CN106817041A - 电力转换装置、发电***、控制装置以及电力转换方法 - Google Patents

电力转换装置、发电***、控制装置以及电力转换方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种能够有效地控制来自发电装置的电力的电力转换装置、发电***、控制装置以及电力转换方法。实施方式的一个方式所涉及的电力转换装置包括电力转换部、电压检测部、确定部以及驱动控制部。电力转换部将从发电装置输入的直流电转换为交流电。电压检测部检测被输入到电力转换部的直流电压。确定部基于由电压检测部检测出的直流电压，确定大小根据该直流电压的大小而被预先对应的输出功率指令或者输出电流指令。驱动控制部基于由确定部确定的输出功率指令或者输出电流指令，控制电力转换部。

Description

电力转换装置、发电***、控制装置以及电力转换方法
技术领域
本公开的实施方式涉及电力转换装置、发电***、控制装置以及电力转换方法。
背景技术
以往，发电***中已知有一种将从具有太阳能电池等的发电装置供应的电力转换为预定的电力的电力转换装置，所述电力转换装置中存在具有如下功能的装置，该功能被称为MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪)控制。这种电力转换装置基于从发电装置供应给电力转换部的电流以及电压，控制电力转换部以使得发电源的输出功率变得最大(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利文献特开2014-16690号公报。
发明内容
发明要解决的技术问题
电力转换装置例如进行以下的被称为登山法的处理：对于输入电压指令的大小进行变更，根据这个来确定太阳能电池的发电电力的增加或者减少，基于该确定结果来决定下一个输入电压指令的变更方向，并反复进行输入电压指令的变更。从响应性的观点出发，所述登山法中存在问题，例如在如日照量这样的对发电量带来影响的外在原因等发生大的变化的情况等下，无法有效进行MPPT控制。例如，这对来自由风力进行发电的发电装置的电力的控制也是相同的。
实施方式的一个方式是鉴于上述的内容而作出的，其目的在于提供一种能够有效地控制来自发电装置的电力的电力转换装置、发电***、控制装置以及电力转换方法。
用于解决技术问题的手段
实施方式的一个方式所涉及的电力转换装置包括电力转换部、电压检测部、确定部以及驱动控制部。所述电力转换部将从发电装置输入的直流电转换为交流电。所述电压检测部检测被输入到电力转换部的直流电压。所述确定部基于由所述电压检测部检测出的所述直流电压，确定大小根据该直流电压的大小而被预先对应的输出功率指令或者输出电流指令。所述驱动控制部基于由所述确定部确定的所述输出功率指令或者输出电流指令，控制所述电力转换部。
发明效果
根据实施方式的一个方式，能够提供一种能够有效地控制来自发电装置的电力的电力转换装置、发电***、控制装置以及电力转换方法。
附图说明
图1是示出实施方式所涉及的发电***的构成例的图；
图2是示出实施方式所涉及的电力转换装置的构成例的图；
图3是示出预先对应的直流电压的大小和有效功率指令的大小之间的关系的一个例子的图；
图4是示出针对每个输入量的发电装置的输出特性的图；
图5是示出发电机的输出转矩、发电机的输出功率、以及发电机的旋转速度之间的关系的图；
图6是示出校正部的构成例的图；
图7是示出在稳定运行的状态下的输入功率的变化量、校正增益的变化量以及校正增益的状态变化的图；
图8是示出在从稳定运行的状态输入量突然降低的情况下的输入功率的变化量、校正增益的变化量以及校正增益的状态变化的图；
图9是示出校正部的其他构成例的图；
图10是示出通过控制部进行的处理流程的流程图；
图11是示出图10的步骤S12中的处理流程的流程图。
具体实施方式
下面，参照附图，对本申请公开的电力转换装置、发电***、控制装置以及控制方法的实施方式进行详细的说明。此外，该发明并不限于下面叙述的实施方式。
[1.发电***]
图1是示出实施方式所涉及的发电***的构成例的图。如图1所示，实施方式所涉及的发电***100具备电力转换装置1以及发电装置2，电力转换装置1被配置在发电装置2和电力***3之间。
发电装置2是用于输出直流电的发电装置，具备风车4、发电机5(交流发电机的一个例子)、整流器6以及电容器7。风车4具备桨叶和桨叶轴。发电机5的输入轴与风车4的桨叶轴连接。发电机5例如为同步发电机，随着桨叶轴的旋转而使输入轴旋转，由此进行发电。
整流器6对从发电机5输出的交流电进行整流，电容器7对整流器6的整流输出进行平滑。由此，将由发电机5发电的交流电转换为直流电。
电力转换装置1将被输入的直流功率(下面，有时记为输入功率Pin)转换为电压与电力***3对应的交流电并输出给电力***3。所述电力转换装置1具备电力转换部10、电压检测部11以及控制部20。
电力转换部10例如以多个开关元件三相桥接的方式构成。电压检测部11检测从发电装置2输入至电力转换部10的直流电压Vdcin的瞬时值(下面，记为直流电压Vdcin)。
控制部20基于直流电压Vdcin来控制电力转换部10。由此，电力转换部10将从发电装置2输入的直流电转换为交流电，并输出至电力***3。
所述控制部20具备确定部21以及驱动控制部22。确定部21基于预先设定的直流电压Vdcin的大小和有效功率指令Po*(输出功率指令的一个例子)的大小之间的对应关系，确定与由电压检测部11检测出的直流电压Vdcin的大小对应的有效功率指令Po*。
确定部21例如基于根据发电装置2的输出特性来预先设定的转换表或者转换式，确定与直流电压Vdcin的大小对应的有效功率指令Po*。驱动控制部22基于由确定部21确定的有效功率指令Po*来控制电力转换部10，并从电力转换部10朝向电力***3输出与有效功率指令Po*对应的交流电。
