JP6081119B2 - PV panel diagnostic apparatus, diagnostic method, diagnostic program, and impedance adjustment circuit - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、たとえば、太陽電池パネル(PVパネル)を複数枚直列、並列若しくは直並列に接続した発電システムにおけるPVパネルの劣化等の診断を行う技術に関する。 The embodiment of the present invention relates to a technique for diagnosing deterioration of a PV panel in a power generation system in which a plurality of solar cell panels (PV panels) are connected in series, parallel, or series-parallel, for example.
太陽電池パネル(以下、PVパネルと呼ぶ)を用いた太陽光発電は、CO2の発生が少ない発電方式として注目されている。しかしながら、一般的なPVパネル1枚当たりの出力は、数百W以下と小さい。このため、PVパネルを用いた実用的な発電システムは、通常、複数枚のPVパネルを直列または並列に接続している。 Photovoltaic power generation using a solar cell panel (hereinafter referred to as a PV panel) has attracted attention as a power generation method that generates less CO 2 . However, the output per general PV panel is as small as several hundred W or less. For this reason, a practical power generation system using PV panels usually has a plurality of PV panels connected in series or in parallel.
そして、このような発電システムは、PVパネルをPCS(Power Conditioning System)と呼ばれる装置に接続することにより、所望の電力が得られるように構成している。このPCSは、基本的には、直交変換のためのインバータ機能を有している。また、PCSは、出力電力が最大となる動作点(MPP:Maximum power point)を追従する機能(MPPТ:Maximum power point Tracker)も有している。 Such a power generation system is configured such that desired power can be obtained by connecting the PV panel to a device called a PCS (Power Conditioning System). This PCS basically has an inverter function for orthogonal transform. The PCS also has a function (MPPТ: Maximum power point Tracker) that follows an operating point (MPP: Maximum power point) at which the output power becomes maximum.
さらに、大規模な発電システムにおいては、PVパネルを複数枚直列に接続したストリングスを構成し、このストリングスを複数並列に接続している。これらのストリングスを、1つのPCSに接続することにより、大きな電力が得られる発電システムが形成できることになる。 Further, in a large-scale power generation system, a string in which a plurality of PV panels are connected in series is configured, and a plurality of strings are connected in parallel. By connecting these strings to one PCS, a power generation system capable of obtaining a large amount of power can be formed.
ところで、PVパネルは、使用年数が増えるとともに、出力低下や故障が発生する。しかし、PVパネルの品質のバラツキ、設置位置の相違等により、PVパネルごとの出力低下の度合いや故障の発生時期は異なる。 By the way, the PV panel is used for many years, and the output is reduced and a failure occurs. However, the degree of output decrease and the occurrence timing of failure for each PV panel differ depending on variations in the quality of PV panels, differences in installation positions, and the like.
一方、複数枚のPVパネルで構成された発電システムでは、1、2枚のPVパネルが故障したり出力低下を起こしただけでも、全体の出力が大きく低下する場合がある。 On the other hand, in a power generation system composed of a plurality of PV panels, even if one or two PV panels fail or the output is reduced, the overall output may be greatly reduced.
例えば、PVパネル18枚の直列回路で構成されるストリングスを考える。このストリングス中で、2枚の劣化パネル(正常パネルの84%の出力低下)が存在したとする。すると、各パネル(正常パネル16枚+劣化パネル2枚)の出力を、単純にすべて合計した場合の低下率は、97%になる。ところが、実際の発電システムにおける出力は、88%まで大きく低下する場合がある。 For example, consider a string composed of a series circuit of 18 PV panels. It is assumed that there are two deteriorated panels (84% output reduction of the normal panel) in this string. Then, the reduction rate when all the outputs of each panel (16 normal panels + 2 deteriorated panels) are simply summed is 97%. However, the output in an actual power generation system may be greatly reduced to 88%.
以上のことから、システム中の劣化パネルを見つけだすことは、全体の出力を維持する上で、非常に大切である。たとえば、各PVパネルの動作電圧を測定し、他のPVパネルに比べて、動作電圧、すなわち出力が大きく低下しているPVパネルを劣化パネルとして特定することはできる。 From the above, finding a degraded panel in the system is very important for maintaining the overall output. For example, the operating voltage of each PV panel is measured, and the PV panel whose operating voltage, that is, the output is greatly reduced as compared with other PV panels, can be identified as a deteriorated panel.
一方、PCSによるMPPТ動作時には、劣化パネルの動作電圧の低下を補って、出力が最適となるように制御されている。このため、他の正常なPVパネルと比較して、あまり出力の低下は見られないが、そのPVパネルのせいで、他の正常なPVパネルの出力が低下させられている場合がある。 On the other hand, during the MPPТ operation by the PCS, the output is controlled so as to compensate for a decrease in the operating voltage of the deteriorated panel. For this reason, compared with other normal PV panels, the output does not decrease much, but the output of other normal PV panels may be reduced due to the PV panel.
このような劣化パネル(以下、潜在的劣化パネルと呼ぶ)は、システムとしてMPPТ動作をしている場合、他の正常パネルと比較して、出力低下が数%以下に過ぎないため、単なる動作時の電圧の計測のみでは、劣化パネルとして正しく特定し難い。つまり、これまで提案されているPVパネルの診断技術では、直列・並列回路中の劣化パネルを的確に見つけだすことができなかった。 Such a degraded panel (hereinafter referred to as “potentially degraded panel”) has an output decrease of only a few percent compared to other normal panels when operating as an MPPТ system. It is difficult to correctly identify a deteriorated panel only by measuring the voltage of the panel. In other words, the PV panel diagnostic techniques proposed so far have not been able to accurately find a deteriorated panel in a series / parallel circuit.
本発明の実施形態は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、太陽光発電システム中の劣化パネルを、確実に見つけだすことのできるPVパネル診断技術を提供することを目的とする。 Embodiments of the present invention have been proposed to solve the above-described problems of the prior art, and provide a PV panel diagnostic technique that can reliably find a deteriorated panel in a photovoltaic power generation system. The purpose is to do.
上記のような目的を達成するため、実施形態のPVパネル診断装置は、以下のような技術的特徴を有している。
(1)複数枚のPVパネルが直列に接続されたストリングスを1つ以上含むPVパネル回路について、MPPT制御を行うPCSに接続されている
(2)ストリングスのインピーダンスを変えるインピーダンス可変動作を行うインピーダンス可変動作部と、インピーダンス可変動作を行わずに、PVパネルの出力をそのまま出力するスルー動作を行うスルー動作部とを有するインピーダンス調節回路
(3)前記インピーダンス可変動作部に、少なくとも1つのストリングスのインピーダンス可変動作をさせるインピーダンス制御部
(4)インピーダンス可変動作におけるインピーダンスの変化に対応して、前記各PVパネル回路において計測された電圧若しくは電流を、計測値として記憶する計測値記憶部
(5)インピーダンスの変化に応じた計測値若しくはその変化量と、所定のしきい値との比較に基づいて、劣化したPVパネル若しくは劣化したPVパネルを含むストリングスを特定する特定部
(6)前記特定部により特定されたPVパネルが交換された場合の回復予測値を算出する回復予測値算出部
In order to achieve the above object, the PV panel diagnostic apparatus of the embodiment has the following technical features.
(1) A PV panel circuit including one or more strings in which a plurality of PV panels are connected in series is connected to a PCS that performs MPPT control.
(2) Impedance adjustment circuit having an impedance variable operation unit that performs an impedance variable operation that changes the impedance of the strings, and a through operation unit that performs a through operation that outputs the output of the PV panel as it is without performing the variable impedance operation
(3) An impedance control unit that causes the variable impedance operation unit to perform variable impedance operation of at least one string.
