JP4856069B2 - 三相ソーラー変換器回路および方法 - Google Patents
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Description
・太陽電池によって与えられる電力を単極の変換器出力電圧に変換し、該電圧が該変換器の第一および第二の変換器出力端子間に与えられるようにするための変換器と、
・前記変換器出力電圧を三相幹線電力に変換するための、3つのスイッチ組立体を有するインバーターであって、3つのスイッチ組立体のそれぞれが3つの三相出力端子のうちの一つを前記第一または第二の変換器出力端子に切り換えるためであり、前記スイッチ組立体は一つの切り換え制御ユニットによって制御されているようなインバーターとを有する変換回路に関係する。さらに、本発明は太陽の放射エネルギーを電力に変換するための太陽電池とそのような変換回路とを有する太陽発電機に関する。さらに、本発明は、対称三相公共ネットワーク(utility network)(三相幹線電力ネットワークのような)にエネルギーを供給するための、直流エネルギー源とそのような変換回路とを有するエネルギー供給システムに関する。さらに、本発明は、太陽電池によって与えられる電力を交流三相幹線電力に変換するための方法であって:
・太陽電池によって与えられる電力を、単極の変換器出力電圧に変換し、該電圧は該変換器の第一および第二の変換器出力端子間に与えられ、
・前記変換器出力電圧を、三相出力端子において与えられる3つの三相幹線電力に変換することを、3つの三相出力端子のそれぞれを前記第一または第二の変換器出力端子に切り換えることによって行い、スイッチ組立体は一つの切り換え制御ユニットによって制御される、
ことを含む方法に関する。
・前記変換器が、変換器出力電圧の範囲にわたって一定の変換器出力電力を与えるための定電力出力制御を有し、
・前記切り換え制御ユニットが、前記三相出力端子の一つを第一の変換器出力端子に、一つを第二の変換器出力端子に、一つを断続的に前記第一および第二の変換器出力端子に切り換え、三相出力端子の循環的な切り換えにより、三相出力端子のそれぞれが幹線電力の1サイクル時間内に逐次、第一の変換器出力端子に、断続的に第一および第二の変換器出力端子に、第二の変換器出力端子に、そして再び断続的に第一および第二の変換器出力端子に切り換えられることが達成されるよう構成されている、ことを特徴としている。変換器が一定の直流出力電圧を生成する現状技術からの本発明の変化として、変換器は一定の電力出力を生成する。こうして、変換器上の負荷電流が増すと、変換器出力電圧は低下する。逆に、変換器の負荷電流が低下すると、変換器出力電圧が上昇する。よって、変換器出力電圧と変換器から引き出される変換器負荷電流との積は、変換器の出力電圧の範囲にわたって一定にされる。変換器の出力電圧の範囲は好ましくは、最小変換器出力電力と最大変換器出力電力との間の動作電圧範囲に対応する。そのような変換器は、本発明に基づくインバーターと組み合わされるとき、リプルを示す単極の出力電圧を生成し、このリプルは負荷電流のリプルに、よってインバーターが変換器から引き出す電流に反比例する。インバーターが変換器から引き出す負荷電流が上がれば、定電力出力制御のため変換器出力電圧の低下を引き起こすのである。本発明人は、そのような変換器が本発明に基づくインバーターと組み合わされる場合には、きわめて有利な変換回路ができるという洞察を得るに至った。まず、本発明に基づく変換回路を用いると、実質的に高調波が生成されない。定電力出力制御のため、発生させられるべき三相正弦信号のピークの波形に対応する変換器出力電圧のリプルが生成される。本発明に基づくインバーターを用いると、出力端子のそれぞれの、第一の変換器出力端子(正弦信号のピーク値周辺の領域で)、第二の変換器出力端子(正弦信号の負のピーク周辺の領域で)に、そして第一の変換器出力端子および第二の変換器出力端子の間での断続的な切り換えといった適切な循環的切り換えによって、これらの波形が有利に利用される。それにより実効的に、正負のピークの間の時間期間における正弦信号が生成されるよう時間とともに変化する電圧が生成される。
・変換器出力電圧の範囲にわたって一定の変換器出力電力を与えることを含んでいることと、
変換器出力電圧を三相幹線電力に変換するステップが:
・三相出力端子の一つを第一の変換器出力端子に、一つを第二の変換器出力端子に、一つを断続的に前記第一および第二の変換器出力端子に切り換え、
