JP2015047024A - Power supply system including power converter - Google Patents

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英一 鈴木
啓 角谷
Hiromu Kakuya
啓 角谷
貢 中原
Mitsugi Nakahara
貢 中原
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve continued operation of a system when a power converter is failed in the system in which a power generation system and a power storage system are connected in series.SOLUTION: The power supply system includes: the power generation system including a power generator and a first power converter connected to the power generator on the DC side; the power storage system including a plurality of second power converters mutually connected in series on the AC side and storage units respectively connected to the DC sides of the plurality of second power converters; and a control device for controlling the power generation system and the power storage system, where the power generation system and the power storage system are mutually connected in series. The power supply system further includes a bypass device connected to the power storage system in parallel.

Description

本発明は、電力変換器を備えた電力供給システムに関し、特に太陽光発電システムなどの発電電力を電力系統に連系して電力を供給するシステムに適用して有効な技術に関するものである。   The present invention relates to a power supply system including a power converter, and more particularly to a technique that is effective when applied to a system that supplies power by connecting generated power to a power system such as a solar power generation system.

近年、エネルギー自給率向上のため、再生可能エネルギーの利用が推進されている。その一翼を担うものとして、太陽光発電や風力発電がある。これらは、エネルギー源が枯渇する心配が無く発電時にCO2を排出しないが、天候に依存するため出力が不安定である。そのため、再生可能エネルギー利用拡大時には、電力の出力変動を抑制するため電力貯蔵装置が不可欠である。電力貯蔵装置の一つに蓄電システムがあり、例えば、太陽光発電と蓄電システムを組み合わせることで、太陽光発電の出力電力の変動を抑制することができる。   In recent years, the use of renewable energy has been promoted to improve the energy self-sufficiency rate. As one of the wings, there are solar power generation and wind power generation. They don't worry about exhausting energy sources and don't emit CO2 during power generation, but their output is unstable because they depend on the weather. Therefore, when expanding the use of renewable energy, a power storage device is indispensable in order to suppress fluctuations in power output. One of the power storage devices is a power storage system. For example, by combining solar power generation and a power storage system, fluctuations in output power of solar power generation can be suppressed.

非特許文献1に開示されているように、従来、太陽光発電システムと蓄電システムを直列接続し、太陽光発電システムと蓄電システムの出力電圧を合成することで、システム全体の交流電流の高調波ひずみを低減し、電力系統に電力を供給するシステムがある。   As disclosed in Non-Patent Document 1, conventionally, a solar power generation system and a power storage system are connected in series, and the output voltage of the solar power generation system and the power storage system is synthesized, thereby generating a harmonic of the alternating current of the entire system. There are systems that reduce distortion and supply power to the power system.

Real Time Digital Simulation of a novel Battery-integrated PV System for High Penetration Application,2010 2nd IEEE International Symposium on Power Electronics for Distributed Generation Systems, p.786-790Real Time Digital Simulation of a novel Battery-integrated PV System for High Penetration Application, 2010 2nd IEEE International Symposium on Power Electronics for Distributed Generation Systems, p.786-790

非特許文献1はしかしながら、発電システムと蓄電システムが直列接続しているため、蓄電システムから電力を供給しない場合でも、太陽光発電システムで発電した電力は蓄電システムの電力変換器を通過し、その際に電力を消費してしまい、電力を有効に供給できないとうという課題がある。   Non-Patent Document 1, however, because the power generation system and the power storage system are connected in series, even when power is not supplied from the power storage system, the power generated by the solar power generation system passes through the power converter of the power storage system, However, there is a problem that the power is consumed and the power cannot be supplied effectively.

本発明は、発電システムと蓄電システムが直列接続されたシステムにおいて、発電システムのみの運転時に、蓄電システムから電力を供給しない場合に、蓄電システムをシステムから切り離し、太陽光発電システムのみを電力系統と連系し、蓄電システムで発生する損失を抑制し、電力系統に有効に電力を供給することを目的とする。   In a system in which a power generation system and a power storage system are connected in series, when power is not supplied from the power storage system when only the power generation system is operated, the power storage system is disconnected from the system, and only the solar power generation system is connected to the power system. The purpose is to interconnect, suppress loss generated in the power storage system, and effectively supply power to the power system.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。   Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.

発電装置と、前記発電装置と直流側で接続された第一の電力変換器を有する発電システムと、交流側で直列接続された複数の第二の電力変換器と、前記複数の第二の電力変換器の直流側にそれぞれ接続した蓄電装置を有する蓄電システムと、前記発電システムと前記蓄電システムを制御する制御装置を備え、前記発電システムと、前記蓄電システムが直列接続された電力供給システムにおいて、前記蓄電システムと並列に接続したバイパス装置を有することを特徴とする電力供給システム 。   A power generation system having a power generation device, a first power converter connected to the power generation device on the DC side, a plurality of second power converters connected in series on the AC side, and the plurality of second powers In a power supply system including a power storage system having a power storage device connected to each DC side of the converter, a control device for controlling the power generation system and the power storage system, the power generation system and the power storage system connected in series, A power supply system comprising a bypass device connected in parallel with the power storage system.

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下の通りである。   The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

本発明の電力供給システムでは、蓄電システムから電力を供給しない場合に、蓄電システムをシステムから切り離し、太陽光発電システムのみを電力系統と連系し、蓄電システムで発生する損失を抑制し、電力を有効に供給することができる。   In the power supply system of the present invention, when power is not supplied from the power storage system, the power storage system is disconnected from the system, and only the photovoltaic power generation system is connected to the power system, and the loss generated in the power storage system is suppressed. It can be supplied effectively.

本発明の電力供給システムの全体の概略構成例を示すシステムブロック図である。1 is a system block diagram illustrating a schematic configuration example of an entire power supply system according to the present invention. 本発明の電力供給システムの電力変換器の接続構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the connection structural example of the power converter of the power supply system of this invention. 本発明の電力供給システムの小型電力変換器の接続構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the connection structural example of the small power converter of the electric power supply system of this invention. 本発明の電力供給システムの制御装置の制御内容例を示すブロック線図である。It is a block diagram which shows the example of the control content of the control apparatus of the electric power supply system of this invention. 本発明の電力供給システムの動作例を説明する図であって、日射強度とバイパス装置である開閉器の制御信号の関係を示す関係図である。It is a figure explaining the operation example of the electric power supply system of this invention, Comprising: It is a related figure which shows the relationship between solar radiation intensity and the control signal of the switch which is a bypass device. 本発明の電力供給システムの動作例を説明する図であって、電力供給システムの目標電圧と出力電圧と出力電流、バイパス装置の制御信号、電力変換器と各小型電力変換器の出力電圧の関係を示す関係図である。It is a figure explaining the operation example of the electric power supply system of this invention, Comprising: The relationship of the target voltage of an electric power supply system, an output voltage, and an output current, the control signal of a bypass device, the output voltage of a power converter and each small power converter FIG. 実施例のPWM制御を説明するために、電力変換装置の目標電圧とキャリア波、電力変換器のスイッチングパターン、電力変換器の出力電圧の関係例を示す関係図である。In order to demonstrate PWM control of an Example, it is a related figure which shows the example of a relationship between the target voltage of a power converter device, a carrier wave, the switching pattern of a power converter, and the output voltage of a power converter. 本発明の電力供給システムの動作例を説明する図であって、電力供給システムの目標電圧、バイパス装置の制御信号、電力変換器の出力電圧の関係を示す関係図である。It is a figure explaining the operation example of the power supply system of this invention, Comprising: It is a related figure which shows the relationship between the target voltage of a power supply system, the control signal of a bypass apparatus, and the output voltage of a power converter. 本発明の電力供給システムの動作例を説明する図であって、電力供給システムの目標電圧と出力電圧と出力電流、バイパス装置の制御信号、電力変換器と各小型電力変換器の出力電圧の関係を示す関係図である。It is a figure explaining the operation example of the electric power supply system of this invention, Comprising: The relationship of the target voltage of an electric power supply system, an output voltage, and an output current, the control signal of a bypass device, the output voltage of a power converter and each small power converter FIG. 本発明の電力供給システムの動作例を説明する図であって、電力供給システムの目標電圧と出力電圧と出力電流、バイパス装置の制御信号、電力変換器と各小型電力変換器の出力電圧の関係を示す関係図である。It is a figure explaining the operation example of the electric power supply system of this invention, Comprising: The relationship of the target voltage of an electric power supply system, an output voltage, and an output current, the control signal of a bypass device, the output voltage of a power converter and each small power converter FIG.

以下、実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。   Hereinafter, in the embodiment, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments, but they are not irrelevant unless otherwise specified. Some or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like are related. Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number.

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。   Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Needless to say. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc., the shapes are substantially the same unless otherwise specified, or otherwise apparent in principle. And the like are included. The same applies to the above numerical values and ranges.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.

図1に、本発明の電力供給システムの実施例として電力変換装置101を示す。電力変換装置101は、リアクトル104を介し、電力系統105へ電力を供給する装置である。電力変換装置101は太陽光発電システム102、蓄電システム103、制御装置106及び計測装置107、バイパス装置119を有する。なお、本実施形態では、電力系統105が単相の場合を例に挙げて説明するが、電力系統105が三相の場合もある。この場合には、三相の各相に対応して設けられた三相分の蓄電システム103が三相のリアクトルを介して三相の電力系統105と連系することになる。   FIG. 1 shows a power converter 101 as an embodiment of the power supply system of the present invention. The power conversion device 101 is a device that supplies power to the power system 105 via the reactor 104. The power conversion device 101 includes a solar power generation system 102, a power storage system 103, a control device 106, a measurement device 107, and a bypass device 119. In the present embodiment, the case where the power system 105 is a single phase will be described as an example, but the power system 105 may be a three-phase. In this case, the three-phase power storage system 103 provided corresponding to each of the three phases is linked to the three-phase power system 105 via the three-phase reactor.

バイパス装置119は、蓄電システムを電気的に切り離したり接続したりする手段であり、その形態はどのような形でもよい。例えば蓄電システムの両端を結ぶバイパス経路に開閉器を設置する。この開閉器の開閉にのみによってバイパスが実現される構成であってもよいし、これと蓄電システム内の操作を組み合わせてバイパス状態となってもよい。   The bypass device 119 is means for electrically disconnecting or connecting the power storage system, and any form may be employed. For example, a switch is installed in a bypass path connecting both ends of the power storage system. A configuration in which the bypass is realized only by opening and closing the switch may be used, or a bypass state may be established by combining this with an operation in the power storage system.

リアクトル104は、合成された発電システム102と蓄電システム103の出力電圧をより滑らかにし、系統に送電される高調波成分を抑制する効果がある。 太陽光発電システム102は、太陽光パネル109、コンデンサ110、直流と交流を変換する電力変換器111及び太陽光パネル109へ電流が逆流するのを防止するためのダイオード112を有する。太陽光パネル109とコンデンサ110は並列接続され、太陽光パネル109とコンデンサ110の間に太陽光パネル109と直列にダイオード112が接続され、これらが電力変換器111の直流側端子に接続されている。なお、太陽光パネル109は、出力端に太陽光パネル109電流値を計測する計測装置を備えるものとする。   Reactor 104 has an effect of smoothing output voltages of synthesized power generation system 102 and power storage system 103 and suppressing harmonic components transmitted to the system. The solar power generation system 102 includes a solar panel 109, a capacitor 110, a power converter 111 that converts direct current and alternating current, and a diode 112 for preventing a current from flowing backward to the solar panel 109. The solar panel 109 and the capacitor 110 are connected in parallel, and a diode 112 is connected in series with the solar panel 109 between the solar panel 109 and the capacitor 110, and these are connected to the DC side terminal of the power converter 111. . In addition, the solar panel 109 shall be provided with the measuring device which measures the solar panel 109 electric current value in an output terminal.

蓄電システム103は、蓄電装置116〜118及び直流と交流を変換する小型電力変換器113〜115を有する。蓄電装置116〜118はそれぞれ小型電力変換器113〜115の直流側接続部に接続され、それら小型電力変換器113〜115が交流側接続部で直列接続されている。なお、図1では蓄電装置として蓄電池を例に挙げて説明するが、キャパシタなど他の蓄電装置を用いても構わない。   The power storage system 103 includes power storage devices 116 to 118 and small power converters 113 to 115 that convert direct current and alternating current. The power storage devices 116 to 118 are connected to the direct current side connection portions of the small power converters 113 to 115, respectively, and the small power converters 113 to 115 are connected in series at the alternating current side connection portion. In FIG. 1, a storage battery is described as an example of a power storage device, but another power storage device such as a capacitor may be used.

バイパス装置119は蓄電システムに並列に接続されている。バイパス装置119には、図1では開閉器を用いた例を挙げる。   The bypass device 119 is connected in parallel to the power storage system. As an example of the bypass device 119, a switch is used in FIG.

図1の計測装置107は電力系統105の電圧値と電流値を計測し、制御装置106へ計測した電圧値を計測したデータを送信する。 図2に電力変換器111の構成を示す。電力変換器111は、スイッチング回路20、直流接続部21、交流接続部22、制御装置27、平滑化コンデンサ28、開閉器29を有する。直流接続部21には、電力変換器111の直流側の電圧と電流とを計測する計測装置を備え、制御装置27へ計測した電圧データと電流データを送信する。制御装置27は取得したデータを制御装置106へ送信する。   The measurement device 107 in FIG. 1 measures the voltage value and current value of the power system 105 and transmits the measured voltage value data to the control device 106. FIG. 2 shows the configuration of the power converter 111. The power converter 111 includes a switching circuit 20, a DC connection unit 21, an AC connection unit 22, a control device 27, a smoothing capacitor 28, and a switch 29. The DC connection unit 21 includes a measuring device that measures the voltage and current on the DC side of the power converter 111, and transmits the measured voltage data and current data to the control device 27. The control device 27 transmits the acquired data to the control device 106.

スイッチング回路20は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)であるスイッチング素子23a〜26aを有する。なお、本実施の形態では、スイッチング素子23a〜26aとしてIGBTを用いた場合を例に挙げて説明するが、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)など、他のスイッチング素子を用いても構わない。   The switching circuit 20 includes switching elements 23a to 26a that are IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors). In the present embodiment, the case where an IGBT is used as the switching elements 23a to 26a will be described as an example. However, other switching elements such as a MOSFET (Metal Oxide Field Effect Transistor) may be used.

