JP2019201509A - Power conversion system - Google Patents

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和希 友永
Kazuki Tomonaga
和希 友永
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Abstract

To provide a power conversion system capable of suppressing a reduction in conversion efficiency of photovoltaic power generation facilities.SOLUTION: A power conversion system according to an embodiment comprises: a DC/DC converter connected with an accumulator battery via one terminal; a diode connected with a solar panel at an anode terminal; a power inverter provided between a busbar to which the other terminal of the DC/DC converter and a cathode terminal of the diode are connected, and an AC system, and selectively applied with a function of maximizing an output power depending on a power generated by the solar panel and a function of restricting an output to predetermined output power; and a control device that transmits a command for controlling operation of the DC/DC converter and the power inverter on the basis of a state of the accumulator battery, the output power of the solar panel, and a rated capacity of the power inverter.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、太陽光発電設備における電力変換システムに関する。   Embodiments described herein relate generally to a power conversion system in a photovoltaic power generation facility.

従来、太陽光パネルと蓄電池設備を直流リンクした太陽光発電設備の方式がある。このような太陽光発電設備では、太陽光パネルで発電された電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して、蓄電池を充電する。また、交流系統に給電する過程においても、太陽光パネルで発電された電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して、逆変換装置に供給されて、逆変換装置が交流系統に給電する。   Conventionally, there is a method of solar power generation equipment in which a solar panel and storage battery equipment are DC-linked. In such a solar power generation facility, the electric power generated by the solar panel charges a storage battery via a DC / DC converter. In the process of supplying power to the AC system, the power generated by the solar panel is supplied to the inverse conversion device via the DC / DC converter, and the inverse conversion device supplies the AC system.

このように、従来の方式に於いては、太陽光パネルの発電電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して所望の装置に電力給電するために、ＤＣ／ＤＣコンバータは、太陽光パネルの発電電力を最大化する最大電力点追従（Maximum Power Point Tracking、ＭＰＰＴ）制御機能を有している。   As described above, in the conventional method, the generated power of the solar panel supplies power to a desired device via the DC / DC converter. Therefore, the DC / DC converter uses the generated power of the solar panel. It has a maximum power point tracking (MPPT) control function to maximize.

特開２０１４−２３０４５５号公報JP 2014-230455 A

以上のように、従来の太陽光パネルと蓄電池設備を直流リンクした太陽光発電設備の方式に於いては、太陽光パネルで発電された電力を交流系統に給電する経路、および、蓄電池を充電する経路のいずれにおいても、太陽光パネルで発電された電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータを経由する必要がある。そのため、主として、ＤＣ／ＤＣコンバータの半導体素子のスイッチング動作による電力損失によって、太陽光発電設備の変換効率が低下するとの問題がある。   As described above, in the conventional solar power generation system in which the solar panel and the storage battery facility are DC-linked, the path for supplying the power generated by the solar panel to the AC system and the storage battery are charged. In any of the paths, the power generated by the solar panel needs to pass through a DC / DC converter. Therefore, there is a problem that the conversion efficiency of the photovoltaic power generation facility is lowered mainly due to the power loss due to the switching operation of the semiconductor element of the DC / DC converter.

本発明の実施形態は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、太陽光発電設備の変換効率の低下を抑制した電力変換システムを提供することを目的とする。   Embodiments of the present invention have been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a power conversion system that suppresses a decrease in conversion efficiency of photovoltaic power generation equipment.

実施形態に係る電力変換システムは、一方の端子を介して蓄電池に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータと、太陽光パネルにアノード端子で接続されたダイオードと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの他方の端子および前記ダイオードのカソード端子が接続されたブスバーと、交流系統と、の間に設けられ、前記太陽光パネルの発電電力に応じて出力電力を最大化する機能および所定の出力電力に出力を制限する機能を選択的に適用される逆変換装置と、前記蓄電池の状態、前記太陽光パネルの出力電力、および前記逆変換装置の定格容量にもとづいて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータおよび前記逆変換装置の動作を制御する指令を送信する制御装置と、を備える。   A power conversion system according to an embodiment includes a DC / DC converter connected to a storage battery via one terminal, a diode connected to a solar panel with an anode terminal, the other terminal of the DC / DC converter, and the Provided between the bus bar to which the cathode terminal of the diode is connected and the AC system, a function of maximizing the output power according to the generated power of the solar panel and a function of limiting the output to a predetermined output power Controlling the operation of the DC / DC converter and the inverse converter based on the selectively applied inverse converter and the state of the storage battery, the output power of the solar panel, and the rated capacity of the inverse converter And a control device that transmits a command to perform.

本実施形態では、太陽光発電設備の変換効率の低下を抑制した電力変換システムが提供される。   In this embodiment, the power conversion system which suppressed the fall of the conversion efficiency of photovoltaic power generation equipment is provided.

実施形態に係る電力変換システムを例示するブロック図である。1 is a block diagram illustrating a power conversion system according to an embodiment. 実施形態の電力変換システムの動作を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating operation | movement of the power conversion system of embodiment. 実施形態の電力変換システムの動作を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating operation | movement of the power conversion system of embodiment. 実施形態の電力変換システムの動作を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating operation | movement of the power conversion system of embodiment. 実施形態の電力変換システムの動作を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating operation | movement of the power conversion system of embodiment. 実施形態の電力変換システムの動作を説明するためのフローチャートの例である。It is an example of the flowchart for demonstrating operation | movement of the power conversion system of embodiment. 実施形態の電力変換システムの動作を説明するための表である。It is a table | surface for demonstrating operation | movement of the power conversion system of embodiment. 比較例の電力変換システムを例示するブロック図である。It is a block diagram which illustrates the power conversion system of a comparative example.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each part, the size ratio between the parts, and the like are not necessarily the same as actual ones. Further, even when the same part is represented, the dimensions and ratios may be represented differently depending on the drawings.
In the present specification and each drawing, the same elements as those described above with reference to the previous drawings are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted as appropriate.

