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技術 太陽光発電システムのインバータ装置を起動させるインバータ起動装置、インバータ装置の起動方法、インバータ起動装置を実現するためのプログラム、及びこのプログラムを記録した記録媒体

出願人 株式会社ダイヘン
発明者 久保裕政
出願日 2008年5月19日 (12年6ヶ月経過) 出願番号 2008-130820
公開日 2009年12月3日 (11年0ヶ月経過) 公開番号 2009-284559
状態 特許登録済
技術分野 交流の給配電 インバータ装置
主要キーワード 変化量比較 変圧装置 無負荷損失 判定時刻 最小動作電圧 今回計測 電圧最大値 所定変化量
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (10)

課題

気象条件が異なっている場合でもインバータ装置起動できる条件のときに起動させることができ、インバータ装置の不要な起動と停止の繰り返しを避けることができるインバータ装置の起動装置を提供する。

解決手段

太陽光発電システムのインバータ装置を起動させるインバータ起動装置7において、計測手段により計測された開放電圧所定電圧以上であるか否かを判定する開放電圧判定手段71と、開放電圧判定手段71により開放電圧が所定電圧以上であると判定された場合、開放電圧の変化率を算出する算出手段73と、変化率が所定変化率以下であるか否かを判定する変化率判定手段74とを設け、変化率判定手段74により変化率が所定変化率以下であると判定された場合、インバータ装置を起動させるようにした。

概要

背景

従来、太陽電池によって生成される直流電力インバータ装置により交流電力に変換し、商用電力系統連系させて電力を供給する太陽光発電システムが開発されている。太陽電池の発電電力は、日射強度気温などの気象条件に影響を受ける。したがって、インバータ装置は、日射強度が減少して太陽電池から供給される電力がインバータ装置の無負荷損失電力より小さくなると停止され、日射強度が増加して太陽電池から供給される電力がインバータ装置を動作させられる場合に起動される必要がある。太陽電池から供給される電力を太陽電池の開放電圧から推測して、インバータ装置を起動させる方法が開発されている。

例えば、所定の電圧基準電圧として設定し、開放電圧がこの基準電圧より高くなった場合にインバータ装置を起動させる方法がある。しかしながら、この場合、開放電圧は太陽電池の経時的な劣化外気温度などの変化により大きく変動するにもかかわらず、基準電圧は一定値である。したがって、基準電圧が高く設定されている場合、太陽電池の供給電力が十分であるにもかかわらず開放電圧が基準電圧に達しないために、インバータ装置が起動されないことがある。一方、基準電圧が低く設定されている場合、太陽電池の供給電力が不十分であるにもかかわらず開放電圧が基準電圧に達したために、インバータ装置が起動されることがある。この場合、供給電力が不十分なため、起動されたインバータ装置はすぐに停止され、起動と停止が繰り返される。起動と停止の繰り返しは、インバータ装置内リレー等の部品寿命に影響を及ぼすので、避けることが望ましい。

特開平08‐126208号公報には、太陽電池の開放電圧が、直前システム停止時の開放電圧に判定基準マージンを付加した値に達し、その状態が所定時間継続した時点でインバータ装置を起動する方法が記載されている。この方法によると、インバータ装置が動作中に何らかの原因で停止したとしても、その停止時の開放電圧から基準電圧を設定することができる。したがって、直前のシステム停止時の外気温度などの気象条件や太陽電池の経時的な劣化の状態などに応じた基準電圧を設定することができ、基準電圧を一定値とした場合の不都合を回避することができる。

特開平08‐126208号公報

概要

気象条件が異なっている場合でもインバータ装置が起動できる条件のときに起動させることができ、インバータ装置の不要な起動と停止の繰り返しを避けることができるインバータ装置の起動装置を提供する。太陽光発電システムのインバータ装置を起動させるインバータ起動装置7において、計測手段により計測された開放電圧が所定電圧以上であるか否かを判定する開放電圧判定手段71と、開放電圧判定手段71により開放電圧が所定電圧以上であると判定された場合、開放電圧の変化率を算出する算出手段73と、変化率が所定変化率以下であるか否かを判定する変化率判定手段74とを設け、変化率判定手段74により変化率が所定変化率以下であると判定された場合、インバータ装置を起動させるようにした。

目的

本発明は上記した事情のもとで考え出されたものであって、気象条件が異なっている場合でもインバータ装置が起動できる条件のときに起動させることができ、インバータ装置の不要な起動と停止の繰り返しを避けることができるインバータ装置の起動装置を提供することをその目的としている。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

太陽電池と前記太陽電池により生成される直流電力交流電力に変換するインバータ装置と前記太陽電池の開放電圧計測する計測手段とを備え、前記インバータ装置により変換された交流電力を商用電力系統連系させて供給する太陽光発電システムのインバータ装置を起動させるインバータ起動装置であって、前記計測手段により計測された開放電圧が所定電圧以上であるか否かを判定する開放電圧判定手段と、前記開放電圧判定手段により前記開放電圧が所定電圧以上であると判定された場合、前記開放電圧の変化率を算出する算出手段と、前記変化率が所定変化率以下であるか否かを判定する変化率判定手段と、を備え、前記変化率判定手段により前記変化率が前記所定変化率以下であると判定された場合、前記インバータ装置を起動させる、ことを特徴とするインバータ起動装置。

請求項2

前記変化率判定手段により前記変化率が前記所定変化率以下であると判定された回数カウントするカウント手段をさらに備え、前記変化率判定手段により前記変化率が前記所定変化率以下であると判定された場合に換えて、前記カウント手段によりカウントされた回数が所定回数となった場合に前記インバータ装置を起動させる、請求項1に記載のインバータ起動装置。

