JP2014096966A - Power conditioner, power conditioner system, and control method of power conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パワーコンディショナ、パワーコンディショナシステムおよびパワーコンディショナの制御方法に関するものである。 The present invention relates to a power conditioner, a power conditioner system, and a control method for the power conditioner.
一般的な電気機器・情報機器のAMラジオへの放射ノイズを抑えるメーカ側の技術規準として、VCCI(Voluntary Control Council for Information Technology Equipment)が定めた規準がある。しかし、この規準は、太陽光発電用パワーコンディショナ製品に関しては、メーカにとって自主規制的なものであり、拘束力はない。また、この規準を満たしたとしても、VCCIが考慮する周波数帯域は30MHz〜1GHzまでであり、より低いAM周波数帯である500kHz〜1600kHzの周波数は考慮されていない。 There is a standard established by VCCI (Voluntary Control Council for Information Technology Equipment) as a technical standard on the maker side that suppresses radiation noise to AM radio of general electrical equipment and information equipment. However, this criterion is self-regulating for manufacturers of power conditioner products for photovoltaic power generation and is not binding. Even if this criterion is satisfied, the frequency band considered by VCCI is from 30 MHz to 1 GHz, and the lower AM frequency band of 500 kHz to 1600 kHz is not considered.
なお、引用文献1には、インバータがノイズを生じる可能性があるため、インバータの入出力部にノイズフィルタを設けてノイズを抑制する装置が開示されている。 In addition, since the inverter may generate noise in the cited document 1, a device that suppresses noise by providing a noise filter in the input / output unit of the inverter is disclosed.
従来の太陽光発電用パワーコンディショナでは、パワーコンディショナの運転時に半導体スイッチングノイズを発生し、この半導体スイッチングノイズによるAMラジオへの放射ノイズを抑えるために、回路や機構を検討する場合が有り、開発の時間やコストに影響を与える可能性がある。 In the conventional power conditioner for photovoltaic power generation, semiconductor switching noise is generated during operation of the power conditioner, and in order to suppress radiation noise to the AM radio due to this semiconductor switching noise, there are cases in which circuits and mechanisms are considered, It may affect development time and cost.
そこで、太陽光発電用パワーコンディショナでは、放射ノイズ対策のための時間とコストを抑えるために、AMラジオ等に高調波などが影響を与える可能性のある周波数の利用を避けることが望ましい。 Therefore, in a power conditioner for photovoltaic power generation, it is desirable to avoid the use of frequencies that may affect harmonics on AM radio etc. in order to reduce the time and cost for measures against radiation noise.
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、地域の放送周波数への影響を軽減することができるパワーコンディショナ、パワーコンディショナシステムおよびパワーコンディショナの制御方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a power conditioner, a power conditioner system, and a power conditioner that can reduce the influence on the broadcast frequency in the region. It is to provide a control method.
上記目的を達成するため、本発明は、太陽電池パネルの電気的出力を電圧変換または電流変換して商用の電力系統と連系するパワーコンディショナにおいて、太陽電池パネルの電気的出力に基づき太陽電池パネルの設置地域を特定する地域特定部と、前記太陽電池パネルの電気的出力を電圧変換または電流変換するためのコンバータまたはインバータの励振周波数を制御する励振周波数制御部とを備え、前記励振周波数制御部は、前記設置地域に基づき前記励振周波数を制御することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a power conditioner connected to a commercial power system by voltage-converting or current-converting the electrical output of a solar cell panel, based on the electrical output of the solar cell panel. And an excitation frequency control unit for controlling an excitation frequency of a converter or an inverter for converting the electrical output of the solar cell panel into a voltage or current, and specifying an area where the panel is installed. The unit controls the excitation frequency based on the installation area.
本発明のパワーコンディショナは、地域と該地域の放送周波数との紐付けを記憶する記憶部を更に備え、前記励振周波数制御部は、前記設置地域に対応する地域の放送周波数へ影響を与えないように前記励振周波数を制御することが好ましい。 The power conditioner of the present invention further includes a storage unit that stores the association between a region and the broadcast frequency of the region, and the excitation frequency control unit does not affect the broadcast frequency of the region corresponding to the installation region. Thus, it is preferable to control the excitation frequency.
前記地域特定部は、前記電気的出力に応じて日の出時刻または日の入り時刻の少なくとも何れか一方を検出することにより地域を特定することが好ましい。 It is preferable that the area specifying unit specifies an area by detecting at least one of sunrise time and sunset time according to the electrical output.