(4) A measurement value storage unit that stores a voltage or current measured in each PV panel circuit as a measurement value in response to a change in impedance in an impedance variable operation.
(5) A specific unit that identifies a deteriorated PV panel or a string including a deteriorated PV panel based on a comparison between a measured value according to a change in impedance or a change amount thereof and a predetermined threshold value.
(6) Recovery predicted value calculation unit for calculating a recovery predicted value when the PV panel specified by the specifying unit is replaced
なお、他の態様として、上記の各部の機能をコンピュータ又は電子回路により実行する方法及びコンピュータに実行させるプログラムとして捉えることもできる。また、上記のインピーダンス調節回路も実施形態の一態様である。 In addition, as another aspect, it can also be grasped as a method for executing the functions of the above-described units by a computer or an electronic circuit and a program to be executed by the computer. The impedance adjustment circuit is also an aspect of the embodiment.
[1.実施形態の構成]
[発電システムの構成]
本実施形態が適用される発電システムの構成例を、図1の概略構成図、図2及び図3のブロック図を参照して説明する。本発電システムは、複数に並列接続されたストリングスS、電圧モニター2、電流測定端子3、コントローラー4、インピーダンス調節回路6、中継機8、ゲートウェイ9、PCS12、ストリングスS間に電流が流入することを防止するための逆流防止用のダイオード15、診断装置100、サーバ装置21を有している。以下、これらの構成を詳述する。
[1. Configuration of Embodiment]
[Configuration of power generation system]
A configuration example of a power generation system to which the present embodiment is applied will be described with reference to a schematic configuration diagram in FIG. 1 and block diagrams in FIGS. 2 and 3. In this power generation system, current flows between strings S,
[ストリングス]
ストリングスSは、上記のように、複数のPVパネル1を直列に接続したPVパネル回路である。PVパネル1は、太陽光により発電した電力を出力するパネルであり、現在又は将来において利用可能なあらゆる太陽電池パネルを含む。一つのストリングスSにおけるPVパネル1の数は、自由である。ストリングスSの並列数も自由である。
[Strings]
The strings S are PV panel circuits in which a plurality of
[電圧モニター]
電圧モニター2は、各PVパネル1の回路に並列に接続され、各PVパネル1の動作電圧を計測値として検出する計測部である。
[Voltage monitor]
The voltage monitor 2 is a measuring unit that is connected in parallel to the circuit of each
[電流測定端子]
電流測定端子3は、ストリングスSの直列回路を流れる電流値を計測値として検出する計測部である。この電流測定端子3としては、CT(変流器)を利用することが考えられる。ただし、回路に直列に抵抗を挿入し、その両端の電圧を測定することにより、電流値を演算により求めてもよい。後述するインピーダンス調節回路6から、電流値を得ることも可能である。
[Current measurement terminal]
The
[コントローラー]
コントローラー4は、電流測定端子3に接続され、電流測定端子3の計測値の受信を行う処理部である。また、コントローラー4は、電圧モニター2からの計測値の受信及び電圧モニター2の制御を行う。電圧モニター2の制御と電圧モニター2から送られる計測値の送受信は、図中の符号11で示したパワーラインを利用することができる。
[controller]
The
パワーライン11は、後述するPCS12を介して電力を供給するための配線である。電圧モニター2とコントローラー4との間は、パワーライン11を利用した通信以外に、データ送受信線を別途設けてもよいし、無線LANによりデータを送受信可能に構成してもよい。
The
[中継機]
中継機8は、各ストリングスSにおけるコントローラー4のデータを1つにまとめて、後述するゲートウェイ9に接続する装置である。中継機8と、コントローラー4及びゲートウェイ9との接続は、イーサネット(登録商標)やUSBを用いた通信ケーブルを介してもよいし、無線LANを用いてもよい。また、中継機8は、ゲートウェイ9の代わりに、下位の各コントローラー4の制御を行ってもよい。
[Repeater]
The repeater 8 is a device that collects the data of the
[ゲートウェイ]
ゲートウェイ9は、下位の各コントローラー4の制御、下位および上位(サーバ装置21等)とのデータの送受信、PCS12とのデータ通信等を行う装置である。
[gateway]
The
[PCS]
PCS12は、パワーライン11に接続された電力制御装置である。このPCS12は、図3に示すように、コンバータ部12a、インバータ部12b、MPP制御部12c、CPU12dを含む。コンバータ部12aは、PVパネル1からの直流を昇圧する処理部である。インバータ部12bは、PVパネル1の直流を交流に変換する処理部である。
[PCS]
The
MPP制御部12cは、複数のストリングスSを含むPVパネル回路について、MPPТを行う処理部である。CPU12dは、PCS12の各部を制御する処理部である。図4に、MPPTにより、ストリングスSの電圧と電流のバランスを図って、MPPを追従する例を示す。
The
[インピータンス調節回路]
インピーダンス調節回路6は、パワーライン11に接続され、ストリングスSのインピーダンスを調節する回路である。本実施形態のインピーダンス調節回路6は、図2に示すように、インピーダンス可変動作部61とスルー動作部62とを有し、インピーダンス可変動作と、スルー動作とを切り替えて行う回路である。
[Impactance adjustment circuit]
The
インピーダンス可変動作は、電圧を変化させることにより、インピーダンスを変化させる動作である。スルー動作は、インピーダンス可変動作を行わずに、PVパネル1の出力をそのまま出力する動作である。
The impedance variable operation is an operation in which the impedance is changed by changing the voltage. The through operation is an operation for outputting the output of the
このようなインピーダンス可変動作及びスルー動作を実現するインピーダンス調節回路6の具体的な構成例を、図5に示す。このインピーダンス調節回路6は、ストリングスSの電圧を変えることで、ストリングスSの電流を変化させる方式の回路である。
FIG. 5 shows a specific configuration example of the
まず、コンデンサ80とスイッチ81を直列に接続したものが、ストリングスSに並列に接続されている。つまり、高圧側のパワーライン11aと低圧側のパワーライン11bとの間に、スイッチ81とコンデンサ80が接続されている。また、スイッチ81とパワーライン11bとの間には、放電抵抗84及び電圧測定用素子88が、ともにコンデンサ80と並列に接続されている。
First, the
コンデンサ80とパワーライン11aとの間には、互いに直列に接続されたスイッチ83及び充電抵抗85が、スイッチ81と並列に接続されている。このようなコンデンサ80、スイッチ81、放電抵抗84、電圧測定用素子88、スイッチ83及び充電抵抗85を含む部分が、インピーダンス可変動作部61である。なお、このインピーダンス可変動作部61は、後述するようにコンデンサ80を充電用に用いるため、コンデンサ充電部と呼ぶこともできる。
A
また、高圧側のパワーライン11aには、スイッチ82が直列に接続されている。このスイッチ82を含む部分が、スルー動作部62である。さらに、低圧側のパワーライン11bには、電流測定用素子86が直列に接続されている。
A
電流測定用素子86は抵抗またはCT、それ以外にも電流を測定できるものならば、何を用いてもよい。なお、電流測定端子3を、電流測定用素子86として用いることもできる。さらに、パワーライン11aとパワーライン11bとの間には、電圧測定用素子87が接続されている。電圧測定用素子87、88も、電圧を測定できるものであれば、何を用いてもよい。
As the current measuring
スイッチ81、82、83、電流測定用素子86、電圧測定用素子87、88は、後述するインピーダンス制御部110に接続され、測定値、開閉指示等の信号の送受信が可能となるように構成されている。
The
[サーバ装置]
