JP4663042B2

JP4663042B2 - Solar power plant

Info

Publication number: JP4663042B2
Application number: JP00927599A
Authority: JP
Inventors: 正樹萬里小路; 康弘牧野; 圭吾鬼塚; 功森田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1999-01-18
Filing date: 1999-01-18
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2019-01-18
Also published as: JP2000207042A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽光発電装置に係り、特に、太陽電池の出力電力を昇圧した後に交流電力に変換する太陽光発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、太陽電池から出力された直流電力をインバータ回路等によって商用電力と同様の交流電力に変換する太陽光発電装置と商用電力系統とを連系（接続）して、家電製品等の負荷に給電する系統連系システムが注目されている。
【０００３】
このような系統連系システムに適用される従来の太陽光発電装置には、太陽電池から出力された直流電力の電圧を昇圧チョッパ回路等の昇圧回路によって昇圧した後に、該昇圧された直流電力をインバータ回路によって交流電力に変換するものがあった。
【０００４】
ところで、この種の太陽光発電装置で用いられる太陽電池の出力電圧−出力電流特性は、一般に図６（Ａ）に示すような曲線で表わされる。従って、太陽電池の出力電圧−出力電力特性は、図６（Ｂ）に示すような曲線で表わされる。即ち、太陽電池の出力電圧が０［Ｖ］から所定電圧までの間は出力電力は徐々に増加し、該所定電圧を越えると出力電力は徐々に減少する。上記所定電圧時における出力電力は当該太陽電池の最大電力となり、この部分を最大電力点Ｐ_mという。
【０００５】
このような特性を有する太陽電池から最大電力を取り出す制御として、太陽電池の動作点が常に最大電力点Ｐ_mを追尾するように変化させる最大電力追尾制御（以下、ＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）制御という）が知られている。
【０００６】
このＭＰＰＴ制御は、太陽電池の動作電圧の制御目標値となる電圧指令値を一定時間間隔で微小変化させて、この際の太陽電池の出力電力を計測して前回の計測値との比較を行い、常に出力電力が大きくなる方向に上記電圧指令値を変化させるという手順によって、太陽電池の動作点を最大電力点（最適動作点）に近づけるものである。
【０００７】
従来の太陽光発電装置では、このようなＭＰＰＴ制御を行う際に、昇圧回路による昇圧後の電圧値が一定値となるように昇圧回路を制御していた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の太陽光発電装置では、上述したように昇圧後の電圧値が一定値となるように昇圧回路を制御していたため、太陽電池の発電電力が比較的低い場合に太陽電池の動作電圧が不安定になる、という問題点があった。
【０００９】
このことを、より具体的に説明すると次のようになる。
【００１０】
従来の太陽光発電装置では、昇圧後の電圧値が一定値となるように昇圧回路を制御していたので、太陽電池の出力電圧が小さな場合には、昇圧回路による昇圧率が大きくされていた。
【００１１】
一方、太陽電池の出力電圧−出力電流特性は、図６（Ａ）に示すような曲線で表わされるため、昇圧回路の昇圧率が大きくなると太陽電池の動作電圧が小さくなる方向（図６（Ａ）左方向）に移動し、この結果、太陽電池の動作電圧を不安定にしていた。
【００１２】
また、一定値となるように制御される昇圧回路の出力電圧が必要以上に高く設定された場合、結果的に装置の変換効率を低下させる、という問題点もあった。
【００１３】
本発明は上記問題点を解消するために成されたものであり、常に最適な状態で運転することができる太陽光発電装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の太陽光発電装置は、太陽電池と、前記太陽電池から出力された直流電力の電圧を設定された目標電圧となるように昇圧する昇圧手段と、前記昇圧手段により昇圧された直流電力を交流電力に変換して出力する電力変換手段と、商用電力系統の電圧を検出する系統電圧検出手段と、前記系統電圧検出手段によって検出された前記商用電力系統の電圧に基づいて前記昇圧手段の前記目標電圧を、前記商用電力系統の電圧が所定範囲内となっている場合に前記商用電力系統の電圧の増加に応じて上昇し、前記商用電力系統の電圧が前記所定範囲内となっていない場合には所定の一定値となるように設定するか、または前記商用電力系統の電圧の増加に応じて直線的に上昇させるように設定するか、または前記商用電力系統の電圧の増加に応じて階段状に上昇させるように設定する制御手段と、を備えている。
【００１５】
