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JP5506642B2 - Inverter - Google Patents

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JP5506642B2 JP2010264804A JP2010264804A JP5506642B2 JP 5506642 B2 JP5506642 B2 JP 5506642B2 JP 2010264804 A JP2010264804 A JP 2010264804A JP 2010264804 A JP2010264804 A JP 2010264804A JP 5506642 B2 JP5506642 B2 JP 5506642B2
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Description

本発明は、太陽電池からの直流電力を変換して交流電力を発生させる、パワーコンディショナに関する。   The present invention relates to a power conditioner that converts DC power from a solar cell to generate AC power.

温暖化防止に向けたCO2削減の一環として、太陽光発電システムの普及が拡大しつつある。太陽光発電システムでは、太陽の光エネルギーが太陽電池モジュールにより直流電力に変換され、直流電力がパワーコンディショナにより交流電力に変換され、系統電源(商用電源)と接続されることで、家庭内での使用、電力会社への売電が可能となっている。   As part of CO2 reduction aimed at preventing global warming, the spread of photovoltaic power generation systems is expanding. In a solar power generation system, solar light energy is converted into DC power by a solar cell module, DC power is converted into AC power by a power conditioner, and connected to a system power supply (commercial power supply). Can be used and sold to power companies.

パワーコンディショナは、太陽電池モジュールから出力された直流電力を交流電力に変換するインバータ、波形改善用のリアクトル、およびインバータが出力した交流電圧を系統電圧へと変換する変圧器を備えている。パワーコンディショナは、太陽電池モジュールで発生した直流電力を損失の少ない状態で交流に変換する必要があり、効率よく変換することが求められる。   The power conditioner includes an inverter that converts DC power output from the solar cell module into AC power, a reactor for waveform improvement, and a transformer that converts AC voltage output from the inverter into a system voltage. The power conditioner needs to convert DC power generated in the solar cell module into AC with little loss, and is required to convert efficiently.

関連する従来の技術としては、特許文献1や特許文献2に記載のものがある。特許文献1は、太陽電池モジュールから電力を効率よく変換させるためのMPPT(Maximum Power Point Tracking)制御について開示されている。しかし、特許文献1記載のパワーコンディショナは自然条件における出力に着目されているわけではなく、さらなる効率向上が見込まれる。   Related conventional techniques include those described in Patent Document 1 and Patent Document 2. Patent Document 1 discloses MPPT (Maximum Power Point Tracking) control for efficiently converting electric power from a solar cell module. However, the power conditioner described in Patent Document 1 is not focused on output under natural conditions, and further efficiency improvement is expected.

また、本願出願人により提案された発明(特願2009-124843号)では、自然条件における出力を考慮し、定格出力未満における変換効率を高めるためにアモルファス変圧器を使用している。インバータから出力される電力には高調波や直流成分が含まれる場合があり、その場合は変圧器もしくはインバータのどちらかもしくは両方に対策を施している。提案された発明では、インバータ出力電流を測定する変流器を運転前にオフセットすることで直流偏磁を対策している。   In addition, in the invention proposed by the present applicant (Japanese Patent Application No. 2009-124843), an amorphous transformer is used in order to increase the conversion efficiency below the rated output in consideration of the output under natural conditions. The power output from the inverter may contain harmonics and direct current components, and in such a case, measures are taken for either or both of the transformer and the inverter. In the proposed invention, the DC bias is countered by offsetting the current transformer that measures the inverter output current before operation.

しかし、上記では運転が複雑化することからさらに簡素化することが望まれる。また、珪素鋼板からなる変圧器で直流偏磁を起こしたときの対策として、特許文献2に示されるように、鉄心で構成される磁気回路の一部に磁気的絶縁物のギャップを介在させて、このギャップにホール素子を取り付け、このホール素子から直接磁束密度を測定して、わずかな直流偏磁をも精度良く測定している。   However, since the operation is complicated in the above, further simplification is desired. Moreover, as a countermeasure when DC magnetism is caused by a transformer made of a silicon steel plate, as shown in Patent Document 2, a gap of a magnetic insulator is interposed in a part of a magnetic circuit composed of an iron core. A Hall element is attached to the gap, and the magnetic flux density is directly measured from the Hall element to measure even a slight DC bias with high accuracy.

