JP6369960B2 - 特に発電網の一部分としてのインバータ、および方法 - Google Patents

Description

本発明は、発電機のＤＣ電力をグリッド対応のＡＣ電力に変換するためのインバータ、複数のインバータを備える発電網、および発電機のＤＣ電力をグリッド対応のＡＣ電力に変換するための方法に関する。

再生可能エネルギー用の発電設備は、公共電気グリッド向けに生成されるエネルギーの量に大きく寄与するので、これらの設備によってエネルギーが供給される範囲を必要に応じて制限して、たとえば、接続された負荷による消費電力が低い場合に電気グリッドを安定化し、または急に用立てることが可能な予備電力を利用可能な状態に保っておくことが望ましい。供給を制限するための、すなわちディレーティングするための実現可能な１つの方法は、最適な動作点ＭＰＰ（最大電力点）において利用可能な電力のうち既定の割合だけを、接続された電気グリッドにこの設備が供給するよう、この設備を制御することにあり、また実現可能な別の方法は、決められた絶対値、たとえば定格電力のうち既定の割合だけディレーティングすることにある。この事前定義を最適に満たすためには、設備の発電機の出力可能な最大電力を知ることが必要である。時間が経過する間に、たとえば光電発電機の場合には、照射が変化することによってこの電力が大きく変化することがあるので、定期的に現在のＭＰＰ電力値を更新することが必要である。このためには、十分な範囲にわたって発電機の特性曲線を追跡することが必要であり、この特性曲線は発電機のＭＰＰを含み、または外挿することによってＭＰＰの位置を推定可能にする。この範囲での発電機の特性を解析するためには、設備から装置に供給される電力が、出力低下電力からある程度著しくずれるようにすることが必要になる場合がある。

独国特許出願公開第１０２０１００３８９４１Ａ１号明細書の文書には、各インバータのうち１つのインバータがＭＰＰで動作し、発電網の全電力が既定の値に対応するよう、その他のインバータがその電力を適応させるような方式で、共通の制御装置を介して動作する複数のインバータのネットワークが開示してある。この解決策は、関係するインバータと共通の制御装置との間の通信オーバヘッドが重くならざるを得ない。さらには、特に、非常に低い出力低下電力までディレーティングする場合、発電網の設備を永続的にＭＰＰで動作させることが常に可能とは限らない。

したがって、発電網内において、ＭＰＰを決定している間に、既定の出力低下電力からの電力のずれを補償することができるインバータであって、この発電網内においては、関係するインバータ間の通信が最低限に抑えられ、また頑強になるインバータを提供することが本発明の一目的である。通信を最小限に抑え、また頑強にして、インバータの補償型電力供給を可能にする方法を提供することが、さらに本発明の一目的である。

この目的は、請求項１に記載のインバータ、請求項７に記載の発電網、および請求項１３に記載の方法によって実現される。有利な実施形態が、従属クレームに記載されている。

発電機の直流電力をグリッド対応の交流電力に変換するための本発明によるインバータは、ＭＰＰ電力値Ｐ_ＭＰＰを決定するために、発電機の特性曲線の少なくとも１つの部分を追跡するための走査ユニットを備える。出力低下電力Ｐ_ｒｅｄまでディレーティングする場合、インバータにイネーブル信号が存在する場合にのみ、インバータは、出力低下電力Ｐ_ｒｅｄからずれた第１の電力プロファイルを有する特性曲線の追跡を起動する。インバータは、開始信号および終了信号をそれぞれ出力することによって特性曲線の追跡を指示する。さらに、インバータは、たとえば発電網の別のインバータから開始信号を受信すると、交流電力としての第２の電力プロファイルを提供するように構成され、第１の電力プロファイルは、出力低下電力Ｐ_ｒｅｄからの第２の電力プロファイルのずれの符号とは逆の符号で、出力低下電力Ｐ_ｒｅｄからずれている。具体的には、第１の電力プロファイルは正の符号でずれている。すなわち、第１の電力プロファイルでは、出力低下電力と比較して電力値が増加する。第２の電力プロファイルの逆の符号によって実現されるのは、本発明による第２のインバータが上記の開始信号を生成し、その第１の電力プロファイルが出力低下電力からずれている発電網において、このずれが、第２の電力プロファイルによって少なくとも部分的に補償されることである。しかし、発電網の本発明による別のインバータは、その第２の電力プロファイルで前記ずれを相殺するのに寄与することができる。その他のインバータの第２の電力プロファイルによって補償するために、インバータのうちの１つのインバータによって特性曲線を追跡している間、発電網によって生成される総合電力の、総合出力低下電力からのずれは、その特性曲線を追跡するインバータの第１の電力プロファイルの、その出力低下電力からのずれよりも小さい。

電力プロファイルという用語は、供給される電力の時間プロファイルを意味するものと理解され、これは、この追跡を制御するのに使用されるパラメータの事前定義とは独立に、発電機の特性曲線のターゲットとなる追跡の結果として生じる。この追跡は、たとえば、発電機の電圧、発電機の電流、または発電機の電力の、時間依存する事前定義によって実行してもよい。

