JPWO2019044403A1 - 太陽光発電システム、パワーコンディショナ - Google Patents
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Abstract
Description
この構成によれば、太陽光発電システムを電力系統に系統連系させることで、太陽光パネルの発電量が前記第1の交流負荷が要求する電力を上回ることがあれば、電力系統に逆潮流させることによって余剰電力を無駄にすることがなくなる。
この構成によれば、系統連系用リレーに相当する第1のリレーと、自立運転用リレーに相当する第2のリレーの両方を切り替える構成とすることで、電力系統との連系が停電等で遮断された場合であっても、自立運転を行って第2の交流負荷に対して交流電圧を供給できる。
この構成によれば、電力系統から完全に切り離された状態(オフグリッド)で動作するのではなく、常に電力系統に連系した連系運転とし、停電時にはパワーコンディショナの運転を止める、という動作になる。
この構成によれば、電力系統に問題がない時は系統連系運転とし、停電時には系統連系用リレーに相当する第1のリレーを開成させて系統連系を遮断した上で自立運転をすると共に、第2のリレーを閉成して第2の交流負荷を運転できる。なお、第2の交流負荷は、第2のリレーに接続された自立運転専用コンセントに接続されることが好ましく、この自立運転専用コンセントという別口から自己発電した電力を受け取ることができる。
以下、第1実施形態を説明する。
図1に示すように、本実施形態の太陽光発電システム10は、太陽光パネル11と、太陽光パネル11に接続されたパワーコンディショナ12とを有している。本実施形態において、パワーコンディショナ12は、電力線13を介して商用電力系統14に接続される。商用電力系統14は、電力会社が電力を伝送する配電系統である。電力線13には、第1の交流負荷15が接続されている。第1の交流負荷15は、例えば分電盤に接続された屋内負荷である。屋内負荷としては、例えば、照明、冷蔵庫、洗濯機、空気調和機、電子レンジ等の一般家屋の電気機器が挙げられる。また、パワーコンディショナ12には、第2の交流負荷16が接続される。第2の交流負荷16は、電気機器のうち、予め選定された負荷であり、照明、等の電気機器が挙げられる。なお、第2の交流負荷16は、パワーコンディショナ12に接続される図示しない自立運転用コンセント(アウトレット)に接続される冷蔵庫、等の電気機器としてもよい。上述の第1の交流負荷15と第2の交流負荷16は、商業施設や工場内の電気機器であってもよい。
ステップS4において、制御回路27aは、図2に示すDC−DCコンバータ26bの動作を開始させる。制御回路27aは、DC−DCコンバータ26bに制御信号を出力し、DC−DCコンバータ26bは、その制御信号に基づいて動作を開始する。これにより、パワーコンディショナ12において、DC−DCコンバータ26a,26bが動作する。従って、DC−DCコンバータ26aのみが動作しているときと比べ、パワーコンディショナ12における消費電力が増加する。
ステップS6において、制御回路27aは、上述のステップS3において得た入力電圧V1a及び入力電流I1aと、ステップS5において得た入力電圧V1b及び入力電流I1bに基づいて、太陽光パネル11の電流−電圧(I−V)特性を算出し、発電電力を推定する。
ステップS9において、制御回路27aは、制御回路27cを作動させ、インバータ22の動作を開始させる。
次に、上述の太陽光発電システム10の作用を説明する。
太陽光発電システム10は、太陽光パネル11とパワーコンディショナ12とを有している。パワーコンディショナ12は、太陽光パネル11から入力される直流電圧(入力電圧)を昇圧した出力電圧を生成するPVコンバータ21と、PVコンバータ21の出力電圧を交流電圧に変換するインバータ22と、インバータ22と商用電力系統14との間に接続された第1のリレー24とを有している。制御部27は、パワーコンディショナ12全体を制御する制御回路27aと、PVコンバータ21を制御する制御回路27bと、インバータ22を制御する制御回路27cを含む。DC−DCコンバータ26が、制御回路27a,27b,27cのそれぞれに対応する駆動電圧を生成するDC−DCコンバータ26a,26b,26cを含む。制御回路27aは、起動処理において、DC−DCコンバータ26bの作動・停止を制御し、DC−DCコンバータ26のインピーダンス、太陽光パネル11に対する負荷を可変させる。そして、制御回路27aは、PVコンバータ21の入力電圧V1及び入力電流I1と検出し、それらの値に基づいて第1のリレー24を閉状態とするか否かを決定する。
