JP6574982B2 - Power conversion system - Google Patents
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Description
本発明は同一のセグメント内に構成された通信ネットワークに接続される複数の電力変
換装置の出力制御に関するものである。
The present invention relates to output control of a plurality of power conversion devices connected to a communication network configured in the same segment.
近年、太陽電池を用いた発電が普及しているが、この発電電力のうち自家消費できなか
った電力は系統へ重畳され、他の負荷で利用することができるようになっている。尚、自
家消費を行わず発電電力の全量を系統へ重畳させるシステムも利用されている。太陽電池
による発電量は太陽の日射量に左右され、また系統からの電力消費（自家消費）は天候、
季節、休日、時間帯などによって変化する。太陽電池の発電量が多く系統からの電力消費
が少なく系統へ重畳される電力の量が増加すると、火力発電や水力発電などでは商用発電
の調整範囲を超えることがあり、保護装置が作動して停電に至る場合があった。また、こ
の系統へ重畳される電力が系統配線の許容量を超えた場合にも同様に系統の保護装置が作
動する場合があった。
In recent years, power generation using solar cells has become widespread, but the power that could not be consumed by itself among the generated power is superimposed on the system and can be used with other loads. In addition, a system that superimposes the total amount of generated power on the system without performing private consumption is also used. The amount of power generated by solar cells depends on the amount of solar radiation, and power consumption from the grid (self-consumption) is the weather,
It varies depending on the season, holidays, and time zones. If the amount of power generated by the solar cell is large and power consumption from the grid is small and the amount of power superimposed on the grid is increased, thermal power generation and hydroelectric power generation may exceed the adjustment range of commercial power generation, and the protective device may be activated. There was a case of power failure. Further, when the power superimposed on this system exceeds the allowable amount of the system wiring, the system protection device may operate in the same manner.
このような問題に対して、系統へ重畳される電力が増加し系統の電圧が高くなった際に
逆潮流電力抑制指示（信号）を出して、太陽電池を用いたシステムが系統へ重畳する電力
量を減少させるものがあり、その減少の指示は一律に行われるものであった。（特許文献
１参照）
In response to such problems, when the power superimposed on the grid increases and the grid voltage rises, a reverse flow power suppression instruction (signal) is issued and the system using a solar cell is superimposed on the grid There was something that decreased the amount, and the instructions for that reduction were made uniformly. (See Patent Document 1)
逆潮流電力抑制指示は、電力変換装置が、太陽電池に雲がかかり一時的に系統への逆潮
流を停止した状態、保護装置の作動により一時的に系統への逆潮流を停止した状態、自己
消費が増加して系統への逆潮流が成されていない状態などであっても一律になされるもの
であった。雲が無くなり太陽電池の発電が回復した場合や保護装置が自動復帰した場合、
電力変換装置にこの逆潮流電力抑制指示が与えられていると再起動のルーティンに規制が
かかり正常に起動できない場合や起動に時間を要する場合があった。また、発電電力の自
己消費が減少し逆潮流を再開する際にも逆潮流電力の抑制量の算出が適正に成されない場
合があった。
The reverse power flow control instruction indicates that the power conversion device has temporarily stopped reverse power flow to the grid due to clouds on the solar cell, or has temporarily stopped reverse power flow to the system due to the activation of the protection device. Even when consumption increased and there was no reverse power flow to the grid, it was made uniform. When the cloud disappears and the power generation of the solar cell is restored, or when the protection device automatically returns,
If the reverse power flow suppression instruction is given to the power converter, the restart routine is restricted, and it may not be able to start normally or may take time to start. In addition, when the self-consumption of the generated power is reduced and the reverse power flow is resumed, the calculation of the suppression amount of the reverse power flow may not be properly performed.
本発明は、逆潮流（電力の系統への重畳）を抑制する抑制信号がある際にも、電力変換
装置の安定した動作が行える電力変換システムを提供するものである。
The present invention provides a power conversion system that can perform stable operation of a power conversion device even when there is a suppression signal that suppresses reverse power flow (superimposition of power to a power system).
本発明の電力変換システムは、同一のセグメントの内に構成される通信ネットワークに
、太陽電池と当該太陽電池が発電する直流電力を系統に同期する交流電力に変換する電力
変換装置との組を複数組接続した電力変換システムにおいて、それぞれの組に対応する交
流電力の公称出力値を書き換え可能に記憶する記憶部と、前記セグメントの外に構成され
る外部通信ネットワークと、当該外部通信ネットワークを介して得られる抑制信号の抑制
量を前記公称出力値に適用して得られる抑制出力値を前記公称出力値毎に対応するそれぞ
れの組にへ記通信ネットワークを介して出力する抑制制御部と、前記交流電力を前記系統
へ重畳していない前記電力変換装置へ前記抑制出力値が供給されるのを規制する信号規制
部と、前記系統へ重畳されるそれぞれの組の交流電力が前記抑制出力値を超えないように
制御するそれぞれの電力変換装置に設けられる制御部とを備え、前記抑制制御部を前記外
部通信ネットワークを経由して前記通信ネットワークに接続する構成とし、更に前記抑制
制御部はそれぞれの組が交流電力を系統へ重畳している電力量を個別に表示可能にする構
成を備えると共に、総電力量を表示可能にする構成を備えるものである。
In the power conversion system of the present invention, a plurality of sets of a solar cell and a power conversion device that converts DC power generated by the solar cell into AC power synchronized with a system are included in a communication network configured in the same segment. In the power conversion system connected in pairs, the storage unit that stores the rewritable nominal output value of the AC power corresponding to each set, the external communication network configured outside the segment, and the external communication network A suppression control unit that outputs the suppression output value obtained by applying the suppression amount of the suppression signal obtained to the nominal output value to each set corresponding to each nominal output value via the communication network, and the alternating current A signal regulation unit that regulates supply of the suppression output value to the power conversion device that does not superimpose power on the system; And a control unit set of AC power, respectively are provided in each of the power conversion apparatus for controlling so as not to exceed the suppressing output value, the outer the suppression control unit
Connected to the communication network via a communication network, and further the suppression
The control unit is a configuration that allows each group to individually display the amount of power superimposing AC power on the grid.
Provided with a formation, a shall comprise a structure that allows display the total power.
