(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カスケード型光起電グリッド接続インバータのための制御方法であって、
グリッド接続電流有効値ｉｓが√２＊ｉｄｃｍａｘ未満であることに基づいて、前記カスケード型光起電グリッド接続インバータの少なくとも１つのインバータユニットが過変調されたと決定ユニットが決定するステップであって、ここでｉｄｃｍａｘは光起電アレイの出力電流の最大値である、決定するステップと、
前記カスケード型光起電グリッド接続インバータの少なくとも１つのインバータユニットが過変調された場合には、パワーグリッドに無効電流を無効注入ユニットが注入して、前記グリッド接続電流有効値ｉｓを√２＊ｉｄｃｍａｘ以上とするステップと、
現在グリッド接続電流有効値ｉｓに対応して前記カスケード型光起電グリッド接続インバータのグリッド接続に必要な電圧Ｕ０を電圧決定ユニットが決定するステップと、
各インバータユニットの変調度が１以下であることを保証する条件において、Ｕｊｄ＝Ｐｊ／Ｐ０＊Ｕ０ｄに従って各インバータユニットの出力有効電圧を電圧割り当てユニットが調整すると共に各インバータユニットの出力無効電圧を調整するステップとを含み、
ここで、各インバータユニットの出力無効電圧の和はＵ０ｐに等しく、Ｕ０ｄはＵ０の有効成分であり、Ｕ０ｐはＵ０の無効成分であり、Ｐｊ及びＵｊｄは各々、同じインバータユニットの出力有効電力及び出力有効電圧であり、Ｐ０は各インバータユニットの出力有効電力の和であり、ｊ＝１、２、３…ｎであり、
前記各インバータユニットの変調度が１以下であることを保証する条件において各インバータユニットの出力無効電圧を調整する前記ステップは、低い出力有効電圧を出力するインバータユニットにはより高い出力無効電圧を割り当て、高い出力有効電圧を出力するインバータユニットにはより低い出力無効電圧を割り当てることを含む、方法。
【請求項２】
前記パワーグリッドに無効電流を注入する前記ステップは、前記パワーグリッドに誘導性無効電流を注入することを含む、請求項１に記載のカスケード型光起電グリッド接続インバータのための制御方法。
【請求項３】
前記パワーグリッドに無効電流を注入する前記ステップは、前記パワーグリッドに容量性無効電流を注入することを含む、請求項１に記載のカスケード型光起電グリッド接続インバータのための制御方法。
【請求項４】
前記パワーグリッドに無効電流を注入して、前記グリッド接続電流有効値ｉｓを√２＊ｉｄｃｍａｘ以上とする前記ステップは、前記パワーグリッドに無効電流を注入して、グリッド接続電流有効値ｉｓを√２＊ｉｄｃｍａｘに等しくすることを含む、請求項１に記載のカスケード型光起電グリッド接続インバータのための制御方法。
【請求項５】
カスケード型光起電グリッド接続インバータのための制御装置であって、
グリッド接続電流有効値ｉｓが√２＊ｉｄｃｍａｘ未満であることに基づいて、前記カスケード型光起電グリッド接続インバータの少なくとも１つのインバータユニットが過変調されたと決定するように構成された決定ユニットであって、ここでｉｄｃｍａｘは光起電アレイの出力電流の最大値である、決定ユニットと、
前記カスケード型光起電グリッド接続インバータの少なくとも１つのインバータユニットが過変調されたと前記決定ユニットが決定した場合に、パワーグリッドに無効電流を注入して、前記グリッド接続電流有効値ｉｓを√２＊ｉｄｃｍａｘ以上とするよう構成された無効注入ユニットと、
前記無効注入ユニットの動作が完了した後に、現在グリッド接続電流有効値ｉｓに対応して前記カスケード型光起電グリッド接続インバータのグリッド接続に必要な電圧Ｕ０を決定するように構成された電圧決定ユニットと、
前記電圧決定ユニットが電圧Ｕ０を決定した後、各インバータユニットの変調度が１以下であることを保証する条件において、Ｕｊｄ＝Ｐｊ／Ｐ０＊Ｕ０ｄに従って各インバータユニットの出力有効電圧を調整すると共に各インバータユニットの出力無効電圧を調整するように構成された電圧割り当てユニットと、を備え、
ここで、各インバータユニットの出力無効電圧の和はＵ０ｐに等しく、Ｕ０ｄは、Ｕ０の有効成分であり、Ｕ０ｐは、Ｕ０の無効成分であり、Ｐｊ及びＵｊｄは各々、同じインバータユニットの出力有効電力及び出力有効電圧であり、Ｐ０は、各インバータユニットの出力有効電力の和であり、ｊ＝１、２、３…ｎであり、
