JP6261367B2 - 太陽光発電システムにおける電力変換装置、ならびにこれに含まれる接続箱およびパワーコンディショナ - Google Patents

太陽光発電システムにおける電力変換装置、ならびにこれに含まれる接続箱およびパワーコンディショナ Download PDF

Info

Publication number
JP6261367B2
JP6261367B2 JP2014027867A JP2014027867A JP6261367B2 JP 6261367 B2 JP6261367 B2 JP 6261367B2 JP 2014027867 A JP2014027867 A JP 2014027867A JP 2014027867 A JP2014027867 A JP 2014027867A JP 6261367 B2 JP6261367 B2 JP 6261367B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solar cell
power
voltage
power conditioner
units
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014027867A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2015154654A (ja
Inventor
雅樹 仲石
雅樹 仲石
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tabuchi Electric Co Ltd
Original Assignee
Tabuchi Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tabuchi Electric Co Ltd filed Critical Tabuchi Electric Co Ltd
Priority to JP2014027867A priority Critical patent/JP6261367B2/ja
Publication of JP2015154654A publication Critical patent/JP2015154654A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6261367B2 publication Critical patent/JP6261367B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Description

太陽光発電システムにおける電力変換装置ならびにこれに含まれる接続箱およびパワーコンディショナであって、複数の太陽電池ストリングに対応する接続箱およびパワーコンディショナに関する。
太陽光発電システムでは、図3に示すように、複数の太陽光モジュール21を直列接続して構成された複数の太陽電池ストリング2が、接続箱103を介してパワーコンディショナ104に接続されるものがある(例えば、特許文献1)。このシステムでは、太陽電池ストリング2に含まれる太陽光モジュール数が異なる場合に、各太陽電池ストリング2からの出力電圧を一致させるために、太陽電池ストリング2を構成する太陽電池モジュール21の数が標準数よりも少ない太陽電池ストリング2(太陽電池ストリング2C,2D)には、太陽光発電システムの設置時、接続箱103の外側に昇圧ユニット132が取付けられる。昇圧ユニット132は、設定された昇圧比で電圧を昇圧して、他の太陽電池ストリング2(太陽電池ストリング2A,2B)の出力電圧と一致させる。なお、特許文献1では、このような昇圧ユニット132を設けた構成は従来技術として記載されている。
太陽電池ストリング2に接続された接続箱103は、各太陽電池ストリング2に対応して2つのスイッチ131および1つのダイオード136を有する。スイッチ131は、故障などが生じた太陽電池ストリング2を切離す。ダイオード136は、太陽電池ストリング2側への電流の逆流を防止する。
パワーコンディショナ104は、太陽電池ストリング2にそれぞれ対応した電圧調整ユニット141を備える。各電圧調整ユニット141はDC/DCコンバータ141aを有し、接続箱103を介して太陽電池ストリング2から入力される電圧を、適切な電圧値に調整する。これら電圧調整ユニット141はインバータユニット142に並列接続され、各電圧調整ユニット141で調整された直流電圧は、インバータユニット142で交流電圧に変換されて商用電力系統など5に出力される。
この太陽光発電システムにおいて、パワーコンディショナ104の電圧調整ユニット141はそれぞれ1つの太陽電池ストリング2に対応するため、パワーコンディショナ104は太陽電池ストリング2の数と同一数の電圧調整ユニット141を備える。
特開2003−289626号公報
しかし、パワーコンディショナ104に接続される太陽電池ストリング2の数は、太陽光発電システムが設置される場所(屋根など)の形状や面積に応じて異なる。そのため、様々な太陽電池ストリング数に対応できるように、電圧調整ユニット141の数が異なる多種類の製品がパワーコンディショナには必要である。また、パワーコンディショナは、その最大定格出力に応じて異なる製品が必要である。したがって、パワーコンディショナの製品の種類は、(電圧調整ユニット数の種類)×(定格出力の種類)だけ存在する。例えば、電圧調整ユニット数が2個,3個,4個および5個の4種類で、最大定格出力が3kW,4kWおよび5kWの3種類である場合、パワーコンディショナの製品は4×3=12種類となる。このように製品種類が多いと、在庫が増加しがちで管理が煩雑となる。
