JP4123006B2 - 太陽光発電システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、商用電力系統に連系する太陽光発電システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、商用電力系統（以下、「系統」と略す）に連系する系統連系型の太陽光発電システムにおいては、余剰電力を系統側に逆潮流する場合、電力逆送のために受電点の電圧（系統電圧）が上昇して系統の運転範囲を超えてしまう可能性があるので、系統電圧の上昇を抑制して適正に保つための系統保護機能が必要であった。図９はこのような系統保護機能を有した従来システムの一例を示しており、この従来システムは、１つの太陽電池モジュール若しくは複数の太陽電池モジュールを直列接続したストリングからなる太陽電池２と、太陽電池２の直流電力を系統の位相に同期した交流電力に変換するインバータ部３と、インバータ部３を制御して交流電力を調整するインバータ制御部４と、系統電圧を監視し、系統電圧が適正値よりも上昇したときにインバータ制御部４によりインバータ部３の出力を低下させる系統保護部５とを具備する複数の太陽光発電装置１を、図示しない解列開閉器等を介して電力線１１により系統１０に並列接続して構成されるものである。なお、系統１０と本システムとの間には系統１０又は本システムから電力線１１を介して交流電力が供給される負荷１２が接続されている。
【０００３】
インバータ部３は、太陽電池２の直流電圧を昇圧する昇圧チョッパ回路、昇圧チョッパ回路で昇圧された直流電圧から系統１０の位相に同期した正弦波の交流電圧を生成する正弦波生成部、正弦波生成部の出力を波形整形するフィルタ回路などを有している。またインバータ制御部４はマイクロコンピュータに専用のプログラムを搭載して構成され、正弦波生成部をＰＷＭ制御することでインバータ部３の出力を調整するものであって、太陽電池２の温度変化や日射強度の変化に伴う出力電圧や出力電流の変動に対して、太陽電池２の動作点が常に最大電力点を追従して太陽電池２の直流出力を最大限とする最大電力追従制御（ＭＰＰＴ制御）を行っている。そして系統保護部５は、系統電圧を監視して適正値よりも上昇したときにインバータ制御部４に指令を与えて最大電力追従制御を停止してインバータ部３の出力を低下させることにより、系統電圧の上昇を抑制している。
【０００４】
また他の従来例として、系統に並列接続された複数の太陽光発電装置と、各太陽光発電装置と通信線によって接続され、系統の停電を監視して各太陽光発電装置を自立運転と連系運転に切換制御する系統連系保護装置とを備えたものも提供されている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２２４１４２号公報（第３頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記前者の従来例においては、複数の太陽光発電装置１にそれぞれ系統保護部５を設け、個々の太陽光発電装置１毎に独立して系統電圧の上昇抑制制御を行っていたため、系統電圧の上昇度合いが比較的小さい場合でも全ての太陽光発電装置１で上昇抑制制御が行われてシステム全体の出力が過度に減少してしまう可能性があった。また上記後者の従来例においても、系統連系保護装置は全ての太陽光発電装置を常に同時に制御しているため、前者の従来例と同様の問題が生じる。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、系統電圧の上昇を抑制しつつシステム全体として従来よりも多くの電力が出力可能な太陽光発電システムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、太陽電池、太陽電池の直流電力を商用電力系統の位相に同期した交流電力に変換するインバータ部、インバータ部を制御して交流電力を調整するインバータ制御部を具備して商用電力系統に接続されて連系運転を行う複数の太陽光発電装置と、商用電力系統からの受電点における系統電圧を監視する電圧監視部、太陽光発電装置の各インバータ制御部毎にインバータ部の出力を低下させる指令を与えて電圧監視部で監視する系統電圧の上昇を抑制する電圧調整指令部を具備する系統保護装置とを備え、電圧調整指令部は、各太陽光発電装置のインバータ部における変換効率を監視し、変換効率の低いインバータ部から順番に出力を低下させることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、電圧調整指令部は、電圧監視部で監視する系統電圧が適正なレベルにまで低下した場合には出力を低下させたときの順番と逆の順番で太陽光発電装置のインバータ制御部を正常時の出力調整制御に戻すことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、上記目的を達成するために、太陽電池、太陽電池の直流電力を商用電力系統の位相に同期した交流電力に変換するインバータ部、インバータ部を制御して交流電力を調整するインバータ制御部を具備して商用電力系統に接続されて連系運転を行う 複数の太陽光発電装置と、商用電力系統からの受電点における系統電圧を監視する電圧監視部、太陽光発電装置の各インバータ制御部毎にインバータ部の出力を低下させる指令を与えて電圧監視部で監視する系統電圧の上昇を抑制する電圧調整指令部を具備する系統保護装置とを備え、電圧調整指令部は、各太陽光発電装置の出力電力を監視するとともに全ての出力電力の総和と系統電圧との関係を監視し、電圧監視部で監視する系統電圧の上昇度合いに応じて系統電圧を適正なレベルにするために必要な各太陽光発電装置の出力電力の適正値を求め、出力電力を低下させて当該適正値に一致させる指令を各太陽光発電装置のインバータ制御部に与えるとともに、各太陽光発電装置のインバータ部における変換効率を監視し、変換効率の低いインバータ部から順番に出力を低下させることを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、電圧調整指令部は、電圧監視部で監視する系統電圧が適正なレベルにまで低下した場合に出力低下を行っていたインバータ制御部に対してインバータ部の交流出力を徐々に増減しながら正常時の出力調整制御に戻すことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を説明する前に本発明の実施形態と基本的な構成が共通である参考例について説明する。
（参考例１）
本参考例の太陽光発電システムは、図１に示すように太陽電池２、太陽電池２の直流電力を商用電力系統の位相に同期した交流電力に変換するインバータ部３、インバータ部３を制御して交流電力を調整するインバータ制御部４を具備して系統１０に接続されて連系運転を行う複数（本参考例では３つ）の太陽光発電装置１と、系統からの受電点における系統電圧を監視する電圧監視部２１、太陽光発電装置１の各インバータ制御部４毎にインバータ部３の出力を低下させる指令を与えて電圧監視部２１で監視する系統電圧の上昇を抑制する電圧調整指令部２２を具備する系統保護装置２０とを備えている。但し、本参考例における太陽光発電装置１は系統保護部５を具備しない点を除けば従来例のものと共通の構成を有しているので、共通の構成要素には同一の符号を付して説明は省略する。
【００１３】
