(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カスケード型Ｈブリッジインバータの欠陥を取り扱う方法において、
前記カスケード型Ｈブリッジインバータは、Ｎ個のソーラーパネルに接続され、Ｎを正の整数とした場合に、Ｎ個のキャパシタ、Ｎ個のＨブリッジモジュール、Ｎ個のスイッチング装置、及びコントローラを備え、
前記Ｎ個のソーラーパネルと前記Ｎ個のスイッチング装置との間、前記Ｎ個のソーラーパネルと前記Ｎ個のＨブリッジモジュールとの間、及び、前記Ｎ個のソーラーパネルと前記Ｎ個のキャパシタとの間には、一対一の対応があり、
前記方法は、
前記Ｎ個のソーラーパネルの各々の出力電圧又は出力電力を前記コントローラにより検出することと、
前記Ｎ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電圧がプリセット電圧より低いかどうか、又は前記Ｎ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電力がプリセット電力より低いかどうか、前記コントローラにより決定することと、
前記Ｎ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電圧がプリセット電圧より低い場合、又は前記Ｎ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電力がプリセット電力より低い場合に、直流側の前記Ｎ個のスイッチング装置のうちの前記少なくとも１つをスイッチオフするように制御し、前記直流側の前記Ｎ個のキャパシタのうちの前記少なくとも１つの各々にまたがる電圧のセット値を前記コントローラにより変化させることと、
前記直流側の前記Ｎ個のキャパシタのうちの前記少なくとも１つの各々にまたがる電圧の変化後のセット値について逆変換を遂行するように前記Ｎ個のＨブリッジモジュールのうちの少なくとも１つを前記コントローラにより制御して、前記カスケード型Ｈブリッジインバータの全出力変調電圧がグリッド接続発電のためのプリセット条件を満足するようにすることと、を含み、
前記Ｎ個のスイッチング装置のうちの前記少なくとも１つ、前記Ｎ個のＨブリッジモジュールのうちの前記少なくとも１つ、及び、前記Ｎ個のキャパシタのうちの前記少なくとも１つは、前記Ｎ個のソーラーパネルのうちの前記少なくとも１つに対応し、
前記Ｎ個のスイッチング装置のうちの前記少なくとも１つをスイッチオフするように制御し、直流側の前記Ｎ個のキャパシタのうちの前記少なくとも１つの各々にまたがる電圧のセット値を前記コントローラにより変化させることというプロセスは、
前記Ｎ個のスイッチング装置のうちの前記少なくとも１つをスイッチオフするように前記コントローラにより制御することと、
前記直流側の前記Ｎ個のキャパシタのうちの前記少なくとも１つの各々にまたがる電圧のセット値を第１の値から第２の値に上昇するように前記コントローラにより制御することと、を含み、
前記第１の値は、前記Ｎ個のソーラーパネルの各々の前記出力電圧よりも高く、前記第２の値は、前記グリッド接続発電のための前記プリセット条件を満足するために前記カスケード型Ｈブリッジインバータに必要とされる全出力変調電圧に基づいて計算される、
方法。
【請求項２】
前記直流側の前記Ｎ個のキャパシタのうちの前記少なくとも１つの各々にまたがる電圧の変更後のセット値について逆変換を遂行するように前記Ｎ個のＨブリッジモジュールのうちの少なくとも１つをコントローラにより制御することというプロセスの後、前記方法は、更に、
前記Ｎ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電圧がプリセット電圧より高いかどうか、又は前記Ｎ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電力がプリセット電力より高いかどうか、前記コントローラにより決定することと、
前記Ｎ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電圧がプリセット電圧より高いか、又は前記Ｎ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電力がプリセット電力より高い場合に、最大電力点追跡制御戦略に基づき逆変換を遂行するように前記Ｎ個のＨブリッジモジュールのうちの前記少なくとも１つを制御すると共に、前記Ｎ個のスイッチング装置のうちの前記少なくとも１つをスイッチオンするように前記コントローラにより制御することと、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記Ｎ個のスイッチング装置のうちの前記少なくとも１つをスイッチオフするように制御し、直流側の前記Ｎ個のキャパシタのうちの前記少なくとも１つの各々にまたがる電圧のセット値を前記コントローラにより変化させることというプロセスの前に、前記方法は、更に、
前記カスケード型Ｈブリッジインバータが前記Ｎ個のソーラーパネルに通常に接続されたかどうか前記コントローラにより決定することと、
前記カスケード型Ｈブリッジインバータが前記Ｎ個のソーラーパネルに通常に接続された場合には前記カスケード型Ｈブリッジインバータを動作状態に入れるように前記コントローラにより制御することと、
前記Ｎ個のスイッチング装置をスイッチオンするように前記コントローラにより制御することと、を含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
Ｎ個のソーラーパネルに接続されたカスケード型Ｈブリッジインバータであって、
Ｎを正の整数とした場合に、Ｎ個のキャパシタ、Ｎ個のＨブリッジモジュール、Ｎ個のスイッチング装置、及びコントローラを備え、
