特許 7269225 Ｈ５トポロジー構造を有するインバータ装置用の制御処理方法

(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】

(24)【登録日】2023-04-25

(45)【発行日】2023-05-08

(54)【発明の名称】Ｈ５トポロジー構造を有するインバータ装置用の制御処理方法

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20230426BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 M

H02M7/48 F

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020513703

(86)(22)【出願日】2018-09-05

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-11-19

(86)【国際出願番号】 EP2018073884

(87)【国際公開番号】W WO2019052875

(87)【国際公開日】2019-03-21

【審査請求日】2021-08-13

(31)【優先権主張番号】201710818204.X

(32)【優先日】2017-09-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】515078095

【氏名又は名称】エスエムエイ ソーラー テクノロジー アクティエンゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】ＳＭＡ Ｓｏｌａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＡＧ

(74)【代理人】

【識別番号】110001302

【氏名又は名称】弁理士法人北青山インターナショナル

(72)【発明者】

【氏名】リ，ニン

【審査官】遠藤 尊志

(56)【参考文献】

【文献】韓国公開特許第１０－２００９－００３６７５１（ＫＲ，Ａ）

【文献】特開２００６－０１４５９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／０４６６８４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１３／０１８３４３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００５－０８５０８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ７／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｈブリッジスイッチ管である第１～第４のスイッチ菅と、第５のスイッチ管とを有するＨ５トポロジー構造を有するインバータ装置用の制御処理方法であって、前記制御処理方法は、
電力グリッドが正常に電力供給している場合は、第１の制御モードを使用して前記インバータ装置を動作させることであって、前記第１の制御モードでは、ユニポーラＨ５ ＰＷＭ変調モードが使用されて、前記インバータ装置はグリッド接続発電モードで動作することが可能になることであって、前記ユニポーラＨ５ ＰＷＭ変調モードは、Ｈ５トポロジースイッチ管である前記第１～第５のスイッチ管に対してユニポーラＰＷＭ変調モードを使用するモードであることと；
前記電力グリッドが異常に電力供給しているか、又は前記電力グリッドが停電しており、発電システムの電力が現在の負荷電力よりも大きい状況である前記電力グリッドが短時間停電している場合は、第２の制御モードを使用して前記インバータ装置を動作させることであって、前記第２の制御モードでは、ユニポーラＨ５ ＰＷＭ定電圧変調モードが使用されて、前記インバータ装置はオフグリッド発電モードで動作することが可能になることであって、前記ユニポーラＨ５ ＰＷＭ定電圧変調モードは、Ｈ５トポロジースイッチ管である前記第１～第５のスイッチ管に対して、ユニポーラＰＷＭ変調モードを使用し、電圧ループを使用してＡＣ出力側を制御し、出力電圧を特定のリアルタイム設定値にするモードであることと；
前記電力グリッドが停電しており、発電システムの電力が現在の負荷電力よりも小さい状況である前記電力グリッドが長時間停電している場合は、第３の制御モードを使用して前記インバータ装置を動作させることであって、前記第３の制御モードでは、Ｈ５－１ ＰＷＭ定電圧変調モードが使用されて、前記インバータ装置が非常時ＳＰＳ発電モードで動作することが可能になることであって、前記Ｈ５－１ ＰＷＭ定電圧変調モードは、前記第５のスイッチ管に対して直接制御を使用し、Ｈブリッジスイッチ管である前記第１～第４のスイッチ管に対してユニポーラＰＷＭ変調モードを使用し、電圧ループを使用してＡＣ出力側を制御し、出力電圧を特定のリアルタイム設定値にするモードであることと、を含み、
前記インバータ装置は、スイッチユニット、第１の負荷、第２の負荷、変換ユニット、ＰＶユニット、及び容量性エネルギー貯蔵ユニットを備え；
前記第１の制御モードでは、前記スイッチユニットは第１の動作モードに切り替えられて、交流電源が前記第１の負荷を駆動して動作させることが可能になり、前記交流電源は、前記変換ユニット、前記ＰＶユニット、及び前記容量性エネルギー貯蔵ユニットを介して、接続されることが可能になり、前記容量性エネルギー貯蔵ユニットはエネルギー貯蔵状態にあり；
前記第２の制御モードでは、前記スイッチユニットは第２の動作モードに切り替えられて、前記交流電源は遮断され、前記容量性エネルギー貯蔵ユニットは、前記ＰＶユニット及び変換モジュールを介して前記第１の負荷に接続されることが可能になり、前記容量性エネルギー貯蔵ユニットは放電して前記第１の負荷を駆動して動作させ；
前記第３の制御モードでは、前記スイッチユニットは第３の動作モードに切り替えられて、前記交流電源は遮断され、前記容量性エネルギー貯蔵ユニットは、前記ＰＶユニット及び前記変換モジュールを介して前記第２の負荷に接続されることが可能になり、前記容量性エネルギー貯蔵ユニットは放電して前記第２の負荷を駆動して動作させることを特徴とする、制御処理方法。

