JP2014531096A5 - - Google Patents
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Description
本発明は、光起電力発生器の動作点の追従に向けた、光起電力システムにおける電圧コンバータ、特にインバータのための追従方法に関する。
本方法では、電圧が低くなる方向、または電圧が高くなる方向における所定レベルの電圧インクリメント(voltage increment)だけ中間回路電圧が変更される。
本発明はさらに、追従デバイスと、追従デバイスを備えるインバータとに関する。
本方法では、電圧が低くなる方向、または電圧が高くなる方向における所定レベルの電圧インクリメント(voltage increment)だけ中間回路電圧が変更される。
本発明はさらに、追従デバイスと、追従デバイスを備えるインバータとに関する。
インバータは、光起電力発生器によって生成された直流を、公共または私設の電力供給網に供給され得る単相または多相の交流に変換するための光起電力システムにおいて用いられている。
本願においては、以下では略してPV発生器と呼ばれる光起電力発生器は、光起電力モジュール(PVモジュール)を備える任意の装置、とりわけ、いわゆるストリングを形成するために複数のPVモジュールが直列に接続された装置を意味するように理解されたい。
本願においては、以下では略してPV発生器と呼ばれる光起電力発生器は、光起電力モジュール(PVモジュール)を備える任意の装置、とりわけ、いわゆるストリングを形成するために複数のPVモジュールが直列に接続された装置を意味するように理解されたい。
PVシステムにおけるインバータ、または、より一般には電圧コンバータは、MPP(最大電力点)追従器と呼ばれる、インバータまたは電圧コンバータに接続されたPV発生器の動作点のための追従デバイスを一般に備えている。
PV発生器は、このMPP追従器により、最大電力が出力される動作点で動作する。
この最適動作点はMPP動作点とも呼ばれ、個々のPV発生器と、太陽放射の強度やPV発生器の温度などの個々のPV発生器の動作パラメータとに依存している。
さらに、この動作点は、PV発生器の経年変化による応答(劣化)により、PV発生器の耐用年数にわたって電圧の低い方にシフトする。
PV発生器は、このMPP追従器により、最大電力が出力される動作点で動作する。
この最適動作点はMPP動作点とも呼ばれ、個々のPV発生器と、太陽放射の強度やPV発生器の温度などの個々のPV発生器の動作パラメータとに依存している。
さらに、この動作点は、PV発生器の経年変化による応答(劣化)により、PV発生器の耐用年数にわたって電圧の低い方にシフトする。
様々なMPP追従方法の概要は、「Comparison of the performance of maximum power point schemes applied to single−stage grid−connected photovoltaic systems」(S.Jain and V.Agarwal,lET Electr,Power Appl.,2007)という記事の中に見出すことができる。
よく使われている追従方法の場合、特に一段インバータ(すなわち、インバータブリッジの形態であるコンバータ段のみを有するインバータ)の場合には中間回路電圧とも呼ばれる、電圧コンバータの入力部における電圧が一定量ずつ増やされるか減らされる。
この場合には、各インクリメントによって、PV発生器によって生成されるとともに、このインクリメントに対応しているインバータによって変換される電力の変更が決められる。
電圧は、電力が増える間は、一般に最適動作点の方向に変化する。
それに応じて、次の変化インクリメントに向けて電圧変化の方向(増加/減少)が維持され得る。
一方、中間回路電圧の変化の際に電力が低下する場合には、次のインクリメントの方向が逆転し得る。
このようにして、中間回路電圧は、最適動作点における電圧に追従するか、または、その電圧を中心に変動する。
よく使われている追従方法の場合、特に一段インバータ(すなわち、インバータブリッジの形態であるコンバータ段のみを有するインバータ)の場合には中間回路電圧とも呼ばれる、電圧コンバータの入力部における電圧が一定量ずつ増やされるか減らされる。
この場合には、各インクリメントによって、PV発生器によって生成されるとともに、このインクリメントに対応しているインバータによって変換される電力の変更が決められる。
電圧は、電力が増える間は、一般に最適動作点の方向に変化する。
それに応じて、次の変化インクリメントに向けて電圧変化の方向(増加/減少)が維持され得る。
一方、中間回路電圧の変化の際に電力が低下する場合には、次のインクリメントの方向が逆転し得る。
このようにして、中間回路電圧は、最適動作点における電圧に追従するか、または、その電圧を中心に変動する。
このような追従方法の変形形態は、特許文献1により知られている。
この場合、考慮されるのは、PV発生器によって生成された電力ではなく、PVシステムのインバータによって出力された電力である。
特許文献2には、PV発生器における出力電力の最大化と、インバータにおける出力電圧のレベルとの両方に関してPV発生器の動作点が設定されるインバータが記載されている。
この場合、考慮されるのは、PV発生器によって生成された電力ではなく、PVシステムのインバータによって出力された電力である。
特許文献2には、PV発生器における出力電力の最大化と、インバータにおける出力電圧のレベルとの両方に関してPV発生器の動作点が設定されるインバータが記載されている。
一段インバータの場合、PV発生器における動作電圧の変更は、入力側の中間回路電圧と、インバータブリッジにおける出力側の電源電圧との間の電圧変換比を変化させることによって行われる。
電圧変換比におけるこのような変化は、たとえば、インバータブリッジにおけるスイッチの様々なスイッチングパラメータ(スイッチングの持続時間、デューティ比、AC電圧の位相角に関係するスイッチング動作の位相角など)によってなされてもよい。
この場合には、電圧変換比の変化範囲が比較的制限されている。
電圧変換比におけるこのような変化は、たとえば、インバータブリッジにおけるスイッチの様々なスイッチングパラメータ(スイッチングの持続時間、デューティ比、AC電圧の位相角に関係するスイッチング動作の位相角など)によってなされてもよい。
この場合には、電圧変換比の変化範囲が比較的制限されている。
特に、インバータまたは電圧コンバータの中間回路電圧に対しては、PV発生器からエネルギー供給網への電力の流れを作るために超えられる必要のある下側の電圧制限値が設けられている。
たとえば特許文献3の従来技術からは、インバータの中間回路電圧に必要な最小量、すなわち、一段インバータにおける下側の入力電圧制限値を、エネルギー供給網における測定電圧と、既知の最大電圧変換比とに基づいて計算によって求めることが知られている。
しかし実際には、公知のMPP追従方法では、この計算によって求められた下側の入力電圧制限値までの動作電圧範囲は使われていない。
上記の特許文献3では、計算によって求められた下側の入力電圧制限値に加えられる制御用の蓄え分(control reserve)が例として説明されている。