前記Ｎ個のソーラーパネルと前記Ｎ個のスイッチング装置との間、前記Ｎ個のソーラーパネルと前記Ｎ個のＨブリッジモジュールとの間、及び、前記Ｎ個のソーラーパネルと前記Ｎ個のキャパシタとの間には、一対一の対応があり、
前記Ｎ個のソーラーパネルの各々の１つの出力端子が、前記Ｎ個のスイッチング装置の１つを経て前記Ｎ個のＨブリッジモジュールのうちの１つのＨブリッジモジュールの１つの入力端子に接続され、
前記Ｎ個のソーラーパネルの各々の他の出力端子が、前記Ｎ個のＨブリッジモジュールのうちの１つのＨブリッジモジュールの他の入力端子に接続され、
前記Ｎ個のＨブリッジモジュールの各々の２つの入力端子が、前記Ｎ個のキャパシタのうちの対応する１つのキャパシタにまたがって接続され、
前記Ｎ個のＨブリッジモジュールの出力端子が、直列に接続され、
前記コントローラが、前記Ｎ個のスイッチング装置、前記Ｎ個のキャパシタ及び前記Ｎ個のＨブリッジモジュールに各々接続され、更に、前記コントローラが、前記Ｎ個のソーラーパネルの各々の出力電圧又は出力電力を検出し、前記Ｎ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電圧がプリセット電圧より低いか、又は前記Ｎ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電力がプリセット電力より低い場合には、前記Ｎ個のスイッチング装置のうちの少なくとも１つをスイッチオフするように制御すると共に、直流側の前記Ｎ個のキャパシタののうちの少なくとも１つの各々にまたがる電圧のセット値を変化させ、前記直流側の前記Ｎ個のキャパシタのうちの前記少なくとも１つの各々にまたがる電圧の変化後のセット値について逆変換を遂行するように前記Ｎ個のＨブリッジモジュールのうちの少なくとも１つを制御して、当該カスケード型Ｈブリッジインバータの全出力変調電圧がグリッド接続発電のためのプリセット条件を満足するように構成され、
前記Ｎ個のスイッチング装置のうちの前記少なくとも１つ、前記Ｎ個のＨブリッジモジュールのうちの前記少なくとも１つ、及び、前記Ｎ個のキャパシタのうちの前記少なくとも１つは、前記Ｎ個のソーラーパネルのうちの前記少なくとも１つに対応し、
前記コントローラは、
前記Ｎ個のスイッチング装置のうちの前記少なくとも１つをスイッチオフするように制御し、
前記直流側の前記Ｎ個のキャパシタのうちの前記少なくとも１つの各々にまたがる電圧のセット値を第１の値から第２の値に上昇するように制御する、
ことにより、前記Ｎ個のスイッチング装置のうちの前記少なくとも１つをスイッチオフするように制御し、前記直流側の前記Ｎ個のキャパシタのうちの前記少なくとも１つの各々にまたがる電圧のセット値を変化させるように構成され、
前記第１の値は前記Ｎ個のソーラーパネルの各々の前記出力電圧よりも高く、前記第２の値は前記グリッド接続発電のための前記プリセット条件を満足するために前記カスケード型Ｈブリッジインバータに必要とされる全出力変調電圧に基づいて計算される、
カスケード型Ｈブリッジインバータ。
【請求項５】
更に、前記Ｎ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電圧がプリセット電圧より高いか、又は前記Ｎ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電力がプリセット電力より高い場合には、最大電力点追跡制御戦略に基づき逆変換を遂行するように前記Ｎ個のＨブリッジモジュールのうちの前記少なくとも１つを制御すると共に、前記Ｎ個のスイッチング装置のうちの前記少なくとも１つをスイッチオンするように制御するように、前記コントローラが構成される、請求項４に記載のカスケード型Ｈブリッジインバータ。
【請求項６】
更に、当該カスケード型Ｈブリッジインバータが前記Ｎ個のソーラーパネルに通常に接続されたかどうか決定し、当該カスケード型Ｈブリッジインバータが前記Ｎ個のソーラーパネルに通常に接続された場合には、当該カスケード型Ｈブリッジインバータを動作状態に入れるように制御し、カスケード型Ｈブリッジインバータが動作状態に入った後にＮ個のスイッチング装置をスイッチオンするように制御するように、前記コントローラが構成される、請求項４に記載のカスケード型Ｈブリッジインバータ。
【請求項７】
前記Ｎ個のスイッチング装置の各々が、ダイオード及び全制御スイッチを含み、
前記ダイオードのアノードが、前記Ｎ個のソーラーパネルのうちの対応する１つのソーラーパネルの正の電極に接続され、前記ダイオードのカソードが、前記Ｎ個のキャパシタのうちの対応する１つ及び前記Ｎ個のＨブリッジモジュールのうちの対応する１つに接続される、又は
前記ダイオードのカソードが、前記Ｎ個のソーラーパネルのうちの対応する１つのソーラーパネルの負の電極に接続され、前記ダイオードのアノードが、前記Ｎ個のキャパシタのうちの対応する１つ及び前記Ｎ個のＨブリッジモジュールのうちの対応する１つに接続され、
前記全制御スイッチが、前記ダイオードと並列に接続される、請求項５又は６に記載のカスケード型Ｈブリッジインバータ。
【請求項８】
前記全制御スイッチが、リレー又は半導体装置である、請求項７に記載のカスケード型Ｈブリッジインバータ。
【請求項９】
前記Ｎ個のソーラーパネルの各々において、前記ソーラーパネルの正の電極は、前記Ｎ個のスイッチング装置のうちの１つのスイッチング装置の第１端に接続され、前記Ｎ個のスイッチング装置のうちの前記１つのスイッチング装置の第２端は、前記Ｎ個のキャパシタのうちの１つのキャパシタの第１端及び前記Ｎ個のＨブリッジモジュールのうちの１つのＨブリッジモジュールの第１入力端に接続され、前記ソーラーパネルの負の電極は、前記Ｎ個のキャパシタのうちの１つのキャパシタの第２端及び前記Ｎ個のＨブリッジモジュールのうちの前記１つのＨブリッジモジュールの第２入力端に接続される、請求項１に記載の方法。
