WO2018087946A1 - 太陽光発電システム - Google Patents

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達明 安保
直樹 藤原
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リュウタ サカ
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Definitions

  • the present invention relates to a solar power generation system.
  • a solar power generation system converts DC power generated by a solar cell into AC power and supplies it to an AC load.
  • An inverter is used to convert DC power into AC power.
  • a power conversion system composed of a plurality of inverters in which the AC side is connected in parallel is known.
  • Patent Document 1 a required power value required as a total output power of a plurality of inverters into a setting value smaller than a value divided by the number of inverters and a larger setting value.
  • An object of the present invention is to provide a solar power generation system that can suppress a decrease in the generated power of the entire solar power generation system even if the generated power of some solar cells decreases.
  • a photovoltaic power generation system includes a plurality of solar cells, a plurality of inverters provided corresponding to the plurality of solar cells, and a solar cell corresponding to each of the plurality of inverters in advance.
  • a power generation amount reduction state determination unit that determines whether or not the power generation amount is lower than a predetermined standard, and the power generation amount reduction state determination unit determines that the power generation amount reduction state is among the plurality of inverters.
  • a first command value generating means for generating a first command value for lowering the first power factor of the first inverter, and the first command value generated by the first command value generating means.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing the configuration of the photovoltaic power generation system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a configuration diagram illustrating the configuration of the control device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a vector diagram showing how to obtain command values when the power factor is lowered by the command value generation unit according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a vector diagram illustrating how to obtain a command value when the command value generation unit according to the first embodiment increases the power factor.
  • FIG. 5 is a vector diagram showing the output power of the inverter when there is no inverter in a state where the amount of power generation is reduced under the control of the control device according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing the configuration of the photovoltaic power generation system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a configuration diagram illustrating the configuration of the control device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a vector diagram showing how to obtain command values when the power factor is lowered
  • FIG. 6 is a vector diagram showing the output power of the inverter when there is an inverter with a reduced power generation amount under the control of the control device according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a configuration diagram showing the configuration of the control device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a vector diagram showing the output power of the inverter when there is an inverter with a reduced power generation amount under the control of the control device according to the second embodiment.
  • the solar power generation system 10 converts the DC power generated by the solar cells 2a to 2c into AC power for grid connection with the power system 9, and supplies the power to the power system 9.
  • the solar power generation system 10 is a mega solar or the like.
  • the solar cells 2a to 2c generate electricity with sunlight.
  • the solar cells 2a to 2c may be composed of any number of solar cells.
  • the inverters 3a to 3c convert the DC power supplied from the corresponding solar cells 2a to 2c into AC power synchronized with the system voltage of the power system 9.
  • Inverters 3a-3c supply AC power to power system 9 via interconnection transformers 4a-4c, respectively.
  • the inverters 3a to 3c are power conditioners.
  • the AC voltage detector 6 is provided on the output side of the inverters 3a to 3c.
  • the AC voltage detector 6 detects the output voltage Vs of the inverters 3a to 3c, and outputs the detected value to the control device 1 as a detection signal.
  • an AC voltage detector may be provided on the output side of each of the inverters 3a to 3c.
  • the output voltage detected by each AC voltage detector is used for controlling each of the inverters 3a to 3c instead of the output voltage Vs detected by the AC voltage detector 6 of this embodiment.
  • the configuration can be the same as that of the form.
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing the configuration of the control device 1 according to the present embodiment.
  • the power generation amount decrease state determination unit 11 determines whether the power generation amount of the solar cells 2a to 2c connected thereto It is determined whether or not the power generation amount of the solar cells 2a to 2c is lower (power generation amount lowering state).
  • the power generation amount decrease state determination unit 11 transmits, to the command value generation unit 12, data including information about the output voltage Vs of the inverters 3a to 3c and the output currents I1 to I3 of the inverters 3a to 3c together with the determination result.
  • the power generation amount reduction state occurs when the power generation amount of some of the solar cells 2a to 2c decreases compared to normal time (for example, in fine weather) due to the influence of the weather and the like.
  • the inverters 3a to 3c having a reduced power generation amount are generated.
  • the number of inverters 3a to 3c determined to be in a reduced power generation amount state is one.
  • the power generation amount decrease state determination unit 11 determines either the average value of effective components (effective currents) of all output currents I1 to I3 or the average value of effective components of other output currents I2 and I3 excluding its own output current I1. Calculate.
  • the power generation amount decrease state determination unit 11 determines that the inverter 3a is in the power generation amount decrease state.
  • the reference determined based on the average value may be a value obtained by subtracting a preset value from the average value, or may be a value obtained by multiplying the average value by a ratio of less than 1.
  • the command value generator 12 determines the output of the inverters 3a to 3c based on the determination result of the power generation amount decrease state determiner 11, the output currents I1 to I3 of the inverters 3a to 3c, and the output voltage Vs of the inverters 3a to 3c.
  • Command values R1, R2, and R3 for controlling the power factor of output power are generated.
  • the command values R1 to R3 may include command values for controlling active power or reactive power output from the inverters 3a to 3c, respectively.
  • the command value generation unit 12 outputs the generated command values R1 to R3 of the inverters 3a to 3c to the command value output unit 13.