スイッチング回路20は、上アームのスイッチング素子23aのエミッタと下アームのスイッチング素子24aのコレクタとが電気的に直列に接続されて構成された第1のレグと、上アームのスイッチング素子25aのエミッタと下アームのスイッチング素子26aのコレクタとが電気的に直列に接続されて構成された第2のレグとを有し、上アームのスイッチング素子23a,25aのドレイン同士及び下アームのスイッチング素子24a,26aのソース同士が電気的に接続されて、第1のレグと第2のレグとが電気的に並列に接続された単相フルブリッジインバータ回路である。   The switching circuit 20 includes a first leg configured by electrically connecting an emitter of the switching element 23a of the upper arm and a collector of the switching element 24a of the lower arm, and an emitter of the switching element 25a of the upper arm. A second leg constructed by electrically connecting the collector of the lower arm switching element 26a in series; the drains of the upper arm switching elements 23a and 25a; and the lower arm switching elements 24a and 26a. Is a single-phase full-bridge inverter circuit in which the first and second legs are electrically connected in parallel.

スイッチング素子23a〜26aのコレクタとエミッタ間には、それぞれダイオード23b〜26bが設けられている。   Diodes 23b to 26b are provided between the collectors and emitters of the switching elements 23a to 26a, respectively.

図3に小型電力変換器113の構成を示す。小型電力変換器113は、スイッチング回路30、直流接続部31、交流接続部32、制御装置37、平滑化コンデンサ38、開閉器39を有する。直流接続部31には、小型電力変換器113の直流側の電圧と電流とを計測する計測装置を備え、制御装置37へ計測した電圧値と電流値のデータを送信する。制御装置37は取得したデータを制御装置106へ送信する。   FIG. 3 shows the configuration of the small power converter 113. The small power converter 113 includes a switching circuit 30, a DC connection unit 31, an AC connection unit 32, a control device 37, a smoothing capacitor 38, and a switch 39. The DC connection unit 31 includes a measuring device that measures the voltage and current on the DC side of the small power converter 113, and transmits the measured voltage value and current value data to the control device 37. The control device 37 transmits the acquired data to the control device 106.

開閉器39は、過電流により開放し、開放したことを制御装置37へ通知する機能を有する。   The switch 39 is opened due to an overcurrent, and has a function of notifying the controller 37 that the switch 39 has been opened.

スイッチング回路30は、MOSFETであるスイッチング素子33a〜36aを有する。なお、本実施の形態では、スイッチング素子33a〜36aとしてMOSFETを用いた場合を例に挙げて説明するが、IGBTなど、他のスイッチング素子を用いても構わない。   The switching circuit 30 includes switching elements 33a to 36a that are MOSFETs. In the present embodiment, the case where MOSFETs are used as the switching elements 33a to 36a will be described as an example. However, other switching elements such as IGBTs may be used.

スイッチング回路30は、上アームのスイッチング素子33aのソースと下アームのスイッチング素子34aのドレインとが電気的に直列に接続されて構成された第1のレグと、上アームのスイッチング素子35aのソースと下アームのスイッチング素子36aのドレインとが電気的に直列に接続されて構成された第2のレグとを有し、上アームのスイッチング素子33a,35aのドレイン同士及び下アームのスイッチング素子34a,36aのソース同士下が電気的に接続されて、第1のレグと第2のレグとが電気的に並列に接続された単相フルブリッジインバータ回路である。   The switching circuit 30 includes a first leg configured by electrically connecting a source of the upper arm switching element 33a and a drain of the lower arm switching element 34a in series, a source of the upper arm switching element 35a, A second leg configured to be electrically connected in series with the drain of the lower arm switching element 36a; the drains of the upper arm switching elements 33a and 35a; and the lower arm switching elements 34a and 36a. Is a single-phase full-bridge inverter circuit in which the first and second legs are electrically connected in parallel.

スイッチング素子33a〜36aのソースとドレイン間には、それぞれ、MOSFETの構造上、寄生ダイオード33b〜36bが設けられている。このため、別途、ダイオードを、スイッチング素子のドレインとソースとの間に設ける必要がない。
Parasitic diodes 33b to 36b are provided between the sources and drains of the switching elements 33a to 36a, respectively, due to the MOSFET structure. For this reason, it is not necessary to separately provide a diode between the drain and the source of the switching element.

以下、通常時に電力変換装置101が交流電力系統へ一定の電力を供給する場合の制御について説明する。   Hereinafter, control in the case where the power conversion apparatus 101 supplies constant power to the AC power system at normal time will be described.

図4に制御装置106の制御内容の一例をブロック線図で表したものを示す。制御装置106は、太陽光パネル109の具備されている計測装置から太陽光パネル109の出力電流値のデータ、電力変換器111の直流側接続部21の計測装置から電圧値を計測したデータと電流値を計測したデータ、電力変換器111の交流側接続部22の計測装置から電圧値と電流値をそれぞれ計測したデータ、計測装置107から電力系統105の電圧値と電流値をそれぞれ計測したデータ、及び小型電力変換器113〜115の直流側接続部31の計測装置から電圧値を計測したデータと、電流値を計測したデータと開閉器39の開閉状態を示すデータを取得する。なお、電力変換器111の直流側接続部21の電圧値を計測したデータは、コンデンサ110の両端の電圧値を計測したデータに相当する。   FIG. 4 shows an example of the control contents of the control device 106 in a block diagram. The control device 106 outputs the data and current of the output current value data of the solar panel 109 from the measurement device provided with the solar panel 109 and the voltage value measured from the measurement device of the DC side connection portion 21 of the power converter 111. Data obtained by measuring values, data obtained by measuring voltage values and current values from the measuring device of the AC side connection portion 22 of the power converter 111, data obtained by measuring voltage values and current values of the power system 105 from the measuring device 107, And the data which measured the voltage value from the measuring device of the direct current side connection part 31 of small power converters 113-115, the data which measured the current value, and the data which show the switching state of the switch 39 are acquired. Note that the data obtained by measuring the voltage value of the DC side connection portion 21 of the power converter 111 corresponds to the data obtained by measuring the voltage value at both ends of the capacitor 110.

以下、これら取得したデータに基づいて各ブロックにて各演算が行われる。   Hereinafter, each calculation is performed in each block based on the acquired data.

計測装置107から取得した電力系統105の交流電圧と交流電流とをそれぞれ計測した計測データは目標電圧計算ブロック401に入力し、電力変換器101が出力する電圧の目標電圧Vmを計算する。この目標電圧Vmは、電力変換装置101がリアクトル104を介して交流電力系統105へ電力を供給するために、電力変換装置101が出力すべき目標となる電圧波形である。   The measurement data obtained by measuring the AC voltage and AC current of the power system 105 acquired from the measuring device 107 are input to the target voltage calculation block 401, and the target voltage Vm of the voltage output from the power converter 101 is calculated. This target voltage Vm is a target voltage waveform that the power converter 101 should output in order for the power converter 101 to supply power to the AC power system 105 via the reactor 104.

取得したコンデンサ110の両端の電圧値を計測したデータと太陽光パネル109に具備された計測装置から取得した電流値を計測したデータと目標電圧計算ブロック401で計算した目標電圧Vmをスイッチングパターン生成ブロック402へ入力し、スイッチングパターンVuを生成する。   The switching pattern generation block uses the data obtained by measuring the voltage values at both ends of the capacitor 110, the data obtained by measuring the current value obtained from the measuring device provided in the solar panel 109, and the target voltage Vm calculated by the target voltage calculation block 401. Input to 402 to generate a switching pattern Vu.

目標電圧計算ブロック401で計算した目標電圧Vmとスイッチングパターン生成ブロック402で計算したスイッチングパターンVuとコンデンサ110の両端の電圧を計測したデータを出力電圧パターン計算ブロック403に入力し、電力変換器111が出力する電圧波形Veを計算する。具体的には、スイッチングパターン生成ブロック402で生成したVuにコンデンサ110の両端の電圧値を計測したデータを乗算することで、電力変換器111の出力電圧V1を推定できる。   Data obtained by measuring the target voltage Vm calculated by the target voltage calculation block 401, the switching pattern Vu calculated by the switching pattern generation block 402, and the voltage across the capacitor 110 are input to the output voltage pattern calculation block 403, and the power converter 111 The voltage waveform Ve to be output is calculated. Specifically, the output voltage V1 of the power converter 111 can be estimated by multiplying Vu generated by the switching pattern generation block 402 by data obtained by measuring the voltage values at both ends of the capacitor 110.

出力電圧パターン計算ブロック403で推定した電力変換器111の出力電圧Veは目標電圧Vmと差分をとられ、小型電力変換器113〜115が担う蓄電システムが出力すべき目標電圧波形Vbとして電圧波形分割ブロック405に入力され、そこで電圧方向に分割され補正パターン生成ブロック408へ入力する。   The output voltage Ve of the power converter 111 estimated in the output voltage pattern calculation block 403 is differentiated from the target voltage Vm, and the voltage waveform is divided as the target voltage waveform Vb to be output by the power storage system that the small power converters 113 to 115 are responsible for. This is input to the block 405, where it is divided in the voltage direction and input to the correction pattern generation block 408.

まず、蓄電システム103の小型電力変換器113〜115が出力する電圧波形Vs1〜Vs3を演算で求める。小型電力変換器113〜115は電気的に直列接続されているので、小型電力変換器113〜115が出力すべき電圧波形Vs1〜Vs3はそれぞれ加算され、蓄電システムが出力すべき目標電圧波形Vbに対応した階段状のマルチレベル電圧となる。Vs1〜Vs3個々の電圧を得るための具体的な分割方法は、蓄電池116〜118それぞれの両端の電圧値のデータVba1〜Vba3をから、蓄電システムが出力すべき目標電圧波形Vbを電圧方向で3分割する。これらを用いて小型電力変換器113〜115の電圧波形を順次求める。   First, voltage waveforms Vs1 to Vs3 output from the small power converters 113 to 115 of the power storage system 103 are obtained by calculation. Since the small power converters 113 to 115 are electrically connected in series, the voltage waveforms Vs1 to Vs3 to be output by the small power converters 113 to 115 are added to the target voltage waveform Vb to be output by the power storage system. Corresponding stepped multilevel voltage. A specific dividing method for obtaining the individual voltages Vs1 to Vs3 is based on the voltage values Vba1 to Vba3 at both ends of each of the storage batteries 116 to 118, and the target voltage waveform Vb to be output by the power storage system is 3 in the voltage direction. To divide. Using these, the voltage waveforms of the small power converters 113 to 115 are obtained sequentially.

まず、小型電力変換器113では、蓄電システムが出力すべき目標電圧波形Vbの電圧値が0以上Vba1未満の間の場合に正の電圧方向に振幅の高さがVba1の矩形波が発生するとし、電圧波形Vbの電圧値が−Vba1より大きく0以下の場合に負の電圧方向に振幅の高さが−Vba1の矩形波を発生するとして小型電力変換器113の電圧波形Vs1を演算にて生成する。   First, in the small power converter 113, when the voltage value of the target voltage waveform Vb to be output by the power storage system is between 0 and less than Vba1, a rectangular wave having an amplitude of Vba1 in the positive voltage direction is generated. When the voltage value of the voltage waveform Vb is greater than −Vba1 and less than or equal to 0, the voltage waveform Vs1 of the small power converter 113 is generated by calculation assuming that a rectangular wave having an amplitude of −Vba1 is generated in the negative voltage direction. To do.

小型電力変換器114も同様に、蓄電システムが出力すべき目標電圧波形Vbの電圧値がVba1以上Vba1+Vba2未満の間の場合に正の電圧方向に振幅の高さがVba2の矩形波が発生するとし、電圧波形Vbの電圧値が−(Vba1+Vba2)より大きく−Vba1以下の場合に負の電圧方向に振幅の高さが−Vba2の矩形波を発生するとして小型電力変換器114の電圧波形Vs2を演算にて生成する。   Similarly, in the small power converter 114, when the voltage value of the target voltage waveform Vb to be output from the power storage system is between Vba1 and less than Vba1 + Vba2, a rectangular wave having an amplitude of Vba2 in the positive voltage direction is generated. When the voltage value of the voltage waveform Vb is greater than − (Vba1 + Vba2) and less than or equal to −Vba1, the voltage waveform Vs2 of the small power converter 114 is calculated assuming that a rectangular wave having an amplitude of −Vba2 is generated in the negative voltage direction. Generate with.

小型電力変換器115も同様に、蓄電システムが出力すべき目標電圧波形Vbの電圧値がVba1+Vba2以上Vba1+Vba2+Vba3未満の間の場合に正の電圧方向に振幅の高さがVba3の矩形波が発生するとし、電圧波形Vbの電圧値が−(Vba1+Vba2+Vba3)より大きく−(Vba1+Vba2)以下の場合に負の電圧方向に振幅の高さが−Vba3の矩形波を発生するとして小型電力変換器114の電圧波形Vs3を演算にて生成する。   Similarly, in the small power converter 115, when the voltage value of the target voltage waveform Vb to be output from the power storage system is between Vba1 + Vba2 and less than Vba1 + Vba2 + Vba3, a rectangular wave having an amplitude of Vba3 in the positive voltage direction is generated. When the voltage value of the voltage waveform Vb is greater than-(Vba1 + Vba2 + Vba3) and less than-(Vba1 + Vba2), the voltage waveform Vs3 of the small power converter 114 is assumed to generate a rectangular wave having an amplitude of -Vba3 in the negative voltage direction. Is generated by calculation.

太陽光パネル109の出力電流とコンデンサ110の両端の電圧と小型電力変換器113〜115のそれぞれの交流側接続部32の計測装置で計測した電圧値と電流値のデータと小型電力変換器113〜115のそれぞれの開閉器39の開閉状態を示すデータとを状態診断ブロック406に入力する。状態診断ブロック406は、太陽光パネル109の出力電流とコンデンサ110の両端の電圧から推定できる日射強度や、若しくは小型電力変換器113〜115の計測装置で計測した電圧値と電流値のデータからそれぞれの小型電力変換器の動作状態を診断し、状態Sjを出力する。   The output current of the solar panel 109, the voltage at both ends of the capacitor 110, the data of the voltage value and the current value measured by the measuring device of each AC side connection part 32 of the small power converters 113 to 115, and the small power converters 113 to Data indicating the open / close state of each of the switches 39 is input to the state diagnosis block 406. The state diagnosis block 406 is based on the solar radiation intensity estimated from the output current of the solar panel 109 and the voltage across the capacitor 110, or the voltage value and current value data measured by the measuring devices of the small power converters 113 to 115, respectively. The operation state of the small power converter is diagnosed and the state Sj is output.

