CN104067193A - 供电***和电源设备 - Google Patents

供电***和电源设备 Download PDF

Info

Publication number
CN104067193A
CN104067193A CN201380006518.XA CN201380006518A CN104067193A CN 104067193 A CN104067193 A CN 104067193A CN 201380006518 A CN201380006518 A CN 201380006518A CN 104067193 A CN104067193 A CN 104067193A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power
electric power
output
voltage
control unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201380006518.XA
Other languages
English (en)
Inventor
高木和贵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Publication of CN104067193A publication Critical patent/CN104067193A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/66—Regulating electric power
    • G05F1/67—Regulating electric power to the maximum power available from a generator, e.g. from solar cell
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

一种供电***，包括：蓄电装置；电力转换电路，被配置为将来自蓄电装置的电力转换成转换的DC电力；以及电力控制单元，被配置为接收所转换的DC电力并且输出AC电力。控制所转换的DC电力使得输出的AC电力是预定AC电力。

Description

供电***和电源设备
技术领域
本公开涉及供电***和电源设备。
背景技术
最近，为了摆脱对化石燃料的依赖，对可再生能源利用的研究和开发已经很流行。作为利用可再生能源的发电，已开发了光伏发电、风力发电、燃料电池、生物质发电、波浪发电等。当使用可再生能源时，存在的问题是发电量根据自然条件而改变，并且耗电量出现过量和不足。例如，虽然在一天中的特定时间段家用耗电量大，但并不限于与发电量大的时间段一致的时间段。
为了解决该问题，可以想到的是将蓄电池***引入每个家庭，光伏发电等的输出一旦在蓄电池***中累积，则根据消耗来使用蓄电池***的输出。具体地，在电力消耗峰值的时间段使蓄电池***的输出流入***，使得电力被平坦化(flatten out)并执行时间移位(time shift)，其中，在便宜的时间段存储电力并在昂贵的时间段释放或消耗电力，或者使用诸如太阳能电池等发电装置生成的存储在蓄电池***中的冗余电力。
为了将电力供应到用户的电力接收设施而整合了发电、变电、送电和配电的***被称为电力***(或***)。从用户侧流向电力***的电力被称为“逆电力流(reverse power flow)”，并且从用户侧流向电力***的电力被称为“再生(regeneration)”。例如，使用光伏发电***所生成的电力被提供给电力公司。在这种情况下，功率调节器(power conditioner)被布置在光伏发电***与电力***之间。功率调节器将太阳能电池的不稳定的直流电(DC)输出电压转换成稳定的DC电压，并且进一步将DC电压转换成交流电(AC)电压。功率调节器跟踪使用太阳能电池所产生的电力的变化，并且通常执行最大功率点跟踪(MPPT)控制。
在其中使用太阳能电池和蓄电池***这两者的电力***中，蓄电池***被连接至功率调节器。在这种配置中，使用功率调节器将蓄电池***的整个DC电力转换成AC电力，并且输出得到的AC电力。
现有技术中的功率调节器在输出电压是没有被包括在规定范围中的值的时间点上(即，当出现供电异常时)释放互连。PTL1公开了防止互连被频繁释放的技术。即，观察互连连接点处的电压(输出电压)，并且当输出电压接近上限电压时，进行设定使得输出电流的操作点远离最大功率点。
引用列表
专利文献
PTL1：日本未经审查专利申请公开第6-332553号
发明内容
技术问题
PTL1旨在抑制由于出现供电异常而释放互连，从而有意地执行控制使得操作点远离最大功率点。在根据PTL1的现有技术的***中，最大电力在没有发生供电异常的范围内再生。在光伏发电方面(电力销售)几乎不存在问题。然而，对于作为蓄电装置的目的的计划的能源使用是不适合的。另外，需要改变功率调节器本身，因此存在缺乏通用性的问题。
此外，对于***所需要的电力不均匀，故优选的是，根据针对该***所需要的电力而从功率调节器输出功率，以防止蓄电池***的电池耗尽。另外，当功率调节器的输出功率为用于该***的再生时，需要控制该再生电力以稳定该***。另外，优选的是，可以在实际应用中不改变商用功率调节器的配置的情况下控制电力。
因此，本公开的目的是提供供电***以及电源设备，其可执行控制使得输出的AC电力是设定值。
问题的解决方案
为了解决上述问题，本公开提供了一种供电***，包括：蓄电装置；电力转换电路，被配置为将来自蓄电装置的电力转换成DC电力；以及电 力控制单元，被配置为接收所转换的DC电力并且输出AC电力，其中，控制所转换的DC电力使得输出AC电力是预定AC电力。
本公开还提供了一种电源设备，包括：蓄电装置；电力转换电路，被配置为将来自蓄电装置的电力转换成转换的DC电力，并且被配置为将转换后的DC电力提供至输出AC电力的电力控制单元，其中，控制所转换的DC电力使得输出的AC电力是预定AC电力。
发明的有益效果
本公开可执行控制使得来自蓄电装置的输出电力是适当值，并且可防止要提供给***的电力是过量的以及防止蓄电装置浪费地消耗。另外，现有的通常配置可用作作为电力控制单元的功率调节器，并且使用设定值可控制功率调节器的输出配置电力。
