KR101663957B1

KR101663957B1 - 전력 변환시 개선된 버스트 모드를 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101663957B1
Application number: KR1020117010598A
Authority: KR
Inventors: 마르틴 포나지
Original assignee: 엔페이즈 에너지, 인코포레이티드
Priority date: 2008-10-10
Filing date: 2009-10-09
Publication date: 2016-10-12
Also published as: US7768155B2; KR20110069858A; US8492932B1; JP5773368B2; CA2739814A1; EP2345143A4; EP3157156A1; EP2345143B1; WO2010042806A2; US8319378B2; AU2009302200A1; US20100309695A1; US20130301322A1; US9461561B2; WO2010042806A3; JP2012505630A; US20110292701A1; EP2345143A2; US8035257B2; US20100091532A1

Abstract

DC 입력 전력을 AC 출력 전력으로 변환하기 위한 방법 및 장치. DC 입력 전력을 AC 출력 전력으로 변환하기 위한 장치는 DC 입력 전류로부터 에너지 저장 수단; DC 입력 전류를 AC 출력 전류로 변환하기 위한 변환 수단; 상기 에너지가 하나 이상의 저장 구간 동안 에너지 저장 수단에 저장되게 하고, 상기 에너지가 하나 이상의 버스트 구간 동안 상기 에너지 저장 수단으로부터 인출(drawn)되게 하기 위한 수단 - 상기 하나 이상의 버스트 구간 동안 AC 출력 전류가 DC 입력 전류보다 더 큼 -, 최대 전력 포인트(MPP)를 결정하고 상기 MPP에 근접하게 DC 입력 전류를 AC 출력 전류로 변환하기 위한 변환 수단을 작동하기 위한 제 1 수단; 및 제 1 전력 측정치와 제 2 전력 측정치에서의 차이를 결정하고, 상기 차이를 나타내는 에러 신호를 발생시키고, 그리고 상기 제 1 수단에 상기 에러 신호를 연결하여서 DC 입력 전류를 AC 출력 전류로 변환하기 위한 변환 수단의 하나 이상의 작동 파라미터를 MPP 쪽으로 구동하도록 조정하기 위한 제 2 수단을 포함한다.

Description

전력 변환시 개선된 버스트 모드를 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR IMPROVED BURST MODE DURING POWER CONVERSION}

[0001] 본 개시의 실시예들은 일반적으로 전력 변환, 더 상세하게는 개선된 버스트 모드 작동을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

[0002] 태양 전지 패널들은 역사적으로 상용 전력이 이용될 수 없는 황야에 있는 원격의 통나무집들 또는 인공위성들과 같은 대개 원격의 어플리케이션들에 배치되어 왔다. 높은 설치 비용 때문에, 태양 전지 패널들은, 다른 전력 옵션이 이용될 수 없지 않은 한, 전력 생산을 위한 경제적인 선택이 아니었다. 그러나, 에너지 수요의 세계적인 성장은 에너지 비용의 튼실한 증가를 선도하고 있다. 또한, 현재 전기를 생산하는데 사용되고 있는 화석 에너지 매장량이 급속하게 고갈되고 있다는 것이 잘 확립되어 있다. 기존의 상업적인 전력 생산(power generation)에 대한 이러한 성장 방해물들은 태양 전지 패널들을 추구하기에 더 매력적인 선택으로 만들었다.
[0003] 태양 전지 패널들, 또는 광전지(PV) 모듈은 수용된 일광(sunlight)으로부터의 에너지를 직류(DC)로 변환한다. PV 모듈들은 그것들이 생산하는 전기 에너지를 저장할 수 없어서, 에너지는 또한 배터리 또는 펌핑 수력전기 저장 장치와 같은 에너지 저장 시스템으로 분산되거나, 또는 부하에 의해 분산되어야 한다. 생산된 에너지를 사용하는 한 가지 옵션은 직류 전류를 교류 전류(AC)로 변환하기 위한 하나 이상의 인버터들을 채용하여 교류 전류를 상용 전력 그리드에 연결하는 것이다. 이러한 분산 발전(DG) 시스템에 의해 생산된 전력은 이후 상용 전력 회사로 판매될 수 있다.
[0004] PV 모듈들은 그것들이 생산한 전류(I)와 전압(V) 사이에 비선형 관계를 가진다. PV 모듈에 대한 I-V 곡선에서 최대 전력 포인트(maximum power point, MPP)는 PV 모듈의 최적 작동 포인트와 동일하고; 이러한 포인트에서 작동할 때, PV 모듈은 주어진 온도 및 태양 복사 조도(輻射照度, irradiance)에 대한 가능한 최대의 출력 전력을 생성시킨다. 따라서, PV 모듈로부터 끌어진 전력을 최적화하기 위해, 인버터 또는 마이크로-인버터와 같은 PV 모듈에 연결된 전력 변환 장치는 최대 전력 포인트 추적(MPPT) 기술을 채용하여서 PV 모듈이 그 MPP에 상응하는 전류 및 전압 레벨들로 작동되는 것을 보장한다. MPPT는 PV 모듈이 MPP에서 계속해서 작동할 수 있도록 태양 복사 조도 및/또는 온도의 변화에 대응하여 전류 및 전압 레벨들을 작동시키는 PV 모듈을 신속하게 조정하는 역할을 한다.
[0005] MPPT 기술이 PV 모듈을 그 MPP로 바이어스하는데 요구되는 시구간 동안, 예를 들어, PV 모듈에 대한 태양 복사가 조사량 없음에서 증가하는 조사량까지 변할 때 또는 PV 모듈/인버터 초기 활성화에서, PV 모듈에 연결된 전력 변환 장치는 MPP가 달성될 때까지 낮은 효율을 겪게 될 것이다. 또한, PV 모듈에 연결된 전력 변환 장치는 일반적으로 PV 모듈이 낮은 전력, 예를 들어 낮은 조사량으로 작동하고 있을 때 더 낮은 효율을 겪게 될 것이다. 낮은 조사량 동안, PV 모듈 및 관련 인버터는 비효율적으로 작동하여서, 태양 복사가 증가할 때까지 PV 모듈 및/또는 그 인버터를 비활성화하는 것이 전체 시스템 효율에 대하여 최선일 수 있다.
[0006] 따라서, 본 발명이 속한 기술 분야에서 최대 전력 포인트를 달성하고 추적하는데 있어서 PV 모듈 및 인버터의 작동을 개선하기 위한 방법 및 장치에 대한 필요가 있다.

[0007] 본 발명의 실시예들은 일반적으로 DC 입력 전력을 AC 출력 전력으로 변환하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. DC 입력 전력을 AC 출력 전력으로 변환하기 위한 장치는 DC 입력 전류로부터 에너지를 저장하기 위한 에너지 저장 수단; DC 입력 전류를 AC 출력 전류로 변환하기 위한 변환 수단; (i) 상기 에너지가 하나 이상의 저장 구간 동안 에너지 저장 수단에 저장되게 하고, (ii) 상기 에너지가 하나 이상의 버스트 구간 동안 상기 에너지 저장 수단으로부터 인출(drawn)되게 하기 위한 수단 - 상기 하나 이상의 버스트 구간 동안 AC 출력 전류가 DC 입력 전류보다 더 큼 -, 최대 전력 포인트(MPP)를 결정하고 상기 MPP에 근접하게 DC 입력 전류를 AC 출력 전류로 변환하기 위한 변환 수단을 작동하기 위한 제 1 수단; 및 제 1 전력 측정과 제 2 전력 측정에서의 차이를 결정하고, 상기 차이를 나타내는 에러 신호를 발생시키고, 그리고 상기 제 1 수단에 상기 에러 신호를 커플링하여서 DC 입력 전류를 AC 출력 전류로 변환하기 위한 변환 수단의 하나 이상의 작동 파라미터를 MPP 쪽으로 구동하도록 조정하기 위한 제 2 수단을 포함한다.
[0008] 본 발명의 전술된 특징들이 상세하게 이해될 수 있는 방식으로, 위에 짧게 요약된 본 발명의 더 구체적인 설명이 첨부된 도면에서 설명된 실시예들을 참조하여 이루어진다. 그러나, 본 발명은 다른 동등한 효과적인 실시예들에서 인정될 수 있기 때문에, 첨부된 도면은 단지 본 발명의 전형적인 실시예를 도시하며 따라서 그 범위의 제한이 고려되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 한다.

[0009] 도 1은 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른 분산 발전(DG) 용 시스템의 블록도이고;
[0010] 도 2는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 인버터의 블록도이고;
[0011] 도 3은 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른 버스트 모드 제어기의 블록도이고;
[0012] 도 4는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따라 버스트 모드 동안 PV 모듈 전력의 수집 구간들 및 전압 측정치를 도시한 복수의 파형들이고;
[0013] 도 5는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 DC 전압 제어기의 블록도이고;
[0014] 도 6은 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른 MPPT 제어기의 블록도이고;
[0015] 도 7은 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 버스트 모드에서 인버터를 작동하기 위한 방법의 순서도이다.

[0016] 도 1은 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른 분산 발전(distributed generation, DG) 용 시스템의 블록도이다. 이 블록도는 가능한 무수한 시스템 구성들 중 단지 하나의 변형을 도시한다. 본 발명은 다양한 분산 전력 발전 환경 및 시스템에서 기능할 수 있다.
[0017] 시스템(100)은 인버터들(102)로서 집합적으로 지칭된 복수의 인버터들(102₁, 102₂...102_n), PV 모듈들(104)로서 집합적으로 지칭된 복수의 PV 모듈들(104₁, 104₂...104_n), AC 버스(106), 및 로드 센터(108)을 포함한다.