系統保護装置２０の電圧監視部２１は、電力線１１に印加される系統１０の系統電圧の計測値を電圧調整指令部２２に出力している。電圧調整指令部２２は、マイクロコンピュータに後述するような処理を行う専用のプログラムを搭載して構成され、電圧監視部２１から出力される系統電圧の計測値をＡ／Ｄ変換して得られる系統電圧データを内蔵のメモリ（図示せず）に格納する。また電圧調整指令部２２は、例えばＲＳ−４８５等の汎用の通信規格に準拠した通信インタフェースを具備しており、同じ通信規格の通信インタフェースを有する各太陽光発電装置１のインバータ制御部４との間で通信線２３を介してデータ通信を行う。但し、電圧調整指令部２２と各インバータ制御部４を個別の制御線で接続する構成としても構わない。
【００１４】
次に本参考例における系統保護装置２０の動作を説明する。
【００１５】
まず系統電圧が系統電圧の適正範囲内に収まっている場合（正常時）について説明すると、各太陽光発電装置１においてインバータ制御部４がインバータ部３に対して最大電力追従制御を行っており、系統保護装置２０では電圧監視部２１で監視（計測）する系統電圧が所定の上限値を超えていないため、電圧調整指令部２２は太陽光発電装置１のインバータ制御部４に対して出力低下の指令を与えない。
【００１６】
一方、太陽光発電装置１から系統１０へ逆潮流する電力の増加により系統電圧が上昇し、電圧監視部２１で監視する系統電圧が上限値を超えた場合、電圧調整指令部２２はインバータ部３の出力を低下させる指令（以下、「出力低下指令」と呼ぶ）を通信線２３を介して太陽光発電装置１のインバータ制御部４に与える。このとき、電圧調整指令部２２が出力低下指令を送信する相手先の太陽光発電装置１の台数は系統電圧のレベルに応じて決められる。そして、出力低下指令を受信した１乃至複数の太陽光発電装置１のインバータ制御部４が最大電力追従制御を停止してインバータ部３の出力を低下させることにより、系統電圧の上昇が抑制されることになる。
【００１７】
上述のようにして１乃至複数の太陽光発電装置１の出力が低下し、電圧監視部２１で監視する系統電圧が上限値を下回ると、系統保護装置２０の電圧調整指令部２２は、出力低下指令を与えた太陽光発電装置１のインバータ制御部４に対して正常時の最大電力追従制御に戻るように指示する指令（以下、「復帰指令」と呼ぶ）を与える。そして、復帰指令を受信した太陽光発電装置１のインバータ制御部４が最大電力追従制御を再開する。
【００１８】
上述のように本参考例によれば、系統保護装置２０の電圧調整指令部２２が複数の太陽光発電装置１の各インバータ制御部４毎にインバータ部３の出力を低下させる指令を与えて電圧監視部２１で監視する系統電圧の上昇を抑制するため、従来例のように系統電圧の上昇度合いが小さい場合にも全ての太陽光発電装置１で出力を低下させる必要はなく、上昇度合いに応じた台数の太陽光発電装置１のみで出力を低下させることにより系統電圧の上昇を抑制することができ、系統電圧の上昇を抑制しつつシステム全体として従来よりも多くの電力が出力可能となる。
【００１９】
（参考例２）
本参考例は参考例１と同一の構成を有しているので、システム構成についての図示並びに説明は省略する。本参考例は、系統保護装置２０の電圧調整指令部２２が、電圧監視部２１で監視する系統電圧の上昇度合いが大きくなるにしたがって、出力低下指令を与える太陽光発電装置１のインバータ制御部４に対して出力低下の速度を速めさせる点に特徴がある。
【００２０】
電圧調整指令部２２は、電圧監視部２１で監視する系統電圧が上限値を超えた場合、参考例１で説明したように上昇度合いに応じた台数の太陽光発電装置１に対して出力低下指令を与えるのであるが、このときに系統電圧の上昇度合いが相対的に小さければ遅く、系統電圧の上昇度合いが相対的に大きければ速く出力を低下させるための速度指令を出力低下指令とともに太陽光発電装置１に与える。
【００２１】
太陽光発電装置１のインバータ制御部４は、参考例１と同様に系統保護装置２０の電圧調整指令部２２から受信した出力低下指令によりインバータ部３の出力を低下させるのであるが、その際、出力低下指令とともに受信した速度指令に応じた速度で出力を低下させる。その結果、図２に示すように系統電圧の上昇度合いが相対的に小さい場合には遅い速度で低下し（同図の直線（イ）参照）、系統電圧の上昇度合いが相対的に大きい場合には速い速度で低下することになる（同図の直線（ロ）参照）。なお、インバータ制御部４により出力低下の速度を変える方法としては、例えばインバータ部３をＰＷＭ制御する際にオンデューティ比を段階的に変える方法などを採用すればよい。
【００２２】
而して、上述のように系統保護装置２０の電圧調整指令部２２が電圧監視部２１で監視する系統電圧の上昇度合いが大きくなるにしたがってインバータ制御部４における出力低下の速度を速めるようにしているため、系統電圧の上昇度合いが大きい場合にはインバータ部３の出力低下速度を速くすることで系統１０を確実に保護し、系統電圧の上昇度合いが小さい場合にはインバータ部３の出力低下速度を遅くすることで太陽光発電装置１の出力が過剰に抑制されてしまうのを防ぐことができ、参考例１に比較してさらに多くの電力が出力可能となる。
【００２３】
（参考例３）
本参考例は参考例１と同一の構成を有しているので、システム構成についての図示並びに説明は省略する。本実施形態は、系統保護装置２０の電圧調整指令部２２が電圧監視部２１で監視する系統電圧の上昇度合いが大きくなるにしたがって同時に出力を低下させる太陽光発電装置１の数を増やす点に特徴がある。
【００２４】
例えば、系統電圧の定格が１００Ｖであってその適正範囲が１００Ｖ±５Ｖであるような場合に、電圧監視部２１で監視する系統電圧が１１０Ｖであるときには電圧調整指令部２２から何れか１台の太陽光発電装置１に対してだけ出力低下指令を与え、系統電圧が１３０Ｖであるときには電圧調整指令部２２から複数台の太陽光発電装置１に対して出力低下指令を与える。
【００２５】
而して、上述のように系統保護装置２０の電圧調整指令部２２が電圧監視部２１で監視する系統電圧の上昇度合いが大きくなるにしたがって同時に出力を低下させる太陽光発電装置１の数を増やすことにより、系統電圧の上昇度合いが大きい場合に出力を低下させる太陽光発電装置１の数を増やして系統電圧を速く低下させることで系統１０を確実に保護することができる。
【００２６】
（参考例４）
一般に太陽光発電装置のインバータ部では、図３（ａ）に示すように定格の出力が得られている場合に比較して、定格よりも低い出力しか得られない場合には出力電流の波形歪み率が大きくなってしまったり（図３（ｂ）参照）、図４に示すように電力の変換効率が低下し、変換効率の低下によりインバータ部に不要な温度上昇が生じてしまうことがある。したがって、系統電圧の上昇を抑制する際に元々出力電力が低い状態にあるインバータ部３の出力電力を低下させると上述のように不要な温度上昇が生じて好ましくない。
【００２７】
そこで本参考例では、系統保護装置２０の電圧調整指令部２２が各太陽光発電装置１の出力電力を監視し、出力電力の小さい太陽光発電装置１から順番にインバータ部３の動作を停止させることにより、上述のような不要な温度上昇の発生を防止している。なお、本参考例は参考例１と同一の構成を有しているので、システム構成についての図示並びに説明は省略する。
【００２８】
