JP3154336B2 - 太陽光発電用インバータの制御回路 - Google Patents

太陽光発電用インバータの制御回路

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  • Inverter Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、系統連系用太陽光発
電システムに用いられる太陽光発電用インバータの制御
回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図6は一般的な系統連系用太陽光発電シ
ステムを示す概要図、図7は太陽光発電用インバータの
制御部を示す構成図である。系統連系用太陽光発電シス
テムは図6に示すように、大きくは太陽電池1、直交変
換装置(インバータを含む電力変換装置)2、電力系統
3および負荷4等から構成される。なお、5は負荷電流
検出器、6は太陽電池の出力電圧検出器、7はインバー
タ出力電流検出器、8は系統電圧検出器、9は太陽電池
の出力(直流)電流検出器、10はインバータ出力電圧
検出器をそれぞれ示している。インバータは図示されな
い主回路部と、図7に示すような制御部とから構成され
る。すなわち、インバータ制御部は太陽電池の出力電圧
指令値Ed* を設定するための設定器11と、太陽電池
の出力電圧検出値(実際値)Edをその指令値に一致さ
せるべく所定の調節演算を行なう電圧調節器(AVR)
12と、系統電圧Vsと同期をとるPLL(Phase
Lock Loop)回路13と、その出力を受けて
系統電圧Vsと同期した正弦波信号を出力する正弦波発
生器14と、その出力とAVR12の出力とからインバ
ータの出力電流指令値IINV * を算出する乗算器15
と、インバータの出力電流実際値IINV をその指令値に
一致させるべく所定の調節演算を行なう電流調節器(A
CR)16などから構成される。つまり、従来の系統連
系用インバータ制御回路は、電力系統3に太陽電池1の
発生する有効電力分Pdを供給するために、太陽電池1
の特性から得られる最適動作点電圧近傍を直流電圧指令
値Ed* として設定し、検出器6を介して検出される直
流電圧Edをその指令値に一致させるようAVR12を
動作させ、その出力により系統電圧と同期した出力電流
指令値IINV * の振幅を制御して、系統に有効電力を供
給する制御を行なうようにしている。なお、AD1,A
D2は比較器または加減算器を示している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような制御方式には以下のような問題がある。 (1)インバータの出力する電力が太陽電池の出力する
有効分のみであるため、この発電システムが供給する有
効電力の負荷容量に対する比率が大きくなると、系統は
負荷の要求する無効分,高調波分の供給比率が高まり、
発電計画等に悪影響を及ぼす。 (2)また、直流電圧一定制御を行なっているため、本
システムから出力される有効電力が負荷の要求する有効
電力よりも大きくなると、系統側に余剰分が流入する、
いわゆる逆潮流が生じる(現在は、逆潮流現象は認めら
れていない)。したがって、この発明の課題は無効分,
高調波分を補償し得るようにすることまたは逆潮流を生
じないようにすることにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、請求項1の発明では、太陽電池から直流電力を
供給され電力系統と連系運転される太陽光発電用インバ
ータに対し、前記太陽電池の出力電圧をその指令値に一
致させるための電圧調節器と、その出力と系統電圧に同
期した交流成分とから前記インバータの出力電流の指令
値を演算する演算手段と、インバータの出力電流をこの
演算手段からの出力電流指令値に一致させるための電流
調節器とを少なくとも設けてなる太陽光発電用インバー
タの制御回路において、負荷電流を検出する検出手段
と、検出された負荷電流からその高調波成分を検出する
高調波検出手段と、この負荷電流の高調波成分を前記演
算手段からの出力に加算する加算手段とを設け、この加
算手段からの出力を新たな電流指令値として制御するこ
とを特徴とする。 上記請求項1の発明においては、前記
電圧調節器の出力を制限するための制限手段を設けるこ
とができ(請求項2の発明)、または、インバータ出力
電力を負荷電力と一致させるための調節手段と、その出
力を制限するための制限手段とを付加し、その出力を前
記電圧調節器の入力に加えて制御することができる(請
求項3の発明)
【0005】
【作用】負荷電流の高調波成分のみを従来のインバータ
出力電流指令に加算することにより、高調波成分だけで
なく無効電力分の補償を可能とする。また、従来の直流
電圧調節器の出力側に片極性のリミッタを設けるか、ま
たは従来の直流電圧指令に逆潮流検出信号による直流電
圧指令変化信号を加算することにより、逆潮流を防止す
る。
【0006】
【実施例】図1にこの発明の原理構成を示す。同図から
も明らかなように、負荷電流検出器5と、この検出器5
からの負荷電流検出値IL を乗算器15からの出力に加
算する加算器17とを設けた点が特徴である。これによ
り、負荷電流検出値IL はインバータの出力電流制御の
ベース分となり、加算器17の出力が新たなインバータ
出力電流指令値IINV * となる。このとき、AVR12
はIL 指令により変動する直流電圧Edを一定に保つよ
うな有効電力補正指令ΔIL を出力する。したがって、
インバータの出力する有効電力は、従来と同様の直流電
圧一定制御で出力される有効電力と同じ量となり、これ
に加えてIL に含まれる無効分,高調波分が有効電力制
御とは別に出力されるので、系統からは太陽電池の出力
と負荷の要求する有効電力の差分となる有効電力のみが
負荷に流入することになる。
【0007】図2にこの発明の実施例を示す。これは
荷電流検出器5と、その負荷電流検出値IL からその高
調波分ILHを検出する検出回路18と、その出力を乗算
器15からの出力に加算する加算器19とを設けた点が
特徴である。こうすることにより、インバータは太陽電
池の出力する有効電力の他に負荷電流から算出される高
調波分ILHのみを供給し、系統は不足の有効電力と無効
電力とを供給することになる。この実施例は高調波の大
きい負荷にインバータを接続する場合に、特に有効であ
る。
【0008】図3にこの発明の別の実施例を示す。先の
図1に示す原理構成において、AVR12は直流電圧検
出値Edがその指令値Ed* に一致するように制御する
が、このときインバータの出力電流制御のベース分IL
に対しAVR12の出力が加算方向に動作すると、 インバータ出力電流IINV >IL となり、逆潮流状態となる。そこで、図3の如くAVR
12の後段に片極性のリミッタ(制限回路)20を設け
て、AVR12出力のプラス方向に制限を掛けることに
より、常にIINV ≦IL の関係となるようにし、逆潮流
を防止するものである。
【0009】図4にこの発明のさらに別の実施例を示
す。太陽光発電システムでは、太陽電池出力電圧を制御
することにより有効電力を系統に供給するものであるこ
とは上述のとおりであり、そのための直流電圧指令値E
* は、図5に示す如き太陽電池の出力電力Pdが最大
となる電圧電圧VOPの近傍に設定される。したがって、
負荷の消費有効電力PL が図5に示すPINV点以下にな
ると(例えば、図中の点線の位置)、逆潮流状態とな
る。そこで、このような状態になったときは、直流電圧
指令値Ed* を太陽電池の電力特性と負荷消費電力との
交差点電圧E1以上またはE2以下とすることにより、
逆潮流を防止することができる。実施例では、負荷電力
L とインバータ出力電力PINVとの偏差を調節器21
に入力し、調節器21によりPL <PINV でプラス方向
に動作する直流電圧指令変化信号ΔEd* を出力させ
る。こうすれば、負荷電力よりインバータ出力電力が上
回ったときは、直流電圧指令値Ed* を上げる方向に働
いて出力電力を低下させるので、逆潮流を防止すること
が可能となる。一方、 PL >PINV の場合は、リミッタ22により調節器21の出力にマイ
ナス方向の制限を掛けることで、直流電圧指令値Ed*
にて運転できるようにする。なお、図3,図4の実施例
図2に示すものに適用することにより、それぞれの相
乗効果を期待することもできる。
【0010】
【発明の効果】この発明によれば、負荷電流の高調波成
分のみを従来のインバータ出力電流指令に加算すること
により、高調波成分のみならず無効電力分の補償を行な
うことができる。また、従来の直流電圧調節器の出力側
に片極性のリミッタを設けるか、または従来の直流電圧
指令に逆潮流検出信号による直流電圧指令変化信号を加
算することにより、逆潮流を防止することが可能となる
利点が得られる。また、これらを適宜組み合わせること
により、それぞれの相乗効果を期待することが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の原理を示す構成図である。
【図2】この発明の実施例を示す構成図である。
【図3】この発明の別の実施例を示す構成図である。
【図4】この発明のさらに別の実施例を示す構成図であ
る。
【図5】太陽電池の電力−電圧特性を示す特性図であ
る。
【図6】一般的な系統連系用太陽光発電システムを示す
概要図である。
【図7】太陽光発電用インバータ制御部の従来例を示す
構成図である。
【符号の説明】
1 太陽電池 2 直交変換器(インバータ) 3 電力系統 4 負荷 5 負荷電流検出器 6 出力電圧検出器 7 出力電流検出器 8 系統電圧検出器 9 出力電流検出器 10 出力電圧検出器 11 設定器 12 電圧調節器(AVR) 13 PLL回路 14 正弦波発生器 15 乗算器 16 電流調節器(ACR) 17 加算器 18 高調波検出回路 19 加算器 20 リミッタ(制限回路) 21 調節器 22 リミッタ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 7/48 H02J 3/38

