JP2021072028A - Power conversion device, and power system - Google Patents

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Abstract

To provide a technique that can maintain maximum output power of a solar battery as much as possible even when a load fluctuates suddenly in a solar battery system.SOLUTION: A power conversion device according to the present invention temporarily switches from battery voltage-based control to battery current-based control when a solar battery deviates from an optimum operation point due to sudden change in a load.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、太陽電池が出力する電力を変換する電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device that converts the power output by a solar cell.

近年、太陽光発電システムが急激に普及している。家庭用の太陽光発電については、FIT(Feed In Tariff:固定価格買取制度)が終了し、その活用方法が検討されている。FIT終了後の分散電源の導入に向けて、太陽光発電を自家消費することが可能な市場が整備されつつある。同時に、EV(電気自動車)や蓄電池の普及により、EVや蓄電池が充放電する直流をそのまま、DCバスを介して拝殿系統へ接続することにより、直流から交流に変換する際に生じる変換損失を低減する直流システムが注目されている。直流システムのようにDCバスの電圧を上げ下げするシステムにおいても、太陽電池から最大の電力を取り出し、効率を最大限に活用することにより、直流システムの競争力を確立することが求められている。 In recent years, photovoltaic power generation systems have rapidly become widespread. Regarding solar power generation for home use, FIT (Feed In Tariff: feed-in tariff) has been completed, and how to utilize it is being studied. A market where solar power can be consumed in-house is being developed toward the introduction of distributed power sources after the end of FIT. At the same time, due to the widespread use of EVs (electric vehicles) and storage batteries, the direct current charged and discharged by EVs and storage batteries can be directly connected to the worship hall system via the DC bus, reducing the conversion loss that occurs when converting direct current to alternating current. DC systems are attracting attention. Even in a system that raises or lowers the voltage of a DC bus, such as a DC system, it is required to establish the competitiveness of the DC system by extracting the maximum power from the solar cell and maximizing the efficiency.

特許文献1には、太陽電池、蓄電池、DC/DC変換器を備える直流電力供給システムにおいて、DCバスの電圧を可変させながらシステムを安定化させる手法が記載されている。特許文献2には、太陽電池とそれに接続されたDC/DC変換器(昇降圧チョッパ)を含む複合蓄電システムにおいて、DCバスが過電圧にならないように制御する手法が述べられている。特許文献3と非特許文献1は、太陽電池から最大電力を取り出す手法を記載している。特許文献4と非特許文献2は、太陽電池を搭載した太陽光発電システムが、IV特性上のどの位置で動作しているかを求める手法が述べられている。 Patent Document 1 describes a method of stabilizing a DC power supply system including a solar cell, a storage battery, and a DC / DC converter while varying the voltage of the DC bus. Patent Document 2 describes a method of controlling a DC bus so as not to become an overvoltage in a composite power storage system including a solar cell and a DC / DC converter (boost pressure chopper) connected to the solar cell. Patent Document 3 and Non-Patent Document 1 describe a method for extracting maximum power from a solar cell. Patent Document 4 and Non-Patent Document 2 describe a method for determining the position of a photovoltaic power generation system equipped with a solar cell in terms of IV characteristics.

特開2012-147508号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-147508 特開2014-099986号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-099986 特開2017-051099号公報JP-A-2017-051099 特許6075997号Patent No. 6075997

IEEE Transactions on Energy Conversion, Vol. 22, No. 2, June 2007, pp 439-449 “Comparison of Photovoltaic Array Maximum Power Point Tracking Techniques”IEEE Transactions on Energy Conversion, Vol. 22, No. 2, June 2007, pp 439-449 “Comparison of Photovoltaic Array Maximum Power Point Tracking Techniques” IEEE Journal of Photovoltaics, Vol. 9, No. 3, May 2019, pp 780-789 “Fault-Diagnosis Architecture for Large-Scale Photovoltaic Power Plants That Does Not Require Additional Sensors”IEEE Journal of Photovoltaics, Vol. 9, No. 3, May 2019, pp 780-789 “Fault-Diagnosis Architecture for Large-Scale Photovoltaic Power Plants That Does Not Require Additional Sensors”

EVや蓄電池がDCバスに接続されると、大容量の充電電力がDCバスを介して充電対象へ向かって流れる。EVや蓄電池が普及すると、このような動作が発生する頻度が増えると考えられる。EVや蓄電池の容量が今後増えていくのにともない、このような大容量の急速充電動作において、DCバス電圧と太陽電池電圧が同時に急降下する可能性が考えられる。 When an EV or storage battery is connected to a DC bus, a large amount of charging power flows toward the charging target via the DC bus. As EVs and storage batteries become widespread, it is thought that the frequency of such operations will increase. As the capacities of EVs and storage batteries increase in the future, it is conceivable that the DC bus voltage and the solar cell voltage may drop sharply at the same time in such a large-capacity quick charging operation.

特許文献1と2においては、DCバスの電圧よりも太陽電池の電圧を小さくすることにより、システムを安定化させようとしている。しかし上記のようにDCバス電圧と太陽電池電圧が同時に急降下した場合、太陽電池電圧をさらに小さくすると、太陽電池から安定して発電量を得られなくなってしまう。 In Patent Documents 1 and 2, the system is stabilized by making the voltage of the solar cell smaller than the voltage of the DC bus. However, when the DC bus voltage and the solar cell voltage suddenly drop at the same time as described above, if the solar cell voltage is further reduced, the amount of power generation cannot be stably obtained from the solar cell.

特許文献3と非特許文献1は、太陽電池から最大の電力を取り出す手法を記載しているが、同文献が記載しているのは主に日射量の変化や部分陰に対する対処方法であり、負荷は安定していることが前提となっている。したがってEVを急速充電するときのような急激な負荷変化に対して対処するのは困難である。 Patent Document 3 and Non-Patent Document 1 describe a method for extracting the maximum electric power from a solar cell, but the document mainly describes a method for dealing with changes in the amount of solar radiation and partial shade. It is assumed that the load is stable. Therefore, it is difficult to cope with a sudden load change such as when the EV is rapidly charged.

特許文献4と非特許文献2は、日射量と温度を算出しながら、DC/DC変換器が太陽電池の最大電力点で動作しているか否かを確認する方法について記載している。しかし同文献は動作状態を把握するのみであり、把握した動作状態を制御においてどのように用いるのかについては必ずしも明らかではない。 Patent Document 4 and Non-Patent Document 2 describe a method of confirming whether or not the DC / DC converter is operating at the maximum power point of the solar cell while calculating the amount of solar radiation and the temperature. However, this document only grasps the operating state, and it is not always clear how to use the grasped operating state in control.

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、太陽電池システムにおいて負荷の急変動が生じた場合であっても、太陽電池の最大出力電力をできる限り維持することができる技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and is a technique capable of maintaining the maximum output power of a solar cell as much as possible even when a sudden load fluctuation occurs in the solar cell system. The purpose is to provide.