請求項１に記載の太陽光発電装置によれば、太陽電池から出力された直流電力の電圧が、設定された目標電圧となるように昇圧手段によって昇圧され、該昇圧された直流電力が電力変換手段によって交流電力に変換されて出力される。
【００１６】
この際、上記昇圧手段の目標電圧は、系統電圧検出手段によって検出された商用電力系統の電圧に基づいて制御手段によって、商用電力系統の電圧が所定範囲内となっている場合に商用電力系統の電圧の増加に応じて上昇し、商用電力系統の電圧が所定範囲内となっていない場合には所定の一定値となるように設定するか、または商用電力系統の電圧の増加に応じて直線的に上昇させるように設定するか、または商用電力系統の電圧の増加に応じて階段状に上昇させるように設定される。
【００１７】
このように、請求項１に記載の太陽光発電装置によれば、昇圧手段の目標電圧を商用電力系統の電圧に基づいて設定しているので、昇圧手段の昇圧率を必要以上に大きくしないことが可能となり、太陽光発電装置を常に安定して動作させることができると共に、昇圧手段の出力電圧を必要以上に高く設定する必要がなく、装置の変換効率低下を未然に防止することができる。
【００１９】
また、本発明の太陽光発電装置によれば、制御手段によって、昇圧手段の目標電圧が商用電力系統の電圧の増加に応じて上昇するように設定される。
【００２０】
このように、本発明の太陽光発電装置によれば、昇圧手段の目標電圧を商用電力系統の電圧の増加に応じて上昇するように設定しているので、昇圧手段の昇圧率が必要以上に大きくなることを防止することができる。
【００２１】
なお、請求項１記載の発明は、例えば、昇圧手段の当初の目標電圧を太陽電池から出力されている直流電力に基づいて設定した後に、商用電力系統の電圧の変動に応じて上記目標電圧を補正する形態等として適用することができる。この場合は、太陽電池による発電電力を効率よく引き出すことができると共に、電力変換手段に対する制御を簡易化することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係る太陽光発電装置の実施の形態について詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明に係る太陽光発電装置を商用電力系統に連系した系統連系システムとして適用した場合の構成を示すブロック図である。同図に示すように、本実施形態に係る太陽光発電装置１０には太陽電池１２が備えられており、太陽電池１２の出力端は逆流防止用のダイオード１４を介して直流用のノイズフィルタ１６に接続されている。
【００２４】
また、ノイズフィルタ１６の出力端は入力された直流電力の昇圧を後述するマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）３２から入力されたスイッチング信号Ｓに基づいて行う昇圧回路１８に接続されており、昇圧回路１８の出力端は入力された直流電力を交流電力に変換して出力するインバータ回路２０に接続されており、さらにインバータ回路２０の出力端は交流用のノイズフィルタ２２に接続されている。なお、インバータ回路２０は、後述するマイコン３２から入力されたスイッチング信号に応じて、入力された直流電力を商用電源と同じ周波数（例えば５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）の交流（このインバータ回路２０の出力は、例えばノコギリ状波）に変換する役目を有している。なお、昇圧回路１８の詳細な構成については後述する。
【００２５】
さらに、ノイズフィルタ２２の出力端は解列コンダクタ２４を介して商用電力系統２８に接続されている。
【００２６】
一方、太陽光発電装置１０には、太陽光発電装置１０全体の制御を行うマイコン３２が備えられており、マイコン３２にはアイソレーションアンプから成る第１の電圧検出部３４で検出された太陽電池１２の出力電圧、変流器ＣＴから成る第１の電流検出部３６で検出された太陽電池１２の出力電流、アイソレーションアンプから成る第２の電圧検出部３８で検出された昇圧回路１８の出力電圧、変流器ＣＴから成る第２の電流検出部４０で検出されたインバータ回路２０の出力電流、及び変圧器ＰＴから成る電圧波形検出部４２で検出された商用電力系統２８の電圧波形が各々所定のサンプリング周期（本実施形態では０．５秒）で入力されている。
【００２７】
マイコン３２は、さらに解列コンダクタ２４に接続されており、商用電力系統２８の停電を検出した場合に、解列コンダクタ２４の接点を開放して、インバータ回路２０を商用電力系統２８から切り離す（解列する）ようになっている。
【００２８】
また、マイコン３２は昇圧回路１８に接続されており、第２の電圧検出部３８で検出された昇圧回路１８の出力電圧と、電圧波形検出部４２で検出された商用電力系統２８の電圧波形に基づいて得られる商用電力系統２８の電圧（以下、系統電圧という）と、に基づいて、昇圧回路１８に入力するスイッチング信号Ｓのデューティー比を制御する。
【００２９】
さらに、マイコン３２はインバータ回路２０に接続されており、電圧波形検出部４２で検出された商用電力系統２８の電圧波形に基づいて、インバータ回路２０の出力電力の位相及び周波数が商用電源と略一致するようにスイッチング信号を発生してインバータ回路２０に入力する。