附图说明
图1是示出了可应用本公开的电力***的示例的框图。
图2是示出了本公开的供电***的第一示例的框图。
图3是示出了本公开的供电***的第一示例中的功率调节器的输入电压对输出电压的特性的示例的概括图。
图4是示出了可变输出升压电路的连接图。
图5是示出了在本公开的供电***的第一示例中的微型计算机的功能的框图。
图6是示出了本公开的供电***的第二示例的框图。
图7A至图7C是示出了本公开的供电***的第二示例的概括图。
图8是示出了在本公开供电***的第二示例中的伪PV电源(pseudo PV power source)的框图。
图9是示出了本公开的供电***的第二示例的概括图。
图10是示出了本公开的供电***的第二示例的框图。
图11是示出了本公开的供电***的第二示例中的微型计算机的功能的框图。
具体实施方式
下面描述的实施方式是本公开优选的详细示例，并给出了其各种类型的技术上合理的限制。然而，本公开范围不限于下面所描述的实施方式，除非所描述的要点特定地限制本公开。
供电***的示例
将参照图1描述根据本公开的供电***的示例。该***包括太阳能电池1和蓄电装置2。太阳能电池1将太阳光的能量转换成电能。太阳能电池1以这样一种方式进行配置：通过串联连接多个模块配置多条串(string)，通过串联连接多个太阳能电池单元获得每个串，并且将并联连接的多条串用于阵列的单元中。
蓄电装置2使用多个蓄电元件(例如，电池单元)以生成足够的电力。电池单元被分成多个蓄电单元，并且控制装置通常被设置给多个蓄电单元。诸如电容器等的蓄电元件可被用作蓄电元件而不是诸如锂离子二次电池等的二次电池。
太阳能电池1生成的电力的输出(DC电压)被提供给起到电力控制单元作用的功率调节器4，并且通过开关电路3提供给电池充电器7。功率调节器4的输出的AC电力被提供给***输入5。虽然未在图中示出，但来自电力公司的配电路径被连接至***输入5。另外，来自***输入5的AC电力被用作厂内电力(in-plant power，厂内功率)6。厂内功率6的示例是家用电力(domestic power，家用功率)。
电池充电器7基于太阳能电池1的输出对蓄电装置2进行充电。与功率调节器4一样，执行被称为最大功率点跟踪(MPPT)控制的控制单元可被用作电池充电器7。同时，蓄电装置2不仅可以利用太阳能电池1的输出进行充电，还可以利用厂内电力6。蓄电装置2的输出被提供给起到转换单元作用的电压转换电路8，并且电压转换电路8的输出经由开关电路3被提供给功率调节器4。
电压转换电路8将来自蓄电装置2的DC电压转换成不同的DC电压。来自端子9的控制信号被提供给电压转换电路8。控制信号是被用于控制 电压转换电路8的DC输出的信号，这样使得从功率调节器4输出的AC电力是预定AC电力。
响应于来自未被示出的控制信号生成单元的控制信号来切换开关电路3。例如，当在其中电力***的电力消耗增加的时间段，太阳能电池1的发电量不足时，开关电路3选择蓄电装置2(电压转换电路8)的输出。同时，代替开关电路3，太阳能电池1的输出可以被添加到(组合)蓄电装置2(电压转换电路8)的输出。
功率调节器4包括具有DC-DC转换器单元和DC-AC逆变器单元的电力转换单元。DC-DC转换器单元提升输入的DC电压，并且将所得到的电压提供给DC-AC逆变器单元。DC-AC逆变器单元将来自DC-DC转换器单元的DC电压转换成AC电力。另外，功率调节器4执行被称为MPPT控制的控制。该控制是根据太阳能电池1所生成的电力上的变化而不断跟踪最大功率点的方法。
第一电力控制方法
如上所述，在本公开的实施方式中，控制电压转换电路8的DC输出，使得从功率调节器4输出的AC电力是预定的AC电力。在图2中更加详细地示出了该配置。同时，在图2和其他框图中省略了开关电路3。
设置与电压转换电路8相对应的可变输出升压电路11。例如，可变输出升压电路11将在40V至60V范围中的蓄电装置2的输出DC电压提升到80V至200V的范围中。
可变输出升压电路11的输出DC电压被输入到功率调节器4。功率调节器4将电力提供给该***。使用电力测量装置(功率计)12来测量提供给该***的电力。例如，电力测量装置12基于使用非接触式电流传感器测量的电流值和使用电压传感器测量的电压值来测量当前功率。
来自电力测量装置12的当前功率信息(power information，电力信息)被提供给电力控制微型计算机13和控制单元14。控制单元14还包括微型计算机。例如，被显示在显示装置上的当前电力被提供给与其相关的控制 单元14。控制单元14将关于设定功率(setting power，设定电力)的目标的信息输出至电力控制微型计算机13。
电力控制微型计算机13基于当前的功率信息和设定功率信息生成电压(功率)设定控制信号，并且将该控制信号提供给可变输出升压电路11。从可变输出升压电路11输出的DC电压是响应于该控制信号的值。
如在图3中所示，由于功率调节器4具有根据输入的DC电压而改变输出功率的特性，故根据可变输出升压电路11的输出DC电压的输出功率从功率调节器4提供给该***。在图3中所示的功率调节器4的特性28(输入电压对输出功率)中，输出功率根据在150V至200V附近的输入电压范围内的输入电压增加。因此，可以执行控制使得通过控制输入电压值使输出功率是适当的值。如果输入电压等于或大于200V，限制器起作用并导致输出功率是预定输出功率。
图4示出了可变输出升压电路11(DC-DC转换器)的示例。蓄电装置2的一侧的输出端通过线圈21连接到金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)22的漏极。MOSFET22的源极连接至蓄电装置2的另一侧的输出端。来自开关信号生成电路23的开关信号被提供给MOSFET22的栅极。
MOSFET22的漏极通过二极管24连接至起负载作用的功率调节器4一侧的输入端，并且通过电容器25连接到功率调节器4另一侧的输入端。电容器25的两端电压是功率调节器4的输入DC电压。
电容器25的两端电压被提供给电阻器26和数字电位计27的串联电路。响应于来自电力控制微型计算机13的控制信号来设定数字电位计27的电阻值。电阻器26与数字电位计27之间的连接点的电压(反馈电压)被提供给开关信号生成电路23。
