JP2019047653A - 太陽光発電システム及び変換器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】変換器が、太陽電池と、当該太陽電池から出力される直流電力を交流に変換するインバータとの間に接続され、前記太陽電池で発電された直流電力を前記インバータ側へ出力する際、前記太陽電池の負極の対地間電位を前記インバータの負極の対地間電位よりも高くする。例えば、太陽電池の負極とインバータの負極をコモン化せず、太陽電池における負極の対地間電位を0V以上とする。
【選択図】図1
Description
を引き起こす要因となることが知られている。
即ち、本開示の一例に係る変換器は、太陽電池と、当該太陽電池から出力される直流電力を交流に変換するインバータとの間に接続され、前記太陽電池で発電された直流電力を前記インバータ側へ出力する際、前記太陽電池の負極の対地間電位を前記インバータの負極の対地間電位よりも高くする。
地間電位よりも高くする第二変換部とを備える。当該構成によって、上記変換器は、太陽電池における負極の対地間電位が負となることを抑制して、PIDによる性能低下を抑えることができる。
第二ダイオードとを備えてもよい。
§1 適用例
図1は、本実施形態に係る太陽光発電システム100の構成を示すブロック図、図2は、比較例としての太陽光発電システム200に備えられるDC/DCコンバータ220及びインバータユニット30の回路構成を示す図、図3は、比較例における対地電位を示す図である。
統や負荷装置へ供給する。
陽電池10の負極とインバータ31の負極とをコモン化せず、太陽電池で発電された直流電圧を前記インバータ側へ出力する際、太陽電池10の負極の対地間電位をインバータ31の負極の対地間電位よりも高くする。これにより、太陽電池10の負極側に位置する太陽電池モジュール1の対地電位が負となるのを抑えて、PIDによる太陽電池10の性能劣化を抑制する。例えば、太陽電池10の負極の対地間電位を0以上とすることで、PIDによる太陽電池10の性能劣化を防止する。図1(B)の例では、太陽電池の出力電圧V1(例えば284V)をDC/DCコンバータ20で昇圧してインバータユニット30の正負極間に印加し、インバータユニット30の正負極間の電圧V4、即ちインバータ31の正負極間の電圧を568Vとしている。この場合、インバータユニット30の正負極の中間が対地電位0Vとなるので、正極の対地電位が+284、負極の対地電位が−284となる。そして、DC/DCコンバータ20は、太陽電池10の正極とインバータユニット30の正極とをコモン化して、対地電位を等しくし、太陽電池10の正極の対地電位を+284Vとしている。このため、太陽電池10の正負極間の電圧が284Vである場合の負極の対地電位が0Vとなり、PIDによる太陽電池10の性能劣化が防止される。なお、DC/DCコンバータ20は、本発明における変換器の一例である。
(2.1)
図4は、太陽光発電システム100に備えられるDC/DCコンバータ20及びインバータユニット30の回路構成の一例を示す図である。なお、前述の図1と同じ機能を有する要素には同符号を付す等して再度の説明を省略する。
トランジスタ、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)などのスイッチ素子でよい。スイッチング素子S0は、不図示の駆動回路によってスイッチング動作され、周期的に高電位側の一端(本例ではドレイン)と低電位側の一端(本例ではソース)との間をON/OFFする。
4V)に昇圧してインバータユニット30へ出力する。
図5は、太陽光発電システム100に備えられるDC/DCコンバータ20及びインバータユニット30の回路構成の一例を示す図である。なお、図4の太陽光発電システム100と同じ機能を有する要素には同符号を付す等して再度の説明を省略する。
図6は、太陽光発電システム100に備えられるDC/DCコンバータ20及びインバータユニット30の回路構成の一例を示す図である。なお、前述の太陽光発電システム100と同じ機能を有する要素には同符号を付す等して再度の説明を省略する。