また、本発明は、太陽電池パネルと、太陽電池パネルの電気的出力を電圧変換または電流変換して商用の電力系統と連系するパワーコンディショナとからなるパワーコンディショナシステムにおいて、前記パワーコンディショナは、前記太陽電池パネルの電気的出力に基づき太陽電池パネルの設置地域を特定する地域特定部と、前記太陽電池パネルの電気的出力を電圧変換または電流変換するためのコンバータまたはインバータの励振周波数を制御する励振周波数制御部とを備え、前記励振周波数制御部は、前記設置地域に基づき前記励振周波数を制御することを特徴とする。 Further, the present invention provides a power conditioner system comprising a solar cell panel and a power conditioner connected to a commercial power system by voltage-converting or current-converting the electrical output of the solar cell panel. Is an area specifying unit for specifying an installation area of a solar cell panel based on an electrical output of the solar cell panel, and an excitation frequency of a converter or an inverter for converting the electrical output of the solar cell panel into a voltage or current. And an excitation frequency control unit for controlling, wherein the excitation frequency control unit controls the excitation frequency based on the installation area.
また、本発明は、太陽電池パネルの電気的出力を電圧変換または電流変換して商用の電力系統と連系するパワーコンディショナの制御方法において、前記太陽電池パネルの電気的出力に基づき太陽電池パネルの設置地域を特定するステップと、前記太陽電池パネルの電気的出力を電圧変換または電流変換するためのコンバータまたはインバータの励振周波数を、前記設置地域に基づき制御するステップとを含むことを特徴とする。 Further, the present invention provides a method for controlling a power conditioner that is connected to a commercial power system by voltage-converting or current-converting the electrical output of the solar panel, based on the electrical output of the solar panel. And a step of controlling an excitation frequency of a converter or an inverter for performing voltage conversion or current conversion of an electrical output of the solar cell panel based on the installation area. .
本発明は、地域の放送周波数への影響を軽減することができる。 The present invention can reduce the influence on the broadcast frequency in the area.
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施の形態に係るパワーコンディショナシステムの構成図である。図1に示すパワーコンディショナシステムは、太陽電池(PV)パネル1と、接続ユニット2と、太陽電池パネル1の電気的出力を電圧変換および電流変換するパワーコンディショナ3と、商用電源であるAC系統4とにより構成される。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a power conditioner system according to an embodiment of the present invention. The power conditioner system shown in FIG. 1 includes a solar cell (PV) panel 1, a
パワーコンディショナ3は、DC/DCコンバータ11と、DC/ACインバータ12と、開閉器13と、制御部14(地域特定部、励振周波数制御部)と、データ蓄積装置15(記憶部)とを備える。
The power conditioner 3 includes a DC / DC converter 11, a DC /
DC/DCコンバータ11は、太陽電池パネル1の発生電圧をDC/ACインバータ12で使える直流電圧に変換する。DC/ACインバータ12は、直流電圧から商用の50Hzや60Hzの交流に変換する。開閉器13は、必要に応じてAC系統4から遮断する時にオフさせる。
The DC / DC converter 11 converts the voltage generated by the solar battery panel 1 into a DC voltage that can be used by the DC /
制御部14は、AC系統4からの電源もしくは太陽電池パネル1からの電力供給により稼動し、日の出、日の入を自動で観測・分析することでパワーコンディショナシステムの設置位置の地域を特定するとともに、設置地域でのAMラジオに影響を及ぼすことの無いスイッチング周波数を自動で選定する。
The
データ蓄積装置15は、工場出荷試験時に取得したスイッチング周波数(励振周波数)、電力変換効率、放射ノイズの試験データからなる放射ノイズ周波数特性データと、地域とその地域の放送周波数からなる全国のAMラジオ局の周波数データベースと、全国の日の出、日の入時刻データベースを格納している。これらの放射ノイズ周波数特性データや、AMラジオ局の周波数データベースや、全国の日の出、日の入時刻データベースは、工場出荷時にデータ蓄積装置15に記録される。
The
まず、システム設置時(運用開始時)においてシステム設置位置の地域を特定する処理手順を図2のフローチャートに基づいて説明する。 First, a processing procedure for specifying the area of the system installation position at the time of system installation (operation start) will be described based on the flowchart of FIG.
