JP2019030085A - Power conditioner and power conditioner control method - Google Patents

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Abstract

To provide a power conditioner and a power conditioner control method capable of improving the convenience of a technique for reducing a burden on a semiconductor element in a power conditioner with the control of output power.SOLUTION: A power conditioner includes a control section. The control section MPPT-controls to a working voltage of a solar cell. The control section decreases the working voltage of the solar cell when a surplus of a predetermined amount or more is predicted on the output of the solar cell.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、パワーコンディショナ及びパワーコンディショナの制御方法に関する。   The present disclosure relates to a power conditioner and a method for controlling the power conditioner.

近年、出力電力の制御に伴いパワーコンディショナの半導体素子にかかる負担を軽減する技術が知られている。例えば、特許文献１には、半導体素子の劣化度合いを算出するパワーコンディショナが開示されている。   2. Description of the Related Art In recent years, a technique for reducing a burden on a semiconductor element of a power conditioner with control of output power is known. For example, Patent Document 1 discloses a power conditioner that calculates the degree of deterioration of a semiconductor element.

特開２０１４−１７８２６４JP 2014-178264 A

出力電力の制御に伴いパワーコンディショナに搭載される半導体素子等の構成部材にかかる負担を軽減する技術の利便性向上が望まれている。   Improvement of the convenience of the technique which reduces the burden concerning structural members, such as a semiconductor element mounted in a power conditioner with control of output electric power, is desired.

本開示の目的は、出力電力の制御に伴いパワーコンディショナの構成部材にかかる負担を軽減する技術の利便性を向上させるパワーコンディショナ及びパワーコンディショナの制御方法を提供することにある。   An object of the present disclosure is to provide a power conditioner and a method for controlling the power conditioner that improve the convenience of a technique for reducing the burden on the constituent members of the power conditioner in accordance with the control of the output power.

本開示の一実施形態に係るパワーコンディショナは、制御部を備える。制御部は太陽電池の動作電圧をＭＰＰＴ制御する。前記制御部は、前記太陽電池の出力に所定量以上の余剰が予測された場合に、前記太陽電池の動作電圧を下げる。   A power conditioner according to an embodiment of the present disclosure includes a control unit. The control unit performs MPPT control on the operating voltage of the solar cell. The control unit lowers the operating voltage of the solar cell when an excess of a predetermined amount or more is predicted for the output of the solar cell.

本開示の一実施形態に係る制御方法は、太陽電池の動作電圧をＭＰＰＴ制御する制御部を備えるパワーコンディショナの制御方法である。前記制御方法は、前記太陽電池の出力に所定量以上の余剰を予測するステップを含む。前記制御方法は、前記前記太陽電池の出力に所定量以上の余剰が予測された場合に、前記太陽電池の動作電圧を下げるステップを含む。 The control method which concerns on one Embodiment of this indication is a control method of a power conditioner provided with the control part which carries out MPPT control of the operating voltage of a solar cell. The control method includes a step of predicting a surplus of a predetermined amount or more in the output of the solar cell. The control method includes a step of lowering an operating voltage of the solar cell when a predetermined amount or more surplus is predicted in the output of the solar cell.

本開示の一実施形態に係るパワーコンディショナ及びパワーコンディショナの制御方法によれば、出力電力の制御に伴いパワーコンディショナの構成部材にかかる負担を軽減する技術の利便性が向上する。   According to the power conditioner and the control method for the power conditioner according to the embodiment of the present disclosure, the convenience of the technology for reducing the burden on the constituent members of the power conditioner accompanying the control of the output power is improved.

本開示の一実施形態に係るパワーコンディショナの概要図である。It is a schematic diagram of a power conditioner concerning one embodiment of this indication. 図１に示すパワーコンディショナの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the power conditioner shown in FIG. 図１に示す太陽電池の高日射時と低日射時におけるＰ−Ｖ曲線である。It is a PV curve at the time of high solar radiation and low solar radiation of the solar cell shown in FIG.

以下、本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings.

図１を参照して、本開示の一実施形態に係るパワーコンディショナ１について説明する。図１において、実線は電線を示し、破線は制御線及び信号線を示す。パワーコンディショナ１は、太陽電池２、負荷３、蓄電装置４等と、需要家施設に設置される。また、パワーコンディショナ１は、電力系統５に接続される。パワーコンディショナ１は、更に、インターネット等のネットワークを介して、外部サーバ６に接続される。外部サーバ６は、例えば、情報提供サービスを行う会社などのサーバ等であり、パワーコンディショナ１の動作に利用される情報または更新プログラム等をパワーコンディショナ１に提供することができる。   With reference to FIG. 1, the power conditioner 1 which concerns on one Embodiment of this indication is demonstrated. In FIG. 1, a solid line shows an electric wire, and a broken line shows a control line and a signal line. The power conditioner 1 is installed in a consumer facility, such as a solar cell 2, a load 3, a power storage device 4, and the like. The power conditioner 1 is connected to the power system 5. The inverter 1 is further connected to an external server 6 via a network such as the Internet. The external server 6 is, for example, a server of a company that provides an information providing service, and can provide the power conditioner 1 with information or an update program used for the operation of the power conditioner 1.

太陽電池２は、太陽光から直流電力を発電する。太陽電池２が発電する電力は、太陽光の強さに応じて変動する。特に、太陽光の強さが十分な晴れの日において、雲の移動によって日射が急激に増加するような日射急変が発生すると、太陽電池２が発電する電力も急増する。パワーコンディショナ１はこのような太陽電池２の変動する出力電力を調整する役割を持つ。本実施形態においては、発電する電力が急増する分散電源の例として、太陽電池２を記載しているが、これに限られるものではない。例えば、太陽電池２の代替として、風力発電装置が使われてもよい。   The solar cell 2 generates DC power from sunlight. The electric power generated by the solar cell 2 varies according to the intensity of sunlight. In particular, on a sunny day with sufficient sunlight intensity, when a sudden solar radiation change occurs such that the solar radiation suddenly increases due to the movement of clouds, the power generated by the solar cell 2 also increases rapidly. The power conditioner 1 has a role of adjusting the varying output power of the solar cell 2. In the present embodiment, the solar cell 2 is described as an example of the distributed power source in which the power to be generated rapidly increases. However, the present invention is not limited to this. For example, as an alternative to the solar battery 2, a wind power generator may be used.

