JP2018088775A - System interconnection inverter device, power generation system, and method for controlling system interconnection inverter device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直流電源から供給される直流電力を交流電力へ変換して電力系統と連系可能な系統連系インバータ装置、発電システムおよび系統連系インバータ装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a grid-connected inverter device, a power generation system, and a control method for the grid-connected inverter device that can convert DC power supplied from a DC power source into AC power and link it to a power system.
従来、太陽電池、燃料電池および直流発電機に代表される直流電源から供給される直流電力を交流電力へ変換し、変換した交流電力を電力系統へ出力することができる系統連系インバータ装置が知られている。系統連系インバータ装置では、直流電力を交流電力へ変換する際に生じる電力損失による発熱で内部温度が上昇する。内部温度が過度に上昇すると、系統連系インバータ装置の劣化および故障の要因になる。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a grid-connected inverter device capable of converting DC power supplied from a DC power source represented by a solar cell, a fuel cell, and a DC generator into AC power, and outputting the converted AC power to a power system. It has been. In the grid-connected inverter device, the internal temperature rises due to heat generated by power loss that occurs when converting DC power to AC power. If the internal temperature rises excessively, it will cause deterioration and failure of the grid-connected inverter device.
特許文献１および２には、内部温度の上昇を抑えることができる系統連系インバータ装置が開示されている。特許文献１に記載の系統連系インバータ装置は、内部温度が検知レベルに到達した場合に出力を制限し、内部温度の上昇を抑制する。また、特許文献２に記載の系統連系インバータ装置は、冷却ファンを制御して内部温度の上昇を抑制する。
しかしながら、系統連系インバータ装置においては、電力変換量の変動に伴う電力損失の変動によって内部温度が変動すると共に、冷却ファンの稼動状態と停止状態との間で内部温度が急変する。したがって、内部温度に基づき出力を制限する系統連系インバータ装置において、冷却ファンの稼動状態と停止状態との間で、系統連系インバータ装置の出力が繰り返し制限される可能性がある。 However, in the grid-connected inverter device, the internal temperature fluctuates due to fluctuations in power loss due to fluctuations in the amount of power conversion, and the internal temperature suddenly changes between the operating state and the stopped state of the cooling fan. Therefore, in the grid-connected inverter device that limits the output based on the internal temperature, the output of the grid-connected inverter device may be repeatedly limited between the operating state and the stopped state of the cooling fan.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、冷却ファンの状態変化に起因する出力制限を抑制することができる系統連系インバータ装置を得ることを目的とする。 This invention is made in view of the above, Comprising: It aims at obtaining the grid connection inverter apparatus which can suppress the output restriction | limiting resulting from the state change of a cooling fan.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、系統連系インバータ装置であって、直流電源から供給される直流電力を交流電力へ変換する電力変換部と、前記系統連系インバータ装置内を冷却する冷却ファンと、前記電力変換部および前記冷却ファンを制御する制御部と、前記系統連系インバータ装置の内部温度を検出する温度検出部とを備える。前記制御部は、前記温度検出部によって検出された前記内部温度に基づき、前記内部温度の予測値を演算する予測値演算部と、前記予測値が温度閾値以上である場合に、前記交流電力の電力値を制限する出力制御部と、前記冷却ファンの状態が稼動状態から停止状態へ変化した場合であっても前記予測値が前記温度閾値未満に維持されるように、前記冷却ファンを制御するファン駆動部とを備える。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention is a grid-connected inverter device, which is a power conversion unit that converts DC power supplied from a DC power source into AC power; A cooling fan that cools the inside of the inverter device, a control unit that controls the power conversion unit and the cooling fan, and a temperature detection unit that detects an internal temperature of the grid-connected inverter device. The control unit is configured to calculate a predicted value of the internal temperature based on the internal temperature detected by the temperature detecting unit; and when the predicted value is equal to or higher than a temperature threshold, An output control unit that limits an electric power value, and controls the cooling fan so that the predicted value is maintained below the temperature threshold even when the state of the cooling fan changes from an operating state to a stopped state. A fan driving unit.
本発明によれば、冷却ファンの状態変化に起因する系統連系インバータ装置の出力制限を抑制することができる、という効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that it is possible to suppress the output limitation of the grid interconnection inverter device due to the change in the state of the cooling fan.
以下に、本発明の実施の形態にかかる系統連系インバータ装置、発電システムおよび系統連系インバータ装置の制御方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Below, the control method of the grid connection inverter apparatus, power generation system, and grid connection inverter apparatus concerning embodiment of this invention is demonstrated in detail based on drawing. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる発電システムの構成例を示す図である。図１に示すように、実施の形態１にかかる発電システム１は、直流電源２と、系統連系インバータ装置３とを備える。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a power generation system according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the
直流電源２は太陽電池であり、住宅の屋根、ビルの屋上または地面の上に設置される。太陽電池は、複数の太陽電池モジュールを直列接続した太陽電池ストリングであってもよく、複数の太陽電池ストリングを有する太陽電池アレイであってもよい。なお、直流電源２は、太陽電池に限定されず、燃料電池または直流発電機でもよい。
The
系統連系インバータ装置３は、直流電源２と電力系統４との間に配置され、直流電源２から供給される直流電力を交流電力へ変換する。系統連系インバータ装置３の後述する出力端子４３，４４は、建物に設置された不図示の分電盤を介して電力系統４に電気的に接続され、かつ、分電盤における不図示の分岐ブレーカを介して建物内に設置された不図示の複数の電気機器に電気的に接続される。以下、説明の便宜上、複数の電気機器をまとめて接続機器と記載する。また、電力系統４は、商用の電力系統であるが、非商用の電力系統であってもよい。
The grid interconnection inverter device 3 is arranged between the
系統連系インバータ装置３から出力される交流電力は、接続機器に供給される。系統連系インバータ装置３から出力される交流電力の大きさは、直流電源２から系統連系インバータ装置３に供給される直流電力の大きさに基づいて変化する。すなわち、直流電源２から供給される直流電力が大きいほど、系統連系インバータ装置３から出力される交流電力は大きい。
The AC power output from the grid interconnection inverter device 3 is supplied to the connected device. The magnitude of the AC power output from the grid interconnection inverter device 3 changes based on the magnitude of the DC power supplied from the
系統連系インバータ装置３から出力される交流電力が接続機器で消費される電力よりも小さい場合、系統連系インバータ装置３から交流電力が分電盤を介して接続機器へ供給されると共に、電力系統４から分電盤を介して交流電力が接続機器へ供給される。 When the AC power output from the grid-connected inverter device 3 is smaller than the power consumed by the connected device, the AC power is supplied from the grid-connected inverter device 3 to the connected device via the distribution board, and the power AC power is supplied from the system 4 to the connected device via the distribution board.
系統連系インバータ装置３から出力される交流電力が接続機器で消費される電力よりも大きい場合、余剰電力が分電盤を介して電力系統４へ逆潮流される。これにより、系統連系インバータ装置３は、余剰電力を電力系統４へ供給することができるため、電力会社への売電が可能である。 When the AC power output from the grid-connected inverter device 3 is larger than the power consumed by the connected device, surplus power is reversely flowed to the power system 4 through the distribution board. Thereby, since the grid connection inverter apparatus 3 can supply surplus electric power to the electric power grid | system 4, it can sell electric power to an electric power company.
