JPH0640708B2 - 太陽光発電システム - Google Patents
太陽光発電システムInfo
- Publication number
- JPH0640708B2 JPH0640708B2 JP61117315A JP11731586A JPH0640708B2 JP H0640708 B2 JPH0640708 B2 JP H0640708B2 JP 61117315 A JP61117315 A JP 61117315A JP 11731586 A JP11731586 A JP 11731586A JP H0640708 B2 JPH0640708 B2 JP H0640708B2
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- JP
- Japan
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- power
- converter
- generation system
- power generation
- reactive power
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- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は太陽光発電システムに係り、特に該システムは
配電系統に適用された場合に起こる系統の電圧変動を抑
制する太陽光発電システムに関する。
配電系統に適用された場合に起こる系統の電圧変動を抑
制する太陽光発電システムに関する。
最近のエネルギ需要の増大に伴う対策として、太陽光エ
ネルギの利用が有望視されていて、世界各国でその開発
が進められている。太陽光発電システムが一般に普及し
た場合、配電系統に併入されることが予想される。この
場合、太陽光エネルギは直流電力であるためこれを交流
電力に変換しなければならない。
ネルギの利用が有望視されていて、世界各国でその開発
が進められている。太陽光発電システムが一般に普及し
た場合、配電系統に併入されることが予想される。この
場合、太陽光エネルギは直流電力であるためこれを交流
電力に変換しなければならない。
この具体的な方法として第１図に示すような太陽光発電
システムの構成が一般的に考えられている。第１図を図
番号に従つて説明すると、１は太陽光エネルギを直流電
力に変換する太陽電池、２はこの直流電力を商用の交流
電力または交流電力を直流電力に変換する交直変換器、
３は交直変換器を制御するための制御装置、４は変圧
器、５は直流電力を交流電力に変換するときに発生する
高調波電圧、電流を吸収するための交流フイルタ、６は
配電系統（または電力系統）の送電線、７は負荷、８は
背後配電系統（負荷も含める）を示している。図中の破
線で示す部分が太陽光発電システム（ＰＶＳ：Photo Vo
ltaic System）である。通常、昼間の太陽電池が動作し
ているときには該システムはほぼ力率１で運転される。
しかし、夜間とか雨天時の該システムが停止している場
合には、交流フイルタ５が基本波に対して進み電流をと
るので、力率０の進み運転となる。この交流フイルタの
容量は交直変換器容量とほぼ同容量と大きいため、配電
系統の軽負荷時にフエランチ効果によつて太陽光発電シ
ステムの端子電圧が上昇する。
システムの構成が一般的に考えられている。第１図を図
番号に従つて説明すると、１は太陽光エネルギを直流電
力に変換する太陽電池、２はこの直流電力を商用の交流
電力または交流電力を直流電力に変換する交直変換器、
３は交直変換器を制御するための制御装置、４は変圧
器、５は直流電力を交流電力に変換するときに発生する
高調波電圧、電流を吸収するための交流フイルタ、６は
配電系統（または電力系統）の送電線、７は負荷、８は
背後配電系統（負荷も含める）を示している。図中の破
線で示す部分が太陽光発電システム（ＰＶＳ：Photo Vo
ltaic System）である。通常、昼間の太陽電池が動作し
ているときには該システムはほぼ力率１で運転される。
しかし、夜間とか雨天時の該システムが停止している場
合には、交流フイルタ５が基本波に対して進み電流をと
るので、力率０の進み運転となる。この交流フイルタの
容量は交直変換器容量とほぼ同容量と大きいため、配電
系統の軽負荷時にフエランチ効果によつて太陽光発電シ
ステムの端子電圧が上昇する。
第２図はこの現象を具体的に説明するためのものであ
る。図中、(A)は第１図の概略図を示し、図番号が第１
図と同じものは同じものを示している。Ｚが送電線路の
インピーダンス、Ｖ０が背後配電系統の端子電圧、Ｖｔ
が太陽光発電システムの端子電圧、Ｉが送電線路に流れ
る電流を表わす。図中、(B)に昼間時における(A)図の電