各太陽光発電装置１のインバータ制御部４は、インバータ部３をＰＷＭ制御する際にインバータ部３の出力電圧及び出力電流を検出しており、これらの検出値から求められるインバータ部３の出力電力の検出データを通信線２３を介して系統保護装置２０の電圧調整指令部２２に送信している。つまり、電圧調整指令部２２ではインバータ制御部４から受信する検出データによって各太陽光発電装置１の出力電力を監視している。そして電圧調整指令部２２は、電圧監視部２１で監視する系統電圧が上限値を超えた場合に、系統電圧の上昇度合いに応じた台数の太陽光発電装置１に対して、出力電力の小さい太陽光発電装置１から順番にインバータ部３の動作を停止させる指令を与えて系統電圧の上昇を抑制している。
【００２９】
而して本参考例では、上述のように系統保護装置２０の電圧調整指令部２２が各太陽光発電装置１の出力電力を監視し、出力電力の小さい太陽光発電装置１から順番にインバータ部３の動作を停止させて系統電圧の上昇を抑制するため、系統電圧の上昇を抑制する際にシステム全体の変換効率低下による不要な温度上昇を防ぐことができる。
【００３０】
（実施形態１）
本実施形態は参考例１と同一の構成を有しているので、システム構成についての図示並びに説明は省略する。本実施形態は、系統保護装置２０の電圧調整指令部２２が各太陽光発電装置１のインバータ部３における変換効率を監視し、インバータ部３の変換効率が低い太陽光発電装置１３から順番に出力を低下させる点に特徴がある。
【００３１】
電圧調整指令部２２は、システムに含まれる全ての太陽光発電装置１についてインバータ部３の変換効率のデータを内蔵のメモリに予め格納しておき、参考例４と同様にインバータ制御部４から受信するインバータ部３の出力電圧及び出力電流の検出データから得られる出力電力に対して、メモリに格納されたデータを参照して変換効率を求めることで各太陽光発電装置１のインバータ部３における変換効率を監視している。
【００３２】
例えば、３台の太陽光発電装置１のインバータ部３における変換効率がそれぞれ図５（ａ）〜（ｃ）に示すような曲線で表され、正常時のある時点における各太陽光発電装置１の出力電力がそれぞれ３００Ｗ、１００Ｗ、８００Ｗであったとする。このような状況で電圧監視部２１で監視する系統電圧が上限値を超えた場合、電圧調整指令部２２は系統電圧の上昇度合いに応じて、３台の太陽光発電装置１のうちでインバータ部３の変換効率が最も低いもの、すなわち、その時点の出力電力が１００Ｗである太陽光発電装置１に対してインバータ部３の動作を停止させる指令を与えるとともに、インバータ部３の変換効率が２番目に低いもの、すなわち、その時点の出力電圧が８００Ｗである太陽光発電装置１に対して出力低下指令を与えて系統電圧の上昇を抑制する。その結果、系統電圧の上昇を抑制しつつシステム全体の変換効率を向上させることができるため、系統電圧の上昇を抑制する際にシステム全体の変換効率低下による不要な温度上昇を防ぐことができる。
【００３３】
（実施形態２）
本実施形態は参考例１と同一の構成を有しているので、システム構成についての図示並びに説明は省略する。本実施形態は、実施形態１と同様に複数の太陽光発電装置１に対して順番に出力低下指令を与えるものにおいて、系統保護装置２０の電圧監視部２１で監視する系統電圧が適正なレベルにまで低下した場合には出力を低下させたときの順番と逆の順番で太陽光発電装置１のインバータ制御部４を正常時の出力調整制御（最大電力追従制御）に戻す点に特徴がある。
【００３４】
図６は横軸に時間、縦軸に電圧監視部２１で監視する系統電圧をとって系統保護装置２０による系統電圧の上昇抑制の様子を表しており、系統電圧が上限値Ｔｈ１を超えたら電圧調整指令部２２からインバータ制御部４に出力低下指令を与えて系統電圧の上昇を抑制し、系統電圧が低下して適正値Ｔｈ２を下回ったら電圧調整指令部２２からインバータ制御部４に復帰指令を与えて最大電力追従制御に戻す処理を行っている。ここで、複数の太陽光発電装置１で系統電圧の上昇抑制制御を行っていた場合にそれら全ての太陽光発電装置１を同時に最大電力追従制御に復帰させると、図６（ａ）に示すように系統電圧が再び大幅に上昇してしまう虞がある。
【００３５】
そこで本実施形態においては、系統電圧の上昇抑制制御を行っている複数の太陽光発電装置１のインバータ制御部４を正常時の最大電力追従制御に復帰させる際に出力低下指令を与えた順番と逆の順番で１台ずつに復帰指令を与えるようにしている。その結果、系統電圧の上昇抑制制御を行っている複数の太陽光発電装置１が１台ずつ且つ出力低下指令が与えられた順番と逆の順番で最大電力制御に戻るため、図６（ｂ）に示すように復帰後の系統電圧の上昇を最小限に抑えて最適な制御を行うことができる。
【００３６】
（実施形態３）
本実施形態は参考例１と同一の構成を有しているので、システム構成についての図示並びに説明は省略する。本実施形態は、系統保護装置２０の電圧調整指令部２２が各太陽光発電装置１の出力電力を監視するとともに全ての出力電力の総和と系統電圧との関係を監視し、電圧監視部２１で監視する系統電圧の上昇度合いに応じて系統電圧を適正なレベルにするために必要な各太陽光発電装置１の出力電力の適正値を求め、出力電力を低下させて当該適正値に一致させる指令を各太陽光発電装置１のインバータ制御部４に与える点に特徴がある。
【００３７】
電圧調整指令部２２は、参考例４と同様にして各太陽光発電装置１から得られる出力電力の総和（以下、「総電力」と呼ぶ）を求めるととともに、電圧監視部２１で監視する系統電圧と総電力とを時間的に対応させてメモリに格納することで総電力と系統電圧との関係を監視している。
【００３８】
例えば、３台の太陽光発電装置１のインバータ部３における変換効率がそれぞれ図７（ａ）〜（ｃ）に示すような曲線で表され、正常時のある時点における各太陽光発電装置１の出力電力がそれぞれ３００Ｗ、１００Ｗ、８００Ｗであったとすれば、このときの総電力は３００＋１００＋８００＝１２００Ｗとなる。このような状況で電圧監視部２１で監視する系統電圧が上限値を超えた場合、電圧調整指令部２２は系統電圧の上昇度合いに応じて系統電圧を適正なレベルにするために必要な各太陽光発電装置１の出力電力の適正値を求める。系統電圧を適正レベルにするために総電力を７００Ｗに下げる必要があったとすると、例えば２台の太陽光発電装置１の出力電力を３００Ｗ及び１００Ｗからそれぞれ０Ｗとし、残り１台の太陽光発電装置１の出力電力を７００Ｗにすればよい。このようにして各太陽光発電装置１の出力電力の適正値を決めた後、電圧調整指令部２２から各太陽光発電装置１に対して各々の出力電力を上記適正値にまで下げるように指示する出力低下指令を送信すれば、各太陽光発電装置１のインバータ制御部４が出力低下指令に基づいてインバータ部３の出力を適正値まで低下させて系統電圧の上昇が抑制されることになる。
【００３９】
而して本実施形態においては、電圧監視部２１で監視する系統電圧の上昇度合いに応じて系統電圧を適正なレベルにするために必要な各太陽光発電装置１の出力電力の適正値を電圧調整指令部２２にて求め、出力電力を低下させて当該適正値に一致させる指令を電圧調整指令部２２から各太陽光発電装置１のインバータ制御部４に与えているので、系統電圧の上昇を瞬時に抑制することが可能であり、またシステム全体の出力電力を過剰に抑制しなくて済むために従来よりも多くの電力が出力可能となる。
【００４０】
