(57)【要約】  本発明は、複数の分散型発電ユニットを具えている分散型発電システムに関する。これらの発電ユニットを最適に制御可能にすると共に、同時にシステムの安全性を高めることができるようにするために、システムがさらに複数のＤＣ／ＤＣコンバータを具え、これらがそれぞれ、他の発電ユニットに接続されて、それぞれの発電ユニットにより供給される電流を変換し得るようにするシステムを提案する。この提案するシステムはさらにＤＣバスを具えており、このバスにＤＣ／ＤＣコンバータがそれぞれの変換した電流を供給する。提案するシステムはさらに、ＤＣバスから電流を取り出す少なくとも１つの受電コンポーネントも具えており、この受電コンポーネントは、ＤＣ／ＤＣコンバータからは物理的に分離されている。本発明はまた、これに対応する方法にも関する。
2007520985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−複数の分散型発電ユニットと、
−それぞれが前記発電ユニットのうちの別個の発電ユニットに接続され、これらの発電ユニットにより供給される電流を変換するための複数のＤＣ／ＤＣコンバータと、
−前記それぞれのＤＣ／ＤＣコンバータが結合され、それぞれが変換した電流が供給されるＤＣバスと、
−前記ＤＣバスから電流を取り出すように前記ＤＣバスに接続され、前記ＤＣ／ＤＣコンバータとは物理的に分離させた少なくとも１つの電力受電コンポーネントと、
を具えている分散型発電システム。
【請求項２】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータのそれぞれを、自発的に作動させ、かつ前記ＤＣバスに所定の電圧を確保するように適合させた請求項１記載の分散型発電システム。
【請求項３】
前記分散型発電ユニットを、それぞれのＤＣ／ＤＣコンバータに機械的に結合された請求項１記載の分散型発電システム。
【請求項４】
前記電力受電コンポーネントを、前記ＤＣバスの電圧を監視し、かつ前記ＤＣバスの電圧が減少していることが検出されるときは、前記ＤＣバスから取り出す電力を低減させるように適合させた請求項１記載の分散型発電システム。
【請求項５】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータのそれぞれを前記少なくとも１つの電力受電コンポーネントに接続する少なくとも１つの制御線であって、前記ＤＣ／ＤＣコンバータをスイッチオンおよびスイッチオフするように配置した少なくとも１つの制御線をさらに具えている請求項１記載の分散型発電システム。
【請求項６】
それぞれのＤＣ／ＤＣコンバータを前記ＤＣバスに共通に、かつ前記制御線を介して前記少なくとも１つの電力受電コンポーネントに電気的に接続する少なくとも１つのプラグ接続部をさらに具えている請求項５記載の分散型発電システム。
【請求項７】
前記少なくとも１つのプラグ接続部を、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを前記制御線を介して前記少なくとも１つの電力受電コンポーネントに接続する前にそれぞれのＤＣ／ＤＣコンバータを前記ＤＣバスに電気的に接続するように、かつ前記ＤＣ／ＤＣコンバータを前記ＤＣバスから切断する前に前記制御線を介してＤＣ／ＤＣコンバータと前記少なくとも１つの電力受電コンポーネントとの間の接続を中断するように適合させた請求項６記載の分散型発電システム。
【請求項８】
前記電力受電コンポーネントを、前記ＤＣバスから取り出す直流電流を交流電流に変換し、かつ前記交流電流を交流電力供給システムに供給するように構成配置したインバータとする請求項１記載の分散型発電システム。
【請求項９】
前記発電ユニットのそれぞれが少なくとも１つの光起電モジュールを具えている請求項１記載の分散型発電システム。
【請求項１０】
複数の分散型発電ユニット、複数のＤＣ／ＤＣコンバータ、ＤＣバス、および前記ＤＣ／ＤＣコンバータから物理的に分離した少なくとも１つの電力受電コンポーネントを具えている分散型発電システムを稼動する方法であって、
−前記複数の分散型発電ユニットによって電流を発生させるステップと、
−前記発電ユニットのそれぞれによって供給される電流を、それぞれのＤＣ／ＤＣコンバータによって変換するステップと、
−前記変換した電流を前記ＤＣバスに供給するステップと、
−前記ＤＣバスからの電流を前記少なくとも１つの電力受電コンポーネントに供給するステップと、
