JP7259416B2

JP7259416B2 - Power conditioner and controller

Info

Publication number: JP7259416B2
Application number: JP2019038487A
Authority: JP
Inventors: 勇鶴▲崎▼
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2019-03-04
Filing date: 2019-03-04
Publication date: 2023-04-18
Anticipated expiration: 2039-03-04
Also published as: JP2020145781A

Description

本発明は、パワーコンディショナ及び制御装置に関する。 The present invention relates to power conditioners and control devices.

太陽電池が発電した電力は直流電力であるので、電力系統に送電するためには交流電力へ変換する必要がある。これを行うために、太陽光パワーコンディショナが使われている。太陽光パワーコンディショナは、直流電力を交流電力に変換するインバータを含む装置である。 Since the power generated by the solar cell is DC power, it must be converted to AC power in order to be transmitted to the power system. To do this, solar power conditioners are used. A solar power conditioner is a device that includes an inverter that converts DC power to AC power.

太陽光パワーコンディショナに使われるインバータでは、電力変換の際に導通損やスイッチング損が発生する。インバータの出力電力が小さくなるほど、出力電力に対するこれらの損失の割合は大きくなるので、インバータの変換効率は、低負荷領域で悪化する。また、メガソーラなどの大容量の太陽電池向けに設計されたパワーコンディショナでは、装置の大容量化を図るために、インバータを複数備える場合がある。この場合、前述の損失の割合は、更に大きくなり、複数のインバータ全体での変換効率は、更に悪化する。 Inverters used in solar power conditioners generate conduction loss and switching loss during power conversion. Since the ratio of these losses to the output power increases as the output power of the inverter decreases, the conversion efficiency of the inverter deteriorates in the low load region. In addition, a power conditioner designed for a large-capacity solar cell such as a mega-solar may include a plurality of inverters in order to increase the capacity of the device. In this case, the ratio of the loss described above becomes even greater, and the conversion efficiency of the entire plurality of inverters becomes even worse.

これに対し、負荷率に応じてインバータの運転台数を適切に切り替えることで、高い変換効率を維持する運転台数制御に関する技術が存在する。太陽光発電においては、インバータの負荷率は、天候や季節などの影響を受けやすい。そのため、効率の高い定格負荷率で運転できる時間が短くなる場合がある。しかしながら、運転台数制御を適用することで、太陽光発電で取り出せる電力を増加させることができる。 On the other hand, there is a technique for controlling the number of operating inverters that maintains high conversion efficiency by appropriately switching the number of operating inverters according to the load factor. In photovoltaic power generation, the load factor of the inverter is easily affected by the weather and season. Therefore, the time during which operation can be performed at a highly efficient rated load factor may be shortened. However, by applying the operating number control, it is possible to increase the electric power that can be extracted by photovoltaic power generation.

インバータの運転台数制御に関する技術として、２つのインバータのうち一方のインバータをサイリスタにより切り離すことによって、インバータの運転台数を減少させる技術が存在する（例えば、特許文献１参照）。また、２つのインバータのうち一方のインバータを接点スイッチにより切り離すことによって、インバータの運転台数を減少させる技術が存在する（例えば、特許文献２参照）。 As a technique for controlling the number of operating inverters, there is a technique for reducing the number of operating inverters by separating one of two inverters using a thyristor (see, for example, Patent Document 1). There is also a technique for reducing the number of inverters in operation by disconnecting one of two inverters with a contact switch (see, for example, Patent Document 2).

特許第５２１１７７２号公報Japanese Patent No. 5211772 特許第３１１２５８４号公報Japanese Patent No. 3112584

しかしながら、インバータの運転台数を変更するために、従来の技術のように、サイリスタや接点スイッチなどの切り離し回路を追加すると、インバータの運転台数制御を実現する回路を小型化することが難しい。 However, if separate circuits such as thyristors and contact switches are added in order to change the number of operating inverters, as in the conventional technology, it is difficult to miniaturize the circuit that realizes the control of the number of operating inverters.

そこで、本開示は、インバータの運転台数制御を実現する回路の小型化が可能なパワーコンディショナ及び制御装置を提供する。 Therefore, the present disclosure provides a power conditioner and a control device capable of miniaturizing a circuit that realizes control of the number of operating inverters.

本開示は、
相互に並列に接続され、発電装置から出力された直流電力を交流電力に変換する複数のインバータと、
前記直流電力の電力値を演算する電力演算部と、
前記電力演算部により演算された前記電力値に基づいて、前記複数のインバータのうち運転対象又は停止対象のインバータの台数を決定する台数決定部と、
前記複数のインバータを駆動するためのゲート信号を出力する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記台数決定部により決定された前記台数に応じて、前記停止対象のインバータへのゲート信号をオフする、パワーコンディショナを提供する。 This disclosure is
a plurality of inverters that are connected in parallel to each other and convert the DC power output from the power generation device into AC power;
a power calculation unit that calculates a power value of the DC power;
a number determination unit that determines the number of inverters to be operated or stopped among the plurality of inverters based on the power value calculated by the power calculation unit;
a control unit that outputs a gate signal for driving the plurality of inverters;
with
The control unit provides a power conditioner that turns off a gate signal to the inverter to be stopped according to the number determined by the number determination unit.

また、本開示は、
発電装置から出力された直流電力を交流電力に変換する複数のインバータを制御する制御装置であって、
前記直流電力の電力値を演算する電力演算部と、
前記電力演算部により演算された前記電力値に基づいて、相互に並列に接続された前記複数のインバータのうち運転対象又は停止対象のインバータの台数を決定する台数決定部と、
前記複数のインバータを駆動するためのゲート信号を出力する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記台数決定部により決定された前記台数に応じて、前記停止対象のインバータへのゲート信号をオフする、制御装置を提供する。 This disclosure also provides
A control device that controls a plurality of inverters that convert DC power output from a power generation device to AC power,
a power calculation unit that calculates a power value of the DC power;
a number determination unit that determines the number of inverters to be operated or stopped among the plurality of inverters connected in parallel based on the power value calculated by the power calculation unit;
a control unit that outputs a gate signal for driving the plurality of inverters;
with
The control unit provides a control device that turns off a gate signal to the inverter to be stopped according to the number determined by the number determination unit.

本開示の技術によれば、インバータの運転台数制御を実現する回路の小型化が可能なパワーコンディショナ及び制御装置を提供できる。 According to the technique of the present disclosure, it is possible to provide a power conditioner and a control device capable of miniaturizing a circuit that realizes control of the number of operating inverters.

一実施形態における制御装置及び太陽光発電システムの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the control apparatus in one Embodiment, and a solar power generation system. ２台運転から１台運転に切り替えるためのアルゴリズムの一例を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing an example of an algorithm for switching from two-unit operation to one-unit operation; １台運転から２台運転に切り替えるためのアルゴリズムの一例を示すフローチャートである4 is a flow chart showing an example of an algorithm for switching from one-unit operation to two-unit operation; 切替指令部の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a switching command part. 各電流指令値の変化例を示す図である。It is a figure which shows the example of a change of each electric current command value. インバータの負荷率と変換効率の特性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the load factor of an inverter, and the characteristic of conversion efficiency. 一実施形態における制御装置を実現するためのハードウェア構成例を示す図である。It is a figure which shows the hardware structural example for implement|achieving the control apparatus in one Embodiment.

以下、図面を参照しながら発明を実施するための形態を詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１は、一実施形態における制御装置及びその制御装置を含む太陽光発電システムの構成例を示す図である。図１に示す太陽光発電システム１００は、パワーコンディショナ１０及び太陽電池２１を含む。パワーコンディショナ１０は、太陽電池２１からの直流電力を交流電力に変換し、太陽電池２１を系統連系ブレーカ５０を介して電力系統４０に連系させるように構成されている。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a control device and a photovoltaic power generation system including the control device in one embodiment. A photovoltaic power generation system 100 shown in FIG. 1 includes a power conditioner 10 and a solar cell 21 . The power conditioner 10 is configured to convert the DC power from the solar cell 21 into AC power and connect the solar cell 21 to the power grid 40 via the grid connection breaker 50 .

