JP2015216830A - 再生可能エネルギー発電所向けのハイブリッド電力変換器 - Google Patents

再生可能エネルギー発電所向けのハイブリッド電力変換器 Download PDF

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Abstract

【課題】それぞれ異なる特徴を有する３つの電力バス間の電力変換を可能にする実用的な手段を提供するハイブリッド電力変換器システムを提供する。【解決手段】直流電源に接続された第１の電力バスと、交流負荷に接続された第２の電力バスと、エネルギー蓄積デバイスに接続された第３の電力バスとを備えるハイブリッド電力変換器システム。１つまたは複数の電力変換器が、第１の電力バスに並列に接続され、それぞれスイッチによって第２の電力バスおよび第３の電力バスと接続される。システムは、電力変換器と第２の電力バスを接続または切断する第１のスイッチと、電力変換器と第３の電力バスを接続または切断する第２のスイッチとを含み、直流電源またはエネルギー蓄積デバイスから交流負荷に提供される電力源を切り替える。【選択図】図１

Description

[0001] 本開示は、再生可能エネルギーサイト向けの電力変換に関する。より詳細には、本開示は、３つの異なる電力バスをともに接続するように構成されたハイブリッド電力変換器システムに関する。これらの電力バスは、直流電源用の電力バスと、交流負荷用の電力バスと、エネルギー蓄積ユニット用の電力バスとを含むことができる。本開示の実施形態はまた、ハイブリッド電力変換器システムを備える再生可能エネルギーサイトと、再生可能エネルギーサイトにおけるエネルギー変換方法とを含むことができる。
[0002] 背景として、中国特許出願ＣＮ１０２７６９３０２およびＣＮ１０３２９６６９５、日本特許出願特開２０１２０７５２２４、韓国特許出願ＫＲ２０１１００１４０２７、ＫＲ２０１２０１１０４７８、ＫＲ２０１３０１３８６１１、台湾特許出願ＴＷ２０１３２８１０１、米国特許出願公開第２００９０１８９４４５号、米国特許出願公開第２０１１００９５６０６号、米国特許出願公開第２０１１０１３７４８１号、米国特許出願公開第２０１２００１３１９０号、米国特許出願公開第２０１２００１３１９２号、米国特許出願公開第２０１２０３１３４３６号、米国特許出願公開第２０１３００５１１０５号、米国特許出願公開第２０１３０２３４５２１号、および米国特許出願公開第２０１３０３２８３９７号、米国特許第７４１１３０８号、米国特許第８３４４５５０号、および米国特許第８４８２１５５号、ならびにＰＣＴ出願ＷＯ２０１３００４０６７およびＷＯ２００７０１８８３０という特許および特許出願がそれぞれ、全体として参照により本明細書に組み込まれている。
[0003] 太陽発電所のような再生可能エネルギー源は、近傍の環境の変化のため、電力出力が予測できないものになりやすい。これらの変化の中でも、雲の動きは重要であり、電力出力を急速に変動させる可能性がある。公共電力網に供給される電力のうち、そのような発電所からの電力の割合が増大すると、この問題の深刻さも増大する。最近では、電力会社は、出力が指定の速さより速く変化することを防止するための特徴を有する新しい太陽発電所を設計することを要求している。
[0004] これらの新しい要件を満たすには、２つの方法がある。第１の最も一般的な手法は、発電所の範囲内にある種のエネルギー蓄積または生成能力を含むことである。これらの能力には、雲の事象が生じたとき、電力出力が必要な規定内に留まるように、発電所によって作り出される電力を補足することができる電池システムまたはディーゼル発電機が含まれる。この手法は、技術的に明瞭である一方、蓄積要素のコストが高いため、またはディーゼル発電機を適用することへの反発のため、この事業の経済的な実行可能性に深刻な影響を及ぼす。第２のそれほど一般的でない手法は、雲の覆いが現れる前に発電所の出力を徐々に変化させることができるように、天気を予報することである。上記の方法は、独立して適用することができ、または様々な程度に組み合わせて適用することができる。
[0005] 電力蓄積方法の前述の手法は、何らかの形の電力変換を必要としている。電力変換により、極めて異なる特徴を有する電源および負荷からの電力潮流が可能になる。特に、電圧および周波数は、電源と電力負荷との間で整合しないことが多い。加えて、異なる負荷が異なる特徴を有することもある。３つの電力バスを有するシステムでは、３つのバスを接続するために、典型的には２つの電力変換器を適用しなければならない。一方の変換器は、再生可能源と交流網との間で電力を変換するために適用され、第２の変換器は、交流網とエネルギー蓄積要素、多くの場合蓄電池群との間に適用される。この手法に伴う１つの問題は、２つの変換器と、これらの変換器を交流網に接続するための基礎構造とを必要とすることである。これでは、変換器ハードウェアのコストが事実上２倍になる。したがって、再生可能エネルギーサイトにおける電力変換のための改善されたシステムおよび方法が、当技術分野で必要とされている。
[0006] 本開示は、それぞれ異なる特徴を有する３つの電力バス間の電力変換を可能にする実用的な手段を提供するハイブリッド電力変換器システムを提供する。このシステムのトポロジには、３つの異なる電力バス間で電力を流すことが可能な単一の電力変換器を提供するという利点がある。本開示は特に、システムがエネルギー蓄積要素を組み込むことが多い再生可能エネルギー発電所に適用される。
[0007] 実施形態には、少なくとも３つの電力バスを接続するハイブリッド電力変換器が含まれ、このハイブリッド電力変換器は、
[0008] 再生可能電源によって供給される直流バスから交流電力を作り出すことが可能な電力ブリッジと、
[0009] エネルギー蓄積要素と、
[00010] 電力ブリッジを交流電力バスから分離するスイッチと、
[00011] 電力ブリッジをエネルギー蓄積要素から分離するスイッチと、
[00012] 再生可能資源から利用可能な電力量に従ってスイッチの優先順位づけを行うコントローラとを備える。
[00013] そのような実施形態はまた、並列で動作する２つ以上の電力ブリッジを組み込むことができる。
[00014] 本開示の別の実施形態は、少なくとも３つの異なる電力バスを接続するハイブリッド電力変換器システムであり、このシステムは、再生可能電源によって供給される直流バスから交流電力を作り出すことが可能な電力変換器または電力ブリッジと、エネルギー蓄積要素と、電力変換器を交流電力バスから分離するスイッチと、電力変換器を電力蓄積要素から分離するスイッチと、任意選択により、再生可能資源から利用可能な電力量に従ってスイッチの優先順位づけを行うコントローラとを備える。この電力変換器システムは、並列で動作する２つ以上の電力変換器をさらに備えることができる。