を具えている分散型発電システムの稼動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の分散型発電ユニットを具えている分散型発電システムに関する。本発明は、このような分散型発電システムを操作する方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
分散型発電システムは、例えば、太陽光（光起電）（ＰＶ）発電装置の形態で知られている。
【０００３】
太陽光による電力は、再生可能なエネルギーとして最も有望なエネルギー源のひとつである。ＰＶ発電装置では、ＰＶセルが直流電流を発生し、この電流は、各セルにて１Ｖ未満の低い直流電圧になる。したがって、通常は、複数のＰＶセルをひとつのＰＶモジュールにアセンブルする。実施態様に応じて、このようなＰＶモジュールは、数十ボルトの出力電圧を有し、１０Ｗ〜１５０Ｗの電力を供給することができる。
【０００４】
いくつかの用途において、例えば、生成した電流を公共の電力供給システムに給電するために配設されるＰＶ発電装置では、図１に示すように、ＰＶモジュールによって供給される直流電流をインバータによって交流に変換する。
【０００５】
図１は、従来のＰＶ発電装置のブロック図である。この発電装置は、いくつかのＰＶモジュール１１〜１２の第１の直列接続と、いくつかのＰＶモジュール１３〜１４の第２の直列接続とを具えている。一方のＰＶモジュール１１〜１２の直列接続および他方のＰＶモジュール１３〜１４の直列接続は、大地と直流（ＤＣ）バス４０との間に互いに並列に配置されている。さらに、インバータ２０が、一方ではＤＣバス４０に、そして他方では公共の電力供給システムの線路５０に接続されている。
【０００６】
このようなシステムでは、さまざまな制御作業に注意を払わねばならない。
【０００７】
最適な動作点にてＰＶモジュール１１〜１４を作動させるためには、いわゆるＭＰＰ（最大電力点）追跡法を用いるのが有利である。ＭＰＰ追跡法は、ＰＶセルがそれらのＭＰＰを有するように、インバータ２０への入力電流を選定する。しかしながら、このＭＰＰは固定されず、例えば太陽放射の強度、温度、およびＰＶセルの特性によって変動する。
【０００８】
さらに、ＰＶセルによってインバータ２０に供給される電力は、それを公共の電力供給システムに給電する前に、インバータ２０によって、公共の電力供給システムの現行電圧、公共の電力供給システムの現行周波数、および公共の電力供給システムの現位相に適合させなければならない。さらに補助回路によって操作の安全に対処して、例えば、公共の電力供給システムの電圧が低下する場合に、ＰＶ発電装置が孤立して動作するのを防ぐために、インバータ２０の動作を続行させるのを防止する。
【０００９】
従来のＰＶ発電装置においては、インバータの入力部およびインバータ回路自体での電圧の適合を、単一のデバイスにて行っている。
【００１０】
図２は、中央インバータユニット６０を使用している従来のＰＶ発電装置のブロック図である。このＰＶ発電装置は、複数のＰＶモジュール１１、１２、１３を具えている。これらのＰＶモジュール１１、１２、１３のそれぞれは、例えばＤＣバス４０を介して、中央インバータユニット６０の入力に接続される。複数の単一ＰＶモジュール１１、１２、１３の代わりに、図１に示したように、複数の直列接続したＰＶモジュールを使用することもできる。中央インバータユニット６０内にて、ＰＶモジュール１１、１２、１３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を介して実際のインバータ２０に接続される。インバータ２０の出力は中央インバータユニット６０の出力に対応し、これらの出力は公共の電力供給システムの線路５０に接続される。
【００１１】
このような中央インバータユニット６０を大きめのシステムに使用する場合には、ＭＰＰ追跡をＰＶ発電装置全体としてしか実現することができない。したがって、例えばＰＶモジュール１１、１２、１３が部分的に日陰に入るなど、ＰＶモジュール１１、１２、１３の１つまたは特定のいくつかに限定される周囲環境の影響に柔軟に反応することはできない。
【００１２】
中央インバータユニット６０については、ＰＶモジュール１１、１２、１３から中央インバータユニット６０に供給しなくてはならない直流の電圧および電流が高いため、更なる問題がある。数アンペアを超える電流は、電圧が４０Vを超える場合には、単純なヒューズではもはや分離することはできない。これは、日光の場合に、ＰＶ発電装置は直流電流側でスイッチオフすることができないことを意味している。さらに、ＰＶモジュール１１、１２、１３は、それらが光に照らされている限り、常に電圧を供給する。すなわち、それらが負荷に接続されていない場合であっても、無負荷電圧を供給する。このことは、ＰＶ発電装置の組立および保守の期間中考慮して、事故や損傷を回避しなければならない。