圧・電流ベクトル図を示す。電流は負荷の力率だけ遅れ
て流れるため送電線の電圧ドロツプによつてＶｔはＶ０
よりも小さくなる。図中、(C)に夜間軽負荷時の(A)図の
電圧・電流ベクトル図を示す。電流は太陽光発電システ
ムの交流フイルタの進み電流によつて電圧より進みＶｔ
はＶ０よりも大きくなる。この電圧の上昇は送電線のイ
ンピーダンスが大きい程、また、交流フイルタ容量が大
きい程大きくなり、周囲機器の絶縁をおびやかしたり、
最苛酷の場合には機器の焼損を招いたりする。また、交
流フィルタの代わりに他のいわゆる遅れ無効電力補償装
置例えばスタコン等の調相設備が設けられている場合も
同様であり、改善が望まれていた。
る。図中、(A)は第１図の概略図を示し、図番号が第１
図と同じものは同じものを示している。Ｚが送電線路の
インピーダンス、Ｖ０が背後配電系統の端子電圧、Ｖｔ
が太陽光発電システムの端子電圧、Ｉが送電線路に流れ
る電流を表わす。図中、(B)に昼間時における(A)図の電
圧・電流ベクトル図を示す。電流は負荷の力率だけ遅れ
て流れるため送電線の電圧ドロツプによつてＶｔはＶ０
よりも小さくなる。図中、(C)に夜間軽負荷時の(A)図の
電圧・電流ベクトル図を示す。電流は太陽光発電システ
ムの交流フイルタの進み電流によつて電圧より進みＶｔ
はＶ０よりも大きくなる。この電圧の上昇は送電線のイ
ンピーダンスが大きい程、また、交流フイルタ容量が大
きい程大きくなり、周囲機器の絶縁をおびやかしたり、
最苛酷の場合には機器の焼損を招いたりする。また、交
流フィルタの代わりに他のいわゆる遅れ無効電力補償装
置例えばスタコン等の調相設備が設けられている場合も
同様であり、改善が望まれていた。
本発明は上述した従来技術の問題点を解決し、太陽光発
電システムが停止し、しかも系統が軽負荷となつても系
統電圧の上昇を抑制することのできる太陽光発電システ
ムを提供することにある。
電システムが停止し、しかも系統が軽負荷となつても系
統電圧の上昇を抑制することのできる太陽光発電システ
ムを提供することにある。
太陽光発電システムが停止時に系統が軽負荷となつて、
フエランチ効果によつて系統の電圧が上昇するのを抑制
するため、本発明では交直変換器の直流側に太陽電池の
バイパス回路を設けて、太陽光エネルギが規定値以下と
なり太陽光発電システムが停止時には太陽電池からバイ
パス回路に切替えて、交直変換器を無効電力制御（遅れ
力率）運転して、交流フイルタ、調相設備等の遅れ無効
電力補償装置の進相電流を打消すようにしたものであ
る。
フエランチ効果によつて系統の電圧が上昇するのを抑制
するため、本発明では交直変換器の直流側に太陽電池の
バイパス回路を設けて、太陽光エネルギが規定値以下と
なり太陽光発電システムが停止時には太陽電池からバイ
パス回路に切替えて、交直変換器を無効電力制御（遅れ
力率）運転して、交流フイルタ、調相設備等の遅れ無効
電力補償装置の進相電流を打消すようにしたものであ
る。
本発明の一実施例を第３図に示す。第１図と同じ番号の
ものは同じものを示すので、異なつた新しいものについ
て説明すると、符号９は太陽光エネルギ低下時にシステ
ム停止指令ＣＯＭにより、太陽電池のａ側から直流短絡
バイパス回路ｂ側に前記交直変換器２の接続点を切替え
る第１のスイツチ、符号１０は変換器を流れる電流を検
出する電流検出器、符号１１は太陽光発電システムの無
効電力を検出する無効電力検出器、符号１２は無効電力
制御回路を備えた太陽光発電システムの制御装置であ
る。
ものは同じものを示すので、異なつた新しいものについ
て説明すると、符号９は太陽光エネルギ低下時にシステ
ム停止指令ＣＯＭにより、太陽電池のａ側から直流短絡
バイパス回路ｂ側に前記交直変換器２の接続点を切替え
る第１のスイツチ、符号１０は変換器を流れる電流を検
出する電流検出器、符号１１は太陽光発電システムの無
効電力を検出する無効電力検出器、符号１２は無効電力
制御回路を備えた太陽光発電システムの制御装置であ
る。
通常は前述した様に太陽光エネルギをほぼ力率１の交流
電力に変換して配電系統に送り込む。しかし、夜間、雨
天時等、太陽光エネルギが規定値以下となつたときには
システムの停止指令ＣＯＭによつて上記第１のスイツチ
９をａ側からｂ側に切替える。一方、制御装置では定電
力制御（または定電流制御）運転から無効電力制御運転
に切替え、太陽光発電システムの必要とする無効電力が
指令値Ｑ０と等しくなるように交直変換器９の直流電流
（この場合直流電圧を制御して直流電流を制御すること
になる。）を制御する。
電力に変換して配電系統に送り込む。しかし、夜間、雨
天時等、太陽光エネルギが規定値以下となつたときには
システムの停止指令ＣＯＭによつて上記第１のスイツチ
９をａ側からｂ側に切替える。一方、制御装置では定電