前記各インバータユニットの変調度が１以下であることを保証する条件において各インバータユニットの出力無効電圧を調整することは、低い出力有効電圧を出力するインバータユニットにはより高い出力無効電圧を割り当て、高い出力有効電圧を出力するインバータユニットにはより低い出力無効電圧を割り当てることを含む、制御装置。
【請求項６】
前記無効注入ユニットは、前記カスケード型光起電グリッド接続インバータの少なくとも１つのインバータユニットが過変調されたと前記決定ユニットが決定した場合に、前記パワーグリッドに誘導性無効電流を注入して、前記グリッド接続電流有効値ｉｓを√２＊ｉｄｃｍａｘ以上とするように構成されるか、又は
前記無効注入ユニットは、前記カスケード型光起電グリッド接続インバータの少なくとも１つのインバータユニットが過変調されたと前記決定ユニットが決定した場合に、前記パワーグリッドに容量性無効電流を注入して、前記グリッド接続電流有効値ｉｓを√２＊ｉｄｃｍａｘ以上とするように構成される、請求項５に記載のカスケード型光起電グリッド接続インバータのための制御装置。
【請求項７】
前記無効注入ユニットは、前記カスケード型光起電グリッド接続インバータの少なくとも１つのインバータユニットが過変調されたと前記決定ユニットが決定する場合に、前記パワーグリッドに無効電流を注入して、前記グリッド接続電流有効値ｉｓを√２＊ｉｄｃｍａｘに等しくするように構成される、請求項５に記載のカスケード型光起電グリッド接続インバータのための制御装置。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか一項に記載のカスケード型光起電グリッド接続インバータのための制御装置を備えるカスケード型光起電グリッド接続インバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本開示は、パワーエレクトロニック技術の分野に関するもので、より詳細には、カスケード型光起電グリッド接続インバータ、そのための制御方法及び制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]カスケード型光起電グリッド接続インバータは、ｎ個のカスケード型インバータユニット（Ｈブリッジインバータユニットのような）を備え、カスケード型光起電グリッド接続インバータのトポロジー構造が図１に示されている。各インバータユニットの直流側は、独立した光起電アレイに接続され、そしてインバータユニットの交流側は、直列に接続され、次いで、フィルタインダクタＬを通してパワーグリッド（送電線網）に接続される。
【０００３】
[0003]カスケード型光起電グリッド接続インバータの従来の制御戦略について以下に述べる。インバータユニットは、各々独立して、最大電力点の追跡を遂行し、直流バス電圧を安定化し、そして全コントローラへ電力信号をアップロードする。全コントローラは、全ての電力信号に基づきグリッド接続電流インストラクション値を計算し、次いで、ＰＲコントローラを使用することによりパワーグリッドの電流の有効な制御を達成する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
[0004]しかしながら、従来の制御戦略では、インバータユニット間の出力有効電力が著しくアンバランスである場合には、インバータユニットの過変調現象が生じ易い。例えば、インバータユニット＃１に対応する光起電アレイの出力電力が不均一な照明又は他のファクタにより低下するときには、インバータユニット＃１の出力有効電力Ｐ１が有効電力保存の原理に従って必然的に減少し、それにより、グリッド接続電流有効値の低下を招く。グリッド接続電流有効値が低下した後、インバータユニット＃２から＃ｎの有効電力保存を維持するために、インバータユニット＃２から＃ｎの出力電圧が各々増加される。あるインバータユニットの出力電圧がそのインバータユニットの直流バス電圧を越える（即ち、インバータユニットの変調度が１より大きい）場合にはインバータユニットに過変調事象が生じ、それにより、カスケード型光起電グリッド接続インバータのグリッド接続動作安定性に否定的な影響を及ぼす。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