  • the command value output unit 13 outputs command values R1 to R3 to the inverters 3a to 3c, respectively. As a result, the output power of each of the inverters 3a to 3c is controlled to follow the command values R1 to R3.
  • P1 ⁇ P1max Formula (1) P2 ⁇ P2max Expression (2) P3 ⁇ P3max Formula (3) sqrt (P1 ⁇ 2 + Q1 ⁇ 2) ⁇ VA1max Equation (4) sqrt (P2 ⁇ 2 + Q2 ⁇ 2) ⁇ VA2max Equation (5) sqrt (P3 ⁇ 2 + Q3 ⁇ 2) ⁇ VA3max Equation (6)
  • ⁇ is an operator representing a power
  • sqrt ()” is a function for calculating a square root in parentheses.
  • the power factor of the inverters 3a to 3c is determined as follows.
  • an inverter that is not in a power generation reduction state is supplied with surplus generated power as active power increases as the power factor is increased.
  • FIG. 3 is a vector diagram showing how to obtain command values R1 to R3 when the command value generator 12 lowers the power factor.
  • FIG. 4 is a vector diagram showing how to obtain command values R1 to R3 when the command value generator 12 increases the power factor.
  • a semicircular curve Cmax represents a set of operating points of the maximum output power [VA] of the inverters 3a to 3c.
  • the output powers VA2 and VA3 of the second inverter 3b and the third inverter 3c that are not in the power generation reduction state are controlled so as to compensate for the change in the output power VA1 of the first inverter 3a.
  • the command value generation unit 12 obtains command values R2 and R3 so that the respective power factors of the second inverter 3b and the third inverter 3c are higher than those in the normal time.
  • the normal output powers VA2 and VA3 of the second inverter 3b and the third inverter 3c are at the operating point S0 shown in FIG.
  • the command value generation unit 12 obtains the power factor of the operating point Sb.
  • the power factor at this time corresponds to the angle ⁇ b shown in FIG.
  • the command value generation unit 12 generates command values R2 and R3 so as to obtain the calculated power factor. With the command values R2 and R3, the two inverters 3b and 3c shift from the operating point S0 to the operating point Sb.
  • the power factor of the two inverters 3b and 3c increases from the angle ⁇ 0 to the angle ⁇ b. Accordingly, the active power output from the two inverters 3b and 3c increases as the reactive power decreases. That is, the active power output from the two inverters 3b and 3c increases from the active power P0 to the active power Pb.
  • control device 1 Even when the inverter 3a in the state of reduced power generation is detected, the control device 1 has the total operating point Sf of the output powers VA1 to VA3 of the inverters 3a to 3c changed from the operating point Sf shown in FIG. 5 before detection. Control to not.
  • control device 1 increases the reactive power Q1 as much as the active power P1 is reduced by lowering the power factor of the inverter 3a in the power generation reduced state from the angle ⁇ 0 to the angle ⁇ 1.
  • control is performed so that the output power VA1 of the inverter 3a in the reduced power generation state is shared and compensated by the output powers VA2 and VA3 of the inverters 3b and 3c that are not in the power generation reduction state. .
  • the reactive power Q1 is increased by decreasing the active power P1 by decreasing the power factor of the output power VA1 of the inverter 3a in the power generation reduced state.
  • the reactive powers Q2 and Q3 are decreased, and the available active powers P2 and P3 are increased.
  • control device 1 has substantially the same active power component, reactive power component, and power factor of the total output power VA1 to VA3 of all the inverters 3a to 3c as before the power generation amount of the solar cell 2a is reduced. Control by value (operating point).
  • the power factor of the output power VA1 of the inverter 3a that receives power supply from the solar cells 2a is reduced, and the outputs of the other inverters 3b and 3c
  • the power factor of electric power VA2 and VA3 can be raised.
  • the change in the output power VA1 of the inverter 3a in the power generation reduced state can be shared and compensated by the output power VA2 and VA3 of the remaining inverters 3b and 3c.
  • the operating points (active power, reactive power, and power factor) of the total output power VA1 to VA3 of the inverters 3a to 3c are almost the same as before detection. Can not be.
  • FIG. 7 is a configuration diagram showing a configuration of a control device 1A according to the second embodiment of the present invention.
  • the control device 1A is obtained by replacing the command value generation unit 12 with a command value generation unit 12A in the control device 1 according to the first embodiment shown in FIG. Other points are the same as those of the control device 1 according to the first embodiment. Here, a different part from control by the control apparatus 1 which concerns on 1st Embodiment is mainly demonstrated.
  • FIG. 8 is a vector diagram showing the output powers VA1 to VA3 [VA] of the inverters 3a to 3c when there is an inverter 3a in a state where the power generation amount is reduced under the control of the control device 1A according to the present embodiment.
  • the control for lowering the power factor of the first inverter 3a in the power generation reduced state is the same as in the first embodiment.
  • the command value generation unit 12A selects one of the inverters 3b and 3c that are not in the power generation amount lowering state.
  • the second inverter 3b is selected.
  • the output power VA2 of the selected second inverter 3b is controlled so as to compensate for the output power VA1 of the inverter 3a. That is, the sum of the output power VA1 of the first inverter 3a in the reduced power generation amount and the output power VA2 of the second inverter 3b selected for compensation is before the first inverter 3a is in the reduced power generation state.