・三相出力端子の循環的な切り換えにより、三相出力端子のそれぞれが幹線電力の1サイクル時間内に逐次、第一の変換器出力端子に、断続的に第一および第二の変換器出力端子に、第二の変換器出力端子に、そして再び断続的に第一および第二の変換器出力端子に切り換えられることを達成することを含むこととを特徴としている。本発明に基づく方法により、本発明に基づく変換回路の場合と同様または同一の効果が達成される。また、本発明に基づく変換回路を参照しつつ述べた同様または同一の好ましい実施形態も本発明に基づく方法に適用可能である。
Claims (10)
- 太陽電池によって与えられる電力を交流三相幹線電力に変換するための変換回路であって:
・太陽電池によって与えられる電力を単極の変換器出力電圧に変換する変換器であって、該電圧が該変換器の第一および第二の変換器出力端子間に与えられるようにするための変換器と、
・前記変換器出力電圧を三相幹線電力に変換するための、3つのスイッチ組立体を有するインバーターであって、3つのスイッチ組立体のそれぞれが3つの三相出力端子のうちの一つを前記第一または第二の変換器出力端子に切り換えるためであり、前記スイッチ組立体は一つの切り換え制御ユニットによって制御されているようなインバーター、
とを有しており、
・前記変換器が、変換器出力電圧の範囲にわたって一定の変換器出力電力を与えるための定電力出力制御を有し、
・前記切り換え制御ユニットが、前記三相出力端子の一つを第一の変換器出力端子に、一つを第二の変換器出力端子に、一つを断続的に前記第一および第二の変換器出力端子に切り換え、三相出力端子の循環的な切り換えにより、三相出力端子のそれぞれが幹線の1サイクル時間内に逐次、第一の変換器出力端子に、断続的に第一および第二の変換器出力端子に、第二の変換器出力端子に、そして再び断続的に第一および第二の変換器出力端子に切り換えられることが達成されるよう構成されている、
ことを特徴としている変換回路。 - 前記制御ユニットが、断続的な切り換えを、それぞれのスイッチ組立体を流れる電流が実質的に0のところで実行するよう構成されていることを特徴とする、請求項1記載の変換回路。
- 前記変換器が該変換器に与えられる変換器入力電力を測定するための入力電力測定回路と、変換器出力電力を変換器入力電力に等しくなるよう適応させるための制御回路とを有することを特徴とする、請求項1または2記載の変換回路。
- 前記入力電力測定回路がさらに、変換器入力電圧と変換器入力電流を太陽電池の最大電力点に調整するために、太陽電池の最大電力追跡のために適応されていることを特徴とする、請求項3記載の変換回路。
- 前記制御ユニットが、前記断続的な切り換えを三相幹線のサイクル周波数の少なくとも十倍の周波数で実行するよう構成されていることを特徴とする、請求項1ないし4のうちいずれか一項記載の変換回路。
- 出力端子が並列に接続された複数の変換器を有することを特徴とする、請求項1ないし5のうちいずれか一項記載の変換回路。
- 太陽の放射エネルギーを電力に変換するための太陽電池と、該電力を交流三相幹線電力に変換するための請求項1ないし6のうちいずれか一項記載の変換回路とを有することを特徴とする太陽発電機。
- 太陽電池および変換器を含む屋外ユニットとインバーターを含む屋内ユニットとを有することを特徴とする、請求項7記載の太陽発電機。
- 直流エネルギー源と請求項1ないし6のうちいずれか一項記載の変換回路とを有することを特徴とする、対称三相公共ネットワークにエネルギーを供給するためのエネルギー供給システム。
- 太陽電池によって与えられる電力を交流三相幹線電力に変換するための方法であって:
・太陽電池によって与えられる電力を、単極の変換器出力電圧に変換し、該電圧は該変換器の第一および第二の変換器出力端子間に与えられ、
・前記変換器出力電圧を、3つの三相出力端子において与えられる三相幹線電力に変換することを、3つの三相出力端子のそれぞれを前記第一または第二の変換器出力端子に切り換えることによって行い、スイッチ組立体は一つの切り換え制御ユニットによって制御される、
ことを含んでおり、
・太陽電池によって与えられる電力を単極の変換器出力電圧に変換するステップが:
変換器出力電圧の範囲にわたって一定の変換器出力電力を与えることを含んでいることと、
変換器出力電圧を三相幹線電力に変換するステップが:
・三相出力端子の一つを第一の変換器出力端子に、一つを第二の変換器出力端子に、一つを断続的に前記第一および第二の変換器出力端子に切り換え、
・三相出力端子の循環的な切り換えにより、三相出力端子のそれぞれが幹線の1サイクル時間内に逐次、第一の変換器出力端子に、断続的に第一および第二の変換器出力端子に、第二の変換器出力端子に、そして断続的に第一および第二の変換器出力端子に切り換えられることを達成する、
ことを含んでいることとを特徴とする方法。
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