[0005]以上に鑑み、本開示は、種々のインバータユニット間の出力有効電力が著しくアンバランスになった場合でもカスケード型光起電グリッド接続インバータがグリッド接続動作安定性を保持できるように、カスケード型光起電グリッド接続インバータ、そのための制御方法及び制御装置を提供する。
【０００６】
[0006]本開示によれば、カスケード型光起電グリッド接続インバータの制御方法が提供される。この制御方法は、カスケード型光起電グリッド接続インバータの少なくとも１つのインバータユニットが過変調されたかどうか決定し；カスケード型光起電グリッド接続インバータの少なくとも１つのインバータユニットが過変調された場合には、パワーグリッドに無効電流を注入して、グリッド接続電流有効値を√２＊ｉｄｃｍａｘ以上とし、ここで、ｉｄｃｍａｘは、光起電アレイの出力電流の最大値であり；現在グリッド接続電流有効値に対応してカスケード型光起電グリッド接続インバータのグリッド接続に必要な電圧Ｕ０を決定し；及びいずれのインバータユニットも過変調されない場合には、Ｕｊｄ＝Ｐｊ／Ｐ０＊Ｕ０ｄに従って各インバータユニットの出力有効電圧を調整すると共に各インバータユニットの出力無効電圧を調整する；ことを含み、ここで、各インバータユニットの出力無効電圧の和は、Ｕ０ｐに等しく、Ｕ０ｄは、Ｕ０の有効成分であり、Ｕ０ｐは、Ｕ０の無効成分であり、Ｐｊ及びＵｊｄは、各々、同じインバータユニットの出力有効電力及び出力有効電圧であり、そしてＰ０は、各インバータユニットの出力有効電力の和である。
【０００７】
[0007]前記パワーグリッドに無効電流を注入することは、パワーグリッドに誘導性無効電流を注入することを含む。
【０００８】
[0008]前記パワーグリッドに無効電流を注入することは、パワーグリッドに容量性無効電流を注入することを含む。
【０００９】
[0009]前記カスケード型光起電グリッド接続インバータの少なくとも１つのインバータユニットが過変調されたかどうか決定することは、グリッド接続電流有効値が√２＊ｉｄｃｍａｘ未満かどうか決定し、そしてグリッド接続電流有効値が√２＊ｉｄｃｍａｘ未満の場合には、カスケード型光起電グリッド接続インバータの少なくとも１つのインバータユニットが過変調されたと決定する、ことを含む。
【００１０】
[0010]前記パワーグリッドに無効電流を注入して、グリッド接続電流有効値を√２＊ｉｄｃｍａｘ以上とすることは、前記パワーグリッドに無効電流を注入して、グリッド接続電流有効値を√２＊ｉｄｃｍａｘに等しくすることを含む。
【００１１】
[0011]本開示によれば、カスケード型光起電グリッド接続インバータの制御装置が提供される。制御装置は、決定ユニット、無効注入ユニット、電圧決定ユニット及び電圧割り当てユニットを備えている。決定ユニットは、カスケード型光起電グリッド接続インバータの少なくとも１つのインバータユニットが過変調されたかどうか決定するように構成される。無効注入ユニットは、カスケード型光起電グリッド接続インバータの少なくとも１つのインバータユニットが過変調されたと決定ユニットが決定した場合に、パワーグリッドに無効電流を注入して、グリッド接続電流有効値を√２＊ｉｄｃｍａｘ以上とするように構成され、ここで、ｉｄｃｍａｘは、光起電アレイの出力電流の最大値である。電圧決定ユニットは、無効注入ユニットの動作が完了した後に、現在グリッド接続電流有効値に対応してカスケード型光起電グリッド接続インバータのグリッド接続に必要な電圧Ｕ０を決定するように構成される。電圧割り当てユニットは、電圧決定ユニットが電圧Ｕ０を決定した後に、いずれのインバータユニットも過変調されない場合に、Ｕｊｄ＝Ｐｊ／Ｐ０＊Ｕ０ｄに従って各インバータユニットの出力有効電圧を調整すると共に各インバータユニットの出力無効電圧を調整するように構成され、ここで、各インバータユニットの出力無効電圧の和は、Ｕ０ｐに等しく、Ｕ０ｄは、Ｕ０の有効成分であり、Ｕ０ｐは、Ｕ０の無効成分であり、Ｐｊ及びＵｊｄは、各々、同じインバータユニットの出力有効電力及び出力有効電圧であり、そしてＰ０は、各インバータユニットの出力有効電力の和である。
【００１２】