特開2008-300745号公報JP 2008-300745 A 特開平05−175061号公報JP 05-175061 A

しかしながら、アモルファス変圧器の鉄心を構成するアモルファス箔の積層部分に磁気的絶縁物のギャップを設けることは極めて困難で、仮に設けても磁気特性を悪化させ、太陽電池モジュールの変換効率を高めることは困難となる。実際に継続して直流偏磁を起こした場合、変圧器が異常加熱することになるが、従来は検出手段を備えておらず変圧器の劣化の恐れもある。   However, it is extremely difficult to provide a magnetic insulator gap in the laminated part of the amorphous foil that constitutes the core of the amorphous transformer, and even if it is provided, the magnetic characteristics are deteriorated and the conversion efficiency of the solar cell module is improved. It becomes difficult. When the DC bias is actually caused continuously, the transformer will be abnormally heated, but conventionally there is no detection means and there is a risk of the transformer being deteriorated.

上記課題に鑑み、本発明は変圧器を搭載したパワーコンディショナにおいて、簡単な構成で直流偏磁を対策した高効率のパワーコンディショナを提供することを目的とする。さらには、異常発生時の加熱による変圧器の寿命に対する保守性を向上させたパワーコンディショナを提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a high-efficiency power conditioner in which a DC bias is countered with a simple configuration in a power conditioner equipped with a transformer. Furthermore, it aims at providing the power conditioner which improved the maintainability with respect to the lifetime of a transformer by the heating at the time of abnormality occurrence.

上記課題を解決するため、本発明は太陽光発電モジュールからの直流電力をインバータで変換して交流電力を発生させるパワーコンディショナにおいて、前記インバータで変換された交流電圧を変圧して系統電圧へ変換するアモルファス変圧器と、このアモルファス変圧器の鉄心の表面に固定され、前記鉄心の温度を検出する温度センサと、この温度センサによって検出された温度によって前記アモルファス変圧器における直流偏磁を検出することにより、前記インバータの動作を制御する制御部を備えたことを特徴とする。 To solve the above problems, the present invention converts DC power from the solar power generation module in a power conditioner that generates AC power is converted by the inverter, to the system voltage and transforms the converted AC voltage by the inverter An amorphous transformer, a temperature sensor fixed on the surface of the iron core of the amorphous transformer and detecting the temperature of the iron core, and detecting a DC bias in the amorphous transformer based on the temperature detected by the temperature sensor Thus, a control unit for controlling the operation of the inverter is provided.

また、上記に記載のパワーコンディショナにおいて、前記制御部は前記温度センサが所定温度に達したときに前記インバータの動作を停止させ、温度が低下したとき動作を再開するように制御することを特徴とする。   Further, in the power conditioner described above, the control unit controls to stop the operation of the inverter when the temperature sensor reaches a predetermined temperature and to restart the operation when the temperature decreases. And

上記課題を解決するため、本発明は太陽光発電モジュールからの直流電力をインバータで変換して交流電力を発生させるパワーコンディショナにおいて、
前記インバータで変換された交流電圧を変圧して系統電圧へ変換するアモルファス変圧器と、このアモルファス変圧器の内部温度を検出する温度センサと、この温度センサによって検出された温度に基づいて前記インバータの動作を制御する制御部を備え、前記制御部は検出された変圧器の内部温度に基づいて変圧器の寿命を予測をすることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is a power conditioner for generating AC power by converting DC power from a photovoltaic power generation module with an inverter.
An amorphous transformer that transforms the alternating voltage converted by the inverter into a system voltage, a temperature sensor that detects an internal temperature of the amorphous transformer, and a temperature sensor that detects the internal temperature of the amorphous transformer. A control unit for controlling the operation is provided, and the control unit predicts the life of the transformer based on the detected internal temperature of the transformer.

また、上記に記載のパワーコンディショナにおいて、前記制御部は前記インバータの停止時間または停止回数を積算し、この積算値と予め設定した寿命データの比較から寿命を表示することを特徴とする。   In the power conditioner described above, the control unit integrates the stop time or the number of stops of the inverter, and displays the life from a comparison between the integrated value and preset life data.

本発明によれば、簡単な構成で直流偏磁対策を施すことができる。さらに、異常発生時の発熱による変圧器の寿命に対する保守性を向上させることができる。   According to the present invention, it is possible to take measures against direct current bias with a simple configuration. Furthermore, maintainability with respect to the life of the transformer due to heat generated when an abnormality occurs can be improved.