[0018] 각각의 인버터(102₁, 102₂...102_n)는 PV 모듈(104₁, 104₂...104_n)에 각각 연결된다. 일부 실시예들에서, DC - DC 컨버터가 각 PV 모듈(104)과 각 인버터(102) 사이에 연결될 수 있다(예, PV 모듈(104) 당 하나의 변환기). 또는, 여러 PV 모듈(104)이 단일 인버터(102)에 연결(즉, 중심 인버터)될 수 있고; 일부 실시예들에서, DC-DC 인버터가 PV 모듈들(104)과 중심 인버터 사이에 연결될 수 있다.
[0019] 각각의 인버터(102)는 그 MPP에서 대응하는 PV 모듈을 작동시키도록 MPPT를 채용하여서 PV 모듈(104)이 주어진 온도 및 태양 복사에 대한 최적 전력 출력을 발생시킨다. 인버터들(102)은 차례로 로드 센터(108)에 연결되는 AC 버스(106)에 연결된다. 로드 센터(108)는 상용 전력 그리드 분배 시스템에서 들어오는 전력 라인과 AC 버스(106) 사이의 연결을 하우징한다. 인버터(102)는 PV 모듈들(104)에 의해 발생된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하며, 교류 상용 전력 그리드 전압과 동상인 AC 전류를 계량해서 출력(meter out)한다. 이 시스템(100)은 로드 센터(108)를 통해 상용 전력 그리드에 발생된 AC 전력을 연결한다.
[0020] 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따라, 인버터들(102)은 초기 작동 동안 "버스트 모드(burst mode)"를 채용한다. 버스트 모드에서, 인버터들(102)은 하나 이상의 AC 그리드 전압 사이클들("에너지 저장 구간")에 걸쳐 에너지를 저장하고 후속적으로 상용 전력 그리드에 저장된 에너지를 "버스트"한다("버스트 구간"). 에너지 저장 구간의 길이는 PV 모듈의 출력 전압을 오버라이딩(overriding)하는 리플 전압이 목표된 리플 전압 임계치 아래에서 유지되도록 결정된다.
[0021] 인버터들(102)의 효율성을 개선하는 것에 덧붙여서, 버스트 모드는 하기에 기술된 MPPT 기술을 활용하는 MPP으로의 급속한 수렴(convergence)을 촉진한다. MPP에 근접하여 작동시에 PV 모듈들(104)이 충분한 출력 전력을 공급하고 있다면, 인버터들(102)은 버스트 모드를 비활성화하고 연속 모드에서 작동하고, MPP에 근접하게 유지되도록 MPPT 기술을 활용한다. 태양 복사 및/또는 온도가 PV 모듈들(104)로부터의 출력 전력이 버스트 모드 임계치 아래로 떨어지도록 하는 레벨까지 변화하는 경우에, 하나 이상의 인버터들(102)은 버스트 모드로 다시 스위칭된다.
[0022] 도 2는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 인버터의 블록도이다. 인버터들(102)은 I-V 모니터링 회로(204), 입력 커패시터(220), DC-AC 인버터(208), DC 전압 제어기(210), MPPT 제어기(212), 버스트 모드 제어기(224), 및 변환 제어 모듈(214)를 포함한다. 인버터(102)는 PV 모듈(104)에 그리고 상용 전력 그리드에 연결된다.
[0023] I-V 모니터링 회로(204)는 PV 모듈(104), 입력 커패시터(220), 및 버스트 모드 제어기(224)에 연결된다. 버스트 모드 제어기(224)는 DC 전압 제어기(210), MPPT 제어기(212), 및 변환 제어 모듈(214)에 또한 연결된다. 또한, MPPT 제어기(212)는 DC 전압 제어기(210)에 연결되며, DC 전압 제어기(210)는 변환 제어 모듈(214)에 연결된다. DC 전압 제어기(210)는 DC 전압 설정 포인트(즉, 목표된 PV 모듈 작동 전압)에서 PV 모듈(104)을 바이어스 하도록 기능하며, MPPT 제어기(212)는 MPP 전압에 상응하도록 그러한 DC 전압 설정 포인트를 구동한다. 버스트 모드 제어기(224)는 연속 모드와 버스트 모드 사이에서 인버터(102)를 스위칭하도록 기능하며, DC 전압 설정포인트를 결정하는데 있어서 MPPT 제어기(212)에 의해 활용되는 PV 모듈(104)로부터의 입력 전력을 또한 측정한다.
[0024] I-V 모니터링 회로(204)는 PV 모듈(104)로부터 각각 순시 입력 전압 및 전류(V_in 및 I_in)를 모니터링한다. I-V 모니터링 회로(204)에 연결되어 있는 것에 덧붙여, 입력 커패시터(220)는 DC-AC 인버터(208)에 연결되며, DC-AC 인버터(208)는 또한 DC 전압 제어기(210), 변환 제어 모듈(214), 및 상용 전력 그리드에 연결된다. 전류(lcap)는 입력 커패시터(220)를 통해 흐르며, 전류(I_inv)는 DC-AC 인버터(208)로 흐른다.
[0025] 변환 제어 모듈(214)은 상용 전력 그리드로부터 기준 신호를 수신하며, 수신된 DC 전류(I_inv)를 요구된 AC 출력 전류로 변환할 수 있도록 DC-AC 인버터(208)에 대한 제어 신호들을 제공한다. 이러한 전력 변환의 한가지 실예는, 인용에 의하여 본 명세서에 전체적으로 병합되는, 2007년 3월 20일 출원된 발명의 명칭이 "직류 전류를 교류 전류로 변환하기 위한 방법 및 장치"인 미국 특허 출원 공개 번호 2007/0221267호이며 이 특허출원은 본 출원인에게 공통으로 양도되었다. DC-AC 인버터(208)로부터의 AC 출력 전류(I_req)는 상용 AC 전류와 동상이도록 상용 전력 그리드에 커플링된다.
[0026] DC 전압 제어기(210)는 제 1 피드백 루프(216)("내부 루프")를 채용하여서 PV 모듈(104)로부터 인출된 전류(I_in)를 변조(modulating)함으로써 DC 전압 설정포인트에서 PV 모듈(104)을 바이어스한다. 제 1 피드백 루프(216)는 I-V 모니터링 회로(204), 버스트 모드 제어기(224), MPPT 제어기(212), DC 전압 제어기(210), 및 DC-AC 인버터(208)를 포함한다. DC 전압 제어기(210)는 버스트 모드 제어기(224)로부터 PV 모듈 DC(즉, 평균) 입력 전압(V_DC)을 나타내는 신호를 수신하며, MPPT 제어기(212)로부터 DC 전압 설정포인트를 수신한다. 평균 입력 전압(V_DC)과 DC 전압 설정포인트 사이의 차이에 기초하여, 적절한 전류(I_in)가 PV 모듈(104)로부터 인출되어 DC 전압 설정포인트에서 PV 모듈(104)을 바이어스하도록 제 1 피드백 루프(216)는 DC-AC 인버터(208)를 구동하여서 I_req를 발생시킨다. 따라서, 제 1 피드백 루프(216)는 평균 PV 모듈 작동 전압과 PV 모듈(104)에 대한 DC 전압 설정포인트 사이의 차이를 반복적으로 컴퓨팅하여서, PV 모듈(104)이 DC 전압 설정포인트(즉, MPP에 대략 상응하는 작동 전류 및 전압)에서 바이어스되도록 PV 모듈(104)로부터 인출된 전류(I_in)를 조정한다.
[0027] MPPT 제어기(212)는 제 2 피드백 루프(218)("외부" 루프)를 채용하여서 MPP 전압에 상응하도록 DC 전압 설정 포인트를 조정한다. 제 2 피드백 루프(218)는 I-V 모니터링 회로(204), 버스트 모드 제어기(224), MPPT 제어기(212), 및 DC 전압 제어기(210)를 포함한다. 버스트 모드 제어기(224)는 I-V 모니터링 전류(204)를 통해 각각 순시 PV 모듈 입력 전류 및 전압(I_in 및 V_in)을 나타내는 신호들을 수신하며, PV 모듈(104)로부터의 순시 입력 전력(P_in)을 컴퓨팅한다. 버스트 모드 제어기(224)는 또한 하기에 더 상세하게 기술된 바와 같이 입력 전력(P_in)을 프로세싱하여서 제 1 및 제 2 전력 측정을 획득하고 이렇게 획득된 제 1 및 제 2 전력 측정을 MPPT(212)에 제공한다. MPPT 제어기(212)는 제 1 및 제 2 전력 측정들 사이의 전력 차이를 결정하고; MPPT 제어기(212)는 그 차이에 기초하여 상기 PV 모듈을 작동시키는 전압이 MPP에 도달하기 위해 증가되어야 하는지 또는 감소되어야 하는지를 결정하고, 상응하게 DC 전압 설정 포인트를 수정하며, 새로운 DC 전압 설정 포인트를 DC 전압 제어기(210)에 공급한다. 덧붙여, 제로의 전력 차이는 PV 모듈(104)이 MPP에서 현재 바이어스되는 것을 나타내며, MPPT 제어기(212)는 상응하는 DC 전압 설정포인트를 DC 전압 제어기(210)에 공급한다. 따라서 제 2 피드백 루프(218)는 PV 모듈(104)이 MPP에 근접하여 작동하는지를 반복적으로 결정되며, PV 모듈(104)이 MPP에 근접하여 작동하지 않는 경우에, 제 1 피드백 루프(216) 내에서 하나 이상의 작동 파라미터를 수정하여 MPP를 달성한다(즉, 외부 루프는 내부 루프에 의해 설정된 세팅을 "미세 조절(fine tunes)"한다).
