JP2012019646A - Control device of power converter, and system interconnection inverter system using the control device - Google Patents
Control device of power converter, and system interconnection inverter system using the control device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012019646A JP2012019646A JP2010156532A JP2010156532A JP2012019646A JP 2012019646 A JP2012019646 A JP 2012019646A JP 2010156532 A JP2010156532 A JP 2010156532A JP 2010156532 A JP2010156532 A JP 2010156532A JP 2012019646 A JP2012019646 A JP 2012019646A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- control
- power
- state
- converter
- target voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
【課題】個別制御状態と一括制御状態とを切り替えるときの各電力変換装置による制御の干渉を防止できる制御装置を提供する。
【解決手段】個別制御状態に切り替える場合、制御目標電圧を電圧値V2,V3としてPWM信号P2,P3の生成を開始し、電圧値V2,V3が目標電圧値V1*に一致したときに接続装置を独立状態に切り替え、切替部94,95が制御目標電圧をV1*に切り替えるようにし、その後、目標電圧値V2*,V3*に切り替えるようにした。また、一括制御状態に切り替える場合、制御目標電圧をV1*に切り替え、V2,V3がV1*に一致したときに接続装置を並列状態に切り替え、その後、制御目標電圧をV2,V3に切り替えてから、PWM信号P2,P3の生成を停止するようにした。すべての電力変換装置が同じ制御を行うか、1台の電力変換装置のみが制御を行っている状態となるので、制御の干渉が生じない。
【選択図】図2Provided is a control device capable of preventing control interference by each power conversion device when switching between an individual control state and a collective control state.
When switching to an individual control state, control target voltages are set to voltage values V2 and V3, and generation of PWM signals P2 and P3 is started. When the voltage values V2 and V3 coincide with the target voltage value V1 * , a connecting device Is switched to an independent state, and the switching units 94 and 95 switch the control target voltage to V1 * , and then switch to the target voltage values V2 * and V3 * . When switching to the collective control state, the control target voltage is switched to V1 *, and when the V2 and V3 coincide with V1 * , the connecting device is switched to the parallel state, and then the control target voltage is switched to V2 and V3. The generation of the PWM signals P2 and P3 is stopped. Since all the power conversion devices perform the same control or only one power conversion device performs the control, no control interference occurs.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、複数の電源装置にそれぞれ接続された各電力変換装置の運転を制御する制御装置、およびこの制御装置を用いた系統連系インバータシステムに関する。 The present invention relates to a control device that controls the operation of each power converter connected to a plurality of power supply devices, and a grid-connected inverter system using the control device.
従来、直流電源から出力される直流電力を交流電力に変換して電力系統に供給する系統連系インバータシステムが開発されている。また、複数の太陽電池を直列接続した太陽電池モジュールを直流電源とした系統連系インバータシステムにおいて、太陽電池モジュールとインバータとの間にDC/DCコンバータを設けて、太陽電池モジュールの出力電力が最大となるようにDC/DCコンバータの運転を制御(以下では、「最大電力点追従制御」という。)するものが開発されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a grid-connected inverter system has been developed that converts DC power output from a DC power source into AC power and supplies it to a power system. In addition, in a grid-connected inverter system using a solar cell module in which a plurality of solar cells are connected in series as a DC power source, a DC / DC converter is provided between the solar cell module and the inverter so that the output power of the solar cell module is maximized. A device that controls the operation of the DC / DC converter (hereinafter referred to as “maximum power point tracking control”) has been developed.
また、複数の太陽電池モジュールと複数のDC/DCコンバータとを設けて、太陽電池モジュールの出力電力に応じて、これらの太陽電池モジュールとDC/DCコンバータの接続方法を変更するものも開発されている。 Moreover, what provided the some solar cell module and the some DC / DC converter, and changes the connection method of these solar cell modules and DC / DC converter according to the output electric power of a solar cell module is also developed. Yes.
図7は、太陽電池モジュールおよびDC/DCコンバータを3台ずつ設けた系統連系インバータシステムを示す図である。同図に示すように、系統連系インバータシステム100は、3台の太陽電池モジュール210,220,230と3台のDC/DCコンバータ410,420,430とをそれぞれ接続する接続線にまたがって設けられている接続装置300を備えている。接続装置300は、内蔵する電磁接触器が閉じられて3つの接続線が互いに接続された状態(以下では、「並列状態」とする。)と、内蔵する電磁接触器が開かれて3つの接続線が互いに接続されない状態(以下では、「独立状態」とする。)のいずれかの状態となるものである。
FIG. 7 is a diagram showing a grid-connected inverter system in which three solar cell modules and three DC / DC converters are provided. As shown in the figure, the grid-connected
制御装置900は、図示しないセンサの検出値から太陽電池モジュール210,220,230の出力電力の合計値を算出し、算出された合計値に基づいて接続装置300の切り替えとDC/DCコンバータ410,420,430の運転を制御する。すなわち、合計値が所定値以上の場合は、接続装置300を独立状態とし、DC/DCコンバータ410,420,430の運転をそれぞれ制御する。これにより、各太陽電池モジュール210,220,230の出力電力がそれぞれ最大電力点追従制御される。なお、以下では、当該制御状態を「個別制御状態」とする。一方、合計値が所定値未満の場合は、変換効率を高くするために、接続装置300を並列状態とし、1台のDC/DCコンバータ(例えば、DC/DCコンバータ410)のみの運転を制御する(他の2台のDC/DCコンバータの運転を行わない。)。これにより、太陽電池モジュール210,220,230から出力される電力が一括され、この一括された出力電力が最大電力点追従制御される。なお、以下では、当該制御状態を「一括制御状態」とする。
The
しかしながら、系統連系インバータシステム100においては、個別制御状態と一括制御状態とが切り替えられるときに、各DC/DCコンバータによる制御が互いに干渉する状態が生じるという問題がある。
However, in the grid-connected
制御装置900は、太陽電池モジュール210,220,230の出力電力の合計値(以下では、「合計電力値」とする。)が所定値W0以上になった場合に一括制御状態から個別制御状態に切り替えを行い、合計電力値が所定値W0未満になった場合に個別制御状態から一括制御状態に切り替えを行う。一括制御状態から個別制御状態への切り替えは、まずDC/DCコンバータ420,430を起動し、その後接続装置300を並列状態から独立状態に切り替ることで行う。また、個別制御状態から一括制御状態への切り替えは、まず接続装置300を独立状態から並列状態に切り替えて、その後DC/DCコンバータ420,430を停止することで行う。
The
図8は、系統連系インバータシステム100における個別制御状態と一括制御状態の切り替えを説明するためのタイムチャートである。
FIG. 8 is a time chart for explaining switching between the individual control state and the collective control state in the grid
同図(a)は、日出(時刻t=t0)から日没(t=t7)までの太陽電池モジュールの出力電力を示す図であり、破線が合計電力値を示し、実線がDC/DCコンバータ410に入力される電力を示している。t=t1〜t2およびt=t5〜t6においては一括制御状態であり、太陽電池モジュール210,220,230の出力電力が一括されてDC/DCコンバータ410に入力されている。なお、DC/DCコンバータ420,430は運転を停止しているので、電力が入力されない。したがって、DC/DCコンバータ410に入力される電力値(実線)と合計電力値(破線)とが一致している。t=t3〜t4においては個別制御状態であり、太陽電池モジュール210,220,230の出力電力はそれぞれDC/DCコンバータ410,420,430に入力されている。また、t=t2〜t3およびt4〜t5においては一括制御状態と個別制御状態の過渡状態であり、太陽電池モジュール210,220,230の一括された出力電力が分割されてDC/DCコンバータ410,420,430に入力されている。したがって、t=t2〜t5では、DC/DCコンバータ410に入力される電力値(実線)が合計電力値(破線)の約1/3になっている。
FIG. 4A is a diagram showing the output power of the solar cell module from sunrise (time t = t0) to sunset (t = t7), the broken line indicates the total power value, and the solid line is DC / DC. The electric power input into the
同図(b)は、DC/DCコンバータ410の運転状態を示しており、運転中は「ON」、停止中は「OFF」で示している。DC/DCコンバータ410は、太陽電池モジュール210,220,230で生成される電力で系統連系インバータシステム100が運転可能になったとき(t=t1)に起動し、運転不可能になったとき(t=t6)に停止している。
FIG. 4B shows the operating state of the DC /
同図(c)は、DC/DCコンバータ420,430の運転状態を示しており、運転中は「ON」、停止中は「OFF」で示している。DC/DCコンバータ420,430は、合計電力値が所定値W0以上になったとき(t=t2)に起動し、合計電力値が所定値W0未満になった後(t=t5)に停止している。
FIG. 4C shows the operating state of the DC /
同図(d)は、接続装置300の状態を示している。接続装置300は、合計電力値が所定値W0以上になってDC/DCコンバータ420,430が起動された後(t=t3)、並列状態から独立状態に切り替えられ、合計電力値が所定値W0未満になったとき(t=t4)に、独立状態から並列状態に切り替えられている。
FIG. 4D shows the state of the
同図に示すように、個別制御状態と一括制御状態とが切り替えられるときに、接続装置300が並列状態であり、かつ、DC/DCコンバータ420,430が運転中である状態(同図において、t=t2からt3までの期間、および、t=t4からt5までの期間)が生じる。この場合、太陽電池モジュール210,220,230から出力される電力が一括された出力電力を、DC/DCコンバータ410,420,430がそれぞれ最大電力点追従制御する状態となり、各DC/DCコンバータ410,420,430による制御が互いに干渉する状態となる。
As shown in the figure, when the individual control state and the collective control state are switched, the
また、制御の干渉中にt=t5でDC/DCコンバータ420,430の運転を停止した場合、DC/DCコンバータ410に入力される電力が急増することになり、DC/DCコンバータ410による最大電力点追従制御において追従していた最大電力点が急変するという問題点もある。
Further, when the operation of the DC /
なお、DC/DCコンバータ毎にそれぞれ別のインバータを接続して、各DC/DCコンバータの運転を制御すると同時に接続された各インバータの運転も制御する場合や、DC/DCコンバータを設ける代わりに複数台のインバータを設けて、これらのインバータの運転を制御する場合にも、個別制御状態と一括制御状態とが切り替えられるときに同様の問題が生じる。 It should be noted that a separate inverter is connected for each DC / DC converter to control the operation of each DC / DC converter and simultaneously control the operation of each connected inverter, or a plurality of DC / DC converters instead of providing a DC / DC converter. In the case of providing a single inverter and controlling the operation of these inverters, the same problem occurs when the individual control state and the collective control state are switched.
