DE69912342T2

DE69912342T2 - Sonnenlichtwechselstromversorgung

Info

Publication number: DE69912342T2
Application number: DE69912342T
Authority: DE
Inventors: Masaki Honjyo-shi Madenokouji; Keigo Ora-gun Onizuka; Hisashi Ora-gun Tokizaki; Isao Ora-gun Morita
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1998-03-30
Filing date: 1999-01-14
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2019-01-15
Also published as: CN1230708A; DE69912342D1; EP0947904A3; EP0947904A2; EP0947904B1; JP3744679B2; US6058035A; KR100614570B1; CN1122905C; JPH11282556A; KR19990076523A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Lieferung von Wechselstromleistung an das gewerbliche Stromnetz unter Verwendung von Sonnenlicht. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Vorrichtung zur Lieferung von Wechselstromleistung an das gewerbliche Stromnetz unter Verwendung von Sonnenlicht, wobei die Ausgangsleistung einer Solarbatterie verstärkt und dann in Wechselstromleistung umgewandelt wird.
Vor Kurzem wurde ein System zum Verbinden weiterer Systeme behandelt, welches eine Vorrichtung zur Lieferung von Wechselstromleistung an das gewerbliche Stromnetz unter Verwendung von Sonnenlicht und ein gewerbliches Leistungssystem verbindet, wobei von einer Solarbatterie erzeugte Gleichstromleistung in Wechselstromleistung ähnlich gewerblicher Leistung durch einen Inverter-Schaltkreis oder ähnliches umgewandelt wird, um Leistung an Haushaltselektrogeräte und Ähnliches zu liefern.
Manche herkömmlichen Vorrichtungen zur Lieferung von Wechselstromleistung an das gewerbliche Stromnetz unter Verwendung von Sonnenlicht, welche an diese Art von Verbindungssystem angepasst sind, verstärken die Spannung der von einer Solarbatterie erzeugten Gleichstromleistung durch einen Verstärkerschaltkreis, wie zum Beispiel einen verstärkenden Gleichspannungswandler-Schaltkreis, und wandeln dann mit einem Inverter-Schaltkreis die verstärkte Gleichstromleistung in Wechselstromleistung um. An diesem Punkt wird der Verstärkerschaltkreis in den oben beschriebenen herkömmlichen Vorrichtungen zur Erzeugung elektrischer Leistung unter Verwendung von Sonnenlicht derart gesteuert, dass die Spannung nach Verstärkung ein fixer Wert ist.
Jedoch existiert in den oben beschriebenen herkömmlichen Vorrichtungen zur Lieferung von Wechselstromleistung an das gewerbliche Stromnetz unter Verwendung von Sonnenlicht, worin der Verstärkerschaltkreis derart gesteuert wird, dass die Spannung nach Verstärkung ein fixer Wert ist, ein Problem darin, dass die Betriebsspannung der Solarbatterie instabil ist, wenn die erzeugte Leistung der Solarbatterie relativ niedrig ist.
Das Folgende ist eine speziellere Beschreibung davon: In herkömmlichen Vorrichtungen zur Lieferung von Wechselstromleistung an das gewerbliche Stromnetz unter Verwendung von Sonnenlicht wird, während der Verstärkerschaltkreis derart gesteuert wird, dass die Spannung nach Verstärkung ein fixer Wert ist, eine hoher Verstärkerrate durch den Verstärkerschaltkreis eingestellt, wenn die Ausgangsspannung der Solarbatterie gering ist.
Andererseits wird die Ausgangsspannung-Ausgangsstrom-Eigenschaft der Solarbatterie durch eine Kurve wie in 6 gezeigt dargestellt. Die Betriebsspannung der Solarbatterie verändert sich deshalb in abfallende Richtung (nach links in 6), da die Verstärkerrate des Verstärkerschaltkreises ansteigt, was zur instabilen Betriebsspannung der Solarbatterie führt.
Wenn die Ausgangsspannung des Verstärkerschaltkreises, welche derart gesteuert wird, das sie ein fixer Wert ist, höher als notwendig eingestellt wird, entsteht des weiteren auch ein Problem darin, dass die Wandlerleistung der Vorrichtung gemindert wird.
