JP5620304B2 - 太陽光発電システム、及び、当該システムを構成する電力変換装置 - Google Patents
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Description
ところで、逆潮を生じさせる発電電力の余剰分は、刻一刻と変化する。そこで、制御部は、系統からの受電電力が所定の下方閾値を下回ると、リミット電力を減少させて設定しなおすリミット電力下方修正制御を実行する構成が例示される。この場合、受電電力の低下によって逆潮が発生する可能性が高くなったことを下方閾値との比較で判断し、リミット電力を減少させる。このようにすれば、受電電力の低下に合わせて適切に発電電力を抑えることができ、逆潮流の発生を確実に防止することができる。
このとき、リミット電力下方修正制御において、予め設定された減少分を用いて、リミット電力を算出することが考えられる。このようにすれば、比較的簡単にリミット電力を算出することができる。ただし、受電電力を上述の下方閾値以上に保持する目的の下では、系統からの受電電力と下方閾値との差分に基づく減少分を用いて、リミット電力を算出することが好ましい。このようにすれば、リミット電力がより適切なものとなる。
図1は、太陽光発電システム1の概略構成を示すブロック図である。
太陽光発電システム1は、電力を消費する構成である負荷30に接続されると共に、系統連系システムとして系統に連系されている。系統への連系部分には、系統からの受電電力を計測するための受電計測部40が設けられている。
太陽電池ユニット10は、太陽光が照射されることで発電を行い、複数の太陽電池セルが直列接続されてなる太陽電池モジュール、複数の太陽電池モジュールが直列接続されてなる太陽電池ストリング、又は、複数の太陽電池モジュール若しくは複数の太陽電池ストリングが並列接続されてなる太陽電池アレイで構成されている。
最初のS100では、受電電力Pr及び発電電力Ppvを計測する。この処理は、受電計測部40からの信号及び発電計測部23からの信号に基づくものである。
図3は、受電電力Prの推移と閾値α,βとの関係を示す説明図である。本実施形態では、逆潮回避のため受電電力Prが閾値αを下回らないようにすることが目的である。したがって、記号Aで示す時点では、記号aで示す発電量(α−Pr)だけ発電電力を減らすことが必要となる。つまり、発電電力Ppvが負荷Plとの関係で大きくなった分だけ受電電力Prが減少するため、受電電力Prが閾値αを下回った分(α−Pr)だけ発電電力Ppvを減らすことが必要となる。一方、記号Bで示す時点では、記号bで示す発電量(Pr−α)だけ発電電力を増やすことが許容される。
Plimit = Ppv−a(α−Pr) ・・・式1
Plimit = Ppv+b(Pr−α) ・・・式2
ここで、係数aは、リミット電力Plimitの減少度合いを決める係数である。同様に、係数bは、リミット電力Plimitの増加度合いを決める係数である。本実施形態では、係数aは1よりも大きな数値(例えば1.2)として、係数bは、1よりも小さな数値(例えば0.8)として設定されているものとする。なお、図2中のS100で計測される発電電力Ppvは、このリミット電力Plimitの算出に用いられる。
続くS210では、電圧VDCを変動させたときの発電電力Pnを求める。発電電力Pnは、太陽電池ユニット10からの出力電圧VDCと出力電流IDCを掛け合わせることで得られる。
続くS230では、発電電力Pnがリミット電力Plimitを上回っているか否かを判断する。ここでPn>Plimitである場合(S230:YES)、S240にて出力電圧VDCに所定分ΔVDCを加え、その後、S210からの処理を繰り返す。一方、Pn≦Plimitである場合(S230:NO)、S250へ移行する。
続くS280では、電圧VDCを変動させたときの発電電力Pnを求める。発電電力Pnは、太陽電池ユニット10からの出力電圧VDCと出力電流IDCを掛け合わせることで得られる。
続くS300では、発電電力Pnがリミット電力Plimitを上回っているか否かを判断する。ここでPn>Plimitである場合(S300:YES)、S310にて出力電圧VDCから所定分ΔVDCを減じ、その後、S280からの処理を繰り返す。一方、Pn≦Plimitである場合(S300:NO)、S320へ移行する。
MPPT制御処理では、電圧VDCから所定分ΔVDCを減じ(図4中のS200)、発電電力Pnを求める(S210)。これは、図6(b)に示すP−Vカーブを、記号Hで示すように、向かって右側から登っていくことに相当する。このとき、通常のMPPT制御であれば最大電力点まで制御していくのであるが、本実施形態では、リミット電力Plimitを読み込み(S220)、発電電力Pnがリミット電力Plimitを上回っている場合(S230:YES)、電圧VDCに所定分ΔVDCを加える(S240)。これにより、図6(b)に示すリミット電力Plimit以下に発電電力Pnが抑えられる。そして、リミット電力Plimitを越えない範囲で最大の発電電力に制御される(S250)。なお、図5中のS270からの処理は、図6(b)に示すP−Vカーブを向かって左側から登る処理に相当する。
