JP2011238088A - Device and method for electric power conditioning, solar power generation system and management device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力調整装置および電力調整方法、太陽光発電システム、並びに管理装置に関し、特に、より高出力を得られるようにした電力調整装置および電力調整方法、太陽光発電システム、並びに管理装置に関する。 The present invention relates to a power adjustment device, a power adjustment method, a solar power generation system, and a management device, and more particularly, to a power adjustment device, a power adjustment method, a solar power generation system, and a management device that can obtain higher output. .
近年、二酸化炭素の排出量削減などの地球環境についての観点から、太陽電池により発電を行う太陽光発電システムの普及が推進されている。 In recent years, from the viewpoint of the global environment such as reduction of carbon dioxide emissions, the spread of solar power generation systems that generate power using solar cells has been promoted.
図10を参照して、太陽光発電システムの構成について説明する。 With reference to FIG. 10, the structure of a solar power generation system is demonstrated.
図10の左下には、太陽電池の構成の最小単位である太陽電池セル100が示されており、太陽電池セル100は、太陽光の照射を受けることによる光電効果によって、電力を発生する。
In the lower left of FIG. 10, a
また、複数の太陽電池セル100が直列に接続されて太陽電池クラスタ102が構成される。図10に示す例では、太陽電池クラスタ102は、6個の太陽電池セル1001乃至1006により構成されており、その両端の太陽電池セル1001と1006とは、バイパスダイオード101を介して接続される。
A plurality of
そして、複数の太陽電池クラスタ102が直列に接続されて太陽電池モジュール(パネル)104が構成される。図10に示す例では、太陽電池モジュール104は、3個の太陽電池クラスタ1021乃至1023により構成されており、太陽電池クラスタ1021乃至1023それぞれが備えるバイパスダイオード1011乃至1013は端子箱103に収納される。
A plurality of
また、複数の太陽電池モジュール104が直列に接続されて太陽電池ストリング105が構成される。図10に示す例では、太陽電池ストリング105は、3個の太陽電池モジュール1041乃至1043により構成されている。
A plurality of
さらに、複数の太陽電池ストリング105が並列に接続されて太陽電池アレイ106が構成される。図10に示す例では、太陽電池アレイ106は、4個の太陽電池ストリング1051乃至1054により構成されている。太陽電池ストリング1051乃至1054は、接続箱107において接続された後、パワーコンディショナ108に接続される。
Further, a plurality of
パワーコンディショナ108は、太陽電池アレイ106から出力される直流の電力を、交流の電力に変換し、負荷109に供給したり、電力会社が提供する商用の電力系統110に戻したりする。また、パワーコンディショナ108は、最大電力追従(MPPT:Maximum Power Point Tracking)制御に基づいて、太陽電池アレイ106から最大の出力を得られるような制御を行う機能を備えている。
The
このように構成されている太陽光発電システムでは、太陽光エネルギーを、より効率的に電力に変換することが望まれており、様々な技術が開発されている。例えば、太陽電池アレイごとにDC/DCコンバータを設け、太陽電池アレイから出力される電力の電圧および電流の検出結果に基づいて、太陽電池アレイからの出力を直流状態のままDC/DCコンバータにより最大電力追従制御を行う技術が開示されている(特許文献1参照)。 In the photovoltaic power generation system configured as described above, it is desired to convert solar energy into electric power more efficiently, and various technologies have been developed. For example, a DC / DC converter is provided for each solar cell array, and based on the detection result of the voltage and current of the power output from the solar cell array, the output from the solar cell array is maximized by the DC / DC converter in a DC state. A technique for performing power tracking control is disclosed (see Patent Document 1).
さらに、太陽電池ストリング単位や太陽電池モジュール単位で最大電力追従制御を行う技術も開発されている。 Furthermore, a technique for performing maximum power tracking control in units of solar cell strings or units of solar cell modules has been developed.
ところで、例えば、太陽電池モジュールごとにDC/DCコンバータを設けて最大電力追従制御を行うような太陽光発電システムでは、それぞれの太陽電池モジュールから出力される電力の電圧および電流が変動することになる。このような太陽光発電システムシステムにおいて、従来のパワーコンディショナを組み合わせただけでは、パワーコンディショナにおいても最大電力が得られるように制御されるため、太陽光発電システム全体として電力の電圧および電流が発振してしまい(ふらついてしまい)、発電量が確実に向上するとは限らない。従って、太陽電池モジュールごとにDC/DCコンバータが設けられた太陽光発電システムにおいて、より高出力を得られるような最適な制御を行うことができるパワーコンディショナが必要である。 By the way, for example, in a solar power generation system in which a DC / DC converter is provided for each solar cell module and maximum power tracking control is performed, the voltage and current of power output from each solar cell module vary. . In such a photovoltaic power generation system, since the power conditioner is controlled so that the maximum power can be obtained only by combining the conventional power conditioner, the voltage and current of the electric power as a whole photovoltaic power generation system are reduced. It oscillates (it fluctuates), and the amount of power generation does not always improve. Therefore, in a photovoltaic power generation system in which a DC / DC converter is provided for each solar cell module, a power conditioner that can perform optimal control to obtain higher output is required.
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より高出力な発電を行うことができるようにするものである。 This invention is made | formed in view of such a condition, and enables it to perform higher power generation.