此外，在电力***3的电压振幅恒定的情况下，有效功率指令Po*变成与有效电流指令Iout*(输出电流指令的一个例子)成比例的值，并从电力转换部10朝向电力***3输出与有效电流指令Iout*对应的有效功率。因此，在电力***3的电压振幅恒定的情况下，基于发电装置2的输出特性能够预先设定直流电压Vdcin的大小和有效电流指令Iout*的大小之间的对应关系(下面，有时记为电压电流对应关系)。在该情况下，确定部21基于根据发电装置2的输出特性来预先设定的电压电流对应关系，能够确定与由电压检测部11检测出的直流电压Vdcin的大小对应的有效电流指令Iout*。
如此，由于在电力转换装置1中针对直流电压Vdcin的大小预先对应有有效功率指令Po*或者有效电流指令Iout*的大小，因此能够有效控制输入功率Pin。直流电压Vdcin根据发电机5的旋转速度而变化，根据发电机5的旋转速度，能够从发电装置2输出的最大功率变化。因此，例如基于发电装置的输出特性，预先设定直流电压Vdcin的大小和有效功率指令Po*或者有效电流指令Iout*的大小之间的对应关系，以使得输入功率Pin最大化。由此，能够根据直流电压Vdcin有效地求出能够进行最大有效化控制的有效功率指令Po*或者有效电流指令Iout*。另外，即便在如被输入到风车4的风量这样的对发电量带来影响的外在原因等的发生大的变化的情况下，能够有效地进行MPPT控制。
此外，从发电装置2输入到电力转换部10的直流电流Idcin不会根据发电装置2的状态而主动变化，因此不容易进行例如使输入功率Pin最大化的控制。另一方面，直流电压Vdcin根据发电机5的旋转速度而变化，因此与直流电流Idcin相比，能够容易且有效地进行例如使输入功率Pin最大化的控制。
另外，上述的发电装置2是将通过风力发电而从发电机5输出的交流电转换为直流电并输出的一个例子，但发电装置2并不限于上述例子。例如发电装置2可以是如太阳能电池或者直流发电机等的直接发出直流电的直流发电装置。在该情况下，与风力发电的情况相同，在如对太阳能电池的照射量等这样的对发电量带来影响的外在原因等发生大的变化的情况等下，能够对从发电装置2输入的功率有效地进行控制(例如，MPPT控制)。
[2.电力转换装置1的构成例]
图2是示出图1所示的电力转换装置1的构成例的图。如图2所示，电力转换装置1具备电力转换部10、电压检测部11、13、电流检测部12、14、电容器15以及控制部20。
电力转换部10以多个开关元件三相桥接的方式构成。此外，电力转换部10并不限于图2所示的构成，只要是能够将直流电转换为交流电的构成即可。
电压检测部11如上所述检测直流电压Vdcin。此外，也可以是以下构成：在从发电装置2输入至电力转换部10的电压中包含交流成分的情况下，电压检测部11例如通过低通滤波器等去除交流成分并检测直流电压Vdcin。
电流检测部12检测从发电装置2输入至电力转换部10的直流电流Idcin的瞬时值(下面，记为直流电流Idcin)。此外，也可以是以下构成：在从发电装置2输入至电力转换部10的电流中包含交流成分的情况下，电流检测部12例如通过低通滤波器等去除交流成分并检测直流电流Idcin。
电压检测部13检测电力***3的三相交流电压Vrst的瞬时值(下面，记为***电压Vrst)。例如，电压检测部13作为***电压Vrst能够检测电力***3的线间电压Vrs、Vst的瞬时值(下面，记为线间电压Vrs、Vst)。线间电压Vrs是电力***3的R相和S相之间的线间电压，线间电压Vst是电力***3的S相和T相之间的线间电压。
电流检测部14被设置在电力转换部10和电力***3之间，并检测在电力转换部10和电力***3的R相、S相、T相的各相之间流动的电流的瞬时值Ir、Is、It(下面，记为***电流Ir、Is、It)。此外，电流检测部14例如利用作为磁电转换元件的霍尔元件(hall element)来检测电流。
控制部20包括微型计算机或者各种电路，所述微型计算机例如具有CPU(CentralProcessing Unit，中央处理器)、ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(RandomAccess Memory，随机存取存储器)、输入输出端口等。所述微型计算机的CPU通过执行被存储在ROM中的程序，能够实现后面叙述的控制。
控制部20具备确定部21以及驱动控制部22。确定部21以及驱动控制部22的功能例如通过上述CPU读取并执行上述程序来实现。另外，确定部21以及驱动控制部22各自的一部分或者全部例如可以由ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)或者FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)等的硬件构成。下面，关于控制部20的构成，进一步进行详细的说明。
[2.1.确定部21]
在确定部21中基于发电装置2的输出特性预先设定有直流电压Vdcin的大小和有效功率指令Po*的大小之间的对应关系(下面，有时记为电压功率对应关系)。所述电压功率对应关系例如作为转换表或者转换式而被设定在确定部21内的存储部中。确定部21基于所述转换表或者转换式，确定与由电压检测部11检测出的直流电压Vdcin的大小对应的有效功率指令Po*。
图3是示出电压功率对应关系的一个例子的图。图3的横轴示出直流电压Vdcin，图3的纵轴示出有效功率指令Po*。确定部21例如基于用于预先限定如图3所示的电压功率对应关系的转换表或者转换式，能够确定与直流电压Vdcin的大小对应的有效功率指令Po*。