[0028] PV 모듈(104)로부터 충분히 낮은 출력 전력 또는 초기 작동시에, 버스트 모드 제어기(224)는 버스트 모드에서 인버터(102)를 작동시키고, 여기서 에너지 저장 구간들(예를 들어, 16.67 msec의 하나 이상의 AC 그리드 전압 사이클들) 동안, 입력 커패시터(220)는 버스트 구간 동안 DC-AC 인버터(208)에 후속적으로 공급되는 에너지를 저장한다. 버스트 모드 동안, 버스트 모드 제어기(224)는 인버터(102, I_req)에 의해 발생된 출력 전류가 "버스트 모드 전류"(I_B)가 되도록 DC 전압 제어기(210)를 구동한다. 일단 PV 모듈(104)이 MPP 전압에 근접하여 작동되면, 그리고 PV 모듈(104)이 충분한 출력 전력을 발생시키고 있으면(PV 모듈 출력 전력이 미리 결정된 버스트 모드 임계치보다 더 크다면), 버스트 모드 제어기(224)는 연속 모드에서 인버터(102)를 작동시킨다. PV 모듈 출력 전력이 버스트 모드 임계치 아래로 후속적으로 떨어지면, 버스트 모드 제어기(224)는 버스트 모드 작동으로 인버터(102)를 다시 스위칭한다.
[0029] 버스트 모드 동작의 에너지 저장 구간 동안, DC-AC 인버터(208)가 어떠한 출력 전류도 인버터(102)에 의해 발생되지 않도록 구동된다(즉, I_B가 제로임). 이러한 구간들 동안, 전류가 DC-AC 인버터(208)에 흐르는 것을 방지하여서, PV 모듈에 의해 발생된 전류가 입력 커패시터(220)를 충전하게 한다. 인버터(102)는 하나의 AC 그리드 전압 사이클의 버스트 구간을 시작하기 전에, 버스트 모드 제어기(224)에 의해 결정되는 것과 같은, 다수의 AC 그리드 전압 사이클들(N_off) 동안 에너지 저장 구간에 머무른다. 버스트 구간 동안, 버스트 모드 제어기(224)는 버스트 전류(I_B)가 이전 에너지 저장 구간 동안 입력 커패시터(220)에 저장되었던 에너지에 따라 발생되도록 DC 전압 제어기(210)가 DC-AC 인버터(208)를 구동하게 한다. 그 결과, 버스트 구간 동안 인버터 출력 전류(I_B)는 주어진 레벨의 태양 복사 및 온도 동안 연속 모드 동안 인버터 출력 전류(l_req)보다 더 크다. 일부 실시예들에서, I_B = l_req * (N_off+ 1).
[0030] 버스트 모드 동안 입력 커패시터(220)의 충전 및 방전으로 인해, 리플 전압("버스트 모드 리플 전압" 또는 V_r)은 입력 커패시터(220)에 걸쳐 평균 전압을 오버라이딩하며, 상응하는 버스트 모드 리플 전압이 PV 모드 DC 전압을 오버라이딩하는 결과가 된다. 이와 같이, PV 모듈 작동 전압이 버스트 모드 리플 전압(V_r)의 크기에 따라 변동되고; 버스트 모드 리플 전압(V_r)이 더 클수록, PV 모듈 작동 전압 편위(excursion)가 더 커진다. PV 모듈 작동 전압에서 이러한 변동은 인버터(102)의 감소된 효율성의 결과를 가져온다. 예를 들어, MPP 전압에 근접하여 작동할 때, MPP 전압 주위에 더 큰 전압 변동은 PV 모듈(104)이 MPP 전압으로부터 벗어나 작동하는 더 큰 시구간을 야기하고, 최적 전력보다 더 작은 것이 PV 모듈(104)로부터 인출되고 있는 결과가 된다.
[0031] 버스트 모드 리플 전압(V_r)의 크기는 입력 커패시터(220) 충전 및 방전에 따라; 즉, 에너지 저장 및 버스트 구간들에 의해 가변된다. 버스트 모드 제어기(224)는 에너지 저장 구간, 즉 에너지 저장 구간의 AC 그리드 전압 사이클들의 수(N_off)를 제어하여서, 버스트 모드 리플 전압(Vr)이 미리 결정된 임계치 아래로 남고, 이에 의해 버스트 모드 작동 동안 인버터(102)의 효율성을 개선한다.
[0032] 연속 모드에서 작동시에, 인버터(102)는 AC 그리드 전력과 동상인(즉, 각 AC 그리드 전압 사이클 동안) 출력 전력을 연속적으로 발생시킨다. 이와 같이, 인버터 출력 전력은 AC 그리드 전압 제로-크로싱에서 제로 출력 전력과 양 및 음의 진폭들의 AC 그리드 전압 피크에서 피크 출력 전력 사이에서 오실레이팅된다. 인버터 출력 전력이 제로로 설정될 때, PV 모듈(104)로부터 전류는 DC-AC 인버터(208)에 흐르는 것이 방지되어서 입력 커패시터(220)를 충전한다. 인버터 출력 전력이 피크로 설정되면, 입력 커패시터(220)에 저장된 에너지가 활용되고, PV 모듈(104)로부터 순시 전력에 덧붙여, 평균 PV 모듈 출력 전력의 두배의 피크 인버터 출력 전력을 발생시킨다. 따라서, 연속 모드 동안 입력 커패시터(220)의 충전 및 방전은 PV 모듈(104)에 의해 제공된 평균 전력을 오버라이딩하는 AC 성분을 제공한다.
[0033] 연속 모드 및 버스트 모드의 작동 동안, 입력 커패시트(220)의 충전 및 방전에 의해 야기된 리플 전압은 최대 전력 포인트 추적(maximum power point tracking)에 대한 기회를 제공한다. PV 모듈(104)에 걸친 리플 전압이 평균(즉, DC) PV 모듈 전압 위아래로 가변함에 따라, PV 모듈 출력 전력은 리플 전압에 따라 가변된다. PV 모듈(104)이 그 DC 전압 아래에서 작동할 때보다 그 DC 전압 위에서 작동할 때 더 많은 전력을 생산한다면, 이후 PV 모듈 DC 전압은 MPP 아래에 있으며 MPP에 도달하도록 증가되어야만 한다. PV 모듈(104)이 그 DC 전압 위에서 작동할 때보다 그 DC 전압 아래에서 작동할 때 더 많은 전력을 생산한다면, 이후 PV 모듈 DC 전압은 MPP 위에 있으며 MPP에 도달하도록 감소되어야만 한다. 따라서, DC 전압 위에서 작동할 때 PV 모듈(104)에 의해 발생된 평균 전력과 DC 전압 아래에서 작동할 때 사이의 차이는 PV 모듈 DC 전압이 MPP를 달성하도록 시프팅되어야만 하는 방향으로 지시한다. 또한, 그 차이가 제로이면, PV 모듈(104)이 MPP에서 바이어스된다. 일부 실시예들에서, 이러한 전력 차이는 아래에 추가로 기술된 바와 같이, AC 그리드 전압의 특정 위상들 동안 PV 모듈 출력 전력에 기초하여 결정될 수 있다.
[0034] 도 3은 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른 버스트 모드 제어기의 블록도이다. 버스트 모드 제어기(224)는 멀티플라이어(302), 작동 모드 모듈(304), 및 전력 측정 모듈(306)을 포함한다.
[0035] 멀티플라이어(302)는 I-V 모니터링 회로(204)를 통해 각각 PV 모듈(104)로부터 순시 입력 전류 및 전압(I_in 및 V_in)을 나타내는 신호를 수신하며, PV 모듈(104)로부터 순시 입력 전력(P_in)을 나타내는 출력 신호를 발생시킨다. 멀티플라이어(302)의 출력은 전력 측정 모듈(306) 및 작동 모드 모듈(304)에 연결되고; 덧붙여, 전력 측정 모듈(306)은 I_in 및 V_in의 입력들을 수신한다. 작동 모드 모듈(304)은 DC 전압 제어기(210)에 또한 연결되어 DC 전압 제어기(210)로부터 추정된(estimated) PV 모듈 입력 전류(I_est)를 나타내는 신호를 수신한다. I_est는 목표된 DC 전압 설정포인트에서 PV 모듈(104)을 바이어스한 결과가 될 PV 모듈(104)로부터 인출될 추정된 입력 전류이다. 작동 모드 모듈(304)은 또한 전력 측정 모듈(306)에 연결되고, 추가적으로 버스트 모드 전력 임계치(P_B)의 입력 신호를 수신한다.
[0036] 작동 모드 모듈(304)은 PV 모듈 입력 전력(P_in)을 버스트 모드 임계치(P_B)와 비교한다. 인버터(102)가 연속 모드에서 작동하고 있고 P_in이 P_B보다 적다면, 작동 모드 모듈(304)은 인버터(102)를 버스트 모드로 스위칭하고; 일단 P_in이 P_B보다 더 크면, 작동 도드 모듈(304)는 인버터(102)를 연속 모드로 다시 스위칭한다.
[0037] 전력 측정 모듈(306)은 변환 제어 모듈(214)로부터, 예를 들어 변환 제어 모듈(214)의 위상 록 루프(phase lock loop)로부터 AC 그리드 전압 위상을 나타내는 입력을 수신한다. 전력 측정 모듈(306)은 AC 그리드 전압 사이클의 특정 부분들 동안 PV 모듈 입력 전력(P_in)을 적분하여서 제 1 전력 "빈(b_in)"(PB₁), 및 제 2 전력 "빈"(PB₂)을 얻는다. 대안적으로, PV 모듈 입력 전압(V_in)은 AC 그리드 전압 사이클의 부분에 걸쳐 적분되어 DC 전압 빈(V_DCB)을 얻고, 여기서 V_DCB는 DC(즉, 평균) PV 모듈 입력 전압(V_DC)을 결정하기 위해 활용된다. 일부 실시예들에서 연속 모드에서 작동시에 AC 그리드 전압의 각 사이클 동안, 전력 측정 모듈(306)은 AC 그리드 전압 사이클의 90°-180°위상 동안 P_in을 적분하여서 PB₁을 얻고, 동일한 AC 그리드 전압 사이클의 180°-270° 위상 동안 P_in을 적분하여서 PB₂를 얻는다. PV 모듈 입력 전압(V_in)은 전체 90°-270°위상에 걸쳐 적분되어 V_DCB를 얻는다. 버스트 모드 동안, 전력 빈들 및 평균 PV 모듈 이력 전압이 하기에 추가로 기술된 바와 같이 결정된다.