本発明に係る電力変換装置は、負荷の急変によって太陽電池が最大電力動作点から外れた場合は、電池電圧を基準とする制御から電池電流を基準とする制御へ一時的に切り替える。 The power conversion device according to the present invention temporarily switches from control based on the battery voltage to control based on the battery current when the solar cell deviates from the maximum power operating point due to a sudden change in load.

本発明に係る電力変換装置によれば、負荷急変時において電流制御へ一時的に切り替えることにより、太陽電池の動作を最適動作点へ速やかに復旧させることができる。これにより負荷急変時においても、太陽電池から最大電力を供給することができる。 According to the power conversion device according to the present invention, the operation of the solar cell can be quickly restored to the optimum operating point by temporarily switching to the current control when the load suddenly changes. As a result, the maximum power can be supplied from the solar cell even when the load suddenly changes.

実施形態1に係るDCバスシステムの構成例である。This is a configuration example of the DC bus system according to the first embodiment. 実施形態1に係るDCバスシステムの別構成例である。This is another configuration example of the DC bus system according to the first embodiment. 実施形態1に係るDCバスシステムの別構成例である。This is another configuration example of the DC bus system according to the first embodiment. 実施形態1に係るDCバスシステムの別構成例である。This is another configuration example of the DC bus system according to the first embodiment. 実施形態1に係るDCバスシステムの別構成例である。This is another configuration example of the DC bus system according to the first embodiment. 配電系統から交流/直流変換を介して、各コンポーネントに配線される一般的な給電システムの構成例である。This is a configuration example of a general power supply system that is wired from the distribution system to each component via AC / DC conversion. 実施形態1に係る電力変換装置100の回路図である。It is a circuit diagram of the power conversion apparatus 100 which concerns on Embodiment 1. 太陽電池200のIV特性を例示するグラフである。It is a graph which illustrates the IV characteristic of a solar cell 200. 太陽電池200のPV特性を例示するグラフである。It is a graph which illustrates the PV characteristic of the solar cell 200. 太陽電池200のPI特性を例示するグラフである。It is a graph which illustrates the PI characteristic of the solar cell 200. EVの急速充電によって負荷が急変した場合におけるIV特性上の一般的な動作点の変化を示す。The change in the general operating point on the IV characteristic when the load suddenly changes due to the rapid charging of the EV is shown. EVを急速充電することにともなって太陽電池の動作点を最大電力動作点へ向かわせるように制御する過程を示す。The process of controlling the operating point of the solar cell toward the maximum power operating point as the EV is rapidly charged is shown. 演算装置141が指令値Vcmdを算出する手順を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the procedure which the arithmetic unit 141 calculates a command value Vcmd. S605の続きを説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the continuation of S605. S610の判断条件について説明する図である。It is a figure explaining the determination condition of S610.

<実施の形態1>
図1Aは、本発明の実施形態1に係るDCバスシステムの構成例である。システムはDCバスを有する。DCバスには、配電系統に接続する系統用インバータ、PV(Photovoltaic Battery:太陽電池)を制御するDC/DCコンバータ、EV内の蓄電池を充放電制御するDC/DCコンバータ、が接続される。上位コントローラはDCバスの電圧を制御する。
<Embodiment 1>
FIG. 1A is a configuration example of the DC bus system according to the first embodiment of the present invention. The system has a DC bus. A system inverter connected to the distribution system, a DC / DC converter for controlling PV (photovoltaic battery), and a DC / DC converter for charging / discharging the storage battery in the EV are connected to the DC bus. The host controller controls the voltage of the DC bus.

図1Bは、実施形態1に係るDCバスシステムの別構成例である。DCバスに対してEVを複数台接続することもできる。DCバスを形成するコンポーネントは、DC盤に纏められて配置される。 FIG. 1B is another configuration example of the DC bus system according to the first embodiment. Multiple EVs can be connected to the DC bus. The components forming the DC bus are arranged together on the DC board.

図1Cは、実施形態1に係るDCバスシステムの別構成例である。DCバスに対して定置型の蓄電池を接続することもできる。ただし法律上の規制により、コンテナボックスが必要になる場合もある。 FIG. 1C is another configuration example of the DC bus system according to the first embodiment. A stationary storage battery can also be connected to the DC bus. However, due to legal restrictions, a container box may be required.

図1Dは、実施形態1に係るDCバスシステムの別構成例である。本図においてはEV内の蓄電池を充放電制御するDC/DCコンバータをEV内に内蔵しており、図1A〜図2のなかではDC版が最も軽量になる。 FIG. 1D is another configuration example of the DC bus system according to the first embodiment. In this figure, a DC / DC converter that controls charging / discharging of the storage battery in the EV is built in the EV, and the DC version is the lightest in FIGS. 1A to 2.

図1Eは、実施形態1に係るDCバスシステムの別構成例である。本図においては、DCバスを配電系統と並列して負荷に接続している。図1Eに示すように、自立型の変換器を介して、DCバスに照明や空調などの負荷を接続することも可能である。 FIG. 1E is another configuration example of the DC bus system according to the first embodiment. In this figure, the DC bus is connected to the load in parallel with the distribution system. As shown in FIG. 1E, it is also possible to connect a load such as lighting or air conditioning to the DC bus via a self-supporting converter.

図2は、配電系統から交流/直流変換を介して、各コンポーネントに配線される一般的な給電システムの構成例である。図1A〜図1Eのような直流システムと比較すると、交流から直流に変換される際の損失が課題となる。また各コンポーネント(Power Conditioning System、インバータ)から配電系統の接続先までの距離が長いことが多く、配線や接続盤の設置に工事工数がかかる。さらに、各コンポーネントの配置に基礎工事が必要となる。したがって図2のようなシステムは設置に工数がかかるので、図1A〜図1Eのような構成が望ましい。 FIG. 2 is a configuration example of a general power supply system wired from the distribution system to each component via AC / DC conversion. Compared with the DC system as shown in FIGS. 1A to 1E, the loss when converting from alternating current to direct current becomes a problem. In addition, the distance from each component (Power Conditioning System, inverter) to the connection destination of the distribution system is often long, and it takes a lot of man-hours to install the wiring and the connection board. In addition, foundation work is required to arrange each component. Therefore, since the system shown in FIG. 2 requires man-hours for installation, the configuration shown in FIGS. 1A to 1E is desirable.

図3は、本実施形態1に係る電力変換装置100の回路図である。電力変換装置100は、図1A〜図1EにおけるPVを制御するDC/DCコンバータとして構成することができる。電力変換装置100は、電圧センサ110、電流センサ120、昇圧チョッパ130、制御部140、を備える。 FIG. 3 is a circuit diagram of the power conversion device 100 according to the first embodiment. The power conversion device 100 can be configured as a DC / DC converter that controls PV in FIGS. 1A to 1E. The power conversion device 100 includes a voltage sensor 110, a current sensor 120, a step-up chopper 130, and a control unit 140.