系統連系インバータ装置３は、図１に示すように、電力変換部１０と、開閉器１１と、電圧検出部１２から１４と、電流検出部１５，１６と、温度検出部１７と、冷却ファン１８と、制御部２０とを備える。系統連系インバータ装置３は、直流電源２に接続される入力端子４１，４２と、配電盤を介して接続機器および電力系統４に接続される出力端子４３，４４とを有している。
As shown in FIG. 1, the grid interconnection inverter device 3 includes a
図２は、実施の形態１にかかる系統連系インバータ装置３の内部構成を示す模式図である。図２に示すように、系統連系インバータ装置３は、筐体１９を有しており、筐体１９内に、電力変換部１０、制御部２０および冷却ファン１８が設けられる。電力変換部１０は、スイッチング素子Ｑ１からＱ５が取り付けされたヒートシンク５０を有する。図示していないが、開閉器１１、電圧検出部１２から１４、電流検出部１５，１６および温度検出部１７も筐体１９内に設けられ、入力端子４１，４２および出力端子４３，４４は、筐体１９に取り付けられる。系統連系インバータ装置３の内部構成は図２に示す例に限定されず、種々の変更が可能である。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an internal configuration of the grid interconnection inverter device 3 according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, the grid interconnection inverter device 3 includes a
図１に示すように、電力変換部１０は、昇圧コンバータ２１と、インバータ部２２と、フィルタ回路２３とを備え、直流電源２から入力端子４１，４２を介して入力された直流電力を交流電力へ変換し、変換した交流電力を出力する。電力変換部１０から出力された交流電力は、出力端子４３，４４を介して系統連系インバータ装置３から出力される。
As shown in FIG. 1, the
昇圧コンバータ２１は、直流電源２から入力端子４１，４２を介して入力された直流電力の電圧すなわち直流電圧を電力系統４の電圧振幅よりも高い電圧へ昇圧し、昇圧した直流電力を直流母線２４ｐ，２４ｎへ出力する。昇圧コンバータ２１は、コンデンサＣ１，Ｃ２、リアクトルＬ１、スイッチング素子Ｑ１およびダイオードＤ１を備え、制御部２０によるスイッチング素子Ｑ１のオンオフ制御に基づき、直流電源２から供給される直流電圧を昇圧する。図１に示す昇圧コンバータ２１は、昇圧チョッパ回路であるが、昇圧コンバータ２１は、昇圧チョッパ回路に限定されず、トランス式のＤＣ−ＤＣコンバータであってもよい。
インバータ部２２は、フルブリッジ接続されたスイッチング素子Ｑ２からＱ５を備え、制御部２０によってスイッチング素子Ｑ２からＱ５がオンオフ制御されることで、昇圧コンバータ２１から直流母線２４ｐ，２４ｎへ出力された直流電力が交流電力へ変換される。スイッチング素子Ｑ１からＱ５は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）およびＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）に代表される半導体スイッチング素子である。
The
フィルタ回路２３は、リアクトルＬ２，Ｌ３と、コンデンサＣ３とを備えるＬＣフィルタであり、インバータ部２２から出力される交流電力からスイッチング素子Ｑ２からＱ５のスイッチングに起因するスイッチングノイズを除去する。
The
開閉器１１は、制御部２０によって制御され、電力変換部１０と出力端子４３，４４との間の接続と切断を行う。制御部２０は、系統連系インバータ装置３および電力系統４の少なくとも一方に異常が発生した場合に、開閉器１１をオフにして電力変換部１０と出力端子４３，４４との間を切断する。制御部２０は、系統連系インバータ装置３および電力系統４のいずれも正常である状態で系統連系インバータ装置３を運転状態にする場合、開閉器１１をオンにして電力変換部１０と出力端子４３，４４との間を接続する。
The
電圧検出部１２は、直流電源２から入力端子４１，４２を介して電力変換部１０へ入力される直流電力の電圧の瞬時値である入力電圧値Ｖｉを検出する。電圧検出部１３は、直流母線２４ｐ，２４ｎ間の電圧の瞬時値である母線電圧値Ｖｐｎを検出する。電圧検出部１４は、出力端子４３，４４間に印加される交流電力の電圧の瞬時値である出力電圧値Ｖｏを検出する。系統連系インバータ装置３に電力系統４が接続されている場合、出力電圧値Ｖｏは、電力系統４の交流電力の電圧である。
The
電流検出部１５は、直流電源２から入力端子４１を介して電力変換部１０へ入力される直流電力の電流の瞬時値である入力電流値Ｉｉを検出する。電流検出部１６は、電力変換部１０から出力端子４３へ出力される交流電力の電流の瞬時値である出力電流値Ｉｏを検出する。
The
温度検出部１７は、系統連系インバータ装置３の内部温度の瞬時値である内部温度Ｔｄを検出する。内部温度Ｔｄは、電力変換部１０を構成する特定の電気部品の温度、電力変換部１０を構成する特定の電気部品の温度、特定の電気部品が取り付けられた図２に示すヒートシンク５０の温度、および、図２に示す筐体１９内の雰囲気温度のうち少なくとも１以上の温度である。上述した「特定の電気部品」は、図１に示す例では、スイッチング素子Ｑ１からＱ５であるが、特定の電気部品は、スイッチング素子Ｑ１からＱ５のうち一部であってもよく、スイッチング素子Ｑ１からＱ５以外の電気部品であってもよい。筐体１９内において電力変換部１０が筐体１９とは別のケースで覆われているような場合、内部温度Ｔｄは、ケース内の温度であってもよい。
The
冷却ファン１８は、系統連系インバータ装置３の筐体１９に取り付けられ、冷却ファン１８の状態は、制御部２０によって稼動状態と停止状態との間で制御される。「稼動状態」とは、冷却ファン１８が稼動中である状態を意味し、「停止状態」とは、冷却ファン１８が停止中である状態を意味する。
The cooling
冷却ファン１８は、図２に示すように、吸気口５１に隣接して配置され、冷却ファン１８の状態が稼動状態である場合、筐体１９外から筐体１９内へ吸気口５１を介して空気を取り込む。冷却ファン１８によって筐体１９内に取り込まれた空気は、筐体１９内を循環し、筐体１９に形成された排出口５２から排気される。なお、冷却ファン１８は、排出口５２に隣接して配置されてもよい。排出口５２に隣接して配置された冷却ファン１８の状態が稼動状態である場合、筐体１９に形成された吸気口５１から空気が筐体１９内に取り込まれる。吸気口５１から取り込まれた空気は、筐体１９内を循環して、冷却ファン１８によって排出口５２から筐体１９外へ排気される。
As shown in FIG. 2, the cooling
制御部２０は、電力変換部１０を制御することにより、直流電源２から供給される直流電力を交流電力へ変換させて出力端子４３，４４から出力させる。直流電源２が太陽電池である場合、直流電源２への日照量Ｑｓによって直流電源２が出力可能な直流電力の大きさが変わる。制御部２０は、直流電源２が供給可能な直流電力を検出し、検出した結果に基づいて電力変換部１０を制御するＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）制御を実行することができる。電力変換部１０は、制御部２０のＭＰＰＴ制御によって、直流電源２が供給可能な最大の直流電力に対応する交流電力を出力することができる。
The
図３は、実施の形態１にかかる発電システムにおいて、晴れの日における１日の日照量Ｑｓの変化および出力電流の実効値Ｉｏｅの変化を示す図である。図３に示す時刻ｔ１は、夜明けの時刻であり、時刻ｔ２は、正午であり、時刻ｔ３は日没の時刻である。図３に示す例では、日照量Ｑｓは、夜明けから増えていき、正午にピークになる。正午を過ぎると、日照量Ｑｓは、夕方にかけて日射量が減っていき、日没によってゼロになる。系統連系インバータ装置３は、日照量Ｑｓが大きい時により大きな電力を出力できるため、図３に示すように、出力電流の実効値Ｉｏｅは日照量Ｑｓの変化と同様に変化する。以下、系統連系インバータ装置３の出力電流の実効値Ｉｏｅを出力電流実効値Ｉｏｅと記載する。 FIG. 3 is a diagram illustrating a change in the amount of daily sunshine Qs and a change in the effective value Ioe of the output current on a clear day in the power generation system according to the first embodiment. A time t1 shown in FIG. 3 is a dawn time, a time t2 is noon, and a time t3 is a sunset time. In the example shown in FIG. 3, the amount of sunlight Qs increases from dawn and peaks at noon. After noon, the amount of sunshine Qs decreases toward the evening and becomes zero by sunset. Since the grid-connected inverter device 3 can output larger power when the amount of sunshine Qs is large, the effective value Ioe of the output current changes in the same manner as the change in the amount of sunshine Qs, as shown in FIG. Hereinafter, the effective value Ioe of the output current of the grid-connected inverter device 3 is referred to as an effective output current value Ioe.