JP-A-10014112 offenbart eine Vorrichtung und Verfahren zur Lieferung von Wechselstromleistung an ein gewerbliches Stromnetz unter Verwendung von Sonnenlicht, wobei sie jeweils die Merkmale der Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 7 umfasst.
Die vorliegende Erfindung kann eine Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Leistung unter Verwendung von Sonnenlicht bereitstellen, welche bei optimalem Wert arbeitet.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung zur Lieferung von Wechselstromleistung an ein gewerbliches Stromnetz unter Verwendung von Sonnenlicht bereit, umfassend: eine Solarbatterie zur Erzeugung von Gleichstromleistung; eine Verstärkereinrichtung zur Verstärkung der Spannung der Gleichstromleistung auf eine eingestellte Zielspannung; eine Leistungswandlereinrichtung zur Umwandlung der Gleichstromleistung bei der eingestellten Zielspannung am Ausgang der Verstärkereinrichtung in Wechselstromleistung einer gesteuerten vorbestimmten Frequenz und Hinzufügen dieser zu dem gewerblichen Stromnetz; und eine Kontrolleinrichtung zur Einstellung der Zielspannung der Verstärkereinrichtung; dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinrichtung die Zielspannung der Verstärkereinrichtung auf Basis der Ausgangsleistung der Leistungswandlereinrichtung einstellt, wobei die Spannung der Wechselstromleistung, welche von der Leistungswandlereinrichtung ausgegeben wird, höher als die Spannung der Wechselstromleistung des gewerblichen Stromnetzes ist und wobei die Kontrolleinrichtung die Zielspannung der Verstärkereinrichtung derart einstellt, dass die Zielspannung entsprechend der Erhöhung der Ausgangsleistung der Leistungswandlereinrichtung erhöht wird.
Da gemäß einer Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Lieferung von Wechselstromleistung an ein gewerbliches Stromnetz unter Verwendung von Sonnenlicht, auf diese Art und Weise die Zielspannung der Verstärkereinrichtung basierend auf der Ausgangsleistung der Leistungswandlereinrichtung eingestellt wird, kann die Verstärkerrate der Verstärkereinrichtung daran gehindert werden, mehr als notwendig anzusteigen. Deshalb kann die Vorrichtung zur Lieferung von Wechselstromleistung an ein gewerbliches Stromnetz unter Verwendung von Sonnenlicht nicht nur stabil arbeiten, sondern kann auch Abfallen der Wandlerleistung der Vorrichtung ohne dem Bedarf zur Einstellung der Ausgangsspannung der Verstärkereinrichtung höher als notwendig vermieden werden.
Da die Zielspannung der Verstärkereinrichtung derart eingestellt wird, dass die Zielspannung in Bezug auf die Erhöhung der Wechselstromleistung des gewerblichen Stromenetzes erhöht wird, welche der Leistungswandlereinrichtung zugefügt wird, kann des weiteren die Verstärkerrate der Verstärkereinrichtung daran gehindert werden, höher als notwendig zu werden.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Lieferungsverfahren von Wechselstromleistung an ein gewerbliches Stromnetz unter Verwendung von Sonnenlicht bereit, umfassend: eine Verstärkerstufe, welche eine Spannung einer Gleichstromleistung auf eine eingestellte Zielspannung verstärkt; eine Leistungswandlerstufe, welche die Gleichstromleistung bei der eingestellten Zielspannung, welche durch die Verstärkerstufe erhalten wird, in Wechselstromleistung einer gesteuerten vorbestimmten Frequenz konvertiert und sie einem gewerblichen Stromnetz hinzufügt; und eine Kontrollstufe, welche die Zielspannung der Verstärkerstufe einstellt; dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrollstufe die Zielspannung der Verstärkerstufe basierend auf der Ausgangsleistung der Leistungswandlerstufe einstellt, wobei die Spannung der Wechselstromleistung, welche von der Leistungswand lerstufe ausgegeben wird, höher als die Spannung der Wechselstromleistung des gewerblichen Stromnetzes ist, wobei die Kontrollstufe die Zielspannung der Verstärkerstufe derart einstellt, dass die Zielspannung entsprechend der Erhöhung der Ausgangsleistung der Leistungswandlerstufe erhöht wird.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun beispielhaft nur mit Bezug auf die beigefügten Zeichnung beschrieben werden, in welchen:
1 ein Blockdiagramm ist, welches die schematische Struktur einer Vorrichtung zur Lieferung von Wechselstromleistung an ein gewerbliches Stromnetz unter Verwendung von Sonnenlicht gemäß des vorliegenden Ausführungsbeispiels darstellt.
