JP6357638B2 - Power converter - Google Patents
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Description
本発明は、複数の太陽電池セルから成る太陽電池集合体、例えば太陽電池ストリングを複
数接続可能とした電力変換装置に関する。
The present invention relates to a power conversion device capable of connecting a plurality of solar cell assemblies including a plurality of solar cells, for example, solar cell strings.
一般に電力変換装置は太陽電池が発電をしているときに交流電力を生成するように作動し
、太陽電池が発電をしなくなった際又は発電量が減少した際(例えば日没を判断した際)
に交流電力の生成を終了するものである。例えば、複数の太陽電池モジュール(太陽電池
ストリングに相当)統合の開放電圧(太陽電池の出力電圧に相当)がその起動用初期値以
上となった時点から状態確認用の所定時間後に交流電力への変換を開始するものがあった
。(特許文献1)
In general, the power converter operates to generate AC power when the solar cell is generating power, and when the solar cell stops generating power or when the amount of power generation decreases (for example, when sunset is judged)
The generation of AC power is terminated. For example, a plurality of solar cell modules (corresponding to solar cell strings) integrated open-circuit voltage (corresponding to the output voltage of the solar cell) is switched to the AC power after a predetermined time for status confirmation from the time when it becomes equal to or higher than the starting initial value There was something that started the conversion. (Patent Document 1)
特許文献1に記載のものは、複数の太陽電池モジュール、即ち複数の太陽電池ストリン
グを用いて太陽電池の発電装置又はシステムを構成した場合、交流電力の出力開始にはこ
の発電装置全体の発電電圧が起動初期値以上となる必要がある。
In the case of the configuration described in Patent Document 1, when a solar cell power generation device or system is configured using a plurality of solar cell modules, that is, a plurality of solar cell strings, the power generation voltage of the entire power generation device is used to start output of AC power. Must be greater than the initial startup value.
日の出に際しては、太陽の位置が低いので、いくつかの太陽電池ストリングの発電電圧
が起動初期値以上となっているにもかかわらず、日陰となり発電電圧が低い状態となって
いる太陽電池ストリングが存在する場合がある。この場合、太陽電池ストリング全体の出
力が統合されて発電電圧が起動初期値に達せず交流電力の出力開始が遅れることがあった
。
At sunrise, the position of the sun is low, so there are solar cell strings that are in the shade and have a low power generation voltage even though the power generation voltage of some solar cell strings is above the initial startup value. There is a case. In this case, the output of the entire solar cell string is integrated, and the generated voltage does not reach the starting initial value, and the output start of the AC power may be delayed.
本発明は、発電電圧が所定値に達した太陽電池ストリングがあれば交流電力への変換開
始を可能として交流電力の供給開始が速やかに行うことができる電力変換装置を提供する
ものである。
The present invention provides a power conversion device that can start conversion to AC power and quickly start supplying AC power if there is a solar cell string in which the generated voltage reaches a predetermined value.
本発明の電力変換装置は、複数の太陽電池セルから成る太陽電池集合体の出力を昇圧す
る昇圧回路を複数の太陽電池集合体毎に夫々備えると共に、夫々の昇圧回路の出力を単一
にまとめた後に交流電力へ変換する変換回路を備える電力変換装置において、夫々の昇圧
回路のうちの少なくともいずれか1つの昇圧回路の入力電圧が第1の所定電圧以上の状態
を第1の所定時間以上維持した際に少なくとも前記昇圧回路または前記変換回路のいずれ
か一方の作動を開始させるものであり、交流電力への変換が可能になった太陽電池集合体
毎に作動を開始させることができるものである。
The power conversion device of the present invention includes a booster circuit that boosts the output of a solar battery assembly composed of a plurality of solar cells for each of the plurality of solar battery assemblies, and combines the outputs of the respective booster circuits into a single unit. In a power conversion device including a conversion circuit for converting to AC power after that, the input voltage of at least one of the boost circuits is maintained at a state equal to or higher than a first predetermined voltage for a first predetermined time or longer. At least one of the booster circuit and the converter circuit is started, and the operation can be started for each solar cell assembly that can be converted into AC power. .