【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クスの技術分野に関するもので、より詳細には、カスケード型Ｈブリッジインバータ及びその欠陥を取り扱う方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]近年、カスケード型マルチレベルトポロジーがその優れた性能により広く利用されるようになった。全てのカスケード型マルチレベルトポロジーの中で、カスケード型Ｈブリッジトポロジーは、それがモジュラー構造で、レイアウトが簡単で、同じ数のレベル及び高いシステム信頼性を得るに必要なコンポーネントが少ないことから、有利なものとなっている。
【０００３】
[0003]現在のカスケード型Ｈブリッジインバータのシステム構造は、図１に示した通りである。通常の動作において、ソーラーモジュールがカスケード型Ｈブリッジインバータの直流側と並列に接続され、そして直流側のエネルギーを、カスケード型Ｈブリッジインバータを経てパワーグリッド（送電網）に伝達する。しかしながら、ソーラーパネルが著しく遮られるか又は機能しなくなると、ソーラーパネルにまたがる電圧が著しく低下し、Ｈブリッジインバータの直流側の電圧が同時に降下して、システムの通常の動作に影響を及ぼす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
[0004]従来技術では、対応するＨブリッジモジュールが一般的にバイパスされ、そして残りのＨブリッジモジュールがグリッド接続発電用に構成される。しかしながら、システム全体でカスケード状とされたＨブリッジの数の冗長性が不充分な場合には、カスケード型Ｈブリッジインバータの全出力変調電圧が低下し、そしてシステムは、安定に動作できず、それらのソーラーパネルがそっくりエネルギーをパワーグリッドに伝達できず、従って、著しい発電ロスを招くことになる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
[0005]以上に鑑み、カスケード型Ｈブリッジの数の不充分な冗長性により生じる発電ロスの問題を解決するために、本開示によれば、カスケード型Ｈブリッジインバータ及びその欠陥を取り扱う方法が提供される。
【０００６】
[0006]この目的を達成するために、本開示の技術的解決策が次のように提供される。
【０００７】
[0007]本開示によれば、カスケード型Ｈブリッジインバータの欠陥を取り扱う方法であって、カスケード型Ｈブリッジインバータに適用される方法が提供される。カスケード型Ｈブリッジインバータは、Ｎ個のソーラーパネルに接続される。カスケード型Ｈブリッジインバータは、Ｎ個のキャパシタ、Ｎ個のＨブリッジモジュール、Ｎ個のスイッチング装置及びコントローラを備え、ここで、Ｎは、正の整数である。この方法は、Ｎ個のソーラーパネル各々の出力電圧又は出力電力をコントローラにより検出することを含む。この方法は、更に、Ｎ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電圧がプリセット電圧より低いかどうか、又はＮ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電力がプリセット電力より低いかどうか、コントローラにより決定することを含む。この方法は、更に、Ｎ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電圧がプリセット電圧より低い場合、又はＮ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電力がプリセット電力より低い場合に、スイッチオフされるべきＮ個のスイッチング装置の対応する１つを制御し、そして直流側のＮ個のキャパシタのうちの対応する１つにまたがる電圧のセット値をコントローラにより変化させることを含む。この方法は、更に、直流側のキャパシタにまたがる電圧のセット値を入力値と考えることで反転を遂行するようにＮ個のＨブリッジモジュールの対応する１つをコントローラによって制御して、カスケード型Ｈブリッジインバータの全出力変調電圧がプリセット条件を満足するようにすることを含む。
【０００８】
[0008]好ましくは、スイッチオフされるべき対応するスイッチング装置を制御し、そして直流側の対応するキャパシタにまたがる電圧のセット値をコントローラにより変化させる前記プロセスは、スイッチオフされるべき対応するスイッチング装置をコントローラにより制御し、そして上昇されるべき直流側の対応するキャパシタにまたがる電圧のセット値をコントローラにより制御することを含む。
【０００９】
[0009]好ましくは、直流側のキャパシタにまたがる電圧のセット値を入力値と考えることで反転を遂行するように対応するＨブリッジモジュールをコントローラにより制御するプロセスの後に、前記方法は、更に、Ｎ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電圧がプリセット電圧より高いかどうか、又はＮ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電力がプリセット電力より高いかどうか、コントローラにより決定し、そしてＮ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電圧がプリセット電圧より高いか、又はＮ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電力がプリセット電力より高い場合に、最大電力点追跡（ＭＰＰＴ）制御戦略に基づき反転を遂行するようにＮ個のＨブリッジモジュールの対応する１つを制御すると共に、スイッチオンされるべきＮ個のスイッチング装置の対応する１つをコントローラにより制御する、ことを含む。
