JP5390262B2

JP5390262B2 - 太陽光発電システムにおけるパワーコンディショナーの制御方法及び装置

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Publication number: JP5390262B2
Application number: JP2009127993A
Authority: JP
Inventors: 博雄小西; 健岩戸
Original assignee: NTT Facilities Inc
Current assignee: NTT Facilities Inc
Priority date: 2009-05-27
Filing date: 2009-05-27
Publication date: 2014-01-15
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Description

本発明は、太陽光発電アレイからの直流発電出力を交流に変換しかつ電力制御を行うパワーコンディショナーが複数台並列に電力系統に接続された太陽光発電システムにおいて、前記各パワーコンディショナーの無効電力をそれぞれ制御して前記各パワーコンディショナーの出力電力の変動による電力系統の電圧変動を抑制できる制御方法及び装置に関するものである。

太陽光発電システムは、石油等の化石燃料に依存しない無限エネルギーであり、地球温暖化防止対策の一つとして期待されている。この種の太陽光発電システムの一般的な構成としては、例えば、特開２００１−２５５９４９号公報（特許文献１）に開示のものが知られている。この特開２００１−２５５９４９号公報に開示の太陽光発電システムは、太陽光発電アレイと、太陽光発電アレイからの直流発電出力を交流に変換しかつ電力制御を行う太陽光発電用パワーコンディショナー（以下、「ＰＣＳ」と略称する。）と、前記ＰＣＳからの交流を一定電圧に昇圧するＰＣＳ用変圧器と、前記ＰＣＳ用変圧器からの交流出力を配電線を介して取り込み電力系統の電圧にまで昇圧する昇圧用変圧器と、交流電圧や交流電流等の情報を取り込み前記ＰＣＳの電力制御等を行わせる制御装置とから構成されている。

この太陽光発電システムでは、太陽光発電アレイからの直流発電出力をＰＣＳで交流に変換しかつＰＣＳで電力制御を行い、このＰＣＳからの交流出力をＰＣＳ用変圧器で一定電圧に昇圧し、その交流出力を配電線を介して昇圧用変圧器に取り込み昇圧用変圧器で電力系統の電圧にまで昇圧して電力系統に送りだすようになっている。

特開２００１−２５５９４９号公報

ところで、太陽光発電システムにおいては、気象条件によって発電出力が変動し、電力系統に連携されている大規模太陽光発電システムにおいては、系統の電圧や周波数を変動させてしまう。この電力系統の電圧変動を抑制するために、ＰＣＳの無効電力を太陽光発電出力に応じて変える電圧変動抑制方法が考えられている。
しかしながら、多数台のＰＣＳが並列接続されて構成される大規模太陽光発電システムにおいては、個々のＰＣＳの出力電力による電圧抑制方法が不明であった。その理由は、従来ＰＣＳは力率＝１で運転され、ＰＶ出力電力による電圧変動抑制は行われていないのが通常であり、仮に行なわれていたとしても、電力系統に多数並列接続されて構成される太陽光発電システムでは、電力系統に多数のＰＣＳからの合計された電力が流れ、合計した電力変動による電圧変動が現れるので、各ＰＣＳの出力電力変動による電圧変動を明確にする方法が明らかにされていなかったからである。

