JP5886658B2 - Control device and control method - Google Patents

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本発明は、複数の太陽電池ストリングからそれぞれ入力される入力電力を調節する制御装置、及び制御方法に関する。   The present invention relates to a control device and a control method for adjusting input power respectively input from a plurality of solar cell strings.

太陽光発電用パワーコンディショナは、太陽電池の特性を利用して、太陽電池が発電する最大の電力を常時取り出すように動作する。太陽電池の特性は、電圧が上昇すると電流が下降し、電圧が下降すると電流が上昇する特性であり、この特性は縦軸を電流、横軸を電圧としたI−V曲線や縦軸を電力としたP−V曲線として知られている。太陽光発電用パワーコンディショナは、最大電力点追跡(MPPT: Maximum Power Point Tracking)制御と呼ばれる技術を用いてP−V曲線の最大動作点で動作して、太陽電池から最大電力を取り出す。   The power conditioner for solar power generation operates so as to always take out the maximum electric power generated by the solar cell using the characteristics of the solar cell. The characteristics of a solar cell are those in which the current decreases as the voltage increases, and the current increases as the voltage decreases. This characteristic is an IV curve with the vertical axis representing current and the horizontal axis representing voltage, and the vertical axis representing power. It is known as a PV curve. The power conditioner for photovoltaic power generation operates at the maximum operating point of the PV curve using a technique called maximum power point tracking (MPPT) control, and extracts the maximum power from the solar cell.

しかし、太陽電池による発電電力のうちの余剰電力を商用電源系統(以下、単に系統という)に対し逆潮流により売却する家庭用の太陽光発電システム(たとえば、特許文献1)では、一方で、系統との連系点における電圧(以下、系統電圧という)を適正に保つことが求められる。たとえば、電気事業法には、標準電圧100V(ボルト)に対して101±6V、標準電圧200Vに対して202±20V以内に維持するよう、規定されている(非特許文献1)。   However, in a solar power generation system for home use (for example, Patent Document 1) that sells surplus power out of power generated by solar cells to a commercial power supply system (hereinafter simply referred to as system) by reverse power flow, on the other hand, It is required to keep the voltage at the interconnection point with (hereinafter referred to as system voltage) appropriate. For example, the Electric Power Business Law stipulates that the voltage is maintained within 101 ± 6V for a standard voltage of 100V (volt) and within 202 ± 20V for a standard voltage of 200V (Non-Patent Document 1).

このため、太陽光発電用パワーコンディショナにおいては、運転中に系統電圧が上昇し、規定の電圧を超えるような場合に、系統電圧が適正値となるような調節を行うことが求められる。一般的に、パワーコンディショナには、進相無効電力制御や出力電力抑制により自動的に系統電圧を適正値に調節する機能を備えたものがある。一般的な家庭用パワーコンディショナの場合、低圧配電系統では系統のリアクタンス成分が小さいため、進相無効電力制御による電圧調節効果は小さい。そのため、家庭用パワーコンディショナでは、出力電力抑制が採用される。家庭用パワーコンディショナの出力電力抑制機能は、たとえば、太陽電池からの入力電力を低下させることで系統との連系点への出力電力を抑制し、系統電圧を低下させる。   For this reason, in the power conditioner for photovoltaic power generation, when the system voltage rises during operation and exceeds a specified voltage, it is required to perform adjustment so that the system voltage becomes an appropriate value. In general, some power conditioners have a function of automatically adjusting a system voltage to an appropriate value by phase-advancing reactive power control or output power suppression. In the case of a general household power conditioner, since the reactance component of the system is small in the low voltage distribution system, the voltage adjustment effect by the phase advance reactive power control is small. For this reason, output power suppression is employed in household power conditioners. The output power suppression function of the home power conditioner suppresses the output power to the interconnection point with the system by, for example, reducing the input power from the solar cell, thereby reducing the system voltage.

特開2001−309560号公報JP 2001-309560 A

電力品質確保に係る系統連系技術要件ガイドライン、第2節低圧配電線との連系(平成16年10月1日、資源エネルギー庁)Grid interconnection technical requirement guidelines for ensuring power quality, Section 2 Interconnection with low voltage distribution lines (October 1, 2004, Agency for Natural Resources and Energy)

ところで、家庭用の太陽光発電用パワーコンディショナは、太陽電池との接続方法に応じて2種類に大別される。一つ目は、複数の太陽電池ストリング(複数枚の太陽電池モジュールを直列接続して出力電圧を上昇させたもの)をいわゆる接続箱等で並列接続し、1つに集電することで直流電流を上昇させてからパワーコンディショナに入力する形態である。二つ目は、例えば、上記特許文献1のように、複数の太陽電池ストリングをパワーコンディショナにそれぞれ直接入力する形態である。後者の形態のように、太陽電池ストリングごとの直流電力が入力されるDC/DC変換部を有するパワーコンディショナは、一般に、マルチストリング入力パワーコンディショナと呼ばれる。   By the way, the power conditioner for household photovoltaic power generation is roughly classified into two types according to the connection method with the solar battery. First, a plurality of solar cell strings (in which a plurality of solar cell modules are connected in series to increase the output voltage) are connected in parallel in a so-called junction box, etc., and are collected into one direct current. Is input to the inverter after raising the power. The second is a form in which a plurality of solar cell strings are directly input to the power conditioner, for example, as in Patent Document 1 described above. A power conditioner having a DC / DC converter that receives DC power for each solar cell string as in the latter form is generally called a multi-string input power conditioner.

接続箱で集電する形態のパワーコンディショナでは、1つの系列の太陽電池ストリングからの入力に対してMPPT制御が行われる。よって、系統電圧の調節を行うために出力電力を抑制するためには、1つの系列の太陽電池ストリングのMPPT制御を停止して入力電力を低下させればよい。すなわち、系統電圧が規定値以下となるように、MPPT制御で求めたP−V曲線上の最大動作点からより電力が低い動作点へと、入力動作点を変化させればよい。ただし、入力電力を低下させすぎると、本来逆潮流できる出力電力までも出力できなくなる。よって、動作点は最適値となるように制御されることが望ましい。すなわち、出力電力抑制を行う際には、系統電圧が規定値以下となる範囲において、最大入力電力が得られるような動作点に制御することが求められる。   In a power conditioner that collects current in a junction box, MPPT control is performed on input from one series of solar cell strings. Therefore, in order to suppress the output power in order to adjust the system voltage, the MPPT control of one series of solar cell strings may be stopped to reduce the input power. That is, the input operating point may be changed from the maximum operating point on the PV curve obtained by the MPPT control to an operating point with lower power so that the system voltage becomes a specified value or less. However, if the input power is reduced too much, it is impossible to output even the output power that can normally flow backward. Therefore, it is desirable to control the operating point so as to be an optimum value. That is, when the output power is suppressed, it is required to control the operating point so that the maximum input power can be obtained in a range where the system voltage is not more than a specified value.

一方、マルチストリング入力パワーコンディショナでは、入力される太陽電池ストリングそれぞれに対してMPPT制御が行われる。また、マルチストリング入力パワーコンディショナの場合、一般的に、太陽電池ストリングごとに発電電力が異なる。これは、太陽電池ストリングごとに太陽電池を異なる方位に設置することで日射量が異なったり、太陽電池ストリングごとに接続される太陽電池モジュールの数が異なったりすることによる。すると、系統電圧の調節を行うために入力電力を低下させるには、複数の太陽電池ストリングに対するより複雑な制御が必要になる。たとえば、系統電圧を低下させるためだけなら、いずれかの太陽電池ストリングの入力を停止することも可能である。しかし、これでは、系統電圧が規定値以下となる範囲において最大入力電力を得るという細かい調節ができず、逆潮流に支障を来たす。   On the other hand, in the multistring input power conditioner, MPPT control is performed on each input solar cell string. In the case of a multi-string input power conditioner, generally, the generated power differs for each solar cell string. This is because the amount of solar radiation is different by installing solar cells in different directions for each solar cell string, or the number of solar cell modules connected to each solar cell string is different. Then, in order to reduce the input power in order to adjust the system voltage, more complicated control for a plurality of solar cell strings is required. For example, it is possible to stop the input of any of the solar cell strings only to decrease the system voltage. However, this does not allow fine adjustment to obtain the maximum input power in the range where the system voltage is less than the specified value, which hinders reverse power flow.