パワーコンディショナ１０は、制御装置１１、複数のインバータ１２ａ，１２ｂ、複数のインダクタ１３ａ，１３ｂ、複数のコンデンサ１４ａ，１４ｂを含む。また、パワーコンディショナ１０は、発電電圧センサ１５、出力電圧センサ１６、系統電圧センサ１７、発電電流センサ１８、複数の出力電流センサ１９ａ，１９ｂ、系統電流センサ２０を更に含む。 The power conditioner 10 includes a control device 11, a plurality of inverters 12a and 12b, a plurality of inductors 13a and 13b, and a plurality of capacitors 14a and 14b. The power conditioner 10 further includes a generated voltage sensor 15 , an output voltage sensor 16 , a grid voltage sensor 17 , a generated current sensor 18 , a plurality of output current sensors 19 a and 19 b and a grid current sensor 20 .

太陽電池２１は、発電装置の一例であり、複数のインバータ１２ａ，１２ｂの入力側に共通に接続される。太陽電池２１から出力された直流電力は、複数のインバータ１２ａ，１２ｂのうち一方又は両方により交流電力に変換される。インバータ１２ａから出力された交流電力は、インダクタ１３ａ及びコンデンサ１４ａを介して、電力系統４０へ出力され、インバータ１２ｂから出力された交流電力は、インダクタ１３ｂ及びコンデンサ１４ｂを介して、電力系統４０へ出力される。インダクタ１３ａ及びコンデンサ１４ａは、ＬＣフィルタを構成し、インダクタ１３ｂ及びコンデンサ１４ｂは、ＬＣフィルタを構成する。ＬＣフィルタは、電力系統４０へ出力される交流電流に含まれる高調波電流を除去するノイズ除去フィルタの一例である。 The solar cell 21 is an example of a power generation device, and is commonly connected to the input sides of the plurality of inverters 12a and 12b. The DC power output from the solar cell 21 is converted into AC power by one or both of the plurality of inverters 12a and 12b. The AC power output from the inverter 12a is output to the power system 40 via the inductor 13a and the capacitor 14a, and the AC power output from the inverter 12b is output to the power system 40 via the inductor 13b and the capacitor 14b. be done. The inductor 13a and capacitor 14a form an LC filter, and the inductor 13b and capacitor 14b form an LC filter. The LC filter is an example of a noise removal filter that removes harmonic currents contained in alternating current that is output to power system 40 .

複数のインバータ１２ａ，１２ｂは、相互に並列に接続され、太陽電池２１から出力された直流電力を交流電力に変換する。複数のインバータ１２ａ，１２ｂは、それぞれ、ゲート信号によって駆動される複数のスイッチング素子を有し、それらの複数のスイッチング素子がスイッチングすることによって、直流電力を交流電力に変換する構成を有する。 The plurality of inverters 12a and 12b are connected in parallel to each other and convert the DC power output from the solar cell 21 into AC power. The plurality of inverters 12a and 12b each have a plurality of switching elements driven by gate signals, and have a configuration for converting DC power into AC power by switching the plurality of switching elements.

なお、図１は、相互に並列に接続される２台のインバータ１２ａ，１２ｂを備える構成を例示する。しかしながら、本開示の技術は、相互に並列に接続される３台以上のインバータを制御する制御装置、又は、相互に並列に接続される３台以上のインバータを備えるパワーコンディショナにも適用可能である。 Note that FIG. 1 illustrates a configuration including two inverters 12a and 12b connected in parallel. However, the technology of the present disclosure can also be applied to a control device that controls three or more inverters connected in parallel, or to a power conditioner that includes three or more inverters connected in parallel. be.

制御装置１１は、太陽電池２１から可及的に大電力が出力されるように、太陽電池２１からの出力電力を制御するように構成されている。具体的には、制御装置１１は、太陽電池２１からの出力電圧が目標電圧値に一致するように、複数のインバータ１２ａ，１２ｂからの出力電流又は出力電力を制御する。以下の説明において、太陽電池２１からの出力電力、出力電圧及び出力電流を、便宜的に、Ｐ_ＰＶ、Ｖ_ＰＶ、Ｉ_ＰＶとそれぞれ記載する場合がある。また、電力系統４０の系統電圧及び電力系統４０への出力電流を、便宜的に、Ｖ_ａｃ、Ｉ_ａｃとそれぞれ記載する場合がある。電力系統４０への出力電流Ｉ_ａｃは、複数のインバータ１２ａ，１２ｂからの出力電流が重畳された交流電流を表す。 The control device 11 is configured to control the output power from the solar cell 21 so that the solar cell 21 outputs as much power as possible. Specifically, the control device 11 controls the output current or output power from the plurality of inverters 12a and 12b so that the output voltage from the solar cell 21 matches the target voltage value. In the following description, the output power, output voltage, and output current from the solar cell 21 may be referred to as _PPV , _VPV , and _IPV, respectively, for convenience. For convenience, the system voltage of the power system 40 and the output current to the power system 40 may be denoted as V _ac and I _ac , respectively. Output current _Iac to power system 40 represents an alternating current in which output currents from a plurality of inverters 12a and 12b are superimposed.

制御装置１１は、電力演算部１１１、台数決定部１１８及び制御部１２０を備える。電力演算部１１１は、太陽電池２１から出力された直流電力の電力値を演算する。台数決定部１１８は、電力演算部１１１により演算された電力値に基づいて、複数のインバータのうち運転対象又は停止対象のインバータの台数を決定し、決定した台数に応じた運転台数制御信号を制御部１２０に出力する。制御部１２０は、複数のインバータを駆動するためのゲート信号を出力する。制御部１２０は、台数決定部１１８により決定された台数に応じた運転台数制御信号に基づいて、運転対象のインバータへのゲート信号を繰り返しオンオフし、停止対象のインバータへのゲート信号をオフする。 The control device 11 includes a power calculation section 111 , a number determination section 118 and a control section 120 . The power calculator 111 calculates the power value of the DC power output from the solar cell 21 . The number determination unit 118 determines the number of inverters to be operated or stopped among the plurality of inverters based on the power value calculated by the power calculation unit 111, and controls the operating number control signal according to the determined number of inverters. Output to unit 120 . The control unit 120 outputs gate signals for driving the plurality of inverters. The control unit 120 repeatedly turns on and off the gate signal to the inverters to be operated and turns off the gate signal to the inverters to be stopped based on the operating number control signal corresponding to the number of units determined by the number determination unit 118 .

したがって、本実施形態によれば、停止対象のインバータへのゲート信号をオフすることで、当該停止対象のインバータを運転対象のインバータから切り離すことができる。したがって、サイリスタや接点スイッチなどの切り離し回路が無くても、インバータの運転台数制御を実現できるので、運転台数制御を実現する回路の小型化が可能となる。 Therefore, according to the present embodiment, by turning off the gate signal to the inverter to be stopped, the inverter to be stopped can be separated from the inverter to be operated. Therefore, even if there is no isolation circuit such as a thyristor or a contact switch, it is possible to realize the control of the number of operating inverters.

次に、本実施形態の構成について、より詳細に説明する。 Next, the configuration of this embodiment will be described in more detail.

本実施形態では、制御部１２０は、ＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）制御部１１２、有効電流制御部１１３、無効電流制御部１１４及び電流指令演算部１１５を含む。また、本実施形態では、制御部１２０は、複数の乗算器１１９ａ，１１９ｂ、複数の電流制御演算部１１６ａ，１１６ｂ及び複数のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）演算部１１７ａ，１１７ｂを更に含む。 In this embodiment, the controller 120 includes an MPPT (Maximum Power Point Tracking) controller 112 , an active current controller 113 , a reactive current controller 114 and a current command calculator 115 . In this embodiment, the controller 120 further includes multiple multipliers 119a and 119b, multiple current control calculators 116a and 116b, and multiple PWM (Pulse Width Modulation) calculators 117a and 117b.

