JP2014138490A - Photovoltaic power generation device, and power processing device and control device for the same - Google Patents
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Abstract
Description
複数のパワーコンディショナが直列に接続された太陽光発電装置に関する。 The present invention relates to a photovoltaic power generation apparatus in which a plurality of power conditioners are connected in series.
大規模な太陽光発電システムにおいて、小規模な太陽電池アレイ(複数の太陽電池モジュールからなるアレイ)ごとにパワーコンディショナを設けた構成が、例えば、特許文献1に記載されている。このシステムでは、小規模な太陽電池アレイとそのパワーコンディショナから構成される小規模アレイユニットがカスケード接続され、システム全体として高発電容量を得る。このようにパワーコンディショナが多数設けられると、1台のパワーコンディショナが停止しても、大規模な太陽光発電システム全体に与える影響は小さい。
In a large-scale photovoltaic power generation system, for example,
上記構成のシステムでは、パワーコンディショナの台数が膨大となるため、通常、ある程度の台数のパワーコンディショナが直列に接続される。具体的には、図7に示すように太陽電池モジュール91にそれぞれ接続された例えば10台のパワーコンディショナ95が直列に接続されて、これらパワーコンディショナ95の合計出力電力が単一の電力信号として集電ユニット93に入力される。図示の例では、第1〜第10のパワーコンディショナ95A〜95Jが、集電ユニット93の近位側から遠位側に順番に配置されて直列に接続されている。
In the system having the above configuration, since the number of power conditioners becomes enormous, usually a certain number of power conditioners are connected in series. Specifically, as shown in FIG. 7, for example, ten
しかし、パワーコンディショナ95A〜95Jを直列接続すると、例えば第2のパワーコンディショナ95Bが何らかの原因で停止した場合に、この第2のパワーコンディショナ95Bの出力電力のみならず、この第2のパワーコンディショナ95Bよりも集電ユニット93の遠位側に位置する第3〜第10のパワーコンディショナ95C〜95Jからの出力電力も集電ユニット93に入力されない。すなわち、第2のパワーコンディショナ95Bの停止によって、その先の電力経路が遮断される。そのため、正常に動作できる第3〜第10のパワーコンディショナ95C〜95Jの出力電力が利用されなくなり、1台のパワーコンディショナ95Bの停止が太陽光発電システムに大きな影響を及ぼす。
However, when the
これらパワーコンディショナ95A〜95Jの通信経路(図示せず)についても、直列接続されている場合、電力経路と同様に、第2のパワーコンディショナ95Bの停止によって、その先の通信経路が遮断される。そのため、正常に動作できる第3〜第10のパワーコンディショナ95C〜95Jとの通信が不可能となり、1台のパワーコンディショナ95Bの停止が太陽光発電システムに大きな影響を及ぼす。
When communication paths (not shown) of these
そこで、本発明は、複数のパワーコンディショナが直列に接続された太陽光発電装置において、1つまたはいくつかのパワーコンディショナが停止しても、太陽光発電装置に及ぼす影響を最小限に抑えることができる太陽光発電装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention minimizes the influence on the photovoltaic power generation apparatus even when one or several power conditioners are stopped in the photovoltaic power generation apparatus in which a plurality of power conditioners are connected in series. An object of the present invention is to provide a solar power generation device that can be used.
上記目的を達成するために、本発明の一構成にかかる、複数の太陽電池モジュールを含む太陽光発電装置における電力処理装置は、複数のパワーコンディショナからなり、前記複数のパワーコンディショナは、それぞれ、1つまたはいくつかの太陽電池モジュールに接続され、各パワーコンディショナが、接続された太陽電池モジュールからの直流電力をそれぞれ交流電力に変換して出力する、少なくとも1つのパワーコンディショナ群と、前記パワーコンディショナ群の各パワーコンディショナを電力的に直列に接続して電力についての直列接続を構成し、この電力についての直列接続に含まれるパワーコンディショナが出力する電力を送出する電力ケーブルとを備え、当該電力ケーブルには、前記パワーコンディショナ群の1つのパワーコンディショナに関連付けられた、接続および遮断が自在な電力接続手段が少なくとも1つ設けられ、当該電力接続手段は、接続状態では、前記関連付けられたパワーコンディショナを前記電力についての直列接続に含め、遮断状態では、前記関連付けられたパワーコンディショナのみを前記電力についての直列接続から除外する。 In order to achieve the above object, a power processing apparatus in a photovoltaic power generation apparatus including a plurality of solar cell modules according to one configuration of the present invention includes a plurality of power conditioners, and the plurality of power conditioners are respectively At least one power conditioner group connected to one or several solar cell modules, wherein each power conditioner converts DC power from the connected solar cell modules into AC power, respectively, and outputs the AC power; A power cable for connecting each power conditioner of the power conditioner group in series in terms of power to form a series connection for power, and for transmitting power output from the power conditioner included in the series connection for the power; The power cable includes one power of the power conditioner group. There is provided at least one power connection means associated with the conditioner that can be connected and disconnected, and in the connected state, the power connection means includes the associated power conditioner in a series connection for the power and shuts off. In the state, only the associated power conditioner is excluded from the series connection for the power.
この構成によれば、電力接続手段が、遮断状態では、関連付けられたパワーコンディショナのみを電力についての直列接続から除外するため、電力接続手段が関連付けられたパワーコンディショナが何らかの原因で停止した場合に、その電力接続手段を遮断状態に切り換えれば、残りのパワーコンディショナを電力についての直列接続に含めたままにさせることができる。したがって、1つまたはいくつかのパワーコンディショナが停止した場合に、太陽光発電装置に及ぼす影響を最小限に抑えることができる。 According to this configuration, when the power connection means is in a cut-off state, only the associated power conditioner is excluded from the series connection for power, and therefore the power conditioner associated with the power connection means is stopped for some reason. In addition, if the power connection means is switched to the cut-off state, the remaining power conditioner can be kept included in the series connection for power. Therefore, when one or several inverters are stopped, the influence on the photovoltaic power generation apparatus can be minimized.
