das heißt, die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 201 berechnet eine Spannungsänderungsverhältnis _H in einer abgelaufenen Zeit Tk von dem F an den Punkt H. Zum Berechnen des Spannungsänderungsverhältnisses _H, wird eine Spannungsänderung _VH = VST - V(M(H)) durch Subtrahieren einer Betriebspunktspannung VM(H) an einem Punkt H von dem Spannungsstandard VST (= Betriebspunktspannung VM(F)) an dem Punkt F wie in der gleichen Weise wie voranstehend beschrieben erhalten. Durch Teilen der ermittelten Spannungsänderung _VH durch die abgelaufene Zeit Tk wird das Spannungsänderungsverhältnis _H (=_VH /Tk) erhalten.
Die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 201 vergleicht das ermittelte Spannungsänderungsverhältnis _H mit dem vorbereitend gespeicherten oberen Grenzwert _(der obere Grenzwert des Spannungsänderungsverhältnisse _). Ferner untersucht sie die Richtung der Spannungsänderung. In diesem Fall ändert sich die Spannung an dem Betriebspunkt des photovoltaischen Felds stark mit einem Ablauf der Zeit und das Spannungsänderungsverhältnis _D > der obere Grenzwert _ und VST > VM(H) (was bedeutet, dass die Richtung der Spannungsänderung negativ ist). Deshalb bestimmt die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 201, dass der Betriebspunkt an dem Punkt H auf der Kurzschlussstromseite eines Maximalleistungspunkt WMAX(E3) gelegen ist und gibt ein Signal, welches die Information darstellt, an den Rechner 214 für die gesteuerte Variable zu dem Moment (Punkt H) aus, zu dem das Spannungsänderungsverhältnis_ den oberen Grenzwert _ übersteigt, ohne auf den Ablauf der Periode P zu warten.
Der Rechner 214 der gesteuerten Variablen schaltet unmittelbar auf den Betrieb einer Verringerung des Wechselrichterausgangs oder Amplitude R des Strombefehlssignals Iref, auf Grundlage des von der Spannungsänderungs- Überwachungseinrichtung 201 gesendeten Signals, um. Wenn der Rechner 214 für die gesteuerte Variable den Betrieb einer Verringerung der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref fortsetzt, dann verschiebt sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds von der Position auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts WMAX(E3) auf den Maximalleistungspunkt WMAX(E3) und schließlich an eine Position auf der Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts WMAX(E3).
Die Tatsache, dass sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf die Leerlaufspannungsseite über den Maximalleistungspunkt WMAX(E3) verschoben hat, wird wie folgt bestimmt. Das heißt, wenn sich der Betriebspunkt von der Kurzschlussstromseite an den Maximalleistungspunkt und dann an die Leerlaufspannungsseite verschiebt, nimmt die Betriebspunktspannung VM zu. Die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 201 berechnet den unteren Spannungsgrenzwert VU (= VST - _V) durch Subtrahieren der zulässigen Spannungsänderung V von dem Spannungsstandard VST ( = V M(F)). Dann wird die Betriebspunktspannung VM mit dem unteren Spannungsgrenzwert VU verglichen). Wenn VM < VU erfüllt ist, wird bestimmt, dass sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds noch auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts WMAX(E3) befindet und ein Signal, das die Information darstellt, wird an den Rechner 214 für die gesteuerte Variable ausgegeben. Dann setzt der Rechner 214 für die gesteuerte Variable den Betrieb einer Verkleinerung der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref fort, wodurch sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds weiter auf die Leerlaufspannungsseite verschiebt.
Wenn VM > VU erfüllt ist (entsprechend zu einem Punkt F2 in den Fig. 15A, 15B und 14), wird bestimmt, dass sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf die Leerlaufspannungsseite über den Maximalleistungspunkt WMAX(E3) als Folge der Verschiebung des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds auf die Leerlaufspannungsseite verschoben hat und ein Signal, welches die Information darstellt, wird an den Rechner 214 für die gesteuerte Variable ausgegeben. Dann stoppt der Rechner 214 für die gesteuerte Variable den Betrieb einer Verkleinerung der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref und schaltet unmittelbar den Betrieb auf den Betrieb zum Erhöhen der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref um. An dieser Stufe aktualisiert die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 201 den Spannungsstandard VST unter Verwendung der Betriebspunktspannung VM(F2) zu dem Zeitpunkt (Punkt F2), wenn VM(F2) > VU auftritt.
Durch Ausführen des Betriebs, wie voranstehend beschrieben, kann der Betriebspunkt, der sich auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts W MAX(E3) befindet, unmittelbar auf die Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts WMAX(E3) verschoben werden, wodurch dem Betriebspunkt des photovoltaischen Felds ermöglicht wird, dem Maximalleistungspunkt WMAX(E3) selbst in dem Zustand schnell zu folgen, bei dem die Sonnebestrahlung abrupt verringert wird.
Die Wechselrichtervorrichtung 200 verschiebt den Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf die Leerlaufspannungsseite durch den Betrieb einer Verringerung der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref. Beim Ausführen eines derartigen Betriebs wird die Breite einer Verringerung der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref in Übereinstimmung mit der Größe des Spannungsänderungsverhältnisses _H eingestellt, wenn die Entscheidung zum Ausführen des Betriebs zum Verkleinern der Amplitude R durchgeführt wird. Das heißt, je größer das Spannungsänderungsverhältnis _H ist, desto mehr wird die Amplitude R des Strombefehlssignals Iref verkleinert. Im Gegensatz dazu gilt, je kleiner das Spannungsänderungsverhältnis _H ist, desto weniger wird die Amplitude R des Strombefehlssignals Iref verringert. Durch diesen Betrieb kann der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds, der sich auf die Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts WMAX(E3) verschoben hat, schnell auf die Leerlaufspannungsseite verschoben werden.
Wenn die Sonnenbestrahlung abrupt verringert wird, verschiebt sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds im allgemeinen stark von dem Maximalleistungspunkts WMAX auf die Kurzschlussstromseite und viel Zeit wird benötigt, um den Betriebspunkt des photovoltaischen Felds, der sich auf die Kurzschlussstromseite stark verschoben hat, wieder zurück auf den Maximalleistungspunkts WMAX zu bringen. Jedoch bestimmt die Wechselrichtervorrichtung 200 durch die Größe des Spannungsänderungsverhältnisses _, um wie viel sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf die Kurzschlussstromseite weg von dem Maximalleistungspunkts WMAX verschoben und stellt die Breite einer Verkleinerung der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref auf Grundlage der Bestimmung ein. Selbst wenn sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds stark auf die Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts WMAX als Folge der abrupten Verringerung der Sonnenbestrahlung verschiebt, kann deshalb der Betriebspunkt schnell auf den Maximalleistungspunkts WMAX zurückgebracht werden.
Als nächstes wird eine Maximalleistungspunkt-Folgesteuerung für den Fall, bei dem sich die Sonnenbestrahlung abrupt von einer kleinen Intensität E4 auf eine große Intensität Es ändert, unter Bezugnahme auf Fig. 16 beschrieben werden. Fig. 16 ist ein Graph, der eine Korrelation zwischen der Spannung und der Leistung oder dem Strom für die Sonnenbestrahlungen (E4 und E5) zeigt. Die Kurven, die von den Symbolen PV(E4) und PV(E5) bezeichnet werden, zeigen die Leistungs-zu-Spannungs-Charakteristikkurven des photovoltaischen Felds für Sonnenbestrahlungen E4 und Es an, während die Kurven, die von den Symbolen IV(E4) und IV(E5) bezeichnet werden, die Strom-zu-Spannungs- Charakteristikkurven für die Sonnenbestrahlungen E4 und Es zeigen.
Wenn die Sonnenbestrahlung sich abrupt von E4 nach E5 in einem Zustand (Punkt N) ändert, in dem der Betriebspunkt gerade einem Maximalleistungspunkts WMAX(E4) auf der Leistungs-zu-Spannungs-Charakteristikkurve PV(E4) des photovoltaischen Felds folgt, verschiebt sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds unmittelbar von dem Punkt N auf einen Punkt O auf der Leistungs-zu-Spannungs- Charakteristikkurve PV(E5). Der Grund dafür ist wie folgt. In dem Zustand, in dem der Betriebspunkt auf der Leistungs-zu-Spannungs-Charakteristikkurve PV(E4) des photovoltaischen Felds an dem Punkt N gelegen ist, liegt in Fig. 16 der Betriebspunkt auf der Strom-zu-Spannungs-Charakteristikkurve IV(E4) des photovoltaischen Felds an einem Punkt N' auf der gleichen Spannung wie die Spannung an dem Punkt N. In diesem Zustand ist die Charakteristikkurve der Last, die mit dem photovoltaischen Feld 2 verbunden ist, L2, wohingegen der Punkt N' und die Charakteristikkurve L2 der Last einander schneiden.
Wenn die Solarbestrahlung E4 sich unmittelbar auf Es in diesem Zustand verschiebt, verschiebt sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds von dem Punkt N' auf der Strom-zu-Spannungs-Charakteristikkurve IV(E4) an einen Punkt O', der die Überschneidung der Lastcharakeristikkurve L2 und der Strom-zu-Spannungs- Charakteristikkurve IV(E5) des photovoltaischen Felds ist. Auf der Leistungs-zu- Spannungs-Charakteristikkurve PV(E5) des photovoltaischen Felds verschiebt sich deshalb der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds an einen Punkt O auf der gleichen Spannung wie die Spannung an dem Punkt O'.
Wenn die Sonnenbestrahlung somit abrupt zunimmt, ändern sich die Amplitude R des Strombefehlssignals Iref und die Spannung an dem Betriebspunkt des photovoltaischen Felds, wie in den Fig. 17A und 17B gezeigt. Das heißt, bevor die Sonnenbestrahlung abrupt erhöht wird, folgt der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds dem Maximalleistungspunkt WMAX(E9) auf der Leistungs-zu-Spannungs- Charakteristikkurve PV(E4) des photovoltaischen Felds und der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds fällt über der Zeit ab, bis der Punkt N erreicht wird. Wenn die Sonnenbestrahlung E4 abrupt auf die größere Sonnenbestrahlung E5 ansteigt, ändert die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 201 dieses Ereignis wie folgt. Das heißt, unter der Annahme, dass der Zeitpunkt nach dem Ablauf der Periode P von dem Punkt N der Punkt O ist und, dass die Sonnebestrahlung E4 abrupt auf die größere Sonnenbestrahlung E5 ansteigt, während die Zeit von dem Punkt N zu dem Punkt O abläuft, steigt die Betriebspunktspannung VM(O) an dem Punkt O stark um _V0 von dem Spannungsstandard VST (= VM(N))
Auf eine Erfassung hin, dass die Betriebspunktspannung VM(O) an dem Punkt O größer als der Spannungsstandard VST (= VM(N)) (VM(O)) > VST) ist, trifft die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 201 die folgende Entscheidung. Das heißt, der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds an dem Punkt O liegt auf der Leerlaufspannungsseite eines Maximalleistungspunkts WMAX(E5) und der Abstand zwischen dem Betriebspunkt des photovoltaischen Felds an dem Punkt O und dem Maximalleistungspunkts WMAX(E5) ist größer als der Abstand zwischen dem Betriebspunkt des photovoltaischen Felds an dem Punkt N und dem Maximalleistungspunkts WMAX(E4).
Auf das Treffen der obigen Entscheidung hin gibt die Spannungsänderungs- Überwachungseinrichtung 201 ein Signal, das den Entscheidungs- bzw. Bestimmungsinhalt darstellt, an den Rechner 214 für die gesteuerte Variable aus. Dann erhöht der Rechner 214 für die gesteuerte Variable die Amplitude R des Strombefehlssignals Iref stärker als gewöhnlich, wodurch der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds schnell auf den Maximalleistungspunkts WMAX(E5). verschoben wird.
Die Position des Betriebspunkt des photovoltaischen Felds in dem Zustand, in dem die Sonnenbestrahlung erhöht wird, wird in dieser Weise bestimmt. Die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 201 berechnet das Spannungsänderungsverhältnis ___ = (V(M(_) - VM(N))/P an dieser Stufe und in Übereinstimmung mit der Größe des Spannungsänderungsverhältnisses _0 bestimmt sie, um wie viel der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds an dem Punkt O von dem Maximalleistungspunkts WMAX(E5) getrennt ist, wodurch der Erhöhungsbetrag der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref bestimmt wird.
Insbesondere für ein größeres Spannungsänderungsverhältnis _0 bestimmt die Überwachungseinrichtung 201, dass der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds an dem Punkt O weit von dem Maximalleistungspunkts WMAX(E5) getrennt ist und erhöht den Erhöhungsbetrag der Amplitude R, wodurch der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds, der von dem Maximalleistungspunkts WMAX(E5). getrennt ist, schnell auf den Maximalleistungspunkts WMAX(E5). verschoben wird. Es sei darauf hingewiesen, dass der Betrieb einer schnellen Wiederherstellung des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds, der sich stark auf die Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts WMAX(E5). verschoben hat, auf den Maximalleistungspunkts WMAX(E5) nur in einer Periode von dem Punkt O zu dem Punkt O2 nach dem Ablauf einer spezifizierten Zeit ausgeführt wird (in dieser Wechselrichterrichtervorrichtung 200 wird die Periode von dem Punkt O zu dem Punkt O2 als ein Zyklus der Periode P definiert). Nach dem Punkt O2 wird der Betrieb auf den normalen Betrieb zum allmählichen Erhöhen der Amplitude R umgeschaltet. Dies liegt daran, weil dann, wenn der Betrieb einer schnellen Wiederherstellung des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds, der auf der Leerlaufspannungsseite befindet, auf die Nähe des Maximalleistungspunkts WMAX(E5) für eine lange Periode ausgeführt wird, eine Möglichkeit besteht, dass sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds stark auf die Kurzschlussstromseite über den Maximalleistungspunkts WMAX(E5) hinaus verschiebt.
Beim Ausführen des voranstehend verwähnten Betriebs (des Betriebs zum schnellen Wiederherstellen des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds, der sich auf der Leerlaufspannungsseite befindet, auf die Nähe zu dem Maximalleistungspunkts WMAX(E5)) wird ferner der obere Grenzwert _' des Spannungsänderungsverhältnisses wie folgt eingestellt. Das heißt, bei dem Betrieb zum schnellen Wiederherstellen des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds, der sich auf der Leerlaufspannungsseite befindet, auf die Nähe des Maximalleistungspunkts WMAX(E5), wird die Amplitude R mehr als in dem normalen Fall erhöht. Trotz der Tatsache, dass der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf der Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts WMAX(E5) gelegen ist, übersteigt das Spannungsänderungsverhältnis deshalb manchmal den vorher eingestellten oberen Grenzwert _. Wenn ein derartiger Zustand auftritt, wird die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 201 eine derartige fehlerhafte Bestimmung durchführen, dass der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts WMAX(E5). gelegen ist. Eine zulässige Spannungsänderung _V', die größer als die zulässige Spannungsänderung V ist, die bei der Einstellung des oberen Grenzwerts verwendet wird, wird deshalb neu eingestellt und ein Wert _V'/P, der durch Teilen der zulässigen Spannungsänderung _V' durch die Periode P erhalten wird, wird als der obere Grenzwert _' gesetzt. Indem der obere Grenzwert _' somit getrennt eingestellt und dieser in der Spannungsänderungs- Überwachungseinrichtung 201 gespeichert wird, wird die mögliche fehlerhafte Bestimmung der Position des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds verhindert.
Durch Ausführen des obigen Betriebs wird bewirkt, dass der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds, der sich auf der Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts WMAX(Es). befindet und weit von dem Maximalleistungspunkts WMAX(E5). getrennt ist, sich dem Maximalleistungspunkts WMAX(E5). weitaus schneller als im normalen Betrieb einer allmählichen Erhöhung der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref annähert.
Obwohl die PWM-Steuereinrichtung 15, der Rechner 214 und die gesteuerte Variable, die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 201 und die Polaritäts- Umkehrungs-Steuereinrichtung 17 mit einem Blockdiagramm in der Figur der gegenwärtigen Ausführungsform gezeigt sind, können sie durch Software gebildet werden.
Für ein Verfahren zum Beurteilen, ob sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds von der Leerlaufspannungsseite an die Kurzschlussstromseite über den Maximalleistungspunkts hinaus verschoben hat oder nicht, überwacht die vorliegende Ausführungsform ferner, ob das Spannungsänderungsverhältnis _ bei jeder Abtastzeit s den oberen Grenzwert _ überschreitet oder nicht. Es ist jedoch auch akzeptabel, eine Überwachung durchzuführen, ob die Betriebspunktspannung VM größer als der untere Spannungsgrenzwert VU bei jeder Abtastzeit s wird, anstelle einer Überwachung des Spannungsänderungsverhältnisses _.
Ferner wird in der voranstehend erwähnten Ausführungsform der obere Grenzwert _ als ein voreingestellter Wert in der Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 201 gespeichert. Jedoch kann der Wert ein variabler Wert sein, der sich Abhängigkeit von der Änderung der Umgebungen, wie der Sonnenbestrahlung und der Zellentemperatur, verändert.