[0038] 전력 측정 모듈(306)은 PB₁ 및 PB₂를 기초로 하여 제 1 및 제 2 전력 측정치(P₁ 및 P₂)를 각각 결정한다. 연속 모드 동안, P₁ = PB₁, 그리고 P₂ = PB₂이고; 버스트 모드 동안, 전력 측정치는 추가로 하기에 기술된 대로 결정된다. 제 1 및 제 2 전력 측정치들은 PV 모듈(104)이 MPP에서, 위에서, 또는 아래에서 작동하는지를 결정하기 위해 MPPT 제어기(212)에 공급되며 MPP를 달성하기 위해 DC 전압 설정 포인트에서 임의로 시프트가 요구된다. 덧붙여, 전력 측정 모듈(306)은 V_DCB에 기초하여 PV 모듈 DC 전압(V_DC)을 결정한다. 전력 측정 모듈(306)은 I_req를 결정하기 위해 DC 전압 제어기(210)에 V_DC를 공급한다. 새로운 DC 전압 설정 포인트 및 요구된 출력 전류(I_req)는 다음 AC 그리드 전압 사이클 동안 적용된다.
[0039] 연속 모드에서 버스트 모드까지 스위칭할 때, 작동 모드 모듈(304)은 에너지 저장 구간 동안 AC 그리드 전압 사이클들의 최대 수(N_off)를 결정하여서 버스트 모드 리플 전압(V_r)이 미리 결정된 임계치 아래로 남을 것이다. 일부 실시예들에서, PV 모듈 DC 전압(V_DC)의 10%의 임계치가 활용된다. 일부 실시예들에서, N_off가 다음으로 컴퓨팅된다 :
[0040] N_off < C*Vdc*V_r/P_in*T
[0041] 상기 식에서, C는 입력 커패시터(220)의 커패시턴스이고, V_DC는 PV 모듈 DC 전압이고, V_r은 버스트 모드 리플 전압이고, P_in은 PV 모듈(104)로부터 입력 전력이며, T는 AC 그리드 전압 사이클 구간이다.
[0042] 버스트 모드 동안, 전력 측정 모듈(306)은 에너지 저장 구간 동안 AC 그리드 전압 사이클의 특정 부분들에 걸쳐 PV 모듈 입력 전력(P_in)을 적분하여 PB₁ 및 PB₂를 얻는다. P_in을 적분할 AC 그리드 전압 사이클의 부분들을 결정하기 위해, 에너지 저장 구간의 N_off AC 그리드 사이클들이 2 개의 동등한 부분들로 분할된다 - "에너지 저장 구간의 제 1 절반(first half of the energy storage period)" 및 "에너지 저장 구간의 제 2 절반," 여기서 제 1 절반은 제 2 절반에 앞서 발생한다. 예를 들어, AC 그리드 전압 사이클의 에너지 저장 구간에 대해, 제 1 절반은 0°-180°까지 AC 그리드 전압 사이클을 포함하며, 제 2 절반은 180°-360°까지 동일한 AC 그리드 전압 사이클을 포함한다. 2 개의 그리드 전압 사이클들의 에너지 저장 구간에 대해, 제 1 절반은 전체 제 1 AC 그리드 전압 사이클을 포함하고, 제 2 절반은 전체의 제 2 AC 그리드 전압 사이클을 포함한다. 2 개 AC 그리드 전압 사이클들보다 더 큰 에너지 저장 구간들에 대해, 제 1 및 제 2 절반들은 유사하게 정의된다.
[0043] PB₁를 얻기 위해, 전력 측정 모듈(306)은 에너지 저장 구간의 제 1 절반 내에서 발생하는 임의의 90°-270 °AC 그리드 전압 위상 구간들 동안 PV 모듈 입력 전력(P_in)을 적분한다. PB₂를 얻기 위해, 전력 측정 모듈(306)은 에너지 저장 구간의 제 2 절반 내에서 발생하는 임의의 90°-270 °AC 그리드 전압 위상 구간들 동안 PV 모듈 입력 전력(P_in)을 적분한다. 덧붙여, 전력 측정 모듈(306)은 전체 에너지 저장 구간 동안, 후속적인 버스트 구간동안 90°-270°위상과 함께 각 90°-270°에 걸친 PV 모듈 입력 전압(V_in)을 적분하여서 V_DCB를 얻는다.
[0044] 전력 측정 빈들(PB₁ 및 PB₂)은 이후 전력 측정 모듈(306)에 의해 사용되어서 제 1 및 제 2 전력 측정치(P₁ 및 P₂)를 각각 결정한다. 일부 실시예들에서, 버스트 모드 동안 P₁=PB₁/N_off 및 P₂=PB₂/N_off이다. 덧붙여, 전력 측정 모듈(306)은 V_DCB를 기초로 V_DC를 결정한다. 제 1 및 제 2 전력 측정치(P₁ 및 P₂)는 MPPT 제어기(212)에 공급되고 V_DC는 적절한 MPPT 및 인버터 출력 전류 프로세싱을 위해 DC 전압 제어기(210)에 공급된다. 이러한 프로세싱의 출력, 즉 새로운 DC 전압 설정포인트 및 인버터(102)로부터의 요구된 출력 전류는 다음 에너지 저장 구간을 후속하는 버스트 구간에 인가된다.
[0045] 일부 예시들에서, 입력 커패시터(220)는 시간이 지남에 따라 저하되고 인버터(102)의 성능을 저하시킨다. 이러한 조건을 식별하기 위해, 입력 커패시터(220)의 작동은 에너지 저장 구간에서 AC 그리드 전압 사이클들의 수(즉, N_off)가 2 이상이면 버스트 모드 동안 평가될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전력 측정 모듈(306)은 에너지 저장 구간의 제 1 및 제 2 AC 그리드 전압 사이클들(즉, ΔV) 동안 PV 모듈(104)로부터 평균 입력 전압(V_in) 사이의 차이를 결정한다. 입력 커패시터(220)의 커패시턴스(C)는 이후 다음과 같이 평가될 수 있다:
[0046] C = I_in/F_grid*ΔV
[0047] 여기서, I_in은 PV 모듈(104)로부터 입력 전류이고, F_grid는 그리드 전압의 주파수이다. 커패시턴스는 커패시턴스 임계치 아래인 경우, 전력 측정 모듈(306)은 조건을 나타내기 위해 출력 경보를 제공할 수 있다.
[0048] 도 4는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따라 버스트 모드 동안 PV 모듈 전력의 수집 구간들 및 전압 측정치를 도시한 복수의 파형들이다.
[0049] 파형(402)은 하나의 AC 그리드 전압 사이클의 컴퓨팅된 에너지 저장 구간에 상응한다. 제 1 AC 그리드 전압 사이클(T₁) 동안, 인버터는 연속 모드에서 작동하고 있다. 전력 빈들(PB₁ 및 PB₂)은 AC 그리드 전압의 90°-180°및180°-270°위상들 동안 각각 PV 모듈 입력 전력(P_in)을 적분함으로써 얻어지며, PV 모듈 입력 전압(V_in)은 전체 90°-270°구간 동안 적분되어 DC 전압 빈(V_DCB)을 얻는다. P₁은 PB₁으로 설정되고, P₂는 PB₂로 설정되어 평균 DC 전압(V_DC)은 V_DCB로부터 컴퓨팅된다. 전력 및 전압 측정치(PB₁, PB₂ 그리고 V_DC)는 인버터가 출력 전력을 발생시키는 다음의 AC 그리드 전압 사이클 동안 인버터 작동 파라미터들을 결정하는데 활용된다.
[0050] T₁의 끝에서, 인버터는 버스트 모드로 스위칭되어 에너지 저장 구간으로 들어간다. 인버터는 이러한 구간 동안 아무런 출력 전력을 발생시키지 않는다. 전력 빈(PB₁)은 에너지 저장 구간의 제 1 절반(즉, T₂의 90°-180°) 내에 90°-270°위상 동안 PV 모듈 입력 전력(P_in)을 적분시킴으로써 얻어지며, 전력 빈(PB₂)은 에너지 저장 구간의 제 2 절반(즉, T₂의 180°-270°) 내에 90°-270°동안 PV 모듈 입력 전력(P_in)을 적분시킴으로써 얻어진다. 또한, PV 모듈 입력 전압(V_in)은 T₂의 전체 90°-270°구간 동안 적분되어 전압 빈(V_DCB)을 얻는다.
[0051] T₃에서, 인버터는 버스트 구간을 시작하고 출력 전력을 발생시키기 시작한다. T₁ 동안 결정된 작동 파라미터는 인버터를 구동하도록 적절히 조정되어 버스트 모드 전류(I_B)를 발생시킨다. T₃ 동안, PV 모듈 입력 전압(V_in)은 T₃의 전체 90°-270°구간 동안 적분되어 전압 빈(V_DCB)에 가산된다. P₁은 PB₁으로 설정되고, P₂는 PB₂로 설정되며, V_DC가 V_DCB로부터 컴퓨팅된다. 전력 및 전압 측정치(P₁, P₂ 그리고 V_DC)는 인버터가 출력 전력을 발생시키는 다음의 AC 그리드 전압 사이클 동안 인버터 작동 파라미터들을 결정하는데 활용된다.