本発明は、交流電力の系統への重畳を抑制する抑制信号がある際にも、太陽電池と組を
成す電力変換装置の安定した動作を可能とする電力変換システムを提供するものである。
また、太陽電池の増設に際して容易に公称出力値の変更を可能にするものである。
The present invention provides a power conversion system that enables stable operation of a power conversion device that is paired with a solar cell even when there is a suppression signal that suppresses the superposition of AC power on a system.
Further, it is possible to easily change the nominal output value when adding solar cells.
本発明は、同一のセグメントの内で構成される通信ネットワークに、太陽電池と当該太
陽電池が発電する直流電力を交流電力に変換して系統へ重畳する電力変換装置との組を複
数組接続した電力変換システムにおいて、電力の系統への重畳する交流電力を抑制する抑
制信号に対応するシステムに用いられるものである。
In the present invention, a plurality of sets of a solar cell and a power conversion device that converts the DC power generated by the solar cell into AC power and superimposes it on the system are connected to a communication network configured within the same segment. In a power conversion system, the power conversion system is used for a system corresponding to a suppression signal for suppressing AC power superimposed on a power system.
図１は本発明の実施例を示す電力変換システムの概略を示す説明図であり、１は太陽電
池１ａと電力変換装置１ｂとの組であり、太陽電池１ａが発電する直流電力を電力変換装
置１ｂで系統に同期する交流電力に変換した後、この交流電力を電力線６を介して系統７
へ重畳する。尚、太陽電池１ａは単一のストリングに限るものではなく、電力変換装置１
ｂが複数ストリングに対応していれば、複数の太陽電池ストリングで構成されてもよい。
また、複数の太陽電池ストリングを接続箱などで単一の直流電力にまとめたものでもよい
。
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an outline of a power conversion system according to an embodiment of the present invention.
Superimpose. In addition, the
As long as b corresponds to a plurality of strings, it may be composed of a plurality of solar cell strings.
Further, a plurality of solar cell strings may be combined into a single DC power by a junction box or the like.
２乃至５もそれぞれ組であり、組１と同様に太陽電池２ａと電力変換装置２ｂとの組２
、太陽電池３ａと電力変換装置３ｂとの組３、太陽電池５ａと電力変換装置５ｂとの組５
、太陽電池４ａ及び太陽電池４ｃと電力変換装置４ｂとの組４である。尚、太陽電池４ｃ
は増設される太陽電池（ストリング）であり、図１では電力変換装置４ｂに増設された状
態である。他の電力変換装置１ｂ乃至電力変換装置３ｂ及び電力変換装置５ｂも夫々の組
の組み合わせによっては太陽電池の増設が可能であるが、説明を容易にするため組４のみ
を太陽電池の増設可能の組として説明する。
Each of 2 to 5 is also a set, and like set 1, set 2 of
, Set 3 of
A
Is a solar cell (string) to be added, and in FIG. 1, it is in a state of being added to the power conversion device 4b. Other power conversion devices 1b to 3b and
８は通信ネットワーク９（電力線と区別した信号線であるため便宜上鎖線で記載）が構
成されるルータ部であり、単一のセグメント（単一のルータ部で構成される範囲）を構成
している。すなわちルータ部８で割り当てられるアドレスを用いたＬＡＮ（ローカル エ
リア ネットワーク）を構成している。通信ネットワーク９はこのルータ部８の内の特定
のアドレスを用いて相互に通信及び信号の授受を行う１つのグループである。従って、ル
ータ部８の内には別のアドレスを用いて別の通信ネットワークを構成することも可能であ
る。尚、このＬＡＮは有線を用いて構成して良く、また無線を用いて構成しても良いもの
である。さらに、複数のルータを用いて単一のセグメントを構成することも可能である。
本実施例では使用するアドレスを簡単に組１の電力変換装置１ｂには「０００１」（ア
ドレス０１と記す）、組２の電力変換装置２ｂには「０００２」（アドレス０２と記す）
、組３の電力変換装置３ｂには「０００３」（アドレス０３と記す）、組４の電力変換装
置４ｂには「０００４」（アドレス０４と記す）、組５の電力変換装置５ｂには「０００
５」（アドレス０５と記す）とする。
In this embodiment, the address to be used is simply “0001” (denoted as address 01) for the power conversion device 1b of the
“0003” (denoted as address 03) for the
5 ”(denoted as address 05).
尚、本実施例で説明するアドレスの範囲は「０００１」（０１）乃至「００１０」（１
０）であり、アドレス「０６」以降は電力変換装置を増設する際に用いることができる。
また、アドレスは説明のため１０進法で記載しており、１６進法のアドレス「０Ａ」がア
ドレス「１０」に対応する。アドレスはルータ部８の管理可能な値まで利用することがで
き、増設するアドレスは電力変換装置の台数を増やして割り当てても良く、また別の通信
ネットワークの構成にも持ちいることもできるものである。
The address range described in this embodiment is “0001” (01) to “0010” (1
0), and the addresses after “06” can be used when adding power conversion devices.
