JP2003018750A - 系統連系発電装置の制御方法及び系統連系発電装置 - Google Patents
系統連系発電装置の制御方法及び系統連系発電装置Info
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Abstract
て、メンテナンスや故障修理を適切に実施できること。 【解決手段】 太陽電池11と、この太陽電池にて発電
された直流電力を昇圧する昇圧回路14と、この昇圧回
路にて昇圧された直流電力を交流電力に変換するインバ
ータ回路15と、商用電源系統13の交流電力に対応し
た交流電力を商用電源系統へ回生可能とするように、昇
圧回路及びインバータ回路を制御するマイクロコンピュ
ータ17と、を有する太陽光発電装置10において、マ
イクロコンピュータ17は、太陽光発電装置の運転中の
運転状態データを外部記憶装置41に記憶するよう構成
されたものである。
Description
連系(接続)された商用電源系統へ回生可能とする系統
連系発電装置の制御方法及び系統連系発電装置に係り、
特に外部記憶装置への運転状態データの記憶に関する。
した電力を自家使用するのみならず、自家で使用しなか
った余剰電力を商用電源系統へ回生する系統連系発電装
置としての太陽光発電装置が普及しつつある。
によって発電した直流電力の電圧を昇圧回路にて昇圧し
た後に、この昇圧された直流電力をインバータ回路によ
って、商用電源系統の交流電力に対応した交流電力に変
換している。
電装置では、運転中の運転状態データは、その時点にお
いて、例えば表示盤等に表示させるのみである。従っ
て、異常が発生した商用電源系統へ太陽光発電装置から
電力を回生させないで当該商用電源系統を保護する保護
動作等が発生した場合、この保護動作に関するデータ
は、その発生時点において、上記表示盤等に表示される
のみであった。
には、当該保護動作の発生すら不明となってしまう場合
があり、太陽光発電装置による発電量不足に対する対応
が不適切となる恐れがある。
されたものであり、系統連系発電装置の運転状況を的確
に判定して、メンテナンスや故障修理を適切に実施でき
る系統連系発電装置の制御方法及び系統連系発電装置を
提供することにある。
は、発電手段と、この発電手段にて発電された直流電力
を昇圧する昇圧回路と、この昇圧回路にて昇圧された直
流電力を交流電力に変換するインバータ回路とを有し、
上記昇圧回路及び上記インバータ回路の制御により、商
用電源系統の交流電力に対応した交流電力を上記商用電
源系統へ回生可能とする系統連系発電装置の制御方法に
おいて、上記系統連系発電装置の運転中の運転状態デー
タを外部記憶装置に記憶することを特徴とするものであ
る。
の発明において、上記運転状態データは、系統連系発電
装置または商用電源系統を保護するための保護動作に関
するデータであることを特徴するものである。
2に記載の発明において、上記系統連系発電装置の運転
終了間際に、制御電源を確保した状態で、上記系統連系
発電装置の運転中の運転状態データを外部記憶装置に記
憶することを特徴とするものである。
2に記載の発明において、上記発電手段が、太陽光の受
光量に応じた電力を発電する太陽電池であり、日没時
に、制御電源を確保した状態で、系統連系発電装置の運
転中の運転状態データを外部記憶装置に記憶することを
特徴とするものである。
の発明において、上記制御装置は、日没時に、制御電源
を確保した状態で、日没の判断を実行することを特徴と
するものである。
の発電手段にて発電された直流電力を昇圧する昇圧回路
と、この昇圧回路にて昇圧された直流電力を交流電力に
変換するインバータ回路と、商用電源系統の交流電力に
対応した交流電力を上記商用電源系統へ回生可能とする
ように、上記昇圧回路及び上記インバータ回路を制御す
る制御装置と、を有する系統連系発電装置において、上
記制御装置は、系統連系発電装置の運転中の運転状態デ
ータを外部記憶装置に記憶するよう構成されたことを特