ここで、小型電力変換器の動作状態の診断とは、複数ある小型電力変換器それぞれが正常運転をしているか、若しくは電力変換器内の素子に異常があり故障しているか等を診断することである。仮に小型変換器が故障状態ならば、故障に該当する小型電力変換器が該小型変換器のスイッチング素子を用いて、スイッチング回路内でバイパス可能な故障状態かを追加で診断する。例えば、小型電力変換器113のスイッチング素子34aと35aが開放故障した場合、小型電力変換器113はスイッチング素子の制御ではバイパスすることができない。このような、小型変電力変換器のスイッチング素子の状態を小型電力変換器の交流側接続部32の計測装置から取得した電圧値と電流値の計測データと、開閉器39の開閉状態から推定する。   Here, the diagnosis of the operating state of the small power converter refers to diagnosing whether each of the plural small power converters is operating normally, or whether an element in the power converter is abnormal and has failed. It is. If the small converter is in a failure state, the small power converter corresponding to the failure is additionally diagnosed as a failure state that can be bypassed in the switching circuit using the switching element of the small converter. For example, when the switching elements 34a and 35a of the small power converter 113 have an open failure, the small power converter 113 cannot be bypassed by controlling the switching elements. Such a state of the switching element of the small power converter is estimated from the measurement data of the voltage value and the current value acquired from the measuring device of the AC side connection portion 32 of the small power converter and the open / closed state of the switch 39. .

バイパス信号生成ブロック407では、状態診断ブロック406で診断した状態Sjを用いて、バイパス装置119の開閉を制御する制御信号を生成する。この制御信号により、適切なタイミングでバイパス装置119が閉じることで、蓄電システムを切り離し、太陽光発電システムのみを電力系統へ連系し電力を供給する。   The bypass signal generation block 407 generates a control signal for controlling the opening / closing of the bypass device 119 using the state Sj diagnosed by the state diagnosis block 406. By this control signal, the bypass device 119 is closed at an appropriate timing, whereby the power storage system is disconnected, and only the photovoltaic power generation system is connected to the power system to supply power.

出力電圧パターン計算ブロック403で計算した出力電圧パターンVe、電圧波形分割ブロックで分割した小型電力変換器113〜115が出力すべき電圧波形Vs1〜Vs3及び状態診断ブロック406で診断した状態Sjを補正パターン生成ブロック408に入力することで、電力変換器111と小型電力変換器のスイッチングパターンを補正する。   Output voltage pattern Ve calculated by the output voltage pattern calculation block 403, voltage waveforms Vs1 to Vs3 to be output by the small power converters 113 to 115 divided by the voltage waveform division block, and the state Sj diagnosed by the state diagnosis block 406 are corrected patterns. By inputting to the generation block 408, the switching patterns of the power converter 111 and the small power converter are corrected.

具体的には、まず日射強度が低い場合や、少なくとも一つ以上の小型電力変換器が該小型変換器のスイッチング素子を用いてバイパス不可能な故障の場合には、前述の通りバイパス装置がバイパスを実施することで、蓄電システムが切り離され太陽光発電システムのみで電力系統と連系し、効率のよい送電を継続できる。電力変換器111のスイッチングパターンVeに補正パターン生成ブロック408で生成した補正パターンVqを加算して、電力変換器111の出力電圧を補正する。この補正はバイパスされた蓄電システムが担っていた電圧を補完するものであり、この補完電圧により系統に出力される電圧波形は正弦波に近付く。この補正により、システムの交流電流の高調波ひずみを低減できる。   Specifically, when the solar radiation intensity is low, or when at least one or more small power converters cannot be bypassed using the switching elements of the small converters, the bypass device bypasses as described above. As a result, the power storage system is disconnected, and the solar power generation system alone is connected to the power system, so that efficient power transmission can be continued. The correction pattern Vq generated by the correction pattern generation block 408 is added to the switching pattern Ve of the power converter 111 to correct the output voltage of the power converter 111. This correction complements the voltage carried by the bypassed power storage system, and the voltage waveform output to the system by this complementary voltage approaches a sine wave. This correction can reduce harmonic distortion of the alternating current of the system.

次に、異常が発生した小型電力変換器すべてが、スイッチング素子を用いてバイパス可能な故障の場合には、故障した小型電力変換器のスイッチングパターンに応じて該小型電力変換器113〜115、電力変換器111が補正電圧を出力するように補正パターンVqをスイッチングパターン生成ブロック402で生成したスイッチングパターンVuにスイッチングパターン生成ブロック410で加算する。この補正により、故障した小型電力変換器が出力できない電圧を、電力変換器111が補正電圧を出力することで、正弦波に近い出力波形が維持され、システムの交流電流の高調波ひずみを低減できる。小型電力変換器のスイッチングパターンを生成するスイッチングパターン生成ブロック409には、故障に該当する小型電力変換器のみバイパスができるスイッチングパターンになるように、補正パターンVp1〜Vp3を入力する。スイッチング回路内でバイパスされる状態の小型電力変換器が一つの場合は、スイッチングパターン生成ブロック409に入力される補正パターンはVp1〜Vp2のみでもよい。また、スイッチング回路内でバイパスされる状態の小型電力変換器が2つの場合は、入力される補正パターンはVp1のみとしてもよい。   Next, in the case where all of the small power converters in which an abnormality has occurred are faults that can be bypassed using the switching elements, the small power converters 113 to 115, the power The switching pattern generation block 410 adds the correction pattern Vq to the switching pattern Vu generated by the switching pattern generation block 402 so that the converter 111 outputs a correction voltage. With this correction, the power converter 111 outputs a correction voltage for a voltage that cannot be output by the failed small power converter, so that an output waveform close to a sine wave is maintained, and harmonic distortion of the alternating current of the system can be reduced. . Correction patterns Vp1 to Vp3 are input to a switching pattern generation block 409 that generates a switching pattern of the small power converter so that only the small power converter corresponding to the failure can be bypassed. When there is one small power converter that is bypassed in the switching circuit, the correction pattern input to the switching pattern generation block 409 may be only Vp1 to Vp2. When there are two small power converters that are bypassed in the switching circuit, the input correction pattern may be only Vp1.

小型電力変換器すべてに異常が発生した場合、例えすべての小型電力変換器がスイッチング素子を用いてスイッチング回路内でバイパス可能な状態であったとしても、蓄電システムから得られる電圧寄与は無く、本実施例の構成で低減することが可能となった蓄電システム内の電力損失が発生するため、バイパス装置で蓄電池システムをバイパスし、システムから切断するのが望ましい。しかし、バイパス装置の不具合等、何らかの理由ですべての小型電力変換器をスイッチング回路内バイパスで接続しておく状態は、送電継続性の観点から望ましいとされる状況も考えられる。   If all small power converters are abnormal, even if all the small power converters can be bypassed in the switching circuit using switching elements, there will be no voltage contribution from the power storage system. Since power loss in the power storage system that can be reduced by the configuration of the embodiment occurs, it is desirable to bypass the storage battery system with a bypass device and disconnect from the system. However, a situation in which all the small power converters are connected by a bypass in the switching circuit for some reason, such as a malfunction of the bypass device, may be desirable from the viewpoint of power transmission continuity.

スイッチングパターン生成ブロック409は、補正パターン演算ブロック408で演算する補正パターンに応じて小型電力変換器が出力するスイッチングパターンを生成する。   The switching pattern generation block 409 generates a switching pattern output from the small power converter according to the correction pattern calculated by the correction pattern calculation block 408.

スイッチングパターン生成ブロック410は、スイッチングパターン生成ブロック402で生成したスイッチングパターンVuと補正パターン生成ブロック408で生成した補正パターンをスイッチングパターン生成ブロック410に入力して、電力変換器111のスイッチングパターンを生成する。   The switching pattern generation block 410 inputs the switching pattern Vu generated by the switching pattern generation block 402 and the correction pattern generated by the correction pattern generation block 408 to the switching pattern generation block 410, and generates the switching pattern of the power converter 111. .

制御装置106はスイッチングパターン生成ブロック410で生成された電力変換器111のスイッチングパターンを電力変換器111へ通信手段を用いて送付する。スイッチングパターン生成ブロック409で生成された小型電力変換器113〜115のスイッチングパターンをそれぞれ小型電力変換器113〜115へ通信手段を用いて送付する。   The control device 106 sends the switching pattern of the power converter 111 generated by the switching pattern generation block 410 to the power converter 111 using communication means. The switching patterns of the small power converters 113 to 115 generated by the switching pattern generation block 409 are sent to the small power converters 113 to 115 using communication means, respectively.

日射強度に応じてバイパス装置を制御する方法について説明する。   A method for controlling the bypass device according to the solar radiation intensity will be described.

図5にバイパス装置バイパス装置119の制御信号と日射強度の関係を示す。上側のグラフにバイパス装置119の制御信号の電圧波形を示し、下側のグラフに日射強度を示す。上側のグラフは、縦軸に電圧、横軸に時刻を示す。下側のグラフは、縦軸に日射強度、横軸に時刻を示す。例えば、Eth_uとEth_lの2つの閾値を設け、これらの閾値と日射強度の関係からバイパス装置119を制御する。具体的には、Eth_lより日射強度が下回る時、バイパス装置119を閉じ、蓄電システムを切り離し、太陽光発電システムのみで電力系統と連系する。Eth_uより日射強度が上回る時は、バイパス装置119を開き、太陽光発電システムと蓄電システムを接続した回路で電力系統と連系する。   FIG. 5 shows the relationship between the control signal of the bypass device bypass device 119 and the solar radiation intensity. The upper graph shows the voltage waveform of the control signal of the bypass device 119, and the lower graph shows the solar radiation intensity. The upper graph shows voltage on the vertical axis and time on the horizontal axis. The lower graph shows solar radiation intensity on the vertical axis and time on the horizontal axis. For example, two threshold values of Eth_u and Eth_l are provided, and the bypass device 119 is controlled from the relationship between these threshold values and the solar radiation intensity. Specifically, when the solar radiation intensity is lower than Eth_l, the bypass device 119 is closed, the power storage system is disconnected, and the solar power generation system alone is connected to the power system. When the solar radiation intensity is higher than Eth_u, the bypass device 119 is opened and connected to the power system by a circuit connecting the solar power generation system and the power storage system.

日射強度が低下すると、発電供給システムが供給する電圧が低下し、太陽光発電システム102と蓄電システム103の出力電圧を合成して系統に供給する方式に対して、矩形波を供給するに不十分な電力変換器111電圧出力となり、出力を正弦波に近い波形に維持することが困難となる状況になる恐れがある。また、日射強度が低下すると、蓄電池システムを通過することにより発生する電力損失が、系統に送電される電力に対する割合として大きくなる。日射強度低下時に、バイパス装置のバイパスを実施し、蓄電システムを電力供給システムから切断することで、蓄電システムによる電力損失を抑制出来る。同時に電力変換器111の出力波形を適切に変更することで、高調波発生が抑制できる。さらに、太陽光発電システムの出力が低くても、送電継続するために必要な日射強度の許容範囲が、損失が抑制された分だけ広くなり、太陽光発電システムの送電継続性を向上できる効果がある。日射強度の低下を判断する方法としては、前述のように2つの閾値を設定してもよいし、単純に日射強度の閾値を一つ設定し、若しくは発電システムの出力値の閾値を設定し、それら閾値を下回ったことを制御装置が検知した時にバイパスを実施するようにも出来る。   When the solar radiation intensity decreases, the voltage supplied by the power generation and supply system decreases, which is insufficient to supply a rectangular wave to the system that combines the output voltages of the solar power generation system 102 and the power storage system 103 and supplies them to the system. Therefore, there is a risk that it will be difficult to maintain the output in a waveform close to a sine wave. Moreover, if the solar radiation intensity | strength falls, the electric power loss which generate | occur | produces by passing a storage battery system will become large as a ratio with respect to the electric power transmitted to a system | strain. By performing bypassing of the bypass device and disconnecting the power storage system from the power supply system when the solar radiation intensity decreases, power loss due to the power storage system can be suppressed. At the same time, by appropriately changing the output waveform of the power converter 111, the generation of harmonics can be suppressed. Furthermore, even if the output of the solar power generation system is low, the allowable range of solar radiation intensity required to continue power transmission becomes wider by the amount of loss being suppressed, and the power transmission continuity of the solar power generation system can be improved. is there. As a method of determining the decrease in solar radiation intensity, two threshold values may be set as described above, or a single threshold value of solar radiation intensity is set, or an output value threshold value of the power generation system is set, It is also possible to perform bypass when the control device detects that the threshold value has been exceeded.

さらに、前述のようにバイパスした蓄電池システムの出力電圧を補完するように電力変換器111が出力する補正電圧は、高調波ひずみを低減するために櫛状の電圧であるのが望ましい。そのような櫛状電圧を発生させるために電力変換器111で生じる損失が、小型電力変換器11〜115を通過させることにより生じる損失を下回るような条件を、バイパスの判断基準となる日射強度の閾値として、例えば、定めることができる。
Furthermore, the correction voltage output by the power converter 111 so as to complement the output voltage of the storage battery system bypassed as described above is preferably a comb-like voltage in order to reduce harmonic distortion. The condition that the loss generated in the power converter 111 to generate such a comb voltage is lower than the loss generated by passing through the small power converters 11 to 115 is the solar radiation intensity that is a criterion for bypass determination. For example, the threshold value can be determined.

以下、制御装置106で演算された電力変換器111と小型電力変換器113〜115それぞれのスイッチングパターンで各変換器が出力する電圧波形と電力変換器101の出力電流波形について説明する。   Hereinafter, the voltage waveform output by each converter and the output current waveform of the power converter 101 according to the switching patterns of the power converter 111 and the small power converters 113 to 115 calculated by the control device 106 will be described.

