JP5849034B2 - Solar power conditioner and control method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、太陽光パワーコンディショナ及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a solar power conditioner and a control method thereof.
トランス絶縁方式パワーコンディショナと、太陽電池モジュールについて説明する。
産業用途やメガソーラーの太陽光発電システム(1MW以上の出力を持つシステム)では、太陽電池モジュールとそれらを中間接続するための接続箱と、この接続箱を中継して直流電圧を交流電圧へと変換するパワーコンディショナで構成される。そして、パワーコンディショナに絶縁トランスを内蔵するものを、トランス絶縁方式パワーコンディショナと称する。
A transformer insulation type power conditioner and a solar cell module will be described.
In industrial applications and mega-solar photovoltaic power generation systems (systems with an output of 1 MW or more), a solar cell module and a junction box for intermediate connection between them, and this junction box is relayed to convert the DC voltage to an AC voltage. Consists of inverters to convert. A power conditioner that incorporates an insulation transformer is referred to as a transformer insulation type power conditioner.
太陽電池モジュールは、1枚あたりの発電量は180〜250Wであり、電圧も20〜30V程度である。これを直並列接続して総容量とするため、100kWクラスの太陽光発電システムでは、200Wのパネルを用いる場合500枚程度が必要となる。例えば、一般的なモジュールの一例を挙げると、開放電圧33.2V、最大出力動作電圧26.6Vとなっているものがあり、これは日射量が同じであっても、モジュールの温度によって出力が変化する。一般的に太陽電池モジュールの特性として、温度が高いと開放電圧は低くなり、温度が低いと逆に開放電圧は高くなる。このため、起動時の温度範囲を0℃以上とするか、-20℃以上とするかで、出力電圧に10%程度の開きが生じる。 The solar cell module has a power generation amount of 180 to 250 W per sheet and a voltage of about 20 to 30 V. Since this is connected in series and parallel to obtain the total capacity, a solar power generation system of 100 kW class requires about 500 sheets when a 200 W panel is used. For example, an example of a general module is one with an open circuit voltage of 33.2V and a maximum output operating voltage of 26.6V. This is because the output varies depending on the module temperature even if the amount of solar radiation is the same. Change. Generally, as a characteristic of the solar cell module, the open voltage is lowered when the temperature is high, and the open voltage is increased when the temperature is low. For this reason, an opening of about 10% occurs in the output voltage depending on whether the temperature range at startup is 0 ° C. or higher or −20 ° C. or higher.
また、昨今の傾向として、太陽電池モジュールの容量大型化が進んで1枚のモジュールのW(ワット)数が上がり、直流電圧制御範囲も600Vを超えて大きくなる傾向にある。しかし、この傾向は上限のみが上るので送電効率は上がるが、下限の制御範囲が広がらないため、パワーコンディショナの変換効率のみが上がらない状況となっている。 Further, as a recent trend, the capacity of the solar cell module is increased, the W (watt) number of one module is increased, and the DC voltage control range tends to be larger than 600V. However, since this tendency increases only the upper limit, the power transmission efficiency increases. However, since the lower limit control range does not widen, only the conversion efficiency of the power conditioner does not increase.
図5は、従来のトランス絶縁方式のパワーコンディショナの構成を示す。図5で、1は太陽電池モジュール、7は系統電源、2はパワーコンディショナを示す。パワーコンディショナ2は、DC/ACコンバータ3、フィルタリアクトル4、フィルタコンデンサ5、絶縁トランス6とによって構成される。パワーコンディショナ2は、太陽電池モジュール1の発生する電圧/電流を、その電圧に係わらず一定の交流電圧を出力するように制御している。このため、パワーコンディショナ2が一定の交流電圧に制御できるように太陽電池モジュール1からの入力電圧範囲が規定される。
FIG. 5 shows a configuration of a conventional transformer-insulated power conditioner. In FIG. 5, 1 is a solar cell module, 7 is a system power supply, and 2 is a power conditioner. The
ここで、太陽電池モジュール1からの入力電圧範囲を広くするには、絶縁トランス6のDC/ACコンバータ3側と、系統電源7との間で昇圧させることにより実現できる。しかし、昇圧比を大きくすることは、出力容量が変わらないので、DC/ACコンバータ3の出力電流を上昇させることとなる。出力電流が上昇すると、フィルタリアクトル4やDC/ACコンバータ3で損失が増加する結果となり、トランス絶縁方式のパワーコンディショナ2の変換効率が下がることとなる。
Here, widening the input voltage range from the solar cell module 1 can be realized by increasing the voltage between the DC /
パワーコンディショナは、日射量や温度による太陽電池モジュールの出力電圧、電流から電力を効率良く取出すための、最大電力点追従(MPPT)制御機能を有している。また、パワーコンディショナは、直流電圧を交流電圧へと変換する際に、一般的に出力交流電圧が高く、電流が低い方が効率が良い。しかし、出力交流電圧を高くするには、出力交流電圧を高波形率で出力するための直流電圧も比例して高くする必要があり、太陽電池モジュールの制御範囲が高電圧側に偏って制御範囲が狭くなり、発電効率を低下させることとなる。 The power conditioner has a maximum power point tracking (MPPT) control function for efficiently extracting power from the output voltage and current of the solar cell module depending on the amount of solar radiation and temperature. Further, when converting a DC voltage into an AC voltage, the power conditioner is generally more efficient when the output AC voltage is higher and the current is lower. However, in order to increase the output AC voltage, the DC voltage for outputting the output AC voltage at a high waveform ratio must also be increased proportionally, and the control range of the solar cell module is biased toward the high voltage side and the control range Becomes narrow and power generation efficiency is lowered.