サーバ装置21は、ネットワークケーブル22を介して、コントローラー4、インピーダンス調節回路6に接続されることにより、情報の送受信が可能なコンピュータである。本発電システムの情報は、サーバ装置21を介して、上位の監視装置等において利用可能となる。
[Server device]
The
[診断装置]
診断装置100は、インピーダンス調節回路6とともに動作することにより、PVパネル1を診断する装置である。この診断装置100は、コントローラー4と、図示しないケーブルを介して接続され、情報の送受信が可能に設けられている。
[Diagnostic equipment]
The
診断装置100は、図2に示すように、インピーダンス制御部110、診断処理部200、記憶部300、入力部400及び出力部500等を有している。インピーダンス制御部110は、インピーダンス調節回路6を制御する処理部である。
As illustrated in FIG. 2, the
このインピーダンス制御部110は、切替制御部112、調節部111を有している。切替制御部112は、インピーダンス調節回路6に、インピーダンス可変動作とスルー動作の切り替えを指示する処理部である。
The
より具体的には、切替制御部112は、スイッチ81及びスイッチ82の開閉を制御することにより、インピーダンス可変動作をさせるかスルー動作をさせるかの動作選択を行う。
More specifically, the switching
調節部111は、インピーダンス可変動作をさせる場合におけるインピーダンスの値を調節する処理部である。たとえば、調節部111は、コンデンサ80の充電電圧が所望の値となるように、スイッチ83を制御する。この制御は、電圧測定用素子88により測定される電圧が、あらかじめ設定された充電電圧となるように制御することにより行う。
The adjustment unit 111 is a processing unit that adjusts the impedance value when the impedance variable operation is performed. For example, the adjustment unit 111 controls the
この制御は、充電時定数CRにより決まる充電時間に基づいて、充電開始から所望の充電電圧となる時間が経過したか否かで制御してもよい。充電時定数CRは、コンデンサ80の静電容量Cと充電抵抗85の抵抗値Rにより決まる。なお、インピーダンス制御部110は、コントローラー4に構成することも可能である。この場合、コントローラー4が、インピーダンス調節回路6の動作を制御する。
This control may be controlled based on the charging time determined by the charging time constant CR, based on whether or not the time when the desired charging voltage has elapsed from the start of charging. The charging time constant CR is determined by the capacitance C of the
診断処理部200は、各種の計測値に基づいて、PVパネル1、ストリングスSの診断を行う処理部である。この診断処理部200は、計測値受付部210、算出部211、計測値比較部212、異常判定部213、変化指示部220、変化量判定部221、特定部222、回復予測値算出部223、表示制御部231等を有している。
The
計測値受付部210は、コントローラー4から、計測値を受け付ける処理部である。計測値受付部210が受け付けた計測値は、後述する記憶部300が記憶する。
The measurement
算出部211は、計測値に基づいて、各種の演算を行う処理部である。たとえば、算出部211は、PVパネル電圧、ストリングス電流に基づいて、PVパネル出力、ストリングス出力を求める。また、算出部211は、PVパネル電圧に基づいて、ストリングス電圧を求める。なお、算出部211は、後述するしきい値を求めることもできる。
The
コントローラー4が算出部211を備え、算出結果を計測値受付部210が受け付ける態様であってもよい。なお、本実施形態においては、上記のような算出結果も、計測値に含まれるものとする。算出結果である計測値も、後述する記憶部300が記憶する。
The
計測値比較部212は、PVパネル1、ストリングスSの出力を、基準となる正常値と比較する処理部である。この正常値は、あらかじめ設定しておくこともできるし、日照条件等が変化することを考慮して、多数決原理に基づいて正常なPVパネル1、ストリングスSを判定して、その計測値を正常値として用いることもできる。異常判定部213は、計測値比較部212による比較結果に基づいて、PVパネル1、ストリングスSの異常を判定する処理部である。
The measurement
変化指示部220は、インピーダンス制御部110に、PVパネル回路の負荷インピーダンスを変化させるように指示する処理部である。
The
変化量判定部221は、ストリングスSの負荷インピーダンスを変化させた場合において、各PVパネル1の計測値の変化量を判定する処理部である。本実施形態の変化量判定部221は、PVパネル1の電圧の変化量を判定する。特定部222は、変化量判定部221による判定結果に基づいて、劣化パネル若しくは劣化パネルを含むストリングスSを特定する処理部である。なお、特定部222は、変化量ではなく、計測値に基づいて、劣化パネル若しくは劣化パネルを含むストリングスSを特定することもできる。
The change
回復予測値算出部223は、劣化パネルを交換した場合に、回復すると予測されるPVパネル回路の出力値である回復予測値を算出する処理部である。本実施形態の回復予測値算出部223は、ストリングスSの出力値の回復予測値を算出する。
The recovery predicted
表示制御部231は、計測値、劣化パネル、回復予測値等、上記の各部の処理結果を、後述する出力部500に表示させる処理部である。
The
記憶部300は、計測値記憶部311、調整値記憶部312、設定記憶部313等を有している。計測値記憶部311は、PVパネル電圧、ストリングス電流、PVパネル出力、ストリングス電圧、ストリングス出力等の計測値を記憶する記憶部である。
The
この計測値としては、計測値受付部210が受け付けた情報、算出部211が算出した情報若しくは後述する入力部400から入力された情報を用いる。各情報の記憶領域は、各情報の記憶部として捉えることもできる。
As the measurement value, information received by the measurement
調整値記憶部312は、変化指示部220によるインピーダンス変化指示の基準となる調整値を記憶する記憶部である。たとえば、測定前のコンデンサ80の充電電圧が所望の値となるように、その電圧値を調整値として設定することが考えられる。たとえば、設定電圧をMPPT電圧に対する所望の割合(1/2など)とする。また、所望の電圧値となる充電時間を調整値として設定することが考えられる。このような設定値によって、測定範囲の最小電圧を決定できる。
The adjustment
設定記憶部313は、演算式、パラメータ、判断のしきい値等、診断処理部200の処理に必要な各種の設定に関する情報を記憶した記憶部である。この情報には、劣化判定のための電圧・電流・出力電力値、正常時の電圧・電流・出力電力値、MPP動作点、製品仕様等が含まれる。これらの情報は、入力部400を用いて、ユーザが入力する。コントローラー4若しくはPCS12から入力することも可能である。
The setting
記憶部300としては、たとえば、メモリ、ハードディスク、光ディスク等の現在もしくは将来において利用可能なあらゆる記憶媒体を使用できる。すでに情報が記憶された記憶媒体を、読み取り装置に装着することにより、記憶内容を各種の処理に利用可能とする態様でもよい。
As the
さらに、記憶部300には、一時的な記憶領域として使用されるレジスタ、メモリ等も含まれる。したがって、上記の各部の処理のために一時的に記憶される記憶領域であっても、記憶部300として捉えることができる。キュー、スタック等も、記憶部300を利用して実現可能である。
Furthermore, the
入力部400は、診断処理部200の処理に必要な情報の入力、処理の選択や指示を入力する構成部である。この入力部400としては、たとえば、キーボード、マウス、タッチパネル(表示装置に構成されたものを含む)、スイッチ等が考えられる。また、入力部400は、操作用の端末として構成されたもの、操作盤に構成されたものも含まれる。但し、現在又は将来において利用可能なあらゆる入力装置を含む。
The
出力部500は、診断処理部200による各種の処理結果等を、オペレータが認識可能となるように出力する構成部である。この出力部500としては、たとえば、表示装置、プリンタ、メータ、ランプ、スピーカー、ブザー等が考えられる。また、出力部500は、表示用の端末として構成されたもの、操作盤に構成されたものも含まれる。但し、現在又は将来において利用可能なあらゆる出力装置を含む。
The
なお、診断装置100の全部若しくは一部は、コンピュータを所定のプログラムで制御することによって実現できる。この場合のプログラムは、コンピュータのハードウェアを物理的に活用することで、上記のような各部の処理を実現するものである。上記の各部の処理を実行する方法、プログラム及びプログラムを記録した記録媒体も、実施形態の一態様である。
Note that all or part of the
また、ハードウェアで処理する範囲、プログラムを含むソフトウェアで処理する範囲をどのように設定するかは、特定の態様には限定されない。たとえば、上記の各部のいずれかを、それぞれの処理を実現する回路として構成することも可能である。 Moreover, how to set the range processed by hardware and the range processed by software including a program is not limited to a specific mode. For example, any one of the above-described units can be configured as a circuit that realizes each process.