図１は、実施形態に係る電力変換装置を例示するブロック図である。
図１に示すように、実施形態の電力変換システム１０００は、蓄電池１１、太陽光パネル１２、および交流系統１８に接続される。 FIG. 1 is a block diagram illustrating a power conversion apparatus according to the embodiment.
As shown in FIG. 1, the power conversion system 1000 of the embodiment is connected to a storage battery 11, a solar panel 12, and an AC system 18.

蓄電池１１は、繰り返し充放電が可能な蓄電設備である。たとえば、蓄電池１１は、鉛電池や、リチウムイオン電池等の素電池が直列に接続され、直列に接続された接続体がさらに並列に接続されて、所望の蓄電容量を実現している。図示しないが、蓄電池１１は、残存容量や蓄電池１１の異常等を表すデータ（以下、単に残存容量等のデータともいう）を取得する蓄電池管理装置に接続されている。蓄電池管理装置は、蓄電池１１の残存容量等のデータを電力変換システム１００に送信する。電力変換システム１００は、残存容量等のデータにもとづいて、蓄電池１１の充電の許可、禁止、および放電の許可、禁止を行う。   The storage battery 11 is a power storage facility that can be repeatedly charged and discharged. For example, in the storage battery 11, unit cells such as a lead battery and a lithium ion battery are connected in series, and connected bodies connected in series are further connected in parallel to achieve a desired storage capacity. Although not shown, the storage battery 11 is connected to a storage battery management device that acquires data indicating the remaining capacity and abnormality of the storage battery 11 (hereinafter also simply referred to as data such as remaining capacity). The storage battery management device transmits data such as the remaining capacity of the storage battery 11 to the power conversion system 100. The power conversion system 100 permits and prohibits charging of the storage battery 11 and permits and prohibits discharging based on data such as remaining capacity.

太陽光パネル１２は、太陽光の照射によって発電する光電変換素子を含む直流発電設備である。光電変換素子は、太陽光の照射によって直流発電することができれば、単結晶シリコンやアモルファスシリコン等、材料は問わない。   The solar panel 12 is a DC power generation facility that includes a photoelectric conversion element that generates power by irradiation with sunlight. The photoelectric conversion element may be made of any material such as single crystal silicon and amorphous silicon as long as it can generate DC power by irradiation with sunlight.

交流系統１８は、交流の電力系統であり、たとえば商用の送電線等を含む。交流系統１８には、送電線のほか、他の交流電源や交流負荷等が接続されていてもよい。交流系統１８は、三相交流でもよいし、単相交流でもよい。   The AC system 18 is an AC power system and includes, for example, a commercial power transmission line. In addition to the power transmission line, the AC system 18 may be connected to another AC power source, an AC load, or the like. The AC system 18 may be a three-phase AC or a single-phase AC.

電力変換システム１００は、太陽光パネル１２によって発電された直流電力を交流電力に変換して、交流系統１８に連系する。電力変換システム１００では、太陽光パネル１２の発電電力および定格容量に応じて、蓄電池１１を充電しつつ交流系統１８に給電し、あるいは蓄電池１１からの放電電力を太陽光パネル１２の発電電力に加えて、交流系統１８に給電する。   The power conversion system 100 converts the DC power generated by the solar panel 12 into AC power and connects it to the AC system 18. In the power conversion system 100, according to the generated power and rated capacity of the solar panel 12, power is supplied to the AC system 18 while charging the storage battery 11, or the discharged power from the storage battery 11 is added to the generated power of the solar panel 12. Then, power is supplied to the AC system 18.

太陽光パネル１２の発電電力は、好ましくは、電力変換システム１００の定格容量よりも大きく設定されている。太陽光パネル１２の発電電力が電力変換システム１００の定格容量よりも大きい過積載の状態とすることによって、日射量が少なく太陽光パネル１２の発電電力が小さい場合であっても、電力変換システム１００は定格容量までの電力を交流系統１８に給電することができる。   The generated power of the solar panel 12 is preferably set larger than the rated capacity of the power conversion system 100. Even if the amount of solar radiation is small and the generated power of the solar panel 12 is small by setting the generated power of the solar panel 12 to an overloaded state larger than the rated capacity of the power conversion system 100, the power conversion system 100 Can supply the AC system 18 with power up to the rated capacity.

電力変換システム１００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４と、ダイオード１９と、逆変換装置２１と、制御装置２２と、を備える。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、一方の端子を介して蓄電池１１に接続される。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、他方の端子を介して直流バス２０に接続されている。ダイオード１９は、アノード端子で太陽光パネル１２に接続される。ダイオード１９は、カソード端子で直流バス２０に接続されている。逆変換装置２１は、一方の端子で直流バス２０に接続されている。逆変換装置２１は、他方の端子で交流系統１８に接続される。   The power conversion system 100 includes a DC / DC converter 14, a diode 19, an inverse conversion device 21, and a control device 22. The DC / DC converter 14 is connected to the storage battery 11 via one terminal. The DC / DC converter 14 is connected to the DC bus 20 through the other terminal. The diode 19 is connected to the solar panel 12 at an anode terminal. The diode 19 is connected to the DC bus 20 at the cathode terminal. The inverse conversion device 21 is connected to the DC bus 20 at one terminal. The reverse conversion device 21 is connected to the AC system 18 at the other terminal.

ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、双方向の電力変換を行う。つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、蓄電池１１から出力される直流電圧を直流バス２０に供給する直流電圧に変換して出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、直流バス２０の直流電圧を蓄電池１１の充電制御のための直流電圧に変換して出力する。なお、蓄電池１１に応じた充電制御は、たとえば蓄電池管理装置によって実行される。   The DC / DC converter 14 performs bidirectional power conversion. That is, the DC / DC converter 14 converts the DC voltage output from the storage battery 11 into a DC voltage supplied to the DC bus 20 and outputs the DC voltage. The DC / DC converter 14 converts the DC voltage of the DC bus 20 into a DC voltage for charge control of the storage battery 11 and outputs it. In addition, charge control according to the storage battery 11 is performed by the storage battery management apparatus, for example.

ダイオード１９は、太陽光パネル１２が発電する直流電圧を直流バス２０に供給する。ダイオード１９は、太陽光パネル１２にＤＣ／ＤＣコンバータ１４が出力する直流電圧が印加されることを防止する。   The diode 19 supplies a DC voltage generated by the solar panel 12 to the DC bus 20. The diode 19 prevents the DC voltage output from the DC / DC converter 14 from being applied to the solar panel 12.

逆変換装置２１は、直流電圧を交流電圧に変換して出力する。逆変換装置２１は、直流バス２０に供給される直流電圧を交流電圧に変換して、交流系統１８に給電することができる。逆変換装置２１は、交流電圧を直流電圧に変換して、直流バス２０に供給できるようにしてもよいが、以下では、直流電圧から交流電圧に変換して交流系統１８に給電する場合について説明する。   The inverse conversion device 21 converts a DC voltage into an AC voltage and outputs it. The reverse conversion device 21 can convert a DC voltage supplied to the DC bus 20 into an AC voltage and supply power to the AC system 18. The inverse conversion device 21 may convert an AC voltage into a DC voltage and supply it to the DC bus 20, but hereinafter, a case where the DC voltage is converted into an AC voltage and supplied to the AC system 18 will be described. To do.

逆変換装置２１は、ＭＰＰＴ制御による動作（以下、ＭＰＰＴ制御モードともいう）および出力電力を一定値以下に制限する動作（以下、出力電力制限モードともいう）を選択的に実行することができる。逆変換装置２１は、制御装置２２からの指令にもとづいて、ＭＰＰＴ制御モードまたは出力電力制限モードのいずれかを選択して動作する。   The inverse conversion device 21 can selectively execute an operation based on MPPT control (hereinafter also referred to as an MPPT control mode) and an operation that limits output power to a predetermined value or less (hereinafter also referred to as an output power limit mode). The inverse conversion device 21 operates by selecting either the MPPT control mode or the output power limit mode based on a command from the control device 22.

ＭＰＰＴ制御モードでは、逆変換装置２１は、太陽光パネル１２の発電電力が最大になる動作点を設定して動作する。出力電力制限モードでは、逆変換装置２１は、入力される電力が設定された出力電力の制限値を超える場合に、出力電力を制限値に制限する。制限値は、たとえば逆変換装置２１の定格容量である。なお、出力電力制限モードでは、制限する電力は、任意に設定することができ、たとえば制御装置２２によって、設定するようにしてもよい。   In the MPPT control mode, the reverse conversion device 21 operates by setting an operating point at which the generated power of the solar panel 12 becomes maximum. In the output power limit mode, the inverter 21 limits the output power to the limit value when the input power exceeds the set output power limit value. The limit value is, for example, the rated capacity of the reverse conversion device 21. In the output power restriction mode, the power to be restricted can be set arbitrarily, and may be set by the control device 22, for example.

制御装置２２は、蓄電池１１に接続された蓄電池管理装置から蓄電池の残存容量等のデータを受信する。制御装置２２は、蓄電池１１の残存容量等のデータを受信し、解釈することによって、蓄電池１１の状態を認識することができる。   The control device 22 receives data such as the remaining capacity of the storage battery from the storage battery management device connected to the storage battery 11. The control device 22 can recognize the state of the storage battery 11 by receiving and interpreting data such as the remaining capacity of the storage battery 11.

制御装置２２は、逆変換装置２１から太陽光パネル１２の発電電力に関するデータを受信する。制御装置２２は、太陽光パネル１２に設けられた電力計から発電電力に関するデータを受信してもよい。   The control device 22 receives data related to the generated power of the solar panel 12 from the inverse conversion device 21. The control device 22 may receive data relating to the generated power from a power meter provided in the solar panel 12.

制御装置２２は、蓄電池管理装置から受信した残存容量等のデータにもとづいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４に対して、蓄電池１１への充電を許可する充電指令を送信し、または蓄電池１１への充電を禁止する充電禁止指令を送信することができる。   Based on the data such as the remaining capacity received from the storage battery management device, the control device 22 transmits a charge command for permitting charging of the storage battery 11 to the DC / DC converter 14 or charges the storage battery 11. The prohibition charge prohibition command can be transmitted.

制御装置２２は、蓄電池管理装置からの受信データにもとづいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４に対して、蓄電池１１からの放電を許可する放電指令を送信し、または蓄電池１１からの放電を禁止する放電禁止指令を送信することができる。   Based on the received data from the storage battery management device, the control device 22 transmits a discharge command for permitting discharge from the storage battery 11 to the DC / DC converter 14 or discharge prohibition for prohibiting discharge from the storage battery 11. Commands can be sent.