系統連系インバータ装置３が屋外に設置されて太陽光が直接照射される場合、系統連系インバータ装置３を屋内に設置した場合に比べ、系統連系インバータ装置３の内部温度Ｔｄが上昇する場合がある。また、系統連系インバータ装置３を屋内に設置した場合であっても、屋内が高温環境下にある場合には、屋内が常温環境下にある場合に比べ、内部温度Ｔｄが上昇する場合がある。 When the grid-connected inverter device 3 is installed outdoors and directly irradiated with sunlight, the internal temperature Td of the grid-connected inverter device 3 increases compared to when the grid-connected inverter device 3 is installed indoors. There is. Even when the grid-connected inverter device 3 is installed indoors, the internal temperature Td may increase when the indoors are in a high temperature environment compared to when the indoors are in a normal temperature environment. .
内部温度Ｔｄが上昇して系統連系インバータ装置３を構成する電気部品の温度が保証温度以上になると、系統連系インバータ装置３が劣化したり故障したりする場合がある。そこで、制御部２０は、冷却ファン１８を制御し、かつ、電力変換部１０から出力させる交流電力の電力量を制限することによって、系統連系インバータ装置３を構成する電気部品が劣化したり故障したりすることを抑制する。なお、上述した「保証温度」は、電気部品の動作が正常に動作する温度であり、定格温度または動作保証温度と呼ばれる。また、以下において、「電力変換部１０から出力させる交流電力の電力量の制限」を単に「出力制限」と記載する場合がある。
When the internal temperature Td rises and the temperature of the electrical components constituting the grid interconnection inverter device 3 becomes equal to or higher than the guaranteed temperature, the grid interconnection inverter device 3 may deteriorate or break down. Therefore, the
冷却ファン１８の状態が稼動状態から停止状態へ変化した場合、系統連系インバータ装置３内の冷却が停止されるため、系統連系インバータ装置３を構成する電気部品の温度が上昇し、内部温度Ｔｄが上昇する。内部温度Ｔｄが温度閾値Ｔｔｈ１以上である場合に制御部２０が電力変換部１０の出力制限を行う場合、冷却ファン１８が停止される毎に内部温度Ｔｄが温度閾値Ｔｔｈ１以上になると、電力変換部１０の出力制限が繰り返し行われる。
When the state of the cooling
そこで、制御部２０は、内部温度Ｔｄに基づいて電力変換部１０の出力制限を行いつつも、冷却ファン１８の停止に起因して変化する内部温度Ｔｄが温度閾値Ｔｔｈ１未満になるように冷却ファン１８を制御する。すなわち、制御部２０は、冷却ファン１８の状態が稼動状態から停止状態に変化した場合であっても内部温度Ｔｄが温度閾値Ｔｔｈ１未満に維持される場合に、稼働中の冷却ファン１８を停止させる。これにより、冷却ファン１８の停止に起因する内部温度Ｔｄの上昇によって出力制限が実行されることを抑制することができる。なお、温度閾値Ｔｔｈ１は、系統連系インバータ装置３を構成する電気部品の温度が保証温度以下になる値に設定される。以下、制御部２０の構成および機能について具体的に説明する。
Therefore, the
図４は、実施の形態１にかかる系統連系インバータ装置３の制御部２０の機能構成例を示す図である。図４に示すように、制御部２０は、予測値演算部３１と、出力制御部３２と、駆動電圧出力部３３と、ファン駆動部３４とを備える。
FIG. 4 is a diagram illustrating a functional configuration example of the
予測値演算部３１は、制御部２０に設定された制御周期Ｔｓ毎に、温度検出部１７によって検出された内部温度Ｔｄを取得し、取得した内部温度Ｔｄに基づいて、将来の内部温度Ｔｄの予測値である温度予測値Ｔｐを算出する。温度予測値Ｔｐは、温度検出部１７による内部温度Ｔｄの検出時または予測値演算部３１による内部温度Ｔｄの取得時から一定時間ｔａ後における内部温度Ｔｄの予測値である。
The predicted
系統連系インバータ装置３を構成する電気部品の熱抵抗および熱容量によって系統連系インバータ装置３における温度変化の時定数は異なるため、上述した一定時間ｔａは、系統連系インバータ装置３を構成する電気部品の熱抵抗および熱容量に基づいて設定される。すなわち、一定時間ｔａは、系統連系インバータ装置３における温度変化の時定数による温度変化の遅延時間ｔｄに基づいて設定される。一定時間ｔａは、遅延時間ｔｄと実質的に同一、または、遅延時間ｔｄよりも長い時間に設定される。上述した系統連系インバータ装置３における温度変化の時定数は、内部温度Ｔｄの温度変化の時定数ということもでき、以下、「温度変化の時定数」を「温度時定数」と記載するものとする。 Since the time constant of the temperature change in the grid interconnection inverter device 3 differs depending on the thermal resistance and heat capacity of the electrical components constituting the grid interconnection inverter device 3, the above-mentioned fixed time ta is the electric power constituting the grid interconnection inverter device 3. It is set based on the thermal resistance and heat capacity of the component. That is, the fixed time ta is set based on the temperature change delay time td due to the temperature change time constant in the grid interconnection inverter device 3. The fixed time ta is set to be substantially the same as the delay time td or longer than the delay time td. The time constant of the temperature change in the grid-connected inverter device 3 described above can also be referred to as the temperature change time constant of the internal temperature Td. Hereinafter, the “temperature change time constant” is referred to as the “temperature time constant”. To do.
