本發(fā)明涉及使用諸如太陽(yáng)能電池模塊的發(fā)電模塊的發(fā)電裝置。

背景技術(shù)：
近年來(lái)已經(jīng)使用可再生能源的新能源系統(tǒng)，例如太陽(yáng)能電池和風(fēng)力發(fā)電機(jī)。例如，家庭發(fā)電機(jī)組正日益流行，每個(gè)發(fā)電機(jī)都包括用于在住宅屋頂上太陽(yáng)能發(fā)電的太陽(yáng)能電池模塊。這樣的太陽(yáng)能電池模塊包括幾十個(gè)連接的太陽(yáng)能電池。更具體地，太陽(yáng)能電池模塊是通過(guò)如下方式獲得的：通過(guò)內(nèi)部布線(xiàn)連接太陽(yáng)能電池，將太陽(yáng)能電池設(shè)置在鋼化玻璃板上使得太陽(yáng)能電池的光接收表面面對(duì)鋼化玻璃，用樹(shù)脂覆蓋太陽(yáng)能電池的相對(duì)面。從單個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池模塊輸出的電壓被提供給功率調(diào)節(jié)器，從功率調(diào)節(jié)器引出AC電力，然后AC電力被傳輸?shù)诫娏ο到y(tǒng)。具有上述結(jié)構(gòu)的裝置就是所謂的太陽(yáng)能發(fā)電裝置。在工作中太陽(yáng)能發(fā)電裝置的電流輸出功率可顯示，以告知家庭用戶(hù)。而且，通過(guò)監(jiān)控發(fā)電裝置的發(fā)電狀態(tài)，可檢測(cè)發(fā)電設(shè)備的異常狀態(tài)。例如，日本未審查專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No.2010-287608公開(kāi)了通過(guò)如下操作檢測(cè)太陽(yáng)能電池模塊衰減的方法：測(cè)量太陽(yáng)能電池模塊的輸出電流和溫度，基于測(cè)量的溫度比較發(fā)電電流值和理想電流值。日本未審查專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No.9-102622公開(kāi)了確定當(dāng)電流繼電器的激勵(lì)狀態(tài)持續(xù)預(yù)定時(shí)間段時(shí)，太陽(yáng)能電池發(fā)生的故障的技術(shù)，該電流繼電器使用旁通二極管作為電源并串聯(lián)連接到該旁通二極管。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
在日本未審查專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No.2010-287608中公開(kāi)的方法中，為了測(cè)量太陽(yáng)能電池模塊的發(fā)電電流值，用于測(cè)量電流值的電阻器設(shè)置在電流路徑上。這導(dǎo)致電力損耗增加。而且，因?yàn)榘l(fā)電電流值相對(duì)大，由電流和產(chǎn)生的熱引起的元件故障率也增加。在日本未審查專(zhuān)利公開(kāi)No.9-102622中公開(kāi)的技術(shù)中，電流延遲也設(shè)置在電流路徑上。因此，電力損耗增加、電流和產(chǎn)生的熱引起的元件故障率增大。而且，僅獲得關(guān)于是否太陽(yáng)能電池模塊是否可執(zhí)行發(fā)電的信息，該信息不用于電力管理。需要提供能夠解決這些問(wèn)題的發(fā)電裝置。在實(shí)施方式中，發(fā)電裝置包括：電力計(jì)算單元，被配置為從發(fā)電模塊接收電壓信息和溫度信息，并基于所接收的電壓信息計(jì)算發(fā)電模塊的發(fā)電信息。在另一個(gè)實(shí)施方式中，確定發(fā)電裝置的工作狀態(tài)的方法包括：從發(fā)電模塊接收電壓信息和溫度信息，和基于所接收的電壓信息和溫度信息計(jì)算發(fā)電模塊的發(fā)電信息，以及基于發(fā)電信息確定發(fā)電模塊的工作狀態(tài)。根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方式，沒(méi)有檢測(cè)發(fā)電電流。因此，可防止由電力損耗增加、電流、產(chǎn)生的熱引起的元件故障率的增加。