(Vierte Ausführungsform)

Fig. 18 zeigt eine Wechselrichtervorrichtung 300 in Übereinstimmung mit einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dies Wechselrichtervorrichtung 300 weist grundlegend einen ähnlichen Aufbau wie derjenige der Wechselrichtervorrichtung 200 auf. Deshalb sind in Fig. 18 die gleichen oder ähnlichen Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, die in Fig. 11 verwendet werden, und keine ausführliche Beschreibung wird dafür angegeben.
Die Wechselrichtervorrichtung 300 ist dadurch charakterisiert, dass sie zusätzlich zu einer Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 301 in einem Wechselrichterbrücken-Steuersystem 313a einer Steuerschaltung 313 eine Fehler- Überwachungseinrichtung 302 aufweist, und ferner ist sie durch den Aufbau des Rechners 314 für die gesteuerte Variable charakterisiert.
Die Fehler-Überwachungseinrichtung 302 führt den folgenden Betrieb aus. Das heißt, in der Wechselrichtervorrichtung 300 wird der Ein-/Aus-Steuerbetrieb der Schaltelemente Q1 bis Q4 der Hochfrequenz-Wechselrichterbrücke 5 in einer derartigen Weise gesteuert, dass der Fehler G zwischen dem Wechselrichterausgangs-Stromsignal Iout und dem Strombefehlssignals Iref, das von dem Rechner 314 für die gesteuerte Variable eingestellt wird, verschwindet. Für eine derartige Steuerung wird der Fehler G von der Fehler-Überwachungseinrichtung 302 überwacht, und wenn der Fehler G innerhalb einer spezifizierten Zeit fast verschwindet, wird entschieden, dass der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf der Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts WMAX gelegen ist. Wenn der Fehler weiter existiert, ohne innerhalb der spezifizierten Zeit zu verschwinden, wird bestimmt, dass der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts WMAX gelegen ist.
Der Rechner 314 für die gesteuerte Variable führt grundlegend den folgenden Betrieb aus. Das heißt, wie in den Fig. 19A und 19B gezeigt, wird eine beliebige Periode P eingestellt und die Periode P wird in zwei Subperioden P&sub1; und P&sub2; aufgeteilt. In der ersteren Subperiode P&sub1; wird die Amplitude R des Strombefehlssignals Iref allmählich bei einer spezifizierten Erhöhungsrate erhöht. In der letzteren Subperiode P&sub2; wird die Amplitude R des Strombefehlssignals Iref, das in der Subperiode P&sub1; erhöht worden ist, so aufrecht erhalten, dass sie sich nicht ändert. Durch Wiederholen der Periode P, wie voranstehend beschrieben, wird die Amplitude R des Strombefehlssignals Iref allmählich erhöht.
Der Rechner 314 für die gesteuerte Variable führt die Überwachung der Spannungsänderung durch sie Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 301 und die Überwachung des Fehlers G durch die Fehler-Übverwachungseinrichtung 302 kompatibel durch Teilen der Periode P in die Subperiode P&sub1;, in der die Amplitude R erhöht wird, und die Subperiode P&sub2;, in der die Amplitude nicht verändert wird, durch. Das heißt, in dem Zustand, bei dem der Betrieb einer allmählichen Erhöhung der Amplitude R ausgeführt wird, existiert der Fehler G noch, und deshalb kann die Fehler- Überwachungseinrichtung 302 die Position des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds nicht bestimmen. In dem Zustand, bei dem der Betrieb einer allmählichen Erhöhung der Amplitude R unter der Bedingung nicht ausgeführt wird, dass die Sonnenbestrahlung stabil ist, gibt es andererseits keine derartige Möglichkeit, dass die Spannung an dem Betriebspunkt des photovoltaischen Felds sich mit einer gewissen Regemäßigkeit verringert wird. Deshalb kann die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 301 die Position des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds nicht bestimmen.
In der gesamten Periode P wird deshalb durch Überwachen der Verkleinerung der Spannung an dem Betriebspunkt des photovoltaischen Felds durch die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 201 die Position des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds bestimmt. In der Subperiode P&sub2;, in der die Amplitude R nicht verändert wird, wird andererseits durch Überwachen, ob der Fehler zwischen dem Strombefehlssignals Iref und dem Wechselrichter-Ausgangsstromsignal Iout innerhalb einer spezifizierten Zeit verschwindet oder nicht, die Position des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds bestimmt.
Wie voranstehend beschrieben, indem sie weiter mit der Spannungsänderungs- Überwachungseinrichtung 301 versehen ist, verwendet die Wechselrichtervorrichtung 300 gleichzeitig das Verfahren, bei des Betriebspunkt des photovoltaischen Felds veranlasst wird, dem Maximalleistungspunkt durch die Überwachung des Fehlers zu folgen, und das Verfahren, bei dem der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds veranlasst wird, dem Maximalleistungspunkt durch Überwachen der Änderung der Spannung pro Einheitszeit an dem Betriebspunkt des photovoltaischen Felds zu folgen.
Zunächst wird der Bestimmungsbetrieb für die Betriebspunktposition des photovoltaischen Felds durch die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 301 beschrieben. Die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 301 überwacht, ob die Änderung der Betriebspunktspannung VM pro Einheitszeit (nachstehend als ein Spannungsänderungsverhältnis _ bezeichnet) den oberen Grenzwert _ bei jeder Abtastzeit s übersteigt. Der obere Grenzwert _ wird wie folgt eingestellt. Das heißt, eine Änderung der Spannung, die beim Ausführen der Amplitudenerhöhungssteuerung der Amplitude R bei einer spezifizierten Erhöhungsrate für die Subperiode P&sub1; in dem Zustand auftritt, bei der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf der Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts WMAX gelegen ist, wird als eine Spannungsänderung _V' definiert und eine Änderung der Spannung, die geringfügig größer als die Spannungsänderung _V' ist, wird als eine zulässige Spannungsänderung _V eingestellt. Dann wird ein Wert _V/P&sub1;, der durch Teilen der so eingestellten zulässigen Spannungsänderung _V durch die Subperiode P&sub1; erhalten wird, als der obere Grenzwert (_ = _V/P&sub1;) eingestellt.
Die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 301 überwacht das Spannungsänderungsverhältnis _ mit dem oberen Grenzwert _, der darin gespeichert ist. Die Überwachung des Spannungsänderungsverhältnisses _ wird wie folgt ausgeführt. Die folgende Beschreibung wird unter der Annahme durchgeführt, dass wie in Fig. 20 gezeigt, sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds zunächst von einem Punkt Q, der auf der Leerlaufspannungsseite eines Maximalleistungspunkts WMAX(E6). gelegen ist, an einen Punkt S (Punkt S2) verschiebt, der ebenfalls auf der Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts auf der Leistungs-zu-Spannungs-Charakteristikkurve PV(E6) des photovoltaischen Felds für eine starke und stabile Sonnenbestrahlung E6 gelegen ist, danach verschiebt er sich an einen Punkt S3 (Punkt X), der geringfügig auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts WMAX gelegen ist und dann verschiebt er sich an einen Punkt Y, der weiter auf der Kurzschlussstromseite angeordnet ist.
Die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 301 speichert darin den Wert der Betriebspunktspannung VM(Q) zu der Startzeit Punkt Q) der Periode als einen Spannungsstandard VST. Wenn der Rechner 314 die gesteuerte Variable die Steuerung einer allmählichen Erhöhung der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref bei einer konstanten Erhöhungsrate während der Subperiode P1 in diesem Zustand ausführt, verschiebt sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf der Leistungs-zu- Spannungs-Charakteristikkurve PV(E6) des photovoltaischen Felds, womit die Betriebspunktspannung VM abfällt.
In diesem Zustand berechnet die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 301 ein Spannungsänderungsverhältnis _(1 bis n) bei jeder Abtastzeit s(1 bis n). Das Spannungsänderungsverhältnis _(1 bis n) wird wie folgt berechnet. In diesem Fall wird die folgende Beschreibung als ein Beispiel eines Spannungsänderungsverhältnisses _i nach dem Ablauf einer i-ten Abtastzeit si von der Startzeit (Punkt Q, zum Beispiel) der Subperiode P1 genommen. Eine Spannungsänderung _Vi(= VST - VM(i)) wird durch Subtrahieren einer Betriebspunktspannung VM(i) zu dem Zeitpunkt (Punkt Qi) nach dem Ablauf der i-ten Abtastzeit si von der Startzeit der Subperiode P&sub1; von dem Spannungsstandard VST (entsprechend zu einer Betriebspunktspannung VM(Q) an dem Punkt Q) ermittelt. Dann wird ein Spannungsänderungsverhältnis _i(= Vi/Ti) durch Teilen der ermittelten Spannungsänderung _Vi durch eine abgelaufene Zeit Ti von der Startzeit der Periode P zu dem Ende der i-ten Abtastzeit si ermittelt.
Die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 301 lokalisiert den Betriebspunkt des photovoltaischen Felds durch Vergleichen der Größe des so ermittelten Spannungsänderungsverhältnisses _i mit einem oberen Grenzwert _ und in Übereinstimmung mit der Richtung der Spannungsänderung. Das heißt, wenn die Richtung der Spannungsänderung negativ ist (VST > VM(i)) und _i < _ ist, wird entschieden, dass der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds (der Punkt Qi) nach dem Ablauf der Abtastzeit si auf der Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts WMAX(E6). gelegen ist. Wenn andererseits die Richtung der Spannungsänderung negativ ist (VST > VM(i)) und _i < _ wird entschieden, dass der Betriebspunkt (Punkt Q1) des photovoltaischen Felds nach dem Ablauf der Abtastzeit si auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts WMADC(E6). gelegen ist.