特許文献1には、PWM制御により太陽電池の直流電圧を交流電圧に変換する電力変換部と、この交流電圧を一次電圧として変圧された二次電圧を得る変圧器を備え、該二次電圧から交流電力を得る装置において、該変圧器に変圧比を変えるタップを設け、該直流電圧及び該交流出力電圧の相関関係から該変圧器のタップを決定する判定手段を設けた電力変換装置が示されている。 Patent Document 1 includes a power conversion unit that converts a DC voltage of a solar cell into an AC voltage by PWM control, and a transformer that obtains a secondary voltage transformed using the AC voltage as a primary voltage. In an apparatus for obtaining AC power, a power conversion apparatus is provided in which a tap for changing a transformation ratio is provided in the transformer, and determination means for determining the tap of the transformer is determined from the correlation between the DC voltage and the AC output voltage. ing.
しかしながら、特許文献1の電力変換装置は、太陽電池の容量が小さいため、基本的に太陽電池の直流電圧の大きさのみで変圧器のタップを切換えるように構成され、最近の大容量化された太陽電池モジュールの制御には適していない。また、季節による気温変化、一日の気温変化、太陽電池パネルの温度変化、日射量変化などについては考慮されてないため、
すなわち、最近の大容量化された太陽電池では、直流出力電圧の範囲が特に上限が広がることにより広がっているため、この直流電圧の上限から下限(低電圧停止)の広い範囲をパワーコンディショナで変換すると変換効率が悪くなる。また、最近の大容量化された太陽電池では、温度や日射量により開放電圧が大きく変化するため、温度や日射量に着目した制御が必要となる。
However, since the power converter of Patent Document 1 has a small capacity of the solar cell, it is basically configured to switch the tap of the transformer only by the magnitude of the DC voltage of the solar cell, and has recently been increased in capacity. It is not suitable for controlling solar cell modules. In addition, seasonal temperature changes, daily temperature changes, solar panel temperature changes, solar radiation changes, etc. are not considered.
That is, in the recent large-capacity solar cells, the range of the DC output voltage is expanded especially by expanding the upper limit. Therefore, a wide range from the upper limit of the DC voltage to the lower limit (low voltage stop) can be achieved by the power conditioner. If converted, conversion efficiency deteriorates. Further, in recent solar cells with a large capacity, the open-circuit voltage varies greatly depending on the temperature and the amount of solar radiation, and thus control that focuses on the temperature and the amount of solar radiation is required.
したがって、特許文献1の太陽電池の直流電圧の大きさで変圧器のタップを切換える構成では、最近の大容量化された太陽電池では直流電圧の上限とタップ切換え時の電圧の範囲が広くなるため、上述のようにパワーコンディショナでの変換効率が悪くなる。 Therefore, in the configuration in which the tap of the transformer is switched by the magnitude of the DC voltage of the solar cell disclosed in Patent Document 1, the upper limit of the DC voltage and the voltage range at the time of tap switching are widened in recent large-capacity solar cells. As described above, the conversion efficiency in the power conditioner is deteriorated.
太陽電池モジュールの温度変化による出力電圧特性変化に対応して、パワーコンディショナの総合効率を下げずに、直流電圧を交流電圧へと変換することが求められ、このためには直流電圧制御範囲を広げる必要があるが、下限を広げるためにはパワーコンディショナの出力交流電圧を低くする必要がある。しかし、ここで出力交流電圧を低くしてしまうと出力電流が上がるため、パワーコンディショナの損失が増加して変換効率が下がる。 In response to changes in the output voltage characteristics due to changes in the temperature of the solar cell module, it is required to convert DC voltage to AC voltage without reducing the overall efficiency of the power conditioner. Although it is necessary to widen, in order to widen the lower limit, it is necessary to lower the output AC voltage of the power conditioner. However, if the output AC voltage is lowered here, the output current increases, so that the loss of the power conditioner increases and the conversion efficiency decreases.
