JP2014067340A - Pvパネル診断装置、診断方法、診断プログラム及びインピーダンス調節回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数のPVパネル1が直列接続されたストリングスSを含むPVパネル回路について、MPPT制御を行うPCS12に接続されたインピーダンス調節回路6、インピーダンス調節回路6に、ストリングスSのインピーダンスを変えるインピーダンス可変動作をさせるインピーダンス制御部110、インピーダンスの変化に対応して、各PVパネル回路において計測された電圧若しくは電流を、計測値として記憶する計測値記憶部311、インピーダンスの変化に応じた計測値若しくはその変化量と、所定のしきい値との比較に基づいて、劣化したPVパネル1若しくは劣化したPVパネル1を含むストリングスSを特定する特定部222を有する。
【選択図】図2
Description
(1) 複数枚のPVパネルが直列に接続されたストリングスを1つ以上含むPVパネル回路について、MPPT制御を行うPCSに接続されている
(2) ストリングスのインピーダンスを変えるインピーダンス可変動作を行うインピーダンス可変動作部と、インピーダンス可変動作を行わずに、PVパネルの出力をそのまま出力するスルー動作を行うスルー動作部とを有するインピーダンス調節回路
(3) 前記インピーダンス可変動作部に、少なくとも1つのストリングスのインピーダンス可変動作をさせるインピーダンス制御部
(4) インピーダンス可変動作におけるインピーダンスの変化に対応して、前記各PVパネル回路において計測された電圧若しくは電流を、計測値として記憶する計測値記憶部
(5) インピーダンスの変化に応じた計測値若しくはその変化量と、所定のしきい値との比較に基づいて、劣化したPVパネル若しくは劣化したPVパネルを含むストリングスを特定する特定部
[発電システムの構成]
本実施形態が適用される発電システムの構成例を、図1の概略構成図、図2及び図3のブロック図を参照して説明する。本発電システムは、複数に並列接続されたストリングスS、電圧モニター2、電流測定端子3、コントローラー4、インピーダンス調節回路6、中継機8、ゲートウェイ9、PCS12、ストリングスS間に電流が流入することを防止するための逆流防止用のダイオード15、診断装置100、サーバ装置21を有している。以下、これらの構成を詳述する。
ストリングスSは、上記のように、複数のPVパネル1を直列に接続したPVパネル回路である。PVパネル1は、太陽光により発電した電力を出力するパネルであり、現在又は将来において利用可能なあらゆる太陽電池パネルを含む。一つのストリングスSにおけるPVパネル1の数は、自由である。ストリングスSの並列数も自由である。
電圧モニター2は、各PVパネル1の回路に並列に接続され、各PVパネル1の動作電圧を計測値として検出する計測部である。
電流測定端子3は、ストリングスSの直列回路を流れる電流値を計測値として検出する計測部である。この電流測定端子3としては、CT(変流器)を利用することが考えられる。ただし、回路に直列に抵抗を挿入し、その両端の電圧を測定することにより、電流値を演算により求めてもよい。後述するインピーダンス調節回路6から、電流値を得ることも可能である。
コントローラー4は、電流測定端子3に接続され、電流測定端子3の計測値の受信を行う処理部である。また、コントローラー4は、電圧モニター2からの計測値の受信及び電圧モニター2の制御を行う。電圧モニター2の制御と電圧モニター2から送られる計測値の送受信は、図中の符号11で示したパワーラインを利用することができる。
中継機8は、各ストリングスSにおけるコントローラー4のデータを1つにまとめて、後述するゲートウェイ9に接続する装置である。中継機8と、コントローラー4及びゲートウェイ9との接続は、イーサネット(登録商標)やUSBを用いた通信ケーブルを介してもよいし、無線LANを用いてもよい。また、中継機8は、ゲートウェイ9の代わりに、下位の各コントローラー4の制御を行ってもよい。
ゲートウェイ9は、下位の各コントローラー4の制御、下位および上位(サーバ装置21等)とのデータの送受信、PCS12とのデータ通信等を行う装置である。
PCS12は、パワーライン11に接続された電力制御装置である。このPCS12は、図3に示すように、コンバータ部12a、インバータ部12b、MPP制御部12c、CPU12dを含む。コンバータ部12aは、PVパネル1からの直流を昇圧する処理部である。インバータ部12bは、PVパネル1の直流を交流に変換する処理部である。
