JP2010187030A - Solar power generating apparatus and connection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池により発電された出力を供給する太陽光発電装置に関する。詳述すれば、太陽電池により発電された直流電力を昇圧し、交流電力に変換して供給する太陽光発電装置に関する。 The present invention relates to a solar power generation device that supplies an output generated by a solar cell. More specifically, the present invention relates to a solar power generation device that boosts DC power generated by a solar cell, converts the DC power into AC power, and supplies the AC power.
従来のこの種の太陽光発電装置としては、太陽電池にて発電された直流電力を昇圧回路にて昇圧し、昇圧された直流電力をインバータ回路にて交流電力に変換し、変換された交流電力を制御手段により制御し商用電源系統に回生するようにした太陽光発電装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 As a conventional solar power generation device of this type, DC power generated by a solar cell is boosted by a booster circuit, and the boosted DC power is converted into AC power by an inverter circuit, and the converted AC power There is known a solar power generation apparatus that is controlled by a control means and is regenerated to a commercial power supply system (for example, see Patent Document 1).
そして、上述した太陽光発電装置に用いられる太陽電池の特性としては、太陽電池の出力電圧がVmax(開放電圧)から最大電力点Pmまでは出力電力が次第に増加し、最大電力点Pmを越えて電圧が下がると、出力電圧は最大電力点Pmから次第に減少する。このため、太陽電池から最大電力を取り出す制御として、インバータ回路にて太陽電池の動作点が常に最大電力点Pmを追尾するように変化させる最大電力追尾制御(Maximum Power Point Tracking(以下、「MPPT制御」という))を行うようにしたものが知られている(例えば、特許文献2参照)。
しかし、前記特許文献2に開示する技術によれば、太陽電池パネルを所定枚数直列に接続し、定格、即ち標準の直流電力を発電可能な標準の太陽電池をインバータ回路に接続すると共に、前記所定の枚数より少ない枚数の太陽電池パネルを直列に接続して発電された電力が前記標準の直流電力より少なく、この直流電力の電圧が前記標準の直流電力の電圧より小さい端数太陽電池を昇圧回路を介してインバータ回路に接続した太陽光発電装置において、例えば朝夕又は悪天候時の日差しが少ないときには、太陽電池の発電量の不足によりインバータ回路が間欠運転状態になり、連続運転状態に入る前に昇圧回路が運転を開始した場合、インバータ回路のMPPT制御に悪影響を与える虞がある。
However, according to the technique disclosed in
従って、インバータ回路が連続運転していることを確認できた状態にて、昇圧回路の運転を開始することが必要である。この場合、インバータ回路の制御用マイクロコンピュータとの間の通信により連続運転されているか確認することができ、また上記標準の太陽電池回路からの入力部に電圧、電流センサを設け、電力を計測してインバータ回路の連続運転を確認することができる。 Therefore, it is necessary to start operation of the booster circuit in a state where it can be confirmed that the inverter circuit is continuously operating. In this case, it is possible to check whether the inverter is continuously operated by communication with the control microcomputer of the inverter circuit, and to measure the power by providing a voltage / current sensor at the input from the standard solar cell circuit. Thus, continuous operation of the inverter circuit can be confirmed.
しかしながら、前者の場合には、通信に対応したインバータ回路のみ接続可能であって、通信に対応しないインバータ回路は接続できないという問題が発生し、また後者では、部品点数が増加し、コストが上昇するという問題があった。 However, in the former case, only an inverter circuit corresponding to communication can be connected and an inverter circuit not compatible with communication cannot be connected. In the latter case, the number of parts increases and the cost increases. There was a problem.
そこで本発明は、汎用性を維持し、コストの上昇を回避しつつ、昇圧回路が運転を開始した場合、インバータ回路のMPPT制御に悪影響を与えることを防止できるようにし、上述せる問題点を解消することを目的とする。 Therefore, the present invention can prevent the above-described problems from being adversely affected when the booster circuit starts operating while maintaining versatility and avoiding an increase in cost. The purpose is to do.
