JP2020201720A - 制御システム、電力変換システム、制御方法、及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
(1)概要
以下、実施形態に係る制御システム1及び電力変換システム10の概要について、図1を参照して説明する。
次に、本実施形態に係る制御システム1及び電力変換システム10の構成について、図1を参照して説明する。
制御システム1は、図1に示すように、制御部11と、受付部12と、記憶部13と、を備える。制御システム1は、例えば、電力変換システム10の全般的な制御を行うためのメインコントローラである。
制御部11は、第1コンバータユニット2、複数の第2コンバータユニット3及びインバータユニット4を各別に制御するように構成されている。制御部11は、第1コンバータユニット2に対して第1制御信号を出力し、第1コンバータユニット2(第1コンバータ21)の動作を制御する。制御部11は、複数の第2コンバータユニット3の各々に対して第2制御信号を出力し、各第2コンバータユニット3(第2コンバータ31)の動作を制御する。制御部11は、インバータユニット4に対して第3制御信号を出力し、インバータユニット4(インバータ41)の動作を制御する。
受付部12は、ユーザ(例えば、施工業者、メンテナンス業者等)の入力操作を受け付けるように構成されている。受付部12は、例えば、複数の押ボタンスイッチを有する。そして、受付部12は、ユーザが複数の押ボタンスイッチのうち少なくとも1つの押ボタンスイッチを押すことによって電池情報の入力を受け付ける。電池情報は、第1太陽電池5及び第2太陽電池6に関する情報である。
記憶部13は、例えば、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリである。記憶部13は、第1太陽電池5及び第2太陽電池6の名称と、第1太陽電池5及び第2太陽電池6に対する制御情報とを対応付けて記憶する。本開示でいう「制御情報」は、第1コンバータ21に対して行う最大電力点追従制御に関する情報と、上記最大電力点追従制御にて特定した第2最大電力点に基づいて第2コンバータ31を制御するための情報と、を含む。
第1コンバータユニット2は、図1に示すように、第1コンバータ21と、第1コンバータ21を制御する第1制御部22と、を備える。
第1コンバータ21は、例えば、DC−DCコンバータである。第1コンバータ21には、第1太陽電池5が電気的に接続される。第1コンバータ21は、第1太陽電池5にて生成される直流電圧を、所望の電圧値の直流電圧に変換する。第1コンバータ21は、変換後の直流電圧をインバータ41に出力する。第1太陽電池5の出力端と第1コンバータ21の入力端との接続点と、グランドとの間には、平滑用コンデンサC1が電気的に接続されている。
第1制御部22は、制御システム1の制御部11からの第1制御信号に従って、第1コンバータ21を制御するように構成されている。ここで、本実施形態では、第1制御部22への第1制御信号と後述の第2制御部32への第2制御信号とは同じ信号である。つまり、本実施形態に係る電力変換システム10では、制御部11から第1コンバータユニット2への指令値と制御部11から第2コンバータユニット3への指令値とが同じである。そのため、第1制御部22は、制御部11からの指令値と、この指令値に対する制御値とを対応付けた対応テーブルを有している。言い換えると、第1コンバータ21は、制御部11からの指令値とこの指令値に対する制御値とを対応付けた対応テーブルに基づいて、第1変動幅と第2変動幅とが等しくなるように制御される。これにより、制御部11は、第1コンバータ21と第2コンバータ31とが同じ種類のコンバータでなくても、第1コンバータ21及び第2コンバータ31に対して同一の指令値を出力するだけでよいという利点がある。
第2コンバータユニット3は、図1に示すように、第2コンバータ31と、第2コンバータ31を制御する第2制御部32と、を備える。
第2コンバータ31は、第1コンバータ21と同様、例えば、DC−DCコンバータである。第2コンバータ31には、第2太陽電池6が電気的に接続される。第2コンバータ31は、第2太陽電池6にて生成される直流電圧を、所望の電圧値の直流電圧に変換する。第2コンバータ31は、変換後の直流電圧をインバータ41に出力する。第2太陽電池6の出力端と第2コンバータ31の入力端との接続点と、グランドとの間には、平滑用コンデンサC2が電気的に接続されている。
第2制御部32は、制御システム1の制御部11からの第2制御信号に従って、第2コンバータ31を制御するように構成されている。上述のように、第1制御信号と第2制御信号とは同じ信号であり、そのため、第2制御部32は、制御部11からの指令値と、この指令値に対する制御値とを対応付けた対応テーブルを有している。言い換えると、第2コンバータ31は、制御部11からの指令値とこの指令値に対する制御値とを対応付けた対応テーブルに基づいて、第1変動幅と第2変動幅とが等しくなるように制御される。
