JP6547447B2 - Power recovery method for photovoltaic system and device therefor - Google Patents
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Description
本発明は、太陽電池ストリングを備える太陽光発電システムの出力の低下を回復させる太陽光発電システムの出力回復方法およびその装置に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for recovering power of a photovoltaic system, which recovers a reduction in power of a photovoltaic system including a photovoltaic string.
太陽光発電システムは、太陽電池ストリングを備え、各太陽電池ストリングは、多数の太陽電池モジュールが直列接続されて構成されている。太陽電池ストリングにて発電された直流の電力は、パワーコンディショナにて交流の電力に変換され、商用電力系統に供給される。 A photovoltaic system includes solar cell strings, and each solar cell string is configured by connecting a number of solar cell modules in series. The direct current power generated by the solar cell string is converted to alternating current power by the power conditioner and supplied to the commercial power grid.
上記のように、多数の太陽電池モジュールを直列接続し、高電圧の電力を出力する太陽電池ストリングでは、PID(Potential Induced Degradation)現象という、発電量が大幅に低下する劣化現象が生じることが知られている。また、このPID現象は、特許文献1および2に記載されているように、太陽電池ストリングに電圧を印加することにより解消することが知られている。
As described above, it is known that in a solar cell string in which a large number of solar cell modules are connected in series and high-voltage power is output, a degradation phenomenon in which the amount of power generation is significantly reduced occurs, which is a PID (Potential Induced Degradation) phenomenon. It is done. Moreover, it is known that this PID phenomenon is eliminated by applying a voltage to a solar cell string as described in
特許文献1には、太陽電池をパワーコンディショナから切り離し、太陽電池の正極と負極とを短絡させ、これら正極および負極とアースとの間に、PID現象を解消する電圧を印加することが記載されている。
特許文献2には、夜間に、太陽電池の正極と負極との間に、PID現象を解消する逆バイアスの直流高電圧を印加することが記載されている。
また、特許文献3には、PID現象を回避し、かつ太陽電池の出力電流を用いて、地絡を検知する構成が記載されている。具体的には、特許文献3には、太陽光発電システムの通常運転時に、太陽電池ストリングの所定の点の対地電位が正極の電位となり、各太陽電池ストリングの負極が大地と同電位となるように、切り替えスイッチを切り替えて、PID現象を回避することが記載されている。さらに、太陽光発電システムの通常運転中に、太陽電池ストリングの地絡を検出し、この場合に、定期的に、上記切り替えスイッチを切り替えることにより、太陽電池ストリングの接地する正負の極を切り替えることが記載されている。 Further, Patent Document 3 describes a configuration in which a PID phenomenon is avoided and a ground fault is detected using an output current of a solar cell. Specifically, according to Patent Document 3, during normal operation of the solar power generation system, the ground potential at a predetermined point of the solar cell string is the potential of the positive electrode, and the negative electrode of each solar cell string has the same potential as the ground. It is described that the changeover switch is switched to avoid the PID phenomenon. Furthermore, during normal operation of the photovoltaic system, a ground fault of the solar cell string is detected, and in this case, the positive and negative poles of the solar cell string to be grounded are switched periodically by switching the switching switch. Is described.
また、特許文献4には、パワーコンディショナを雷の被害から保護するパワーコンディショナ保護装置を備えた構成が記載されている。この保護装置は、雷光および雷鳴を検知し、パワーコンディショナと太陽電池アレイとの間の開閉器の開閉動作を制御するようになっている。 Further, Patent Document 4 describes a configuration provided with a power conditioner protection device that protects a power conditioner from the damage of lightning. The protection device detects lightning and thunder and controls the switching operation of the switch between the power conditioner and the solar cell array.
しかしながら、上記従来の構成では、太陽光発電システムの出力の回復に使用する電源装置として、容量の大きい電源装置が必要となり、高コストの構成となっているという問題点を有している。 However, in the above-described conventional configuration, a power supply device having a large capacity is required as a power supply device used to recover the output of the solar power generation system, and there is a problem that the cost is high.
すなわち、特許文献1に記載の構成では、太陽電池にPID現象を解消する電圧を印加する例えば時間帯についての規定がない。このため、例えば上記電圧の印加を太陽電池が発電している昼間に行う場合には、PID現象を解消するために、容量の大きい電源装置が必要となる。この場合には、電源装置が高価となる。また、地絡が発生している場合の対応については考慮されていない。
That is, in the configuration described in
特許文献2に記載の構成では、太陽電池が発電していない夜間に、PID現象を解消する電圧を太陽電池に印加しており、この点は、上記電圧を出力する電源装置の容量を小さくする上において好ましい。しかしながら、特許文献1の場合と同様、地絡が発生している場合の対応については考慮されていないため、上記電圧を出力する電源装置の容量を確実に小さくすることができない。すなわち、太陽電池に地絡が発生している場合には、漏れ電流が生じるため、容量の大きい電源が必要となる。
In the configuration described in
特許文献3に記載の構成では、PID現象を回避し、かつ地絡を検知するようになっているものの、PID現象が発生してしまった場合には対応することができない。また、特許文献4に記載の構成では、PID現象については考慮されていない。 The configuration described in Patent Document 3 is configured to avoid the PID phenomenon and detect a ground fault, but can not cope with the case where the PID phenomenon has occurred. Further, in the configuration described in Patent Document 4, the PID phenomenon is not considered.
したがって、本発明は、太陽光発電システムの出力の回復に使用する電源装置として、容量の小さい小型の電源装置を使用でき、低コストの構成とすることができる太陽光発電システムの出力回復方法およびその装置の提供を目的としている。 Therefore, the present invention can use a small-sized power supply device having a small capacity as a power supply device used to recover the output of the solar power generation system, and can provide a low-cost configuration of the solar power generation system. The purpose is to provide the device.
