(57)【要約】      （修正有）【課題】太陽光発電（ＰＶ）モジュールの信頼性および耐用年数を向上させるシステム及び方法を提供する。【解決手段】電力システム１８０ａ内の１つまたは複数の点で基準電圧を調整することで、特定の電圧に影響される劣化効果である、電位誘起劣化（ＰＩＤ）を軽減することによって、電力システムの構成要素の寿命を延ばす。機器は、システム電力装置の中点端子における電圧Ｖｃｐに関連するパラメータを決定し、パラメータおよび基準値に基づいてシステム電力装置の中点端子とは異なる第２の端子に印加される電圧を調整する。【選択図】図１Ａ
2019197546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
システム電力装置の中点端子における電圧値に関連するパラメータを決定することと、
前記パラメータに基づいて前記システム電力装置の前記中点端子とは異なる第２の端子に印加される電圧を調整することと、を含む方法。
【請求項２】
前記システム電力装置が、その入力端子間に直列に接続された複数のコンデンサを含む直流（ＤＣ）−交流（ＡＣ）コンバータであり、
前記中点端子が前記複数のコンデンサのうちの２つの間に配置される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２の端子が前記システム電力装置の負電圧入力端子である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
基準値に関連する値よりも高い前記パラメータに基づいて前記システム電力装置の前記第２の端子に印加される電圧を低下させること、および
基準値に関連する値よりも低い前記パラメータに基づいて前記システム電力装置の前記第２の端子に印加される電圧を増大すること、のうち少なくとも１つをさらに含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記システム電力装置の前記中点端子における電圧値に関連する第２のパラメータを決定することと、
前記第２のパラメータに基づいて前記システム電力装置の前記第２の端子に印加される電圧を調整することと、をさらに含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記パラメータおよび前記第２のパラメータに基づいて第３の値を決定することと、
前記第３の値を基準値と比較することと、
前記第３の値に基づいて前記システム電力装置の前記第２の端子に印加される電圧を調整することと、をさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記パラメータおよび前記第２のパラメータの少なくとも１つが電圧値または電流値である、請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
前記第２のパラメータが、前記システム電力装置の前記第２の端子に印加される電圧を調整するように構成されたコンバータ内の電流に関連する値である、請求項５から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記基準値が電圧値である、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
夜間動作モードに関連するパラメータを決定することと、
前記夜間動作モードに関連する前記パラメータに基づいて前記システム電力装置の前記第２の端子に電圧を印加することと、をさらに含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記夜間動作モードにおいて前記システム電力装置の前記第２の端子に印加される前記電圧が、日中動作モードにおいて前記システム電力装置の前記第２の端子に印加される電圧よりも高い、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記夜間動作モードに関連する前記パラメータが、時間値、放射照度値、温度値、電流値、電圧値、および電力値のうちの少なくとも１つである、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記夜間動作モードにおいて印加される前記電圧が約１００ボルトから約１０００ボルトの範囲であり、前記日中動作モードにおいて印加される前記電圧が約１０ボルトから約１５０ボルトの範囲である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成された機器。
【請求項１５】
請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成されたシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１８年５月１０日に出願され、“Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｔｏ  ｉｎｃｒｅａｓｅ  ｔｈｅ  ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ  ａｎｄ  ｔｈｅ  ｓｅｒｖｉｃｅ  ｌｉｆｅ  ｔｉｍｅ  ｏｆ  ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ（ＰＶ）  ｍｏｄｕｌｅｓ（太陽光発電（ＰＶ）モジュールの信頼性および耐用年数を向上させるためのシステムおよび方法）”と題された米国仮特許出願第６２／６６９，４９９号に付与された優先権を主張する。前出の出願の内容は参照により完全な形で組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電システムのコストを削減する可能な方法は、太陽光発電（ＰＶ）モジュールの信頼性および耐用年数を向上させることである。ＰＶモジュールの故障は、通常の動作によって逆転されるかもしれないしされないかもしれないモジュール電力を劣化させる効果および／または安全上の問題を引き起こす効果によって引き起こされる可能性がある。シリコンウェハベースのＰＶシステムの不十分な性能は、ｎ型セルがセルから地面への正の極性において電圧誘起電力劣化を経時的に発生させる「分極」と呼ばれる効果に起因し得る。対照的に、ｐ型セルを有するいくつかの異なるモジュールタイプは、セルから地面への負の極性で劣化することがある。ＰＶモジュールの電力損失は、電圧が高いほど顕著になり得る。結晶シリコンウェハベースのＰＶモジュールでは、可逆分極効果はｐ型セルおよびｎ型セルにそれぞれ負電圧および正電圧で適用され得る。
【発明の概要】
【０００３】
以下の概要は、単に例示のための本発明の概念のいくつかの簡単な概要であり、詳細な記載における特徴および例を限定または制限することを意図するものではない。当業者は詳細な記載から他の新規な組み合わせおよび特徴を認識するであろう。
【０００４】
電力システムの要件は、負荷への効率的な電力の供給を保証することであり得る。効率的な送達を可能にするために、電力システムの相互接続された構成要素のセンサによる感知された電圧、電流およびインピーダンスに関する電力の監視が、分析のために制御装置に伝達され得る。分析の結果は、分析に応じた制御信号を電力システムの相互接続された構成要素に送ることであり得る。相互接続された構成要素は、太陽光発電（ＰＶ）発電機、風力タービン、ＤＣ発電機および／または電池などの直流（ＤＣ）電力源を含み得る。ＤＣ-ＤＣコンバータをＤＣ源に接続し、ＤＣ-ＤＣコンバータの出力を互いに接続して、負荷を横切って接続することができる複数のストリングを提供することができる。負荷は、公共電力網または公共電力網と別であり得る局所電力網に接続することができる出力を有するＤＣ−交流（ＡＣ）インバータであり得る。
【０００５】
分析の結果としての制御信号は、電力システムの相互接続された構成要素が、例えば負荷への電力の効率的な供給を確実にするために協調して機能することを確実にし得る。適用された制御信号の伝達および監視は、制御方法（例えば、適応制御方法および／またはロバスト制御方法）を使用することによって負荷への効率的な電力供給を提供する動的方法を提供し得る。制御方法（例えば、適応制御方法および／またはロバスト制御方法）の使用は、第１の出力端子と第２の出力端子を横切って供給される直流（ＤＣ）電圧源を含み得る電力システムに含まれ得る。ＤＣ−ＡＣインバータは、第１の入力端子と第２の入力端子とを含み得る。第１の入力端子および第２の入力端子は、それぞれ第１の出力端子および第２の出力端子に接続可能であり得る。ＤＣ−ＡＣインバータは、第３の入力端子をさらに含み得る。このシステムは、第３の入力端子および第４の入力端子上の電源を第３の出力端子上のＤＣ出力電圧に変換するように適合可能なコンバータを含み得る。第３の入力端子および／または第４の入力端子は地面に接続可能であり得る。第３の出力端子は、第１の入力端子および／または第２の入力端子に接続可能であり得る。第１の入力端子および／または第２の入力端子の電圧は、地電位より実質的に上または下になるように構成可能および／または制御可能であり得る。第３の出力端子は、第３の入力端子に接続可能であり得る。電源は、ＤＣ電圧およびＡＣ電圧のうちの少なくとも１つに由来し得る。ＤＣ電圧源は、出力が第１の出力端子および第２の出力端子に接続されたＤＣ−ＤＣコンバータを含み得、太陽光発電パネルはＤＣ−ＤＣコンバータの入力に接続し得る。
【０００６】
本明細書中の開示内容は、源の第１の出力端子と第２の出力端子とを横切ってＤＣ電圧源を提供する電力システムの方法を含み得る。ＤＣ電圧はインバータの入力に印加されてもよい。ＤＣ電圧はインバータによってＡＣ電圧に逆変換されてもよい。逆変換に関連する電気パラメータ（例えば、電圧、電流、電力、周波数等）は、第１の出力端子および第２の出力端子のうちの少なくとも１つにおいて感知され得る。コンバータは、入力端子で受信した電力源を感知されたパラメータに応じたＤＣ出力電力に変換することができ、コンバータの入力端子の１つは基準端子に接続することができる。ＤＣ出力電力は、第１の出力端子および第２の出力端子のうちの少なくとも１つでＤＣ電圧源に追加され得る。基準端子の基準電位より実質的に上または下であり得る電位が、第１の出力端子および／または第２の出力端子で確立され維持され得る。基準電位は地面電位でもよい。電源は、ＤＣ電圧および／またはＡＣ電圧で電力を供給することができる。
【０００７】
本明細書中の開示内容は、ＤＣ電源の第１のグループと、複数の第１の端子および第２の端子上で電源にそれぞれ接続可能な入力を有する電力コンバータの第１のグループとを含む電力システムを含み得る。電力コンバータの出力は、第１の出力端子と第２の出力端子との間に直列に接続され得る。入力を有する複数のＤＣ−ＡＣインバータは、第１の出力端子および第２の出力端子を横切って並列に接続することができる。電力コンバータの第２のグループは、第３の入力端子および第４の入力端子上の複数の電源からの電力を第３の出力端子上のＤＣ出力電圧に変換するように適合され得る。電源は、ＤＣ電圧および／またはＡＣ電圧であり得る。第３の入力端子および／または第４の入力端子のうちの少なくとも１つは地面に接続可能であり得る。第３の出力端子は、第１の入力端子および第２の入力端子のうちの少なくとも１つに接続可能であり得る。第１の入力端子および第２の入力端子のうちの少なくとも１つの電圧は、地電位より上または下になるように構成可能である。
【０００８】
電力システム内の１つまたは複数の点で基準電圧を調整することは、特定の電圧に影響される劣化効果、例えば、電位誘起劣化（ＰＩＤ）を軽減することによって、電力システムの構成要素の寿命を延ばし得る。例えば、ＰＶストリングのＤＣ端子における電圧が非負電圧（例えば０Ｖ、１０Ｖまたは５０Ｖ）になるように調整される場合、ストリング全体は非負電圧であり得、ＰＩＤ（これは地面に対して負の電圧を特徴とするシステムでは一般的であり得る）を軽減または低減することができる。電力システム内の１つまたは複数の点で基準電圧を調整することの別の利点は、電力システム内の特定の点の基準を規制限度内の電圧とすることによって太陽光発電ストリングの延長を可能にすることであり得る。
【０００９】
上記のように、この概要は、本明細書に記載された特徴のうちのいくつかの単なる概要である。網羅的なものではなく、特許請求の範囲を限定するものでもない。
【００１０】
本開示のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の記載、特許請求の範囲、および図面に関してより深く理解されるようになるであろう。本開示は、例として説明され、添付の図面によって限定されない。図面中、同様の番号は同様の要素を指す。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】本開示の例示的な態様による電力システムのブロック図を示す。
【図１Ｂ】本開示の例示的な態様による電力システムのブロック図を示す。
【図１Ｃ】本開示の例示的な態様による電力システムのブロック図を示す。
【図１Ｄ】本開示の例示的な態様による電力システムのブロック図を示す。
【図１Ｅ】本開示の例示的な態様による図１Ａに示す電力装置などの電力装置内で見出され得る回路を示す。
【図１Ｆ】本開示の例示的な態様による電力システムのブロック図を示す。
【図２Ａ】本開示の例示的な態様による制御装置のさらなる詳細のブロック図を示す。
【図２Ｂ】本開示の例示的な態様による方法のフローチャートを示す。
【図３Ａ】本開示の例示的な態様による電力システムを示す。
【図３Ｂ】本開示の例示的な態様による電力システムを示す。
【図４Ａ】本開示の例示的な態様による電力システムを示す。
【図４Ｂ】本開示の例示的な態様による電力システムを示す。
【図５】本開示の例示的な態様による電力システムを示す。
【図６Ａ】本開示の例示的な態様による方法のフローチャートを示す。
【図６Ｂ】本開示の例示的な態様による方法のフローチャートを示す。