好ましい実施形態において、前記電力接続手段は、前記パワーコンディショ群のパワーコンディショナのうち、前記電力ケーブルが電力を送出する先から最も遠いパワーコンディショナを除いた全てのパワーコンディショナにそれぞれ関連付けられている。これによれば、前記電力ケーブルが電力を送出する先から最も遠いパワーコンディショナを除いた全てのパワーコンディショナに電力接続手段がそれぞれ関連付けられているので、いずれのパワーコンディショナが停止しても、太陽光発電装置に及ぼす影響を最小限に抑えることができる。なお、電力ケーブルが電力を送出する先から最も遠いパワーコンディショナについては、このパワーコンディショナの停止が他のパワーコンディショナの遮断を引き起こさないため、このパワーコンディショナに電力接続手段が関連付けられる必要がない。 In a preferred embodiment, the power connection means is associated with all of the power conditioners of the power condition group except for the power conditioner farthest from where the power cable sends power. Yes. According to this, since the power connection means is associated with all the power conditioners except the power conditioner farthest from the destination to which the power cable sends power, no matter which power conditioner stops The influence on the solar power generation device can be minimized. For the inverter that is farthest from where the power cable sends out power, stopping this inverter does not cause other inverters to shut down, so it is necessary to associate a power connection means with this inverter. There is no.
前記電力接続手段は、好ましくは、電磁接触器、コネクタおよびスイッチのいずれかである。これにより、簡易な構成で電力接続手段が実現される。 The power connection means is preferably any one of an electromagnetic contactor, a connector and a switch. Thereby, the power connection means is realized with a simple configuration.
本発明の一構成にかかる、複数の太陽電池モジュールを含む太陽光発電装置において制御を行う装置は、複数のパワーコンディショナからなり、前記複数のパワーコンディショナは、それぞれ、1つまたはいくつかの太陽電池モジュールに接続され、各パワーコンディショナが、接続された太陽電池モジュールからの直流電力をそれぞれ交流電力に変換して出力する、少なくとも1つのパワーコンディショナ群と、前記パワーコンディショナ群の各パワーコンディショナを制御する制御ユニットと、当該制御ユニットがマスタ装置として機能し、前記パワーコンディショナ群の各パワーコンディショナがスレーブ装置として機能するように、前記制御ユニットと前記各パワーコンディショナを接続する通信機能手段であって、前記パワーコンディショナ群の各パワーコンディショナを通信的に直列に接続して通信についての直列接続を構成する通信ケーブルを有する通信機能手段とを備え、前記通信ケーブルには、前記パワーコンディショナ群の1つのパワーコンディショナに関連付けられた接続および遮断が自在な通信接続手段が少なくとも1つ設けられ、当該通信接続手段は、接続状態では、前記関連付けられたパワーコンディショナを前記通信についての直列接続に含め、遮断状態では、前記関連付けられたパワーコンディショナのみを前記通信についての直列接続から除外する。 An apparatus for performing control in a photovoltaic power generation apparatus including a plurality of solar cell modules according to one configuration of the present invention includes a plurality of power conditioners, and each of the plurality of power conditioners includes one or several power conditioners. At least one power conditioner group that is connected to the solar cell module, and each power conditioner converts DC power from the connected solar cell module into AC power and outputs the AC power, and each of the power conditioner groups Connect the control unit and each power conditioner so that the control unit that controls the power conditioner, the control unit functions as a master device, and each power conditioner of the power conditioner group functions as a slave device Communication function means for Communication function means having a communication cable for communicably connecting each power conditioner of the conditioner group in series to form a serial connection for communication, and the communication cable includes one power of the power conditioner group. At least one communication connection means that is freely connected and disconnected associated with the conditioner is provided, and in the connected state, the communication connection means includes the associated power conditioner in a serial connection for the communication and blocks the communication. In the state, only the associated inverter is excluded from the serial connection for the communication.
この構成によれば、通信ケーブルに通信接続手段が設けられているため、通信接続手段が関連付けられたパワーコンディショナが何らかの原因で停止した場合に、その通信接続手段を遮断状態に切り換えれば、残りのパワーコンディショナを通信についての直列接続に含めたままにさせることができる。したがって、1つまたはいくつかのパワーコンディショナが停止した場合に、太陽光発電装置に及ぼす影響を最小限に抑えることができる。 According to this configuration, since the communication connection means is provided in the communication cable, when the power conditioner associated with the communication connection means stops for some reason, if the communication connection means is switched to the cutoff state, The remaining inverters can be left in the serial connection for communication. Therefore, when one or several inverters are stopped, the influence on the photovoltaic power generation apparatus can be minimized.
好ましい実施形態において、前記通信接続手段は、前記パワーコンディショ群のパワーコンディショナのうち、前記制御ユニットから最も遠いパワーコンディショナを除いた全てのパワーコンディショナにそれぞれ関連付けられている。これによれば、前記制御ユニットから最も遠いパワーコンディショナを除いた全てのパワーコンディショナに通信接続手段がそれぞれ関連付けられているので、いずれのパワーコンディショナが停止しても、太陽光発電装置に及ぼす影響を最小限に抑えることができる。なお、制御ユニットから最も遠いパワーコンディショナについては、このパワーコンディショナの停止が他のパワーコンディショナの遮断を引き起こさないため、このパワーコンディショナに通信接続手段が関連付けられる必要がない。 In a preferred embodiment, the communication connection means is associated with all of the power conditioners except the power conditioner farthest from the control unit among the power conditioners of the power condition group. According to this, since the communication connection means is respectively associated with all the power conditioners except the power conditioner farthest from the control unit, even if any power conditioner stops, the photovoltaic power generation apparatus The effect of this can be minimized. For the power conditioner farthest from the control unit, the stop of the power conditioner does not cause the other power conditioner to be shut off, and therefore it is not necessary to associate the communication connection means with this power conditioner.
前記通信接続手段は、好ましくは、端子台、コネクタおよびスイッチのいずれかである。これにより、簡易な構成で通信接続手段が実現される。 The communication connection means is preferably any one of a terminal block, a connector, and a switch. Thereby, the communication connection means is realized with a simple configuration.
