WO2019035320A1 - 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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WO2019035320A1
WO2019035320A1 PCT/JP2018/027682 JP2018027682W WO2019035320A1 WO 2019035320 A1 WO2019035320 A1 WO 2019035320A1 JP 2018027682 W JP2018027682 W JP 2018027682W WO 2019035320 A1 WO2019035320 A1 WO 2019035320A1
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WO
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converter
voltage
control unit
power
input
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/027682
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English (en)
French (fr)
Inventor
裕太 山本
史聖 川原
Original Assignee
株式会社村田製作所
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/66Regulating electric power
    • G05F1/67Regulating electric power to the maximum power available from a generator, e.g. from solar cell
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Definitions

  • the present invention relates to a solar power generation system and a power conditioner.
  • a power conditioner to which a solar panel is connected has an inverter unit that converts DC power of the solar panel into AC power, and a grid connection relay that supplies AC power to an indoor AC load.
  • the driving power of the power conditioner may be obtained from a commercial power system, it is desirable to obtain it from the output power of the solar panel in consideration of self-sustaining operation or the like at the time of a disaster.
  • the activated power conditioner closes (turns on) the grid interconnection relay that is switched on when linking to the commercial power grid, and supplies AC power to the indoor AC load.
  • the grid connection relay opens (turns off).
  • the power conditioner In the time zone such as sunrise, since the solar panel power generation is almost zero since it is at night until that time, the power conditioner is stopped and the grid connection relay is open (off), When the sun starts to hit the solar panel with the sunrise, power generation gradually starts.
  • the open-circuit voltage of the solar panel exceeds a certain value, the power conditioner starts to start.
  • the output voltage of the solar panel is started by the start of the power conditioner Is lower than the voltage required for the operation of the power conditioner, and the power conditioner stops.
  • the power conditioner stops the output voltage of the solar panel rises to the open circuit voltage, so the power conditioner starts up again. Therefore, when the output power of the solar panel is insufficient, the power conditioner repeats start and stop.
  • the power conditioner will be activated needlessly.
  • the relay for grid interconnection wastefully repeats the closing operation and the opening operation even though it is not linked with the commercial power system.
  • Such useless switching operation shortens noise generation and mechanical life in the grid interconnection relay.
  • the start determination is performed using the resistive load as described above, if the resistance value of the resistive load is large, the efficiency decreases, so it is preferable that the resistance value is small.
  • the resistance load having a small resistance value is used, the DC voltage value when power is consumed becomes small, the start determination becomes unstable, and there is also a possibility of starting uselessly.
  • the wasteful start and stop of the power conditioner leads to wasteful opening and closing operation of the grid interconnection relay, thereby reducing the generation of noise and mechanical life of the grid interconnection relay.
  • An object of the present invention is to provide a solar power generation system and a power conditioner that can suppress unnecessary start.
  • a solar power generation system includes a solar panel, a PV converter connected to the solar panel, and boosting and outputting a DC voltage input from the solar panel; A capacitor for smoothing an output voltage, an inverter for converting an output voltage of the PV converter into an AC voltage, a control unit for controlling the PV converter and the inverter, and a relay connected between the inverter and a power system And in the start-up process, the control unit varies the step-up ratio of the PV converter, and detects the input voltage and input current of the PV converter, or the input voltage and output voltage and output current of the PV converter. According to those values, it is determined whether at least the relay is to be closed.
  • the smoothing capacitor can be charged with heavy load by changing the step-up ratio of the PV converter, that is, the duty ratio for turning on and off the transistors included in the PV converter.
  • the smoothing capacitor By charging the smoothing capacitor with a heavy load, the output power of the solar panel is consumed.
  • the output power of the solar panel is consumed.
  • whether the output power of the solar panel is more than the power necessary for the operation of the solar power generation system Can be determined. Therefore, useless start is suppressed by determining whether or not the relay is closed at least according to the input voltage and input current of the PV converter, and the input voltage and output voltage of the PV converter and the value of the output current.
  • the control unit calculates an instantaneous power value from an input voltage and an input current of the PV converter or an output voltage and an output current of the PV converter, and sets the instantaneous power value as a predetermined value.
  • the control unit operates the inverter and closes the relay after determining the closed state of the relay.
  • a solar power generation system includes a solar panel, a PV converter connected to the solar panel, and boosting and outputting a DC voltage input from the solar panel; A capacitor for smoothing the output voltage, an inverter for converting the output voltage of the PV converter into an AC voltage, a control unit for controlling the PV converter and the inverter, and a connection between the output terminal of the inverter and the power system
  • the control unit varies the step-up ratio of the PV converter in the start-up process, detects the input voltage and the output voltage of the PV converter, and detects the voltage between the terminals of the capacitor per unit time. It is determined whether or not the relay is to be closed based on the amount of change of V and the input voltage of the PV converter.
  • the smoothing capacitor can be charged with heavy load by changing the step-up ratio of the PV converter, that is, the duty ratio for turning on and off the transistors included in the PV converter.
  • the smoothing capacitor By charging the smoothing capacitor with a heavy load, the output power of the solar panel is consumed.
  • the input voltage and the output voltage of the PV converter are detected, and at least the relay is closed based on the amount of change per unit time of the voltage between the terminals of the capacitor and the input voltage of the PV converter By determining, unnecessary start is suppressed.
  • control unit controls the PV converter so as to maximize output power of the solar panel after closing the relay.
  • the output power of the solar panel can be efficiently used with respect to the solar light intensity and the temperature change with respect to the solar panel.
  • the control unit determines not to close the relay, it is preferable to re-execute the start-up process after waiting for a predetermined time.
  • a power conditioner is a power conditioner that converts a DC voltage input from a solar panel into an AC voltage and outputs the AC voltage to a power system, and is connected to the solar panel, and the solar panel
  • a PV converter for boosting and outputting a DC voltage input from an optical panel
  • a capacitor for smoothing the output voltage of the PV converter
  • an inverter for converting the output voltage of the PV converter into an AC voltage, the PV converter
  • a control unit that controls an inverter, and a relay connected between the inverter and the power system, the control unit varies the boost ratio of the PV converter in the start-up process, and the PV converter Detecting the input voltage and the input current of the PV converter, or the input voltage and the output voltage and the output current of the PV converter, and At least the relay determines whether the closed state in response to.
  • the smoothing capacitor can be charged with heavy load by changing the step-up ratio of the PV converter, that is, the duty ratio for turning on and off the transistors included in the PV converter.
  • the smoothing capacitor By charging the smoothing capacitor with a heavy load, the output power of the solar panel is consumed.
  • the output power of the solar panel is consumed.
  • whether the output power of the solar panel is more than the power necessary for the operation of the solar power generation system Can be determined. Therefore, useless start is suppressed by determining whether or not the relay is closed at least according to the input voltage and input current of the PV converter, and the input voltage and output voltage of the PV converter and the value of the output current.
  • a power conditioner is a power conditioner that converts a DC voltage input from a solar panel into an AC voltage and outputs the AC voltage to a power system, and is connected to the solar panel, and the solar panel
  • a PV converter for boosting and outputting a DC voltage input from an optical panel, a capacitor for smoothing the output voltage of the PV converter, an inverter for converting the output voltage of the PV converter into an AC voltage, the PV converter, and
  • a control unit configured to control an inverter, and a relay connected between an output terminal of the inverter and the power system, the control unit changing a step-up ratio of the PV converter in start-up processing;
  • the input voltage and output voltage of the PV converter are detected, and the amount of change per unit time of the voltage across the It said relay determines whether the closed state based on the input voltage of the PV converter.
  • the smoothing capacitor can be charged with heavy load by changing the step-up ratio of the PV converter, that is, the duty ratio for turning on and off the transistors included in the PV converter.
  • the smoothing capacitor By charging the smoothing capacitor with a heavy load, the output power of the solar panel is consumed.
  • the input voltage and the output voltage of the PV converter are detected, and at least the relay is closed based on the amount of change per unit time of the voltage between the terminals of the capacitor and the input voltage of the PV converter By determining, unnecessary start is suppressed.
  • the solar power generation system 10 includes a solar panel 11 and a power conditioner 12 connected to the solar panel 11.
  • the power conditioner 12 is connected to the commercial power system 14 via the power line 13.
  • the commercial power system 14 is a distribution system in which a power company transmits power.
  • An AC load 15 is connected to the power line 13.
  • the AC load 15 is, for example, an indoor load connected to a distribution board.
  • the indoor load includes, for example, lighting equipment, refrigerators, washing machines, air conditioners, microwave ovens, and other household electrical appliances.
  • the AC load 15 may be an electrical device in a commercial facility or a factory.
  • the power conditioner 12 converts DC power generated by the solar panel 11 into AC power and outputs it. And the power conditioner 12 connects or disconnects the solar panel 11 and the commercial power grid 14.
  • the power conditioner 12 includes a PV converter 21, an inverter 22, a filter 23, a grid interconnection relay (simply referred to as “relay”) 24, a DC-DC converter 25, and a control unit 26.
  • the PV converter 21, the inverter 22 and the DC-DC converter 25 are connected to one another via a DC voltage bus 27.
  • the control unit 26 controls the PV converter 21, the inverter 22, and the grid connection relay 24.
  • the PV converter 21 is a step-up chopper circuit operated by a control signal from the control unit 26, and boosts and outputs a DC voltage input from the solar panel 11.
  • the inverter 22 is a DC-AC conversion circuit operated by a control signal from the control unit 26, and converts the output voltage of the PV converter 21 into an AC voltage.
  • the filter 23 reduces high frequency components of the AC power output from the inverter 22.
  • the grid connection relay 24 is, for example, a normally-opened electromagnetic relay, and the control unit 26 controls the closed state and the open state according to a control signal.
  • the photovoltaic power generation system 10 (the solar panel 11) and the commercial power grid 14 are interconnected by the closing operation of the grid interconnection relay 24, and are disconnected by the opening operation of the grid interconnection relay.
