JP2012088916A - Photovoltaic power generation system - Google Patents
Photovoltaic power generation system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012088916A JP2012088916A JP2010234766A JP2010234766A JP2012088916A JP 2012088916 A JP2012088916 A JP 2012088916A JP 2010234766 A JP2010234766 A JP 2010234766A JP 2010234766 A JP2010234766 A JP 2010234766A JP 2012088916 A JP2012088916 A JP 2012088916A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- solar cell
- power
- value
- cell modules
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
Description
本発明は、太陽光発電システムに関する。 The present invention relates to a photovoltaic power generation system.
通常、太陽光発電システムでは、複数の太陽電池モジュールを直列に接続した太陽電池ストリング(あるいは複数の太陽電池ストリングを並列に接続した太陽電池アレイ:以下同様)を用いて直流電力を発電し、発電した直流電力をパワーコンディショナによって交流電力に変換して住宅内の電気機器等の負荷および電力系統に供給している。 Usually, in a photovoltaic power generation system, DC power is generated by using a solar cell string in which a plurality of solar cell modules are connected in series (or a solar cell array in which a plurality of solar cell strings are connected in parallel: the same applies hereinafter) to generate power. The converted direct current power is converted into alternating current power by a power conditioner and supplied to a load such as electrical equipment in a house and a power system.
パワーコンディショナは、例えば電解コンデンサやスイッチング素子など、パワーコンディショナを構成する部品の耐圧によって最大入力電圧値が定められている。 In the power conditioner, for example, the maximum input voltage value is determined by the withstand voltage of components constituting the power conditioner such as an electrolytic capacitor and a switching element.
一方、太陽電池の出力電圧は、周囲温度によって変化し、温度の低い朝方などは出力電圧が高くなるが、日中になり周囲温度が上がったり、自己発熱などにより暖かくなると出力電圧が低くなるという特性を有している。また、一般的に、パワーコンディショナは、太陽電池ストリングの最大電力点で動作するが、パワーコンディショナの停止時には、太陽電池ストリングが無負荷状態となり、太陽電池ストリングの出力電圧は、最大電力点における電圧よりも高い電圧となる。このため、無負荷時であり、且つ、低温時における太陽電池ストリングの出力電圧がパワーコンディショナの最大入力電圧を超えないように、太陽電池モジュールの直列接続枚数が制限される。 On the other hand, the output voltage of a solar cell varies depending on the ambient temperature, and the output voltage increases in the morning when the temperature is low, but the output voltage decreases when the ambient temperature rises during the daytime or warms due to self-heating. have. In general, the power conditioner operates at the maximum power point of the solar cell string, but when the power conditioner is stopped, the solar cell string is in a no-load state, and the output voltage of the solar cell string is the maximum power point. The voltage is higher than the voltage at. For this reason, the number of solar cell modules connected in series is limited so that the output voltage of the solar cell string at no load and at a low temperature does not exceed the maximum input voltage of the power conditioner.
なお、パワーコンディショナが停止して太陽電池ストリングが無負荷状態となった場合に、パワーコンディショナの入力電圧が予め設定された制限電圧に達すると、インバータ回路内のスイッチ素子をオンにしてスイッチ素子に負荷電流を流すことにより、パワーコンディショナの入力電圧を制限電圧以下に制限する技術が開示されている(特許文献1)。 When the inverter is stopped and the solar cell string is in a no-load state, when the input voltage of the power conditioner reaches a preset limit voltage, the switch element in the inverter circuit is turned on to switch A technique for limiting the input voltage of a power conditioner to a limit voltage or less by flowing a load current through the element is disclosed (Patent Document 1).
上述したように、上記従来技術では、太陽電池モジュールの直列接続枚数は、太陽電池ストリングの無負荷時の出力電圧が低温時においてパワーコンディショナの最大入力電圧を超えないように制限される、という問題があった。 As described above, in the above prior art, the number of solar cell modules connected in series is limited so that the output voltage when the solar cell string is unloaded does not exceed the maximum input voltage of the power conditioner at low temperatures. There was a problem.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、太陽電池モジュールの直列接続枚数を制限する必要がなく、システムの自由度を向上させることを可能とする太陽光発電システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and it is not necessary to limit the number of solar cell modules connected in series, and to provide a solar power generation system capable of improving the degree of freedom of the system. Objective.
