JP5063701B2 - 追尾装置のための組み込まれた制御部および調整部を有する変換器 - Google Patents

Description

本発明は、太陽エネルギーに基づいて電気エネルギーを生成する分野に関し、ここでは特に太陽発電機によって供給される直流を交流に変換するための変換器に関し、太陽発電機は、制御信号に基づいて太陽を追って太陽発電機の追尾を可能にする駆動部を含む。

追尾装置と呼ばれる、太陽発電機を太陽の現在位置に追尾させるための装置が、先行技術で知られており、一例が独国実用新案出願公開第ＤＥ２０２０４６７９Ｕ１号に記載されている。そのような装置の駆動部は、常に最大限に可能な太陽放射が太陽発電機に影響を与えるように、太陽を追ってアジマス角および／または仰角方向に太陽発電機を導く。アジマス角および／または仰角方向に追尾を可能にする既知のプラントは、例えば、支持ポールの端に、アジマス角（東西方向）を調整するための回転リングと、仰角（傾斜）を調整するための可変長の位置ロッドとを含む。

そのような追尾プラントまたは「追尾装置」は、太陽発電機が空で最も明るい位置を連続的に追尾するように、追尾装置またはその駆動エレメントをそれぞれ制御する制御部または調整部にそれぞれ効果的に接続される。そのような制御部は、個々の装置として構成され、自給自足的に作動する。そのような制御部の一例が独国特許出願公開第ＤＥ１００４３５２５Ａ１号に記載され、それは、ソーラープラントを太陽の現在位置に追尾させるための装置を記載し、太陽電池がセンサとして用いられている。

図２Ａは、追尾ソーラープラントの既知の構造を例示的に示す。ソーラープラントは、少なくとも１つの太陽発電機１１６を含み、それは、複数のソーラーモジュール１０２を含み、それらは、太陽１０４からの光が影響を与えるときに、例えば直流の形で、電気エネルギーを生成する。ソーラーモジュール１０２は、追尾装置１００に取り付けられる。軸１０８および１１０の周囲で太陽発電機１１６の調整は、図２Ａに示されない追尾装置１００の駆動部を介して可能にされ、駆動部は、例えば、ポール１０６に取り付けられる。日中に太陽１０４を追って太陽発電機１１６を追尾させることは、駆動部によって可能にされる。

図２Ａに例示的に示される従来のアプローチにおいて、太陽発電機１１６に加えて、追尾装置１００のための制御ユニット１２３が設けられ、それは、示された例において追尾装置１００に取り付けられ、また、それは、ソーラーモジュール１０２を担持する。制御ユニット１２３は、追尾装置１００から離れた別の位置に設けることができる。制御ユニット１２３は、センサまたは検出器１１４を含み、それは、影響を与える光に基づいて強度信号を生成し、それは、制御ユニットに組み込まれる制御部に供給され、それ自体は、空で最も明るい位置に太陽発電機１１６の最適な位置合わせを確実にするために、制御信号を追尾装置１００の駆動部１２５に伝える。駆動部は別として、追尾装置１００は、ポール１０６も含む。

ソーラープラントは、変換器１１８をさらに含み、それは、図２Ａに概略的に示される接続部１２０によって、太陽発電機１１６によって生成される直流を受信する。変換器１１８は、受信された直流を交流に変換するための変換手段ＤＣ／ＡＣを含む。生成された交流は、変換器１１８の概略的に示された出力１２２で出力される。

図２Ａに示される構成は、図２Ｂにおいて概略的に示され、図示されるように、センサ１１４は、センサ信号接続部１２４を介して制御ユニット１２３に供給されるセンサ信号を生成する。制御ユニット１２３は、追尾装置１００の駆動部１２５（モータ）のために制御信号を生成し、それは、制御信号接続部１２４を介して送信される。さらに、太陽発電機１１６および変換器１１８は示され、それらは、電気ライン１２０を介して接続される。変換器１１８は、ライン１２２を介して交流を出力する。

別々のエレメント１１６および１１８または１１４、１２３および１２５がそれぞれ用いられる図２に記載される従来の構成は、調整部または制御部１２３が、それぞれ、他のシステムとは無関係に作動することができ、そのため、異なるソーラーモジュールおよび変換器で作動させることができるという利点がある。

しかしながら、このアプローチの不利な点は、複数のエレメントのために比較的に高いコストが発生し、さらに、それぞれ追尾装置の調整部または制御部１１４およびそれぞれ変換器１１８の制御部または調整部の独立運転のために、両方の調整部を接続する可能性がないということである。