[00015] 本開示の別の実施形態は、第１の電力バス、第２の電力バス、および第３の電力バスを含む少なくとも３つの異なる電力バスを接続するハイブリッド電力変換器システムである。第１の電力バスは、直流電源に接続することができ、第２の電力バスは、交流負荷に接続することができ、第３の電力バスは、エネルギー蓄積要素に接続することができる。ハイブリッド電力変換器システムは、第１の電力バスに接続され、第２の電力バスおよび第３の電力バスと接続可能であり、第１の電力バスによって供給される直流電力から交流電力を作り出すことが可能な第１の電力変換器と、第１の電力変換器と第２の電力バスを接続または切断することが可能な第１のスイッチと、第１の電力変換器と第３の電力バスを接続または切断することが可能な第２のスイッチと、任意選択により、直流電源から利用可能な電力量に従って第１のスイッチおよび第２のスイッチの優先順位づけを行うように動作可能なコントローラとをさらに備えることができる。
[00016] さらに、本開示のシステムの任意の実施形態は、並列で動作する複数の電力変換器を備えることができる。一実施形態は、第１の電力変換器と並列に第１の電力バスに接続された第２の電力変換器を備えることができ、第２の電力変換器は、第１の電力変換器と同じまたは異なる特徴を有し、第２の電力変換器と第２の電力バスを接続または切断することが可能な第３のスイッチと、第２の電力変換器と第３の電力バスを接続または切断することが可能な第４のスイッチとに接続される。別の実施形態は、第１の電力変換器および第２の電力変換器と並列に第１の電力バスに接続された第３の電力変換器を備えることができ、第３の電力変換器は、第１の電力変換器および／または第２の電力変換器と同じまたは異なる特徴を有し、第３の電力変換器と第２の電力バスを接続または切断することが可能な第５のスイッチと、第３の電力変換器と第３の電力バスを接続または切断することが可能な第６のスイッチとに接続される。別の実施形態は、第１の電力変換器、第２の電力変換器、および第３の電力変換器と並列に第１の電力バスに接続された第４の電力変換器を備えることができ、第４の電力変換器は、第１の電力変換器、第２の電力変換器、および／または第３の電力変換器と同じまたは異なる特徴を有し、第４の電力変換器と第２の電力バスを接続または切断することが可能な第７のスイッチと、第４の電力変換器と第３の電力バスを接続または切断することが可能な第８のスイッチとに接続される。別の実施形態は、第１の電力変換器、第２の電力変換器、第３の電力変換器、および／または第４の電力変換器と並列に第１の電力バスに接続された１つまたは複数の追加の電力変換器を備えることができ、追加の各電力変換器は、第２の電力バスおよび第３の電力バスと接続可能であり、第１の電力バスによって供給される直流電力から交流電力を作り出すことが可能であり、追加の各電力変換器は、追加の電力変換器を第２の電力バスおよび第３の電力バスと接続または切断することが可能な追加の１対のスイッチに接続される。概して、実施形態では、電力変換器への一方のスイッチが開き、他方のスイッチが閉じているとき、電力は、その電力変換器から第２の電力バスまたは第３の電力バスのいずれかのみを通って流れる。さらに、本開示によって提供される実施形態のいずれにおいても、コントローラは、直流電源から利用可能な電力量に従ってスイッチの１つもしくは複数またはすべての優先順位づけを行うように動作可能とすることができる。
[00017] 本開示の任意の実施形態では、直流電源は、太陽エネルギーサイトでは１つもしくは複数の光起電力モジュール、または風力もしくは潮汐エネルギーサイトでは１つもしくは複数のタービンを備えることができる。同様に、本開示の任意の実施形態では、１つもしくは複数の電力変換器または各電力変換器は、インバータを備えることができる。
[00018] 本開示の追加の実施形態は、本開示のハイブリッド電力変換器を備える再生可能エネルギーサイトを含む。
[00019] 本開示の追加の実施形態は、再生可能エネルギーサイトにおけるエネルギー変換方法を含み、この方法は、直流電源から利用可能な電力量に従って、本開示のハイブリッド電力変換器システムの第１のスイッチおよび第２のスイッチの優先順位づけを行う工程を含み、したがって、直流電源から利用可能な電力が低減したとき、第１のスイッチは、第１の電力変換器を第２の電力バスから切断するように起動され、第２のスイッチは、第１の電力変換器を第３の電力バスに接続するように起動され、この順番付けは、コンピュータプロセッサによって実行される。
[00020] 一実施形態では、ハイブリッド電力変換器システムは、第１の変換器と並列に第１の電力バスに接続された１つまたは複数の追加の変換器をさらに備え、追加の各変換器は、追加の変換器を第２の電力バスおよび第３の電力バスと接続または切断することが可能な追加の１対のスイッチを有し、この方法は、直流電源から利用可能な電力量に従って追加の１対のスイッチの優先順位づけを行う工程をさらに含む。
[00021] 本開示の特有の実施形態は、ハイブリッド電力変換器システムである態様１を含み、このハイブリッド電力変換器システムは、
[00022] １つまたは複数の光起電力（PV）モジュールなどの直流電源と、
[00023] 直流バスと、
[00024] 直流電力を交流電力に変換する３相電力変換器とを備え、この電力変換器が、直流電源および直流バスを備える第１の電力バスと動作可能に接続され、
[00025] 電力変換器が、第１のスイッチＳ１によって、変圧器を備える第２の電力バスと動作可能に接続され、第２のスイッチＳ２によって、エネルギー蓄積デバイスを備える第３の電力バスと動作可能に接続され、ただし、使用中、スイッチＳ１またはＳ２のうちの１つ以下が開いており、
[00026] その結果、使用中、スイッチＳ１が開き、スイッチＳ２が閉じているとき、電力は、直流電源から変圧器へ送達することが可能であり、スイッチＳ２が開き、スイッチＳ１が閉じているとき、電力は、直流電源からエネルギー蓄積デバイスへ送達することが可能である。
[00027] 態様２は、直流電源が、再生可能エネルギー源を直流電力に変換するデバイスである、態様１のシステムを備える。
[00028] 態様３は、再生可能エネルギー源を直流電力に変換するデバイスが、１つまたは複数のＰＶモジュールである、態様１または２のシステムを備える。
[00029] 態様４は、再生可能エネルギー源を直流電力に変換するデバイスが、光起電力モジュールの光起電力（PV）アレイである、態様１〜３のいずれかのシステムを備える。
[00030] 態様５は、ＰＶアレイが、互いに対して直列および並列に接続されたＰＶモジュールを備える、態様１〜４のいずれかのシステムを備える。