【００１３】
文献ＤＥ１９９１９７６６Ａ１には、ＰＶモジュールの直列接続のそれぞれに対して、別個のＤＣ／ＤＣコンバータを有する中央インバータユニットを使用することが提案されている。これによれば、それぞれの直列接続に対して別個に電圧を適合させ、かつ別個にＭＰＰ追跡をすることができる。しかしながら、この方法では、高い直流電流および無負荷電圧という上記の問題は解決されない。
【００１４】
他の従来のＰＶ発電装置においては、各々がＤＣ／ＤＣコンバータおよびインバータを具えるいくつかのインバータユニットを用いている。この場合、これらのインバータユニットのそれぞれは、他のＰＶモジュールまたは他のＰＶモジュールのアセンブリに関連付けられている。直流の経路を長くしないようにするために、インバータユニットは通常、関連するＰＶモジュールまたはＰＶモジュールのアセンブリの近くに取り付けている。実際、特に、各ＰＶモジュールにその固有のインバータユニットを設けて、いわゆるモジュール−インバータとするＰＶ発電装置が提案されている。このようなＰＶ発電装置は、例えば文献ＤＥ  ４０３２５６９Ａ１に開示されている。
【００１５】
図３は、モジュール−インバータを使用している従来のＰＶ発電装置のブロック図である。図示したＰＶ発電装置は、第１のＰＶモジュール１１が第１のＤＣ／ＤＣコンバータ３１を介して第１のインバータ２１に接続される第１のモジュール−インバータ６１を具えている。インバータ２１の出力端はさらに、公共の電力供給システムの線路５０に接続されている。ＰＶ発電装置はまた、複数の更なるモジュール−インバータ ６２、６３も具えており、これらは第１のモジュール−インバータ６１と同様に構成され配置されており、したがってそれぞれのＰＶモジュール１２、１３、それぞれのＤＣ／ＤＣコンバータ３２、３３およびそれぞれのインバータ２２、２３を具えている。
【００１６】
このＰＶ発電装置の欠点は、それぞれのインバータ２１、２２、２３が、独立して、公共の電力供給システムへの電流の供給に対する需要の管理をしなくてはならないことにある。場合によっては、ネットワーク障害および安全性回路の監視さえも、各モジュール−インバータ６１、６２、６３において別個に行なわなければならない。さらに、分散したインバータ２１、２２、２３は、これらを中央位置から検査および／または制御しなければならない場合に、別々の通信構体に接続しなければならない。そのうえ、インバータ２１、２２、２３の制御アルゴリズムは、それらが互いに発振する際に不安定なものになり得る。
【００１７】
図３に示したＰＶ発電装置の更なる欠点は、それを屋根の上に取り付けた場合に、周囲環境の歪みが原因となって、インバータ２１、２２、２３の信頼性が不十分になる点にある。インバータ２１、２２、２３は、公共の電力供給システムへの５０Ｈｚ以上の電圧でエネルギーを蓄積するための電解コンデンサを必要とし、このような電解コンデンサは特に温度の変動に敏感である。
【００１８】
なお、ＰＶモジュールまたはＰＶモジュールのアセンブリとは別の分散型発電ユニットを用いる、他のタイプの発電用分散型システムにおいても、同じような問題が起こり得る。さらに、ＰＶモジュールのような分散型発電ユニットによって発生されるエネルギーを、公共の電力供給システムに給電するためでなく、何らかの他の目的に使用する場合にもまた、同様な問題が起こり得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明の目的は、分散型発電システムを改善することにある。特に、本発明の目的は、発電ユニットを最適に制御でき、また同時にシステムの安全性を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の一態様では、複数の分散型発電ユニットを具える分散型発電システムを提案する。この提案するシステムはさらに、複数のＤＣ／ＤＣコンバータを具えており、これらはそれぞれ、他の発電ユニットの１つに接続され、この発電ユニットにより供給される電流を変換する。この提案するシステムはさらに、それぞれ変換される電流を供給するための、ＤＣ／ＤＣコンバータのそれぞれに結合されるＤＣバスを具えている。この提案するシステムは最後に、ＤＣバスからの電流を取り出すために、ＤＣバスに接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータからは物理的に分離している少なくとも１つの電力受電コンポーネントを具えている。