[0052] T₄ 에서, 인버터는 에너지 저장 구간을 시작한다. T₂, PB₁, PB₂, 및 V_DCB 동안 작동과 유사하게 얻어진다. 시간 T₅에서, 인버터는 버스트 구간을 시작한다. 따라서 T₃ 동안 결정된 작동 파라미터들은 인버터를 구동시키기 위해 조정되어서 버스트 모드 전류(I_B)를 발생시킨다. T₃ 동안 작동과 유사하게, PV 모듈 입력 전압(V_in)은 T₅의 전체 90°-270°구간 동안 적분되어 전압 빈(V_DCB)에 추가된다. P₁은 PB₁으로 설정되고, P₂는 PB₂로 설정되고 V_DC은 V_DCB로부터 컴퓨팅된다. 전력 및 전압 측정치(P₁, P₂ 그리고 V_DC)는 인버터가 출력 전력을 발생시키는 다음의 AC 그리드 전압 사이클 동안 인버터 작동 파라미터들을 결정하는데 활용된다.
[0053] 파형(404)은 2개의 AC 그리드 전압 사이클의 컴퓨팅된 에너지 저장 구간에 상응한다. 제 1 AC 그리드 전압 사이클(T₁) 동안, 인버터는 연속 모드에서 작동하고 있다. 전력 빈들(PB₁ 및 PB₂)은 AC 그리드 전압의 90°-180°및 180°-270°위상들 동안 각각 PV 모듈 입력 전력(P_in)을 적분함으로써 얻어지며, PV 모듈 입력 전압(V_in)은 전체 90°-270°구간 동안 적분되어 DC 전압 빈(V_DCB)을 얻는다. P₁은 PB₁으로 설정되고, P₂는 PB₂로 설정되어 평균 DC 전압(V_DC)은 V_DCB로부터 컴퓨팅된다. 전력 및 전압 측정치(P₁, P₂ 그리고 V_DC)는 인버터가 출력 전력을 발생시키는 다음의 AC 그리드 전압 사이클 동안 인버터 작동 파라미터들을 결정하는데 활용된다.
[0054] T₂에서, 인버터는 버스트 모드로 스위칭되어 2 개의 AC 그리드 전압 사이클들의 에너지 저장 구간에 들어간다. 인버터는 이러한 구간 동안 아무런 출력 전력을 발생시키지 않는다. 전력 빈(PB₁)은 에너지 저장 구간의 제 1 절반 내에서 발생하는 90°-270°위상의 부분들(즉, T₂의 90°-270°위상) 동안 P_in을 적분함으로써 얻어지며, 전력 빈(PB₂)은 에너지 저장 구간의 제 2 절반 내에서 발생하는 90°-270°위상의 부분들(즉, T₃의 90°-270°위상) 동안 P_in을 적분함으로써 얻어진다. 또한, PV 모듈 입력 전압(V_in)은 에너지 저장 구간의 각 90°-270°구간, 즉 T₂ 및 T₃의 90°-270° 위상 구간들 동안 적분되어서 전압 빈(V_DCB)을 얻는다.
[0055] T₄에서, 인버터는 버스트 구간을 시작하여 출력 전력을 생성하기 시작한다. T₁ 동안 결정된 작동 파라미터는 인버터를 구동하도록 적절히 조정되어 버스트 모드 전류(I_B)를 발생시킨다. T₄ 동안, PV 모듈 입력 전압(V_in)은 T₄의 전체 90°-270°구간 동안 적분되어 전압 빈(V_DCB)에 가산된다. P₁은 PB₁/2으로 설정되고, P₂는 PB₂/2로 설정되며, V_DC가 V_DCB로부터 컴퓨팅된다. 전력 및 전압 측정치(P₁, P₂ 그리고 V_DC)는 인버터가 출력 전력을 발생시키는 다음의 AC 그리드 전압 사이클 동안 인버터 작동 파라미터들을 결정하는데 활용된다.
[0056] T₅ 에서, 인버터는 에너지 저장 구간을 시작한다. T₂, T₃, PB₁, PB₂, 및 V_DCB 동안 작동과 유사하게 얻어진다. 시간 T7에서, 인버터는 버스트 구간을 시작한다. T₄ 동안 결정된 작동 파라미터는 인버터를 구동하도록 적절히 조정되어 버스트 모드 전류(I_B)를 발생시킨다. T₂ 및 T₃ 동안 작동과 유사하게, PV 모듈 입력 전압(V_in)은 T7의 전체 90°-270°구간 동안 적분되어 전압 빈(V_DCB)에 추가된다. P₁은 PB₁/2으로 설정되고, P₂는 PB₂/2로 설정되며, V_DC가 V_DCB로부터 컴퓨팅된다. 전력 및 전압 측정치(P₁, P₂ 그리고 V_DC)는 인버터가 출력 전력을 발생시키는 다음의 AC 그리드 전압 사이클 동안 인버터 작동 파라미터들을 결정하는데 활용된다.
[0057] 파형(406)은 3개의 AC 그리드 전압 사이클의 컴퓨팅된 에너지 저장 구간에 상응한다. 제 1 AC 그리드 전압 사이클(T₁) 동안, 인버터는 연속 모드에서 작동하고 있다. 전력 빈들(PB₁ 및 PB₂)은 AC 그리드 전압의 90°-180°및180°-270°위상들 동안 각각 PV 모듈 입력 전력(P_in)을 적분함으로써 얻어지며, PV 모듈 입력 전압(V_in)은 전체 90°-270°구간 동안 적분되어 DC 전압 빈(V_DCB)을 얻는다. P₁은 PB₁으로 설정되고, P₂는 PB₂로 설정되어 평균 DC 전압(V_DC)은 V_DCB로부터 컴퓨팅된다. 전력 및 전압 측정치(P₁, P₂ 그리고 V_DC)는 인버터가 출력 전력을 발생시키는 다음의 AC 그리드 전압 사이클 동안 인버터 작동 파라미터들을 결정하는데 활용된다.
[0058] T₂에서, 인버터는 버스트 모드로 스위칭되어 2 개의 AC 그리드 전압 사이클들의 에너지 저장 구간에 들어간다. 인버터는 이러한 구간 동안 아무런 출력 전력을 발생시키지 않는다. 전력 빈(PB₁)은 에너지 저장 구간의 제 1 절반 내에서 발생하는 90°-270°위상의 부분들(즉, T₂의 90°-270°위상 및 T₃의 90°-180°위상) 동안 P_in을 적분함으로써 얻어지며, 전력 빈(PB₂)은 에너지 저장 구간의 제 2 절반 내에서 발생하는 90°-270°위상의 부분들(즉, T₃의 180°-270°위상 및 T₄의 90°-270°위상) 동안 P_in을 적분함으로써 얻어진다. 또한, PV 모듈 입력 전압(V_in)은 에너지 저장 구간의 각 90°-270°구간, 즉 T₂, T₃ 및 T₄의 90°-270° 위상 구간들 동안 적분되어서 전압 빈(V_DCB)을 얻는다.
[0059] T₅에서, 인버터는 버스트 구간을 시작하여 출력 전력을 생성하기 시작한다. T₁ 동안 결정된 작동 파라미터는 적절히 인버터를 구동하도록 조정되어 버스트 모드 전류(I_B)를 발생시킨다. T₅ 동안, PV 모듈 입력 전압(V_in)은 전체 90°-270°위상 동안 적분되어 전압 빈(V_DCB)에 가산된다. P₁은 PB₁/3으로 설정되고, P₂는 PB₂/3로 설정되며, V_DC가 V_DCB로부터 컴퓨팅된다. 전력 및 전압 측정치(P₁, P₂ 그리고 V_DC)는 인버터가 출력 전력을 발생시키는 다음의 AC 그리드 전압 사이클 동안 인버터 작동 파라미터들을 결정하는데 활용된다.
[0060] 도 5는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 DC 전압 제어기의 블록도(500)이다. DC 전압 제어기(210)는 가산기/감산기(502), 비례-적분(PI) 제어기(504), 게인 모듈(506), 및 버스트 모드 조정 모듈(508)을 포함한다. DC 전압 제어기(210)는 제 1 피드백 루프(216)를 활용하여 PV 모듈(104)이 DC 전압 설정포인트에서 바이어스되도록 DC-AC 인버터(208)에 공급되는 전류를 제어한다.
[0061] 가산기/감산기(502)는 버스트 모드 제어기(224)에서 PV 모듈 DC 전압(V_DC)를 나타내는 신호, 및 MPPT 제어기(212)로부터 DC 전압 설정포인트를 나타내는 신호를 수신한다. 가산기/감산기(502)의 출력은 V_DC와 DC 전압 설정포인트 사이의 차이를 PI 제어기(504)에 연결한다. PI 제어기(504)는 PV 모듈(104)을 DC 전압 설정포인트에 바이어스하는 결과가 되는 PV 모듈(104)로부터 인출될 입력 전류(I_est)를 추정함(estimating)으로써 차이를 수정하도록 기능한다.
[0062] PI 제어기(504)의 출력은 게인 모듈(506)에 연결되어 I_est를 나타내는 신호를 게인 모듈(506)에 제공한다. 게인 모듈(506)은 또한 변환기 제어 모듈(214)로부터 AC 그리드 전압 진폭(V_AC)의 입력, 및 버스트 모드 제어기(224)로부터 V_DC를 추가로 수신하고, PV 모듈(104)로부터 I_est를 인출하도록 인버터로부터 요구된 출력 전류(I_req)를 결정한다. 일부 실시예들에서, I_req가 다음으로 컴퓨팅된다:
[0063] I_req = V_DC*I_est/V_AC*eff
[0064] 상기 식에서, eff는 인버터의 효율 비율(efficiency rating)이다.
[0065] 게인 모듈(506)의 출력은 버스트 모드 조정 모듈(508)에 연결된다. 버스트 모드 조정 모듈(508)은 버스트 모드 제어기(224)로부터 수신된 제어 신호에 따라 버스트 모드 출력 전류(I_B)에 상응하도록 버스트 모드 동안 요구된 인버터 출력 전류(I_req)를 조정한다. 버스트 모드 조정 모듈(508)의 출력은 DC-AC 인버터(208)에 연결되고 DC-AC를 구동하여 연속 모드의 출력 전류(I_req) 및 버스트 모드 동안 출력 전류(I_B)를 발생시킨다.