サーバ装置21若しくは中継器8に、上記の記憶部300、診断処理部200、入力部400、出力部500のいずれかの機能を持たせることもできる。
The
[2.実施形態の作用]
[劣化パネルの特定方法]
まず、本実施形態により、PVパネル回路のインピーダンスを積極的に変化させて、電圧・電流を測定することによって、潜在的劣化パネルを容易に見つけだす方法を説明する。
[2. Operation of the embodiment]
[Identification method of deteriorated panel]
First, according to the present embodiment, a method for easily finding a potentially deteriorated panel by actively changing the impedance of the PV panel circuit and measuring the voltage / current will be described.
まず、一例として、18枚のPVパネル1が直列に接続された回路であるストリングスSを考える。このストリングスS中の18枚のPVパネル1の中に、劣化パターンが異なる2種類の劣化パネルD1、D2が、それぞれ2枚ずつ、合計4枚存在しているとする。
First, as an example, consider a string S which is a circuit in which 18
この場合の正常パネルと劣化パネルD1、劣化パネルD2のI−V特性を、図6に示す。図6には、各PVパネル1のMPP動作点も示されている。MPP動作点における各劣化パネルD1、D2の低下後の出力は、正常パネルに対して、それぞれ84%、89%である。
FIG. 6 shows the IV characteristics of the normal panel, the deteriorated panel D1, and the deteriorated panel D2 in this case. FIG. 6 also shows the MPP operating point of each
さらに、上記の正常パネル及び劣化パネルD1、D2を含むストリングスSのI−V特性を、図7に示す。ストリングスSのMPP動作点は、図中に示されている。このストリングスSのMPP動作点は、各PVパネルのMPP動作点からは、外れた動作点となっている。 Further, FIG. 7 shows IV characteristics of the strings S including the normal panel and the deteriorated panels D1 and D2. The MPP operating point of strings S is shown in the figure. The MPP operating point of the strings S is an operating point that is out of the MPP operating point of each PV panel.
ここで特筆すべきことは、以下の事項である。まず、1つのストリングスSにおいて、すべてのPVパネル1の仕様上の出力を合計した値、すなわち、1つのストリングスSが全て正常パネルで構成されているとした値を、100%の基準値として考える。
What should be noted here is the following. First, in one string S, a value obtained by summing up the outputs on the specifications of all
1つのストリングスS中に、図6に示したような劣化パネルD1、D2が、18枚中に4枚存在するとする。このストリングスS中のすべてのPVパネル1が、それぞれのMPP動作点で動作したと考える。すると、このときのストリングスSの出力は、基準値に対して97%となる。しかし、実際の動作では、図8に示すように、ストリングスSの出力は88%まで低下する。
In one string S, it is assumed that four deteriorated panels D1 and D2 as shown in FIG. It is considered that all the
次に、MPPT動作時の各PVパネルの動作電圧の測定結果を、図9に示す。この測定結果からは、劣化パネルD1、D2ともに、正常パネルの90%以上の出力が出ている。したがって、どちらの劣化パネルD1、D2も、劣化の程度はそれほど大きくないと考えることができる。 Next, the measurement result of the operating voltage of each PV panel during the MPPT operation is shown in FIG. From this measurement result, both the deteriorated panels D1 and D2 output 90% or more of the normal panel. Therefore, it can be considered that neither of the deteriorated panels D1 and D2 is deteriorated so much.
また、劣化パネルD1と劣化パネルD2とを比較しても、劣化は同じ程度と考えることができる。なお、数値を厳密に比較すると、劣化パネルD2の方が、劣化パネルD1よりも、出力低下は大きいといえる。 Further, even when the deteriorated panel D1 and the deteriorated panel D2 are compared, the deterioration can be considered to be the same degree. When the numerical values are strictly compared, it can be said that the deterioration of the output of the deteriorated panel D2 is larger than that of the deteriorated panel D1.
ここで、ストリングスSに接続されたインピーダンス調節回路6により、ストリングスSの電圧を変化させてストリングスSごとの電流を変化させると、ストリングスSの動作点が変化する。すると、これに対応して各PVパネル1の動作点も変化する。
Here, when the
たとえば、ストリングスSを流れる電流を増やすと、正常パネルの動作電圧はほとんど変化しない。しかし、一部の劣化パネルの動作電圧は、急激に低下する。 For example, when the current flowing through the string S is increased, the operating voltage of the normal panel hardly changes. However, the operating voltage of some deteriorated panels drops rapidly.
このような変化の様子を、図10に示す。この図10によると、MPPT動作時の電流が、4.06Aから4.20Aへと、3.5%程度増加するだけで、劣化パネルD1の動作電圧は大きく低下している。 Such a change is shown in FIG. According to FIG. 10, the operating voltage of the deteriorated panel D1 is greatly reduced only by increasing the current during the MPPT operation from 4.06 A to 4.20 A by about 3.5%.
一方、同様に電流が増加しても、正常パネルと劣化パネルD2の電圧は、ほとんど変化していない。このことにより、正常パネルと劣化パネルD2の出力は、電流とともに増加することが分かる。つまり、劣化パネルD1にひっぱられて、正常パネルと劣化パネルD2の出力が低下させられていたことが分かる。 On the other hand, even if the current increases in the same manner, the voltages of the normal panel and the deteriorated panel D2 hardly change. This shows that the outputs of the normal panel and the deteriorated panel D2 increase with the current. That is, it can be seen that the output of the normal panel and the deteriorated panel D2 was lowered by being pulled by the deteriorated panel D1.
以上のことから、ストリングスSの全体の出力を変化させているのは、劣化パネルD1であることが分かる。このような劣化パネルD1を、潜在的劣化パネルと呼ぶことにする。 From the above, it can be seen that it is the deteriorated panel D1 that changes the overall output of the strings S. Such a deteriorated panel D1 will be referred to as a potential deteriorated panel.
[劣化パネルの交換の要否判定方法]
次に、上記のような劣化パネルが存在した場合に、これを交換するか否かの判定方法を説明する。まず、ストリングスSの電圧を変えながらストリングスSの電流を変化させていくと、各PVパネルのそれぞれのMPP点を通過することになる。そこで、その時の各PVパネルの出力を記録し、演算処理を行うことで、劣化パネルを交換した場合の出力回復値を予測することができる。
[Determining the need for replacement of deteriorated panels]
Next, a method for determining whether or not to replace a deteriorated panel as described above will be described. First, when the current of the strings S is changed while changing the voltage of the strings S, each of the PV panels passes through the respective MPP points. Therefore, by recording the output of each PV panel at that time and performing arithmetic processing, it is possible to predict the output recovery value when the deteriorated panel is replaced.
つまり、図10における劣化パネルD1、D2の動作電流が、それぞれ正常パネルになったと想定して、ストリングスSの出力を算出する。これにより、劣化パネルD1のみ、劣化パネルD2のみ、劣化パネルD1及びD2の双方を交換した場合の出力回復値を求めることができる。 That is, the output of the strings S is calculated on the assumption that the operating currents of the deteriorated panels D1 and D2 in FIG. Thereby, it is possible to obtain the output recovery value when only the deteriorated panel D1, only the deteriorated panel D2, and both the deteriorated panels D1 and D2 are replaced.