2 ein Blockdiagramm ist, welches genau die Struktur eines Verstärkerschaltkreises gemäß des vorliegenden Ausführungsbeispiels darstellt.
3 ein Ablaufdiagramm ist, welches zur Beschreibung des Arbeitsprinzips eines Verstärkerschaltkreises und auch zur Darstellung des Zustands der Schaltsignale verwendet wird, welche gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in den Verstärkerschaltkreis eingespeist werden.
4 ein Flussdiagramm ist, welches den Ablauf eines ausgeführten Steuerprogramms darstellt, wenn ein Verstärkerschaltkreis mittels einem Mikrocomputer gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gesteuert wird.
5A eine Zeichnung ist, welche ein Beispiel des Verhältnisses zwischen der Ausgangsleistung eines Inverter-Schaltkreises und der Zielspannung eines Ver stärkerschaltkreises gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
5B eine Zeichnung ist, welche ein anderes Beispiel des Verhältnisses zwischen der Ausgangsleistung eines Inverter-Schaltkreises und der Zielspannung eines Verstärkerschaltkreises darstellt.
5C eine Zeichnung ist, welche ein weiteres Beispiel des Verhältnisses zwischen der Ausgangsleistung eines Inverter-Schaltkreises und der Zielspannung eines Verstärkerschaltkreises darstellt.
6 eine charakteristische Ansicht der Ausgangsspannung/des Ausgangsstroms der Solarbatterie ist, welche zur Beschreibung der Probleme der herkömmlichen Technik verwendet wird.
7 ein Ablaufdiagramm der verstärkten Spannung der herkömmlichen Vorrichtung ist.
Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Lieferung von Wechselstromleistung an ein gewerbliches Stromnetz unter Verwendung von Sonnenlicht gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Figuren genauer beschrieben.
1 ist ein Blockdiagramm, welches die Struktur einer Vorrichtung zur Lieferung von Wechselstromleistung an ein gewerbliches Stromnetz unter Verwendung von Sonnenlicht gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, wenn sie als ein Verbindungssystem angeschlossen an ein gewerbliches Stromsystem angewendet wird. Wie in der selben Figur gezeigt wird, wird eine Solarbatterie 12 für eine Vorrichtung zur Lieferung von Wechselstromleistung an ein gewerbliches Stromnetz unter Verwendung von Son nenlicht 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bereitgestellt, und der Ausgangsanschluss der Solarbatterie 12 ist an einen Gleichstromentstörfilter 16 über eine Diode 14 angeschlossen, um Rückwärtsstrom zu verhindern.
Des weiteren ist der Ausgangsanschluss des Entstörfilters 16 an einen Verstärkerschaltkreis 18 angeschlossen, um eingespeiste Gleichstromleistung zu verstärken, welche auf einem von einem Mikrocomputer 32 eingespeisten Schaltsignal S basiert, welches später beschrieben werden wird. Der Ausgangsanschluss des Verstärkerschaltkreises 18 ist an einen Wandlerschaltkreis 20 angeschlossen, um die eingespeiste Gleichstromleistung in Wechselstromleistung gesteuerter, vorbestimmter Frequenz zu wandeln und sie an das gewerbliche Stromnetz hinzuzufügen, und der Ausgangsanschluss des Wandlerschaltkreises 20 ist des weiteren an ein Wechselstromentstörfilter 22 angeschlossen. Es sollte beachtet werden, dass der Wandlerschaltkreis 20 zum Wandeln der eingespeisten Gleichstromleistung in Wechselstromleistung dient (die Ausgabe dieses Wandlerschaltkreises 20 ist beispielsweise in Sägezahnwellenform), deren Frequenz die Gleiche wie die gewerblicher Leistung (beispielsweise 50 Hz oder 60 Hz) auf der Basis des Schaltsignals ist, welches vom Mikrocomputer 32 eingespeist wird. Die Struktur des Verstärkerschaltkreises 18 wird später genau beschrieben werden.
Des weiteren ist der Ausgangsanschluss des Entstörfilters 22 über einen Parallel-Off-Leiter an ein gewerbliches Stromsystem 28 angeschlossen.
