JP2011164964A - Power converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池パネルに複数台の電力変換器を並列接続して太陽電池パネルの直流電力を変換する電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power converter that converts a DC power of a solar cell panel by connecting a plurality of power converters in parallel to the solar cell panel.
近年、地球環境保護の観点から環境への影響の少ない太陽電池、燃料電池等による分散型電源システムの開発が盛んに進められている。このような分散型電源システムでは、太陽電池等によって発電した直流電力を、電力変換器としてのDC/DCコンバータおよびインバータ等を備えるパワーコンディショナによって商用周波数の交流電力に変換し、商用電力系統と連系して負荷に供給するとともに、余剰電力を商用電力系統に逆潮流することが行われている(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, development of distributed power systems using solar cells, fuel cells, and the like that have little environmental impact has been actively promoted from the viewpoint of global environmental protection. In such a distributed power supply system, DC power generated by a solar cell or the like is converted into AC power of a commercial frequency by a power conditioner including a DC / DC converter and an inverter as a power converter. In addition to being connected and supplied to a load, surplus power is reversely flowed to a commercial power system (see, for example, Patent Document 1).
上記DC/DCコンバータとして、高周波トランス絶縁方式のDC/DCコンバータ(以下「高周波絶縁DC/DCコンバータ」という)があるが、かかる高周波絶縁DC/DCコンバータでは、効率のよい大容量の高周波トランスを製作するのが困難であり、大容量にすると、効率が上がらず、現状では、その容量は2kW程度である。 As the DC / DC converter, there is a high-frequency transformer insulation type DC / DC converter (hereinafter referred to as a “high-frequency insulation DC / DC converter”). In such a high-frequency insulation DC / DC converter, an efficient and large-capacity high-frequency transformer is used. It is difficult to manufacture, and if the capacity is increased, the efficiency does not increase. At present, the capacity is about 2 kW.
このため、例えば、10kW以上といった大きな発電電力を得る場合には、例えば太陽電池パネル5台それぞれに上記容量のDC/DCコンバータを5台、個別接続して各太陽電池パネルの直流電力をそれぞれ個別変換して10kW以上の発電電力を得ることが考えられるが、このような接続形態では、発電電力を大きくしようとすると、太陽電池パネル及びDC/DCコンバータの数が増加し、配線数が増大し、配線作業もより煩雑化してくる。 For this reason, for example, when obtaining large generated power of 10 kW or more, for example, five DC / DC converters of the above capacity are individually connected to each of the five solar cell panels, and the DC power of each solar cell panel is individually supplied. It is conceivable that the generated power of 10 kW or more is obtained by conversion, but in such a connection form, when the generated power is increased, the number of solar cell panels and DC / DC converters increases and the number of wirings increases. Wiring work becomes more complicated.
そこで、複数の太陽電池パネル同士をまとめて並列接続し、また、複数台のDC/DCコンバータ同士をまとめて並列接続すると共に、各太陽電池パネルと各DC/DCコンバータとはそれぞれの並列接続一端側同士を配線接続することで全体の配線数を削減し、配線作業の簡素化を図ることが考えられる。 Therefore, a plurality of solar cell panels are collectively connected in parallel, and a plurality of DC / DC converters are collectively connected in parallel, and each solar cell panel and each DC / DC converter are connected in parallel. It is conceivable to simplify the wiring work by reducing the total number of wires by connecting the sides to each other.
しかしながら、従来では、上記各DC/DCコンバータそれぞれを、太陽電池の動作点が最大出力点に追従するように変化させ、太陽電池から最大出力を取り出す最大電力追従制御(MPPT:Maximum Power Point Tracking)を行わせると、各DC/DCコンバータそれぞれが入力電流をばらばらに制御して電力変換を行ってしまうという課題がある。 However, conventionally, each of the above DC / DC converters is changed so that the operating point of the solar cell follows the maximum output point, and maximum power tracking control (MPPT: Maximum Power Point Tracking) for extracting the maximum output from the solar cell. However, there is a problem in that each DC / DC converter performs power conversion by controlling the input currents separately.