上記の課題を解決するために、本発明の太陽光発電システムの出力回復装置は、太陽電池ストリングと電力変換装置とを備えている太陽光発電システムの出力回復装置において、前記太陽電池ストリングに出力回復動作として出力回復電圧を印加する出力回復部と、前記太陽電池ストリングの地絡検査を行う地絡検出部と、前記太陽電池ストリングの接続を前記電力変換装置側である第1の側と前記出力回復部および前記地絡検出部側である第2の側との間にて切り替える接続切替部と、前記太陽電池ストリングに地絡無しという条件が少なくとも満たされる場合に出力回復動作可能状態と判定する判定する判定部と、前記太陽電池ストリングから前記電力変換装置へ電力を出力する場合に、前記接続切替部が前記第1の側に切り替わるように前記接続切替部を制御し、前記地絡検査の場合に、前記接続切替部が前記第2の側に切り替り前記地絡検査が行われるように、前記接続切替部および前記地絡検出部を制御し、前記出力回復動作を行うときに、前記出力回復動作可能状態である場合の前記地絡検査後の直近の夜間に、前記接続切替部が前記第2の側に切り替り前記出力回復動作が行われるように、前記接続切替部および前記出力回復部を制御する制御部とを備えていることを特徴としている。 In order to solve the above-mentioned subject, the output recovery device of the photovoltaics system of the present invention is an output recovery device of a photovoltaics system provided with a photovoltaic string and a power conversion device, wherein the output is applied to the photovoltaic strings. An output recovery unit that applies an output recovery voltage as a recovery operation, a ground fault detection unit that performs a ground fault inspection of the solar cell string, and connection of the solar cell string to the first side that is the power conversion device side A connection switching unit that switches between the power recovery unit and the second side that is the ground fault detection unit, and the power recovery operation possible state when the condition that the solar cell string does not have a ground fault is satisfied at least And the connection switching unit is switched to the first side when the electric power is output from the solar cell string to the power conversion device. The connection switching unit and the ground fault detection unit are controlled such that the connection switching unit is controlled, and in the case of the ground fault inspection, the connection switching unit is switched to the second side and the ground fault inspection is performed. When the output recovery operation is performed, the connection switching unit switches to the second side at the nearest night after the ground fault inspection when the output recovery operation is enabled, and the output recovery operation is performed. And a control unit that controls the connection switching unit and the output recovery unit.
上記の構成によれば、太陽電池ストリングから電力変換装置へ電力を出力する場合には、接続切替部が第1の側に切り替わる。地絡検査の場合には、接続切替部が第2の側に切り替り、地絡検出部が太陽電池ストリングの地絡検査を行う。太陽電池ストリングの出力回復動作を行う場合には、出力回復動作可能状態である場合において、地絡検査後の直近の夜間に、出力回復部が太陽電池ストリングに対して出力回復電圧を印加する。 According to said structure, when outputting electric power from a solar cell string to a power converter device, a connection switch part switches to a 1st side. In the case of the ground fault inspection, the connection switching unit switches to the second side, and the ground fault detection unit performs the ground fault inspection of the solar cell string. When the power recovery operation of the solar cell string is performed, the power recovery unit applies the power recovery voltage to the solar cell string at the latest night after the ground fault inspection when the power recovery operation is possible.
したがって、出力回復部が太陽電池ストリングに対して出力回復動作を行う場合に、太陽電池ストリングが地絡を生じているために大きい容量の電源を有する出力回復部が必要となるといった事態が生じない。これにより、出力回復部は容量の小さい小型の電源装置を備えていればよく、低コストの構成とすることができる。また、出力回復動作可能状態である場合の地絡検査後の直近の夜間に、太陽電池ストリングの出力回復動作を行っているので、地絡が発生している太陽電池ストリングに出力回復電圧を印加する可能性を低減することができる。 Therefore, when the power recovery unit performs the power recovery operation on the solar cell string, there is no situation where the power recovery unit having a large capacity power source is required because the solar cell string has a ground fault. . Thus, the output recovery unit may be provided with a small-sized power supply device having a small capacity, and can be configured at a low cost. In addition, since the power recovery operation of the solar cell string is performed at night immediately after the ground fault inspection when the power recovery operation is possible, the power recovery voltage is applied to the solar cell string in which the ground fault occurs. The possibility of doing so can be reduced.
上記の太陽光発電システムの出力回復装置は、落雷の恐れを示す第2の情報を取得する第2情報取得部を備え、前記判定部は、さらに、前記第2の情報が存在しないことにより落雷の恐れが無いという条件が満たされる場合に出力回復動作可能状態と判定する構成としてもよい。 The above-mentioned output recovery device of the solar power generation system includes a second information acquisition unit that acquires second information indicating a fear of lightning strike, and the determination unit further determines the lightning strike due to the absence of the second information. If the condition that there is no fear of the above condition is satisfied, it may be determined that the output recovery operation is possible.
落雷が太陽電池ストリングの近傍に発生した場合には、誘導雷の電撃が太陽電池ストリングの電線を通じて出力回復部を破壊する恐れがある。 When lightning strikes occur near the solar cell string, there is a risk that the lightning strike of the induced lightning may destroy the power recovery unit through the electric wire of the solar cell string.
しかしながら、上記の構成によれば、出力回復動作可能状態は、太陽電池ストリングに地絡が無くかつ落雷の恐れがない状態となり、出力回復動作は、太陽電池ストリングに地絡が無くかつ落雷の恐れがない状態にて行う。これにより、接続切替部および出力回復部を落雷から保護することができる。また、出力回復部の電源を保護する高価な(SPD:Serge Protection Device)を省略することができる。また、特に、接続切替部に耐電流が小さい廉価のリレーを使用した場合に、落雷によって接続切替部が破損する事態を防止することができ、低コストの構成であっても信頼性を維持することができる。 However, according to the above configuration, the power recovery operable state is a state in which there is no ground fault in the solar cell string and no fear of lightning strike, and in the power recovery operation, there is no ground fault in the solar cell string and fear of lightning strike Do it in the absence of Thus, the connection switching unit and the output recovery unit can be protected from lightning strikes. Moreover, the expensive (SPD: Serge Protection Device) which protects the power supply of an output recovery part can be omitted. In addition, in the case where an inexpensive relay with a low withstand current is used for the connection switching unit, in particular, it is possible to prevent the connection switching unit from being damaged by lightning and maintain reliability even with a low cost configuration. be able to.