しかし実際には、公知のMPP追従方法では、この計算によって求められた下側の入力電圧制限値までの動作電圧範囲は使われていない。
上記の特許文献3では、計算によって求められた下側の入力電圧制限値に加えられる制御用の蓄え分(control reserve)が例として説明されている。
この理由は、この制限値の近傍では、たとえば入力電圧の電圧調節機構により、中間回路電圧に必要な最小量が一時的にアンダーシュートされる危険性があり、それによって、供給される交流の信号波形にひずみが生じることである。
そのため、入力電圧に必要な最小量は、このようなひずみを安全に避けるために、その入力電圧に加えられる蓄え分を有している。
そのため、入力電圧に必要な最小量は、このようなひずみを安全に避けるために、その入力電圧に加えられる蓄え分を有している。
多段インバータは、電圧変換比の変化範囲が大きい。
多段インバータの場合には、インバータブリッジの上流にDC/DCコンバータが接続されており、このDC/DCコンバータによって、入力電圧と中間回路電圧との間のさらなる変換比が取り入れられる。
また、このDC/DCコンバータは、インバータブリッジの電圧変換比における変化範囲と組み合わされて比較的大きい全体的な変化範囲をもたらす変化の可能性を、自身の電圧変換比について有している。
しかし、このような多段インバータは、回路が比較的複雑であるためコストがかかり、追加のコンバータ段によって一般に高いコンバータ損失を被る。
この場合にも基本的には、低い電圧に向けて利用可能な入力電圧範囲が、公知の追従方法では、計算によって求められた下側の入力電圧制限値まで使われることがないという問題または制約がある。
多段インバータの場合には、インバータブリッジの上流にDC/DCコンバータが接続されており、このDC/DCコンバータによって、入力電圧と中間回路電圧との間のさらなる変換比が取り入れられる。
また、このDC/DCコンバータは、インバータブリッジの電圧変換比における変化範囲と組み合わされて比較的大きい全体的な変化範囲をもたらす変化の可能性を、自身の電圧変換比について有している。
しかし、このような多段インバータは、回路が比較的複雑であるためコストがかかり、追加のコンバータ段によって一般に高いコンバータ損失を被る。
この場合にも基本的には、低い電圧に向けて利用可能な入力電圧範囲が、公知の追従方法では、計算によって求められた下側の入力電圧制限値まで使われることがないという問題または制約がある。
したがって、本発明における目的の1つは、電圧コンバータの入力電圧範囲が、計算によって求められた下側の入力電圧制限値のできるだけ近くまで使われ得る、冒頭で述べたタイプの追従方法を提供することからなる。
本発明のさらなる目的は、対応する追従デバイスと、追従デバイスが備えられたインバータとを提供することからなる。
本発明のさらなる目的は、対応する追従デバイスと、追従デバイスが備えられたインバータとを提供することからなる。
本目的は、独立請求項の特徴を備える方法、追従デバイス、および電圧コンバータによって達成される。
有利な構成と展開は従属請求項の主題である。
有利な構成と展開は従属請求項の主題である。
第1の態様によれば、本目的は、光起電力システムにおける電圧コンバータ、特にインバータのための追従方法によって達成される。
このうち、中間回路電圧は、電圧が低くなる方向、または、電圧が高くなる方向に所定レベルの電圧インクリメント分だけ繰り返し変更される。
本方法は、2つの電圧インクリメントの間のサブ期間における中間回路電圧の平均変化率が最大の平均変化率によって制限され、この最大の平均変化率が、中間回路電圧のレベルに応じて求められることを特徴とする。
このうち、中間回路電圧は、電圧が低くなる方向、または、電圧が高くなる方向に所定レベルの電圧インクリメント分だけ繰り返し変更される。
本方法は、2つの電圧インクリメントの間のサブ期間における中間回路電圧の平均変化率が最大の平均変化率によって制限され、この最大の平均変化率が、中間回路電圧のレベルに応じて求められることを特徴とする。
変化率を制限することは、中間回路電圧UZWを設定するために用いられる制御ループが、いかなるアンダーシュート・オーバーシュートも伴うことなく所定の設定値に追従し得るという効果を有する。
このことは、本追従方法が、中間回路電圧の制限値に近い中間回路電圧に追従する場合においても、下側の入力、すなわち、中間回路電圧の制限値において可能性のあるアンダーシュートを防ぐことを可能とする。
したがって、利用可能な入力電圧範囲が、この範囲の下限に向けて十分に利用され得る。
同時に、最大の平均変化率が中間回路電圧のレベルに依存していることにより、中間回路電圧の非臨界範囲において、中間回路電圧の迅速な調整が行われることが可能であり、それにより、PV発生器の動作点の変更に対する、本追従方法における良好な応答がこの範囲において確実なものとなる。
このことは、本追従方法が、中間回路電圧の制限値に近い中間回路電圧に追従する場合においても、下側の入力、すなわち、中間回路電圧の制限値において可能性のあるアンダーシュートを防ぐことを可能とする。
したがって、利用可能な入力電圧範囲が、この範囲の下限に向けて十分に利用され得る。
同時に、最大の平均変化率が中間回路電圧のレベルに依存していることにより、中間回路電圧の非臨界範囲において、中間回路電圧の迅速な調整が行われることが可能であり、それにより、PV発生器の動作点の変更に対する、本追従方法における良好な応答がこの範囲において確実なものとなる。
本追従方法における有利な構成では、最大の平均変化率は、中間回路電圧と、必要最低中間回路電圧との電圧差のレベルに応じて求められる。
この場合、電圧差のレベルが低下する場合に最大の平均変化率が低下することが好ましい。
さらに好ましくは、最大の平均変化率は、一定の中間回路電圧を超えた所では一定である。
このように変化率は、いかなるアンダーシュート・オーバーシュートも伴うことなく所定の設定値が追従され得るように、特に中間回路電圧における下側の臨界領域において変更される。
この場合、電圧差のレベルが低下する場合に最大の平均変化率が低下することが好ましい。
さらに好ましくは、最大の平均変化率は、一定の中間回路電圧を超えた所では一定である。
このように変化率は、いかなるアンダーシュート・オーバーシュートも伴うことなく所定の設定値が追従され得るように、特に中間回路電圧における下側の臨界領域において変更される。
本追従方法におけるさらに有利な構成では、必要最低中間回路電圧は、電源電圧に基づいて求められ、また場合によっては、さらに供給電流に基づいて求められる。
このように、電圧範囲の下限値は、エネルギー供給網と、また場合によってはさらに供給状態とに正確に合わせることができる。
必要最低中間回路電圧は、定期的に更新されることが好ましい。
さらに好ましくは、この必要最低中間回路電圧における更新は、電圧インクリメントよりも倍数分だけ頻繁に行われる。
このことによって、本追従方法が、必要最低中間回路電圧における最新の値で常に動作することが確実なものとなる。
このように、電圧範囲の下限値は、エネルギー供給網と、また場合によってはさらに供給状態とに正確に合わせることができる。
必要最低中間回路電圧は、定期的に更新されることが好ましい。
さらに好ましくは、この必要最低中間回路電圧における更新は、電圧インクリメントよりも倍数分だけ頻繁に行われる。