制御装置２２は、逆変換装置２１に対して、動作モードを設定する指令を送信する。逆変換装置２１は、制御装置２２からＭＰＰＴ制御モードを選択すべきとする指令を受信した場合には、ＭＰＰＴ制御モードで動作する。逆変換装置２１は、制御装置２２から出力電力制限モードを選択すべきとする指令を受信した場合には、出力電力制限モードで動作する。   The control device 22 transmits a command for setting the operation mode to the inverse conversion device 21. Inverse conversion device 21 operates in MPPT control mode when it receives a command to select MPPT control mode from control device 22. Inverse conversion device 21 operates in the output power limit mode when receiving a command to select output power limit mode from control device 22.

電力変換システム１００は、複数の運転モードを有する。電力変換システム１００では、制御装置２２が送受信するデータに応じて、複数の運転モードのうちから１つの運転モードが選択される。複数の運転モードを、以下では、運転モードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄと呼ぶこととする。   The power conversion system 100 has a plurality of operation modes. In the power conversion system 100, one operation mode is selected from among a plurality of operation modes according to data transmitted and received by the control device 22. Hereinafter, the plurality of operation modes will be referred to as operation modes A, B, C, and D.

図２〜図５は、実施形態の電力変換システムの動作を説明するためのブロック図である。
図２〜図５は、運転モードＡ〜Ｄにおける各要素の状態等をそれぞれ示している。 2 to 5 are block diagrams for explaining the operation of the power conversion system of the embodiment.
2 to 5 show the state of each element in the operation modes A to D, respectively.

（運転モードＡ）
運転モードＡは、太陽光パネル１２の発電電力が逆変換装置２１の定格容量よりも大きく、なおかつ蓄電池１１が充電可能な状態である場合の運転モードである。 (Operation mode A)
The operation mode A is an operation mode in the case where the generated power of the solar panel 12 is larger than the rated capacity of the reverse conversion device 21 and the storage battery 11 is in a chargeable state.

図２に示すように、制御装置２２は、太陽光パネル１２の発電電力が逆変換装置２１の定格容量よりも大きく、なおかつ蓄電池１１が充電可能と判断した場合には、蓄電池１１を充電しつつ、交流系統１８に給電するように設定する（太実線）。具体的には、制御装置２２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４に対して、蓄電池１１を充電すべきとする充電指令を送信する。制御装置２２は、逆変換装置２１に対して、ＭＰＰＴ制御モードを選択する指令を送信する。これらによって、制御装置２２は、太陽光パネル１２の発電電力が逆変換装置２１の定格容量を超えないようにするとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４によって蓄電池１１を充電することができる。逆変換装置２１の定格容量を超えないよう蓄電池１１に充電できることから、太陽光パネル１２の発電電力を有効に利用することができる。   As shown in FIG. 2, the control device 22 charges the storage battery 11 when the generated power of the solar panel 12 is larger than the rated capacity of the reverse conversion device 21 and the storage battery 11 is chargeable. The AC system 18 is set to be fed (thick solid line). Specifically, the control device 22 transmits a charge command for charging the storage battery 11 to the DC / DC converter 14. The control device 22 transmits a command for selecting the MPPT control mode to the inverse conversion device 21. Thus, the control device 22 can charge the storage battery 11 by the DC / DC converter 14 while preventing the generated power of the solar panel 12 from exceeding the rated capacity of the reverse conversion device 21. Since the storage battery 11 can be charged so as not to exceed the rated capacity of the reverse conversion device 21, the generated power of the solar panel 12 can be used effectively.

（運転モードＢ）
運転モードＢは、太陽光パネル１２の発電電力が逆変換装置２１の定格容量よりも小さく、なおかつ蓄電池１１が放電可能な残存容量を有している場合の運転モードである。 (Operation mode B)
The operation mode B is an operation mode when the generated power of the solar panel 12 is smaller than the rated capacity of the reverse conversion device 21 and the storage battery 11 has a remaining capacity that can be discharged.

図３に示すように、制御装置２２は、太陽光パネル１２の発電電力が逆変換装置２１の定格容量よりも小さく、かつ蓄電池１１が放電可能と判断した場合には、太陽光パネル１２の発電電力に蓄電池１１からの放電電力を加えて、逆変換装置２１に供給するように設定する（太実線）。具体的には、制御装置２２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４に逆変換装置２１の定格容量を超えないよう蓄電池１１の放電指令を送信する。これによって、太陽光パネル１２の発電電力と蓄電池１１の放電電力との合計値を交流系統１８に給電することができる。なお、この場合にも、制御装置２２は、逆変換装置２１に対してＭＰＰＴ制御モードを選択する指令を送信する。   As shown in FIG. 3, when the control device 22 determines that the generated power of the solar panel 12 is smaller than the rated capacity of the reverse conversion device 21 and the storage battery 11 can be discharged, the power generation of the solar panel 12 is performed. It sets so that the discharge electric power from the storage battery 11 may be added to electric power, and it may supply to the reverse converter 21 (thick solid line). Specifically, the control device 22 transmits a discharge command for the storage battery 11 to the DC / DC converter 14 so as not to exceed the rated capacity of the reverse conversion device 21. As a result, the total value of the generated power of the solar panel 12 and the discharged power of the storage battery 11 can be supplied to the AC system 18. Also in this case, the control device 22 transmits a command for selecting the MPPT control mode to the inverse conversion device 21.

