JP2004194500A - Power conversion apparatus for solar power generation - Google Patents

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Masaki Eguchi
政樹 江口
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Sharp Corp
シャープ株式会社
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    • Y02E10/58Maximum power point tracking [MPPT] systems

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To attain improvement of system power generation efficiency by independently performing maximum power follow-up relating to each solar battery array, in a system interconnection inverter connecting in parallel a plurality of the solar battery arrays input. <P>SOLUTION: In the power conversion apparatus for solar power generations with a plurality of solar battery modules 8a, 8b, 8c serving as the power source, boost chopper parts 26a, 26b, 26c for performing maximum power follow-up of each solar battery module 8a, 8b, 8c for every thereof and a DC/DC converter of waveform forming parts 34a, 34b, 34c, 34d, etc. are provided, maximum power is led through from each solar battery module 8a, 8b, 8c thereafter to be collectively converted into an AC output by an inverter 23, a DC/AC converter 36, etc. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

本発明は、太陽電池を用いた分散型電源に使用する太陽光発電用電力変換装置に関するものである。 The present invention relates to photovoltaic power converter for use in distributed power using solar cells.

各家庭に設置される太陽電池モジュールを用いた分散型電源は、従来から図5に示すようなものがある(例えば特許文献1)。 Distributed power source using the solar cell module is installed in each home, there is shown in FIG. 5 conventionally (for example, Patent Document 1).
特開平8−70533号公報 JP 8-70533 discloses

図5において、太陽電池アレイ8と、この太陽電池アレイ8から出力される直流電力を交流電力に変えるインバータ(インバータ回路)9を内蔵したインバータ装置10とを備えている。 5 includes a solar cell array 8, an inverter device 10 with a built-in inverter (inverter circuit) 9 for changing the DC power output from the solar cell array 8 into AC power. このインバータ装置10は、商用電源の電力系統から分散型電源を切り離す遮断機11と、周波数変動や電圧変動に基づいて、商用電源の電力系統1の遮断機5の解列を検知して遮断機11を解列させる単独運転検知手段12とを含む系統連系保護装置を内蔵した構成となっている。 The inverter device 10 includes a breaker 11 to disconnect the distributed power from the power system of the commercial power supply, based on the frequency variation and voltage variation breaker detects the disconnection of the circuit breaker 5 of the power system 1 of the commercial power source 11 has a configuration in which a built-in system interconnection protection device comprising a single operation detecting means 12 for Kairetsu the. ここで3は変電所、4は配電線、6は柱上トランスである。 Here 3 substations, 4 distribution line, 6 is a pole transformer.

かかる系統連系システムにおいては、計測される太陽電池アレイ8の出力電圧及び出力電流に基づいて、太陽電池アレイ8の発電電力を演算する演算手段14と、太陽電池アレイ8の出力電圧を変化させる出力可変手段15と、この出力可変手段15を制御して太陽電池アレイ8の出力電圧を変化させることにより、演算手段14で演算された発電電力が最大となる出力電圧値を探索する探索動作を、一定の時間間隔をあけて断続的に行う制御手段16と、発電量が異常であるときなどに表示を行う表示手段17とを備えている。 In such a system interconnection system, on the basis of the output voltage and output current of the solar cell array 8 to be measured, a calculating means 14 for calculating the power generated by the solar cell array 8, to change the output voltage of the solar cell array 8 an output variable means 15, by changing the output voltage of the solar cell array 8 by controlling the output variable means 15, a search operation that generated power calculated by the calculating means 14 searches the output voltage value becomes maximum , and a control unit 16 for intermittently at regular time intervals, and a display unit 17 for the display such as when the power generation amount is abnormal.

そして、前記単独運転検知手段12、演算手段14、出力可変手段15及び制御手段16は、マイクロコンピュータ20によって構成されている。 Then, the islanding operation detecting means 12, calculating means 14, the output changing means 15 and control means 16 is constituted by a microcomputer 20. この制御手段16は出力可変手段15を介してインバータ回路9を制御することにより太陽電池アレイ8の出力電圧を変化させ、演算手段14から出力される電力が最大となる電圧値を探索するものである。 The control means 16 changes the output voltage of the solar cell array 8 by controlling the inverter circuit 9 through an output variable means 15, in which power output from the operation means 14 to search the voltage value becomes maximum is there.