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる太陽光発電システムは、複数の太陽電池モジュールが直列に接続されて構成される太陽電池ストリングと、前記太陽電池ストリングが発電した直流電力を交流電力に変換するインバータを具備したパワーコンディショナと、を備え、前記太陽電池ストリングを構成する太陽電池モジュールのうちの一部は、前記太陽電池モジュールの一枚当たりの開放電圧の合計が予め設定された制限電圧値以下となる枚数で構成され、前記太陽電池モジュールのうちの残りは、前記各太陽電池モジュールと並列に接続されるスイッチをそれぞれ具備し、前記パワーコンディショナは、前記パワーコンディショナへの入力電圧を検出する電圧検出部と、前記入力電圧に基づいて、前記インバータの直流母線電圧を予め設定された直流母線電圧設定値に調整する電圧調整部と、前記入力電圧の低下に応じて、前記各スイッチを駆動制御するスイッチ駆動制御部と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a photovoltaic power generation system according to the present invention includes a solar cell string configured by connecting a plurality of solar cell modules in series, and a direct current generated by the solar cell string. A power conditioner including an inverter that converts electric power into AC power, and a part of the solar cell modules constituting the solar cell string has a total open voltage per one of the solar cell modules. It is composed of a number equal to or less than a preset limit voltage value, and the rest of the solar cell modules each include a switch connected in parallel with each of the solar cell modules, and the power conditioner includes the power A voltage detector for detecting an input voltage to the conditioner; and based on the input voltage, the inverter A voltage adjustment unit that adjusts the current bus voltage to a preset DC bus voltage setting value, and a switch drive control unit that drives and controls each of the switches in response to a decrease in the input voltage. .
本発明によれば、太陽電池モジュールの直列接続枚数を制限する必要がなく、システムの自由度を向上させることが可能となる、という効果を奏する。 According to the present invention, there is no need to limit the number of solar cell modules connected in series, and it is possible to improve the degree of freedom of the system.
以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態にかかる太陽光発電システムについて説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。 A solar power generation system according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by embodiment shown below.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1にかかる太陽光発電システムの一構成例を示す図である。図1に示すように、太陽光発電システム1は、太陽電池ストリング11と、パワーコンディショナ5とを備えている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of the photovoltaic power generation system according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the solar power generation system 1 includes a
太陽電池ストリング11は、太陽電池モジュール21,22,…,2n,31,32,…,3m(n,mは自然数)が直列に接続され構成される。各太陽電池モジュール31,32,…,3mには、各スイッチ41,42,…,4mがそれぞれ並列に接続されている。なお、これらの各スイッチ41,42,…,4mとしては、外部からの信号によりオフ状態に制御されるb接点のスイッチであるのが好ましい。
The
パワーコンディショナ5は、電圧調整部6、インバータ7、および制御部8を備えている。電圧調整部6は、降圧回路61および昇圧回路62を備えている。制御部8は、電圧検出部81、スイッチ駆動制御部82、および最大電力点追従制御部83を備えている。
The
電圧調整部6には、太陽電池ストリング11からの直流電力が入力される。直流電力が入力された電圧調整部6は、入力された電圧値(パワーコンディショナ5の入力電圧Vs)に基づいて、降圧回路61あるいは昇圧回路62を適宜動作させ、インバータ7の直流母線電圧を予め設定された直流母線電圧設定値Vppに調整して、インバータ7に出力する。インバータ7は、電圧調整部6から入力された直流電力を交流電力に変換する。
The DC power from the
最大電力点追従制御部83は、太陽電池ストリング11が最大電力点で動作するように、電圧調整部6およびインバータ7を制御する。この最大電力点追従制御により、パワーコンディショナ5の入力電圧Vsが太陽電池ストリング11の最大電力点電圧に制御される。なお、最大電力点追従制御としては、公知の手法を用いればよい。
The maximum power point
電圧検出部81は、パワーコンディショナ5の入力電圧Vsを検出し、スイッチ駆動制御部82に出力する。
The
スイッチ駆動制御部82は、電圧検出部81において検出されたパワーコンディショナ5の入力電圧Vsの低下に応じて、各スイッチ41,42,…,4mを、例えば一枚ずつ駆動制御する。
The switch
ここで、太陽電池の出力電圧の変化について説明する。図2は、太陽電池の電圧−電力特性(以下「V−P特性」という)を示す図である。図2において、横軸は電圧、縦軸は発電電力量を示している。図2(a)は、日射量が等しくモジュールの温度が変化したときのV−P特性を示しており、波形K1は基準温度(例えば25℃)におけるV−P特性を示し、波形K1’は日照あるいは自己発熱により温度が上昇した場合のV−P特性を示している。図2(b)は、日射量が変化したときのV−P特性の変化を示しており、波形K1は日射量が大きいときのV−P特性を示し、波形K4は日射量が小さいときのV−P特性を示している。なお、図2において、白丸で示す点は、各波形において出力電力が最大となる最大電力点を示している。この最大電力点における電圧を、以下「最大電力点電圧」という。また、各波形の横軸との交点は、無負荷すなわち太陽電池の両端が開放した状態における最大電圧点を示している。この最大電圧点における電圧を、以下「開放電圧」という。 Here, the change in the output voltage of the solar cell will be described. FIG. 2 is a diagram showing voltage-power characteristics (hereinafter referred to as “VP characteristics”) of the solar cell. In FIG. 2, the horizontal axis represents voltage, and the vertical axis represents the amount of generated power. FIG. 2A shows the VP characteristic when the solar radiation amount is the same and the module temperature changes. The waveform K1 shows the VP characteristic at the reference temperature (for example, 25 ° C.), and the waveform K1 ′ The VP characteristic is shown when the temperature rises due to sunlight or self-heating. FIG. 2B shows a change in the VP characteristic when the amount of solar radiation changes, a waveform K1 shows the VP characteristic when the amount of solar radiation is large, and a waveform K4 shows when the amount of solar radiation is small. VP characteristics are shown. In FIG. 2, points indicated by white circles indicate the maximum power points at which the output power is maximum in each waveform. The voltage at the maximum power point is hereinafter referred to as “maximum power point voltage”. Moreover, the intersection with the horizontal axis of each waveform shows the maximum voltage point in a state where no load, that is, both ends of the solar cell are open. The voltage at this maximum voltage point is hereinafter referred to as “open voltage”.