在图3所示的例子中，确定部21例如在Vdcin＝V10的情况下，确定为Po*＝P10。由此，例如即便在不能直接监视发电机5输出的交流电压或者交流电流或者发电机5的旋转速度的情况下，也能够有效地控制发电机5。此外，在图3所示的例子中，在直流电压Vdcin变成最大电压Vmax以上的情况下，有效功率指令Po*的大小变成最大功率Pmax。由此，例如能够抑制从电力转换部10输出超过规定值的电力。
另外，例如基于发电装置2的输出特性，预先设定直流电压Vdcin的大小和有效功率指令Po*的大小之间的对应关系，以使得输入功率Pin最大化。由此，确定部21能够确定具有使输入功率Pin最大化的大小的有效功率指令Po*。
另外，确定部21的转换表或者转换式可以通过从电力转换装置1的输入部(未图示)输入来设定。由此，能够设定与被连接到电力转换装置1上的发电装置2的输出特性对应的转换表或者转换式，即便在连接输出特性不同的发电装置2的情况下，也能够精确地控制发电装置2。
此外，转换表是针对每个直流电压Vdcin的大小对应有有效功率指令Po*的大小的表。另外，转换式例如为将直流电压Vdcin的大小和有效功率指令Po*之间的对应关系作为计算表达式的式子。所述转换式可以是对直流电压Vdcin的大小和有效功率指令Po*之间的对应关系进行了近似的近似式。
另外，可以在确定部21中预先准备多种转换表或者转换式，从电力转换装置1的输入部(未图示)选择多种转换表或者转换式中的一种。如此，能够容易设定与发电装置2的输出特性对应的转换表或者转换式。此外，也可以是以下构成：在电压检测部11的检测结果中包含交流成分的情况下，确定部21基于由低通滤波器去除交流成分的直流电压Vdcin来确定有效功率指令Po*。
另外，在电力***3的电压振幅恒定的情况下，也可以在控制部20中不设置电流指令生成部31，而通过确定部21来输出有效电流指令Iout*(＝Po*/Vac)。在该情况下，在确定部21中，基于发电装置2的输出特性将直流电压Vdcin的大小和有效电流指令Iout*的大小之间的对应关系(下面，有时记为电压电流对应关系)作为转换表或者转换式而预先设定在内部的存储部中。确定部21基于所述转换表或者转换式，确定大小与由电压检测部11检测出的直流电压Vdcin的大小对应的有效电流指令Iout*。
[2.2.驱动控制部22]
驱动控制部22基于由确定部21确定的有效功率指令Po*或者有效电流指令Iout*来控制电力转换部10，并从电力转换部10朝向电力***3输出与有效功率指令Po*或者有效电流指令Iout*对应的交流电。
驱动控制部22具备功率检测部30、电流指令生成部31、校正部32、相位及振幅检测部33、坐标变换部34、电流控制部35、电压指令生成部36以及PWM控制部37。
功率检测部30基于由电压检测部11检测出的直流电压Vdcin和由电流检测部12检测出的直流电流Idcin，检测作为从发电装置2输入至电力转换装置1的直流功率的输入功率Pin。
功率检测部30例如通过下述式(1)的计算，能够检测出输入功率Pin。此外，也可以是以下构成：在电压检测部11或者电流检测部12的检测结果中包含有交流成分的情况下，由低通滤波器去除交流成分之后，通过下述式(1)的计算，检测出输入功率Pin。
Pin＝Vdcin×Idcin..…(1)
电流指令生成部31基于由确定部21确定的有效功率指令Po*以及由相位及振幅检测部33检测出的电力***3的电压振幅Vac(下面，记为***电压Vac)，生成有效电流指令Iout*。通过所述有效电流指令Iout*，控制电力转换装置1的输出。
电流指令生成部31例如通过下述式(2)的计算，能够生成有效电流指令Iout*。此外，也可以是以下构成：在相位及振幅检测部33检测出的***电压Vac中包含有交流成分的情况下，由低通滤波器去除交流成分之后，通过下述式(2)的计算，生成效电流指令Iout*。
Iout*＝Po*/Vac…(2)
另外，电流指令生成部31能够将有效电流指令Iout*的大小设定为零直至输入电压Vdcin变成预定电压Va以上为止。在输入电压Vdcin成为预定电压Va以上的情况下，电流指令生成部31逐渐增加有效电流指令Iout*以使其最终变成由上述式(2)的计算求出的值，由此能够开始进行电力转换。另外，在输入电压Vdcin成为预定电压b(＜Va)以下的情况下，电流指令生成部31能够将有效电流指令Iout*的大小设定为零，并停止进行电力转换。
由此，能够稳定输入电压Vdcin低的情况的电力转换工作。此外，预定电压Va例如被设定成：使输入功率Pin超过电力转换部10内的消费电力的电压，预定电压Vb被设定成：无法维持电力转换状态的电压。预定电压Vb可以是与预定电压Va相同的值，但通过将Vb设定为与预定电压Va不同的值，能够进一步稳定输入电压Vdcin低的情况的电力转换工作。
校正部32校正有效电流指令Iout*，以使得由功率检测部30检测出的输入功率Pin最大化，并进行MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪)控制。此外，在如上所述的那样确定部21确定有效电流指令Iout*的情况下，校正部32校正由确定部21确定的有效电流指令Iout*。在该情况下，可以不设置电力指令生成部31。
由此，例如即便在发电装置2的输出特性变化的情况、或者因外部环境的变化等而在预先设定的电压功率对应关系或者电压功率对应关系与实际对应关系之间产生了偏差的情况下，也能够调整有效电流指令Iout*使得输入功率Pin最大化。即，能够精确地进行MPPT控制。此外，在下面，有时将由校正部32校正之后的有效电流指令Iout*记为有效电流指令Io*。
所述校正部32例如具备调整量决定部41以及指令校正部42。调整量决定部41决定调整量，以使得由功率检测部30检测出的输入功率Pin最大化。指令校正部42基于由调整量决定部41决定的调整量，校正有效电流指令Iout*。由此，能够精确地进行MPPT控制。