したがって、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、より大きい発電出力を得るに際して複数台の電力変換器を並列接続し、それらの配線の簡素化を図る一方で、太陽電池の最大電力追従制御を行う場合に、電流制御を可能とするようにした電力変換装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and in order to obtain a larger power generation output, a plurality of power converters are connected in parallel to simplify the wiring of the solar cell. An object of the present invention is to provide a power conversion device that enables current control when performing maximum power tracking control.
本発明では、上記目的を達成するために、次のように構成している。 In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
本発明の電力変換装置は、太陽電池に並列接続される複数台の電力変換器を備える電力変換装置であって、前記複数台全体としての前記太陽電池の最大電力追従制御を行うように電流指令または電流増減指令を生成する生成手段と、前記生成手段で生成した電流指令または電流増減指令を、前記複数台の各電力変換器に対して分配する分配手段とを具備している。 The power conversion device of the present invention is a power conversion device including a plurality of power converters connected in parallel to a solar cell, and a current command so as to perform maximum power tracking control of the solar cell as the whole of the plurality of units. Alternatively, a generation unit that generates a current increase / decrease command and a distribution unit that distributes the current command generated by the generation unit or the current increase / decrease command to each of the plurality of power converters.
電力変換器は、DC/DCコンバータであってもよいし、インバータであってもよい。 The power converter may be a DC / DC converter or an inverter.
分配手段では、単に分配してもよいし、修正などの何らかの加工を施して分配してもよい。 In the distribution means, it may be simply distributed, or may be distributed with some processing such as correction.
本発明の電力変換装置によれば、複数台の電力変換器全体としての最大電力追従制御を行うように電流指令または電流増減指令を生成し、生成した電流指令または電流増減指令を、各電力変換器に分配するので、各電力変換器では、分配された電流指令または電流増減指令に基づく制御が可能となり、各電力変換器がそれぞれ最大電力追従制御を行う従来例のように、電流制御できなくなるといったことがない。 According to the power conversion device of the present invention, a current command or a current increase / decrease command is generated so as to perform maximum power follow-up control as a whole of a plurality of power converters, and the generated current command or current increase / decrease command is converted to each power conversion. Therefore, each power converter can perform control based on the distributed current command or current increase / decrease command, and each power converter cannot perform current control as in the conventional example in which maximum power tracking control is performed. There is no such thing.
本発明の電力変換装置の一つの実施態様では、前記太陽電池が、一つの太陽電池パネルまたは出力が並列接続された複数の太陽電池パネルであり、前記分配手段は、前記生成手段で生成した前記電流指令を前記各電力変換器に対する入力電流指令として分配するものであり、前記各電力変換器は、前記入力電流指令に基づいて電流制御をそれぞれ行うものである。 In one embodiment of the power conversion device of the present invention, the solar cell is a single solar cell panel or a plurality of solar cell panels whose outputs are connected in parallel, and the distribution unit is generated by the generation unit. A current command is distributed as an input current command for each power converter, and each power converter performs current control based on the input current command.
入力電流指令は、電力変換器の許容電流内の電流指令である。 The input current command is a current command within the allowable current of the power converter.
この実施態様によると、生成手段で生成した電流指令を、各電力変換器に対する入力電流指令として分配し、各電力変換器では、入力電流指令に基づいて電流制御をそれぞれ行うことができる。更に、複数の太陽電池パネルと複数台の電力変換装置とを並列接続して電力変換を行うので、発電電力を高めることができると共に、複数の太陽電池パネルと複数台の電力変換器とを個別にそれぞれ接続する構成に比べて、配線数を削減することができる。 According to this embodiment, the current command generated by the generating unit is distributed as an input current command for each power converter, and each power converter can perform current control based on the input current command. Furthermore, since power conversion is performed by connecting a plurality of solar cell panels and a plurality of power converters in parallel, the generated power can be increased, and a plurality of solar cell panels and a plurality of power converters are individually connected. The number of wirings can be reduced as compared with the configuration in which each is connected.