  • the command value R2A of the second inverter 3b is generated so as to be the same.
  • the total output power VA1 and VA2 of the first inverter 3a in the power generation reduced state and the second inverter 3b for compensation is the same as before the first inverter 3a is in the power generation reduced state.
  • the power factor of the second inverter 3b is obtained. That is, the operating point (active power, reactive power, and power factor) of the two total output powers VA1 and VA2 is increased by increasing the power factor of the second inverter 3b by the amount corresponding to the decrease of the power factor of the first inverter 3a. ) Will not change. About how to raise a power factor, it is the same as that of 1st Embodiment shown in FIG.
  • the command value generation unit 12A generates the command value R2A so that the output power VA2 of the second inverter 3b becomes the power factor thus determined.
  • the third inverter 3c that has not been selected for compensation is controlled with the same power factor as before the first inverter 3a is in the power generation reduced state. Therefore, the command value R3A for the third inverter 3c generated by the command value generation unit 12A is the same as before the first inverter 3a is in the power generation amount reduction state. If the effective power P2 that can be output from the second inverter 3b is not sufficient to compensate for the decrease in the active power P1 output from the first inverter 3a, the third inverter 3c is also selected for compensation. Is done. In this case, the command value R3A for the third inverter 3c is obtained in the same manner as the command value R2A for the second inverter 3b. The command value R3A increases the power factor of the output power VA3 of the third inverter 3c so as to compensate for the compensation that the output power VA2 of the second inverter 3b is insufficient.
  • the power factor of the output power VA1 in the power generation reduced state is lowered, and the power factor of the output power VA2 of the second inverter 3b selected for compensation is raised, thereby making it possible to Similar effects can be obtained.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage.
  • various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment.
  • constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