予測値演算部３１は、制御周期Ｔｓにおいて温度検出部１７から今回取得された内部温度Ｔｄと前回取得された内部温度Ｔｄとの温度差ΔＴｄを算出し、算出した温度差ΔＴｄと温度検出部１７から今回取得された内部温度Ｔｄとに基づいて、温度予測値Ｔｐを算出することができる。また、予測値演算部３１は、温度差ΔＴｄの推移と、温度検出部１７から今回取得された内部温度Ｔｄとに基づいて、温度予測値Ｔｐを算出することもできる。予測値演算部３１は、温度予測値Ｔｐを、温度差ΔＴｄと内部温度Ｔｄとをパラメータとする演算式または予測モデルによって算出することができる。
The predicted
出力制御部３２は、入力電圧値Ｖｉおよび入力電流値Ｉｉを電圧検出部１２および電流検出部１５から取得する毎に、取得した入力電圧値Ｖｉおよび入力電流値Ｉｉを乗算して入力電力値Ｐｉを求める。出力制御部３２は、演算した入力電力値Ｐｉが入力電力上限値Ｐｉｍａｘ以下である場合、入力電力値Ｐｉの増減に基づいて、入力電力値Ｐｉの増減が小さくなるように入力電圧指令Ｖｉ*を生成することで、直流電源２から入力される直流電力を直流電源で出力可能な最大電力の変化に電力変換部１０から出力させる交流電力を追従して変化させることができる。
Each time the
演算した入力電力値Ｐｉが入力電力上限値Ｐｉｍａｘを超える場合、入力電力上限値Ｐｉｍａｘを入力電流値Ｉｉで除算した値を入力電圧指令Ｖｉ*とすることで、直流電源２から入力される直流電力を入力電力上限値Ｐｉｍａｘ以下に制限する。入力電力上限値Ｐｉｍａｘは、入力電力値Ｐｉの上限値であり、以下に説明するように、出力電力上限値Ｐｏｍａｘに基づいて設定される。
When the calculated input power value Pi exceeds the input power upper limit value Pimax, a value obtained by dividing the input power upper limit value Pimax by the input current value Ii is set as the input voltage command Vi * , so that the DC power input from the
出力制御部３２は、温度予測値Ｔｐに基づいて出力電力上限値Ｐｏｍａｘを設定し、出力電力上限値Ｐｏｍａｘに変換効率Ｒｃｅを乗算した値を入力電力上限値Ｐｉｍａｘに設定する。なお、「変換効率Ｒｃｅ」は、系統連系インバータ装置３の電力変換効率であり、Ｒｃｅ＝Ｐｏ÷Ｐｉで表すことができる。
The
系統連系インバータ装置３における温度時定数によって内部温度Ｔｄが遅延して変化するが、出力制御部３２は、内部温度Ｔｄではなく温度予測値Ｔｐに基づいて上限値Ｐｏｍａｘ、Ｐｉｍａｘを設定する。これにより、系統連系インバータ装置３の出力制限が遅延することを抑制して内部温度Ｔｄが温度閾値Ｔｔｈ１を超えることを抑制できる。出力制御部３２は、出力電力上限値Ｐｏｍａｘの設定を以下のように行う。
Although the internal temperature Td changes with a delay due to the temperature time constant in the grid-connected inverter device 3, the
出力制御部３２は、温度予測値Ｔｐが温度閾値Ｔｔｈ１未満である場合、定格出力電力値Ｐｏｒを出力電力上限値Ｐｏｍａｘに設定する。したがって、系統連系インバータ装置３は、温度予測値Ｔｐが温度閾値Ｔｔｈ１未満である場合、出力電力値Ｐｏを定格出力電力値Ｐｏｒまで大きくすることができる。「出力電力値Ｐｏ」は、系統連系インバータ装置３から出力される交流電力の値であり、「定格出力電力値Ｐｏｒ」は、電力変換部１０から出力可能な最大の出力電力値Ｐｏである。
When the predicted temperature value Tp is less than the temperature threshold value Tth1, the
温度予測値Ｔｐが温度閾値Ｔｔｈ１以上である場合、出力制御部３２は、出力電力上限値Ｐｏｍａｘより低い値であって温度予測値Ｔｐを温度閾値Ｔｔｈ１未満にする出力電力値Ｐｏを、出力電力上限値Ｐｏｍａｘに設定する。すなわち、出力制御部３２は、出力電力上限値Ｐｏｍａｘと同じ電力値の交流電力を電力変換部１０から出力させた場合に温度予測値Ｔｐが温度閾値Ｔｔｈ１未満になるように出力電力上限値Ｐｏｍａｘを設定する。したがって、系統連系インバータ装置３は、温度予測値Ｔｐが温度閾値Ｔｔｈ１以上である場合、出力電力値Ｐｏを定格出力電力値Ｐｏｒ未満に制限することができるため、温度予測値Ｔｐを温度閾値Ｔｔｈ１未満に抑えることができる。
When the predicted temperature value Tp is equal to or higher than the temperature threshold value Tth1, the
出力制御部３２は、温度予測値Ｔｐが温度閾値Ｔｔｈ１以上である場合、温度予測値Ｔｐが高くなるほど出力電力上限値Ｐｏｍａｘを段階的または連続的に小さくすることができる。
When the predicted temperature value Tp is equal to or higher than the temperature threshold value Tth1, the
出力制御部３２は、母線電圧値Ｖｐｎを電圧検出部１３から取得し、母線電圧値Ｖｐｎと母線電圧指令Ｖｐｎ*との差がゼロまたは低減するように比例積分制御を行って出力電流指令Ｉｏ*を生成する。出力制御部３２は、電流検出部１６から出力電流値Ｉｏを取得し、出力電流実効値Ｉｏｅと出力電流指令Ｉｏ*との差がゼロまたは低減するように比例積分制御を行って出力電圧振幅指令Ｖｏｍ*を生成する。出力制御部３２は、電圧検出部１４から出力電圧値Ｖｏを取得し、出力電圧振幅指令Ｖｏｍ*と出力電圧値Ｖｏの位相とに基づいて、正弦波状に変化する出力電圧指令Ｖｏ*を生成する。
The
駆動電圧出力部３３は、入力電圧指令Ｖｉ*に基づいて、スイッチング素子Ｑ１を駆動する駆動信号Ｓｇ１を生成し、出力電圧指令Ｖｏ*に基づいて、スイッチング素子Ｑ２からＱ５を駆動する駆動信号Ｓｇ２からＳｇ５を生成する。
The drive
ファン駆動部３４は、電流検出部１６から取得した出力電流値Ｉｏから出力電流実効値Ｉｏｅを演算し、出力電流実効値Ｉｏｅに基づき、冷却ファン１８を制御する。具体的には、ファン駆動部３４は、出力電流実効値Ｉｏｅが電流閾値Ｉｔｈ以上である場合に、冷却ファン１８へ電力Ｐｄを供給し、冷却ファン１８の状態を稼動状態にする。
The
ファン駆動部３４は、出力電流実効値Ｉｏｅが電流閾値Ｉｔｈ未満である場合に、冷却ファン１８への電力Ｐｄの供給を停止し、冷却ファン１８を停止状態にする。これにより、系統連系インバータ装置３の出力電力が小さく冷却ファン１８による冷却がなくてもよい状態である場合に、冷却ファン１８への電力Ｐｄの供給を停止でき、系統連系インバータ装置３における消費電力を低減することができる。
When the output current effective value Ioe is less than the current threshold value Ith, the
ここで、電流閾値Ｉｔｈは、冷却ファン１８の停止に起因して変化する温度予測値Ｔｐが温度閾値Ｔｔｈ１未満になる値に設定されている。すなわち、Ｉｔｈ＝Ｉｏｅである状態で冷却ファン１８の状態が稼動状態から停止状態に変化した場合であっても温度予測値Ｔｐが温度閾値Ｔｔｈ１未満になるように電流閾値Ｉｔｈが設定される。電流閾値Ｉｔｈは、Ｉｏ＝Ｉｔｈの状態で下記式（１）を満たす値であって固定値に設定される。下記式（１）において、「Ｔｄｃ」は、Ｉｏ＝Ｉｔｈの状態において冷却ファン１８が停止してから内部温度Ｔｄが収束するまでの内部温度Ｔｄの変化量であり、系統連系インバータ装置３を設計する際の計算または系統連系インバータ装置３を用いた実測により導出される。また、下記式（１）において、「Ｔｄ」は、Ｉｏ＝Ｉｔｈの状態かつ冷却ファン１８の停止する前における内部温度Ｔｄがとりうる最大値であり、系統連系インバータ装置３を設計する際の計算または系統連系インバータ装置３を用いた実測により導出される。
Ｔｔｈ１−Ｔｄｃ−Ｔｄ＞０ ・・・（１）
Here, the current threshold value Ith is set to a value at which the predicted temperature value Tp, which changes due to the cooling
Tth1-Tdc-Td> 0 (1)