[0012]前記無効注入ユニットは、カスケード型光起電グリッド接続インバータの少なくとも１つのインバータユニットが過変調されたと決定ユニットが決定した場合に、パワーグリッドに誘導性無効電流を注入して、グリッド接続電流有効値を√２＊ｉｄｃｍａｘ以上とするように構成されるか、又は前記無効注入ユニットは、カスケード型光起電グリッド接続インバータの少なくとも１つのインバータユニットが過変調されたと決定ユニットが決定した場合に、パワーグリッドに容量性無効電流を注入して、グリッド接続電流有効値を√２＊ｉｄｃｍａｘ以上とするように構成される。
【００１３】
[0013]前記決定ユニットは、グリッド接続電流有効値が√２＊ｉｄｃｍａｘ未満かどうか決定し、及びグリッド接続電流有効値が√２＊ｉｄｃｍａｘ未満の場合には、カスケード型光起電グリッド接続インバータの少なくとも１つのインバータユニットが過変調されたと決定するように構成される。
【００１４】
[0014]前記無効注入ユニットは、カスケード型光起電グリッド接続インバータの少なくとも１つのインバータユニットが過変調されたと前記決定ユニットが決定する場合に、パワーグリッドに無効電流を注入して、グリッド接続電流有効値を√２＊ｉｄｃｍａｘに等しくするように構成される。
【００１５】
[0015]本開示によれば、前記カスケード型光起電グリッド接続インバータのための制御装置を備えるカスケード型光起電グリッド接続インバータが提供される。
【００１６】
[0016]以上の技術的解決策から明らかなように、インバータユニットが過変調されたときに、適度な無効電流がパワーグリッドに注入される。各インバータユニットにより出力される必要のある有効電圧は、無効電流が注入された後に低下するので、出力有効電圧が低い方のインバータユニットには大きな出力無効電圧が割り当てられ、そして出力有効電圧が高い方のインバータユニットには小さな出力無効電圧が割り当てられて、各インバータユニットの変調度が１以下とされ、それにより、カスケード型光起電グリッド接続インバータのグリッド接続動作安定性を維持する。
【００１７】
[0017]本開示の実施形態又は従来技術による技術的解決策がより明確になるように実施形態又は従来技術の説明に使用する添付図面を以下に簡単に説明する。以下の説明において添付図面は本開示の幾つかの実施形態を示すに過ぎないことが明らかであろう。当業者であれば、創造的な作業なしにこれらの添付図面に従って他の添付図面も得ることができるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来技術によるカスケード型光起電グリッド接続インバータの概略構造図である。
【図２】本開示の実施形態によるカスケード型光起電グリッド接続インバータのための制御方法を示すフローチャートである。
【図３】従来の制御戦略のもとでのカスケード型光起電グリッド接続インバータの作用ベクトル図である。
【図４】誘導性無効電流がパワーグリッドに注入された後のカスケード型光起電グリッド接続インバータの作用ベクトル図である。
【図５】容量性無効電流がパワーグリッドに注入された後のカスケード型光起電グリッド接続インバータの作用ベクトル図である。
【図６】本開示の実施形態によるカスケード型光起電グリッド接続インバータのための制御装置の概略構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
[0024]本開示の実施形態による技術的解決策は、本開示の実施形態において添付図面に関連して以下に明確に且つ完全に説明される。ここに述べる実施形態は、本開示による実施形態の一部分に過ぎないことが明らかである。創造的作業なしに本開示の実施形態に基づいて当業者により得られる他の全ての実施形態は、本開示の保護の範囲に属する。
【００２０】
[0025]図２を参照すれば、種々のインバータユニット間の出力有効電力が著しくアンバランスになった場合でもカスケード型光起電グリッド接続インバータがグリッド接続動作安定性を保持できるように、本開示の実施形態によるカスケード型光起電グリッド接続インバータのための制御方法が提供される。この制御方法は、ステップ１０１から１０４を含む。
【００２１】
