电容器电容量减退检测方法、功率调节器和太阳能发电系统的制作方法

专利名称：电容器电容量减退检测方法、功率调节器和太阳能发电系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及逆变器(inverter)或者变频器(converter)等功率调节器(power conditioner)内的电容器电容量减退检测方法、实施该方法的功率调节器和具有它的太阳能发电系统。
背景技术：
在上述太阳能发电系统中使用的功率调节器中，由于在构成它的各种部件中，电容器特别容易产生电容量减退等而恶化，所以此前提出了大量电容器的电容量减退等的检测方法(专利文献1、2等)。现有技术专利文献专利文献1 特开2006-333661号公报专利文献2 特开2007-252057号公报

发明内容
发明要解决的课题在这样的功率调节器中，产生了电容量减退的情况下仍然继续电力变换动作时， 对从该系统提供电力的系统侧或者负载侧等都不合适。于是，在这样的情况下，以往停止系统的运转等而进行发生了电容量减退的电容器的更换等。在本发明中，提供检测上述功率调节器内的电容器中的电容量减退的新的检测方法，特别是提供即使在本申请人提出申请的日本专利申请2009-61915的太阳能发电系统中产生了电容器的电容量减退的情况下，也可以根据该电容量减退的程度进行系统运转的继续或者停止的该电容器的电容量减退检测的方法。本发明提供功率调节器中的电容器电容量减退检测方法，在对太阳能电池输出进行电力变换而将输出电力输出到系统侧的功率调节器中包含第1电容器，与太阳能电池并联连接；第1斩波器(chopper)电路，由与第1电容器并联连接的、至少串联连接了两个的第1开关元件、第2开关元件构成；第2斩波器电路，由第2电容器、与至少两个串联连接的第3开关元件、第4开关元件的并联连接构成，该并联连接的一端侧连接到所述第1开关元件、所述第2开关元件的共同连接部；以及第3斩波器电路，将至少两个串联连接的第5 开关元件、第6开关元件、与第3电容器、与至少两个串联连接的第7开关元件、第8开关元件并联连接构成，所述第5开关元件、第6开关元件的并联连接的一端连接到所述第3开关元件、第4开关元件的共同连接部，该电容量减退的检测方法是在所述功率调节器中，将所述第2电容器和第3电容器中的至少一个电容器作为电容量减退检测对象而检测其电容量减退的检测方法，其特征在于，包括根据所述电容量减退检测对象的电容器的两端间充电电压的电压偏差，检测为有电容量减退的步骤；以及如果所述检测到的电容量减退是能够通过输出电力的抑制而继续运转的电容量减退，则抑制输出电力的步骤。本发明中优选的方式，还包括如果所述电容量减退是即使抑制输出电力也不能继续运转的电容量减退，则停止运转的步骤。发明效果按照本发明，检测第2电容器或第3电容器的电容量减退，并且即使在检测到电容量减退的情况下，在为系统能够继续运转的程度的电容量减退的情况下通过抑制输出电力而能够继续运转，从而能够延长装置的寿命，另一方面，在电容量减退达到系统不能继续运转的程度的情况下使运转停止，从而可以提供作为利用该系统的用户使用方便性上优越的系统。


图1是应用了本发明的实施方式的电容器电容量减退检测方法的太阳能发电系统的结构图。图2的㈧至⑶是供图1的太阳能发电系统内的功率调节器的动作说明的图。图3的㈧、⑶是用于说明图1的第1斩波器电路的动作原理的图。图4的㈧至⑶是用于说明图1的第2斩波器电路的动作原理的图。图5是用于说明图1的第3斩波器电路的动作原理的图。图6的㈧、⑶是表示图5的各部分的电压波形的图。图7的(A)至(F)是表示通常时的各部分的动作波形的定时图。图8的(A)至(F)是表示电容器的电容量减退时的各部分的动作波形的定时图。图9的(A)至(F)是表示另一个电容器的电容量减退时的各部分的动作波形的定时图。图10是表示供动作说明的流程图的图。图11是表示输出电力和电容器电压脉动(ripple)的关系的图。图12是表示太阳能电池1天的输出变动的图。图13是表示通常时的额定输出时的定时图的图。图14是表示电容器电容量减退时的额定输出时的定时图的图。图15是表示输出抑制时的定时图的图。标号说明1太阳能电池板2商用电源3功率调节器5第1斩波器电路6第2斩波器电路7第3斩波器电路9控制电路
