JP6242128B2 - Power converter - Google Patents

Power converter Download PDF

Info

Publication number
JP6242128B2
JP6242128B2 JP2013186032A JP2013186032A JP6242128B2 JP 6242128 B2 JP6242128 B2 JP 6242128B2 JP 2013186032 A JP2013186032 A JP 2013186032A JP 2013186032 A JP2013186032 A JP 2013186032A JP 6242128 B2 JP6242128 B2 JP 6242128B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
power
input
adjustment circuit
voltage adjustment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013186032A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2015052966A (en
Inventor
雅樹 仲石
雅樹 仲石
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tabuchi Electric Co Ltd
Original Assignee
Tabuchi Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tabuchi Electric Co Ltd filed Critical Tabuchi Electric Co Ltd
Priority to JP2013186032A priority Critical patent/JP6242128B2/en
Publication of JP2015052966A publication Critical patent/JP2015052966A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6242128B2 publication Critical patent/JP6242128B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、電力系統に連系可能な電力変換装置に関し、特に、複数の直流電力入力に対応した電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power converter that can be connected to a power system, and more particularly, to a power converter that supports a plurality of DC power inputs.

太陽光発電システムでは、図3に示すように、複数の太陽光モジュール21からなる太陽電池ストリング2が電力変換装置101に接続されるものがある(例えば、特許文献1)。この電力変換装置101には、複数の太陽電池ストリング2からの直流電圧が、電力変換装置101内の複数の電圧調整回路111にそれぞれ入力されて、これら電圧調整回路111において所定の直流電圧に昇圧される。   In some photovoltaic power generation systems, as shown in FIG. 3, a solar cell string 2 composed of a plurality of solar modules 21 is connected to a power conversion device 101 (for example, Patent Document 1). In this power conversion device 101, DC voltages from a plurality of solar cell strings 2 are respectively input to a plurality of voltage adjustment circuits 111 in the power conversion device 101, and boosted to a predetermined DC voltage in these voltage adjustment circuits 111. Is done.

これら電圧調整回路111は並列にインバータ回路112に接続され、各電圧調整回路111で昇圧された直流電圧は、インバータ回路112およびフィルタ回路113において交流電圧に変換されて商用電力系統3などに出力される。   These voltage adjustment circuits 111 are connected in parallel to the inverter circuit 112, and the DC voltage boosted by each voltage adjustment circuit 111 is converted into an AC voltage by the inverter circuit 112 and the filter circuit 113 and output to the commercial power system 3 or the like. The

電圧調整回路111の制御部114は、MPPT制御部と駆動信号生成部からなり、それぞれ別個のマイクロコンピュータから構成されて、電圧調整回路111ごとに設けられる。   The control unit 114 of the voltage adjustment circuit 111 includes an MPPT control unit and a drive signal generation unit, each of which is composed of a separate microcomputer, and is provided for each voltage adjustment circuit 111.

ところで、電力系統に連系される発電システムでは、瞬低(瞬時電圧低下)時には、瞬低発生前の出力電力まで高速に復帰すること、すなわち、FRT(瞬低時運転継続)機能を備えることが要請されてきている。このため、高速な応答処理能力が電力変換装置101には求められてきている。   By the way, in the power generation system linked to the electric power system, at the time of a sag (instantaneous voltage drop), the output power before the occurrence of the sag is quickly restored, that is, provided with an FRT (continuous operation at the time of sag). Has been requested. For this reason, the power conversion device 101 has been required to have a fast response processing capability.

特開2009−151832号公報JP 2009-151832 A

しかし、電力変換装置101の複数の電圧調整回路111に複数の制御部114がそれぞれ別個に設けられている場合、高速な応答処理能力が実現し難い。具体的には、各電圧調整回路111に太陽電池ストリング2から入力される入力電流Iin(図示の例では、第1〜第3の入力電流Iin〜Iin)を入力電流検出手段117で検出して電圧調整回路111に対応する制御部114が監視して、その入力電流Iinが低下すると、電力系統3で電圧低下が発生したと判定する。しかし、電力系統3の電圧が低下しても、全ての制御部114がこれを検出できるとは限らない。また、全ての制御部114が同時に電力系統3の電圧低下を検出できるわけではない。これは、太陽電池ストリング2ごとに発電量が異なり、発電量が小さい太陽電池ストリング2からの電流Iinの低下は検出し難いからである。 However, when the plurality of control units 114 are separately provided in the plurality of voltage adjustment circuits 111 of the power conversion device 101, it is difficult to realize high-speed response processing capability. Specifically, (in the illustrated example, the first to third input current Iin 1 ~Iin 3) input current Iin to the voltage regulating circuit 111 is inputted from the solar cell string 2 detected by the input current detecting means 117 Then, the control unit 114 corresponding to the voltage adjustment circuit 111 monitors, and when the input current Iin decreases, it is determined that a voltage decrease has occurred in the power system 3. However, even if the voltage of the power system 3 decreases, not all the control units 114 can detect this. Moreover, not all the control parts 114 can detect the voltage drop of the electric power grid | system 3 simultaneously. This is because the amount of power generation differs for each solar cell string 2 and it is difficult to detect a decrease in the current Iin from the solar cell string 2 with a small amount of power generation.

一方、複数の電圧調整回路111の各制御部114を通信接続すれば、全ての制御部114において、電力系統3の電圧低下や電圧低下の解消などの発生を通知することができる。しかし、通信遅延があるため、電力系統3の電圧低下や電圧低下の解消などの発生が通知されてから電圧調整回路111の制御部114が対処したのでは、高速な応答を行うことができない。   On the other hand, if the control units 114 of the plurality of voltage adjustment circuits 111 are connected by communication, it is possible to notify all the control units 114 of the occurrence of a voltage drop in the power system 3 or the elimination of the voltage drop. However, because there is a communication delay, if the control unit 114 of the voltage adjustment circuit 111 has dealt with after the occurrence of the voltage drop of the power system 3 or the cancellation of the voltage drop is notified, a high-speed response cannot be performed.