太陽光発電システムの構成全体の説明図。Explanatory drawing of the whole structure of a solar power generation system. 本発明実施例のパワーコンディショナの回路の説明図。Explanatory drawing of the circuit of the power conditioner of this invention Example. 太陽光発電システムの部分負荷割合と発電量の説明図。Explanatory drawing of the partial load ratio and power generation amount of a solar power generation system. ケイ素鋼板変圧器とアモルファス変圧器の効率の説明図。Explanatory drawing of the efficiency of a silicon steel plate transformer and an amorphous transformer. ケイ素鋼板変圧器とアモルファス変圧器の損失の説明図。Explanatory drawing of the loss of a silicon steel plate transformer and an amorphous transformer. 温度センサを取り付けたアモルファス変圧器の斜視図。The perspective view of the amorphous transformer which attached the temperature sensor. 変圧器の寿命曲線の説明図。Explanatory drawing of the lifetime curve of a transformer. 本発明実施例のパワーコンディショナの動作フロー図。The operation | movement flowchart of the power conditioner of this invention Example.

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の実施例1について説明する。図1に太陽光発電の代表的なシステム構成例を示す。太陽光発電モジュール1で発電された直流の出力電力は、直流電力伝送部2を経由して一旦接続箱部3にて一本に纏められ、パワーコンディショナ4により交流電力に変換され、この交流電力は交流電力伝送部5を経由して商用系統6へ接続される。   Example 1 of the present invention will be described. FIG. 1 shows a typical system configuration example of photovoltaic power generation. The DC output power generated by the photovoltaic power generation module 1 is once combined into a single connection box 3 via the DC power transmission unit 2 and converted into AC power by the power conditioner 4. The power is connected to the commercial system 6 via the AC power transmission unit 5.

図2は本実施例におけるパワーコンディショナ4の内部構成を説明するための説明図である。複数の太陽光発電モジュール1にて発電した直流電力は、インバータ部7にて交流電力に変換される。変換された交流電力はフィルタ部8を経由して波形を正弦波に整形され、変圧器9によって系統電圧に変圧され、商用電源系統6に供給される。CTはインバータ7の出力電流を検出して制御部21にフィードバックする計器用変流器、PTは商用電源系統6の電圧を検出して制御部21にフィードバックする計器用変圧器、10はパワーコンディショナ4内を冷却するクーリングファン部、11はパワーコンディショナ4内の温度を検出する温度計測部である。   FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the internal configuration of the power conditioner 4 in the present embodiment. DC power generated by the plurality of solar power generation modules 1 is converted into AC power by the inverter unit 7. The converted AC power is shaped into a sine wave through the filter unit 8, transformed into a system voltage by the transformer 9, and supplied to the commercial power supply system 6. CT is an instrument current transformer that detects the output current of the inverter 7 and feeds it back to the control unit 21. PT is a meter transformer that detects the voltage of the commercial power supply system 6 and feeds it back to the control unit 21. 10 is the power condition. A cooling fan unit 11 for cooling the inside of the na 4 and a temperature measuring unit 11 for detecting the temperature in the power conditioner 4.

制御部21はPLC(プログラマブルロジックコントローラ)およびインバータ7の制御回路で構成され、インバータ7の駆動・停止の運転制御機能、太陽光発電のPMMT(最大電力点追従)機能、および表示・モニタ機能を備えている。また、後述する変圧器9に設けた温度センサ18からの温度情報が入力される。   The control unit 21 includes a PLC (programmable logic controller) and a control circuit for the inverter 7, and includes an inverter 7 drive / stop operation control function, a photovoltaic power generation PMMT (maximum power point tracking) function, and a display / monitor function. I have. Further, temperature information from a temperature sensor 18 provided in a transformer 9 described later is input.

次に本実施例におけるパワーコンディショナ4に搭載される変圧器9について説明する。この変圧器9はそれ自体で損失を持っており、この損失が大きくなればなるほどパワーコンディショナ4としての変換効率は低下し、高効率の妨げとなる。   Next, the transformer 9 mounted on the power conditioner 4 in the present embodiment will be described. The transformer 9 has its own loss, and the greater this loss, the lower the conversion efficiency as the power conditioner 4, which hinders high efficiency.