そこで、本発明は、太陽光発電システムにおける電力変換装置に含まれるパワーコンディショナであって、製品種類が低減されたパワーコンディショナと、このようなパワーコンディショナを実現するための接続箱とを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一構成にかかる接続箱は、複数の太陽電池モジュールをそれぞれ直列接続した複数の太陽電池ストリングに接続されるとともに、1つのパワーコンディショナに接続される接続箱であって、直流入力電圧を設定昇圧比で昇圧して出力する昇圧ユニットを複数備え、前記複数の昇圧ユニットの各昇圧ユニットには、前記複数の太陽電池ストリングの1つの太陽電池ストリングがそれぞれ対応し、この太陽電池ストリングの出力が当該昇圧ユニットの前記直流入力電圧であり、前記複数の昇圧ユニットでそれぞれ昇圧された直流出力電圧が前記1つのパワーコンディショナの並列入力電圧である。
この構成によれば、接続箱に、複数の太陽電池ストリングにそれぞれ対応した昇圧ユニットが設けられ、パワーコンディショナには1つの入力電圧が並列に入力されるため、パワーコンディショナは、太陽電池ストリングの数に応じた製品種類を用意する必要がない。特に、従来からパワーコンディショナは最大定格出力に応じた製品種類を用意する必要があるが、本構成ではパワーコンディショナは太陽電池ストリングの数に応じた製品種類を用意する必要がないため、パワーコンディショナの製品種類が低減される。
好ましい実施形態においては、前記複数の昇圧ユニットに代えて、前記直流入力電圧を適切な直流電圧値に調整して出力する電圧調整ユニットを複数備え、前記複数の電圧調整ユニットの各電圧調整ユニットには、前記複数の太陽電池ストリングの1つの太陽電池ストリングがそれぞれ対応し、この太陽電池ストリングの出力が当該電圧調整ユニットの前記直流入力電圧であり、前記複数の電圧調整ユニットでそれぞれ調整された直流出力電圧が前記1つのパワーコンディショナの並列入力電圧である。これによれば、昇圧ユニットに代えて電圧調整ユニットが設けられるため、昇圧比を入力するための入力手段が不要で、自動的に適切な直流電圧値に調整される。
また、接続箱の各電圧調整ユニットがその出力電圧を所定の電圧値に調整することができるため、接続箱の後段のパワーコンディショナに電圧調整ユニットを設ける必要がなくなる。これにより、パワーコンディショナは簡易な構成となる。
好ましくは、前記電圧調整ユニットは、最大電力追従制御を実行するMPPT制御部を有する。電圧調整ユニットがMPPT制御部を有するため、最大電力となるように電圧が適切に調整される。
好ましくは、前記複数の昇圧ユニットまたは前記複数の電圧調整ユニットは、当該接続箱内に取り付けられている。全ての昇圧ユニットまたは電圧調整ユニットが接続箱内に取り付けられているため、太陽光発電システムの設置時に、必要に応じて昇圧ユニットまたは電圧調整ユニットを接続箱に取付けるものに比べて、扱い易い。
本発明の一構成にかかるパワーコンディショナは、前記接続箱が接続される。
本発明の一構成にかかる電力変換装置は、前記接続箱と前記パワーコンディショナとを備える。
本発明にかかる電力変換装置によれば、接続箱に昇圧ユニットまたは電圧調整ユニットを配備することで、パワーコンディショナの製品種類が低減される。したがって、在庫管理が容易である。
本発明の第1の実施形態に係る、太陽光発電システムにおける電力変換装置の概略ブロック図である。 本発明の第2の実施形態に係る、太陽光発電システムにおける電力変換装置の概略ブロック図である。 従来の、太陽光発電システムにおける電力変換装置の概略ブロック図である。
以下、本発明の第1の実施形態に係る、太陽光発電システムにおける電力変換装置について、図1を参照して説明する。
太陽光発電システム1は、複数の太陽電池ストリング2(本実施形態では、4つの太陽電池ストリング2A,2B,2C,2D)、電力変換装置10、および商用電力系統5を備える。
太陽電池ストリング2は、それぞれ、複数の太陽電池モジュールを直列接続したものである。各太陽電池ストリング2に含まれる太陽電池モジュール21の数は、太陽電池ストリング2を設置する場所の形状や面積に依存する。したがって、標準の数の太陽電池モジュール21から構成されるものもあれば、それよりも少ない数から構成されるものもある。なお、図1では、紙面上側の太陽電池ストリング2A,2Bが標準数の太陽電池モジュール21を含み、紙面下側の太陽電池ストリング2C,2Dが標準数よりも少ない太陽電池ストリング21を含む。
太陽電池ストリング2の数は、太陽光発電システム1の設置態様に応じて決定され、例えば、2〜5のストリング数である。図1では、ストリング数は4である。
電力変換装置10は、接続箱3およびパワーコンディショナ4を備える。接続箱3は、太陽電池ストリング2からの入力線に対応した複数のスイッチ31と、太陽電池ストリング2の数と同一数の昇圧ユニット32とを含む。昇圧ユニット32は、例えば、昇圧チョッパ回路32aおよびこれを制御する制御回路32bを含み、太陽電池ストリング2が出力する直流電圧を昇圧する。なお、従来の接続箱3は電流の逆流防止用のダイオードも備えていたが、本実施形態では、昇圧ユニット32に含まれるダイオード(図示せず)が電流の逆流防止機能を果たす。このように、電力損失を引き起こすダイオードが省略されるため、電力変換装置10の変換効率が従来に比べて向上する。