（運転モードＣ）
運転モードＣは、太陽光パネル１２の発電電力が逆変換装置２１の定格容量よりも大きく、なおかつ蓄電池１１が充電禁止の状態にある場合の運転モードである。 (Operation mode C)
The operation mode C is an operation mode in a case where the generated power of the solar panel 12 is larger than the rated capacity of the reverse conversion device 21 and the storage battery 11 is in a charging prohibited state.

図４に示すように、制御装置２２は、太陽光パネル１２の発電電力が逆変換装置２１の定格容量よりも大きく、なおかつ蓄電池１１に充電できないと判断した場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４に対して、充電を禁止すべきとする充電禁止指令を送信する。また、制御装置２２は、逆変換装置２１に対して出力電力制限モードを選択する指令を送信する。逆変換装置２１は、太陽光パネル１２の発電電力を設定された制限値（たとえば定格容量値）に設定し、制限値までの電力を交流系統１８に給電することができる（太実線）。   As shown in FIG. 4, when the control device 22 determines that the generated power of the solar panel 12 is larger than the rated capacity of the reverse conversion device 21 and the storage battery 11 cannot be charged, the control device 22 supplies the DC / DC converter 14. On the other hand, a charge prohibition command that prohibits charging is transmitted. Further, the control device 22 transmits a command for selecting the output power restriction mode to the inverse conversion device 21. The reverse conversion device 21 can set the generated power of the solar panel 12 to a set limit value (for example, a rated capacity value) and can supply power up to the limit value to the AC system 18 (thick solid line).

（運転モードＤ）
運転モードＤは、太陽光パネル１２の発電電力が逆変換装置２１の定格容量よりも小さく、なおかつ蓄電池１１が放電禁止の状態である場合の運転モードである。 (Operation mode D)
The operation mode D is an operation mode when the generated power of the solar panel 12 is smaller than the rated capacity of the reverse conversion device 21 and the storage battery 11 is in a discharge prohibited state.

図５に示すように、制御装置２２は、太陽光パネル１２の発電電力が逆変換装置２１の定格容量よりも小さく、なおかつ蓄電池１１から放電できないと判断した場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４に対して、放電を禁止すべきとする放電禁止指令を送信する。制御装置２２は、逆変換装置２１に対して、ＭＰＰＴ制御モードを選択すべきとする指令を送信する。逆変換装置２１は、太陽光パネル１２の発電電力最大化して交流系統１８に給電することができる（太実線）。   As shown in FIG. 5, when the control device 22 determines that the generated power of the solar panel 12 is smaller than the rated capacity of the reverse conversion device 21 and cannot be discharged from the storage battery 11, the control device 22 supplies the DC / DC converter 14. On the other hand, a discharge prohibition command is transmitted to prohibit discharge. The control device 22 transmits a command to select the MPPT control mode to the inverse conversion device 21. The reverse conversion device 21 can maximize the generated power of the solar panel 12 and supply power to the AC system 18 (thick solid line).

実施形態の電力変換システム１００の一連の動作をフローチャートを用いて説明する。
図６は、実施形態の電力変換システムの動作を説明するためのフローチャートの例である。
図６に示すように、ステップＳ１において、制御装置２２は、太陽光パネル１２の発電電力と逆変換装置２１の定格容量とを比較する。制御装置２２は、太陽光パネル１２の発電電力が、逆変換装置２１の定格容量よりも大きい場合には、処理をステップＳ２に遷移させる。制御装置２２は、太陽光パネル１２の発電電力が、逆変換装置２１の定格容量以下の場合には、処理をステップＳ３に遷移させる。 A series of operations of the power conversion system 100 of the embodiment will be described using a flowchart.
FIG. 6 is an example of a flowchart for explaining the operation of the power conversion system of the embodiment.
As shown in FIG. 6, in step S <b> 1, the control device 22 compares the generated power of the solar panel 12 with the rated capacity of the inverse conversion device 21. When the generated power of the solar panel 12 is larger than the rated capacity of the inverse conversion device 21, the control device 22 shifts the process to step S2. When the generated power of the solar panel 12 is equal to or less than the rated capacity of the reverse conversion device 21, the control device 22 shifts the process to step S3.

ステップＳ２において、制御装置２２は、蓄電池管理装置から受信した蓄電池１１の残存容量等のデータにもとづいて、蓄電池１１の充電が可能か否かを判定する。制御装置２２は、蓄電池１１の残存容量等のデータによって蓄電池１１を充電可能であると判定した場合には、自己の運転モードを運転モードＡに設定する。   In step S <b> 2, the control device 22 determines whether or not the storage battery 11 can be charged based on data such as the remaining capacity of the storage battery 11 received from the storage battery management device. When it is determined that the storage battery 11 can be charged based on data such as the remaining capacity of the storage battery 11, the control device 22 sets its operation mode to the operation mode A.

制御装置２２は、ステップＳ２で蓄電池１１を充電することができないと判定した場合には、自己の運転モードを運転モードＣに設定する。   When it is determined that the storage battery 11 cannot be charged in step S2, the control device 22 sets its own operation mode to the operation mode C.