この問題の対策として、季節(周囲温度推測値)ごとに交流電圧を変えることにより、太陽電池モジュールの温度変化による開放電圧範囲の許容幅を狭くて済むようにし、パワーコンディショナの変換効率を下げることなくパワーコンディショナの制御範囲を広げることが考えられる。 As a countermeasure to this problem, by changing the AC voltage for each season (estimated ambient temperature), the allowable range of the open voltage range due to the temperature change of the solar cell module can be narrowed, and the conversion efficiency of the power conditioner is lowered. It is conceivable to extend the control range of the inverter without any problems.
本発明は、従来の課題にかんがみ、トランス絶縁方式のパワーコンディショナにおいて、トランスに複数のタップを設け、季節や気温などに対応して連携運転時に上記タップを切換えて出力の交流電圧を切換えることにより、入力電圧範囲を広げ、総合変換効率を上げたパワーコンディショナを提供することを目的とする。 In view of the conventional problems, the present invention provides a transformer-insulated power conditioner with a plurality of taps in the transformer, and switches the above-mentioned taps during cooperative operation in accordance with the season and temperature to switch the output AC voltage. The purpose of the present invention is to provide a power conditioner that widens the input voltage range and increases the overall conversion efficiency.
また、本発明は、トランスの出力の交流電圧を切換えることにより、起動時の電圧範囲を0℃以上、または、−20℃以上などの起動の使用範囲に対応することで、総合変換効率を上げたパワーコンディショナを提供することを目的とする。 In addition, the present invention increases the overall conversion efficiency by switching the AC voltage of the output of the transformer so that the starting voltage range corresponds to the starting use range such as 0 ° C. or higher, or −20 ° C. or higher. The purpose is to provide a power conditioner.
本発明は、上記従来の課題を解決するために、太陽電池モジュールからの直流電圧をインバータで交流電圧を発生させ、前記インバータで変換された交流電圧を一次交流電圧として変圧された二次電圧を系統電圧とする絶縁トランスを備えた太陽光パワーコンディショナにおいて、
前記絶縁トランスに昇圧率の高い高昇圧率タップと昇圧率の低い低昇圧率タップを設けるとともに、前記一次交流電圧を前記両タップの一方に切替え接続する切替スイッチを設け、
季節情報を有するカレンダーと、前記太陽電池モジュールの温度を検知する検知器を備え、前記カレンダーの季節情報または検知器で検知された温度に基づいて前記切替スイッチを制御する制御部を設けたことを特徴とする。
In order to solve the above conventional problems, the present invention generates a DC voltage from a solar cell module by an inverter and generates an AC voltage, and converts the AC voltage converted by the inverter into a primary AC voltage as a secondary voltage. In a solar power conditioner equipped with an insulation transformer for system voltage,
The insulation transformer is provided with a high step-up ratio tap having a high step-up ratio and a low step-up ratio tap having a low step-up ratio, and a changeover switch for switching and connecting the primary AC voltage to one of the two taps.
A calendar having season information and a detector for detecting the temperature of the solar cell module, and a controller for controlling the changeover switch based on the season information of the calendar or the temperature detected by the detector are provided. Features.
また、上記に記載の太陽光パワーコンディショナにおいて、前記制御部は、前記検知器が所定温度より低い太陽電池モジュールの温度を検出したとき、前記一次交流電圧を低昇圧率タップに接続し、前記検知器が所定温度より高い太陽電池モジュールの温度を検出したとき、前記一次交流電圧を前記高昇圧率タップに接続するように前記切替スイッチを制御することを特徴とする。 Further, in the solar power conditioner described above, when the detector detects the temperature of the solar cell module lower than a predetermined temperature, the control unit connects the primary AC voltage to a low step-up rate tap, When the detector detects the temperature of the solar cell module higher than a predetermined temperature, the changeover switch is controlled to connect the primary AC voltage to the high step-up rate tap.
また、上記に記載の太陽光パワーコンディショナにおいて、前記制御部は、前記カレンダーの冬の季節情報に基づいて、前記一次交流電圧を高昇圧率タップに接続し、前記カレンダーの冬以外の季節情報に基づいて、前記一次交流電圧を前記低昇圧率タップに接続するように前記切替スイッチを制御することを特徴とする。 Further, in the solar power conditioner described above, the control unit connects the primary AC voltage to a high step-up rate tap based on the winter season information of the calendar, and season information other than winter of the calendar. The changeover switch is controlled so as to connect the primary AC voltage to the low step-up rate tap.