力制御（または定電流制御）運転から無効電力制御運転
に切替え、太陽光発電システムの必要とする無効電力が
指令値Ｑ０と等しくなるように交直変換器９の直流電流
（この場合直流電圧を制御して直流電流を制御すること
になる。）を制御する。
この制御装置１２の具体的な回路のブロツク線図を第４
図に示す。図において符号１２１は無効電力の設定値Ｑ
０と無効電力の検出値Ｑとの差をとる第１の加算器、符
号１２２は無効電力偏差増幅器で、この出力は交直変換
器９の必要な遅れ無効電力に相当する電流指令値Ｉｑ０
となる。符号１２３は前記停止指令ＣＯＭにより太陽光
エネルギが低下時は電流指令値（電力指令値を直流電圧
で除した値）Ｉｄ０のａ側からＩｑ０のｂ側に切替わる
第２のスイツチ、符号１２４は電流指令値と電流検出値
Ｉｄとの差をとる第２の加算器、１２５は電流偏差増幅
器で、この出力が交直変換器９の制御信号となる。この
回路の動作は、電流偏差増幅器１２５では変換器を流れ
る電流Ｉｄが電流指令値に一致するように交直変換器９
の直流電圧が制御され、無効電力偏差増幅器１２２では
太陽光発電システムの無効電力Ｑが無効電力設定値Ｑ０
に一致するように電流設定値が作られるように動作す
る。
図に示す。図において符号１２１は無効電力の設定値Ｑ
０と無効電力の検出値Ｑとの差をとる第１の加算器、符
号１２２は無効電力偏差増幅器で、この出力は交直変換
器９の必要な遅れ無効電力に相当する電流指令値Ｉｑ０
となる。符号１２３は前記停止指令ＣＯＭにより太陽光
エネルギが低下時は電流指令値（電力指令値を直流電圧
で除した値）Ｉｄ０のａ側からＩｑ０のｂ側に切替わる
第２のスイツチ、符号１２４は電流指令値と電流検出値
Ｉｄとの差をとる第２の加算器、１２５は電流偏差増幅
器で、この出力が交直変換器９の制御信号となる。この
回路の動作は、電流偏差増幅器１２５では変換器を流れ
る電流Ｉｄが電流指令値に一致するように交直変換器９
の直流電圧が制御され、無効電力偏差増幅器１２２では
太陽光発電システムの無効電力Ｑが無効電力設定値Ｑ０
に一致するように電流設定値が作られるように動作す
る。
第５図に交直変換器９の運転動作状態を示す。第５図の
横軸は交直変換器を流れる電流、縦軸は交直変換器の直
流側の電圧を示す。図中ｌ０は太陽電池の電圧−電流特
性、ｍ０，ｍ１，ｍ２は交直変換器の運転特性を示す。
太陽光エネルギが規定値以上のときは交直変換器の電流
設定値はＩｄ０であり、交直変換器は定電流制御（また
は定電力制御）運転され、動作点はＯ０である。また電
流設定値がＩｄ１のときはＯ１，Ｉｄ２のときはＯ２と
なる。しかし、太陽光エネルギが規定値以下となると第
１のスイツチ９、及び第２のスイツチ１２３はａ側から
ｂ側へ切替わり、交直変換器の直流側が短絡されるの
で、直流電圧は零となり、電流設定値Ｉｑ０＝Ｉｄ０の
ときはｑ０点、Ｉｑ０＝Ｉｄ１のときはｑ１点、Ｉｑ０
＝Ｉｄ２のときはｑ２点と交直変換器９の必要とする無
効電力量に応じて電流設定値Ｉｑ０が作られて無効電力
制御が行われる。
横軸は交直変換器を流れる電流、縦軸は交直変換器の直
流側の電圧を示す。図中ｌ０は太陽電池の電圧−電流特
性、ｍ０，ｍ１，ｍ２は交直変換器の運転特性を示す。
太陽光エネルギが規定値以上のときは交直変換器の電流
設定値はＩｄ０であり、交直変換器は定電流制御（また
は定電力制御）運転され、動作点はＯ０である。また電
流設定値がＩｄ１のときはＯ１，Ｉｄ２のときはＯ２と
なる。しかし、太陽光エネルギが規定値以下となると第
１のスイツチ９、及び第２のスイツチ１２３はａ側から
ｂ側へ切替わり、交直変換器の直流側が短絡されるの
で、直流電圧は零となり、電流設定値Ｉｑ０＝Ｉｄ０の
ときはｑ０点、Ｉｑ０＝Ｉｄ１のときはｑ１点、Ｉｑ０
＝Ｉｄ２のときはｑ２点と交直変換器９の必要とする無
効電力量に応じて電流設定値Ｉｑ０が作られて無効電力
制御が行われる。
以上のように太陽光エネルギが低下し、太陽光発電シス
テムが停止するときは交直変換器が無効電力制御するの
で、従来技術で述べたように系統に交流フイルタが接続
された状態でも系統には進み電流は流れず、系統が軽負
荷となつてもフエランチ効果は生じないのでこれによる
系統の電圧上昇は起こらない。
テムが停止するときは交直変換器が無効電力制御するの
で、従来技術で述べたように系統に交流フイルタが接続
された状態でも系統には進み電流は流れず、系統が軽負
荷となつてもフエランチ効果は生じないのでこれによる
系統の電圧上昇は起こらない。
なお、上記実施例では交直変換器の遅れ無効電力補償装
置として交流フイルタのみについて述べたが、交直変換
器が他励式交直変換器から成る場合のように、交流フイ
ルタの他にスタコン等の調相設備がある場合も同様であ
り、交直変換器の無効電力制御によつて交流フイルタと
調相設備の進み無効電力が補償され、系統には進み無効