ステップＳ１で、太陽光パネル１２の発電電力が逆変換装置２１の定格容量以下であると判定した場合には、制御装置２２は、ステップＳ３において、蓄電池管理装置から受信した蓄電池１１の残存容量等のデータにもとづいて、蓄電池１１からの放電が可能か否かを判定する。制御装置２２は、蓄電池１１の残存容量等のデータによって蓄電池１１から放電可能であると判定した場合には、自己の運転モードを運転モードＢに設定する。   If it is determined in step S1 that the generated power of the solar panel 12 is equal to or less than the rated capacity of the reverse conversion device 21, the control device 22 receives the remaining capacity of the storage battery 11 received from the storage battery management device in step S3. On the basis of the data, it is determined whether or not the storage battery 11 can be discharged. The control device 22 sets its operation mode to the operation mode B when it is determined that the storage battery 11 can be discharged from data such as the remaining capacity of the storage battery 11.

制御装置２２は、ステップＳ３で蓄電池１１から放電することができないと判定した場合には、自己の運転モードを運転モードＤに設定する。   When it is determined in step S3 that the storage battery 11 cannot be discharged, the control device 22 sets its own operation mode to the operation mode D.

図７は、実施形態の電力変換システムの動作を説明するための表である。
図７は、太陽光パネル１２の発電電力に対する各変換装置の動作および状態等をまとめた表である。
図７に示すように、太陽光パネル（ＰＶ）１２の発電電力が５００ｋＷ未満の場合および５００ｋＷ以上の場合のそれぞれについて、逆変換装置２１の出力電力（ＰＣＳ出力）、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の出力電力（Ｄ２出力）、逆変換装置２１の制御モード、および電力変換システムの状態（システム状態）が示されている。この例では、逆変換装置２１の定格容量は５００ｋＷである。 FIG. 7 is a table for explaining the operation of the power conversion system of the embodiment.
FIG. 7 is a table summarizing the operations, states, and the like of the conversion devices with respect to the power generated by the solar panel 12.
As shown in FIG. 7, the output power (PCS output) of the reverse conversion device 21 and the output of the DC / DC converter 14 for each of the cases where the generated power of the solar panel (PV) 12 is less than 500 kW and 500 kW or more. The power (D2 output), the control mode of the reverse conversion device 21, and the state of the power conversion system (system state) are shown. In this example, the rated capacity of the reverse conversion device 21 is 500 kW.

この例においては、太陽光パネル１２の発電電力が、逆変換装置２１の定格容量を超える過積載の状態が想定されている。なお、過積載の太陽発電システムとは、このように太陽光パネルの発電電力が、逆変換装置の定格容量よりも大きく設定されているシステムをいう。太陽光パネルの発電電力が逆変換装置の定格容量よりも大きく設定されることによって、太陽光の照射レベルが低い場合であっても、逆変換装置の定格容量まで交流系統に電力を供給することができる利点がある。   In this example, an overloaded state in which the generated power of the solar panel 12 exceeds the rated capacity of the reverse conversion device 21 is assumed. The overloaded solar power generation system refers to a system in which the generated power of the solar panel is set larger than the rated capacity of the reverse conversion device. By setting the generated power of the solar panel to be larger than the rated capacity of the reverse converter, even if the irradiation level of sunlight is low, supply power to the AC system up to the rated capacity of the reverse converter There is an advantage that can be.

太陽光パネル１２の発電電力が、逆変換装置２１の定格容量である５００ｋＷ未満の場合には、電力変換システム１００は、蓄電池１１の状態に応じて、交流系統１８に電力を供給することができる。   When the generated power of the solar panel 12 is less than 500 kW which is the rated capacity of the reverse conversion device 21, the power conversion system 100 can supply power to the AC system 18 according to the state of the storage battery 11. .

蓄電池１１の残存容量が十分でなく、あるいは充放電サイクル等によって蓄電池１１の劣化が進んでいる場合等であって、太陽光パネル１２の発電電力が４００ｋＷのときには、逆変換装置２１は、太陽光パネル１２の発電電力をそのまま交流系統１８に電力を供給する。逆変換装置２１は、ＭＰＰＴモードで動作することによって、太陽光パネル１２の発電電力の最大値を交流系統１８の給電に用いることができる。   When the remaining capacity of the storage battery 11 is not sufficient, or when the storage battery 11 is deteriorated due to a charge / discharge cycle or the like, and the generated power of the solar panel 12 is 400 kW, the reverse conversion device 21 The power generated by the panel 12 is supplied to the AC system 18 as it is. By operating in the MPPT mode, the inverse conversion device 21 can use the maximum value of the generated power of the solar panel 12 for feeding the AC system 18.

ここで、蓄電池１１が放電禁止の場合には、表の１列目（運転モードＤ）のように、逆変換装置２１は、太陽光パネル１２の発電電力４００ｋＷを交流系統１８に供給する。蓄電池１１が放電可能な場合には、表の２列目（運転モードＢ）のように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４を介した蓄電池１１の放電により、逆変換装置２１の定格容量５００ｋＷまで交流系統１８に供給することができる。   Here, when the storage battery 11 is prohibited from discharging, the reverse conversion device 21 supplies the generated power 400 kW of the solar panel 12 to the AC system 18 as shown in the first column (operation mode D) of the table. When the storage battery 11 can be discharged, as shown in the second column of the table (operation mode B), the alternating current system 18 has a rated capacity of 500 kW due to the discharge of the storage battery 11 via the DC / DC converter 14. Can be supplied to.

太陽光パネル１２の発電電力が、逆変換装置２１の定格容量である５００ｋＷ以上の場合には、電力変換システム１００は、蓄電池１１の状態に応じて、交流系統１８に電力を供給しつつ、蓄電池１１を充電することができる。   When the generated power of the solar panel 12 is 500 kW or more, which is the rated capacity of the reverse conversion device 21, the power conversion system 100 supplies power to the AC system 18 according to the state of the storage battery 11 while storing the storage battery. 11 can be charged.