使用开关信号生成电路23生成的开关信号是其脉冲宽度被调制并且输出的DC电压根据其占空比(duty)改变的信号。例如，假设当电阻器26与数字电位计27之间的连接点的反馈电压等于参考电压时，占空比是50％。如果输出电压降低并且连接点的电压低于参考电压，则占空比大于 50％，其中MOSFET22接通的时间长，输出电压增加，并且均匀地保持输出电压。同时，如果输出电压增加并且反馈电压高于参考电压，则占空比低于50％，其中MOSFET22接通的时间短，输出电压降低，并且均匀地保持输出电压。
如上所述，当反馈电压等于参考电压时，提供恒定电压功能以生成预定输出电压。因此，如果数字电位计27的电阻值变为较小的值时，则反馈电压不等于参考电压，除非输出电压高于在改变之前所获得的输出电压，因此可以将输出电压变为较高的电压。同时，如果数字电位计27的电阻值变为较大值时，则反馈电压不等于参考电压，除非输出电压低于在改变之前所获得的输出电压，因此可以将输出电压变为较低电压。可以通过控制如上所述的数字电位计27的电阻值来改变输出电压。
由于使用电力控制微型计算机13改变数字电位计27的电阻值，故可以使用电力控制微型计算机13改变可变输出升压电路11的输出电压。因此，可以使用电力控制微型计算机13改变从功率调节器4提供给该***的电力。同时，在图4中所示的可变输出升压电路11的详细配置仅仅是示例，并且可以使用诸如降压型或升/降压型DC-DC转换器、其中初级侧与次级侧绝缘的DC-DC转换器等的配置。
在本公开中，作为对于可变输出升压电路11执行的控制，可使用其中分配了关于设定功率的目标的信息的开环控制方法。在图2的配置中，设置了包括电力控制微型计算机13的反馈环路。可以通过设置反馈环路对功率调节器4的损耗或环境变化的损耗(归因于温度等的变化)进行补偿。使用当前功率信息和设定功率信息，电力控制微型计算机13形成电压设定控制信号。
图5示出了使用电力控制微型计算机13执行处理的功能的框图。来自电力测量装置12的当前功率信息被提供至输入端31。设定功率信息被提供至输入端32。设定的功率信息被提供至减法器33和减法器34。
减法器34通过从当前功率信息减去设定功率信息来计算误差。使用积分器35对误差进行积分，并且积分器35的输出被提供至误差增益电路 36。误差增益电路36乘以针对该误差的增益(远小于1的值)。误差增益电路36的输出被提供至减法器33。
减法器33的输出被提供给转换表(conversion table)37。转换表37是包括用于将电力值转换为电压值设定控制信号的数字数据的表。该表是基于功率调节器4的特性而创建的，并且被存储在非易失性存储器。该表是基于正在被使用的功率调节器4而创建的。电压值设定控制信号是被用于控制图4中所示配置中的数字电位计27的电阻值的信号。当功率调节器4包括例如图3中所示的特性(输入DC电压对输出功率)时，转换表37假设了基于该特性的“输出功率对输入电压设定控制信号”的关系的情况。
例如，在功率调节器4的特性中，存在其中当输出功率在根据输入电压而增加的范围的几乎中心处为参考电压时，输出功率是设定电力。在其中不存在误差的情况下，响应于从转换表37输出的控制信号，可变输出升压电路11将参考电压输入到功率调节器4。同时，归因于在当前功率高于设定功率时生成的误差，从转换表37生成用于降低从可变输出升压电路11输出的DC电压的控制信号。另外，归因于在当前功率低于设定功率时生成的误差，从转换表37生成用于提高从可变输出升压电路11输出的DC电压的控制信号。根据上述控制，可以控制使得功率调节器4的输出功率是设定功率。此外，电压转换电路8和可变输出升压电路11可以被设置在功率调节器4中。
第二电力控制方法
下面将描述第二电力控制方法。第二方法使用执行模仿太阳能电池的操作的DC电源(下文中，为方便起见称之为伪PV电源)而被用于生成相对于功率调节器4的输入DC电压。针对伪PV电源的配置的原因是太阳能电池PV的所有现有功率调节器均被用于太阳能电池的输出。如果使用相对于除太阳能电池以外的发电装置(例如，风力发电)的输出的功率调节器，则配置执行模仿风力发电的操作的电源。
为了理解第二方法，如在图6中所示，将描述连接至太阳能电池PV的功率调节器4的操作。使用如图7A中所示的I-V曲线(电流-电压曲线)38显示出了太阳能电池PV的输出特性。当输出为开路时获得的电压被称为开路电压Voc。当输出为短路时获得的电流被称为短路电流Isc。开路电压Voc和短路电流Isc是太阳能电池PV的最大电压和最大电流。太阳能电池PV的I-V曲线38根据诸如太阳辐射量、温度等的外部环境来改变，并且开路电压Voc和短路电流Isc不是恒定的。
I-V曲线38表示如果根据负载所输出的电流增加，则电压降低。由于开路电压Voc和短路电流Isc的输出功率为0，故当电流值在0与Isc之间时，出现最大功率点。P-V曲线(功率-电压曲线)39表示最大功率点。在输出电压Vpm中，P-V曲线39是最大值(最大功率点Pmax)。即，如果使输出电压为Vpm，则从太阳能电池PV产生的功率是最大值。
功率调节器4是将太阳能电池PV的功率输出至电力***的装置。在正常操作时，操作功率调节器4使得从太阳能电池PV产生的功率(即，可输出至电力***的功率)是最大值(最大功率点跟踪控制)。
当操作点处的电压高于最大功率点电压并且操作点是如图7B中所示的a时，将临近的操作点b与操作点c进行比较，并且改变电流值使得电流值沿其中输出功率高的方向移动。例如，使用负载电流确定操作点。然后，将临近于操作点b的操作点d与操作点a进行比较，并且改变电流值使得电流值沿输出功率高的方向移动。通过重复该操作，电流值最终达到最大功率点Pmax。同时，当操作点的电压低于最大功率点电压时，执行控制使得最大功率点Pmax被跟踪，如图7C中所示。
图8示出与上述太阳能电池PV具有相同特性的伪PV电源的示例。可变电压电源41的输出DC电压被输入到功率调节器4。可变电压电源41包括，例如，蓄电装置和稍后描述的可变电压输出电路。功率调节器4的输出功率被提供给该***。使用电流传感器42检测可变电压电源41的输出电流(功率调节器4的负载电流)。非接触式传感器可被用作电流传感器42。
使用电流传感器42检测到的当前电流值被提供至PV计算单元43。PV计算单元43包括用于实施与如图7A中所示的太阳能PV的I-V曲线38相同的I-V曲线的电流-输出电压设定控制信号转换表。具体地，使用微型计算机等实施包括表的PV计算单元43。
