JP6907796B2

JP6907796B2 - Power generation system

Info

Publication number: JP6907796B2
Application number: JP2017154128A
Authority: JP
Inventors: 中村　耕太郎; 耕太郎中村; 秀樹尾関; 馬渕　雅夫; 雅夫馬渕; 鶴川　優治; 優治鶴川
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2017-08-09
Filing date: 2017-08-09
Publication date: 2021-07-21
Anticipated expiration: 2037-08-09
Also published as: JP2019033616A

Description

本発明は、発電システムと昇圧ユニットとに関する。 The present invention relates to a power generation system and a booster unit.

複数の太陽電池（太陽電池ストリング；以下、ＰＶと表記する）の出力を接続箱で並列接続してパワーコンディショナ（以下、ＰＣＳと表記する）に供給することが行われているが、定格出力電圧が揃っていない複数のＰＶを接続箱で並列接続したのでは、各ＰＶから最大電力を取り出すことができない。そのため、複数のＰＶの定格出力電圧が揃っていない場合には、低定格出力電圧のＰＶと接続箱との間に昇圧ユニットを挿入することが行われている。 The output of a plurality of solar cells (solar cell string; hereinafter referred to as PV) is connected in parallel by a junction box and supplied to a power conditioner (hereinafter referred to as PCS), but the rated output is used. If a plurality of PVs having different voltages are connected in parallel by a junction box, the maximum power cannot be taken out from each PV. Therefore, when the rated output voltages of the plurality of PVs are not uniform, a booster unit is inserted between the PV having a low rated output voltage and the junction box.

昇圧ユニットは、接続されているＰＶの出力電圧を、当該ＰＶから最大電力を取り出せる電圧に自動調整するＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）機能を有している（例えば、特許文献１参照）。そのため、昇圧ユニットを用いて、例えば図１に示した構成の太陽光発電システムを構築した場合には、昇圧ユニットの入力電圧（ＰＶ＃２の出力電圧）が、ＰＶ＃２から最大電力を取り出せる電圧に制御される。そして、昇圧ユニットの出力とＰＶ＃１の出力とが接続箱内で並列接続されており、ＰＶ＃１及びＰＶ＃２と昇圧ユニットと接続箱とからなる発電部の出力電圧は、ＰＣＳのＭＰＰＴ機能により最大電力が取り出せる電圧に制御される。従って、この太陽光発電システムでは、図２に模式的に示したように、昇圧ユニットにより、ＰＶ＃２の出力電圧が、昇圧比Ｖｍ１／Ｖｍ２で昇圧される。そして、その結果として、ＰＶ＃１、ＰＶ＃２の双方から最大電力を取り出せる状態が形成されることになる。なお、Ｖｍ１、Ｖｍ２とは、それぞれ、ＰＶ＃１、ＰＶ＃２の最大出力動作電圧のことである。 The booster unit has an MPPT (Maximum Power Point Tracking) function that automatically adjusts the output voltage of the connected PV to a voltage at which the maximum power can be extracted from the PV (see, for example, Patent Document 1). Therefore, when a photovoltaic power generation system having the configuration shown in FIG. 1 is constructed using the booster unit, the input voltage of the booster unit (output voltage of PV # 2) can extract the maximum power from PV # 2. Controlled by voltage. The output of the booster unit and the output of PV # 1 are connected in parallel in the junction box, and the output voltage of the power generation unit including PV # 1 and PV # 2, the booster unit and the junction box is the MPPT of PCS. The function controls the voltage so that the maximum power can be taken out. Therefore, in this photovoltaic power generation system, as schematically shown in FIG. 2, the output voltage of PV # 2 is boosted by the boosting unit at a boosting ratio of Vm1 / Vm2. As a result, a state in which the maximum power can be taken out from both PV # 1 and PV # 2 is formed. Note that Vm1 and Vm2 are the maximum output operating voltages of PV # 1 and PV # 2, respectively.

特開２０１４−１０７０５号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-10705

上記したように、昇圧ユニットを用いれば、出力電圧が揃っていない複数のＰＶのそれぞれから最大電力を取り出すことが可能となる。ただし、既存の昇圧ユニットと出力抑制機能を有するＰＣＳとにより太陽光発電システムを構築すると、出力抑制時（出力制御時、電力上昇抑制時、温度上昇抑制時）に、出力電力が目標値まで低下しないという問題が生じ得る。 As described above, if the booster unit is used, it is possible to extract the maximum power from each of a plurality of PVs whose output voltages are not uniform. However, if a photovoltaic power generation system is constructed using an existing booster unit and a PCS having an output suppression function, the output power will drop to the target value during output suppression (output control, power rise suppression, temperature rise suppression). The problem of not doing so can arise.

具体的には、出力抑制時には、『出力電力が目標値と一致するまで動作点電圧を上昇させる』という制御が行われる。ここで、図１に示した構成の太陽光発電システムのＰＣＳ内の制御部が、目標値として、その時点においてＰＶ＃２から取り出せる最大電力未満の値が与えられて、上記制御を開始した場合を考える。この場合、図３に模式的に示したように、動作点電圧をＶａまで上昇させることにより、ＰＶ＃１から取り出される電力がＰ１からＰ２まで減少する。 Specifically, when the output is suppressed, the control of "increasing the operating point voltage until the output power matches the target value" is performed. Here, when the control unit in the PCS of the photovoltaic power generation system having the configuration shown in FIG. 1 is given a value less than the maximum power that can be extracted from PV # 2 at that time as a target value, and starts the above control. think of. In this case, as schematically shown in FIG. 3, by raising the operating point voltage to Va, the power extracted from PV # 1 is reduced from P1 to P2.