このことによって、本追従方法が、必要最低中間回路電圧における最新の値で常に動作することが確実なものとなる。
本追従方法におけるさらに有利な構成では、最大の平均変化率は、インバータによってAC電圧網に供給される電流の制御に向けた更新レートによって求められる。
このことはまた、本追従方法を常に最新のパラメータで動作させるために用いられる。
このことはまた、本追従方法を常に最新のパラメータで動作させるために用いられる。
さらに有利な構成では、電圧インクリメントのレベルが中間回路電圧のレベルに応じて求められ、かつ/または、中間回路電圧の設定値が、好ましくはランプ関数として、有限の変化率を有する連続的な関数としてあらかじめ決められており、かつ/または、インバータによってAC電圧網に供給される電流の制御に向けた更新レートが合わせられる。
述べられた構成は、変化率に影響を及ぼすとともに、平均変化率が、最大の平均変化率を下まわったままとなることを確実なものとするための好適な可能性を示している。
述べられた構成は、変化率に影響を及ぼすとともに、平均変化率が、最大の平均変化率を下まわったままとなることを確実なものとするための好適な可能性を示している。
第2の態様によれば、本目的は、上記の追従方法を実施するように構成された、電圧コンバータのための追従デバイスによって達成される。
第3の態様によれば、本目的は、このような追従デバイスを備える、特に一段インバータであるインバータによって達成される。
第1の態様によって達成されるのと同じ利点がもたらされる。
第3の態様によれば、本目的は、このような追従デバイスを備える、特に一段インバータであるインバータによって達成される。
第1の態様によって達成されるのと同じ利点がもたらされる。
以下では、6つの図を参照して本発明をさらに詳しく説明する。
図1は、概略的な回路ブロック図における、以下では略してPVシステムと呼ばれる光起電力システムを示す。
このPVシステムは、DCラインを介して中間回路2に接続された光起電力発生器1(PV発生器1)を備える。
図1のPV発生器1は、単一の光起電力セルに向けた回路記号によって例として表されている。
図示されているPVシステムの実施形態においては、PV発生器1は、多数のセルを有する単一のPVモジュールでもよく、または、1つのストリングもしくは並列に接続された複数のストリングを形成するために特に直列に接続された複数のPVモジュールからなる相互接続システムでもよい。
このPVシステムは、DCラインを介して中間回路2に接続された光起電力発生器1(PV発生器1)を備える。
図1のPV発生器1は、単一の光起電力セルに向けた回路記号によって例として表されている。
図示されているPVシステムの実施形態においては、PV発生器1は、多数のセルを有する単一のPVモジュールでもよく、または、1つのストリングもしくは並列に接続された複数のストリングを形成するために特に直列に接続された複数のPVモジュールからなる相互接続システムでもよい。
中間回路2は、少なくとも1つの中間回路コンデンサ3を備える。
中間回路2にかかっている電圧は、図示されている例では、ケーブル損失を別にすれば入力電圧、すなわちPV発生器1の電圧に等しく、以下では中間回路電圧UZWと呼ばれることになる。
PV発生器1は、中間回路2を介してインバータ4のDC入力部に接続されている。
中間回路2は、図1の左側に向かう、インバータ4の記号におけるダッシュ記号による拡張によって示されているように、この場合にはインバータ4の中に組み込まれていてもよい。
インバータ4は、一般には、中間回路2を連続的な負荷にさらすことはない。
この理由は、たとえば、出力が交互になる電流、あるいは、インバータ4の中の電力半導体スイッチにおけるパルス化スイッチングの場合における非連続的な電力の流れにある。
中間回路コンデンサ3は、中間回路電圧UZWを平滑化するために用いられており、非連続的な電流の引き出しによって生じる中間回路電圧UZWの一時的な電圧の低下をできるだけ低く抑えることにより、中間回路2からの、すなわちPV発生器からの平均的な高い電力の引き出しが可能となっている。
中間回路2にかかっている電圧は、図示されている例では、ケーブル損失を別にすれば入力電圧、すなわちPV発生器1の電圧に等しく、以下では中間回路電圧UZWと呼ばれることになる。
PV発生器1は、中間回路2を介してインバータ4のDC入力部に接続されている。
中間回路2は、図1の左側に向かう、インバータ4の記号におけるダッシュ記号による拡張によって示されているように、この場合にはインバータ4の中に組み込まれていてもよい。
インバータ4は、一般には、中間回路2を連続的な負荷にさらすことはない。
この理由は、たとえば、出力が交互になる電流、あるいは、インバータ4の中の電力半導体スイッチにおけるパルス化スイッチングの場合における非連続的な電力の流れにある。
中間回路コンデンサ3は、中間回路電圧UZWを平滑化するために用いられており、非連続的な電流の引き出しによって生じる中間回路電圧UZWの一時的な電圧の低下をできるだけ低く抑えることにより、中間回路2からの、すなわちPV発生器からの平均的な高い電力の引き出しが可能となっている。
以下のテキストに向けては、インバータ4は一段インバータであることが想定されている。
しかし、本願による追従方法と追従デバイスは、多段インバータと共に用いられてもよく、また原理的には、PV発生器に接続された任意の電圧コンバータと共に用いられてもよい。
ただし、一段インバータと共に用いることがとりわけ有利である。
これは、この場合に、特に中間回路電圧に必要な最小量によって、利用可能な入力電圧範囲が通常は最も大きい制約を受けるためである。
しかし、本願による追従方法と追従デバイスは、多段インバータと共に用いられてもよく、また原理的には、PV発生器に接続された任意の電圧コンバータと共に用いられてもよい。
ただし、一段インバータと共に用いることがとりわけ有利である。
これは、この場合に、特に中間回路電圧に必要な最小量によって、利用可能な入力電圧範囲が通常は最も大きい制約を受けるためである。
図示されている例示的実施形態では、中間回路コンデンサ3は、インバータ4のDC入力回路の中に配置されている。
多段の設計をもち、インバータブリッジに加えてDC/DCコンバータをさらに有するインバータの場合、このような(バッファ)コンデンサは、DC/DCコンバータの出力部の所に代替的に設けられてもよい。
このことにかかわらず、本願の場合には、(バッファ)コンデンサが配置される回路は総じて中間回路と呼ばれ、コンデンサ3のDC電圧は中間回路電圧UZWと呼ばれる。
多段の設計をもち、インバータブリッジに加えてDC/DCコンバータをさらに有するインバータの場合、このような(バッファ)コンデンサは、DC/DCコンバータの出力部の所に代替的に設けられてもよい。
このことにかかわらず、本願の場合には、(バッファ)コンデンサが配置される回路は総じて中間回路と呼ばれ、コンデンサ3のDC電圧は中間回路電圧UZWと呼ばれる。
インバータ4はAC出力部を有しており、このAC出力部を介して単相または多相のエネルギー供給網5に接続されている。
エネルギー供給網5は、公共の供給網であってもよく、また私設の供給網(アイランドモード)であってもよい。
インバータ4は、例として、エネルギー供給網5への単相供給に向けて2つだけのAC出力部を有するように設計されている。