制御部14は、太陽電池パネル1からの入力電圧の上昇を確認する(S101)。この時点では、パワーコンディショナは、不安定な電力での開閉器13の動作を懸念して運転(直流から交流変換)を行っていない。まだ、日は昇っておらず、周りは明るくなり始めた頃である。
The
制御部14は、太陽電池パネル1からの入力電圧が特定の電圧(例えば50V)を超えたときを日の出と判断し(S102)、パワーコンディショナ内に具備するカレンダー機能により、その日時をデータ蓄積装置15に記録する(S103)。
The
制御部14は、記録した日の出時刻に基づいて、データ蓄積装置15に格納されている日の出の時刻データベースから、同日時近傍の日の出時刻に該当する地域を検索する(S104)。図3は、地域の特定に利用する日本の日の出の時刻データベースの一例を示す図である。図3において、例えば、日の出を4時55分とすると、神奈川〜群馬〜新潟の地域が抽出される。制御部14は、次の日没までは地域の特定ができないため、発電可能な電圧に上昇したならば、効率重視のスイッチング周波数(工場出荷値)で運転を開始する。制御部14は、この時点で考えられうる地域を暫定的に決め、その地域に基づいて以下のノイズ回避手順を行うようにしてもよい。
Based on the recorded sunrise time, the
制御部14は、太陽電池パネル1からの入力電圧が特定の電圧(例えば30V)を下回ったときを日の入と判断し(S105)、パワーコンディショナ内に具備するカレンダー機能によりその日時をデータ蓄積装置に記録する(S106)。
The
制御部14は、記録した日の入時刻に基づいて、データ蓄積装置15に格納されている日の出の時刻データベースから、同日時近傍の日の入時刻に該当する地域を検索する(S107)。図4は、地域の特定に利用する日本の日の入の時刻データベースの一例を示す図である。図4において、例えば、日の入を18時40分とすると、神奈川〜埼玉〜栃木〜福島の地域が抽出される。制御部14は、日の出時刻にあたる地域の検索と、日の入時刻にあたる地域の検索の結果より、日の出・日の入ラインが交差する地点からシステムの設置位置の地域を特定する(S109)。
Based on the recorded sunset time, the
制御部14は、地域を特定すると、特定された地域のAMラジオ局に影響が少ない放射ノイズの周波数特性となるスイッチング周波数を選択する。次に、AMラジオ局に影響が少ない放射ノイズの周波数特性となるスイッチング周波数を選定する処理手順を図5のフローチャートに基づいて説明する。
When the area is specified, the
制御部14は、パワーコンディショナに、放射ノイズ対策より効率を優先する設定がなされているか否かを判定する(S201)。効率を優先する設定がなされている場合(Yesの場合)は、スイッチング(SW)周波数を工場出荷時のままとする(S202)。
The
制御部14は、「放射ノイズ対策」を優先する設定がなされている場合(Noの場合)は、図2で説明した地域特定の処理を行い(S203)、特定された地域のAMラジオ局を、データ蓄積装置15に格納されているAMラジオ局データベースより参照する(S204)。図6は、スイッチング周波数を選定する際に利用されるAMラジオ局データベースの概念図である。
If priority is given to “radiation noise countermeasures” (in the case of No), the
制御部14は、更に、工場出荷時のスイッチング周波数の場合の放射ノイズデータを参照し(S205)、特定された地域のラジオ局周波数に放射ノイズが閾値を超えてヒットするノイズが存在するか否かを判定する(S206)。制御部14は、ヒットするノイズが存在しない場合(Noの場合)は、このノイズを与えないスイッチング周波数を、DC/DCコンバータ11またはDC/ACインバータ12のスイッチング周波数と決定する(S207)。制御部14は、ヒットするノイズが存在する場合(Yesの場合)は、ノイズがヒットする周波数(ラジオ局)をカウントする(S208)。
The
図7は、パワーコンディショナのスイッチング周波数ごとの放射ノイズ周波数特性の概念図である。図7において、波線は、放射ノイズの閾値を表しており、ハッチングが施された領域は、ラジオ局が存在する周波数領域を表している。制御部14は、放射ノイズが閾値を超える領域と、ハッチングが施された領域(ラジオ局が存在する周波数領域)とが重なる箇所をカウントする。
FIG. 7 is a conceptual diagram of radiation noise frequency characteristics for each switching frequency of the power conditioner. In FIG. 7, a wavy line represents a threshold value of radiation noise, and a hatched region represents a frequency region where a radio station exists. The
次に、制御部14は、全てのスイッチング周波数にてノイズがヒットする周波数(ラジオ局)のカウントを行ったか否かを判定する(S209)。制御部14は、全てのスイッチング周波数にてノイズがヒットする周波数(ラジオ局)をカウントする処理を行っていない場合(Noの場合)は、スイッチング周波数をシフトし、周波数をシフトした場合の放射ノイズデータを参照して(S210)、S206に戻る。
Next, the
制御部14は、全てのスイッチング周波数にてノイズがヒットする周波数(ラジオ局)をカウントする処理を行った場合(Yesの場合)は、ノイズがヒットするラジオ局数が最も少ないスイッチング周波数を、DC/DCコンバータ11またはDC/ACインバータ12のスイッチング周波数と決定する(S211)。
When the
なお、S211において、ノイズがヒットするラジオ局数が同じであった場合は、電力変換効率の高いスイッチング周波数を、DC/DCコンバータ11またはDC/ACインバータ12のスイッチング周波数と決定する。したがって、本発明は、AMラジオへの放射ノイズの影響を、パワーコンディショナの電力変換効率をできるだけ下げることなく回避することができる。
In S211, if the number of radio stations hit by noise is the same, the switching frequency with high power conversion efficiency is determined as the switching frequency of the DC / DC converter 11 or the DC /
また、上述した実施の形態において、図7に示すスイッチング周波数ごとの放射ノイズ周波数特性データは、パワーコンディショナのデータ蓄積装置15に工場出荷時に記録されるが、工場出荷時にスイッチング周波数ごとの放射ノイズ周波数特性データをより細かく取ればノイズ回避可能なパターンは増えることになる。
Further, in the above-described embodiment, the radiation noise frequency characteristic data for each switching frequency shown in FIG. 7 is recorded in the