【００２１】
本発明の他の態様では、複数の分散型発電ユニット、複数のＤＣ／ＤＣコンバータ、ＤＣバス、およびＤＣ／ＤＣコンバータから物理的に分離している少なくとも１つの電力受電コンポーネントを具える分散型発電システムを稼動する方法を提案し、この本発明が提案する方法は、
−複数の発電ユニットによって電流を発生させるステップと、
−前記各発電ユニットによって供給される前記電流を、それぞれのＤＣ／ＤＣコンバータによって変換するステップと、
−前記ＤＣバスからの電流を、少なくとも１つの電力受電コンポーネントに供給するステップと、を具えている。
【００２２】
本発明は、複数のＤＣ／ＤＣコンバータ相互間の機能および電力受電コンポーネントの機能は、いくつかの物理的に分離したユニットに分散させることが可能である、という考えに基づいている。したがって、既知の解決方法に対して、本発明は、別個のＤＣ／ＤＣコンバータを複数の発電ユニットのそれぞれに関連付けて、かつＤＣ／ＤＣコンバータによって出力される変換電流を、ＤＣバスを介して少なくとも１つの物理的に分離した電力受電コンポーネントに供給することを提案している。
【００２３】
本発明では、このようにすることで既知のシステムの利点を酌み合わせ、同時にそれらの不都合な点を回避する。
【００２４】
文献ＤＥ１９９１９７６６Ａ１のシステムと比較すると、本発明の有利な点は、発電ユニットが供給する高い直流電流は、それぞれの発電ユニットに関連付けたＤＣ／ＤＣコンバータが即時に高い直流電流を変換できるため、中央の電力受電コンポーネントまで長い距離を伝送する必要がないということにある。さらに本発明は、特にシステムのモジュール化およびその拡張取付けを簡単にすることができる。
【００２５】
文献ＤＥ４０３２５６９Ａ１のシステムと比較すると、本発明の有利な点は、例えば屋根の上のような悪環境条件下にあるシステムのコンポーネントを、電解コンデンサなしで、したがって長寿命で高い信頼性が保証されるやり方で構成することができるということにある。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータを、悪環境条件下にあり得る発電ユニットのそばに配置することができ、一方でより敏感な電力受電コンポーネントを保護された場所に配置することができる。ＤＣ／ＤＣコンバータには、高価なコンポーネントが不要になる。
【００２６】
本発明の好適例では、ＤＣ／ＤＣコンバータのそれぞれが自発的に動作するように適合させ、それらに課する外部要件は、ＤＣバスに所定の電圧を確保するだけとする。この場合、中央制御ユニットとＤＣ／ＤＣコンバータとの間の通信は不要であり、そして異なる製造業者による、異なるタイプの、異なる世代のＤＣ／ＤＣコンバータおよび発電ユニットでさえも使用することができる。
【００２７】
各発電ユニットは、例えば互いに直列に接続された複数のＰＶモジュールのような、複数のエネルギー供給モジュールで構成することができる。しかしながら、発電ユニットにおけるいくつかのモジュールを直列に接続して結合させる場合には、これらのモジュールを同じ構成および同じ寿命のものとすべきであり、ＰＶモジュールの場合は、それらの効率が低減するのを避けるために同じ照明条件で設置すべきである。したがって、本発明の他の好適例では、各発電ユニットが、例えば関連するＤＣ／ＤＣコンバータにより独立制御可能な単一のＰＶモジュールのような、ただ１つのエネルギー供給モジュールだけで構成されるようにする。
【００２８】
各ＤＣ／ＤＣコンバータは、関連する発電ユニットに機械的に結合させることもできる。ＤＣ／ＤＣコンバータを、例えばエネルギー供給ユニットを有する単一構成のユニット内に配置することで、発電ユニットに機械的に結合させる場合には、ＤＣバスとエネルギー供給ユニットとの間を簡単に電位分離させることができる。大規模システムの場合、このようにすることで、大地への容量性電流の問題が回避される。さもなければ、このような電流が、漏電回路ブレーカを不所望に起動させてしまう。さらに、このようにすれば、電力受電コンポーネントの電位分離が通常不要になる。
【００２９】