本発明の一構成にかかる太陽光発電装置は、前記電力処理装置と、前記パワーコンディショナ群の各パワーコンディショナを制御する制御ユニットと、当該制御ユニットがマスタ装置として機能し、前記パワーコンディショナ群の各パワーコンディショナがスレーブ装置として機能するように、前記制御ユニットと前記各パワーコンディショナを接続する通信機能手段であって、前記パワーコンディショナ群の各パワーコンディショナを通信的に直列に接続して通信についての直列接続を構成する通信ケーブルを有する通信機能手段とを備えた太陽光発電装置であって、前記通信ケーブルには、前記パワーコンディショナ群の1つのパワーコンディショナに関連付けられた、接続および遮断が自在な通信接続手段が少なくとも1つ設けられ、当該通信接続手段は、接続状態では、前記関連付けられたパワーコンディショナを前記通信についての直列接続に含め、遮断状態では、前記関連付けられたパワーコンディショナのみを前記通信についての直列接続から除外する。 The photovoltaic power generator according to one configuration of the present invention includes the power processing device, a control unit that controls each power conditioner of the power conditioner group, and the control unit functions as a master device, and the power conditioner Communication function means for connecting the control unit and each power conditioner so that each power conditioner of the group functions as a slave device, wherein the power conditioners of the power conditioner group are communicated in series And a communication function unit having a communication cable that forms a serial connection for communication, wherein the communication cable is associated with one power conditioner of the power conditioner group. In addition, at least one communication connection means that can be connected and disconnected is provided, The communication connection unit, the connection state, including the power conditioner associated with the series connection of the said communication, the cut-off state, excluding only the power conditioner associated serial connection for the communication.
この構成によれば、電力接続手段と通信接続手段の両方が設けられているため、電力接続手段および通信接続手段が関連付けられたパワーコンディショナが何らかの原因で停止した場合に、その電力接続手段と通信接続手段の両方を遮断状態に切り換えれば、残りのパワーコンディショナを、電力についても通信についてもそれぞれの直列接続に含めたままにさせることができる。したがって、1つまたはいくつかのパワーコンディショナが停止した場合に、太陽光発電装置に及ぼす影響を最小限に抑えることができる。 According to this configuration, since both the power connecting means and the communication connecting means are provided, when the power conditioner associated with the power connecting means and the communication connecting means stops for some reason, the power connecting means If both communication connection means are switched to the cut-off state, the remaining power conditioner can be included in each series connection for both power and communication. Therefore, when one or several inverters are stopped, the influence on the photovoltaic power generation apparatus can be minimized.
好ましい実施形態において、前記電力接続手段は、前記パワーコンディショ群のパワーコンディショナのうち、前記電力ケーブルが電力を送出する先から最も遠いパワーコンディショナを除いた全てのパワーコンディショナにそれぞれ関連付けられ、前記通信接続手段は、前記パワーコンディショ群のパワーコンディショナのうち、前記制御ユニットから最も遠いパワーコンディショナを除いた全てのパワーコンディショナにそれぞれ関連付けられている。 In a preferred embodiment, the power connection means is respectively associated with all power conditioners of the power condition group except for the power conditioner farthest from the destination to which the power cable sends power. The communication connection means is associated with all the power conditioners except the power conditioner farthest from the control unit among the power conditioners of the power condition group.
好ましい実施形態においては、さらに、前記複数の太陽電池モジュールを備える。 In a preferred embodiment, the solar cell module further includes the plurality of solar cell modules.
本発明の一構成にかかる太陽光発電システムは、前記太陽光発電装置を複数備え、前記複数の太陽光発電装置のそれぞれの前記電力ケーブルが送出電力を集電する集電ユニットを備える。この構成によれば、太陽光発電装置の1つまたはいくつかのパワーコンディショナが停止しても、最小限の電力量しか減少しないため、集電ユニットで集電される電力量が大幅に変化することが防止される。 A solar power generation system according to one configuration of the present invention includes a plurality of the solar power generation devices, and each power cable of the plurality of solar power generation devices includes a current collection unit that collects transmission power. According to this configuration, even if one or several of the power conditioners of the photovoltaic power generation device is stopped, only a minimum amount of power is reduced, so that the amount of power collected by the current collecting unit is greatly changed. Is prevented.
本発明にかかる太陽光発電装置によれば、パワーコンディショナが何らかの原因で停止した場合に、その電力接続手段を遮断状態に切り換えれば、残りのパワーコンディショナを電力についての直列接続に含めたままにさせることができる。これより、1つまたはいくつかのパワーコンディショナが停止した場合に、太陽光発電装置に及ぼす影響を最小限に抑えることができる。したがって、このような太陽光発電装置を複数含む太陽光発電システムは、経年使用時のトータルの稼働率が高く、そのため発電効率も高い。 According to the photovoltaic power generation apparatus according to the present invention, when the power conditioner stops for some reason, if the power connection means is switched to the cut-off state, the remaining power conditioner is included in the series connection for power. Can be left. Thereby, when one or several power conditioners stop, the influence which it has on a solar power generation device can be suppressed to the minimum. Therefore, a solar power generation system including a plurality of such solar power generation devices has a high total operating rate when used over time, and therefore has high power generation efficiency.