本実施形態では、受電電力Prが閾値αを下回っている場合(図2中のS110:YES)、リミット電力Plimitを下げ(S120)、リミット電力Plimitを記憶する(S170)。また、受電電力Prが閾値α以上で且つ閾値β以下である場合(S130:NO)、リミット電力Plimitは、そのまま維持される(S170)。さらにまた、受電電力Prが閾値βを上回っている場合(S130:YES)、リミット電力Plimitを上げ、リミット電力Plimitを記憶する(S170)。そして、MPPT制御においては、電圧を変動させ(図4中のS200,図5中のS270)、電圧を変動させたときの発電電力Pnを求める(S210,S280)。このとき、今回算出した発電電力Pnが前回算出された発電電力Pn−1を越えている場合(S250:YES,S320:YES)、さらに同方向へ電圧を変動させ(S200,S270)、最大電力点を求める。ここで特に、本実施形態のMPPT制御では、リミット電力Plimitを読み込み(S220,S290)、発電電力Pnがリミット電力Plimitを越えている場合には(S230:YES,S300:YES)、反対方向へ電圧を変動させる(S240,S310)。
Plimit = Ppv−a(α−Pr) ・・・式1
これにより、リミット電力Plimitがより適切なものとなる。
Plimit = Ppv+b(Pr−α) ・・・式2
これにより、リミット電力Plimitがより適切なものとなる。
さらにまた、図4及び図5に示したMPPT制御処理が「最大電力点追従制御」に相当し、図2中のS100、S110、120及びS170の処理が「リミット電力下方修正制御」に相当し、S100、S110、及びS130〜S170の処理が「リミット電力上方修正制御」及び「リミット電力維持制御」に相当する。
例えば上記実施形態では、リミット電力Plimitを、式1及び式2に示したように、受電電力Prと閾値αとの差分に基づく減少分を考慮して演算していた(図2中のS120,S140)。これに対し、予め定められた減少分を用いてリミット電力Plimitを演算するようにしてもよい。次の式3及び式4に示すごとくである。
Plimit = Ppv − x ・・・式3
Plimit = Ppv + y ・・・式4
このようにすれば、比較的簡単にリミット電力を演算することができるという点で有利である。
10:太陽電池ユニット
20:パワーコンディショナ(PCS)
21:DC/DCコンバータ
21a:制御部
22:インバータ
23:発電計測部
30:負荷
40:受電計測部
Claims (9)
- 負荷による消費電力を、発電電力及び、系統からの受電電力で賄う系統連系型の太陽光発電システムであって、
太陽光を受光することにより直流の電力を発電する太陽電池と、
前記太陽電池の発電特性に基づく最大電力点追従制御を実行することで前記発電電力を制御する制御部を有し、直流の発電電力を交流電力に変換する電力変換装置と、を備え、
前記最大電力点追従制御において、逆潮回避のためのリミット電力が設定されており、当該リミット電力以下となるよう前記発電電力が制御され、
前記制御部は、前記系統からの受電電力が下方閾値を下回ると、予め設定された減少分を用いて、前記リミット電力を減少させて設定しなおすリミット電力下方修正制御を実行すること
を特徴とする太陽光発電システム。 - 負荷による消費電力を、発電電力及び、系統からの受電電力で賄う系統連系型の太陽光発電システムであって、
太陽光を受光することにより直流の電力を発電する太陽電池と、
前記太陽電池の発電特性に基づく最大電力点追従制御を実行することで前記発電電力を制御する制御部を有し、直流の発電電力を交流電力に変換する電力変換装置と、を備え、
前記最大電力点追従制御において、逆潮回避のためのリミット電力が設定されており、当該リミット電力以下となるよう前記発電電力が制御され、
前記制御部は、前記系統からの受電電力が下方閾値を下回ると、前記系統からの受電電力と前記下方閾値との差分に基づく減少分を用いて、前記リミット電力を減少させて設定しなおすリミット電力下方修正制御を実行すること
を特徴とする太陽光発電システム。 - 請求項1または2に記載の太陽光発電システムにおいて、
前記電力点追従制御では、前記リミット電力以下の範囲で前記発電電力が最大値となるよう前記発電電力が制御されること
を特徴とする太陽光発電システム。 - 請求項1〜3の何れか一項に記載の太陽光発電システムにおいて、
前記制御部は、前記系統からの受電電力が前記下方閾値以上に設定される上方閾値を上回ると、前記リミット電力を増加させて設定しなおすリミット電力上方修正制御を実行すること
を特徴とする太陽光発電システム。 - 請求項4に記載の太陽光発電システムにおいて、
前記リミット電力上方修正制御では、予め設定された増加分を用いて、前記リミット電力が算出されること
を特徴とする太陽光発電システム。 - 請求項4に記載の太陽光発電システムにおいて、
前記リミット電力上方修正制御では、前記系統からの受電電力と前記下方閾値との差分に基づく増加分を用いて、前記リミット電力が算出されること
を特徴とする太陽光発電システム。 - 請求項4〜6の何れか一項に記載の太陽光発電システムにおいて、
前記制御部は、前記系統からの受電電力が前記下方閾値以上で且つ前記上方閾値以下である場合、前記リミット電力を維持するリミット電力維持制御を実行すること
を特徴とする太陽光発電システム。 - 請求項4〜7の何れか一項に記載の太陽光発電システムにおいて、
前記リミット電力の減少分が、前記リミット電力の増加分に比べ、大きく設定されていること
を特徴とする太陽光発電システム。 - 請求項1〜8のいずれか一項に記載の太陽光発電システムを構成する電力変換装置。
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