[00031] 態様６は、直流電源から利用可能な電力量に従って使用中にスイッチＳ１およびＳ２の優先順位づけを行うように動作可能に構成されたコントローラをさらに備える、態様１〜５のいずれかのシステムである。
[00032] 態様７は、ハイブリッド電力変換器システムであり、このハイブリッド電力変換器システムは、
[00033] 直流バスと動作可能に接続された１つまたは複数の光起電力モジュールを備える第１の電力バスと、
[00034] それぞれ直流電力を交流電力に変換するように構成され、第１の電力バスと並列に動作可能に接続された第１の３相電力変換器および第２の３相電力変換器と、
[00035] １つまたは複数の変圧器を有し、それぞれスイッチによって第１の３相電力変換器および第２の３相電力変換器に動作可能に接続された第２の電力バスと、
[00036] １つまたは複数のエネルギー蓄積デバイスを有し、それぞれスイッチによって第１の３相電力変換器および第２の３相電力変換器に動作可能に接続された第３の電力バスとを備え、
[00037] ただし、使用中、第１の電力変換器と第２の電力バスまたは第３の電力バスとの間の１つ以下のスイッチが開き、第２の電力変換器と第２の電力バスまたは第３の電力バスとの間の１つ以下のスイッチが開いており、
[00038] その結果、使用中、第２の電力バスと第１の電力変換器または第２の電力変換器との間のスイッチが開いているとき、電力は、光起電力モジュールから第２の電力バスを通って交流負荷へ送達することができ、第３の電力バスと第１の電力変換器または第２の電力変換器との間のスイッチが開いているとき、電力は、エネルギー蓄積デバイスから第３の電力バスを通って交流負荷へ送達することが可能であり、それによって光起電力モジュールからの電力を補足し、または光起電力モジュールからの電力に取って代わる。
[00039] 態様８は、１つまたは複数の光起電力モジュールが、互いに対して直列および並列に接続された複数のＰＶモジュールを備える光起電力（PV）アレイを備える、態様７のシステムである。
[00040] 態様９は、光起電力モジュールから利用可能な電力量に従って使用中にスイッチの優先順位づけを行うように動作可能に構成されたコントローラをさらに備える、態様７または８のシステムである。
[00041] 態様１０は、態様７〜９のいずれかのシステムであり、このシステムは、
[00042] 第１の電力変換器および第２の電力変換器と並列に第１の電力バスに動作可能に接続された１つまたは複数の追加の電力変換器をさらに備え、
[00043] １つまたは複数の追加の電力変換器のそれぞれが、スイッチによって第２の電力バスに動作可能に接続され、スイッチによって第３の電力バスに動作可能に接続され、
[00044] ただし、使用中、追加の電力変換器と第２の電力バスまたは第３の電力バスとの間の１つ以下（１つのみまたはゼロを意味する）のスイッチが開き、追加の電力変換器と第２の電力バスまたは第３の電力バスとの間の１つ以下（１つのみまたはゼロを意味する）のスイッチが開いており、
[00045] 使用中、電力は、
[00046] 第１の電力変換器、第２の電力変換器、もしくは追加の電力変換器と変圧器との間のスイッチが開いているときは、光起電力モジュールから、第２の電力バスおよび第１の電力変換器、第２の電力変換器、もしくは追加の電力変換器のうちのいずれか１つもしくは複数を通って、交流負荷へ送達することが可能であり、かつ／または
[00047] 第１の電力変換器、第２の電力変換器、もしくは追加の電力変換器とエネルギー蓄積デバイスとの間のスイッチが開いているときは、エネルギー蓄積デバイスから、第３の電力バスおよび第１の電力変換器、第２の電力変換器、もしくは追加の電力変換器のうちのいずれか１つもしくは複数を通って、交流負荷へ送達することが可能である。
[00048] 態様１１は、光起電力モジュールから利用可能な電力量に従って使用中にスイッチの優先順位づけを行うように動作可能に構成されたコントローラをさらに備える、態様７〜１０のいずれかのシステムである。
[00049] 態様１２は、
[00050] 第１の３相電力変換器および第２の３相電力変換器ならびに２つの追加の電力変換器、合計４つの電力変換器を備え、
[00051] ４つの電力変換器のそれぞれが、互いと並列に第１の電力バスに動作可能に接続され、
[00052] 電力変換器がそれぞれ、同一の定格電力（PU）を有し、
[00053] その結果、使用中、システムは、次のような最小交流出力、最大交流出力、およびエネルギー蓄積電力を有することが可能であり、
[00054] ａ）各電力変換器のスイッチが第２の電力バスに対して開き、電力変換器のいずれかと第３の電力バスとの間のどのスイッチも開いていない状態で、システムは、最小交流出力０ＰＵ、最大交流出力４ＰＵ、およびエネルギー蓄積電力０ＰＵを有することが可能であり、
[00055] ｂ）３つの電力変換器のスイッチが第２の電力バスに対して開き、１つの電力変換器のスイッチが第３の電力バスに対して開いている状態で、システムは、最小交流出力１ＰＵ、最大交流出力３ＰＵ、およびエネルギー蓄積電力±１ＰＵを有することが可能であり、
[00056] ｃ）２つの電力変換器のスイッチが第２の電力バスに対して開き、２つの電力変換器のスイッチが第３の電力バスに対して開いている状態で、システムは、最小交流出力２ＰＵ、最大交流出力２ＰＵ、およびエネルギー蓄積電力±２ＰＵを有することが可能であり、
[00057] ｄ）１つの電力変換器のスイッチが第２の電力バスに対して開き、３つの電力変換器のスイッチが第３の電力バスに対して開いている状態で、システムは、最小交流出力１ＰＵ、最大交流出力１ＰＵ、およびエネルギー蓄積電力−３ＰＵ〜＋１ＰＵを有することが可能であり、
[00058] ｅ）電力変換器のいずれかと第２の電力バスとの間のどのスイッチも開いておらず、各電力変換器のスイッチが第３の電力バスに対して開いている状態で、システムは、最小交流出力０ＰＵ、最大交流出力０ＰＵ、およびエネルギー蓄積電力−４ＰＵ〜０ＰＵを有することが可能である、態様７〜１１のいずれかのシステムである。
[00059] 態様１３は、光起電力モジュールから利用可能な電力量に従って使用中にスイッチの優先順位づけを行うように動作可能に構成されたコントローラをさらに備える、態様７〜１２のいずれかのシステムである。
[00060] 態様１４は、直流電源が、太陽エネルギーサイトでは１つもしくは複数の光起電力モジュールを備え、風力エネルギーサイトでは１つもしくは複数のタービンを備え、または潮汐エネルギーサイトでは１つもしくは複数のタービンを備える、態様１〜１３のいずれかのシステムである。
[00061] 態様１５は、直流電源などの電源から交流負荷へ提供されるエネルギーを管理する方法であり、この方法は、
