JP5942183B2 - Power conditioner for photovoltaic power generation - Google Patents
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Description
本発明は、太陽光発電用パワーコンディショナに関する。 The present invention relates to a power conditioner for photovoltaic power generation.
一般的に、太陽光発電用パワーコンディショナ50には、例えば図5に示すように、一群の太陽電池パネルの直列接続体(以下、「太陽電池ストリング」と称する)51a、51b・・・が並列に接続されている。各太陽電池ストリング51a、51b・・・は昇圧チョッパ52に接続され、所定の電圧に昇圧され、昇圧された直流電力はインバータ53により交流電力に変換される。インバータ53の出力は、さらに分電盤54に入力され、家庭用の電気機器55a、55b・・・に供給されると共に、売電用メータ(図示せず)を介して電力系統56に逆潮流される。パワーコンディショナ50には、インバータ53の出力を外部に出力するか否かを切り替えるリレー57が設けられており、インバータ53の起動に合わせてリレー57がオン/オフされる。
In general, the
パワーコンディショナ50に複数の太陽電池ストリング51a、51b・・・が接続される場合には、各太陽電池ストリング51a、51b・・・からの出力電圧は、おおむね太陽電池パネルの直列接続枚数に比例する。太陽電池パネル51a、51b・・・の直列接続枚数が異なると、個々の太陽電池パネルの最大出力点電圧が変わってしまうので、複数の太陽電池ストリング51a、51b・・・の出力を合成すると、その出力特性が複数のピーク点を有することになる。そのため、一般的には、各太陽電池ストリング51a、51b・・・の太陽電池パネルの直列枚数が同じになるように揃えられている。
When a plurality of
このような各太陽電池ストリング51a、51b・・・の出力電圧や供給可能な電力は、直列接続された太陽電池パネルの出力電圧及び供給可能電力の総和となる。ところが、直列接続された太陽電池パネルのいずれか1つでも樹木や建物などの陰になると(以下、「部分陰」とする)、部分陰になった太陽電池パネルからの出力電圧や供給可能電力が低下したり、あるいは無出力になったりする。そのため、各太陽電池ストリング51a、51b・・・の出力電圧や供給可能な電力にばらつきが生じ、これら太陽電池ストリング51a、51b・・・を並列接続した総出力特性(P−V特性)に、図6に示すような複数の電力ピーク点が現れる原因となる。このような電力ピーク点が複数あるP−V特性に対して開放電圧から徐々に電圧を下げて最大電力点追従制御を行うと、第1ピーク点を最大電力点として最大電力点追従制御を行う。そのため、実際にはさらに大きな電力を供給できるにもかかわらず、最初に現れた第1ピーク点で電力供給を行ってしまい、電力の損失が生じる。そこで、特許文献1では、例えば定期的に動作電圧を変化させて電力ピーク点が複数存在するか否かを探索し、最大電力点を発見することが行われている。
The output voltage and the suppliable power of each of the
近年、戸建て住宅の屋根などに設置される太陽光発電用の太陽電池パネルに関して、寄棟屋根の各面に設置することも提案されている。その場合、屋根の各面の面積に応じて、設置可能な太陽電池パネルの枚数が異なることが考えられる。また、仮に設置された太陽電池パネルの枚数が同じであったとしても、屋根の向きによって日照条件が異なる。そのため、各屋根に設置された一群の太陽電池ストリングから供給可能な電力が異なる。このような場合に、複数の太陽電池ストリングを並列接続すると、太陽電池ストリングの総出力特性(P−V特性)に複数の電力ピーク点が現れる。並列接続された太陽電池ストリングを1つの昇圧チョッパで電圧変換を行うと、最初に現れた第1ピーク点で電力供給を行ってしまい、電力の損失が大きくなる。また、個々の太陽電池ストリングに関しても、直列接続された太陽電池パネルのいずれかに部分陰が生じると、その太陽電池ストリングのP−V特性にも複数の電力ピーク点が現れる。 In recent years, it has also been proposed to install solar panels for photovoltaic power generation installed on the roof of a detached house on each side of the dormitory roof. In that case, it is conceivable that the number of solar cell panels that can be installed varies depending on the area of each surface of the roof. Moreover, even if the number of solar cell panels installed is the same, the sunlight conditions differ depending on the direction of the roof. Therefore, the electric power which can be supplied from a group of solar cell strings installed on each roof is different. In such a case, when a plurality of solar cell strings are connected in parallel, a plurality of power peak points appear in the total output characteristics (PV characteristics) of the solar cell strings. When voltage conversion is performed on the solar cell strings connected in parallel with one boost chopper, power is supplied at the first peak point that appears first, resulting in a large power loss. In addition, regarding individual solar cell strings, when a partial shade occurs in any of the solar cell panels connected in series, a plurality of power peak points also appear in the PV characteristics of the solar cell string.