ただし、昇圧ユニット内の制御部がＭＰＰＴ制御を継続しているため、昇圧ユニットにより、ＰＶ＃２の最大出力動作電圧Ｖｍ２が動作点電圧と一致するまでＰＶ＃２の出力電圧が昇圧される。そのため、動作点電圧をＶａまで上昇させても、ＰＶ＃２からは、動作点電圧の上昇前と同じ電力Ｐ３が取り出される。そして、動作点電圧をさらに上昇させて
も、ＰＶ＃２からの電力がＰ３に維持されるため、既存の昇圧ユニットと出力抑制機能を有するＰＣＳとにより太陽光発電システムを構築すると、出力抑制時に、出力電力が目標値まで低下しないといった問題が生じ得るのである。 However, since the control unit in the booster unit continues MPPT control, the booster unit boosts the output voltage of PV # 2 until the maximum output operating voltage Vm2 of PV # 2 matches the operating point voltage. Therefore, even if the operating point voltage is raised to Va, the same power P3 as before the operating point voltage rise is extracted from PV # 2. Then, even if the operating point voltage is further increased, the power from PV # 2 is maintained at P3. Therefore, if the photovoltaic power generation system is constructed by the existing booster unit and the PCS having the output suppression function, the output is suppressed at the time of output suppression. , The problem that the output power does not drop to the target value may occur.

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みなされたものであり、昇圧ユニットを含む、出力抑制が良好に行える発電システムと、そのような発電システムを構築できる昇圧ユニットを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a power generation system including a booster unit capable of satisfactorily suppressing output, and a booster unit capable of constructing such a power generation system. ..

上記目的を達成するために、本発明の、直流発電装置の出力を昇圧する昇圧ユニットと、前記昇圧ユニットの出力が接続箱を介して入力されるパワーコンディショナとを含む発電システムのパワーコンディショナは、前記接続箱を介して入力される直流電圧を系統に供給可能な交流電圧に変換するための電力変換部と、前記電力変換部の出力電力が最大電力となるように前記電力変換部を制御する通常制御と前記電力変換部の出力電力が目標電力となるように前記電力変換部を制御する出力抑制制御とを実行可能な制御部であって、前記出力抑制制御の開始時に、出力抑制開始通知を前記昇圧ユニットに送信し、前記出力抑制制御の実行中に、前記電力変換部の出力電力を減少させているか増加させているかを示す制御方向通知の前記昇圧ユニットへの送信を繰り返す制御部と、を備える。そして、本発明の発電システムの昇圧ユニットは、前記直流発電装置の出力を昇圧するための昇圧部と、前記直流発電装置から最大電力が取り出されるように前記昇圧部を制御する昇圧制御を実行可能な昇圧制御部であって、前記出力抑制開始通知を受信したときに、前記昇圧制御を中止して、前記パワーコンディショナから送信されてくる前記制御方向通知に応じた方向に前記昇圧部の昇圧比を変更する第２制御を開始する昇圧制御部と、を備える。 In order to achieve the above object, the power conditioner of the power generation system including the booster unit for boosting the output of the DC power generation device and the power conditioner in which the output of the booster unit is input via the junction box according to the present invention. A power conversion unit for converting a DC voltage input via the junction box into an AC voltage that can be supplied to the system, and the power conversion unit so that the output power of the power conversion unit becomes the maximum power. It is a control unit capable of executing normal control to be controlled and output suppression control for controlling the power conversion unit so that the output power of the power conversion unit becomes a target power, and output suppression is performed at the start of the output suppression control. A control that transmits a start notification to the booster unit and repeats transmission of a control direction notification indicating whether the output power of the power conversion unit is being reduced or increased while the output suppression control is being executed. It has a part and. Then, the boosting unit of the power generation system of the present invention can execute a boosting unit for boosting the output of the DC power generation device and a boosting control for controlling the boosting unit so that the maximum power is taken out from the DC power generation device. When the boost control unit receives the output suppression start notification, the boost control is stopped and the boost control unit boosts the boost in a direction corresponding to the control direction notification transmitted from the power conditioner. A boost control unit for starting a second control for changing the ratio is provided.

すなわち、本発明の発電システムのパワーコンディショナ内の制御部は、出力抑制制御の開始時に、出力抑制開始通知を昇圧ユニットに送信し、出力抑制制御の実行中に、電力変換部の出力電力を減少させているか増加させているかを示す制御方向通知の昇圧ユニットへの送信を繰り返す機能を有している。そして、本発明の発電システムの昇圧ユニットの昇圧制御部は、出力抑制開始通知を受信したときに、昇圧制御を中止して、パワーコンディショナから送信されてくる制御方向通知に応じた方向に昇圧部の昇圧比を変更する第２制御を開始する機能を有している。従って、本発明の発電システムによれば、出力抑制が、良好に（出力電力が目標値まで低下しないといった問題が生じない形で）行えることになる。 That is, the control unit in the power conditioner of the power generation system of the present invention transmits an output suppression start notification to the booster unit at the start of the output suppression control, and outputs the output power of the power conversion unit during the execution of the output suppression control. It has a function to repeatedly send a control direction notification indicating whether it is decreasing or increasing to the boosting unit. Then, when the boost control unit of the boost unit of the power generation system of the present invention receives the output suppression start notification, the boost control is stopped and the boost is boosted in the direction corresponding to the control direction notification transmitted from the power conditioner. It has a function of starting a second control for changing the step-up ratio of the unit. Therefore, according to the power generation system of the present invention, the output can be suppressed satisfactorily (without causing a problem that the output power does not drop to the target value).