[00062] 第１の電力バスと接続された直流電源から利用可能な電力量を監視して、電力出力の変化または潜在的な変化を識別する工程と、
[00063] 直流電源からの電力量の低減を識別したことに応答して、第１の電力バスと接続された電力変換器と、変圧器を備える第２の電力バスとの間のスイッチを閉じ、その電力変換器と、１つまたは複数のエネルギー蓄積デバイスを備える第３の電力バスとの間のスイッチを開く工程と、
[00064] エネルギー蓄積デバイスから交流負荷へ電力が流れることを可能にする工程とを含む。
[00065] 態様１６は、第１の電力バスがハイブリッド電力変換器システムの一部であり、このハイブリッド電力変換器システムが、
[00066] 直流電源と、
[00067] 直流バスと、
[00068] 直流電力を交流電力に変換する３相電力変換器とをさらに備え、
[00069] この電力変換器が、直流電源および直流バスを備える第１の電力バスと動作可能に接続され、
[00070] 電力変換器が、第１のスイッチＳ１によって、変圧器を備える第２の電力バスと動作可能に接続され、第２のスイッチＳ２によって、エネルギー蓄積デバイスを備える第３の電力バスと動作可能に接続され、ただし、使用中、スイッチＳ１またはＳ２のうちの１つ以下が開いており、
[00071] その結果、使用中、スイッチＳ１が開き、スイッチＳ２が閉じているとき、電力は、直流電源から変圧器へ送達することが可能であり、スイッチＳ２が開き、スイッチＳ１が閉じているとき、電力は、直流電源からエネルギー蓄積デバイスへ送達することが可能である、態様１５の方法である。
[00072] 態様１７は、第１の電力バスが、直流バスと動作可能に接続された１つまたは複数の光起電力モジュールを備え、第１の電力バスが、ハイブリッド電力変換器システムの一部であり、このハイブリッド電力変換器システムが、
[00073] それぞれ直流電力を交流電力に変換するように構成され、第１の電力バスと並列に動作可能に接続された第１の３相電力変換器および第２の３相電力変換器と、
[00074] １つまたは複数の変圧器を備え、それぞれスイッチによって第１の３相電力変換器および第２の３相電力変換器に動作可能に接続された第２の電力バスと、
[00075] １つまたは複数のエネルギー蓄積デバイスを有し、それぞれスイッチによって第１の３相電力変換器および第２の３相電力変換器に動作可能に接続された第３の電力バスとをさらに備え、
[00076] ただし、使用中、第１の電力変換器と第２の電力バスまたは第３の電力バスとの間の１つ以下のスイッチが開き、第２の電力変換器と第２の電力バスまたは第３の電力バスとの間の１つ以下のスイッチが開いており、
[00077] その結果、使用中、第２の電力バスと第１の電力変換器または第２の電力変換器との間のスイッチが開いているとき、電力は、光起電力モジュールから第２の電力バスを通って交流負荷へ送達することが可能であり、第３の電力バスと第１の電力変換器または第２の電力変換器との間のスイッチが開いているとき、電力は、エネルギー蓄積デバイスから第３の電力バスを通って交流負荷へ送達することが可能であり、それによってＰＶモジュールからの電力を補足し、またはＰＶモジュールからの電力に取って代わる、態様１５または１６の方法である。
[00078] 態様１８は、ハイブリッド電力変換器システムが、
[00079] 第１の３相電力変換器および第２の３相電力変換器ならびに２つの追加の電力変換器、合計４つの電力変換器をさらに備え、
[00080] ４つの電力変換器のそれぞれが、互いと並列に第１の電力バスに動作可能に接続され、
[00081] 電力変換器がそれぞれ、同一の定格電力（PU）を有し、
[00082] その結果、使用中、システムは、次のような最小交流出力、最大交流出力、およびエネルギー蓄積電力を有することが可能であり、
[00083] ａ）各電力変換器のスイッチが第２の電力バスに対して開き、電力変換器のいずれかと第３の電力バスとの間のどのスイッチも開いていない状態で、システムは、最小交流出力０ＰＵ、最大交流出力４ＰＵ、およびエネルギー蓄積電力０ＰＵを有することが可能であり、
[00084] ｂ）３つの電力変換器のスイッチが第２の電力バスに対して開き、１つの電力変換器のスイッチが第３の電力バスに対して開いている状態で、システムは、最小交流出力１ＰＵ、最大交流出力３ＰＵ、およびエネルギー蓄積電力±１ＰＵを有することが可能であり、
[00085] ｃ）２つの電力変換器のスイッチが第２の電力バスに対して開き、２つの電力変換器のスイッチが第３の電力バスに対して開いている状態で、システムは、最小交流出力２ＰＵ、最大交流出力２ＰＵ、およびエネルギー蓄積電力±２ＰＵを有することが可能であり、
[00086] ｄ）１つの電力変換器のスイッチが第２の電力バスに対して開き、３つの電力変換器のスイッチが第３の電力バスに対して開いている状態で、システムは、最小交流出力１ＰＵ、最大交流出力１ＰＵ、およびエネルギー蓄積電力−３ＰＵ〜＋１ＰＵを有することが可能であり、
[00087] ｅ）電力変換器のいずれかと第２の電力バスとの間のどのスイッチも開いておらず、各電力変換器のスイッチが第３の電力バスに対して開いている状態で、システムは、最小交流出力０ＰＵ、最大交流出力０ＰＵ、およびエネルギー蓄積電力−４ＰＵ〜０ＰＵを有することが可能である、態様１５〜１７のいずれかの方法である。
[00088] 態様１９は、コンピュータプロセッサを使用してスイッチを開閉する工程を含む、態様１５〜１８のいずれかの方法である。
[00089] 態様２０は、監視する工程が、直流電源近傍の天気を予報する工程、直流電源の電力出力を測定する工程、または両工程の組合せの１つまたは複数を含む、態様１５〜１９のいずれかの方法である。
[00090] 添付の図面は、本発明の実施形態の態様を示しており、本発明を限定または定義するために使用するものではない。これらの図面は、記載の説明とともに、本発明の特定の原理について説明する働きをする。
[00091]本開示の一実施形態による１つの電力変換器を有するハイブリッド電力変換システムの概略図である。 [00092]本開示による並列に接続された２つの電力変換器を有するハイブリッド電力変換システムの概略図である。 [00093]本開示による並列に接続された４つの電力変換器を有するハイブリッド電力変換システムの概略図である。 [00094]本開示の一実施形態による図３の変換器の定格電力を接続性に従って示す表である。
[00095] 次に、本発明の様々な例示的な実施形態を詳細に参照されたい。例示的な実施形態についての以下の考察は、本発明を限定しようとするものではないことを理解されたい。逆に、以下の考察は、本発明の特定の態様および特徴についてのより詳細な理解を読者に与えるために提供されるものである。
