JP6246771B2

JP6246771B2 - 太陽光発電システム及びその制御方法

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Publication number: JP6246771B2
Application number: JP2015188430A
Authority: JP
Inventors: ニーフア; ユーヤンフェイ; ダイシャンファン; ヤンゾンジュン; ジャオウェイ
Original assignee: サングローパワーサプライカンパニーリミテッド
Priority date: 2014-09-28
Filing date: 2015-09-25
Publication date: 2017-12-13
Anticipated expiration: 2035-09-25
Also published as: US9923481B2; JP2016073202A; EP3001530A1; US20160094148A1; CN104201982B; EP3001530B1; CN104201982A

Description

本開示は、太陽光発電技術の分野に関し、特に太陽光発電システム及び太陽光発電システム制御方法に関する。

太陽光発電インバータは、（太陽光発電モジュール、太陽光発電モジュールで構成された太陽光発電ストリング又は太陽光発電アレイなどの）太陽光発電出力装置を介して生成されたＤＣ電力をＡＣ電力に変換するように構成される。太陽光発電モジュールの既知の出力特性によれば、太陽光発電モジュールは、（例えば、朝、夜、又は曇りの日などの）光が不十分な場合、出力負荷容量が低く、電力が急速に変化する。この場合、太陽光発電出力装置の開回路電圧は、太陽光発電出力装置に接続された太陽光発電インバータの必要なグリッド内供給ＤＣ電圧に達するが、配電網内で太陽光発電インバータが接続されると、太陽光発電出力装置の出力変化及び太陽光発電インバータの負荷効果に起因して、太陽光発電出力装置の出力電圧が低くなることがある。太陽光発電出力装置の出力電圧がインバータのグリッド接続を維持できない場合、太陽光発電インバータは配電網から切断されてシャットダウンされ、この現象は一般にヒカップ現象と呼ばれる。ヒカップ現象は、太陽光発電出力装置の出力負荷容量が低い場合に繰り返し生じることがある。従って、（リレー又はＡＣ接触器などの）グリッド接続スイッチの機械的寿命が急速に短くなり、これにより太陽光発電システムの稼働寿命が短くなって太陽光発電システムの信頼性が低くなる。

現在のところ、太陽光発電システムのヒカップ（シャクリ）現象を避けるために、以下の技術的解決策が提供されている。太陽光発電システムのＤＣ側に（図１に示すような）切り替え式ＤＣ負荷装置を追加し、太陽光発電出力装置の出力が低い場合又は太陽光発電インバータが配電網から切断された場合にＤＣ負荷を動作させ、太陽光発電出力装置によって出力される電力をＤＣ負荷が消費して、太陽光発電出力装置の出力電圧を引き下げることにより、不十分なＤＣ電圧に起因して太陽光発電インバータが配電網に接続されるのを防ぐようにする。ＤＣ負荷の動作後に、太陽光発電出力装置の出力電圧が依然として太陽光発電インバータの必要なグリッド内供給ＤＣ電圧に達している場合には、太陽光発電出力装置が、太陽光発電インバータのグリッド接続を維持するのに十分な出力を行っているということになる。ＤＣ負荷装置は、太陽光発電インバータが配電網に接続された後にオフにされる。

しかしながら、この従来の技術的解決策では追加のＤＣ負荷が必要であり、従って太陽光発電システムのコストが増し、ＤＣ負荷が場所を取るので太陽光発電システムの容量が増加する。

このため、本開示の目的は、太陽光発電システムのヒカップ現象の発生回数を減少させる太陽光発電システム及びその制御方法を提供することであり、ＤＣ負荷をさらに設ける必要はない。

上述の目的を達成するために、本開示では以下の技術的解決策を提供する。太陽光発電出力装置と、インバータ装置と、ＡＣインターフェイス装置と、制御装置と、ＡＣ負荷とを備え、ＡＣ負荷の電源端子がインバータ装置のＡＣ出力側に接続され、ＡＣ負荷の制御端子が制御装置に接続された太陽光発電システムの、制御装置に適用される太陽光発電システム制御方法であって、
インバータ装置が配電網から切断された状態を維持するようにＡＣインターフェイス装置を制御するステップと、
インバータ装置を起動し、その後にＡＣ負荷を起動するステップと、
太陽光発電システムのグリッド接続条件が満たされているかどうかを判定するステップと、
太陽光発電システムのグリッド接続条件が満たされていると判定された場合、インバータ装置を配電網に接続するようにＡＣインターフェイス装置を制御するステップと、
を含み、グリッド接続条件は、太陽光発電出力装置によって出力された電力がインバータ装置及びＡＣ負荷の安定動作を維持できるかどうかを判定するために使用される太陽光発電システム制御方法を提供する。

太陽光発電システムのグリッド接続条件が満たされているかどうかを判定するステップは、
インバータ装置のＤＣ側の入力電圧が電圧閾値よりも高いかどうかを判定するステップと、
インバータ装置のＤＣ側の入力電圧が電圧閾値よりも高い場合、太陽光発電システムのグリッド接続条件が満たされていると判定し、或いは、
インバータ装置のＤＣ側の入力電圧が電圧閾値よりも高くない場合、予め設定した時間期間遅延後に、インバータ装置のＤＣ側の入力電圧が電圧閾値よりも高いかどうかを再び判定するステップと、
を含むことが好ましい。