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Abstract

太陽光発電システム（１０）は、太陽電池（２ａ～２ｃ）と、太陽電池（２ａ～２ｃ）にそれぞれ対応して設けられるインバータ（３ａ～３ｃ）と、インバータ（３ａ～３ｃ）のそれぞれについて、対応する太陽電池（２ａ～２ｃ）が予め決められた基準よりも発電量が低下した発電量低下状態か否かを判断し、発電量低下状態と判断された第１のインバータ（３ａ）の第１の力率を下げる第１の指令値を生成し、第１の指令値に基づいて制御される第１のインバータ（３ａ）の出力電力を補償するように、発電量低下状態と判断されなかった少なくとも１つの第２のインバータ（３ｂ，３ｃ）の第２の力率を上げる第２の指令値を生成し、第１の指令値及び第２の指令値に基づいて、インバータ（３ａ～３ｃ）をそれぞれ制御する制御装置（１）とを備える。

Description

太陽光発電システム
　本発明は、太陽光発電システムに関する。
　一般に、太陽光発電システムは、太陽電池により発電された直流電力を交流電力に変換して、交流負荷に供給することが知られている。直流電力を交流電力に変換するためには、インバータが用いられる。
　一方、交流側が並列に接続された複数のインバータで構成される電力変換システムが知られている。例えば、複数のインバータの総和の出力電力として要求される要求電力値を、インバータの台数で割った値よりも小さい設定値と大きい設定値に分けて複数のインバータを制御することが開示されている（特許文献１参照）。また、コントローラと各インバータとの通信周期よりも短い制御周期で、複数のインバータの出力電力を制御することで、複数のインバータの総和の出力電力を制御することが開示されている（特許文献２参照）。
　しかしながら、太陽光発電システムでは、複数の太陽電池のそれぞれの発電電力が異なる場合がある。したがって、複数のインバータを常に全て同等に制御すると、一部の太陽電池による発電電力の低下により、太陽光発電システム全体の発電電力が本来発電可能な電力よりも低下する場合がある。
国際公開第２０１３／１４５２６２号 国際公開第２０１３／１４５２６３号
　本発明の目的は、一部の太陽電池の発電電力が低下しても、太陽光発電システム全体の発電電力の低下を抑制することのできる太陽光発電システムを提供することにある。
　本発明の観点に従った太陽光発電システムは、複数の太陽電池と、前記複数の太陽電池にそれぞれ対応して設けられる複数のインバータと、前記複数のインバータのそれぞれについて、対応する太陽電池が予め決められた基準よりも発電量が低下した発電量低下状態か否かを判断する発電量低下状態判断手段と、前記発電量低下状態判断手段により前記複数のインバータのうち前記発電量低下状態と判断された第１のインバータの第１の力率を下げる第１の指令値を生成する第１の指令値生成手段と、前記第１の指令値生成手段により生成された前記第１の指令値に基づいて制御される前記第１のインバータの出力電力を補償するように、前記発電量低下状態判断手段により前記複数のインバータのうち前記発電量低下状態と判断されなかった少なくとも１つの第２のインバータの第２の力率を上げる第２の指令値を生成する第２の指令値生成手段と、前記第１の指令値生成手段により生成された前記第１の指令値及び前記第２の指令値生成手段により生成された前記第２の指令値に基づいて、前記複数のインバータをそれぞれ制御する制御手段とを備える。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る太陽光発電システムの構成を示す構成図である。 図２は、第１の実施形態に係る制御装置の構成を示す構成図である。 図３は、第１の実施形態に係る指令値生成部により、力率を低くする場合の指令値の求め方を示すベクトル図である。 図４は、第１の実施形態に係る指令値生成部により、力率を高くする場合の指令値の求め方を示すベクトル図である。 図５は、第１の実施形態に係る制御装置による制御下における、発電量低下状態のインバータがない場合のインバータの出力電力を表すベクトル図である。 図６は、第１の実施形態に係る制御装置による制御下における、発電量低下状態のインバータがある場合のインバータの出力電力を表すベクトル図である。 図７は、本発明の第２の実施形態に係る制御装置の構成を示す構成図である。 図８は、第２の実施形態に係る制御装置による制御下における、発電量低下状態のインバータがある場合のインバータの出力電力を表すベクトル図である。
（第１の実施形態）
　図１は、本発明の第１の実施形態に係る太陽光発電システム１０の構成を示す構成図である。図面における同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、異なる部分について主に述べる。
　太陽光発電システム１０は、制御装置１、３つの太陽電池２ａ，２ｂ，２ｃ、３つのインバータ３ａ，３ｂ，３ｃ、３つの連系トランス４ａ，４ｂ，４ｃ、３つの交流電流検出器５ａ，５ｂ，５ｃ、及び、交流電圧検出器６を備える。なお、ここでは、３つのインバータ３ａ～３ｃにより構成される太陽光発電システム１０について説明するが、２以上であれば、いくつのインバータで構成されてもよい。