【請求項2】

請求項１に記載の制御処理方法において、前記インバータ装置内の前記変換ユニットは、ＤＣ－ＡＣ変換ユニットであることを特徴とする、制御処理方法。

【請求項3】

請求項１または２に記載の制御処理方法において、前記スイッチユニットは、第１のスイッチ、第２のスイッチ、第３のスイッチ、及び第４のスイッチを備え、前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、及び前記第３のスイッチは直列に接続され、次いで、前記変換ユニットと前記交流電源との間に接続され、前記第１のスイッチは前記変換ユニットに接続され、前記第３のスイッチは前記交流電源に接続されており；
前記第１の負荷の２つの端部はそれぞれ、活線及びヌル線に接続され、前記第１の負荷は前記第２のスイッチと前記第３のスイッチとの間に接続されており；
前記第２の負荷及び前記第４のスイッチは直列に接続されて、統合体として使用され、前記統合体の２つの端部はそれぞれ、前記活線及び前記ヌル線に接続され、前記統合体は前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとの間に接続されていることを特徴とする、制御処理方法。

【請求項4】

請求項３に記載の制御処理方法において、前記スイッチユニットが前記第１の動作モードに切り替えられた場合、前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、及び前記第３のスイッチは閉じられ、前記第４のスイッチは開かれ；
前記スイッチユニットが前記第２の動作モードに切り替えられた場合、
前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチは閉じられ、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチは開かれ；
前記スイッチユニットが前記第３の動作モードに切り替えられた場合、前記第１のスイッチ及び前記第４のスイッチは閉じられ、前記第２のスイッチ及び前記第３のスイッチは開かれることを特徴とする、制御処理方法。

【請求項5】

請求項１に記載の制御処理方法において、前記オフグリッド発電モードにおいて、
第１の負荷の入力端電圧が、負荷条件に基づいて、第１の事前設定範囲内にある第１の変化率ｋ１に従って自動的に調節され、負荷が重い場合は、前記第１の負荷の前記入力端電圧は増やされ、負荷が軽い場合は、前記第１の負荷の前記入力端電圧は減らされることを特徴とする、制御処理方法。

【請求項6】

請求項１に記載の制御処理方法において、インバータモジュールの動作モードが、前記非常時ＳＰＳ発電モードにおける照度予測に従って自動的に制御され、前記第１の負荷の照度が強い場合は、前記第５のスイッチ管はＨ５ ＰＷＭ定電圧変調動作モードと同様にＳＰＷＭモードで動作し、前記第１の負荷の照度が弱い場合は、前記第５のスイッチ管は直接モードで動作することを特徴とする、制御処理方法。

【請求項7】

請求項１に記載の制御処理方法において、前記非常時ＳＰＳ発電モードにおいて、第２の負荷の入力端電圧が、負荷条件に基づいて、第２の事前設定範囲内にある第２の変化率ｋ２に従って自動的に調節され、負荷が重い場合は、前記第２の負荷の前記入力端電圧は増やされ、負荷が軽い場合は、前記第２の負荷の前記入力端電圧は減らされることを特徴とする、制御処理方法。