蓄電池１１の充電量が十分ある場合等に、太陽光パネル１２の発電電力が１０００ｋＷのときには、逆変換装置２１は、太陽光パネル１２の発電電力を定格容量５００ｋＷで交流系統１８に電力を供給する。逆変換装置２１は、ＭＰＰＴモードで動作することによって、太陽光パネル１２の発電電力の最大値を入力することができる。また、蓄電池１１の状態が充電許可である場合には、表の３列目（運転モードＡ）のように、逆変換装置２１は、余剰の発電電力を、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４を介して、蓄電池１１に充電する。   When the amount of charge of the storage battery 11 is sufficient and the generated power of the solar panel 12 is 1000 kW, the reverse conversion device 21 supplies the generated power of the solar panel 12 to the AC system 18 with a rated capacity of 500 kW. . The inverse conversion device 21 can input the maximum value of the generated power of the solar panel 12 by operating in the MPPT mode. Moreover, when the state of the storage battery 11 is charging permission, as shown in the third column (operation mode A) of the table, the reverse conversion device 21 converts excess generated power via the DC / DC converter 14. The storage battery 11 is charged.

ここで、蓄電池１１が充電禁止の場合には、表の４列目（運転モードＣ）のように、逆変換装置２１は、太陽光パネル１２の発電電力１０００ｋＷのうち定格容量の５００ｋＷを交流系統１８に供給する。このときには、逆変換装置２１は、出力電力制限モード（Ｌｉｍｉｔ）で動作する。   Here, when the storage battery 11 is prohibited from being charged, as shown in the fourth column of the table (operation mode C), the reverse conversion device 21 converts the rated capacity of 500 kW out of the generated power 1000 kW of the solar panel 12 to the AC system. 18 is supplied. At this time, the inverter 21 operates in the output power limit mode (Limit).

実施形態の電力変換システム１００の効果について、比較例の電力変換システムと対比しつつ説明する。
図８は、比較例の電力変換システムを例示するブロック図である。
図８に示すように、比較例の電力変換システム２００は、２つのＤＣ／ＤＣコンバータ２１３，２１４と、逆変換装置２２１と、制御装置２２２と、を備えている。 The effects of the power conversion system 100 of the embodiment will be described in comparison with the power conversion system of the comparative example.
FIG. 8 is a block diagram illustrating a power conversion system of a comparative example.
As shown in FIG. 8, the power conversion system 200 of the comparative example includes two DC / DC converters 213 and 214, an inverse conversion device 221, and a control device 222.

ＤＣ／ＤＣコンバータ２１４は、蓄電池１１と逆変換装置２２１との間に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ２１３は、太陽光パネル１２と逆変換装置２２１との間に接続されている。逆変換装置２２１は、２つのＤＣ／ＤＣコンバータ２１３，２１４と交流系統１８との間に接続されている。つまり、比較例の電力変換システム２００では、実施形態の電力変換システム１００のダイオード１９に代えて、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１３が接続されている。   The DC / DC converter 214 is connected between the storage battery 11 and the inverse conversion device 221. The DC / DC converter 213 is connected between the solar panel 12 and the inverse conversion device 221. The inverse conversion device 221 is connected between the two DC / DC converters 213 and 214 and the AC system 18. That is, in the power conversion system 200 of the comparative example, a DC / DC converter 213 is connected instead of the diode 19 of the power conversion system 100 of the embodiment.

ＤＣ／ＤＣコンバータ２１３は、太陽光パネル１２の発電電力をＭＰＰＴ制御して生成した出力電力を、逆変換装置２２１に供給するとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１４を介して、蓄電池１１に供給する。   The DC / DC converter 213 supplies output power generated by MPPT control of the generated power of the solar panel 12 to the inverse conversion device 221 and also to the storage battery 11 via the DC / DC converter 214.

比較例の電力変換システム２００では、太陽光パネル１２の出力にＤＣ／ＤＣコンバータ２１３が接続されているので、太陽光パネル１２の発電電力がＤＣ／ＤＣコンバータ２１３の変換損失によって実質的に低下する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２１３の出力は、逆変換装置２２１を介して、交流系統１８に供給され、また、蓄電池１１の充電のための電力として蓄電池１１に供給される。そのためＤＣ／ＤＣコンバータ２１３の変換損失は、限りなく低減することが好ましい。しかしながら、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１３は、半導体素子のスイッチング動作による損失が発生するため、ある程度の変換損失が発生することを回避することは困難である。   In the power conversion system 200 of the comparative example, since the DC / DC converter 213 is connected to the output of the solar panel 12, the generated power of the solar panel 12 is substantially reduced due to the conversion loss of the DC / DC converter 213. . The output of the DC / DC converter 213 is supplied to the AC system 18 via the inverse conversion device 221, and is also supplied to the storage battery 11 as electric power for charging the storage battery 11. Therefore, it is preferable to reduce the conversion loss of the DC / DC converter 213 as much as possible. However, since the DC / DC converter 213 generates a loss due to the switching operation of the semiconductor element, it is difficult to avoid a certain degree of conversion loss.

