JP5951269B2 - Pvパネル診断装置、診断方法及び診断プログラム - Google Patents
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Description
(1)前記ストリングスの電流若しくは電圧を変化させることによりインピーダンスを調節するインピーダンス調節回路
(2)前記インピーダンス調節回路に、電流若しくは電圧の所定の昇降比によって、インピーダンスの調節をさせる調節部
(3)前記インピーダンス調節回路が、電流若しくは電圧を変化させることによりインピーダンスを調節させるコンバーター動作とするか、電流若しくは電圧を変化させないスルー動作とするかを切り替える切替制御部
(4)前記昇降比を、スルー動作の電流若しくは電圧を基準として、前記昇降比を設定する昇降比設定部
(5)前記複数のストリングスが接続されたPCSによって、出力電力が最大となる動作点を追従するMPP制御を継続中に、前記インピーダンス調節回路がスルー動作させているストリングスの動作点と、コンバータ動作させているストリングスの動作点とを測定する測定部
(6)前記昇降比と、前記測定部が測定した前記動作点に基づいて、前記インピーダンス調節回路が、前記PVパネルの診断のために、前記ストリングスのインピーダンスを調節する際の電圧若しくは電流の可変範囲を判定する可変範囲判定部
(7)前記可変範囲判定部により判定された可変範囲に基づいて、前記インピーダンス調節回路が前記ストリングスのインピーダンスを変化させた場合に、前記ストリングスにおいて計測された電圧値若しくは電流値を、計測値として記憶する計測値記憶部
(8)前記計測値記憶部に記憶された計測値若しくは前記計測値の変化量と、あらかじめ設定された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を、図1の概略構成図を参照して説明する。すなわち、本発電システムは、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、中継機8、ゲートウェイ9、PCS12、インピーダンス調節回路6、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。さらに、本実施形態における診断対象となる発電システムは、複数のストリングスSが並列に接続されている。このストリングスSの数も、特定数には限定されない。
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、各ストリングス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PCS12、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、各電流測定端子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。電圧モニター2とコントローラー4との間は、パワーライン11を利用した通信以外に、データ送受信線を別途設けてもよいし、無線LANによりデータを送受信可能に構成してもよい。
ダイオード15は、各ストリングスSごとに付加されている。このダイオード15は、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ダイオードである。
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と、ゲートウェイ9との間を中継する装置である。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、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、MPP制御部12a、コンバーター部12b、インバーター部12c、CPU12dを有している。
インピーダンス調節回路6は、各ストリングスSのパワーライン11にそれぞれ接続され、電流若しくは電圧を変化させることにより、各ストリングスSのインピーダンスを調節する回路である。このインピーダンス調節回路6は、コンバーター動作部61と、スルー動作部62を有している。コンバーター動作部61は、入力された直流電圧を、所定の昇降圧比で変換する動作を行う処理部である。
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。
上記のような発電システムを診断するPVパネル診断装置(以下、単に診断装置と記載する)の構成を、図2を参照して説明する。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。診断装置100は、インピーダンス制御部110、診断処理部200、記憶部300、入力部400、出力部500、可変範囲設定部120を有している。
[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の電流を変化させていくと、各PVパネルのそれぞれのMPP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。