如果当前电流值被输入至PV计算单元43，则获得与I-V曲线的电流值相对应的电压值，并且从PV计算单元43输出用于输出电压值的控制信号。该控制信号被提供给可变电压电源41，并且可变电压电源41的输出电压值被设定为I-V曲线上的电压值。可变电压电源41包括，例如与上述可变输出升压电路11相同的DC-DC转换器。伪PV电源如上所述进行配置。
伪PV电源的输出电流和输出电压被输入至功率调节器4，并且电流值改变，因此功率调节器执行上述最大功率点跟踪控制操作，从而执行控制使得最大功率点Pmax被跟踪。即，最后，用于输出最大功率点Pmax的DC电压Vpm从可变电压电源41被提供至功率调节器4。同时，上述伪PV电源的示例经配置使得检测输出电流并且输出预定DC电压。相比之下，可检测到输出电压，并且然后可生成预定输出电流。
本公开控制功率调节器4的输出功率。为执行该控制，有必要改变从伪PV电源提供至功率调节器4的最大功率值。由于功率调节器4假设来自太阳能电池PV的输出，故优选的是与太阳能电池PV相同地执行最大功率值的改变。
如在图9中所示，太阳能电池PV的最大功率值根据太阳辐射强度(solar radiation intensity)而改变。当太阳辐射强度强时，例如，当太阳辐射强度是1000W/m2时，获得P-V曲线(功率-电压曲线)45a和I-V曲线(电流-电压曲线)46a。当太阳辐射强度比较强时，例如，当太阳辐射强度是750W/m2时，获得P-V曲线45b和I-V曲线46b。当太阳辐射强度比较弱时，例如，当太阳辐射强度是500W/m2时，可获得P-V曲线45c和I-V曲线46c。当太阳辐射强度弱时，例如，当太阳辐射强度是250W/m2时，获得P-V曲线45d和I-V曲线46d。
如在图9中所示，应当理解，太阳辐射量的变化表现为最大电流的变化。另外，可认为P-V曲线顶部的最大功率点的电压几乎没有改变，并且仅电流上的变化改变最大功率点的功率值。
由于(功率＝电压×电流)，故如果电压一定，则电流与功率成正比。由于最大功率点的电流值与最大电流成正比，故最大电流与最大功率成正比。即，最大功率与最大电流成正比，功率调节器4将最大电流上的变化理解为太阳辐射量的变化。
由于使用太阳能电池PV的最大功率操作功率调节器4，故功率调节器4基于太阳辐射量在I-V曲线中相应变化的最大功率点上操作。因此，实现下列公式的关系。
(从功率调节器输出的功率≈功率调节器的输入功率＝最大功率点功率∝最大电流)
基于该关系，应当理解，功率调节器4的输出功率与太阳能电池PV的最大电流成正比。可通过控制最大电流来控制功率调节器的输出功率。
为了实施具有基于上述点的可变输出的伪PV电源，因为在存储多个I-V曲线的表的方法中，可实现的I-V曲线中存在限制，故通过执行软件处理(计算处理)来创建I-V曲线。即，可通过应用最大电流值来创建所期望的I-V曲线。
基于例如图10中所示的配置来实施上述的第二控制方法。蓄电装置2的输出被提供至可变电压输出电路51。可变电压输出电路51是电压转换电路，其可将输出电压改变为图8中所示的可变电压电源41。可变电压输出电路51的输出被提供给功率调节器4。使用电流传感器52检测可变电压输出电路51的输出DC电流(功率调节器4的当前负载电流)。
功率调节器4将电力提供给该***。使用电力测量装置(功率计)53检测提供至该***的功率。电力测量装置53通过使用例如利用非接触式电流传感器测量的电流值和利用电压传感器测量的电压值来测量当前功率。
来自电流传感器52的当前DC电流值和来自电力测量装置53的当前功率信息分别被提供至电力控制微型计算机54和控制单元55。使用微型计算机配置控制单元55。例如，当前功率显示在所设置的与控制单元55相关联的显示装置上。控制单元55将关于目标设定功率的信息输出到电力控制微型计算机54。
电力控制微型计算机54基于当前功率信息和设定功率信息来计算用于控制的功率值、将用于控制的功率值转换成最大电流值、计算与最大电流值相对应的I-V曲线以及基于I-V曲线和当前DC电流值生成被用于设定输出电压值的控制信号。电压(功率)设定控制信号被提供至可变电压输出电路51。从可变电压输出电路51输出的电压是响应于控制信号的值。
在图10中所示的配置中，可以使用包括电力控制微型计算机54的反馈环路对功率调节器4的损耗进行补偿，因此可以执行高度地精确控制。图11是示出了使用电力控制微型计算机54执行的处理的功能的框图。来自电力测量装置53的当前功率信息被提供至输入端61。设定功率信息被提供至输入端62。设定功率信息被提供至减法器63和减法器64。
减法器64通过从当前功率信息减去设定功率信息来计算误差。使用积分器65对误差进行积分，并且积分器65的输出被提供至误差增益电路66。误差增益电路66乘以针对该误差的增益(远小于1的值)。误差增益电路66的输出被提供至减法器63。
减法器63的输出与用于控制的功率值相对应。用于控制的功率值被提供至乘以常数K的乘法电路67。常数K是功率电流转换常数，并且用于将用于控制的功率值转换成伪PV电源的最大电流。使用下面公式表达常数K。
K＝(当前模拟的太阳能电池PV的最大电流/当前模拟的太阳能电池PV的最大功率)
乘法电路67的输出作为最大电流值被输入至PV计算单元68。PV计算单元68通过执行软件处理来创建与最大电流值相对应的I-V曲线。从端子69检测到的DC电流值(负载电流值)被提供至PV计算单元68， 并且获得与DC电流值相对应的电压值。随后，从PV计算单元68输出使可变电压输出电路51输出获得电压值的控制信号。控制信号被提供至可变电压输出电路51。
由于功率调节器4执行最大功率点跟踪控制操作，故电流值变化。如上所述，电压值根据变化的电流值而改变，最终输入至功率调节器4的功率是最大功率，并且功率调节器4的输出功率也是最大功率。最大功率点与设定功率相对应。
上述的第二控制方法具有可广泛应用到现有的功率调节器的通用性。所描述的第一控制方法的配置简单。另一方面，需要为每个将被使用的功率调节器创建表。
同时，本公开可包括以下配置。
(1)一种供电***，包括：蓄电装置，包括多个蓄电元件；连接至蓄电装置的电压或电流转换单元；以及电力控制单元，将转换单元的直流电(DC)输出提供给该电力控制单元，并且该电力控制单元生成交流电(AC)电力。控制转换单元的DC输出使得从电力控制单元输出的AC电力是预定AC电力。
(2)在根据(1)所述的供电***中，电力控制单元是功率调节器，并且功率调节器输出的AC电力被提供至***。