このため第1の発明は、所定電圧の直流電圧の電力を発電する第1の太陽電池と、この第1の太陽電池より電圧が低い直流電圧の電力を発電する第2の太陽電池と、この第2の太陽電池により発電された電力の電圧を昇圧する昇圧回路と、この昇圧回路にて昇圧された電力及び第1の太陽電池により発電された直流電力を交流電力に変換すると共に最大電力追尾制御を行うインバータ回路とを備えた太陽光発電装置において、前記第1の太陽電池により発電された直流電力の電圧を検出する電圧センサと、前記第1の太陽電池及び第2の太陽電池が発電を開始して前記電圧センサの検出電圧が所定電圧以下の状態の連続時間を計時するタイマと、このタイマが所定時間を計時したときに前記昇圧回路の運転を開始させるように制御する制御装置とを備えたことを特徴とする。 For this reason, the first invention provides a first solar cell that generates power of a DC voltage of a predetermined voltage, a second solar cell that generates power of a DC voltage that is lower in voltage than the first solar cell, and A booster circuit that boosts the voltage of the electric power generated by the second solar cell, and converts the electric power boosted by the booster circuit and the DC power generated by the first solar cell into AC power and also tracks the maximum power In a solar power generation device including an inverter circuit that performs control, a voltage sensor that detects a voltage of DC power generated by the first solar cell, and the first solar cell and the second solar cell generate power. And a control device for controlling to start the operation of the booster circuit when the timer counts the predetermined time. Characterized by comprising and.
また第2の発明は、所定電圧の直流電圧の電力を発電する第1の太陽電池と、この第1の太陽電池より電圧が低い直流電圧の電力を発電する第2の太陽電池と、この第2の太陽電池により発電された電力の電圧を昇圧する昇圧回路と、この昇圧回路にて昇圧された電力及び第1の太陽電池により発電された直流電力を交流電力に変換すると共に最大電力追尾制御を行うインバータ回路とを備えた太陽光発電装置において、前記第1の太陽電池により発電された直流電力の電圧を検出する電圧センサと、前記第1の太陽電池及び第2の太陽電池が発電を開始して前記電圧センサの検出電圧が前記第1の太陽電池の最大出力電圧から予め設定された電圧を減算した電圧以下の状態の連続時間を計時するタイマと、このタイマが所定時間を計時したときに前記昇圧回路の運転を開始させるように制御する制御装置とを備えたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a first solar cell that generates power of a DC voltage having a predetermined voltage, a second solar cell that generates power of a DC voltage having a voltage lower than that of the first solar cell, A booster circuit that boosts the voltage of the power generated by the second solar cell, and converts the power boosted by the booster circuit and the DC power generated by the first solar cell into alternating current power and maximum power tracking control. In the solar power generation apparatus including the inverter circuit that performs the above, a voltage sensor that detects the voltage of the DC power generated by the first solar cell, and the first solar cell and the second solar cell generate power. A timer that starts and counts a continuous time in a state where the detected voltage of the voltage sensor is equal to or lower than a voltage obtained by subtracting a preset voltage from the maximum output voltage of the first solar cell, and this timer counts a predetermined time Characterized by comprising a control device for controlling so as to initiate the operation of the boost circuit can.