上記の太陽光発電システムの出力回復装置は、前記太陽電池ストリングの出力電圧または出力電流が所定の閾値以下となる地絡検査可能状態かどうかを示す第1情報を取得する第1情報取得部を備え、前記制御部は、前記第1の情報が前記地絡検査可能状態であることを示す場合に前記地絡検査が行われるように、前記接続切替部および前記地絡検出部を制御する構成としてもよい。 The output recovery device of the solar power generation system described above includes a first information acquisition unit configured to acquire first information indicating whether or not the ground fault testable state is such that the output voltage or the output current of the solar cell string is less than a predetermined threshold. The control unit may control the connection switching unit and the ground fault detection unit such that the ground fault inspection is performed when the first information indicates that the ground fault test is possible. It may be
上記の構成によれば、太陽電池ストリングの出力電圧または出力電流が所定の閾値以下となる地絡検査可能状態である場合(早朝あるいは夕方)に、接続切替部が第2の側に切り替わり、地絡検出部が太陽電池ストリングの地絡検査を行う。 According to the above configuration, the connection switching unit is switched to the second side when the ground fault inspection is possible (early morning or evening) when the output voltage or the output current of the solar cell string is less than the predetermined threshold value A fault detection unit performs a fault test on the solar cell string.
したがって、接続切替部には耐電流が小さい廉価のリレーを使用することができ、コストダウンを図ることができる。 Therefore, an inexpensive relay with a low current resistance can be used for the connection switching unit, and the cost can be reduced.
上記の太陽光発電システムの出力回復装置は、前記太陽電池ストリングの出力電圧を検出する電圧検出部と前記太陽電池ストリングの出力電流を検出する電流検出部との少なくとも一方を備え、前記地絡検査可能状態情報取得部は、前記第1の情報を前記電圧検出部と前記電流検出部との少なくとも一方から取得し、前記制御部は、前記夜間であるとの情報を前記電圧検出部と前記電流検出部との少なくとも一方から取得する構成としてもよい。 The output recovery device of the above solar power generation system includes at least one of a voltage detection unit that detects an output voltage of the solar cell string and a current detection unit that detects an output current of the solar cell string, and the ground fault inspection The possible state information acquisition unit acquires the first information from at least one of the voltage detection unit and the current detection unit, and the control unit determines that the nighttime information is the voltage detection unit and the current It is good also as composition acquired from at least one with a detection part.
上記の構成によれば、地絡検査可能状態情報取得部は、第1の情報を電圧検出部と電流検出部との少なくとも一方から取得し、制御部は、夜間であるとの情報を電圧検出部と電流検出部との少なくとも一方から取得する。 According to the above configuration, the ground fault testable state information acquisition unit acquires the first information from at least one of the voltage detection unit and the current detection unit, and the control unit detects the voltage indicating that it is nighttime Acquired from at least one of the unit and the current detection unit.
したがって、太陽光発電システムが通常備えている電圧検出部と電流検出部との少なくとも一方を利用して、第1の情報および夜間であるとの情報を取得することができる。この場合、時計、および高緯度に特有の変化の激しい昼間時間のテーブルなども不要であり、低コストの構成とすることができる。 Therefore, it is possible to obtain the first information and the information indicating that it is nighttime by using at least one of the voltage detection unit and the current detection unit that the solar power generation system normally includes. In this case, a clock and a table of intensely changing daytime specific to high latitude are not necessary, and the configuration can be low cost.
本発明の太陽光発電システムの出力回復方法は、太陽電池ストリングと前記太陽電池ストリングに接続される電力変換装置とを備えている太陽光発電システムの出力回復方法において、前記太陽電池ストリングを前記電力変換装置から解列し、前記太陽電池ストリングの地絡検査を行う地絡検出工程と、前記太陽電池ストリングに地絡無しという条件が少なくとも満たされる場合に出力回復動作可能状態と判定する判定工程と、前記出力回復動作可能状態である場合の前記地絡検査工程後の直近の夜間に、前記電力変換装置から解列した状態の前記太陽電池ストリングに出力回復動作として出力回復電圧を印加する出力回復工程とを備えていることを特徴としている。 A method of recovering power of a solar power generation system according to the present invention is a method of recovering power of a solar power generation system including a solar cell string and a power conversion device connected to the solar cell string, wherein A ground fault detection step of disconnecting from the conversion device and performing a ground fault inspection of the solar cell string, and a judgment step of judging that the power recovery operation is possible if at least the condition that the solar cell string has no ground fault is satisfied; An output recovery voltage for applying an output recovery voltage as an output recovery operation to the solar cell string in a state disconnected from the power conversion device immediately after the ground inspection step when the output recovery operation is enabled And a process.
上記の構成によれば、上記の太陽光発電システムの出力回復装置と同様の作用効果を奏する。 According to said structure, there exists an effect similar to the output recovery device of said solar power generation system.
本発明の構成によれば、出力回復部は容量の小さい小型の電源装置を備えていればよく、低コストの構成とすることができる。また、出力回復動作可能状態である場合の地絡検査後の直近の夜間に、太陽電池ストリングの出力回復動作を行っているので、地絡が発生している太陽電池ストリングに出力回復電圧を印加する可能性を低減することができる。 According to the configuration of the present invention, the output recovery unit may be provided with a small-sized power supply device having a small capacity, and can be configured at low cost. In addition, since the power recovery operation of the solar cell string is performed at night immediately after the ground fault inspection when the power recovery operation is possible, the power recovery voltage is applied to the solar cell string in which the ground fault occurs. The possibility of doing so can be reduced.