本発明の電力変換装置の別の実施態様では、前記太陽電池が、一つの太陽電池パネルまたは出力が並列接続された複数の太陽電池パネルであり、前記分配手段は、前記生成手段で生成した電流増減指令を、各電力変換器の各入力電流および予め定めた電流の分配比率に基づいて、修正して分配するものであり、前記各電力変換器は、修正された電流増減指令によって制御されるものである。 In another embodiment of the power conversion device of the present invention, the solar cell is a single solar cell panel or a plurality of solar cell panels whose outputs are connected in parallel, and the distributing means is a current generated by the generating means. The increase / decrease command is corrected and distributed based on each input current of each power converter and a predetermined current distribution ratio, and each of the power converters is controlled by the corrected current increase / decrease command. Is.
電流の分配比率は、各電力変換器に流れる電流の比率を規定するものであり、この比率は、太陽電池の発電電力の変化などに応じて変化させてもよい。 The current distribution ratio defines the ratio of the current flowing through each power converter, and this ratio may be changed according to a change in the generated power of the solar cell.
また、この電流の分配比率は、均等な比率としてもよいし、不均等な比率としてもよく、複数台の電力変換器全体として最大効率となるような比率、例えば、複数台の電力変換器の内の少なくとも1台を停止させるような比率としてもよい。 Further, the current distribution ratio may be an equal ratio or an unequal ratio, and a ratio that provides the maximum efficiency as a whole of the plurality of power converters, for example, a plurality of power converters. The ratio may be such that at least one of them is stopped.
分配手段では、入力電流が、予め定めた電流の分配比率によって規定される電流と略等しいときには、電流増減信号を修正することなく分配する一方、入力電流が、予め定めた電流の分配比率によって規定される電流と異なるときには、予め定めた電流の分配比率によって規定される電流となるように電流増減信号を修正して分配するのが好ましい。 In the distribution means, when the input current is substantially equal to the current defined by the predetermined current distribution ratio, the current increase / decrease signal is distributed without correction, while the input current is defined by the predetermined current distribution ratio. When the current is different from the current, the current increase / decrease signal is preferably corrected and distributed so that the current is defined by a predetermined current distribution ratio.
この実施態様によると、生成手段で生成した電流増減指令を、各電力変換器の各入力電流が予め定めた電流の分配比率に基づく電流となるように修正し、修正した電流増減指令によって、各電力変換器を制御することができる。更に、複数の太陽電池パネルと複数台の電力変換装置とを並列接続して電力変換を行うので、発電電力を高めることができると共に、複数の太陽電池パネルと複数台の電力変換器とを個別にそれぞれ接続する構成に比べて、配線数を削減することができる。 According to this embodiment, the current increase / decrease command generated by the generating means is corrected so that each input current of each power converter becomes a current based on a predetermined current distribution ratio, The power converter can be controlled. Furthermore, since power conversion is performed by connecting a plurality of solar cell panels and a plurality of power converters in parallel, the generated power can be increased, and a plurality of solar cell panels and a plurality of power converters are individually connected. The number of wirings can be reduced as compared with the configuration in which each is connected.
本発明の他の実施態様では、前記各電力変換器は、昇圧チョッパからなるDC/DCコンバータ、あるいは、電流共振型DC/DCコンバータとしてもよい。 In another embodiment of the present invention, each of the power converters may be a DC / DC converter including a step-up chopper or a current resonance type DC / DC converter.
本発明によれば、複数台の電力変換器全体として最大電力追従制御を行うように電流指令または電流増減指令を生成し、生成した電流指令または電流増減指令を、各電力変換器に分配するので、各電力変換器では、分配された電流指令または電流増減指令に基づく制御が可能となり、各電力変換器がそれぞれ最大電力追従制御を行う従来例のように、電流制御できなくなるといったことがない。 According to the present invention, the current command or the current increase / decrease command is generated so as to perform the maximum power follow-up control as a whole of the plurality of power converters, and the generated current command or the current increase / decrease command is distributed to each power converter. In each power converter, control based on the distributed current command or current increase / decrease command is possible, and current control cannot be performed unlike the conventional example in which each power converter performs maximum power tracking control.
以下、図面によって本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1は、本発明の一つの実施形態に係る電力変換装置を備える太陽光発電システムの概略構成図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a photovoltaic power generation system including a power conversion device according to one embodiment of the present invention.
