JP6092647B2 - Power conditioner and connection determination method in power conditioner - Google Patents
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Description
本発明は、パワーコンディショナ、及びパワーコンディショナに接続される入力電源の接続判定方法に関する。 The present invention relates to a power conditioner and a method for determining connection of an input power source connected to the power conditioner.
従来、例えば特許文献1には、太陽光発電システムにおいて、複数の太陽電池アレイを並列接続するパワーコンディショナが、各太陽電池アレイに対して独立に最大電力点に追従させるMPPT(最大電力点追従:Maximum Power Point Tracking)制御を行い、システム発電効率の向上を図ることが開示されている。
Conventionally, for example, in
このような複数の入力電源を並列接続するマルチストリング構成においては、設置時に入力電源の配線を誤ってパワーコンディショナに接続してしまうことが懸念される。入力電源が正しく接続されていない場合、MPPT制御の処理を行っても最大電力点に収束できないため、システムの発電効率は低下する。しかし、ある程度の発電電力が得られるために、誤接続に気付くことは困難である。 In such a multi-string configuration in which a plurality of input power supplies are connected in parallel, there is a concern that the wiring of the input power supply may be mistakenly connected to the power conditioner during installation. If the input power supply is not correctly connected, the power generation efficiency of the system is lowered because the MPPT control process cannot be converged to the maximum power point. However, since a certain amount of generated power can be obtained, it is difficult to notice an erroneous connection.
従って、かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、マルチストリング構成の発電システムにおいて、入力電源の接続状態を判定可能なパワーコンディショナ、及び接続判定方法を提供することである。 Therefore, the objective of this invention made | formed in view of this situation is providing the power conditioner and the connection determination method which can determine the connection state of an input power supply in the power generation system of a multistring structure.
上記課題を解決する本発明に係るパワーコンディショナは、
複数の入力電源がそれぞれ接続される複数のDC/DCコンバータと、
該複数のDC/DCコンバータにそれぞれ対応する複数の直流電流検出部と、
該複数の直流電流検出部により測定される直流電流に基づいて、前記複数のDC/DCコンバータに対する入力電源の接続状態を判定する接続判定部と、を備え、
前記複数のDC/DCコンバータは、単独に切換動作可能に構成されることを特徴とする。
The power conditioner according to the present invention for solving the above problems is as follows.
A plurality of DC / DC converters to which a plurality of input power sources are respectively connected;
A plurality of direct current detection units respectively corresponding to the plurality of DC / DC converters;
A connection determination unit for determining a connection state of an input power source with respect to the plurality of DC / DC converters based on a direct current measured by the plurality of direct current detection units,
The plurality of DC / DC converters are configured to be independently switchable.
更に、本発明に係るパワーコンディショナにおいて、
前記複数のDC/DCコンバータ全てについてそれぞれを順次単独で動作させる制御部を備えることを特徴とする。
Furthermore, in the power conditioner according to the present invention,
A control unit that operates each of the plurality of DC / DC converters sequentially and independently is provided.
また、上記課題を解決する本発明に係る接続判定方法は、
複数の入力電源がそれぞれ接続される複数のDC/DCコンバータと、該複数のDC/DCコンバータにそれぞれ対応する複数の直流電流検出部と、を備えるパワーコンディショナの接続判定方法であって、
前記複数のDC/DCコンバータのうち何れか1つを単独で動作させるステップと、
前記動作させたDC/DCコンバータに対応する前記直流電流検出部により直流電流を測定するステップと、
前記測定した直流電流値に基づいて、当該DC/DCコンバータに対する入力電源の接続状態を判定するステップと、
を含むことを特徴とする。
In addition, a connection determination method according to the present invention that solves the above problem is as follows.
A power conditioner connection determination method comprising: a plurality of DC / DC converters to which a plurality of input power supplies are respectively connected; and a plurality of DC current detection units respectively corresponding to the plurality of DC / DC converters.
Independently operating any one of the plurality of DC / DC converters;
Measuring a direct current by the direct current detector corresponding to the operated DC / DC converter;
Determining the connection state of the input power supply to the DC / DC converter based on the measured direct current value;
It is characterized by including.