具体实施例方式以下，参照

应用了本发明的实施方式的电容器电容量减退检测方法的太阳能发电系统。图1是本发明的一个实施方式的太阳能发电系统的结构图，表示单相2线的情况的结构。该太阳能发电系统具有太阳能电池板1、将来自太阳能电池板1的直流电力变换为交流电力并与商用电源2联系运转的功率调节器3。太阳能电池板1构成为将多个太阳能电池模块串联、并联地连接而得到需要的发电电力。该实施方式的太阳能电池板1由非晶硅制的薄膜太阳能电池构成。该实施方式的功率调节器3是不具有绝缘变压器的非绝缘型(无变压器的)功率调节器。功率调节器3具有作为平滑电容器的第1电容器4、第1 第3斩波器电路5 7、噪声滤波器8、测量各部分的电压等从而控制各斩波器电路5 7的控制电路9。第1 第3斩波器电路5 7和控制电路9构成相对于太阳能电池板1级联 (cascade)连接的斩波器变频器(chopper converter)。太阳能电池板1的负极侧被接地。在图中所示的(a)点是地，该地的电压为零。 (b)点是太阳能电池板1的正极侧。在太阳能电池板1的正负两极之间，并联地连接第1电容器4。第1斩波器电路5与第1电容器4并联地连接。第1斩波器电路5包含两个串联连接的第1、第2开关元件10、11。在第1、第2开关元件10、11上分别反向并联连接有二极管。第1斩波器电路5通过这两个第1、第2开关元件10、11构成第1开关电路。在第1斩波器电路5中，第1、第2开关元件10、11通过来自控制电路9的门(gate) 信号Si，以与系统频率，例如50Hz相同的第1频率交替地被导通/截止控制。这些第1、 第2开关元件10、11与第2、第3斩波器电路6、7的开关元件12 17 —样，例如由N沟道 MOSFET构成。而且，开关元件不限于M0SFET，也可以是IGBT、晶体管等其他开关元件。第2斩波器电路6包含第2电容器18、将反向并联连接了二极管的两个第3、第 4开关元件12、13串联连接构成的第2开关电路。第2电容器18和第2开关电路互相并联连接。第3、第4开关元件12、13通过来自控制电路9的门信号S2，以作为第1频率的2 倍的频率的第2频率f2，例如100Hz，交替地被导通/截止控制。在该第2斩波器电路6中， 第2电容器18和第2开关电路并联连接的一端侧与第1斩波器电路5中第1、第2开关元件10、11的串联连接部连接，以图中的(c)表示该连接点。图中的(c)、(d)相当于第2电容器18的两个电容器电极侧。第3斩波器电路7包含将反向并联连接了二极管的两个第5、第6开关元件14、 15串联连接构成的第3开关电路、第3电容器19、将反向并联连接了二极管的两个第7、第 8开关元件16、17串联连接构成的第4开关电路。在第3斩波器电路7中，这些第3开关电路、第3电容器19和第4开关电路相互并联连接。分别以图中的(f)、(g)表示这些电路的并联连接一端侧和另一端侧。第3电容器19的两个电容器电极侧相当于该(f)、(g)。第5、第6开关元件14、15通过来自控制电路9的门信号S3，以第1频率的3倍的频率即第3频率f3，例如150Hz，被交替地导通/截止控制。