三相設計などの、図示されているインバータ4における単相設計以外の設計も可能であることは言うまでもない。
エネルギー供給網5は、公共の供給網であってもよく、また私設の供給網(アイランドモード)であってもよい。
インバータ4は、例として、エネルギー供給網5への単相供給に向けて2つだけのAC出力部を有するように設計されている。
三相設計などの、図示されているインバータ4における単相設計以外の設計も可能であることは言うまでもない。
図1は、本願において不可欠であるPVシステムの要素を示しているにすぎない。
たとえば、図示されていないスイッチング素子(断路器など)、フィルタ(正弦波フィルタなど)、電力供給網監視用デバイス、および/または、変圧器がインバータ4のAC側に設けられていてもよい。
同様に、たとえば、本明細書では図示されていない負荷断路器またはDC接触器などのヒューズ素子またはスイッチング素子である素子が、DC側において、PV発生器1と、中間回路2またはインバータ4との間の接続部分に配置されていてもよい。
たとえば、図示されていないスイッチング素子(断路器など)、フィルタ(正弦波フィルタなど)、電力供給網監視用デバイス、および/または、変圧器がインバータ4のAC側に設けられていてもよい。
同様に、たとえば、本明細書では図示されていない負荷断路器またはDC接触器などのヒューズ素子またはスイッチング素子である素子が、DC側において、PV発生器1と、中間回路2またはインバータ4との間の接続部分に配置されていてもよい。
インバータ4がエネルギー供給網5に供給する単相または多相の電圧は、以下では電源電圧UACと呼ばれる。
この電源電圧UACは、インバータ4とエネルギー供給網5との間の低いあらゆる伝送損失を別にすると、インバータ4のAC電圧出力部にかかっている電圧と一致している。
供給動作の間にインバータ4からエネルギー供給網5に流れる電流は、以下では供給電流IACと呼ばれる。
インバータ4とエネルギー供給網5との間に配置された測定用抵抗器6によって表されているように、供給電流IACに対する測定能力が提供される。
測定用抵抗器6などであるこの測定能力がインバータ4の中に組み込まれていてもよいことは言うまでもない。
電流の測定は、図示されている測定用抵抗器6の他に、誘導電流センサまたはホール素子などの、知られている他の電流センサによって行なわれてもよい。
この電源電圧UACは、インバータ4とエネルギー供給網5との間の低いあらゆる伝送損失を別にすると、インバータ4のAC電圧出力部にかかっている電圧と一致している。
供給動作の間にインバータ4からエネルギー供給網5に流れる電流は、以下では供給電流IACと呼ばれる。
インバータ4とエネルギー供給網5との間に配置された測定用抵抗器6によって表されているように、供給電流IACに対する測定能力が提供される。
測定用抵抗器6などであるこの測定能力がインバータ4の中に組み込まれていてもよいことは言うまでもない。
電流の測定は、図示されている測定用抵抗器6の他に、誘導電流センサまたはホール素子などの、知られている他の電流センサによって行なわれてもよい。
さらにPVシステムは、入力部11および12を有する追従デバイス10を備える。
追従デバイス10は、これらの入力部11および12を介し、中間回路電圧UZW、電源電圧UAC、および供給電流IACを求めることができる。
さらに追従デバイス10は、制御出力部13を介してインバータ4に接続されている。
追従デバイス10は、中間回路電圧UZWに対する設定値を、制御出力部13を介してインバータ4に入力することができる。
この場合、中間回路電圧Uzwにおけるこの設定値は、PV発生器1が最大電力を出力するか、またはインバータ4がエネルギー供給網5に最大電力を可能な限り供給し得る動作点でPV発生器1が動作するように決められる。
中間回路電圧UZWの設定値を入力する代わりに、PV発生器1における所望の動作点の設定を同様にもたらす、インバータ4に対する別の電気的特性が入力されてもよいことは言うまでもない。
たとえば、PV発生器1によって提供される電流の設定値が用いられてもよい。
PV発生器1の最適動作点を設定する追従方法が、たとえば、中間回路電圧UZWの設定値入力を用いて以下で説明される場合、本願による方法はこのことに限定されず、他の電気的特性における設定値に代えられてもよい。
図1の下部にある、インバータ4の記号におけるダッシュ記号による拡張によって示されているように、追従デバイス10はインバータ4の中に組み込まれていてもよい。
追従デバイス10は、これらの入力部11および12を介し、中間回路電圧UZW、電源電圧UAC、および供給電流IACを求めることができる。
さらに追従デバイス10は、制御出力部13を介してインバータ4に接続されている。
追従デバイス10は、中間回路電圧UZWに対する設定値を、制御出力部13を介してインバータ4に入力することができる。
この場合、中間回路電圧Uzwにおけるこの設定値は、PV発生器1が最大電力を出力するか、またはインバータ4がエネルギー供給網5に最大電力を可能な限り供給し得る動作点でPV発生器1が動作するように決められる。
中間回路電圧UZWの設定値を入力する代わりに、PV発生器1における所望の動作点の設定を同様にもたらす、インバータ4に対する別の電気的特性が入力されてもよいことは言うまでもない。
たとえば、PV発生器1によって提供される電流の設定値が用いられてもよい。
PV発生器1の最適動作点を設定する追従方法が、たとえば、中間回路電圧UZWの設定値入力を用いて以下で説明される場合、本願による方法はこのことに限定されず、他の電気的特性における設定値に代えられてもよい。
図1の下部にある、インバータ4の記号におけるダッシュ記号による拡張によって示されているように、追従デバイス10はインバータ4の中に組み込まれていてもよい。
図2は、従来技術による追従方法における、中間回路電圧UZWの推移の例をグラフで示している。
この場合、中間回路電圧UZWのレベルはグラフのy軸に対してプロットされており、時間tの進行はグラフのx軸に対してプロットされている。
これら2つの軸は任意単位(a.u.)を示している。
図示されている公知の追従方法では、中間回路電圧が高くなる方向、または中間回路電圧が低くなる方向における所定レベルΔUの電圧インクリメントが、中間回路電圧UZWの最新値より行われる。
このように、中間回路電圧UZWの変更に対して、PV発生器によって生成される電力、あるいは、PV発生器のこの動作点においてインバータによってエネルギー供給網に供給される電力が決定され、中間回路電圧の変更前に生成または供給された電力と比較される。
中間回路電圧UZWの変更によって電力が増加した場合、同じ方向における同じレベルΔUのさらなる電圧インクリメント(すなわち、増加または減少のいずれか)が続いて行われる。
一方で電力が低下した場合には、他の方向におけるインクリメントが続いて行われる。
したがって、PV発生器における動作状態の変化、および/または、経時的な放射状態の変化によって最適動作点が変化すると、実際の動作点が最適動作点に追従するか、または最適動作点を中心に変動する。
電圧インクリメントにおける他のシーケンスも同様に従来技術より知られており、電圧変化の方向は、さらなる基準、および/または、複雑なアルゴリズムに従って決定されるが、これらの方法には電圧インクリメントの所定レベルΔUが実質的に一定であるという共通点がある。