【００３０】
なお、昇圧回路１８が本発明の昇圧手段に、インバータ回路２０が本発明の電力変換手段に、マイコン３２が本発明の制御手段に、電圧波形検出部４２が系統電圧検出手段に、各々相当する。
【００３１】
次に、図２を参照して、昇圧回路１８の詳細な構成について説明する。同図に示すように、昇圧回路１８はノイズフィルタ１６から入力された直流電力を平滑するための平滑コンデンサ５０及びチョークコイル５２と、スイッチング素子及びダイオードにより構成されたスイッチ回路５４と、出力側のフィルタ効果を得るために接続されたダイオード５６及びコンデンサ５８と、を含んで構成されている。
【００３２】
すなわち、この昇圧回路１８はチョークコイル５２中の電磁エネルギーを利用して出力電圧Ｖ_Sをノイズフィルタ１６から印加された電圧Ｖ_D以上に昇圧する昇圧チョッパ回路を構成している。なお、上記スイッチ回路５４を構成するスイッチング素子としては、パワートランジスタ、パワーＦＥＴ等を適用することができる。
【００３３】
ここで、この昇圧回路１８からの出力電圧Ｖ_Sの平均値Ｖは、スイッチ回路５４のスイッチング素子に入力された図３に示すスイッチング信号Ｓのデューティー比に応じて次の（１）式で与えられる。
【００３４】
【数１】

【００３５】
なお、（１）式におけるａ（＝ｔ_on／ｔ）は、一般に通流率と呼ばれている。上記（１）式から明らかなように、昇圧回路１８からの出力電圧Ｖ_Sの平均値Ｖは、スイッチング信号Ｓの１周期ｔに対するオンの期間ｔ_onの割合が大きい、すなわちデューティー比が大きいほど大きな値となる。
【００３６】
次に、図４を参照して、本実施形態に係る太陽光発電装置１０における昇圧回路１８制御時の作用を説明する。なお、図４は、昇圧回路１８を制御するためにマイコン３２で実行される制御プログラムのフローチャートである。
【００３７】
まずステップ１００では、昇圧回路１８に対するデューティー比が０のスイッチング信号Ｓの入力を開始し、その後、徐々にスイッチング信号Ｓのデューティー比を上昇することによって昇圧回路１８の出力電圧を上昇して、該出力電圧が所定の目標電圧に到達した時点でインバータ回路２０の動作を開始した後にステップ１０２へ移行する。なお、この際の所定の目標電圧は、図５（Ａ）のグラフにおける系統電圧Ｖ_Kが０であるときの昇圧回路の目標電圧Ｖ_Mに相当する。
【００３８】
次のステップ１０２では、電圧波形検出部４２で検出された商用電力系統２８の電圧波形に基づいて系統電圧Ｖ_Kを検出する。なお、ここで検出される系統電圧Ｖ_Kは実効値である。
【００３９】
次のステップ１０４では、上記ステップ１０２において検出した系統電圧Ｖ_Kに基づいて昇圧回路１８による昇圧後の目標電圧Ｖ_Mを求める。この際、系統電圧Ｖ_Kと昇圧回路１８の目標電圧Ｖ_Mとが図５（Ａ）に示すような関係となるように目標電圧Ｖ_Mを求める。すなわち、目標電圧Ｖ_Mを、系統電圧Ｖ_Kが通常の値（２０２Ｖ）を含む所定範囲内となっている場合は系統電圧Ｖ_Kの増加に応じて上昇するように求め、系統電圧Ｖ_Kが上記所定範囲内となっていない場合には所定の一定値となるように求める。
【００４０】
なお、図５（Ａ）の上記所定範囲内の領域における目標電圧Ｖ_Mは、対応する系統電圧Ｖ_Kより若干大きくなるように予め規定されている。これによって、商用電力系統からの逆流を防止することができる。また、この際の目標電圧Ｖ_Mの具体的な求め方としては、予め図５（Ａ）に示す関係となる系統電圧Ｖ_Kと昇圧回路１８の目標電圧Ｖ_Mのテーブルをマイコン３２内の図示しないメモリに記憶しておき、該テーブルを参照して求める方法や、系統電圧Ｖ_Kと目標電圧Ｖ_Mとの関係が図５（Ａ）に示すようになる計算式を予め用意しておき、該計算式を用いて算出する方法等を適用することができる。また、上記の２０２［Ｖ］は単なる一例であり、本発明はこの値に限定されるものではない。
【００４１】
次のステップ１０６では、第２の電圧検出部３８で検出された昇圧回路１８の出力電圧Ｖ_Sの値が目標電圧Ｖ_Mより小さいか否かを判定し、小さい場合はステップ１０８に移行して、昇圧回路１８の出力電圧Ｖ_Sが目標電圧Ｖ_Mとなるように昇圧回路１８に入力しているスイッチング信号Ｓのデューティー比を上げた後にステップ１０２へ戻る。
【００４２】
一方、ステップ１０６において、昇圧回路１８の出力電圧Ｖ_Sの値が目標電圧Ｖ_Mより小さくないと判定された場合はステップ１１０へ移行して出力電圧Ｖ_Sの値が目標電圧Ｖ_Mより大きいか否かを判定し、大きい場合はステップ１１２へ移行して、昇圧回路１８の出力電圧Ｖ_Sが目標電圧Ｖ_Mとなるようにスイッチング信号Ｓのデューティー比を下げた後にステップ１０２へ戻る。
【００４３】
また、ステップ１１０において、昇圧回路１８の出力電圧Ｖ_Sの値が目標電圧Ｖ_Mより大きくないと判定された場合、すなわち出力電圧Ｖ_Sの値が目標電圧Ｖ_Mと等しい場合は、スイッチング信号Ｓのデューティー比を変更せずにステップ１０２へ戻る。
【００４４】
これ以降、上記ステップ１０２乃至ステップ１１２の処理を繰り返して実行することによって、昇圧回路１８の出力電圧Ｖ_Sの値が系統電圧Ｖ_Kの大きさに応じて図５（Ａ）に示すような関係となるように制御される。