電力演算部１１１は、発電電圧センサ１５により測定された出力電圧Ｖ_ＰＶの電圧値と、発電電流センサ１８により測定された出力電流Ｉ_ＰＶの電流値とを用いて、太陽電池２１の出力電力Ｐ_ＰＶの電力値を逐次（例えば、所定間隔で）演算するように構成されている。出力電力Ｐ_ＰＶは、太陽電池２１から出力された直流電力に相当する。電力演算部１１１は、演算した出力電力Ｐ_ＰＶの電力値を制御部１２０のＭＰＰＴ制御部１１２へ出力する。 The power calculation unit 111 uses the voltage value of the output voltage _VPV measured by the generated voltage sensor 15 and the current value of the output current _IPV measured by the generated current sensor 18 to calculate the output power P of the solar cell 21. The power value of _{the PV} is configured to be calculated sequentially (for example, at predetermined intervals). The output power P _PV corresponds to the DC power output from the solar cell 21 . Power calculation unit 111 outputs the calculated power value of output power _PPV to MPPT control unit 112 of control unit 120 .

ＭＰＰＴ制御部１１２は、例えば山登り法を用いて、電力演算部１１１により演算された出力電力Ｐ_ＰＶの電力値が最大になるように、出力電圧Ｖ_ＰＶの目標電圧値を演算する。ＭＰＰＴ制御部１１２は、演算した出力電圧Ｖ_ＰＶの目標電圧値を有効電流制御部１１３へ出力する。 The MPPT control unit 112 calculates a target voltage value of the output voltage _VPV using, for example, the hill-climbing method so that the power value of the output power _PPV calculated by the power calculation unit 111 becomes maximum. MPPT control section 112 outputs the calculated target voltage value of output voltage V _PV to active current control section 113 .

有効電流制御部１１３は、発電電圧センサ１５により測定された出力電圧Ｖ_ＰＶの電圧値と、ＭＰＰＴ制御部１１２により演算された出力電圧Ｖ_ＰＶの目標電圧値との差分値に基づいて、有効電流指令値を演算するように構成されている。有効電流制御部１１３は、演算した有効電流指令値を電流指令演算部１１５へ出力する。 The active current control unit 113 controls the active current based on the difference _value between the voltage value of the output voltage _VPV measured by the power generation voltage sensor 15 and the target voltage value of the output voltage VPV calculated by the MPPT control unit 112. It is configured to calculate a command value. Active current control section 113 outputs the calculated active current command value to current command calculation section 115 .

無効電流制御部１１４は、系統電圧Ｖ_ａｃの維持や太陽光発電システム１００の単独運転状態の検出のための無効電流指令値を演算するように構成されている。無効電流制御部１１４は、系統電圧センサ１７により測定された電力系統４０の系統電圧Ｖ_ａｃの電圧値と系統電流センサ２０により測定された電力系統４０への出力電流Ｉ_ａｃの電流値とに基づいて、無効電流指令値を演算する。無効電流制御部１１４は、演算した無効電流指令値を電流指令演算部１１５へ出力する。 The reactive current control unit 114 is configured to calculate a reactive current command value for maintaining the grid voltage _Vac and detecting an islanding state of the photovoltaic power generation system 100 . Reactive current control unit 114 is based on the voltage value of system voltage _Vac of power system 40 measured by system voltage sensor 17 and the current value of output current _Iac to power system 40 measured by system current sensor 20. to calculate the reactive current command value. Reactive current control section 114 outputs the calculated reactive current command value to current command calculation section 115 .

電流指令演算部１１５は、入力された有効電流指令値および無効電流指令値に基づいて、電流指令を演算するとともに、演算した電流指令を、乗算器１１９ａ，１１９ｂに出力するように構成されている。 Current command calculation unit 115 is configured to calculate a current command based on the input active current command value and reactive current command value, and to output the calculated current command to multipliers 119a and 119b. .

乗算器１１９ａは、電流指令演算部１１５から入力された電流指令に第１の指令係数Ｉ_{ｉｎｖ１＊}を乗算する補正演算をすることによって第１の交流電流指令を生成し、第１の交流電流指令を第１の電流制御演算部１１６ａに出力するように構成された第１の補正演算部である。乗算器１１９ｂは、電流指令演算部１１５から入力された電流指令に第２の指令係数Ｉ_{ｉｎｖ２＊}を乗算する補正演算をすることによって第２の交流電流指令を生成し、第２の交流電流指令を第２の電流制御演算部１１６ｂに出力するように構成された第２の補正演算部である。第１の指令係数Ｉ_{ｉｎｖ１＊}及び第２の指令係数Ｉ_{ｉｎｖ２＊}は、台数決定部１１８により生成される。 Multiplier 119a multiplies the current command input from current command calculation unit 115 by a first command coefficient I _inv1* to perform a correction calculation to generate a first AC current command. to the first current control calculation unit 116a. Multiplier 119b multiplies the current command input from current command calculation unit 115 by a second command coefficient I _inv2* to perform a correction operation to generate a second AC current command. to the second current control calculation unit 116b. The first command coefficient I _{inv1 *} and the second command coefficient I _{inv2 *} are generated by the number determining unit 118 .

第１の電流制御演算部１１６ａは、入力された第１の交流電流指令と、出力電圧センサ１６によって測定されたインバータ１２ａの出力電圧Ｖ_ｉｎｖと、出力電流センサ１９ａによって測定されたインバータ１２ａの出力電流Ｉ_ｉｎｖ１とに基づいて、インバータ１２ａの第１の電圧指令値を演算する。電流制御演算部１１６ａは、演算した第１の電圧指令値を、第１のＰＷＭ演算部１１７ａに出力する。 The first current control calculation unit 116a receives the input first alternating current command, the output voltage V _inv of the inverter 12a measured by the output voltage sensor 16, and the output of the inverter 12a measured by the output current sensor 19a. A first voltage command value for inverter 12a is calculated based on current _Iinv1 . The current control calculation unit 116a outputs the calculated first voltage command value to the first PWM calculation unit 117a.

第２の電流制御演算部１１６ｂは、入力された第２の交流電流指令と、出力電圧センサ１６によって測定されたインバータ１２ｂの出力電圧Ｖ_ｉｎｖと、出力電流センサ１９ｂによって測定されたインバータ１２ｂの出力電流Ｉ_ｉｎｖ２とに基づいて、インバータ１２ｂの第２の電圧指令値を演算する。電流制御演算部１１６ｂは、演算した第２の電圧指令値を、第２のＰＷＭ演算部１１７ｂに出力する。 The second current control calculation unit 116b receives the input second AC current command, the output voltage V _inv of the inverter 12b measured by the output voltage sensor 16, and the output of the inverter 12b measured by the output current sensor 19b. A second voltage command value for inverter 12b is calculated based on current _Iinv2 . The current control calculation unit 116b outputs the calculated second voltage command value to the second PWM calculation unit 117b.