太陽光発電システムのグリッド接続条件が満たされているかどうかを判定するステップは、
インバータ装置及びＡＣ負荷が、第１の予め設定した時間期間内にパワーダウンせずに動作しているかどうかを判定するステップと、
インバータ装置及びＡＣ負荷が、第１の予め設定した時間期間内にパワーダウンせずに動作している場合、太陽光発電システムのグリッド接続条件が満たされていると判定し、或いは、
インバータ装置及びＡＣ負荷が、第１の予め設定した時間期間内にパワーダウンしている場合、第２の予め設定した時間期間遅延後にインバータ装置及びＡＣ負荷を起動し、インバータ装置及びＡＣ負荷が、第１の予め設定した時間期間内にパワーダウンせずに動作しているかどうかを再び判定するステップと、
を含むことが好ましい。

太陽光発電システムのグリッド接続条件が満たされているかどうかを判定するステップは、
インバータ装置のＤＣ側の入力電圧が所定値になるように制御するステップと、
インバータ装置のＡＣ側の出力が電力閾値よりも高いかどうかを判定するステップと、
インバータ装置のＡＣ側の出力が電力閾値よりも高い場合、太陽光発電システムのグリッド接続条件が満たされていると判定し、或いは、
インバータ装置のＡＣ側の出力が電力閾値よりも高くない場合、予め設定した時間期間遅延後に、インバータ装置のＡＣ側の出力が電力閾値よりも高いかどうかを再び判定するステップと、
を含むことが好ましい。

太陽光発電システムのグリッド接続条件が満たされているかどうかを判定するステップは、
インバータ装置によって消費されている電力とＡＣ負荷によって消費されている電力の合計が所定値になるように制御するステップと、
インバータ装置が現在の電力点で動作できるかどうかを判定するステップと、
インバータ装置が現在の電力点で動作できる場合、太陽光発電システムのグリッド接続条件が満たされていると判定し、或いは、
インバータ装置が現在の電力点で動作できない場合、予め設定した時間期間遅延後に、インバータ装置が現在の電力点で動作できるかどうかを判定するステップと、
を含むことが好ましい。

制御装置が、太陽光発電システムのＤＣ側によって給電を受けている場合、太陽光発電システム制御方法は、インバータ装置及びＡＣ負荷が起動した後に、制御装置がパワーダウンするのを防ぐようにインバータ装置の動作電力及びＡＣ負荷の動作電力を制限するステップを含むことが好ましい。

ＡＣ負荷は、インバータ装置のＡＣ出力側にスイッチを介して接続され、スイッチの制御端子が制御装置に接続され、太陽光発電システム制御方法は、インバータ装置を配電網に接続するようにＡＣインターフェイス装置を制御した後に、スイッチをオフになるように制御するステップをさらに含むことが好ましい。

本開示では、太陽光発電システムをさらに開示する。この太陽光発電システムは、インバータ装置と、ＡＣインターフェイス装置と、制御装置と、ＡＣ負荷とを含み、ＡＣ負荷の電源端子がインバータ装置のＡＣ出力側に接続され、ＡＣ負荷の制御端子が制御装置に接続され、制御装置は、インバータ装置が配電網から切断された状態を維持するようにＡＣインターフェイス装置を制御し、インバータ装置を起動し、その後にＡＣ負荷を起動し、太陽光発電システムのグリッド接続条件が満たされている場合、インバータ装置を配電網に接続するようにＡＣインターフェイス装置を制御し、具体的には、グリッド接続条件は、太陽光発電出力装置によって出力された電力がインバータ装置及びＡＣ負荷の安定動作を維持できるかどうかを判定するために使用される。

ＡＣ負荷は、ファン、ヒータ及び除湿機のうちのいずれか１つ又はそれ以上を含むことが好ましい。

ＡＣインターフェイス装置は、グリッド接続スイッチを有し、グリッド接続スイッチの制御端子が制御装置に接続されることが好ましい。

以上より、本開示は、以下の有利な効果を有する。本開示による太陽光発電システム制御方法では、インバータ装置が配電網から切断された場合、太陽光発電出力装置によって出力された電力が、太陽光発電システム内のＡＣ負荷によって消費され、太陽光発電出力装置によって生成された電力がインバータ装置及びＡＣ負荷の安定動作を維持するのに十分な場合、インバータ装置が、配電網内に接続されるように制御され、太陽光発電出力装置が大量の電力を生成するので、制御装置は、配電網から切断されて停止せずに連続動作することができる。従来技術に比べ、ＤＣ負荷をさらに提供する必要なく太陽光発電システムのヒカップ現象の発生回数を減少させることができ、太陽光発電システムのコスト及び容量が増加することはない。さらに、インバータ装置が配電網に接続される前に、太陽光発電出力装置によって生成された電力をＡＣ負荷が十分に利用することができ、配電網からの電力の引き出しが避けられる。

以下、本開示の実施形態又は従来技術による技術的解決策がより明確になるように、本開示の実施形態又は従来技術の説明で使用すべき図面について簡単に説明する。以下の説明における図面には、本開示のいくつかの実施形態しか示していないことが明らかである。当業者であれば、創造的作業を伴わずにこれらの図面に従って他の図面を取得することができる。

