特許 6044967 太陽光発電装置の動作を制御するための方法及び装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6044967

(24)【登録日】2016年11月25日

(45)【発行日】2016年12月14日

(54)【発明の名称】太陽光発電装置の動作を制御するための方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/38 20060101AFI20161206BHJP

   H02S 10/00 20140101ALI20161206BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20161206BHJP

   H02S 50/00 20140101ALI20161206BHJP

【ＦＩ】

   H02J3/38 130

   H02S10/00

   H02M7/48 E

   H02M7/48 R

   H02S50/00

【請求項の数】10

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2014-518606(P2014-518606)

(86)(22)【出願日】2012年6月12日

(65)【公表番号】特表2014-527387(P2014-527387A)

(43)【公表日】2014年10月9日

(86)【国際出願番号】US2012042076

(87)【国際公開番号】WO2013003030

(87)【国際公開日】20130103

【審査請求日】2015年6月5日

(31)【優先権主張番号】13/169,978

(32)【優先日】2011年6月27日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】505379467

【氏名又は名称】サンパワー コーポレイション

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】ジョンソン、ラーズ

【審査官】 宮本 秀一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−２６０９１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０３５６４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０６６０４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ３１／０２、

３１／０２１６−３１／０２２４、

３１／０２３６、

３１／０２４８−３１／０２５６、

３１／０３５２−３１／０３６、

３１／０３９２−３１／０７８、

３１／１８、

５１／４２−５１／４８

Ｈ０２Ｊ３／００−５／００

Ｈ０２Ｍ７／４２−７／９８

Ｈ０２Ｓ１０／００−１０／４０、

３０／００−９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

太陽光発電装置の動作を制御する方法であって、
複数の太陽電池を使用して直流を生成する段階と、
前記複数の太陽電池を接続する太陽光発電インバータを使用して、前記複数の太陽電池によって生成された前記直流を交流に変換する段階と、
前記太陽光発電インバータの出力を電力グリッドに結合する段階と、
前記太陽光発電装置が、前記太陽光発電装置の最大許容出力限界を超える太陽光発電装置出力を生成していることを検出する段階と、
前記太陽光発電装置が前記太陽光発電装置の前記最大許容出力限界を超える太陽光発電装置出力を生成していることを検出すると、前記太陽光発電インバータの無効電力設定値の限界又は前記太陽光発電インバータの力率設定値の限界を第１のインバータ設定値限界から第２のインバータ設定値限界へと下げる段階と、を備え、
前記太陽光発電装置の前記最大許容出力限界は、前記太陽光発電装置の最大許容力率及び最大許容無効電力のうちの少なくとも一方を示す、方法。

【請求項2】

前記太陽光発電装置出力が、前記太陽光発電インバータによって送出される又は吸収される無効電力を示し、前記太陽光発電装置の前記最大許容出力限界が、前記太陽光発電装置から送出される前記最大許容無効電力を示しており、
前記太陽光発電インバータの前記無効電力設定値の限界又は前記太陽光発電インバータの前記力率設定値の限界を前記第１のインバータ設定値限界から前記第２のインバータ設定値限界へと下げる段階は、前記太陽光発電装置が前記最大許容無効電力を超える無効電力を検出すると、前記太陽光発電インバータの前記無効電力設定値の限界を前記第１のインバータ設定値限界から前記第２のインバータ設定値限界へと下げることで、前記無効電力が許容限界内に収められるように、前記無効電力を前記最大許容無効電力よりも低い値に下げる段階を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記太陽光発電装置が前記太陽光発電装置の前記最大許容出力限界を超える前記太陽光発電装置出力を生成していることを検出する段階が、前記太陽光発電装置の動作の第１の状態で実行され、
前記太陽光発電インバータの前記無効電力設定値の限界又は前記太陽光発電インバータの前記力率設定値の限界を前記第１のインバータ設定値限界から前記第２のインバータ設定値限界へと下げる段階が、前記太陽光発電装置の動作の第２の状態で実行される、請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前記太陽光発電装置出力が前記太陽光発電装置の前記最大許容出力限界を超えていないことを検出すると、前記太陽光発電装置の動作の前記第１の状態に戻る段階を更に備える、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記太陽光発電装置の動作の前記第１の状態において、前記太陽光発電装置が、自動電圧調整（ＡＶＲ）によって制御される、請求項３または４に記載の方法。

【請求項6】

前記太陽光発電装置出力が、前記電力グリッドへの接続点（ＰＯＩ）において検出される、請求項１から５の何れか一項に記載の方法。

【請求項7】

前記太陽光発電装置が前記太陽光発電装置の前記最大許容出力限界を超える前記太陽光発電装置出力を生成していることを検出する段階が、前記太陽光発電装置の動作の第１の状態で実行され、前記ＰＯＩにおいて前記太陽光発電装置出力を検出するメーターとの通信が失われると、前記太陽光発電装置の動作が第３の状態になる、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記太陽光発電装置出力が前記太陽光発電装置の力率を示し、
前記太陽光発電装置の前記最大許容出力限界が前記太陽光発電装置の前記最大許容力率を示しており、
前記太陽光発電インバータの前記無効電力設定値の限界又は前記太陽光発電インバータの前記力率設定値の限界を前記第１のインバータ設定値限界から前記第２のインバータ設定値限界へと下げる段階は、前記太陽光発電装置が前記最大許容力率を超える力率を検出すると、前記太陽光発電インバータの前記力率設定値の限界を前記第１のインバータ設定値限界から前記第２のインバータ設定値限界へと下げることで、前記力率が許容限界内に収められるように前記力率を前記最大許容力率よりも低い値に下げる段階を含む、請求項１から７の何れか一項に記載の方法。

【請求項9】

請求項１から８の何れか一項に記載の方法を実装するシステム。

【請求項10】

複数の太陽電池と、
前記複数の太陽電池を接続し、前記複数の太陽電池により生成された直流を交流に変換する太陽光発電インバータと、
電力グリッドへの接続点において前記太陽光発電インバータの出力を検出するメーターと、
ステートマシンを有し、前記メーターを読み取って、動作の第１の状態において前記接続点における太陽光発電装置の出力を検出し、前記太陽光発電装置の前記出力が最大許容出力を超えると、前記太陽光発電インバータの無効電力設定値の限界又は前記太陽光発電インバータの力率設定値の限界を第１のインバータ設定値限界から第２のインバータ設定値限界へと動的に調整するプラントコントローラと、を備え、
前記太陽光発電装置の前記最大許容出力は、前記太陽光発電装置の最大許容力率及び最大許容無効電力のうちの少なくとも一方を示す、太陽光発電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、太陽光発電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

太陽光発電装置は、太陽光発電システムを使用して、太陽放射から電気を生成する。太陽光発電システムは、太陽電池パネルのアレイからなってもよく、それぞれの太陽電池パネルは、接続された太陽電池を備える。太陽電池には、Ｐ型及びＮ型拡散領域が含まれる。太陽電池に日射が当たると電子及び正孔が生成され、これらの電子及び正孔が拡散領域に移動することにより、拡散領域間に電位差が生じる。裏面コンタクト太陽電池においては、拡散領域及びこれらの拡散領域に結合した金属コンタクトフィンガーが、共に太陽電池の裏面にある。このコンタクトフィンガーによって外部電気回路を太陽電池に結合し、太陽電池によって駆動することが可能となる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

太陽光発電インバータは、太陽電池により生成された直流を、接続点（ＰＯＩ）において、電力グリッドに結合するのに適した交流に変換する。無効電力、実質電力、及び力率などＰＯＩにおける太陽光発電装置の出力は、指定値の範囲内に収まって要件を満たすように制御される。本発明の実施形態は、太陽光発電装置の動作を制御して、ＰＯＩ又は他の送電ノードにおける太陽光発電装置の出力を制御するための方法及び装置に関する。