【００１０】
[0010]好ましくは、スイッチオフされるべき対応するスイッチング装置を制御しそして直流側の対応するキャパシタにまたがる電圧のセット値をコントローラにより変化させる前記プロセスの前に、前記方法は、更に、カスケード型ＨブリッジインバータがＮ個のソーラーパネルに通常に接続されたかどうかコントローラにより決定し、カスケード型ＨブリッジインバータがＮ個のソーラーパネルに通常に接続された場合には、カスケード型Ｈブリッジインバータを動作状態に入れるようにコントローラにより制御し、及びスイッチオンされるべきＮ個のスイッチング装置をコントローラにより制御する、ことを含む。
【００１１】
[0011]本開示によれば、カスケード型Ｈブリッジインバータが提供される。カスケード型Ｈブリッジインバータは、Ｎ個のソーラーパネルに接続される。カスケード型Ｈブリッジインバータは、Ｎ個のキャパシタ、Ｎ個のＨブリッジモジュール、Ｎ個のスイッチング装置及びコントローラを備え、ここで、Ｎは、正の整数である。Ｎ個のソーラーパネルの各々の１つの出力端子は、Ｎ個のスイッチング装置の１つを経てＮ個のＨブリッジモジュールのうちの１つのＨブリッジモジュールの１つの入力端子に接続される。Ｎ個のソーラーパネルの各々の他の出力端子は、Ｎ個のＨブリッジモジュールのうちの１つのＨブリッジモジュールの他の入力端子に接続される。Ｎ個のＨブリッジモジュールの各々の２つの入力端子は、Ｎ個のキャパシタのうちの対応する１つのキャパシタにまたがって接続される。Ｎ個のＨブリッジモジュールの出力端子は、直列に接続される。コントローラは、Ｎ個のスイッチング装置、Ｎ個のキャパシタ及びＮ個のＨブリッジモジュールに各々接続される。コントローラは、Ｎ個のソーラーパネルの各々の出力電圧又は出力電力を検出し、Ｎ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電圧がプリセット電圧より低いか、又はＮ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電力がプリセット電力より低い場合には、スイッチオフされるべきＮ個のスイッチング装置のうちの対応する１つを制御し、そして直流側のＮ個のキャパシタの１つにまたがる電圧のセット値を変化させるように構成される。コントローラは、更に、直流側のキャパシタにまたがる電圧のセット値を入力値と考えることで反転を遂行するようにＮ個のＨブリッジモジュールの対応する１つを制御して、カスケード型Ｈブリッジインバータの全出力変調電圧がプリセット条件を満足するように構成される。
【００１２】
[0012]好ましくは、コントローラは、スイッチオフされるべき対応するスイッチング装置を制御し、そして上昇されるべき直流側の対応するキャパシタにまたがる電圧のセット値を制御することにより、スイッチオフされるべき対応するスイッチング装置を制御し、そして直流側の対応するキャパシタにまたがる電圧のセット値を変化させるように構成される。
【００１３】
[0013]好ましくは、コントローラは、更に、Ｎ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電圧がプリセット電圧より高いか、又はＮ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電力がプリセット電力より高い場合には、最大電力点追跡（ＭＰＰＴ）制御戦略に基づき反転を遂行するようにＮ個のＨブリッジモジュールの対応する１つを制御すると共に、スイッチオンされるべきＮ個のスイッチング装置の対応する１つを制御するように構成される。
【００１４】
[0014]好ましくは、コントローラは、更に、カスケード型ＨブリッジインバータがＮ個のソーラーパネルに通常に接続されたかどうか決定し、カスケード型ＨブリッジインバータがＮ個のソーラーパネルに通常に接続された場合には、カスケード型Ｈブリッジインバータを動作状態に入れるように制御し、及びカスケード型Ｈブリッジインバータが動作状態に入った後にスイッチオンされるべきＮ個のスイッチング装置を制御するように構成される。
【００１５】
[0015]好ましくは、Ｎ個のスイッチング装置の各々は、ダイオード及び全制御スイッチを含む。ダイオードのアノードは、Ｎ個のソーラーパネルのうちの対応する１つのソーラーパネルの正の電極に接続され、そしてダイオードのカソードは、Ｎ個のキャパシタのうちの対応する１つ及びＮ個のＨブリッジモジュールのうちの対応する１つに接続される。或いはまた、ダイオードのカソードは、Ｎ個のソーラーパネルのうちの対応する１つのソーラーパネルの負の電極に接続され、そしてダイオードのアノードは、Ｎ個のキャパシタのうちの対応する１つ及びＮ個のＨブリッジモジュールのうちの対応する１つに接続される。全制御スイッチは、ダイオードと並列に接続される。
【００１６】
[0016]好ましくは、全制御スイッチは、リレー又は半導体装置である。
【００１７】
[0017]本開示によるカスケード型Ｈブリッジインバータの欠陥を取り扱う方法に基づいて、Ｎ個のソーラーパネル各々の出力電圧又は出力電力がコントローラによって検出される。Ｎ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電圧がプリセット電圧より低いか、又はＮ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電力がプリセット電力より低い場合には、コントローラが、スイッチオフされるべき対応するスイッチング装置を制御し、そして直流側の対応するキャパシタにまたがる電圧のセット値を変化させる。次いで、コントローラは、直流側のキャパシタにまたがる電圧のセット値を入力値と考えることで反転を遂行するように対応するＨブリッジモジュールを制御して、カスケード型Ｈブリッジインバータの全出力変調電圧がプリセット条件を満足するようにし、これは、システムが通常に且つ安定に動作できないことを回避し、そしてソーラーパネルがそっくりエネルギーをパワーグリッドに伝達できることを保証する。それ故、著しい発電ロスが回避される。