電力が流れることはない。
置として交流フイルタのみについて述べたが、交直変換
器が他励式交直変換器から成る場合のように、交流フイ
ルタの他にスタコン等の調相設備がある場合も同様であ
り、交直変換器の無効電力制御によつて交流フイルタと
調相設備の進み無効電力が補償され、系統には進み無効
電力が流れることはない。
また、太陽光発電システムの停止指令として、第３図，
第４図では制御装置からの停止指令を使う場合を示した
が、停止指令としては太陽光発電システムの交直変換器
の交流出力側の有効（無効）電力を検出して、これが規
定値以下（以上）となつた場合に停止とする信号を使つ
ても良い。また、太陽光発電システムの動作時は通常、
システムの運転力率がほぼ１となるように運転されるの
で、太陽光エネルギが低下して太陽光発電システムが停
止する場合はシステムの運転力率が低下することにな
る。従つて運転力率を検出して、これが規定値以下とな
つた場合に停止とする信号を使つても良い。
第４図では制御装置からの停止指令を使う場合を示した
が、停止指令としては太陽光発電システムの交直変換器
の交流出力側の有効（無効）電力を検出して、これが規
定値以下（以上）となつた場合に停止とする信号を使つ
ても良い。また、太陽光発電システムの動作時は通常、
システムの運転力率がほぼ１となるように運転されるの
で、太陽光エネルギが低下して太陽光発電システムが停
止する場合はシステムの運転力率が低下することにな
る。従つて運転力率を検出して、これが規定値以下とな
つた場合に停止とする信号を使つても良い。
第６図に本発明のもう一つの実施例を示す。第３図の実
施例では太陽光エネルギが規定値以下となつたときは直
流回路を短絡して、交直変換器を零力率運転したが、こ
の実施例では直流側に電池（二次電池燃料電池等）１３
を挿入して太陽電池をバイパスさせている。その他は第
３図と同じである。電池１３の電圧をＶｄとした場合、
交直変換器の運転力率cosφは近似的に次式で表わされ
る。
施例では太陽光エネルギが規定値以下となつたときは直
流回路を短絡して、交直変換器を零力率運転したが、こ
の実施例では直流側に電池（二次電池燃料電池等）１３
を挿入して太陽電池をバイパスさせている。その他は第
３図と同じである。電池１３の電圧をＶｄとした場合、
交直変換器の運転力率cosφは近似的に次式で表わされ
る。
cosφ＝Ｖｄ／（ｋｅ）……(1) ここに、ｅは交直変換器の交流電圧であり、ｋは定数で
ある。
ある。
この場合、無効電力のみならず有効電力も系統へ送り出
すことになる。無効電力制御の動作は第３図同様であ
り、従つて、この場合にも太陽光エネルギが規定値以下
となり系統が軽負荷時にもフエランチ効果が生じること
はないので、系統の電圧上昇は生じない。
すことになる。無効電力制御の動作は第３図同様であ
り、従つて、この場合にも太陽光エネルギが規定値以下
となり系統が軽負荷時にもフエランチ効果が生じること
はないので、系統の電圧上昇は生じない。
本発明によれば太陽光発電システムの交直変換器の無効
電力制御運転により、太陽光エネルギが規定値以下とな
り、かつ系統が軽負荷となつたときにも系統へ進みの無
効電力を流すことがないので、これによる系統の電圧上
昇を防止できる。
電力制御運転により、太陽光エネルギが規定値以下とな
り、かつ系統が軽負荷となつたときにも系統へ進みの無
効電力を流すことがないので、これによる系統の電圧上
昇を防止できる。
第１図は対象とする太陽光発電システム構成図、第２図
は太陽光発電システム動作時の電圧・電流ベクトル図、
第３図は本発明の実施例である太陽光発電システム構成
図、第４図は第３図の制御回路のブロツク図、第５図は
第３図の交直変換器の運転動作説明図、第６図は本発明
の他の実施例である太陽光発電システム構成図。 １……太陽電池、２……交直変換器、３……制御装置、
４……変圧器、５……交流フイルタ、６……送電線、７
……負荷、８……背後電力系統、９……スイツチ、１０
……電流検出器、１１……無効電力検出器、１２……無
効電力制御を備えた制御装置、１２１，１２４……加算
器、１２２，１２５……増幅器、１３……電池（２次電
池等）。
は太陽光発電システム動作時の電圧・電流ベクトル図、
第３図は本発明の実施例である太陽光発電システム構成
図、第４図は第３図の制御回路のブロツク図、第５図は
第３図の交直変換器の運転動作説明図、第６図は本発明
の他の実施例である太陽光発電システム構成図。 １……太陽電池、２……交直変換器、３……制御装置、
４……変圧器、５……交流フイルタ、６……送電線、７
……負荷、８……背後電力系統、９……スイツチ、１０
……電流検出器、１１……無効電力検出器、１２……無
効電力制御を備えた制御装置、１２１，１２４……加算
器、１２２，１２５……増幅器、１３……電池（２次電
