JP7066566B2 - A power generation system equipped with a power conditioner, its control method, and a power conditioner. - Google Patents
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Description
本発明は、太陽電池等の発電装置を電力系統に接続するパワーコンディショナおよびその制御方法、並びにパワーコンディショナを備える発電システムに関する。 The present invention relates to a power conditioner for connecting a power generation device such as a solar cell to a power system, a control method thereof, and a power generation system including the power conditioner.
太陽光発電システムは、複数の太陽電池セルを接続して太陽電池モジュールを形成し、パワーコンディショナにより太陽電池モジュールで発電された直流電力を交流電力に変換し、電力系統に連系して、電力系統に交流電力を供給している。また、大規模な太陽光発電システムでは、太陽電池モジュールが接続されたパワ-コンディショナを複数並列に接続し、電力系統に交流電力を供給するように構成している。 In a photovoltaic power generation system, a plurality of solar cells are connected to form a solar cell module, and the DC power generated by the solar cell module is converted into AC power by a power conditioner and connected to an electric power system. It supplies AC power to the power system. Further, in a large-scale photovoltaic power generation system, a plurality of power conditioners to which a solar cell module is connected are connected in parallel to supply AC power to the power system.
例えば特許文献1には、複数の太陽電池モジュールからなるアレイを並列接続してなるアレイ集合体に設けられたパワーコンディショナを複数並列に接続し、電力系統に連系させた太陽光発電設備が開示されている。
For example,
太陽光発電システムにおいて、絶縁トランスを内蔵していないパワーコンディショナが複数台並列で稼働する場合、地絡が発生したパワーコンディショナにおける地絡電流の影響が他のパワーコンディショナの地絡検出に影響してしまい、他のパワーコンディショナが地絡を誤検出してしまう。 In a photovoltaic power generation system, when multiple power conditioners that do not have a built-in isolation transformer operate in parallel, the effect of the ground fault current on the power conditioner in which the ground fault has occurred affects the ground fault detection of other power conditioners. It will affect and other power conditioners will falsely detect the ground fault.
直流地絡検出装置としては、例えば直流回路の正極(P)と負極(N)を高抵抗で中性点を接地し、直流地絡が発生すると接地線に電流が流れ、この電流の変化を検知するものがある。しかし、直流を交流に変換する主素子以降の出力側回路において絶縁トランスが無く、複数台のパワーコンディショナが並列に接続されている場合、地絡してしまった極P(又はN)が、並列構成されているパワーコンディショナの正常な交流回路を通して、直流回路の同じ極P(又はN)が地絡状態となり地絡検出回路が動作してしまう。これは、電気回路の回り込みなどと一般的に言われている。 As a DC ground fault detection device, for example, the positive electrode (P) and the negative electrode (N) of a DC circuit are grounded at the neutral point with high resistance, and when a DC ground fault occurs, a current flows through the ground wire, and this change in current is detected. There is something to detect. However, if there is no isolation transformer in the output side circuit after the main element that converts direct current to alternating current and multiple power conditioners are connected in parallel, the pole P (or N) that has ground fault will be. Through the normal AC circuit of the power conditioner configured in parallel, the same pole P (or N) of the DC circuit becomes a ground fault state and the ground fault detection circuit operates. This is generally said to be a wraparound of an electric circuit.
絶縁トランスを内蔵していないパワーコンディショナが複数台並列で稼働する場合、この電気回路の回り込みができてしまう為、健全なパワーコンディショナでも直流地絡を誤検知してしまい、手順により停止してしまう。装置の復帰には手動操作が必要となり、この手動復帰操作までの期間、本来発電可能なパワーコンディショナによる発電機会を失ってしまう。なお、太陽光発電システムに限らず、風力発電装置などの他の発電装置においても、同様の課題が生じる。 When multiple power conditioners that do not have a built-in isolation transformer operate in parallel, this electric circuit can wrap around, so even a sound power conditioner will erroneously detect a DC ground fault and stop according to the procedure. Will end up. Manual operation is required to restore the device, and the power conditioner that can originally generate power loses the opportunity to generate electricity until this manual restoration operation. It should be noted that the same problem arises not only in the solar power generation system but also in other power generation devices such as wind power generation devices.
そこで本発明は、絶縁トランスを内蔵していないパワーコンディショナにおいて、複数台並列運転時に直流地絡が発生した場合、故障機器を分離し健全なパワーコンディショナの発電機会をできるだけ失わないパワーコンディショナを提供する。 Therefore, the present invention is a power conditioner that does not have a built-in isolation transformer, and if a DC ground fault occurs during parallel operation of multiple units, the failed device is separated and the power generation opportunity of a sound power conditioner is not lost as much as possible. I will provide a.
上記課題を解決するための、本発明の「パワーコンディショナ」の一例を挙げるならば、
それぞれ、直流を交流に変換するインバータ部と、直流側回路における地絡を検出する地絡検出回路と、制御部を備え、異なる発電装置から電力を入力し、共通の電力系統に並列に接続される複数台のパワーコンディショナであって、それぞれのパワーコンディショナの前記制御部は、前記地絡検出回路が地絡を検出するとパワーコンディショナの運転を停止し、それぞれのパワーコンディショナに対して個別に割り当てられた号機番号に応じた時間の経過後に起動して正常動作判定を行い、再度地絡を検出した場合には、重故障停止することを特徴とするものである。
To give an example of the "power conditioner" of the present invention for solving the above problems,
Each is equipped with an inverter unit that converts DC to AC, a ground fault detection circuit that detects ground faults in the DC side circuit, and a control unit. Power is input from different power generators and connected in parallel to a common power system. There are a plurality of power conditioners, and the control unit of each power conditioner stops the operation of the power conditioner when the ground fault detection circuit detects a ground fault, and the operation of the power conditioner is stopped for each power conditioner. It is characterized in that it starts up after a lapse of time according to the individually assigned machine number , determines normal operation, and when a ground fault is detected again, it stops due to a serious failure.