本発明の他の好適例では、少なくとも１つの電力受電コンポーネントを、ＤＣバスの電圧を監視し、かつＤＣバスの電圧が減少していることが検出される時はＤＣバスから取り出す電力を低減させるように適合させる。このようにすれば、発電ユニットの電流容量が供給されるＤＣバスから取り出すことができる電力量を自動調整することができる。電力受電コンポーネントと発電ユニットとの間には、例えば中央制御ユニットを経るような通信は不要になる。
【００３０】
本発明のさらに他の好適例では、分散型発電システムがさらに、各ＤＣ／ＤＣコンバータを少なくとも１つの電力受電コンポーネントに接続する少なくとも１つの制御線を具えるようにする。この少なくとも１つの制御線は、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータへの供給電力をそれぞれ供給したり、切断したりすることによって、ＤＣ／ＤＣコンバータをスイッチオンおよびオフするように配置する。
【００３１】
このような制御線を具えている本発明の他の好適例では、分散型発電システムがさらに、ＤＣ／ＤＣコンバータを一方ではＤＣバスに、もう一方では制御線を介して少なくとも１つの電力受電コンポーネントに電気的に接続する、少なくとも１つのプラグ接続部を具えるようにする。この構成により、発電ユニットがＤＣバスに接続されている時にだけ制御線が活動中となるようにする。したがって、このようなプラグ接続部は、設置および稼動期間中の接触の安全性を確保し、電気アークから保護し、かつ追加のコンポーネントを必要とすることなく自動的にスイッチオフさせることができる。
【００３２】
プラグ接続部は、それを閉じる時は、発電ユニットがまずＤＣバスに、そしてその後にのみ電力受電コンポーネントに接続され、そして、接続部を開放する時は、発電ユニットが最初に電力受電コンポーネントから、そしてその後にのみＤＣバスから切り離されるように実現するのが有利である。この構成により、発電ユニットがＤＣバスに確実に接続されている時だけ、ＤＣ／ＤＣコンバータがスイッチオンになることになる。プラグ接続部は、ロック機構を具えるようにして、さらにこのロック機構がロックされる時だけ制御線が閉じたプラグ接続部によって活動状態になるようにする場合に、安全性がさらに向上する。
【００３３】
本発明は、複数の発電ユニットを用いる任意の分散型エネルギー生成システムに使用することができる。発電ユニットは、ＰＶモジュールまたは他の任意の発電モジュールで構成することもできる。特にＤＣバスが発電ユニットによって観測される所定の動作電圧範囲を有する場合には、種々の発電ユニットが異なるタイプの発電モジュールを具えるようにすることさえもできる。
【００３４】
さらに、複数のＤＣ／ＤＣコンバータによってＤＣバスに供給される電流は、任意の所望な電力受電コンポーネントに供給することができる。この電流は、例えば供給される直流電流を特定の要件に従って交流電流に変換するインバータに供給することができる。それから、交流電流を例えば公共の電力供給システムに供給したり、または隔離した電力供給システムにて電源として用いたりすることができる。交流電流を公共の電力供給システムに供給する場合には、中央インバータにて、公共の電力供給システムにエネルギーを供給するための異なる国別の規則を考慮するだけでよい。
【００３５】
また、ＤＣバスの電流は、例えば蓄電池用の充電制御器によって取り出すこともできる。蓄電池を備えたシステムにおいては、ＤＣバスを、充電電流を供給するために用いることができるが、放電のサイクルにおいても用いることができる。すなわち、ＤＣバスを介して発電ユニットによって供給されるエネルギーは、何らかの負荷に供給して、充電制御器を介して並列の１つ以上の蓄電池を充電することができる。ＤＣバスの電圧が減少する場合には、負荷によりＤＣバスから絶えずエネルギーを取り出すことができるように、蓄電池に蓄積されているエネルギーをＤＣバスに帰還させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の実施例を添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００３７】
図４は、本発明による分散型電力供給システムの一実施例を構成するＰＶ発電装置のブロック図である。
【００３８】