[00096] 本開示では、「電力ブリッジ」および「電力変換器」という用語は、区別なく使用することができる。
[00097] また本開示では、エネルギー蓄積要素という用語は、電力蓄積要素、またはエネルギー蓄積デバイス、または電力蓄積デバイスと呼ぶこともできる。そのような蓄積要素／デバイスはまた、１つまたは複数のそのような蓄積要素／デバイスを備える蓄電池群と呼ぶこともできる。
[00098] 図１は、３つの電力バスを有する本開示のハイブリッド電力変換器システム１０の一実施形態を示す。第１の電力バス１５は、直列および並列に編成された光起電力モジュールなどの直流電源のアレイであり、３相電力変換器２５に供給する直流バス２０に給電する。
[00099] 電力変換器２５の出力は、位相ごとに変圧器３０Ａ〜３０Ｃに、またはそれぞれスイッチ７０およびスイッチ６０によって蓄電池群４５に取り付けられる／接続される。スイッチ６０が閉じ、スイッチ７０が開いているとき、電力は、ＰＶアレイ１５から変圧器３０Ａ〜３０Ｃへ流れ、交流電力バス４０を通って交流網３５へ流れることができる。スイッチ６０が開き、スイッチ７０が閉じているとき、電力は、ＰＶアレイ１５から電池バス５０を通って蓄電池群４５へ流れることができる。実施形態では、システムの使用中、スイッチ６０および７０のうちの１つ以下が開いている。図示の電力変換器２５では両方向に電力を流すことができるが、ＰＶアレイ１５自体は電力を吸収することができないため、これは図示の構成で可能である。
[000100] 図２に示す実施形態について次に考慮すると、複数の電力変換器自体が並列に接続された後、電力がどのようにシステムを通って流れることができるかに関して柔軟性がより高くなる。この構成１００では、２つの変換器１２５Ａおよび１２５Ｂが並列に取り付けられており、場合によっては、各変換器は、３つの別個の電力バス１２０、１４０、１５０のすべてに接続される。本開示では、電力変換器と電力バスとの間の接続を参照するとき、両者の間にはスイッチが存在し、スイッチが開いているときは、電力は電力変換器を通って電力バスへ流れることができ、スイッチが閉じているときは、そのような電力の流れはないため、このスイッチが提供する接続を、本明細書では接続または潜在的な接続と呼ぶことができる。両変換器１２５Ａおよび１２５Ｂが交流電力バス１４０を通って交流負荷１３５に接続されているとき、直流電源１１５から交流負荷１３５へ流れることができる総電力は、各変換器の定格の和である。直流電源１１５からの電力が利用可能であるとき、変換器１２５Ａおよび１２５Ｂの一方または両方を、スイッチ１３２Ａおよび１３２Ｂを通って交流負荷１３５に接続することができ、このとき、スイッチ１３２Ａおよび１３２Ｂは開き、スイッチ１３４Ａおよび１３４Ｂは閉じている。再生可能資源の利用可能性が不足したことなどの理由で、直流源１１５から利用可能な電力が低減した場合、変換器１２５Ａおよび１２５Ｂの一方は、スイッチ１３４Ａまたは１３４Ｂを通ってエネルギー蓄積要素１４５に接続することができ、このとき、スイッチ１３４Ａおよび１３４Ｂの一方は開き、対応するスイッチ１３２Ａおよび１３２Ｂの一方は閉じている。この構成では、エネルギー蓄積電力バス１５０から直流電力バス１２０へ電力を渡して、再生可能資源から抜き取られた電力を補足する。次いで、これらの２つの電力バス１２０および１５０の合計が、交流電力バス１４０上の交流負荷１３５へ送達される。この構成では、蓄積要素１４５からの電力は、蓄積要素１４５が取り付けられている変換器の定格によって制限される。加えて、直流電源１１５と蓄積要素１４５との両方の総電力は、交流電力バス１４０を通って交流負荷１３５に取り付けられた変換器（１２５Ａまたは１２５Ｂ）の定格によってさらに制限される。これらの変換器が同一であるとき、電力は５０％に制限されるが、再生可能資源の出力にかかわらず、交流負荷１３５への電力の流れを変換器の定格の５０％以上で維持することも可能である。
[000101] 図３の実施形態について次に考慮すると、より多くの変換器が並列に接続されるとき、システムはさらに柔軟になる。図３は、並列に接続された４つの変換器２２５Ａ〜２２５Ｄを有する一実施形態２００を示す。４つの変換器２２５Ａ〜２２５Ｄは、図２と同様の構成で、直流電力バス２２０を通って直流電源２１５に接続され、交流電力バス２４０を通って交流負荷２３５に接続され、エネルギー蓄積電力バス２５０を通ってエネルギー蓄積デバイス２４５に接続される。スイッチ２３２Ａ〜２３２Ｄは、交流電力バス２４０を通って変換器２２５Ａ〜２２５Ｄと交流負荷２３５交接続または切断するように動作可能であり、スイッチ２３４Ａ〜２３４Ｄは、エネルギー蓄積電力バス２５０を通って変換器２３４Ａ〜２３４Ｄとエネルギー蓄積要素２４５を接続または切断するように動作可能である。本開示では、接続および切断という用語は、物理的な接続／切断および／またはたとえばスイッチによる電気的な接続／切断を指すことができる。
[000102] この構成では、変換器の接続性に従って変換器の以下の組合せが図４の表に示されている。変換器が同一の定格であるものとして、本表は、特定の変換器の組合せに対するシステムの最小交流出力、最大交流出力、およびエネルギー蓄積電力を示す。この表では、ＰＵという表記は、１つの変換器の定格電力を意味する。そのような変換器システムでは、それぞれの電力バスとの間で流れる電力を管理するためにいくつかの状態が利用可能である。特に、変換器は、交流負荷への比較的一定の電力の流れを維持しながら、そのエネルギー蓄積要素を使用してエネルギーを作り出し、または可変の再生可能資源からのエネルギーを吸収することができる。実際には、ある状態で、再生可能資源から電力が利用可能でないときでも、システムはその定格出力の５０％を維持することが可能である。
[000103] 本開示のハイブリッド電力変換器システムの実施形態は、再生可能エネルギー源から利用可能な電力量に従ってスイッチの優先順位づけを行うように構成されたコントローラまたはコントローラ構成要素を含むことができる。コントローラは、コンピュータ可読メモリ（ランダムアクセスメモリ（RAM）または読出し専用メモリ（ROM）を含むことができる）内に記憶された１組のコンピュータ実行可能命令を備えることができ、これらのコンピュータ実行可能命令は、コントローラのコンピュータプロセッサ構成要素に命令して、再生可能エネルギー源からの利用可能な電力量に関するフィードバックまたは入力に基づいてスイッチング順序を提供させるように構成される。コンピュータ実行可能命令は、ルーチン、サブルーチン、手続き、オブジェクト、メソッド、関数、または当業者に知られているもしくは本開示を考慮すれば知られることとなる任意の他の編成のコンピュータ実行可能命令に編成することができ、これらのコンピュータ実行可能命令は、コンピュータまたは他のデータ処理デバイスに指示して、スイッチング順序を実行させるように構成される。さらに、コンピュータ実行可能命令は、再生可能エネルギー源から利用可能な電力量に関連するスイッチング順序を記述する１つまたは複数のアルゴリズムに基づくことができる。コンピュータ実行可能命令は、任意の適したプログラミング言語で書くことができる。