この太陽光発電システムは、直流電力源としての複数、この実施形態では3つの太陽電池パネル11〜13と、この太陽電池パネル11〜13からの直流電力を、交流電力に変換して商用電源系統である、例えば、単相電源2に連系する電力変換装置としてのパワーコンディショナ3とを備えている。3つの太陽電池パネル11〜13の出力は、逆流防止用のダイオード41〜43を介して互いに並列接続されている。
The photovoltaic power generation system includes a plurality of the DC power source, and three of the solar cell panel 1 1 to 1 3 in this embodiment, the DC power from the solar cell panel 1 1 to 1 3, and converted into AC power And a
パワーコンディショナ3は、入力側および出力側が並列接続された複数台、この実施形態では3台の電力変換器としての高周波トランス絶縁方式のDC/DCコンバータ51〜53と、DC/DCコンバータ51〜53からの直流電力を、単相の交流電力に変換して商用の単相電源2に連系するインバータ25とを備えている。
The
各DC/DCコンバータ51〜53は、ハーフブリッジ結合方式による電流共振型のコンバータである。各DC/DCコンバータ51〜53は、例えば、MOS−FETからなる主スイッチ及び補助スイッチとしてのスイッチング素子6a及びスイッチング素子6bと、ダイオード7a,7bと、部分電圧共振コンデンサ8と、電流共振コンデンサ9と、高周波トランス10とを備えると共に、二次側に、ダイオード11,12及びコンデンサ13,14からなる倍電圧整流回路を備えている。高周波トランス10は、一次側のリーケージインダクタンス15を含み、電流共振に利用される。
Each DC / DC converter 5 1 to 5 3, the converter is of a current resonance type by the half-bridge coupling system. Each DC / DC converter 5 1 to 5 3, for example, a
また、各DC/DCコンバータ51〜53は、各スイッチング素子6a,6bをスイッチング駆動するための駆動回路16a,16bを備えている。各駆動回路16a,16bは、後述のPFM制御信号の所要のパルス幅に応じた周波数の駆動信号をスイッチング素子6a,6bのゲートに印加する。
Each DC / DC converter 5 1 to 5 3 includes
この電流共振型の各DC/DCコンバータ51〜53は、PFM(パルス周波数変調)制御で動作し、各スイッチング素子6a,6bが相補的にスイッチングすることによって、ゼロ電圧スイッチングを行うことができる。
Each of the current resonance type DC / DC converters 5 1 to 5 3 operates by PFM (pulse frequency modulation) control, and the
この実施形態では、太陽電池パネル11〜13に並列接続された3台のDC/DCコンバータ51〜53の電流制御を可能とするために、次のように構成している。 In this embodiment, in order to enable the current control of the solar cell panel 1 1 to 1 3 in parallel connected three DC / DC converter 5 1 to 5 3, is constructed as follows.
すなわち、この実施形態のパワーコンディショナ3は、3台のDC/DCコンバータ51〜53全体として太陽電池の最大電力追従制御(MPPT)を行うように、電流増減指令としてのPFM制御信号を生成する生成手段としてのPFM制御部17と、このPFM制御部17からのPFM制御信号を、各DC/DCコンバータ51〜53の各入力電流及び予め定められた電流の分配比率k1〜k3に基づいて、修正して各DC/DCコンバータ51〜53の各駆動回路16a,16bに分配する分配部18とを備えている。
That is, the
PFM制御部17には、太陽電池パネル11〜13の出力電圧を検出する電圧検出器19の検出出力、及び、各DC/DCコンバータ51〜53の各入力電流をそれぞれ検出する各電流検出器201〜203の検出出力を加算して全電流を算出する加算器21の出力が与えられる。すなわち、PFM制御部17には、太陽電池パネル11〜13の出力電圧及び出力電流に応じた各検出出力がそれぞれ与えられ、これらに基づいて、PFM制御部17は、いわゆる、山登り法によって、太陽電池パネル11〜13から最大電力を取り出すように、パルス幅が制御されたパルス幅増減信号であるPFM制御信号を演算出力する最大電力追従制御(MPPT)を行う。
The
つまり、このPFM制御部17は、太陽電池パネル11〜13から最大電力を取り出すように、太陽電池パネル11〜13の出力電流を増減させる電流増減指令であるPFM制御信号を出力する。
That is, the
このPFM制御信号を修正して各DC/DCコンバータ51〜53に分配する分配部18は、各DC/DCコンバータ51〜53の入力電流の総和である加算器21の出力に、それぞれ分配比率k1〜k3を乗算する乗算器221〜223と、各乗算器221〜223の出力と上述の各電流検出器201〜203の出力との偏差を算出する減算器231〜233と、各減算器231〜233の出力に基づいて、PFM制御部17からのPFM制御信号をそれぞれ修正して各DC/DCコンバータ51〜53に与える修正部241〜243とを備えている。
各乗算器221〜223における電流の分配比率k1〜k3は、k1+k2+k3=1であり、この実施形態では、例えば、k1=k2=k3=1/3としており、各DC/DCコンバータ51〜53に均等な電流が流れる比率としている。
The current distribution ratios k1 to k3 in the
各減算器231〜233では、DC/DCコンバータ51〜53の全電流を各乗算器221〜223によって1/3に等分した電流と、各DC/DCコンバータ51〜53の実際の電流との偏差を算出する。 In the subtracters 23 1 ~ 23 3, the DC / DC converter 5 1 to 5 and current the total current was aliquoted into 1/3 by the multiplier 22 1 to 22 3 of 3, the DC / DC converter 51 to 5 3 deviation of the actual current is calculated.