図6に小型電力変換器が正常動作時の電力変換装置101の出力電圧と目標電圧、電力変換器の出力電流、電力変換器111の出力電圧、小型電力変換器113〜115の出力電圧の関係(1サイクル分)示す。縦軸に電圧(正、負)を、横軸に時間をとり、上から順に電力変換装置101の出力電圧Voutと目標電圧(点線)Vm、電力変換器111の出力電圧V1、電力変換器101の出力電流Iout、バイパス装置119の出力制御信号、小型電力変換器115の出力電圧V4、小型電力変換器114の出力電圧V3、小型電力変換器113の出力電圧V2をそれぞれ示す。なお、日射強度が閾値Eth_u以上であるとする。   FIG. 6 shows the relationship between the output voltage and target voltage of the power conversion device 101 and the output current of the power converter, the output voltage of the power converter 111, and the output voltages of the small power converters 113 to 115 when the small power converter operates normally. (1 cycle). The vertical axis represents voltage (positive and negative), the horizontal axis represents time, and the output voltage Vout and target voltage (dotted line) Vm of the power converter 101, the output voltage V1 of the power converter 111, and the power converter 101 in order from the top. Output current Iout, output control signal of bypass device 119, output voltage V4 of small power converter 115, output voltage V3 of small power converter 114, and output voltage V2 of small power converter 113, respectively. It is assumed that the solar radiation intensity is greater than or equal to the threshold Eth_u.

電力変換装置101の目標電圧(点線)Vmは、図4のブロック線図で示した目標電圧計算ブロック401で計算したものである。   The target voltage (dotted line) Vm of the power converter 101 is calculated by the target voltage calculation block 401 shown in the block diagram of FIG.

電力変換装置101の出力電圧Voutは、電気的に直列接続されている電力変換器111及び小型電力変換器113〜115のそれぞれの出力電圧V1〜V4の合成波形である。   The output voltage Vout of the power conversion device 101 is a combined waveform of the output voltages V1 to V4 of the power converter 111 and the small power converters 113 to 115 that are electrically connected in series.

バイパス装置119の出力制御信号は、図4のブロック線図で示した状態診断ブロック406で診断した小型電力変換器の動作状態Sjからバイパス信号生成ブロック407でバイパス装置119を制御する信号を生成する。   The output control signal of the bypass device 119 generates a signal for controlling the bypass device 119 by the bypass signal generation block 407 from the operation state Sj of the small power converter diagnosed by the state diagnosis block 406 shown in the block diagram of FIG. .

電力変換器111の出力電圧V1は、図4のブロック線図で示したスイッチングパターン生成ブロック410で生成されたスイッチングパターンにより、電力変換器111のスイッチング回路20が動作して交流側接続部22に発生させた出力電圧波形である。   The output voltage V1 of the power converter 111 is generated by the switching circuit 20 of the power converter 111 by the switching pattern generated by the switching pattern generation block 410 shown in the block diagram of FIG. It is the generated output voltage waveform.

小型電力変換器113の出力電圧V2は、図4のブロック線図で示したスイッチングパターン生成ブロック409で生成されたスイッチングパターンにより、小型電力変換器113のスイッチング回路30が動作して交流側接続部32に発生させた出力電圧波形である。   The output voltage V2 of the small power converter 113 is operated by the switching circuit 30 generated by the switching pattern generation block 409 shown in the block diagram of FIG. 32 is an output voltage waveform generated in FIG.

小型電力変換器114、115の出力電圧V3、V4も小型電力変換器113と同様に、図4のブロック線図で示したスイッチングパターン生成ブロック409で生成されたそれぞれのスイッチングパターンにより、小型電力変換器114、115それぞれのスイッチング回路が動作してそれぞれの交流側接続部に発生させた出力電圧波形である。   Similarly to the small power converter 113, the output voltages V3 and V4 of the small power converters 114 and 115 are also converted into small power converters by the respective switching patterns generated by the switching pattern generation block 409 shown in the block diagram of FIG. This is an output voltage waveform generated at each AC side connection by the operation of the switching circuits of the respective devices 114 and 115.

バイパス装置119の出力制御信号は、図5に示すように時刻T5〜T6において、バイパス装置119によりバイパスを実施するように論理値1を出力するようにもできる。その場合、T11〜T12の期間においても、対応する時刻0〜T11の期間でバイパス装置119によりバイパスを実施した期間と同じ期間にバイパスを実施するように論理値1を出力する。このように、電力供給システムから系統に供給される電力が太陽光発電システムのみからの出力である場合は、このバイパス装置119の出力制御信号が論理値1を出力し、バイパス装置にバイパスを実施させ、太陽光発電システムのみが系統と連系する状態となる。   As shown in FIG. 5, the output control signal of the bypass device 119 can output a logical value 1 so that the bypass device 119 performs bypass at times T5 to T6. In that case, also in the period from T11 to T12, the logic value 1 is output so that the bypass is performed in the same period as the period in which the bypass device 119 performs the bypass in the corresponding period from time 0 to T11. In this way, when the power supplied from the power supply system to the system is output only from the photovoltaic power generation system, the output control signal of the bypass device 119 outputs a logical value 1, and the bypass device is bypassed. Only the solar power generation system is connected to the grid.

電力変換器111の出力電圧V1は、時刻T4〜T7において、交流接続部22に正の電圧の矩形波が発生する。時刻T11〜T12の期間においては時刻0〜T11の期間において発生させた正の電圧と同じ期間(同じ振幅の幅)及び同じ振幅の高さ(絶対値)で、正の電圧とは振幅の向きが逆の電圧(負の電圧)が、正の電圧とは対称的に発生する。   As for the output voltage V1 of the power converter 111, a rectangular wave having a positive voltage is generated at the AC connection unit 22 at times T4 to T7. In the period of time T11 to T12, the positive voltage is the same period (width of the same amplitude) and the same amplitude height (absolute value) as the positive voltage generated in the period of time 0 to T11. The reverse voltage (negative voltage) is generated symmetrically with the positive voltage.

小型電力変換器113の出力電圧V2は、図6に示すように時刻T1〜T4、T5〜T6、T7〜T10の期間において、交流接続部32に正の電圧の矩形波が発生し、時刻T4〜T5、T6〜T7の期間において、交流接続部32に負の電圧の矩形波が発生する。時刻T11〜T12の期間においては時刻0〜T11の期間において発生する正の電圧、負の電圧とそれぞれ同じ期間(同じ振幅の幅)及び同じ振幅の高さ(絶対値)で、振幅の向きが逆の電圧が対称的に発生する。   As shown in FIG. 6, the output voltage V2 of the small power converter 113 generates a positive voltage rectangular wave at the AC connection portion 32 during the period of time T1 to T4, T5 to T6, and T7 to T10, and the time T4. A rectangular wave having a negative voltage is generated at the AC connection portion 32 during the periods of T5 and T6 to T7. In the period from time T11 to time T12, the positive voltage and the negative voltage generated in the period from time 0 to T11 have the same period (the same amplitude width) and the same amplitude height (absolute value), respectively, and the amplitude direction is the same. The reverse voltage is generated symmetrically.

小型電力変換器114の出力電圧V3は、図6に示すように時刻T2〜T4、T7〜T9の期間において、小型電力変換器114の交流接続部に正の電圧の矩形波が発生する。時刻T11〜T12の期間においては時刻0〜T11の期間において発生する正の電圧と同じ期間(同じ振幅の幅)及び同じ振幅の高さ(絶対値)で、正の電圧とは振幅の向きが逆の電圧(負の電圧)が、正の電圧とは対称的に発生する。   As shown in FIG. 6, the output voltage V <b> 3 of the small power converter 114 generates a rectangular wave having a positive voltage at the AC connection portion of the small power converter 114 in the period of time T <b> 2 to T <b> 4 and T <b> 7 to T <b> 9. In the period from the time T11 to the time T12, the positive voltage generated in the period from the time 0 to the time T11 has the same period (same amplitude width) and the same amplitude height (absolute value). The reverse voltage (negative voltage) is generated symmetrically with the positive voltage.

小型電力変換器115の出力電圧V4も同様に、図6に示すように時刻T3〜T4、T7〜T8の期間において、小型電力変換器115の交流接続部に正の電圧の矩形波が発生する。時刻T11〜T12の期間においては時刻0〜T11の期間において発生する正の電圧と同じ期間(同じ振幅の幅)及び同じ振幅の高さ(絶対値)で、正の電圧とは振幅の向きが逆の電圧(負の電圧)が、正の電圧とは対称的に発生する。   Similarly, as shown in FIG. 6, the output voltage V4 of the small power converter 115 generates a rectangular wave having a positive voltage at the AC connection portion of the small power converter 115 in the period of time T3 to T4 and T7 to T8. . In the period from the time T11 to the time T12, the positive voltage generated in the period from the time 0 to the time T11 has the same period (same amplitude width) and the same amplitude height (absolute value). The reverse voltage (negative voltage) is generated symmetrically with the positive voltage.

電力変換装置101の出力電圧Voutは、電力変換器111と小型電力変換器113〜115がそれぞれ電気的に直列接続されているため、これらの出力電圧V1〜V4の加算により、図6に示すように、目標電圧Vmに対応した階段状の正弦波に近い電圧が出力される。   Since the power converter 111 and the small power converters 113 to 115 are electrically connected in series with each other, the output voltage Vout of the power converter 101 is as shown in FIG. 6 by adding these output voltages V1 to V4. In addition, a voltage close to a stepped sine wave corresponding to the target voltage Vm is output.

電力変換器101の出力電流Ioutは、電力変換器111の出力電圧V1が、正弦波に近い電圧となるので、ひずみの少ない波形となる。   The output current Iout of the power converter 101 has a waveform with little distortion because the output voltage V1 of the power converter 111 is a voltage close to a sine wave.

図7を用いて、PWM(Pulse Width Modulation)制御の概要を説明する。 図7は、縦軸に電圧を、横軸に時刻をとり、上から順に電力変換装置101の目標電圧Vmとキャリア波Vcr、電力変換器111のスイッチングパターン、PWM制御する時の電力変換器111の出力電圧V1の半サイクル分を示す。PWM制御では、三角波であるキャリア波Vcrと目標電圧Vmを用いて、電力変換器111のスイッチングパターンを生成している。図7に示すように、キャリア波Vcrと目標電圧Vmの電圧値の大小比較を行い、キャリア波Vcrより目標電圧Vm大きい場合は論理値1を生成し、逆にキャリア波Vcrより目標電圧Vmが小さい場合は論理値0を生成することで、電力変換器111のスイッチングパターンを生成する。このスイッチングパターンを用いて、電力変換器111のスイッチング回路20を動作させることで、図7に示すような電力変換器111の出力電圧V1を発生させる。PWM制御により、発生させた電力変換器111の出力電圧V1は、電圧のデューティ比を変えることで、電力変換装置101の目標電圧Vmを矩形波で近似した波形を生成する。そのスイッチングパターンに関わらず、目標電圧を複数の同一ピーク電圧の矩形波で近似するように出力された波形を、櫛状の波形と表現する。   The outline of PWM (Pulse Width Modulation) control will be described with reference to FIG. In FIG. 7, the vertical axis represents voltage, the horizontal axis represents time, and the target voltage Vm and carrier wave Vcr of the power conversion device 101, the switching pattern of the power converter 111, and the power converter 111 when performing PWM control in order from the top. A half cycle of the output voltage V1 is shown. In the PWM control, a switching pattern of the power converter 111 is generated using a carrier wave Vcr that is a triangular wave and a target voltage Vm. As shown in FIG. 7, the voltage values of the carrier wave Vcr and the target voltage Vm are compared, and when the target voltage Vm is larger than the carrier wave Vcr, a logical value 1 is generated, and conversely, the target voltage Vm is greater than the carrier wave Vcr. When the value is smaller, a switching value of the power converter 111 is generated by generating a logical value 0. By operating the switching circuit 20 of the power converter 111 using this switching pattern, the output voltage V1 of the power converter 111 as shown in FIG. 7 is generated. The generated output voltage V1 of the power converter 111 by PWM control changes the duty ratio of the voltage to generate a waveform that approximates the target voltage Vm of the power converter 101 with a rectangular wave. Regardless of the switching pattern, a waveform output so as to approximate the target voltage with a plurality of rectangular waves having the same peak voltage is expressed as a comb-like waveform.

櫛状の波形を出力するPWM制御は、電力変換器111で状況に応じて使われる。例えば、日射強度が低下した時や、小型電力変換器113〜115のいずれかにおいてスイッチング回路内バイパス出来ない時等に、バイパス装置119のバイパスが実施された状態において、電力変換器111を図6の0〜T12、つまり常時PWM制御することが考えられる。それにより正弦波に近い電圧を出力され、高調波成分が抑制される。別の方法として、T4〜T5及びその逆の電圧の間は従来通り矩形の電圧を出力し、それ以外の、バイパスされるまで蓄電システムが担っていた電圧を補完する部分においてのみPWM制御の出力とすることも考えられる。それにより、すべてPWM制御とする場合よりは少し高調波成分抑制効果が低減するが、PWM制御を行う時に発生する電力損失を抑制することができる。   PWM control for outputting a comb-like waveform is used by the power converter 111 according to the situation. For example, when the bypass device 119 is bypassed when the solar radiation intensity is reduced or when any of the small power converters 113 to 115 cannot bypass the switching circuit, the power converter 111 is configured as shown in FIG. 0 to T12, that is, constant PWM control can be considered. As a result, a voltage close to a sine wave is output and harmonic components are suppressed. As another method, a rectangular voltage is output as usual between T4 to T5 and vice versa, and the PWM control is output only at the other part that complements the voltage that the power storage system was carrying until bypassed. It can also be considered. Thereby, although the harmonic component suppression effect is slightly reduced as compared with the case where all PWM control is performed, it is possible to suppress the power loss that occurs when the PWM control is performed.

また、小型電力変換器113〜115のいずれか一つ以上がスイッチング回路内でバイパスされている時、それを補完する電圧を電力変換器111が出力するタイミングでバイパス装置119のバイパスが実施されるが、電力変換器111がそのタイミングで部分的にPWM制御することが考えられる。   Further, when any one or more of the small power converters 113 to 115 are bypassed in the switching circuit, the bypass device 119 is bypassed at a timing at which the power converter 111 outputs a voltage that complements it. However, it is conceivable that the power converter 111 partially performs PWM control at that timing.