[000104] 本開示の実施形態はまた、スイッチング順序および動作を実行するための１組のコンピュータ実行可能命令を備える１つまたは複数のコンピュータファイルを備えるコンピュータ可読媒体を含む。例示的な実施形態では、これらのファイルは、コンピュータ可読媒体上に連続的または不連続的に記憶することができる。実施形態は、コンピュータファイルを備えるコンピュータプログラム製品を含むことができ、コンピュータプログラム製品は、コンピュータファイルを備えるコンピュータ可読媒体の形式であり、任意選択により、パッケージングを通じて消費者に利用可能であり、または別法として電子公布を通じて消費者に利用可能である。本明細書では、「コンピュータ可読媒体」とは、フロッピー（登録商標）ディスク、従来のハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、Ｆｌａｓｈ ＲＯＭ、不揮発性ＲＯＭ、電気的に消去可能なプログラマブル読出し専用メモリ（EEPROM）、およびＲＡＭなどの任意の種類のコンピュータメモリを含む。
[000105] 本開示の他の実施形態では、１組のコンピュータ実行可能命令を備えるファイルは、単一のコンピュータ上のコンピュータ可読メモリ内に記憶することができ、または複数のコンピュータに分散させることができる。本開示を考慮すれば、このコントローラ構成要素をどのように、ハードウェアまたはファームウェアを使用して、別法または追加としてソフトウェアに実施することができるかが、当業者にはさらに理解されよう。したがって、本明細書では、コントローラのスイッチング動作は、ソフトウェア、ハードウェア、またはファームウェアの任意の組合せを使用して実施することができる。
[000106] 本発明の実施形態は、本明細書に記載の１組のコンピュータ実行可能命令がロードされた１つまたは複数のコンピュータまたはデバイスを含む。これらのコンピュータまたはデバイスは、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、または特定の機械を作製するための他のプログラマブルデータ処理装置とすることができ、したがって、１つまたは複数のコンピュータまたはデバイスは、本開示のスイッチング動作を実施するように命令および構成される。スイッチング動作を実行するコンピュータまたはデバイスは、中央処理装置（すなわち、プロセッサ）などの少なくとも１つの処理要素と、ランダムアクセスメモリ（RAM）または読出し専用メモリ（ROM）を含むことができる１種のコンピュータ可読メモリとを備えることができる。コンピュータ実行可能命令は、コンピュータハードウェア内に埋め込むことができ、またはコンピュータ可読メモリ内に記憶することができ、したがって、コンピュータまたはデバイスに指示して、本明細書に記載のスイッチング順序および動作を実行させることができる。
[000107] 本発明の例示的な実施形態は、再生可能エネルギーサイトでハイブリッド電力変換器システムのコントローラ構成要素として働くように構成することができる単一のコンピュータまたはデバイスを含む。コントローラ構成要素は、少なくとも１つのプロセッサと、１種のコンピュータ可読メモリと、本明細書に記載のスイッチング動作を実行するための１組のコンピュータ実行可能命令とを備えることができる。コントローラ構成要素は、ハイブリッド電力変換器システムのスイッチへコマンドを送り、電力レベルを示すフィードバックを直流電源から受け取るように構成することができる。コマンドおよびフィードバックは、イーサネット（登録商標）スイッチなどのネットワークインターフェースを通って、コントローラ構成要素との間で送ることができる。しかし、ＩＰ、ＵＤＰ、またはＩＣＭＰを含む任意の適したネットワークプロトコル、ならびにローカルエリアネットワーク、インターネットネットワーク、電気通信網、Ｗｉ−Ｆｉ対応ネットワーク、またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）対応ネットワークを含む任意の適した有線または無線ネットワークを使用することができる。
[000108] 本開示のハイブリッド電力変換器システムは、それだけに限定されるものではないが、直流電源として１つまたは複数の光起電力モジュールを用いる太陽エネルギーサイト、ならびに直流電源として１つまたは複数のタービンを用いる風力エネルギーおよび潮汐エネルギーサイトを含めて、公共電力網に接続された任意の再生可能エネルギーサイトで電力変換に使用することができる。
[000109] 本発明について、様々な特徴を有する特定の実施形態を参照して説明した。上記で提供した開示を考慮すれば、本発明を実施する際に、本発明の範囲または精神から逸脱することなく、様々な修正および変更を加えることができることが、当業者には明らかであろう。開示の特徴は、所与の適用分野または設計の要件および規定に基づいて、単独で使用することができ、任意の組合せで使用することができ、または省略することができることが、当業者には理解されよう。本発明の他の実施形態は、本発明の規定および実施を考慮すれば、当業者には明らかであろう。
[000110] 特に、本明細書で値の範囲が提供される場合、その範囲の上限と下限との間の各値も具体的に開示されることに留意されたい。これらのより小さい範囲の上限および下限は、同様に範囲内に独立して含むことができ、または除外することができる。単数形の「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈上別途明示しない限り、複数の指示対象も含む。本明細書および例は本質的に例示的であると見なされ、本発明の本質を逸脱しない変更は本発明の範囲内に入ることが意図される。さらに、本開示で引用した参照文献はすべて、それぞれ個々に全体として参照により本明細書に組み込まれており、したがって、本発明で可能となる開示を補足する効率的な方法を提供し、ならびに当業者のレベルを詳述する背景を提供するためのものである。

Claims (20)

  1. 直流電源と、
    直流バスと、
    直流電力を交流電力に変換するように構成された３相電力変換器とを備え、
    前記電力変換器が、前記直流電源および前記直流バスを備える第１の電力バスと動作可能に接続され、
    前記電力変換器が、第１のスイッチＳ１によって、変圧器を備える第２の電力バスと動作可能に接続され、第２のスイッチＳ２によって、エネルギー蓄積デバイスを備える第３の電力バスと動作可能に接続され、ただし、使用中、スイッチＳ１またはＳ２のうちの１つだけが開いており、