本発明は、GPSなどのデバイスを具備することなくパワーコンディショナの設置地域を特定し、パワーコンディショナの設置地域のAMラジオ局の周波数使用状況にあわせてスイッチング周波数を選択するので、放射ノイズの影響を短時間にローコストで抑えることができる。また、これらは全て自動で行われるため、本発明は、ユーザや設置業者に、設置時および移設時において位置情報等を入力させることなく、AMラジオへの放射ノイズの影響を回避することができる。 In the present invention, the installation area of the inverter is specified without a device such as GPS, and the switching frequency is selected in accordance with the frequency usage situation of the AM radio station in the installation area of the inverter. The impact can be suppressed in a short time at a low cost. Further, since these are all performed automatically, the present invention can avoid the influence of radiation noise on the AM radio without allowing the user or installer to input position information and the like during installation and relocation. .
1 太陽電池パネル
2 接続ユニット
3 パワーコンディショナ
4 AC系統
11 DC/DCコンバータ
12 DC/ACインバータ
13 開閉器
14 制御部
15 データ蓄積装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
太陽電池パネルの電気的出力に基づき太陽電池パネルの設置地域を特定する地域特定部と、
前記太陽電池パネルの電気的出力を電圧変換または電流変換するためのコンバータまたはインバータの励振周波数を制御する励振周波数制御部とを備え、
前記励振周波数制御部は、前記設置地域に基づき前記励振周波数を制御することを特徴とするパワーコンディショナ。 In the power conditioner connected to the commercial power system by converting the electrical output of the solar panel to voltage or current,
An area specifying unit for specifying an installation area of the solar panel based on an electrical output of the solar panel;
An excitation frequency control unit for controlling an excitation frequency of a converter or an inverter for voltage conversion or current conversion of the electrical output of the solar cell panel;
The power conditioner, wherein the excitation frequency control unit controls the excitation frequency based on the installation area.
前記パワーコンディショナは、
前記太陽電池パネルの電気的出力に基づき太陽電池パネルの設置地域を特定する地域特定部と、
前記太陽電池パネルの電気的出力を電圧変換または電流変換するためのコンバータまたはインバータの励振周波数を制御する励振周波数制御部とを備え、
前記励振周波数制御部は、前記設置地域に基づき前記励振周波数を制御することを特徴とするパワーコンディショナシステム。 In a power conditioner system comprising a solar cell panel and a power conditioner connected to a commercial power system by voltage-converting or current-converting the electrical output of the solar cell panel,
The inverter is
An area specifying unit for specifying an installation area of the solar cell panel based on an electrical output of the solar cell panel;
An excitation frequency control unit for controlling an excitation frequency of a converter or an inverter for voltage conversion or current conversion of the electrical output of the solar cell panel;
The power conditioner system, wherein the excitation frequency control unit controls the excitation frequency based on the installation area.
前記太陽電池パネルの電気的出力に基づき太陽電池パネルの設置地域を特定するステップと、
前記太陽電池パネルの電気的出力を電圧変換または電流変換するためのコンバータまたはインバータの励振周波数を、前記設置地域に基づき制御するステップとを含むことを特徴とするパワーコンディショナの制御方法。 In the control method of the power conditioner that is connected to the commercial power system by converting the electrical output of the solar cell panel into a voltage or current,
Identifying an installation area of the solar panel based on the electrical output of the solar panel;
And a step of controlling an excitation frequency of a converter or an inverter for converting the electrical output of the solar cell panel into a voltage or a current based on the installation area.
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