また、上記に記載の太陽光パワーコンディショナにおいて、前記制御部は、前記カレンダーの冬以外の季節情報において、前記検知器が所定温度より低い太陽電池モジュールの温度を検出したとき、前記一次交流電圧を低昇圧率タップに接続し、前記検知器が所定温度より高い太陽電池モジュールの温度を検出したとき、前記一次交流電圧を前記高昇圧率タップに接続するように前記切替スイッチを制御することを特徴とする。 Further, in the solar power conditioner described above, when the detector detects a temperature of the solar cell module lower than a predetermined temperature in seasonal information other than winter in the calendar, the primary AC voltage To the low step-up rate tap, and when the detector detects the temperature of the solar cell module higher than a predetermined temperature, the changeover switch is controlled to connect the primary AC voltage to the high step-up rate tap. Features.
また、上記に記載の太陽光パワーコンディショナにおいて、前記制御部は、前記一次交流電圧を低昇圧率タップに接続した状態で運転中に発電電圧の低下により運転が停止したとき、前記一次交流電圧を前記低昇圧率タップから高昇圧率タップに接続を切替えて運転することを特徴とする。 Moreover, in the solar power conditioner described above, when the operation is stopped due to a decrease in the generated voltage during operation in a state where the primary AC voltage is connected to the low step-up rate tap, the primary AC voltage is Is operated by switching the connection from the low boost rate tap to the high boost rate tap.
また、上記に記載の太陽光パワーコンディショナにおいて、前記制御部は、前記一次交流電圧を前記高昇圧率タップに接続する際に、装置の停止状態において接続することを特徴とする。 Moreover, the solar power conditioner described above is characterized in that the control unit connects the primary AC voltage to the high step-up rate tap when the apparatus is stopped.
本発明は、上記従来の課題を解決するために、太陽電池モジュールからの直流電圧をインバータで交流電圧を発生させ、前記インバータで変換された交流電圧を一次交流電圧として変圧された二次電圧を系統電圧とする絶縁トランスを備え、制御部により運転制御する太陽光パワーコンディショナの制御方法において、
前記絶縁トランスに昇圧率の高い高昇圧率タップと昇圧率の低い低昇圧率タップを設けるとともに、前記一次交流電圧を前記両タップの一方に切換え接続する切替スイッチと、季節情報を有するカレンダーと、前記太陽電池モジュールの温度を検知する検知器を備え、
前記制御部により前記カレンダーの季節情報または前記検知器で検知された温度に基づいて、前記切替スイッチを制御して前記一次交流電圧を前記両タップの一方に接続することを特徴とする。
In order to solve the above conventional problems, the present invention generates a DC voltage from a solar cell module by an inverter and generates an AC voltage, and converts the AC voltage converted by the inverter into a primary AC voltage as a secondary voltage. In the control method of the solar power conditioner that includes an insulation transformer as a system voltage and is controlled by the control unit,
The insulation transformer is provided with a high step-up rate tap having a high step-up rate and a low step-up rate tap having a low step-up rate, a changeover switch for switching and connecting the primary AC voltage to one of the two taps, a calendar having season information, A detector for detecting the temperature of the solar cell module;
The primary AC voltage is connected to one of the two taps by controlling the changeover switch based on season information of the calendar or temperature detected by the detector by the control unit.
本発明によれば、太陽電池のモジュール温度や、周囲の温度変化に基づいて、変圧器のタップを切替えることにより、発電効率の向上と入力電圧の範囲を広げることができる。 According to the present invention, the power generation efficiency can be improved and the input voltage range can be expanded by switching the tap of the transformer based on the module temperature of the solar cell and the ambient temperature change.
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。図1は本発明実施例のパワーコンディショナ構成の説明図である。1は太陽電池モジュール、7は系統電源、2はトランス絶縁方式パワーコンディショナを示す。パワーコンディショナ2は、DC/ACコンバータ(インバータ)3、フィルタリアクトル4、フィルタコンデンサ5、絶縁トランス6とによって構成される。太陽電池モジュール1からの直流電圧はインバータ3で交流電圧に変換され、変換された交流電圧を一次交流電圧としてリアクトル4とコンデンサ5を経由して、絶縁トランス6の一次側コイルに供給される。絶縁トランス6の二次側コイルには、一次交流電圧が変圧された二次電圧が発生し、この二次電圧を系統電圧として系統電源7に供給する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram of the configuration of a power conditioner according to an embodiment of the present invention. Reference numeral 1 denotes a solar cell module, 7 denotes a system power supply, and 2 denotes a transformer insulation type power conditioner. The
パワーコンディショナ2は、太陽電池モジュール1の発生する電圧/電流を、その電圧に係わらず一定の交流電圧となるように制御している。ここで、パワーコンディショナ2が一定の交流電圧を制御できるように太陽電池モジュール1からの入力電圧範囲が規定される。
The
例えば、図2のような特性を持つ太陽電池モジュールの場合、これを15直列で使用すると。最大出力動作電圧は−20℃で約32×15=480V、0℃では30×15=450V、60℃では22×15=330V、80℃では19×15=285Vとなる。また、開放電圧が−20℃では38×15=570V、0℃では36×15=540Vとなり、結局、−20〜80℃までを入力電圧範囲とするためには、DC285〜570Vを動作領域にする必要がある。 For example, in the case of a solar cell module having the characteristics as shown in FIG. The maximum output operating voltage is about 32 × 15 = 480 V at −20 ° C., 30 × 15 = 450 V at 0 ° C., 22 × 15 = 330 V at 60 ° C., and 19 × 15 = 285 V at 80 ° C. In addition, when the open circuit voltage is −20 ° C., 38 × 15 = 570 V, and when 0 ° C., 36 × 15 = 540 V, and in order to make the input voltage range from −20 to 80 ° C., DC285 to 570 V is used as the operating region. There is a need to.