第7、第8开关元件16、17通过来自控制电路9的门信号S4，以高频率f4，例如 18kHz，被进行PWM控制。第3斩波器电路7的第5、第6开关元件14、15的串联连接部与第2斩波器电路6 的第3、第4开关元件12、13的串联连接部连接。用图中的(e)表示该连接点。而且，由电抗器(reactor) 20和第4电容器21构成的噪声滤波器8连接到第3斩波器电路7的第7、第8开关元件16、17的串联连接部。用图中(h)表示该连接点。在该噪声滤波器8上连接有未图示的负载和商用电源2。控制电路9测量系统电压Vs和系统电流Is，并且与以往一样计算与商用电源2的系统频率同步的正弦波状的目标电压的指令值圹，并且测量第1 第3电容器4、18、19两端的电压Vdl、Vd2、Vd3，生成用于控制各斩波器电路5 7的门信号。前述电压Vdl是以作为地的(a)点电压为基准，在(b)点呈现的太阳能电池板1 的直流输出电压。电压Vd2是以第2斩波器电路6的第2电容器18的一个电容器电极点(d)为基准的在另一个电容器电极点(c)的充电电压。电压Vd3是以第3斩波器电路7的第3电容器19的一个电容器电极点(f)为基准的在另一个电容器电极点(g)的充电电压。图2是用于说明本实施方式的各斩波器电路5 7的动作的概略的图，该图的(A) 是表示图1的主要部分的结构图，该图的(B) (D)分别表示该图的(A)中的电压V1、V2、 V3，在该图的(B)、(C)中，用细实线表示与上述的系统同步的正弦波状的目标电压的指令值圹的波形。上述电压Vl是以地即(a)点的电位为第1基准电位的第1斩波器电路5的第1、 第2开关元件10、11的串联连接部即(c)点的电压。电压V2是以上述(c)点的电位为第2基准电位的第2斩波器电路6的第3、第4 开关元件12、13的串联连接部即(e)点的电压。电压V3是以第3斩波器电路7的第5、第6开关元件14、15的串联连接部即(e) 点为基准的第7、第8开关元件16、17的串联连接部即(h)点的电压。在第1斩波器电路5中，在与商用电源2的系统频率相同的50Hz的情况下，以与系统频率相同的50Hz的第1频率交替地对第1、第2开关元件10、11进行导通/截止控制。由此，如该图的⑶所示，第1、第2开关元件10、11的串联连接部即(c)点的电压 Vi成为沿正侧上升的多个方波电压构成的第1方波电压串。该电压Vi的方波的电压电平为太阳能电池板1的直流输出电压Vdl。在第2斩波器电路6中，以第1频率的2倍的频率即IOOHz的第2频率f2交替地对第3、第4开关元件12、13进行导通/截止控制。由此，如图(C)所示，作为第3、第4开关元件12、13的串联连接部的(e)点的电压 V2成为以第1、第2开关元件10、11的串联连接部即(c)点为基准，由在负侧下降的多个方波电压构成的第2方波电压串。该电压V2的方波的电压电平被控制为直流输出电压Vdl的1/2。如后述的图4的⑶所示，在以地即(a)点为基准的情况，即以第1基准电位为基准的情况下，该第2斩波器电路6的第3、第4开关元件12、13的串联连接部即(e)点的电压V2成为合计了(a)-(c)点间的电压Vl和(c)-(e)点间电压V2的、与正负地交替变化的正弦波状对应的阶梯状波形的电压V1+V2。该阶梯状的电压V1+V2与图4的(D)中以细实线表示的上述的正弦波状的目标电压的指令值V*同步而正负地交替变化。在第3斩波器电路7中，以第1频率的3倍的频率即150Hz的第3频率f3对第 5、第6开关元件14、15交替地进行导通/截止控制，以补偿该阶梯状波形的电压V1+V2和正弦波状的目标电压的指令值圹的差电压，并且，以18kHz的频率f4对第7、第8开关元件 16、17进行PWM控制。由此，如图2的⑶所示，在以第5、第6开关元件14、15的串联连接部即(e)点为基准而以PWM的平均值表示时，图2的(A)的第3斩波器电路7的第7、第8的开关元件 16、17的串联连接部即(h)点的电压V3成为对应于阶梯状波形的电压V1+V2和正弦波状的目标电压的指令值圹的差电压的电压。因此，在以作为地的(a)点的第1基准电位为基准的情况下，第3斩波器电路7 的第7、第8开关元件16、17的串联连接部即(h)点的电压V3成为对应于与商用电源2同步的目标电压的指令值圹的正弦波状的电压。以下，更详细地说明第1 第3斩波器电路5 7的动作原理。图3是用于说明第1斩波器电路5的动作原理的图，该图的(A)表示太阳能电池板1、第1电容器4和第1斩波器电路5，该图的⑶表示(a) (c)间电压VI。