このような方法が、本明細書において提供される簡単な追従方法の代わりに用いられてもよいことは言うまでもない。
この場合、中間回路電圧UZWのレベルはグラフのy軸に対してプロットされており、時間tの進行はグラフのx軸に対してプロットされている。
これら2つの軸は任意単位(a.u.)を示している。
図示されている公知の追従方法では、中間回路電圧が高くなる方向、または中間回路電圧が低くなる方向における所定レベルΔUの電圧インクリメントが、中間回路電圧UZWの最新値より行われる。
このように、中間回路電圧UZWの変更に対して、PV発生器によって生成される電力、あるいは、PV発生器のこの動作点においてインバータによってエネルギー供給網に供給される電力が決定され、中間回路電圧の変更前に生成または供給された電力と比較される。
中間回路電圧UZWの変更によって電力が増加した場合、同じ方向における同じレベルΔUのさらなる電圧インクリメント(すなわち、増加または減少のいずれか)が続いて行われる。
一方で電力が低下した場合には、他の方向におけるインクリメントが続いて行われる。
したがって、PV発生器における動作状態の変化、および/または、経時的な放射状態の変化によって最適動作点が変化すると、実際の動作点が最適動作点に追従するか、または最適動作点を中心に変動する。
電圧インクリメントにおける他のシーケンスも同様に従来技術より知られており、電圧変化の方向は、さらなる基準、および/または、複雑なアルゴリズムに従って決定されるが、これらの方法には電圧インクリメントの所定レベルΔUが実質的に一定であるという共通点がある。
このような方法が、本明細書において提供される簡単な追従方法の代わりに用いられてもよいことは言うまでもない。
図2では、このようなレベルΔUの電圧インクリメントが、この場合には時刻t1において中間回路電圧UZWが低くなる方に行われている。
時刻t1において行われた中間回路電圧UZWの引き下げは、測定電力を高めたと想定される。
これに応じ追従デバイス10は、時刻t2において、中間回路電圧におけるΔUの値分のさらなる引き下げを開始する。
グラフでは、この引き下げΔUに対する設定値入力が、時刻t2で始まるダッシュ記号による水平線として示されている。
しかし、中間回路電圧UZWにおけるΔUの値分のこの引き下げは、必要最低中間回路電圧Uminがアンダーシュートするという結果をまねくことになる。
この電圧Uminは、エネルギー供給網5に電力供給するための、ひずみのないAC出力電圧を提供するのに必要である。
この必要最低中間回路電圧Uminは、以下では略して最低電圧Uminとも呼ばれる。
図2では水平線として示されている最低電圧Uminは、この場合には、あらかじめ一定に定められているか、またはエネルギー供給網の測定パラメータに基づいて決定される。
時刻t1において行われた中間回路電圧UZWの引き下げは、測定電力を高めたと想定される。
これに応じ追従デバイス10は、時刻t2において、中間回路電圧におけるΔUの値分のさらなる引き下げを開始する。
グラフでは、この引き下げΔUに対する設定値入力が、時刻t2で始まるダッシュ記号による水平線として示されている。
しかし、中間回路電圧UZWにおけるΔUの値分のこの引き下げは、必要最低中間回路電圧Uminがアンダーシュートするという結果をまねくことになる。
この電圧Uminは、エネルギー供給網5に電力供給するための、ひずみのないAC出力電圧を提供するのに必要である。
この必要最低中間回路電圧Uminは、以下では略して最低電圧Uminとも呼ばれる。
図2では水平線として示されている最低電圧Uminは、この場合には、あらかじめ一定に定められているか、またはエネルギー供給網の測定パラメータに基づいて決定される。
最低電圧Uminが中間回路電圧UZWによってアンダーシュートされることのない基準を保つことは、追従デバイスによって最適動作点を設定することよりも極めて高い優先度を有する。
インバータがまず追従デバイスの設定値入力に追従する場合、最低電圧Uminがアンダーシュートされ、その時に追従デバイスによる出力である設定値が再度即座に増加する。
図2に示されているグラフでは、このことが、中間回路電圧UZWのプロフィール曲線における、最低電圧Uminまで達しているスパイクによって表されている。
最適動作点が、時刻t1で想定される中間回路電圧と最低電圧Uminとの間にある場合、この最適動作点が保証されるということはない。
このことは、一段インバータまたは一段電圧コンバータの場合には特に問題となる。
これは、上記のインバータまたはコンバータが、それらの設計により、必要最低中間回路電圧のために動作点の電圧変化範囲が一般に大きくなく、さらに、本来大きくないこの変化範囲が公知の追従方法では使われることがないためである。
インバータがまず追従デバイスの設定値入力に追従する場合、最低電圧Uminがアンダーシュートされ、その時に追従デバイスによる出力である設定値が再度即座に増加する。
図2に示されているグラフでは、このことが、中間回路電圧UZWのプロフィール曲線における、最低電圧Uminまで達しているスパイクによって表されている。
最適動作点が、時刻t1で想定される中間回路電圧と最低電圧Uminとの間にある場合、この最適動作点が保証されるということはない。
このことは、一段インバータまたは一段電圧コンバータの場合には特に問題となる。
これは、上記のインバータまたはコンバータが、それらの設計により、必要最低中間回路電圧のために動作点の電圧変化範囲が一般に大きくなく、さらに、本来大きくないこの変化範囲が公知の追従方法では使われることがないためである。
図3は、図2と同様、本願による追従方法を実施した場合の中間回路電圧UZWの電圧推移を示す。
本方法は、たとえば図1に示されているPVシステムにおいて実施されてもよいため、図1に示されている例示的実施形態を参照し、その場合に用いられている参照記号を用いて例として説明される。
本方法は、たとえば図1に示されているPVシステムにおいて実施されてもよいため、図1に示されている例示的実施形態を参照し、その場合に用いられている参照記号を用いて例として説明される。
まず時刻t1では、図2の方法と同様に、レベルΔUの電圧インクリメント分の中間回路電圧UZWの引き下げが行われる。
ここでも同様に、時刻t1に中間回路電圧UZWにおいて行われる引き下げは、測定電力に対するプラスの効果を有するものと想定されている。
このため、時刻t2では、中間回路電圧UZWを引き下げるようにさらなるインクリメントが行われる。
しかし、この引き下げは、時刻t1と同じインクリメントΔUだけ行われるのではなく、それより少ないインクリメントΔU’<ΔUだけ行われる。
これは、インクリメントΔU分の引き下げが、最低電圧Uminをアンダーシュートする危険性をすでに秘めているためである。
言い換えれば、時刻t2における電圧インクリメントの場合の平均変化率|ΔU’/Δt|が、時刻t1における電圧インクリメントの場合の対応する平均変化率|ΔU/Δt|に比べて低下する。
この場合のΔtは、電圧インクリメントの時間にほぼ等しい有限値の期間を示している。
この場合、Δtは無限に小さくはなく、(t2−t1)である差分以下となるように選択される。