【図７】本開示の例示的な態様による電圧−電流グラフを示す。
【図８】本開示の例示的な態様による電力システムを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
様々な例示的な特徴の以下の記載中、本明細書の一部を形成し、本開示の態様を実施することができる様々な特徴を例として示す添付の図面を参照する。本開示の範囲から逸脱することなく、他の特徴が利用され得、構造的および機能的な修正がなされ得ることが理解されるべきである。
【００１３】
序論として、特徴は、インバータの端子に印加される電圧がもはや変動電圧でなく、代わりに地電位および／または大地電位より上に確立されて維持され得ることを可能にする、相互接続される電力システムのシステムおよび方法に向けられ得る。
【００１４】
本明細書中、詳細な記載において使用される「複数（ｍｕｌｔｉｐｌｅ）」という用語は、いくつかの部分、要素、または部材を有するまたは含むという特性を示す。本明細書中、特許請求の範囲において使用される「複数の（ａ  ｐｌｕｒａｌｉｔｙ  ｏｆ）」という請求項の用語は、「複数（ｍｕｌｔｉｐｌｅ）」という用語および／または他の複数形の使用による記載で支持を得る。他の複数形は、例えば、複数のコンバータ（ｔｈｅ  ｐｌｕｒａｌ  ｏｆ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）がコンバータ（ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ）であるように、または複数のスイッチ（ｔｈｅ  ｐｌｕｒａｌ  ｏｆ  ｓｗｉｔｃｈ）がスイッチ（ｓｗｉｔｃｈｅｓ）であるように文字‘ｓ’または‘ｅｓ’のいずれかを追加することによってそれらの複数形を形成する規則名詞を含み得る。
【００１５】
本明細書で使用される「実質的に」および「約」という用語は、意図された目的または機能について（例えば、許容される変動範囲内で）等価である変動を含む。本明細書では、数値が「実質的に」および「約」という用語で先行される状態で特定の範囲が示されている。「実質的に」および「約」という用語は、本明細書では、それが先行する正確な数、およびその用語が先行する数に近いか概ねその数である数を文字通りに支持するために使用される。ある数が具体的に示された数に近いまたは概ねその数であるかどうかを決定する際、近いまたは近似する報われない数は、それが提示される文脈において、具体的に示される数の実質的な等価を提供する数であり得る。
【００１６】
図１Ａを参照すると、本開示の例示的な態様による、電力システム１８０ａと、配線構成１１１およびそれらのシステム電力装置１０７への接続の詳細とが示されている。システム電力装置１０７は直流（ＤＣ）を交流（ＡＣ）にするインバータであり得、負荷１０９は、電力系統、家庭電気システムまたは例えば単相および／または三相ＡＣモータなどの他の負荷であり得る。システム電力装置１０７および後述するシステム電力装置は、例えば、単相および／または三相ＤＣ−ＡＣコンバータ（インバータとしても知られる）、ＤＣコンバイナボックス、および／または監視、通信および／または制御装置であり得る。システム電力装置１０７への入力が並列に接続され、システム電力装置１０７の出力が同じく並列に接続されるように、複数のシステム電力装置１０７が互いに並列に接続されてもよい。いくつかの特徴によれば、システム電力装置１０７への入力は並列に接続され得るが、システム電力装置１０７の出力は個々の未接続負荷に接続され得る。いくつかの特徴によれば、システム電力装置１０７の出力は並列に接続され得るが、電力装置１０７の入力は個々の未接続電源に接続され得る。
【００１７】
システム電力装置１０７は、端子Ｖ＋およびＶ−および端子ＶＣＰと称される端子に入力を有し得る。システム電力装置１０７は、任意選択的に別のシステム電力装置１０７の別の接続端子ＶＣＰに接続し得る接続端子ＶＣＰを含み得る。いくつかの特徴によれば、端子ＶＣＰは、システム電力装置１０７の内部の端子であり得、外部装置（例えば異なるシステム電力装置１０７）との直接電気接続のためにアクセス不可能であり得る。
【００１８】
コンバータ１１０は、パワーサプライＰＳＣに接続されてもよく、システム電力装置１０７の端子に電圧を供給してもよい。図１Ａでは、コンバータ１１０の出力は、システム電力装置１０７のＤＣ端子Ｖ−に接続されて示される。いくつかの特徴によれば、出力は、システム電力装置１０７のＤＣ端子Ｖ＋および／または接続端子ＶＣＰに任意に接続することができる。コンバータ１１０への入力はパワーサプライＰＳＣからであってもよく、コンバータ１１０への入力接続の１つは地面および／または大地に接続される。パワーサプライＰＳＣは、コンバータ１１０によって変換されるべきＤＣ電力源を提供し得る。ＤＣ電力源は、電力装置１０３／１０３ａに接続された電源１０１（例えばＰＶ発電機）から、電力装置１０３／１０３ａから、一連の直列接続された電力装置１０３／１０３ａから、および／または電力システム１８０ａのＤＣ電力から（例えば電池などの蓄電装置から）分離してもよい補助ＤＣ電源から供給されてもよい。ＤＣ電力源は、システム電力装置１０７の出力、システム電力装置１０７に接続されていてもいなくてもよいＡＣグリッド電源、および／または電力システム１８０ａのＡＣ電力から分離され得る補助ＡＣ電源から供給されるＡＣ電力の変換から供給されてもよい。いくつかの特徴によれば、ＰＳＣはＡＣ電源（例えば、フライホイール蓄積装置または風力タービン）であり得、コンバータ１１０はＡＣ−ＤＣコンバータであり得る。
【００１９】
他のパワーサプライＰＳ１〜ＰＳｎ、ＰＳＢ、ＰＳＣおよびそれらのそれぞれのコンバータ１１０にも適用できる例としてパワーサプライＰＳＡを使用すると、コンバータ１１０はスイッチＳＡを有することができる。スイッチＳＡは、コンバータ１１０の出力を端子Ｙ、Ｖ＋から接続または切断するように構成可能であり得る。同様に、スイッチＳ１〜Ｓｎはそれぞれのコンバータ１１０の出力を端子Ｘから接続または切断するように構成可能であり、スイッチＳＢ／ＳＣはそれぞれのコンバータ１１０の出力を端子Ｚ、Ｖ−から接続または切断するように構成可能であり得る。図面では、パワーサプライＰＳ１〜ＰＳｎ、ＰＳＡ、ＰＳＢ、ＰＳＣの端子のうちの１つがそれぞれのコンバータ１１０の入力端子に接続する点への接続と共に地面が（実線として）示されている。あるいは、地面（点線）はそれぞれのコンバータ１１０の出力端子の１つに接続することができ、コンバータ１１０の入力に接続されたパワーサプライＰＳ１〜ＰＳｎ、ＰＳＡ、ＰＳＢ、ＰＳＣは地面に直接接続せずに残すことができる。一般に、スイッチＳ１〜Ｓｎ、ＳＡ、ＳＢ、およびＳＣは、それらのそれぞれのコンバータ１１０に別々に接続されてもよく、またはそれぞれのコンバータ１１０の一体／内部部品であってもよい。後続の記載および図面について、コンバータ１１０の出力のスイッチは明示的に示されていないが、コンバータ１１０の出力に含まれても含まれなくてもよい。同様に、以下の記載中、コンバータ１１０の出力上の接地（以下の記載および図には示されていない）は、パワーサプライＰＳ１〜ＰＳｎ、ＰＳＡ、ＰＳＢ、ＰＳＣの端子のうちの１つがそれぞれのコンバータ１１０の入力端子に接続する点への接続の代わりに使用されてもよい。
【００２０】
複数の配線構成１１１が示され、それらは電圧入力Ｖ＋−をシステム電力装置１０７の入力に供給するためにシステム電力装置１０７の入力に接続する端子Ｖ＋およびＶ−において並列に接続されている。システム電力装置１０７の出力は、負荷１０９に接続され得る。各配線構成１１１は、端子Ｗ、Ｘでそれぞれの電力装置１０３および／または電力装置１０３ａに接続することができる１つまたは複数の電源１０１を含むことができる。端子Ｙ、Ｚにおける電力装置１０３／１０３ａの出力は互いに接続されて端子Ｖ＋とＶ−の間を接続する直列ストリングを形成してもよい。したがって、「ｍ」個のストリングについて、「ｍ」個のストリングは、それぞれの電流Ｉストリング１〜Ｉストリングｍを電力装置１０７へ、および電圧Ｖ＋−を電力装置１０７の入力端子間に提供することができる。電力装置１０３／１０３ａ間の、およびシステム電力装置１０７に接続された電力装置１０３／１０３ａ装置のストリング間の接続は、電力線１２０を使用することにより存在し得る。
【００２１】
コンバータ１１０は、システム電力装置１０７に接続されるように示されており、また電力装置１０３／１０３ａに接続されてもよい。コンバータ１１０は、システム電力装置１０７／電力装置１０３／１０３ａの一体部分であってもよく、および／またはシステム電力装置１０７／電力装置１０３／１０３ａに後付けされてもよい。配線構成１１１内の複数のコンバータ１１０が示されており、コンバータ１１０ごとに、複数の「ｎ」個のパワーサプライＰＳ１〜ＰＳｎが各コンバータ１１０の入力に接続され、各コンバータ１１０への入力の１つが地面および／または大地に接続され得る。それぞれのパワーサプライＰＳ１〜ＰＳｎを有する各コンバータ１１０の出力は、電力装置１０３ａ／１０３の端子Ｘに接続されてもよい。あるいは、それぞれのパワーサプライＰＳ１〜ＰＳｎを有する各コンバータ１１０の出力は、電力装置１０３ａ／１０３の端子Ｗに接続されてもよい。コンバータ１１０に接続されたパワーサプライＰＳＡは、電力装置１０３ａの端子Ｙに接続されたコンバータ１１０の出力を有するが、電力装置１０３ａの端子Ｚにも接続することができる。同様に、コンバータ１１０へのそれぞれの接続を有するパワーサプライＰＳＡと同様の複数の電源は、配線構成１１１内の残りの電力装置１０３の端子Ｙおよび／またはＺに接続するコンバータ１１０のそれぞれの出力を有することができる。後述するいくつかの特徴によれば、コンバータ１１０は、バック、ブースト、バック／ブースト、バック＋ブースト、Ｃｕｋ、フライバック、ＳＥＰＩＣ（ｓｉｎｇｌｅ−ｅｎｄｅｄ  ｐｒｉｍａｒｙ−ｉｎｄｕｃｔｏｒ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）コンバータおよび／またはフォワードコンバータ、スイッチ単巻変圧器またはチャージポンプなどのＤＣ−ＤＣコンバータであり得る。以下の他の記載では、コンバータ１１０は、制御されないダイオード整流回路、位相制御整流器、および／またはスイッチモードパワーサプライ（ＳＭＰＳ）などのＡＣ−ＤＣコンバータであり得る。
【００２２】
パワーサプライＰＳ１〜ＰＳｎ、ＰＳＡは、コンバータ１１０によって変換されるべきＤＣ電力源を供給することができる。ＤＣ電力源は、電力装置１０３／１０３ａに接続された電源１０１から、電力装置１０３／１０３ａから、直列接続された電力装置１０３／１０３ａのストリングから、および／または電力システム１８０ａのＤＣ電力から分離されていてもよいＤＣ電力の補助源から供給されてもよい。ＤＣ電力源は、システム電力装置１０７の出力、システム電力装置１０７に接続されていてもいなくてもよいＡＣグリッド電源、および／または電力システム１８０ａのＡＣ電力から分離されていてもよいＡＣ電力の補助源から供給されたＡＣ電力の変換から供給されてもよい。コンバータ１１０の特徴および動作は、後続の記載において以下により詳細に記載される。
【００２３】
いくつかの特徴によれば、１つまたは複数の配線構成１１１は、電力装置１０３ａまたは１０３を含まなくてもよい。例えば、配線構成１１１は、直列または並列に直接接続された複数の電源１０１を含むことができる。例えば、配線構成１１１は、１０個、２０個、または３０個の直列に接続された太陽光発電パネルを有することができる。いくつかの特徴によれば、配線構成１１１は、１つまたは複数の直接接続された電源１０１の第１のグループを含んでもよく、１つまたは複数の電源１０１の第２のグループが、第１のグループに接続された電力装置１０３ａまたは１０３を介して接続されている。この配置は、一部の電源１０１が発電を低減する要因の影響を受けやすく（例えば、時に日陰で覆われるＰＶ発電機、時に風が弱まることがある風力タービン）および他の電源１０１が発電を低減する要因の影響を受けにくい電源設備において有用であり得る。
【００２４】
パワーサプライＰＳ１〜ＰＳｎ、ＰＳＡおよびそれぞれのコンバータ１１０が配線構成１１１に含まれ得るが、パワーサプライおよび対応するコンバータを配線構成１１１の全体的な並列接続に接続することも可能であり得る。全体的な並列接続への接続の例はパワーサプライＰＳＢであり得、そのそれぞれのコンバータ１１０の出力はスイッチＳＢを介して端子Ｚ／Ｖ−に接続されて示されている。同様に、全体的な並列接続への接続はパワーサプライＰＳＡであり得、対応するコンバータ１１０はスイッチＳＡを介して端子Ｙ／Ｖ＋に接続することができる。パワーサプライおよび対応するコンバータは、接続箱内で電気的に終端され、例えば、電源１０１／電力モジュール１０３／１０３ａに近接して、配線構成１１１とシステム電力装置１０７との間の電力ケーブル１２０の配線のある地点に、および／または電力装置１０７に配置され得る。
【００２５】
図１Ａに示されるように、配線構成１１１内の端子（例えば端子Ｘ、端子Ｖ−、または端子Ｖ＋のうちのいずれか）にコンバータ１１０を介して接続されるパワーサプライＰＳ１〜ＰＳｎ、ＰＳＡ、およびＰＳＣは、各端子の電圧が接地電位に関して望ましい電圧点に維持されることを保証し得る、またはシステム電力装置１０７に印加される電圧Ｖ＋およびＶ−が、例えばアース電位にも接続され得る端子Ｖｃｐに関してシステム電力装置１０７の端子Ｖ＋およびＶ−において対称にされることを保証し得る。図１Ａおよびそれに続く他の図に関して、複数のパワーサプライＰＳ１〜ＰＳｎ、ＰＳＡ、ＰＳＢ、ＰＳＣおよびそれぞれのコンバータ１１０／スイッチＳ１〜Ｓｎ、ＳＡ、ＳＢ、ＳＣは、１つまたは複数のパワーサプライおよびコンバータ１１０の使用が、各端子Ｖ＋、Ｖ−の電圧が接地電位に関して望ましい電圧点に維持されることを確立するために、またはシステム電力装置１０７の端子Ｖ＋、Ｖ−に印加される電圧が端子Ｖ＋およびＶ−で対称であることを保証するために接続され得る場合を示すように示されている。
【００２６】