The address is described in decimal notation for explanation, and the hexadecimal address “0A” corresponds to the address “10”. The address can be used up to the manageable value of the
またアドレス「００００」（アドレス００と記す）はルータ部８のアドレスとする。同
様に電力センサ１０を有する電力検出器１１のアドレスは「００１１」（アドレス「１１
」と記す）であり、第１制御部１２のアドレスは「００１２」（アドレス「１２」と記す
）とする。
The address “0000” (described as address 00) is the address of the
The address of the
電力変換装置１ｂ乃至電力変換装置５ｂ（組１乃至組５に相当）は通信ネットワーク９
に同一のセグメントのアドレスを有して接続されて通信が可能に構成される。従って、ル
ータ部８が構成する同一のセグメントの内の通信可能範囲内で電力変換装置１ｂ乃至電力
変換装置５ｂが設置されることになり、夫々が組を成す太陽電池はほぼ同じ天候や設置の
環境条件に属し、以下に説明する制御では環境条件の影響による違いを小さく（又は実質
的に無視）することが可能である。尚、通信ネットワークは有線又は無線のいずれでもよ
いものであり夫々の通信規格に合わせて構成されればよく、詳細の説明は省略する。
The power conversion devices 1b to 5b (corresponding to the
Are connected to each other with the same segment address. Accordingly, the power conversion devices 1b to 5b are installed within the communicable range of the same segment formed by the
ルータ部８はＷＡＮ（広域通信網）に接続され、通信ネットワーク９と異なる外部通信
ネットワーク（ルータ部８につながる矢印側）につながり、抑制信号はこの外部通信ネッ
トワークを介して所定周期毎に抑制制御部が得るものである。尚、抑制制御部の機能は第
１制御部１２で成すように構成している。図１では抑制制御部（第１制御部１２）が通信
ネットワーク９に直接接続されるように構成しているが、この抑制制御部は外部通信ネッ
トワークＷＡＮへ直接接続（又は別の通信ネットワークを介して外部通信ネットワークＷ
ＡＮへ接続）した後、この外部通信ネットワークＷＡＮを経由して通信ネットワーク９へ
つながるように構成しても良いものである。またルータ部８を外部通信ネットワークＷＡ
Ｎへつながる専用機器で構成し通信ネットワーク９をＬＡＮに限らず専用通信網（専用プ
ロトコルによる通信網や赤外線通信網など）で構成しても良いものである。すなわち、電
力変換装置と抑制制御部とは通信網を介してデータや制御コマンドの授受ができるように
構成されていればい良いものである。
The
After connecting to the AN), the communication network 9 may be connected via the external communication network WAN. The
The communication network 9 may be configured by a dedicated communication network (such as a communication network using an exclusive protocol or an infrared communication network) without being limited to a LAN. That is, the power conversion device and the suppression control unit only need to be configured so as to be able to exchange data and control commands via the communication network.
抑制信号は第１制御部（抑制制御部に相当）１２が通信ネットワーク９、ルータ部８、
外部通信ネットワークＷＡＮを介して特定のサーバーへ例えば１分毎にアクセスして読み
取る。この制御信号の抑制量は例えば３０分毎に変更される。従って、抑制量は３０分毎
に変わり、第１制御部１２は抑制信号に含まれる抑制量の値が変化した時（３０分毎）を
判断し本実施例による抑制の動作を行うものである。よって、抑制量の変更は３０分毎に
行われる。尚、この１分、３０分の時間はこれに限定されるものではなく、それぞれの構
成に合わせて任意に用いることが可能である。また、第１制御部１２は特定のサーバーか
ら制御信号を読み取る毎（例えば１分毎）に得られる抑制量の値をその都度（１分毎）変
更するように構成しても良いものである。この場合、通信ネットワーク９の容量（通信速
度や混雑具合）を考慮して３０分（抑制量の変更周期）以内に全ての電力変換装置へデー
タ等の送信が可能になるように設定することが望ましい。
The suppression signal is transmitted from the first control unit (corresponding to the suppression control unit) 12 to the communication network 9, the
A specific server is accessed and read, for example, every minute via the external communication network WAN. The amount of suppression of this control signal is changed every 30 minutes, for example. Accordingly, the suppression amount changes every 30 minutes, and the
組１乃至組５の出力の例としては、例えば組１は太陽電池１ａの定格出力が４ｋｗ、電
力変換装置１ｂの定格出力が４ｋｗであれば、系統７へ重畳する電力は太陽電池の１ｂの
定格出力または電力変換装置１ｂのそれぞれの定格出力の小さい方を超えることはないの
で、公称出力は４０×１００ｗ（４Ｋｗ）となり記憶部Ｒ１のアドレス０１に「４０」が
記憶されている。尚、太陽電池の定格出力は充分な日射量がある際に太陽電池が最適動作
点で発電している時の最大出力であり、太陽電池の最大発電出力に置き換えても良い。同
様に電力変換装置の定格出力も最大出力に置き換えても良い。
As an example of the output of the
例えば組２は太陽電池２ａの定格出力が４．２ｋｗ、電力変換装置２ｂの定格出力が４
ｋｗであれば、系統７へ重畳する電力は電力変換装置２ｂの定格出力を超えないので公称
出力は４０×１００ｗ（４Ｋｗ）となり記憶部Ｒ１のアドレス０２に「４０」が記憶され
ている。（但し、定格出力４．２ｋｗ以上の電力変換装置を用いれば公称出力は「４２」
とすることができる。）
For example, in
If it is kw, the power superimposed on the
It can be. )
例えば組３は太陽電池３ａの定格出力が４ｋｗ、電力変換装置３ｂの定格出力が５ｋｗ
であれば、系統７へ重畳する電力は太陽電池３ａの定格出力を超えないので公称出力は４
０×１００ｗ（４Ｋｗ）となり記憶部Ｒ１のアドレス０３に「４０」が記憶されている。
For example, in
If so, the power superimposed on the
0 × 100w (4 Kw), and “40” is stored in the
例えば組４は太陽電池４ａの定格出力が４ｋｗ、電力変換装置４ｂの定格出力が５ｋｗ
であれば系統７へ重畳する電力は太陽電池４ａの定格出力を超えないので公称出力は４０
×１００ｗ（４Ｋｗ）となり記憶部Ｒ１のアドレス０４に「４０」が記憶されている。尚
、組４は太陽電池４ｃを後日増設する場合、太陽電池４ｃの定格出力が１ｋｗであれば、
系統への重畳電力を１０×１００Ｗ（１Ｋｗ）増やすことができるので記憶部Ｒ１のアド
レス０４が「４０」から「５０」に変えて記憶させることができる。この時も電力変換装
置４ｂの定格出力を超えで記憶させることはない。尚、それぞれの電力変換装置は、電子
部品、電気部品等の耐容量に対する保護から定格出力を超えて交流電力を出力しない制御
が成されるように構成されている。
For example, in
Then, since the electric power superimposed on the
× 100w (4 Kw), and “40” is stored in the
Since the superimposed power to the system can be increased by 10 × 100 W (1 Kw), the
例えば組５は太陽電池５ａの定格出力は５ｋｗ、電力変換装置５ｂの定格出力が５ｋｗ
であれば電力変換装置４ｂの出力は定格出力を超えないので公称出力は５０×１００ｗ（
５Ｋｗ）で記憶部Ｒ１のアドレス０５に「５０」が記憶されている。
For example, in set 5, the rated output of the
If so, the output of the power converter 4b does not exceed the rated output, so the nominal output is 50 × 100w (
5Kw), “50” is stored in the
記憶部Ｒ１には他にアドレス「０６」乃至アドレス「１０」があり、記憶値はいずれも
「００」である。これは当該アドレスに対応する組の公称出力値が記憶されていないこと
を示す。すなわち、太陽電池と電力変換装置とから成る組が設置されていないことを示し
、今後増設することを可能にしている。尚、今後の増設数はこれに限るものではなく、記
憶部Ｒ１に構成されるアドレス数に基づいて変更可能である。
The storage unit R1 also has addresses “06” to “10”, and the stored values are all “00”. This indicates that the set of nominal output values corresponding to the address is not stored. That is, it indicates that a set of solar cells and power conversion devices is not installed, and it is possible to add more in the future. Note that the number of expansions in the future is not limited to this, and can be changed based on the number of addresses configured in the storage unit R1.