[0026]ステップ１０１において、カスケード型光起電グリッド接続インバータの少なくとも１つのインバータユニットが過変調されたかどうか決定される。過変調されたインバータユニットが少なくとも１つある場合には、全コントローラの制御ロジックを切り換える必要があり、次いで、ステップ１０２が遂行される。いずれのインバータユニットも過変調されない場合には、全コントローラの電流制御ロジックが改善されず、ステップ１０１が再び遂行される。
【００２２】
[0027]インバータユニット間の出力有効電力が著しくアンバランスである場合には、インバータユニット過変調現象が生じ易い。インバータユニット過変調現象とは、インバータユニットの出力電圧ピークがインバータユニットの直流バス電圧値を越えること、即ちインバータユニットの変調度ｍが１より大きいことを意味する。対応的に、カスケード型光起電グリッド接続インバータの少なくとも１つのインバータユニットが過変調されたかどうか決定するときには、少なくとも１つのインバータユニットの出力電圧ピークがインバータユニットの直流バス電圧値を越えることに基づいて、カスケード型光起電グリッド接続インバータの少なくとも１つのインバータユニットが過変調されたと決定する。即ち、少なくとも１つのインバータユニットの変調度が１より大きいことに基づいてカスケード型光起電グリッド接続インバータの少なくとも１つのインバータユニットが過変調されたと決定される。
【００２３】
[0028]更に、グリッド接続電流有効値ｉｓ＜√２＊ｉｄｃｍａｘ（ｉｄｃｍａｘは、光起電アレイの出力電流の最大値）に基づいてカスケード型光起電グリッド接続インバータの少なくとも１つのインバータユニットが過変調されたと決定する。特に、派生プロセスについて以下に説明する。インバータユニット＃ｊ（ｊ＝１、２、３、・・・ｎ）は、有効電力保存式ｕｄｃｊ＊ｉｄｃｊ＝ｉｓ＊ｕｊを満足し（ｕｄｃｊ及びｉｄｃｊは、各々、インバータユニット＃ｊの直流バス電圧値及び直流バス電流値であり、ｕｊは、インバータユニット＃ｊの出力電圧有効値であり、そしてｉｓは、グリッド接続電流有効値であり）、そしてインバータユニット＃ｊの変調度ｍｊは、ｍｊ＝ｕｊ＊√２／ｕｄｃｊであり、従って、ｕｄｃｊ＊ｉｄｃｊ＝ｉｓ＊ｍｊ＊ｕｄｃｊ／√２を推測することができる。分析により、ｉｓ＜√２＊ｉｄｃｊのときには、ｍｊ＞１であることが分かる。それ故、ｉｓがインバータユニット＃１から＃ｎの直流バス電流値の最大値（即ち、光起電アレイの出力電流の最大値）未満である場合には、カスケード型光起電グリッド接続インバータの少なくとも１つのインバータユニットが過変調されたと決定される。
【００２４】
[0029]ステップ１０２において、カスケード型光起電グリッド接続インバータの少なくとも１つのインバータユニットが過変調された場合には、パワーグリッドに無効電流が注入されて、グリッド接続電流有効値を√２＊ｉｄｃｍａｘ以上にし、ｉｄｃｍａｘは、光起電アレイの出力電流の最大値である。
【００２５】
[0030]ステップ１０３において、現在グリッド接続電流有効値に対応してカスケード型光起電グリッド接続インバータのグリッド接続に必要な電圧Ｕ０が決定される。
【００２６】
[0031]ステップ１０４において、各インバータユニットの出力有効電圧がＵｊｄ＝Ｐｊ／Ｐ０＊Ｕ０ｄに従って調整され、そしていずれのインバータユニットも過変調されない場合には各インバータユニットの出力無効電圧が調整される。各インバータユニットの出力無効電圧の和はＵ０ｐに等しい。Ｕ０ｄはＵ０の有効成分でありそしてＵ０ｐはＵ０の無効成分である。Ｐｊ及びＵｊｄは、各々、同じインバータユニットの出力有効電力及び出力有効電圧である。そしてＰ０は各インバータユニットの出力有効電力の和である。
【００２７】
[0032]過変調されるインバータユニットが少なくとも１つある場合には、パワーグリッドに適度な無効電流を注入する必要がある。各インバータユニットの変調度は、注入される無効電流が誘導性無効電流であるか容量性無効電流であるかに関わらずに減少され、種々のインバータユニット間の出力有効電力が著しくアンバランスである場合にもカスケード型光起電グリッド接続インバータがグリッド接続動作の安定性を保持できるようにする。以下、２つの無効電流注入機構について詳細に述べる。
【００２８】