ここで図１Ｂを参照すると、それは本開示の例示的な態様による電力システム１８０ｂを示す。直列に接続された電源１０１の２つ以上のストリングが、ＤＣ電圧Ｖ＋−ａおよびＶ＋−ｂとしてシステム電力装置１０７のそれぞれの入力を横切って接続されてもよい。電力線１２０は、電源１０１を互いに直列に接続し、それによって形成されたストリングをシステム電力装置１０７の入力に接続する。システム電力装置１０７の出力は、並列にかつ負荷１０９に接続することができる。パワーサプライＰＳＣ１／ＰＳＣ２は、各ＤＣ入力を各コンバータ１１０に供給し得る。本明細書のコンバータ１１０の記載に含まれさらに詳細に記載される特徴は、両方のパワーサプライＰＳＣ１／ＰＳＣ２をそれぞれのコンバータ１１０を介してそれぞれのシステム電力装置１０７に接続すること、またはパワーサプライＰＳＣ１／ＰＳＣ２の一方だけをシステム電力装置１０７に接続することを可能にし得る。コンバータ１１０の出力の接続は、システム電力装置１０７のいずれかの端子（Ｖ＋、Ｖ−）への接続であり得る。パワーサプライＰＳＣ１／ＰＳＣ２の端子のうちの１つは、示されるように、地面および／または接地電位に関して望ましい電圧点を基準とし得る。
【００２７】
例えば、図１Ｂに示されるように、直列に接続された電源１０１の第１のストリングは、第１のシステム電力装置１０７の入力に接続されてもよく、直列に接続された電源１０１の第２のストリングは、第２のシステム電力装置１０７の入力に接続されてもよい。第１および第２のシステム電力装置は入力端子で接続されなくてもよく、システム電力装置１０７の出力側で（図１Ｂに示すように）並列に接続されてもよい。いくつかの特徴によれば、例えば、電源ＰＳＣ１およびＰＳＣ２および対応するコンバータ１１０がシステム電力装置１０７に一体化されている場合、電源ＰＳＣ１およびＰＳＣ２および対応するコンバータ１１０の両方が特徴とされ得る。いくつかの特徴によれば（例えば、電源ＰＳＣ１／ＰＳＣ２および対応するコンバータ１１０が電力装置に後付けされる場合）、単一の電源およびコンバータが第１のシステム電力装置１０７に接続されてもよく、コンバータ１１０によって出力される補償電圧は、第１および第２のシステム電力装置１０７の並列出力接続により、第２のシステム電力装置１０７に伝播し得る。
【００２８】
電力システム１８０ｂの制御特徴は、端子Ｖ−に印加される電圧をコンバータ１１０によって提供される接地の電位よりも高くなるように確立し維持すること、または端子Ｖ−に印加される電圧を、例えば、パワーサプライからコンバータ１１０への入力の極性が逆になる場合に、コンバータ１１０によって提供される接地の電位よりも低くなるように確立し維持することであり得る。さらにまた、制御特徴は、システム電力装置１０７に印加される電圧Ｖ＋−がシステム電力装置１０７の端子Ｖ＋およびＶ−において対称となることを保証する特徴を含むことができる。言い換えれば、等しい量の正のＤＣ電圧および負のＤＣ電圧が、システム電力装置１０７を横切る対称的なストリング電圧を維持するために、システム電力装置１０７のそれぞれの端子Ｖ＋およびＶ−に印加され得る。
【００２９】
パワーサプライＰＳＣ１／ＰＳＣ２は、それぞれのコンバータ１１０によって変換されるべきＤＣ電力源を提供し得る。ＤＣ電力源は、電力装置１０３／１０３ａに接続された電源１０１から、電力装置１０３／１０３ａから、直列接続された電力装置１０３／１０３ａのストリングから、および／または電力システム１８０ｂのＤＣ電力から分離されていてもよいＤＣ電力の補助源から（例えば、電池などの蓄電装置から）供給されてもよい。ＤＣ電力源は、システム電力装置１０７の出力から、システム電力装置１０７に接続されていてもいなくてもよいＡＣグリッド電源から、および／または電力システム１８０ｂのＡＣ電力から分離されてもよいＡＣ電力の補助源から供給されるＡＣ電力の変換から供給されてもよい。いくつかの特徴によれば、パワーサプライＰＳＣ１／ＰＳＣ２はＡＣ電源（例えば、フライホイール蓄積装置または風力タービン）であり得、コンバータ１１０はＡＣ−ＤＣコンバータであり得る。
【００３０】
ここで図１Ｃを参照すると、それは本開示の例示的な態様による電力システム１８０ｃを示している。電力システム１８０ｃは、図１Ａに関して上述した配線構成１１１のＤＣ出力がＤＣ負荷１０９に接続されるＤＣ専用システムであり得る。１つの配線構成１１１が図１Ｃに示されているとしても、複数の配線構成１１１が、ＤＣ負荷１０９に適用され得る様々な直列／並列および／または並列相互接続で一緒に接続され得ることを理解されたい。あるいは、またはさらに、パワーサプライＰＳＣ３は、ＤＣ負荷１０９の負（−）端子に、および／またはＤＣ負荷１０９の正（＋）端子に接続され得る。（例えば、電力装置１０３への入力でおよび／または配線構成１１１内の中間点で）配線構成１１１内に配置／接続された１つまたは複数のパワーサプライＰＳｎは、ＤＣ負荷１０９に印加される電圧Ｖ＋−をＤＣ負荷１０９の端子＋および−において対称にすることが可能であり得る。言い換えれば、等しい量の正のＤＣ電圧および負のＤＣ電圧を、ＤＣ負荷１０９の各端子＋および−に印加して、負荷１０９を横切る対称ストリング電圧を維持することができる。負荷１０９は、ＤＣモータ、電池などのＤＣ負荷、および／またはＤＣ−ＤＣコンバータの入力またはＤＣ−ＡＣインバータの入力とすることができる。いくつかの特徴によれば、（例えば、電力装置１０３への入力でおよび／または配線構成１１１内の中間点で）配線構成１１１の中央に配置／接続された１つまたは複数のパワーサプライＰＳｎは、配線構成１１１内のすべての電圧を、地面に対して負でないまたは正でない電圧に維持し得、これは潜在的に誘発される劣化を軽減する可能性がある。
【００３１】
ここで図１Ｄを参照すると、それは本開示の例示的な態様による電力システム１８０ｄを示している。電力システム１８０ｄは、ＡＣ負荷１０９に接続されたマイクロインバータ１０７ａのＡＣ出力の直列ストリングを含む。マイクロインバータ１０７ａの出力は、単相または三相であり得る。マイクロインバータ１０７ａのそれぞれへのＤＣ入力は、電源１０１によって供給されてもよい。複数のパワーサプライＰＳ１、ＰＳ２〜ＰＳｎは、コンバータ１１０の出力を介してそれぞれのマイクロインバータ１０７ａの端子Ｖ−に接続してもよい。コンバータ１１０の入力は、各パワーサプライＰＳ１、ＰＳ２〜ＰＳｎに接続し得る。コンバータ１１０の出力は、マイクロインバータ１０７ａの端子Ｖ＋またはＶ−のいずれかに接続し得る。
【００３２】
数値例として、直列に接続されたインバータのストリングにわたるＶａｃ電圧は１１０Ｖｒｍｓであり得る。電源ＰＳ１は、インバータ１０７ａの入力（図示のように）または出力に１５０ＶＤＣを出力するように構成されたコンバータ１１０に接続されてもよく、これにより電力システム１８０ｄ内のいずれの点においても電圧が地面に対して０Ｖを下回らないようにする。
【００３３】
ここで図１Ｅを参照すると、それは本開示の例示的な態様による、電力装置１０３内に見いだすことができる回路を示している。電力装置１０３は、それぞれの入力および出力端子Ｗ、ＸおよびＹ、Ｚを提供し得る図１Ａに示される電力装置１０３／１０３ａと同様または同一であり得る。入力および出力端子Ｗ、ＸおよびＹ、Ｚは、電力線１２０（図示せず）への接続を提供し得る。いくつかの特徴によれば、電力装置１０３／１０３ａは、電力回路１３５を含み得る。電力回路１３５は、バック、ブースト、バック／ブースト、バック＋ブースト、Ｃｕｋ、フライバックおよび／またはフォワードコンバータ、あるいはチャージポンプなどの直流−直流（ＤＣ／ＤＣ）コンバータを含み得る。いくつかの特徴では、電力回路１３５は、マイクロインバータなどの直流−交流（ＤＣ／ＡＣ）コンバータ（インバータとしても知られる）を含み得る。電力回路１３５は、２つの入力端子と２つの出力端子とを有することができ、それらは電力装置１０３／１０３ａの入力端子および出力端子と同じであることができる。いくつかの特徴では、電力装置１０３／１０３ａは、電源から増大した電力を引き出すように構成された最大電力点追従（ＭＰＰＴ）回路１３８を含み得る。
【００３４】
いくつかの特徴によれば、電力回路１３５はＭＰＰＴ機能を含むことができる。いくつかの特徴では、ＭＰＰＴ回路１３８は、電力装置が接続され得る電源から増大した電力を引き出すためにインピーダンス整合アルゴリズムを実装し得る。電力装置１０３／１０３ａは、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）および／またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などの制御装置１０５をさらに含み得る。
【００３５】
さらに図１Ｅを参照すると、制御装置１０５は、共通バス１９０を介して電力装置１０３／１０３ａの他の要素を制御しおよび／またはそれらと通信することができる。いくつかの特徴によれば、電力装置１０３／１０３ａは、動作電力パラメータを直接測定するように構成されているか、または電源による電圧および／または電流出力および／または電源による電力出力などの電源上または近くの動作電力パラメータを測定するように構成された接続されたセンサおよび／またはセンサインターフェース１２５から測定された動作電力パラメータを受信するように構成された回路および／またはセンサ／センサインターフェース１２５を含み得る。いくつかの特徴によれば、電源は、ＰＶセルを備える太陽光発電（ＰＶ）発電機であり得、センサまたはセンサインターフェースは、ＰＶセルによって受け取られる放射照度の値および／またはＰＶ発電機上または近傍の温度を直接測定するか受信し得る。
【００３６】
さらに図１Ｅを参照すると、いくつかの特徴によれば、電力装置１０３／１０３ａは、他の装置からデータおよび／またはコマンドを送信および／または受信するように構成された通信インターフェース１２９を含み得る。通信インターフェース１２９は、電力線通信（ＰＬＣ）技術、音響通信技術、またはＺＩＧＢＥＥ（商標）、Ｗｉ−Ｆｉ、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（商標）、セルラ通信、または他の無線方法などの追加の技術を使用して通信することができる。電力線通信（ＰＬＣ）は、電力装置１０３／１０３ａと、通信インターフェース１２９と同様の通信インターフェースを含み得るシステム電力装置（例えばインバータ）１０７との間の電力線１２０を介して実行されてもよい。
【００３７】
いくつかの特徴によれば、電力装置１０３／１０３ａは、コード、動作プロトコル、または他の動作情報を格納するためにセンサ／センサインターフェース１２５によって取得された測定値を記録するためのメモリ１２３を含むことができる。メモリ１２３は、フラッシュ、電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ソリッドステートデバイス（ＳＳＤ）、または他の種類の適切なメモリデバイスであり得る。
【００３８】
さらに図１Ｅを参照すると、いくつかの特徴によれば、電力装置１０３／１０３ａは安全装置１６０（例えばヒューズ、回路遮断器および残留電流検出器）を含み得る。安全装置１６０は受動的でも能動的でもよい。例えば、安全装置１６０は、電力装置１０３／１０３ａ内に配置された１つまたは複数の受動ヒューズを含むことができ、ヒューズの要素は、ヒューズの定格を超える過剰な電流がそれを通って流れると溶断し、それにより電力装置１０３／１０３ａの一部を切断し、損傷を回避するように設計され得る。いくつかの特徴によれば、安全装置１６０は、電力装置１０３／１０３ａの一部を短絡および／または切断するために制御装置（例えば、制御装置１０５、または外部制御装置）からコマンドを受信するように構成された、またはセンサによって測定された測定値（例えば、センサ／センサインターフェース１２５によって測定されたまたは得られた測定値）に応答して電力装置１０３／１０３ａの一部を短絡および／または切断するように構成された能動切断スイッチを含み得る。いくつかの特徴によれば、電力装置１０３／１０３ａは、補助電力回路１６２を含んでもよく、補助電力回路１６２は、電力装置１０３／１０３ａに接続された電源から電力を受け取るように、および、他の回路構成要素（例えば制御装置１０５、通信インターフェース１２９等）を動作させるのに適した電力を出力するように構成される。電力装置１０３／１０３ａの様々な構成要素間の通信、電気的接続、および／またはデータ共有は、共通バス１９０を介して実行され得る。いくつかの特徴によれば、補助電力回路１６２は電力装置１０３／１０３ａの出力に接続され得、他の電力装置に接続された電源から電力を受け取るように設計され得る。
【００３９】
電力装置１０３／１０３ａは、最大電力点追従（ＭＰＰＴ）回路を含むか、それに動作可能に取り付けることができる。ＭＰＰＴ回路はまた、一次制御装置として指定され得る、電力装置１０３／１０３ａに含まれる制御装置１０５または別の制御装置１０５に動作可能に接続することもできる。図１Ａの電力装置１０３ａは、一次制御装置を有する電力装置の一例であり、この例では、電力装置１０３は二次制御装置を有する二次装置である。電力装置１０３ａ内の一次制御装置は、二次制御装置として知られる制御装置を含むことができる１つまたは複数の他の電力装置１０３を通信可能に制御することができる。一次／二次関係が確立されると、制御の方向は一次制御装置から二次制御装置へとなり得る。一次および／または二次制御装置１０５の制御下にあるＭＰＰＴ回路は、電源１０１からの電力抽出を増大するために、および／またはシステム電力装置（例えば、インバータまたは負荷）１０７に供給される電圧および／または電流を制御するために利用され得る。本開示のいくつかの態様によれば、一次電力装置１０３ａは特徴にされず、配線構成１１１は、一次制御装置を特徴とする電力装置１０３なしで、電力装置１０３を特徴とし得る。
【００４０】