各修正部241〜243では、各減算器231〜233からの偏差に応じて、PFM制御部17からのパルス幅増減信号であるPFM制御信号を、例えば、次のようにそれぞれ修正して各DC/DCコンバータ51〜55に与える。
In each of the
すなわち、上記偏差が零または小さいときには、所望の分配が行われているとして、パルス幅増減信号を修正することなく、そのままのパルス幅のパルス幅増減信号を、対応するDC/DCコンバータに出力する。 That is, when the deviation is zero or small, it is determined that the desired distribution is performed, and the pulse width increase / decrease signal is output to the corresponding DC / DC converter without correcting the pulse width increase / decrease signal. .
また、例えば、上記偏差がマイナスで大きい場合、すなわち、所望の分配に比べて多くの電流が流れている場合において、パルス幅増減信号がパルス幅を増やす方向であるときには、パルス幅を増やすと、更に多くの電流が流れることになるので、パルス幅を増やさないように修正したパルス幅増減信号を、対応するDC/DCコンバータに出力する。また、所望の分配に比べて多くの電流が流れている場合において、パルス幅増減信号がパルス幅を減らす方向であるときには、パルス幅増減信号を修正することなく、そのまま対応するDC/DCコンバータに出力する。これによって、所望の分配に比べて多くの電流が流れているDC/DCコンバータでは、電流が抑制されることになる。 Also, for example, when the deviation is negative and large, that is, when a larger amount of current is flowing compared to the desired distribution, when the pulse width increase / decrease signal is in the direction of increasing the pulse width, increasing the pulse width, Since more current flows, a pulse width increase / decrease signal corrected so as not to increase the pulse width is output to the corresponding DC / DC converter. Further, when a larger amount of current flows than the desired distribution, when the pulse width increase / decrease signal is in the direction of decreasing the pulse width, the corresponding DC / DC converter is directly used without correcting the pulse width increase / decrease signal. Output. As a result, in the DC / DC converter in which a larger amount of current flows than in the desired distribution, the current is suppressed.
また、上記偏差がプラスで大きい場合、すなわち、所望の分配に比べて流れる電流が少ない場合において、パルス幅増減信号がパルス幅を増やす方向であるときには、パルス幅増減信号を修正することなく、そのまま対応するDC/DCコンバータに出力する。また、所望の分配に比べて流れる電流が少ない場合において、パルス幅増減信号がパルス幅を減らす方向であるときには、パルス幅を減らすと、更に電流が少なくなるので、パルス幅を減らさないように修正したパルス幅増減信号を、対応するDC/DCコンバータに出力する。これによって、所望の分配に比べて流れる電流が少ないDC/DCコンバータでは、電流が増加するように制御される。 Further, when the deviation is positive and large, that is, when the current flowing is small compared to the desired distribution, if the pulse width increase / decrease signal is in a direction to increase the pulse width, the pulse width increase / decrease signal is not corrected and remains unchanged. Output to the corresponding DC / DC converter. In addition, when the current flowing is smaller than the desired distribution, if the pulse width increase / decrease signal is in a direction to reduce the pulse width, the current will decrease further if the pulse width is reduced, so the pulse width is not reduced. The pulse width increase / decrease signal is output to the corresponding DC / DC converter. As a result, in a DC / DC converter in which the current that flows is smaller than the desired distribution, the current is controlled to increase.