【００４５】
このように、本実施の形態に係る太陽光発電装置１０では、昇圧回路１８の目標電圧Ｖ_Mを系統電圧Ｖ_Kの大きさに応じて変更しているので、昇圧回路１８の昇圧率が必要以上に大きくなることがなく、太陽光発電装置１０を常に安定して動作させることができると共に、昇圧回路１８の出力電圧Ｖ_Sの値を必要以上に高く設定する必要がなく、装置の変換効率を低下させることがない。
【００４６】
なお、本実施の形態では、昇圧回路１８の目標電圧Ｖ_Mを系統電圧Ｖ_Kに応じて図５（Ａ）に示す関係となるように求める場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図５（Ｂ）に示すように目標電圧Ｖ_Mを系統電圧Ｖ_Kの増加に応じて直線的に上昇させる形態としてもよいし、図５（Ｃ）に示すように系統電圧Ｖ_Kの増加に応じて階段状に上昇させる形態としてもよい。これらの場合も、本実施形態と略同様の効果を奏することができる。
【００４７】
また、本実施の形態では、昇圧回路として昇圧チョッパ回路（直接形昇圧回路）を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば倍電圧整流回路、直並列チョッパ回路等を用いた昇圧回路を適用する形態としてもよい。
【００４８】
また、本実施の形態では、商用電力系統の電圧のみを考慮して昇圧回路１８の目標電圧Ｖ_Mを設定する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、インバータ回路２０の出力電力も考慮して昇圧回路１８の目標電圧を設定する形態としてもよい。なお、この際のインバータ回路２０の出力電力は、第２の電流検出部４０で検出されているインバータ回路２０の出力電流に商用電力の電圧を乗じることによって得ることができる。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１記載の太陽光発電装置によれば、昇圧手段の目標電圧を商用電力系統の電圧に基づいて設定しているので、昇圧手段の昇圧率を必要以上に大きくしないことが可能となり、太陽光発電装置を常に安定して動作させることができると共に、昇圧手段の出力電圧を必要以上に高く設定する必要がなく、装置の変換効率低下を未然に防止することができる、という効果が得られる。
【００５０】
また、本発明によれば、昇圧手段の目標電圧を商用電力系統の電圧の増加に応じて上昇するように設定しているので、昇圧手段の昇圧率が必要以上に大きくなることを防止することができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る太陽光発電装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態に係る昇圧回路の詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態に係る昇圧回路に入力されるスイッチング信号の状態を示すと共に、昇圧回路の動作原理の説明に供するタイミングチャートである。
【図４】実施の形態におけるマイコンで昇圧回路の制御時に実行される制御プログラムの流れを示すフローチャートである。
【図５】（Ａ）は実施の形態における商用電力系統の電圧と昇圧回路の目標電圧との関係の一例を示すグラフであり、（Ｂ）及び（Ｃ）は商用電力系統の電圧と昇圧回路の目標電圧との関係のその他の例を示すグラフである。
【図６】（Ａ）は太陽電池の出力電圧−出力電流特性図であり、（Ｂ）は最大電力追尾制御の説明に用いる太陽電池の出力電圧−出力電力特性図である。
【符号の説明】
１０太陽光発電装置
１２太陽電池
１８昇圧回路（昇圧手段）
２０インバータ回路（電力変換手段）
２８商用電力系統
３２マイクロコンピュータ（制御手段）
４２電圧波形検出部（系統電圧検出手段）
５４スイッチ回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a solar power generation device, and more particularly to a solar power generation device that boosts output power of a solar cell and converts it into AC power.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a photovoltaic power generation device that converts DC power output from solar cells into AC power similar to commercial power using an inverter circuit or the like is connected (connected) to power loads such as home appliances. Grid connection systems are attracting attention.