第１制御部１２は抑制制御部の機能に加えリモートコントローラの機能を備え、電力変
換装置１ｂ乃至電力変換装置５ｂの停止／運転開始（太陽電池の発電力を判断して自動都
的に運転を開始）の操作や発電電力量（太陽電池の発電量および／または系統７への重畳
している電力量）の個別又は総量の表示を行う事ができるように構成されている。また、
抑制信号を取得した際の抑制量などの表示を行うことも可能に構成されている。
The
It is also possible to display the amount of suppression when the suppression signal is acquired.
この発電電力量などの表示は通信ネットワーク９を経由して（さらに外部通信ネットワ
ークＷＡＮを経由してもよい）アクセス可能な情報端末に第１制御部１２からデータを供
給してこれらの情報端末に表示させることも可能である。また、第１制御部１２は記憶部
Ｒ１、後記する記憶部Ｒ２の値を書き換える操作部４０などを備えている。この第１制御
部１２の機能は例えば電力変換装置のいずれか、例えば電力変換装置１ｂに親制御部１０
ａとして内蔵させることも可能である。尚、操作部４０の機能を専用の端末器に備え、当
該端末器を別途通信ネットワーク９、第１制御部１２、電力変換装置１ｂなどに直接接続
して記憶部Ｒ１、記憶部Ｒ２のデータの書き換えを行えるように構成しても良いものであ
る。
The display of the amount of generated power and the like is performed by supplying data from the
It is also possible to incorporate it as a. In addition, the function of the
図２は図１に示した電力変換装置の概略構成を示す説明図であり、説明のために電力変
換装置４ｂを主に説明する。他の電力変換装置も出力容量に違いがあるが同様な構成を有
するものである。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the power conversion device shown in FIG. 1, and the power conversion device 4b will be mainly described for the sake of explanation. Other power converters have similar configurations, although there are differences in output capacity.
２１、２２は昇圧回路であり、それぞれ太陽電池４ａと増設の太陽電池４ｃが接続され
る。尚、この昇圧回路は２回路に限定されるものではなく、１回路でもよく、また複数回
路でもよいものである。例えば、３回路、４回路、５回路、６回路など太陽電池のストリ
ングの数に応じて適したものを用いることができるものである。尚、将来の太陽電池の増
設を考慮すれば空き回路のある電力変換装置を用いればよい。
昇圧回路２１はリアクトル２３、スイッチング素子２４、ダイオード２５、平滑用コン
デンサ２６を結線して昇圧チョッパ回路（例えば図２に示す結線）を構成している。この
昇圧回路２１の昇圧比はスイッチング素子２４を所定の周期でオン／オフ制御する際のオ
ンデューティを変えて制御することができる。
The step-up
昇圧回路２１の昇圧比は、太陽電池４ａで発電された発電電力を開閉スイッチ２７を介
して入力した後、直流電力検出器２８で検出する電力値（電圧と電流との積であり太陽電
池の発電電力または発電量に相当する）が最大になるように第２制御部２９で制御される
。この昇圧比の制御は、ＭＰＰＴ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｃ
ｋｉｎｇ）方式と称し気象条件等の変化で常に変動する太陽電池の最適動作点（最大発電
量に相当）を追従する制御である。昇圧回路２２も同じ構成であり説明は省略する。
The step-up ratio of the step-up
This is a control that follows the optimum operating point (corresponding to the maximum power generation amount) of the solar cell, which is referred to as a “king” method and constantly fluctuates due to changes in weather conditions and the like. The
尚、昇圧回路２１の構成は昇圧チョッパ回路に限るものではなく、太陽電池の出力電圧
が高い時には降圧チョッパ回路を用いても良く、またトランスを用いた絶縁型のフォワー
ド方式やフライバック方式など昇圧比（または降圧比）を制御できるものであれば良い。
Note that the configuration of the
図３は、太陽電池の出力電圧と出力電力との一般的な特性を示す説明図である。特性Ｔ
ｍａｘは定格出力（最大出力）が得られるような日射条件の際の特性であり、特性Ｔ２は
曇りや雨の日など日射条件の良くない時の特性である。特性Ｔｍａｘにおいて、直流電力
検出器２８の検出する電力値がＰｍａｘに成るように昇圧回路２１の昇圧比を変えると、
太陽電池の出力電圧が電圧Ｖｍａｘの時に発電電力が最大のＰｍａｘになる。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing general characteristics of the output voltage and output power of the solar cell. Characteristic T
“max” is a characteristic under solar radiation conditions where a rated output (maximum output) is obtained, and a characteristic T2 is a characteristic when the solar radiation conditions are not good such as a cloudy or rainy day. When the boost ratio of the
When the output voltage of the solar cell is the voltage Vmax, the generated power becomes the maximum Pmax.
また昇圧回路２１の昇圧比を変えて太陽電池の発電電圧を電圧Ｖ１又はＶ１１とすれば
発電電力はＰ１とすることができる。従って、発電電力の上限値をＰ１とする場合は電圧
が電圧Ｖ１又はＶ１１に成るように昇圧比を制御すればよく、昇圧回路２１の昇圧比を変
えることによって太陽電池の発電電力を可変制御（抑制制御）することができる。特性Ｔ
２では最大発電電力は電圧Ｖ２の時に発電電力がＰ２となるが、発電電力Ｐ２＜Ｐ１であ
る。
Further, if the boosting ratio of the
In 2, the maximum generated power is P2 when the voltage is V2, but the generated power P2 <P1.