(Betrieb für den Fall_ < _)

Wenn sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds von dem Punkt Q an den Punkt Q1 verschiebt, die beide auf der Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts WMAX(E6). gelegen sind, dann gilt VST > VM(i) (was bedeutet, dass die Richtung der Spannungsänderung negativ ist) an dem Punkt Ai und _i < _ ist erfüllt. Auf die Erfassung des obigen Zustands hin bestimmt die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 301, dass der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds an dem Punkt Qi auf der Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts WMAX(E6). angeordnet ist und gibt ein Signal, das die Information darstellt, an den Rechner 304 für die gesteuerte Variable aus. Der Rechner 314 für die gesteuerte Variable setzt den Betrieb einer allmählichen Erhöhung der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref auf Grundlage dieses Signals fort, so dass der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds sich dem Maximalleistungspunkts WMAX(E6). annähert.
Wenn der obige Zustand für die Subperiode P&sub1; fortdauert, dann aktualisiert die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 301 den Spannungsstandard VST. Die Aktualisierung des Spannungsstandards VST wird durch Aktualisieren und Speichern einer Betriebspunktspannung (VM(S)) zu dem Zeitpunkt (Punkt S) nach dem Ablauf der Subperiode P&sub1; als der nächste Spannungsstandard VST ausgeführt.
Auf ein Aktualisieren des Spannungsstandards VST hin, schaltet der Rechner 314 für die gesteuerte Variable auf den Betrieb um, bei dem die Amplitude R des Strombefehlssignals Iref während der Subperiode P&sub2; nicht geändert wird. Dann stoppt die Amplitude R des Strombefehlssignals Iref eine Erhöhung, so dass sich die Betriebspunktspannung nicht verringert. Deshalb kann die Spannungsänderungs- Überwachungseinrichtung 301 die Position des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds nicht bestimmen. Deshalb bestimmt in der Subperiode P&sub2; die Fehler- Überwachungseinrichtung 302 die Position des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds wie nachstehend beschrieben wird.

(Betrieb für den Fall von _ < _)