さらに図１Ｅを参照すると、いくつかの特徴において、電力装置１０３／１０３ａは、電力回路１３５の入力間および／または電力回路１３５の出力間に結合されたバイパスユニットＱ９を含み得る。バイパスユニットＱ９および／または電力回路１３５は、電力線１２０を終端するための、またはヒューズもしくは残留電流装置などの安全特徴部を提供するための接続箱であり得る。バイパスユニットＱ９は、例えば絶縁スイッチでもよい。バイパスユニットＱ９は、受動素子、例えばダイオードとすることができる。バイパスユニットＱ９は、制御装置１０５によって制御され得る。危険な状態が検出された場合、制御装置１０５は、バイパスユニットＱ９をオンに設定し、電力回路１３５の入力および／または出力を短絡し得る。電源１０１の対が太陽光発電（ＰＶ）発電機である場合、各ＰＶ発電機はその出力端子に開路電圧を供給する。バイパスユニットＱ９がオンであるとき、ＰＶ発電機は、電力回路１３５にほぼゼロの電圧を供給するために短絡されてもよい。両方のシナリオにおいて、安全な電圧が維持されてもよく、２つのシナリオはＰＶ発電機を交互に開路および短絡するように交互にされてもよい。この動作モードは、安全な電圧を維持するためのバックアップ機構を提供するだけでなく、システム制御装置への継続的な電力供給を可能にし得る（すなわち、バイパスユニットＱ９の動作は、継続的な安全動作条件を可能にし得る）。
【００４１】
いくつかの特徴では、電力装置１０３／１０３ａは、図１Ｅに示す要素の部分群を含み得る。例えば、電力装置１０３／１０３ａは、電力回路１３５を含まなくてもよく（すなわち、電力回路１３５を短絡回路で置き換えてもよく、単一のバイパスユニットＱ９を特徴としてもよい。電力回路１３５が存在しないシナリオでは、電力装置１０３／１０３ａは、安全、監視および／またはバイパス特徴を提供するために依然として使用され得る。
【００４２】
ここで図１Ｆを参照すると、それは本開示の例示的な態様による、電力システム１８０ｅ、およびシステム電力装置１０７に接続された配線構成１１１ａ−１〜１１１ａ−ｎの詳細を示している。配線構成１１１ａ−１は、配線構成１１１ａ−ｎと同じでも異なっていてもよい。以下の考察を簡単にするために、配線構成は同じと見なされ、配線構成１１１ａ−ｎとよばれる。電力システム１８０ｅは、図１Ａおいて複数の配線構成１１１が並列に接続され、端子Ｖ＋およびＶ−においてシステム電力装置１０７に電圧Ｖ＋を供給するのと同様に、複数の配線構成１１１ａ−ｎが並列に接続され、システム電力装置１０７に電圧Ｖ＋−を供給するという点で図１Ａの電力システム１８０ａと同様である。配線構成１１１ａ−ｎは、電源１０４の直列接続および／または単一電源１０４を含むことができ、直列接続はシステム電力装置１０７の端子Ｖ＋およびＶ−を横切って接続される。あるいは、配線構成１１１ａ−ｎは、電源１０４の様々な直列／並列接続を含んでもよい。電源１０４は、同様のものでも異なるものでもよく、例えば、電源１０４は同様に電池であり得るが、例えば、電池の種類（例えば、ニッケル−カドミウム（ＮｉＣａｄ）、リチウム、鉛酸）、各電池によって供給される電圧、ならびにアンペア時（Ａｈ）に関する各電池の定格に関して異なっていてもよい。このように、電源１０４は、電池、太陽光発電パネル、ＤＣ発電機、および／または電力システム１８０ａに関して示されるような電源１０１とそれぞれの電力装置１０３／１０３ａとの組み合わせなどの様々な電源であり得る。本明細書の開示内容の特徴によれば、および図１Ｆに示されるように、電力装置１０３／１０３ａは全く特徴とされなくてもよく、むしろ各電源１０４の出力端子を直接直列に接続することによって電源の直列ストリングが形成され得る。
【００４３】
以下の記載によれば、コンバータ１１０を介してパワーサプライＰＳ１、ＰＳＡおよびＰＳＣを端子Ｙ／Ｖ＋および／またはＺ／Ｖ−に接続することにより、もはや変動しないように端子Ｖ−およびＶ＋に印加される電圧の選択肢を提供することができる。代わりに、端子Ｖ−およびＶ＋上の電圧は、コンバータ１１０によって提供され得る接地によって、地電位より上に確立されてもよい。このようにして、非限定的な例として、電源１０４が太陽光発電パネルである場合、日中動作の間、端子Ｖ−およびＶ＋は地面電位より上に、および夜間は地面電位より下に維持されてもよい、またはその逆でもよい。夜間および／または日中動作のためのそのような配置は、日中動作中の太陽光発電パネルの電圧誘起電力劣化を軽減し、ならびに夜間の太陽光発電パネルの修復に影響を及ぼす可能性がある。あるいは、またはさらに、日中動作の際の太陽光発電パネルの電圧誘起電力劣化を軽減するために、ある日の日中動作の間、端子Ｖ−およびＶ＋を地面電位より上に維持し、翌日、交互のやり方で、地面電位より下に維持することなどができる。
【００４４】
本明細書の開示内容の特徴によれば、コンバータ１１０は、日中は第１の電圧を、夜間は第２の電圧を出力するように構成することができる。非限定的な例として、コンバータ１１０はシステム電力装置１０７に一体化されてもよく、電圧を出力して電圧動作点を端子Ｖ−に設定するように構成されてもよい。かなりの入力電力（例えば、第１の閾値を超える電力レベル）がシステム電力装置１０７で測定される場合（これは太陽光発電のかなりの生産の日中の状態を示す）、コンバータ１１０は、例えば１０Ｖを出力して、システム電力装置の入力に接続された全ての太陽光発電発電機の基準が正の電圧とされることを保証し得る。ほんのわずかな入力電力（例えば、第１の閾値未満または第２の閾値未満の電力レベル）がシステム電力装置１０７で測定される場合（これは太陽光発電のかなりの生成が欠如している夜間状態を示す）、コンバータ１１０は、例えば１００Ｖを出力して、端子Ｖ−の正電圧バイアスを増加させ得る。接続されたＰＶ発電機の正電圧バイアスを（例えば、端子Ｖ−の正電圧バイアスを増加させることによって）増加させることによって、日中にＰＶ発電機に生じ得る電位誘起劣化効果が逆転され得る。
【００４５】
配線構成１１１内の基準点（例えば、図１Ａに示される端子Ｘのいずれか、または端子Ｖ−、もしくは端子Ｖ＋）にコンバータ１１０を介して接続された単一のパワーサプライが、配線構成１１１の電圧の基準を望ましい電圧点および／または地面電位とするのに十分であり得る。図示されている複数の電源ＰＳ１.．．ＰＳｎは、実施のための様々な可能性を示しており、全ての電源および対応するコンバータ１１０が必要であることを示すものではない。上の記載および電力システムに関する後続の記載中、電源（例えばパワーサプライＰＳ１．．．ＰＳｎ）は、地面および／または地面電位に関して望ましい電圧点を基準とすることがある。
【００４６】
ここで図２Ａを参照すると、それは本開示の例示的な態様による、制御装置２００を含む制御ユニット２０のさらなる詳細のブロック図を示している。制御装置２００は、メモリ２１０に接続することができるマイクロプロセッサ、マイクロ制御装置および／またはデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含むことができる。図１Ａに関して、１つのコンバータ１１０内の制御装置２００は、他のコンバータ１１０の他の制御装置２００に対する一次制御装置として機能し得る。したがって、制御装置２００に接続された通信インターフェース２０２は、制御装置２００と、例えば電力システム１８０ａに含まれる他の制御装置２００／１０５との間の通信を提供することができる。あるいは、電力装置１０３／１０３ａおよび／またはシステム電力装置１０７の近くに配置されている場合、コンバータ１１０は電力装置１０３／１０３ａおよび／またはシステム電力装置１０７の制御装置によって制御されてもよいが、それでもなお制御装置２００に含まれる他の特徴を保持し得る。
【００４７】
コンバータ１１０の通信インターフェース２０２との間の通信は、電力線１２０を介した電力線通信（ＰＬＣ）によって行われてもよい。通信インターフェース２０２内の通信は、センサ２０４ａ／センサインターフェース２０４を介して測定または感知された通信パラメータも含み得る。例えば、遠隔制御、遠隔監視、および／または電力装置１０３／１０３ａおよび／またはシステム電力装置１０７の再構成の特徴を例えば提供し得るインターネット接続を確立するために、通信インターフェース２０２は、ローカルエリアネットワークまたはセルラーネットワークと通信し得る。制御装置２００は、電力装置１０３／１０３ａに接続された電源、システム電力装置１０７、および他の回路部品（例えば、制御装置２００、通信インターフェース２０２等）を動作させるのに適した出力電力から電力を受け取るように構成された補助電力回路２６２をさらに含み得る。いくつかの特徴によれば、補助電力回路２６２は、電力装置１０３／１０３ａ、システム電力装置１０７、パワーサプライＰＳ１〜ＰＳｎ、ＰＳＡ、Ｐｓ４の出力に接続され、他の電力装置に接続された電源から、および／または電力システム１８０ａによって生成された電力から独立した電力源から電力を受け取るように設計され得る。
【００４８】
以下の記載では、コンバータ１１０の設計および動作の例示的な方法が示されており、コンバータ１１０の入力に供給される電力は、例えば電力装置１０３／１０３ａに接続された電源１０１から、電力装置１０３／１０３ａから、直列に接続された電力装置１０３／１０３ａのストリングから、および／または電力システム１８０ａのＤＣ電力とは別個であり得るＤＣ電力の補助源から供給され得るＡＣ電力および／またはＤＣ電力である。
【００４９】
ここで、本開示の例示的な態様による方法２０１のフローチャートを示す図２Ｂを参照する。方法２０１は、以下の記載において図１Ａの電力システム１８０ａに適用することができる。方法２０１のステップは、システム電力装置１０７、電力装置１０３／１０３ａおよび／または一次制御装置として機能するコンバータ１１０の制御装置のうちの１つによって実施され得る。ステップ２０３において、配線構成１１１からのＤＣ電力が供給され、端子Ｖ＋とＶ−を横切ってシステム電力装置１０７（例えば、インバータ）の入力に印加される。配線構成１１１内では、ＤＣ電力は、直列に接続された電力装置１０３／１０３ａ出力の列を介して供給されてもよく、ここで各電力装置１０３／１０３ａへの入力は電源１０１に接続される。あるいは、配線構成１１１において、相互接続された（例えば、直列または並列に接続された）電源１０１のストリングをシステム電力装置１０７の入力に適用することができる。
【００５０】
ステップ２０５において、並列接続された配線構成１１１からのＤＣ電力（電力＝電圧×電流）は、システム電力装置１０７によって、負荷１０９に印加され得るＡＣ電力（電力＝電圧×電流）出力に逆変換され得る。
【００５１】
ステップ２０７において、システム電力装置１０７のセンサによって電気パラメータ（例えば、電圧、電流、電力、抵抗）が端子Ｖ−、ＶＣＰおよび／またはＶ＋上で感知され得る。ほぼ同時に、電力装置１０３／１０３ａのセンサ／センサインターフェース１２５および／またはコンバータ１１０のセンサインターフェース２０４／センサ２０４ａは、端子Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｖ−およびＶ＋上で電気パラメータを感知し得る。
【００５２】
非限定的な例として、パワーサプライＰＳ１の動作は、電力システム１８０ａが１つの配線構成１１１を有する場合、コンバータ１１０の入力がパワーサプライＰＳ１に接続されている場合、他のすべての電源およびコンバータが考察を簡単にするために言及も使用もされていない場合について言及される。ステップ２０７とほぼ同時に、ステップ２０９において、パワーサプライＰＳ１からのＤＣ電圧源は、コンバータ１１０によって変換されて、ステップ２０７でＷ、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｖ−およびＶ＋上で感知された電気パラメータに応答してコンバータ１１０の出力により大きな電圧を供給し得る。言い換えると、コンバータ１１０はブーストコンバータとして機能している。コンバータ１１０の出力で生成されるより高い電圧のレベルは、ステップ２０７で感知された電気パラメータに応答的であり得、またはステップ２０７で感知された電気パラメータとは無関係に生成されてもよい。したがって、感知された電気パラメータ、例えば、端子Ｚおよび／またはＶ−の電圧（ただし端子Ｖ＋およびＶＣＰも含み得る）に応答して、ステップ２１１におけるコンバータ１１０の出力の端子Ｘおよび／またはＺへの印加は、コンバータ１１０のブースト出力電圧をシステム電力装置１０７の端子Ｖ−に加え得る。したがって、ステップ２１３において、端子Ｖ−に印加された電圧は、もはや変動せず、コンバータ１１０によって提供される接地の電位を超えて確立される。
【００５３】
方法２０１の他のステップの動作によってステップ２１３に含まれるのは、コンバータ１１０によって提供される接地の電位を超える端子Ｖ−に印加される電圧の維持である。さらに、パワーサプライＰＳＡがパワーサプライＰＳ１の代わりに使用される場合、およびパワーサプライＰＳＡの極性が反転される場合、ＰＳＡに接続されたコンバータ１１０の出力が端子Ｗ、Ｙ／Ｖ＋に印加され得、それにより方法２０１のステップが、コンバータ１１０によって提供される接地の電位未満であるように端子Ｖ＋に印加される電圧を確立し維持し得るようにする。これは、例えば、電源１０１が、すべての太陽光発電パネルを地面に関してゼロ未満の電圧に維持することによって電位誘起劣化（ＰＩＤ）が低減され得る特性を有する太陽光発電パネルである場合に望ましい可能性がある。さらに、配線構成１１１に方法２０１のステップを適用するとき、システム電力装置に印加される電圧Ｖ＋−を端子Ｖ＋およびＶ−で対称にすることを可能にするために配線構成の中央に配置／接続されたパワーサプライＰＳｎを使用することが可能であり得る。言い換えれば、対称的なストリング電圧を維持するために、システム電力装置１０７のそれぞれの端子Ｖ＋およびＶ−に等しい量の正のＤＣ電圧および負のＤＣ電圧を印加することができる。
【００５４】