そこで、電力系統の電圧変動抑制のために必要な無効電力をＰＣＳの台数で均等配分することが考えられるが、電力出力少ないＰＣＳでは力率が悪くなり、変換効率も悪化し、全体としての電圧変動抑制ができないという不都合があった。
本発明は、上述した不都合を解消し、大規模太陽光発電システムにおけるＰＣＳの動作力率の悪化を抑え、高変換効率を維持しつつ電力系統の電圧変動を抑制できる太陽光発電システムにおけるパワーコンディショナーの制御方法及び装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明に係る太陽光発電システムにおけるパワーコンディショナーの制御方法は、太陽光発電アレイからの直流発電出力を交流に変換しかつ電力制御を行う太陽光発電用パワーコンディショナーが交流側で電力系統に多数並列接続されて構成された太陽光発電システムにおけるパワーコンディショナーの制御方法において、各パワーコンディショナー毎に、電力系統の系統連系点電圧と前記並列接続された接続点の検出電圧との電圧差を求め、この電圧差と前記並列接続点の検出電圧及び電力系統に流れ込む電流を基に、電力系統の電力系統連系点から前記並列接続点までの線路定数を求め、かつ、パワーコンディショナーの有効電力と無効電力を求め、このパワーコンディショナーの有効電力と無効電力及び前記線路定数から電圧降下値を求め、この電圧降下値がなくなるように前記パワーコンディショナーの無効電力を制御することを特徴とする。
請求項２記載の発明に係る太陽光発電システムにおけるパワーコンディショナーの制御装置は、太陽光発電アレイからの直流発電出力を交流に変換しかつ電力制御を行う太陽光発電用パワーコンディショナーが交流側で電力系統に多数並列接続されて構成された太陽光発電システムにおけるパワーコンディショナーの制御装置において、各パワーコンディショナー毎に、電力系統の系統連系点電圧及び前記並列接続された接続点の検出電圧を取り込みこれら電圧の電圧差を求める電圧差検出回路と、前記電圧差検出回路からの電圧差と前記並列接続点の検出電圧及び電力系統に流れ込む電流を取り込み、これら基に電力系統の電力系統連系点から前記並列接続点までの線路定数を求める線路定数演算回路と、当該パワーコンディショナーの有効電力と無効電力を求める有効電力・無効電力検出回路と、前記有効電力・無効電力検出回路からの当該パワーコンディショナーの有効電力と無効電力及び前記線路定数演算回路からの線路定数を基に電圧降下値を求める電圧降下計算回路と、前記電圧降下計算回路からの電圧降下値がなくなるように当該パワーコンディショナーの無効電力を制御する制御回路とを備えたことを特徴とする。
請求項３記載の発明では、請求項２記載の太陽光発電システムにおけるパワーコンディショナーの制御装置において、前記制御回路は、前記電圧降下計算回路からの電圧降下値を取り込むとともに、前記電圧差検出回路からの電圧差を取り込み、多数台並列に接続されたパワーコンディショナーのうち他のパワーコンディショナーより容量の大きなパワーコンディショナーによって、他の各パワーコンディショナーの制御によって電力系統連系点から並列接続点までの電圧降下を補償しきれなかった電圧降下を当該容量の大きなパワーコンディショナーの無効電力を制御することにより補償することを特徴とする。
請求項４記載の発明では、請求項２又は３記載の太陽光発電システムにおけるパワーコンディショナーの制御装置において、各パワーコンディショナー毎に線路定数演算回路を設けず、一つのパワーコンディショナー側に線路定数演算回路を設け、この線路定数演算回路で求めた線路定数を他のパワーコンディショナーの制御装置で使用することを特徴とする。

太陽光発電システムにおけるパワーコンディショナーの制御方法及び装置によれば、多数台並列接続されたパワーコンディショナーの動作力率の悪化を抑えることができるほか、多数台並列接続されたパワーコンディショナーの変換効率を高く保ちつつ、パワーコンディショナーの出力変動による電力系統の電圧変動を抑制することができる利点がある。

本発明の第１の実施形態に係る太陽光発電システムにおけるパワーコンディショナーの制御方法を実現する制御装置を示すブロック図である。本発明の実施形態に係る太陽光発電システムにおけるパワーコンディショナーの制御方法及び装置を説明するための図であって、（ａ）が線路定数を説明するための図、（ｂ）が電圧抑制動作を説明するための図である。本発明の第２の実施形態に係る太陽光発電システムにおけるパワーコンディショナーの制御方法を実現する制御装置を示すブロック図である。本発明の第３の実施形態に係る太陽光発電システムにおけるパワーコンディショナーの制御方法を実現する制御装置を示すブロック図である。本発明の第３の実施形態に係る太陽光発電システムにおけるパワーコンディショナーの制御方法を実現する制御装置の関係を説明するためのブロック図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る太陽光発電システムにおけるパワーコンディショナーの制御方法を実現する制御装置を示すブロック図である。
まず、図１を参照して本発明の第１実施形態に係るパワーコンディショナーの制御方法が適用される太陽光発電システムについて説明する。