    その結果、使用中、スイッチＳ１が開き、スイッチＳ２が閉じているとき、電力は前記直流電源から前記変圧器へ送達することが可能であり、スイッチＳ２が開き、スイッチＳ１が閉じているとき、電力は前記直流電源から前記エネルギー蓄積デバイスへ送達することが可能である、
    ハイブリッド電力変換器システム。
  2. 前記直流電源が、再生可能エネルギー源を直流電力に変換するデバイスである、請求項１に記載のシステム。
  3. 再生可能エネルギー源を直流電力に変換する前記デバイスが、１つまたは複数の光起電力モジュールである、請求項２に記載のシステム。
  4. 再生可能エネルギー源を直流電力に変換する前記デバイスが、光起電力モジュールの光起電力（PV）アレイである、請求項３に記載のシステム。
  5. 前記ＰＶアレイが、互いに対して直列および並列に接続された光起電力モジュールを備える、請求項４に記載のシステム。
  6. 前記直流電源から利用可能な電力量に従って使用中にスイッチＳ１およびＳ２の優先順位づけを行うように動作可能に構成されたコントローラをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
  7. 直流バスと動作可能に接続された１つまたは複数の光起電力モジュールを備える第１の電力バスと、
    それぞれ直流電力を交流電力に変換するように構成され、第１の電力バスと並列に動作可能に接続された第１の３相電力変換器および第２の３相電力変換器と、
    １つまたは複数の変圧器を備え、それぞれスイッチによって前記第１の３相電力変換器および前記第２の３相電力変換器に動作可能に接続された第２の電力バスと、
    １つまたは複数のエネルギー蓄積デバイスを備え、それぞれスイッチによって前記第１の３相電力変換器および前記第２の３相電力変換器に動作可能に接続された第３の電力バスとを備え、
    ただし、使用中、前記第１の電力変換器と前記第２の電力バスまたは前記第３の電力バスとの間のスイッチが１つだけ開き、前記第２の電力変換器と前記第２の電力バスまたは前記第３の電力バスとの間のスイッチが１つだけ開いており、
    その結果、使用中、前記第２の電力バスと前記第１の電力変換器または前記第２の電力変換器との間のスイッチが開いているとき、電力は、前記光起電力モジュールから前記第２の電力バスを通って交流負荷へ送達することが可能であり、前記第３の電力バスと前記第１の電力変換器または前記第２の電力変換器との間のスイッチが開いているとき、電力は、前記エネルギー蓄積デバイスから前記第３の電力バスを通って交流負荷へ送達することが可能であり、それによって前記光起電力モジュールからの電力を補足し、または前記光起電力モジュールからの電力に取って代わる、
    ハイブリッド電力変換器システム。
  8. 前記１つまたは複数の光起電力モジュールが、互いに対して直列および並列に接続された複数のＰＶモジュールを備える光起電力（PV）アレイを備える、請求項７に記載のシステム。
  9. 前記光起電力モジュールから利用可能な電力量に従って使用中に前記スイッチの優先順位づけを行うように動作可能に構成されたコントローラをさらに備える、請求項７に記載のシステム。
  10. 前記第１の電力変換器および第２の電力変換器と並列に前記第１の電力バスに動作可能に接続された１つまたは複数の追加の電力変換器をさらに備え、
    前記１つまたは複数の追加の電力変換器のそれぞれが、スイッチによって前記第２の電力バスに動作可能に接続され、スイッチによって前記第３の電力バスに動作可能に接続され、
    ただし、使用中、前記追加の電力変換器と前記第２の電力バスまたは前記第３の電力バスとの間のスイッチが１つだけ開き、前記追加の電力変換器と前記第２の電力バスまたは前記第３の電力バスとの間のスイッチが１つだけ開いており、
    使用中、電力は、
    前記第１の電力変換器、前記第２の電力変換器、もしくは前記追加の電力変換器と前記変圧器との間のスイッチが開いているときは、前記光起電力モジュールから、前記第２の電力バスおよび前記第１の電力変換器、前記第２の電力変換器、もしくは前記追加の電力変換器のうちのいずれか１つもしくは複数を通って、交流負荷へ送達することが可能であり、かつ／または
    前記第１の電力変換器、前記第２の電力変換器、もしくは前記追加の電力変換器と前記エネルギー蓄積デバイスとの間のスイッチが開いているときは、前記エネルギー蓄積デバイスから、前記第３の電力バスおよび前記第１の電力変換器、前記第２の電力変換器、もしくは前記追加の電力変換器のうちのいずれか１つもしくは複数を通って、交流負荷へ送達することが可能である、請求項７に記載のシステム。
  11. 前記光起電力モジュールから利用可能な電力量に従って使用中に前記スイッチの優先順位づけを行うように動作可能に構成されたコントローラをさらに備える、請求項１０に記載のシステム。
  12. 第１の３相電力変換器および第２の３相電力変換器ならびに２つの追加の電力変換器、合計４つの電力変換器を備え、
    前記４つの電力変換器のそれぞれが、互いと並列に前記第１の電力バスに動作可能に接続され、
    前記４つの電力変換器がそれぞれ、同一の定格電力（PU）を有し、
    その結果、使用中、前記システムは、次のような最小交流出力、最大交流出力、およびエネルギー蓄積電力を有することが可能であり、
    ａ）各電力変換器の前記スイッチが前記第２の電力バスに対して開き、前記電力変換器のいずれかと前記第３の電力バスとの間のどのスイッチも開いていない状態で、前記システムは、最小交流出力０ＰＵ、最大交流出力４ＰＵ、およびエネルギー蓄積電力０ＰＵを有することが可能であり、
    ｂ）３つの電力変換器の前記スイッチが前記第２の電力バスに対して開き、１つの電力変換器の前記スイッチが前記第３の電力バスに対して開いている状態で、前記システムは、最小交流出力１ＰＵ、最大交流出力３ＰＵ、およびエネルギー蓄積電力±１ＰＵを有することが可能であり、
    ｃ）２つの電力変換器の前記スイッチが前記第２の電力バスに対して開き、２つの電力変換器の前記スイッチが前記第３の電力バスに対して開いている状態で、前記システムは、最小交流出力２ＰＵ、最大交流出力２ＰＵ、およびエネルギー蓄積電力±２ＰＵを有することが可能であり、
    ｄ）１つの電力変換器の前記スイッチが前記第２の電力バスに対して開き、３つの電力変換器の前記スイッチが前記第３の電力バスに対して開いている状態で、前記システムは、最小交流出力１ＰＵ、最大交流出力１ＰＵ、およびエネルギー蓄積電力−３ＰＵ〜＋１ＰＵを有することが可能であり、