【課題を解決するための手段】

【0004】

一実施形態では、太陽光発電装置の動作の制御方法は、複数の太陽電池を使用して直流を生成する段階を含む。太陽電池によって生成された直流は、太陽光発電インバータを使用して交流に変換される。太陽光発電インバータの出力は、電力グリッドに結合される。太陽光発電装置では、太陽光発電装置の最大許容出力限界を超える太陽光発電装置出力を生成していることが検出される。太陽光発電装置が太陽光発電装置の最大許容出力限界を超える太陽光発電装置出力を生成していることを検出すると、太陽光発電インバータの可変設定値限界が、第１のインバータ設定値限界から第２のインバータ設定値限界へと下げられる。

【0005】

別の実施形態では、太陽光発電装置の動作の制御方法は、太陽光発電装置の実質電力出力が実質電力の最小生成レベルを下回っていることを検出する段階を含む。太陽光発電装置の実質電力出力が実質電力の最小生成レベルを下回っていることを検出すると、太陽光発電装置の太陽光発電インバータの無効電力設定値が力率１へと下げられる。

【0006】

別の実施形態では、太陽光発電装置は、複数の太陽電池と、この複数の太陽電池によって生成された直流を交流に変換するように構成されている太陽光発電インバータと、電力グリッドへの接続点において太陽光発電インバータの出力を検出するメーターと、ステートマシンを備えるプラントコントローラと、を備える。このプラントコントローラは、メーターを読み取って、第１の動作状態において接続点における太陽光発電装置の出力を検出し、太陽光発電装置の出力が最大許容出力を超えると、太陽光発電インバータの可変設定値限界を第１のインバータ設定値限界から第２のインバータ設定値限界へと動的に調整するように構成されている。

【0007】

別の実施形態では、太陽光発電装置は、複数の太陽電池と、この複数の太陽電池によって生成された直流を交流に変換するように構成されている太陽光発電インバータと、電力グリッドへの接続点において太陽光発電インバータの出力を検出するように構成されているメーターと、プラントコントローラと、を備える。このプラントコントローラは、メーターを読み取って、接続点における太陽光発電装置の実質電力出力を検出し、太陽光発電装置の実質電力出力を実質電力の最小生成レベルと比較し、太陽光発電装置の実質電力出力が実質電力の最小生成レベルを下回っていることを検出すると、太陽光発電インバータの無効電力設定値を力率１へと下げる。

【0008】

本発明のこれら及びその他の特徴は、添付の図面及び特許請求の範囲を含む本開示の全体を読むことにより、当業者には容易に理解されよう。

【0009】

より完全な本主題の理解は、発明を実施するための形態、及び特許請求の範囲を、以下の図面と併せて考察し、参照することによって導き出すことができ、同様の参照番号は、図面全体を通して同様の要素を指す。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態による太陽光発電装置の構成要素を概略的に示す。

【図2】本発明の実施形態による太陽光発電装置の更なる構成要素を概略的に示す。

【図3】本発明の実施形態による太陽光発電装置の更なる詳細を概略的に示す。

【図4】本発明の実施形態による太陽光発電装置の自動電圧調整用のステートマシンの状態図を示す。

【図5】本発明の実施形態による太陽光発電装置の動作を制御する方法の流れ図を示す。

【図6】本発明の実施形態による太陽光発電装置の動作を制御する方法の流れ図を示す。

【図7】本発明の実施形態による太陽光発電装置の動作を制御する方法の流れ図を示す。

【図8】本発明の実施形態による太陽光発電装置の動作を制御する方法の流れ図を示す。

【図9】本発明の実施形態による太陽光発電装置の動作を制御する方法の流れ図を示す。

【図10】本発明の実施形態による太陽光発電装置の動作を制御する方法の流れ図を示す。

【図11】本発明の実施形態による太陽光発電装置の動作を制御する方法の流れ図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本開示では、本発明の実施形態を十分に理解するために、装置、部品及び方法の例など、多数の具体的な詳細を提供している。しかしながら、当業者であれば、本発明はこれらの具体的な詳細のうちの１つ以上を欠いても実施できることは理解されよう。他の例では、本発明の態様を不明瞭にすることを避けるため、周知の詳細については図示又は説明をしていない。

【0012】

図１は、本発明の実施形態による太陽光発電装置２００の構成要素を概略的に示す。図１の例に示される太陽光発電装置２００の構成要素は、複数のコンバイナボックス１１２と、複数の太陽電池パネル１１４と、太陽光発電インバータ１１０と、を含む。太陽光発電装置は、複数の太陽光発電インバータを含んでもよいが、図示の明瞭化のために、図１には１つのみが示される。太陽電池パネル１１４は、同一のフレーム上に搭載され、電気的に接続された太陽電池を備える。一実施形態では、それぞれの太陽電池パネル１１４は、複数の直列に接続された裏面コンタクト型太陽電池１１５を備える。前面コンタクト型太陽電池も採用できる。図を分かりやすくするために、図１においては一部の裏面コンタクト太陽電池１１５のみに記号を付している。

【0013】

太陽光発電ストリングは、図１のように、複数の直列に接続された太陽電池パネル１１４を備える。一群の太陽電池パネル１１４が、コンバイナボックス１１２に電気的に接続され、ここで太陽電池パネル１１４は直列に接続される。コンバイナボックス１１２は、太陽光発電ストリング内のすべての太陽電池パネル１１４が直列に接続されるように電気的に接続される。太陽光発電ストリングの出力は、太陽電池１１５により生成された直流（ＤＣ）を、例えば、商用電力グリッドへの送達に適した交流（ＡＣ）に変換するインバータ１１０に電気的に接続される。

【0014】

図２は、本発明の実施形態による太陽光発電装置２００の更なる構成要素を概略的に示す。図２は、図１と関連して記述されるインバータ１１０を示す。太陽電池パネル１１４は、図示の明瞭化のために図２には示されない。図２の例では、太陽光発電装置２００の構成要素は、太陽光発電サブステーション２１０及びインバータパッド２２０内に設置される。

【0015】

インバータパッド２２０は、インバータが設置される一般的な領域である。インバータパッド２２０は、典型的にはサブステーション２１０から離れて、電力グリッドとの接続点（ＰＯＩ）２０４から遠くに設置される。通信モジュール２０１は、インバータ１１０とサブステーション２１０内に設置された構成要素との間のデータ通信を可能にする。インバータパッド２２０は、インバータ１１０の動作を支援するための、アナログデジタル変換器、デジタルアナログ変換器、及び他の構成要素などの、図２には具体的には示されない追加的な構成要素も含んでもよい。

【0016】

一実施形態では、太陽光発電装置２００の動作は、中央制御コンピュータとして機能するプラントコントローラ２０２により、監視制御データ収集システム（ＳＣＡＤＡ）を使用して制御される。一実施形態では、インバータ１１０、プラントコントローラ２０２、及びサブステーションコンピュータ２０３は、Ｍｏｄｂｕｓ ＴＣＰ／ＩＰ通信プロトコルによって通信する。この実施形態では、通信モジュール２０１は、太陽光発電装置２００の構成要素の間にデータ通信リンクを提供するイーサネット（登録商標）スイッチを備える。監視及び制御は、信号に対して個別の配線を提供することによるなどの、アナログ信号方式により実行されてもよい。

【0017】

図２の例では、インバータパッド２２０内の昇圧変圧器が、インバータ１１０のＡＣ電圧出力を、サブステーション２１０への配電のためのより高い電圧に昇圧する。また、図２の例では、サブステーション２１０内の発電機昇圧（ＧＳＵ）変圧器は、インバータパッド２２０から受電したＡＣ電圧を、電力グリッド（図示せず）への配電のためにＰＯＩ ２０４に結合される前に更に昇圧する。サブステーションコンピュータ２０３は、サブステーション２１０の制御及び監視を可能にする。サブステーションコンピュータ２０３は、保護回路を制御し、かつＰＯＩ ２０４においてメーター２０５により電圧を読み取ることができる。メーター２０５は、従来の電気メーター、又は他のセンサ素子、例えば、ＲＭＳトランスミッターを備えてもよい。