前述のように、入力電圧範囲を広くするためには絶縁トランス6のインバータ3側と、系統電源7との間で昇圧させることにより実現できるが、昇圧比を大きくするとインバータ3の出力電流が上昇して、フィルタリアクトル4やインバータ3の損失を上げ、パワーコンディショナ2の変換効率が下がることとなる。
As described above, in order to widen the input voltage range, it can be realized by boosting the voltage between the
本実施例では、絶縁トランス6の一次コイル(絶縁トランス6のインバータ3側のコイル)に昇圧率の高い高昇圧率タップ11(130Vタップ)と、昇圧率の低い低昇圧率タップ10(180Vタップ)を設けている。上記タップ10、11は、3相のUVWの一次コイルにそれぞれ設けられ、各タップには前記インバータ3で変換された各相の一次交流電圧を切替え接続する切替スイッチ8、9の一方端が接続されている。高昇圧率タップ11には切替スイッチ9の一方端が接続され、低昇圧率タップ10には切替スイッチ10の一方端が接続される。
In this embodiment, the primary coil of the insulating transformer 6 (the coil on the
12は、季節情報を有するカレンダー14と、前記太陽電池モジュール1の温度(パネル温度)を検知する検知器13を備えた制御部であり、前記カレンダー14の冬の季節情報、冬以外の季節情報、または/および検知器13で検知された太陽電池モジュール1の温度に基づいて前記切替スイッチ8、9を開閉制御する。制御部12は、切替スイッチ8、9の一方が閉じたとき他方が開くように、同時に閉じることが無いように切替スイッチを開閉制御する。
検知器13は、太陽電池モジュール1の温度の検知以外に、太陽電池モジュール1からパワーコンディショナ2への入力電圧と、太陽の日射量と検知し、制御部12はこれらの検知された値と比較する所定の各基準値(温度、日射量、入力電圧)を記憶しており、検知した値と各基準値との比較に基いて制御を行う。
In addition to detecting the temperature of the solar cell module 1, the
上記構成において、図3の動作フロー図によりパワーコンディショナ2の動作を説明する。制御部12は、ステップ(S)100で、起動準備として、太陽電池モジュール1からの入力電圧が確認される。この値が所定の基準値を超えていると、S101でカレンダー14からの季節情報を読出す。読出された情報が冬以外の季節情報のときS102で、日射量の強弱が判断される。日射量が基準値より弱いとき、S103で太陽電池モジュール1の温度(パネル温度)が判断される。パネル温度が基準値より低いとき、発電量が大きいと判断されて、S104で切替スイッチ8を閉じて切替スイッチ9を開き、インバータ3で変換された各相の一次交流電圧を低昇圧率タップ10(180Vタップ)に供給するように接続する。
In the above configuration, the operation of the
次いで、S105で上記のタップの接続状態で運転が開始される。運転の開始後、S106で太陽電池モジュール1からの入力電圧が監視され、所定の基準値以下(低電圧停止状態)か判定され、基準値以上であればS102に戻って以上の動作を繰返す。 Next, in S105, the operation is started with the tap connected. After the start of operation, the input voltage from the solar cell module 1 is monitored in S106, it is determined whether it is below a predetermined reference value (low voltage stop state), and if it is above the reference value, the process returns to S102 and the above operations are repeated.
S102で日射量が強いとき発電量が大きいと判断され、S104へ直接移り、上記のS104からS106の動作を行う。 When the amount of solar radiation is strong in S102, it is determined that the amount of power generation is large, and the process proceeds directly to S104, and the operations from S104 to S106 are performed.