以下、本発明の第1の実施形態にかかる太陽光発電装置を含む太陽光発電システムを図面に基づいて説明する。
図1に示す太陽光発電システム1は、本実施形態にかかる太陽光発電装置2を複数備える。本システム1は、例えば数MWの電力を出力するシステムであり、太陽光発電装置2はそれぞれ数kWの電力を出力する。
Hereinafter, a solar power generation system including a solar power generation apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
A solar
図2に示すように、太陽光発電装置2は、複数の太陽光発電部40、1つの第1の集電ユニット23および1つの制御ユニット24を備える。太陽光発電部40は、太陽電池モジュール群21およびパワーコンディショナ群22からなる。図示の例では、太陽光発電部40の数は、例えば3である。本発明の一実施形態にかかる電力処理装置は、太陽光発電装置2から、太陽電池モジュール群21を除いた要素によって構成される。なお、図2では、3つの太陽光発電部40のうち、紙面の最も上側に示した太陽光発電部40についてはその構成要素を図示しているが、その他の太陽光発電部40については図示した構成要素を同一であるため、構成要素の図示を省略する。
As shown in FIG. 2, the solar
太陽電池モジュール群21は、複数の太陽電池モジュール21aからなる。ここで、「太陽電池モジュール」とは、いわゆる太陽電池パネルのことである。パワーコンディショナ群22は、複数のパワーコンディショナ5からなる。各パワーコンディショナ5は、1つまたはいくつかの太陽電池モジュール21aに接続される。「いくつかの太陽電池モジュール」の数は、例えば、2〜4であり、その場合、太陽電池モジュールからの直流電圧が一旦集電されてパワーコンディショナ5に入力される。ただし、好ましくは、図示のようにパワーコンディショナ5は1つの太陽電池モジュール21aに接続されて、太陽電池モジュール21aとパワーコンディショナ5とは、一対一に対応している。太陽電池モジュール群21の太陽電池モジュール21aは、いずれかのパワーコンディショナ5に接続され、これにより、太陽電池モジュール群21の全ての太陽電池モジュール21aの出力が、パワーコンディショナ群22のいずれかのパワーコンディショナ5に入力される。
The solar
このように、本システム1(図1)においては、1つまたはいくつかの太陽電池モジュール21aごとにパワーコンディショナ5が設けられているため、多数の太陽電池モジュールごとにパワーコンディショナを設けた場合、つまり多数の太陽電池モジュールの出力を集電してパワーコンディショナに入力する場合に比べて、パワーコンディショナが処理する電力が小さくなる。このため、パワーコンディショナの発熱が極めて大きくなることはほとんどなく、自然空冷方式による空冷で十分に対応できる。
Thus, in this system 1 (FIG. 1), since the
各パワーコンディショナ5は、太陽電池モジュール21aが出力する直流電力を昇圧するDC/DCコンバータ(図示せず)、およびこの昇圧された直流電力を交流電力に変換するインバータ(図示せず)を備える。これにより、各パワーコンディショナ5は、交流電力を出力する。ただし、DC/DCコンバータ(図示せず)は省略されてもよい。
Each
パワーコンディショナ群22のパワーコンディショナ5は、電力ケーブル26によって直列に接続されて、パワーコンディショナ5の電力についての直列接続を構成し、第1の集電ユニット23に接続される。このため、パワーコンディショナ群22を構成するパワーコンディショナ5の合計出力電力が、単一の電力信号として、第1の集電ユニット23に入力される。このように太陽光発電部40から単一の電力ケーブル26で第1の集電ユニット23に交流電力が入力されるため、図示の例では、3つの太陽光発電部40から3本の電力ケーブル26で第1の集電ユニット23にそれぞれ交流電力が入力されて、第1の集電ユニット23はこれらを集電する。
The
パワーコンディショナ群22は、パワーコンディショナ5を図示の例では10台備える。これらパワーコンディショナ5のうち、集電ユニット23に対して近位側の(すなわち、電力ケーブル26が電力を送出する先である集電ユニット23に最も近い)パワーコンディショナ5を第1のパワーコンディショナ5Aとし、遠位側の(すなわち、電力ケーブル26が電力を送出する先である集電ユニット23から最も遠い)パワーコンディショナ5を第10のパワーコンディショナ5Jとし、その間のパワーコンディショナ5は、集電ユニット23の近位側から遠位側に向かって順に第1〜第9のパワーコンディショナ5B〜5Iとする。
The
各パワーコンディショナ5が出力する電力は、例えば、4kW〜10kWである。各パワーコンディショナ5が4kWの電力を出力する場合、太陽光発電部40は40kWの電力を出力するため、図示の例では、第1の集電ユニット23は最大120kW(40kW×3)の電力を電力ケーブル51から出力する。
The power output by each
制御ユニット24は、1本の通信ケーブル27を介して、全ての太陽光発電部40の全てのパワーコンディショナ5に接続される。すなわち、図示の例では、各パワーコンディショナ群22のパワーコンディショナ5の数が10で、パワーコンディショナ群22を含む太陽光発電部40の数が3であるため、30台のパワーコンディショナ5が直列に接続されて、パワーコンディショナ5の通信についての直列接続を構成し、直接制御ユニット24に接続される。通信ケーブル27を用いた配線の詳細については、後述する。
The
第1の集電ユニット23および制御ユニット24は、例えば、集電箱25に収納される。集電箱25が第1の集電ユニット23だけでなく制御ユニット24も収納すると、制御ユニット24を設置する場所を特別に確保せずに済む。ただし、制御ユニット24は、集電箱25の外部の適切な場所に設置されてもよい。この場合、制御ユニット24は、例えば集電箱25の近傍に設置される。
The 1st
図1に戻って、太陽光発電システム1は、また、このシステム1に設けられた全ての太陽光発電装置2から出力される電力を統合する電力統合手段3を備える。
Returning to FIG. 1, the solar
電力統合手段3は、第2の集電ユニット31を1つ以上有する。太陽光発電システム1の複数の太陽光発電装置2は、1つ以上のグループ(太陽光発電装置群)20に分けられる。第2の集電ユニット31は、これら太陽光発電装置群20ごとに設けられており、対応する太陽光発電装置群20の各太陽光発電装置2から出力される電力を集電する。本システム1において、例えば、太陽光発電装置群20の数は2であり、各太陽光発電装置群20に含まれる太陽光発電装置2の数は10である。この場合、第2の集電ユニット31は太陽光発電装置群20の数に対応して2つ設けられ、各集電ユニット31への入力を提供する太陽光発電装置2の数は10である。
The
電力統合手段3は、また、受変電設備32を有する。この受変電設備32は、各集電ユニット31が出力した交流電力を高圧の交流電力に変換して、高圧系統電力線などに供給する。太陽光発電システム1において、例えば、各第1の集電ユニット23が出力する電力が120kWで、太陽光発電装置群20の数が2で、各太陽光発電装置群20に含まれる太陽光発電装置2の数が10であるとすると、受変電設備32に入力される電力は、2.4MW(120kW×10×2)となる。
The power integration means 3 also has a power receiving / transforming