請求項3

前記計測手段により計測された開放電圧を所定時間毎に記録する記録手段をさらに備え、前記開放電圧判定手段は、前記所定時間毎に判定を行ない、前記算出手段は、前記計測手段により計測された開放電圧から前記記録手段に記録されている前記所定時間前の開放電圧を減算することにより前記変化率を算出する、請求項1または2に記載のインバータ起動装置。

請求項4

太陽電池と前記太陽電池により生成される直流電力を交流電力に変換するインバータ装置と前記太陽電池の開放電圧を計測する計測手段とを備え、前記インバータ装置により変換された交流電力を商用電力系統に連系させて供給する太陽光発電システムのインバータ装置を起動させるインバータ起動装置であって、前記計測手段により計測された開放電圧が所定電圧以上であるか否かを判定する開放電圧判定手段と、それぞれ異なる所定時間毎に、前記開放電圧判定手段により前記開放電圧が所定電圧以上であると判定された場合に、当該開放電圧と前記所定時間前に計測された開放電圧との差である変化量が所定の値以下であるか否かを判定する複数の変化量判定手段と、前記複数の変化量判定手段のすべてにより、前記変化量が前記所定の値以下であると判定されたか否かを判定するアンド手段と、を備え、前記アンド手段により、前記複数の変化量判定手段のすべてにより前記変化量が前記所定の値以下であると判定された場合、前記インバータ装置を起動させる、ことを特徴とするインバータ起動装置。

請求項5

太陽電池と前記太陽電池により生成される直流電力を交流電力に変換するインバータ装置と前記太陽電池の開放電圧を計測する計測手段とを備え、前記インバータ装置により変換された交流電力を商用電力系統に連系させて供給する太陽光発電システムのインバータ装置を起動させるインバータ起動装置であって、前記計測手段により計測された開放電圧が所定電圧以上であるか否かを判定する開放電圧判定手段と、それぞれ異なる所定時間毎に、前記開放電圧判定手段により前記開放電圧が所定電圧以上であると判定された場合に、当該開放電圧と前記所定時間前に計測された開放電圧との差である変化量が所定の値以下であるか否かを判定する複数の変化量判定手段と、前記複数の変化量判定手段のいずれかにより、前記変化量が前記所定の値以下であると判定されたか否かを判定するオア手段と、を備え、前記オア手段により、前記複数の変化量判定手段のいずれかにより前記変化量が前記所定の値以下であると判定された場合、前記インバータ装置を起動させる、ことを特徴とするインバータ起動装置。

請求項6

太陽電池と前記太陽電池により生成される直流電力を交流電力に変換するインバータ装置と前記太陽電池の開放電圧を計測する計測手段とを備え、前記インバータ装置により変換された交流電力を商用電力系統に連系させて供給する太陽光発電システムのインバータ装置を起動させるインバータ起動装置であって、前記計測手段により計測された開放電圧の変化率を算出する算出手段と、前記変化率を記録する記録手段と、前記変化率が、前記記録手段に記録されている前回算出された変化率より小さく、かつ、所定変化率以下であるか否かを判定する変化率判定手段と、を備え、前記変化率判定手段により前記算出された変化率が前回算出された変化率より小さく、かつ、前記所定変化率以下であると判定された場合、前記インバータ装置を起動させる、ことを特徴とするインバータ起動装置。

請求項7

太陽電池と前記太陽電池により生成される直流電力を交流電力に変換するインバータ装置と前記太陽電池の開放電圧を計測する計測手段とを備え、前記インバータ装置により変換された交流電力を商用電力系統に連系させて供給する太陽光発電システムのインバータ装置の起動方法であって、前記計測手段により計測された開放電圧が所定電圧以上であるか否かを判定する開放電圧判定工程と、前記開放電圧判定工程において、前記開放電圧が所定電圧以上であると判定された場合、前記開放電圧の変化率を算出する算出工程と、前記変化率が所定変化率以下であるか否かを判定する変化率判定工程と、前記変化率判定工程において、前記変化率が前記所定変化率以下であると判定された場合、前記インバータ装置を起動させる起動工程と、を備えたことを特徴とするインバータ装置の起動方法。

請求項8

コンピュータを、太陽電池と前記太陽電池により生成される直流電力を交流電力に変換するインバータ装置と前記太陽電池の開放電圧を計測する計測手段とを備え、前記インバータ装置により変換された交流電力を商用電力系統に連系させて供給する太陽光発電システムのインバータ装置を起動させるインバータ起動装置として機能させるためのプログラムであって、前記コンピュータを、前記計測手段により計測された開放電圧が所定電圧以上であるか否かを判定する開放電圧判定手段と、前記開放電圧判定手段により、前記開放電圧が所定電圧以上であると判定された場合、前記開放電圧の変化率を算出する算出手段と、前記変化率が減少して所定変化率以下となっているか否かを判定する変化率判定手段と、前記変化率判定手段により、前記変化率が減少して前記所定変化率以下となっていると判定された場合、前記インバータ装置を起動させる起動手段と、して機能させることを特徴とするプログラム。

請求項9

請求項8に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体

技術分野

0001

本発明は、太陽電池により生成される直流電力インバータ装置により交流電力に変換し商用電力系統連系させる太陽光発電システムにおけるインバータ装置を起動させるインバータ起動装置、インバータ装置の起動方法、インバータ起動装置を実現するためのプログラム、及びこのプログラムを記録した記録媒体に関し、特に、太陽電池の開放電圧に基づいてインバータ装置を起動させるものに関する。