また、本発明の「発電システム」の一例を挙げるならば、
直流を交流に変換するインバータ部と、直流側回路における地絡を検出する地絡検出回路と、制御部を備え、発電装置から電力を入力するパワーコンディショナを複数台並列に接続し、共通の電力系統と連系する発電システムであって、各パワーコンディショナの前記制御部は、前記地絡検出回路が地絡を検出するとパワーコンディショナの運転を停止し、複数台のパワーコンディショナが同時に運転しないように、それぞれのパワーコンディショナに対して個別に割り当てられた号機番号に応じた時間の経過後に起動して正常動作判定を行い、再度地絡を検出した場合には、当該パワーコンディショナを重故障停止することを特徴とするものである。
Further, to give an example of the "power generation system" of the present invention,
Equipped with an inverter unit that converts direct current to alternating current, a ground fault detection circuit that detects ground faults in the DC side circuit, and a control unit, multiple power conditioners that input power from the power generator are connected in parallel and are common. In a power generation system connected to a power system, the control unit of each power conditioner stops the operation of the power conditioner when the ground fault detection circuit detects a ground fault, and a plurality of power conditioners simultaneously operate. To prevent operation, the power conditioner is started after a lapse of time according to the unit number assigned to each power conditioner, and normal operation is judged. If a ground fault is detected again, the power conditioner is used. It is characterized by stopping due to a serious failure.
本発明によれば、直流地絡が発生しても故障機器を分離し、健全なパワーコンディショナの発電機会をできるだけ失わないパワーコンディショナを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a power conditioner that separates a failed device even if a DC ground fault occurs and does not lose the power generation opportunity of a sound power conditioner as much as possible.
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Issues, configurations and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。なお、実施の形態を説明するための各図において、同一の構成要素には同一の名称、符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in each figure for demonstrating an embodiment, the same constituent elements are given the same name and reference numeral, and the repeated description thereof will be omitted.
本実施例では、太陽電池に接続したパワーコンディショナがn台並列して運転する太陽光発電システムにおいて、直流地絡が発生し、全台数が一旦停止してしまい、n台中のどのパワーコンディショナで地絡が発生したか判らない場合において、そこから発電可能なパワーコンディショナが自動で稼働するまでの方法を説明する。 In this embodiment, in a photovoltaic power generation system in which n power conditioners connected to solar cells are operated in parallel, a DC ground fault occurs and all the power conditioners are temporarily stopped, and which of the n power conditioners is used. If you do not know if a ground fault has occurred, we will explain how to automatically operate a power conditioner that can generate electricity.
図1に、実施例1の太陽光発電システムの概略構成図の一例を示す。 FIG. 1 shows an example of a schematic configuration diagram of the solar power generation system of the first embodiment.
本実施例の太陽光発電システムは、太陽電池31~3nと、それぞれの太陽電池31~3nに接続されるパワーコンディショナ11~1nから構成され、複数のパワーコンディショナ11~1nが並列接続されて、電力系統4に連系されている。
パワーコンディショナ11~1nは、パワーコンディショナ主回路部51~5nと、パワーコンディショナ主回路部等を制御するパワーコンディショナ制御回路部61~6nから構成されている。なお、太陽光発電システムは、パワーコンディショナ制御回路部61~6nを制御する上位の制御装置は備えておらず、それぞれのパワーコンディショナ制御回路部61~6nで制御される。
電力系統4は、パワーコンディショナ11~1nと連系し、交流電力をそれぞれのパワーコンディショナ11~1nと受け渡しする。
The photovoltaic power generation system of this embodiment is composed of
The
The
図2に、実施例1の各パワーコンディショナの詳細図を示す。 FIG. 2 shows a detailed view of each power conditioner of the first embodiment.
太陽電池3と接続されるパワーコンディショナ1は、パワーコンディショナ主回路部5とパワーコンディショナ制御回路部6から構成されている。
パワーコンディショナ主回路部5は、直流側ブレーカ11と、インバータ部12と、交流側MC(Magnetic Contactor:電磁接触器)18と、系統側ブレーカ19を有する。
パワーコンディショナ制御回路部6は、地絡検出回路20と、制御部22と、操作部23を有する。
The
The power conditioner
The power conditioner
直流側ブレーカ11は、太陽電池3とパワーコンディショナ主回路部5とを接続する際に投入するブレーカであり、直流側の保護としても使用する。
インバータ部12は、スイッチングを行う主素子部13と、主回路フィルタ14からなり、太陽電池3の直流電力を電力系統4に接続するために交流電力へ変換する。
主回路フィルタ14はリアクトル15と、フィルタコンデンサ16からなり、主素子部13にて直流から生成された矩形波から高周波をカットし、正弦波交流波形に近づける。また、リアクトル15は、主素子部13を駆動させた際の直流電流を抑制する。
交流側MC18は、系統側ブレーカ19を介して、インバータ部12と電力系統4とを連系させる際に投入する。
系統側ブレーカ19は、電力系統4とパワーコンディショナ主回路部5とを接続する際に投入するブレーカであり、交流側の保護としても使用する。
The
The
The
The AC side MC 18 is turned on when connecting the
The
地絡検出回路20は、直流回路の正極(P)と負極(N)を高抵抗で中性点を接地し、接地線に流れる電流の変化を地絡検出基板21で検知することにより、直流地絡を検出する。
制御部22は、地絡検出回路20からの地絡検出信号を処理して、主素子部13と、直流側ブレーカ11と、交流側MC18へ制御信号を出力する。
操作部23は、運転、停止などの操作をする入力装置であり、かつ各種設定値を設定する際に使用する入力装置も兼ねる。各パワーコンディショナの号機の設定もここから入力する。設定された情報は制御部22にて記憶する。記憶された号機の設定情報は、後に記述する規定時間Ta、Tb等に使用するため、制御部22内にて必要に応じて取り出し演算に利用する。
The ground
The
The operation unit 23 is an input device for performing operations such as operation and stop, and also serves as an input device used for setting various set values. Enter the settings for each power conditioner from here. The set information is stored in the
図に示すように、パワーコンディショナ1には絶縁トランスを備えておらず、何れかのパワーコンディショナの直流部で地絡が発生すると、インバータ部12を介して、他の正常に動作しているパワーコンディショナにおいても地絡を検出することになる。直流部での地絡は、太陽電池で発生することが多いが、パワーコンディショナの地絡も検出できる。なお、パワーコンディショナの並列接続部と電力系統の間に絶縁トランスが介在していても、以下に述べる本実施例の動作に変わりはない。
As shown in the figure, the
図3に、何れかのパワーコンディショナで地絡が発生した場合の、実施例1の各パワーコンディショナの動作を示す。図は、k号機で地絡が発生した例を示す。
k号機で地絡が発生すると、1~n号機のパワーコンディショナはそれぞれ地絡を検出し、動作を停止する。次に、1号機を起動し、正常動作を確認して一時停止する。引き続き2号機、3号機と順次起動し、正常動作かを判定する。k号機について、地絡が検出されると、重故障と判定して停止する。k号機以降の残りの号機についても順次起動し、正常動作かを判定する。全ての号機について正常動作の判定が終わると、正常号機については一斉に再起動する。地絡が判定されたk号機については、手動復帰を行う。
FIG. 3 shows the operation of each power conditioner of the first embodiment when a ground fault occurs in any of the power conditioners. The figure shows an example in which a ground fault occurred at Unit k.