Wenn in Fig. 20 der Betrieb einer Erhöhung der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref an dem Punkt X fortdauert, der sich an dem Maximalleistungspunkts WMAX(E6). auf der Leerlaufspannungsseite befindet (in diesem Fall wird der Punkt X zur einfacheren Erläuterung an dem Zeitpunkt eingestellt, an dem er mit dem Start der Subperiode P1 synchronisiert ist), wird eine größere Leistung als die maximale Leistung, die von dem photovoltaischen Feld 2 herausgenommen wird, gefordert, und deshalb verschiebt sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds von dem Punkt X an einen Punkt Y über den Maximalleistungspunkts WMAX(E1). hinaus, indem er in Richtung auf die Kurzschlussstromseite hin gezogen wird. In diesem Zustand verändert sich die Betriebspunktspannung VM in die Richtung, in der sie mit dem Ablauf der Zeit stark verringert wird.
Eine derartige Änderung der Betriebspunktspannung VM, wie voranstehend beschrieben, wird von der Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 301 erfasst. Das heißt, bezugnehmend auf die Fig. 19A und 19B, wird durch Subtrahieren einer Betriebspunktspannung VM(Y) zu der Zeit des Punkts Y von dem Spannungsstandard VST (= Betriebspunktspannung VM(X) an dem Punkt X eine Spannungsänderung _VY (= VST - VM(Y)) erhalten. Dann wird ein Spannungsänderungsverhältnis _Y(= _VY/T&sub1;) durch Teilen der ermittelten Spannungsänderung _VY durch eine abgelaufene Zeit T&sub1; von dem Punkt X zu dem Punkt Y ermittelt.
Die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 301 führt die folgende Entscheidung auf Grundlage eines Vergleichs des so ermittelten Spannungsänderungsverhältnisses _Y mit dem oberen Grenzwert _ und der Richtung der Spannungsänderung aus. In diesem Fall verringert sich die Spannung an dem Betriebspunkt des photovoltaischen Felds stark mit Ablauf der Zeit und deshalb gilt VST > VM(y) (was bedeutet, dass die Richtung der Spannungsänderung negativ ist) und _Y > _. Auf ein Erfassung der obigen Tatsache hin bestimmt die Spannungsänderungs- Überwachungseinrichtung 301, dass der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds an dem Punkt Y, an dem VST > VM(Y) und _Y > _ ist, auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts WMAX(E6). gelegen ist.
Auf eine Bestimmung hin, dass der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts WMAX(E6). gelegen ist, gibt die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 301 ein Signal, das die Information darstellt, an den Rechner 314 für die gesteuerte Variable in dem Moment (= Punkt Y) aus, zu dem das Überschreiten des Spannungsänderungsverhältnisses _Y über den oberen Grenzwert erfasst _ wird, ohne auf den Abschluss der Subperiode P&sub1; zu warten. Auf Grundlage dieses Signals schaltet der Rechner 314 für die gesteuerte Variable sofort auf den Betrieb zum Verkleinern des Wechselrichterausgangs oder zum Verkleinern der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref um.
Wenn Rechner 314 der gesteuerten Variablen den Betrieb einer Verkleinerung der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref fortsetzt, verschiebt sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds von der Position auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts WMAX(E6). in Richtung auf den Maximalleistungspunkts WMAX(E6). und schließlich auf die Position der Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts WMAX(E6).
Die Tatsache, dass sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf die Leerlaufspannungsseite über den Maximalleistungspunkts WMAX(E6). hinaus verschoben hat, wird wie folgt bestimmt. Das heißt, wenn sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds von der Kurzschlussstromseite an den Maximalleistungspunkts und dann an die Leerlaufspannungsseite verschiebt, nimmt die Betriebspunktspannung VM zu. Deshalb berechnet die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 301 einen unteren Spannungsgrenzwert VU (= VST - _V) durch Subtrahieren der zulässigen Spannungsänderung _V von dem Spannungsstandard VST (= VM(X)). Dann wird die Betriebspunktspannung VM, die zu jeder Abtastzeit s erfasst wird, mit dem unteren Spannungsgrenzwert VU verglichen. Wenn VM > VU gilt, wird bestimmt, dass der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds noch auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts WMAX(E6). gelegen ist und ein Signal, das die Information darstellt, wird an den Rechner 314 für die gesteuerte Variable ausgegeben. Dann setzt der Rechner 314 für die gesteuerte Variable den Betrieb einer Verkleinerung der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref fort, wodurch sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds weiter in Richtung auf die Leerlaufspannungsseite hin verschiebt.
Wenn andererseits VM > VU (entsprechend zu einem Punkt X&sub2; in Fig. 20) erfüllt ist, wird bestimmt, dass sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf die Leerlaufspannungsseite hin über den Maximalleistungspunkts WMAX(E6). als Folge der Verschiebung des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds auf die Leerlaufspannungsseite hin verschoben hat, und ein Signal, das diese Information darstellt, wird an den Rechner 314 der gesteuerten Variablen ausgegeben. Dann stoppt der Rechner 314 für die gesteuerte Variable den Betrieb einer Verkleinerung der Amplitude des Strombefehlssignals Iref und schaltet den Betrieb umgekehrt auf den Betrieb zu Erhöhen der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref um. An dieser Stufe aktualisiert die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 301 den Spannungsstandard VST unter Verwendung eines Betriespunktspannung VM(X2) an dem Zeitpunkt, wenn VM > VU wird (Punkt X&sub2;).
Durch Wiederholen des Betriebs wie voranstehend beschrieben wird der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds, der sich auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts WMAX(E6). befindet, sofort auf die Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts WMAX(E6). verschoben.
Beim Ausführen des Betriebs einer Verkleinerung der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref stellt der Rechner 314 für die gesteuerte Variable eine Verringerungsbreite der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref in Übereinstimmung mit der Größe des Spannungsänderungsverhältnisses _Y, wenn die Entscheidung zum Starten des Betriebs einer Verkleinerung der Amplitude R getroffen wird, wie in der Wechselrichtervorrichtung 200 der voranstehend erwähnten dritten Ausführungsform ein.
Als nächstes wird eine Maximalleistungspunkt-Folgesteuerung für den Fall, bei dem sich die Sonnenbestrahlung abrupt von einer großen Intensität (E7) auf eine kleine Intensität (E8) ändert, unter Bezugnahme auf Fig. 21 beschrieben. Fig. 21 ist ein Graph, der eine Korrelation zwischen der Spannung und der Leistung oder dem Strom für die Sonnenbestrahlungen (E7 und E8) zeigt. Die mit den Symbolen PV(E7) und PV(E8) bezeichneten Kurven zeigen die Leistungs-zu-Spannungs-Charakteristikkurven des photovoltaischen Felds für die Sonnenbestrahlungen E7 und E8 an, während die mit den Symbolen IV(E7) und IV(E8) bezeichneten Kurven die Strom-zu-Spannungs- Charakteristikkurven des photovoltaischen Felds die Sonnenbestrahlungen E7 und E8 anzeigen.
Wenn sich die Sonnenbestrahlung von E7 nach E8 in einem Zustand (Punkt _) unmittelbar ändert, in dem der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds gerade einen Maximalleistungspunkts WMAX(E7). auf der Leistungs-zu-Spannungs- Charakteristikkurve PV(E7) des photovoltaischen Felds folgt, dann verschiebt sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds sofort von dem Punkt _ an einen Punkt _ auf der Leistungs-zu-Spannungs-Charakteristikkurve PV(E8) des photovoltaischen Felds. Der Grund dafür ist wie folgt. In Fig. 21 ist in dem Zustand, bei der Betriebspunkt der Leistungs-zu-Spannungs-Charakteristikkurve PV(E7) des photovoltaischen Felds an dem Punkt _ gelegen ist, der Betriebspunkt auf der Strom-zu-Spannungs-Charakteristikkurve IV(E7) an einem Punkt _' bei der gleichen Spannung wie die Spannung an dem Punkt gelegen. An dieser Stufe ist die Charakteristikkurve der Last, die mit dem photovoltaischen Feld 2 verbunden ist, L3, wobei sich der Punkt _' und die charakteristische Kurve L3 der Last miteinander überschneiden.
Wenn sich die Sonnenbestrahlung E7 unmittelbar auf E8 in diesem Zustand verschiebt, dann verschiebt sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds von dem Punkt _' auf der Strom-zu-Spannungs-Charakteristikkurve IV(E7) des photovoltaischen Felds an einen Punkt _', der die Überschneidung der Lastcharakteristikkurve L3 und der Strom-zu-Spannungs-Charakteristikkurve IV(E8) ist. Deshalb verschiebt sich auf der Leistungs-zu-Spannungs-Charakteristikkurve PV(E8) des photovoltaischen Felds der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds an den Punkt _ bei der gleichen Spannung wie die Spannung an dem Punkt _'.
Wenn sich die Sonnenbestrahlung somit abrupt ändert, verändert sich die Amplitude R des Strombefehlssignals Iref und die Spannung an dem Betriebspunkt des photovoltaischen Felds, wie in den Fig. 22A und 22B gezeigt. Das heißt, bevor die Sonnenbestrahlung abrupt verringert wird, folgt der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds dem Maximalleistungspunkt WMAX(E7) auf der Leistungs-zu-Spannungs- Charakteristikkurve PV(E7) des photovoltaischen Felds und die Betriebspunktspannung des photovoltaischen Felds nimmt über der Zeit ab, bis der Punkt _ erreicht wird. Wenn die Sonnenbestrahlung E7 abrupt auf die kleine Sonnenbestrahlung E8 in diesem Fall verkleinert wird, kennt die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 301 dieses Ereignis wie folgt. Das heißt, die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 301 berechnet ein Spannungsänderungsverhältnis __ in einer abgelaufenen Zeit Tn von dem Punkt F zu dem Punkt H. Durch Berechnen des Spannungsänderungsverhältnisses __, wird eine Spannungsänderung _V_ (= VST - VM(_)) erhalten, indem eine Betriebspunktspannung VM(_) an dem Punkt von dem Spannungsstandard VST ( Betriebspunktspannung VM(_)) an dem Punkt in der gleichen Weise wie voranstehend beschrieben subtrahiert wird. Durch Teilen der ermittelten Spannungsänderung _V_ durch die abgelaufene Zeit Tn wird das Spannungsänderungsverhältnis __ (= _V _/Tn) erhalten.
Die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 301 vergleicht das ermittelte Spannungsänderungsverhältnis __ mit dem vorbereitend gespeicherten oberen Grenzwert _. Weil in diesem Fall die Spannung an dem Betriebspunkt des photovoltaischen Felds sich stark mit dem Ablauf der Zeit verringert, gilt VST > VM(H) (was bedeutet, dass die Richtung der Spannungsänderung negativ ist) und __ > _ Deshalb bestimmt die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 301, dass der Betriebspunkt an dem Punkt _ auf der Kurzschlussstromseite eines Maximalleistungspunkts WMAX(E8) gelegen ist und gibt ein Signal, das Information darstellt, an den Rechner 314 der gesteuerten Variablen an dem Moment, (Punkt _) aus, zu dem das Spannungsänderungsverhältnis _ den oberen Grenzwert _ übersteigt, ohne auf den Ablauf der Periode zu warten, in der die obige Entscheidung getroffen wurde (für das Beispiel in Fig. 22 wurde die Entscheidung in der Subperiode P&sub1; getroffen, aber wenn die Entscheidung in der Subperiode P&sub2; getroffen wird, passiert das gleiche).
Der Rechner 314 für die gesteuerte Variable schaltet sofort auf den Betrieb zum Verkleinern des Wechselrichterausgangs oder der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref auf Grundlage des Signals, das von der Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 301 übertragen wird, um. Wenn der Rechner 314 für die gesteuerte Variable den Betrieb einer Verkleinerung der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref fortsetzt, verschiebt sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds von der Position auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts WMAX(E8) in Richtung auf den Maximalleistungspunkt WMAX(E8) und schließlich an eine Position auf der Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts WMAX(E8).
Die Tatsache, dass sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf die Leerlaufspannungsseite über den Maximalleistungspunkts WMAX(E8) hinaus verschoben hat, wird wie folgt bestimmt. Das heißt, wenn sich der Betriebspunkt von der Kurzschlussstromseite an den Maximalleistungspunkt verschiebt und dann an die Leerlaufspannungsseite, dann nimmt die Betriebspunktspannung VM zu. Die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 301 berechnet die untere Spannungsgrenze VU (= VST - _V) durch Subtrahieren der zulässigen Spannungsänderung _V von dem Spannungsstandard VST (= VM(_)) Dann wird die Betriebspunktspannung VM mit dem unteren Spannungsgrenzwert VU verglichen. Wenn VM < VU erfüllt ist, wird bestimmt, dass sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds noch auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts WMAX(E8) befindet und ein Signal, das die Information darstellt, wird an den Rechner 314 der gesteuerten Variablen ausgegeben. Dann setzt der Rechner 314 für die gesteuerte Variable den Betrieb einer Verkleinerung der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref, wodurch sich des Betriebspunkt des photovoltaischen Felds weiter auf die Leerlaufspannungsseite hin verschiebt, fort.
Wenn VM > VU (entsprechend zu einem Punkt _2 in Fig. 22) erfüllt ist, dann wird bestimmt, dass sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf die Leerlaufspannungsseite über den Maximalleistungspunkts WMAX(E8) hinaus als Folge der Verschiebung des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds auf die Leerlaufspannungsseite hin verschoben hat, und ein Signal, das die Information darstellt, wird an den Rechner 314 der gesteuerten Variablen ausgegeben. Dann stoppt der Rechner 314 für die gesteuerte Variable den Betrieb einer Verkleinerung der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref und schaltet unmittelbar den Betrieb zum Erhöhen der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref um. An dieser Stufe aktualisiert die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 301 den Spannungsstandard VST unter Verwendung der Betriebspunktspannung VM(_2) zu dem Zeitpunkt (Punkt _2), wenn VM(_2) > VU auftritt.
Durch Ausführen des Betriebs wie voranstehend beschrieben kann der Betriebspunkt, der sich auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts WMAX(E8) befindet, sofort auf die Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts WMAX(E8) verschoben werden, wodurch dem Betriebspunkt des photovoltaischen Felds ermöglicht wird, dem Maximalleistungspunkts WMMC(E8) sogar in dem Zustand schnell zu folgen, bei dem die Sonnenstrahlung abrupt verkleinert wird.
Die Wechselrichtervorrichtung 300 verschiebt den Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf die Leerlaufspannungsseite durch den Betrieb einer Verkleinerung der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref. Beim Ausführen einer derartigen Operation wird die Breite einer Verkleinerung der Amplitude des Strombefehlssignals Iref in Übereinstimmung mit der Größe des Spannungsänderungsverhältnisses __ eingestellt, wenn die Entscheidung zum Ausführen des Betriebs einer Verkleinerung der Amplitude R durchgeführt wird. Das heißt, je größer das Spannungsänderungsverhältnis __ ist, desto mehr wird die Amplitude R des Strombefehlssignals Iref verringert. Im Gegensatz dazu, je kleiner das Spannungsänderungsverhältnis __ ist, desto weniger wird die Amplitude R des Strombefehlssignals Iref verringert. Durch diesen Betrieb kann der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds, der auf die Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts WMAX(E8) verschoben worden ist, schnell auf die Leerlaufspannungsseite verschoben werden. Dies ist bereits im Zusammenhang mit der dritten Ausführungsform beschrieben worden.
Als nächstes wird eine Maximalleistungspunkt-Folgesteuerung für den Fall beschrieben, bei dem sich die Sonnenbestrahlung abrupt von einer kleinen Intensität E9 auf eine große Intensität E10 ändert, und zwar unter Bezugnahme auf Fig. 23. Fig. 23 ist ein Graph, der eine Korrelation zwischen der Spannung und der Leistung oder dem Strom für die Sonnenbestrahlungen (E9 und E10) zeigt. Die Kurven, die mit den Symbolen PV(E9) und PV(E10) bezeichnet sind, bezeichnen die Leistungs-zu-Spannungs- Charakteristikkurven für die Sonnenbestrahlungen E9 und E10 des photovoltaischen Felds, während die mit den Symbolen IV(E9) und IV(E10) bezeichneten Kurven die Strom-zu-Spannungs-Charakteristikkurven des photovoltaischen Felds für die Sonnenbetrahlungen E9 und E10 bezeichnen.
Wenn sich die Sonnenbestrahlung sofort von E9 nach E10 in einem Zustand (Punkt _) ändert, in dem der Betriebspunkt gerade einem Maximalleistungspunkts WMAX(E9) auf der Leistungs-zu-Spannungs-Charakteristikkurve PV(E9) des photovoltaischen Felds folgt, dann verschiebt sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds sofort von dem Punkt _ an einen Punkt _ auf der Leistung-zu-Spannungs- Charakteristikkurve PV(E10) des photovoltaischen Felds. Der Grund dafür ist wie folgt. In Fig. 23 befindet sich in dem Zustand, in dem der Betriebspunkt auf der Leistungs-zu- Spannungs-Charakteristikkurve PV(E9) des photovoltaischen Felds an dem Punkt _ gelegen ist, der Betriebspunkt auf der Strom-zu-Spannungs-Charakteristikkurve IV(E9) an einem Punkt _' bei der gleichen Spannung wie die Spannung an dem Punkt _. An dieser Stufe ist die Charakteristikkurve der Last, die mit dem photovoltaischen Feld 2 verbunden ist, L4, wobei der Punkt ?? und die charakteristische Kurve L4 der Last sich schneiden.
Wenn sich die Sonnenbestrahlung E9 abrupt auf E10 in diesem Zustand verschiebt, dann verschiebt sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds von dem Punkt _' auf der Strom-zu-Spannungs-Charakteristikkurve IV(E9) des photovoltaischen Felds an einem Punkt _', der die Überschneidung der Lastcharakteristikkurve L4 und der Strom-zu-Spannungs-Charakteristikkurve IV(E10) des photovoltaischen Felds ist. Auf der Leistungs-zu-Spannungs-Charakteristikkurve PV(E10) des photovoltaischen Felds verschiebt sich deshalb der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds an den Punkt _ bei der gleichen Spannung wie die Spannung an dem Punkt _'.