別の非限定的な例として、パワーサプライＰＳＢの動作は、電力システム１８０ａが複数の配線構成１１１を有し、コンバータ１１０の入力がパワーサプライＰＳＢに接続され、および考察を簡単にするために全ての他の電源およびコンバータが言及も使用もされない場合について言及される。ステップ２０７とほぼ同時に、ステップ２０９において、パワーサプライＰＳＢからのＤＣ電圧源は、ステップ２０７で感知された電気パラメータに応答してコンバータ１１０の入力における電圧よりも大きい出力電圧を提供するためにコンバータ１１０によって変換され得る。言い換えれば、コンバータ１１０は、すべての配線構成１１１に対してブーストコンバータとして機能している。コンバータ１１０の出力で生成される電圧のレベルは、ステップ２０７で感知された電気パラメータに応答的であってもよいし、またはステップ２０７で感知された電気パラメータから独立して生成されてもよい。したがって、感知された電気パラメータ、例えば、端子Ｖ＋およびＶＣＰも含み得る端子Ｚおよび／またはＶ−の電圧に応答して、ステップ２１１における端子Ｚおよび／またはＶ−へのコンバータ１１０の出力の適用は、コンバータ１１０のブースト出力電圧をシステム電力装置１０７の端子Ｖ−に加え得る。
【００５５】
非限定的な数値例として、端子Ｖ＋上の望ましい電圧は５１０ボルト（ｖ）であり、端子Ｖ−上の電圧は実質的に地面電位（ゼロボルト）より上、例えば＋１０Ｖであると仮定する。電力装置１０７および／または電力モジュール１０３／１０３ａの制御装置を利用して、各配線構成１１１のストリング電圧を５００Ｖ（５１０Ｖ−１０Ｖ）に維持することができる。５００Ｖのストリング電圧は変動電圧であり得るが、電源ＰＳ１〜ＰＳｎ、ＰＳＡ、ＰＳＢまたはＰＳＣのいずれか１つおよびそれぞれのコンバータ１１０が使用されて（例えばスイッチＳ１〜Ｓｎ、ＳＡ、ＳＢ、ＳＣがどのパワーサプライコンバータ１１０を選択するかのために使用される）、端子Ｖ−の電圧を＋１０ボルトに、端子Ｖ＋の電圧を５１０Ｖに設定する。したがってセンサ／センサインターフェース１２５／２０４／２０４ａを使用して端子Ｙ／Ｖ＋およびＺ／Ｖ−における電圧を感知することができる（ステップ２０７）。コンバータ１１０を使用して、パワーサプライＰＳＢからの電力の変換（ステップ２０９）を介して端子Ｚ／Ｖ−に正の電圧（地面対端子に関して）を印加し（ステップ２１１）、端子Ｙ／Ｖ＋およびＺ／Ｖ−が大地電位を超えるようにする。したがって、端子Ｙ／Ｖ＋で感知された電圧が２５０Ｖであり、端子Ｚ／Ｖ−で感知された電圧が−２５０であり、その結果電圧差が５００Ｖである場合、ブーストコンバータの出力は端子Ｚ／Ｖ−に２６０Ｖを追加し得、それによりキルヒホッフ電圧の法則により、端子Ｚ／Ｖ−の電圧は２６０ｖ−２５０ｖ＝１０ｖであり、端子Ｙ／Ｖ＋の電圧は５１０ｖ＝２６０ｖ＋２５０ｖである。
【００５６】
このように、ステップ２１３において、端子Ｖ−に印加される電圧は、もはや変動せず、全ての配線構成１１１についてコンバータ１１０によって提供される接地の電位より上に確立される。方法２０１の他のステップの動作によってステップ２１３に含まれるのは、コンバータ１１０によって提供される接地の電位を超えて端子Ｖ−に印加される電圧を維持することである。さらに、パワーサプライＰＳＢが配線構成１１１の最上部で使用され、コンバータ１１０が端子Ｙおよび／またはＷに接続する場合、パワーサプライＰＳＢの極性が反転される場合、方法２０１のステップが端子Ｖ＋に印加される電圧をコンバータ１１０によって提供される接地の電位を下回るように確立し維持するように、電源ＰＳＢに接続されたコンバータ１１０の出力が端子Ｗ、Ｙ／Ｖ＋に印加される。
【００５７】
パワーサプライＰＳＢの代わりにまたはパワーサプライＰＳＢに加えてパワーサプライＰＳＣを使用することによる電力システム１８０ａへの適用において、さらなる考慮が考えられ得る。全体的な適用は、パワーサプライＰＳＢの使用に関して記載したものと同様のステップでパワーサプライＰＳＣを使用して、端子Ｖ＋に印加される電圧をコンバータ１１０によって提供される接地の電位未満に再び確立し維持するか、または端子Ｖ＋に印加される電圧をコンバータ１１０によって提供される接地の電位を超えるように確立し維持することができる。同様に、パワーサプライＰＳＣの使用は、端子Ｖ−に印加される電圧をコンバータ１１０によって提供される接地の電位より低くなるように確立し維持することができる、または端子Ｖ−に印加される電圧をコンバータ１１０によって提供される接地の電位よりも高くなるように確立し維持し得る。コンバータ１１０によって変換されるＤＣ電力源は、システム電力装置１０７の出力から、システム電力装置１０７に接続されてもされなくてもよいＡＣグリッド電源、および／または電力システム１８０ａのＡＣ電力とは別であり得るＡＣ電力の補助源から提供されるＡＣ電力の変換から提供され得る。
【００５８】
ここで、本開示の例示的な態様による電力システム１８０ｆを示す図３Ａを参照する。電力システム１８０ｆは、上述の電力システム１８０ａの単純化されたバージョンであると考えられてもよく、以下の記載における考察を簡単にするためにそのように参照されてもよい。電源１０１は、端子ＷおよびＸにおいて電力装置１０３／１０３ａの入力に接続されてもよい。電源１０１は、太陽光発電パネル、ＤＣ発電機および／または電池／蓄電装置であってもよい。例えば、電源１０１は、直列に接続されたＰＶ電源のストリング、またはＰＶ電源の複数のまたは並列に接続されたストリングであり得る。このように、電源１０１は接地されていないように示されているので、端子ＹおよびＺにおいて電力装置１０３／１０３ａに入力される電圧は変動電圧と見なすことができる。端子ＷおよびＸにおける電力装置１０３／１０３ａの出力電圧（Ｖ＋−）もまた、端子Ｖ＋およびＶ−においてシステム電力装置１０７に印加され得る変動出力電圧であると考えられ得る。
【００５９】
システム電力装置１０７の入力の構成要素の部分図が示されている。システム電力装置１０７は、２つの入力コンデンサＣ＋、Ｃ−の直列接続の中点接続であり得るさらなる入力端子ＶＣＰを提供し得る。２つの入力コンデンサＣ＋、Ｃ−の直列接続は、例えば、システム電力装置１０７のマルチレベルインバータトポロジ実装の入力とすることができる。しかしながら、入力端子ＶＣＰは必ずしも外部に設ける必要はない。それというのも、システム電力装置１０７のいくつかの実践によれば、含まれるスイッチドブリッジトポロジ（図示せず）と共に端子Ｖ＋とＶ−を横切って接続された単一コンデンサが、システム電力装置１０７のためのインバータトポロジを提供し得るからである。いくつかの特徴によれば、２つを超えるコンデンサが端子Ｖ＋とＶ−の間に配置されてもよい。例えば、６つのコンデンサを端子Ｖ＋とＶ−との間に配置して５つの中点電圧レベルを作り出すことができる。負荷１０９は、システム電力装置１０７の出力に接続されてもよい。負荷１０９は、例えばＡＣモータ、変圧器、局在グリッド、および／またはユーティリティグリッドであり得る。
【００６０】
コンバータ１１０ａの出力は端子Ｖ−に接続されてもよく、コンバータ１１０ａの出力はコンバータ１１０に関して上述したものと同じまたは同様であってもよく、同様に端子ＶＣＰ、Ｖ＋、Ｗおよび／またはＸに接続されてもよい。コンバータ１１０ａは、パワーサプライＰＳ１ａからの入力ＤＣ電圧がコンバータ１１０ａの出力において増加した値の出力電圧に変換されるように、ブーストコンバータとして図３Ａに示されている。パワーサプライＰＳ１ａはコンバータ１１０ａの入力端子間に接続する。パワーサプライＰＳ１ａは、電力装置１０３／１０３ａに接続された電源１０１から、電力装置１０３／１０３ａから、直列接続された電力装置１０３／１０３ａのストリングから、および／または電力システム１８０ａのＤＣ電力から分離され得るＤＣ電力の補助源から（例えば補助電力回路１６２／２６２から）提供され得るＤＣ電圧源である。パワーサプライＰＳ１ａは、パワーサプライＰＳ１〜ＰＳｎのいずれか１つと同じでもよい。コンバータ１１０ａは、ＰＳ１〜ＰＳｎに接続されたコンバータ１１０のいずれか１つと同じでもよい。
【００６１】
コンバータ１１０ａの第１の入力端子は、地面および／または大地に接続している。コンバータ１１０ａの第２の入力端子はインダクタＬ１の第１の端部に接続している。インダクタＬ１の第２の端部はダイオードＤ１のアノードとスイッチＱ１の第１の端部とに接続されている。Ｄ１のカソードはコンデンサＣ１の第１の端部に接続している。スイッチＱ１の第２の端部とコンデンサＣ１の第２の端部は、地面および／または大地に接続されている。Ｄ１のカソードは抵抗器Ｒ１の第１の端部にも接続されている。抵抗器Ｒ１の第２の端部はダイオードＤ２のアノードに接続されている。ダイオードＤ２のカソードはスイッチＱ２の第１の端部に接続している。スイッチＱ２の第２の端部は端子ＺおよびＶ−に接続されているが、代わりにＶＣＰ、Ｖ＋、Ｗおよび／またはＸに接続されていてもよい。スイッチＱ２は上述のスイッチＳ１〜Ｓｎ、ＳＡ、ＳＢおよびＳＣの例であり得る。適切なパルス幅変調信号または他の制御信号をスイッチＱ１のゲート（ｇ）に適用して、パワーサプライＰＳ１ａからの入力ＤＣ電圧がコンバータ１１０ａの出力において出力電圧の増加した値に変換されるように、コンバータ１１０ａのブースト機能を提供することができる。
【００６２】
本開示の例示的な態様による、図３Ａの電力システム１８０ｆに適用される図２Ｂの方法２０１を再び参照する。方法２０１のステップは、システム電力装置１０７、電力装置１０３／１０３ａおよび／またはコンバータ１１０ａの制御装置のうちの１つによって実施され得る。電力システム１８０ｆは、１つのコンバータと１つのパワーサプライを使用し、１つのコンバータと１つのパワーサプライは、上述の電力システム１８０ａ〜１８０ｅおよび以下に記載する他の電力システムに関して使用することができる。ステップ２０３において、電源１０１からのＤＣ電力が電力装置１０３／１０３ａを介してシステム電力装置１０７の入力に提供されて印加されるか、または電源１０１が直接システム電力装置１０７の入力に提供されて印加される（例えば電力装置１０３／１０３ａが特徴とされない場合）。ステップ２０５において、直接電源１０１からの、および／または電源１０１に接続された電力装置１０３／１０３ａからのＤＣ電力（電力＝電圧×電流）は、システム電力装置１０７によって、負荷１０９に印加され得るＡＣ電力（電力＝電圧×電流）出力に逆変換され得る。ステップ２０７において、電気パラメータ（例えば、電圧、電流、電力、抵抗）が、システム装置１０７のセンサによって、端子Ｚ上の電力装置１０３／１０３ａのセンサ／センサインターフェース１２５によっておよび／またはセンサインターフェース２０４／センサ２０４ａによって端子Ｖ−上で感知され得る。
【００６３】
ステップ２０７とほぼ同時に、ステップ２０９において、パワーサプライＰＳ１ａからのＤＣ電圧源は、ステップ２０７で感知された電気パラメータに応答的なコンバータ１１０ａの出力においてより高い電圧を提供するためにコンバータ１１０ａによって変換されてもよい。したがって、感知された電気パラメータに応答して、スイッチＱ１のスイッチングの制御は、スイッチＱ１のゲート（ｇ）への適切なパルス幅変調信号の適用であり得る。ステップ２１１において、スイッチＱ２を「オン」にする動作は、コンバータ１１０ａのブーストされた出力電圧をシステム電力装置１０７の端子Ｖ−に加えることができる。したがって、ステップ２１３において、端子Ｖ−に印加される電圧はもはや変動せず、コンバータ１１０ａによって提供される接地の電位より上に確立される。方法２０１の他のステップの動作によってステップ２１３に含まれるのは、コンバータ１１０ａによって提供される接地の電位を超える端子Ｖ−に印加される電圧の連続的な維持である。
【００６４】
電力システム１８０ａに関して示されるように複数のシステム電力装置が並列に接続される場合、ダイオードＤ２および抵抗器Ｒ１は、コンバータ１１０ａ間の循環電流を制限するための電流制限装置および／または他の電流制限回路として利用され得る。さらに、パワーサプライＰＳ１ａの極性が反転されると、方法２０１のステップがコンバータ１１０ａによって提供される接地の電位より下に端子Ｖ＋に印加される電圧を確立および維持し得るように、コンバータ１１０ａの出力は端子Ｖ＋に印加され得る。複数のシステム電力装置が電力システム１８０ａに関して示されるように並列に接続されている場合、単一のコンバータ１１０ａが単一システム電力装置に基準電圧を提供し、システム電力装置１０７の並列接続によって、並列接続された電力装置１０７のそれぞれは、コンバータ１１０ａによって出力された電圧を基準とし得る。
【００６５】
本開示の特徴によれば、電力コンバータ１１０ａをシステム電力装置１０７に一体化することができる。電力コンバータ１１０ａを複数の並列接続されたシステム電力装置１０７のそれぞれに一体化する場合、各電力コンバータ１１０ａは、共通の基準電圧を出力するように同期されてもよく（例えば、単一システム電力装置が一次システム装置として指定され、一次システム電力装置が他のシステム電力装置によって使用される基準電圧を出力することによって）、または単一の一体型電力コンバータ１１０ａのみが基準電圧を出力するように構成されてもよく、他の一体型電力コンバータ１１０ａは無効にされてもよく、および／または基準電圧を出力しなくてもよい。
【００６６】
ここで、本開示の例示的な態様による電力システム１８０ｇを示す図３Ｂを参照する。電力システム１８０ｇは、電力システム１８０ｆ内の電源１０１および電力装置１０３／１０３ａを電力システム１８０ｇの電源１０４に含めることができること以外は電力システム１８０ｆと同様である。電源１０４は、図１Ｆに関して前述した通りであり得るので、電源１０４は、１つまたは複数の電池、太陽光発電パネル、ＤＣ発電機および／または電源システム１８０ａに関して示されるような電源１０１およびそれぞれの電力装置１０３／１０３ａの組み合わせなどの様々な電源であり得る。
【００６７】