When a ground fault occurs in Unit k, the power conditioners of
図4に、実施例1の、地絡号機の分離手順を説明したフローチャートの一例を示す。また、図5に、地絡号機の分離手順を説明したタイムチャートの一例を示す。図5は、1,2,n号機は正常に動作しており、k号機に地絡が発生し、k号機を分離する例を示している。
FIG. 4 shows an example of a flowchart illustrating the procedure for separating the ground fault unit according to the first embodiment. Further, FIG. 5 shows an example of a time chart explaining the separation procedure of the ground fault unit. FIG. 5 shows an example in which
図4において、まず、S101で地絡検出回路20にて直流側回路における地絡を検出しているかどうかを確認し、地絡していれば地絡回数の前回値に1を加える(S102)。S103で地絡回数が2回以上かどうかを判定し、地絡回数が2回以上でなければ、すなわち1回目の地絡検出(図5の(b)t2)であれば、その号機を停止し(S111)、号機に対応した規定時間Taほど待機する(S112)。S112の規定時間Taは以下の式で設定する。
規定時間Ta=Tb×k+Te×(k-1)
ここで、自己号機kは、1(号機)から始まる正の整数とし、1から順に2,3,・・・nとつづくものとする。自己号機が何号機かを知る手段は、予め操作部23にて自己号機の情報を手動で入力すると、その号機情報が制御部22にて記憶される。これにより自己号機が何号機かを知ることができる。
In FIG. 4, first, it is confirmed in S101 whether or not the ground
Specified time Ta = Tb × k + Te × (k-1)
Here, the self-unit k is a positive integer starting from 1 (unit), and is continued from 1 to 2, 3, ... N. As a means for knowing the number of the own unit, if the information of the own unit is manually input in the operation unit 23 in advance, the information of the own unit is stored in the
規定時間Tbは、地絡検出にて停止した時(t2)から1号機の再起動確認まで(t4)の時間である。この時間は複数台を同時に運転させない為に必要であり、適切な値に設定する必要がある。短すぎると再起動確認中に前後の号機で複数台が同時に運転してしまう可能性があり、長すぎると、再起動確認時間が全体として長くなり、発電機会の損失が増えてしまう。複数台を同時に運転させないことと、発電機会の損失を減らすことはトレードオフの関係である為、複数台を同時に運転させない為の最小値をねらうものとする。
The specified time Tb is the time from (t2) when the engine is stopped due to ground fault detection to (t4) when the restart of
正常動作確認時間Teは地絡検出し、規定時間Ta待機したあと正常動作を確認する為に運転させた時から、正常動作を確認し停止するまでの時間である。この時間は地絡検出時限より短いと地絡していても正常と判定してしまう為、地絡検出時限より長くする必要がある。しかし、長すぎると再起動確認時間が全体として長くなり、発電機会の損失が増えてしまう。正常動作を確認することと、発電機会の損失を減らすことはトレードオフの関係である為、正常動作を確認することの最小値をねらうものとする。
正常動作確認時間Teは1号機の場合、t4からt5の間である。
正常動作確認時間Teは2号機の場合、t6からt7の間である。
正常動作確認時間Teはk号機の場合、t8からt10の間である。
但し、図5においてk号機ではt10に達する前に地絡を検出しt9で運転から停止へ移行しているが、正常動作確認時間Teはあくまでもt8からt10の間である。
ここで、規定時間Taに使われる正常動作確認時間Teは2号機以降に適用するものとし、1号機には適用しない。理由は、規定時間Ta待機の目的は複数台が同時に運転させないことであり、再起動時に1号機が運転するときは1号機より以前に運転しているパワーコンディショナがいないため正常動作確認時間Teは1号機の場合は0(零)となる。
Normal operation confirmation time Te is the time from the time when the ground fault is detected and the operation is performed to confirm the normal operation after waiting for the specified time Ta, until the normal operation is confirmed and the operation is stopped. If this time is shorter than the ground fault detection time, it will be judged as normal even if there is a ground fault, so it is necessary to make it longer than the ground fault detection time. However, if it is too long, the restart confirmation time will be long as a whole, and the loss of power generation opportunities will increase. Since there is a trade-off relationship between confirming normal operation and reducing the loss of power generation opportunities, we aim for the minimum value for confirming normal operation.