徴とするものである。
の発明において、上記運転状態データは、系統連系発電
装置または商用電源系統を保護するための保護動作に関
するデータであることを特徴するものである。
7に記載の発明において、上記制御装置は、系統連系発
電装置の運転終了間際に、当該制御装置へ供給される電
源を確保した状態で、上記系統連系発電装置の運転中の
運転状態データを外部記憶装置に記憶するよう構成され
たことを特徴とするものである。
7に記載の発明において、上記発電手段が、太陽光の受
光量に応じた電力を発電する太陽電池であり、上記制御
装置は、日没時に、当該制御装置へ供給される電源を確
保した状態で、系統連系発電装置の運転中の運転状態デ
ータを外部記憶装置に記憶するよう構成されたことを特
徴とするものである。
載の発明において、上記制御装置は、日没時に、当該制
御装置へ供給される電源を確保した状態で、日没の判断
を実行するよう構成されたことを特徴とするものであ
る。
作用がある。
タを外部記憶装置に記憶するよう構成されたことから、
例えば系統連系発電装置の運転終了後に、外部記憶装置
に記憶された運転状態データに基づき、この系統連系発
電装置の運転状況を的確に判定できる。この結果、系統
連系発電装置のメンテナンスや故障修理を適切に実施で
きる。
作用がある。
たは商用電源系統を保護するための保護動作に関するデ
ータが記憶された場合には、これらの保護動作に関する
運転状態データを、例えばメンテナンス時などに確認す
ることにより、系統連系発電装置による発電量が少ない
場合などに適切な対応が可能となる。
は、次の作用がある。
間際(例えば日没時)に、当該制御装置へ供給される制
御電源を確保した状態で、系統連系発電装置の運転中の
運転状態データを外部記憶装置に記憶するよう構成され
たことから、制御電源が安定した状態で外部記憶装置と
の通信が可能となるので、外部記憶装置への記憶動作、
及びこの外部記憶装置に記憶されたデータの信頼性を確
保することができる。
の作用がある。
給される制御電源を確保した状態で、日没の判断を実行
するよう構成されたことから、この日没の判断を確実に
実行することができる。
面に基づき説明する。
一実施の形態が適用された太陽光発電装置を、商用電源
系統とともに示す回路図である。
としての太陽光発電装置10は、発電手段としての太陽
電池11と系統連系装置12とを有して構成され、この
系統連系装置12が、商用電源系統13の単相三線に接
続(連系)されている。そして、この太陽光発電装置1
0は、太陽電池11が太陽光により発電した直流電力
を、系統連系装置12が、商用電源系統13の交流電力
に対応した交流電力に変換して、この商用電源系統13
へ供給(回生)可能とする。
してなり、これら個々の太陽電池セルが太陽光を受光す
ることにより直流電力を発電する。
インバータ回路15、電流平滑回路16、および制御装
置としてのマイクロコンピュータ17を有して構成され
る。このマイクロコンピュータ17に、発電電圧検出セ
ンサ33、発電電流検出センサ34、昇圧電圧検出セン
サ18、第1系統電圧検出センサ19、第2系統電圧検
出センサ20及びインバータ出力電流検出センサ21が
接続されている。
れた不安定な直流電力をノイズフィルタ35を介して入
力し、商用電源系統13の系統電圧よりも大きな電圧に
昇圧するものであり、平滑コンデンサ22、チョークコ
イル23、スイッチ回路24、ダイオード25及びコン
デンサ26を有して構成される。
3及びスイッチ回路24に入力される直流電力を平滑す
る。スイッチ回路24は、スイッチング素子27及びダ
イオード28にて構成される。スイッチング素子27と
しては、パワートランジスタ、パワーMOSFET、ま
たはIGBT等が好適である。このスイッチング素子2
7のON、OFF操作により、チョークコイル23に、
昇圧された電圧が発生する。また、コンデンサ26は、
チョークコイル23によって発生した高電圧電力を蓄え
る。ダイオード25は、コンデンサ26に蓄えられた高