【0018】

サブステーション２１０内のプラントコントローラ２０２は、ＰＯＩ ２０４（又はその付近）における電圧、力率、実質電力、又は無効電力の制御を容易にする特殊目的のコンピュータ又は汎用コンピュータを備えてもよい。図２の例では、プラントコントローラ２０２は、太陽光発電装置２００の無効電力、力率、及び／又はインパータの端子電圧を動的に制限するため、並びに自動電圧調整のソフト開始及びソフト停止をもたらすためのステートマシン４００を備える。

【0019】

一実施形態では、プラントコントローラ２０２は、ＰＯＩメーター２０５を読み取って、第１の動作状態においてＰＯＩ ２０４における太陽光発電装置２００の出力（例えば、無効電力、力率）を検出し、太陽光発電装置２００の出力が最大許容出力（例えば、最大無効電力又は力率）を超えると、太陽光発電インバータ１１０の可変設定値限界（例えば、インバータの無効電力設定値又は力率設定値）を第１のインバータ設定値限界から第２のインバータ設定値限界へと動的に調整するように構成される。

【0020】

一実施形態では、プラントコントローラ２０２は、ＰＯＩメーター２０５を読み取って、ＰＯＩ ２０４における太陽光発電装置２００の実質電力出力を検出し、太陽光発電装置２０４の実質電力出力を実質電力の最小生成レベルと比較し、太陽光発電装置２００の実質電力出力が実質電力の最小生成レベルを下回っていることを検出したら、太陽光発電インバータ１１０の無効電力設定値を力率１（すなわち、１．０ ＰＦ又はゼロ無効電力）に一定の比率で下げるように構成されている。プラントコントローラ２０２は、太陽光発電装置２００の実質電力出力が実質電力の最小生成レベルよりも高いイネーブル実質電力生成レベルを上回っていることが検出されると、太陽光発電インバータ１１０の無効電力設定値を上げて、太陽光発電装置２００の無効電力出力を増加させるように更に構成されてもよい。

【0021】

接続点における電圧は、自動電圧調整（ＡＶＲ）により制御することができる。一般的に言えば、ＡＶＲは、グリッドへの配電、送電、又は他の電気的接続の接続点における電圧を制御するために、インバータの無効電力設定値及び／又は力率設定値を操作することにより、太陽光発電装置から送出され／太陽光発電装置へ送入される無効電力の操作に関する。ＡＶＲはまた、静的ＶＡＲ補償器及び容量性バンクなどの無効電力源を有する太陽光発電装置の動作を調整するために採用できる。

【0022】

図３は、本発明の実施形態による太陽光発電装置２００の更なる詳細を概略的に示す。

【0023】

図３の例では、機能ブロック３０１〜３１３は、プラントコントローラ２０２により実行される。明らかなように、これらの機能はソフトウェア、ハードウエア、又はハードウエア／ソフトウェアの組み合わせで実施することができる。例えば、プラントコントローラ２０２は、アナログ入力の直接測定及び制御、データ通信（例えば、イーサネット（登録商標）ネットワークアダプタ）、データ収集（例えば、信号を受信すること）及び制御（例えば、制御信号を送信すること）、並びに関連するドライバソフトウェアに対してインターフェースで接続するハードウエア付きのコンピュータを備えてもよい。プラントコントローラ２０２は、その機能を実行するために、アプリケーションソフトウェアと組み合わせて、専用のプロセッサ又はコプロセッサを利用してもよい。プラントコントローラ２０２はまた、静的なＶＡＲ補償器及び容量性のバンクなどの無効電力源と太陽光発電装置２００の動作を、調整させるために、他のコントローラとマスタースレーブ構成で使用されてもよい。

【0024】

図３の例では、グローバルインバータ無効電力設定値信号は、機能ブロック３０２〜３０６で処理される。機能ブロック３０６からは、個別インバータ無効電力設定値信号が各インバータ１１０に送信される。インバータ１１０は、受信したインバータ無効電力設定値に基づいて無効電力を送出する／吸収する。

【0025】

図３を参照すると、プラントコントローラ２０２は、ＰＯＩ ２０４における電圧を設定するための設定値電圧として採用される基準電圧Ｖ_ＲＥＦを受電する。加算器３０１は、基準電圧Ｖ_ＲＥＦにより示されるＰＯＩ ２０４における所望の電圧と、メーター２０５により測定されるＰＯＩ ２０４における電圧（Ｖ_{ＭＥＴＥＲ}）との差に基づいて、誤差信号Ｖ_ＥＲＲを生成する。

【0026】

一実施形態では、基準電圧Ｖ_ＲＥＦ及びメーター電圧の読み取り値Ｖ_{ＭＥＴＥＲ}は、プラントコントローラ２０２でデジタル信号として処理される。これらの電圧は、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）を使用してデジタルに変換され、次いで、データ通信ネットワークを通じてプラントコントローラ２０２に提供され得る。特定の例として、基準電圧Ｖ_ＲＥＦ及びメーター電圧の読み取り値Ｖ_{ＭＥＴＥＲ}は、ＭｏｄｂｕｓＴＣＰレジスタによりプラントコントローラ２０２に提供されてもよい。プラントコントローラ２０２により受信されたコマンド及び入力（基準電圧Ｖ_ＲＥＦ及びメーター電圧の読み取り値Ｖ_{ＭＥＴＥＲ}を含む）について境界検査が行われ得る。

【0027】

基準電圧Ｖ_ＲＥＦ、メーター電圧の読み取り値Ｖ_{ＭＥＴＥＲ}、及び太陽光発電装置の他の電圧／電流は、太陽光発電装置２００の他のものに適切に変換にした状態の他の種類の信号により示されてもよい。例えば、電圧信号は、電流信号により示されてもよく、また逆でもよい。別の例として、太陽光発電装置の電圧及び電流は、ＲＭＳ（実効値）で示されてもよい。

【0028】

不感帯機能（ブロック３０２）のアンロードは、用途により有効とされても、されなくてもよい。不感帯機能３０２のアンロードは、インバータ１１０への制御信号を調整せずに、誤差電圧ＶＥＲＲの変動をある範囲内で許容する。より具体的には、不感帯機能３０２のアンロードは、グリッド電圧（すなわち、ＰＯＩ ２０４における電圧）が境界（典型的には公称値の±１％）内にある場合に、補償器３０３への入力が上下に変化するのを可能にし、インバータ１１０が力率１を送出できる設定にインバータ１１０を保持する。換言すれば、グリッド電圧が、例えば、±１％以内の場合、補償器３０３への入力は、実際にはグリッド電圧のみである。グリッド電圧が不感帯限界以内である場合、これは、インバータ１１０の力率を１に近づけさせる。

【0029】

一実施形態では、補償器３０３は、比例−積分（ＰＩ）制御スキームを使用して、誤差電圧Ｖ_ＥＲＲからグローバルインバータ無効電力設定値信号を生成する。使用できる他の制御スキームとしては、比例、積分、微分、比例−積分、積分−微分、比例−微分、及び比例−積分−微分が挙げられる。つまり、インバータ無効電力設定値が、誤差信号Ｖ_ＥＲＲ及びＰＩ補償器３０３の比例ゲイン（Ｋｐ）及び積分ゲイン（Ｋｉ）に基づいて上下バイアスをかける。補償器３０３は、インクリメンタルであってもよい。補償器３０３は、積分飽和現象保護及び飽和限界を有してもよい。補償器３０３は、グリッド外乱が発生したときにトリガされるステートマシンロジックによってイネーブルされても、ディセーブルされてもよい。