第１のＰＷＭ演算部１１７ａは、入力された第１の電圧指令値に基づいて、インバータ１２ａに含まれる複数のスイッチング素子（図示せず）を動作させるためのゲートパルスを演算し、演算されたゲートパルスをインバータ１２ａに出力する。インバータ１２ａは、入力されたゲートパルスに基づいて複数のゲート信号を生成するゲート駆動回路と、ゲート駆動回路により生成された複数のゲート信号のうち対応するゲート信号によって駆動される複数のスイッチング素子とを有する。同様に、第２のＰＷＭ演算部１１７ｂは、入力された第２の電圧指令値に基づいて、インバータ１２ｂに含まれる複数のスイッチング素子（図示せず）のゲートパルスを演算し、演算されたゲートパルスをインバータ１２ｂに出力する。インバータ１２ｂは、入力されたゲートパルスに基づいて複数のゲート信号を生成するゲート駆動回路と、ゲート駆動回路により生成された複数のゲート信号のうち対応するゲート信号によって駆動される複数のスイッチング素子とを有する。 The first PWM calculation unit 117a calculates a gate pulse for operating a plurality of switching elements (not shown) included in the inverter 12a based on the input first voltage command value. A gate pulse is output to the inverter 12a. The inverter 12a includes a gate drive circuit that generates a plurality of gate signals based on an input gate pulse, and a plurality of switching elements that are driven by corresponding gate signals out of the plurality of gate signals generated by the gate drive circuit. have Similarly, the second PWM calculation unit 117b calculates gate pulses of a plurality of switching elements (not shown) included in the inverter 12b based on the input second voltage command value, and the calculated gate pulse A pulse is output to the inverter 12b. The inverter 12b includes a gate drive circuit that generates a plurality of gate signals based on the input gate pulse, and a plurality of switching elements that are driven by corresponding gate signals among the gate signals generated by the gate drive circuit. have

インバータ１２ａは、制御装置１１の第１のＰＷＭ演算部１１７ａから出力されたＰＷＭ信号（ゲートパルス）に従って、複数のスイッチング素子を繰り返しオンオフし、太陽電池２１から供給される直流電力を、電力系統４０で使われる交流電力に変換する。同様に、インバータ１２ｂは、制御装置１１の第２のＰＷＭ演算部１１７ｂから出力されたＰＷＭ信号（ゲートパルス）に従って、複数のスイッチング素子を繰り返しオンオフし、太陽電池２１から供給される直流電力を、電力系統４０で使われる交流電力に変換する。このように、インバータ１２ａ，１２ｂのそれぞれには、電力系統４０に連系するために必要な変調波信号をキャリア信号と比較することで生成されたＰＷＭ信号が入力されることによって、複数のスイッチング素子がスイッチングする。 The inverter 12a repeatedly turns on and off a plurality of switching elements in accordance with the PWM signal (gate pulse) output from the first PWM operation section 117a of the control device 11, and supplies the DC power supplied from the solar cell 21 to the power system 40. Converts to AC power used in Similarly, the inverter 12b repeatedly turns on and off a plurality of switching elements in accordance with the PWM signal (gate pulse) output from the second PWM operation section 117b of the control device 11, and converts the DC power supplied from the solar cell 21 into It converts to AC power used in the power system 40 . In this way, each of the inverters 12a and 12b receives a PWM signal generated by comparing a modulated wave signal required for interconnection with the power system 40 with a carrier signal, thereby performing a plurality of switching operations. The element switches.

インバータの一方又は両方がこのように動作することにより、太陽電池２１からの出力電圧Ｖ_ＰＶは、所望の目標電圧に制御される。その結果、可及的に最大電力が太陽電池２１から出力される。 By operating one or both of the inverters in this manner, the output voltage _VPV from the solar cell 21 is controlled to the desired target voltage. As a result, the maximum possible power is output from the solar cell 21 .

台数決定部１１８は、電力演算部１１１により演算された電力値に基づいて、複数のインバータのうち運転対象又は停止対象のインバータの台数を決定し、決定した台数に応じた運転台数制御信号（この場合、指令係数Ｉ_{ｉｎｖ１＊}，Ｉ_{ｉｎｖ２＊}）を制御部１２０に出力する。台数決定部１１８は、切替判定部１１８１および切替指令部１１８２を有する。 The number determination unit 118 determines the number of inverters to be operated or stopped among the plurality of inverters based on the power value calculated by the power calculation unit 111, and outputs an operating number control signal (this In this case, the command coefficients I _inv1* and I _inv2* ) are output to the control unit 120 . The number determination unit 118 has a switching determination unit 1181 and a switching command unit 1182 .

切替判定部１１８１は、太陽電池２１の出力電圧Ｖ_ＰＶの検出値、太陽電池２１の出力電力Ｐ_ＰＶの検出値及び電力系統４０の系統電圧Ｖ_ａｃの検出値に基づき、２台運転から１台運転へ切り替えてよいか、１台運転から２台運転へ切り替えてよいか、の判定を行う。 Based on the detected value of the output voltage _VPV of the solar cell 21, the detected value of the output power _PPV of the solar cell 21, and the detected value of the system voltage _Vac of the electric power system 40, the switching determination unit 1181 switches from two-unit operation to one unit. A determination is made as to whether it is permissible to switch to operation or whether it is permissible to switch from one-unit operation to two-unit operation.

切替判定部１１８１のアルゴリズムは、例えば図２，３に示すフローチャートのように作成される。 The algorithm of the switching determination unit 1181 is created, for example, like the flow charts shown in FIGS.

図２は、２台運転から１台運転に切り替えるためのアルゴリズムの一例を示すフローチャートである。 FIG. 2 is a flow chart showing an example of an algorithm for switching from two-machine operation to single-machine operation.

２台運転から１台運転に切り替えるための第１の条件Ｓ１０は、電力演算部１１１により演算された太陽電池２１の出力電力Ｐ_ＰＶの電力値が閾値Ａよりも低いことである。閾値Ａは、第１の電力閾値の一例である。閾値Ａは、運転対象のインバータの台数減少後の総定格電力（この場合、１台の運転対象のインバータの定格電力）を超えない範囲で自由に設定可能である。複数のインバータの定格電力は同じため、閾値Ａは、インバータ１台当たりの定格電力と、運転対象のインバータの減少後の台数との積を超えない範囲で設定されてもよい。閾値Ａは、太陽電池２１への日射の急変などを考慮して、ある程度定格電力に対してマージンを持たせておくことが好ましい。 A first condition S10 for switching from two-unit operation to one-unit operation is that the power value of the output power P _PV of the solar cell 21 calculated by the power calculation unit 111 is lower than the threshold value A. Threshold A is an example of a first power threshold. The threshold A can be freely set within a range not exceeding the total rated power after the number of inverters to be operated is reduced (in this case, the rated power of one inverter to be operated). Since the rated power of a plurality of inverters is the same, the threshold A may be set within a range that does not exceed the product of the rated power per inverter and the reduced number of inverters to be operated. It is preferable that the threshold A has a certain margin with respect to the rated power in consideration of a sudden change in solar radiation on the solar cell 21 .

２台運転から１台運転に切り替えるための第２の条件Ｓ２０は、交流電力が供給される電力系統４０の系統電圧Ｖ_ａｃの電圧値（系統電圧センサ１７により測定される値）が、Ｂ < Ｖ_ａｃ < Ｃの所定の電圧範囲内にあることである。閾値Ｂ，Ｃは、パワーコンディショナ１０の定格電圧範囲内で自由に設定することができる。系統電圧Ｖ_ａｃの変動が起こっているとき、パワーコンディショナ１０側で系統電圧Ｖ_ａｃの変動を安定化させるために動的に無効電力制御を行う場合がある。第２の条件Ｓ２０の意味は、この無効電力制御と運転台数変更を同時に行って不用意な動作となるのを回避することにある。よって、系統電圧Ｖ_ａｃでの判定の代わりに、動的な無効電力制御が動作していることを表すフラグを用いて判定を行ってもよい。 A second condition S20 for switching from two-unit operation to single-unit operation is that the voltage value of the system voltage V _ac of the power system 40 to which AC power is supplied (the value measured by the system voltage sensor 17) is B< Within a predetermined voltage range of V _ac <C. Threshold values B and C can be freely set within the rated voltage range of the power conditioner 10 . When the system voltage _Vac fluctuates, the power conditioner 10 may dynamically perform reactive power control to stabilize the system voltage _Vac fluctuation. The meaning of the second condition S20 is to avoid inadvertent operation by performing this reactive power control and changing the number of operating machines at the same time. Therefore, the determination may be made using a flag indicating that the dynamic reactive power control is operating instead of using the system voltage _Vac .