本発明は上記した事情のもとで考え出されたものであって、個別制御状態と一括制御状態とを切り替えるときの各電力変換装置による制御の干渉を防止することができる制御装置を提供することをその目的としている。 The present invention has been conceived under the circumstances described above, and provides a control device that can prevent control interference by each power conversion device when switching between an individual control state and a collective control state. That is the purpose.
上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。 In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.
本発明の第1の側面によって提供される電力変換装置の制御装置は、第1の電源装置と、前記第1の電源装置の出力端に接続された第1の電力変換装置と、第2の電源装置と、前記第2の電源装置の出力端に接続された第2の電力変換装置と、前記第1の電源装置の出力端と前記第2の電源装置の出力端とを互いに接続しない独立状態と前記第1の電源装置の出力端と前記第2の電源装置の出力端とを互いに接続する並列状態のいずれかの状態となる接続装置とを備える系統連系インバータシステムに適用され、前記第1の電源装置および第2の電源装置によって出力される電力が最大になるように前記各電力変換装置の運転を制御する制御装置であって、前記接続装置が前記並列状態となっているときに前記第1の電力変換装置および第2の電力変換装置を運転する場合には、前記第2の電力変換装置による制御を行わないか、前記第1の電力変換装置の制御目標電圧を前記第2の電力変換装置の制御目標電圧として設定することを特徴とする。 The control device for the power conversion device provided by the first aspect of the present invention includes a first power supply device, a first power conversion device connected to an output terminal of the first power supply device, and a second power supply device. An independent power source device, a second power conversion device connected to the output end of the second power source device, and an output end of the first power source device and an output end of the second power source device are not connected to each other. Applied to a grid-connected inverter system comprising a connection device that is in any state of a parallel state that connects a state and an output end of the first power supply device and an output end of the second power supply device, A control device that controls the operation of each of the power conversion devices so that the power output by the first power supply device and the second power supply device is maximized, and the connection device is in the parallel state. The first power converter and the second When operating the power converter, the control by the second power converter is not performed or the control target voltage of the first power converter is set as the control target voltage of the second power converter. It is characterized by that.
なお、「電力変換装置」とは、入力電力から必要とされる出力電力を生成するものであり、例えば、直流電力を交流電力に変換するインバータ、および、直流電力の電圧を変換するDC/DCコンバータを含んでいる。 The “power conversion device” generates output power required from input power. For example, an inverter that converts DC power into AC power, and DC / DC that converts DC power voltage. Includes a converter.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記第1の電力変換装置のみが運転され、前記接続装置が前記並列状態となっている一括制御状態から、前記第1の電力変換装置および第2の電力変換装置が運転され、前記接続装置が前記独立状態となっている個別制御状態に切り替える場合に、前記第2の電力変換装置による制御を行わずに前記第2の電力変換装置の運転を開始し、並列接続されている前記第1の電源装置および前記第2の電源装置の出力電圧が前記第1の電力変換装置の制御目標電圧になった以後に前記第1の電力変換装置の制御目標電圧を前記第2の電力変換装置の制御目標電圧として設定して前記第2の電力変換装置による制御を開始し、前記個別制御状態から前記一括制御状態に切り替える場合に、前記第1の電力変換装置の制御目標電圧を前記第2の電力変換装置の制御目標電圧として設定して前記第2の電力変換装置による制御を行い、前記第2の電源装置の出力電圧が前記第1の電力変換装置の制御目標電圧になった以後に前記第2の電力変換装置による制御を中止する。 In preferable embodiment of this invention, only the said 1st power converter device is drive | operated, and the said 1st power converter device and 2nd electric power are from the collective control state in which the said connection apparatus is the said parallel state. When the conversion device is operated and the connection device is switched to the individual control state in the independent state, the operation of the second power conversion device is started without performing the control by the second power conversion device. The control target voltage of the first power conversion apparatus after the output voltages of the first power supply apparatus and the second power supply apparatus connected in parallel become the control target voltage of the first power conversion apparatus. Is set as a control target voltage of the second power converter, the control by the second power converter is started, and the first power conversion is switched from the individual control state to the collective control state. The control target voltage of the second power converter is set as the control target voltage of the second power converter, and control is performed by the second power converter, and the output voltage of the second power supply device is the first power converter. After the control target voltage is reached, the control by the second power converter is stopped.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記一括制御状態から前記個別制御状態に切り替える場合に、前記並列接続されている第1の電源装置および第2の電源装置の出力電圧が前記第1の電力変換装置の制御目標電圧になったときに前記接続装置を前記独立状態に切り替える。 In a preferred embodiment of the present invention, when switching from the collective control state to the individual control state, the output voltages of the first power supply device and the second power supply device connected in parallel are the first power. When the control target voltage of the conversion device is reached, the connection device is switched to the independent state.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記個別制御状態から前記一括制御状態に切り替える場合に、前記第2の電源装置の出力電圧が前記第1の電力変換装置の制御目標電圧になったときに前記接続装置を前記並列状態に切り替える。 In a preferred embodiment of the present invention, when the individual control state is switched to the collective control state, when the output voltage of the second power supply device becomes the control target voltage of the first power conversion device. The connection device is switched to the parallel state.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記個別制御状態から前記一括制御状態に切り替える場合に、前記第2の電力変換装置による制御を行わないようにしてから前記第2の電力変換装置に流れる電流がゼロになったときに、前記第2の電力変換装置の運転を停止する。 In a preferred embodiment of the present invention, when switching from the individual control state to the collective control state, the current flowing through the second power converter after the control by the second power converter is not performed. When becomes zero, the operation of the second power conversion device is stopped.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記第1の電源装置および第2の電源装置の出力電力の合計値を算出する算出手段と、前記合計値が所定値以上であるか否かを判別する判別手段とをさらに備え、前記一括制御状態のときに前記判別手段によって前記合計値が前記所定値以上であると判別された場合は、前記一括制御状態から前記個別制御状態に切り替え、前記個別制御状態のときに前記判別手段によって前記合計値が前記所定値未満であると判別された場合は、前記個別制御状態から前記一括制御状態に切り替える。 In a preferred embodiment of the present invention, calculation means for calculating a total value of output power of the first power supply device and the second power supply device, and whether or not the total value is a predetermined value or more are determined. A discriminating unit, and when the discriminating unit discriminates that the total value is greater than or equal to the predetermined value when in the collective control state, the individual control state is switched from the collective control state to the individual control state. When the determination means determines that the total value is less than the predetermined value in the state, the individual control state is switched to the collective control state.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記第1の電力変換装置および第2の電力変換装置はDC/DCコンバータを備えている。 In a preferred embodiment of the present invention, the first power converter and the second power converter each include a DC / DC converter.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記第1の電力変換装置および第2の電力変換装置はインバータを備えている。 In preferable embodiment of this invention, the said 1st power converter device and the 2nd power converter device are provided with the inverter.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記第1の電源装置および第2の電源装置は太陽電池を備えている。 In a preferred embodiment of the present invention, the first power supply device and the second power supply device include solar cells.