【請求項8】

請求項１に記載の制御処理方法において、前記非常時ＳＰＳ発電モードにおいて、第２の負荷の入力端電圧が、Ｖｍｐｐｔ電圧に基づいて、第３の事前設定範囲内で自動的に調節され；Ｖｍｐｐｔ＜（ｒ×Ｕｒａｔｅ２＋２０Ｖ）のとき、ＡＣ出力端電圧は、０．５×Ｕｒａｔｅ２であり；Ｖｍｐｐｔ≧（ｒＵｒａｔｅ２＋２０Ｖ）のとき、ＡＣ出力端電圧は（Ｖｍｐｐｔ－２０Ｖ）／ｒであり、
ここで、Ｕｒａｔｅ１は第１の負荷の前記入力端電圧、Ｕｒａｔｅ２は前記第２の負荷の前記入力端電圧であることを特徴とする、制御処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、インバータ技術に関し、特に、Ｈ５トポロジー構造を有するインバータ装置用の制御処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

太陽電池モジュールによって提供される直流電力を民生用又は産業用の交流電力に変換するためのコア装置として、光起電力インバータは新エネルギーの分野で益々重要な位置を占めている。近年、トランスレスの光起電力インバータが急速に発展し、市場で広く適用されている。しかし、現在、市場にある大部分のインバータは、グリッド接続機能又はオフグリッド機能などの単一機能のみを有する。これらは、グリッド接続機能、オフグリッド機能、及びエネルギー貯蔵機能などの統合機能を有するが、大部分のインバータの動作及び制御方法は単一であり、システムの全体的な効率及び安全への配慮は不十分である。太陽光発電市場の需要の急激な増加に伴い、グリッド接続、オフグリッド、及び非常時ＳＰＳの統合機能を有する光起電力インバータが、世間では益々人気が高まっている。

【発明の概要】

【0003】

本発明は、従来技術の問題を解決するために、Ｈ５トポロジー構造を有するインバータ装置用の制御処理方法を提供する。

【0004】

本発明の目的を達成するために、本発明は、Ｈ５トポロジー構造を有するインバータ装置用の制御処理方法を提供し、インバータ装置は、Ｈ５トポロジーインバータブリッジ構造と、グリッド接続、オフグリッド及び非常時ＳＰＳの統合機能とを有する。制御処理方法は、電力グリッドが正常に電力供給している場合は、第１の制御モードを使用してインバータ装置を動作させることであって、第１の制御モードでは、ユニポーラＨ５ ＰＷＭ変調モードが使用されて、インバータ装置はグリッド接続発電モードで動作することが可能であることと；電力グリッドが異常に電力供給しているか、又は電力グリッドが短時間停電している場合は、第２の制御モードを使用してインバータ装置を動作させることであって、第２の制御モードでは、ユニポーラＨ５ ＰＷＭ定電圧変調モードを使用して、インバータ装置がオフグリッド発電モードで動作することが可能であることと；電力グリッドが長時間停電している場合は、第３の制御モードを使用してインバータ装置を動作させることであって、第３の制御モードでは、Ｈ５－１ ＰＷＭ定電圧変調モードが使用されて、インバータ装置が非常時ＳＰＳ発電モードで動作することが可能であることと、を含む。

【0005】

更に、インバータ装置は、スイッチユニット、第１の負荷、第２の負荷、変換ユニット、ＰＶユニット、及び容量性エネルギー貯蔵ユニットを含み；第１の制御モードでは、スイッチユニットは第１の動作モードに切り替えられて、交流電源が第１の負荷を駆動して動作させることが可能になり、交流電源は、変換ユニット、ＰＶユニット、及び容量性エネルギー貯蔵ユニットを通過した後に、接続されることが可能になり、容量性エネルギー貯蔵ユニットはエネルギー貯蔵状態にあり；第２の制御モードでは、スイッチユニットは第２の動作モードに切り替えられて、交流電源は遮断され、容量性エネルギー貯蔵ユニットは、ＰＶユニット及び変換モジュールを通過した後に第１の負荷に接続されることが可能になり、容量性エネルギー貯蔵ユニットは放電して第１の負荷を駆動して動作させ；第３の制御モードでは、スイッチユニットは第３の動作モードに切り替えられて、交流電源は遮断され、容量性エネルギー貯蔵ユニットは、ＰＶユニット及び変換モジュールを通過した後に第２の負荷に接続されることが可能になり、容量性エネルギー貯蔵ユニットは放電して第２の負荷を駆動して動作させる。