図１において、この太陽光発電システム１は、太陽光発電アレイ３₁，３₂，３₃，…と、前記各太陽光発電アレイ３₁，３₂，３₃，…からの直流発電出力を交流に変換しかつ電力制御を行う太陽光発電用パワーコンディショナー５₁，５₂，５₃，…と、前記各パワーコンディショナー（以下、「ＰＣＳ」と略称することもある）５₁，５₂，５₃，…からの交流をそれぞれ一定電圧に昇圧するＰＣＳ用変圧器７₁，７₂，７₃，…と、前記各ＰＣＳ用変圧器７₁，７₂，７₃，…の出力端子を並列接続してＰＣＳ接続点（並列接続点）９とし、このＰＣＳ接続点（並列接続点）９から配電線１１を介して前記各ＰＣＳ用変圧器７₁，７₂，７₃，…からの合成電力を取り込み電力系統１３の電圧にまで昇圧する昇圧用変圧器１５と、制御に必要な交流電圧や交流電流等の情報を取り込み前記パワーコンディショナー５₁，５₂，５₃，…の電力制御等をそれぞれ行わせるパワーコンディショナーの制御装置１７₁，１７₂，１７₃，…とから構成されている。前記配電線（あるいは構内配電線）１１は、配電線インピーダンスを有している。

なお、図１に示す第１の実施形態では、パワーコンディショナーの制御装置１７₁，１７₂，１７₃，…については、パワーコンディショナーの制御装置１７₃ のみを表示して、パワーコンディショナーの制御装置１７₃ でパワーコンディショナー５₃を制御しているが、他のパワーコンディショナー５₁，５₂，…毎にパワーコンディショナーの制御装置が設けられている。

また、太陽光発電システム１におけるパワーコンディショナーの制御装置１７₁，１７₂，１７₃，…については、すべて同一構成要素で構成されているものとして説明することにする。もちろん、電力系統１３の連系点電圧検出器（ＰＴ）１９や、ＰＣＳ接続点電圧検出器（ＰＴ）２１や、ＰＣＳ出力電圧検出器（ＰＴ）２３や、電力系統１３に流れ込む電流を検出する電流検出器（ＣＴ）２５は、各パワーコンディショナーの制御装置１７₁，１７₂，１７₃，…に共通して使用できるが、各パワーコンディショナーの制御装置１７₁，１７₂，１７₃，…にそれぞれ個々に設けてあるものとして以下では説明する。
また、パワーコンディショナーの制御装置１７₁，１７₂，１７₃，…は、同一構成要素で構成されているので、図１では、パワーコンディショナーの制御装置１７₃を代表して説明するものとする。

パワーコンディショナーの制御装置１７₃は、連系点電圧検出器（ＰＴ）１９で検出された系統連系点電圧ＶｓとＰＣＳ接続点電圧検出器（ＰＴ）２１で検出された電圧Ｖpcsの電圧差ΔＶを求める電圧差検出回路１７₃₁と、前記ＰＣＳ接続点電圧検出器（ＰＴ）２１により検出されたＰＣＳ接続点（並列接続点）９の電圧、前記電流検出器（ＣＴ）２５で検出された電力系統１３に流れ込む電流及び前記電圧差検出回路１７₃₁からの電圧差ΔＶとを基に、電力系統１３の電力系統連系点１３ｐからＰＣＳ接続点９までの線路定数を求める線路定数演算回路１７₃₂と、ＰＣＳ出力電圧検出器（ＰＴ）２３からの検出電圧、ＰＣＳ用変圧器７₃の出力電流を検出する電流検出器（ＣＴ）２７₃からの電流からパワーコンディショナー５₃の有効電力Ｐ₃と無効電力Ｑ₃をそれぞれ求める有効電力・無効電力検出回路１７₃₃と、前記線路定数演算回路１７₃₂で求めた線路定数と前記有効電力・無効電力検出回路１７₃₃で求めた当該パワーコンディショナー５₃の有効電力Ｐ₃と無効電力Ｑ₃とから電圧降下値ΔＶｄを求める電圧降下計算回路１７₃₄と、前記電圧降下計算回路１７₃₄からの電圧降下値ΔＶｄがなくなるように前記パワーコンディショナー５₃を制御する制御回路１７₃₅とを備えたものである。

制御回路１７₃₅は、電圧指令値ΔＶｐと前記電圧降下計算回路１７₃₄からの電圧降下値ΔＶｄとを比較する比較器Ｃ₃₅と、前記比較器Ｃ₃₅からの比較値を基に定電圧制御する定電圧制御回路Ａ₃₅と、定電圧制御回路Ａ₃₅からの出力信号を基にパワーコンディショナー５₃を制御するＰＣＳ制御器Ｌ₃₅とから構成されている。

