JP2011522313A - System and method for incorporating local maximum power point tracking in an energy generation system with central maximum power point tracking - Google Patents

System and method for incorporating local maximum power point tracking in an energy generation system with central maximum power point tracking Download PDF

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Abstract

【課題】 局所的最大パワーポイントトラッキング(MPPT)を集中型MPPTを具備するエネルギ発生システム(10)内に組み込んだシステムが提供される。
【解決手段】 本システム(10)は、システム制御ループ(16,32,22)と、複数個の局所的制御ループ(12,14)とを包含している。システム制御ループ(16,32,22)はシステム動作周波数を有しており、且つ各局所的制御ループ(12,14)は対応する局所的動作周波数を有している。各局所的動作周波数は、少なくとも予め定めた距離だけシステム動作周波数から離れている。特定の実施例の場合に、各局所的制御ループ(12,14)の局所的動作周波数に対応する安定化時間は、システム動作周波数に対応する時定数よりも少なくとも5倍早い。
【選択図】 図1A
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a system incorporating local maximum power point tracking (MPPT) in an energy generation system (10) having a centralized MPPT.
The system (10) includes a system control loop (16, 32, 22) and a plurality of local control loops (12, 14). The system control loop (16, 32, 22) has a system operating frequency, and each local control loop (12, 14) has a corresponding local operating frequency. Each local operating frequency is at least a predetermined distance away from the system operating frequency. For certain embodiments, the stabilization time corresponding to the local operating frequency of each local control loop (12, 14) is at least five times faster than the time constant corresponding to the system operating frequency.
[Selection] Figure 1A

Description

本開示は、概略、エネルギ発生システムに関するものである。更に詳細には、本開示は中央最大パワーポイントトラッキングを具備するエネルギ発生システム内に局所的最大パワーポイントトラッキングを組み込むシステム及び方法に関するものである。   The present disclosure generally relates to energy generation systems. More particularly, the present disclosure relates to a system and method that incorporates local maximum power point tracking in an energy generation system with central maximum power point tracking.

太陽及び風のエネルギは、石炭又は石油等の従来の非再生不可能な汚染性エネルギ源と比較して、再生可能で非汚染性のエネルギ源を提供するものである。そのために、太陽及び風のエネルギは、電気へ変換することが可能なエネルギ源として益々重要なものとなっている。太陽エネルギの場合、アレイ状に配列させた光電パネルが、典型的に、太陽エネルギを電気エネルギへ変換する手段を与えている。風又はその他の自然エネルギ源からエネルギを取り出すために同じようなアレイを実現することが可能である。   Solar and wind energy provides a renewable and non-polluting energy source as compared to conventional non-renewable polluting energy sources such as coal or oil. For this reason, solar and wind energy are becoming increasingly important as energy sources that can be converted to electricity. In the case of solar energy, photoelectric panels arranged in an array typically provide a means for converting solar energy into electrical energy. Similar arrays can be implemented to extract energy from wind or other natural energy sources.

光電アレイを動作させる場合に、特定の温度及び太陽放射照度に対して最大パワー出力を発生させるために該アレイが動作すべき電圧又は電流を自動的に決定するために最大パワーポイントトラッキング(MPPT)、即ち最大電力点追跡、が通常使用される。該アレイが理想的な条件下(即ち、該アレイの各パネルに対して同一の放射照度、温度、及び電気的特徴)で動作している場合には全体的なアレイに対するMPPTを実施させることは比較的容易であるが、ミスマッチがあったり又は部分的に影(陰)がかかった条件である場合には、該アレイに対するMPPTは全体として一層複雑なものである。この場合には、ミスマッチ状態のアレイのマルチピーク電力−電圧特性の相対的な最適条件に起因して、MPPT技術は正確な結果を与えるものではない場合がある。その結果、該アレイ内のパネルの内の数個のものが理想的に動作しているに過ぎない場合がある。このことはパワー発生を劇的に減少させることとなる。何故ならば、複数のパネルからなる複数の列(ストリング)を包含しているアレイの場合に、一つの列内の最も効率の悪いパネルがその列全体に対する電流及び効率を決定するからである。   When operating a photoelectric array, maximum power point tracking (MPPT) to automatically determine the voltage or current at which the array should operate to generate maximum power output for a particular temperature and solar irradiance, That is, maximum power point tracking is usually used. If the array is operating under ideal conditions (ie, the same irradiance, temperature, and electrical characteristics for each panel of the array), it is possible to have MPPT performed on the entire array. While relatively easy, the MPPT for the array as a whole is more complex when there is a mismatch or a partially shadowed condition. In this case, the MPPT technique may not give accurate results due to the relative optimum of the multi-peak power-voltage characteristics of the mismatched array. As a result, only a few of the panels in the array may be operating ideally. This drastically reduces power generation. This is because, in the case of an array containing a plurality of columns of strings, the least efficient panel in a column determines the current and efficiency for that entire column.

このために、幾つかの光電システムは、アレイ内の各パネルに対してDC−DCコンバータを設けている。これらのDC−DCコンバータの各々は、それに対応するパネルに対する最大パワーポイントを見つけるためにMPPTを実施する。然しながら、この様な分散型MPPTプロセスを実現する現在提案されているシステムは、通常、分散型MPPT制御と共にDC−AC変換ステージにおける中央(集中型)MPPT制御を使用することを提案するものではない。その代わりに、分散型MPPTか又は中央即ち集中型MPPTのいずれかが実現されている。そうであるから、DC−ACステージ内に埋め込まれているMPPT制御器とパネルの各々に対するDC−DCコンバータにおけるMPPT制御器との間の相互作用は、両方のタイプのMPPT制御を実現するシステムに対する設計問題に留まっている。   To this end, some photoelectric systems provide a DC-DC converter for each panel in the array. Each of these DC-DC converters performs MPPT to find the maximum power point for the corresponding panel. However, currently proposed systems that implement such a distributed MPPT process typically do not suggest using central (centralized) MPPT control in the DC-AC conversion stage in conjunction with distributed MPPT control. . Instead, either distributed MPPT or central or centralized MPPT is realized. As such, the interaction between the MPPT controller embedded in the DC-AC stage and the MPPT controller in the DC-DC converter for each of the panels is for a system that implements both types of MPPT control. It remains a design issue.

DC−DCコンバータが、異なるタイプのMPPT制御が互いに関連して動作することを可能とさせる特定の特徴を欠如している場合には、これらのDC−DCコンバータは中央即ち集中型MPPT制御無しでの動作に適したものに過ぎない場合がある。特に、分散型MPPT制御と集中型MPPT制御との間の動的相互作用は、システムに振動を発生させる場合があり且つパネルがそれらの最大パワーポイントからずれて動作させることとなる場合がある。又、これらの2つの異なるタイプのMPPT制御器の間の同期が与えられない場合には、DC−DCコンバータは、DC−ACステーが動作を開始する前に、動作を開始する場合がある。この場合には、DC−ACステージはDC−DCコンバータによって供給されるパワーを分散又は変換することが不可能であり、その結果ストリング電圧を無制限に増加させ且つ可及的にシステムの幾つかのコンポーネントに対して損傷を発生する場合がある。更に、MPPT制御器と該インバータとの間に通信が与えられていない場合には、DC−ACステージが最早パワーをシンク即ち吸い込むことがない間にDC−DCコンバータが継続してパワーを発生している条件において、アイランディングイベント又はグリッド断線が発生する場合がある。   If the DC-DC converters lack certain features that allow different types of MPPT controls to operate in conjunction with each other, these DC-DC converters can be operated without central or centralized MPPT control. It may only be suitable for the operation of In particular, the dynamic interaction between distributed MPPT control and centralized MPPT control may cause the system to vibrate and cause the panel to operate out of their maximum power point. Also, if no synchronization is provided between these two different types of MPPT controllers, the DC-DC converter may begin operation before the DC-AC stay begins operation. In this case, the DC-AC stage is unable to disperse or convert the power supplied by the DC-DC converter, resulting in an unlimited increase in string voltage and as much as possible of some of the systems Damage to components may occur. In addition, if no communication is provided between the MPPT controller and the inverter, the DC-DC converter continues to generate power while the DC-AC stage no longer sinks power. Under certain conditions, an islanding event or a grid break may occur.

以下に説明する図1乃至12、及び本特許文書において本発明の原理を説明するために使用する種々の実施例は単に例示的なものであって本発明の範囲を制限する態様で解釈されるべきものではない。当業者は、本発明の原理は適切に構成された任意の装置又はシステムにおいて実現することが可能であることを理解するものである。   The various examples used to illustrate the principles of the present invention in FIGS. 1-12 described below and in this patent document are merely exemplary and are to be construed in a manner that limits the scope of the present invention. It shouldn't be. Those skilled in the art will appreciate that the principles of the invention may be implemented in any suitably configured device or system.

図1Aは、本開示の1実施例に基いて、局所的最大パワーポイントトラッキング(MPPT)を中央化MPPTと統合させることが可能なエネルギ発生システム10を例示している。エネルギ発生システム10は、各々が対応する局所的変換器14に結合されている複数個のエネルギ発生装置(EGD)12を有しており、それらは一緒になってエネルギ発生アレイ16を形成している。例示した光電システム10は、又、局所的変換器14へ結合されており且つ局所的変換器14から電流及び電圧を受け取ることが可能なDC−AC変換器22を有している。   FIG. 1A illustrates an energy generation system 10 that can integrate local maximum power point tracking (MPPT) with a centralized MPPT, according to one embodiment of the present disclosure. The energy generation system 10 includes a plurality of energy generation devices (EGDs) 12 each coupled to a corresponding local transducer 14, which together form an energy generation array 16. Yes. The illustrated photovoltaic system 10 also includes a DC-AC converter 22 that is coupled to the local converter 14 and is capable of receiving current and voltage from the local converter 14.

この開示において説明するように、特定の実施例の場合に、エネルギ発生システム10は光電システムを有している場合があり、且つエネルギ発生装置12は光電(PV)パネルを有している場合がある。然しながら、エネルギ発生システム10は、ウインドタービンシステム、燃料電池システム等の任意のその他の適宜のタイプのエネルギ発生システムを有することが可能であることが理解されることとなる。これらの実施例の場合には、エネルギ発生装置12はウインドタービン、燃料電池等を有することが可能である。又、エネルギ発生システム10は土地据付型システムか又はフローティングシステムのいずれかとすることが可能である。   As described in this disclosure, in certain embodiments, the energy generation system 10 may include a photoelectric system and the energy generation device 12 may include a photoelectric (PV) panel. is there. However, it will be appreciated that the energy generation system 10 may have any other suitable type of energy generation system, such as a wind turbine system, a fuel cell system, and the like. In these embodiments, the energy generator 12 can include a wind turbine, a fuel cell, and the like. Also, the energy generation system 10 can be either a land-mounted system or a floating system.

アレイ16におけるPVパネル12は複数個の列24に配列されている。例示した実施例の場合には、アレイ16は2列を有しており、各列24は3個のパネル12を有している。然しながら、アレイ16は任意の適宜の数の列24を有することが可能であり、且つ各列24は任意の適宜の数のパネル12を有することが可能であることが理解される。又例示した実施例の場合には、各列24におけるパネル12は直列接続で実現されている。その結果、各局所的変換器14の出力電圧は未だにその入力電圧に近いものである場合があるが、DC−AC変換器22の入力ポートには高電圧を供給し、それは、幾つかの実施例においては、150Vと500Vとの間の入力電圧で動作する場合がある。従って、並列形態の列において使用されるであろうような変圧器を基礎とした変換器に対する必要性は存在せず、その結果、効率が高く且つ低コストの局所的変換器14を実現することを可能としている。   The PV panels 12 in the array 16 are arranged in a plurality of rows 24. In the illustrated embodiment, the array 16 has two columns, and each column 24 has three panels 12. However, it is understood that the array 16 can have any suitable number of columns 24 and each column 24 can have any suitable number of panels 12. In the illustrated embodiment, the panels 12 in each row 24 are realized in series connection. As a result, although the output voltage of each local converter 14 may still be close to its input voltage, it provides a high voltage to the input port of the DC-AC converter 22, which is a number of implementations. In an example, it may operate with an input voltage between 150V and 500V. Thus, there is no need for a transformer-based converter such as would be used in a parallel configuration column, resulting in a highly efficient and low cost local converter 14. Is possible.

各PVパネル12は太陽エネルギを電気エネルギへ変換させることが可能である。各局所的変換器14はその対応するパネル12へ結合されており且つパネル12によって発生される電気エネルギがアレイ16用の負荷(図1Aには不図示)によって使用可能であるようにパネル12によって供給される入力の電圧―電流関係を再構成することが可能である。DC−AC変換器22はアレイ16へ結合されており且つ局所的変換器14によって発生される直流(DC)をDC−AC変換器22へ結合させることが可能な負荷用の交流(AC)へ変換することが可能である。DC−AC変換器22は中央MPPT制御ブロック22を有しており、それはアレイ16のMPPを較正することにより中央化MPPTを与えることが可能である。   Each PV panel 12 can convert solar energy into electrical energy. Each local transducer 14 is coupled to its corresponding panel 12 and by the panel 12 so that the electrical energy generated by the panel 12 can be used by a load for the array 16 (not shown in FIG. 1A). It is possible to reconstruct the voltage-current relationship of the supplied input. A DC-AC converter 22 is coupled to the array 16 and to a load alternating current (AC) that can couple the direct current (DC) generated by the local converter 14 to the DC-AC converter 22. It is possible to convert. The DC-AC converter 22 has a central MPPT control block 22 that can provide a centralized MPPT by calibrating the MPPs of the array 16.

MPPTは、特定の温度及び太陽放射照度に対して最大パワー出力を発生するためにアレイ16又はパネル12が動作すべき電圧又は電流を自動的に決定する。全アレイ16に対する中央化MPPTは、アレイ16が理想的な条件下(即ち、アレイ16内の各パネル12に対して同じ放射照度、温度及び電気的特徴)で動作している場合には、実施することは比較的容易である。然しながら、例えば、ミスマッチがあったり、又は部分的に陰になっている条件である場合には、アレイ16全体に対する中央化MPPTは一層複雑なものである。この場合には、MPPT技術は、ミスマッチ状態にあるアレイ16のマルチピークパワー・電圧特性の相対的な最適条件に起因して正確な結果を与えるものではない場合がある。その結果、アレイ16内のパネル12の数個のみが理想的に動作している場合があり、パワーの発生を劇的に低下させる場合がある。従って、この問題を解決するために、各局所的変換器14はそれに対応するパネル12に対して局所的MPPTを与えることが可能である。この様に、各パネル12は、理想的な条件とミスマッチしているか又は陰になっている条件の両方においてそれ自身の最大パワーポイント(MPP)において動作することが可能である。エネルギ発生装置12がウインドタービンを有している実施例の場合には、MPPTはウインドタービンのブレードのピッチを調節するために使用することが可能である。その他のタイプのエネルギ発生装置12を有しているシステム10を最適化させるためにMPPTを使用することが可能であることも理解される。   The MPPT automatically determines the voltage or current at which the array 16 or panel 12 should operate in order to generate maximum power output for a particular temperature and solar irradiance. Centralized MPPT for the entire array 16 is performed when the array 16 is operating under ideal conditions (ie, the same irradiance, temperature and electrical characteristics for each panel 12 in the array 16). It is relatively easy to do. However, the centralized MPPT for the entire array 16 is more complex, for example when there is a mismatch or a partially shaded condition. In this case, the MPPT technique may not give accurate results due to the relative optimal conditions of the multi-peak power and voltage characteristics of the array 16 in a mismatched state. As a result, only a few of the panels 12 in the array 16 may be operating ideally and may dramatically reduce power generation. Thus, to solve this problem, each local transducer 14 can provide a local MPPT to its corresponding panel 12. In this way, each panel 12 is capable of operating at its own maximum power point (MPP) in both ideal and mismatched or shadowed conditions. In the embodiment where the energy generator 12 has a wind turbine, the MPPT can be used to adjust the pitch of the blades of the wind turbine. It is also understood that MPPT can be used to optimize a system 10 having other types of energy generators 12.

エネルギ発生システム10は、中央MPPT制御ブロック32によって制御される全体的なシステム10に対してシステム制御ループを与え、且つ対応する局所的変換器14によって制御されるパネル12の各々に対して局所的制御ループを与える。これらのループの夫々の動作周波数は、システム振動を防止するため及びパネル12がそれらのMPPからずれて動作することを防止するために、互いに少なくとも予め定めた距離だけ離されている。1実施例においては、システム制御ループは、アレイ16と、中央MPPT制御ブロック32と、DC−AC変換器22とを含む閉ループシステムである。更に、各局所的制御ループはパネル12と、それに対応する局所的変換器14とを含む閉ループシステムである。   The energy generation system 10 provides a system control loop for the overall system 10 controlled by the central MPPT control block 32 and is local to each of the panels 12 controlled by the corresponding local transducer 14. Give a control loop. The operating frequencies of each of these loops are separated from each other by at least a predetermined distance to prevent system vibration and to prevent the panels 12 from operating out of their MPP. In one embodiment, the system control loop is a closed loop system that includes an array 16, a central MPPT control block 32, and a DC-AC converter 22. Further, each local control loop is a closed loop system that includes a panel 12 and a corresponding local transducer 14.

幾つかの実施例においては、各局所的変換器14は、その変換器14に対する局所的制御ループの安定化(セトリンング)時間が該システム制御ループに対する時定数よりも一層早いように構成されている。或る特定の実施例においては、各局所的制御ループの安定化時間は、該システム制御ループの時定数よりも少なくとも5倍一層早いものである。その結果、定常状態において、パネル12からなるアレイ16は、各パネル12において得ることが可能な最大パワーの和であるパワー量を具備しているパワー源として、DC−AC変換器22によって見ることが可能な場合がある。同時に、中央MPPT制御ブロック32はその通常の最適化アルゴリズムを実施することが可能であり、且つ、究極的に、中央MPPT制御ブロック32は、局所的変換器14の効率を最大化させる値にストリング(列)電圧を設定することが可能である。   In some embodiments, each local converter 14 is configured such that the local control loop settling time for that converter 14 is faster than the time constant for the system control loop. . In certain embodiments, the stabilization time of each local control loop is at least five times faster than the time constant of the system control loop. As a result, in steady state, the array 16 of panels 12 is viewed by the DC-AC converter 22 as a power source having a power amount that is the sum of the maximum powers obtainable in each panel 12. May be possible. At the same time, the central MPPT control block 32 can implement its normal optimization algorithm, and ultimately the central MPPT control block 32 strings to values that maximize the efficiency of the local converter 14. It is possible to set the (column) voltage.

この様に、システム制御ループと局所的制御ループとの間の動的相互作用から発生する場合のあるシステム振動が回避される。更に、パネル12は、通常、それらのMPPにおいて動作させることが可能である。又、限界無く増加するストリング(列)電圧の結果として発生することのある損傷を回避するために、システムループと局所的ループとの間の同期を与えることが可能である。最後に、DC−AC変換器22がパワーをシンク即ち吸い込むことを停止し且つその入力電圧の制御されることのない成長を発生させるようなDC−AC変換器22のアイランディング(islanding)が阻止される。   In this way, system vibrations that can arise from dynamic interactions between the system control loop and the local control loop are avoided. Furthermore, the panels 12 can usually be operated in their MPP. It is also possible to provide synchronization between the system loop and the local loop in order to avoid damage that may occur as a result of the string voltage increasing without limit. Finally, the DC-AC converter 22 is prevented from islanding, which stops the DC-AC converter 22 from sinking power and generates an uncontrolled growth of its input voltage. Is done.

図1Bは、本発明の1実施例に基いて中央集権的に制御させることが可能なエネルギ発生システム100を例示している。エネルギ発生システム100は、各々が対応する局所的変換器104へ結合されている複数個のエネルギ発生装置(EGD)102を有しており、それらは一緒となってエネルギ発生アレイ106を形成している。或る特定の実施例においては、本開示において説明されるように、エネルギ発生システム100は光電システムを有することが可能であり、且つエネルギ発生装置102は光電(PV)パネルを有することが可能である。然しながら、エネルギ発生システム100は、ウインドタービンシステム、燃料電池システム等の任意のその他の適宜のタイプのエネルギ発生システムを有することが可能であることが理解される。これらの実施例の場合には、エネルギ発生装置102はウインドタービン、燃料電池などを有することが可能である。又、エネルギ発生システム100は土地据付型システムか又はフローティングシステムのいずれかとすることが可能である。   FIG. 1B illustrates an energy generation system 100 that can be centrally controlled in accordance with one embodiment of the present invention. The energy generation system 100 includes a plurality of energy generation devices (EGDs) 102 that are each coupled to a corresponding local transducer 104, which together form an energy generation array 106. Yes. In certain embodiments, as described in this disclosure, energy generation system 100 can include a photoelectric system, and energy generation device 102 can include a photoelectric (PV) panel. is there. However, it will be appreciated that the energy generation system 100 may have any other suitable type of energy generation system, such as a wind turbine system, a fuel cell system, and the like. In these embodiments, the energy generating device 102 can include a wind turbine, a fuel cell, and the like. Also, the energy generation system 100 can be either a land-mounted system or a floating system.

本開示の1実施例に基いて局所的最大パワーポイントトラッキング(MPPT)を中央化MPPTと統合させることが可能なエネルギ発生システムの概略図。1 is a schematic diagram of an energy generation system capable of integrating local maximum power point tracking (MPPT) with centralized MPPT according to one embodiment of the present disclosure. FIG. 本開示の1実施例に基いて制御を中央化させることが可能なエネルギ発生システムの概略図。1 is a schematic diagram of an energy generation system capable of centralizing control according to one embodiment of the present disclosure. FIG. 本開示の1実施例に基く図1A又は1Bの局所的変換器を例示した概略図。Schematic illustrating the local transducer of FIG. 1A or 1B according to one embodiment of the present disclosure. 本開示の1実施例に基く図2の局所的変換器の詳細を例示した概略図。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating details of the local transducer of FIG. 2 in accordance with one embodiment of the present disclosure. 本開示の1実施例に基く図2の局所的変換器においてMPPTを実現する方法を例示したフローチャート。3 is a flowchart illustrating a method for implementing MPPT in the local transducer of FIG. 2 according to one embodiment of the present disclosure. 本開示の別の実施例に基く図2の局所的変換器においてMPPTを実現する方法を例示したフローチャート。3 is a flowchart illustrating a method for implementing MPPT in the local transducer of FIG. 2 according to another embodiment of the present disclosure. 本開示の1実施例に基いてエネルギ発生システム用の中央化MPPTと分散型MPPTとの間で選択することが可能な中央アレイ制御器を含むエネルギ発生システムを例示した概略図。1 is a schematic diagram illustrating an energy generation system including a central array controller that can be selected between a centralized MPPT and a distributed MPPT for the energy generation system in accordance with one embodiment of the present disclosure. 本開示の1実施例に基いて部分的に陰となった条件下における図5のアレイを例示した概略図。6 is a schematic diagram illustrating the array of FIG. 5 under partially shaded conditions according to one embodiment of the present disclosure. (A)乃至(C)は図6の光電パネルの内の3個に対応する電圧・電力特性を夫々例示した各グラフ図。(A) thru | or (C) is each graph which each illustrated the voltage and electric power characteristic corresponding to three of the photoelectric panels of FIG. 本開示の1実施例に基く図5のエネルギ発生システムに対する中央化MPPTと分散型MPPTとの間で選択するための方法を例示したフローチャート。6 is a flowchart illustrating a method for selecting between centralized MPPT and distributed MPPT for the energy generation system of FIG. 5 according to one embodiment of the present disclosure. 本開示の1実施例に基いてエネルギ発生システム内の局所的変換器用の局所的制御器を活性化及び脱活性化させるシステムを例示した概略図。1 is a schematic diagram illustrating a system for activating and deactivating a local controller for a local transducer in an energy generation system according to one embodiment of the present disclosure. 本開示の1実施例に基く図9のシステムに対する時間に関しての装置電圧変動の1例を示したグラフ図。FIG. 10 is a graph illustrating an example of device voltage variation with respect to time for the system of FIG. 9 in accordance with one embodiment of the present disclosure. 本開示の1実施例に基く図9の活性化器を例示した概略図。FIG. 10 is a schematic diagram illustrating the activator of FIG. 9 according to one embodiment of the present disclosure. 本開示の1実施例に基く図9の局所的変換器を活性化及び脱活性化させるための方法を例示したフローチャート。10 is a flowchart illustrating a method for activating and deactivating the local transducer of FIG. 9 according to one embodiment of the present disclosure.