[実施の形態1]
〔太陽光発電システムの構成〕
本発明の実施の形態を図面に基づいて以下に説明する。図1は、本実施の形態の出力回復装置を備えた太陽光発電システムの構成を示す回路図である。
First Embodiment
[Configuration of photovoltaic system]
Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a solar power generation system provided with the power recovery device of the present embodiment.
図1に示すように、太陽光発電システム1は、複数の太陽電池ストリング11、出力回復装置12、電力変換装置としてのパワーコンディショニングシステム(電力変換装置、以下、PCSと称する)13を備えている。なお、図1は、太陽電池ストリング11が発電した電力をPCS13に供給している状態であって、出力回復装置12が動作していない状態(電力出力状態)を示している。
As shown in FIG. 1, the solar
(太陽電池ストリング11)
太陽電池ストリング11は、例えば10〜20枚といった複数の太陽電池モジュール21が直列接続されて構成されている。各太陽電池モジュール21は、直列接続された複数の太陽電池セル(図示せず)を備え、パネル状に形成されている。各太陽電池ストリング11は、電力通電路23a,23bによりPCS13と接続されている。電力通電路23a,23bは、太陽電池ストリング11毎に設けられている。
(Solar cell string 11)
The
(出力回復装置12)
出力回復装置12は、太陽電池ストリング11に対してPID回復電圧(出力回復電圧)を印加して、PID現象により出力が低下した太陽電池ストリング11の出力を回復させる。このために、出力回復装置12は、電力通電路切替スイッチ(接続切替部)31、地絡検出切替スイッチ(地絡検出部)32、PID回復切替スイッチ(出力回復部)33、地絡検出装置(地絡検出部)34、PID回復電源部(出力回復部)35、雷センサ(第2情報取得部)36、PV電流検出部(電流検出部、地絡検査可能状態情報取得部)37、PV電圧検出部(電圧検出部、地絡検査可能状態情報取得部)38、制御部(判定部)39および処理通電路41a,41bを備えている。
(Output recovery device 12)
The
電力通電路切替スイッチ31は、各太陽電池ストリング11に対応した電力通電路23a,23bに設けられ、太陽電池ストリング11の接続をPCS13側と処理通電路41a,41b側との間で切り替える。なお、電力通電路23a,23bは太陽電池ストリング11毎に設けられているのに対し、処理通電路41a,41bは各太陽電池ストリング11により共用されるようになっている。
The power conduction
地絡検出切替スイッチ32は、処理通電路41a,41bと地絡検出装置34との接続をオンオフする。PID回復切替スイッチ33は、処理通電路41a,41bとPID回復電源部35との接続をオンオフする。
The ground
これら電力通電路切替スイッチ31、地絡検出切替スイッチ32およびPID回復切替スイッチ33は、例えばリレーからなり、切り替え動作あるいはオンオフ動作が制御部39によって制御される。
The power conduction
地絡検出装置34は、太陽電池ストリング11の地絡の有無を検出し、地絡が発生している場合には、太陽電池ストリング11の地絡の位置を検出する。地絡の有無の検出では、太陽電池ストリング11と接地点との間の地絡抵抗値(絶縁抵抗値)を求め、求めた地絡抵抗値が基準抵抗値より小さい場合に、地絡が発生していると判定する。地絡検出装置34は、従来周知の構成のものを使用することができる。
The ground
PID回復電源部35は、PID現象により出力が低下した太陽電池ストリング11の出力を回復させるPID回復電圧(出力回復電圧)を供給する電源装置である。本実施の形態において、PID回復電源部35は、図2に示すように、処理通電路41a,41bを短絡させ、すなわち太陽電池ストリング11のPN端子を短絡させ、短絡されたPN端子とグランドとの間にPID回復電圧を印加する構成となっている。図2は、PID回復電源部35の構成を示す概略の回路図である。
The PID recovery
雷センサ36は、例えば太陽電池ストリング11の近辺における雷の発生の有無(落雷の可能性の有無)を検出する。雷センサ36は、従来周知の構成のものを使用することができる。
The
PV電流検出部37は、各太陽電池ストリング11に対応した例えば電力通電路23aに設けられ、電力通電路23aを流れる電流量、すなわち太陽電池ストリング11からPCS13へ流れる電流量を検出し、検出結果を制御部39へ出力する。PV電圧検出部35は、太陽電池ストリング11の極間電圧(PN端子間の電圧)を検出し、検出結果を制御部39へ出力する。
The PV
(制御部39)
制御部39は、PV電流検出部34にて検出される太陽電池ストリング11の発電電流、およびPV電圧検出部35にて検出される太陽電池ストリング11の発電電圧(極間電圧)を監視し、太陽電池ストリング11の発電状態に関する情報を取得する。
(Control unit 39)
The
また、制御部39は、地絡検出装置34によって検出される各太陽電池ストリング11についての地絡の有無に関する情報を取得する。また、制御部39は、雷センサ36から太陽電池ストリング11の付近における雷発生の有無の情報(第2の情報)を取得する。
In addition, the
制御部39は、地絡検出装置34から各太陽電池ストリング11についての地絡の有無の情報を取得する場合、早朝または夕方に、各太陽電池ストリング11について、順次、地絡検出装置34による地絡の検査が行われるように、電力通電路切替スイッチ31および地絡検出切替スイッチ32の動作を制御する。制御部39は、早朝および夕方の判断をPV電流検出部37にて検出される、太陽電池ストリング11からPCS13へ流れる電流量とPV電圧検出部38にて検出される太陽電池ストリング11の極間電圧との少なくとも一方に基づいて行う。
When acquiring information on the presence or absence of a ground fault for each
制御部39は、地絡検出装置34による検査の結果、地絡の発生無しであった太陽電池ストリング11に対し、地絡検査後の直近の夜間に、かつ雷センサ36により雷の発生が検出されない場合に、PID回復電源部35からPID回復電圧が印加されるように、電力通電路切替スイッチ31、地絡検出切替スイッチ32およびPID回復電源部35を制御する。
The
制御部39は、記憶部40を備え、太陽電池ストリング11についての地絡の有無の検査結果の情報等、各種情報を記憶部40に記憶させる。
The
〔出力回復装置12の動作〕
(地絡検査の動作)
上記の構成において、出力回復装置12の動作について以下に説明する。図3は、出力回復装置12の地絡検出の動作を示すフローチャートである。図4は、太陽電池ストリング11における開放電圧および発電量の一日の変化の一例を示すグラフである。図5は、検査対象の太陽電池ストリング11についての地絡検査状態を示す回路図である。
[Operation of Output Recovery Device 12]
(Operation of ground fault inspection)