Die Vorrichtung zur Lieferung von Wechselstromleistung an ein gewerbliches Stromnetz unter Verwendung von Sonnenlicht 10 ist mit einem Mikrocomputer 32 zur Steuerung der gesamten Vorrichtung zur Lieferung von Wechselstromleistung an ein gewerbliches Stromnetz unter Verwendung von Sonnenlicht 16 eingerichtet. Folgendes wird in den Mikrocomputer 32 bei einem bestimmten Abtastzyklus eingespeist (0,5 Sekunden in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel): Die Ausgangsspannung der Solarbatterie 12, welche an einem ersten Spannungserkennungsteil 34 erkannt wird, das aus einem Trennungsverstärker besteht; der Ausgangsstrom der Solarbatterie 12, welcher an einem ersten Stromerkennungsteil 36 erkannt wird, das aus einem Stromwandler CT besteht; die Ausgangsspannung des Verstärkerschaltkreises 18, welche an einem zweiten Spannungserkennungsteil 38 erkannt wird, das aus einem Trennungsverstärker besteht; der Ausgangsstrom des Wandlerschaltkreises 20, welcher an einem zweiten Stromerkennungsteil 40 erkannt wird, das aus einem Stromwandler CT besteht; und die Spannungswellenform des gewerblichen Leistungssystems 28, welche an einem Spannungswellenformerkennungsteil 42 erkannt wird, das aus einem Potentialwandler PT besteht.
Der Mikrocomputer 32 ist des weitern an den Parallel-Off-Leiter 24 angeschlossen, um den Wandlerschaltkreis 20 von dem gewerblichen Stromsystem 28 (Parallel-Off) durch Öffnen eines Kontakts des Parallel-Off-Leiters (24) zu trennen, wenn der Stromausfall des gewerblichen Stromsystems erkannt wird.
Der Mikrocomputer 32 ist auch an den Verstärkerschaltkreis 18 angeschlossen, um die relative Einschaltdauer eines Schaltsignals S zu steuern, welches basierend auf der Ausgangsspannung des Verstärkerschaltkreises 18, welche an dem zweiten Spannungserkennungsteil 38 erkannt wird, und dem Ausgangsstrom des Wandlerschaltkreises 20, welcher an dem zweiten Stromerkennungsteil 40 erkannt wird, in den Verstärkerschaltkreis 18 eingespeist wird.
Des weiteren ist der Mikrocomputer 32 an den Wandlerschaltkreis 20 angeschlossen, um das Schaltsignal zu erzeugen, welches auf der Spannungswellenform des gewerblichen Stromsystems 28 basiert, welche an dem Spannungswellenformerkennungsteil 42 erkannt wird, und derart in den Wandlerschaltkreis 20 einzuspeisen, dass die Phase und Frequenz der Ausgangsleistung des Wandlerschaltkreises 20 diese der gewerblichen Leistung anpassen.
Es sollte beachtet werden, dass der Verstärkerschaltkreis 18 dem der Verstärkereinrichtung der vorliegenden Erfindung entspricht, der Wandlerschaltkreis 20 der Leistungswandlereinrichtung, bzw. der Mikrocomputer 32 der Kontrolleinichtung 32 der vorliegenden Erfindung.
Als nächstes wird die Struktur des Verstärkerschaltkreises 18 genau in Bezug auf 2 beschrieben werden. Wie in der gleichen Figur gezeigt wird, wird der Verstärkerschaltkreis 18 mit einem Glättungskondensator 50 und einer Drosselspule 52 zum Glätten der Gleichstromleistung, welche von dem Entstörfilter 16 eingespeist wird, einem Schaltkreis 54, welcher aus einem Schaltelement und einer Diode zusammengesetzt ist, und einer Diode 56 und einem Kondensator 58 versehen, welche angeschlossen sind, um einen Filtereffekt auf der Ausgangsseite zu erhalten.
Der Verstärkerschaltkreis 18 umfasst nämlich einen Verstärker-Wandler-Schaltkreis, um die Ausgangsspannung V_S gegenüber der Spannung V_D zu verstärken, welche von dem Entstörfilter 16 durch Nutzung der elektromagnetischen Energie in der Drosselspule 52 angelegt wird. Da das Schaltelement den obigen Schaltkreis 54 umfasst, kann ein Leistungstransistor, ein Leistungs-FET, etc. angelegt werden.
