JP2009225489A - Operation controller for power conditioner and solar light generating system - Google Patents

Operation controller for power conditioner and solar light generating system Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To operate a plurality of non-insulated power conditioners, which convert the DC power from a plurality of solar cell arrays into AC power, with high efficiency, without using a mechanical switch. <P>SOLUTION: When the generated output of a solar cell is low, it inputs the DC power from the solar cell array 5 of a second power generating system into the power conditioner 4 of a first power generating system by switching on first and second thyristors 20 and 21, and converts the DC power of the solar cell array 2 of the first power generating system and the DC power from the solar cell array 5 of the second power generating system into AC power by a power conditioner 4, and also stops the operation of a power conditioner 7 by switching off an IGBT 22 thereby breaking the supply of the DC power 7 of the second power generating system. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、太陽電池や燃料電池などの直流電源で発電される直流電力を交流電力に変換して系統電源に連系するパワーコンディショナの運転を制御する装置、および、それを用いた太陽光発電システムに関する。   The present invention relates to an apparatus for controlling the operation of a power conditioner connected to a system power source by converting DC power generated by a DC power source such as a solar cell or a fuel cell into AC power, and sunlight using the same. The power generation system.

太陽光発電システムでは、太陽電池で発電した直流電力を交流電力に変換するインバータと系統連系ための保護装置とを有するパワーコンディショナが使用されるが、かかるパワーコンディショナは、一般に、図5に示すように、定格出力電力に対し、低出力時には、変換効率が低下するという特性を持っている。   In a solar power generation system, a power conditioner having an inverter that converts direct-current power generated by a solar cell into alternating-current power and a protection device for system interconnection is used, and such a power conditioner is generally shown in FIG. As shown in FIG. 3, the conversion efficiency is lowered at the time of low output with respect to the rated output power.

このため、複数のインバータを複数台並列に接続し、太陽電池の出力電力に応じて運転するインバータの台数を切換え、出力電力が低いときには、運転するインバータの台数を減らして、低出力時の変換効率の低下を抑制するものがある(例えば、特許文献1参照)。
特許第3112584号公報
For this reason, multiple inverters are connected in parallel, the number of inverters to be operated is switched according to the output power of the solar cell, and when the output power is low, the number of inverters to be operated is reduced to convert at low output There is one that suppresses the decrease in efficiency (for example, see Patent Document 1).
Japanese Patent No. 3112584

上記特許文献1には、絶縁トランスを用いて直流部と交流部とを電気的に絶縁する実施例が開示されているが、パワーコンディショナとしては、絶縁トランスを用いない非絶縁型のパワーコンディショナが、効率が良いことから多く使用されている。   The above-mentioned Patent Document 1 discloses an embodiment in which an insulation transformer is used to electrically insulate a direct current section and an alternating current section. However, as a power conditioner, a non-insulated power conditioner that does not use an insulation transformer is disclosed. Na is often used because of its high efficiency.

かかる非絶縁型のパワーコンディショナの複数台、例えば、2台の非絶縁型のパワーコンディショナ40,41を、図6に示すように、2つの太陽電池アレイ42,43に、逆流防止ダイオード49,50および開閉器51,52を有する接続箱44,45を介してそれぞれ接続し、各太陽電池アレイ42,43からの直流電力を交流電力に変換して系統電源46に連系させ、太陽電池の出力電力が低いときには、1台のパワーコンディショナ40のみを運転し、太陽電池の出力電力が高いときには、2台のパワーコンディショナ40,41を運転することが考えられる。   A plurality of such non-insulated power conditioners, for example, two non-insulated power conditioners 40 and 41, are connected to two solar cell arrays 42 and 43 as shown in FIG. , 50 and connection boxes 44, 45 having switches 51, 52, respectively, DC power from each of the solar cell arrays 42, 43 is converted into AC power and linked to the system power supply 46, and solar cells When the output power of the solar cell is low, only one power conditioner 40 is operated. When the output power of the solar cell is high, it is conceivable to operate the two power conditioners 40 and 41.

しかし、一方の太陽電池アレイ42とパワーコンディショナ40との間の直流電力ライン47と、他方の太陽電池アレイ43とパワーコンディショナ41との間の直流電力ライン48の正極47P,48P同士および負極47N,48N同士を、図6に示すように単純に接続したのでは、パワーコンディショナ40,41が非絶縁型であるために、運転中には、矢符で示すように、直流電力ライン47の正極側47P、パワーコンディショナ40,41、直流電力ライン48の負極側48Nを介して閉ループが構成されることになり、正常に動作しないという課題がある。   However, the DC power line 47 between one solar cell array 42 and the power conditioner 40 and the positive electrodes 47P and 48P of the DC power line 48 between the other solar cell array 43 and the power conditioner 41 and the negative electrode. If the inverters 47N and 48N are simply connected as shown in FIG. 6, the power conditioners 40 and 41 are non-insulated, so that during operation, as indicated by arrows, the DC power line 47 A closed loop is formed through the positive electrode side 47P, the power conditioners 40 and 41, and the negative electrode side 48N of the DC power line 48, and there is a problem that it does not operate normally.

また、電磁リレーなどの機械的な開閉器を用いて前記直流電力ラインを接続することが考えられるが、方向性を持たせて直流電流を開閉する必要があることから困難であり、更に、開閉回数などの寿命やアークによる接点の溶着といった課題もある。   In addition, it is conceivable to connect the DC power line using a mechanical switch such as an electromagnetic relay, but this is difficult because it is necessary to open and close the DC current with directionality. There are also problems such as the number of times of life and welding of contacts by arc.

本発明は、上述のような点に鑑みて為されたものであって、複数の直流電源からの直流電力を交流電力に変換する複数台の非絶縁型のパワーコンディショナを、機械的な開閉器を用いることなく、高い効率で運転できるようにすることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and mechanically opens and closes a plurality of non-insulated power conditioners that convert DC power from a plurality of DC power sources into AC power. The purpose is to enable operation with high efficiency without using a vessel.

(1)本発明のパワーコンディショナの運転制御装置は、複数の直流電源にそれぞれ接続されて、前記直流電源で発電された直流電力を交流電力にそれぞれ変換して系統電源に連系する複数台の非絶縁型のパワーコンディショナの運転を制御する装置であって、前記直流電源と該直流電源に個別に接続される前記パワーコンディショナとを一組とした複数組の発電システムの内、或る組の発電システムを主発電システムとするとともに、他の一組以上の発電システムを副発電システムとし、前記主発電システムの直流電源とパワーコンディショナとの間の直流電力ラインの正極側および負極側が、前記副発電システムの直流電源とパワーコンディショナとの間の直流電力ラインの正極側および負極側に、それぞれ単方向性スイッチング素子を介して接続されるとともに、前記副発電システムの前記直流電力ラインの、前記単方向性スイッチング素子の接続点よりもパワーコンディショナ側にスイッチング素子が挿入され、前記正極側を接続する前記単方向性スイッチング素子が、前記副発電システムから前記主発電システムへ電流が流れる向きに挿入される一方、前記負極側を接続する前記単方向性スイッチング素子が、前記主発電システムから前記副発電システムへ電流が流れる向きに挿入され、前記パワーコンディショナの出力電力または前記直流電源の出力電力に基づいて、前記単方向性スイッチング素子および前記スイッチング素子のオンオフを制御して前記複数台のパワーコンディショナの運転台数を制御するものである。   (1) A power conditioner operation control device according to the present invention is connected to a plurality of DC power sources, converts a plurality of DC power generated by the DC power source into AC power, and links to a system power source. A device for controlling the operation of the non-insulated power conditioner of the plurality of sets of power generation systems including the DC power supply and the power conditioner individually connected to the DC power supply, or And the other power generation system is a sub power generation system, and the positive side and the negative side of the DC power line between the DC power source and the power conditioner of the main power generation system. Unidirectional switching elements on the positive electrode side and the negative electrode side of the DC power line between the DC power source and the power conditioner of the sub power generation system, respectively. The switching element is inserted on the power conditioner side of the DC power line of the auxiliary power generation system from the connection point of the unidirectional switching element, and the unidirectionality connects the positive electrode side. A switching element is inserted in the direction in which current flows from the sub power generation system to the main power generation system, while the unidirectional switching element that connects the negative electrode side transmits current from the main power generation system to the sub power generation system. Inserted in the flowing direction, and based on the output power of the power conditioner or the output power of the DC power supply, the number of operating the plurality of power conditioners by controlling on / off of the unidirectional switching element and the switching element Is to control.

