压的公式进行变换时，变为式（4)。
[0050] 数学式4
[0052]当将日照量变化前pi的在极值附近工作的电流值设为Iml，将日照变化后p2的电 流值设为Il时，变化前后的电压值相同，所以能将式（4)如下展开。
[0053] 数学式5
[0058] 同样地，当将日照量变化前pi的在极值附近工作的电流值设为Iml，将日照变化 后P2的电流值设为Im2,求变化前后的应移动的电压幅度AV时，变为数学式7。
[0059] 数学式7
[0061] -般，关于太阳能电池特性，已知日照量不同的情况下的短路电流和最大工作电 流的关系为式（8)这样的关系，当将式（8)代入到式（7)中时，式（9)的关系成立。
[0062] 数学式8
[0072]虽然j取约0.9的值是一般情形，但为了简化而设定j=I.0时，使用式（10)，式 (9)能用式（11)表示。
[0073] 数学式11
[0075] 在此，由于Iml和Il的工作电压相同，所以也能够将电流值作为功率值来置换。
[0076] 在图4(a)的流程中，当将在上次的最大功率点控制时取入的功率值power设为 Pl，将本次取入的功率值power设为P2时，由于P2具有不确定性Uc，所以在P2±Uc的范围 有真的值。在此，当考虑将不确定性的表述设为％表示Uc'时，为P2X(l±Uc'），所以可以 将式（11)用式（12)或式（13)表示。
[0077] 数学式12
[0081] 在图4(b)中，表示图4(a)中的步骤S9的移动电压幅度设定的详细的流程图。首 先，在步骤S15,设定用于进行功率之比和大小关系的比较的阈值Pth。将该阈值作为用于 决定变动幅度的条件分支来使用。阈值决定后，用1或-1设定决定从P2和Pl移动电压的 方向的信号Sign(步骤S16)。Sign= 1时，是功率增加了的情况，不确定性Uc向正方向偏 移。在Sign= -I的情况下，是功率减少的情况，不确定性Uc向负方向偏移。接着，在步 骤S17,将不确定性的表述变换成％，最后，用式（12)的对数内那样的形式来计算功率之比 (步骤S18)。
[0082] 上述的参数设定后，实施功率之比和阈值Pth的比较，若功率之比是大于阈值的 值，则对阈值Pth进行幂乘，重新与功率之比进行比较。按照满足了条件的幂乘数的数，使 变动幅度的基准幅度为整数倍，来决定电压移动幅度（步骤S19~S24)。
[0083] 图5(a)是安装了以往的登山法的情况下的时序图，图5(b)是安装了本发明的情 况下的时序图。在图5(a)中，将平均化处理、AVR待机时间都以一定时间设定。当在图中 to日照量急剧变化了的情况下，在图5(a)中，保持日照量急变前的电压指令值不变，等待 平均化处理结束，在tl，电压指令值被更新，通过登山法跟踪最大功率点。在这种情况下，即 使从tl起进行5个周期的跟踪控制，也不到达日照急变后的最大功率点的理论值。另一方 面，在图5(b)中，与日照量急变同时地结束平均化处理，在tO,电压指令值被更新。移动电 压幅度AV是用式（13)决定的偏移量，即使在平均化处理的采样的不确定性的值因采样数 不足而未收敛的情形下，也能毫无问题地到达最大功率点附近。
[0084] 图5(c)是安装了本实施例涉及的发明的变形例的情况下的时序图，是根据移动 电压幅度AV，使AVR待机时间可变的一个例子。在图5(b)中，例如当将AVR待机时间设 定为99%以上收敛完成的5T时，在图5(c)中，设定为86%程度的收敛完成的2T左右， 而将AVR待机时间设定得短。在最大功率点跟踪控制的移动电压幅度较小时，即使将AVR 待机时间相对于图3中的T，设定为IXT、2XT，电压幅度也较小，功率损失也较小。与 之相对，当在图中t2日照量增加了的情况下，在t3,相对于Pave[m-1] +标准偏差Uc的值， P[m]提高，所以设为power=P[m]，根据式（13)决定移动电压幅度AV1。在此，由于移动 电压幅度AV1较大，所以通过将AVR待机时间设定为99%以上收敛完成的5T来接近最大 功率点。同样，当在图中t4日照量减少了的情况下，在t5,相对于Pave[m-1]-标准偏差Uc 的值，P[m]降低，所以设为power=P[m]，根据式（13)，决定移动电压幅度AV2。在此，由 于移动电压幅度AV2具有某种程度的大小，所以将AVR待机时间设定为3T左右。
[0085] 这样，本实施例涉及的太阳能电池的控制装置7的特征是，具有：功率计测部31， 其对太阳能电池的功率值进行计测；电压控制部4,其决定太阳能电池的工作电压；平均化 部3,其对功率值进行累计，计算功率值的平均值；及最大功率点跟踪控制部5,其对根据功 率值的偏差信息和累计的次数计算出的阈值，和在功率计测部中计测出的功率值与平均值 的差值的绝对值进行比较，在差值的绝对值大于阈值的情况下，停止累计，生成决定工作电 压的电压指令值。通过这种的构成，即使对于最大功率点跟踪控制1次的顺序处理时间的 日照变动，本实施例涉及的太阳能电池的控制装置也能使太阳能电池充分响应，能够提高 太阳能电池的利用效率。
[0086] 实施例2