インバータユニット4は、図1に示すように、インバータ41と、第3制御部42と、を備える。
インバータ41は、例えば、DC−ACインバータである。インバータ41の出力端には、インダクタL1を介して交流系統7が電気的に接続されている。インバータ41は、第1コンバータ21及び第2コンバータ31の各々からの直流電圧を、交流系統7に供給するための交流電圧に変換する。インバータ41は、変換後の交流電圧を交流系統7に供給(印加)する。第1コンバータ21及び第2コンバータ31の出力端とインバータ41の入力端との接続点と、グランドとの間には、平滑用コンデンサC3が電気的に接続されている。また、インダクタL1と交流系統7との接続点と、グランドとの間には、平滑用コンデンサC4が電気的に接続されている。
第3制御部42は、制御システム1の制御部11からの第3制御信号に従って、インバータ41を制御するように構成されている。具体的には、第3制御部42は、第3制御信号に従って、交流系統7に対してインバータ41が出力する交流電圧の電圧値が所望の電圧値となるように、インバータ41を制御する。ここで、例えば、電力変換システム10に蓄電池が接続されている場合には、インバータ41によって、交流系統7からの交流電圧を所望の電圧値の直流電圧に変換し、変換後の直流電圧を蓄電池に給電(充電)してもよい。
(3.1)第1太陽電池の特性
まず、第1太陽電池5の特性について、図2A、図2B及び図3を参照して説明する。ここでは、第1コンバータ21に対して最大電力点追従制御を行う場合の第1太陽電池5の特性について説明する。
次に、第2太陽電池6の特性について、図4A、図4B及び図5を参照して説明する。ここでは、第2コンバータ31に対して最大電力点追従制御を行う場合の第2太陽電池6の特性について説明する。
(4.1)第1動作
まず、本実施形態に係る制御システム1の第1動作について、図6A〜図6Cを参照して説明する。第1動作は、第1コンバータ21に対する最大電力点追従制御にて第1最大電力点及び第2最大電力点を特定し、この第1最大電力点及び第2最大電力点に基づいて第1コンバータ21及び第2コンバータ31を制御する動作である。
次に、本実施形態に係る制御システム1の第2動作について、図7A〜図7Cを参照して説明する。第2動作は、日射量が低下している場合の制御システム1の動作である。
本実施形態に係る制御システム1では、第1コンバータ21に対して最大電力点追従制御を行い、第1発電電力P1の第1最大電力点を特定した後、この第1最大電力点に基づいて第2発電電力P2の第2最大電力点を特定している。そのため、第2太陽電池6のように、第2出力電圧V2に対して第2発電電力P2がヒステリシスを有している場合には、第2コンバータ31に対して最大電力点追従制御を行う場合に比べて、第2発電電力P2の低下を抑制することができる。つまり、本実施形態に係る制御システム1によれば、第2太陽電池6の種類にかかわらず第2太陽電池6の第2発電電力P2の低下を抑制することができる。
上述の実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。上述の実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。また、上述の実施形態に係る制御システム1と同様の機能は、制御方法、コンピュータプログラム、又はコンピュータプログラムを記録した非一時的記録媒体等で具現化されてもよい。
以上説明したように、第1の態様に係る制御システム(1)は、制御部(11)を備える。制御部(11)は、第1コンバータ(21)及び第2コンバータ(31)を備える電力変換システム(10)の第1コンバータ(21)及び第2コンバータ(31)を制御する。第1コンバータ(21)は、第1太陽電池(5)に接続される。第2コンバータ(31)は、第2太陽電池(6)に接続される。制御部(11)は、第1コンバータ(21)に対して最大電力点追従制御を行い、第1発電電力(P1)の第1最大電力点を特定した後に、第2発電電力(P2)の第2最大電力点を特定する。第1発電電力(P1)は、第1太陽電池(5)の発電電力である。第2発電電力(P2)は、第2太陽電池(6)の発電電力である。制御部(11)は、第2最大電力点に基づいて第2コンバータ(31)を制御する。
5 第1太陽電池
6 第2太陽電池
10 電力変換システム
11 制御部
12 受付部
21 第1コンバータ
31 第2コンバータ
P1 第1発電電力
P2 第2発電電力
V1 第1出力電圧
V2 第2出力電圧
Claims (15)
- 第1太陽電池に接続される第1コンバータ、及び第2太陽電池に接続される第2コンバータを備える電力変換システムの前記第1コンバータ及び前記第2コンバータを制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記第1コンバータに対して最大電力点追従制御を行い、前記第1太陽電池の発電電力である第1発電電力の第1最大電力点を特定した後に、前記第2太陽電池の発電電力である第2発電電力の第2最大電力点を特定し、前記第2最大電力点に基づいて前記第2コンバータを制御する、