Wenn somit die Sonnenbestrahlung abrupt ansteigt, ändert sich die Amplitude R des Strombefehlssignals Iref und die Spannung an dem Betriebspunkt des photovoltaischen Felds, wie in den Fig. 24A und 24B gezeigt. Das heißt, bevor die Sonnenbestrahlung abrupt erhöht wird, folgt der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds dem Maximalleistungspunkt WMAX(E9) auf der Leistungs-zu-Spannungs- Charakteristikkurve PV(E9) des photovoltaischen Felds, und der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds verringert sich mit der Zeit, bis der Wert _ erreicht wird. Wenn die Sonnenbestrahlung E9 abrupt auf die größere Sonnenbestrahlung E10 ansteigt, erkennt die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 301 dieses Ereignis wie folgt. Es sei angenommen, dass der Zeitpunkt nach dem Ablauf der Subperiode P&sub1; oder P&sub2; von dem Punkt _ der Punkt _ ist und dass die Sonnenbestrahlung E9 auf die größere Sonnenbestrahlung E10 abrupt ansteigt, während die Zeit von dem Punkt _ an den Punkt _ abläuft. Fig. 24A und 24B zeigen den abrupten Anstieg von der Sonnenbestrahlung E9 auf die größere Sonnenbestrahlung E10 während der Subperiode P&sub2;, in der die Amplitude R zum Beispiel nicht erhöht wird. Jedoch passiert ähnliches, wenn die abrupte Erhöhung von der Sonnenbestrahlung E9 auf die größere Sonnenbestrahlung E10 während der Subperiode P&sub1; auftritt, in der die Amplitude allmählich erhöht wird.
Wenn die Sonnenbestrahlung E9 abrupt auf die größere Sonnenbestrahlung E10 ansteigt, während die Zeit von dem Punkt _ an den Punkt _ abläuft, steigt die Betriebspunktspannung VM(_) and dem Punkt _ stark um _V_ von dem Spannungsstandard VST (= VM(_)) an, der an dem Punkt _ eingestellt ist.
Auf eine Erfassung hin, dass die Betriebspunktspannung VM(_) an dem Punkt größer als der Spannungsstandard VST (= VM(_)) ist (VM(_) > VST), trifft die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 301 die folgende Entscheidung. Das heißt, der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds an dem Punkt _ befindet sich auf der Leerlaufspannungsseite eines Maximalleistungspunkts WMAX(E10) und der Abstand zwischen dem Betriebspunkt des photovoltaischen Felds an dem Punkt _ und dem Maximalleistungspunkts WMAX(E10) ist größer als der Abstand zwischen dem Betriebspunkt des photovoltaischen Felds an dem Punkt _ und dem Maximalleistungspunkts WMMC(E9).
Auf die Durchführung der obigen Entscheidung hin gibt die Spannungsänderungs- Überwachungseinrichtung 301 ein Signal, das den Entscheidungsinhalt darstellt, an den Rechner 314 für die gesteuerte Variable aus. Dann erhöht der Rechner 314 für die gesteuerte Variable die Amplitude R des Strombefehlssignals Iref stärker als gewöhnlich, wodurch der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds schnell auf den Maximalleistungspunkt WMAX(E10) verschoben wird.
Die Position des Betriebspunkt des photovoltaischen Felds in dem Zustand, in dem die Sonnenbestrahlung erhöht wird, wird in dieser Weise entschieden. Die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 301 berechnet das Spannungsänderungsverhältnis __ = (VM(_) - VM(5))/(P&sub2; oder P&sub1;) in dieser Stufe und in Übereinstimmung mit der Größe des Spannungsänderungsverhältnisses __ bestimmt sie, um wie viel der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds an dem Punkt _ von dem Maximalleistungspunkts WMAX(E10) getrennt ist, wodurch der Betrag einer Erhöhung der Amplitude des Strombefehlssignals Iref bestimmt wird. Durch diesen Betrieb wird der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds, der von dem Maximalleistungspunkts WMAX(E10) weg ist, schnell auf den Maximalleistungspunkts WMAX(E10) verschoben. Dies wurde bereits im Zusammenhang mit der dritten Ausführungsform erläutert.
Beim Ausführen des voranstehend erwähnten Betriebs (des Betriebs zum schnellen Wiederherstellen des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds, der sich auf der Leerlaufspannungsseite befindet, in die Nähe des Maximalleistungspunkts WMAX(E10)) wird der obere Grenzwert _' des Spannungsänderungsverhältnisses _V ferner wie folgt eingestellt. Das heißt, bei dem Betrieb einer schnellen Wiederherstellung des Betriebspunkt des photovoltaischen Felds, der sich auf der Leerlaufspannungsseite befindet, auf die Nähe des Maximalleistungspunkts WMAX(E10), wird die Amplitude R mehr als in dem normalen Fall erhöht. Trotz der Tatsache, dass der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf der Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts W MAX(E10) gelegen ist, übersteigt deshalb das Spannungsänderungsverhältnis manchmal den vorher eingestellten oberen Grenzwert _. Wenn ein derartiger Zustand auftritt, wird die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 301 eine derartige fehlerhafte Entscheidung treffen, dass der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts WMAX(E10) gelegen ist. Deshalb wird eine zulässige Spannungsänderung _V', die größer als die zulässige Spannungsänderung _V ist, die beim Einstellen des oberen Grenzwerts_ verwendet wird, neu eingestellt, und ein Wert _V'/P&sub2;, der durch Teilen der zulässigen Spannungsänderung _V' durch die Subperiode P&sub2; erhalten wird, wird für den oberen Grenzwert _' gesetzt. S 111 Indem somit der obere Grenzwerts _' getrennt eingestellt und dieser in der Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 301 gespeichert wird, wird die mögliche fehlerhafte Bestimmung der Position des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds verhindert.
Durch Ausführen des obigen Betriebs wird bewirkt, dass der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds, der auf der Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts WMAX(E10) gelegen und von dem Maximalleistungspunkt WMAX(E10) getrennt ist, sich dem Maximalleistungspunkts WMAX(E10) schneller als in dem normalen Betrieb einer allmählichen Erhöhung der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref annähert.
Als nächstes wird ein Fehlerüberwachungsbetrieb durch die Fehler- Überwachungseinrichtung 302 beschrieben. Unmittelbar nach dem Ende der Subperiode P&sub1;, in der der Rechner 314 für die gesteuerte Variable und der PWM-Controller (Steuereinrichtung) 15 die PWM-Modulationssteuerung ausführt, um zu bewirken, dass sich die Wellenform des Wechselrichterausgangsstromsignals Iout der Wellenform des Strombefehlssignals Iref annähert, während allmählich die Amplitude R des Strombefehlssignals Iref erhöht wird, existiert ein Fehler G, wie in Fig. 25A gezeigt, zwischen der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref und der Amplitude r des Wechselrichterausgangsstromsignals Iout.
In diesem Zustand wird die PWM-Steuerung in der nachfolgenden Subperiode P&sub2; zum Beseitigen des Fehlers G ausgeführt, d. h. um die Wellenform des Wechselrichterausgangsstromsignals Iout zu veranlassen, sich unbegrenzt der Wellenform des Strombefehlssignals Iref anzunähern, während die Amplitude R des Strombefehlssignals Iref, welches auftritt, wenn die Subperiode P&sub1; endet, aufrecherhalten wird. In der Subperiode P&sub2;, in der der obige Steuerbetrieb ausgeführt wird, überwacht die Fehler-Übewachungseinrichtung 302, ob der Fehler G zwischen der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref und der Amplitude r des Wechselrichterausgangsstromsignals Iout innerhalb einer spezifizierten Zeit T (spezifizierte Zeit T ≤ Subperiode P&sub2;) verschwindet. Wenn der Fehler G innerhalb der spezifizierten Zeit T verschwindet, wird bestimmt, dass der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf der Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts WMAX gelegen ist. Wenn im Gegensatz dazu der Fehler G nicht verschwindet, sogar nachdem die spezifizierte Zeit P abgelaufen ist, wird bestimmt, dass der Betriebspunkt auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts WMAX gelegen ist.
Wie z. B. in den Fig. 19A, 19B und 20 gezeigt, ist der Punkt S, der auf der Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts WMAX gelegen ist, der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds unmittelbar nach dem Abschluss der Subperiode P&sub1;, in der die Amplitude des Strombefehlssignals Iref bei einer konstanten Erhöhungsrate von dem Punkt Q zu dem Punkt S angestiegen ist. An dem Punkt S existiert der voranstehend erwähnte Fehler G zwischen der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref und der Amplitude r des Wechselrichterausgangsstromsignals Iout. In diesem Zustand führen der Rechner 314 für die gesteuerte Variable und die PWM-Steuereinrichtung 15 danach die PWM-Modulationssteuerung aus, um zu bewirken, dass sich die Wellenform des Wechselrichterausgangsstromsignals Iout der Wellenform des Strombefehlssignals Iref annähert, während die Amplitude R des Strombefehlssignals Iref aufrecherhalten wird, wie sie ist, und zwar während der Subperiode P&sub2; (Punkt S _ S2). Nach dem Ablauf der spezifizierten Zeit T (T ≤ P&sub2;) verschwindet der Fehler zwischen der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref und der Amplitude r des Wechselrichterausgangsstromsignals Iout fast, wie in Fig. 25B gezeigt. Auf eine Erfassung hin, dass der Fehler G nach dem Ablauf der spezifizierten Zeit T fast verschwindet, bestimmt die Fehlerüberwachungseinrichtung 302, dass der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf der Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts WMAX gelegen ist.
Andererseits ist ein Punkt S3, der in den Fig. 19A, 19B und 20 gezeigt ist, der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds unmittelbar nach der geringfügigen Verschiebung davon auf die Kurzschlussstromseite von der Leerlaufspannungsseite über den Maximalleistungspunkt WMAX hinaus als Folge der Erhöhung der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref bei einer konstanten Rate während der Subperiode P&sub1; von dem Punkt S2 zu dem Punkt S3, wenn das Spannungsänderungsverhältnis noch nicht so viel erhöht worden ist und den oberen Grenzwerts _ nicht übersteigt. An diesem Punkt S, ähnlich wie zu dem Punkt S, existiert ferner der voranstehend erwähnte Fehler G zwischen der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref und der Amplitude r des Wechselrichterausgangsstromsignals Iout. In diesem Zustand führen der Rechner 314 für die gesteuerte Variable und der PWM-Controller 15 danach die PWM- Modulationssteuerung aus, um zu bewirken, dass die Wellenform des Wechselrichterausgangsstromsignals Iout sich der Wellenform des Strombefehlssignals Iref annähert, während die Amplitude R des Strombefehlssignals Iref, wie sie ist aufrecht erhalten wird, und zwar während der Subperiode P&sub2; (Punkt S3 _ X). Selbst nach dem Ablauf der spezifizierten Zeit T (T ≤ P&sub2;) existiert der Fehler G zwischen der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref und der Amplitude r des Wechselrichterausgangsstromsignals Iout, wie in Fig. 25C gezeigt. Auf eine Erfassung hin, dass der Fehler G nach dem Ablauf der spezifizierten Zeit T existiert, bestimmt die Fehler-Überwachungseinrichtung 302 deshalb, dass sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds von der Leerlaufspannungsseite über den Maximalleistungspunkt WMAX auf die Kurzschlussstromseite verschoben hat.
Die Fehler-Überwachungseinrichtung 302 bestimmt die Position des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds wie voranstehend beschrieben. Der nachfolgende Betrieb, um den Betriebspunkt des photovoltaischen Felds in Richtung auf den Maximalleistungspunkt WMAX zu bringen, ist ähnlich wie der Betreib zum Verschieben des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds, der nach dem Positionsbestimmungsbetrieb des photovoltaischen Felds der Spannungsänderungs- Überwachungseinrichtung 301 ausgeführt wird, und deshalb wird dafür keine Beschreibung angegeben.
Die Wechselrichtervorrichtung 300, die die Position des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds durch Verwenden der Spannungsänderungs- Überwachungseinrichtung 301 als auch der Fehler-Überwachungseinrichtung 302 bestimmt, weist die folgenden Merkmale auf. Das heißt, wenn sich die Sonnenbestrahlung abrupt ändert, kann die Spannungsänderungs- Überwachungseinrichtung 301 schneller die Position des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds als die Fehler-Überwachungseinrichtung 302 bestimmen. Wenn im Gegensatz dazu die Sonnenbestrahlung stabil ist, kann die Fehler- Überwachungseinrichtung 302 die Position des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds schneller als die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 301 bestimmen. Deshalb bestimmt die Wechselrichtervorrichtung 300, die gegenwärtig gerade die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 301 und die Fehler- Überwachungseinrichtung 302 verwendet, schnell die Position des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds und bewirkt, dass sie dem Maximalleistungspunkts WMAX folgt, wenn die Sonnenbestrahlung stabil ist als auch wenn sich die Sonnenbestrahlung schnell ändert.
Dies wird nachstehend mit näheren Einzelheiten beschrieben.
Da die Überwachung des Fehlers G zwischen der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref und der Amplitude r des Wechselrichterausgangsstromsignals Iout bei jeder Periode P ausgeführt wird, wird viel Zeit benötigt, damit die Fehler- Überwachungseinrichtung 302 bestimmt, dass sich die Sonnenbestrahlung abrupt geändert hat und, dass sich der Betriebspunkts des photovoltaischen Felds auf die Kurzschlussstromseite hin verschoben hat.
Die Betriebspunktspannung VM ändert sich im Gegensatz dazu schnell, wenn sich die Sonnenbestrahlung schnell ändert. Deshalb kann die Spannungsänderungs- Überwachungseinrichtung 301, die die Position des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds auf Grundlage des Spannungsänderungsverhältnisses _ und der Richtung einer Änderung der Spannung (d. h. ob die Spannung sich in die positive Richtung oder in die negative Richtung ändert) der Betriebspunktspannung VM bestimmt, schnell die Position des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds bestimmen, sogar wenn sich die Sonnenbestrahlung schnell ändert. Wenn sich somit die Sonnenbestrahlung abrupt geändert hat, kann die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 301 schneller die Position des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds als die Fehler- Überwachungseinrichtung 301 bestimmen.
In der Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 301 wird andererseits der obere Grenzwert _, der als eine obere Grenze des Spannungsänderungsverhältnisses _ auf der Leerlaufspannungsseite dient, mit einem gewissen Spielraum bezüglich eines berechneten oberen Grenzwerts _" des Spannungsänderungsverhältnisses _ (_-_" ≠ 0) eingestellt. Dies liegt daran, weil dann, wenn der oberen Grenzwerts - gleich zu dem berechneten oberen Grenzwert _" eingestellt wird, wenn ein gemessener Spannungswert kleiner als der tatsächliche Spannungswert als Folge eines Erfassungsfehlers beim Erfassen der Betriebspunktspannung VM oder anderen Faktoren wird, dann die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 301 manchmal fehlerhaft bestimmt, dass der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf der Kurzschlussstromseite gelegen ist, im Gegensatz zu der Tatsache, dass der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds tatsächlich auf der Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts WMAX gelegen ist. Um zu verhindern, dass eine derartige fehlerhafte Bestimmung durchgeführt wird, ist es erforderlich, den oberen Grenzwerts _ auf einen Wert geringfügig größer als den berechneten oberen Grenzwerts _" einzustellen.
Im Gegensatz dazu ist die Änderung der Betriebspunktspannung in der Nähe des Maximalleistungspunkts WMAX klein und sogar dann, wenn sich der Betriebspunkts des photovoltaischen Felds geringfügig auf die Kurzschlussstromseite über den Maximalleistungspunkt WMAX hinaus verschiebt, wird ein Spannungsverkleinerungsbetrag _ in dieser Stufe sehr klein,. Deshalb kann die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 301 bestimmen, dass sich der Betriebspunkts des photovoltaischen Felds auf die Kurzschlussstromseite über den Maximalleistungspunkts WMAX hinaus bewegt hat, nur wenn der Spannungsänderungsbetrag _ den Spielraum des oberen Grenzwerts _ (_ > _ - _") übersteigt. Das heißt, die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 301 kann nicht bestimmen, dass sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf die Kurzschlussstromseite verschoben hat, bis der Spannungsverkleinerungsbetrag - den Spielraum des oberen Grenzwerts _ (d. h. während _ ≤ _ - _" ist) übersteigt, selbst wenn sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf die Kurzschlussstromseite über den Maximalleistungspunkts WMAX hinaus verschoben hat, und demzufolge wird eine kleiner Verzögerung beim Bestimmen erzeugt, ob sich der Betriebspunkt über den Maximalleistungspunkt WMAX hinaus verschoben hat oder nicht. Als Folge der obigen Verzögerung beim Durchführen einer Bestimmung muss sich die Positionsentscheidungsgenauigkeit des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds durch die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 301 bei einer stabilen Sonnenbestrahlung zwangsläufig ein wenig verringern.
Unmittelbar nach der Verschiebung des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds auf die Kurzschlussstromseite über den Maximalleistungspunkt WMAX hinaus, beginnt im Gegensatz zu dem obigen Betrieb der Fehler G zwischen der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref und der Amplitude r des Wechselrichterausgangsstromsignals Iout zu existieren. Das heißt, die Verschiebung des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds auf die Kurzschlussstromseite über den Maximalleistungspunkt WMAX hinaus und die Existenz des Fehlers G treten fast gleichzeitig auf. Deshalb kann die Fehler- Überwachungsseinrichtung 302, die die Position des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds in Abhängigkeit davon bestimmt, ob der Fehler G existiert oder nicht, unmittelbar die Verschiebung des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds auf die Kurzschlussstromseite über den Maximalleistungspunkts WMAX in dem Zustand bestimmen, bei dem die Sonnenbestrahlung stabil ist. Wenn somit die Sonnenbestrahlung stabil ist, kann die Fehler-Überwachungseinrichtung 302 schnell die Position des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds als die Spannungsänderungs- Überwachungseinrichtung 301 bestimmen.