【0006】

更に、第２の負荷は第１の負荷を含む。

【0007】

更に、インバータ装置内の変換ユニットは、ＤＣ－ＡＣ変換ユニット、又はＤＣ－ＤＣ変換ユニットである。

【0008】

更に、スイッチユニットは、第１のスイッチ、第２のスイッチ、第３のスイッチ、及び第４のスイッチを含み、第１のスイッチ、第２のスイッチ、及び第３のスイッチは直列に接続され、次いで、変換ユニットと交流電源との間に接続され、第１のスイッチは変換ユニットに接続され、第３のスイッチは交流電源に接続されており；第１の負荷の２つの端部はそれぞれ、活線及びヌル線に接続され、第１の負荷は第２のスイッチと第３のスイッチとの間に接続されており；第２の負荷及び第４のスイッチは直列に接続されて、統合体として使用され、統合体の２つの端部はそれぞれ、活線及びヌル線に接続され、統合体は第１のスイッチと第２のスイッチとの間に接続されている。

【0009】

更に、スイッチユニットが第１の動作モードに切り替えられた場合、第１のスイッチ、第２のスイッチ、及び第３のスイッチは閉じられ、第４のスイッチは開かれ；スイッチユニットが第２の動作モードに切り替えられた場合、第１のスイッチ及び第２のスイッチは閉じられ、第３のスイッチ及び第４のスイッチは開かれ；スイッチユニットが第３の動作モードに切り替えられた場合、第１のスイッチ及び第４のスイッチは閉じられ、第２のスイッチ及び第３のスイッチは開かれる。

【0010】

更に、オフグリッド発電モードでは、第１の負荷の入力端電圧が、負荷条件に基づいて、第１の事前設定範囲内にある第１の変化率ｋ１に従って自動的に調節され、負荷が重い場合は、第１の負荷の入力端電圧は増やされ、負荷が軽い場合は、第１の負荷の入力端電圧は減らされる。

【0011】

更に、インバータ装置は第５のスイッチ管を含み、インバータモジュールの動作モードが、非常時ＳＰＳ発電モードにおける照度予測に従って自動的に制御され、照度が強い場合は、第５のスイッチ管はＳＰＷＭモードで動作し、照度が弱い場合は、第５のスイッチ管は直接モードで動作する。

【0012】

更に、非常時ＳＰＳ発電モードでは、第２の負荷の入力端電圧が、負荷条件に基づいて、第２の事前設定範囲内にある第２の変化率ｋ２に従って自動的に調節され、負荷が重い場合は、第２の負荷の入力端電圧は増やされ、負荷が軽い場合は、第２の負荷の入力端電圧は減らされる。

【0013】

更に、非常時ＳＰＳ発電モードでは、第２の負荷の入力端電圧が、Ｖｍｐｐｔ電圧に基づいて、第３の事前設定範囲内で自動的に調節され；Ｖｍｐｐｔ＜（ｒ×Ｕｒａｔｅ２＋２０Ｖ）のとき、ＡＣ出力端電圧は、０．５×Ｕｒａｔｅ２であり；Ｖｍｐｐｔ≧（ｒＵｒａｔｅ２＋２０Ｖ）のとき、ＡＣ出力端電圧は（Ｖｍｐｐｔ－２０Ｖ）／ｒであり、ここで、Ｕｒａｔｅ１は第１の負荷の入力端電圧、Ｕｒａｔｅ２は第２の負荷の入力端電圧である。

【0014】

従来技術と比較して、本発明によって提供されるＨ５トポロジー構造を有するインバータ装置の制御処理方法は、インバータ装置が、グリッド接続、オフグリッド、及び非常時ＳＰＳの統合動作環境下で、より高い安全性、信頼性、効率性、インテリジェンスへの配慮を有することができることを保証し得る。

【0015】

更に、電力グリッドが正常に電力供給している場合、インバータ装置はグリッド接続状態にあり、この時点でスイッチＳ１、Ｓ２、及びＳ３は閉状態にあり、スイッチＳ４は開状態にあり；ユニポーラＨ５ ＰＷＭ変調モードを使用するＨ５インバータブリッジに対しては、システムのコモンモード電圧が効果的に保証されることができ、システムのリーク電流が効果的に低減され、システムの安全性が保証され；ＨＥＲＩＣなどのトポロジーと比較すると、効率はより高く、ユーザにとっての利益が向上する。