図２において、昇圧回路２１、２２で昇圧された中間電圧（点３０での電圧）を有する
直流電力はインバータ部３１でＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ
）方式に基づき複数のスイッチング素子のオン／オフ動作で疑似正弦波に変換されて出力
される。
In FIG. 2, the DC power having the intermediate voltage (voltage at the point 30) boosted by the
) Is converted into a pseudo sine wave by an on / off operation of a plurality of switching elements based on the method, and is output.
インバータ部３１は、単相の疑似正弦波を出力する際は少なくとも４個のスイッチング
素子を単相ブリッジ状に結線し、三相の疑似正弦波を出力する際は少なくとも６個のスイ
ッチング素子を３相ブリッジ状に結線すればよい。またインバータ部には中性点クランプ
方式など異なる回路結線を用いても良く、さらに階調による多段出力などで疑似正弦波を
生成するようにしても良い。
The
インバータ部３１から出力された疑似正弦波はフィルタ部３２（リアクタとコンデンサ
とでローパスフィルタを構成）で高周波成分を取り除くかまたは減衰させた後、系統７へ
重畳される。
The pseudo sine wave output from the
インバータ部３１を構成する複数のスイッチング素子のオン／オフ信号は電力変換装置
４ｂに備えられる第２制御部２９で生成される。第２制御部２９はマイコン（マイクロプ
ロセッサ、ＭＰＵ、ＣＰＵなどの演算装置）を用いて構成されており、インターフェース
回路（図示せず）を用いて電力検出部１１と制御信号やデータの送受が可能である。
On / off signals of a plurality of switching elements constituting the
第２制御部２９は更に電力検出部１１、通信ネットワーク９を介して第１制御部１２と
制御信号やデータの送受が可能に構成されている。また、親制御部１０ａを備える電力変
換装置であれば他の電力変換装置とも信号の送受を行い本発明の実施例の動作を構成する
ものである。
The
３３は電流・電圧センサであり系統へ供給される交流電力の電流値及び電圧値（実質的
には系統の電圧）を検出する。第２制御部２９はこの電流値及び電圧値に基づいて系統７
へ交流電力を重畳させるため同期のタイミング（疑似正弦波の電気角）を電圧値の変化（
例えばゼロクロス）で判断し調整する。以下の動作に用いる交流電力の値は、電流・電圧
センサ３３の検出値から複数の移動平均値を求めた後の交流電力（実効値）の平均値であ
り、またこの平均を演算しない最新の交流電力であってもよく設計仕様に基づいて決める
ものである。
In order to superimpose the AC power on the change of voltage value (synchronous timing (electrical angle of the pseudo sine wave)) (
For example, it is determined and adjusted at zero cross). The value of AC power used for the following operations is the average value of AC power (effective value) after obtaining a plurality of moving average values from the detection values of the current /
また、系統７へ重畳させる交流電力の値が直流電力検出器３９の検出した発電電力に実
質的（変換効率を考慮して）に同じになるように疑似正弦波の出力電圧を制御する。この
出力電圧は第２制御部２９でインバータ部３１の夫々のスイッチング素子のオン／オフを
制御して行われる。従って、第２制御部２９は太陽電池４ａの発電電力から電力変換装置
４ｂの変換損失を除いた電力が系統７へ供給される。尚、この動作は抑制制御を行ってい
ない時のものであり、抑制動作が行われるときは系統７へ供給される電力が減少するもの
である。
Further, the output voltage of the pseudo sine wave is controlled so that the value of AC power to be superimposed on the
図３において直流電力検出器２８の検出する電圧が増加（または減少）するように昇圧
回路２１昇圧比を変えて太陽電池４ａの発電電力を減少させ、系統７へ重畳される電力量
を減少させる。
In FIG. 3, the boosting
説明を容易にするため太陽電池４ａの発電電力の全量が変換効率１００％で系統７へ重
畳されるとする（太陽電池の発電電力＝電力変換装置の出力する交流電力）と、日射条件
により太陽電池４ａは特性Ｔｍａｘで発電している場合に上限値がＰ１に設定されると太
陽電池４ａの出力電圧はＶ１またはＶ１１に至らせるものである。
For ease of explanation, it is assumed that the total amount of power generated by the solar cell 4a is superimposed on the
この時、太陽電池の発電出力と上限値Ｐ１との差が所定値以下の時は、電圧を上げる方
向に最適動作点の右側の特性を利用して出力電圧を電圧Ｖ１に至らせる。差が所定値より
大きい時は、電圧を下げる方向に最適動作点の左側の特性を利用し発電電力の減少速度が
遅くなるように制御して出力電圧を電圧Ｖ１１に至らせる。このように制御速度を変える
ことによって制御不良を抑制している。尚、昇圧比を変える際の変化速度を変えて制御不
良を抑制しても良い。
At this time, when the difference between the power generation output of the solar cell and the upper limit value P1 is equal to or less than a predetermined value, the output voltage is brought to the voltage V1 using the characteristic on the right side of the optimum operating point in the direction of increasing the voltage. When the difference is larger than the predetermined value, the output voltage is brought to the voltage V11 by controlling the reduction rate of the generated power to be slow using the characteristic on the left side of the optimum operating point in the direction of decreasing the voltage. In this way, control failure is suppressed by changing the control speed. Note that control failure may be suppressed by changing the rate of change when changing the step-up ratio.
また、日射条件が悪く特性Ｔ２では、系統７へ重畳している交流電力の値（電力検出部
３３の検出する値）が例えば上限値Ｐ１以下であれば、太陽電池４ａが最適動作点（出力
電力Ｐ２、発電電圧Ｖ２）で発電するように昇圧回路２１の昇圧比が制御されるものであ
る。尚、日射量の変化により系統７へ重畳される交流電力の量と上限値Ｐの値との大小関
係が変われば、この大小関係に基づく制御に切り換わるものである。
Moreover, if the solar radiation condition is poor and the characteristic T2 indicates that the value of the AC power superimposed on the grid 7 (the value detected by the power detection unit 33) is, for example, the upper limit value P1 or less, the solar cell 4a is at the optimum operating point (output). The step-up ratio of the step-up
このように、電力変換装置４ｂは上限値（抑制出力値に相当）に応じて系統７へ重畳す
る交流電力の上限値（抑制出力値に相当）の値を任意に変更することができるものであり
、この制御を行う制御部の機能は第２制御部２９に構成されている。尚、３４は表示部で
あり、エラー履歴や設定値などを表示することができるものである。また、電力変換装置
の定格出力を超えない制御は維持されているものである。
In this way, the power conversion device 4b can arbitrarily change the value of the upper limit value (corresponding to the suppression output value) of AC power superimposed on the
図４は抑制信号の受信（又は取得）から始まる制御動作の説明図である。主記憶部４１
は少なくとも記憶部Ｒ１及び記憶部Ｒ２から構成され、操作部４０の操作により記憶部Ｒ
１にはアドレス０１乃至１０に対応したそれぞれの電力変換装置（もしくは太陽電池と電
力変換装置との組）の公称出力値が書き換え可能に記憶されている。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a control operation starting from reception (or acquisition) of a suppression signal.