　太陽光発電システム１０は、太陽電池２ａ～２ｃにより発電された直流電力を電力系統９と系統連系するための交流電力に変換して、電力系統９に電力供給する。例えば、太陽光発電システム１０は、メガソーラなどである。
　太陽電池２ａ～２ｃは、太陽光により発電する。なお、太陽電池２ａ～２ｃは、いくつの太陽電池で構成されてもよい。
　インバータ３ａ～３ｃは、対応する太陽電池２ａ～２ｃから供給される直流電力を電力系統９の系統電圧に同期する交流電力に変換する。インバータ３ａ～３ｃは、それぞれ連系トランス４ａ～４ｃを介して、電力系統９に交流電力を供給する。例えば、インバータ３ａ～３ｃは、パワーコンディショナーである。
　連系トランス４ａ～４ｃは、各インバータ３ａ～３ｃの出力側（交流側）に設けられる。連系トランス４ａ～４ｃは、対応するインバータ３ａ～３ｃから入力される交流電圧を電力系統９の系統電圧に変圧する。
　交流電流検出器５ａ～５ｃは、それぞれインバータ３ａ～３ｃの出力側に設けられる。交流電流検出器５ａ～５ｃは、それぞれインバータ３ａ～３ｃの出力電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３を検出して、検出値を検出信号として制御装置１に出力する。
　交流電圧検出器６は、インバータ３ａ～３ｃの出力側に設けられる。交流電圧検出器６は、インバータ３ａ～３ｃの出力電圧Ｖｓを検出して、検出値を検出信号として制御装置１に出力する。なお、１つの交流電圧検出器６の代わりに、各インバータ３ａ～３ｃの出力側に交流電圧検出器を設けてもよい。この場合、各交流電圧検出器で検出された出力電圧を、本実施形態の交流電圧検出器６で検出される出力電圧Ｖｓの代わりに、各インバータ３ａ～３ｃの制御に用いることで、本実施形態と同様の構成にすることができる。
　制御装置１は、交流電流検出器５ａ～５ｃにより検出される各インバータ３ａ～３ｃの出力電流Ｉ１～Ｉ３、及び交流電圧検出器６により検出されるインバータ３ａ～３ｃの出力電圧Ｖｓに基づいて、インバータ３ａ～３ｃの出力電力を制御する。
　図２は、本実施形態に係る制御装置１の構成を示す構成図である。
　制御装置１は、発電量低下状態判断部１１、指令値生成部１２、及び、指令値出力部１３を備える。
　発電量低下状態判断部１１は、インバータ３ａ～３ｃの出力電圧Ｖｓ及びインバータ３ａ～３ｃのそれぞれの出力電流Ｉ１～Ｉ３に基づいて、自身に接続された太陽電池２ａ～２ｃの発電量が他の太陽電池２ａ～２ｃの発電量よりも低下している状態（発電量低下状態）であるか否かを判断する。発電量低下状態判断部１１は、判断結果と共に、インバータ３ａ～３ｃの出力電圧Ｖｓ及びインバータ３ａ～３ｃのそれぞれの出力電流Ｉ１～Ｉ３を情報として含むデータを指令値生成部１２に送信する。例えば、発電量低下状態は、天候の影響などにより、一部の太陽電池２ａ～２ｃの発電量が、通常時（例えば、晴天時）と比較して低下することで生じる。例えば、一部の太陽電池２ａ～２ｃに雲がかかった場合に、発電量低下状態のインバータ３ａ～３ｃが生じる。以降では、発電量低下状態と判断されるインバータ３ａ～３ｃの数が１つの場合について説明するが、一部であれば、いくつのインバータ３ａ～３ｃが発電量低下状態と判断されてもよい。
　例えば、インバータ３ａ～３ｃが発電量低下状態であるか否かの判断は、次のように行う。ここでは、第１のインバータ３ａの発電量低下状態の判断方法について説明するが、他のインバータ３ｂ，３ｃも同じである。発電量低下状態判断部１１は、全ての出力電流Ｉ１～Ｉ３の有効成分（有効電流）の平均値又は自己の出力電流Ｉ１を除いた他の出力電流Ｉ２，Ｉ３の有効成分の平均値のいずれかを演算する。演算した平均値に基づいて決定される基準よりもインバータ３ａの出力電流Ｉ１の有効成分が低い場合、発電量低下状態判断部１１は、インバータ３ａが発電量低下状態であると判断する。例えば、平均値に基づいて決定される基準は、平均値から予め設定された値を引いた値でもよいし、平均値に１未満の割合を掛けて求まる値でもよい。
　なお、各インバータ３ａ～３ｃの出力電流Ｉ１～Ｉ３の有効成分が低いか否かを判断できれば、発電量低下状態をどのように判断をしてもよい。例えば、上述した平均値の代わりに、どのような統計値を用いてもよい。また、発電に適していない天候（例えば、曇りなど）の時の太陽電池２ａ～２ｃの発電量が、発電量低下状態判断部１１に予め基準として設定されていてもよい。発電量低下状態判断部１１は、この予め設定された基準と各出力電流Ｉ１～Ｉ３の有効成分を個別に比較することで、各出力電流Ｉ１～Ｉ３の有効成分が低いか否か判断できる。
　指令値生成部１２は、発電量低下状態判断部１１の判断結果、各インバータ３ａ～３ｃの出力電流Ｉ１～Ｉ３、及び、インバータ３ａ～３ｃの出力電圧Ｖｓに基づいて、各インバータ３ａ～３ｃの出力電力の力率を制御するための指令値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を生成する。なお、指令値Ｒ１～Ｒ３には、それぞれインバータ３ａ～３ｃから出力される有効電力又は無効電力を制御するための指令値が含まれていてもよい。指令値生成部１２は、生成したインバータ３ａ～３ｃの指令値Ｒ１～Ｒ３を指令値出力部１３に出力する。
　指令値出力部１３は、各インバータ３ａ～３ｃにそれぞれ指令値Ｒ１～Ｒ３を出力する。これにより、各インバータ３ａ～３ｃの出力電力は、指令値Ｒ１～Ｒ３に従うように制御される。
　次に、指令値生成部１２による指令値Ｒ１～Ｒ３の求め方について説明する。