In the above configuration, the operation of the
地絡検出装置34は、太陽電池ストリング11の発電状態が地絡検査可能状態であり、かつ太陽電池ストリング11の付近に雷が発生していないときに、太陽電池ストリング11の地絡の有無を検査する。地絡検査可能状態は、具体的には、図4に示すように、太陽電池ストリング11の発電量(出力電流)が十分に小さい状態(例えばPCS13の待機電流以下、もしくは同程度に小さい状態)である(P部)。あるいは、太陽電池ストリング11の出力電圧(開放電圧)が降下途中の状態である一方、発電量(出力電流)が十分に小さい状態(例えばPCS13の待機電流以下、もしくは同程度に小さい状態)である(Q部)。P部は早朝に生じ、Q部は夕方に生じる。範囲Aは、PCS13の運転時間を示している。
The ground
また、地絡検査可能状態に太陽電池ストリング11の出力電圧(開放電圧)がゼロよりも大きいという条件を加えてもよい。こうすることにより、太陽電池ストリング11の発電電流を用いた検査を行うことが可能となる。
Further, the condition that the output voltage (open circuit voltage) of the
したがって、上記の地絡検査可能状態は、太陽電池ストリング11の出力電圧の値が、ゼロよりも大きく、PCS13の運転時間における出力電圧の平均値よりも小さい値に設定された第1閾値以下であるという条件を満たしている。また、上記の地絡検査可能状態は、太陽電池ストリング11の出力電流の値がPCS13の運転時間における出力電流の平均値よりも小さい値に設定された第2閾値以下であるという条件を満たしている。
Therefore, in the ground fault testable state described above, the value of the output voltage of the
第1閾値は、例えばPCS13の運転時間における太陽電池ストリング11の出力電圧の平均値の1/2としてもよい。第2閾値は、例えばPCS13の運転時間における太陽電池ストリング11の出力電流の平均値の1/2としてもよい。
The first threshold may be, for example, one half of the average value of the output voltage of the
なお、制御部39は、太陽電池ストリング11の発電状態が地絡検査可能状態であるかどうか、すなわち早朝または夕方であるかどうかは、PV電流検出部37およびPV電圧検出部38によらず、日照計、時計、あるいは外部装置との通信によって得られる時刻情報に基づいて判断してもよい。
The
図1に示すように、太陽光発電システム1の通常の動作状態では、各太陽電池ストリング11に対応する電力通電路切替スイッチ31はPCS13側へ切り替えられ、地絡検出切替スイッチ32およびPID回復切替スイッチ33はオフとなっている(S11)。
As shown in FIG. 1, in the normal operation state of the solar
出力回復装置12の制御部39は、PV電流検出部34およびPV電圧検出部35による検出結果に基づいて、太陽電池ストリング11の出力電圧(第1の情報)および出力電流(第1の情報)を監視することにより(S12)、太陽電池ストリング11の発電状態が地絡検査可能状態かどうかを判定する(S13)。
The
S13での判定の結果、太陽電池ストリング11の発電状態が地絡検査可能状態であれば、制御部39は、雷センサ36の検出結果(雷情報(第2の情報))を取得し(S14)、太陽電池ストリング11付近での雷の発生の有無を判定する(S15)。なお、雷情報は、雷センサ36によらず、例えば地域の気象情報から取得してもよい。
As a result of the determination in S13, if the power generation state of the
S15での判定の結果、雷が発生していれば、制御部39は、処理を終了する。一方、雷が発生していなければ、制御部39は、図5に示すように、検査対象の太陽電池ストリング11に対応する電力通電路切替スイッチ31を処理通電路41a,41b側へ切り替える(S16)。なお、検査対象となる太陽電池ストリング11の順序は、太陽電池ストリング11の並びの順序、あるいは発電状態が地絡検査可能状態となった順序など、どのような順序であってもよい。
As a result of the determination in S15, if lightning is generated, the
次に、制御部39は、地絡検出切替スイッチ32をオンにする(S17、図5参照)。これにより、検査対象の太陽電池ストリング11は、処理通電路41a,41bを介して地絡検出装置34と接続される。
Next, the
次に、地絡検出装置34は、検査対象の太陽電池ストリング11に対して地絡発生の有無を検査し、地絡が発生している場合にはさらに地絡位置を検出する(S18)。
Next, the ground
S18での検査の結果、検査対象の太陽電池ストリング11に地絡が発生していれば(S19)、制御部39は、太陽光発電システム1の管理装置(図示せず)に対して、検査対象の太陽電池ストリング11について地絡が発生していること、および地絡の位置を報知する。さらに、検査対象の太陽電池ストリング11についての地絡発生の有無および地絡位置等の情報を記憶部40に記憶させる(S20)。
As a result of the inspection in S18, if there is a ground fault in the
その後、地絡検出切替スイッチ32をオフにして(S21)、S24へ進む。S24では、制御部39は、全ての太陽電池ストリング11についての検査が完了しているかどうかを判定し、検査が完了していれば処理を終了する一方、検査が完了していなければ、S12に戻り、S12以降の動作を繰り返す。
Thereafter, the ground
一方、S18での検査の結果、検査対象の太陽電池ストリング11に地絡が発生していなければ(S19)、制御部39は、地絡検出切替スイッチ32をオフにする(S22)。
On the other hand, as a result of the inspection in S18, if the ground fault does not occur in the
次に、制御部39は、検査対象の太陽電池ストリング11に対応する電力通電路切替スイッチ31をPCS13側へ切り替える(S23)。これにより、地絡検査において地絡無しとの検査結果が得られた太陽電池ストリング11はPCS13と接続される。
Next, the
その後、S24において、全ての太陽電池ストリング11についての検査が完了しているかどうかを判定し、検査が完了していれば処理を終了する。一方、検査が完了していなければ、S12に戻り、S12以降の動作を繰り返す。すなわち、制御部39は、次の検査対象の太陽電池ストリング11に対応する電力通電路切替スイッチ31を処理通電路41a,41b側へ切り替え、地絡検出切替スイッチ32をオンにする。以下、同様にして、太陽電池ストリング11の地絡の有無を検査する。
