JPS62277029A - 太陽光発電システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 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の運転制御方法に係り、特
に該システムが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の運転制御方
法に関する。

〔発明の背景〕

最近のエネルギ需要の増大に餅う対策として、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。

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
番号に従って説明すると、１は太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、電流を吸収するだめの交流フィルタ、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
線に示す部分（ＰＶＳ）が太陽光発電システムである。

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、交流フィルタ５が基本波に対して進み電流をと
るので、力率Ｏの遅れ運転となる。

この交流フィルタの容ｉはインバータ容量とほぼ同容量
と大きいため、配電系統の軽負荷時にフエランチ効果に
よっ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、囚は第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。

２が送電線路のインピーダンス、Ｖｏ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、■が
送電線を流れる電流を表わす。図中、■に昼間時におけ
る回国の電圧・電流ベクトル図を示す。ＴＩＬ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ップによ
ってＶｔはＶｏ　よりも小さくなる。図中、Ｃに夜間軽
負荷時の回国の電圧・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ィルタの進み電流によって電
圧より進みＶ　ｈ　Ｉ′ｉＶ　６　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、ヌ流フィ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υ、最苛酷の場合には機器の焼
損を招いたりする。以上は、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真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。

〔発明の目的〕

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っても系
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
ムの運転制御方法を提供することにある。

〔発明の概要〕

太陽光発電システムが停止時に系統が軽負荷となって、
フエランチ効果によっ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、交流フィルタ、真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
。

〔発明の実施例〕

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、異なっ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によシ、太陽電池のａ側から直流短絡
バイパス回路す側に前記交直変換器２の接続点を切替え
る第１のスイッチ、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
動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ったときには
システムの停止指令ＣＯＭによって上記第１のスイッチ
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ＫＱｏ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１ｔ１２の具体的な回路のブロック線図を
第４図に示す。図において符号１２１は無効電力の設定
値Ｑｏ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Ｉ
ｑＯ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）Ｉａｏのａ側から工、ｏのｂ側に切替
わる第２のスイッチ、符号１２４は電流指令値と電流検
出値工４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
流れる電流工４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
Ｑ。

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１．は太陽電池の電
圧−電流特性、ｍ（１、ｍｌ　、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Ｉｔ６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Ｏｏ
である。また電流設定値がＩａｌのときは０１　、　ｒ
ａ２のときは０□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のスイッチ９、及び第２のスイッ
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、を渡設定値
１ｑｏ＝ＩａｏのときはＣｌｏ点、Ｉ　ｑＯ＝　Ｉ　ａ
ｌのときはｑ、点、Ｉｔ。＝工ｄ２のときは１２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置
１，０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ィルタが接続
された状態でも系統には進み電流は流れず、系統が軽負
荷となっ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、上記実施例では又直変換器の遅れ無効電力補償装
置として交流フィ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、交流フィ
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って交流フィルタと
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作る場合を示した
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）となった場合に停止とする信号を使っ
ても良いし、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
って運転力率を検出して、これが規定値以下となった場
合に停止とする信号を使っても良い。

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ったときは直
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ｖ４とした場合、
交直変換器の運転力率（６）φは近似的に次式で表わさ
れる。

□□□φ＝Ｖａ／（ｋｅ）　　　　・・川・・・・（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。

この場合、無効電力のみならず有効電力も系統へ送シ出
すことになる。無効電力制御の動作は第３図同様であり
、従って、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−ユ昇は生じない。

〔発明の効果〕

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
シ、かつ系統が軽負荷となっ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。

【図面の簡単な説明】

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Ｏ電流ベクトル図、
第３図は本発明の運転制御方法を適用した太陽光発電シ
ステム構成図、第４図は第３図の制御回路のブロック図
、第５図は第３図の交直変換器の運転動作説明図、第６
図は本発明の他の運転制御方法を適用した太陽光発電シ
ステム構成図、。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、太陽電池、遅れ無効電力補償装置を備え太陽電池か
   ら出力される直流電力を交流電力に変換する交直変換器
   から成り、配電系統に接続されて構成される太陽光発電
   システムにおいて、該システムは太陽電池をバイパスす
   るバイパス回路を備え太陽光が規定値以下となり該シス
   テムが停止した場合には前記交直変換器を前記太陽電池
   より前記バイパス回路に切換えて、該交直変換器を無効
   電力制御運転するようにしたことを特徴とする太陽光発
   電システムの運転制御方法。 ２、特許請求の範囲第１項に於て、前記バイパス回路は
   直流短絡回路である太陽光発電システムの運転制御方法
   。 ３、特許請求の範囲第２項に於て、前記バイパス回路は
   電池である太陽光発電システムの運転制御方法。 ４、特許請求の範囲第１項乃至第３項に於て、前記シス
   テムの停止は交直変換器の制御回路からの停止指令をも
   つて判別する太陽光発電システムの運転制御方法。 ５、特許請求の範囲第１項乃至第３項に於て、前記シス
   テムの停止は、前記交直変換器の有効電力が規定値以下
   となつたことをもつて判別する太陽光発電システムの運
   転制御方法。 ６、特許請求の範囲第１項乃至第３項に於て、前記シス
   テムの停止は、前記システムの力率が規定値以下となつ
   たことをもつて判別する太陽光発電システムの運転制御
   方法。 ７、特許請求の範囲第１項乃至第６項に於て、前記遅れ
   無効電力補償装置は前記交直変換器の発生する高調波を
   吸収するためのフィルタである太陽光発電システムの運
   転制御方法。 ８、特許請求の範囲第１項乃至第６項に於て、前記遅れ
   無効電力補償装置は調相設備である太陽光発電システム
   の運転制御方法。