接続箱3には、また、各昇圧ユニット32にそれぞれ対応した、昇圧比入力用の複数の入力手段(図示せず)が設けられる。入力手段は、例えば、ディップスイッチやロータリスイッチからなる。昇圧ユニット32では、対応する入力手段を介して設定された昇圧比(設定昇圧比)に応じて制御回路32bが昇圧チョッパ回路32aを制御し、その設定された昇圧比だけ直流入力電圧を昇圧して出力する。
各昇圧比は、太陽電池ストリング2のうち、標準数の太陽光モジュール21を含む太陽電池ストリング2(2C,2D)の出力電圧と、他の全ての太陽電池ストリング2(2A,2B)の出力電圧とが一致するように設定されてもよい。この設定によって、全ての昇圧ユニット32の出力電圧が同一となる。なお、標準数の太陽光モジュール21を含む太陽電池ストリング2(2A,2B)に接続された昇圧ユニット32の昇圧比は1:1に設定されてもよく、その直流入力電圧は実質的には昇圧されない。
パワーコンディショナ4は、インバータユニット42を備える。接続箱3の各昇圧ユニット32はパワーコンディショナ4のインバータユニット42に並列接続され、昇圧ユニット32で昇圧された直流電圧は、インバータユニット42で交流電圧に変換されて商用電力系統など5に出力される。
パワーコンディショナ4は、また、接続箱3の昇圧ユニット32の出力である直流電圧出力をさらに昇圧する昇圧ユニット(図示せず)を、インバータユニット42の前段に1つ備えてもよい。このパワーコンディショナ4における昇圧ユニットによって、接続箱3の各昇圧ユニット32の出力電圧をそれぞれ所定のバス電圧(インバータユニット42に入力される直流電圧)にまで昇圧することができる。
代わりに、接続箱3の各昇圧ユニット32の出力電圧がこの所定のバス電圧(インバータユニット42に入力される直流電圧)となるように、各昇圧ユニット32の昇圧比が設定されてもよい。この設定によって、全ての昇圧ユニット32の出力電圧が同一となる上に、それら出力電圧がパワーコンディショナ4の所定のバス電圧となる。したがって、パワーコンディショナ4内の昇圧ユニットを省略することができる。
このように、パワーコンディショナ4には同一の直流電圧が並列で入力されるため、太陽電池ストリング2の数に応じてパワーコンディショナ4の製品の種類を準備する必要がない。その一方、接続箱3に含まれる昇圧ユニット32の数は、太陽電池ストリング2の数に一致する。すなわち、接続箱3は、昇圧ユニット32の数が異なる複数種類の製品の中から、太陽光発電システム1の設置態様に応じて決定された太陽電池ストリング2の数に昇圧ユニット32の数が一致するように、選択される。そのため、例えば、太陽電池ストリング2の数に一致する昇圧ユニット32の数が2個,3個,4個および5個の4種類で、パワーコンディショナ4の最大定格出力が3kW,4kWおよび5kWの3種類の場合、接続箱3は4種類の製品、パワーコンディショナ4は3種類の製品が準備されれば十分である。これに対して、パワーコンディショナ4内に昇圧ユニット32を設けた場合、3種類の最大定格出力および4種類の昇圧ユニット数に対応するには、パワーコンディショナは12種類の製品が必要である。したがって、接続箱3に昇圧ユニット32を設けることで、電力変換装置10を構成する製品の種類が低減される。
次に、本発明の第2の実施形態に係る、太陽光発電システムにおける電力変換装置について、図2を参照して説明する。ただし、第1の実施形態と異なる点について説明し、同一の構成要素に関しては同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る電力変換装置10Aの接続箱3Aは、複数の昇圧ユニット32(図1)の代わりに、複数の電圧調整ユニット33を含む。各電圧調整ユニット33は、DC/DCコンバータ33aと、MPPT制御(最大電力追従制御)を実行するMPPT制御部33bとを有する。
電圧調整ユニット33は、DC/DCコンバータ33aによって、太陽電池ストリング2が出力した直流電圧を必要に応じて昇圧し、適切な値に調整する。この直流出力電圧は、MPPT制御部33bの制御によって、各太陽電池ストリング2からの電力が最大となる最大電力点に追従するように制御され、適切な値に調整される。このMPPT制御部33bにおいて、太陽電池ストリング2の各太陽電池モジュール21の状態が検出されて、この状態に依存したMPPT制御が実行されてもよい。接続箱3Aは、また、図示しない1つの電圧調整ユニット制御部を有し、この電圧調整ユニット制御部が全ての電圧調整ユニット33を制御して、これらの直流出力電圧を一致させる。
このように電圧調整ユニット33が出力する直流電圧はMPPT制御部33bで自動的に制御されるため、第1の実施形態において説明した昇圧比入力用の入力手段のようなユーザインタフェースは不要である。
以上、本発明にかかる電力変換装置によれば、接続箱に昇圧ユニットまたは電圧調整ユニットを配備することで、パワーコンディショナの製品種類が低減される。したがって、在庫管理が容易である。
2 太陽電池ストリング
3 接続箱
4 パワーコンディショナ
21 太陽電池モジュール
32 昇圧ユニット

