JP7281384B2 - 接続箱 - Google Patents
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Description
このようなパワーコンディショナとしては、高い変換効率および低コストの観点から、トランスレス方式(非絶縁方式)のパワーコンディショナが多い。トランスレス方式のパワーコンディショナでは、電力系統側と太陽電池側との間が絶縁されていないため、電力系統側が中性点接地されている場合、太陽電池側の正極および負極と大地との間に電位差が生じる(図7)。
ところで、一般住宅用に普及している太陽電池ユニットおよびパワーコンディショナの定格電力は4kW程度である。本願発明者らは、小型化および低コスト化の観点から、一般住宅用に普及している太陽電池ユニットおよびパワーコンディショナの定格電力に適用する絶縁型のDC-DCコンバータを備える接続箱を考案する。しかし、それ以上の定格電力の太陽電池ユニットおよびパワーコンディショナもあり、本願発明者らの考案の接続箱が、このような定格電力を超える太陽電池ユニットおよびパワーコンディショナに適用されることも予想される。
また、太陽電池ユニットの発電電力及びパワーコンディショナの定格電力がDC-DCコンバータの定格出力と同等以下の場合であっても、周囲温度の上昇等によりDC-DCコンバータの温度が上昇した場合には、さらなる温度上昇を防ぐため、DC-DCコンバータの出力を定格出力電力以下に抑制することが必要になる場合がある。
このような場合にDC-DCコンバータの運転を停止させると、太陽電池ユニットの発電電力のすべてが無駄になる。
また、太陽光発電システムでは、電力系統の需給調整または電力系統への逆潮流防止等のために、出力の抑制が必要な場合がある。この点に関し、出力抑制機能を備えるパワーコンディショナがある。このような出力抑制対応のパワーコンディショナでは、出力の抑制が必要な場合にはMPPT制御を解除し、動作点を太陽電池ユニットの最大電力点からずらし、出力電力を必要量だけ抑制する。
図1は、本実施形態に係る接続箱を備える太陽光発電システムの一例を示す図である。図1に示す太陽光発電システム1は、複数の太陽電池ユニット20と、本実施形態に係る接続箱10と、パワーコンディショナ30とを備える。
パワーコンディショナ30としては、高い変換効率および低コストの観点から、トランスレス方式(非絶縁方式)のパワーコンディショナが多い。トランスレス方式のパワーコンディショナ30では、電力系統側と太陽電池側との間が絶縁されていないため、電力系統側が中性点接地されている場合、太陽電池側の正極および負極と大地との間に電位差が生じる。
ところで、一般住宅用に普及している太陽電池ユニットおよびパワーコンディショナの定格電力は4kW程度である。本願発明者らは、小型化および低コスト化の観点から、一般住宅用に普及している太陽電池ユニットおよびパワーコンディショナの定格電力に適用する絶縁型のDC-DCコンバータを備える接続箱を考案する。しかし、それ以上の定格電力(例えば5.5kW程度)の太陽電池ユニットおよびパワーコンディショナもあり、本願発明者らの考案の接続箱が、このような定格電力を超える太陽電池ユニットおよびパワーコンディショナに適用されることも予想される。
上述したように、図1に示す接続箱10は、絶縁型のDC-DCコンバータ100を備え、DC-DCコンバータ100の入力側の負極は、抵抗器210,220の直列回路を介して接地されている。接続箱10は地絡検出回路200を備えていてもよい。絶縁型のDC-DCコンバータ100は、DC-ACコンバータ110と、トランス120と、AC-DCコンバータ130と、制御回路140とを備える。
上述した実施形態では、DC-DCコンバータの定格出力電力に応じてDC-DCコンバータの出力電力を制限する接続箱について説明した。変形例では、所定の電力に応じてDC-DCコンバータの出力電力を制限する接続箱について説明する。
太陽光発電システムでは、電力系統の需給調整または電力系統への逆潮流防止等のために、出力の抑制が必要な場合がある。この点に関し、出力抑制機能を備えるパワーコンディショナがある。このような出力抑制対応のパワーコンディショナでは、出力の抑制が必要な場合にはMPPT制御を解除し、動作点を太陽電池ユニットの最大電力点からずらし、出力電力を必要量だけ抑制する。
10,10X 接続箱
11 開閉器
12 逆流防止ダイオード
100 DC-DCコンバータ100
110 DC-ACコンバータ
120 トランス
130 AC-DCコンバータ
140 制御回路
200 地絡検出回路200
210,220 抵抗器
20 複数の太陽電池ユニット
30 パワーコンディショナ
31 昇圧回路31
32 DC-ACコンバータ
33 電気回路
40 分電盤
Claims (8)
- 複数の太陽電池ユニットを、最大電力点追従機能を有するパワーコンディショナに接続する接続箱であって、
前記複数の太陽電池ユニットからの直流電力を集電して、前記パワーコンディショナに供給する電気部品と、
絶縁型のDC-DCコンバータと、
を備え、
前記絶縁型のDC-DCコンバータは、
集電された前記複数の太陽電池ユニットからの直流電力を交流電力に変換するDC-ACコンバータと、
前記DC-ACコンバータからの交流電力を絶縁するトランスと、
前記トランスからの交流電力を直流電力に変換するAC-DCコンバータと、
前記DC-ACコンバータおよび前記AC-DCコンバータのうちの少なくとも何れかを制御することにより、前記DC-DCコンバータを制御する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、
前記DC-DCコンバータの入力電圧に応じて前記DC-DCコンバータの出力電圧を決定するとともに、
前記DC-DCコンバータの出力電流が第一の電流を超える場合、前記DC-DCコンバータの出力電流が前記第一の電流を超えた量に応じて前記DC-DCコンバータの出力電圧を減少させ、前記第一の電流より大きい第二の電流において前記DC-DCコンバータの出力電力が最大となるように制御することにより、前記パワーコンディショナを前記第二の電流で動作させて、前記DC-DCコンバータの出力電流を前記第二の電流に制限する、
接続箱。 - 前記制御回路は、前記DC-DCコンバータの出力電流が前記第一の電流を超えた量に対して、前記DC-DCコンバータの出力電圧を一次関数的に減少させる、請求項1に記載の接続箱。
- 前記制御回路は、前記DC-DCコンバータの出力電流が前記第一の電流を超えた量に対して、前記DC-DCコンバータの出力電圧をn次関数的に減少させる、ここで前記nは2以上の整数である、請求項1に記載の接続箱。
- 前記制御回路は、前記DC-DCコンバータの出力電流が前記第一の電流を超えた量に対して、前記DC-DCコンバータの出力電圧を近似関数的に減少させ、
前記近似関数は、前記太陽電池ユニットからの直流電力の最大電力点近傍の電圧電流特性の近似関数である、
請求項1~3のいずれか1項に記載の接続箱。 - 前記第二の電流は、所定の電力を、前記第一の電流を出力しているときの前記DC-DCコンバータの出力電圧で除算した値である、請求項1~4のいずれか1項に記載の接続箱。
- 前記所定の電力は、前記DC-DCコンバータの定格出力電力である、請求項5に記載の接続箱。
- 前記制御回路は、前記接続箱の温度が所定の値以上に上昇した場合に、前記所定の電力を、前記DC-DCコンバータの定格出力電力より小さい値に変更する、請求項6に記載の接続箱。
- 前記所定の電力は、前記パワーコンディショナの出力電力を目標値に抑制させるための前記DC-DCコンバータの出力電力である、請求項5に記載の接続箱。
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WO2012132948A1 (ja) | 2011-03-30 | 2012-10-04 | 三洋電機株式会社 | 電力変換システム |
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