JP6031759B2 - Solar cell power generation system - Google Patents

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Description

本発明は、太陽電池を交流系統に最大電力追従制御(MPPT)機能を有するパワーコンディショナ(PCS)を介して接続した構成に、上記太陽電池で発電された電力を充放電するための蓄電池を付加してなる太陽電池発電システムに関するものである。   The present invention provides a storage battery for charging / discharging the power generated by the solar cell in a configuration in which the solar cell is connected to an AC system via a power conditioner (PCS) having a maximum power tracking control (MPPT) function. The present invention relates to an additional solar cell power generation system.

太陽電池を住宅用や産業用として使用する場合は、通常、太陽電池モジュール(以下、単に太陽電池と云う)を、独立で負荷設備に接続するのではなく、負荷設備に接続された電力系統、たとえば、商用電源であるAC200Vの交流系統に系統連系させるようにしてある。   When a solar cell is used for residential or industrial purposes, usually, a solar cell module (hereinafter simply referred to as a solar cell) is not connected to a load facility independently, but to an electric power system connected to the load facility, For example, the system is connected to an AC 200V AC system that is a commercial power source.

上記のように太陽電池を交流系統に系統連系させる場合は、太陽電池を、DC/DCコンバータとDC/ACインバータとからなる構成のパワーコンディショナ(以下、PCSと記す)を介して交流系統に接続して、太陽電池による直流の出力を、上記DC/DCコンバータで所望する電圧に昇圧又は降圧し、次いで、上記DC/ACインバータにより、上記交流系統に応じた周波数の交流に変換させるようにすることが広く行われている。   When the solar cell is connected to the AC system as described above, the solar cell is connected to the AC system via a power conditioner (hereinafter referred to as PCS) having a DC / DC converter and a DC / AC inverter. The DC output from the solar cell is stepped up or down to a desired voltage by the DC / DC converter, and then converted into alternating current at a frequency corresponding to the AC system by the DC / AC inverter. It is widely done.

又、上記PCSは、一般的に、最大電力点追従制御(Maximum Power Point Tracking:以下、MPPT制御と記す)を行う機能を備えて、日照条件等の変化により、太陽電池の発電する電力の電圧と電流の相関を示すカーブが変動しても、電流×電圧の値が最大になる最大電力点を自動的に求めて、太陽電池の最大電力を取り出すことができるようにしてある。   In addition, the PCS generally has a function of performing maximum power point tracking control (hereinafter referred to as MPPT control), and the voltage of power generated by the solar cell due to changes in sunshine conditions and the like. The maximum power point at which the current x voltage value is maximized can be automatically obtained and the maximum power of the solar cell can be extracted even if the curve indicating the correlation between the current and the voltage fluctuates.

ところで、この種の太陽電池をPCSを介して系統連系させる構成を有する太陽電池発電システムでは、太陽電池より出力される電力の一部を、蓄電池に充電させるようにすることが近年考えられてきている。   By the way, in a solar battery power generation system having a configuration in which this type of solar battery is grid-connected via a PCS, it has been considered in recent years to charge a storage battery with a part of the power output from the solar battery. ing.

なお、太陽電池の出力する電力を充電するための蓄電池を装備した構成としては、たとえば、蓄電池は直流であり、又、太陽電池も直流であることに鑑みて、PCSに、太陽電池と蓄電池を並列に接続する構成とすることや(たとえば、特許文献1、特許文献2参照)、PCSと太陽電池との間に、DC/DCコンバータを介して蓄電池を接続する構成とすることが従来提案されている(たとえば、特許文献3参照)。   In addition, as a structure equipped with the storage battery for charging the electric power output from the solar battery, for example, the storage battery is a direct current, and the solar battery is also a direct current, so that the solar battery and the storage battery are connected to the PCS. It has been proposed in the past to be configured to be connected in parallel (for example, see Patent Document 1 and Patent Document 2), or to be configured to connect a storage battery via a DC / DC converter between the PCS and the solar battery. (For example, refer to Patent Document 3).

又、太陽電池の出力する電力を充電するための蓄電池を装備した別の構成としては、太陽電池を系統や負荷と接続するためのPCSが、太陽電池からの直流電力を交流電力に変換するインバータ動作及び系統からの交流電力を直流に変換するコンバータ動作の双方向の電力変換器を備えると共に、該電力変換器がMPPT制御機能を備えてなるものとし、更に、上記電力変換器の太陽電池側に、該太陽電池の出力変動を抑制して出力安定化を図るための蓄電器を、バッテリーコントローラを介して接続する構成が従来提案されている(たとえば、特許文献4)。   Moreover, as another configuration equipped with a storage battery for charging the power output from the solar battery, a PCS for connecting the solar battery to a system or a load converts the DC power from the solar battery into AC power. A converter operation bidirectional power converter that converts AC power from operation and system to DC is provided, the power converter is provided with an MPPT control function, and further the solar cell side of the power converter In addition, a configuration in which a capacitor for suppressing output fluctuation of the solar cell and stabilizing the output is connected via a battery controller has been proposed (for example, Patent Document 4).

太陽電池の出力する電力を充電するための蓄電池を装備した更に別の構成としては、太陽電池を、昇圧用のDC/DCコンバータとインバータとからなるPCSを介して交流の系統及び負荷に接続した構成において、上記PCSに、DC/DCコンバータに相当する双方向チョッパを、上記インバータの入力側で且つ上記DC/DCコンバータの出力側に接続して設け、該双方向チョッパに、蓄電池を接続した構成とすることが提案されている(たとえば、特許文献5参照)。   As yet another configuration equipped with a storage battery for charging the power output from the solar battery, the solar battery is connected to an AC system and a load via a PCS comprising a DC / DC converter for boosting and an inverter. In the configuration, a bidirectional chopper corresponding to a DC / DC converter is connected to the PCS on the input side of the inverter and the output side of the DC / DC converter, and a storage battery is connected to the bidirectional chopper. A configuration has been proposed (see, for example, Patent Document 5).