そこで、上記に鑑みてなされた本発明の目的は、マルチストリング入力パワーコンディショナにおいて、系統電圧を規定値以下としつつ最大入力電力が得られるような、出力電力抑制を行う制御装置等を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention made in view of the above is to provide a control device or the like that performs output power suppression in a multistring input power conditioner so that the maximum input power can be obtained while keeping the system voltage below a specified value. There is.

上記の目的を達成するために、本発明の一側面における制御装置は、複数の太陽電池ストリングからそれぞれ入力される入力電力を調節して、商用電源系統との連系点へ出力する調節部と、前記太陽電池ストリングごとに発電される最大の(または最大に近い)電力が入力されるように前記調節部に各入力電力を調節させる第1の制御を行い、前記第1の制御を行っているときに前記連系点における系統電圧が第1の基準電圧以上のときは、前記第1の制御から、前記調節部に前記各入力電力の第1の割合に対応する調節量で当該入力電力を減少させる第2の制御に切り替える制御部と、を有する。 In order to achieve the above object, a control device according to one aspect of the present invention includes an adjustment unit that adjusts input power input from each of a plurality of solar battery strings and outputs the adjusted power to a connection point with a commercial power supply system. The control unit performs first control to adjust each input power so that the maximum (or near maximum) power generated for each solar cell string is input, and performs the first control. when said system voltage at connecting point is equal to or larger than the first reference voltage, said from the first control, the input power adjustment amount corresponding to the first rate of each input power to the adjusting unit when you are And a control unit that switches to the second control that reduces the amount of the control.

上記側面の一態様では、前記制御部は、前記第2の制御を行っているときに前記系統電圧が前記第1の基準電圧以下の第2の基準電圧を下回るときは、前記調節部に前記各入力電力の第2の割合に対応する調節量で当該入力電力を増加させ、前記第2の制御から前記第1の制御に切り替える。 In one embodiment of the above aspect, wherein, when said the system voltage when the second control is performed is below the second reference voltage below the first reference voltage, the said adjusting portion The input power is increased by an adjustment amount corresponding to the second ratio of each input power, and the control is switched from the second control to the first control.

上記側面の別の態様では、前記調節部は、前記第2の制御が行われるとき、前記各入力電力が所定の下限値を下回らないように当該入力電力を調節する。 In another embodiment of the above aspect, wherein the adjusting unit, when the second control is performed, the respective input power to regulate the input power so as not to fall below a predetermined lower limit value.

上記側面のさらに別の態様では、前記調節部は、前記第2の制御が行われるとき、前記太陽電池ストリングから入力される入力電圧を上昇させることにより前記入力電力を減少させる。   In still another aspect of the above aspect, the adjusting unit decreases the input power by increasing the input voltage input from the solar cell string when the second control is performed.

上記側面によれば、調節部に各入力電力の所定の割合に対応する調節量で当該入力電力を減少させることで、マルチストリング入力パワーコンディショナにおいて系統電圧を規定値以下としつつ最大入力電力が得られるような出力電力抑制を行うことが可能になる。   According to the above aspect, the input power is reduced by an adjustment amount corresponding to a predetermined ratio of each input power to the adjustment unit, so that the maximum input power can be reduced while keeping the system voltage below a specified value in the multistring input power conditioner. It is possible to suppress output power as obtained.

本実施形態における制御装置が適用される、マルチストリング入力パワーコンディショナの構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the multistring input power conditioner to which the control apparatus in this embodiment is applied. 調節部8の動作について説明する図である。FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of the adjusting unit 8. 出力電力抑制について説明する図であるIt is a figure explaining output electric power suppression. 本実施形態におけるパワーコンディショナ10の動作手順を説明するフローチャート図である。It is a flowchart figure explaining the operation | movement procedure of the power conditioner 10 in this embodiment. 本実施形態におけるパワーコンディショナ10の入力電力抑制手順を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the input electric power suppression procedure of the power conditioner 10 in this embodiment. 変形例におけるパワーコンディショナ10の入力電力抑制方法について説明する図である。It is a figure explaining the input electric power suppression method of the power conditioner 10 in a modification.

以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention is not limited to these embodiments, but extends to the matters described in the claims and equivalents thereof.

図1は、本実施形態における制御装置が適用される、マルチストリング入力パワーコンディショナの構成を説明する図である。図1に示す太陽光発電装置11は、2つの太陽電池ストリング1a、1bと、太陽電池ストリング1a、1bの発電電力が入力されるパワーコンディショナ10とを有する。太陽電池ストリング1a、1bにおける太陽電池は、たとえば、シリコン系多結晶太陽電池、シリコン系単結晶太陽電池、またはCIGS等薄膜系太陽電池等である。光電変換可能なものであれば、その種類は制限されない。ここでは、パワーコンディショナ10が、本実施形態の制御装置の例である。なお、以下では、説明の便宜上、2つの太陽電池ストリングから発電電力が入力されるパワーコンディショナを例とするが、3つ以上の太陽電池ストリングから発電電力が入力される場合も、本発明の技術的範囲に含まれる。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a multistring input power conditioner to which the control device according to the present embodiment is applied. The solar power generation device 11 illustrated in FIG. 1 includes two solar cell strings 1a and 1b and a power conditioner 10 to which the generated power of the solar cell strings 1a and 1b is input. The solar cells in the solar cell strings 1a and 1b are, for example, silicon-based polycrystalline solar cells, silicon-based single crystal solar cells, or thin-film solar cells such as CIGS. The type is not limited as long as photoelectric conversion is possible. Here, the power conditioner 10 is an example of the control device of the present embodiment. In the following, for convenience of explanation, a power conditioner in which generated power is input from two solar cell strings is taken as an example, but the case where the generated power is input from three or more solar cell strings is also described. Included in the technical scope.

パワーコンディショナ10は、太陽電池ストリング1a、1bに対応して、それぞれ入力される直流電圧を昇圧するDC/DC変換部2a、2bを有する。また、パワーコンディショナ10は、DC/DC変換部2a、2bが出力する直流電力を交流にDC/AC変換する電力変回路3を有する。電力変換回路3は、DC/AC変換回路を有するが、その他各種制御回路で構成されていてもよい。電力変換回路3は、リレー7を介して商用電源系統(以下、系統という)5に並列接続される。これにより、交流に変換された発電電力が、系統5に逆潮流される。なお、以下では、太陽電池ストリング1a、1bで発電された直流電力を発電電力、電力変換回路3で変換された交流電力を出力電力という。   The power conditioner 10 includes DC / DC converters 2a and 2b that step up the input DC voltages corresponding to the solar cell strings 1a and 1b, respectively. Further, the power conditioner 10 includes a power conversion circuit 3 that performs DC / AC conversion of direct current power output from the DC / DC conversion units 2a and 2b into alternating current. The power conversion circuit 3 includes a DC / AC conversion circuit, but may include other various control circuits. The power conversion circuit 3 is connected in parallel to a commercial power supply system (hereinafter referred to as system) 5 via a relay 7. As a result, the generated power converted to alternating current flows backward to the grid 5. Hereinafter, the DC power generated by the solar cell strings 1a and 1b is referred to as generated power, and the AC power converted by the power conversion circuit 3 is referred to as output power.