電圧電力の逆流を防止する。
時間(即ちONデューティ)を調整することによって、
昇圧回路14が昇圧する昇圧電圧が制御される。つま
り、商用電源系統13の系統電圧が200Vの場合、そ
の波高値(ピーク値)が±280Vになるので、系統連
系装置12から交流電力を商用電源系統13へ回生させ
るためには、昇圧回路14による昇圧電圧は、上記波高
値の絶対値(280V)以上に設定される必要がある。
実際には、昇圧回路14による昇圧電圧は、インバータ
回路15のスイッチング素子29(後述)のON抵抗や
電流平滑回路16のリアクトル31の抵抗を考慮して、
280Vよりも20〜30V高い値に設定される。
チング素子29がブリッジ接続され、各スイッチング素
子29に対応してダイオード30(フライホイールダイ
オード)が設けられて構成され、昇圧回路14にて昇圧
された直流電力を、商用電源系統13の交流電力に対応
した、つまり商用電源系統13の交流電力と略一致した
位相及び周波数の正弦波形を有する交流電力に変換す
る。
ング素子29をON、OFF操作することによって、昇
圧回路14から入力された直流電力をパルス幅変調して
交流電力に変換する。さらに、このインバータ回路15
から出力された交流電力(交流電流、交流電圧)の波形
が、商用電源系統13における系統電圧の交流電圧波形
と一致するように、スイッチング素子29をON操作す
る時間(ONデューティ)が調整される。これにより、
インバータ回路15から出力された交流電力の位相及び
周波数が、商用電源系統13の系統電力のそれらと略一
致する。
にリアクトル31及びコンデンサ32によって形成さ
れ、インバータ回路15にて変換された交流電力の電流
を平滑する。この電流平滑回路16にて平滑された交流
電力が、ノイズフィルタ36、解列コンタクタ37及び
保護継電器38を経て商用電源系統13へ回生可能とさ
れる。
ータ17に接続され、太陽光発電装置10と商用電源系
統13とを接続または切り離し可能とする。後に詳説す
るが、マイクロコンピュータ17は、解列コンタクタ3
7へ操作信号を出力して、太陽光発電装置10の運転終
了時に太陽光発電装置10と商用電源系統13とを切り
離し、太陽光発電装置10の運転開始時に太陽光発電装
置10と商用電源系統13とを接続する。
イソレーションアンプを備えてなり、太陽電池11にて
発電されて昇圧回路14へ入力される直流電力の電圧を
検出する。また、発電電流検出センサ34は、例えば変
流器を備えてなり、太陽電池11にて発電されて昇圧回
路14へ入力される直流電力の電流を検出する。
イソレーションアンプを備えてなり、昇圧回路14にて
昇圧されて出力された昇圧電圧を検出する。また、前記
第1系統電圧検出センサ19及び第2系統電圧検出セン
サ20は、変圧器を備えてなり、商用電源系統13にお
ける系統電力の系統電圧を検出する。更に、前記インバ
ータ出力電流検出センサ21は、例えば変流器を備えて
なり、インバータ回路15にて変換された交流電流を検
出する。
圧検出センサ33及び発電電流検出センサ34によって
太陽電池11により発電された直流電力を監視し、この
直流電力が一定値以上になった時に解列コンタクタ37
をON操作させて、太陽光発電装置10と商用電源系統
13とを接続させ、太陽光発電装置10の運転を開始さ
せる。
連系装置12から商用電源系統13へ回生させる回生電
力、第1系統電圧検出センサ19及び第2系統電圧検出
センサ20により検出された系統電圧、及び昇圧電圧検
出センサ18により検出された昇圧電圧に基づいて、昇
圧回路14におけるスイッチング素子27のONデュー
ディを調整し、昇圧回路14による昇圧電圧を商用電源
系統13の系統電圧よりも大きな値に制御する。
系統電圧検出センサ19及び第2系統電圧検出センサ2
0により検出された系統電圧の波形(正弦波)と、イン
バータ出力電流検出センサ21にて検出された出力電流
の波形とに基づいて、インバータ回路15におけるスイ