このような構成のパワーコンディショナーの制御装置１７₃の動作について説明する。
電力系統１３の電力系統連系点１３ｐの電圧は連系点電圧検出器（ＰＴ）１９で検出され、パワーコンディショナーの制御装置１７₃の電圧差検出回路１７₃₁の一方の入力端子に入力される。また、ＰＣＳ接続点９の電圧は、ＰＣＳ接続点電圧検出器（ＰＴ）２１で検出されてパワーコンディショナーの制御装置１７₃の電圧差検出回路１７₃₁の他方の入力端子に入力される。
パワーコンディショナーの制御装置１７₃の電圧差検出回路１７₃₁では、前記ＰＣＳ接続点９の電圧と、電力系統連系点１３ｐの電圧との電圧差ΔＶを求める。この電圧差検出回路１７₃₁で求めた電圧差ΔＶは、線路定数演算回路１７₃₂に与えられる。また、電力系統に流れ込む電流は、電流検出器（ＣＴ）２５で検出されてパワーコンディショナーの制御装置１７₃の線路定数演算回路１７₃₂に与えられる。さらに、ＰＣＳ接続点９のＰＣＳ接続点電圧は、ＰＣＳ接続点電圧検出器（ＰＴ）２１で検出されて、線路定数演算回路１７₃₂に入力される。

前記線路定数演算回路１７₃₂では、前記ＰＣＳ接続点電圧検出器（ＰＴ）２１で検出したＰＣＳ接続点９の電圧、前記電流検出器（ＣＴ）２５で検出した電力系統に流れ込む電流及び前記電圧差検出回路１７₃₁で求めた電圧差ΔＶとを基に、電力系統連系点１３ｐからＰＣＳ接続点９までの線路定数を求める。
線路定数演算回路１７₃₂で求めた線路定数は、電圧降下計算回路１７₃₄の一方の入力端子に入力される。また、有効電力・無効電力検出回路１７₃₃で求めた有効電力Ｐ₃と無効電力Ｑ3とは、電圧降下計算回路１７₃₄の他方の入力端子に入力される。
電圧降下計算回路１７₃₄では、前記線路定数演算回路１７₃₂からの線路定数と有効電力・無効電力検出回路１７₃₃からの有効電力Ｐ3と無効電力Ｑ₃とから電圧降下値ΔＶｄを求める。この求めた電圧降下値ΔＶｄは、制御回路１７₃₅に入力される。

制御回路１７₃₅では、電圧指令値ΔＶｐと制御回路１７₃₅からの電圧降下値ΔＶｄとが比較器Ｃ₃₅で比較される。その比較値は定電圧制御回路Ａ₃₅に入力されて定電圧制御されるように動作する。ＰＣＳ制御器Ｌ₃₅は、定電圧制御回路Ａ₃₅からの出力信号を基にパワーコンディショナー５₃の無効電力を制御して電力系統１３の電力系統連系点１３ｐにおける電圧降下値がなくなるようにパワーコンディショナー５₃による電圧変動を抑制するように制御している。
なお、電圧差検出回路１７₃₁では、系統連系点電圧Ｖｓと電圧Ｖpcsの電圧差ΔＶを次の数式１のように計算している。

（数１）
ΔＶ＝Ｖｓ−Ｖpcs

次に、図２を参照しながら説明する。
図２は、本発明の実施形態に係る太陽光発電システムにおけるパワーコンディショナーの制御方法及び装置を説明するための図であって、図２（ａ）が線路定数を説明するための図である。
図２（ａ）において、ＰＣＳ接続点９にＰＣＳ用変圧器７の出力が接続されている。ＰＣＳ接続点９と電力系統連系点１３ｐとの間には、構内配電線１１及び昇圧用変圧器１５から構成される線路定数（Ｒ_T＋ｊＸ_T）が配置されている。ここで、Ｒ_Tは線路定数の抵抗分である。Ｘ_Tは線路定数のリアクタンス分である。ｊは虚数を表す。なお、電力系統連系点１３ｐには、背後送電線３１を介して系統背後点３３が接続されている。また、電力系統連系点１３ｐには、負荷３５が接続されている。この負荷３５には、複数のＰＳＣから構内配電線１１及び昇圧用変圧器１５を介して図示矢印Ｃｐに示すような方向の潮流が流れ込んでいる。同様に、この負荷３５には、系統背後点３３から背後送電線３１を介して図示矢印Ｃｍに示すような方向の潮流が流れ込んでいる。