特别是，在该图(B)中，用细实线表示正弦波状的目标电压的指令值V*。在太阳能电池板1的正极侧即(b)点，呈现以作为地的(a)点的电位为第1基准电位、被第1电容器4平滑了的太阳能电池板1的直流输出电压Vdl。在第1斩波器电路5中，直流输出电压Vdl通过以50Hz的第1频率f\交替地导通/截止控制的第1、第2开关元件10、11而被斩波。在第1开关元件10导通、第2开关元件11截止时，作为(b)点电压的第1电容器 4的充电电压Vdl呈现在第1斩波器电路5的第1、第2开关元件10、11的串联连接部即 (c)点。在第1开关元件10截止、第2开关元件11导通时，(a)点的地电压呈现在第1斩波器电路5的第1、第2开关元件10、11的串联连接部即(c)点。因此，如上所述，如该图⑶所示，第1、第2开关元件10、11的串联连接部即(c) 点的电压Vl成为以地电位为第1基准电位的、由在正侧上升的多个方波电压构成的第1方波电压串。该电压Vl是以(a)点为基准的第1、第2开关元件10、11的串联连接部即(c) 点的电压，方波的电压电平为太阳能电池板1的直流输出电压Vdl，例如为800V。在该第1斩波器电路5中，由于生成与系统的电压和相位一致的方波电压串，所以可以输出有效电力。图4是用于说明第2斩波器电路6的动作原理的图，该图的㈧表示第1斩波器电路5和第2斩波器电路6，该图的⑶表示电压VI，该图的(C)表示电压V2，该图的⑶ 表示电压V1+V2，该图的(B) (D)都用细实线表示正弦波状的目标电压的指令值圹。在第2斩波器电路6中，在该图的⑶所示的(c)点的电压Vl通过以IOOHz的第 2频率f2交替地导通/截止控制的第3、第4开关元件12、13而被斩波。
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在第3开关元件12导通，第4开关元件13截止时，第3、第4开关元件12、13的串联连接部即(e)点与第1斩波器电路5的第1、第2开关元件10、11的串联连接部即(c) 点同电位，在第3开关元件12截止，第4开关元件13导通时，第3、第4开关元件12、13的串联连接部即(e)点与(c)点的电位相比成为负电位。因此，如上所述，第3、第4开关元件 12、13的串联连接部即(e)点的电压V2如图(C)所示那样，成为以第1、第2开关元件10、 11的串联连接部即(c)点的电位为第2基准电位的、由沿负侧下降的多个方波电压构成的第2方波电压串。而且，在第1斩波器电路5的第1开关元件10导通，第2开关元件11截止时，第 2斩波器电路6的第3开关元件12截止，第4开关元件13导通，从而第2电容器18被充电。而且，在第1斩波器电路5的第1开关元件10截止，第2开关元件11导通时，第2斩波器电路6的第3开关元件12截止，第4开关元件13导通，从而第2电容器18的充电电荷经由那些导通的开关元件11、13被放电。这样，如图4的(C)所示，第2电容器18交替地重复在充电期间Tl的充电，在放电期间T2的放电，生成以(c)点的第2基准电位为基准而沿负侧下降的方波电压。该方波的电压电平Vd2是太阳能电池板1的直流输出电压Vdl 的 1/2 (Vd2 = -Vd 1/2)，例如是 400V。上述电压V2是以第1、第2开关元件10、11的串联连接部即(c)点为基准的第3、 第4开关元件12、13的串联连接部即(e)点的电压。因此，在第2斩波器电路6中，以地即(a)点的电位作为第1基准电位，在(e)点呈现合计了该图的⑶的(a)-(c)点间电压Vl和该图的(C)的(c)-(e)点间电压V2的、 与该图的(D)中表示的正弦波状的目标电压的指令值V*的变化对应而交替地正负变化的阶梯状波形的电压V1+V2。在该第2斩波器电路6中，由于生成沿负侧下降的方波电压串，所以可以去除偶数次的高频谐波，而且，由于以相等的电力重复进行充电和放电，所以原理上的有效功率为零。而且，充放电通过后述的图9(B)的系统电流Is流过第2电容器18来进行。