負荷３は、電力系統５に接続して用いられる。負荷３は、太陽電池２により発電された電力、蓄電装置４から供給された電力、及び電力系統５から供給された電力を消費する。   The load 3 is used by being connected to the power system 5. The load 3 consumes power generated by the solar cell 2, power supplied from the power storage device 4, and power supplied from the power system 5.

蓄電装置４は、電力系統５に接続して用いられる。蓄電装置４は、電力の放電によって負荷３に電力を供給することができる。蓄電装置４は、太陽電池２から供給される電力又は電力系統５から供給される電力によって充電することもできる。また、蓄電装置４は、動作状態、蓄電量等の蓄電装置４の充電可否を判定する情報をパワーコンディショナ１の制御部１９に送信することができる。例えば、蓄電装置４から動作状態が充電中であるとの情報が送られると、パワーコンディショナ１の制御部１９は、蓄電装置４が充電可能であると判定する。また、蓄電装置４から動作状態が充電制限中であるとの情報が送られ、あるいは、充電量が満充電であるとの情報が送られると、パワーコンディショナ１の制御部１９は、蓄電装置４が充電不可能であると判定する。また、蓄電装置４は、蓄電池が異常加熱していると判定した場合に温度上昇を抑制するために、充電及び放電を行わないように制御してもよい。   The power storage device 4 is used by being connected to the power system 5. The power storage device 4 can supply power to the load 3 by discharging power. The power storage device 4 can also be charged with power supplied from the solar battery 2 or power supplied from the power system 5. In addition, the power storage device 4 can transmit information for determining whether or not the power storage device 4 can be charged, such as an operation state and a storage amount, to the control unit 19 of the power conditioner 1. For example, when information indicating that the operation state is being charged is transmitted from the power storage device 4, the control unit 19 of the power conditioner 1 determines that the power storage device 4 can be charged. In addition, when information indicating that the operation state is being charged is transmitted from the power storage device 4 or information indicating that the amount of charge is fully charged, the control unit 19 of the power conditioner 1 4 determines that charging is not possible. Further, the power storage device 4 may be controlled not to perform charging and discharging in order to suppress a temperature rise when it is determined that the storage battery is abnormally heated.

電力系統５は、電力会社によって管理される。太陽電池２により発電された電力をパワーコンディショナ１から電力系統５に逆潮流させることで、需要家は電力会社に売電することができる。   The electric power system 5 is managed by an electric power company. By causing the power generated by the solar cell 2 to flow backward from the power conditioner 1 to the power system 5, the consumer can sell power to the power company.

続いて、パワーコンディショナ１の構成及び機能の詳細について説明する。パワーコンディショナ１は、チョークコイル１１、ダイオード１２、コンデンサ１３、スイッチング素子１４、電圧測定部１５ａと１５ｂ、電流測定部１６、通信部１７、記憶部１８、及び制御部１９を備える。パワーコンディショナ１はチョークコイル１１、ダイオード１２、及びコンデンサ１３、及びスイッチング素子１４によって、太陽電池２から受け取った直流電力を交流電力に変換して電力系統５に出力する。   Next, the configuration and functions of the power conditioner 1 will be described in detail. The power conditioner 1 includes a choke coil 11, a diode 12, a capacitor 13, a switching element 14, voltage measurement units 15 a and 15 b, a current measurement unit 16, a communication unit 17, a storage unit 18, and a control unit 19. The power conditioner 1 converts the DC power received from the solar cell 2 into AC power by the choke coil 11, the diode 12, the capacitor 13, and the switching element 14, and outputs the AC power to the power system 5.

スイッチング素子１４には、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、または、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）等の半導体素子が用いられる。   As the switching element 14, for example, a semiconductor element such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or an FET (Field Effect Transistor) is used.

電圧測定部１５ａ及び１５ｂは、それぞれ太陽電池２の動作電圧及び電力系統５への出力電圧を検出する。電圧測定部１５ａ及び１５ｂは、検出した電圧信号を制御部１９に送信する。制御部１９は電圧信号を電圧値に変換する。   The voltage measuring units 15a and 15b detect the operating voltage of the solar cell 2 and the output voltage to the power system 5, respectively. The voltage measuring units 15 a and 15 b transmit the detected voltage signal to the control unit 19. The control unit 19 converts the voltage signal into a voltage value.

電流測定部１６は、例えば、ＣＴ（Current Transformer）等の電流センサで構成される。電流測定部１６は、太陽電池２の出力電流を電圧信号として検出し、該電圧信号を制御部１９に送信する。制御部１９は電圧信号を電流値に変換する。   The current measuring unit 16 is configured by a current sensor such as a CT (Current Transformer). The current measuring unit 16 detects the output current of the solar cell 2 as a voltage signal and transmits the voltage signal to the control unit 19. The control unit 19 converts the voltage signal into a current value.

通信部１７は、パワーコンディショナ１外部の蓄電装置４と通信を行う。これにより、通信部１７は、蓄電装置４から上述の情報を取得する。また、通信部１７は、外部サーバ６と通信を行ってもよい。外部サーバ６として、例えば、気象情報提供サービスのサーバ、電力会社のサーバ等が挙げられる。通信部１７は、これらの外部サーバ６から日射量等の情報または電力系統５への逆潮流の可否に関わる情報を取得してもよい。   The communication unit 17 communicates with the power storage device 4 outside the power conditioner 1. Thereby, the communication unit 17 acquires the above-described information from the power storage device 4. The communication unit 17 may communicate with the external server 6. Examples of the external server 6 include a weather information providing service server and a power company server. The communication unit 17 may acquire information on the amount of solar radiation or the like from these external servers 6 or information on whether or not reverse power flow to the power system 5 is possible.