一実施形態では、インバータの発電機特性曲線を追跡するインバータは、続いて、通信インターフェースを介して現時点のＭＰＰ電力値Ｐ_ＭＰＰを提供する。前記値が発電網の他のインバータに伝送され、そこでこれを使用して、この他のインバータの現時点でのＭＰＰ電力値の推定値を変更してもよく、出力低下電力が前記推定値に基づく。このようにして、特性曲線の追跡をそれぞれのインバータによって新たに実行する必要なく、発電機による発電の外部条件の変化、たとえば照射の変化を考慮に入れることが可能である。これにより、たとえば、既定の割合のＭＰＰ電力値として、またはある一定割合の出力低下電力だけ低減されたＭＰＰ電力値として、出力低下電力が選択されることになり、出力低下電力の適応がＭＰＰ電力値の変化に時間的に近接して実行されるものである場合、必要となる走査プロセスの数を著しく低減することができる。

特に、発電網の個々のインバータが互いに遠く離れて配置される場合、イネーブル信号、開始信号、および／または終了信号は、インターネット接続を介して伝送してもよい。あるいは、これらの信号を伝送するための共通のラインもしくは別々のライン、または無線伝送を使用してもよい。

本発明による発電網は、本発明による２つ以上のインバータを備え、これらのインバータは、イネーブル信号、開始信号、および終了信号を交換するために互いに接続されている。場合によっては制御装置が設けられ、これが発電網の各インバータに接続され、イネーブル信号を生成する。この場合、イネーブル信号は、個々のインバータもしくはネットワークのインバータの部分群に選択的に送信してもよく、またはそれらにのみ有効でもよい。しかし、独立した制御装置の代わりに、インバータのうちの１つがこの機能を実行してもよく、またはこの機能をインバータの部分群もしくはその全てに分散してもよい。

イネーブル信号の生成に関わっている制御装置またはインバータは、発電網内での走査プロセスの順序および頻度を決定する。この場合、トークンを用いて、特性曲線の追跡を交互に起動することを制御してもよい。現在走査プロセスを実行しているインバータによって、終了後に別のインバータにトークンが渡され、それにより、このインバータとしては、走査プロセスを実行できるようになり、受信インバータはまた、走査プロセスを使用することなくトークンを渡してもよい。

本発明の別の一実施形態では、インバータのうち少なくとも１つのインバータが、適応設定が調整可能な発電機に接続され、発電機の電圧を変更する代わりに発電機の適応設定を変更することによって、走査プロセス中に第１の電力プロファイルを提供する。

発電機の特性曲線の少なくとも１つの部分を追跡するための走査ユニットを備えるインバータによって、発電機の直流電力をグリッド対応の交流電力に変換するための本発明による方法は、出力低下電力にまで低減された状態にインバータがある場合にはＭＰＰ電力値を決定するのに役立つ。この方法は、インバータにおいてイネーブル信号が存在するという事前条件の下で、出力低下電力からずれている第１の電力プロファイルを有する特性曲線を追跡するステップを含む。開始信号は特性曲線の追跡の始まりに送信され、終了信号は特性曲線の追跡の終わりに送信される。開始信号、たとえば発電網の別のインバータによって生成される開始信号を受信する場合、インバータは、交流電力としての第２の電力プロファイルを提供し、第１の電力プロファイルは、出力低下電力からの第２の電力プロファイルのずれの符号とは逆の符号で、出力低下電力からずれている。

本発明による方法の一修正形態では、この方法は、第１のインバータおよび第２のインバータ上で共同して実行される。この場合、第１の特性曲線の追跡は、第１のインバータでの設定値の段階的な増加によって実行され、第２の特性曲線の追跡は、第２のインバータでの設定値の段階的な減少（増加分の補償）によって並列に実行される。第１のインバータが、もはや設定値の事前定義に従わなくてもよくなるまで、設定値の増加が継続してもよい。実現される最も高い設定値が、第１のインバータでのＭＰＰ電力値を決定してもよい。

続いて、第２のインバータのＭＰＰ電力値を決定するために、第１の特性曲線の追跡は、第２のインバータでの設定値の段階的な増加によって実行してもよく、第２の特性曲線の追跡は、第１のインバータでの設定値の段階的な減少によって実行してもよく、前記減少が、第２のインバータの設定値の増加分を補償する。この場合は、実現される最も高い設定値が、第２のインバータでのＭＰＰ電力値を決定する。

制御ユニット、または２つのインバータのうちの一方によって、様々な設定値を生成し、送信してもよい。イネーブル信号、ならびに開始信号および終了信号は、独立した信号として構成してもよく、または様々な設定値によって暗黙のうちに送信してもよい。一例として、送信される第１の設定値は開始信号またはイネーブル信号と解釈してもよく、出力低下電力に起因する設定値は終了信号と解釈してもよい。

インバータは、複数の個々のインバータを含むインバータ・グループによって形成してもよく、個々のインバータに割り当てられた個々の特性曲線を追跡するこのグループの個々のインバータによって特性曲線を追跡するステップが、時間的にオーバラップするよう連続して実行される。この実施形態では、第２の電力プロファイルは、それを提供するため、個々のインバータの間で任意に分配してもよい。