さらに、インピーダンス調節回路6がインピーダンスを変化させる際の電圧若しくは電流の可変範囲を設定する方法を説明する。なお、以下の説明は、図5に示したような昇圧用DC−DCコンバーター25Uを用いて電圧を昇降させる例である。この半導体SW27をOFFにすれば、スルー動作を行い、半導体SW27にON/OFFのスイッチング動作をさせれば、コンバーター動作を行う。このSW27の動作モードの切り替えは、切替制御部112が指示する。ただし、あらかじめ設定された昇降比によって電流を昇降させることにより、インピーダンスを変化させても、以下と同様に、電圧若しくは電流の可変範囲を求めることができる。
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MPP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、MPP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。
次に、本実施形態による診断処理を、図17、図18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。
まず、可変範囲設定部120による可変範囲の設定処理を、図17のフローチャートを参照して説明する。組み合せ設定部121は、コンバーター動作させるストリングスSとスルー動作させるストリングスSの組み合せを設定する(ステップ01)。この設定は、あらかじめ設定記憶部313に記憶されたコンバーター動作させるストリングスSとスルー動作させるストリングスSの比率に従う。
次に、潜在的劣化パネルの判定処理を、図18のフローチャートを参照して説明する。変化指示部220は、調節部111に、あらかじめ調整値記憶部312に記憶された調整値に基づいて、ストリングスSの電流を変化させるように指示する(ステップ10)。これにより、調節部111は、インピーダンス調節回路6に、ストリングスSの電流を変更させるので、インピーダンスが変化する。なお、この調整値の可変範囲は、上記のように設定されているものとする。
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。
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…パワーライン
12…PCS
12a…MPP制御部
12b…コンバーター部
12c…インバーター部
12d…CPU
15、29、32…ダイオード
21…サーバ装置
22…ネットワークケーブル
25…DC−DCコンバーター
25a…コンバーター回路
25U…昇圧用DC−DCコンバーター
25D…降圧用DC−DCコンバーター
26…スルー回路
26a…スイッチ
28…インダクタンス
30…コンデンサ
61…コンバーター動作部
62…スルー動作部
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
120…可変範囲設定部
121…組み合せ設定部
122…昇降比設定部
123…測定部
124…可変範囲判定部
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複数のストリングスを含む発電システムを診断するPVパネル診断装置であって、
前記ストリングスの電流若しくは電圧を変化させることによりインピーダンスを調節するインピーダンス調節回路と、
前記インピーダンス調節回路に、電流若しくは電圧の所定の昇降比によって、インピーダンスの調節をさせる調節部と、
前記インピーダンス調節回路が、電流若しくは電圧を変化させることによりインピーダンスを調節させるコンバーター動作とするか、電流若しくは電圧を変化させないスルー動作とするかを切り替える切替制御部と、
前記昇降比を、スルー動作の電流若しくは電圧を基準として設定する昇降比設定部と、
前記複数のストリングスが接続されたPCSによって、出力電力が最大となる動作点を追従するMPP制御を継続中に、前記インピーダンス調節回路がスルー動作させているストリングスの動作点と、コンバータ動作させているストリングスの動作点とを測定する測定部と、
前記昇降比と、前記測定部が測定した前記動作点とに基づいて、前記インピーダンス調節回路が、前記PVパネルの診断のために、前記ストリングスのインピーダンスを調節する際の電圧若しくは電流の可変範囲を判定する可変範囲判定部と、
前記可変範囲判定部により判定された可変範囲に基づいて、前記インピーダンス調節回路が前記ストリングスのインピーダンスを変化させた場合に、前記ストリングスにおいて計測された電圧値若しくは電流値を、計測値として記憶する計測値記憶部と、
前記計測値記憶部に記憶された計測値若しくは前記計測値の変化量と、あらかじめ設定された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。 - あらかじめ設定された比率に基づいて、コンバーター動作を行うストリングスと、スルー動作を行うストリングスとの組み合せを設定する組み合せ設定部を有し、