太陽光発電システム1は、さらに、管理ユニット4を備えてもよい。この管理ユニット4は、パーソナルコンピュータのようなコンピュータ内に構築された処理手段であって、各制御ユニット4からの情報を統括して管理する。ただし、各制御ユニット4が管理機能を有するため、この管理ユニット4は必ずしも設けられなくてもよい。なお、一般的な太陽光発電システムには管理ユニットが必ず設けられ、この管理ユニットが、システム全体の太陽光発電情報を管理する。
The solar
本実施形態では、管理ユニット4は、1本の通信ケーブル52を介して、各太陽光発電装置2内の制御ユニット24に接続される。すなわち、複数の制御ユニット24が、管理ユニット4に対して直列接続される。
In the present embodiment, the
次に、図2のパワーコンディショナ群22におけるパワーコンディショナ5の電力ケーブル26による、電力についての直列接続について以下に詳述する。
Next, the series connection of power by the
電力ケーブル26は、例えば、2芯または3芯の撚り線を含む。この電力ケーブル26によって、第1〜第10のパワーコンディショナ5A〜30Jは直列に接続される。この電力ケーブル26と、第10のパワーコンディショナ5Jつまり遠位端のパワーコンディショナ5Jを除く、第1〜第9のパワーコンディショナ5〜22Iとの間には、接続および遮断が自在な電力接続手段71がそれぞれ設けられている。
The
電力接続手段71は、例えば、図3(a)および(b)に示すように、パワーコンディショナ5からの交流電力を出力するパワーコンディショナ端子75aと、電力ケーブル26の途中点75bから分岐したケーブル部分26aの電力ケーブル端子75cとの間に設けられた電磁接触器からなる。この電磁接触器71は、接続状態と遮断状態との間で切り換えられる。
For example, as shown in FIGS. 3A and 3B, the power connection means 71 branches from a
具体的には、図3(a)に示すように、電磁接触器71がオンにされると、パワーコンディショナ端子75aと電力ケーブル端子75cが接続されるため、電力ケーブル26の途中点75bから分岐した電力ケーブル部分26aが、パワーコンディショナ5から延びる電力ケーブル29に接続される。これにより、当該パワーコンディショナ5が電力ケーブル26に接続されて、パワーコンディショナ群22における、電力についての直列接続に当該パワーコンディショナ5が含まれる。
Specifically, as shown in FIG. 3A, when the
一方、図3(b)に示すように、電磁接触器71がオフにされると、パワーコンディショナ端子75aと電力ケーブル端子75cとが切り離されるため、当該パワーコンディショナ5は電力ケーブル26から遮断されて(切り離されて)、パワーコンディショナ群22における、電力についての直列接続から当該パワーコンディショナ5が除外される。
On the other hand, as shown in FIG. 3B, when the
次に、図2の太陽光発電装置2の全てのパワーコンディショナ5(例えば30台のパワーコンディショナ5)の通信ケーブル27による、通信についての直列接続について以下に詳述する。
Next, serial connection for communication using the
図4に、通信形態に関連する要素のみを示す。制御ユニット24は、各パワーコンディショナ5と通信するための第1の通信手段61を有し、各パワーコンディショナ5は、この第1の通信手段に対応したパワーコンディショナ通信手段68を有する。ここで、本発明の一実施形態にかかる制御装置は、この制御ユニット24および各パワーコンディショナ5からなるパワーコンディショナ群22(図2)によって構成される。第1の通信手段61、各パワーコンディショナ5内のパワーコンディショナ通信手段68および通信ケーブル27は、所定の第1の通信プロトコルを実装する。これら通信手段61,68および通信ケーブル27によって、通信機能手段が構成され、制御ユニット24がマスタ装置として機能し、各パワーコンディショナ5がスレーブ装置として機能する。第1の通信プロトコルは、例えば、RS485プロトコルであり、これにより、複数のパワーコンディショナ5と制御ユニット24との間の半二重シリアル接続が実現される。ただし、第1の通信プロトコルはRS485に限定されず、いかなる通信プロトコルであってもよい。
FIG. 4 shows only elements related to the communication form. The
第1の通信プロトコルがRS485プロトコルの場合、通信ケーブル27は、RS485ケーブルである。この通信ケーブル27は、制御ユニット24から延びた主部27aと、この主部27aと各パワーコンディショナ通信手段68とをそれぞれ接続する枝部27bとから構成される。そして、この通信ケーブル27によって、太陽光発電装置2の全てのパワーコンディショナ5の通信手段68が直列に接続される。各枝部27bには、通信接続手段65がそれぞれ設けられている。ただし、制御ユニット24に対して遠位端に位置する(すなわち、通信ケーブル27を介して、マスタ装置である制御ユニット24から最も遠い)パワーコンディショナ5ZZにおける枝部27bと主部27aとの間には、通信接続手段65は設けられておらず、このパワーコンディショナ5ZZは通信ケーブル27の主部27aから遮断されない(切り離されない)。通信接続手段65は、例えば、ねじ式端子台のような端子台からなる。この端子台65を操作することにより、その端子台65に接続されたパワーコンディショナ5を、通信についての直列接続に含めたり除外したりできる。
When the first communication protocol is the RS485 protocol, the
制御ユニット24は、また、第2の通信手段62を有する。第2の通信手段62は、制御ユニット24が、通信ケーブル52を介して、管理ユニット4(図1)内の通信手段(図示せず)と通信するための手段である。この第2の通信手段62、管理ユニット4内の通信手段(図示せず)および通信ケーブル52は、所定の第2の通信プロトコルを実装する。これにより、管理ユニット4(図1)がマスタ装置として機能し、各制御ユニット24がスレーブ装置として機能する。この第2の通信プロトコルは、上記第1の通信プロトコルと同一であっても異なるものであってもよい。この第2の通信プロトコルも、いかなる通信プロトコルであってもよい。
The
制御ユニット24は、さらに、操作パネル63およびパワーコンディショナ制御手段67を有する。
The
操作パネル63は、作業者が、制御ユニット24に対する指示やこの指示に関連した情報を入力したり、制御ユニット4が作業者に対して情報を知らせたりするためのインタフェースである。操作パネル63は、例えば、ボタンおよび/またはキーボードや、ランプ、LED数字ディスプレイおよび/または液晶ディスプレイなどからなる。
The
パワーコンディショナ制御手段67は、操作パネル63を介して作業者が入力した指示に応じて、通信ケーブル27を介して接続された全てのパワーコンディショナ5またはそのうちの特定のパワーコンディショナ5に指令を発行する。
The power conditioner control means 67 commands all the
次に、図1の太陽光発電システム1の動作について説明する。
太陽光発電システム1を敷設する際に、各太陽光発電装置2における図2のパワーコンディショナ5は、接続される太陽電池モジュール21aの設置場所に応じて、適切な場所に設置される。太陽光発電装置2の全てのパワーコンディショナ5が設置された後、電力ケーブル26および通信ケーブル27によって各パワーコンディショナ5が集電ユニット23および制御ユニット24に接続される。
Next, operation | movement of the solar energy
When installing the solar