(3)在根据(1)或(2)所述的供电***中，电力控制单元的特性在于根据输入电压来改变输出功率。
(4)在根据(1)、(2)和(3)中任一项所述的供电***中，转换单元基于电力控制单元的输入/输出特性将来自蓄电装置的DC电压转换成具有不同值的DC输出电压，并且电力控制单元根据DC输出电压输出预定AC电力。
(5)在根据(1)、(2)、(3)和(4)中任一项所述的供电***中，转换单元具有与太阳能电池相同或相似的电流-电压输出特性。
(6)在根据(1)、(2)、(3)、(4)和(5)中任一项所述的供电***中，电力控制单元具有最大功率点跟踪控制功能、获得与预定AC电力相 对应的最大功率点以及根据与获得的最大功率点相对应的电流-电压输出特性输出预定AC电力。
(7)根据(1)、(2)、(3)、(4)、(5)和(6)中任一项所述的供电***，进一步包括：输出检测单元，其检测转换单元的DC输出；存储单元，其存储与太阳能电池相同或相似的电流-电压输出特性；以及输出控制单元，根据检测结果改变转换单元的输出，通过使用输出检测单元和电流-电压输出特性获得该检测结果。电力控制单元通过在转换单元的DC输出上执行最大功率点跟踪控制来生成AC电力。
(8)在根据(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)和(7)中任一项所述的供电***中，通过将当前输出电流应用到创建的电流-电压输出特性来获得从转换单元输出的电压值。
(9)在根据(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)和(8)中任一项所述的供电***，进一步包括控制电力控制单元和转换单元的控制电路单元。
(10)在根据(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)和(9)中任一项所述的供电***中，进一步包括：电力检测单元，检测电力控制单元的输出功率；以及反馈***，将使用电力检测单元获得的检测结果输入到该反馈***，并且该反馈***基于输入的检测结果来改变转换单元的输出。
(11)一种电源设备，包括：蓄电装置，包括多个蓄电元件；以及电压或电流转换单元，连接至该蓄电装置，转换单元的DC输出被提供给电力控制单元，并且控制转换单元的DC输出。
(12)在根据(11)所述的电源设备中，转换单元基于电力控制单元的输入/输出特性将蓄电装置的DC电压转换成具有不同值的DC输出电压。
(13)在根据(11)和(12)中任一项所述的电源设备中，转换单元具有与太阳能电池相同或相似的电流-电压输出特性。
(14)在根据(11)、(12)和(13)中任一项所述的电源设备中，通过将当前输出电流应用到创建的电流-电压输出特性来获得从转换单元输出的电压值。
(15)一种供电***包括：蓄电装置；电力转换电路，被配置为将蓄电装置的功率转换成转换的DC电力；以及电力控制单元，被配置为接收所转换的DC电力并且输出AC电力，其中，控制所转换的DC电力使得输出的AC电力是预定AC电力。
(16)根据(15)所述的供电***，其中，电力控制单元是功率调节器。
(17)根据(15)和(16)中任一项所述的供电***，其中，基于电力控制单元来控制所转换的DC电力。
(18)根据(17)所述的供电***，其中，电力控制单元的特性包括所输出的AC电力根据输入的电压而改变。
(19)根据(17)和(18)中任一项所述的供电***，其中，电力控制单元的特性包括所输出的AC电力随输入的电压增加而增加。
(20)根据(19)所述的供电***，其中，电力控制单元的特性包括所输出的AC电力受限于最大输出功率。
(21)根据(17)、(18)、(19)和(20)中任一项所述的供电***，其中，电力控制单元的特性包括执行最大功率点跟踪(MPPT)控制。
(22)根据(15)、(16)、(17)、(18)、(19)、(20)和(21)中任一项所述的供电***，其中，电力转换电路输出类似于从太阳能电池输出的电力的转换的DC电力。
(23)根据(15)、(16)、(17)、(18)、(19)、(20)、(21)和(22)中任一项所述的供电***，进一步包括：电力检测单元，被配置为检测与输出AC电力相关的信息；以及反馈电路，被配置为接收所检测的信息并基于所检测的信息来控制所转换DC电力。
(24)一种供电设备包括：蓄电装置；以及电力转换电路，被配置为将蓄电装置的电力转换成转换的DC电力，并且经配置将所转换的DC电 力提供给输出AC电力的电力控制单元，其中，控制所转换的DC电力使得所输出的AC电力是预定AC电力。
(25)根据(24)所述的供电设备，其中，电力控制单元是功率调节器。
(26)根据(24)和(25)所述的供电设备，其中，基于电力控制单元控制所转换的DC电力。
(27)根据(26)所述的供电设备，其中，电力控制单元的特性包括根据输入的电压来改变所输出的AC电力。
(28)根据(26)和(27)中任一项所述的供电设备，其中，电力控制单元的特性包括所输出的AC电力随输入的电压增加而增加。
(29)根据(28)所述的供电设备，其中，电力控制单元的特性包括所输出的AC电力受限于最大输出功率。
(30)根据(26)、(27)、(28)和(29)中任一项所述的供电设备，其中，电力控制单元的特性包括执行最大功率点跟踪(MPPT)控制。
(31)根据(24)、(25)、(26)、(27)、(28)、(29)和(30)中任一项所述的供电设备，其中，电力转换电路提供类似于从太阳能电池输出的电力的所转换的DC电力。
变形例
上文中，虽然已详细描述了本公开的实施方式，但本公开不限于上述实施方式中的每一个，并且基于本公开的技术精神可以进行各种类型的变形。例如，上述实施方式中描述的配置、方法、过程、形状、材料和数值仅是示例，根据需要可使用其他配置、方法、过程、形状、材料和数值。
此外，上述实施方式的配置、方法、过程、形状、材料和数值可互相组合而不脱离本公开的要旨。
参考标号列表
1 太阳能电池
2 蓄电装置
4 功率调节器
11 可变输出升压电路
12 电力测量装置
13 电力控制微型计算机
14 控制单元
37 转换表
41 可变电压电源
42 电流传感器
43 PV计算单元
51 可变电压输出电路
52 电流检测传感器
54 电力控制微型计算机
55 控制单元 。