各図を用いて、本発明を以下に説明する。

図１は、本発明によるインバータの一実施形態を示す。 図２は、追跡経路を有する発電機の特性曲線の図、および電力プロファイルの図を示す。 図３は、本発明による方法の流れ図を示す。 図４は、例示的な電力プロファイルを有する、本発明による発電網を示す。 図５は、本発明による別の実施形態の電力プロファイルを示す。

図１には、接続された発電機１１、具体的には光電発電機の直流電力を、接続されたグリッド１２、たとえば単相グリッドまたは多相グリッド、具体的には三相グリッドに伝送される交流電力に変換するための、本発明によるインバータ１０が示してある。インバータ・ブリッジ１３が電力変換用に使用され、このインバータ・ブリッジ１３によって変換される電力が走査ユニット１４を用いて設定できるような形で、前記インバータ・ブリッジは走査ユニット１４を介して制御可能である。

走査ユニット１４は、バス１７を介して送信される信号を受信するように構成される。走査ユニット１４は、第１のラインを介してイネーブル信号１５を受信してもよく、第２のラインを介して開始信号１６を送受信してもよい。さらに、走査ユニット１４は、第２のラインを介して終了信号を送信あるいは受信してもよく、終了信号を別々のラインを介して送信することも同様に考えられる。第１のラインおよび第２のラインはまた、別々のラインまたは共通ラインでもよく、具体的には通信接続でもよい。一例として、バス１７がインターネットを含むこと、および各信号がインターネット接続を用いて伝送されることが考えられる。別のインバータあるいは制御ユニット（図示せず）をバス１７に接続して、各インバータ間および／またはインバータと制御ユニットの間で、イネーブル信号、開始信号、および／または終了信号を伝送してもよい。

走査ユニット１４は、発電機１１の特性曲線の追跡を起動し、それを制御して、そのＭＰＰ電力値Ｐ_ＭＰＰを決定するのに役立つ。すなわち、発電機１１が所与の時点で、どれくらいの最大電力を生成できるのか決定するのに役立つ。出力可能な最大電力に応じてディレーティングが規定される場合に、この状態での出力低下電力を決定するためには、特にインバータ１０の出力低下状態においてこれが重要である。本発明によるインバータ１０の場合、走査ユニット１４は、イネーブル信号１５が走査ユニットに存在する場合にのみ、こうした特性曲線の追跡を起動するように構成される。特性曲線の追跡の始まりは開始信号１６によって示され、特性曲線の追跡の終わりは終了信号によって識別される。特性曲線の追跡期間中、すなわち開始信号１６と終了信号の間では、制御装置により、イネーブル信号１５は、バス１７を介して伝送されないか、またはインバータ１０に存在しないことが確実になる。あるいは、インバータ１０は、この期間をイネーブル信号１５が存在しない期間として解釈するよう構成してもよく、通常は、バス１７に接続された別のインバータによって開始信号および終了信号が送信される場合のみが関連している。これにより、それぞれの場合において、バス１７を介して互いに接続されているインバータ・ネットワークの各インバータのうちの１つのインバータのみが、所与の時点で特性曲線の追跡を確実に実行する。

図２には、左側の第１の図として、発電機１１の特性曲線２０が示してあり、電力がＹ軸にプロットしてあり、発電機の電圧がＸ軸にプロットしてある。図２の右側では、第２の図に、インバータ１０の特性曲線２０の追跡中に生じる電力プロファイル２４’、２５’の２つの例が示してあり、時間がＸ軸にプロットしてあり、電力がＹ軸にプロットしてある。特性曲線２０の対応する追跡経路２４、２５が、第１の図に示してある。

電力プロファイル２４’に対応して特性曲線２０を追跡する第１の変形形態では、インバータ１０は初めに、動作点２１において出力低下状態にあり、出力低下電力Ｐ_ｒｅｄをグリッド１２に出力する。開始時点ｔ_Ｓで始まり、インバータ１０が出力する電力が線形の増加速度で増加し、その結果、発電機１１の動作点が、電圧を上昇させるようにシフトする。ＭＰＰ２３でＭＰＰ電力プロファイルＰ_ＭＰＰに達すると、発電機は、必要とする電力をもはや生成できなくなることがある。この時点ｔ_Ｅにおいて、発電機は、動作点２２で再び出力低下状態になり、グリッドに供給される電力が出力低下電力Ｐ_ｒｅｄまで低減し、終了信号が送信される。取得したＭＰＰ電力値Ｐ_ＭＰＰが所定のＭＰＰ電力値からずれている場合、特性曲線２０の追跡が終了した後に、それに応じて出力低下電力Ｐ_ｒｅｄを適応してもよい。

電力プロファイル２５’に従って特性曲線２０を追跡する第２の変形形態では、インバータ１０は初めに、動作点２２において出力低下電力Ｐ_ｒｅｄで出力低下状態にある。ここで、開始時点ｔ_Ｓにおいて、グリッド１２に出力された電力プロファイル２５’が、ＭＰＰ２３に達するまで傾斜する形で増加する。この時点ｔ_Ｍにおいて、中心信号を送信してもよく、動作点２１で再び出力低下電力Ｐ_ｒｅｄに達するまで、電力が傾斜しながら低減する。この場合も同様に、割り当てられた追跡経路２５においてＭＰＰ２３に達するので、ここでも同様に、ＭＰＰ２３でのＭＰＰ電力値Ｐ_ＭＰＰは、追跡の終わりに知られており、出力低下電力Ｐ_ｒｅｄで考慮に入れてもよい。