  • the DC-DC converter 25 is, for example, a step-down circuit, and converts the DC voltage of the DC voltage bus 27 into a DC voltage suitable for the operation of the control unit 26.
  • the control unit 26 operates based on the DC voltage supplied from the DC-DC converter 25 and controls the PV converter 21, the inverter 22, and the grid connection relay 24.
  • the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the solar panel 11 are connected to the PV converter 21.
  • the output terminal of the PV converter 21 is connected to the high voltage side wire 27 a and the low voltage side wire 27 b of the DC voltage bus 27.
  • the PV converter 21 includes an inductor L11, a transistor T11, a diode D11, and a smoothing capacitor C11.
  • the first terminal of the inductor L11 is connected to the positive electrode terminal of the solar panel 11, and the second terminal of the inductor L11 is connected to the transistor T11 and the anode of the diode D11.
  • the cathode of the diode D11 is connected to the first terminal of the smoothing capacitor C11.
  • an aluminum electrolytic capacitor or a tantalum electrolytic capacitor is used as the smoothing capacitor C11.
  • the transistor T11 is, for example, an N-channel MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor).
  • the inductor L11 is connected to the drain terminal of the transistor T11, and the source terminal of the transistor T11 is connected to the negative electrode terminal of the solar panel 11 and the second terminal of the smoothing capacitor C11.
  • a control signal is supplied from the control unit 26 to the gate terminal of the transistor T11.
  • the transistor T11 may be an insulated gate bipolar transistor (IGBT) or the like.
  • the PV converter 21 outputs a second DC voltage obtained by boosting the first DC voltage input from the solar panel 11 to the DC voltage bus 27 by turning on and off the transistor T11 according to the control signal.
  • the smoothing capacitor C11 smoothes the second DC voltage, that is, the output voltage of the PV converter 21.
  • Inverter 22 includes transistors T21, T22, T23, and T24.
  • the transistors T21 to T24 are, for example, N-channel MOSFETs. An IGBT or the like may be used as the transistors T21 to T24.
  • the drain terminals of the transistors T21 and T22 are connected to the high voltage side wire 27a
  • the source terminals of the transistors T21 and T22 are connected to the drain terminals of the transistors T23 and T24
  • the source terminals of the transistors T23 and T24 are connected to the low voltage side wire 27b ing.
  • a connection point between the source terminal of the transistor T21 and the drain terminal of the transistor T23 and a connection point between the source terminal of the transistor T22 and the drain terminal of the transistor T24 are connected to the filter 23.
  • the filter 23 includes inductors L21 and L22 and a capacitor C21.
  • the filter 23 attenuates the high frequency component of the AC power output from the inverter 22 and brings the output voltage and the output current of the inverter 22 closer to a sine wave.
  • the control unit 26 controls the PV converter 21 so that the maximum power can be obtained from the solar panel 11, and generates a second DC voltage obtained by boosting the first DC voltage input from the solar panel 11. Then, the control unit 26 controls the inverter 22 to convert the second DC voltage to an AC voltage, closes the grid interconnection relay 24 (ON), and switches the AC voltage to the AC load 15 or the commercial power grid 14. Supply to
  • the power conditioner 12 has voltage sensors 31 and 33 and a current sensor 32.
  • the voltage sensor 31 is provided between the input terminals of the PV converter 21.
  • the voltage sensor 31 is provided to detect the input voltage of the PV converter 21.
  • Voltage sensor 31 outputs a signal corresponding to the input voltage of PV converter 21 to control unit 26.
  • the current sensor 32 is provided between the positive electrode terminal of the solar panel 11 and the PV converter 21.
  • the current sensor 32 is provided to detect the input current of the PV converter 21.
  • the current sensor 32 outputs a signal corresponding to the input current of the PV converter 21 to the control unit 26.
  • the voltage sensor 33 is provided on the DC voltage bus 27.
  • the voltage sensor 33 is connected between the high voltage side wire 27 a and the low voltage side wire 27 b of the DC voltage bus 27.
  • the voltage sensor 33 outputs a signal corresponding to the voltage of the DC voltage bus 27 to the control unit 26.
  • the control unit 26 detects the input current I1 of the PV converter 21 by the current sensor 32. Further, the control unit 26 detects the input voltage V1 of the PV converter 21 by the voltage sensor 31. Further, the control unit 26 detects the voltage of the DC voltage bus 27 (hereinafter, an intermediate voltage) by the voltage sensor 33. The DC voltage bus 27 is connected to the output terminal of the PV converter 21. Therefore, the control unit 26 detects the output voltage V2 of the PV converter 21 by the voltage sensor 33.
  • the control unit 26 outputs a control signal to the transistor T11 of the PV converter 21, and the transistor T11 is turned on / off by the control signal.
  • the inductor L11 stores energy based on the power from the solar panel 11 while the transistor T11 is on. Then, the inductor L11 releases the stored energy while the transistor T11 is off.
  • the PV converter 21 boosts the input voltage V1 and outputs an output voltage V2 having a voltage value higher than that of the input voltage V1.
  • the ratio (boosting ratio) of the output voltage V2 to the input voltage V1 can be changed by the on period and the off period of the transistor T11 of the PV converter 21, that is, the duty ratio of the control signal supplied to the transistor T11.
  • the control unit 26 adjusts the boosting ratio, that is, the duty ratio of the control signal supplied to the transistor T11, for example, by pulse width modulation (PWM) control.
  • PWM pulse width modulation
  • control unit 26 executes maximum power point tracking (MPPT) control for maximizing the output power of the solar panel 11 based on the input voltage V1 and the input current I1.
  • MPPT maximum power point tracking
  • FIG. 4 (a) shows the characteristic (IV characteristic) of the output current and output voltage of the solar panel 11, and FIG. 4 (b) shows the characteristic (P ⁇ ) of output power and output voltage of the solar panel 11. V characteristics).
  • the solar panel 11 starts power generation by sunshine.
  • the solar panel 11 has a constant current characteristic that provides an almost constant output current in a wide range of output voltage.
  • FIG. 4B the point at which the output power is maximum is taken as the maximum power point Pmax, and the output voltage at that time is taken as the optimum operating voltage Vop.
  • the output characteristics of the solar panel 11 change due to sunshine intensity, surface temperature and the like. That is, the maximum power point Pmax (the optimum operating voltage Vop) changes. Therefore, the control unit 26 performs control for searching for the maximum power point Pmax by following the input voltage V1 to the optimal operating voltage Vop, that is, changing the duty ratio of the control signal for turning on and off the transistor T11 of the PV converter 21.
  • FIG. 5 shows an output characteristic (PV characteristic) with respect to sunlight intensity.
  • the sunlight intensity is higher as the curve A1 is, and the sunlight intensity is lower as the curve A4.
  • a broken line P1 indicates the drivable power set in accordance with the lowest power necessary for the operation of the power conditioner 12.
  • the operation of the power conditioner 12 refers to generating an AC voltage and supplying the AC voltage to the AC load 15 or the commercial power grid 14 (see FIG. 1). That is, the inverter 22 of the power conditioner 12 is operated to generate an AC voltage, and the grid connection relay 24 is closed to output the AC voltage.
  • the drivable power P1 is set to, for example, a value including, as a margin (margin), a shift amount of power consumption due to a change according to the operation of the power conditioner 12, a characteristic of the element, or the like.
  • Control unit 26 determines whether or not operation of power conditioner 12 is possible. As described above, the operation of the power conditioner 12 includes the operation of the inverter 22 and the closing of the grid connection relay 24. Therefore, the determination as to whether or not to operate the power conditioner 12 includes the determination as to whether or not the inverter 22 is to be operated, and the determination as to whether or not the grid connection relay 24 is closed. It may be determined whether the system relay 24 should be closed. The control unit 26 determines at least the operation of the grid connection relay 24 in the start-up process.
  • the power conditioner 12 operates a circuit portion necessary for determining the output power of the solar panel 11.
  • the circuit portion includes a PV converter 21 and a control unit 26 that controls the PV converter 21.
  • the control unit 26 opens the system interconnection relay 24 (off) and does not operate the inverter 22 (does not turn on or off the transistors T21 to T24).
  • FIG. 3 shows the activation process performed by the control unit 26.
  • the control unit 26 executes the processing of steps S1 to S11 shown in FIG. And in these processes, control part 26 determines operation of relay 24 for grid connection.
  • the control unit 26 operates with the operating voltage supplied from the DC-DC converter 25 based on the minute output power output from the solar panel 11.
  • the solar panel 11 starts power generation, for example, when it is irradiated with sunlight by dawn. Since the transistor T11 is off when the PV converter 21 shown in FIG.
  • the control unit 26 operates to perform the start-up process.
  • step S1 the control unit 26 determines whether the input voltage V1 is equal to or higher than a reference voltage.
  • the control unit 26 returns to step S1 when the input voltage V1 is not higher than the reference voltage, and shifts to step S2 when the input voltage V1 is higher than the reference voltage.
  • the reference voltage is set to determine whether the solar panel 11 outputs a sufficient voltage, that is, whether the solar panel 11 has a predetermined amount of sunshine or more.
  • the open circuit voltage Voc of the solar panel 11 is low when the amount of solar radiation is small, increases with the increase in the amount of solar radiation, and does not change significantly when the amount of solar radiation exceeds a certain level. Then, the output voltage of the solar panel 11, that is, the input voltage V1 of the PV converter 21 becomes a value slightly reduced from the open circuit voltage Voc by the operation of the control unit 26. Therefore, the control unit 26 compares the magnitude of the input voltage V1 with the reference voltage to determine whether the solar panel 11 has a certain amount of solar radiation (sunlight intensity).
  • step S2 the control unit 26 determines whether the difference between the input voltage V1 and the intermediate voltage (output voltage V2) is equal to or less than a predetermined value.