例示した光電システム100は中央アレイ制御器110を有しており且つシステム100がオングリッド(on−grid)システムとして動作される場合におけるDC−AC変換器112又はその他の適宜の負荷も有することが可能である。然しながら、システム100は、アレイ106を、DC−AC変換器112の代わりに、バッテリー充電器又はその他の適宜のエネルギ格納装置へ結合させることによってオフグリッド(off−grid)システムとして動作させることが可能であることが理解される。   The illustrated photovoltaic system 100 has a central array controller 110 and may also have a DC-AC converter 112 or other suitable load when the system 100 is operated as an on-grid system. Is possible. However, system 100 can operate as an off-grid system by coupling array 106 to a battery charger or other suitable energy storage device instead of DC-AC converter 112. It is understood that

アレイ106内の複数個のPVパネル102は複数個のストリング(列)114に配列されている。例示した実施例の場合、アレイ106は2個のストリング(列)114を有しており、各ストリング(列)114は3個のパネル102を有している。然しながら、アレイ106は任意の適宜の数のストリング114を有することが可能であり、且つ各ストリング114は任意の適宜の数のパネル102を有することが可能である。又、例示した実施例の場合、各ストリング114内のパネル102は直列接続で実現されている。その結果、DC−AC変換器112の入力ポートへ高電圧を供給する一方、各局所的変換器104の出力電圧は未だにその入力電圧に近いものとすることが可能であり、DC−AC変換器112は、幾つかの実施例の場合に、150Vと500Vとの間の入力電圧で動作することが可能である。従って、並列形態ストリングの場合に使用されるような変圧器を基礎とした変換器に対する必要性が無く、その結果、効率が高く且つ低コストの局所的変換器104を実現することが可能である。   The plurality of PV panels 102 in the array 106 are arranged in a plurality of strings 114. In the illustrated embodiment, the array 106 has two strings 114 and each string 114 has three panels 102. However, the array 106 can have any suitable number of strings 114 and each string 114 can have any suitable number of panels 102. In the illustrated embodiment, the panels 102 in each string 114 are realized in series connection. As a result, while supplying a high voltage to the input port of the DC-AC converter 112, the output voltage of each local converter 104 can still be close to the input voltage. 112 can operate with input voltages between 150V and 500V in some embodiments. Thus, there is no need for a transformer based converter as used in the case of a parallel configuration string, and as a result, a highly efficient and low cost local converter 104 can be realized. .

各PVパネル102は太陽エネルギを電気エネルギへ変換させることが可能である。各局所的変換器104はその対応するパネル102へ結合されており且つパネル102によって発生される電気エネルギがアレイ106用の負荷(図1Bでは不図示)によって使用可能であるようにパネル102によって供給される入力の電圧・電流関係を再構成することが可能である。DC−AC変換器112はアレイ106へ結合されており且つ局所的変換器104によって発生された直流(DC)をDC−AC変換器112へ結合させることが可能な負荷用の交流(AC)へ変換させることが可能である。   Each PV panel 102 can convert solar energy into electrical energy. Each local transducer 104 is coupled to its corresponding panel 102 and is supplied by the panel 102 so that electrical energy generated by the panel 102 can be used by a load for the array 106 (not shown in FIG. 1B). It is possible to reconfigure the input voltage / current relationship. The DC-AC converter 112 is coupled to the array 106 and to a load alternating current (AC) that can couple the direct current (DC) generated by the local converter 104 to the DC-AC converter 112. It is possible to convert.

最大パワーポイントトラッキング(MPPT)が、特定の温度及び太陽放射照射に対して最大パワー出力を発生するためにパネル102を動作すべき電圧又は電流を自動的に決定する。全アレイ106に対するMPPTは、アレイ106が理想的な条件(即ち、アレイ106における各パネル102に対して同じ放射照度、温度及び電気的特徴)下において動作している場合には、実施することが比較的容易である。然しながら、例えば、ミスマッチが存在したり又は部分的に陰となっている条件の場合には、全体としてのアレイ106に対するMPPTは一層複雑なものとなる。この状態においては、MPPT技術は、ミスマッチ状態にあるアレイ106のマルチピークパワー対電圧特性の相対的な最適条件に起因して正確な結果を与えるものではない場合がある。その結果、アレイ106内のパネル102の内の数個のみが理想的に動作しているに過ぎない場合があり、パワー発生を劇的に減少させることとなる。従って、この問題を解決するために、各局所的変換器104はそれに対応するパネル102に対する局所的MPPTを与えることが可能である。この様に、各パネル102は理想的な条件及びミスマッチ又は陰が存在する条件の両方においてそれ自身の最適パワーポイント(MPP)において動作することが可能である。エネルギ発生装置102がウインドタービンを有している実施例の場合には、MPPTはウインドタービンのブレードのピッチを調節するために使用することが可能である。MPPTはその他のタイプのエネルギ発生装置102を有するシステム100を最適化させるために使用することが可能であることも理解される。   Maximum power point tracking (MPPT) automatically determines the voltage or current at which the panel 102 should be operated to generate maximum power output for a particular temperature and solar radiation exposure. MPPT for the entire array 106 may be performed if the array 106 is operating under ideal conditions (ie, the same irradiance, temperature and electrical characteristics for each panel 102 in the array 106). It is relatively easy. However, the MPPT for the array 106 as a whole becomes more complex, for example, in the case of a mismatch present or partially shaded condition. In this state, the MPPT technique may not give accurate results due to the relative optimum of the multi-peak power versus voltage characteristics of the array 106 in a mismatched state. As a result, only a few of the panels 102 in the array 106 may be operating ideally, dramatically reducing power generation. Thus, to solve this problem, each local transducer 104 can provide a local MPPT for its corresponding panel 102. In this way, each panel 102 can operate at its own optimum power point (MPP) in both ideal conditions and in the presence of mismatches or shadows. In the embodiment where the energy generator 102 has a wind turbine, the MPPT can be used to adjust the pitch of the blades of the wind turbine. It will also be appreciated that MPPT can be used to optimize a system 100 having other types of energy generators 102.

中央アレイ制御器110はアレイ106へ結合されており且つ有線リンク(シリアル又はパラレルバス等)又は無線リンクのいずれかを介してアレイ106と通信を行なうことが可能である。中央アレイ制御器110は診断モジュール120及び/又は制御モジュール125を有することが可能である。診断モジュール120は光電システム100をモニターすることが可能であり、一方制御モジュール125は光電システム100を制御することが可能である。   The central array controller 110 is coupled to the array 106 and can communicate with the array 106 via either a wired link (such as a serial or parallel bus) or a wireless link. The central array controller 110 can have a diagnostic module 120 and / or a control module 125. The diagnostic module 120 can monitor the photoelectric system 100 while the control module 125 can control the photoelectric system 100.

診断モジュール120は、アレイ106内の各局所的変換器104から、局所的変換器104用の局所的変換器データとパネル102に対応する局所的変換器104用の装置データの両方を受け取ることが可能である。ここにおいて使用されているように、「装置データ」とはパネル102に対する出力電圧、出力電流、温度、放射照度、出力パワー等を意味している。同様に、「局所的変換器データ」とは局所的変換器出力電圧、局所的変換器出力電流、局所的変換器出力パワー等を意味している。   Diagnostic module 120 may receive both local transducer data for local transducer 104 and device data for local transducer 104 corresponding to panel 102 from each local transducer 104 in array 106. Is possible. As used herein, “device data” means output voltage, output current, temperature, irradiance, output power, and the like for panel 102. Similarly, “local converter data” means local converter output voltage, local converter output current, local converter output power, and the like.

診断モジュール120は、又、システム100に関するレポートを発生し且つ該レポートをオペレータへ与えることが可能である。例えば、診断モジュール120は、オペレータに対して、装置データ及び局所的変換器データの幾つか又は全てを表示することが可能である場合がある。更に、診断モジュール120は、装置データ及び局所的変換器データの幾つか又は全てを制御モジュール125へ供給することが可能である場合がある。診断モジュール120は、又、任意の適宜の態様でデータを解析し且つ該解析結果をオペレータ及び/又は制御モジュール125へ供給することが可能である。例えば、診断モジュール120は、時間毎、日毎、週毎、月毎等の任意の適宜の時間枠に基いて各パネル102に対する統計を決定することが可能である。   The diagnostic module 120 can also generate reports for the system 100 and provide the reports to the operator. For example, the diagnostic module 120 may be able to display some or all of the device data and local transducer data to the operator. Further, the diagnostic module 120 may be able to supply some or all of the device data and local transducer data to the control module 125. The diagnostic module 120 can also analyze the data in any suitable manner and provide the analysis results to the operator and / or control module 125. For example, the diagnostic module 120 can determine statistics for each panel 102 based on any suitable time frame such as hourly, daily, weekly, monthly, etc.

診断モジュール120は、又、アレイ106に対する欠陥モニタリングを与えることが可能である。局所的変換器104から受け取ったデータに基いて、診断モジュール120は、故障したか、機能障害を起こしたか、陰がかかったか、汚染されている等のパネル102である1個又はそれ以上の欠陥性パネル102を識別することが可能である。診断モジュール120は、又、欠陥性パネル102を置換するか、修復するか、又は清掃すべきである場合にオペレータに通知することが可能である。   The diagnostic module 120 can also provide defect monitoring for the array 106. Based on the data received from the local transducer 104, the diagnostic module 120 may have one or more defects that are the panel 102, such as failed, malfunctioned, shaded, or contaminated. The sex panel 102 can be identified. The diagnostic module 120 can also notify the operator if the defective panel 102 should be replaced, repaired, or cleaned.

制御モジュール125は、1個又はそれ以上の局所的変換器104へ制御信号を送ることによってアレイ106を実際に制御することが可能である。例えば、制御モジュール125は、機能障害を起こしている対応するパネル103を具備する特定の局所的変換器104へ迂回制御信号を送ることが可能である。該迂回制御信号はそのパネルを迂回するように局所的変換器104を促し、迂回されるパネル102と同じストリング114内のその他のパネル102の動作に影響を与えること無しに、アレイ106からそのパネル102を効果的に取り除く。   The control module 125 can actually control the array 106 by sending control signals to one or more local transducers 104. For example, the control module 125 can send a bypass control signal to a particular local transducer 104 that has a corresponding panel 103 that is failing. The diversion control signal prompts the local converter 104 to divert the panel and from the array 106 to the panel without affecting the operation of other panels 102 in the same string 114 as the diverted panel 102. 102 is effectively removed.

更に、制御モジュール125は、1つ又はそれ以上の局所的変換器104へ制御信号を送ることが可能であり、該制御信号は局所的変換器104の出力電圧又は電流を調節するように指示する。幾つかの実施例の場合には、局所的変換器104のMPPT機能性は中央アレイ制御器110へ移すことが可能である。これらの実施例の場合には、制御モジュール125は、又、各パネル102を制御モジュール125によって決定されるようにそれ自身のMPPにおいて動作させるために各パネル102のMPPを較正し且つ変換比コマンドを該較正に基いて各局所的変換器104へ送ることが可能である。   In addition, the control module 125 can send a control signal to one or more local converters 104 that direct the output voltage or current of the local converter 104 to be adjusted. . In some embodiments, the MPPT functionality of the local converter 104 can be transferred to the central array controller 110. In these embodiments, the control module 125 also calibrates the MPP of each panel 102 and converts ratio command to operate each panel 102 in its own MPP as determined by the control module 125. Can be sent to each local transducer 104 based on the calibration.

制御モジュール125は、又、オペレータからの命令を受け取り且つそれに関して動作することが可能である。例えば、オペレータは、システム100がオングリッド又はオフグリッドへ移行すべきことを制御モジュール125へ指示することが可能であり、且つ制御モジュール125はシステム100をオングリッドとさせるか又はシステム100をオフグリッドとさせることによって応答することが可能である。   The control module 125 is also capable of receiving and operating on instructions from an operator. For example, an operator can instruct the control module 125 that the system 100 should go on-grid or off-grid, and the control module 125 causes the system 100 to be on-grid or to turn the system 100 off-grid. It is possible to respond by letting

従って、中央アレイ制御器110を実現することによって、光電システム100はパネル当たりを基礎としたより良い利用率を与える。又、このシステム100は異なる供給源の混合を可能とさせることによって増加された柔軟性を与える。中央アレイ制御器110は、又、全システム100に対してより良い保護及びデータ収集を与える。   Thus, by implementing the central array controller 110, the photovoltaic system 100 provides a better utilization on a per panel basis. The system 100 also provides increased flexibility by allowing mixing of different sources. The central array controller 110 also provides better protection and data collection for the entire system 100.

図2はこの開示の1実施例に基く局所的変換器204を例示している。局所的変換器204は図1Aの局所的変換器の内の一つ又は図1Bの局所的変換器104の内の一つを表すことが可能であるが、局所的変換器204はこの開示の範囲から逸脱すること無しに、任意の適宜構成されたエネルギ発生システムにおいて実現することが可能であることが理解される。更に、PVパネルとして呼称するエネルギ発生装置202へ結合して示されているが、局所的変換器204はPVパネルの単一のセルか又は光電アレイにおける複数個のパネルからなるサブセットか、又はウインドタービン、燃料電池等の別のエネルギ発生装置202へ結合させることが可能であることが理解される。   FIG. 2 illustrates a local transducer 204 according to one embodiment of this disclosure. The local converter 204 may represent one of the local converters of FIG. 1A or one of the local converters 104 of FIG. 1B, but the local converter 204 is It will be understood that it can be implemented in any suitably configured energy generation system without departing from the scope. Further, although shown coupled to an energy generator 202, referred to as a PV panel, the local converter 204 can be a single cell of the PV panel or a subset of multiple panels in a photovoltaic array, or a window. It will be appreciated that it can be coupled to another energy generator 202 such as a turbine, fuel cell or the like.

局所的変換器204は、パワーステージ206及び局所的制御器208を有しており、該局所的制御器は、更に、MPPTモジュール210及びオプションの通信インターフェース212を有している。パワーステージ206は、入力としてパネル電圧及びPVパネル202からの電流を受け取り且つ出力電圧及び電流を発生するために該入力の電圧・電流関係を再構成することが可能である。   The local converter 204 includes a power stage 206 and a local controller 208 that further includes an MPPT module 210 and an optional communication interface 212. The power stage 206 can receive as input the panel voltage and current from the PV panel 202 and reconfigure the input voltage-current relationship to generate the output voltage and current.

局所的制御器208の通信インターフェース212は、局所的変換器204と図1Bの中央アレイ制御器110のような中央アレイ制御器との間に通信チャンネルを与えることが可能である。然しながら、局所的変換器204が中央アレイ制御器と通信を行なうことのない実施例の場合には、通信インターフェース212は省略することが可能である。   The communication interface 212 of the local controller 208 can provide a communication channel between the local transducer 204 and a central array controller, such as the central array controller 110 of FIG. 1B. However, in embodiments where the local transducer 204 does not communicate with the central array controller, the communication interface 212 can be omitted.

MPPTモジュール212は、入力として、パネル202からパネル電圧及び電流を受け取ることが可能であり、且つ実現されるアルゴリズムによって必要とされる場合には、パワーステージ206から出力電圧及び電流を受け取ることが可能である。これらの入力に基いて、MPPTモジュール210はパワーステージ206を制御するための信号を供給することが可能である。この様に、局所的制御器208のMPPTモジュール210はPVパネル202に対してMPPTを与えることが可能である。   The MPPT module 212 can receive panel voltage and current from the panel 202 as input and can receive output voltage and current from the power stage 206 if required by the implemented algorithm. It is. Based on these inputs, the MPPT module 210 can provide signals for controlling the power stage 206. In this manner, the MPPT module 210 of the local controller 208 can provide MPPT to the PV panel 202.

MPPTを与えることによって、MPPTモジュール210は対応するパネル202を基本的に固定された動作点(即ち、パネル202の最大パワーポイントに対応する固定電圧Vpan及び電流Ipan)において機能することを維持する。従って、与えられた固定太陽放射照度に対して、定常状態において、局所的変換器204に対する入力パワーは、パネル202の相対的又は絶対的な最大パワーポイントに対応しているので、固定されている(即ち、Ppan=Vpan・Ipan更に、局所的変換器204は比較的高い効率を有しており、従って、出力パワーはほぼ入力パワーに等しい(即ち、Pout≒Ppan)。 By providing the MPPT, the MPPT module 210 maintains the corresponding panel 202 to function at a basically fixed operating point (ie, a fixed voltage V pan and current I pan corresponding to the maximum power point of the panel 202). . Thus, for a given fixed solar irradiance, in steady state, the input power to the local transducer 204 is fixed because it corresponds to the relative or absolute maximum power point of the panel 202 ( That is, P pan = V pan · I pan ) . Furthermore, the local converter 204 has a relatively high efficiency, so the output power is approximately equal to the input power (ie, P out ≈P pan ).

図3はこの開示の1実施例に基く局所的変換器204の詳細を例示している。この実施例の場合には、パワーステージ206は単一インダクタ・4スイッチ同期バックブーストスイッチングレギュレータ(single-inductor, four-switch synchronous buck-boost switching regulator)として実現されており、且つMPPTモジュール210は、パワーステージレギュレータ302と、MPPT制御ブロック304と、2個のアナログ・デジタル変換器(ADC)306及び308とを有している。   FIG. 3 illustrates details of the local transducer 204 according to one embodiment of this disclosure. In this embodiment, power stage 206 is implemented as a single-inductor, four-switch synchronous buck-boost switching regulator, and MPPT module 210 includes: It has a power stage regulator 302, an MPPT control block 304, and two analog-to-digital converters (ADC) 306 and 308.

ADC306は、アナログパネル電圧Vpan及びアナログパネル電流Ipanをスケーリングし且つ量子化して、夫々、デジタルパネル電圧及びデジタルパネル電流を発生することが可能である。パネル電圧及びパネル電流として例示されており且つ説明するが、ウインドタービン、燃料電池等の任意の適宜のエネルギ発生装置202に対して、Vpanは出力装置電圧のことを意味することが可能であり且つIpanは出力装置電流のことを意味することが可能であることが理解される。MPPT制御ブロック304及び通信インターフェース212へ結合されているADC306は、又、MPPT制御ブロック304及び通信インターフェース212の両方に対してデジタルパネル電圧及び電流信号を供給することが可能である。同様に、ADC308は該アナログ出力電圧及びアナログ出力電流をスケーリングし且つ量子化して、夫々、デジタル出力電圧及びデジタル出力電流を発生することが可能である。MPPT制御ブロック304及び通信インターフェース212へ結合されているADC308は、MPPT制御ブロック304及び通信インターフェース212の両方へデジタル出力電圧及び電流信号を供給することが可能である。通信インターフェース212は、ADC306によって発生されたデジタルパネル電圧及び電流信号と、ADC308によって発生されたデジタル出力電圧及び電流信号とを中央アレイ制御器へ供給することが可能である。 The ADC 306 can scale and quantize the analog panel voltage V pan and the analog panel current I pan to generate a digital panel voltage and a digital panel current, respectively. Although illustrated and described as panel voltage and panel current, V pan can mean output device voltage for any suitable energy generator 202 such as a wind turbine, fuel cell, etc. And it is understood that I pan can mean output device current. The ADC 306 coupled to the MPPT control block 304 and the communication interface 212 can also provide digital panel voltage and current signals to both the MPPT control block 304 and the communication interface 212. Similarly, the ADC 308 can scale and quantize the analog output voltage and analog output current to generate a digital output voltage and a digital output current, respectively. An ADC 308 coupled to the MPPT control block 304 and the communication interface 212 may provide digital output voltage and current signals to both the MPPT control block 304 and the communication interface 212. The communication interface 212 can supply the digital panel voltage and current signals generated by the ADC 306 and the digital output voltage and current signals generated by the ADC 308 to the central array controller.

パワーステージレギュレータ302へ結合されているMPPT制御ブロック304は、ADC306からのデジタルパネル電圧及び電流及びADC308からのデジタル出力電圧及び電流を受け取ることが可能である。これらのデジタル信号の内の少なくとも幾つかに基いて、MPPT制御ブロック304はパワーステージレギュレータ302に対する変換比コマンドを発生することが可能である。該変換比コマンドは、パワーステージ206を動作させる場合に使用するためのパワーステージレギュレータ302に対する変換比を有している。MPPT制御ブロック304がデジタル出力電圧及び電流に基くものではなくデジタルパネル電圧及び電流に基いて該変換比コマンドを発生することが可能である実施例の場合には、ADC308は、MPPT制御ブロック304ではなく通信インターフェース212のみへ該デジタル出力電圧及び電流を供給することが可能である。   An MPPT control block 304 coupled to the power stage regulator 302 can receive the digital panel voltage and current from the ADC 306 and the digital output voltage and current from the ADC 308. Based on at least some of these digital signals, the MPPT control block 304 can generate a conversion ratio command for the power stage regulator 302. The conversion ratio command has a conversion ratio for the power stage regulator 302 for use when operating the power stage 206. In an embodiment in which the MPPT control block 304 can generate the conversion ratio command based on digital panel voltage and current rather than based on digital output voltage and current, the ADC 308 is Instead, the digital output voltage and current can be supplied only to the communication interface 212.