温度の変化による太陽電池の出力電圧の変化は、太陽電池の材料が例えば単結晶シリコンの場合、温度の上昇に対して−0.4%/℃〜−0.5%/℃程度の温度係数を有している。このため、図2(a)に示すように、周囲温度の上昇や、日照あるいは自己発熱により、例えば基準温度(25℃)から60℃〜80℃まで上昇すると、出力電圧は、約14%〜28%低下する。 When the solar cell material is, for example, single crystal silicon, the change in the output voltage of the solar cell due to the temperature change is a temperature coefficient of about −0.4% / ° C. to −0.5% / ° C. with respect to the temperature rise have. For this reason, as shown in FIG. 2A, when the ambient temperature rises, sunshine or self-heating, for example, when the temperature rises from the reference temperature (25 ° C.) to 60 ° C. to 80 ° C., the output voltage is about 14% to 28% lower.
一方、日射量の変化による太陽電池の出力電圧の変化は、図2(b)に示すように、開放電圧、最大電力点電圧とも、日射量の変化による変動は小さい。 On the other hand, as shown in FIG. 2B, the change in the output voltage of the solar cell due to the change in the amount of solar radiation has little fluctuation due to the change in the amount of solar radiation for both the open voltage and the maximum power point voltage.
一般に、太陽電池の温度は、日の出から正午過ぎにかけて急激に上昇し、その後日没にかけて緩やかに低下する。このため、太陽電池の出力電圧は、日の出から最も気温が高くなる正午過ぎにかけては、日射量の増加による出力電圧上昇幅よりも温度の上昇による出力電圧低下幅が上回って急激に低下し、その後、日没までは、日射量の減少による出力電圧低下を温度の低下による出力電圧上昇が打ち消すため出力電圧の変化は小さく、出力電圧が低い状態が維持される。 In general, the temperature of a solar cell rises rapidly from sunrise to past noon and then gradually falls toward sunset. For this reason, the output voltage of the solar cell rapidly decreases from sunrise to past noon when the temperature is highest, since the output voltage decrease range due to the temperature rise exceeds the output voltage increase range due to the increase in solar radiation, and thereafter Until sunset, the output voltage drop due to the decrease in the amount of solar radiation cancels out the increase in output voltage due to the temperature drop, so the change in the output voltage is small and the output voltage is kept low.
したがって、本実施の形態では、太陽電池モジュール21,22,…,2nの枚数を太陽電池ストリング11の開放電圧が低温時において予め設定した制限電圧値を超えない枚数としておき、太陽電池の出力電圧低下に合わせて太陽電池モジュール31,32,…,3mを、例えば一枚ずつ追加するように構成する。このように構成することにより、太陽電池ストリング11を構成する太陽電池モジュールの直列接続枚数を制限する必要がなく、システムの自由度を向上させることが可能となる。
Therefore, in the present embodiment, the number of
つぎに、実施の形態1にかかる太陽光発電システム1の動作について、図1および図2を参照して説明する。なお、以下の説明を容易とするため、各太陽電池モジュール21,22,…,2n,31,32,…,3mの開放電圧および最大電力点電圧は全て同一のものとして説明する。
Next, the operation of the photovoltaic power generation system 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 1 and FIG. In order to facilitate the following description, the open circuit voltage and the maximum power point voltage of each of the
図2(b)に示すように、日射量が低い時でも太陽電池は、大きな開放電圧を出力し、電力変換が開始されるまでの期間は、太陽電池ストリング11の開放電圧がパワーコンディショナ5に印加される。このとき、スイッチ駆動制御部82は、各スイッチ41,42,…,4mをオン状態に制御して、各太陽発電モジュール31,32,…,3mを短絡した状態としておく。これにより、電力変換開始前におけるパワーコンディショナ5の入力電圧Vsが制限電圧値以下となる。
As shown in FIG. 2 (b), even when the amount of solar radiation is low, the solar cell outputs a large open circuit voltage, and the open circuit voltage of the