  • the control unit 26 proceeds to the next step S3 when the difference between the input voltage V1 and the intermediate voltage is equal to or less than a predetermined value, and proceeds to step S1 when the difference is larger than the predetermined value.
  • the output voltage V2 passing through the inductor L11 and the diode D11 is a DC voltage bus based on the input voltage V1 of the PV converter 21.
  • the intermediate voltage is approximately equal to the input voltage V1.
  • the control unit 26 determines whether the output voltage (input voltage V1) of the solar panel 11 is equal to or higher than the reference voltage in step S1 described above. Therefore, the input voltage V1 and the intermediate voltage (output voltage V2) become equal to or higher than the reference voltage.
  • the control unit 26 can determine the presence or absence of abnormality of the voltage sensors 31, 33 in this step S2.
  • control unit 26 can confirm the discharge state of the smoothing capacitor C11.
  • the smoothing capacitor C11 is connected between the high voltage side wire 27a and the low voltage side wire 27b of the DC voltage bus 27. Therefore, the voltage sensor 33 outputs a signal according to the potential difference between both terminals of the smoothing capacitor C11, that is, the charge accumulated in the smoothing capacitor C11.
  • the smoothing capacitor C ⁇ b> 11 accumulates the charge due to the operation of the PV converter 21.
  • the charge accumulated in the smoothing capacitor C11 is discharged by leakage or the like. Therefore, the intermediate voltage detected by the voltage sensor 33 indicates the potential difference between the two terminals according to the charge stored in the smoothing capacitor C11, that is, the discharge state of the smoothing capacitor C11.
  • the control unit 26 repeats this step S2 until the smoothing capacitor C11 is sufficiently discharged.
  • the intermediate voltage also decreases in response to the discharge. For this reason, the control unit 26 has no abnormality in the discharge of the smoothing capacitor C11 and the voltage sensors 31, 33 when the intermediate voltage (output voltage V2) decreases and the difference with the input voltage V1 becomes equal to or less than a predetermined value.
  • step S3 the control unit 26 starts the boosting operation. That is, the control unit 26 supplies a control signal of a predetermined duty ratio to the transistor T11 so as to operate the PV converter 21.
  • step S4 the control unit 26 raises the boost ratio.
  • the control unit 26 changes the duty ratio of the control signal supplied to the transistor T11 and raises the step-up ratio in the PV converter 21.
  • step S5 the control unit 26 determines whether the intermediate voltage (output voltage V2) is equal to or higher than a predetermined value. The control unit 26 proceeds to the next step S6 when the intermediate voltage is equal to or more than a predetermined value, and proceeds to step S4 when the intermediate voltage is less than the predetermined value.
  • the predetermined value is the normal operation in control unit 26, that is, the voltage of DC voltage bus 27 when AC voltage is generated by operating inverter 22 and generating AC voltage and closing AC connection relay 24. It is set according to the value.
  • the voltage value of the DC voltage bus 27 is, for example, 380 V, and the predetermined value is, for example, 360 V.
  • the predetermined value is stored, for example, in the memory of the control unit 26 in advance.
  • step S6 the control unit 26 starts constant power control.
  • the control unit 26 controls the PV converter 21 so that the output power of the PV converter 21 becomes a constant power (the target power value, which is the power value set based on the above-described operable power), that is, the transistor T11.
  • the control unit 26 controls the duty ratio for turning on / off the transistor T11 so as to make the load heavy (the load impedance is small).
  • the smoothing capacitor C11 functions as a DC load which consumes the target power value.
  • the smoothing capacitor C11 not storing charge stores the charge by the output power of the PV converter 21. That is, the output power of the PV converter 21 is consumed by the smoothing capacitor C11.
  • step S7 the control unit 26 determines whether the input voltage V1 is equal to or higher than the operation reference value (for example, 80 V).
  • the driving reference value is set based on the output characteristic when the above-described drivable power is obtained.
  • the control unit 26 proceeds to the next step S8 when the input voltage V1 is equal to or higher than the operation reference value, and proceeds to step S11 when the input voltage V1 is less than the operation reference value.
  • step S8 the control unit 26 determines whether the intermediate voltage is equal to or higher than a predetermined value (for example, 360 V described above). The control unit 26 proceeds to step S9 when the intermediate voltage is equal to or higher than a predetermined value, and proceeds to step S7 when the intermediate voltage is lower than the predetermined value.
  • a predetermined value for example, 360 V described above.
  • step S9 the control unit 26 operates the inverter 22.
  • step S10 the control unit 26 closes the grid connection relay 24 (on). Thereafter, the control unit 26 operates the PV converter 21 by the MPPT control.
  • step S11 the control unit 26 stops the PV converter 21. Then, the control unit 26 stands by for a predetermined time. Thereafter, the control unit 26 shifts to step S1.
  • the smoothing capacitor C11 shown in FIG. 2 is sufficiently discharged. That is, the waiting time in step S11 is set to the time required to discharge the charge accumulated in the smoothing capacitor C11. By discharging the smoothing capacitor C11, the smoothing capacitor C11 can be used as a load in the next power determination.
  • the photovoltaic system 10 includes a solar panel 11 and a power conditioner 12.
  • the power conditioner 12 has a PV converter 21 that generates an output voltage V2 by boosting the DC voltage (input voltage V1) input from the solar panel 11, and the PV converter 21 has a smoothing capacitor that smoothes the output voltage V2. Includes C11.
  • the power conditioner 12 has an inverter 22 for converting the output voltage V2 into an AC voltage, and a grid interconnection relay 24 connected between the inverter 22 and the commercial power system 14.
  • the control unit 26 of the PV converter 21 controls the PV converter 21 and the inverter 22.
  • the control unit 26 varies the boost ratio of the PV converter 21 in the startup process.
  • the control unit 26 detects the input voltage V1 and the input current I1 of the PV converter 21, and determines whether to close the grid-connected relay 24 based on those values.
  • Control unit 26 varies the boost ratio of PV converter 21. Thereby, the smoothing capacitor C11 of the PV converter 21 is charged. That is, the control unit 26 operates the PV converter 21 such that the smoothing capacitor C11 is a DC load, and the output power of the solar panel 11 is consumed by the smoothing capacitor C11. Then, the control unit 26 controls the PV converter 21 such that the output power of the solar panel 11 has a constant value (operable power P1).
  • the control unit 26 determines that the grid connection relay 24 is closed.
  • the control unit 26 can be interconnected with the commercial power grid 14, that is, drive the inverter 22 to generate an alternating voltage, and turn on the grid interconnection relay to supply the alternating voltage to the alternating current load 15 or the like.
  • the output voltage VA3 of the solar panel 11 is lower than the operation reference value VT (for example, 80 V).
  • the control unit 26 determines that the grid connection relay 24 is not closed, that is, maintains the open state. In this case, the output power of the solar panel 11 may fall below the power consumption of the inverter 22 and the like. Therefore, the control unit 26 does not close the grid connection relay 24. Therefore, the system interconnection relay 24 is not opened and closed in vain.
  • the output characteristic (PV characteristic) of the solar panel 11 is a curve A4 shown in FIG. 5, the output power of the solar panel 11 does not exceed the drivable power P1.
  • the output voltage of the solar panel 11 decreases to near 0 V and is lower than the operation reference value VT (for example, 80 V). Therefore, as in the case of the above-described curve A3, the control unit 26 determines not to close the grid connection relay 24, that is, maintains the open state. Therefore, the control unit 26 does not close the grid connection relay 24. Therefore, the system interconnection relay 24 is not opened and closed in vain.
  • control unit 26 stops the PV converter 21 and stands by for a predetermined time (step S11 in FIG. 3). By this standby, the charge of the smoothing capacitor C11 shown in FIG. 2 is discharged. Then, after waiting for a predetermined time, the control unit 26 executes the activation process again.
  • the sunshine intensity with respect to the solar panel 11 may become strong with time progress like dawn etc.
  • the above-described start processing in the control unit 26 can suppress unnecessary switching of the grid interconnection relay 24.
  • the control unit 26 operates the inverter 22 and closes the grid connection relay 24.
  • the power conditioner 12 can connect the solar panel 11 to the commercial power system 14.
  • the solar power generation system 10 has a solar panel 11 and a power conditioner 12.
  • the power conditioner 12 has a PV converter 21 that generates an output voltage V2 by boosting the DC voltage (input voltage V1) input from the solar panel 11, and the PV converter 21 has a smoothing capacitor that smoothes the output voltage V2. Includes C11.
  • the power conditioner 12 has an inverter 22 for converting the output voltage V2 into an AC voltage, and a grid interconnection relay 24 connected between the inverter 22 and the commercial power system 14.
  • the control unit 26 of the PV converter 21 controls the PV converter 21 and the inverter 22.
  • the control unit 26 varies the boost ratio of the PV converter 21 in the startup process.
  • the control unit 26 detects the input voltage V1 and the input current I1 of the PV converter 21, and determines whether to close the grid-connected relay 24 based on those values.
  • the smoothing capacitor C11 can be charged with a heavy load by changing the step-up ratio of the PV converter 21, that is, the duty ratio for turning on and off the transistor T11 included in the PV converter 21. By charging the smoothing capacitor C11 by heavy load, the output power of the solar panel 11 is consumed. By detecting the input voltage V1 and the input current I1 of the PV converter 21 and the output voltage V2 of the PV converter 21 at this time, the output power of the solar panel 11 is more than the power necessary for the operation of the solar power generation system 10 It can be determined. Therefore, it is possible to suppress unnecessary start by determining whether or not at least the grid interconnection relay 24 is closed according to the values of the input voltage V1, the input current I, and the output voltage V2 of the PV converter 21.
  • control unit 26 After determining the closed state of the grid connection relay 24, the control unit 26 operates the inverter 22 and closes the grid connection relay 24. As a result, the inverter 22 is operated to generate an AC voltage, and the grid connection relay 24 is closed to output an AC voltage, thereby enabling easy interconnection with the commercial power grid 14.