[0003]
In a conventional photovoltaic power generation apparatus applied to such a grid interconnection system, after boosting the voltage of DC power output from a solar cell by a boosting circuit such as a boosting chopper circuit, the boosted DC power is supplied. Some inverter circuits convert AC power.
[0004]
By the way, the output voltage-output current characteristic of a solar cell used in this type of photovoltaic power generation apparatus is generally represented by a curve as shown in FIG. Therefore, the output voltage-output power characteristic of the solar cell is represented by a curve as shown in FIG. That is, the output power gradually increases when the output voltage of the solar cell is from 0 [V] to a predetermined voltage, and the output power gradually decreases when it exceeds the predetermined voltage. Output power at the predetermined voltage becomes the maximum power of the solar cell, this part of the maximum power point P _m.
[0005]
As control for taking out the maximum power from the solar cell having such characteristics, maximum power tracking control to change as the operating point of the solar cell is always tracks the maximum power point P _m (hereinafter, MPPT (Maximum Power Point Tracking) control Is known).
[0006]
In this MPPT control, the voltage command value that is the control target value of the operating voltage of the solar cell is minutely changed at regular time intervals, and the output power of the solar cell at this time is measured and compared with the previous measured value. The operating point of the solar cell is brought close to the maximum power point (optimal operating point) by the procedure of changing the voltage command value in the direction in which the output power always increases.
[0007]
In the conventional photovoltaic power generation apparatus, when such MPPT control is performed, the booster circuit is controlled so that the voltage value after boosting by the booster circuit becomes a constant value.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the conventional solar power generation apparatus controls the booster circuit so that the voltage value after boosting becomes a constant value as described above, the operation of the solar battery is performed when the generated power of the solar battery is relatively low. There was a problem that the voltage became unstable.
[0009]
This will be described more specifically as follows.
[0010]
In the conventional solar power generation device, the booster circuit is controlled so that the voltage value after boosting becomes a constant value. Therefore, when the output voltage of the solar cell is small, the boosting rate by the booster circuit is increased. .
[0011]
On the other hand, since the output voltage-output current characteristic of the solar cell is represented by a curve as shown in FIG. 6A, the operating voltage of the solar cell decreases as the boosting rate of the booster circuit increases (FIG. 6A ) To the left), and as a result, the operating voltage of the solar cell was unstable.
[0012]
Further, when the output voltage of the booster circuit controlled to be a constant value is set higher than necessary, there is a problem that the conversion efficiency of the device is lowered as a result.
[0013]
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a solar power generation apparatus that can always be operated in an optimum state.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a photovoltaic power generation apparatus according to claim 1 includes a solar cell, and a boosting unit that boosts the voltage of DC power output from the solar cell to a set target voltage. Power conversion means for converting the DC power boosted by the boosting means into AC power and outputting it, system voltage detection means for detecting the voltage of the commercial power system, and the commercial power system detected by the system voltage detection means The target voltage of the boosting unit is increased based on the voltage of the commercial power grid when the voltage of the commercial power grid is within a predetermined range based on the voltage of the commercial power grid. Is set to be a predetermined constant value when it is not within the predetermined range, or is set to increase linearly in accordance with an increase in the voltage of the commercial power system, or Serial in response to the increase of the voltage of the commercial electric power system comprises a control means for setting to raise stepwise, the.
[0015]
According to the solar power generation device of claim 1, the voltage of the DC power output from the solar cell is boosted by the boosting means so as to become the set target voltage, and the boosted DC power is converted into power conversion It is converted into AC power by the means and output.