本発明は、上記従来例の問題を解決するためになされたものであり、複数の太陽電池ストリングにおける太陽電池の直列枚数が異なり、かつ、部分陰の影響によっていずれかの太陽電池ストリングの出力特性(P−V特性など)に複数の電力ピークが現れるような場合であっても、供給可能な最大出力を有効に利用することができる太陽光発電用パワーコンディショナを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems of the conventional example, and the number of solar cells in series in a plurality of solar cell strings is different, and the output characteristics of any solar cell string due to the influence of partial shade. Even if it is a case where a some electric power peak appears in (PV characteristic etc.), it aims at providing the power conditioner for photovoltaic power generation which can utilize the maximum output which can be supplied effectively. .
上記目的を達成するために本発明に係る太陽光発電用パワーコンディショナは、
一群の太陽電池パネルの直列接続体で構成された複数の太陽電池ストリングにそれぞれ接続され、前記太陽電池ストリングからの出力電圧を所定の電圧に昇圧する複数の電圧変換回路と、
前記複数の電圧変換回路からの直流電力を交流電力に変換する直流/交流変換回路と、
前記複数の電圧変換回路について、前記複数の太陽電池ストリングからの出力電力及び出力電圧のいずれか一方又はその両方を含む電気諸量を検出する電気諸量検出部と、
前記電気諸量検出部によって検出された前記電気諸量の履歴を記憶する記憶部と、
前記複数の電圧変換回路をそれぞれ個別に制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記複数の電圧変換回路のそれぞれについて、連系運転中に、前記電気諸量検出部により検出された電気諸量と所定の条件を比較し、前記電気諸量のうちのいずれかが前記所定の条件を満たすときは、その電気諸量が検出された電圧変換回路について最大電力点追従制御を行い、前記電気諸量のうちのいずれかが前記所定の条件を満たさないときは、その電気諸量が検出された電圧変換回路について動作点走査制御を行い、
前記最大電力点追従制御は、前記太陽電池ストリングからの出力電圧を段階的に変化させることによって、前記太陽電池ストリングからの出力電力の変化を検出し、前記出力電力の変化履歴を前記記憶部に記憶させ、前記記憶部に記憶された前記出力電力の変化履歴が増加から減少又は減少から増加に変化したときに、前記出力電圧を下降から上昇に又は上昇から下降に切り替えることにより、前記出力電力の電力ピーク点付近で制御する動作モードであり、
前記動作点走査制御は、前記太陽電池ストリングからの出力電圧を段階的に変化させることによって、前記太陽電池ストリングからの出力電力の変化を検出し、前記出力電力の変化履歴を前記記憶部に記憶させ、前記記憶部に記憶された前記出力電力の変化履歴から電力ピーク点を検出し、電力ピーク点が複数存在する場合に、最も電力量の大きな電力ピーク点を動作点として制御する動作モードであることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a power conditioner for photovoltaic power generation according to the present invention,
A plurality of voltage conversion circuits that are respectively connected to a plurality of solar cell strings constituted by a series connection body of a group of solar cell panels, and boost the output voltage from the solar cell strings to a predetermined voltage;
A DC / AC conversion circuit for converting DC power from the plurality of voltage conversion circuits into AC power;
For the plurality of voltage conversion circuits, an electrical quantity detection unit for detecting electrical quantities including any one or both of output power and output voltage from the plurality of solar cell strings, and
A storage unit for storing a history of the electrical quantities detected by the electrical quantity detection unit;
A control unit for individually controlling the plurality of voltage conversion circuits,
The control unit compares, for each of the plurality of voltage conversion circuits, an electrical quantity detected by the electrical quantity detection unit during a grid connection operation with a predetermined condition, and selects any of the electrical quantities. When the voltage satisfies the predetermined condition, the maximum power point tracking control is performed for the voltage conversion circuit in which the electrical quantities are detected, and when any of the electrical quantities does not satisfy the predetermined condition The operating point scanning control is performed on the voltage conversion circuit in which the various electrical quantities are detected,
The maximum power point tracking control detects a change in the output power from the solar cell string by changing the output voltage from the solar cell string in a stepwise manner, and stores the change history of the output power in the storage unit. And when the change history of the output power stored in the storage unit changes from increase to decrease or decrease to increase, the output voltage is switched from falling to rising or rising to falling. It is an operation mode that controls near the power peak point of
The operating point scanning control detects a change in output power from the solar cell string by gradually changing an output voltage from the solar cell string, and stores the change history of the output power in the storage unit. In the operation mode of detecting the power peak point from the change history of the output power stored in the storage unit and controlling the power peak point having the largest amount of power as the operating point when there are a plurality of power peak points. It is characterized by being.