Hier wird der Mittelwert V der Ausgangsspannung V_S von dem Verstärkerschaltkreis 18 durch die folgende Formel (1) gemäß der relativen Einschaltdauer des Schaltsignals S erhalten, welches in das Schaltelement des Schaltkreises 54 eingespeist und in 3 gezeigt wird.
Im Allgemeinen wird a (= t_on/t) in Formel (1) das Leitverhältnis genannt. Je höher das Verhältnis der "on" Dauer T_on zu einem Takt T des Schaltsignals S ist, oder mit anderen Worten, je höher die relative Einschaltdauer, desto größer ist der Mittelwert V der Ausgangsspannung Vs des Verstärkerschaltkreises 18, wie aus der obigen Formel (1) offensichtlich ist.
Als nächstes wird das Arbeiten des Verstärkerschaltkreises 18 in der Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Leistung unter Verwendung von Sonnenlicht 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit Bezug auf 4 beschrieben werden, welche ein Flussdiagramm eines Steuerprogramms ist, welches durch einen Mikrocomputer 32 ausgeführt wird, um den Verstärkerschaltkreis 18 zu steuern.
Zuerst beginnt in Schritt 100 die Einspeisung des Schaltsignals S, dessen relative Einschaltdauer in den Verstärkerschaltkreis 18 0 ist. Danach wird die Ausgangsspannung des Verstärkerschalkreises 18 durch schrittweises Erhöhen der relativen Einschaltdauer des Schaltsignals S erhöht. Wenn die Ausgangsspannung eine vorbestimmte Zielspannung erreicht, beginnt das Arbeiten des Wandlerschaltkreises 20, und dann geht der Prozess zu Schritt 102. Es sollte beachtet werden, dass die vorbestimmte Zielspannung an diesem Punkt der Zielspannung dem Punkt entspricht, an dem die Ausgangsspannung P₁ des Wandlerschaltkreises 20 in dem Graphen der 5A 0 ist.
Im folgenden Schritt 102 wird die Ausgangsleistung P₁ (= I_i x der Spannung der gewerblichen Leistung) des Wandlerschaltkreises 20 basierend auf dem Ausgangsstrom I_I des Wandlerschaltkreises 20 berechnet, welcher an dem zweiten Stromerkennungsteil 40 erkannt wird.
Im nachfolgenden Schritt 104 wird die Zielspannung V_M nach Verstärken durch den Verstärkerschaltkreis 18 basierend auf der Ausgangsleistung P₁ erhalten. An diesem Punkt wird die Zielspannung V_M derart erhalten, dass die Beziehung zwischen der Ausgangsleistung P₁ des Wandlerschaltkreises 20 und der Zielspannung V_M wie in 5A gezeigt ist. Die Zielspannung V_M ist nämlich ein fester Wert, wenn die Ausgangsleistung P₁ des Wandlerschaltkreises 20 von 0 bis einschließlich 1 [kW] ist, und gemäß der Erhöhung der Ausgangsleistung P₁ erhöht wird, wenn die Ausgangsleistung P₁ höher als 1 [kW] ist. Es sollte beachtet werden, dass die Zielspannung V_M an diesem Punkt besonders durch Anwenden eines Verfahrens zum Vorabspeichern einer Tabelle der Ausgangsleistung P₁ des Wandlerschaltkreises 20 und der Zielspannung V_M des Verstärkerschaltkreises 18 in einem nicht dargestellten Speicher des Mikrocomputers 32, welche eine in 5A gezeigte Beziehung bilden, und mit Bezug auf die Tabelle, etc. erhalten werden kann. Darüber hinaus ist der obige Wert 1 [kW] lediglich ein Beispiel und die vorliegende Erfindung ist nicht auf diesen Wert beschränkt.
In dem nachfolgenden Schritt 106 wird eine Entscheidung getroffen, ob die Ausgangsspannung Vs des Verstärkerschaltkreises 18, welche an dem zweiten Spannungserkennungsteil 38 erkannt wird, niedriger als die Zielspannung V_M ist oder nicht. Wenn die Ausgangsspannung V_S niedriger ist, geht der Prozess zu Schritt 108, wo die relative Einschaltdauer des Schaltsignals S, welches in den Verstärkerschaltkreis 18 eingespeist wurde, derart erhöht wird, dass die Ausgangsspannung Vs des Verstärkerschaltkreises 18 die Zielspannung V_M ist. Dann kehrt der Prozess zu Schritt 102 zurück.