本発明の発電システムに、『前記制御部は、前記出力抑制制御の終了時に、出力抑制終了通知を前記昇圧ユニットに送信し、前記昇圧制御部は、前記出力抑制開始通知を受信したときに、前記昇圧部の昇圧比を記憶し、前記出力抑制終了通知を受信したときに、前記昇圧部の昇圧比を前記出力抑制開始通知の受信時に記憶した前記昇圧比に調整する昇圧比調整処理を行ってから、前記昇圧制御を開始する』構成を採用しておいてもよい。この構成を採用する場合には、さらに、『前記制御部は、前記出力抑制制御の開始時に、前記電力変換部の入力電圧を記憶し、前記出力抑制制御の終了時に、前記電圧変換部の入力電圧を前記出力抑制制御の開始時に記憶した前記入力電圧に調整する動作点調整処理を行ってから、前記通常制御を開始する』構成を採用しておいてもよい。 In the power generation system of the present invention, "the control unit transmits an output suppression end notification to the booster unit at the end of the output suppression control, and the boost control unit receives the output suppression start notification. A boost ratio adjustment process is performed to store the boost ratio of the booster unit and adjust the booster ratio of the booster unit to the booster ratio stored when the output suppression start notification is received when the output suppression end notification is received. After that, the boost control is started. ”The configuration may be adopted. When this configuration is adopted, further, "The control unit stores the input voltage of the power conversion unit at the start of the output suppression control, and inputs the voltage conversion unit at the end of the output suppression control. The configuration of "starting the normal control after performing the operating point adjustment process for adjusting the voltage to the input voltage stored at the start of the output suppression control" may be adopted.

本発明の発電システムに、動作点調整処理を行うタイプの制御部を採用する場合には、さらに、『前記制御部は、前記動作点調整処理の完了時に、所定の調整完了通知を前記昇圧ユニットに送信し、前記昇圧制御部は、前記昇圧比調整処理の完了後、且つ、前記調整完了通知の受信後に、前記昇圧制御を開始する』構成を採用してもよい。 When a control unit of a type that performs an operating point adjustment process is adopted in the power generation system of the present invention, further, "The control unit sends a predetermined adjustment completion notification to the booster unit when the operating point adjustment process is completed. The boost control unit may start the boost control after the completion of the boost ratio adjustment process and after receiving the adjustment completion notification. ”

また、本発明の昇圧ユニットは、直流発電装置の出力を昇圧するための昇圧部と、前記
直流発電装置から最大電力が取り出されるように前記昇圧部を制御する昇圧制御を実行可能な昇圧制御部と、を備える。そして、本発明の昇圧ユニットの昇圧制御部は、外部装置から所定の出力抑制開始通知を受信したときに、前記昇圧制御を中止して、前記外部装置から指示された方向に前記昇圧部の昇圧比を変更する第２制御を開始する。従って、本発明の昇圧ユニットを用いれば、上記した本発明の発電システムを構築することができる。 Further, the booster unit of the present invention has a booster unit for boosting the output of the DC power generation device and a booster control unit capable of performing boost control for controlling the booster unit so that the maximum power is taken out from the DC power generation device. And. Then, when the boost control unit of the boost unit of the present invention receives a predetermined output suppression start notification from the external device, the boost control unit stops the boost control and boosts the boost unit in the direction instructed by the external device. The second control for changing the ratio is started. Therefore, if the booster unit of the present invention is used, the power generation system of the present invention described above can be constructed.

本発明によれば、昇圧ユニットを含む、出力抑制が良好に行える発電システムと、そのような発電システムを構築できる昇圧ユニットを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a power generation system including a booster unit capable of satisfactorily suppressing output, and a booster unit capable of constructing such a power generation system.

図１は、昇圧ユニットが用いられた太陽光発電システムの概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a photovoltaic power generation system in which a booster unit is used. 図２は、昇圧ユニットの機能を説明するためのＰＶ特性図である。FIG. 2 is a PV characteristic diagram for explaining the function of the booster unit. 図３は、昇圧ユニットが用いられた太陽光発電システムで出力抑制時に生じ得る問題の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a problem that may occur when the output is suppressed in a photovoltaic power generation system in which a booster unit is used. 図４は、本発明の一実施形態に係る発電システムの概略構成及び使用形態の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a schematic configuration and a usage pattern of the power generation system according to the embodiment of the present invention. 図５は、本発明の一実施形態に係るパワーコンディショナの制御部の機能を説明するための状態遷移図である。FIG. 5 is a state transition diagram for explaining the function of the control unit of the power conditioner according to the embodiment of the present invention. 図６は、本発明の一実施形態に係る昇圧ユニットの制御部の機能を説明するための状態遷移図である。FIG. 6 is a state transition diagram for explaining the function of the control unit of the booster unit according to the embodiment of the present invention. 図７は、実施形態に係る発電システムの出力抑制時の動作を説明するためのＰＶ特性図である。FIG. 7 is a PV characteristic diagram for explaining the operation of the power generation system according to the embodiment when the output is suppressed.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下で説明する実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成に限定されない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The configuration of the embodiment described below is an example, and the present invention is not limited to the configuration of the embodiment.

図４に、本発明の一実施形態に係る発電システムの構成及び使用形態を示す。 FIG. 4 shows the configuration and usage of the power generation system according to the embodiment of the present invention.

図示してあるように、本実施形態に係る発電システムは、パワーコンディショナ（以下、ＰＣＳと表記する）１０と発電部２０とを備える。 As shown in the figure, the power generation system according to the present embodiment includes a power conditioner (hereinafter referred to as PCS) 10 and a power generation unit 20.