本発明の第2の側面によって提供される系統連系インバータシステムは、前記第1の電源装置と、前記第1の電力変換装置と、前記第2の電源装置と、前記第2の電力変換装置と、前記接続装置と、本発明の第1の側面によって提供される制御装置とを備えることを特徴とする。 The grid interconnection inverter system provided by the 2nd side surface of this invention is a said 1st power supply device, a said 1st power converter device, a said 2nd power supply device, and a said 2nd power converter device. And the control device provided by the first aspect of the present invention.
本発明によれば、接続装置が並列状態となっているときに第1の電力変換装置および第2の電力変換装置が運転される場合、第2の電力変換装置による制御が行われないか、第1の電力変換装置の制御目標電圧が第2の電力変換装置の制御目標電圧として設定される。したがって、並列接続された第1の電源装置と第2の電源装置に対して、第1の電力変換装置と第2の電力変換装置とが異なる制御を行うことがない。これにより、第1の電力変換装置と第2の電力変換装置による制御の干渉を防止することができる。 According to the present invention, when the first power conversion device and the second power conversion device are operated when the connection device is in a parallel state, the control by the second power conversion device is not performed. The control target voltage of the first power converter is set as the control target voltage of the second power converter. Therefore, the first power conversion device and the second power conversion device do not perform different controls on the first power supply device and the second power supply device connected in parallel. Thereby, the interference of control by the 1st power converter and the 2nd power converter can be prevented.
また、個別制御状態から一括制御状態に切り替えられる際、第2の電力変換装置による制御を行わないようにしてから第2の電力変換装置に流れる電流がゼロになったときに第2の電力変換装置の運転を停止する場合、第2の電力変換装置の運転停止によって第1の電力変換装置に入力される電力は変化しない。したがって、第1の電力変換装置による最大電力点追従制御において、追従していた最大電力点が急変するという問題は生じない。 In addition, when switching from the individual control state to the collective control state, the second power conversion is performed when the current flowing through the second power conversion device becomes zero after the control by the second power conversion device is not performed. When stopping the operation of the device, the power input to the first power conversion device does not change due to the stop of the operation of the second power conversion device. Therefore, in the maximum power point tracking control by the first power converter, there is no problem that the maximum power point that has been tracked changes suddenly.
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。 Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る制御装置を備えた系統連系インバータシステムを示すブロック図である。系統連系インバータシステム1は、太陽電池モジュール21,22,23が出力する直流電力をインバータ5で交流電力に変換して電力系統6に出力するものである。同図に示すように、系統連系インバータシステム1は、太陽電池モジュール21,22,23、接続装置3、DC/DCコンバータ41,42,43、インバータ5、電流センサ71,72,73、電圧センサ81,82,83、および制御装置9を備えている。太陽電池モジュール21,22,23はそれぞれDC/DCコンバータ41,42,43に接続され、DC/DCコンバータ41,42,43はインバータ5に接続され、インバータ5は電力系統6に接続されている。
FIG. 1 is a block diagram showing a grid-connected inverter system provided with a control device according to the present invention. The grid-connected
太陽電池モジュール21,22,23は、それぞれ複数の太陽電池を直列接続したものであり、太陽電池が太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換して生成した直流電力を出力する。
Each of the
接続装置3は、太陽電池モジュール21,22,23とDC/DCコンバータ41,42,43とをそれぞれ接続する3つの接続線にまたがって設けられており、制御装置9から入力される切替信号に基づいて、3つの接続線が互いに接続された並列状態と、3つの接続線が互いに接続されない独立状態のいずれかの状態となるものである。並列状態のとき、太陽電池モジュール21,22,23は並列接続された状態となり、太陽電池モジュール21,22,23が生成した電力が一括される。また、独立状態のとき、各太陽電池モジュール21,22,23が生成した電力は、それぞれDC/DCコンバータ41,42,43に入力される。本実施形態においては、接続装置3を、太陽電池モジュール21の接続線と太陽電池モジュール22の接続線との間に設けられた電磁接触器31と、太陽電池モジュール22の接続線と太陽電池モジュール22の接続線との間に設けられた電磁接触器32とを備えた構成としているが、これに限られない。並列状態と独立状態とを切り替えられる構成であればよい。
The
DC/DCコンバータ41,42,43は、それぞれ太陽電池モジュール21,22,23に接続されており、各太陽電池モジュール21,22,23から入力される直流電圧を、制御装置9から入力されるPWM信号P1,P2,P3に応じて、それぞれ変換するものである(個別制御状態の場合)。DC/DCコンバータ41,42,43は、出力電圧が所定の電圧Vd(以下、必要に応じて「バス電圧Vd」という。)に固定されているので、入力電圧を目標とする電圧に制御することができる。入力電圧を目標とする電圧に制御して、入力電力が最大となるように目標とする電圧を変化させることで、最大電力点追従制御が行われる。
The DC /
一括制御状態の場合、DC/DCコンバータ41は、並列接続された太陽電池モジュール21,22,23(以下では、「太陽電池モジュール群」とする。)から入力される電圧を、制御装置9から入力されるPWM信号P1に応じて変換する。これにより、DC/DCコンバータ41は、太陽電池モジュール群から入力される電力の最大電力点追従制御を行う。なお、一括制御状態の場合、DC/DCコンバータ42,43の運転は停止されている。
In the collective control state, the DC /
インバータ5は、図示しないスイッチング素子をオン・オフ動作させることで、DC/DCコンバータ41,42,43から入力される直流電力を交流電力に変換する。インバータ5は、図示しないローパスフィルタによってスイッチング周波数成分を除去された交流電圧を電力系統6に出力する。なお、図1においては、インバータ5の電力変換動作を制御する制御装置を省略している。系統連系インバータシステム1が電力系統6に連系している状態では、インバータ5は、バス電圧Vdを一定とする制御を行っている。
The inverter 5 converts the DC power input from the DC /
電流センサ71,72,73は、それぞれDC/DCコンバータ41,42,43の入力側に配置されており、それぞれDC/DCコンバータ41,42,43に入力される電流を検出するものである。独立状態においては、各太陽電池モジュール21,22,23はそれぞれDC/DCコンバータ41,42,43とのみ接続されているので、電流センサ71,72,73が検出する電流は、それぞれ太陽電池モジュール21,22,23の出力電流となる。並列状態においては、電流センサ71,72,73が検出する電流は、太陽電池モジュール群から入力される電流のうち、それぞれDC/DCコンバータ41,42,43に入力される電流となる。電流センサ71,72,73は、それぞれ検出した電流の電流値I1,I2,I3を制御装置9に出力する。