DC/DC変換部2a、2b、及び電力変換回路3のいずれか一方または両方は、後述するように、太陽電池ストリング1a、1bからの発電電力の入力電力を調節して、系統5への出力電力を抑制する。たとえば、DC/DC変換部2a、2bは、太陽電池ストリング1a、1bからの入力電力をそれぞれ調節する。または、電力変換回路3は、出力電力自体を調節することで、太陽電池ストリング1a、1bからDC/DC変換部2a、2bへの入力電力を調節する。本実施形態では、DC/DC変換部2a、2b、及び電力変換回路3のいずれか一方または両方が、複数の太陽電池ストリングからそれぞれ入力される入力電力を調節して系統5との連系点へ出力する調節部8に対応する。   Either one or both of the DC / DC conversion units 2a and 2b and the power conversion circuit 3 adjust the input power of the generated power from the solar cell strings 1a and 1b and output it to the grid 5 as will be described later. Suppress power. For example, the DC / DC converters 2a and 2b adjust the input power from the solar cell strings 1a and 1b, respectively. Alternatively, the power conversion circuit 3 adjusts the input power from the solar cell strings 1a and 1b to the DC / DC converters 2a and 2b by adjusting the output power itself. In the present embodiment, any one or both of the DC / DC converters 2a and 2b and the power converter circuit 3 adjust the input power input from each of the plurality of solar cell strings to connect to the grid 5. This corresponds to the adjusting unit 8 that outputs to

パワーコンディショナ10は、DC/DC変換部2a、2b、電力変換回路3、及びリレー7を制御する制御部4を有する。制御部4には、系統電圧検出センサ6から、系統5との連系点における電圧(以下、系統電圧)の計測値が送信される。制御部4は、系統電圧検出センサ6の計測値から系統電圧が法定の定格値(または定格値に対応する基準値)以上になったことを検出すると、調節部8に対して出力電力抑制を指示する出力電力抑制指示信号を発信する。制御部4は、出力電力抑制指示信号を発信してからは、出力電圧が定格値(または基準値)未満になったことを検出すると、調節部8に対して出力電力抑制を解除する出力電力抑制解除信号を発信する。また、制御部4は、出力電圧の異常時にはリレー7に対し連系を解除する指示信号を送信する連系保護機能を有する。制御部4は、たとえば、マイクロコンピュータである。上記の制御動作は、CPU(Central Processing Unit)が記憶媒体内に格納された制御プログラムに従って動作することで、実行される。   The power conditioner 10 includes a control unit 4 that controls the DC / DC conversion units 2 a and 2 b, the power conversion circuit 3, and the relay 7. A measured value of a voltage (hereinafter referred to as system voltage) at a connection point with the system 5 is transmitted from the system voltage detection sensor 6 to the control unit 4. When the control unit 4 detects from the measured value of the system voltage detection sensor 6 that the system voltage is equal to or higher than the legal rated value (or the reference value corresponding to the rated value), the control unit 4 suppresses the output power to the adjustment unit 8. An instructed output power suppression instruction signal is transmitted. When the control unit 4 detects that the output voltage is less than the rated value (or reference value) after transmitting the output power suppression instruction signal, the control unit 4 releases the output power suppression for the adjustment unit 8. Send a suppression release signal. Further, the control unit 4 has an interconnection protection function for transmitting an instruction signal for releasing the interconnection to the relay 7 when the output voltage is abnormal. The control unit 4 is, for example, a microcomputer. The above control operation is executed by a CPU (Central Processing Unit) operating according to a control program stored in a storage medium.

図2は、調節部8の動作について説明する図である。図2における説明は、太陽電池ストリング1aを例とするが、太陽電池ストリング1bにも適用される。図2(A)には、ある日射量での、太陽電池ストリング1aの発電電力の電流・電圧特性IVが示される。横軸は電圧、縦軸は電流を示す。また、図2(B)には、図2(A)に対応する電力・電圧特性PVが示される。横軸は電圧、縦軸は電力を示す。   FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the adjusting unit 8. The description in FIG. 2 takes the solar cell string 1a as an example, but it also applies to the solar cell string 1b. FIG. 2A shows a current / voltage characteristic IV of the generated power of the solar cell string 1a at a certain amount of solar radiation. The horizontal axis represents voltage, and the vertical axis represents current. FIG. 2B shows power / voltage characteristics PV corresponding to FIG. The horizontal axis represents voltage, and the vertical axis represents power.

図2(A)の電流・電圧特性IVと、図2(B)の電力・電圧特性PVの関係は、次のとおりである。図2(A)の電流・電圧特性IVにおいて、電圧軸の切片と電流軸の切片が、それぞれ太陽電池ストリング1aの開放電圧Voと短絡電流Isに対応する。電流・電圧特性IVに示されるように、太陽電池ストリング1aの発電電力は、発電電圧が開放電圧Voから電圧Vcに降下するにつれて電流が上昇し、発電電圧が電圧Vcを下回ると短絡電流Isと略一致するという特性を有する。これに対応して、図2(B)の電力・電圧特性PVは、電圧Vcで電力が最大Pmaxとなる凸形状の曲線を描く。この電力Pmaxが、太陽電池ストリング1aの発電電力の最大値である。なお、かかる電流・電圧特性IVと、これに対応する電力・電圧特性PVは、日照と温度によって変動する。   The relationship between the current / voltage characteristic IV in FIG. 2A and the power / voltage characteristic PV in FIG. 2B is as follows. In the current / voltage characteristic IV of FIG. 2A, the intercept of the voltage axis and the intercept of the current axis respectively correspond to the open circuit voltage Vo and the short circuit current Is of the solar cell string 1a. As shown in the current / voltage characteristic IV, the generated power of the solar cell string 1a increases as the generated voltage drops from the open circuit voltage Vo to the voltage Vc. When the generated voltage falls below the voltage Vc, the short circuit current Is It has the characteristic of substantially matching. Correspondingly, the power / voltage characteristic PV in FIG. 2B draws a convex curve where the power is maximum Pmax at the voltage Vc. This electric power Pmax is the maximum value of the electric power generated by the solar cell string 1a. The current / voltage characteristic IV and the corresponding power / voltage characteristic PV vary depending on the sunshine and temperature.

調節部8におけるDC/DC変換部2aは、太陽電池ストリング1aの発電電力(電圧および電流)を太陽電池ストリング1aとDC/DC変換部2aとの間に配置されたセンサなど(図示省略)によって検出し、自身に接続されている太陽電池ストリング1aに対してMPPT制御を行う。MPPT制御は、太陽電池ストリング1aから常時最大電力(または最大近くの電力)を入力するように、電力・電圧特性PVのピークをトラッキングする制御である。たとえば、DC/DC変換部2aは、太陽電池ストリング1aの電圧を開放電圧Voから降圧させながら電力(または電流)を監視する。このとき、たとえば図2(A)、(B)の動作点W1の電圧(開放電圧Vo)から降圧するにしたがい、電流及び電力は増加する(矢印21)。そして、電圧Vcのとき、電流及び電力は最大となる。かかる動作点が、最大動作点MPPである。DC/DC変換部2aは、たとえば、降下させる単位電圧あたりの電流または電流の増加量が所定の基準量を下回るか、あるいはゼロになったとき、最大動作点MPPを検出する。または、電力が減少に転じたときに最大動作点MPPを検出してもよい。   The DC / DC conversion unit 2a in the adjustment unit 8 uses a sensor or the like (not shown) that arranges the generated power (voltage and current) of the solar cell string 1a between the solar cell string 1a and the DC / DC conversion unit 2a. It detects and performs MPPT control with respect to the solar cell string 1a connected to itself. The MPPT control is a control for tracking the peak of the power / voltage characteristic PV so that the maximum power (or power near the maximum) is always input from the solar cell string 1a. For example, the DC / DC converter 2a monitors power (or current) while lowering the voltage of the solar cell string 1a from the open voltage Vo. At this time, for example, as the voltage is stepped down from the voltage (open voltage Vo) at the operating point W1 in FIGS. 2A and 2B, the current and power increase (arrow 21). When the voltage is Vc, the current and power are maximized. Such an operating point is the maximum operating point MPP. The DC / DC converter 2a detects the maximum operating point MPP when, for example, the current per unit voltage to be dropped or the increase amount of the current falls below a predetermined reference amount or becomes zero. Alternatively, the maximum operating point MPP may be detected when the power starts to decrease.

そして、調節部8は、制御部4からの出力電力抑制指示信号を受信した場合は、MPPT制御を停止し、入力電力を減少させて(矢印22)動作点W2まで移動させる。そうすることで、出力電力が抑制される。   Then, when receiving the output power suppression instruction signal from the control unit 4, the adjustment unit 8 stops the MPPT control, decreases the input power (arrow 22), and moves it to the operating point W2. By doing so, output power is suppressed.