(Fünfte Ausführungsform)

In der voranstehend erwähnten vierten Ausführungsform wird die Position des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds in Abhängigkeit davon, ob der Fehler G auf Null konvergiert hat oder nicht, von der Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 301 und der Fehler-Überwachungseinrichtung 302 bestimmt. In einer Wechselrichtervorrichtung 400 gemäß der fünften Ausführungsform ist jedoch eine Pulsbreiten-Überwachungseinrichtung 401 anstelle der Fehler-Überwachungseinrichtung 302 in einem Hochfrequenz-Wechselrichterbrücken-Steuersystem 413a einer Steuerschaltung 413 vorgesehen und die Pulsbreiten-Überwachungseinrichtung 401 und die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 301 bestimmen die Position des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds. Es sei darauf hingewiesen, dass diese Wechselrichtervorrichtung 400 die gleichen Konstruktionen und Operationen wie diejenige der Wechselrichtervorrichtung 300 der vierten Ausführungsform aufweist, mit Ausnahme der Pulsbreiten-Überwachungseinrichtung 401, und deshalb wird keine Beschreibung dafür bereitgestellt.
Der Pulsbreiten-Überwachungseinrichtung 401 wird das Pulszugssignal PL eingegeben, das von der PWM-Steuereinrichtung 15 erhalten wird, und die Pulsbreiten- Überwachungseinrichtung 401 überwacht immer die Pulsbreite PW des eingegeben Pulszugsignals PL. Die Pulsbreite PW des Pulszugsignal PL verändert sich in Übereinstimmung mit einer spezifischen Regelmäßigkeit entsprechend zu der Änderung der Ausgangsleistung des photovoltaischen Felds 2. Durch Überwachen der Änderung der Pulsbreite PW wird deshalb bestimmt, ob der Betriebspunkt auf der Ausgangscharakteristikkurve des photovoltaischen Felds auf der Leerlaufspannungsseite oder auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts gelegen ist.
Als nächstes wird ein Fehlerüberwachungsbetrieb durch die Fehler- Überwachungseinrichtung 302 beschrieben. In der Subperiode P&sub1; führen der Rechner 314 für die gesteuerte Variable und die PWM-Steuereinrichtung 15 die PWM- Modulationssteuerung aus, um zu bewirken, das die Wellenform des Wechselrichterausgangsstromsignals Iout sich der Wellenform des Strombefehlssignals Iref annähert, während allmählich die Amplitude R des Strombefehlssignals Iref erhöht wird. Unmittelbar nach der Subperiode P&sub1; existiert infolgedessen ein Fehler G, wie in Fig. 25A gezeigt, zwischen der Amplitude G des Strombefehlssignals Iref und der Amplitude R des Wechselrichterausgangsstromsignals Iout.
In diesem Zustand wird die PWM-Steuerung in der nachfolgenden Subperiode P&sub2; zum Beseitigen des Fehlers G ausgeführt, d. h. um zu bewirken, dass sich die Wellenform des Wechselrichterausgangsstromsignals Iout unbegrenzt der Wellenform des Strombefehlssignals Iref annähert, während die Amplitude R des Strombefehlssignals Iref aufrecht erhalten wird, welches auftritt, wenn die Subperiode P&sub1; endet. In der Subperiode P&sub2;, in der der obige Steuerbetrieb ausgeführt wird, überwacht die Pulsbreiten- Überwachungseinrichtung 401, ob die Pulsbreite PW des Pulszugsignals PL auf eine stabilisierte Pulsbreite innerhalb einer spezifizierten Zeit T (spezifizierte Zeit T ≤ Subperiode P&sub2;) konvergiert oder nicht. Wenn die Pulsbreite PW auf eine stabilisierte Pulsbreite innerhalb der spezifizierten Zeit T konvergiert hat, wird bestimmt, dass der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf der Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts WMAX gelegen ist. Wenn im Gegensatz dazu die Pulsbreite PW nicht auf eine stabilisierte Pulsbreite selbst nach dem Ablauf der spezifizierten Zeit T konvergiert, wird bestimmt, dass der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf der Kurzschlussstromseite des Maximalleistungspunkts WMAX gelegen ist.
Zum Beispiel, wie in den Fig. 19A, 19B und 20 gezeigt, ist der Punkt S, der auf der Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts WMAX gelegen ist, der Betriebspunkts des photovoltaischen Felds unmittelbar nach dem Abschluss der Subperiode P&sub1;, in der die Amplitude R des Strombefehlssignals Iref bei einer konstanten Erhöhungsrate von dem Punkt Q auf den Punkt S angestiegen ist. An dem Punkt S existiert der voranstehend erwähnte Fehler G zwischen der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref und der Amplitude r des Wechselrichterausgangsstromsignals Iout. In diesem Zustand führend der Rechner 314 für die gesteuerte Variable und die PWM-Steuereinrichtung 15 danach die PWM-Modulationssteuerung aus, um zu bewirken, dass sich die Wellenform des Wechselrichterausgangsstromsignals Iout der Wellenform des Strombefehlssignals Iref annähert, während die Amplitude R des Strombefehlssignals Iref aufrecht erhalten wird, wie sie ist, und zwar während der Subperiode P&sub2; (Punkt S _ Punkt S2). Nach dem Ablauf der spezifizierten Zeit T(T _ P&sub2;) verschwindet der Fehler G zwischen der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref und der Amplitude r des Wechselrichterausgangsstromsignals Iout fast, wie in Fig. 25B gezeigt. Infolge dessen konvergiert die Pulsbreite PW auf eine stabile Pulsbreite. Auf eine Erfassung hin, dass die Pulsbreite PW auf eine stabilisierte Pulsbreite nach dem Ablauf der Ablauf der spezifizierten Zeit T konvergiert hat, bestimmt die Fehler- Überwachungseinrichtung 302 deshalb, dass der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf der Leerlaufspannungsseite des Maximalleistungspunkts WMAX gelegen ist.
Andererseits ist zum Beispiel ein Punkt 53, der in den Fig. 19A, 19B und 20 gezeigt ist, der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds unmittelbar nach der geringfügigen Verschiebung davon auf die Kurzschlussstromseite von der Leerlaufspannungsseite über den Maximalleistungspunkts WMAX hinaus als Folge der Erhöhung der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref bei einer konstanten Rate während der Subperiode P&sub1; von dem Punkt S2 zu dem Punkt S3, wenn das Spannungsänderungsverhältnis _ nicht so viel angestiegen ist und den oberen Grenzwert nicht übersteigt. Ferner existiert an diesem Punkt S3, ähnlich wie zu dem Punkt S, der voranstehend erwähnte Fehler G zwischen der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref und der Amplitude r des Wechselrichterausgangsstromsignals Iout. In diesem Zustand führen der Rechner 314 für die gesteuerte Variable und die PWM-Steuereinrichtung 15 danach die PWM-Modulationssteuerung aus, um zu bewirken, dass sich die Wellenform des Wechselrichterausgangsstromsignals Iout der Wellenform des Strombefehlssignals Iref annähert, während die Amplitude R des Strombefehlssignals Iref aufrecht erhalten wird, wie sie ist, und zwar während der Subperiode P&sub2; (Punkt S3 _ X). Selbst nach dem Ablauf der spezifizierten Zeit T (T ≤ T&sub2;) existiert der Fehler G noch zwischen der Amplitude R des Strombefehlssignals Iref und der Amplitude r des Wechselrichterausgangsstromsignals Iout, wie in Fig. 25C gezeigt, so dass sie Pulsbreite PW des Pulszugsignals PL nicht auf eine stabile Pulsbreite konvergiert. Auf eine Erfassung der fehlenden Stabilisierung der Pulsbreite PW nach dem Ablauf der spezifizierten Zeit T hin, bestimmt die Pulsbreiten-Überwachungseinrichtung 401 deshalb, dass sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds auf die Kurzschlussstromseite von der Leerlaufspannungsseite über den Maximalleistungspunkt WMAX hinaus verschoben hat.
Die Pulsbreiten-Überwachungseinrichtung 401 bestimmt die Position des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds wie voranstehend beschrieben. Der nachfolgende Betrieb, bei dem bewirkt wird, dass sich der Betriebspunkt des photovoltaischen Felds in Richtung auf den Maximalleistungspunkt WMAX verschiebt, ist ähnlich wie der Betrieb einer Verschiebung des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds, der ausgeführt wird nach dem Positionsbestimmungsbetrieb des photovoltaischen Felds der Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 301, und deshalb wird keine Beschreibung dafür angegeben.
Wenn in der Wechselrichtervorrichtung 400 sich die Sonnenbestrahlung abrupt ändert, kann die Spannungsänderungs-Überwachungseinrichtung 301 die Position des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds schneller bestimmen als die Pulsbreiten- Überwachungseinrichtung 401. Wenn im Gegensatz dazu die Sonnenbestrahlung stabil ist, kann die Pulsbreiten-Überwachungseinrichtung 401 die Position des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds schneller als die Spannungsänderungs- Überwachungseinrichtung 301 bestimmen. Deshalb bestimmt die Wechselrichtervorrichtung 400, die gleichzeitig die Spannungsänderungs- Überwachungseinrichtung 301 und die Pulsbreiten-Überwachungseinrichtung 402 verwendet, die Position des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds schnell und bewirkt, dass er dem Maximalleistungspunkt WMAX folgt, sowohl wenn die Sonnenbestrahlung stabil als auch, wenn sich die Sonnenbestrahlung abrupt ändert. Der Grund dafür ist ähnlich wie derjenige, der im Zusammenhang mit der vierten Ausführungsform erläutert wurde, und wird hier deshalb weggelassen.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind wie voranstehend beschrieben. In jeder der voranstehend beschriebenen Ausführungsformen ist die vorliegende Erfindung durch eine Wechselrichtervorrichtung des Stromsteuertyps implementiert worden. In diesem Fall ist es richtig, die Amplitude oder die Phase eines Spannungsbefehlssignals (das das Strombefehlssignals Iref in jeder der Ausführungsformen ersetzt) auf Grundlage einer Positionsbestimmungsinformation des Betriebspunkts des photovoltaischen Felds, die von den Spannungsänderungs- Überwachungseinrichtungen 201, 301, der Fehler-Überwachungseinrichtung 20, 302 oder der Pulsbreiten-Überwachungseinrichtung 19, 401 ausgegeben wird, zu steuern.