ここで、図10において「劣化パネルを交換した時の回復予測値(kW)」は、このような方法で求めた値である。図10では、劣化パネルD1のみを交換した時の回復予測値(2.76kW)は、すべての劣化パネルを交換したときの予測値(2.8kW)にほぼ近い値となっている。 Here, the “recovery predicted value (kW) when the deteriorated panel is replaced” in FIG. 10 is a value obtained by such a method. In FIG. 10, the predicted recovery value (2.76 kW) when only the deteriorated panel D1 is replaced is almost the same as the predicted value (2.8 kW) when all the deteriorated panels are replaced.
一方、劣化パネルD2のみを交換した時の回復予測値(2.49kW)は、現状の出力(2.46kW)とほぼ同じである。このため、劣化パネルD2のみを交換しても、十分な回復が期待できないことが分かる。 On the other hand, the recovery predicted value (2.49 kW) when only the deteriorated panel D2 is replaced is substantially the same as the current output (2.46 kW). For this reason, it can be seen that sufficient recovery cannot be expected even if only the deteriorated panel D2 is replaced.
[実施形態の診断処理]
以上のような原理に基づく本実施形態の診断処理を説明する。なお、以下の説明では、通常の計測処理で判定される劣化パネルを「劣化パネル」、本実施形態の診断処理で特定される劣化パネルを「潜在的劣化パネル」、「劣化パネル」のうち、「潜在的劣化パネル」以外のものを、「通常の劣化パネル」とする。
[Diagnosis Processing of Embodiment]
The diagnosis processing of this embodiment based on the above principle will be described. In the following description, the deterioration panel determined by the normal measurement process is referred to as “deterioration panel”, the deterioration panel specified by the diagnosis process of the present embodiment is referred to as “potential deterioration panel”, and “deterioration panel”. Those other than the “potentially deteriorated panel” are designated as “normally deteriorated panels”.
[通常の計測処理]
まず、通常のMPPT動作における計測処理を説明する。すなわち、PVパネル1による発電時において、PCS12が、MPPT動作を実施する。計測値受付部210が受け付けた計測値を、計測値記憶部311が記憶する。算出部211が算出した計測値も、計測値記憶部311が記憶する。
[Normal measurement processing]
First, measurement processing in normal MPPT operation will be described. That is, during power generation by the
この条件下で、計測値比較部212は、PVパネル電圧、ストリングス電流について、あらかじめ設定記憶部313に記憶されたしきい値と比較する。なお、ここでいうしきい値は、多数決原理に基づき測定値から決定された正常なパネル電圧を基準として、あらかじめ設定記憶部313に記憶された演算により作成されたしきい値でもよい。異常判定部213は、PVパネル電圧、ストリングス電流に、しきい値を超える低下があった場合に、劣化したPVパネル1若しくは劣化したPVパネル1が含まれているストリングスSと判定する。
Under this condition, the measurement
ただし、上記のように、変化が僅かな場合などがあるため、このような通常の計測処理によっては、必ずしも潜在的劣化パネルを特定することはできない。そこで、本実施形態においては、以下のような診断処理を行う。 However, as described above, since there is a case where the change is slight, it is not always possible to identify a potential deteriorated panel by such normal measurement processing. Therefore, in the present embodiment, the following diagnosis processing is performed.
[診断処理]
本実施形態による診断処理を、図11のフローチャートを参照して説明する。この診断処理は、発電システムの起動時に行うこともできるし、定期的に行うこともできる。また、上記のように、異常が判定された場合に、診断処理を実行することもできる。
[Diagnostic processing]
The diagnosis processing according to this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. This diagnosis process can be performed when the power generation system is activated, or can be performed periodically. Further, as described above, when an abnormality is determined, a diagnostic process can be executed.
本実施形態は、図1に示すように、ストリングスSが2本以上並列接続された発電システムである。各ストリングスSは一つのPCS12に並列接続されている。PCS12の基本構成は、図3のようになっており、ストリングスS全体の出力が最大となるようにMPPT制御を行っている。診断処理中もPCS12はMPPT制御を継続している。
As shown in FIG. 1, the present embodiment is a power generation system in which two or more strings S are connected in parallel. Each string S is connected in parallel to one
まず、サーバ装置21、中継器8若しくは診断装置100内に記憶されたプログラムに基づいて、それぞれのストリングスSをインピーダンス可変動作とスルー動作のどちらで動作させるかを決定する(ステップ01)。その決定に従って、各ストリングスSのインピーダンス制御部110が、インピーダンス調節回路6を制御する。
First, based on a program stored in the
インピーダンス調節回路6は、上記のように、ストリングスSの電圧を変えることで、ストリングスSの電流を変化させて、インピーダンスを変える(ステップ02)。つまり、コンデンサ80とスイッチ81を直列接続されたものをストリングスSに並列に接続し、スイッチ81を閉じることで、ストリングスSの電圧を低下させ、等価的なインピーダンスを変化させることができる。
As described above, the
このようなインピーダンス調節回路6の動作について、詳しく説明する。測定前後のコンデンサ80の電圧の変化の様子とストリングスSの電圧の変化の様子を、図12に示す。なお、図12では、波形を分かりやすくするため、横軸の時間を大きく拡大させている。
The operation of the
まず、スルー動作させるストリングスSのインピーダンス調節回路6は、スイッチ81及びスイッチ83は開かれていて、スイッチ82は閉じている通常動作時の状態を維持する。
First, the
一方、インピーダンス可変動作させる場合、ストリングスSのインピーダンス調節回路6は、まず、スイッチ83を閉じる。すると、コンデンサ80への充電が開始する(図12の充電フェーズ)。調節部111は、電圧測定端子88により測定されるコンデンサ80の充電電圧が、あらかじめ設定された値となった場合に、切替制御部112にインピーダンス可変動作への切替を指示する。
On the other hand, when the variable impedance operation is performed, the
たとえば、この時の充電電流は、ストリングス電流に比べて、1%以下という非常に少ない値となるように、充電抵抗85が設定されている。よって、外部にとりだされる電流はスルー動作時とほぼ同じである。この結果、電力についてもスルー動作時とほぼ同じとなる。このときの充電時定数CRは数秒から数分に設定されている。
For example, the charging
上記のように、コンデンサ80の電圧が設定した電圧(たとえば、MPPT電圧の1/2)に達した場合、切替制御部113は、インピーダンス調節回路6のスイッチ81〜83の切替を制御する。
As described above, when the voltage of the
すなわち、スイッチ81が閉じた後、スイッチ82が開く。これは、パワーライン11aには、大きな電流が流れているので、先にスイッチ81を開くことによって、コンデンサ80側に電流を流し、スイッチ82を開く際の損傷を防止するためである。なお、スイッチ83も開くが、これは、スイッチ81が閉じる前であっても、スイッチ81が閉じた後であってもよい。
That is, after the