記憶部１８は、各種メモリ等で構成されている。記憶部１８は、パワーコンディショナ１の処理に必要な情報及びパワーコンディショナ１の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを記憶する。本実施形態においては、記憶部１８は、太陽電池２の出力の余剰の予測、または太陽電池２の動作電圧の制御等に用いられる情報を記憶する。また、記憶部１８は、通信部１７によって取得した情報を記憶してもよい。これらの情報は、パワーコンディショナ１の利用状況に応じて、外部の記憶部に記憶させてもよい。例えば、これらの情報は、外部サーバ６の記憶部に記憶させてもよい。   The storage unit 18 includes various memories. The storage unit 18 stores a program describing information necessary for processing of the power conditioner 1 and processing contents for realizing each function of the power conditioner 1. In the present embodiment, the storage unit 18 stores information used for predicting the surplus output of the solar cell 2 or controlling the operating voltage of the solar cell 2. The storage unit 18 may store information acquired by the communication unit 17. These pieces of information may be stored in an external storage unit according to the usage status of the power conditioner 1. For example, these pieces of information may be stored in the storage unit of the external server 6.

制御部１９は、パワーコンディショナ１全体を制御するものである。制御部１９は、例えば、各機能の処理を実行させるソフトウェアを読み込んだ汎用のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：中央処理装置）等の任意のプロセッサによって構成される。あるいは、制御部１９は、例えば、各機能の処理に特化した専用のプロセッサによって構成される。また、制御部１９は、電圧測定部１５ａまたは電流測定部１６から得た電圧値または電流値から、太陽電池２から入力される発電電力を算出する。   The control unit 19 controls the entire power conditioner 1. The control unit 19 is configured by an arbitrary processor such as a general-purpose CPU (Central Processing Unit) that reads software for executing processing of each function. Or the control part 19 is comprised by the processor for exclusive use specialized in the process of each function, for example. Further, the control unit 19 calculates the generated power input from the solar cell 2 from the voltage value or current value obtained from the voltage measurement unit 15 a or the current measurement unit 16.

本実施形態において、制御部１９は、ＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking：最大動作点追従）制御によって太陽電池２の出力が最大となるように制御する。ＭＰＰＴ制御とは、日射変化による発電電力の変動、及び交流出力電力（主に負荷消費電力の増減）による最大電力点の移動があっても、太陽電池が出力する電力が常に最大となるように、最大電力点に追従させるよう制御することである。制御部１９は、電圧測定部１５ａから取得する太陽電池２の動作電圧、及び、電流測定部１６から取得する太陽電池２の電流値に基づいて、スイッチング素子１４をスイッチングする。これにより、制御部１９は、最大動作点を追従するように太陽電池２の出力を制御することができる。なお、ＭＰＰＴ制御は、最大電力点以外の任意の電圧へ動作電圧を大きく移動させる機能を含んでいてもよい。   In the present embodiment, the control unit 19 controls the output of the solar cell 2 to be maximized by MPPT (Maximum Power Point Tracking) control. MPPT control means that the power output by the solar cell is always maximized even when there is a change in the generated power due to changes in solar radiation and the movement of the maximum power point due to AC output power (mainly increase or decrease in load power consumption). The control is to follow the maximum power point. The control unit 19 switches the switching element 14 based on the operating voltage of the solar cell 2 acquired from the voltage measurement unit 15 a and the current value of the solar cell 2 acquired from the current measurement unit 16. Thereby, the control part 19 can control the output of the solar cell 2 so that the maximum operating point may be followed. Note that the MPPT control may include a function of greatly moving the operating voltage to any voltage other than the maximum power point.

一方で、制御部１９は、電力系統５への逆潮流の可否の情報に基づき、電力系統５に逆潮流する太陽電池２の出力を制限する系統連系制御も実施する。電力系統５への逆潮流の可否の情報には、電圧上昇抑制、または、遠隔出力制御の要否が含まれる。電圧上昇抑制とは、電力系統５の電圧が電気事業法に規定される規定値を超える場合に、電力系統５への逆潮流を制限することである。遠隔出力制御とは、ネットワーク等を通じて電力会社から取得した指令値に従い、電力系統５への逆潮流を制限することである。制御部１９は、電力系統５への逆潮流が制限されていると判定すると、太陽電池２の出力を制限する。また、制御部１９は、蓄電装置４から取得した情報で、温度上昇抑制または満充電状態で太陽電池２の発電電力を充電することができないと判定すると、太陽電池２の出力を制限してもよい。   On the other hand, the control unit 19 also performs grid interconnection control that limits the output of the solar cell 2 that flows backward to the power system 5 based on information on whether or not reverse power flow to the power system 5 is possible. Information on whether or not reverse power flow to the power system 5 is possible includes whether or not voltage rise suppression or remote output control is necessary. The voltage rise suppression is to limit the reverse power flow to the electric power system 5 when the voltage of the electric power system 5 exceeds a specified value defined in the Electricity Business Law. The remote output control is to limit the reverse power flow to the power system 5 in accordance with a command value acquired from an electric power company through a network or the like. If the control part 19 determines with the reverse power flow to the electric power grid | system 5 being restrict | limited, the output of the solar cell 2 will be restrict | limited. Moreover, even if it restrict | limits the output of the solar cell 2, if the control part 19 determines with the information acquired from the electrical storage apparatus 4 that the temperature rise suppression or the generated power of the solar cell 2 cannot be charged in a full charge state, Good.