独国実用新案出願公開第ＤＥ２０２０４６７９Ｕ１号 独国特許出願公開第ＤＥ１００４３５２５Ａ１号

この先行技術から、本発明の目的は、不必要なコストを回避して追尾ソーラープラントの制御部／調整部の改良を可能にすることである。

この目的は、請求項１に記載の変換器によって解決される。

さらに、本発明は、本発明の変換器を用いたソーラープラントを提供する。

本発明は、太陽発電機によって供給される直流を交流に変換するための変換器を提供し、太陽発電機は、太陽発電機を所望の方向に向ける駆動部を含み、制御部が、変化器に組み込まれ、それは、太陽発電機の追尾をもたらすために、太陽発電機を駆動するために制御信号を供給する。

第１の好適な実施形態によれば、変換器は、センサに影響を与える光に基づいて強度信号を生成する少なくとも１つのセンサをさらに含み、制御部は、強度信号を受信しさらに強度信号に基づいて制御信号を供給し、変換器は、それに制御部が制御信号を適用する制御信号出力をさらに含む。

さらなる好適な実施形態によれば、変換器は、強度信号を受信するためのセンサ信号入力を含み、それを、外部センサは、センサに影響を与える光に基づいて生成し、制御部は、強度信号を受信しさらに強度信号に基づいて制御信号を生成するためにセンサ信号入力に接続され、変換器は、それに制御部が制御信号を適用する制御信号出力をさらに含む。好ましくは、外部センサは、追尾装置に取り付けられるセンサである。あるいは、外部センサは、太陽発電機の１つまたはいくつかのソーラーモジュールによって形成されることができる。

好ましくは、変換器は、例えば、交流に直流の変換を制御するプロセッサを含む制御ユニットを含み、ソーラーモジュールを駆動するために制御信号を生成するための制御部は、この制御ユニットに組み込まれる。

変換器において追尾装置のための調整部／制御部を組み込んでいる本発明のアプローチは、利点があり、なぜなら、これは大きなコスト削減をもたらすからであり、変換器は、最小限の特別な努力でこのさらなるタスクを実現することができるからである。特に、さらなるハウジングのためのさらなるコスト、さらなる電流供給、データ交換のためのさらなるインターフェイス、さらなるプロセッサなどが、省略される。さらに、本発明によれば、ソーラープラントの全体システムの挙動／性能は、両方の調整部を組み合わせることによって、著しく増加される。加えて、追尾ソーラープラントの全体効率は、増加され、それは、さらなる制御部の電気損失も省略されるからである。

本発明の好適な実施形態が添付図面を参照して以下に説明される。

図１Ａは、発明の変換器を有する追尾ソーラープラントの実施形態を示す。 図１Ｂは、発明の変換器を有する追尾ソーラープラントの実施形態を示す。 図２Ａは、従来の追尾ソーラープラントの例を示す。 図２Ｂは、従来の追尾ソーラープラントの例を示す。

図１Ａは、図２と同様に、太陽発電機１１６を含むソーラープラントの概略図を示し、太陽発電機１１６は、複数のソーラーモジュール１０２を含みさらに追尾装置１００に取り付けられる。図１に示されない駆動部によって、太陽発電機１１６は、軸１０８および１１０の周囲で旋回され、さらに、太陽１０４を追って追尾することができる。

図２に基づいて記載されている従来のアプローチに対して、変換器２００は、図１Ａに示される本発明の実施形態において設けられ、それは、受信された直流（ＤＣ）を交流（ＡＣ）に変換するための変換回路２０２を含む。さらに、制御部／調整部２０４が、変換器２００に組み込まれ、それは、太陽発電機１１６が、日中に、それぞれ（例えば曇りのときに）、太陽１０４または空の最も明るい位置を追って追尾するように、その駆動部を制御するために、追尾装置１００のために制御信号を生成する。

さらに、図１Ａに示される実施形態において、センサまたは検出器２０６が、それぞれ、設けられ、それは、影響を与える光に基づいて強度信号を生成しさらにそれをセンサ信号接続部２０８を介して変換器２００の入力２１０に供給する。変換器２００における制御部２０４は、受信された強度信号に基づいて追尾装置１００を駆動するために、制御信号を生成するために入力２１０に接続され、制御信号を変換器２００の制御信号出力２１２に供給する。示された実施形態において、制御信号は、駆動部のそれぞれの調整を可能にするために変換器２００から制御信号ライン２１４を介して追尾装置１００に供給される。

検出手段２０６に関連して、それが１つまたはいくつかのセンサ電池を含むことができる点に留意すべきであり、いくつかのセンサ電池を設ける場合、また、いくつかの強度信号は、制御部２０４に供給され、それは、例えば独国特許出願公開第ＤＥ１００４３５２５Ａ１号に記載されているように、太陽発電機を追尾させるために評価される。