附圖說(shuō)明圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的發(fā)電裝置的示意方框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的發(fā)電裝置的示意方框圖；圖3是太陽(yáng)能電池的示例性等效電路圖的連接圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的發(fā)電裝置的變形的示意方框圖；圖5是示出根據(jù)第一實(shí)施方式的發(fā)電裝置的發(fā)送側(cè)配置的方框圖；圖6是示出根據(jù)第一實(shí)施方式的發(fā)送側(cè)執(zhí)行的過(guò)程的流程圖；圖7是示出根據(jù)第一實(shí)施方式的發(fā)電裝置的接收側(cè)配置的方框圖；圖8是描述根據(jù)第一實(shí)施方式的接收側(cè)執(zhí)行的過(guò)程的流程圖；圖9是示出根據(jù)本公開(kāi)第二實(shí)施方式的發(fā)電裝置的發(fā)送側(cè)配置的方框圖；圖10是示出根據(jù)本公開(kāi)第三實(shí)施方式的發(fā)電裝置的示意性配置的方框圖。具體實(shí)施方式下面描述的實(shí)施方式是本公開(kāi)的優(yōu)選實(shí)施方式，并給出了各種技術(shù)上的優(yōu)選限制。然而，應(yīng)該注意本公開(kāi)的保護(hù)范圍不限于這些實(shí)施方式，除非在下面的描述中給出限制本公開(kāi)的說(shuō)明。<第一實(shí)施方式>[發(fā)電裝置概括]下面描述本公開(kāi)第一實(shí)施方式。如圖1所示，在第一實(shí)施方式中，太陽(yáng)能電池模塊M和發(fā)送器Tx連接。關(guān)于太陽(yáng)能電池模塊M的電壓和溫度的信息被提供給發(fā)送器Tx，然后經(jīng)通信路徑COM被發(fā)送到接收器Rx。接收器Rx使用所接收的溫度信息和接收的電壓信息基于太陽(yáng)能電池或太陽(yáng)能電池模塊的模型（例如，等效電路）計(jì)算電力。接收器Rx包括顯示單元，可在顯示單元上顯示計(jì)算的電力量。接收器Rx進(jìn)一步包括確定單元，用于基于電力量確定發(fā)電模塊M的狀態(tài)，并可以確定發(fā)電模塊M的惡化和故障。通信路徑COM可以是有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)連接。通信方法的例子包括使用諸如通用異步收發(fā)器（UART）的通信接口的方法，與藍(lán)牙、ZigBee、Wi-Fi或ANT+兼容的無(wú)線(xiàn)通信方法，以及使用太陽(yáng)能電池模塊電力傳輸路徑或與例如以太網(wǎng)（注冊(cè)商標(biāo)）兼容的其他電纜的有線(xiàn)通信方法。如圖2所示，在發(fā)送側(cè)上，設(shè)置了用于測(cè)量太陽(yáng)能電池模塊M的輸出電壓V（發(fā)電電壓）的電壓測(cè)量設(shè)備1和測(cè)量太陽(yáng)能電池模塊M的溫度測(cè)量設(shè)備2。測(cè)量電壓V和測(cè)量溫度T從發(fā)送器Tx以無(wú)線(xiàn)或有線(xiàn)通信方式發(fā)送。在發(fā)送側(cè)，不執(zhí)行電流測(cè)量。因此，不會(huì)發(fā)生由電流檢測(cè)電阻器引起的電力損耗。在接收側(cè)，由太陽(yáng)能電池模塊產(chǎn)生的電力是由太陽(yáng)能電池模塊的測(cè)量電壓V和測(cè)量溫度T計(jì)算的。在該情形中，使用圖3中示出的太陽(yáng)能電池模塊的模型（例如，等效電路）。下面將描述計(jì)算產(chǎn)生的電力的方法。[產(chǎn)生的電力的計(jì)算]例如，為了由電壓V和溫度T計(jì)算電力，事先模擬太陽(yáng)能電池模塊。圖3是示出太陽(yáng)能電池以等效電路形式模擬的例子。在等效電路中，電流源、二極管和電阻器并聯(lián)連接，且另一個(gè)電阻器串聯(lián)到該并聯(lián)連接。參考圖3，電流源相應(yīng)于電動(dòng)勢(shì)，且Iph表示電流源分量。太陽(yáng)能電池模塊的襯底、光接收層和電極部的電阻總和由串聯(lián)電阻分量Rs表示。太陽(yáng)能電池模塊的損耗電阻由并聯(lián)電阻分量Rsh表示。電流源分量Iph、串行電阻分量Rs、平行電阻分量Rsh以及二極管特征是事先計(jì)算的。二極管的特征可以以肖特基二極管等式（等式（1））模擬。在等式（1）中，Io表示逆飽和電流（A），n表示理想二極管因子，q表示單位電荷（1.60217733x10^(-19)(C)），k表示玻爾茲曼常數(shù)（1.3806504x10^(-23)(JK-1)），T表示溫度（K）。通過(guò)對(duì)圖3中示出的等效電路應(yīng)用Kirchhoff定律，獲得下面的等式。由等式等式（1）和（2）獲得下面的等式（3）。