例では、太陽電池10における負極の対地間電位を0Vとしている。この構成により、図6の太陽光発電システム100は、PIDによる太陽電池10の性能劣化を防止している。
図7は、太陽光発電システム100に備えられるDC/DCコンバータ20及びインバータユニット30の回路構成の一例を示す図である。なお、前述の太陽光発電システム100と同じ機能を有する要素には同符号を付す等して再度の説明を省略する。
図8は、太陽光発電システム100に備えられるDC/DCコンバータ20及びインバータユニット30の回路構成の一例を示す図である。なお、前述の太陽光発電システム100と同じ機能を有する要素には同符号を付す等して再度の説明を省略する。
図9は、太陽光発電システム100の一例を示す図である。本例の太陽光発電システム100は、変換器20A及びパワーコンディショナ(以下、PCS(Power Conditioning System)とも称す)50を備えている。本例の変換器20Aは、図6のDC/DCコンバ
ータ20と比べて回路構成は同じであり、直流電圧の変換に係るパラメータが異なっている。また、本例のPCS50は、図2と同じ構成である。本例において、前述の太陽光発電システム100と同じ機能を有する要素には同符号を付す等して再度の説明を省略する。
図10は、太陽光発電システム100に備えられる変換器20A及びPCS50の回路構成の一例を示す図である。本例の変換器20Aは、図7のDC/DCコンバータ20と比べて、回路構成は同じであり、直流電圧の変換に係るパラメータが異なっている。なお、図7の例では、DC/DCコンバータ20がインバータユニット30に接続していたのに代えて、本例では、PCS50に接続している。本例において、前述の太陽光発電システム100と同じ機能を有する要素には同符号を付す等して再度の説明を省略する。
池10の出力電圧V1(例えば284V)を所定の電圧V2(例えば124V)に降圧し、第二変換部22が、正極をコモンとして電圧V2を太陽電池10の出力と同じ電圧V3(例えば284V)に昇圧する。そして、この電圧V3をPCS50のDC/DCコンバータ220が所定の電圧V4(例えば320V)に昇圧する。この場合、前述のようにDC/DCコンバータ220における出力側負極の対地電位が−160V、入力側正極の対地電位が+124Vとなるので、このDC/DCコンバータ220と接続し、正極をコモン化した第二変換部22の入力側正極の対地電位も+124Vとなる。このため第一変換部21の出力電圧を124Vとすることで、負極の対地電位を0Vとし、太陽電池10における負極の対地電位を0Vとして、PIDによる太陽電池10の性能劣化を防止している。
図11は、太陽光発電システム100に備えられる変換器20A及びPCS50の回路構成の一例を示す図である。本例の変換器20Aは、図8のDC/DCコンバータ20と比べて、回路構成は同じであり、直流電圧の変換に係るパラメータが異なっている。なお、図8の例では、DC/DCコンバータ20がインバータユニット30に接続していたのに代えて、本例では、PCS50に接続している。本例において、前述の太陽光発電システム100と同じ機能を有する要素には同符号を付す等して再度の説明を省略する。
図12は、太陽光発電システム100の一例を示す図である。本例の太陽光発電システム100は、(2.4)の例と比べて、変換器20Bが、計測部23と制御部24とを備えた点が異なっており、その他の構成は同じである。
計測部23は、太陽電池10の負極とアースとに接続され、当該負極における対地間電位を測定する。
の太陽電池10を採用した場合、太陽電池10における負極の対地間電位が0V未満の場合に、0V以上となるように制御し、太陽電池10における負極の対地間電位が0Vを超えている場合には、対地間電位の制御を行わないこととしてもよい。また、薄膜シリコン型の太陽電池10を採用した場合には、太陽電池10における負極の対地間電位が0V未満の場合及び0Vを超えている場合に、0Vとなるように制御してもよい。