前記制御部は、いずれかの太陽電池ストリングについての電気諸量と他の太陽電池ストリングのいずれかについての電気諸量との比率を求め、その比率を所定の閾値と比較し、その比率が所定の数値範囲内であれば、その電気諸量が検出された電圧変換回路について最大電力点追従制御を行い、前記比率が前記所定の数値範囲外であれば、その電気諸量が検出された電圧変換回路について動作点走査制御を行うことが好ましい。 The control unit obtains a ratio between the electrical quantities for any one of the solar cell strings and the electrical quantities for any of the other solar cell strings, compares the ratio with a predetermined threshold, and the ratio is predetermined. If the value is within the numerical range, the maximum power point tracking control is performed for the voltage conversion circuit in which the electrical quantities are detected. If the ratio is outside the predetermined numerical range, the electrical quantities are detected. It is preferable to perform operating point scanning control for the conversion circuit .
さらに、前記太陽光発電用パワーコンディショナは計時部をさらに備え、
前記複数の太陽電池ストリングのそれぞれについて、前記制御部が最大出力点追従制御を行ったときの前記電気諸量を、前記計時部により計測された時刻又は日時と関連づけて、前記記憶部に記憶させ、
前記制御部は、前記電気諸量検出部により検出された各太陽電池ストリングの前記電気諸量を、その検出が行われた時間帯における前記記憶部に記憶された一定期間の前記電気諸量の値の平均値と比較することが好ましい。
Furthermore, the power conditioner for solar power generation further includes a time measuring unit,
For each of the plurality of solar cell strings, the electrical quantities when the control unit performs maximum output point tracking control are stored in the storage unit in association with the time or date and time measured by the time measuring unit. ,
The control unit is configured to calculate the electrical quantities of each solar cell string detected by the electrical quantity detection unit for the electrical quantities for a certain period stored in the storage unit in a time zone in which the detection is performed. It is preferable to compare with the average value.
さらに、前記制御部が、前記複数の太陽電池ストリングのいずれかについて、開放電圧から所定の電圧範囲で前記動作点走査制御を行い、その間に得られた電力ピーク点の中から最も電力量の大きな電力ピーク点を特定すると、特定された電力ピーク点が得られたときの電圧を初期値として、前記最大電力点追従制御を行うことが好ましい。 Further, the control unit performs the operating point scanning control in a predetermined voltage range from the open voltage for any one of the plurality of solar cell strings, and has the largest amount of power among the power peak points obtained during that time. When the power peak point is specified, it is preferable that the maximum power point tracking control is performed using the voltage when the specified power peak point is obtained as an initial value.
または、前記制御部が、前記複数の太陽電池ストリングの特定の太陽電池ストリングについて前記動作点走査制御を行い、最も電力量の大きな電力ピーク点を特定すると、その特定された最大電力量の電力ピーク点の出力電力と前記複数の太陽電池ストリングのうちの他の太陽電池ストリングの出力電力の比率を前記記憶部に記憶させ、
前記特定の太陽電池ストリングについて前記動作点走査制御が所定回数行われたときに、その所定回数分の前記出力電力の比率が所定の数値範囲内であれば、その所定回数分の出力電力の比率の平均値を前記記憶部にさらに記憶させ、
前記複数の太陽電池ストリングについて、前記最大電力点制御により電力ピーク点を特定したとき、前記特定の太陽電池ストリングの電力ピーク点における出力電力と前記複数の太陽電池ストリングのうちの他の太陽電池ストリングの電力ピーク点における出力電力の比率が、前記記憶部に記憶されている前記所定回数分の出力電力の比率の平均値に対して所定の数値範囲内であるときは、前記動作点走査制御を行わずに、前記最大電力点追従制御を継続することが好ましい。
Alternatively, when the control unit performs the operating point scanning control for a specific solar cell string of the plurality of solar cell strings and specifies a power peak point having the largest power amount, a power peak of the specified maximum power amount The ratio of the output power of the point and the output power of the other solar cell strings among the plurality of solar cell strings is stored in the storage unit,
When the operating point scanning control is performed a predetermined number of times for the specific solar cell string, if the ratio of the output power for the predetermined number of times is within a predetermined numerical range, the ratio of the output power for the predetermined number of times Is further stored in the storage unit,
When the power peak point is specified by the maximum power point control for the plurality of solar cell strings, the output power at the power peak point of the specific solar cell string and another solar cell string of the plurality of solar cell strings When the ratio of the output power at the power peak point is within a predetermined numerical range with respect to the average value of the ratio of the output power for the predetermined number of times stored in the storage unit, the operating point scanning control is performed. It is preferable to continue the maximum power point tracking control without performing it.