図示した２つの電力プロファイル２４’、２５’の代わりとして、他の電力プロファイルを考えることもでき、この電力プロファイルは、動作点２１と２２の間の発電機１１の動作点での遷移、または、動作点２１、２２のうちの一方から先に進んで、特性曲線２０の一部分を追跡する動作点での遷移につながり、この特性曲線２０は、ＭＰＰ２３での現在存在するＭＰＰ電力値Ｐ_ＭＰＰについての結論を引き出すことが可能になるのに十分であって、終了時点ｔ_Ｅにおいて、特性曲線２０の追跡が始まった動作点で再び終了する。電力プロファイルはまた、既定の電圧または電流のプロファイルが追跡され、発電機１１の現在の特性曲線に基づいて、対応する電力プロファイルが確立されるという事実から得ることができる。

図３には、本発明による方法の例示的な流れ図が示してあり、この方法では、バス１７に接続された別のインバータから開始信号１６を受信したかどうか、初めにインバータ１０が検査する。このような開始信号を受信すると、インバータ１０は、時間的に一定の出力低下電力Ｐ_ｒｅｄの代わりに、時間的に可変の第２の電力プロファイルを提供し始める。バス１７を介して終了信号が受信されるまで、第２の電力プロファイルが提供される。次いで、インバータ１０は、時間的に一定な出力低下電力を供給するステップに戻る。あるいは、第２の電力プロファイルは、開始信号１６で始まって、終了信号の受信とは関係なく提供してもよく、または、終了信号は、第２の電力プロファイルが完全に経過すると生成してもよく、バス１７を介して伝送してもよい。最後に述べた変形形態では、バス１７を介して終了信号を受信すると、次いで、第１の電力プロファイルの追跡を終了してもよい。これは、先に完全に追跡された電力プロファイルが、終了信号の提供につながり、したがって、それぞれ他の電力プロファイルの追跡の終了につながる実施形態を包含する。

開始信号を受信していない場合、インバータ１０は、バス１７を介してイネーブル信号１５が存在しているかどうか、および特性曲線の追跡が必要かどうか検査する。両方の場合において、インバータ１０は、開始信号１６を送信し、第１の電力プロファイルを有する特性曲線２０を追跡し始める。特性曲線２０の追跡が終了して後、インバータ１０は、終了信号を送信し、出力低下状態まで戻り、ここで出力低下電力は、特性曲線の追跡によって改めて決定されたＭＰＰ電力値Ｐ_ＭＰＰに関連することが好ましい。場合によっては、インバータ１０は、この更新されたＭＰＰ電力値Ｐ_ＭＰＰを、別々の通信インターフェースを介して、またはバス１７を介して接続された他のインバータに利用可能とする。これらのインバータは、出力低下電力Ｐ_ｒｅｄのその値を、この更新されたＭＰＰ電力値Ｐ_ＭＰＰを用いて適合させて、たとえば照射の変化を考慮に入れてもよい。

図４の本発明による発電網１４０では、本発明による方法を使用する複数のインバータの相互作用が、一例に基づいて示してある。図４の左側では、第１のインバータ１００、第２のインバータ１１０、および第３のインバータ１２０が、それぞれの場合にバス１７を介して互いに接続されている。バスを介して、イネーブル信号１０５、１１５、１２５、および開始信号１０６、１１６、１２６、および割り当てられた終了信号を、走査ユニット１０４、１１４、１２４を用いて各インバータ間で送受信してもよい。さらに、制御装置１３０はバス１７に接続されており、この制御装置を使用して、たとえば開始信号１０６、１１６、１２６、および各終了信号を用いて、対応するイネーブル信号１０５、１１５、１２５を生成してもよく、ここでイネーブル信号は、具体的にはそれぞれのインバータについて、ならびに非特異的にはインバータの全てについて有効でもよい。したがって、制御装置１３０は、個々のインバータ、一群のインバータ、または各インバータの全てについてイネーブル信号を生成してもよい。このようにして、制御装置１３０は、発電網１４０の各インバータがそれぞれの特性曲線を追跡する際の順序および周波数を、付随して決定または規定してもよい。あるいは、しかし、各インバータが互いにこの順序を決定することも考えられる。たとえば、各インバータ間でトークンを渡すことによって、これを実行してもよい。しかし、イネーブル信号が存在する場合、各インバータ自体が、その特性曲線を追跡する時点を決定するという事実に基づいて、この順序がインバータ間の調整なしに得られることもある。したがって、制御装置１３０はまた、発電網１４０内に存在しなくてもよい。

インバータ１００、１１０、１２０のそれぞれが、接続された発電機１００、１１１、１２１の直流電力を、インバータにそれぞれ割り当てられたインバータ・ブリッジ１０３、１１３、１２３を用いて交流電力に変換し、接続されたグリッド１２にこの交流電力を供給する。変換される電力は、受信信号に応じて、インバータのそれぞれの走査ユニット１０４、１１４、１２４を用いて制御してもよい。