【0030】

無効電力限界選択機能３０４は、インバータ電圧リミッタサブループ３３０、力率リミッタサブループ３３１、及び無効電力リミッタサブループ３３２からの入力に基づいて、補償器３０３のインバータ無効電力設定値信号の出力を増減するように構成されている。無効電力限界選択機能３０４は、インバータ１１０が電圧限界（Ｖ_ＩＮＶ限界）、力率限界（ＰＦ限界）、及び無効電力限界（Ｑ限界）を超える出力を生成しないようにインバータ無効電力設定値信号を調整する。

【0031】

インバータ電圧リミッタサブループ３３０は、インバータ１１０の端子における電圧出力に基づいてインバータ無効電力設定値を制限するように構成されている。一実施形態では、太陽光発電装置２００内のすべてのインバータ１１０の端子電圧が合算されて平均化され、すべてのインバータ１１０の端子電圧を示す単一のインバータ端子電圧が生成される。別の実施形態では、すべてのインバータ１１０の中で最も高いインバータ端子電圧が使用されて、すべてのインバータ１１０の端子電圧を示す。インバータ端子電圧（インバータ１１０の端子電圧の平均値、最高値、又はその他を示す値）は、電圧フィルタ３４１によってフィルタ処理され、加算器３０９によってインバータ基準電圧限界Ｖ_ＩＮＶ限界と比較される。加算器３０９の出力は、無効電力限界選択機能３０４に出力を提供する補償器３０８への入力である。力率サブループ及び無効電力サブループとは異なり、インバータ電圧リミッタサブループ３３０は、（メーター２０５からではなく）インバータ１１０からその測定値を直接取得する。ＰＯＩ ２０４における電圧は、プラントのＡＣ収集システムを通して流れる実質電力のインピーダンスの変化に起因して、インバータ端子における電圧とは必ずしも同一ではないので、インバータ電圧リミッタサブループ３３０は、自身の補償器３０８を有する。補償器３０８は、ＰＩ又は他の制御スキームを採用してもよい。

【0032】

力率リミッタサブループ３３１は、ＰＯＩ ２０４においてメーター２０５により測定された力率が、太陽光発電装置２００の力率限界値（ＰＦ限界）に近い、力率限界値である、又は力率限界値を超える場合に、インバータ無効電力設定値を制限するように構成されている。メーター２０５からの力率の読み取り値が、力率フィルタ３４２によりフィルタ処理され、加算器３１３によって力率限界と比較される。メーター２０５からの力率の読み取り値と力率限界との差が、無効電力限界選択機能３０４に出力を提供する補償器３１０への入力である。ＰＯＩ ２０４における力率は、プラントのＡＣ収集システムを通して流れる実質電力のインピーダンスの変化に起因して、インバータ端子における力率とは必ずしも同一ではないので、力率リミッタサブループ３３１は、自身の補償器３１０を有する。補償器３１０は、ＰＩ又は他の制御スキームを採用してもよい。

【0033】

無効電力リミッタサブループ３３２は、ＰＯＩ ２０４においてメーター２０５により測定された無効電力が、太陽光発電装置２００の無効電力限界値（Ｑ限界）に近い、無効電力限界値である、又は無効電力限界値を超える場合に、インバータ無効電力設定値を制限するように構成されている。メーター２０５からの無効電力の読み取り値は、無効電力フィルタ３４３によりフィルタ処理され、加算器３１２によって無効電力限界と比較される。メーター２０５からの無効電力の読み取り値と無効電力限界との差が、無効電力限界選択機能３０４に出力を提供する補償器３１１への入力である。ＰＯＩ ２０４における無効電力係数は、プラントのＡＣ収集システムを通して流れる実質電力のインピーダンスの変化に起因して、インバータ端子における無効電力と必ずしも同一ではないので、無効電力サブループ３３２は、自身の補償器３１１を有する。補償器３１１は、ＰＩ又は他の制御スキームを採用してもよい。

【0034】

無効電力変化率制限機能３０５は、インバータ無効電力設定値信号の変化率を制限する。これは、インバータ無効電力設定値の急速かつ急激な変化に対して保護を提供する。

【0035】

インバータ使用可能機能３０６は、ハートビート信号３４０を定期的に受信してインバータの供給支障を検出する。図３には、図示の明瞭化のために、１つのインバータ１１０からの１つのハートビート信号３４０のみが示されている。実際には、別個のハートビート信号３４０が各インバータ１１０から受信されてもよい。インバータ使用可能機能３０６は、使用可能な各インバータ１１０について、対応するインバータ無効電力設定値信号を個別の無効電力変化率制限機能３０７に出力する。

【0036】

個別の無効電力変化率制限機能３０７は、対応するインバータ１１０に提供される個別のインバータ無効電力設定値信号のそれぞれに適用される。一実施形態では、インバータ無効電力設定値信号（Ｉｎｖ Ｑ ＳＰ）は、ＭｏｄｂｕｓＴＣＰレジスタにより対応するインバータ１１０に提供される。インバータ無効電力設定値信号は、レジスタから読み取られ、アナログ電圧信号に変換され、これは次いで、インバータ１１０が設置されているインバータパッド２２０においてインバータ１１０の端子に提示される。

【0037】

また、個別の無効電力変化率制限機能３０７は、インバータの供給支障に応じてインバータ無効電力設定値を上下させるように構成されている。例えば、インバータ１１０がオフラインの場合（例えば、ハートビートが不明の場合）、機能３０７は、このインバータ１１０のインバータ無効電力設定値を力率１又はゼロ無効電力に設定してもよい。このインバータ１１０がオンラインに戻ると、機能３０７は、このインバータ１１０のインバータ無効電力設定値をＡＶＲによって決定されたグローバル無効電力設定値に戻してもよい。

【0038】

図４は、本発明の実施形態による太陽光発電装置の自動電圧調整のためのステートマシン４００の状態図を示す。プラントコントローラ２０２（図２を参照）は、ステートマシン４００によって命令される動作を実行してもよい。

【0039】

ステートマシン４００では、状態４２３、４２４、４２５、４２６、４２７、及び４２９は、ＡＶＲはオンだが、太陽光発電装置２００が無効電力、力率、電圧、又は最小実質電力生成の限界に達したため、電圧制御が失われている状態を示す。状態４７０及び４８０は、太陽光発電装置２００の無効電力設定値（すなわち、発電装置全体の無効電力設定値）及びインバータ１１０の無効電力設定値が手動で設定されており、閉ループ制御は存在せず、ＡＶＲがオフである状態を示す。状態４２１、４２２、及び４３０は、瞬間的（状態４２１及び４３０の場合）又は継続的（状態４２２の場合）な異常状態が検出され、グローバルインバータ無効電力設定値の最終値が維持されている状態を示す。

【0040】

ステートマシン４００は、ステートマシン４００の初期化時のデフォルト状態である初期状態４１０から開始される。ステートマシン４００は、初期状態４１０から実行状態４２９に移行する。状態４２９では、太陽光発電装置２００の比例−積分−微分（ＰＩＤ）スキーム又は他の制御スキームがスキャンサイクルを実行して初期化する。一実施形態では、状態４２０、４２３、４２６、４２７、及び４２５において、ＰＩＤ制御スキームが使用される。入力パラメータは、状態４２９でもチェックされて、ＡＶＲを有効化できることを確認する。

【0041】

ステートマシン４００は、状態４２９からＡＶＲ状態４２０に移行し、この状態において、閉ループ制御が有効になり、正常に機能し、グリッド電圧は設定値不感帯内である。より詳細には、状態４２０において、ＡＶＲは有効であり、閉ループ制御で実行する。状態４２０では、ＡＶＲ制御スキームは発電装置及びインバータ無効電力設定値を制御して、ＰＯＩ ２０４における電圧を制御する。設定値不感帯は、例えば、インバータ１１０が無効電力の提供を命じられる前に、ＰＯＩ ２０４において測定されるグリッド電圧を＋／−１％変化させることができてもよい。ステートマシン４００は、太陽光発電装置２００の状態に応じて、状態４２０から他の状態に移行してもよい。