なお、各修正部241〜243における修正は、上記に限らず、条件に応じて更に細かく修正してもよい。
Note that the correction in each of the
各修正部241〜243からのパルス幅増減信号であるPFM制御信号が与えられる各DC/DCコンバータ51〜53の各駆動回路16a,16bは、PFM制御信号のパルス幅に応じて各スイッチング素子6a,6bをスイッチング駆動する。
Each of the
これによって、DC/DCコンバータ51〜53には、全体として太陽電池パネル11〜13から最大電力を取り出すように、かつ、分配比率k1〜k3に応じて均等に電流が流れることになる。 As a result, the DC / DC converters 5 1 to 5 3 are configured to receive current evenly in accordance with the distribution ratios k 1 to k 3 so as to extract the maximum power from the solar cell panels 1 1 to 13 as a whole. Become.
このようにPFM制御部17は、3台のDC/DCコンバータ51〜53全体として最大電力追従制御を行うように電流増減指令としてのPFM制御信号を生成し、分配部18は、生成したPFM制御信号を、各DC/DCコンバータ51〜53に対して分配比率k1〜k3に応じた電流が流れるように修正して分配するので、3台のDC/DCコンバータ51〜53が連携して太陽電池パネル11〜13からの直流電力を変換することができる。
As described above, the
これらDC/DCコンバータ51〜53からの直流電力は、インバータ25によって商用電源に連系した単相の交流電力に変換される。
DC power from these DC / DC converter 5 1 to 5 3 is converted by
(実施形態2)
図2は、本発明の他の実施形態に係る電力変換装置を備える太陽光発電システムの概略構成図であり、図1に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a photovoltaic power generation system including a power conversion device according to another embodiment of the present invention, and parts corresponding to those in FIG.
この実施形態の太陽光発電システムは、3つの太陽電池パネル11〜13と、この太陽電池パネル11〜13からの直流電力を、交流電力に変換して商用電源系統である、例えば、単相電源2に連系する電力変換装置としてのパワーコンディショナ3aとを備えている。3つの太陽電池パネル11〜13の出力は、逆流防止用のダイオード41〜43を介して互いに並列接続されている。
Photovoltaic system of this embodiment, the three solar panels 1 1 to 1 3, a commercial power system DC power from the solar cell panel 1 1 to 1 3, and converted into AC power, for example, And a power conditioner 3a as a power converter connected to the single-
パワーコンディショナ3aは、入力側および出力側が並列接続された複数台、この実施形態では3台の電力変換器としてのDC/DCコンバータ51a〜53aと、DC/DCコンバータ51a〜53aからの直流電力を、単相の交流電力に変換して商用の単相電源2に連系するインバータ25とを備えている。
The power conditioner 3a includes a plurality of DC / DC converters 5 1 a to 5 3 a serving as power converters, and a DC / DC converter 5 1 a as a plurality of power converters in which the input side and the output side are connected in parallel. The
各DC/DCコンバータ51a〜53aは、トランジスタからなるスイッチング素子26と、インダクタンス27、ダイオード28及びコンデンサ29を含む非絶縁型の昇圧チョッパをそれぞれ備えており、各駆動回路30によって、後述のようにしてそれぞれPWM(パルス幅変調)駆動される。
Each of the DC / DC converters 5 1 a to 5 3 a includes a switching
この実施形態では、太陽電池パネル11〜13に並列接続された3台のDC/DCコンバータ51a〜53aの電流制御を可能とするために、次のように構成している。 In this embodiment, in order to enable the current control of three DC / DC converter 5 1 a~5 3 a which is connected in parallel to the solar cell panel 1 1 to 1 3, is configured as follows .