特開2008−48544号公報JP 2008-48544 A 特開平11−122820号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-122820 特開2004−88900号公報JP 2004-88900 A 特開2009−33797号公報JP 2009-33797 A 特開2002−354677号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-354677

ところが、太陽電池をMPPT制御機能を備えたPCSを介して系統連系させてなる構成の太陽電池発電システムが既に設置されている場合は、該既設の太陽電池発電システムに蓄電池を追加して装備させようとしても、上記各特許文献に示されているような構成では容易に実現することができないという問題がある。   However, when a solar cell power generation system having a configuration in which a solar cell is connected to the grid via a PCS having an MPPT control function is already installed, a storage battery is added to the existing solar cell power generation system. Even if it tries to make it, there exists a problem that it cannot implement | achieve easily with the structure as shown in each said patent document.

すなわち、上記特許文献1、2に示されたものは、太陽電池と蓄電池が並列接続されているが、この構成では、PCSの入力電圧が上記蓄電池の充放電電圧に依存して変化してしまう。   That is, although the solar cell and the storage battery are connected in parallel in those shown in Patent Documents 1 and 2, in this configuration, the input voltage of the PCS changes depending on the charge / discharge voltage of the storage battery. .

そのために、太陽電池にMPPT制御機能を備えたPCSを接続した既設の回路構成について、太陽電池に、蓄電池を並列に接続するようにして追加装備させた場合は、上記PCSが、上記蓄電池の充放電電圧に依存して変化する該PCSの入力電圧に基づいて最大電力点を見つけ出そうとする。そのために、上記太陽電池の出力電圧は、蓄電池の充放電電圧の影響を受けるようになることから、MPPT制御に支障を来たし、必ずしも太陽電池の最大電力を取り出すことができなくなる虞がある。   For this reason, when an existing circuit configuration in which a PCS having an MPPT control function is connected to a solar cell and the solar cell is additionally equipped with a storage battery connected in parallel, the PCS is charged with the storage battery. An attempt is made to find the maximum power point based on the input voltage of the PCS which changes depending on the discharge voltage. For this reason, the output voltage of the solar cell is affected by the charge / discharge voltage of the storage battery, which impedes MPPT control and may not necessarily allow the maximum power of the solar cell to be extracted.

したがって、上記のように太陽電池に並列接続させるようにして蓄電池を追加装備する場合は、その都度、既設のPCSを改造する必要が生じてしまう。   Therefore, when an additional storage battery is additionally provided so as to be connected in parallel to the solar battery as described above, it is necessary to modify the existing PCS each time.

なお、上記特許文献5に示されたものは、上記のように太陽電池に蓄電池が並列接続された場合の問題としての太陽電池の出力電圧が蓄電池の出力電圧に支配されるという問題を解決するために、PCSを、昇圧用のDC/DCコンバータとインバータとの間に双方向チョッパを設けてなる構成として、該双方向チョッパに蓄電池を接続させるようにしてある。しかし、この特許文献5に示された構成を、太陽電池にMPPT制御機能を備えたPCSを接続した既設の回路構成に適用するためには、PCS自体の改造が必要になってしまう。   In addition, what was shown by the said patent document 5 solves the problem that the output voltage of a solar cell is governed by the output voltage of a storage battery as a problem when a storage battery is connected in parallel with a solar cell as mentioned above. Therefore, the PCS is configured by providing a bidirectional chopper between the DC / DC converter for boosting and the inverter, and a storage battery is connected to the bidirectional chopper. However, in order to apply the configuration shown in Patent Document 5 to an existing circuit configuration in which a PCS having an MPPT control function is connected to a solar cell, it is necessary to modify the PCS itself.

特許文献3に示されたものは、太陽電池とPCSとの間に、DC/DCコンバータを介して蓄電池を接続した構成としてあるが、上記DC/DCコンバータの具体的な制御手法は何ら示されていない。よって、太陽電池にMPPT制御機能を備えたPCSを接続した既設の回路構成に蓄電池を追加装備させるときに該構成を採用しても、DC/DCコンバータを介した蓄電池の充放電の影響を受けて、PCSのMPPT制御機能に支障を来たす虞がある。   Although what was shown by patent document 3 is set as the structure which connected the storage battery via the DC / DC converter between the solar cell and PCS, the concrete control method of the said DC / DC converter is shown at all. Not. Therefore, even if this configuration is adopted when an additional storage battery is added to an existing circuit configuration in which a PCS having an MPPT control function is connected to the solar cell, it is affected by the charging / discharging of the storage battery via the DC / DC converter. Thus, the MPPT control function of the PCS may be hindered.

特許文献4に示されたものは、蓄電池が、太陽電池の出力変動を抑制して出力安定化を図るためのものであることから、この出力安定化という観点から考えると、上記蓄電池は、日射の変動にしたがって電流(電力)を補って、交流系統側に逆潮流する際の電力をある程度フラットにする機能が必要とされる。   Since what is shown in Patent Document 4 is for the purpose of stabilizing the output of the storage battery by suppressing the output fluctuation of the solar battery, from the viewpoint of this output stabilization, A function is required that compensates for the current (electric power) according to the fluctuations of the power and flattens the electric power when the reverse power flows to the AC system side.

しかし、上記PCSのMPPT制御機能は、最大電力点を計算するためには、電力が最大となるように電圧を振る必要がある。   However, in order to calculate the maximum power point, the MPPT control function of the PCS needs to swing the voltage so that the power becomes maximum.

そのために、太陽電池にMPPT制御機能を備えたPCSを接続した既設の回路構成について、太陽電池とPCSとの間に上記蓄電池のように出力安定化を図るための電力源を新たに並列接続した場合は、上記電圧を振ることに応じて、PCSでのMPPT制御ができなくなる虞が生じてしまう。   Therefore, for the existing circuit configuration in which the PCS having the MPPT control function is connected to the solar cell, a power source for stabilizing the output like the above storage battery is newly connected in parallel between the solar cell and the PCS. In this case, there is a possibility that MPPT control by the PCS cannot be performed in accordance with the above voltage.