本発明によれば、いずれかの太陽電池ストリングに部分陰が発生し、その太陽電池ストリングの出力特性(P−V特性)に複数の電力ピーク点が現れる可能性がある場合に、その太陽電池ストリングに対して動作点走査制御が行われる。動作点制御が行われると、電力ピーク点が検出され、電力ピーク点が複数存在する場合に、最も電力量の大きな電力ピーク点を動作点として制御される。すなわち、最大電力点追従制御のように最初に現れた電力ピーク点を動作点として制御されるものではないので、最大電力量の電力ピーク点が2番目以降に現れる場合であっても、供給可能な最大出力を有効に出力することができる。 According to the present invention, when a partial shade occurs in any solar cell string and there is a possibility that a plurality of power peak points appear in the output characteristics (PV characteristics) of the solar cell string, the solar cell Operating point scanning control is performed on the string. When the operating point control is performed, a power peak point is detected, and when there are a plurality of power peak points, the power peak point having the largest amount of power is controlled as the operating point. In other words, unlike the maximum power point tracking control, the power peak point that appears first is not controlled as the operating point, so it can be supplied even when the power peak point of the maximum power amount appears second or later. The maximum output can be output effectively.
本発明の一実施形態に係る太陽光発電用パワーコンディショナについて説明する。図1は、本実施形態に係る太陽光発電用パワーコンディショナ1のブロック構成を示す。前述のように、例えば寄棟屋根の各面に太陽電池パネルを設置する場合、屋根の各面の面積に応じて、設置可能な太陽電池パネルの枚数が異なることが予想される。屋根の各面に設置された太陽電池パネルを直列接続して、それを1つの太陽電池ストリングとすると、図1に示すように、各太陽電池ストリング11a、11b、11cにおける太陽電池パネルの直列枚数が異なる。それに伴って、各太陽電池ストリング11a、11b、11cの開放電圧及び供給可能な最大電力も異なる。そこで、このパワーコンディショナ1は、複数の太陽電池ストリング11a、11b、11cにそれぞれ個別に対応する複数の昇圧チョッパ(電圧変換回路)12a、12b、12cを備えている。制御部16によって、各昇圧チョッパ12a、12b、12cを個別に最大出力点追従制御すれば、各太陽電池ストリング11a、11b、11cから供給可能な最大電力を、漏れなく有効に出力することができる。
A power conditioner for photovoltaic power generation according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 shows a block configuration of a
各太陽電池ストリング11a、11b、11cと昇圧チョッパ12a、12b、12cの間には、各太陽電池ストリング11a、11b、11cから出力される出力電力及び出力電圧などの電気諸量を検出するための電気諸量検出部14a、14b、14cが設けられている。昇圧チョッパ12a、12b、12cの出力側は並列に接続され、1つのインバータ(直流/交流変換回路)13に接続されている。また、このパワーコンディショナ1では、複数の昇圧チョッパ12a、12b、12cの並列接続点とインバータ13の間に1つの出力電圧検出部15が設けられている。インバータ13と分電盤54との間にはリレー17が設けられており、制御部16は、インバータ13を起動するときにリレー17をオンし、インバータ13を停止するときにリレー17をオフする。制御部16は、CPU(Central Processing Unit)などで構成され、タイマ18及びメモリ(ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリなど)19が接続されている。
Between each
図2は、一例として、全ての太陽電池ストリング11a、11b、11cにおいて部分陰が発生していない場合の各太陽電池ストリング11a、11b、11cのP−V特性(電力/電圧特性)を示す。太陽電池パネルの直列接続枚数が最も多い太陽電池ストリング11bの最大出力電圧をPVb、そのときの出力電圧をVbとする。同様に、太陽電池パネルの直列接続枚数が2番目に多い太陽電池ストリング11cの最大出力電圧をPVc、そのときの出力電圧をVc、太陽電池パネルの直列接続枚数が3番目に多い太陽電池ストリング11aの最大出力電圧をPVa、そのときの出力電圧をVaとする。日照条件が同じであれば、各太陽電池ストリング11a、11b、11cから出力可能な最大出力電力PVa、PVb、PVc及び開放電圧は、おおむね太陽電池パネルの直列接続枚数に比例する。また、各太陽電池ストリング11a、11b、11cから出力可能な最大出力電力PVa、PVb、PVcは、おおむね日照量(快晴、薄曇り、曇天など)に比例する。
FIG. 2 shows, as an example, the PV characteristics (power / voltage characteristics) of each of the