従来技術による太陽光発電システムに提供されたＤＣ負荷の概略構造図である。本開示による太陽光発電システム制御方法のフローチャートである。本開示による太陽光発電システム制御方法のフローチャートである。本開示による太陽光発電システム制御方法のフローチャートである。本開示による太陽光発電システム制御方法のフローチャートである。本開示による太陽光発電システム制御方法のフローチャートである。本開示による太陽光発電システムの概略構造図である。本開示による太陽光発電システムの一部の概略構造図である。

以下、本開示の実施形態の図面と共に、本開示の実施形態による技術的解決策を明確かつ完全に説明する。実際には、説明する実施形態は、本開示の実施形態の全てではなく一部にすぎない。当業者が本開示の実施形態に基づいて創造的作業を伴わずに取得する他の実施形態は、本開示の保護範囲に該当する。

本開示では、太陽光発電システム制御方法を開示する。従来技術に比べ、ＤＣ負荷をさらに提供する必要なくヒカップ現象の発生回数を減少させることができる。

本開示による太陽光発電システムは、図７に示すような構造を有し、太陽光発電出力装置１００、インバータ装置２００、ＡＣインターフェイス装置３００、制御装置４００、及びＡＣ負荷５００を含む。太陽光発電出力装置１００は、インバータ装置２００のＤＣ入力側に接続され、インバータ装置２００のＡＣ出力側は、ＡＣインターフェイス装置３００を介して配電網（電力系統）に接続され、ＡＣ負荷５００の電源端子は、インバータ装置２００のＡＣ出力側に接続される。さらに、インバータ装置２００、ＡＣインターフェイス装置３００及びＡＣ負荷５００の制御端子は、制御装置４００に接続される。太陽光発電出力装置１００は、太陽エネルギーを電力に変換するように構成され、インバータ装置２００は、太陽光発電出力装置１００によって出力されたＤＣ電力をＡＣ電力に変換し、このＡＣ電力は、ＡＣインターフェイス装置３００を介して配電網に送信される。さらに、ＡＣ負荷５００は、インバータ装置２００によって給電を受けることができる。なお、太陽光発電システムの安定動作を確実にするには、太陽光発電システム内にファン、除湿機又はヒータなどのＡＣ負荷を提供する必要がある。従来の太陽光発電システムでは、ＡＣ負荷が配電網に接続され、配電網によって給電を受けている。本開示では、ＡＣ負荷５００の電源端子が、インバータ装置２００のＡＣ出力側に接続される。

図２は、本開示による太陽光発電システム制御方法のフローチャートである。この太陽光発電システム制御方法は、太陽光発電システム内の制御装置に適用され、方法はステップＳ２１〜Ｓ２３を含む。

ステップＳ２１において、ＡＣインターフェイス装置を、インバータ装置が配電網から切断された状態を維持するように制御する。

太陽光発電システムが最初に起動した場合、インバータ装置は配電網から切断されている。制御装置は、インバータ装置が配電網から切断された状態を維持するようにＡＣインターフェイス装置を制御し、すなわち、インバータ装置は、配電網から切断されるように制御される。

ステップＳ２２において、インバータ装置を起動し、その後にＡＣ負荷を起動する。

制御装置は、インバータ装置を配電網から切断されるように制御した後、インバータ装置が起動するように制御する。この場合、インバータ装置は、太陽光発電出力装置によって出力されたＤＣ電力をＡＣ電力に変換する。その後、制御装置は、ＡＣ負荷が起動するように制御し、ＡＣ負荷は、インバータ装置によって出力されたＡＣ電力を消費する。

ステップＳ２３において、太陽光発電システムのグリッド接続条件が満たされていると判定された場合、ＡＣインターフェイス装置を、インバータ装置を配電網に接続するように制御する。具体的には、このグリッド接続条件は、太陽光発電出力装置によって出力された電力がインバータ装置及びＡＣ負荷の安定動作を維持できるかどうかを判定するために使用される。

インバータ装置及びＡＣ負荷の起動後、制御装置は、太陽光発電システムのグリッド接続条件が満たされているかどうかを判定する。太陽光発電システムのグリッド接続条件が満たされていると判定された場合、ＡＣインターフェイス装置を、インバータ装置を配電網に接続するように制御し、すなわちインバータ装置は、グリッド接続モードで動作するように制御され、或いは太陽光発電システムのグリッド接続条件が満たされていないと判定された場合、制御装置は、予め設定した時間期間遅延後に、太陽光発電システムのグリッド接続条件が満たされているかどうかを再び判定する。

なお、太陽光発電システムのグリッド接続条件が満たされている場合、太陽光発電出力装置によって出力される電力がインバータ装置及びＡＣ負荷の安定動作を維持できると判断することができる。すなわち、太陽光発電出力装置が、ヒカップ現象の発生を伴わずに太陽光発電インバータのグリッド接続を維持するのに十分な電力を出力している場合、太陽光発電インバータは、配電網内に接続されるように制御される。

本開示による太陽光発電システム制御方法では、インバータ装置が配電網から切断されている場合、太陽光発電出力装置によって出力される電力は、太陽光発電システム内のＡＣ負荷によって消費され、太陽光発電出力装置によって生成される電力が、インバータ装置及びＡＣ負荷の安定動作を維持するのに十分な場合、インバータ装置は配電網内に接続されるように制御され、太陽光発電出力装置が大量の電力を生成するので、制御装置が配電網から切断されて停止することなく連続動作することができる。従来技術に比べ、ＤＣ負荷をさらに提供する必要なく太陽光発電システムのヒカップ現象の発生回数を減少させることができ、太陽光発電システムのコスト及び容量が増加することはない。さらに、インバータ装置が配電網に接続される前に、太陽光発電出力装置によって生成される電力をＡＣ負荷が十分に利用することができ、配電網からの電力の引き出しが避けられる。