制御部12は、S101で冬の季節情報を読出すか、またはS103でパネル温度が高いとき発電量が少ないと判断する。S107で装置が運転停止中かを判断し、運転中であればS108で運転を停止した後に、また、運転停止中であればS109に移り、切替スイッチ8を開いて切替スイッチ9を閉じ、インバータ3で変換された各相の一次交流電圧を高昇圧率タップ11(130Vタップ)に供給するように接続する。
The
次いで、S110で上記の高昇圧率タップの接続状態で運転が開始される。運転の開始後、S111で太陽電池モジュール1からの入力電圧が監視され、所定の基準値以下(低電圧停止状態)か判定され、基準値以上であればS110に戻って、高昇圧率タップの接続状態の運転を継続する。基準値以下(低電圧停止状態)であればS112で待機し、次いでS100に戻って以上の動作を繰返す。 Next, in S110, the operation is started in the connected state of the high boosting rate tap. After the start of operation, the input voltage from the solar cell module 1 is monitored in S111, it is determined whether it is below a predetermined reference value (low voltage stop state), and if it is above the reference value, the process returns to S110 and the high boost rate tap Continue connected operation. If it is less than the reference value (low voltage stop state), it waits in S112, then returns to S100 and repeats the above operations.
上記S108で一旦運転の停止処理を行うのは、S105での低昇圧率タップ10(180Vタップ)の接続状態の運転がS106−S102−S103−S170の経路で継続している場合があるためで、運転停止状態で低昇圧率タップ10から高昇圧率タップ11への切替接続を安全に行うためである。
The reason why the operation stop process is once performed in S108 is that the operation in the connection state of the low boosting rate tap 10 (180V tap) in S105 may be continued along the route of S106-S102-S103-S170. This is because the switching connection from the low step-up
前記S106で低電圧停止状態が検知された場合は、S109で各相の一次交流電圧を高昇圧率タップ11(130Vタップ)に供給するように接続する。 When the low voltage stop state is detected in S106, the primary AC voltage of each phase is connected so as to be supplied to the high boost rate tap 11 (130V tap) in S109.
図4に本発明実施例の1日の時間に対する発電量とパネル温度の特性図を示す。上半分の特性は夏と冬の1日の発電量の状態を示す図であり、下半分の特性は夏と冬の1日のパネル温度の状態を示す図である。 FIG. 4 is a characteristic diagram of the power generation amount and the panel temperature with respect to the time of one day according to the embodiment of the present invention. The characteristic of the upper half is a figure which shows the state of the electric power generation amount of the day in summer and winter, and the characteristic of the lower half is a figure which shows the state of the panel temperature of the day in summer and winter.
上の特性において、夏の季節(冬以外)は比較的発電量が大きいので、朝晩以外(日中)は低昇圧率タップ10(180Vタップ)を用いてパワーコンディショナ2の変換効率を上げて運転し、朝晩は発電量が減少するので高昇圧率タップ11(130Vタップ)を用いて出来るだけ入力電圧範囲を広げる運転を行う。朝晩は日射量が減少して発電量が低下するが、パネル温度が低下するので発電量が増加するので、これらを考慮してタップの切替えが必要となり、図3のフローに従って行われる。冬の季節は発電量が少ないので、終日、高昇圧率タップ11(130Vタップ)を用いて出来るだけ入力電圧範囲を広げる運転を行う。
In the above characteristics, since the amount of power generation is relatively large in the summer season (other than winter), the conversion efficiency of the
上述のように、絶縁トランス6の低昇圧率タップ10と高昇圧率タップ11の定格電圧として、それぞれAC180VとAC130Vとすると、それぞれの太陽電池モジュール1からの直流入力電圧範囲は下記通りに設定できる。
As described above, when the rated voltages of the low step-up
これにより、冬の時期については、温度−20〜60℃で、入力電圧DC285V〜540Vの範囲として高昇圧率タップ11(AC130Vタップ)で用いる。夏の時期については、温度0〜80℃で、入力電圧範囲をDC330〜570Vの範囲として低昇圧率タップ10(180Vタップ)を使用する。但し、図4に示すように、朝晩が発電量が減少するので高昇圧率タップ11(130Vタップ)を用いる。
冬:温度:−20〜60℃、
スイッチ:8オフ、9オン、高昇圧率タップ11(AC130Vタップ)
トランス入力電圧:130V
入力電圧範囲:DC285〜540V
夏:温度:0〜80℃、
スイッチ:8オン、9オフ、低昇圧率タップ10(AC180Vタップ)
トランス入力電圧:180V
入力電圧範囲:DC330〜570V
なお、季節情報は地域(緯度)により温度が異なるので、カレンダー14はその地域に合わせた情報を備えている。
Thereby, about the time of winter, it is used by high step-up rate tap 11 (AC130V tap) as temperature -20-60 degreeC and the range of input voltage DC285V-540V. For the summer season, the low voltage step-up rate tap 10 (180 V tap) is used at a temperature of 0 to 80 ° C. and an input voltage range of DC 330 to 570 V. However, as shown in FIG. 4, since the amount of power generation decreases in the morning and evening, the high step-up rate tap 11 (130 V tap) is used.