スイッチ81が閉じると、ストリングスSの電圧がコンデンサ80の両端の電圧と同じになり、PVパネル1からの電流がコンデンサ80に流れ、コンデンサ80が充電され、コンデンサ80の電圧が上昇する(図12の測定フェーズ)。
When the
スイッチ81が閉じた後、スイッチ82が開くことで、ストリングスSのPCS12への出力が一瞬遮断され、ストリングス電圧は、MPPT電圧以上になる。この動作により、ストリングス電圧を変えることができ、ストリングス電流もそれに合わせて変化するので、ストリングスの負荷インピーダンスが変化する。
When the
このようにストリングスの負荷インピーダンスが変化しているときに電流測定用素子86(若しくは電流測定端子3)及び電圧測定用素子87を用いて、コントローラー4によりストリングスSの電流・電圧測定を行う。また、各PVパネル1に接続された電圧モニター2によりPVパネル1の電圧測定を行う。
Thus, when the load impedance of the strings changes, the current / voltage measurement of the strings S is performed by the
測定後は、速やかにスイッチ82を閉じ、スイッチ81を開くことで通常動作に復帰する。スイッチ82を閉じ、スイッチ81を開くと、コンデンサ80は放電抵抗84を通して放電するため、コンデンサ80の電圧はゆっくり低下する(図12の放電フェーズ)。
After the measurement, the
なお、測定時間は百ミリ秒以下で終了するため、PCS12等に影響を与えることはない。また、測定をストリングスS毎に、時間をずらして行うことによって、全体の出力に影響を与えることはない。
In addition, since measurement time is completed in 100 milliseconds or less, it does not affect the
また、同じ測定を繰り返す場合は、全て放電せずに、コンデンサ80の充電量を維持し、ゼロから再充電する時間を省くことができる。つまり、コンデンサ80の放電途中で、電圧測定用素子88により測定される電圧が、所定の電圧にまで下がったと調節部111が判定する。
Moreover, when repeating the same measurement, the charge amount of the capacitor |
このとき、切替制御部112が、スイッチ81を閉じ、スイッチ82を開くように制御することにより、上記と同様の測定を行うことができる。ここでいう所定の電圧は、あらかじめ充電しておく場合の設定電圧と同じであってもよいし、その他の値であってもよい。また、充電時定数CRにより決まる放電時間に基づいて、放電開始から所望の充電電圧となる時間が経過したことにより、スイッチ81を閉じ、スイッチ82を開いてもよい。
At this time, the switching
以上のようなインピーダンスの変化に応じて、計測値受付部210は、PVパネル電圧、ストリングス電流を、コントローラー4から受け付ける(ステップ03)。なお、PVパネル出力は、算出部211により算出することができる。これらのPVパネル電圧、ストリングス電流は、計測値として計測値記憶部311が記憶する。
In response to the change in impedance as described above, the measurement
変化量判定部221は、各PVパネル1の電圧の変化量を判定する(ステップ04)。そして、特定部222は、あらかじめ設定記憶部313に記憶されたしきい値に基づき、電圧が低下しているPVパネル1を特定する(ステップ05)。なお、ここでいうしきい値は、多数決原理に基づき測定値から決定された正常なパネル電圧を基準として、あらかじめ設定記憶部313に記憶された演算により作成されたしきい値でもよい。
The change
また、特定部222は、変化量ではなく、計測値をしきい値と比較して、電圧が低下しているPVパネル1を特定してもよい。劣化があった場合の電圧の低下は、上記のように著しいため、この判定は、異常判定部213による判定に比べて簡易な処理で済む。
Further, the specifying
特定部222が、著しく電圧が低下したPVパネル1を特定した場合(ステップ06のYES)、そのPVパネル1が潜在的劣化パネルとなる。特定部222が、著しく電圧が低下したPVパネル1を特定できない場合には(ステップ06のNO)、診断処理を終了する。
When the specifying
さらに、回復予測値算出部223は、計測値記憶部311が記憶した各PVパネル出力、あるいは、設定記憶部313に記憶された正常時のPVパネル出力に基づいて、ストリングスSの回復予測値を算出する(ステップ07)。回復予測値算出部223は、通常の劣化パネル、潜在的劣化パネル、両者を含むすべての劣化パネルを交換した場合について、回復予測値を算出する。
Further, the predicted recovery
表示制御部231は、回復予測値と、実測の出力値とを、出力部500に比較表示させる(ステップ08)。なお、表示制御部231は、計測値、通常の劣化パネル、インピーダンスの変化に伴う電圧の変化、潜在的劣化パネル等を、出力部500に表示させてもよい(図10参照)。
The
この場合、通常の劣化パネル、潜在的劣化パネルを、識別できるような表示(たとえば、色、大きさ、太さ、字体、明るさ、点滅等の強調表示)を行なってもよい。操作盤における該当PVパネル1のランプを点灯させる等の単純な態様でもよい。スピーカーやブザーにより音声で出力することも可能である。
In this case, a display that can identify a normal deterioration panel and a potential deterioration panel (for example, highlighting of color, size, thickness, font, brightness, blinking, etc.) may be performed. A simple mode such as lighting the lamp of the
[3.実施形態の効果]
本実施形態によれば、各ストリングスSのインピーダンスを積極的に変化させて電圧を測定すると、劣化パネルの動作電圧が大きく低下する。このため、MPPT動作時だけの測定では特定が困難な潜在的劣化パネルを容易に見つけだすことができる。
[3. Effects of the embodiment]
According to the present embodiment, when the voltage is measured by actively changing the impedance of each string S, the operating voltage of the deteriorated panel is greatly reduced. For this reason, it is possible to easily find a potential deteriorated panel that is difficult to specify by measurement only during the MPPT operation.
しかも、潜在的劣化パネルの動作電圧は、正常パネルに比べて大きく低下するため、測定器、モニター、判定処理等の精度をあまり高くする必要もなくなり、コスト低下を実現することができる。 In addition, since the operating voltage of the potentially deteriorated panel is greatly reduced as compared with the normal panel, it is not necessary to increase the accuracy of the measuring instrument, the monitor, the determination process, etc., and the cost can be reduced.
また、劣化パネルを交換した場合のシステムの回復値を予測することができる。このため、どのパネルを交換すれば、全体の出力がどこまで回復するかを知ることが可能となる。したがって、パネル交換の適格な指針が得られる。 In addition, the recovery value of the system when the deteriorated panel is replaced can be predicted. For this reason, it becomes possible to know how much the entire output is recovered by replacing which panel. Therefore, a suitable guideline for panel replacement is obtained.
また、コンデンサ80の充放電を利用して、インピーダンスを変化させることができるので、インピーダンス調節回路を単純に構成できる。また、測定に先立ち、スイッチ83を閉じて、あらかじめコンデンサ80を測定したい範囲の最小電圧に充電しておくことで、測定範囲の最小電圧を決定できる。これにより、測定に要する時間を短くすることができる。なお、測定範囲の最小電圧を0にすることもできる。この場合には、スイッチ83と充電抵抗85を省くことも可能である。
Further, since the impedance can be changed by using charging / discharging of the
さらに、コンデンサ80の放電を止めて充電状態を維持することにより、同じ測定を繰り返す場合に、充電に要する時間を短縮することができる。
Further, by stopping the discharging of the
[4.他の実施形態]
本実施形態は、上記のような態様には限定されない。
(1)上記の実施形態において、回復予測値に応じた交換判定を行う態様も構成可能である。たとえば、診断処理部200に、予測値比較部、交換判定部を設ける。予測値比較部は、ストリングスSの電流を変化させた場合における各PVパネル1の出力に基づいて、回復予測値と現状のストリングスSの出力を比較する処理部である。交換判定部は、予測値比較部における比較結果に基づいて、交換の要否を判定する処理部である。
[4. Other Embodiments]
This embodiment is not limited to the above aspects.