ここで、各電力接続手段71は、パワーコンディショナ5を電力ケーブル26に接続させるように接続状態に設定されている。具体的には、自動または作業者による手動で、図3(a)に示すように、各パワーコンディショナ5に対応する電力接続手段である電磁接触器71がオンにされており、パワーコンディショナ端子75aと電力ケーブル端子75cとが接続されている。これにより、各パワーコンディショナ5が電力ケーブル26に接続されて、電力についての直列接続に含まれている。
Here, each power connection means 71 is set to a connected state so that the
図4の通信接続手段65も、パワーコンディショナ5を通信ケーブル27に接続させるように接続状態に設定されている。具体的には、各端子台65を作業者が手動で操作して、通信ケーブル27の各枝部bを介して各パワーコンディショナ5が通信ケーブル27に接続されて通信についての直列接続に含まれるようにされる。
The communication connection means 65 of FIG. 4 is also set in a connected state so that the
そして、制御ユニット24の操作パネル63から作業者が所定の操作を行い、図2の太陽光発電装置2のパワーコンディショナ5が起動されて、太陽光発電システム1が稼動する。
And an operator performs predetermined operation from the
太陽光発電システム1の稼働中に、太陽光発電装置2の例えば第2のパワーコンディショナ5Bが、何らかの原因によって停止したとする。この場合、その停止した第2のパワーコンディショナ5Bと電力ケーブル26との間の電力接続手段71を操作して、電力ケーブル26から第2のパワーコンディショナ5Bを切り離す。具体的には、自動または作業者による手動で、図3(b)に示すように、第2のパワーコンディショナ5Bに対応する電力接続手段である電磁接触器71がオフにされて、第2のパワーコンディショナ5Bが電力ケーブル26から切り離される。一方、図2の第2のパワーコンディショナ5Bよりも、集電ユニット23に対して遠位側に位置する第3〜第10のパワーコンディショナ5C〜30Jは、電力ケーブル26を介して、制御ユニット24に対する、電力についての直列接続に含まれたままである。
It is assumed that, for example, the
したがって、第2のパワーコンディショナ5Bの停止に伴って、これよりも集電ユニット23に対して遠位側に位置する第3〜第10のパワーコンディショナ5C〜5Jまでもが電力ケーブル26を介した制御ユニット24との直列接続から切り離されるわけではない。このため、第2のパワーコンディショナ5Bが停止した場合に、集電ユニットが集電する電力の減少を最小限に抑えることができる。
Therefore, as the
第2のパワーコンディショナ5Bの停止に伴って、図4の通信接続手段65も操作して、通信ケーブル27から第2のパワーコンディショナ5Bを切り離す。具体的には、作業者が当該パワーコンディショナ5Bに関連付けられた端子台65を操作して、この第2のパワーコンディショナ5Bを通信ケーブル27による通信についての直列接続から除外する。これにより、通信ケーブル27が例えばRS485ケーブルのようなシリアルケーブルの場合には、第2のパワーコンディショナ5Bの停止が、この第2のパワーコンディショナ5Bよりも制御ユニット24に対して遠位側に位置するパワーコンディショナ5の各パワーコンディショナ通信手段68と制御ユニット24の第1の通信手段61との通信に影響を与えることはない。
As the
なお、通信接続手段65としては、パワーコンディショナ群22の制御ユニット24に対して直列接続されたパワーコンディショナ5のうちの任意のパワーコンディショナ5をその直列接続から切り離し、他のパワーコンディショナ5の制御ユニット24に対する直列接続を維持できるものであれば、いかなるものであってもよい。例えば、通信接続手段65は、第1の実施形態において例示した端子台以外に、コネクタまたはスイッチから構成されてもよい。
As the communication connection means 65, an
次に、本発明の第2の実施形態にかかる太陽光発電システムについて説明する。この実施形態にかかる太陽光発電システムが第1の実施形態にかかる太陽光発電システムと異なる点は、接続および遮断が自在な電力接続手段71の構成である。図5(a)および(b)に示すように、本実施形態においては、電力接続手段71はコネクタによって構成される。コネクタ71は、例えば、隣接するパワーコンディショナ5から延びる電力ケーブル部分26a,26aの先端に設けられたプラグ部72と、パワーコンディショナ5から延びる電力ケーブル29の先端に設けられたソケット部73とからなる。
Next, a solar power generation system according to the second embodiment of the present invention will be described. The solar power generation system according to this embodiment is different from the solar power generation system according to the first embodiment in the configuration of power connection means 71 that can be connected and disconnected. As shown in FIGS. 5A and 5B, in the present embodiment, the power connection means 71 is constituted by a connector. The
図5(a)に示すように、ソケット部73にプラグ部72が嵌合されると、パワーコンディショナ5から延びる電力ケーブル29と、隣接するパワーコンディショナ5から延びる電力ケーブル部分26a,26aとが接続される。そのため、当該パワーコンディショナ5は、電力ケーブル26に接続され、パワーコンディショナ群22(図2)における、通信についてのパワーコンディショナ5の直列接続に含まれる。
As shown in FIG. 5A, when the
一方、図4(b)に示すようにソケット部73からプラグ部72が離脱されると、パワーコンディショナ5から延びる電力ケーブル29と、隣接するパワーコンディショナ5から延びる電力ケーブル部分26a,26aが切離される。これにより、当該パワーコンディショナ5は電力ケーブル26から遮断されて(切り離されて)、パワーコンディショナ群22における、電力についての直列接続から当該パワーコンディショナ5が除外される。
On the other hand, as shown in FIG. 4B, when the
次に、第2の実施形態にかかる太陽光発電装置を含む太陽光発電システムの動作について、第1の実施形態と異なる点について説明する。
まず、図2の太陽光発電装置2の全てのパワーコンディショナ5が設置された後、電力ケーブル26および通信ケーブル27によって各パワーコンディショナ5が集電ユニット23および制御ユニット24に接続される。
Next, the operation of the photovoltaic power generation system including the photovoltaic power generation apparatus according to the second embodiment will be described with respect to differences from the first embodiment.