本発明の電力変換装置では、交流電力への変換が可能になった太陽電池集合体毎に作動を
開始させることができるので太陽電池の活用率が向上するものである。
In the power conversion device of the present invention, since the operation can be started for each solar cell assembly that can be converted into AC power, the utilization rate of solar cells is improved.
本発明は、太陽電池集合体(例えば太陽電池ストリング)を複数接続可能とし、交流電力
への変換が可能になった太陽電池集合体毎に作動を開始させるものである。
In the present invention, a plurality of solar cell assemblies (for example, solar cell strings) can be connected, and the operation is started for each solar cell assembly that can be converted into AC power.
図1は、本発明の一実施例を示す説明図であり、A乃至Eは太陽電池ストリングであり、
複数の太陽電池セルを電気的に直列/並列に接続して単一のモジュールとしたもの、また
はこのモジュールを電気的に直列/並列に接続して単一の太陽電池集合体としたものであ
る。以下、単にストリングA乃至Eとして実施例を説明する。図1において、1は電力変
換装置であり、この電力変換装置1の出力は系統Gへ重畳される。
FIG. 1 is an explanatory view showing an embodiment of the present invention, A to E are solar cell strings,
A plurality of solar cells are electrically connected in series / parallel to form a single module, or this module is electrically connected in series / parallel to form a single solar cell assembly. . Hereinafter, the embodiments will be described simply as strings A to E. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a power converter, and the output of the power converter 1 is superimposed on the grid G.
ストリングA乃至Eは夫々が対応する入力回路2a乃至2eの仕様(入力定格)に合致
するように複数の太陽電池モジュール(パネル)を並列及び/又は直列に接続して構成し
たものである。尚、接続するストリングの数はA乃至Eの5台に限るものではなく、また
全ての入力回路2a乃至2eにストリングを接続する必要もなく、少なくとも2つの入力
回路が有効になるように構成すればよい。
The strings A to E are configured by connecting a plurality of solar cell modules (panels) in parallel and / or in series so as to match the specifications (input ratings) of the corresponding input circuits 2a to 2e. The number of strings to be connected is not limited to five from A to E, and it is not necessary to connect the strings to all the input circuits 2a to 2e, and at least two input circuits are configured to be effective. That's fine.
入力回路2a乃至2eは同じ回路を用いることができるので入力回路2aを説明し入力
回路2b乃至2eの説明は省略する。入力回路2aには太陽電池のストリングAが正極及
び負極の入力端子を介して接続され、入力回路2aの入力電圧(ストリングAの直流の出
力電圧に相当)を電圧検出器3で検出し、入力回路2aの入力電流(ストリングAの直流
の出力電流に相当)を電流検出器4で検出する。
Since the same circuit can be used for the input circuits 2a to 2e, the input circuit 2a will be described and the description of the input circuits 2b to 2e will be omitted. A string A of solar cells is connected to the input circuit 2a via positive and negative input terminals. The input voltage of the input circuit 2a (corresponding to the DC output voltage of the string A) is detected by the
電圧検出器3は印加される電圧を必要に応じて分圧し、A/D(アナログ/デジタル)変
換した後、デジタルの電圧値として制御部5へ供給する。尚、制御部5もしくは制御部5
のマイクロプロセッサ等の制御素子がA/D変換部を有している場合は、この電圧検出器
3は抵抗分圧による分圧部の構成でも良い。
The
When the control element such as the microprocessor has an A / D conversion unit, the
電流検出器4は供給される電流を検出するものであり、シャント抵抗による電圧降下を検
出するもの、ホール効果を利用する非接触型のものなどがあり検出した電流量に相当する
電圧を出力するものである。この電圧は電圧検出器3の出力と同様に制御部5へ供給され
る。