(1) In said embodiment, the aspect which performs the exchange determination according to a recovery prediction value is also configurable. For example, the
交換判定部は、ある劣化パネル(ここでいう劣化パネルは通常の劣化パネルおよび潜在的劣化パネルの両方を指す)を交換した場合の回復予測値が、あらかじめ設定してある回復値以上若しくはこれを超える場合に、この劣化パネルの交換が必要と判定する。交換判定部は、ある劣化パネルを交換した場合の回復予測値が、あらかじめ設定してある回復値未満若しくは以下の場合には、交換が不要と判定する。判定結果は、表示制御部によって出力部に表示される。これにより、ユーザは、交換の要否を容易に判断することができる。PVパネルの交換は複数枚の劣化パネルを同時交換した場合にのみ効果が見られる場合もある。表示の態様は、上記の劣化パネル等の識別表示と同様に、交換が必要なPVパネル1、ストリングスSに応じて、種々の態様が適用可能である。
The replacement determination unit has a recovery predicted value when a certain deteriorated panel (deteriorated panel here refers to both a normal deteriorated panel and a potential deteriorated panel) is replaced by a predetermined recovery value or higher. If it exceeds, it is determined that the deteriorated panel needs to be replaced. The replacement determination unit determines that the replacement is unnecessary when the predicted recovery value when a certain deteriorated panel is replaced is less than or less than a preset recovery value. The determination result is displayed on the output unit by the display control unit. Thereby, the user can easily determine whether or not replacement is necessary. The replacement of the PV panel may be effective only when a plurality of deteriorated panels are replaced at the same time. Various display modes can be applied depending on the
(2)上記の実施形態におけるインピーダンス調節回路6は、種々のものを適用できる。たとえば、図13、図14に示すような回路方式とすることもできる。図13は、図5とは逆に、スイッチ81、83を低圧側のパワーライン11bに接続した例である。図14は、スイッチ81を低圧側のパワーライン11bに接続した例である。
(2) Various
高圧側にスイッチが接続されている場合には、絶縁アンプ等を用意して、絶縁した上でスイッチング動作させる必要がある。しかし、少なくともスイッチ81を低圧側に接続することにより、かかる絶縁構成を一部省略できる。
When a switch is connected to the high voltage side, it is necessary to prepare an insulation amplifier or the like and perform the switching operation after insulation. However, by connecting at least the
また、図15に示すように、スイッチ81、82、83として、IGBTやFET等の動作が高速の半導体スイッチ91、92、93を用いることができる。ただし、スイッチ82として半導体スイッチ92を用いた場合、1〜5V程度の電圧降下が発生することがある。このような電圧損失が、スルー動作時に発生することを防ぐために、半導体スイッチ92に、並列にリレー94を接続する。
As shown in FIG. 15, semiconductor switches 91, 92, and 93 that operate at high speed such as IGBTs and FETs can be used as the
この場合には、リレー94の動作速度が遅いため、以下のような手順で開閉動作を行う。すなわち、スルー動作時には、リレー94を閉じ、半導体スイッチ92を開いておく。これにより、通常運転時のPVパネル1からの電流は、リレー94側にバイパスされるため、半導体スイッチ92の電圧損失をなくすことができる。
In this case, since the operation speed of the
一方、インピーダンス可変動作時には、コンデンサ80への充電後、半導体スイッチ91を閉じる前に、半導体スイッチ92を閉じた後リレー94を開く。そして、測定開始時には、半導体スイッチ91を閉じ、半導体スイッチ92を開くことで測定を開始する。測定終了後、速やかに半導体スイッチ92を閉じるとともに半導体スイッチ91を開き、続いてリレー94の閉動作を開始する。リレー94が閉じた後、半導体スイッチ92を開き、通常動作に復帰する。
On the other hand, during the variable impedance operation, after charging the
また、発電システムによっては、図1に示したストリングスSの間に接続された逆流防止用のダイオード15を、接続しない場合がある。この場合には、図16に示すように、半導体スイッチ92に直列にダイオード95を接続する。これにより、逆流を防止することが可能となる。スルー動作時の電流は、リレー94によりバイパスされているため、ダイオード95による電圧降下は生じない。
Depending on the power generation system, the
また、図17に示すように、インピーダンス調節回路6の体積容量の大半を占めるコンデンサ80を、複数のストリングスSで共通に使う態様も構成できる。この態様は、各インピーダンス調節回路6におけるコンデンサ80、放電抵抗84及び電圧測定用素子88を分離して共通化し、コンデンサ充電ボックスBに収容した例である。つまり、放電抵抗84及び電圧測定用素子88と並列に接続されたコンデンサ80の両端が、各ストリングスSにおけるダイオード33を通して半導体スイッチ91及び各ストリングスSにおける低圧側のパワーライン11bにそれぞれ接続されている。なお、ダイオード33は測定中に他のストリングスからの逆流を防止する機能を持つ。例えば半導体スイッチ91あるいは93にIGBTを使用した場合にはIGBTには逆流防止機能がないため必須となる。半導体スイッチ91および93にFETのような逆流防止機能がある素子を用いた場合にはダイオード33は接続しなくてもよい。
In addition, as shown in FIG. 17, a mode in which a
この態様の動作は、基本的には上記の態様と同様である。ただし、ストリングスSの数が多い場合には、全てのストリングスSのインピーダンス調節回路6が、同時にコンデンサ80を使用することはできない。このため、一部のストリングスSのインピーダンス調節回路6のみが、コンデンサ80を同時に使用する。または、各ストリングスSのインピーダンス調節回路6が、コンデンサ80を順次使用する。
The operation of this aspect is basically the same as the above aspect. However, when the number of strings S is large, the
また、図18は、図17の態様と同様に、コンデンサ80を共通に使うことを試みた態様である。ただし、図18の態様は、インピーダンス調節回路6のうち、コンデンサ80、放電抵抗84、電圧測定用素子88とともに、半導体スイッチ91も分離して共通化して、コンデンサ充電ボックスBに収容した例である。つまり、コンデンサ80と、各ストリングスSにおける低圧側のパワーライン11bとの間に、半導体スイッチ91及び充電抵抗85を並列に接続する。その他の構成は、図17と同様である。また、半導体スイッチ93にIGBTを使用した場合にはIGBTには逆流防止機能がないためダイオード33が必須となる。半導体スイッチ93にFETのような逆流防止機能がある素子を用いた場合にはダイオード33は接続しなくてもよい。
Further, FIG. 18 is an embodiment in which the
さらに、図19に示すように、電流測定用素子86は、ストリングスSのパワーライン11aに設けてもよい。つまり、電流測定用素子86は、電流が正しく測定できる位置であれば、ストリングスSのパワーライン11a、11bのどちら側に接続されていてもよい。
Furthermore, as shown in FIG. 19, the current measuring
また、発電システムによっては、図1に示したストリングスSの間に接続された逆流防止用のダイオード15を、接続しない場合がある。図17以下のコンデンサ80を共通に使うことを試みた実施形態においても、図16の実施形態と同じように半導体スイッチ92に直列にダイオード95を接続することで逆流を防止することが可能となる。図18に適用した時の実施形態を図20に示す。スルー動作時の電流は、リレー94によりバイパスされているため、ダイオード95による電圧降下は生じない。
Depending on the power generation system, the
(3)診断処理部、記憶部等は、コントローラー、中継機、PCS内のCPU、ゲートウェイ、その他、共通のコンピュータにおいて実現してもよいし、通信ネットワークで接続された複数のコンピュータによって実現してもよい。さらに、インピーダンス制御部をコントローラーと一体に構成することもできる。 (3) The diagnosis processing unit, the storage unit, etc. may be realized by a controller, a relay machine, a CPU in the PCS, a gateway, and other common computers, or by a plurality of computers connected by a communication network. Also good. Furthermore, the impedance control unit can be integrated with the controller.
(4)変化量判定部、特定部を省略することも可能である。たとえば、調節部によるインピーダンスの変更に対応して、記憶部が、PVパネル回路において計測された電圧若しくは電流を、計測値として記憶する。そして、表示制御部が、インピーダンス変更前の計測値と変更後の計測値とを、比較して表示させる。これにより、ユーザは、変化の著しいPVパネル、ストリングスについて、劣化を判断することが可能となる。 (4) It is possible to omit the change amount determination unit and the specifying unit. For example, the storage unit stores the voltage or current measured in the PV panel circuit as a measurement value in response to the impedance change by the adjustment unit. And a display control part compares and displays the measured value before an impedance change, and the measured value after a change. Thereby, the user can determine the deterioration of the PV panel and the strings that are remarkably changed.