本発明による方法を実行する結果として得られる例示的な電力プロファイルが、３つの図の形で図４の右側部分に示してあり、これらの図は、それぞれが３つのインバータ１００、１１０、１２０のうちの１つに割り当てられており、時間がＸ軸にプロットされ、電力がＹ軸にプロットされている。この場合、右上の図がインバータ１００に割り当てられ、右中央の図がインバータ１１０に割り当てられ、右下の図がインバータ１２０に割り当てられている。段階Ｉでは、全てのインバータが出力低下状態にあり、それぞれの場合に出力低下電力Ｐ_ｒｅｄを供給する。使用可能になる時点ｔ_Ｆにおいて、イネーブル信号は、少なくとも第１のインバータ１００に存在する。段階ＩＩが始まる開始時点ｔ_Ｓにおいて、第１のインバータ１００が開始信号１０６を送信し、第１の電力プロファイル１０８を有するその発電機の特性曲線を追跡し始める。図示した場合には、第１の電力プロファイル１０８は、第１のインバータ１００の線形に増加するコンバータ電力を含む。第２の段階ＩＩは終了時点ｔ_Ｅで終了し、この時点でインバータ１００が終了信号を送信し、出力低下状態に戻り、ここでインバータ１００は、後続の段階ＩＩＩにおいて、特性曲線を追跡している間に決定される現在のＭＰＰ電力値Ｐ_ＭＰＰを考慮に入れる、変更済みの出力低下電力を供給する。

右中央の図には、第２のインバータ１１０の電力プロファイル１１８が示してある。開始時点ｔ_Ｓにおいて、第２のインバータ１１０は、第１のインバータ１００の開始信号を受信し、その出力で第２の電力プロファイル１１８を提供する。図示した例では、コンバータの電力が時間とともに線形に減少する。終了時点ｔ_Ｅにおいて、第２のインバータ１１０は、第１のインバータ１００の終了信号を受信し、出力低下状態に戻り、ここで、第１のインバータ１００によって提供された現在のＭＰＰ電力値に応じて、出力低下電力Ｐ_ｒｅｄが適合される。図示した例では、第２のインバータ１１０の第２の電力プロファイル１１８は、第１のインバータ１００の第１の電力プロファイル１０８のそれぞれの出力低下電力Ｐ_ｒｅｄからのずれを補償し、その結果、両方のインバータの電力出力の合計は、開始時点ｔ_Ｓの前での出力低下電力Ｐ_ｒｅｄの合計に実質上または正確に対応する。これにより、現在のＭＰＰ電力値Ｐ_ＭＰＰを決定するための特性曲線の追跡が、発電網１４０の累積の電力出力の、ディレーティングの事前定義からのずれにつながらないようになる。

図２を参照すると、この図は、増大電力傾斜と減少電力傾斜の間で変化すると中心信号が送信される電力プロファイルを有する特性曲線の追跡を説明しており、したがって一代替実施形態（図示せず）では、補償しているインバータ１１０の第２の電力プロファイルは、初めに電力傾斜が減少し、次いで電力傾斜が増大し、中心信号を受信するとこれらの電力傾斜間の変化が生じる。

右下の図には、第３のインバータ１２０の電力プロファイルが示してある。開始時点ｔ_Ｓにおいて、第３のインバータ１２０は、その出力低下状態を抜けることはなく、したがって、その電力プロファイル１２８は、その出力低下電力Ｐ_ｒｅｄの時間的に一定の値を維持する。したがって、この例では、第３のインバータ１２０は、特性曲線の追跡中、発電網１４０のインバータのうち１つのインバータの電力のずれを補償することに関与しない。終了時点ｔ_Ｅにおいて、第３のインバータ１２０はまた、第１のインバータ１００から伝達された現在のＭＰＰ電力値に応じて、その出力低下電力Ｐ_ｒｅｄを適合させる。

別の一実施形態では、発電網１４０のインバータのうち１つのインバータの、その特性曲線を追跡している間の電力のずれは、発電網１４０のその他のインバータのうちの複数、具体的には全てのインバータによって共同して補償してもよい。電力のずれの補償への寄与は、関係のあるインバータの間で等しく分散してもよく、または適切に重み付けして分散してもよい。１つの有利な構成においては、インバータ間で固定の割当てを実施してもよく、この割当てによって、どのインバータ、またはインバータのどの部分群が、ネットワークの別のインバータの電力のずれを補償するのかが規定される。これは、送信するインバータの識別表示を、送信される開始信号に付加することによって簡略な方式で実施してもよく、その結果、補償するためには、送信するインバータに第２の電力プロファイルが割り当てられる場合にのみ、受信するインバータがその第２の電力プロファイルを提供する。