Claims (4)

  1. 複数の太陽電池モジュールをそれぞれ直列接続した複数の太陽電池ストリングに接続されるとともに、1つのパワーコンディショナに接続される接続箱であって、
    直流入力電圧を設定昇圧比で昇圧して出力する昇圧ユニットを複数備え、
    前記複数の昇圧ユニットの各昇圧ユニットには、前記複数の太陽電池ストリングの1つの太陽電池ストリングがそれぞれ対応し、この太陽電池ストリングの出力が当該昇圧ユニットの前記直流入力電圧であり、
    前記設定昇圧比は、前記複数の昇圧ユニットの全ての出力電圧が同一で所定のバス電圧となるように設定された昇圧比であり、
    前記複数の昇圧ユニットでそれぞれ昇圧された直流出力電圧が前記1つのパワーコンディショナの並列入力電圧である、接続箱。
  2. 請求項1に記載の接続箱において、
    前記複数の昇圧ユニットまたは前記複数の電圧調整ユニットは、当該接続箱内に取り付けられている、接続箱。
  3. 請求項1または2に記載の接続箱が接続される前記パワーコンディショナ。
  4. 太陽光発電システムにおける電力変換装置であって、
    請求項1または2に記載の接続箱と、
    請求項に記載のパワーコンディショナとを備えた、電力変換装置。
JP2014027867A 2014-02-17 2014-02-17 太陽光発電システムにおける電力変換装置、ならびにこれに含まれる接続箱およびパワーコンディショナ Active JP6261367B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014027867A JP6261367B2 (ja) 2014-02-17 2014-02-17 太陽光発電システムにおける電力変換装置、ならびにこれに含まれる接続箱およびパワーコンディショナ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014027867A JP6261367B2 (ja) 2014-02-17 2014-02-17 太陽光発電システムにおける電力変換装置、ならびにこれに含まれる接続箱およびパワーコンディショナ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015154654A JP2015154654A (ja) 2015-08-24
JP6261367B2 true JP6261367B2 (ja) 2018-01-17