実施形態の電力変換システム１００では、太陽光パネル１２の出力には、ダイオード１９が接続されている。ダイオード１９は、導通損失を有し得るが、ダイオード１９に流れる電流は、太陽光パネル１２から出力される直流電流のため、スイッチングにともなう損失は発生し得ない。したがって、ダイオード１９の導通損失は、比較例のＤＣ／ＤＣコンバータ２１３の変換損失に比べて、小さくすることが可能である。そのため、太陽光パネル１２の発電電力をより有効に交流系統に供給し、蓄電池に供給することができる。   In the power conversion system 100 of the embodiment, a diode 19 is connected to the output of the solar panel 12. Although the diode 19 may have a conduction loss, since the current flowing through the diode 19 is a direct current output from the solar panel 12, a loss due to switching cannot occur. Therefore, the conduction loss of the diode 19 can be made smaller than the conversion loss of the DC / DC converter 213 of the comparative example. Therefore, the generated power of the solar panel 12 can be more effectively supplied to the AC system and supplied to the storage battery.

実施形態の電力変換システム１００では、逆変換装置２１がＭＰＰＴ制御モードおよび出力電力制限モードを有しており、制御装置２２からの指令によって制御モードを切り替えることができる。   In the power conversion system 100 of the embodiment, the inverse conversion device 21 has an MPPT control mode and an output power restriction mode, and the control mode can be switched by a command from the control device 22.

このように、電力変換システム１００では、制御装置２２が運転モードを切り替えることによって、システムの動作を設定することができる。   Thus, in the power conversion system 100, the control device 22 can set the operation of the system by switching the operation mode.

以上説明した実施形態によれば、太陽光発電設備の変換効率の低下を抑制した電力変換システムを実現することができる。   According to embodiment described above, the power conversion system which suppressed the fall of the conversion efficiency of photovoltaic power generation equipment is realizable.

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明およびその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。   As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and the equivalents thereof. Further, the above-described embodiments can be implemented in combination with each other.

１１ 蓄電池、１２ 太陽光パネル、１４ ＤＣ／ＤＣコンバータ、１８ 交流系統、１９ ダイオード、２０ 直流バス、２１ 逆変換装置、２２ 制御装置、１００ 電力変換システム   11 storage battery, 12 solar panel, 14 DC / DC converter, 18 AC system, 19 diode, 20 DC bus, 21 reverse conversion device, 22 control device, 100 power conversion system

Claims (5)

一方の端子を介して蓄電池に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータと、
太陽光パネルにアノード端子で接続されたダイオードと、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの他方の端子および前記ダイオードのカソード端子が接続されたブスバーと、交流系統と、の間に設けられ、前記太陽光パネルの発電電力に応じて出力電力を最大化する機能および所定の出力電力に出力を制限する機能を選択的に適用される逆変換装置と、
前記蓄電池の状態、前記太陽光パネルの出力電力、および前記逆変換装置の定格容量にもとづいて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータおよび前記逆変換装置の動作を制御する指令を送信する制御装置と、
を備えた電力変換システム。 A DC / DC converter connected to the storage battery via one terminal;
A diode connected to the solar panel at the anode terminal;
A bus bar connected to the other terminal of the DC / DC converter and the cathode terminal of the diode, and an AC system, and a function of maximizing output power according to the generated power of the solar panel; An inverse conversion device to which a function of limiting the output to a predetermined output power is selectively applied;
A control device for transmitting a command for controlling the operation of the DC / DC converter and the reverse conversion device based on the state of the storage battery, the output power of the solar panel, and the rated capacity of the reverse conversion device;
Power conversion system with 前記制御装置は、前記太陽光パネルの出力が前記定格容量よりも大きい場合に、前記蓄電池の状態が充電可能なときには、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに対して、前記蓄電池を充電する指令を送信し、前記逆変換装置に対して、前記出力電力を最大化する機能を選択する指令を送信する請求項１記載の電力変換システム。   When the output of the solar panel is larger than the rated capacity and the state of the storage battery is chargeable, the control device transmits a command to charge the storage battery to the DC / DC converter, The power conversion system according to claim 1, wherein a command for selecting a function that maximizes the output power is transmitted to the inverse conversion device. 前記制御装置は、前記蓄電池の状態が充電禁止のときには、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに対して、充電を禁止する指令を送信し、前記逆変換装置に対して、前記出力電力を制限する機能を選択する指令を送信する請求項２記載の電力変換システム。   When the state of the storage battery is prohibited to charge, the control device transmits a command to prohibit charging to the DC / DC converter, and selects a function for limiting the output power to the inverse conversion device. The power conversion system of Claim 2 which transmits the instruction | command to perform. 前記制御装置は、前記太陽光パネルの出力が前記定格容量以下の場合に、前記蓄電池の状態が放電可能なときには、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに対して、前記蓄電池の電力を前記逆変換装置に供給するように放電する指令を送信し、前記逆変換装置に対して、前記出力電力を最大化する機能を選択する指令を送信する請求項１記載の電力変換システム。   The control device supplies power of the storage battery to the DC / DC converter when the output of the solar panel is equal to or less than the rated capacity and the state of the storage battery is dischargeable. The power conversion system according to claim 1, wherein a command for discharging is transmitted so as to transmit a command for selecting a function for maximizing the output power to the inverse conversion device. 前記制御装置は、前記蓄電池の状態が放電禁止のときには、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに対して、前記蓄電池の放電を禁止する指令を送信し、前記逆変換装置に対して、前記出力電力を最大化する機能を選択する指令を送信する請求項４記載の電力変換システム。   When the state of the storage battery is prohibited to discharge, the control device transmits a command for prohibiting the discharge of the storage battery to the DC / DC converter, and maximizes the output power to the inverse conversion device. The power conversion system of Claim 4 which transmits the instruction | command which selects the function to perform.
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