幾つかの実施例の場合には、パワーステージレギュレータ302はバックブースト(buck-boost)モード制御論理及びデジタルパルス幅変調器を有している。このパワーステージレギュレータ302は、パワーステージ206に対するPWM信号の変換比を較正することが可能なMPPT制御ブロック304によって供給される変換比に基いてパルス幅変調(PWM)信号を発生することによって異なるモードでパワーステージ206を動作させることが可能である。   In some embodiments, the power stage regulator 302 includes buck-boost mode control logic and a digital pulse width modulator. The power stage regulator 302 differs in mode by generating a pulse width modulation (PWM) signal based on the conversion ratio provided by the MPPT control block 304 that can calibrate the conversion ratio of the PWM signal to the power stage 206. Thus, the power stage 206 can be operated.

パワーステージレギュレータ302はパワーステージ206へ結合されており、且つ該変換比に基いて決定されるデューティサイクル及びモードを使用してパワーステージ206を動作させることによってMPPT制御ブロック304からの変換比に基いてパワーステージ206を動作させることが可能である。パワーステージ206がバックブースト変換器として実現されている例示した実施例の場合には、パワーステージ206に対する可能なモードは、バックモード、ブーストモード、バックブーストモード、バイパスモード、及びシャットダウンモードを包含することが可能である。   The power stage regulator 302 is coupled to the power stage 206 and is based on the conversion ratio from the MPPT control block 304 by operating the power stage 206 using a duty cycle and mode determined based on the conversion ratio. The power stage 206 can be operated. In the illustrated embodiment where the power stage 206 is implemented as a buck-boost converter, possible modes for the power stage 206 include buck mode, boost mode, buck-boost mode, bypass mode, and shutdown mode. It is possible.

この実施例の場合には、パワーステージレギュレータ302は、変換比CRがバックブースト範囲内にある場合に、バックブーストモードで、CRがバックブースト範囲未満にある場合に、バックモードで、且つCRがバックブースト範囲より大きい場合に、ブーストモードで、パワーステージ206を動作させることが可能である。バックブースト範囲は、実質的に1に等しい値を包含している。例えば、特定の実施例の場合に、バックブースト範囲は0.95乃至1.05を有することが可能である。パワーステージ206がバックモードにある場合、CRが最大バック変換比CRbuck,max未満である場合には、パワーステージレギュレータ302はパワーステージ206を完全にバック形態で動作させることが可能である。同様に、パワーステージ206がブーストモードにある場合、CRが最大ブースト変換比CRboost,minより大きい場合には、パワーステージレギュレータ302はパワーステージ206を完全にブースト形態で動作させることが可能である。 In this embodiment, the power stage regulator 302 is in buck-boost mode when the conversion ratio CR is within the buck-boost range, in buck mode when CR is below the buck-boost range, and CR is When it is larger than the buck-boost range, the power stage 206 can be operated in the boost mode. The buck-boost range encompasses values that are substantially equal to one. For example, in the specific embodiment, the buck-boost range can have 0.95 to 1.05. When the power stage 206 is in the buck mode, the power stage regulator 302 can operate the power stage 206 in a completely back configuration if CR is less than the maximum buck conversion ratio CR book, max . Similarly, when the power stage 206 is in boost mode, if the CR is greater than the maximum boost conversion ratio CR boost, min , the power stage regulator 302 can operate the power stage 206 in a fully boosted form. .

最後に、パワーステージレギュレータ302は、該変換比がCRbuck,maxよりも大きく且つCRboost,min未満である場合に、パワーステージ206をバック形態及びブースト形態で交互に動作させることが可能である。この場合に、パワーステージレギュレータ302は時分割多重化を実施してバック形態とブースト形態との間で交互動作させることが可能である。従って、該変換比がCRbuck,maxに一層近い場合には、パワーステージレギュレータ302はパワーステージ206をブースト形態よりも一層頻繁にバック形態で動作させることが可能である。同様に、該変換比がCRboost,minに一層近い場合には、パワーステージレギュレータ302はパワーステージ206をバック形態よりも一層頻繁にブースト形態で動作させることが可能である。該変換比がCRbuck,maxとCRboost,minとの間の中間点近くにある場合には、パワーステージレギュレータ302はパワーステージ206をブースト形態とほぼ同じ頻度でバック形態において動作させることが可能である。例えば、パワーステージ206がバックブーストモードにある場合に、パワーステージレギュレータ302は、バック形態とブースト形態とにおいてパワーステージ206を均等に交互に動作させることが可能である。 Finally, the power stage regulator 302 can alternately operate the power stage 206 in the buck mode and the boost mode when the conversion ratio is greater than CR book, max and less than CR boost, min. . In this case, the power stage regulator 302 can perform time division multiplexing to alternately operate between the buck mode and the boost mode. Accordingly, when the conversion ratio is closer to CR book, max , the power stage regulator 302 can operate the power stage 206 in the buck mode more frequently than in the boost mode. Similarly, when the conversion ratio is closer to CR boost, min , the power stage regulator 302 can operate the power stage 206 in the boost form more frequently than the buck form. When the conversion ratio is near the midpoint between CR book, max and CR boost, min , the power stage regulator 302 can cause the power stage 206 to operate in the buck mode with approximately the same frequency as the boost mode. It is. For example, when the power stage 206 is in the buck-boost mode, the power stage regulator 302 can operate the power stage 206 alternately alternately in the buck mode and the boost mode.

例示した実施例の場合には、パワーステージ206は4個のスイッチ310a−dと、インダクターLと、コンデンサCとを有している。幾つかの実施例の場合には、スイッチ310はNチャンネルパワーMOSFETを有する場合がある。特定の実施例の場合には、これらのトランジスタはガリウム窒化物・オン・シリコン装置を有することが可能である。然しながら、スイッチ310はこの開示の範囲から逸脱すること無しにその他の態様で適宜に実現することが可能であることが理解される。更に、パワーステージ206はスイッチ310(例えば、該トランジスタのゲート)を駆動するために1個又はそれ以上のドライバ(図3においては不図示)を有することが可能である。例えば、特定の実施例の場合には、第1ドライバをトランジスタ310a及び310bのゲートを駆動するためにパワーステージレギュレータ302とトランジスタ310a及び301bとの間に結合させることが可能であり、一方第2ドライバをトランジスタ310c及び310dのゲートを駆動するためにパワーステージレギュレータ302とトランジスタ310c及び310dとの間に結合させることが可能である。この実施例の場合には、パワーステージレギュレータ302によって発生されるPWM信号が該ドライバへ供給され、該ドライバはこれらのPWM信号に基いてそれらの夫々のトランジスタ310のゲートを駆動する。   In the illustrated embodiment, the power stage 206 includes four switches 310a-d, an inductor L, and a capacitor C. In some embodiments, switch 310 may comprise an N-channel power MOSFET. In certain embodiments, these transistors can have gallium nitride-on-silicon devices. However, it is understood that the switch 310 can be implemented in other ways as appropriate without departing from the scope of this disclosure. In addition, the power stage 206 can have one or more drivers (not shown in FIG. 3) to drive the switch 310 (eg, the gate of the transistor). For example, in certain embodiments, a first driver can be coupled between power stage regulator 302 and transistors 310a and 301b to drive the gates of transistors 310a and 310b, while the second A driver can be coupled between the power stage regulator 302 and the transistors 310c and 310d to drive the gates of the transistors 310c and 310d. In this embodiment, the PWM signal generated by the power stage regulator 302 is supplied to the driver, which drives the gates of their respective transistors 310 based on these PWM signals.

例示した実施例の場合には、パワーステージ206を動作させる場合に、パワーステージレギュレータ302はパワーステージ206のスイッチ310を制御するためにデジタルパルスを発生することが可能である。以下に説明する実施例の場合には。スイッチ310はトランジスタを有している。バック形態の場合には、パワーステージレギュレータ302はトランジスタ310cをターンオフし且つトランジスタ310dをターンオンさせる。該パルスは、次いで、パワーステージ206がバックレギュレータとして動作するようにトランジスタ310a及びトランジスタ310bを交互にターンオン及びターンオフさせる。この実施例に対するトランジスタ310aのデューティサイクルは、MPPT制御ブロック304によって発生される変換比コマンド内に包含されているデューティサイクルDに等しい。ブーストモードの場合には、パワーステージレギュレータ302はトランジスタ310aをターンオンし且つトランジスタ301bをターンオフする。該パルスは、次いで、パワーステージ206がブーストレギュレータとして動作するようにトランジスタ310c及びトランジスタ310dを交互にターンオン及びオフさせる。この実施例に対するトランジスタ310cのデューティサイクルは1−Dに等しい。   In the illustrated embodiment, when operating the power stage 206, the power stage regulator 302 can generate digital pulses to control the switch 310 of the power stage 206. In the case of the embodiment described below. The switch 310 includes a transistor. In the buck configuration, power stage regulator 302 turns off transistor 310c and turns on transistor 310d. The pulses then alternately turn on and off transistors 310a and 310b so that power stage 206 operates as a buck regulator. The duty cycle of transistor 310a for this embodiment is equal to duty cycle D included in the conversion ratio command generated by MPPT control block 304. In the boost mode, the power stage regulator 302 turns on the transistor 310a and turns off the transistor 301b. The pulse then turns transistors 310c and 310d alternately on and off so that power stage 206 operates as a boost regulator. The duty cycle of transistor 310c for this embodiment is equal to 1-D.

バックブーストモードの場合には、パワーステージレギュレータ302は、上述した如く、バック形態とブースト形態との間で時分割多重化を実施する。パワーステージレギュレータ302は、トランジスタ310a及び310bのバックスイッチ対及びトランジスタ301c及び301dのブーストスイッチ対に対する制御信号を発生する。トランジスタ310aに対するデューティサイクルはCRbuck,maxに対応するデューティサイクルに固定され、且つトランジスタ310cに対するデューティサイクルはCRboost,minに対応するデューティサイクルに固定される。特定した時間期間にわたってのバック形態及びブースト形態動作の間の比はDに対して直線的に比例している。 In the buck-boost mode, the power stage regulator 302 performs time division multiplexing between the buck mode and the boost mode as described above. The power stage regulator 302 generates control signals for the buck switch pair of transistors 310a and 310b and the boost switch pair of transistors 301c and 301d. The duty cycle for transistor 310a is fixed at a duty cycle corresponding to CR book, max , and the duty cycle for transistor 310c is fixed at a duty cycle corresponding to CR boost, min . The ratio between buck mode and boost mode operation over a specified time period is linearly proportional to D.

パワーステージ206は、出力電圧がパネル電圧に近い場合に、バックブーストモードで動作される。この状態において、例示した実施例の場合には、インダクタ電流リップル及び電圧スイッチに起因するストレスは、SPEIC及び従来のバックブースト変換器のものよりも一層低い。又、例示したパワーステージ206は、従来のバックブースト変換器と比較して、一層高い効率を達成する。   The power stage 206 is operated in the buck-boost mode when the output voltage is close to the panel voltage. In this state, in the illustrated embodiment, the stress due to the inductor current ripple and voltage switch is much lower than that of the SPEIC and conventional buck-boost converter. The illustrated power stage 206 also achieves higher efficiency compared to a conventional buck-boost converter.

幾つかの実施例の場合には、図4Aに関連して以下により詳細に説明するように、MPPT制御ブロック304は4つのモード、即ち、ドーマント(dormant)、トラッキング(tracking)、ホールディング(holding)、及びバイパス(bypass)の内の一つにおいて動作することが可能である。パネル電圧が予め決定した一次スレッシュホールド電圧未満である場合には、MPPT制御ブロック304はドーマントモードで動作することが可能である。ドーマントモードにある間は、MPPT制御ブロック304はトランジスタ310a〜dをターンオフさせる。例えば、幾つかの実施例の場合には、MPPT制御ブロック304は、MPPT制御ブロック304がドーマントモードにある場合にはトランジスタ310a〜dをターンオフさせるべくパワーステージレギュレータ302を促す変換比コマンドを発生することが可能である。従って、パワーステージ206はシャットダウンモードとされ且つパネル202は迂回され、パネル202をそれが実現されている光電システムから事実上取り除くこととなる。   In some embodiments, as will be described in more detail below with respect to FIG. 4A, the MPPT control block 304 has four modes: dormant, tracking, and holding. And in one of the bypasses. If the panel voltage is less than a predetermined primary threshold voltage, the MPPT control block 304 can operate in dormant mode. While in the dormant mode, the MPPT control block 304 turns off the transistors 310a-d. For example, in some embodiments, the MPPT control block 304 generates a conversion ratio command that prompts the power stage regulator 302 to turn off the transistors 310a-d when the MPPT control block 304 is in the dormant mode. It is possible. Accordingly, the power stage 206 is put into a shutdown mode and the panel 202 is bypassed, effectively removing the panel 202 from the photovoltaic system in which it is implemented.

パネル電圧が該一次スレッシュホールド電圧を超えて上昇すると、MPPT制御ブロック304はトラッキングモードで動作することが可能である。このモードにおいて、MPPT制御ブロック304は、パワーステージレギュレータ302に対する最適な変換比を決定するためにパネル202に対する最大パワーポイントトラッキングを実施することが可能である。又、このモードにおいては、パワーステージレギュレータ302はパワーステージ206を、現在発生されている変換比コマンドに依存して、バックモード、ブーストモード、又はバックブーストモードとさせる。   When the panel voltage rises above the primary threshold voltage, the MPPT control block 304 can operate in tracking mode. In this mode, the MPPT control block 304 can perform maximum power point tracking for the panel 202 to determine the optimal conversion ratio for the power stage regulator 302. In this mode, the power stage regulator 302 causes the power stage 206 to enter the buck mode, the boost mode, or the buck boost mode depending on the currently generated conversion ratio command.

更に、幾つかの実施例の場合には、MPPT制御ブロック304は、又、シャットダウンレジスタを有することが可能であり、該シャットダウンレジスタは、MPPT制御ブロック304がパワーステージ206をシャットダウンモードに維持することを強制させるために、システムのオペレータか又は中央アレイ制御器において実現される制御プログラム等の任意の適宜の制御プログラムによって修正させることが可能である。この実施例の場合には、MPPT制御ブロック304は、(i)パネル電圧が一次スレッシュホールド電圧を超え、且つ(ii)シャットダウンレジスタがMPPT制御ブロック304がパワーステージ206をシャットダウンモードから外すことが可能であることを表す、これらの両方の条件が満足されるまで、トラッキングモードにおいて動作を開始することはない。   Further, in some embodiments, the MPPT control block 304 can also have a shutdown register that allows the MPPT control block 304 to maintain the power stage 206 in shutdown mode. Can be modified by the system operator or any suitable control program such as a control program implemented in the central array controller. In this embodiment, the MPPT control block 304 allows (i) the panel voltage to exceed the primary threshold voltage, and (ii) the shutdown register allows the MPPT control block 304 to take the power stage 206 out of shutdown mode. The operation in tracking mode will not begin until both of these conditions are satisfied.

MPPT制御ブロック304が最適な変換比を見つけ出した場合には、MPPT制御ブロック304は予め定めた時間期間の間ホールディングモードで動作することが可能である。このモードにおいて、MPPT制御ブロック304は、パワーステージレギュレータ302に対して、継続してトラッキングモードにおいて最適な変換比であると決定された同じ変換比を供給することが可能である。又、このモードにおいて、トラッキングモードの場合のように、パワーステージ206は、変換比コマンド内に与えられている最適な変換比に依存して、バックモード、ブーストモード、又はバックブーストモードとされる。該予め定めた時間期間が経過した後に、MPPT制御ブロック304は、最適な変換比が変化していないことを確認するため、又はパネル202に対する条件が変化した場合には新たな最適な変換比を見つけ出すために、トラッキングモードへ復帰することが可能である。   If the MPPT control block 304 finds the optimal conversion ratio, the MPPT control block 304 can operate in the holding mode for a predetermined time period. In this mode, the MPPT control block 304 can continue to supply the same conversion ratio determined to be the optimal conversion ratio in the tracking mode to the power stage regulator 302. In this mode, as in the tracking mode, the power stage 206 is set to the buck mode, the boost mode, or the buck boost mode depending on the optimum conversion ratio given in the conversion ratio command. . After the predetermined time period has elapsed, the MPPT control block 304 confirms that the optimum conversion ratio has not changed, or if the condition for the panel 202 changes, sets a new optimum conversion ratio. To find out, it is possible to return to tracking mode.

図5〜8に関連して以下に一層詳細に説明するように、光電アレイ内のパネル202等の各パネルが一様な照明の下にあり且つパネル202間にミスマッチが存在しない場合には、中央アレイ制御器は、MPPT制御ブロック304、従ってパワーステージ206をバイパスモードとさせることが可能である。バイパスモードにおいては、幾つかの実施例の場合に、トランジスタ310a及び310dがターンオンされ且つトランジスタ310b及び310cがターンオフされ、従ってパネル電圧は出力電圧と等しくなる。その他の実施例の場合には、オプションのスイッチ312がパワーステージ206内に包含させることが可能であり、それは入力ポートを出力ポートへ結合させて出力電圧をパネル電圧と等しくさせることが可能である。この様に、MPPTが局所的に必要とされない場合には、局所的変換器204はシステムから基本的に取り除くことが可能であり、それにより局所的変換器204と関連する損失を減少させ且つその寿命を増加させることによって効率を最大化させる。   As described in more detail below in connection with FIGS. 5-8, if each panel, such as panel 202 in the photoelectric array, is under uniform illumination and there is no mismatch between panels 202, The central array controller can cause the MPPT control block 304 and thus the power stage 206 to be in bypass mode. In the bypass mode, in some embodiments, transistors 310a and 310d are turned on and transistors 310b and 310c are turned off so that the panel voltage is equal to the output voltage. In other embodiments, an optional switch 312 can be included in the power stage 206, which can couple the input port to the output port to make the output voltage equal to the panel voltage. . Thus, if MPPT is not required locally, the local converter 204 can be essentially removed from the system, thereby reducing the losses associated with the local converter 204 and Maximize efficiency by increasing lifetime.

従って、上述した如く、MPPT制御ブロック304は、ドーマントモードで動作し且つパワーステージ206をシャットダウンモードとさせることが可能である、そのことはパネル202を迂回させる。MPPT制御ブロック304は、又、トラッキングモード又はホールディングモードで動作することが可能である。これらのモードのいずれにおいても、MPPT制御ブロック304はパワーステージ206をバックモード、ブーストモード及びバックブーストモードの内の一つのモードとさせることが可能である。最後に、MPPT制御ブロック304は、バイパスモードで動作し且つパワーステージ206をバイパスモードとさせることが可能であり、そのことはパネル202をアレイ内の他のパネル202へ直接結合させることを可能とさせる一方、局所的変換器204をバイパスさせる。   Thus, as described above, the MPPT control block 304 can operate in a dormant mode and cause the power stage 206 to enter a shutdown mode, which bypasses the panel 202. The MPPT control block 304 can also operate in a tracking mode or a holding mode. In any of these modes, the MPPT control block 304 can cause the power stage 206 to be in one of a buck mode, a boost mode, and a buck-boost mode. Finally, the MPPT control block 304 can operate in bypass mode and cause the power stage 206 to be in bypass mode, which allows the panel 202 to be directly coupled to other panels 202 in the array. While local transducer 204 is bypassed.

局所的変換器204をこの様な態様で動作させることによって、パネル202を含む複数のパネルからなるストリング(列)に対するストリング電流は個々のパネル電流とは独立的である。その代わりに、ストリング電流はストリング電圧及び全ストリングパワーによって設定される。更に、陰が無いパネル202は、ストリング内のその他のパネルの陰条件とは無関係に、ピークパワー点において継続して動作することが可能である。   By operating the local converter 204 in this manner, the string current for a string of columns including the panel 202 is independent of the individual panel current. Instead, the string current is set by the string voltage and the total string power. In addition, the shadowless panel 202 can continue to operate at the peak power point regardless of the shadow conditions of the other panels in the string.

代替的実施例の場合には、MPPT制御ブロック304が最適な変換比を見つけた場合に、MPPT制御ブロック304は、最適な変換比がパワーステージ206に対するバックブーストモードに対応している場合には、ホールディングモードの代わりにバイパスモードで動作することが可能である。バックブーストモードにおいては、出力電圧はパネル電圧に近い。従って、パネル202は、局所的変換器204をバイパスすることによってその最大パワーポイントの近くで動作させることが可能であり、そのことは効率を増加させる。前に説明した実施例の場合における如く、MPPT制御ブロック304は、最適な変換比がバックブーストモード範囲内に留まっていることを検証するために、このバイパスモードから周期的にトラッキングモードへ復帰することが可能である。   In an alternative embodiment, if MPPT control block 304 finds the optimal conversion ratio, MPPT control block 304 determines that the optimal conversion ratio corresponds to the buck-boost mode for power stage 206. It is possible to operate in bypass mode instead of holding mode. In the buck-boost mode, the output voltage is close to the panel voltage. Thus, the panel 202 can be operated near its maximum power point by bypassing the local transducer 204, which increases efficiency. As in the previously described embodiment, the MPPT control block 304 periodically returns from this bypass mode to the tracking mode to verify that the optimal conversion ratio remains within the buck-boost mode range. It is possible.

幾つかの実施例の場合に、MPPT制御ブロック304は、パワーステージ206のトランジスタ、インダクタ、及びコンデンサ上のストレスを回避するために、通常の段階的変化ではなく、パワーステージレギュレータ302に対する変換比を漸進的に調節することが可能である。幾つかの実施例の場合に、MPPT制御ブロック304は、変換比の代わりにパネル電圧又はコンダクタンスを調節するために異なるMPPT技術を実現することが可能である。更に、MPPT制御ブロック304は、動的入力電圧規制のために変換比の代わりに基準電圧を調節することが可能である。   In some embodiments, the MPPT control block 304 uses a conversion ratio for the power stage regulator 302 rather than the normal step change to avoid stress on the transistors, inductors and capacitors of the power stage 206. It is possible to adjust gradually. In some embodiments, the MPPT control block 304 can implement different MPPT techniques to adjust panel voltage or conductance instead of conversion ratio. Furthermore, the MPPT control block 304 can adjust the reference voltage instead of the conversion ratio for dynamic input voltage regulation.

更に、MPPT制御ブロック304は、シャットダウンモードとパワーステージ206用のその他のモードとの間で比較的高速で且つ滑らかな遷移を可能とさせることが可能である。MPPT制御ブロック304は非揮発性メモリを有することが可能であり、それは変換比等の以前の最大パワーポイント状態を格納することが可能である。この実施例の場合には、MPPT制御ブロック304がドーマントモードへ遷移している場合には、最大パワーポイント状態がこの非揮発性メモリ内に格納される。MPPT制御ブロック304がその後にトラッキングモードへ帰還すると、格納されている最大パワーポイント状態を初期的最大パワーポイント状態として使用することが可能である。この様に、シャットダウンモードとその他のモードとの間の遷移はパワーステージ206に対して著しく減少させることが可能である。   In addition, the MPPT control block 304 can allow a relatively fast and smooth transition between the shutdown mode and other modes for the power stage 206. The MPPT control block 304 can have non-volatile memory, which can store a previous maximum power point state, such as a conversion ratio. In this embodiment, when the MPPT control block 304 is transitioning to dormant mode, the maximum power point state is stored in this non-volatile memory. If the MPPT control block 304 subsequently returns to tracking mode, the stored maximum power point state can be used as the initial maximum power point state. In this way, the transition between the shutdown mode and other modes can be significantly reduced for the power stage 206.