本発明によれば、マルチストリング構成の発電システムにおいて、パワーコンディショナに対する入力電源の接続状態を判定することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to determine the connection state of the input power supply with respect to a power conditioner in the power generation system of a multistring structure.
以下、本発明の実施形態について、図を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係るパワーコンディショナ1の要部の回路構成例である。図1に示すように、パワーコンディショナ1は、複数の直流ノイズフィルタ100と、複数の直流電圧検出部101と、複数の直流電流検出部102と、複数の入力端子を介して複数の入力電源2が接続される複数のDC/DCコンバータ103と、インバータ104と、交流電圧検出部105と、交流電流検出部106と、交流ノイズフィルタ107と、交流系統3を接続する連系リレー108と、操作部109と、通知部110と、制御部111と、を備える。また、本実施形態ではパワーコンディショナ1に接続可能な入力電源2が3つの場合について説明するが、接続可能な入力電源2の数は2つ以上であればよい。
FIG. 1 is a circuit configuration example of a main part of a
直流ノイズフィルタ100は、入力電源2の直流出力から放射ノイズ等を除去する。
The DC noise filter 100 removes radiation noise and the like from the DC output of the
複数の直流電圧検出部101及び複数の直流電流検出部102は、複数のDC/DCコンバータ103にそれぞれ対応しており、対応するDC/DCコンバータ103の入力直流電圧値及び入力直流電流値をそれぞれ測定し、制御部111に入力する。
The plurality of DC
各DC/DCコンバータ103は、それぞれ接続される入力電源2からの入力について電圧変換を行う。図1のDC/DCコンバータ103は、チョークコイルと、コンデンサと、コンデンサからの逆流電流を防ぐダイオードと、半導体スイッチング素子と、半導体スイッチング素子に並列接続されるフリーホイールダイオードとからなる一般的な非絶縁型昇圧コンバータを示しているが、具体的な回路構成はこれに限定されるものではない。
Each DC /
インバータ104は、各DC/DCコンバータ103から出力される直流電力を交流に変換し、交流系統3に交流電力を供給する。図1のインバータ104は、フルブリッジ回路を構成する4つの半導体スイッチング素子と、単相の各相に挿入されたリアクトルからなる一般的な単相インバータを示しているが、具体的な回路構成はこれに限定されるものではない。
The
交流電圧検出部105及び交流電流検出部106は、インバータ104と連系リレー108との間における交流電圧及び交流電流をそれぞれ測定し、制御部111に入力する。
The AC
交流ノイズフィルタ107は、インバータ104の交流出力から高周波ノイズ等を除去する。
The
連系リレー108は、パワーコンディショナ1自身の故障発生時や、ユーザによる運転動作の停止操作時等に開路し、交流系統3を解列する。
The
操作部109は、パワーコンディショナ1に対する操作者の操作を受け付け、制御部111に入力する。例えば、操作部109を介した操作者の入力に基づいて、制御部111はパワーコンディショナ1の通常運転動作を開始/停止し、又はパワーコンディショナ1に対する入力電源2の接続判定処理を行う。接続判定処理については、図5の説明で詳述する。
The
通知部110は、直流電流検出部102が測定した直流電流測定値、及び/又は入力電源2の接続判定結果を操作者に対して通知する。通知部110は、例えば、スピーカや、LED等の発光素子による7セグメント表示パネル等とすることができる。
The
制御部111は、DC/DCコンバータ103、インバータ104、連系リレー108、及び通知部110を制御し、パワーコンディショナ1の運転動作を制御する。また制御部111は、パワーコンディショナ1に対する入力電源2の接続判定処理において、複数のDC/DCコンバータ103の動作をそれぞれ独立に制御する。これらの制御の詳細については図2の説明で詳述する。
The control unit 111 controls the DC /
図2は、図1の制御部111の機能を示すブロック図である。制御部111は、センサ値取得部112と、コンバータ制御部113と、インバータ制御部114と、連系/系統制御部115と、操作受付部116と、通知制御部117と、接続判定部118とを備える。
FIG. 2 is a block diagram illustrating functions of the control unit 111 in FIG. The control unit 111 includes a sensor
センサ値取得部112は、直流電圧検出部101及び直流電流検出部102から直流電圧測定値及び直流電流測定値をそれぞれ取得する。またセンサ値取得部112は、交流電圧検出部105及び交流電流検出部106から交流電圧測定値及び交流電流測定値をそれぞれ取得する。
The sensor
コンバータ制御部113は、パワーコンディショナ1の通常運転動作において、センサ値取得部112が取得した直流電圧測定値及び直流電流測定値に基づき、DC/DCコンバータ103に対してMPPT制御を行う。