  • the power conditioner 12 a includes voltage sensors 31 and 33 and a current sensor 34.
  • the voltage sensor 31 is provided between the input terminals of the PV converter 21. It is provided to detect the input voltage V1 of the PV converter 21.
  • the current sensor 34 is provided on the high voltage side wire 27 a of the direct current voltage bus 27.
  • the current sensor 34 is provided to detect the output current I2 of the PV converter 21.
  • the voltage sensor 33 is provided on the DC voltage bus 27. Voltage sensor 33 is provided to detect output voltage V2 of PV converter 21 (intermediate voltage in DC voltage bus 27).
  • the control unit 26 controls the PV converter 21 based on the output voltage V2 of the PV converter 21 and the output current I2 so that the output power of the PV converter 21 is a predetermined power (operation reference power). Then, by comparing the input voltage V1 of the PV converter 21 with the operation reference value, it is determined whether the grid interconnection relay is to be closed.
  • the power conditioner 12 b has voltage sensors 31 and 33.
  • the voltage sensor 31 is provided between the input terminals of the PV converter 21. It is provided to detect the input voltage V1 of the PV converter 21.
  • the voltage sensor 33 is provided on the DC voltage bus 27. Voltage sensor 33 is provided to detect output voltage V2 of PV converter 21 (intermediate voltage in DC voltage bus 27).
  • the control unit 26 makes the determination based on the detection results of the input voltage V1 and the output voltage V2 of the PV converter 21. The determination process will be described in detail.
  • the capacitance value of the smoothing capacitor C11 is set at design time, and is stored in advance in the memory of the control unit 26.
  • the charge is not stored in the smoothing capacitor C11, so the output voltage V2 is 0V.
  • charging current flows through the smoothing capacitor C11, and as charge is accumulated, the output voltage V2 rises.
  • the capacitance value of the smoothing capacitor C11 is Cout and the change amount of the output voltage V2 is ⁇ V2
  • the output power of the PV converter 21 can be calculated by continuously detecting the output voltage V2. Then, the PV converter 21 is controlled such that the output power of the PV converter 21 is a predetermined power (operation reference power), and the input voltage V1 of the PV converter 21 is compared with the operation reference value to obtain grid interconnection. It can be determined whether or not the relays are closed. And by this determination, useless opening and closing of the relay 24 for grid connection can be suppressed.
  • the amount of change of the output voltage V2 per unit time corresponds to the amount of change of the output power of the PV converter 21. Therefore, based on the amount of change per unit time of the output voltage V2, it can be determined whether or not the grid connection relay is to be closed based on the value of the input voltage V1 when the desired output power is obtained. And by this determination, useless opening and closing of the relay 24 for grid connection can be suppressed.
  • a table may be stored in the memory of the control unit 26 including the amount of change per unit time of the output voltage V2 with respect to the on / off duty ratio (duty ratio of control signal) of the transistor T11 of the PV converter 21.
  • the control unit 26 controls the PV converter 21 so as to supply a constant power to the smoothing capacitor C11. That is, the control unit 26 controls the duty ratio of the transistor T11 so as to make the amount of change of the output voltage V2 per unit time constant.
  • the values included in the table can be set in advance by actual measurement. Then, based on the value of the table, that is, the amount of change per unit time of the output voltage V2, whether or not the relay for grid connection is closed by the value of the input voltage V1 when the desired output power is obtained. Can be determined. And by this determination, useless opening and closing of the relay 24 for grid connection can be suppressed.
  • the control unit 26 detects the input voltage V1 and the output voltage V2 of the PV converter 21, and based on the detected input voltage V1 based on the amount of change per unit time of the output voltage V2, the grid interconnection It can be determined whether or not the relays are closed. And by this determination, useless opening and closing of the relay 24 for grid connection can be suppressed.
  • the control unit 26 calculates an instantaneous power value from the input voltage V1 and the input current I1 of the PV converter 21, controls the PV converter 21 to set the instantaneous power value to a predetermined value, and is set in advance. Based on the result of comparing the input voltage V1 threshold value with the input voltage V1 of the PV converter 21, it is determined whether or not the grid connection relay 24 is to be closed. Therefore, by calculating the instantaneous power value and comparing the preset input voltage V1 threshold with the input voltage V1 of the PV converter 21, it can be easily determined whether the grid interconnection relay 24 is closed. .
  • the above embodiments may be implemented in the following manner.
  • the PV converter 21, the inverter 22, and the grid interconnection relay 24 are controlled by the control unit 26, but may be configured to include a control unit that controls each of them.
  • the control unit may control any two of the above (for example, the PV converter 21 and the grid connection relay 24).