相位及振幅检测部33从线间电压Vrs、Vst检测出电力***3的电压相位θ(下面，记为***相位θ)以及***电压Vac。例如，相位及振幅检测部33将线间电压Vrs、Vst变换成作为在固定坐标上正交的两个轴的αβ成分的α轴电压Vα以及β轴电压Vβ。
相位及振幅检测部33例如通过计算α轴电压Vα和β轴电压Vβ的平方和的平均，求出***电压Vac。另外，相位及振幅检测部33例如将α轴电压Vα和β轴电压Vβ变换成dq轴坐标系上的d轴成分Vd和q轴成分Vq，并以d轴成分Vd成为零的方式求出***相位θ。此外，相位及振幅检测部33只要是能够检测出***相位θ或者***电压Vac的构成即可，并不局限于上述构成。
坐标变换部34基于由相位及振幅检测部33检测出的***相位θ，将由电流检测部14检测出的***电流Ir、Is、It变换成dq轴坐标系，并求出d轴电流Id以及q轴电流Iq。d轴电流Id是无效电流成分，q轴电流Iq是有效电流成分。
电流控制部35基于有效电流指令Io*和d轴电流Id以及q轴电流Iq来生成电压指令Vo*。电流控制部35进行PI(比例积分)控制，使得有效电流指令Io*和q轴电流Iq之差成为零，并生成作为电压指令Vo*的q轴成分的q轴电压指令Vq*。另外，电流控制部35进行PI控制，使得d轴电流Id成为零，并生成作为电压指令Vo*的d轴成分的d轴电压指令Vd*。
电压指令生成部36根据作为dq轴系坐标系的电压指令的q轴电压指令Vq*以及d轴电压指令Vd*生成三相交流电压指令Vrst*。所述三相交流电压指令Vrst*包括R相电压指令Vr*、S相电压指令Vs*以及T相电压指令Vt*。
PWM控制部37生成与R相电压指令Vr*、S相电压指令Vs*以及T相电压指令Vt*对应的PWM信号S1～S6，并输出至电力转换部10。由此，从电力转换部10输出与R相电压指令Vr*、S相电压指令Vs*以及T相电压指令Vt*对应的R相电压Vr、S相电压Vs以及T相电压Vt，并朝向电力***3输出与有效电流指令Io*指令对应的有效电流。
[2.3.校正部32]
如上所述，校正部32具备调整量决定部41以及指令校正部42，并校正有效电流指令Io*，以使得由功率检测部30检测出的输入功率Pin最大化。
这里，对发电机5的输出功率PG(下面，有时记为发电机输出功率PG)以及发电机5的旋转速度ωi(下面，有时记为发电机旋转速度ωi)之间的关系(下面，记为发电装置2的输出特性)进行说明。图4是示出针对每个输入量W1～W4的发电装置2的输出特性的图。图4的横轴示出电机旋转速度ωi，图4的纵轴示出发电机输出功率PG。输入量W1～W4是被输入到风车4的风量，在图4所示的例中的关系为W4＞W3＞W2＞W1。此外，被输入到风车4的风量与被输入到风车4的风能的大小对应，例如根据风速或者风向等而变化。
如图4所示，即便是相同的输入量W，根据发电机旋转速度ωi，输出功率PG也不同。并且，控制发电机旋转速度ωi使得发电机输出功率PG最大化，由此能够从发电装置2引出与输入量W对应的最大功率。
例如，在对发电装置2的输入量W为输入量W4的情况下，如果能够控制发电机5使得发电机旋转速度ωi成为ω2，则能够从发电装置2引出与输入量W4对应的最大功率P2。此外，在图4中将连结每个输入量W的最大功率点的最大效率运行曲线作为线Lb而示出。
输入功率Pin经由整流器6而被输入到电力转换装置1。因此，在电力转换装置1中没有设置直接检测发电机5输出的交流电压或者交流电流或者发电机5的转速的检测部的情况下，难以对发电机5输出的交流电压或者交流电流或者发电机5的转速直接进行反馈控制。
因此，控制部20基于被输入的直流电压Vdcin以及直流电流Idcin来控制发电装置2。图5是示出发电机5的输出转矩Trq(下面，有时记为发电机转矩Trq)、发电机的输出功率PG、以及发电机的旋转速度ωi之间的关系的图。图5的横轴示出发电机旋转速度ωi，图5中的上方的图的纵轴示出发电机转矩Trq，图5的下方的图的纵轴示出发电机输出功率PG。
发电机旋转速度ωi与直流电压Vdcin有对应关系，因此能够从图5所示的最佳曲线L2引导出用于进行MPPT控制的电压功率对应关系。因此，控制部20的确定部21中基于发电装置2的输出特性预先设定有用于进行MPPT控制的电压功率对应关系或者电压电流对应关系。
然而，可能发生在确定部21中预先设定的电压功率对应关系或者电压电流对应关系与实际对应关系之间产生偏差的情况。在这样的情况下，可能不能精确地进行MPPT控制。
例如，在对发电装置2的输入量W为输入量W4的情况下，如果ωi＝ω2，则PG＝P2，能够从发电装置2获取最大功率。另一方面，通过预先设定的电压功率对应关系或者电压电流关系与实际对应关系之间的偏差，例如在变成ωi＝ω1或者ωi＝ω3的情况下，难以从发电装置2精确地获取最大功率。
因此，校正部32校正由电流指令生成部31生成的有效电流指令Iout*或者由确定部21确定的有效电流指令Iout*，以使得通过功率检测部30检测出的输入功率Pin最大化。
例如，在有效电流指令Iout*比最佳值小、且按照图5所示的工作曲线L3运行的状态下增加有效电流指令Iout*的情况下，直至达到作为最佳曲线的工作曲线L2为止，输入功率Pin增加。因此，在该情况下，指令校正部42增加有效电流指令Iout*(后面叙述的模式A)。另一方面，在按照工作曲线L3运行的状态下减少有效电流指令Iout*的情况下，工作曲线变得比工作曲线L3低。因此，在该情况下，指令校正部42增加有效电流指令Iout*(后面叙述的模式B)。
