(57)【要約】【課題】力率を落として運転した際に最適に発電する。【解決手段】  交流電力系統に接続された電力変換機と、該電力変換機の力率を制御する力率制御手段と、前記電力変換機の出力する有効電力を制御する有効電力制御手段と、を有する電力変換システムであって、力率1で出力可能な有効電力に前記力率制御手段で制御する力率を掛けた電力以上となるように、前記有効電力制御手段によって制御する有効電力を増減する有効電力調整機能を有することを特徴とする電力変換システムを提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力系統に接続された電力変換機と、
該電力変換機の力率を制御する力率制御手段と、
前記電力変換機の出力する有効電力を制御する有効電力制御手段と、
を有する電力変換システムであって、
力率1で出力可能な有効電力に前記力率制御手段で制御する力率を掛けた電力以上となるように、前記有効電力制御手段によって制御する有効電力を増減する有効電力調整機能を有することを特徴とする電力変換システム。
【請求項２】
前記有効電力調整機能は、前記電圧検出手段で検出された電圧が増加するとともに前記電力変換機の出力する有効電力を増加させ、前記電圧検出手段で検出された電圧が減少するとともに前記電力変換機の出力する有効電力を減少させることを特徴とする請求項１に記載の電力変換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年太陽光発電の設置が全国的に増加し、分散型小型発電システムでは電圧上昇の問題が深刻化してきた。そのため、分散型小型発電システムから系統に対して進相無効電力を注入することによりこれを緩和する施策が行われている（特許文献1）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2014-166009号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のように、進相無効電力を注入することは力率を悪化させ、同じ有効電力を出力するために必要な電流実効値レベルが増加する。電流が増加することにより、分散型小型発電システムの部品定格のスペックアップや、内部温度の上昇を抑える処置などが必要となる。このため、分散型小型発電システムが出力する有効電力を、落とした力率の分だけ絞って出力する必要がある。しかしながらこの処置は、分散型小型発電システムが本来発電可能な有効電力を十分に出力することができないという恐れがある。
【０００５】
本発明は、発電システムの力率を落として発電した際、分散型小型発電システムが本来発電可能な有効電力を可能な限り維持するシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、交流電力系統に接続された電力変換機と、該電力変換機の力率を制御する力率制御手段と、前記電力変換機の出力する有効電力を制御する有効電力制御手段と、を有する電力変換システムであって、力率1で出力可能な有効電力に前記力率制御手段で制御する力率を掛けた電力以上となるように、前記有効電力制御手段によって制御する有効電力を増減する有効電力調整機能を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、発電システムの力率を落として発電した際であっても、分散型小型発電システムが本来発電可能な有効電力を可能な限り維持できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に関するシステム構成を示す概略図。
【図２】本発明適用前の有効電力調整機能と有効電力制御機能を示す概略図。
【図３】本発明を適用した有効電力調整機能と有効電力制御機能を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
本発明の実施例を図１から図２を用いて説明する。まず，図１に本発明の実施例におけるシステム構成図を示す。
【００１１】
このシステムは、太陽電池１、太陽電池１で発生した直流電力を交流電力に変換する電力変換機２、交流電力系統である商用系統３から構成されている。
【００１２】
電力変換機２は、太陽電池１で発生した直流電力を交流電力に変換して商用系統３へと出力する電力変換回路２０、電力変換回路２０を制御する制御手段２１、商用系統３の電圧Voutを検出する電圧検出手段２２、電力変換回路２０から商用系統３へと出力する電流Ioutを検出する電流検出手段２３からなる。制御手段２１は、電圧検出手段２２と電流検出手段２３の情報から力率λを算出する電力演算機能２１０、電力変換機２から商用系統３へ出力される有効電力Poutが力率目標値λrefで有効電力目標値Prefに略一致するように電流指令値Irefを決定する有効電力制御機能２１１、力率λを力率目標値λrefに略一致するように電圧Voutと電流Ioutの位相差θを制御する力率制御機能２１２、電流IoutをVoutに対して位相差θを持たせて電流指令値Irefに略一致するように制御する電流制御機能２１３、電圧Voutと力率目標値λrefに応じて有効電力Prefを増減する有効電力調整機能２１４、最大限発電可能な電力Pmを計算する最大発電電力演算手段２１５を有する。
【００１３】
ここで、電圧Voutが202Vrmsの時、力率λが1で電力変換機２の出力することのできる最大の有効電力Poutのことを最大電力Pmax、電流Ioutを最大電流Imaxとする。通常、PoutはPmaxを、IoutはImaxを超えて運転してはならないものとする。