太陽電池２によって出力された電力は、パワーコンディショナ１を介して、負荷３で消費、蓄電装置４に充電、あるいは、電力系統５へ逆潮流される。しかし、必ずしも、太陽電池２によって出力された電力が全て、上述のように消費されるわけではない。例えば、負荷３での消費は変わらず、蓄電装置４への充電ができず、電力系統５への逆潮流が制限されているために、太陽電池２の出力を増やせないような状況において、日射急変等により太陽電池２の出力電力が急増することがある。このような場合に、非常に大きな出力電力の余剰が発生しうる。ここで、出力電力の余剰とは、太陽電池２の出力電力とパワーコンディショナ１を介して外部に出力される電力との差である。しかし、ＭＰＰＴ制御による動作電圧の調整は、例えば０．５秒間隔で一定量（１［Ｖ］程度）ずつ段階的に調整される。このため、例えば、日射急変により太陽電池２の出力が数秒で１０Ｖ程度増加しうるのに対し、ＭＰＰＴ制御による動作電圧の調整は、１０秒から数十秒程度かかってしまう。このように太陽電池２の出力電力の急激な増加にＭＰＰＴ制御が追いつかない場合には、出力電力の余剰は、スイッチング素子１４のスイッチングを介して、太陽電池２に流される。その間に、スイッチング素子１４には大きな電流が流れ、熱が発生する。これにより、スイッチング素子１４に負担がかかり、スイッチング素子１４の寿命が縮まるおそれがある。なお、スイッチング素子１４の受けるダメージは、半導体素子の定格値などによって異なるため、用いられる半導体素子に応じた出力電力の余剰を所定量として記憶部１８に記憶させておくとよい。   The electric power output by the solar cell 2 is consumed by the load 3 through the power conditioner 1, charged in the power storage device 4, or reversely flowed to the electric power system 5. However, not all the electric power output by the solar cell 2 is consumed as described above. For example, in a situation where the output of the solar cell 2 cannot be increased because the consumption at the load 3 does not change, the power storage device 4 cannot be charged, and the reverse power flow to the power system 5 is limited. The output power of the solar cell 2 may increase rapidly due to a sudden change or the like. In such a case, a very large output power surplus may occur. Here, the surplus of output power is the difference between the output power of the solar cell 2 and the power output to the outside via the power conditioner 1. However, the adjustment of the operating voltage by the MPPT control is adjusted stepwise by a certain amount (about 1 [V]) at intervals of 0.5 seconds, for example. For this reason, for example, while the output of the solar cell 2 can increase by about 10 V in a few seconds due to a sudden change in solar radiation, the adjustment of the operating voltage by the MPPT control takes about 10 seconds to several tens of seconds. Thus, when MPPT control cannot catch up with the rapid increase of the output power of the solar cell 2, the surplus of the output power is passed to the solar cell 2 via the switching of the switching element 14. Meanwhile, a large current flows through the switching element 14 and heat is generated. This places a burden on the switching element 14 and may shorten the life of the switching element 14. Since the damage received by the switching element 14 varies depending on the rated value of the semiconductor element and the like, it is preferable to store the surplus output power corresponding to the semiconductor element used in the storage unit 18 as a predetermined amount.

このような日射急変等による出力電力の余剰が予測される場合には、制御部１９は、あらかじめ所定の動作電圧まで下げるように制御する。具体的には、例えば、ＭＰＰＴ制御による太陽電池２の動作電圧を追従する制御を停止してもよい。また、他の方法として、制御部１９は、ＭＰＰＴ制御の機能の一部を用いて、最大電力点よりも下がるように動作電圧を予め決められた電圧値まで急速（例えば、１秒程度）に移動させてもよい。これにより、太陽電池２からの出力電力が抑えられるため、スイッチング素子１４等の半導体素子にかかる負担が軽減される。   When the output power surplus due to such a sudden change in solar radiation is predicted, the control unit 19 performs control so as to lower it to a predetermined operating voltage in advance. Specifically, for example, control that follows the operating voltage of the solar cell 2 by MPPT control may be stopped. As another method, the control unit 19 uses a part of the MPPT control function to rapidly (for example, about 1 second) the operating voltage to a predetermined voltage value so as to fall below the maximum power point. It may be moved. Thereby, since the output electric power from the solar cell 2 is suppressed, the burden concerning semiconductor elements, such as the switching element 14, is reduced.

図２を参照して、本開示の一実施形態に係るパワーコンディショナ１の動作の一例を説明する。   With reference to FIG. 2, an example of operation | movement of the power conditioner 1 which concerns on one Embodiment of this indication is demonstrated.

ステップＳ１０１：制御部１９が、太陽電池２の出力電力（パワーコンディショナ１における入力電力）のＭＰＰＴ制御中に、日射急変等による太陽電池２の出力の増加を検知する。ここでいう検知とは出力急増が生じるとの予測が制御部１９によって算出されることを指す。また、太陽電池２の出力が急に低下した場合に、日射急変による急速な出力増加が生じる可能性があるか予測する。つまり、一旦、太陽電池２の出力が低下した場合、所定時間経過後に日射が回復すると、太陽電池２の出力急増が見込まれる。そのため、太陽電池２の出力電力の低下については、実測値に基づいて検知されてもよい。例えば、制御部１９は、太陽電池２から取得した出力電力の情報に基づいて太陽電池２の出力電力の低下を検知してもよい。また、制御部１９は、電圧測定部１５ａが測定した電圧値及び電流測定部１６が測定した電流値から導出された太陽電池２の出力電力に基づいて太陽電池２の出力電力の低下を検知してもよい。一方で、太陽電池２の出力電力の増加は、予測値に基づいて検知されてもよい。例えば、制御部１９は、太陽電池２から取得した出力電力、電圧測定部１５ａが測定した電圧値、電流測定部１６が測定した電流値、または外部サーバ６から取得した日射量等の情報をもとに、太陽電池２の出力電力の増加を予測することができる。日射急変等による太陽電池２の出力電力の増加が検知されると、制御部１９は本処理を開始する。また、制御部１９は、太陽電池２の出力電力が低下して所定時間経過後に、出力電力が増加すると予測してもよい。   Step S101: The control unit 19 detects an increase in the output of the solar cell 2 due to a sudden change in solar radiation or the like during MPPT control of the output power of the solar cell 2 (input power in the power conditioner 1). The detection here means that the control unit 19 calculates a prediction that an output increase will occur. In addition, when the output of the solar cell 2 suddenly decreases, it is predicted whether there is a possibility that a rapid output increase due to a sudden change in solar radiation may occur. That is, once the output of the solar cell 2 is reduced, the output of the solar cell 2 is expected to increase rapidly when solar radiation recovers after a predetermined time has elapsed. Therefore, about the fall of the output power of the solar cell 2, you may detect based on a measured value. For example, the control unit 19 may detect a decrease in the output power of the solar cell 2 based on the output power information acquired from the solar cell 2. Further, the control unit 19 detects a decrease in the output power of the solar cell 2 based on the voltage value measured by the voltage measurement unit 15a and the output power of the solar cell 2 derived from the current value measured by the current measurement unit 16. May be. On the other hand, the increase in the output power of the solar cell 2 may be detected based on the predicted value. For example, the control unit 19 includes information such as the output power acquired from the solar cell 2, the voltage value measured by the voltage measurement unit 15 a, the current value measured by the current measurement unit 16, or the amount of solar radiation acquired from the external server 6. In addition, an increase in the output power of the solar cell 2 can be predicted. When an increase in the output power of the solar cell 2 due to a sudden change in solar radiation or the like is detected, the control unit 19 starts this process. Moreover, the control part 19 may estimate that output electric power will increase after the output electric power of the solar cell 2 falls and predetermined time passes.