[0033]第１に、無効電流がパワーグリッドに注入される前のカスケード型光起電グリッド接続インバータの作用ベクトルが図３に示されている。グリッド電圧ベクトルＵｓは、グリッド接続電流ベクトルＩｓと同相である（明細書中の各ベクトルのモジュール値は、有効値を指す）。フィルタインダクタ電圧ベクトルＵＬは、グリッド接続電流ベクトルＩｓより位相が９０°進んでいる。カスケード型光起電グリッド接続インバータのグリッド接続に必要な電圧のベクトルは、Ｕ０＝Ｕｓ＋ＵＬである。ｄｑ座標系は、Ｉｓをｄ軸と考えることで確立され、Ｕｓ及びＵＬは、各々、Ｕ０の有効成分及び無効成分である。グリッド接続電流有効値ｉｓが√２＊ｉｄｃｍａｘより小さい場合には、インバータユニットの過変調現象が生じ、カスケード型光起電グリッド接続インバータがグリッド接続動作の安定性を保持できるという前提条件のもとでｉｓ≧√２＊ｉｄｃｍａｘを満足するためにパワーグリッドに無効電流を直ちに注入することが必要である。
【００２９】
[0034]１）誘導性無効電流がパワーグリッドに注入される。
【００３０】
[0035]誘導性無効電流がパワーグリッドに注入された後のカスケード型光起電グリッド接続インバータの作用ベクトルが図４に示されており、図４の描写プロセスは以下で分析される。
【００３１】
[0036]（１）グリッド電圧ベクトルＵｓが決定される。誘導性無効電流がパワーグリッドに注入される前後で、グリッド電圧ベクトルＵｓの振幅及び方向は、同じままである。
【００３２】
[0037]（２）グリッド電圧ベクトルＩｓが決定される。誘導性無効電流がパワーグリッドに注入されて、グリッド接続電流ベクトルＩｓのモジュール値を√２＊ｉｄｃｍａｘ以上にする（この実施形態では、グリッド接続電流ベクトルＩｓのモジュール値は、√２＊ｉｄｃｍａｘに等しく、そしてグリッド力率角
【数１】
0006600841.tif 000002
がある）。更に、グリッド接続電流ベクトルＩｓの有効成分Ｉｓｄは、グリッド電圧ベクトルＵｓと同相であり、そしてグリッド接続電流ベクトルＩｓの無効成分Ｉｓｑ（即ち、パワーグリッドに注入される誘導性無効電流のベクトル）は、Ｉｓより位相が９０°進む。
【００３３】
[0038]（３）フィルタインダクタ電圧ベクトルＵＬが決定される。フィルタインダクタ電圧ベクトルＵＬは、Ｉｓより位相が９０°進み、そしてグリッド電圧ベクトルＩｓが分かった後に、ＵＬのモジュール値がインダクタ電圧式に従って計算される。
【００３４】
[0039]（４）カスケード型光起電グリッド接続インバータのグリッド接続に必要な電圧のベクトルＵ０は、Ｕ０＝Ｕｓ＋ＵＬである。ｄｑ座標系は、Ｉｓをｄ軸と考えることで確立され、ｄｑ座標系においてＵ０の有効成分Ｕ０ｄ及び無効成分Ｕ０ｐが得られる。全コントローラは、Ｕｊｄ＝Ｐｊ／Ｐ０＊Ｕ０ｄに従って各インバータユニットの出力有効電圧を割り当て、全てのインバータユニットの出力有効電圧の和は、Ｕ０ｄに等しい。更に、各インバータユニットの出力無効電圧は、どのインバータユニットも過変調されないことを保証する条件において指定され、そして全てのインバータユニットの出力無効電圧の和は、Ｕｊｐに等しい。
【００３５】
[0040]２）容量性無効電流がパワーグリッドに注入される。
【００３６】
[0041]容量性無効電流がパワーグリッドに注入された後のカスケード型光起電グリッド接続インバータの作用ベクトルが図５に示されており、図５の描写プロセスは以下で分析される。
【００３７】
[0042]（１）グリッド電圧ベクトルＵｓが決定される。容量性無効電流がパワーグリッドに注入される前後で、グリッド電圧ベクトルＵｓの振幅及び方向は、同じままである。
【００３８】
[0043]（２）グリッド電圧ベクトルＩｓが決定される。容量性無効電流がパワーグリッドに注入されて、グリッド接続電流ベクトルＩｓのモジュール値を√２＊ｉｄｃｍａｘ以上にする（この実施形態では、グリッド接続電流ベクトルＩｓのモジュール値は、√２＊ｉｄｃｍａｘに等しく、そしてグリッド力率角
【数２】
0006600841.tif 000003
がある）。更に、グリッド接続電流ベクトルＩｓの有効成分Ｉｓｄは、グリッド電圧ベクトルＵｓと同相であり、そしてグリッド接続電流ベクトルＩｓの無効成分Ｉｓｑ（即ち、パワーグリッドに注入される容量性無効電流のベクトル）は、グリッド接続電流ベクトルＩｓより位相が９０°遅れる。
【００３９】