このＰＶ発電装置は、ＰＶモジュール１１、１２の第１の直列接続を具えている。この第１の直列接続の両端部は、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ３１の入力端に接続する。ＰＶ発電装置はさらに、ＰＶモジュール１３、１４の第２の直列接続を具えている。この第２の直列接続の両端部は、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ３２の入力端に接続する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３１、３２のそれぞれの出力端は、共通のＤＣバス４０の線に接続する。更なるＰＶモジュールを、同じように別個のＤＣ／ＤＣコンバータを介してＤＣバス４０に接続することができる。ＰＶ発電装置はインバータ２０も具えている。インバータ２０の入力端もＤＣバス４０の線に接続し、一方インバータ２０の出力端は公共の電力供給システムの線路５０に接続する。
【００３９】
以下、ＰＶ発電装置の動作を図５および６を参照して説明する。図５はＤＣ／ＤＣコンバータ３１、３２の動作を説明するフローチャートであり、図６はインバータ２０の動作を説明するフローチャートである。
【００４０】
ＰＶモジュール１１〜１4は、それぞれ光の強度に依存する電流を生成する。
【００４１】
それぞれ接続されたＰＶモジュール１１〜１４から供給電圧を受電するＤＣ／ＤＣコンバータ３１、３２は、ＰＶモジュール１１〜１４によって供給される電圧を監視する。ＰＶモジュール１１〜１４の特定の直列接続によって供給される電圧が所定の閾値に達するかまたはそれを超えるとすぐに、関連するＤＣ／ＤＣコンバータ３１、３２は電圧変換を行なう。慣例のＭＰＰ追跡法を使用して、このＤＣ／ＤＣコンバータ３１、３２への入力電流は、接続されたＰＶモジュール１１〜１4が特性曲線の屈曲部において、すなわちＭＰＰにおいて動作するように設定する。このようにＭＰＰ追跡は、ＰＶモジュール１１〜１4の各直列接続に対して別個に行なう。
【００４２】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３１、３２の出力電力はＤＣバス４０に供給される。ＤＣ／ＤＣコンバータ３１、３２のそれぞれがＤＣバス４０に供給することができる電力の量は、２つの要件によって決まる。その第１の要件として、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１、３２の出力電圧は所定の電圧に設定する。この電圧値はＰＶ発電装置全体の各ＤＣ／ＤＣコンバータ３１、３２に対して同じとする。第２の要件として、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１、３２によって供給される電流は、所定の最大値を超えないようにする。この最大値は、各ＤＣ／ＤＣコンバータ３１、３２に対して相違させることができ、それぞれ接続されたＰＶモジュール１１〜１4の最大電力に応じて選択すべきである。したがって、コンバータ３１、３２の出力電流がこのＤＣ／ＤＣコンバータ３１、３２に対して所定の閾値以下となる場合、およびエネルギーの供給がＤＣバス４０の電圧を増大させない場合にのみ、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１、３２はＤＣバス４０にエネルギーを供給する。
【００４３】
ＤＣバス４０に接続されたインバータ２０は、所定の電圧がＤＣバス４０にて利用できる場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１、３２のうちの少なくとも１つが動作していると認識する。所定の電圧がＤＣバス４０にて利用可能な場合で、しかも公共の電力供給システムの線路５０における電圧を監視して現在このような電圧を供給することができる状態である場合に、インバータ２０は、ＤＣバス４０から取り出した電流を必要な周波数および必要なコード位相を有する交流電流に変換し、この交流電流を公共の電力供給システムの線路５０に供給することができる。
【００４４】
インバータ２０が公共の電力供給システムに供給するエネルギーが増えるにつれて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１、３２はＤＣバス４０の電圧を上昇させることなく多くのエネルギーを供給できるため、その分だけＤＣバス４０の電流が高くなる。全てのＤＣ／ＤＣコンバータ３１、３２がそれらの最大負荷に達した場合にだけ、ＤＣバス４０の電圧は降下し始める。これは、インバータ２０に対する信号となり、公共の電力供給システムに供給するエネルギーを減少させる。このように、インバータ２０は、公共の電力供給システムに供給するエネルギーがＰＶモジュール１１〜１４において発生されるエネルギーに比べて高くなり過ぎるということ、および供給エネルギーを減少させなければならないということを、ＤＣバス４０の電圧値を介して間接的に学習する。ＤＣバス４０の電圧が降下する前にインバータ２０がその最大供給電力に達する際には、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１、３２はＤＣバス４０の電圧を増大させることができないため、問題は生じない。