制御部16による最大電力点追従制御について説明する。連系運転の場合、昇圧チョッパ12a、12b、12cの出力側の電圧は決まっているので、制御部16は、昇圧チョッパ12a、12b、12cをPWM制御して、その入力側の電圧を段階的に変化させる。それに伴って、太陽電池ストリング11a、11b、11cからの出力電圧が段階的に低下し又は上昇し、太陽電池ストリング11a、11b、11cから昇圧チョッパ12a、12b、12cに取り込まれる電流量が増加又は減少する。太陽電池ストリング11a、11b、11cからの出力電力は、これら昇圧チョッパ12a、12b、12cに取り込まれ電流量と太陽電池ストリングの出力電圧(又は昇圧チョッパの入力電圧)から演算で求めることができる。さらに、制御部16は、この出力電力の変化を検出し、出力電力の変化履歴をメモリ19に記憶させ、メモリ19に記憶された出力電力の変化履歴が増加から減少に変化したときに、電圧を低下から上昇に切り替える。さらに、出力電力の変化履歴が減少から増加に変化したときに、電圧を上昇から低下に切り替える。これらの動作を継続して行うことにより、太陽電池ストリング11a、11b、11cから供給可能な出力電力が、電力ピーク点PVa、PVb、PVc付近で安定するように制御することができる。
The maximum power point tracking control by the
本実施形態では、各太陽電池ストリング11a、11b、11cに対して個別の昇圧チョッパ12a、12b、12cを設けているので、各太陽電池ストリング11a、11b、11c毎に最大出力点追従制御を行うことができる。また、負荷55a、55b・・・で消費されなかった余った電力は、系統56に逆潮流される。そのため、インバータ13の出力電圧は系統56の電圧(例えば、実効電圧200V)よりも高く設定され、それに伴ってインバータ13の入力電圧も決定される。制御部16は、各昇圧チョッパ12a、12b、12cの入力電圧(すなわち、各太陽電池ストリング11a、11b、11cの出力電圧)がVa、Vb、Vcとなるように、各太陽電池ストリング11a、11b、11cから引き出す電流を制御する。同時に、制御部16は、各昇圧チョッパ12a、12b・・・をPWM(Pulse Width Modulation)制御を行い、各入力電圧Va、Vb、Vcをそれぞれインバータ13の入力電圧に昇圧する。
In this embodiment, since the individual step-up
ところで、いずれかの太陽電池ストリング11n(例えばn=b)に部分陰が生じ、図3の実線で示すように、その太陽電池ストリング11nのP−V特性に複数の電力ピーク点が現れると仮定する。このような太陽電池ストリング11nに対して、上記のような最大電力点追従制御を行うと、開放電圧から徐々に出力電圧を下げていき、最初に検出された第1ピーク点を電力ピーク点として、昇圧チョッパ12n(例えばn=b)の制御を行う。そのため、実際には第1ピーク点よりも出力可能な電力の大きい第2ピーク点(最大電力点)が存在するにも拘わらず、第2ピーク点の存在は検出されず、太陽電池ストリング11nから出力可能な電力を有効に利用しきれないという問題が生じる。 By the way, it is assumed that a partial shade occurs in any solar cell string 11n (for example, n = b), and a plurality of power peak points appear in the PV characteristics of the solar cell string 11n as shown by the solid line in FIG. To do. When the maximum power point tracking control as described above is performed on such a solar cell string 11n, the output voltage is gradually lowered from the open voltage, and the first peak point detected first is used as the power peak point. The boost chopper 12n (for example, n = b) is controlled. Therefore, in reality, the presence of the second peak point is not detected even though there is a second peak point (maximum power point) having a higher output power than the first peak point, and from the solar cell string 11n. There arises a problem that power that can be output cannot be used effectively.
一方、太陽電池パネルは一度設置されると、その枚数や接続方法が変更されることはほとんど無い。換言すれば、太陽電池ストリング11a、11b、11cのP−V特性の相関はほとんど変化しない。そこで、本実施形態では、いずれかの太陽電池ストリング11n(n=a、b又はc)についての電気諸量(出力電力及び出力電圧)と他の太陽電池ストリング11a、11b、11cのいずれかについての電気諸量との比率を求め、その比率を所定の閾値と比較する。
On the other hand, once a solar cell panel is installed, its number and connection method are hardly changed. In other words, the correlation of the PV characteristics of the
部分陰が生じていない図2の状態において、各太陽電池ストリング11a、11b、11cの最大電力点における最大出力電力PVa、PVb、PVc同士を比較する。例えば、PVa:PVb=1:2、PVc:PVb=1:1.33とする(Pva:Pvb:Pvc=1:2:1.5を正常とする)。一方、図3において、部分陰の影響により複数の電力ピークが現れた太陽電池ストリングが図1における太陽電池ストリング11bであったとする。本来PVa:PVb=1:2となるべきものが、PVa:PVb(PVn)=1:1となり、また、PVc:PVb=1:1.33となるべきものが、PVc:PVb(PVn)=1:0.66となり、比率が変わっている。そのため、各太陽電池ストリング11a、11b、11cの電力ピーク点における出力電力同士を比較することにより、太陽電池ストリング11bに部分陰が発生していることを容易に、且つ、精度よく推定することができる。なお、これらの比率の取り方は任意に決定することができ、比率が所定の数値範囲内であれば部分陰が発生していないと推定し、比率が所定の数値範囲外であれば部分陰が発生していると推定することができる。また、出力電圧Va:Vb:Vcの関係についても同様である。これらの比率が所定の数値範囲外であれば、制御部16は、太陽電池ストリング11nに部分陰が発生しているものと推定して、後述する動作点走査制御を行う。