Andererseits, wenn in Schritt 106 festgelegt wird, dass die Ausgangsspannung Vs des Verstärkerschaltkreises 18 nicht niedriger als die Zielspannung V_M ist, geht der Prozess zu Schritt 110, wo die Entscheidung getroffen wird, ob die Ausgangsspannung V_S höher als die Zielspannung V_M ist oder nicht. Wenn die Ausgangsspannung V_S höher ist, geht der Prozess zu Schritt 112, wo die relative Einschaltdauer des Schaltsignals S derart verringert wird, dass die Ausgangsspannung V_S des Verstärkerschaltkreises 18 die Zielspannung V_M ist. Dann kehrt der Prozess zu Schritt 102 zurück.
Dann, wenn in Schritt 110 festgelegt wird, dass die Ausgangsspannung V_S des Verstärkerschaltkreises 18 nicht höher als die Zielspannung V_M ist, d. h., wenn die Ausgangsspannung V_S gleich der Zielspannung V_M ist, kehrt der Prozess zu Schritt 102 zurück, ohne die relative Einschaltdauer des Schaltsignals S zu ändern.
Von diesem Punkt an wird der Verstärkerschaltkreis 18 durch wiederholen des Ablaufs von Stufe 102 bis einschließlich Stufe 112, der oben beschrieben wurde, derart gesteuert, dass die Ausgangsspannung V_S die in 5A gezeigte Beziehung gemäß dem Wert der Ausgangsleistung P₁ des Wandlerschaltkreises 20 festlegt.
Auf diese Art und Weise wird in der Vorrichtung zur Lieferung von Wechselstromleistung an ein gewerbliches Stromnetz unter Verwendung von Sonnenlicht 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, da die Ausgangsspannung Vs des Verstärkerschaltkreises 18 in Bezug auf den Wert der Ausgangsleistung P₁ des Wandlerschaltkreises 20 geändert wird, die Verstärkerrate des Verstärkerschaltkreises 18 nicht höher als notwendig. Daher kann die Vorrichtung zur Lieferung von Wechselstromleistung an ein gewerbliches Stromnetz unter Verwendung von Sonnenlicht nicht nur stabil arbeiten, sondern wird auch die Umwandlungseffizienz der Vorrichtung nicht ohne den Bedarf zum Setzen der Ausgangsspannung V_S des Verstärkerschaltkreises 18 höher als notwendig abgesenkt.
Die verstärkte Spannung wird durch die Ausgabe der Systemspannung und den Leistungsverbesserer gesteuert. Je höher die Verstärkerrate ist, desto mehr Verlust erzeugt der Verstärkerschaltkreis, was zu der abgesenkten Umwandlungseffizienz führt. Deshalb wird, wenn die Systemspannung hoch ist (die erzeugte Leistung ist groß), die verstärkte Spannung erhöht. Dagegen wird, wenn die Systemspannung gering ist (die erzeugte Leistung ist klein), die verstärkte Spannung derart gesteuert, dass sie niedrig bleibt.
Die Verstärkereffizienz der Verstärkereinrichtung wird vermindert, während das Verstärkungsverhältnis erhöht wird. Daher wird das kleine Verstärkungsverhältnis im Allgemeinen bevorzugt. Dennoch muss, wenn die Leistung in das System hinzugefügt wird, die Ausgangsleistung der Wandlereinrichtung höher als die Systemspannung bei +α oder mehr sein. Andernfalls wird die Effizienz der Hin zufügung vermindert. Des weiteren wird, da die Änderungen verstärkter Leistungen abhängig von der Systemspannung und den Ladungen wie A und B, gezeigt in 7, variieren, die Zielspannung zwangsläufig unter Berücksichtigung dieser Änderungen höher gesetzt. Daher ist es herkömmlich bedingt, dass das Verstärkungsverhältnis höher als notwendig gesetzt wird.
Die vorliegende Erfindung vermeidet unnötiges Verstärken durch derartige Steuerung des Wandlerausgangs, dass er ständig +α (V) ist. Da die Systemspannung des weiteren abhängig von dem Ausgangsumfang des Wandlers variiert, kann die Zielspannung in Bezug auf den Ausgangsumfang geändert werden.