昇圧チョッパ130は、インダクタL、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、整流ダイオード、平滑コンデンサCによって構成されている。昇圧チョッパ130によって、太陽電池200とDCバス300が接続される。 The step-up chopper 130 is composed of an inductor L, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), a rectifying diode, and a smoothing capacitor C. The step-up chopper 130 connects the solar cell 200 and the DC bus 300.

電圧センサ110は、太陽電池200の出力電圧Vinを計測する。電流センサ120は、太陽電池200の出力電流Iinを計測する。制御部140は、電力変換装置100の出力電圧(すなわちDCバス300の電圧)Voutを制御する。具体的には、演算装置141がVinとIinそれぞれの計測結果を取得するとともに、上位コントローラ400からの指令を取得し、これらに基づきVoutに対する指令値Vcmdを計算する。三角波発生器143の出力と指令値Vcmdをコンパレータ144が比較することにより、指令値Vcmdは通流率αに変換される。変換式は下記式1によって表される。 The voltage sensor 110 measures the output voltage Vin of the solar cell 200. The current sensor 120 measures the output current Iin of the solar cell 200. The control unit 140 controls the output voltage (that is, the voltage of the DC bus 300) Vout of the power conversion device 100. Specifically, the arithmetic unit 141 acquires the measurement results of Vin and Iin, and also acquires the commands from the host controller 400, and calculates the command value Vcmd for Vout based on these. When the comparator 144 compares the output of the triangular wave generator 143 with the command value Vcmd, the command value Vcmd is converted into a fluxion α. The conversion formula is represented by the following formula 1.

Figure 2021072028
Figure 2021072028

図4Aは、太陽電池200のIV特性(電流−電圧特性)を例示するグラフである。電力変換装置100は、太陽電池200の出力電力が最大となる動作点(図4Aの白丸)において太陽電池200が動作するように、指令値Vcmdを算出する。最大電力動作点におけるVinを最大動作電圧と呼び、最大電力動作点におけるIinを最大動作電流と呼ぶ場合もある。太陽電池200の出力端子を短絡したときの電池電流を短絡電流と呼ぶ。短絡電流と最大動作電流の比は、非特許文献2に示されているように、ある程度の日射量以上であれば、一定とみなすことができる。 FIG. 4A is a graph illustrating the IV characteristics (current-voltage characteristics) of the solar cell 200. The power conversion device 100 calculates the command value Vcmd so that the solar cell 200 operates at the operating point (white circle in FIG. 4A) where the output power of the solar cell 200 is maximized. Vin at the maximum power operating point may be referred to as the maximum operating voltage, and Iin at the maximum power operating point may be referred to as the maximum operating current. The battery current when the output terminal of the solar cell 200 is short-circuited is called a short-circuit current. As shown in Non-Patent Document 2, the ratio of the short-circuit current to the maximum operating current can be regarded as constant as long as it exceeds a certain amount of solar radiation.

図4Bは、太陽電池200のPV特性(電力−電圧特性)を例示するグラフである。図4Aに対応する3つの特性グラフを例示した。 FIG. 4B is a graph illustrating the PV characteristics (power-voltage characteristics) of the solar cell 200. Three characteristic graphs corresponding to FIG. 4A are illustrated.

図4Cは、太陽電池200のPI特性(電力−電流特性)を例示するグラフである。図4Cに示すように、太陽電池200のPI特性は最大電力動作点を変曲点として急峻に変化するので、電池電流のわずかな変化に対して電池電力が急激に変化し、短絡電流(電池電圧=0に対応する電池電流)に至る可能性がある。この状態に至った場合、演算装置141は指令値Vcmdを計算し続けることができないので、制御部140をいったんリセットする必要が生じる。したがって演算装置141は、指令値VcmdをIV特性(またはPV特性)にしたがって算出するのが一般的である。 FIG. 4C is a graph illustrating the PI characteristics (power-current characteristics) of the solar cell 200. As shown in FIG. 4C, the PI characteristic of the solar cell 200 changes sharply with the maximum power operating point as a turning point, so that the battery power suddenly changes with respect to a slight change in the battery current, and the short-circuit current (battery). Battery current corresponding to voltage = 0) may be reached. When this state is reached, the arithmetic unit 141 cannot continue to calculate the command value Vcmd, so that it becomes necessary to reset the control unit 140 once. Therefore, the arithmetic unit 141 generally calculates the command value Vcmd according to the IV characteristic (or PV characteristic).

図5Aは、EVの急速充電によって負荷が急変した場合におけるIV特性上の一般的な動作点の変化を示す。直流システムにおける太陽電池のDC/DCコンバータは、最大電力点制御のみではなく、電力を絞る抑制制御や、Voutの変化に対応させながらVinをVcmdによって制御するなど、様々な制御を実施する。したがって通常の運転モードにおいて、動作点はIV特性上を広く移動する。DCバス300に対してEVを接続して急速充電すると、負荷が急変することになる。これによりVoutが低下し、さらにVinが低下するので、動作点は図5A上に動作点1から2のように移動する。 FIG. 5A shows a change in a general operating point on the IV characteristic when the load suddenly changes due to the rapid charging of the EV. The DC / DC converter of a solar cell in a DC system performs various controls such as not only maximum power point control but also suppression control for reducing power and control of Vin by Vcmd while responding to changes in Vout. Therefore, in the normal operation mode, the operating point moves widely on the IV characteristic. If an EV is connected to the DC bus 300 for quick charging, the load will change suddenly. As a result, the Vout is lowered and the Vin is further lowered, so that the operating point moves on FIG. 5A as shown by the operating points 1 and 2.

図5Bは、EVを急速充電することにともなって太陽電池の動作点を最大電力動作点へ向かわせるように制御する過程を示す。非特許文献1記載のように電池電圧を逐次的に最大電力動作点へ向かわせる制御手順を用いる場合、動作点は図5Bに示すように制御ステップごとに最大電力動作点へ向かって順次遷移する。このような制御手順を用いる場合、太陽電池が最大電力動作点へ到達するまでに複数回の制御ステップが必要になる。すなわち最大電力動作点に到達するまで時間を要するので、太陽電池から最大電力を供給することが困難である。 FIG. 5B shows a process of controlling the operating point of the solar cell so as to move toward the maximum power operating point as the EV is rapidly charged. When the control procedure for sequentially directing the battery voltage to the maximum power operating point as described in Non-Patent Document 1 is used, the operating points sequentially transition toward the maximum power operating point for each control step as shown in FIG. 5B. .. When such a control procedure is used, a plurality of control steps are required before the solar cell reaches the maximum power operating point. That is, it takes time to reach the maximum power operating point, so it is difficult to supply the maximum power from the solar cell.