ステップ２０７に関する上の記載中、電気パラメータ（例えば、電圧、電流、電力、抵抗）は、システム電力装置１０７のセンサによって端子Ｖ−、ＶＣＰおよび／またはＶ＋上で、電力装置１０３／１０３ａのセンサ／センサインターフェース１２５および／またはコンバータ１１０のセンサインターフェース２０４／センサ２０４ａによって端子Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｖ−およびＶ＋上で感知され得る。あるいは、またはさらに、電気パラメータ（例えば、電圧、電流、電力、抵抗）は、システム電力装置１０７のＡＣ側で、システム電力装置１０７の出力の位相の少なくとも１つでおよび／またはシステム電力装置１０７の中性において感知されてもよい。このように、システム電力装置１０７の出力が３相である場合、３つの相の平均電圧を（例えば直接測定によって、または計算によって）測定し、ステップ２１３で使用して、端子Ｖ−に印加される電圧がもはや変動せず、コンバータ１１０／１１０ａによって提供される接地の電位より上に確立されることを確実にしてもよい。方法２０１の他のステップの動作によってステップ２１３に含まれるのは、地面に関して望ましい電圧点を基準にされ、および／またはコンバータ１１１、１１０ａによって提供される接地の電位を超える、端子Ｖ−に印加される電圧の連続維持であり得る。
【００６８】
ここで、本開示の例示的な態様による電力システム１８０ｈを示す図４Ａを参照する。電源１０４は、インバータ４００の入力に接続されている。前述のように、電源１０４は、電池、太陽光発電パネル、ＤＣ発電機、および／または電力システム１８０ａに関して示されるような電源１０１とそれぞれの電力装置１０３／１０３ａとの組み合わせなどの様々な電源の１つまたは複数であり得る。電源１０４のＤＣ電圧は、上述の制御ユニット２０を含むことができるシステム電力装置１０７の端子Ｖ＋およびＶ−に接続され、ここでセンサ２０４ａ／センサインターフェース２０４は端子Ｖ＋、Ｖ−上のおよび「ｎ」個の接続端子ＶＣＰ１〜ＶＣＰｎ上の電気パラメータを感知するために利用され得る。電気パラメータは、電圧（Ｖ）、電流（Ｉ）および電力（Ｖ×Ｉ）を含み得る。「ｎ」個の接続端子は、入力コンデンサＣの直列接続の中点接続とすることができる。複数の入力コンデンサＣの直列接続は、例えば、インバータ４００のマルチレベルインバータトポロジ実装の入力とすることができる。しかしながら、システム電力装置１０７上のインバータ４００への入力端子は、含まれるスイッチドブリッジトポロジ（図示せず）と共に端子Ｖ＋とＶ−を横切って接続された単一コンデンサＣを提供してもよく、それはインバータ４００のインバータトポロジも提供し得る。いくつかの特徴によれば、２つより多くのコンデンサＣが端子Ｖ＋とＶ−の間に配置されてもよい。例えば、６つのコンデンサを端子Ｖ＋とＶ−との間に配置して、Ｖ＋およびＶ−の終端電圧レベルに加えて５つの中点電圧レベルを作り出すことができる。５つの中点電圧レベルおよび２つの終端電圧レベルのうちの１つまたは複数を測定して、中点電圧の１つおよび／または終端電圧レベルの１つで電圧レベルを調整および制御するための基準測定値を提供し得る。
【００６９】
負荷１０９は、システム電力装置１０７の出力に接続されてもよい。負荷１０９は、例えばＡＣモータ、変圧器、局在グリッド、および／またはユーティリティグリッドであってもよい。インバータ４００の出力は単相出力として示されているが、例えば三相出力などの多相出力であってもよい。インバータ４００の出力は、整流器ユニット４０の入力に接続されている。整流器ユニット４０は、制御されていないダイオード整流回路、位相制御整流器および／またはスイッチモードパワーサプライ（ＳＭＰＳ）などのＡＣ−ＤＣコンバータであり得る。整流器ユニット４０はまた、インバータ４００／負荷１０９のＡＣ出力とコンバータ１１０ｂのＤＣ入力との間を直流的に絶縁するために使用され得る変圧器を含み得る。変圧器はまた、整流器ユニット４０へのＡＣ入力を増加および／または減少させることができる。
【００７０】
整流器ユニット４０のＤＣ出力は、コンバータ１１０ｂの入力を横切って接続する。コンバータ１１０ｂはバックコンバータ回路トポロジとして示されている。このように、バックコンバータの１つの機能は、その入力における電圧をその出力におけるより低い電圧に下げることであり得るので、変圧器は整流器ユニット４０に必要とされないかもしれない。コンデンサＣ３はコンバータ１１０ｂの入力を横切って接続する。コンバータ１１０ｂの一方の入力端子は地面および／または大地に接続されている。コンバータ１１０ｂの他方の入力端子はスイッチＱ３の一方の端部に接続し、スイッチＱ３の他方の端部はインダクタＬ２およびスイッチＱ４の一方の端部に接続する。インダクタＬ２の他方の端部はコンバータ１１０ｂの出力を提供し、またコンデンサＣ４の一方の端部に接続する。コンデンサＣ４およびスイッチＱ４の残りの端部は地面および／または大地に接続されている。コンバータ１１０ｂの出力は端子Ｖ−に接続されて示されているが、端子Ｖ＋および／または接続端子ＶＣＰ１〜ＶＣＰｎにも接続することができる。インバータ４００に対する方法２０１の利用は、端子Ｖ−に印加される電圧をコンバータ１１０ｂによって提供される接地の電位より上になるように確立し維持すること、または、例えばコンバータ１１０ｂへの入力の極性が逆になっている場合には、端子Ｖ−に印加される電圧をコンバータ１１０ｂによって提供される接地の電位より下になるように確立し維持することであり得る。同様に、インバータ４００は、端子Ｖ＋に印加される電圧をコンバータ１１０ｂによって提供される接地の電位より上になるように確立し維持するように、または、例えばコンバータ１１０ｂへの入力の極性が反転されている場合には、端子Ｖ＋に印加される電圧をコンバータ１１０ｂによって提供される接地接続の電位より下になるように確立し維持するように構成および制御され得る。
【００７１】
ここで図４Ｂを参照すると、それは本開示の例示的な態様による電力システム１８０ｉを示している。電力システム１８０ｉは電力システム１８０ｈと同様であるが、１つまたは複数の電源１０４からの複数の入力と、負荷１０９を横切って接続される各インバータ４００の出力とを有する１つまたは複数をそれぞれ有する複数のインバータ４００を含み得る。システム電力装置１０７のさらなる細部は、制御ユニット２０を含み、負荷１０９からシステム電力装置１０７のライブおよびニュートラル出力をそれぞれ切断または再接続することができるスイッチＤＳＬおよびＤＳＮを含むこともできる。システム電力装置１０７の出力は単相出力として示されているが、三相出力でもよい。三相出力は、負荷１０９からシステム電力装置１０７の３つのライブおよび／またはニュートラル出力をそれぞれ切断または再接続することができる少なくとも３つのスイッチを含むことができる。電源１０４が太陽光発電発電機である場合、スイッチＤＳＬおよびＤＳＮは、電力システム１８０ｉの夜間動作の間、負荷１０９からシステム電力装置１０７のライブおよびニュートラル出力を切断することができる。スイッチＤＳＬおよびＤＳＮは、電力システム１８０ｉの日中動作の間にシステム電力装置１０７のライブおよびニュートラル出力を負荷１０９に再接続することができる。
【００７２】
電源１０４が太陽光発電発電機であり、負荷１０９が公共電力網である場合、方法２０１および電力システム１８０ｉを再び参照する。各インバータ４００の制御ユニット２０は、１つの制御ユニット２０が一次制御ユニットであり得、他の制御ユニット２０が二次制御ユニットである場合、互いに通信することができる。センサ２０４ａ／センサインターフェース２０４は、システム電力装置１０７のライブおよびニュートラル出力、端子Ｖ−、ＶＣＰ１〜ＶＣＰｎおよびＶ＋上の電気パラメータを検知するために利用され得る。
【００７３】
日中動作中、スイッチＤＳＬおよびＤＳＮは、システム電力装置１０７のライブおよびニュートラル出力を負荷１０９に接続することができる。ステップ２０３において、電源１０４からのＤＣ電力をシステム電力装置１０７の入力に供給して印加することができる。
【００７４】
ステップ２０５において、電源１０４からのＤＣ電力（電力＝電圧×電流）は、それぞれのシステム電力装置１０７によって、負荷１０９に印加され得るＡＣ電力（電力＝電圧×電流）出力に逆変換され得る。
【００７５】
ステップ２０７において、電気パラメータ（例えば、電圧、電流、電力、抵抗）が、各制御装置２０によって提供されるセンサインターフェース２０４／センサ２０４ａのそれぞれによって、各システム装置１０７のそれぞれの端子上で各インバータ４００について感知され得る。
【００７６】
ステップ２０７とほぼ同時に、ステップ２０９において、日中動作中に、各整流器ユニット４０からのＤＣ電圧源は、コンバータ１１０ｂによって変換されて、各インバータ４００についてステップ２０７で感知された電気パラメータに応答する各コンバータ１１０ｂの出力に電圧を供給し得る。非限定的な例として、端子ＶＣＰ１〜ＶＣＰｎのうちの１つが、各インバータについて電圧が検出され得る端子として選択され得る。したがって、各システム電力装置１０７への入力が６つのコンデンサ入力を有する場合、各インバータ４００の端子ＶＣＰ３（各システム電力装置１０７への入力の中点）がステップ２０７で感知され得、適切な制御信号が、各コンバータ１１０ｂへおよび／または電源１０４に含まれ得る電力装置１０３／１０３ａにも、一次制御ユニット２０から送信され、各端子ＶＣＰ３が同じ所望の電圧を有するように制御および維持され（ステップ２１３）、端子Ｖ−は、もはや変動せず、各コンバータ１１０ｂによって提供される接地の電位より上に確立される。方法２０１の他のステップの動作によってステップ２１３に含まれるのは、コンバータ１１０ｂによって提供される接地の電位を超える端子Ｖ−に印加される電圧の連続的な維持であり得る。
【００７７】
非限定的な数値例として、端子Ｖ＋上の望ましい電圧は５１０ボルト（ｖ）であり、端子Ｖ−上の電圧は実質的に地面（または「仮想地面」）電位（ゼロボルト）より上、例えば＋１０Ｖであると仮定する。制御ユニット２０は、インバータ４００ごとに、ステップ２０５において、５００Ｖ（５１０Ｖ−１０Ｖ）の電源１０４ごとの電圧Ｖ＋−を維持するために利用され得る。５００Ｖの電圧Ｖ＋−は、変動電圧である（例えば、電圧Ｖ＋は直接地面を基準としなくてもよく、むしろ、電圧Ｖ＋は「仮想地面」を基準としてもよく、「仮想地面」は大地と同じ電圧であるが大地からは直流的に絶縁されるように制御される）が、整流器ユニット４０およびそれぞれのコンバータ１１０ｂのいずれか１つは、各システム電力装置１０７の逆変換を感知することによって電圧を端子Ｖ−で＋１０ボルトに、端子Ｖ＋で５１０Ｖに設定するために使用される（ステップ２０７）。各インバータ４００のコンバータ１１０ｂを使用して（ステップ２０９）、各整流器ユニット４０からの電力の変換（ステップ２０９）を介して各端子Ｖ−にそれぞれの正の電圧（地面対端子に関して）を印加して（ステップ２１１）、それにより端子ＶＣＰ３のそれぞれが２６０ボルトで確立されそして維持され得る（ステップ２１３）ようにする。したがって、各インバータ４００の動作中に、各インバータ４００は、各インバータ４００の端子ＶＣＰ３が同じ値（２６０ボルト）で確立され維持される（ステップ２１３）ことを確立し維持するように、各コンバータ１１０ｂからの調整を必要とする異なる感知パラメータ値を有し得る。例えば、１つのコンバータ４００について、端子Ｖ＋の電圧が＋２５０Ｖであり、端子Ｖ−の電圧が−２５０Ｖであり、その結果端子Ｖ−とＶ＋との間の電圧差が５００Ｖである場合、コンバータ１１０ｂの出力は、キルヒホッフ電圧の法則により、端子Ｖ−上の電圧が２６０Ｖ−２５０Ｖ＝１０Ｖであり、端子Ｖ＋上の電圧が５１０Ｖ＝２５０Ｖ＋２６０Ｖであるように、端子Ｖ−に２６０Ｖを加えることができる。
【００７８】
本開示の特徴によれば、各システム電力装置１０７は、内部電圧レベルを実質的に共通のレベルに維持するように制御することができる。例えば、図４Ｂに示されるようなシステム電力装置１０７は、複数の中間電圧レベルを生成する複数の入力コンデンサＣを特徴とし得る。中間電圧レベルのうちの１つは、特定の電圧レベルになるように調整（例えば、システム電力装置１０７に適用される場合、方法２０１のステップ２０７で測定）されてもよく、この際、特定の電圧レベルはすべてのシステム接続電力装置に関して実質的に同じになるように各システム電力装置１０７で調整される。この調整は、例えば、入力端子および／または出力端子で並列に接続されたシステム電力装置１０７の間で循環電流が流れるのを防ぐために有用であり得る。調整される中間電圧点は、中間入力電圧（例えば、図３Ａの電圧Ｖｃｐ）または中間出力電圧であり得る（例えば、図４Ｂのシステム電力装置１０７によって内部で生成されるが出力されない「仮想中性」電圧、または、システム電力装置１０７が中性電圧線を出力するように設計されている場合、中性電圧線は、各システム電力装置１０７が実質的に共通の電圧レベルになるように調整されてもよい）。
【００７９】
ここで図５を参照すると、それは本開示の例示的な態様による電力システム１８０ｊを示している。コンバータ１１０は、コンバータ１１０の出力を調整するように構成された回路５００を含む。回路５００は、１つまたは複数のセンサ、たとえば電流および／または電圧センサを含むことができる。図５に示す例示的な回路によれば、回路５００は、端子Ｖｃｐｎと地面および／または大地との間に直列に接続された２つの抵抗器ＲＳ３、ＲＳ４を含む。抵抗器ＲＳ４の第１端は端子Ｖｃｐｎに接続され、抵抗器ＲＳ４の第２端は抵抗器ＲＳ３の第１端に接続されている。抵抗器ＲＳ３の第２端は地面および／または大地電位に接続されている。回路５００は電圧センサ５０２も含む。電圧センサ５０２の第１端は抵抗器ＲＳ３の第１端に接続され、電圧センサ５０２の第２端は地面および／または大地電位に接続される。電圧センサ５０２はまた、制御ユニット２０および／または制御装置２００に動作可能に接続されてもよい。いくつかの例では、電圧センサ５０２は制御ユニット２０の一部でもよい。いくつかの例では、制御ユニット２０はシステム電力装置１０７および／またはコンバータ１１０に配置されてもよい。別の例として、制御ユニット２０は、別個のユニットとすることができる。回路５００はまた、コンバータ１１０の抵抗器Ｒ１に並列に接続された電流センサ５０４を含む。電流センサ５０４はまた、制御ユニット２０および／または制御装置２００に動作可能に接続される。いくつかの例では、電力センサ５０４は、抵抗器Ｒ１を横切る電圧と抵抗器Ｒ１の抵抗値とに基づいて抵抗器Ｒ１を流れる電流を導き出す（電流＝電圧÷抵抗値）。いくつかの例では、電流センサ５０４を抵抗器Ｒ１と直列に接続し、抵抗器Ｒ１を通って流れる電流を直接測定することができる。