幾つかの実施例の場合に、MPPT制御ブロック304は、又、局所的変換器204に対して過剰パワー及び/又は過剰電圧保護を与えることが可能である。MPPT制御ブロック304は最大のパワーを抽出することを試みる。何故ならば、信号Vpan及びIpanがADC306を介してMPPT制御ブロック304へフィードフォアワードされるからである。局所的変換器204に対する出力電圧は、パワーステージ206出力において開回路が存在する場合には、最大に到達する。従って、過剰パワー保護の場合に、局所的変換器204の出力電流は、MPPT制御ブロック304をターンオン及びオフするための信号として使用することが可能である。この実施例の場合に、出力電流が低く降下しすぎると、パネル電圧が出力電圧とほぼ等しいように、変換比をMPPT制御ブロック304によって設定させることが可能である。 In some embodiments, the MPPT control block 304 can also provide overpower and / or overvoltage protection for the local converter 204. The MPPT control block 304 attempts to extract the maximum power. This is because the signals V pan and I pan are feedforward to the MPPT control block 304 via the ADC 306. The output voltage for local converter 204 reaches a maximum when there is an open circuit at the output of power stage 206. Thus, in the case of excess power protection, the output current of the local converter 204 can be used as a signal for turning the MPPT control block 304 on and off. In this embodiment, if the output current drops too low, the conversion ratio can be set by the MPPT control block 304 so that the panel voltage is approximately equal to the output voltage.

過剰電圧保護の場合に、MPPT制御ブロック304は、MPPT制御ブロック304が超えることの無い変換比コマンドに対する最大変換比を有している場合がある。従って、変換比が最大変換比を超えて継続して一層高いものであるような場合には、MPPT制御ブロック304は変換比をその最大値に制限する。このことは、出力電圧が対応する最大値を超えて増加することがないことを確保する。最大変換比の値は固定したもの又は適応的なものとすることが可能である。例えば、適応的変換比制限は、パネル電圧を検知し、且つ、パワーステージ206の変換比に従って変換比の次にプログラムされている値に対応する出力電圧の推定を計算することによって達成することが可能である。   In the case of overvoltage protection, the MPPT control block 304 may have a maximum conversion ratio for conversion ratio commands that the MPPT control block 304 does not exceed. Thus, if the conversion ratio continues to be higher than the maximum conversion ratio, the MPPT control block 304 limits the conversion ratio to its maximum value. This ensures that the output voltage does not increase beyond the corresponding maximum value. The maximum conversion ratio value can be fixed or adaptive. For example, adaptive conversion ratio limiting can be achieved by sensing the panel voltage and calculating an estimate of the output voltage corresponding to the next programmed value of the conversion ratio according to the conversion ratio of power stage 206. Is possible.

更に、例示した実施例の場合に、パワーステージ206は、オプションの単一方向スイッチ314を有している。このオプションのスイッチ314は、パワーステージ206がシャットダウンモードにある場合にパネル202を迂回させることを可能とさせるために設けることが可能であり、それによりパネル202をアレイから取り除き一方その他のパネル202は継続して動作することを可能とさせる。特定の実施例の場合に、この単一方向スイッチ314はダイオードを有することが可能である。然しながら、単一方向スイッチ314はこの開示の範囲を逸脱すること無しに任意のその他の適宜のタイプの単一方向スイッチを有することが可能である。   Further, in the illustrated embodiment, the power stage 206 has an optional unidirectional switch 314. This optional switch 314 can be provided to allow the panel 202 to be bypassed when the power stage 206 is in the shutdown mode, thereby removing the panel 202 from the array while the other panels 202 are It is possible to continue to operate. In certain embodiments, the unidirectional switch 314 can include a diode. However, the unidirectional switch 314 can have any other suitable type of unidirectional switch without departing from the scope of this disclosure.

図4Aは、この開示の1実施例に基いて局所的変換器204においてMPPTを実現するための方法400を例示している。この方法400の実施例は単に例示的なものであるに過ぎない。方法400のその他の実施例をこの開示の範囲を逸脱すること無しに実現することが可能である。   FIG. 4A illustrates a method 400 for implementing MPPT in the local converter 204 according to one embodiment of this disclosure. This embodiment of method 400 is merely exemplary. Other embodiments of the method 400 may be implemented without departing from the scope of this disclosure.

方法400は、ドーマントモードで動作しているMPPT制御ブロック304で開始する(ステップ401)。例えば、MPPT制御ブロック304は、変換比コマンドを発生してパワーステージレギュレータ302がパワーステージ206のトランジスタ310a〜dをターンオフさせることを促し、それによりパワーステージ206をシャットダウンモードとさせ且つパネル202を迂回することが可能である。   The method 400 begins with the MPPT control block 304 operating in dormant mode (step 401). For example, the MPPT control block 304 generates a conversion ratio command to prompt the power stage regulator 302 to turn off the transistors 310a-d of the power stage 206, thereby putting the power stage 206 into shutdown mode and bypassing the panel 202. Is possible.

ドーマントモードにある間に、MPPT制御ブロック304はパネル電圧Vpanをモニターし且つパネル電圧を一次スレッシュホールド電圧Vthと比較する(ステップ402)。例えば、ADC306はパネル電圧をアナログ信号からデジタル信号を変換し且つそのデジタルパネル電圧をMPPT制御ブロック304へ供給することが可能であり、MPPT制御ブロック304は該デジタルパネル電圧と比較するための該一次スレッシュホールド電圧を格納している。 While in the dormant mode, the MPPT control block 304 monitors the panel voltage V pan and compares the panel voltage to the primary threshold voltage V th (step 402). For example, the ADC 306 can convert a panel voltage from an analog signal to a digital signal and provide the digital panel voltage to the MPPT control block 304, which can be used to compare the primary voltage to the digital panel voltage. Stores the threshold voltage.

パネル電圧が一次スレッシュホールド電圧より低いままである限り(ステップ402)、MPPT制御ブロック304は継続してドーマントモードで動作する。更に、上述した如く、MPPT制御ブロック304は、シャットダウンレジスタがパワーステージ206がシャットダウンモードに留まるべきであることを表す場合には、ドーマントモードに留まることが可能である。然しながら、パネル電圧が一次スレッシュホールド電圧を超えると(ステップ402)、MPPT制御ブロック304は、初期的変換比を包含しているパワーステージ206を動作させるための変換比コマンドを発生する(ステップ403)。例えば、1実施例の場合に、MPPT制御ブロック304は変換比1で開始することが可能である。代替的に、MPPT制御ブロック304は、以前のトラッキングモード期間中に決定された最適な変換比を格納することが可能である。この実施例の場合には、MPPT制御ブロック304は、変換比を以前に決定した最適な変換比と同じであるように初期化させることが可能である。又、MPPT制御ブロック304によって発生される変換比コマンドはパワーステージレギュレータ302へ供給され、それは該初期的変換比を使用してパワーステージ206を動作させる。   As long as the panel voltage remains below the primary threshold voltage (step 402), the MPPT control block 304 continues to operate in dormant mode. Further, as described above, the MPPT control block 304 can remain in the dormant mode if the shutdown register indicates that the power stage 206 should remain in the shutdown mode. However, when the panel voltage exceeds the primary threshold voltage (step 402), the MPPT control block 304 generates a conversion ratio command to operate the power stage 206 that includes the initial conversion ratio (step 403). . For example, in one embodiment, the MPPT control block 304 can start with a conversion ratio of 1. Alternatively, the MPPT control block 304 can store the optimal conversion ratio determined during the previous tracking mode. In this embodiment, the MPPT control block 304 can initialize the conversion ratio to be the same as the optimal conversion ratio previously determined. The conversion ratio command generated by the MPPT control block 304 is also provided to the power stage regulator 302, which operates the power stage 206 using the initial conversion ratio.

この点において、MPPT制御ブロック304はパネル電流Ipan及び出力電流Ioutをモニターし、且つ該パネル電流及び出力電流をスレッシュホールドIthと比較する(ステップ404)。例えば、ADC306は該パネル電流をアナログ信号からデジタル信号へ変換し且つ該デジタルパネル電流をMPPT制御ブロック304へ供給することが可能であり、且つADC308は該出力電流をアナログ信号からデジタル信号へ変換し且つ該デジタル出力電流をMPPT制御ブロック304へ供給することが可能であり、MPPT制御ブロック304は該デジタルパネル電流及びデジタル出力電流と比較するためのスレッシュホールド電流を格納している。これらの電流Ipan及びIoutの内の少なくとも一つが該スレッシュホールド電流より下側に留まる限り(ステップ404)、MPPT制御ブロック304は継続して電流レベルをモニターする。然しながら、これらの電流の両方が該スレッシュホールド電流を超えると(ステップ404)、MPPT制御ブロック304はトラッキングモードで動作を開始し、そのことは、初期的にトラッキング変数Tを1に設定し且つカウントを初期化することを包含している(ステップ406)。 At this point, the MPPT control block 304 monitors the panel current I pan and output current I out and compares the panel current and output current to the threshold I th (step 404). For example, ADC 306 can convert the panel current from an analog signal to a digital signal and supply the digital panel current to MPPT control block 304, and ADC 308 can convert the output current from an analog signal to a digital signal. The digital output current can be supplied to the MPPT control block 304. The MPPT control block 304 stores a threshold current for comparison with the digital panel current and the digital output current. As long as at least one of these currents I pan and I out remains below the threshold current (step 404), the MPPT control block 304 continues to monitor the current level. However, when both of these currents exceed the threshold current (step 404), the MPPT control block 304 starts operating in tracking mode, which initially sets the tracking variable T to 1 and counts. Is included (step 406).

図4Aの方法400には図示していないが、MPPT制御ブロック304は、トラッキングモードにある間に継続してパネル電圧をモニターし且つ該パネル電圧を一次スレッシュホールド電圧未満の二次スレッシュホールド電圧と比較することが可能であることが理解される。パネル電圧がこの二次スレッシュホールド電圧より下側へ降下すると、MPPT制御ブロック304はドーマントモードへ復帰することが可能である。一次スレッシュホールド電圧未満の二次スレッシュホールド電圧を使用することによって、MPPT制御ブロック304はノイズ免疫性が与えられ、それはMPPT制御ブロック304がドーマントモードとトラッキングモードとの間で頻繁にスイッチングすることを防止する。   Although not shown in the method 400 of FIG. 4A, the MPPT control block 304 continues to monitor the panel voltage while in the tracking mode, and the panel voltage is set to a secondary threshold voltage less than the primary threshold voltage. It is understood that comparisons are possible. When the panel voltage falls below this secondary threshold voltage, the MPPT control block 304 can return to dormant mode. By using a secondary threshold voltage that is less than the primary threshold voltage, the MPPT control block 304 is given noise immunity, which indicates that the MPPT control block 304 frequently switches between dormant and tracking modes. To prevent.

トラッキング変数の値を設定し且つカウントを初期化した後に、MPPT制御ブロック304はパネル202に対する初期パワーを計算する(ステップ408)。例えば、ADC306はデジタルパネル電流及びパネル電圧信号(Ipan及びVpan)をMPPT制御ブロック304へ供給することが可能であり、該MPPT制御ブロック304はこれらの信号を共に掛け合わせて該装置(即ち、パネル)パワー(Ipan・Vpan)に対する初期値を決定する。 After setting the value of the tracking variable and initializing the count, the MPPT control block 304 calculates the initial power for the panel 202 (step 408). For example, the ADC 306 can provide digital panel current and panel voltage signals (I pan and V pan ) to the MPPT control block 304, which multiplies these signals together to produce the device (ie, , Panel) determine an initial value for the power (I pan · V pan ).

初期パワーを計算した後に、MPPT制御ブロック304は変換比を第一方向に修正し且つ修正した変換比を有する変換比コマンドを発生する(ステップ410)。例えば、幾つかの実施例の場合に、MPPT制御ブロック304は変換比を増加させる場合がある。その他の実施例の場合に、MPPT制御ブロック304は変換比を減少させる場合がある。安定化するためのシステム時間を与えた後に、MPPT制御ブロック304はパネル222に対する現在のパワーを計算する(ステップ412)。例えば、ADC306はデジタルパネル電流及びパネル電圧信号をMPPT制御ブロック304へ供給することが可能であり、MPPT制御ブロック304はこれらの信号を共に掛け合わせてパネルパワーに対する現在の値を決定する。   After calculating the initial power, the MPPT control block 304 corrects the conversion ratio in the first direction and generates a conversion ratio command having the corrected conversion ratio (step 410). For example, in some embodiments, the MPPT control block 304 may increase the conversion ratio. In other embodiments, the MPPT control block 304 may decrease the conversion ratio. After providing system time to stabilize, MPPT control block 304 calculates the current power for panel 222 (step 412). For example, the ADC 306 can provide digital panel current and panel voltage signals to the MPPT control block 304, which multiplies these signals together to determine a current value for panel power.

次いで、MPPT制御ブロック304は現在の計算されたパワーを初期的には初期パワーである以前に計算したパワーと比較する(ステップ414)。現在のパワーが以前のパワーよりも大きい場合には(ステップ414)、MPPT制御ブロック304は変換比を以前の修正と同じ方向に修正し且つアップデートした変換比コマンドを発生する(ステップ416)。幾つかの実施例の場合に、変換比は同じ寸法の増分で一層高く又は一層低く修正させることが可能である。その他の実施例の場合には、変換比はシステム応答を最適化させるために線形的な又は非線形的な増分で一層高く又は一層低く修正させることが可能である。例えば、変換比が最適値からかなり離れている場合には、初期的には一層大きな増分を使用し次いで最適値に近づくに従い一層小さな増分を使用することが幾つかのシステムの場合に望ましい場合がある。   The MPPT control block 304 then compares the current calculated power with the previously calculated power, which is initially the initial power (step 414). If the current power is greater than the previous power (step 414), the MPPT control block 304 modifies the conversion ratio in the same direction as the previous modification and generates an updated conversion ratio command (step 416). In some embodiments, the conversion ratio can be corrected higher or lower in the same dimensional increment. In other embodiments, the conversion ratio can be corrected higher or lower in linear or non-linear increments to optimize the system response. For example, if the conversion ratio is far from the optimal value, it may be desirable for some systems to use a larger increment initially and then use a smaller increment as it approaches the optimal value. is there.

MPPT制御ブロック304は、又、トラッキング変数Tが1に等しいか否か、即ち、変換比が以前の計算の前の計算に対して修正された場合の以前の計算に対するものと同じ方向に修正されたことを表すものであるか否か、を決定する(ステップ418)。従って、T=1である場合には、パネルパワーは同一の方向において変換比の以前の修正で増加している。この場合には、安定化するためにシステム時間を与えた後に、MPPT制御ブロック304は、再度、パネル202に対する現在のパワーを計算し(ステップ412)且つそれを以前のパワーと比較する(ステップ414)。然しながら、Tが1に等しくないこと、即ち、変換比が以前の計算の前の計算に対して修正された場合とは以前の計算に対して反対の方向に修正されたこと(ステップ418)を示していること、をMPPT制御ブロック304が判別する場合には、MPPT制御ブロック304はTを1に設定し且つカウントをインクリメントさせる(ステップ420)。   The MPPT control block 304 is also modified in the same direction as for the previous calculation if the tracking variable T is equal to 1, that is, if the conversion ratio is modified relative to the previous calculation of the previous calculation. (Step 418). Thus, when T = 1, the panel power has increased in the same direction with the previous modification of the conversion ratio. In this case, after providing system time to stabilize, MPPT control block 304 again calculates the current power for panel 202 (step 412) and compares it to the previous power (step 414). ). However, T is not equal to 1, that is, the conversion ratio has been modified in the opposite direction to the previous calculation (step 418) as if it had been modified for the previous calculation. If the MPPT control block 304 determines that it is indicating, the MPPT control block 304 sets T to 1 and increments the count (step 420).

次いで、MPPT制御ブロック304はカウントがカウントスレッシュホールドCthを超えたか否かを判別する(ステップ422)。カウントスレッシュホールドが該カウントの現在値によって越えられていない場合には(ステップ412)、安定化するためにシステム時間を与えた後に、MPPT制御ブロック304は、再度、パネル202に対する現在のパワーを計算し(ステップ412)且つそれを以前のパワーと比較して(ステップ414)パネルパワーが増加しているか又は減少しているかを判別する。 Next, the MPPT control block 304 determines whether or not the count exceeds the count threshold C th (step 422). If the count threshold has not been exceeded by the current value of the count (step 412), after providing system time to stabilize, the MPPT control block 304 again calculates the current power for the panel 202. (Step 412) and compare it with the previous power (step 414) to determine whether the panel power is increasing or decreasing.

現在のパワーが以前のパワーよりも一層大きいものではないことをMPPT制御ブロック304が判別すると(ステップ414)、MPPT制御ブロック304は以前の修正とは反対の方向に変換比を修正し且つアップデートした変換比コマンドを発生する(ステップ424)。MPPT制御ブロック304は、又、トラッキング変数Tが2に等しいか否か、即ち、変換比が以前の計算の前の計算に対して修正された場合とは以前の計算に対して反対の方向に修正されたことを示しているか否か、を判別する(ステップ426)。この場合には、安定化するためのシステム時間を与えた後に、MPPT制御ブロック304は、再度、パネル202に対する現在のパワーを計算し(ステップ412)且つそれを以前のパワーと比較する(ステップ414)。   When MPPT control block 304 determines that the current power is not greater than the previous power (step 414), MPPT control block 304 has modified and updated the conversion ratio in the opposite direction to the previous modification. A conversion ratio command is generated (step 424). The MPPT control block 304 also determines whether the tracking variable T is equal to 2, that is, in the opposite direction to the previous calculation if the conversion ratio was modified for the previous calculation. It is determined whether or not it has been corrected (step 426). In this case, after providing system time to stabilize, MPPT control block 304 again calculates the current power for panel 202 (step 412) and compares it with the previous power (step 414). ).

然しながら、Tが2に等しくないこと、即ち、変換比が以前の計算の前の計算に対して修正された場合に以前の計算に対するのと同じ方向に修正されたことを示していること、をMPPT制御ブロック304が判別する場合には、MPPT制御ブロック304はTを2に設定し且つカウントをインクリメントさせる(ステップ428)。次いで、MPPT制御ブロック304は、上述した如く、カウントがカウントスレッシュホールドCthを超えたか否かを決定する(ステップ422)。 However, T is not equal to 2, indicating that the conversion ratio has been modified in the same direction as for the previous calculation when modified for the previous calculation of the previous calculation, If the MPPT control block 304 determines, the MPPT control block 304 sets T to 2 and increments the count (step 428). Next, the MPPT control block 304 determines whether or not the count exceeds the count threshold C th as described above (step 422).

カウントがカウントスレッシュホールドを超えている場合(ステップ422)、即ち、変換比がカウントスレッシュホールドよりも大きな回数にわたり第1方向及び第2方向に交互に修正されたことを示している場合には、MPPT制御ブロック304はパネル202に対する最大パワーポイントに対応する最適な変換比を見つけ出しており、且つMPPT制御ブロック304はホールディングモードにおいて動作を開始する(ステップ430)。   If the count exceeds the count threshold (step 422), i.e., indicates that the conversion ratio has been alternately modified in the first and second directions for a number of times greater than the count threshold, MPPT control block 304 has found the optimal conversion ratio corresponding to the maximum power point for panel 202, and MPPT control block 304 begins operation in holding mode (step 430).

ホールディングモードにある間に、MPPT制御ブロック304はタイマーを設定し且つカウントを再初期化させることが可能である(ステップ432)。タイマーが時間経過すると(ステップ434)、MPPT制御ブロック304はトラッキングモードへ復帰し(ステップ436)且つ現在のパワーを計算して(ステップ412)、MPPT制御ブロック304が以前にトラッキングモードにあった時に計算した最後のパワーと比較することが可能である(ステップ414)。この様に、MPPT制御ブロック304は、最適な変換比が変化していないことを確保することが可能であるか、又はパネル202に対する条件が変化した場合には異なる最適な変換比を見つけ出すことが可能である。   While in the holding mode, the MPPT control block 304 can set a timer and reinitialize the count (step 432). When the timer expires (step 434), the MPPT control block 304 returns to tracking mode (step 436) and calculates the current power (step 412) when the MPPT control block 304 was previously in tracking mode. It can be compared with the calculated last power (step 414). In this way, the MPPT control block 304 can ensure that the optimal conversion ratio has not changed, or can find a different optimal conversion ratio if the conditions for the panel 202 change. Is possible.

図4Aはエネルギ発生装置202に対する最大パワーポイントをトラッキング、即ち追跡するための方法400の1例を例示しているが、この方法400に対する種々の変形例を構成することが可能である。例えば、方法400を光電パネルに関して説明したが、方法400はウインドタービン、燃料電池等のその他のエネルギ発生装置202に対して実現することが可能である。更に、方法400を図3のMPPT制御ブロック304に関して説明したが、方法400は本開示の範囲を逸脱すること無しに任意の適宜に構成されたMPPT制御ブロックにおいて実現することが可能であることが理解される。更に、幾つかの実施例の場合には、最適な変換比がパワーステージ206に対するバックブーストモードに対応することをMPPT制御ブロック304が判別する場合には、MPPT制御ブロック304は、ステップ430において、ホールディングモードの代わりにドーマントモードで動作することが可能である。これらの実施例の場合には、ドーマントモード期間中にタイマーが時間経過した後の時間量が、ホールディングモード期間中にタイマーと関連する時間量と同じであるか又は異なるものである場合がある。又、一連のステップとして示してあるが、方法400におけるステップはオーバーラップするか、並列的に発生するか、複数回発生するか、又は異なる順番で発生することが可能である。   Although FIG. 4A illustrates one example of a method 400 for tracking the maximum power point for the energy generator 202, various variations on the method 400 may be configured. For example, although the method 400 has been described with respect to a photovoltaic panel, the method 400 can be implemented for other energy generators 202 such as wind turbines, fuel cells, and the like. Further, although the method 400 has been described with respect to the MPPT control block 304 of FIG. 3, the method 400 may be implemented in any suitably configured MPPT control block without departing from the scope of this disclosure. Understood. Further, in some embodiments, if the MPPT control block 304 determines that the optimal conversion ratio corresponds to the buck-boost mode for the power stage 206, the MPPT control block 304 It is possible to operate in dormant mode instead of holding mode. In these embodiments, the amount of time after which the timer elapses during the dormant mode may be the same as or different from the amount of time associated with the timer during the holding mode. Also, although shown as a series of steps, the steps in method 400 can overlap, occur in parallel, occur multiple times, or occur in a different order.