実際には、太陽光発電システムのグリッド接続条件が満たされているかどうかを判定するための様々な実装方法が存在し、以下、これらの方法について説明する。

図３は、本開示による太陽光発電システム制御方法のフローチャートである。この太陽光発電システム制御方法は、太陽光発電システム内の制御装置に適用され、方法はステップＳ３１〜Ｓ３５を含む。

ステップＳ３１において、ＡＣインターフェイス装置を、インバータ装置が配電網から切断された状態を維持するように制御する。

ステップＳ３２において、インバータ装置を起動し、その後にＡＣ負荷を起動する。

ステップＳ３３において、インバータ装置のＤＣ側の入力電圧が電圧閾値よりも高いかどうかを判定し、インバータ装置のＤＣ側の入力電圧が電圧閾値よりも高い場合にはステップＳ３４を実行し、一方でインバータ装置のＤＣ側の入力電圧が電圧閾値よりも高くない場合にはステップＳ３５を実行する。

インバータ装置及びＡＣ負荷を動作するように制御した後、インバータ装置のＤＣ側の入力電圧が依然として電圧閾値よりも高くなり得る場合、例えばインバータ装置のＤＣ側の入力電圧が配電網の電圧ピークよりも高い場合、太陽光発電システムのグリッド接続条件が満たされていると判断することができる。

ステップＳ３４において、太陽光発電システムのグリッド接続条件が満たされていると判断し、ＡＣインターフェイス装置を、インバータ装置を配電網に接続するように制御する。

ステップＳ３５において、予め設定した時間期間遅延後に再びステップＳ３５を実行する。

図３に示すような本開示による太陽光発電システム制御方法では、インバータ装置及びＡＣ負荷の起動後に、インバータ装置のＤＣ側の入力電圧が依然として電圧閾値よりも高くなり得る場合、インバータ装置の出力がインバータ装置自体の動作の電力消費要件を満たし、グリッド接続後に配電網から電力が引き出されるのではなく、配電網に電力を送信できるということになる。従って、太陽光発電システムのグリッド接続条件が満たされ、インバータ装置は、ヒカップ現象の発生を伴わずに配電網内で接続されるように制御される。

図４は、本開示による太陽光発電システム制御方法のフローチャートである。この太陽光発電システム制御方法は、太陽光発電システム内の制御装置に適用され、方法はステップＳ４１〜Ｓ４５を含む。

ステップＳ４１において、ＡＣインターフェイス装置を、インバータ装置が配電網から切断された状態を維持するように制御する。

ステップＳ４２において、インバータ装置を起動し、その後にＡＣ負荷を起動する。

ステップＳ４３において、インバータ装置及びＡＣ負荷が、第１の予め設定した時間期間内にパワーダウンせずに動作しているかどうかを判定し、インバータ装置及びＡＣ負荷が、第１の予め設定した時間期間内にパワーダウンせずに動作している場合にはステップＳ４４を実行し、一方でインバータ装置及びＡＣ負荷が、第１の予め設定した時間期間内にパワーダウンしている場合にはステップＳ４５を実行する。

インバータ装置及びＡＣ負荷を動作するように制御した後、インバータ装置及びＡＣ負荷が、予め設定した時間期間内にパワーダウンせずに動作できている場合、太陽光発電システムのグリッド接続条件が満たされていると判断することができる。

ステップＳ４４において、太陽光発電システムのグリッド接続条件が満たされていると判断し、ＡＣインターフェイス装置を、インバータ装置を配電網に接続するように制御する。

ステップＳ４５において、第２の予め設定した時間期間遅延後にインバータ装置及びＡＣ負荷を起動し、再びステップＳ４３を実行する。

図４に示すような本開示による太陽光発電システム制御方法では、インバータ装置及びＡＣ負荷の起動後に、インバータ装置及びＡＣ負荷が、予め設定した時間期間内にパワーダウンせずに動作できている場合、インバータ装置の出力がインバータ装置自体の動作の電力消費要件を満たしており、グリッド接続後に配電網から電力が引き出されるのではなく、配電網に電力を送信できるということになる。従って、太陽光発電システムのグリッド接続条件が満たされ、インバータ装置は、ヒカップ現象の発生を伴わずに配電網内で接続されるように制御される。

図５は、本開示による太陽光発電システム制御方法のフローチャートである。この太陽光発電システム制御方法は、太陽光発電システム内の制御装置に適用され、方法はステップＳ５１〜Ｓ５６を含む。

ステップＳ５１において、ＡＣインターフェイス装置を、インバータ装置が配電網から切断された状態を維持するように制御する。

ステップＳ５２において、インバータ装置を起動し、その後にＡＣ負荷を起動する。

ステップＳ５３において、インバータ装置のＤＣ側の入力電圧を所定値になるように制御する。

ステップＳ５４において、インバータ装置のＡＣ側の出力が電力閾値よりも高いかどうかを判定し、インバータ装置のＡＣ側の出力が電力閾値よりも高い場合にはステップＳ５５を実行し、一方でインバータ装置のＡＣ側の出力が電力閾値よりも高くない場合にはステップＳ５６を実行する。