Claims

1. Verfahren zum Steuern eines Inverters, der eine DC-Energie von einer DC- Energiequelle (2) in eine AC-Energie konvertiert, wobei das Verfahren einen Ein/Aus-Betrieb von Schaltelementen (Q1, Q2, Q3, Q4; S1, S2, S3, S4), die mit der DC-Energieversorgung (2) verbunden sind, derart durchführt, dass ein Inverter-Ausgangsstromsignal (Iout) mit einem Referenz-Stromwellenformsignal (Iref) übereinstimmt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren umfasst:

Überwachen (1) einer Pulsbreite (PW) eines Pulszugsignals (PL), das in einem PWM-Controller (15) zum Ausführen der Ein/Aus-Steuerung jener Schaltelemente (Q1-Q4) erzeugt wird, die eine Hochfrequenz-Inverterbrücke (5) bilden, und/oder (2) eines Fehlers (G) zwischen einer Amplitude (R) des Referenz- Stromwellenformsignals (Iref) und einer Amplitude (r) des Inverter-Ausgangsstromsignals (Iout), und/oder (3) der Rate einer Änderung (α) einer Spannung pro Einheitszeit an einem DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt;

Bestimmen, auf der Grundlage eines Ergebnisses einer Überwachung, ob der DC- Energieversorgungs-Betriebspunkt auf einer Leerlaufspannungs-(VOC-)Seite oder einer Kurzschlussstrom-(ISC-)Seite eines maximalen Energiepunktes auf einer Strom-zu-Spannungs-Charakteristikkurve der DC-Energieversorgung gelegen ist; und

Steuern des Inverterausgangs auf der Grundlage eines Ergebnisses der Bestimmung derart, dass der DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt dem maximalen Energiepunkt folgt.

2. Inverter-Steuerverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die DC- Energieversorgung (2) ein photovoltaisches Feld ist.

3. Inverter-Steuerungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, umfassend:

Erhöhen des Inverterausgangs derart, dass sich der DC-Energieversorgungs- Betriebspunkt zu dem maximalen Energiepunkt verschiebt, wenn bestimmt wird, dass der Betriebspunkt auf der Leerlaufspannungs-(VOC-)Seite des maximalen Energiepunkts gelegen ist, und

Verringern des Inverterausgangs derart, dass sich der Betriebspunkt zu der Leerlaufspannung-(VOC-)Seite verschiebt, wenn bestimmt wird, dass der Betriebspunkt auf der Kurzschlussstrom-(ISC-)Seite des maximalen Energiepunkts gelegen ist.

4. Inverter-Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Betriebsweisen eines Erhöhens und Verringerns des Inverterausgangs durch ein Erhöhen bzw. ein Verringern einer Amplitude (R) des Referenz-Stromwellenformsignals (Iref) durchgeführt werden.

5. Inverter-Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsbreite (PW) des Pulszugsignals (PL) überwacht wird, und dann, wenn eine Variation der Pulsbreite (PW) im Wesentlichen innerhalb einer spezifizierten Zeit verschwindet, bestimmt wird, dass der Betriebspunkt auf der Ausgangscharakteristikkurve der DC-Energieversorgung (2) auf der Leerlaufspannungs-(VOC-)Seite des maximalen Energiepunkts gelegen ist, während bestimmt wird, dass der Betriebspunkt auf der Kurzschlussstrom-(ISC-)Seite des maximalen Energiepunkts gelegen ist, wenn die Variation der Pulsbreite (PW) nach einem Ablauf der spezifizierten Zeit nicht verschwindet, und dass dann, auf der Grundlage der Bestimmung, der Ein/Aus-Betrieb der Schaltelemente (Q1-Q4) über eine Pulsweitenmodulations-(PWM-)Steuerung durchgeführt wird.

6. Inverter-Steuerungsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Pulsbreite (PW) größer als eine voreingestellte, maximal zulässige Breite (PWE) wird, bestimmt wird, dass der Betriebspunkt auf der Kurzschlussstrom-(ISC- )Seite des maximalen Energiepunkts gelegen ist.

7. Inverter-Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Fehler (G) zwischen dem Referenz-Stromwellenformsignal (Iref) und dem Inverter-Ausgangsstromsignal (Iout) überwacht wird und dass, wenn der Fehler (G) im Wesentlichen innerhalb einer spezifizierten Zeit verschwindet, bestimmt wird, dass der DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt auf der Leerlaufspannungs-(VOC-)Seite des maximalen Energiepunkts gelegen ist, und dass dann die Amplitude (R) des Referenz-Stromwellenformsignals (Iref) erhöht wird, um den Betriebspunkt zu dem maximalen Energiepunkt hin zu verschieben, während bestimmt wird, dass der Betriebspunkt auf der Kurzschluss-Spannungsstrom-(ISC-)Seite des maximalen Energiepunkts liegt, wenn der Fehler (G) nach einem Ablauf der spezifizierten Zeit nicht verschwindet, und dass die Amplitude (R) des Referenz-Stromwellenformsignals (Iref) verringert wird, um den Betriebspunkt zu der Leerlaufspannungs-(VOC-)Seite zu schieben.

8. Inverter-Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rate einer Änderung (α) einer Spannung pro Einheitszeit an dem DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt überwacht wird.

9. Inverter-Steuerungsverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein oberer Grenzwert (β) der Rate einer Änderung (α) einer Spannung pro Einheitszeit an dem DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt eingestellt wird, und der obere Grenzwert (β) mit der überwachten Rate einer Änderung (α) einer Spannung verglichen wird, um die Position des DC-Energieversorgungs- Betriebspunktes auf der Strom-zu-Spannungs-Charakteristikkurve zu bestimmen.

10. Inverter-Steuerungsverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rate einer Änderung (α) einer Spannung pro Einheitszeit an dem DC- Energieversorgungs-Betriebspunkt überwacht wird, während der Betrieb eines Erhöhens oder Verringerns des Inverterausgangs durchgeführt wird, und dass, wenn die Spannung an dem DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt abgesenkt wird und die Rate einer Änderung (α) einer Spannung den oberen Grenzwert (β) nicht überschreitet, bestimmt wird, dass der DC-Energieversorgungs- Betriebspunkt auf der Leerlaufspannungsseite des maximalen Energiepunkts gelegen ist, während bestimmt wird, dass der DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt auf der Kurzschlussstromseite des maximalen Energiepunkts gelegen ist, wenn die Spannung an dem DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt herabgesenkt ist und die Rate einer Änderung (α) einer Spannung den oberen Grenzwert (β) überschreitet.

11. Inverter-Steuerungsverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine gesteuerte Variable des Inverterausgangs gemäß einer Größe der Änderung pro Einheitszeit einer Spannung (α) an dem DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt eingestellt wird.

12. Inverter-Steuerungsverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt ausgelegt wird, dem maximalen Energiepunkt auf der Ausgangscharakteristikkurve zu folgen, indem der Fehler (G) zwischen dem Referenz-Stromwellenformsignal (Iref) und dem Inverter-Ausgangsstromsignal (Iout) zusätzlich zu der Rate einer Änderung (α) einer Spannung pro Zeiteinheit an dem DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt überwacht wird.

13. Inverter-Steuerungsverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, das sowohl die Rate einer Änderung (α) einer Spannung pro Einheitszeit an dem DC- Energieversorgungs-Betriebspunkt als auch der Fehler (G) zwischen dem Referenz-Stromwellenformsignal (Iref) und dem Inverter-Ausgangsstromsignal (Iout) überwacht werden, während der Betrieb eines Erhöhens oder Verringerns des Inverterausgangs wiederholt abwechselnd zu einem Betrieb eines Aufrechterhaltens eines unveränderten Zustands des Inverterausgangs durchgeführt wird.

14. Inverter-Steuerungsverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,

dass die Rate einer Änderung (α) einer Spannung pro Einheitszeit an dem DC- Energieversorgungs-Betriebspunkt und der Fehler (G) zwischen dem Referenz- Stromwellenformsignal (Iref) und dem Inverter-Ausgangsstromsignal (Iout) überwacht werden, während der Betrieb eines Erhöhens des Inverterausgangs wiederholt abwechselnd zu einem Betrieb eines Aufrechterhaltens eines ungeänderten Zustands des Inverterausgangs durchgeführt wird;

dass, wenn die Spannung an dem DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt abgesenkt wird und die Rate einer Änderung (α) einer Spannung den oberen Grenzwert (β) nicht überschreitet oder wenn der Fehler (G) im Wesentlichen innerhalb einer spezifizierten Zeit verschwindet, bestimmt wird, dass der DC- Energieversorgungs-Betriebspunkt auf der Leerlaufspannungsseite des maximalen Energiepunkts gelegen ist; und

dass, wenn die Spannung an dem DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt abgesenkt ist und die Rate einer Änderung (α) einer Spannung den oberen Grenzwert überschreitet oder wenn der Fehler (G) nach einem Ablauf der spezifizierten Zeit nicht verschwindet, bestimmt wird, dass der DC- Energieversorgungs-Betriebspunkt auf der Kurzschlussstromseite des maximalen Energiepunkts gelegen ist.