図3に太陽光発電システムの各出力帯における年間の累積発電量例(実験)を示す。この実験によれば90〜100%の定格出力帯付近では、年間僅かしか発電していないこと、そして30%〜70%の出力帯での発電が最も多いことが分かる。なお、図3においては太陽光発電システムの出力を、定格出力=100%とした場合の定格に対する割合を横軸にし、発電量(kWh)を縦軸にとっている。この実験では出力帯30%〜70%において発電力が12000kWhを超え、また定格出力に近い90%〜100%では発電量は2000kWhであった。このように、太陽光発電においては定格出力未満の出力帯(部分負荷の領域)における発電量が大きいため、特にこの部分における負荷効率を向上することができれば、システム全体の発電量を増加することにつながり、結果として効率の良い太陽光発電システムを実現することができる。   FIG. 3 shows an example (experiment) of annual accumulated power generation in each output band of the photovoltaic power generation system. According to this experiment, it can be seen that in the vicinity of the rated output band of 90 to 100%, only a small amount of power is generated annually, and that the power generation in the output band of 30% to 70% is the largest. In FIG. 3, the horizontal axis represents the ratio of the output of the photovoltaic power generation system when the rated output = 100%, and the vertical axis represents the amount of power generation (kWh). In this experiment, the generated power exceeded 12000 kWh in the output band of 30% to 70%, and the power generation amount was 2000 kWh in 90% to 100% close to the rated output. In this way, in solar power generation, the amount of power generation in the output band (partial load region) below the rated output is large, so if the load efficiency can be improved especially in this part, the power generation amount of the entire system will be increased. As a result, an efficient solar power generation system can be realized.

そこで、本実施例においては、アモルファス変圧器を採用することとした。これにより従来のパワーコンディショナに採用されていた珪素鋼板の変圧器に対して、上記した部分負荷領域での効率の向上を図っている。   Therefore, in this embodiment, an amorphous transformer is adopted. Thereby, the improvement in the above-mentioned partial load area | region is aimed at with respect to the transformer of the silicon steel plate employ | adopted as the conventional power conditioner.

図4に珪素鋼板変圧器とアモルファス変圧器の特性の例を示す。横軸の負荷率は図3の出力帯と対応している。破線で示す14は珪素鋼板変圧器の変換効率曲線を示しており、負荷率が小さな帯域での効率は定格出力時と比較してほぼ同一である。一方、実線で示すアモルファス変圧器の変換効率曲線13の場合、負荷率が小さな帯域での変換効率が定格出力時に比較して高い値となっている。なお、負荷率とは定格出力(負荷率100%)に対する現状出力の割合をいう。また縦軸は変圧器の変換効率を示している。この図4においては負荷率が40%〜50%前後において両変圧器の効率が98%程度となり逆転していることが分かる。   FIG. 4 shows an example of the characteristics of the silicon steel plate transformer and the amorphous transformer. The load factor on the horizontal axis corresponds to the output band in FIG. Reference numeral 14 indicated by a broken line indicates a conversion efficiency curve of the silicon steel sheet transformer, and the efficiency in a band with a small load factor is substantially the same as that at the rated output. On the other hand, in the case of the conversion efficiency curve 13 of the amorphous transformer indicated by the solid line, the conversion efficiency in the band where the load factor is small is higher than that at the rated output. The load factor is the ratio of the current output to the rated output (load factor 100%). The vertical axis shows the conversion efficiency of the transformer. In FIG. 4, it can be seen that when the load factor is around 40% to 50%, the efficiency of both transformers is about 98%, which is reversed.

図5にケイ素鋼板の変圧器とアモルファス変圧器の特性による損失の例を示す。横軸は負荷率を示している。破線で示す15は、ケイ素鋼板変圧器の負荷率に対する損失曲線を示しており、実線で示す16は、アモルファス変圧器の負荷率に対する損失曲線を示している。図5においては負荷率40%〜50%において両変圧器の損失が逆転していることが分かる。またこの際の損失は500W程度であることが分かる。   FIG. 5 shows an example of loss due to characteristics of a silicon steel plate transformer and an amorphous transformer. The horizontal axis shows the load factor. 15 indicated by a broken line indicates a loss curve with respect to the load factor of the silicon steel plate transformer, and 16 indicated by a solid line indicates a loss curve with respect to the load factor of the amorphous transformer. In FIG. 5, it can be seen that the loss of both transformers is reversed at a load factor of 40% to 50%. Moreover, it turns out that the loss in this case is about 500W.

本実施例においては負荷率が40%以下において変圧動作したとき損失が500W以下であるアモルファス変圧器を採用することとしている。よって、アモルファス変圧器は低負荷率(低出力)における損失を小さくすることができる。したがって上記した通り太陽光発電においては低出力の発電が多くなるので、この際の損失を小さくすることを可能とし、結果として効率の良い太陽光発電システムに資するパワーコンディショナを実現することができる。   In this embodiment, an amorphous transformer having a loss of 500 W or less when a transformation operation is performed at a load factor of 40% or less is adopted. Therefore, the amorphous transformer can reduce loss at a low load factor (low output). Therefore, as described above, in solar power generation, low output power generation increases, so that the loss at this time can be reduced, and as a result, a power conditioner that contributes to an efficient solar power generation system can be realized. .