すなわち、この実施形態のパワーコンディショナ3aは、3台のDC/DCコンバータ51a〜53a全体として太陽電池の最大電力追従制御(MPPT)を行うように、電流指令を生成する生成手段としての最大電力追従制御部(MPPT)31と、この最大電力追従制御部31からの電流指令を、各DC/DCコンバータ51a〜53aに対して入力電流指令として分配する分配部32とを備えている。
That is, the power conditioner 3a of this embodiment generates a current command so as to perform the maximum power follow-up control (MPPT) of the solar cell as a whole of the three DC / DC converters 5 1 a to 5 3 a. And a
各DC/DCコンバータ51〜53は、分配部32からの各入力電流指令に基づいて、電流制御をそれぞれ行うように構成されている。
Each DC / DC converter 5 1 to 5 3, based on the input current command from the
最大電力追従制御部31には、太陽電池パネル11〜13の出力電圧を検出する電圧検出器19の検出出力、及び、各DC/DCコンバータ51a〜55aの各入力電流をそれぞれ検出する各電流検出器201〜203の検出出力を加算して全電流を算出する加算器21の出力が与えられる。すなわち、最大電力追従制御部31には、太陽電池パネル11〜13の出力電圧及び出力電流に応じた各検出出力がそれぞれ与えられ、これらに基づいて、最大電力追従制御部31は、いわゆる、山登り法によって、太陽電池パネル11〜13から最大電力を取り出すように、電流指令を演算出力する最大電力追従制御(MPPT)を行う。
The maximum power follow-up
この電流指令を各DC/DCコンバータ51a〜53aに分配する分配部32は、電流指令に、それぞれ分配比率k1〜k3を乗算する乗算器221〜223を備えている。各乗算器221〜223における電流の分配比率k1〜k3は、k1+k2+k3=1であり、この実施形態では、例えば、k1=k2=k3=1/3としており、最大電力追従制御部31からの電流指令を、等分して各DC/DCコンバータ51a〜53aに対する入力電流指令としている。
The
すなわち、この実施形態では、最大電力追従制御部31によって、3台のDC/DCコンバータ51a〜53a全体として太陽電池パネル11〜13から最大電力を取り出すように電流指令を生成し、分配部32によって、その電流指令を等分して各DC/DCコンバータ51a〜53aに対する入力電流指令として分配している。
That is, in this embodiment, the maximum power follow-up
各DC/DCコンバータ51a〜53aは、各入力電流指令と各電流検出器201〜203によって検出される実際の入力電流との偏差をそれぞれ算出する第1減算器331〜333と、偏差をなくすように補償する補償器341〜343と、各補償器341〜343の出力と搬送波発生部35からの搬送波とを比較する比較器361〜363とを備えており、各比較器361〜363からのPWM信号が各駆動回路30にそれぞれ与えられて各スイッチング素子26の駆動が制御される。
The DC / DC converters 5 1 a to 5 3 a respectively calculate first deviations 33 1 to 33 that calculate deviations between the input current commands and the actual input currents detected by the
これによって、各DC/DCコンバータ51〜53には、分配部32からの入力電流指令に応じた均等な電流が流れることになる。
Thus, each DC / DC converter 5 1 to 5 3, so that uniform current corresponding to an input current command from the
このように最大電力追従制御部31は、DC/DCコンバータ51〜53全体として最大電力追従制御を行うように電流指令を生成し、分配部32は、最大電力追従制御部31からの電流指令を、各DC/DCコンバータ51〜53に対して入力電流指令として分配し、各DC/DCコンバータ51〜53は、入力電流指令に応じて電流制御を行うので、3台のDC/DCコンバータ51〜53が連携して太陽電池パネル11〜13からの直流電力を変換することができる。
Thus, the maximum power follow-up
これらDC/DCコンバータ51〜53からの直流電力は、インバータ25によって商用電源に連系した単相の交流電力に変換される。
DC power from these DC / DC converter 5 1 to 5 3 is converted by
上述の実施形態では、電流指令を、3台のDC/DCコンバータ51〜53に均等に分配したけれども、本発明の他の実施形態として、3台のDC/DCコンバータ51〜53全体として最も効率のよい運転ができるように、不均等に分配してもよく、例えば、入力電圧が低いときには、DC/DCコンバータ51〜53の運転台数を減らすような入力電流指令を与えるようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the current command is evenly distributed to the three DC / DC converters 5 1 to 5 3. However, as another embodiment of the present invention, the three DC / DC converters 5 1 to 5 3 are used. For example, when the input voltage is low, an input current command that reduces the number of operating DC / DC converters 5 1 to 5 3 is given so that the most efficient operation as a whole can be performed. You may do it.