２台運転から１台運転に切り替えるための第３の条件Ｓ３０は、発電電圧センサ１５により測定された太陽電池２１の出力電圧Ｖ_ＰＶの電圧値が閾値Ｄよりも高いことである。閾値Ｄは、第１の電圧閾値の一例である。閾値Ｄは、系統電圧Ｖ_ａｃの整流電圧値以上で、かつ、定格直流電圧値以下の範囲で自由に設定可能である。しかし、閾値Ｄは、系統電圧Ｖ_ａｃの整流電圧値に対してある程度マージンを持たせておくことが好ましい。 A third condition S30 for switching from two-unit operation to one-unit operation is that the voltage value of the output voltage _VPV of the solar cell 21 measured by the generated voltage sensor 15 is higher than the threshold D. Threshold D is an example of a first voltage threshold. The threshold value D can be freely set within a range equal to or higher than the rectified voltage value of the system voltage _Vac and equal to or lower than the rated DC voltage value. However, it is preferable that the threshold value D has some margin with respect to the rectified voltage value of the system voltage _Vac .

また、切替判定部１１８１は、系統電圧Ｖ_ａｃの電圧値（系統電圧センサ１７により測定される値）に応じて閾値Ｄを変更してもよい。これにより、系統電圧Ｖ_ａｃの電圧値が変化しても適切な閾値Ｄを設定可能である。また、閾値Ｄは、パワーコンディショナ１０の定格交流電圧値に応じて決まる固定値として設定されてもよい。 Further, switching determination unit 1181 may change threshold value D according to the voltage value of system voltage _Vac (the value measured by system voltage sensor 17). As a result, an appropriate threshold value D can be set even if the voltage value of the system voltage _Vac changes. Also, the threshold value D may be set as a fixed value determined according to the rated AC voltage value of the power conditioner 10 .

切替判定部１１８１は、第１～３の条件Ｓ１０，２０，３０が全て成立すると、インバータ運転台数を２台から１台に切り替えると判定する（インバータの運転台数を減少させると判定する）。 When all of the first to third conditions S10, 20, and 30 are satisfied, the switching determination unit 1181 determines to switch the number of operating inverters from two to one (determines to decrease the number of operating inverters).

図３は、１台運転から２台運転に切り替えるためのアルゴリズムの一例を示すフローチャートである。 FIG. 3 is a flow chart showing an example of an algorithm for switching from single-machine operation to dual-machine operation.

１台運転から２台運転に切り替えるための第１の条件Ｓ４０は、電力演算部１１１により演算された太陽電池２１の出力電力Ｐ_ＰＶの電力値が閾値Ｅよりも高いことである。閾値Ｅは、第２の電力閾値の一例である。閾値Ｅは、現在運転しているインバータの総定格電力（この場合、現在運転中の１台のインバータの定格電力）を超えない範囲で、かつ、閾値Ａより大きい値に設定可能である。閾値Ｅは、太陽電池２１への日射の急変等により太陽電池２１の出力が閾値Ｅ付近を変動して、台数切替が断続的に発生することがないように、閾値Ａに対してマージンを持たせておくことが好ましい。 A first condition S40 for switching from one-unit operation to two-unit operation is that the power value of the output power _PPV of the solar cell 21 calculated by the power calculation unit 111 is higher than the threshold E. Threshold E is an example of a second power threshold. The threshold E can be set to a value greater than the threshold A within a range not exceeding the total rated power of the inverters currently in operation (in this case, the rated power of one inverter currently in operation). The threshold E has a margin with respect to the threshold A so that the output of the solar cell 21 fluctuates around the threshold E due to a sudden change in the solar radiation to the solar cell 21, and the number switching does not occur intermittently. It is preferable to let

１台運転から２台運転に切り替えるための第２の条件Ｓ５０は、系統電圧Ｖ_ａｃの電圧値（系統電圧センサ１７により測定される値）が、Ｂ < Ｖ_ａｃ < Ｃの所定の電圧範囲内にない（当該範囲を逸脱する）ことである。第２の条件Ｓ５０が成立する状況では、上述の無効電力制御が行われていないと考えられるからである。 A second condition S50 for switching from one-unit operation to two-unit operation is that the voltage value of the system voltage _Vac (the value measured by the system voltage sensor 17) is within a predetermined voltage range of B< _Vac <C. (beyond the scope). This is because it is considered that the above-described reactive power control is not performed in a situation where the second condition S50 is satisfied.

１台運転から２台運転に切り替えるための第３の条件Ｓ６０は、発電電圧センサ１５により測定された太陽電池２１の出力電圧Ｖ_ＰＶの電圧値が閾値Ｆよりも低いことである。閾値Ｆは、第２の電圧閾値の一例である。閾値Ｆは、系統電圧Ｖ_ａｃの整流電圧値以上で、かつ、閾値Ｄよりも小さい値に設定可能である。閾値Ｆは、太陽電池２１への日射の急変等により太陽電池２１の出力電圧が閾値Ｆ付近を変動して、台数切替が断続的に発生することがないように、閾値Ｄに対してマージンを持たせておくことが好ましい。 A third condition S60 for switching from one-unit operation to two-unit operation is that the voltage value of the output voltage V _PV of the solar cell 21 measured by the power generation voltage sensor 15 is lower than the threshold F. Threshold F is an example of a second voltage threshold. The threshold F can be set to a value equal to or higher than the rectified voltage value of the system voltage _Vac and smaller than the threshold D. The threshold value F has a margin with respect to the threshold value D so that the output voltage of the solar cells 21 fluctuates around the threshold F due to a sudden change in the solar radiation to the solar cells 21, and the number switching does not occur intermittently. It is preferable to keep it.

切替判定部１１８１は、第１～３の条件Ｓ４０，５０，６０のうちいずれか一つが成立すると、インバータ運転台数を１台から２台に切り替えると判定する（インバータの運転台数を増加させると判定する）。 When any one of the first to third conditions S40, 50, and 60 is satisfied, the switching determination unit 1181 determines to switch the number of operating inverters from one to two (determines to increase the number of operating inverters). do).

図２，３のフローチャートの各条件Ｓ１０～６０のうち一部又は全部は、時限を設定することができる。例えば、条件Ｓ１０は、出力電力Ｐ_ＰＶの電力値が閾値Ａよりも低い状態が所定の時間継続した場合、成立する（ＹＥＳ）と判定され、所定の時間継続する前に出力電力Ｐ_ＰＶの電力値が閾値Ａよりも高いことが測定された場合、不成立（ＮＯ）と判定される。このように、時限の設定により、例えば太陽電池２１の出力電力Ｐ_ＰＶが閾値Ａ付近を変動する場合、台数切替が断続的に発生するのを防ぐことができる。他の条件Ｓ２０等についても同様である。 A time limit can be set for some or all of the conditions S10 to S60 in the flow charts of FIGS. For example, the condition S10 is determined to be satisfied (YES) when the power value of the output power _PPV is _lower than the threshold value A for a predetermined period of time. If the value is measured to be higher than threshold A, it is determined not to be true (NO). Thus, by setting the time limit, for example, when the output power _PPV of the solar cell 21 fluctuates around the threshold value A, it is possible to prevent the number switching from occurring intermittently. The same applies to other conditions such as S20.

また、図２，３は、運転台数を２台から１台又は１台から２台に切り替えるときのフローチャートを示す。しかしながら、図２，３は、３台以上相互に並列接続されるインバータを有するパワーコンディショナにおいても、適用可能である（例えば、運転台数を３台から２台又は２台から３台に切り替える場合など）。３台以上のインバータ間で運転又は停止を切り替える場合、閾値Ａおよび閾値Ｅは、例えば、インバータの運転台数の切り替え後に運転継続するインバータの総定格電力を超えない範囲で設定される。 2 and 3 show flowcharts for switching the number of operating units from two to one or from one to two. However, FIGS. 2 and 3 are also applicable to a power conditioner having three or more inverters connected in parallel (for example, when switching the number of operating units from three to two or from two to three). Such). When switching operation or stop between three or more inverters, the threshold A and the threshold E are set, for example, within a range not exceeding the total rated power of the inverters that continue to operate after switching the number of operating inverters.