In the state of FIG. 2 where no partial shade is generated, the maximum output powers PVa, PVb, and PVc at the maximum power points of the
さらに、制御部16は、最大出力点追従制御を行ったときの最大出力及びその出力電圧の値を、タイマ18により計測された時刻又は日時と関連づけて、メモリ19に記憶しておくように構成してもよい。例えば、太陽が東側にあるときは、東向きの屋根に設置された太陽電池ストリングからの出力電圧は、西向きの屋根に設置された太陽電池ストリングからの出力電圧よりも高い。太陽が西側にあるときはその逆となる。従って、各太陽電池ストリング11a、11b、11cからの出力電力及び出力電圧は、時間帯によって変化する。そこで、検出された各太陽電池ストリング11a、11b、11cからの出力電力及び出力電圧を、その検出が行われた時間帯におけるメモリ19に記憶されている過去の値と比較する。さらに、一定期間(例えば、過去1週間)におけるその時間帯のこれらの値の平均値と比較してもよい。そして、それらの差が一定値以内であれば、部分陰が発生していないと判断することができる。このように、過去の電気諸量の検出値を記憶させておき、その平均値を上記の所定の閾値として現在の検出値と比較することによって、所定の閾値の設定を省略することができる。また、時間帯毎及び季節毎の日照条件の変化に応じた閾値の変更又は補正を自動的に行うことができる。なお、1つの太陽電池ストリングの出力電力及び/又は出力電圧と他の太陽電池ストリングの出力電力及び/又は出力電圧の比率を取る場合も同様である。すなわち、部分陰発生の判断対象となる太陽電池ストリングの電気諸量の現在の検出値と、他の太陽電池ストリングの過去の一定期間の電気諸量の平均値とを比較することにより、同時に複数の太陽電池ストリングに部分陰が発生している場合の影響を除去することができる。
Further, the
次に、動作点走査制御について、図4を参照しつつ説明する。上記のようにして、制御部16がいずれかの太陽電池ストリング11n(n=a、b又はc)について動作点走査制御を行うことを決定したとする。制御部16は、太陽電池ストリング11nの出力電圧がΔVずつ減少(又は増加)するように、太陽電池ストリング11nに接続されている昇圧チョッパ12n(n=a、b又はc)の入力電圧を制御する。同時に、太陽電池ストリング11nからの出力電力を演算し、その値をメモリ19に記憶させる。この制御及び演算を、開放電圧から所定の電圧範囲で、すなわち、出力電圧がパワーコンディショナ1が動作可能な最低電圧になるまで実行する。得られた演算結果を精査すると、太陽電池ストリング11nのP−V特性に複数(例えば2つ)の電圧ピーク点(第1ピーク点と第2ピーク点)が存在することがわかる。そして、これら第1ピーク点と第2ピーク点の出力電力PV1とPV2を比較して、第2ピーク点の出力電力PV2の方が大きいので、制御部16は、太陽電池ストリング11nからの出力電圧がV2となるように、昇圧チョッパ12nの電圧を制御する。
Next, the operating point scanning control will be described with reference to FIG. As described above, it is assumed that the
なお、動作モード切り替えの変形例として、上記のようにして最も電力量の大きな電力ピーク点PV2を特定すると、その時点で動作点走査制御を終了し、電力ピーク点PV2が得られた電圧を初期値として、最大電力点追従制御を行うようにしてもよい。単純な動作点走査制御の場合、最大電力量の電力ピーク点PV2が特定されると、太陽電池ストリング11nからの出力電圧がV2に固定されてしまう。しかしながら、部分陰が生じている状態であっても、太陽の移動や雲の動きなどによって、さらに日照条件変化することもありうる。その場合に、動作点走査制御によって特定した最大電力量の電力ピーク点PV2の付近で最大電力点追従制御を行うことにより、より効率的に供給可能な最大出力を有効に利用することができる。また、日照条件が改善され、部分陰が消失したときにも、既に最大電力点追従制御に移行しているので、改めて動作モードを切り替える必要がない。 As a modification of the operation mode switching, when the power peak point PV2 having the largest amount of power is specified as described above, the operation point scanning control is terminated at that time, and the voltage at which the power peak point PV2 is obtained is initialized. As a value, maximum power point tracking control may be performed. In the case of simple operating point scanning control, when the power peak point PV2 having the maximum power amount is specified, the output voltage from the solar cell string 11n is fixed to V2. However, even in the state where partial shade occurs, the sunshine condition may change further due to the movement of the sun, the movement of clouds, and the like. In that case, the maximum output that can be supplied more efficiently can be effectively used by performing the maximum power point tracking control near the power peak point PV2 of the maximum power amount specified by the operating point scanning control. Further, even when the sunshine conditions are improved and the partial shade disappears, it is already necessary to shift to the maximum power point tracking control, so there is no need to switch the operation mode again.