しかも、上記各特許文献に示されたものは、いずれも、太陽電池による発電及び蓄電池用途を最初から想定したものであって、太陽電池にMPPT制御機能を備えたPCSを接続した既設の回路構成に、蓄電池を追加装備させることができるようにするものとは、前提が異なっている。   In addition, all of the above-mentioned patent documents are intended for power generation and storage battery use from the beginning of a solar cell, and an existing circuit configuration in which a PCS having an MPPT control function is connected to the solar cell. In addition, the premise is different from that which allows additional storage batteries to be installed.

そこで、本発明は、太陽電池にMPPT制御機能を備えたPCSを接続した既設の回路構成に、該PCSのMPPT制御機能を損なうことなく蓄電池を追加装備させることができるようにするための太陽電池発電システムを提供しようとするものである。   Therefore, the present invention provides a solar cell for adding a storage battery to an existing circuit configuration in which a PCS having an MPPT control function is connected to the solar cell without impairing the MPPT control function of the PCS. It is intended to provide a power generation system.

本発明は、上記課題を解決するために、請求項1に対応して、太陽電池と、該太陽電池を交流系統に系統連系させるための最大電力追従制御機能を備えたパワーコンディショナと、上記太陽電池と上記パワーコンディショナとの間に、蓄電池用DC/DCコンバータを介して接続した蓄電池を備え、更に、上記蓄電池用DC/DCコンバータに、日射条件に応じた上記太陽電池の発電量と上記交流系統側の消費電力量の予測値を求めて、それぞれの予測値を基に、日射条件に応じて上記蓄電池へ充電する上記太陽電池の充電用電流の値を設定して、その設定値に応じた一定の電流を上記蓄電池に対して充電又は放電させるための指令を与える電力制御装置を接続した構成を有する太陽電池発電システムとする。 In order to solve the above problems, the present invention, corresponding to claim 1, a solar cell and a power conditioner having a maximum power follow-up control function for connecting the solar cell to an AC system, A storage battery connected via a storage battery DC / DC converter is provided between the solar battery and the power conditioner, and the storage battery DC / DC converter further includes a power generation amount of the solar battery in accordance with solar radiation conditions. And determining the predicted value of the power consumption on the AC system side, setting the value of the current for charging the solar battery to be charged to the storage battery according to the solar radiation conditions based on the predicted value, and setting A solar cell power generation system having a configuration in which a power control device that gives a command for charging or discharging a constant current corresponding to a value to the storage battery is connected.

又、請求項2に対応して、太陽電池と、該太陽電池を交流系統に系統連系させるための最大電力追従制御機能を備えたパワーコンディショナと、上記太陽電池と上記パワーコンディショナとの間に、蓄電池用DC/DCコンバータを介して接続した蓄電池を備え、更に、上記蓄電池用DC/DCコンバータは、日射条件に応じた上記太陽電池の出力電圧を上記蓄電池の電圧に一致する電圧まで昇圧させるための昇圧コンバータと、該昇圧コンバータで昇圧された電圧を上記太陽電池の出力電圧に一致する電圧まで降圧させるための降圧コンバータとを、上記太陽電池側より順に直列に接続してなる構成として、上記昇圧コンバータの出力側と上記降圧コンバータの入力側との間に上記蓄電池を接続した構成を有する太陽電池発電システムとする。 According to claim 2, a solar cell, a power conditioner having a maximum power follow-up control function for interconnecting the solar cell to an AC system, and the solar cell and the power conditioner during comprises a storage battery which is connected through a DC / DC converter for battery, further, DC / DC converters for the battery, the output voltage of the solar cell according to the solar radiation conditions to a voltage that matches the voltage of the storage battery A configuration in which a step-up converter for boosting and a step-down converter for stepping down a voltage boosted by the boost converter to a voltage matching the output voltage of the solar cell are connected in series from the solar cell side in order. A solar cell power generation system having a configuration in which the storage battery is connected between the output side of the boost converter and the input side of the step-down converter. .

本発明の太陽電池発電システムによれば、以下のような優れた効果を発揮する。
(1)太陽電池と、該太陽電池を交流系統に系統連系させるための最大電力追従制御機能を備えたパワーコンディショナと、上記太陽電池と上記パワーコンディショナとの間に、蓄電池用DC/DCコンバータを介して接続した蓄電池を備え、更に、上記蓄電池用DC/DCコンバータに、日射条件に応じた上記太陽電池の発電量と上記交流系統側の消費電力量の予測値を求めて、それぞれの予測値を基に、日射条件に応じて上記蓄電池へ充電する上記太陽電池の充電用電流の値を設定して、その設定値に応じた一定の電流を上記蓄電池に対して充電又は放電させるための指令を与える電力制御装置を接続した構成としてあるので、パワーコンディショナは、太陽電池に蓄電池が付加された構成となっていても、上記太陽電池の最大電力点追従制御機能に何ら支障が生じることはなく、太陽電池の最大電力点追従制御を実施することができる。
(2)したがって、太陽電池に最大電力点追従制御機能を備えたパワーコンディショナが接続された既存の回路構成を活用して、効率の高い充電が可能な蓄電池を追加装備する構成を、上記パワーコンディショナの最大電力点追従制御機能に何ら改造を施すことなく実現することが可能になる。
(3)太陽電池と、該太陽電池を交流系統に系統連系させるための最大電力追従制御機能を備えたパワーコンディショナと、上記太陽電池と上記パワーコンディショナとの間に、蓄電池用DC/DCコンバータを介して接続した蓄電池を備え、更に、上記蓄電池用DC/DCコンバータは、日射条件に応じた上記太陽電池の出力電圧を上記蓄電池の電圧に一致する電圧まで昇圧させるための昇圧コンバータと、該昇圧コンバータで昇圧された電圧を上記太陽電池の出力電圧に一致する電圧まで降圧させるための降圧コンバータとを、上記太陽電池側より順に直列に接続してなる構成として、上記昇圧コンバータの出力側と上記降圧コンバータの入力側との間に上記蓄電池を接続した構成とすることにより、上記(2)と同様の効果を得ることができる。
According to the solar cell power generation system of the present invention, the following excellent effects are exhibited.
(1) Between a solar cell, a power conditioner having a maximum power tracking control function for interconnecting the solar cell with an AC system, and between the solar cell and the power conditioner, a DC / DC for storage battery A storage battery connected via a DC converter is provided, and further, the storage battery DC / DC converter is used to determine the predicted power generation amount of the solar cell and the power consumption amount on the AC system side according to solar radiation conditions , respectively. On the basis of the predicted value, a value of the current for charging the solar battery to be charged to the storage battery is set according to solar radiation conditions, and a constant current according to the set value is charged or discharged to the storage battery. Therefore, even if the power conditioner has a configuration in which a storage battery is added to the solar cell, the maximum power point of the solar cell can be added. Control function rather than any that trouble occurs, it is possible to implement maximum power point tracking of the solar cell.
(2) Therefore, a configuration in which an additional storage battery capable of highly efficient charging is additionally provided by utilizing an existing circuit configuration in which a power conditioner having a maximum power point tracking control function is connected to a solar cell is used. It can be realized without any modification to the maximum power point tracking control function of the conditioner.
(3) Between a solar cell, a power conditioner having a maximum power follow-up control function for interconnecting the solar cell with an AC system, and a DC / DC for storage battery between the solar cell and the power conditioner. comprising a storage battery which is connected through a DC converter, further, DC / DC converter for the storage battery, a boost converter for boosting the output voltage of the solar cell according to the solar radiation conditions to a voltage that matches the voltage of the storage battery And a step-down converter for stepping down the voltage boosted by the step-up converter to a voltage that matches the output voltage of the solar cell, and the output of the step-up converter as a configuration that is connected in series from the solar cell side. By obtaining a configuration in which the storage battery is connected between the side of the step-down converter and the input side of the step-down converter, the same effect as the above (2) can be obtained. It can be.