The normal operation confirmation time Te is between t4 and t5 in the case of
The normal operation confirmation time Te is between t6 and t7 in the case of
The normal operation confirmation time Te is between t8 and t10 in the case of the k unit.
However, in FIG. 5, in Unit k, the ground fault is detected before reaching t10, and the operation is shifted from the operation to the stop at t9, but the normal operation confirmation time Te is only between t8 and t10.
Here, the normal operation confirmation time Te used for the specified time Ta shall be applied to the second and subsequent units, and shall not be applied to the first unit. The reason is that the purpose of Ta standby for the specified time is to prevent multiple units from operating at the same time, and when
1号機の場合、規定時間Taは
規定時間Ta(1号機)=Tb
となり、ここではt2からt4までとなる。
2号機の場合規定時間Taは
規定時間Ta(2号機)=2Tb+Te
となり、ここではt2からt6までとなる。
k号機の場合規定時間Taは
規定時間Ta(k号機)=Tb×k+Te×(k-1)
となり、ここではt2からt8となる。
n号機の場合規定時間Taは
規定時間Ta(n号機)=Tb×n+Te×(n-1)
となり、ここではt2からt11までとなる。
In the case of
Here, it is from t2 to t4.
In the case of
Here, it is from t2 to t6.
In the case of machine k, the specified time Ta is the specified time Ta (machine k) = Tb × k + Te × (k-1).
And here it is from t2 to t8.
In the case of Unit n, the specified time Ta is the specified time Ta (Unit n) = Tb × n + Te × (n-1).
Here, it is from t2 to t11.
S112においてその規定時間Ta待機した後、S113でその号機は起動する(図3の正常動作判定)。規定時間Taを上記の様に設定することにより、パワーコンディショナの複数台が同時に運転しない動作としている。 After waiting for Ta for the specified time in S112, the unit is started in S113 (normal operation determination in FIG. 3). By setting the specified time Ta as described above, the operation is such that a plurality of power conditioners do not operate at the same time.
他方、S103で地絡回数が2回以上であれば、すなわち再起動後の地絡検出であれば、S104で重故障停止(図5(b)のt9)し、その号機を切り離し、手動リセット待ちとなる(S105)。手動リセット処理(S106)が行われれば、このルートでの処理は終了する。 On the other hand, if the number of ground faults is 2 or more in S103, that is, if the ground fault is detected after restarting, the serious failure is stopped in S104 (t9 in FIG. 5B), the unit is disconnected, and the manual reset is performed. Waiting (S105). If the manual reset process (S106) is performed, the process on this route ends.
一方、S101で地絡検出しない場合は、S121で地絡回数判定を行い、1回であれば次に規定時間Tc経過しているかを判定する(S122)。規定時間Tc経過していれば停止し(S123)、地絡回数をゼロとする(S124)。次に、S125で規定時間Td待機し、その後再起動する(S126)。
S121で地絡回数が0回の場合、およびS122で規定時間Tc経過していなければ、終了となる。
On the other hand, when the ground fault is not detected in S101, the number of ground faults is determined in S121, and if it is once, it is determined whether the specified time Tc has elapsed next (S122). If the specified time Tc has elapsed, the process is stopped (S123) and the number of ground faults is set to zero (S124). Next, Td waits for a specified time in S125, and then restarts (S126).
If the number of ground faults is 0 in S121 and the specified time Tc has not elapsed in S122, the process ends.
ここで、規定時間Tcは以下の式で設定する。
規定時間Tc(k号機)=Ta+Te=k×(Tb+Te)
規定時間Tcのカウントスタートは図5のt2であり、地絡検出(S101)がYESとなった時にカウントスタートとなる。しかし、全てのYESでカウントスタートする訳ではなく、S103でNとなる場合、すなわち地絡回数が1回の場合に限定される。規定時間Tcのカウントストップ及びカウントクリアは、規定時間Tc経過(S122)でYESとなった時とする。規定時間Tcは、図5でいえば、1号機ではt5、2号機ではt7・・・である。
Here, the specified time Tc is set by the following formula.
Specified time Tc (machine k) = Ta + Te = k × (Tb + Te)
The count start of the specified time Tc is t2 in FIG. 5, and the count starts when the ground fault detection (S101) becomes YES. However, the count does not start with all YES, and is limited to the case where S103 becomes N, that is, the number of ground faults is one. The count stop and count clear of the specified time Tc shall be when YES is obtained after the specified time Tc has elapsed (S122). In FIG. 5, the specified time Tc is t5 for the first unit, t7 for the second unit, and so on.
規定時間Tdは、全ての号機の正常動作判定が終了して、正常な号機が一斉に再起動するまでの時間であり、以下の式で設定される。
規定時間Td=Tc(n)+Tb
ここで、Tc(n)はn号機の規定時間Tcであり、また、並列総合号機数nは、トランス絶縁されていないパワーコンディショナが同一系統で並列に接続されている台数の合計とする。
規定時間Tdのカウントスタートは図5のt2であり、地絡検出(S101)がYESとなった時にカウントスタートとなる。しかし、全てのYESでカウントスタートする訳ではなく、S103でNとなる場合、すなわち地絡回数が1回の場合に限定される。規定時間Tdのカウントストップ及びカウントクリアは、規定時間Td待機(S125)後再起動(S126)の時(t13)とする。
The specified time Td is the time until the normal operation determination of all the units is completed and the normal units are restarted all at once, and is set by the following formula.
Specified time Td = Tc (n) + Tb
Here, Tc (n) is the specified time Tc of the n unit, and the total number of parallel units n is the total number of power conditioners not isolated from the transformer connected in parallel in the same system.
The count start of the specified time Td is t2 in FIG. 5, and the count starts when the ground fault detection (S101) becomes YES. However, the count does not start with all YES, and is limited to the case where S103 becomes N, that is, the number of ground faults is one. The count stop and count clear of the specified time Td are set to (t13) at the time of restart (S126) after the specified time Td standby (S125).