本発明の電力調整装置は、複数の太陽電池モジュールそれぞれから最大電力が取得されるように制御されて出力される直流の電力を、交流の電力に変換する変換手段と、前記変換手段に入力される直流の電力が所定の一定電圧となるように制御する電圧制御手段とを備えることを特徴とする。 The power adjustment device according to the present invention converts DC power that is controlled and output so that maximum power is acquired from each of the plurality of solar cell modules, and converts the DC power into AC power. Voltage control means for controlling the DC power to be a predetermined constant voltage.
本発明の電力調整方法は、複数の太陽電池モジュールそれぞれから最大電力が取得されるように制御されて出力される直流の電力を、交流の電力に変換し、前記直流の電力が所定の一定電圧となるように制御するステップを含むことを特徴とする。 The power adjustment method of the present invention converts DC power that is controlled and output so that maximum power is acquired from each of the plurality of solar cell modules into AC power, and the DC power is a predetermined constant voltage. It is characterized by including the step controlled to become.
かかる構成においては、複数の太陽電池モジュールそれぞれから最大電力が取得されるように制御されて出力される直流の電力を交流の電力に変換する際に、入力される直流の電力が所定の一定電圧となるような制御が行われるので、発電が安定し、より高出力な発電を行うことができる。 In such a configuration, when the DC power that is controlled and output so as to obtain the maximum power from each of the plurality of solar cell modules is converted into AC power, the input DC power is a predetermined constant voltage. Therefore, the power generation is stable and higher power generation can be performed.
また、本発明の電力調整装置は、複数の前記太陽電池モジュールごとに、発電された電力の電圧を変換する直流電圧変換手段が設けられており、前記直流電圧変換手段における変換損失および前記変換手段における変換損失に基づいて、前記所定の一定電圧を決定する電圧決定手段とをさらに備えることができる。 Further, the power adjustment apparatus of the present invention is provided with DC voltage conversion means for converting the voltage of the generated power for each of the plurality of solar cell modules, and the conversion loss and the conversion means in the DC voltage conversion means. And a voltage determining means for determining the predetermined constant voltage based on the conversion loss.
かかる構成においては、複数の太陽電池モジュールにおいて電圧を変換する際における変換損失、および、直流の電力を交流の電力に変換する際における変換損失に基づいて、所定の一定電圧が決定されるので、さらに発電量を増加させることができる。 In such a configuration, since a predetermined constant voltage is determined based on conversion loss when converting voltage in a plurality of solar cell modules, and conversion loss when converting DC power to AC power, Furthermore, the amount of power generation can be increased.
本発明の太陽光発電システムは、複数の太陽電池モジュールと、複数の前記太陽電池モジュールごとに設けられ、発電された電力の電圧を変換する直流電圧変換手段と、前記太陽電池モジュールそれぞれから最大電力が取得されるように制御されて出力される直流の電力を、交流の電力に変換する変換手段と、前記変換手段に入力される直流の電力が所定の一定電圧となるように制御する電圧制御手段とを備えることを特徴とする。 The photovoltaic power generation system of the present invention includes a plurality of solar cell modules, a DC voltage conversion unit that is provided for each of the plurality of solar cell modules and converts the voltage of the generated power, and maximum power from each of the solar cell modules. Conversion means for converting direct current power that is controlled and output to obtain AC power, and voltage control for controlling the direct current power input to the conversion means to be a predetermined constant voltage Means.
かかる構成においては、太陽電池モジュールそれぞれから最大電力が取得されるように制御されて出力される直流の電力を交流の電力に変換する際に、入力される直流の電力が所定の一定電圧となるような制御が行われるので、発電が安定し、より高出力な発電を行うことができる。 In such a configuration, when the DC power that is controlled and output so as to obtain the maximum power from each of the solar cell modules is converted into AC power, the input DC power becomes a predetermined constant voltage. Since such control is performed, power generation is stable, and higher power generation can be performed.
本発明の管理装置は、複数の太陽電池モジュールごとに設けられ、発電された電力の電圧を変換する直流電圧変換手段における変換損失と、複数の前記太陽電池モジュールそれぞれから最大電力が取得されるように制御されて出力される直流の電力を、交流の電力に変換する変換手段における変換損失とに基づいて、所定の一定電圧を決定する電圧決定手段と、前記変換手段に入力される直流の電力が前記所定の一定電圧となるように制御する電圧制御手段に対して、決定された前記所定の一定電圧を設定するように指令を与える指令手段とを備えることを特徴とする。 The management device of the present invention is provided for each of the plurality of solar cell modules, so that the conversion loss in the DC voltage conversion means for converting the voltage of the generated power, and the maximum power is obtained from each of the plurality of solar cell modules. The voltage determining means for determining a predetermined constant voltage based on the conversion loss in the converting means for converting the DC power that is controlled and output to AC power, and the DC power that is input to the converting means And a command means for giving a command so as to set the determined predetermined voltage to the voltage control means for controlling the voltage so as to become the predetermined constant voltage.