図8に小型電力変換器113〜115のいずれかが該小型変換器のスイッチング素子を用いてバイパスできない故障状態、若しくは日射強度が低い時に、バイパス装置119がバイパス状態に固定され、電力変換器111で継続的にPWM制御が用いられている状況の場合の、電力変換器101の出力電圧と目標電圧とバイパス装置119のへの制御信号の関係(1サイクル分)を具体的に示す。   In FIG. 8, when any of the small power converters 113 to 115 cannot be bypassed using the switching element of the small converter, or when the solar radiation intensity is low, the bypass device 119 is fixed in the bypass state, and the power converter 111 The relationship between the output voltage of the power converter 101, the target voltage, and the control signal to the bypass device 119 (one cycle) in the case where PWM control is continuously used in FIG.

縦軸に電圧(正、負)を、横軸に時間をとり、上から順に電力変換装置101の目標電圧(点線)Vm、バイパス装置119の制御信号、電力変換器111の出力電圧V1をそれぞれ示す。   Voltage (positive and negative) is taken on the vertical axis, time is taken on the horizontal axis, and the target voltage (dotted line) Vm of the power converter 101, the control signal of the bypass device 119, and the output voltage V1 of the power converter 111 are respectively shown from the top. Show.

電力変換装置101の目標電圧(点線)Vmは、図4のブロック線図で示した目標電圧計算ブロック401で計算したものである。   The target voltage (dotted line) Vm of the power converter 101 is calculated by the target voltage calculation block 401 shown in the block diagram of FIG.

電力変換装置101の出力電圧Voutは、PWM制御により生成する。なお、キャリア波は図4のブロック線図で示したスイッチングパターン生成ブロック402の内部で生成できるとする。   The output voltage Vout of the power conversion device 101 is generated by PWM control. It is assumed that the carrier wave can be generated inside the switching pattern generation block 402 shown in the block diagram of FIG.

バイパス装置119の制御信号は、図4のバイパス信号生成ブロック407で生成する。   The control signal of the bypass device 119 is generated by the bypass signal generation block 407 in FIG.

電力変換器111の出力電圧V1は、図8に示すように時刻T1〜T2、T3〜T4、T5〜T6、T7〜T8、T9〜T10、T11〜T12、T13〜T14、T15〜T16、T17〜T18において、交流接続部22にコンデンサ110の両端の電圧値と等しい振幅の高さ(絶対値)の正の電圧が発生する。時刻T19〜T20の期間においては時刻T1〜T18の期間において発生させた正の電圧と同じ期間(同じ振幅の幅)及び同じ振幅の高さ(絶対値)で、正の電圧とは振幅の向きが逆の電圧(負の電圧)が、正の電圧とは対称的に発生する。   As shown in FIG. 8, the output voltage V1 of the power converter 111 is time T1-T2, T3-T4, T5-T6, T7-T8, T9-T10, T11-T12, T13-T14, T15-T16, T17. At T18, a positive voltage having an amplitude (absolute value) with the same amplitude as the voltage value at both ends of the capacitor 110 is generated at the AC connection portion 22. In the period from time T19 to T20, the positive voltage is the same period (the same amplitude width) and the same amplitude height (absolute value) as the positive voltage generated in the period from time T1 to T18. The reverse voltage (negative voltage) is generated symmetrically with the positive voltage.

日射強度が低い場合、具体的にはEth_lよりも日射強度が低い場合、若しくは小型電力変換器のいずれかにおいてスイッチング素子を用いてスイッチング回路内でバイパス出来ない状態である場合に、バイパス装置119の制御信号は、時刻0〜T16の期間で太陽陽光発電システムの出力のみで系統と連系するように、論理値1が出力される。   When the solar radiation intensity is low, specifically when the solar radiation intensity is lower than Eth_l, or when it is in a state in which it cannot be bypassed in the switching circuit using a switching element in any of the small power converters, the bypass device 119 As the control signal, a logical value 1 is output so that the control signal is linked to the grid only by the output of the solar sunlight power generation system in the period of time 0 to T16.

本実施例の電力供給システムにおいて、蓄電システムは小型電力変換器113〜115の3個で構成されているが、小型電力変換器が2個や4個以上の場合でも同様に、すべての小型電力変換器を同時にバイパスするバイパス装置119を有することで、以上に説明したような効果が得られる。そのような構成の場合、蓄電システムと太陽光発電システムが出力した電力を合成する時に、望ましいステップ状の波形を得るために、各小型電力変換器が出力するスイッチングパターンは適宜分配する。   In the power supply system of the present embodiment, the power storage system is composed of three small power converters 113 to 115. However, even when there are two or four small power converters, all the small power converters By having the bypass device 119 that simultaneously bypasses the converter, the effects as described above can be obtained. In such a configuration, when combining the electric power output from the power storage system and the photovoltaic power generation system, the switching patterns output from the small power converters are appropriately distributed in order to obtain a desired stepped waveform.

本実施例の電力供給システムにおいて発電装置は太陽光発電だが、直列に接続された蓄電システムが必要となる出力が安定しない電源であれば、本実施例による効果を得られる。例えば風力発電装置を本実施例の電力供給システムに接続した場合、風力発電装置が出力する交流電圧を直流に変換する電力変換器を電力変換器111との間に設置し、本実施例を同様に実施できる。   In the power supply system of the present embodiment, the power generator is solar power generation, but the effect of the present embodiment can be obtained as long as the output that requires the power storage system connected in series is not stable. For example, when a wind power generator is connected to the power supply system of the present embodiment, a power converter that converts an AC voltage output from the wind power generator into a direct current is installed between the power converter 111 and the same as the present embodiment. Can be implemented.

本実施例において、発電システム102と蓄電システム103を制御する制御装置106と、各々の電力変換器のスイッチングやその周辺のセンシングを制御する制御装置27及び制御装置28として、構成を分けて説明したが、これら構成毎の役割区分は、これまでの説明の区分けに限られるものではない。又、説明において各制御装置間の指示について明示はしていなかったが、制御装置27が行うスイッチング制御の種別を制御装置106が指定したり、制御装置27に入力されたセンサー信号の伝達により制御装置106がバイパス装置119のバイパスを指示したりすることが考えられる。   In the present embodiment, the control device 106 that controls the power generation system 102 and the power storage system 103, and the control device 27 and the control device 28 that control switching of each power converter and sensing of the periphery thereof are described separately. However, the role classification for each configuration is not limited to the classification of the explanation so far. In the description, the instruction between the control devices is not clarified. However, the control device 106 designates the type of switching control performed by the control device 27, and the control is performed by transmitting the sensor signal input to the control device 27. It is conceivable that the device 106 instructs the bypass device 119 to bypass.

以上、本実施例の電力供給システムにより、蓄電システム103内において小型変換器が個別にバイパスできない故障の場合、若しくは日射強度が低い場合に、蓄電システムに並列に接続したバイパス装置を用いて、太陽光発電システムの出力のみで系統と連系することができる。よって、太陽光発電システムと蓄電システムを直列接続するシステムにおいて、日射強度が低く発電量が少ない場合でも、有効に系統へ電力を供給できる。又、蓄電システム内で故障部分をバイパスが出来ないときでも、系統への電力供給を継続できる。   As described above, the power supply system according to the present embodiment uses the bypass device connected in parallel to the power storage system in the case where the small converter cannot be individually bypassed in the power storage system 103 or when the solar radiation intensity is low. It can be connected to the grid only by the output of the photovoltaic system. Therefore, in a system in which a photovoltaic power generation system and a power storage system are connected in series, even when the solar radiation intensity is low and the amount of power generation is small, power can be effectively supplied to the system. Further, even when the failed part cannot be bypassed in the power storage system, the power supply to the system can be continued.

また、蓄電システムの正常作動時や一部の小型電力変換器に異常がある時に関わらず、蓄電システムからの出力がなく発電システムのみから系統に電力を供給する場合において、バイパス装置119がバイパスを実施することで、使用するタイミングにおいて蓄電システムによる安定化効果を得つつ、同時に蓄電システムで発生する電力損失を抑制できる。
In addition, when the power storage system is operating normally or when some of the small power converters are abnormal, when the power is supplied from the power generation system only to the system without the output from the power storage system, the bypass device 119 bypasses the system. By carrying out, it is possible to obtain a stabilizing effect by the power storage system at the timing of use, and at the same time, suppress power loss that occurs in the power storage system.

実施例2では、小型変換器が故障した場合の運転継続方法について説明する。本実施例では、小型電力変換器が該小型変換器のスイッチング素子を用いてスイッチング回路内でバイパスできる故障時の運転継続方法と高調波ひずみ低減方法について説明する。   In the second embodiment, an operation continuation method when a small converter breaks down will be described. In this embodiment, an operation continuation method and a harmonic distortion reduction method at the time of a failure that a small power converter can bypass in a switching circuit using a switching element of the small converter will be described.

電力供給システムの構成とその制御のフローに関しては、図1〜4と同様であるため、詳細な説明は省略する。   The configuration of the power supply system and its control flow are the same as in FIGS.

まずは、電力変換器111が、スイッチング回路内でバイパスされた小型変換器115の電圧を補完しなかった場合について、本実施例の比較として、波形を説明する。   First, the waveform will be described as a comparison with the present embodiment when the power converter 111 does not supplement the voltage of the small converter 115 bypassed in the switching circuit.

図9に小型電力変換器115が故障により該小型変換器のスイッチング素子を用いてバイパスした状態の時の電力変換器101、電力変換器111、小型電力変換器113〜115の出力電圧と目標電圧の関係(1サイクル分)示す。   FIG. 9 shows output voltages and target voltages of the power converter 101, the power converter 111, and the small power converters 113 to 115 when the small power converter 115 is bypassed by a switching element of the small converter due to a failure. (1 cycle).

縦軸に電圧(正、負)を、横軸に時間をとり、上から順に電力変換装置101の出力電圧Voutと目標電圧(点線)Vm、電力変換器111の出力電圧V1、電力変換器101の出力電流Iout、小型電力変換器113の出力電圧V2、小型電力変換器114の出力電圧V3、小型電力変換器115の出力電圧V4をそれぞれ示す。   The vertical axis represents voltage (positive and negative), the horizontal axis represents time, and the output voltage Vout and target voltage (dotted line) Vm of the power converter 101, the output voltage V1 of the power converter 111, and the power converter 101 in order from the top. , Output voltage V2 of the small power converter 113, output voltage V3 of the small power converter 114, and output voltage V4 of the small power converter 115, respectively.

電力変換装置101の目標電圧(点線)Vmは、図4のブロック線図で示した目標電圧計算ブロック401で計算したものである。   The target voltage (dotted line) Vm of the power converter 101 is calculated by the target voltage calculation block 401 shown in the block diagram of FIG.

電力変換装置101の出力電圧Voutは、電気的に直列接続されている電力変換器111及び小型電力変換器113〜115のそれぞれの出力電圧V1〜V4の合成波形である。   The output voltage Vout of the power conversion device 101 is a combined waveform of the output voltages V1 to V4 of the power converter 111 and the small power converters 113 to 115 that are electrically connected in series.

電力変換器111の出力電圧V1は、図4のブロック線図で示したスイッチングパターン生成ブロック410で生成されたスイッチングパターンにより、電力変換器111のスイッチング回路20が動作して交流側接続部22に発生させた出力電圧波形である。   The output voltage V1 of the power converter 111 is generated by the switching circuit 20 of the power converter 111 by the switching pattern generated by the switching pattern generation block 410 shown in the block diagram of FIG. It is the generated output voltage waveform.

小型電力変換器113、114の出力電圧V2、V3は、図4のブロック線図で示したスイッチングパターン生成ブロック409で生成されたそれぞれのスイッチングパターンにより、小型電力変換器113、114それぞれのスイッチング回路が動作してそれぞれの交流側接続部に発生させた出力電圧波形である。   The output voltages V2 and V3 of the small power converters 113 and 114 are switched by the switching patterns generated by the switching pattern generation block 409 shown in the block diagram of FIG. Is an output voltage waveform generated at each AC side connection by operating.

小型電力変換器115の出力電圧V4は、図4のブロック線図で示した状態診断ブロックで生成した状態Sjに基づいて、スイッチングパターン生成ブロック409で生成するスイッチングパターンにより、小型電力変換器115のスイッチング回路30が動作することで交流側接続部に発生させたバイパス状態の出力電圧波形である。   The output voltage V4 of the small power converter 115 is generated by the switching pattern generation block 409 based on the state Sj generated by the state diagnosis block shown in the block diagram of FIG. It is the output voltage waveform of the bypass state generated in the AC side connection part by the switching circuit 30 operating.

電力変換器111の出力電圧V1は、図9に示すように時刻T4〜T7において、交流接続部22に正の電圧の矩形波が発生する。時刻T11〜T12の期間においては時刻0〜T11の期間において発生させた正の電圧と同じ期間(同じ振幅の幅)及び同じ振幅の高さ(絶対値)で、正の電圧とは振幅の向きが逆の電圧(負の電圧)が、正の電圧とは対称的に発生する。   As shown in FIG. 9, the output voltage V <b> 1 of the power converter 111 generates a positive voltage rectangular wave at the AC connection unit 22 at times T <b> 4 to T <b> 7. In the period of time T11 to T12, the positive voltage is the same period (width of the same amplitude) and the same amplitude height (absolute value) as the positive voltage generated in the period of time 0 to T11. The reverse voltage (negative voltage) is generated symmetrically with the positive voltage.

小型電力変換器113の出力電圧V2は、図9に示すように時刻T1〜T4、T5〜T6、T7〜T10の期間において、交流接続部32に正の電圧の矩形波が発生し、時刻T4〜T5、T6〜T7の期間において、交流接続部32に負の電圧の矩形波が発生する。時刻T11〜T12の期間においては時刻0〜T11の期間において発生する正の電圧、負の電圧とそれぞれ同じ期間(同じ振幅の幅)及び同じ振幅の高さ(絶対値)で、振幅の向きが逆の電圧が対称的に発生する。   As shown in FIG. 9, the output voltage V2 of the small power converter 113 generates a positive voltage rectangular wave at the AC connection portion 32 during the period of time T1 to T4, T5 to T6, and T7 to T10. A rectangular wave having a negative voltage is generated at the AC connection portion 32 during the periods of T5 and T6 to T7. In the period from time T11 to time T12, the positive voltage and the negative voltage generated in the period from time 0 to T11 have the same period (the same amplitude width) and the same amplitude height (absolute value), respectively, and the amplitude direction is the same. The reverse voltage is generated symmetrically.