【００１８】
[0018]本開示の実施形態による又は従来技術における技術的解決策をより明確に示すために、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。明らかに、以下に述べる図面は、本開示の幾つかの実施形態に対するものに過ぎず、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】
【００１９】
【図１】従来のカスケード型Ｈブリッジ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Ｈブリッジインバータの欠陥を取り扱う方法のフローチャートである。
【図３】本開示の別の実施形態によるカスケード型Ｈブリッジインバータの欠陥を取り扱う方法のフローチャートである。
【図４】本開示の別の実施形態によるカスケード型Ｈブリッジインバータの欠陥を取り扱う方法のフローチャートである。
【図５】本開示の実施形態によるカスケード型Ｈブリッジインバータの概略構造図である。
【図６】本開示の実施形態によるＨブリッジモジュールの制御戦略の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
[0025]本開示の実施形態による技術的解決策は、本開示の実施形態の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。明らかに、ここに述べる実施形態は、本開示の全ての実施形態ではなくその幾つかに過ぎない。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内に包含される。
【００２１】
[0026]従来技術におけるカスケード型Ｈブリッジの数の冗長性が不充分なことにより生じる発電ロスの問題を解決するために本開示によりカスケード型Ｈブリッジインバータの欠陥を取り扱う方法が提供される。
【００２２】
[0027]より詳細には、カスケード型Ｈブリッジインバータの欠陥を取り扱うための方法がカスケード型Ｈブリッジインバータに適用される。カスケード型Ｈブリッジインバータは、Ｎ個のソーラーパネルに接続される。カスケード型Ｈブリッジインバータは、Ｎを正の整数とすれば、Ｎ個のキャパシタ、Ｎ個のＨブリッジモジュール、Ｎ個のスイッチング装置、及びコントローラを備えている。カスケード型Ｈブリッジインバータの欠陥を取り扱うための方法は、図２に示されており、ステップＳ１０１からＳ１０４を含む。
【００２３】
[0028]ステップＳ１０１において、コントローラは、Ｎ個のソーラーパネル各々の出力電圧又は出力電力を検出する。
【００２４】
[0029]カスケード型Ｈブリッジインバータが通常の動作状態にあるとき、コントローラは、出力電圧又は出力電力に基づき最大電力点追跡（ＭＰＰＴ）制御戦略に基づく反転を遂行するようにＮ個のＨブリッジモジュールを制御する。Ｎ個のソーラーパネルの１つが著しく遮られるか又は機能しなくなると、ソーラーパネルの出力電圧又は出力電力が著しく低下し、それに対応するＨブリッジインバータの直流側の電圧が同時に降下して、システムの通常の動作に影響を及ぼす。
【００２５】
[0030]ステップＳ１０２において、コントローラは、Ｎ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電圧がプリセット電圧より低いかどうか、又はＮ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電力がプリセット電力より低いかどうか、決定する。
【００２６】
[0031]ステップＳ１０３において、Ｎ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電圧がプリセット電圧より低いか、又はＮ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電力がプリセット電力より低い場合には、コントローラは、スイッチオフされるべき対応するスイッチング装置を制御し、そして直流側の対応するキャパシタにまたがる電圧のセット値を変化させ、これは、著しく遮られるか又は機能しないソーラーパネルをバイパスすることに等しく、従って、ソーラーパネルは、対応するＨブリッジモジュールに電圧を出力することができない。この場合、コントローラは、直流側の対応するキャパシタにまたがる電圧のセット値を変化させる。カスケード型Ｈブリッジインバータが安定に動作するように保証するには、直流側のキャパシタにまたがる電圧のセット値がソーラーパネルの出力電圧より高いことが好ましい。
【００２７】
[0032]ステップＳ１０４において、コントローラは、直流側のキャパシタにまたがる電圧のセット値を入力値と考えることで反転を遂行するように対応するＨブリッジモジュールを制御して、カスケード型Ｈブリッジインバータの全出力変調電圧がプリセット条件を満足するようにする。
【００２８】
[0033]対応するＨブリッジモジュールは、直流側のキャパシタにまたがる電圧のセット値を入力値と考えることで反転を遂行して、ソーラーパネルが著しく遮られるか又は機能しなくなった場合に対応するＨブリッジモジュールがある出力電圧を供給でき、従って、カスケード型Ｈブリッジインバータの全出力変調電圧がカスケード型Ｈブリッジインバータのグリッド接続発電のプリセット条件を満足することを保証し、それにより、カスケード型Ｈブリッジインバータが安定に動作することを保証する。