直流電源とは、太陽電池、風力発電、燃料電池などの直流電力を発生する電源をいう。
非絶縁型のパワーコンディショナとは、変圧器を有しないトランスレス方式のパワーコンディショナをいう。
The DC power source refers to a power source that generates DC power, such as a solar cell, wind power generation, and a fuel cell.
The non-insulated power conditioner refers to a transformer-less power conditioner that does not have a transformer.

主発電システムのパワーコンディショナは、直流電源の出力電力が低いために、副発電システムのパワーコンディショナの運転を停止しているときでも運転されるものであり、複数組の発電システムのパワーコンディショナの内で最も優先して運転されるものである。   The power conditioner of the main power generation system is operated even when the operation of the power conditioner of the sub power generation system is stopped because the output power of the DC power supply is low. It is the one with the highest priority among na.

副発電システムは、一組であってもよいし、二組以上であってもよい。   One set may be sufficient as an auxiliary power generation system, and two or more sets may be sufficient as it.

単方向性スイッチング素子とは、一方向に電流を流すスイッチング用の半導体素子、例えば、サイリスタをいう。   A unidirectional switching element refers to a semiconductor element for switching, for example, a thyristor, in which a current flows in one direction.

スイッチング素子とは、スイッチング用の半導体素子をいい、例えば、トランジスタ、FET、IGBTなどをいう。   A switching element refers to a semiconductor element for switching, such as a transistor, an FET, or an IGBT.

当該運転制御装置の制御機能を、パワーコンディショナ、例えば、主発電システムのパワーコンディショナに内蔵させてもよい。   The control function of the operation control device may be incorporated in a power conditioner, for example, a power conditioner of the main power generation system.

本発明のパワーコンディショナの運転制御装置によると、直流電源の出力電力が低いときには、主発電システムと副発電システムとの間の単方向性スイッチング素子をオンして副発電システムの直流電源からの直流電力を主発電システムのパワーコンディショナに入力し、該パワーコンディショナによって、両発電システムの直流電源からの直流電力を交流電力に変換するとともに、副発電システムのスイッチング素子をオフして副発電システムのパワーコンディショナへの直流電力の供給を遮断することにより、副発電システムのパワーコンディショナの運転を停止することができる。これによって、直流電源の出力電力が低いときには、運転するパワーコンディショナの台数を減らし、低出力時の変換効率の低下を抑制して、高い変換効率でパワーコンディショナを運転することが可能となる。   According to the operation control apparatus of the power conditioner of the present invention, when the output power of the DC power source is low, the unidirectional switching element between the main power generation system and the sub power generation system is turned on to turn off the DC power source of the sub power generation system. DC power is input to the power conditioner of the main power generation system, and the power conditioner converts DC power from the DC power sources of both power generation systems into AC power, and the switching elements of the sub power generation system are turned off to generate the sub power generation. By shutting off the supply of DC power to the system power conditioner, the operation of the power conditioner of the secondary power generation system can be stopped. As a result, when the output power of the DC power supply is low, the number of power conditioners to be operated is reduced, and the decrease in conversion efficiency at the time of low output is suppressed, and the power conditioner can be operated with high conversion efficiency. .

しかも、副発電システムのスイッチング素子をオフして副発電システムのパワーコンディショナへの直流電力の供給を遮断し、パワーコンディショナを停止させるので、該パワーコンディショナで電力が消費されることもなく、上述の図6に示すような閉ループが構成されることもない。更に、機械的な開閉器ではなく、半導体素子によってスイッチングを行うので、寿命が長く、接点が溶着するといったこともない。   In addition, the switching element of the secondary power generation system is turned off to cut off the supply of DC power to the power conditioner of the secondary power generation system, and the power conditioner is stopped, so that power is not consumed by the power conditioner. The closed loop as shown in FIG. 6 is not configured. Furthermore, since switching is performed by a semiconductor element rather than a mechanical switch, the life is long and the contacts are not welded.

(2)本発明のパワーコンディショナの運転制御装置の一つの実施形態では、前記直流電源が、太陽電池アレイであり、前記主発電システムのパワーコンディショナの出力電力が、閾値以上である場合には、前記正極側および前記負極側を接続する前記単方向性スイッチング素子をオフするとともに、前記スイッチング素子をオンして前記副発電システムのパワーコンディショナを運転し、前記主発電システムのパワーコンディショナの出力電力が、前記閾値未満である場合には、前記正極側および前記負極側を接続する前記単方向性スイッチング素子をオンするとともに、前記スイッチング素子をオフして前記副発電システムのパワーコンディショナの運転を停止するものである。   (2) In one embodiment of the operation controller of the power conditioner of the present invention, the DC power supply is a solar cell array, and the output power of the power conditioner of the main power generation system is equal to or greater than a threshold value. Turns off the unidirectional switching element that connects the positive electrode side and the negative electrode side, and turns on the switching element to operate the power conditioner of the sub power generation system, and the power conditioner of the main power generation system When the output power of the sub power generation system is less than the threshold value, the unidirectional switching element connecting the positive electrode side and the negative electrode side is turned on, and the switching element is turned off to turn on the power conditioner of the sub power generation system. The operation is stopped.

単方向性スイッチング素子をオフするとともに、スイッチング素子をオンするときの閾値と、単方向性スイッチング素子をオンするとともに、前記スイッチング素子をオフするときの閾値を異ならせて、ヒステリシスを持たせるようにしてもよい。   The unidirectional switching element is turned off, and the threshold value for turning on the switching element and the unidirectional switching element are turned on, and the threshold value for turning off the switching element is different to provide hysteresis. May be.

副発電システムが、複数組存在する場合には、各組に対応させて閾値を設定し、各組毎に、単方向性スイッチング素子およびスイッチング素子のオンオフを制御するのが好ましい。   When there are a plurality of sets of sub power generation systems, it is preferable to set a threshold value corresponding to each set and to control on / off of the unidirectional switching element and the switching element for each set.

この実施形態によると、太陽電池の出力電力が高く、主発電システムのパワーコンディショナの出力電力が閾値以上である場合には、主発電システムと副発電システムとの間の単方向性スイッチング素子をオフするとともに、副発電システムのスイッチング素子をオンして副発電システムのパワーコンディショナを運転する一方、太陽電池の出力電力が低く、主発電システムのパワーコンディショナの出力電力が閾値未満である場合には、主発電システムと副発電システムとの間の単方向性スイッチング素子をオンするとともに、副発電システムのスイッチング素子をオフして副発電システムのパワーコンディショナを停止するので、低出力時の変換効率の低下を抑制して、高い変換効率でパワーコンディショナを運転することが可能となる。   According to this embodiment, when the output power of the solar cell is high and the output power of the power conditioner of the main power generation system is greater than or equal to the threshold value, the unidirectional switching element between the main power generation system and the sub power generation system is When turning off and turning on the switching element of the secondary power generation system to operate the power conditioner of the secondary power generation system, while the output power of the solar cell is low and the output power of the power conditioner of the main power generation system is less than the threshold value Since the unidirectional switching element between the main power generation system and the sub power generation system is turned on, and the switching element of the sub power generation system is turned off to stop the power conditioner of the sub power generation system. It is possible to operate the inverter with high conversion efficiency by suppressing the decrease in conversion efficiency.

