JP2017524323A - シングルステージ太陽光発電グリッドタイインバータ及びその制御方法、応用 - Google Patents
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Abstract
Description
前記太陽光発電アレイの最大電力点電圧値Upv_mpptを取得し、
前記太陽光発電アレイの出力電力Ppvを取得し、
前記太陽光発電アレイの最大電力点電圧値Upv_mpptと前記交流電力網電圧のピークとの大きさを比較し、
前記太陽光発電アレイの出力電力Ppvと前記DC-DC昇圧回路の定格電力容量Pdcとの大きさを比較し、
比較結果に応じて前記バイパス素子のオンとオフ及び前記DC-DC昇圧回路が動作するか否かを制御することを含む。
前記太陽光発電アレイの最大電力点電圧Upv_mpptが前記交流電力網電圧のピーク以上である場合に、又は、前記太陽光発電アレイの出力電力Ppvが前記DC-DC昇圧回路の定格電力容量Pdc以上である場合に、前記バイパス素子をオンにし、前記DC-DC昇圧回路が動作しないように制御することを含む。
従来のシングルステージ太陽光発電グリッドタイインバータに対して、本出願が提供するシングルステージ太陽光発電グリッドタイインバータは、太陽光発電アレイとDC-ACインバータ回路との間に、DC-DC昇圧回路とバイパス素子が並列である並列接続回路が直列に接続され、DC-DC昇圧回路の定格電力容量PdcがDC-ACインバータ回路の定格電力容量Pacよりも小さく、昼間等の放射輝度が良い長時間帯において、DC-DC昇圧回路が動作しないように制御することにより、効率が高められる。朝晩又は陰雨等の放射輝度が悪い場合には、DC-DC昇圧回路が動作し、グリッドタイ条件を満たすように太陽光発電グリッドタイインバータの直流バス電圧を向上させて、グリッドタイ発電を行い、発電量を増加させることが可能となる。そして、DC-DC昇圧回路の定格電力容量PdcがDC-ACインバータ回路の定格電力容量Pacよりも小さいので、投資コストが大幅に低減される。
S11において、太陽光発電アレイの最大電力点電圧値Upv_mpptを取得する。
S12において、太陽光発電アレイの出力電力Ppvを取得する。
S13において、太陽光発電アレイの最大電力点電圧値Upv_mpptと交流電力網電圧ピークとの大きさを比較する。
S14において、太陽光発電アレイの出力電力Ppvと、DC-DC昇圧回路の定格電力容量Pdcとの大きさを比較する。
S15において、比較結果に応じてバイパス素子300のオン/オフを制御することでDC-DC昇圧回路が動作するか否かを制御する。
太陽光発電アレイの最大電力点電圧値Upv_mpptが前記交流電力網電圧ピークよりも小さい場合、又は太陽光発電アレイ出力電力Ppvが前記DC-DC昇圧回路の定格電力容量Pdcよりも小さい場合、バイパス素子300をオフに制御して、DC-DC昇圧回路が動作し、
太陽光発電アレイの最大電力点電圧Upv_mpptが交流電力網電圧ピーク以上である場合、又は、太陽光発電アレイの出力電力PpvがDC-DC昇圧回路の定格電力容量Pdc以上である場合、バイパス素子300をオンに制御して、DC-DC昇圧回路が動作しないように制御する、ことをさらに含む。
100KWの太陽光発電システムは、同じ太陽光発電アレイ、一台の従来のシングルステージ太陽光発電グリッドタイインバータ(シングルINVと省略する)を配置すると、インバータ回路の定格電力容量が少なくとも100KWであり、一台の従来の電力がマッチングする昇圧回路(DC-DC)とインバータ回路(INV)の2ステージの太陽光発電グリッドタイインバータ(対称型DC-DC+INVと省略する)を配置すると、昇圧回路とインバータ回路との定格電力容量がマッチングしなければならず、且つ少なくとも100KWでなければならず、本出願の実施例が提供するシングルステージ太陽光発電グリッドタイインバータは(非対称型DC-DC+INVと省略する)、インバータ回路の定格電力容量が少なくとも100KWであり、昇圧回路の定格電力容量が8KWであると想定する。昇圧回路のコストは0.1元/ワットであり、インバータ回路のコストが0.2元/ワットである。
Claims (10)
- 出力が交流電力網に接続されるDC-ACインバータ回路を含む、シングルステージ太陽光発電グリッドタイインバータであって、