ところで、マルチストリング入力パワーコンディショナでは、太陽電池ストリングが異なる方位に設置されてそれぞれの日射量が異なり、あるいは、直列接続されるモジュール数が太陽電池ストリングごとに異なる場合がある。すると、各太陽電池ストリングの発電電力が設置方位における日照量やモジュール数に依存して異なり、したがって、各太陽電池ストリングからの入力電力が異なる場合がある。かかる場合に、本実施形態の一態様は、太陽電池ストリングごとに、その入力電力に応じた異なる調節量で入力電力を減少させる、出力電力抑制を行う。   By the way, in a multi-string input power conditioner, solar cell strings are installed in different directions, and the amount of solar radiation is different, or the number of modules connected in series may be different for each solar cell string. Then, the generated power of each solar cell string varies depending on the amount of sunlight in the installation direction and the number of modules, and therefore the input power from each solar cell string may be different. In such a case, one aspect of the present embodiment performs output power suppression that reduces the input power by a different adjustment amount according to the input power for each solar cell string.

図3は、出力電力抑制について説明する図である。図3(A)は、太陽電池ストリング1aの電流電圧特性IVaを示し、図3(B)は、太陽電池ストリング1bの電流電圧特性IVbを示す。図3(A)、(B)では、横軸が電圧、縦軸が電流を示す。ここでは、太陽電池ストリング1aに対する日射量「1.0」が、太陽電池ストリング1bに対する日射量「0.5」より強い場合が示される。この場合、太陽電池ストリング1aの発電電力の方が太陽電池ストリング1bの発電電力より大きいので、太陽電池ストリング1aにおける最大動作点MPPaの電力の方が、太陽電池ストリング1bにおける最大動作点MPPbの電力より大きくなる。このため、太陽電池ストリング1aからの入力電力の方が太陽電池ストリング1bからの入力電力より大きい。   FIG. 3 is a diagram illustrating output power suppression. 3A shows the current-voltage characteristic IVa of the solar cell string 1a, and FIG. 3B shows the current-voltage characteristic IVb of the solar cell string 1b. 3A and 3B, the horizontal axis represents voltage and the vertical axis represents current. Here, the case where the solar radiation amount “1.0” for the solar cell string 1a is stronger than the solar radiation amount “0.5” for the solar cell string 1b is shown. In this case, since the generated power of the solar cell string 1a is larger than the generated power of the solar cell string 1b, the power at the maximum operating point MPPa in the solar cell string 1a is the power at the maximum operating point MPPb in the solar cell string 1b. Become bigger. For this reason, the input power from the solar cell string 1a is larger than the input power from the solar cell string 1b.

本実施形態では、調節部8は、太陽電池ストリング1a、1bの入力電力に対する補正割合(ゲイン)を「1」以下に減少させて、すなわち減少ゲインを用いて入力電力を減少させる。たとえば、図3(A)、(B)で、ゲインを「0.5」としたとき、図3(A)では、太陽電池ストリング1aの最大動作点MPPaに対応する電流10A(アンペア)は5A(=10A×0.5)に減少する(動作点Wa)。一方、図3(B)では、太陽電池ストリング1bの最大動作点MPPbに対応する電流5Aは2.5A(=5A×0.5)に減少する(動作点Wb)。このとき、太陽電池ストリング1aの入力電流の減少幅は5Aであり、太陽電池ストリング1bの入力電流の減少幅は2.5Aである。このようにして、入力電力が大きいほど大きい減少量で、入力電力が減少される。   In the present embodiment, the adjustment unit 8 decreases the correction ratio (gain) with respect to the input power of the solar cell strings 1a and 1b to “1” or less, that is, decreases the input power using the decrease gain. For example, in FIGS. 3A and 3B, when the gain is “0.5”, in FIG. 3A, the current 10A (ampere) corresponding to the maximum operating point MPPa of the solar cell string 1a is 5A. It decreases to (= 10A × 0.5) (operating point Wa). On the other hand, in FIG. 3B, the current 5A corresponding to the maximum operating point MPPb of the solar cell string 1b decreases to 2.5A (= 5A × 0.5) (operating point Wb). At this time, the decrease width of the input current of the solar cell string 1a is 5A, and the decrease width of the input current of the solar cell string 1b is 2.5A. In this way, the input power is reduced by a larger reduction amount as the input power is larger.

このとき、本実施形態では、入力電力調節のための入力電流指令値が、次式で算出される。   At this time, in this embodiment, the input current command value for adjusting the input power is calculated by the following equation.

入力電流指令値[単位:A] = 出力電力抑制開始前の電流指令値[単位:A]×減少ゲイン
具体的には、出力電力抑制の開始時の入力電流指令の初期値は、開始直前のMPPT制御で決定された入力電流指令値とし、また、減少ゲインの初期値を「1.0」とされる。そして、減少ゲインを徐々に減少させていくことで、入力電流指令値を減少させていく制御が行われる。なお、入力電流の減少率は減少ゲインの変化速度で定義される(たとえば100ミリ秒毎に減少ゲイン0.01とすれば、出力電力抑制開始から10秒で最小0Aまで抑制される)。このように、入力電流指令値を0Aに向けて減少していくことで、動作点は必ず電流・電圧曲線上の最大動作点MPPaまたはMPPbから開放電圧側(図3中、右側)へ向かって移動する。そうすることで、出力電力抑制中は必ず最大動作点に対し開放側で動作する入力電圧が確保され、短絡側に移動して不意にパワーコンディショナ10が電源を喪失するといった危険性が減少する。
Input current command value [unit: A] = current command value before starting output power suppression [unit: A] × decrease gain Specifically, the initial value of the input current command at the start of output power suppression is The input current command value determined by the MPPT control is used, and the initial value of the decrease gain is set to “1.0”. Then, the control for decreasing the input current command value is performed by gradually decreasing the decrease gain. The rate of decrease of the input current is defined by the rate of change of the decrease gain (for example, if the decrease gain is 0.01 every 100 milliseconds, it is suppressed to 0 A at the minimum in 10 seconds from the start of output power suppression). Thus, by decreasing the input current command value toward 0 A, the operating point always moves from the maximum operating point MPPa or MPPb on the current / voltage curve toward the open circuit voltage side (right side in FIG. 3). Moving. By doing so, the input voltage that operates on the open side with respect to the maximum operating point is always secured while the output power is suppressed, and the risk that the power conditioner 10 unexpectedly loses the power supply by moving to the short circuit side is reduced. .

また、上記のようにして減少ゲインを用いて入力電力を減少させることで、次のような効果が得られる。たとえば、各太陽電池ストリングの減少ゲインがさらに低下して「0.1」となった場合、太陽電池ストリング1a、1bの入力電流は、下記のように同レベルに近づくが、入力電流が0Aに至ることはない。   Further, by reducing the input power using the reduction gain as described above, the following effects can be obtained. For example, when the decrease gain of each solar cell string further decreases to “0.1”, the input current of the solar cell strings 1a and 1b approaches the same level as described below, but the input current becomes 0A. It will not reach.

太陽電池ストリング1a:10A×0.1=1.0A
太陽電池ストリング1b:5.0A×0.1=0.5A
これに対し、たとえば、一律の減少幅で入力電力を減少させる場合には、入力電流が0Aになるストリングが生じる可能性がある。たとえば、減少幅を一律に5Aとした場合、太陽電池ストリング1a、1bの入力電流は、下記のようになる。
Solar cell string 1a: 10A × 0.1 = 1.0A
Solar cell string 1b: 5.0A × 0.1 = 0.5A
On the other hand, for example, when the input power is reduced with a uniform reduction width, there is a possibility that a string in which the input current becomes 0 A is generated. For example, when the reduction width is uniformly 5 A, the input currents of the solar cell strings 1a and 1b are as follows.

太陽電池ストリング1a:10A−5.0A=5.0A
太陽電池ストリング1b:5.0A−5.0A=0A
すると、太陽電池ストリング1bでは、動作点が太陽電池の開放電圧点となるので、DC/DC変換部2bが停止してしまう。一旦DC/DC変換部2bが停止すると、再起動時には過電流抑止のためにソフトスタートが必要になり、また開放電圧点から最大動作点MPPに到達するまで時間を要することで発電にロスが生じる。そこで、本実施形態では、減少ゲインを用いて、入力電力が大きいほど大きい減少量で入力電力を減少させる。そうすることで、かかる事態を回避できる。
Solar cell string 1a: 10A-5.0A = 5.0A
Solar cell string 1b: 5.0A-5.0A = 0A
Then, in the solar cell string 1b, since the operating point is the open voltage point of the solar cell, the DC / DC conversion unit 2b stops. Once the DC / DC converter 2b is stopped, a soft start is required to suppress overcurrent at the time of restart, and power generation is lost due to the time required to reach the maximum operating point MPP from the open voltage point. . Therefore, in the present embodiment, the reduction power is used to reduce the input power with a larger reduction amount as the input power is larger. By doing so, such a situation can be avoided.