なお、実施形態１と同様に電圧調整指令部２２にてシステムに含まれる全ての太陽光発電装置１についてインバータ部３の変換効率のデータを内蔵のメモリに予め格納しておき、参考例４と同様にインバータ制御部４から受信するインバータ部３の出力電圧及び出力電流の検出データから得られる出力電力に対して、メモリに格納されたデータを参照して変換効率を求めることで各太陽光発電装置１のインバータ部３における変換効率を監視し、インバータ部３の変換効率が低い太陽光発電装置１から順番に出力を低下させることが望ましい。上述の例で説明すると、系統電圧を適正レベルにするために必要な総電力が６００Ｗであった場合、３台の太陽光発電装置１のうちでインバータ部３の変換効率が最も低いもの、すなわち、その時点の出力電力が１００Ｗである太陽光発電装置１の出力電力を０Ｗとする指令を与えるとともに、インバータ部３の変換効率が２番目に低いもの、すなわち、その時点の出力電圧が８００Ｗである太陽光発電装置１の出力電力を３００Ｗに下げるように指示する出力低下指令を与えればよい。このようにすれば、系統電圧の上昇を抑制しつつシステム全体の変換効率を向上させることができるため、系統電圧の上昇を抑制する際にシステム全体の変換効率低下による不要な温度上昇を防ぐことができる。
【００４１】
また、実施形態２で説明したように太陽光発電装置１のインバータ制御部４を系統電圧の上昇抑制制御から正常時の最大電力追従制御に復帰させる際、全ての太陽光発電装置１を同時に最大電力追従制御に復帰させると、図８（ａ）に示すように系統電圧が再び大幅に上昇してしまう虞がある。そこで、出力低下を行っていたインバータ制御部４をインバータ部３の交流出力を徐々に増減しながら正常時の最大電力追従制御に戻すようにすれば、図８（ｂ）に示すように復帰後の系統電圧の上昇を最小限に抑えて最適な制御を行うことができる。
【００４２】
【発明の効果】
請求項１の発明は、太陽電池、太陽電池の直流電力を商用電力系統の位相に同期した交流電力に変換するインバータ部、インバータ部を制御して交流電力を調整するインバータ制御部を具備して商用電力系統に接続されて連系運転を行う複数の太陽光発電装置と、商用電力系統からの受電点における系統電圧を監視する電圧監視部、太陽光発電装置の各インバータ制御部毎にインバータ部の出力を低下させる指令を与えて電圧監視部で監視する系統電圧の上昇を抑制する電圧調整指令部を具備する系統保護装置とを備え、電圧調整指令部は、各太陽光発電装置のインバータ部における変換効率を監視し、変換効率の低いインバータ部から順番に出力を低下させることを特徴とし、従来例のように系統電圧の上昇度合いが小さい場合にも全ての太陽光発電装置で出力を低下させる必要はなく、上昇度合いに応じた台数の太陽光発電装置のみで出力を低下させることにより系統電圧の上昇を抑制することができ、系統電圧の上昇を抑制しつつシステム全体として従来よりも多くの電力が出力可能となり、しかも、系統電圧の上昇を抑制しつつシステム全体の変換効率を向上させることができ、系統電圧の上昇を抑制する際にシステム全体の変換効率低下による不要な温度上昇を防ぐことができる。
【００４３】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、電圧調整指令部は、電圧監視部で監視する系統電圧が適正なレベルにまで低下した場合には出力を低下させたときの順番と逆の順番で太陽光発電装置のインバータ制御部を正常時の出力調整制御に戻すことを特徴とし、正常時の出力制御に戻った後の系統電圧の上昇を最小限に抑えて最適な制御を行うことができる。
【００４４】
請求項３の発明は、太陽電池、太陽電池の直流電力を商用電力系統の位相に同期した交流電力に変換するインバータ部、インバータ部を制御して交流電力を調整するインバータ制御部を具備して商用電力系統に接続されて連系運転を行う複数の太陽光発電装置と、商用電力系統からの受電点における系統電圧を監視する電圧監視部、太陽光発電装置の各インバータ制御部毎にインバータ部の出力を低下させる指令を与えて電圧監視部で監視する系統電圧の上昇を抑制する電圧調整指令部を具備する系統保護装置とを備え、電圧調整指令部は、各太陽光発電装置の出力電力を監視するとともに全ての出力電力の総和と系統電圧との関係を監視し、電圧監視部で監視する系統電圧の上昇度合いに応じて系統電圧を適正なレベルにするために必要な各太陽光発電装置の出力電力の適正値を求め、出力電力を低下させて当該適正値に一致させる指令を各太陽光発電装置のインバータ制御部に与えるとともに、各太陽光発電装置のインバータ部における変換効率を監視し、変換効率の低いインバータ部から順番に出力を低下させることを特徴とし、従来例のように系統電圧の上昇度合いが小さい場合にも全ての太陽光発電装置で出力を低下させる必要はなく、上昇度合いに応じた台数の太陽光発電装置のみで出力を低下させることにより系統電圧の上昇を抑制することができ、系統電圧の上昇を抑制しつつシステム全体として従来よりも多くの電力が出力可能となり、しかも、系統電圧の上昇を瞬時に抑制することが可能であり、またシステム全体の出力電力を過剰に抑制しなくて済むために従来よりも多くの電力が出力可能となり、さらに系統電圧の上昇を抑制しつつシステム全体の変換効率を向上させることができるため、系統電圧の上昇を抑制する際にシステム全体の変換効率低下による不要な温度上昇を防ぐことができる。
【００４５】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、電圧調整指令部は、電圧監視部で監視する系統電圧が適正なレベルにまで低下した場合に出力低下を行っていたインバータ制御部に対してインバータ部の交流出力を徐々に増減しながら正常時の出力調整制御に戻すことを特徴とし、復帰後の系統電圧の上昇を最小限に抑えて最適な制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例１を示すシステム構成図である。
【図２】 本発明の参考例２の動作説明図である。
【図３】 本発明の参考例４の動作説明図である。
【図４】 同上の動作説明図である。
【図５】 実施形態１の動作説明図である。
【図６】 実施形態２の動作説明図である。
【図７】 実施形態３の動作説明図である。
【図８】 同上の動作説明図である。
【図９】 従来例を示すシステム構成図である。
【符号の説明】
１ 太陽光発電装置
２ 太陽電池
３ インバータ部
４ インバータ制御部
１０ 商用電力系統
２０ 系統保護装置
２１ 電圧監視部
２２ 電圧調整指令部
【発明の属する技術分野】
本発明は、商用電力系統に連系する太陽光発電システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、商用電力系統（以下、「系統」と略す）に連系する系統連系型の太陽光発電システムにおいては、余剰電力を系統側に逆潮流する場合、電力逆送のために受電点の電圧（系統電圧）が上昇して系統の運転範囲を超えてしまう可能性があるので、系統電圧の上昇を抑制して適正に保つための系統保護機能が必要であった。図９はこのような系統保護機能を有した従来システムの一例を示しており、この従来システムは、１つの太陽電池モジュール若しくは複数の太陽電池モジュールを直列接続したストリングからなる太陽電池２と、太陽電池２の直流電力を系統の位相に同期した交流電力に変換するインバータ部３と、インバータ部３を制御して交流電力を調整するインバータ制御部４と、系統電圧を監視し、系統電圧が適正値よりも上昇したときにインバータ制御部４によりインバータ部３の出力を低下させる系統保護部５とを具備する複数の太陽光発電装置１を、図示しない解列開閉器等を介して電力線１１により系統１０に並列接続して構成されるものである。なお、系統１０と本システムとの間には系統１０又は本システムから電力線１１を介して交流電力が供給される負荷１２が接続されている。