例如，在有效电流指令Iout*比最佳值大、且按照图5所示的工作曲线L1运行的状态下减少有效电流指令Iout*的情况下，直至达到工作曲线L2为止，输入功率Pin增加。因此，在该情况下，指令校正部42减少有效电流指令Iout*(后面叙述的模式C)。另一方面，在按照工作曲线L1运行的状态下增加有效电流指令Iout*的情况下，工作曲线变得比工作曲线L1高。因此，在该情况下，指令校正部42减少有效电流指令Iout*(后面叙述的模式D)。
图6是示出校正部32的构成例的图。如图6所示，调整量决定部41具备功率增减确定部51、增益增减确定部52以及决定部53，并决定校正增益gt(调整量的一个例子)，以使得由功率检测部30检测出的输入功率Pin最大化。
功率增减确定部51确定由功率检测部30检测出的输入功率Pin的增减状态。例如，将本次由功率检测部30检测出的输入功率Pin作为Pin(n)，将上一次由功率检测部30检测出的输入功率Pin作为Pin(n-1)。
在该情况下，功率增减确定部51例如通过下述式(3)的计算，求出输入功率Pin的变化量ΔPin(n)。下面，有时将输入功率Pin的变化量ΔPin(n)记为输入变化量ΔPin(n)或者输入变化量ΔPin。
ΔPin(n)＝Pin(n)-Pin(n-1)…(3)
此外，功率增减确定部51例如可以是具备延迟部以及减法部的构成。在该情况下，延迟部使Pin(n-1)延迟并将其输出，并且减法部从Pin(n)减去Pin(n-1)，由此能够求出输入变化量ΔPin(n)。
增益增减确定部52确定校正增益gt的增减状态。例如，将上一次由确定部53检测出的校正增益gt作为gt(n-1)，将上上次由决定部53检测出的校正增益gt作为gt(n-2)。
在该情况下，增益增减确定部52例如通过下述式(4)的计算，求出校正增益gt的变化量Δgt(n-1)。下面，有时将校正增益gt的变化量Δgt(n-1)记为增益变化量Δgt(n-1)或者增益变化量Δgt。
Δgt(n-1)＝gt(n-1)-gt(n-2)…(4)
此外，增益增减确定部52例如可以是具备延迟部以及减法部的构成。在该情况下，延迟部使gt(n-2)延迟并将其输出，并且减法部从gt(n-1)减去gt(n-2)，由此能够求出增益变化量Δgt(n-1)。
决定部53基于输入变化量ΔPin以及增益变化量Δgt，决定校正增益gt。例如，如图6所示，所述决定部53具备调整模式决定部54、增益调整部55以及限制器56。
调整模式确定部54基于输入变化量ΔPin(n)以及增益变化量Δgt(n-1)，确定调整模式。例如，调整模式确定部54从下述表1所示的模式A～D中确定调整模式。
【表1】
模式 输入变化 增益变化 调整方向
A ΔPin(n)≥0 Δgt(n-1)≥0 增加
B ΔPin(n)＜0 Δgt(n-1)＜0 增加
C ΔPin(n)≥0 Δgt(n-1)＜0 减少
D ΔPin(n)＜0 Δgt(n-1)≥0 减少
例如，调整模式确定部54在ΔPin(n)≥0且Δgt(n-1)≥0的情况下，将模式A确定为调整模式，在ΔPin(n)＜0且Δgt(n-1)＜0的情况下，将模式B确定为调整模式。
另外。调整模式确定部54在ΔPin(n)≥0且Δgt(n-1)＜0的情况下，将模式C确定为调整模式，在ΔPin(n)＜0且Δgt(n-1)≥0的情况下，将模式D确定为调整模式。
增益调整部55基于由调整模式确定部54确定的调整模式，对校正增益gt(n)进行调整。例如，增益调整部55在由调整模式确定部54确定的调整模式为模式A、B的情况下，使本次校正增益gt(n)比上一次校正增益gt(n-1)大。
增益调整部55在由调整模式确定部54确定的调整模式为模式A、B的情况下，例如通过下述式(5)的计算，能够求出本次校正增益gt(n)。此外，调整值Δg例如为固定值，但调整值Δg例如也可以为变动值。
gt(n)＝gt(n-1)+Δg…(5)
另外，增益调整部55在由调整模式确定部54确定的调整模式为模式C、D的情况下，使本次校正增益gt(n)比上一次校正增益gt(n-1)小。
增益调整部55在由调整模式确定部54确定的调整模式为模式C、D的情况下，例如通过下述式(6)的计算，能够求出本次校正增益gt(n)。
gt(n)＝gt(n-1)-Δg…(6)
限制器56限制校正增益，以使得校正增益gt处于预先设定的限制值(例如，0.5～2.0的范围)内。由此，能够抑制过校正(over correction)。
指令校正部42的乘法部50例如通过下述式(7)的计算，对本次有效电流指令Iout*乘以校正增益gt(n)，并将该乘法计算结果作为有效电流指令Io*(n)而输出。此外，在下面，有时将有效电流指令Io*(n)记为有效电流指令Io*。
Io*(n)＝Iout*(n)×gt(n)…(7)
如此，校正部32利用校正增益gt(n)对有效电流指令Iout*(n)进行校正，输出有效电流指令Io*(n)。由此，例如有效电流指令Iout*(n)越大调整的大小越大，能够更高速地进行MPPT控制。
图7是示出在图5所示的工作曲线L2附近稳定运行的状态下的输入变化量ΔPin、增益变化量Δgt以及校正增益gt的状态变化的图。在输入量W稳定的情况下，直流电压Vdcin稳定，因此直流电流指令Iout*稳定。
在图5所示的工作曲线L2附近稳定运行的状态下，如图7所示，校正部32基于增益变化量Δgt以及校正增益gt校正增益gt进行增减，由此能够精确地进行MPPT控制。
图8是示出在从图5所示的工作曲线L2附近稳定运行的状态下、输入量W急速降低的情况下的输入变化量ΔPin、增益变化量Δgt以及校正增益gt的状态变化的图。
在输入量W急速降低的情况下，直流电压Vdcin降低，因此由确定部21确定与降低的直流电压Vdcin对应的有效功率指令Po*或者有效电流指令Iout*。因此，有效电流指令Iout*成为位于工作曲线L2附近。并且，如图8所示，校正部32基于增益变化量Δgt以及校正增益gt对校正增益gt进行增减，由此即便在输入量W急速降低的情况下(t10时刻)，也能够更精确地进行MPPT控制。