本発明の太陽電池発電システムの実施の一形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one Embodiment of the solar cell power generation system of this invention. 図1の太陽電池発電システムにおける電力制御装置で設定する充電用電流設定値を示すもので、(a)は晴天日の場合、(b)は曇天日の場合、(c)は雨天日の場合をそれぞれ示すものである。FIG. 3 shows charging current setting values set by the power control device in the solar cell power generation system of FIG. 1, where (a) is a fine day, (b) is a cloudy day, and (c) is a rainy day. Respectively. 太陽電池の出力する電力の電圧−電流特性を示すグラフである。It is a graph which shows the voltage-current characteristic of the electric power which a solar cell outputs. 本発明の実施の他の形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other form of implementation of this invention.

以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図1乃至図3は本発明の太陽電池発電システムの実施の一形態を示すものである。   1 to 3 show an embodiment of the solar cell power generation system of the present invention.

すなわち、本発明の太陽電池発電システムは、図1に示すように、太陽電池(太陽電池モジュール)1に、PCS2を介して、図示しない負荷設備が接続された商用電源等のAC200Vの交流系統3が接続されている。   That is, in the solar cell power generation system of the present invention, as shown in FIG. 1, an AC 200V AC system 3 such as a commercial power source in which a load facility (not shown) is connected to a solar cell (solar cell module) 1 via a PCS 2. Is connected.

上記PCS2は、DC/DCコンバータ4とDC/ACインバータ5とを備え、且つ、MPPT制御機能を備えているものとする。   The PCS 2 includes a DC / DC converter 4 and a DC / AC inverter 5 and also has an MPPT control function.

上記PCS2と太陽電池1との間には、蓄電池用DC/DCコンバータ6を介して蓄電池7が接続されている。この際、上記蓄電池用DC/DCコンバータ6は、上記太陽電池1に対して並列に接続されるようにしてある。   A storage battery 7 is connected between the PCS 2 and the solar battery 1 via a storage battery DC / DC converter 6. At this time, the storage battery DC / DC converter 6 is connected in parallel to the solar cell 1.

更に、上記蓄電池用DC/DCコンバータ6には、該蓄電池用DC/DCコンバータ6に対して上記蓄電池7の充電と放電のための制御指令を与える機能を備えた電力制御装置8が接続されている。   Further, the storage battery DC / DC converter 6 is connected to a power control device 8 having a function of giving control commands for charging and discharging the storage battery 7 to the storage battery DC / DC converter 6. Yes.

詳述すると、上記太陽電池1は、たとえば、日射条件に応じて、電圧VdcがDC0〜380Vの範囲で直流の電力を出力するものとしてある。   More specifically, the solar cell 1 outputs direct-current power in the voltage Vdc range of DC 0 to 380 V, for example, according to solar radiation conditions.

上記蓄電池7は、たとえば、電圧VbをDC300〜400Vとしてある。   The storage battery 7 has a voltage Vb of DC 300 to 400V, for example.

上記電力制御装置8は、上記太陽電池1より出力される電力(電圧Vdc及び電流)と、交流系統3側の図示しない負荷設備の消費電力(PV電力)とを監視しながら、上記蓄電池用DC/DCコンバータ6に、上記蓄電池7の充電と放電を制御するための指令9を与える機能を備える。   The power control device 8 monitors the power (voltage Vdc and current) output from the solar cell 1 and the power consumption (PV power) of a load facility (not shown) on the AC system 3 side, while monitoring the DC for the storage battery. / DC converter 6 has a function of giving command 9 for controlling charging and discharging of storage battery 7.

具体的には、上記電力制御装置8は、たとえば、上記太陽電池1より出力される電力の電圧Vdcが、所定の動作電圧、たとえば、DC150V以下の場合には、上記蓄電池用DC/DCコンバータ6へ、上記蓄電池7への充電は開始させないようにしてある。   Specifically, for example, when the voltage Vdc of power output from the solar cell 1 is a predetermined operating voltage, for example, DC 150 V or less, the power control device 8 is configured to store the DC / DC converter 6 for the storage battery. The charging of the storage battery 7 is not started.