図13は、太陽光発電システム100の一例を示す図である。本例の太陽光発電システム100は、(2.4)の例と比べて、変換器20Cが、推定部25と制御部24とを備えた点が異なっており、その他の構成は同じである。
推定部25は、PCS50から、当該PCS50が接続する系統の系統電圧を示す情報又はインバータ31の正負極間の電圧V4を示す情報を取得し、当該情報から太陽電池10の負極の対地間電位を推定する。
図14は、太陽光発電システム100の一例を示す図である。本例の太陽光発電システム100は、(2.4)の例と比べて、変換器20Dが、制御部24と、推定部25と、測定部26とを備えた点が異なっており、その他の構成は同じである。
測定部26は、PCS50が接続する電力系統の系統電圧を測定する。推定部25は、
測定部26で測定した系統電圧から太陽電池10における負極の対地間電位を推定する。
本開示の一例に係る変換器(20)は、
太陽電池(10)と、当該太陽電池(10)から出力される直流電力を交流に変換するインバータ(31)との間に接続され、
前記太陽電池(10)で発電された直流電力を前記インバータ側へ出力する際、前記太陽電池(10)の負極の対地間電位を前記インバータ(31)の負極の対地間電位よりも高くする。
20 :DC/DCコンバータ
20A,20B,20C,20D:変換器
21 :第一変換部
22 :第二変換部
23 :計測部
24 :制御部
25 :推定部
26 :測定部
30 :インバータユニット
31 :インバータ
40 :分電盤
100 :太陽光発電システム
Claims (13)
- 太陽電池と、当該太陽電池から出力される直流電力を交流に変換するインバータとの間に接続され、
前記太陽電池で発電された直流電力を前記インバータ側へ出力する際、前記太陽電池の負極の対地間電位を前記インバータの負極の対地間電位よりも高くすることを特徴とする変換器。 - 一端が前記太陽電池の負極に接続されたリアクトルと、
前記太陽電池の正極及び前記インバータの正極と前記リアクトルの他端との間の経路を開閉するスイッチング素子と、
カソードが前記リアクトルの他端に接続され、アノードが前記インバータの負極に接続されるダイオードと、
を備える請求項1に記載の変換器。 - 一端が前記太陽電池の負極に接続されたリアクトルと、
前記太陽電池の正極及び前記インバータの正極と前記リアクトルの他端との間の経路を開閉するスイッチング素子と、
カソードが前記リアクトルの他端に接続され、アノードが前記インバータの負極に接続されるダイオードと、
一端が前記リアクトルの太陽電池側端部と接続され、他端が前記ダイオードのアノードと接続されたコンデンサと、
を備える請求項1に記載の変換器。 - 前記太陽電池の正極の対地間電位を前記インバータの正極の対地間電位以上とする第一変換部と、
前記太陽電池の負極の対地間電位を前記インバータの負極の対地間電位よりも高くする第二変換部と、
を備える請求項1に記載の変換器。 - 前記第一変換部が、
前記インバータの正極に一端が接続される第一リアクトルと、
前記太陽電池の正極と前記第一リアクトルの他端との間の経路を開閉する第一スイッチング素子と、
カソードが前記第一リアクトルの他端及び前記第一スイッチング素子のリアクトル側端部に接続され、アノードが前記太陽電池の負極に接続される第一ダイオードと、
を備え、
前記第二変換部が、
前記太陽電池の負極に一端が接続される第二リアクトルと、
前記第一変換部の正極及び前記インバータの正極と前記第二リアクトルの他端との間の経路を開閉する第二スイッチング素子と、
カソードが前記第二リアクトルの他端及び前記第二スイッチング素子のリアクトル側端部に接続され、アノードが前記インバータの負極に接続される第二ダイオードと、
を備える請求項4に記載の変換器。 - 前記第一変換部が、
前記インバータの正極に一端が接続される第一リアクトルと、
前記太陽電池の正極と前記第一リアクトルの他端との間の経路を開閉する第一スイッチング素子と、