(1−1)太陽光発電システム10は、太陽光パネル11とパワーコンディショナ12とを有している。パワーコンディショナ12は、太陽光パネル11から入力される直流電圧(入力電圧)を昇圧した出力電圧を生成するPVコンバータ21と、PVコンバータ21の出力電圧を交流電圧に変換するインバータ22と、インバータ22と商用電力系統14との間に接続された第1のリレー24とを有している。制御部27は、パワーコンディショナ12全体を制御する制御回路27aと、PVコンバータ21を制御する制御回路27bと、インバータ22を制御する制御回路27cを含む。DC−DCコンバータ26が、制御回路27a,27b,27cのそれぞれに対応する駆動電圧を生成するDC−DCコンバータ26a,26b,26cを含む。制御回路27aは、起動処理において、DC−DCコンバータ26bの作動・停止を制御し、DC−DCコンバータ26のインピーダンス、太陽光パネル11に対する負荷を可変させる。そして、制御回路27aは、PVコンバータ21の入力電圧V1及び入力電流I1と検出し、それらの値に基づいて第1のリレー24を閉状態とするか否かを決定する。
(変形例1)
図6に示すように、太陽光発電システム10aは、太陽光パネル11と、太陽光パネル11に接続されたパワーコンディショナ12aとを有している。パワーコンディショナ12aは、電力系統に連系しない、いわゆるオフグリッドでの使用を想定し、自立負荷に相当する第1の交流負荷15に接続されている。第1の交流負荷15は、例えば分電盤に接続された屋内負荷である。屋内負荷としては、例えば、照明、冷蔵庫、洗濯機、空気調和機、電子レンジ等の一般家屋の電気機器が挙げられる。上述の第1の交流負荷15は、商業施設や工場内の電気機器であってもよい。
図7に示すように、太陽光発電システム10bは、太陽光パネル11と、太陽光パネル11に接続されたパワーコンディショナ12bとを有している。本実施形態において、パワーコンディショナ12aは、電力線13を介して商用電力系統14に接続される。商用電力系統14は、電力会社が電力を伝送する配電系統である。電力線13には、第1の交流負荷15が接続されている。第1の交流負荷15は、本実施例においては、例えば分電盤に接続された屋内負荷である。屋内負荷としては、例えば、照明、冷蔵庫、洗濯機、空気調和機、電子レンジ等の一般家屋の電気機器が挙げられる。なお、上述の第1の交流負荷15は、商業施設や工場内の電気機器であってもよい。
以下、第2実施形態を説明する。
なお、この第2実施形態において、上述の第1実施形態と同じ部材については同じ符号を付し、その説明の一部又は全てを省略することがある。
(2−1)上述の第1実施形態と同様の効果が得られる。
(2−2)本実施形態のパワーコンディショナ112は、蓄電装置113に接続された双方向DC−DCコンバータ29を有している。制御部127は、双方向DC−DCコンバータ29を制御する制御回路27dを含む。太陽光パネル11の発電電力(推定値)が運転可能電力より低い場合、制御回路27aは、制御回路27dを作動させ、双方向DC−DCコンバータ29により蓄電装置113からの放電電力により直流電圧バス28に直流電圧を供給する。制御回路27aは、制御回路27cを作動させ、インバータ22により直流電圧バス28の直流電圧を交流電圧に変換する。そして、制御回路27aは、リレー(第1のリレー24,第2のリレー25)を閉状態とすることにより、交流電圧を第1の交流負荷15,第2の交流負荷16に供給できる。そして、商用電力系統14からの売電を抑制できる。
・上記第1実施形態に対し、PVコンバータ21とインバータ22とを1つの制御回路により制御するようにしてもよい。その場合、DC−DCコンバータ26は、その1つの制御回路に対する1つのDC−DCコンバータを含む。制御回路27aはその1つのDC−DCコンバータの作動・停止を制御し、太陽光パネル11の発電電力を推定する。