インピーダンス調節回路6は、パワーライン11に接続され、ストリングスSのインピーダンスを調節する回路である。本実施形態のインピーダンス調節回路6は、図2に示すように、インピーダンス可変動作部61とスルー動作部62とを有し、インピーダンス可変動作と、スルー動作とを切り替えて行う回路である。
サーバ装置21は、ネットワークケーブル22を介して、コントローラー4、インピーダンス調節回路6に接続されることにより、情報の送受信が可能なコンピュータである。本発電システムの情報は、サーバ装置21を介して、上位の監視装置等において利用可能となる。
診断装置100は、インピーダンス調節回路6とともに動作することにより、PVパネル1を診断する装置である。この診断装置100は、コントローラー4と、図示しないケーブルを介して接続され、情報の送受信が可能に設けられている。
[劣化パネルの特定方法]
まず、本実施形態により、PVパネル回路のインピーダンスを積極的に変化させて、電圧・電流を測定することによって、潜在的劣化パネルを容易に見つけだす方法を説明する。
次に、上記のような劣化パネルが存在した場合に、これを交換するか否かの判定方法を説明する。まず、ストリングスSの電圧を変えながらストリングスSの電流を変化させていくと、各PVパネルのそれぞれのMPP点を通過することになる。そこで、その時の各PVパネルの出力を記録し、演算処理を行うことで、劣化パネルを交換した場合の出力回復値を予測することができる。
以上のような原理に基づく本実施形態の診断処理を説明する。なお、以下の説明では、通常の計測処理で判定される劣化パネルを「劣化パネル」、本実施形態の診断処理で特定される劣化パネルを「潜在的劣化パネル」、「劣化パネル」のうち、「潜在的劣化パネル」以外のものを、「通常の劣化パネル」とする。
まず、通常のMPPT動作における計測処理を説明する。すなわち、PVパネル1による発電時において、PCS12が、MPPT動作を実施する。計測値受付部210が受け付けた計測値を、計測値記憶部311が記憶する。算出部211が算出した計測値も、計測値記憶部311が記憶する。
本実施形態による診断処理を、図11のフローチャートを参照して説明する。この診断処理は、発電システムの起動時に行うこともできるし、定期的に行うこともできる。また、上記のように、異常が判定された場合に、診断処理を実行することもできる。
本実施形態によれば、各ストリングスSのインピーダンスを積極的に変化させて電圧を測定すると、劣化パネルの動作電圧が大きく低下する。このため、MPPT動作時だけの測定では特定が困難な潜在的劣化パネルを容易に見つけだすことができる。
本実施形態は、上記のような態様には限定されない。
(1)上記の実施形態において、回復予測値に応じた交換判定を行う態様も構成可能である。たとえば、診断処理部200に、予測値比較部、交換判定部を設ける。予測値比較部は、ストリングスSの電流を変化させた場合における各PVパネル1の出力に基づいて、回復予測値と現状のストリングスSの出力を比較する処理部である。交換判定部は、予測値比較部における比較結果に基づいて、交換の要否を判定する処理部である。
1…PVパネル
2…電圧モニター
3…電流測定端子
4…コントローラー
6…インピーダンス調節回路
8…中継機
9…ゲートウェイ
11、11a、11b…パワーライン
12…PCS
12a…コンバータ部
12b…インバータ部
12c…MPP制御部
12d…CPU
15、33、95…ダイオード
21…サーバ装置
22…ネットワークケーブル
61…インピーダンス可変動作部
62…スルー動作部
80…コンデンサ
81、82、83…スイッチ
84…放電抵抗
85…充電抵抗
86…電流測定用素子
87、88…電圧測定用素子
91、92、93…半導体スイッチ
94…リレー
100…診断装置
110…インピーダンス制御部
111…調節部
112…切替制御部
200…診断処理部
210…計測値受付部
211…算出部
212…計測値比較部
213…異常判定部
220…変化指示部
221…変化量判定部
222…特定部
223…回復予測値算出部
231…表示制御部
300…記憶部
311…計測値記憶部
312…調整値記憶部
313…設定記憶部
400…入力部
500…出力部
Claims (9)
- 複数枚のPVパネルが直列に接続されたストリングスを1つ以上含むPVパネル回路について、MPPT制御を行うPCSに接続され、