[0066] 도 6은 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른 MPPT 제어기(212)의 블록도이다. MPPT 제어기(212)는 전력 차이 모듈(602), 적분기(604), 및 가산기(608)를 포함한다. MPPT 제어기(212)는 제 2 피드백 루프(218)를 활용하여 MPP 전압에 상응하는 PV 모듈(104)에 대한 DC 전압 설정포인트를 결정한다.
[0067] 전력 차이 모듈(602)은 버스트 모드 제어기(224)로부터 제 1 및 제 2 전력 측정(P₁ 및 P₂)을 나타내는 신호들을 수신한다. 전력 차이 모듈(602)은 P₁과 P₂ 사이의 전력 차이를 컴퓨팅하고 상기 전력 차이를 활용하여 에러 신호(ε)를 결정한다. 일부 실시예들에서, 전력 차이는 (P₂-P₁)/(P₂+P₁)로서 컴퓨팅된다.
[0068] 전력 차이 모듈(602)로부터 에러 신호(ε)는 적분기(604)에 연결된다. 적분기(604)는 에러 신호(ε)를 적분하고 가산기(608)에 적분된 에러 신호를 연결한다. 가산기(608)는 공칭 전압(V_nom)의 입력을 추가로 수신하며, V_nom은 MPP 전압의 초기 추정치이다. 적분된 에러 신호는 DC 전압 설정포인트(즉, 적분된 에러와 공칭 전압의 합)이 MPP 전압에 상응하도록 공칭 전압을 "미세 조정"하는데 작용한다. DC 전압 설정포인트는 이후 DC 전압 제어기(210)에 공급되어서 DC 전압 설정포인트에서 작동하도록 PV 모듈(104)을 구동한다.
[0069] 도 7은 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른버스트 모드에서 인버터를 작동하기 위한 방법(700)의 순서도이다. 하기에 기술된 실시예들과 같은 일부 실시예들에서, DC-AC 인버터와 같은 전력 변환 장치가 PV 모듈에 연결되어 PV 모듈로부터의 DC 전력을 AC 전력으로 변환하며, 이러한 AC 전력은 상용 전력 그리드에 연결된다. 일부 실시예들에서, 멀티 PV 모듈들은 단일 중앙 집중식 DC-AC 인버터에 연결될 수 있고; 대안적으로, 개별적인 PV 모듈들이 개별 DC-AC 인버터들에 연결될 수 있다(예 : DC-AC 인버터 당 하나의 PV 모듈). 일부 실시예들에서, DC-DC 변환기가 PV 모듈이나 PV 모듈들과 DC-AC 인버터 사이에 연결될 수 있다.
[0070] 방법(700)은 단계(702)에서 시작하여 단계(704)로 진행한다. 단계(704)에서, 인버터가 연속 모드로 작동하고 출력 전류(I_req)를 발생시켜서, PV 모드가 MPP 전압에 근접하게 바이어스 된다. 단계(708)에서 , PV 모듈로부터의 입력 전력의 제 1 및 제 2 전력 측정치(P₁ 및 P₂)가 각각 얻어진다. 일부 실시예들에서, 제 1 전력 측정치는 제 1 "전력 빈(power bin)"(PB₁)을 얻도록 AC 그리드 파형 사이클의 90°-180°위상 동안 PV 모듈로부터의 입력 전력(P_in)을 적분하는 단계를 포함하고 여기서 P₁=PB₁이며, 제 2 전력 측정치는 제 2 "전력 빈(power bin)"(PB₂)을 얻도록 동일한 AC 그리드 파형 사이클의 180°-270°위상 동안 P_in을 적분하는 단계를 포함하고 여기서 P₂=PB₂이다. 일부 실시예들에서, P_in은 이러한 위상들 동안 샘플링되어 제 1 및 제 2 전력 측정치들을 얻을 수 있고; 예를 들어 P_in은 상용 전력 그리드 주파수에 256 배의 비율로 샘플링될 수 있다. 대안 실시예들에서, 제 1 및 제 2 전력 측정치들은 AC 그리드 파형 사이클의 상이한 위상들 동안 얻어질 수 있다.
[0071] 덧붙여, PV 모듈로부터의 평균, 또는 DC, 전압(V_DC)이 컴퓨팅된다. 일부 실시예들에서, PV 모듈로부터 전압(V_in)은 AC 그리드 전압의 90°-270°위상 동안 적분되어 DC 전압 "빈(bin)"(V_DCB)을 얻는다. V_DC는 이후 V_DCB에 기초하여 컴퓨팅된다.
[0072] 방법(700)은 단계(710)로 진행되며, 여기서 DC 전압 설정포인트가 MPP 전압에 상응하도록 P₁, P₂ 및 V_DC는 PV 모듈에 대한 DC 전압 설정포인트를 결정하도록 활용된다. 단계(712)에서, 요구된 인버터 출력 전류(I_req)가 결정되며, 이는 PV 모듈이 목표된 DC 전압 설정포인트에서 바이어스되는 결과를 가져올 것이다. 방법(700)의 단계들(704 내지 712)은 PV 모듈이 MPP 전압에서 현재 바이어스되는지를 결정하며, 만약 필요하다면, DC 전압 설정포인트를 조정하여 MPP를 달성하는 외부 피드백 루프를 포함한다.
[0073] 방법(700)은 단계(714)로 진행하고, 여기서 PV 모듈 입력 전력이 버스트 모드 임계치를 초과하는지를 결정한다. 단계(714)에서 조건이 충족되면, 방법(700)은 단계(704)로 복귀되고 인버터가 연속 모드에서 작동이 계속된다. 단계(714)에서 조건이 충족되지 않으면 방법(700)은 단계(716)로 진행한다.
[0074] 716 단계에서, 에너지 저장 구간들에 대한 AC 그리드 전압 사이클들의 최대 수는 버스트 모드 리플 전압 임계치를 기초로 결정된다. 일부 실시예들에서 PV 모듈 직류 전압 V_DC의 10 %의 버스트 모드 리플 전압 임계값이 사용된다. 단계(718)에서, 인버터는 버스트 모드로 스위칭되며, N_off AC 전압 그리드 사이클들의 에너지 저장 구간을 시작한다. 에너지 저장 구간 동안, 인버터는 아무런 출력 전력을 발생시키지 않으며, PV 모듈에 의해 발생된 전력이 인버터에 저장된다.
[0075] 단계(720)에서, 제 1 및 제 2 전력 빈들(PB₁ 및 PB₂)이 DC 전압 빈(V_DCB)과 함께 수집된다. 일부 실시예들에서, N_off AC 그리드 사이클들은 2 개의 같은 부분들로 분할 된다 - N_off AC 전압 그리드 사이클들의 "제 1 절반" 및 N_off AC 전압 그리드 사이클들의 "제 2 절반", 여기서 제 1 절반은 제 2 절반에 선행한다. PB₁은 제 1 절반 내에서 발생하는 임의의 90°-270°AC 그리드 전압 위상 구간들 동안 PV 모듈 입력 전력(P_in)을 적분하여 얻어지며, PB₂는 제 2 절반 내에서 발생하는 임의의 90°-270°AC 그리드 전압 위상 구간들 동안 PV 모듈 입력 전력(P_in)을 적분하여 얻어진다. 덧붙여, 90°-270°위상에 걸친 각 PV 모듈 입력 전압(V_in)은 에너지 저장 구간 동안 적분되어 V_DCB를 얻는다.
[0076] 방법(700)은 단계(724)로 진행한다. 에너지 저장 구간을 후속하는 단계(724)에서, 버스트 구간이 활성화되어 인버터는 출력 전력을 발생시키기 시작한다. 일부 실시예들에서, 버스트 구간은 단일 AC 그리드 전압 사이클을 포함한다. 버스트 구간 동안, 단계(712)에서 결정되는 요구된 출력 전류(I_req)는 에너지 저장 구간 동안 저장된 에너지 양에 따라, 버스트 전류(I_B)를 발생시키도록 조정된다. 일부 실시예들에서 I_B = l_req * (N_Off + 1).
[0077] 단계(728)에서, PV 모듈로부터 입력 전압이 측정되어 DC 전압 빈(V_DCB)에 가산되고; 일부 실시예들에서, PV 모듈 입력 전압(V_in)은 AC 그리드 전압 사이클의 90°-270°위상에 걸쳐 적분되어 V_DCB에 가산된다. 상기 방법은 단계(730)로 진행하고, 여기서 P₁, P₂ 및 V_DC가 결정된다. 일부 실시예들에서 P₁=PB₁/N_off, P₂=PB₂/N_off이며, V_DC는 V_DCB의 평균이다. 단계(732)에서, PV 모듈에 대한 DC 전압 설정포인트는 P₁, P₂ 및 V_DC를 기초로 결정된다. 단계(734)에서, 요구된 인버터 출력 전류(I_req)가 결정되며, 이는 PV 모듈이 목표된 DC 전압 설정포인트에서 바이어스되는 결과를 가져올 것이다.
[0078] 방법(700)은 단계(736)으로 진행하고, 여기서 인버터의 작동이 계속되어야 하는지를 결정한다. 단계(736)에서 조건이 충족되면, 방법(700)은 단계(714)로 복귀하며; 단계(736)에서 조건이 충족되지 않은 경우, 방법(700)은 종료되는 단계(738)로 진행한다.