背景技術

0002

従来、太陽電池によって生成される直流電力をインバータ装置により交流電力に変換し、商用電力系統に連系させて電力を供給する太陽光発電システムが開発されている。太陽電池の発電電力は、日射強度気温などの気象条件に影響を受ける。したがって、インバータ装置は、日射強度が減少して太陽電池から供給される電力がインバータ装置の無負荷損失電力より小さくなると停止され、日射強度が増加して太陽電池から供給される電力がインバータ装置を動作させられる場合に起動される必要がある。太陽電池から供給される電力を太陽電池の開放電圧から推測して、インバータ装置を起動させる方法が開発されている。

0003

例えば、所定の電圧基準電圧として設定し、開放電圧がこの基準電圧より高くなった場合にインバータ装置を起動させる方法がある。しかしながら、この場合、開放電圧は太陽電池の経時的な劣化外気温度などの変化により大きく変動するにもかかわらず、基準電圧は一定値である。したがって、基準電圧が高く設定されている場合、太陽電池の供給電力が十分であるにもかかわらず開放電圧が基準電圧に達しないために、インバータ装置が起動されないことがある。一方、基準電圧が低く設定されている場合、太陽電池の供給電力が不十分であるにもかかわらず開放電圧が基準電圧に達したために、インバータ装置が起動されることがある。この場合、供給電力が不十分なため、起動されたインバータ装置はすぐに停止され、起動と停止が繰り返される。起動と停止の繰り返しは、インバータ装置内リレー等の部品寿命に影響を及ぼすので、避けることが望ましい。

0004

特開平08‐126208号公報には、太陽電池の開放電圧が、直前システム停止時の開放電圧に判定基準マージンを付加した値に達し、その状態が所定時間継続した時点でインバータ装置を起動する方法が記載されている。この方法によると、インバータ装置が動作中に何らかの原因で停止したとしても、その停止時の開放電圧から基準電圧を設定することができる。したがって、直前のシステム停止時の外気温度などの気象条件や太陽電池の経時的な劣化の状態などに応じた基準電圧を設定することができ、基準電圧を一定値とした場合の不都合を回避することができる。

0005

特開平08‐126208号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、この方法によると、直前のシステム停止が前日の日没によるものである場合、インバータ装置を起動させる基準電圧として前日の日没時の開放電圧を基準とした値が用いられる。このとき、前日とは気温などの気象条件が異なるので、同じ日射強度であっても太陽電池の開放電圧が異なる場合がある。

0007

図9は、気温の違いによる日射強度と太陽電池の開放電圧との関係を示す図である。曲線Aは、曲線Bより低い気温における日射強度と開放電圧との関係を示している。図から明らかなように、同じ日射強度であっても気温が高い場合に太陽電池の開放電圧は低くなっている。

0008

例えば、図9における曲線Aが前日の日没によるシステム停止時の気温に対する開放電圧を示し、システム停止時の日射強度がXだとすると、そのときの開放電圧はVとなる。曲線Bが、翌日のインバータ装置の起動を試みるときの気温に対する開放電圧を示している場合、開放電圧がV+α(αは判定基準マージン)となる日射強度はYとなる。すなわち、日射強度がXに達してもインバータ装置は起動されず、Xよりかなり高い日射強度であるYに達してようやく起動されることになる。この間、太陽電池から十分な直流電力を供給されているにもかかわらず、インバータ装置は起動されないために、交流電力に変換することができない。すなわち、発電量損失してしまうという問題がある。

0009

本発明は上記した事情のもとで考え出されたものであって、気象条件が異なっている場合でもインバータ装置が起動できる条件のときに起動させることができ、インバータ装置の不要な起動と停止の繰り返しを避けることができるインバータ装置の起動装置を提供することをその目的としている。

課題を解決するための手段

0010

上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

0011

本発明の第1の側面によって提供されるインバータ起動装置は、太陽電池と前記太陽電池により生成される直流電力を交流電力に変換するインバータ装置と前記太陽電池の開放電圧を計測する計測手段とを備え、前記インバータ装置により変換された交流電力を商用電力系統に連系させて供給する太陽光発電システムのインバータ装置を起動させるインバータ起動装置であって、前記計測手段により計測された開放電圧が所定電圧以上であるか否かを判定する開放電圧判定手段と、前記開放電圧判定手段により前記開放電圧が所定電圧以上であると判定された場合、前記開放電圧の変化率を算出する算出手段と、前記変化率が所定変化率以下であるか否かを判定する変化率判定手段と、を備え、前記変化率判定手段により前記変化率が前記所定変化率以下であると判定された場合、前記インバータ装置を起動させる、ことを特徴とする。

0012

この構成によると、前記計測手段により計測された開放電圧が前記所定電圧以上で、かつ、当該開放電圧の変化率が前記所定変化率以下である場合に、前記インバータ装置が起動される。すなわち、前記インバータ装置の起動判定が、前記開放電圧の変化率に基づいて行なわれる。前記開放電圧は外気温度の変化により大きく変動するが、前記開放電圧の変化率は日射強度のみに対応して変化し外気温度には左右されない。したがって、前記インバータ装置が起動できる日射強度となる変化率を前記所定変化率として設定すれば、気象条件が異なっている場合でも、前記インバータ装置が起動できる日射強度になったときに前記インバータ装置を起動させることができ、前記インバータ装置の不要な起動と停止の繰り返しを避けることができる。また、従来の起動方法では必要であった、直前のシステム停止時の開放電圧を記録するための不揮発性メモリを必要としない。