The
電圧センサ81,82,83は、それぞれDC/DCコンバータ41,42,43の入力側に配置されており、それぞれDC/DCコンバータ41,42,43の入力側の電圧を検出するものである。独立状態においては、各太陽電池モジュール21,22,23はそれぞれDC/DCコンバータ41,42,43とのみ接続されているので、電圧センサ81,82,83が検出する電圧は、それぞれ太陽電池モジュール21,22,23の出力電圧となる。並列状態においては、電圧センサ81,82,83が検出する電圧は、太陽電池モジュール群から入力される電圧となる。電圧センサ81,82,83は、それぞれ検出した電圧の電圧値V1,V2,V3を制御装置9に出力する。
The
制御装置9は、DC/DCコンバータ41,42,43および接続装置3を制御するものである。制御装置9は、電流センサ71,72,73からそれぞれ入力される電流値I1,I2,I3と電圧センサ81,82,83からそれぞれ入力される電圧値V1,V2,V3とに基づいて、PWM信号P1,P2,P3および切替信号を生成する。制御装置9は、PWM信号P1,P2,P3を入力することでDC/DCコンバータ41,42,43を制御し、切替信号を入力することで接続装置3を制御する。
The
制御装置9は、電流値I1,I2,I3および電圧値V1,V2,V3に基づいて算出された合計電力値(太陽電池モジュール21,22,23の出力電力の合計値)Wに基づいて、接続装置3の切り替えとDC/DCコンバータ41,42,43の運転を制御する。すなわち、合計電力値Wが所定値W0以上の場合は、接続装置3を独立状態とし、DC/DCコンバータ41,42,43の運転をそれぞれ制御する(個別制御状態)。このとき、各太陽電池モジュール21,22,23の出力電力をそれぞれ最大電力点追従制御するための目標電圧値V1*,V2*,V3*が設定され、制御装置9は、電圧値V1,V2,V3がそれぞれ制御目標電圧である目標電圧値V1*,V2*,V3*に一致するようにPWM信号P1,P2,P3を生成して、各DC/DCコンバータ41,42,43に出力する。一方、合計電力値Wが所定値W0未満の場合は、接続装置3を並列状態とし、DC/DCコンバータ41のみの運転を制御する(一括制御状態)。このとき、太陽電池モジュール群の出力電力を最大電力点追従制御するための目標電圧値V1*が設定され、制御装置9は、電圧値V1が目標電圧値V1*に一致するようにPWM信号P1を生成して、DC/DCコンバータ41に出力する。
Based on the total power value (total value of the output power of the
また、制御装置9は、個別制御状態と一括制御状態とを切り替えるときに各DC/DCコンバータ41,42,43による制御が互いに干渉することを防ぐために、過渡時に制御目標電圧の切り替えを行う。
In addition, the
一括制御状態から個別制御状態に切り替える場合、制御装置9は、DC/DCコンバータ42,43の制御目標電圧をそれぞれ電圧センサ82,83から入力される電圧値V2,V3として、DC/DCコンバータ42,43を起動する。制御目標電圧と制御量とが同じ(偏差がゼロ)なので、制御装置9はDC/DCコンバータ42,43を運転しているが制御を行っていない状態であり、DC/DCコンバータ42,43には今までDC/DCコンバータ41にのみ流れていた電流の一部が流れるようになる。電圧値V2,V3は電圧値V1に一致しており、電圧値V1の制御目標電圧は目標電圧値V1*なので、電圧値V2,V3は目標電圧値V1*に近づいてゆく。制御装置9は、電圧値V2および電圧値V3が目標電圧値V1*に一致した場合に、DC/DCコンバータ42,43の制御目標電圧を目標電圧値V1*に切り替えて、接続装置3を独立状態に切り替える。その後、制御装置9は、DC/DCコンバータ42,43の制御目標電圧をそれぞれ目標電圧値V2*,V3*に切り替えて、各DC/DCコンバータ41,42,43がそれぞれ太陽電池モジュール21,22,23の出力電力の最大電力点追従制御を行うように制御を行う(個別制御状態)。
When switching from the collective control state to the individual control state, the
個別制御状態から一括制御状態に切り替える場合、制御装置9は、DC/DCコンバータ42,43の制御目標電圧を目標電圧値V1*に切り替える。電圧値V2および電圧値V3が目標電圧値V1*に一致したときに、接続装置3を並列状態に切り替える。その後、制御装置9は、DC/DCコンバータ42,43の制御目標電圧をそれぞれ電圧値V2,V3に切り替える。制御目標電圧と制御量とが同じ(偏差がゼロ)なので、制御装置9はDC/DCコンバータ42,43を運転しているが制御を行っていない状態であり、DC/DCコンバータ42,43に流れる電流が減少する。制御装置9は、電流値I2および電流値I3がゼロになると、DC/DCコンバータ42,43を停止する。その後、制御装置9は、DC/DCコンバータ41のみで、太陽電池モジュール群の出力電力の最大電力点追従制御を行うように制御を行う(一括制御状態)。
When switching from the individual control state to the collective control state, the
図2は、制御装置9の内部構成を示すブロック図である。制御装置9は、合計電力算出部91、合計電力比較部92、切替判断部93、切替部94,95、電流判断部96、PI制御部97a,97b,97c、および、PWM信号生成部98a,98b,98cを備えている。
FIG. 2 is a block diagram showing an internal configuration of the
合計電力算出部91は、電流センサ71,72,73からそれぞれ入力される電流値I1,I2,I3と電圧センサ81,82,83からそれぞれ入力される電圧値V1,V2,V3とから、太陽電池モジュール21,22,23が出力する電力の合計値(合計電力値)Wを算出して、合計電力比較部92に出力するものである。合計電力算出部91は、電流値I1と電圧値V1とを乗算して電力値W1を算出し、電流値I2と電圧値V2とを乗算して電力値W2を算出し、電流値I3と電圧値V3とを乗算して電力値W3を算出し、電力値W1,W2,W3を加算することで合計電力値W(=I1*V1+I2*V2+I3*V3)を算出する。個別制御状態の場合、電力値W1,W2,W3はそれぞれ太陽電池モジュール21,22,23の出力電力値を示す。一方、一括制御状態の場合、電力値W1は太陽電池モジュール群の出力電力値を示し、電流値I2,I3がゼロとなるので、電力値W2,W3もゼロとなる。
The total
合計電力比較部92は、合計電力算出部91から入力される合計電力値Wとあらかじめ設定されている所定値W0とを比較して、比較結果を切替判断部93、切替部94,95、およびPWM信号生成回路98b,98cに出力するものである。本実施形態では、合計電力比較部92は、合計電力値Wが所定値W0以上の場合にハイレベルとなり、合計電力値Wが所定値W0未満の場合にローレベルとなる信号を出力する。なお、合計電力比較部92による比較結果の出力方法は、これに限られない。
The total
切替判断部93は、合計電力比較部92からの入力信号、電圧センサ82,83からそれぞれ入力される電圧値V2,V3、および、目標電圧値V1*に基づいて、接続装置3の切り替えを判断するものである。すなわち、切替判断部93は、合計電力比較部92からの入力信号がハイレベル(合計電力値Wが所定値W0以上)であり、電圧値V2および電圧値V3が目標電圧値V1*に一致した場合に、接続装置3を並列状態から独立状態に切り替える切替信号を接続装置3に出力する。当該切替信号は切替部94,95にも出力される。また、切替判断部93は、合計電力比較部92からの入力信号がローレベル(合計電力値Wが所定値W0未満)であり、電圧値V2および電圧値V3が目標電圧値V1*に一致した場合に、接続装置3を独立状態から並列状態に切り替える切替信号を接続装置3に出力する。当該切替信号は切替部94,95にも出力される。本実施形態では、切替判断部93は、合計電力比較部92からの入力信号がハイレベルのときに電圧値V2および電圧値V3が目標電圧値V1*に一致した場合にローレベルからハイレベルに変わり、合計電力比較部92からの入力信号がローレベルのときに電圧値V2および電圧値V3が目標電圧値V1*に一致した場合にハイレベルからローレベルに変わる信号を切替信号として出力する。なお、切替判断部93が出力する切替信号はこれに限られない。
The switching
切替部94は、合計電力比較部92から入力される信号、切替判断部93から入力される切替信号に基づいて、DC/DCコンバータ42の制御目標電圧を電圧センサ82から入力される電圧値V2、目標電圧値V1*、目標電圧値V2*の間で切り替えるものである。切替部94は、切替判断部93から入力される切替信号がローレベルからハイレベルに変わったときに(すなわち、接続装置3を並列状態から独立状態に切り替えたときに)、DC/DCコンバータ42の制御目標電圧を電圧値V2から目標電圧値V1*に切り替え、その後所定時間経過後に目標電圧値V1*から目標電圧値V2*に切り替える。また、切替部94は、合計電力比較部92から入力される信号がハイレベルからローレベルに変わったときに(すなわち、合計電力値Wが所定値W0未満になったときに)、DC/DCコンバータ42の制御目標電圧を目標電圧値V2*から目標電圧値V1*に切り替え、切替判断部93から入力される切替信号がハイレベルからローレベルに変わったとき(すなわち、接続装置3を独立状態から並列状態に切り替えたとき)から所定時間経過後に、DC/DCコンバータ42の制御目標電圧を目標電圧値V1*から電圧値V2に切り替える。
The switching