このようにケイ素鋼板の変圧器とアモルファス変圧器のそれぞれの変圧器を採用した場合の効率の差異からパワーコンディショナとして変圧器を選択する場合、アモルファス変圧器を搭載することにより、部分負荷での効率の高いパワーコンディショナを提供することが出来る。   Thus, when selecting a transformer as a power conditioner from the difference in efficiency when adopting each transformer of silicon steel plate and amorphous transformer, by installing an amorphous transformer, partial load A highly efficient power conditioner can be provided.

しかしながら、アモルファス変圧器を使用するには、直流偏磁や高調波に耐えうる変圧器としなければならない。アモルファス変圧器の場合、高調波に対しては珪素鋼鈑変圧器以上の耐性を有することがわかっているので、直流偏磁に対し対策を施せばよい。直流偏磁とはインバータの出力電流に直流分が重畳することで発生し、変圧器鉄心の励磁電流から直流分を発生させてバランスさせる現象である。このとき変圧器鉄心の損失は異常増大し、発熱が増加して機器寿命を損なわせる。さらに発熱状態で放置した場合は、パワーコンディショナ4全体の温度も上昇させるため、内蔵機器の寿命にも影響を与える。   However, in order to use an amorphous transformer, it must be a transformer that can withstand DC bias and harmonics. In the case of an amorphous transformer, since it is known that it has higher resistance to harmonics than that of a silicon steel-iron transformer, it is sufficient to take measures against direct current bias. The DC bias is a phenomenon that occurs when the DC component is superimposed on the output current of the inverter, and is balanced by generating the DC component from the exciting current of the transformer core. At this time, the loss of the transformer core increases abnormally, and the heat generation increases to impair the life of the equipment. Further, when left in a heat generation state, the temperature of the entire power conditioner 4 is also raised, which affects the life of the built-in equipment.

珪素鋼板の変圧器の場合には、直流偏磁に対する耐量を上げる加工(鉄心にギャップを形成など)を行うことにより、変圧器側で直流偏磁に耐えられるようにすることが可能であるが、損失が増加するため好ましい結果とならない。アモルファス変圧器の場合には、アモルファス箔素材の厚み(薄さ)等のため、変圧器に直流偏磁の耐量を持たせるように加工することが難しい。   In the case of a silicon steel plate transformer, it is possible to withstand DC bias on the transformer side by performing a process (such as forming a gap in the iron core) that increases the resistance to DC bias. However, the loss is increased, which is not preferable. In the case of an amorphous transformer, due to the thickness (thinness) of the amorphous foil material, it is difficult to process the transformer so that it can withstand DC bias.

直流偏磁はインバータが制御に使用している計器用変流器CT(Current Transformer)の異常や変圧器の突入電流による磁化により発生すると思われ、頻度は少ない。そこで本実施例においては直流偏磁を検出し、一時運転停止とすることでパワーコンディショナ4の安全を図りつつ、アモルファス変圧器を使用している。   The DC bias is thought to be caused by an abnormality in the current transformer CT (Current Transformer) used for control by the inverter and the magnetization due to the inrush current of the transformer, and the frequency is low. Therefore, in the present embodiment, an amorphous transformer is used while detecting the DC bias and stopping the temporary operation to secure the power conditioner 4.

直流偏磁が起きた場合、鉄心損失が増大して鉄心が異常に発熱するが、本実施例では、アモルファス変圧器の鉄心に温度センサを取り付け、鉄心温度の異常上昇で直流偏磁を検出するようにしている。温度センサとしては、鉄心温度を測定するもの、あるいは、鉄心温度を測定し高温時に動作する接点を備えているものである。図6において、17はアモルファス箔を多数巻回して構成される巻鉄心、17aはこの巻鉄心17に巻回された巻線、18は巻鉄心17の上方の外表面に固定された温度センサである。   When DC magnetism occurs, the iron core loss increases and the iron core generates heat abnormally. In this embodiment, a temperature sensor is attached to the iron core of the amorphous transformer, and DC magnetism is detected when the iron core temperature rises abnormally. I am doing so. As the temperature sensor, one that measures the iron core temperature or one that measures the iron core temperature and operates at a high temperature is provided. In FIG. 6, 17 is a wound iron core formed by winding a number of amorphous foils, 17 a is a winding wound around the wound iron core 17, and 18 is a temperature sensor fixed to the outer surface above the wound iron core 17. is there.