かかる構成においては、複数の太陽電池モジュールごとに設けられた直流電圧変換手段における変換損失と、複数の前記太陽電池モジュールから出力される直流の電力を交流の電力に変換する変換手段における変換損失とに基づいて、所定の一定電圧が決定され、変換手段に入力される直流の電力が所定の一定電圧となるように制御する電圧制御手段に対して、その決定された所定の一定電圧が設定されるので、さらに発電量を増加させることができる。 In such a configuration, the conversion loss in the DC voltage conversion means provided for each of the plurality of solar cell modules, and the conversion loss in the conversion means for converting DC power output from the plurality of solar cell modules into AC power On the basis of the predetermined voltage, a predetermined constant voltage is determined, and the determined predetermined constant voltage is set for the voltage control means for controlling the DC power input to the conversion means to be the predetermined constant voltage. Therefore, the power generation amount can be further increased.
本発明の電力調整装置および電力調整方法、太陽光発電システム、並びに管理装置によれば、より高出力な発電を行うことができる。 According to the power adjustment device, the power adjustment method, the solar power generation system, and the management device of the present invention, it is possible to perform higher power generation.
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明を適用した太陽光発電システムの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。なお、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of an embodiment of a solar power generation system to which the present invention is applied. In the present specification, the term “system” represents the entire apparatus constituted by a plurality of apparatuses.
図1において、太陽光発電システム11は、パワーコンディショナ12と太陽電池ストリング13とが接続されて構成されており、パワーコンディショナ12により交流に変換された電力が負荷や電力系統(図10参照)に供給される。なお、図1の太陽光発電システム11では、1つの太陽電池ストリング13がパワーコンディショナ12に接続された構成となっているが、図10を参照して説明したように、パワーコンディショナ12には、複数の太陽電池ストリングが並列に接続されており、それらの図示は省略されている。
In FIG. 1, a photovoltaic
パワーコンディショナ12は、太陽電池ストリング13から出力される電力を、図示しない負荷に供給可能なように調整して出力する電力調整装置である。
The
太陽電池ストリング13では、8個の出力変換機21−1乃至21−8が直列に接続されており、出力変換機21−1乃至21−8に太陽電池モジュール22−1乃至22−8がそれぞれ接続されている。また、直列に接続された両端の出力変換機22−1および出力変換機22−8がパワーコンディショナ12に接続されている。なお、出力変換機21−1乃至21−8および太陽電池モジュール22−1乃至22−8はそれぞれ同様に構成されており、以下、適宜、出力変換機21−1乃至21−8を区別する必要がない場合には出力変換機21と称し、図2を参照して後述するように出力変換機21−1乃至21−8の内部構成についても同様とする。また、太陽電池モジュール22−1乃至22−8についても同様に、太陽電池モジュール22と称する。
In the
このように、太陽光発電システム11は、太陽電池モジュール22ごとに出力変換機21が設けられた構成となっている。そして、太陽電池モジュール22が太陽光の照射に応じて出力する直流の電力が出力変換機21により所定の電圧の直流の電力に変換されて、パワーコンディショナ12に供給される。
Thus, the solar
図2を参照して、出力変換機21の構成について説明する。図2には、太陽電池ストリング13の一部分(出力変換機21−1乃至21−3および太陽電池モジュール22−1乃至22−3)が示されている。 The configuration of the output converter 21 will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a part of the solar cell string 13 (output converters 21-1 to 21-3 and solar cell modules 22-1 to 22-3).
図2に示すように、出力変換機21は、DC/DC変換部31、電圧検出部32、電流検出部33、電力線通信部34、および制御部35を備えて構成される。
As shown in FIG. 2, the output converter 21 includes a DC / DC converter 31, a
DC/DC変換部31(直流電圧変換手段)の入力側の端子には太陽電池モジュール22が接続されており、太陽電池モジュール22により発電された直流の電力がDC/DC変換部31に供給され、DC/DC変換部31は、太陽電池モジュール22から出力される電力の電圧を、制御部35の制御に従った変換比率の電圧に変換する。また、DC/DC変換部31の出力側の端子には、パワーコンディショナ12に直接または間接的に接続される電力線が接続されており、DC/DC変換部31は、変換後の電圧の電力を、その電力線に出力する。
The solar cell module 22 is connected to the input side terminal of the DC / DC converter 31 (DC voltage converter), and the DC power generated by the solar cell module 22 is supplied to the DC / DC converter 31. The DC / DC conversion unit 31 converts the voltage of the power output from the solar cell module 22 into a voltage having a conversion ratio according to the control of the control unit 35. In addition, a power line connected directly or indirectly to the
電圧検出部32は、太陽電池モジュール22からDC/DC変換部31に供給される電力の電圧、即ち、太陽電池モジュール22とDC/DC変換部31とを接続する2本の配線間の電圧を検出し、その電圧値を示す信号を制御部35に供給する。
The
電流検出部33は、太陽電池モジュール22からDC/DC変換部31に供給される電力の電流を検出し、その電流値を示す信号を制御部35に供給する。例えば、電流検出部33は、太陽電池モジュール22とDC/DC変換部31とを接続する配線に配置された抵抗(図示せず)の両端の電圧を測定することにより電流を求めることができる。 The current detection unit 33 detects a current of power supplied from the solar cell module 22 to the DC / DC conversion unit 31 and supplies a signal indicating the current value to the control unit 35. For example, the current detection unit 33 can obtain the current by measuring the voltage at both ends of a resistor (not shown) arranged on the wiring connecting the solar cell module 22 and the DC / DC conversion unit 31.