The current detector 4 detects a supplied current, and there are a detector that detects a voltage drop due to a shunt resistor, a non-contact type that uses the Hall effect, and the like, and outputs a voltage corresponding to the detected current amount. Is. This voltage is supplied to the
入力回路2aは直流電圧の昇圧部(昇圧回路)を備え、この昇圧部としては少なくとも
リアクタ6、スイッチング素子7、ダイオード8、コンデンサ9から構成され、コンデン
サ9の端子電圧が目標電圧になるようにスイッチング素子7のオンデューティ比(例えば
スイッチング周期は1〜3KHz)をフィードバック制御する一般的なDC/DCコンバ
ータを用いることができる。この昇圧部の構成はこの構成に限るものではなく、例えばト
ランスを用いた絶縁型の昇圧回路で構成することが可能である。
The input circuit 2a includes a DC voltage boosting unit (boosting circuit). The boosting unit includes at least a reactor 6, a switching element 7, a
ダイオード10は入力回路を複数用いた際の逆流防止に用いられる。このダイオード1
0を介して出力された直流電力は他の入力回路2b乃至2eの出力と共に単一にまとめら
れて中間電圧を出力するコンデンサ11へ供給される。この中間電圧は4個のスイッチン
グ素子を単相ブリッジ状に接続してD/A(デジタル/アナログ)変換を行うインバータ
部12(直流を交流に変換する変換部に相当)へ供給される。
The
The DC power output through 0 is combined with the outputs of the other input circuits 2b to 2e into a single unit and supplied to the
インバータ部12は、系統Gの周波数と同等の周波数の変調波と搬送波との大小を比較
して得られるスイッチング信号に基づいて夫々のスイッチング素子をON/OFFさせて
系統Gと実質的に同一周波数の疑似正弦波の交流を出力する。この疑似正弦波はリアクタ
13、14及びコンデンサ15から成るフィルタ回路で高周波成分を減衰させた後系統G
へ重畳されるものである。尚、この疑似正弦波の波形成形はこの方式に限るものでなく、
中性点クランプ方式など他の方式を用いることが可能である。
The
Is to be superimposed. In addition, the waveform shaping of this pseudo sine wave is not limited to this method,
Other methods such as a neutral point clamp method can be used.
16は表示部であり、この表示部16は汎用の7セグメント/8セグメントの表示器や液
晶表示器など数字、記号、文字などを表示できるものであればよく、制御部5からの信号
に基づき、数字、記号、文字を組み合わせて特定のコードを表示するものである。
制御部5は、昇圧部の目標電圧、系統Gへ重畳される交流電圧のピーク値(又は実効電
圧や平均電圧でもよい)などを系統Gへ重畳する交流電力が最大(もしくは最大付近や目
標電力値)になるように制御する。この際、電圧検出器3、電流検出器4の各検出値から
ストリングAの発電電力を算出してこの発電電力が最大になるように昇圧部の目標電圧を
調整するものであり、この調整には一般的なMPPT(Maximum Power P
oint Tracking)方式を用いることが可能である。
The
It is possible to use an oint tracking method.
図2は図1に示した一実施例の動作を示す説明図であり、ステップS1では入力回路2
a(昇圧回路)の入力電圧、即ち電圧検出器3の検出する電圧が第1の所定電圧以上の状
態を第1の所定時間以上維持し起動のフラグFaが無ければこのフラグFaを立てる。尚
、フラグFaが既に立っていればフラグFaを維持する。また、電圧検出器3の検出する
電圧が第1の所定電圧より低い第2の所定電圧以下の状態を第2の所定時間以上維持し、
フラグFaが立っていればこのフラグFaを消す。尚、フラグFaが無ければフラグFa
のない状態を維持する。これら一連の動作はステップS1の「フラグFaの判断」による
。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the operation of the embodiment shown in FIG.
If the input voltage of a (boost circuit), that is, the voltage detected by the
If the flag Fa is set, the flag Fa is deleted. If there is no flag Fa, the flag Fa
Maintain the state without. A series of these operations is based on “determination of flag Fa” in step S1.
また、制御部5はフラグFaが立てば入力回路2aの昇圧部の作動を開始させ、フラグF
aの立った状態が継続していればそのまま昇圧部の作動を維持時し、フラグ2aが無けれ
ば昇圧部の作動を停止させる。
Further, when the flag Fa is set, the
If the state where a is standing continues, the operation of the booster is maintained as it is, and if the flag 2a is not present, the operation of the booster is stopped.
ステップS2ではステップS1と同様に入力回路2bに対応するフラグFbの判断を行
い、同様にステップS3ではフラグFcの判断を行い、ステップS4ではフラグFdの判
断を行い、ステップS5ではフラグFeの判断を行う。
In step S2, the flag Fb corresponding to the input circuit 2b is determined in the same manner as in step S1, similarly in step S3, the flag Fc is determined, in step S4, the flag Fd is determined, and in step S5, the flag Fe is determined. I do.