図4Bは、本開示の別の実施例に基づいて局所的変換器204においてMPPTを実現する方法450を例示している。一つの特定の実施例の場合に、図4Bの方法450は図4Aの方法400の一部に対応する場合がある。例えば、方法450に関して説明するステップは、概略的に、方法400のステップ403,408,410,412,414,416,424に対応する場合がある。然しながら、これらのステップに関する付加的な詳細は方法450内に包含されている。別の特定の実施例の場合には、方法450は方法400とは独立的に実現することが可能であり且つ方法400に関して上に説明した実現例によって制限されるものではない。更に、方法400の場合における如く、以下に説明する方法450の実施例は単に例示的なものに過ぎない。方法450のその他の実施例を、この開示の範囲を逸脱すること無しに実現することが可能である。   FIG. 4B illustrates a method 450 for implementing MPPT in the local converter 204 in accordance with another embodiment of the present disclosure. In one particular embodiment, the method 450 of FIG. 4B may correspond to a portion of the method 400 of FIG. 4A. For example, the steps described with respect to method 450 may generally correspond to steps 403, 408, 410, 412, 414, 416, 424 of method 400. However, additional details regarding these steps are included within method 450. In another particular embodiment, method 450 can be implemented independently of method 400 and is not limited by the implementations described above with respect to method 400. Further, as in method 400, the embodiment of method 450 described below is merely exemplary. Other embodiments of the method 450 may be implemented without departing from the scope of this disclosure.

方法450は、ステップ452と、454と、456とを包含するスタートアップシーケンスで開始する。初期的には、MPPT制御ブロック304が変換器変換比Mを最小変換比Mminに設定する(ステップ452)。次いで、MPPT制御ブロック304は、最後のMPPT繰り返し期間中に使用された変換比である以前の変換器変換比MoldをMに設定し、且つ現在のMPPT繰り返しに対する変換比MをMold+ΔMに設定し、尚、ΔMは各繰り返しに対する変換比における増分差を与える(ステップ454)。このステップにおいて設定されたMの値がMPPTを実施する場合に使用すべき初期変換比Mstartの値未満である場合には(ステップ456)、Mold及びMの両方が前述した如くにアップデートされ、その結果、両方の値はΔMだけ増加される(ステップ454)。Mの値がMstartの値に到達するか又はそれを超えると(ステップ456)、スタートアップシーケンスが完了され且つ本方法はステップ458で継続する。 Method 450 begins with a startup sequence that includes steps 452, 454, and 456. Initially, the MPPT control block 304 sets the converter conversion ratio M to the minimum conversion ratio M min (step 452). The MPPT control block 304 then sets the previous converter conversion ratio M old , which is the conversion ratio used during the last MPPT iteration, to M, and the conversion ratio M for the current MPPT iteration to M old + ΔM. Note that ΔM gives the incremental difference in conversion ratio for each iteration (step 454). If the value of M set in this step is less than the value of the initial conversion ratio M start to be used when performing MPPT (step 456), both Mold and M are updated as described above. As a result, both values are increased by ΔM (step 454). When the value of M reaches or exceeds the value of M start (step 456), the startup sequence is complete and the method continues at step 458.

MPPT制御ブロック304がMの値をMstartに且つMPPTプロセスの各繰り返しにおいてMPPT擾乱に対する方向を与える「サイン(sign)」、即ち「符号」の値を1に設定する(ステップ458)。この点において、MPPT制御ブロック304はADC306によって与えられる入力電圧及び電流(Vin及びIin)を検知し、且つADC308によって与えられる出力電圧及び電流(Vout及びIout)を検知する。MPPT制御ブロック304は、又、平均入力電圧及び電流(Vin av及びIin av)及び平均出力電圧及び電流(Vout av及びIout av)を計算し、次いでVin av×Iin avとして計算される入力パワーを計算する(ステップ460)。 The MPPT control block 304 sets the value of M to M start and sets the value of “sign” or “sign” to 1, which gives the direction to the MPPT disturbance at each iteration of the MPPT process (step 458). At this point, the MPPT control block 304 senses input voltage and current (V in and I in ) provided by the ADC 306 and senses output voltage and current (V out and I out ) provided by the ADC 308. The MPPT control block 304 also calculates the average input voltage and current (V in av and I in av ) and the average output voltage and current (V out av and I out av ), then as V in av × I in av The calculated input power is calculated (step 460).

幾つかの実施例の場合に、平均入力電圧及び電流及び平均出力電圧及び電流は、MPPT擾乱期間の後半にわたって計算される。50MHzクロックを有する特定の実施例の場合に、入力電圧及び電流は、12.5kHzでサンプルすることが可能であり、且つ平均入力電圧及び電流及び平均出力電圧及び電流は750Hzで計算することが可能である。   In some embodiments, the average input voltage and current and the average output voltage and current are calculated over the second half of the MPPT disturbance period. For certain embodiments with a 50 MHz clock, the input voltage and current can be sampled at 12.5 kHz, and the average input voltage and current and average output voltage and current can be calculated at 750 Hz. It is.

次いで、MPPT制御ブロック304は、MPPTプロセスをイネーブル即ち動作可能状態とさせる前に、温度及び電流が許容可能なものであるか否かを判別する(ステップ462)。特定の実施例の場合に、MPPT制御ブロック304は、温度が所定のスレッシュホールドを超える場合に過剰温度信号を受け取ることが可能な過剰温度ピンを有している場合がある。この実施例の場合に、スレッシュホールドを超えていることを過剰温度信号が示す場合に、MPPT制御ブロック304は温度が許容可能なものではないことを辺別する。   The MPPT control block 304 then determines whether the temperature and current are acceptable before enabling the MPPT process (step 462). In certain embodiments, the MPPT control block 304 may have an over temperature pin that can receive an over temperature signal if the temperature exceeds a predetermined threshold. In this embodiment, if the excess temperature signal indicates that the threshold has been exceeded, the MPPT control block 304 determines that the temperature is not acceptable.

特定の実施例の場合に、出力電流及び平均入力電流が各々MPPTプロセスを開始する前に十分に高いものであることを確保するために出力電流Iout及び平均入力電流Iin avを上側最小電流スレッシュホールドImin hiと比較することにより、且つ平均出力電流が高すぎるものではないことを確保するために平均出力電流Iout avを最大出力電流Iout maxと比較することによって、MPPT制御ブロック304は電流が許容可能なものであるか否かを判別することが可能である。この実施例の場合に、出力電流及び平均入力電流の両方が上側最小電流スレッシュホールドよりも一層大きいものである場合で且つ平均出力電流が最大出力電流未満である場合に、MPPT制御ブロック304は電流が許容可能なものであることを判別する。代替的に、出力電流又は平均入力電流のいずれかが上側最小電流スレッシュホールド未満である場合、又は平均出力電流が最大出力電流よりも一層大きい場合には、MPPT制御ブロック304は電流が許容不可能なものであることを判別する。 In certain embodiments, the output current I out and average input current I in av are set to the upper minimum current to ensure that the output current and average input current are high enough before starting the MPPT process, respectively. MPPT control block 304 by comparing the average output current I out av with the maximum output current I out max by comparing to the threshold I min hi and ensuring that the average output current is not too high. Can determine whether the current is acceptable. In this embodiment, the MPPT control block 304 is current when both the output current and the average input current are greater than the upper minimum current threshold and the average output current is less than the maximum output current. Is determined to be acceptable. Alternatively, if either the output current or the average input current is less than the upper minimum current threshold, or if the average output current is greater than the maximum output current, the MPPT control block 304 cannot accept the current. It is determined that

この特定の実施例の場合に、MPPT制御ブロック304は、又、平均出力電流が最大出力電流を超える場合に過剰電流信号を受け取ることが可能な過剰電流ピンを有している場合がある。例えば、最大出力電流の値は、抵抗分圧器を介して過剰電流ピンへ割り当てることが可能である。次いで、最大出力電流を超える場合には、過剰電流ピンは過剰電流信号を受け取る。   In this particular embodiment, the MPPT control block 304 may also have an excess current pin that can receive an excess current signal if the average output current exceeds the maximum output current. For example, the value of the maximum output current can be assigned to the excess current pin via a resistor divider. The excess current pin then receives an excess current signal if the maximum output current is exceeded.

温度及び/又は電流が許容不可能なものであることをMPPT制御ブロック304が判別する場合には(ステップ462)、Mの値がMstartにリセットされ且つ「サイン(sign)」即ち符号の値が1にリセットされる(ステップ458)。温度が高すぎる場合にMの値をMstartに設定することは、典型的に、パネル202をそのMPPTから離れて動作させることとなり、それにより変換器204によって運ばれるパワーを減少させることとなる。更に、Mstartをオペレーティングポイント即ち動作点として選択することが可能であり、そこにおいて、局所的変換器204の損失は最小とされる。例えば、特定の実施例の場合に、Mstartは1として選択することが可能である。従って、温度が許容不可能である程度に高いものである場合には、Mstartに復帰することは、通常、パワーの減少の結果として温度を減少させる。更に、平均出力電流が出力短絡回路に起因して高すぎるものである場合には、Mの値をMstartに設定することはパネル電圧を強制的にゼロとさせる。 If the MPPT control block 304 determines that the temperature and / or current is unacceptable (step 462), the value of M is reset to M start and the value of the "sign" or sign Is reset to 1 (step 458). Setting the value of M to M start when the temperature is too high will typically cause the panel 202 to operate away from its MPPT, thereby reducing the power carried by the converter 204. . In addition, M start can be selected as the operating point, where the local converter 204 loss is minimized. For example, for certain embodiments, M start can be selected as 1. Thus, if the temperature is unacceptably high to some extent, returning to M start usually reduces the temperature as a result of the power reduction. Further, if the average output current is too high due to the output short circuit, setting the value of M to M start forces the panel voltage to zero.

温度及び電流が両方共許容可能なものであることをMPPT制御ブロック304が判別する場合には(ステップ462)、MPPTプロセスがイネーブル、即ち動作可能状態とされる。上述した特定の実施例の場合に、温度及び平均出力電流が各々十分い低い場合で且つ出力電流及び平均入力電流が各々十分に高いものである場合に、MPPT制御ブロック304が温度及び電流が許容可能なものであることを判別する。このことは、局所的変換器204とDC−AC変換器22又は112との間のスタートアップ及びシャットダウン同期を与える能力となる。この実施例の場合に、スタートアップにおいて、各局所的変換器204は固定された変換比とされ且つシステム10又は100を定常状態とさせるのに十分な時間の間そのような状態において動作される。DC−AC変換器22又は112がこの点においてその動作を開始していなかった場合には、局所的変換器204は迅速にそれらの出力コンデンサを固定された電圧に充電することが可能である。例えば、この固定された電圧は、開回路パネル電圧及び初期変換比Mstartによって与えることが可能である。この状態に到達すると、局所的変換器204の入力及び出力電流は事実上ゼロである。 If the MPPT control block 304 determines that both temperature and current are acceptable (step 462), the MPPT process is enabled, ie, ready for operation. In the particular embodiment described above, the MPPT control block 304 can tolerate temperature and current if the temperature and average output current are each sufficiently low and the output current and average input current are each sufficiently high. Determine that it is possible. This is the ability to provide startup and shutdown synchronization between the local converter 204 and the DC-AC converter 22 or 112. In this embodiment, at start-up, each local converter 204 has a fixed conversion ratio and is operated in such a state for a time sufficient to bring the system 10 or 100 to a steady state. If the DC-AC converter 22 or 112 has not started its operation at this point, the local converters 204 can quickly charge their output capacitors to a fixed voltage. For example, this fixed voltage can be given by the open circuit panel voltage and the initial conversion ratio Mstart . When this state is reached, the input and output currents of local converter 204 are virtually zero.

この実施例の場合に、同期は局所的変換器204の出力(又は入力)電流を検知し且つ検知した電流が或るスレッシュホールドを超える場合にのみMPPTを可能とさせることにより与えることが可能である。DC−AC変換器22又は112がその通常の動作を開始させる場合に、局所的変換器204の出力(又は入力)電流が最小スレッシュホールドを超え且つDC−AC変換器22又は112がそのMPPT動作を開始させるのと同時に局所的変換器204の全てがそれらのMPPT動作を開始させる。同様に、何らかの理由により(例えば、アイランディング)DC−AC変換器22又は112がインタラプトされる場合に、同一の技術が局所的変換器204の同期的シャットダウンを与える。   In this embodiment, synchronization can be provided by sensing the output (or input) current of local converter 204 and allowing MPPT only if the sensed current exceeds a certain threshold. is there. When DC-AC converter 22 or 112 initiates its normal operation, the output (or input) current of local converter 204 exceeds the minimum threshold and DC-AC converter 22 or 112 has its MPPT operation. All of the local converters 204 start their MPPT operations at the same time. Similarly, the same technique provides a synchronous shutdown of the local converter 204 if the DC-AC converter 22 or 112 is interrupted for any reason (eg, islanding).

図4Bの方法450の場合には、MPPTプロセスは現在の入力パワーPinの値に設定されている以前の入力パワーPin oldの値で開始する(ステップ464)。従って、初期的には、以前の入力パワーがステップ460において計算された入力パワーの値に設定される。MPPT制御ブロック304はMの値をMold+sign×ΔMへ設定し、次いでMoldの値をMに設定する(ステップ466)。従って、変換比は「sign」の値によって特定される方向においてΔMの値によって調節され、且つその結果得られる変換比は、Moldの値を同じ値に変化させることによってその後の繰り返しにおいて使用可能とされる。 In the case of the method 450 of FIG. 4B, the MPPT process begins with the previous input power P in old value set to the current input power P in value (step 464). Thus, initially, the previous input power is set to the input power value calculated in step 460. The MPPT control block 304 sets the value of M to M old + sign × ΔM, and then sets the value of M old to M (step 466). Thus, the conversion ratio is adjusted by the value of ΔM in the direction specified by the value of “sign”, and the resulting conversion ratio can be used in subsequent iterations by changing the value of Mold to the same value. It is said.

次に、MPPT制御ブロック304は、変換比Mが予め定めた範囲内であるか否か及び平均出力電圧が高すぎないか否かを判別する。例示した実施例の場合には、変換比が最大変換比Mmax未満であり且つ最小変換器Mminよりも大きい場合に、変換比が所定の範囲内にある。又、例示した実施例の場合には、平均出力電圧は、それが最大出力電圧Vout maxを超える場合に、高すぎるものと考えられる。 Next, the MPPT control block 304 determines whether the conversion ratio M is within a predetermined range and whether the average output voltage is not too high. In the illustrated embodiment, the conversion ratio is within a predetermined range when the conversion ratio is less than the maximum conversion ratio M max and greater than the minimum converter M min . Also, in the illustrated embodiment, the average output voltage is considered too high if it exceeds the maximum output voltage V out max .

従って、MがMmaxよりも一層大きいか、又はVout avがVout maxよりも一層大きいかのいずれかの場合に(ステップ468)、MPPT制御ブロック304はsignの値を−1に設定し(ステップ470)、その結果、以下に更に詳細に説明するように、この様なプロセスが継続する場合に、MPPTプロセスのその後の繰返しにおいて変換比における減少となる。同様に、MがMmin未満である場合には(ステップ472)、MPPT制御ブロック304はsignの値を1に設定し(ステップ474)、その結果、以下に更に詳細に説明するように、この様なプロセスが継続する場合に、MPPTプロセスのその後の繰返しにおいて変換比における増加となる。 Thus, if either M is greater than M max or V out av is greater than V out max (step 468), MPPT control block 304 sets the value of sign to -1. (Step 470), which results in a decrease in conversion ratio in subsequent iterations of the MPPT process if such a process continues, as will be described in more detail below. Similarly, if M is less than M min (step 472), the MPPT control block 304 sets the value of sign to 1 (step 474), resulting in this as described in more detail below. If such a process continues, there will be an increase in conversion ratio in subsequent iterations of the MPPT process.

従って、平均出力電圧が最大出力電圧よりも一層大きい場合には(ステップ470)、変換ステージにおけるスイッチを単にターンオフさせる代わりに、局所的変換器204が、変換比における減少を介して最大出力電圧を超えることをMPPT制御ブロック304によって阻止されながら、動作を継続することが許容される。このことは、通常は平均出力電圧が幾つかのコンポーネントの電圧レーティングを超えさせるような劇的なミスマッチ条件における場合であっても、環境発電(energy harvesting)を可能とさせるという利点を有している。   Thus, if the average output voltage is greater than the maximum output voltage (step 470), instead of simply turning off the switch in the conversion stage, the local converter 204 increases the maximum output voltage via a decrease in conversion ratio. It is allowed to continue operation while being exceeded by the MPPT control block 304. This has the advantage of allowing energy harvesting, even in dramatic mismatch conditions where the average output voltage usually exceeds the voltage rating of some components. Yes.

この点において、MPPT制御ブロック304は、ADC306によって供給される入力電圧及び電流(Vin及びIin)を検知し且つADC308によって供給される出力電圧及び電流(Vout及びIout)を検知する。MPPT制御ブロック304は、又、平均入力電圧及び電流(Vin av及びIin av)及び平均出力電圧及び電流(Vout av及びIout av)を計算し、次いで、Vin av×Iin avとして計算される入力パワーを計算する(ステップ476)。 At this point, the MPPT control block 304 senses the input voltage and current (V in and I in ) supplied by the ADC 306 and senses the output voltage and current (V out and I out ) supplied by the ADC 308. The MPPT control block 304 also calculates average input voltage and current (V in av and I in av ) and average output voltage and current (V out av and I out av ), and then V in av × I in av Is calculated (step 476).

次いで、MPPT制御ブロック304が、この現在の入力パワーPinが直ぐ前の繰返しにおいて計算された以前の入力パワーPin oldよりも一層大きいか否かを判別する(ステップ478)。現在の入力パワーが以前の入力パワーよりも大きくない場合には(ステップ478)、MPPT制御ブロック304はsignを-signoldに設定することによって「sign」の値を変化させ、尚、signoldは−1で乗算される前のsignの現在の値である(ステップ480)。従って、以下により詳細に説明する如く、MPPTプロセスが継続する場合に、現在の繰返しにおける修正の方向と比較して、MPPTプロセスのその後に繰返しにおいて異なる方向に変換比が修正される。 The MPPT control block 304 then determines whether this current input power P in is greater than the previous input power P in old calculated in the previous iteration (step 478). If the current input power is not greater than the previous input power (step 478), the MPPT control block 304 changes the value of "sign" by setting sign to -sign old , where sign old is The current value of sign before being multiplied by -1 (step 480). Thus, as will be described in more detail below, when the MPPT process continues, the conversion ratio is modified in a different direction in subsequent iterations of the MPPT process as compared to the direction of modification in the current iteration.

現在の入力パワーが以前の入力パワーよりも一層大きい場合には(ステップ478)、MPPT制御ブロック304は「sign」の値を維持する(ステップ482)。従って、変換比は、MPPTプロセスが継続する場合には、以下に更に詳細に説明するように、現在の繰返しにおける修正の方向と比較して、MPPTプロセスのその後の繰返しにおいて同じ方向に修正される。   If the current input power is greater than the previous input power (step 478), the MPPT control block 304 maintains the value of “sign” (step 482). Thus, the conversion ratio is corrected in the same direction in subsequent iterations of the MPPT process, as will be explained in more detail below, as the MPPT process continues, as compared to the direction of correction in the current iteration. .

MPPT制御ブロック304は、温度及び電流がMPPTプロセスを継続するために許容可能なものであるか否かを判別する(ステップ484)。MPPT制御ブロック304が過剰温度ピンを有している上述した特定の実施例の場合には、MPPT制御ブロック304は、過剰温度信号がスレッシュホールドを超えていることを示す場合には、その温度が許容不可能なものであることを判別することが可能である。   The MPPT control block 304 determines whether the temperature and current are acceptable for continuing the MPPT process (step 484). In the particular embodiment described above where the MPPT control block 304 has an overtemperature pin, if the MPPT control block 304 indicates that the overtemperature signal exceeds the threshold, the temperature will be It is possible to determine that it is unacceptable.

特定の実施例の場合に、MPPT制御ブロック304は、MPPTプロセスを継続する前に出力電流及び平均入力電流が各々十分に高いものであることを確保するために、出力電流Iout及び平均入力電流Iin avを下側最小電流スレッシュホールドImin lowと比較することにより、且つ、平均出力電流が高すぎるものではないことを確保するために、平均出力電流Iout avを最大出力電流Iout maxと比較することにより、電流が許容可能なものであるか否かを判別することが可能である。この実施例の場合には、出力電流及び/又は平均入力電流が下側最小電流スレッシュホールドよりも大きい場合で且つ平均出力電流が最大出力電流未満である場合には、MPPT制御ブロック304は、電流が許容可能なものであることを判別する。代替的に、出力電流と平均入力電流の両方が下側最小電流スレッシュホールド未満である場合、又は平均出力電流が最大出力電流よりも大きい場合には、MPPT制御ブロック304は、電流が許容不可能であることを判別する。MPPTプロセスをイネーブル即ち動作可能状態とさせるための上側最小電流スレッシュホールド(ステップ462)及びMPPTプロセスをディスエーブル即ち動作不可能状態とさせるための下側最小電流スレッシュホールド(ステップ484)を使用することによって、MPPT制御ブロック304は、出力電流及び平均入力電流がMPPTプロセスをイネーブル及びディスエーブルさせる両方のために使用される単一電流スレッシュホールド近くであった場合に発生する可能性のあるMPPTプロセスの複数のスタートアンドストップ、即ち開始及び停止、を防止する。 In certain embodiments, MPPT control block 304, in order to ensure that the output current and the average input current before continuing the MPPT process is respectively sufficiently high, the output current I out and the average input current In order to compare I in av with the lower minimum current threshold I min low and to ensure that the average output current is not too high, the average output current I out av is taken as the maximum output current I out max It is possible to determine whether or not the current is acceptable. In this embodiment, if the output current and / or average input current is greater than the lower minimum current threshold and the average output current is less than the maximum output current, the MPPT control block 304 may Is determined to be acceptable. Alternatively, if both the output current and average input current are below the lower minimum current threshold, or if the average output current is greater than the maximum output current, the MPPT control block 304 cannot accept the current. Is determined. Using the upper minimum current threshold (step 462) to enable the MPPT process (step 462) and the lower minimum current threshold (step 484) to disable the MPPT process. The MPPT control block 304 allows the MPPT process that can occur if the output current and average input current are near the single current threshold used to both enable and disable the MPPT process. Prevent multiple start and stop, ie start and stop.