　初めに、指令値Ｒ１～Ｒ３の制限について説明する。
　各インバータ３ａ～３ｃから出力される有効電力［Ｗ］をそれぞれＰ１，Ｐ２，Ｐ３とし、無効電力［Ｖａｒ］をそれぞれＱ１，Ｑ２，Ｑ３とする。各インバータ３ａ～３ｃの容量など仕様により定まるそれぞれの最大出力電力［ＶＡ］をＶＡ１ｍａｘ，ＶＡ２ｍａｘ，ＶＡ３ｍａｘとする。また、各インバータ３ａ～３ｃにそれぞれ電力供給する太陽電池２ａ～２ｃの発電電力［Ｗ］をＰ１ｍａｘ，Ｐ２ｍａｘ，Ｐ３ｍａｘとする。この場合において、各インバータ３ａ～３ｃから出力される有効電力Ｐ１～Ｐ３及び無効電力Ｑ１～Ｑ３は、次式を満たさなければならない。
　　　Ｐ１≦Ｐ１ｍａｘ　　　…式（１）
　　　Ｐ２≦Ｐ２ｍａｘ　　　…式（２）
　　　Ｐ３≦Ｐ３ｍａｘ　　　…式（３）
　　　ｓｑｒｔ（Ｐ１＾２＋Ｑ１＾２）≦ＶＡ１ｍａｘ　　　…式（４）
　　　ｓｑｒｔ（Ｐ２＾２＋Ｑ２＾２）≦ＶＡ２ｍａｘ　　　…式（５）
　　　ｓｑｒｔ（Ｐ３＾２＋Ｑ３＾２）≦ＶＡ３ｍａｘ　　　…式（６）
　ここで、‘＾’は、累乗を表す演算子であり、‘ｓｑｒｔ（）’は、括弧内の平方根を演算する関数である。
　以降では、断りがない限り、上記の式（１）～（６）を常に全て満たしているものとして説明する。
　図５は、第１の実施形態に係る制御装置１による制御下における、発電量低下状態のインバータがない場合のインバータ３ａ～３ｃの出力電力ＶＡ１，ＶＡ２，ＶＡ３［ＶＡ］を表すベクトル図である。図６は、第１の実施形態に係る制御装置１による制御下における、発電量低下状態のインバータ３ａがある場合のインバータ３ａ～３ｃの出力電力ＶＡ１，ＶＡ２，ＶＡ３［ＶＡ］を表すベクトル図である。図中において、力率は、ベクトルで示した出力電力ＶＡ１～ＶＡ３の角度で表される。力率が０の場合は、角度は０度であり、力率が１の場合は、角度は９０度である。
　発電量低下状態判断部１１による判断結果により、発電量低下状態のインバータがない場合（通常時）、全てのインバータ３ａ～３ｃの出力電力ＶＡ１～ＶＡ３は、全て同じ力率で制御される。したがって、この場合の出力電力ＶＡ１～ＶＡ３は、全て同じ角度θ０になる。よって、全てのインバータ３ａ～３ｃの出力電力ＶＡ１～ＶＡ３の合計電力も、角度θ０で表される力率となる。このときの力率は、予め決められた力率であり、電力系統９に供給することが要求されている力率である。
　発電量低下状態判断部１１による判断結果により、発電量低下状態のインバータがある場合、インバータ３ａ～３ｃの力率は、次のように決定される。なお、ここでは、発電量低下状態でないインバータは、力率を上げた分、有効電力が増加するほど余剰に発電電力が供給されているものとして説明する。
　まず、発電量低下状態判断部１１により、第１のインバータ３ａが発電量低下状態と判断された場合について説明する。この場合、指令値生成部１２は、第１のインバータ３ａの力率が通常時よりも低くなるように指令値Ｒ１を求める。
　図３は、指令値生成部１２により、力率を低くする場合の指令値Ｒ１～Ｒ３の求め方を示すベクトル図である。図４は、指令値生成部１２により、力率を高くする場合の指令値Ｒ１～Ｒ３の求め方を示すベクトル図である。半円状の曲線Ｃｍａｘは、インバータ３ａ～３ｃの最大出力電力［ＶＡ］の運転点の集合を示している。
　第１のインバータ３ａの通常時（発電量低下状態でない時）の出力電力は、図３に示す運転点Ｓ０にある。太陽電池２ａの発電電力は、第１のインバータ３ａから出力される有効電力Ｐ１と一致する。太陽電池２ａの発電電力の低下により、第１のインバータ３ａからの出力が有効電力Ｐ０から有効電力Ｐａに低下したとする。この場合、指令値生成部１２は、曲線Ｃｍａｘ上にあり、有効電力Ｐａとなる運転点Ｓａを求める。指令値生成部１２は、第１のインバータ３ａの出力電力が運転点Ｓａとなるように力率を求める。このときの力率は、図３に示す角度θａに相当する。指令値生成部１２は、求めた力率になるように指令値Ｒ１を生成する。この指令値Ｒ１により、第１のインバータ３ａの出力電力の運転点は、運転点Ｓ０から運転点Ｓａに移行する。即ち、第１のインバータ３ａの出力電力ＶＡ１の力率は、角度θ０から角度θａに下がる。これにより、第１のインバータ３ａから出力される無効電力は、有効電力が減少した分増加する。即ち、第１のインバータ３ａから出力される無効電力は、無効電力Ｑ０から無効電力Ｑａに増加する。
　発電量低下状態でない第２のインバータ３ｂ及び第３のインバータ３ｃの出力電力ＶＡ２，ＶＡ３は、第１のインバータ３ａの出力電力ＶＡ１の変化を補償するように制御される。このような制御を行うために、指令値生成部１２は、第２のインバータ３ｂ及び第３のインバータ３ｃのそれぞれの力率が通常時よりも高くなるように指令値Ｒ２，Ｒ３を求める。
　第２のインバータ３ｂ及び第３のインバータ３ｃの通常時の出力電力ＶＡ２，ＶＡ３は、図４に示す運転点Ｓ０にある。２つのインバータ３ｂ，３ｃの出力電力ＶＡ２，ＶＡ３を運転点Ｓ０から、曲線Ｃｍａｘ上にある運転点Ｓｂに移行する制御を行う場合、指令値生成部１２は、運転点Ｓｂの力率を求める。このときの力率は、図４に示す角度θｂに相当する。指令値生成部１２は、求めた力率になるように指令値Ｒ２，Ｒ３を生成する。この指令値Ｒ２，Ｒ３により、２つのインバータ３ｂ，３ｃは、運転点Ｓ０から運転点Ｓｂに移行する。即ち、２つのインバータ３ｂ，３ｃの力率は、角度θ０から角度θｂに上がる。これにより、２つのインバータ３ｂ，３ｃから出力される有効電力は、無効電力が減少した分増加する。即ち、２つのインバータ３ｂ，３ｃから出力される有効電力は、有効電力Ｐ０から有効電力Ｐｂに増加する。