【0016】

更に、電力グリッドが異常に電力供給しているか、又は電力グリッドが短時間停電している場合は、インバータ装置はオフグリッド状態で動作し、この時点でスイッチＳ１及びＳ２は閉状態にあり、スイッチＳ３及びＳ４は開状態にあり；ユニポーラＨ５ ＰＷＭ定電圧変調モードを使用するＨ５インバータブリッジに対しては、ユーザ電力供給システムの安定性と信頼性が保証される。この動作状態では、インバータ装置は、負荷条件に基づいて、定格電圧の１００％～７５％の変化率ｋ１に従って出力電圧Ｕｒａｔｅ１を自動的に調節することができる。負荷が重い場合は、出力電圧を増やして出力電流を減らしシステムの損失を減らし、システムの効率を効果的に改善できる。

【0017】

更に、電力グリッドが長時間停電している場合は、光起電力システムの電力は特に貴重と考えられ、重要な負荷への電力の使用が優先的に満たされ、システム効率の最大限の利用が保証される。この時点で、インバータ装置は非常時ＳＰＳ状態で動作し、この時点で、スイッチＳ１及びＳ４は閉状態にあり、スイッチＳ２及びＳ３は開状態にあり；Ｈ５インバータについては、ユニポーラＨ５－１ ＰＷＭ定電圧変調モードが使用される。この変調モードで十分な照度がある場合、スイッチ管Ｔ５は、通常のＨ５ ＰＷＭ定電圧変調動作モードと同様にＳＰＷＭ動作モードにあり、この時点で、インバータシステムはより良いコモンモード特徴を有し、負荷の通常動作が保証できる。照度が弱い場合、スイッチ管Ｔ５は直接動作モードにあり、Ｈ５インバータブリッジモジュールはＨ４ ＰＷＭ定電圧変調モードで動作する。この時点で、スイッチ管Ｔ５のスイッチ損失はなく、装置の出力電圧は負荷条件と光起電力インバータ装置のＶｍｐｐｔ電圧とに従って自動的に調節されるので、インバータ装置システムは常に最大限の効率で動作することが可能になる。本明細書では、負荷が重い場合、Ｕｒａｔｅ２は増やされ；負荷が軽い場合、Ｕｒａｔｅ２は減らされる。従って、出力電圧は、負荷条件に基づいて、１００％～５０％の変化率ｋ２に従って自動的に調節され；Ｖｍｐｐｔ＜（ｒ×Ｕｒａｔｅ２＋２０Ｖ）のとき、ＡＣ出力端電圧は、０．５×Ｕｒａｔｅ２であり；Ｖｍｐｐｔ≧（ｒＵｒａｔｅ２＋２０Ｖ）のとき、ＡＣ出力端電圧は（Ｖｍｐｐｔ－２０Ｖ）／ｒである。

【0018】

本発明の他の特徴及び利点は、以下の本明細書の記載において説明され、本明細書の記載から部分的に明らかになり、又は本発明を実施することにより理解され得る。本発明の目的及び他の利点は、本明細書の記載、特許請求の範囲及び図面において特に指摘された構造により、実現及び達成できる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

図面は、本発明の技術的ソリューションについての更なる理解を提供するために使用され、本明細書の記載の一部を構成し、本発明の技術的ソリューションを説明するために本発明の実施形態と共に使用されるものであり、本発明の技術的ソリューションに対して限定を構成するものではない。

【0020】

【図1】図１は、本発明による、Ｈ５トポロジー構造を有するインバータ装置用の制御処理方法のフローチャートを示す。

【図2】図２は、Ｈ５トポロジー構造を有するインバータ装置の構造的概略図を示す。

【図3】図３は、Ｈ５トポロジーインバータ装置の一例の構造図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本発明の目的、技術的ソリューション、及び利点をより明確にするために、本発明の実施形態を、図面を参照して以下に詳細に説明する。本出願の実施形態及び実施形態の特徴は、矛盾のない状況において相互に自由に組み合わせてもよいことに言及する必要がある。