The
またコンバータ制御部113は、パワーコンディショナ1に対する入力電源2の接続判定処理において、接続状態の判定を行う1つのDC/DCコンバータ103を単独で動作させ、その他の各DC/DCコンバータ103を停止(半導体スイッチング素子をOFF)する。ここで何れのDC/DCコンバータ103について接続状態の判定を行うかは、後述する操作受付部116が受け付ける操作者の入力に基づいて決定してもよく、又はコンバータ制御部113が決定してもよい。
Further, in the connection determination process of the
インバータ制御部114は、センサ値取得部112が取得した交流電圧測定値及び交流電流測定値に基づいて、インバータ104の出力を制御する。
The
連系/系統制御部115は、パワーコンディショナ1自身の故障発生時や、操作受付部116が操作者による運転動作停止の入力を受け付けた時等に連系リレー108を開路し、交流系統3を解列する。
The interconnection /
操作受付部116は、操作部109から操作者の入力を受け付ける。この入力に基づいて、制御部111はパワーコンディショナ1の通常運転動作を開始/停止し、又はパワーコンディショナ1に対する入力電源2の接続判定処理を行う。
The
通知制御部117は、通知部110を制御して、センサ値取得部112が取得した直流電流測定値、及び/又は接続判定部118から取得した入力電源2の接続判定結果を操作者に対して通知する。
The notification control unit 117 controls the
接続判定部118は、パワーコンディショナ1に対する入力電源2の接続判定処理において、センサ値取得部112が取得した直流電流測定値が正常であるか否かを判断する。直流電流測定値が正常である場合、接続判定部118は、単独で動作しているDC/DCコンバータ103に入力電源2が正しく接続されていると判定する。一方、直流電流測定値が異常である場合、接続判定部118は、単独で動作しているDC/DCコンバータ103に入力電源2が正しく接続されていないと判定する。ここで直流電流測定値が異常とは、直流電流測定値が所定の閾値以下であることをいう。なお、接続状態の判定の原理については、図3及び図4の説明にて詳述する。
The
また接続判定部118は、入力電源2の接続判定結果を、通知制御部117及び通知部110を介して操作者に通知する。
Further, the
図3及び図4を参照して、本発明の一実施形態による接続状態の判定の原理を説明する。図3は、第1の入力電源2−1のN端子と第2の入力電源2−2のN端子とを誤って逆に接続している例を示す。電流経路4(4−1、4−2)は、パワーコンディショナ1に接続された入力電源2(2−1、2−2)の電流経路である。第1の電流経路4−1は、第1の入力電源2−1のP端子から、第1のDC/DCコンバータ103−1のチョークコイル及びダイオードを通過し、図中のA点を経てインバータ104に入力され、第2の直流電流検出部102−2を通過して第1の入力電源2−1のN端子に戻る。第2の電流経路4−2は、第2の入力電源2−2のP端子から、第2のDC/DCコンバータ103−2のチョークコイル及びダイオードを通過し、図中のA点を経てインバータ104に入力され、第1の直流電流検出部102−1を通過して第2の入力電源2−2のN端子に戻る。なお図3では、第3の入力電源2−3に対応する第3の電流経路4−3は図示していない。
With reference to FIG. 3 and FIG. 4, the principle of determination of a connection state according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 shows an example in which the N terminal of the first input power supply 2-1 and the N terminal of the second input power supply 2-2 are erroneously connected in reverse. The current path 4 (4-1, 4-2) is a current path of the input power source 2 (2-1, 2-2) connected to the
まずコンバータ制御部113は、第1のDC/DCコンバータ103−1を単独で動作させ、第2のDC/DCコンバータ103−2及び第3のDC/DCコンバータ103−3を停止させる。ここで、一般的に中間リンク電圧(図3におけるA点の電圧)は入力電源2の開放電圧より高く設定されている。このため、動作させた第1のDC/DCコンバータ103−1に接続している第1の入力電源2−1からは電流が流れるが、停止させたDC/DCコンバータ103−2及び103−3に接続している入力電源2−2及び2−3からは電流が流れない。
First, the
すなわち、発電可能な起動電圧以上の電圧値において、電流経路4−2には電流が流れず、第1の直流電流検出部102−1の直流電流測定値は0Aとなる。 That is, at a voltage value equal to or higher than the start voltage that can be generated, no current flows through the current path 4-2, and the DC current measurement value of the first DC current detection unit 102-1 is 0A.