　図６を参照して、発電量低下状態のインバータ３ａがある場合の制御装置１によるインバータ３ａ～３ｃの制御について説明する。
　制御装置１は、発電量低下状態のインバータ３ａが検出されても、インバータ３ａ～３ｃの出力電力ＶＡ１～ＶＡ３の合計の運転点Ｓｆが、検出される前の図５に示す運転点Ｓｆと変わらないように制御する。
　まず、制御装置１は、発電量低下状態のインバータ３ａの力率を角度θ０から角度θ１に下げることで、有効電力Ｐ１が低下した分、無効電力Ｑ１を増加させる。
　次に、制御装置１は、インバータ３ａの出力電力ＶＡ１の運転点Ｓ１と目標とする全ての出力電力ＶＡ１～ＶＡ３の合計の運転点Ｓｆとの差から、２つのインバータ３ｂ，３ｃで分担して補償するための指令値Ｒ２，Ｒ３を生成する。図６に示すように、２つのインバータ３ｂ，３ｃの出力電力ＶＡ２，ＶＡ３の力率をともに角度θ２にすれば、出力電力ＶＡ１～ＶＡ３の合計が運転点Ｓｆになる。したがって、制御装置１は、力率が角度θ２なるように指令値Ｒ２，Ｒ３を生成する。
　このように生成された指令値Ｒ２，Ｒ３により、発電量低下状態のインバータ３ａの出力電力ＶＡ１を発電量低下状態でないインバータ３ｂ，３ｃの出力電力ＶＡ２，ＶＡ３で分担して補償するように制御する。
　具体的には、発電量低下状態のインバータ３ａの出力電力ＶＡ１の力率を下げることで、有効電力Ｐ１を減少させた分、無効電力Ｑ１を増加させる。一方、発電量低下状態でないインバータ３ｂ，３ｃの出力電力ＶＡ２，ＶＡ３の力率を上げることで、無効電力Ｑ２，Ｑ３を減少させた分、余力のある有効電力Ｐ２，Ｐ３を増加させる。
　これにより、制御装置１は、全てのインバータ３ａ～３ｃの合計の出力電力ＶＡ１～ＶＡ３の有効電力成分、無効電力成分、及び力率を、太陽電池２ａの発電量が低下する前とほぼ変わらない値（運転点）で制御する。
　本実施形態によれば、一部の太陽電池２ａの発電量が低下した場合、この太陽電池２ａから電源供給を受けるインバータ３ａの出力電力ＶＡ１の力率を下げ、他のインバータ３ｂ，３ｃの出力電力ＶＡ２，ＶＡ３の力率を上げることができる。これにより、発電量低下状態のインバータ３ａの出力電力ＶＡ１の変化分を残りのインバータ３ｂ，３ｃの出力電力ＶＡ２，ＶＡ３で分担して補償することができる。
　したがって、一部の太陽電池２ａの発電量が低下しても、インバータ３ａ～３ｃの合計の出力電力ＶＡ１～ＶＡ３の運転点（有効電力、無効電力、及び、力率）を検出前とほぼ変わらないようにすることができる。
（第２の実施形態）
　図７は、本発明の第２の実施形態に係る制御装置１Ａの構成を示す構成図である。
　本実施形態に係る太陽光発電システムは、図１に示す第１の実施形態に係る太陽光発電システム１０において、制御装置１を図７に示す制御装置１Ａに代えたものである。その他の点は、第１の実施形態に係る太陽光発電システム１０と同様である。
　制御装置１Ａは、図２に示す第１の実施形態に係る制御装置１において、指令値生成部１２を指令値生成部１２Ａに代えたものである。その他の点は、第１の実施形態に係る制御装置１と同様である。ここでは、第１の実施形態に係る制御装置１による制御と異なる部分について主に説明する。
　発電量低下状態判断部１１による判断結果により、発電量低下状態のインバータ３ａ～３ｃが無い場合、図５に示す第１の実施形態と同様に、制御装置１Ａは、全てのインバータ３ａ～３ｃを同一の力率で制御する。
　図８は、本実施形態に係る制御装置１Ａによる制御下における、発電量低下状態のインバータ３ａがある場合のインバータ３ａ～３ｃの出力電力ＶＡ１～ＶＡ３［ＶＡ］を表すベクトル図である。
　発電量低下状態の第１のインバータ３ａの力率を下げる制御については、第１の実施形態と同様である。
　指令値生成部１２Ａは、発電量低下状態でないインバータ３ｂ，３ｃのうちいずれか１つを選択する。ここでは、第２のインバータ３ｂが選択されたものとする。選択された第２のインバータ３ｂの出力電力ＶＡ２は、インバータ３ａの出力電力ＶＡ１を補償するように制御される。即ち、発電量低下状態の第１のインバータ３ａの出力電力ＶＡ１と補償用に選択された第２のインバータ３ｂの出力電力ＶＡ２の合計が、第１のインバータ３ａが発電量低下状態となる前と同じになるように、第２のインバータ３ｂの指令値Ｒ２Ａが生成される。
　具体的には、第２のインバータ３ｂの指令値Ｒ２Ａは、次のように求める。
　発電量低下状態の第１のインバータ３ａと補償用の第２のインバータ３ｂの合計の出力電力ＶＡ１，ＶＡ２が、第１のインバータ３ａが発電量低下状態となる前と同じになるように、第２のインバータ３ｂの力率を求める。即ち、第１のインバータ３ａの力率を下げた分、第２のインバータ３ｂの力率を上げることで、２つの合計の出力電力ＶＡ１，ＶＡ２の運転点（有効電力、無効電力、及び力率）が変わらないようにする。力率の上げ方については、図４に示す第１の実施形態と同様である。指令値生成部１２Ａは、第２のインバータ３ｂの出力電力ＶＡ２がこのように求めた力率になるように指令値Ｒ２Ａを生成する。