発電部２０は、ＰＶ（太陽電池、太陽電池ストリング）＃１と、ＰＶ＃１よりも定格出力電圧が低いＰＶ＃２と、ＰＶ＃２の出力電圧を昇圧する昇圧ユニット２１と、接続箱３５とを組み合わせたユニットである。なお、発電部２０は、出力電圧の昇圧が不要なｎ（≧１）個のＰＶと、出力電圧の昇圧が必要なｍ（≧１）個のＰＶと、それらｍ個のＰＶのそれぞれについて設けられた昇圧ユニット２１と、出力電圧の昇圧が不要なｎ個のＰＶの出力とｍ個の昇圧ユニット２１の出力とを並列接続する接続箱２５とを含むものであれば、具体的な構成が図４に示したものとは異なっていてもよい。また、発電部２０は、接続箱２５内にｍ個の昇圧ユニット２１が内蔵されたものであってもよい。 The power generation unit 20 includes PV (solar cell, solar cell string) # 1, PV # 2, which has a lower rated output voltage than PV # 1, a booster unit 21 that boosts the output voltage of PV # 2, and a junction box 35. It is a unit that combines and. The power generation unit 20 is provided for each of n (≧ 1) PVs that do not require boosting of the output voltage, m (≧ 1) PVs that require boosting of the output voltage, and each of the m PVs. If the booster unit 21 is included, and the junction box 25 for connecting the outputs of n PVs that do not need to boost the output voltage and the outputs of the m booster units 21 in parallel, the specific configuration is It may be different from that shown in FIG. Further, the power generation unit 20 may have m booster units 21 built in the junction box 25.

昇圧ユニット２１は、接続されているＰＶ（図では、ＰＶ＃２）の出力電圧を昇圧するためのユニットである。昇圧ユニット２１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ（“Ｄ／Ｄ”）２２と制御部２３とにより構成されており、昇圧ユニット２１内には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の入力電圧、入力電流等を測定するための各種センサ（図示略）が設けられている。 The booster unit 21 is a unit for boosting the output voltage of the connected PV (PV # 2 in the figure). The booster unit 21 is composed of a DC / DC converter (“D / D”) 22 and a control unit 23, and the input voltage, input current, etc. of the DC / DC converter 22 are measured in the booster unit 21. Various sensors (not shown) are provided for this purpose.

ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、昇圧チョッパ回路等の、１つ以上の半導体スイッチのＯＮ／ＯＦＦにより入力電圧を昇圧する回路である。制御部２３は、基本的には、各種セン
サの出力に基づき、接続されているＰＶ（図では、ＰＶ＃２）から最大電力が取り出されるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２２を制御するＭＰＰＴ制御（以下、通常昇圧制御とも表記する）を行うユニットである。この制御部２３は、プロセッサ（ＣＰＵ、マイクロコントローラ）、ゲートドライバ、通信線２８を介してパワーコンディショナ１０内の制御部１３との間で通信を行うための通信インターフェース回路等から構成されている。 The DC / DC converter 22 is a circuit that boosts the input voltage by turning on / off one or more semiconductor switches such as a boost chopper circuit. The control unit 23 basically controls the DC / DC converter 22 so that the maximum power is taken out from the connected PV (PV # 2 in the figure) based on the outputs of various sensors (hereinafter, MPPT control). , Usually also referred to as boost control). The control unit 23 includes a processor (CPU, microcontroller), a gate driver, a communication interface circuit for communicating with the control unit 13 in the power conditioner 10 via a communication line 28, and the like. ..

ＰＣＳ１０は、発電部２０からの直流電力を交流電力に変換して系統４０に供給するための装置である。ＰＣＳ１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ（“Ｄ／Ｄ”）１１とＤＣ／ＡＣインバータ（“ＩＮＶ”）１２と制御部１３とにより構成されており、ＰＣＳ１０内には、各所の電圧、電流を測定するための各種センサ（図示略）が設けられている。 The PCS 10 is a device for converting DC power from the power generation unit 20 into AC power and supplying it to the system 40. The PCS10 is composed of a DC / DC converter (“D / D”) 11, a DC / AC inverter (“INV”) 12, and a control unit 13, and measures voltage and current in various places in the PCS10. Various sensors (not shown) are provided for this purpose.

ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、昇圧チョッパ回路等の、１つ以上の半導体スイッチのＯＮ／ＯＦＦにより入力電圧を昇圧する回路である。ＤＣ／ＡＣインバータ１２は、フルブリッジインバータ回路等の、複数の半導体スイッチのＯＮ／ＯＦＦにより、直流電圧を交流電圧に変換する回路である。このＤＣ／ＡＣインバータ１２は、単相交流、３相交流のいずれを出力する回路であってもよい。 The DC / DC converter 11 is a circuit that boosts the input voltage by turning on / off one or more semiconductor switches such as a boost chopper circuit. The DC / AC inverter 12 is a circuit that converts a DC voltage into an AC voltage by turning on / off a plurality of semiconductor switches such as a full-bridge inverter circuit. The DC / AC inverter 12 may be a circuit that outputs any of single-phase alternating current and three-phase alternating current.