電力のずれを可能な限り完全に補償できるようにするため、特性曲線を追跡している間に、第１の電力プロファイルを事前決定するとともに実現可能にすること、および、これを決定しないかまたは特性曲線の推移によってほんのわずかだけ決定することが有利である。理想的には、第１の電力プロファイルの推移は特性曲線の推移には依存せず、むしろ特性曲線の推移が単に、特性曲線の追跡の開始時点ｔ_Ｓと終了時点ｔ_Ｅの間の持続時間を決定する。このようにして、特性曲線を追跡するインバータの電力のずれの程度を発電網の各インバータ間に伝達して、前記電力のずれを十分に、またはさらに完全に補償することは必要でない。既定の第１の電力プロファイルの代わりに、電圧または電流のプロファイルがインバータ１００によって事前定義され、これから、発電機の特性曲線に応じて第１の電力プロファイルが生じる場合、一般に、電力のずれのほんの部分的な補償だけが実現可能なので、より容易に実現できる特性曲線の追跡に有利なように、ここでは完全な補償なしで済ます。

別の一実施形態では、発電網１４０の複数の個々のインバータを含むインバータ・グループ内での発電機の特性曲線の追跡は、個々のインバータが特性曲線の追跡を連続して実行するように、ただし時間的にオーバラップするよう協調して実行される。この場合、個々の追跡プロセスを調整するため、一定の時間オフセットを選択してもよく、または、信号たとえば前述の中心信号が交換される。一例としては、個々のインバータとして図４のインバータ１００および１１０が、このようなグループ１５０を形成する。図５には、この実施形態が実施されるときの発電網１４０の例示的な電力プロファイルが示してあり、上図には、個々のインバータとしてのインバータ１００、１１０のグループ１５０の、第１の電力プロファイル１０８’、１１８’が示してある。次いで、下図には、インバータ１２０の第２の電力プロファイル１２８’が示してあり、これが、第１の電力プロファイル１０８’、１１８’の合計として、グループ１５０の組み合わされた電力プロファイル１５８を補償する。開始時点ｔ_Ｓにおいて、インバータ１００は、増大電力傾斜によって、そのＭＰＰの方向にその特性曲線を追跡し始め、開始信号１０６が生成される。ｔ_１の時点でＭＰＰに達すると、インバータ１００が、減少電力傾斜によって出力されるその電力を低減した後、再び出力低下電力Ｐ_ｒｅｄに達し、インバータ１００は出力低下状態に変化する。同時に、ｔ_１の時点において、インバータ１１０は、その電力を傾斜するよう増加させ始めた後に、ｔ_２の時点でそのＭＰＰに達し、電力が傾斜して減少するよう変化する。ｔ_Ｅの時点において、インバータ１１０は、再び出力低下状態に達し、終了信号が生成される。したがって、グループ１５０は、組み合わされた第１の電力プロファイル１５８を開始信号から終了信号までの間で出力することによって、本発明による個々のインバータと同等に動作する。グループ１５０の出力低下電力Ｐ_ｒｅｄからの組み合わされた電力プロファイル１５８のずれは、開始信号の時点と終了信号の時点との間で第２の電力プロファイル１２８’を出力することにより、インバータ１２０によって補償され、インバータ１２０は、必要な場合、プロファイルの推移を適合させることによって、ｔ_１、ｔ_２の時点において中心信号に反応してもよい。

開始信号および終了信号は原則として、グループ１５０の任意の個々のインバータによって生成してもよく、この開始信号および終了信号は、同じインバータによって生成されるか、または互いに異なるインバータによって生成される。それ自体の特性曲線を追跡する個々のインバータは、まず開始信号を送信し、終了信号は、その特性曲線を最後に追跡する個々のインバータによって送信されることが好ましい。中間の時点ｔ_１、ｔ_２は、中心信号を交換することによって調整してもよく、または関係のある個々のインバータは、開始信号に対する既定の持続時間によってこれらの時点を決定する。さらに、個々のインバータの特性曲線の追跡の始まりは、ＭＰＰに達する時点とは関係なく、別の個々のインバータが選択してもよい。

本発明による方法の別の有利な実施形態では、特性曲線を追跡すること、または電力プロファイルを提供することは、制御ユニット１３０、または発電網の各インバータのうち１つのインバータが、電力出力の複数の設定値を第１のインバータに連続して送信することによって実現される。影響を受けた第１のインバータは、設定値に対応する電力を供給しようとし、その結果を送信ユニットに報告して戻す。この結果は、たとえば、得られた電力値の形で、または設定値の完全な取得を通知する論理信号の形で送信してもよい。設定値を取得すると、設定値を取得しなくてもよいとインバータが通知するまで、送信された後続の設定値が段階的に増加してもよい。次いで、取得された最後の設定値は、ＭＰＰ電力値Ｐ_ＭＰＰと解釈してもよい。出力低下電力を超える設定値を第１のインバータに伝送するとともに発電網の総合電力を補償するために、第２の設定値が第２のインバータに伝送され（または、複数の設定値が複数のインバータに伝送され）、この設定値が出力低下電力と比較して低減され、その結果、発電網の総合電力は一定またはほとんど一定のままである。

ＭＰＰ電力値Ｐ_ＭＰＰを取得した後、新規の設定値を事前定義することによって、インバータは出力低下電力まで段階的に戻ってもよく、単一ステップによって出力低下電力まで戻ることは除外されない。第２のインバータまたは対応するインバータ・グループに対する電力事前定義の補償が並列に実行されて、出力低下電力まで戻る間にも総合電力を確実に一定に保つ。その後、別のインバータの特性曲線の追跡を同様に開始してもよい。このようにして構成された方法によって、前述の方法のいくつかと比較して通信オーバヘッドが増大することになるが、出力低下電力からの発電網のずれを完全に補償できるようにすることが確実に可能となる。