更に、上記電力制御装置8は、季節や天候、Webの気象情報、更には、たとえば、上記太陽電池1の近傍に設置されている日射計10や、モニタ用の太陽電池セル11より該電力制御装置8への入力等を基にした太陽電池1の動作時点での状況(環境)に関する予測材料と、過去の気象データ、交流系統3に接続してある図示しない負荷設備の過去の電力消費量、及び、太陽電池1の過去の発電量のデータとを利用して、上記太陽電池1の発電量、及び、上記交流系統3側の図示しない負荷設備の消費電力量を予測するようにしてある。   Furthermore, the power control device 8 controls the power from the season, the weather, Web weather information, and moreover, for example, the solar cell 10 installed in the vicinity of the solar cell 1 or the solar cell 11 for monitoring. Predictive materials related to the situation (environment) at the time of operation of the solar cell 1 based on input to the device 8, past weather data, and past power consumption of load equipment (not shown) connected to the AC system 3 Further, using the data of the past power generation amount of the solar cell 1, the power generation amount of the solar cell 1 and the power consumption amount of load equipment (not shown) on the AC system 3 side are predicted. .

上記のようにして、発電量と消費電力量の予測値が求まると、上記電力制御装置8は、それぞれの予測値を基に、上記蓄電池7へ充電する電流Ibの値を予め設定し、該設定値に応じた一定の電流Ibを、上記蓄電池7に充電又は放電させるようにするための指令9を、上記蓄電池用DC/DCコンバータ6へ与えるようにしてある。   When the predicted values of the power generation amount and the power consumption amount are obtained as described above, the power control device 8 presets the value of the current Ib to charge the storage battery 7 based on the respective predicted values, A command 9 for charging or discharging the storage battery 7 with a constant current Ib corresponding to a set value is given to the storage battery DC / DC converter 6.

図2(a)(b)(c)は、上記電力制御装置8で設定される蓄電池7の充電用の電流Ibの設定値の例を示すものである。たとえば、晴天日の場合は、通常、日射量の変化に応じて、図2(a)に示すように、朝方や夕方の日射量が比較的少ないときの太陽電池1の出力する電流の値と、日中の日射量が多くなるときの太陽電池1の出力の電流の値が大きく変化する。このことに鑑みて、上記電力制御装置8では、晴天日の場合は、図2(a)に斜線のハッチングで示す如き太陽電池1の出力の電流値が低い場合に対応する充電用電流設定値Ib1と、図2(a)にドットのハッチングで示す如き充電用電流設定値Ib2を二段階で設定するようにしてある。   FIGS. 2A, 2 </ b> B, and 2 </ b> C show examples of set values of the current Ib for charging the storage battery 7 set by the power control device 8. For example, in the case of a sunny day, the current value output from the solar cell 1 when the amount of solar radiation in the morning or evening is relatively small, as shown in FIG. The value of the output current of the solar cell 1 when the amount of solar radiation during the day increases greatly changes. In view of this, in the power control device 8, on a fine day, the current setting value for charging corresponding to the case where the current value of the output of the solar cell 1 is low as indicated by hatched hatching in FIG. Ib1 and a charging current set value Ib2 as shown by dot hatching in FIG. 2A are set in two stages.

曇天日は、図2(b)に示すように、太陽電池1の出力する電流の値はそれほど大きくは変化しない。このため、上記電力制御装置8は、上記太陽電池1の出力の電流値に応じて、図2(b)に斜線のハッチングで示すように、上記晴天日の充電用電流設定値Ib1に比して低い値の充電用電流設定値Ib3を設定するようにしてある。   On a cloudy day, as shown in FIG. 2B, the value of the current output from the solar cell 1 does not change so much. For this reason, the electric power control device 8 is compared with the current setting value Ib1 for charging on a sunny day, as indicated by hatching in FIG. 2 (b), according to the current value of the output of the solar cell 1. The charging current setting value Ib3 having a low value is set.

雨天日は、図2(c)に示すように、太陽電池1の出力する電流の値は小さく抑えられてしまう。そのため、上記電力制御装置8は、図2(c)に斜線のハッチング示すように、上記曇天日の充電用電流設定値Ib3よりも更に低い値の充電用電流設定値Ib4を設定するようにしてある。   On a rainy day, as shown in FIG. 2 (c), the value of the current output from the solar cell 1 is kept small. Therefore, the power control device 8 sets the charging current setting value Ib4 having a value lower than the charging current setting value Ib3 on the cloudy day, as indicated by hatching in FIG. 2C. is there.

したがって、晴天日、曇天日、雨天日は、上記電力制御装置8より、上記蓄電池用DC/DCコンバータ6に対して、その日の天候に応じて図2(a)(b)(c)にそれぞれ示されたように予め設定された各太陽電池1の充電用電流設定値Ib1,Ib2,Ib3,Ib4に応じた指令9が与えられて、該各充電用電流設定値Ib1,Ib2,Ib3,Ib4に応じた一定の電流Ibが、蓄電池7に供給されるようにしてある。   Accordingly, on a sunny day, a cloudy day, and a rainy day, the power control device 8 sends the storage battery DC / DC converter 6 to the storage battery DC / DC converter 6 according to the weather of the day as shown in FIGS. As shown, a command 9 corresponding to the preset charging current setting values Ib1, Ib2, Ib3, and Ib4 of each solar cell 1 is given, and the charging current setting values Ib1, Ib2, Ib3, and Ib4 are set. A constant current Ib corresponding to the voltage is supplied to the storage battery 7.

なお、上記電力制御装置8は、上記蓄電池7の充電状態(State of Charge:SOC)も監視して、上記各充電用電流設定値Ib1,Ib2,Ib3,Ib4での蓄電池7への充電を行うと、該蓄電池7が過充電になる虞がある場合は、上記蓄電池用DC/DCコンバータ6より蓄電池7への充電用電流Ibの供給は開始させないようにしてある。   The power control device 8 also monitors the state of charge (SOC) of the storage battery 7 and charges the storage battery 7 with the charging current setting values Ib1, Ib2, Ib3, and Ib4. When the storage battery 7 is likely to be overcharged, the supply of the charging current Ib from the storage battery DC / DC converter 6 to the storage battery 7 is not started.