Ｉｏ＝Ｉｔｈの状態で冷却ファン１８が停止する前における内部温度Ｔｄが最大で４０℃であり、かつ、Ｔｄｃ＝２５℃であるとすると、温度閾値Ｔｔｈ１は、６５℃を超える固定値、例えば、７０℃または７５℃に設定される。電流閾値Ｉｔｈは、固定値に限定されない。ファン駆動部３４は、内部温度Ｔｄに基づいて、電流閾値Ｉｔｈを変化させてもよい。Ｉｏ＝Ｉｔｈの場合、上記式（１）からわかるように、内部温度Ｔｄが小さいほど、式（１）における左辺の値が小さいことがわかる。ファン駆動部３４は、内部温度Ｔｄ毎または温度予測値Ｔｐ毎に電流閾値Ｉｔｈを記憶しておき、内部温度Ｔｄまたは温度予測値Ｔｐに対応する電流閾値Ｉｔｈに基づいて、冷却ファン１８を制御することができる。
When the internal temperature Td before the cooling
図５は、実施の形態１にかかる系統連系インバータ装置における温度予測値Ｔｐの変化と出力電流実効値Ｉｏｅの変化の例を示す図である。図５に示す例では、時刻ｔ１０までは、出力電流実効値Ｉｏｅは電流閾値Ｉｔｈ以上であるため、ファン駆動部３４は、冷却ファン１８へ電力Ｐｄを供給し、冷却ファン１８の状態を稼動状態にしている。時刻ｔ１０において、出力電流実効値Ｉｏｅが電流閾値Ｉｔｈ未満になると、ファン駆動部３４は、冷却ファン１８への電力Ｐｄの供給を停止し、冷却ファン１８の状態を稼動状態から停止状態へ変化させる。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a change in the predicted temperature value Tp and a change in the output current effective value Ioe in the grid-connected inverter device according to the first embodiment. In the example shown in FIG. 5, the output current effective value Ioe is equal to or greater than the current threshold value Ith until time t10. Therefore, the
冷却ファン１８の状態が稼動状態から停止状態へ変化した場合、温度予測値Ｔｐが上昇する。図５に示す例では、時刻ｔ１１において、温度予測値Ｔｐがピークに達するが、電流閾値Ｉｔｈは、冷却ファン１８の停止に起因して上昇する温度予測値Ｔｐが温度閾値Ｔｔｈ１未満になるように設定されている。換言すれば、冷却ファン１８を停止しても温度予測値Ｔｐが温度閾値Ｔｔｈ１以上にならないように電流閾値Ｉｔｈが設定されている。したがって、図５に示すように、時刻ｔ１０からｔ１２において冷却ファン１８が停止した場合であっても、温度予測値Ｔｐは温度閾値Ｔｔｈ１未満に抑えられ、系統連系インバータ装置３の出力電流値Ｉｏが制限されない。時刻ｔ１３以降においても同様に、温度予測値Ｔｐは温度閾値Ｔｔｈ１未満に抑えられ、出力電流値Ｉｏが制限されない。
When the state of the cooling
ここで、出力制限のための温度閾値が上述した電流閾値Ｉｔｈに代えて電流閾値Ｉｔｈ’に設定され、電流閾値Ｉｔｈ’が、冷却ファン１８の停止に起因して変化する温度予測値Ｔｐが温度閾値Ｔｔｈ１以上になる値に設定されている場合を考える。図６に示すように、温度予測値Ｔｐが温度閾値Ｔｔｈ１以上になり、出力電流値Ｉｏが制限される。図６は、実施の形態１における温度予測値Ｔｐの変化と出力電流実効値Ｉｏｅの変化の他の例を示す図である。
Here, the temperature threshold value for output limitation is set to the current threshold value Ith ′ instead of the above-described current threshold value Ith, and the predicted temperature value Tp at which the current threshold value Ith ′ changes due to the stop of the cooling
図６に示す例では、時刻ｔ２０までは、出力電流実効値Ｉｏｅは電流閾値Ｉｔｈ’以上のため、ファン駆動部３４は、冷却ファン１８へ電力Ｐｄを供給し、冷却ファン１８の状態を稼動状態にしている。時刻ｔ２０において、出力電流実効値Ｉｏｅが電流閾値Ｉｔｈ’未満になると、ファン駆動部３４は、冷却ファン１８への電力Ｐｄの供給を停止し、冷却ファン１８の状態を稼動状態から停止状態へ変化させる。
In the example shown in FIG. 6, until the time t20, the output current effective value Ioe is equal to or greater than the current threshold value Ith ′. Therefore, the
温度予測値Ｔｐがピークに達する前に、時刻ｔ２１において、温度予測値Ｔｐが温度閾値Ｔｔｈ１以上のため、出力電流値Ｉｏが制限される。時刻ｔ２２において、温度予測値Ｔｐが温度閾値Ｔｔｈ１未満になるため、出力電流値Ｉｏの制限が解除され、かつ、出力電流実効値Ｉｏｅは電流閾値Ｉｔｈ’よりも高くなるため、冷却ファン１８の状態が稼動状態になる。時刻ｔ２３において、出力電流実効値Ｉｏｅは電流閾値Ｉｔｈ’未満になるため、冷却ファン１８が停止され、時刻ｔ２４において、温度予測値Ｔｐが温度閾値Ｔｔｈ１以上になるため、出力電流値Ｉｏが制限される。
Before the predicted temperature value Tp reaches its peak, the output current value Io is limited because the predicted temperature value Tp is equal to or higher than the temperature threshold value Tth1 at time t21. Since the predicted temperature value Tp becomes less than the temperature threshold value Tth1 at time t22, the restriction on the output current value Io is released, and the effective output current value Ioe becomes higher than the current threshold value Ith ′. Becomes operational. Since the effective output current value Ioe becomes less than the current threshold value Ith ′ at time t23, the cooling
このように、冷却ファン１８の停止に起因して温度予測値Ｔｐが温度閾値Ｔｔｈ１以上になる値に電流閾値Ｉｔｈ’が設定されている場合、冷却ファン１８の停止によって出力電流値Ｉｏが制限される動作が繰り返される。一方、制御部２０においては、冷却ファン１８の停止に起因して温度予測値Ｔｐが温度閾値Ｔｔｈ１未満になる値に電流閾値Ｉｔｈが設定されていることから、系統連系インバータ装置３の内部温度Ｔｄが上昇することによる出力制限を抑制することができる。
As described above, when the current threshold value Ith ′ is set to a value at which the temperature predicted value Tp becomes equal to or higher than the temperature threshold value Tth1 due to the stop of the cooling
図７は、実施の形態１にかかる系統連系インバータ装置３の制御部２０のハードウェア構成の一例を示す図である。図７に示すように、制御部２０は、処理回路であり、プロセッサ２０１と、メモリ２０２と、入出力インタフェース２０３とを備える。プロセッサ２０１、メモリ２０２および入出力インタフェース２０３は、バス２０４によって互いにデータの送受信が可能である。プロセッサ２０１は、メモリ２０２に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、予測値演算部３１、出力制御部３２、駆動電圧出力部３３およびファン駆動部３４の機能を実行する。なお、予測値演算部３１、出力制御部３２、駆動電圧出力部３３およびファン駆動部３４の一部または全部をＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）およびＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）に代表されるハードウェアで構成することもできる。すなわち、予測値演算部３１、出力制御部３２、駆動電圧出力部３３およびファン駆動部３４の一部または全部を実現する処理回路は、専用のハードウェアであってもよい。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of the