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 太陽電池から直流電力を供給され電力系
    統と連系運転される太陽光発電用インバータに対し、前
    記太陽電池の出力電圧をその指令値に一致させるための
    電圧調節器と、その出力と系統電圧に同期した正弦波交
    流成分とから前記インバータの出力電流の指令値を演算
    する演算手段と、インバータの出力電流をこの演算手段
    からの出力電流指令値に一致させるための電流調節器と
    を少なくとも設けてなる太陽光発電用インバータの制御
    回路において、 負荷電流を検出する検出手段と、検出された負荷電流
    らその高調波成分を検出する高調波検出手段と、この負
    荷電流の高調波成分を前記演算手段からの出力に加算す
    る加算手段とを設け、この加算手段からの出力を新たな
    電流指令値として制御することを特徴とする太陽光発電
    用インバータの制御回路。
  2. 【請求項2】 前記電圧調節器の出力を制限するための
    制限手段を設けたことを特徴とする請求項1に記載の
    陽光発電用インバータの制御回路。
  3. 【請求項3】 インバータ出力電力を負荷電力と一致さ
    せるための調節手段と、その出力を制限するための制限
    手段とを付加し、その出力を前記電圧調節器の入力に加
    えて制御することを特徴とする請求項1に記載の太陽光
    発電用インバータの制御回路。
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