また、部分陰の原因が樹木や建築物などの固定された構造物の場合、同一の太陽電池ストリングに対して、同じような時間帯に同じような位置に部分陰が発生する。そこで、特定の太陽電池ストリング11n(n=a、b又はc)について、動作点走査制御により特定された最大電力量の電力ピーク点の出力電力と、そのときの他の太陽電池ストリング11m(mはa、b又はcのうちのn以外)の出力電力の比率をメモリ19に記憶させておく。そして、その特定の太陽電池ストリング11nについて、動作点走査制御が所定回数行われたときに、その所定回数分の上記出力電力の比率が所定の数値範囲内であれば、その所定回数分の出力電力の比率の平均値をメモリ19にさらに記憶させる。そして、複数の太陽電池ストリング11a、11b、11cについて、最大電力点制御により電力ピーク点を特定したとき、特定の太陽電池ストリング11nの電力ピーク点における出力電力と他の太陽電池ストリング11mの電力ピーク点における出力電力の比率が、メモリ19に記憶されている所定回数分の出力電力の比率の平均値に対して所定の数値範囲内であるときは、動作点走査制御を行わずに、最大電力点追従制御を継続する。すなわち、特定の太陽電池ストリング11nについて、動作点走査制御を行う必要があるか否かを判断する際に、現時点での特定の太陽電池ストリング11nの電力ピーク点と、予想される動作点走査制御を行ったときの電力ピーク点の差が小さいときは、そのまま最大電力点追従制御を続けることにより、動作点走査制御の実施回数を少なくすることができる。
When the cause of partial shade is a fixed structure such as a tree or a building, partial shade occurs at the same position in the same time zone with respect to the same solar cell string. Therefore, for a specific solar cell string 11n (n = a, b, or c), the output power at the power peak point of the maximum power amount specified by the operating point scanning control and the other solar cell string 11m (m Stores the output power ratio of a), b, or c other than n) in the
なお、本発明は、上記実施形態及びその変形例の記載に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、1つの制御部16によって全ての昇圧チョッパ12a、12b、12cを制御しているが、各昇圧チョッパ12a、12b、12cにそれぞれ個別の制御部を設けてもよい。なお、1つの制御部16は時分割的に各昇圧チョッパ12a、12b、12cを制御することによっても、各昇圧チョッパ12a、12b・・・にそれぞれ個別の制御部を設けた場合と等価となる。さらに、電気諸量としては、上記電力ピーク点における出力電力及び出力電圧以外に、昇圧チョッパに引き込まれる電流(出力電流)や太陽電池パネルや昇圧チョッパ内の各部の温度などであってもよい。
In addition, this invention is not limited to description of the said embodiment and its modification, A various deformation | transformation is possible. For example, all the
1 パワーコンディショナ
11a、11b、11c 太陽電池ストリング
12a、12b、12c 昇圧チョッパ(電圧変換回路)
13 インバータ(直流/交流変換回路)
14a、14b、14c 電気諸量検出部
15 出力電圧検出部
16 制御部
17 リレー
18 タイマ(計時部)
19 メモリ(記憶部)
1
13 Inverter (DC / AC conversion circuit)
14a, 14b, 14c Electric
19 Memory (storage unit)
Claims (5)
前記複数の電圧変換回路からの直流電力を交流電力に変換する直流/交流変換回路と、
前記複数の電圧変換回路について、前記複数の太陽電池ストリングからの出力電力及び出力電圧のいずれか一方又はその両方を含む電気諸量を検出する電気諸量検出部と、
前記電気諸量検出部によって検出された前記電気諸量の履歴を記憶する記憶部と、
前記複数の電圧変換回路をそれぞれ個別に制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記複数の電圧変換回路のそれぞれについて、連系運転中に、前記電気諸量検出部により検出された電気諸量と所定の条件を比較し、前記電気諸量のうちのいずれかが前記所定の条件を満たすときは、その電気諸量が検出された電圧変換回路について最大電力点追従制御を行い、前記電気諸量のうちのいずれかが前記所定の条件を満たさないときは、その電気諸量が検出された電圧変換回路について動作点走査制御を行い、
前記最大電力点追従制御は、前記太陽電池ストリングからの出力電圧を段階的に変化させることによって、前記太陽電池ストリングからの出力電力の変化を検出し、前記出力電力の変化履歴を前記記憶部に記憶させ、前記記憶部に記憶された前記出力電力の変化履歴が増加から減少又は減少から増加に変化したときに、前記出力電圧を下降から上昇に又は上昇から下降に切り替えることにより、前記出力電力の電力ピーク点付近で制御する動作モードであり、
前記動作点走査制御は、前記太陽電池ストリングからの出力電圧を段階的に変化させることによって、前記太陽電池ストリングからの出力電力の変化を検出し、前記出力電力の変化履歴を前記記憶部に記憶させ、前記記憶部に記憶された前記出力電力の変化履歴から電力ピーク点を検出し、電力ピーク点が複数存在する場合に、最も電力量の大きな電力ピーク点を動作点として制御する動作モードであることを特徴とする太陽光発電用パワーコンディショナ。 A plurality of voltage conversion circuits that are respectively connected to a plurality of solar cell strings constituted by a series connection body of a group of solar cell panels, and boost the output voltage from the solar cell strings to a predetermined voltage;
A DC / AC conversion circuit for converting DC power from the plurality of voltage conversion circuits into AC power;
For the plurality of voltage conversion circuits, an electrical quantity detection unit for detecting electrical quantities including any one or both of output power and output voltage from the plurality of solar cell strings, and
A storage unit for storing a history of the electrical quantities detected by the electrical quantity detection unit;
A control unit for individually controlling the plurality of voltage conversion circuits,
The control unit compares, for each of the plurality of voltage conversion circuits, an electrical quantity detected by the electrical quantity detection unit during a grid connection operation with a predetermined condition, and selects any of the electrical quantities. When the voltage satisfies the predetermined condition, the maximum power point tracking control is performed for the voltage conversion circuit in which the electrical quantities are detected, and when any of the electrical quantities does not satisfy the predetermined condition The operating point scanning control is performed on the voltage conversion circuit in which the various electrical quantities are detected,