Is composed of at least a storage unit R1 and a storage unit R2, and the storage unit R is operated by operating the
1, the nominal output value of each power conversion device (or a set of a solar cell and a power conversion device) corresponding to addresses 01 to 10 is stored in a rewritable manner.
尚、この公称出力値は太陽電池の定格出力及び電力変換装置の定格出力に基づいて任意
に設定することが可能であるが所定の機関へ登録（または申請）した値に合わせることも
可能である。太陽電池の増設や電力変換装置などの機器の変更で登録した公称出力値が変
更された場合は操作部４０の操作で容易に変更することができる。
The nominal output value can be arbitrarily set based on the rated output of the solar cell and the rated output of the power converter, but can also be adjusted to the value registered (or applied for) to a predetermined engine. . When the registered nominal output value is changed by adding a solar cell or changing a device such as a power converter, it can be easily changed by operating the
また、同一のセグメント（通信ネットワーク９）に接続されている電力変換装置（また
は太陽電池と電力変換装置との組）の公称出力値の総和を用いてこれらの電力変換装置を
単一のシステムとして取り扱うことも可能である。本実施例ではアドレス０６以降に増設
の余裕がある。
Moreover, these power converters are made into a single system using the sum total of the nominal output values of the power converters (or a set of solar cells and power converters) connected to the same segment (communication network 9). It can also be handled. In this embodiment, there is room for expansion after
記憶部Ｒ２には操作部４０の操作で抑制制御を有効にするか否かの情報を書き換え可能
に記憶されている。本実施例では「１」が有効、「０」が無効を示している。電力変換装
置１ｂ、及び電力変換装置２ｂは抑制制御が無効に設定されている。電力変換装置３ｂ乃
至電力変換装置５ｂは抑制制御が有効に設定され、以下の説明の抑制制御が行われる。尚
、この無効「０」を設定する場合は、例えば電力変換装置が停止している場合、抑制制御
に対応していない場合、系統連系を行わない場合などであり、通常は有効「１」に設定さ
れる。
In the storage unit R2, information on whether or not the suppression control is enabled by the operation of the
記憶部Ｒ１、記憶部Ｒ２、操作部４０は通信ネットワーク９につながっていればよく同
一の機器に備える必要はない。例えば、記憶部Ｒ１、記憶部Ｒ２、操作部４０を第１制御
部１２に備える場合、記憶部Ｒ１、記憶部Ｒ２を第１制御部１２に備え操作部４０を別途
情報端末に備える場合、記憶部Ｒ１、記憶部Ｒ２、操作部４０を別途情報端末または個別
コントローラに備える場合などがある。
The storage unit R1, the storage unit R2, and the
第１制御部１２は外部通信ネットワークを介して得られる抑制信号の抑制量を記憶部Ｒ
１に記憶された公称出力値に適用して得られる抑制出力値を記憶部Ｒ３に夫々のアドレス
に対応して記憶する。
The
The suppression output value obtained by applying to the nominal output value stored in 1 is stored in the storage unit R3 corresponding to each address.
制御信号に含まれる抑制量ＡＡが公称出力値に対して系統へ重畳させる出力の比率の情
報であれば、例えば、ステップＳ１で「例えばＡＡ＝８０％」の場合（この値は例えば１
％刻みで設定されるが、これに限るものでなく規格より変更される。また、実質的に公称
出力に対する２０％の出力抑制を表す。）を用いて、公称出力値の８０％の値を記憶部Ｒ
３に記憶する。尚、この２０％が抑制量であれば、ＡＡ＝２０％から１００−２０＝８０
％の値を求め、公称出力値の８０％の値を記憶部Ｒ３に記憶する。次いで、電力変換装置
３ｂに対応する公称出力値（記憶部Ｒ１のアドレス０３の値）「４０」の８０％の値「３
２」（３．２Ｋｗを意味する。）を記憶部Ｒ３のアドレス「０３」に記憶する。同様にア
ドレス「０４」に対応する値「３２」及びアドレス「０５」に対応する値「４０」を記憶
する。また、抑制量ＡＡは抑制する交流電力の量を示す値であっても良く、この場合、公
称出力で按分して記憶Ｒ３に直接記憶させても良く、またこの按分比率は独自に設定する
ことも可能である。
If the suppression amount AA included in the control signal is information on the ratio of the output to be superimposed on the system with respect to the nominal output value, for example, in the case of “for example, AA = 80%” in step S1 (this value is, for example, 1
Although it is set in increments of%, it is not limited to this and is changed from the standard. It also represents a 20% power suppression with respect to the nominal output. ), 80% of the nominal output value is stored in the storage unit R
3 is stored. If 20% is the suppression amount, AA = 20% to 100-20 = 80.
% Is obtained, and 80% of the nominal output value is stored in the storage unit R3. Next, a value “3” of 80% of the nominal output value (value of the
2 ”(meaning 3.2 Kw) is stored in the address“ 03 ”of the storage unit R3. Similarly, a value “32” corresponding to the address “04” and a value “40” corresponding to the address “05” are stored. Further, the suppression amount AA may be a value indicating the amount of AC power to be suppressed. In this case, it may be apportioned by the nominal output and directly stored in the storage R3, and this apportioning ratio should be set independently. Is also possible.