0013

本発明の好ましい実施の形態においては、前記変化率判定手段により前記変化率が前記所定変化率以下であると判定された回数カウントするカウント手段をさらに備え、前記変化率判定手段により前記変化率が前記所定変化率以下であると判定された場合に換えて、前記カウント手段によりカウントされた回数が所定回数となった場合に前記インバータ装置を起動させる。

0014

この構成によると、前記変化率判定手段により前記変化率が前記所定変化率以下であると判定された場合でもすぐに前記インバータ装置が起動されずに、その状態が所定回数継続した場合に前記インバータ装置が起動される。したがって、より確実に前記インバータ装置の起動条件を判定することができる。

0015

本発明の好ましい実施の形態においては、前記計測手段により計測された開放電圧を所定時間毎に記録する記録手段をさらに備え、前記開放電圧判定手段は、前記所定時間毎に判定を行ない、前記算出手段は、前記計測手段により計測された開放電圧から前記記録手段に記録されている前記所定時間前の開放電圧を減算することにより前記変化率を算出する。

0016

本発明の第2の側面によって提供されるインバータ装置は、太陽電池と前記太陽電池により生成される直流電力を交流電力に変換するインバータ装置と前記太陽電池の開放電圧を計測する計測手段とを備え、前記インバータ装置により変換された交流電力を商用電力系統に連系させて供給する太陽光発電システムのインバータ装置を起動させるインバータ起動装置であって、前記計測手段により計測された開放電圧が所定電圧以上であるか否かを判定する開放電圧判定手段と、それぞれ異なる所定時間毎に、前記開放電圧判定手段により前記開放電圧が所定電圧以上であると判定された場合に、当該開放電圧と前記所定時間前に計測された開放電圧との差である変化量が所定の値以下であるか否かを判定する複数の変化量判定手段と、前記複数の変化量判定手段のすべてにより、前記変化量が前記所定の値以下であると判定されたか否かを判定するアンド手段と、を備え、前記アンド手段により、前記複数の変化量判定手段のすべてにより前記変化量が前記所定の値以下であると判定された場合、前記インバータ装置を起動させることを特徴とする。

0017

この構成によると、前記複数の変化率判定手段により、それぞれ異なる所定時間毎の開放電圧の変化量がそれぞれ所定の値以下であるか否かが判定され、すべての変化率判定手段により前記変化量が前記所定の値以下であると判定された場合に、前記インバータ装置が起動される。したがって、より確実に前記インバータ装置の起動条件を判定することができる。

0018

本発明の第3の側面によって提供されるインバータ装置は、太陽電池と前記太陽電池により生成される直流電力を交流電力に変換するインバータ装置と前記太陽電池の開放電圧を計測する計測手段とを備え、前記インバータ装置により変換された交流電力を商用電力系統に連系させて供給する太陽光発電システムのインバータ装置を起動させるインバータ起動装置であって、前記計測手段により計測された開放電圧が所定電圧以上であるか否かを判定する開放電圧判定手段と、それぞれ異なる所定時間毎に、前記開放電圧判定手段により前記開放電圧が所定電圧以上であると判定された場合に、当該開放電圧と前記所定時間前に計測された開放電圧との差である変化量が所定の値以下であるか否かを判定する複数の変化量判定手段と、前記複数の変化量判定手段のいずれかにより、前記変化量が前記所定の値以下であると判定されたか否かを判定するオア手段と、を備え、前記オア手段により、前記複数の変化量判定手段のいずれかにより前記変化量が前記所定の値以下であると判定された場合、前記インバータ装置を起動させる、ことを特徴とする。

0019

前記複数の変化率判定手段により、それぞれ異なる所定時間毎の開放電圧の変化量がそれぞれ所定の値以下であるか否かが判定され、いずれかの変化率判定手段により前記変化量が前記所定の値以下であると判定された場合に、前記インバータ装置が起動される。したがって、より短い時間で前記インバータ装置の起動条件を判定することができる。

0020

本発明の第4の側面によって提供されるインバータ装置は、太陽電池と前記太陽電池により生成される直流電力を交流電力に変換するインバータ装置と前記太陽電池の開放電圧を計測する計測手段とを備え、前記インバータ装置により変換された交流電力を商用電力系統に連系させて供給する太陽光発電システムのインバータ装置を起動させるインバータ起動装置であって、前記計測手段により計測された開放電圧の変化率を算出する算出手段と、前記変化率を記録する記録手段と、前記変化率が、前記記録手段に記録されている前回算出された変化率より小さく、かつ、所定変化率以下であるか否かを判定する変化率判定手段と、を備え、前記変化率判定手段により前記算出された変化率が前回算出された変化率より小さく、かつ、前記所定変化率以下であると判定された場合、前記インバータ装置を起動させる、ことを特徴とする。

0021

この構成によると、前記開放電圧の変化率が減少して、当該変化率が所定変化率以下の場合に、前記インバータ装置が起動される。したがって、気象条件が異なっている場合でも、前記インバータ装置が起動できる条件のときに起動させることができ、前記インバータ装置の不要な起動と停止の繰り返しを避けることができる。また、従来の起動方法では必要であった、直前のシステム停止時の開放電圧を記録するための不揮発性メモリを必要としない。

0022

本発明の第5の側面によって提供されるインバータ装置の起動方法は、太陽電池と前記太陽電池により生成される直流電力を交流電力に変換するインバータ装置と前記太陽電池の開放電圧を計測する計測手段とを備え、前記インバータ装置により変換された交流電力を商用電力系統に連系させて供給する太陽光発電システムのインバータ装置の起動方法であって、前記計測手段により計測された開放電圧が所定電圧以上であるか否かを判定する開放電圧判定工程と、前記開放電圧判定工程において、前記開放電圧が所定電圧以上であると判定された場合、前記開放電圧の変化率を算出する算出工程と、前記変化率が所定変化率以下であるか否かを判定する変化率判定工程と、前記変化率判定工程において、前記変化率が前記所定変化率以下であると判定された場合、前記インバータ装置を起動させる起動工程と、を備えたことを特徴とする。