カソードが前記第一リアクトルの他端及び前記第一スイッチング素子のリアクトル側端
部に接続され、アノードが前記インバータの負極に接続される第一ダイオードと、
を備え、
前記第二変換部が、
前記太陽電池の負極に一端が接続される第二リアクトルと、
前記太陽電池の正極と前記第二リアクトルの他端との間の経路を開閉する第二スイッチング素子と、
カソードが前記第二リアクトルの他端及び前記第二スイッチング素子のリアクトル側端部に接続され、アノードがインバータの負極に接続される第二ダイオードと、を備える請求項4に記載の変換器。 - 前記インバータを含むパワーコンディショナと別体に構成され、当該パワーコンディショナの直流側外部端子を介して前記インバータと接続され、
前記太陽電池の正負極間の電圧と、前記パワーコンディショナの直流側外部端子の正負極間へ印加する電圧とを同じとする請求項4に記載の変換器。 - 前記第一変換部が、
前記パワーコンディショナの正極に一端が接続される第一リアクトルと、
前記太陽電池の正極と前記第一リアクトルの他端との間の経路を開閉する第一スイッチング素子と、
カソードが前記第一リアクトルの他端及び前記第一スイッチング素子のリアクトル側端部に接続され、アノードが前記太陽電池の負極に接続される第一ダイオードと、
を備え、
前記第二変換部が、
前記太陽電池の負極に一端が接続される第二リアクトルと、
前記第一変換部の正極及び前記パワーコンディショナの直流側外部端子の正極と前記第二リアクトルの他端との間の経路を開閉する第二スイッチング素子と、
カソードが前記第二リアクトルの他端及び前記第二スイッチング素子のリアクトル側端部に接続され、アノードが前記パワーコンディショナの直流側外部端子の負極に接続される第二ダイオードと、
を備える請求項7に記載の変換器。 - 前記第一変換部が、
前記パワーコンディショナの直流側外部端子の正極に一端が接続される第一リアクトルと、
前記太陽電池の正極と前記第一リアクトルの他端との間の経路を開閉する第一スイッチング素子と、
カソードが前記第一リアクトルの他端及び前記第一スイッチング素子のリアクトル側端部に接続され、アノードが前記パワーコンディショナの直流側外部端子の負極に接続される第一ダイオードと、
を備え、
前記第二変換部が、
前記太陽電池の負極に一端が接続される第二リアクトルと、
前記太陽電池の正極と前記第二リアクトルの他端との間の経路を開閉する第二スイッチング素子と、
カソードが前記第二リアクトルの他端及び前記第二スイッチング素子のリアクトル側端部に接続され、アノードが前記パワーコンディショナの直流側外部端子の負極に接続される第二ダイオードと、
を備える請求項7に記載の変換器。 - 前記太陽電池における負極の対地間電位を測定する計測部と、
前記対地間電位に基づいて、前記太陽電池の負極の対地間電位が0以上となるように前記スイッチング素子を制御する制御部と、
を備える請求項5,6,8又は9に記載の変換器。 - 前記パワーコンディショナから、当該パワーコンディショナが接続する電力系統の系統電圧を示す情報又は前記インバータの正負極間の電圧を示す情報を取得し、当該情報から前記太陽電池における負極の対地間電位を推定する推定部と、
前記推定部で推定した対地間電位に基づいて、前記太陽電池の負極の対地間電位が0以上となるように前記スイッチング素子を制御する制御部と、
を備える請求項5,6,8又は9に記載の変換器。 - 前記パワーコンディショナが接続する電力系統の系統電圧を測定する測定部と、
前記測定部によって測定した系統電圧に基づいて前記太陽電池における負極の対地間電位を推定する推定部と、
前記推定部によって推定した対地間電位に基づいて、前記太陽電池の負極の対地間電位が0以上となるように前記スイッチング素子を制御する制御部と、
を備える請求項5,6,8又は9に記載の変換器。 - 前記請求項1〜12の何れか一項に記載の変換器と、前記太陽電池と、前記インバータとを備える太陽光発電システム。
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