切替部95は、合計電力比較部92から入力される信号、切替判断部93から入力される切替信号に基づいて、DC/DCコンバータ43の制御目標電圧を電圧センサ83から入力される電圧値V3、目標電圧値V1*、目標電圧値V3*の間で切り替えるものである。切替部95は、切替判断部93から入力される切替信号がローレベルからハイレベルに変わったときに、DC/DCコンバータ43の制御目標電圧を電圧値V3から目標電圧値V1*に切り替え、その後所定時間経過後に目標電圧値V1*から目標電圧値V3*に切り替える。また、切替部95は、合計電力比較部92から入力される信号がハイレベルからローレベルに変わったときに、DC/DCコンバータ43の制御目標電圧を目標電圧値V3*から目標電圧値V1*に切り替え、切替判断部93から入力される切替信号がハイレベルからローレベルに変わったときから所定時間経過後に、DC/DCコンバータ43の制御目標電圧を目標電圧値V1*から電圧値V3に切り替える。
The switching
電流判断部96は、電流センサ72,73からそれぞれ入力される電流値I2,I3が、ともにゼロになったか否かを判断し、判断結果をPWM信号生成部98b,98cに出力するものである。本実施形態では、電流判断部96は、電流値I2,I3がともにゼロの場合にハイレベルとなり、それ以外の場合にローレベルとなる信号を出力する。なお、電流判断部96が出力する信号はこれに限られない。また、電流判断部96が、電流値I2がゼロの場合にハイレベルとなる信号をPWM信号生成部98bに出力し、電流値I3がゼロの場合にハイレベルとなる信号をPWM信号生成部98cに出力するようにしてもよい。
The
PI制御部97aは、電圧センサ81から入力される電圧値V1と目標電圧値V1*との偏差に基づいてPI制御を行い、補正値をPWM信号生成部98aに出力するものである。PI制御部97bは、電圧センサ82から入力される電圧値V2と切替部94から入力される制御目標電圧との偏差に基づいてPI制御を行い、補正値をPWM信号生成部98bに出力するものである。PI制御部97cは、電圧センサ83から入力される電圧値V3と切替部95から入力される制御目標電圧との偏差に基づいてPI制御を行い、補正値をPWM信号生成部98cに出力するものである。
The
PWM信号生成部98aは、PI制御部97aから入力される補正値に基づいてPWM信号P1を生成して、DC/DCコンバータ41に出力するものである。PWM信号生成部98aは、PI制御部97aから入力される補正値に基づく指令値信号と、内部で生成される所定の周波数(例えば、4kHz)のキャリア信号(例えば、三角波信号)とを比較することでPWM信号P1を生成する。なお、PWM信号の生成法方はこれに限られない。なお、図示していないが、PWM信号生成部98aは、太陽電池モジュール21,22,23で生成される電力で系統連系インバータシステム1が運転可能になったときにPWM信号P1の生成を開始して、運転不可能になったときにPWM信号P1の生成を停止する。DC/DCコンバータ41は、PWM信号P1を入力されている間のみ運転される。
The PWM
PWM信号生成部98bは、PI制御部97bから入力される補正値に基づいてPWM信号P2を生成して、DC/DCコンバータ42に出力するものである。PWM信号の生成法方はPWM信号生成部98aと同様である。また、PWM信号生成部98bは、合計電力比較部92から入力される信号がローレベルからハイレベルに変わったときに(すなわち、合計電力値Wが所定値W0以上になったときに)PWM信号P2の生成を開始し、電流判断部96から入力される信号がローレベルからハイレベルに変わったときに(すなわち、電流値I2,I3がともにゼロになったときに)PWM信号P2の生成を停止する。
The PWM
PWM信号生成部98cは、PI制御部97cから入力される補正値に基づいてPWM信号P3を生成して、DC/DCコンバータ43に出力するものである。PWM信号の生成法方はPWM信号生成部98aと同様である。また、PWM信号生成部98cは、合計電力比較部92から入力される信号がローレベルからハイレベルに変わったときにPWM信号P3の生成を開始し、電流判断部96から入力される信号がローレベルからハイレベルに変わったときにPWM信号P3の生成を停止する。
The
なお、制御装置9は、アナログ回路として実現してもよいし、デジタル回路として実現してもよい。また、各部が行う処理をプログラムで設計し、当該プログラムを実行させることでコンピュータを制御装置9として機能させてもよい。また、当該プログラムを記録媒体に記録しておき、コンピュータに読み取らせるようにしてもよい。
Note that the
次に、図3および図4を参照して、制御装置9による個別制御状態と一括制御状態の切り替え処理(以下では、「制御状態切替処理」とする。)について説明する。
Next, the switching process between the individual control state and the collective control state (hereinafter referred to as “control state switching process”) by the
図3は、制御装置9が行う制御状態切替処理を説明するためのフローチャートである。当該処理は、所定のタイミングで実施される。
FIG. 3 is a flowchart for explaining a control state switching process performed by the
まず、合計電力値Wが所定値W0以上であるか否かが判別される(S1)。W≧W0の場合(S1:YES)、個別制御状態であるか否かが判別される(S2)。個別制御状態の場合(S2:YES)、制御状態を切り替える必要がないので、制御状態切替処理が終了される。一方、一括制御状態の場合(S2:NO)、個別制御状態に切り替えるために、ステップS3〜S8の処理が行われる。 First, the total power value W is equal to or a predetermined value W 0 or more is determined (S1). When W ≧ W 0 (S1: YES), it is determined whether or not the individual control state is set (S2). In the individual control state (S2: YES), it is not necessary to switch the control state, so the control state switching process is terminated. On the other hand, in the collective control state (S2: NO), the processing of steps S3 to S8 is performed in order to switch to the individual control state.
ステップS3では、DC/DCコンバータ42,43の運転が開始される(S3)。具体的には、PWM信号生成部98b,98cがPWM信号P2,P3の生成を開始し、生成したPWM信号P2,P3をそれぞれDC/DCコンバータ42,43に出力する。DC/DCコンバータ42,43はPWM信号P2,P3の入力が開始されたことにより運転を開始する。なお、このときのDC/DCコンバータ42,43の制御目標電圧は、それぞれ電圧センサ82,83から入力される電圧値V2,V3になっているので、DC/DCコンバータ42,43は制御を行うことなく運転される。
In step S3, the operation of the DC /
次に、電圧センサ82,83からそれぞれ入力される電圧値V2,V3が目標電圧値V1*に一致したか否かが判別される(S4)。一致しない場合(S4:NO)、ステップS4に戻って再度判別される。すなわち、一致するまで判別が継続される。一致した場合(S4:YES)、DC/DCコンバータ42,43の制御目標電圧が電圧値V2,V3から目標電圧値V1*に切り替えられる(S5)。また、接続装置3が並列状態から独立状態に切り替えられる(S6)。具体的には、接続装置3を並列状態から独立状態に切り替える切替信号を出力する。
Next, it is determined whether or not the voltage values V2 and V3 input from the
次に、所定時間が経過したか否かが判別される(S7)。未経過の場合(S7:NO)、ステップS7に戻って、所定時間が経過するまで判別が継続される。経過した場合(S7:YES)、DC/DCコンバータ42,43の制御目標電圧が目標電圧値V1*からそれぞれ目標電圧値V2*,V3*に切り替えられ(S8)、制御状態切替処理が終了される。
Next, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed (S7). If it has not elapsed (S7: NO), the process returns to step S7 and the determination is continued until a predetermined time has elapsed. When the time has elapsed (S7: YES), the control target voltages of the DC /
ステップS1においてW<W0の場合(S1:NO)、一括制御状態であるか否かが判別される(S9)。一括制御状態の場合(S9:YES)、制御状態を切り替える必要がないので、制御状態切替処理が終了される。一方、個別制御状態の場合(S9:NO)、一括制御状態に切り替えるために、ステップS10〜S16の処理が行われる。 For W <W 0 in step S1 (S1: NO), whether or not the collective control state is determined (S9). In the collective control state (S9: YES), there is no need to switch the control state, and the control state switching process is terminated. On the other hand, in the case of the individual control state (S9: NO), processing of steps S10 to S16 is performed in order to switch to the collective control state.