(3)上記(2)の実施形態では、前記各パワーコンディショナは、平滑コンデンサを有し、前記単方向性スイッチング素子が、サイリスタであり、前記主発電システムの前記パワーコンディショナの出力電力が、閾値以上である場合には、前記副発電システムの前記パワーコンディショナの入力電圧が所定電圧以下に低下しているときに、前記スイッチング素子をオンするようにしてもよい。   (3) In the embodiment of (2), each power conditioner has a smoothing capacitor, the unidirectional switching element is a thyristor, and the output power of the power conditioner of the main power generation system is If it is equal to or higher than the threshold value, the switching element may be turned on when the input voltage of the power conditioner of the sub power generation system is reduced to a predetermined voltage or lower.

前記所定電圧は、前記副発電システムのパワーコンディショナの平滑コンデンサが放電している状態の電圧であるのが好ましい。   The predetermined voltage is preferably a voltage in a state where a smoothing capacitor of a power conditioner of the sub power generation system is discharged.

主発電システムの直流電力ラインと副発電システムの直流電力ラインとの間のサイリスタを、オンからオフにするには、サイリスタに逆バイアスの電圧を印加してアノードからカソードに流れる電流を保持電流以下にする必要がある。   To turn the thyristor between the DC power line of the main power generation system and the DC power line of the sub power generation system from on to off, a reverse bias voltage is applied to the thyristor and the current flowing from the anode to the cathode is kept below the holding current. It is necessary to.

この実施形態によると、副発電システムのパワーコンディショナの入力電圧が所定電圧以下のとき、すなわち、パワーコンディショナの平滑コンデンサが放電している状態のときに、スイッチング素子をオンするので、このスイッチング素子のオンによって、副発電システムの太陽電池アレイからパワーコンディショナの平滑コンデンサに充電電流が流れ、副発電システムの太陽電池アレイの出力電圧が、主発電システムの太陽電池アレイの出力電圧よりも低くなって、サイリスタが逆バイアスされることになり、これによって、サイリスタをオフして、主発電システムの直流電力ラインと副発電システムの直流電力ラインとを遮断し、発電システム毎に、太陽電池アレイからの直流電力をパワーコンディショナで交流電力にそれぞれ変換することができる。   According to this embodiment, the switching element is turned on when the input voltage of the power conditioner of the secondary power generation system is equal to or lower than the predetermined voltage, that is, when the smoothing capacitor of the power conditioner is discharged. When the element is turned on, a charging current flows from the solar battery array of the secondary power generation system to the smoothing capacitor of the inverter, and the output voltage of the solar battery array of the secondary power generation system is lower than the output voltage of the solar battery array of the main power generation system. Thus, the thyristor is reverse-biased, thereby turning off the thyristor and shutting off the DC power line of the main power generation system and the DC power line of the sub power generation system, and a solar cell array for each power generation system. DC power from the converter is converted into AC power by the power conditioner. It is possible.

(4)本発明の太陽光発電システムは、複数の太陽電池アレイと、前記太陽電池アレイにそれぞれ接続される複数台の非絶縁型のパワーコンディショナとを備え、前記太陽電池アレイで発電された直流電力を、前記パワーコンディショナで交流電力にそれぞれ変換して系統電源に連系する太陽光発電システムであって、前記太陽電池アレイと該太陽電池アレイに個別に接続される前記パワーコンディショナとを一組とした複数組の発電システムの内、或る組の発電システムを主発電システムとするとともに、他の一組以上の発電システムを副発電システムとし、前記主発電システムの太陽電池アレイとパワーコンディショナとの間の直流電力ラインの正極側および負極側が、前記副発電システムの太陽電池アレイとパワーコンディショナとの間の直流電力ラインの正極側および負極側に、それぞれ単方向性スイッチング素子を介して接続されるとともに、前記副発電システムの前記直流電力ラインの、前記単方向性スイッチング素子の接続点よりもパワーコンディショナ側にスイッチング素子が挿入され、前記正極側を接続する前記単方向性スイッチング素子が、前記副発電システムから前記主発電システムへ電流が流れる向きに挿入される一方、前記負極側を接続する前記単方向性スイッチング素子が、前記主発電システムから前記副発電システムへ電流が流れる向きに挿入され、前記パワーコンディショナの出力電力または前記太陽電池アレイの出力電力に基づいて、前記単方向性スイッチング素子および前記スイッチング素子のオンオフを制御して前記複数台のパワーコンディショナの運転台数を制御する制御装置を備えている。   (4) The photovoltaic power generation system of the present invention includes a plurality of solar cell arrays and a plurality of non-insulated power conditioners connected to the solar cell arrays, respectively, and is generated by the solar cell array. A photovoltaic power generation system that converts DC power into AC power by the power conditioner and is linked to a system power supply, the solar battery array and the power conditioner individually connected to the solar battery array, A set of power generation systems as a main power generation system, and another set of power generation systems as sub power generation systems, and a solar cell array of the main power generation system, The positive electrode side and the negative electrode side of the DC power line between the power conditioner and the solar cell array of the sub power generation system and the power conditioner Are connected to the positive electrode side and the negative electrode side of the DC power line via a unidirectional switching element, respectively, and the power condition is higher than the connection point of the unidirectional switching element of the DC power line of the sub power generation system. A switching element is inserted on the negative side, and the unidirectional switching element connecting the positive side is inserted in a direction in which a current flows from the sub power generation system to the main power generation system, while connecting the negative side A unidirectional switching element is inserted in a direction in which current flows from the main power generation system to the sub power generation system, and based on the output power of the power conditioner or the output power of the solar cell array, the unidirectional switching element And controlling the on / off of the switching element to control the plurality of power conditioners. And a controller for controlling the number of operating conditioner.

本発明の太陽光発電システムによると、太陽電池の出力電力が低いときには、主発電システムと副発電システムとの間の単方向性スイッチング素子をオンして副発電システムの太陽電池アレイからの直流電力を主発電システムのパワーコンディショナに入力し、該パワーコンディショナによって、両発電システムの太陽電池アレイからの直流電力を交流電力に変換するとともに、副発電システムのスイッチング素子をオフして副発電システムのパワーコンディショナへの直流電力の供給を遮断することにより、副発電システムのパワーコンディショナの運転を停止することができる。これによって、太陽電池の出力電力が低いときには、運転するパワーコンディショナの台数を減らし、低出力時の変換効率の低下を抑制して、高い変換効率でパワーコンディショナを運転することが可能となる。   According to the solar power generation system of the present invention, when the output power of the solar cell is low, the unidirectional switching element between the main power generation system and the sub power generation system is turned on to direct current power from the solar cell array of the sub power generation system. Is input to the power conditioner of the main power generation system, and the power conditioner converts the DC power from the solar cell arrays of both power generation systems into AC power, and the switching element of the sub power generation system is turned off to turn on the sub power generation system. By shutting off the supply of DC power to the power conditioner, the operation of the power conditioner of the secondary power generation system can be stopped. As a result, when the output power of the solar cell is low, the number of power conditioners to be operated is reduced, the reduction in conversion efficiency at the time of low output is suppressed, and the power conditioner can be operated with high conversion efficiency. .

しかも、スイッチング素子をオフして副発電システムのパワーコンディショナへの直流電力の供給を遮断し、パワーコンディショナを停止させるので、該パワーコンディショナで電力が消費されることもなく、上述の図6に示すような閉ループが構成されることもない。更に、機械的な開閉器ではなく、半導体素子によってスイッチングを行うので、寿命が長く、接点が溶着するといったこともない。   Moreover, the switching element is turned off to cut off the supply of DC power to the power conditioner of the secondary power generation system, and the power conditioner is stopped. No closed loop as shown in FIG. Furthermore, since switching is performed by a semiconductor element rather than a mechanical switch, the life is long and the contacts are not welded.