[0044]（３）フィルタインダクタ電圧ベクトルＵＬが決定される。フィルタインダクタ電圧ベクトルＵＬは、Ｉｓより位相が９０°進み、そしてグリッド電圧ベクトルＩｓに基づいてＵＬのモジュール値が計算される。
【００４０】
[0045]（４）カスケード型光起電グリッド接続インバータのグリッド接続に必要な電圧のベクトルＵ０は、Ｕ０＝Ｕｓ＋ＵＬである。ｄｑ座標系は、Ｉｓをｄ軸と考えることで確立され、ｄｑ座標系においてＵ０の有効成分Ｕ０ｄ及び無効成分Ｕ０ｐが得られる。全コントローラは、Ｕｊｄ＝Ｐｊ／Ｐ０＊Ｕ０ｄに従って各インバータユニットの出力有効電圧を割り当て、全てのインバータユニットの出力有効電圧の和は、Ｕ０ｄに等しい。更に、各インバータユニットの出力無効電圧は、どのインバータユニットも過変調されないことを保証する条件において指定され、そして全てのインバータユニットの出力無効電圧の和は、Ｕｊｐに等しい。
【００４１】
[0046]１）及び２）の内容を分析することにより明らかなように、全コントローラは、誘導性無効電流が注入されるか容量性無効電流が注入されるかに関わらず、Ｕｊｄ＝Ｐｊ／Ｐ０＊Ｕ０ｄに従って各インバータユニットの出力有効電圧を再割り当てする。図３から図５を参照すれば、誘導性（又は容量性）無効電流が注入された後のＵ０ｄのモデル値は、誘導性（又は容量性）無効電流が注入される前のＵｓのモデル値に比して著しく減少されるので、各インバータに割り当てる必要のある出力有効電圧が減少される。更に、Ｕ０ｐの割り当ては、より融通性があり、出力有効電圧が低い方のインバータユニットには高い出力無効電圧が割り当てられ、そして出力有効電圧が高い方のインバータユニットには低い出力無効電圧が割り当てられて、各インバータユニットの有効変調度及び無効変調度のベクトル和のモジュール値（即ち、各インバータユニットの変調度）が１以下になるようにする。それ故、インバータユニットの過変調現象は生じず、カスケード型光起電グリッド接続インバータのグリッド接続動作安定性を維持する。
【００４２】
[0047]当然、注入される誘導性（又は容量性）無効電力が多いほど、カスケード型光起電グリッド接続インバータの出力効率が低くなり、それ故、全てのインバータユニットのどの変調度も１以下であることを保証する条件において、注入される無効電力が低いほど、良好である。注入される無効電力が多いほど、グリッド力率角の絶対値が大きいことが分かっている。図４及び図５から明らかなように、グリッド力率角の絶対値は、次の通りである。
【数３】
0006600841.tif 000004
更に、グリッド接続有効値ｉｓ＝√２＊ｉｄｃｍａｘである場合には、グリッド力率角の絶対値が最小となり、それ故、この実施形態では、標準としてｉｓ＝√２＊ｉｄｃｍａｘでパワーグリッドに無効電流が注入される。
【００４３】
[0048]図６を参照すれば、種々のインバータユニット間の出力有効電力が著しくアンバランスである場合にもカスケード型光起電グリッド接続インバータがグリッド接続動作安定性を保持できるように、本開示の実施形態によるカスケード型光起電グリッド接続インバータのための制御装置が提供される。この制御装置は、決定ユニット１００、無効注入ユニット２００、電圧決定ユニット３００、及び電圧割り当てユニット４００を備えている。
【００４４】
[0049]決定ユニット１００は、カスケード型光起電グリッド接続インバータの少なくとも１つのインバータユニットが過変調されたかどうか決定するように構成される。
【００４５】
[0050]無効注入ユニット２００は、カスケード型光起電グリッド接続インバータの少なくとも１つのインバータユニットが過変調されたと決定ユニット１００が決定した場合に、パワーグリッドに無効電流を注入してグリッド接続電流有効値を√２＊ｉｄｃｍａｘ以上とするよう構成され、ｉｄｃｍａｘは、光起電アレイの出力電流の最大値である。
【００４６】
[0051]電圧決定ユニット３００は、無効注入ユニット２００の動作が完了した後、現在グリッド接続電流有効値に対応してカスケード型光起電グリッド接続インバータのグリッド接続に必要な電圧Ｕ０を決定するように構成される。
【００４７】