なお、各DC/DCコンバータ51〜53は、並列接続されない場合には、従来と同様に、それぞれが最大電力追従制御を行うようにしてもよい。 Each DC / DC converter 5 1 to 5 3, if not connected in parallel, as in the prior art, each may perform the maximum power follow-up control.
上述の各実施形態では、電力変換器としてDC/DCコンバータに適用して説明したけれども、本発明は、DC/DCコンバータを省略してインバータに適用することも可能であり、例えば、図3のパワーコンディショナ3bに示すように、上述の実施形態と同様の最大電力追従制御部31及び分配部32を備え、最大電力追従制御部31によって生成されて分配部32によって分配された入力電流指令を、3台の各電流制御インバータ251〜253に与える一方、各電流検出器201〜203の検出出力を、3台の各電流制御インバータ251〜253にそれぞれ与え、各電流制御インバータ251〜253によって入力電流指令に応じた電流制御を行なうようにしてもよい。なお、各インバータ251〜253では、従来と同様の力率制御も行われる。
In each of the above-described embodiments, description has been made by applying the present invention to a DC / DC converter as a power converter. However, the present invention can also be applied to an inverter without the DC / DC converter. As shown in the
上述の各実施形態では、商用電源系統として単相電源2に連系させたけれども、三相電源に連系させてもよいのは勿論である。
In each of the above-described embodiments, the commercial power supply system is connected to the single-
本発明は、太陽電池からの電力を変換する太陽光発電システムなどの電力変換に有用である。 The present invention is useful for power conversion of a photovoltaic power generation system that converts power from a solar cell.
11〜13 太陽電池パネル
2 単相電源
3,3a,3b パワーコンディショナ
51〜53,51a〜53a DC/DCコンバータ
17 PFM制御部
18,32 分配部
25,251〜253 インバータ
31 最大電力追従制御部
1 1 to 1 3
Claims (5)
前記複数台全体としての前記太陽電池の最大電力追従制御を行うように電流指令または電流増減指令を生成する生成手段と、
前記生成手段で生成した電流指令または電流増減指令を、前記複数台の各電力変換器に対して分配する分配手段と、
を具備することを特徴とする電力変換装置。 A power conversion device comprising a plurality of power converters connected in parallel to a solar cell,
Generating means for generating a current command or a current increase / decrease command so as to perform maximum power follow-up control of the solar cells as a whole of the plurality of units;
Distributing means for distributing the current command or current increase / decrease command generated by the generating means to each of the plurality of power converters;
A power conversion device comprising:
前記分配手段は、前記生成手段で生成した前記電流指令を前記各電力変換器に対する入力電流指令として分配するものであり、
前記各電力変換器は、前記入力電流指令に基づいて電流制御をそれぞれ行う、
請求項1に記載の電力変換装置。 The solar cell is a single solar cell panel or a plurality of solar cell panels whose outputs are connected in parallel,
The distribution unit distributes the current command generated by the generation unit as an input current command to each power converter,
Each of the power converters performs current control based on the input current command,
The power conversion device according to claim 1.
前記分配手段は、前記生成手段で生成した電流増減指令を、各電力変換器の各入力電流および予め定めた電流の分配比率に基づいて、修正して分配するものであり、
前記各電力変換器は、修正された電流増減指令によって制御される、
請求項1に記載の電力変換装置。 The solar cell is a single solar cell panel or a plurality of solar cell panels whose outputs are connected in parallel,
The distribution unit corrects and distributes the current increase / decrease command generated by the generation unit based on each input current of each power converter and a predetermined current distribution ratio,
Each of the power converters is controlled by a corrected current increase / decrease command.
The power conversion device according to claim 1.
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