前述の方法の一修正形態では、総合電力を監視することによって、設定値を取得することについての結果を報告して戻すことは不要としてもよい。設定値が、第１のインバータの実現可能な最大電力を超える場合、これが、超過分の範囲に対応する総合電力の降下につながる。この方法では、総合電力の降下が閾値を超えるまで、設定値の修正値が増大する。次いで、ＭＰＰ電力値Ｐ_ＭＰＰは、総合電力の降下がない最後の設定値に対応する。

図６には、第１および第２のインバータの時間的な電力推移２００、２１０が示してあり、また前述の方法の結果としての総合電力の電力推移２２０が示してある。設定値の変化によって、ｔ_１の時点において前記第１のインバータがもはや設定値に追従しなくてもよくなるまで、第１のインバータの電力２００が段階的に増加する。同時に、補償ステップにおいて第２のインバータの電力２１０が段階的に減少し、その結果、総合電力２２０は一定のままである。その結果、ｔ_１の時点の後、総合電力２２０は、規定の限界値２３０を下回って降下するまで減少することになる。次いで、両方のインバータの電力が、元の出力低下電力まで戻る。変更されたＭＰＰ電力値Ｐ_ＭＰＰが決定された場合、両方のインバータの電力は、あるいは、それに応じて変更された出力低下電力まで戻ってもよい。

グループ１５０の全てのインバータまたは複数のインバータによって特性曲線を同時に追跡する場合と比較して、このグループ１５０内で特性曲線を時間オフセットで追跡することにより、このグループの組み合わされた電力プロファイルの、グループの共通の出力低下電力からの最大の電力のずれが既に減少することに留意されたい。

１０ インバータ
１１ 発電機
１２ グリッド
１３ インバータ・ブリッジ
１４ 走査ユニット
１５ イネーブル信号
１６ 開始信号
１７ バス
２０ 特性曲線
２１、２２ 動作点
２３ ＭＰＰ
２４、２５ 追跡経路
２４’、２５’ 電力プロファイル
１００、１１０、１２０ インバータ
１０１、１１１、１２１ 発電機
１０３、１１３、１２３ インバータ・ブリッジ
１０４、１１４、１２４ 走査ユニット
１０５、１１５、１２５ イネーブル信号
１０６、１１６、１２６ 開始信号
１０８、１１８、１２８ 電力プロファイル
１０８’、１１８’、１２８’ 電力プロファイル
１３０ 制御ユニット
１４０ 発電網
１５０ グループ
１５８ 電力プロファイル
２００、２１０、２２０ 電力推移
２３０ 限界値

Claims (16)