図4は、本実施形態におけるパワーコンディショナ10の動作手順を説明するフローチャート図である。図4の手順は、所定周期(たとえば、数十ミリ秒ごと)に実行される。   FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation procedure of the power conditioner 10 in the present embodiment. The procedure of FIG. 4 is executed at a predetermined cycle (for example, every several tens of milliseconds).

まず、制御部4は、系統電圧検出センサ6により系統電圧を計測し(S401)、計測値から系統電圧の実効値を算出する(S402)。そして、制御部4は、前回の処理サイクルまでに出力電力抑制を開始していた場合(S403のYes)は手順S405へ進み、出力電力抑制の解除判定を行う。出力電力抑制を開始していない場合(S403のNo)は手順S404へ進み、出力電力抑制の開始判定を行う。   First, the control unit 4 measures the system voltage by the system voltage detection sensor 6 (S401), and calculates the effective value of the system voltage from the measured value (S402). Then, when the output power suppression has been started by the previous processing cycle (Yes in S403), the control unit 4 proceeds to step S405, and determines whether to cancel the output power suppression. If output power suppression has not been started (No in S403), the process proceeds to step S404, and start determination of output power suppression is performed.

手順S404で系統電圧が上限基準値以上の場合(S404のYes)、制御部4は、出力電力抑制を開始する(S408)。この場合、後述する図5の手順が実行され、出力電力が抑制される。一方、上限基準値未満の場合(S404のNo)は、制御部4は、出力電力抑制の必要はないため何も処理を行わない。なお、出力電力抑制のための電圧の上限基準値は、接続される系統の標準電圧が100Vの場合には、たとえば、107Vである。または、標準電圧が200Vの場合は、たとえば、222Vである。ただし、かかる基準値は、たとえば107V以下の数ボルト(最大6V)または222V以下の数V(最大20V)の範囲で任意に設定される。なお、系統側の交流電圧は、送電距離に応じた送電線の抵抗や周波数変動、近隣地域での発電状況などに依存して、標準電圧(100Vまたは200V)を中心に変動する場合がある。かかる場合に、たとえば、上記のような上限基準値を設けておけば、系統側の電圧が変動した場合においても、法規制を遵守した対応が可能になる。   When the system voltage is equal to or higher than the upper reference value in step S404 (Yes in S404), the control unit 4 starts output power suppression (S408). In this case, the procedure of FIG. 5 described later is executed, and the output power is suppressed. On the other hand, when it is less than the upper reference value (No in S404), the control unit 4 does not perform any processing because there is no need to suppress output power. Note that the upper limit reference value of the voltage for suppressing output power is, for example, 107V when the standard voltage of the connected system is 100V. Or when the standard voltage is 200V, for example, it is 222V. However, the reference value is arbitrarily set within a range of, for example, several volts (maximum 6 V) of 107 V or less or several V (maximum 20 V) of 222 V or less. Note that the AC voltage on the grid side may fluctuate around the standard voltage (100 V or 200 V) depending on the resistance and frequency fluctuation of the transmission line according to the transmission distance, the power generation situation in the neighboring area, and the like. In such a case, for example, if the upper limit reference value as described above is provided, even when the voltage on the system side fluctuates, it is possible to comply with legal regulations.

一方、手順S405で、系統電圧が下限基準値未満の場合(S405のYes)、制御部4は、出力電力抑制を解除する(S410)。たとえば、下限基準値を上限基準値から1V下回った電圧値として、これを系統電圧が下回った場合は出力電力を増加方向に転じる。この場合、出力制御を解除することで、再び、MPPT制御が実行され、出力電力が増加する。そうすることで、系統電圧を下げすぎて逆潮流に支障を来たすことを回避できる。   On the other hand, when the system voltage is less than the lower limit reference value in step S405 (Yes in S405), the control unit 4 releases the output power suppression (S410). For example, the lower limit reference value is set to a voltage value that is 1 V lower than the upper limit reference value, and when the system voltage falls below this, the output power is turned in the increasing direction. In this case, by canceling the output control, the MPPT control is executed again, and the output power increases. By doing so, it can be avoided that the system voltage is lowered too much and the reverse power flow is disturbed.

一方、系統電圧が下限基準値以上の場合(手順S405のNo)、制御部4は、出力電力抑制を継続する(S412)。この場合、後述する図5の手順によりさらに出力電力が抑制され、系統電圧を低下させる方向に制御が行われる。   On the other hand, when the system voltage is equal to or higher than the lower limit reference value (No in step S405), the control unit 4 continues to suppress output power (S412). In this case, the output power is further suppressed by the procedure of FIG. 5 described later, and control is performed in the direction of reducing the system voltage.

そして、制御部4は、図3で説明した処理により決定した減少ゲインに基づく入力電流指令値を調節部8に与え(S414)、調節部8が太陽電池ストリング1a、1bの入力電力を調節する。たとえば、DC/DC変換部2a、2bが、それぞれの入力電流を減少ゲインに応じた電流に調節する。または、電力変換回路3が、入力電流が入力電流指令値に対応一致するようにPWM制御で内部のスイッチング素子を駆動する。そうすることで、DC/DC変換部2a、2bからの入力電力がそれぞれ減少ゲインに対応する減少量で減少される。   And the control part 4 gives the input current command value based on the reduction | decrease gain determined by the process demonstrated in FIG. 3 to the adjustment part 8 (S414), and the adjustment part 8 adjusts the input electric power of the solar cell string 1a, 1b. . For example, the DC / DC converters 2a and 2b adjust the respective input currents to currents corresponding to the decrease gain. Alternatively, the power conversion circuit 3 drives the internal switching element by PWM control so that the input current corresponds to the input current command value. By doing so, the input power from the DC / DC converters 2a and 2b is reduced by a reduction amount corresponding to the reduction gain.

図5は、本実施形態におけるパワーコンディショナ10の出力電力抑制手順を示すフローチャート図である。図5の手順は、調節部8(DC/DC変換部2a、2b、電力変換回路3の両方またはいずれか)により、制御部4からの出力電力抑制指示信号または解除信号に応答して実行される。調節部8は、出力電力抑制中ならば自身の入力電力を低下させ、解除ならば入力電力を出力電力抑制前のレベルまで増加させる。   FIG. 5 is a flowchart showing the output power suppression procedure of the power conditioner 10 in the present embodiment. 5 is executed in response to the output power suppression instruction signal or the release signal from the control unit 4 by the adjustment unit 8 (either or both of the DC / DC conversion units 2a and 2b and the power conversion circuit 3). The The adjusting unit 8 decreases its input power if the output power is being suppressed, and increases the input power to a level before suppressing the output power if it is cancelled.

調節部8は、制御部4からの出力電力抑制指示信号を受信し、出力電力抑制中ならば(S501のYes)、手順S502へ進む。調節部8は、前回の処理サイクルまでに出力電力抑制の指示を受信して、入力電力の調節(抑制)を開始しているかの判定を行う(S502)。入力電力の調節を開始していなければ(S502のNo)、手順S503へ進む。調節部8は、手順S503で、MPPT制御を停止して、入力電力調節を開始する。調節部8は、現時点の入力電流をDC/DC変換部2a、2b、または電力変換回路3の内部メモリに抑制前の入力電流として格納し(S503a)、減少ゲインを初期値「1.0」に設定する(S503b)。   The adjustment unit 8 receives the output power suppression instruction signal from the control unit 4 and, if the output power is being suppressed (Yes in S501), proceeds to step S502. The adjustment unit 8 receives an instruction to suppress output power by the previous processing cycle, and determines whether adjustment (suppression) of input power has been started (S502). If the adjustment of the input power has not been started (No in S502), the process proceeds to step S503. In step S503, the adjustment unit 8 stops MPPT control and starts input power adjustment. The adjustment unit 8 stores the current input current as the input current before suppression in the DC / DC conversion units 2a and 2b or the internal memory of the power conversion circuit 3 (S503a), and sets the decrease gain to the initial value “1.0”. (S503b).