【0022】

図面のフローチャートによって示されるステップは、コンピュータ実行可能命令の群からなるコンピュータシステムで実行されてもよい。加えて、フローチャートには論理シーケンスが示されているが、特定の状況下では、図示された又は説明されたステップは、このシーケンスとは異なるシーケンスに従って実行されてもよい。

【0023】

本発明の実施形態は、Ｈ５トポロジー構造を有するインバータ装置用の制御処理方法を提供する。制御処理方法は、電力グリッドが正常に電力供給している場合は、第１の制御モードを使用してインバータ装置を動作させることであって、第１の制御モードでは、ユニポーラＨ５ ＰＷＭ変調モードが使用されて、インバータ装置はグリッド接続発電モードで動作することが可能であることと；電力グリッドが異常に電力供給しているか、又は電力グリッドが短時間停電している場合は、第２の制御モードを使用してインバータ装置を動作させることであって、第２の制御モードでは、ユニポーラＨ５ ＰＷＭ定電圧変調モードが使用されて、インバータ装置はオフグリッド発電モードで動作することが可能であることと；電力グリッドが長時間停電している場合は、第３の制御モードを使用してインバータ装置を動作させることであって、第３の制御モードでは、Ｈ５－１ ＰＷＭ定電圧変調モードが使用されて、インバータ装置は非常時ＳＰＳ発電モードで動作することが可能であることと、を含む。

【0024】

図１は、本発明による、Ｈ５トポロジー構造を有するインバータ装置用の制御処理方法の処理例のフローチャートを示す。

【0025】

図１に示すように、処理が開始した後、最初にステップＳ１００が、すなわち電力グリッドの現在の状態を判定するステップが実行される。

【0026】

電力グリッドが正常に電力供給している場合、ステップＳ１０１が実行される。

【0027】

ステップＳ１０１では、第１の制御モードを使用して、インバータ装置を動作させる。第１の制御モードでは、ユニポーラＨ５ ＰＷＭ変調モードが使用されて、インバータ装置はグリッド接続発電モードで動作することが可能になる。このように、インバータは、グリッド接続発電モードにて安全且つ効率的に動作するように、より高い効率及びより低いリーク電流を有するようにできる。本明細書では、ユニポーラＨ５ ＰＷＭ変調モードとは、Ｈ５トポロジースイッチ管に対してユニポーラＰＷＭ変調モードを使用するモードを指す。

【0028】

電力グリッドが異常に電力供給しているか、又は電力グリッドが短時間停電している場合は、ステップＳ１０２が実行される。本明細書において、例えば、電力グリッドが短時間停電している状況は、電力グリッドが停電しており、発電システムの電力が現在の負荷電力よりも大きい状況を指す。

【0029】

ステップＳ１０２では、第２の制御モードを使用して、インバータ装置を動作させる。第２の制御モードでは、ユニポーラＨ５ ＰＷＭ定電圧変調モードが使用されて、インバータ装置はオフグリッド発電モードで動作することが可能になる。このように、インバータ装置は、より高い効率、より低いリーク電流、及びより安定した電力品質を有するようにできて、オフグリッド発電モードにて安全且つ効率的に動作することができる。本明細書では、ユニポーラＨ５ ＰＷＭ定電圧変調モードとは、Ｈ５トポロジースイッチ管に対してユニポーラＰＷＭ変調モードを使用し、電圧ループを使用してＡＣ出力側を制御し、出力電圧を特定のリアルタイム設定値にするモードを指す。

【0030】

電力グリッドが長時間停電している場合は、ステップＳ１０３が実行される。本明細書において、例えば、電力グリッドが長時間停電している状況は、電力グリッドが停電しており、発電システムの電力が現在の負荷電力よりも小さい状況を指す。

【0031】

ステップＳ１０３では、第３の制御モードを使用して、インバータ装置を動作させる。第３の制御モードでは、Ｈ５－１ ＰＷＭ定電圧変調モードが使用されて、インバータ装置は非常時Ｓｏｌａｒ Ｐｏｗｅｒ ｆｒｏｍ Ｓｐａｃｅ（ＳＰＳ）発電モードで動作することが可能になる。このように、インバータ装置は、高効率且つ安全性の高い非常用電源機能、より安定した電力品質及びより高い効率を有して、非常時ＳＰＳ生成モードにて安全且つ効率的に動作することができる。本明細書では、Ｈ５－１ ＰＷＭ定電圧変調モードとは、Ｈ５トポロジーにおいてスイッチ管Ｔ５に対して直接制御を使用し、Ｈブリッジスイッチ管Ｔ１～Ｔ４に対してユニポーラＰＷＭ変調モードを使用し、電圧ループを使用してＡＣ出力側を制御し、出力電圧を特定のリアルタイム設定値にするモードを指す。