Claims (11)
- 太陽光パネルと、
前記太陽光パネルに接続されるPVコンバータと、
前記PVコンバータから出力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、
前記インバータに、前記交流電圧を供給する第1の交流負荷を接離する第1のリレーと、
前記PVコンバータと前記インバータとを制御する制御部と、
前記PVコンバータから出力される直流電圧を前記制御部の駆動電圧に変換するDC−DCコンバータと、
を有し、
前記制御部は、起動処理において、前記DC−DCコンバータのインピーダンスを可変させ、前記PVコンバータの入力電圧と入力電流、または前記PVコンバータの出力電圧と出力電流を検出し、それらの値に応じて少なくとも前記第1のリレーを閉状態とするか否かを決定する、
太陽光発電システム。 - 前記第1の交流負荷は、電力系統に接続されている、請求項1に記載の太陽光発電システム。
- 前記インバータに、前記交流電圧を供給する第2の交流負荷を接離する第2のリレーを有する、請求項1又は2に記載の太陽光発電システム。
- 前記制御部は、前記PVコンバータの入力電圧と入力電流、または前記PVコンバータの出力電圧と出力電流から前記太陽光パネルの発電電力を推定し、推定した前記発電電力と運転可能電力とを比較して前記第1のリレー又は前記第2のリレーを閉状態とするか否かを決定する、
請求項3に記載の太陽光発電システム。 - 前記制御部は、前記起動処理を実行する主制御回路と、前記PVコンバータを制御する第1制御回路と、前記インバータを制御する第2制御回路とを含み、
前記DC−DCコンバータは、前記主制御回路の駆動電圧を生成する主変換部と、前記第1制御回路の駆動電圧を生成する第1変換部と、前記第2制御回路の駆動電圧を生成する第2変換部とを含み、
前記主制御回路は、前記第1変換部と前記第2変換部の作動・停止を制御するものであり、前記起動処理において少なくとも前記第1変換部の作動・停止を制御して前記DC−DCコンバータのインピーダンスを可変させる、
請求項1〜4の何れか1項に記載の太陽光発電システム。 - 前記PVコンバータと前記インバータとの間の直流電圧バスに第1端が接続された双方向DC−DCコンバータと、
前記双方向DC−DCコンバータの第2端に接続された蓄電装置と、
を有する、請求項1〜5の何れか1項に記載の太陽光発電システム。 - 前記制御部は、前記太陽光パネルの発電電力が運転可能電力より低い場合、前記PVコンバータを停止し、前記双方向DC−DCコンバータを作動させて前記蓄電装置の蓄積電圧に基づく直流電圧を前記直流電圧バスに出力する、請求項6に記載の太陽光発電システム。
- 太陽光パネルから入力される直流電圧を交流電圧に変換して第1の交流負荷に出力するパワーコンディショナであって、
前記太陽光パネルに接続されるPVコンバータと、
前記PVコンバータから出力される直流電圧を前記交流電圧に変換するインバータと、
前記インバータに前記第1の交流負荷を接離する第1のリレーと、
前記PVコンバータと前記インバータとを制御する制御部と、
前記PVコンバータから出力される直流電圧を前記制御部の駆動電圧に変換するDC−DCコンバータと、
を有し、
前記制御部は、起動処理において、前記DC−DCコンバータのインピーダンスを可変させ、前記PVコンバータの入力電圧と入力電流、または前記PVコンバータの出力電圧と出力電流を検出し、それらの値に応じて少なくとも前記第1のリレーを閉状態とするか否かを決定する、
パワーコンディショナ。 - 前記第1の交流負荷は、電力系統に接続されている、請求項8に記載のパワーコンディショナ。
- 前記インバータに、前記交流電圧を供給する第2の交流負荷を接離する第2のリレーを有する、請求項8又は9に記載のパワーコンディショナ。
- 前記PVコンバータと前記インバータとの間の直流電圧バスに第1端が接続され、第2端に蓄電装置が接続された双方向DC−DCコンバータを有する、
請求項8〜10の何れか1項に記載のパワーコンディショナ。
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