インバータ装置及びＡＣ負荷を動作するように制御した後、インバータ装置のＤＣ側の入力電圧を所定値になるように制御する。インバータ装置のＡＣ側の出力が電力閾値よりも高い場合、例えばインバータ装置のＡＣ側の出力が、インバータ装置自体のグリッド接続の損失電力よりも高い場合、インバータ装置のグリッド接続後にインバータ装置が配電網から電力を引き出すことなく電力を出力すると保証することができ、従って太陽光発電システムのグリッド接続条件が満たされていると判断される。

ステップＳ５５において、太陽光発電システムのグリッド接続条件が満たされていると判断し、ＡＣインターフェイス装置を、インバータ装置を配電網に接続するように制御する。

ステップＳ５６において、予め設定した時間期間遅延後に再びステップＳ５３を実行する。

図５に示すような本開示による太陽光発電システム制御方法では、インバータ装置及びＡＣ負荷の起動後に、インバータ装置のＤＣ側の入力電圧が所定値になるように制御され、インバータ装置のＡＣ側の出力が電力閾値よりも高い場合、インバータ装置によって出力される電力がインバータ装置自体の動作の電力消費要件を満たすことができ、グリッド接続後に配電網から電力が引き出されるのではなく、配電網に電力を送信できるということになる。従って、太陽光発電システムのグリッド接続条件が満たされ、インバータ装置は、ヒカップ現象の発生を伴わずに配電網内に接続されるように制御される。

図６は、本開示による太陽光発電システム制御方法のフローチャートである。この太陽光発電システム制御方法は、太陽光発電システム内の制御装置に適用され、方法はステップＳ６１〜Ｓ６６を含む。

ステップＳ６１において、ＡＣインターフェイス装置を、インバータ装置が配電網から切断された状態を維持するように制御する。

ステップＳ６２において、インバータ装置を起動し、その後にＡＣ負荷を起動する。

ステップＳ６３において、インバータ装置によって消費されている電力とＡＣ負荷によって消費されている電力の合計を所定値になるように制御する。

ステップＳ６４において、インバータ装置が現在の電力点で動作できるかどうかを判定し、インバータ装置が現在の電力点で動作できる場合にはステップＳ６５を実行し、一方でインバータ装置が現在の電力点で動作できない場合にはステップＳ６６を実行する。

インバータ装置及びＡＣ負荷を動作するように制御した後、インバータ装置によって消費されている電力とＡＣ負荷によって消費されている電力の合計を所定値になるように制御する。インバータ装置が現在の電力点で動作できる場合には、インバータ装置がグリッド接続後に配電網から電力を引き出すことなく電力を出力していると保証することができ、従って太陽光発電システムのグリッド接続条件が満たされていると判断される。

ステップＳ６５において、太陽光発電システムのグリッド接続条件が満たされていると判断し、ＡＣインターフェイス装置を、インバータ装置を配電網に接続するように制御する。

ステップＳ６６において、予め設定した時間期間遅延後に再びステップＳ６３を実行する。

図６に示すような本開示による太陽光発電システム制御方法では、インバータ装置及びＡＣ負荷の起動後に、インバータ装置によって消費されている電力とＡＣ負荷によって消費されている電力の合計を所定値になるように制御する。インバータ装置が現在の電力点で動作できる場合、インバータ装置によって出力される電力がインバータ装置自体の動作の電力消費要件を満たすことができ、グリッド接続後に配電網から電力が引き出されるのではなく、配電網に電力を送信できるということになる。従って、太陽光発電システムのグリッド接続条件が満たされ、インバータ装置は、ヒカップ現象の発生を伴わずに配電網内で接続されるように制御される。

太陽光発電システムの制御装置が、太陽光発電システムのＤＣ側によって給電を受けている場合、インバータ装置及びＡＣ負荷の起動後に、上述した本開示による太陽光発電システム制御方法は、制御装置がパワーダウンするのを防ぐようにインバータ装置の動作電力及びＡＣ負荷の動作電力を制限するステップをさらに含む。例えば、ステップＳ６４において、インバータ装置が現在の電力点で動作できない場合、インバータ装置の動作電力及びＡＣ負荷の動作電力を所定の電力よりも低くなるように制限するステップを追加してインバータ装置がパワーダウンするのを防ぐことができる。その後、ステップＳ６６を実行する。

或いは、太陽光発電システムのＡＣ負荷がスイッチを介してインバータ装置のＡＣ出力側に接続され、スイッチの制御端子が制御装置に接続されている場合、インバータ装置を配電網に接続するようにＡＣインターフェイスを制御した後に、上述の本開示による太陽光発電システム制御方法は、スイッチをオフになるように制御するステップをさらに含む。

なお、太陽光発電システムのＡＣ負荷が複数の装置を含む場合、これらの装置の各々をインバータ装置のＡＣ出力側にスイッチを介して接続されるように構成することができ、インバータ装置を配電網に接続するようにＡＣインターフェイスを制御した後、システムの動作要件に基づいてこれらのスイッチのいくつかをオフにすることができ、すなわち太陽光発電システムのＡＣ負荷のいくつかがインバータ装置から切断され、ＡＣ負荷のいくつかは、依然として太陽光発電出力装置によって生成された電力を供給される。例えば、太陽光発電システムが高温環境内に存在する場合、熱の放散に役立つようにファンが必要とされ、太陽光発電出力装置が大量の電力を生成している場合、太陽光発電出力装置によって生成された電力をファンに供給することができる。