電圧調整部6およびインバータ7が起動し、電力変換が開始されると、パワーコンディショナ5の入力電圧Vsが太陽電池ストリング11の最大電力点電圧に制御される。
When the
その後、日射量の増加と共に、周囲温度の上昇や自己発熱により各太陽電池モジュール21,22,…,2nの温度が上昇し、太陽電池ストリング11の最大電力点電圧(すなわち、パワーコンディショナ5の入力電圧Vs)が低下していく。
Thereafter, as the amount of solar radiation increases, the temperature of each of the
スイッチ駆動制御部82は、電圧検出部81において検出されたパワーコンディショナ5の入力電圧Vsに基づいて、太陽電池ストリング11の開放電圧推定値を推定し、予め記憶していた制限電圧値から開放電圧推定値を差し引いて得た差分値が、太陽電池モジュールの一枚当たりの開放電圧よりも大きい場合に、その差分値が太陽電池モジュールの一枚当たりの開放電圧未満となるように、各スイッチ41,42,…,4mを制御して、太陽電池モジュール31,32,…,3mを追加する。
The switch
このように制御することにより、例えば電力系統に異常が発生し、電圧調整部6およびインバータ7が停止して太陽電池ストリング11が無負荷状態となった場合でも、太陽電池ストリング11の開放電圧が制限電圧値以下となる。この制限電圧値をパワーコンディショナ5の最大入力電圧値とすれば、太陽電池ストリング11の開放電圧がパワーコンディショナ5の最大入力電圧値を超えることを防止することができる。
By controlling in this way, for example, even when an abnormality occurs in the power system, the
ここで、太陽電池ストリング11の開放電圧推定値は、例えば、次式(1)を用いて推定することができる。次式(1)において、Vsはパワーコンディショナ5の入力電圧、Vocは太陽電池モジュール一枚当たりの開放電圧、Vpmは太陽電池モジュール一枚当たりの最大電力点電圧とする。
Vs×(Voc/Vpm)・・・(1)
Here, the open circuit voltage estimated value of the
Vs × (Voc / Vpm) (1)
また、差分値の判定式は、次式(2)となる。次式(2)において、Vsmaxはパワーコンディショナ5の最大入力電圧値とする。
Vsmax−Vs×(Voc/Vpm)≧Voc・・・(2)
Also, the determination formula for the difference value is the following expression (2). In the following equation (2), Vsmax is the maximum input voltage value of the
Vsmax−Vs × (Voc / Vpm) ≧ Voc (2)
つぎに、実施の形態1における太陽電池モジュールの追加処理を、図3を参照して説明する。図3は、実施の形態1における太陽電池モジュールの追加処理を説明するフローチャートである。 Next, a process for adding a solar cell module in the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart for explaining the solar cell module addition processing in the first embodiment.
スイッチ駆動制御部82は、電力変換が開始されると、まず、(2)式を満たすか否かを判定する(ステップST101)。
When the power conversion is started, the switch
ステップST101において、(2)式を満たさない場合は(ステップST101;No)、ステップST101の処理に戻る。一方、(2)式を満たす場合は(ステップST101;Yes)、スイッチ駆動制御部82は、スイッチ41がオン状態か否かを判定する(ステップST1021)。スイッチ41がオン状態である場合は(ステップST1021;Yes)、スイッチ駆動制御部82は、スイッチ41をオン状態からオフ状態に制御して(ステップST1031)、ステップST101の処理に戻る。
In step ST101, when the expression (2) is not satisfied (step ST101; No), the process returns to step ST101. On the other hand, when the expression (2) is satisfied (step ST101; Yes), the switch
ステップST1021において、スイッチ41がオン状態ではない(オフ状態である)場合(ステップST1021;No)、スイッチ駆動制御部82は、スイッチ42がオン状態か否かを判定する(ステップST1022)。スイッチ42がオン状態である場合(ステップST1022;Yes)、スイッチ駆動制御部82は、スイッチ42をオン状態からオフ状態に制御して(ステップST1032)、ステップST101の処理に戻る。
In step ST1021, when the
以下、ステップST101において、(2)式を満たさなくなるまで、太陽電池モジュール31,32,…,3mが追加される。
Hereinafter, in step ST101, the
なお、図4および図5に示す構成であっても、図1に示した構成と同様の効果を得ることができる。図4は、実施の形態1にかかる太陽光発電システムの別の一構成例を示す図である。また、図5は、実施の形態1にかかる太陽光発電システムのさらに別の一構成例を示す図である。 4 and FIG. 5, the same effect as the configuration shown in FIG. 1 can be obtained. FIG. 4 is a diagram illustrating another configuration example of the photovoltaic power generation system according to the first embodiment. FIG. 5 is a diagram illustrating still another configuration example of the photovoltaic power generation system according to the first embodiment.