Winter: Temperature: -20-60 ° C
Switch: 8 off, 9 on, high step-up ratio tap 11 (AC130V tap)
Transformer input voltage: 130V
Input voltage range: DC285-540V
Summer: Temperature: 0-80 ° C
Switch: 8 on, 9 off, low boost ratio tap 10 (AC180V tap)
Transformer input voltage: 180V
Input voltage range: DC330 ~ 570V
Since the season information has a different temperature depending on the region (latitude), the
季節、気温、地域などにより、外部のカレンダー機能などにより、上位から指令コントロールまたは手動切替などで停止中切替を行なうこともできる。例えば太陽電池モジュール1のパネル温度が0℃以上でスイッチ9のオン、−20℃起動ありでスイッチ8のオンとすると、スイッチ9で制御範囲優先、スイッチ8で変換効率優先の運転とすることができる。
Depending on the season, temperature, region, etc., it is possible to perform switching while stopped by command control or manual switching from the top by an external calendar function. For example, when the panel temperature of the solar cell module 1 is 0 ° C. or higher and the
上記のように本実施例によれば、カレンダーの季節情報、日射量およびパネル温度により発電量を把握し、この発電量に応じて高昇圧率タップ11(130Vタップ)と低昇圧率タップ10(180Vタップ)に切換えて、各相の一次交流電圧を絶縁トランスを介して二次電圧に変換して系統電源7に供給することができる。したがって、高昇圧率タップ11を用いることにより入力電圧範囲を広げる運転を行うことができ、また、低昇圧率タップ10(180Vタップ)を用いることにより変換効率優先の運転を行うことができる。
As described above, according to the present embodiment, the power generation amount is grasped from the calendar seasonal information, the amount of solar radiation, and the panel temperature, and the high boost rate tap 11 (130 V tap) and the low boost rate tap 10 ( 180V tap), the primary AC voltage of each phase can be converted into a secondary voltage via an insulating transformer and supplied to the
1…太陽電池モジュール、2…パワーコンディショナ、3…インバータ(DC/ACコンバータ)、4…フィルタリアクトル、5…フィルタコンデンサ、6…絶縁トランス、7…系統電源、8、9切替スイッチ、10…低昇圧率タップ、11…高昇圧率タップ、12…制御部、13…検知器、14…カレンダー。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Solar cell module, 2 ... Power conditioner, 3 ... Inverter (DC / AC converter), 4 ... Filter reactor, 5 ... Filter capacitor, 6 ... Insulation transformer, 7 ... System power supply, 8, 9 changeover switch, 10 ... Low step-up rate tap, 11 ... high step-up rate tap, 12 ... control unit, 13 ... detector, 14 ... calendar.
Claims (8)
前記絶縁トランスに昇圧率の高い高昇圧率タップと昇圧率の低い低昇圧率タップを設けるとともに、前記一次交流電圧を前記両タップの一方に切替え接続する切替スイッチを設け、
季節情報を有するカレンダーと、前記太陽電池モジュールの温度を検知する検知器を備え、前記カレンダーの季節情報または前記検知器で検知された温度に基づいて前記切替スイッチを制御する制御部を設け、
前記制御部は、前記カレンダーの冬の季節情報に基づいて、前記一次交流電圧を高昇圧率タップに接続し、前記カレンダーの冬以外の季節情報に基づいて、前記一次交流電圧を低昇圧率タップに接続するように前記切替スイッチを制御することを特徴とする太陽光パワーコンディショナ。 Inverter and solar power conditioners with an isolation transformer to a secondary voltage that is transformer the converted AC voltage by the inverter as the primary AC voltage and system voltage for converting a DC voltage from the solar cell module to ac voltage In na
The insulation transformer is provided with a high step-up ratio tap having a high step-up ratio and a low step-up ratio tap having a low step-up ratio, and a changeover switch for switching and connecting the primary AC voltage to one of the two taps.
A calendar with seasonal information, comprising a detector for detecting the temperature of the solar cell module, a control unit for controlling the changeover switches seasonal information or on the basis of the sensed temperature in the detector of the calendar is provided,
The control unit connects the primary AC voltage to a high step-up rate tap based on the winter season information of the calendar, and sets the primary AC voltage to a low step-up rate tap based on seasonal information other than the winter of the calendar. The solar power conditioner characterized by controlling the said changeover switch so that it may connect to .