First, after all the
この際に、各電力接続手段71は、接続状態にされてパワーコンディショナ5を電力ケーブル26に接続させるように設定されている。具体的には、作業者によって、図5(a)に示すように、プラグ部72がソケット部73に嵌合される。
At this time, each power connection means 71 is set to be connected and to connect the
太陽光発電システム1の稼働中に、図2の太陽光発電装置2の例えば第2のパワーコンディショナ5Bが、何らかの原因によって停止した場合、その停止した第2のパワーコンディショナ5Bと電力ケーブル26との間の電力接続手段71が遮断状態に切り換えられて、電力ケーブル26から第2のパワーコンディショナ5Bが切り離される。具体的には、作業者による手動で、図5(b)に示すように、ソケット部73からプラグ部72が離脱される。これにより、図2の第2のパワーコンディショナ5Bが電力ケーブル26から切り離されるが、第2のパワーコンディショナ5Bよりも、集電ユニット23に対して遠位側に位置する第3〜第10のパワーコンディショナ5C〜5Jまでもが、電力ケーブル26を介した制御ユニット24に対する直列接から除外されるわけではない。このため、第2のパワーコンディショナ5Bの停止に伴う集電ユニット23が集電する電力量の減少を最小限に抑えることができる。
If, for example, the
第2のパワーコンディショナ5Bの停止に伴って、第1の実施形態と同様に、本実施形態においても、通信接続手段65(図4)を操作して、図2の通信ケーブル27から第2のパワーコンディショナ5Bを切り離す。これにより、通信ケーブル27が例えばRS485ケーブルのようなシリアルケーブルの場合には、第2のパワーコンディショナ5Bの停止が、この第2のパワーコンディショナ5Bよりも制御ユニット24に対して遠位側に位置するパワーコンディショナ5の各パワーコンディショナ通信手段68(図4)と制御ユニット24の第1の通信手段61(図4)との通信に影響を与えることはない。
As the
図5(a)および(b)に示した電力接続手段71は、パワーコンディショナ群22の集電ユニット23に対して直列接続されたパワーコンディショナ5のうちの任意のパワーコンディショナ5をその直列接続から切り離し、他のパワーコンディショナ5の集電ユニット23に対する直列接続を維持できるものであれば、いかなるものであってもよい。例えば、電力接続手段71は、第1および第2の実施形態においてそれぞれ例示した電磁接触器およびコネクタ以外に、スイッチから構成されてもよい。
The power connection means 71 shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b) is used to connect an
次に、第3の実施形態にかかる太陽光発電装置について説明する。この実施形態にかかる太陽光発電装置が第1の実施形態にかかる太陽光発電装置と異なる点は、図6に示すように、太陽光発電装置2が、複数の制御ユニット24を備えている点である。各制御ユニット24は、太陽光発電部40ごとに設けられている。本実施形態において、太陽光発電部40の数が例えば3であれば、制御ユニット24の数も3である。これら制御ユニット24は、第2の通信手段62および電力ケーブル52を介して、管理ユニット4(図1)に接続される。
Next, the solar power generation device concerning 3rd Embodiment is demonstrated. The solar power generation device according to this embodiment is different from the solar power generation device according to the first embodiment in that the solar
本実施形態によれば、第1の実施形態の太陽光発電装置に比べて小規模なパワーコンディショナ5の集合に対して制御ユニット24が設けられるので、パワーコンディショナ5の柔軟な制御および管理が可能となる。
According to the present embodiment, since the
上記各実施形態において、図2の各パワーコンディショナ5には、電力接続手段71および通信接続手段65(図4)の両方が関連付けられるものとしたが、電力接続手段71と通信接続手段65(図4)の一方のみが関連付けられてもよい。
In each of the above embodiments, each
以上、本発明にかかる太陽光発電システムによれば、あるパワーコンディショナが何らかの原因で停止した場合に、このパワーコンディショナのみを切り離して残りのパワーコンディショナの直列接続を維持させることで、太陽光発電装置に及ぼす影響を最小限に抑えることができる。したがって、このような太陽光発電装置を複数含む太陽光発電システムは、経年使用時のトータルの稼働率が高く、そのため発電効率も高い。 As described above, according to the photovoltaic power generation system according to the present invention, when a certain power conditioner stops for some reason, only this power conditioner is disconnected and the remaining power conditioners are maintained in series connection. The influence on the photovoltaic device can be minimized. Therefore, a solar power generation system including a plurality of such solar power generation devices has a high total operating rate when used over time, and therefore has high power generation efficiency.
2 太陽光発電装置
5 パワーコンディショナ
21a 太陽電池モジュール
22 パワーコンディショナ群
26 電力ケーブル
71 電力接続手段
DESCRIPTION OF
Claims (9)
複数のパワーコンディショナからなり、前記複数のパワーコンディショナは、それぞれ、1つまたはいくつかの太陽電池モジュールに接続され、各パワーコンディショナが、接続された太陽電池モジュールからの直流電力をそれぞれ交流電力に変換して出力する、少なくとも1つのパワーコンディショナ群と、
前記パワーコンディショナ群の各パワーコンディショナを電力的に直列に接続して電力についての直列接続を構成し、この電力についての直列接続に含まれるパワーコンディショナが出力する電力を送出する電力ケーブルとを備え、
当該電力ケーブルには、前記パワーコンディショナ群の1つのパワーコンディショナに関連付けられた接続および遮断が自在な電力接続手段が少なくとも1つ設けられ、当該電力接続手段は、接続状態では、前記関連付けられたパワーコンディショナを前記電力についての直列接続に含め、遮断状態では、前記関連付けられたパワーコンディショナのみを前記電力についての直列接続から除外する、太陽光発電装置における電力処理装置。 A power processing device in a solar power generation device including a plurality of solar cell modules,
Each of the plurality of power conditioners is connected to one or several solar cell modules, and each power conditioner exchanges direct current power from the connected solar cell modules. At least one power conditioner group for converting to electric power and outputting;
A power cable for connecting each power conditioner of the power conditioner group in series in terms of power to form a series connection for power, and for transmitting power output from the power conditioner included in the series connection for the power; With
The power cable is provided with at least one power connection means that can be connected and disconnected associated with one power conditioner of the power conditioner group, and the power connection means is associated with the power cable in the connected state. The power processing device in the photovoltaic power generation apparatus, wherein the power conditioner is included in the series connection for the power and only the associated power conditioner is excluded from the series connection for the power in the cut-off state.