図4に示す構成では、太陽光発電システム1aは、太陽電池ストリング11に加えて太陽電池ストリング12,13,…,1N(Nは自然数)を備えた太陽電池アレイ100と、各太陽電池ストリング11,12,…,1Nが並列に接続され、その出力をパワーコンディショナ5に接続された接続箱9とを備えている。太陽電池ストリング12,13,…,1Nの内部構成は、太陽電池ストリング11と同一である。
In the configuration shown in FIG. 4, the photovoltaic
また、図5に示す構成では、太陽光発電システム1bは、パワーコンディショナ5aの制御部8aの内部に、電圧検出部81、およびスイッチ駆動制御部82を備えず、代わりに、接続箱9aの内部に、電圧検出部81と同様の機能を有する電圧検出部91、およびスイッチ駆動制御部82と同様の機能を有するスイッチ駆動制御部92を備えている。
In the configuration shown in FIG. 5, the photovoltaic power generation system 1b does not include the
図4および図5に示す構成であっても、図3に示すステップST101において、(2)式を満たさなくなるまで、各太陽電池ストリング11,12,…,1N毎に、太陽電池モジュール31,32,…,3mをそれぞれ追加させることにより、図1に示す構成と同様の効果を得ることができる。
4 and 5,
以上説明したように、実施の形態1の太陽光発電システムによれば、太陽電池ストリングの低温時における開放電圧が予め設定した制限電圧値を超えない枚数の太陽電池モジュールに加え、スイッチが並列に接続された複数の太陽電池モジュールを直列に接続しておき、太陽電池の出力電圧低下に合わせて各スイッチを開放して太陽電池モジュールを追加するように構成したので、太陽電池モジュールの直列接続枚数を制限する必要がなく、システムの自由度を向上させることが可能となる。 As described above, according to the photovoltaic power generation system of Embodiment 1, in addition to the number of solar cell modules in which the open-circuit voltage at the time of low temperature of the solar cell string does not exceed the preset limit voltage value, the switches are arranged in parallel. Since a plurality of connected solar cell modules are connected in series, and each switch is opened to add a solar cell module in accordance with a decrease in the output voltage of the solar cell, the number of solar cell modules connected in series The degree of freedom of the system can be improved.
また、太陽電池モジュールの一枚当たりの最大電力点電圧に対する開放電圧の比と、その時点におけるパワーコンディショナの入力電圧とを乗じて、太陽電池ストリングの開放電圧推定値を算出し、制限電圧値から開放電圧推定値を差し引いて得た差分値が、太陽電池モジュールの一枚当たりの開放電圧未満となるように、太陽電池モジュールを追加させるようにしたので、温度上昇による太陽電池ストリングの出力電圧の低下を太陽電池モジュールの一枚当たりの開放電圧未満とすることができる。 Also, multiplying the ratio of the open circuit voltage to the maximum power point voltage per solar cell module and the input voltage of the power conditioner at that time, the open circuit voltage estimated value of the solar cell string is calculated, and the limit voltage value Since the solar cell module is added so that the difference value obtained by subtracting the estimated open-circuit voltage from the solar cell module is less than the open-circuit voltage per solar cell module, the output voltage of the solar cell string due to temperature rise Can be made less than the open circuit voltage per solar cell module.
また、制限電圧値をパワーコンディショナの最大入力電圧値とすることにより、例えば電力系統に異常が発生し、電圧調整部およびインバータが停止して太陽電池ストリングが無負荷状態となった場合でも、太陽電池ストリングの開放電圧がパワーコンディショナの最大入力電圧値を超えることを防止することができる。 In addition, by setting the limit voltage value as the maximum input voltage value of the power conditioner, for example, when an abnormality occurs in the power system, the voltage adjustment unit and the inverter are stopped, and the solar cell string is in a no-load state, It is possible to prevent the open voltage of the solar cell string from exceeding the maximum input voltage value of the power conditioner.
また、パワーコンディショナの入力電圧を高く維持しておくことができるため、昇圧による電力損失を抑制することができる。 Moreover, since the input voltage of the power conditioner can be kept high, power loss due to boosting can be suppressed.
さらに、スイッチをb接点スイッチとすることにより、各スイッチを制御していない状態ではオン状態となるため、例えばパワーコンディショナがエラー停止した場合でも、確実に太陽電池ストリングの出力電圧をパワーコンディショナの最大入力電圧以下とすることができる。 Furthermore, since the switch is a b-contact switch, the switch is turned on when each switch is not controlled. For example, even when the power conditioner stops due to an error, the output voltage of the solar cell string is reliably supplied to the power conditioner. Or less than the maximum input voltage.
実施の形態2.
実施の形態1では、予め設定しておく制限電圧値を、パワーコンディショナの最大入力電圧値とする例について説明したが、パワーコンディショナの入力電圧がインバータの直流母線電圧設定値を超える場合には、降圧回路を備えることが必須となる。一方、実施の形態2では、予め設定しておく制限電圧値を、インバータの直流母線電圧設定値とし、パワーコンディショナの入力電圧を直流母線電圧設定値未満に保つことにより、降圧回路を不要とする例について説明する。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the example in which the limit voltage value set in advance is the maximum input voltage value of the power conditioner has been described. However, when the input voltage of the power conditioner exceeds the DC bus voltage setting value of the inverter It is essential to provide a step-down circuit. On the other hand, in the second embodiment, the preset voltage limit is set to the inverter DC bus voltage setting value, and the input voltage of the power conditioner is kept below the DC bus voltage setting value, thereby eliminating the need for a step-down circuit. An example will be described.