ストリングスのインピーダンスを変えるインピーダンス可変動作を行うインピーダンス可変動作部と、インピーダンス可変動作を行わずに、PVパネルの出力をそのまま出力するスルー動作を行うスルー動作部とを有するインピーダンス調節回路と、
前記インピーダンス可変動作部に、少なくとも1つのストリングスのインピーダンス可変動作をさせるインピーダンス制御部と、
インピーダンス可変動作におけるインピーダンスの変化に対応して、前記各PVパネル回路において計測された電圧若しくは電流を、計測値として記憶する計測値記憶部と、
インピーダンスの変化に応じた計測値若しくはその変化量と、所定のしきい値との比較に基づいて、劣化したPVパネル若しくは劣化したPVパネルを含むストリングスを特定する特定部と、
を有することを特徴とするPVパネル診断装置。 - 前記インピーダンス可変動作部は、ストリングスにおける一対のパワーラインの間に接続され、互いに直列に接続されたコンデンサ及びスイッチを有し、
前記スルー動作部は、前記コンデンサ及びスイッチの両端と前記パワーラインとの接続点のPCS側に設けられ、少なくとも一つのパワーラインを開閉するスイッチを有することを特徴とする請求項1記載のPVパネル診断装置。 - 前記インピーダンス可変動作部は、前記パワーラインと前記コンデンサとの間に接続され、前記計測前に、あらかじめ設定した充電量まで前記コンデンサを充電するスイッチ及び充電抵抗を有することを特徴とする請求項2記載のPVパネル診断装置。
- 前記パワーラインを開閉するスイッチと並列に、リレーが接続されていることを特徴とする請求項2又は請求項3記載のPVパネル診断装置。
- 前記コンデンサは、複数のストリングス間で共通であることを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載のPVパネル診断装置。
- コンピュータ又は電子回路が、
複数枚のPVパネルが直列に接続されたストリングスを1つ以上含むPVパネル回路に接続され、ストリングスのインピーダンスを変えるインピーダンス可変動作と、インピーダンス可変動作を行わずに、PVパネルの出力をそのまま出力するスルー動作とを切り替えて行うインピーダンス調節回路を制御することにより、少なくとも1つのストリングスのインピーダンス可変動作をさせるインピーダンス可変処理と、
前記インピーダンス可変動作によるインピーダンスの変化に対応して、前記各PVパネル回路において計測された電圧若しくは電流を、計測値として記憶する計測値記憶処理と、
インピーダンスの変化に応じた計測値若しくはその変化量と、所定のしきい値との比較に基づいて、劣化したPVパネル若しくは劣化したPVパネルを含むストリングスを特定する特定処理と、
を実行することを特徴とするPVパネル診断方法。 - コンピュータに、
複数枚のPVパネルが直列に接続されたストリングスを1つ以上含むPVパネル回路に接続され、ストリングスのインピーダンスを変えるインピーダンス可変動作と、インピーダンス可変動作を行わずに、PVパネルの出力をそのまま出力するスルー動作とを切り替えて行うインピーダンス調節回路を制御することにより、少なくとも1つのストリングスのインピーダンス可変動作をさせるインピーダンス可変処理と、
前記インピーダンス可変動作によるインピーダンスの変化に対応して、前記各PVパネル回路において計測された電圧若しくは電流を、計測値として記憶する計測値記憶処理と、
インピーダンスの変化に応じた計測値若しくはその変化量と、所定のしきい値との比較に基づいて、劣化したPVパネル若しくは劣化したPVパネルを含むストリングスを特定する特定処理と、
を実行させることを特徴とするPVパネル診断プログラム。 - 複数枚のPVパネルが直列に接続されたストリングスにおける一対のパワーラインの間に接続され、互いに直列に接続されたコンデンサ及びスイッチを有するインピーダンス可変動作部と、
前記コンデンサ及びスイッチの両端と前記パワーラインとの接続点の出力側に設けられ、少なくとも一つのパワーラインを開閉するスイッチを有するスルー動作部と、
を有することを特徴とするインピーダンス調節回路。 - 複数の前記ストリングスに対応して設けられ、
少なくとも前記コンデンサは、複数のストリングス間で共通であることを特徴とする請求項8記載のインピーダンス調節回路。
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