上記の系統連系システムにおいて、電源装置は一般的には図6に示すように、例えば1kW出力の3枚の太陽電池アレイ8に対して1個の3kWのインバータ9を使用している。 In the above system interconnection system, power supply and is generally used as shown in FIG. 6, for example, an inverter 9 of one 3kW against three solar cell array 8 of 1kW output. また図7に示すように太陽電池アレイ8の出力に等しい容量のインバータ9を使用し、複数枚の太陽電池アレイ8の出力側の夫々をインバータ9の入力側に接続し、これらインバータ9の出力側を1本にして系統と連系するシステムも開示されている。 Also use the capacity of the inverter 9 is equal to the output of the solar cell array 8 as shown in FIG. 7, connected on the output side of the plurality of solar array 8 respectively to the input side of the inverter 9, the output of the inverter 9 Some systems system and interconnection and to one side is disclosed.

また、図8に示すように夫々の太陽電池アレイ8の出力側を電力変換部であるDC/DCコンバータ21の入力側に接続し、これらのDC/DCコンバータの出力側を他の電力変換部であるインバータ9の入力側に逆流防止ダイオード22を介して接続し、系統と連系するシステムが開示されている。 Further, connected to the input side of the DC / DC converter 21 is a power converting unit on the output side of each of the solar cell array 8 as shown in FIG. 8, another power converting unit on the output side of the DC / DC converter through the blocking diode 22 on the input side is connected to the inverter 9 is, there is disclosed a system for system and interconnection.

従って、第1の太陽電池アレイ8の出力がDC200V、第2の太陽電池アレイ8の出力がDC100V、第3の太陽電池アレイ8の出力がDC50Vである場合、第1のDC/DCコンバータ21ではその出力をそのままDC200Vに制御し、第2、第3のDC/DCコンバータ21では出力をDC200Vに昇圧してインバータ9に入力させるようになっている。 Thus, the output of the first solar cell array 8 is 200V DC, the output of the second solar cell array 8 is DC 100V, when the output of the third solar cell array 8 is DC 50 V, the first DC / DC converter 21 to control its output to the DC200V, second, the output in the third DC / DC converter 21 steps up the DC200V and is adapted to input to the inverter 9.

上述したような出力を一定電圧制御するDC/DCコンバータによって、各太陽電池アレイからDC/DCコンバータを介して得られる電圧をそろえてDC/DCコンバータの出力で電力を結合する場合、太陽電池の最大電力追従が正確に行えずシステム発電効率が低下するという問題があった。 The DC / DC converter to a constant voltage control as described above outputs, to couple power at the output of the DC / DC converter by aligning the voltage obtained from the solar array via the DC / DC converter, a solar cell MPPT is accurately performed without system power generation efficiency is lowered. つまり、各DC/DCコンバータの出力電圧を同一に制御するだけでは各太陽電池アレイに対して要求される電流を分配する制御を行うことができず、各太陽電池アレイに対する安定な最大電力の追従が行えない。 In other words, only by controlling the output voltage of each DC / DC converter in the same can not be controlled to distribute the current required for each solar array, following a stable maximum power for each solar array can not be performed.

また、太陽電池モジュールの直列数の異なる太陽電池アレイを直接並列接続して、1台のインバータで制御した場合のP(電力)−V(電圧)特性は例えば図9に示すようになる。 Further, connected in parallel directly to serial number of different solar cell array of the solar cell module, in the case of control with one inverter P (power) -V (voltage) characteristic is as shown in FIG. 9, for example. 2つの太陽電池アレイの最大電力はMPP(a)、MPP(b)であるが、その合成特性の最大電力MPP(a+b)と真の最大電力MPP(a)+MPP(b)との関係は、MPP(a+b)<MPP(a)+MPP(b)であり、得られる最大電力は真の最大電力に比べて図9に記載の損失分だけ低下する。 Maximum power of the two solar array MPP (a), is a MPP (b), the relationship between the maximum power MPP its synthesis characteristics (a + b) the true maximum power MPP (a) + MPP (b), an MPP (a + b) <MPP (a) + MPP (b), the maximum power obtained decreases by loss according to FIG. 9 in comparison with the true maximum power.

また、現状の最適電力追従制御では最悪の場合、図9におけるMPP(a)の位置で動作する場合も予想される。 Furthermore, an optimal power follow-up control of the current in the worst case, it is expected also when operating in the position of the MPP (a) in FIG. 9. このような太陽電池アレイ間の最適動作電圧のアンバランスは太陽電池モジュールの直列数が同じ場合においても部分的な影の影響により電流が太陽電池アレイ内のバイパスダイオードを経由するような場合に発生する。 Such imbalance of the optimum operating voltage between the solar cell array is generated when current by even partial influence of a shadow in the case numbers of series solar cell modules are the same is such that through the bypass diode in the solar cell array to.