(5)本発明の太陽光発電システムの一つの実施形態では、前記制御装置は、前記主発電システムのパワーコンディショナの出力電力が、閾値以上である場合には、前記正極側および前記負極側を接続する前記単方向性スイッチング素子をオフするとともに、前記スイッチング素子をオンして前記副発電システムのパワーコンディショナを運転し、前記主発電システムのパワーコンディショナの出力電力が、前記閾値未満である場合には、前記正極側および前記負極側を接続する前記単方向性スイッチング素子をオンするとともに、前記スイッチング素子をオフして前記副発電システムのパワーコンディショナの運転を停止するようにしてもよい。    (5) In one embodiment of the photovoltaic power generation system of the present invention, the control device, when the output power of the power conditioner of the main power generation system is greater than or equal to a threshold, And turning off the unidirectional switching element that connects the power source to operate the power conditioner of the sub power generation system, and the output power of the power conditioner of the main power generation system is less than the threshold value. In some cases, the unidirectional switching element connecting the positive electrode side and the negative electrode side is turned on, and the switching element is turned off to stop the operation of the power conditioner of the auxiliary power generation system. Good.

この実施形態によると、太陽電池の発電電力が高く、主発電システムのパワーコンディショナの出力電力が閾値以上である場合には、主発電システムと副発電システムとの間の単方向性スイッチング素子をオフするとともに、副発電システムのスイッチング素子をオンして副発電システムのパワーコンディショナを運転する一方、太陽電池の出力電力が低く、主発電システムのパワーコンディショナの出力電力が閾値未満である場合には、主発電システムと副発電システムとの間の単方向性スイッチング素子をオンするとともに、副発電システムのスイッチング素子をオフして副発電システムのパワーコンディショナを停止するので、低出力時の変換効率の低下を抑制して、高い変換効率でパワーコンディショナを運転することが可能となる。   According to this embodiment, when the generated power of the solar cell is high and the output power of the power conditioner of the main power generation system is greater than or equal to the threshold value, the unidirectional switching element between the main power generation system and the sub power generation system is When turning off and turning on the switching element of the secondary power generation system to operate the power conditioner of the secondary power generation system, while the output power of the solar cell is low and the output power of the power conditioner of the main power generation system is less than the threshold value Since the unidirectional switching element between the main power generation system and the sub power generation system is turned on, and the switching element of the sub power generation system is turned off to stop the power conditioner of the sub power generation system. It is possible to operate the inverter with high conversion efficiency by suppressing the decrease in conversion efficiency.

(6)上記(5)の実施形態では、前記各パワーコンディショナは、平滑コンデンサを有し、前記単方向性スイッチング素子が、サイリスタであり、前記制御装置は、前記主発電システムのパワーコンディショナの出力電力が、閾値以上である場合には、前記副発電システムのパワーコンディショナの入力電圧が所定電圧以下に低下しているときに、前記スイッチング素子をオンするようにしてもよい。    (6) In the embodiment of (5), each power conditioner has a smoothing capacitor, the unidirectional switching element is a thyristor, and the control device is a power conditioner of the main power generation system. When the output power of the sub power generation system is equal to or higher than the threshold value, the switching element may be turned on when the input voltage of the power conditioner of the sub power generation system is reduced to a predetermined voltage or lower.

この実施形態によると、副発電システムのパワーコンディショナの入力電圧が所定電圧以下のとき、すなわち、パワーコンディショナの平滑コンデンサが放電している状態のときに、スイッチング素子をオンするので、このスイッチング素子のオンによって、副発電システムの太陽電池アレイからパワーコンディショナの平滑コンデンサに充電電流が流れ、副発電システムの太陽電池アレイの出力電圧が、主発電システムの太陽電池アレイの出力電圧よりも低くなって、サイリスタが逆バイアスされることになり、これによって、サイリスタをオフして、主発電システムの直流電力ラインと副発電システムの直流電力ラインとを遮断し、発電システム毎に、太陽電池アレイからの直流電力を、交流電力に変換することができる。   According to this embodiment, the switching element is turned on when the input voltage of the power conditioner of the secondary power generation system is equal to or lower than the predetermined voltage, that is, when the smoothing capacitor of the power conditioner is discharged. When the element is turned on, a charging current flows from the solar battery array of the secondary power generation system to the smoothing capacitor of the inverter, and the output voltage of the solar battery array of the secondary power generation system is lower than the output voltage of the solar battery array of the main power generation system. Thus, the thyristor is reverse-biased, thereby turning off the thyristor and shutting off the DC power line of the main power generation system and the DC power line of the sub power generation system, and a solar cell array for each power generation system. Can be converted into AC power.

本発明によれば、太陽電池などの直流電源の出力電力が低いときには、副発電システムの直流電源からの直流電力を主発電システムのパワーコンディショナに入力し、主発電システムのパワーコンディショナによって、両発電システムの直流電源からの直流電力を交流電力に変換するとともに、副発電システムのパワーコンディショナへの直流電力の供給を遮断することにより、副発電システムのパワーコンディショナの運転を停止することができ、これによって、直流電源の出力電力が低いときには、運転するパワーコンディショナの台数を減らし、低出力時の変換効率の低下を抑制して、高い変換効率でパワーコンディショナを運転することが可能となる。   According to the present invention, when the output power of a DC power source such as a solar battery is low, DC power from the DC power source of the secondary power generation system is input to the power conditioner of the main power generation system, and the power conditioner of the main power generation system The operation of the power conditioner of the sub power generation system is stopped by converting the DC power from the DC power sources of both power generation systems into AC power and shutting off the supply of DC power to the power conditioner of the sub power generation system. As a result, when the output power of the DC power supply is low, the number of power conditioners to be operated can be reduced, the decrease in conversion efficiency at low output can be suppressed, and the power conditioner can be operated with high conversion efficiency. It becomes possible.

しかも、副発電システムのパワーコンディショナへの直流電力の供給を遮断し、パワーコンディショナを停止させるので、該パワーコンディショナで電力が消費されることもなく、また、正常な動作を妨げるような閉ループが構成されることもない。更に、機械的な開閉器ではなく、半導体素子によってスイッチングを行うので、寿命が長く、接点が溶着するといったこともない。   In addition, since the supply of DC power to the power conditioner of the secondary power generation system is cut off and the power conditioner is stopped, power is not consumed by the power conditioner, and normal operation is hindered. A closed loop is not constructed. Furthermore, since switching is performed by a semiconductor element rather than a mechanical switch, the life is long and the contacts are not welded.

以下、図面によって本発明の実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(実施の形態1)
図1は、本発明の一つの実施の形態に係る太陽光発電システムの構成図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of a photovoltaic power generation system according to an embodiment of the present invention.

この実施の形態の太陽光発電システム1は、第1の太陽電池アレイ2、第1の接続箱3および第1のパワーコンディショナ4を備える主発電システムとしての第1の発電システムと、第2の太陽電池アレイ5、第2の接続箱6および第2のパワーコンディショナ7を備える副発電システムとしての第2の光発電システムとの二組の発電システムとを並列接続して、制御装置8によって、後述のようにパワーコンディショナの運転台数を制御するものである。   The solar power generation system 1 of this embodiment includes a first power generation system as a main power generation system including a first solar cell array 2, a first connection box 3, and a first power conditioner 4, and a second power generation system. Of the solar cell array 5, the second junction box 6, and the second power conditioner 7 are connected in parallel to the second photovoltaic power generation system as a secondary power generation system, and the control device 8 Thus, as will be described later, the number of operating inverters is controlled.