[0079] "ECs(예시 결합들, Example Combinations)"로서 명백히 열거된 적어도 일부를 포함하는, 다음 예제 실시예들은 본 발명에 기술된 개념에 따라 다양한 실시예 타입들의 추가적 설명을 제공하고; 이러한 실시예들은 상호 배타적, 소모적, 또는 제한적인 것으로 의미되지 않으며, 본 발명은 이러한 예시 실시예들에 제한되는 것이 아니라 오히려 출원된 청구범위의 범주 내에 가능한 모든 수정예 및 변형예를 포함한다.
[0080] EC1. DC 입력 전력을 AC 출력 전력으로 변환하기 위한 시스템으로서, 입력 커패시터; 상기 입력 커패시터에 에너지가 하나 이상의 저장 구간 동안 저장되게 하며 상기 에너지가 하나 이상의 버스트 구간 동안 상기 입력 커패시터로부터 인출되도록 하는 버스트 모드 제어기 - 상기 AC 출력 전력은 하나 이상의 버스트 구간 동안 DC 입력 전력 보다 더 큼 - ; 최대 전력 포인트(MPP)를 결정하고 그리고 상기 MPP에 근접하게 DC-AC 인버터를 작동시키기 위한 제1 피드백 루프; 및 제 1 전력 측정치와 제 2 전력 측정치에서의 차이를 결정하고, 상기 차이를 나타내는 에러 신호를 발생시키고, 그리고 상기 제 1 피드백 루프에 상기 에러 신호를 연결하여서 DC-AC 인버터의 하나 이상의 작동 파라미터를 MPP 쪽으로 구동하도록 조정하기 위한 제 2 피드백 루프를 포함하는 DC 입력 전력을 AC 출력 전력으로 변환하기 위한 시스템.
[0081] EC2. EC1의 장치에 있어서, 제 1 전력 측정치가 상용 전력 그리드의 하나 이상의 사이클의 제 1 위상 범위 동안 DC 입력 전력을 측정하고 제 2 전력 측정치가 하나 이상의 사이클의 제 2 위상 범위 동안 DC 입력 전력을 측정하는 DC 입력 전력을 AC 출력 전력으로 변환하기 위한 장치.
[0082] EC3. EC2의 장치에 있어서, 제 1 위상 및 제 2 위상 변위가 동일한 길이이다.
[0083] EC4. EC1의 장치에 있어서, 입력 커패시터의 전압을 오버라이딩하는 리플 전압이 리플 전압 임계치를 만족시키도록 하나 이상의 저장 구간이 결정된다.
[0084] EC5. EC1의 장치에 있어서, 제 2 피드백 루프는 에러 신호를 적분기를 포함한다.
[0085] EC6. EC1의 장치에 있어서, 버스트 모드 제어기가 AC 출력 전력이 DC 입력 전력원보다 더 크게 한다.
[0086] EC7. EC1의 장치에 있어서, DC 입력 전력이 버스트 모드 전력 임계치를 만족시킬 때 하나 이상의 저장 구간 및 하나 이상의 버스트 구간이 발생한다.
[0087] EC8. EC7의 장치에 있어서, 전력 버스트 임계치가 DC 입력 전력을 제공하는 장치의 전력 비율의 30 %이다.
[0088] EC9. EC1의 장치에 있어서, AC 출력 전력이 하나 이상의 저장 구간 동안 제로이다.
[0089] EC10. EC1의 장치에 있어서, 버스트 모드 제어기는 입력 커패시터의 커패시턴스를 결정한다.
[0090] EC11. EC10의 장치에 있어서, 커패시턴스가 커패시턴스 임계치를 만족할 때 경보한다.
[0091] EC12. DC 입력 전력을 AC 출력 전력으로 변환하기 위한 방법으로서, 하나 이상의 저장 구간 동안 입력 커패시터에 에너지를 저장하는 단계; 하나 이상의 버스트 구간 동안 상기 입력 커패시터로부터 에너지를 인출하는 단계 - 상기 하나 이상의 버스트 구간 동안 상기 AC 출력 전력이 상기 DC 입력 전력보다 더 큼- ; 및 최대 전력 포인트 추적(MPPT) 기술을 채용하는 동안 최대 전력 포인트(MPP)에 근접하게 DC-AC 인버터를 작동시키는 단계를 포함하는 DC 입력 전력을 AC 출력 전력으로 변환하기 위한 방법.
[0092] EC13. EC12의 방법에 있어서, 상기 MPPT 기술이 MPP를 결정하는 단계; 상기 DC-AC 변환기를 상기 MPP에 근접하게 작동시키는 단계; 제 1 전력 측정치와 제 2 전력 측정치에서의 차이를 결정하는 단계; 상기 차이를 나타내는 에러 신호를 발생시키는 단계; 및 상기 에러 신호를 사용하여 DC-AC 인버터의 하나 이상의 작동 파라미터를 상기 MPP 쪽으로 구동하도록 조절하는 단계를 포함하는 DC 입력 전력을 AC 출력 전력으로 변환하기 위한 방법.
[0093] EC14. EC13의 방법에 있어서, 제 1 전력 측정치가 상용 전력 그리드의 하나 이상의 사이클의 제 1 위상 범위 동안 DC 입력 전력을 측정하고 제 2 전력 측정치가 하나 이상의 사이클의 제 2 위상 범위 동안 DC 입력 전력을 측정하는 DC 입력 전력을 AC 출력 전력으로 변환하기 위한 방법.
[0094] EC15. EC14의 방법에 있어서, 제 1 위상 및 제 2 위상 변위가 동일한 길이이다.
[0095] EC16. EC12의 방법에 있어서, 입력 커패시터의 전압을 오버라이딩하는 리플 전압이 리플 전압 임계치를 만족시키도록 하나 이상의 저장 구간이 결정된다.
[0096] EC17. EC13의 방법에 있어서, 에러 신호를 적분하는 것을 더 포함한다.
[0097] EC18. EC12의 방법에 있어서, DC 입력 전류가 버스트 모드 전력 임계치를 만족할 때 하나 이상의 저장 구간 및 하나 이상의 버스트 구간이 발생한다.
[0098] EC19. EC18의 방법에 있어서, 전력 버스트 임계치가 DC 입력 전력을 제공하는 장치의 전력 비율의 30 %이다.
[0099] EC20. EC12의 방법에 있어서, AC 출력 전력이 하나 이상의 저장 구간 동안 제로이다.
[00100] EC21. EC12의 방법에 있어서, 입력 커패시터의 커패시턴스를 결정하는 단계를 더 포함한다.
[00101] EC22. EC21의 방법에 있어서, 커패시턴스가 커패시턴스 임계치를 만족할 때 경보한다.
[00102] EC23. 전력 변환을 위한 시스템으로서, 하나 이상의 광전지(PV) 모듈; 상기 하나 이상의 PV 모듈에 연결된 하나 이상의 인버터를 포함하고, 상기 하나 이상의 인버터는 DC 입력 전력을 AC 출력 전력으로 변환시키는 DC-AC 인버터; 입력 커패시터; 상기 입력 커패시터에 에너지가 하나 이상의 저장 구간 동안 저장되게 하며 상기 에너지가 하나 이상의 버스트 구간 동안 상기 입력 커패시터로부터 인출되도록 하는 버스트 모드 제어기 - 상기 DC-AC 인버터의 AC 출력 전력은 하나 이상의 버스트 구간 동안 상기 DC-AC 인버터의 DC 입력 전력 보다 더 큼 - ; 최대 전력 포인트(MPP)를 결정하고 그리고 상기 MPP에 근접하게 DC-AC 인버터를 작동시키기 위한 제1 피드백 루프; 및 제 1 전력 측정치와 제 2 전력 측정치에서의 차이를 결정하고, 상기 차이를 나타내는 에러 신호를 발생시키고, 그리고 상기 제 1 피드백 루프에 상기 에러 신호를 연결하여서 DC-AC 인버터의 하나 이상의 작동 파라미터를 MPP 쪽으로 구동하도록 조정하기 위한 제 2 피드백 루프를 포함하는 전력 변환을 위한 시스템.
[00103] EC24. EC19의 시스템에 있어서, 하나 이상의 인버터들의 각각에서, 제 1 전력 측정치가 상용 전력 그리드의 하나 이상의 사이클의 제 1 위상 범위 동안 DC 입력 전력을 측정하고 제 2 전력 측정치가 하나 이상의 사이클의 제 2 위상 범위 동안 DC 입력 전력을 측정한다.
[00104] EC25. EC19들의 시스템에 있어서, 하나 이상의 인버터들에서, 입력 커패시터의 전압을 오버라이딩하는 리플 전압이 리플 전압 임계치를 만족시키도록 하나 이상의 저장 구간이 결정된다.
[00105] EC26. EC23의 시스템에 있어서, 하나 이상의 인버터들의 각각에서, 하나 이상의 버스트 모드 제어기가 하나 이상의 입력 커패시터의 커패시턴스를 결정한다.
[00106] EC27. EC24의 시스템에서, 하나 이상의 인버터들의 각각에서,커패시턴스가 커패시턴스 임계치를 만족시킬 때 경보가 발생한다.
[00107] 전술한 내용은 본 발명의 실시예들을 지향하는 반면, 다른 또는 추가적인 본 발명의 실시예들이 기본적인 범위로부터 벗어남없이 고안될 수 있고, 그 범위가 후속하는 청구범위에 의해 결정된다.