Claims (17)

1.一种供电***，包括：
蓄电装置；
电力转换电路，被配置为将来自所述蓄电装置的电力转换成转换后的DC电力；以及
电力控制单元，被配置为接收所述转换后的DC电力并且输出AC电力，
其中，控制所述转换后的DC电力使得输出的AC电力是预定AC电力。
2.根据权利要求1所述的供电***，其中，所述电力控制单元是功率调节器。
3.根据权利要求1所述的供电***，其中，基于所述电力控制单元的特性来控制所述转换后的DC电力。
4.根据权利要求3所述的供电***，其中，所述电力控制单元的所述特性包括所述输出的AC电力根据输入的电压而改变。
5.根据权利要求3所述的供电***，其中，所述电力控制单元的所述特性包括所述输出的AC电力随输入的电压的增加而增加。
6.根据权利要求5所述的供电***，其中，所述电力控制单元的所述特性包括所述输出的AC电力受限于最大输出功率。
7.根据权利要求3所述的供电***，其中，所述电力控制单元的所述特性包括执行最大功率点跟踪(MPPT)控制。
8.根据权利要求1所述的供电***，其中，所述电力转换电路输出与从太阳能电池输出的电力类似的所述转换后的DC电力。
9.根据权利要求1所述的供电***，进一步包括：
电力检测单元，被配置为检测与所述输出的AC电力相关的信息；以及
反馈电路，被配置为接收检测出的信息并且基于所述检测出的信息来控制所述转换后的DC电力。
10.一种供电设备，包括：
蓄电装置；以及
电力转换电路，被配置为将来自所述蓄电装置的电力转换成转换后的DC电力，并且被配置为将所述转换后的DC电力提供至输出AC电力的电力控制单元，
其中，控制所述转换后的DC电力使得输出的AC电力是预定AC电力。
11.根据权利要求10所述的供电设备，其中，所述电力控制单元是功率调节器。
12.根据权利要求10所述的供电设备，其中，基于所述电力控制单元的特性来控制所述转换后的DC电力。
13.根据权利要求12所述的供电设备，其中，所述电力控制单元的所述特性包括所述输出的AC电力根据输入的电压而改变。
14.根据权利要求12所述的供电设备，其中，所述电力控制单元的所述特性包括所述输出的AC电力随输入的电压的增加而增加。
15.根据权利要求14所述的供电设备，其中，所述电力控制单元的所述特性包括所述输出的AC电力受限于最大输出功率。
16.根据权利要求12所述的供电设备，其中，所述电力控制单元的所述特性包括执行最大功率点跟踪(MPPT)控制。
17.根据权利要求10所述的供电设备，其中，所述电力转换电路提供与从太阳能电池输出的电力类似的所述转换后的DC电力。
CN201380006518.XA 2012-02-01 2013-01-25 供电***和电源设备 Pending CN104067193A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012020259A JP5929258B2 (ja) 2012-02-01 2012-02-01 電力供給システムおよび電源装置
JP2012-020259 2012-02-01
PCT/JP2013/052290 WO2013115343A2 (en) 2012-02-01 2013-01-25 Power supply system and power source apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104067193A true CN104067193A (zh) 2014-09-24