制御部１３は、プロセッサ（ＣＰＵ、マイクロコントローラ）、ゲートドライバ、通信線２８を介して昇圧ユニット２１内の制御部２３との間で通信を行うための通信インターフェース回路等から構成されたユニットである。この制御部１３は、通常制御と、出力抑制制御とを行えるように、構成（プログラミング）されている。ここで、通常制御とは、系統４０に供給可能な交流が出力されるようにＤＣ／ＡＣインバータ１２を運転（制御）しながら、ＤＣ／ＡＣインバータ１２からの出力電力が最大電力となるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１を運転する制御のことである。また、出力抑制制御とは、交流が出力されるようにＤＣ／ＡＣインバータ１２を運転しながら、ＤＣ／ＡＣインバータ１２からの出力電力が、目標電力以下となるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１を運転する制御のことである。制御部１３は、この出力抑制制御を、電力会社から出力抑制（出力制御）が指示された場合と、ＰＣＳ１０内の温度が過度に上昇した場合と、ＰＣＳ１０の出力電圧が過度に上昇した場合とに行う。 The control unit 13 is a unit composed of a processor (CPU, microcontroller), a gate driver, a communication interface circuit for communicating with the control unit 23 in the booster unit 21 via a communication line 28, and the like. .. The control unit 13 is configured (programmed) so that normal control and output suppression control can be performed. Here, the normal control means that the output power from the DC / AC inverter 12 becomes the maximum power while operating (controlling) the DC / AC inverter 12 so that the alternating current that can be supplied to the system 40 is output. , The control for operating the DC / DC converter 11. Further, the output suppression control means that the DC / DC converter 11 is operated so that the output power from the DC / AC inverter 12 is equal to or less than the target power while operating the DC / AC inverter 12 so that alternating current is output. It is the control to drive. The control unit 13 performs this output suppression control when the electric power company instructs the output suppression (output control), when the temperature inside the PCS 10 rises excessively, and when the output voltage of the PCS 10 rises excessively. To do.

以下、本実施形態にかかる発電システムの機能を具体的に説明する。 Hereinafter, the functions of the power generation system according to the present embodiment will be specifically described.

本実施形態にかかる発電システムは、出力抑制時に上記した問題が生じないようにするために、ＰＣＳ１０の制御部１３及び昇圧ユニット２１の制御部２３に特殊な機能を付与したシステムである。 The power generation system according to the present embodiment is a system in which the control unit 13 of the PCS 10 and the control unit 23 of the booster unit 21 are provided with special functions in order to prevent the above-mentioned problems from occurring when the output is suppressed.

まず、ＰＣＳ１０の制御部１３に付与されている機能を説明する。 First, the functions given to the control unit 13 of the PCS 10 will be described.

図５に、制御部１３の状態遷移図を示す。図示してあるように、制御部１３は、“通常制御中”状態と“抑制中”状態と“動作点電圧調整中”状態との間を移行するように構成（プログラミング）されている。 FIG. 5 shows a state transition diagram of the control unit 13. As shown in the figure, the control unit 13 is configured (programmed) to shift between the "normal control in progress" state, the "suppressing" state, and the "operating point voltage adjusting in progress" state.

“通常制御中”状態は、制御部１３が、上記した通常制御を行いながら、出力抑制が必要となる（現在日時が出力抑制期間の始期となる）ことを監視している状態である。 The "normal control in progress" state is a state in which the control unit 13 monitors that output suppression is required (the current date and time is the start of the output suppression period) while performing the above-mentioned normal control.

この状態にある制御部１３は、図示してあるように、出力抑制が必要ではない（“抑制不要”）と判定する度に、所定の第１通知を昇圧ユニット２１へ送信する。そして、制御部１３は、出力抑制が必要である（“抑制要”）と判定した場合には、その時点における動作点電圧（ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の入力電圧；以下、抑制開始時電圧と表記する）を内部に記憶してから、“抑制中”状態に移行する。 As shown in the figure, the control unit 13 in this state transmits a predetermined first notification to the booster unit 21 each time it determines that output suppression is not necessary (“suppression is unnecessary”). Then, when the control unit 13 determines that output suppression is necessary (“suppression required”), the operating point voltage at that time (input voltage of the DC / DC converter 11; hereinafter, referred to as the suppression start voltage). ) Is stored internally, and then the state shifts to the "suppressing" state.

“抑制中”状態に移行した制御部１３は、出力抑制が不要となる（現在日時が出力抑制期間の終期となる；“抑制不要”）まで、以下のように動作する。 The control unit 13 that has transitioned to the “suppressing” state operates as follows until output suppression becomes unnecessary (the current date and time is the end of the output suppression period; “suppression is unnecessary”).

目標電力が、ＤＣ／ＡＣインバータ１２の出力電力以下である場合には、制御部１３は、“出力電力減少指令中”状態で動作して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の入力電圧を増加させるための入力電圧増加制御と所定の第２通知を昇圧ユニット２１に送信する処理とを行う。そして、制御部１３は、目標電力が出力電力を超えた場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の入力電圧を減少させるための入力電圧減少制御と所定の第３通知を昇圧ユニット２１に送信する処理とを行ってから、“出力電力増加指令中”状態に移行する。なお、入力電圧増加制御は、入力電圧が所定電圧だけ増加するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１１の昇圧比（又はデューティ）を変更する制御であっても、入力電圧が増加する方向にＤＣ／ＤＣコンバータ１１の昇圧比（又はデューティ）を所定量だけ変更する制御であってもよい。同様に、入力電圧減少制御も、入力電圧が所定電圧だけ減少するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１１の昇圧比（又はデューティ）を変更する制御であっても、入力電圧が減少する方向にＤＣ／ＤＣコンバータ１１の昇圧比（又はデューティ）を所定量だけ変更する制御であってもよい。 When the target power is equal to or less than the output power of the DC / AC inverter 12, the control unit 13 operates in the “output power reduction command in progress” state to increase the input voltage of the DC / DC converter 11. The input voltage increase control and the process of transmitting a predetermined second notification to the booster unit 21 are performed. Then, when the target power exceeds the output power, the control unit 13 performs an input voltage reduction control for reducing the input voltage of the DC / DC converter 11 and a process of transmitting a predetermined third notification to the booster unit 21. After that, the state shifts to the "output power increase command in progress" state. Note that the input voltage increase control is a control that changes the boost ratio (or duty) of the DC / DC converter 11 so that the input voltage increases by a predetermined voltage, but the DC / DC converter increases in the direction in which the input voltage increases. The control may change the step-up ratio (or duty) of 11 by a predetermined amount. Similarly, even if the input voltage reduction control is a control that changes the boost ratio (or duty) of the DC / DC converter 11 so that the input voltage is reduced by a predetermined voltage, the input voltage is reduced in the direction of the DC / DC. The control may be such that the boost ratio (or duty) of the converter 11 is changed by a predetermined amount.