ここでも同様に、時刻t1に中間回路電圧UZWにおいて行われる引き下げは、測定電力に対するプラスの効果を有するものと想定されている。
このため、時刻t2では、中間回路電圧UZWを引き下げるようにさらなるインクリメントが行われる。
しかし、この引き下げは、時刻t1と同じインクリメントΔUだけ行われるのではなく、それより少ないインクリメントΔU’<ΔUだけ行われる。
これは、インクリメントΔU分の引き下げが、最低電圧Uminをアンダーシュートする危険性をすでに秘めているためである。
言い換えれば、時刻t2における電圧インクリメントの場合の平均変化率|ΔU’/Δt|が、時刻t1における電圧インクリメントの場合の対応する平均変化率|ΔU/Δt|に比べて低下する。
この場合のΔtは、電圧インクリメントの時間にほぼ等しい有限値の期間を示している。
この場合、Δtは無限に小さくはなく、(t2−t1)である差分以下となるように選択される。
第3の時刻t3では、今回はΔU’’のインクリメント分のさらなる引き下げが行われる。
この引き下げにより、最低電圧Uminがアンダーシュートされることなく最低電圧Uminへのさらなる接近が達成される。
この場合、インクリメントΔU’’は、原理的にはインクリメントΔU’と同じ値を有していてもよい。
しかし、インクリメントΔU’’は異なる値を有していてもよく、たとえば、中間回路電圧UZWと最低電圧Uminとの間隔が小さくなるにつれて所定の限界値を少なくとも下まわって連続的に小さくなるインクリメントでもよい。
この引き下げにより、最低電圧Uminがアンダーシュートされることなく最低電圧Uminへのさらなる接近が達成される。
この場合、インクリメントΔU’’は、原理的にはインクリメントΔU’と同じ値を有していてもよい。
しかし、インクリメントΔU’’は異なる値を有していてもよく、たとえば、中間回路電圧UZWと最低電圧Uminとの間隔が小さくなるにつれて所定の限界値を少なくとも下まわって連続的に小さくなるインクリメントでもよい。
図示されている追従方法は、この追従方法において行われる電圧インクリメントΔUのレベルが、中間回路電圧UZWにおける全電圧範囲にわたって一定ではなく、中間回路電圧UZWのレベル、または、中間回路電圧UZWと最低電圧Uminとの間の差分電圧に依存する点で、電圧変化範囲における利用の向上を実現する。
図4は、図2に関して説明された、従来技術より知られている追従方法の場合に生じ得るさらなる課題を示す。
第1の時刻t1では、レベルΔUの電圧インクリメント分の中間回路電圧UZWの引き下げが行われる。
これまでと同様、この引き下げは測定電力の増加に関係することが想定されており、これにより次のインクリメントでは、PV発生器の最適動作点を設定するために行われる中間回路電圧UZWのさらなる引き下げが意図されている。
次の、この引き下げは、第2の時刻t2で行われる。
この場合、第2の時刻t2の前の中間回路電圧UZWのレベルは、時刻t2の右側にダッシュ記号による水平線で示されているように、同じレベルΔUの電圧インクリメントだけ低下したとしても、中間回路電圧が最低電圧Uminより依然として大きいままとなるようなレベルである。
しかし、時刻t2の直後にはインバータのAC出力部にひずみが生じ、このひずみは、以前に設定された中間回路電圧UZW(すなわち、時刻t1とt2との間に設定されている中間回路電圧UZW)に対する逆転(reversal)をもたらす。
この応答の理由は、中間回路電圧UZWの設定値におけるステップ状の変化である。
各インバータは、中間回路電圧UZW、すなわちPV発生器の動作点を設定するために用いられるあらゆる他の電圧コンバータと同様に、実際の中間回路電圧UZWを所定の設定値に設定するために制御ループを有している。
中間回路電圧UZWの設定値におけるステップ状の減少の場合、上記の中間回路電圧UZWがまず極めて速く低下し、アンダーシュートの形でこの設定値を少なくとも一時的に下まわる危険性に陥る。
まず、このようなアンダーシュートは、中間回路電圧に向けた新たな設定値が依然として最低電圧Uminを上まわっている場合でも、中間回路電圧UZWが最低電圧Uminを一時的に下まわることに直接つながり、このことが、インバータのAC出力部におけるひずみに関係することになる。
最低電圧Uminを下まわるアンダーシュートが生じなかったとしても、新たな設定値までの中間回路電圧UZWの遮断中に中間回路を流れる大きい電流が、AC出力電圧の信号波形におけるひずみをもたらす場合がある。
したがって、知られている追従方法における、中間回路電圧UZWにおける設定値の公知のインクリメント変化の場合には、最低電圧Uminを依然として上まわっている値までの突発的な変化が行われ得ない。
このことは、図4において、今まで最低電圧Uminと考えられていたものを上まわる有効最低電圧U*minによって表されている。
公知の追従方法において必要な蓄え分を加えた最低電圧Uminから生じる(比較的高い)有効最低電圧U*minの形態である、説明された一時的な制御効果を考慮することにより、インバータにおける利用可能な電圧変化範囲は、電圧の低い所でさらに制限される。
第1の時刻t1では、レベルΔUの電圧インクリメント分の中間回路電圧UZWの引き下げが行われる。
これまでと同様、この引き下げは測定電力の増加に関係することが想定されており、これにより次のインクリメントでは、PV発生器の最適動作点を設定するために行われる中間回路電圧UZWのさらなる引き下げが意図されている。
次の、この引き下げは、第2の時刻t2で行われる。
この場合、第2の時刻t2の前の中間回路電圧UZWのレベルは、時刻t2の右側にダッシュ記号による水平線で示されているように、同じレベルΔUの電圧インクリメントだけ低下したとしても、中間回路電圧が最低電圧Uminより依然として大きいままとなるようなレベルである。
しかし、時刻t2の直後にはインバータのAC出力部にひずみが生じ、このひずみは、以前に設定された中間回路電圧UZW(すなわち、時刻t1とt2との間に設定されている中間回路電圧UZW)に対する逆転(reversal)をもたらす。
この応答の理由は、中間回路電圧UZWの設定値におけるステップ状の変化である。
各インバータは、中間回路電圧UZW、すなわちPV発生器の動作点を設定するために用いられるあらゆる他の電圧コンバータと同様に、実際の中間回路電圧UZWを所定の設定値に設定するために制御ループを有している。
中間回路電圧UZWの設定値におけるステップ状の減少の場合、上記の中間回路電圧UZWがまず極めて速く低下し、アンダーシュートの形でこの設定値を少なくとも一時的に下まわる危険性に陥る。
まず、このようなアンダーシュートは、中間回路電圧に向けた新たな設定値が依然として最低電圧Uminを上まわっている場合でも、中間回路電圧UZWが最低電圧Uminを一時的に下まわることに直接つながり、このことが、インバータのAC出力部におけるひずみに関係することになる。
最低電圧Uminを下まわるアンダーシュートが生じなかったとしても、新たな設定値までの中間回路電圧UZWの遮断中に中間回路を流れる大きい電流が、AC出力電圧の信号波形におけるひずみをもたらす場合がある。
したがって、知られている追従方法における、中間回路電圧UZWにおける設定値の公知のインクリメント変化の場合には、最低電圧Uminを依然として上まわっている値までの突発的な変化が行われ得ない。