本開示では、太陽光発電システムをさらに開示する。この太陽光発電システムは、図７に示すような構造を有し、太陽光発電出力装置１００、インバータ装置２００、ＡＣインターフェイス装置３００、制御装置４００、及びＡＣ負荷５００を含む。

太陽光発電出力装置１００は、インバータ装置２００のＤＣ入力側に接続され、インバータ装置２００のＡＣ出力側は、ＡＣインターフェイス装置３００を介して配電網に接続され、ＡＣ負荷５００の電源端子は、インバータ装置２００のＡＣ出力側に接続される。さらに、インバータ装置２００、ＡＣインターフェイス装置３００及びＡＣ負荷５００の制御端子は、制御装置４００に接続される。太陽光発電出力装置１００は、太陽エネルギーを電力に変換するように構成され、インバータ装置２００は、太陽光発電出力装置１００によって出力されたＤＣ電力をＡＣ電力に変換し、このＡＣ電力は、ＡＣインターフェイス装置３００を介して配電網に送信される。さらに、ＡＣ負荷５００は、インバータ装置２００によって給電を受けることができる。なお、太陽光発電システムの安定動作を確実にするには、太陽光発電システム内にファン、除湿機又はヒータなどのＡＣ負荷を提供する必要がある。従来の太陽光発電システムでは、ＡＣ負荷が配電網に接続され、配電網によって給電を受ける。本開示では、ＡＣ負荷５００の電源端子が、インバータ装置２００のＡＣ出力側に接続される。

なお、ＡＣ負荷５００のタイプは、上述したＡＣ負荷５００の３つのタイプに限定されるものではない。

太陽光発電システムの起動後、制御装置４００は、インバータ装置２００が配電網から切断された状態を維持するようにＡＣインターフェイス装置３００を制御する。次に、制御装置４００は、インバータ装置２００及びＡＣ負荷５００を起動し、太陽光発電システムのグリッド接続条件が満たされていると判断される場合、インバータ装置を配電網に接続するようにインターフェイス装置３００を制御する。このグリッド接続条件は、太陽光発電出力装置１００によって出力された電力が、インバータ装置２００及びＡＣ負荷５００の安定動作を維持できるかどうかを判定するために使用される。

本開示による太陽光発電システムでは、インバータ装置が配電網から切断された場合、太陽光発電出力装置によって出力された電力が、太陽光発電システム内のＡＣ負荷によって消費され、太陽光発電出力装置によって生成された電力がインバータ装置及びＡＣ負荷の安定動作を維持するのに十分な場合、インバータ装置が、配電網内で接続されるように制御され、太陽光発電出力装置が大量の電力を生成するので、制御装置は、配電網から切断されて停止せずに連続動作することができる。従来技術に比べ、ＤＣ負荷をさらに提供する必要なく太陽光発電システムのヒカップ現象の発生回数を減少させることができ、太陽光発電システムのコスト及び容量が増加することはない。さらに、インバータ装置が配電網に接続される前に、太陽光発電出力装置によって生成される電力をＡＣ負荷が十分に利用することができ、配電網からの電力の引き出しが避けられる。

さらに、本開示による太陽光発電システムでは、太陽光発電出力装置１００、インバータ装置２００、ＡＣインターフェイス装置３００、及びＡＣ負荷５００の各々が様々な構造を有し、以下、これについて説明する。

太陽光発電出力装置１００は、単一の太陽光発電モジュール、複数の太陽光発電モジュール、単一の太陽光発電ストリング、複数の太陽光発電ストリング、又は太陽光発電アレイとすることができる。

インバータ装置２００は、入力されたＤＣ電力をＡＣ電力に変換して出力するＤＣ／ＡＣコンバータを含む。インバータ装置２００は、ＡＣリアクトルなどのフィルタ装置をさらに含むことが好ましい。

ＡＣインターフェイス装置３００は、制御端子が制御装置４００に接続されたグリッド接続スイッチを含む。グリッド接続スイッチは、制御装置４００の制御下で、インバータ装置２００を配電網に接続し、又はインバータ装置２００を配電網から切断するように構成される。グリッド接続スイッチは、ＡＣリレー又はＡＣ接触器とすることができる。

好ましい実施形態として、ＡＣインターフェイス装置３００は、ＡＣフィルタ装置、ＡＣ保護装置、母線配電装置及び産業用周波数変換器のうちの１つ又はそれ以上をさらに含むことができる。

ＡＣフィルタ装置は、ＡＣ波形の品質又はＥＭＩ環境を改善するように構成され、ＡＣリアクトル、ＡＣコンデンサ、差動モードインダクタ、共通モードインダクタ、Ｘコンデンサ又はＹコンデンサとすることができる。

ＡＣ保護装置は、装置、人的安全性及び配電網の安全保護を行うように構成され、避雷装置、変化保護装置、ＡＣヒューズ及びＡＣ回路ブレーカのうちの１つ又はそれ以上を含む。