【００２９】
[0034]この実施形態によるカスケード型Ｈブリッジインバータの欠陥を取り扱うための方法に基づいて、Ｎ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電圧がプリセット電圧より低い場合、又はＮ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電力がプリセット電力より低い場合に、コントローラは、スイッチオフされるべき対応するスイッチング装置を制御し、そして直流側のキャパシタにまたがる電圧のセット値を変化させる。次いで、コントローラは、直流側のキャパシタにまたがる電圧のセット値を入力値と考えることで反転を遂行するように対応するＨブリッジモジュールを制御して、カスケード型Ｈブリッジインバータの全出力変調電圧がカスケード型Ｈブリッジインバータのグリッド接続発電のプリセット条件を満足するようにし、これは、システムが通常に且つ安定に動作できないことを回避し、そしてソーラーパネルがそっくりエネルギーをパワーグリッドに伝達できることを保証する。それ故、著しい発電ロスが回避される。
【００３０】
[0035]好ましくは、ステップＳ１０３は、スイッチオフされるべき対応するスイッチング装置をコントローラにより制御し、そして上昇されるべき直流側の対応するキャパシタにまたがる電圧のセット値をコントローラにより制御することを含む。
【００３１】
[0036]Ｎ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電圧がプリセット電圧より低い場合、又はＮ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電力がプリセット電力より低い場合には、コントローラは、プリセット条件を満足するためにカスケード型Ｈブリッジインバータに必要とされる全出力変調電圧に基づいて、直流側の対応するキャパシタにまたがる電圧のセット値を計算する。コントローラは、（ソーラーパネルの出力電圧より高い）キャパシタにまたがる電圧の上昇セット値を入力値と考えることで反転を遂行するように対応するＨブリッジモジュールを制御して、カスケード型Ｈブリッジインバータの全出力変調電圧がカスケード型Ｈブリッジインバータのグリッド接続発電のプリセット条件を満足するようにする。
【００３２】
[0037]好ましくは、図３に示すように、この方法は、更に、ステップＳ１０５及びＳ１０６を含む。
【００３３】
[0038]ステップＳ１０５において、コントローラは、Ｎ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電圧がプリセット電圧より高いかどうか、又はＮ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電力がプリセット電力より高いかどうか決定する。
【００３４】
[0039]ステップＳ１０６において、Ｎ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電圧がプリセット電圧より高いか、又はＮ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電力がプリセット電力より高い場合に、コントローラは、最大電力点追跡（ＭＰＰＴ）制御戦略に基づいて反転を遂行するように対応するＨブリッジモジュールを制御すると共に、スイッチオンされるべき対応するスイッチング装置を制御する。
【００３５】
[0040]カスケード型Ｈブリッジインバータの全出力変調電圧がプリセット条件を満足するようにさせるために、著しく遮られるか又は機能しないソーラーパネルは、バイパスされるのと同等であり、そしてそれに対応するＨブリッジモジュールは、直流側のキャパシタにまたがる電圧のセット値を入力値と考えることで反転を遂行する。コントローラは、Ｎ個のソーラーパネル各々の検出された出力電圧及び出力電力を決定する。Ｎ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電圧がプリセット電圧より高いか、又はＮ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電力がプリセット電力より高い場合には、バイパス同等のソーラーパネルが通常の動作状態を回復しそして要件を満足する出力電圧を供給できることを示す。この場合には、コントローラは、ＨブリッジモジュールがＭＰＰＴ制御戦略に基づいて反転を遂行する通常の動作状態に回復するように対応するＨブリッジモジュールを制御し、そしてコントローラは、スイッチオンされるべき対応するスイッチング装置を制御する。
【００３６】
[0041]好ましくは、図４に示すように、ステップＳ１０３の前に、この方法は、更に、ステップＳ２０１からＳ２０３を含む。
【００３７】
[0042]ステップＳ２０１において、コントローラは、カスケード型ＨブリッジインバータがＮ個のソーラーパネルに通常に接続されたかどうか決定する。
【００３８】
[0043]ステップＳ２０２において、カスケード型ＨブリッジインバータがＮ個のソーラーパネルに通常に接続された場合に、コントローラは、カスケード型Ｈブリッジインバータを動作状態に入れるように制御する。
【００３９】
[0044]ステップＳ２０３において、カスケード型Ｈブリッジインバータが動作状態に入った後、コントローラは、スイッチオンされるべきＮ個のスイッチング装置を制御する。
【００４０】