図6は、実施の形態1にかかる太陽光発電システムの一構成例を示す図である。なお、図6に示すように、実施の形態2にかかる太陽光発電システム1cのパワーコンディショナ5bは、電圧調整部6a内の降圧回路が省略されることを除き、実施の形態1において図1で示した構成と同一であるので、それらの詳細な説明は省略する。
FIG. 6 is a diagram of a configuration example of the solar power generation system according to the first embodiment. As shown in FIG. 6, the
実施の形態2にかかる太陽光発電システム1cでは、太陽電池モジュール21,22,…,2nの枚数を太陽電池ストリング11の開放電圧が低温時においてインバータ7の直流母線電圧設定値を超えない枚数としておく。
In the photovoltaic power generation system 1c according to the second embodiment, the number of
電圧調整部6およびインバータ7が起動し、電力変換が開始されると、パワーコンディショナ5の入力電圧Vsが太陽電池ストリング11の最大電力点電圧に制御される。
When the
その後、日射量の増加と共に、周囲温度の上昇や自己発熱により各太陽電池モジュール21,22,…,2nの温度が上昇し、太陽電池ストリング11の最大電力点電圧(すなわち、パワーコンディショナ5の入力電圧Vs)が低下していく。
Thereafter, as the amount of solar radiation increases, the temperature of each of the
スイッチ駆動制御部82は、電圧検出部81において検出されたパワーコンディショナ5の入力電圧Vsに基づいて、太陽電池ストリング11の開放電圧推定値を推定し、インバータ7の直流母線電圧設定値から、開放電圧推定値を差し引いて得た差分値が、太陽電池モジュールの一枚当たりの開放電圧よりも大きい場合に、その差分値が太陽電池モジュールの一枚当たりの開放電圧未満となるように、各スイッチ41,42,…,4mを制御して、太陽電池モジュール31,32,…,3mを追加する。
The switch
このように制御することにより、例えば電力系統に異常が発生し、電圧調整部6およびインバータ7が停止して太陽電池ストリング11が無負荷状態となった場合でも、太陽電池ストリング11の開放電圧がインバータ7の直流母線電圧設定値を超えることを防止することができる。
By controlling in this way, for example, even when an abnormality occurs in the power system, the
さらに、パワーコンディショナ5の入力電圧をインバータ7の直流母線電圧設定値未満に保てるため、降圧回路が不要となる。
Furthermore, since the input voltage of the
図7は、実施の形態2における太陽電池モジュールの追加処理を説明するフローチャートである。なお、図7に示すフローチャートにおいて、実施の形態1において説明した図3のフローチャートと異なる処理は、ステップST101aに示す差分値判定処理のみである。 FIG. 7 is a flowchart for explaining the solar cell module addition processing in the second embodiment. In the flowchart shown in FIG. 7, the only difference from the flowchart of FIG. 3 described in the first embodiment is the difference value determination process shown in step ST101a.
実施の形態2における差分値の判定式は、次式(3)となる。次式(3)において、Vppはインバータ7の直流母線電圧設定値とする。また、Vsはパワーコンディショナ5の入力電圧、Vocは基準開放電圧、Vpmは太陽電池モジュール一枚当たりの最大電力点電圧である。
Vpp−Vs×(Voc/Vpm)≧Voc・・・(3)
The determination formula for the difference value in the second embodiment is the following expression (3). In the following expression (3), Vpp is a DC bus voltage setting value of the inverter 7. Vs is an input voltage of the
Vpp−Vs × (Voc / Vpm) ≧ Voc (3)
スイッチ駆動制御部82は、電力変換が開始されると、まず、(3)式を満たすか否かを判定する(ステップST101a)。
When the power conversion is started, the switch
ステップST101aにおいて、(3)式を満たさない場合は(ステップST101a;No)、ステップST101aの処理に戻る。一方、(3)式を満たす場合は(ステップST101a;Yes)、スイッチ駆動制御部82は、スイッチ41がオン状態か否かを判定する(ステップST1021)。スイッチ41がオン状態である場合は(ステップST1021;Yes)、スイッチ駆動制御部82は、スイッチ41をオン状態からオフ状態に制御して(ステップST1031)、ステップST101aの処理に戻る。
In step ST101a, when the expression (3) is not satisfied (step ST101a; No), the process returns to step ST101a. On the other hand, when the expression (3) is satisfied (step ST101a; Yes), the switch
ステップST1021において、スイッチ41がオン状態ではない(オフ状態である)場合(ステップST1021;No)、スイッチ駆動制御部82は、スイッチ42がオン状態か否かを判定する(ステップST1022)。スイッチ42がオン状態である場合(ステップST1022;Yes)、スイッチ駆動制御部82は、スイッチ42をオン状態からオフ状態に制御して(ステップST1032)、ステップST101aの処理に戻る。
In step ST1021, when the
以下、ステップST101aにおいて、(3)式を満たさなくなるまで、太陽電池モジュール31,32,…,3mが追加される。
Hereinafter, in step ST101a,
なお、実施の形態1と同様に、降圧回路61が省略されることを除き、図4および図5に示す構成であってもよい。つまり、図7に示すステップST101aにおいて(3)式を満たさなくなるまで、各太陽電池ストリング11,12,…,1N毎に、太陽電池モジュール31,32,…,3mをそれぞれ追加させることにより、図6に示す構成と同様の効果を得ることができる。
Similar to the first embodiment, the configuration shown in FIGS. 4 and 5 may be used except that step-
以上説明したように、実施の形態2の太陽光発電システムによれば、制限電圧値をインバータの直流母線電圧設定値とすることにより、太陽電池ストリングの出力電圧を直流母線電圧設定値未満に保てるため、実施の形態1の効果に加えて、降圧回路が不要となるという効果が得られる。 As described above, according to the photovoltaic power generation system of Embodiment 2, the output voltage of the solar cell string can be kept below the DC bus voltage setting value by setting the limit voltage value as the DC bus voltage setting value of the inverter. Therefore, in addition to the effect of the first embodiment, an effect that a step-down circuit is not required can be obtained.