各太陽電池アレイ2,5は、複数の太陽電池モジュールを直列、並列に接続して所要の発電電力を得られるように構成されており、その定格出力は、例えば、4kWである。   Each of the solar cell arrays 2 and 5 is configured to obtain a required generated power by connecting a plurality of solar cell modules in series and in parallel, and its rated output is, for example, 4 kW.

各接続箱3,6は、逆流防止ダイオード9,10および開閉器11,12をそれぞれ有し、太陽電池アレイ2,5で発電した電力をそれぞれ集電する。   Each of the connection boxes 3 and 6 has backflow prevention diodes 9 and 10 and switches 11 and 12, respectively, and collects electric power generated by the solar cell arrays 2 and 5, respectively.

太陽電池アレイ2,5と系統電源13との間に介在する各パワーコンディショナ4,7は、絶縁トランスを備えていない非絶縁型(トランスレス)のパワーコンディショナであり、その定格出力は、例えば、4kWである。   Each of the power conditioners 4 and 7 interposed between the solar cell arrays 2 and 5 and the system power supply 13 is a non-insulated (transformer-less) power conditioner that does not include an insulating transformer, and its rated output is For example, 4 kW.

このパワーコンディショナ4,7は、図2に示すように、平滑用の電解コンデンサC1と、スイッチ素子S1,S2、インダクタL1および平滑用の電解コンデンサC2を有する昇圧回路14と、スイッチ素子S3〜S6およびインダクタL2,L3を有するインバータ回路15と、系統側開閉器16と、図示しないパワーコンディショナ制御部とを備えている。   As shown in FIG. 2, the power conditioners 4 and 7 include a smoothing electrolytic capacitor C1, a booster circuit 14 having switch elements S1 and S2, an inductor L1, and a smoothing electrolytic capacitor C2, and switch elements S3 to S3. An inverter circuit 15 having S6 and inductors L2 and L3, a system switch 16 and a power conditioner control unit (not shown) are provided.

このパワーコンディショナ4,7では、平滑用の電解コンデンサC1で平滑化された太陽電池アレイ2,5からの入力電圧は、昇圧回路14で昇圧されてインバータ回路15に与えられ、インバータ回路15で交流電力に変換されて系統側開閉器16を介して出力される。   In the power conditioners 4 and 7, the input voltage from the solar cell arrays 2 and 5 smoothed by the smoothing electrolytic capacitor C <b> 1 is boosted by the booster circuit 14 and supplied to the inverter circuit 15. It is converted into AC power and output via the system switch 16.

この実施形態では、太陽電池の発電電力が高いときには、第1,第2のパワーコンディショナ4,7を運転して第1,第2の太陽電池アレイ2,5からの直流電力をそれぞれ交流電力に変換する一方、太陽電池の発電電力が低いときには、第1のパワーコンディショナ4のみを運転して第1,第2の太陽電池アレイ2,5からの直流電力を交流電力に変換することにより、低出力時の変換効率の低下を抑制するものである。   In this embodiment, when the generated power of the solar cell is high, the first and second power conditioners 4 and 7 are operated to convert the DC power from the first and second solar cell arrays 2 and 5 into AC power, respectively. On the other hand, when the generated power of the solar cell is low, only the first power conditioner 4 is operated to convert the DC power from the first and second solar cell arrays 2 and 5 into AC power. This suppresses a decrease in conversion efficiency at the time of low output.

このため、図1に示すように、第1の発電システムの第1の太陽電池アレイ2と第1のパワーコンディショナ4との間の直流電力ライン18の正極側18Pおよび負極側18Nが、第2の発電システムの第2の太陽電池アレイ5と第2のパワーコンディショナ7との間の直流電力ライン19の正極側19Pおよび負極側19Nに、第1,第2のサイリスタ20,21を介してそれぞれ接続される。   For this reason, as shown in FIG. 1, the positive electrode side 18P and the negative electrode side 18N of the DC power line 18 between the first solar cell array 2 and the first power conditioner 4 of the first power generation system are The first and second thyristors 20 and 21 are connected to the positive side 19P and the negative side 19N of the DC power line 19 between the second solar cell array 5 and the second power conditioner 7 of the second power generation system. Connected to each other.

第1のサイリスタ20は、第2の発電システムの直流電力ライン19の正極側19Pから第1の発電システムの直流電力ライン18の正極側18Pへ電流が流れるように、カソードが第1の発電システムの直流電力ライン18の正極側18Pに接続されるとともに、アノードが第2の発電システムの直流電力ライン19の正極側19Pに接続される。また、第2のサイリスタ21は、第1の発電システムの直流電力ライン18の負極側18Nから第2の発電システムの直流電力ライン19の負極側19Nへ電流が流れるように、カソードが第2の発電システムの直流電力ライン19の負極側19Nに接続されるとともに、アノードが第1の発電システムの直流電力ライン18の負極側18Nに接続される。各サイリスタ20,21のゲートには、制御装置8からの第1の制御信号sigAが与えられる。   The first thyristor 20 has a cathode at the first power generation system so that current flows from the positive electrode side 19P of the DC power line 19 of the second power generation system to the positive electrode side 18P of the DC power line 18 of the first power generation system. The DC power line 18 is connected to the positive electrode side 18P, and the anode is connected to the positive electrode side 19P of the DC power line 19 of the second power generation system. In addition, the second thyristor 21 has a cathode connected to the second power supply system so that a current flows from the negative electrode side 18N of the DC power line 18 of the first power generation system to the negative electrode side 19N of the DC power line 19 of the second power generation system. The anode is connected to the negative side 19N of the DC power line 19 of the first power generation system, and the anode is connected to the negative side 18N of the DC power line 18 of the first power generation system. A first control signal sigA from the control device 8 is given to the gates of the thyristors 20 and 21.

第2の発電システムの直流電力ライン19の正極側19Pには、IGBT22が挿入されており、このIGBT22は、そのエミッタが第2のパワーコンディショナ7側に接続されるとともに、コレクタが接続箱6側に接続され、ゲートには、制御装置8からの第2の制御信号sigBが与えられる。   An IGBT 22 is inserted into the positive electrode side 19P of the DC power line 19 of the second power generation system. The IGBT 22 has an emitter connected to the second power conditioner 7 side and a collector connected to the junction box 6. The second control signal sigB from the control device 8 is given to the gate.

制御装置8は、電力計測器17で計測される第1のパワーコンディショナ4の出力電力に基づいて、第1,第2のサイリスタ20,21およびIGBT22のオンオフを制御してパワーコンディショナの運転台数を制御する。この制御装置8には、後述のように第2のパワーコンディショナ2の入力電圧の検出値DC1が与えられる。   The control device 8 controls the on / off of the first and second thyristors 20 and 21 and the IGBT 22 based on the output power of the first power conditioner 4 measured by the power meter 17 to operate the power conditioner. Control the number. The control device 8 is provided with a detection value DC1 of the input voltage of the second power conditioner 2 as will be described later.

図3は、この実施形態の動作説明に供するタイムチャートであり、同図(a)は第1のパワーコンディショナ4の出力電力、同図(b)は第1,第2のサイリスタ20,21に対する第1の制御信号sigA、同図(c)はIGBT22に対する第2の制御信号sigB、同図(d)は第1のパワーコンディショナ4の運転状態、同図(e)は第2のパワーコンディショナ7の運転状態をそれぞれ示している。   FIG. 3 is a time chart for explaining the operation of this embodiment. FIG. 3A shows the output power of the first power conditioner 4, and FIG. 3B shows the first and second thyristors 20, 21. The first control signal sigA for the first power conditioner 4, FIG. 2C shows the second control signal sigB for the IGBT 22, FIG. 4D shows the operating state of the first power conditioner 4, and FIG. The operation states of the conditioner 7 are shown.