“出力電力減少指令中”状態に移行した制御部１３は、目標電力が出力電力を超えている場合には、入力電圧減少制御と第３通知を昇圧ユニット２１に送信する処理とを行う。そして、制御部１３は、目標電力が出力電力以下となった場合には、入力電圧増加制御と第２通知を昇圧ユニット２１に送信する処理とを行ってから、出力電力減少指令中状態に移行する。 When the target power exceeds the output power, the control unit 13 that has shifted to the “output power reduction command in progress” state performs input voltage reduction control and a process of transmitting a third notification to the booster unit 21. Then, when the target power becomes equal to or less than the output power, the control unit 13 performs the input voltage increase control and the process of transmitting the second notification to the booster unit 21, and then shifts to the output power decrease command in progress state. do.

“出力電力増加指令中”状態又は“出力電力減少指令中”状態で動作している制御部１３は、出力抑制が不要となった（“抑制不要”）場合には、所定の第４通知を昇圧ユニット２１に送信してから、“動作点電圧調整中”状態に移行する。 When the control unit 13 operating in the "output power increase command in progress" state or the "output power decrease command in progress" state does not require output suppression ("suppression not required"), the control unit 13 issues a predetermined fourth notification. After transmitting to the booster unit 21, the state shifts to the "operating point voltage adjusting" state.

“動作点電圧調整中”状態に移行した制御部１３は、動作点電圧調整処理と入力電圧監視処理とを開始する。ここで、動作点電圧調整処理とは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の入力電圧が、抑制開始時電圧（出力抑制が必要であると判定したときに記憶した動作点電圧）となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ１１を運転（制御）しながら、系統４０に供給可能な交流が出力されるようにＤＣ／ＡＣインバータ１２を運転する処理のことである。また、入力電圧監視処理とは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の入力電圧が抑制開始時電圧となっているか否かを周期的に検出して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の入力電圧が抑制開始時電圧となっていないこと（“動作点電圧調整未完”）を検出する度に第４通知を昇圧ユニット２１に送信する処理のことである。 The control unit 13 that has shifted to the “operating point voltage adjusting” state starts the operating point voltage adjusting process and the input voltage monitoring process. Here, the operating point voltage adjustment process is DC / DC so that the input voltage of the DC / DC converter 11 becomes the voltage at the start of suppression (the operating point voltage stored when it is determined that output suppression is necessary). This is a process of operating the DC / AC inverter 12 so that alternating current that can be supplied to the system 40 is output while operating (controlling) the converter 11. Further, the input voltage monitoring process periodically detects whether or not the input voltage of the DC / DC converter 11 is the voltage at the start of suppression, and the input voltage of the DC / DC converter 11 is the voltage at the start of suppression. This is a process of transmitting a fourth notification to the booster unit 21 each time it is detected that the voltage is not adjusted (“operation point voltage adjustment is not completed”).

そして、“動作点電圧調整中”状態にある制御部１３は、入力電圧監視処理によりＤＣ／ＤＣコンバータ１１の入力電圧が抑制開始時電圧となったことが検出されたときに、第１通知を送信することにより昇圧ユニット２１に動作点電圧調整処理の完了を通知してから、“通常制御中”状態に移行する。 Then, when the control unit 13 in the "operating point voltage adjusting" state detects that the input voltage of the DC / DC converter 11 has reached the suppression start voltage by the input voltage monitoring process, the first notification is sent. After notifying the booster unit 21 of the completion of the operating point voltage adjustment process by transmission, the state shifts to the "normal control in progress" state.

次に、昇圧ユニット２１の制御部２３に付与されている機能を説明する。 Next, the functions given to the control unit 23 of the booster unit 21 will be described.

図６に、制御部２３の状態遷移図を示す。図示してあるように、制御部２３は、“通常制御中”状態と“抑制中”状態と“昇圧比調整中”状態との間を移行するように、構成（プログラミング）されている。 FIG. 6 shows a state transition diagram of the control unit 23. As shown in the figure, the control unit 23 is configured (programmed) so as to shift between the "normal control in progress" state, the "suppressing" state, and the "boost ratio adjusting in progress" state.

“通常制御中”状態は、制御部２３が、制御部１３から第２通知又は第３通知が送信さ
れてくるのを監視しながら、通常昇圧制御（ＤＣ／ＤＣコンバータ２２に対するＭＰＰＴ制御）を行っている状態である。図示してあるように、この状態で動作している制御部２３は、第２通知又は第３通知を受信した場合には、その時点における昇圧比（以下、抑制開始時昇圧比と表記する）を内部に記憶してから、“抑制中”状態に移行する。 In the "normal control in progress" state, the control unit 23 performs normal boost control (MPPT control for the DC / DC converter 22) while monitoring the transmission of the second notification or the third notification from the control unit 13. It is in a state of being. As shown in the figure, when the control unit 23 operating in this state receives the second notification or the third notification, the boost ratio at that time (hereinafter, referred to as the suppression start boost ratio). Is stored internally, and then the state shifts to the "suppressing" state.