ステップS10では、DC/DCコンバータ42,43の制御目標電圧が目標電圧値V2*,V3*から目標電圧値V1*に切り替えられる(S10)。次に、電圧センサ82,83からそれぞれ入力される電圧値V2,V3が目標電圧値V1*に一致したか否かが判別される(S11)。一致しない場合(S11:NO)、ステップS11に戻って再度判別される。すなわち、一致するまで判別が継続される。一致した場合(S11:YES)、接続装置3が独立状態から並列状態に切り替えられる(S12)。具体的には、接続装置3を独立状態から並列状態に切り替える切替信号を出力する。
In step S10, the control target voltages of the DC /
次に、所定時間が経過したか否かが判別される(S13)。未経過の場合(S13:NO)、ステップS13に戻って、所定時間が経過するまで判別が継続される。経過した場合(S13:YES)、DC/DCコンバータ42,43の制御目標電圧が目標電圧値V1*からそれぞれ電圧値V2,V3に切り替えられる(S14)。
Next, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed (S13). If it has not elapsed (S13: NO), the process returns to step S13, and the determination is continued until a predetermined time has elapsed. When the time has elapsed (S13: YES), the control target voltages of the DC /
次に、電流センサ72,73からそれぞれ入力される電流値I2,I3がともにゼロになったか否かが判別される(S15)。少なくとも一方がゼロになっていない場合(S15:NO)、ステップS15に戻って再度判別される。すなわち、ともにゼロになるまで判別が継続される。ともにゼロになった場合(S15:YES)、DC/DCコンバータ42,43の運転が停止され(S16)、制御状態切替処理が終了される。DC/DCコンバータ42,43の運転の停止は、具体的には、PWM信号生成部98b,98cがPWM信号P2,P3の生成を停止することで行われる。DC/DCコンバータ42,43は、PWM信号P2,P3の入力が停止されたことにより運転を停止する。
Next, it is determined whether or not the current values I2 and I3 respectively input from the
図4は、制御状態切替処理を説明するためのタイムチャートである。同図(a)は、日出(時刻t=t0)から日没(t=t11)までの太陽電池モジュールの出力電力を示す図であり、破線が合計電力値Wを示し、実線がDC/DCコンバータ41に入力される電力を示している。同図(b)はDC/DCコンバータ41の運転状態を示し、同図(c)はDC/DCコンバータ42,43の運転状態を示している。ともに、運転中は「ON」、停止中は「OFF」で示している。同図(d)はDC/DCコンバータ42の制御目標電圧の切り替えを示し、同図(e)はDC/DCコンバータ42の入力電圧の電圧値(すなわち、電圧センサ82が検出した電圧値)V2(以下では、「入力電圧値V2」とする。)を示している。なお、DC/DCコンバータ43の制御目標電圧の切り替えおよび入力電圧値も同様となる。同図(f)は、接続装置3の状態を示している。
FIG. 4 is a time chart for explaining the control state switching process. FIG. 5A is a diagram showing the output power of the solar cell module from sunrise (time t = t0) to sunset (t = t11), the broken line indicates the total power value W, and the solid line is DC / The electric power input into the
日出(時刻t=t0)後、太陽電池モジュール21,22,23で生成される電力で系統連系インバータシステム1が運転可能になったとき(t=t1)、DC/DCコンバータ41が起動されている(同図(b)参照)。なお、前回の個別制御状態から一括制御状態への切り替え(例えば、前日の日没前の切り替え)により、接続装置3は並列状態になっている。DC/DCコンバータ41の起動後、DC/DCコンバータ42,43が起動されるまで(t=t1〜t2)は、太陽電池モジュール21,22,23の出力電力が一括されてDC/DCコンバータ41で制御される一括制御状態である。
After the sunrise (time t = t0), when the grid-connected
合計電力値(DC/DCコンバータ41に入力される電力)Wが増加して所定値W0以上になったとき(t=t2)、DC/DCコンバータ42,43が起動されている(同図(c)参照)。このときのDC/DCコンバータ42の制御目標電圧は、電圧センサ82から入力される電圧値V2になっている(同図(d)参照)。その後、DC/DCコンバータ42の入力電圧値V2が目標電圧値V1*に一致したとき(同図(e)t=t3参照)に、接続装置3が並列状態から独立状態に切り替えられ(同図(f)参照)、DC/DCコンバータ42の制御目標電圧が電圧値V2から目標電圧値V1*に切り替えられている(同図(d)参照)。その後所定時間経過後(t=t4)にDC/DCコンバータ42の制御目標電圧が目標電圧値V1*から目標電圧値V2*に切り替えられている(同図(d)参照)。これにより、各太陽電池モジュール21,22,23の出力電力がそれぞれDC/DCコンバータ41,42,43で制御される個別制御状態となる。
When the total power value (DC / DC converter power is input to 41) W is turned by more than a predetermined value W 0 increases (t = t2), DC /
日没近くになって合計電力値Wが減少して所定値W0未満になったとき(t=t6)、DC/DCコンバータ42の制御目標電圧が目標電圧値V2*から目標電圧値V1*に切り替えられている(同図(d)参照)。その後、DC/DCコンバータ42の入力電圧値V2が目標電圧値V1*に一致したとき(同図(e)t=t7参照)に、接続装置3が独立状態から並列状態に切り替えられている(同図(f)参照)。その後所定時間経過後(t=t8)にDC/DCコンバータ42の制御目標電圧が目標電圧値V1*から電圧値V2に切り替えられている(同図(d)参照)。これにより、DC/DCコンバータ42,43の入力電流値I2,I3が減少するので、DC/DCコンバータ42,43に入力される電力が減少している(同図(a)t=t8〜t9参照)。入力電流値I2,I3がともにゼロになったとき(t=t9)に、DC/DCコンバータ42,43が停止されている(同図(c)参照)。
When the total power value W decreases near sunset and becomes less than the predetermined value W 0 (t = t6), the control target voltage of the DC /
その後、太陽電池モジュール21,22,23で生成される電力では系統連系インバータシステム1が運転不能になったとき(t=t10)、DC/DCコンバータ41が停止されている(同図(b)参照)。DC/DCコンバータ42,43が停止されてからDC/DCコンバータ41が停止されるまで(t=t9〜t10)は、太陽電池モジュール21,22,23の出力電力が一括されてDC/DCコンバータ41で制御される一括制御状態である。
Thereafter, when the grid-connected
本実施形態においては、一括制御状態から個別制御状態に切り替えるときの過渡状態(図4におけるt=t2〜t4)、および、個別制御状態から一括制御状態に切り替えるときの過渡状態(図4におけるt=t6〜t9)におけるDC/DCコンバータ42の制御目標電圧を、電圧センサ82から入力される電圧値V2または目標電圧値V1*としている(同図(d)参照)。制御目標電圧を目標電圧値V1*としている間、DC/DCコンバータ42はDC/DCコンバータ41と同じ制御を行う。また、制御目標電圧を電圧値V2としている間、DC/DCコンバータ42は制御を行っていない。したがって、DC/DCコンバータ41とDC/DCコンバータ42による制御の干渉が生じない。また、過渡時のDC/DCコンバータ43の制御目標電圧は、電圧センサ83から入力される電圧値V3または目標電圧値V1*とされるので、DC/DCコンバータ43とDC/DCコンバータ41およびDC/DCコンバータ42による制御の干渉も生じない。これにより、個別制御状態と一括制御状態とを切り替えるときの、各DC/DCコンバータによる制御の干渉を防止することができる。
In this embodiment, a transient state when switching from the collective control state to the individual control state (t = t2 to t4 in FIG. 4), and a transient state when switching from the individual control state to the collective control state (t in FIG. 4). The control target voltage of the DC /
また、本実施形態においては、DC/DCコンバータ42,43の制御目標電圧を目標電圧値V1*から電圧値V2,V3に切り替えて、DC/DCコンバータ42,43の入力電流値I2,I3がともにゼロになってからDC/DCコンバータ42,43の運転を停止している。したがって、DC/DCコンバータ42,43の運転停止によってDC/DCコンバータ41に入力される電力は変化しない。したがって、DC/DCコンバータ41による最大電力点追従制御において追従していた最大電力点が急変するという問題は生じない。
In this embodiment, the control target voltage of the DC /
なお、上記実施形態においては、DC/DCコンバータ42の入力電圧値V2が目標電圧値V1*に一致したとき(図4(e)t=t3参照)に、接続装置3が並列状態から独立状態に切り替えられ(同図(f)参照)、DC/DCコンバータ42の制御目標電圧が電圧値V2から目標電圧値V1*に切り替えられる(同図(d)参照)場合について説明したが、これに限られない。接続装置3の独立状態への切り替えのタイミング、および、DC/DCコンバータ42の制御目標電圧の目標電圧値V1*への切り替えのタイミングは、それぞれ、入力電圧値V2が目標電圧値V1*に一致したときから制御目標電圧を目標電圧値V2*に切り替えるまでの間(t=t3〜t4)とすればよい。また、接続装置3の独立状態への切り替えのタイミング以後であれば、DC/DCコンバータ42の制御目標電圧を電圧値V2から目標電圧値V2*に直接(目標電圧値V1*に切り替えることなく)切り替えるようにしてもよい。
In the above embodiment, when the input voltage value V2 of the DC /
また、上記実施形態においては、DC/DCコンバータ42の入力電圧値V2が目標電圧値V1*に一致したとき(図4(e)t=t7参照)に、接続装置3が独立状態から並列状態に切り替えられる場合(同図(f)参照)について説明したが、これに限られない。接続装置3の並列状態への切り替えのタイミングは、入力電圧値V2が目標電圧値V1*に一致したときから制御目標電圧を電圧値V2に切り替えるまでの間(t=t7〜t8)とすればよい。また、制御目標電圧の目標電圧値V1*から電圧値V2への切り替えのタイミングは、入力電圧値V2が目標電圧値V1*に一致したとき(t=t7)以降であればよい。
Further, in the above embodiment, when the input voltage value V2 of the DC /
また、上記実施形態においては、入力電流値I2がゼロになったとき(t=t9)に、DC/DCコンバータ42の運転を停止する場合(同図(c)参照)について説明したが、これに限られない。DC/DCコンバータ42を停止するタイミングは、入力電流値I2がゼロになったとき(t=t9)以降であればよい。また、DC/DCコンバータ42を停止するタイミングを入力電流値I2がゼロになる前とした場合でも、個別制御状態から一括制御状態に切り替えるときの制御の干渉を防止できるという効果を奏することができる。
In the above embodiment, the case where the operation of the DC /