前記測定部による測定は、前記組み合わせ設定部により設定された組み合わせに基づく前記切替制御部による切り替えに従って、コンバーター動作を行うストリングスと、スルー動作を行うストリングスを動作させて行うことを特徴とする請求項1記載のPVパネル診断装置。 - 前記昇降比として、電圧値の昇圧比を設定する昇降比設定部を有することを特徴とする請求項1又は請求項2記載のPVパネル診断装置。
- 前記昇降比として、電圧値の降圧比を設定する昇降比設定部を有することを特徴とする請求項1又は請求項2記載のPVパネル診断装置。
- 前記昇降比として、電圧値の昇降圧比を設定する昇降比設定部を有することを特徴とする請求項1又は請求項2記載のPVパネル診断装置。
- 複数枚のPVパネルが直列に接続された複数のストリングスを含む発電システムを診断するPVパネル診断方法であって、
前記ストリングスの電流若しくは電圧を変化させることによりインピーダンスを調節するインピーダンス調節回路に接続されたコンピュータ又は電子回路が、
インピーダンス調節回路が、電流若しくは電圧変化させない場合を基準として、電流若しくは電圧を変化させる場合の昇降比を設定する昇降比設定処理と、
前記インピーダンス調節回路が、電流若しくは電圧を変化させることによりインピーダンスを調節させるコンバーター動作とするか、電流若しくは電圧を変化させないスルー動作とするかを切り替える切替制御処理と、
前記複数のストリングスが接続されたPCSによって、出力電力が最大となる動作点を追従するMPP制御を継続中に、前記インピーダンス調節回路がスルー動作させているストリングスの動作点と、コンバータ動作させているストリングスの動作点とを測定する測定処理と、
前記昇降比と、前記測定処理により測定された前記動作点とに基づいて、前記インピーダンス調節回路が、前記PVパネルの診断のために、前記ストリングスのインピーダンスを調節する際の電圧若しくは電流の可変範囲を判定する可変範囲判定処理と、
前記可変範囲判定処理により判定された可変範囲に基づいて、前記インピーダンス調節回路が前記ストリングスのインピーダンスを変化させた場合に、前記ストリングスにおいて計測された電圧値若しくは電流値を、計測値として記憶する計測値記憶処理と、
前記計測値記憶処理により記憶された計測値若しくは前記計測値の変化量と、あらかじめ設定された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。 - 前記コンピュータ又は電子回路が、
前記可変範囲判定処理による判定のために、あらかじめ設定された比率に基づいて、コンバーター動作を行うストリングスと、スルー動作を行うストリングスとの組み合せを設定する組み合せ設定処理とを実行し、
前記測定処理は、前記組み合せ設定処理により設定された組み合せに基づく前記切替制御処理による切り替えに従って、コンバーター動作を行うストリングスと、スルー動作を行うストリングスを動作させて行うことを特徴とする請求項6記載のPVパネル診断方法。 - 複数枚のPVパネルが直列に接続された複数のストリングスを含む発電システムを診断するPVパネル診断プログラムであって、
前記ストリングスの電流若しくは電圧を変化させることによりインピーダンスを調節するインピーダンス調節回路に接続されたコンピュータに、
インピーダンス調節回路が、電流若しくは電圧変化させない場合を基準として、電流若しくは電圧を変化させる場合の昇降比を設定する昇降比設定処理と、
前記インピーダンス調節回路が、電流若しくは電圧を変化させることによりインピーダンスを調節させるコンバーター動作とするか、電流若しくは電圧を変化させないスルー動作とするかを切り替える切替制御処理と、
前記複数のストリングスが接続されたPCSによって、出力電力が最大となる動作点を追従するMPP制御を継続中に、前記インピーダンス調節回路がスルー動作させているストリングスの動作点と、コンバータ動作させているストリングスの動作点とを測定する測定処理と、
前記昇降比と、前記測定処理により測定された前記動作点とに基づいて、前記インピーダンス調節回路が、前記PVパネルの診断のために、前記ストリングスのインピーダンスを調節する際の電圧若しくは電流の可変範囲を判定する可変範囲判定処理と、
前記可変範囲判定処理により判定された可変範囲に基づいて、前記インピーダンス調節回路が前記ストリングスのインピーダンスを変化させた場合に、前記ストリングスにおいて計測された電圧値若しくは電流値を、計測値として記憶する計測値記憶処理と、
前記計測値記憶処理により記憶された計測値若しくは前記計測値の変化量と、あらかじめ設定された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パネル診断方法。 - 前記コンピュータに、
前記可変範囲判定処理による判定のために、あらかじめ設定された比率に基づいて、コンバーター動作を行うストリングスと、スルー動作を行うストリングスとの組み合せを設定する組み合せ設定処理とを実行させ、
前記測定処理は、前記組み合せ設定処理により設定された組み合せに基づく前記切替制御処理による切り替えに従って、コンバーター動作を行うストリングスと、スルー動作を行うストリングスを動作させて行うことを特徴とする請求項8記載のPVパネル診断プログラム。
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