そこで、本発明は、複数の電圧調整回路を備えながらも、高速な応答処理能力を有する電力変換装置を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a power conversion device having a high-speed response processing capability while including a plurality of voltage adjustment circuits.

上記目的を達成するために、本発明の一構成にかかる電力変換装置は、複数の直流電源に接続され、電力系統に連系可能な交流電力を出力する電力変換装置であって、前記複数の直流電源からそれぞれ供給される直流電圧を同一の所定の電圧設定値に昇圧する、複数の電圧調整回路と、前記複数の電圧調整回路に並列接続されたインバータ回路であって、前記複数の電圧調整回路が昇圧した直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、前記複数の電圧調整回路に前記複数の直流電源からそれぞれ入力される各直流電流および各直流電圧に基づいて、前記複数の電圧調整回路を制御する電圧調整回路制御手段とを備え、前記電圧調整回路制御手段は、単一のマイクロコンピュータに構成されている。   In order to achieve the above object, a power conversion device according to one configuration of the present invention is a power conversion device that is connected to a plurality of DC power supplies and outputs AC power that can be linked to a power system. A plurality of voltage adjustment circuits for boosting a DC voltage supplied from a DC power source to the same predetermined voltage setting value, and an inverter circuit connected in parallel to the plurality of voltage adjustment circuits, the plurality of voltage adjustments An inverter circuit for converting a DC voltage boosted by the circuit into an AC voltage; and the plurality of voltage adjustment circuits based on each DC current and each DC voltage respectively input from the plurality of DC power supplies to the plurality of voltage adjustment circuits. Voltage adjusting circuit control means for controlling the voltage adjusting circuit, and the voltage adjusting circuit control means is configured as a single microcomputer.

この構成によれば、複数の電圧調整回路を制御する電圧調整回路制御手段が単一のマイクロコンピュータに構成されているため、異常の発生のような状態変化の発生時に実行される処理は、この電圧調整回路制御手段において遅延なくかつ確実に実行される。したがって、電圧調整回路の制御に関して、高速な応答処理能力を実現できる。   According to this configuration, since the voltage adjustment circuit control means for controlling the plurality of voltage adjustment circuits is configured in a single microcomputer, the processing executed when the state change such as the occurrence of an abnormality occurs The voltage adjusting circuit control means executes it without delay and with certainty. Therefore, a high-speed response processing capability can be realized for the control of the voltage adjustment circuit.

好ましい実施形態においては、前記電圧調整回路制御手段は、前記電力系統における状態の変化を検出し、変化を検出すると、前記複数の電圧調整回路に前記複数の直流電源からそれぞれ入力される各直流電流および各直流電圧の少なくとも一方を記憶する電力系統状態変化処理部を有する。   In a preferred embodiment, the voltage adjustment circuit control means detects a change in state in the electric power system, and when the change is detected, each DC current input to the plurality of voltage adjustment circuits from the plurality of DC power sources, respectively. And a power system state change processing unit for storing at least one of the DC voltages.

これによれば、単一のマイクロコンピュータに構成され、複数の電圧調整回路を制御する電圧調整回路制御手段が、電力系統状態変化処理部を有するため、電力系統の状態変化の検出も、その状態変化の検出時点での電圧調整回路への入力電流および/入力電圧の記憶も、遅延なく全ての電圧調整回路の制御に対して行うことができる。   According to this, since the voltage adjustment circuit control means configured to be a single microcomputer and controls a plurality of voltage adjustment circuits has the power system state change processing unit, the detection of the state change of the power system Storage of the input current and / or input voltage to the voltage adjustment circuit at the time of detection of change can also be performed for control of all voltage adjustment circuits without delay.

好ましくは、前記電圧調整回路制御手段は、さらに、各電圧調整回路に入力される各直流電流および各直流電圧に基づいてMPPT制御を実行するように目標値を出力するMPPT制御部と、前記MPPT制御部が出力する目標値、および前記所定の電圧設定値に基づいて、対応する電圧調整回路を駆動する駆動信号を生成する駆動信号生成部とを、前記複数の電圧調整回路に対応してそれぞれ複数有する。   Preferably, the voltage adjustment circuit control means further includes an MPPT control unit that outputs a target value so as to execute MPPT control based on each DC current and each DC voltage input to each voltage adjustment circuit, and the MPPT A drive signal generation unit that generates a drive signal for driving the corresponding voltage adjustment circuit based on the target value output by the control unit and the predetermined voltage setting value, corresponding to the plurality of voltage adjustment circuits, respectively. Have multiple.

これによれば、電圧調整回路制御手段の電力系統状態変化処理部が、電力系統における状態の変化を検出した時点の直前における、前記複数の電圧調整回路に前記複数の直流電源からそれぞれ入力される各直流電流値および各直流電圧値の少なくとも一方を記憶するため、電力系統における状態が回復した際には、これら入力電流値または入力電圧値を用いて各MPPT制御を行えば、迅速に変化前の状態に回復できる。   According to this, the power system state change processing unit of the voltage regulation circuit control means inputs the plurality of voltage regulation circuits from the plurality of DC power sources, respectively, immediately before the time point when the state change in the power system is detected. Since at least one of each DC current value and each DC voltage value is stored, when the state in the power system is recovered, if each MPPT control is performed using these input current values or input voltage values, the state before the change is quickly obtained. You can recover to the state.

好ましくは、前記直流電源は、複数の太陽光モジュールが直列接続して構成された太陽電池ストリングからなる。   Preferably, the DC power source is a solar cell string configured by connecting a plurality of solar modules in series.

本発明にかかる電力変換装置によれば、複数の電圧調整回路を備えながらも高速な応答処理能力を有する。   The power conversion device according to the present invention has a high-speed response processing capability while including a plurality of voltage adjustment circuits.

本発明の一実施形態に係る電力変換装置を含む発電システムの概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of the electric power generation system containing the power converter device which concerns on one Embodiment of this invention. 図1の電力変換装置の電圧調整回路制御部を詳細に図示した概略ブロック図である。FIG. 2 is a schematic block diagram illustrating in detail a voltage adjustment circuit control unit of the power conversion apparatus of FIG. 1. 従来の電力変換装置を含む発電システムの概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of the electric power generation system containing the conventional power converter device.

以下、本発明の第1の実施形態に係る電力変換装置について、図1を参照して説明する。
本実施形態に係る電力変換装置(パワーコンディショナ)1は、複数の直流電源2に接続されて、これら直流電源2が出力する直流電力を交流電力に変換して、その交流電力を電力系統3に連系する。
Hereinafter, a power converter according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
A power converter (power conditioner) 1 according to the present embodiment is connected to a plurality of DC power supplies 2, converts DC power output from these DC power supplies 2 into AC power, and converts the AC power into a power system 3. Linked to

本実施形態において、直流電源2は、それぞれ、複数の太陽電池モジュール21を直列接続して構成された太陽電池ストリングからなる。各太陽電池ストリング2に含まれる太陽電池モジュール21の数は、太陽電池ストリング2を設置する場所の形状や面積に依存する。したがって、標準の数の太陽電池モジュール21から構成されるものもあれば、それよりも少ない数から構成されるものもある。太陽電池ストリング2の数は、太陽光発電システム1の設置態様に応じて決定され、例えば、2〜5のストリング数である。なお、直流電源2は、単一の太陽電池モジュール21からなるものであってもよい。   In the present embodiment, each of the DC power sources 2 includes a solar cell string configured by connecting a plurality of solar cell modules 21 in series. The number of solar cell modules 21 included in each solar cell string 2 depends on the shape and area of the place where the solar cell string 2 is installed. Therefore, some are composed of a standard number of solar cell modules 21, and others are composed of a smaller number. The number of the solar cell strings 2 is determined according to the installation mode of the photovoltaic power generation system 1 and is, for example, the number of strings of 2 to 5. Note that the DC power supply 2 may be composed of a single solar cell module 21.

電力変換装置1は、複数の電圧調整回路(DC/DCコンバータ)11、インバータ回路12、フィルタ回路13および制御手段14を備える。電圧調整回路11は、それぞれ1つの太陽電池ストリング2の数に接続される。なお、図示の例では、太陽電池ストリング2および電圧調整回路11の数はそれぞれ3とするが、これに限定されるものではない。   The power conversion apparatus 1 includes a plurality of voltage adjustment circuits (DC / DC converters) 11, an inverter circuit 12, a filter circuit 13, and control means 14. The voltage adjustment circuit 11 is connected to the number of one solar cell string 2, respectively. In the example shown in the figure, the number of solar cell strings 2 and voltage adjustment circuits 11 is three, but the present invention is not limited to this.

各電圧調整回路11は、その入力電圧Vin(第1〜第3の入力電圧Vin〜Vin)、つまり対応する太陽電池ストリング2が出力する直流電圧を、所定のバス電圧設定値Vsetに昇圧する。電圧調整回路11は、例えば、リアクトル(図示せず)、IGBTなどからなるスイッチング素子(図示せず)、ダイオード(図示せず)およびコンデンサ(図示せず)を含む昇圧チョッパ回路からなる。そして、電圧調整回路11が出力する直流電圧がバス電圧設定値Vsetとなるように、スイッチング素子(図示せず)のオンオフが制御される。複数の電圧調整回路11において、所定のバス電圧設定値Vsetは同一の値である。 Each voltage adjustment circuit 11 boosts the input voltage Vin (first to third input voltages Vin 1 to Vin 3 ), that is, the DC voltage output from the corresponding solar cell string 2 to a predetermined bus voltage set value Vset. To do. The voltage adjustment circuit 11 includes a step-up chopper circuit including a switching element (not shown) made of a reactor (not shown), IGBT, etc., a diode (not shown), and a capacitor (not shown), for example. Then, on / off of the switching element (not shown) is controlled so that the DC voltage output from the voltage adjustment circuit 11 becomes the bus voltage set value Vset. In the plurality of voltage adjustment circuits 11, the predetermined bus voltage setting value Vset is the same value.

インバータ回路12には、複数の電圧調整回路11から、それぞれ前記所定のバス電圧設定値Vsetとなるように昇圧された直流バス電圧Vbusが並列に入力される。インバータ回路12は、例えば3相インバータ回路であり、3組のペアからなる合計6個またはそれ以上の数のスイッチング素子(図示せず)を備え、これらスイッチング素子(図示せず)が制御される。フィルタ回路13は、リアクトル(図示せず)とコンデンサ(図示せず)とからなり、インバータ回路12に組み合わされて3相交流電圧を出力する。   The inverter circuit 12 receives, in parallel, a DC bus voltage Vbus boosted from the plurality of voltage adjustment circuits 11 so as to have the predetermined bus voltage setting value Vset. The inverter circuit 12 is a three-phase inverter circuit, for example, and includes a total of six or more switching elements (not shown) made up of three pairs, and these switching elements (not shown) are controlled. . The filter circuit 13 includes a reactor (not shown) and a capacitor (not shown), and is combined with the inverter circuit 12 to output a three-phase AC voltage.

電力変換装置1は、また、各電圧調整回路11への入力電圧Vin(第1〜第3の入力電圧Vin〜Vin)をそれぞれ検出する入力電圧検出手段16(第1〜第3の入力電圧検出手段16〜16)と、各電圧調整回路11への入力電流Iin(第1〜第3の入力電流Iin〜Iin)をそれぞれ検出する入力電流検出手段17(第1〜第3の入力電圧検出手段17〜17)と、インバータ回路12の入力電圧である直流バス電圧Vbusを検出する直流バス電圧検出手段18とを備える。 The power converter 1 also includes input voltage detection means 16 (first to third inputs) for detecting the input voltage Vin (first to third input voltages Vin 1 to Vin 3 ) to each voltage adjustment circuit 11. a voltage detecting means 16 1 to 16 3), the input current Iin (first to third input current Iin 1 ~Iin 3) detecting each input current detecting means 17 (first to to each voltage regulator circuit 11 3 input voltage detecting means 17 1 to 17 3 ) and a DC bus voltage detecting means 18 for detecting a DC bus voltage Vbus which is an input voltage of the inverter circuit 12.

制御手段14は、インバータ回路制御部30および電圧調整回路制御部40を含む。制御手段14は、1つのマイクロコンピュータから構成される。インバータ回路制御部30には、直流バス電圧検出手段18で検出された直流バス電圧Vbusが入力される。インバータ回路制御部30は、この直流バス電圧Vbusに基づいて、PWM信号を生成してインバータ回路12のスイッチング素子(図示せず)を駆動する。   The control means 14 includes an inverter circuit control unit 30 and a voltage adjustment circuit control unit 40. The control means 14 is composed of one microcomputer. The inverter circuit control unit 30 receives the DC bus voltage Vbus detected by the DC bus voltage detection means 18. The inverter circuit control unit 30 generates a PWM signal based on the DC bus voltage Vbus and drives a switching element (not shown) of the inverter circuit 12.

電圧調整回路制御部40には、入力電圧検出手段16で検出された入力電圧Vin(第1〜第3の入力電圧Vin〜Vin)、入力電流検出手段17で検出された入力電流Iin(第1〜第3の入力電流Iin〜Iin)および直流バス電圧検出手段18で検出された直流バス電圧Vbusが入力される。 The voltage adjustment circuit control unit 40 includes an input voltage Vin (first to third input voltages Vin 1 to Vin 3 ) detected by the input voltage detection unit 16, and an input current Iin ( The first to third input currents Iin 1 to Iin 3 ) and the DC bus voltage Vbus detected by the DC bus voltage detection means 18 are input.

電圧調整回路制御部40は、図2に示すように、各電圧調整回路11に対応した、MPPT制御部41および複数の駆動信号生成部42を有する。   As illustrated in FIG. 2, the voltage adjustment circuit control unit 40 includes an MPPT control unit 41 and a plurality of drive signal generation units 42 corresponding to the voltage adjustment circuits 11.

各MPPT制御部41は、対応する電圧調整回路11に対してMPPT制御(最大電力追従制御)を実行することで、太陽電池ストリング2から最大電力を取り出すようにする。具体的には、電圧調整回路の入力電圧Vinと入力電力特性曲線において、最大電力なる目標入力電圧Vin_refが、いわゆる山登り法によって求められる。ただし、この特性曲線は日射量などに応じて変化し、最大電力となる目標入力電圧Vin_refが変化する。このように目標入力電圧Vin_refは変動するため、電圧調整回路11の動作中にMPPT制御部41は常時MPPT制御を実行している。   Each MPPT control unit 41 takes out the maximum power from the solar cell string 2 by executing MPPT control (maximum power tracking control) on the corresponding voltage adjustment circuit 11. Specifically, the target input voltage Vin_ref which is the maximum power in the input voltage Vin and the input power characteristic curve of the voltage adjustment circuit is obtained by a so-called hill climbing method. However, this characteristic curve changes according to the amount of solar radiation, etc., and the target input voltage Vin_ref which becomes the maximum power changes. Since the target input voltage Vin_ref fluctuates in this way, the MPPT control unit 41 always executes MPPT control during the operation of the voltage adjustment circuit 11.

各電圧調整回路11に対応する太陽電池ストリング2は日射量やその他の条件が異なるため、各MPPT制御部41によって求められる目標入力電圧Vin_refは互いに異なる。したがって、第1〜第3の目標入力電圧Vin_ref〜Vin_refがそれぞれ求められる。ここで、各電圧調整回路11の入力電力は、対応する入力電圧検出手段16(図1)が検出した入力電圧Vinおよび入力電流検出手段17(図1)が検出した入力電流Iinから求められるため、各MPPT制御部41には、入力電圧Vinおよび入力電流Iinが入力される。 Since the solar cell strings 2 corresponding to the respective voltage adjustment circuits 11 have different amounts of solar radiation and other conditions, the target input voltages Vin_ref required by the respective MPPT control units 41 are different from each other. Therefore, the first to third target input voltages Vin_ref 1 to Vin_ref 3 are obtained, respectively. Here, the input power of each voltage adjustment circuit 11 is obtained from the input voltage Vin detected by the corresponding input voltage detection means 16 (FIG. 1) and the input current Iin detected by the input current detection means 17 (FIG. 1). Each MPPT control unit 41 receives an input voltage Vin and an input current Iin.

各駆動信号生成部42は、MPPT制御部41が求めた目標入力電圧Vin_refとバス電圧設定値Vsetから、電圧調整回路11を駆動する駆動信号であって、スイッチング素子(図示せず)のオンオフを制御するパルス信号を生成する。   Each drive signal generation unit 42 is a drive signal for driving the voltage adjustment circuit 11 based on the target input voltage Vin_ref obtained by the MPPT control unit 41 and the bus voltage set value Vset, and turns on / off a switching element (not shown). A pulse signal to be controlled is generated.

電圧調整回路制御部40は、また、電力系統3(図1)における状態の変化を検出し、変化を検出すると、所定の処理を行う電力系統状態変化処理部43を有する。   The voltage adjustment circuit control unit 40 also includes a power system state change processing unit 43 that detects a change in state in the power system 3 (FIG. 1) and performs a predetermined process when the change is detected.

電力系統状態変化処理部43には、各入力電流検出手段17(図1)によってそれぞれ検出された第1〜第3の入力電流Iin〜Iin、および、各入力電圧検出手段16(図1)によってそれぞれ検出された第1〜第3の入力電圧Vin〜Vinが入力される。電力系統状態変化処理部43では、例えば、第1〜第3の入力電流Iin〜Iinのうちのいずれか1つの入力電流Iinが低下した場合、つまり所定値よりも小さくなった場合に、図1の電力系統3の電圧が低下したと判定してもよい。すなわち、電力系統3の電圧が低下すると、直流バス電圧検出手段18によって検出される直流バス電圧Vbusが増加し、これに伴い、インバータ回路制御部30はインバータ回路12の動作を停止させるため、電圧調整回路11の入力電流Iinが低下する。なお、図2の電力系統状態変化判定部43は、複数の入力電流Iin〜Iinのうちのいずれか2つの入力電流Iin、つまり1つではないが一部である入力電流Iinが低下した場合に、電力系統3の電圧が低下したと判定してもよい。 The power system state change processing unit 43, the input current detecting means 17 inputs of the first to third detected respectively by (Figure 1) current Iin 1 ~Iin 3, and each input voltage detecting means 16 (FIG. 1 ) is first to third input voltage Vin 1 to VIN 3 respectively detected by the input. In the power system state change processing unit 43, for example, when any one of the first to third input currents Iin 1 to Iin 3 decreases, that is, when the input current Iin becomes smaller than a predetermined value, You may determine with the voltage of the electric power grid | system 3 of FIG. 1 falling. That is, when the voltage of the power system 3 decreases, the DC bus voltage Vbus detected by the DC bus voltage detection means 18 increases, and the inverter circuit control unit 30 stops the operation of the inverter circuit 12 accordingly. The input current Iin of the adjustment circuit 11 decreases. Note that the power system state change determination unit 43 in FIG. 2 has reduced any two input currents Iin among the plurality of input currents Iin 1 to Iin 3 , that is, a part of the input current Iin that is not one. In this case, it may be determined that the voltage of the power system 3 has decreased.

電力系統状態変化処理部43は、また、入力される第1〜第3の入力電流Iin〜Iin、および、入力される第1〜第3の入力電圧Vin〜Vinを定期的に記録する。そして、電圧低下発生を判定すると、その直前の各入力電流Iin〜Iin、および、各入力電圧Vin〜Vinを、それぞれ、回復時制御電流値Iin_strおよび回復時制御電圧値Vin_str(第1〜第3の回復時制御電流値Iin_str〜Iin_strおよび回復時制御電圧値Vin_str〜Vin_str)として記憶部44に記憶する。このように記憶部44が各回復時制御電流値Iin_str〜Iin_strおよび回復時制御電圧値Vin_str〜Vin_strを記憶するため、電力系統3(図1)の電圧低下が解消された際には、これらを各MPPT制御に入力して、MPPT制御が再開される。したがって、迅速に最大電力Pとなる目標入力電圧Vin_refに到達できる。 The power system state change processing unit 43 also periodically receives the input first to third input currents Iin 1 to Iin 3 and the input first to third input voltages Vin 1 to Vin 3. Record. When determining the voltage drop occurs, the respective input of the immediately preceding current Iin 1 ~Iin 3, and each input voltage Vin 1 to VIN 3, respectively, the recovery time of the control current value Iin_str and recovery time control voltage value Vin_str (No. 1 to the third recovery control current values Iin_str 1 to Iin_str 3 and the recovery control voltage values Vin_str 1 to Vin_str 3 ). Since the storage unit 44 stores the recovery control current values Iin_str 1 to Iin_str 3 and the recovery control voltage values Vin_str 1 to Vin_str 3 as described above, when the voltage drop of the power system 3 (FIG. 1) is resolved. Inputs these to each MPPT control, and the MPPT control is resumed. Therefore, it is possible to quickly reach the target input voltage Vin_ref that becomes the maximum power P.

なお、ここで、太陽電池ストリング2(図2)の日射量などの条件は1秒以内のような短時間の瞬抵中に大幅に変更することがほとんどないため、電圧調整回路の入力電圧Vinと入力電力の特性曲線はほとんど変化しない可能性が極めて高い。したがって、図2の記憶部44に記憶された、系統電力3の電圧低下を検出する直前の回復時制御電流値Iin_strおよび回復時制御電圧値Vin_strは、検出直前にMPPT制御部41に入力されていた値に近い可能性が極めて高い。これより、全てのMPPT制御部41が、最大電力となる目標入力電圧Vin_refに迅速に追従できる。   Here, conditions such as the amount of solar radiation of the solar cell string 2 (FIG. 2) rarely change significantly during a short moment of short time such as within 1 second, so the input voltage Vin of the voltage adjustment circuit It is very likely that the input power characteristic curve hardly changes. Therefore, the recovery-time control current value Iin_str and the recovery-time control voltage value Vin_str immediately before the detection of the voltage drop of the system power 3 stored in the storage unit 44 of FIG. 2 are input to the MPPT control unit 41 immediately before the detection. Very likely close to Thereby, all the MPPT control parts 41 can track rapidly the target input voltage Vin_ref used as the maximum electric power.

図1に戻って、電圧調整回路制御部40は、また、各入力電圧検出手段16によってそれぞれ検出された第1〜第3の入力電圧Vin〜Vinと、各入力電流検出手段17によってそれぞれ検出された第1〜第3の入力電流Iin〜Iinと、直流バス電圧検出手段18によって検出された直流バス電圧Vbusに基づいて、電力系統3の電圧低下以外にも様々な状態変化や異常などを判定できる。特に、電圧調整回路制御部40は、全ての検出値およびそれらの変化を全て把握できるため、これらの値を互いに照合することで、確実に状態変化や異常などを判定できる。 Returning to FIG. 1, the voltage adjustment circuit control unit 40 also includes a first through third input voltage Vin 1 to VIN 3 respectively detected by the input voltage detecting means 16, respectively, by the input current detecting means 17 Based on the detected first to third input currents Iin 1 to Iin 3 and the DC bus voltage Vbus detected by the DC bus voltage detection means 18, various state changes and Abnormality can be judged. In particular, since the voltage adjustment circuit control unit 40 can grasp all the detected values and all the changes thereof, it is possible to reliably determine a state change or an abnormality by comparing these values with each other.

電圧調整回路制御部40は、また、第1〜第3の入力電圧Vin〜Vinと第1〜第3の入力電流Iin〜Iinとから、太陽電池ストリング2の発電量の総計(Vin×Iin+Vin×Iin+Vin×Iin)を算出してもよい。これにより、太陽電池ストリング2の発電量を監視することができる。 The voltage adjustment circuit control unit 40 also calculates the total power generation amount of the solar cell string 2 from the first to third input voltages Vin 1 to Vin 3 and the first to third input currents Iin 1 to Iin 3 ( Vin 1 × Iin 1 + Vin 2 × Iin 2 + Vin 3 × Iin 3 ) may be calculated. Thereby, the electric power generation amount of the solar cell string 2 can be monitored.

次に、本実施形態にかかる電力変換装置の例示的な動作について説明する。
通常の動作中において、図1の電力系統3の電圧が低下するとする。これに伴い直流バス電圧Vbusが増加するため、インバータ回路制御部30の図示しない判定手段が、この直流バス電圧Vbusが所定の上限値を超えた場合に電力系統3の電圧の低下を判定して、インバータ回路12の動作を停止させる。インバータ回路12の動作が停止されると、各電圧調整回路11の入力電圧Vinは開放電圧となる。このため、電圧調整回路11の入力電流Iinが低下する。
Next, an exemplary operation of the power conversion device according to the present embodiment will be described.
Assume that the voltage of the power system 3 in FIG. 1 decreases during normal operation. As a result, the DC bus voltage Vbus increases. Therefore, when the DC bus voltage Vbus exceeds a predetermined upper limit value, a determination unit (not shown) of the inverter circuit control unit 30 determines a decrease in the voltage of the power system 3. Then, the operation of the inverter circuit 12 is stopped. When the operation of the inverter circuit 12 is stopped, the input voltage Vin of each voltage adjustment circuit 11 becomes an open voltage. For this reason, the input current Iin of the voltage adjustment circuit 11 decreases.

第1〜第3の入力電流Iin〜Iinのうちのいずれか1つの入力電流Iinが所定値よりも小さくなった場合に、図2の電力系統状態変化処理部43が電力系統3において電圧低下が生じたことを判定して、駆動信号生成部42に駆動信号生成を停止させるべくMPPT制御部41のMPPT制御を停止させる。電力系統状態変化処理部43は、次に、電量系統の電圧低下を検出する直前の各入力電流Iinおよび各入力電圧Vinを、それぞれ、回復時制御電流値Iin_str(第1〜第3の回復時制御電流値Iin_str〜Iin_str)および回復時制御電圧値Vin_str(第1〜第3のVin_str〜Vin_str)として記憶部44に記憶する。 When any one of the first to third input currents Iin 1 to Iin 3 becomes smaller than a predetermined value, the power system state change processing unit 43 in FIG. It is determined that the reduction has occurred, and the MPPT control of the MPPT control unit 41 is stopped so that the drive signal generation unit 42 stops the drive signal generation. Next, the power system state change processing unit 43 converts each input current Iin and each input voltage Vin immediately before detecting a voltage drop in the power system into a recovery control current value Iin_str (first to third recovery times). Control current values Iin_str 1 to Iin_str 3 ) and recovery control voltage values Vin_str (first to third Vin_str 1 to Vin_str 3 ) are stored in the storage unit 44.

その後、この電圧低下時点から所定時間以内(例えば1秒以内)に図1の電力系統3の電圧低下が解消したとする。これに伴い、インバータ回路制御部30の図示しない判定手段が、増加した直流バス電圧Vbusが所定の下限値を下回った場合に電力系統3の電圧低下が解消したと判定して、インバータ回路12の動作停止を解除させる。インバータ回路12の動作停止が解除されると、電圧調整回路11の入力電流Iinが増加する。電力系統状態変化判定部43が第1〜第3の入力電流Iin〜Iin全ての入力電流Iinが所定値よりも大きくなった場合に、電力系統3において電圧低下が解消したことを判定する。 Thereafter, it is assumed that the voltage drop of the power system 3 in FIG. 1 is resolved within a predetermined time (for example, within 1 second) from this voltage drop time point. Accordingly, a determination unit (not shown) of the inverter circuit control unit 30 determines that the voltage drop of the power system 3 has been resolved when the increased DC bus voltage Vbus falls below a predetermined lower limit value. Release the operation stop. When the operation stop of the inverter circuit 12 is released, the input current Iin of the voltage adjustment circuit 11 increases. The power system state change determination unit 43 determines that the voltage drop has been eliminated in the power system 3 when all the input currents Iin of the first to third input currents Iin 1 to Iin 3 are larger than a predetermined value. .

そして、図2の各MPPT制御部41がMPPT制御を再開する。ここで、MPPT制御の再開する時に、記憶部44に記憶された回復時制御電流値Iin_str(第1〜第3の回復時制御電流値Iin_str〜Iin_str)および回復時制御電圧値Vin_str(第1〜第3のVin_str〜Vin_str)が用いられる。このように、MPPT制御の再開時に、電圧低下検出直前の回復時制御電流値Iin_str(第1〜第3の回復時制御電流値Iin_str〜Iin_str)および回復時制御電圧値Vin_str(第1〜第3のVin_str〜Vin_str)が用いられるため、迅速に最大電力Pin_maxとなる目標入力電圧Vin_refにそれぞれ到達できる。 And each MPPT control part 41 of FIG. 2 restarts MPPT control. Here, when the MPPT control is restarted, the recovery-time control current value Iin_str (first to third recovery-time control current values Iin_str 1 to Iin_str 3 ) and the recovery-time control voltage value Vin_str (first) stored in the storage unit 44. 1 to 3 Vin_str 1 to Vin_str 3 ) are used. As described above, when the MPPT control is resumed, the recovery control current value Iin_str (first to third recovery control current values Iin_str 1 to Iin_str 3 ) and the recovery control voltage value Vin_str (first to third ) immediately before the voltage drop is detected. Since the third Vin_str 1 to Vin_str 3 ) are used, the target input voltage Vin_ref at which the maximum power Pin_max is reached can be quickly reached.

なお、上記実施形態において、電圧低下発生を判定すると、その直前の入力電流Iinおよび入力電圧Vinを記憶部44に記憶するものとしたが、いずれか一方のみを記憶してもよい。   In the above embodiment, when it is determined that the voltage drop has occurred, the input current Iin and the input voltage Vin immediately before that are stored in the storage unit 44, but only one of them may be stored.

上記実施形態において、各電圧調整回路11を駆動するために必要なMPPT制御部41および駆動信号生成部42は、単一のマイクロコンピュータに構成されるため、電圧調整回路11ごとにマイクロコンピュータを設けられなくとも全ての電圧調整回路11は動作できる。しかし、各電圧調整回路11にマイクロコンピュータを設けられてもよく、例えば、これらマイクロコンピュータは対応する電圧調整回路11の温度補償を実行してもよい。   In the above-described embodiment, the MPPT control unit 41 and the drive signal generation unit 42 necessary for driving each voltage adjustment circuit 11 are configured in a single microcomputer. Therefore, a microcomputer is provided for each voltage adjustment circuit 11. If not, all the voltage adjustment circuits 11 can operate. However, each voltage adjustment circuit 11 may be provided with a microcomputer. For example, these microcomputers may perform temperature compensation of the corresponding voltage adjustment circuit 11.

また、上記実施形態にかかる電力変換装置は、太陽光発電システムに限らず、風力発電システム、燃料電池システムおよび蓄電システムなどを含むあらゆる再生エネルギ発電システムに適用できる。   The power converter according to the above embodiment is not limited to a solar power generation system, but can be applied to any renewable energy power generation system including a wind power generation system, a fuel cell system, a power storage system, and the like.

以上、本発明にかかる電力変換装置によれば、複数の電圧調整回路を備えながらも、高速な応答処理能力を有する。   As mentioned above, according to the power converter device concerning the present invention, it has a high-speed response processing capability, although it is provided with a plurality of voltage regulation circuits.

1 電力変換装置
2 直流電源
3 電力系統
11 電圧調整回路
12 インバータ回路
40 電圧調整回路制御手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power converter 2 DC power supply 3 Electric power system 11 Voltage adjustment circuit 12 Inverter circuit 40 Voltage adjustment circuit control means

Claims (4)