図4は、入力電源2のP端子を第1のDC/DCコンバータ103−1のN端子に、及び入力電源2のN端子を第2のDC/DCコンバータ103−2のP端子に誤って接続している例を示す。電流経路4は、入力電源2のP端子から、第1の直流電流検出部102−1を通過し、第2のDC/DCコンバータ103−2のフリーホイールダイオード及びチョークコイルを通過して入力電源2のN端子に戻る。従って、第1の直流電流検出部102−1には正常接続時とは逆方向に電流が流れる。従って、第1の直流電流検出部102−1の直流電流測定値は負の値を示す。
In FIG. 4, the P terminal of the
以上より、動作させた第1のDC/DCコンバータ103−1に対応する第1の直流電流検出部102−1の直流電流測定値が0A以下である場合、すなわち直流電流測定値が所定の閾値以下である場合、第1のDC/DCコンバータ103−1について入力電源2が誤接続されていると判定することができる。この閾値は、例えば、測定誤差の範囲で0Aと判定できる値である。なお、直流電流測定値が異常であるか否かの判断は、例えば通知部110を介して直流電流測定値を通知された操作者が行ってもよく、又は接続判定部118が所定の閾値との比較に基づいて自動的に行ってもよい。
As described above, when the DC current measurement value of the first DC current detection unit 102-1 corresponding to the operated first DC / DC converter 103-1 is 0 A or less, that is, the DC current measurement value is a predetermined threshold value. When it is below, it can be determined that the
図5は、本発明の一実施形態によるパワーコンディショナ1に対する入力電源2の接続判定処理を示すフローチャートである。図5を参照して、接続状態の自己診断機能を説明する。自己診断機能は、例えば操作部109を介して起動することができる。はじめに制御部111は、パワーコンディショナ1の通常運転を停止する(ステップS10)。
FIG. 5 is a flowchart showing connection determination processing of the
次にコンバータ制御部113は、初期設定として変数nを1に設定する(ステップS11)。なおnは1からNまでの値をとる整数値であり、Nはパワーコンディショナ1に接続される入力電源2の数を表す。
Next,
続いてコンバータ制御部113は、第nのDC/DCコンバータ103−nを動作させる(ステップS12)。そしてコンバータ制御部113は、第nのDC/DCコンバータ103−n以外の各DC/DCコンバータ103を停止する(ステップS13)。
Subsequently, the
次にセンサ値取得部112は、第nの直流電流検出部102−nから直流電流測定値を取得する(ステップS14)。
Next, the sensor
次に接続判定部118は、予め設定された所定の閾値との比較に基づいて、センサ値取得部112が取得した直流電流測定値が正常であるか否かを判断する(ステップS15)。直流電流測定値が正常である場合、すなわち所定の閾値よりも大きい場合、ステップS16に進む。
Next, the
次にコンバータ制御部113は、nの値をインクリメントし、nの値がNを超過しているか否かを判断する(ステップS16)。Nを超過していない場合、ステップS12に戻る。Nを超過している場合、ステップS17に進む。
Next,
ステップS16においてNを超過している場合、接続判定部118は、全てのDC/DCコンバータ103について全ての入力電源2がそれぞれ正常接続されていると判定する(ステップS17)。
When N is exceeded in step S16, the
次に通知制御部117は、正常接続である旨を、通知部110を介して操作者に通知する(ステップS18)。 Next, the notification control unit 117 notifies the operator of the normal connection via the notification unit 110 (step S18).