本発明によれば、インバータ回路を通信に対応したものとする必要がなく汎用性を維持し、コストの上昇を回避しつつ、昇圧回路が運転を開始したときに、インバータ回路のMPPT制御に悪影響を与えることを回避することができる。 According to the present invention, it is not necessary to make the inverter circuit compatible with communication, maintain general versatility, avoid an increase in cost, and adversely affect the MPPT control of the inverter circuit when the booster circuit starts operation. Can be avoided.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図1は太陽光発電装置の全体システムを示す系統図である。図1において、1〜3は所定の枚数、例えば5枚の太陽電池パネルを直列に接続し、定格、即ち標準の直流電力を発電可能な標準の太陽電池(第1の太陽電池)、4及び5は所定の枚数より少ない枚数、例えば3枚の太陽電池パネルを直列に接続し、発電される直流電力が前記標準の直流電力より少なく、この直流電力の電圧が前記標準の直流電力の電圧より小さい端数太陽電池(第2の太陽電池)である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a system diagram showing the overall system of the photovoltaic power generation apparatus. In FIG. 1, 1-3 are predetermined numbers, for example, five solar cell panels connected in series, and rated, that is, standard solar cells (first solar cells) that can generate standard DC power, and 5 is a number of solar panels that are less than a predetermined number, for example, three solar battery panels connected in series, and the generated DC power is less than the standard DC power, and the voltage of the DC power is higher than the voltage of the standard DC power. It is a small fraction solar cell (second solar cell).
また、6は後述する昇圧回路(DC/DCコンバータ)を箱体6Aに内蔵した接続装置、7はこの接続装置6に接続されインバータ回路8を備えたパワーコンディショナであり、このパワーコンディショナ7が商用電力系統に接続される。そして、パワーコンディショナ7は太陽電池から最大電力を取り出すように、太陽電池の動作点が常に最大電力点を追尾するように変化させる最大電力追尾制御であるMPPT制御(Maximum Power Point Tracking制御)を行う。
Reference numeral 6 denotes a connection device in which a booster circuit (DC / DC converter), which will be described later, is built in the
以下、前記接続装置6について図2に基づき、詳細に説明する。10A、10B、10Cは、それぞれ端子11A、11B、11Cを介して標準の太陽電池1、2、3に接続される標準入力回路であり、接続される太陽電池と同数設けられている。また、12A、12B、12Cは、標準入力回路10A、10B、10Cの出力側に接続された逆流防止用のダイオードである。
Hereinafter, the connecting device 6 will be described in detail with reference to FIG. 10A, 10B, and 10C are standard input circuits connected to standard
16A、16Bは昇圧回路(DC/DCコンバータ)であり、昇圧回路16A、16Bは端子17A、17B及び第1、第2の電圧センサ18A、18Bを介して端数太陽電池4、5に接続される。22は昇圧回路16A、16Bの出力電圧を検出する第3の電圧センサ、23は標準入力回路10A、10B、11Cの出力電圧(以下、「標準入力電圧」という)を検出する第4の電圧センサである。ここで、昇圧回路16A、16Bの制御用電源は端数太陽電池4、5から得ているため、太陽電池1、2、3の負荷にはならない。
24はマイクロコンピュータである制御装置であり、この制御装置24は図示しないCPU(セントラル・プロセッシング・ユニット)、RAM(ランダム・アクセス・メモリ)、ROM(リード・オンリー・メモリ)及びタイマ25を備え、更に入力電圧検知部26及び出力電圧検知部27を有している。また、制御装置24はPWM(pulse width modulation)制御回路(パルス幅変調制御回路)28を介して昇圧回路16A、16Bに制御信号を出力する。そして、前記接続装置6は出力側端子30を介してパワーコンディショナ7に接続される。
以下、図3に示したフローチヤートに基づき、太陽光発電装置の動作、特に始動時の動作について説明する。先ず、制御装置24は標準入力電圧の最大値Vmaxを0とし(ゼロにリセットし)、第4の電圧センサ23が検出した現在の標準入力電圧Vsを読み込む。次に、制御装置24は昇圧回路16A、16Bが停止しているか否かを判断し、停止しているときには、予め設定され上記RAMに格納されている標準入力電圧最大値Vmaxを読み込み、前記現在の標準入力電圧Vsと比較する。