  • the control unit 26 is configured to execute, for example, one or more memories storing computer readable instructions configured to realize the operation of the control unit 26 of the embodiment, and the computer readable instructions 1 One or more processors may be provided.
  • the control unit 26 may be an integrated circuit such as an application specific IC (ASIC).
  • ASIC application specific IC
  • the configuration of the power conditioners 12, 12a and 12b may be changed as appropriate in the above embodiment.
  • the configuration of the filter 23 shown in FIG. 1 may be changed as appropriate in the above embodiment.
  • a three-phase alternating current may be generated for the inverter 22 illustrated in FIG. 1 and the like.

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Abstract

太陽光発電システムの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V1)を昇圧した出力電圧V2を生成するPVコンバータ21を有し、PVコンバータ21は、出力電圧V2を平滑する平滑コンデンサC11を含む。パワーコンディショナ12は、出力電圧V2を交流電圧に変換するインバータ22と、インバータ22と商用電力系統との間に接続された系統連系用リレー24とを有している。制御部26は、PVコンバータ21とインバータ22とを制御する。制御部26は、起動処理において、PVコンバータ21の昇圧比を可変させる。そして、制御部26は、PVコンバータ21の入力電圧V1及び入力電流I1を検出し、それらの値に基づいて系統連系用リレー24を閉状態とするか否かを決定する。

Description

太陽光発電システム、パワーコンディショナ
 本発明は、太陽光発電システム、パワーコンディショナに関するものである。
 従来、太陽光パネルが接続されるパワーコンディショナは、太陽光パネルの直流電力を交流電力に変換するインバータ部と、交流電力を屋内交流負荷に供給する系統連系用リレーとを有している。パワーコンディショナの駆動電力は、商用電力系統から得てもよいが、災害時に自立運転すること等を考えると、太陽光パネルの出力電力から得ることが望ましい。しかしながら、そのようなシステムの場合は、太陽光パネルの出力電力がパワーコンディショナの動作に必要な電力を下回ると停止してしまう。起動したパワーコンディショナは、商用電力系統と連系する際に投入する系統連系用リレーを閉操作(オン)し、交流電力を屋内交流負荷に供給する。パワーコンディショナが停止すると、系統連系用リレーは開動作(オフ)する。
 日の出等の時間帯においては、それまでは夜間であるため太陽光パネルの発電はほぼゼロであるため、パワーコンディショナは停止し、系統連系用リレーは開動作(オフ)しているが、日の出と共に太陽光パネルに太陽光が当たり始めると、徐々に発電が始まる。太陽光パネルの開放電圧がある値以上になると、パワーコンディショナは起動を開始するが、この時、太陽光パネルの出力電力が不十分の場合、パワーコンディショナの起動により太陽光パネルの出力電圧がパワーコンディショナの動作に必要な電圧より低下し、パワーコンディショナが停止する。パワーコンディショナが停止すると太陽光パネルの出力電圧が開放電圧まで上昇するため、パワーコンディショナが再び起動する。従って、太陽光パネルの出力電力が不十分の場合、パワーコンディショナは起動と停止を繰り返す。つまり、パワーコンディショナが無駄に起動することとなる。これにより、商用電力系統と連系しないにも関わらず、系統連系用リレーは、閉動作と開動作とを無駄に繰り返すこととなる。このような無駄な開閉動作は、系統連系用リレーにおける騒音の発生や機械的寿命を短くする。
 このため、直流電力を交流電力に変換するインバータ部を動作させ、インバータ部の抵抗負荷により電力を消費しているときの直流電圧値により起動判定を行うものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2017-54273号公報
 ところで、上記のように抵抗負荷を用いて起動判定を行う場合、抵抗負荷の抵抗値が大きいと効率の低下をまねくため、抵抗値が小さいことが好ましい。しかし、抵抗値が小さな抵抗負荷を用いると、電力を消費しているときの直流電圧値が小さくなって起動判定が不安定となり、やはり無駄に起動するおそれがある。パワーコンディショナの無駄な起動や停止は、系統連系用リレーの無駄な開閉動作につながり、系統連系用リレーにおける騒音の発生や機械的寿命を短くする。
 本発明の目的は、無駄な起動を抑制可能な太陽光発電システム、パワーコンディショナを提供することにある。
 本開示の一態様である太陽光発電システムは、太陽光パネルと、前記太陽光パネルに接続され、前記太陽光パネルから入力される直流電圧を昇圧して出力するPVコンバータと、前記PVコンバータの出力電圧を平滑するコンデンサと、前記PVコンバータの出力電圧を交流電圧に変換するインバータと、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、前記インバータと電力系統との間に接続されたリレーと、を備え、前記制御部は、起動処理において、前記PVコンバータの昇圧比を可変させ、前記PVコンバータの入力電圧と入力電流、または前記PVコンバータの入力電圧と出力電圧及び出力電流を検出し、それらの値に応じて少なくとも前記リレーを閉状態とするか否かを決定する。
 この構成によれば、PVコンバータの昇圧比、つまりPVコンバータに含まれるトランジスタをオンオフするデューティ比を変更すると重負荷にて平滑コンデンサを充電できる。重負荷により平滑コンデンサを充電することで、太陽光パネルの出力電力を消費する。このときのPVコンバータの入力電圧と入力電流、PVコンバータの入力電圧と出力電圧及び出力電流を検出することで、太陽光パネルの出力電力が太陽光発電システムの運転に必要な電力以上か否かが判定できる。従って、PVコンバータの入力電圧と入力電流、PVコンバータの入力電圧と出力電圧及び出力電流の値に応じて少なくとも前記リレーを閉状態とするか否かを決定することで、無駄な起動が抑制される。
 上記の太陽光発電システムにおいて、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瞬時電力値を算出し、前記瞬時電力値を所定値とするように前記PVコンバータを制御し、予め設定された入力電圧閾値と前記PVコンバータの入力電圧とを比較した結果に基づいて、前記リレーを閉状態とするか否かを決定することが好ましい。
 この構成によれば、瞬時電力値を算出し予め設定された入力電圧閾値と前記PVコンバータの入力電圧とを比較することで、リレーを閉状態とするか否かを容易に決定できる。
 上記の太陽光発電システムにおいて、前記制御部は、前記リレーの閉状態を決定した後、前記インバータを作動させるとともに前記リレーを閉状態とすることが好ましい。
 この構成によれば、決定に基づいて、インバータを作動させて交流電圧を生成し、リレーを閉状態として交流電圧を出力することで、容易に電力系統と連系できる。
 本開示の一態様である太陽光発電システムは、太陽光パネルと、前記太陽光パネルに接続され、前記太陽光パネルから入力される直流電圧を昇圧して出力するPVコンバータと、前記PVコンバータの出力電圧を平滑するコンデンサと、前記PVコンバータの出力電圧を交流電圧に変換するインバータと、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、前記インバータの出力端子と電力系統との間に接続されたリレーと、を備え、前記制御部は、起動処理において、前記PVコンバータの昇圧比を可変させ、前記PVコンバータの入力電圧および出力電圧を検出し、前記コンデンサの端子間電圧の単位時間当たりの変化量と前記PVコンバータの入力電圧とに基づいて前記リレーを閉状態とするか否かを決定する。
 この構成によれば、PVコンバータの昇圧比、つまりPVコンバータに含まれるトランジスタをオンオフするデューティ比を変更すると重負荷にて平滑コンデンサを充電できる。重負荷により平滑コンデンサを充電することで、太陽光パネルの出力電力を消費する。このときのPVコンバータの入力電圧と出力電圧を検出し、前記コンデンサの端子間電圧の単位時間当たりの変化量と前記PVコンバータの入力電圧とに基づいて少なくとも前記リレーを閉状態とするか否かを決定することで、無駄な起動が抑制される。
 上記の太陽光発電システムにおいて、前記制御部は、前記リレーを閉状態とした後、前記太陽光パネルの出力電力を最大とするように前記PVコンバータを制御することが好ましい。
 この構成によれば、太陽光パネルに対する日照強度や温度変化に対して太陽光パネルの出力電力を効率よく利用できる。
 上記の太陽光発電システムにおいて、前記制御部は、前記リレーを閉状態としないと決定した場合、所定時間待機した後、起動処理を再実行することが好ましい。
 この構成によれば、所定時間の待機によって平滑コンデンサの電荷が十分に放電され、再度起動判定を行うことができる。
 本開示の一態様であるパワーコンディショナは、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電力系統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、前記太陽光パネルから入力される直流電圧を昇圧して出力するPVコンバータと、前記PVコンバータの出力電圧を平滑するコンデンサと、前記PVコンバータの出力電圧を交流電圧に変換するインバータと、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、前記インバータと前記電力系統との間に接続されたリレーと、を備え、前記制御部は、起動処理において、前記PVコンバータの昇圧比を可変させ、前記PVコンバータの入力電圧と入力電流、または前記PVコンバータの入力電圧と出力電圧及び出力電流を検出し、それらの値に応じて少なくとも前記リレーを閉状態とするか否かを決定する。
 この構成によれば、PVコンバータの昇圧比、つまりPVコンバータに含まれるトランジスタをオンオフするデューティ比を変更すると重負荷にて平滑コンデンサを充電できる。重負荷により平滑コンデンサを充電することで、太陽光パネルの出力電力を消費する。このときのPVコンバータの入力電圧と入力電流、PVコンバータの入力電圧と出力電圧及び出力電流を検出することで、太陽光パネルの出力電力が太陽光発電システムの運転に必要な電力以上か否かが判定できる。従って、PVコンバータの入力電圧と入力電流、PVコンバータの入力電圧と出力電圧及び出力電流の値に応じて少なくとも前記リレーを閉状態とするか否かを決定することで、無駄な起動が抑制される。
 本開示の一態様であるパワーコンディショナは、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電力系統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、前記太陽光パネルから入力される直流電圧を昇圧して出力するPVコンバータと、前記PVコンバータの出力電圧を平滑するコンデンサと、前記PVコンバータの出力電圧を交流電圧に変換するインバータと、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、前記インバータの出力端子と電力系統との間に接続されたリレーと、を備え、前記制御部は、起動処理において、前記PVコンバータの昇圧比を可変させ、前記PVコンバータの入力電圧および出力電圧を検出し、前記コンデンサの端子間電圧の単位時間当たりの変化量と前記PVコンバータの入力電圧とに基づいて前記リレーを閉状態とするか否かを決定する。