在图 9(B)的系统电流Is为正时，在图4的(C)的Tl的期间第2电容器18以正弦波电流被充电。因此，在实际的动作中，在Tl期间V2缓慢地减少。同样，在图9的⑶的系统电流Is 为负时，在图4的(C)的T2的期间，第2电容器18以正弦波电流放电。因此，在实际的动作中，在T2期间V2缓慢地增加。图5是用于说明第3斩波器电路7的动作原理的图，图6的(A)表示上述阶梯状波形的电压V1+V2，该图的(B)表示以第5、第6的开关元件14、15的串联连接部即(e)点作为基准，以PWM的平均值表示第7、第8开关元件16、17的串联连接部(h)点的电压V3， 在图6的(A)中，用细实线同时表示正弦波状的目标电压的指令值V*。在与图6的(A)中所示的(e)点的阶梯状波形的电压V1+V2和正弦波状目标电压的指令值圹的差电压的正负对应的定时对第5、第6开关元件14、15进行导通/截止控制。 其结果，上述电压V1+V2在其导通/截止控制的定时对第3电容器19进行充放电。换言之，在电压V1+V2 >正弦波状的目标电压的指令值V*的关系式成立时，差电压为正，第5开关元件14被导通地控制，第6开关元件15被截止地控制的结果，电压V1+V2 对第3电容器19充电。
另一方面，在电压V1+V2<E弦波状的目标电压的指令值V*的关系式成立时，差电压为负，第5开关元件14被截止地控制，第6开关元件15被导通地控制的结果，对第3 电容器19充电了的电压被放电。上述差电压的大小关系的周期是作为第3频率f3的150Hz，作为结果，第5、第6开关元件14、15以该第3频率f3被交替地导通/截止控制。而且，在第3斩波器电路7中，以校正电压V1+V2和正弦波状的目标电压的指令值 V*的差电压的占空比，以比第1频率高数百倍的频率即18kHz的第4频率f4对第7、第 8开关元件16、17进行PWM控制。由此，如图6的(B)所示，在第7、第8开关元件16、17的串联连接部即(h)点呈现对应于阶梯状的波形的电压V1+V2和正弦波状的目标电压的指令值Ψ的差电压的电压V3。该电压V3表示PWM的平均值，该电压V3是以第5、第6开关元件 14、15的串联连接部即(e)点为基准的第7、第8开关元件16、17的串联连接部即(h)点的电压。因此，在第3斩波器电路7中，以地即(a)点的第1基准电位为基准，在第7、第8 的开关元件16、17的串联连接部即(h)点呈现合计了图6的(A)所示的(a)-(e)点间电压 V1+V2和图6的⑶所示的(e)-(h)点间电压V3的、与用图6的㈧的细实线表示的电力系统频率的变化同相的正弦波状的目标电压的指令值圹。在该第3斩波器电路7中，以系统频率的3倍的频率进行斩波，并且消除与正弦波电压的差分，所以可以抑制第3次以上的高频谐波。接着，参照图7以后，说明检测第2、第3电容器18、19的电容量减退的系统。上述第2、第3电容器18、19分别由多个电容器并联连接而构成。于是，在构成这些第2、第3电容器18、19的多个电容器的某个中发生电容量减退时，其他的电容器成为过负荷状态，由于这些电容器的内部电阻引起产生热等的不良情况，并且在输出侧电流Is中产生脉动，从而不能将输出电力送到系统的商用电源2侧。在这样的情况下，通常监视有无第2、第3电容器18、19的电容量减退，在发生了电容量减退的情况下，需要停止系统的运转而将第2、第3电容器18、19更换为新的部件等。 但是，在本实施方式中，在第2、第3电容器18、19中发生了电容量减退的情况下，不单是使系统的运转停止，也是能够继续其运转从而延长该系统的持续性，并且在第2、第3电容器 18、19的电容量减退进展的时刻，使该系统的运转停止。控制电路9测量第2、第3电容器18、19的充电电压Vd2、Vd3、输出电压Vs、输出电流Is，根据该测量的值，如以下说明的那样，对第2、第3电容器18、19的电容量减退进行需要的控制动作。在图7中表示第2、第3电容器18、19没有电容量减退的通常时的各部分中的电压、电流波形。图7的㈧表示输出电压Vs，图7的⑶表示输出电流Is，图7的(C)表示第2电容器18的充电电压Vd2，图7的⑶表示以(c)点的电位为基准电位的(e)点的电压v2，图7的(E)是第3电容器19的充电电压Vd3，图7的(F)是以(e)点为基准的(h) 点的电压V3。而且，在图7中为了理解，以数值表示电压、电流的值。图8表示在第2、第3电容器18、19中，在第2电容器18中发生了电容量减退的情况下的各部分中的电压、电流波形。图8的㈧至⑶分别对应于图7的㈧至(D)。而且，图8的(E)表示第2斩波器电路6的第3开关元件12的导通/截止，图8的(F)表示该第2斩波器电路6的第4开关元件13的导通/截止。如图7的㈧、⑶和图8的㈧、 (B)中所示那样，在输出电流Is、输出电压Vs中，在输出电流Is的波形上产生了失真。这是因为，通过比较图7的(C)和图8的(C)可知那样，在图8的(C)中所示的第2电容器18 的充电电压Vd2中成为存在脉动的状态。图9表示在第2、第3电容器18、19中，第3电容器19中发生了电容量减退的情况下的各部分中的电压、电流波形。图9的㈧、(B)、(C)、(D)分别对应于图7的㈧、(B)、 (E)、(F)。而且，图9的(E)表示第3斩波器电路7的第5开关元件14的导通/截止，图9 的(F)表示该第3斩波器电路7的第6开关元件15的导通/截止。如图7的㈧、⑶和图9的(A)、⑶中所示那样，在输出电流Is、输出电压Vs中，在输出电流Is的波形上产生了失真。这是因为，通过比较图7的(E)和图9的(C)可知那样，在图9的(C)中所示的第 3电容器19的充电电压Vd3中成为存在脉动的状态。参照图10说明上述第2、第3电容器18、19的电容量减退检测的流程图。在步骤nl中，检测第2电容器18的充电电压Vd2的在图7(C)、图8(C)中表示的电压偏差Δ Vd2、和第3电容器19的充电电压Vd3的在图7(E)、图9(C)中的电压偏差AVd3。 该电压偏差AVd2、AVd3分别是充电电压Vd2、Vd3的最大值和最小值之间的电压差。如图7的(C)、(E)表示的那样，与没有电容量减退时的第2电容器18、第3电容器19的各充电电压Vd2、Vd3的电压偏差AVd2、AVd3相比，如图8的(C)、图9的(C)中所示那样，在有电容量减退时的第2电容器18、第3电容器19的各充电电压Vd2、Vd3的电压偏差AVd2、AVd3大。在步骤n2中，为了防止误检测电容量减退，计算上述电压偏差AVd2、AVd3的平均值AVavr。由于电压偏差Δ Vd2、Δ Vd3是瞬间值，所以有时因噪声的影响不能准确地测量电压偏差AVd2、AVd30因此，在不产生因电压偏差AVd2、ΔVd3的测量误差引起的影响的程度上的一定时间计算上述平均值AVavr，使得该平均值Δ Vavr可以用于电容量减退检测的判断中。在步骤η3中，判断是否平均值Δ Vavr >阈值Vth。如果平均值八似^>阈值乂让， 则作为“真”即有电容量减退而转移到步骤n4，如果不是平均值AVavr >阈值Vth，则作为 “假”而返回步骤nl。阈值Vth可以通过能够将输出电流Is控制为正弦波的范围的第2电容器18的充电电压Vd2、第3电容器19的充电电压Vd3各自的电压脉动的大小来决定。例如，可以通过图7的(C)、(E)中表示的无电容量减退时的第2电容器18、第3电容器19的各充电电压Vd2、Vd3的电压偏差AVd2、AVd3，和图8的(C)、图9的(C)中表示的有电容量减退时的第2电容器18、第3电容器19的各充电电压Vd2、Vd3的电压偏差AVd2、AVd3 的关系，决定Vth。在步骤n4中，对电容量减退检测计数次数加(+)1。这里，该计数次数不过是为了防止误检测电容量减退。在步骤η5中，判断是否电容量减退检测计数次数Nc >规定次数Ncmax。该规定次数Ncmax不过是防止误检测电容量减退所需要的次数，可以实验性地决定。