0023

本発明の第6の側面によって提供されるプログラムは、コンピュータを、太陽電池と前記太陽電池により生成される直流電力を交流電力に変換するインバータ装置と前記太陽電池の開放電圧を計測する計測手段とを備え、前記インバータ装置により変換された交流電力を商用電力系統に連系させて供給する太陽光発電システムのインバータ装置を起動させるインバータ起動装置として機能させるためのプログラムであって、前記コンピュータを、前記計測手段により計測された開放電圧が所定電圧以上であるか否かを判定する開放電圧判定手段と、前記開放電圧判定手段により、前記開放電圧が所定電圧以上であると判定された場合、前記開放電圧の変化率を算出する算出工程と、前記変化率が減少して所定変化率以下となっているか否かを判定する変化率判定手段と、前記変化率判定手段により、前記変化率が減少して前記所定変化率以下となっていると判定された場合、前記インバータ装置を起動させる起動手段と、して機能させることを特徴とする。

0024

本発明の第7の側面によって提供される記録媒体は、本発明の第6の側面によって提供されるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であることを特徴とする。

0025

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

発明を実施するための最良の形態

0026

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。

0027

図1は、本発明に係るインバータ起動装置の第1実施形態を備えた太陽光発電システムの一例を説明するためのブロック図である。太陽光発電システム1は、太陽電池2、インバータ装置3、変圧装置4、連系接続装置5、商用電力系統6、インバータ起動装置7、および電圧計8を備えている。

0028

太陽電池2、インバータ装置3、変圧装置4、連系接続装置5、および商用電力系統6は、この順で直列に接続されている。インバータ起動装置7は、インバータ装置3に接続されている。電圧計8は太陽電池2の出力電圧を計測するように接続されている。太陽光発電システム1は、太陽電池2により生成された直流電力を、インバータ装置3で交流電力に変換し、商用電力系統6に連系させて電力を供給するものである。

0029

太陽電池2は、太陽光エネルギー電気エネルギーに変換して、直流電力を生成するものである。

0030

インバータ装置3は、PWM制御型インバータ装置であり、太陽電池2から入力される直流電力を交流電力に変換するものである。インバータ装置3は、インバータ回路31、制御回路32、およびフィルタ回路33を備えている。

0031

インバータ回路31は、制御回路32から入力されるPWM信号に基づいて図示しないスイッチング素子オンオフ動作させることで、太陽電池2から入力される直流電力を交流電力に変換する。

0032

制御回路32は、インバータ回路31のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するPWM信号を出力するものである。制御回路32は、目標とする出力電圧信号と予め設定されている周波数三角波信号とからパルス信号を生成し、PWM信号として出力する。なお、制御回路32は、他の方法でPWM信号を生成するものであってもよい。

0033

制御回路32は、インバータ起動装置7から起動信号を入力されたときからPWM信号を生成して、インバータ回路31に出力する。すなわち、インバータ装置3は、インバータ起動装置7からの起動信号により起動状態となる。また、制御回路32は、インバータ起動装置7から停止信号を入力されたときにPWM信号の生成を停止する。すなわち、インバータ装置3は、インバータ起動装置7からの停止信号により停止状態となる。

0034

フィルタ回路33は、インバータ回路31が出力する交流電力からスイッチングノイズを除去するものである。

0035

変圧装置4は、インバータ装置3から出力される交流電力の電圧を所定の昇圧比で昇圧する。この所定の昇圧比は、所定の直流電圧最小値の直流電力が入力されたときにインバータ装置3より出力される交流電力の電圧値を商用電力系統6の系統電圧電圧最大値と同一レベルに昇圧する昇圧比であり、予め設定されている。

0036

連系接続装置5は、変圧装置4の出力端と商用電力系統6とを接続するものである。これにより、変圧装置4から出力される交流電力が商用電力系統6に供給される。

0037

電圧計8は、太陽電池2の出力電圧を計測するものである。インバータ装置3が起動されるまでは、インバータ回路31内部のスイッチング素子はすべて開放状態にある。したがって、太陽電池2の出力端子は開放状態となっており、電圧計8は太陽電池2の開放電圧を計測する。インバータ装置3が動作している間は、インバータ装置3に接続した太陽電池2の出力電圧を計測する。計測された電圧は、インバータ起動装置7に入力される。

0038

インバータ起動装置7は、インバータ装置3を起動および停止させるためのものである。インバータ起動装置7は、インバータ装置3の動作中に、太陽電池2の出力電力が所定の値以下となった場合、インバータ装置3に停止信号を出力する。この所定の値は、インバータ装置3を動作させるために必要な電力であり、予め設定されている。また、インバータ起動装置7は、電圧計8から入力される太陽電池2の開放電圧に基づいて、インバータ装置3を起動できると判定した場合に、インバータ装置3に起動信号を出力する。この起動判定(インバータ装置3が起動可能か否かの判定)の方法について以下に説明する。

0039

図2は、日の出の時刻付近の開放電圧の特性を説明するための図である。横軸は時刻を示し、縦軸は太陽電池2の開放電圧を示している。同図に示すように、開放電圧は、日の出とともに急上昇して、インバータ装置3の動作可能な最小電圧(以下、「インバータ最小動作電圧」という。)を超えて上昇する。なお、開放電圧がインバータ最小動作電圧以上であっても、供給される電力がインバータ装置3の無負荷損失電力に満たない場合には、インバータ装置3を起動してもすぐに停止することになる。