なお、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは言うまでもない。 Note that the configuration shown in the above embodiment is an example of the configuration of the present invention, and can be combined with another known technique, and a part thereof is omitted without departing from the gist of the present invention. Needless to say, it is possible to change the configuration.
以上のように、本発明にかかる太陽光発電システムは、太陽電池モジュールの直列接続枚数を制限する必要がなく、システムの自由度を向上させることができる発明として有用である。 As described above, the photovoltaic power generation system according to the present invention is useful as an invention that can improve the degree of freedom of the system without limiting the number of solar cell modules connected in series.
1,1a,1b,1c 太陽光発電システム
5,5a,5b パワーコンディショナ
6,6a 電圧調整部
7 インバータ
8,8a 制御部
9,9a 接続箱
11,12,13,…,1N 太陽電池ストリング
21,22,…,2n,31,32,…,3m 太陽電池モジュール
41,42,…,4m スイッチ
61 降圧回路
62 昇圧回路
81,91 電圧検出部
82,92 スイッチ駆動制御部
83 最大電力点追従制御部
100,200 太陽電池アレイ
1, 1a, 1b, 1c Solar
Claims (6)
前記太陽電池ストリングが発電した直流電力を交流電力に変換するインバータを具備したパワーコンディショナと、
を備え、
前記太陽電池ストリングを構成する太陽電池モジュールのうちの一部は、前記太陽電池モジュールの一枚当たりの開放電圧の合計が予め設定された制限電圧値以下となる枚数で構成され、前記太陽電池モジュールのうちの残りは、前記各太陽電池モジュールと並列に接続されるスイッチをそれぞれ具備し、
前記パワーコンディショナは、
前記パワーコンディショナへの入力電圧を検出する電圧検出部と、
前記入力電圧に基づいて、前記インバータの直流母線電圧を予め設定された直流母線電圧設定値に調整する電圧調整部と、
前記入力電圧の低下に応じて、前記各スイッチを駆動制御するスイッチ駆動制御部と、
を備える
ことを特徴とする太陽光発電システム。 A solar cell string formed by connecting a plurality of solar cell modules in series;
A power conditioner including an inverter that converts the DC power generated by the solar cell string into AC power;
With
A part of the solar cell modules constituting the solar cell string is configured by the number of sheets in which the total open voltage per one of the solar cell modules is equal to or less than a preset limit voltage value, and the solar cell module The remainder of each comprises a switch connected in parallel with each of the solar cell modules,
The inverter is
A voltage detection unit for detecting an input voltage to the power conditioner;
A voltage adjusting unit that adjusts the DC bus voltage of the inverter to a preset DC bus voltage setting value based on the input voltage;
A switch drive control unit that drives and controls each of the switches according to a decrease in the input voltage;
A solar power generation system characterized by comprising:
複数の前記太陽電池ストリングを並列に接続して太陽電池アレイを構成する接続箱と、
前記太陽電池アレイが発電した直流電力を交流電力に変換するインバータを具備したパワーコンディショナと、
を備え、
前記太陽電池ストリングを構成する太陽電池モジュールのうちの一部は、前記太陽電池モジュールの一枚当たりの開放電圧の合計が予め設定された制限電圧値以下となる枚数で構成され、複数の前記太陽電池モジュールのうちの残りは、前記各太陽電池モジュールと並列に接続されるスイッチをそれぞれ具備し、
前記パワーコンディショナは、
入力電圧に基づいて、前記インバータの直流母線電圧を予め設定された直流母線電圧設定値に調整する電圧調整部を備え、
前記接続箱は、
前記パワーコンディショナへの出力電圧を検出する電圧検出部と、
前記出力電圧の低下に応じて、前記各スイッチを駆動制御するスイッチ駆動制御部と、
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 strings in which a plurality of solar cell modules are connected in series; and
A connection box for connecting a plurality of the solar cell strings in parallel to form a solar cell array;
A power conditioner comprising an inverter that converts the DC power generated by the solar cell array into AC power;
With
A part of the solar cell modules constituting the solar cell string is configured by the number of the solar cell modules in which the total open voltage per one of the solar cell modules is equal to or less than a preset limit voltage value, and the plurality of the solar cells The rest of the battery modules each comprise a switch connected in parallel with each of the solar cell modules,
The inverter is
A voltage adjustment unit that adjusts the DC bus voltage of the inverter to a preset DC bus voltage setting value based on the input voltage,
The junction box is
A voltage detection unit for detecting an output voltage to the power conditioner;
A switch drive control unit that drives and controls each of the switches according to a decrease in the output voltage;
A solar power generation system characterized by comprising:
電力変換開始前において、前記各スイッチを短絡制御しておき、電力変換開始後において、前記太陽電池モジュールの一枚当たりの最大電力点電圧に対する前記開放電圧の比と前記出力電圧とを乗じて前記太陽電池ストリングの開放電圧推定値を算出し、前記制限電圧値から前記開放電圧推定値を差し引いて得た差分値が前記開放電圧未満となるように、前記各スイッチを開放制御する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の太陽光発電システム。 The switch drive controller is
Prior to the start of power conversion, the switches are short-circuit controlled, and after the start of power conversion, the ratio of the open voltage to the maximum power point voltage per one of the solar cell modules and the output voltage are multiplied by the output voltage. An open-circuit voltage estimated value of a solar cell string is calculated, and each switch is open-controlled so that a difference value obtained by subtracting the open-circuit voltage estimated value from the limit voltage value is less than the open-circuit voltage. The photovoltaic power generation system according to claim 1 or 2.