【0032】

一実施モードによると、インバータ装置は、スイッチユニット、第１の負荷Ｌｏａｄ１、第２の負荷Ｌｏａｄ２、変換ユニット、ＰＶユニット、及び容量性エネルギー貯蔵ユニットを含んでもよい。

【0033】

例えば、第１の制御モードでは、スイッチユニットは第１の動作モードに切り替えられて、交流電源が第１の負荷を駆動して動作させることが可能になり、交流電源は、変換ユニット、ＰＶユニット、容量性エネルギー貯蔵ユニットを通過した後に、接地されることが可能になってもよく、容量性エネルギー貯蔵ユニットはエネルギー貯蔵状態にある。

【0034】

例えば、第２の制御モードでは、スイッチユニットは第２の動作モードに切り替えられて、交流電源は遮断され、容量性エネルギー貯蔵ユニットは、ＰＶユニット及び変換モジュールを通過した後に第１の負荷に接続されることが可能になり、容量性エネルギー貯蔵ユニットは放電して第１の負荷を駆動して動作させてもよい。

【0035】

例えば、第３の制御モードでは、スイッチユニットは第３の動作モードに切り替えられて、交流電源は遮断され、容量性エネルギー貯蔵ユニットは、ＰＶユニット及び変換モジュールを通過した後に第２の負荷に接続されることが可能になり、容量性エネルギー貯蔵ユニットは放電して第２の負荷を駆動して動作させてもよい。

【0036】

例えば、第２の負荷は第１の負荷を含んでもよい。

【0037】

第１の負荷は、家電、照明、又は車両充電負荷などのユニバーサル太陽光発電システムの負荷であってもよい。

【0038】

第２の負荷は、例えば、携帯電話充電器、非常用照明電源負荷、又は消火用電源負荷など、電力不足状態で使用又は動作する必要がある負荷であってもよい。

【0039】

その上、インバータ装置内の変換ユニットは、例えば、ＤＣ－ＡＣ変換ユニット、又はＤＣ－ＤＣ変換ユニットであってもよい。

【0040】

一実施モードによると、図２に示すように、スイッチユニットは、例えば、第１のスイッチＳ１、第２のスイッチＳ２、第３のスイッチＳ３、及び第４のスイッチＳ４を含んでもよく、第１のスイッチ、第２のスイッチ、及び第３のスイッチは直列に接続され、次いで、変換ユニットと交流電源ＡＣとの間に接続され、第１のスイッチは変換ユニットに接続され、第３のスイッチは交流電源に接続されている。例えば、第１の負荷の２つの端部はそれぞれ、活線及びヌル線（ｎｕｌｌ ｌｉｎｅ）に接続され、第１の負荷は第２のスイッチと第３のスイッチとの間に接続されている。第２の負荷及び第４のスイッチは直列に接続されて、統合体として使用され、統合体の２つの端部はそれぞれ、活線及びヌル線に接続され、統合体は第１のスイッチと第２のスイッチとの間に接続されている。

【0041】

例えば、スイッチユニットが第１の動作モードに切り替えられた場合、第１のスイッチ、第２のスイッチ、及び第３のスイッチは閉じられ、第４のスイッチは開かれ；スイッチユニットが第２の動作モードに切り替えられた場合、第１のスイッチ及び第２のスイッチは閉じられ、第３のスイッチ及び第４のスイッチは開かれ；スイッチユニットが第３の動作モードに切り替えられた場合、第１のスイッチ及び第４のスイッチは閉じられ、第２のスイッチ及び第３のスイッチは開かれる。