温度及び/又は電流が許容不可能であることをMPPT制御ブロック304が判別する場合には(ステップ484)、MPPTプロセスはディスエーブルされる。この点において、Mの値はMstartにリセットされ且つ「sign」の値は1にリセットされ(ステップ458)、且つ本方法は前に説明した如くに継続する。温度及び電流の両方が許容可能であることをMPPT制御ブロック304が判別する場合には(ステップ484)、以前の入力パワーPin oldが現在の入力パワーPinの値にセットされ(ステップ464)、且つMPPT制御ブロック304は、前述した如くに、MPPTプロセスのその後の繰返しを開始する。 If the MPPT control block 304 determines that the temperature and / or current is unacceptable (step 484), the MPPT process is disabled. At this point, the value of M is reset to M start and the value of “sign” is reset to 1 (step 458), and the method continues as previously described. If the MPPT control block 304 determines that both temperature and current are acceptable (step 484), the previous input power P in old is set to the value of the current input power P in (step 464). And the MPPT control block 304 initiates subsequent iterations of the MPPT process, as described above.

図4Bはエネルギ発生装置202に対するMPPTを実現する方法450の例を例示しているが、この方法450に対して種々の変形を行なうことが可能である。例えば、方法450は光電パネルについて説明しているが、方法450はウインドタービン、燃料電池等のその他のエネルギ発生装置202に対して実現することが可能である。更に、方法450を図3のMPPT制御ブロック304を参照して説明しているが、方法450は、本開示の範囲を逸脱すること無しに、任意の適宜に構成されたMPPT制御ブロックにおいて実現することが可能であることが理解される。又、一連のステップとして示してあるが、方法450におけるステップはオーバーラップするか、並列に発生するか、複数回発生するか、又は異なる順番で発生することが可能である。特定の実施例の場合に、ステップ484における温度及び電流の許容可能性に関してのMPPT制御ブロック304による判別は、例示した如くに各繰返し期間中に一度の代わりに、MPPTプロセス期間中に継続的に実施することが可能であることが理解される。   Although FIG. 4B illustrates an example of a method 450 for implementing MPPT for the energy generator 202, various modifications may be made to this method 450. FIG. For example, although method 450 describes a photovoltaic panel, method 450 can be implemented for other energy generators 202 such as wind turbines, fuel cells, and the like. Further, although the method 450 is described with reference to the MPPT control block 304 of FIG. 3, the method 450 may be implemented in any suitably configured MPPT control block without departing from the scope of the present disclosure. It is understood that it is possible. Also, although shown as a series of steps, the steps in method 450 can overlap, occur in parallel, occur multiple times, or occur in a different order. In certain embodiments, the determination by the MPPT control block 304 regarding temperature and current acceptability in step 484 is continuously performed during the MPPT process instead of once during each repetition period as illustrated. It is understood that it can be implemented.

図5は、本開示の1実施例に基づくエネルギ発生システム500を例示しており、それは、複数個のエネルギ発生装置502と、エネルギ発生システム500に対して集中型(中央化)MPPT及び分散型MPPTの間で選択することが可能な中央アレイ制御器510とを包含している。ここで説明する実施例の場合には、エネルギ発生システムは、各々が対応する局所的変換器504へ結合されている複数個の光電パネル502からなるアレイを有する光電システム502を参照して説明する。   FIG. 5 illustrates an energy generation system 500 according to one embodiment of the present disclosure, which includes a plurality of energy generation devices 502 and a centralized (centralized) MPPT and distributed with respect to the energy generation system 500. And a central array controller 510 that can be selected between MPPTs. In the embodiment described herein, the energy generation system will be described with reference to a photovoltaic system 502 having an array of a plurality of photovoltaic panels 502 each coupled to a corresponding local transducer 504. .

各局所的変換器504は、パワーステージ506と局所的制御器508とを具備している。更に、幾つかの実施例の場合には、各局所的変換器504は、スイッチ312等のオプションの内部スイッチを介してバイパスさせることが可能である。バイパスされると、局所的変換器504の出力電圧は基本的にその入力電圧に等しい。この様に、局所的変換器504の動作と関連する損失は最小化させることが可能であり、又は局所的変換器504が必要とされない場合には除去することも可能である。   Each local converter 504 includes a power stage 506 and a local controller 508. Further, in some embodiments, each local converter 504 can be bypassed via an optional internal switch, such as switch 312. When bypassed, the output voltage of local converter 504 is essentially equal to its input voltage. In this way, the losses associated with the operation of the local converter 504 can be minimized or eliminated if the local converter 504 is not required.

中央アレイ制御器510に加えて、システム500の例示した実施例は、又、変換ステージ512と、グリッド514と、データバス516とを有することが可能である。中央アレイ制御器510は、診断モジュール520と、制御モジュール525と、オプションの変換ステージ(CS)最適化器530とを有している。更に、例示した実施例は、変換ステージ512内にグローバル制御器540を設けている。然しながら、グローバル制御器540は、変換ステージ512の代わりに中央アレイ制御器510において実現することが可能であることが理解される。又、CS最適化器530は、中央アレイ制御器510の代わりに変換ステージ512内において実現させることが可能である。   In addition to the central array controller 510, the illustrated embodiment of the system 500 can also include a conversion stage 512, a grid 514, and a data bus 516. The central array controller 510 includes a diagnostic module 520, a control module 525, and an optional conversion stage (CS) optimizer 530. Further, the illustrated embodiment provides a global controller 540 within the conversion stage 512. However, it is understood that the global controller 540 can be implemented in the central array controller 510 instead of the conversion stage 512. The CS optimizer 530 can also be implemented in the conversion stage 512 instead of the central array controller 510.

幾つかの実施例の場合に、パネル502及び局所的変換器504は、図1Bのパネル102及び局所的変換器104を、及び/又は図2又は3のパネル202及び局所的変換器204を表すことが可能であり、中央アレイ制御器510は、図1Bの中央アレイ制御器110を表すことが可能であり、及び/又は変換ステージ512は、図1BのDC−AC変換器112を表すことが可能である。更に、診断モジュール520及び制御モジュール525は、診断モジュール120及び制御モジュール125を夫々表すことが可能である。然しながら、システム500のコンポーネントは任意の適宜の態様で実現することが可能であることが理解される。変換ステージ512は、DC−AC変換器と、バッテリーチャージャー又はその他のエネルギ格納装置と、又は任意のその他の適宜のコンポーネントとを有することが可能である。グリッド514は、光電システム500によって発生されるエネルギに基いて動作することが可能な任意の適宜の負荷を有することが可能である。   In some embodiments, panel 502 and local converter 504 represent panel 102 and local converter 104 of FIG. 1B and / or panel 202 and local converter 204 of FIG. 2 or 3. The central array controller 510 can represent the central array controller 110 of FIG. 1B, and / or the conversion stage 512 can represent the DC-AC converter 112 of FIG. 1B. Is possible. Further, the diagnostic module 520 and the control module 525 can represent the diagnostic module 120 and the control module 125, respectively. However, it is understood that the components of the system 500 can be implemented in any suitable manner. Conversion stage 512 may comprise a DC-AC converter, a battery charger or other energy storage device, or any other suitable component. The grid 514 can have any suitable load that can operate on the energy generated by the photovoltaic system 500.

各局所的制御器508は、データバス516、又は、代替的に、無線リンク、を介して、中央アレイ制御器510へ対応するパネル502用の装置データ及び局所的変換器データを供給することが可能である。このデータに基いて、診断モジュール520は、パネル502が準理想的条件で、即ち、パネル520がミスマッチではなく且つ基本的に互いに同じ量で照明されている状態で、動作しているか否かを判別することが可能である。この場合に、診断モジュール520は、システム500を中央化MPPT(CMPPT)モードとさせるために制御モジュール525を促すことが可能である。このことを達成するために、制御モジュール525は、局所的変換器504をバイパスモードで動作することによって局所的変換器504をディスエーブルさせるために局所的制御器508の各々へデータバス516を介してディスエーブル信号を送信することが可能である。制御モジュール525は、又、イネーブル信号をグローバル制御器540へ送信することが可能である。   Each local controller 508 may provide device data and local converter data for the corresponding panel 502 to the central array controller 510 via a data bus 516, or alternatively, a wireless link. Is possible. Based on this data, the diagnostic module 520 determines whether or not the panel 502 is operating in quasi-ideal conditions, i.e., the panels 520 are not mismatched and are essentially illuminated with the same amount of each other. It is possible to determine. In this case, the diagnostic module 520 can prompt the control module 525 to place the system 500 in a centralized MPPT (CMPPT) mode. To accomplish this, the control module 525 passes the data bus 516 to each of the local controllers 508 to disable the local converter 504 by operating the local converter 504 in bypass mode. It is possible to transmit a disable signal. The control module 525 can also send an enable signal to the global controller 540.

バイパスモードにおいて、局所的制御器508は、最早、MPPTを実施することはなく、且つパワーステージ506の出力電圧は、基本的に、パネル502からのパネル電圧に等しい。従って、局所的変換器504を動作させることに関連する損失は、最小化され、且つシステム500の効率は最大化される。局所的変換器504がバイパスモードで動作している場合には、グローバル制御器540は複数のパネル502からなるアレイに対してCMPPTを実施することが可能である。   In bypass mode, local controller 508 no longer performs MPPT and the output voltage of power stage 506 is essentially equal to the panel voltage from panel 502. Thus, losses associated with operating local converter 504 are minimized and the efficiency of system 500 is maximized. When local converter 504 is operating in bypass mode, global controller 540 can perform CMPPT on an array of panels 502.

診断モジュール520は、又、パネル502の幾つかが陰がかかっており、ミスマッチの状態(即ち、幾つかのパネル502はアレイ内の他のパネル502と比較して異なる特性を有している)であるか否かを判別することが可能である。この場合には、診断モジュール502は、システム500を分散型MPPT(DMPPT)モードとさせるべく制御モジュール525を促すことが可能である。このことを達成するために、制御モジュール525は、局所的変換器504の通常動作を許容することによって局所的変換器504をイネーブルさせるために局所的制御器508の各々へデータバス516を介してイネーブル信号を送信することが可能である。制御モジュール525は、又、グローバル制御器540へディスエーブル信号を送信することが可能である。   The diagnostic module 520 also has some of the panels 502 shaded and in a mismatched state (ie, some panels 502 have different characteristics compared to the other panels 502 in the array). It is possible to determine whether or not. In this case, the diagnostic module 502 can prompt the control module 525 to place the system 500 in a distributed MPPT (DMPPT) mode. To accomplish this, the control module 525 passes via a data bus 516 to each of the local controllers 508 to enable the local converter 504 by allowing normal operation of the local converter 504. An enable signal can be transmitted. The control module 525 can also send a disable signal to the global controller 540.

パネル502の幾つかに陰がかかっている場合には、診断モジュール520は、陰がかかっているパネル502の幾つかが部分的に陰がかかっている場合があることを判別することが可能である。この場合には、システム500をDMPPTモードとさせるために制御モジュール525を促すことに加えて、診断モジュール520は、部分的に陰がかかっているパネル502に対する局所的制御器508が局所的最大ではなくそれらの実際の最大パワー点を見出していることを確保するために、システム500の完全なる診断スキャンを実施することも可能である。エネルギ発生装置520がウインドタービンを有している実施例の場合に、診断モジュール520は、変化する風パターン、丘、又は風をブロックするその他の構造物、又はその他の風に影響を与える条件に起因して、ウインドタービンの幾つかが「shaded(即ち、陰となっている)」か否かを判別することが可能である。   If some of the panels 502 are shaded, the diagnostic module 520 can determine that some of the shaded panels 502 may be partially shaded. is there. In this case, in addition to prompting the control module 525 to place the system 500 in DMPPT mode, the diagnostic module 520 determines that the local controller 508 for the partially shaded panel 502 has a local maximum. It is also possible to perform a complete diagnostic scan of the system 500 to ensure that they have found their actual maximum power points. In an embodiment where the energy generator 520 has a wind turbine, the diagnostic module 520 may change the wind pattern, hills, or other structures that block the wind, or other conditions that affect the wind. Hence, it is possible to determine whether some of the wind turbines are “shaded”.

光電システム500に対して部分的に陰となっている状態を図6及び7A−7Cに例示してある。図6は部分的に陰となっている条件下における光電アレイ600を例示している。図7A−7Cは、図6の光電パネルの内の3つに対応する電圧・パワー特性を例示したグラフ700,705,710である。   A partially shaded state for the photoelectric system 500 is illustrated in FIGS. 6 and 7A-7C. FIG. 6 illustrates a photoelectric array 600 under partially shaded conditions. 7A to 7C are graphs 700, 705, and 710 illustrating voltage / power characteristics corresponding to three of the photoelectric panels in FIG.

例示したアレイ600は複数の光電パネルからなる3個のストリング(列)610を有している。ストリング610c内のパネルの内の3個は、パネルA、パネルB、パネルCと符号が付けられている。これらのパネルは図5のパネル502か、又は任意のその他の適宜に構成されている光電システムにおけるパネルを表すことが可能であることが理解される。これらのパネルの内の幾つかは陰付領域620によって完全に又は部分的に被覆されている。   The illustrated array 600 has three strings (columns) 610 composed of a plurality of photoelectric panels. Three of the panels in string 610c are labeled panel A, panel B, and panel C. It is understood that these panels can represent panel 502 in FIG. 5 or any other suitably configured panel in a photovoltaic system. Some of these panels are completely or partially covered by shaded areas 620.

例示した例においては、パネルAは完全に照明されており、一方パネルBは部分的に陰がつけられており、且つパネルCは陰付領域620によって完全に陰が付けられている。図7Aのグラフ700における電圧対パワー特性はパネルAに対応しており、図7Bのグラフ705における電圧対パワー特性はパネルBに対応しており、且つ図7Cのグラフ710における電圧対パワー特性はパネルCに対応している。   In the illustrated example, panel A is fully illuminated, while panel B is partially shaded and panel C is fully shaded by shaded area 620. The voltage vs. power characteristic in graph 700 of FIG. 7A corresponds to panel A, the voltage vs. power characteristic in graph 705 of FIG. 7B corresponds to panel B, and the voltage vs. power characteristic in graph 710 of FIG. Corresponds to panel C.

従って、グラフ705において示されている如く、部分的に陰が付けられているパネルBは、その実際の最大パワー点725とは異なる局所的最大値720を有している。中央アレイ制御器510の診断モジュール520は、パネルBが部分的に陰が付けられていることを判別することが可能であり且つパネルBが局所的最大値720ではなくその実際の最大パワー点725においてその局所的制御器508によって動作されていることを確保するためにフル診断スキャンを実施することが可能である。点725の様な実際の最大パワー点の代わりに点720のような局所的最大パワー点において動作しているパネル502は、「過少性能(under-performing)」パネル502と呼称される。   Thus, as shown in graph 705, partially shaded panel B has a local maximum 720 that differs from its actual maximum power point 725. The diagnostic module 520 of the central array controller 510 can determine that panel B is partially shaded and that panel B has its actual maximum power point 725 rather than the local maximum 720. A full diagnostic scan can be performed to ensure that it is being operated by its local controller 508. A panel 502 operating at a local maximum power point such as point 720 instead of an actual maximum power point such as point 725 is referred to as an “under-performing” panel 502.

特定の実施例の場合に、診断モジュール520は、以下の如くにして、部分的に陰が付けられたパネル502を識別することが可能である。第1に、診断モジュール520は、パネル1,...,Nが同じ特性を具備する考慮中のアレイ内の複数のパネル502からなるサブセットであると仮定し、且つPpan,iがセット[1,...,N]に属するi番目のパネル502の出力パワーであると仮定する。次いで、以下の通りであるとする。 In certain embodiments, the diagnostic module 520 can identify the partially shaded panel 502 as follows. First, the diagnostic module 520 includes panels 1,. . . , N is a subset of panels 502 in the array under consideration having the same properties, and P pan, i is a set [1,. . . , N] is assumed to be the output power of the i-th panel 502. Then, suppose that it is as follows.

Figure 2011522313
Figure 2011522313

尚、Ppan,maxは最良性能パネル502の出力パワーであり、且つPpan,minは最悪性能パネル502の出力パワーである。 P pan, max is the output power of the best performance panel 502, and P pan, min is the output power of the worst performance panel 502.

診断モジュール520は、又、以下の式によって変数φを定義する。 The diagnostic module 520 also defines the variable φ i by the following equation:

Figure 2011522313
Figure 2011522313

i番目のパネル502が完全に又は部分的に陰が付けられている確率は以下の如くに表すことが可能である。 The probability that the i-th panel 502 is fully or partially shaded can be expressed as:

Figure 2011522313
Figure 2011522313

尚、kは1以下である定数である。従って、次式が得られる。 Note that k is a constant that is 1 or less. Therefore, the following equation is obtained.

Figure 2011522313
Figure 2011522313

尚、 still,

Figure 2011522313
Figure 2011522313

診断モジュール520は、又、DMPPTが必要とされるように確率関数ρmaxの最小値としてρDMPPTを定義する。従って、ρmaxがρDMPPTよりも大きい場合には、DMPPTがイネーブルされる。更に、部分的に陰が付けられている場合があるいずれかのパネル502がそれらのMPPにおいて動作しているか否かを判別するために診断機能が必要とされるように確率関数ρmaxの最小値としてρdiagが定義される。従って、ρmaxがρdiagよりも大きい場合には、診断モジュール520は、部分的に陰が付けられている場合があるパネル502を識別し且つこれらの識別されたパネル502に関してスキャンを実施する。 The diagnostic module 520 also defines ρ DMPPT as the minimum value of the probability function ρ max so that DMPPT is required. Therefore, if ρ max is greater than ρ DMPPT , DMPPT is enabled. Furthermore, the minimum of the probability function ρ max so that a diagnostic function is required to determine whether any panels 502 that may be partially shaded are operating in their MPP. Ρ diag is defined as the value. Thus, if ρ max is greater than ρ diag , the diagnostic module 520 identifies panels 502 that may be partially shaded and performs a scan on these identified panels 502.

診断モジュール520は、パネル502の間の比較的小さなミスマッチの場合でもDMPPTをイネーブルさせることが可能であるが、一層大きなミスマッチの場合には、診断モジュール520はフル即ち完全な診断スキャンを実施することが可能である。そうであるから、ρDMPPTの値は、通常、ρdiag未満である。 The diagnostic module 520 can enable DMPPT even in the case of a relatively small mismatch between the panels 502, but in the case of a larger mismatch, the diagnostic module 520 should perform a full or complete diagnostic scan. Is possible. As such, the value of ρ DMPPT is typically less than ρ diag .

従って、幾つかの実施例の場合には、診断モジュール520は、システム500が、ρmax<ρDMPPTである場合には、CMPPTモードであり、ρDMPPT<ρmax<ρdiagである場合に、DMPPTモードであり、且つρmax>ρdiagである場合には、フル診断スキャンと共にDMPPTモードであるべきであることを判別することが可能である。 Thus, in some embodiments, the diagnostic module 520 is in CMPPT mode when the system 500 is ρ maxDMPPT , and when ρ DMPPTmaxdiag If it is DMPPT mode and ρ max > ρ diag it can be determined that it should be in DMPPT mode with a full diagnostic scan.

これらの実施例の場合には、フル診断スキャンは、ρ>ρdiagに対しての各パネルjの電圧対パワー特性の完全なスキャンを包含することが可能である。診断モジュール520は、中央アレイ制御器510によって与えられるタイミングに基づいてこの様な各パネル502の特性を個別的にスキャンすることが可能である。この様に、変換ステージ512は継続して通常に動作することが可能である。 For these embodiments, a full diagnostic scan can include a complete scan of the voltage versus power characteristics of each panel j for ρ j > ρ diag . The diagnostic module 520 can individually scan the characteristics of each such panel 502 based on the timing provided by the central array controller 510. In this way, the conversion stage 512 can continue to operate normally.

システム500がDMPPTモードで動作している場合に、CS最適化器530は変換ステージ512の動作点を最適化させることが可能である。1実施例の場合に、変換ステージ512の動作点は一定値に設定することが可能である。然しながら、CS最適化器530が実現されている実施例の場合には、変換ステージ512の動作点はCS最適化器530によって最適化させることが可能である。1実施例の場合に、変換ステージ512の動作点は一定値に設定することが可能である。然しながら、CS最適化器530が実現されている実施例の場合には、変換ステージ512の動作点はCS最適化器530によって最適化させることが可能である。   When the system 500 is operating in the DMPPT mode, the CS optimizer 530 can optimize the operating point of the conversion stage 512. In one embodiment, the operating point of the conversion stage 512 can be set to a constant value. However, in the embodiment in which the CS optimizer 530 is implemented, the operating point of the conversion stage 512 can be optimized by the CS optimizer 530. In one embodiment, the operating point of the conversion stage 512 can be set to a constant value. However, in the embodiment in which the CS optimizer 530 is implemented, the operating point of the conversion stage 512 can be optimized by the CS optimizer 530.

特定の実施例の場合に、CS最適化器530は、以下に説明する如くに、変換ステージ512に対する最適化された動作点を決定することが可能である。i番目のパワーステージ506に対して、デューティサイクルはDとして定義され且つその変換比はM(D)として定義される。パワーステージ506は、Mの公称変換比を有するべく構成される。従って、パワーステージ506を可及的にMに近くに動作させることは、一層高い効率を与え、ストレスを低下させ、且つ出力電圧飽和の確率を低下させる。ステップアップコンバータを具備するパワーステージ506の場合には、Mは1である場合がある。 In certain embodiments, the CS optimizer 530 can determine an optimized operating point for the conversion stage 512, as described below. For the i-th power stage 506, the duty cycle is defined as D i and its conversion ratio is defined as M (D i ). Power stage 506 is configured to have a nominal conversion ratio of M 0. Therefore, operating the power stage 506 as close to M 0 as possible provides higher efficiency, reduces stress, and reduces the probability of output voltage saturation. In the case of a power stage 506 with a step-up converter, M 0 may be 1.

そのために、最適化原理は以下の如くに定義することが可能である。   Therefore, the optimization principle can be defined as follows.

Figure 2011522313
Figure 2011522313

従って、次式が得られる。 Therefore, the following equation is obtained.

Figure 2011522313
Figure 2011522313

尚、Ipan,iはi番目パワーステージ506の入力電流であり、Iout,iはi番目パワーステージ506の出力電流でありηはi番目パワーステージ506の効率であり、且つILOADは変換ステージ512に対する入力電流である。その結果、最適化原理は以下の如くに書き直すことが可能である。 Where I pan, i is the input current of the i-th power stage 506, I out, i is the output current of the i-th power stage 506, η i is the efficiency of the i-th power stage 506, and I LOAD is This is an input current to the conversion stage 512. As a result, the optimization principle can be rewritten as follows.

Figure 2011522313
Figure 2011522313

CS最適化器530は、変換ステージ512の入力電流がILOADに設定されるように変換ステージ512の入力ポートにおいて標準の電流モード制御技術を使用することによってこの最適化を達成することが可能である。 The CS optimizer 530 can achieve this optimization by using standard current mode control techniques at the input port of the conversion stage 512 such that the input current of the conversion stage 512 is set to ILOAD. is there.