又、上記蓄電池用DC/DCコンバータ6は、上記蓄電池7への充電時には、太陽電池1の出力の電圧Vdcを、蓄電池7の電圧Vbに応じて昇圧又は降圧させるようにするが、この際、該蓄電池用DC/DCコンバータ6の効率を考えると、昇圧の場合は、Vdc/Vbの比を1〜3とし、一方、降圧の場合は、Vb/Vdcの比を1〜3とすることが好ましい。なお、これらの比の設定範囲は、上記蓄電用DC/DCコンバータ6の効率を高くするために好ましい範囲であるが、必ずしもこの範囲に限定されるものではない。   The storage battery DC / DC converter 6 increases or decreases the voltage Vdc of the output of the solar battery 1 according to the voltage Vb of the storage battery 7 when charging the storage battery 7. Considering the efficiency of the storage battery DC / DC converter 6, in the case of boosting, the ratio of Vdc / Vb is set to 1 to 3, whereas in the case of stepping down, the ratio of Vb / Vdc is set to 1 to 3. preferable. The setting range of these ratios is a preferable range for increasing the efficiency of the power storage DC / DC converter 6, but is not necessarily limited to this range.

12は上記太陽電池1への逆流を防止するための逆流防止手段としてのダイオードである。   Reference numeral 12 denotes a diode as backflow preventing means for preventing backflow to the solar cell 1.

以上の構成としてある本発明の太陽電池発電システムでは、日射に応じて太陽電池1での発電が開始され、該太陽電池1の出力の電圧Vdcが、上記動作電圧であるDC150V以上になると、上記電力制御装置8による上記蓄電池用DC/DCコンバータ6の制御が開始される。   In the solar cell power generation system of the present invention having the above-described configuration, power generation in the solar cell 1 is started in response to solar radiation, and when the output voltage Vdc of the solar cell 1 becomes equal to or higher than DC 150 V, which is the operating voltage, Control of the storage battery DC / DC converter 6 by the power control device 8 is started.

これにより、上記太陽電池1より出力される電力は、電圧Vdcは一定のまま上記PCS2に入力される。   Thereby, the electric power output from the solar cell 1 is input to the PCS 2 while the voltage Vdc remains constant.

一方、上記電力制御装置8より与えられる指令9に基づいて、上記蓄電池用DC/DCコンバータ6により、上記太陽電池1より出力される電流のうち、上記天候に応じて電力制御装置8で設定された上記各充電用電流設定値Ib1,Ib2,Ib3,Ib4に応じた一定の電流Ibが、上記蓄電池7へ供給されて該蓄電池7の充電に用いられる。   On the other hand, of the current output from the solar cell 1 by the storage battery DC / DC converter 6 based on the command 9 given from the power control device 8, the power control device 8 sets the current according to the weather. Further, a constant current Ib corresponding to each of the charging current setting values Ib1, Ib2, Ib3, and Ib4 is supplied to the storage battery 7 and used for charging the storage battery 7.

したがって、上記PCS2に供給される電流は、該太陽電池1より出力される電流より、上記蓄電池7の充電に供される電流Ibの分だけ電流値が低下するようになる。   Therefore, the current supplied to the PCS 2 has a current value lower than the current output from the solar cell 1 by the amount of the current Ib used for charging the storage battery 7.

この際、上記PCS2は、該PCS2に入力される電力の電圧と電流に基づいてMPPT制御を行うが、上記したように、該PCS2に入力される電力は、電圧が太陽電池1の出力の電圧と等しく、電流は上記各充電用電流設定値Ib1,Ib2,Ib3,Ib4に応じた一定の電流Ibが低減しているのみである。このため、上記太陽電池1の出力する電力の電圧−電流特性のグラフが、図3に示す如き状態のときには、上記PCS2の入力電力の電圧−電流特性のグラフは、電流値が低くなるものの、そのカーブ自体は変化しない。   At this time, the PCS 2 performs MPPT control based on the voltage and current of the power input to the PCS 2. As described above, the power input to the PCS 2 is the voltage of the output of the solar cell 1. In other words, the current is only a constant current Ib corresponding to each of the charging current setting values Ib1, Ib2, Ib3, and Ib4. For this reason, when the graph of the voltage-current characteristic of the power output from the solar cell 1 is in the state as shown in FIG. 3, the graph of the voltage-current characteristic of the input power of the PCS 2 has a low current value. The curve itself does not change.

よって、上記PCS2は、入力電力に関するMPPT制御を行うことにより、上記太陽電池1の出力する電力に関しても、最大電力点の追従制御を実施することができるようになる。   Therefore, the PCS 2 can perform the follow-up control of the maximum power point for the power output from the solar cell 1 by performing the MPPT control related to the input power.

なお、必要に応じて、上記電力制御装置8は、指令9により上記蓄電池用DC/DCコンバータ6を制御して、上記太陽電池1の出力する電力に対し、上記蓄電池7に充電されている電力を、該蓄電池用DC/DCコンバータ6を介して、太陽電池1の出力の電圧と等しい電圧で、且つ一定の電流Ibとして放電させるようにしてもよい。   If necessary, the power control device 8 controls the storage battery DC / DC converter 6 according to a command 9 so that the storage battery 7 is charged with respect to the power output from the solar battery 1. May be discharged through the storage battery DC / DC converter 6 at a voltage equal to the output voltage of the solar cell 1 and as a constant current Ib.

この場合も上記PCS2に上記太陽電池1と蓄電池7より入力される電力は、電圧が太陽電池1の出力の電圧と等しく、電流は太陽電池1の出力の電流に対して一定の電流Ibが増加しているのみである。この場合にも、上記PCS2の入力電力の電圧−電流特性のグラフは、電流値が増加するが、そのカーブ自体は、図3に示した上記太陽電池1の出力する電力の電圧−電流特性のグラフに対し変化しない。   Also in this case, the electric power input from the solar cell 1 and the storage battery 7 to the PCS 2 has a voltage equal to the output voltage of the solar cell 1 and the current increases by a constant current Ib with respect to the output current of the solar cell 1. It is only doing. Also in this case, the current value of the graph of the voltage-current characteristic of the input power of the PCS 2 increases, but the curve itself shows the voltage-current characteristic of the power output from the solar cell 1 shown in FIG. Does not change with respect to the graph.

よって、この場合も、上記PCS2は、入力電力に関するMPPT制御を行うことにより、上記太陽電池1の出力する電力に関して、最大電力点の追従制御を実施することができるようになる。   Therefore, also in this case, the PCS 2 can perform follow-up control of the maximum power point with respect to the power output from the solar cell 1 by performing the MPPT control related to the input power.