池等）。
Claims (5)
- 【請求項１】太陽電池から出力される直流電力が交直変
換器によって交流電力に変換して出力され、該交直変換
器の出力が交流フィルタもしくは調相設備を介して電力
系統に接続されて成る太陽光発電システムにおいて、 前記太陽光発電システムを動作させて太陽電池からの電
力を前記電力系統に送電するか否かを判別しその信号
（ＣＯＭ）を出力する判別手段と、前記太陽電池をバイ
パスするバイパス回路と、前記バイパス回路に切替える
切替手段と、前記交直変換器の交流出力側の無効電力を
検出する無効電力検出器と、無効電力の指令値を出力す
る無効電力設定手段とを備え、 前記判別手段で否と判別された際には、該判別手段から
の信号に基づき前記切替手段を動作させて前記バイパス
回路に切替えると共に、前記無効電力検出器からの検出
値が前記無効電力設定手段からの指令値になるように前
記交直変換器を制御させるようにしたことを特徴とする
太陽光発電システム。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、前記バイ
パス回路は直流短絡回路からなることを特徴とする太陽
光発電システム。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項において、前記バイ
パス回路は二次電池からなることを特徴とする太陽光発
電システム。 - 【請求項４】特許請求の範囲第１項において、前記判別
手段は、前記交直変換器の交流出力側の有効電力を検出
する有効電力検出手段を備え、前記検出手段からの検出
値に基づいて判別されることを特徴とする太陽光発電シ
ステム。 - 【請求項５】特許請求の範囲第１項において、前記判別
手段は、前記交直変換器の交流出力側の力率を検出する
力率検出手段を備え、前記検出手段からの検出値に基づ
いて判別されることを特徴とする太陽光発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61117315A JPH0640708B2 (ja) | 1986-05-23 | 1986-05-23 | 太陽光発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61117315A JPH0640708B2 (ja) | 1986-05-23 | 1986-05-23 | 太陽光発電システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62277029A JPS62277029A (ja) | 1987-12-01 |
| JPH0640708B2 true JPH0640708B2 (ja) | 1994-05-25 |
Family
ID=14708707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61117315A Expired - Lifetime JPH0640708B2 (ja) | 1986-05-23 | 1986-05-23 | 太陽光発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0640708B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11973351B2 (en) * | 2019-12-12 | 2024-04-30 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation | Power converter |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5921236A (ja) * | 1982-07-26 | 1984-02-03 | 株式会社東芝 | インバ−タと電力系統の連系システム |
| JPS5935534A (ja) * | 1982-08-20 | 1984-02-27 | 株式会社日立製作所 | 電力変換装置 |
| JPS6022223A (ja) * | 1983-07-19 | 1985-02-04 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | 太陽電池を用いた交流電源システム |
-
1986
- 1986-05-23 JP JP61117315A patent/JPH0640708B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62277029A (ja) | 1987-12-01 |
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