【０００３】
インバータ部３は、太陽電池２の直流電圧を昇圧する昇圧チョッパ回路、昇圧チョッパ回路で昇圧された直流電圧から系統１０の位相に同期した正弦波の交流電圧を生成する正弦波生成部、正弦波生成部の出力を波形整形するフィルタ回路などを有している。またインバータ制御部４はマイクロコンピュータに専用のプログラムを搭載して構成され、正弦波生成部をＰＷＭ制御することでインバータ部３の出力を調整するものであって、太陽電池２の温度変化や日射強度の変化に伴う出力電圧や出力電流の変動に対して、太陽電池２の動作点が常に最大電力点を追従して太陽電池２の直流出力を最大限とする最大電力追従制御（ＭＰＰＴ制御）を行っている。そして系統保護部５は、系統電圧を監視して適正値よりも上昇したときにインバータ制御部４に指令を与えて最大電力追従制御を停止してインバータ部３の出力を低下させることにより、系統電圧の上昇を抑制している。
【０００４】
また他の従来例として、系統に並列接続された複数の太陽光発電装置と、各太陽光発電装置と通信線によって接続され、系統の停電を監視して各太陽光発電装置を自立運転と連系運転に切換制御する系統連系保護装置とを備えたものも提供されている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２２４１４２号公報（第３頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記前者の従来例においては、複数の太陽光発電装置１にそれぞれ系統保護部５を設け、個々の太陽光発電装置１毎に独立して系統電圧の上昇抑制制御を行っていたため、系統電圧の上昇度合いが比較的小さい場合でも全ての太陽光発電装置１で上昇抑制制御が行われてシステム全体の出力が過度に減少してしまう可能性があった。また上記後者の従来例においても、系統連系保護装置は全ての太陽光発電装置を常に同時に制御しているため、前者の従来例と同様の問題が生じる。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、系統電圧の上昇を抑制しつつシステム全体として従来よりも多くの電力が出力可能な太陽光発電システムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、太陽電池、太陽電池の直流電力を商用電力系統の位相に同期した交流電力に変換するインバータ部、インバータ部を制御して交流電力を調整するインバータ制御部を具備して商用電力系統に接続されて連系運転を行う複数の太陽光発電装置と、商用電力系統からの受電点における系統電圧を監視する電圧監視部、太陽光発電装置の各インバータ制御部毎にインバータ部の出力を低下させる指令を与えて電圧監視部で監視する系統電圧の上昇を抑制する電圧調整指令部を具備する系統保護装置とを備え、電圧調整指令部は、各太陽光発電装置のインバータ部における変換効率を監視し、変換効率の低いインバータ部から順番に出力を低下させることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、電圧調整指令部は、電圧監視部で監視する系統電圧が適正なレベルにまで低下した場合には出力を低下させたときの順番と逆の順番で太陽光発電装置のインバータ制御部を正常時の出力調整制御に戻すことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、上記目的を達成するために、太陽電池、太陽電池の直流電力を商用電力系統の位相に同期した交流電力に変換するインバータ部、インバータ部を制御して交流電力を調整するインバータ制御部を具備して商用電力系統に接続されて連系運転を行う 複数の太陽光発電装置と、商用電力系統からの受電点における系統電圧を監視する電圧監視部、太陽光発電装置の各インバータ制御部毎にインバータ部の出力を低下させる指令を与えて電圧監視部で監視する系統電圧の上昇を抑制する電圧調整指令部を具備する系統保護装置とを備え、電圧調整指令部は、各太陽光発電装置の出力電力を監視するとともに全ての出力電力の総和と系統電圧との関係を監視し、電圧監視部で監視する系統電圧の上昇度合いに応じて系統電圧を適正なレベルにするために必要な各太陽光発電装置の出力電力の適正値を求め、出力電力を低下させて当該適正値に一致させる指令を各太陽光発電装置のインバータ制御部に与えるとともに、各太陽光発電装置のインバータ部における変換効率を監視し、変換効率の低いインバータ部から順番に出力を低下させることを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、電圧調整指令部は、電圧監視部で監視する系統電圧が適正なレベルにまで低下した場合に出力低下を行っていたインバータ制御部に対してインバータ部の交流出力を徐々に増減しながら正常時の出力調整制御に戻すことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を説明する前に本発明の実施形態と基本的な構成が共通である参考例について説明する。
（参考例１）
本参考例の太陽光発電システムは、図１に示すように太陽電池２、太陽電池２の直流電力を商用電力系統の位相に同期した交流電力に変換するインバータ部３、インバータ部３を制御して交流電力を調整するインバータ制御部４を具備して系統１０に接続されて連系運転を行う複数（本参考例では３つ）の太陽光発電装置１と、系統からの受電点における系統電圧を監視する電圧監視部２１、太陽光発電装置１の各インバータ制御部４毎にインバータ部３の出力を低下させる指令を与えて電圧監視部２１で監視する系統電圧の上昇を抑制する電圧調整指令部２２を具備する系統保護装置２０とを備えている。但し、本参考例における太陽光発電装置１は系統保護部５を具備しない点を除けば従来例のものと共通の構成を有しているので、共通の構成要素には同一の符号を付して説明は省略する。
【００１３】
系統保護装置２０の電圧監視部２１は、電力線１１に印加される系統１０の系統電圧の計測値を電圧調整指令部２２に出力している。電圧調整指令部２２は、マイクロコンピュータに後述するような処理を行う専用のプログラムを搭載して構成され、電圧監視部２１から出力される系統電圧の計測値をＡ／Ｄ変換して得られる系統電圧データを内蔵のメモリ（図示せず）に格納する。また電圧調整指令部２２は、例えばＲＳ−４８５等の汎用の通信規格に準拠した通信インタフェースを具備しており、同じ通信規格の通信インタフェースを有する各太陽光発電装置１のインバータ制御部４との間で通信線２３を介してデータ通信を行う。但し、電圧調整指令部２２と各インバータ制御部４を個別の制御線で接続する構成としても構わない。
【００１４】
次に本参考例における系統保護装置２０の動作を説明する。
【００１５】
まず系統電圧が系統電圧の適正範囲内に収まっている場合（正常時）について説明すると、各太陽光発電装置１においてインバータ制御部４がインバータ部３に対して最大電力追従制御を行っており、系統保護装置２０では電圧監視部２１で監視（計測）する系統電圧が所定の上限値を超えていないため、電圧調整指令部２２は太陽光発電装置１のインバータ制御部４に対して出力低下の指令を与えない。
【００１６】