Hereinafter, based on the flow chart shown in FIG. 3, the operation of the photovoltaic power generation apparatus, particularly the operation at the time of starting will be described. First, the
そして、この現在の標準入力電圧Vsが標準入力電圧最大値Vmax以下のときには、この現在の標準入力電圧Vsが標準入力電圧最大値Vmaxから予め設定され上記RAMに格納されている昇圧回路起動判定電圧Vnを減算した値より低いか否か判定する。そして、低い場合には、タイマ25が計時を開始し、この低い状態が予めRAMに記憶されているインバータ回路8の起動判定時間(インバータ回路8が連続運転しているものと判断できる時間)Tnより長く継続して、タイマ25が起動判定時間Tnを計時してタイムアウトしたときには、制御装置24はパワーコンディショナ7のインバータ回路8が起動していると判断し、昇圧回路16A、16Bに始動信号を出力し、各昇圧回路16A、16Bは運転を開始する。
When the current standard input voltage Vs is equal to or lower than the standard input voltage maximum value Vmax, the current standard input voltage Vs is preset from the standard input voltage maximum value Vmax and stored in the RAM. It is determined whether or not the value is lower than the value obtained by subtracting Vn. If it is low, the
このように、標準入力電圧Vs、標準入力電圧最大値Vmax及び昇圧回路起動判定電圧Vnに基づき、タイマ25の計時により、インバータ回路8が連続運転していると判断された後に、各昇圧回路16A、16Bが運転を開始するので、パワーコンディショナ7に設けられたインバータ回路8を通信に対応したものとする必要がなく、汎用性を維持し、また標準入力回路10A、10B、10C側に電流センサなどを設ける必要がなくコストの上昇を回避しつつ、昇圧回路16A、16Bが運転を開始したときに、インバータ回路8のMPPT制御に悪影響を与えることを回避することができる。
As described above, after determining that the inverter circuit 8 is continuously operated based on the
また、標準入力電圧最大値Vmaxを読み込み、現在の標準入力電圧Vsと比較したとき、この現在の標準入力電圧Vsが標準入力電圧最大値Vmaxより大きいと制御装置24が判断したときには、現在の標準入力電圧Vsを標準入力電圧最大値Vmaxに維持させる。この場合、前述した現在の標準入力電圧Vsが標準入力電圧最大値Vmax以下で、且つ現在の標準入力電圧Vsが標準入力電圧最大値Vmaxから予め設定され上記RAMに格納されている昇圧回路起動判定電圧Vnを減算した値より低いか否かを判定して、高いと判定した場合と同様に、上記タイマ25の計時時間を0とし(ゼロにリセットし)、昇圧回路16A、16Bの運転を停止する。
Further, when the standard input voltage maximum value Vmax is read and compared with the current standard input voltage Vs, when the
また、前述した現在の標準入力電圧Vsが標準入力電圧最大値Vmax以下で、且つ現在の標準入力電圧Vsが標準入力電圧最大値Vmaxから予め設定され上記RAMに格納されている昇圧回路起動判定電圧Vnを減算した値より低いか否かを判定して、タイマ25が計時を開始してタイムアウトするまでの間も昇圧回路16A、16bの停止状態を保持する。
Further, the booster circuit activation determination voltage in which the current standard input voltage Vs is equal to or less than the standard input voltage maximum value Vmax and the current standard input voltage Vs is preset from the standard input voltage maximum value Vmax and stored in the RAM. It is determined whether or not the value is lower than the value obtained by subtracting Vn, and the
なお、前記各昇圧回路16A、16Bが起動した後は、第1、第2の電圧センサ18A、18Bにより検出された端数太陽電池4、5の出力電圧、及び第3の電圧センサ22による昇圧回路16A、16Bの出力電圧に基づき、制御装置24の入力電圧検知部26及び出力電圧検知部27が動作し、制御装置24はPWM制御回路28を介して昇圧回路16A、16Bを制御し、各昇圧回路16A、16Bの出力電圧が標準入力回路10A、10B、10Cの出力電圧と等しく保たれ、太陽光発電装置から所定の電圧の電力が供給される。
After each
以上本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。
Although the embodiments of the present invention have been described above, various alternatives, modifications or variations can be made based on the above description, and the various alternatives, modifications or variations described above can be made without departing from the spirit of the present invention. It is included.