前記制御部は、前記カレンダーの冬以外の季節情報において、前記検知器が所定温度より低い太陽電池モジュールの温度を検出したとき、前記一次交流電圧を低昇圧率タップに接続し、前記検知器が所定温度より高い太陽電池モジュールの温度を検出したとき、前記一次交流電圧を高昇圧率タップに接続するように前記切替スイッチを制御することを特徴とする太陽光パワーコンディショナ。 In the solar power conditioner according to claim 1 ,
In the seasonal information other than winter of the calendar, the control unit connects the primary AC voltage to a low step-up rate tap when the detector detects a temperature of the solar cell module lower than a predetermined temperature, and the detector The solar power conditioner, wherein when the temperature of the solar cell module higher than a predetermined temperature is detected, the changeover switch is controlled so as to connect the primary AC voltage to a high step-up rate tap.
前記制御部は、前記一次交流電圧を低昇圧率タップに接続した状態で運転中に発電電圧の低下により運転が停止したとき、前記一次交流電圧を前記低昇圧率タップから高昇圧率タップに接続を切替えて運転することを特徴とする太陽光パワーコンディショナ。 In the solar power conditioner according to claim 1 or 2 ,
The control unit connects the primary AC voltage from the low boost rate tap to the high boost rate tap when the operation is stopped due to a decrease in generated voltage during operation with the primary AC voltage connected to the low boost rate tap. A solar power conditioner characterized by switching and operating.
前記制御部は、前記一次交流電圧を高昇圧率タップに接続する際に、装置の停止状態において接続することを特徴とする太陽光パワーコンディショナ。 In the solar power conditioner of any one of Claims 1-3 ,
The said control part connects in the stop state of an apparatus, when connecting the said primary AC voltage to a high step-up rate tap, The solar power conditioner characterized by the above-mentioned.
前記絶縁トランスに昇圧率の高い高昇圧率タップと昇圧率の低い低昇圧率タップを設けるとともに、前記一次交流電圧を前記両タップの一方に切換え接続する切替スイッチと、季節情報を有するカレンダーと、前記太陽電池モジュールの温度を検知する検知器を備え、
前記制御部は、前記カレンダーの冬の季節情報に基づいて、前記一次交流電圧を高昇圧率タップに接続し、前記カレンダーの冬以外の季節情報に基づいて、前記一次交流電圧を低昇圧率タップに接続するように前記切替スイッチを制御することを特徴とする太陽光パワーコンディショナの制御方法。 Comprising an inverter for converting the DC voltage from the solar cell module to ac voltage, an isolation transformer to the transformed secondary voltage system voltage of the converted AC voltage by the inverter as the primary alternating voltage, the operation by the control unit In the control method of the solar power conditioner to be controlled,
The insulation transformer is provided with a high step-up rate tap having a high step-up rate and a low step-up rate tap having a low step-up rate, a changeover switch for switching and connecting the primary AC voltage to one of the two taps, a calendar having season information, A detector for detecting the temperature of the solar cell module;
The control unit connects the primary AC voltage to a high step-up rate tap based on the winter season information of the calendar, and sets the primary AC voltage to a low step-up rate tap based on seasonal information other than the winter of the calendar. The control method of the solar power conditioner characterized by controlling the said changeover switch so that it may connect to .
前記制御部は、前記カレンダーの冬以外の季節情報において、前記検知器が所定温度より低い太陽電池モジュールの温度を検出したとき、前記一次交流電圧を低昇圧率タップに接続し、前記検知器が所定温度より高い太陽電池モジュールの温度を検出したとき、前記一次交流電圧を高昇圧率タップに接続するように前記切替スイッチを制御することを特徴とする太陽光パワーコンディショナの制御方法。 In the solar power conditioner control method according to claim 5 ,
In the seasonal information other than winter of the calendar, the control unit connects the primary AC voltage to a low step-up rate tap when the detector detects a temperature of the solar cell module lower than a predetermined temperature, and the detector When the temperature of the solar cell module higher than a predetermined temperature is detected, the changeover switch is controlled so that the primary AC voltage is connected to a high step-up rate tap.
前記制御部は、前記一次交流電圧を低昇圧率タップに接続した状態で運転中に発電電圧の低下により運転が停止したとき、前記一次交流電圧を前記低昇圧率タップから高昇圧率タップに接続を切替えて運転することを特徴とする太陽光パワーコンディショナの制御方法。 In the control method of the solar power conditioner according to claim 5 or 6 ,
Wherein, when the operation by the lowering of the power generation voltage during operation in a state of connecting the primary AC voltage to a low boost ratio tap stops, connected to a high step-up ratio tapping the primary AC voltage from the low boost factor taps A method for controlling a solar power conditioner, characterized by switching the operation.
前記制御部は、前記一次交流電圧を高昇圧率タップに接続する際に、装置の停止状態において接続することを特徴とする太陽光パワーコンディショナの制御方法。 A method for controlling a solar power conditioner according to any one of claims 5-7,
The said control part connects in the stop state of an apparatus, when connecting the said primary AC voltage to a high step-up rate tap, The control method of the solar power conditioner characterized by the above-mentioned.
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