[0016]
At this time, the target voltage of the boosting means is determined by the control means based on the voltage of the commercial power system detected by the system voltage detecting means when the voltage of the commercial power system is within a predetermined range. If the voltage of the commercial power system rises as the voltage increases and the voltage of the commercial power system is not within the predetermined range, it is set to a predetermined constant value, or linear as the voltage of the commercial power system increases It is set so as to increase in a stepwise manner according to an increase in the voltage of the commercial power system .
[0017]
Thus, according to the solar power generation device of claim 1, since the target voltage of the boosting means is set based on the voltage of the commercial power system, the boosting rate of the boosting means should not be increased more than necessary. Thus, the solar power generation apparatus can always be stably operated, and the output voltage of the boosting unit does not need to be set higher than necessary, so that the conversion efficiency of the apparatus can be prevented from being lowered.
[0019]
Further, according to the solar power generation apparatus of the present invention, the control means, the target voltage of the boosting means is set to rise with the increase of the voltage of the commercial power system.
[0020]
As described above, according to the photovoltaic power generation apparatus of the present invention, the target voltage of the boosting unit is set to increase in accordance with the increase of the voltage of the commercial power system, so that the boosting rate of the boosting unit is more than necessary. It can be prevented from becoming large.
[0021]
Incidentally, the invention of claim 1 Symbol placement, for example, the initial target voltage after setting on the basis of the DC power that is output from the solar cell, the target voltage in accordance with variations in the voltage of the commercial power system of the step-up means It can be applied as a form for correcting the above. In this case, the power generated by the solar cell can be efficiently extracted, and the control for the power conversion means can be simplified.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, with reference to drawings, the embodiment of the solar power generation device concerning the present invention is described in detail.
[0023]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration when a photovoltaic power generation apparatus according to the present invention is applied as a grid interconnection system linked to a commercial power grid. As shown in the figure, the solar power generation apparatus 10 according to the present embodiment includes a solar cell 12, and the output end of the solar cell 12 is connected to a DC noise filter 16 via a backflow prevention diode 14. It is connected to the.
[0024]
The output terminal of the noise filter 16 is connected to a booster circuit 18 that performs boosting of input DC power based on a switching signal S input from a microcomputer 32 (to be described later). The output terminal 18 is connected to an inverter circuit 20 that converts the input DC power into AC power and outputs it, and the output terminal of the inverter circuit 20 is connected to an AC noise filter 22. In addition, the inverter circuit 20 converts the input DC power into an alternating current having the same frequency (for example, 50 Hz or 60 Hz) as that of the commercial power supply in accordance with a switching signal input from the microcomputer 32 described later (the output of the inverter circuit 20 is, for example, It has the role of converting into a sawtooth wave. The detailed configuration of the booster circuit 18 will be described later.
[0025]
Further, the output end of the noise filter 22 is connected to the commercial power system 28 via the disconnecting conductor 24.
[0026]
On the other hand, the photovoltaic power generation apparatus 10 includes a microcomputer 32 that controls the entire photovoltaic power generation apparatus 10. The microcomputer 32 includes a solar battery detected by a first voltage detection unit 34 including an isolation amplifier. 12, the output current of the solar cell 12 detected by the first current detector 36 comprising the current transformer CT, and the output of the booster circuit 18 detected by the second voltage detector 38 comprising the isolation amplifier. The voltage, the output current of the inverter circuit 20 detected by the second current detector 40 composed of the current transformer CT, and the voltage waveform of the commercial power system 28 detected by the voltage waveform detector 42 composed of the transformer PT, respectively. It is input at a predetermined sampling period (0.5 seconds in this embodiment).
[0027]
The microcomputer 32 is further connected to the disconnection conductor 24. When a power failure of the commercial power system 28 is detected, the microcomputer 32 opens the contact of the disconnection conductor 24 and disconnects the inverter circuit 20 from the commercial power system 28 (dissolution). Column).
[0028]
Further, the microcomputer 32 is connected to the booster circuit 18, and the output voltage of the booster circuit 18 detected by the second voltage detector 38 and the voltage waveform of the commercial power system 28 detected by the voltage waveform detector 42 are used. The duty ratio of the switching signal S input to the booster circuit 18 is controlled on the basis of the voltage of the commercial power system 28 (hereinafter referred to as the system voltage) obtained based on this.
[0029]
Further, the microcomputer 32 is connected to the inverter circuit 20, and based on the voltage waveform of the commercial power system 28 detected by the voltage waveform detection unit 42, the phase and frequency of the output power of the inverter circuit 20 substantially coincide with the commercial power source. In this manner, a switching signal is generated and input to the inverter circuit 20.