ッチング素子29のONデューティを調整し、このイン
バータ回路15にて変換される交流電力(交流電流、交
流電圧)を正弦波形に制御する。
回路14及びインバータ回路15の制御によって、商用
電源系統13の交流電力と略一致した交流電力が、太陽
光発電装置10の系統連系装置12から商用電源系統1
3へ回生可能とされる。
0は、スイッチング電源40及び外部記憶装置41を更
に備える。スイッチング電源40は、電圧変動の小さな
安定した直流電源を、マイクロコンピュータ17、昇圧
回路14、インバータ回路15、並びに第1系統電圧検
出センサ19及び第2系統電圧検出センサ20等の各種
センサへ供給するものである。特に、マイクロコンピュ
ータ17に供給される電源を制御電源と称する。また、
外部記憶装置41は、例えばEEPROM等が好適であ
り、マイクロコンピュータ17との間で通信可能に設け
られる。
装置10の昇圧回路14におけるコンデンサ26近傍の
点Mに接続され、太陽電池11にて発電され昇圧回路1
4にて昇圧されてコンデンサ26に蓄えられた電力、ま
たは、商用電源系統13の交流電力が解列コンタクタ3
7を経てインバータ回路15のダイオード30(フライ
ホイールダイオード)により整流され昇圧回路14のコ
ンデンサ26に蓄えられた直流電力を選択し、それぞれ
安定化した後、上記マイクロコンピュータ17等の各種
機器へ供給する。
池11にて発電された発電電力の電圧が所定レベルを越
えた時に、この発電電力を昇圧回路14が昇圧し、コン
デンサ26に蓄えた後の電力を更に安定化して、マイク
ロコンピュータ17、昇圧回路14、インバータ回路1
5及び各種センサ等へ供給する。また、スイッチング電
源40は、太陽電池11にて発電された発電電力の電圧
が所定レベル以下となった時(例えば日没時)に、商用
電源系統13の交流電力をインバータ回路15のダイオ
ード30が整流し、昇圧回路14のコンデンサ26が蓄
えた後の電力を更に安定化して、マイクロコンピュータ
17、昇圧回路14、インバータ回路15及び各種セン
サ等へ供給する。
30による商用電源系統13の交流電力の整流作用を、
インバータ回路15の複数のダイオード30を、図1に
示すように符号30A、30B、30C、30Dを用い
て区別して示し、電流平滑回路16の複数のリアクトル
31を、同様に符号31A、31Bを用いて区別して示
すことにより説明する。つまり、商用電源系統13の交
流電力がリアクトル31A、点A、ダイオード30A、
点B、点C、点M、昇圧回路14のコンデンサ26、点
D、点E、ダイオード30B、点F、リアクトル31B
を順次流れる時には、上記ダイオード30A及び30B
が交流電力を整流する。また、商用電源系統13からの
交流電力がリアクトル31B、点F、ダイオード30
C、点B、点C、点M、コンデンサ26、点D、点E、
ダイオード30D、点A、リアクトル31Aを順次流れ
る時には、上記ダイオード30C及び30Dが交流電力
を整流する。
クロコンピュータ17、昇圧回路14、インバータ回路
15及び各種センサ等へ供給する電源は、太陽光発電装
置10の運転終了時まで常時良好に確保されることにな
る。
イクロコンピュータ17が解列コンタクタ37をOFF
操作して、このマイクロコンピュータ17、昇圧回路1
4及びインバータ回路15を含めた太陽光発電装置10
の各種機器と商用電源系統13とが切り離される。この
ため、商用電源系統13から、インバータ回路15のダ
イオード30及び昇圧回路14のコンデンサ26を経て
スイッチング電源40へ供給される電力が消失するの
で、太陽光発電装置10におけるマイクロコンピュータ
17、インバータ回路15、昇圧回路14及び各種セン
サ等の待機電力が零となる。
太陽光発電装置10の運転中の運転状態データを外部記
憶装置41との通信により、この外部記憶装置41に記
憶可能に構成される。上記運転状態データとしては、商
用電源系統13に異常があった時に、この商用電源系統
13へ太陽光発電装置10から電力を回生させないで商