如果电容量减退检测计数次数Nc >规定次数Ncmax，则作为“真”而转移到步骤n6，如果不是电容量减退检测计数次数Nc >规定次数Ncmax，则作为“假”返回步骤nl。在步骤n6中，显示表示检测出电容量减退的报警，转移到步骤η7。该显示可以是任何形态。既可以以声音报警，也可以以图像报警。在步骤π7中，运算输出电力限制(limit)Plim。该输出电力限制Plim是在发生了电容量减退时限制电力输出，以使得不输出该输出电力限制以上的电力的情况下的该限制电力的阈值。输出电力限制Plim可以通过下式运算。Plim = G(AVavr-AVavrO) X P。这里，G是系数，AVavr是电压偏差AVd2、AVd3的平均值，Δ VavrO是没有电容量减退时的平均值Δ Vavr, P是输出电力。在步骤η8中，将输出电力抑制为输出电力限制Plim以下。将输出电力抑制为输出电力限制Plim以下，是为了通过消除输出电流Is的失真，能够对系统侧进行逆流动。通过将输出电力抑制为输出电力限制Plim以下来抑制输出电流Is的失真，是对电容器的电力的充放电量变少，电容器的变压变化变少。于是，在电容器的电压变化变少时，成为与电容器的电容量大的状态相同的状态，所以通过抑制发电电力，输出电流Is的失真被缓和。在步骤η9中，判断是否Plim <输出界限值。输出界限是检测到电容量减退导致的故障而必须使系统的运转停止的阈值。如果Plim <输出界限值，则作为“真”而转移到步骤nlO，如果不是Plim <输出界限值，则作为“假”而返回步骤nl。在步骤nlO中，将输出界限计数加(+)1。计数输出界限是为了防止误检测。在步骤nil中，判断是否输出界限计数Np < Npmax。如果输出界限计数Np < Npmax,则作为“真”而转移到步骤nl2，如果不是输出界限计数Np < Npmax,则作为“假” 而返回步骤nl。在步骤nl2中，显示表示检测出电容量减退的报警，转移到步骤nl3。该显示可以是任何形态。既可以以声音报警，也可以以图像报警。这里，相对于步骤n6的情况是通过电容量减退抑制输出电力而继续系统的运转的状态，在步骤η12中，是检测电容量减退造成的故障，在步骤η13中需要使系统的运转停止的情况。而且，使运转停止是因为在由于电容量减退，太阳能电池的最大输出电力降低，成为作为用户不能得到电力利用的好处(merit) 的状态，而且，在有电容量减退的状态下继续长期间运转则产生不良状况。在参照图11说明横轴的输出电力(=输出电压VsX输出电流Is)和纵轴的第2、 第3电容器18、19的充电电压Vd2、Vd3的脉动的关系的话，第2、第3电容器18、19中没有电容量减退的情况下，输出电力为100%，输出电力对脉动特性为Li，在存在电容量减退的情况下，通过输出电力的限制调整，输出电力对脉动特性如箭头所示那样转移，从而转移到输出界限值的特性L2。该输出电力的限制调整与图10的流程图的步骤n7_n9对应。在参照图12说明太阳能电池板1的1天的输出变动的话，在图12中，横轴是时间， 纵轴是太阳能电池板1的输出电力。除了晴天，太阳能电池板1不以100%输出电力。因此，在图12中，如阴影所示，将太阳能电池板1的输出电力限制在从100%至输出界限值。 该限制范围是纵轴的100%输出电力和输出界限值之间的区域。该输出电力的限制调整也与图10的流程图的步骤η7-η9对应。参照图13至图15，说明输出电力抑制。图13表示在第2电容器18、第3电容器 19中没有电容量减退的通常时的输出电流Is、输出电压Vs、第2电容器18的充电电压Vd2、 第3电容器19的充电电压Vd3的波形。图14表示在第2电容器18、第3电容器19中发生了电容量减退的情况下各自的波形。图15表示输出电力抑制(通常时的输出电力的1/2)时的各自的波形。通过该输出电力的抑制，判断出输出电流Is的失真被改善。该输出电力的抑制与图10的流程图的步骤n7-n9对应。如以上说明的那样，在本实施方式中，由于包含根据电容量减退检测对象的电容器(第2电容器18、第3电容器19)的两端间充电电压的电压偏差检测为存在电容量减退的步骤、在上述检测出的电容量减退是能够通过输出电力的抑制而继续运转的电容量减退时，抑制输出电力的步骤、以及在上述电容量减退是即使抑制输出电力也不能继续运转的电容量减退时，停止运转的步骤，所以不用仅因电容器产生电容量减退而为了更换该电容量等从而停止运转，而且，由于可以在电容量减退进展的情况下停止运转，所以可以提供对用户使用方便性上优越的系统。