第1の所定電圧は太陽電池セルの特性によって異なるものであるが、例えば、ストリン
グの定格出力を1.5Kw程度以下とすれば70V〜100Vの範囲で設定が可能である
。第1の所定時間も同様に100秒から200秒程度に設定することができる。
The first predetermined voltage varies depending on the characteristics of the solar battery cell. For example, if the rated output of the string is about 1.5 Kw or less, it can be set in the range of 70V to 100V. Similarly, the first predetermined time can be set to about 100 to 200 seconds.
スッテプS1乃至ステップS5のフラグを立てる際の判断は第1の所定電圧と第1の所
定時間との組み合わせで行っているが、並行して第1の所定電圧より高い第3の所定電圧
が第1の所定時間より短い第4の所定時間以上維持した際にもフラグを立てる判断を加え
ても良いものである。この場合、例えば第3の所定電圧は第1の所定電圧の1.5倍程度
、また第4の所定時間は第1の所定時間の1/10程度の値を用いることができるもので
あるがこれらの値に限るものではない。
The determination at the time of setting the flags in steps S1 to S5 is made by a combination of the first predetermined voltage and the first predetermined time. In parallel, the third predetermined voltage higher than the first predetermined voltage is the first predetermined voltage. It is also possible to add a determination to set a flag even when the time is maintained for a fourth predetermined time which is shorter than one predetermined time. In this case, for example, the third predetermined voltage can be about 1.5 times the first predetermined voltage, and the fourth predetermined time can be about 1/10 of the first predetermined time. It is not limited to these values.
第2の所定電圧は同様の50V〜80Vの範囲であり、第1の所定電圧より20V程度
低い電圧とすることができるものである。第2の所定時間も同様に300秒〜500秒程
度に設定することができるものであるがこれらの値に限るものではない。
これら第1及び第2の所定電圧及び第1乃至第3の所定時間は前記記載の値に限るもの
ではなく太陽電池や電力変換装置の仕様によって任意に変更できるものである。
The second predetermined voltage is in the same range of 50V to 80V, and can be a voltage lower by about 20V than the first predetermined voltage. Similarly, the second predetermined time can be set to about 300 to 500 seconds, but is not limited to these values.
The first and second predetermined voltages and the first to third predetermined times are not limited to the values described above, and can be arbitrarily changed according to the specifications of the solar cell and the power converter.
ステップS6では、フラグFa乃至フラグFeの状態を判断し、少なくとも何れか1つ
のフラグが立っていれば、系統連系の維持又は開始を判断するところの「系統連系の判断
」を行うものである。ステップS6で系統連系の維持又は開始が判断された時はステップ
S7へ進みインバータ部12が作動していなければインバータ部12の作動を開始させ、
インバータ部12が作動していればその作動を維持する。従って、少なくともいずれか1
つの昇圧部が作動しかつインバータ部12が作動することによって太陽電池の発電出力が
交流もしくは交流電力に変換されるものである。
In step S6, the state of the flag Fa to the flag Fe is determined. If at least one of the flags is set, the “system connection determination” is performed to determine whether to maintain or start the system connection. is there. When it is determined in step S6 that the grid connection is maintained or started, the process proceeds to step S7, and if the
If the
When the two boosting units operate and the
ステップS8を経た後はステップS9へ進み、フラグFa乃至フラグFeのすべてが無
くなっている状態が第3の所定時間維持されたか否かの判断(連携停止の判断)を行い、
この条件が満たされた時は日没を判断しインバータ部12の作動を停止する。第3の所定
時間は例えば10分などの日射量の変動を加味した値を設定することができる。
After step S8, the process proceeds to step S9, where it is determined whether or not the state where all of the flags Fa to Fe are lost is maintained for a third predetermined time (determination of cooperation stop),
When this condition is satisfied, the sunset is determined and the operation of the
図2に示した説明図では、ステップS1乃至ステップS5で昇圧部の作動の判断を行っ
た後、ステップS7でインバータ部12の作動の判断を行っているが、各フラグの状態を
全て判断してから昇圧部とインバータ部12とを同時に作動させてもよく、またインバー
タ部12が作動してから昇圧部が作動するようにしても良い。インバータ部12が先に作
動する場合は短時間のうちに昇圧部を作動させるのが制御安定性の点から好ましく、昇圧
部が先に作動する場合はコンデンサ9の端子電圧が高くなってからインバータ部12を作
動させるのが好ましい。
In the explanatory diagram shown in FIG. 2, after the operation of the boosting unit is determined in steps S1 to S5, the operation of the
このように、本発明では太陽電池のストリングの発電状態に応じて有効に交流への変換
が開始されるものである。
Thus, in the present invention, conversion to alternating current is effectively started according to the power generation state of the solar cell string.