【0042】

ステートマシン４００は、ＡＶＲ状態４２０から手動インバータ設定値状態４７０に移行し、ＡＶＲがオフになり、有効ではないと、手動プラント設定値状態４８０に移行する。その代わりに、インバータ１１０（状態４７０）及び太陽光発電装置２００（状態４８０）は、特定の無効電力設定値（ｋＶＡＲ単位で特定の無効電力を示してもよい）を命じられる。一実施形態では、切り換えモード、すなわち、ＡＶＲ制御（状態４２０）から無効電力設定値の手動制御（状態４７０及び４８０）に移行している場合、バンプレス移行が使用される。ＡＶＲモードに戻るには、ステートマシン４００は、状態４７０及び４８０から実行状態４２９に移行し、次にＡＶＲ状態４２０に移行する。

【0043】

ステートマシン４００は、ＰＯＩメーター（この例では、メーター２０５）との通信が瞬間的に失われると、ＡＶＲ状態４２０からフェイルセーフ状態４２１に移行する。状態４２１では、ＡＶＲルーチンがグローバルインバータ無効電力設定値をその最後の位置（すなわち、最終値）に維持する。ステートマシン４００は、ＰＯＩメーターとの通信の問題が解消されると、状態４２０に自動的に戻ってＡＶＲを再開する。

【0044】

ステートマシン４００は、瞬間的なＰＯＩメーター読み取り値エラーが発生すると、ＡＶＲ状態４２０からフェイルセーフ状態４３０に移行する。例えば、状態４２０から状態４３０への移行は、メーター２０５が、ほんの一瞬の間、許容範囲外の読み取り値を示す場合など、メーター２０５が、疑わしい実質電力、無効電力、力率、又は電流の読み取り値を示す場合に発生し得る。状態４３０では、自動電圧調整ルーチンによって、インバータ無効電力設定値が最終位置に保持される。ステートマシン４００は、メーター２０５の読み取り値の問題が解消されると、自動的に状態４２０に戻ってＡＶＲを再開する。

【0045】

ステートマシン４００は、継続的なＰＯＩメーター読み取り値エラー又は継続的なＰＯＩメーターの通信障害など継続的なＰＯＩメーター関連問題のエラーが発生すると、ＡＶＲ状態４２０からフェイルセーフ状態４２２へと移行する。例えば、状態４２０から状態４２２への移行は、メーター２０５が、許容範囲外の読み取り値を示す場合など、メーター２０５が、継続的に疑わしい実質電力、無効電力、力率、又は電流の読み取り値を示す場合に発生し得る。別の例としては、ステートマシン４００は、メーター２０５との通信が所定の時間よりも長い間確立できない場合、状態４２０から状態４２２へと移行してもよい。状態４２２は、瞬間的又は一時的ではなく、継続的なＰＯＩメーター関連問題が存在する状態のために用意されているため、ＡＶＲルーチンは、グローバルインバータ無効電力設定値を力率１に調整するように構成されている。ステートマシン４００は、ＰＯＩメーターの問題が解消されると、自動的に状態４２０に戻って自動電圧調整を再開する。

【0046】

ステートマシン４００は、ＰＯＩメーターによって測定された、すなわち、ＰＯＩ ２０４において測定された太陽光発電装置２００の力率が、最大許容力率ＰＦｍａｘを超えると、ＡＶＲ状態４２０からＡＶＲ力率限界状態４２６に移行する。状態４２６は、発電装置２００の力率を最大許容力率ＰＦｍａｘよりも小さい値に下げる。太陽光発電装置２００の力率は、力率リミッタサブループ３３１（図３を参照）によって検出され、処理されてもよい。状態４２６において、インバータ無効電力設定値は、一定に保持されるか、プラント力率値を許容限界内に収めるように変更されてもよい。ステートマシン４００は、太陽光発電装置２００の力率が許容限界に戻ると、自動的に状態４２０に戻る。

【0047】

ステートマシン４００は、ＰＯＩメーターで測定された、太陽光発電装置２００によって送出された無効電力が最大許容無効電力Ｑｍａｘを超えると、ＡＶＲ状態４２０からＡＶＲ無効電力限界状態４２３へと移行する。状態４２３は、プラントの無効電力を最大許容無効電力Ｑｍａｘよりも低い値に下げる。太陽光発電装置２００によって送出された無効電力は、無効電力リミッタサブループ３３２（図３を参照）によって検出され、処理されてもよい。状態４２３において、インバータ無効電力設定値は、一定に保持されるか、プラントの無効電力値を許容限界内に収めるように変更されてもよい。ステートマシン４００は、太陽光発電装置２００から送出される無効電力が許容限界に戻ると、自動的に状態４２０に戻る。

【0048】

ステートマシン４００は、インバータ端子電圧（例えば、インバータ１１０の端子における電圧の平均）が最大許容端子電圧に達すると、ＡＶＲ状態４２０からＡＶＲインバータ電圧限界状態４２７へと移行する。インバータ端子電圧は、電圧リミッタサブループ３３０（図３を参照）によって検出され、処理されてもよい。状態４２７において、インバータ無効電力設定値は、一定に保持されるか、インバータ端子電圧を許容限界内に収めるように変更されてもよい。ステートマシン４００は、インバータ端子電圧が許容限界に戻ると、自動的に状態４２０に戻る。

【0049】

ステートマシン４００は、太陽光発電装置２００によって生成された実質電力が実質電力の最小生成レベルを下回ると、ＡＶＲ状態４２０から実質電力によるＡＶＲカットアウト状態４２４へと移行する。太陽光発電装置２００によって生成された実質電力は、ＰＯＩメーター（図２のメーター２０５を参照）からプラントコントローラ２０２によって読み取られてもよい。状態４２４では、インバータ無効電力設定値が１になるように徐々に調整される。ステートマシン４００は、実質電力生成レベルが、ヒステリシス用の実質電力生成再開最小レベルよりも高いイネーブルレベルを上回るようになるまで、状態４２４に留まる。

【0050】

ステートマシン４００は、ステートマシン４００がこれまで低実質電力生成状態（すなわち、状態４２４）の状態であり、太陽光発電装置２００によって生成された実質電力がイネーブルレベルを上回り、インバータ無効電力設定値がＡＶＲ制御にとって適切な値に上がると、ＡＶＲ状態４２０からＡＶＲ増加状態４２５へと移行する。ステートマシン４００は、太陽光発電装置２００によって生成された実質電力が実質電力の最小生成レベルを上回ると、自動的に状態４２５から状態４２０へと移行する。

【0051】

図５〜７は、本発明の実施形態による太陽光発電装置の動作を制御する方法の流れ図を示す。図５〜７の流れ図は、プラントコントローラ２０２によって実行される、ステートマシン４００の動作の詳細を示す。

【0052】

まず図５では、ステートマシン４００は初期状態４１０で開始される。ステートマシン４００がＡＶＲモードへの移行を命じるコマンドを受信すると（ブロック５０３）、ステートマシン４００は実行状態４２９へと移行する。プラントオペレーターは、ＡＶＲをオンにすることを命じるコマンドを発行してもよい。状態４２９からＡＶＲ状態４２０へと移行する前に、ＡＶＲを有効にできることを確認するために一連のチェックが実行される。