In der Beschreibung des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird die Ausgangsspannung V_S des Verstärkerschaltkreises 18 derart erhalten, dass die Ausgangsspannung V_S das in 5A gezeigte Verhältnis in Bezug auf die Ausgangsleistung P₁ des Wandlerschaltkreises 20 bildet. Dennoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann wie in 5B gezeigt die Ausgangsspannung V_S geradlinig in Bezug auf die Erhöhung der Ausgangsleistung P₁ des Wandlerschaltkreises 20 erhöht werden, oder kann wie in 5C gezeigt die Ausgangsspannung V_S schrittweise in Bezug auf die Erhöhung der Ausgangsleistung P₁ des Wandlerschaltkreises 20 erhöht werden. Diese Beispiele können auch einen im Wesentlichen gleichen Effekt zu dem des vorliegenden Ausführungsbeispiels erzeugen.
In der Beschreibung des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird ein Verstärker-Wandler-Schaltkreis (ein Verstärkerschaltkreis vom Direkt-Typ) als der Verstärkerschaltkreis 18 angewandt. Dennoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Ein Verstärker schaltkreis, welcher einen Spannungsverdopplergleichrichterschaltkreis, einen seriell-parallel Wandlerschaltkreis oder Ähnliches verwendet, kann verwendet werden.
Gemäß einer Vorrichtung zur Lieferung von Wechselstromleistung an ein gewerbliches Stromnetz unter Verwendung von Sonnenlicht des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird, da die Zielspannung der Verstärkereinrichtung basierend auf der von der Leistungswandlereinrichtung ausgegebenen Wechselstormleistung gesetzt wird, ein Effekt erreicht, dass die Verstärkerrate der Verstärkereinrichtung daran gehindert werden kann, größer als notwendig zu werden. Daher kann die Vorrichtung zur Lieferung von Wechselstormleistung an ein gewerbliches Stromnetz unter Verwendung von Sonnenlicht nicht nur stabil arbeiten, sondern kann auch die Verminderung der Wandlereffizienz der Vorrichtung, ohne dem Bedarf zum Setzen der Ausgangsleistung der Verstärkereinrichtung höher als notwendig, vermieden werden.

Claims

Eine Vorrichtung zur Lieferung von Wechselstromleistung an ein gewerbliches Stromnetz unter Verwendung von Sonnenlicht, umfassend: – eine Solarbatterie (12) zur Generierung von Gleichstromleistung; – eine Verstärkereinrichtung (18) zur Verstärkung der Spannung der Gleichstromleistung auf eine eingestellte Zielspannung; – eine Leistungswandlereinrichtung (20) zur Umwandlung der Gleichstromleistung bei der eingestellten Zielspannung am Ausgang der Verstärkereinrichtung (18) in Wechselstromleistung einer kontrollierten vorbestimmten Frequenz und Hinzufügen dieser zu dem gewerblichen Stromnetz (28); und – eine Kontrolleinrichtung (32) zur Einstellung der Zielspannung der Verstärkereinrichtung (18); dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinrichtung (32) die Zielspannung der Verstärkereinrichtung (18) auf Basis der Ausgangsleistung der Leistungswandlereinrichtung (20) einstellt, wobei die Spannung der Wechselstromleistung, welche von der Leistungswandlereinrichtung (20) ausgegeben wird, höher als die Spannung der Wechselstromleistung des gewerblichen Stromnetzes (28) ist und wobei die Kontrolleinrichtung (32) die Zielspannung der Verstärkereinrichtung (18) derart einstellt, dass die Zielspannung entsprechend der Erhöhung der Ausgangsleistung der Leistungswandlereinrichtung (20) erhöht wird.
Eine Vorrichtung zur Lieferung von Wechselstromleistung an ein gewerbliches Stromnetz unter Verwendung von Sonnenlicht, wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei die Kontrolleinrichtung die Zielspannung der Verstärkereinrichtung (18) derart einstellt, dass die Zielspannung ein feststehender Wert ist, wenn die Ausgangsleistung einer solchen Leistungswandlereinrichtung (20) von 0 bis einschließlich einem vorbestimmten Wert liegt und die Zielspannung entsprechend der Erhöhung der Spannung der Wechselstromleistung erhöht wird, wenn die Wechselstromleistung höher als der vorbestimmte Wert ist.