The maximum power point tracking control detects a change in the output power from the solar cell string by changing the output voltage from the solar cell string in a stepwise manner, and stores the change history of the output power in the storage unit. And when the change history of the output power stored in the storage unit changes from increase to decrease or decrease to increase, the output voltage is switched from falling to rising or rising to falling. It is an operation mode that controls near the power peak point of
The operating point scanning control detects a change in output power from the solar cell string by gradually changing an output voltage from the solar cell string, and stores the change history of the output power in the storage unit. In the operation mode of detecting the power peak point from the change history of the output power stored in the storage unit and controlling the power peak point having the largest amount of power as the operating point when there are a plurality of power peak points. A power conditioner for photovoltaic power generation, characterized by being.
前記複数の太陽電池ストリングのそれぞれについて、前記制御部が最大出力点追従制御を行ったときの前記電気諸量を、前記計時部により計測された時刻又は日時と関連づけて、前記記憶部に記憶させ、
前記制御部は、前記電気諸量検出部により検出された各太陽電池ストリングの前記電気諸量を、その検出が行われた時間帯における前記記憶部に記憶された一定期間の前記電気諸量の値の平均値と比較することを特徴とする請求項1乃至請求項2のいずれか一項に記載の太陽光発電用パワーコンディショナ。 The photovoltaic power conditioner further comprises a timer.
For each of the plurality of solar cell strings, the electrical quantities when the control unit performs maximum output point tracking control are stored in the storage unit in association with the time or date and time measured by the time measuring unit. ,
The control unit is configured to calculate the electrical quantities of each solar cell string detected by the electrical quantity detection unit for the electrical quantities for a certain period stored in the storage unit in a time zone in which the detection is performed. The power conditioner for photovoltaic power generation according to any one of claims 1 to 2, wherein the power conditioner is compared with an average value .
前記特定の太陽電池ストリングについて前記動作点走査制御が所定回数行われたときに、その所定回数分の前記出力電力の比率が所定の数値範囲内であれば、その所定回数分の出力電力の比率の平均値を前記記憶部にさらに記憶させ、
前記複数の太陽電池ストリングについて、前記最大電力点制御により電力ピーク点を特定したとき、前記特定の太陽電池ストリングの電力ピーク点における出力電力と前記複数の太陽電池ストリングのうちの他の太陽電池ストリングの電力ピーク点における出力電力の比率が、前記記憶部に記憶されている前記所定回数分の出力電力の比率の平均値に対して所定の数値範囲内であるときは、前記動作点走査制御を行わずに、前記最大電力点追従制御を継続することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の太陽光発電用パワーコンディショナ。 When the control unit performs the operation point scanning control for a specific solar cell string of the plurality of solar cell strings and specifies a power peak point having the largest power amount, the power peak point of the specified maximum power amount is determined. A ratio of output power and output power of other solar cell strings among the plurality of solar cell strings is stored in the storage unit,
When the operating point scanning control is performed a predetermined number of times for the specific solar cell string, if the ratio of the output power for the predetermined number of times is within a predetermined numerical range, the ratio of the output power for the predetermined number of times Is further stored in the storage unit,
When the power peak point is specified by the maximum power point control for the plurality of solar cell strings, the output power at the power peak point of the specific solar cell string and another solar cell string of the plurality of solar cell strings When the ratio of the output power at the power peak point is within a predetermined numerical range with respect to the average value of the ratio of the output power for the predetermined number of times stored in the storage unit, the operating point scanning control is performed. The power conditioner for photovoltaic power generation according to any one of claims 1 to 3 , wherein the maximum power point tracking control is continued without being performed .
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