【００４５】
したがって、上述した制御メカニズムにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１、３２を互いに独立して制御することができる。
【００４６】
さらに、障害のある状況においては、ＰＶ発電装置を非常に簡単にスイッチオフさせることができる。インバータ２０をスイッチオフする場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１、３２は、ＤＣバス４０の電圧を所定の電圧値以上にしないように、ＤＣバス４０へはもはやコンバータのエネルギーを供給できなくする。したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１、３２もまた、それらのエネルギー輸送をスイッチオフする。
【００４７】
さらに、提示したＰＶ発電装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１、３２が、基本的にはエネルギーのバッファリングを必要としないという利点を有する。したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１、３２には、デバイスの耐久性を低減させる電解コンデンサは不要である。
【００４８】
なお、上述した制御メカニズムは、ＤＣバス４０に並列に接続されるいくつかのインバータを使用する場合にも当てはまることである。この場合に、各インバータは、ＤＣバス４０の電圧減少からＤＣバス４０の過負荷を認識することができる。この時点までは、それぞれのインバータは、ＤＣバス４０からその許容された最大エネルギーまでエネルギーを引き込むことができる。
【００４９】
図７のブロック図は、図４のＰＶ発電装置の変形例を示している。図７のＰＶ発電装置は、本発明による分散型電力供給システムの第２実施例を構成し、これは図４のＰＶ発電装置の不都合な点を回避するものである。図4のＰＶ発電装置のＤＣ／ＤＣコンバータ３１、３２はＰＶモジュール１１〜１4によってエネルギーが供給されるため、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１、３２は、ＰＶモジュール１１〜１４の照度が充分な強度に達するとすぐに動作を開始する。これはまた、ＰＶ発電装置の設置をしている間も同様であるため、ＤＣバス４０に得られる電圧が、設置要員を危険にさらすことになる。
【００５０】
図7のＰＶ発電装置の構成は、各ＤＣ／ＤＣコンバータ３１が追加の制御線７０を介してインバータ２０に接続されていることを除いて、図4のＰＶ発電装置の構成に正確に対応している。図7では、ＰＶ発電装置のＰＶモジュール１１、１２のただ１つの直列接続および１つのＤＣ／ＤＣコンバータ３１のみを示してある。複数のＤＣ／ＤＣコンバータ３１、３２を用いる場合には、これらの各コンバータ３１、３２を、同じ制御線７０に接続することができる。制御線７０は、１つ以上のスイッチ７１を具えている。スイッチ７１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１をオンとオフに切り替えるのに用いる。ＤＣ／ＤＣコンバータは、供給電力を受電する場合にのみ動作可能とする。提示した実施例におけるＤＣ／ＤＣコンバータ３１は、特にこの供給電力がＰＶモジュール１１、１２から供給されるのではなく、制御線７０を介して供給されるようにすることができる。この場合には、制御線７０のスイッチ７１を用いて、必要なときはいつでもＤＣ／ＤＣコンバータ３１をスイッチオフして、これへのエネルギーの供給を中断することができる。
【００５１】
このように、図７に示す実施例では、設置の間または運転活動の間に、容易かつ確実にＰＶ発電装置の電圧を除去することができる。
【００５２】
図８のブロック図に示すようなＰＶ発電装置の構成によって、安全性の更なる向上を達成することができる。図８のＰＶ発電装置は本発明による分散型電力供給システムの第３実施例を構成し、そして図９はこのＰＶ発電装置の細部を示す。
【００５３】