母線配電装置は、複数の入力ＡＣ電力線をより少ない出力ＡＣ電力線に収束させるように構成され、入力ＡＣ電力線と出力ＡＣ電力線を接続又は切断することもできる。

産業用周波数変換器は、太陽光発電システムを配電網から電気的に絶縁して電圧レベルを変換するように構成される。

ＡＣ負荷５００は、ファン、ヒータ及び除湿機のうちのいずれか１つ又はそれ以上を含む。

好ましい実施形態として、太陽光発電出力装置１００とインバータ装置２００の間にＤＣインターフェイス装置を提供することもできる。

ＤＣインターフェイス装置は、母線配線装置を含む。母線配線装置は、太陽光発電出力装置の複数の入力ＤＣ電力線を並列に接続し、複数の入力ＤＣ電力線をより少ない出力ＤＣ電力線に収束させるように構成され、ＤＣインターフェイス装置は、入力ＤＣ電力線と出力ＤＣ電力線を接続又は切断することもできる。

ＤＣインターフェイス装置内には、ＤＣ変換装置、ＤＣフィルタ装置及びＤＣ保護装置のうちの１つ又はそれ以上を提供することが好ましい。

ＤＣ変換装置は、ＤＣ電力を異なる特性のＤＣ出力に変換する絶縁型ＤＣ変換装置又は非絶縁型ＤＣ変換装置を含み、例えば、太陽光発電出力装置１００によって出力された可変電圧のＤＣ電力が安定電圧のＤＣ電力に変換される。

ＤＣフィルタ装置は、ＤＣ波形の品質又はＥＭＩ（電磁障害）環境を改善するように構成され、ＤＣリアクトル、ＤＣコンデンサ、差動モードインダクタ、共通モードインダクタ、Ｘコンデンサ又はＹコンデンサとすることができる。

ＤＣ保護装置は、装置及び人的安全性の安全保護を行うように構成され、避雷装置、変化保護装置、ＧＦＤＩ（漏電検出遮断器）、アンチリバースダイオード、ＤＣヒューズ及びＤＣ回路ブレーカのうちの１つ又はそれ以上を含む。

図８は、本開示による太陽光発電システムの一部の概略構造図である。インバータ装置２００は、ＤＣ／ＡＣコンバータ２０１及びフィルタリアクトル２０２を含む。ＡＣインターフェイス装置３００は、グリッド接続スイッチ３０１、ＥＭＩフィルタ３０２及び絶縁変換器３０３を含む。ＡＣ負荷５００は、ＡＣファン５０１、ヒータ５０２及び除湿機５０３を含む。

最後に、本明細書では、「第１の」、「第２の」などの関係用語を使用しているが、これらはエンティティ間又は動作間に実際の関係又は順序が存在することを必要としたり、又はそのことを意味するためのものではなく、１つのエンティティ又は動作を別のエンティティ又は動作と区別するためのものにすぎない。さらに、「含む」、「備える」、又はこれらの他のいずれかの変化形は、包括的であることを意図している。従って、一連の要素を含む処理、方法、物品又は装置は、開示している要素のみならず、明確に列挙していない他の要素も含み、或いは処理、方法、物品又は装置の内在要素をさらに含む。別途明確に限定していない限り、「〜を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇａ．．．）」という記載は、処理、方法、物品又は装置内に列挙する要素以外の同様の要素が存在できる事例を除外するものではない。

本明細書では、本開示の実施形態を、各実施形態と他の実施形態の間の相違を説明することに重点を置いて進歩的に説明した。実施形態間の同一又は同様の部分は、互いに参照し合うことができる。これらの実施形態で開示した装置については、実施形態で開示した方法に対応するので、対応する説明は比較的単純である。これらの関連部分については、方法部分の説明を参照することができる。

上記の本明細書における実施形態の説明は、当業者による本開示の実施又は使用を可能にするものである。当業者には、これらの実施形態に対する数多くの修正が明らかであり、本明細書に定める一般原理は、本開示の思想又は範囲から逸脱することなく他の実施形態でも実現することができる。従って、本開示は、本明細書で説明した実施形態に限定されるものではなく、本明細書で開示した原理及び新規の特徴と矛盾しない最も広い範囲に従う。