【0042】

一実施モードによると、オフグリッド発電モードにおいて、第１の負荷Ｌｏａｄ１の入力端電圧Ｕｒａｔｅ１が、負荷条件に基づいて、第１の事前設定範囲内にある第１の変化率ｋ１に従って自動的に調節され、負荷が重い場合は、第１の負荷の入力端電圧は増やされ、負荷が軽い場合は、第１の負荷の入力端電圧は減らされる。本明細書では、第１の事前設定範囲は、例えば、１００％～７５％であってもよいが、それに限定されない。本明細書では、第１の変化率ｋ１は、オフグリッド発電モードにおける出力負荷端電圧の充電調節率を指し、現在の瞬間（ｔｎ）における負荷の入力端の電圧と電流、及び前の瞬間（ｔｎ－１）における負荷の入力端の電圧と電流を検出することにより得られる。

【0043】

一実施モードによると、図３に示すように、インバータ装置のＨ５トポロジー構造１（破線枠で示す部分）は、第１のスイッチ管Ｔ１、第２のスイッチ管Ｔ２、第３のスイッチ管Ｔ３、第４のスイッチ管Ｔ４、及び第５のスイッチ管Ｔ５からなる。本明細書では、コンデンサＤＣリンクはＤＣ＋とＤＣ－との間に接続され、第５のスイッチ管Ｔ５の一端はＤＣ＋と接続され、他端は第１のスイッチ管Ｔ１と接続されている。図では、ＤＣリンクはＢＵＳコンデンサであり、Ｌａ及びＬｂはインバータ出力インダクタであり、Ｌｏａｄ１及びＬｏａｄ２は第１の負荷及び第２の負荷である。

【0044】

インバータモジュールの動作モードは、例えば、非常時ＳＰＳ発電モードにおける照度予測に従って自動的に制御される。照度が強い場合は、第５のスイッチ管Ｔ５はＳＰＷＭモードで動作し、照度が弱い場合は、第５のスイッチ管Ｔ５は直接モードで動作する。

【0045】

一実施モードによると、非常時ＳＰＳ発電モードでは、第２の負荷の入力端電圧が、例えば、負荷条件に基づいて、第２の事前設定範囲内にある第２の変化率ｋ２に従って自動的に調節されてもよく、負荷が重い場合は、第２の負荷の入力端電圧は増やされ、負荷が軽い場合は、第２の負荷の入力端電圧は減らされる。第２の事前設定範囲は、例えば、１００％～５０％であってもよいが、それに限定されない。第２の変化率ｋ２は、非常時ＳＰＳ発電モードにおける出力負荷端電圧の充電調節率を指し、現在の瞬間（ｔｎ）における負荷の入力端の電圧と電流、及び前の瞬間（ｔｎ－１）における負荷の入力端の電圧と電流を検出することにより得られる。

【0046】

一実施モードによると、非常時ＳＰＳ発電モードでは、第２の負荷の入力端電圧は、例えば、Ｖｍｐｐｔ電圧に従って、第３の事前設定範囲内で自動的に調節されてもよい。Ｖｍｐｐｔ＜（ｒ×Ｕｒａｔｅ２＋２０Ｖ）のとき、ＡＣ出力端電圧は、０．５×Ｕｒａｔｅ２であり；Ｖｍｐｐｔ≧（ｒＵｒａｔｅ２＋２０Ｖ）のとき、ＡＣ出力端電圧は（Ｖｍｐｐｔ－２０Ｖ）／ｒである。

【0047】

Ｕｒａｔｅ１は第１の負荷の入力端電圧、Ｕｒａｔｅ２は第２の負荷の入力端電圧、及びｒはＡＣ－ＤＣ係数であり、例えば、１．４１４であってもよいが、１．４１４に限定されない。Ｖｍｐｐｔは、コンデンサＤＣリンクの２つの端部の電圧である。

【0048】

第３の事前設定範囲は、例えば、１００％～５０％であってもよいが、それに限定されない。

【0049】

本発明は上記の実施モードを開示しているが、上述のコンテンツは、本発明を限定するためのものではなく、本発明に関する理解を促進するために使用される実施モードに過ぎない。当業者は、本発明によって開示される本質及び範囲から逸脱することなく、実施モード及び詳細に対して、いかなる修正及び変更を行ってもよい。しかし、本発明の特許保護範囲は、依然として、添付の特許請求の範囲によって規定される範囲に従うものとする。

【図1】

【図2】

【図3】