小型電力変換器114の出力電圧V3は、図9に示すように時刻T2〜T4、T7〜T9の期間において、小型電力変換器114の交流接続部に正の電圧の矩形波が発生する。時刻T11〜T12の期間においては時刻0〜T11の期間において発生する正の電圧と同じ期間(同じ振幅の幅)及び同じ振幅の高さ(絶対値)で、正の電圧とは振幅の向きが逆の電圧(負の電圧)が、正の電圧とは対称的に発生する。   As shown in FIG. 9, the output voltage V3 of the small power converter 114 generates a rectangular wave having a positive voltage at the AC connection portion of the small power converter 114 in the period of time T2 to T4 and T7 to T9. In the period from the time T11 to the time T12, the positive voltage generated in the period from the time 0 to the time T11 has the same period (same amplitude width) and the same amplitude height (absolute value). The reverse voltage (negative voltage) is generated symmetrically with the positive voltage.

小型電力変換器115は、故障によりバイパス状態であるため、出力電圧V4は、図9に示すように小型電力変換器115の交流接続部には振幅の高さが(絶対値)0の電圧波形が発生する。   Since the small power converter 115 is in a bypass state due to a failure, the output voltage V4 has a voltage waveform having an amplitude of 0 (absolute value) at the AC connection portion of the small power converter 115 as shown in FIG. Will occur.

電力変換装置101の出力電圧Voutは、電力変換器111と小型電力変換器113〜115がそれぞれ電気的に直列接続されているため、これらの出力電圧V1〜V4の加算により、図9に示すように、目標電圧Vmに対応した階段状の電圧が出力される。本来は電力変換装置101の出力電圧Voutは、正弦波に近い電圧波形となるが、小型電力変換器115が故障により該小型変換器のスイッチング素子を用いたバイパス状態で電圧を出力しないため、正弦波に近い電圧波形とはならない。   Since the power converter 111 and the small power converters 113 to 115 are electrically connected in series with each other, the output voltage Vout of the power conversion device 101 is as shown in FIG. 9 by adding these output voltages V1 to V4. In addition, a stepped voltage corresponding to the target voltage Vm is output. Originally, the output voltage Vout of the power conversion device 101 has a voltage waveform close to a sine wave, but the small power converter 115 does not output a voltage in a bypass state using the switching element of the small converter due to a failure. The voltage waveform is not close to a wave.

電力変換器101の出力電流Ioutは、電力変換器111の出力電圧V1が、正弦波に近い電圧とならないので、図9に示すようにひずみが大きい波形となる。
The output current Iout of the power converter 101 has a waveform with a large distortion as shown in FIG. 9 because the output voltage V1 of the power converter 111 does not become a voltage close to a sine wave.

次に、本実施例の電力供給システムにおいて、電力変換器111が、スイッチング回路内でバイパスした小型電力変換器の出力電圧を補完する電力を出力した場合の波形について説明する。   Next, in the power supply system of the present embodiment, a waveform when the power converter 111 outputs power supplementing the output voltage of the small power converter bypassed in the switching circuit will be described.

図10に小型電力変換器115が故障により該小型変換器のスイッチング素子を用いてバイパスした状態で、かつ電力変換器111からの補正電圧を付加した時の電力変換器101、電力変換器111、小型電力変換器113〜115の出力電圧と目標電圧の関係(1サイクル分)示す。   In FIG. 10, the power converter 101, the power converter 111, when the small power converter 115 is bypassed by using the switching element of the small converter due to a failure, and the correction voltage from the power converter 111 is added, The relationship (for 1 cycle) of the output voltage of small power converters 113-115 and a target voltage is shown.

縦軸に電圧(正、負)を、横軸に時間をとり、上から順に電力変換装置101の出力電圧Voutと目標電圧(点線)Vm、電力変換器101の出力電流Iout、電力変換器111のスイッチングパターンに付加する補正パターンVq、電力変換器111の出力電圧V1、小型電力変換器113の出力電圧V2、小型電力変換器114の出力電圧V3、小型電力変換器115の出力電圧V4をそれぞれ示す。   The vertical axis represents voltage (positive and negative), the horizontal axis represents time, and the output voltage Vout and target voltage (dotted line) Vm of the power converter 101, the output current Iout of the power converter 101, and the power converter 111 in order from the top. A correction pattern Vq added to the switching pattern, an output voltage V1 of the power converter 111, an output voltage V2 of the small power converter 113, an output voltage V3 of the small power converter 114, and an output voltage V4 of the small power converter 115, respectively. Show.

電力変換装置101の目標電圧(点線)Vmは、図4のブロック線図で示した目標電圧計算ブロック401で計算したものである。   The target voltage (dotted line) Vm of the power converter 101 is calculated by the target voltage calculation block 401 shown in the block diagram of FIG.

電力変換装置101の出力電圧Voutは、電気的に直列接続されている電力変換器111及び小型電力変換器113〜115のそれぞれの出力電圧V1〜V4の合成波形である。   The output voltage Vout of the power conversion device 101 is a combined waveform of the output voltages V1 to V4 of the power converter 111 and the small power converters 113 to 115 that are electrically connected in series.

電力変換器111のスイッチングパターンに付加する補正パターンVqは、図4のブロック線図で示した補正パターン生成ブロック408で生成する補正パターンである。図4の補正パターン生成ブロック408で生成する補正パターンVqとスイッチングパターン生成ブロック402で生成するスイッチングパターン生成ブロック410に入力することで、電力変換器111のスイッチングパターンを生成する。   The correction pattern Vq added to the switching pattern of the power converter 111 is a correction pattern generated by the correction pattern generation block 408 shown in the block diagram of FIG. By inputting the correction pattern Vq generated by the correction pattern generation block 408 of FIG. 4 and the switching pattern generation block 410 generated by the switching pattern generation block 402, the switching pattern of the power converter 111 is generated.

電力変換器111の出力電圧V1は、図4のブロック線図で示したスイッチングパターン生成ブロック410で生成されたスイッチングパターンにより、電力変換器111のスイッチング回路20が動作して交流側接続部22に発生する出力電圧波形である。   The output voltage V1 of the power converter 111 is generated by the switching circuit 20 of the power converter 111 by the switching pattern generated by the switching pattern generation block 410 shown in the block diagram of FIG. This is a generated output voltage waveform.

小型電力変換器113、114の出力電圧V2、V3は、図4のブロック線図で示したスイッチングパターン生成ブロック409で生成されたそれぞれのスイッチングパターンにより、小型電力変換器113、114それぞれのスイッチング回路が動作してそれぞれの交流側接続部に発生させた出力電圧波形である。   The output voltages V2 and V3 of the small power converters 113 and 114 are switched by the switching patterns generated by the switching pattern generation block 409 shown in the block diagram of FIG. Is an output voltage waveform generated at each AC side connection by operating.

小型電力変換器115の出力電圧V4は、図4のブロック線図で示した状態診断ブロックで生成した状態Sjに基づいて、スイッチングパターン生成ブロック409で生成するスイッチングパターンにより、小型電力変換器113のスイッチング回路30が動作することで交流側接続部に発生させたバイパス状態の出力電圧波形である。   The output voltage V4 of the small power converter 115 is generated by the switching pattern generation block 409 based on the state Sj generated by the state diagnosis block shown in the block diagram of FIG. It is the output voltage waveform of the bypass state generated in the AC side connection part by the switching circuit 30 operating.

電力変換器111のスイッチングパターンに付加する補正パターンVqは、図10に示すように時刻T3〜T4と時刻T7〜T8の期間に電力変換器111の交流接続部22に櫛状の正の補正電圧波形が発生するような補正パターンである。同様に時刻T11〜T12の期間においては、時刻0〜T11の期間に電力変換器111が発生する正の電圧と同じ期間(同じ振幅の幅)及び同じ振幅の高さ(絶対値)で、正の電圧とは振幅の向きが逆の電圧(負の電圧)が、正の電圧とは対称的に発生するような補正パターンとなる。   As shown in FIG. 10, the correction pattern Vq added to the switching pattern of the power converter 111 is a comb-like positive correction voltage applied to the AC connection portion 22 of the power converter 111 during the time T3 to T4 and the time T7 to T8. It is a correction pattern that generates a waveform. Similarly, in the period from time T11 to T12, the positive period is the same as the positive voltage generated by the power converter 111 in the period from time 0 to T11 (the same amplitude width) and the same amplitude height (absolute value). The correction pattern is such that a voltage (negative voltage) whose amplitude is opposite to that of the negative voltage is generated symmetrically to the positive voltage.

電力変換器111の出力電圧V1は、図10に示すように時刻T3〜T4に櫛状の正の電圧波形、時刻T4〜T7に正の電圧の矩形波、時刻T7〜T8に櫛状の正の電圧波形がそれぞれ交流接続部22発生する。時刻T11〜T12の期間においては時刻0〜T11の期間において発生させた正の電圧と同じ期間(同じ振幅の幅)及び同じ振幅の高さ(絶対値)で、正の電圧とは振幅の向きが逆の電圧(負の電圧)が、正の電圧とは対称的に発生する。   As shown in FIG. 10, the output voltage V1 of the power converter 111 is a comb-like positive voltage waveform at times T3 to T4, a positive voltage rectangular wave at times T4 to T7, and a comb-like positive voltage at times T7 to T8. Are generated in the AC connection 22 respectively. In the period of time T11 to T12, the positive voltage is the same period (width of the same amplitude) and the same amplitude height (absolute value) as the positive voltage generated in the period of time 0 to T11. The reverse voltage (negative voltage) is generated symmetrically with the positive voltage.

小型電力変換器113の出力電圧V2は、図10に示すように時刻T1〜T3、T5〜T6、T8〜T10の期間において、交流接続部32に正の電圧の矩形波が発生し、時刻T4〜T5、T6〜T7の期間において、交流接続部32に負の電圧の矩形波が発生する。時刻T11〜T12の期間においては時刻0〜T11の期間において発生する正の電圧、負の電圧とそれぞれ同じ期間(同じ振幅の幅)及び同じ振幅の高さ(絶対値)で、振幅の向きが逆の電圧が対称的に発生する。   As shown in FIG. 10, the output voltage V2 of the small power converter 113 generates a rectangular wave having a positive voltage at the AC connection portion 32 during the period from time T1 to T3, T5 to T6, and T8 to T10. A rectangular wave having a negative voltage is generated at the AC connection portion 32 during the periods of T5 and T6 to T7. In the period from time T11 to time T12, the positive voltage and the negative voltage generated in the period from time 0 to T11 have the same period (the same amplitude width) and the same amplitude height (absolute value), respectively, and the amplitude direction is the same. The reverse voltage is generated symmetrically.

小型電力変換器114の出力電圧V3は、図10に示すように時刻T2〜T3、T8〜T9の期間において、小型電力変換器114の交流接続部に正の電圧の矩形波が発生する。時刻T11〜T12の期間においては時刻0〜T11の期間において発生する正の電圧と同じ期間(同じ振幅の幅)及び同じ振幅の高さ(絶対値)で、正の電圧とは振幅の向きが逆の電圧(負の電圧)が、正の電圧とは対称的に発生する。   As shown in FIG. 10, the output voltage V3 of the small power converter 114 generates a rectangular wave having a positive voltage at the AC connection portion of the small power converter 114 in the period of time T2 to T3 and T8 to T9. In the period from the time T11 to the time T12, the positive voltage generated in the period from the time 0 to the time T11 has the same period (same amplitude width) and the same amplitude height (absolute value). The reverse voltage (negative voltage) is generated symmetrically with the positive voltage.

小型電力変換器115は、故障により該小型変換器のスイッチング素子を用いて状態であるため、出力電圧V4は、図10に示すように小型電力変換器115の交流接続部には振幅の高さが(絶対値)0の電圧波形が発生する。   Since the small power converter 115 is in a state using a switching element of the small converter due to a failure, the output voltage V4 has a high amplitude at the AC connection portion of the small power converter 115 as shown in FIG. A voltage waveform with (absolute value) 0 is generated.

電力変換装置101の出力電圧Voutは、電力変換器111と小型電力変換器113〜115がそれぞれ電気的に直列接続されているため、これらの出力電圧V1〜V4の加算により、図10に示すような電圧が出力される。   Since the power converter 111 and the small power converters 113 to 115 are electrically connected in series with each other, the output voltage Vout of the power conversion device 101 is as shown in FIG. 10 by adding these output voltages V1 to V4. Is output.

電力変換器101の出力電流Ioutは、電力変換器111の出力電圧V1を補正するため、図9に示した電力変換器101の出力電流Ioutのひずみより、図10で示した電力変換器101の出力電流Ioutのひずみの方が小さくなる。   Since the output current Iout of the power converter 101 corrects the output voltage V1 of the power converter 111, the distortion of the output current Iout of the power converter 101 shown in FIG. The distortion of the output current Iout becomes smaller.

以上、本実施例においては、小型電力変換器115に異常が発生し、スイッチング回路内バイパスされる状態について説明したが、他の小型電力変換器113若しくは114若しくはそれら複数が回路内バイパスされる状態となることが考えられる。その場合には二つの対処方法を例として挙げる。   As described above, in the present embodiment, the state where the small power converter 115 is abnormal and bypassed in the switching circuit has been described, but the other small power converter 113 or 114 or a plurality of them are bypassed in the circuit. It is possible to become. In that case, two countermeasures are given as examples.