ステップＳ１０２：制御部１９は、電力系統５が逆潮流の制限中であるかを判定する。電力系統５が逆潮流の制限中であるかは、電力系統５への逆潮流の可否の情報に基づいて判定される。具体的には、制御部１９は、ステップＳ１０１において検知された太陽電池２の出力電力の増加が見込まれる時間帯に、上述した電圧上昇抑制、または、遠隔出力制御が実施されるかによって判定する。また、制御部１９は、電力系統５の電圧、日射量の情報または過去の電力系統５への逆潮流の可否等をもとに、電力系統５への逆潮流の可否を予測することもできる。制御部１９は、その予測に基づいて、電力系統５が逆潮流の制限中であるかを判定してもよい。   Step S102: The control unit 19 determines whether or not the power system 5 is restricting reverse power flow. Whether or not the power system 5 is in the limit of reverse power flow is determined based on information on whether or not reverse power flow to the power system 5 is possible. Specifically, the control unit 19 determines whether or not the above-described voltage increase suppression or remote output control is performed in the time zone in which the increase in the output power of the solar battery 2 detected in step S101 is expected. . Moreover, the control part 19 can also predict the propriety of the reverse power flow to the electric power system 5 based on the information of the voltage of the electric power system 5, the amount of solar radiation, the possibility of the reverse power flow to the past electric power system 5, etc. . Based on the prediction, the control unit 19 may determine whether the power system 5 is restricting reverse power flow.

ステップＳ１０３：電力系統５が逆潮流の制限中である場合（ステップＳ１０２−Ｙｅｓ）、制御部１９は、蓄電装置４が充電制限中であるかを判定する。蓄電装置４が充電制限中であるかの判定は、蓄電装置４の充電可否の情報に基づいて実施される。制御部１９は、蓄電装置４から取得した動作状態、蓄電量等の充電可否の情報に基づいて判定してもよい。例えば、制御部１９は、蓄電装置４から満充電状態、または、温度上昇抑制中であることの情報を取得したならば、充電制限中であると判定する。また、制御部１９は、蓄電装置４から取得した情報をもとに、蓄電装置４の充電可否を予測することもできる。制御部１９は、その予測に基づいて、蓄電装置４が充電制限中であるかを判定してもよい。   Step S103: When the electric power system 5 is restricting the reverse power flow (step S102-Yes), the control unit 19 determines whether the power storage device 4 is being charged. The determination of whether or not the power storage device 4 is being charged is performed based on information on whether or not the power storage device 4 can be charged. The control unit 19 may make a determination based on information on whether or not charging is possible, such as the operation state acquired from the power storage device 4 and the storage amount. For example, if the control unit 19 obtains information from the power storage device 4 that a fully charged state or temperature rise is being suppressed, the control unit 19 determines that charging is being restricted. Further, the control unit 19 can predict whether or not the power storage device 4 can be charged based on the information acquired from the power storage device 4. Based on the prediction, control unit 19 may determine whether power storage device 4 is being charged.

ステップＳ１０４：蓄電装置４が充電制限中である場合（ステップＳ１０３−Ｙｅｓ）、制御部１９は、パワーコンディショナ１において所定量の出力電力の余剰が発生するかを判定する。制御部１９は、太陽電池２の出力電力、電力系統５への逆潮流の可否の情報、及び蓄電装置４の充電可否の情報に基づき、太陽電池２の出力電力の余剰を算出する。制御部１９は、算出した太陽電池２の出力電力の余剰に基づいて所定量の出力電力の余剰が発生するかを判定する。所定量は、例えば、スイッチング素子１４の材質、構造等を考慮して、スイッチング素子１４に過度の負担をかけない範囲で設定されうる。また、所定量は、太陽電池２の出力変動の変動量、変動頻度等を考慮して、設定されうる。   Step S104: When the power storage device 4 is being charged (step S103-Yes), the control unit 19 determines whether a predetermined amount of output power surplus occurs in the power conditioner 1. The control unit 19 calculates the surplus of the output power of the solar cell 2 based on the output power of the solar cell 2, information on whether reverse power flow to the power system 5 is possible, and information on whether the power storage device 4 can be charged. The controller 19 determines whether a predetermined amount of output power surplus occurs based on the calculated surplus of output power of the solar cell 2. The predetermined amount can be set in a range that does not place an excessive burden on the switching element 14 in consideration of, for example, the material and structure of the switching element 14. Further, the predetermined amount can be set in consideration of the fluctuation amount of the output fluctuation of the solar cell 2, the fluctuation frequency, and the like.

ステップＳ１０５：所定量の出力電力の余剰が予測される場合（ステップＳ１０４−Ｙｅｓ）、制御部１９は、太陽電池２の動作電圧のＭＰＰＴ制御を停止し、動作電圧を下げ、本処理を終了する。これにより、太陽電池２の出力電力が制御され、出力電力の余剰によるスイッチング素子１４にかかる負担を軽減することができる。なお、動作電圧を下げる処理はＭＰＰＴ制御を行う回路を用いて実行されてもよい。   Step S105: When a surplus of a predetermined amount of output power is predicted (Step S104-Yes), the control unit 19 stops the MPPT control of the operating voltage of the solar cell 2, lowers the operating voltage, and ends this process. . Thereby, the output power of the solar cell 2 is controlled, and the burden on the switching element 14 due to the surplus of the output power can be reduced. Note that the process of reducing the operating voltage may be performed using a circuit that performs MPPT control.