プロセッサ２０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processer）、および、システムＬＳＩ（Large Scale Integration）のうち一つ以上を含む。メモリ２０２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Enable Program Read Only Memory）をはじめとした不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルメモリ、光ディスク、および、コンパクトディスク、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）のうち一つ以上を含む。入出力インタフェース２０３は、入力ポート、出力ポート、および、ＡＤ(Analog Digital)変換部のうち一つ以上を含む。なお、出力ポートは、ドライバ回路を含み、増幅した駆動信号Ｓ１ｇからＳ５ｇをスイッチング素子Ｑ１からＱ５へ出力することができ、冷却ファン１８へ電力Ｐｄを供給することができる。また、ＡＤ変換部は、入力電圧値Ｖｉ、母線電圧値Ｖｐｎ、出力電圧値Ｖｏ、入力電流値Ｉｉ、出力電流値Ｉｏおよび内部温度Ｔｄをアナログデータからデジタルデータへ変換することができる。
The
次に、制御部２０による制御処理の手順の一例について説明する。図８は、実施の形態１にかかる系統連系インバータ装置の制御部２０による制御処理の一例を示すフローチャートである。
Next, an example of the procedure of control processing by the
図８に示すように、制御部２０のファン駆動部３４は、電流検出部１６から出力電流値Ｉｏを取得し（ステップＳ１０）、出力電流実効値Ｉｏｅが電流閾値Ｉｔｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。出力電流実効値Ｉｏｅが電流閾値Ｉｔｈ以上であると判定した場合（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、ファン駆動部３４は、冷却ファン１８に電力Ｐｄを供給して冷却ファン１８の状態を稼動状態にする（ステップＳ１２）。
As shown in FIG. 8, the
出力電流実効値Ｉｏｅが電流閾値Ｉｔｈ未満であると判定した場合（ステップＳ１１；Ｎｏ）、ファン駆動部３４は、冷却ファン１８に電力Ｐｄの供給を行わず冷却ファン１８を停止状態にする（ステップＳ１３）。ステップＳ１２およびステップＳ１３の処理が終了した場合、制御部２０は、後述する電力変換制御処理を実行する（ステップＳ１４）。制御部２０は、図８に示す処理を繰り返し実行する。
When it is determined that the output current effective value Ioe is less than the current threshold Ith (step S11; No), the
図９は、図８に示すステップＳ１４における電力変換制御処理を示す図である。図９に示すように、制御部２０の予測値演算部３１は、温度検出部１７から内部温度Ｔｄを取得する（ステップＳ２０）。予測値演算部３１は、ステップＳ２０で今回取得された内部温度Ｔｄと前回取得された内部温度Ｔｄとの温度差ΔＴｄを求め、温度差ΔＴｄと今回取得された内部温度Ｔｄとに基づいて温度予測値Ｔｐを演算する（ステップＳ２１）。
FIG. 9 is a diagram showing the power conversion control process in step S14 shown in FIG. As shown in FIG. 9, the predicted
次に、制御部２０の出力制御部３２は、温度予測値Ｔｐが温度閾値Ｔｔｈ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。温度予測値Ｔｐが温度閾値Ｔｔｈ１以上であると判定した場合（ステップＳ２２；Ｙｅｓ）、出力制御部３２は、温度予測値Ｔｐを温度閾値Ｔｔｈ１未満にする出力電力値Ｐｏを出力電力上限値Ｐｏｍａｘに設定する（ステップＳ２３）。温度予測値Ｔｐが温度閾値Ｔｔｈ１未満であると判定した場合（ステップＳ２２；Ｎｏ）、出力制御部３２は、定格出力電力値Ｐｏｒを出力電力上限値Ｐｏｍａｘに設定する（ステップＳ２４）。
Next, the
ステップＳ２３およびステップＳ２４の処理が終了した場合、出力制御部３２は、出力電力上限値Ｐｏｍａｘに基づいて、出力電圧指令Ｖｏ*を生成する（ステップＳ２５）。ステップＳ２５の処理において、出力制御部３２は、出力電力上限値Ｐｏｍａｘに基づいて、入力電力上限値Ｐｉｍａｘを算出する。出力制御部３２は、入力電圧値Ｖｉおよび入力電流値Ｉｉに基づき、入力電力値Ｐｉが入力電力上限値Ｐｉｍａｘ以下になるように入力電圧指令Ｖｉ*を生成し、さらに、母線電圧値Ｖｐｎに基づいて出力電圧指令Ｖｏ*を生成する。
When the processes of step S23 and step S24 are completed, the
次に、制御部２０の駆動電圧出力部３３は、ステップＳ２５で生成した入力電圧指令Ｖｉ*および出力電圧指令Ｖｏ*に基づいて、駆動信号Ｓｇ１からＳｇ５を生成し、生成した駆動信号Ｓｇ１からＳｇ５を電力変換部１０へ出力する（ステップＳ２６）。
Next, the drive
上述した例では、制御部２０がスイッチング素子Ｑ１からＱ５を制御することによって、電力変換部１０の出力を制限する例を説明したが、制御部２０は、開閉器１１を制御して電力変換部１０の出力を制限することができる。具体的には、制御部２０は、開閉器１１を開状態にして電力変換部１０と出力端子４３，４４との間を切断し、電力変換部１０の出力をゼロに制限することができる。また、制御部２０は、スイッチング素子Ｑ１からＱ５をすべてオフにすることで、電力変換部１０の出力をゼロに制限することもできる。
In the example described above, the example in which the
上述した例では、ファン駆動部３４は、出力電流実効値Ｉｏｅに基づいて冷却ファン１８を制御するが、ファン駆動部３４は、内部温度Ｔｄまたは温度予測値Ｔｐに基づいて冷却ファン１８を制御することもできる。具体的には、ファン駆動部３４は、内部温度Ｔｄまたは温度予測値Ｔｐが温度閾値Ｔｔｈ３以上である場合に冷却ファン１８を稼動させ、内部温度Ｔｄまたは温度予測値Ｔｐが温度閾値Ｔｔｈ３未満である場合に冷却ファン１８を停止させることもできる。温度閾値Ｔｔｈ３は、温度閾値Ｔｔｈ１よりも小さい値であって、冷却ファン１８の停止によって上昇する温度予測値Ｔｐが温度閾値Ｔｔｈ１未満になる値に設定される。これにより、出力制限が行われる前に冷却ファン１８の状態を稼動状態にすることができる。
In the example described above, the
また、ファン駆動部３４は、出力電流の振幅値、出力電流指令Ｉｏ*の実効値または出力電流指令Ｉｏ*の振幅値に基づいて冷却ファン１８を制御することもできる。具体的には、ファン駆動部３４は、出力電流の振幅値が電流閾値以上である場合に、冷却ファン１８の状態を稼動状態にすることができ、出力電流指令Ｉｏ*の実効値または出力電流指令Ｉｏ*の振幅値が電流閾値以上である場合に、冷却ファン１８の状態を稼動状態にすることができる。
The
以上のように、実施の形態１の発電システム１は、直流電源２と、系統連系インバータ装置３とを備える。系統連系インバータ装置３は、直流電源２から供給される直流電力を交流電力へ変換する電力変換部１０と、系統連系インバータ装置３の内部温度Ｔｄを検出する温度検出部１７と、系統連系インバータ装置３内を冷却する冷却ファン１８と、電力変換部１０および冷却ファン１８を制御する制御部２０とを備える。制御部２０は、内部温度Ｔｄに基づき、温度予測値Ｔｐを演算する予測値演算部３１と、温度予測値Ｔｐが温度閾値Ｔｔｈ１以上になった場合に、電力変換部１０から出力される交流電力の電力値を制限する出力制御部３２と、冷却ファン１８の状態が稼動状態から停止状態へ変化した場合であっても温度予測値Ｔｐが温度閾値Ｔｔｈ１未満に維持されるように、稼働中の冷却ファン１８を制御するファン駆動部３４とを備える。したがって、冷却ファン１８の状態変化に起因する系統連系インバータ装置３の出力制限を抑制することができる。
As described above, the