線路定数演算回路１７₃₂においで実行されている演算について、図２（ａ）を参照して説明する。既に説明したが、系統連系点電圧Ｖｓと電圧Ｖpcsとの電圧差をΔＶとし、ＰＣＳ接続点９における有効電力Ｐ及び無効電力Ｑとする。時刻ｔ１における測定値をΔＶ１（ｔ１）、Ｐ１（ｔ１）、Ｑ１（ｔ１）、この時刻ｔ１とは異なる時刻ｔ２における測定値ΔＶ２（ｔ２）、Ｐ２（ｔ２）、Ｑ２（ｔ２）とする。
時刻ｔ１において、有効Ｐ１，無効電力Ｑ１は、数式２に示すように各パワーコンディショナー５₁，５₂，５₃，…から出力される各電力Ｐｉ，Ｑｉの合計となる。

（数２）
Ｐ１＝ΣＰｉ（ｔ１），Ｑ１＝ΣＱｉ（ｔ１）
また、時刻ｔ１において、電圧差ΔＶ１は、数式３で与えられる。

（数３）
ΔＶ１＝Ｒ_T・Ｐ１＋Ｘ_T・Ｑ１
同様に、時刻ｔ２において、有効Ｐ２，無効電力Ｑ２は、数式４に示すように各パワーコンディショナー５₁，５₂，５₃，…から出力される各電力Ｐｉ，Ｑｉの合計となる。

（数４）
Ｐ２＝ΣＰｉ（ｔ２），Ｑ１＝ΣＱｉ（ｔ２）
また、時刻ｔ２において、電圧差ΔＶ２は、数式５で与えられる。

（数５）
ΔＶ２＝Ｒ_T・Ｐ２＋Ｘ_T・Ｑ２
線路定数演算回路１７₃₂では、これら数式１〜数式４を基に、線路定数の抵抗分Ｒ_Tを数式６で求めている。

（数６）
Ｒ_T＝（ΔＶ１・Ｑ２−ΔＶ２・Ｑ１）／（Ｐ１・Ｑ２−Ｐ２・Ｑ１）
また、線路定数演算回路１７₃₂では、これら数式１〜数式４を基に、線路定数のリアクタンス分Ｘ_Tを数式７で求めている。

（数７）
Ｘ_T＝（ΔＶ１・Ｐ２−ΔＶ２・Ｐ１）／（Ｐ２・Ｑ１−Ｐ１・Ｑ２）

このようにして線路定数演算回路１７₃₂では線路定数（Ｒ_T＋ｊＸ_T）を求め、求めた線路定数（Ｒ_T＋ｊＸ_T）を電圧降下計算回路１７₃₄に入力している。
電圧降下計算回路１７₃₄では、前記有効電力・無効電力検出回路１７₃₃で求めたパワーコンディショナー５₃の有効電力Ｐ３及び無効電力Ｑ３と、前記線路定数演算回路１７₃₂から入力された線路定数（Ｒ_T＋ｊＸ_T）とから数式８のようにして電圧降下値ΔＶｄを求めている。

（数８）
ΔＶｄ＝Ｒ_T・Ｐ３＋Ｘ_T・Ｑ３

電圧降下計算回路１７₃₄で求めた電圧降下値ΔＶｄは、前記制御回路１７₃₅の比較器Ｃ₃₅に入力される。比較器Ｃ₃₅では、この電圧降下値ΔＶｄと電圧指令値ΔＶｐと比較し、その比較値は定電圧制御回路Ａ₃₅に入力されて定電圧制御されるようにＰＣＳ制御器Ｌ₃₅を制御する。ＰＣＳ制御器Ｌ₃₅では、定電圧制御回路Ａ₃₅からの出力信号を基にパワーコンディショナー５の無効電力を制御して電力系統１３の電力系統連系点１３ｐにおける電圧降下値がなくなるようにパワーコンディショナー５による電圧変動を抑制するように制御する。