Claims

太陽光発電出力装置と、インバータ装置と、ＡＣインターフェイス装置と、制御装置と、ＡＣ負荷と、を備え、前記ＡＣ負荷の電源端子が前記インバータ装置のＡＣ出力側に接続され、前記ＡＣ負荷の制御端子が前記制御装置に接続された太陽光発電システムの、前記制御装置に適用される太陽光発電システム制御方法であって、
前記インバータ装置が配電網から切断された状態を維持するように前記ＡＣインターフェイス装置を制御するステップと、
前記インバータ装置を起動し、その後に前記ＡＣ負荷を起動するステップと、
前記太陽光発電システムのグリッド接続条件が満たされているかどうかを判定するステップと、
前記太陽光発電システムの前記グリッド接続条件が満たされていると判定された場合、前記インバータ装置を前記配電網に接続するように前記ＡＣインターフェイス装置を制御するステップと、を含み、
前記グリッド接続条件は、前記太陽光発電出力装置によって出力された電力が前記インバータ装置及び前記ＡＣ負荷の安定動作を維持できるかどうかを判定するために使用される、ことを特徴とする太陽光発電システム制御方法。
前記太陽光発電システムのグリッド接続条件が満たされているかどうかを判定するステップは、
前記インバータ装置のＤＣ側の入力電圧が電圧閾値よりも高いかどうかを判定するステップと、
前記インバータ装置の前記ＤＣ側の前記入力電圧が前記電圧閾値よりも高い場合、前記太陽光発電システムの前記グリッド接続条件が満たされていると判定し、或いは、
前記インバータ装置の前記ＤＣ側の前記入力電圧が前記電圧閾値よりも高くない場合、予め設定した時間期間遅延後に、前記インバータ装置の前記ＤＣ側の前記入力電圧が前記電圧閾値よりも高いかどうかを再び判定するステップと、
を含む、請求項１に記載の太陽光発電システム制御方法。
前記太陽光発電システムのグリッド接続条件が満たされているかどうかを判定するステップは、
前記インバータ装置及び前記ＡＣ負荷が、第１の予め設定した時間期間内においてパワーダウンせずに動作しているかどうかを判定するステップと、
前記インバータ装置及び前記ＡＣ負荷が、前記第１の予め設定した時間期間内においてパワーダウンせずに動作している場合、前記太陽光発電システムの前記グリッド接続条件が満たされていると判定し、或いは、
前記インバータ装置及び前記ＡＣ負荷が、前記第１の予め設定した時間期間内においてパワーダウンする場合、第２の予め設定した時間期間遅延後に前記インバータ装置及び前記ＡＣ負荷を起動し、該インバータ装置及び該ＡＣ負荷が、前記第１の予め設定した時間期間内においてパワーダウンせずに動作しているかどうかを再び判定するステップと、
を含む、請求項１に記載の太陽光発電システム制御方法。
前記太陽光発電システムのグリッド接続条件が満たされているかどうかを判定するステップは、
前記インバータ装置のＤＣ側の入力電圧が所定値になるように制御するステップと、
前記インバータ装置のＡＣ側の出力電力が電力閾値よりも高いかどうかを判定するステップと、
前記インバータ装置の前記ＡＣ側の前記出力電力が前記電力閾値よりも高い場合、前記太陽光発電システムの前記グリッド接続条件が満たされていると判定し、或いは、
前記インバータ装置の前記ＡＣ側の前記出力電力が前記電力閾値よりも高くない場合、予め設定した時間期間遅延後に、前記インバータ装置の前記ＡＣ側の前記出力電力が前記電力閾値よりも高いかどうかを再び判定するステップと、
を含む、請求項１に記載の太陽光発電システム制御方法。
前記太陽光発電システムのグリッド接続条件が満たされているかどうかを判定するステップは、
前記インバータ装置によって消費されている電力と前記ＡＣ負荷によって消費されている電力の合計が所定値になるように制御するステップと、
前記インバータ装置が現在の電力点で動作できるかどうかを判定するステップと、
前記インバータ装置が前記現在の電力点で動作できる場合、前記太陽光発電システムの前記グリッド接続条件が満たされていると判定し、或いは、
前記インバータ装置が前記現在の電力点で動作できない場合、予め設定した時間期間遅延後に、前記インバータ装置が前記現在の電力点で動作できるかどうかを判定するステップと、
を含む、請求項１に記載の太陽光発電システム制御方法。
前記制御装置が、前記太陽光発電システムのＤＣ側によって給電を受け、前記太陽光発電システム制御方法は、前記インバータ装置及び前記ＡＣ負荷が起動した後に、前記インバータ装置の動作電力及び前記ＡＣ負荷の動作電力を制限して、前記制御装置がパワーダウンするのを防ぐようにするステップを含む、
請求項１から５のいずれか１項に記載の太陽光発電システム制御方法。
前記ＡＣ負荷は、前記インバータ装置の前記ＡＣ出力側にスイッチを介して接続され、該スイッチの制御端子が前記制御装置に接続され、前記太陽光発電システム制御方法は、前記インバータ装置を前記配電網に接続するように前記ＡＣインターフェイス装置を制御するステップの後に、前記スイッチをオフになるように制御するステップをさらに含む、請求項１から５のいずれか１項に記載の太陽光発電システム制御方法。
太陽光発電出力装置と、インバータ装置と、ＡＣインターフェイス装置と、制御装置と、ＡＣ負荷と、を備えた太陽光発電システムであって、
前記ＡＣ負荷の電源端子が前記インバータ装置のＡＣ出力側に接続され、前記ＡＣ負荷の制御端子が前記制御装置に接続されており、
前記制御装置は、前記インバータ装置が配電網から切断された状態を維持するように前記ＡＣインターフェイス装置を制御し、前記インバータ装置を起動し、その後に前記ＡＣ負荷を起動し、前記太陽光発電システムのグリッド接続条件が満たされている場合、前記インバータ装置を前記配電網に接続するように前記ＡＣインターフェイス装置を制御し、前記グリッド接続条件は、前記太陽光発電出力装置によって出力された電力が前記インバータ装置及び前記ＡＣ負荷の安定動作を維持できるかどうかを判定するために使用される、ことを特徴とする太陽光発電システム。
前記ＡＣ負荷は、ファン、ヒータ及び除湿機のうちのいずれか１つ又はそれ以上を含む、
請求項８に記載の太陽光発電システム。
前記ＡＣインターフェイス装置は、グリッド接続スイッチを有し、該グリッド接続スイッチの制御端子が前記制御装置に接続される、請求項８又は９に記載の太陽光発電システム。