[0087] 图6(a)是对从系统紊乱时的继续运转开始进行恢复的动作安装了本发明的情况 下的时序图。关于太阳光发电设备，若由于系统供电线事故引起的大范围的瞬时电压下降 等，而发生一齐解除并联，则有可能对系统整体带来较大的影响，所以要求事故时的运转继 续（FRT:FaultRideThrough)，在从该系统紊乱时的继续运转开始的恢复时，要求直到电 压下降前的80%以上的输出为止的高速的恢复动作。为了与该高速动作相对应，当在步骤 S25中恢复动作开始后，首先，在步骤S26,取入直流功率P[0]和即将继续运转前的直流功 率的平均值P〇,还有即将继续运转前的电压指令值V，接着，转移到步骤S27,按照后述的逻 辑，设定移动电压幅度。
[0088] 以下，与实施例1一样，将所决定的电压指令值和AVR待机时间发送到AVR控制部 4,将采样次数的变量m初始化为0,转移到最大功率跟踪控制的顺序。
[0089] 图6(b)是用于对移动电压幅度设定详细地进行说明的流程图。直流功率P[0]是 平均化处理1次的值，所以是包含源于测定器误差等的测定的不确定性Uc的值。在步骤 S34预先设定该不确定性Uc。接着，使用式（14)，在步骤S35、S36决定恢复到输出的80% 为止所需要的设定电压1。
[0090]数学式14
[0092]接着，在步骤S37求出即将继续运转前的直流功率的平均值Po与直流功率P[0]-Uc的功率之比，使用式（15)，在步骤S38,决定设定电压2。
[0093]数学式15
[0095] 从P[0]减去不确定性Uc，是为了进行假设了最差情形的计算，尽量将移动电压幅 度设定得大。在此，关于电压指令值，若预先保持了系统紊乱时的继续运转前的值，则图3 所示的AVR控制部的输入是电压指令值V和设定电压2。在该状态下，为了恢复到输出的 80%，关于AVR控制部的输入，电压指令值是设定电压1，取入电压是设定电压2即可，所以 在步骤S39,将电压比设为（V-设定电压2)八设定电压1-设定电压2)，设定与该电压比 匹配的AVR待机时间。例如，若电压比小于0.63,则将待机时间相对于图3中的T而进行 IXT的设定则足够了，同样，若电压比小于0.86则设定为2XT，若电压比小于0.95则设 定为3XT，那么作为待机时间是足够的。（步骤S40~S42)
[0096]图7是安装了本发明的情况下的时序图，是以从系统紊乱时的继续运转起进行了 恢复的定时，使AVR待机时间可变的情况下的时序图。在此，将通常的AVR待机时间设定为 5XT。在图中t6,从系统紊乱时的继续运转起进行了恢复的情况下，不递增采样次数，而1 次就结束，一边以未抑制的标准偏差Uc的值为鉴，一边根据式（14)、（15)估计当前的电压 (残留电压），将用于输出恢复80%的AVR待机时间设定为3T左右。
[0097] 如以上那样，最大功率点跟踪控制部根据由电压计测部计测的电压值和电压指令 值的差，使直到工作电压收敛为止的待机时间可变，从而即使对于从系统紊乱时的继续运 转起的恢复响应，也能高速地恢复，而且不需要无用的时间就能向最大功率跟踪动作转移， 所以实现了太阳能电池的利用效率的提高。
[0098] 符号说明
[0099] 1…太阳能电池阵列
[0100] 2…DC/AC逆变器
[0101] 3…电流平均化部
[0102] 4…AVR控制部
[0103] 5…最大点跟踪控制部
[0104] 6…系统
[0105] 7…功率调节器
[0106] 8…PffM波形生成电路
[0107] 31…功率计测部
[0108] 32…电压计测部
【主权项】
1. 一种太阳能电池的控制装置，其特征在于，具有： 功率计测部，其对太阳能电池的功率值进行计测； 电压控制部，其决定所述太阳能电池的工作电压； 平均化部，其对所述功率值进行累计，计算所述功率值的平均值；及 最大功率点跟踪控制部，其对根据所述功率值的偏差信息和所述累计的次数计算出的 阈值，和在所述功率计测部中计测出的功率值与所述平均值的差值的绝对值进行比较，在 所述差值的绝对值大于所述阈值的情况下，停止所述累计，生成决定所述工作电压的电压 指令值。2. 根据权利要求1所述的太阳能电池的控制装置，其特征在于， 根据由所述功率计测部得到的第一功率与在太阳能电池的特性变动时得到的第二功 率之比和得到第二功率时的偏差信息来决定所述电压指令值。3. 根据权利要求1所述的太阳能电池的控制装置，其特征在于， 所述最大功率点跟踪控制部根据由所述电压计测部计测出的电压值和所述电压指令 值的差，使直到所述工作电压收敛为止的待机时间可变。
【专利摘要】本发明的太阳能电池的控制装置，对于在太阳光发电的控制中，不能对相对于电压指令值变化的实际电压的跟踪时间和、平均化处理时的周期性的时间中的由日照变动或负载变动引起的工作点的变化进行跟踪。将太阳能电池的控制装置(7)构成为具有：功率计测部(31)，其对太阳能电池的功率值进行计测；电压控制部(4)，其决定太阳能电池的工作电压；平均化部(3)，其对功率值进行累计，计算功率值的平均值；及最大功率点跟踪控制部(5)，其对根据功率值的偏差信息和累计的次数计算的阈值，和在功率计测部中计测出的功率值与平均值的差值进行比较，在差值的绝对值大于阈值的情况下，停止累计，生成决定工作电压的电压指令值。
【IPC分类】G05F1/67
【公开号】CN105074604
【申请号】CN201480010030
【发明人】大西纮平, 栗田将纪, 松永俊佑, 河野亨, 藤森正成
【申请人】株式会社日立产机系统
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2014年1月29日
【公告号】DE112014000638T5, WO2014141760A1