1. 発電機（１１）の直流電力をグリッド対応の交流電力に変換するためのインバータ（１０）において、前記発電機（１１）の特性曲線（２０）の少なくとも一部分を追跡して、ＭＰＰ電力値（Ｐ_ＭＰＰ）を決定するための走査ユニット（１４）を備え、
   前記インバータ（１０）は、出力低下電力（Ｐ_ｒｅｄ）にディレーティングされる場合、開始信号（１１６）を受信しておらず、且つ、イネーブル信号（１５）が前記インバータ（１０）に存在している場合にのみ、前記出力低下電力（Ｐ_ｒｅｄ）からずれている第１の電力プロファイル（２４’、２５’、１０８）を有する前記特性曲線（２０）の追跡を起動し、開始信号（１６）および終了信号をそれぞれ出力することによって、前記追跡の開始および終了を示すように構成され、
   前記インバータ（１０）が、開始信号（１１６）を受信すると交流電力としての第２の電力プロファイル（１１８）を提供するように構成され、
   ＭＰＰを決定している間に、既定の出力低下電力（Ｐ_ｒｅｄ）からの電力のずれを補償するため、前記第１の電力プロファイル（２４’、２５’、１０８）が、前記出力低下電力（Ｐ_ｒｅｄ）からの前記第２の電力プロファイル（１１８）のずれの符号とは逆の符号で、前記出力低下電力（Ｐ_ｒｅｄ）からずれていることを特徴とするインバータ（１０）。
2. 請求項１に記載のインバータにおいて、前記インバータが、通信インターフェースを介して前記特性曲線（２０）を追跡した後、前記ＭＰＰ電力値（Ｐ_ＭＰＰ）を提供するように構成されることを特徴とするインバータ。
3. 請求項１または２に記載のインバータにおいて、前記第１の電力プロファイル（２４’、２５’、１０８）が、前記出力低下電力（Ｐ_ｒｅｄ）と比較して増加した電力値を有することを特徴とするインバータ。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載のインバータにおいて、前記インバータが、前記イネーブル信号（１５）、前記開始信号（１６）、および前記終了信号を伝送するためにインターネットに接続可能であることを特徴とするインバータ。
5. 請求項１乃至４の何れか１項に記載のインバータにおいて、前記出力低下電力（Ｐ_ｒｅｄ）が、前記ＭＰＰ電力値（Ｐ_ＭＰＰ）の既定の割合として選択可能であることを特徴とするインバータ。
6. 請求項１乃至５の何れか１項に記載のインバータにおいて、前記出力低下電力が、前記ＭＰＰ電力値（Ｐ_ＭＰＰ）と比較して、前記インバータ（１０）または前記発電機（１１）の出力低下電力の既定の割合だけ低減するよう選択可能であることを特徴とするインバータ。
7. 請求項１乃至６の何れか１項に記載の第１のインバータ（１００）および第２のインバータ（１１０）を備え、前記第１のインバータ（１００）および第２のインバータ（１１０）が、前記開始信号（１０６、１１６、１２６）、および前記終了信号を交換するために互いに接続されることを特徴とする発電網（１４０）。
8. 請求項７に記載の発電網において、前記イネーブル信号（１０５、１１５、１２５）を生成するための制御装置（１３０）をさらに備え、前記制御装置が、前記第１のインバータ（１００）および前記第２のインバータ（１１０）に接続されることを特徴とする発電網。
9. 請求項７または８に記載の発電網において、前記発電網（１４０）が、トークンを介して前記発電網（１４０）内で前記特性曲線（２０）の前記追跡を交互に起動するように構成されることを特徴とする発電網。
10. 請求項７乃至９の何れか１項に記載の発電網において、前記第１のインバータ（１００）が、前記第２のインバータ（１１０）の前記ＭＰＰ電力値（Ｐ_ＭＰＰ）に応じて、その出力低下電力（Ｐ_ｒｅｄ）を適合させるように構成されることを特徴とする発電網。
11. 請求項７乃至１０の何れか１項に記載の発電網において、前記第１のインバータ（１００）が、適応設定が調整可能な発電機（１０１）に接続され、前記第１のインバータ（１００）が、前記発電機の適応設定を調整することによって前記第１の電力プロファイル（１０８）を提供するように構成されることを特徴とする発電網。
12. 請求項７乃至１１の何れか１項に記載の発電網において、前記第１のインバータ（１００）が、時間的にオーバラップするよう連続して、複数のインバータの特性曲線（２０）を追跡するように構成された前記複数のインバータを有するグループ（１５０）を含むことを特徴とする発電網。
13. 発電機（１１）の特性曲線（２０）の少なくとも一部分を追跡して、出力低下電力（Ｐ_ｒｅｄ）にまで低減された状態にインバータ（１０）がある場合にはＭＰＰ電力値（Ｐ_ＭＰＰ）を決定するための走査ユニット（１４）を備えるインバータ（１０）によって、前記発電機（１１）の直流電力をグリッド対応の交流電力に変換するための方法において、
    前記インバータ（１０）において開始信号（１１６）を受信しておらず、且つ、イネーブル信号（１５）が存在するという事前条件の下で、前記出力低下電力（Ｐ_ｒｅｄ）からずれている第１の電力プロファイル（２４’、２５’、１０８）を有する前記特性曲線（２０）を追跡するステップと、
    − 前記特性曲線（２０）の前記追跡の始まりに開始信号（１６）を送信し、前記特性曲線（２０）の前記追跡の終わりに終了信号を送信するステップと、
    開始信号（１１６）を受信すると交流電力としての第２の電力プロファイル（１１８）を提供するステップであって、ＭＰＰを決定している間に、既定の出力低下電力（Ｐ_ｒｅｄ）からの電力のずれを補償するため、前記第１の電力プロファイル（２４’、２５’、１０８）が、前記出力低下電力（Ｐ_ｒｅｄ）からの前記第２の電力プロファイル（１１８）のずれの符号とは逆の符号で、前記出力低下電力（Ｐ_ｒｅｄ）からずれているステップとを含むことを特徴とする方法。
14. 請求項１３に記載の方法において、前記インバータ（１０）が、複数の個々のインバータ（１００、１１０）を有するグループ（１５０）を含み、前記特性曲線（２０）を追跡するステップは、前記グループ（１５０）の前記個々のインバータ（１００、１１０）が、前記個々のインバータ（１００、１１０）に割り当てられた個々の特性曲線（１０８’、１１８’）を時間的にオーバラップするよう連続して追跡することによって実行されることを特徴とする方法。
15. 請求項１３に記載の方法において、第１のインバータ（１００）および第２のインバータ（１１０）上で実行され、前記第１の特性曲線を追跡するステップが、前記第１のインバータ（１００）での電力の設定値の段階的な増加によって実行され、前記第２の特性曲線を追跡するステップが、前記第２のインバータ（１１０）での電力の設定値の段階的な減少（前記増加分の補償）によって実行されることを特徴とする方法。
16. 請求項１５に記載の方法において、前記第２のインバータ（１１０）での前記電力の設定値の段階的な増加によって前記第１の特性曲線を追跡するステップと、前記第１のインバータ（１００）での前記電力の設定値の段階的な減少によって前記第２の特性曲線を追跡するステップとをさらに含み、前記減少分が、前記第２のインバータ（１１０）の前記設定値の前記増加分を補償することを特徴とする方法。

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