 この構成によれば、PVコンバータの昇圧比、つまりPVコンバータに含まれるトランジスタをオンオフするデューティ比を変更すると重負荷にて平滑コンデンサを充電できる。重負荷により平滑コンデンサを充電することで、太陽光パネルの出力電力を消費する。このときのPVコンバータの入力電圧と出力電圧を検出し、前記コンデンサの端子間電圧の単位時間当たりの変化量と前記PVコンバータの入力電圧とに基づいて少なくとも前記リレーを閉状態とするか否かを決定することで、無駄な起動が抑制される。
 本発明の太陽光発電システム、パワーコンディショナによれば、無駄な起動を抑制できる。
第1実施形態の太陽光発電システムの概略構成図。 第1実施形態のパワーコンディショナを示す概略回路図。 制御部の起動処理を示すフローチャート。 (a)は太陽光パネルの電流-電圧(I-V)特性図、(b)は太陽光パネルの電力-電圧(P-V)特性図。 日照強度に対する太陽光パネルの電力-電圧(P-V)特性の説明図。 第2実施形態のパワーコンディショナを示す概略回路図。 第3実施形態のパワーコンディショナを示す概略回路図。
 (第1実施形態)
 以下、第1実施形態を説明する。
 図1に示すように、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、交流負荷15が接続されている。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。なお、交流負荷15は、商業施設や工場内の電気機器としてもよい。
 パワーコンディショナ12は、太陽光パネル11にて発電した直流電力を交流電力に変換して出力する。そして、パワーコンディショナ12は、太陽光パネル11と商用電力系統14とを連系又は解列する。
 パワーコンディショナ12は、PVコンバータ21、インバータ22、フィルタ23、系統連系用リレー(単に「リレー」と表記)24、DC-DCコンバータ25、制御部26を有している。PVコンバータ21とインバータ22とDC-DCコンバータ25は、直流電圧バス27を介して互いに接続されている。制御部26は、PVコンバータ21、インバータ22、系統連系用リレー24を制御する。
 PVコンバータ21は、制御部26からの制御信号によって動作する昇圧チョッパ回路であり、太陽光パネル11から入力される直流電圧を昇圧して出力する。インバータ22は、制御部26からの制御信号によって動作する直流交流変換回路であり、PVコンバータ21の出力電圧を交流電圧に変換する。フィルタ23は、インバータ22から出力される交流電力の高周波成分を低減する。系統連系用リレー24は、例えば常開型の電磁継電器であり、制御部26は制御信号によって閉状態と開状態とを制御する。系統連系用リレー24の閉動作により太陽光発電システム10(太陽光パネル11)と商用電力系統14とが連系し、系統連系用リレーの開動作により解列する。DC-DCコンバータ25は、例えば降圧回路であり、直流電圧バス27の直流電圧を、制御部26の動作に適した直流電圧に変換する。制御部26は、DC-DCコンバータ25から供給される直流電圧に基づいて動作し、PVコンバータ21、インバータ22、系統連系用リレー24を制御する。
 図2に示すように、太陽光パネル11の正極端子と負極端子はPVコンバータ21に接続されている。PVコンバータ21の出力端子は、直流電圧バス27の高圧側電線27aと低圧側電線27bとに接続されている。
 PVコンバータ21は、インダクタL11とトランジスタT11とダイオードD11と平滑コンデンサC11とを有している。インダクタL11の第1端子は太陽光パネル11の正極端子に接続され、インダクタL11の第2端子はトランジスタT11とダイオードD11のアノードに接続されている。ダイオードD11のカソードは、平滑コンデンサC11の第1端子に接続されている。平滑コンデンサC11としては、例えばアルミ電解コンデンサやタンタル電解コンデンサが用いられる。トランジスタT11は、例えばNチャネルMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)である。インダクタL11はトランジスタT11のドレイン端子に接続され、トランジスタT11のソース端子は太陽光パネル11の負極端子と、平滑コンデンサC11の第2端子に接続されている。トランジスタT11のゲート端子には、制御部26から制御信号が供給される。なお、トランジスタT11を絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor)等としてもよい。
 このPVコンバータ21は、制御信号に応じてトランジスタT11がオンオフすることで、太陽光パネル11から入力する第1の直流電圧を昇圧した第2の直流電圧を、直流電圧バス27に出力する。平滑コンデンサC11は、第2の直流電圧、つまりPVコンバータ21の出力電圧を平滑化する。
 インバータ22は、トランジスタT21,T22,T23,T24を含む。トランジスタT21~T24は、例えばNチャネルMOSFETである。なお、トランジスタT21~T24としてIGBT等を用いてもよい。トランジスタT21,T22のドレイン端子は高圧側電線27aに接続され、トランジスタT21,T22のソース端子はトランジスタT23,T24のドレイン端子に接続され、トランジスタT23,T24のソース端子は低圧側電線27bに接続されている。トランジスタT21のソース端子とトランジスタT23のドレイン端子の間の接続点と、トランジスタT22のソース端子とトランジスタT24のドレイン端子の間の接続点は、フィルタ23に接続されている。
 フィルタ23は、インダクタL21,L22とコンデンサC21とを含む。フィルタ23は、インバータ22から出力される交流電力の高周波成分を減衰させ、インバータ22の出力電圧と出力電流とを正弦波に近づける。
 制御部26は、太陽光パネル11から最大電力が得られるように、PVコンバータ21を制御して、太陽光パネル11から入力する第1の直流電圧を昇圧した第2の直流電圧を生成する。そして、制御部26は、インバータ22を制御して第2の直流電圧を交流電圧に変換し、系統連系用リレー24を閉状態(オン)して交流電圧を交流負荷15又は商用電力系統14に供給する。
 PVコンバータ21の制御について詳述する。
 パワーコンディショナ12は、電圧センサ31,33と電流センサ32とを有している。電圧センサ31は、PVコンバータ21の入力端子間に設けられている。電圧センサ31は、PVコンバータ21の入力電圧を検出するために設けられている。電圧センサ31は、PVコンバータ21の入力電圧に応じた信号を制御部26に出力する。
 電流センサ32は、太陽光パネル11の正極端子とPVコンバータ21の間に設けられている。電流センサ32は、PVコンバータ21の入力電流を検出するために設けられている。電流センサ32は、PVコンバータ21の入力電流に応じた信号を制御部26に出力する。
 電圧センサ33は、直流電圧バス27に設けられている。電圧センサ33は、直流電圧バス27の高圧側電線27aと低圧側電線27bとの間に接続されている。電圧センサ33は、直流電圧バス27の電圧に応じた信号を制御部26に出力する。
 制御部26は、電流センサ32により、PVコンバータ21の入力電流I1を検出する。また、制御部26は、電圧センサ31によりPVコンバータ21の入力電圧V1を検出する。また、制御部26は、電圧センサ33により、直流電圧バス27の電圧(以下、中間電圧)を検出する。直流電圧バス27は、PVコンバータ21の出力端子に接続されている。従って、制御部26は、電圧センサ33によりPVコンバータ21の出力電圧V2を検出する。
 制御部26は、PVコンバータ21のトランジスタT11に制御信号を出力し、トランジスタT11はその制御信号によりオンオフする。インダクタL11は、トランジスタT11がオンしている期間、太陽光パネル11からの電力に基づくエネルギを蓄積する。そして、インダクタL11は、トランジスタT11がオフしている期間、蓄積したエネルギを放出する。これにより、PVコンバータ21は、入力電圧V1を昇圧して、入力電圧V1より高い電圧値の出力電圧V2を出力する。
 入力電圧V1に対する出力電圧V2の比(昇圧比)は、PVコンバータ21のトランジスタT11のオン期間とオフ期間、つまりトランジスタT11に供給する制御信号のデューティ比により変更できる。制御部26は、昇圧比、つまりトランジスタT11に供給する制御信号のデューティ比を、例えばパルス幅変調(PWM:Pulse Width Modulation)制御により調整する。
 そして、制御部26は、入力電圧V1と入力電流I1とに基づいて、太陽光パネル11の出力電力を最大にする最大電力点追従(MPPT:Maximum Power Point Tracking)制御を実行する。
 図4(a)は、太陽光パネル11の出力電流と出力電圧の特性(I-V特性)を示し、図4(b)は、太陽光パネル11の出力電力と出力電圧の特性(P-V特性)を示す。太陽光パネル11は、日照によって発電し始める。太陽光パネル11は、出力電圧の広い範囲においてほぼ一定の出力電流となる定電流特性を有している。図4(a)において、出力電流が流れない(=0)のときの電圧は開放電圧Vocである。図4(b)において、出力電力が最大となる点を最大電力点Pmaxとし、その時の出力電圧を最適動作電圧Vopとする。
 太陽光パネル11は、日照強度や表面温度等により出力特性が変化する。つまり、最大電力点Pmax(最適動作電圧Vop)が変化する。このため、制御部26は、入力電圧V1を最適動作電圧Vopに追従する、つまりPVコンバータ21のトランジスタT11をオンオフする制御信号のデューティ比を変化させ、最大電力点Pmaxを探索する制御を行う。
 図5は、日照強度に対する出力特性(P-V特性)を示す。図5において、曲線A1~A4において、曲線A1ほど日照強度が高く、曲線A4ほど日照強度が低い。日照強度が低い場合、パワーコンディショナ12の運転に必要な電力が得られない場合がある。図5において、破線P1は、パワーコンディショナ12の運転に必要な最低の電力に応じて設定された運転可能電力を示す。パワーコンディショナ12の運転は、交流電圧を生成するとともに、その交流電圧を交流負荷15又は商用電力系統14(図1参照)に供給することをいう。つまり、パワーコンディショナ12のインバータ22を動作させて交流電圧を生成するとともに、系統連系用リレー24を閉状態として交流電圧を出力することをいう。運転可能電力P1は、例えば、パワーコンディショナ12の動作に応じた変化分や素子の特性等による消費電力のずれ量等を余裕度(マージン)として含む値に設定される。
 制御部26は、パワーコンディショナ12の運転が可能か否かを判定する。上述したように、パワーコンディショナ12の運転は、インバータ22の作動と系統連系用リレー24を閉状態とすることを含む。従って、パワーコンディショナ12を運転するか否かの決定は、インバータ22を作動するか否かの決定と、系統連系用リレー24を閉状態とするか否かの決定を含み、少なくとも系統連系用リレー24を閉状態とするか否かを決定すればよい。制御部26は、起動処理において、少なくとも系統連系用リレー24の作動を決定する。
 本実施形態において、パワーコンディショナ12は、太陽光パネル11の出力電力の判定に必要な回路部分を動作させる。この回路部分は、PVコンバータ21と、PVコンバータ21を制御する制御部26を含む。本実施形態において、制御部26は、系統連系用リレー24を開状態(オフ)とするとともに、インバータ22を作動させない(トランジスタT21~T24をオンオフしない)。
 図3は、制御部26が実施する起動処理を示す。制御部26は、図3に示すステップS1~S11の処理を実行する。そして、これらの処理において、制御部26は、系統連系用リレー24の作動を決定する。起動処理を開始する前提条件として、PVコンバータ21とインバータ22は作動しておらず、系統連系用リレー24は開状態である。そして、本実施形態において、制御部26には、太陽光パネル11から出力される微少の出力電力に基づいてDC-DCコンバータ25から供給される動作電圧により動作する。太陽光パネル11は、例えば夜明けによって太陽光が照射されると発電を開始する。図2に示すPVコンバータ21は動作していないときにトランジスタT11がオフであるため、PVコンバータ21の入力電圧V1に応じた出力電圧V2、詳しくは入力電圧V1からインダクタL11とダイオードD11とを通過した出力電圧V2が直流電圧バス27に現れる。この太陽光パネル11の発電によって、先ず制御部26が動作し、起動処理を実施する。