小型電力変換器115ではなく小型電力変換器114が故障しスイッチング回路内バイパスされた状況を考える。一つ目の対処方法では、図6の小型電力変換器115の出力するスイッチングパターンと、小型電力変換器114の出力するスイッチングパターンを切り替える。その結果、小型電力変換器115は出力電圧V3を出力し、小型電力変換器114はバイパスされ出力が0電圧となる。これにより、本実施例において小型電力変換器115に異常が発生し、回路内バイパスとなった時と波形が同じ状況となり、電力変換器111の出力電圧は以前の例と同様の補完電力を出力することになる。小型電力変換器113が故障した時も適宜小型電力変換器115と出力電圧パターンの分担を切り替えることで対応できる。一つ目の対処方法では、電力変換器111が補完するために出力する櫛状の電圧が、もっとも頻度が少なく期間の短い電圧V4の部分のみで済むため、櫛状電圧生成の損失が最小限に抑えられ、効率が良い。複数の小型電力変換器がバイパスされる状態であっても、同様に最も頻度が少なく期間の短いスイッチングパターンの組み合わせを電力変換器111が補完すればいいように、小型電力変換器の間で適宜パターンを切り替える。   Consider a situation where not the small power converter 115 but the small power converter 114 fails and is bypassed in the switching circuit. In the first countermeasure, the switching pattern output from the small power converter 115 in FIG. 6 and the switching pattern output from the small power converter 114 are switched. As a result, the small power converter 115 outputs the output voltage V3, the small power converter 114 is bypassed, and the output becomes zero voltage. As a result, an abnormality occurs in the small power converter 115 in this embodiment, and the waveform is the same as when the circuit is bypassed, and the output voltage of the power converter 111 outputs the same complementary power as in the previous example. Will do. Even when the small power converter 113 fails, it can be dealt with by appropriately switching the sharing of the output voltage pattern with the small power converter 115. In the first coping method, the comb voltage output to be complemented by the power converter 111 is only the voltage V4 that is the least frequent and short period, so that the loss of comb voltage generation is minimized. And is efficient. Even in a state where a plurality of small power converters are bypassed, the small power converters may be appropriately connected between the small power converters so that the power converter 111 may complement a combination of switching patterns with the least frequency and a short period. Switch patterns.

二つ目の対処方法としては、小型電力変換器114が故障しスイッチング回路内バイパスされた時、電力変換器111は図6の出力電圧V4に相当する電圧を補完する。つまり、図6のT2〜T4、T7〜T10とそれに対応する逆電圧の期間、電力変換器111はV4に相当する櫛状の電圧を出力する。同時に、T2〜T9の間はバイパス装置119のバイパスが実施されるため蓄電池システムの出力電圧は0となる。小型電力変換器113と小型電力変換器114で同時に異常が発生し、2つの小型電力変換器が回路内バイパスされた状況の場合も、電力変換器111はT2〜T4、T7〜T10とそれに対応する逆電圧の期間、同様の補完電圧を出力すればよい。また、小型電力変換器113がバイパスされるときは、T1〜T4、T7〜T10及び対応する逆電圧の間、電力変換器111が櫛状電圧を出力する。一つ目の対処方法では、故障に応じて場当たり的に小型電力変換器間でスイッチングパターンを切り替えた場合、蓄電池の消耗の計画的管理が煩雑になるデメリットがあるが、二つ目の対処方法では正常な小型電力変換器はそのまま運用されるためそのようなデメリットは解消される。   As a second countermeasure, when the small power converter 114 fails and is bypassed in the switching circuit, the power converter 111 supplements a voltage corresponding to the output voltage V4 of FIG. That is, the power converter 111 outputs a comb-like voltage corresponding to V4 during the period of T2 to T4 and T7 to T10 in FIG. At the same time, since the bypass device 119 is bypassed between T2 and T9, the output voltage of the storage battery system becomes zero. Even when the small power converter 113 and the small power converter 114 are abnormal at the same time and the two small power converters are bypassed in the circuit, the power converter 111 corresponds to T2 to T4 and T7 to T10. The same complementary voltage may be output during the reverse voltage period. Further, when the small power converter 113 is bypassed, the power converter 111 outputs a comb voltage during T1 to T4, T7 to T10 and the corresponding reverse voltage. In the first countermeasure, there is a disadvantage that the planned management of storage battery consumption becomes complicated when switching the switching pattern between small power converters on a case-by-case basis according to the failure. Then, since the normal small power converter is operated as it is, such a disadvantage is eliminated.

これら対処方法は、電力供給システムを構成する小型電力変換器の数や、個別にバイパスされる小型電力変換器の数などの状況に合わせ、損失が最小となるように組み合わせて採用されることが望ましい。   These countermeasures may be adopted in combination so that the loss is minimized in accordance with the number of small power converters constituting the power supply system and the number of small power converters that are individually bypassed. desirable.

本実施例の電力供給システムにおいて、各小型電力変換器はスイッチング素子を用いてスイッチング回路内でバイパス出来ることを条件として記述されている。それにより、新たに個別の電力変換器をバイパスするための手段を追加する必要が無く、蓄電池システムをすべてバイパスするバイパス装置のみで、効率がよく、送電継続性もよい電力供給システムを実現している。   In the power supply system of this embodiment, each small power converter is described on the condition that it can be bypassed in the switching circuit using a switching element. As a result, it is not necessary to newly add means for bypassing individual power converters, and an efficient power supply system with good power transmission continuity can be realized with only a bypass device that bypasses all storage battery systems. Yes.

本実施例の構成は、特に多数の小型電力変換器を有するシステムにおいてコスト的に有利であるが、コスト以上に変換効率を重視する場合、個々の小型電力変換器の交流側端子を個別にバイパスするバイパス装置が設置されていてもよい。その場合、故障した小型電力変換器は回路内バイパスできるかどうかにかかわらず個別にバイパスされ、その分の電圧を電力変換器111が補完する。補完する電圧が出力されている間は、蓄電池システムを通すことにより生じる損失を抑制するために、蓄電池システム全体をバイパスするバイパス装置119がバイパスを実施するのは、本実施例と同様である。
The configuration of the present embodiment is advantageous in terms of cost particularly in a system having a large number of small power converters, but when the conversion efficiency is more important than the cost, the AC side terminals of the individual small power converters are individually bypassed. A bypass device may be installed. In that case, the failed small power converter is individually bypassed regardless of whether or not it can be bypassed in the circuit, and the power converter 111 supplements the corresponding voltage. While the complementary voltage is being output, the bypass device 119 that bypasses the entire storage battery system performs bypass in order to suppress loss caused by passing through the storage battery system, as in the present embodiment.

実施例1及び2で説明したような電力供給システムを用いた、発電システム運転方法について説明する。   A power generation system operation method using the power supply system as described in the first and second embodiments will be described.

太陽光発電システムは投資対象となっており、その総発電量は投資回収性に直結しているため、発電の継続性は非常に重要である。そのため、不具合が発生した場合はすぐに修繕し、最も効率のよい状態で発電が継続できるようにすることが望ましい。しかし、太陽光発電システムは様々な規模で多量に点在するように建造されるため、人員的な問題ですぐに対応出来ないケースもある。またその保守には人件費がかかるため、故障により生じる機会損失がメンテナンス費用を上回らない場合は、次に大きな故障が起きるまで故障したまま放置し、その分だけ総発電量が低下する状況が考えられる。故障とは例えば、変換器のスイッチング素子の故障や蓄電池の劣化などが考えられる。   Since the photovoltaic power generation system is a target for investment and the total power generation is directly linked to the return on investment, the continuity of power generation is very important. For this reason, it is desirable to repair immediately when a problem occurs so that power generation can be continued in the most efficient state. However, since solar power generation systems are constructed to be scattered in large quantities at various scales, there are cases where it cannot be immediately addressed due to personnel issues. In addition, since maintenance costs are labor-intensive, if the opportunity loss caused by a failure does not exceed the maintenance cost, the failure may be left until the next major failure occurs, and the total power generation may decrease accordingly. It is done. The failure may be, for example, a failure of a switching element of a converter or deterioration of a storage battery.

実施例1及び2の、蓄電システムを有する効率の高い電力供給システムは、生じうる様々な異常発生規模にそれぞれ応じた最適な運転を、初期投資額を増大させることなく提供する構成を有する。それにより、故障により生じる発電機会損失を、故障の部位・規模に応じた最小限の範囲に抑制することができる。同時に、メンテナンスをしなければいけない状況となる頻度が減少するため、メンテナンス頻度及び費用を抑制できる。また、電力変換器111の出力波形を部分的に櫛状パターンに切り替えることで、効率が最大限維持され、異常を内包する運転状態であっても系統に供給する電力品質は劣化しないため、メンテナンスしなければいけない緊急性を下げることが出来る。さらに、究極的には蓄電システムを完全に切り離した状態でも高調波が抑制された望ましい波形出力で運転継続できるため、蓄電池システムに関する故障耐性が高い。   The high-efficiency power supply system having the power storage system according to the first and second embodiments has a configuration that provides optimum operation according to various types of abnormality occurrences that can occur without increasing the initial investment amount. Thereby, the power generation opportunity loss caused by the failure can be suppressed to a minimum range according to the part / scale of the failure. At the same time, the frequency of maintenance situations decreases, so the maintenance frequency and cost can be reduced. In addition, since the output waveform of the power converter 111 is partially switched to a comb pattern, the efficiency is maintained to the maximum, and the power quality supplied to the system does not deteriorate even in an operation state including an abnormality. You can reduce the urgency you have to do. Furthermore, since the operation can be continued with a desirable waveform output in which harmonics are suppressed even in a state where the power storage system is completely disconnected, the fault tolerance regarding the storage battery system is high.

以上のような発電機会損失とメンテ費用を抑制する電力供給システムの特性を有効に発揮する運転方法として、蓄電システムの中で異常が発生した時に、電力送電を停止せずに、実施例1,2に記載の方法で異常発生箇所に対応するバイパスを実施し、適切に制御を切り替え、系統への送電を継続する。その上で、制御装置106はすぐには修繕の必要性を示唆する表示を出さずに、ある条件に達するまで異常を内包したまま運転を継続する。   As an operation method that effectively exhibits the characteristics of the power supply system that suppresses the generation opportunity loss and the maintenance cost as described above, when an abnormality occurs in the power storage system, the power transmission is not stopped. 2. Bypassing the location where an abnormality has occurred using the method described in 2, switch control appropriately, and continue power transmission to the system. In addition, the control device 106 does not immediately give a display indicating the necessity of repair, but continues to operate while containing the abnormality until a certain condition is reached.

上記の運転方法を行うために、電力供給システム101の制御装置106が、発生した異常に対応して切り替えたスイッチングパターンにより生じる発電機会損失、若しくは変換器の電力損失を計算する機能を有する。具体的には、電力供給システムから系統に供給する電力を、電力変換器111と蓄電システムの交流側で計測した電圧と電流値等からその時々の実際の電力出力を計測し保存する。蓄電システム内の異常を制御装置106が検知し、その異常に対応するバイパスが実施された後は、どの小型電力変換器でバイパスが実施されているかのバイパス状態に対応するスイッチングパターン情報から、若しくは電力変換器111と小型電力変換器113〜115の直流側の電圧計測値から、そのとき蓄電システムに異常が無かった場合に得られるはずの電力出力、または異常を修繕した場合に得られるはずの電力出力をあらかじめ以上発生部と対応づけて設定された係数、若しくは正常運転時の学習データから推定し保存する。これら実際の電力出力と、得られるはずの電力出力の差分から発電機会損失量を積算して保存する。   In order to perform the above operation method, the control device 106 of the power supply system 101 has a function of calculating a power generation opportunity loss or a converter power loss caused by a switching pattern switched in response to the abnormality that has occurred. Specifically, the power supplied from the power supply system to the system is measured and stored from the voltage and current values measured at the AC side of the power converter 111 and the power storage system. After the control device 106 detects an abnormality in the power storage system and the bypass corresponding to the abnormality is performed, from the switching pattern information corresponding to the bypass state of which small power converter is performing the bypass, or From the voltage measurement values on the DC side of the power converter 111 and the small power converters 113 to 115, the power output that should be obtained when there is no abnormality in the power storage system at that time, or should be obtained when the abnormality is repaired The power output is estimated and stored from the coefficient set in advance in association with the generating unit or the learning data during normal operation. The power generation opportunity loss amount is integrated and stored from the difference between the actual power output and the power output that should be obtained.

制御装置106は計算した発電機会損失量に関わるデータと、状態診断ブロック406で決定した異常に関する情報を用いて、今後の損失予測を算出し、それを予めテーブルの形式で入力されている該当異常発生箇所の修繕費と共に表示画面に表示する。また、それら損失予測と修繕費を制御装置106が比較し、異常発生個所の修繕を行う時期を決定し、表示装置に表示してもよい。修繕時期決定方法として例えば、制御装置106に予め0.5というパラメータを定めておき、機会損失予測額が予測修繕費の0.5倍を超える前にメンテナンスを行う判断を決定する。保守員はその表示の情報を元にメンテナンスを行うことが出来る。電力供給装置は、制御装置106が検知した異常がある状態で運転継続する期間を決定する機能を有し、その決定に基づき運転することができる。   The control device 106 uses the data related to the calculated power generation opportunity loss amount and the information related to the abnormality determined in the state diagnosis block 406 to calculate a future loss prediction, and the corresponding abnormality input in advance in the form of a table. It is displayed on the display screen along with the repair costs at the occurrence location. Further, the control device 106 may compare the loss prediction and the repair cost, determine the time for repairing the location where the abnormality has occurred, and display it on the display device. As a repair time determination method, for example, a parameter of 0.5 is set in the control device 106 in advance, and the judgment to perform maintenance is determined before the opportunity loss predicted amount exceeds 0.5 times the predicted repair cost. Maintenance personnel can perform maintenance based on the displayed information. The power supply apparatus has a function of determining a period during which operation is continued in a state where there is an abnormality detected by the control apparatus 106, and can be operated based on the determination.

以上に説明した計算はや画面表示は、電力供給システムのオンサイトで制御装置106により行われる必要はなく、例えば保守員が常駐する遠隔地の管理センターにあるサーバーで行ってもよい。その場合は、制御装置106は発電機会損失量に関わるデータを、状態診断ブロック406で決定した異常に関する情報と共に管理センターに送信する機能を有し、管理センターのサーバーは以上説明した計算や表示を行うための電子計算機と表示装置を有する。管理センターのサーバーは、複数の電力供給システムから受信した発電機会損失量と異常発生箇所の情報から、メンテを早期に行う必要性の高い電力供給システムに対して優先度を決定する機能を備えていてもよい。更に、当該サーバーは決定した優先度を元に、電力供給システムのメンテナンスを実施する順番を決定する機能を有していてもよい。実施例1及び2の電力供給システムは、異常発生箇所とそのときのバイパス方法や変換器の出力パターンが明確に対応付けられているため、電力供給システムのバイパス状況と出力パターンに応じた発電機会損失量の推定が容易であるという利点もある。   The calculation described above and the screen display need not be performed by the control device 106 on-site of the power supply system, but may be performed, for example, by a server in a remote management center where maintenance personnel reside. In that case, the control device 106 has a function of transmitting data related to the power generation opportunity loss amount to the management center together with information on the abnormality determined in the state diagnosis block 406, and the management center server performs the calculation and display described above. It has an electronic computer and a display device for performing. The server of the management center has a function to determine the priority for the power supply system that needs to be maintained early based on the information on the loss of power generation opportunity and the location of the abnormality received from multiple power supply systems. May be. Furthermore, the server may have a function of determining the order of performing maintenance of the power supply system based on the determined priority. In the power supply systems according to the first and second embodiments, the location where an abnormality has occurred, the bypass method at that time, and the output pattern of the converter are clearly associated with each other, so the power generation opportunity according to the bypass status and the output pattern of the power supply system There is also an advantage that it is easy to estimate the amount of loss.