負荷急変時において太陽電池を最大電力動作点へ速やかに復旧させるためには、PI特性曲線における現動作点と最大電力動作点との間の電流差分を計算し、その電流差分にしたがって指令値Vcmdを算出すればよいと考えられる。しかし他方で、PI特性を基準とする制御は図4Cで説明したように不安定である。そこで本実施形態1においては、通常動作時はVoutの目標値と現在値との間の差分にしたがって指令値Vcmdを算出するとともに、図5Bのように逐次的に電池電圧を変化させて最大電力動作点へ向かう。負荷急変時は一時的にPI特性を用いる制御に切り替え、PI特性曲線における現動作点と最大電力動作点との間の電流差分にしたがって指令値Vcmdを算出する。以下のフローチャートを参照して具体的な手順を説明する。 In order to quickly restore the solar cell to the maximum power operating point when the load suddenly changes, the current difference between the current operating point and the maximum power operating point on the PI characteristic curve is calculated, and the command value Vcmd is calculated according to the current difference. It is considered that it should be calculated. However, on the other hand, the control based on the PI characteristic is unstable as described in FIG. 4C. Therefore, in the first embodiment, during normal operation, the command value Vcmd is calculated according to the difference between the target value and the current value of Vout, and the battery voltage is sequentially changed as shown in FIG. 5B to obtain the maximum power. Head to the operating point. When the load suddenly changes, the control is temporarily switched to the control using the PI characteristic, and the command value Vcmd is calculated according to the current difference between the current operating point and the maximum power operating point on the PI characteristic curve. A specific procedure will be described with reference to the following flowchart.

図6Aは、演算装置141が指令値Vcmdを算出する手順を説明するフローチャートである。ここでは図5Bに示すように、通常動作時は制御ステップごとに最大電力動作点へ向かって順次遷移するように指令値Vcmdを算出することとする。演算装置141は例えば制御周期ごとに本フローチャートを実施することができる。記載の便宜上、一部のステップについてはステップ番号を付与せず以下の文章内で説明することとした。以下図6Aの各ステップについて説明する。 FIG. 6A is a flowchart illustrating a procedure in which the arithmetic unit 141 calculates the command value Vcmd. Here, as shown in FIG. 5B, the command value Vcmd is calculated so as to sequentially transition toward the maximum power operating point for each control step during normal operation. The arithmetic unit 141 can execute this flowchart for each control cycle, for example. For convenience of description, some steps will be explained in the following sentences without giving step numbers. Each step of FIG. 6A will be described below.

(図6A:ステップS601〜S604)
演算装置141は、電圧センサ110からVinを取得するとともに、電流センサ120からIinを取得する(S601)。演算装置141は、取得したVinを配列Vin[1]に格納するとともに、本フローチャートを前回実施したときにおけるVin[1]をVin[0]として置き換え、Vin[0]とVin[1]の差分ΔVを計算する(S602)。演算装置141はIinについても同様にIin[0]とIin[1]をセットするとともに差分ΔIを計算する(S603)。演算装置141は、Vin[1]とIin[1]の積によって現時点における電池電力Pin[1]を求めるとともに、Vin[0]とIin[0]の積によって本フローチャートを前回実施したときにおける電池電力Pin[0]を求め、Pin[0]とPin[1]の差分ΔPを計算する(S604)。
(FIG. 6A: steps S601 to S604)
The arithmetic unit 141 acquires Vin from the voltage sensor 110 and Iin from the current sensor 120 (S601). The arithmetic unit 141 stores the acquired Vin in the array Vin [1], replaces Vin [1] at the time of the previous execution of this flowchart with Vin [0], and differs between Vin [0] and Vin [1]. Calculate ΔV (S602). The arithmetic unit 141 sets Iin [0] and Iin [1] for Iin in the same manner, and calculates the difference ΔI (S603). The arithmetic unit 141 obtains the current battery power Pin [1] by the product of Vin [1] and Iin [1], and the battery at the time of the previous execution of this flowchart by the product of Vin [0] and Iin [0]. The electric power Pin [0] is obtained, and the difference ΔP between the Pin [0] and the Pin [1] is calculated (S604).

(図6A:ステップS601〜S604:補足)
配列Vin[]、配列Iin[]、配列Pin[]は、それぞれ0番目要素が本フローチャートを前回実施したときにおける値を格納し、1番目要素が本フローチャートを今回実施したときにおける値を格納することになる。
(FIG. 6A: Steps S601 to S604: Supplement)
In the array Vin [], the array Iin [], and the array Pin [], the 0th element stores the value when this flowchart is executed last time, and the 1st element stores the value when this flowchart is executed this time. It will be.

(図6A:ステップS605)
EVがDCバス300へ接続されるなどによって負荷が急変したことを表す内部フラグ変数を、TYPEとする。TYPE=1は負荷急変を表す。負荷急変は、PI特性における動作点が、本フローチャートを前回実施したとき図5Aの動作点1であり、今回実施したとき図5Aの動作点2へ遷移したことに相当する。演算装置141は、TYPEが1である場合は図6Bのフローチャートへ進み、それ以外であればS606へ進む。
(FIG. 6A: step S605)
Let TYPE be an internal flag variable indicating that the load has suddenly changed due to the EV being connected to the DC bus 300 or the like. TYPE = 1 represents a sudden change in load. The sudden change in load corresponds to the operating point in the PI characteristics being the operating point 1 in FIG. 5A when this flowchart was last executed, and transitioning to the operating point 2 in FIG. 5A when this flowchart was implemented this time. The arithmetic unit 141 proceeds to the flowchart of FIG. 6B when the TYPE is 1, and proceeds to S606 otherwise.

(図6A:ステップS606:その1)
演算装置141は、ΔVが0よりも大きい(Vinが増加した)場合、ΔPが0よりも大きければVinを増やし、ΔPが0以下であればVinを減らすように、Vcmdを算出する。これはPV特性において、動作点が最大電力点の左側から最大電力点へ向かって遷移した場合はVinを増やし、最大電力点またはその右側からさらに右側へ向かって遷移した場合はVinを減らすことにより、最大電力動作点を近づけることを意味する。
(FIG. 6A: Step S606: Part 1)
The arithmetic unit 141 calculates Vcmd so that when ΔV is larger than 0 (Vin is increased), Vin is increased if ΔP is larger than 0, and Vin is decreased if ΔP is 0 or less. This is because in the PV characteristics, Vin is increased when the operating point transitions from the left side of the maximum power point toward the maximum power point, and Vin is decreased when the operating point transitions from the maximum power point or its right side to the right side. , Means to bring the maximum power operating point closer.

(図6A:ステップS606:その2)
演算装置141は、ΔVが0以下(Vinが減少した)である場合、ΔPが0よりも大きければVinを減らし、ΔPが0以下であればVinを増やすように、Vcmdを算出する。これはPV特性において、動作点が最大電力点の右側から最大電力点へ向かって遷移した場合はVinを減らし、最大電力点またはその左側からさらに左側へ向かって遷移した場合はVinを増やすことにより、最大電力動作点を近づけることを意味する。
(FIG. 6A: Step S606: Part 2)
The arithmetic unit 141 calculates Vcmd so that when ΔV is 0 or less (Vin is decreased), Vin is decreased if ΔP is larger than 0, and Vin is increased if ΔP is 0 or less. This is because in the PV characteristics, Vin is decreased when the operating point transitions from the right side of the maximum power point toward the maximum power point, and Vin is increased when the operating point transitions from the maximum power point or its left side to the left side. , Means to bring the maximum power operating point closer.