ステップＳ１０６：電力系統５が逆潮流の制限中でない場合（ステップＳ１０２−Ｎｏ）、蓄電装置４が充電制限中でない場合（ステップＳ１０３−Ｎｏ）、所定量の出力電力の余剰が予測されない場合（ステップＳ１０４−Ｎｏ）、制御部１９は、太陽電池２の出力のＭＰＰＴ制御を継続し、本処理を終了する。   Step S106: When the electric power system 5 is not restricted to reverse power flow (step S102-No), when the power storage device 4 is not restricted to charge (step S103-No), when a surplus of a predetermined amount of output power is not predicted (step S104-No) and the control part 19 continue MPPT control of the output of the solar cell 2, and complete | finish this process.

本実施形態におけるパワーコンディショナ１の動作を、図３に記載した太陽電池２の高日射時と低日射時におけるＰ−Ｖ曲線を用いて説明する。図３には、高日射時における電力Ｐと電圧Ｖの関係を示すＰ−Ｖ曲線及び低日射時における電力Ｐと電圧Ｖの関係を示すＰ−Ｖ曲線が描かれている。例えば、現在、雲によって日射が低下した状態であるとする。また、「電力系統５は遠隔出力制御によって逆潮流はできない。」、「蓄電装置４が満充電である。」との情報が、制御部１９に事前に通知されているとする。制御部１９は、ＭＰＰＴ制御によって太陽電池２の動作電圧を、低日射時のＰ−Ｖ曲線における最大動作電圧Ｖｍに制御する。この時点における太陽電池２の出力電力は低日射時のＰ−Ｖ曲線においてＶｍに対応するＰｍとなる。この状態において、インターネット等を用いて取得した気象情報などから、日射急変等による太陽電池２の出力電力の増加を検知（予測）した場合に、制御部１９は、電力系統５が逆潮流の制限中であるか、蓄電装置４が充電制限中であるかを判定する。その後、制御部１９は、所定量の出力電力の余剰が予測されるかを判定する。ここで、判定の結果が全てＹｅｓの場合には、制御部１９は、太陽電池２の動作電圧のＭＰＰＴ制御を停止し、動作電圧Ｖｍから所定の電圧Ｖ２まで低下させる。この状態において、低日射から高日射への日射急変がおこると、太陽電池２の出力電力は高日射時のＰ−Ｖ曲線においてＶ２に対応するＰ２’となる。一方で、パワーコンディショナ１から電力系統５に出力する電力はＰ２のまま維持する必要があるため、太陽電池２の出力電力の余剰はＰ２’−Ｐ２となる。太陽電池２の出力電力の余剰Ｐ２’−Ｐ２は、太陽電池２の動作電圧がＶｍのままであった場合における太陽電池２の出力電力の余剰Ｐｍ’−Ｐｍに比べて小さい。これにより、パワーコンディショナ１において発生する出力電力の余剰が抑えられるため、スイッチング素子１４に流れる電流を軽減することができる。なお、本例では最初から雲によって日射が低下した状態から上昇するものとして説明したが、高日射の状態から日射急変で急速に日射が低下した後も同様である。   Operation | movement of the power conditioner 1 in this embodiment is demonstrated using the PV curve at the time of the high solar radiation time of the solar cell 2 described in FIG. 3, and the low solar radiation time. FIG. 3 shows a PV curve showing the relationship between power P and voltage V during high solar radiation and a PV curve showing the relationship between power P and voltage V during low solar radiation. For example, it is assumed that the solar radiation is currently lowered due to clouds. In addition, it is assumed that information such as “the power system 5 cannot perform reverse power flow by remote output control” and “the power storage device 4 is fully charged” is notified to the control unit 19 in advance. The control part 19 controls the operating voltage of the solar cell 2 to the maximum operating voltage Vm in the PV curve at the time of low solar radiation by MPPT control. The output power of the solar cell 2 at this time is Pm corresponding to Vm in the PV curve during low solar radiation. In this state, when detecting (predicting) an increase in the output power of the solar cell 2 due to a sudden change in solar radiation or the like from weather information acquired using the Internet or the like, the control unit 19 causes the power system 5 to limit the reverse power flow. It is determined whether or not the power storage device 4 is being charged. Thereafter, the control unit 19 determines whether or not a surplus of a predetermined amount of output power is predicted. Here, when all the determination results are Yes, the control unit 19 stops the MPPT control of the operating voltage of the solar cell 2 and reduces the operating voltage Vm to the predetermined voltage V2. In this state, when a sudden solar radiation change from low solar radiation to high solar radiation occurs, the output power of the solar cell 2 becomes P2 'corresponding to V2 in the PV curve during high solar radiation. On the other hand, since the electric power output from the power conditioner 1 to the electric power system 5 needs to be maintained as P2, the surplus of the output electric power of the solar cell 2 is P2'-P2. The surplus P2'-P2 of the output power of the solar cell 2 is smaller than the surplus Pm'-Pm of the output power of the solar cell 2 when the operating voltage of the solar cell 2 remains Vm. Thereby, since the surplus of the output electric power which generate | occur | produces in the power conditioner 1 is suppressed, the electric current which flows into the switching element 14 can be reduced. In this example, it is assumed that the solar radiation rises from a state where the solar radiation is lowered from the beginning. However, the same is true after the solar radiation is rapidly lowered due to a sudden solar radiation change from the high solar radiation state.

以上述べたように、本実施形態によれば、制御部１９は太陽電池２の動作電圧をＭＰＰＴ制御する。制御部１９は、太陽電池２の出力に所定量以上の余剰が予測された場合に、動作電圧を下げる。これにより、あらかじめ発生する出力電力の余剰を抑えることができ、スイッチング素子１４にかかる負担が軽減される。   As described above, according to the present embodiment, the control unit 19 performs MPPT control on the operating voltage of the solar cell 2. The control unit 19 reduces the operating voltage when a surplus of a predetermined amount or more is predicted for the output of the solar cell 2. Thereby, the surplus of the output electric power which generate | occur | produces previously can be suppressed and the burden concerning the switching element 14 is reduced.