上記課題を解決するために本発明は、DC/DCコンバータの出力電圧をそろえるのではなく、各DC/DCコンバータが各太陽電池アレイの最大電力追従を行う構成とすることを含め、各太陽電池アレイ毎に最大電力を追従する機能を有する電力変換器を介して電力を統合してインバータ装置に入力し、系統と連系運転を行うようにした。 The present invention in order to solve the above problems, rather than align the DC / DC converter output voltage, including that each DC / DC converter is configured to perform MPPT for each solar cell array, each of the solar input to inverter device integrates power via power converter having a function to track the maximum power for each array, and to perform system and interconnected operation.

本発明の太陽光発電用電力変換装置は、複数の太陽電池電力入力部と、該複数の太陽電池電力入力部に接続された各々の太陽電池アレイに対する最大電力追従を行う最大電力追従部と、前記複数の太陽電池電力入力部より入力される入力電力を前記太陽光発電用電力変換装置の主回路内で結合する結合手段と、該結合手段で結合した各入力電力の総和を交流電力に変換するインバータを設けた太陽光発電用電力変換装置において、前記複数の太陽電池電力入力部はDC/DCコンバータで構成され、該DC/DCコンバータの出力端で各々の電力が結合され、その後段に接続されるインバータにより交流電力に変換され、前記DC/DCコンバータは、各々に接続された太陽電池アレイの動作電圧を該アレイの最大電力点に制御するとともに Solar photovoltaic power converter of the present invention, the maximum power follow-up unit for performing a plurality of solar cell power input, the maximum power follow-up for the solar array each connected to the solar cell power input unit of the plurality of, converting an input power input from the plurality of solar cell power input unit and a coupling means for coupling in the main circuit of the photovoltaic power converter, a sum of the input power coupled by said coupling means into AC power the power converter for solar power generation which is provided an inverter for the plurality of photovoltaic power input unit is composed of a DC / DC converter, each power is coupled with the output end of the DC / DC converter, a subsequent stage the inverters connected is converted into AC power, the DC / DC converter controls the operating voltage of the solar cell array connected to each maximum power point of the array 電力結合された出力端の電圧が所定の保護電圧値より大きくなる場合は最大電力追従を止めて、前記DC/DCコンバータの電力結合された出力端の電圧が前記保護電圧値を超えないように、前記DC/DCコンバータによって供給される電力を抑制することを特徴とするものである。 If the voltage of the power coupling output terminal is greater than a predetermined protection voltage value to stop the maximum power follow, as the voltage of the DC / DC converter of the power combined output does not exceed the protection voltage value , it is characterized in suppressing the power supplied by the DC / DC converter.

従って、各太陽電池アレイに対して最大電力追従を行うことができる。 Therefore, it is possible to perform MPPT for each solar array. この際、電力結合した後のDC/DCコンバータの出力端電圧は、DC/DCコンバータでは制御されず、最大電力追従の状態によって変化する。 In this case, DC / DC converter output voltage after the power coupling is not controlled by the DC / DC converter, changes the state of the maximum power follow-up. 更に結合された電力はインバータ装置を介して交流に変換されて出力されるが、このような電力結合した位置より後段に位置するインバータ装置が更に結合後の電力に対する最大電力追従制御を行うことで、トータルとしての最大電力追従が行われる。 Although further combined power output is converted into AC via an inverter device, by performing the maximum power follow-up control for such a power coupling to power after the inverter device further bond located downstream from the position , the maximum power follow-up as a total are carried out.

また、後段のインバータ装置の出力が、前段のDC/DCコンバータ群の出力よりも小さい場合に、電力結合部の電圧が定格以上に上昇するのを抑制する作用を有する。 The output of the subsequent stage of the inverter device is less than the output of the preceding DC / DC converter unit, the voltage of the power coupling part has an action to suppress from rising above the rated.