このことは、図4において、今まで最低電圧Uminと考えられていたものを上まわる有効最低電圧U*minによって表されている。
公知の追従方法において必要な蓄え分を加えた最低電圧Uminから生じる(比較的高い)有効最低電圧U*minの形態である、説明された一時的な制御効果を考慮することにより、インバータにおける利用可能な電圧変化範囲は、電圧の低い所でさらに制限される。
図5は、本願による第2の例示的実施形態における追従方法の実施に向けた中間回路電圧UZWの電圧推移を、これまでの図と同様に示す。
この方法においても、中間回路電圧UZWの変更が行われ、状態が変ったときのPV発生器の動作点に追従するために、測定された供給電力における比較が様々な電圧インクリメントに向けて用いられる。
この方法においても、中間回路電圧UZWの変更が行われ、状態が変ったときのPV発生器の動作点に追従するために、測定された供給電力における比較が様々な電圧インクリメントに向けて用いられる。
第1の時刻t1および第2の時刻t2では、レベルΔUの電圧インクリメント分の第1の電圧変化が開始される。
しかしこの場合には、中間回路電圧UZWに向けた新たな設定値はステップ状にあらかじめ決められておらず、持続時間Δtにわたってゆっくり低下する設定値によるものである。
図5では例として、ランプ(ramp)の形で直線的に低下する設定値の推移がグラフによって示されている。
しかし、新たな設定値に向かう設定値入力の推移は、できるだけ滑らかで連続的な別の曲線に従っていてもよく、あるいは、レベルΔUの電圧インクリメントのレベル全体より実質的に小さく、また実質的に速い時間シーケンスであらかじめ決められていることによって一時的な変化率のレベルが最大の平均変化率を下まわる離散的なインクリメントによって行なわれてもよい。
このような連続的でゆっくりした設定値の変化は、中間回路電圧UZWを設定する際の制御に従っていてもよく、いかなるアンダーシュート・オーバーシュートもなく、従来と異なる高い電流が制御プロセスにおいて流れることもなく、またひずみも発生しない。
しかしこの場合には、中間回路電圧UZWに向けた新たな設定値はステップ状にあらかじめ決められておらず、持続時間Δtにわたってゆっくり低下する設定値によるものである。
図5では例として、ランプ(ramp)の形で直線的に低下する設定値の推移がグラフによって示されている。
しかし、新たな設定値に向かう設定値入力の推移は、できるだけ滑らかで連続的な別の曲線に従っていてもよく、あるいは、レベルΔUの電圧インクリメントのレベル全体より実質的に小さく、また実質的に速い時間シーケンスであらかじめ決められていることによって一時的な変化率のレベルが最大の平均変化率を下まわる離散的なインクリメントによって行なわれてもよい。
このような連続的でゆっくりした設定値の変化は、中間回路電圧UZWを設定する際の制御に従っていてもよく、いかなるアンダーシュート・オーバーシュートもなく、従来と異なる高い電流が制御プロセスにおいて流れることもなく、またひずみも発生しない。
あるいは、説明されたひずみは、特に閉ループ制御の更新レートから実質的にもたらされる供給電流の制御ダイナミクス(制御特性)によって回避されてもよく、制御が全体的にゆっくり行われることによって減少する。
しかし、このことは、電力網の不具合などの、可能性のある動的なイベントに対する応答が遅いという欠点があり、例外的な場合においてのみ用いられるべきである。
しかし、このことは、電力網の不具合などの、可能性のある動的なイベントに対する応答が遅いという欠点があり、例外的な場合においてのみ用いられるべきである。
したがって、最低電圧Uminに近い中間回路電圧UZWも実際に保証され得る(特に、第2の時刻t2における電圧インクリメントを参照されたい)。
このため、有効最低電圧U*minは、(計算された)最低電圧Uminに近づき、設定値入力の推移において好適に選択されたパラメータが与えられたこの最低電圧と同じになる。
このため、有効最低電圧U*minは、(計算された)最低電圧Uminに近づき、設定値入力の推移において好適に選択されたパラメータが与えられたこの最低電圧と同じになる。
図3に関して説明された、追従方法における電圧インクリメントのレベル合わせが、図5に関して説明された、中間回路電圧UZWの変化の場合における設定値の突発的な変化の回避と組み合わされてもよいことは言うまでもない。
このような組み合わせの方法は、フローチャートの形態である、さらなる例示的実施形態における図6において説明されている。
このような組み合わせの方法は、フローチャートの形態である、さらなる例示的実施形態における図6において説明されている。
第1のステップS1では、電源電圧UACと供給電流IACが測定される。
これら2つの値に基づいて必要最低電圧Uminが求められる。
これら2つの値に基づいて必要最低電圧Uminが求められる。
第2のステップS2では、中間回路電圧UZWが測定されるか、あるいは、中間回路電圧UZWの最新の設定値に基づいて決定され、この中間回路電圧UZWが、次のステップS3で最低電圧Uminと比較される。
中間回路電圧UZWと最低電圧Uminとの間隔が所定値未満である場合、本方法はステップS5に分岐し、そうでない場合にはステップS4に続く。
この場合、この所定の間隔は、この追従方法に向けた標準インクリメントΔU0の係数xによって、図示されている方法において決定される。
この係数xの値は、たとえばx=3でもよい。
中間回路電圧UZWと最低電圧Uminとの間隔が所定値未満である場合、本方法はステップS5に分岐し、そうでない場合にはステップS4に続く。
この場合、この所定の間隔は、この追従方法に向けた標準インクリメントΔU0の係数xによって、図示されている方法において決定される。
この係数xの値は、たとえばx=3でもよい。
ステップS4(すなわち、中間回路電圧UZWが最低電圧UminよりxΔU0の値を上まわる分だけ大きい場合)では、ΔU0の値が本追従方法のインクリメントΔUとして用いられる。
同時に、フラグSが0の値に設定される。
一方ステップS5(すなわち、中間回路電圧UZWがxΔU0と同じかそれを下まわる間隔の分だけ最低電圧Uminに近づいた場合)では、インクリメントΔUが標準インクリメントΔU0の分数に設定され、この場合には、この分数は係数1/yによってあらかじめ定められている。
yの値は、たとえば2から4までの範囲の値でもよい。
さらに、フラグSが1の値に設定される。
同時に、フラグSが0の値に設定される。
一方ステップS5(すなわち、中間回路電圧UZWがxΔU0と同じかそれを下まわる間隔の分だけ最低電圧Uminに近づいた場合)では、インクリメントΔUが標準インクリメントΔU0の分数に設定され、この場合には、この分数は係数1/yによってあらかじめ定められている。
yの値は、たとえば2から4までの範囲の値でもよい。
さらに、フラグSが1の値に設定される。
次のステップS6では、1つまたは複数の追従ステップが実行される。
ここでは、ΔUの値がインクリメントとして設定され、フラグS=0の場合には、設定値におけるこの値ΔUの分のステップ状の変更が行われ、フラグがS=1の値を有する場合には、設定値におけるランプ状の変更が行われる。
ここでは、ΔUの値がインクリメントとして設定され、フラグS=0の場合には、設定値におけるこの値ΔUの分のステップ状の変更が行われ、フラグがS=1の値を有する場合には、設定値におけるランプ状の変更が行われる。