权利要求
1.一种功率调节器中的电容器电容量减退检测方法，在对太阳能电池输出进行电力变换而将输出电力输出到系统侧的功率调节器中包含第1电容器，与太阳能电池并联连接；第1斩波器电路，由与第1电容器并联连接的、至少串联连接了两个的第1开关元件、 第2开关元件构成；第2斩波器电路，由第2电容器、与至少两个串联连接的第3开关元件、第4开关元件的并联连接构成，该并联连接的一端侧连接到所述第1开关元件、所述第2开关元件的共同连接部；以及第3斩波器电路，将至少两个串联连接的第5开关元件、第6开关元件、与第3电容器、 与至少两个串联连接的第7开关元件、第8开关元件并联连接构成，所述第5开关元件、第 6开关元件的并联连接的一端侧连接到所述第3开关元件、第4开关元件的共同连接部，该电容量减退的检测方法是在所述功率调节器中，将所述第2电容器和第3电容器中的至少一个电容器作为电容量减退检测对象而检测其电容量减退的检测方法，其特征在于，包括根据所述电容量减退检测对象的电容器的两端间充电电压的电压偏差，检测为有电容量减退的步骤；以及如果所述检测到的电容量减退是能够通过输出电力的抑制而继续运转的电容量减退， 则抑制输出电力的步骤。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括如果所述电容量减退是即使抑制输出电力也不能继续运转的电容量减退，则停止运转的步骤。
3.—种功率调节器，对太阳能电池输出进行电力变换而将输出电力输出到系统侧，其特征在于，包含第1电容器，与太阳能电池并联连接；第1斩波器电路，由与第1电容器并联连接的、至少串联连接了两个的第1开关元件、 第2开关元件构成；第2斩波器电路，由第2电容器、与至少两个串联连接的第3开关元件、第4开关元件的并联连接构成，该并联连接的一端连接到所述第1开关元件、所述第2开关元件的共同连接部；以及第3斩波器电路，将至少两个串联连接的第5开关元件、第6开关元件、与第3电容器、 与至少两个串联连接的第7开关元件、第8开关元件并联连接构成，所述第5开关元件、第6 开关元件的并联连接的一端侧连接到上述两个第3开关元件、第4开关元件的共同连接部，所述功率调节器能够通过权利要求1或2所述的方法检测第2电容器或者第3电容器的电容量减退。
4.一种太阳能发电系统，包括薄膜太阳能电池和功率调节器，该功率调节器被配置在该薄膜太阳能电池和商用电源之间，将来自所述薄膜太阳能电池的直流电力变换为与所述商用电源系统联系的交流电力而输出，其特征在于，对所述功率调节器使用了权利要求3所述的功率调节器。
全文摘要
本发明的电容量减退的检测方法检测太阳能发电系统的功率调节器内的电容器的电容量减退，根据该电容量减退的程度继续或者停止该系统的运转。该电容量减退的检测方法是对太阳能电池输出进行电力变换而将输出电力输出到系统侧的功率调节器中的电容器的电容量减退的检测方法，包括根据上述电容量减退检测对象的电容器的两端间充电电压的电压偏差，检测为有电容量减退的步骤；如果上述检测到的电容量减退是能够通过输出电力的抑制而继续运转的电容量减退，则抑制输出电力的步骤；以及如果所述电容量减退是即使抑制输出电力也不能继续具有该功率调节器的太阳能发电系统的运转的电容量减退，则停止该系统的运转的步骤。
文档编号H02M7/537GK102193042SQ20111004493
公开日2011年9月21日 申请日期2011年2月23日 优先权日2010年3月11日
发明者中村耕太郎, 宫本美绪, 马渕雅夫 申请人:欧姆龙株式会社