なお、重故障とは装置外部及び装置内部の重大な故障の状態であり、直流ブレーカ11をトリップさせることから、復旧操作には人員による手動操作が必要となる。また、停止とは人員の意図的な手動停止と、運転条件不成立による自動停止がある。いずれにせよ運転条件が再度成立すれば運転可能となる状態をいう。
It should be noted that a serious failure is a state of a serious failure outside the device and inside the device, and since the
図4の処理フローは、常時、或いは一定の時間間隔で繰り返し動作するようにすればよい。 The processing flow of FIG. 4 may be set to operate constantly or repeatedly at regular time intervals.
図5に示すように、本実施例では、t2でパワーコンディショナの各号機が地絡を検出して停止した後、各号機に応じた規定時間Ta待機した後に順次再起動して地絡の検出を行い、t9で再度地絡を検出したk号機は重故障として停止し、切り離す。全ての号機の地絡を判断した後、t13で正常な号機を再起動する。 As shown in FIG. 5, in this embodiment, after each unit of the power conditioner detects a ground fault and stops at t2, it waits for a specified time Ta according to each unit and then restarts sequentially to cause a ground fault. Unit k, which detected the ground fault again at t9, stopped as a serious failure and was disconnected. After determining the ground faults of all the units, restart the normal units at t13.
本実施例によれば、絶縁トランスを有しないパワーコンディショナを並列接続して運転する場合、直流地絡が発生した際に故障機器を分離し、健全なパワーコンディショナの発電機会をできるだけ失わないパワーコンディショナを提供することができる。 According to this embodiment, when a power conditioner without an isolation transformer is connected and operated in parallel, the failed device is separated when a DC ground fault occurs, and the power generation opportunity of the sound power conditioner is not lost as much as possible. A power conditioner can be provided.
電気回路の回り込みの問題は、絶縁トランスを設置することで解決するが、絶縁トランスはコスト面で非常に高価であり、省略できることのコスト効果は大きい。 The problem of wraparound of electric circuits can be solved by installing an isolation transformer, but the isolation transformer is very expensive in terms of cost, and the cost-effectiveness of being able to omit it is great.
また、個々のパワーコンディショナに設けたパワーコンディショナ制御回路部により自己号機の地絡の有無を検出できるので、地絡を特定するために上位の制御装置を設ける必要がなく、システムの構成が簡単になる。 In addition, since the presence or absence of a ground fault of the own unit can be detected by the power conditioner control circuit unit provided in each power conditioner, it is not necessary to provide a higher-level control device to identify the ground fault, and the system configuration can be configured. It will be easy.
実施例2は、正常動作が可能なパワーコンディショナの発電機会の損失を更に小さくしたものである。図1および図2の構成図は、実施例1と同一である。 In the second embodiment, the loss of power generation opportunity of the power conditioner capable of normal operation is further reduced. The block diagrams of FIGS. 1 and 2 are the same as those of the first embodiment.
実施例1では地絡検出後の再起動処理において正常動作が可能なパワーコンディショナ(図4のS121を1回で通過)に対し、規定時間Tc経過(S122)YESの後、停止(S123)していた。実施例2では、正常動作が可能なパワーコンディショナについて、この規定時間Tc経過後の停止を行わないで運転を継続する。 In the first embodiment, the power conditioner (passing S121 in FIG. 4 at one time) capable of normal operation in the restart process after the ground fault is detected is stopped (S123) after the specified time Tc elapses (S122) YES. Was. In the second embodiment, the operation of the power conditioner capable of normal operation is continued without stopping after the lapse of the specified time Tc.
図6に、何れかのパワーコンディショナで地絡が発生した場合の、実施例2の各パワーコンディショナの動作を示す。図は、k号機で地絡が発生した例を示す。
同時運転を行っていた場合にk号機で地絡が発生すると、1~n号機のパワーコンディショナはそれぞれ地絡を検出し、動作を停止する。
次に、1号機を起動し、正常動作を確認して運転を継続する。引き続き2号機、3号機と順次起動し、正常動作であれば運転を継続する。k号機について、地絡が検出されると、重故障と判定して停止する。この時、運転を継続していた1からk-1号機についても、地絡が検出されるので、停止する。k+1号機以降の残りの号機についても順次起動し、正常動作であれば運転を継続する。このとき、k+1号機の起動にほぼ併せて正常動作が確認された1からk-1号機も再起動し運転を継続する。
地絡が判定されたk号機については、手動復帰を行う。
FIG. 6 shows the operation of each power conditioner of the second embodiment when a ground fault occurs in any of the power conditioners. The figure shows an example in which a ground fault occurred at Unit k.
If a ground fault occurs in Unit k during simultaneous operation, the power conditioners of
Next, start
For Unit k for which a ground fault has been determined, a manual return will be performed.
図7に、実施例2の、地絡号機の分離手順を説明したフローチャートの一例を示す。また、図8に、対応する地絡号機の分離手順を説明したタイムチャートの一例を示す。図8は、1,2,n号機は正常に動作しており、k号機に地絡が発生し、k号機を分離する例を示している。
FIG. 7 shows an example of a flowchart illustrating the procedure for separating the ground fault unit according to the second embodiment. Further, FIG. 8 shows an example of a time chart explaining the separation procedure of the corresponding ground fault unit. FIG. 8 shows an example in which
図7において、まず、地絡検出回路20にて、直流側回路における地絡検出をしているかどうかを確認し(S201)、地絡していれば再起動正常動作フラグを確認し(S202)、0(零)であれば地絡回数の前回値に1を加える(S203)。再起動正常動作フラグについては後述するが、再起動正常動作フラグ1とは、その号機が正常動作判定で正常と判断されていることを意味し、再起動正常動作フラグ0とは、初期状態であることを意味する。S204で地絡回数が2回以上かどうかを判定し、2回以上であれば重故障停止し(S205)、手動リセット待ち(S206)となる。手動リセット処理(S207)が行われれば、このルートでの処理は終了する。
In FIG. 7, first, the ground
他方、S202にて再起動正常動作フラグが1の場合、又はS204にて地絡回数が2回以上でない場合、すなわち最初の地絡検出の場合は、停止し(S212)、規定時間Taほど待機する(S213)。 On the other hand, if the restart normal operation flag is 1 in S202, or if the number of ground faults is not 2 or more in S204, that is, if the first ground fault is detected, it stops (S212) and waits for a specified time Ta. (S213).
待機の規定時間Taは、S204で地絡回数が2回以上でない場合と、S202で再起動正常動作フラグが1の場合とで異なる。
S204で地絡回数が2回以上でない場合の規定時間Taは、実施例1と同様に、次式で設定する。
規定時間Ta(k号機)=Tb×k+Te×(k-1)
規定時間Taは、規定時間Tb(地絡検出にて停止した時t2から1号機の再起動確認t4までの時間)に自己号機の数字kを乗算した時間と、正常動作確認時間Teに(k-1)を乗算した時間とを足した時間だけ待機させることで、複数台を同時に運転させない動作としている。
これに対し、S202で再起動正常動作フラグが1からのルートの場合は、号機にかかわらず、
規定時間Ta=Tb+Te
とし、台数分の乗算は省かれる。この場合の規定時間Taのカウントは、2回目の停止t9から開始する。これにより再起動正常動作フラグが1の場合は短期間に、ほぼk+1号機の正常動作判定に併せて起動して、発電機会の損失を極力小さくすることを実現している。この場合の「ほぼ」とは、k号機の正常動作判定の起動t8から地絡を検出するt9までの遅れの時間、遅れて起動することを意味する。
The specified standby time Ta differs depending on whether the number of ground faults is not 2 or more in S204 and the restart normal operation flag is 1 in S202.
The specified time Ta when the number of ground faults is not two or more in S204 is set by the following equation as in the first embodiment.
Specified time Ta (machine k) = Tb × k + Te × (k-1)
The specified time Ta is the time obtained by multiplying the specified time Tb (the time from t2 when stopped by ground fault detection to the restart confirmation t4 of the unit 1) by the number k of the own unit, and the normal operation confirmation time Te (k). By waiting for the time obtained by adding the time obtained by multiplying -1), the operation is such that a plurality of units are not operated at the same time.
On the other hand, if the restart normal operation flag is the route from 1 in S202, regardless of the unit,
Specified time Ta = Tb + Te
Therefore, the multiplication for the number of units is omitted. In this case, the count of the specified time Ta starts from the second stop t9. As a result, when the restart normal operation flag is 1, the system is started in a short period of time in accordance with the normal operation determination of the k + 1 unit, and the loss of power generation opportunity is minimized. In this case, "almost" means that the unit k is started with a delay time from the start t8 of the normal operation determination to the t9 of detecting the ground fault.
また、本実施例では、正常動作確認済み(再起動正常動作フラグが1)という条件をもって、正常動作確認時の複数台の同時運転を許している。これにより正常動作が可能なパワーコンディショナの発電機会損失を極力小さくすることができる。 Further, in this embodiment, simultaneous operation of a plurality of units at the time of normal operation confirmation is permitted under the condition that normal operation has been confirmed (restart normal operation flag is 1). As a result, the power generation opportunity loss of the power conditioner capable of normal operation can be minimized.
一方、S201で地絡検出しない場合、地絡回数を判定し(S221)、地絡回数が1回であれば次に規定時間Tc経過しているかを判定する(S222)。YESであれば再起動正常動作フラグを1とし(S223)、更に再起動確認時間を経過しているかを判定する(S224)。再起動確認時間を経過していれば、再起動正常動作フラグを0(零)とし(S225)、地絡回数をゼロとする(S226)。
S221で地絡回数が0回、又は、S222で規定時間Tc経過がNO、又は、S224で再起動確認時間経過がNOであれば、終了とする。
On the other hand, when the ground fault is not detected in S201, the number of ground faults is determined (S221), and if the number of ground faults is 1, it is next determined whether the specified time Tc has elapsed (S222). If YES, the restart normal operation flag is set to 1 (S223), and it is determined whether the restart confirmation time has elapsed (S224). If the restart confirmation time has elapsed, the restart normal operation flag is set to 0 (zero) (S225), and the number of ground faults is set to zero (S226).
If the number of ground faults is 0 in S221, the specified time Tc elapsed is NO in S222, or the restart confirmation time elapsed is NO in S224, the process is terminated.
ここで規定時間Tcは、次の式で設定する。
規定時間Tc(k号機)=Ta+Te=k×(Tb+Te)
規定時間Tcのカウントスタートは図8のt2であり、地絡検出(S201)がYESとなった時にカウントスタートとなる。しかし、全ての(S201)YESでカウントスタートする訳ではなく(S204)でNとなる場合に限定される。
Here, the specified time Tc is set by the following equation.
Specified time Tc (machine k) = Ta + Te = k × (Tb + Te)
The count start of the specified time Tc is t2 in FIG. 8, and the count starts when the ground fault detection (S201) becomes YES. However, it is not limited to the case where the count starts with YES in all (S201) and becomes N in (S204).
また、再起動確認時間は、全号機の正常動作判定が終了するまでの時間であり、下記の式で設定する。
再起動確認時間=並列総合号機数n×(Tb+Te)
並列総合号機数nはトランス絶縁されていないパワーコンディショナが同一系統で並列に接続されている台数の合計となる。そして、再起動確認時間は、n号機の規定時間Tcに相当するものである。
再起動確認時間のカウントスタートは図8のt2であり、地絡検出(S201)がYESとなった時にカウントスタートとなる。しかし、全ての(S201)YESでカウントスタートする訳ではなく(S204)でNとなる場合に限定される。
The restart confirmation time is the time until the normal operation determination of all the units is completed, and is set by the following formula.
Restart confirmation time = Total number of parallel units n x (Tb + Te)
The total number of parallel units n is the total number of power conditioners that are not transformer-insulated and are connected in parallel in the same system. The restart confirmation time corresponds to the specified time Tc of Unit n.
The count start of the restart confirmation time is t2 in FIG. 8, and the count starts when the ground fault detection (S201) becomes YES. However, it is not limited to the case where the count starts with YES in all (S201) and becomes N in (S204).
したがって、再起動正常動作フラグ1は、その号機が正常動作判定で正常と判断されたことを意味し、再起動正常動作フラグ0は、全n号機の正常動作判定が終了し初期状態であることを意味する。
Therefore, the restart
図7の処理フローは、常時、或いは一定の時間間隔で繰り返し動作するようにすればよい。 The processing flow of FIG. 7 may be set to operate constantly or repeatedly at regular time intervals.
実施例1では規定時間Tc経過判定(S122)がYESの場合、停止させていたが、実施例2では規定時間Tc経過判定(S222)がYESの後停止させないで、運転を継続する。これにより、実施例1の場合よりも正常稼働可能なパワーコンディショナの発電機会の損失を更に小さくすることができる。
リスクとして再起動運転中に、他のパワーコンディショナが地絡検出した場合、回り込み回路ができて再度地絡検出をしてしまう。このリスク回避としては、再起動正常動作フラグを使用し、S202から停止(S212)、規定時間Ta待機(S213)、起動(S214)のルートを確保することにより、他のパワーコンディショナでの地絡検出と分離し、重故障停止せずに再起動処理を継続可能とした。
In the first embodiment, when the specified time Tc progress determination (S122) is YES, the operation is stopped, but in the second embodiment, the operation is continued without stopping after the specified time Tc progress determination (S222) is YES. As a result, the loss of power generation opportunity of the power conditioner that can operate normally can be further reduced as compared with the case of the first embodiment.
As a risk, if another power conditioner detects a ground fault during the restart operation, a wraparound circuit will be created and the ground fault will be detected again. To avoid this risk, use the restart normal operation flag and secure the route from S202 to stop (S212), wait for specified time Ta (S213), and start (S214), so that the ground in another power conditioner can be used. Separated from the entanglement detection, the restart process can be continued without stopping due to a serious failure.
本実施例によれば、実施例1の作用効果に加えて、パワーコンディショナを順次再起動して地絡の有無を検出した後も、地絡が検出されない場合は当該号機を停止することなく運転を継続するので、さらに健全なパワーコンディショナの発電機会を失うことがない。 According to this embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, even after the power conditioner is sequentially restarted to detect the presence or absence of a ground fault, if the ground fault is not detected, the unit is not stopped. Since it continues to operate, it does not lose the power generation opportunity of a healthier power conditioner.
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications. For example, the above-described embodiment has been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to the one including all the described configurations. Further, it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add / delete / replace a part of the configuration of each embodiment with another configuration.
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。 Further, each of the above configurations, functions, processing units, processing means and the like may be realized by hardware by designing a part or all of them by, for example, an integrated circuit. Further, each of the above configurations, functions, and the like may be realized by software by the processor interpreting and executing a program that realizes each function. Information such as programs, tables, and files that realize each function can be placed in a memory, a recording device such as a hard disk or SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, SD card, or DVD.
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。 In addition, the control lines and information lines indicate what is considered necessary for explanation, and do not necessarily indicate all the control lines and information lines in the product. In practice, it can be considered that almost all configurations are interconnected.
1 パワーコンディショナ
3 太陽電池
4 電力系統
5 パワーコンディショナ主回路部
6 パワーコンディショナ制御回路部
11 直流側ブレーカ
12 インバータ部
13 主素子部
14 主回路フィルタ
15 リアクトル
16 フィルタコンデンサ
18 交流側MC
19 系統側ブレーカ
20 地絡検出回路
21 地絡検出基板
22 制御部
23 操作部
1
19
Claims (15)
それぞれのパワーコンディショナの前記制御部は、
前記地絡検出回路が地絡を検出するとパワーコンディショナの運転を停止し、
それぞれのパワーコンディショナに対して個別に割り当てられた号機番号に応じた時間の経過後に起動して正常動作判定を行い、
再度地絡を検出した場合には、重故障停止する
ことを特徴とするパワーコンディショナ。 Each is equipped with an inverter unit that converts DC to AC, a ground fault detection circuit that detects ground faults in the DC side circuit, and a control unit. Power is input from different power generation devices and connected in parallel to a common power system. Multiple power conditioners
The control unit of each power conditioner
When the ground fault detection circuit detects a ground fault, the operation of the power conditioner is stopped and the operation of the power conditioner is stopped.
After the lapse of time according to the machine number assigned individually to each power conditioner, it starts up and makes a normal operation judgment.
A power conditioner characterized by stopping due to a serious failure when a ground fault is detected again.
前記制御部は、
正常動作判定で正常と判定された場合は、一時停止し、
他の全てのパワーコンディショナの正常動作判定が終了した後に、再起動する
ことを特徴とするパワーコンディショナ。 In the power conditioner according to claim 1,
The control unit
If it is judged to be normal by the normal operation judgment, it is paused and
A power conditioner characterized in that it is restarted after the normal operation determination of all other power conditioners is completed.
前記制御部は、
正常動作判定で正常と判定された場合は、運転を継続する
ことを特徴とするパワーコンディショナ。 In the power conditioner according to claim 1,
The control unit
A power conditioner characterized by continuing operation if it is determined to be normal by normal operation determination.