ステップS5の結果、小さいインクリメントの差分電圧ΔUと、設定値におけるランプ状の変更とによって、この追従方法、とりわけ、放射の変化に対する本方法の応答時間が遅れる。
しかし、このことは、ステップS3における照会により、最低電圧Uminの近傍における中間回路電圧UZWの「臨界」範囲においてのみ生じる。
このように、利用可能な中間回路電圧の範囲は、この範囲の下限に向かう最大限にまで用いられ、それによって特に、極めて低い照射強度においてもPV電力の供給が可能となる。
それにもかかわらず、この追従方法は、中間回路電圧における上側の非臨界範囲では、最適動作点の変化に対する迅速な応答能力を有する。
しかし、このことは、ステップS3における照会により、最低電圧Uminの近傍における中間回路電圧UZWの「臨界」範囲においてのみ生じる。
このように、利用可能な中間回路電圧の範囲は、この範囲の下限に向かう最大限にまで用いられ、それによって特に、極めて低い照射強度においてもPV電力の供給が可能となる。
それにもかかわらず、この追従方法は、中間回路電圧における上側の非臨界範囲では、最適動作点の変化に対する迅速な応答能力を有する。
1つまたは複数の追従ステップが実行されると、本方法は、インクリメントΔUまたはフラグSをリセットし、場合によっては中間回路電圧UZWに対して新たに測定された値から始めるために、ステップS2に分岐して戻る。
さらに、規則的な間隔でステップS2に分岐して戻るのではなく、たとえば特定数の追従ステップの実行後にステップS1に戻り、それによって、最低電圧Uminの値も、最新の電源電圧UACと最新の供給電流IACとに基づいて定期的に更新されてもよい。
電流制御における例示されたシーケンスと関係のない、電圧の追従よりはるかに高い頻度で行われる最低電圧Uminの計算と更新は特に有利である。
このような更新は、最新の電力に必要な最低電圧Uminが常に適応して考慮され、また従来技術においてなされている、高い供給電力に必要な一定の最低電圧は想定されないという利点をもたらす。
さらに、規則的な間隔でステップS2に分岐して戻るのではなく、たとえば特定数の追従ステップの実行後にステップS1に戻り、それによって、最低電圧Uminの値も、最新の電源電圧UACと最新の供給電流IACとに基づいて定期的に更新されてもよい。
電流制御における例示されたシーケンスと関係のない、電圧の追従よりはるかに高い頻度で行われる最低電圧Uminの計算と更新は特に有利である。
このような更新は、最新の電力に必要な最低電圧Uminが常に適応して考慮され、また従来技術においてなされている、高い供給電力に必要な一定の最低電圧は想定されないという利点をもたらす。
以下では、追従方法におけるさらなる例示的実施形態が、標準的な一日にわたる放射強度の変化の際の本追従方法の応答に基づいて例示される。
夜間(すなわち、太陽の放射がなく、PV電力が得られない場合)には、PV発生器の無負荷電圧は、少なくとも予想される電源電圧を与えられる供給に必要となる電圧を明らかに下まわっており、インバータは通常は停止している。
太陽放射が増え出し、PV電力が依然として非常に低い午前中には、インバータが作動し、最新の電源電圧UACから最低電圧Umin(すなわち、供給に少なくとも必要となる中間回路電圧)を求める。
太陽放射がさらに増すにつれ、PV電力と、PV発生器の無負荷電圧との両方がさらに増える。
最低電圧Uminが超えられるとすぐに、電力網に電力供給するための、インバータにおけるインバータブリッジのクロック制御と、低いレベルΔU(たとえば1ボルト)の電圧インクリメントを有するとともに、制限された変化率を適宜有する追従方法との両方が立ち上がる。
最低電圧Uminが超えられるとすぐに、電力網に電力供給するための、インバータにおけるインバータブリッジのクロック制御と、低いレベルΔU(たとえば1ボルト)の電圧インクリメントを有するとともに、制限された変化率を適宜有する追従方法との両方が立ち上がる。
太陽放射がさらに増すにつれ、PV電力と無負荷電圧との両方がさらに増えるが、中間回路電圧UZWは、初めのうちは本追従方法によって最低電圧Umin、または最低電圧Uminの範囲内に保たれる。
さらに電力の増加に応じて最低電圧の値が連続的にチェックされ、場合によっては更新される。
さらに電力の増加に応じて最低電圧の値が連続的にチェックされ、場合によっては更新される。
太陽放射のレベルがさらに増す場合、PV発生器の最適動作点における電圧は最低電圧Uminを超え、この場合に本追従方法は最適動作点に応じて中間回路電圧UZWを引き上げる。
中間回路電圧UZWが最低電圧Uminを超える量が大きいほど、本追従方法における電圧インクリメントのレベルΔUと、設置値における変化率との両方が標準的な値が達せられるまで大きくなるように選択され得る。
あるいは、図6に示されている例示的実施形態のように、中間回路電圧UZWと最低電圧Uminとの間隔を定めるために、ある間隔の値が定められ、その間隔を上まわる場合、システムは、本発明による最適動作から標準動作(すなわち、たとえば10Vである、比較的大きいステップ状の電圧インクリメントによる追従)に切り替わってもよい。
中間回路電圧UZWが最低電圧Uminを超える量が大きいほど、本追従方法における電圧インクリメントのレベルΔUと、設置値における変化率との両方が標準的な値が達せられるまで大きくなるように選択され得る。
あるいは、図6に示されている例示的実施形態のように、中間回路電圧UZWと最低電圧Uminとの間隔を定めるために、ある間隔の値が定められ、その間隔を上まわる場合、システムは、本発明による最適動作から標準動作(すなわち、たとえば10Vである、比較的大きいステップ状の電圧インクリメントによる追従)に切り替わってもよい。
その日の終わり(すなわち、放射が弱まり、それによって最適動作点における電圧が下がり、また中間回路電圧UZWが低下する場合)における時間シーケンスは、逆の特徴を有する。
この場合には、電源電圧UACがこの方法全体を通じて監視され、電源電圧の変化に応じて最低電圧Uminが適宜更新されてもよい。
この場合には、電源電圧UACがこの方法全体を通じて監視され、電源電圧の変化に応じて最低電圧Uminが適宜更新されてもよい。
1 PV発生器
2 中間回路
3 中間回路コンデンサ
4 インバータ
5 エネルギー供給網
6 測定用抵抗器
10 追従デバイス
11、12 入力部
13 制御出力部
UZW 中間回路電圧
Umin 最低電圧
U*min 有効最低電圧
ΔU 電圧インクリメントのレベル
ΔU0 電圧インクリメントの標準レベル
UAC 電源電圧
IAC 供給電流
t 時間
t1、t2、t3 時刻
Δt 持続時間
S フラグ
2 中間回路
3 中間回路コンデンサ
4 インバータ
5 エネルギー供給網
6 測定用抵抗器
10 追従デバイス
11、12 入力部
13 制御出力部
UZW 中間回路電圧
Umin 最低電圧
U*min 有効最低電圧
ΔU 電圧インクリメントのレベル
ΔU0 電圧インクリメントの標準レベル
UAC 電源電圧
IAC 供給電流
t 時間
t1、t2、t3 時刻
Δt 持続時間
S フラグ
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