Family

ID=47790419

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380006518.XA Pending CN104067193A (zh) 2012-02-01 2013-01-25 供电***和电源设备

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9729083B2 (zh)
EP (1) EP2810136A2 (zh)
JP (1) JP5929258B2 (zh)
CN (1) CN104067193A (zh)
WO (1) WO2013115343A2 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107608332A (zh) * 2017-09-04 2018-01-19 西安微电子技术研究所 一种加速器模拟源单粒子辐照试验用电源切换控制装置

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3108562A1 (en) * 2014-02-21 2016-12-28 Philips Lighting Holding B.V. Power point tracking via solar-battery-converter
PT3417522T (pt) * 2016-02-15 2023-03-17 Pitt Ohio Express Llc Sistema combinado de energia eólica/solar cc
WO2017149783A1 (ja) * 2016-03-04 2017-09-08 株式会社東芝 電力貯蔵システム
JP6607134B2 (ja) * 2016-04-12 2019-11-20 サンケン電気株式会社 Ｄｃ／ｄｃコンバータ及び太陽発電システム
US9973090B1 (en) * 2016-10-20 2018-05-15 Silicon Mitus, Inc. Buck boost converter and control method thereof
US11527909B2 (en) 2018-05-11 2022-12-13 Assembled Products Corporation Magnetic charging device
JP7138306B2 (ja) * 2019-02-13 2022-09-16 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電力システムおよび直流電力供給システム
JP7174897B2 (ja) * 2019-05-15 2022-11-18 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電力システム
JP7038309B2 (ja) * 2019-01-30 2022-03-18 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電力システム
US10684634B1 (en) * 2019-01-30 2020-06-16 Quanta Computer Inc. Method and system for compensating for temperature rise effects
JP2020137304A (ja) * 2019-02-21 2020-08-31 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電力システムおよび直流電力供給システム
EP3989391A4 (en) * 2019-06-20 2023-04-26 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation DC-DC CONVERTER SYSTEM AND PHOTOVOLTAIC POWER GENERATION SYSTEM
HUP1900275A1 (hu) * 2019-08-05 2021-03-01 Juellich Tech Innovacios Kft Készülék napelem panel inverterhez történõ csatlakoztatására
KR102245969B1 (ko) * 2019-11-21 2021-04-29 연세대학교 산학협력단 태양광 발전 시스템의 일정 출력 제어를 위한 장치 및 방법