 先ず、ステップS1において、制御部26は、入力電圧V1が基準電圧以上か否かを判定する。制御部26は、入力電圧V1が基準電圧以上ではない場合にはステップS1に戻り、入力電圧V1が基準電圧以上の場合にはステップS2に移行する。
 基準電圧は、太陽光パネル11が十分な電圧を出力しているか否か、つまり太陽光パネル11に対して日照が所定以上あるか否かを判定するために設定される。太陽光パネル11の開放電圧Vocは、日射量が少ないときには低く、日射量の増加によって上昇し、日射量がある程度以上では大きく変化しない。そして、太陽光パネル11の出力電圧、つまりPVコンバータ21の入力電圧V1は、制御部26の動作によって開放電圧Vocから僅かに低下した値となる。従って、制御部26は、入力電圧V1と基準電圧とを大小比較することにより、太陽光パネル11に対してある程度の日射量(日照強度)があるか否かを判定する。
 次に、ステップS2において、制御部26は、入力電圧V1と中間電圧(出力電圧V2)との差が所定値以下か否かを判定する。制御部26は入力電圧V1と中間電圧との差が所定値以下の場合に次のステップS3に移行し、差が所定値より大きい場合にはステップS1に移行する。
 上述したように、PVコンバータ21は動作していないときにトランジスタT11がオフであるため、PVコンバータ21の入力電圧V1に基づいて、インダクタL11とダイオードD11とを通過した出力電圧V2が直流電圧バス27に現れため、中間電圧は入力電圧V1とほぼ等しい。制御部26は、上述のステップS1において、太陽光パネル11の出力電圧(入力電圧V1)が基準電圧以上か否かを判定している。従って、入力電圧V1と中間電圧(出力電圧V2)は基準電圧以上になる。入力電圧V1と中間電圧との差の電圧が所定値以上の場合、入力電圧V1を検出するための電圧センサ31と、中間電圧(出力電圧V2)を検出するための電圧センサ33の少なくとも一方が異常で電圧に応じた信号を出力していない虞がある。従って、制御部26は、このステップS2において、電圧センサ31,33の異常の有無を判別することができる。
 また、制御部26は、平滑コンデンサC11の放電状態を確認することができる。平滑コンデンサC11は、直流電圧バス27の高圧側電線27aと低圧側電線27bとの間に接続されている。従って、電圧センサ33は、平滑コンデンサC11の両端子の間の電位差、つまり平滑コンデンサC11の蓄積電荷に応じた信号を出力する。平滑コンデンサC11は、PVコンバータ21の動作による電荷を蓄積する。平滑コンデンサC11の蓄積電荷は、リーク等によって放電される。従って、電圧センサ33により検出する中間電圧は、平滑コンデンサC11の蓄積電荷に応じた両端子間の電位差、つまり平滑コンデンサC11の放電状態を示すことになる。入力電圧V1と出力電圧V2の差が所定値より小さい場合、平滑コンデンサC11の電荷が十分に放電されたことを示す。言い換えれば、制御部26は、平滑コンデンサC11が十分に放電されるまで、このステップS2を繰り返す。なお、平滑コンデンサC11の蓄積電荷は放電によって減少するため、中間電圧も放電に応じて低下する。このため、制御部26は、中間電圧(出力電圧V2)が低下して入力電圧V1との差が所定値以下となることにより、平滑コンデンサC11の放電と電圧センサ31,33に異常がないことを確認できる。
 ステップS3において、制御部26は、昇圧動作を開始する。つまり、制御部26は、PVコンバータ21を作動させるように、トランジスタT11に対して所定のデューティ比の制御信号を供給する。
 ステップS4において、制御部26は、昇圧比を上昇させる。制御部26は、トランジスタT11に供給する制御信号のデューティ比を変更し、PVコンバータ21における昇圧比を上昇させる。
 ステップS5において、制御部26は、中間電圧(出力電圧V2)が所定値以上か否かを判定する。制御部26は、中間電圧が所定値以上の場合には次のステップS6に移行し、中間電圧が所定値未満の場合にはステップS4に移行する。
 所定値は、制御部26における通常の動作、つまりインバータ22を動作させて交流電圧を生成するとともに、系統連系用リレー24を閉状態として交流電圧を出力するときの、直流電圧バス27の電圧値に応じて設定されている。直流電圧バス27の電圧値は例えば380Vであり、所定値は例えば360Vである。この所定値は、例えば制御部26のメモリに予め記憶されている。
 ステップS6において、制御部26は、電力一定制御を開始する。制御部26は、PVコンバータ21の出力電力を一定の電力(目標電力値であり、上述の運転可能電力に基づいて設定された電力値)とするように、PVコンバータ21を制御、つまりトランジスタT11をオンオフ制御する。例えば、制御部26は、重負荷(負荷インピーダンスを小)とするように、トランジスタT11をオンオフするデューティ比を制御する。たとえば、トランジスタT11のデューティ比を高くすると、トランジスタT11のオン時間が長くなる、つまり負荷インピーダンスが小さくなり、重負荷とすることができる。この場合、平滑コンデンサC11は、目標電力値を消費する直流負荷として機能する。電荷を蓄積していない平滑コンデンサC11は、PVコンバータ21の出力電力により、電荷を蓄積する。つまり、PVコンバータ21の出力電力は、平滑コンデンサC11により消費される。
 ステップS7において、制御部26は、入力電圧V1が運転基準値(例えば、80V)以上か否かを判定する。運転基準値は、上述の運転可能電力が得られるときの出力特性に基づいて設定される。制御部26は、入力電圧V1が運転基準値以上の場合は次のステップS8に移行し、入力電圧V1が運転基準値未満の場合にはステップS11に移行する。
 ステップS8において、制御部26は、中間電圧が所定値(例えば、上述の360V)以上か否かを判定する。制御部26は、中間電圧が所定値以上の場合には、ステップS9に移行し、中間電圧が所定値未満の場合にはステップS7に移行する。
 ステップS9において、制御部26は、インバータ22を作動させる。ステップS10において、制御部26は、系統連系用リレー24を閉状態(オン)とする。
 この後、制御部26は、MPPT制御によりPVコンバータ21を動作させる。
 上述のステップS8において、制御部26は、入力電圧V1が運転基準値以上ではない判定した場合、ステップS11に移行する。そのステップS11において、制御部26は、PVコンバータ21を停止させる。そして、制御部26は、所定時間待機する。その後、制御部26は、ステップS1に移行する。このステップS11における待機により、図2に示す平滑コンデンサC11を十分に放電させる。つまり、ステップS11における待機時間は、平滑コンデンサC11の蓄積電荷を放電するために要する時間が設定される。この平滑コンデンサC11の放電により、次の電力判定において、平滑コンデンサC11を負荷として利用できる。
 (作用)
 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V1)を昇圧した出力電圧V2を生成するPVコンバータ21を有し、PVコンバータ21は、出力電圧V2を平滑する平滑コンデンサC11を含む。また、パワーコンディショナ12は、出力電圧V2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系統連系用リレー24とを有している。PVコンバータ21の制御部26は、PVコンバータ21とインバータ22とを制御する。制御部26は、起動処理において、PVコンバータ21の昇圧比を可変させる。そして、制御部26は、PVコンバータ21の入力電圧V1及び入力電流I1を検出し、それらの値に基づいて系統連系用リレー24を閉状態とするか否かを決定する。
 起動処理の開始時において、インバータ22は動作させず、系統連系用リレー24は開状態にある。制御部26は、PVコンバータ21の昇圧比を可変する。これにより、PVコンバータ21の平滑コンデンサC11が充電される。つまり、制御部26は、平滑コンデンサC11を直流負荷とするようにPVコンバータ21を動作させ、太陽光パネル11の出力電力を平滑コンデンサC11により消費する。そして、制御部26は、太陽光パネル11の出力電力を一定値(運転可能電力P1)とするように、PVコンバータ21を制御する。
 例えば、太陽光パネル11の出力特性(P-V特性)が図5に示す曲線A2の場合、太陽光パネル11の出力電圧VA2は、運転基準値VT(例えば、80V)より高い。曲線A2より日照強度が高い曲線A1についても同様である。この場合、制御部26は、系統連系用リレー24を閉状態とすることを決定する。そして、制御部26は、商用電力系統14と連系する、つまりインバータ22を駆動して交流電圧を生成するとともに、系統連系用リレーをオンして交流電圧を交流負荷15等に供給できる。
 また、太陽光パネル11の出力特性(P-V特性)が図5に示す曲線A3の場合、太陽光パネル11の出力電圧VA3は、運転基準値VT(例えば、80V)より低い。この場合、制御部26は、系統連系用リレー24を閉状態としないことを決定する、つまり開状態を維持する。この場合、太陽光パネル11の出力電力が、インバータ22等による消費電力を下回る虞がある。このため、制御部26は、系統連系用リレー24を閉状態としない。このため、系統連系用リレー24は、無駄に開閉しない。
 また、太陽光パネル11の出力特性(P-V特性)が図5に示す曲線A4の場合、太陽光パネル11の出力電力は運転可能電力P1を越えない。この場合、太陽光パネル11の出力電圧は、0V付近まで低下し、運転基準値VT(例えば、80V)より低い。従って、上述の曲線A3の場合と同様に、制御部26は、系統連系用リレー24を閉状態としないことを決定する、つまり開状態を維持する。このため、制御部26は、系統連系用リレー24を閉状態としない。このため、系統連系用リレー24は、無駄に開閉しない。
 系統連系用リレー24を閉状態としないことを決定した場合、制御部26は、PVコンバータ21を停止させ、所定時間待機する(図3のステップS11)。この待機によって、図2に示す平滑コンデンサC11の電荷が放電される。そして、制御部26は、所定時間待機した後、再び起動処理を実行する。
 例えば、夜明け等のように、太陽光パネル11に対する日照強度が時間経過とともに強くなる場合がある。この場合、日照強度が弱く、太陽光パネル11の出力電力が運転可能電力P1より低い場合、制御部26における上述の起動処理により、系統連系用リレー24の無駄な開閉を抑制できる。そして、太陽が昇って日照強度が強くなり、太陽光パネル11の出力電圧(PVコンバータ21の入力電圧V1)が運転基準値VTを超えると、太陽光パネル11は、商用電力系統14との連系に十分な電力を発電している。このため、制御部26は、インバータ22を動作させるとともに系統連系用リレー24を閉状態とする。これにより、パワーコンディショナ12は、太陽光パネル11を商用電力系統14に連系できる。
 以上記述したように、本実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
 (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V1)を昇圧した出力電圧V2を生成するPVコンバータ21を有し、PVコンバータ21は、出力電圧V2を平滑する平滑コンデンサC11を含む。また、パワーコンディショナ12は、出力電圧V2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系統連系用リレー24とを有している。PVコンバータ21の制御部26は、PVコンバータ21とインバータ22とを制御する。制御部26は、起動処理において、PVコンバータ21の昇圧比を可変させる。そして、制御部26は、PVコンバータ21の入力電圧V1及び入力電流I1を検出し、それらの値に基づいて系統連系用リレー24を閉状態とするか否かを決定する。
 PVコンバータ21の昇圧比、つまりPVコンバータ21に含まれるトランジスタT11をオンオフするデューティ比を変更すると重負荷にて平滑コンデンサC11を充電できる。重負荷により平滑コンデンサC11を充電することで、太陽光パネル11の出力電力を消費する。このときのPVコンバータ21の入力電圧V1と入力電流I1、PVコンバータ21の出力電圧V2を検出することで、太陽光パネル11の出力電力が太陽光発電システム10の運転に必要な電力以上か否かが判定できる。従って、PVコンバータ21の入力電圧V1と入力電流Iと出力電圧V2の値に応じて少なくとも系統連系用リレー24を閉状態とするか否かを決定することで、無駄な起動を抑制できる。
 (1-2)平滑コンデンサC11を直流負荷とし、太陽光パネル11の発電電力を消費することで、太陽光パネル11の発電電力がパワーコンディショナ12の運転に必要な電力以上かを判定した。このため、付加抵抗などの回路の追加が不要であり、パワーコンディショナ12のコスト増加を抑制することができる。