【0053】

実行状態４２９への移行中には、ステートマシン４００は、手動インバータ設定値モードでの実行を命じるコマンドの有無を確認する。手動プラント無効電力設定値モードでの実行を命じるコマンドが存在する場合（ブロック５０４）、ステートマシン４００は手動プラント設定値状態４８０に移行し、自動電圧調整モードへの移行を命じるコマンドを受信する（ブロック５０６）まで状態４８０に留まる。同様に、手動インバータ無効電力設定値モードでの実行を命じるコマンドが存在する場合（ブロック５０５）、ステートマシン４００は手動インバータ設定値状態４７０に移行し、自動電圧調整モードへの移行を命じるコマンドを受信する（ブロック５０７）まで状態４７０に留まる。

【0054】

正常に動作していることを確認するために、ＰＯＩメーターとの通信及びこのメーターの読み取りが確認される（図５のノード「Ｄ」から図６のノード「Ｄ」）。ステートマシン４００は、５秒を超える時間の間、読み取り値が不良である場合など、ＰＯＩメーターの読み取り値（例えば、実質電力、無効電力、力率、及び電流）が継続的に不良である場合（ブロック５５１）、又はＰＯＩメーターとの通信が失われ、所定の時間内に再確立できない場合にフェイルセーフ状態４２２になってもよい。ステートマシン４００は、読み取り値が５秒未満の間不良である場合など、ＰＯＩメーターの読み取り値が瞬間的に不良である場合（ブロック５５２）、フェイルセーフ状態４３０になる。ステートマシン４００は、ＰＯＩメーターとの通信が瞬間的に失われた場合（ブロック５５３）、フェイルセーフ状態４２１になる。ステートマシン４００は、これらのＰＯＩメーター関連問題が解消されると（ブロック５５４、５５５、及び５５６）、実行状態４２９への移行開始時点に戻る（図６のノード「Ｂ」から図５のノード「Ｂ」）。

【0055】

ステートマシン４００は、設定値不感帯（ブロック７０１、図６のノード「Ｅ」から図７のノード「Ｅ」）を含んでもよい。一実施形態では、設定値不感帯では、例えば、インバータ１１０が無効電力の提供を命じられる前に、ＰＯＩ ２０４において測定されるグリッド電圧を＋／−１％変化させることができる。

【0056】

太陽光発電装置２００によって生成された実質電力は、実質電力の最小生成レベルに対して比較される（ブロック７０２）。太陽光発電装置２００によって生成された実質電力が実質電力の最小生成レベルに達すると、ステートマシン４００はＡＶＲ実質電力生成カットアウト状態４２４になって、インバータ無効電力設定値を１に下げる。太陽光発電システム２００によって生成された実質電力がイネーブルレベルを上回ると（ブロック７０６）、ステートマシン４００はＡＶＲ増加状態４２５になって、インバータ無効電力設定値をＡＶＲ制御に適切な値に上げる（ブロック７０７）。次に、ステートマシン４００は実行状態４２９への移行開始時点に戻る（図７のノード「Ａ」から図５のノード「Ａ」）。

【0057】

ステートマシン４００は、インバータ１１０の平均端子電圧が最大許容端子電圧を超えると（ブロック７０３）、ＡＶＲインバータ電圧限界状態４２７になる。図７の例では、インバータ１１０の端子電圧の平均（Ｖｉｎｖ＿ａｖｇ）は、最大許容端子電圧Ｖｍａｘと比較するためにインバータ端子電圧と見なされる。ステートマシン４００は、太陽光発電装置２００によって送出された無効電力が最大許容無効電力Ｑｍａｘを超えると（ブロック７０４）、ＡＶＲ無効電力限界状態４２３になる。ステートマシン４００は、太陽光発電装置２００の力率が最大許容力率ＰＦｍａｘを超えると（ブロック７０５）、ＡＶＲ力率限界状態４２６になる。ステートマシン４００は、これらの状態が解消されると、実行状態４２９への移行開始時点に戻る（ブロック７０８、７０９、及び７１０、図７のノード「Ａ」から図５のノード「Ａ」）。

【0058】

上記の一連のチェックによって自動電圧調整モードになることができることが確認されると、ステートマシン４００は、実行状態４２９への移行（図５を参照）からＡＶＲ状態４２０へと移行する。ステートマシン４００は、太陽光発電装置２００の以降の状態に応じて、状態４２０の自動電圧調整モードから他の状態になってもよい。

【0059】

図８は、本発明の実施形態による太陽光発電装置の動作を制御する方法８００の流れ図を示す。図８の例では、方法８００は、状態４２４及び４２５を含むステートマシン４００の動作を含む。方法８００では、太陽光発電装置２００によって生成された実質電力が、図８の例における実質電力の最小生成レベルであるトリガーポイントと比較される（ブロック７０２、図７も参照）。ＰＯＩメーターで測定した、太陽光発電装置２００によって生成された実質電力が、実質電力の最小生成レベルＰｍｉｎを下回る場合、ステートマシン４００は、実質電力によるＡＶＲカットアウト状態４２４になって、インバータ無効電力設定値を力率１（すなわち、１．０ ＰＦ又はゼロｋＶａｒ）に下げる（ブロック４２４）。太陽光発電システム２００によって生成された実質電力がイネーブルレベルＰ＿ｒｅｓｕｍｅを上回ると（ブロック７２２）、ステートマシン４００はＡＶＲ増加状態４２５になって、インバータ無効電力設定値をＡＶＲ制御に適切な値に上げる。一実施形態では、状態４２５下でのインバータ無効電力設定値の増加は、少なくとも８分間行われ（ブロック７２３）、例えば、ＡＶＲ状態４２０になることで太陽光発電装置２００をＡＶＲモードにする前に定常状態に達する。増加期間は、発電装置の発電サイズ、無効電力の必要性、又は他の発電装置及び地域の特性に基づいて、特定の太陽光発電装置に合わせて最適化され得る。

【0060】

方法８００は、太陽光発電装置に関する問題に対応する。特定の一時的な条件が発生した場合、ＡＶＲ自体では、ＰＯＩ電圧の厳格な制御を取り戻すことができない場合がある。例えば、インバータがオンラインになる午前中に、電力を送出するのに十分なＤＣ（直流）電圧が存在するためにインバータがスリープモードから起動する場合がある。しかし、インバータがこの条件下で電力をゲート制御し、送出し始めると、インバータは、送出するのに十分な電力が存在しないことを感知することがあり、したがってシャットダウンするであろう。起動及びシャットダウンのサイクルが１つ以上のインバータに対して複数回繰り返される場合があるが、このことはＡＶＲを混乱させるであろう。方法８００では、インバータが十分な実質電力（Ｐ＿ｒｅｓｕｍｅ）を生成できるまでは（方法８００ではＰＯＩにおいて（ブロック７０２及び７２２を参照）又はインバータ端子において測定する）ＡＶＲを実行しないことで、ソフト起動が実行される。インバータが十分な実質電力レベルを上回る実質電力を生成すると、ＡＶＲの制御変数であるインバータ無効電力設定値は、ＡＶＲ制御スキームによって決定された最終値まで直線的かつ円滑に増加してもよい。これにより、太陽光発電装置は、電力グリッド又は発電装置の動作を妨げることの少ない円滑な方法で、朝にオンラインとなる、又は、プラントのシャットダウン状態からオンラインになる。

【0061】

同様に、太陽光発電装置が夕方にシャットダウンされる直前、又は計画的なシャットダウン（例えば、削減コマンド）のためにシャットダウンされる直前に、ＡＶＲは、所定の期間（図８の例では８分、ブロック７２３を参照）にわたってインバータ無効電力設定値を直線的にゼロ無効電力（０ｋＶａｒ）又は力率１に下げることにより、ソフト停止されてもよい。この期間は、発電装置の発電サイズ、無効電力の必要性、又は他の発電装置及び地域の特性に基づいて、特定の太陽光発電装置に合わせて最適化され得る。太陽光発電装置が、例えば、放射照度による出力変動、インバータのシャットダウン／起動、ブレーカーの遮断などによって過失により繰り返しシャットダウンしたり、起動したりしないように、ソフト起動しきい値とソフト停止しきい値との間に適切な不感帯が設定されてもよい。