図8は、本開示の1実施例に従ってエネルギ発生システム500に対する集中型MPPTと分散型MPPTとの間の選択を行う方法800を例示している。方法800の実施例は単に例示的なものに過ぎない。方法800のその他の実施例を本開示の範囲を逸脱すること無しに実現することが可能である。   FIG. 8 illustrates a method 800 for selecting between a centralized MPPT and a distributed MPPT for an energy generation system 500 according to one embodiment of the present disclosure. The embodiment of method 800 is merely exemplary. Other embodiments of the method 800 may be implemented without departing from the scope of this disclosure.

方法800は、診断モジュール520がタイマーを設定することで開始する(ステップ802)。該タイマーは、繰り返しを基礎とする方法800の初期化をトリガーするために診断モジュール520によって使用することが可能である。診断モジュール520は、エネルギ発生システム500内のパネル等のエネルギ発生装置502を解析する(ステップ804)。例えば、幾つかの実施例の場合に、診断モジュール520は、各パネル502に対するパネルパワーPpanを計算し、次いで、図5に関連して上により詳細に説明した如く、Ppanのこれらの計算された値に基づいて多数のその他の値を決定することによって、パネル502を解析することが可能である。例えば、診断モジュール520は、計算されたPpan値の最大値及び最小値(夫々、Ppan,max及びPpan,min)を決定し、次いでパネル502が完全に又は部分的に陰が付けられていることの各パネル502に対する確率(ρ)を計算するためにこれらの最大値及び最小値を使用することが可能である。診断モジュール520は、又、計算された確率の最大値(ρmax)を決定することも可能である。 The method 800 begins with the diagnostic module 520 setting a timer (step 802). The timer can be used by the diagnostic module 520 to trigger the initialization of the iteration based method 800. The diagnostic module 520 analyzes the energy generating device 502 such as a panel in the energy generating system 500 (step 804). For example, in some embodiments, the diagnostic module 520 calculates the panel power P pan for each panel 502 and then these calculations of P pan as described in more detail above in connection with FIG. The panel 502 can be analyzed by determining a number of other values based on the determined values. For example, the diagnostic module 520 determines the maximum and minimum values of the calculated P pan values (P pan, max and P pan, min, respectively ), and then the panel 502 is fully or partially shaded. It is possible to use these maximum and minimum values to calculate the probability (ρ) for each panel 502 to be. The diagnostic module 520 can also determine a maximum value (ρ max ) of the calculated probability.

パネル502を解析した後に(ステップ804)、診断モジュール520は準理想的条件下で動作する(ステップ806)。例えば、幾つかの実施例の場合に、診断モジュール520は、パネル502が陰が付けられていることの計算された確率の最大値(ρmax)を予め定めたDMPPTスレッシュホールド(ρDMPPT)と比較することが可能である。ρmaxがρDMPPT未満である場合には、パネル502の最大出力パワー及び最小出力パワーは互いに十分に近いものであって、パネル502間のミスマッチの確率は極めて小さいものと考えることが可能であり、且つシステム500は準理想的条件下で動作しているものと考えることが可能である。同様に、ρmaxがρDMPPT未満で無い場合には、パネル502の最大出力パワー及び最小出力パワーは互いに十分に離れており、パネル502間のミスマッチの確率は極めて低いものと考えることは出来ず、システム500は準理想的条件下で動作していないものと考えることが可能である。 After analyzing panel 502 (step 804), diagnostic module 520 operates under sub-ideal conditions (step 806). For example, in some embodiments, the diagnostic module 520 may determine the maximum calculated probability (ρ max ) that the panel 502 is shaded as a predetermined DMPPT threshold (ρ DMPPT ). It is possible to compare. When ρ max is less than ρ DMPPT , it can be considered that the maximum output power and the minimum output power of the panel 502 are sufficiently close to each other, and the probability of mismatch between the panels 502 is extremely small. And the system 500 can be considered operating under sub-ideal conditions. Similarly, when ρ max is not less than ρ DMPPT , the maximum output power and the minimum output power of the panel 502 are sufficiently separated from each other, and the probability of mismatch between the panels 502 cannot be considered very low. The system 500 can be considered not operating under sub-ideal conditions.

システム500が準理想的条件下で動作していないものと診断モジュール520が判別する場合には(ステップ806)、制御モジュール525は局所的制御器508をイネーブルさせ(ステップ808)且つグローバル制御器540をディスエーブルさせ(ステップ810)、それによりシステム500をDMPPTモードとさせる。従って、この状態においては、局所的制御器508は各個別的なパネル502に対してMPPTを実施する。   If the diagnostic module 520 determines that the system 500 is not operating under sub-ideal conditions (step 806), the control module 525 enables the local controller 508 (step 808) and the global controller 540. Is disabled (step 810), thereby causing system 500 to enter DMPPT mode. Thus, in this state, the local controller 508 performs MPPT on each individual panel 502.

DMPPTモードはパネル502間の比較的小さなミスマッチの場合でも使用されるので、診断モジュール520は、陰が付けられたパネル502の確率が非常に低いものであると考えられるものではないが尚且つ低いものであると考えられる場合であっても、システム500が準理想的条件下で動作しているものではないことを判別することが可能である。従って、DMPPTモードに入った後に、診断モジュール520は、陰が付けられたパネル502の確率が高いか否かを判別する(ステップ812)。例えば、診断モジュール520は、パネル502が陰が付けられていることの最大確率(ρmax)を予め定めた診断スレッシュホールド(ρdiag)と比較することが可能である。ρmaxがρdiagよりも大きい場合には、パネル502の最大出力パワー及び最小出力パワーは十分に離れており、パネル502間のミスマッチの確率は比較的高いものであり、従って少なくとも1個の陰が付けられたパネル502の確率が高いものと考えることが可能である。 Since the DMPPT mode is used even in the case of a relatively small mismatch between panels 502, the diagnostic module 520 is not yet considered to have a very low probability of the shaded panel 502 but still low. Even when considered to be a thing, it can be determined that the system 500 is not operating under sub-ideal conditions. Accordingly, after entering the DMPPT mode, the diagnostic module 520 determines whether the probability of the shaded panel 502 is high (step 812). For example, the diagnostic module 520 can compare the maximum probability (ρ max ) that the panel 502 is shaded with a predetermined diagnostic threshold (ρ diag ). If ρ max is greater than ρ diag , the maximum and minimum output powers of panels 502 are sufficiently far apart, and the probability of mismatch between panels 502 is relatively high, so at least one shadow is present. It can be considered that the probability of the panel 502 marked with is high.

陰が付けられたパネル502の確率が高い場合には(ステップ812)、診断モジュール520は全ての潜在的に陰が付けられている可能性のあるパネル502に対してフル特性スキャンを実施する(ステップ814)。例えば、診断モジュール520は、各パネル502に対して、パネル501が陰が付けられている確立(ρ)を診断スレッシュホールド(ρdiag)と比較することによって潜在的に陰が付けられている可能性のあるパネル502を識別することが可能である。特定のパネル502に対するρがρdiagよりも一層大きい場合には、その特定のパネル502の出力パワーはシステム500におけるパネル502によって与えられる最大出力パワーから十分にかなり離れており、その特定のパネル502が少なくとも部分的に陰が付けられている確立は比較的高い。 If the probability of shaded panel 502 is high (step 812), diagnostic module 520 performs a full characteristic scan on all potentially shaded panels 502 ( Step 814). For example, the diagnostic module 520 can potentially be shaded for each panel 502 by comparing the probability (ρ) that the panel 501 is shaded with the diagnostic threshold (ρ diag ). The characteristic panel 502 can be identified. If ρ for a particular panel 502 is greater than ρ diag , the output power of that particular panel 502 is far enough away from the maximum output power provided by panel 502 in system 500, and that particular panel 502 The probability that is at least partially shaded is relatively high.

フル特性スキャンを実施する場合に、診断モジュール520は、中央アレイ制御器510によって与えられるタイミングに基いて各潜在的に陰が付けられている可能性のあるパネル502に対する電圧対パワー特性のスキャンを個別的に実施することが可能である。この様に、変換ステージ512は該スキャン期間中に継続して通常通り動作することが可能である。   When performing a full characteristic scan, the diagnostic module 520 scans the voltage versus power characteristic for each potentially shaded panel 502 based on the timing provided by the central array controller 510. It can be done individually. In this way, the conversion stage 512 can continue to operate normally during the scan period.

フル特性スキャンを実施している過程期間中に、いずれかのパネル502が過少実施である(即ち、MPP725のような実際のMPPの代わりに、局所的MPP720のような局所的最大パワー点(MPP)において動作している)ことを診断モジュール520が判別する場合には、制御モジュール525はこれらの過少実施状態のパネル502に対して補正を行なうことが可能である(ステップ816)。   During the process of performing a full characteristic scan, either panel 502 is under-performing (ie, instead of an actual MPP such as MPP 725, a local maximum power point (MPP such as local MPP 720). If the diagnostic module 520 determines that it is operating at), the control module 525 can correct these underperformed panels 502 (step 816).

この点において、又は陰が付けられているパネル502の高い確率が存在しない場合には(ステップ812)、診断モジュール520はタイマーが時間切れとなっているか否か(ステップ818)、即ち方法800が再度初期化されるべきであるか否か、を判別する。タイマーが時間切れである場合には(ステップ818)、診断モジュール520はタイマーをリセットし(ステップ820)且つ再度パネル502の解析を開始する(ステップ804)。   At this point, or if there is no high probability of shaded panel 502 (step 812), diagnostic module 520 determines whether the timer has expired (step 818), ie, method 800 It is determined whether or not it should be initialized again. If the timer has expired (step 818), the diagnostic module 520 resets the timer (step 820) and again begins analyzing the panel 502 (step 804).

システム500が準理想的条件下で動作していることを診断モジュール520が判別する場合には(ステップ806)、制御モジュール525は局所的制御器508をディスエーブルさせ(ステップ822)且つグローバル制御器540をイネーブルさせ(ステップ824)、それによりシステム500をCMPPTモードとさせる。従って、この状態において、グローバル制御器540は全システム500に対してMPPTを実施する。   If the diagnostic module 520 determines that the system 500 is operating under sub-ideal conditions (step 806), the control module 525 disables the local controller 508 (step 822) and the global controller. 540 is enabled (step 824), thereby placing the system 500 in CMPPT mode. Therefore, in this state, the global controller 540 performs MPPT for the entire system 500.

この点において、又、診断モジュール520は、タイマーが時間切れしたか否か、即ち方法800が再度初期化されるべきか否か、を判別する(ステップ818)。タイマーが時間切れであると(ステップ818)、診断モジュール520はタイマーをリセットし(ステップ820)且つ再度パネル502の解析を開始する(ステップ804)。   At this point, the diagnostic module 520 also determines whether the timer has expired, i.e., whether the method 800 should be re-initialized (step 818). If the timer has expired (step 818), the diagnostic module 520 resets the timer (step 820) and begins analyzing the panel 502 again (step 804).

図8は集中型MPPTと分散型MPPTとの間の選択をする方法800の1例を例示しているが、この方法800に対して種々の変更を行なうことが可能である。例えば、方法800を光電システムを参照して説明しているが、方法800は、ウインドタービンシステム、燃料電池システム等のその他のエネルギ発生システム500に対して実現することが可能である。更に、方法800を図5のシステムを参照して説明しているが、方法800は本開示の範囲を逸脱すること無しに任意の適宜に構成されたエネルギ発生システムにおいて実現することが可能である。更に、一連のステップとして示してあるが、方法800におけるステップは、オーバーラップするか、並列に発生するか、複数回発生するか、又は異なる順番で発生することが可能である。   Although FIG. 8 illustrates one example of a method 800 for selecting between centralized MPPT and distributed MPPT, various changes can be made to this method 800. For example, although the method 800 is described with reference to a photovoltaic system, the method 800 can be implemented for other energy generation systems 500 such as wind turbine systems, fuel cell systems, and the like. Further, although the method 800 is described with reference to the system of FIG. 5, the method 800 can be implemented in any suitably configured energy generation system without departing from the scope of the present disclosure. . Further, although shown as a series of steps, the steps in method 800 may overlap, occur in parallel, occur multiple times, or occur in a different order.

図9は、本開示の1実施例に従うエネルギ発生システムにおける局所的変換器904用の局所的制御器908を活性化且つ脱活性化させるシステム900を例示している。システム900は、光電パネル902として呼称されるエネルギ発生装置902と、局所的変換器904とを有している。局所的変換器904は、パワーステージ906と、局所的制御器908と、アクチベーター即ち活性化器910とを有している。   FIG. 9 illustrates a system 900 that activates and deactivates a local controller 908 for a local converter 904 in an energy generation system according to one embodiment of the present disclosure. The system 900 includes an energy generator 902 referred to as a photoelectric panel 902 and a local transducer 904. Local converter 904 includes a power stage 906, a local controller 908, and an activator or activator 910.

局所的変換器904は、図1Bの局所的変換器104の内の一つ、図2又は3の局所的変換器204、及び/又は図5の局所的変換器504の内の一つを表すことが可能であるが、局所的変換器904は、本開示の範囲を逸脱すること無しに任意の適宜に構成されたエネルギ発生システムにおいて実現することが可能であることが理解される。従って、システム900は他の同様のシステム900へ直列的及び/又は並列的に結合されてエネルギ発生アレイを形成することが可能である。   The local converter 904 represents one of the local converters 104 of FIG. 1B, the local converter 204 of FIG. 2 or 3, and / or one of the local converters 504 of FIG. While it is possible, it is understood that the local converter 904 can be implemented in any suitably configured energy generation system without departing from the scope of the present disclosure. Accordingly, system 900 can be coupled in series and / or in parallel to other similar systems 900 to form an energy generating array.

例示した実施例の場合、アクチベーター910がパネル902と局所的制御器908との間に結合されている。幾つかの実施例の場合に、アクチベーター910は、パネル902の出力電圧に基づいて局所的制御器908を活性化させ且つ脱活性化させることが可能である。パネル902の出力電圧が低すぎる場合には、アクチベーター910は、基本的にゼロである供給電圧を局所的制御器908へ供給することが可能であり、それにより局所的制御器908をシャットオフさせる。パネル902の出力電圧が一層高い場合には、アクチベーター910は、局所的制御器908が動作可能状態となるべくゼロではない供給電圧を局所的制御器908へ供給することが可能である。   In the illustrated embodiment, activator 910 is coupled between panel 902 and local controller 908. In some embodiments, activator 910 can activate and deactivate local controller 908 based on the output voltage of panel 902. If the output voltage of panel 902 is too low, activator 910 can supply a supply voltage that is essentially zero to local controller 908, thereby shutting off local controller 908. Let If the panel 902 output voltage is higher, the activator 910 can supply a non-zero supply voltage to the local controller 908 so that the local controller 908 is operational.

アクチベーター910は、局所的制御器908へ供給電圧を供給する以外の任意の適宜の態様で局所的制御器908を活性化させ且つ脱活性化させることが可能である。例えば、一つの代替例の場合に、アクチベーター910は、局所的制御器908を活性化させ且つ脱活性化させるために局所的制御器908の1個又はそれ以上のピンをセットさせることが可能である。別の代替例の場合には、アクチベーター910は、局所的制御器908を活性化させるために局所的制御器908内の第1レジスタへ第1所定値を書き込み、且つ局所的制御器908を脱活性化させるために局所的制御器908内の該第1レジスタ又は第2レジスタのいずれかに第2所定値(これは、特定の実現例に基づいて、第1所定値と同じもの又は異なるものとすることが可能である)を書き込むことが可能である。   The activator 910 can activate and deactivate the local controller 908 in any suitable manner other than providing a supply voltage to the local controller 908. For example, in one alternative, the activator 910 can set one or more pins of the local controller 908 to activate and deactivate the local controller 908. It is. In another alternative, activator 910 writes a first predetermined value to a first register in local controller 908 to activate local controller 908, and local controller 908 is activated. A second predetermined value in either the first register or the second register in the local controller 908 for deactivation (this is the same as or different from the first predetermined value, depending on the particular implementation) Can be written).

従って、システム900は、バッテリ又は外部電源を使用すること無しに、局所的変換器904の自立的動作を与えている。太陽放射照度が十分に高い場合には、出力パネル電圧Vpanは、アクチベーター910をしてゼロではない供給電圧Vccの発生を開始させるレベルへ増加する。この点において、局所的制御器908及び/又は中央アレイ制御器(図9においては不図示)は、レジスタの初期化、パネル902間の予備的電圧比較、アナログ・デジタル変換器キャリブレーション、クロック同期又はインターリーブ、パワーステージ906の同期的活性化、等の活性化手順を実施することを開始することが可能である。同様に、システム900を脱活性化させる前に、スタンドアローン適用例の場合におけるバックアップユニットとの同期、パワーステージ906の同期的脱活性化、等の脱活性化手順を実施することが可能である。これらの脱活性化手順期間中に、アクチベーター910はそれ自身は活性化されたままとなることが可能である。 Thus, the system 900 provides autonomous operation of the local converter 904 without using a battery or external power source. If the solar irradiance is high enough, the output panel voltage V pan increases to a level that causes the activator 910 to begin generating a non-zero supply voltage V cc . In this regard, the local controller 908 and / or the central array controller (not shown in FIG. 9) may perform register initialization, preliminary voltage comparison between panels 902, analog to digital converter calibration, clock synchronization. Alternatively, it is possible to begin performing an activation procedure such as interleaving, synchronous activation of the power stage 906, or the like. Similarly, before deactivating system 900, it is possible to perform deactivation procedures such as synchronization with a backup unit and synchronous deactivation of power stage 906 in the case of a stand-alone application. . During these deactivation procedures, activator 910 can remain activated itself.

更に、幾つかの実施例の場合に、アクチベーター910は、局所的制御器904に対して過剰パワー保護を与えることが可能である。図3に関連して上に説明した如く、局所的制御器208の一部であるMPPT制御ブロック304は過剰パワー保護を与えることが可能である。然しながら、アクチベーター910を含むシステムに対する代替例として、アクチベーター910はその代わりにこの保護を与えることが可能である。従って、この代替例の場合には、出力電流が低すぎるほど低下すると、アクチベーター910は、パネル電圧Vpanがほぼ出力電圧Voutに等しいように局所的制御器908のMPPT機能性をスイッチオフさせることが可能である。 Further, in some embodiments, activator 910 can provide overpower protection for local controller 904. As described above in connection with FIG. 3, the MPPT control block 304 that is part of the local controller 208 can provide overpower protection. However, as an alternative to a system that includes an activator 910, the activator 910 can instead provide this protection. Thus, in this alternative case, if the output current drops too low, the activator 910 switches off the MPPT functionality of the local controller 908 so that the panel voltage V pan is approximately equal to the output voltage V out. It is possible to make it.

図10は本開示の1実施例に基づくシステム900に対する時間に関しての装置電圧変化の1例を例示しているグラフ920である。光電パネル902の場合には、太陽放射照度レベルがアクチベーター910に対する電圧活性化レベル(Vt−on)周りに振動する状態において、電圧脱活性化レベル(Vt−off)と同じ電圧活性化レベルを使用することは、システム900の不所望の複数の活性化及び脱活性化を発生させることとなる。従って、グラフ920に示されているように、このことを防止するために、一層低い電圧脱活性化レベルを使用することが可能である。この一層低い電圧脱活性化レベルを使用することによって、システム900は、パネル電圧が電圧活性化レベルよりも幾分一層低いレベルへ降下するように太陽放射照度レベルが十分に減少するまで、一貫性をもって活性化されたまま留まることが可能である。その結果、頻繁な活性化及び脱活性化が回避され、システム900に対してノイズ免疫性を与えている。 FIG. 10 is a graph 920 illustrating an example of device voltage change over time for a system 900 according to one embodiment of the present disclosure. In the case of the photoelectric panel 902, the same voltage activation as the voltage deactivation level (V t-off ) in a state where the solar irradiance level oscillates around the voltage activation level (V t-on ) for the activator 910 Using the level will cause undesired activations and deactivations of the system 900. Thus, as shown in graph 920, a lower voltage deactivation level can be used to prevent this. By using this lower voltage deactivation level, the system 900 is consistent until the solar irradiance level is sufficiently reduced so that the panel voltage drops to a level somewhat lower than the voltage activation level. Can remain activated. As a result, frequent activations and deactivations are avoided, giving the system 900 noise immunity.

幾つかの実施例の場合に、パネル電圧が電圧活性化レベルを超えて局所的制御器908の活性化となった後に、局所的制御器908は、パネル電圧が電圧脱活性化レベルよりも一層低いレベルへ継続して降下する場合に一層迅速に脱活性化させることが可能であるために、パネル電圧が電圧脱活性化レベルより下側に降下する場合に、脱活性化手順を開始することが可能である。更に、幾つかの実施例の場合に、局所的制御器908は、特定の状態に対して電圧脱活性化レベルに到達する前に、アクチベーター910、従ってそれ自身をシャットオフさせることが可能である。   In some embodiments, after the panel voltage exceeds the voltage activation level and the local controller 908 is activated, the local controller 908 may further increase the panel voltage beyond the voltage deactivation level. Initiate a deactivation procedure when the panel voltage falls below the voltage deactivation level, so that it can be deactivated more quickly if it continues to drop to a lower level Is possible. Further, in some embodiments, the local controller 908 can shut off the activator 910 and thus itself before reaching the voltage deactivation level for a particular condition. is there.

図11は、本開示の1実施例に従うアクチベーター910を例示している。この実施例の場合、アクチベーター910は、電源930と、複数個の抵抗R1,R2,R3と、ダイオードDとを有している。抵抗R1及びR2は、電源930の入力ノード(IN)と接地との間に直列に結合されている。該ダイオード及び抵抗R3は、電源930の出力ノード(OUT)と抵抗R1及びR2が共に結合されているノード940との間に直列に結合されている。更に、電源930のシャットダウンノード(SD)もノード940に結合されている。   FIG. 11 illustrates an activator 910 according to one embodiment of the present disclosure. In this embodiment, the activator 910 has a power source 930, a plurality of resistors R1, R2, R3, and a diode D. Resistors R1 and R2 are coupled in series between the input node (IN) of power supply 930 and ground. The diode and resistor R3 are coupled in series between the output node (OUT) of the power source 930 and a node 940 to which resistors R1 and R2 are coupled together. In addition, a shutdown node (SD) for power supply 930 is also coupled to node 940.