　補償用として選択されなかった第３のインバータ３ｃは、第１のインバータ３ａが発電量低下状態になる前と同じ力率で制御される。したがって、指令値生成部１２Ａが生成する第３のインバータ３ｃに対する指令値Ｒ３Ａは、第１のインバータ３ａが発電量低下状態になる前と変わらない。もし、第２のインバータ３ｂから出力可能な有効電力Ｐ２だけでは、第１のインバータ３ａから出力される有効電力Ｐ１の減少分の補償が足りない場合は、第３のインバータ３ｃも補償用として選択される。この場合、第３のインバータ３ｃに対する指令値Ｒ３Ａは、第２のインバータ３ｂに対する指令値Ｒ２Ａと同様に求められる。この指令値Ｒ３Ａにより、第２のインバータ３ｂの出力電力ＶＡ２では足りない補償を補うように第３のインバータ３ｃの出力電力ＶＡ３の力率が上がる。
　本実施形態によれば、発電量低下状態の出力電力ＶＡ１の力率を下げ、補償用に選択された第２のインバータ３ｂの出力電力ＶＡ２の力率を上げることで、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
　また、補償用に選択されなかった第３のインバータ３ｃの出力電力ＶＡ３の力率を変える必要が無く、制御を変えるインバータ３ａ～３ｃの数を抑えることができる。
　なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

Claims (6)

  1. 　複数の太陽電池と、
    　前記複数の太陽電池にそれぞれ対応して設けられる複数のインバータと、
    　前記複数のインバータのそれぞれについて、対応する太陽電池が予め決められた基準よりも発電量が低下した発電量低下状態か否かを判断する発電量低下状態判断手段と、
    　前記発電量低下状態判断手段により前記複数のインバータのうち前記発電量低下状態と判断された第１のインバータの第１の力率を下げる第１の指令値を生成する第１の指令値生成手段と、
    　前記第１の指令値生成手段により生成された前記第１の指令値に基づいて制御される前記第１のインバータの出力電力を補償するように、前記発電量低下状態判断手段により前記複数のインバータのうち前記発電量低下状態と判断されなかった少なくとも１つの第２のインバータの第２の力率を上げる第２の指令値を生成する第２の指令値生成手段と、
    　前記第１の指令値生成手段により生成された前記第１の指令値及び前記第２の指令値生成手段により生成された前記第２の指令値に基づいて、前記複数のインバータをそれぞれ制御する制御手段と
    を備えることを特徴とする太陽光発電システム。
  2. 　前記制御手段は、前記発電量低下状態判断手段により前記複数のインバータのいずれも前記発電量低下状態と判断されなかった場合、前記複数のインバータを同一の力率で制御すること
    を特徴とする請求項１に記載の太陽光発電システム。
  3. 　前記第２の指令値生成手段は、前記発電量低下状態と判断されなかった全ての前記第２のインバータの前記第２の力率を上げる前記第２の指令値を生成すること
    を特徴とする請求項１に記載の太陽光発電システム。
  4. 　前記第２の指令値生成手段は、前記発電量低下状態と判断されなかった前記第２のインバータの前記第２の力率のうち１つの第３の力率を上げ、前記第３の力率を上げても、前記第１のインバータの出力電力の補償が足りない場合、前記第２の力率のうち前記第３の力率以外の第４の力率を上げる前記第２の指令値を生成すること
    を特徴とする請求項１に記載の太陽光発電システム。
  5. 　複数の太陽電池にそれぞれ対応して設けられる複数のインバータのそれぞれについて、対応する太陽電池が予め決められた基準よりも発電量が低下した発電量低下状態か否かを判断する発電量低下状態判断手段と、
    　前記発電量低下状態判断手段により前記複数のインバータのうち前記発電量低下状態と判断された第１のインバータの第１の力率を下げる第１の指令値を生成する第１の指令値生成手段と、
    　前記第１の指令値生成手段により生成された前記第１の指令値に基づいて制御される前記第１のインバータの出力電力を補償するように、前記発電量低下状態判断手段により前記複数のインバータのうち前記発電量低下状態と判断されなかった少なくとも１つの第２のインバータの第２の力率を上げる第２の指令値を生成する第２の指令値生成手段と、
    　前記第１の指令値生成手段により生成された前記第１の指令値及び前記第２の指令値生成手段により生成された前記第２の指令値に基づいて、前記複数のインバータをそれぞれ制御する制御手段と
    を備えることを特徴とする太陽光発電システムの制御装置。
  6. 　複数の太陽電池にそれぞれ対応して設けられる複数のインバータのそれぞれについて、対応する太陽電池が予め決められた基準よりも発電量が低下した発電量低下状態か否かを判断し、
    　前記複数のインバータのうち前記発電量低下状態と判断された第１のインバータの第１の力率を下げる第１の指令値を生成し、
    　前記第１の指令値に基づいて制御される前記第１のインバータの出力電力を補償するように、前記複数のインバータのうち前記発電量低下状態と判断されなかった少なくとも１つの第２のインバータの第２の力率を上げる第２の指令値を生成し、
    　前記第１の指令値及び前記第２の指令値に基づいて、前記複数のインバータをそれぞれ制御すること
    を含むことを特徴とする太陽光発電システムの制御方法。
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