前記制御部は、
他のパワーコンディショナの正常動作判定で再度地絡を検出し停止した場合は、次の号機番号のパワーコンディショナの正常動作判定で再起動する
ことを特徴とするパワーコンディショナ。 In the power conditioner according to claim 3,
The control unit
A power conditioner characterized in that if a ground fault is detected again and stopped by the normal operation judgment of another power conditioner, the power conditioner is restarted by the normal operation judgment of the power conditioner of the next machine number .
前記号機番号を入力する操作部を備え、
前記制御部は、入力した前記号機番号を記憶する
ことを特徴とするパワーコンディショナ。 In the power conditioner according to claim 1,
Equipped with an operation unit for inputting the machine number
The control unit is a power conditioner characterized in that the input unit number is stored.
前記地絡検出回路が地絡を検出するとパワーコンディショナの運転を停止するステップと、
それぞれのパワーコンディショナに対して個別に割り当てられた号機番号に応じた時間の経過後に起動して正常動作判定を行い、再度地絡を検出した場合には、重故障停止するステップ
を備えることを特徴とするパワーコンディショナの制御方法。 Each is equipped with an inverter unit that converts DC to AC, a ground fault detection circuit that detects ground faults in the DC side circuit, and a control unit. Power is input from different power generation devices and connected in parallel to a common power system. It is a control method for multiple power conditioners.
When the ground fault detection circuit detects a ground fault, the step of stopping the operation of the power conditioner and
It is necessary to provide a step to start up after the lapse of time according to the unit number assigned individually to each power conditioner, determine normal operation, and if a ground fault is detected again, stop a serious failure. A characteristic power conditioner control method.
正常動作判定で正常と判定された場合は、一時停止するステップと、
他の全てのパワーコンディショナの正常動作判定が終了した後に、再起動するステップ
を備えることを特徴とするパワーコンディショナの制御方法。 In the power conditioner control method according to claim 6, further
If it is judged to be normal by the normal operation judgment, the step to pause and
A method for controlling a power conditioner, which comprises a step of restarting after the normal operation determination of all other power conditioners is completed.
正常動作判定で正常と判定された場合は、運転を継続するステップ
を備えることを特徴とするパワーコンディショナの制御方法。 In the power conditioner control method according to claim 6, further
A method for controlling a power conditioner, which comprises a step of continuing operation when it is determined to be normal in the normal operation determination.
他のパワーコンディショナの正常動作判定で再度地絡を検出し停止した場合は、次の号機番号のパワーコンディショナの正常動作判定で再起動するステップ
を備えることを特徴とするパワーコンディショナの制御方法。 In the power conditioner control method according to claim 8, further
Control of the power conditioner, which comprises a step of restarting by the normal operation judgment of the power conditioner of the next machine number when the ground fault is detected again and stopped by the normal operation judgment of another power conditioner. Method.
パワーコンディショナは、前記号機番号を入力する操作部を備え、
予め前記操作部から入力した前記号機番号を制御部に記憶するステップ
を備えることを特徴とするパワーコンディショナの制御方法。 In the power conditioner control method according to claim 6,
The power conditioner is equipped with an operation unit for inputting the machine number.
A control method for a power conditioner, comprising a step of storing the machine number input from the operation unit in advance in the control unit.
各パワーコンディショナの前記制御部は、
前記地絡検出回路が地絡を検出するとパワーコンディショナの運転を停止し、
複数台のパワーコンディショナが同時に運転しないように、それぞれのパワーコンディショナに対して個別に割り当てられた号機番号に応じた時間の経過後に起動して正常動作判定を行い、
再度地絡を検出した場合には、当該パワーコンディショナを重故障停止する
ことを特徴とする発電システム。 Equipped with an inverter unit that converts direct current to alternating current, a ground fault detection circuit that detects ground faults in the DC side circuit, and a control unit, multiple power conditioners that input power from the power generation device are connected in parallel and are common. It is a power generation system that is connected to the power system.
The control unit of each power conditioner is
When the ground fault detection circuit detects a ground fault, the operation of the power conditioner is stopped and the operation of the power conditioner is stopped.
To prevent multiple power conditioners from operating at the same time, the power conditioners are started after a lapse of time according to the machine number assigned to each power conditioner, and normal operation judgment is performed.
A power generation system characterized in that when a ground fault is detected again, the power conditioner is stopped due to a serious failure.
各パワーコンディショナの前記制御部は、
正常動作判定で正常と判定された場合は、一時停止し、
他の全てのパワーコンディショナの正常動作判定が終了した後に、再起動する
ことを特徴とする発電システム。 In the power generation system according to claim 11,
The control unit of each power conditioner is
If it is judged to be normal by the normal operation judgment, it is paused and
A power generation system characterized in that it is restarted after the normal operation judgment of all other power conditioners is completed.
各パワーコンディショナの前記制御部は、
正常動作判定で正常と判定された場合は、運転を継続する
ことを特徴とする発電システム。 In the power generation system according to claim 11,
The control unit of each power conditioner is
A power generation system characterized in that it continues to operate if it is determined to be normal by the normal operation determination.
各パワーコンディショナの前記制御部は、
他のパワーコンディショナの正常動作判定で再度地絡を検出し停止した場合は、次の号機番号のパワーコンディショナの正常動作判定で再起動する
ことを特徴とする発電システム。 In the power generation system according to claim 13,
The control unit of each power conditioner is
A power generation system characterized in that if a ground fault is detected again and stopped by the normal operation judgment of another power conditioner, it is restarted by the normal operation judgment of the power conditioner of the next unit number .
各パワーコンディショナは、前記号機番号を入力する操作部を備え、
各パワーコンディショナの前記制御部は、入力した前記号機番号を記憶する
ことを特徴とする発電システム。 In the power generation system according to claim 11,
Each power conditioner is equipped with an operation unit for inputting the machine number.
The control unit of each power conditioner is a power generation system characterized in that the input unit number is stored.
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