また、ファン駆動部３４は、出力電流値Ｉｏが電流閾値Ｉｔｈ以上の場合に、冷却ファン１８を稼動させ、出力電流値Ｉｏが電流閾値Ｉｔｈよりも小さい場合に冷却ファン１８を停止させる。したがって、ファン駆動部３４は、系統連系インバータ装置３の内部が冷却ファン１８による冷却がなくてもよい状態の場合に、冷却ファン１８への電力Ｐｄの供給を停止でき、系統連系インバータ装置３における消費電力を低減することができる。また、ファン駆動部３４は、出力電流値Ｉｏに基づいて冷却ファン１８を制御するため、出力電流値Ｉｏの増加による内部温度Ｔｄの上昇が完了する前に冷却ファン１８の状態を稼動状態にすることができることから、内部温度Ｔｄの上昇を効果的に低減することができる。
The
実施の形態２．
次に、実施の形態２にかかる発電システム１について説明する。実施の形態２にかかる発電システム１の構成は、実施の形態１の構成と同様であり、実施の形態２にかかる系統連系インバータ装置３の機能構成およびハードウェア構成も実施の形態１と同様である。実施の形態２にかかる系統連系インバータ装置３は、温度予測値Ｔｐが温度閾値Ｔｔｈ１以上であっても、温度予測値Ｔｐの変化量Ｔｃが変化量閾値Ｔｔｈａ以上である場合には、出力電力値Ｐｏが定格出力電力値Ｐｏｒ未満に制限しない点で、実施の形態１にかかる系統連系インバータ装置３とは異なる。
Next, the
上述したように、系統連系インバータ装置３は、温度時定数を有する。一方、冷却ファン１８の状態が稼動状態から停止状態へ変化した場合、温度予測値Ｔｐは急激に上昇する。すなわち、冷却ファン１８の状態が稼動状態から停止状態へ変化した場合、温度予測値Ｔｐの変化量Ｔｃは、系統連系インバータ装置３の温度時定数と異なる変化量になる。
As described above, the grid interconnection inverter device 3 has a temperature time constant. On the other hand, when the state of the cooling
そこで、温度予測値Ｔｐの変化量Ｔｃが、系統連系インバータ装置３の温度時定数による変化量よりも大きい場合、制御部２０は、温度予測値Ｔｐが一時的な外乱によって急増していると判定し、出力制限を行わない。したがって、温度予測値Ｔｐが一時的な外乱によって急増している場合には、出力制限が行われず、不要な出力制限を回避することができる。温度予測値Ｔｐの一時的な急増は、温度検出部１７への外乱ノイズによって発生する。
Therefore, when the change amount Tc of the temperature predicted value Tp is larger than the change amount due to the temperature time constant of the grid-connected inverter device 3, the
変化量Ｔｃが、系統連系インバータ装置３の温度時定数による変化量以下の場合、制御部２０は、出力制限を行う。これにより、冷却ファン１８の状態変化に起因する系統連系インバータ装置３の出力制限を抑制することができる。
When the change amount Tc is equal to or less than the change amount due to the temperature time constant of the grid interconnection inverter device 3, the
図１０は、実施の形態２にかかる電力変換制御処理の一例を示すフローチャートである。実施の形態２にかかる系統連系インバータ装置３の制御部２０による処理は、ステップＳ２７、Ｓ２８の処理が追加されること以外は実施の形態１にかかる系統連系インバータ装置３の制御部２０と同様の処理である。
FIG. 10 is a flowchart of an example of the power conversion control process according to the second embodiment. The processing by the
図１０のステップＳ２１からＳ２６は、図９に示すステップＳ２１からＳ２６と同様である。制御部２０は、ステップＳ２７において、ステップＳ２１において演算される時系列の複数の温度予測値Ｔｐから温度予測値Ｔｐの変化量Ｔｃを演算する。変化量Ｔｃは、温度予測値Ｔｐの単位時間当たりの変化量である。
Steps S21 to S26 in FIG. 10 are the same as steps S21 to S26 shown in FIG. In step S27, the
制御部２０の出力制御部３２は、ステップＳ２２において温度予測値Ｔｐが温度閾値Ｔｔｈ１以上であると判定した場合（ステップＳ２２；Ｙｅｓ）、変化量Ｔｃが変化量閾値Ｔｔｈａ以上であるか否かを判定する（ステップＳ２８）。なお、変化量閾値Ｔｔｈａは、系統連系インバータ装置３の温度時定数による変化量よりも大きい値に設定される。
If the
出力制御部３２は、変化量Ｔｃが変化量閾値Ｔｔｈａ以上であると判定した場合（ステップＳ２８；Ｙｅｓ）、処理をステップＳ２４に移行する。出力制御部３２は、変化量Ｔｃが変化量閾値Ｔｔｈａ未満であると判定した場合（ステップＳ２８；Ｎｏ）、処理をステップＳ２３に移行する。
If the
以上のように、系統連系インバータ装置３の出力制御部３２は、温度予測値Ｔｐが温度閾値Ｔｔｈ１以上になった場合であっても、温度予測値Ｔｐの変化量Ｔｃが変化量閾値Ｔｔｈａ以上である場合には、電力変換部１０の出力を制限しない。したがって、出力制御部３２は、温度予測値Ｔｐが一時的な外乱によって急増している場合、不要な出力制限を回避することができる。
As described above, the
なお、出力制御部３２は、温度予測値Ｔｐが温度閾値Ｔｔｈ１以上になった場合において、変化量Ｔｃが規定範囲Ａｃ内であれば電力変換部１０の出力を制限し、変化量Ｔｃが規定範囲Ａｃ外であれば電力変換部１０の出力を制限することもできる。規定範囲Ａｃは、Ｔｃｔｈ１以上Ｔｃｔｈ２未満の範囲であり、Ｔｃｔｈ１＞０、Ｔｃｔｈ２＝Ｔｔｈａである。
The
温度検出部１７は、２箇所以上の内部温度Ｔｄを検出することができる。予測値演算部３１は、温度検出部１７から２箇所以上の内部温度Ｔｄを取得し、各内部温度Ｔｄについて温度予測値Ｔｐを算出することができる。出力制御部３２は、各温度予測値Ｔｐに対して温度閾値Ｔｔｈ１を有しており、各温度予測値Ｔｐが温度閾値Ｔｔｈ１以上になるかどうかを判定する。出力制御部３２は、２箇所以上の温度予測値Ｔｐのうち１つでも温度閾値Ｔｔｈ１以上になる場合に、上述の場合と同様に、出力電力値Ｐｏを定格出力電力値Ｐｏｒ未満に制限する。予測値演算部３１は、２箇所以上の温度予測値Ｔｐに対して異なる温度閾値Ｔｔｈ１を有することができ、これにより、系統連系インバータ装置３を構成する電気部品毎に適切な温度閾値Ｔｔｈ１を設定することが可能となる。ファン駆動部３４において、冷却ファン１８の停止によって上昇する各温度予測値Ｔｐは、各温度予測値Ｔｐに対応する温度閾値Ｔｔｈ１未満になる値に設定される。また、温度検出部１７は、２箇所以上の温度予測値Ｔｐの平均値が温度閾値Ｔｔｈ１以上になる場合に、出力電力値Ｐｏを定格出力電力値Ｐｏｒ未満に制限することもできる。
The
予測値演算部３１は、２種類以上の温度予測値Ｔｐを演算することができる。２種類以上の温度予測値Ｔｐは、一定時間ｔａ後における内部温度Ｔｄの予測値である温度予測値Ｔｐ１と、一定時間ｔａよりも長い一定時間ｔｂ後における内部温度Ｔｄの予測値である温度予測値Ｔｐ２とを含む。ファン駆動部３４は、温度予測値Ｔｐ１と温度予測値Ｔｐ２のいずれかが温度閾値Ｔｔｈ１以上になる場合に冷却ファン１８を動作させることができる。これにより、温度予測値Ｔｐが１つである場合に比べ、冷却ファン１８の状態の停止状態から稼動状態への移行を早めることができ、内部温度Ｔｄが上昇することによる出力制限をより効果的に抑制することができる。
The predicted
出力制御部３２は、入力電力値Ｐｉが入力電力上限値Ｐｉｍａｘ以下になるように、入力電圧指令Ｖｉ*および出力電圧指令Ｖｏ*を生成する構成であればよく、上述した例に限定されるものではない。
The
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 The configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.
１ 発電システム、２ 直流電源、３ 系統連系インバータ装置、４ 電力系統、１０ 電力変換部、１７ 温度検出部、１８ 冷却ファン、２０ 制御部、３１ 予測値演算部、３２ 出力制御部、３４ ファン駆動部。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
直流電源から供給される直流電力を交流電力へ変換する電力変換部と、
前記系統連系インバータ装置内を冷却する冷却ファンと、
前記電力変換部および前記冷却ファンを制御する制御部と、