【0062】

方法８００では、インバータ無効電力設定値がＡＶＲのソフト起動又はソフト停止まで下げられる。他の実施形態では、力率設定値が、ＡＶＲをソフト起動するために最終値まで上げられるか、ＡＶＲをソフト停止するために力率１又はゼロ無効電力（０ｋＶａｒ）に下げられる。

【0063】

上記のソフト起動法及びソフト停止法は、主要制御ループとしてＡＶＲの観点から説明される。ソフト起動法及びソフト停止法の利益を受け得る他の主要制御ループとしては、力率制御及び無効電力制御が挙げられる。

【0064】

図９は、本発明の実施形態による太陽光発電装置の動作を制御する方法９００の流れ図を示す。図９の例では、方法９００は、状態４２３に関わるステートマシン４００の動作を含む。図９の流れ図では、ステートマシン４００は、例えば、ＰＯＩ ２０４において測定した、太陽光発電装置２００によって送出された無効電力が最大許容無効電力Ｑｍａｘを超えると（ブロック７０４、図７も参照）、ＡＶＲ無効電力限界状態４２３になる。さもなければ、ステートマシン４００は、ＡＶＲ状態４２０のすべての他の条件が満たされたと見なしてＡＶＲ状態４２０になる。サブループ３３２（図３を参照）のＰＩ補償器３１１（ブロック７３２の「ＰＯＩ Ｑ ＰＩ補償器」）は、無効電力限界（ブロック７３２の「ＩＮ：ＳＰ＝Ｑｌｉｍｉｔ」）とＰＯＩメーターの無効電力読み取り値（「ＩＮ：ＰＶ＝ＰＯＩ＿Ｑ」）の両方を受信する。ＰＩ補償器３１１の出力Ｑ＿Ｑｌｉｍｉｔ（ブロック７３２の「Ｏｕｔ：Ｑ＿Ｑｌｉｍｉｔ＝ＰＩＤ＿ｏｕｔ」）は、無効電力限界選択機能３０４への入力であり、この機能は、ＡＶＲによって設定された設定値Ｑ＿ＡＶＲとＰＩ補償器３１１の出力Ｑ＿Ｑｌｉｍｉｔのうちの低い方としてインバータ無効電力設定値を出力する（ブロック７３３）。

【0065】

図１０は、本発明の実施形態による太陽光発電装置の動作を制御する方法９５０の流れ図を示す。図１０の例では、方法９５０は、状態４２６に関わるステートマシン４００の動作を含む。図１０の流れ図では、ステートマシン４００は、太陽光発電装置２００の力率が最大許容力率ＰＦｍａｘを超えると（ブロック７０５、図７も参照）、ＡＶＲ力率限界状態４２６になる。さもなければ、ステートマシン４００は、ＡＶＲ状態４２０のすべての他の条件が満たされたと見なしてＡＶＲ状態４２０になる。サブループ３３１（図３を参照）のＰＩ補償器３１０（ブロック７４２の「ＰＯＩ ＰＦ ＰＩ補償器」）は、力率限界（「ＩＮ：ＳＰ＝ＰＦｌｉｍｉｔ」）及びＰＯＩメーターの力率読み取り値（「ＩＮ：ＰＶ＝ＰＯＩ＿ＰＦ」）の両方を受信する。ＰＩ補償器３１１の出力Ｑ＿ＰＦｌｉｍｉｔ（ブロック７４２の「Ｏｕｔ：Ｑ＿ＰＦｌｉｍｉｔ＝ＰＩＤ＿ｏｕｔ」）は、無効電力限界選択機能３０４への入力であり、この機能は、ＡＶＲによって設定された設定値Ｑ＿ＡＶＲとＰＩ補償器３１１の出力Ｑ＿ＰＦｌｉｍｉｔのうちの低い方としてインバータ無効電力設定値を出力する（ブロック７４３）。

【0066】

多くの場合、太陽光発電装置は、インバータが送出可能であるか、吸収可能であるすべての無効電力を必ずしも送出するか、吸収する必要はない。場合によっては、太陽光発電装置が、どの程度、太陽光発電装置の無効電力及び／又は力率を送出できなければならない、又は吸収できなければならないかが、契約上の合意で示される。太陽光発電装置がインバータ無効電力の完全な送出／吸収を許可する場合、インバータは、インバータの皮相電力限界のために太陽光発電装置の実質電力の出力を抑制する場合がある。方法９００及び９５０は、発電装置の無効電力（方法９００の場合）及び力率（方法９５０の場合）を動的に制限することにより、太陽光発電装置に伴うこれらの問題に対応する。この制限は、インバータの送電容量を使用するのではなく、接続点（又は他の位置）からの処理値測定を使用する点で動的である。この動的な制限により、太陽光発電施設のＡＣ収集、変圧器、フィルタ、スイッチ素子などの内部で発生する無効電力の送出／吸収における変化を説明できる。

【0067】

例えば、方法９００の場合、発電装置によって生成された無効電力が発電装置の最大許容無効電力を超えると、より低い無効電力限界がインバータ無効電力設定値に課せられる。より低い無効電力限界がインバータ無効電力設定値に課せられると、発電装置の無効電力限界が所望の限界に下げられる。発電装置によって生成される無効電力の大きさが発電装置の最大許容無効電力を下回る場合、状態４２０でＡＶＲモードに戻ることによって、状態４２３でインバータ無効電力設定値に課せられたより低い無効電力限界が解除される。プラントの無効電力の大きさが状態４２３におけるより低い無効電力限界に非常に近いか、ほぼ同一の値を有しており、インバータがプラントの無効電力限界付近で動作できる場合、状態４２３でインバータの無効電力設定値に課せられたより低い無効電力限界を若干上げて、状態４２３に留まるようにしてもよい。

【0068】

同様に、方法９５０の場合、プラント力率が最大許容力率を超えると、インバータ力率設定値に限界が課せられる。インバータ力率設定値により低いインバータ力率限界が課せられると、プラント力率が所望の限界まで下げられる。プラント力率の大きさがプラントの最大許容力率を下回る場合、状態４２０でＡＶＲモードに戻ることによって、状態４２６でプラント力率設定値に課せられたより低いインバータ力率限界が解除される。プラント力率の大きさが状態４２６におけるより低いプラント力率限界に非常に近いか、ほぼ同一の値を有しており、インバータがプラント力率限界付近で動作できる場合、状態４２６でインバータの力率設定値に課せられたより低いプラント力率限界を若干上げて、状態４２６に留まるようにしてもよい。

【0069】

方法９００及び９５０の動的な制限が、同時に課せられて、制御されてもよい。更に、方法９００及び９５０はＡＶＲの観点から説明されるが、方法９００及び９５０は、自動力率制御、無効電力制御、緊急ＶＡＲサポート制御、及び他の制御スキームにも適用されてもよい。