0040

開放電圧は、変化率を急低下させた後、変化率を低下させ続け、あまり変化しない状態となる。これは、日射強度が日の出から単調増加し、太陽電池の開放電圧が日射強度に応じて増加するが、その変化率は日射強度に応じて減少し、所定の日射強度以上になるとあまり変化しないという特性によるものである。また、開放電圧は外気温により変化するが、開放電圧の変化率は外気温に左右されない。したがって、インバータ装置3が起動可能となる日射強度のときの開放電圧の変化率を起動判定の基準値とすれば、外気温に左右されずに、インバータ装置3の起動判定を行なうことができる。

0041

本実施形態では、同図に示す太陽電池2の開放電圧の特性を利用して、インバータ装置3を起動できるか否かを判定している。すなわち、所定時間毎に開放電圧を計測し、計測された開放電圧がインバータ最小動作電圧以上であり、かつ、前回の計測時からの開放電圧の変化量が所定変化量以下である場合に、インバータ装置3が起動可能であると判定する。実際には開放電圧は電圧計8により連続的に計測されているので、所定時間毎に開放電圧を電圧計8から取り込んで判定を行なう。

0042

同図において、時刻tのとき開放電圧vはインバータ最小動作電圧以上であるが、前回の判定時刻(t−Δt)のときの開放電圧との差Δvが所定変化量より大きいため、起動可能ではないと判定される。一方、時刻t’のときの開放電圧v’はインバータ最小動作電圧以上であり、前回の時刻(t’−Δt)のときの開放電圧との差Δv’が所定変化量以下のため、インバータ装置3は起動可能であると判定される。

0043

なお、所定変化量は、太陽電池2の出力特性設置状況、インバータ装置3の仕様により異なるので、太陽光発電システム1を設置した際に設定される。例えば本実施形態では、所定時間を5分とした場合、所定変化量を15vとしている。

0044

また、例えば一時的に太陽光が遮られるなどして太陽電池2の出力電力が低下してインバータ装置3の動作が停止した後、再度太陽電池2に太陽光が照射されるようになった場合も、同様に、インバータ装置3の起動判定を行なうことができる。

0045

図3は、インバータ起動装置7の内部構成を説明するためのブロック図である。インバータ起動装置7は、開放電圧比較部71、記録部72、減算部73、変化量比較部74、およびタイマ部75を備えている。同図においては、簡略化のため、インバータ装置3を停止させる構成を省略し、インバータ装置3を起動させる構成のみを記載している。以下の図5〜9についても同様である。

0046

開放電圧比較部71は、タイマ部75からタイミング信号を入力されたときに、電圧計8から入力される太陽電池2の開放電圧と予め設定されているインバータ最小動作電圧とを比較(以下、「開放電圧比較」という。)する。開放電圧比較部71は、開放電圧がインバータ最小動作電圧以上の場合、減算部73に算出信号を出力する。

0047

記録部72は、電圧計8から太陽電池2の開放電圧を入力されており、タイマ部75からタイミング信号を入力されると当該開放電圧を記録し、前回記録した開放電圧を減算部73に出力する。

0048

減算部73は、開放電圧比較部71から算出信号を入力されたときに、電圧計8より入力される太陽電池2の開放電圧から記録部72より入力される前回の開放電圧を減算して開放電圧の変化量を算出する。減算部73は、算出した開放電圧の変化量を変化量比較部74に出力する。

0049

変化量比較部74は、減算部73から入力された開放電圧の変化量と予め設定されている所定変化量とを比較(以下、「変化量比較」という。)する。変化量比較部74は、開放電圧の変化量が所定変化量以下の場合、起動信号をインバータ装置3に出力する。

0050

タイマ部75は、開放電圧比較のタイミングを指示するものである。タイマ部75は、開放電圧比較部71および記録部72に、所定時間毎にタイミング信号を出力する。この所定時間は自由に設定することができるが、短すぎると、電圧計8の計測誤差などによる開放電圧の変化を無視できなくなり、起動判定を正しく行なうことができない。一方、長すぎると、起動判定に必要な時間が長くなってインバータ装置3の起動が遅れることになる。所定変化量は、所定時間に応じて設定する必要がある。本実施形態においては、所定時間として例えば5分が設定されている。

0051

次に、インバータ起動装置7の起動動作について、図4に示すフローチャートを参照して説明する。同図は、インバータ起動装置7がインバータ装置3を起動させる処理を示すフローチャートである。この起動処理は、太陽電池2が太陽光を受け始める時間、例えば日の出時刻に開始される。また、太陽電池2が太陽光を受けられる時間帯でありインバータ装置3が動作していない場合、例えば一時的に太陽光が遮られて太陽電池2の出力電力が低下したためにインバータ装置3の動作が停止した場合にも、当該起動処理は開始される。

0052

まず、電圧計8により太陽電池2の開放電圧が計測される(S1)。次に、前回の開放電圧比較から、所定時間経過したか否かが判別される(S2)。具体的には、図3におけるタイマ部75からタイミング信号が出力されたか否かが判別される。所定時間が経過していない場合(S2:NO)、ステップS1に戻る。所定時間が経過した場合(S2:YES)、計測された開放電圧がインバータ最小動作電圧以上であるか否かが判別される(S3)。開放電圧がインバータ最小動作電圧より小さい場合(S3:NO)、インバータ装置3を動作させることができないので起動させずに、ステップS1に戻る。開放電圧がインバータ最小動作電圧以上の場合(S3:YES)、前回の開放電圧比較時からの開放電圧の変化量が算出される(S4)。具体的には、今回計測された開放電圧から前回の開放電圧比較時に計測された開放電圧が減算されて算出される。