図２（ｂ）が電圧抑制動作を説明するための図である。図２（ｂ）において、同図の右側からＰＣＳ接続点、電力系統連系点及び連係背後点は、図２（ａ）におけるＰＣＳ接続点９、電力系統連系点１３ｐ及び系統背後点３３を表している。
まず、系統背後点(例えば発電機）３３から負荷３５に流れる潮流（矢印Ｃｍ）による電圧降下は、系統背後点３３が電力系統連系点１３ｐから遠ざかるほど背後送電線３１のリアクタンスが大きくなるので、低下する（図２（ｂ）矢印ｙ１）。
一方、太陽光発電用パワーコンディショナー５₁，５₂，５₃，…から電力系統連系点１３ｐ側に流れる電流による電圧降下は、一般にあるいは従来、太陽光発電用パワーコンディショナー５₁，５₂，５₃，…が力率＝１で運転される（無効電流を流さない）ため、構内配電線１１及び昇圧用変圧器１５から構成される線路定数（Ｒ_T＋ｊＸ_T）の抵抗分（Ｒ_T）による電圧降下を生じ、系統に向かって下がっていく（図（ｂ）の矢印ｙ２）。したがって、太陽光発電用パワーコンディショナー５₁，５₂，５₃，…の出力が大きくなればなるだけＰＣＳ接続点（末端）９の電圧が上昇することになる。
そこで、本発明では、太陽光発電用パワーコンディショナー５₁，５₂，５₃，…の力率＝１となる運転をやめ、無効電力を有効電力による電圧降下を補償するように流し(無効電力制御し)、太陽光の有効電力による電圧降下を抑制している。

さらに説明すると、図２（ｂ）の連係背後点３３では、系統背後電圧が示されている。
ここで、一般的にあるいは従来のように太陽光発電用パワーコンディショナー５₁，５₂，５₃，…が力率＝１で運転れさている場合において、ＰＣＳ接続点９から負荷３５に流れる潮流（図２（ａ）矢印Ｃｐ）と、連係背後点３３から負荷３５に流れる潮流（図２（ａ）矢印Ｃｍ）とにより、電力系統連系点１３ｐの電圧は図２（ｂ）の符号Ｕ１のようにようになる。
一方、本発明のように、太陽光発電用パワーコンディショナー５₁，５₂，５₃，…の力率＝１となる運転をやめ、無効電力を有効電力による電圧降下を補償するように流し(無効電力制御し)てやると、電力系統連系点１３ｐの電圧は図２（ｂ）の符号Ｕ２のようにようになる。
つまり、図２（ｂ）符号Ｕ１の電圧と、図２（ｂ）符号Ｕ２の電圧との差がＰＣＳの無効電力制御による電圧変動の抑制分を表している。
なお、図２（ｂ）に示すΔＶは、電力系統連系点１３ｐからＰＣＳ接続点９までの太陽光発電用パワーコンディショナー５₁，５₂，５₃，…の出力（有効電力）変動による電圧降下（上昇）を示している。
上述したパワーコンディショナーの制御装置によれば、多数台並列接続されたパワーコンディショナーの動作力率の悪化を抑えることができるほか、多数台並列接続されたパワーコンディショナーの変換効率を高く保ちつつ、パワーコンディショナーの出力変動による電力系統の電圧変動を抑制することができる。

［第２の実施形態］
図３は、本発明の第２の実施形態に係る太陽光発電システムにおけるパワーコンディショナーの制御方法を実現する制御装置を示すブロック図である。この図３に示す太陽光発電システム１におけるパワーコンディショナーの制御装置１７₃以外のパワーコンディショナーの制御装置１７¹，１７₂は、図１に示す第１の実施形態に係るパワーコンディショナーの制御装置１７₃と全く同一構成であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略するものとする。

この図３に示す第２の実施形態に係るパワーコンディショナーの制御装置１７₃は、多数台並列に接続されたパワーコンディショナー５₁，５₂，５₃，…のうち容量が最大のパワーコンディショナー５₃によって、他の各パワーコンディショナー５¹，５₂，…の制御によって電力系統連系点１３ｐからＰＣＳ接続点９までの電圧降下を補償しきれなかった電圧降下を、最大のパワーコンディショナー５₃の無効電力を制御することにより補償するようにしたものである。

すなわち、図３に示す第２の実施形態に係るパワーコンディショナーの制御装置１７_３は、電圧差検出回路１７₃₁で求めた電圧差ΔＶと電圧指令値ΔＶｐとを比較する比較器ＣＰ₃₅を設け、この比較器ＣＰ₃₅において電圧指令値ΔＶｐに電圧差検出回路１７₃₁からの電圧差ΔＶを反映させた後に比較器Ｃ₃₅の一方の端子に一種の電圧指令値として入力するようにし、他の各パワーコンディショナー５₁，５₂，…の制御によって電力系統連系点１３ｐからＰＣＳ接続点９までの電圧降下を補償しきれなかった電圧降下を、最大容量のパワーコンディショナー５₃の無効電力を制御して抑制できるようにしたものである。