そして、“抑制中”状態に移行した制御部１３は、第４通知を受信するまで、以下のように動作する。 Then, the control unit 13 that has transitioned to the “suppressing” state operates as follows until the fourth notification is received.

制御部２３は、第２通知を受信した場合には、“出力電力減少指令中”状態で動作して、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の入力電圧を増加させるための入力電圧増加制御を行う。また、制御部２３は、“出力電力減少指令中”状態で動作している間に、第３通知を受信した場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の入力電圧を減少させるための入力電圧減少制御を行ってから、“出力電力増加指令中”状態に移行する。なお、制御部２３が行う入力電圧増加（減少）制御も、制御部１３が行う入力電圧増加（減少）制御と同様に、入力電圧が所定電圧だけ増加（減少）するようにＤＣ／ＤＣコンバータ２２の昇圧比又はデューティを変更する制御であっても、入力電圧が増加（減少）する方向にＤＣ／ＤＣコンバータ２２の昇圧比又はデューティを所定量だけ変更する制御であってもよい。 When the control unit 23 receives the second notification, it operates in the "output power reduction command in progress" state and performs input voltage increase control for increasing the input voltage of the DC / DC converter 22. Further, when the control unit 23 receives the third notification while operating in the "output power reduction command in progress" state, the input voltage reduction control for reducing the input voltage of the DC / DC converter 22 After that, the state shifts to the "output power increase command in progress" state. The input voltage increase (decrease) control performed by the control unit 23 is similar to the input voltage increase (decrease) control performed by the control unit 13, and the DC / DC converter 22 increases (decreases) the input voltage by a predetermined voltage. The control may change the boost ratio or duty of the DC / DC converter 22 by a predetermined amount in the direction of increasing (decreasing) the input voltage.

“出力電力増加指令中”状態に移行した制御部２３は、第３通知を受信した場合には、入力電圧減少制御を行い、第２通知を受信した場合には、入力電圧増加制御を行ってから、“出力電力減少指令中”状態に移行する。 When the control unit 23 has transitioned to the "output power increase command in progress" state, it performs input voltage decrease control when it receives the third notification, and performs input voltage increase control when it receives the second notification. From, the state shifts to the "output power reduction command in progress" state.

“出力電力減少指令中”状態又は“出力電力増加指令中”状態にある制御部１３は、第４通知を受信した場合には、“昇圧比調整中”状態に移行する。 When the control unit 13 in the "output power decrease command in progress" state or the "output power increase command in progress" state receives the fourth notification, the control unit 13 shifts to the "boost ratio adjusting in progress" state.

“昇圧比調整中”状態に移行した制御部２３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の昇圧比が、抑制開始時昇圧比（第２又は第３通知受信時に記憶した昇圧比）となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２２を制御する昇圧比調整処理を開始する。また、制御部２３は、制御部１３から第１通知が受信されるのを監視する処理も開始する。そして、制御部２３は、昇圧比調整処理が完了する前に第１通知を受信した場合には、昇圧比調整処理を続行し、昇圧比調整処理の完了後に第１通知を受信したときに、“通常制御中”状態に移行する。 The control unit 23, which has transitioned to the "boosting ratio adjusting" state, DC / DC so that the boosting ratio of the DC / DC converter 22 becomes the boosting ratio at the start of suppression (the boosting ratio stored at the time of receiving the second or third notification). The step-up ratio adjustment process for controlling the DC converter 22 is started. The control unit 23 also starts a process of monitoring the reception of the first notification from the control unit 13. Then, if the control unit 23 receives the first notification before the step-up ratio adjustment process is completed, the control unit 23 continues the step-up ratio adjustment process, and when the first notification is received after the step-up ratio adjustment process is completed, the control unit 23 continues. It shifts to the "normal control" state.

以上の説明から明らかなように、本実施形態にかかる発電システムでは、出力抑制の開始時に、ＰＣＳ１０の制御部１３から昇圧ユニット２１の制御部２３に第２通知が送信される。また、出力抑制中には、ＰＣＳ１０の制御部１３から昇圧ユニット２１の制御部２３に、第２又は第３通知が送信されることにより、電力変換回路（ＤＣ／ＤＣコンバータ１１及びＤＣ／ＡＣインバータ１２）の出力電力を増加させているか減少させているか（電力変換回路の入力電力を減少させているか増加させているか）が通知される。 As is clear from the above description, in the power generation system according to the present embodiment, the second notification is transmitted from the control unit 13 of the PCS 10 to the control unit 23 of the booster unit 21 at the start of output suppression. Further, during output suppression, the power conversion circuit (DC / DC converter 11 and DC / AC inverter) is transmitted by transmitting the second or third notification from the control unit 13 of the PCS 10 to the control unit 23 of the booster unit 21. It is notified whether the output power of 12) is increased or decreased (whether the input power of the power conversion circuit is decreased or increased).