一方、手順S502で、既に入力電力抑制中ならば(S502のYes)、出力電力抑制要求に従い入力電力を低下させるため手順S504へ進む。調節部8は、手順S504で、現時点の減少ゲインを所定量ずつ減少させて、入力電流を減少させる。たとえば、現時点の減少ゲインから「0.01」ずつ減算する。ただし、このとき、入力電流が0A以下にならないように、減少ゲインの減算を途中で停止する。   On the other hand, if the input power is already being suppressed in step S502 (Yes in S502), the process proceeds to step S504 in order to reduce the input power in accordance with the output power suppression request. In step S504, the adjustment unit 8 decreases the current decrease gain by a predetermined amount to decrease the input current. For example, “0.01” is subtracted from the current decrease gain. However, at this time, the subtraction of the decrease gain is stopped halfway so that the input current does not become 0 A or less.

また、手順S501で出力電力抑制が解除されていれば(S501のNo)手順S505へ進む。制御部4にて出力電力抑制が解除された時点で減少ゲインが「1.0」未満の場合(S505のNo)、調節部8は、減少ゲインを徐々に増加させて入力電流を抑制開始前まで復帰させる(S505a)。たとえば、現時点の減少ゲインに「0.01」を加算して、減少ゲインを徐々に増加させ、入力電流を増加させる。この場合、各太陽電池ストリングでは、入力電力に応じた減少量で入力電力を減少させたところ、増加する際も入力電力に応じた増加量で入力電力を増加できる。よって、太陽電池ストリングごとの入力電力の大小にかかわらず、MPPT制御への復帰を迅速に行うことができる。   Moreover, if output power suppression is cancelled | released by procedure S501 (No of S501), it will progress to procedure S505. When the decrease gain is less than “1.0” when the output power suppression is released by the control unit 4 (No in S505), the adjustment unit 8 gradually increases the decrease gain before starting to suppress the input current. (S505a). For example, “0.01” is added to the current decrease gain, the decrease gain is gradually increased, and the input current is increased. In this case, in each solar cell string, when the input power is decreased by a decrease amount corresponding to the input power, the input power can be increased by an increase amount corresponding to the input power even when increasing. Therefore, it is possible to quickly return to the MPPT control regardless of the magnitude of the input power for each solar cell string.

そして、調節部8は、出力電力抑制中の入力電流指令値を新しく算出して更新する(S507)。たとえば、入力電流指令値は、次式により算出される。   Then, the adjustment unit 8 newly calculates and updates the input current command value during output power suppression (S507). For example, the input current command value is calculated by the following equation.

入力電流指令値=出力電力抑制前の入力電流指令値×減少ゲイン   Input current command value = Input current command value before output power suppression x Decrease gain

また、減少ゲインが「1.0」以上の場合(S505のYes)、すなわち減少ゲインが回復した時点で、調節部8は、入力電力抑制を終了してMPPT制御へ移行する(S506)。なお、ここでのMPPT制御は、太陽電池の入力電流から最大動作点を求める制御方法であってもよいし、入力電圧から最大動作点を求める制御であってもよい。   When the decrease gain is “1.0” or more (Yes in S505), that is, when the decrease gain is recovered, the adjustment unit 8 ends the input power suppression and proceeds to MPPT control (S506). The MPPT control here may be a control method for obtaining the maximum operating point from the input current of the solar cell, or may be control for obtaining the maximum operating point from the input voltage.

上述の手順によれば、出力電力抑制開始直前のMPPT制御で決定している入力電流指令値を出力電力抑制時の入力電流指令の初期値とし、出力電力抑制開始時の減少ゲインを「1.0」として、減少ゲインの値を徐々に減少させていくので、入力電流指令値を徐々に減少させていくことができる。   According to the above procedure, the input current command value determined by the MPPT control immediately before the start of output power suppression is set as the initial value of the input current command at the time of output power suppression, and the decrease gain at the start of output power suppression is set to “1. Since the value of the decrease gain is gradually decreased as 0, the input current command value can be gradually decreased.

また、上述の手順によれば、太陽電池ストリング1a、1bのいずれかの入力電力を完全に停止するような場合と比べて、次のような効果が得られる。たとえば、太陽電池ストリング1a、1bのいずれかの入力電力を完全に停止すると、系統電圧が低下しすぎて逆潮流に支障を来たし、再度、停止したストリングのMPT制御を実行するような場合に、MPT制御まで復帰するまで時間がかかり、発電のロスになる。一方、上述の手段によれば、太陽電池ストリングごとに入力電力に応じた減少量で入力電力を減少させることで、入力電力が停止するストリングが生じることがない。よって、MPT制御へ迅速に復帰でき、発電ロスを最小限とすることができる。
Moreover, according to the above-mentioned procedure, the following effects are acquired compared with the case where the input power of any one of the solar cell strings 1a and 1b is completely stopped. For example, the solar cell strings 1a, when completely stop one of the input power = 1b, hindered the reverse flow too reduced system voltage, again, if that executes M P PT control string stopped in, it takes a long time to return to M P PT control, the power generation of the loss. On the other hand, according to the above-mentioned means, the input power is decreased by an amount corresponding to the input power for each solar cell string, so that a string in which the input power is stopped does not occur. Thus, it is possible to quickly return to the M P PT control, the power loss can be minimized.

なお、上述の手順では、太陽電池ストリング1a、1bに対し、同じ減少ゲインを用いて入力電力抑制を行うことで、入力電力が大きいほど大きい減少幅で入力電力を減少させた。しかし、減少ゲインに対し、入力電力に応じた重み付けをする場合も、本実施形態に含まれる。たとえば、減少ゲインに対し入力電力が大きいほど大きい重みを付けることで、入力電力が大きいほどさらに大きい減少量で入力電力を減少させることができる。あるいは、減少ゲインに対し入力電力が小さいほど大きい重みを付けることで、太陽電池ストリングごとの減少量を平準化、あるいは入力電力が小さいほど大きい減少量で入力電力を減少させることができる。その場合であっても、減少ゲインを用いることで、一律な減少幅で入力電力を減少させる場合のように、入力電流が0AになってDC/DC変換部の再起動が必要となるような事態を回避できる。減少ゲインに重み付けをする場合、制御部4は、太陽電池ストリング1a、1bごとに異なる重みを算出し、調節部8に指令する。調節部8では、たとえば、DC/DC変換部2a、2bが、それぞれの指令値に従って太陽電池ストリング1a、1bからの入力電流を調節することで、入力電力を調節する。
[変形例]
In the above-described procedure, the input power is reduced by using the same reduction gain for the solar cell strings 1a and 1b, so that the input power is reduced with a larger reduction width as the input power is larger. However, the present embodiment also includes a case where the reduction gain is weighted according to the input power. For example, a larger weight is applied to the decrease gain as the input power is larger, so that the input power can be decreased with a larger decrease amount as the input power is larger. Alternatively, by assigning a larger weight to the reduction gain as the input power is smaller, the reduction amount for each solar cell string can be leveled, or the input power can be reduced with a larger reduction amount as the input power is smaller. Even in such a case, the input current becomes 0 A and the DC / DC converter needs to be restarted as in the case where the input power is reduced with a uniform reduction width by using the reduction gain. The situation can be avoided. When weighting the decrease gain, the control unit 4 calculates a different weight for each of the solar cell strings 1a and 1b and instructs the adjustment unit 8 to calculate the weight. In the adjustment unit 8, for example, the DC / DC conversion units 2 a and 2 b adjust the input power by adjusting the input current from the solar cell strings 1 a and 1 b according to the respective command values.
[Modification]

次に、本実施形態における変形例について説明する。上述した手順において、入力電力の抑制が大きく働いた場合、ストリングによっては動作点が開放電圧に近づき、入力電流が0A付近まで低下する場合がある。入力電流が0Aまでではないにしろ非常に小さくなると、DC/DC変換部2a、2bが電流制御を行っている場合に昇圧動作が困難になることがある。たとえば、DC/DC変換部2a、2bが、入出力の直流電流を計測してフィードバック制御を行うことで所望の入力電流となるように電流制御を行っている、または、計測した電流値から制御異常を検出しているような場合であって、直流電流を計測するセンサの精度が低い場合に、入力電流が微小になると、入力電流の大きさに対する誤差の割合が大きくなる。そして、フィードバック制御が有効に機能できなくなると、昇圧動作が安定しなくなるおそれがある。そこで、次の変形例では、入力電力調節動作により入力電流がある程度以下にならないように、入力電力の抑制が制限される。   Next, a modified example in the present embodiment will be described. In the above-described procedure, when the input power is largely suppressed, the operating point may approach the open circuit voltage depending on the string, and the input current may decrease to near 0A. If the input current is very small if not up to 0 A, the boosting operation may become difficult when the DC / DC conversion units 2a and 2b are performing current control. For example, the DC / DC conversion units 2a and 2b perform current control so as to obtain a desired input current by measuring input / output direct current and performing feedback control, or control from the measured current value. When the abnormality is detected and the accuracy of the sensor that measures the direct current is low, if the input current becomes minute, the ratio of the error to the magnitude of the input current increases. If the feedback control cannot function effectively, the boosting operation may not be stable. Therefore, in the next modification, the suppression of input power is limited so that the input current does not become below a certain level by the input power adjustment operation.