したがって、太陽光発電システム１において、パワーコンディショナーの制御装置１７₃の上記以外の他の構成は図１に示す第１の実施形態と全く同一である。したがって、図１に示す第１の実施形態の構成要素と同一のものには同一の符号を付して構成の説明を省略する。
この第２の実施形態によれば、電圧指令値ΔＶｐに電力系統連系点１３ｐからＰＣＳ接続点９までの電圧降下（電圧差ΔＶ）を反映させることにより、各パワーコンディショナー５₁，５₂，…の制御によって電力系統連系点１３ｐからＰＣＳ接続点９までの電圧降下を補償しきれなかった電圧降下を、最大のパワーコンディショナー５₃の無効電力を制御することにより補償している。

上述したパワーコンディショナーの制御装置によれば、多数台並列接続されたパワーコンディショナーの動作力率の悪化を抑えることができるほか、多数台並列接続されたパワーコンディショナーの変換効率を高く保ちつつ、パワーコンディショナーの出力変動による電力系統の電圧変動を抑制することができるるほか、電力系統連系点１３ｐからＰＣＳ接続点９までの電圧降下を補償することができる。

［第３の実施形態］
図４は、本発明の第３の実施形態に係る太陽光発電システムにおけるパワーコンディショナーの制御方法を実現する制御装置を示すブロック図である。
この図４に示す第３の実施形態に係る太陽光発電システム１におけるパワーコンディショナーの制御装置１７₁，１７₂，１７₃，…のうちの一つに、例えばパワーコンディショナーの制御装置１７₃に線路定数演算回路１７₃₂を設け、他のパワーコンディショナーの制御装置１７₁，１７₂…には、線路定数演算回路１７₃₂を設けず、他のパワーコンディショナーの制御装置１７₁，１７₂，…では、前記パワーコンディショナーの制御装置１７₃の線路定数演算回路１７₃₂から線路定数を取り込むようにしたものである。

したがって、図４に示す第３の実施形態に係る太陽光発電システム１におけるパワーコンディショナーの制御装置１７₁，１７₂，…は、第１の実施形態に係る電圧差検出回路１７₃₁及び線路定数演算回路１７₃₂以外は全て同一構成要素で構成されているので、同一構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。なお、この図４に示す第３の実施例の電圧降下計算回路１７₂₄では、電圧差検出回路１７₃₁及び線路定数演算回路１７₃₂を有する他のパワーコンディショナーの制御装置から線路定数を取り込み、また、有効電力・無効電力検出回路１７₂₃からパワーコンディショナー５₂の有効電力、無効電力を取り込んで、電圧降下値ΔＶｄを計算して制御回路１７₂₅に与え、制御回路１７₂₅でパワーコンディショナー５₂の無効電力を制御するようにしている。

なお、図４では、パワーコンディショナーの制御装置１７₁，１７₃，…は表示せず、パワーコンディショナーの制御装置１７₂のみ表示している。
図５は、本発明の第３の実施形態に係る太陽光発電システムにおけるパワーコンディショナーの制御方法を実現する制御装置の関係を説明するためのブロック図である。
この図５においては、パワーコンディショナーの制御装置１７₃に線路定数演算回路１７₃₂を設けてこれをマスターとし、他のパワーコンディショナーの制御装置１７₁，１７₂，…，１７_nには線路定数演算回路１７₃₂を設けずにパワーコンディショナーの制御装置１７₃の線路定数演算回路１７₃₂から線路定数を取り込みようにしてスレーブとするような関係を示している。

これにより、パワーコンディショナーの制御装置１７₁，１７₂，１７₃，…の各々で線路定数を計算せず、多数台並列に接続されたＰＣＳ接続点９の有効電力と無効電力との検出値のトータルの値を使って求めるようにしたものである。
この第３の実施形態によっても、多数台並列接続されたパワーコンディショナーの動作力率の悪化を抑えることができるほか、多数台並列接続されたパワーコンディショナーの変換効率を高く保ちつつ、パワーコンディショナーの出力変動による電力系統の電圧変動を抑制することができるほか、線路定数演算回路１７₃₂を一つ設ければよいので、構成が簡易になる。
以上、電圧変動抑制制御装置の動作を分かりやすくするためにブロック図を元に説明したが、制御装置は実際にはマイクロプロセッサ等の計算機によるソフトウエアで実現されることになり、実現の手段は問わない。