このように、本発明の太陽電池発電システムによれば、上記PCS2は、上記のように太陽電池1に蓄電池7が付加されたシステム構成となっていても、上記太陽電池1のみに関するMPPT制御機能に何ら支障が生じることなく、太陽電池1のMPPT制御を実施することができる。   Thus, according to the solar cell power generation system of the present invention, even if the PCS 2 has a system configuration in which the storage battery 7 is added to the solar cell 1 as described above, the MPPT control function related only to the solar cell 1. The MPPT control of the solar cell 1 can be carried out without causing any trouble.

したがって、本発明の太陽電池発電システムによれば、太陽電池1にMPPT制御機能を有するPCS2が接続された既存の回路構成を活用して、効率の高い充電が可能な蓄電池7を追加装備する構成を、上記PCS2のMPPT制御機能に何ら改造を施すことなく実現することが可能になる。   Therefore, according to the solar cell power generation system of the present invention, a configuration in which the storage battery 7 that can be charged with high efficiency is additionally provided by utilizing the existing circuit configuration in which the PCS 2 having the MPPT control function is connected to the solar cell 1. Can be realized without any modification to the MPPT control function of the PCS2.

図4は本発明の実施の他の形態を示すもので、以下のような構成としてある。   FIG. 4 shows another embodiment of the present invention, which has the following configuration.

すなわち、本実施の形態の太陽電池発電システムは、図4に示すように、太陽電池(太陽電池モジュール)1に、図1に示したと同様のPCS2を介して、図示しない負荷設備が接続された商用電源等のAC200Vの交流系統3が接続された構成において、上記太陽電池1とPCS2との間に、蓄電池用DC/DCコンバータとしての昇圧コンバータ13及び降圧コンバータ14が、上記太陽電池1側より順に直列に接続されている。更に、上記昇圧コンバータ13の出力側と上記降圧コンバータ14の入力側との間には、蓄電池7が接続された構成としてある。   That is, in the solar cell power generation system of the present embodiment, as shown in FIG. 4, a load facility (not shown) is connected to the solar cell (solar cell module) 1 through the same PCS 2 as shown in FIG. In a configuration in which an AC 200V AC system 3 such as a commercial power source is connected, a step-up converter 13 and a step-down converter 14 serving as storage battery DC / DC converters are connected between the solar cell 1 and the PCS 2 from the solar cell 1 side. They are connected in series. Further, a storage battery 7 is connected between the output side of the step-up converter 13 and the input side of the step-down converter 14.

又、上記昇圧コンバータ13よりも太陽電池1寄りと、上記降圧コンバータ14よりもPCS2寄りとの間には、バイパス用コンタクタ15が接続されている。このバイパス用コンタクタ15は、メンテナンスや故障時に使用するためのものである。   A bypass contactor 15 is connected between the step-up converter 13 and the solar cell 1 and between the step-down converter 14 and the PCS 2. This bypass contactor 15 is for use during maintenance or failure.

なお、上記太陽電池1は、図1に示した太陽電池1と同様に、日射条件に応じて、電圧Vdc1がDC0〜380Vの範囲で直流の電力を出力するものとしてある。PCS2及び蓄電池7は、図1に示したものと同様としてあるものとする。   In addition, the said solar cell 1 shall output direct-current electric power in the range whose voltage Vdc1 is DC0-380V according to solar radiation conditions similarly to the solar cell 1 shown in FIG. The PCS 2 and the storage battery 7 are the same as those shown in FIG.

以上の構成としてある本実施の形態の太陽電池発電システムでは、日射に応じて太陽電池1での発電が開始されると、該太陽電池1より出力される電力の電圧Vdc1が、上記昇圧コンバータ13により、上記蓄電池7の電圧Vbに一致する電圧まで昇圧される。   In the solar cell power generation system of the present embodiment configured as described above, when power generation in the solar cell 1 is started in response to solar radiation, the voltage Vdc1 of the power output from the solar cell 1 is converted to the boost converter 13. Thus, the voltage is boosted to a voltage that matches the voltage Vb of the storage battery 7.

これにより、上記蓄電池7は、上記昇圧された電力により充電が行われるようになる。   Thereby, the storage battery 7 is charged with the boosted power.

更に、上記蓄電池7の充電の余剰分の電力が、上記降圧コンバータ14で上記太陽電池1の出力の電圧Vdc1と同じ電圧Vdc2まで降圧された後、上記PCS2に導かれて、該PCS2を介して上記交流系統3へ供給されるようになる。   Furthermore, the surplus power for charging the storage battery 7 is stepped down to the same voltage Vdc2 as the output voltage Vdc1 of the solar battery 1 by the step-down converter 14, and then guided to the PCS2 through the PCS2. It is supplied to the AC system 3.

このように、本実施の形態の太陽電池発電システムでは、上記PCS2に入力される電力は、その電圧Vdc2が、上記太陽電池1の出力の電圧Vdc1と一致しており、上記蓄電池7の充電に使用された電流の分だけ、上記太陽電池1の出力の電流より電流値が低下するようになる。   Thus, in the solar cell power generation system according to the present embodiment, the voltage Vdc2 of the electric power input to the PCS2 matches the voltage Vdc1 of the output of the solar cell 1, and the storage battery 7 is charged. The current value is lower than the output current of the solar cell 1 by the amount of current used.

したがって、上記PCS2は、該PCS2に入力される電力の電圧Vdc2と電流に基づいてMPPT制御を行うが、この際、該PCS2に入力される電力は、上記したように、電圧Vdc2が太陽電池1の出力の電圧と等しく、電流値のみが、上記蓄電池7に充電された分だけ低減しているのみである。   Therefore, the PCS 2 performs MPPT control based on the voltage Vdc2 and the current of the power input to the PCS2, and at this time, the power input to the PCS2 is the voltage Vdc2 of the solar cell 1 as described above. Only the current value is reduced by the amount charged in the storage battery 7.

このため、上記PCS2では、常に太陽電池1が直接接続された状態が模擬されるようになる。   For this reason, the PCS 2 always simulates a state in which the solar cell 1 is always directly connected.