Thereafter, in S24, it is determined whether the inspection on all the solar cell strings 11 is completed, and if the inspection is completed, the process is ended. On the other hand, if the inspection is not completed, the process returns to S12, and the operations after S12 are repeated. That is, the
なお、S14での雷情報を取得する動作、およびS15での雷発生の有無に応じてPID回復動作(出力回復動作)を続行するか中止するかを判定する動作は、地絡検出切替スイッチ32およびPID回復切替スイッチ33を保護する上において、行うことが好ましいものの、PID回復動作を行う前提としては、必須の動作ではない。
The operation of acquiring the lightning information in S14 and the operation of determining whether to continue or cancel the PID recovery operation (output recovery operation) according to the presence or absence of the lightning occurrence in S15 are the ground
また、S19での地絡発生の有無の判定は、PID回復動作を行うかどうかを決定する(地絡発生無しの場合にPID回復動作を実行する)ためのものである。したがって、PID回復電源部35の低容量化、すなわち出力回復装置12の低コスト化の観点から、S19において地絡発生の有無を判定する場合の閾値(地絡抵抗値、第2の閾値)は、通常の地絡発生の有無を判定する場合の閾値(地絡抵抗値、第1の閾値)よりも高く設定してもよい。例えば、第1の閾値は400kΩであるのに対し、第2の閾値は800kΩ〜1MΩとする。
Further, the determination of the presence or absence of the occurrence of the ground fault in S19 is for determining whether or not the PID recovery operation is to be performed (if the occurrence of the ground fault is not performed, the PID recovery operation is performed). Therefore, from the viewpoint of reducing the capacity of the PID recovery
また、上記の処理では、S19およびS23により、地絡が発生していない太陽電池ストリング11のみをPCS13に接続するようにしている。しかしながら、上記のように、第1および第2の閾値によって地絡の有無を判定する構成とした場合には、地絡抵抗が第1の閾値以上、かつ第2の閾値未満であった太陽電池ストリング11も地絡検査後にPCS13と接続するようにしてもよい。ただし、この太陽電池ストリング11については、PID回復動作の対象外(処理対象ではない)とする。
Further, in the above process, only the
(PID回復の動作)
次に、出力回復装置12による太陽電池ストリング11に対してのPID回復の動作について説明する。この動作は、太陽電池ストリング11に対しての地絡検出の動作を行った早朝または夕方の後の直近の夜間に行う。
(PID recovery operation)
Next, the operation of the PID recovery for the
図6は、出力回復装置12のPID回復の動作を示すフローチャートである。図7は、処理対象の太陽電池ストリング11についてのPID回復動作状態を示す回路図である。
FIG. 6 is a flowchart showing an operation of the PID recovery of the
出力回復装置12は、太陽電池ストリング11の発電状態がPID回復動作可能状態(出力回復動作可能状態)であり、かつ太陽電池ストリング11の付近に雷が発生していないときに、先の地絡検査の結果、地絡が発生していないと判定された太陽電池ストリング11である処理対象の太陽電池ストリング11に対して、PID回復動作を行う。
In
PID回復動作は、地絡が発生していない太陽電池ストリング11のうち、出力が低下した太陽電池ストリング11に対して行ってもよい。あるいは出力の低下の有無に関わらず、地絡が発生していない全ての太陽電池ストリング11に対して定期的に行ってもよい。
The PID recovery operation may be performed on the
本実施の形態において、出力回復装置12は、PID回復動作を夜間に行う。したがって、太陽電池ストリング11の発電状態がPID回復動作可能状態であるとは、PV電流検出部37にて検出される太陽電池ストリング11の出力電流、およびPV電圧検出部38にて検出される太陽電池ストリング11の極間電圧が、ゼロ、もしくは略ゼロの状態である。
In the present embodiment, the
したがって、制御部39は、太陽電池ストリング11がPID回復動作可能状態であるかどうかを、PV電流検出部37およびPV電圧検出部38の出力に基づいて判断することができる。なお、制御部39は、太陽電池ストリング11がPID回復動作可能状態であるかどうか、すなわち夜間であるかどうかを、PV電流検出部37およびPV電圧検出部38によらず、日照計、時計、あるいは外部装置との通信によって得られる時刻情報に基づいて判断してもよい。
Therefore,
図1に示すように、太陽光発電システム1の通常の動作状態では、各太陽電池ストリング11に対応する電力通電路切替スイッチ31はPCS13側へ切り替えられ、地絡検出切替スイッチ32およびPID回復切替スイッチ33はオフとなっている(S31)。
As shown in FIG. 1, in the normal operation state of the solar
出力回復装置12の制御部39は、PV電流検出部34およびPV電圧検出部35による検出結果に基づいて、太陽電池ストリング11の出力電圧および出力電流を監視することにより(S32)、太陽電池ストリング11の発電状態がPID回復動作可能状態かどうかを判定する(S33)。
The
S33での判定の結果、太陽電池ストリング11の発電状態がPID回復動作可能状態であれば、制御部39は、雷センサ36の検出結果(雷情報)を取得し(S34)、太陽電池ストリング11付近での雷の発生の有無を判定する(S35)。
As a result of the determination in S33, if the power generation state of the
S35での判定の結果、雷が発生していれば、制御部39は、処理を終了する。一方、雷が発生していなければ、制御部39は、図7に示すように、いずれかの処理対象の太陽電池ストリング11に対応する電力通電路切替スイッチ31を処理通電路41a,41b側へ切り替える(S36)。
As a result of the determination in S35, if lightning is generated, the