１太陽光発電システム
３₁，３₂，３₃，… 太陽光発電アレイ
５₁，５₂，５₃，… パワーコンディショナー
７₁，７₂，７₃，… ＰＣＳ用変圧器
９ＰＣＳ接続点
１３電力系統
１３ｐ電力系統連系点
１５昇圧用変圧器
１７₁，１７₂，１７₃，… パワーコンディショナーの制御装置
１７₃₁ 電圧差検出回路
１７₃₂ 線路定数演算回路
１７₃₃ 有効電力・無効電力検出回路
１７₃₄ 電圧降下計算回路
１７₃₅ 制御回路
Ｃ₃₅，ＣＰ₃₅ 比較器
Ａ₃₅ 定電圧制御回路
Ｌ₃₅ ＰＣＳ制御器
１９連系点電圧検出器（ＰＴ）
２１ＰＣＳ接続点電圧検出器（ＰＴ）
２３ＰＣＳ出力電圧検出器（ＰＴ）
２５電流検出器（ＣＴ）
３１背後送電線

Claims

太陽光発電アレイからの直流発電出力を交流に変換しかつ電力制御を行う太陽光発電用パワーコンディショナーが交流側で電力系統に多数並列接続されて構成された太陽光発電システムにおけるパワーコンディショナーの制御方法において、
各パワーコンディショナー毎に、電力系統の系統連系点電圧と前記並列接続された接続点の検出電圧との電圧差を求め、この電圧差と前記並列接続点の検出電圧及び電力系統に流れ込む電流を基に、電力系統の電力系統連系点から前記並列接続点までの線路定数を求め、かつ、パワーコンディショナーの有効電力と無効電力を求め、このパワーコンディショナーの有効電力と無効電力及び前記線路定数から電圧降下値を求め、この電圧降下値がなくなるように前記パワーコンディショナーの無効電力を制御することを特徴とする太陽光発電システムにおけるパワーコンディショナーの制御方法。
太陽光発電アレイからの直流発電出力を交流に変換しかつ電力制御を行う太陽光発電用パワーコンディショナーが交流側で電力系統に多数並列接続されて構成された太陽光発電システムにおけるパワーコンディショナーの制御装置において、
各パワーコンディショナー毎に、
電力系統の系統連系点電圧及び前記並列接続された接続点の検出電圧を取り込みこれら電圧の電圧差を求める電圧差検出回路と、
前記電圧差検出回路からの電圧差と前記並列接続点の検出電圧及び電力系統に流れ込む電流を取り込み、これら基に電力系統の電力系統連系点から前記並列接続点までの線路定数を求める線路定数演算回路と、
当該パワーコンディショナーの有効電力と無効電力を求める有効電力・無効電力検出回路と、
前記有効電力・無効電力検出回路からの当該パワーコンディショナーの有効電力と無効電力及び前記線路定数演算回路からの線路定数を基に電圧降下値を求める電圧降下計算回路と、
前記電圧降下計算回路からの電圧降下値がなくなるように当該パワーコンディショナーの無効電力を制御する制御回路とを備えたことを特徴とする太陽光発電システムにおけるパワーコンディショナーの制御装置。
前記制御回路は、前記電圧降下計算回路からの電圧降下値を取り込むとともに、前記電圧差検出回路からの電圧差を取り込み、多数台並列に接続されたパワーコンディショナーのうち他のパワーコンディショナーより容量の大きなパワーコンディショナーによって、他の各パワーコンディショナーの制御によって電力系統連系点から並列接続点までの電圧降下を補償しきれなかった電圧降下を当該容量の大きなパワーコンディショナーの無効電力を制御することにより補償することを特徴とする請求項２記載の太陽光発電システムにおけるパワーコンディショナーの制御装置。
各パワーコンディショナー毎に線路定数演算回路を設けず、一つのパワーコンディショナー側に線路定数演算回路を設け、この線路定数演算回路で求めた線路定数を他のパワーコンディショナーの制御装置で使用することを特徴とする請求項２又は３記載の太陽光発電システムにおけるパワーコンディショナーの制御装置。