一方、太陽光発電装置１から系統１０へ逆潮流する電力の増加により系統電圧が上昇し、電圧監視部２１で監視する系統電圧が上限値を超えた場合、電圧調整指令部２２はインバータ部３の出力を低下させる指令（以下、「出力低下指令」と呼ぶ）を通信線２３を介して太陽光発電装置１のインバータ制御部４に与える。このとき、電圧調整指令部２２が出力低下指令を送信する相手先の太陽光発電装置１の台数は系統電圧のレベルに応じて決められる。そして、出力低下指令を受信した１乃至複数の太陽光発電装置１のインバータ制御部４が最大電力追従制御を停止してインバータ部３の出力を低下させることにより、系統電圧の上昇が抑制されることになる。
【００１７】
上述のようにして１乃至複数の太陽光発電装置１の出力が低下し、電圧監視部２１で監視する系統電圧が上限値を下回ると、系統保護装置２０の電圧調整指令部２２は、出力低下指令を与えた太陽光発電装置１のインバータ制御部４に対して正常時の最大電力追従制御に戻るように指示する指令（以下、「復帰指令」と呼ぶ）を与える。そして、復帰指令を受信した太陽光発電装置１のインバータ制御部４が最大電力追従制御を再開する。
【００１８】
上述のように本参考例によれば、系統保護装置２０の電圧調整指令部２２が複数の太陽光発電装置１の各インバータ制御部４毎にインバータ部３の出力を低下させる指令を与えて電圧監視部２１で監視する系統電圧の上昇を抑制するため、従来例のように系統電圧の上昇度合いが小さい場合にも全ての太陽光発電装置１で出力を低下させる必要はなく、上昇度合いに応じた台数の太陽光発電装置１のみで出力を低下させることにより系統電圧の上昇を抑制することができ、系統電圧の上昇を抑制しつつシステム全体として従来よりも多くの電力が出力可能となる。
【００１９】
（参考例２）
本参考例は参考例１と同一の構成を有しているので、システム構成についての図示並びに説明は省略する。本参考例は、系統保護装置２０の電圧調整指令部２２が、電圧監視部２１で監視する系統電圧の上昇度合いが大きくなるにしたがって、出力低下指令を与える太陽光発電装置１のインバータ制御部４に対して出力低下の速度を速めさせる点に特徴がある。
【００２０】
電圧調整指令部２２は、電圧監視部２１で監視する系統電圧が上限値を超えた場合、参考例１で説明したように上昇度合いに応じた台数の太陽光発電装置１に対して出力低下指令を与えるのであるが、このときに系統電圧の上昇度合いが相対的に小さければ遅く、系統電圧の上昇度合いが相対的に大きければ速く出力を低下させるための速度指令を出力低下指令とともに太陽光発電装置１に与える。
【００２１】
太陽光発電装置１のインバータ制御部４は、参考例１と同様に系統保護装置２０の電圧調整指令部２２から受信した出力低下指令によりインバータ部３の出力を低下させるのであるが、その際、出力低下指令とともに受信した速度指令に応じた速度で出力を低下させる。その結果、図２に示すように系統電圧の上昇度合いが相対的に小さい場合には遅い速度で低下し（同図の直線（イ）参照）、系統電圧の上昇度合いが相対的に大きい場合には速い速度で低下することになる（同図の直線（ロ）参照）。なお、インバータ制御部４により出力低下の速度を変える方法としては、例えばインバータ部３をＰＷＭ制御する際にオンデューティ比を段階的に変える方法などを採用すればよい。
【００２２】
而して、上述のように系統保護装置２０の電圧調整指令部２２が電圧監視部２１で監視する系統電圧の上昇度合いが大きくなるにしたがってインバータ制御部４における出力低下の速度を速めるようにしているため、系統電圧の上昇度合いが大きい場合にはインバータ部３の出力低下速度を速くすることで系統１０を確実に保護し、系統電圧の上昇度合いが小さい場合にはインバータ部３の出力低下速度を遅くすることで太陽光発電装置１の出力が過剰に抑制されてしまうのを防ぐことができ、参考例１に比較してさらに多くの電力が出力可能となる。
【００２３】
（参考例３）
本参考例は参考例１と同一の構成を有しているので、システム構成についての図示並びに説明は省略する。本実施形態は、系統保護装置２０の電圧調整指令部２２が電圧監視部２１で監視する系統電圧の上昇度合いが大きくなるにしたがって同時に出力を低下させる太陽光発電装置１の数を増やす点に特徴がある。
【００２４】
例えば、系統電圧の定格が１００Ｖであってその適正範囲が１００Ｖ±５Ｖであるような場合に、電圧監視部２１で監視する系統電圧が１１０Ｖであるときには電圧調整指令部２２から何れか１台の太陽光発電装置１に対してだけ出力低下指令を与え、系統電圧が１３０Ｖであるときには電圧調整指令部２２から複数台の太陽光発電装置１に対して出力低下指令を与える。
【００２５】
而して、上述のように系統保護装置２０の電圧調整指令部２２が電圧監視部２１で監視する系統電圧の上昇度合いが大きくなるにしたがって同時に出力を低下させる太陽光発電装置１の数を増やすことにより、系統電圧の上昇度合いが大きい場合に出力を低下させる太陽光発電装置１の数を増やして系統電圧を速く低下させることで系統１０を確実に保護することができる。
【００２６】
（参考例４）
一般に太陽光発電装置のインバータ部では、図３（ａ）に示すように定格の出力が得られている場合に比較して、定格よりも低い出力しか得られない場合には出力電流の波形歪み率が大きくなってしまったり（図３（ｂ）参照）、図４に示すように電力の変換効率が低下し、変換効率の低下によりインバータ部に不要な温度上昇が生じてしまうことがある。したがって、系統電圧の上昇を抑制する際に元々出力電力が低い状態にあるインバータ部３の出力電力を低下させると上述のように不要な温度上昇が生じて好ましくない。
【００２７】
そこで本参考例では、系統保護装置２０の電圧調整指令部２２が各太陽光発電装置１の出力電力を監視し、出力電力の小さい太陽光発電装置１から順番にインバータ部３の動作を停止させることにより、上述のような不要な温度上昇の発生を防止している。なお、本参考例は参考例１と同一の構成を有しているので、システム構成についての図示並びに説明は省略する。
【００２８】
各太陽光発電装置１のインバータ制御部４は、インバータ部３をＰＷＭ制御する際にインバータ部３の出力電圧及び出力電流を検出しており、これらの検出値から求められるインバータ部３の出力電力の検出データを通信線２３を介して系統保護装置２０の電圧調整指令部２２に送信している。つまり、電圧調整指令部２２ではインバータ制御部４から受信する検出データによって各太陽光発電装置１の出力電力を監視している。そして電圧調整指令部２２は、電圧監視部２１で監視する系統電圧が上限値を超えた場合に、系統電圧の上昇度合いに応じた台数の太陽光発電装置１に対して、出力電力の小さい太陽光発電装置１から順番にインバータ部３の動作を停止させる指令を与えて系統電圧の上昇を抑制している。
【００２９】
而して本参考例では、上述のように系統保護装置２０の電圧調整指令部２２が各太陽光発電装置１の出力電力を監視し、出力電力の小さい太陽光発電装置１から順番にインバータ部３の動作を停止させて系統電圧の上昇を抑制するため、系統電圧の上昇を抑制する際にシステム全体の変換効率低下による不要な温度上昇を防ぐことができる。
【００３０】
（実施形態１）
本実施形態は参考例１と同一の構成を有しているので、システム構成についての図示並びに説明は省略する。本実施形態は、系統保護装置２０の電圧調整指令部２２が各太陽光発電装置１のインバータ部３における変換効率を監視し、インバータ部３の変換効率が低い太陽光発電装置１３から順番に出力を低下させる点に特徴がある。