0053

次に、開放電圧の変化量が所定変化量以下であるか否かが判別される(S5)。開放電圧の変化量が所定変化量より大きい場合、(S5:NO)、インバータ装置3の無負荷損失電力以上の電力を供給できないので起動させずに、ステップS1に戻る。開放電圧の変化量が所定変化量以下の場合(S5:YES)、インバータ装置3を起動させる(S6)。具体的には、インバータ起動装置7がインバータ装置3に起動信号を出力する。

0054

次に、インバータ起動装置7の作用について説明する。

0055

本実施形態によると、開放電圧がインバータ最小動作電圧以上で、かつ、前回の開放電圧比較時からの開放電圧の変化量が所定変化量以下である場合に、インバータ装置3が起動される。すなわち、インバータ装置3の起動判定が、開放電圧の変化率に基づいて行なわれる。開放電圧は外気温の変化により大きく変動するが、開放電圧の変化率は日射強度のみに対応して変化し外気温には左右されない。したがって、気象条件が異なっている場合でも、インバータ装置3が起動できる日射強度になったときに、開放電圧の変化量が所定変化量以下となり、インバータ装置3が起動される。したがって、インバータ装置3の不要な起動と停止の繰り返しを避けることができる。

0056

なお、上述した起動判定を複数回行なうようにしてもよい。

0057

図5は、本発明に係るインバータ起動装置の第2実施形態の内部構成を説明するためのブロック図である。同図において、上記第1実施形態と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。

0058

インバータ起動装置7aは、変化量比較部74の出力側カウント部76を設けた点でインバータ起動装置7と異なる。変化量比較部74は、起動信号をインバータ装置3に出力する代わりに、カウント信号をカウント部76に出力する。カウント部76は、インバータ装置3が起動可能と判定された回数をカウントするものである。カウント部76は、変化量比較部74からカウント信号を入力されたときに、カウンタを‘1’増加させる。カウント部76は、カウンタが所定回数となった場合、インバータ装置3に起動信号を出力する。この所定回数は予め設定されており、本実施形態では3回が設定されている。

0059

本実施形態によると、例えば電圧計8の計測誤差などにより誤って起動可能と判定した場合でも、起動判定を3回行なうので誤判定を防ぐことができ、より確実にインバータ装置3の起動条件を判定することができる。なお、所定回数は3回に限られず、自由に設定できる。しかし、所定回数を多すぎる回数に設定すると、起動判定に必要な時間が長くなってインバータ装置3の起動が遅れることになる。

0060

また、異なる複数の時間間隔でそれぞれインバータ装置3の起動判定を行い、すべての時間間隔における起動判定で起動可能と判定された場合にのみ、インバータ装置3の起動が可能になったと判定するようにしてもよい。あるいは、いずれかの時間間隔における起動判定で起動可能と判定された場合に、インバータ装置3の起動が可能になったと判定するようにしてもよい。

0061

図6は、本発明に係るインバータ起動装置の第3実施形態の内部構成を説明するためのブロック図である。同図において、上記第1実施形態と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。

0062

インバータ起動装置7bは、3種類の時間間隔(例えば、1分、5分、10分)でそれぞれインバータ装置3の起動判定を行い、すべての時間間隔における起動判定で起動可能と判定された場合に、インバータ装置3を起動させる。インバータ起動装置7bは、記録部72、減算部73、変化量比較部74をそれぞれ3つずつ設けた点、および、3つの変化量比較部74a,74b,74cの出力側にアンド部77を設けた点でインバータ起動装置7と異なる。

0063

記録部72a,72b,72cは、タイマ部75からそれぞれ1分、5分、10分ごとにタイミング信号を入力されると、開放電圧を記録し、前回記録した開放電圧をそれぞれ減算部73a,73b,73cに出力する。減算部73a,73b,73cは、開放電圧比較部71から算出信号を入力され、かつ、タイマ部75からそれぞれ1分、5分、10分ごとのタイミング信号を入力されたときに、電圧計8より入力される太陽電池2の開放電圧からそれぞれ記録部72a,72b,72cより入力される前回の開放電圧を減算して開放電圧の変化量を算出する。減算部73a,73b,73cは、算出した開放電圧の変化量をそれぞれ変化量比較部74a,74b,74cに出力する。

0064

変化量比較部74a,74b,74cは、それぞれ減算部73a,73b,73cから入力された開放電圧の変化量とそれぞれ予め設定されている所定変化量a,b,cとを比較する。本実施形態においては、所定変化量a,b,cとしてそれぞれ1v,15v,40vが設定されている。変化率は、それぞれ1v/分(=1v/1分),3v/分(=15v/5分),4v/分(=40v/10分)と、時間間隔が短くなるほど小さく設定されている。これは、時間間隔が短いほど誤差による影響が大きいので、起動判定のための判定条件を厳しくするためである。変化量比較部74a,74b,74cは、それぞれ開放電圧の変化量が所定変化量以下の場合、判定信号をアンド部77に出力する。

0065

アンド部77は、変化量比較部74a,74b,74cの全てより判定信号を入力された場合、起動信号をインバータ装置3に出力する。タイマ部75は、開放電圧比較部71に1分毎にタイミング信号を出力し、記録部72a,72b,72cおよび減算部73a,73b,73cにそれぞれ1分、5分、10分ごとにタイミング信号を出力する。