以上述べたように、本実施形態によれば、制御部１９は、太陽電池２の出力に所定量以上の余剰が予測された場合に、太陽電池２の動作電圧のＭＰＰＴ制御を停止し、動作電圧を下げる。これにより、ＭＰＰＴ制御による動作電圧の調整では追いつかないような太陽電池２の出力の急激な変化が起こった場合に、太陽電池２の出力の余剰を抑えることができ、スイッチング素子１４にかかる負担が軽減される。   As described above, according to the present embodiment, the control unit 19 stops the MPPT control of the operating voltage of the solar cell 2 when the output of the solar cell 2 is predicted to exceed a predetermined amount and operates. Reduce the voltage. As a result, when a sudden change in the output of the solar cell 2 that cannot be caught by adjustment of the operating voltage by the MPPT control occurs, the surplus of the output of the solar cell 2 can be suppressed, and the load on the switching element 14 is reduced. It is reduced.

本実施形態によれば、制御部１９は、太陽電池２の出力電力の増加及び電力系統５への逆潮流の可否の情報を用いることによって、太陽電池２の出力に所定量以上の余剰を予測することができる。   According to the present embodiment, the control unit 19 predicts a surplus of a predetermined amount or more in the output of the solar cell 2 by using the information on the increase in the output power of the solar cell 2 and the possibility of reverse power flow to the power system 5. can do.

本実施形態によれば、制御部１９は、日射急変を検知することによって、太陽電池２の出力電力の増加を検知する。これにより、制御部１９は、日射量と出力電力に密接な関連がある太陽電池２の出力電力の増加を検知し、発生する太陽電池２の出力電力の余剰を予測することができる。   According to the present embodiment, the control unit 19 detects an increase in the output power of the solar cell 2 by detecting a sudden change in solar radiation. Thereby, the control part 19 can detect the increase in the output power of the solar cell 2 closely related to the amount of solar radiation and the output power, and can predict the surplus of the generated output power of the solar cell 2.

本実施形態によれば、制御部１９は、電圧上昇抑制、または、遠隔出力制御に基づき、電力系統５への逆潮流の可否を判定する。これにより、電力系統５へ出力可能な電力を把握し、発生する太陽電池２の出力電力の余剰を予測することができる。   According to the present embodiment, the control unit 19 determines whether or not a reverse power flow to the power system 5 is possible based on voltage rise suppression or remote output control. Thereby, the electric power which can be output to the electric power grid | system 5 is grasped | ascertained, and the surplus of the output power of the solar cell 2 to generate | occur | produce can be estimated.

本実施形態によれば、需要家施設に蓄電装置４と設置されるような場合において、制御部１９は、太陽電池２の出力の余剰を予測する際に、蓄電装置４への充電可否の情報を用いることができる。これにより、本実施形態では、あらかじめ充電できないとの情報が取得される場合には、動作電圧を下げる制御を行って発生する出力電力の余剰を抑えることができる。その結果、本実施形態では、スイッチング素子１４にかかる負担が軽減されるとともに、蓄電装置４が充電を実行している場合には動作電圧を下げる動作を行わないので、発電電力の損失も低減できる。   According to the present embodiment, when the power storage device 4 is installed in a customer facility, the control unit 19 determines whether or not the power storage device 4 can be charged when predicting the surplus of the output of the solar cell 2. Can be used. Thereby, in this embodiment, when the information that it cannot charge beforehand is acquired, the surplus of the output electric power which generate | occur | produces by performing control which lowers | hangs an operating voltage can be suppressed. As a result, in this embodiment, the burden on the switching element 14 is reduced, and the operation of lowering the operating voltage is not performed when the power storage device 4 is charging, so that the loss of generated power can also be reduced. .

また、パワーコンディショナ１の定格出力よりも、設置容量が大きい太陽電池２を設置する設置方法が用いられることがある。このように物理的に発電容量を大きくすることによって、低日射でも多くの出力電力を得ることができる。例えば、定格出力が５．５ｋＷのパワーコンディショナ１に、設置容量が８ｋＷの太陽電池２が設置されることがある。太陽電池２の出力が最大となると、少なくとも２．５ｋＷの出力電力の余剰が発生する。発生した出力電力の余剰はスイッチング素子１４を介して、太陽電池２に流される。このような出力余剰が検知された場合に、制御部１９は、太陽電池２の動作電圧をあらかじめ下げることができる。日射急変は雲の移動などで生じやすい傾向にあることから、このような低日射でも発電量の大きい設置方法においてより効果が期待できる。   Moreover, the installation method which installs the solar cell 2 with a larger installation capacity than the rated output of the power conditioner 1 may be used. By physically increasing the power generation capacity in this way, a large amount of output power can be obtained even with low solar radiation. For example, the solar cell 2 with an installation capacity of 8 kW may be installed in the power conditioner 1 with a rated output of 5.5 kW. When the output of the solar cell 2 becomes maximum, a surplus of at least 2.5 kW of output power is generated. The surplus of the generated output power is passed to the solar cell 2 via the switching element 14. When such output surplus is detected, the control unit 19 can lower the operating voltage of the solar cell 2 in advance. Since a sudden change in solar radiation tends to occur due to movement of clouds and the like, it can be expected to be more effective in an installation method with a large amount of power generation even with such low solar radiation.

本実施形態によれば、太陽電池２の設置容量とパワーコンディショナ１の規定出力の比に基づき、太陽電池２の動作電圧を決定することができる。これにより、あらかじめ発生する出力電力の余剰を抑えることができ、スイッチング素子１４にかかる負担が軽減される。   According to this embodiment, the operating voltage of the solar cell 2 can be determined based on the ratio between the installed capacity of the solar cell 2 and the specified output of the power conditioner 1. Thereby, the surplus of the output electric power which generate | occur | produces previously can be suppressed and the burden concerning the switching element 14 is reduced.

上述の実施形態は代表的な例として説明されたものであり、本開示の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。従って、本開示は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形または変更が可能である。例えば、各手段、または各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段またはステップ等を１つに組み合わせたり、あるいは分割したりすることが可能である。   The above embodiments have been described as representative examples, and it will be apparent to those skilled in the art that many changes and substitutions can be made within the spirit and scope of the disclosure. Accordingly, the present disclosure should not be construed as being limited by the above-described embodiments, and various modifications or changes can be made without departing from the scope of the claims. For example, functions and the like included in each means or each step can be rearranged so as not to be logically contradictory, and a plurality of means or steps can be combined into one or divided. is there.