【００３１】
電圧調整指令部２２は、システムに含まれる全ての太陽光発電装置１についてインバータ部３の変換効率のデータを内蔵のメモリに予め格納しておき、参考例４と同様にインバータ制御部４から受信するインバータ部３の出力電圧及び出力電流の検出データから得られる出力電力に対して、メモリに格納されたデータを参照して変換効率を求めることで各太陽光発電装置１のインバータ部３における変換効率を監視している。
【００３２】
例えば、３台の太陽光発電装置１のインバータ部３における変換効率がそれぞれ図５（ａ）〜（ｃ）に示すような曲線で表され、正常時のある時点における各太陽光発電装置１の出力電力がそれぞれ３００Ｗ、１００Ｗ、８００Ｗであったとする。このような状況で電圧監視部２１で監視する系統電圧が上限値を超えた場合、電圧調整指令部２２は系統電圧の上昇度合いに応じて、３台の太陽光発電装置１のうちでインバータ部３の変換効率が最も低いもの、すなわち、その時点の出力電力が１００Ｗである太陽光発電装置１に対してインバータ部３の動作を停止させる指令を与えるとともに、インバータ部３の変換効率が２番目に低いもの、すなわち、その時点の出力電圧が８００Ｗである太陽光発電装置１に対して出力低下指令を与えて系統電圧の上昇を抑制する。その結果、系統電圧の上昇を抑制しつつシステム全体の変換効率を向上させることができるため、系統電圧の上昇を抑制する際にシステム全体の変換効率低下による不要な温度上昇を防ぐことができる。
【００３３】
（実施形態２）
本実施形態は参考例１と同一の構成を有しているので、システム構成についての図示並びに説明は省略する。本実施形態は、実施形態１と同様に複数の太陽光発電装置１に対して順番に出力低下指令を与えるものにおいて、系統保護装置２０の電圧監視部２１で監視する系統電圧が適正なレベルにまで低下した場合には出力を低下させたときの順番と逆の順番で太陽光発電装置１のインバータ制御部４を正常時の出力調整制御（最大電力追従制御）に戻す点に特徴がある。
【００３４】
図６は横軸に時間、縦軸に電圧監視部２１で監視する系統電圧をとって系統保護装置２０による系統電圧の上昇抑制の様子を表しており、系統電圧が上限値Ｔｈ１を超えたら電圧調整指令部２２からインバータ制御部４に出力低下指令を与えて系統電圧の上昇を抑制し、系統電圧が低下して適正値Ｔｈ２を下回ったら電圧調整指令部２２からインバータ制御部４に復帰指令を与えて最大電力追従制御に戻す処理を行っている。ここで、複数の太陽光発電装置１で系統電圧の上昇抑制制御を行っていた場合にそれら全ての太陽光発電装置１を同時に最大電力追従制御に復帰させると、図６（ａ）に示すように系統電圧が再び大幅に上昇してしまう虞がある。
【００３５】
そこで本実施形態においては、系統電圧の上昇抑制制御を行っている複数の太陽光発電装置１のインバータ制御部４を正常時の最大電力追従制御に復帰させる際に出力低下指令を与えた順番と逆の順番で１台ずつに復帰指令を与えるようにしている。その結果、系統電圧の上昇抑制制御を行っている複数の太陽光発電装置１が１台ずつ且つ出力低下指令が与えられた順番と逆の順番で最大電力制御に戻るため、図６（ｂ）に示すように復帰後の系統電圧の上昇を最小限に抑えて最適な制御を行うことができる。
【００３６】
（実施形態３）
本実施形態は参考例１と同一の構成を有しているので、システム構成についての図示並びに説明は省略する。本実施形態は、系統保護装置２０の電圧調整指令部２２が各太陽光発電装置１の出力電力を監視するとともに全ての出力電力の総和と系統電圧との関係を監視し、電圧監視部２１で監視する系統電圧の上昇度合いに応じて系統電圧を適正なレベルにするために必要な各太陽光発電装置１の出力電力の適正値を求め、出力電力を低下させて当該適正値に一致させる指令を各太陽光発電装置１のインバータ制御部４に与える点に特徴がある。
【００３７】
電圧調整指令部２２は、参考例４と同様にして各太陽光発電装置１から得られる出力電力の総和（以下、「総電力」と呼ぶ）を求めるととともに、電圧監視部２１で監視する系統電圧と総電力とを時間的に対応させてメモリに格納することで総電力と系統電圧との関係を監視している。
【００３８】
例えば、３台の太陽光発電装置１のインバータ部３における変換効率がそれぞれ図７（ａ）〜（ｃ）に示すような曲線で表され、正常時のある時点における各太陽光発電装置１の出力電力がそれぞれ３００Ｗ、１００Ｗ、８００Ｗであったとすれば、このときの総電力は３００＋１００＋８００＝１２００Ｗとなる。このような状況で電圧監視部２１で監視する系統電圧が上限値を超えた場合、電圧調整指令部２２は系統電圧の上昇度合いに応じて系統電圧を適正なレベルにするために必要な各太陽光発電装置１の出力電力の適正値を求める。系統電圧を適正レベルにするために総電力を７００Ｗに下げる必要があったとすると、例えば２台の太陽光発電装置１の出力電力を３００Ｗ及び１００Ｗからそれぞれ０Ｗとし、残り１台の太陽光発電装置１の出力電力を７００Ｗにすればよい。このようにして各太陽光発電装置１の出力電力の適正値を決めた後、電圧調整指令部２２から各太陽光発電装置１に対して各々の出力電力を上記適正値にまで下げるように指示する出力低下指令を送信すれば、各太陽光発電装置１のインバータ制御部４が出力低下指令に基づいてインバータ部３の出力を適正値まで低下させて系統電圧の上昇が抑制されることになる。
【００３９】
而して本実施形態においては、電圧監視部２１で監視する系統電圧の上昇度合いに応じて系統電圧を適正なレベルにするために必要な各太陽光発電装置１の出力電力の適正値を電圧調整指令部２２にて求め、出力電力を低下させて当該適正値に一致させる指令を電圧調整指令部２２から各太陽光発電装置１のインバータ制御部４に与えているので、系統電圧の上昇を瞬時に抑制することが可能であり、またシステム全体の出力電力を過剰に抑制しなくて済むために従来よりも多くの電力が出力可能となる。
【００４０】
なお、実施形態１と同様に電圧調整指令部２２にてシステムに含まれる全ての太陽光発電装置１についてインバータ部３の変換効率のデータを内蔵のメモリに予め格納しておき、参考例４と同様にインバータ制御部４から受信するインバータ部３の出力電圧及び出力電流の検出データから得られる出力電力に対して、メモリに格納されたデータを参照して変換効率を求めることで各太陽光発電装置１のインバータ部３における変換効率を監視し、インバータ部３の変換効率が低い太陽光発電装置１から順番に出力を低下させることが望ましい。上述の例で説明すると、系統電圧を適正レベルにするために必要な総電力が６００Ｗであった場合、３台の太陽光発電装置１のうちでインバータ部３の変換効率が最も低いもの、すなわち、その時点の出力電力が１００Ｗである太陽光発電装置１の出力電力を０Ｗとする指令を与えるとともに、インバータ部３の変換効率が２番目に低いもの、すなわち、その時点の出力電圧が８００Ｗである太陽光発電装置１の出力電力を３００Ｗに下げるように指示する出力低下指令を与えればよい。このようにすれば、系統電圧の上昇を抑制しつつシステム全体の変換効率を向上させることができるため、系統電圧の上昇を抑制する際にシステム全体の変換効率低下による不要な温度上昇を防ぐことができる。
【００４１】