太陽光発電アレイと前記DC-ACインバータ回路との間に直列に接続されるDC-DC昇圧回路、及び前記DC-DC昇圧回路に並列に接続されるバイパス素子をさらに含み、
前記DC-DC昇圧回路の定格電力容量Pdcが前記DC-ACインバータ回路の定格電力容量Pacよりも小さいことを特徴とするシングルステージ太陽光発電グリッドタイインバータ。 - 前記DC-DC昇圧回路の定格電力容量Pdcが前記DC-ACインバータ回路の定格電力容量Pacよりも小さいことは、Pdc≦0.5Pacであることを含むことを特徴とする請求項1に記載のシングルステージ太陽光発電グリッドタイインバータ。
- 前記シングルステージ太陽光発電グリッドタイインバータは、前記バイパス素子のオンとオフを制御するための制御回路をさらに含み、
前記太陽光発電アレイの最大電力点電圧値Upv_mpptが前記交流電力網の電圧ピークよりも小さい場合に、又は、前記太陽光発電アレイの出力電力Ppvが前記DC-DC昇圧回路の定格電力容量Pdcよりも小さい場合に、前記制御回路が前記バイパス素子をオフに制御し、前記前記DC-DC昇圧回路が動作するように制御し、
前記太陽光発電アレイの最大電力点電圧Upv_mpptが前記交流電力網の電圧ピーク以上である場合に、又は、前記太陽光発電アレイの出力電力Ppvが前記DC-DC昇圧回路の定格電力容量Pdc以上である場合に、前記制御回路が前記バイパス素子をオンに制御し、前記DC-DC昇圧回路が動作しないように制御することを特徴とする請求項1に記載のシングルステージ太陽光発電グリッドタイインバータ。 - 前記バイパス素子は、電動スイッチ、又は高圧直流リレー、又は高圧MOSFET、又は高圧IGBTを含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のシングルステージ太陽光発電グリッドタイインバータ。
- 前記DC-ACインバータ回路は、2レベルトポロジー又はマルチレベルトポロジーを採用することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のシングルステージ太陽光発電グリッドタイインバータ。
- 前記DC-ACインバータ回路は、三相インバータ回路又は単相インバータ回路を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のシングルステージ太陽光発電グリッドタイインバータ。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載のシングルステージ太陽光発電グリッドタイインバータに用いられるDC-DC昇圧回路。
- 太陽光発電アレイと、請求項1〜3のいずれか一項に記載のシングルステージ太陽光発電グリッドタイインバータとを含む太陽光発電システム。
- 請求項1又は2に記載のシングルステージ太陽光発電グリッドタイインバータに用いられる制御方法であって、
前記太陽光発電アレイの最大電力点電圧値Upv_mpptを取得し、
前記太陽光発電アレイの出力電力Ppvを取得し、
前記太陽光発電アレイの最大電力点電圧値Upv_mpptと前記交流電力網の電圧ピークとの大きさを比較し、
前記太陽光発電アレイの出力電力Ppvと前記DC-DC昇圧回路の定格電力容量Pdcとの大きさを比較し、
比較結果に応じて、前記バイパス素子のオンとオフ、及び前記DC-DC昇圧回路が動作するか否かを制御することを含むことを特徴とするシングルステージ太陽光発電グリッドタイインバータの制御方法。 - 比較結果に応じて、前記バイパス素子のオンとオフ、及び前記DC-DC昇圧回路が動作するか否かを制御することは、
前記太陽光発電アレイの最大電力点電圧値Upv_mpptが前記交流電力網の電圧ピークよりも小さい場合に、又は、前記太陽光発電アレイの出力電力Ppvが前記DC-DC昇圧回路の定格電力容量Pdcよりも小さい場合に、前記バイパス素子をオフに制御し、前記前記DC-DC昇圧回路が動作するように制御し、
前記太陽光発電アレイの最大電力点電圧Upv_mpptが前記交流電力網電圧ピーク以上である場合に、又は、前記太陽光発電アレイの出力電力Ppvが前記DC-DC昇圧回路の定格電力容量Pdc以上である場合に、前記バイパス素子をオンに制御し、前記DC-DC昇圧回路が動作しないように制御することを含むことを特徴とする請求項9に記載のシングルステージ太陽光発電グリッドタイインバータの制御方法。
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