用電源系統13を保護するための保護動作に関するデー
タ(保護動作の種類及びその動作時間)と、太陽光発電
装置10自体を保護するための保護動作に関するデータ
(保護動作の種類及びその動作時間)と、太陽光発電装
置10が発電した電力の積算値と、太陽光発電装置10
に発生した異常の種類及び発生時刻と、などがある。
装置41への運転状態データの記録は、太陽光発電装置
10の運転終了間際、例えば日没時に、商用電源系統1
3、インバータ回路15のダイオード30、昇圧回路1
4のコンデンサ26及びスイッチング電源40を用い
て、マイクロコンピュータ17へ供給される制御電源が
確保された状態で実施される。更にマイクロコンピュー
タ17は、この日没時に、同様に制御電源が確保された
状態で、日没の判断を実行可能に構成される。
施の形態によれば次の効果〜を奏する。
制御電源等、太陽光発電装置10のその他の各種機器
(昇圧回路14、インバータ回路15、各種センサ等)
へ供給される電源が、太陽電池11または商用電源系統
13から選択的に供給可能に構成されたことから、太陽
電池11にて発電される電力が所定レベル以下まで低下
した場合には、商用電源系統13からインバータ回路1
5のダイオード30及びスイッチング電源40等を用い
て、マイクロコンピュータ17を含めた太陽光発電装置
10の各種機器へ電源を導くことができるので、太陽光
発電装置10の運転終了時まで、制御電源等、太陽光発
電装置10の各種機器へ供給される電源を常に良好に確
保できる。
に、商用電源系統13からインバータ回路15のダイオ
ード30及びスイッチング電源40等を用いて、太陽光
発電装置10の各種機器へ供給され、特に制御電源とし
てマイクロコンピュータ17へ供給されることから、こ
のマイクロコンピュータ17は、日没時にも電源が良好
に確保されることになるので、日没の判断を確実に実行
することができる。
0の運転終了時に、解列コンタクタ37のOFF操作に
よって、太陽光発電装置10のマイクロコンピュータ1
7を含めた各種機器と切り離されるよう構成されたこと
から、太陽光発電装置10の運転終了時には、マイクロ
コンピュータ17へ供給される制御電源や各種センサ等
へ供給される電源が切断されるので、太陽光発電装置1
0における各種機器の待機電力を零とすることができ
る。
0の運転終了時に、解列コンタクタ37のOFF操作に
よって、太陽光発電装置10のマイクロコンピュータ1
7を含めた各種機器と切り離されることから、落雷等に
より発生する恐れのある太陽光発電装置10の各種機器
の故障を回避できる。
データを外部記憶装置41に記憶するよう構成されたこ
とから、例えば太陽光発電装置10の運転終了後に、外
部記憶装置41に記憶された運転状態データに基づき、
この太陽光発電装置10の運転状況を的確に判定でき
る。この結果、太陽光発電装置10のメンテナンスや故
障修理を適切に実施できる。
0自体または商用電源系統13を保護するための保護動
作に関するデータが記憶されば場合には、これらの保護
動作に関する運転状態データを、例えばメンテナンス時
等に確認することにより、太陽光発電装置10による発
電量が少ない場合等に適切な対応が可能とする。
電装置10の運転終了間際(例えば日没時)に、商用電
源系統13、インバータ回路15のダイオード30及び
スイッチング電源40等を用いて、マイクロコンピュー
タ17へ供給される制御電源を確保した状態で、太陽光
発電装置10の運転中の運転状態データを外部記憶装置
41に記憶するよう構成されたことから、制御電源が安
定した状態で外部記憶装置41との通信が可能となるの
で、この外部記憶装置41への記憶動作、及びこの外部
記憶装置41に記憶されたデータの信頼性を確保するこ
とができる。
説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
解列コンタクタ37への太陽光発電装置10の運転状態
データの記憶は、太陽光発電装置10の運転終了間際