1、2、3 太陽電池(第1の太陽電池)
4、5 端数太陽電池(第2の太陽電池)
6 接続装置
7 パワーコンディショナ
8 インバータ回路
16A、16B 昇圧回路
23 第4の電圧センサ
24 制御装置
25 タイマ
1, 2, 3 Solar cell (first solar cell)
4,5 fractional solar cell (second solar cell)
6 Connecting Device 7 Power Conditioner 8
Claims (4)
前記第1の太陽電池が発電する直流電力が供給されるインバータ回路と、
前記第1定格の直流電力より電圧が低い第2定格の直流電力を発電する第2の太陽電池と、
前記第2の太陽電池の出力電圧を検出する第1電圧センサと、
前記第2の太陽電池と接続される昇圧回路と、
前記昇圧回路の出力電圧を検出する第2電圧センサと、
前記第1の太陽電池の出力電圧を検出する第3電圧センサと、
前記昇圧回路の出力電圧を制御する制御回路と、を備え、
前記昇圧回路の出力電力は、前記インバータ回路に供給され、
前記制御回路は、前記第1電圧センサ及び前記第3電圧センサにより検出された電圧に基づき、前記昇圧回路の出力電圧が前記第1の太陽電池の出力電圧と等しく保たれるよう制御することを特徴とする太陽光発電装置。 A first solar cell for generating first rated DC power;
An inverter circuit supplied with DC power generated by the first solar cell;
A second solar cell for generating second rated DC power having a voltage lower than that of the first rated DC power;
A first voltage sensor for detecting an output voltage of the second solar cell;
A booster circuit connected to the second solar cell;
A second voltage sensor for detecting an output voltage of the booster circuit;
A third voltage sensor for detecting an output voltage of the first solar cell;
A control circuit for controlling the output voltage of the booster circuit,
The output power of the booster circuit is supplied to the inverter circuit,
The control circuit controls the output voltage of the booster circuit to be kept equal to the output voltage of the first solar cell based on the voltages detected by the first voltage sensor and the third voltage sensor. A featured solar power generator.
前記第1定格の直流電力より電圧が低い第2定格の直流電力を発電する第2の太陽電池と接続される第2端子と、
前記第2の太陽電池の出力電圧を検出する第1電圧センサと、
前記第2端子と接続される昇圧回路と、
前記昇圧回路の出力電圧を検出する第3電圧センサと、
前記第1の太陽電池の出力電圧を検出する第4電圧センサと、
前記昇圧回路の出力電圧を制御する制御回路と、
前記昇圧回路にて昇圧された直流電力及び第1の太陽電池により発電された直流電力が供給され、インバータ回路に接続される出力側端子と、を備え
前記制御回路は、前記第1電圧センサ及び前記第3電圧センサにより検出された電圧に基づき、前記昇圧回路の出力電圧が前記第1の太陽電池の出力電圧と等しく保たれるよう制御することを特徴とする接続装置。 A first terminal connected to a first solar cell that generates DC power of a first rated voltage;
A second terminal connected to a second solar cell that generates a second rated DC power having a voltage lower than that of the first rated DC power;
A first voltage sensor for detecting an output voltage of the second solar cell;
A booster circuit connected to the second terminal;
A third voltage sensor for detecting an output voltage of the booster circuit;
A fourth voltage sensor for detecting an output voltage of the first solar cell;
A control circuit for controlling the output voltage of the booster circuit;
DC power boosted by the booster circuit and DC power generated by the first solar cell are supplied, and an output side terminal connected to an inverter circuit includes the control circuit, the first voltage sensor, The connection device, wherein the output voltage of the booster circuit is controlled to be equal to the output voltage of the first solar cell based on the voltage detected by the third voltage sensor.
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