(図6A:ステップS607)
Vinが減少し、かつPinも減少した場合、太陽電池200の状態は、PV特性において最大電力動作点の左側からさらに左側へ向かって遷移したことになる。この場合はEV急速充電などによって負荷が急変した可能性がある。そこで演算装置141は、TYPEに1をセットすることにより、その旨を保持する。本フローチャートを次回実施したとき、S605においてこのTYPEフラグが判断されることになる。
(FIG. 6A: step S607)
When the Vin decreases and the Pin also decreases, the state of the solar cell 200 has changed from the left side of the maximum power operating point to the left side in the PV characteristic. In this case, there is a possibility that the load has changed suddenly due to EV quick charging or the like. Therefore, the arithmetic unit 141 holds that fact by setting 1 in TYPE. The next time this flowchart is executed, the TYPE flag will be determined in S605.

(図6A:ステップS607:補足)
TYPEフラグは、負荷が急変したとき典型的に現れる図5Aの動作点1から2への遷移を検出するためのものである。負荷が真に急変したか否かは、TYPE=1となった後に再度本フローチャートを実施したとき、S610において改めて判定することになる。S610において負荷急変を判定することができる根拠については後述する。
(FIG. 6A: Step S607: Supplement)
The TYPE flag is for detecting the transition from the operating point 1 to 2 in FIG. 5A, which typically appears when the load suddenly changes. Whether or not the load has changed truly suddenly will be determined again in S610 when this flowchart is executed again after TYPE = 1. The grounds for determining a sudden load change in S610 will be described later.

(図6A:ステップS608〜S609)
演算装置141は、Vin[0]の値を一時的変数Vin_aに保存しておく(S608)。これは後述する計算式において、Vin[0]の前回値(本フローチャートを前回実施したときにおけるVin[0])を用いる必要があるので、次回実施時にS602において上書されないようにするための便宜上の措置である。演算装置131は式1にしたがって通流率αを計算し、これを用いてVoutを制御する(S609)。
(FIG. 6A: Steps S608-S609)
The arithmetic unit 141 stores the value of Vin [0] in the temporary variable Vin_a (S608). This is because it is necessary to use the previous value of Vin [0] (Vin [0] at the time of the previous execution of this flowchart) in the calculation formula described later, so that it is not overwritten in S602 at the next execution for convenience. It is a measure of. The arithmetic unit 131 calculates the fluxion α according to Equation 1 and controls Vout using this (S609).

図6Bは、S605の続きを説明するフローチャートである。以下図6Bの各ステップを説明する。 FIG. 6B is a flowchart illustrating the continuation of S605. Each step of FIG. 6B will be described below.

(図6B:ステップS610)
演算装置141は、ΔP/ΔVがIinの現在値(Iin[1])と等しいか、またはこれと等価とみなすことができる周辺値であるか否かを判定する。すなわちΔP/ΔV≒Iin[1]か否かを判定する。条件合致すればS611へ進み、合致しなければS606へ戻る。本ステップの条件を定めた理由については後述する。
(FIG. 6B: step S610)
The arithmetic unit 141 determines whether ΔP / ΔV is equal to the current value of Iin (Iin [1]) or is a peripheral value that can be regarded as equivalent thereto. That is, it is determined whether or not ΔP / ΔV≈Iin [1]. If the conditions are met, the process proceeds to S611, and if the conditions are not met, the process returns to S606. The reason for setting the conditions for this step will be described later.

(図6B:ステップS611〜S613)
演算装置141は、下記式2〜式3を用いて太陽電池200の温度Tを推定する(S611)。演算装置141は、下記式4にしたがってΔVinを算出し、Vcmd=Vin[1]+ΔVinによって指令値Vcmdを算出する(S612)。演算装置141は、TYPEを0に戻し(S613)、S609へ戻る。式2〜式4の導出過程については後述する。
(FIG. 6B: steps S611-S613)
The arithmetic unit 141 estimates the temperature T of the solar cell 200 using the following equations 2 to 3 (S611). The arithmetic unit 141 calculates ΔVin according to the following equation 4, and calculates the command value Vcmd by Vcmd = Vin [1] + ΔVin (S612). The arithmetic unit 141 returns the TYPE to 0 (S613) and returns to S609. The derivation process of Equations 2 to 4 will be described later.

Figure 2021072028
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Figure 2021072028
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Figure 2021072028
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Isc:太陽電池200の標準日射量における短絡電流
p:太陽電池200に対する日射量
Is:太陽電池200の逆方向飽和電流
Ncell:太陽電池200のセル数
nf:太陽電池200のダイオード性能定数
k:ボルツマン定数
T:太陽電池200の温度
j=(現在日射量における現在動作点のIin)/(現在日射量における短絡電流)
Isc: Short-circuit current at standard solar cell 200 amount p: Solar cell 200 solar cell Is: Reverse saturation current of solar cell 200 Ncell: Number of cells of solar cell 200 nf: Diode performance constant of solar cell 200 k: Boltzmann Constant T: Temperature of solar cell 200 j = (Iin of current operating point in current solar cell) / (Short-circuit current in current solar cell)

図7は、S610の判断条件について説明する図である。図7上段はPV特性を示し、図7下段はそのときのIV特性を示す。図7において、動作点が点線丸から黒丸へ変化したときの電力Pの増分は、式5で表される。負荷が急変した後に最大電力動作点へ復帰しようとしているとき、IV特性上における電圧Vに対する電流Iの傾きはほぼ0とみなすことができる(図7下段図参照)。これを式5に代入すると、式6を導くことができる。 FIG. 7 is a diagram for explaining the determination conditions of S610. The upper part of FIG. 7 shows the PV characteristics, and the lower part of FIG. 7 shows the IV characteristics at that time. In FIG. 7, the increment of the power P when the operating point changes from the dotted line circle to the black circle is expressed by Equation 5. When returning to the maximum power operating point after the load suddenly changes, the slope of the current I with respect to the voltage V on the IV characteristics can be regarded as almost 0 (see the lower diagram of FIG. 7). By substituting this into Equation 5, Equation 6 can be derived.