さらに、変換器は、図２と同様に、それぞれ、太陽発電機１１６からライン１２０および１２２を介して直流を受信しまたは変換された交流を出力するための直流入力２１６および交流出力２１８を含む。

図１Ｂは、また概略的に図１Ａに記載されている構成を示す。

本発明によれば、要求されるコストを節約することは、太陽発電機のために追尾信号を生成するための制御部を実施するために変換器のリソースを用いることによって得られ、それは、直流を交流に変換するために、要求されるパワースイッチは別として、例えばマイクロプロセッサの形でそれぞれの制御ユニットとそれぞれのメモリーエレメントとを含む。このように、太陽発電機を追尾させるための制御部を実施するために、これらのリソースは、アクセスされることができ、その結果、コンパクトな構造は別として、上述のコスト節約が得られることもできる。

さらに、電流変換または追尾のための調整部／制御部を組み合わせることによって、全体システムの挙動は、著しく改善されることができ、さらに、全体効率は、増加されることができる。

図１に基づいて、実施形態が記載され、検出器またはセンサ２０６が、それぞれ、追尾装置１００の一部として示されている。本発明は、そのような実施に限らず、むしろ、別の実施形態において、検出器またはセンサ電池２０６は、それぞれ、変換器に組み込まれることができ、さらに、センサ信号ライン２０８およびそれぞれのセンサ信号入力２１０が省略されるような場合において、変換器の使用に関してさらなる簡単化が生じ、それは、それが、検出器およびそれぞれのセンサラインを有するそれを改良することを必要とせずに、従来の追尾ソーラープラントによって作動させることができるからである。

さらなる実施形態によれば、検出器は、それぞれ太陽発電機または追尾装置の外部におよび変換器の外部に配置される別の検出器として実装されることができ、さらに、それぞれのセンサ信号ラインを介して変換器２００のセンサ信号入力２１０に接続される。

さらなる実施形態によれば、検出器は、省略されることができる。この場合、太陽発電機を追尾させることは、変換器の制御ユニットによって、天文学的な計算に基づいて実行される。

Claims (7)

1. 太陽発電機（１１６）によって供給される直流を交流に変換するための変換器であって、前記太陽発電機（１１６）は、前記太陽発電機（１１６）を所望の方向に向ける駆動部を含み、
   制御部（２０４）が、前記変換器（２００）に組み込まれ、それは、前記太陽発電機（１１６）を太陽（１０４）を追って追尾させることをもたらすために、前記太陽発電機（１１６）の前記駆動部のために制御信号を供給することを特徴とする、変換器。
2. センサ（２０６）に影響を与える光に基づいて強度信号を生成する少なくとも１つのセンサ（２０６）であって、前記制御部（２０４）は、前記強度信号を受信しさらに前記強度信号に基づいて前記制御信号を供給する、センサ（２０６）、および
   それに前記制御部（２０４）が前記制御信号を適用する制御信号出力（２１２）を含む、請求項１に記載の変換器。
3. センサに影響を与える光に基づいて外部センサ（２０６）によって生成される強度信号を受信するためのセンサ信号入力（２１０）であって、前記制御部（２０４）は、前記強度信号を受信しさらに前記強度信号に基づいて前記制御信号を生成するために前記センサ信号入力（２１０）に接続される、センサ信号入力（２１０）、および
   それに前記制御部（２０４）が前記制御信号を適用する制御信号出力（２１２）を含む、請求項１に記載の変換器。
4. 前記外部センサ（２０６）は、前記太陽発電機（１１６）に取り付けられ、または、前記外部センサは、前記太陽発電機（１１６）の１つまたはいくつかのソーラーモジュール（１０２）によって形成される、請求項３に記載の変換器。
5. 前記太陽発電機（１１６）によって生成される直流を受信するための直流入力（２１６）、
   直流を交流に変換するために前記直流入力（２１６）に接続される変換回路（２０２）、および
   交流を出力するために前記変換回路（２０２）に接続される交流出力（２１８）を含む、請求項１ないし請求項４のうちの１つに記載の変換器。
6. 交流への直流の変換を制御する制御ユニットを含み、前記太陽発電機（１１６）の前記駆動部のために前記制御信号を生成するための前記制御部（２０４）は、前記制御ユニットに組み込まれる、請求項１ないし請求項５のうちの１つに記載の変換器。
7. 太陽発電機（１１６）、および
   請求項１ないし請求項６のうちの１つに記載の変換器を含む、ソーラープラント。

Images