また、本発明の太陽光発電用電力変換装置は、複数の太陽電池電力入力部と、該複数の太陽電池電力入力部に接続された各々の太陽電池アレイに対する最大電力追従を行う最大電力追従部と、前記複数の太陽電池電力入力部より入力される入力電力を前記太陽光発電用電力変換装置の主回路内で結合する結合手段と、該結合手段で結合した各入力電力の総和を交流電力に変換するインバータを設けた太陽光発電用電力変換装置において、前記複数の太陽電池電力入力部は、電流共振型の高周波インバータ部と絶縁トランス部と整流部の順序で構成され、各整流部の出力を結合して後段のインバータ部で交流電力に変換することを特徴とするものである。 Moreover, solar photovoltaic power converter of the present invention, the maximum power follow-up portion in which a plurality of solar cell power input, the maximum power follow-up for the solar array each connected to the solar cell power input unit of the plurality of performed When the coupling means for coupling an input power input from the plurality of solar cell power input unit in the main circuit of the photovoltaic power converter, an AC power sum of the input power coupled by said coupling means the power converter for solar power generation which is provided an inverter to convert to, the plurality of solar cell power input unit is constituted in the order of the rectifier unit and the insulating transformer unit frequency inverter of the current resonance type, each rectifier is characterized in that the converting by coupling the output to the AC power at a later stage of the inverter section.

従って、最大電力追従制御は前段の電流共振型の高周波インバータ部のみで実施されるとともに、電流波形生成も同時に行われるので、後段のインバータ部では商用周波数による波形の折り返し制御だけを行って交流電力を出力できる。 Therefore, the maximum with the power follow-up control is performed only by the high-frequency inverter of the preceding stage of the current resonance type, the current waveform generation is also performed at the same time, the AC power by performing only loopback control waveform by commercial frequency in a subsequent inverter It can be output.

本発明は上記のような構成であるので、太陽光発電用電力変換装置において、複数の太陽電池電力入力部は、太陽電池アレイの動作電圧を該アレイの最大電力点に制御するDC/DCコンバータで構成され、該DC/DCコンバータの出力端で各々の電力が結合され、その後段に接続されるインバータにより交流電力を得るようにしているので、各太陽電池アレイに対して最大電力追従を行うことができ、太陽光発電のシステム効率を向上することができる。 Since the present invention is a structure as described above, in the power converter for solar power generation, the plurality of solar cell power input, DC / DC converter for controlling the operation voltage of the solar cell array to the maximum power point of the array in the configuration, each of the power is coupled with the output end of the DC / DC converter, since to obtain an AC power by an inverter connected to a subsequent stage performs MPPT for each solar array it can, it is possible to improve the system efficiency of the solar power generation.

さらにDC/DCコンバータは、電力結合された出力端の電圧が所定値より大きくなる場合は、前記DC/DCコンバータによって供給される電力を抑制するようにしているので、後段のインバータ装置の最大定格入力電圧を超えないようにしてインバータ装置の破損を防止することができる。 Further DC / DC converter, when the voltage of power combined output end is greater than the predetermined value, so so as to suppress the power supplied by the DC / DC converter, the maximum rating of the subsequent inverter device not exceed the input voltage it is possible to prevent damage of the inverter device.

また、太陽光発電用電力変換装置において、複数の太陽電池電力入力部を、電流共振型の高周波インバータ部と絶縁トランス部と整流部より成る波形成形部で構成し、各整流部の出力を結合して後段のインバータ部で交流電力に変換することにより、最大電力追従制御は前段の電流共振型の高周波インバータ部のみで行わせることができ、最大電力追従の制御を簡素化することができる。 The coupling in the power converter for solar power generation, a plurality of solar battery power input unit, composed of a waveform shaping unit consisting of a rectification part and the insulating transformer unit frequency inverter of the current resonance type, the output of each rectifier by converting into AC power at a later stage of the inverter section by the maximum power follow-up control can be performed in only the high-frequency inverter of the preceding stage of the current resonance type, it is possible to simplify the control of the maximum power follow-up. さらに各太陽電池アレイに対して最大電力追従を行うことができ、太陽光発電のシステム効率を向上することができる。 Can perform the maximum power follow the further each solar cell array, it is possible to improve the system efficiency of the solar power generation.

(実施形態1)図1は本発明の第1の実施形態を示す太陽光発電用電力変換装置の要部構成図であり、一例として複数の太陽電池電力を入力して、系統と連系運転を行う系統連系インバータ41の構成を示す。 (Embodiment 1) FIG. 1 is a block diagram illustrating the principal components of a solar photovoltaic power converter showing a first embodiment of the present invention, by inputting a plurality of solar cell power as an example, system and interconnected operation the showing a configuration of a system interconnection inverter 41 to perform. 太陽電池アレイ8a、8b、8cは、各々独立に系統連系インバータ41に接続され、リアクトル28a、28b、28cとスイッチ素子40a、40b、40cとダイオード27a、27b、27cとで構成される昇圧チョッパ部26a、26b、26cには直流電力が入力される。 Solar array 8a, 8b, 8c are each independently connected to the system interconnection inverter 41, the reactor 28a, 28b, 28c and the switching element 40a, 40b, 40c and the diode 27a, 27b, the step-up chopper composed of a 27c part 26a, 26b, the 26c DC power is inputted.