 (1-3)制御部26は、系統連系用リレー24の閉状態を決定した後、インバータ22を作動させるとともに系統連系用リレー24を閉状態とする。これにより、インバータ22を作動させて交流電圧を生成し、系統連系用リレー24を閉状態として交流電圧を出力することで、容易に商用電力系統14と連系できる。
 (第2実施形態)
 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、太陽光発電システムの概略は第1実施形態と同じであるため、図面及び説明を省略する。また、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。
 図6に示すように、パワーコンディショナ12aは、電圧センサ31,33と電流センサ34とを有している。電圧センサ31は、PVコンバータ21の入力端子間に設けられている。PVコンバータ21の入力電圧V1を検出するために設けられている。電流センサ34は、直流電圧バス27の高圧側電線27aに設けられている。電流センサ34は、PVコンバータ21の出力電流I2を検出するように設けられている。電圧センサ33は、直流電圧バス27に設けられている。電圧センサ33は、PVコンバータ21の出力電圧V2(直流電圧バス27における中間電圧)を検出するように設けられている。
 制御部26は、PVコンバータ21の出力電圧V2と出力電流I2とに基づいて、PVコンバータ21の出力電力を所定の電力(運転基準電力)とするように、PVコンバータ21を制御する。そして、PVコンバータ21の入力電圧V1と運転基準値とを比較することにより、系統連系用リレーを閉状態とするか否かを決定する。
 以上記述したように、本実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
 (2-1)上述の第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
 (第3実施形態)
 以下、第3実施形態を説明する。
 なお、この第3実施形態において、太陽光発電システムの概略は第1実施形態と同じであるため、図面及び説明を省略する。また、この第2実施形態において、上述の第1,第2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。
 図7に示すように、パワーコンディショナ12bは、電圧センサ31,33を有している。電圧センサ31は、PVコンバータ21の入力端子間に設けられている。PVコンバータ21の入力電圧V1を検出するために設けられている。電圧センサ33は、直流電圧バス27に設けられている。電圧センサ33は、PVコンバータ21の出力電圧V2(直流電圧バス27における中間電圧)を検出するように設けられている。
 制御部26は、PVコンバータ21の入力電圧V1と出力電圧V2との検出結果に基づいて、判定を行う。この判定処理について、詳述する。
 平滑コンデンサC11の容量値は、設計時に設定され、制御部26のメモリに予め記憶される。
 起動前は、平滑コンデンサC11に電荷は蓄積されていないため、出力電圧V2は0Vである。
 起動後に平滑コンデンサC11に充電電流が流れ、電荷が蓄積されるにつれて出力電圧V2が上昇する。このとき、平滑コンデンサC11の容量値をCout、出力電圧V2の変化量をΔV2とすると、電力の変化量(瞬時電力値)ΔWは、
 ΔW=1/2×Cout×(ΔV2)
 と表すことができる。
 従って、出力電圧V2を継続して検出することで、PVコンバータ21の出力電力を算出することができる。そして、PVコンバータ21の出力電力を所定の電力(運転基準電力)とするように、PVコンバータ21を制御し、PVコンバータ21の入力電圧V1と運転基準値とを比較することにより、系統連系用リレーを閉状態とするか否かを決定できる。そして、この決定により、系統連系用リレー24の無駄な開閉を抑制できる。
 また、出力電圧V2の単位時間当たりの変化量は、PVコンバータ21の出力電力の変化量に対応する。従って、出力電圧V2の単位時間当たりの変化量に基づいて、所望の出力電力が得られるときの入力電圧V1の値により、系統連系用リレーを閉状態とするか否かを決定できる。そして、この決定により、系統連系用リレー24の無駄な開閉を抑制できる。
 なお、制御部26のメモリに、PVコンバータ21のトランジスタT11のオンオフのデューティ比(制御信号のデューティ比)に対する出力電圧V2の単位時間当たりの変化量を含むテーブルを記憶してもよい。制御部26は、平滑コンデンサC11に一定電力を供給するようにPVコンバータ21を制御する。つまり、制御部26は、出力電圧V2の単位時間当たりの変化量を一定とするように、トランジスタT11のデューティ比を制御する。テーブルに含まれる値は、予め実測により設定することができる。そして、テーブルの値、つまり出力電圧V2の単位時間当たりの変化量に基づいて、所望の出力電力が得られるときの入力電圧V1の値により、系統連系用リレーを閉状態とするか否かを決定できる。そして、この決定により、系統連系用リレー24の無駄な開閉を抑制できる。
 以上記述したように、本実施の形態によれば、上記実施形態の効果に加え、以下の効果を奏する。
 (3-1)制御部26は、PVコンバータ21の入力電圧V1と出力電圧V2とを検出し、出力電圧V2の単位時間当たりの変化量に基づいて、検出した入力電圧V1により、系統連系用リレーを閉状態とするか否かを決定できる。そして、この決定により、系統連系用リレー24の無駄な開閉を抑制できる。
 (3-2)制御部26は、PVコンバータ21の入力電圧V1と入力電流I1から瞬時電力値を算出し、瞬時電力値を所定値とするようにPVコンバータ21を制御し、予め設定された入力電圧V1閾値とPVコンバータ21の入力電圧V1とを比較した結果に基づいて、系統連系用リレー24を閉状態とするか否かを決定する。従って、瞬時電力値を算出し予め設定された入力電圧V1閾値とPVコンバータ21の入力電圧V1とを比較することで、系統連系用リレー24を閉状態とするか否かを容易に決定できる。
 (変形例)
 尚、上記各実施の形態は、以下の態様で実施してもよい。
 ・上記実施形態では、PVコンバータ21とインバータ22と系統連系用リレー24とを制御部26により制御したが、それぞれを制御する制御部を含む構成としてもよい。また、上述のいずれか2つ(例えば、PVコンバータ21と系統連系用リレー24)を制御する制御部としてもよい。
 ・制御部26は、例えば、実施形態の制御部26の動作を実現するように構成されたコンピュータ可読命令を格納した1つ以上のメモリと、そのコンピュータ可読命令を実行するように構成された1つ以上のプロセッサとを備えてもよい。制御部26は、特定用途向けIC(ASIC)等の集積回路であってもよい。
 ・上記実施形態に対し、パワーコンディショナ12,12a,12bの構成を適宜変更してもよい。
 例えば、図1等に示すフィルタ23の構成を適宜変更してもよい。
 また、図1等に示すインバータ22について、例えば3相交流を生成する構成としてもよい。
 11…太陽光パネル、12…パワーコンディショナ、14…商用電力系統(電力系統)、21…PVコンバータ、22…インバータ、24…リレー、25…DC-DCコンバータ、26…制御部、31,33…電圧センサ、32,34…電流センサ、C11…平滑コンデンサ。

Claims (8)

  1.  太陽光パネルと、
     前記太陽光パネルに接続され、前記太陽光パネルから入力される直流電圧を昇圧して出力するPVコンバータと、
     前記PVコンバータの出力電圧を平滑するコンデンサと、
     前記PVコンバータの出力電圧を交流電圧に変換するインバータと、
     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、
     前記インバータと電力系統との間に接続されたリレーと、
    を備え、
     前記制御部は、起動処理において、前記PVコンバータの昇圧比を可変させ、前記PVコンバータの入力電圧と入力電流、または前記PVコンバータの入力電圧と出力電圧及び出力電流を検出し、それらの値に応じて少なくとも前記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。
  2.  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瞬時電力値を算出し、前記瞬時電力値を所定値とするように前記PVコンバータを制御し、予め設定された入力電圧閾値と前記PVコンバータの入力電圧とを比較した結果に基づいて、前記リレーを閉状態とするか否かを決定する、請求項1に記載の太陽光発電システム。
  3.  前記制御部は、前記リレーの閉状態を決定した後、前記インバータを作動させるとともに前記リレーを閉状態とする、請求項1又は2に記載の太陽光発電システム。
  4.  太陽光パネルと、
     前記太陽光パネルに接続され、前記太陽光パネルから入力される直流電圧を昇圧して出力するPVコンバータと、
     前記PVコンバータの出力電圧を平滑するコンデンサと、
     前記PVコンバータの出力電圧を交流電圧に変換するインバータと、
     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、
     前記インバータの出力端子と電力系統との間に接続されたリレーと、
    を備え、
     前記制御部は、起動処理において、前記PVコンバータの昇圧比を可変させ、前記PVコンバータの入力電圧および出力電圧を検出し、前記コンデンサの端子間電圧の単位時間当たりの変化量と前記PVコンバータの入力電圧とに基づいて前記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。
  5.  前記制御部は、前記リレーを閉状態とした後、前記太陽光パネルの出力電力を最大とするように前記PVコンバータを制御する、請求項1~4の何れか1項に記載の太陽光発電システム。
  6.  前記制御部は、前記リレーを閉状態としないと決定した場合、所定時間待機した後、起動処理を再実行する、請求項1~5の何れか1項に記載の太陽光発電システム。
  7.  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電力系統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、前記太陽光パネルから入力される直流電圧を昇圧して出力するPVコンバータと、
     前記PVコンバータの出力電圧を平滑するコンデンサと、
     前記PVコンバータの出力電圧を交流電圧に変換するインバータと、
     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、
     前記インバータと前記電力系統との間に接続されたリレーと、
    を備え、
     前記制御部は、起動処理において、前記PVコンバータの昇圧比を可変させ、前記PVコンバータの入力電圧と入力電流、または前記PVコンバータの入力電圧と出力電圧及び出力電流を検出し、それらの値に応じて少なくとも前記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。
  8.  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電力系統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、前記太陽光パネルから入力される直流電圧を昇圧して出力するPVコンバータと、
     前記PVコンバータの出力電圧を平滑するコンデンサと、
     前記PVコンバータの出力電圧を交流電圧に変換するインバータと、
     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、
     前記インバータの出力端子と電力系統との間に接続されたリレーと、
    を備え、
     前記制御部は、起動処理において、前記PVコンバータの昇圧比を可変させ、前記PVコンバータの入力電圧および出力電圧を検出し、前記コンデンサの端子間電圧の単位時間当たりの変化量と前記PVコンバータの入力電圧とに基づいて前記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。
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