朝の起動時など太陽電池の発電電力が低く、同図(a)に示す第1のパワーコンディショナ4の出力電力が、予め設定した第1の閾値L1未満、例えば、4kW未満であるときには、例えば、期間T1に示すように、第1の制御信号sigAはオンして第1,第2のサイリスタ20,21はオンしている一方、第2の制御信号sigBはオフしてIGBT22はオフしている。これによって、第1,第2の太陽電池アレイ2,5からの直流電力を、第1のパワーコンディショナ4のみに入力し、第1のパワーコンディショナ4によって、交流電力に変換して系統電源13に連系する。このとき、第2のパワーコンディショナ7には、太陽電池アレイ5から直流電力が供給されておらず、同図(e)に示すように停止しており、上述の図6に示す閉ループが構成されることがなく、また、第2のパワーコンディショナ7で電力を消費することもない。   When the generated power of the solar cell is low, such as at the time of start-up in the morning, and the output power of the first power conditioner 4 shown in FIG. 5A is less than a preset first threshold L1, for example, less than 4 kW, For example, as shown in the period T1, the first control signal sigA is turned on and the first and second thyristors 20 and 21 are turned on, while the second control signal sigB is turned off and the IGBT 22 is turned off. ing. As a result, the DC power from the first and second solar cell arrays 2 and 5 is input only to the first power conditioner 4 and is converted into AC power by the first power conditioner 4 to be system power supply. Connect to 13. At this time, DC power is not supplied from the solar cell array 5 to the second power conditioner 7 and is stopped as shown in FIG. 6E, and the closed loop shown in FIG. 6 is configured. In addition, the second power conditioner 7 does not consume power.

次に、同図(a)に示す第1のパワーコンディショナ4の出力電力が、第1の閾値L1以上になると、例えば、期間T2に示すように、第1のパワーコンディショナ4に加えて、第2のパワーコンディショナ7も運転するように、第1の制御信号sigAを同図(b)に示すようにオフするとともに、同図(c)に示すように第2の制御信号sigBをオンする。   Next, when the output power of the first power conditioner 4 shown in FIG. 5A becomes equal to or higher than the first threshold L1, for example, in addition to the first power conditioner 4 as shown in a period T2. The first control signal sigA is turned off as shown in FIG. 5B so that the second power conditioner 7 is also operated, and the second control signal sigB is changed as shown in FIG. Turn on.

第2の制御信号sigBがオンすることによって、IGBT22がオンして第2の太陽電池アレイ5からの直流電力が、第2のパワーコンディショナ7に供給されて第2のパワーコンディショナ7が運転を開始する。IGBT22がオンすると、後述のように、第2のパワーコンディショナ7の図2に示される平滑用の電解コンデンサC1,C2がチャージされて第2の太陽電池アレイ5の出力電圧が低下し、第1のサイリスタ20が逆バイアスされてオフし、第2のサイリスタ21もオフする。   When the second control signal sigB is turned on, the IGBT 22 is turned on and the DC power from the second solar cell array 5 is supplied to the second power conditioner 7 so that the second power conditioner 7 operates. To start. When the IGBT 22 is turned on, as will be described later, the electrolytic capacitors C1 and C2 for smoothing shown in FIG. 2 of the second power conditioner 7 are charged, and the output voltage of the second solar cell array 5 is reduced. One thyristor 20 is reverse biased and turned off, and the second thyristor 21 is also turned off.

第1のサイリスタ20を、逆バイアスしてオフするためには、後述のように平滑用の電解コンデンサC1,C2にチャージする必要があるので、制御装置8は、電解コンデンサC1,C2が放電して第2のパワーコンディショナ7の入力電圧の検出値DC1が、所定電圧以下まで低下していることを確認した後に、IGBT22をオンする。   In order to reversely bias the first thyristor 20 off, it is necessary to charge the electrolytic capacitors C1 and C2 for smoothing as will be described later, so the control device 8 causes the electrolytic capacitors C1 and C2 to discharge. After confirming that the detected value DC1 of the input voltage of the second power conditioner 7 has dropped to a predetermined voltage or less, the IGBT 22 is turned on.

次に、第1のパワーコンディショナ4と第2のパワーコンディショナ7の出力電力はほぼ同じと想定し、第1のパワーコンディショナ4の出力電力が、同図(a)に示すように、予め設定した第2の閾値L2未満、例えば、1kW未満になると、例えば、期間T3に示すように、第2のパワーコンディショナ7の運転を停止させて第1のパワーコンディショナ4のみ運転するように制御する。すなわち、同図(b)に示すように、第1の制御信号sigAをオンして第1,第2のサイリスタ20,21をオンする一方、第2の制御信号sigBをオフしてIGBT22をオフする。これによって、第1,第2の太陽電池アレイ2,5からの直流電力を、第1のパワーコンディショナ4のみに入力する一方、第2のパワーコンディショナ7への太陽電池アレイ5からの直流電源を遮断して運転を停止させる。   Next, assuming that the output power of the first power conditioner 4 and the second power conditioner 7 is substantially the same, the output power of the first power conditioner 4 is as shown in FIG. When it becomes less than the preset second threshold L2, for example, less than 1 kW, for example, as shown in the period T3, the operation of the second power conditioner 7 is stopped and only the first power conditioner 4 is operated. To control. That is, as shown in FIG. 5B, the first control signal sigA is turned on to turn on the first and second thyristors 20 and 21, while the second control signal sigB is turned off and the IGBT 22 is turned off. To do. Thus, the DC power from the first and second solar cell arrays 2 and 5 is input only to the first power conditioner 4 while the DC power from the solar cell array 5 to the second power conditioner 7 is input. Shut off the power and stop the operation.

このように太陽電池の発電電力に応じた第1のパワーコンディショナ4の出力電力に応じて、自動的にパワーコンディショナの運転台数を制御することができる。   Thus, the number of operating power conditioners can be automatically controlled according to the output power of the first power conditioner 4 corresponding to the generated power of the solar cell.

なお、第2の閾値L2は、同図(a)に示すように、第1の閾値L1に比べて低い値に設定してヒステリシスを持たせており、これによって、オンオフが繰り返して発生しないようにしている。   As shown in FIG. 5A, the second threshold L2 is set to a value lower than the first threshold L1 so as to have hysteresis, thereby preventing repeated on / off. I have to.

次に、第1,第2のサイリスタ20,21の動作について説明する。   Next, the operation of the first and second thyristors 20 and 21 will be described.

サイリスタは、オンすると、逆電圧を印加しないとオフしないために、直流回路では使用できない。しかし、この実施形態では、第2のパワーコンディショナ7の内部の平滑用の電解コンデンサC1,C2への突入電流による電圧降下により電位差が発生し、逆電圧が発生することで、第1,第2のサイリスタ20,21をオフさせるようにしている。以下にその詳細を説明する。   When the thyristor is turned on, it cannot be turned off unless a reverse voltage is applied. Therefore, the thyristor cannot be used in a DC circuit. However, in this embodiment, a potential difference is generated due to a voltage drop due to an inrush current to the smoothing electrolytic capacitors C1 and C2 inside the second power conditioner 7, and a reverse voltage is generated. The two thyristors 20 and 21 are turned off. Details will be described below.

先ず、図1のIGBT22がオフしている状態で、第1,第2のサイリスタ20,21のゲートに、オンするための第1の制御信号sigAを入力すると、直流電流が流れ始め、0V電圧、負電圧、もしくは電流がゼロになるまで流れ続ける。したがって、第2の太陽電池アレイ5の発電出力があり、第1のパワーコンディショナ4が動作している限り、ゲートに電圧を加えなくても電流は流れ続ける。   First, when the first control signal sigA for turning on is input to the gates of the first and second thyristors 20 and 21 in the state where the IGBT 22 of FIG. Continue until the negative voltage or current is zero. Therefore, as long as there is a power generation output of the second solar cell array 5 and the first power conditioner 4 is operating, current continues to flow without applying a voltage to the gate.