リアクトル28a、28b、28cの電流はスイッチ素子40a、40b、40cのオン時間とオフ時間とのデューティによって制御され、リアクトル28a、28b、28cに蓄えられたエネルギーはダイオード27a、27b、27cを介してコンデンサ29に充電される。 Reactors 28a, 28b, 28c of the current is controlled switching elements 40a, 40b, the duty of the 40c of the on and off times, reactors 28a, 28b, the energy stored in 28c diodes 27a, 27b, via 27c It is charged in the capacitor 29. コンデンサ29の電圧はインバータ部23に入力され、系統電圧に同期した交流電力に変換されて系統に出力される。 Voltage of the capacitor 29 is inputted to the inverter unit 23 is converted into AC power that is synchronized with the system voltage is output to the system. 各昇圧チョッパ部26a、26b、26cに入力される電圧と電流は電力検出部24a、24b、24cで検出され、制御回路25に入力される。 Each step-up chopper unit 26a, 26b, voltage and current input to 26c are detected power detection unit 24a, 24b, at 24c, is inputted to the control circuit 25.

制御回路25は電力検出部24a、24b、24cで検出される電圧、電流から入力電力を算出し、入力電力が最大となるように各スイッチ素子40a、40b、40cのゲート信号ga、gb、gcのデューティ制御を行う。 The control circuit 25 power detector 24a, 24b, the voltage detected at 24c, to calculate the input power from the current, the switching element 40a such that the input power is maximized, 40b, 40c of the gate signals ga, gb, gc perform the duty control. また、制御回路25はインバータ入力電圧(コンデンサ29の電圧)を分圧抵抗30から検出し、所定の保護電圧値以上になると最大電力追従を止めて前記デューティを小さくしてコンデンサ29の電圧が保護電圧値を越えないように制御する。 Further, the control circuit 25 detects the inverter input voltage (voltage of the capacitor 29) from the voltage dividing resistors 30, the voltage of the capacitor 29 by reducing the duty to stop the MPPT becomes equal to or larger than a predetermined protection voltage protection controlled so as not to exceed the voltage value.

さらに制御回路25はインバータ部23内のスイッチ素子のゲート信号の制御、前記インバータ入力電圧およびインバータ出力電力に基づいた最大電力追従制御、系統連系保護制御などを行う。 Further control circuit 25 performs control of the gate signals of the switching elements in the inverter unit 23, the inverter input voltage and the maximum power follow-up control based on the inverter output power, and system interconnection protection control. このように、各昇圧チョッパ部26a、26b、26cおよびインバータ部23がともに最大電力追従制御を行うことにより、系統連系インバータ41に接続された各太陽電池アレイ8a、8b、8cの最大電力を取り出すことができる。 Thus, each step-up chopper unit 26a, 26b, by 26c and the inverter unit 23 performs both the maximum power follow-up control, the solar cell array 8a is connected to the system interconnection inverter 41, 8b, the maximum power of 8c it can be taken out.

(実施形態2)図2は本発明の第2の実施形態を示す太陽光発電用電力変換装置の要部構成図であり、一例として2系統の太陽電池電力を入力して、系統と連系運転を行う系統連系インバータ41の構成を示すものである。 (Embodiment 2) FIG. 2 is a block diagram illustrating the principal components of a solar photovoltaic power converter showing a second embodiment of the present invention, by entering the solar cell power of two systems as an example, system and interconnection It shows the configuration of a system interconnection inverter 41 for driving. 太陽電池アレイ8aは、逆流防止ダイオード22を介してコンデンサ29を充電し、太陽電池アレイ8bはリアクトル28とスイッチ素子40とダイオード27とで構成される昇圧チョッパ部26に接続される。 Solar array 8a charges the capacitor 29 via the backflow preventing diode 22, the solar cell array 8b is connected to the configured step-up chopper unit 26 in the reactor 28 and the switching element 40 and the diode 27. リアクトル28の電流はスイッチ素子40のオン時間とオフ時間とのデューティによって制御され、リアクトル28に蓄えられたエネルギーはダイオード27を介してコンデンサ29に充電される。 Current of the reactor 28 is controlled by the duty of on-time and off-time of the switch element 40, the energy stored in the reactor 28 is charged in the capacitor 29 through the diode 27.