本開示において、電力を出力する分散電源の一例として太陽電池２を用いた実施形態にて説明したが、これに限るものではない。分散電源としては、例えば、風力発電装置、太陽電池と組み合わせた燃料電池装置等の発電装置、あるいは、太陽電池を直流入力で接続可能な蓄電装置等を用いてもよい。   In the present disclosure, the solar cell 2 has been described as an example of a distributed power source that outputs power, but the present invention is not limited to this. As the distributed power source, for example, a wind power generator, a power generator such as a fuel cell device combined with a solar cell, or a power storage device that can connect the solar cell with a DC input may be used.

本開示において、蓄電装置４をパワーコンディショナ１の外部に配置した実施形態にて説明した。パワーコンディショナ１の用途等に応じて、例えば、マルチＤＣリンク蓄電装置のように、蓄電装置４をパワーコンディショナ１の内部に配置することも可能である。一方で、電圧測定部１５ａ、１５ｂ、及び、電流測定部１６等の機器をパワーコンディショナ１の外部に配置することも可能である。例えば、太陽電池２によって測定された値を用いて、本開示の内容を実現することも可能である。   In the present disclosure, the power storage device 4 has been described in the embodiment arranged outside the power conditioner 1. Depending on the application of the power conditioner 1 and the like, the power storage device 4 can be arranged inside the power conditioner 1 like a multi-DC link power storage device, for example. On the other hand, devices such as the voltage measuring units 15 a and 15 b and the current measuring unit 16 can be arranged outside the power conditioner 1. For example, the content of the present disclosure can be realized using a value measured by the solar cell 2.

また、本開示において、パワーコンディショナ１の内部に制御部１９を配置した実施形態にて説明した。パワーコンディショナ１の用途等に応じて、制御部１９が実施する処理の一部を、例えば、需要家側の機器を管理するＨＥＭＳ（Ｈｏｍｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）等の制御部で実施させてもよい。   Moreover, in this indication, it demonstrated in embodiment which has arrange | positioned the control part 19 inside the power conditioner 1. FIG. Depending on the application of the inverter 1, a part of the processing performed by the control unit 19 may be performed by a control unit such as a home energy management system (HEMS) that manages consumer-side equipment, for example. .

１ パワーコンディショナ
２ 太陽電池
３ 負荷
４ 蓄電装置
５ 電力系統
６ 外部サーバ
１１ チョークコイル
１２ ダイオード
１３ コンデンサ
１４ スイッチング素子
１５ａ、１５ｂ 電圧測定部
１６ 電流測定部
１７ 通信部
１８ 記憶部
１９ 制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power conditioner 2 Solar cell 3 Load 4 Power storage device 5 Power system 6 External server 11 Choke coil 12 Diode 13 Capacitor 14 Switching element 15a, 15b Voltage measurement part 16 Current measurement part 17 Communication part 18 Storage part 19 Control part

Claims (8)

太陽電池の動作電圧をＭＰＰＴ制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記太陽電池の出力に所定量以上の余剰が予測された場合に、前記太陽電池の動作電圧を下げる、パワーコンディショナ。 A control unit for MPPT-controlling the operating voltage of the solar cell;
The said control part is a power conditioner which reduces the operating voltage of the said solar cell, when the surplus more than predetermined amount is estimated by the output of the said solar cell. 前記制御部は、前記ＭＰＰＴ制御を停止し、前記太陽電池の動作電圧を下げる、請求項１に記載のパワーコンディショナ。   The power conditioner according to claim 1, wherein the control unit stops the MPPT control and lowers an operating voltage of the solar cell. 前記制御部は、前記太陽電池の出力電力の増加及び電力系統への逆潮流の可否に基づき、前記太陽電池の出力に所定量以上の余剰を予測する、請求項１または請求項２に記載のパワーコンディショナ。   The said control part is based on the increase in the output electric power of the said solar cell, and the propriety of the reverse power flow to an electric power grid | system, The surplus more than predetermined amount is estimated for the output of the said solar cell, The Claim 1 or Claim 2 of Claim 2 Inverter. 前記制御部は、日射急変を検知することによって、前記太陽電池の出力電力の増加を算出する、請求項３に記載のパワーコンディショナ。   The power conditioner according to claim 3, wherein the control unit calculates an increase in output power of the solar cell by detecting a sudden change in solar radiation. 前記制御部は、電圧上昇抑制、または、遠隔出力制御の情報に基づき、前記電力系統への逆潮流の可否を判定する、請求項３に記載のパワーコンディショナ。   The power conditioner according to claim 3, wherein the control unit determines whether or not a reverse power flow to the power system is possible based on information on voltage rise suppression or remote output control. 前記制御部は、さらに蓄電装置への充電可否に基づき、前記太陽電池の出力に所定量以上の余剰を予測する、請求項３に記載のパワーコンディショナ。   The power conditioner according to claim 3, wherein the control unit further predicts a surplus of a predetermined amount or more in the output of the solar cell based on whether or not the power storage device can be charged. 前記制御部は、前記太陽電池の設置容量と自装置の規定出力の比に基づき、前記太陽電池の動作電圧を決定する、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のパワーコンディショナ。   The said control part determines the operating voltage of the said solar cell based on ratio of the installation capacity of the said solar cell, and the prescription | regulation output of an own apparatus, The power conditioner as described in any one of Claims 1-6. . 太陽電池の動作電圧をＭＰＰＴ制御する制御部を備えるパワーコンディショナの制御方法であって、
前記太陽電池の出力に所定量以上の余剰を予測するステップと、
前記所定量以上の余剰が予測された場合に、前記太陽電池の動作電圧を下げるステップと、を含む、制御方法。
A control method for a power conditioner comprising a control unit for MPPT-controlling the operating voltage of a solar cell,
Predicting a surplus of a predetermined amount or more in the output of the solar cell;
Lowering the operating voltage of the solar cell when a surplus of the predetermined amount or more is predicted.
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