【００１４】
また、本実施例においては、入力となる電力源として太陽電池を用いて説明を行うが、入力となる電力源はガスコージェネレーションでもよいし、風力発電機でもよいし、燃料電池や蓄電池等でもよい。あるいはAC/ACインバータのように入力が交流電気の電力変換機であっても良い。
【００１５】
また、最大発電電力演算手段２１５は、電力の入力源が太陽電池の場合であればMPPT(Maximum Power Point Tracking・最大電力点追従)のように時系列によって変動する最大限発電可能な電力を計算する手段を想定しているが、蓄電池や風力発電等が入力源の場合は別の方法により計算しても良い。
【００１６】
図２に本発明適用前の有効電力調整機能２１４’と有効電力制御機能２１１を示す。Ｓ２１４１はλrefとPmaxを乗算することにより、第一の有効電力制限値Plim1を計算する。Ｓ２１４２は出力可能な電力とPlim1の小さいほう選択し、Prefにする。Ｓ２１１１はPrefとλrefを除算することにより、皮相電力指令値Srefを計算する。次にＳ２１１２でSrefをVoutで除算することによりIrefを計算する。
【００１７】
有効電力調整機能２１４’は、力率目標値λrefと最大電力Pmax、および最大発電電力演算手段２１５によって得られる出力可能な電力PmからPrefを決定し、有効電力制御機能２１１はPoutがPrefと略一致させるために必要な電流指令値であるIrefをIref=Pref÷λref÷Voutとして計算する。
【００１８】
ここで、仮に有効電力調整機能２１４’が力率を考慮せずに、出力可能な電力を最大限出力するようPref＝Pmaxとし、Vout=202Vとした場合、力率を下げると有効電力制御機能２１１が計算する電流指令値はIref＝Pmax÷λref÷202＞Imaxとなり、IrefがImaxを超えて運転してしまう。具体的にPmax=5500W,λ=0.85, Vout=202Vの場合を考えると、Imax=5500÷202=27.2A、Iref=5500÷0.85÷202=32.3Aとなり、最大電流27.2Aに対して超えてしまう。
【００１９】
このため、有効電力調整機能２１４’は、IrefがImaxを超えないように有効電力制限値Plim1を計算してPrefを制限する機能を持つ。Ｓ２１４１によってPlim1=Pmax×λrefを有効電力目標値Prefの制限として設け、Pref≦Plim1とする。これにより、Pout≦Pmax×λrefとなり、Iout≦Imaxを維持することができる。具体的にPmax=5500W,λref=0.85で最大限発電する場合を考えると、Plim1=5500×0.85=4675、Iout=4675÷0.85÷202=27.2となり、最大電流27.2Aに対して、出力電流が27.2Aとなる。
【００２０】
しかし、これはすなわち、力率目標値λrefを0.85まで低下させたい場合、Pmaxの85%までしか発電することができないことを意味する。
【００２１】
次に、図３を用いて本発明を適用した有効電力調整機能２１４と有効電力制御機能２１１の動作について説明する。
【００２２】
本発明では、電圧Voutを用いることで有効電力調整機能２１４がPrefをより適切に調整する。実現のため、有効電力調整機能２１４’にＳ２１４３とＳ２１４４を追加している。Ｓ２１４３はVoutを202Vで除算し、この値をＳ２１４４にてＳ２１４１で出力したPlim1との乗算を実施、これをＳ２１４２への入力としている。Plim1は電圧Voutが202Vrmsの時、IrefがImaxを超えないことを前提とした数値であるが、電圧Voutが高くなった場合、Pref=Pmaxの時にIref＜Imaxとなるため、Prefをその分大きくすることが可能である。
【００２３】
これにより、電圧が202Vrmsより高くなった場合、Iref≦Imaxを満たす最大限の有効電力指令値Pref≦Pmaxを得ることができる。
【００２４】
例として、まず、Vout=202V, Pmax=5500W, λref=0.85の場合を考えると、Plim2=5500×0.85÷202×202=4675、Iref=4675÷0.85÷202=27.2となり、最大電流27.2Aに対して、出力電流が27.2Aとなる。
【００２５】
一方、Vout=220V, Pmax=5500W, λref=0.85の場合は、Plim2=5500×0.85÷202×220=5092、Iref=5092÷0.85÷220=27.2となり、最大電流27.2Aに対して、出力電流が27.2Aとなる。このとき、Plim2=5092Wまで発電可能であり、これは最大発電量Pmaxの93%に相当する。
【００２６】
このように、電圧が上昇した場合にはより大きな有効電力を発電することができ、かつ、電流指令値Irefが最大電流Imaxを超えないようにすることが可能となる。
【符号の説明】
【００２７】
１  太陽電池
２  電力変換機
３  商用系統
２０  電力変換回路
２１  制御手段
２２  電圧検出手段
２３  電流検出手段
２１０  電力演算機能
２１１  有効電力制御機能
２１２  力率制御機能
２１３  電流制御機能
２１４  有効電力調整機能
２１４’本発明適用前の有効電力調整機能
２１５  最大発電電力演算手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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