制御システム。 - 前記制御部は、前記最大電力点追従制御において、前記第1太陽電池の出力電圧である第1出力電圧と前記第2太陽電池の出力電圧である第2出力電圧とが同一方向に変動し、前記第1出力電圧の変動幅である第1変動幅と前記第2出力電圧の変動幅である第2変動幅とが等しく、かつ前記第2出力電圧が前記第2最大電力点での出力電圧である第4出力電圧に到達するよりも先に、前記第1出力電圧が前記第1最大電力点での出力電圧である第3出力電圧に到達するように、前記第1コンバータ及び前記第2コンバータを制御する、
請求項1に記載の制御システム。 - 前記第1コンバータ及び前記第2コンバータの各々は、前記制御部からの指令値と前記指令値に対する制御値とを対応付けた対応テーブルに基づいて、前記第1変動幅と前記第2変動幅とが等しくなるように制御される、
請求項2に記載の制御システム。 - 前記制御部は、前記最大電力点追従制御において、前記第1太陽電池の出力電圧である第1出力電圧と前記第2太陽電池の出力電圧である第2出力電圧とが同一方向に変動し、かつ前記第1出力電圧の変動幅である第1変動幅が前記第2出力電圧の変動幅である第2変動幅よりも大きくなるように、前記第1コンバータ及び前記第2コンバータを制御する、
請求項1に記載の制御システム。 - 前記制御部は、前記最大電力点追従制御において、前記第1最大電力点を特定するまで前記第2コンバータを停止させる、
請求項1に記載の制御システム。 - 前記電力変換システムは、複数の前記第2コンバータを備える、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の制御システム。 - 前記制御部は、前記第1コンバータへの電圧指示値と前記第2コンバータへの電圧指示値とを異ならせており、前記第1コンバータの出力電力及び前記第2コンバータの出力電力の変化に基づいて、前記第1発電電力が前記第1最大電力点に到達し、かつ前記第2発電電力が前記第2最大電力点に到達するように、前記第1コンバータ及び前記第2コンバータを制御する、
請求項1〜6のいずれか1項に記載の制御システム。 - 前記制御部は、前記第1太陽電池及び前記第2太陽電池の特性を示す特性情報に応じて前記第1コンバータ及び前記第2コンバータを制御する、
請求項1〜7のいずれか1項に記載の制御システム。 - 前記電力変換システムは、複数の前記第2コンバータを備え、
前記複数の第2コンバータは、複数の前記第2太陽電池と一対一に対応しており、
前記複数の第2太陽電池の少なくとも1つにおいて、前記第2太陽電池の出力電圧に対する前記第2発電電力がヒステリシスを有する、
請求項1〜8のいずれか1項に記載の制御システム。 - 前記第1太陽電池の出力電圧に対する前記第1発電電力のヒステリシスは、前記第2太陽電池の出力電圧に対する前記第2発電電力のヒステリシスよりも小さい、
請求項1〜9のいずれか1項に記載の制御システム。 - 前記第1太陽電池及び前記第2太陽電池に関する情報である電池情報の入力を受け付ける受付部を更に備える、
請求項1〜10のいずれか1項に記載の制御システム。 - 前記電池情報は、
前記第1太陽電池及び前記第2太陽電池の種類を示す種類情報と、
直列接続された前記第1太陽電池の個数、及び直列接続された前記第2太陽電池の個数を示す直列数情報と、の少なくとも一方を含む、
請求項11に記載の制御システム。 - 請求項1〜12のいずれか1項に記載の制御システムと、
前記第1コンバータと、
前記第2コンバータと、を備える、
電力変換システム。 - 第1太陽電池に接続される第1コンバータ、及び第2太陽電池に接続される第2コンバータを備える電力変換システムの前記第1コンバータ及び前記第2コンバータを制御する制御方法であって、
前記第1コンバータに対して最大電力点追従制御を行い、前記第1太陽電池の発電電力である第1発電電力の第1最大電力点を特定する第1特定ステップと、
前記第1特定ステップで特定した前記第1最大電力点に基づいて、前記第2太陽電池の発電電力である第2発電電力の第2最大電力点を特定する第2特定ステップと、
前記第2特定ステップで特定した前記第2最大電力点に基づいて、前記第2コンバータを制御する制御ステップと、を含む、
制御方法。 - 請求項14に記載の制御方法を1以上のプロセッサに実行させるためのプログラム。
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JP2019108241A JP7336660B2 (ja) | 2019-06-10 | 2019-06-10 | 制御システム、電力変換システム、制御方法、及びプログラム |
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