Figure 2021072028
Figure 2021072028

Figure 2021072028
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したがって演算装置141はS610において、ΔP/ΔVがIin[1]に略等しいとき、負荷が急変したと判断することができる。これに代えてまたはこれと併用して、ΔI/ΔVが0である(または0近傍の所定範囲内である)場合も、負荷が急変したと判断することができる。ここで、0近傍の所定の範囲内とは、−0.004以内である。式(5)の∂I/∂V成分は、式(8)の電圧微分で表され、(a)nf、q、Tで示される定数成分、(b)逆方向飽和電流、(c)exp成分の乗算から、シャント抵抗の劣化分が影響する項(d)を引いたもので表すことができる。(a)定数成分は、太陽電池の使用範囲において0.002〜0.003の範囲、(b)逆方向飽和電流は、ほぼ0.00001、(c)低電圧範囲におけるexp成分は、ほぼ1であり、太陽電池の劣化が80%程度に相当するシャント抵抗0.3Ωであれば、影響する項(d)は0.004程度である。したがって∂I/∂Vは、−0.004以内で0近傍と判定することができる。 Therefore, the arithmetic unit 141 can determine in S610 that the load has suddenly changed when ΔP / ΔV is substantially equal to Iin [1]. Instead of or in combination with this, when ΔI / ΔV is 0 (or within a predetermined range in the vicinity of 0), it can be determined that the load has suddenly changed. Here, the range within a predetermined range near 0 is within −0.004. The ∂I / ∂V components of the equation (5) are represented by the voltage derivative of the equation (8), and are (a) constant components represented by nf, q, and T, (b) reverse saturation current, and (c) exp. It can be expressed by subtracting the term (d) affected by the deterioration of the shunt resistance from the multiplication of the components. (A) The constant component is in the range of 0.002 to 0.003 in the usage range of the solar cell, (b) the reverse saturation current is about 0.00001, and (c) the exp component in the low voltage range is about 1. If the deterioration of the solar cell is 0.3Ω with a shunt resistance corresponding to about 80%, the affected item (d) is about 0.004. Therefore, ∂I / ∂V can be determined to be near 0 within −0.004.

PI特性上において、最大電力動作点と現在動作点との間の電流差分を用いて指令値Vcmdを算出する場合、実際にはその電流差分を電圧差分に変換した上で、Vcmdを算出することになる。この変換を実施するとき、太陽電池の特性を表す数式において電池温度Tを用いる必要がある。式2〜式4は、電池温度Tを反映した上で、指令値Vcmdを算出するものである。以下では式2〜式4の導出過程について説明する。 When calculating the command value Vcmd using the current difference between the maximum power operating point and the current operating point on the PI characteristics, the Vcmd is actually calculated after converting the current difference into a voltage difference. become. When carrying out this conversion, it is necessary to use the battery temperature T in the mathematical formula expressing the characteristics of the solar cell. Equations 2 to 4 calculate the command value Vcmd after reflecting the battery temperature T. The derivation process of Equations 2 to 4 will be described below.

日射量pは、標準日射量時の短絡電流Iscに対する現在日射量時の短絡電流の比として表すことができる。現在日射量における現在動作電流をIin_aと表す場合、上記符号の定義から、現在日射量における短絡電流はIin_a/jと定義できる。したがって日射量pは、(現在日射量における短絡電流)/Isc、すなわち式7によって表される。式7を用いるのは、現在日射量における最大電力動作点を特定できない事情がある場合において有用である。 The amount of solar radiation p can be expressed as the ratio of the short-circuit current at the current amount of solar radiation to the short-circuit current Isc at the standard amount of solar radiation. When the current operating current in the current amount of solar radiation is expressed as Iin_a, the short-circuit current in the current amount of solar radiation can be defined as Iin_a / j from the definition of the above reference numerals. Therefore, the amount of solar radiation p is expressed by (short-circuit current in the current amount of solar radiation) / Isc, that is, Equation 7. Using Equation 7 is useful when there are circumstances in which the maximum power operating point in the current amount of solar radiation cannot be specified.

Figure 2021072028
Figure 2021072028

Iinは式8によって表される。式8をVinについて解くと、Vinは式9によって表される。 Iin is represented by Equation 8. Solving Equation 8 for Vin, Vin is represented by Equation 9.

Figure 2021072028
Figure 2021072028

Figure 2021072028
Figure 2021072028

式9に対して式7とIinを代入することにより、Vinを得ることができる。Vin[1]はIin[1]を代入することにより式12によって表される。Vin[0]はIin[0]を代入することにより式11によって表される。Vin_aは、図6のフローチャートを前回実施したときにおけるVin[0]であり、S608において保存したものである。前回実施時におけるIin[0]をIin_aと表す場合、Vin_aはIin_aを代入することにより式10によって表される。 Vin can be obtained by substituting Equation 7 and Iin for Equation 9. Vin [1] is represented by Equation 12 by substituting Iin [1]. Vin [0] is represented by Equation 11 by substituting Iin [0]. Vin_a is Vin [0] at the time when the flowchart of FIG. 6 was carried out last time, and was saved in S608. When Iin [0] in the previous implementation is expressed as Iin_a, Vin_a is expressed by Equation 10 by substituting Iin_a.

Figure 2021072028
Figure 2021072028

Figure 2021072028
Figure 2021072028

Figure 2021072028
Figure 2021072028

式10〜式12より、式13と式14が導かれる。式13と式14から電池温度Tを消去すると、式2が導かれる。演算装置141は、式2を満たすようなjの数値を求める。例えば数値解析によって式2を充足するjの数値を探索することにより、これを求めることができる。jを探索することは、式2を充足する電池電流Iinを探索することと等価である。以下では式2を充足するjを求めたものとして説明する。 Equations 13 and 14 are derived from Equations 10 to 12. Eliminating the battery temperature T from equations 13 and 14 leads to equation 2. The arithmetic unit 141 obtains a numerical value of j that satisfies Equation 2. For example, this can be obtained by searching for the numerical value of j that satisfies Equation 2 by numerical analysis. Searching for j is equivalent to searching for the battery current Iin that satisfies Equation 2. In the following, it will be described as assuming that j that satisfies Equation 2 is obtained.

Figure 2021072028
Figure 2021072028

Figure 2021072028
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式11と式12をTについて解くと、式3を得ることができる。さらに、最大電力動作点におけるVinをVmppとし、最大電力動作点におけるIinをImppとすると、式9に対して式7とImppを代入することにより、式15を導くことができる。ただし式15において、短絡電流と最大動作電流の比は一定値(0.935:あらかじめ特定した数値)とみなせることを仮定した。 Equation 3 can be obtained by solving Equations 11 and 12 for T. Further, assuming that Vin at the maximum power operating point is Vmpp and Iin at the maximum power operating point is Impp, Equation 15 can be derived by substituting Equation 7 and Impp for Equation 9. However, in Equation 15, it is assumed that the ratio of the short-circuit current to the maximum operating current can be regarded as a constant value (0.935: a numerical value specified in advance).

Figure 2021072028
Figure 2021072028

VmppとVin[1]との間の差分ΔVinをVin[1]に対して加算することにより、指令値Vcmdを算出することができる。Vmppは式15から求められ、Vin[1]は式12から求められる。したがって式16により、ΔVinを算出できる。式12と式15は、それぞれ最大動作電流Imppと現在動作点電流Iin[1]を用いて算出したものであるから、ΔVinは、PI特性上における最大電力動作点と現在動作点との間の差分を用いて算出したことになる。すなわち最大電力動作点と現在動作点それぞれの間の電流差分を用いて算出したことになる。 The command value Vcmd can be calculated by adding the difference ΔVin between Vmpp and Vin [1] to Vin [1]. Vmpp is obtained from Equation 15 and Vin [1] is obtained from Equation 12. Therefore, ΔVin can be calculated by Equation 16. Since Equations 12 and 15 are calculated using the maximum operating current Impp and the current operating point current Iin [1], respectively, ΔVin is between the maximum power operating point and the current operating point on the PI characteristics. It is calculated using the difference. That is, it is calculated using the current difference between the maximum power operating point and the current operating point.