尚、アドレス「０１」に対応する記憶部Ｒ２の値が「０」（無効）であるためアドレス
「０１」に対応する記憶部Ｒ３の値は「４０」（４０の１００％の値）である。同様にア
ドレス「０２」に対応する記憶部Ｒ３の値も「４０」である。
Since the value of the storage unit R2 corresponding to the address “01” is “0” (invalid), the value of the storage unit R3 corresponding to the address “01” is “40” (100% of 40). . Similarly, the value of the storage unit R3 corresponding to the address “02” is also “40”.
このように抑制量ＡＡが適用されるものは記憶部Ｒ２の値が「１」（有効）に対応する
公称出力値である。このスッテプＳ１の動作は制御信号を得る毎に行われるが、制御量の
更新には所定の周期（例えば３０分周期）があるので実質的には３０分に１回の周期で記
憶部Ｒ３の値が書き換わるものである。
Thus, what is applied with the suppression amount AA is a nominal output value corresponding to the value of the storage unit R2 being “1” (valid). The operation of step S1 is performed every time a control signal is obtained. However, since there is a predetermined period (for example, a period of 30 minutes) for updating the control amount, the storage unit R3 has a period of substantially once every 30 minutes. The value is rewritten.
スッテプＳ１の動作は、それぞれの電力変換装置毎に行ったがこれに限るものではなく
、記憶部Ｒ２に「１」（有効）が記憶されている公称出力値の総和の抑制量ＡＡに対応す
る値を算出した後、この算出値を記憶部Ｒ２に「１」が記憶された電力変換装置（組）で
予め定めた比率に基づいて按分しても良い。また、この按分は記憶部Ｒ１の値に基づいて
按分しても良い。
The operation of step S1 is performed for each power converter, but is not limited to this, and corresponds to the suppression amount AA of the sum of the nominal output values in which “1” (valid) is stored in the storage unit R2. After calculating the value, the calculated value may be prorated based on a predetermined ratio in the power conversion device (group) in which “1” is stored in the storage unit R2. Further, this apportionment may be apportioned based on the value of the storage unit R1.
ステップＳ２は信号規制を行う信号規制部の機能であり、通信ネットワーク９を介して
、交流出力を系統７へ重畳していない電力変換装置を判断し、重畳を行っている電力変換
装置のアドレスに対応する記憶部Ｒ４に抑制出力値を記憶する。
Step S <b> 2 is a function of a signal restriction unit that performs signal restriction, and determines a power conversion device that does not superimpose an AC output on the
交流出力を前記系統へ重畳しているか否かの判断は、それぞれの電力変換装置から得ら
れる運転状態の情報により、系統７へ重畳している交流電力の量が０以下の場合、太陽電
池の発電量が０以下の場合、保護装置が作動して系統７へ出力を行っていない場合、電力
変換装置の運転が停止に設定されている場合、電力変換装置が交流電力を系統へ重畳させ
ていない場合、電力変換装置が直流電力を交流電力へ変換する動作を行っていない場合、
などがあり、さらに電力変換装置から運転状態の情報が得られない場合などを交流出力を
系統７へ重畳していない場合と判断している。
Whether or not the AC output is superimposed on the grid is determined based on the operating state information obtained from each power converter when the amount of AC power superimposed on the
In addition, it is determined that the AC output is not superimposed on the
交流出力を系統７へ重畳していない電力変換装置（太陽電池と電力変換装置との組）の
アドレスに対応する記憶部Ｒ４の値は「００」になる。図４に示す状態は電力変換装置１
ｂ乃至電力変換装置５ｂが交流出力を系統７へ重畳している状態である。
The value of the storage unit R4 corresponding to the address of the power conversion device (a set of the solar cell and the power conversion device) that does not superimpose the AC output on the
b to the
また、例えば、電力変換装置５ｂが交流出力を系統７へ重畳していない場合には、この
電力変換装置５ｂのアドレスに対応する記憶部Ｒ４の値は公称出力値「５０」に設定され
る。このアドレスに対応する記憶部Ｒ３の値（４０）は記憶部Ｒ２の値が「１」（有効）
であり、交流出力を系統７へ重畳している電力変換装置に対応する記憶部Ｒ４のアドレス
の値に予め定められた比率で按分され加算される。すなわち、電力変換装置３ｂ乃至５ｂ
の公称出力値の総和に対する実際に系統へ重畳される交流電力の総和は抑制量が適用され
た出力に相当するものである。（但し、記憶部Ｒ２が「０」を除く）
Further, for example, when the
It is prorated and added to the value of the address of the storage unit R4 corresponding to the power converter that superimposes the AC output on the
The sum of the AC power actually superimposed on the system with respect to the sum of the nominal output values of the output corresponds to the output to which the suppression amount is applied. (However, the storage unit R2 excludes “0”)
尚、この按分方法はこれに限るものではなく、同一のセグメント内に接続される電力変
換装置の台数が多く按分による補正が小さい場合は、按分をしないことも可能である。
Note that this apportioning method is not limited to this, and apportioning is not possible when the number of power converters connected in the same segment is large and correction by apportioning is small.
記憶部Ｒ４のアドレス「０５」には公称出力値が設定され実質的に抑制が行われない状
態で電力変換装置５ｂの運転開始（運転再開）が行われる。すなわち抑制制御の影響を受
けずに電力変換装置は通常の起動が行えるものである。電力変換装置５ｂの起動が判断さ
れた後はステップＳ２の動作に基づき抑制出力値が記憶部Ｒ４に記憶される。すなわち抑
制制御された抑制出力値が記憶され、また按分して加算された補正値は無効になるもので
ある。
The
ステップＳ３では記憶部Ｒ４に記憶されている値が「００」でなければアドレスが対応
する電力変換装置へこの抑制出力値の情報を送信して、それぞれの第２制御部の上限値（
抑制出力値）とし、この上限値を超えない制御を行うものである。
In step S3, if the value stored in the storage unit R4 is not “00”, the information on the suppression output value is transmitted to the power conversion device corresponding to the address, and the upper limit value (
Control output value), and control not exceeding this upper limit value is performed.