此外，图6所示的校正部32的构成是一个例子，校正部32并不局限于图6所示的构成。图9是示出校正部32的其他构成例的图。图6所示的校正部32作为调整量而将校正增益gt乘于有效电流指令Iout*，但是图9所示的校正部32作为调整量而将校正值Ic加到有效电流指令Iout*。
图9所示的校正部32具备调整量决定部41以及指令校正部42。指令校正部42具备加法部60。调整量决定部41具备功率增减确定部61、校正值增减确定部62以及决定部63。决定部63具备调整模式确定部64、增益调整部65以及限制器66。
与图6所示的调整量决定部41同样，功率增减确定部61确定输入功率Pin的增减状态。例如，功率增减确定部61能够求出输入变化量ΔPin(n)。
校正值增减确定部62替代校正增益gt的增减状态而确定校正值Ic的增减状态。例如，校正值增减确定部62通过下述式(8)，求出校正值Ic的变化量ΔIc(n-1)。下面，有时将校正值Ic的变化量ΔIc(n-1)记为校正值变化量ΔIc(n-1)或者校正值变化量ΔIc。
ΔIc(n-1)＝Ic(n-1)-Ic(n-2)…(8)
调整模式确定部64基于输入变化量ΔPin(n)以及校正值变化量ΔIc(n-1)，确定调整模式。例如，调整模式确定部64从上述表1所示的模式A～D中确定调整模式。在该情况下，将表1的Δgt(n-1)替换为ΔIc(n-1)。
校正值调整部65基于由调整模式确定部64确定的调整模式，调整校正值Ic(n)。校正值调整部65在调整模式为模式A、B的情况下，使本次校正值Ic(n)比上一次校正值Ic(n-1)大，在调整模式为模式C、D的情况下，使本次校正值Ic(n)比上一次校正值Ic(n-1)小。
例如，增益调整部65在调整模式为模式A、B的情况下，通过下述式(9)的计算，求出本次校正值Ic(n)，在调整模式为模式C、D的情况下，通过下述式(10)的计算，求出本次校正值Ic(n)。此外，ΔI例如为固定值。
Ic(n)＝Ic(n-1)+ΔI…(9)
Ic(n)＝Ic(n-1)-ΔI…(10)
限制器66限制校正值Ic，以使得校正值Ic处于预先设定的限制值内。由此，能够抑制过校正。
指令校正部42的加法部60例如通过下述式(11)的计算，将校正值Ic(n)加到本次有效电流指令Iout*(n)，并将该加法计算结果作为有效电流指令Io*(n)而输出。
Io*(n)＝Iout*(n)+Ic(n)…(11)
此外，校正值调整部65可以是以下构成：在增减校正值Ic时，替代增减固定值，而增减根据输入变化量ΔPin(n)而变化的调整值ΔI。
[3.通过控制部20的处理]
图10是示出通过控制部20进行的处理流程的流程图。图10所示的处理例如为反复执行的处理。
如图10所示，控制部20的确定部21基于预先设定的电压功率对应关系，确定与由电压检测部11检测出的直流电压Vdcin对应的有效功率指令Po*(步骤S10)。接着，控制部20的驱动控制部22检测出输入功率Pin，并计算与该输入功率Pin对应的有效电流指令Iout*(步骤S11)。此外，确定部21可以基于预先设定的电压电流对应关系，确定与由电压检测部11检测出的直流电压Vdcin对应的有效电流指令Iout*，并且，在该情况下，能够省略步骤S11的处理。
接着，驱动控制部22的校正部32校正有效电流指令Iout*，以使得输入功率Pin最大(步骤S12)。另外，控制电力转换部10，使得与有效电流指令Io*对应的输出功率输出到电力***3(步骤S13)，有效电流指令Io*是校正后的有效电流指令Iout*。
图11是示出图10的步骤S12的处理流程的流程图。如图11所示，驱动控制部22的校正部32检测出输入变化量ΔPin(步骤S20)，并检测出增益变化量Δgt(步骤S21)。
校正部32基于输入变化量ΔPin以及增益变化量Δgt来决定校正增益gt(步骤S22)，并基于决定的校正增益gt来校正有效电流指令Iout*(步骤S23)。此外，校正部32检测出校正值变化量ΔIc，并基于输入变化量ΔPin以及校正值变化量ΔIc来决定校正值Ic，并基于所述校正值Ic能够校正有效电流指令Iout*。
如上所述，电力转换装置1具备电力转换部10、电压检测部11以及控制部20(控制装置的一个例子)。电力转换部10将来自发电装置2的直流电转换为交流电。电压检测部11检测被输入到电力转换部10的直流电压Vdcin。控制部20具备确定部21以及驱动控制部22。确定部21基于由电压检测部11检测出的直流电压Vdcin，确定大小根据该直流电压Vdcin的大小而被预先对应的有效功率指令Po*(输出功率指令的一个例子)或者有效电流指令Iout*(输出电流指令的一个例子)。驱动控制部22基于由确定部21确定的有效功率指令Po*或者有效电流指令Iout*来控制电力转换部10。
如上所述，由于有效功率指令Po*或者有效电流指令Iout*的大小预先与直流电压Vdcin的大小对应，因此能够有效控制从发电装置2输入的直流功率。
另外，确定部21基于根据发电装置2的输出特性预先设定的直流电压Vdcin的大小和有效功率指令Po*或者有效电流指令Iout*的大小之间的对应关系，确定大小与由电压检测部11检测出的直流电压Vdcin的大小对应的有效功率指令Po*或者有效电流指令Iout*。因此，例如基于发电装置2的输出特性进行预先对应，以使得直流功率最大化，由此能够从直流电压Vdcin容易且有效地求出能够进行MPPT控制的有效功率指令Po*或者有效电流指令Iout*。