前記温度センサ18の温度情報は、図2に示すように制御部21に入力され、制御部21は温度情報に基づいてインバータ3の動作を制御する。具体的な制御動作を図8に示す。ステップ(S)100の運転の開始後、直流偏磁の発生が連続して続くとアモルファス鉄心17が発熱し、鉄心の表面が予め設定された異常温度に達すると、S200で異常温度を温度センサ18が検出し、S300で制御部21がインバータ7の運転を停止する。その後、S500でクーリングファン部10などにより冷却がなされた後、S100に戻って運転が再開される。運転の再開時では直流偏磁の発生はなく、正常運転がなされる。   The temperature information of the temperature sensor 18 is input to the control unit 21 as shown in FIG. 2, and the control unit 21 controls the operation of the inverter 3 based on the temperature information. A specific control operation is shown in FIG. After the start of operation of step (S) 100, when the occurrence of DC bias continues continuously, the amorphous iron core 17 generates heat, and when the surface of the iron core reaches a preset abnormal temperature, the abnormal temperature is detected in S200 as a temperature sensor. 18 is detected, and the controller 21 stops the operation of the inverter 7 in S300. Then, after cooling by the cooling fan part 10 etc. by S500, it returns to S100 and a driving | operation is restarted. When the operation is resumed, there is no DC bias and normal operation is performed.

このように直流偏磁をアモルファス鉄心の表面温度を検出してインバータの運転を一時停止するという簡単な構成により、直流偏磁対策を行うことができるため、従来の珪素鋼鈑変圧器のように直流偏磁に耐える構成の必要がなく、効率の良い状態でアモルファス変圧器を使用できる。   In this way, it is possible to take measures against DC demagnetization with a simple configuration of detecting the surface temperature of the amorphous iron core and temporarily stopping the operation of the inverter. An amorphous transformer can be used in an efficient state without the need for a structure that can withstand DC bias.

本発明の実施例2について説明する。本実施例のパワーコンディショナにおいても実施例1と同様にアモルファス変圧器が搭載される。実施例1において説明したように、アモルファス変圧器を用いることによって太陽光発電用のパワーコンディショナに採用した場合に特に変換(変圧)効率を上げることができる。   A second embodiment of the present invention will be described. Also in the power conditioner of the present embodiment, an amorphous transformer is mounted as in the first embodiment. As described in the first embodiment, the conversion (transformation) efficiency can be increased particularly when the amorphous transformer is used in a power conditioner for photovoltaic power generation.

変圧器を使用した場合に直流偏磁発生時の当初は継続運転可能であるが、直流偏磁が継続すると鉄心が次第に温度上昇して異常高温となるため、機器寿命が損なわれる可能性がある。本実施例においても、アモルファス変圧器の鉄心17の温度をセンサ18で計測し、異常高温時に制御部21にインバータ7の運転を一時停止するように制御がなされる。   If a transformer is used, continuous operation is possible at the beginning of the occurrence of DC magnetism, but if the DC magnetism continues, the iron core will gradually rise in temperature and become abnormally hot, which may impair the life of the equipment. . Also in this embodiment, the temperature of the iron core 17 of the amorphous transformer is measured by the sensor 18, and the control unit 21 is controlled to temporarily stop the operation of the inverter 7 at an abnormally high temperature.

本実施例では、温度をセンサ18からの異常温度の情報を制御部21に入力すると、制御部21によって異常温度発生回数を積算し、制御部21に予め設定されている寿命データに相当する寿命回数と前記積算値が比較され、その差により残り寿命を表示するように構成されている。したがって、機器寿命に到達する前に、機器を交換することができ、保守性の向上が見込まれる。   In this embodiment, when the abnormal temperature information from the sensor 18 is input to the control unit 21, the number of occurrences of the abnormal temperature is integrated by the control unit 21, and the lifetime corresponding to the lifetime data preset in the control unit 21. The number of times and the integrated value are compared, and the remaining life is displayed by the difference. Therefore, it is possible to replace the device before reaching the device life, and it is expected that the maintainability is improved.