[0052]電圧割り当てユニット４００は、電圧決定ユニット３００が電圧Ｕ０を決定した後に、いずれのインバータユニットも過変調されない場合に、Ｕｊｄ＝Ｐｊ／Ｐ０＊Ｕ０ｄに従って各インバータユニットの出力有効電圧を調整すると共に、各インバータユニットの出力無効電圧を調整するように構成され、各インバータユニットの出力無効電圧の和はＵ０ｐに等しく、Ｕ０ｄはＵ０の有効成分であり且つＵ０ｐはＵ０の無効成分であり、Ｐｊ及びＵｊｄは、各々、同じインバータユニットの出力有効電力及び出力有効電圧であり、そしてＰ０は、各インバータユニットの出力有効電力の和である。
【００４８】
[0053]無効注入ユニット２００は、カスケード型光起電グリッド接続インバータの少なくとも１つのインバータユニットが過変調されたと決定ユニット１００が決定した場合に、パワーグリッドに誘導性無効電流を注入して、グリッド接続電流有効値を√２＊ｉｄｃｍａｘ以上とするように構成される。或いは又、無効注入ユニット２００は、カスケード型光起電グリッド接続インバータの少なくとも１つのインバータユニットが過変調されたと決定ユニット１００が決定した場合に、パワーグリッドに容量性無効電流を注入して、グリッド接続電流有効値を√２＊ｉｄｃｍａｘ以上とするように構成される。
【００４９】
[0054]決定ユニット１００は、グリッド接続電流有効値が√２＊ｉｄｃｍａｘ未満かどうか決定し、そしてグリッド接続電流有効値が√２＊ｉｄｃｍａｘ未満の場合には、カスケード型光起電グリッド接続インバータの少なくとも１つのインバータユニットが過変調されたと決定するように構成される。
【００５０】
[0055]無効注入ユニット２００は、カスケード型光起電グリッド接続インバータの少なくとも１つのインバータユニットが過変調されたと決定ユニットが決定する場合に、パワーグリッドに無効電流を注入して、グリッド接続電流有効値を√２＊ｉｄｃｍａｘに等しくするように構成される。
【００５１】
[0056]更に、本開示によれば、以上に述べたカスケード型光起電グリッド接続インバータのための制御装置を備えるカスケード型光起電グリッド接続インバータが提供される。
【００５２】
[0057]要約すれば、インバータユニットが過変調されたときに、適度な無効電流がパワーグリッドに注入される。各インバータユニットにより出力する必要のある有効電圧は、無効電流が注入された後に低下するので、出力有効電圧が低い方のインバータユニットに高い出力無効電圧が割り当てられ、そして出力有効電圧が高い方のインバータユニットに低い出力無効電圧が割り当てられて、各インバータユニットの変調度が１以下とされ、それにより、カスケード型光起電グリッド接続インバータのグリッド接続動作安定性を維持する。
【００５３】
[0058]本開示の実施形態は、各実施形態と他の実施形態との間の相違の説明を強調しながらここで順次に説明され、従って、それら実施形態の間の同じ又は同様の部分については、互いに参照することができる。これら実施形態で開示される装置については、装置がそれら実施形態で開示される方法に対応するので、対応する説明が比較的簡単である。その当該部分は、方法部分に対する説明を参照できる。
【００５４】
[0059]ここに開示する実施形態の前記説明は、当業者が本開示を具現化又は利用できるようにする。当業者であれば、それら実施形態に対する多数の変更が明らかであり、そしてここに述べる一般的な原理は、本開示の実施形態の精神又は範囲から逸脱せずに他の実施形態において具現化することもできる。それ故、本開示は、ここに述べる実施形態に限定されず、ここに開示する原理及び新規な特徴と一貫した最も広い範囲に従う。
【００５５】
[0060]本出願は、参考としてここにそのまま援用される中華人民共和国国家知識産権局に２０１６年４月１１日に出願された“CASCADED PHOTOVOLTAIC GRID-CONNECTED INVERTER, CONTROL METHOD ANDCONTROL DEVICE FOR THE SAME”と題する中国特許出願第２０１６１０２２５２８５．８号の優先権を主張するものである。
【符号の説明】
【００５６】
１００・・・決定ユニット、２００・・・無効注入ユニット、３００・・・電圧決定ユニット、４００・・・電圧割り当てユニット
【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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