【００８０】
回路５００は、コンバータ１１０の出力を制御するように構成される。上述のように、いくつかの例では、スイッチＱ１および／またはスイッチＱ２は、制御ユニット２０によって制御され得る。これらのスイッチＱ１、Ｑ２の制御は、回路５００によって感知される１つまたは複数のパラメータに基づき得る。一例として、１つまたは複数のパラメータは、電圧、電流等を含み得る。スイッチＱ１および／またはＱ２の制御を調整することによって、制御ユニット２０は、コンバータ１１０の出力を調整し得る。例えば、スイッチＱ１のデューティサイクルを増加させることは、コンバータ１１０によって出力される電圧を増加させ得る。
【００８１】
電力システム１８０ｊが複数のシステム電力装置１０７を含む場合、システム電力装置１０７の１つまたは複数の端子Ｖｃｐｎの電圧が、１つまたは複数の他のシステム電力装置１０７の端子Ｖｃｐｎにおける電圧または目標電圧に対応する目標電圧よりも大きくなる（例えば、実質的に大きくなる）可能性がある。例えば、この文脈において実質的に大きいとは、ある決まった範囲内、例えば＋／−５ボルト、＋／−数十ミリボルト、＋／−数百ミリボルト等であり得る。第２のシステム電力装置よりも第１のシステム電力装置において電圧Ｖｃｐｎが高い場合、第２のシステム電力装置は、例えばシャットダウンされるなど、悪影響を受ける可能性がある。そのような場合、電流を感知してそれに応じて電圧を調整する回路がない場合、他の電力装置１０７（例えば、所望の電圧以下で動作している可能性がある第２のシステム電力装置）は、不注意でバイパスまたは非活性化される可能性があり、所望の電圧よりも高い電圧で動作している１つまたは複数のシステム電力装置１０７のみが負荷１０９に電力を供給し続ける可能性がある。このようなシナリオを軽減するのを助けるために、回路５００は電圧を感知することに加えて、電流、例えば抵抗器Ｒ１でコンバータ１１０を流れる電流を感知してもよい。１つまたは複数の感知されたパラメータが、所望の電圧より高いか、または他のシステム電力装置１０７の電圧動作点より高い電圧を示す場合、制御装置２００は、コンバータ１１０によって出力される電圧を下げるために動作し得、これはそのシステム電力装置１０７の端子Ｖｃｐｎの電圧を下げる。
【００８２】
いくつかの例では、地面電位に接続されているコンバータ１１０、および回路５００を使用して、端子Ｖ−、Ｖ＋等の電圧を調整および／または直接制御することによって、複数のシステム電力装置１０７の複数の端子Ｖｃｐｎで同様の電圧値を調整することができる。場合によっては、例えば端子Ｖｃｐｎが複数のシステム電力装置１０７について共通の中性（または「仮想中性」、すなわち、ある端子が、様々なシステム電力装置１０７のＶｃｐｎ端子を直接接続することなく類似または同一の電圧を有する他のシステム電力装置１０７の端子に対応する）である場合、単一の回路（例えば回路５００）を使用して、複数のシステム電力装置１０７の端子Ｖｃｐｎの電圧を制御することができる。いくつかの例では、例えば、電力システムが複数のパワーサプライＰＳｎを有し、１つまたは複数のパワーサプライＰＳｎが動作を停止する場合に、複数のシステム電力装置１０７が共通の中性または共通の「仮想中性」を共有する場合、電力システムは、残りのパワーサプライＰＳｎの１つまたは複数が端子Ｖ−、Ｖ＋等に必要な電圧を供給する状態で機能し続けることができる。
【００８３】
ここで、本開示の例示的な態様による方法６０１のフローチャートを示す図６Ａを参照する。例えば、以下の記載では、方法６０１を図５の電力システム１８０ｊに適用することができる。一例として、方法６０１のステップは、システム電力装置１０７の制御装置、電力装置１０３／１０３ａの制御装置、および／または一次制御装置として機能するコンバータ１１０によって実施することができる。
【００８４】
ステップ６０３で、電流が決定され、電圧が決定される。
【００８５】
例えば、ステップ６０３において、システム電力装置１０７の端子Ｖｃｐｎの電圧に関連する電流が決定され得る、例えば、電流センサ５０４によって測定され得る。一例として、抵抗器Ｒ１を流れる電流が測定され得る。他の例では、異なる電流、例えば、ダイオードＤ１を通る電流、ダイオードＤ２を通る電流、スイッチＱ２を通る電流等を測定または決定することができる。いくつかの例では、（例えば、インダクタＬ１を流れる電流を測定し、インダクタＬ１を流れる測定された電流とスイッチＱ１のデューティサイクルとに基づいて抵抗器Ｒ１を流れる電流を推定することによって）電流を推定することができる。
【００８６】
例えば、ステップ６０３において、システム電力装置１０７の端子Ｖｃｐｎの電圧に関連する電圧が決定され得る、例えば電圧センサ５０２によって測定され得る。一例として、抵抗器ＲＳ３の電圧が測定される。抵抗器ＲＳ３の電圧は端子Ｖｃｐｎの電圧に関係している。場合によっては、測定された抵抗器ＲＳ３の電圧を用いて端子Ｖｃｐｎの電圧を導き出すことができる。他の例では、例えば、端子Ｖ＋における電圧、端子Ｖ−における電圧等、異なる電圧が感知されてもよい。
【００８７】
ステップ６０５において、決定された電流および決定された電圧に基づいて値が計算される。例えば、値は、電流と電圧の両方に依存する関数、例えば、一次関数、多項式関数等を使用して計算されてもよい。
【００８８】
ステップ６０７において、計算値は基準値と比較される。例えば、ステップ６０５で計算された値が電圧値である場合、基準値は基準電圧値であり得る。一例として、基準値は、所望の電圧値、所望の電流値等であり得る。
【００８９】
ステップ６０７において、計算値が基準値より実質的に小さいと判定された場合、ステップ６０９において電圧出力を増加させることができる。例えば、制御ユニット２０、例えば制御装置２００は、端子Ｖ−に出力されるコンバータ１１０の出力電圧を増加させるようにコンバータ１１０、例えばスイッチＱ１および／またはスイッチＱ２を制御することができる。これにより、端子Ｖｃｐｎの電圧の上昇が制御され得る。
【００９０】
ステップ６０７において、計算値が基準値に実質的に等しいか、または基準値から許容変動範囲内にあると判定された場合、ステップ６１１において、電圧出力は実質的に維持されてもよい。例えば、制御ユニット２０、例えば制御装置２００は、コンバータ１１０、例えばスイッチＱ１および／またはスイッチＱ２を制御して、端子Ｖ−に出力されるコンバータ１１０の出力電圧を（例えば、許容変動を許容するが、平均電圧を実質的に変化させることなく）実質的に維持することができる。これにより、端子Ｖｃｐｎの電圧が維持され得る。
【００９１】
ステップ６０７において、計算値が基準値より実質的に大きいと判定された場合、ステップ６１３において、電圧出力を低下させることができる。例えば、制御ユニット２０、例えば制御装置２００は、端子Ｖ−に出力されるコンバータ１１０の電圧を下げるようにコンバータ１１０、例えばスイッチＱ１および／またはスイッチＱ２を制御することができる。これにより、端子Ｖｃｐｎの電圧の低下が制御され得る。
【００９２】
本明細書の開示内容の特徴によれば、ステップ６０５で計算された値は、出力電圧の望ましい変化に反比例または正比例することがある。図６Ａに示される例では、基準値よりも実質的に小さい値は、電圧出力を増加させるための調整を引き起こす。別の例では、値は、基準値よりも実質的に小さい値が電圧出力を低下させる調整を引き起こすように計算されてもよい。
【００９３】
非限定的な例として、ステップ６０５で計算された値が、例えば式：α＝β＊Ｉ＋γ＊Ｖ（式中、αは計算値、βおよびγは係数（例えば、電力システム内の抵抗器の１つまたは複数の抵抗など、電力システムの要素に対応する１つまたは複数のパラメータに関連する係数）であり、Ｉは決定された電流であり、Ｖは決定された電圧である）を使用して、電流と電圧の両方に依存する一次関数を使用して計算され得ると仮定する。決定された電流Ｉが比較的高い場合および／または決定された電圧Ｖが比較的高い場合、結果として、αの値は比較的高くなり得る。αが比較的高い場合、計算値αは基準値より実質的に高いと考えられ得、電圧出力が低下する可能性がある。決定された電流Ｉが比較的低いおよび／または決定された電圧Ｖが比較的低い場合、結果として、αの値は比較的低くなり得る。αが比較的低い場合、計算値αは基準値よりも実質的に低いと考えられ得、電圧出力が増加する可能性がある。
【００９４】
非限定的な数値例として、基準値が例えば約１Ｖであり、決定された電流Ｉが比較的高く、例えば約１０ｍＡである場合、計算値αは約１．５Ｖであり得、これは基準値より実質的に高い。その結果、電圧出力が低下し、その結果、電力システム内の決定された電流が減少する可能性がある。決定された電流Ｉが比較的低い、例えば約５ｍＡである場合、計算値αは約０．５ｖであり得、これは基準値より実質的に低い。結果として、電圧出力が増加する可能性があり、結果として、電力システム内の決定された電流が増加する可能性がある。この例では、決定された電流Ｉが約７．５ｍＡである場合、計算値αは約１ｖであり得、これは基準値に実質的に等しい（例えば、所定量以内、測定可能な許容誤差内など）。結果として、電圧出力は実質的に維持され得る。
【００９５】
別の非限定的な数値例として、基準値が例えば約０．７５ｖであり、決定された電流Ｖが比較的高い、例えば約１ｖである場合、計算値αは約１．２５ｖであり得、これは基準値よりも実質的に高い（例えば、所定量を超える、測定可能な許容誤差を超えるなど）。その結果、電圧出力が低下する可能性があり、その結果、電力システム内の決定された電圧が低下する可能性がある。決定された電圧Ｖが比較的低い、例えば、約０．２５ｍＡである場合、計算値αは約０．５ｖであり得、これは実質的に基準値より低い（例えば、所定量より低い、測定可能な許容誤差より低いなど）。結果として、電圧出力が増加する可能性があり、その結果、電力システム内の決定された電圧が増加する可能性がある。この例では、決定された電圧Ｖが約０．５Ｖである場合、計算値αは約０．７５Ｖであり得、これは実質的に基準値に等しい。結果として、電圧出力は実質的に維持され得る。
【００９６】
ここで、本開示の例示的な態様による方法６５１のフローチャートを示す図６Ｂを参照する。例えば、方法６５１は、以下の記載において図５の電力システム１８０ｊに適用することができる。一例として、方法６５１のステップは、システム電力装置１０７の制御装置、電力装置１０３／１０３ａの制御装置、および／または一次制御装置として機能するコンバータ１１０によって実施することができる。
【００９７】
ステップ６５３において、電流が決定される（例えば感知される）。
【００９８】
例えば、システム電力装置１０７の端子Ｖｃｐｎの電圧に関連する電流を、例えば電流センサ５０４によって決定することができる。一例として、抵抗器Ｒ１を流れる電流を決定することができる。他の例では、異なる電流、例えば、ダイオードＤ１を通る電流、ダイオードＤ２を通る電流、スイッチＱ２を通る電流等を測定または決定することができる。いくつかの例では、（例えば、インダクタＬ１を流れる電流を測定し、インダクタＬ１を流れる測定された電流とスイッチＱ１のデューティサイクルとに基づいて抵抗器Ｒ１を流れる電流を推定することによって）電流を推定することができる。
【００９９】
ステップ６５５において、電流が基準電流値と比較される。
【０１００】
ステップ６５５において、電流が基準電流より実質的に低いと判定された場合、ステップ６５７において電圧出力を増加させることができる。例えば、制御ユニット２０、例えば制御装置２００は、端子Ｖ−に出力されるコンバータ１１０の出力電圧を増加させるようにコンバータ１１０、例えばスイッチＱ１および／またはスイッチＱ２を制御することができる。これにより、端子Ｖｃｐｎの電圧の上昇を制御することができる。
【０１０１】
ステップ６５５で、電流が基準電流と実質的に等しいと判定された場合、ステップ６５９で電圧出力を維持することができる。例えば、制御ユニット２０、例えば制御装置２００は、端子Ｖ−に出力されるコンバータ１１０の出力電圧を実質的に維持するようにコンバータ１１０、例えばスイッチＱ１および／またはスイッチＱ２を制御することができる。これにより、端子Ｖｃｐｎの電圧が維持され得る。
【０１０２】
ステップ６５５で、計算値が基準電流より実質的に高いと判定された場合、ステップ６６１で電圧出力を低下させることができる。例えば、制御ユニット２０、例えば制御装置２００は、端子Ｖ−に出力されるコンバータ１１０の電圧を下げるようにコンバータ１１０、例えばスイッチＱ１および／またはスイッチＱ２を制御することができる。これにより、端子Ｖｃｐｎの電圧の低下を制御することができる。
【０１０３】
本開示によれば、計算値および／または感知値と所望値および／または基準値との比較は、電力システム内の電圧をどのように調整するか、例えば、コンバータの出力電圧を増加するべきか否か、維持するべきか否か、または低下させるべきか否かを決定するために行われ得る。
【０１０４】
別の例として、出力電圧をどのように調整すべきかを決定するために、１つまたは複数の感知および／または計算されたパラメータが所望の値の範囲内にあるかどうかが決定され得る。例えば、この所望の値の範囲は、１つまたは複数のシステム電力装置１０７の動作に望ましい電圧値および／または電流値の範囲に関連し得る。
【０１０５】
一例として、この値の範囲は、例えば制御ユニット２０に記憶されているルックアップテーブルとして表すことができ、これは例えば決定された電流に基づいてコンバータの目標出力電圧を決定するのを助けるために使用できる。
【０１０６】