次に、制御部39は、PID回復切替スイッチ33をオンにする(S37、図7参照)。これにより、処理対象の太陽電池ストリング11は、処理通電路41a,41bを介してPID回復電源部35と接続される。
Next, the
次に、PID回復電源部35は、処理対象の太陽電池ストリング11に対して、PID回復電圧(出力回復電圧)を所定時間印加する(S38)。PID回復電圧を印加する所定時間は、太陽電池ストリング11のPID現象が解消するように設定された時間である。
Next, the PID recovery
次に、制御部39は、PID回復切替スイッチ33をオフにし(S39)、PID回復動作済みの太陽電池ストリング11に対応する電力通電路切替スイッチ31をPCS13側へ切り替える(S40)。その後、処理対象の全ての太陽電池ストリング11に対するPID回復動作が完了したかどうか判定する(S41)。S41での判定の結果、処理対象の全ての太陽電池ストリング11に対するPID回復動作が完了していればPID回復の動作を終了する一方、PID回復動作が未完了であれば、S32へ戻って、それ以降の処理を繰り返す。
Next, the
なお、本実施の形態では、PID回復動作は、処理対象の太陽電池ストリング11に対して順次行っている。しかしながら、PID回復動作は、処理対象の全ての太陽電池ストリング11に対して同時に行ってもよい。この場合、各太陽電池ストリング11に対応する電力通電路切替スイッチ31は、処理通電路41a,41b側へ切り替えた状態とする。
In the present embodiment, the PID recovery operation is sequentially performed on the solar cell strings 11 to be processed. However, the PID recovery operation may be performed simultaneously for all solar cell strings 11 to be processed. In this case, the power
また、PID回復動作によってもPID回復できなかった太陽電池ストリング11については、PID回復動作後にPCS13に接続せず、PCS13から解列した状態のままとしてもよい。
In addition, the
(出力回復装置12の利点)
上記のように、出力回復装置12は、太陽光発電システムの各太陽電池ストリング11に対してPID回復動作を行う場合に、各太陽電池ストリング11について地絡の発生の有無を検査し、地絡が発生している太陽電池ストリング11についてはPID回復動作を行わない(地絡が発生していない太陽電池ストリング11のみをPID回復動作の対象とする)ようにしている。
(Advantages of power recovery device 12)
As described above, when performing the PID recovery operation on each
したがって、太陽電池ストリング11に対してPID回復電源部35からPID回復電圧を印加してPID回復動作を行う場合に、太陽電池ストリング11が地絡を生じているために大きい容量のPID回復電源部35が必要となるといった事態が生じない。これにより、出力回復装置12は、PID回復電源部35として容量の小さい小型の電源装置を使用でき、低コストの構成とすることができる。
Therefore, when performing the PID recovery operation by applying the PID recovery voltage from the PID recovery
また、各太陽電池ストリング11に対する地絡の検査は、太陽電池ストリング11の発電状態が地絡検査可能状態であるとき、すなわち早朝あるいは夕方に行っている。したがって、太陽電池ストリング11をPCS13から処理通電路41a,41bへ切り替える電力通電路切替スイッチ31には、耐電流が小さい廉価のリレーを使用することができる。
Moreover, the inspection of the ground fault with respect to each
その上で、太陽電池ストリング11の付近に雷が発生しているとき(落雷の可能性があるとき)には、太陽電池ストリング11をPCS13側から処理通電路41a,41bへ切り替えることが必要な、すなわち電力通電路切替スイッチ31の切り替え動作が必要な地絡検査およびPID回復動作を行わないようにしている。これにより、落雷が太陽電池ストリング11の近傍に発生した場合に、PCS13を含む従来の太陽光発電システムで備えているSPD(Surge Protection Device)へ電撃を逃がすことで、誘導雷の電撃が太陽電池ストリング11の電線を通じて、地絡検出装置34、PID回復電源部35および電力通電路切替スイッチ31等に伝わり、これら各部が破壊される事態を回避すること、および出力回復装置12の電撃への対策コストを低減することができる。特に、電力通電路切替スイッチ31として耐電流が小さい廉価のリレーを使用している場合であっても、落雷から電力通電路切替スイッチ31を保護することができる。
Furthermore, when lightning is generated in the vicinity of the solar cell string 11 (when there is a possibility of lightning), it is necessary to switch the
[実施の形態2]
本発明の他の実施の形態を図面に基づいて以下に説明する。図8は、本実施の形態の出力回復装置12が備えるPID回復電源部35の構成を示す概略の回路図である。
Second Embodiment
Another embodiment of the present invention will be described below based on the drawings. FIG. 8 is a schematic circuit diagram showing a configuration of the PID recovery
本実施の形態の出力回復装置12では、PID回復電源部35は、図8に示すように、太陽電池ストリング11のP端子とN端子との間にPID回復電圧を印加する構成となっている。この出力回復装置12の動作および他の構成は、先に示した出力回復装置12と同様である。
In
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in the different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
本発明は、複数の太陽電池モジュールを直列接続して形成された太陽電池ストリングを備える太陽光発電システムのPID現象により低下した出力を回復する装置に利用することができる。 Industrial Applicability The present invention can be used for an apparatus for recovering an output reduced due to a PID phenomenon of a photovoltaic power generation system comprising a photovoltaic string formed by connecting a plurality of photovoltaic modules in series.