(5)実施形態に用いられる情報の具体的な内容、値は自由であり、特定の内容、数値には限定されない。実施形態において、しきい値に対する大小判断、一致不一致の判断等において、以上、以下として値を含めるように判断するか、より大きい、上回る、より小さい、下回るとして値を含めないように判断するかも自由である。 (5) The specific contents and values of the information used in the embodiment are free and are not limited to specific contents and numerical values. In the embodiment, in the determination of the magnitude of the threshold, the determination of coincidence mismatch, etc., it may be determined that the value is included as follows, or may be determined not to include the value as larger, larger, smaller, or lower. Be free.
(6)本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 (6) Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
S…ストリングス
1…PVパネル
2…電圧モニター
3…電流測定端子
4…コントローラー
6…インピーダンス調節回路
8…中継機
9…ゲートウェイ
11、11a、11b…パワーライン
12…PCS
12a…コンバータ部
12b…インバータ部
12c…MPP制御部
12d…CPU
15、33、95…ダイオード
21…サーバ装置
22…ネットワークケーブル
61…インピーダンス可変動作部
62…スルー動作部
80…コンデンサ
81、82、83…スイッチ
84…放電抵抗
85…充電抵抗
86…電流測定用素子
87、88…電圧測定用素子
91、92、93…半導体スイッチ
94…リレー
100…診断装置
110…インピーダンス制御部
111…調節部
112…切替制御部
200…診断処理部
210…計測値受付部
211…算出部
212…計測値比較部
213…異常判定部
220…変化指示部
221…変化量判定部
222…特定部
223…回復予測値算出部
231…表示制御部
300…記憶部
311…計測値記憶部
312…調整値記憶部
313…設定記憶部
400…入力部
500…出力部
S ...
12a ...
DESCRIPTION OF
Claims (10)
ストリングスのインピーダンスを変えるインピーダンス可変動作を行うインピーダンス可変動作部と、インピーダンス可変動作を行わずに、PVパネルの出力をそのまま出力するスルー動作を行うスルー動作部とを有するインピーダンス調節回路と、
前記インピーダンス可変動作部に、少なくとも1つのストリングスのインピーダンス可変動作をさせるインピーダンス制御部と、
インピーダンス可変動作におけるインピーダンスの変化に対応して、前記各PVパネル回路において計測された電圧若しくは電流を、計測値として記憶する計測値記憶部と、
インピーダンスの変化に応じた計測値若しくはその変化量と、所定のしきい値との比較に基づいて、劣化したPVパネル若しくは劣化したPVパネルを含むストリングスを特定する特定部と、
前記特定部により特定されたPVパネルが交換された場合の回復予測値を算出する回復予測値算出部と、
を有することを特徴とするPVパネル診断装置。 A PV panel circuit including one or more strings in which a plurality of PV panels are connected in series is connected to a PCS that performs MPPT control,
An impedance adjustment circuit having an impedance variable operation unit that performs an impedance variable operation that changes the impedance of the strings, and a through operation unit that performs a through operation of outputting the output of the PV panel as it is without performing the impedance variable operation;
An impedance control unit for causing the impedance variable operation unit to perform an impedance variable operation of at least one string;
In response to a change in impedance in the variable impedance operation, a measured value storage unit that stores a voltage or current measured in each PV panel circuit as a measured value;
A specific unit that identifies a degraded PV panel or a string including a degraded PV panel based on a comparison between a measured value corresponding to a change in impedance or a change amount thereof and a predetermined threshold;
A predicted recovery value calculating unit that calculates a predicted recovery value when the PV panel specified by the specifying unit is replaced;
A PV panel diagnostic apparatus comprising:
前記スルー動作部は、前記コンデンサ及びスイッチの両端と前記パワーラインとの接続点のPCS側に設けられ、少なくとも一つのパワーラインを開閉するスイッチを有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のPVパネル診断装置。 The impedance variable operation unit is connected between a pair of power lines in the string, and includes a capacitor and a switch connected in series with each other,
The through operation unit, the capacitor and provided on PCS side of the connection point between the switches at both ends and the power line, according to claim 1 or claim 2, characterized in that a switch for opening and closing at least one power line PV panel diagnostic apparatus according to.
複数枚のPVパネルが直列に接続されたストリングスを1つ以上含むPVパネル回路に接続され、ストリングスのインピーダンスを変えるインピーダンス可変動作と、インピーダンス可変動作を行わずに、PVパネルの出力をそのまま出力するスルー動作とを切り替えて行うインピーダンス調節回路を制御することにより、少なくとも1つのストリングスのインピーダンス可変動作をさせるインピーダンス可変処理と、
前記インピーダンス可変動作によるインピーダンスの変化に対応して、前記各PVパネル回路において計測された電圧若しくは電流を、計測値として記憶する計測値記憶処理と、
インピーダンスの変化に応じた計測値若しくはその変化量と、所定のしきい値との比較に基づいて、劣化したPVパネル若しくは劣化したPVパネルを含むストリングスを特定する特定処理と、
前記特定処理により特定されたPVパネルが交換された場合の回復予測値を算出する回復予測値算出処理と、
を実行することを特徴とするPVパネル診断方法。 A computer or electronic circuit
A PV panel circuit including one or more strings in which a plurality of PV panels are connected in series is connected, and an impedance variable operation for changing the impedance of the strings and an output of the PV panel are directly output without performing the impedance variable operation. An impedance variable process for controlling the impedance adjustment circuit of at least one string by controlling an impedance adjustment circuit that switches between through operations; and
Corresponding to a change in impedance due to the impedance variable operation, a measured value storage process for storing a voltage or current measured in each PV panel circuit as a measured value;
A specific process for identifying a deteriorated PV panel or a string including a deteriorated PV panel based on a comparison between a measured value according to a change in impedance or a change amount thereof and a predetermined threshold value;
A predicted recovery value calculation process for calculating a predicted recovery value when the PV panel specified by the specific process is replaced;
The PV panel diagnostic method characterized by performing.
複数枚のPVパネルが直列に接続されたストリングスを1つ以上含むPVパネル回路に接続され、ストリングスのインピーダンスを変えるインピーダンス可変動作と、インピーダンス可変動作を行わずに、PVパネルの出力をそのまま出力するスルー動作とを切り替えて行うインピーダンス調節回路を制御することにより、少なくとも1つのストリングスのインピーダンス可変動作をさせるインピーダンス可変処理と、
前記インピーダンス可変動作によるインピーダンスの変化に対応して、前記各PVパネル回路において計測された電圧若しくは電流を、計測値として記憶する計測値記憶処理と、
インピーダンスの変化に応じた計測値若しくはその変化量と、所定のしきい値との比較に基づいて、劣化したPVパネル若しくは劣化したPVパネルを含むストリングスを特定する特定処理と、
前記特定処理により特定されたPVパネルが交換された場合の回復予測値を算出する回復予測値算出処理と、
を実行させることを特徴とするPVパネル診断プログラム。 On the computer,
A PV panel circuit including one or more strings in which a plurality of PV panels are connected in series is connected, and an impedance variable operation for changing the impedance of the strings and an output of the PV panel are directly output without performing the impedance variable operation. An impedance variable process for controlling the impedance adjustment circuit of at least one string by controlling an impedance adjustment circuit that switches between through operations; and
Corresponding to a change in impedance due to the impedance variable operation, a measured value storage process for storing a voltage or current measured in each PV panel circuit as a measured value;
A specific process for identifying a deteriorated PV panel or a string including a deteriorated PV panel based on a comparison between a measured value according to a change in impedance or a change amount thereof and a predetermined threshold value;
A predicted recovery value calculation process for calculating a predicted recovery value when the PV panel specified by the specific process is replaced;
A PV panel diagnostic program characterized in that
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