    ｅ）前記電力変換器のいずれかと前記第２の電力バスとの間のどのスイッチも開いておらず、各電力変換器の前記スイッチが前記第３の電力バスに対して開いている状態で、前記システムは、最小交流出力０ＰＵ、最大交流出力０ＰＵ、およびエネルギー蓄積電力−４ＰＵ〜０ＰＵを有することが可能である、
    請求項１０に記載のシステム。
  13. 前記光起電力モジュールから利用可能な電力量に従って使用中に前記スイッチの優先順位づけを行うように動作可能に構成されたコントローラをさらに備える、請求項１２に記載のシステム。
  14. 前記直流電源が、太陽エネルギーサイトでは１つもしくは複数の光起電力モジュールを備え、風力エネルギーサイトでは１つもしくは複数のタービンを備え、または潮汐エネルギーサイトでは１つもしくは複数のタービンを備える、請求項１に記載のシステム。
  15. 交流負荷へ提供されるエネルギーを管理する方法であって、
    第１の電力バスと接続された直流電源から利用可能な電力量を監視して、電力出力の変化または潜在的な変化を識別する工程と、
    前記直流電源からの電力量の低減を識別したことに応答して、
    前記第１の電力バスと接続された電力変換器と、変圧器を備える第２の電力バスとの間のスイッチを閉じ、
    前記電力変換器と、１つまたは複数のエネルギー蓄積デバイスを備える第３の電力バスとの間のスイッチを開く工程と、
    前記エネルギー蓄積デバイスから交流負荷へ電力が流れることを可能にする工程とを含む方法。
  16. 前記第１の電力バスがハイブリッド電力変換器システムの一部であり、前記ハイブリッド電力変換器システムが、
    直流電源と、
    直流バスと、
    直流電力を交流電力に変換するように構成された３相電力変換器とをさらに備え、
    前記電力変換器が、前記直流電源および前記直流バスを備える前記第１の電力バスと動作可能に接続され、
    前記電力変換器が、第１のスイッチＳ１によって、変圧器を備える第２の電力バスと動作可能に接続され、第２のスイッチＳ２によって、エネルギー蓄積デバイスを備える第３の電力バスと動作可能に接続され、ただし、使用中、スイッチＳ１またはＳ２のうちの１つだけが開いており、
    その結果、使用中、スイッチＳ１が開き、スイッチＳ２が閉じているとき、電力は、前記直流電源から前記変圧器へ送達することが可能であり、スイッチＳ２が開き、スイッチＳ１が閉じているとき、電力は、前記直流電源から前記エネルギー蓄積デバイスへ送達することが可能である、請求項１５に記載の方法。
  17. 前記第１の電力バスが、直流バスと動作可能に接続された１つまたは複数の光起電力モジュールを備え、前記第１の電力バスが、ハイブリッド電力変換器システムの一部であり、前記ハイブリッド電力変換器システムが、
    それぞれ直流電力を交流電力に変換するように構成され、前記第１の電力バスと並列に動作可能に接続された第１の３相電力変換器および第２の３相電力変換器と、
    １つまたは複数の変圧器を備え、それぞれスイッチによって前記第１の３相電力変換器および前記第２の３相電力変換器に動作可能に接続された第２の電力バスと、
    １つまたは複数のエネルギー蓄積デバイスを備え、それぞれスイッチによって前記第１の３相電力変換器および前記第２の３相電力変換器に動作可能に接続された第３の電力バスとをさらに備え、
    ただし、使用中、前記第１の電力変換器と前記第２の電力バスまたは前記第３の電力バスとの間のスイッチが１つだけ開き、前記第２の電力変換器と前記第２の電力バスまたは前記第３の電力バスとの間のスイッチが１つだけ開いており、
    その結果、使用中、前記第２の電力バスと前記第１の電力変換器または前記第２の電力変換器との間のスイッチが開いているとき、電力は、前記光起電力モジュールから前記第２の電力バスを通って交流負荷へ送達することが可能であり、前記第３の電力バスと前記第１の電力変換器または前記第２の電力変換器との間のスイッチが開いているとき、電力は、前記エネルギー蓄積デバイスから前記第３の電力バスを通って交流負荷へ送達することが可能であり、それによって前記光起電力モジュールからの電力を補足し、または前記光起電力モジュールからの電力に取って代わる、請求項１５に記載の方法。
  18. 前記ハイブリッド電力変換器システムが、
    第１の３相電力変換器および第２の３相電力変換器ならびに２つの追加の電力変換器、合計４つの電力変換器をさらに備え、
    前記４つの電力変換器のそれぞれが、互いと並列に前記第１の電力バスに動作可能に接続され、
    前記４つの電力変換器がそれぞれ、同一の定格電力（PU）を有し、
    その結果、使用中、前記システムは、次のような最小交流出力、最大交流出力、およびエネルギー蓄積電力を有することが可能であり、
    ａ）各電力変換器の前記スイッチが前記第２の電力バスに対して開き、前記電力変換器のいずれかと前記第３の電力バスとの間のどのスイッチも開いていない状態で、前記システムは、最小交流出力０ＰＵ、最大交流出力４ＰＵ、およびエネルギー蓄積電力０ＰＵを有することが可能であり、
    ｂ）３つの電力変換器の前記スイッチが前記第２の電力バスに対して開き、１つの電力変換器の前記スイッチが前記第３の電力バスに対して開いている状態で、前記システムは、最小交流出力１ＰＵ、最大交流出力３ＰＵ、およびエネルギー蓄積電力±１ＰＵを有することが可能であり、
    ｃ）２つの電力変換器の前記スイッチが前記第２の電力バスに対して開き、２つの電力変換器の前記スイッチが前記第３の電力バスに対して開いている状態で、前記システムは、最小交流出力２ＰＵ、最大交流出力２ＰＵ、およびエネルギー蓄積電力±２ＰＵを有することが可能であり、
    ｄ）１つの電力変換器の前記スイッチが前記第２の電力バスに対して開き、３つの電力変換器の前記スイッチが前記第３の電力バスに対して開いている状態で、前記システムは、最小交流出力１ＰＵ、最大交流出力１ＰＵ、およびエネルギー蓄積電力−３ＰＵ〜＋１ＰＵを有することが可能であり、
    ｅ）前記電力変換器のいずれかと前記第２の電力バスとの間のどのスイッチも開いておらず、各電力変換器の前記スイッチが前記第３の電力バスに対して開いている状態で、前記システムは、最小交流出力０ＰＵ、最大交流出力０ＰＵ、およびエネルギー蓄積電力−４ＰＵ〜０ＰＵを有することが可能である、請求項１７に記載の方法。
  19. コンピュータプロセッサを使用して前記スイッチを開閉する工程を含む、請求項１５に記載の方法。
  20. 前記監視する工程が、前記直流電源近傍の天気を予報する工程、前記直流電源の電力出力を測定する工程、または両工程の組合せの１つまたは複数を含む、請求項１５に記載の方法。
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