1 太陽光発電システム
11 太陽電池ストリング
12 出力回復装置
13 パワーコンディショニングシステム(電力変換装置)
21 太陽電池モジュール
23a,23b 電力通電路
31 電力通電路切替スイッチ(接続切替部)
32 地絡検出切替スイッチ(地絡検出部)
33 PID回復切替スイッチ(出力回復部)
34 地絡検出装置(地絡検出部)
35 PID回復電源部(出力回復部)
36 雷センサ(第2情報取得部)
37 PV電流検出部(電流検出部、地絡検査可能状態情報取得部)
38 PV電圧検出部(電圧検出部、地絡検査可能状態情報取得部)
39 制御部(判定部)
41a,41b 処理通電路
DESCRIPTION OF
21
32 Ground fault detection switch (ground fault detection unit)
33 PID Recovery Switch (Output Recovery Unit)
34 Ground fault detection device (ground fault detection unit)
35 PID Recovery Power Supply (Output Recovery)
36 Lightning sensor (second information acquisition unit)
37 PV current detection unit (current detection unit, ground fault testable state information acquisition unit)
38 PV voltage detection unit (voltage detection unit, ground fault testable status information acquisition unit)
39 Control unit (judgment unit)
41a, 41b process current path
Claims (5)
前記太陽電池ストリングに出力回復動作として出力回復電圧を印加する出力回復部と、
前記太陽電池ストリングの地絡検査を行う地絡検出部と、
前記太陽電池ストリングの接続を前記電力変換装置側である第1の側と前記出力回復部および前記地絡検出部側である第2の側との間にて切り替える接続切替部と、
前記太陽電池ストリングに地絡無しという条件が少なくとも満たされる場合に出力回復動作可能状態と判定する判定部と、
前記太陽電池ストリングから前記電力変換装置へ電力を出力する場合に、前記接続切替部が前記第1の側に切り替わるように前記接続切替部を制御し、前記地絡検査の場合に、前記接続切替部が前記第2の側に切り替り前記地絡検査が行われるように、前記接続切替部および前記地絡検出部を制御し、前記出力回復動作を行うときに、前記出力回復動作可能状態である場合の前記地絡検査後の直近の夜間に、前記接続切替部が前記第2の側に切り替り前記出力回復動作が行われるように、前記接続切替部および前記出力回復部を制御する制御部とを備えていることを特徴とする太陽光発電システムの出力回復装置。 In a power recovery device of a photovoltaic power generation system comprising a solar cell string and a power conversion device,
An output recovery unit applying an output recovery voltage to the solar cell string as an output recovery operation;
A ground fault detection unit that performs a ground fault inspection of the solar cell string;
A connection switching unit that switches the connection of the solar cell string between a first side that is the power conversion device side and a second side that is the output recovery unit and the ground fault detection unit side;
A determination unit that determines that the power recovery operation is possible if the solar cell string satisfies at least the condition that there is no ground fault;
When outputting power from the solar cell string to the power conversion device, the connection switching unit is controlled so that the connection switching unit switches to the first side, and in the case of the ground fault inspection, the connection switching is performed. Control the connection switching unit and the ground fault detection unit so that the unit switches to the second side and the ground fault inspection is performed, and the output recovery operation is enabled when the output recovery operation is performed Control for controlling the connection switching unit and the output recovery unit such that the connection switching unit switches to the second side and the output recovery operation is performed at the nearest night after the ground inspection in a given case A power recovery device for a photovoltaic power generation system comprising:
前記判定部は、さらに、前記第2の情報が存在しないことにより落雷の恐れが無いという条件が満たされる場合に出力回復動作可能状態と判定することを特徴とする請求項1に記載の太陽光発電システムの出力回復装置。 A second information acquisition unit that acquires second information indicating a fear of lightning strike;
The sunlight according to claim 1, wherein the determination unit further determines that the power recovery operation is possible when a condition that there is no fear of lightning strike is satisfied by the absence of the second information. Power recovery system for power generation system.
前記制御部は、前記第1の情報が前記地絡検査可能状態であることを示す場合に前記地絡検査が行われるように、前記接続切替部および前記地絡検出部を制御することを特徴とする請求項1または2に記載の太陽光発電システムの出力回復装置。 The ground fault testable state information acquisition unit acquires first information indicating whether the ground fault testable state in which the output voltage or the output current of the solar cell string is equal to or less than a predetermined threshold value,
The control unit controls the connection switching unit and the ground fault detection unit such that the ground fault test is performed when the first information indicates that the ground fault test is possible. The power recovery device of the photovoltaic power system according to claim 1 or 2.
前記地絡検査可能状態情報取得部は、前記第1の情報を前記電圧検出部と前記電流検出部との少なくとも一方から取得し、前記制御部は、前記夜間であるとの情報を前記電圧検出部と前記電流検出部との少なくとも一方から取得することを特徴とする請求項3に記載の太陽光発電システムの出力回復装置。 A voltage detection unit that detects an output voltage of the solar cell string; and a current detection unit that detects an output current of the solar cell string,
The ground fault testable state information acquiring unit acquires the first information from at least one of the voltage detecting unit and the current detecting unit, and the control unit detects the voltage indicating that the nighttime is detected. The power recovery device of the photovoltaic power generation system according to claim 3, wherein the power recovery device is acquired from at least one of a part and the current detection part.
前記太陽電池ストリングを前記電力変換装置から解列し、前記太陽電池ストリングの地絡検査を行う地絡検出工程と、
前記太陽電池ストリングに地絡無しという条件が少なくとも満たされる場合に出力回復動作可能状態と判定する判定工程と、
前記出力回復動作可能状態である場合の前記地絡検査工程後の直近の夜間に、前記電力変換装置から解列した状態の前記太陽電池ストリングに出力回復動作として出力回復電圧を印加する出力回復工程とを備えていることを特徴とする太陽光発電システムの出力回復方法。
In a power recovery method of a photovoltaic power generation system comprising a photovoltaic string and a power conversion device connected to the photovoltaic string,
A ground fault detection step of disconnecting the solar cell string from the power converter and performing a ground fault inspection of the solar cell string;
A determination step of determining that the power recovery operation is possible if the solar cell string is at least satisfied with the condition of no ground fault;
An output recovery process for applying an output recovery voltage as an output recovery operation to the solar cell string in a state disconnected from the power conversion device at the nearest night after the ground fault inspection process when the output recovery operation is enabled And a power recovery method of a photovoltaic system characterized by comprising.
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