以上、本実施例の電力供給システムにより、蓄電システムの小型電力変換器が該小型変換器のスイッチング素子を用いてバイパス可能な故障の場合に、太陽光発電システムから補完する電圧を出力することで、小型電力変換器が故障したことで増加する出力電流の高調波ひずみを低減しながら、システムの運転継続可能である。   As described above, the power supply system of the present embodiment outputs a complementary voltage from the photovoltaic power generation system when the small power converter of the power storage system has a failure that can be bypassed using the switching element of the small converter. The operation of the system can be continued while reducing the harmonic distortion of the output current that increases due to the failure of the small power converter.

以上説明した各実施例の電力供給システムは、太陽光発電装置である太陽光パネル109と、太陽光パネル109と直流側で接続された第一の電力変換器である電力変換器111と、太陽光パネル109と電力変換器111の直流側との間に並列接続されたコンデンサ110とを有する太陽光発電システム102と、交流側で直列接続された複数の第二の電力変換器である小型電力変換器113、114、115と、小型電力変換器113、114、115の直流側にそれぞれ接続された蓄電装置116、117、118を有する蓄電システム103と、電力変換器111と小型電力変換器113、114、115を制御する制御装置106を備え、電力変換器111の交流側に発生する電圧と、小型電力変換器113、114、115の交流側に発生する電圧とを合成し、リアクトル104を介して系統へ電力を供給する電力供給システムである電力変換装置101において、前記蓄電システムに並列に接続するバイパス装置を有することを特徴とする電力供給システム。このような構成により、太陽光発電システムと蓄電システムが直列接続されたシステムにおいて、電力変換器が故障した際に、システムの運転継続することができる。さらに、システムの出力電流の高調波ひずみを低減することができる。
The power supply system of each embodiment described above includes a solar panel 109 that is a solar power generation device, a power converter 111 that is a first power converter connected to the solar panel 109 on the DC side, Small power that is a photovoltaic power generation system 102 having a capacitor 110 connected in parallel between the optical panel 109 and the DC side of the power converter 111, and a plurality of second power converters connected in series on the AC side Converter 113, 114, 115, power storage system 103 having power storage devices 116, 117, 118 connected to the DC side of small power converters 113, 114, 115, respectively, power converter 111, and small power converter 113 , 114, and 115, and controls the voltage generated on the AC side of the power converter 111 and the small power converters 113, 114, and 115. The power converter 101, which is a power supply system that combines the voltage generated on the side and supplies power to the system via the reactor 104, has a bypass device connected in parallel to the power storage system Supply system. With such a configuration, in a system in which the photovoltaic power generation system and the power storage system are connected in series, the operation of the system can be continued when the power converter fails. Furthermore, harmonic distortion of the output current of the system can be reduced.

20 スイッチング回路
21 直流接続部
22 交流接続部
23a〜26a スイッチング素子
22b〜25b ダイオード
27 制御装置
28 平滑化コンデンサ
29 開閉器
30 スイッチング回路
31 直流接続部
32 交流接続部
33a〜36a スイッチング素子
33b〜36b 寄生ダイオード
37 制御装置
38 平滑化コンデンサ
39 開閉器
101 電力変換装置
102 太陽光発電システム
103 蓄電システム
104 リアクトル
105 電力系統
106 制御装置
109 太陽光パネル
110 コンデンサ
111 電力変換器
112 ダイオード
113〜115 小型電力変換器
116〜118 蓄電装置
119 バイパス装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 Switching circuit 21 DC connection part 22 AC connection part 23a-26a Switching element 22b-25b Diode 27 Control apparatus 28 Smoothing capacitor 29 Switch 30 Switching circuit 31 DC connection part 32 AC connection part 33a-36a Switching element 33b-36b Parasitic Diode 37 Control device 38 Smoothing capacitor 39 Switch 101 Power conversion device 102 Solar power generation system 103 Power storage system 104 Reactor 105 Power system 106 Control device 109 Solar panel 110 Capacitor 111 Power converter 112 Diodes 113 to 115 Small power converter 116 to 118 Power storage device 119 Bypass device

Claims (15)

発電装置と、前記発電装置と直流側で接続された第一の電力変換器を有する発電システムと、
交流側で直列接続された複数の第二の電力変換器と、前記複数の第二の電力変換器の直流側にそれぞれ接続した蓄電装置を有する蓄電システムと、
前記発電システムと前記蓄電システムを制御する制御装置を備え、
前記発電システムと、前記蓄電システムが直列接続された電力供給システムにおいて、
前記蓄電システムと並列に接続したバイパス装置を有することを特徴とする電力供給システム。
A power generation system, and a power generation system having a first power converter connected to the power generation apparatus on the DC side;
A plurality of second power converters connected in series on the alternating current side, and a power storage system having power storage devices respectively connected to the direct current sides of the plurality of second power converters,
A control device for controlling the power generation system and the power storage system;
In the power supply system in which the power generation system and the power storage system are connected in series,
A power supply system comprising a bypass device connected in parallel with the power storage system.
請求項1に記載の電力供給システムにおいて、
前記制御装置は、前記電力供給システムから系統に供給される電力が前記発電システムの出力のみの場合、前記バイパス装置にバイパスを実施させる制御を行うことを特徴とする電力供給システム。
The power supply system according to claim 1,
The power supply system, wherein the control device controls the bypass device to perform bypass when the power supplied from the power supply system to the system is only the output of the power generation system.
請求項2に記載の電力供給システムにおいて、
前記制御装置は、前記バイパス装置がバイパスを実施している場合、系統へ供給する電力が正弦波に近付くよう、前記発電システムに前記蓄電システムの出力電圧を補完するような電圧を出力させる制御を行うことを特徴とする電力供給システム。
The power supply system according to claim 2,
The control device controls the power generation system to output a voltage that complements the output voltage of the power storage system so that the power supplied to the grid approaches a sine wave when the bypass device performs bypass. A power supply system characterized by performing.
請求項3に記載の電力供給システムにおいて、
前記補完する出力電圧が櫛状の電圧であることを特徴とする電力供給システム。
The power supply system according to claim 3, wherein
The power supply system, wherein the complementary output voltage is a comb-like voltage.
請求項1乃至2のいずれかに記載の電力供給システムにおいて、
前記第一の電力変換器は矩形波出力とPWM制御の出力を切り替える機能を有し、
前記制御装置は、前記バイパス装置がバイパスを実施している状態で、前記第一の電力変換器をPWM制御に切り替えるよう制御することを特徴とする電力供給システム。
The power supply system according to claim 1,
The first power converter has a function of switching between rectangular wave output and PWM control output,
The control device controls the first power converter to switch to PWM control in a state where the bypass device performs bypass.
請求項1乃至5のいずれかに記載の電力供給システムにおいて、
前記制御装置は、設定された第一の閾値を下回る日射強度を検知した場合に、若しくは設定された第二の閾値を下回る前記発電装置の出力を検知した場合に、前記バイパス装置のバイパスを実施させる制御を行うことを特徴とする電力供給システム。
The power supply system according to any one of claims 1 to 5,
The control device bypasses the bypass device when it detects a solar radiation intensity that is lower than a set first threshold value or when it detects an output of the power generation device that is lower than a set second threshold value. A power supply system characterized by performing control.
請求項1乃至5のいずれかに記載の電力供給システムにおいて、
前記制御装置は、前記第一の変換器が櫛状電圧を発生させるときに生じる第一の損失電力を計算し、前記蓄電池システムを通過させることにより発生する第二の損失電力を計算し、前記第二の損失電力が前記第一の損失電力を上回ると判断した場合に、前記バイパス装置のバイパスを実施させる制御を行うことを特徴とする電力供給システム。
The power supply system according to any one of claims 1 to 5,
The control device calculates a first power loss generated when the first converter generates a comb voltage, calculates a second power loss generated by passing the storage battery system, When it is determined that the second loss power exceeds the first loss power, a control for performing bypass of the bypass device is performed.
請求項1乃至5のいずれかに記載の電力供給システムにおいて、
前記制御装置は、前記複数の第二の電力変換器の一つ以上で異常が発生し、前記異常が発生した第二の電力変換器のいずれかにおいてスイッチング回路内でバイパスすることが出来ない状態の場合、前記バイパス装置のバイパスを実施させる制御を行うことを特徴とする電力供給システム。
The power supply system according to any one of claims 1 to 5,
The control device is in a state where an abnormality has occurred in one or more of the plurality of second power converters and cannot be bypassed in a switching circuit in any of the second power converters in which the abnormality has occurred In this case, the power supply system is configured to perform control to perform bypass of the bypass device.
請求項1乃至2のいずれかに記載の電力供給システムにおいて、
前記制御装置は、前記複数の第二の電力変換器の一つ以上で異常が発生した場合に、前記蓄電システム内で、前記異常が発生した第二の電力変換器を個別にバイパスさせる制御を行うことを特徴とする電力供給システム。
The power supply system according to claim 1,
The control device performs control to individually bypass the second power converter in which the abnormality has occurred in the power storage system when an abnormality has occurred in one or more of the plurality of second power converters. A power supply system characterized by performing.
請求項1乃至2のいずれかに記載の電力供給システムにおいて、
前記制御装置は、前記複数の第二の電力変換器の一つ以上で異常が発生した場合に、前記異常が発生した第二の電力変換器のすべてにおいてスイッチング回路内でバイパスする制御を行うことを特徴とする電力供給システム。
The power supply system according to claim 1,
When the abnormality occurs in one or more of the plurality of second power converters, the control device performs control to bypass in the switching circuit in all of the second power converters in which the abnormality has occurred. Power supply system characterized by
請求項10に記載の電力供給システムにおいて、
前記制御装置は、系統へ供給する電力が正弦波に近付くよう、前記発電システムが、スイッチング回路内でバイパスしている前記第二の電力変換器の出力電圧を補完するような電圧を出力する制御を行うことを特徴とする電力供給システム。
The power supply system according to claim 10, wherein
The control device controls the power generation system to output a voltage that complements the output voltage of the second power converter that is bypassed in the switching circuit so that the power supplied to the system approaches a sine wave. A power supply system characterized by
請求項11に記載の電力供給システムにおいて、
前記制御装置は、前記発電システムが前記スイッチング回路内でバイパスしている第二の電力変換器の出力を補完する状態の場合に、前記バイパス装置のバイパスを実施する制御を行うことを特徴とする電力供給システム。
The power supply system according to claim 11, wherein
The control device performs control to perform bypass of the bypass device when the power generation system is in a state of complementing the output of the second power converter that is bypassed in the switching circuit. Power supply system.
発電装置と、
前記発電装置と直流側で接続された第一の電力変換器と、
複数の蓄電装置と、
前記蓄電装置のそれぞれと直流側で接続された第二の電力変換器を有し、
前記第一の電力変換器と前記第二の電力変換器が交流側で直列に接続された電力供給システム運転方法において、
日射強度が低下した時、若しくは前記第二の電力変換器に異常が発生した時、前記第二の電力変換器をすべてバイパスすることを特徴とする電力供給システム運転方法。
A power generator,
A first power converter connected to the power generator on the DC side;
A plurality of power storage devices;
A second power converter connected to each of the power storage devices on the DC side;
In the power supply system operation method in which the first power converter and the second power converter are connected in series on the AC side,
A method for operating a power supply system, characterized in that when the solar radiation intensity decreases or when an abnormality occurs in the second power converter, the second power converter is all bypassed.
請求項13に記載の電力供給システム運転方法であって、
前記第二の電力変換器をバイパスした場合、
前記第一の電力変換器の制御方法を切り替えることを特徴とする電力供給システム運転方法。
The power supply system operation method according to claim 13,
When bypassing the second power converter,
A method of operating the power supply system, wherein the control method of the first power converter is switched.
電力供給システムの運転方法であって、
前記電力供給システムは、発電装置と、前記発電装置と直流側で接続された第一の電力変換器を有する発電システムと、
交流側で直列接続された複数の第二の電力変換器と、前記複数の第二の電力変換器の直流側にそれぞれ接続した蓄電装置を有する蓄電システムと、
前記発電システムと前記蓄電システムを制御する制御装置と、
前記蓄電システムと並列に接続したバイパス装置を備え、

前記発電システムと前記蓄電システムが直列接続され、
前記蓄電システムで異常が発生した場合、
前記蓄電システムの前記異常が発生した箇所を前記第二の電力変換器単位でバイパスし、バイパスした前記第二の電力変換器の出力を補完するように前記第一の電力変換器の出力パターンを切替え、
前記バイパス状態の情報、若しくは前記出力パターンの情報から発電機会損失量を算出し、それに基づき前記異常がある状態で運転継続する期間を決定することを特徴とする電力供給システムの運転方法。
A method of operating a power supply system,
The power supply system includes a power generation device, and a power generation system including a first power converter connected to the power generation device on a direct current side,
A plurality of second power converters connected in series on the alternating current side, and a power storage system having power storage devices respectively connected to the direct current sides of the plurality of second power converters,
A control device for controlling the power generation system and the power storage system;
A bypass device connected in parallel with the power storage system,

The power generation system and the power storage system are connected in series,
When an abnormality occurs in the power storage system,
The output pattern of the first power converter is set so as to bypass the location where the abnormality occurs in the power storage system in units of the second power converter and complement the output of the bypassed second power converter. Switching,
A method for operating a power supply system, wherein a power generation opportunity loss amount is calculated from the bypass state information or the output pattern information, and based on the calculated power generation opportunity loss amount, a period during which operation is continued in the presence of the abnormality is determined.
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