上記実施形態においては、個別制御状態と一括制御状態とを切り替えるためのしきい値を1つの所定値W0としたが、これに限られない。例えば、一括制御状態から個別制御状態に切り替えるためのしきい値W1と、個別制御状態から一括制御状態に切り替えるためのしきい値W2(W1>W2)とを設定し、ヒステリシスを設けることでチャタリングを抑制するようにしてもよい。また、合計電力値をしきい値と比較する場合に限られず、1つの太陽電池モジュール(例えば、太陽電池モジュール21)の出力電力をしきい値と比較するようにしてもよい。 In the above embodiment, the threshold value for switching between the individual control state and the collective control state is set to one predetermined value W 0 , but is not limited thereto. For example, a threshold value W 1 for switching from the collective control state to the individual control state and a threshold value W 2 (W 1 > W 2 ) for switching from the individual control state to the collective control state are set, and hysteresis is set. By providing, chattering may be suppressed. Further, the present invention is not limited to the case where the total power value is compared with the threshold value, and the output power of one solar cell module (for example, the solar cell module 21) may be compared with the threshold value.
上記実施形態においては、太陽電池モジュールおよびDC/DCコンバータが3台の場合について説明したが、これに限られない。本発明は、太陽電池モジュールおよびDC/DCコンバータが2台の場合でも、4台以上の場合でも適用することができる。また、個別制御状態と一括制御状態とを段階的に切り替える場合でも、本発明を適用することができる。例えば、図1に示す系統連系インバータシステム1において、合計電力値が第1の所定値以上になったときにDC/DCコンバータ43を起動して電磁接触器32を開いて、その後、太陽電池モジュール21の出力電力と太陽電池モジュール22の出力電力の合計値が第2の所定値以上になったときにDC/DCコンバータ42を起動して電磁接触器31を開く場合(太陽電池モジュール21の出力電力と太陽電池モジュール22の出力電力の合計値が第2の所定値未満になったときに電磁接触器31を閉じてDC/DCコンバータ42を停止し、その後、合計電力値が第1の所定値未満になったときに電磁接触器32を閉じてDC/DCコンバータ43を停止)でも、本発明を適用することができる。
In the said embodiment, although the case where there were three solar cell modules and DC / DC converters was demonstrated, it is not restricted to this. The present invention can be applied to the case where the number of solar cell modules and DC / DC converters is two or four or more. Further, the present invention can be applied even when the individual control state and the collective control state are switched in stages. For example, in the grid-connected
上記実施形態においては、3台のDC/DCコンバータ41,42,43が出力する電力を1台のインバータ5に入力する場合について説明したが、これに限られない。例えば、図5に示すように、3台のインバータ51,52,53を設けて、各DC/DCコンバータ41,42,43が出力する電力をそれぞれインバータ51,52,53に入力する場合にも、本発明を適用することができる。この場合、DC/DCコンバータ42,43を起動するときにインバータ52,53も起動するようにし、DC/DCコンバータ42,43の運転を停止するときにインバータ52,53の運転も停止するようにすればよい。なお、図5に示す系統連系インバータシステム1’においては、制御装置9がインバータ51,52,53の制御装置も兼ねている。また、図5においては、電流センサ71,72,73および電圧センサ81,82,83の記載を省略している。
In the above embodiment, the case where the power output from the three DC /
また、図6に示すように、DC/DCコンバータ41,42,43を設けずに3台のインバータ51,52,53を設けて、各インバータ51,52,53で太陽電池モジュール21,22,23の出力電力を最大電力点追従制御するような場合にも、本発明を適用することができる。この場合、制御装置9が生成するPWM信号P1,P2,P3をそれぞれインバータ51,52,53に入力して制御するようにすればよい。なお、図6に示す系統連系インバータシステム1”においては、DC/DCコンバータの代わりに電圧変換するための変圧器10が設けられている。また、図6においては、電流センサ71,72,73および電圧センサ81,82,83の記載を省略している。
Further, as shown in FIG. 6, three
また、上記実施形態においては、電源装置が太陽電池モジュールの場合について説明したが、これに限られない。例えば、電源装置が燃料電池であってもよいし、風力発電装置、水車などの水力発電装置、地熱発電装置、波力発電装置などにより発電された交流電力を直流電力に変換して出力する装置であってもよい。自然条件などの人為的に変更することができない条件により発電量が変動する電源装置において、本発明は特に有効である。 Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where a power supply device was a solar cell module, it is not restricted to this. For example, the power supply device may be a fuel cell, or a device that converts AC power generated by a wind power generator, a hydroelectric generator such as a water turbine, a geothermal power generator, a wave power generator, etc. into DC power and outputs it. It may be. The present invention is particularly effective in a power supply apparatus in which the amount of power generation varies depending on conditions that cannot be artificially changed, such as natural conditions.
本発明に係る電力変換装置の制御装置および系統連系インバータシステムは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る電力変換装置の制御装置および系統連系インバータシステムの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。 The power converter control device and the grid-connected inverter system according to the present invention are not limited to the above-described embodiments. The specific configuration of each part of the control device of the power conversion device and the grid-connected inverter system according to the present invention can be varied in design in various ways.
1 系統連系インバータシステム
21 太陽電池モジュール(第1の電源装置)
22,23 太陽電池モジュール(第2の電源装置)
3 接続装置
41 DC/DCコンバータ(第1の電力変換装置)
42,43 DC/DCコンバータ(第2の電力変換装置)
5 インバータ
6 電力系統
71,72,73 電流センサ
81,82,83 電圧センサ
9 制御装置
91 合計電力算出部(算出手段)
92 合計電力比較部(判別手段)
93 切替判断部
94,95 切替部
96 電流判断部
97a,97b,97c PI制御部
98a,98b,98c PWM信号生成部
1 Grid-connected
22, 23 Solar cell module (second power supply)
3
42, 43 DC / DC converter (second power converter)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5
92 Total power comparator (discriminating means)
93
Claims (10)
前記接続装置が前記並列状態となっているときに前記第1の電力変換装置および第2の電力変換装置を運転する場合には、前記第2の電力変換装置による制御を行わないか、前記第1の電力変換装置の制御目標電圧を前記第2の電力変換装置の制御目標電圧として設定することを特徴とする制御装置。 A first power converter, a first power converter connected to the output end of the first power supply, a second power supply, and a second connected to the output end of the second power supply. The power converter, the output end of the first power supply device and the output end of the second power supply device are not connected to each other, and the output end of the first power supply device and the second power supply device The present invention is applied to a grid-connected inverter system including a connection device that connects the output terminals to each other in any of the parallel states, and the power output by the first power supply device and the second power supply device is maximized. A control device for controlling the operation of each of the power converters,
When operating the first power converter and the second power converter when the connecting device is in the parallel state, the control by the second power converter is not performed, or the first A control device, wherein a control target voltage of one power conversion device is set as a control target voltage of the second power conversion device.