電力線通信部34は、パワーコンディショナ12への電力の供給に使用される電力線を介して、他の出力変換機21の制御部35と通信を行うための通信部である。なお、本実施の形態では、電力線通信により通信が行われるが、電力線通信以外の手段で通信が行われてもよい。
The power line communication unit 34 is a communication unit for communicating with the control unit 35 of the other output converter 21 via a power line used for supplying power to the
制御部35には、DC/DC変換部31に供給される電力の電圧値および電流値を示す信号が、電圧検出部32および電流検出部33からそれぞれ供給される。また、制御部35には、DC/DC変換部31の出力側の電力線が接続されており、制御部35は、DC/DC変換部31から出力される電力の電圧および電流を測定する。そして、制御部35は、DC/DC変換部31に入力される電力の電圧および電流と、DC/DC変換部31から出力される電力の電圧および電流とに基づいて、DC/DC変換部31の出力が最大となるDuty値を探索し、そのDuty値で動作するようにDC/DC変換部31を制御(最大動作点制御)する。即ち、制御部35は、最大電力制御手段である。また、制御部35は、必要に応じて、電力線通信部34を介して他の出力変換機21の制御部35との通信を行う。
Signals indicating the voltage value and current value of the power supplied to the DC / DC converter 31 are supplied from the
このように出力変換機21は構成されており、出力変換機21−1乃至21−8(図1参照)それぞれにおいて最大の出力が得られるような制御が行われる。そのため、出力変換機21−1乃至21−8それぞれからは異なる電圧の電力が出力され、パワーコンディショナ12には、それらの電圧を加算した電圧値の電力が供給される。
The output converter 21 is configured in this way, and control is performed so that the maximum output is obtained in each of the output converters 21-1 to 21-8 (see FIG. 1). Therefore, power of different voltages is output from each of the output converters 21-1 to 21-8, and power of a voltage value obtained by adding these voltages is supplied to the
このように、出力変換機21−1乃至21−8それぞれにおいて最大動作点制御が行われるような構成において、パワーコンディショナ12においても最大動作点制御が行われると、太陽光発電システム全体として電力が発振してしまい、発電が不安定になる。そこで、太陽光発電システム11では、パワーコンディショナ12は、予め基準として設定された電圧値(以下、適宜、基準電圧値と称する)で電力を受け取るように構成されている。これにより、太陽電池ストリング13を構成する出力変換機21−1乃至21−8それぞれから出力される電力の電圧を加算した電圧値は、パワーコンディショナ12に設定される基準電圧値に収束するようになる。
Thus, in the configuration in which the maximum operating point control is performed in each of the output converters 21-1 to 21-8, if the maximum operating point control is also performed in the
図3を参照して、パワーコンディショナ12の構成例について説明する。
With reference to FIG. 3, the structural example of the
図3において、パワーコンディショナ12は、DC/AC変換部41、電圧検出部42、電流調整部43、および制御部44を備えて構成される。
In FIG. 3, the
DC/AC変換部41は、制御部44の制御に従って、太陽電池ストリング13からパワーコンディショナ12に供給される直流の電力を、交流の電力に変換して出力する変換手段である。電圧検出部42は、パワーコンディショナ12に供給される電力の電圧を検出して、その電圧値を示す信号を制御部44に供給する。電流調整部43は、制御部44の制御に従って、DC/AC変換部41に入力される電力が基準電圧値となるように、電流調整部43を通過する電流を調整する。
The DC /
制御部44は、電圧検出部42により検出される電圧値に従って、DC/AC変換部41に入力される電力が基準電圧値を維持するように、電流調整部43により電流を調整させる電圧制御手段である。例えば、制御部44は、電圧検出部42により検出される電圧値が基準電圧値より低下した場合、電流調整部44を制御して電流を低減させて、DC/AC変換部41に入力される電力の電圧を基準電圧値まで上昇させる。一方、制御部44は、電圧検出部42により検出される電圧値が基準電圧値より上昇した場合、電流調整部44を制御して電流を増加させて、DC/AC変換部41に入力される電力の電圧を基準電圧値まで低下させる。
The
なお、この基準電圧値は、例えば、太陽光発電システム11の設計時に、太陽電池モジュール22の特性に応じて制御部44に設定される。また、太陽光発電システム11のメンテナンス時に、実際の発電状況に応じて、パワーコンディショナ12に接続される端末などを介して設定されたり、図示しない通信部を介して有線または無線により設定される。例えば、基準電圧値としては、パワーコンディショナ12の変換効率がいい定格電圧(例えば、250Vなど)や、太陽電池モジュール22の直列数に比例した電圧値が設定される。例えば、図1の例では8枚の太陽電池モジュール22が直列に接続されているので、1枚の(公称最大動作)電圧値を25Vとした場合、基準電圧値として200Vが設定される。
In addition, this reference voltage value is set in the
制御部44によりDC/AC変換部41に入力される電力の電圧を一定に維持する制御は、例えば、所定期間ごとに周期的に行われる。
Control for maintaining the voltage of the electric power input to the DC /
図4は、制御部44が、パワーコンディショナ12が受け付ける電圧を一定に維持する処理を説明するフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart illustrating a process in which the
例えば、太陽光の照射に応じて太陽電池ストリング13が発電する電力の電圧値が、パワーコンディショナ12が交流に変換することができる所定の電圧値以上となると処理が開始され、ステップS11において、制御部44は、電圧検出部42により検出される電圧値を取得する。
For example, when the voltage value of the electric power generated by the
ステップS11の処理、処理はステップS12に進み、制御部44は、ステップS11で電圧検出部42から取得した電圧値が基準電圧値の範囲(基準電圧値を中心とした基準電圧値の数%の範囲)未満であるか否かを判定する。
The process of step S11, the process proceeds to step S12, and the
ステップS12において、電圧検出部42から取得した電圧値が基準電圧値の範囲未満であると判定された場合、処理はステップS13に進む。ステップS13において、制御部44は、電流調整部43を制御し、DC/AC変換部41に入力される電流を低減させて、処理はステップS16に進む。なお、処理開始時など、電流調整部43を通過する電流値が最低値に設定されている場合、ステップS13の処理はスキップされて処理はステップS16に進む。
If it is determined in step S12 that the voltage value acquired from the
一方、ステップS12において、電圧検出部42から取得した電圧値が基準電圧値の範囲未満でない(即ち、基準電圧値の範囲の下限値以上である)と判定された場合、処理はステップS14に進む。
On the other hand, if it is determined in step S12 that the voltage value acquired from the
ステップS14において、制御部44は、ステップS11で電圧検出部42から取得した電圧値が基準電圧値の範囲以上であるか否かを判定する。
In step S14, the
ステップS14において、電圧検出部42から取得した電圧値が基準電圧値の範囲以上(即ち、基準電圧値の範囲の上限値以上)であると判定された場合、処理はステップS15に進む。ステップS15において、制御部44は、電流調整部43を制御し、DC/AC変換部41に入力される電流を増加させて、処理はステップS16に進む。
If it is determined in step S14 that the voltage value acquired from the
一方、ステップS14において、電圧検出部42から取得した電圧値が基準電圧値の範囲以上でないと判定された場合、処理はステップS16に進む。即ち、この場合、ステップS12での処理も含め、電圧検出部42から取得した電圧値は基準電圧値の範囲内である。
On the other hand, if it is determined in step S14 that the voltage value acquired from the
ステップS16において、制御部44は所定期間だけ待機した後、処理はステップS11に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。なお、例えば、太陽電池モジュール22への太陽光の照射量が低下し、パワーコンディショナ12による変換可能な電力量以下の発電量となった場合、処理は終了される。
In step S16, after the
以上のように、制御部44は、DC/AC変換部41に入力される電力の電圧が基準電圧値の範囲内で維持されるように制御を行い、パワーコンディショナ12が受け付ける電圧が一定の範囲で維持される。
As described above, the
これにより、直列に接続されている出力変換機21−1乃至21−8から出力される電力の電圧が、パワーコンディショナ12の基準電圧を基準として収束するので、太陽光発電システム11全体として発電が安定する。このように、出力変換機21−1乃至21−8それぞれから安定して最大電力量での電力が出力されるので、太陽光発電システム11全体として発電量を増加させることができる。即ち、太陽光発電システム11が、より高出力で発電することができる。
Thereby, the voltage of the electric power output from the output converters 21-1 to 21-8 connected in series converges on the basis of the reference voltage of the
なお、制御部44には、時刻や日付に対応付けられた基準電圧値を設定するスケジュールが予め設定されており、制御部44は、そのスケジュールに従って、DC/AC変換部41に入力される電力が基準電圧値を制御することができる。即ち、例えば、一日のうちでも朝方の時間帯や昼間の時間帯などで、それぞれ適した基準電圧値を使用したり、季節に応じて、それぞれ適した基準電圧値を使用することで、より発電量を増加させることができる。
Note that a schedule for setting a reference voltage value associated with the time and date is set in advance in the
ところで、パワーコンディショナ12において基準電圧値で電力を受け付けるような制御を行った場合、出力変換機21において高い変換比率で電圧を変換することも想定される。その場合、出力変換機21によっては、Duty値が低下する結果、電力の変換効率が低下することもある。この場合、例えば、太陽光発電システム11の全体として発電量が向上するように、パワーコンディショナ12においても、出力変換機21においても高出力な動作が行われるような管理を行うことにより、発電量が低下することを回避することができる。
By the way, when the
次に、図5は、本発明を適用した太陽光発電システムの他の実施の形態の構成例を示すブロック図である。 Next, FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of another embodiment of the solar power generation system to which the present invention is applied.
図5において、太陽光発電システム11’は、パワーコンディショナ12、太陽電池ストリング13、および管理ユニット14を備えて構成されている。なお、太陽光発電システム11’は、パワーコンディショナ12と太陽電池ストリング13とが接続されて構成されている点で、図1の太陽光発電システム11と同様に構成されており、その詳細な説明は省略する。一方、太陽光発電システム11’は、管理ユニット14を備える点で、図1の太陽光発電システム11と異なっている。
In FIG. 5, the photovoltaic
管理ユニット14は、太陽電池ストリング13の出力変換機21−1乃至21−8と通信を行い、それぞれの状態を考慮してパワーコンディショナ12に対して動作を指示する。
The
例えば、管理ユニット14と出力変換機21−1乃至21−8それぞれの制御部35(図2)とは信号線を介して接続されており、制御部35は、現在のDC/DC変換部31におけるDuty値を示す信号を管理ユニット14に供給する。なお、管理ユニット14と制御部35とは信号線を介して通信を行う他、例えば、パワーコンディショナ12に電力を供給する電力線を介して通信を行ったり、無線により通信を行ってもよい。
For example, the
管理ユニット14は、それらのDuty値に応じた変換効率と、パワーコンディショナ12における変換効率とに基づいて、太陽光発電システム11’の全体として高出力となるような基準電圧値を決定してパワーコンディショナ12に設定する。
The
図6を参照して、管理ユニット14の構成例について説明する。
A configuration example of the
図6において、管理ユニット14は、通信部51、記憶部52、損失算出部53、電圧決定部54、指令部55、および接続端子56を備えて構成される。
In FIG. 6, the
通信部51は、出力変換機21−1乃至21−8それぞれの制御部35、および、パワーコンディショナ12の制御部44(図3)と通信を行う。通信部51は、出力変換機21−1乃至21−8それぞれの制御部35との通信により、出力変換機21−1乃至21−8それぞれのDC/DC変換部31のDuty値を取得する。また、通信部51は、制御部44との通信によりパワーコンディショナ12の現在の基準電圧値を取得する。そして、通信部51は、Duty値および基準電圧値を損失算出部53に供給する。
The
記憶部52は、太陽光発電システム11’の管理に必要な各種のテーブルを記憶する。例えば、記憶部52には、図7に示すように、DC/DC変換部31のDuty値と変換効率とが対応付けられたテーブルや、図8に示すように、パワーコンディショナ12の入力電圧の電圧値と変換効率とが対応付けられたテーブルなどが記憶されている。
The memory |
損失算出部53は、通信部51から供給される出力変換機21−1乃至21−8それぞれのDC/DC変換部31のDuty値に基づいて、記憶部52に記憶されているテーブル(図7)を参照し、DC/DC変換部31ごとに変換損失を算出する。また、損失算出部53は、通信部51から供給されるパワーコンディショナ12の現在の基準電圧値に基づいて、記憶部52に記憶されているテーブル(図8)を参照し、パワーコンディショナ12のDC/AC変換部41での変換損失を算出する。このように、損失算出部53は、DC/DC変換部31およびDC/AC変換部41の変換損失を算出して取得する変換損失取得手段である。
The
電圧決定部54は、出力変換機21−1乃至21−8それぞれのDC/DC変換部31の変換損失、およびパワーコンディショナ12の変換損失に基づいて、太陽光発電システム11’の全体として高出力となる基準電圧値を決定する電圧決定手段である。例えば、電圧決定部54は、出力変換機21−1乃至21−8それぞれのDC/DC変換部31の変換損失の合計よりも、パワーコンディショナ12の変換損失が大きい場合、パワーコンディショナ12の基準電圧値を変換効率の良い電圧値(現在の基準電圧値より大きな値)に変更する。そして、電圧決定部54は、変更後の変換損失に基づいて電圧値を変更する処理を繰り返すことにより基準電圧値を収束させ、最適な基準電圧値を決定する。
Based on the conversion loss of the DC / DC conversion unit 31 of each of the output converters 21-1 to 21-8 and the conversion loss of the
ここで、基本的に、基準電圧値はパワーコンディショナ12において一意に決まるものであり、例えば約300Vが最も変換効率のよい電圧値である場合、電圧決定部54は、まず、基準電圧値を300Vに近づけてパワーコンディショナ12の変換損失を低減させる。それから、電圧決定部54は、出力変換機21−1乃至21−8それぞれのDC/DC変換部31の変換損失が低減するように、基準電圧値を変動させながら、全体として変換効率の良い基準電圧値を探して決定する。理想的には、パワーコンディショナ12の変換損失と、出力変換機21−1乃至21−8それぞれのDC/DC変換部31の変換損失との総和が最小となるような基準電圧値が求められる。
Here, basically, the reference voltage value is uniquely determined in the
指令部55(指令手段)は、電圧決定部54において決定された電圧値を、パワーコンディショナ12の基準電圧値として設定するように、通信部51を介して、パワーコンディショナ12の制御部44に対する指令を出力する。なお、指令部55においてパワーコンディショナ12に設定した基準電圧値を記憶しておく場合、通信部51は、制御部44との通信によりパワーコンディショナ12の現在の基準電圧値を取得せずに、指令部55に記憶されている基準電圧値を取得してもよい。
The command unit 55 (command means) controls the
接続端子56には、例えば、メンテナンス用の端末(図示せず)などが接続され、通信部51を介して、その端末と管理ユニット14との通信が行われる。例えば、ユーザは、その端末を操作して、パワーコンディショナ12の基準電圧値を端末の表示部に表示させたり、記憶部52に記憶されているテーブルを更新したりすることができる。
For example, a maintenance terminal (not shown) or the like is connected to the
次に、図9は、管理ユニット14が、パワーコンディショナ12に基準電圧値を設定する処理を説明するフローチャートである。
Next, FIG. 9 is a flowchart illustrating a process in which the
例えば、パワーコンディショナ12において電力の変換が開始されると処理が開始され、ステップS21において、通信部51は、出力変換機21−1乃至21−8それぞれの制御部35と通信を行う。そして、通信部51は、出力変換機21−1乃至21−8それぞれのDC/DC変換部31のDuty値を取得して、それらのDuty値を損失算出部53に供給する。損失算出部53は、記憶部52に記憶されているテーブル(図7)を参照して、出力変換機21−1乃至21−8それぞれのDC/DC変換部31の変換損失を算出して、電圧決定部54に通知する。
For example, when power conversion is started in the
ステップS22において、通信部51は、パワーコンディショナ12の制御部44と通信を行い、パワーコンディショナ12の現在の基準電圧値を取得し、その基準電圧値を損失算出部53に供給する。損失算出部53は、記憶部52に記憶されているテーブル(図8)を参照して、現在の基準電圧値に基づいて、パワーコンディショナ12のDC/AC変換部41での変換損失を算出して、電圧決定部54に通知する。
In step S <b> 22, the
ステップS23において、電圧決定部54は、ステップS22で算出されたパワーコンディショナ12のDC/AC変換部41での変換損失が、ステップS21で算出された出力変換機21−1乃至21−8それぞれのDC/DC変換部31の変換損失よりも大きいか否かを判定する。
In step S23, the
ステップS23において、パワーコンディショナ12のDC/AC変換部41での変換損失が大きいと判定された場合、処理はステップS24に進み、電圧決定部54は、太陽光発電システム11’の全体として高出力となる基準電圧値を決定する。即ち、この場合、パワーコンディショナ12のDC/AC変換部41での変換損失が大きいので、DC/AC変換部41での変換効率が向上するように、パワーコンディショナ12の基準電圧値を上昇させるような電圧値に決定される。
In Step S23, when it is determined that the conversion loss in the DC /
一方、ステップS23において、パワーコンディショナ12のDC/AC変換部41での変換損失が大きくない(パワーコンディショナ12のDC/AC変換部41での変換損失が出力変換機21−1乃至21−8それぞれのDC/DC変換部31の変換損失以下である)と判定した場合、処理はステップS25に進む。ステップS25において、電圧決定部54は、太陽光発電システム11’の全体として高出力となる基準電圧値を決定する。即ち、この場合、パワーコンディショナ12のDC/AC変換部41での変換損失が大きくないので、出力変換機21−1乃至21−8それぞれのDC/DC変換部31での変換効率が向上するように、パワーコンディショナ12の基準電圧値を低下させるような電圧値に決定される。
On the other hand, in step S23, the conversion loss in the DC /
ステップS24またはS25の処理後、処理はステップS26に進み、電圧決定部54は、ステップS24またはS25で決定した基準電圧値を指令部55に通知する。そして、指令部55は、通信部51を介してパワーコンディショナ12の制御部44に対して、パワーコンディショナ12の基準電圧値の更新を指示する指令を送信し、処理はステップS21に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。
After the process of step S24 or S25, the process proceeds to step S26, and the
以上のように、管理ユニット14が、出力変換機21のDC/DC変換部31のDuty値を考慮してパワーコンディショナ12の基準電圧値を設定することにより、太陽光発電システム11全体としてバランス良く、最適な変換効率で電力を変換することができる。これにより、太陽光発電システム11をより高出力で稼動することができる。
As described above, the
なお、本実施の形態においては、管理ユニット14は、独立した構成となっているが、パワーコンディショナ12の制御部44が管理ユニット14としての機能を備えていてもよい。即ち、パワーコンディショナ12が、管理ユニット14の通信部51、記憶部52、損失算出部53、電圧決定部54、指令部55、および接続端子56を備えていてもよい。または、出力変換機21−1乃至21−8のいずれかの制御部35が、管理ユニット14としての機能を備えていてもよい。
In addition, in this Embodiment, although the
なお、太陽光発電システム11’では、管理ユニット14において出力変換機21−1乃至21−8の変換損失が算出される例について説明したが、例えば、出力変換機21−1乃至21−8それぞれの制御部35において各自の変換損失を算出して、管理ユニット14に変換損失を通知するようにしてもよい。また、同様に、パワーコンディショナ12の制御部44において変換損失を算出して、管理ユニット14に変換損失を通知するようにしてもよい。
In the solar
また、出力変換機21−1乃至21−8それぞれの変換損失は、Duty値に基づいてテーブルを参照することにより算出する他、例えば、制御部35が、DC/DC変換部31に入力される電力の電圧値および電流値と、DC/DC変換部31から出力される電力の電圧値および電流値とを計測し、出力電力/入力電力を算出することで、変換損失を算出してもよい。パワーコンディショナ12の変換損失についても同様に、パワーコンディショナ12内蔵のセンサにより入力電力および出力電力を検出して、変換損失を算出してもよい。
Further, the conversion loss of each of the output converters 21-1 to 21-8 is calculated by referring to the table based on the duty value, and for example, the control unit 35 is input to the DC / DC conversion unit 31. The conversion loss may be calculated by measuring the voltage value and current value of the power and the voltage value and current value of the power output from the DC / DC converter 31 and calculating the output power / input power. . Similarly, regarding the conversion loss of the
さらに、管理ユニット14は、通信部51(通信手段)によりネットワークを介して外部のサーバと通信を行って、例えば、時刻情報や、日射情報、気温情報などを取得するとともに、それらの情報に対応付けてパワーコンディショナ12の基準電圧値を記憶部52(記憶手段)に記憶させることができる。そして、管理ユニット14は、日射情報または気温情報に基づいて記憶部52を参照することで、現在の日照または気温に近い過去の情報に対応付けられている基準電圧値を利用し、より最適なパワーコンディショナ12の基準電圧値を決定することができる。また、それらの情報を利用することにより、基準電圧値の決定精度および決定速度を向上させることができる。
Furthermore, the
また、管理ユニット14がパワーコンディショナ12に基準電圧値を設定する処理は、例えば、1分ごと、10分ごと、または1時間ごとなど所定の一定期間ごとに繰り返して行われる。これに対し、管理ユニット14が日射情報や気温情報などを取得することができる場合は、日射や気温の変化をトリガにして処理を実行することで、そのときの日射や気温に則した変換損失を算出することができ、より最適な発電量となるような制御を行うことができる。例えば、天候が晴れから曇りに変化した場合、具体的には、以前に変換損失を算出したときの日射強度から500w/m2以上の変化があった場合に、管理ユニット14が処理を実行するようにすることができる。また、以前に変換損失を算出したときの気温から10度以上の変化があった場合に、管理ユニット14が処理を実行するようにすることができる。
Further, the process in which the
なお、上述のフローチャートを参照して説明した各処理は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいは個別に実行される処理(例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理)も含むものである。 Note that the processes described with reference to the flowcharts described above do not necessarily have to be processed in chronological order in the order described in the flowcharts, but are performed in parallel or individually (for example, parallel processes or objects). Processing).
また、各制御部は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ(例えば、EEPROM(Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory))などを備えて構成されており、ROMまたはフラッシュメモリに記憶されているプログラムをRAMにロードして実行することで、電力システム11の各部を制御する。なお、CPUが実行するプログラムは、あらかじめROMおよびフラッシュメモリに記憶されているものの他、適宜、フラッシュメモリにダウンロードして更新することができる。さらに、プログラムは、遠方のコンピュータに転送されて実行されるものであっても良い。
Each control unit includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a flash memory (for example, an EEPROM (Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory)), and the like. Each part of the
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。 The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
11 太陽光発電システム
12 パワーコンディショナ
13 太陽電池ストリング
14 管理ユニット
21 出力変換機
22 太陽電池モジュール
31 DC/DC変換部
32 電圧検出部
33 電流検出部
34 電力線通信部
35 制御部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記変換手段に入力される直流の電力が所定の一定電圧となるように制御する電圧制御手段と
を備えることを特徴とする電力調整装置。 Conversion means for converting direct current power that is controlled and output so that maximum power is obtained from each of the plurality of solar cell modules, to alternating current power,
And a voltage control unit that controls the DC power input to the conversion unit to be a predetermined constant voltage.
前記直流電圧変換手段における変換損失および前記変換手段における変換損失に基づいて、前記所定の一定電圧を決定する電圧決定手段と
をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の電力調整装置。 For each of the plurality of solar cell modules, DC voltage conversion means for converting the voltage of the generated power is provided,
The power adjustment apparatus according to claim 1, further comprising: a voltage determination unit that determines the predetermined constant voltage based on a conversion loss in the DC voltage conversion unit and a conversion loss in the conversion unit.
ことを特徴とする請求項1に記載の電力調整装置。 2. The power adjustment according to claim 1, wherein the voltage control unit controls the DC power input to the conversion unit by changing the predetermined constant voltage according to a preset schedule. apparatus.
前記日射情報および気温情報のうちの少なくとも一方に対応付けて、前記所定の一定電圧を記憶する記憶手段と
をさらに備え、
前記電圧制御手段は、前記通信手段が取得した日射情報または気温情報に基き、前記記憶手段を参照して、前記変換手段に入力される直流の電力を制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の電力調整装置。 Communication means for performing communication via an external network to obtain at least one of solar radiation information and temperature information;
Storage means for storing the predetermined constant voltage in association with at least one of the solar radiation information and the temperature information;
The said voltage control means controls the direct-current electric power input into the said conversion means with reference to the said memory | storage means based on the solar radiation information or temperature information which the said communication means acquired. The electric power adjustment apparatus of description.
前記直流の電力が所定の一定電圧となるように制御する
ステップを含むことを特徴とする電力調整方法。 DC power that is controlled and output so that maximum power is acquired from each of the plurality of solar cell modules is converted to AC power,
A method of adjusting power, comprising the step of controlling the direct-current power to be a predetermined constant voltage.
複数の前記太陽電池モジュールごとに設けられ、発電された電力の電圧を変換する直流電圧変換手段と、
前記太陽電池モジュールそれぞれから最大電力が取得されるように制御されて出力される直流の電力を、交流の電力に変換する変換手段と、
前記変換手段に入力される直流の電力が所定の一定電圧となるように制御する電圧制御手段と
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 modules;
DC voltage conversion means that is provided for each of the plurality of solar cell modules and converts the voltage of the generated power;
DC power that is controlled and output so that maximum power is obtained from each of the solar cell modules, conversion means for converting into AC power;
And a voltage control unit that controls the DC power input to the conversion unit to be a predetermined constant voltage.
前記変換手段に入力される直流の電力が前記所定の一定電圧となるように制御する電圧制御手段に対して、決定された前記所定の一定電圧を設定するように指令を与える指令手段と
を備えることを特徴とする管理装置。 Provided for each of the plurality of solar cell modules, the conversion loss in the DC voltage converting means for converting the voltage of the generated power, and the maximum power is acquired from each of the plurality of solar cell modules, and is controlled and output. Voltage determining means for determining a predetermined constant voltage based on the conversion loss in the converting means for converting DC power into AC power;
Command means for giving a command to set the determined predetermined constant voltage to voltage control means for controlling the DC power input to the conversion means to be the predetermined constant voltage. A management device characterized by that.
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