另外，驱动控制部22具备功率检测部30、电流指令生成部31、校正部32以及电流控制部35。功率检测部30检测作为被输入到电力转换部10的直流功率的输入功率Pin。电流指令生成部31基于由确定部21确定的有效功率指令Po*，生成有效电流指令Iout。校正部32校正有效电流指令Iout*，使得由功率检测部30检测出的输入功率Pin最大化。电流控制部35进行控制，以使得从电力转换部10输出与由校正部32校正后的有效电流指令Io*对应的交流电流。由此，即便在预先设定的电压功率对应关系和实际对应关系之间产生偏差的情况下，也能够精确地进行MPPT控制。另外，在预先设定电压功率对应关系使得直流功率最大化的情况下，与有效电流指令Iout*对应的发电机转矩Trq位于最佳曲线(例如，图5所示的最佳曲线L2)附近。因此，如图5所示，能够使与有效电流指令Iout*对应的发电机转矩Trq位于以下区域：当增加发电机转矩Trq时，发电机旋转速度ωi变小，当减小发电机转矩Trq时，发电机旋转速度ωi变大。由此，即便在不能直接监视发电机5输出的交流电压或者交流电流或者发电机5的旋转速度的情况下，也能够精确地进行MPPT控制。
另外，驱动控制部22具备校正部32以及电流控制部35。功率检测部30检测作为被输入到电力转换部10的直流功率的输入功率Pin。校正部32校正由确定部21确定的有效电流指令Iout*，以使得由功率检测部30检测出的输入功率Pin最大化。电流控制部35进行控制，以使得从电力转换部10输出与由校正部32校正后的有效电流指令Io*对应的交流电流。由此，即便在预先设定的电压电流对应关系和实际对应关系之间产生偏差的情况下，也能够精确地进行MPPT控制。另外，在预先设定电压电流对应关系使得直流功率最大化的情况下，与有效电流指令Iout*对应的发电机转矩Trq位于最佳曲线(例如，图5所示的最佳曲线L2)附近。因此，如图5所示，能够使与有效电流指令Iout*对应的发电机转矩Trq位于以下区域：当增加发电机转矩Trq时，发电机旋转速度ωi变小，当减小发电机转矩Trq时，发电机旋转速度ωi变大。由此，即便在不能直接监视发电机5输出的交流电压或者交流电流或者发电机5的旋转速度的情况下，也能够精确地进行MPPT控制。
另外，校正部32具备调整量决定部41以及指令校正部42。调整量决定部41决定调整量，以使得由功率检测部30检测出的输入功率Pin最大化。指令校正部42基于由调整量决定部41决定的调整量，校正有效电流指令Iout*。如上所述，能够基于被调整为能使输入功率Pin最大化的调整量，校正有效电流指令Iout*，并能够精确地进行MPPT控制。
另外，校正部32的调整量决定部41作为调整量而决定校正增益gt，以使得由功率检测部30检测出的输入功率Pin最大化。指令校正部42通过将校正增益gt乘到有效电流指令Iout*的方式校正有效电流指令Iout*。如上所述，通过校正增益gt来校正有效电流指令Iout*，因此例如有效电流指令Iout*(n)越大调整的大小越大，能够更高速地进行MPPT控制。
另外，调整量决定部41具备功率增减确定部51、增益增减确定部52以及决定部53。功率增减确定部51确定由功率检测部30检测出的输入功率Pin的增减状态。增益增减确定部52确定校正增益gt的增减状态。决定部53基于由功率增减确定部51确定的输入功率Pin的增减状态以及由增益增减部52确定的校正增益gt的增减状态，决定校正增益gt。如上所述，基于输入功率Pin的增减状态以及校正增益gt的增减状态来决定校正增益gt，因此与仅由输入功率Pin的增减状态决定校正增益gt的情况相比，能够精确地进行MPPT控制。
另外，调整量决定部41具备限制器56，限制器56限制校正增益gt，以使得校正增益gt处于预先设定的限制值内。如上所述，通过具备用于限制校正增益gt的限制器56，能够抑制过校正，并能够稳定地进行MPPT控制。
另外，调整量决定部41作为调整量而决定校正值Ic，以使得由功率检测部30检测出的输入功率Pin最大化。指令校正部42通过将校正值Ic加到有效电流指令Iout*的方式校正有效电流指令Iout*。如此，也能够精确地进行MPPT控制。
另外，确定部21基于根据发电装置2的输出特性预先设定的转换表或者转换式，确定大小与由电压检测部11检测出的直流电压Vdcin的大小对应的有效功率指令Po*或者有效电流指令Iout*。如上所述，基于根据发电装置2的输出特性预先设定的转换表或者转换式，确定有效功率指令Po*或者有效电流指令Iout*，由此能够容易进行确定处理。
另外，电力转换部10将从整流器6输出的、作为从发电装置2输出的直流功率的输入功率Pin转换为交流电，其中，整流器6对由发电机5(交流发电机的一个例子)发电的发电电力进行整流。如此，例如即使对从包含有风车4、发电机5以及整流器6的风力发电装置输出的直流电，也能够以使输入功率Pin最大化的方式进行对应，由此能够有效地求出能够进行MPPT控制的有效功率指令Po*或者有效电流指令Iout*。
上述的电力转换装置1具备电力转换部10、电压检测部11以及“基于根据发电装置2的输出特性预先设定的直流电压的大小和有效功率指令或者有效电流指令的大小之间的对应关系、控制电力转换部、以使得直流功率最大化的单元(控制部20的一个例子)”。由此，能够有效地进行MPPT控制。
另外，电力转换装置1具备电力转换部10、电压检测部11、以及控制器(例如，控制部20)或者处理器(例如，控制部20)。控制器或者处理器基于预先设定的直流电压Vdcin的大小和有效功率指令Po*或者有效电流指令Iout*的大小之间的对应关系，确定大小与由电压检测部11检测出的直流电压Vdcin的大小对应的有效功率指令Po*或者有效电流指令Iout*，并基于确定的有效功率指令Po*或者有效电流指令Iout*来控制电力转换部10。由此，能够有效地控制被输入的直流功率。
本领域技术人员容易导出进一步的效果和变形例。因此，本发明的更广泛的方式不限于以上示出且说明的特定的细节以及代表性的实施方式。因此，在不超出由同附的权利要求书及其等同物定义的总的发明构思或范围的情况下，可以进行各种变更。
符号说明