Figure 2021072028
Figure 2021072028

以上の手順により、演算装置141は、負荷急変時は一時的にPI特性を用いる制御に切り替え、PI特性曲線における現動作点と最大電力動作点との間の電流差分にしたがって指令値Vcmdを算出することができる。これにより太陽電池200を最大電力動作点へ速やかに復旧させることができる。 By the above procedure, the arithmetic unit 141 temporarily switches to the control using the PI characteristic when the load suddenly changes, and calculates the command value Vcmd according to the current difference between the current operating point and the maximum power operating point on the PI characteristic curve. can do. As a result, the solar cell 200 can be quickly restored to the maximum power operating point.

<実施の形態1:まとめ>
本実施形態1に係る電力変換装置100は、(a)PV特性の傾きΔP/ΔVがIin[1]に略等しいとき、または、(b)IV特性の傾きΔI/ΔVが略0であるとき、EVの急速充電などによる負荷急変が発生したと判断する。これにより、DCバスシステムにおける負荷急変を正確に検出することができる。
<Embodiment 1: Summary>
The power conversion device 100 according to the first embodiment has (a) when the slope ΔP / ΔV of the PV characteristic is substantially equal to Iin [1], or (b) when the slope ΔI / ΔV of the IV characteristic is substantially 0. , It is determined that a sudden change in load has occurred due to rapid charging of the EV. As a result, sudden changes in load in the DC bus system can be accurately detected.

本実施形態1に係る電力変換装置100は、負荷急変時は一時的にPI特性を用いる制御に切り替え、PI特性曲線における現動作点と最大電力動作点との間の電流差分にしたがって指令値Vcmdを算出する。これにより、負荷急変時において太陽電池200を最大電力動作点へ速やかに復旧させることができる。 The power conversion device 100 according to the first embodiment temporarily switches to the control using the PI characteristic when the load suddenly changes, and the command value Vcmd according to the current difference between the current operating point and the maximum power operating point in the PI characteristic curve. Is calculated. As a result, the solar cell 200 can be quickly restored to the maximum power operating point when the load suddenly changes.

本実施形態1に係る電力変換装置100は、PI特性曲線における現動作点と最大電力動作点との間の電流差分を算出する際に、太陽電池200の温度Tを推定する。これにより、電池温度Tを反映した上で電流差分を算出することになるので、指令値Vcmdを正確に求めることができる。 The power conversion device 100 according to the first embodiment estimates the temperature T of the solar cell 200 when calculating the current difference between the current operating point and the maximum power operating point in the PI characteristic curve. As a result, the current difference is calculated after reflecting the battery temperature T, so that the command value Vcmd can be accurately obtained.

本実施形態1に係る電力変換装置100は、S612において電流差分に基づき指令値Vcmdを算出した後、S613においてTYPEを0に戻す。これにより図6のフローチャートを次回実施するときは、電圧差分に基づく制御に戻ることになる。すなわち電流差分に基づく制御は1回の制御サイクルにおいてのみ実施し、その後速やかに電圧差分に基づく制御へ復帰する。これにより、PI特性に基づく不安定な制御を回避しつつ、太陽電池200を速やかに最大電力動作点へ復帰させることができる。 The power conversion device 100 according to the first embodiment calculates the command value Vcmd based on the current difference in S612, and then returns the TYPE to 0 in S613. As a result, the next time the flowchart of FIG. 6 is executed, the control will return to the control based on the voltage difference. That is, the control based on the current difference is performed only in one control cycle, and then the control based on the voltage difference is promptly returned. As a result, the solar cell 200 can be quickly returned to the maximum power operating point while avoiding unstable control based on the PI characteristics.

本実施形態1に係る電力変換装置100は、現在日射量における現在動作電流Iin_aと現在日射量における短絡電流との間の比率(j)、および標準日射量における短絡電流Iscを用いて、日射量pを式7により仮設定し、さらに式2を充足するjを探索することを介して、温度Tを算出する。これにより、例えば太陽電池200の仕様上、最大電力動作点を特定できない場合であっても、現在動作電流Iinを用いて温度Tを推定することができる。 The power conversion device 100 according to the first embodiment uses the ratio (j) between the current operating current Iin_a in the current amount of solar radiation and the short-circuit current in the current amount of solar radiation, and the short-circuit current Isc in the standard amount of solar radiation. The temperature T is calculated by temporarily setting p by the equation 7 and further searching for j that satisfies the equation 2. Thereby, for example, even if the maximum power operating point cannot be specified due to the specifications of the solar cell 200, the temperature T can be estimated using the current operating current Iin.

本実施形態1に係る電力変換装置100は、式15において、現在日射量における短絡電流と最大動作電流との間の比率が一定値であると仮定して、PI特性に基づく指令値Vcmdを式16によって算出する。これにより、例えば太陽電池200の仕様上、最大電力動作点を特定できない場合であっても、PI特性に基づき指令値Vcmdを算出することができる。 In the formula 15, the power conversion device 100 according to the first embodiment formulates a command value Vcmd based on the PI characteristics, assuming that the ratio between the short-circuit current and the maximum operating current in the current amount of solar radiation is a constant value. Calculated according to 16. Thereby, for example, the command value Vcmd can be calculated based on the PI characteristics even when the maximum power operating point cannot be specified due to the specifications of the solar cell 200.

<実施の形態2>
実施形態1において、電力変換装置100はDC/DCコンバータであることを説明した。電力変換装置100が直流電力を変換するために用いる回路等は、実施形態1で説明したものに限らず、任意の構成を用いることができる。例えばIGBTに代えて、半導体スイッチング素子としてSiCデバイスを用いるものを採用してもよい。その他適当な半導体スイッチング素子を用いてもよい。
<Embodiment 2>
In the first embodiment, it has been described that the power conversion device 100 is a DC / DC converter. The circuit or the like used by the power conversion device 100 to convert DC power is not limited to that described in the first embodiment, and any configuration can be used. For example, instead of the IGBT, an element using a SiC device as a semiconductor switching element may be adopted. Other suitable semiconductor switching elements may be used.