【0070】

図１１は、本発明の実施形態による太陽光発電装置の動作を制御する方法の流れ図を示す。図１１の流れ図は、状態４２７に関わるステートマシン４００の更なる詳細を示す。図１１の流れ図では、プラントコントローラ２０２と正常に通信する各インバータ１１０（ブロック７５１）は、端子電圧が合算されて平均化されてインバータ端子電圧信号を形成するインバータ１１０のグループに含まれる（ブロック７５２）。ステートマシン４００は、インバータ１１０の平均端子電圧が最大許容端子電圧Ｖｍａｘを超えると（ブロック７０３、図７も参照）、ＡＶＲインバータ電圧限界状態４２７になる。さもなければ、ステートマシン４００は、ＡＶＲ状態４２０のすべての他の条件が満たされたと見なしてＡＶＲ状態４２０になる。サブループ３３０（図３を参照）のＰＩ補償器３０８（ブロック７５４の「ＰＯＩ Ｉｎｖ ｔｅｒｍ Ｖ ＰＩ補償器」）は、インバータの基準電圧限界（「ＩＮ：Ｖｉｎｖ＝Ｖｉｎｖ＿ｌｉｍｉｔ」）及びインバータの平均端子電圧（「ＩＮ：ＰＶ＝Ｖｉｎｖ＿ａｖｇ」）の両方を受ける。ＰＩ補償器３０８の出力Ｑ＿Ｖｌｉｍｉｔ（ブロック７５４の「Ｏｕｔ：Ｑ＿Ｖｌｉｍｉｔ＝ＰＩＤ＿ｏｕｔ」）は、無効電力限界選択機能３０４への入力であり、この機能は、ＡＶＲによって設定された設定値Ｑ＿ＡＶＲとＰＩ補償器３０８の出力Ｑ＿Ｖｌｉｍｉｔのうちの低い方としてインバータ無効電力設定値を出力する（ブロック７５５）。

【0071】

太陽光発電装置のための改善された自動電圧調整方法が開示されてきた。本発明の具体的な実施形態を提供したが、これらの実施形態は説明を目的としたものであり、限定的なものでないことは理解されよう。多くの追加的実施形態が、本開示を読む当業者にとっては明らかとなろう。
（項目１）
太陽光発電装置の動作を制御する方法であって、
複数の太陽電池を使用して直流を生成する段階と、
太陽光発電インバータを使用して、上記複数の太陽電池によって生成された上記直流を交流に変換する段階と、
上記太陽光発電インバータの出力を電力グリッドに結合する段階と、
上記太陽光発電装置が、上記太陽光発電装置の最大許容出力限界を超える太陽光発電装置出力を生成していることを検出する段階と、
上記太陽光発電装置が上記太陽光発電装置の上記最大許容出力限界を超える太陽光発電装置出力を生成していることを検出すると、上記太陽光発電インバータの可変設定値限界を第１のインバータ設定値限界から第２のインバータ設定値限界へと下げる段階と、を備える方法。
（項目２）
上記太陽光発電装置出力が、上記太陽光発電インバータによって送出される又は吸収される無効電力を含み、上記太陽光発電装置の上記最大許容出力限界が、上記太陽光発電装置から送出される最大許容無効電力を含み、上記第１のインバータ設定値限界及び上記第２のインバータ設定値限界が、それぞれ上記太陽光発電インバータの無効電力設定値限界を含む、項目１に記載の方法。
（項目３）
上記太陽光発電装置が上記太陽光発電装置の上記最大許容出力限界を超える太陽光発電装置出力を生成していることを検出する段階が、上記太陽光発電装置の動作の第１の状態で実行され、
上記太陽光発電インバータの上記可変設定値限界を上記第１のインバータ設定値限界から上記第２のインバータ設定値限界へと下げる段階が、上記太陽光発電装置の動作の第２の状態で実行される、項目１に記載の方法。
（項目４）
上記太陽光発電装置出力が上記太陽光発電装置の上記最大許容出力限界を超えていないことを検出すると、上記太陽光発電装置の動作の上記第１の状態に戻る段階を更に備える、項目３に記載の方法。
（項目５）
上記太陽光発電装置の動作の上記第１の状態において、上記太陽光発電装置が、自動電圧調整（ＡＶＲ）によって制御される、項目４に記載の方法。
（項目６）
上記太陽光発電装置出力が、上記電力グリッドへの接続点（ＰＯＩ）において検出される、項目１に記載の方法。
（項目７）
上記太陽光発電装置が上記太陽光発電装置の上記最大許容出力限界を超える上記太陽光発電装置出力を生成していることを検出する段階が、上記太陽光発電装置の動作の第１の状態で実行され、上記ＰＯＩにおいて上記太陽光発電装置出力を検出するメーターとの通信が失われると、動作の第３の状態になる、項目６に記載の方法。
（項目８）
上記太陽光発電装置出力が上記太陽光発電装置の力率を含み、
上記発電装置の上記最大許容出力限界が上記太陽光発電装置の最大許容力率を含み、
上記第１及び第２のインバータ設定値限界が、それぞれ上記インバータの力率設定値限界を含む、項目１に記載の方法。
（項目９）
複数の太陽電池と、
上記複数の太陽電池により生成された直流を交流に変換する太陽光発電インバータと、
電力グリッドへの接続点において上記太陽光発電インバータの出力を検出するメーターと、
ステートマシンを有し、上記メーターを読み取って、動作の第１の状態において上記接続点における太陽光発電装置の出力を検出し、上記太陽光発電装置の上記出力が最大許容出力を超えると、上記太陽光発電インバータの可変設定値限界を第１のインバータ設定値限界から第２のインバータ設定値限界へと動的に調整するプラントコントローラと、を備える、太陽光発電装置。
（項目１０）
上記太陽光発電装置の上記出力が無効電力を含み、
上記可変設定値限界がインバータ無効電力設定値を含む、項目９に記載の太陽光発電装置。
（項目１１）
上記太陽光発電装置の上記出力が力率を含み、
上記可変設定値限界がインバータ力率設定値を含む、項目９に記載の太陽光発電装置。
（項目１２）
上記メーターからの読み取り値を受信し、処理する補償器を更に備える、項目９に記載の太陽光発電装置。
（項目１３）
上記補償器が、比例−積分（ＰＩ）補償器を備える、項目１２に記載の太陽光発電装置。
（項目１４）
動作の上記第１の状態において、上記太陽光発電装置が、自動電圧調整（ＡＶＲ）を使用して制御される、項目９に記載の太陽光発電装置。
（項目１５）
太陽光発電装置の動作を制御する方法であって、
上記太陽光発電装置の実質電力出力が、実質電力最小生成レベルを下回っていることを検出する段階と、
上記太陽光発電装置の上記実質電力出力が、上記実質電力最小生成レベルを下回っていることを検出すると、上記太陽光発電装置の太陽光発電インバータの無効電力設定値を力率１へと下げる段階とを備える方法。
（項目１６）
上記太陽光発電インバータの上記無効電力設定値を下げる段階の後で、上記太陽光発電装置の上記実質電力出力が、イネーブル実質電力生成レベルを上回っていることを検出する段階と、
上記太陽光発電装置の上記実質電力出力が、上記イネーブル実質電力生成レベルを上回っていることが検出されると、上記太陽光発電インバータの上記無効電力設定値を上げる段階と、を更に備える項目１５に記載の方法。
（項目１７）
上記太陽光発電インバータの上記実質電力出力が、電力グリッドへの接続点において測定される、項目１６に記載の方法。
（項目１８）
複数の太陽電池と、
上記複数の太陽電池により生成された直流を交流に変換する太陽光発電インバータと、
電力グリッドへの接続点において上記太陽光発電インバータの出力を検出するメーターと、
上記メーターを読み取って、上記接続点における太陽光発電装置の実質電力出力を検出し、上記太陽光発電装置の上記実質電力出力と実質電力最小生成レベルとを比較し、上記太陽光発電装置の上記実質電力出力が上記実質電力最小生成レベルを下回っていることを検出すると、上記太陽光発電インバータの無効電力設定値を力率１へと下げるプラントコントローラと、を備える、太陽光発電装置。
（項目１９）
上記プラントコントローラが、上記太陽光発電装置の上記実質電力出力が、イネーブル実質電力生成レベルを上回っていることを検出すると、上記太陽光発電インバータの上記無効電力設定値を上げるように更に構成されている、項目１８に記載の太陽光発電装置。
（項目２０）
上記メーターからの読み取り値を受信し、処理する補償器を更に備える、項目１９に記載の太陽光発電装置。
（項目２１）
上記補償器が、比例−積分（ＰＩ）補償器を含む、項目２０に記載の太陽光発電装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】