複数の直流電源に接続され、電力系統に連系可能な交流電力を出力する電力変換装置であって、
前記複数の直流電源からそれぞれ供給される直流電圧を同一の所定の電圧設定値に昇圧する、複数の電圧調整回路と、
前記複数の電圧調整回路に並列接続されたインバータ回路であって、前記複数の電圧調整回路が昇圧した直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、
前記複数の電圧調整回路に前記複数の直流電源からそれぞれ入力される各直流電流および各直流電圧に基づいて、前記複数の電圧調整回路を制御する電圧調整回路制御手段であって、
前記複数の直流電流のいずれか1つまたは一部が低下した場合に、前記電力系統の電圧が低下したと判定する電力系統状態変化処理部を有する電圧調整回路制御手段とを備え、
前記電圧調整回路制御手段は、単一のマイクロコンピュータに構成されている、電力変換装置。
A power converter that is connected to a plurality of DC power supplies and outputs AC power that can be linked to a power system,
A plurality of voltage adjusting circuits for boosting a DC voltage supplied from each of the plurality of DC power sources to the same predetermined voltage setting value;
An inverter circuit connected in parallel to the plurality of voltage regulation circuits, wherein the inverter circuit converts the DC voltage boosted by the plurality of voltage regulation circuits into an AC voltage;
Voltage adjusting circuit control means for controlling the plurality of voltage adjusting circuits based on each DC current and each DC voltage respectively input from the plurality of DC power sources to the plurality of voltage adjusting circuits ;
A voltage adjustment circuit control unit having a power system state change processing unit that determines that the voltage of the power system has dropped when any one or a part of the plurality of DC currents is lowered ;
The voltage adjustment circuit control means is a power conversion device configured as a single microcomputer.
請求項1に記載の電力変換装置において、
前記電力系統状態変化処理部は、
前記電力系統における状態の変化を検出し、変化を検出すると、前記複数の電圧調整回路に前記複数の直流電源からそれぞれ入力される各直流電流および各直流電圧の少なくとも一方を記憶する、電力変換装置。
The power conversion device according to claim 1,
The power system state change processing unit is
Detecting a change of state in the electric power system, when detecting a change, you store at least one of the DC current and the DC voltage are input from the plurality of direct current power to the plurality of voltage regulating circuits, power conversion apparatus.
請求項2に記載の電力変換装置において、
前記電圧調整回路制御手段は、さらに、
各電圧調整回路に入力される各直流電流および各直流電圧に基づいてMPPT制御を実行するように目標値を出力するMPPT制御部と、
前記MPPT制御部が出力する目標値、および前記所定の電圧設定値に基づいて、対応する電圧調整回路を駆動する駆動信号を生成する駆動信号生成部とを、前記複数の電圧調整回路に対応してそれぞれ複数有する、電力変換装置。
The power conversion device according to claim 2,
The voltage adjustment circuit control means further includes:
An MPPT control unit that outputs a target value so as to perform MPPT control based on each DC current and each DC voltage input to each voltage adjustment circuit;
A drive signal generation unit that generates a drive signal for driving a corresponding voltage adjustment circuit based on the target value output by the MPPT control unit and the predetermined voltage setting value corresponds to the plurality of voltage adjustment circuits. A plurality of power converters.
請求項1から3のいずれか一項に記載の電力変換装置において、
前記直流電源は、複数の太陽光モジュールが直列接続して構成された太陽電池ストリングからなる、電力変換装置。
In the power converter according to any one of claims 1 to 3,
The DC power supply is a power conversion device including a solar cell string configured by connecting a plurality of solar modules in series.
JP2013186032A 2013-09-09 2013-09-09 Power converter Active JP6242128B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013186032A JP6242128B2 (en) 2013-09-09 2013-09-09 Power converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013186032A JP6242128B2 (en) 2013-09-09 2013-09-09 Power converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015052966A JP2015052966A (en) 2015-03-19
JP6242128B2 true JP6242128B2 (en) 2017-12-06

Family

ID=52701939

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013186032A Active JP6242128B2 (en) 2013-09-09 2013-09-09 Power converter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6242128B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6261367B2 (en) * 2014-02-17 2018-01-17 田淵電機株式会社 Power conversion device in solar power generation system, and junction box and power conditioner included in the same
JP6696819B6 (en) * 2015-04-28 2020-06-17 トヨタ自動車株式会社 Operating point control circuit device for series connected solar cells or other power sources
JP7026419B1 (en) 2020-12-16 2022-02-28 株式会社MR Japan Power supply system

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3568023B2 (en) * 1998-05-07 2004-09-22 シャープ株式会社 Power converter for photovoltaic power generation
JP2001320835A (en) * 2000-05-09 2001-11-16 Canon Inc System interconnection inverter unit, system interconnection power system, photovoltaic power generation system and method for detecting service interruption of system
JP4667592B2 (en) * 2000-12-21 2011-04-13 シャープ株式会社 Power converter
JP2003216255A (en) * 2002-01-18 2003-07-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method for controlling converter in solar power generation device
JP4719434B2 (en) * 2004-07-22 2011-07-06 長野日本無線株式会社 Solar cell power generator
JP2011101455A (en) * 2009-11-04 2011-05-19 Tokyo Electric Power Co Inc:The Device for controlling photovoltaic power generation facility
JP5579540B2 (en) * 2010-08-31 2014-08-27 一般財団法人電力中央研究所 Driving stabilization method when power conditioner recovers from sag, power conditioner implementing the same, and program for stabilizing operation when power conditioner recovers from sag
JP5842099B2 (en) * 2011-11-09 2016-01-13 パナソニックIpマネジメント株式会社 Power conditioner for photovoltaic power generation

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015052966A (en) 2015-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2824533B1 (en) Photovoltaic system
US9941701B2 (en) Photovoltaic voltage regulation
JP6063031B2 (en) Power conditioner and control method thereof
WO2013128947A1 (en) Power control system, power control device, and power control method
RU2020135633A (en) INDUSTRIAL RENEWABLE PEAK POWER PLANT, ASSOCIATED SOLAR PANEL AND ENERGY STORAGE
JP5880778B2 (en) Solar power system
CN107154647B (en) Power derating method and controller of photovoltaic power generation system
JP2014063282A (en) Power conditioner and method of controlling the same
US11031786B2 (en) Power convertor, power generation system, and power generation control method
WO2017011547A1 (en) Switching circuits having multiple operating modes and associated methods
JP6242128B2 (en) Power converter
JP6232912B2 (en) Power conditioner for photovoltaic power generation
WO2012114469A1 (en) Solar power generation system
CN112994055B (en) Storage medium, photovoltaic power generation system and control method thereof
US11081961B2 (en) Power convertor, power generation system, and power generation control method
JP2012182868A (en) Photovoltaic power generator
JP5922438B2 (en) Photovoltaic power generation system, control method therefor, and voltage control unit
US20160380434A1 (en) Hierarchical control of a plurality of power subsystems and method of operating the same
JP6438072B2 (en) Power control apparatus, power control system, and power control method
JP5609379B2 (en) Hybrid power supply
JP6618870B2 (en) Power conversion device for solar power generation, control method, and solar power generation system
JP2013206352A (en) Maximum power point detection method and maximum power point detector
JP2015154517A (en) PV power conditioner
JP6294447B2 (en) Power conditioner and control method thereof
JP2010087010A (en) Solar power generation apparatus, and method for controlling the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160620

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170522

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170530

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170706

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20171024

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20171107

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6242128

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R360 Written notification for declining of transfer of rights

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360

R360 Written notification for declining of transfer of rights

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360

R371 Transfer withdrawn

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250