15. Inverter-Steuerungsverfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,

dass die abwechselnden Betriebsweisen eines Erhöhens des Inverterausgangs und eines Aufrechterhaltens des unveränderten Zustands des Inverterausgangs fortgesetzt werden, wenn bestimmt wird, dass der DC-Energieversorgungs- Betriebspunkt auf der Leerlaufspannungsseite des maximalen Energiepunkts gelegen ist; und

dass, wenn bestimmt wird, dass der DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt auf der Kurzschlussstromseite des maximalen Energiepunkts gelegen ist, ein Umschalten zu dem Betrieb eines Verringerns des Inverterausgangs durchgeführt wird.

16. Inverter-Steuerungsverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt ausgelegt ist, dem maximalen Energiepunkt auf der Ausgangscharakteristikkurve zu folgen, indem die Variation der Pulsbreite (PW) des Pulszugsignals (PL) zusätzlich zu der Änderung pro Zeiteinheit einer Spannung (α) an dem DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt überwacht wird.

17. Inverter-Steuerungsverfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Rate einer Änderung (α) einer Spannung pro Einheitszeit an dem DC- Energieversorgungs-Betriebspunkt und die Variation der Pulsbreite (PW) des Pulszugsignals (PL) überwacht werden, während der Betrieb eines Erhöhens oder Verringerns des Inverterausgangs wiederholt abwechselnd zu einem Betrieb eines Aufrechterhaltens eines ungeänderten Zustands des Inverterausgangs durchgeführt wird.

18. Inverter-Steuerungsverfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,

dass die Rate einer Änderung (α) einer Spannung pro Einheitszeit an dem DC- Energieversorgungs-Betriebspunkt und die Variation der Pulsbreite (PW) des Pulszugsignals (PL) überwacht werden, während der Betrieb eines Erhöhens des Inverterausgangs wiederholt abwechseln zu einem Betrieb eines Aufrechterhaltens eines unveränderten Zustands des Inverterausgangs durchgeführt wird;

dass, wenn die Spannung an dem DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt abgesenkt wird und die Rate einer Änderung (α) einer Spannung den oberen Grenzwert (β) nicht überschreitet oder wenn die Variation der Pulsbreite (PW) im Wesentlichen innerhalb einer spezifizierten Zeit verschwindet, bestimmt wird, dass der DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt auf der Leerlaufspannungsseite des maximalen Betriebspunkts gelegen ist; und

dass, wenn die Spannung an dem DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt abgesenkt ist und die Rate einer Änderung (α) einer Spannung den oberen Grenzwert (β) überschreitet oder wenn die Variation der Pulsbreite (PW) nach einem Ablauf der spezifizierten Zeit nicht verschwindet, bestimmt wird, dass der DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt auf der Kurzschlussstromseite des maximalen Energiepunkts gelegen ist.

19. Inverter-Steuerungsverfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,

dass ein Umschalten des Betriebs eines Verringerns des Inverterausgangs durchgeführt wird, wenn bestimmt wird, dass der DC-Energieversorgungs- Betriebspunkt auf der Kurzschlussstromseite des maximalen Energiepunkts gelegen ist.

20. Inverter-Vorrichtung, die Schaltelemente (Q1, Q2, Q3, Q4; S1, S2, S3, S4) aufweist, die mit einer DC-Energieversorgung (2) und einer Steuerschaltung (13, 113, 213, 313, 413) verbunden ist, um eine Ein/Aus-Steuerung der Schaltelemente (Q1-Q4; S1-S4) derart auszuführen, dass ein Inverter-Ausgangsstromsignal (Iout) mit einem Referenz-Stromwellenformsignal (Iref) zusammenfällt, und DC-Energie von der DC-Energieversorgung (2) in einen Wechselstrom konvertiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (13, 113, 213, 313, 413) umfasst:

einen Überwachungsabschnitt (19, 20, 201, 301, 302, 401), der (1) eine Pulsbreite (PW) eines Pulszugsignals (PL), das in einem PWM-Controller (15) zum Ausführen der Ein/Aus-Steuerung jener Schaltelemente (Q1-Q4), die eine Hochfrequenz-Inverterbrücke (5) bilden, erzeugt wird, und/oder (2) einen Fehler (G) zwischen einer Amplitude (R) des Referenz-Stromwellenformsignals (hef) und einer Amplitude (r) des Inverter-Ausgangsstromsignals (Iout) und/oder (3) die Rate einer Änderung (α) einer Spannung pro Einheitszeit an einem DC- Energieversorgungs-Betriebspunkt überwacht und entscheidet, auf der Grundlage eines Ergebnisses der Überwachung, ob der DC-Energieversorgungs- Betriebspunkt auf einer Leerlaufspannungs-(VOC-)Seite oder einer Kurzschlussstrom-(ISC-)Seite eines maximalen Energiepunkts auf einer Ausgangs- Strom-zu-Spannungs-Charakteristikkurve der DC-Energieversorgung gelegen ist, und

einen Steuerabschnitt (14, 214, 314, 15, 101) der den Inverterausgang derart steuert, dass der DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt dem maximalen Energiepunkt folgt, auf der Grundlage eines Ergebnisses einer Bestimmung, die von dem Überwachungsabschnitt (19, 20, 201, 301, 302, 401) ausgeführt wird.

21. Inverter-Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,

dass der Überwachungsabschnitt (19, 401) die Pulsbreite (PW) des Pulszugsignals (PL) überwacht, wodurch bestimmt wird, dass der Betriebspunkt auf der Ausgangscharakteristikkurve der DC-Energieversorgung auf der Leerlaufspannungsseite des maximalen Energiepunkts gelegen ist, wenn eine Variation der Pulsbreite (PW) im Wesentlichen innerhalb einer spezifizierten Zeit verschwindet, und bestimmt wird, dass der Betriebspunkt auf der Kurzschlussstromseite des maximalen Energiepunkts gelegen ist, wenn die Variation der Pulsbreite (PW) nach einem Ablauf der spezifizierten Zeit nicht verschwindet;

dass, wenn der Überwachungsabschnitt (19, 401) bestimmt, dass der Betriebspunkt auf der Leerlaufspannungsseite des maximalen Betriebspunkts gelegen ist, der Steuerabschnitt (14, 314, 15, 101) den Inverterausgang derart erhöht, dass sich der Betriebspunkt zu dem maximalen Energiepunkt hin verschiebt; und

dass, wenn der Überwachungsabschnitt (19, 401) bestimmt, dass der Betriebspunkt auf der Kurzschlussstromseite des maximalen Energiepunkts gelegen ist, der Steuerabschnitt (14, 314, 15, 101) den Inverterausgang derart verringert, dass sich der Betriebspunkt zu der Leerlaufspannungsseite verschiebt.

22. Inverter-Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Überwachungsabschnitt (19, 401) einen Pulsbreitenkomparator umfasst, der die Pulsbreite (PW) mit einer voreingestellten maximal zulässigen Breite (PWE) vergleicht und bestimmt, dass der Betriebspunkt auf der Kurzschlussstromseite des maximalen Energiepunkts gelegen ist, wenn die Pulsbreite (PW) breiter als die maximal zulässige Breite (PWE) ist.

23. Inverter-Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,

dass der Überwachungsabschnitt (20, 302) den Fehler (G) zwischen dem Referenz-Stromwellenformsignal (Iref) und dem Inverter-Ausgangsstromsignal (Iout) überwacht, wodurch bestimmt wird, dass der Betriebspunkt auf der Ausgangscharakteristikkurve der DC-Energieversorgung (2) auf der Leerlaufspannungsseite des maximalen Energiepunkts gelegen ist, wenn der Fehler (G) innerhalb einer spezifizierten Zeit im Wesentlichen verschwindet, und bestimmt wird, dass der Betriebspunkt auf der Kurzschlussstromseite des maximalen Energiepunkt gelegen ist, wenn der Fehler (G) nach einem Ablauf der spezifizierten Zeit nicht verschwindet;

dass, wenn der Überwachungsabschnitt (20, 302) bestimmt, dass der Betriebspunkt auf der Leerlaufspannungsseite des maximalen Energiepunkts gelegen ist, der Steuerabschnitt (14, 314, 15) den Betriebspunkt zu dem maximalen Betriebspunkt hin verschiebt, indem die Amplitude (R) des Referenz- Stromwellenformsignals (Iref) gesteuert wird, zuzunehmen; und

dass, wenn der Überwachungsabschnitt (20, 302) bestimmt, dass der Betriebspunkt auf der Kurzschlussstromseite des maximalen Energiepunkts gelegen ist, der Steuerabschnitt (14, 314, 15) den Betriebspunkt zu der Leerlaufspannungsseite hin verschiebt, indem die Amplitude (R) des Referenz- Stromwellenformsignals (Iref) gesteuert wird, abzunehmen.

24. Inverter-Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Überwachungsabschnitt (201, 301) die Rate einer Änderung (α) einer Spannung pro Zeiteinheit an dem DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt überwacht, wodurch bestimmt wird, dass der DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt auf der Leerlaufspannungsseite des maximalen Energiepunkts gelegen ist, wenn die Rate einer Änderung (α) einer Spannung an dem DC-Energieversorgungs- Betriebspunkt den oberen Grenzwert (β) nicht überschreitet, und bestimmt wird, dass der DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt auf der Kurzschlussstromseite des maximalen Energiepunkts gelegen ist, wenn die Rate einer Änderung (α) einer Spannung den oberen Grenzwert (β) überschreitet.

25. Inverter-Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn der Überwachungsabschnitt (201, 301) bestimmt, dass der DC-Energieversorgungs- Betriebspunkt auf der Leerlaufspannungsseite des maximalen Energiepunkts gelegen ist, der Steuerabschnitt (214, 314, 15) den Betrieb eines Erhöhens des Inverterausgangs fortsetzt, und zu dem Betrieb eines Verringerns des Inverterausgangs umschaltet, wenn der Überwachungsabschnitt (201, 301) bestimmt, dass der DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt auf der Kurzschlussstromseite des maximalen Betriebspunkts gelegen ist.

26. Inverter-Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (313) weiter einen Fehlerüberwachungsabschnitt (302) umfasst, der den Fehler (G) zwischen dem Referenz-Stromwellenformsignal (Iref) und dem Inverter-Ausgangsstromsignal (Iout) überwacht, und der bestimmt, dass der DC- Energieversorgungs-Betriebspunkt auf der Leerlaufspannungsseite des maximalen Energiepunkts gelegen ist, wenn der Fehler (G) innerhalb einer spezifizierten Zeit im Wesentlichen verschwindet, und der bestimmt, dass der DC- Energieversorgungs-Betriebspunkt auf der Kurzschlussstromseite des maximalen Energiepunkts gelegen ist, wenn der Fehler (G) nach einem Ablauf der spezifizierten Zeit nicht verschwindet.

27. Inverter-Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, das die Steuerschaltung (413) weiter einen Pulsbreiten-Überwachungsabschnitt (401) umfasst, der die Pulsbreite (PW) des Pulszugsignals (PL) überwacht, und der bestimmt, dass der DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt auf der Leerlaufspannungsseite des maximalen Energiepunkts gelegen ist, wenn die Variation der Pulsbreite (PW) im Wesentlichen innerhalb einer spezifizierten Zeit verschwindet, und der bestimmt, dass der DC-Energieversorgungs-Betriebspunkt auf der Kurzschlussstromseite des maximalen Energiepunkts gelegen ist, wenn die Variation der Pulsbreite (PW) nach einem Ablauf der spezifizierten Zeit nicht verschwindet.

28. Inverter-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die DC-Energieversorgung (2) ein photovoltaisches Feld ist.