この状態から、太陽電池の発電出力が高くなって、第2のパワーコンディショナ7を運転させるために、IGBT22にオンの第2の制御信号sigBを与えてIGBT22をオンさせると、第2のパワーコンディショナ7の内部の平滑用の電解コンデンサC1,C2に電圧が印加され、突入電流が流れる。   From this state, when the power generation output of the solar cell is increased and the second power conditioner 7 is operated, the second control signal sigB that is turned on is supplied to the IGBT 22 to turn on the IGBT 22. A voltage is applied to the smoothing electrolytic capacitors C1 and C2 inside the conditioner 7, and an inrush current flows.

第2の発電システムは、この時は第1の発電システムの第1のパワーコンディショナ4に直流電力を供給している関係から、第1の発電システムとほぼ同電位にある。   At this time, the second power generation system is substantially at the same potential as the first power generation system because DC power is supplied to the first power conditioner 4 of the first power generation system.

第1のパワーコンディショナ4に供給している電流に加えて、電解コンデンサC1,C2へのチャージ電流が流れると、第2の太陽電池アレイ5は、太陽電池の内部抵抗の関係で必ず第1の太陽電池アレイ2より電圧が低くなり、サイリスタの特性から第2の発電システムの電圧が低くなったために電流はカットオフされ、第1,第2のサイリスタ20,21は、オフし続ける。   When the charge current to the electrolytic capacitors C1 and C2 flows in addition to the current supplied to the first power conditioner 4, the second solar cell array 5 always has the first due to the internal resistance of the solar cell. Since the voltage is lower than that of the solar cell array 2 and the voltage of the second power generation system is low due to the characteristics of the thyristor, the current is cut off, and the first and second thyristors 20 and 21 are kept off.

次に、第1,第2のサイリスタ20,21をオンさせる時は、IGBT22のエミッタ側電圧をチェックし、IGBT22により電流をカットした時に確実に電圧が下がった事を確認しておく。   Next, when the first and second thyristors 20 and 21 are turned on, the emitter side voltage of the IGBT 22 is checked, and it is confirmed that the voltage has surely dropped when the current is cut by the IGBT 22.

以上のようにして、この実施形態では、第1,第2のサイリスタ20,21のオンオフを制御している。   As described above, in this embodiment, on / off of the first and second thyristors 20 and 21 is controlled.

本発明は、3台以上のパワーコンディショナの運転の制御にも同様に適用できるものである。   The present invention can be similarly applied to control of the operation of three or more power conditioners.

例えば、図4に示すように、第3の太陽電池アレイ25、第3の接続箱26および第3のパワーコンディショナ27を備える副発電システムとしての第3の発電システムを追加し、第1の発電システムの直流電力ライン18の正極側18pおよび負極側18Nと、第3の発電システムの直流電力ライン28の正極側28Pおよび負極側28Nとを、第3,第4のサイリスタ29,30を介してそれぞれ接続するとともに、第3の発電システムの直流電力ライン28の正極側28PにIGBT31を挿入してもよい。   For example, as shown in FIG. 4, a third power generation system as a sub power generation system including a third solar cell array 25, a third junction box 26, and a third power conditioner 27 is added, The positive side 18p and the negative side 18N of the DC power line 18 of the power generation system and the positive side 28P and the negative side 28N of the DC power line 28 of the third power generation system are connected via the third and fourth thyristors 29 and 30. The IGBT 31 may be inserted into the positive electrode side 28P of the DC power line 28 of the third power generation system.

この図4の構成では、太陽電池の発電電力が高いときには、第1〜第3のパワーコンディショナ4,7,27の3台を運転し、太陽電池の発電電力が低くなると、第1,第2のパワーコンディショナ4,7の2台を運転し、太陽電池の発電電力がさらに低くなると、第1のパワーコンディショナ4の1台のみで運転することになる。   In the configuration of FIG. 4, when the generated power of the solar cell is high, the first to third power conditioners 4, 7, and 27 are operated. When the generated power of the solar cell is low, the first and first power conditioners are operated. When the two power conditioners 4 and 7 are operated and the generated power of the solar cell is further reduced, the operation is performed with only one of the first power conditioners 4.

その他の構成は、上述の図1と同様である。   Other configurations are the same as those in FIG.

上述の各実施形態では、第1のパワーコンディショナ4の出力電力に基づいて、パワーコンディショナの運転台数を制御したけれども、本発明の他の実施形態として、太陽電池アレイの発電電力に基づいて、パワーコンディショナの運転台数を制御するようにしてもよい。   In each of the above-described embodiments, the number of operating power conditioners is controlled based on the output power of the first power conditioner 4, but as another embodiment of the present invention, based on the generated power of the solar cell array. In addition, the number of operating inverters may be controlled.

本発明は、発電電力が変動する太陽光発電システムなどに有用である。   The present invention is useful for a photovoltaic power generation system in which generated power fluctuates.

本発明の実施形態に係る太陽光発電システムの構成図である。1 is a configuration diagram of a photovoltaic power generation system according to an embodiment of the present invention. 図1のパワーコンディショナのブロック図である。It is a block diagram of the power conditioner of FIG. 動作説明に供するタイムチャートである。It is a time chart used for operation | movement description. 本発明の他の実施形態の太陽光発電システムの構成図である。It is a block diagram of the solar energy power generation system of other embodiment of this invention. パワーコンディショナの特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of a power conditioner. 課題を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a subject.

符号の説明Explanation of symbols

1 太陽光発電システム
2,5,25 第1,第2,第3の太陽電池アレイ
4,7,27 第1,第2,第3のパワーコンディショナ
8,8−1 制御装置
20,21,29,30 第1〜第4のサイリスタ
22,31 IGBT
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Photovoltaic power generation system 2,5,25 1st, 2nd, 3rd solar cell array 4,7,27 1st, 2nd, 3rd power conditioner 8,8-1 Control device 20,21, 29, 30 1st to 4th thyristor 22, 31 IGBT

Claims (6)