[0045]図４に示すように、ステップＳ２０３は、ステップＳ１０１の前に遂行される。しかしながら、図４は一例に過ぎず、そしてステップＳ２０３は、それがステップＳ１０３の前に遂行される限り、他の順序で遂行されてもよく、これは、ここで特に限定されるものではなく、その全ては、本出願の範囲内に包含される。
【００４１】
[0046]好ましくは、Ｎ個のスイッチング装置各々は、ダイオード及び全制御スイッチを含む。ダイオードのアノードは、対応するソーラーパネルの正の電極に接続され、そしてダイオードのカソードは、対応するキャパシタ及び対応するＨブリッジモジュールに接続される。或いはまた、ダイオードのカソードは、対応するソーラーパネルの負の電極に接続され、そしてダイオードのアノードは、対応するキャパシタ及び対応するＨブリッジモジュールに接続される。全制御スイッチは、ダイオードと並列に接続される。
【００４２】
[0047]好ましくは、全制御スイッチは、リレー又は半導体装置である。
【００４３】
[0048]スイッチング装置は、ダイオード及び全制御スイッチを含む。カスケード型ＨブリッジインバータがＮ個のソーラーパネルに通常に接続されたとコントローラが決定する場合には、ダイオードが逆接続防止の役割を果たす。
【００４４】
[0049]カスケード型Ｈブリッジインバータを動作状態に入れるように制御した後に、コントローラは、スイッチオンされるべきＮ個のスイッチング装置を制御し、そしてダイオードをバイパスして、オン状態におけるダイオードの電圧降下ロスを減少する。
【００４５】
[0050]Ｎ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電圧がプリセット電圧より低いか、又はＮ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電力がプリセット電力より低い場合には、コントローラは、スイッチオフされるべき対応するスイッチング装置の全制御スイッチを制御すると共に、直流側の対応するキャパシタにまたがる電圧のセット値を変化させて、カスケード型Ｈブリッジインバータが安定に動作することを保証する。好ましくは、直流側のキャパシタにまたがる電圧のセット値は、ソーラーパネルの出力電圧より高い。この場合に、ダイオードは、逆方向にスイッチオフされ、ソーラーパネルがバイパスされるのと同等になるようにする。
【００４６】
[0051]本開示の別の実施形態による更に別のカスケード型Ｈブリッジインバータが提供される。図５に示すように、カスケード型Ｈブリッジインバータは、Ｎ個のソーラーパネルＰＶに接続される。カスケード型Ｈブリッジインバータは、Ｎを正の整数とすれば、Ｎ個のキャパシタＣ、Ｎ個のＨブリッジモジュール１０１、Ｎ個のスイッチング装置１０２、及びコントローラを備えている。各ソーラーパネルＰＶの１つの出力端子は、１つのスイッチング装置１０２を経て１つのＨブリッジモジュール１０１の１つの入力端子に接続される。各ソーラーパネルＰＶの他の出力端子は、１つのＨブリッジモジュール１０１の他の入力端子に接続される。各Ｈブリッジモジュール１０１の２つの入力端子は、それに対応するキャパシタにまたがって接続される。Ｎ個のＨブリッジモジュール１０１の出力端子は、直列に接続される。コントローラは、Ｎ個のスイッチング装置１０２、Ｎ個のキャパシタＣ及びＮ個のＨブリッジモジュール１０１に各々接続される。
【００４７】
[0052]図５に示すように、例えば、スイッチング装置１０２は、ソーラーパネルＰＶの正の電極とＨブリッジモジュール１０１との間に接続される。或いはまた、スイッチング装置１０２は、ソーラーパネルＰＶの負の電極とＨブリッジモジュール１０１との間に接続され、この場合に、スイッチング装置１０２の設置方向は、図５に示すものと比べて逆であり、それらは、両方とも、本出願の範囲内であり、ここでは特に限定されない。
【００４８】
[0053]詳細な動作原理を以下に述べる。
【００４９】
[0054]コントローラは、Ｎ個のソーラーパネルＰＶ各々の出力電圧又は出力電力を検出する。Ｎ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電圧がプリセット電圧より低いか、又はＮ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電力がプリセット電力より低い場合に、コントローラは、スイッチオフされるべき対応するスイッチング装置１０２を制御すると共に、直流側の対応するキャパシタにまたがる電圧のセット値を変化させる。コントローラは、直流側のキャパシタにまたがる電圧のセット値を入力値と考えることで反転を遂行するように対応するＨブリッジモジュール１０１を制御して、カスケード型Ｈブリッジインバータの全出力変調電圧がカスケード型Ｈブリッジインバータのグリッド接続発電のプリセット条件を満足するようにする。
【００５０】
[0055]この実施形態によるカスケード型Ｈブリッジインバータに基づいて、Ｎ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電圧がプリセット電圧より低いか、又はＮ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電力がプリセット電力より低い場合に、コントローラは、スイッチオフされるべき対応するスイッチング装置１０２を制御し、そして直流側の対応するキャパシタにまたがる電圧のセット値を変化させる。次いで、コントローラは、直流側のキャパシタにまたがる電圧のセット値を入力値と考えることで反転を遂行するように対応するＨブリッジモジュール１０１を制御して、カスケード型Ｈブリッジインバータの全出力変調電圧がカスケード型Ｈブリッジインバータのグリッド接続発電のプリセット条件を満足するようにし、これは、システムが通常に且つ安定に動作できないことを回避し、そしてソーラーセルがそっくりエネルギーをパワーグリッドに伝達することを保証する。それ故、著しい発電ロスが回避される。