未知變量Io、n、Rs和Rsh是與環(huán)境無(wú)關(guān)的常數(shù)。因此，通過(guò)準(zhǔn)備I、V和T集合的實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)（其數(shù)目等于或大于未知數(shù)），并通過(guò)解聯(lián)立等式，可確定這些未知變量。Iph為取決于照度的變量。例如，假定變量Iph與照度成線(xiàn)性比例。聯(lián)立等式可通過(guò)準(zhǔn)備I、V、T集合的實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)和照度求解，其數(shù)目等于或大于未知數(shù)。因此，可確定上述等式中I、V和T之外的變量。因此，當(dāng)獲得V、T和Iph（或照度）后，可確定I，且可計(jì)算產(chǎn)生的電力（電壓V×電流I=產(chǎn)生的電力）。為了確定Iph或照度，可考慮例如圖4中所示的方法。在該方法中，設(shè)置照明測(cè)量裝置3，且測(cè)量當(dāng)太陽(yáng)能電池模塊的端子短路時(shí)獲得的短路電流，或當(dāng)太陽(yáng)能電池模塊的端子開(kāi)路時(shí)獲得的斷路電壓，短路電流和短路電壓為基本與照度成比例的參數(shù)。然而，在該情形中，必須設(shè)置測(cè)量照明度的裝置。另一方面，太陽(yáng)能電池的許多功率調(diào)節(jié)器具有最大功率點(diǎn)（MPP）函數(shù)（最大操作點(diǎn)控制函數(shù)），其中執(zhí)行控制處理從而獲得最大操作點(diǎn)，在該最大操作點(diǎn)，在太陽(yáng)能電池的電流-電壓特征方面功率變?yōu)樽畲?。借助具有MPP函數(shù)的功率調(diào)節(jié)器，在T和V都確定的情況下，可確定Iph。結(jié)果，可確定I。例如，詳細(xì)說(shuō)明如下。一般地，在照度相當(dāng)高的環(huán)境中，太陽(yáng)能電池的最大操作點(diǎn)電壓Vpm基于與環(huán)境中斷路電壓Voc成線(xiàn)性比例。例如，在晶體硅太陽(yáng)能電池的情況下，Vpm約為Voc的80%。考慮這一點(diǎn)，通過(guò)設(shè)定I=0并在等式（3）中使用Voc獲得的等式如下。在等式（4）以系數(shù)c=Vpm/Voc（例如0.8）變形的情形中，Iph被確定如下。借助等式（3）和（5），可獲得用于由Vpm和T得到Ipm的等式（6）。在等式（6）中，如前面所述，可事先計(jì)算Ipm之外的變量，或可以由來(lái)自發(fā)送器的數(shù)據(jù)確定。因此，等式（6）中唯一的未知變量Ipm可以用牛頓法計(jì)算?？商鎿Q地，可通過(guò)對(duì)一個(gè)指數(shù)執(zhí)行泰勒展開(kāi)并解多項(xiàng)式來(lái)計(jì)算Ipm。[發(fā)送側(cè)上的示例性配置]下面參考圖5描述發(fā)送側(cè)上配置的例子。兩個(gè)太陽(yáng)能電池模塊M1和M2串聯(lián)。從串聯(lián)連接的太陽(yáng)能電池模塊M1和M2輸出的電壓被提供給功率調(diào)節(jié)器PW。功率調(diào)節(jié)器PW用于將產(chǎn)生的DC電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓，并將產(chǎn)生的電路供應(yīng)到商業(yè)電源系統(tǒng)。功率調(diào)節(jié)器PW具有MPP函數(shù)（最大操作點(diǎn)控制函數(shù)），其中執(zhí)行控制處理以獲得最大操作點(diǎn)，在最大操作點(diǎn)，在太陽(yáng)能電池的電流-電壓特征方面功率變?yōu)樽畲?。電壓和溫度測(cè)量單元101和102分別連接到太陽(yáng)能電池模塊M1和M2。因?yàn)殡妷汉蜏囟葴y(cè)量單元101和102具有相同配置，圖5中僅示出電壓和溫度測(cè)量單元101的詳細(xì)配置。從太陽(yáng)能電池模塊M1輸出的電壓被供應(yīng)到調(diào)節(jié)器11，并由電阻器12和13分壓。調(diào)節(jié)器11穩(wěn)定太陽(yáng)能電池模塊M1的輸出，并輸出DC電壓+Vcc1。在太陽(yáng)能電池模塊M1的輸出電壓比調(diào)節(jié)器11的額定電壓高時(shí)，太陽(yáng)能電池模塊M1的輸出電壓被分壓后供應(yīng)給調(diào)節(jié)器11。電阻器12和13之間連接點(diǎn)的電壓被輸入到過(guò)壓保護(hù)電路（圖...