また、図２において、Ｓ１０，２０，３０が全て成立した場合に限られず、切替判定部１１８１は、Ｓ１０が成立した場合、運転対象のインバータの台数を減少させると判定してもよい。また、図２において、切替判定部１１８１は、Ｓ１０が成立し、且つ、Ｓ３０が成立した場合、運転対象のインバータの台数を減少させると判定してもよい。 Further, in FIG. 2, the switching determination unit 1181 may determine to decrease the number of inverters to be operated when S10 is established, without being limited to the case where all of S10, 20, and 30 are established. In addition, in FIG. 2, the switching determination unit 1181 may determine to decrease the number of inverters to be operated when S10 is established and S30 is established.

切替指令部１１８２（図１参照）は、図４のように、切替判定部１１８１の判定結果に基づき、各インバータの電流指令を切り替え、切り替え時のステップ指令をローパスフィルタ（ＬＰＦ４１，４２）に通す。これにより、なだらかに変化する電流指令（この場合、指令係数Ｉ_{ｉｎｖ１＊}，Ｉ_{ｉｎｖ２＊}）を生成でき、電力系統４０に与える出力急変等のショックを抑制できる。このとき、電力系統４０にショックを与えないようにするという目的を逸脱しなければ、ＬＰＦ以外の方法を用いて、電流指令を生成してもよい。例えば、ある変化率で直線的に指令値を減らす、もしくは増やすようにしてもよい。また、ＬＰＦの時定数については、ＬＰＦ４１，４２で同じ値であれば任意に設定してもよい。 The switching command unit 1182 (see FIG. 1) switches the current command for each inverter based on the determination result of the switching determination unit 1181 as shown in FIG. . As a result, a gently changing current command (in this case, the command coefficients I _inv1* and I _inv2* ) can be generated, and a shock such as a sudden output change applied to the electric power system 40 can be suppressed. At this time, the current command may be generated using a method other than the LPF as long as it does not deviate from the purpose of not giving a shock to the electric power system 40 . For example, the command value may be linearly decreased or increased at a certain rate of change. Also, the time constant of the LPF may be set arbitrarily as long as the LPFs 41 and 42 have the same value.

図５は、図４における各電流指令値の動作例を示す図である。台数運転条件成立前（つまり、切替判定部１１８１が台数変更すると判定する前）は、インバータ１２ａ，１２ｂの電流指令（この場合、指令係数Ｉ_{ｉｎｖ１＊}、Ｉ_{ｉｎｖ２＊}）は、ともに５０％（＝０．５）である。台数運転条件が成立すると（つまり、切替判定部１１８１が運転台数を２台から１台に変更すると判定すると）、切替指令部１１８２は、Ｉ_{ｉｎｖ１＊}を５０％から１００％（＝１）にＬＰＦ４１等により漸増させ、Ｉ_{ｉｎｖ２＊}を５０％から０％（＝０）にＬＰＦ４２等により漸減させる。ここで、Ｉ_{ｉｎｖ２＊}が０％となると、インバータ１２ｂ内の複数のスイッチング素子の全てのゲート信号が完全にオフとなる。この状態は、機械的な開閉器を用いて、停止対象のインバータを運転対象のインバータから切り離すことに相当する動作となる。よって、制御部１２０は、切替指令部１１８２からの指令係数に基づき、停止対象のインバータ１２ｂの電流を零まで漸減させる期間に、運転対象のインバータ１２ａの電流を漸増させることになる。 FIG. 5 is a diagram showing an operation example of each current command value in FIG. Before the unit operation condition is satisfied (that is, before the switching determination unit 1181 determines that the number of units is to be changed), the current commands for the inverters 12a and 12b (in this case, the command coefficients I _inv1* and I _inv2* ) are both 50% (= 0.5). When the number of operating units condition is satisfied (that is, when the switching determination unit 1181 determines that the number of operating units is changed from two to one), the switching command unit 1182 changes I _inv1* from 50% to 100% (=1). etc., and I _inv2* is gradually decreased from 50% to 0% (=0) by LPF42 or the like. Here, when I _inv2* becomes 0%, all the gate signals of the plurality of switching elements in the inverter 12b are completely turned off. This state is an operation corresponding to disconnecting the inverter to be stopped from the inverter to be operated using a mechanical switch. Therefore, based on the command coefficient from the switching command unit 1182, the control unit 120 gradually increases the current of the inverter 12a to be operated during the period in which the current of the inverter 12b to be stopped is gradually decreased to zero.

また、Ｉ_{ｉｎｖ１＊}を５０％から１００％に増加させる一方で、Ｉ_{ｉｎｖ２＊}を５０％から０％に減少させるので、停止対象のインバータ１２ｂが停止する前に出力していた電流値を、運転対象のインバータ１２ａが負担することになる。このように、制御部１２０は、台数決定部１１８により決定された台数に応じて、停止対象のインバータが出力していた電流値を負担するためのゲート信号を運転対象のインバータへ出力する。これにより、台数の変更前後で電力系統４０に対する出力電流の急変を抑制できる。 In addition, while I _inv1* is increased from 50% to 100%, I _inv2* is decreased from 50% to 0%. The target inverter 12a bears the cost. In this manner, control unit 120 outputs a gate signal for bearing the current value output by the inverter to be stopped to the inverter to be operated according to the number of inverters determined by number determining unit 118 . As a result, sudden changes in the output current to the power system 40 can be suppressed before and after the change in the number of units.

インバータ１２ｂを停止させた後、切替判定部１１８１が運転台数を１台から２台に変更すると判定すると、切替指令部１１８２は、Ｉ_{ｉｎｖ１＊}を１００％から５０％にＬＰＦ４１等により漸減させ、Ｉ_{ｉｎｖ２＊}を０％から５０％にＬＰＦ４２等により漸増させる。よって、制御部１２０は、切替指令部１１８２からの指令係数に基づき、停止対象のインバータ１２ｂの電流を零から漸増させる期間に、運転対象のインバータ１２ａの電流を漸減させることになる。 After the inverter 12b is stopped, when the switching determination unit 1181 determines that the number of units in operation is to be changed from 1 to 2, the switching command unit 1182 gradually decreases I _inv1* from 100% to 50% by the LPF 41 or the like. Increment _inv2* from 0% to 50% with LPF42 or the like. Therefore, based on the command coefficient from the switching command unit 1182, the control unit 120 gradually decreases the current of the inverter 12a to be operated during the period in which the current of the inverter 12b to be stopped is gradually increased from zero.

ここで、図５において、切替指令部１１８２は、Ｉ_{ｉｎｖ１＊}とＩ_{ｉｎｖ２＊}の総和が一定（この場合、１００％（＝１））に維持されるように、Ｉ_{ｉｎｖ１＊}とＩ_{ｉｎｖ２＊}を調整することが好ましい。これにより、パワーコンディショナ１０全体として見たときの有効電流および無効電流の出力は、インバータの台数変更の実施前後でほとんど変化しないので、電力系統４０に対する出力急変を抑制できる。よって、制御部１２０は、電流指令演算部１１５により演算された電流指令が一定に維持されるように、乗算器１１９ａから出力される第１の交流電流指令及び乗算器１１９ｂから出力される第２の交流電流指令を調整できる。このように、制御部１２０は、切替指令部１１８２からの指令係数に基づき、複数のインバータの総出力が、運転対象のインバータの台数を変更する前後で変化しないように、それらの複数のインバータのゲートを制御することが好ましい。 Here, in FIG. 5, the switching command unit 1182 changes I _inv1* and I _inv2* so that the sum of I _inv1 * and I _inv2 * is kept constant (in this case, 100% (=1)). Adjusting is preferred. As a result, the active current and reactive current outputs of power conditioner 10 as a whole hardly change before and after the change in the number of inverters, so that sudden changes in output to power system 40 can be suppressed. Therefore, the control unit 120 controls the first AC current command output from the multiplier 119a and the second AC current command output from the multiplier 119b so that the current command calculated by the current command calculation unit 115 is kept constant. AC current command can be adjusted. In this way, based on the command coefficient from the switching command unit 1182, the control unit 120 controls the output of the plurality of inverters so that the total output of the plurality of inverters does not change before and after the number of inverters to be operated is changed. It is preferable to control the gate.