0066

本実施形態によると、それぞれ1分、5分、10分ごとに起動条件が判定され、すべての時間間隔での判定で起動可能と判定された場合にのみ起動可能と判定されるので、より確実にインバータ装置3の起動条件を判定することができる。なお、時間間隔は3種類に限定されないし、各時間間隔は上記に限定されず、自由に設定できる。各時間間隔に対応する所定変化量は適宜設定される。

0067

図7は、本発明に係るインバータ起動装置の第4実施形態の内部構成を説明するためのブロック図である。同図において、上記第3実施形態と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。

0068

インバータ起動装置7cは、アンド部77に換えてオア部77’を設けた点でインバータ起動装置7bと異なる。オア部77’は、変化量比較部74a,74b,74cのいずれかより判定信号を入力された場合、起動信号をインバータ装置3に出力する。

0069

本実施形態によると、それぞれ1分、5分、10分ごとに起動条件が判定され、いずれかの時間間隔での判定で起動可能と判定された場合に起動可能と判定されるので、より短い時間でインバータ装置3の起動条件を判定することができる。例えば、時間間隔が5分のみの場合は変化量が所定変化量である15v以下になるまで起動可能と判定されないが、本実施形態では10分間での変化量が40v以下になった場合にも起動可能と判定される。また、1分間での変化量が1v以下になった場合にも起動可能と判定されるので、さらに判定のための時間を短くすることができる。なお、時間間隔は3種類に限定されないし、各時間間隔は上記に限定されず、自由に設定できる。各時間間隔に対応する所定変化量は適宜設定される。

0070

上述した第1実施形態1ないし第4実施形態においては、起動判定で開放電圧がインバータ最小動作電圧を超えることを条件としたが、これに限られない。日の出前から日の出直後の開放電圧の変化率が小さい状態を起動可能と判定されないようにすればよいので、そのような所定電圧を越えることを条件としてもよい。また、開放電圧の計測を、日の出の時刻より所定の時間が経過してから行なうようにしてもよい。また、開放電圧の変化率が減少していることを条件としてもよい。

0071

図8は、本発明に係るインバータ起動装置の第5実施形態の内部構成を説明するためのブロック図である。同図において、上記第1実施形態と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。

0072

インバータ起動装置7dは、開放電圧比較部71を設けていない点と、変化量記録部78および変化量第1比較部79を設けた点でインバータ起動装置7と異なる。なお、図8において、開放電圧記録部72および変化量第2比較部74のブロック名を図3から変更しているが、これは他のブロックと区別するために変更しただけである。

0073

タイマ部75は、開放電圧比較部71の代わりに減算部73に、タイミング信号を出力する。減算部73は、タイマ部75からタイミング信号を入力されたときに、電圧計8より入力される太陽電池2の開放電圧から開放電圧記録部72より入力される前回の開放電圧を減算して開放電圧の変化量を算出し、変化量記録部78および変化量第1比較部79に出力する。

0074

変化量記録部78は、減算部73から入力される開放電圧の変化量を記録し、前回記録された開放電圧の変化量を変化量第1比較部79に出力する。変化量第1比較部79は、減算部73から入力される変化量と変化量記録部78から入力される前回記録された変化量とを比較する。変化量第1比較部79は、減算部73から入力される変化量が前回記録された変化量より小さい場合、減算部73から入力された変化量を変化量第2比較部74に出力する。変化量第2比較部74は、変化量第1比較部79から入力された変化量と所定変化量とを比較し、変化量が所定変化量以下の場合、起動信号をインバータ装置3に出力する。

0075

本実施形態によると、開放電圧の変化量が減少して、その変化量が所定変化量以下の場合に起動可能と判定される。したがって、開放電圧をインバータ最小動作電圧と比較することなく、起動判定をすることができる。

0076

上述した実施形態においては、商用電力系統に電力を供給する場合について説明したが、直接負荷に電力を供給する場合でも本発明は適用することができる。

0077

本発明に係るインバータ起動装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るインバータ起動装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

0078

また、上述したインバータ起動装置を、ROM、CD−ROM、DVD−ROM、フラッシュメモリなどの記録媒体に記録したプログラムを用いて、コンピュータに実現させてもよい。

図面の簡単な説明

0079

本発明に係るインバータ起動装置の第1実施形態を備えた太陽光発電システムの一例を説明するためのブロック図である。
本発明に係るインバータ起動装置の第1実施形態の内部構成を説明するためのブロック図である。
本発明に係るインバータ起動装置の動作について説明するためのフローチャートである。
気温の違いによる日射強度と太陽電池の開放電圧との関係を示す図である。
本発明に係るインバータ起動装置の第2実施形態の内部構成を説明するためのブロック図である。
本発明に係るインバータ起動装置の第3実施形態の内部構成を説明するためのブロック図である。
本発明に係るインバータ起動装置の第4実施形態の内部構成を説明するためのブロック図である。
本発明に係るインバータ起動装置の第5実施形態の内部構成を説明するためのブロック図である。
気温の違いによる日射強度と太陽電池の開放電圧との関係を示す図である。

符号の説明

0080

1太陽光発電システム
2太陽電池
3インバータ装置
31インバータ回路
32制御回路
33フィルタ回路
4変圧装置
5連系接続装置
6商用電力系統
7,7a,7b,7c,7dインバータ起動装置
71開放電圧比較部(開放電圧判定手段)
72,72a,72b,72c 記録部(記録手段)
73,73a,73b,73c 減算部(算出手段)
74,74a,74b,74c変化量比較部(変化率判定手段、変化量判定手段)
75タイマ部
76カウント部(カウント手段)
77アンド部(アンド手段)
77’オア部(オア手段)
78 変化量記録部(記録手段)
79 変化量第1比較部(変化率判定手段)
8電圧計(計測手段)

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