【００５１】
[0056]好ましくは、コントローラは、スイッチオフされるべき対応するスイッチング装置を制御し、及び上昇されるべき直流側の対応するキャパシタにまたがる電圧のセット値を制御することにより、スイッチオフされるべき対応するスイッチング装置を制御し、そして直流側の対応するキャパシタにまたがる電圧のセット値を変化させるように構成される。
【００５２】
[0057]好ましくは、コントローラは、更に、少なくとも１つのソーラーパネルの出力電圧がプリセット電圧より高いか、又は少なくとも１つのソーラーパネルの出力電力がプリセット電力より低い場合に、最大電力点追跡（ＭＰＰＴ）制御戦略に基づいて反転を遂行するように対応するＨブリッジモジュールを制御し、そしてスイッチオンされるべき対応するスイッチング装置を制御するように構成される。
【００５３】
[0058]反転を行うためにＮ個のＨブリッジモジュール１０１により使用される制御戦略が図６に示されている。通常の動作状態において、Ｎ個のＨブリッジモジュール１０１の各々は、各ソーラーパネルＰＶの出力電圧Ｖｐｖ及び出力電流Ｉｐｖに基づくＭＰＰＴ制御戦略に基づいて出力される直流電圧Ｖｄｃ１を入力値Ｖｄｃと考えることで反転を遂行する。
【００５４】
[0059]Ｎ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電圧がプリセット電圧より低いか、又はＮ個のソーラーパネルのうちの少なくとも１つのソーラーパネルの出力電力がプリセット電力より低い場合には、直流側のキャパシタにまたがる電圧Ｖｄｃ２のセット値を入力値Ｖｄｃと考えることで反転を遂行して、カスケード型Ｈブリッジインバータの全出力変調電圧がプリセット条件を満足するようにする。
【００５５】
[0060]バイパス同等のソーラーパネルＰＶが通常の動作状態を回復しそして要件を満足する出力電圧を供給できる場合には、コントローラは、Ｈブリッジモジュール１０１がＭＰＰＴ制御戦略に基づいて反転を遂行する通常の動作状態に回復するように対応するＨブリッジモジュール１０１を制御し、そしてコントローラは、スイッチオンされるべき対応するスイッチング装置を制御する。
【００５６】
[0061]好ましくは、コントローラは、更に、カスケード型ＨブリッジインバータがＮ個のソーラーパネルＰＶに通常に接続されたかどうか決定するように構成される。コントローラは、更に、カスケード型ＨブリッジインバータがＮ個のソーラーパネルＰＶに通常に接続された場合にはカスケード型Ｈブリッジインバータを動作状態に入れるように制御すると共に、カスケード型Ｈブリッジインバータが動作状態に入った後にスイッチオンされるべきＮ個のスイッチング装置１０２を制御するように構成される。
【００５７】
[0062]好ましくは、図５に示すように、各スイッチング装置１０２は、ダイオード及び全制御スイッチを含む。図５に示すように、ダイオードのアノードは、対応するソーラーパネルの正の電極に接続され、そしてダイオードのカソードは、対応するキャパシタ及び対応するＨブリッジモジュールに接続される。或いはまた、ダイオードのカソードは、対応するソーラーパネルの負の電極に接続され、そしてダイオードのアノードは、対応するキャパシタ及び対応するＨブリッジモジュールに接続される。全制御スイッチは、ダイオードと並列に接続される。
【００５８】
[0063]ダイオードの接続方向は、スイッチング装置の設置方向である。図５に示すように、スイッチング装置は、ソーラーパネルの正の電極とＨブリッジモジュールとの間に接続される。スイッチング装置がソーラーパネルＰＶの負の電極とＨブリッジモジュール１０１との間に接続される場合には、ダイオードのカソードがそれに対応するソーラーパネルの負の電極に接続され、そしてダイオードのアノードがそれに対応するキャパシタ及びそれに対応するＨブリッジモジュールに接続され、それらは、両方とも、本出願の範囲内に包含され、その具現化は、特定の用途環境に基づいて決定される。
【００５９】
[0064]好ましくは、全制御スイッチは、リレー又は半導体装置である。
【００６０】
[0065]この実施形態の詳細な動作原理は、前記実施形態と同様であり、ここでは繰り返し説明しない。
【００６１】
[0066]本開示の実施形態は、順次に説明され、そして各実施形態は、他の実施形態との相違を強調している。それ故、ある実施形態は、同じ又は同様の部分について他の実施形態を参照することができる。これら実施形態による装置は、それら実施形態で開示される方法に対応し、装置の説明は、簡単であり、その相関部分は、方法の部分を参照できる。
【００６２】
[0067]ここに開示する実施形態の説明によれば、本開示は、当業者によって具現化又は使用することができる。これら実施形態についてなされる種々の変更は、当業者に明らかであり、そして本開示で定義される通常の原理は、本開示の精神又は範囲から逸脱せずに他の実施形態で具現化されてもよい。それ故、本開示は、ここに述べる実施形態に限定されず、本開示に示される原理及び新規な特徴に基づく最も広い範囲とされる。
【符号の説明】
【００６３】
１０１・・・Ｈブリッジモジュール、１０２・・・スイッチング装置、ＰＶ・・・ソーラーパネル、Ｃ・・・キャパシタ、ＭＰＰＴ・・・最大電力点追跡。
【図１】
0006521332.tif 000002
【図２】
0006521332.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0006521332.tif 000006
【図６】
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