また、実施形態２で説明したように太陽光発電装置１のインバータ制御部４を系統電圧の上昇抑制制御から正常時の最大電力追従制御に復帰させる際、全ての太陽光発電装置１を同時に最大電力追従制御に復帰させると、図８（ａ）に示すように系統電圧が再び大幅に上昇してしまう虞がある。そこで、出力低下を行っていたインバータ制御部４をインバータ部３の交流出力を徐々に増減しながら正常時の最大電力追従制御に戻すようにすれば、図８（ｂ）に示すように復帰後の系統電圧の上昇を最小限に抑えて最適な制御を行うことができる。
【００４２】
【発明の効果】
請求項１の発明は、太陽電池、太陽電池の直流電力を商用電力系統の位相に同期した交流電力に変換するインバータ部、インバータ部を制御して交流電力を調整するインバータ制御部を具備して商用電力系統に接続されて連系運転を行う複数の太陽光発電装置と、商用電力系統からの受電点における系統電圧を監視する電圧監視部、太陽光発電装置の各インバータ制御部毎にインバータ部の出力を低下させる指令を与えて電圧監視部で監視する系統電圧の上昇を抑制する電圧調整指令部を具備する系統保護装置とを備え、電圧調整指令部は、各太陽光発電装置のインバータ部における変換効率を監視し、変換効率の低いインバータ部から順番に出力を低下させることを特徴とし、従来例のように系統電圧の上昇度合いが小さい場合にも全ての太陽光発電装置で出力を低下させる必要はなく、上昇度合いに応じた台数の太陽光発電装置のみで出力を低下させることにより系統電圧の上昇を抑制することができ、系統電圧の上昇を抑制しつつシステム全体として従来よりも多くの電力が出力可能となり、しかも、系統電圧の上昇を抑制しつつシステム全体の変換効率を向上させることができ、系統電圧の上昇を抑制する際にシステム全体の変換効率低下による不要な温度上昇を防ぐことができる。
【００４３】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、電圧調整指令部は、電圧監視部で監視する系統電圧が適正なレベルにまで低下した場合には出力を低下させたときの順番と逆の順番で太陽光発電装置のインバータ制御部を正常時の出力調整制御に戻すことを特徴とし、正常時の出力制御に戻った後の系統電圧の上昇を最小限に抑えて最適な制御を行うことができる。
【００４４】
請求項３の発明は、太陽電池、太陽電池の直流電力を商用電力系統の位相に同期した交流電力に変換するインバータ部、インバータ部を制御して交流電力を調整するインバータ制御部を具備して商用電力系統に接続されて連系運転を行う複数の太陽光発電装置と、商用電力系統からの受電点における系統電圧を監視する電圧監視部、太陽光発電装置の各インバータ制御部毎にインバータ部の出力を低下させる指令を与えて電圧監視部で監視する系統電圧の上昇を抑制する電圧調整指令部を具備する系統保護装置とを備え、電圧調整指令部は、各太陽光発電装置の出力電力を監視するとともに全ての出力電力の総和と系統電圧との関係を監視し、電圧監視部で監視する系統電圧の上昇度合いに応じて系統電圧を適正なレベルにするために必要な各太陽光発電装置の出力電力の適正値を求め、出力電力を低下させて当該適正値に一致させる指令を各太陽光発電装置のインバータ制御部に与えるとともに、各太陽光発電装置のインバータ部における変換効率を監視し、変換効率の低いインバータ部から順番に出力を低下させることを特徴とし、従来例のように系統電圧の上昇度合いが小さい場合にも全ての太陽光発電装置で出力を低下させる必要はなく、上昇度合いに応じた台数の太陽光発電装置のみで出力を低下させることにより系統電圧の上昇を抑制することができ、系統電圧の上昇を抑制しつつシステム全体として従来よりも多くの電力が出力可能となり、しかも、系統電圧の上昇を瞬時に抑制することが可能であり、またシステム全体の出力電力を過剰に抑制しなくて済むために従来よりも多くの電力が出力可能となり、さらに系統電圧の上昇を抑制しつつシステム全体の変換効率を向上させることができるため、系統電圧の上昇を抑制する際にシステム全体の変換効率低下による不要な温度上昇を防ぐことができる。
【００４５】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、電圧調整指令部は、電圧監視部で監視する系統電圧が適正なレベルにまで低下した場合に出力低下を行っていたインバータ制御部に対してインバータ部の交流出力を徐々に増減しながら正常時の出力調整制御に戻すことを特徴とし、復帰後の系統電圧の上昇を最小限に抑えて最適な制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例１を示すシステム構成図である。
【図２】 本発明の参考例２の動作説明図である。
【図３】 本発明の参考例４の動作説明図である。
【図４】 同上の動作説明図である。
【図５】 実施形態１の動作説明図である。
【図６】 実施形態２の動作説明図である。
【図７】 実施形態３の動作説明図である。
【図８】 同上の動作説明図である。
【図９】 従来例を示すシステム構成図である。
【符号の説明】
１ 太陽光発電装置
２ 太陽電池
３ インバータ部
４ インバータ制御部
１０ 商用電力系統
２０ 系統保護装置
２１ 電圧監視部
２２ 電圧調整指令部
Claims (4)
- 太陽電池、太陽電池の直流電力を商用電力系統の位相に同期した交流電力に変換するインバータ部、インバータ部を制御して交流電力を調整するインバータ制御部を具備して商用電力系統に接続されて連系運転を行う複数の太陽光発電装置と、商用電力系統からの受電点における系統電圧を監視する電圧監視部、太陽光発電装置の各インバータ制御部毎にインバータ部の出力を低下させる指令を与えて電圧監視部で監視する系統電圧の上昇を抑制する電圧調整指令部を具備する系統保護装置とを備え、電圧調整指令部は、各太陽光発電装置のインバータ部における変換効率を監視し、変換効率の低いインバータ部から順番に出力を低下させることを特徴とする太陽光発電システム。
- 電圧調整指令部は、電圧監視部で監視する系統電圧が適正なレベルにまで低下した場合には出力を低下させたときの順番と逆の順番で太陽光発電装置のインバータ制御部を正常時の出力調整制御に戻すことを特徴とする請求項１記載の太陽光発電システム。
- 太陽電池、太陽電池の直流電力を商用電力系統の位相に同期した交流電力に変換するインバータ部、インバータ部を制御して交流電力を調整するインバータ制御部を具備して商用電力系統に接続されて連系運転を行う複数の太陽光発電装置と、商用電力系統からの受電点における系統電圧を監視する電圧監視部、太陽光発電装置の各インバータ制御部毎にインバータ部の出力を低下させる指令を与えて電圧監視部で監視する系統電圧の上昇を抑制する電圧調整指令部を具備する系統保護装置とを備え、電圧調整指令部は、各太陽光発電装置の出力電力を監視するとともに全ての出力電力の総和と系統電圧との関係を監視し、電圧監視部で監視する系統電圧の上昇度合いに応じて系統電圧を適正なレベルにするために必要な各太陽光発電装置の出力電力の適正値を求め、出力電力を低下させて当該適正値に一致させる指令を各太陽光発電装置のインバータ制御部に与えるとともに、各太陽光発電装置のインバータ部における変換効率を監視し、変換効率の低いインバータ部から順番に出力を低下させることを特徴とする太陽光発電システム。
- 電圧調整指令部は、電圧監視部で監視する系統電圧が適正なレベルにまで低下した場合に出力低下を行っていたインバータ制御部に対してインバータ部の交流出力を徐々に増減しながら正常時の出力調整制御に戻すことを特徴とする請求項３記載の太陽光発電システム。
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