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3311424B2 (ja) 1993-05-24 2002-08-05 三洋電機株式会社 太陽光発電システムの電力制御方法および電力制御装置
US6369461B1 (en) * 2000-09-01 2002-04-09 Abb Inc. High efficiency power conditioner employing low voltage DC bus and buck and boost converters
JP2002354677A (ja) * 2001-05-28 2002-12-06 Japan Storage Battery Co Ltd 太陽光発電用パワーコンディショナ
US6914418B2 (en) * 2003-04-21 2005-07-05 Phoenixtec Power Co., Ltd. Multi-mode renewable power converter system
US7256566B2 (en) * 2003-05-02 2007-08-14 Ballard Power Systems Corporation Method and apparatus for determining a maximum power point of photovoltaic cells
US7319313B2 (en) * 2005-08-10 2008-01-15 Xantrex Technology, Inc. Photovoltaic DC-to-AC power converter and control method
US7768155B2 (en) * 2008-10-10 2010-08-03 Enphase Energy, Inc. Method and apparatus for improved burst mode during power conversion
CN102082443B (zh) * 2009-11-27 2013-10-02 通用电气公司 直流-交流转换***和方法
JP2011200096A (ja) * 2010-02-26 2011-10-06 Sanyo Electric Co Ltd 蓄電システム
IT1401606B1 (it) * 2010-07-30 2013-07-26 Bitron Spa Metodo e dispositivo per la massimizzazione della potenza elettrica prodotta da un generatore, in particolare un generatore basato su una fonte energetica rinnovabile.
JP5492040B2 (ja) * 2010-09-22 2014-05-14 株式会社豊田中央研究所 電源システム
CN102570868B (zh) * 2010-12-22 2015-04-01 通用电气公司 电力转换***和方法
CN102904273B (zh) * 2011-07-29 2015-05-20 通用电气公司 能量转换***的最大功率点追踪控制和相关方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107608332A (zh) * 2017-09-04 2018-01-19 西安微电子技术研究所 一种加速器模拟源单粒子辐照试验用电源切换控制装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013115343A2 (en) 2013-08-08
US9729083B2 (en) 2017-08-08
EP2810136A2 (en) 2014-12-10
US20150009733A1 (en) 2015-01-08
JP2013161139A (ja) 2013-08-19
JP5929258B2 (ja) 2016-06-01
WO2013115343A3 (en) 2014-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104067193A (zh) 供电***和电源设备
Tofighi et al. Power management of PV/battery hybrid power source via passivity-based control
Kim Robust maximum power point tracker using sliding mode controller for the three-phase grid-connected photovoltaic system
Boukenoui et al. Experimental assessment of Maximum Power Point Tracking methods for photovoltaic systems
López et al. Digital control strategy for a buck converter operating as a battery charger for stand-alone photovoltaic systems
Iqbal et al. Design and simulation of a PV System with battery storage using bidirectional DC-DC converter using Matlab Simulink
Chtita et al. An improved control strategy for charging solar batteries in off-grid photovoltaic systems
Zheng et al. Coordinated control for grid integration of PV array, battery storage, and supercapacitor
Fathabadi Novel fast and high accuracy maximum power point tracking method for hybrid photovoltaic/fuel cell energy conversion systems
CN103441526B (zh) 一种并网不上网的小型光伏发电***及控制方法
Muoka et al. Modeling, simulation and hardware implementation of a PV power plant in a distributed energy generation system
Srivastava et al. Grid integrated solar PV system with comparison between fuzzy logic controlled MPPT and P&O MPPT
Setyawan et al. Implementation of sliding mode control in DC microgrids
Elsherbiny et al. Smooth transition from grid to standalone solar diesel mode hybrid generation system with a battery
Aghmadi et al. Enhancing energy management system for a hybrid wind solar battery based standalone microgrid
Sivaprasad et al. Integration of solar PV/batteryhybrid system using dual input DC-DC converter
Lal et al. Control of a large scale single-stage grid-connected PV system utilizing MPPT and reactive power capability
Talebi et al. Distributed control of a grid-connected PV-battery system for constant power generation
EP2058669B1 (en) A dynamic electric power supply unit that simulates an electric power source
Muoka et al. Modeling and simulation of a SEPIC converter based photovoltaic system with battery energy storage
Pal et al. Active and reactive power control in three phase solar PV inverter using modified IC method
Abouobaida et al. Robust maximum power point tracking for photovoltaic cells: A backstepping mode control approach
Zhao et al. Study on Variable Step Sliding-Mode Based MPPT for PV Array
Alaoui et al. Solar photovoltaic emulation under uniform irradiance and partial shading conditions using fuzzy logic control
Nayak et al. Optimal PQ control of solar photovoltaic based microgrids with battery storage

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C05 Deemed withdrawal (patent law before 1993)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20140924