1...电力转换装置，2...发电装置，3...电力***，4...风车，5...发电机，6...整流器，10...电力转换部，11...电压检测部，12...电流检测部，20...控制部，21...确定部，22...驱动控制部，30...功率检测部，31...电流指令生成部，32...校正部，41...调整量决定部，42...指令校正部，50...乘法部，51、52...功率增减确定部，52...增益增减确定部，53、63...决定部，54、64...调整模式确定部，55...增益调整部，56、66...限制器，62...校正值增减确定部，65...校正值调整部，100...发电***。

Claims (15)

1.一种电力转换装置，其特征在于，包括：
电力转换部，所述电力转换部将从发电装置输入的直流电转换为交流电；
电压检测部，所述电压检测部检测被输入到所述电力转换部的直流电压；
确定部，所述确定部基于由所述电压检测部检测出的所述直流电压，确定输出功率指令或者输出电流指令，所述输出功率指令或者所述输出电流指令的大小根据该直流电压的大小而被预先对应；以及
驱动控制部，所述驱动控制部基于由所述确定部确定的所述输出功率指令或者所述输出电流指令，控制所述电力转换部。
2.如权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，
所述确定部基于根据所述发电装置的输出特性预先设定的所述直流电压的大小和所述输出功率指令的大小之间的对应关系，确定大小与由所述电压检测部检测出的所述直流电压的大小对应的所述输出功率指令。
3.如权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，
所述确定部基于根据所述发电装置的输出特性预先设定的所述直流电压的大小和所述输出电流指令的大小之间的对应关系，确定大小与由所述电压检测部检测出的所述直流电压的大小对应的所述输出电流指令。
4.如权利要求2所述的电力转换装置，其特征在于，
所述驱动控制部包括：
电流指令生成部，所述电流指令生成部基于由所述确定部确定的所述输出功率指令，生成输出电流指令；
功率检测部，所述功率检测部检测被输入到所述电力转换部的所述直流功率；
校正部，所述校正部校正由所述电流指令生成部生成的所述输出电流指令，以使得由所述功率检测部检测出的所述直流功率最大化；以及
电流控制部，所述电流控制部进行控制，以使得从所述电力转换部输出与由所述校正部校正后的所述输出电流指令对应的交流电流。
5.如权利要求3所述的电力转换装置，其特征在于，
所述驱动控制部包括：
功率检测部，所述功率检测部检测被输入到所述电力转换部的所述直流功率；
校正部，所述校正部校正所述输出电流指令，以使得由所述功率检测部检测出的所述直流功率最大化；以及
电流控制部，所述电流控制部进行控制，以使得从所述电力转换部输出与由所述校正部校正后的所述输出电流指令对应的交流电流。
6.如权利要求4或5所述的电力转换装置，其特征在于，
所述校正部包括：
调整量决定部，所述调整量决定部决定调整量，以使得由所述功率检测部检测出的所述直流功率最大化；以及
指令校正部，所述指令校正部基于由所述调整量决定部决定的所述调整量，校正所述输出电流指令。
7.如权利要求6所述的电力转换装置，其特征在于，
所述调整量决定部决定校正增益作为所述调整量，以使得由所述功率检测部检测出的所述直流功率最大化，
所述指令校正部以对所述输出电流指令乘以所述校正增益的方式校正所述输出电流指令。
8.如权利要求7所述的电力转换装置，其特征在于，
所述调整量决定部包括：
功率增减确定部，所述功率增减确定部确定由所述功率检测部检测出的所述直流功率的增减状态；
增益增减确定部，所述增益增减确定部确定所述校正增益的增减状态；以及
决定部，所述决定部基于由所述功率增减确定部确定的所述直流功率的增减状态以及由所述增益增减部确定的所述校正增益的增减状态，决定所述校正增益。
9.如权利要求7所述的电力转换装置，其特征在于，
所述调整量决定部具备限制器，所述限制器限制所述校正增益，以使得所述校正增益小于或等于预先设定的限制值。
10.如权利要求6所述的电力转换装置，其特征在于，
所述调整量决定部决定校正值作为所述调整量，以使得由所述功率检测部检测出的所述直流功率最大化，
所述指令校正部以将所述校正值加到所述输出电流指令的方式校正所述输出电流指令。
11.如权利要求1至3中任一项所述的电力转换装置，其特征在于，
所述确定部基于预先设定的转换表或者转换式，确定大小与由所述电压检测部检测出的所述直流电压的大小对应的所述输出功率指令或者所述输出电流指令。
12.如权利要求1至3中任一项所述的电力转换装置，其特征在于，
所述电力转换部将从所述发电装置输出的直流电转换为交流电，所述直流电从整流器输出，所述整流器对由交流发电机发电的交流电进行整流。
13.一种发电***，其特征在于，包括：
权利要求1至12中任一项所述的电力转换装置；以及
所述发电装置。
14.一种控制装置，其特征在于，包括：
确定部，所述确定部基于从发电装置输入到电力转换部的直流电压的大小，确定输出功率指令或者输出电流指令，所述输出功率指令或者所述输出电流指令的大小根据该直流电压的大小而被预先对应；以及
驱动控制部，所述驱动控制部基于由所述确定部确定的所述输出功率指令或者所述输出电流指令，控制所述电力转换部。
15.一种电力转换方法，其特征在于，包括：
检测出从发电装置输入到电力转换部的直流电压；
基于被检测出的所述直流电压，确定输出功率指令或者输出电流指令，所述输出功率指令或者所述输出电流指令的大小根据该直流电压的大小而被预先对应；以及
基于被确定的所述输出功率指令或者所述输出电流指令，控制所述电力转换部。
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