図８は、図７に示したＰＶ発電装置と同じコンポーネントを具えるＰＶ発電装置の一部を示している。しかしながら、ここでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１を一方ではＤＣバス４０に、そして他方では制御線７０を介してインバータ２０に接続するために、追加のプラグ８０も設けている。プラグ８０の一部は、制御線７０の一区間を経てＤＣ／ＤＣコンバータ３１に接続される接点８２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１の出力端に接続される２つの接点８４、８６とを具えている。これに対応してプラグ８０の他の部分は、制御線７０の他の区間を経てインバータ２０に接続される接点８１と、ＤＣバス４０のそれぞれの線に接続される２つの接点８３、８５とを具えている。ＰＶ発電装置の各ＤＣ／ＤＣコンバータ３１、３２に対して、別個のプラグ８０を設けることができる。
【００５４】
プラグ８０は、ＰＶ発電装置の設置および稼動期間中、ＤＣバス４０の線がＰＶ発電装置に接続された際にのみ制御線７０が活動状態になり得るようにする。ＤＣバス４０に接続されていないＰＶ発電装置の一部は自動的にスイッチオフされ、かつ電力線は、各ＤＣ／ＤＣコンバータ３１、３２が電流を出力し得るようになる前に接続される。
【００５５】
図９は、図８のＰＶ発電装置に有利に用いることができるプラグ８０の一実施例を示している。
【００５６】
プラグ８０は、互いに接続可能な２つの部品を具えている。部品のうちの１つは３つの接点ピン８１、８３、８５を具えており、これらは、対応する受け入れ接点８２、８４、８６（図示せず）を具えている、プラグ８０のもう１つの部品に接続するために挿入される。１つの接点ピン８１は、他の２つの接点ピン８３、８５より短くする。長い方の接点ピン８３、８５はＤＣバス４０の２つの線に接続され、一方、短い方の接点ピン８１は制御線７０を介してインバータ２０に接続される。プラグ８０の２つの部品を接続すると、短い方の接点ピン８１が対応する受け入れ接点８２と電気的に接触する前に、長い方の接点ピン８３、８５が対応する受け入れ接点８４、８６と電気的に接触する。
【００５７】
したがって、プラグ８０を接続する際には、エネルギー伝送用のＤＣバス４０の線が最初に接続され、そして制御線７０が多少遅れて接続される。プラグ８０を引き離す際には、その順序は逆になる。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１は、ＤＣバス４０が確実に接続され、接触の危険がなくなった場合にのみスイッチオンするようになる。さらに、ＤＣバス４０への電気的な接続が開放される時には、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１はすでにスイッチオフされている。電流はすでに低下しているため電気アークが発生することはない。
【００５８】
プラグ８０を介しての制御線７０の２区間の間の接続は、プラグロック（図示せず）により機械的に結合させることもでき、このロックは、プラグ８０が完全に切り離される前に開放させなければならない。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１をスイッチオフするのに充分な時間を確保できるために、破裂スパークを回避することができる。
【００５９】
上述した本発明の実施例は、非常に多種多様な本発明の可能な実施例のうちの数例を示したに過ぎないことは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】従来のＰＶ発電装置装置におけるＰＶモジュールの直−並列接続を示すブロック図である。
【図２】集中型インバータを用いている従来のＰＶ発電装置のブロック図である。
【図３】モジュール−インバータを用いている従来のＰＶ発電装置のブロック図である。
【図４】本発明によるＰＶ発電装置の第１実施例のブロック図である。
【図５】図４の発電装置のＤＣ／ＤＣコンバータの動作を説明するフローチャートである。
【図６】図４の発電装置のインバータの動作を説明するフローチャートである。
【図７】本発明によるＰＶ発電装置の第２実施例の詳細を示すブロック図である。
【図８】本発明によるＰＶ発電装置の第３実施例の詳細を示すブロック図である。
【図９】図９は、本発明の第３実施例に使用できるコネクタを示すブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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