Claims

DC 입력 전력을 AC 출력 전력으로 변환하기 위한 전력 변환 장치로서,
상기 전력 변환 장치는 인버터를 포함하고,
상기 인버터는:
DC 소오스에 의해 하나 이상의 저장 구간 동안 생성된 DC 입력 전류로부터 에너지를 저장하기 위한 에너지 저장 수단;
DC 전류를 AC 전류로 변환하기 위한 DC-AC 인버터;
(i) 상기 하나 이상의 저장 구간 동안 상기 에너지 저장 수단에 상기 에너지가 저장되게 하고, (ii) 하나 이상의 버스트 구간 동안 상기 에너지 저장 수단으로부터 상기 저장된 에너지가 인출(drawn)되게 하기 위한 버스트 모드 제어기 - 상기 하나 이상의 버스트 구간 동안 상기 DC 소오스에 의해 생성된 DC 입력 전류를 그리고 상기 저장되었다가 인출되는 에너지를 상기 DC-AC 인버터가 AC 출력 전류로 변환함 - ;
상기 DC 소오스에 대한 최대 전력 포인트(MPP)를 결정하고 그리고 상기 DC 소오스가 상기 MPP에 근접하게 바이어스되도록 상기 DC-AC 인버터를 작동시키기 위한, 제 1 수단;
(a) 상기 DC 소오스에 의해 생성된 전력을 측정하는 제 1 전력 측정과 제 2 전력 측정 간의 전력값 차이를 결정하고, (b) 상기 차이를 나타내는 에러 신호를 발생시키고, 그리고 (c) 상기 MPP에서 작동되는 것을 향해 상기 DC 소오스를 구동하도록 상기 DC-AC 인버터의 하나 이상의 작동 파라미터를 조정하기 위해 상기 에러 신호를 상기 제 1 수단에 커플링하기 위한, 제 2 수단;을 포함하고,
상기 제 1 전력 측정은 상기 DC-AC 인버터에 커플링된 전력 그리드의 하나 이상의 사이클의 제 1 위상 범위 동안에 상기 DC 소오스로부터의 DC 전력을 측정하는 것이고, 상기 제 2 전력 측정은 상기 하나 이상의 사이클의 제 2 위상 범위 동안에 상기 DC 소오스로부터의 DC 전력을 측정하는 것인,
전력 변환 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전력 측정은 상용 전력 그리드의 하나 이상의 사이클의 제 1 위상 범위 동안에 상기 DC 소오스로부터의 DC 전력을 측정하는 것이고,
상기 제 2 전력 측정은 상기 하나 이상의 사이클의 제 2 위상 범위 동안에 상기 DC 소오스로부터의 DC 전력을 측정하는 것인,
전력 변환 장치.
제 1 항에 있어서,
(i) 상기 에너지 저장 수단의 전압을 오버라이딩(overriding)하는 리플 전압이 리플 전압 임계치를 만족시키도록 상기 하나 이상의 저장 구간이 결정되고 그리고
(ii) 상기 하나 이상의 저장 구간 동안 상기 DC-AC 인버터로부터의 AC 출력 전력이 제로인,
전력 변환 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 수단이 상기 에러 신호를 적분하기 위한 수단을 포함하는,
전력 변환 장치.
제 1 항에 있어서,
(i) 상기 버스트 모드 제어기가 상기 에너지 저장 수단의 커패시턴스를 결정하고 그리고
(ii) 상기 커패시턴스가 커패시턴스 임계치를 만족시킬 때 경보하는,
전력 변환 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 DC 소오스로부터의 DC 전력의 레벨이 버스트 모드 전력 임계치를 만족할 때 상기 하나 이상의 저장 구간 및 상기 하나 이상의 버스트 구간이 발생하는
전력 변환 장치.
DC 입력 전력을 AC 출력 전력으로 변환하기 위한 전력 변환 방법으로서,
DC 소오스에 의해 하나 이상의 저장 구간 동안 생성된 DC 입력 전류로부터의 에너지를 상기 DC 소오스에 커플링된 인버터의 입력 커패시터에 상기 하나 이상의 저장 구간 동안 저장하는 단계;
하나 이상의 버스트 구간 동안 상기 입력 커패시터로부터 상기 저장된 에너지를 인출하는 단계;
상기 DC 소오스에 대한 최대 전력 포인트(MPP)를 결정하는 단계; 및
상기 인버터의 DC-AC 인버터를 작동시키되, (i) 상기 저장되었다가 인출되는 에너지를 그리고 상기 DC 소오스에 의해 상기 하나 이상의 버스트 구간 동안 생성된 DC 입력 전류를 상기 하나 이상의 버스트 구간 동안 AC 출력 전류로 변환하도록 그리고 (ii) 상기 MPP에 근접하게 상기 DC 소오스를 바이어스하도록, 상기 인버터의 DC-AC 인버터를 작동시키는 단계;를 포함하고,
상기 MPP에 근접하게 상기 DC 소오스를 바이어스하도록 상기 DC-AC 인버터를 작동시키는 단계는
(a) 상기 DC 소오스에 의해 생성된 전력을 측정하는 제 1 전력 측정과 제 2 전력 측정 간의 전력값 차이를 결정하고, (b) 상기 차이를 나타내는 에러 신호를 발생시키고, 그리고 (c) 상기 에러 신호에 기초하여서, 상기 MPP를 향해 상기 DC 소오스를 구동하도록 상기 DC-AC 인버터의 하나 이상의 작동 파라미터를 조정하는 것을 포함하고,
상기 제 1 전력 측정은 상기 DC-AC 인버터에 커플링된 전력 그리드의 하나 이상의 사이클의 제 1 위상 범위 동안 상기 DC 소오스로부터의 DC 전력을 측정하는 것이고, 상기 제 2 전력 측정은 상기 하나 이상의 사이클의 제 2 위상 범위 동안 상기 DC 소오스로부터의 DC 전력을 측정하는 것인,
전력 변환 방법.
삭제
제 7 항에 있어서,
상기 제 1 전력 측정은 상용 전력 그리드의 하나 이상의 사이클의 제 1 위상 범위 동안 상기 DC 소오스로부터의 DC 전력을 측정하는 것이고,
상기 제 2 전력 측정은 상기 하나 이상의 사이클의 제 2 위상 범위 동안 상기 DC 소오스로부터의 DC 전력을 측정하는 것인,
전력 변환 방법.
제 7 항에 있어서,
(i) 상기 하나 이상의 저장 구간은 상기 입력 커패시터의 전압을 오버라이딩하는 리플 전압이 리플 전압 임계치를 만족시키도록 결정되고, 그리고
(ii) 상기 DC-AC 인버터로부터의 AC 출력 전력이 상기 하나 이상의 저장 구간 동안 제로인,
전력 변환 방법.
제 7 항에 있어서,
(i) 에러 신호를 적분하는 것, (ii) 입력 커패시터의 커패시턴스를 결정하는 것 및 (iii) 상기 커패시턴스가 커패시턴스 임계치를 만족시킬 때 경보하는 것을 더 포함하는,
전력 변환 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 DC 소오스로부터의 DC 전력의 레벨이 버스트 모드 전력 임계치를 만족시킬 때 상기 하나 이상의 저장 구간 및 상기 하나 이상의 버스트 구간이 발생하는,
전력 변환 방법.
광전지(PV) 모듈 및 상기 PV 모듈에 커플링된 인버터를 포함하는
전력 변환 시스템으로서,
상기 인버터는:
DC 전류를 AC 전류로 변환하는 DC-AC 인버터;
상기 PV 모듈에 의해 하나 이상의 저장 구간 동안 생성된 DC 입력 전류로부터 에너지를 저장하기 위한 입력 커패시터;
(i) 상기 하나 이상의 저장 구간 동안 상기 입력 커패시터에 상기 에너지가 저장되게 하고, (ii) 하나 이상의 버스트 구간 동안 상기 입력 커패시터로부터 상기 저장된 에너지가 인출(drawn)되게 하기 위한 버스트 모드 제어기 - 상기 하나 이상의 버스트 구간 동안 상기 DC-AC 인버터는 상기 저장되었다가 인출되는 에너지를 그리고 상기 PV 모듈에 의해 상기 하나 이상의 버스트 구간 동안 생성된 DC 입력 전류를 AC 출력 전류로 변환함 - ;
상기 PV 모듈에 대한 최대 전력 포인트(MPP)를 결정하고 그리고 상기 PV 모듈이 상기 MPP에 근접하게 바이어스되도록 상기 DC-AC 인버터를 작동시키기 위한, 제 1 수단;
(a) 상기 PV 모듈에 의해 생성된 전력을 측정하는 제 1 전력 측정과 제 2 전력 측정 간의 전력값 차이를 결정하고, (b) 상기 차이를 나타내는 에러 신호를 발생시키고, 그리고 (c) 상기 MPP에서 작동되는 것을 향해 상기 PV 모듈을 구동하도록 상기 DC-AC 인버터의 하나 이상의 작동 파라미터를 조정하기 위해 상기 에러 신호를 상기 제 1 수단에 커플링하기 위한, 제 2 수단;을 포함하고,
상기 제 1 전력 측정은 상기 DC-AC 인버터에 커플링된 전력 그리드의 하나 이상의 사이클의 제 1 위상 범위 동안 상기 PV 모듈로부터의 DC 전력을 측정하는 것이고 상기 제 2 전력 측정은 상기 하나 이상의 사이클의 제 2 위상 범위 동안 상기 PV 모듈로부터의 DC 전력을 측정하는 것인,
전력 변환 시스템.
제 13 항에 있어서,
(i) 상기 제 1 전력 측정은 상용 전력 그리드의 하나 이상의 사이클의 제 1 위상 범위 동안 상기 PV 모듈로부터의 DC 전력을 측정하는 것이고 상기 제 2 전력 측정은 상기 하나 이상의 사이클의 제 2 위상 범위 동안 상기 PV 모듈로부터의 DC 전력을 측정하는 것이고, 그리고
(ii) 입력 커패시터의 전압을 오버라이딩하는 리플 전압이 리플 전압 임계치를 만족시키도록 하나 이상의 저장 구간이 결정되는,
전력 변환 시스템.
제 13 항에 있어서,
(i) 하나 이상의 버스트 모드 제어기가 하나 이상의 입력 커패시터의 커패시턴스를 결정하고, 그리고
(ii) 상기 커패시턴스가 커패시턴스 임계치를 만족시킬 때 경보하는,
전력 변환 시스템.