電源930は、その入力ノードにおいてパネル電圧Vpanを受け取り且つその出力ノードにおいて局所的制御器908用の供給電圧Vccを発生することが可能である。電源930のシャットダウンノードは、電源930の制御回路によって決定されるように該シャットダウンノードにおける電圧レベルが特定した電圧Vを超える場合に、電源930の動作をイネーブルさせ、且つ該シャットダウンノードにおける電圧レベルが該特定した電圧Vより下側に降下する場合に、電源930の動作をディスエーブルさせる。 The power supply 930 can receive a panel voltage V pan at its input node and generate a supply voltage V cc for the local controller 908 at its output node. The shutdown node of power supply 930 enables operation of power supply 930 when the voltage level at the shutdown node exceeds a specified voltage V 0 as determined by the control circuit of power supply 930, and the voltage level at the shutdown node There when falling below the voltage V 0 which is the identified, thereby disabling the operation of the power supply 930.

電源930がターンオフされると、該ダイオードは非導通状態であり、且つ該シャットダウンノードにおける電圧は次式によって与えられる。   When power supply 930 is turned off, the diode is non-conducting and the voltage at the shutdown node is given by:

Figure 2011522313
Figure 2011522313

電圧VSD,t−onが値Vを超えると、該ダイオードは導通状態を開始し且つ該シャットダウンノードにおける電圧は以下の如くになる。 When the voltage V SD, t-on exceeds the value V 0 , the diode begins to conduct and the voltage at the shutdown node is:

Figure 2011522313
Figure 2011522313

尚、Vはダイオード電圧降下であり、且つ Where V d is the diode voltage drop, and

Figure 2011522313
Figure 2011522313

である。電圧VSD,t−offがVより下側に降下すると、電源930はターンオフされる。従って、ターンオン及びターンオフ電圧スレッシュホールドは、抵抗R1,R2,R3によって与えられる抵抗値に基づいて決定される。 It is. When the voltage V SD, t-off drops below V 0 , the power supply 930 is turned off. Accordingly, turn-on and turn-off voltage thresholds are determined based on resistance values provided by resistors R1, R2, and R3.

図12は、本開示の1実施例に従って局所的変換器904を活性化及び脱活性化させる方法1200を例示している。方法1200の実施例は、単に例示的なものであるに過ぎない。方法1200のその他の実施例を本開示の範囲を逸脱すること無しに実現することが可能である。   FIG. 12 illustrates a method 1200 for activating and deactivating the local transducer 904 according to one embodiment of the present disclosure. The embodiment of method 1200 is merely exemplary. Other embodiments of the method 1200 may be implemented without departing from the scope of this disclosure.

方法1200は、開回路条件で動作しているエネルギ発生装置、即ちパネル、902で開始する(ステップ1202)。この条件において、アクチベーター910は局所的制御器908を活性化させていない。何故ならば、パネル902によって出力されるパネル電圧が低すぎるからである。アクチベーター910は、電圧活性化レベル(Vt−on)を超えるまで、このパネル電圧(Vpan)をモニターする(ステップ1204)。 The method 1200 begins with an energy generator or panel 902 operating in open circuit conditions (step 1202). In this condition, activator 910 has not activated local controller 908. This is because the panel voltage output by panel 902 is too low. The activator 910 monitors this panel voltage (V pan ) until the voltage activation level (V t-on ) is exceeded (step 1204).

パネル電圧が電圧活性化レベルを超えたことをアクチベーター910が判別すると(ステップ1204)、アクチベーター910は局所的制御器908をターンオンさせることによって局所的変換器904の活性化を開始する(ステップ1206)。例えば、アクチベーター910は、局所的制御器908に対してゼロではない供給電圧Vccを発生することによって局所的変換器904の活性化を開始することが可能である。その他の実施例の場合に、アクチベーター904は、局所的制御器908の1個又はそれ以上のピンをセットすることによって、又は局所的制御器908内の第1レジスタへ第1所定値を書き込むことによって局所的変換器904の活性化を開始することが可能である。局所的制御器908及び/又は中央アレイ制御器は、次いで、局所的変換器904に対する活性化手順を実施する(ステップ1208)。例えば、該活性化手順は、レジスタの初期化、パネル902間の予備的電圧比較、アナログ・デジタル変換器キャリブレーション、クロック同期又はインターリーブ、パワーステージ906等を含む複数のパネルからなるストリングの同期的活性化を含むことが可能である。 When activator 910 determines that the panel voltage has exceeded the voltage activation level (step 1204), activator 910 initiates activation of local converter 904 by turning on local controller 908 (step 1204). 1206). For example, activator 910 can initiate activation of local converter 904 by generating a non-zero supply voltage V cc for local controller 908. In other embodiments, the activator 904 writes the first predetermined value by setting one or more pins of the local controller 908 or to a first register in the local controller 908. It is possible to start the activation of the local transducer 904. The local controller 908 and / or the central array controller then performs an activation procedure for the local transducer 904 (step 1208). For example, the activation procedure may include register initialization, preliminary voltage comparison between panels 902, analog-to-digital converter calibration, clock synchronization or interleaving, synchronous synchronization of strings of panels including power stage 906, etc. Activation can be included.

局所的制御器908は、該ストリング内の他のパワーステージ906が動作状態となるまで(ステップ1212)、所定の変換比でパワーステージ906を動作させる(ステップ1210)。該ストリング内のパネル902の各々が動作状態にあるパワーステージ906を持つと(ステップ1212)、局所的制御器908は、パネル電流(Ipan)を活性化電流レベル(Imin)と比較する(ステップ1214)。パネル電流が活性化電流レベルよりも一層大きい場合には(ステップ1214)、局所的制御器908が通常の動作を開始する(ステップ1216)。従って、局所的制御器908はパワーステージ906に対してMPPTの実施を開始する。 The local controller 908 operates the power stage 906 with a predetermined conversion ratio (step 1210) until the other power stage 906 in the string is in an operating state (step 1212). When each of the panels 902 in the string has an active power stage 906 (step 1212), the local controller 908 compares the panel current (I pan ) with the activation current level (I min ) ( Step 1214). If the panel current is greater than the activation current level (step 1214), the local controller 908 begins normal operation (step 1216). Accordingly, the local controller 908 starts performing MPPT on the power stage 906.

この様に、エネルギ発生システムにおける全ての局所的制御器908の活性化は自動的に同期させることが可能である。更に、光電システムにおける複数のパネル902からなるサブセットのみがアクチベーター910による活性化となるのに十分に高い電圧を発生するに過ぎない場合には、スイッチ314等の単一方向スイッチをパワーステージ906の各々に包含させて、残りのパネル902が動作されることを許容することが可能である。   In this way, the activation of all local controllers 908 in the energy generation system can be automatically synchronized. Further, if only a subset of the panels 902 in the photoelectric system only generate a voltage high enough to be activated by the activator 910, a unidirectional switch, such as switch 314, is connected to the power stage 906. Can be included to allow the remaining panels 902 to be operated.

局所的制御器908は、継続してパネル電流を活性化電流レベルと比較する(ステップ1218)。パネル電流が活性化電流レベル未満である場合には(ステップ1218)、局所的制御器908は脱活性化タイマーをセットする(ステップ1220)。局所的制御器908は、次いで、所定の変換比でパワーステージ906を動作することへ復帰する(ステップ1222)。次いで、局所的制御器908及び/又は中央アレイ制御器が局所的変換器904に対する脱活性化手順を実施する(ステップ1224)。例えば、該脱活性化手順は、スタンドアローン適用例の場合におけるバックアップユニットとの同期、パワーステージ906の同期的脱活性化等を含むことが可能である。   The local controller 908 continues to compare the panel current to the activation current level (step 1218). If the panel current is below the activation current level (step 1218), the local controller 908 sets a deactivation timer (step 1220). The local controller 908 then returns to operating the power stage 906 with a predetermined conversion ratio (step 1222). The local controller 908 and / or the central array controller then performs a deactivation procedure for the local transducer 904 (step 1224). For example, the deactivation procedure can include synchronization with a backup unit, synchronous deactivation of the power stage 906, etc. in the case of a standalone application.

次いで、局所的制御器908は、脱活性化タイマーが時間切れとなったか否かを判別する(ステップ1226)。このことは、パネル電流が活性化電流レベルの上方へ増加することを許容する。従って、局所的制御器908は、脱活性化の準備をするが、脱活性化が実際に実施されるべきであることを確保するために待機する。   The local controller 908 then determines whether the deactivation timer has expired (step 1226). This allows the panel current to increase above the activation current level. Thus, the local controller 908 prepares for deactivation, but waits to ensure that deactivation should actually take place.

従って、脱活性化タイマーが時間切れとならない限り(ステップ1226)、局所的制御器908はパネル電流を活性化電流レベルと比較する(ステップ1228)。パネル電流が継続して活性化電流レベル未満に留まる場合には(ステップ1228)、局所的制御器908は継続して脱活性化タイマーの時間切れを待機する(ステップ1226)。脱活性化タイマーの時間切れ(ステップ1226)の前にパネル電流が活性化電流レベルより一層大きくなると(ステップ1228)、局所的制御器908は、再度、パワーステージ906に対してMPPTを実施することによって通常に動作する(ステップ1216)。   Thus, as long as the deactivation timer does not expire (step 1226), the local controller 908 compares the panel current to the activation current level (step 1228). If the panel current continues to stay below the activation current level (step 1228), the local controller 908 continues to wait for the deactivation timer to expire (step 1226). If the panel current becomes greater than the activation current level (step 1228) before the deactivation timer expires (step 1226), the local controller 908 again performs MPPT on the power stage 906. To operate normally (step 1216).

然しながら、パネル電流が活性化電流レベル未満である間(ステップ1228)に脱活性化タイマーが時間切れとなると(ステップ1226)、局所的制御器908はパワーステージ906及び局所的制御器908をターンオフし、且つパネル902は、再度、開回路条件で動作される(ステップ1230)。幾つかの実施例の場合に、アクチベーター910は、局所的制御器908に対してゼロの供給電圧Vccを発生することによって、局所的変換器904の脱活性化を完了する場合がある。その他の実施例の場合に、アクチベーター910は、局所的制御器908の1個又はそれ以上のピンをセットすることによって、又は局所的制御器908内の第1レジスタ又は第2レジスタのいずれかに第2所定値を書き込むことによって、局所的変換器904の脱活性化を完了する場合がある。この点において、アクチベーター910は、再度、電圧活性化レベルを超えるまで(ステップ1204)パネル電圧をモニタし、活性化プロセスを最初期化させる。 However, if the deactivation timer expires (step 1226) while the panel current is below the activation current level (step 1228), the local controller 908 turns off the power stage 906 and the local controller 908. The panel 902 is again operated under open circuit conditions (step 1230). In some embodiments, activator 910 may complete deactivation of local converter 904 by generating a zero supply voltage V cc for local controller 908. In other embodiments, the activator 910 may either set one or more pins of the local controller 908 or either the first register or the second register in the local controller 908. The deactivation of the local converter 904 may be completed by writing a second predetermined value to. At this point, activator 910 again monitors the panel voltage until the voltage activation level is exceeded (step 1204) to initiate the activation process.

図12は局所的変換器904を活性化させ且つ脱活性化させるための方法1200の1例を例示しているが、この方法1200に対して種々の変形を行うことが可能である。例えば、方法1200は光電パネルを参照して説明しているが、方法1200は、ウインドタービン、燃料電池等のその他のエネルギ発生装置902に対して実現することが可能である。更に、方法1200を図9の局所的制御器908及びアクチベーター910を参照して説明しているが、局所的制御器908及びアクチベーター910は本開示の範囲を逸脱すること無しに任意の適宜に構成されたエネルギ発生システムにおいて実現することが可能であることが理解される。又、一連のステップとして示してあるが、方法1200におけるステップは、オーバーラップすること、並列的に発生すること、複数回発生すること、又は異なる順番で発生することが可能である。   Although FIG. 12 illustrates one example of a method 1200 for activating and deactivating the local transducer 904, various modifications can be made to the method 1200. For example, although the method 1200 is described with reference to a photovoltaic panel, the method 1200 can be implemented for other energy generators 902 such as wind turbines, fuel cells, and the like. Further, although the method 1200 is described with reference to the local controller 908 and activator 910 of FIG. 9, the local controller 908 and activator 910 may be any suitable without departing from the scope of this disclosure. It is understood that this can be realized in an energy generation system configured as follows. Also, although shown as a series of steps, the steps in method 1200 can overlap, occur in parallel, occur multiple times, or occur in a different order.

上の説明は特定の実施例を参照しているが、説明したコンポーネント、システム及び方法の幾つかは、サブセル、単一セル、パネル(即ち、セルアレイ)、パネルアレイ、及び/又は複数のパネルアレイからなるシステムに対して適用することが可能であることが理解される。例えば、上述した局所的変換器は各々1個のパネルと関連しているものであるが、1個のパネル内の各セルに対しての、又は複数のパネルからなる各ストリングに対しての、局所的変換器と共に、同様にシステムを実現することが可能である。更に、説明したコンポーネント、システム及び方法の幾つかは、ウインドタービン、燃料電池等の光電装置以外のエネルギ発生装置へ適用することが可能である。   Although the above description refers to particular embodiments, some of the components, systems, and methods described are subcells, single cells, panels (ie, cell arrays), panel arrays, and / or multiple panel arrays. It is understood that the present invention can be applied to a system consisting of For example, the local transducers described above are each associated with one panel, but for each cell in a panel or for each string of panels. It is possible to implement a system with a local transducer as well. Furthermore, some of the components, systems and methods described can be applied to energy generating devices other than optoelectronic devices such as wind turbines and fuel cells.

この特許文書において使用されている或る単語及び用語の定義を説明しておくことが有益的である。「結合」という用語及びその派生語は、2個又はそれ以上のコンポーネント間のいかなる直接的又は間接的な通信を意味しており、これらのコンポーネントが互いに物理的に接触しているか否かを問うものではない。「送信」、「受信」及び「通信する」という用語及びそれらの派生語は、直接的な及び間接的な両方の通信を包含している。「含む」及び「有する」という用語及びそれらの派生語は、制限無しでの包含することを意味している。「又は」という用語は包括的であり、及び/又はの意味である。「各」という用語は識別された複数の項目からなる少なくともサブセット(副組)の内のどれもこれもである。「関連する」及び「それと関連する」という用語及びそれらの派生語は、包含すること、その中に包含されていること、それと相互接続していること、含むこと、その中に含まれること、それへ又はそれと接続すること、それへ又はそれと結合すること、それと通信可能であること、それと共同すること、インターリーブすること、並置すること、それに近接していること、それへ又はそれと束縛されていること、持っていること、その特性を持っていること、等を意味する場合がある。   It is useful to explain the definitions of certain words and terms used in this patent document. The term “coupled” and its derivatives means any direct or indirect communication between two or more components and asks whether these components are in physical contact with each other. It is not a thing. The terms “transmit”, “receive” and “communicate” and their derivatives encompass both direct and indirect communication. The terms “including” and “having” and their derivatives are meant to include without limitation. The term “or” is inclusive, meaning and / or. The term “each” is any of at least a subset of a plurality of identified items. The terms “related” and “related to” and their derivatives are included, included in, interconnected with, included in, included in, Connected to, connected to, connected to, coupled to, communicable with, collaborated with, interleaved, juxtaposed, close to it, bound to it or to it May mean having, having, or having that characteristic.

本開示を或る実施例及び通常関連する方法について説明したが、これらの実施例及び方法の変更及び置換は当業者に自明である。従って、例示的実施例の上の説明は本開示を定義付けるか又は拘束するものではない。以下の特許請求の範囲によって定義されるように、本開示の精神及び範囲を逸脱すること無しにその他の変化、置換、変形も可能である。   While this disclosure has been described with reference to certain embodiments and commonly associated methods, variations and substitutions of these embodiments and methods will be apparent to those skilled in the art. Accordingly, the above description of example embodiments does not define or constrain this disclosure. Other changes, substitutions, and modifications are possible without departing from the spirit and scope of the present disclosure, as defined by the following claims.

Claims (20)

集中型MPPTを具備しているエネルギ発生システム内に局所的最大パワーポイントトラッキング(MPPT)を組み込んだシステムにおいて、
システム動作周波数を有するシステム制御ループ、
複数個の局所的制御ループであって、各々が対応する局所的動作周波数を有しており、各局所的動作周波数が少なくとも予め定めた距離だけ該システム動作周波数から離れている複数個の局所的制御ループ、
を有しているシステム。
In a system that incorporates local maximum power point tracking (MPPT) in an energy generation system comprising a centralized MPPT,
A system control loop having a system operating frequency,
A plurality of local control loops, each having a corresponding local operating frequency, each local operating frequency being at least a predetermined distance away from the system operating frequency Control loop,
Having a system.
請求項1において、該システム制御ループが閉ループシステムを有しており、且つ各局所的制御ループが閉ループシステムを有しているシステム。   2. The system of claim 1, wherein the system control loop has a closed loop system and each local control loop has a closed loop system. 請求項1において、該システム制御ループが、複数個のエネルギ発生装置からなるアレイと、該アレイに対してMPPTを与えることが可能な中央MPPT制御ブロックを具備しているDC−ACコンバータと、を有しているシステム。   The system control loop of claim 1, wherein the system control loop comprises an array of energy generators and a DC-AC converter comprising a central MPPT control block capable of providing MPPT to the array. System that has. 請求項1において、各局所的制御ループが、エネルギ発生装置と、該エネルギ発生装置に対してMPPTを与えることが可能な局所的コンバータとを有しているシステム。   2. The system of claim 1, wherein each local control loop includes an energy generator and a local converter capable of providing MPPT to the energy generator. 請求項1において、該システム動作周波数が、該システム制御ループに対する対応する時定数を有しているシステム。   The system of claim 1, wherein the system operating frequency has a corresponding time constant for the system control loop. 請求項5において、該局所的動作周波数の各々がその局所的動作周波数に対応する該局所的制御ループに対する対応する安定化時間を有しているシステム。   6. The system of claim 5, wherein each of the local operating frequencies has a corresponding stabilization time for the local control loop that corresponds to the local operating frequency. 請求項6において、各局所的制御ループの安定化時間が該システム制御ループに対する該時定数よりも一層早いシステム。   7. The system according to claim 6, wherein the stabilization time of each local control loop is faster than the time constant for the system control loop. 請求項6において、各局所的制御ループの安定化時間が、該システム制御ループに対する該時定数よりも少なくとも5倍早いシステム。   7. The system according to claim 6, wherein the stabilization time of each local control loop is at least 5 times faster than the time constant for the system control loop. 集中型MPPTを具備しているエネルギ発生システム内に局所的最大パワーポイントトラッキング(MPPT)を組み込んだシステムにおいて、
複数個のエネルギ発生装置からなるアレイと、該アレイに対してMPPTを与えることが可能な中央MPPT制御ブロックを具備しているDC−ACコンバータと、を有しており、システム動作周波数に基いて動作することが可能なシステム制御ループ、
複数個の局所的制御ループであって、各局所的制御ループが該複数個のエネルギ発生装置の内の一つとそのエネルギ発生装置に対してMPPTを与えることが可能な局所的変換器を有しており、各局所的制御ループが対応する局所的動作周波数に基いて動作することが可能であり、且つ各局所的動作周波数が少なくとも予め定めた距離だけシステム動作周波数から離れている、複数個の局所的制御ループ、
を有しているシステム。
In a system that incorporates local maximum power point tracking (MPPT) in an energy generation system comprising a centralized MPPT,
An array of energy generators, and a DC-AC converter having a central MPPT control block capable of providing MPPT to the array, based on system operating frequency System control loop, which can work
A plurality of local control loops, each local control loop having one of the plurality of energy generators and a local converter capable of providing MPPT to the energy generators A plurality of local control loops capable of operating based on a corresponding local operating frequency, and wherein each local operating frequency is at least a predetermined distance away from the system operating frequency. Local control loop,
Having a system.
請求項9において、該システム制御ループが閉ループシステムを有しており、且つ各局所的制御ループが閉ループシステムを有しているシステム。   10. The system of claim 9, wherein the system control loop has a closed loop system and each local control loop has a closed loop system. 請求項9において、該システム動作周波数が該システム制御ループに対する対応する時定数を有しているシステム。   10. The system of claim 9, wherein the system operating frequency has a corresponding time constant for the system control loop. 請求項11において、各局所的動作周波数が、その局所的動作周波数に対応する局所的制御ループに対する対応する安定化時間を有しているシステム。   12. The system according to claim 11, wherein each local operating frequency has a corresponding stabilization time for a local control loop corresponding to that local operating frequency. 請求項12において、各局所的制御ループの安定化時間が該システム制御ループに対する時定数よりも一層早いシステム。   13. The system of claim 12, wherein the stabilization time for each local control loop is faster than the time constant for the system control loop. 請求項12において、各局所的制御ループの安定化時間が該システム制御ループに対する時定数よりも少なくとも5倍早いシステム。   13. The system of claim 12, wherein the stabilization time for each local control loop is at least 5 times faster than the time constant for the system control loop. 局所的最大パワーポイントトラッキング(MPPT)を集中型MPPTを具備しているエネルギ発生システム内に組み込む方法において、
システム動作周波数を具備しているシステム制御ループを設け、
各局所的制御ループが対応する局所的動作周波数を具備しており、各局所的動作周波数が少なくとも予め定めた距離だけ該システム動作周波数から離れている、複数個の局所的制御ループを設ける、
ことを包含している方法。
In a method of incorporating local maximum power point tracking (MPPT) into an energy generation system comprising a centralized MPPT,
Providing a system control loop having a system operating frequency;
Providing a plurality of local control loops, each local control loop having a corresponding local operating frequency, each local operating frequency being at least a predetermined distance away from the system operating frequency;
The method that encompasses that.
請求項15において、システム動作周波数が、システム制御ループに対する対応する時定数を有している方法。   The method of claim 15, wherein the system operating frequency has a corresponding time constant for the system control loop. 請求項16において、該局所的動作周波数の各々が、その局所的動作周波数に対応する局所的制御ループに対する対応する安定化時間を有している方法。   The method of claim 16, wherein each of the local operating frequencies has a corresponding stabilization time for a local control loop corresponding to the local operating frequency. 請求項17において、各局所的制御ループの安定化時間が該システム制御ループに対する時定数よりも一層早い方法。   18. The method of claim 17, wherein the stabilization time for each local control loop is faster than the time constant for the system control loop. 請求項17において、各局所的制御ループの安定化時間が該システム制御ループに対する時定数よりも少なくとも5倍早い方法。   18. The method of claim 17, wherein the stabilization time of each local control loop is at least 5 times faster than the time constant for the system control loop. 請求項15において、該システム制御ループが、複数個のエネルギ発生装置からなるアレイと、該アレイに対してMPPTを与えることが可能な中央MPPT制御ブロックを具備しているDC−AC変換器と、を有しており、且つ各局所的制御ループが該複数個のエネルギ発生装置の内の一つと、該エネルギ発生装置に対してMPPTを与えることが可能な局所的変換器と、を有している方法。   The DC-AC converter of claim 15, wherein the system control loop comprises an array of a plurality of energy generators, and a central MPPT control block capable of providing MPPT to the array; And each local control loop has one of the plurality of energy generators and a local transducer capable of providing MPPT to the energy generators. How.
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