具体的な制御動作を図8に示す。ステップ(S)100の運転の開始後、直流偏磁の発生が続くとアモルファス鉄心17が発熱する。鉄心の表面が予め設定された異常温度に達すると、この異常温度がS200で判断されてS300で制御部21がインバータ7の運転を停止制御する。同時に制御部21が前回の停止回数に今回の停止を積算し記憶する。S400で制御部21が積算値が規定値(寿命に近い回数)かを判断し、規定回数に達していればS600で残り寿命期間を表示する。達していなければ、S500でクーリングファン部10などにより冷却がなされた後、S100に戻って運転が再開される。運転の再開時では直流偏磁の発生はなく、正常運転がなされる。   A specific control operation is shown in FIG. After the start of operation in step (S) 100, the amorphous iron core 17 generates heat if the occurrence of DC bias is continued. When the surface of the iron core reaches a preset abnormal temperature, this abnormal temperature is determined in S200, and the control unit 21 stops and controls the operation of the inverter 7 in S300. At the same time, the control unit 21 adds the current stop to the previous stop count and stores it. In S400, the control unit 21 determines whether the integrated value is a specified value (number of times close to the life), and if the specified number has been reached, the remaining life period is displayed in S600. If not, after cooling is performed by the cooling fan unit 10 or the like in S500, the operation is resumed by returning to S100. When the operation is resumed, there is no DC bias and normal operation is performed.

図7に変圧器の温度と寿命の関係を示す。通常(正常)の運転であれば寿命曲線19により機器寿命が決定される。しかし異常温度が頻発された場合、寿命曲線20のように機器寿命がシフトして短縮される。そこで異常発生回数によるシフト量(規定値)を制御部21に予め設定記憶しておき、異常発生の積算回数が規定値に近くなったとき、変圧器9の残り寿命期間を算出(予測)して制御部21で表示する。この表示により、破壊前に変圧器を交換することが可能となり、保守性にすぐれたパワーコンディショナを提供できる。   FIG. 7 shows the relationship between the temperature and life of the transformer. In the case of normal (normal) operation, the device life is determined by the life curve 19. However, when abnormal temperatures occur frequently, the device life is shifted and shortened as shown by the life curve 20. Therefore, the shift amount (specified value) due to the number of occurrences of abnormality is set and stored in the control unit 21 in advance, and the remaining life period of the transformer 9 is calculated (predicted) when the accumulated number of occurrences of abnormality approaches the specified value. Display on the control unit 21. This display makes it possible to replace the transformer before destruction and provide a power conditioner with excellent maintainability.

パワーコンディショナ4内で変圧器以外に有寿命品と考えられるのは、フィルタ8を構成するコンデンサ、配線ケーブルなどがある。異常温度発生時間が短時間の場合は寿命に深刻な影響を与えないが、一定時間継続した場合はその影響は無視できなくなる。コンデンサ、配線ケーブルなども同様に異常温度が発生した分だけ、寿命曲線がシフトし、機器寿命が早まるので同様の対策が有効である。   In the power conditioner 4, there are a capacitor, a wiring cable, and the like constituting the filter 8 that are considered to have a limited life other than the transformer. When the abnormal temperature generation time is short, the life is not seriously affected. However, when the abnormal temperature is continued for a certain time, the influence cannot be ignored. Similarly, capacitors, wiring cables, etc. are also effective because the life curve shifts and the equipment life is shortened by the amount of abnormal temperature.

以上の通り、本実施例においては太陽光発電システムに用いられる変圧器の寿命を予測することで、保守性の優れたパワーコンディショナを提供することができる。   As described above, in this embodiment, it is possible to provide a power conditioner with excellent maintainability by predicting the life of the transformer used in the photovoltaic power generation system.

1…太陽光発電モジュール部
2…直流電力伝送部
3…接続箱部
4…パワーコンディショナ部
5…交流電力伝送部
6…商用電力系統
7…インバータ部
8…フィルタ部
9…変圧器(アモルファス変圧器)
10…クーリングファン部
11…温度計測部
12…出力帯別 10kW太陽光発電システム年間累積発電量
13…アモルファス変圧器変換効率
14…ケイ素鋼板変圧器変換効率
15…ケイ素鋼板変圧器損失
16…アモルファス変圧器損失
17…アモルファス変圧器鉄心
18…温度センサ
19…通常変圧器の寿命曲線
20…異常発生時における変圧器の寿命曲線
21…制御部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Solar power generation module part 2 ... DC power transmission part 3 ... Connection box part
4 ... Power conditioner section
5 ... AC power transmission section
6 ... Commercial power system
7… Inverter part
8 ... Filter section
9 ... Transformer (amorphous transformer)
10 ... Cooling fan
11 ... Temperature measurement unit
12 ... 10kW solar power generation system annual cumulative power generation by output band
13 ... Amorphous transformer conversion efficiency
14 ... Silicon steel plate transformer conversion efficiency
15 ... Silicon steel plate transformer loss
16 ... Amorphous transformer loss
17 ... Amorphous transformer core 18 ... Temperature sensor 19 ... Normal transformer life curve 20 ... Transformer life curve 21 when an abnormality occurs ... Control section.