図6は、変形例におけるパワーコンディショナ10の入力電力調節動作について説明する図である。図6(A)、(B)は、それぞれ、太陽電池ストリング1a、1bがMPPT制御により最大動作点MPPa、MPPbで動作している場合を示す。ここでは、図6(A)における太陽電池ストリング1aの日射量を「1.0」、最大動作点MPPaにおける電流を10Aとする。また、図6(B)における太陽電池ストリング1bの日射量を「0.1」、最大動作点MPPbにおける電流を1Aとする。   FIG. 6 is a diagram for explaining the input power adjustment operation of the power conditioner 10 according to the modification. FIGS. 6A and 6B show cases where the solar cell strings 1a and 1b are operating at the maximum operating points MPPa and MPPb by MPPT control, respectively. Here, the solar radiation amount of the solar cell string 1a in FIG. 6A is “1.0”, and the current at the maximum operating point MPPa is 10A. Moreover, the solar radiation amount of the solar cell string 1b in FIG. 6B is “0.1”, and the current at the maximum operating point MPPb is 1A.

ここで、減少ゲインを「0.4」とすると、各太陽電池ストリングにおける入力電流は次のように減少される。   Here, when the reduction gain is “0.4”, the input current in each solar cell string is reduced as follows.

太陽電池ストリング1a: 10A×0.4=4.0A
太陽電池ストリング1b: 1A×0.4=0.4A
本変形例では、両ストリングとも、入力電流を0.5A以下に低下させないように制限を設ける。すると、太陽電池ストリング1aにおける減少ゲインによる入力電流指令値は0.5Aを上回る4.0Aになる(図6(A)の動作点Wa´)が、太陽電池ストリング1aにおける減少ゲインによる入力電流指令値は、0.5Aを下回る0.4Aとなる(図6(B)の動作点Wb´)。このとき、制御部4は、太陽電池ストリング1bの入力電流指令値を0.5Aに制限する(動作点Wb´´)。そうすることで、たとえば、DC/DC変換部2bの昇圧動作が困難になることを回避できる。
Solar cell string 1a: 10A × 0.4 = 4.0A
Solar cell string 1b: 1A × 0.4 = 0.4A
In this modification, both strings are limited so as not to reduce the input current to 0.5 A or less. Then, the input current command value by the decrease gain in the solar cell string 1a becomes 4.0A exceeding 0.5A (the operating point Wa ′ in FIG. 6A), but the input current command by the decrease gain in the solar cell string 1a. The value is 0.4 A, which is lower than 0.5 A (the operating point Wb ′ in FIG. 6B). At this time, the control part 4 restrict | limits the input electric current command value of the solar cell string 1b to 0.5A (operating point Wb ''). By doing so, for example, it is possible to avoid difficulty in boosting operation of the DC / DC converter 2b.

ただし、系統電圧を基準値以下にすべく出力電力を抑制するためには、太陽電池ストリング1bで制限された入力電流指令値0.1A(=0.5A−0.4A)分の入力電力を別の太陽電池ストリングで分担して減少する必要がある。そのため、太陽電池ストリング1aにおいて、入力電流をさらに0.1Aだけ低下させ、3.9A(=4.0A−0.1A)とする(動作点Wa´´)。そうすることで、全体としての出力電力を抑制しつつ、個々の太陽電池ストリングでは入力電流をある程度以上に保つことで、良好なフィードバック制御を可能にすることができる。   However, in order to suppress the output power so as to reduce the system voltage to a reference value or less, the input power for the input current command value 0.1 A (= 0.5 A−0.4 A) limited by the solar cell string 1 b is set. It is necessary to share and reduce with another solar cell string. Therefore, in the solar cell string 1a, the input current is further reduced by 0.1 A to be 3.9 A (= 4.0 A−0.1 A) (operating point Wa ″). By doing so, it is possible to achieve good feedback control by keeping the input current at a certain level or more in each solar cell string while suppressing the output power as a whole.

変形例におけるパワーコンディショナ10の動作手順には、図5で示した手順のうち手順S504を変形した手順が適用される。たとえば、手順S504で、DC/DC変換部2a、2bがそれぞれ減少ゲインを「0.01」ずつ減少させて入力電流を減少させるときの入力電流の下限値を、「0A」の代わりに、たとえば、「0.5A」など所望の電流値に設定する。そうすることで、たとえば、図6(A)、(B)の例では、まず、DC/DC変換部2bが先に下限値に達するので、入力電力の減少を停止する。その場合、図4の手順S403では、DC/DC変換部2bが入力電力抑制を停止したことにより依然として出力電力抑制中と判断される(S403のYes)。その結果、出力電力は下限基準値以上であるので(S405のNo)、出力電力抑制が継続される(S412、S414)。この判断を受けて、DC/DC変換部2aは、図5の手順において出入力電力抑制中と判断し(S501のYes、S502のYes)、手順S504で入力電力抑制を継続する。このとき、太陽電池ストリング1aは下限値まで余裕があるので、継続して入力電力が抑制される。そうすることで、太陽電池ストリング1bの入力電力の抑制が停止された分を分担して抑制できる。そうすることで、系統電圧が基準値以下になるように、全体としての出力電力が制御される。   For the operation procedure of the power conditioner 10 in the modified example, a procedure obtained by modifying the procedure S504 in the procedure shown in FIG. 5 is applied. For example, in step S504, the lower limit value of the input current when the DC / DC conversion units 2a and 2b respectively decrease the decrease gain by “0.01” to decrease the input current is set to, for example, “0A” instead of “0A”. , “0.5 A”, etc., to a desired current value. By doing so, for example, in the example of FIGS. 6A and 6B, first, since the DC / DC converter 2b first reaches the lower limit value, the reduction of the input power is stopped. In this case, in step S403 of FIG. 4, it is determined that the output power is still being suppressed because the DC / DC conversion unit 2b has stopped the input power suppression (Yes in S403). As a result, since the output power is equal to or greater than the lower limit reference value (No in S405), output power suppression is continued (S412 and S414). In response to this determination, the DC / DC converter 2a determines that the input / output power is being suppressed in the procedure of FIG. 5 (Yes in S501, Yes in S502), and continues the input power suppression in step S504. At this time, since the solar cell string 1a has a margin up to the lower limit value, the input power is continuously suppressed. By doing so, the part by which suppression of the input power of the solar cell string 1b was stopped can be shared and suppressed. By doing so, the output power as a whole is controlled so that the system voltage is below the reference value.

上述の説明では、理解を容易にするために2つの太陽電池ストリングが入力されるパワーコンディショナ10を示した。ここで、3つの太陽電池ストリングが入力される例を示す。ここでは、太陽電池ストリング1a、1bに加え、3つ目の太陽電池ストリングを1cとする。たとえば、出力電力抑制前の各太陽電池ストリングの入力電流は次のとおりである。   In the above description, the power conditioner 10 to which two solar cell strings are input is shown for easy understanding. Here, an example in which three solar cell strings are input is shown. Here, in addition to the solar cell strings 1a and 1b, the third solar cell string is 1c. For example, the input current of each solar cell string before output power suppression is as follows.

太陽電池ストリング1a:10A
太陽電池ストリング1b:5A
太陽電池ストリング1c:1A
[第1実施例]
まず、減少ゲインを「0.5」とする場合を示す。この場合、各太陽電池ストリングの入力電流は、次のように調節される。
Solar cell string 1a: 10A
Solar cell string 1b: 5A
Solar cell string 1c: 1A
[First embodiment]
First, a case where the decrease gain is set to “0.5” is shown. In this case, the input current of each solar cell string is adjusted as follows.