そして、昇圧ユニット２１の制御部２３は、第２通知を受信した場合には、昇圧制御（ＤＣ／ＤＣコンバータ２２に対するＭＰＰＴ制御）を中止して、その後に制御部１３から送信されてくる第２又は第３通知に応じた方向にＤＣ／ＤＣコンバータ１１の昇圧比を変更する。従って、本実施形態にかかる発電システムでは、図７に模式的に示したように、出力抑制中、昇圧ユニット２１は、ＰＶ＃２の出力電圧を、ＰＶ＃２の最大出力動作電圧Ｖｍ２が動作点電圧Ｖａ未満の電圧Ｖｂとなるように制御する。なお、図７には、Ｖｂ＜Ｖｍ１（ＰＶ＃１の最大出力動作電圧）である場合のＰＶカーブを示してあるが、制御部２３が行う入力電圧増加（減少）制御の内容は、通常、Ｖｂ≒Ｖｍ１となるように、定められる。 Then, when the control unit 23 of the booster unit 21 receives the second notification, the booster control (MPPT control for the DC / DC converter 22) is stopped, and then the second booster unit 13 transmits the second notification. Alternatively, the boost ratio of the DC / DC converter 11 is changed in the direction corresponding to the third notification. Therefore, in the power generation system according to the present embodiment, as schematically shown in FIG. 7, the booster unit 21 operates the output voltage of PV # 2 and the maximum output operating voltage Vm2 of PV # 2 while the output is suppressed. It is controlled so that the voltage Vb is less than the point voltage Va. Although FIG. 7 shows a PV curve when Vb <Vm1 (maximum output operating voltage of PV # 1), the content of the input voltage increase (decrease) control performed by the control unit 23 is usually It is determined so that Vb≈Vm1.

ＰＶ＃２の出力電圧（昇圧ユニット２１の昇圧比）が上記のように制御されるため、本
実施形態にかかる発電システムでは、図７に示してあるように、ＰＶ＃２から取り出される電力が、ＰＶ＃２から取り出せる最大電力Ｐ３（図３参照）よりも小さな電力Ｐ４となる。従って、本実施形態にかかる発電システムによれば、出力抑制が、良好に（出力電力が目標値まで低下しないといった問題が生じない形で）行えることになる。 Since the output voltage of PV # 2 (the step-up ratio of the boosting unit 21) is controlled as described above, in the power generation system according to the present embodiment, as shown in FIG. 7, the electric power extracted from PV # 2 is generated. , The power P4 is smaller than the maximum power P3 (see FIG. 3) that can be taken out from PV # 2. Therefore, according to the power generation system according to the present embodiment, the output can be suppressed satisfactorily (without causing a problem that the output power does not drop to the target value).

《変形形態》
上記した実施形態にかかる発電システムは、各種の変形を行えるものである。例えば、制御部１３から、動作点電圧調整処理を行う機能を取り除いてもよく、制御部２３から、昇圧比調整処理を行う機能を取り除いてもよい。制御部１３、制御部２３から、他の機能を取り除いてもよいし、発電システムを、具体的な構成が上記したものとは異なるシステム、例えば、ＰＶではない発電装置の出力が昇圧ユニット２１に供給されるシステムや、制御部１３から制御部２３に各通知が無線送信されるシステムに変形してもよい。《Transformation form》
The power generation system according to the above-described embodiment can be modified in various ways. For example, the function of performing the operating point voltage adjustment process may be removed from the control unit 13, and the function of performing the boost ratio adjustment process may be removed from the control unit 23. Other functions may be removed from the control unit 13 and the control unit 23, and the output of the power generation system, for example, a system whose specific configuration is different from that described above, for example, a power generation device other than PV, is sent to the booster unit 21. It may be transformed into a system to be supplied or a system in which each notification is wirelessly transmitted from the control unit 13 to the control unit 23.

１０パワーコンディショナ
１１、２２ＤＣ／ＤＣコンバータ
１２ＤＣ／ＡＣインバータ
１３、２３制御部
２０発電部
２１昇圧ユニット
２８通信線
３５接続箱
４０系統 10 Power conditioner 11, 22 DC / DC converter 12 DC / AC inverter 13, 23 Control unit 20 Power generation unit 21 Booster unit 28 Communication line 35 Junction box 40 systems

Claims

In a power generation system including a booster unit that boosts the output of a DC power generator and a power conditioner in which the output of the booster unit is input via a junction box.
The power conditioner is
A power converter for converting the DC voltage input via the junction box into an AC voltage that can be supplied to the system, and
Normal control that controls the power conversion unit so that the output power of the power conversion unit becomes the maximum power, and output suppression control that controls the power conversion unit so that the output power of the power conversion unit becomes the target power. Whether the control unit is an executable control unit and transmits an output suppression start notification to the booster unit at the start of the output suppression control to reduce the output power of the power conversion unit during the execution of the output suppression control. A control unit that repeatedly transmits a control direction notification indicating whether the power is being increased to the booster unit, and a control unit.
With
The booster unit
A booster for boosting the output of the DC power generator,
It is a boost control unit that can execute boost control that controls the boost control unit so that the maximum power is taken out from the DC power generation device. When the output suppression start notification is received, the boost control is stopped. A boost control unit that starts a second control that changes the boost ratio of the boost unit in a direction corresponding to the control direction notification transmitted from the power conditioner, and a boost control unit.
To prepare
A power generation system characterized by that.

The control unit
At the end of the output suppression control, an output suppression end notification is transmitted to the booster unit.
The boost control unit
When the output suppression start notification is received, the boosting ratio of the boosting unit is stored and stored.
When the output suppression end notification is received, the boost ratio adjustment process for adjusting the boost ratio of the booster unit to the boost ratio stored at the time of receiving the output suppression start notification is performed, and then the boost control is started.
The power generation system according to claim 1.

The control unit
At the start of the output suppression control, the input voltage of the power conversion unit is stored and stored.
At the end of the output suppression control, an operating point adjustment process for adjusting the input voltage of the voltage conversion unit to the input voltage stored at the start of the output suppression control is performed, and then the normal control is started.
The power generation system according to claim 2.

When the operating point adjustment process is completed, the control unit transmits a predetermined adjustment completion notification to the booster unit.
The boost control unit starts the boost control after the boost ratio adjustment process is completed and after the adjustment completion notification is received.
The power generation system according to claim 3, wherein the power generation system is characterized by the above.