前記電圧調整部は、前記入力電圧が前記直流母線電圧設定値以上である場合に前記入力電圧を前記直流母線電圧設定値まで降圧する降圧回路と、前記入力電圧が前記直流母線電圧設定値未満である場合に前記入力電圧を前記直流母線電圧設定値まで昇圧する昇圧回路と、を具備する
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の太陽光発電システム。 The limit voltage value is a maximum input voltage value of the power conditioner,
The voltage adjustment unit includes a step-down circuit that steps down the input voltage to the DC bus voltage setting value when the input voltage is equal to or higher than the DC bus voltage setting value, and the input voltage is less than the DC bus voltage setting value. The solar power generation system according to any one of claims 1 to 3, further comprising: a booster circuit that boosts the input voltage to the DC bus voltage set value in some cases.
前記電圧調整部は、前記入力電圧が前記直流母線電圧設定値未満である場合に前記入力電圧を前記直流母線電圧設定値まで昇圧する昇圧回路を具備する
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の太陽光発電システム。 The limit voltage value is the DC bus voltage setting value,
The voltage regulator includes a booster circuit that boosts the input voltage to the DC bus voltage setting value when the input voltage is less than the DC bus voltage setting value. The solar power generation system as described in any one.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010234766A JP2012088916A (en) | 2010-10-19 | 2010-10-19 | Photovoltaic power generation system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010234766A JP2012088916A (en) | 2010-10-19 | 2010-10-19 | Photovoltaic power generation system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012088916A true JP2012088916A (en) | 2012-05-10 |
Family
ID=46260475
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010234766A Pending JP2012088916A (en) | 2010-10-19 | 2010-10-19 | Photovoltaic power generation system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2012088916A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015095414A1 (en) * | 2013-12-17 | 2015-06-25 | Sunpower Corporation | Voltage clipping |
-
2010
- 2010-10-19 JP JP2010234766A patent/JP2012088916A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015095414A1 (en) * | 2013-12-17 | 2015-06-25 | Sunpower Corporation | Voltage clipping |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101452776B1 (en) | Photovoltaic system | |
JP5320144B2 (en) | Solar cell maximum output power tracking control device | |
JP4719434B2 (en) | Solar cell power generator | |
WO2005112551A2 (en) | Method for compensating for partial shade in photovoltaic power system | |
JP2002238246A (en) | Booster unit, power conditioner, and photovoltaic power generation system | |
EP3533905A1 (en) | Method of configuring a water electrolysis system | |
EP2896100A1 (en) | Method and apparatus for bidirectional power production in a power module | |
JP2010066919A (en) | System interlocking inverter | |
JP4046700B2 (en) | Grid-connected inverter device | |
EP2670033B1 (en) | Starting of photovoltaic system | |
JP6551143B2 (en) | Power conditioner and solar power generation system | |
JP2001309560A (en) | System interconnection inverter device | |
JP6242128B2 (en) | Power converter | |
JP2015099447A (en) | Photovoltaic power generation system, operation point correction device using the same, and operation point correction method | |
JP2012088916A (en) | Photovoltaic power generation system | |
JP6013830B2 (en) | Power conditioner and control method thereof | |
JP6106568B2 (en) | Power converter | |
KR101964627B1 (en) | System for water supply using sunlight | |
JP6296878B2 (en) | Grid-connected inverter and generated power estimation method | |
JP6261367B2 (en) | Power conversion device in solar power generation system, and junction box and power conditioner included in the same | |
JP2018088775A (en) | System interconnection inverter device, power generation system, and method for controlling system interconnection inverter device | |
KR20140093355A (en) | Photovoltaic system that contains the string voltage booster | |
JP2015154517A (en) | PV power conditioner | |
JP2010087010A (en) | Solar power generation apparatus, and method for controlling the same | |
JP2013206352A (en) | Maximum power point detection method and maximum power point detector |