これにより、本実施の形態の太陽電池発電システムによれば、上記PCS2は、上記のように太陽電池1に蓄電池7が付加されたシステム構成となっていても、上記太陽電池1より出力された後、上記昇圧及び降圧の各コンバータ13及び14と、蓄電池7を経て該PCS2に入力される電力について、MPPT制御を行うことで、上記太陽電池1より最大電力を取り出すことができるようになる。   Thereby, according to the solar cell power generation system of the present embodiment, the PCS 2 is output from the solar cell 1 even when the storage battery 7 is added to the solar cell 1 as described above. Then, the maximum power can be extracted from the solar cell 1 by performing MPPT control on the power input to the PCS 2 via the step-up and step-down converters 13 and 14 and the storage battery 7.

したがって、本発明の太陽電池発電システムによれば、太陽電池1にMPPT制御機能を有するPCS2が接続された既存の回路構成を活用して、効率の高い充電が可能な蓄電池7を追加装備する構成を、上記PCS2のMPPT制御機能に何ら改造を施すことなく実現することが可能になる。   Therefore, according to the solar cell power generation system of the present invention, a configuration in which the storage battery 7 that can be charged with high efficiency is additionally provided by utilizing the existing circuit configuration in which the PCS 2 having the MPPT control function is connected to the solar cell 1. Can be realized without any modification to the MPPT control function of the PCS2.

なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、太陽電池1、PCS2、蓄電池7の仕様は適宜変更してもよい。   In addition, this invention is not limited only to the said embodiment, You may change the specification of the solar cell 1, PCS2, and the storage battery 7 suitably.

図1乃至図3の実施の形態において、電力制御装置8で設定する充電用電流設定値Ib1,Ib2,Ib3,Ib4は、それぞれ一定の値となるようにしてあれば、その値自体は太陽電池1や蓄電池7の仕様に応じて適宜変更してもよい。   In the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, if the current setting values Ib1, Ib2, Ib3, and Ib4 for charging set by the power control device 8 are set to constant values, the values themselves are solar cells. 1 or the storage battery 7 may be changed as appropriate.

又、上記電力制御装置8による蓄電池用DC/DCコンバータ6の動作電圧は、DC150Vとして説明したが、上記蓄電池7や太陽電池1の仕様に応じて、DC150〜250V等で適宜変更してもよい。   In addition, although the operation voltage of the storage battery DC / DC converter 6 by the power control device 8 has been described as DC 150 V, it may be appropriately changed according to the specifications of the storage battery 7 and the solar cell 1, such as DC 150 to 250 V. .

その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。   Of course, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

1 太陽電池
2 PCS(パワーコンディショナ)
3 交流系統
6 蓄電池用DC/DCコンバータ
7 蓄電池
8 電力制御装置
13 昇圧コンバータ(蓄電池用DC/DCコンバータ)
14 降圧コンバータ(蓄電池用DC/DCコンバータ)
Ib 電流
Vdc 電圧
Vb 電圧
1 Solar cell 2 PCS (Power conditioner)
3 AC System 6 DC / DC Converter for Storage Battery 7 Storage Battery 8 Power Control Device 13 Boost Converter (DC / DC Converter for Storage Battery)
14 Step-down converter (DC / DC converter for storage battery)
Ib current Vdc voltage Vb voltage

Claims (2)

太陽電池と、
該太陽電池を交流系統に系統連系させるための最大電力追従制御機能を備えたパワーコンディショナと、
上記太陽電池と上記パワーコンディショナとの間に、蓄電池用DC/DCコンバータを介して接続した蓄電池を備え、
更に、上記蓄電池用DC/DCコンバータに、日射条件に応じた上記太陽電池の発電量と上記交流系統側の消費電力量の予測値を求めて、それぞれの予測値を基に、日射条件に応じて上記蓄電池へ充電する上記太陽電池の充電用電流の値を設定して、その設定値に応じた一定の電流を上記蓄電池に対して充電又は放電させるための指令を与える電力制御装置を接続した構成を有すること
を特徴とする太陽電池発電システム。
Solar cells,
A power conditioner having a maximum power follow-up control function for interconnecting the solar cell to an AC system;
Between the solar cell and the power conditioner, a storage battery connected via a storage battery DC / DC converter,
Furthermore, the DC / DC converter the battery, seeking a predicted value of the power generation amount and the power consumption of the AC system side of the solar cell according to the solar radiation conditions based on each of the predicted values, according to the solar radiation conditions A power control device is connected to set a value of the charging current of the solar battery to be charged to the storage battery and to give a command to charge or discharge the storage battery with a constant current according to the set value. A solar cell power generation system characterized by having a configuration.
太陽電池と、
該太陽電池を交流系統に系統連系させるための最大電力追従制御機能を備えたパワーコンディショナと、
上記太陽電池と上記パワーコンディショナとの間に、蓄電池用DC/DCコンバータを介して接続した蓄電池を備え、
更に、上記蓄電池用DC/DCコンバータは、日射条件に応じた上記太陽電池の出力電圧を上記蓄電池の電圧に一致する電圧まで昇圧させるための昇圧コンバータと、該昇圧コンバータで昇圧された電圧を上記太陽電池の出力電圧に一致する電圧まで降圧させるための降圧コンバータとを、上記太陽電池側より順に直列に接続してなる構成として、上記昇圧コンバータの出力側と上記降圧コンバータの入力側との間に上記蓄電池を接続した構成を有すること
を特徴とする太陽電池発電システム。
Solar cells,
A power conditioner having a maximum power follow-up control function for interconnecting the solar cell to an AC system;
Between the solar cell and the power conditioner, a storage battery connected via a storage battery DC / DC converter,
Furthermore, DC / DC converter for the storage battery, the boost converter for boosting the output voltage of the solar cell according to the solar radiation conditions to a voltage that matches the voltage of the battery, the voltage boosted by the boost converter A step-down converter for stepping down to a voltage that matches the output voltage of the solar cell is connected in series in order from the solar cell side, and between the output side of the step-up converter and the input side of the step-down converter. A solar cell power generation system characterized by having a configuration in which the above storage battery is connected.
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