[0030]
The booster circuit 18 corresponds to the booster of the present invention, the inverter circuit 20 corresponds to the power converter of the present invention, the microcomputer 32 corresponds to the controller of the present invention, and the voltage waveform detector 42 corresponds to the system voltage detector. .
[0031]
Next, a detailed configuration of the booster circuit 18 will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the booster circuit 18 includes a smoothing capacitor 50 and a choke coil 52 for smoothing the DC power input from the noise filter 16, a switch circuit 54 composed of a switching element and a diode, and an output side circuit. A diode 56 and a capacitor 58 connected to obtain a filter effect are included.
[0032]
That is, the booster circuit 18 constitutes a boost chopper circuit that boosts the output voltage V _S to the voltage V _D applied from the noise filter 16 by using electromagnetic energy in the choke coil 52. Note that a power transistor, a power FET, or the like can be applied as the switching element constituting the switch circuit 54.
[0033]
Here, the average value V of the output voltage V _S from the booster circuit 18 is given by the following equation (1) according to the duty ratio of the switching signal S shown in FIG. It is done.
[0034]
[Expression 1]

[0035]
Incidentally, a in equation (1) (= t _on / t) is generally referred to as conduction ratio. As is clear from the above equation (1), the average value V of the output voltage V _S from the booster circuit 18 is such that the ratio of the _on period t _on to one cycle t of the switching signal S is larger, that is, the duty ratio is larger. Large value.
[0036]
Next, with reference to FIG. 4, the effect | action at the time of the voltage booster circuit 18 control in the solar power generation device 10 which concerns on this embodiment is demonstrated. FIG. 4 is a flowchart of a control program executed by the microcomputer 32 in order to control the booster circuit 18.
[0037]
First, in step 100, input of the switching signal S having a duty ratio of 0 to the booster circuit 18 is started, and thereafter, the output voltage of the booster circuit 18 is increased by gradually increasing the duty ratio of the switching signal S. After the operation of the inverter circuit 20 is started when the output voltage reaches a predetermined target voltage, the process proceeds to step 102. The predetermined target voltage at this time is equivalent to the target voltage V _M of the booster circuit when the system voltage V _K in the graph shown in FIG. 5 (A) is 0.
[0038]
In the next step 102, the system voltage V _K is detected based on the voltage waveform of the commercial power system 28 detected by the voltage waveform detection unit 42. The system voltage V _K detected here is an effective value.
[0039]
In the next step 104, determine the target voltage V _M of boosted by the booster circuit 18 based on the system voltage V _K detected in step 102. At this time, obtaining the target voltage V _M to be a relationship as shown in the target voltage V _M Togazu 5 with system voltage V _K booster circuit 18 (A). That is, the target voltage V _M, asked to increase according to the increase of the system voltage V _K If system voltage V _K becomes within a predetermined range including a normal value (202V), the system voltage V _K If it is not within the predetermined range, it is determined to be a predetermined constant value.
[0040]
The target voltage V _M at the region within the predetermined range in FIG. 5 (A), to be slightly larger than the corresponding line voltage V _K are previously defined. As a result, backflow from the commercial power system can be prevented. Further, as a specific determined how the target voltage V _M at this time, shown in advance 5 in the microcomputer 32 a table of the target voltage V _M of the system voltage V _K and the booster circuit 18 which is a relationship shown in (A) not is stored in the memory, and a method for determining by referring to the table, the relationship between the system voltage V _K and the target voltage V _M is prepared in advance so made formulas shown in FIG. 5 (a), A method of calculating using the calculation formula can be applied. The above 202 [V] is merely an example, and the present invention is not limited to this value.
[0041]
In the next step 106, it is determined whether or not the value of the output voltage V _S of the booster circuit 18 detected by the second voltage detector 38 is smaller than the target voltage V _M. returns to step 102 after the output voltage V _S of the booster circuit 18 increases the duty ratio of the switching signal S is input to the booster circuit 18 so that the target voltage V _M.
[0042]
On the other hand, in step 106, whether the value of the output voltage V _S with proceeds to step 110 if the value of the output voltage V _S is determined to not less than the target voltage V _M of the booster circuit 18 is larger than the target voltage V _M If not, the process proceeds to step 112. After the duty ratio of the switching signal S is lowered so that the output voltage V _S of the booster circuit 18 becomes the target voltage V _M , the process returns to step 102.