コンデンサ29の電圧はインバータ部23に入力され、系統電圧に同期した交流電力に変換されて系統に出力される。 Voltage of the capacitor 29 is inputted to the inverter unit 23 is converted into AC power that is synchronized with the system voltage is output to the system. 昇圧チョッパ部26に入力される電圧と電流は電力検出部24で検出され、制御回路25に入力される。 Voltage and current input to the step-up chopper unit 26 is detected by the power detector 24 is input to the control circuit 25. 制御回路25は電力検出部24で検出される電圧、電流から入力電力を算出し、入力電力が最大となるようにスイッチ素子40のゲート信号gのデューティ制御を行う。 The control circuit 25 is a voltage detected by the power detection unit 24 calculates the input power from the current, performing duty control of the gate signal g of the switching element 40 such that the input power is maximized.

また、制御回路25はインバータ部23の入力電圧(コンデンサ29の電圧)を分圧抵抗30から検出し、所定の保護電圧値以上になると最大電力追従を止めて前記デューティを小さくしてコンデンサ29の電圧が保護電圧値を越えないように制御する。 Further, the control circuit 25 detects the input voltage of the inverter unit 23 (voltage of the capacitor 29) from the voltage dividing resistors 30, capacitor 29 by reducing the duty to stop the MPPT becomes equal to or larger than a predetermined protection voltage value a voltage controlled so as not to exceed the protection voltage value. さらに制御回路25はインバータ部23内のスイッチ素子のゲート信号の制御、前記インバータ入力電圧およびインバータ出力電力に基づいた最大電力追従制御、系統連系保護制御などを行う。 Further control circuit 25 performs control of the gate signals of the switching elements in the inverter unit 23, the inverter input voltage and the maximum power follow-up control based on the inverter output power, and system interconnection protection control.

本実施形態では太陽電池アレイ8aの開放電圧が太陽電池アレイ8bの開放電圧より大きな太陽電池アレイが接続され、コンデンサ29の電圧は太陽電池アレイ8aの動作電圧となる。 Open-circuit voltage of the solar cell array 8a in the present embodiment is connected to a large solar array than the open voltage of the solar cell array 8b, the voltage of the capacitor 29 becomes the operating voltage of the solar cell array 8a. この電圧は昇圧チョッパ部26の最大電力制御によって上昇するが、インバータ入力電圧はインバータ部23の最大電力追従制御により太陽電池アレイ8aの最大電力点となる。 This voltage rises by a maximum power control of the step-up chopper 26, the inverter input voltage is a maximum power point of the solar cell array 8a the maximum power follow-up control of the inverter unit 23. このようにして系統連系インバータ41に接続された太陽電池アレイ8a、8bの最大電力を取り出すことができる。 In this way, connected to the system interconnection inverter 41 solar cell array 8a, it is possible to take out the maximum power 8b.

(実施形態3)図3は本発明による第3の実施形態を示す太陽光発電用電力変換装置の要部構成図であり、一例として複数の太陽電池電力を入力して、系統と連系運転を行う系統連系インバータ41の構成を示すものである。 (Embodiment 3) Figure 3 shows the configuration of principal portions of a photovoltaic power converter showing a third embodiment according to the present invention, by inputting a plurality of solar cell power as an example, system and interconnected operation It shows the configuration of a system interconnection inverter 41 for. 太陽電池アレイ8a、8b、8c、8dは、各々独立に系統連系インバータ41の波形成形部34a、34b、34c、34dに接続される。 Solar array 8a, 8b, 8c, 8d, each waveform shaping section 34a of the system interconnection inverter 41 independently, 34b, 34c, is connected to 34d. 波形成形部34aは電流共振型高周波インバータ31aと高周波トランス32aと整流ダイオード33aで構成され、電流共振型高周波インバータ31aは制御回路37によって電流波形生成を行うと同時に最大電力追従制御が行われる。 The waveform shaping section 34a is composed of a rectifier diode 33a and a current resonance type high-frequency inverter 31a and the high-frequency transformer 32a, a current resonance type high frequency inverter 31a is the maximum power follow-up control simultaneously performs current waveform generation is performed by the control circuit 37.