太陽電池ストリング1a:10A×0.5=5A
太陽電池ストリング1b:5A×0.5=2.5A
太陽電池ストリング1c:1A×0.5=0.5A
Solar cell string 1a: 10A × 0.5 = 5A
Solar cell string 1b: 5A × 0.5 = 2.5A
Solar cell string 1c: 1A × 0.5 = 0.5A

上記において、最も入力電力が大きい太陽電池ストリング1aが最大の減少幅5Aで、最も入力電力が小さい太陽電池ストリング1cが最小の減少幅0.5Aで減少される。そして、全体として、16Aから8Aまで入力電流が低下される。
[第2実施例]
In the above, the solar cell string 1a with the largest input power is reduced with the maximum reduction width 5A, and the solar cell string 1c with the lowest input power is reduced with the minimum reduction width 0.5A. As a whole, the input current is reduced from 16A to 8A.
[Second Embodiment]

次に、各太陽電池ストリングの減少ゲインがさらに低下して0.1となった場合を示す。下記に示すように、各太陽電池ストリングで入力電力はほぼ同レベルに近づくが、0Aに至るストリングはない。   Next, a case where the reduction gain of each solar cell string is further reduced to 0.1 will be described. As shown below, the input power approaches almost the same level in each solar cell string, but no string reaches 0A.

太陽電池ストリング1a:10A×0.1=1A
太陽電池ストリング1b:5A×0.1=0.5A
太陽電池ストリング1c:1A×0.1=0.1A
このとき、全体としては、16Aから1.6Aまで入力電流が低下される。
[第3実施例]
さらに、入力電流の下限値が設定される場合であって減少ゲインが「0.35」の場合を示す。
Solar cell string 1a: 10A × 0.1 = 1A
Solar cell string 1b: 5A × 0.1 = 0.5A
Solar cell string 1c: 1A × 0.1 = 0.1A
At this time, as a whole, the input current is reduced from 16 A to 1.6 A.
[Third embodiment]
Furthermore, the case where the lower limit value of the input current is set and the decrease gain is “0.35” is shown.

太陽電池ストリング1a:10A×0.35=3.5A
太陽電池ストリング1b:5A×0.35=1.75A
太陽電池ストリング1c:1A×0.35=0.35A
ここで、入力電流の下限値が「0.5A」だとすると、太陽電池ストリング1cはこれを下回ることになるので、抑制後の電流値は「0.5A」に制限される。よって、全体であと「0.15A」抑制する必要がある。そこで、上述した変形例の手順によれば、次の処理サイクル移行の手順S504(図5)で、太陽電池ストリング1a、1bの入力電力が、それぞれ減少ゲイン「0.01」ずつ減少する。よって、10サイクル後には、全体として0.15Aの電流を追加的に抑制することができ、目標とする電流値を得ることができる。
Solar cell string 1a: 10A × 0.35 = 3.5A
Solar cell string 1b: 5A × 0.35 = 1.75A
Solar cell string 1c: 1A × 0.35 = 0.35A
Here, if the lower limit value of the input current is “0.5 A”, the solar cell string 1 c is less than this, so the current value after suppression is limited to “0.5 A”. Therefore, it is necessary to suppress “0.15A” as a whole. Therefore, according to the procedure of the above-described modification, the input power of the solar cell strings 1a and 1b is decreased by a decrease gain of “0.01” in the procedure S504 (FIG. 5) of the next processing cycle transition. Therefore, after 10 cycles, the current of 0.15 A can be additionally suppressed as a whole, and a target current value can be obtained.

以上説明したように、本実施形態によれば、各調節部に入力電力に応じた調節量で当該入力電力を減少させることで、マルチストリング入力パワーコンディショナにおいて系統電圧を規定値以下としつつ最大入力電力が得られるような出力電力抑制を行うことが可能になる。   As described above, according to the present embodiment, the input voltage is reduced by the adjustment amount corresponding to the input power in each adjustment unit, so that the system voltage can be reduced to the maximum value or less in the multistring input power conditioner. It is possible to suppress output power so that input power can be obtained.

1a、b:太陽電池ストリング、 2a、b:DC/DC変換部、 3:電力変換回路、4:制御部、 5:商用電源系統、10:パワーコンディショナ、 11:太陽光発電装置   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a, b: Solar cell string, 2a, b: DC / DC conversion part, 3: Power conversion circuit, 4: Control part, 5: Commercial power supply system, 10: Power conditioner, 11: Solar power generation device

Claims (5)

複数の太陽電池ストリングからそれぞれ入力される入力電力を調節して、商用電源系統との連系点へ出力する調節部と、
前記太陽電池ストリングごとに発電される最大の電力が入力されるように前記調節部に各入力電力を調節させる第1の制御を行い、前記第1の制御を行っているときに前記連系点における系統電圧が第1の基準電圧以上のときは、前記第1の制御から、前記調節部に前記各入力電力の第1の割合に対応する調節量で当該入力電力を減少させる第2の制御に切り替える制御部と、を有する制御装置。
An adjusting unit that adjusts input power input from each of the plurality of solar cell strings and outputs the adjusted power to a connection point with the commercial power supply system;
When the first control is performed to adjust each input power so that the maximum power generated for each of the solar cell strings is input, the interconnection point when performing the first control in when the system voltage is equal to or larger than the first reference voltage, from the first control, second control to reduce the input power adjustment amount corresponding to the first rate of each input power to the adjusting unit And a control unit that switches to the control unit.
請求項1において、
前記制御部は、前記第2の制御を行っているときに前記系統電圧が前記第1の基準電圧以下の第2の基準電圧を下回るときは、前記調節部に前記各入力電力の第2の割合に対応する調節量で当該入力電力を増加させ、前記第2の制御から前記第1の制御に切り替える、
制御装置。
In claim 1,
Wherein, when said second said system voltage when the doing control falls below the second reference voltage below the first reference voltage, the second of the input power to the adjusting unit Increasing the input power by an adjustment amount corresponding to the ratio, and switching from the second control to the first control;
Control device.
請求項1または2において、
前記調節部は、前記第2の制御が行われるとき、前記各入力電力が所定の下限値を下回らないように当該入力電力を調節する、
制御装置。
In claim 1 or 2,
The adjustment section when said second control is performed, the respective input power to regulate the input power so as not to fall below a predetermined lower limit value,
Control device.
請求項1乃至3のいずれかにおいて、
前記調節部は、前記第2の制御が行われるとき、前記太陽電池ストリングから入力される入力電圧を上昇させることにより前記入力電力を減少させる、
制御装置。
In any one of Claims 1 thru | or 3,
The adjusting unit reduces the input power by increasing an input voltage input from the solar cell string when the second control is performed.
Control device.
複数の太陽電池ストリングからそれぞれ電力が入力される制御装置にて各入力電力を調節して商用電源系統との連系点へ出力する制御方法であって、
前記太陽電池ストリングごとに発電される最大の電力が入力されるように各入力電力を調節する第1の制御を行う工程と、
前記第1の制御を行っているときに前記連系点における系統電圧が第1の基準電圧以上のときは、前記第1の制御から、前記各入力電力の第1の割合に対応する調節量で当該入力電力を減少させる第2の制御に切り替える工程と、
前記第2の制御を行っているときに前記系統電圧が前記第1の基準電圧以下の第2の基準電圧を下回るときは、前記各入力電力の第2の割合に対応する調節量で当該入力電力を増加させ、前記第2の制御から前記第1の制御に切り替える工程と、
を有する制御方法。
A control method for adjusting each input power in a control device to which power is input from a plurality of solar cell strings and outputting it to a connection point with a commercial power supply system,
Performing a first control to adjust each input power so that the maximum power generated for each solar cell string is input;
When the system voltage at the interconnection point is equal to or higher than the first reference voltage when performing the first control, the adjustment amount corresponding to the first ratio of each input power from the first control. And switching to the second control for reducing the input power,
When said second said system voltage when the doing control falls below the second reference voltage below the first reference voltage, the input adjustment amount corresponding to the second fraction of the respective input power Increasing power and switching from the second control to the first control;
A control method.
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