前記個別制御状態から前記一括制御状態に切り替える場合に、前記第1の電力変換装置の制御目標電圧を前記第2の電力変換装置の制御目標電圧として設定して前記第2の電力変換装置による制御を行い、前記第2の電源装置の出力電圧が前記第1の電力変換装置の制御目標電圧になった以後に前記第2の電力変換装置による制御を中止する、
請求項1に記載の制御装置。 From the collective control state in which only the first power conversion device is operated and the connection device is in the parallel state, the first power conversion device and the second power conversion device are operated, and the connection device is When switching to the individual control state in the independent state, the operation of the second power conversion device is started without performing control by the second power conversion device, and the first connected in parallel After the output voltage of the power supply device and the second power supply device becomes the control target voltage of the first power conversion device, the control target voltage of the first power conversion device is controlled by the second power conversion device. Set as a target voltage and start control by the second power converter,
When switching from the individual control state to the collective control state, a control target voltage of the first power conversion device is set as a control target voltage of the second power conversion device, and control is performed by the second power conversion device. And after the output voltage of the second power supply device reaches the control target voltage of the first power converter, the control by the second power converter is stopped.
The control device according to claim 1.
前記合計値が所定値以上であるか否かを判別する判別手段と、
をさらに備え、
前記一括制御状態のときに前記判別手段によって前記合計値が前記所定値以上であると判別された場合は、前記一括制御状態から前記個別制御状態に切り替え、前記個別制御状態のときに前記判別手段によって前記合計値が前記所定値未満であると判別された場合は、前記個別制御状態から前記一括制御状態に切り替える、
請求項2ないし5のいずれかに記載の制御装置。 Calculating means for calculating a total value of output power of the first power supply device and the second power supply device;
Determining means for determining whether the total value is equal to or greater than a predetermined value;
Further comprising
When the total value is determined to be greater than or equal to the predetermined value by the determination unit in the collective control state, the determination unit switches from the collective control state to the individual control state, and the determination unit is in the individual control state. When the total value is determined to be less than the predetermined value by switching from the individual control state to the collective control state,
The control device according to claim 2.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010156532A JP5601912B2 (en) | 2010-07-09 | 2010-07-09 | Control device for power converter, and grid-connected inverter system using this control device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010156532A JP5601912B2 (en) | 2010-07-09 | 2010-07-09 | Control device for power converter, and grid-connected inverter system using this control device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2012019646A true JP2012019646A (en) | 2012-01-26 |
| JP5601912B2 JP5601912B2 (en) | 2014-10-08 |
Family
ID=45604458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010156532A Active JP5601912B2 (en) | 2010-07-09 | 2010-07-09 | Control device for power converter, and grid-connected inverter system using this control device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5601912B2 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015527029A (en) * | 2012-05-25 | 2015-09-10 | エスエムエー ソーラー テクノロジー エージー | Determination of string configuration in multi-string inverter |
| JP6323635B1 (en) * | 2017-11-24 | 2018-05-16 | 三菱電機株式会社 | Parallel power supply |
| WO2020065857A1 (en) * | 2018-09-27 | 2020-04-02 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | Power conversion device |
| JP2023113377A (en) * | 2022-02-03 | 2023-08-16 | ダイヤゼブラ電機株式会社 | Photovoltaic power generation system and power conditioner |
| CN119945181A (en) * | 2025-04-08 | 2025-05-06 | 四川凉山水洛河电力开发有限公司 | A photovoltaic inverter topology circuit and control method thereof |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101821878B1 (en) | 2016-02-24 | 2018-01-24 | 엘에스산전 주식회사 | Inverter |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06236220A (en) * | 1993-02-08 | 1994-08-23 | Mitsubishi Electric Corp | Inverter for solar power generator |
| JPH10155240A (en) * | 1996-11-21 | 1998-06-09 | Nissin Electric Co Ltd | Solarlight power generator |
| JP2001268800A (en) * | 2000-03-16 | 2001-09-28 | Kawasaki Steel Corp | Photovoltaic power generation control method and device |
| JP2010238010A (en) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Daihen Corp | Converter control device and grid-connected inverter system using the converter control device |
| JP2011130656A (en) * | 2009-12-15 | 2011-06-30 | Samsung Sdi Co Ltd | Grid-connected power storage system and method for controlling the same |
-
2010
- 2010-07-09 JP JP2010156532A patent/JP5601912B2/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06236220A (en) * | 1993-02-08 | 1994-08-23 | Mitsubishi Electric Corp | Inverter for solar power generator |
| JPH10155240A (en) * | 1996-11-21 | 1998-06-09 | Nissin Electric Co Ltd | Solarlight power generator |
| JP2001268800A (en) * | 2000-03-16 | 2001-09-28 | Kawasaki Steel Corp | Photovoltaic power generation control method and device |
| JP2010238010A (en) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Daihen Corp | Converter control device and grid-connected inverter system using the converter control device |
| JP2011130656A (en) * | 2009-12-15 | 2011-06-30 | Samsung Sdi Co Ltd | Grid-connected power storage system and method for controlling the same |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015527029A (en) * | 2012-05-25 | 2015-09-10 | エスエムエー ソーラー テクノロジー エージー | Determination of string configuration in multi-string inverter |
| JP6323635B1 (en) * | 2017-11-24 | 2018-05-16 | 三菱電機株式会社 | Parallel power supply |
| WO2019102587A1 (en) * | 2017-11-24 | 2019-05-31 | 三菱電機株式会社 | Parallel power supply device |
| US11228247B2 (en) | 2017-11-24 | 2022-01-18 | Mitsubishi Electric Corporation | Parallel power supply device |
| WO2020065857A1 (en) * | 2018-09-27 | 2020-04-02 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | Power conversion device |
| JP6733818B1 (en) * | 2018-09-27 | 2020-08-05 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | Power converter |
| JP2023113377A (en) * | 2022-02-03 | 2023-08-16 | ダイヤゼブラ電機株式会社 | Photovoltaic power generation system and power conditioner |
| CN119945181A (en) * | 2025-04-08 | 2025-05-06 | 四川凉山水洛河电力开发有限公司 | A photovoltaic inverter topology circuit and control method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP5601912B2 (en) | 2014-10-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6285572B1 (en) | Method of operating a power supply system having parallel-connected inverters, and power converting system | |
| CN103718414B (en) | Photovoltaic voltage regulates | |
| CN112075004B (en) | Systems and methods for DC power conversion and transmission for solar energy applications | |
| JP5939096B2 (en) | Power converter | |
| CN117353326B (en) | Inverter reactive current control method and device | |
| CN113519113B (en) | Power converter and control method thereof | |
| JP5601912B2 (en) | Control device for power converter, and grid-connected inverter system using this control device | |
| KR101830666B1 (en) | Power conversion apparatus | |
| CN105659181B (en) | Solar power generation device and control method of solar power generation device | |
| CN101529703A (en) | Converter control device | |
| US20140169055A1 (en) | Non-isolated dc/ac inverter | |
| CN103947068A (en) | Single phase inverters cooperatively controlled to provide one, two, or three phase unipolar electricity | |
| JPH07325635A (en) | Output controller for inverter | |
| JP2005269843A (en) | Parallel operation device | |
| JP2014117086A (en) | System interconnection system | |
| CN116979608A (en) | A photovoltaic grid-connected inverter overvoltage power limiting control method and its system | |
| JP5260387B2 (en) | Converter control device and grid-connected inverter system using the converter control device | |
| CN113794364A (en) | Power supply system and control method thereof | |
| JP2021175200A (en) | Electric power conversion system | |
| CN113366404B (en) | Power system and power conversion device | |
| CN117353341A (en) | Energy storage converter device, wind turbine generator and energy storage converter device control method | |
| JP5849517B2 (en) | Power system | |
| JP5849518B2 (en) | Power system | |
| JP2001218368A (en) | Power conversion device and photovoltaic power generation system | |
| CN112803813A (en) | Static voltage balance control method and system for capacitor of modular multilevel converter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130510 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140228 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140311 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140320 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140812 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140819 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5601912 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |