JP4623873B2 - Method for controlling grid-connected power generator and grid-connected power generator - Google Patents

Method for controlling grid-connected power generator and grid-connected power generator Download PDF

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正樹 萬里小路
圭吾 鬼塚
康弘 牧野
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電した電力を、連系(接続)された商用電源系統へ回生可能とする系統連系発電装置の制御方法及び系統連系発電装置に係り、特に外部記憶装置への運転状態データの記憶に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、太陽光をエネルギー源として発電した電力を自家使用するのみならず、自家で使用しなかった余剰電力を商用電源系統へ回生する系統連系発電装置としての太陽光発電装置が普及しつつある。
【0003】
このような太陽光発電装置では、太陽電池によって発電した直流電力の電圧を昇圧回路にて昇圧した後に、この昇圧された直流電力をインバータ回路によって、商用電源系統の交流電力に対応した交流電力に変換している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような太陽光発電装置では、運転中の運転状態データは、その時点において、例えば表示盤等に表示させるのみである。従って、異常が発生した商用電源系統へ太陽光発電装置から電力を回生させないで当該商用電源系統を保護する保護動作等が発生した場合、この保護動作に関するデータは、その発生時点において、上記表示盤等に表示されるのみであった。
【0005】
このため、上述のような保護動作の終了後には、当該保護動作の発生すら不明となってしまう場合があり、太陽光発電装置による発電量不足に対する対応が不適切となる恐れがある。
【0006】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、系統連系発電装置の運転状況を的確に判定して、メンテナンスや故障修理を適切に実施できる系統連系発電装置の制御方法及び系統連系発電装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、太陽電池と、この太陽電池にて発電された直流電力を昇圧する昇圧回路と、この昇圧回路にて昇圧された直流電力を交流電力に変換するインバータ回路とを有し、上記昇圧回路及び上記インバータ回路の制御により、商用電源系統の交流電力に対応した交流電力を上記商用電源系統へ回生可能とすると共に、制御装置の制御の下前記インバータ回路及び前記商用電源系統の間を接続し又は切り離す解列コンタクタと、前記太陽電池の発電電力の電圧レベルに応じて、前記太陽発電の発電電力に基づく電力又は前記商用電源系統の交流電力に基づく電力を蓄電可能なコンデンサと、このコンデンサに蓄電された電力を安定化して前記制御装置に供給するスイッチング電源とを備えた系統連系発電装置の制御方法において、日没に伴う前記系統連系発電装置の運転終了間際に、前記制御装置は、前記スイッチング電源から供給される電力により制御電源を確保した状態で、運転中の運転状態データを外部記憶装置に記憶すると共に、前記解列コンタクタを制御して、前記インバータ回路及び前記商用電源系統の間を切断し、前記商用電源系統の交流電力に基づく電力が前記コンデンサに蓄電されることを停止することを特徴とするものである。
【0008】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、上記運転状態データは、系統連系発電装置または商用電源系統を保護するための保護動作に関するデータであることを特徴するものである。
【0011】
請求項に記載の発明は、請求項1または2記載の発明において、上記制御装置は、日没時に、制御電源を確保した状態で、日没の判断を実行することを特徴とするものである。
【0012】
請求項に記載の発明は、太陽電池と、この太陽電池にて発電された直流電力を昇圧する昇圧回路と、この昇圧回路にて昇圧された直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、商用電源系統の交流電力に対応した交流電力を上記商用電源系統へ回生可能とするように、上記昇圧回路及び上記インバータ回路を制御する制御装置と、を有する系統連系発電装置において、前記制御装置の制御の下前記インバータ回路及び前記商用電源系統の間を接続し又は切り離す解列コンタクタと、前記太陽電池の発電電力の電圧レベルに応じて、前記太陽発電の発電電力に基づく電力又は前記商用電源系統の交流電力に基づく電力を蓄電可能なコンデンサと、このコンデンサに蓄電された電力を安定化して前記制御装置に供給するスイッチング電源とを備え、日没に伴う前記系統連系発電装置の運転終了間際に、上記制御装置は、前記スイッチング電源から供給される電力により制御電源を確保した状態で、系統連系発電装置の運転中の運転状態データを外部記憶装置に記憶すると共に、前記解列コンタクタを制御して、前記インバータ回路及び前記商用電源系統の間を切断し、前記商用電源系統の交流電力に基づく電力が前記コンデンサに蓄電されることを停止することを特徴とするものである。
【0013】
請求項に記載の発明は、請求項に記載の発明において、上記運転状態データは、系統連系発電装置または商用電源系統を保護するための保護動作に関するデータであることを特徴するものである。
【0016】
請求項に記載の発明は、請求項4または5に記載の発明において、上記制御装置は、日没時に、当該制御装置へ供給される電源を確保した状態で、日没の判断を実行するよう構成されたことを特徴とするものである。
【0017】
請求項1またはに記載の発明には、次の作用がある。
【0018】
系統連系発電装置の運転中の運転状態データを外部記憶装置に記憶するよう構成されたことから、例えば系統連系発電装置の運転終了後に、外部記憶装置に記憶された運転状態データに基づき、この系統連系発電装置の運転状況を的確に判定できる。この結果、系統連系発電装置のメンテナンスや故障修理を適切に実施できる。
【0019】
請求項2またはに記載の発明には、次の作用がある。
【0020】
外部記憶装置に、系統連系発電装置自体または商用電源系統を保護するための保護動作に関するデータが記憶された場合には、これらの保護動作に関する運転状態データを、例えばメンテナンス時などに確認することにより、系統連系発電装置による発電量が少ない場合などに適切な対応が可能となる。
【0023】
請求項またはに記載の発明には、次の作用がある。
【0024】
制御装置が、日没時に、当該制御装置へ供給される制御電源を確保した状態で、日没の判断を実行するよう構成されたことから、この日没の判断を確実に実行することができる。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
【0026】
図1は、本発明に係る系統連系発電装置の一実施の形態が適用された太陽光発電装置を、商用電源系統とともに示す回路図である。
【0027】
この図1に示すように、系統連系発電装置としての太陽光発電装置10は、発電手段としての太陽電池11と系統連系装置12とを有して構成され、この系統連系装置12が、商用電源系統13の単相三線に接続(連系)されている。そして、この太陽光発電装置10は、太陽電池11が太陽光により発電した直流電力を、系統連系装置12が、商用電源系統13の交流電力に対応した交流電力に変換して、この商用電源系統13へ供給(回生)可能とする。
【0028】
太陽電池11は、多数の太陽電池セルを有してなり、これら個々の太陽電池セルが太陽光を受光することにより直流電力を発電する。
【0029】
上記系統連系装置12は、昇圧回路14、インバータ回路15、電流平滑回路16、および制御装置としてのマイクロコンピュータ17を有して構成される。このマイクロコンピュータ17に、発電電圧検出センサ33、発電電流検出センサ34、昇圧電圧検出センサ18、第1系統電圧検出センサ19、第2系統電圧検出センサ20及びインバータ出力電流検出センサ21が接続されている。
【0030】
昇圧回路14は、太陽電池11にて発電された不安定な直流電力をノイズフィルタ35を介して入力し、商用電源系統13の系統電圧よりも大きな電圧に昇圧するものであり、平滑コンデンサ22、チョークコイル23、スイッチ回路24、ダイオード25及びコンデンサ26を有して構成される。
【0031】
平滑コンデンサ22は、チョークコイル23及びスイッチ回路24に入力される直流電力を平滑する。スイッチ回路24は、スイッチング素子27及びダイオード28にて構成される。スイッチング素子27としては、パワートランジスタ、パワーMOSFET、またはIGBT等が好適である。このスイッチング素子27のON、OFF操作により、チョークコイル23に、昇圧された電圧が発生する。また、コンデンサ26は、チョークコイル23によって発生した高電圧電力を蓄える。ダイオード25は、コンデンサ26に蓄えられた高電圧電力の逆流を防止する。
【0032】
上記スイッチング素子27をON操作する時間(即ちONデューティ)を調整することによって、昇圧回路14が昇圧する昇圧電圧が制御される。つまり、商用電源系統13の系統電圧が200Vの場合、その波高値(ピーク値)が±280Vになるので、系統連系装置12から交流電力を商用電源系統13へ回生させるためには、昇圧回路14による昇圧電圧は、上記波高値の絶対値(280V)以上に設定される必要がある。実際には、昇圧回路14による昇圧電圧は、インバータ回路15のスイッチング素子29(後述)のON抵抗や電流平滑回路16のリアクトル31の抵抗を考慮して、280Vよりも20〜30V高い値に設定される。
【0033】
前記インバータ回路15は、複数のスイッチング素子29がブリッジ接続され、各スイッチング素子29に対応してダイオード30(フライホイールダイオード)が設けられて構成され、昇圧回路14にて昇圧された直流電力を、商用電源系統13の交流電力に対応した、つまり商用電源系統13の交流電力と略一致した位相及び周波数の正弦波形を有する交流電力に変換する。
【0034】
つまり、インバータ回路15は、スイッチング素子29をON、OFF操作することによって、昇圧回路14から入力された直流電力をパルス幅変調して交流電力に変換する。さらに、このインバータ回路15から出力された交流電力(交流電流、交流電圧)の波形が、商用電源系統13における系統電圧の交流電圧波形と一致するように、スイッチング素子29をON操作する時間(ONデューティ)が調整される。これにより、インバータ回路15から出力された交流電力の位相及び周波数が、商用電源系統13の系統電力のそれらと略一致する。
【0035】
前記電流平滑回路16は、図1に示すようにリアクトル31及びコンデンサ32によって形成され、インバータ回路15にて変換された交流電力の電流を平滑する。この電流平滑回路16にて平滑された交流電力が、ノイズフィルタ36、解列コンタクタ37及び保護継電器38を経て商用電源系統13へ回生可能とされる。
【0036】
解列コンタクタ37は、マイクロコンピュータ17に接続され、太陽光発電装置10と商用電源系統13とを接続または切り離し可能とする。後に詳説するが、マイクロコンピュータ17は、解列コンタクタ37へ操作信号を出力して、太陽光発電装置10の運転終了時に太陽光発電装置10と商用電源系統13とを切り離し、太陽光発電装置10の運転開始時に太陽光発電装置10と商用電源系統13とを接続する。
【0037】
前記発電電圧検出センサ33は、例えばアイソレーションアンプを備えてなり、太陽電池11にて発電されて昇圧回路14へ入力される直流電力の電圧を検出する。また、発電電流検出センサ34は、例えば変流器を備えてなり、太陽電池11にて発電されて昇圧回路14へ入力される直流電力の電流を検出する。
【0038】
前記昇圧電圧検出センサ18は、例えばアイソレーションアンプを備えてなり、昇圧回路14にて昇圧されて出力された昇圧電圧を検出する。また、前記第1系統電圧検出センサ19及び第2系統電圧検出センサ20は、変圧器を備えてなり、商用電源系統13における系統電力の系統電圧を検出する。更に、前記インバータ出力電流検出センサ21は、例えば変流器を備えてなり、インバータ回路15にて変換された交流電流を検出する。
【0039】
前記マイクロコンピュータ17は、発電電圧検出センサ33及び発電電流検出センサ34によって太陽電池11により発電された直流電力を監視し、この直流電力が一定値以上になった時に解列コンタクタ37をON操作させて、太陽光発電装置10と商用電源系統13とを接続させ、太陽光発電装置10の運転を開始させる。
【0040】
また、マイクロコンピュータ17は、系統連系装置12から商用電源系統13へ回生させる回生電力、第1系統電圧検出センサ19及び第2系統電圧検出センサ20により検出された系統電圧、及び昇圧電圧検出センサ18により検出された昇圧電圧に基づいて、昇圧回路14におけるスイッチング素子27のONデューディを調整し、昇圧回路14による昇圧電圧を商用電源系統13の系統電圧よりも大きな値に制御する。
【0041】
更に、マイクロコンピュータ17は、第1系統電圧検出センサ19及び第2系統電圧検出センサ20により検出された系統電圧の波形(正弦波)と、インバータ出力電流検出センサ21にて検出された出力電流の波形とに基づいて、インバータ回路15におけるスイッチング素子29のONデューティを調整し、このインバータ回路15にて変換される交流電力(交流電流、交流電圧)を正弦波形に制御する。
【0042】
このマイクロコンピュータ17による昇圧回路14及びインバータ回路15の制御によって、商用電源系統13の交流電力と略一致した交流電力が、太陽光発電装置10の系統連系装置12から商用電源系統13へ回生可能とされる。
【0043】
ところで、上述のような太陽光発電装置10は、スイッチング電源40及び外部記憶装置41を更に備える。スイッチング電源40は、電圧変動の小さな安定した直流電源を、マイクロコンピュータ17、昇圧回路14、インバータ回路15、並びに第1系統電圧検出センサ19及び第2系統電圧検出センサ20等の各種センサへ供給するものである。特に、マイクロコンピュータ17に供給される電源を制御電源と称する。また、外部記憶装置41は、例えばEEPROM等が好適であり、マイクロコンピュータ17との間で通信可能に設けられる。
【0044】
上記スイッチング電源40は、太陽光発電装置10の昇圧回路14におけるコンデンサ26近傍の点Mに接続され、太陽電池11にて発電され昇圧回路14にて昇圧されてコンデンサ26に蓄えられた電力、または、商用電源系統13の交流電力が解列コンタクタ37を経てインバータ回路15のダイオード30(フライホイールダイオード)により整流され昇圧回路14のコンデンサ26に蓄えられた直流電力を選択し、それぞれ安定化した後、上記マイクロコンピュータ17等の各種機器へ供給する。
【0045】
つまり、スイッチング電源40は、太陽電池11にて発電された発電電力の電圧が所定レベルを越えた時に、この発電電力を昇圧回路14が昇圧し、コンデンサ26に蓄えた後の電力を更に安定化して、マイクロコンピュータ17、昇圧回路14、インバータ回路15及び各種センサ等へ供給する。また、スイッチング電源40は、太陽電池11にて発電された発電電力の電圧が所定レベル以下となった時(例えば日没時)に、商用電源系統13の交流電力をインバータ回路15のダイオード30が整流し、昇圧回路14のコンデンサ26が蓄えた後の電力を更に安定化して、マイクロコンピュータ17、昇圧回路14、インバータ回路15及び各種センサ等へ供給する。
【0046】
ここで、インバータ回路15のダイオード30による商用電源系統13の交流電力の整流作用を、インバータ回路15の複数のダイオード30を、図1に示すように符号30A、30B、30C、30Dを用いて区別して示し、電流平滑回路16の複数のリアクトル31を、同様に符号31A、31Bを用いて区別して示すことにより説明する。つまり、商用電源系統13の交流電力がリアクトル31A、点A、ダイオード30A、点B、点C、点M、昇圧回路14のコンデンサ26、点D、点E、ダイオード30B、点F、リアクトル31Bを順次流れる時には、上記ダイオード30A及び30Bが交流電力を整流する。また、商用電源系統13からの交流電力がリアクトル31B、点F、ダイオード30C、点B、点C、点M、コンデンサ26、点D、点E、ダイオード30D、点A、リアクトル31Aを順次流れる時には、上記ダイオード30C及び30Dが交流電力を整流する。
【0047】
このように、スイッチング電源40がマイクロコンピュータ17、昇圧回路14、インバータ回路15及び各種センサ等へ供給する電源は、太陽光発電装置10の運転終了時まで常時良好に確保されることになる。
【0048】
太陽光発電装置10の運転終了時には、マイクロコンピュータ17が解列コンタクタ37をOFF操作して、このマイクロコンピュータ17、昇圧回路14及びインバータ回路15を含めた太陽光発電装置10の各種機器と商用電源系統13とが切り離される。このため、商用電源系統13から、インバータ回路15のダイオード30及び昇圧回路14のコンデンサ26を経てスイッチング電源40へ供給される電力が消失するので、太陽光発電装置10におけるマイクロコンピュータ17、インバータ回路15、昇圧回路14及び各種センサ等の待機電力が零となる。
【0049】
一方、上記マイクロコンピュータ17は、太陽光発電装置10の運転中の運転状態データを外部記憶装置41との通信により、この外部記憶装置41に記憶可能に構成される。上記運転状態データとしては、商用電源系統13に異常があった時に、この商用電源系統13へ太陽光発電装置10から電力を回生させないで商用電源系統13を保護するための保護動作に関するデータ(保護動作の種類及びその動作時間)と、太陽光発電装置10自体を保護するための保護動作に関するデータ(保護動作の種類及びその動作時間)と、太陽光発電装置10が発電した電力の積算値と、太陽光発電装置10に発生した異常の種類及び発生時刻と、などがある。
【0050】
マイクロコンピュータ17による外部記憶装置41への運転状態データの記録は、太陽光発電装置10の運転終了間際、例えば日没時に、商用電源系統13、インバータ回路15のダイオード30、昇圧回路14のコンデンサ26及びスイッチング電源40を用いて、マイクロコンピュータ17へ供給される制御電源が確保された状態で実施される。更にマイクロコンピュータ17は、この日没時に、同様に制御電源が確保された状態で、日没の判断を実行可能に構成される。
【0051】
上述のように構成されたことから、上記実施の形態によれば次の効果▲1▼〜▲7▼を奏する。
【0052】
▲1▼マイクロコンピュータ17へ供給される制御電源等、太陽光発電装置10のその他の各種機器(昇圧回路14、インバータ回路15、各種センサ等)へ供給される電源が、太陽電池11または商用電源系統13から選択的に供給可能に構成されたことから、太陽電池11にて発電される電力が所定レベル以下まで低下した場合には、商用電源系統13からインバータ回路15のダイオード30及びスイッチング電源40等を用いて、マイクロコンピュータ17を含めた太陽光発電装置10の各種機器へ電源を導くことができるので、太陽光発電装置10の運転終了時まで、制御電源等、太陽光発電装置10の各種機器へ供給される電源を常に良好に確保できる。
【0053】
▲2▼商用電源系統13の交流電力が、日没時に、商用電源系統13からインバータ回路15のダイオード30及びスイッチング電源40等を用いて、太陽光発電装置10の各種機器へ供給され、特に制御電源としてマイクロコンピュータ17へ供給されることから、このマイクロコンピュータ17は、日没時にも電源が良好に確保されることになるので、日没の判断を確実に実行することができる。
【0054】
▲3▼商用電源系統13が、太陽光発電装置10の運転終了時に、解列コンタクタ37のOFF操作によって、太陽光発電装置10のマイクロコンピュータ17を含めた各種機器と切り離されるよう構成されたことから、太陽光発電装置10の運転終了時には、マイクロコンピュータ17へ供給される制御電源や各種センサ等へ供給される電源が切断されるので、太陽光発電装置10における各種機器の待機電力を零とすることができる。
【0055】
▲4▼商用電源系統13が、太陽光発電装置10の運転終了時に、解列コンタクタ37のOFF操作によって、太陽光発電装置10のマイクロコンピュータ17を含めた各種機器と切り離されることから、落雷等により発生する恐れのある太陽光発電装置10の各種機器の故障を回避できる。
【0056】
▲5▼太陽光発電装置10の運転中の運転状態データを外部記憶装置41に記憶するよう構成されたことから、例えば太陽光発電装置10の運転終了後に、外部記憶装置41に記憶された運転状態データに基づき、この太陽光発電装置10の運転状況を的確に判定できる。この結果、太陽光発電装置10のメンテナンスや故障修理を適切に実施できる。
【0057】
▲6▼外部記憶装置41に、太陽光発電装置10自体または商用電源系統13を保護するための保護動作に関するデータが記憶されば場合には、これらの保護動作に関する運転状態データを、例えばメンテナンス時等に確認することにより、太陽光発電装置10による発電量が少ない場合等に適切な対応が可能とする。
【0058】
▲7▼マイクロコンピュータ17が、太陽光発電装置10の運転終了間際(例えば日没時)に、商用電源系統13、インバータ回路15のダイオード30及びスイッチング電源40等を用いて、マイクロコンピュータ17へ供給される制御電源を確保した状態で、太陽光発電装置10の運転中の運転状態データを外部記憶装置41に記憶するよう構成されたことから、制御電源が安定した状態で外部記憶装置41との通信が可能となるので、この外部記憶装置41への記憶動作、及びこの外部記憶装置41に記憶されたデータの信頼性を確保することができる。
【0059】
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0060】
例えば、マイクロコンピュータ17による解列コンタクタ37への太陽光発電装置10の運転状態データの記憶は、太陽光発電装置10の運転終了間際(例えば日没時)に限らず、太陽光発電装置10の運転動作中で、その記憶すべき運転状態が発生した時に実施されてもよい。
【0061】
また、上記実施の形態では、発電手段が太陽電池11であって、系統連系発電装置が太陽光発電装置10の場合を述べたが、風力発電装置等の他の発電手段を用いて、発電電力を商用電源系統へ回生させる他の系統連系発電装置であってもよい。
【0062】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明に係る系統連系発電装置の制御方法によれば、系統連系発電装置の運転状況を的確に判定して、メンテナンスや故障修理を適切に実施できる。
【0063】
請求項に記載の発明に係る系統連系発電装置によれば、系統連系発電装置の運転状況を的確に判定して、メンテナンスや故障修理を適切に実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る系統連系発電装置の一実施の形態が適用された太陽光発電装置を、商用電源系統と共に示す回路図である。
【符号の説明】
10 太陽光発電装置(系統連系発電装置)
11 太陽電池(発電手段)
12 系統連系装置
13 商用電源系統
14 昇圧回路
15 インバータ回路
17 マイクロコンピュータ(制御装置)
26 昇圧回路のコンデンサ
30 インバータ回路のダイオード
37 解列コンタクタ
40 スイッチング電源
41 外部記憶装置
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control method for a grid-connected power generation apparatus and a grid-connected power generation apparatus that can regenerate generated power to a connected (connected) commercial power supply system, and in particular, operating state data to an external storage device Related to memory.
[0002]
[Prior art]
In recent years, solar power generators as grid-connected power generators that not only use electric power generated by sunlight as an energy source but also regenerate surplus power that was not used in-house to a commercial power supply system are becoming widespread. .
[0003]
In such a solar power generation device, after boosting the voltage of the DC power generated by the solar cell with a booster circuit, the boosted DC power is converted into AC power corresponding to the AC power of the commercial power system by the inverter circuit. It has been converted.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the solar power generation apparatus as described above, the operation state data during operation is only displayed on a display panel or the like at that time. Therefore, when a protective operation or the like is performed to protect the commercial power supply system without regenerating power from the photovoltaic power generator to the commercial power supply system in which an abnormality has occurred, the data related to the protective operation is Etc. were only displayed.
[0005]
For this reason, even after the above-described protection operation ends, even the occurrence of the protection operation may be unknown, and there is a possibility that the response to the shortage of power generation by the solar power generation device may be inappropriate.
[0006]
The object of the present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and it is possible to accurately determine the operating status of the grid-connected power generation apparatus, and to appropriately perform maintenance and fault repair. It is to provide a method and a grid-connected power generation device.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Invention of claim 1, the solar cell, a boosting circuit for boosting the DC power generated by the solar cell, and an inverter circuit for converting the DC power boosted by the boosting circuit to an AC power And the control of the booster circuit and the inverter circuit enables regeneration of the AC power corresponding to the AC power of the commercial power supply system to the commercial power supply system, and the inverter circuit and the commercial power supply under the control of the control device. A disconnector contactor for connecting or disconnecting between systems, and power based on the generated power of the solar power generation or power based on the AC power of the commercial power supply system can be stored according to the voltage level of the generated power of the solar cell capacitor and a control method smell of interconnected generator system that includes a switching power supply for supplying power stored in the capacitor to the control device to stabilize , The operation just before the end of the interconnected generator system with at sunset, the control device, while securing the control power by an electric power supplied from the switching power supply, the operation status data during operation in the external storage device Storing and disconnecting the inverter circuit and the commercial power supply system by controlling the disconnecting contactor to stop the electric power based on the AC power of the commercial power supply system from being stored in the capacitor. It is a feature.
[0008]
The invention according to claim 2 is characterized in that, in the invention according to claim 1, the operating state data is data relating to a protection operation for protecting the grid interconnection power generator or the commercial power supply system. is there.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the control device performs a sunset determination in a state where a control power source is secured at the time of sunset. is there.
[0012]
The invention described in claim 4 is a solar cell , a booster circuit that boosts DC power generated by the solar cell , an inverter circuit that converts DC power boosted by the booster circuit to AC power, In a grid-connected power generation apparatus, comprising: a controller that controls the booster circuit and the inverter circuit so that AC power corresponding to AC power of a commercial power system can be regenerated to the commercial power system. A disconnector contactor for connecting or disconnecting the inverter circuit and the commercial power system under the control of the power, and the electric power based on the generated power of the solar power or the commercial power according to the voltage level of the generated power of the solar cell A capacitor capable of storing power based on AC power of the system, and a switching power supply that stabilizes the power stored in the capacitor and supplies the power to the control device; Provided, the operation just before the end of the interconnected generator system with at sunset, the controller, while securing the control power by an electric power supplied from the switching power supply, the operation during operation of the interconnected generator system The state data is stored in an external storage device, and the disconnection contactor is controlled to disconnect between the inverter circuit and the commercial power supply system, and the electric power based on the AC power of the commercial power supply system is stored in the capacitor. It is characterized by stopping .
[0013]
Those invention according to claim 5, in the invention described in claim 4, the operation state data, which is a data on the protection operation for protecting the interconnected generator system or commercial power system It is.
[0016]
According to a sixth aspect of the present invention, in the invention according to the fourth or fifth aspect , at the time of sunset, the control device executes a determination of sunset in a state where the power supplied to the control device is secured. It is characterized by having been comprised.
[0017]
The invention according to claim 1 or 4 has the following effects.
[0018]
Since the operation state data during operation of the grid interconnection power generator is configured to be stored in the external storage device, for example, after the operation of the grid interconnection power generation device is completed, based on the operation state data stored in the external storage device, The operating status of the grid-connected power generation device can be accurately determined. As a result, maintenance and fault repair of the grid-connected power generation device can be performed appropriately.
[0019]
The invention according to claim 2 or 5 has the following effects.
[0020]
When data related to the protection operation for protecting the grid-connected power generation device itself or the commercial power system is stored in the external storage device, the operation state data related to the protection operation should be confirmed, for example, during maintenance. Accordingly, it is possible to appropriately cope with a case where the amount of power generated by the grid-connected power generation device is small.
[0023]
The invention according to claim 3 or 6 has the following effects.
[0024]
Since the control device is configured to execute the sunset determination in a state where the control power supplied to the control device is secured at sunset, the sunset determination can be reliably executed. .
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0026]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a photovoltaic power generation apparatus to which an embodiment of a grid-connected power generation apparatus according to the present invention is applied, together with a commercial power supply system.
[0027]
As shown in FIG. 1, a solar power generation device 10 as a grid interconnection power generation device is configured to include a solar cell 11 and a grid interconnection device 12 as power generation means. , Connected to the single-phase three-wire of the commercial power supply system 13 (connected). In this solar power generation device 10, the DC power generated by the solar cell 11 using sunlight is converted into AC power corresponding to the AC power of the commercial power supply system 13 by the grid interconnection device 12. Supply (regeneration) to the system 13 is possible.
[0028]
The solar cell 11 has a large number of solar cells, and each of these solar cells receives sunlight to generate DC power.
[0029]
The grid interconnection device 12 includes a booster circuit 14, an inverter circuit 15, a current smoothing circuit 16, and a microcomputer 17 as a control device. A power generation voltage detection sensor 33, a power generation current detection sensor 34, a boost voltage detection sensor 18, a first system voltage detection sensor 19, a second system voltage detection sensor 20, and an inverter output current detection sensor 21 are connected to the microcomputer 17. Yes.
[0030]
The step-up circuit 14 inputs unstable DC power generated by the solar cell 11 through a noise filter 35 and boosts the voltage to a voltage larger than the system voltage of the commercial power supply system 13. A choke coil 23, a switch circuit 24, a diode 25, and a capacitor 26 are included.
[0031]
The smoothing capacitor 22 smoothes the DC power input to the choke coil 23 and the switch circuit 24. The switch circuit 24 includes a switching element 27 and a diode 28. As the switching element 27, a power transistor, a power MOSFET, or an IGBT is suitable. As the switching element 27 is turned ON / OFF, a boosted voltage is generated in the choke coil 23. Further, the capacitor 26 stores high voltage power generated by the choke coil 23. The diode 25 prevents the reverse flow of the high voltage power stored in the capacitor 26.
[0032]
The boosted voltage boosted by the booster circuit 14 is controlled by adjusting the time during which the switching element 27 is turned on (that is, the ON duty). That is, when the system voltage of the commercial power supply system 13 is 200 V, the peak value (peak value) becomes ± 280 V. Therefore, in order to regenerate AC power from the grid interconnection device 12 to the commercial power supply system 13, the booster circuit 14 is required to be set to an absolute value (280 V) or more of the peak value. In practice, the boosted voltage by the booster circuit 14 is set to a value 20-30V higher than 280V in consideration of the ON resistance of a switching element 29 (described later) of the inverter circuit 15 and the resistance of the reactor 31 of the current smoothing circuit 16. Is done.
[0033]
The inverter circuit 15 includes a plurality of switching elements 29 that are bridge-connected, and diodes 30 (flywheel diodes) are provided corresponding to the switching elements 29, and the DC power boosted by the booster circuit 14 is The AC power corresponding to the AC power of the commercial power supply system 13 is converted into AC power having a sine waveform having a phase and a frequency substantially coincident with the AC power of the commercial power supply system 13.
[0034]
That is, the inverter circuit 15 turns the switching element 29 ON and OFF, thereby converting the DC power input from the booster circuit 14 into AC power by pulse width modulation. Furthermore, the switching element 29 is turned on so that the waveform of the AC power (AC current, AC voltage) output from the inverter circuit 15 matches the AC voltage waveform of the system voltage in the commercial power supply system 13 (ON Duty) is adjusted. As a result, the phase and frequency of the AC power output from the inverter circuit 15 substantially match those of the system power of the commercial power supply system 13.
[0035]
As shown in FIG. 1, the current smoothing circuit 16 is formed by a reactor 31 and a capacitor 32, and smoothes the AC power current converted by the inverter circuit 15. The AC power smoothed by the current smoothing circuit 16 can be regenerated to the commercial power supply system 13 via the noise filter 36, the disconnection contactor 37 and the protective relay 38.
[0036]
The disconnecting contactor 37 is connected to the microcomputer 17 so that the photovoltaic power generation apparatus 10 and the commercial power supply system 13 can be connected or disconnected. As will be described in detail later, the microcomputer 17 outputs an operation signal to the disconnecting contactor 37, disconnects the solar power generation device 10 and the commercial power supply system 13 when the operation of the solar power generation device 10 ends, and the solar power generation device 10. The solar power generation apparatus 10 and the commercial power supply system 13 are connected at the start of operation.
[0037]
The power generation voltage detection sensor 33 includes, for example, an isolation amplifier, and detects the voltage of DC power generated by the solar cell 11 and input to the booster circuit 14. In addition, the generated current detection sensor 34 includes, for example, a current transformer, and detects the current of DC power that is generated by the solar cell 11 and input to the booster circuit 14.
[0038]
The boosted voltage detection sensor 18 includes, for example, an isolation amplifier, and detects a boosted voltage boosted by the booster circuit 14 and output. The first system voltage detection sensor 19 and the second system voltage detection sensor 20 include a transformer, and detect the system voltage of the system power in the commercial power supply system 13. Further, the inverter output current detection sensor 21 includes a current transformer, for example, and detects the alternating current converted by the inverter circuit 15.
[0039]
The microcomputer 17 monitors the direct current power generated by the solar cell 11 by the generated voltage detection sensor 33 and the generated current detection sensor 34, and when the direct current power exceeds a certain value, the disconnection contactor 37 is turned on. Then, the solar power generation device 10 and the commercial power supply system 13 are connected, and the operation of the solar power generation device 10 is started.
[0040]
The microcomputer 17 also includes regenerative power that is regenerated from the grid interconnection device 12 to the commercial power supply system 13, the system voltage detected by the first system voltage detection sensor 19 and the second system voltage detection sensor 20, and the boost voltage detection sensor. Based on the boosted voltage detected by 18, the ON duty of the switching element 27 in the booster circuit 14 is adjusted, and the boosted voltage by the booster circuit 14 is controlled to a value larger than the system voltage of the commercial power supply system 13.
[0041]
Further, the microcomputer 17 compares the waveform (sine wave) of the system voltage detected by the first system voltage detection sensor 19 and the second system voltage detection sensor 20 and the output current detected by the inverter output current detection sensor 21. Based on the waveform, the ON duty of the switching element 29 in the inverter circuit 15 is adjusted, and the AC power (AC current, AC voltage) converted by the inverter circuit 15 is controlled to a sine waveform.
[0042]
By controlling the booster circuit 14 and the inverter circuit 15 by the microcomputer 17, AC power substantially matching the AC power of the commercial power supply system 13 can be regenerated from the grid interconnection device 12 of the solar power generation apparatus 10 to the commercial power supply system 13. It is said.
[0043]
By the way, the solar power generation device 10 as described above further includes a switching power supply 40 and an external storage device 41. The switching power supply 40 supplies a stable DC power supply with a small voltage fluctuation to the microcomputer 17, the booster circuit 14, the inverter circuit 15, and various sensors such as the first system voltage detection sensor 19 and the second system voltage detection sensor 20. Is. In particular, the power supplied to the microcomputer 17 is referred to as a control power supply. The external storage device 41 is preferably an EEPROM, for example, and is provided so as to be able to communicate with the microcomputer 17.
[0044]
The switching power supply 40 is connected to a point M in the vicinity of the capacitor 26 in the booster circuit 14 of the solar power generation device 10, and is generated by the solar cell 11, boosted by the booster circuit 14, and stored in the capacitor 26, or After the AC power of the commercial power supply system 13 is rectified by the diode 30 (flywheel diode) of the inverter circuit 15 via the disconnecting contactor 37 and selected from the DC power stored in the capacitor 26 of the booster circuit 14, each is stabilized. , And supplied to various devices such as the microcomputer 17.
[0045]
That is, when the voltage of the generated power generated by the solar cell 11 exceeds a predetermined level, the switching power supply 40 further stabilizes the power after the booster circuit 14 boosts this generated power and stores it in the capacitor 26. To the microcomputer 17, the booster circuit 14, the inverter circuit 15, and various sensors. Further, the switching power supply 40 is configured such that when the voltage of the generated power generated by the solar battery 11 becomes a predetermined level or less (for example, at sunset), the diode 30 of the inverter circuit 15 converts the AC power of the commercial power supply system 13. The electric power after rectification and storage by the capacitor 26 of the booster circuit 14 is further stabilized and supplied to the microcomputer 17, the booster circuit 14, the inverter circuit 15, and various sensors.
[0046]
Here, the rectification action of the AC power of the commercial power supply system 13 by the diode 30 of the inverter circuit 15 is divided into a plurality of diodes 30 of the inverter circuit 15 using reference numerals 30A, 30B, 30C, and 30D as shown in FIG. Separately shown, the plurality of reactors 31 of the current smoothing circuit 16 are similarly described by using the reference numerals 31A and 31B. That is, the AC power of the commercial power supply system 13 passes through the reactor 31A, the point A, the diode 30A, the point B, the point C, the point M, the capacitor 26, the point D, the point E, the diode 30B, the point F, and the reactor 31B. When flowing sequentially, the diodes 30A and 30B rectify AC power. Further, when AC power from the commercial power supply system 13 sequentially flows through the reactor 31B, the point F, the diode 30C, the point B, the point C, the point M, the capacitor 26, the point D, the point E, the diode 30D, the point A, and the reactor 31A. The diodes 30C and 30D rectify AC power.
[0047]
As described above, the power supplied from the switching power supply 40 to the microcomputer 17, the booster circuit 14, the inverter circuit 15, various sensors, and the like is always satisfactorily ensured until the end of the operation of the solar power generation device 10.
[0048]
At the end of the operation of the solar power generation device 10, the microcomputer 17 turns off the disconnecting contactor 37, and various devices of the solar power generation device 10 including the microcomputer 17, the booster circuit 14 and the inverter circuit 15, and the commercial power supply. The system 13 is disconnected. For this reason, since the electric power supplied from the commercial power supply system 13 to the switching power supply 40 through the diode 30 of the inverter circuit 15 and the capacitor 26 of the booster circuit 14 disappears, the microcomputer 17 and the inverter circuit 15 in the photovoltaic power generation apparatus 10 are lost. The standby power of the booster circuit 14 and various sensors becomes zero.
[0049]
On the other hand, the microcomputer 17 is configured to be able to store operation state data during operation of the solar power generation device 10 in the external storage device 41 by communication with the external storage device 41. As the operation state data, data relating to a protection operation for protecting the commercial power supply system 13 without causing the commercial power supply system 13 to regenerate power from the solar power generation device 10 when there is an abnormality in the commercial power supply system 13 (protection) The type of operation and its operation time), data relating to the protection operation for protecting the photovoltaic power generation device 10 itself (the type of protection operation and its operation time), and the integrated value of the power generated by the solar power generation device 10 And the type and time of occurrence of an abnormality occurring in the solar power generation device 10.
[0050]
The recording of the operation state data to the external storage device 41 by the microcomputer 17 is just before the end of the operation of the solar power generation device 10, for example, at sunset, the commercial power supply system 13, the diode 30 of the inverter circuit 15, and the capacitor 26 of the boost circuit 14. The control power supply to the microcomputer 17 is secured using the switching power supply 40. Further, the microcomputer 17 is configured to be able to execute the sunset determination while the control power supply is secured in the same manner at the sunset.
[0051]
Since it is configured as described above, the following effects (1) to (7) are achieved according to the above embodiment.
[0052]
(1) The power supplied to various other devices (such as the booster circuit 14, the inverter circuit 15, and various sensors) of the photovoltaic power generation apparatus 10, such as a control power supply supplied to the microcomputer 17, is a solar battery 11 or a commercial power supply. Since the power can be selectively supplied from the system 13, when the power generated by the solar battery 11 is reduced to a predetermined level or less, the diode 30 and the switching power supply 40 of the inverter circuit 15 are supplied from the commercial power system 13. Can be used to lead the power to various devices of the solar power generation apparatus 10 including the microcomputer 17, so that various types of the solar power generation apparatus 10 such as a control power source can be used until the end of the operation of the solar power generation apparatus 10. The power supplied to the equipment can always be secured satisfactorily.
[0053]
(2) The AC power of the commercial power supply system 13 is supplied from the commercial power supply system 13 to various devices of the photovoltaic power generation apparatus 10 using the diode 30 and the switching power supply 40 etc. of the inverter circuit 15 during sunset. Since the power is supplied to the microcomputer 17 as a power source, the microcomputer 17 can ensure a good power source even at sunset, so that the judgment of sunset can be surely executed.
[0054]
(3) The commercial power supply system 13 is configured to be disconnected from various devices including the microcomputer 17 of the solar power generation device 10 by the OFF operation of the disconnecting contactor 37 at the end of the operation of the solar power generation device 10. Since the control power supplied to the microcomputer 17 and the power supplied to the various sensors are cut off at the end of the operation of the solar power generation device 10, the standby power of various devices in the solar power generation device 10 is set to zero. can do.
[0055]
(4) Since the commercial power supply system 13 is disconnected from various devices including the microcomputer 17 of the photovoltaic power generation apparatus 10 by turning off the disconnection contactor 37 at the end of the operation of the photovoltaic power generation apparatus 10, lightning strikes, etc. It is possible to avoid failure of various devices of the photovoltaic power generation apparatus 10 that may occur due to the above.
[0056]
(5) Since the operation state data during operation of the solar power generation device 10 is configured to be stored in the external storage device 41, for example, after the operation of the solar power generation device 10 is completed, the operation stored in the external storage device 41 Based on the state data, it is possible to accurately determine the operation status of the solar power generation device 10. As a result, the maintenance and failure repair of the solar power generation device 10 can be appropriately performed.
[0057]
(6) If data related to the protection operation for protecting the photovoltaic power generation apparatus 10 itself or the commercial power supply system 13 is stored in the external storage device 41, the operation state data related to the protection operation is stored, for example, during maintenance. By checking the above, it is possible to take appropriate measures when the amount of power generated by the solar power generation device 10 is small.
[0058]
(7) The microcomputer 17 supplies the microcomputer 17 to the microcomputer 17 by using the commercial power supply system 13, the diode 30 of the inverter circuit 15, the switching power supply 40, etc. at the end of the operation of the photovoltaic power generation apparatus 10 (for example, at sunset). Since the operation state data during operation of the photovoltaic power generation apparatus 10 is stored in the external storage device 41 in a state where the control power supply is secured, the control power supply is in a stable state with the external storage device 41. Since communication is possible, it is possible to ensure the storage operation in the external storage device 41 and the reliability of the data stored in the external storage device 41.
[0059]
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the said embodiment, this invention is not limited to this.
[0060]
For example, the storage of the operation state data of the solar power generation device 10 in the disconnecting contactor 37 by the microcomputer 17 is not limited to the end of the operation of the solar power generation device 10 (for example, at the time of sunset). It may be performed when the driving state to be memorized occurs during the driving operation.
[0061]
In the above embodiment, the case where the power generation means is the solar battery 11 and the grid-connected power generation apparatus is the solar power generation apparatus 10 has been described, but power generation is performed using other power generation means such as a wind power generation apparatus. It may be another grid-connected power generation device that regenerates power to the commercial power supply system.
[0062]
【The invention's effect】
According to the control method for the grid-connected power generation apparatus according to the first aspect of the present invention, it is possible to appropriately determine the operating status of the grid-connected power generation apparatus and appropriately perform maintenance and failure repair.
[0063]
According to the grid-connected power generator according to the invention described in claim 4 , it is possible to accurately determine the operation status of the grid-connected power generator and appropriately perform maintenance and failure repair.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a photovoltaic power generation apparatus to which an embodiment of a grid-connected power generation apparatus according to the present invention is applied, together with a commercial power supply system.
[Explanation of symbols]
10 Photovoltaic power generation equipment (system interconnection power generation equipment)
11 Solar cell (power generation means)
12 System interconnection device 13 Commercial power supply system 14 Booster circuit 15 Inverter circuit 17 Microcomputer (control device)
26 Booster Capacitor 30 Inverter Circuit Diode 37 Disconnected Contactor 40 Switching Power Supply 41 External Storage Device

Claims (6)

太陽電池と、この太陽電池にて発電された直流電力を昇圧する昇圧回路と、この昇圧回路にて昇圧された直流電力を交流電力に変換するインバータ回路とを有し、上記昇圧回路及び上記インバータ回路の制御により、商用電源系統の交流電力に対応した交流電力を上記商用電源系統へ回生可能とすると共に、
制御装置の制御の下前記インバータ回路及び前記商用電源系統の間を接続し又は切り離す解列コンタクタと、前記太陽電池の発電電力の電圧レベルに応じて、前記太陽発電の発電電力に基づく電力又は前記商用電源系統の交流電力に基づく電力を蓄電可能なコンデンサと、このコンデンサに蓄電された電力を安定化して前記制御装置に供給するスイッチング電源とを備えた系統連系発電装置の制御方法において、
日没に伴う前記系統連系発電装置の運転終了間際に、前記制御装置は、前記スイッチング電源から供給される電力により制御電源を確保した状態で、運転中の運転状態データを外部記憶装置に記憶すると共に、前記解列コンタクタを制御して、前記インバータ回路及び前記商用電源系統の間を切断し、前記商用電源系統の交流電力に基づく電力が前記コンデンサに蓄電されることを停止することを特徴とする系統連系発電装置の制御方法。
It includes a solar cell, a boosting circuit for boosting the DC power generated by the solar cell, and an inverter circuit for converting the DC power boosted by the booster circuit into AC power, the booster circuit and the inverter By controlling the circuit, AC power corresponding to the AC power of the commercial power system can be regenerated to the commercial power system, and
A disconnector contactor that connects or disconnects between the inverter circuit and the commercial power supply system under the control of a control device, and the power based on the generated power of the solar power generation or the power according to the voltage level of the generated power of the solar battery or the In a control method for a grid-connected power generation device including a capacitor capable of storing power based on AC power of a commercial power supply system, and a switching power supply that stabilizes the power stored in the capacitor and supplies the power to the control device.
Near the end of the operation of the grid-connected power generation device due to sunset, the control device stores the operating state data during operation in an external storage device while securing the control power source with the power supplied from the switching power source. And disconnecting the inverter circuit and the commercial power supply system by controlling the disconnecting contactor to stop the electric power based on the AC power of the commercial power supply system from being stored in the capacitor. A control method for the grid-connected power generator.
上記運転状態データは、系統連系発電装置または商用電源系統を保護するための保護動作に関するデータであることを特徴する請求項1に記載の系統連系発電装置の制御方法。  The method for controlling a grid-connected power generation apparatus according to claim 1, wherein the operation state data is data relating to a protection operation for protecting the grid-connected power generation apparatus or the commercial power supply system. 上記制御装置は、日没時に、制御電源を確保した状態で、日没の判断を実行することを特徴とする請求項1または2に記載の系統連系発電装置の制御方法。 3. The method for controlling a grid-connected power generation device according to claim 1, wherein the control device executes a sunset determination in a state where a control power source is secured at sunset. 太陽電池と、この太陽電池にて発電された直流電力を昇圧する昇圧回路と、この昇圧回路にて昇圧された直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、商用電源系統の交流電力に対応した交流電力を上記商用電源系統へ回生可能とするように、上記昇圧回路及び上記インバータ回路を制御する制御装置と、を有する系統連系発電装置において、
前記制御装置の制御の下前記インバータ回路及び前記商用電源系統の間を接続し又は切り離す解列コンタクタと、前記太陽電池の発電電力の電圧レベルに応じて、前記太陽発電の発電電力に基づく電力又は前記商用電源系統の交流電力に基づく電力を蓄電可能なコンデンサと、このコンデンサに蓄電された電力を安定化して前記制御装置に供給するスイッチング電源とを備え、
日没に伴う前記系統連系発電装置の運転終了間際に、上記制御装置は、前記スイッチング電源から供給される電力により制御電源を確保した状態で、系統連系発電装置の運転中の運転状態データを外部記憶装置に記憶すると共に、前記解列コンタクタを制御して、前記インバータ回路及び前記商用電源系統の間を切断し、前記商用電源系統の交流電力に基づく電力が前記コンデンサに蓄電されることを停止することを特徴とする系統連系発電装置。
A solar cell , a booster circuit that boosts DC power generated by the solar cell , an inverter circuit that converts DC power boosted by the booster circuit to AC power, and AC power of a commercial power system In a grid-connected power generation device having a control device that controls the booster circuit and the inverter circuit so that AC power can be regenerated to the commercial power supply system,
A disconnector contactor for connecting or disconnecting the inverter circuit and the commercial power supply system under the control of the control device, and power based on the generated power of the solar power generation according to the voltage level of the generated power of the solar battery, or A capacitor capable of storing power based on the AC power of the commercial power supply system, and a switching power supply that stabilizes the power stored in the capacitor and supplies the power to the control device,
The operation state data during operation of the grid-connected power generation device in a state in which the control device secures the control power source by the power supplied from the switching power supply just before the end of the operation of the grid-connected power generation device due to sunset Is stored in an external storage device, and the disconnection contactor is controlled to disconnect between the inverter circuit and the commercial power supply system, and the electric power based on the AC power of the commercial power supply system is stored in the capacitor. The grid-connected power generator characterized by stopping .
上記運転状態データは、系統連系発電装置または商用電源系統を保護するための保護動作に関するデータであることを特徴する請求項に記載の系統連系発電装置。5. The grid-connected power generation apparatus according to claim 4 , wherein the operation state data is data relating to a protection operation for protecting the grid-connected power generation apparatus or the commercial power supply system. 上記制御装置は、日没時に、当該制御装置へ供給される電源を確保した状態で、日没の判断を実行するよう構成されたことを特徴とする請求項4または5に記載の系統連系発電装置。6. The grid interconnection according to claim 4 , wherein the control device is configured to execute a sunset determination in a state in which power supplied to the control device is secured at sunset. Power generation device.
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