100:電力変換装置
110:電圧センサ
120:電流センサ
130:昇圧チョッパ
140:制御部
141:演算装置
200:太陽電池
300:DCバス
100: Power converter 110: Voltage sensor 120: Current sensor 130: Boost chopper 140: Control unit 141: Arithmetic logic unit 200: Solar cell 300: DC bus

Claims (10)

太陽電池が出力する電力を変換する電力変換装置であって、
前記電力変換装置が出力する変換後電圧に対する指令値を算出する制御部を備え、
前記制御部は、前記太陽電池が出力する電池電力の、前記太陽電池が出力する電池電圧に対する傾きが、前記太陽電池が出力する電池電流に等しいかまたは前記電池電流周辺の所定範囲内に収まっている場合は、前記電池電流の検出値と前記電池電流の目標値との間の電流差分にしたがって、前記指令値を算出し、
前記制御部は、前記太陽電池が出力する電池電力の、前記太陽電池が出力する電池電圧に対する傾きが、前記電池電流周辺の所定範囲内に収まっていない場合は、前記変換後電圧の目標値と前記変換後電圧の検出値との間の電圧差分にしたがって、前記指令値を算出する
ことを特徴とする電力変換装置。
It is a power conversion device that converts the power output by the solar cell.
It is provided with a control unit that calculates a command value for the converted voltage output by the power conversion device.
In the control unit, the inclination of the battery power output by the solar cell with respect to the battery voltage output by the solar cell is equal to the battery current output by the solar cell or falls within a predetermined range around the battery current. If so, the command value is calculated according to the current difference between the detected value of the battery current and the target value of the battery current.
When the inclination of the battery power output by the solar cell with respect to the battery voltage output by the solar cell is not within a predetermined range around the battery current, the control unit sets the target value of the converted voltage as the target value. A power conversion device characterized in that the command value is calculated according to a voltage difference between the detected value of the converted voltage and the detected value.
前記制御部は、制御サイクル毎に前記指令値を算出し、
前記制御部は、1回の前記制御サイクルにおいて、前記電流差分にしたがって前記指令値を算出した後、次の前記制御サイクルにおいては、前記電圧差分にしたがって前記指令値を算出する
ことを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。
The control unit calculates the command value for each control cycle and calculates the command value.
The control unit calculates the command value according to the current difference in one control cycle, and then calculates the command value according to the voltage difference in the next control cycle. The power conversion device according to claim 1.
前記制御部は、前記太陽電池が出力する電池電圧の検出値と、前記電池電流の検出値とを取得し、
前記制御部は、前記電池電圧の検出値と前記電池電流の検出値とを用いて、前記太陽電池の電池温度を算出し、
前記制御部は、前記電流差分を用いて前記指令値を算出する場合は、前記電流差分に加えて前記電池温度を用いて、前記指令値を算出する
ことを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。
The control unit acquires the detected value of the battery voltage output by the solar cell and the detected value of the battery current.
The control unit calculates the battery temperature of the solar cell by using the detected value of the battery voltage and the detected value of the battery current.
The electric power according to claim 1, wherein when the control unit calculates the command value using the current difference, the control unit calculates the command value by using the battery temperature in addition to the current difference. Conversion device.
前記制御部は、制御サイクル毎に前記指令値を算出し、
前記制御部は、
第1制御サイクルにおける前記電池電圧、
前記第1制御サイクルにおける前記電池電流、
前記第1制御サイクルの次の第2制御サイクルにおける前記電池電圧、
前記第2制御サイクルにおける前記電池電流、
前記第2制御サイクルの次の第3制御サイクルにおける前記電池電圧、
前記第3制御サイクルにおける前記電池電流、
の間の関係式を充足する電池電流を推定することにより、前記太陽電池の電圧電流曲線上における動作点を推定し、
前記制御部は、前記推定した動作点を用いて前記電池温度を算出する
ことを特徴とする請求項3記載の電力変換装置。
The control unit calculates the command value for each control cycle and calculates the command value.
The control unit
The battery voltage in the first control cycle,
The battery current in the first control cycle,
The battery voltage in the second control cycle following the first control cycle,
The battery current in the second control cycle,
The battery voltage in the third control cycle following the second control cycle,
The battery current in the third control cycle,
By estimating the battery current that satisfies the relational expression between, the operating point on the voltage-current curve of the solar cell is estimated.
The power conversion device according to claim 3, wherein the control unit calculates the battery temperature using the estimated operating point.
前記制御部は、前記電池電流の目標値として、前記太陽電池の最大電力動作点において前記太陽電池が出力する電池電流をセットし、
前記制御部は、前記電流差分を、前記最大電力動作点において前記太陽電池が出力する電池電圧と前記電池電圧の検出値との間の電圧差分に置き換え、
前記制御部は、前記置き換えた電圧差分を前記指令値として用いる
ことを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。
The control unit sets the battery current output by the solar cell at the maximum power operating point of the solar cell as the target value of the battery current.
The control unit replaces the current difference with a voltage difference between the battery voltage output by the solar cell at the maximum power operating point and the detected value of the battery voltage.
The power conversion device according to claim 1, wherein the control unit uses the replaced voltage difference as the command value.
前記制御部は、前記太陽電池に対する現在日射量の下における前記太陽電池の最大電力動作点の前記電池電流と、前記現在日射量の下における前記太陽電池の短絡電流との間の比が固定値であると仮定することにより、前記現在日射量の下における前記最大電力動作点の前記電池電流を算出し、
前記制御部は、前記現在日射量の下における前記最大電力動作点の前記電池電流を用いて、前記電流差分を電圧差分に置き換える
ことを特徴とする請求項5記載の電力変換装置。
In the control unit, the ratio between the battery current at the maximum power operating point of the solar cell under the current solar cell amount and the short-circuit current of the solar cell under the current solar cell amount is a fixed value. By assuming that, the battery current at the maximum power operating point under the current solar radiation amount is calculated.
The power conversion device according to claim 5, wherein the control unit uses the battery current at the maximum power operating point under the current amount of solar radiation to replace the current difference with a voltage difference.
前記制御部は、前記太陽電池が出力する電池電圧の検出値と、前記電池電流の検出値とを取得し、
前記制御部は、前記電池電圧の検出値と前記電池電流の検出値とを用いて、前記太陽電池の電池温度を算出し、
前記制御部は、前記電池温度を用いて、前記置き換えた差分を算出する
ことを特徴とする請求項5記載の電力変換装置。
The control unit acquires the detected value of the battery voltage output by the solar cell and the detected value of the battery current.
The control unit calculates the battery temperature of the solar cell by using the detected value of the battery voltage and the detected value of the battery current.
The power conversion device according to claim 5, wherein the control unit calculates the replaced difference using the battery temperature.
前記電力変換装置は、前記太陽電池が出力する直流電力を別の直流電力に変換するDCコンバータとして構成されている
ことを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。
The power conversion device according to claim 1, wherein the power conversion device is configured as a DC converter that converts the DC power output by the solar cell into another DC power.
前記DCコンバータは、半導体スイッチング素子を用いて、前記太陽電池が出力する直流電力を別の直流電力に変換するように構成されている
ことを特徴とする請求項8記載の電力変換装置。
The power conversion device according to claim 8, wherein the DC converter is configured to convert DC power output by the solar cell into another DC power by using a semiconductor switching element.
請求項1記載の電力変換装置、
電気自動車の充電端子を接続する端子、
を備えることを特徴とする電力システム。
The power conversion device according to claim 1.
Terminals for connecting the charging terminals of electric vehicles,
A power system characterized by being equipped with.
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