図４，５は、インバータが２台構成のパワーコンディショナについて示したが、相互に並列接続された３台以上のインバータを備えるパワーコンディショナにおいても適用可能である。その場合、切替指令部１１８２は、例えば、運転台数変更後に停止対象となるインバータの出力電流指令値を０％に設定し、運転対象のインバータの出力電流指令値を、台数変更前の指令値に、インバータの停止により不足する分の指令値を合算した値に設定する。つまり、停止対象のインバータが停止する前に出力していた電流値を、運転対象のインバータが負担する。 Although FIGS. 4 and 5 show a power conditioner having a two-inverter configuration, they are also applicable to power conditioners having three or more inverters connected in parallel. In that case, the switching command unit 1182, for example, sets the output current command value of the inverter to be stopped after the number of operating inverters is changed to 0%, and sets the output current command value of the inverter to be operated to the command value before the number change. , set to the sum of the command value for the shortage due to the stop of the inverter. In other words, the inverter to be operated bears the current value output by the inverter to be stopped before it was stopped.

このように、本実施形態では、インバータの運転台数の変更を実施する負荷率となったとき、停止するインバータのゲート信号をオフにする。停止するインバータのゲート信号をオフさせるにより、サイリスタや機械的な開閉器などの切り離し回路を追加しなくても、インバータの運転台数制御を行うことができる。よって、インバータの運転台数制御を実現する回路の小型化が可能となり、ひいては、パワーコンディショナの小型化が可能となる。また、図６に示すように、インバータの負荷率が低い領域でも、運転台数制御を行うことによって、運転台数制御を行わない場合に比べて、複数のインバータ全体での変換効率を改善できる。 Thus, in this embodiment, the gate signal of the inverter to be stopped is turned off when the load factor for changing the number of operating inverters is reached. By turning off the gate signal of the inverter to be stopped, it is possible to control the number of operating inverters without adding an isolation circuit such as a thyristor or a mechanical switch. Therefore, it is possible to reduce the size of the circuit that realizes the control of the number of operating inverters, and thus to reduce the size of the power conditioner. Further, as shown in FIG. 6, even in a region where the load factor of the inverters is low, by controlling the number of operating inverters, the conversion efficiency of the entire plurality of inverters can be improved compared to the case where the control of the number of operating inverters is not performed.

また、接続する電力系統４０の系統電圧Ｖ_ａｃの整流電圧値よりも、太陽電池２１の出力電圧Ｖ_ＰＶが低くなると、何ら対策をしなければ、インバータ内の還流ダイオードを通して太陽電池２１に逆充電が発生するおそれがある。これを防ぐため、本実施形態では、太陽電池２１の出力電圧Ｖ_ＰＶを監視し、出力電圧Ｖ_ＰＶが逆充電が発生するレベルよりも高い場合に、運転台数を減少させる（図２の条件Ｓ３０参照）。これにより、逆充電が発生していない状況のときに、運転台数を減少させることができ、運転台数の減少による負荷が太陽電池２１又は電力系統４０にかかることを防止できる。また、逆充電の検出のための出力電圧Ｖ_ＰＶの測定は、ＭＰＰＴ制御に使用する測定値と共通化でき、つまり、発電電圧センサ１５を共通化できるので、新たなセンサを追加しなくても、逆充電を検出できる。 Also, if the output voltage _VPV of the solar cell 21 becomes lower than the rectified voltage value of the system voltage _Vac of the power system 40 to which it is connected, the solar cell 21 will be reverse charged through the freewheeling diode in the inverter if no countermeasures are taken. may occur. In order to prevent this, in this embodiment, the output voltage _VPV of the solar cell 21 is monitored, and if the output voltage _VPV is higher than the level at which reverse charging occurs, the number of operating units is reduced (condition S30 in FIG. 2). reference). As a result, the number of operating units can be reduced when reverse charging is not occurring, and it is possible to prevent the solar cell 21 or the power system 40 from being overloaded by the reduction in the operating number. In addition, the measurement of the output voltage V _PV for detecting reverse charging can be shared with the measured value used for MPPT control, that is, the generated voltage sensor 15 can be shared, so there is no need to add a new sensor. , can detect reverse charging.

また、運転台数の変更時には、停止対象のインバータの電流を徐々に減らし、運転継続するインバータの電流を徐々に増やす制御を行うことで、ゼロクロス検出回路などの追加回路がなくても、電力系統４０に与える出力急変等のショックを抑制できる。 In addition, when changing the number of units in operation, by gradually decreasing the current of the inverters to be stopped and gradually increasing the current of the inverters that continue to operate, the electric power system 40 can be operated even without an additional circuit such as a zero-cross detection circuit. It is possible to suppress shock such as sudden output change given to.

図７は、一実施形態における制御装置を実現するためのハードウェア構成例を示す図である。制御装置１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサ３０と、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）などで構成されるメモリ３１と、入出力インターフェース３２とにより実現することが可能である。プロセッサ３０、メモリ３１及び入出力インターフェース３２は、バス３３に接続され、バス３３を介して、データ、制御情報などの受け渡しを相互に行うことが可能である。 FIG. 7 is a diagram illustrating a hardware configuration example for realizing a control device according to one embodiment. The control device 11 can be realized by a processor 30 such as a CPU (Central Processing Unit), a memory 31 composed of a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), etc., and an input/output interface 32. is. The processor 30 , memory 31 and input/output interface 32 are connected to a bus 33 , and can mutually exchange data, control information, and the like via the bus 33 .

制御装置１１を実現する場合、制御装置１１用のプログラムをメモリ３１に格納しておき、このプログラムをプロセッサ３０が実行することにより、制御装置１１の台数決定部１１８等の各機能部が実現される。 When implementing the control device 11, a program for the control device 11 is stored in the memory 31, and each functional unit of the control device 11 such as the number determining unit 118 is implemented by executing the program by the processor 30. be.

以上、パワーコンディショナ及び制御装置を実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。 Although the power conditioner and the control device have been described above with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. Various modifications and improvements such as combination or replacement with part or all of other embodiments are possible within the scope of the present invention.

例えば、本実施形態における制御装置及びパワーコンディショナは、太陽電池の発電電力を複数のインバータを用いて制御する太陽光発電システムに用いられる場合に限られない。例えば、本実施形態における制御装置及びパワーコンディショナは、風力発電システム又は水力発電システムといった、常時変動する電力を複数のインバータを用いて変換する、その他の発電システムにも適用可能である。 For example, the control device and power conditioner according to the present embodiment are not limited to being used in a photovoltaic power generation system that controls power generated by a solar cell using a plurality of inverters. For example, the control device and power conditioner in this embodiment can also be applied to other power generation systems such as a wind power generation system or a hydraulic power generation system, in which constantly fluctuating electric power is converted using a plurality of inverters.

１０パワーコンディショナ
１１制御装置
１２ａ，１２ｂインバータ
１５発電電圧センサ
１６出力電圧センサ
１７系統電圧センサ
１８発電電流センサ
１９ａ，１９ｂ出力電流センサ
２０系統電流センサ
２１太陽電池
４０電力系統
１００太陽光発電システム
１１１電力演算部
１１８台数決定部
１２０制御部 10 power conditioner 11 control device 12a, 12b inverter 15 generated voltage sensor 16 output voltage sensor 17 grid voltage sensor 18 generated current sensor 19a, 19b output current sensor 20 grid current sensor 21 solar cell 40 power grid 100 photovoltaic power generation system 111 power Operation unit 118 Number determination unit 120 Control unit

Claims

a plurality of inverters that are connected in parallel to each other and convert the DC power output from the power generation device into AC power;
a power calculation unit that calculates a power value of the DC power;
a number determination unit that determines the number of inverters to be operated or stopped among the plurality of inverters based on the power value calculated by the power calculation unit;
a control unit that outputs a gate signal for driving the plurality of inverters;
with
When the power value calculated by the power calculation unit is lower than a first power threshold and the voltage value of the DC power is higher than the first voltage threshold, the number determination unit determines whether the operation target Reduce the number of inverters,
The power conditioner, wherein the control unit turns off a gate signal to the inverter to be stopped according to the number determined by the number determination unit.