次に制御部111は、パワーコンディショナ1の通常運転を再開する(ステップS19)。 Next, the control unit 111 resumes normal operation of the power conditioner 1 (step S19).
一方、ステップS15において直流電流測定値が異常である場合、すなわち所定の閾値以下である場合、接続判定部118は、第nのDC/DCコンバータ103−nに対して入力電源2が正しく接続されていないと判定する(ステップS20)。
On the other hand, when the measured direct current value is abnormal in step S15, that is, when the measured value is equal to or less than the predetermined threshold value, the
次に通知制御部117は、誤接続である旨を、通知部110を介して操作者に通知する(ステップS21)。
Next, the notification control unit 117 notifies the operator via the
このように、本発明によれば、制御部111は複数のDC/DCコンバータ103のうち1つを単独で動作させ、他のDC/DCコンバータ103を停止する。そして動作させたDC/DCコンバータ103に対応する直流電流検出部102の直流電流測定値が異常である場合、入力電源2が正しく接続されていないと判定する。これにより、マルチストリング構成の発電システムにおいて、パワーコンディショナ1に対する入力電源2の接続状態を判定することが可能となる。
As described above, according to the present invention, the control unit 111 operates one of the plurality of DC /
本発明を諸図面に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。例えば、上述の実施形態では、接続判定処理において制御部111が入力電源2の接続判定を行うようにしたが、操作者が、手動により1つのDC/DCコンバータ103を単独で動作させるように構成してもよい。この場合、動作させたDC/DCコンバータ103に対応する入力直流電流から、操作者により、入力電源2の接続判定を行うことが可能である。
Although the present invention has been described based on the drawings, it should be noted that those skilled in the art can easily make various modifications and corrections based on the present disclosure. For example, in the above-described embodiment, the control unit 111 determines the connection of the
1 パワーコンディショナ
100 直流ノイズフィルタ
101 直流電圧検出部
102 直流電流検出部
103 DC/DCコンバータ
104 インバータ
105 交流電圧検出部
106 交流電流検出部
107 交流ノイズフィルタ
108 連系リレー
109 操作部
110 通知部
111 制御部
112 センサ値取得部
113 コンバータ制御部
114 インバータ制御部
115 連系/系統制御部
116 操作受付部
117 通知制御部
118 接続判定部
2 入力電源
3 交流系統
DESCRIPTION OF
Claims (3)
該複数のDC/DCコンバータにそれぞれ対応する複数の直流電流検出部と、
該複数の直流電流検出部により測定される直流電流に基づいて、前記複数のDC/DCコンバータに対する入力電源の接続状態を判定する接続判定部と、を備え、
前記複数のDC/DCコンバータは、単独に切換動作可能に構成されることを特徴とする、パワーコンディショナ。 A plurality of DC / DC converters to which a plurality of input power sources are respectively connected;
A plurality of direct current detection units respectively corresponding to the plurality of DC / DC converters;
A connection determination unit for determining a connection state of an input power source with respect to the plurality of DC / DC converters based on a direct current measured by the plurality of direct current detection units,
The plurality of DC / DC converters are configured to be capable of switching operation independently.
前記複数のDC/DCコンバータのうち何れか1つを単独で動作させるステップと、
前記動作させたDC/DCコンバータに対応する前記直流電流検出部により直流電流を測定するステップと、
前記測定した直流電流値に基づいて、当該DC/DCコンバータに対する入力電源の接続状態を判定するステップと、
を含むことを特徴とする、接続判定方法。 A power conditioner connection determination method comprising: a plurality of DC / DC converters to which a plurality of input power supplies are respectively connected; and a plurality of DC current detection units respectively corresponding to the plurality of DC / DC converters.
Independently operating any one of the plurality of DC / DC converters;
Measuring a direct current by the direct current detector corresponding to the operated DC / DC converter;
Determining the connection state of the input power supply to the DC / DC converter based on the measured direct current value;
The connection determination method characterized by including.
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