電流共振型高周波インバータ31aの高周波交流出力は高周波トランス32aを介して整流ダイオード33a、33a'で整流され、他の波形生成部34b、34c、34dの出力電流と合成される。 High frequency AC output of the current resonance type high frequency inverter 31a is a rectifier diode 33a via a high-frequency transformer 32a, rectified by 33a ', the other waveform generator 34b, 34c, is combined with the output current of 34d. この場合、波形生成部34b、34c、34dは上記波形生成部34aと同様に、電流共振型高周波インバータ、高周波トランスおよび整流ダイオード(いずれも図示せず)で構成される。 In this case, the waveform generator 34b, 34c, 34d, like the waveform generating unit 34a, a current resonance type high frequency inverter, constituted by a high frequency transformer and rectifier diodes (both not shown).

上記波形成形部34a、34b、34c、34dからの出力が合成された電流は、フィルタ用のコンデンサ35を経て商用周波インバータ36に入力される。 Current the waveform shaping section 34a, 34b, 34c, the output from the 34d were synthesized is input to the commercial frequency inverter 36 via the capacitor 35 of the filter. 商用周波インバータ36に入力される電流は図4の(a)に示すような全波整流状の直流波形となり(図3におけるA点)、これを商用周波インバータ36で系統電圧に同期して折り返して、図4の(b)にしめすような交流電流出力を得られる(図3におけるB点)。 Current input to the commercial frequency inverter 36 becomes a full-wave rectifier-like DC waveform as shown in (a) of FIG. 4 (A point in FIG. 3), which folded in synchronism with the system voltage in the commercial frequency inverter 36 Te, resulting alternating current output such as that shown in (b) of FIG. 4 (B point in FIG. 3). 更にこれをACフィルタ39で平滑化して図4の(c)に示すような正弦波電流波形を得ることができる(図3におけるC点)。 It is possible to further obtain the sinusoidal current waveform as shown Thereto was smoothed with AC filter 39 in FIG. 4 (c) (C point in FIG. 3).

制御回路38は上述のような商用周波インバータ36の折り返し制御および系統連系保護制御を行うとともに、制御回路37に系統との同期信号を送る。 The control circuit 38 performs loopback control and system interconnection protection control of commercial frequency inverter 36 as described above, sends a synchronization signal to the system control circuit 37. 制御回路37はこの同期信号に同期した電流波形生成を行うように、波形成形部34a、34b、34c、34dを制御している。 Control circuit 37 to perform the current waveform generated in synchronization with this synchronization signal, and controls the waveform shaping unit 34a, 34b, 34c, and 34d. このように各太陽電池アレイ毎に設けた波形生成部34a、34b、34c、34dが最大電力追従制御を行うことにより系統連系インバータ41に接続された各太陽電池アレイ8a、8b、8c、8dの最大電力を取り出すことができる。 Thus waveform generator 34a which is provided in each solar cell array, 34b, 34c, 34d each solar cell array 8a is connected to the system interconnection inverter 41 by performing the maximum power follow-up control, 8b, 8c, 8d maximum power can be taken out.

本発明の一実施形態の要部構成図である。 It is a main part configuration diagram of an embodiment of the present invention. 本発明の他の実施形態の要部構成図である。 Configuration diagram showing a principal part of another embodiment of the present invention. 本発明の更に他の実施形態の要部構成図である。 Configuration diagram showing a principal part of still another embodiment of the present invention. 図3に示す本発明の実施形態の動作説明図である。 It is an operation explanatory view of an embodiment of the present invention shown in FIG. 太陽電池を用いた分散型電源の動作説明図である。 It illustrates the operation of a distributed power source using the solar cell. 従来の系統連系インバータのブロック図である。 It is a block diagram of a conventional system interconnection inverter. 系統連系インバータの他の従来例のブロック図である。 It is a block diagram of another conventional example of system interconnection inverter. 系統連系インバータの更に他の従来例のブロック図である。 It is a block diagram of yet another conventional example of a system interconnection inverter. 太陽電池アレイの電力−電圧特性図である。 Power solar array - voltage characteristic diagram.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 商用電力系統 3 変電所 4 配電線 5 遮断器 6 柱上トランス 8、8a、8b、8c、8d 太陽電池アレイ 9 インバータ回路 10 インバータ装置 11 遮断器 12 単独運転検知手段 14 演算手段 15 出力可変手段 16 制御手段 17 表示手段 20 マイクロコンピュータ 21 DC/DCコンバータ 22 逆流防止ダイオード 23 インバータ部 24、24a、24b、24c 電力検出部 25 制御回路 26、26a、26b、26c 昇圧チョッパ部 27、27a、27b、27c ダイオード 28、28a、28b、28c リアクトル 29 コンデンサ 30 分圧抵抗 31a 電流共振型高周波インバータ 32a 高周波絶縁トランス 33a、33a' 整流ダイオード 34a、34b、34c、34d 波形成形部 35 コンデンサ 1 commercial power system 3 substations 4 distribution line 5 breakers 6 poster transformer 8,8a, 8b, 8c, 8d solar cell array 9 inverter circuit 10 inverter 11 breaker 12 islanding operation detecting means 14 calculation means 15 output variable means 16 control unit 17 display unit 20 microcomputer 21 DC / DC converter 22 blocking diode 23 inverter unit 24, 24a, 24b, 24c power detection unit 25 control circuit 26, 26a, 26b, 26c boost chopper unit 27, 27a, 27b, 27c diodes 28, 28a, 28b, 28c reactor 29 capacitor 30 voltage dividing resistors 31a current resonance type high frequency inverter 32a frequency insulating transformer 33a, 33a 'rectifier diodes 34a, 34b, 34c, 34d waveform shaping section 35 capacitor 36 商用周波インバータ 37、38 制御回路 39 ACフィルタ 40、40a、40b、40c スイッチ素子 41 系統連系インバータ 36 commercial frequency inverter 37, 38 control circuit 39 AC filter 40, 40a, 40b, 40c switching elements 41 interconnection inverter