The number determination unit determines that the power value calculated by the power calculation unit is higher than a second power threshold larger than the first power threshold, or the voltage value of the DC power is the first voltage The power conditioner according to claim 1 , wherein the number of inverters to be operated is increased when the voltage is lower than a second voltage threshold smaller than the threshold.

3. The power conditioner according to claim 1 , wherein said first voltage threshold is variable according to a voltage value of a system voltage of a power system to which said AC power is supplied.

The number determination unit determines that the power value calculated by the power calculation unit is lower than the first power threshold, the voltage value of the DC power is higher than the first voltage threshold, and the 4. The power conditioner according to any one of claims 1 to 3 , wherein the number of inverters to be operated is reduced when a system voltage value of a power system to which AC power is supplied is within a predetermined voltage range. vegetable.

The number determination unit determines that the power value calculated by the power calculation unit is higher than a second power threshold larger than the first power threshold, or the voltage value of the DC power is the first voltage 5. The power conditioner according to claim 4 , wherein when the voltage value of the system voltage is lower than a second voltage threshold smaller than the threshold, or when the voltage value of the system voltage is not within the predetermined voltage range, the number of the objects to be operated is increased. .

a plurality of inverters that are connected in parallel to each other and convert the DC power output from the power generation device into AC power;
a power calculation unit that calculates a power value of the DC power;
a number determination unit that determines the number of inverters to be operated or stopped among the plurality of inverters based on the power value calculated by the power calculation unit;
a control unit that outputs a gate signal for driving the plurality of inverters;
with
The number determination unit changes the number of inverters to be operated when the condition for changing the number of inverters to be operated continues for a predetermined time,
The power conditioner, wherein the control unit turns off a gate signal to the inverter to be stopped according to the number determined by the number determination unit.

a plurality of inverters that are connected in parallel to each other and convert the DC power output from the power generation device into AC power;
a power calculation unit that calculates a power value of the DC power;
a number determination unit that determines the number of inverters to be operated or stopped among the plurality of inverters based on the power value calculated by the power calculation unit;
a control unit that outputs a gate signal for driving the plurality of inverters;
with
The control unit turns off a gate signal to the inverter to be stopped according to the number of units determined by the number determination unit ;
The power conditioner, wherein the control unit gradually increases the current of the inverter to be operated during a period in which the current of the inverter to be stopped is gradually decreased to zero.

a plurality of inverters that are connected in parallel to each other and convert the DC power output from the power generation device into AC power;
a power calculation unit that calculates a power value of the DC power;
a number determination unit that determines the number of inverters to be operated or stopped among the plurality of inverters based on the power value calculated by the power calculation unit;
a control unit that outputs a gate signal for driving the plurality of inverters;
with
The control unit turns off a gate signal to the inverter to be stopped according to the number of units determined by the number determination unit ;
The power conditioner, wherein the control unit gradually decreases the current of the inverter to be operated during a period in which the current of the inverter to be stopped is gradually increased from zero.

a plurality of inverters that are connected in parallel to each other and convert the DC power output from the power generation device into AC power;
a power calculation unit that calculates a power value of the DC power;
a number determination unit that determines the number of inverters to be operated or stopped among the plurality of inverters based on the power value calculated by the power calculation unit;
a control unit that outputs a gate signal for driving the plurality of inverters;
with
The control unit turns off a gate signal to the inverter to be stopped according to the number of units determined by the number determination unit ;
The controller controls the first current command and the second current command so that a sum of the first current command for the inverter to be operated and the second current command for the inverter to be stopped is kept constant. The power conditioner that adjusts the current command and

The number determination unit according to any one of claims 6 to 9 , wherein when the power value calculated by the power calculation unit is lower than a first power threshold, the number determination unit reduces the number of inverters to be operated. Inverter as described.

The number determination unit increases the number of inverters to be operated when the power value calculated by the power calculation unit is higher than a second power threshold that is larger than the first power threshold. 10. The power conditioner according to 10 .

The power conditioner according to any one of claims 1 to 5, 10, and 11, wherein said first power threshold is set within a range not exceeding a total rated power after the number of inverters to be operated is reduced. .

13. Any one of claims 1 to 5 and 10 to 12 , wherein the first power threshold is set within a range not exceeding the product of the rated power per inverter and the number of inverters to be operated after the reduction. or the power conditioner according to item 1.

3. The control unit outputs a gate signal for bearing a current value output by the inverter to be stopped to the inverter to be operated according to the number of units determined by the number determination unit. 14. The power conditioner according to any one of 1 to 13 .

15. The controller according to any one of claims 1 to 14, wherein the control unit controls the gates of the plurality of inverters so that the total output of the plurality of inverters does not change before and after changing the number of inverters to be operated. Inverter as described above.

A control device that controls a plurality of inverters that convert DC power output from a power generation device to AC power,
a power calculation unit that calculates a power value of the DC power;
a number determination unit that determines the number of inverters to be operated or stopped among the plurality of inverters connected in parallel based on the power value calculated by the power calculation unit;
a control unit that outputs a gate signal for driving the plurality of inverters;
with
When the power value calculated by the power calculation unit is lower than a first power threshold and the voltage value of the DC power is higher than the first voltage threshold, the number determination unit determines whether the operation target Reduce the number of inverters,
The control device, wherein the control unit turns off a gate signal to the inverter to be stopped according to the number of inverters determined by the number determination unit.

A control device that controls a plurality of inverters that convert DC power output from a power generation device to AC power,
a power calculation unit that calculates a power value of the DC power;
a number determination unit that determines the number of inverters to be operated or stopped among the plurality of inverters connected in parallel based on the power value calculated by the power calculation unit;
a control unit that outputs a gate signal for driving the plurality of inverters;
with
The number determination unit changes the number of inverters to be operated when the condition for changing the number of inverters to be operated continues for a predetermined time,
The control device, wherein the control unit turns off a gate signal to the inverter to be stopped according to the number of inverters determined by the number determination unit.

A control device that controls a plurality of inverters that convert DC power output from a power generation device to AC power,
a power calculation unit that calculates a power value of the DC power;
a number determination unit that determines the number of inverters to be operated or stopped among the plurality of inverters connected in parallel based on the power value calculated by the power calculation unit;
a control unit that outputs a gate signal for driving the plurality of inverters;
with
The control unit turns off a gate signal to the inverter to be stopped according to the number of units determined by the number determination unit ;
The control device, wherein the control unit gradually increases the current of the inverter to be operated during a period in which the current of the inverter to be stopped is gradually decreased to zero.

A control device that controls a plurality of inverters that convert DC power output from a power generation device to AC power,
a power calculation unit that calculates a power value of the DC power;
a number determination unit that determines the number of inverters to be operated or stopped among the plurality of inverters connected in parallel based on the power value calculated by the power calculation unit;
a control unit that outputs a gate signal for driving the plurality of inverters;
with
The control unit turns off a gate signal to the inverter to be stopped according to the number of units determined by the number determination unit ;
The control device, wherein the control unit gradually decreases the current of the inverter to be operated during a period in which the current of the inverter to be stopped is gradually increased to zero.

A control device that controls a plurality of inverters that convert DC power output from a power generation device to AC power,
a power calculation unit that calculates a power value of the DC power;
a number determination unit that determines the number of inverters to be operated or stopped among the plurality of inverters connected in parallel based on the power value calculated by the power calculation unit;
a control unit that outputs a gate signal for driving the plurality of inverters;
with
The control unit turns off a gate signal to the inverter to be stopped according to the number of units determined by the number determination unit ;
The controller controls the first current command and the second current command so that a sum of the first current command for the inverter to be operated and the second current command for the inverter to be stopped is kept constant. A control device that regulates the current command of