[0043]
Further, in step 110, if the value of the output voltage V _S of the booster circuit 18 is not greater than the target voltage V _M, that is, when the value of the output voltage V _S is equal to the target voltage V _M, the switching signal S The process returns to step 102 without changing the duty ratio.
[0044]
Thereafter, by repeatedly executing the processing from step 102 to step 112, the value of the output voltage V _S of the booster circuit 18 has a relationship as shown in FIG. 5A according to the magnitude of the system voltage V _K. It is controlled to become.
[0045]
Thus, the photovoltaic apparatus 10 according to this embodiment, since the target voltage V _M of the booster circuit 18 is changed according to the size of the system voltage V _K, requires boosting rate of the booster circuit 18 The photovoltaic power generation apparatus 10 can be always stably operated without becoming larger than that, and it is not necessary to set the value of the output voltage V _S of the booster circuit 18 higher than necessary. Is not reduced.
[0046]
In the present embodiment, the description has been given of the case of obtaining the target voltage V _M of the booster circuit 18 so that the relationship shown in FIG. 5 (A) in accordance with the system voltage V _K, the present invention is not limited thereto rather than shall, for example, may be in the form which linearly increases according to the target voltage V _M to the increase of the system voltage V _K, as shown in FIG. 5 (B), the system as shown in FIG. 5 (C) The voltage V _K may be increased stepwise as the voltage V _K increases. In these cases as well, substantially the same effects as in the present embodiment can be achieved.
[0047]
In the present embodiment, the case where a boost chopper circuit (direct boost circuit) is applied as the boost circuit has been described. However, the present invention is not limited to this, for example, a voltage doubler rectifier circuit, a series-parallel chopper, etc. A booster circuit using a circuit or the like may be applied.
[0048]
Further, in the present embodiment has explained the case to set the target voltage V _M of the commercial power system voltage only considered in the booster circuit 18, the present invention is not limited to this, the inverter circuit 20 The target voltage of the booster circuit 18 may be set in consideration of the output power. Note that the output power of the inverter circuit 20 at this time can be obtained by multiplying the output current of the inverter circuit 20 detected by the second current detection unit 40 by the voltage of the commercial power.
[0049]
【The invention's effect】
According to the solar power generation device of claim 1, since the target voltage of the boosting means is set based on the voltage of the commercial power system, it is possible to prevent the boosting rate of the boosting means from becoming larger than necessary. The photovoltaic device can be operated stably at all times, and it is not necessary to set the output voltage of the boosting means higher than necessary, so that the conversion efficiency of the device can be prevented from being lowered. .
[0050]
In addition, according to the present invention , since the target voltage of the boosting means is set so as to increase as the voltage of the commercial power system increases, it is possible to prevent the boosting rate of the boosting means from becoming larger than necessary. The effect of being able to be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a photovoltaic power generation apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of the booster circuit according to the embodiment.
FIG. 3 is a timing chart illustrating a state of a switching signal input to the booster circuit according to the embodiment and explaining an operation principle of the booster circuit.
FIG. 4 is a flowchart showing a flow of a control program executed when the booster circuit is controlled by the microcomputer according to the embodiment.
FIG. 5A is a graph showing an example of the relationship between the voltage of the commercial power system and the target voltage of the booster circuit in the embodiment; FIGS. 5B and 5C are the voltage of the commercial power system and the booster circuit; It is a graph which shows the other example of the relationship with the target voltage.
6A is an output voltage-output current characteristic diagram of a solar cell, and FIG. 6B is an output voltage-output power characteristic diagram of a solar cell used for explanation of maximum power tracking control.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Solar power generation device 12 Solar cell 18 Booster circuit (Boosting means)
20 Inverter circuit (power conversion means)
28 Commercial power system 32 Microcomputer (control means)
42 Voltage waveform detector (system voltage detector)
54 Switch circuit

Claims

Solar cells,
Boosting means for boosting the voltage of the DC power output from the solar cell so as to be a set target voltage;
Power conversion means for converting the DC power boosted by the boosting means into AC power and outputting it;
System voltage detection means for detecting the voltage of the commercial power system;
Based on the voltage of the commercial power system detected by the system voltage detection means, the target voltage of the boosting means is determined based on the voltage of the commercial power system when the voltage of the commercial power system is within a predetermined range. It rises according to the increase, and when the voltage of the commercial power system is not within the predetermined range, it is set to be a predetermined constant value, or a straight line according to the increase of the voltage of the commercial power system Control means for setting to increase in a stepwise manner or to increase in a stepped manner in accordance with an increase in the voltage of the commercial power system ;
Solar power generation device with