別の例として、２つの別々の制御方法が使用されてもよい。第１の制御方法は、（例えば、端子Ｖｃｐで測定された）決定された電圧に基づいて出力電圧を調整することができ、第２の制御方法は、（例えば、抵抗器Ｒ１で測定された）決定された電流に基づいて出力電圧を調整することができる。制御装置は２つの制御方法を交互にしてもよく、または両方の方法を同時に実行してもよく、例えば、第１の方法は第１の周波数で実行し、第２の方法は、例えば第１の方法と干渉しないように、異なる（より高いまたはより低い）周波数で実行してもよい。
【０１０７】
ここで図７を参照すると、それは本開示の例示的な態様による電圧−電流グラフを示す。グラフ７００は、所望の電圧値７０２および所望の電流値７０４を示す。例えば、所望の電圧値７０２は、端子Ｖｃｐｎ、Ｖ＋、Ｖ−等における所望の電圧であり得る。例えば、所望の電流値７０４は、抵抗器Ｒ１を流れる所望の電流であり得、または異なる電流であり得る。グラフ７００はまた、電流値と電圧値との間の関係を示す電圧−電流曲線７０６を示す。電圧−電流曲線７０６、または電圧−電流曲線７０６の一部は、所望の値の範囲を表し得る。例として、所望の値の範囲は、所望の電圧値、例えば第１の低電圧Ｖ＿ｌｏｗと第２の高電圧Ｖ＿ｈｉｇｈとの間の範囲によって、および／または所望の電流値、例えば第１の低電流Ｉ＿ｌｏｗと第２の高電流Ｉ＿ｈｉｇｈとの間の範囲によって決定され得る。上述のように、電流値と電圧値との間の関係は、例えば制御ユニット２０、例えばメモリ２１０に格納され、コンバータ１１０の出力を制御するために制御ユニット２０、例えば制御装置２００によって使用されるルックアップテーブルに含まれ得る。例えば、電圧−電流曲線７０６を使用して、複数のシステム電力装置１０７の類似の端子、例えば端子Ｖｃｐｎにおいて電圧を所望の電圧値７０２と実質的に等しく、またはその特定の範囲内に維持するのを助けることができる。例えば、コンバータ１１０内で感知された電流、例えば抵抗器Ｒ１を流れる電流に基づいて、ルックアップテーブルは、例えば制御ユニット２０および／または制御装置２００によって参照されてもよく、感知された電流に基づいて端子Ｖｃｐｎの電圧を調整するために目標出力電圧が決定されてもよい。これは、システム電力装置１０７の１つまたは複数の電圧が、１つまたは複数の他のシステム電力装置１０７をバイパスまたは停止させる原因となり得る点まで増加しないことを保証する一助となり得る。
【０１０８】
非限定的な数値例として、端子Ｖｃｐｎ上の所望の電圧が４９５ボルト（ｖ）であると仮定する。回路５００を利用して、各システム電力装置１０７の端子Ｖｃｐｎの電圧を実質的に４９５Ｖに維持することができる。端子Ｖｃｐｎ上の電圧を表す電圧が端子Ｖｃｐｎ上の電圧が所望の電圧値および／または電圧値の範囲より高いことを示す場合、制御装置１１０によって出力される電圧は端子Ｖｃｐｎ上の電圧を降下させる低下した電圧まで低下されることができる。
【０１０９】
ここで図８を参照すると、それは本開示の例示的な態様による電力システム１８０ｋを示している。電力システム１８０ｋは、電力システム１８０ｋを日中動作モードと夜間動作モードとの間で切り替えるように動作可能であるスイッチ８０２を含む。スイッチ８０２はコンバータ１１０と端子Ｖ−との間に接続され、ここでスイッチ８０２の一端はコンバータ１１０の出力に接続され、スイッチ８０２の第２端は端子Ｖ−に接続される。いくつかの例では、スイッチ８０２は、上述のスイッチＳＣおよび／またはスイッチＱ２であり得る。別々に図示されているが、スイッチ８０２がコンバータ１１０および／またはシステム電力装置１０７の一部として含まれてもよいことが理解されるであろう。日中モードでは、スイッチ８０２はオフ位置に切り替えられ、コンバータ１１０は端子Ｖ−に出力電圧を供給しない。夜間モードでは、スイッチ８０２はオン位置に切り替えられ、コンバータ１１０によって提供される接地の電位よりも高い電圧が端子Ｖ−に印加される。スイッチを日中モードまたは夜間モードに切り替えるべきかどうかを表す１つまたは複数のパラメータを決定するのを助けるために１つまたは複数のセンサが使用され得る。１つまたは複数のセンサは、たとえば、時計、放射照度センサ、温度センサ、電流センサ、電圧センサ、電力センサ等を含むことができる。１つまたは複数のセンサからの１つまたは複数のパラメータが夜間モードが適切であることを示す場合、スイッチ８０２は、例えば、制御ユニット２０および／または制御装置２００によって起動され得る。１つまたは複数のセンサからの１つまたは複数のパラメータが日中モードが適切であることを示す場合、スイッチ８０２は、例えば制御ユニット２０および／または制御装置２００によって停止され得る。例として、１つまたは複数のパラメータは、時間値、放射照度値、温度値、電流値、電圧値、および電力値のうちの少なくとも１つであり得る。コンバータ１１０は、日中モードと比較して夜間モードのときにより高い電圧を出力するように構成され得る。例えば、コンバータ１１０は、システム電力装置１０７の端子Ｖ−に接続し、日中動作モードで動作している場合には約５Ｖ〜１０Ｖを出力し、夜間動作モードで動作している場合には数十または数百ボルトを出力し、ＰＩＤの戻りを早める（例えば、日中に太陽電池パネルに蓄えられた電荷の放電を促進する）ように構成され得る。
【０１１０】
いくつかの特徴によれば、コンバータ１１０のトポロジは、好ましい動作時間に従って選択され得る。例えば、主に日中モードで動作するように設計されたコンバータ１１０は、低電圧（例えば、最大数十ボルト）を出力するように最適化され、主に夜間モードで動作するように設計されたコンバータ１１０は、より高い電圧（例えば、数百ボルト）を出力するように最適化され得る。より高い電圧を出力するための最適化は、出力電圧を増大するために、より高い電圧に定格された構成要素の使用、および／または磁気要素（例えば、例えばコンバータ１１０がフライバック、デュアルアクティブブリッジ、または異なるタイプの絶縁コンバータである場合、変圧器）の使用を含み得る。一例として、夜間動作モードで印加される電圧は、約１００ボルトから約１０００ボルトの範囲であり得、日中動作モードで印加される電圧は、約１０ボルトから約１５０ボルトの範囲であり得る。
【０１１１】
場合によっては、日中に電力システムがコンバータ１１０によって端子、例えばＶ＋、Ｖ−等に電圧を印加されることは不可能であるかもしれない。例えば、いくつかの電力システムでは、日中、例えばシステム電力装置１０７が負荷１０９に接続されている間、端子Ｖｃｐが接地されるかもしれない。そのような場合、夜間に負荷１０９がシステム電力装置１０７から切り離された後に、スイッチ８０２はコンバータ１１０によって提供される接地の電位より上の電圧を端子Ｖ−で印加するために起動されてもよい。そのような場合、ＰＩＤの影響は日中に回避されないかもしれないが、システムのＰＩＤの影響は夜間に軽減されるかもしれない。
【０１１２】
いくつかの場合において、Ｖ−の電位を地電位より上に上昇させるために比較的低い出力電圧、例えば約５ｖ〜１０ｖの出力電圧が端子Ｖ−に印加され得ることが理解されるであろう。これとは対照的に、場合によっては、Ｖ−の電位を地面電位より上に上昇させるために比較的高い出力電圧、例えば数百ボルトの出力電圧が端子Ｖ＋に印加され得る。したがって、端子Ｖ＋とは対照的に端子Ｖ−に出力電圧を印加することの利点は、コンバータ１１０によって実質的により低い比較的低い電圧が印加され得ることであり得る。
【０１１３】
図２Ｂ、６Ａおよび６Ｂのフローチャートのステップは全て指定された順序で実行される必要はなく、いくつかのステップは省略、順序変更、または同時に実行されてもよいことを理解されたい。
【０１１４】
本開示の主題の一態様によれば、
システム電力装置の中点端子における電圧値に関連するパラメータを決定するステップ、および
パラメータと基準値とに基づいてシステム電力装置の第２の端子に印加される電圧を調整するステップであって、第２の端子は中点端子とは異なるステップ、
を含む方法が提供される。
【０１１５】
上記の特徴に加えて、本開示の主題のこの態様による方法は、技術的に可能である任意の所望の組み合わせまたは順列で、以下に列挙される特徴（ｉ）〜（ｘｘｉｉｉ）のうちの１つまたは複数を含み得る：
（ｉ）中点端子は、システム電力装置の複数の中点端子のうちの１つである。
（ｉｉ）中点端子は、システム電力装置の内部の端子である。
（ｉｉｉ）システム電力装置は、ＤＣ−ＡＣコンバータの入力端子間に直列に接続された複数のコンデンサを含む直流（ＤＣ）−交流（ＡＣ）コンバータであり、
中点端子は、複数のコンデンサのうちの２つの間に配置される。
（ｉｖ）第２端子はシステム電力装置の入力端子である。
（ｖ）入力端子は負電圧入力端子である。
（ｖｉ）パラメータは電圧値である。
（ｖｉｉ）パラメータは電流値である。
（ｖｉｉｉ）基準値は電圧値である。
（ｉｘ）システム電力装置の中点端子における電圧値に関連する第２のパラメータを決定すること、および
第２のパラメータに基づいてシステム電力装置の第２の端子に印加される電圧を調整すること。
（Ｘ）第２のパラメータは電流値である。
（Ｘｉ）第２のパラメータは電圧値である。
（ｘｉｉ）電流値はコンバータ内の電流に関連する。
（ｘｉｉｉ）パラメータと第２のパラメータとに基づいて第３の値を決定すること、および第３の値を基準値と比較すること。
（ｘｉｖ）パラメータが基準値に関連する値より実質的に大きい場合、システム電力装置の第２端子に印加される電圧を低下させること。
（ｘｖ）パラメータが基準値に関連する値より実質的に小さい場合、システム電力装置の第２端子に印加される電圧を増加させること。
（ｘｖｉ）パラメータが基準値に関連する値に実質的に等しい場合、システム電力装置の第２端子に印加される電圧を実質的に維持すること。
（ｘｖｉｉ）夜間動作モードに関連するパラメータを決定すること、および
夜間動作モードに関連するパラメータに基づいてシステム電力装置の第２端子に電圧を印加すること。
（ｘｖｉｉｉ）夜間動作モードに関するパラメータを決定するように構成されたセンサ、および
コンバータは、夜間動作モードに関連するパラメータに基づいてシステム電力装置の第２端子に電圧を印加するように構成される。
（ｘｉｘ）夜間動作モードにおいてシステム電力装置の第２端子に印加される電圧が、日中動作モードにおいてシステム電力装置の第２端子に印加される電圧よりも高い。
（ｘｘ）夜間動作モードに関するパラメータに基づいて夜間動作モードと日中動作モードとの間で切り替わること。
（ｘｘｉ）パラメータは、時間値、放射照度値、温度値、電流値、電圧値、および電力値のうちの少なくとも１つである。
（ｘｘｉｉ）夜間モードで印加される電圧が、約１００ボルトから約１０００ボルトの範囲内である。
（ｘｘｉｉｉ）日中モードで印加される電圧が約１０ボルトから約１５０ボルトの範囲内である。
【０１１６】
本開示の主題の別の態様によれば、
システム電力装置の中点端子における電圧値に関連するパラメータを決定するように構成されたセンサと、
パラメータおよび基準値に基づいてシステム電力装置の第２端子に印加される電圧を調整するように構成されたコンバータであって、第２端子は中点端子とは異なるコンバータと
を含む装置（例えば機器）が提供される。
【０１１７】
開示される主題のこの態様は、必要に応じて変更を加えて、技術的に可能な任意の所望の組み合わせまたは順列で、上に列挙された特徴（ｉ）〜（ｘｘｉｉｉ）のうちの１つまたは複数を任意選択的に含み得る。
【０１１８】
本開示の主題の別の態様によれば、
システム電力装置の中点端子における電圧値に関連するパラメータを決定するように構成されたセンサと、
パラメータおよび基準値に基づいてシステム電力装置の第２端子に印加される電圧を調整するように構成されたコンバータであって、第２端子は中点端子とは異なるコンバータと
を含むシステムが提供される。
【０１１９】
開示された主題のこの態様は、必要に応じて変更を加えて、技術的に可能な任意の所望の組み合わせまたは順列で、上で列挙された特徴（ｉ）〜（ｘｘｉｉｉ）のうちの１つまたは複数を任意選択的に含み得る。
【０１２０】
本開示の主題の別の態様によれば、
夜間動作モードに関連するパラメータを決定すること、および
夜間動作モードに関連するパラメータに基づいてシステム電力装置の端子に電圧を印加すること
を含む方法が提供される。
【０１２１】
本開示の主題の別の態様によれば、
装置が夜間動作モードにあるとき、システム電力装置の端子に電圧を印加するように構成されたコンバータと、
夜間動作モードに関連するパラメータを決定するように構成されたセンサと、
夜間動作モードに関するパラメータに基づいて夜間動作モードと日中動作モードとの間で切り替わるように構成されたスイッチと
を含む装置が提供される。
【０１２２】
本開示の主題の別の態様によれば、
システムが夜間動作モードにあるとき、システム電力装置の端子に電圧を印加するように構成されたコンバータと、
夜間動作モードに関連するパラメータを決定するように構成されたセンサと、
夜間動作モードに関するパラメータに基づいて夜間動作モードと日中動作モードとの間で切り替わるように構成されたスイッチと
を含むシステムが提供される。
【０１２３】
本明細書中様々な接続が要素間に記載されていることに留意されたい。これらの接続は一般的に記載されており、他に特定されない限り、直接的または間接的であり得る。本明細書はこの点に関して限定することを意図しない。さらに、１つの特徴の要素を他の特徴からの要素と適切な組み合わせまたは部分組み合わせで組み合わせることができる。
【０１２４】
記載された特徴および従属請求項のすべての任意選択的かつ好ましい特徴および修正は、本明細書に教示されたすべての態様において使用可能である。さらに、従属請求項の個々の特徴、ならびに記載された特徴のすべての任意選択的かつ好ましい特徴および修正は、互いに組み合わせることができ、互いに交換可能である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
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