Claims (4)

太陽光発電モジュールからの直流電力をインバータで変換して交流電力を発生させるパワーコンディショナにおいて、
前記インバータで変換された交流電圧を変圧して系統電圧へ変換するアモルファス変圧器と、このアモルファス変圧器の鉄心の表面に固定され、前記鉄心の温度を検出する温度センサと、この温度センサによって検出された温度によって前記アモルファス変圧器における直流偏磁を検出することにより、前記インバータの動作を制御する制御部を備えたことを特徴とするパワーコンディショナ。
In a power conditioner that generates AC power by converting DC power from a photovoltaic power generation module with an inverter,
An amorphous transformer that transforms the AC voltage converted by the inverter into a system voltage, a temperature sensor that is fixed to the surface of the iron core of the amorphous transformer and detects the temperature of the iron core, and is detected by the temperature sensor A power conditioner comprising: a control unit that controls the operation of the inverter by detecting a direct-current bias in the amorphous transformer based on the temperature that is set.
請求項1に記載のパワーコンディショナにおいて、前記制御部は前記温度センサが所定温度に達したときに前記インバータの動作を停止させ、温度が低下したとき動作を再開するように制御することを特徴とするパワーコンディショナ。 2. The power conditioner according to claim 1, wherein the control unit controls the operation of the inverter to stop when the temperature sensor reaches a predetermined temperature and to restart the operation when the temperature decreases. A power conditioner. 太陽光発電モジュールからの直流電力をインバータで変換して交流電力を発生させるパワーコンディショナにおいて、
前記インバータで変換された交流電圧を変圧して系統電圧へ変換するアモルファス変圧器と、このアモルファス変圧器の内部温度を検出する温度センサと、この温度センサによって検出された温度に基づいて前記インバータの動作を制御する制御部を備え、
前記制御部は検出された変圧器の内部温度に基づいて変圧器の寿命を予測をすることを特徴とするパワーコンディショナ。
In a power conditioner that generates AC power by converting DC power from a photovoltaic power generation module with an inverter,
An amorphous transformer that transforms the alternating voltage converted by the inverter into a system voltage, a temperature sensor that detects an internal temperature of the amorphous transformer, and a temperature sensor that detects the internal temperature of the amorphous transformer. It has a control unit that controls the operation,
The control unit predicts the life of the transformer based on the detected internal temperature of the transformer .
請求項3に記載のパワーコンディショナにおいて、前記制御部は前記インバータの停止時間または停止回数を積算し、この積算値と予め設定した寿命データの比較から寿命を表示することを特徴とするパワーコンディショナ。 4. The power conditioner according to claim 3, wherein the control unit accumulates the stop time or the number of stops of the inverter and displays a life from a comparison between the accumulated value and preset life data. 5. Na.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111049410A (en) * 2019-12-31 2020-04-21 华为数字技术(苏州)有限公司 Control method and electric energy conversion system of electric energy replacement device

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102945740A (en) * 2012-11-19 2013-02-27 江苏宏安变压器有限公司 Special three-phase three-pole amorphous alloy transformer for solar power generation
WO2015022904A1 (en) 2013-08-13 2015-02-19 日立金属株式会社 Iron-based amorphous transformer core, production method therefor, and transformer
US20170133844A1 (en) * 2015-11-06 2017-05-11 Enphase Energy, Inc. Fire detection, automated shutoff and alerts using distributed energy resources and monitoring system
KR102609400B1 (en) * 2023-06-05 2023-12-04 (주)알에스티솔루션 All-in-one Power Station for Electrical Power Systems Stabilization
CN116738139B (en) * 2023-08-10 2023-10-27 山东明大电器股份有限公司 Method for predicting DC magnetic bias transient eddy current loss of transformer

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6268068A (en) * 1985-09-20 1987-03-27 Mitsubishi Electric Corp Power converter
JPH08298780A (en) * 1995-04-25 1996-11-12 Tec Corp Power supply device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111049410A (en) * 2019-12-31 2020-04-21 华为数字技术(苏州)有限公司 Control method and electric energy conversion system of electric energy replacement device
CN111049410B (en) * 2019-12-31 2022-09-02 华为数字技术(苏州)有限公司 Control method of electric energy conversion device and electric energy conversion system

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