このような動作を行うことによって、系統７への交流出力（逆潮流量）の制御を行う際
に、交流出力を系統７へ重畳していない電力変換装置へ抑制出力値の供給を規制すること
ができるものである。
By performing such an operation, when controlling the AC output (reverse flow rate) to the
また、電力変換装置の出力（実質的に太陽電池の発電量）の全量を系統７へ重畳（逆潮
流）させているが、電力線６の電力センサ１０の近傍で反系統７側に分電盤等の自己負荷
へ交流電力を分岐させる回路を設け、この自己負荷で消費しなかった余剰電力を系統へ重
畳（逆潮流）させるように構成することも可能である。この場合も同様に動作する。
Further, the entire output of the power converter (substantially the amount of power generated by the solar cell) is superimposed (reverse power flow) on the
本発明は同一セグメント内の通信ネットワークに接続された出力抑制機能をそなえる電
力変換システムに適しているものである。
The present invention is suitable for a power conversion system having an output suppression function connected to a communication network in the same segment.
以上、本発明の一実施形態について説明したが、以上の説明は本発明の理解を容易にす
るためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱すること
なく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, the above description is for making an understanding of this invention easy, and does not limit this invention. It goes without saying that the present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and that the present invention includes equivalents thereof.
１ａ 太陽電池
１ｂ 電力変換装置
６ 電力線
７ 系統
８ ルータ部
９ 通信ネットワーク
１２ 第１制御部
２１ 昇圧回路
２９ 第２制御部
３１ インバータ部
３２ フィルタ部
４０ 操作部
４１ 主記憶部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
電する直流電力を系統に同期する交流電力に変換する電力変換装置との組を複数組接続し
た電力変換システムにおいて、それぞれの組に対応する交流電力の公称出力値を書き換え
可能に記憶する記憶部と、前記セグメントの外に構成される外部通信ネットワークと、当
該外部通信ネットワークを介して得られる抑制信号の抑制量を前記公称出力値に適用して
得られる抑制出力値を前記公称出力値毎に対応するそれぞれの組へ前記通信ネットワーク
を介して出力する抑制制御部と、前記交流電力を前記系統へ重畳していない前記電力変換
装置へ前記抑制出力値が供給されるのを規制する信号規制部と、前記系統へ重畳されるそ
れぞれの組の交流電力が前記抑制出力値を超えないように制御するそれぞれの電力変換装
置に設けられる制御部とを備え、前記抑制制御部を前記外部通信ネットワークを経由して
前記通信ネットワークに接続する構成とし、更に前記抑制制御部はそれぞれの組が交流電
力を系統へ重畳している電力量を個別に表示可能にする構成を備えると共に、総電力量を
表示可能にする構成を備えることを特徴とする電力変換システム。 In a power conversion system in which a plurality of sets of a solar battery and a power conversion device that converts DC power generated by the solar battery into AC power synchronized with the system are connected to a communication network configured in the same segment, A storage unit that stores the nominal output value of AC power corresponding to each set in a rewritable manner, an external communication network configured outside the segment, and a suppression amount of a suppression signal obtained through the external communication network A suppression control unit that outputs a suppression output value obtained by applying to the nominal output value to each set corresponding to each nominal output value via the communication network, and the AC power is not superimposed on the system A signal regulation unit that regulates the supply of the suppression output value to the power converter, and each set of AC power superimposed on the system includes the suppression power. And a control unit provided in each of the power conversion apparatus for controlling so as not to exceed the output value, the suppression control unit via the external communication network
The suppression control unit is configured to be connected to the communication network, and each set includes an AC power supply.
In addition to providing a configuration that allows individual display of the amount of power superimposed on the grid,
A power conversion system comprising a configuration that enables display .
電する直流電力を系統に同期する交流電力に変換する電力変換装置との組を複数組接続し
た電力変換システムにおいて、それぞれの組に対応する交流電力の公称出力値を書き換え
可能に記憶する記憶部と、前記セグメントの外に構成される外部通信ネットワークと、当
該外部通信ネットワークを介して得られる抑制信号の抑制量を前記記憶部に記憶された前
記公称出力値の総和に適用して得られる値を前記交流電力を前記系統へ重畳しているそれ
ぞれの前記公称出力値毎に按分されたそれぞれの抑制出力値を前記公称出力値毎に対応す
るそれぞれの組へ前記通信ネットワークを介して出力する抑制制御部と、前記系統へ重畳
されるそれぞれの組の交流電力が前記抑制出力値を超えないように制御するそれぞれの電
力変換装置に設けられる制御部とを備え、前記抑制制御部を前記外部通信ネットワークを
経由して前記通信ネットワークに接続する構成とし、更に前記抑制制御部はそれぞれの組
が交流電力を系統へ重畳している電力量を個別に表示可能にする構成を備えると共に、総
電力量を表示可能にする構成を備えることを特徴とする電力変換システム。 In a power conversion system in which a plurality of sets of a solar battery and a power conversion device that converts DC power generated by the solar battery into AC power synchronized with the system are connected to a communication network configured in the same segment, A storage unit that stores the nominal output value of AC power corresponding to each set in a rewritable manner, an external communication network configured outside the segment, and a suppression amount of a suppression signal obtained through the external communication network Each suppression output value apportioned for each nominal output value in which the AC power is superimposed on the grid is obtained by applying the sum of the nominal output values stored in the storage unit to the grid. Suppression control unit that outputs to each set corresponding to each nominal output value via the communication network, and each set of AC power superimposed on the system Comprising a respective control unit provided in the power converter for controlling so as not to exceed the suppressing output value, the external communication network the suppression control unit
Connected to the communication network via the network, and the suppression control unit
Has a configuration that enables individual display of the amount of power superimposing AC power on the grid.
A power conversion system comprising a configuration that enables display of electric energy .
電力変換装置を含む組、直流電力を交流電力へ変換する動作を行っていない電力変換装置
を含む組、または運転を停止している電力変換装置を含む組のいずれか１つの組が含まれ
ないことを特徴とする請求項２に記載の電力変換システム。 The set in which AC power is superimposed on the grid includes at least a set including a power converter that does not superimpose AC power on the grid, a set that includes a power converter that does not perform an operation of converting DC power to AC power, The power conversion system according to claim 2, wherein any one of the sets including the power conversion device whose operation is stopped is not included.
じにすることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の電力変換システ
ム。 The power conversion system according to any one of claims 1 to 3, wherein a period for obtaining the suppression signal and a period for outputting the suppression output value to each set are substantially the same.
力変換システム。 The power conversion system according to claim 4, wherein the communication network is a wireless network.
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