以上、本発明の一実施形態について説明したが、以上の説明は本発明の理解を容易にす
るためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱すること
なく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, the above description is for making an understanding of this invention easy, and does not limit this invention. It goes without saying that the present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and that the present invention includes equivalents thereof.
1 電力変換装置
2a〜2e 入力回路
3 電圧検出器
4 電流検出器
5 制御部
16 表示部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power converter 2a-
Claims (3)
池集合体毎に夫々備えると共に、当該夫々の昇圧回路の出力を単一にまとめた後に交流電
力へ変換する変換回路を備える電力変換装置において、
前記夫々の昇圧回路のうちの少なくともいずれか1つの昇圧回路の入力電圧が第1の所
定電圧以上の状態を第1の所定時間以上維持すること及び前記入力電圧が第1の所定電圧
より高い第3の所定電圧以上の状態を第1の所定時間より短い第4の所定時間を維持する
ことのうち何れか一方を満たした際に少なくとも前記昇圧回路または前記変換回路のいず
れか一方の作動を開始させ、前記昇圧回路の入力電圧が第1の所定電圧より低い第2の所
定電圧以下の状態を第2の所定時間以上維持した当該昇圧回路の作動を停止させ、全ての
昇圧回路が作動を停止した状態を第3の所定時間維持した際に前記変換回路の作動を停止
することを特徴とする電力変換装置。 A booster circuit that boosts the output of a solar battery assembly composed of a plurality of solar cells is provided for each of the plurality of solar battery assemblies, and the outputs of the respective booster circuits are combined into a single and then converted to AC power. In a power conversion device including a conversion circuit,
Maintaining a state where the input voltage of at least one of the respective booster circuits is equal to or higher than a first predetermined voltage for a first predetermined time and the input voltage is a first predetermined voltage
Maintaining a state higher than the third predetermined voltage for a fourth predetermined time shorter than the first predetermined time
When at least one of the above is satisfied , at least one of the booster circuit and the converter circuit is started to operate, and the input voltage of the booster circuit is lower than the first predetermined voltage and lower than the second predetermined voltage. The operation of the booster circuit that has maintained the state for the second predetermined time or more is stopped, and the operation of the conversion circuit is stopped when the state in which all the booster circuits have stopped operating is maintained for the third predetermined time. A power converter.
ことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。 The power converter according to claim 1, wherein sunset is determined when a state in which all the booster circuits are stopped is maintained for a third predetermined time.
池集合体毎に夫々備えると共に、当該夫々の昇圧回路の出力を単一にまとめた後に交流電
力へ変換する変換回路を備える電力変換装置において、
前記夫々の昇圧回路のうちの少なくともいずれか1つの昇圧回路の入力電圧が第1の所
定電圧以上の状態を第1の所定時間以上維持すること及び前記入力電圧が第1の所定電圧
より高い第3の所定電圧以上の状態を第1の所定時間より短い第4の所定時間を維持する
ことのうち何れか一方を満たした際に少なくとも前記昇圧回路または前記変換回路のいず
れか一方の作動を開始させることを特徴とする電力変換装置。 A booster circuit that boosts the output of a solar battery assembly composed of a plurality of solar cells is provided for each of the plurality of solar battery assemblies, and the outputs of the respective booster circuits are combined into a single and then converted to AC power. In a power conversion device including a conversion circuit,
Maintaining a state where the input voltage of at least one of the respective booster circuits is equal to or higher than a first predetermined voltage for a first predetermined time and the input voltage is a first predetermined voltage
Maintaining a state higher than the third predetermined voltage for a fourth predetermined time shorter than the first predetermined time
Power converter, characterized in that to initiate one of the operation one of at least the booster circuit or the converter circuit when the meets either of it.
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