Family

ID=53896380

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014027867A Active JP6261367B2 (ja) 2014-02-17 2014-02-17 太陽光発電システムにおける電力変換装置、ならびにこれに含まれる接続箱およびパワーコンディショナ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6261367B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107885274B (zh) * 2017-12-28 2023-05-16 辽宁太阳能研究应用有限公司 一种光伏阵列智能电压补偿器
CN110176904A (zh) * 2019-05-09 2019-08-27 周建军 一种树型光伏发电装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003134667A (ja) * 2001-10-17 2003-05-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 太陽光発電装置
JP3796460B2 (ja) * 2002-03-28 2006-07-12 シャープ株式会社 太陽光発電システム用パワーコンディショナ
DE102009032288A1 (de) * 2009-07-09 2011-01-13 Kostal Industrie Elektrik Gmbh Photovoltaikanlage
JP2012137830A (ja) * 2010-12-24 2012-07-19 Ntt Facilities Inc 太陽光発電システム
JP5942079B2 (ja) * 2011-02-28 2016-06-29 パナソニックIpマネジメント株式会社 系統連系システム
JP5942218B2 (ja) * 2011-11-08 2016-06-29 パナソニックIpマネジメント株式会社 太陽光発電用パワーコンディショナ
WO2013105628A1 (ja) * 2012-01-12 2013-07-18 シャープ株式会社 太陽光発電システム、発電システム性能予測装置、発電システム性能予測方法、及び発電システム
JP6242128B2 (ja) * 2013-09-09 2017-12-06 田淵電機株式会社 電力変換装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015154654A (ja) 2015-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5969526B2 (ja) 高効率太陽光電力のためのシステム
US8358033B2 (en) Systems, methods, and apparatus for converting DC power to AC power
US8053929B2 (en) Solar power array with maximized panel power extraction
US8378656B2 (en) Quasi-AC, photovoltaic module for unfolder photovoltaic inverter
US20160344192A1 (en) Systems and methods for quick dissipation of stored energy from input capacitors of power inverters
US9048692B2 (en) Controlled converter architecture with prioritized electricity supply
JP2011078306A (ja) インバータの作動方法及びインバータ
US11720135B2 (en) Systems and methods for quick dissipation of stored energy from input capacitors of power inverters
AU2013206703A1 (en) Power converter module, photovoltaic system with power converter module, and method for operating a photovoltaic system
KR20160129265A (ko) 태양광 컨버터 및 에너지 저장 컨버터를 이용한 계통 연계형 통합 장치
JP2003289626A (ja) 太陽光発電システム用パワーコンディショナ
KR101130320B1 (ko) 풍력발전장치의 대기전력 공급장치
JP6232912B2 (ja) 太陽光発電用パワーコンディショナ
JP6261367B2 (ja) 太陽光発電システムにおける電力変換装置、ならびにこれに含まれる接続箱およびパワーコンディショナ
JP6148277B2 (ja) 系統連系インバータシステムの制御装置
JP5931345B2 (ja) 無停電電源システム
US9817424B2 (en) Method and apparatus for maximum power point tracking for multi-input power converter
JP2014130416A (ja) 系統連系装置
JP2015171178A (ja) パワーコンデショナおよび太陽光発電システム
US9859782B2 (en) Power supply apparatus for power converters
JP6228057B2 (ja) 電力制御装置及び電力制御方法
JP6171180B2 (ja) 電力変換装置
US20170222439A1 (en) Configurable inverter apparatus, photovoltaic system comprising such an inverter apparatus
JP6515006B2 (ja) 太陽光発電システム
KR101147806B1 (ko) 마이크로 인버터를 이용한 태양광 발전 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20161219

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170911

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170919

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171110

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20171121

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20171212

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6261367

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R360 Written notification for declining of transfer of rights

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360

R360 Written notification for declining of transfer of rights

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360

R371 Transfer withdrawn

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250