(例えば日没時)に限らず、太陽光発電装置10の運転
動作中で、その記憶すべき運転状態が発生した時に実施
されてもよい。
陽電池11であって、系統連系発電装置が太陽光発電装
置10の場合を述べたが、風力発電装置等の他の発電手
段を用いて、発電電力を商用電源系統へ回生させる他の
系統連系発電装置であってもよい。
電装置の制御方法によれば、系統連系発電装置の運転状
況を的確に判定して、メンテナンスや故障修理を適切に
実施できる。
装置によれば、系統連系発電装置の運転状況を的確に判
定して、メンテナンスや故障修理を適切に実施できる。
が適用された太陽光発電装置を、商用電源系統と共に示
す回路図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 発電手段と、この発電手段にて発電され
た直流電力を昇圧する昇圧回路と、この昇圧回路にて昇
圧された直流電力を交流電力に変換するインバータ回路
とを有し、上記昇圧回路及び上記インバータ回路の制御
により、商用電源系統の交流電力に対応した交流電力を
上記商用電源系統へ回生可能とする系統連系発電装置の
制御方法において、 上記系統連系発電装置の運転中の運転状態データを外部
記憶装置に記憶することを特徴とする系統連系発電装置
の制御方法。 - 【請求項2】 上記運転状態データは、系統連系発電装
置または商用電源系統を保護するための保護動作に関す
るデータであることを特徴する請求項1に記載の系統連
系発電装置の制御方法。 - 【請求項3】 上記系統連系発電装置の運転終了間際
に、制御電源を確保した状態で、上記系統連系発電装置
の運転中の運転状態データを外部記憶装置に記憶するこ
とを特徴とする請求項1または2に記載の系統連系発電
装置の制御方法。 - 【請求項4】 上記発電手段が、太陽光の受光量に応じ
た電力を発電する太陽電池であり、日没時に、制御電源
を確保した状態で、系統連系発電装置の運転中の運転状
態データを外部記憶装置に記憶することを特徴とする請
求項1または2に記載の系統連系発電装置の制御方法。 - 【請求項5】 上記制御装置は、日没時に、制御電源を
確保した状態で、日没の判断を実行することを特徴とす
る請求項4に記載の系統連系発電装置の制御方法。 - 【請求項6】 発電手段と、この発電手段にて発電され
た直流電力を昇圧する昇圧回路と、この昇圧回路にて昇
圧された直流電力を交流電力に変換するインバータ回路
と、商用電源系統の交流電力に対応した交流電力を上記
商用電源系統へ回生可能とするように、上記昇圧回路及
び上記インバータ回路を制御する制御装置と、を有する
系統連系発電装置において、 上記制御装置は、系統連系発電装置の運転中の運転状態
データを外部記憶装置に記憶するよう構成されたことを
特徴とする系統連系発電装置。 - 【請求項7】 上記運転状態データは、系統連系発電装
置または商用電源系統を保護するための保護動作に関す
るデータであることを特徴する請求項6に記載の系統連
系発電装置。 - 【請求項8】 上記制御装置は、系統連系発電装置の運
転終了間際に、当該制御装置へ供給される電源を確保し
た状態で、上記系統連系発電装置の運転中の運転状態デ
ータを外部記憶装置に記憶するよう構成されたことを特
徴とする請求項6または7に記載の系統連系発電装置。 - 【請求項9】 上記発電手段が、太陽光の受光量に応じ
た電力を発電する太陽電池であり、上記制御装置は、日
没時に、当該制御装置へ供給される電源を確保した状態
で、系統連系発電装置の運転中の運転状態データを外部
記憶装置に記憶するよう構成されたことを特徴とする請
求項6または7に記載の系統連系発電装置。 - 【請求項10】 上記制御装置は、日没時に、当該制御
装置へ供給される電源を確保した状態で、日没の判断を
実行するよう構成されたことを特徴とする請求項9に記
載の系統連系発電装置。
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