複数の直流電源にそれぞれ接続されて、前記直流電源で発電された直流電力を交流電力にそれぞれ変換して系統電源に連系する複数台の非絶縁型のパワーコンディショナの運転を制御する装置であって、
前記直流電源と該直流電源に個別に接続される前記パワーコンディショナとを一組とした複数組の発電システムの内、或る組の発電システムを主発電システムとするとともに、他の一組以上の発電システムを副発電システムとし、
前記主発電システムの直流電源とパワーコンディショナとの間の直流電力ラインの正極側および負極側が、前記副発電システムの直流電源とパワーコンディショナとの間の直流電力ラインの正極側および負極側に、それぞれ単方向性スイッチング素子を介して接続されるとともに、前記副発電システムの前記直流電力ラインの、前記単方向性スイッチング素子の接続点よりもパワーコンディショナ側にスイッチング素子が挿入され、
前記正極側を接続する前記単方向性スイッチング素子が、前記副発電システムから前記主発電システムへ電流が流れる向きに挿入される一方、前記負極側を接続する前記単方向性スイッチング素子が、前記主発電システムから前記副発電システムへ電流が流れる向きに挿入され、
前記パワーコンディショナの出力電力または前記直流電源の出力電力に基づいて、前記単方向性スイッチング素子および前記スイッチング素子のオンオフを制御して前記複数台のパワーコンディショナの運転台数を制御することを特徴とするパワーコンディショナの運転制御装置。
An apparatus for controlling the operation of a plurality of non-insulated power conditioners that are connected to a plurality of DC power sources, convert DC power generated by the DC power sources into AC power, and are linked to a system power source. There,
Among a plurality of sets of power generation systems including a set of the DC power supply and the power conditioner individually connected to the DC power supply, a set of power generation systems is used as a main power generation system, and at least one other set The power generation system of
The positive side and the negative side of the DC power line between the DC power source and the power conditioner of the main power generation system are on the positive side and the negative side of the DC power line between the DC power source and the power conditioner of the sub power system. , Each connected via a unidirectional switching element, a switching element is inserted on the power conditioner side of the DC power line of the sub power generation system from the connection point of the unidirectional switching element,
The unidirectional switching element connecting the positive electrode side is inserted in a direction in which a current flows from the sub power generation system to the main power generation system, while the unidirectional switching element connecting the negative electrode side is the main directional switching element. Inserted in the direction in which current flows from the power generation system to the sub power generation system,
Based on the output power of the power conditioner or the output power of the DC power supply, the number of operating power conditioners is controlled by controlling on / off of the unidirectional switching element and the switching element. The operation control device of the inverter.
前記直流電源が、太陽電池アレイであり、
前記主発電システムのパワーコンディショナの出力電力が、閾値以上である場合には、前記正極側および前記負極側を接続する前記単方向性スイッチング素子をオフするとともに、前記スイッチング素子をオンして前記副発電システムのパワーコンディショナを運転し、前記主発電システムのパワーコンディショナの出力電力が、前記閾値未満である場合には、前記正極側および前記負極側を接続する前記単方向性スイッチング素子をオンするとともに、前記スイッチング素子をオフして前記副発電システムのパワーコンディショナの運転を停止する請求項1に記載のパワーコンディショナの運転制御装置。
The DC power source is a solar cell array;
When the output power of the power conditioner of the main power generation system is greater than or equal to a threshold value, the unidirectional switching element connecting the positive electrode side and the negative electrode side is turned off and the switching element is turned on to When the power conditioner of the sub power generation system is operated, and the output power of the power conditioner of the main power generation system is less than the threshold, the unidirectional switching element that connects the positive electrode side and the negative electrode side is The power conditioner operation control device according to claim 1, wherein the power conditioner operation control device is turned on, and the operation of the power conditioner of the sub power generation system is stopped by turning off the switching element.
前記各パワーコンディショナは、平滑コンデンサを有し、前記単方向性スイッチング素子が、サイリスタであり、
前記主発電システムの前記パワーコンディショナの出力電力が、閾値以上である場合には、前記副発電システムの前記パワーコンディショナの入力電圧が所定電圧以下に低下しているときに、前記スイッチング素子をオンする請求項2に記載のパワーコンディショナの運転制御装置。
Each of the power conditioners has a smoothing capacitor, and the unidirectional switching element is a thyristor,
When the output power of the power conditioner of the main power generation system is greater than or equal to a threshold, the switching element is turned on when the input voltage of the power conditioner of the sub power generation system is reduced to a predetermined voltage or less. The operation control device for a power conditioner according to claim 2, which is turned on.
複数の太陽電池アレイと、前記太陽電池アレイにそれぞれ接続される複数台の非絶縁型のパワーコンディショナとを備え、前記太陽電池アレイで発電された直流電力を、前記パワーコンディショナで交流電力にそれぞれ変換して系統電源に連系する太陽光発電システムであって、
前記太陽電池アレイと該太陽電池アレイに個別に接続される前記パワーコンディショナとを一組とした複数組の発電システムの内、或る組の発電システムを主発電システムとするとともに、他の一組以上の発電システムを副発電システムとし、
前記主発電システムの太陽電池アレイとパワーコンディショナとの間の直流電力ラインの正極側および負極側が、前記副発電システムの太陽電池アレイとパワーコンディショナとの間の直流電力ラインの正極側および負極側に、それぞれ単方向性スイッチング素子を介して接続されるとともに、前記副発電システムの前記直流電力ラインの、前記単方向性スイッチング素子の接続点よりもパワーコンディショナ側にスイッチング素子が挿入され、
前記正極側を接続する前記単方向性スイッチング素子が、前記副発電システムから前記主発電システムへ電流が流れる向きに挿入される一方、前記負極側を接続する前記単方向性スイッチング素子が、前記主発電システムから前記副発電システムへ電流が流れる向きに挿入され、
前記パワーコンディショナの出力電力または前記太陽電池アレイの出力電力に基づいて、前記単方向性スイッチング素子および前記スイッチング素子のオンオフを制御して前記複数台のパワーコンディショナの運転台数を制御する制御装置を備えることを特徴とする太陽光発電システム。
A plurality of solar cell arrays and a plurality of non-insulated power conditioners respectively connected to the solar cell array, and direct current power generated by the solar cell array is converted into alternating current power by the power conditioner It is a solar power generation system that converts each and connects to the system power supply,
Of a plurality of sets of power generation systems each including the solar cell array and the power conditioner individually connected to the solar cell array, one set of power generation systems is used as a main power generation system, and the other A power generation system of a pair or more is a sub power generation system,
The positive electrode side and the negative electrode side of the DC power line between the solar cell array and the power conditioner of the main power generation system are the positive electrode side and the negative electrode of the DC power line between the solar cell array and the power conditioner of the sub power generation system. Each side is connected via a unidirectional switching element, and a switching element is inserted on the power conditioner side of the DC power line of the sub power generation system from the connection point of the unidirectional switching element,
The unidirectional switching element connecting the positive electrode side is inserted in a direction in which a current flows from the sub power generation system to the main power generation system, while the unidirectional switching element connecting the negative electrode side is the main directional switching element. Inserted in the direction in which current flows from the power generation system to the sub power generation system,
A control device that controls on / off of the unidirectional switching element and the switching element based on the output power of the power conditioner or the output power of the solar cell array to control the number of operating the plurality of power conditioners. A photovoltaic power generation system comprising:
前記制御装置は、前記主発電システムのパワーコンディショナの出力電力が、閾値以上である場合には、前記正極側および前記負極側を接続する前記単方向性スイッチング素子をオフするとともに、前記スイッチング素子をオンして前記副発電システムのパワーコンディショナを運転し、前記主発電システムのパワーコンディショナの出力電力が、前記閾値未満である場合には、前記正極側および前記負極側を接続する前記単方向性スイッチング素子をオンするとともに、前記スイッチング素子をオフして前記副発電システムのパワーコンディショナの運転を停止する請求項4に記載の太陽光発電システム。   The control device turns off the unidirectional switching element that connects the positive electrode side and the negative electrode side when the output power of the power conditioner of the main power generation system is greater than or equal to a threshold value, and the switching element Is turned on to operate the power conditioner of the sub power generation system, and when the output power of the power conditioner of the main power generation system is less than the threshold value, the unit that connects the positive electrode side and the negative electrode side is connected. The photovoltaic power generation system according to claim 4, wherein the directional switching element is turned on and the switching element is turned off to stop the operation of the power conditioner of the auxiliary power generation system. 前記各パワーコンディショナは、平滑コンデンサを有し、前記単方向性スイッチング素子が、サイリスタであり、前記制御装置は、前記主発電システムのパワーコンディショナの出力電力が、閾値以上である場合には、前記副発電システムのパワーコンディショナの入力電圧が所定電圧以下に低下しているときに、前記スイッチング素子をオンする請求項5に記載の太陽光発電システム。   Each of the power conditioners has a smoothing capacitor, the unidirectional switching element is a thyristor, and the control device is configured such that the output power of the power conditioner of the main power generation system is equal to or greater than a threshold value. The photovoltaic power generation system according to claim 5, wherein the switching element is turned on when an input voltage of a power conditioner of the sub power generation system is lowered to a predetermined voltage or less.
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