Eine Vorrichtung zur Lieferung von Wechselstromleistung an ein gewerbliches Stromnetz unter Verwendung von Sonnenlicht, wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei die Kontrolleinrichtung (32) die Zielspannung der Verstärkereinrichtung (18) derart einstellt, dass die Zielspannung entsprechend der Erhöhung der Ausgangsleistung der Leistungswandlereinrichtung (20) geradlinig erhöht wird.
Eine Vorrichtung zur Lieferung von Wechselstromleistung an ein gewerbliches Stromnetz unter Verwendung von Sonnenlicht, wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei die Kontrolleinrichtung (32) die Zielspannung der Verstärkereinrichtung (18) derart einstellt, dass die Zielspannung entsprechend der Erhöhung der Ausgangsleistung der Leistungswandlereinrichtung (20) stufenweise erhöht wird.
Eine Vorrichtung zur Lieferung von Wechselstromleistung an ein gewerbliches Stromnetz unter Verwendung von Sonnenlicht, wie in einem der Ansprüche 1 bis 4 bean sprucht, wobei die Kontrolleinrichtung (32) eine Tabelle der Ausgangsspannung der Leistungswandlereinrichtung (20) und die Zielspannung der Verstärkereinrichtung (18) in einem Speicher innerhalb der Kontrolleinrichtung (32) speichert und auf die Tabelle verweist, um die Zielspannung zu erhalten.
Ein Lieferungsverfahren von Wechselstromleistung an ein gewerbliches Stromnetz unter Verwendung von Sonnenlicht, umfassend: – eine Verstärkerstufe, welche eine Spannung einer Gleichstromleistung auf eine eingestellte Zielspannung verstärkt; – eine Leistungswandlerstufe, welche die Gleichstromleistung bei der eingestellten Zielspannung, welche durch die Verstärkerstufe erhalten wird, in Wechselstromleistung einer kontrollierten vorbestimmten Frequenz konvertiert und sie einem gewerblichen Stromnetz (28) hinzufügt; und – eine Kontrollstufe, welche die Zielspannung der Verstärkerstufe einstellt; dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrollstufe die Zielspannung der Verstärkerstufe basierend auf der Ausgangsleistung der Leistungswandlerstufe einstellt, wobei die Spannung der Wechselstromleistung, welche von der Leistungswandlerstufe ausgegeben wird, höher als die Spannung der Wechselstromleistung des gewerblichen Stromnetzes (28) ist, wobei die Kontrollstufe die Zielspannung der Verstärkerstufe derart einstellt, dass die Zielspannung entsprechend der Erhöhung der Ausgangsleistung der Leistungswandlerstufe erhöht wird.
Ein Lieferungsverfahren von Wechselstrom an ein gewerbliches Stromnetz unter Verwendung von Sonnenlicht, wie in Anspruch 6 beansprucht, wobei die Kontrollstufe die Zielspannung der Verstärkerstufe derart einstellt, dass die Zielspannung ein feststehender Wert ist, wenn die Ausgangsleistung einer solchen Leistungswandlerstufe von 0 bis einschließlich einem vorbestimmten Wert liegt und die Zielspannung entsprechend der Erhöhung der Spannung der Wechselstromleistung erhöht wird, wenn die Wechselstromleistung höher als der vorbestimmte Wert ist.
Ein Lieferungsverfahren von Wechselstrom an ein gewerbliches Stromnetz unter Verwendung von Sonnenlicht, wie in Anspruch 6 beansprucht, wobei die Kontrollstufe die Zielspannung der Verstärkerstufe derart einstellt, dass die Zielspannung entsprechend der Erhöhung der Ausgangsleistung der Leistungswandlerstufe geradlinig erhöht wird.
Ein Lieferungsverfahren von Wechselstrom an ein gewerbliches Stromnetz unter Verwendung von Sonnenlicht, wie in Anspruch 6 beansprucht, wobei die Kontrollstufe die Zielspannung der Verstärkerstufe derart einstellt, dass die Zielspannung entsprechend der Erhöhung der Ausgangsleistung der Leistungswandlerstufe stufenweise erhöht wird.