Claims (2)

  1. 複数の太陽電池電力入力部と、該複数の太陽電池電力入力部に接続された各々の太陽電池アレイに対する最大電力追従を行う最大電力追従部と、前記複数の太陽電池電力入力部より入力される入力電力を前記太陽光発電用電力変換装置の主回路内で結合する結合手段と、該結合手段で結合した各入力電力の総和を交流電力に変換するインバータを設けた太陽光発電用電力変換装置において、 A plurality of solar cell power input, input from the maximum power follow-up unit for performing MPPT and said plurality of solar cell power input unit for solar array each connected to the solar cell power input unit of the plurality of and coupling means for coupling the input power in the main circuit of the photovoltaic power converter, solar photovoltaic power converter provided with an inverter that converts the sum of the input power coupled by said coupling means into AC power in,
    前記複数の太陽電池電力入力部はDC/DCコンバータで構成され、該DC/DCコンバータの出力端で各々の電力が結合され、その後段に接続されるインバータにより交流電力に変換され、 Wherein the plurality of solar cell power input unit is composed of a DC / DC converter, each of the power at the output of the DC / DC converter is coupled, it is converted into AC power by an inverter connected to a subsequent stage,
    前記DC/DCコンバータは、各々に接続された太陽電池アレイの動作電圧を該アレイの最大電力点に制御するとともに、電力結合された出力端の電圧が所定の保護電圧値より大きくなる場合は最大電力追従を止めて、前記DC/DCコンバータの電力結合された出力端の電圧が前記保護電圧値を超えないように、前記DC/DCコンバータによって供給される電力を抑制することを特徴とする太陽光発電用電力変換装置。 Up the DC / DC converter, the operating voltage of the solar cell array connected to each controls the maximum power point of the array, if the voltage of the power coupling output terminal is greater than a predetermined protection voltage value stop power follow, as the voltage of the DC / DC converter of the power combined output does not exceed the protection voltage value, the sun, characterized in that to suppress the power supplied by the DC / DC converter photovoltaic power converter.
  2. 複数の太陽電池電力入力部と、該複数の太陽電池電力入力部に接続された各々の太陽電池アレイに対する最大電力追従を行う最大電力追従部と、前記複数の太陽電池電力入力部より入力される入力電力を前記太陽光発電用電力変換装置の主回路内で結合する結合手段と、該結合手段で結合した各入力電力の総和を交流電力に変換するインバータを設けた太陽光発電用電力変換装置において、 A plurality of solar cell power input, input from the maximum power follow-up unit for performing MPPT and said plurality of solar cell power input unit for solar array each connected to the solar cell power input unit of the plurality of and coupling means for coupling the input power in the main circuit of the photovoltaic power converter, solar photovoltaic power converter provided with an inverter that converts the sum of the input power coupled by said coupling means into AC power in,
    前記複数の太陽電池電力入力部は、電流共振型の高周波インバータ部と絶縁トランス部と整流部の順序で構成され、各整流部の出力を結合して後段のインバータ部で交流電力に変換することを特徴とする太陽光発電用電力変換装置。 Wherein the plurality of solar cell power input unit is constituted in the order of the rectifier unit and the insulating transformer unit frequency inverter of the current resonance type, be converted into AC power at a later stage of the inverter section by combining the outputs of the rectifier solar photovoltaic power converter according to claim.
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