前記系統連系インバータ装置の内部温度を検出する温度検出部と、を備え、
前記制御部は、
前記温度検出部によって検出された前記内部温度に基づき、前記内部温度の予測値を演算する予測値演算部と、
前記予測値が温度閾値以上である場合に、前記交流電力の電力値を制限する出力制御部と、
前記冷却ファンの状態が稼動状態から停止状態へ変化した場合であっても前記予測値が前記温度閾値未満に維持されるように、前記冷却ファンを制御するファン駆動部と、
を備えることを特徴とする系統連系インバータ装置。 A grid interconnection inverter device,
A power converter that converts DC power supplied from a DC power source into AC power;
A cooling fan for cooling the inside of the grid interconnection inverter device;
A control unit for controlling the power conversion unit and the cooling fan;
A temperature detection unit for detecting an internal temperature of the grid interconnection inverter device,
The controller is
A predicted value calculation unit that calculates a predicted value of the internal temperature based on the internal temperature detected by the temperature detection unit;
An output control unit that limits the power value of the AC power when the predicted value is equal to or higher than a temperature threshold;
A fan driving unit that controls the cooling fan so that the predicted value is maintained below the temperature threshold even when the state of the cooling fan changes from an operating state to a stopped state;
A grid interconnection inverter device comprising:
前記予測値が前記温度閾値以上になった場合において、前記予測値の変化量が変化量閾値以上である場合には、前記電力変換部の出力を制限しない
ことを特徴とする請求項１に記載の系統連系インバータ装置。 The output control unit
2. The output of the power conversion unit is not limited when the predicted value is equal to or higher than the temperature threshold, and the amount of change in the predicted value is equal to or higher than the threshold value for change. Grid-connected inverter device.
前記電力変換部の出力電流が電流閾値以上である場合に、前記冷却ファンを稼動させ、前記電力変換部の出力電流が前記電流閾値未満である場合に前記冷却ファンを停止させ、
前記冷却ファンの状態が停止状態であり、かつ、前記電力変換部の出力電流が前記電流閾値未満である場合に前記予測値が前記温度閾値未満になるように前記電流閾値が設定されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の系統連系インバータ装置。 The fan drive unit is
When the output current of the power converter is equal to or greater than a current threshold, the cooling fan is operated, and when the output current of the power converter is less than the current threshold, the cooling fan is stopped,
The current threshold is set such that the predicted value is less than the temperature threshold when the state of the cooling fan is stopped and the output current of the power converter is less than the current threshold. The grid interconnection inverter apparatus according to claim 1 or 2.
前記直流電源と、を備える
ことを特徴とする発電システム。 The grid interconnection inverter device according to any one of claims 1 to 3,
A power generation system comprising: the DC power supply.
前記系統連系インバータ装置の内部温度に基づいて、前記内部温度の予測値を演算するステップと、
前記予測値が温度閾値以上である場合に、前記系統連系インバータ装置から出力される交流電力の電力値を制限するステップと、
前記系統連系インバータ装置内を冷却する冷却ファンの状態が稼動状態から停止状態へ変化した場合であっても前記予測値が前記温度閾値未満に維持されるように、前記冷却ファンを制御するステップと、を含む
ことを特徴とする系統連系インバータ装置の制御方法。 In the control method of the grid interconnection inverter device,
Calculating a predicted value of the internal temperature based on the internal temperature of the grid-connected inverter device;
Limiting the power value of AC power output from the grid-connected inverter device when the predicted value is equal to or higher than a temperature threshold;
Controlling the cooling fan so that the predicted value is maintained below the temperature threshold even when the state of the cooling fan that cools the inside of the grid-connected inverter device changes from an operating state to a stopped state. And a control method for a grid-connected inverter device.
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111490686A (en) * | 2020-04-15 | 2020-08-04 | 北京金茂绿建科技有限公司 | Energy storage converter heat management device and method |
| CN111490686B (en) * | 2020-04-15 | 2021-10-08 | 北京金茂绿建科技有限公司 | Energy storage converter heat management device and method |
| JP2023009549A (en) * | 2021-07-07 | 2023-01-20 | 矢崎総業株式会社 | Power controller and temperature control method |
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