前記電力接続手段は、前記パワーコンディショ群のパワーコンディショナのうち、前記電力ケーブルが電力を送出する先から最も遠いパワーコンディショナを除いた全てのパワーコンディショナにそれぞれ関連付けられている、太陽光発電装置における電力処理装置。 In the electric power processing apparatus in the solar power generation device according to claim 1,
The power connection means is associated with all power conditioners except for the power conditioner farthest from the power cable to which the power cable sends power, among the power conditioners of the power condition group. Power processing device in the device.
前記電力接続手段が、電磁接触器、コネクタおよびスイッチのいずれかである、太陽光発電装置における電力処理装置。 In the electric power processing apparatus in the solar power generation device according to claim 1 or 2,
The power processing apparatus in a solar power generation device, wherein the power connection means is any one of an electromagnetic contactor, a connector, and a switch.
複数のパワーコンディショナからなり、前記複数のパワーコンディショナは、それぞれ、1つまたはいくつかの太陽電池モジュールに接続され、各パワーコンディショナが、接続された太陽電池モジュールからの直流電力をそれぞれ交流電力に変換して出力する、少なくとも1つのパワーコンディショナ群と、
前記パワーコンディショナ群の各パワーコンディショナを制御する制御ユニットと、
当該制御ユニットがマスタ装置として機能し、前記パワーコンディショナ群の各パワーコンディショナがスレーブ装置として機能するように、前記制御ユニットと前記各パワーコンディショナを接続する通信機能手段であって、前記パワーコンディショナ群の各パワーコンディショナを通信的に直列に接続して通信についての直列接続を構成する通信ケーブルを有する通信機能手段とを備え、
前記通信ケーブルには、前記パワーコンディショナ群の1つのパワーコンディショナに関連付けられた接続および遮断が自在な通信接続手段が少なくとも1つ設けられ、当該通信接続手段は、接続状態では、前記関連付けられたパワーコンディショナを前記通信についての直列接続に含め、遮断状態では、前記関連付けられたパワーコンディショナのみを前記通信についての直列接続から除外する、太陽光発電装置における制御装置。 A device that performs control in a solar power generation device including a plurality of solar cell modules,
Each of the plurality of power conditioners is connected to one or several solar cell modules, and each power conditioner exchanges direct current power from the connected solar cell modules. At least one power conditioner group for converting to electric power and outputting;
A control unit for controlling each power conditioner of the power conditioner group;
Communication function means for connecting the control unit and each power conditioner so that the control unit functions as a master device and each power conditioner of the power conditioner group functions as a slave device, Communication function means having a communication cable communicably connecting each power conditioner of the conditioner group in series to form a serial connection for communication;
The communication cable is provided with at least one communication connection means that can be freely connected and disconnected associated with one power conditioner of the power conditioner group, and the communication connection means is associated with the communication cable in the connected state. The control device in the photovoltaic power generation apparatus includes the power conditioner included in the serial connection for the communication, and excludes only the associated power conditioner from the serial connection for the communication in the cut-off state.
前記通信接続手段は、前記パワーコンディショ群のパワーコンディショナのうち、前記制御ユニットから最も遠いパワーコンディショナを除いた全てのパワーコンディショナにそれぞれ関連付けられている、太陽光発電装置における制御装置。 In the control apparatus in the solar power generation device according to claim 4,
The said communication connection means is a control apparatus in a solar power generation device respectively linked | related with all the power conditioners except the power conditioner farthest from the said control unit among the power conditioners of the said power condition group.
前記通信接続手段が、端子台、コネクタおよびスイッチのいずれかである、太陽光発電装置における制御装置。 In the control apparatus in the solar power generation device according to claim 4 or 5,
The control apparatus in a solar power generation device, wherein the communication connection means is any one of a terminal block, a connector, and a switch.
前記パワーコンディショナ群の各パワーコンディショナを制御する制御ユニットと、
当該制御ユニットがマスタ装置として機能し、前記パワーコンディショナ群の各パワーコンディショナがスレーブ装置として機能するように、前記制御ユニットと前記各パワーコンディショナを接続する通信機能手段であって、前記パワーコンディショナ群の各パワーコンディショナを通信的に直列に接続して通信についての直列接続を構成する通信ケーブルを有する通信機能手段とを備えた太陽光発電装置であって、
前記通信ケーブルには、前記パワーコンディショナ群の1つのパワーコンディショナに関連付けられた接続および遮断が自在な通信接続手段が少なくとも1つ設けられ、当該通信接続手段は、接続状態では、前記関連付けられたパワーコンディショナを前記通信についての直列接続に含め、遮断状態では、前記関連付けられたパワーコンディショナのみを前記通信についての直列接続から除外する、太陽光発電装置。 The power processing apparatus according to claim 1;
A control unit for controlling each power conditioner of the power conditioner group;
Communication function means for connecting the control unit and each power conditioner so that the control unit functions as a master device and each power conditioner of the power conditioner group functions as a slave device, A solar power generation device comprising communication function means having a communication cable communicably connecting in series with each power conditioner of a group of conditioners to form a serial connection for communication,
The communication cable is provided with at least one communication connection means that can be freely connected and disconnected associated with one power conditioner of the power conditioner group, and the communication connection means is associated with the communication cable in the connected state. The solar power generation device including the power conditioner included in the series connection for the communication and excluding only the associated power conditioner from the series connection for the communication in the cut-off state.
前記電力接続手段は、前記パワーコンディショ群のパワーコンディショナのうち、前記電力ケーブルが電力を送出する先から最も遠いパワーコンディショナを除いた全てのパワーコンディショナにそれぞれ関連付けられ、
前記通信接続手段は、前記パワーコンディショ群のパワーコンディショナのうち、前記制御ユニットから最も遠いパワーコンディショナを除いた全てのパワーコンディショナにそれぞれ関連付けられている、太陽光発電装置。 In the solar power generation device according to claim 7,
The power connection means is associated with all of the power conditioners except for the power conditioner farthest from the power cable to which the power cable sends power, among the power conditioners of the power condition group,
The said communication connection means is a solar power generation device respectively linked | related with all the power conditioners except the power conditioner furthest from the said control unit among the power conditioners of the said power condition group.
前記複数の太陽電池モジュールを備えた、太陽光発電装置。 In the solar power generation device according to claim 7 or 8, further,
A solar power generation device comprising the plurality of solar cell modules.
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