太陽光発電システムのグリーン電力変換

グリッド接続された太陽光発電システムの適用は、1980年代初めに始まりました。 米国、日本、ドイツ、イタリアはすべてこの目的のために努力した。 当時、大規模な太陽光発電網に接続された発電所が建設され、その規模は100kWから1MWであった。 そして彼らはすべて政府によって投資された実験的発電所です。 しかしながら、試験結果はそれほど満足できるものではなかった。 太陽電池は当時は高価だったので、電力会社は受け入れが難しい。

近年主に先進国が開発してきた市場は、屋上系統連系発電システムである。 その理由は、先進国の電力網の分布は非常に稠密であり、グリッド接続された発電は電池を使用しておらず、送電網のピーク電力消費の電力コストは高いからである。 太陽光が当たる地域における太陽光発電の電力価格は、商品価格に近い（2000年から2005年のコストを入力すると推定される）。 計算期間）では、10年後に屋根系統連系発電システムが広く適用されると予測されている。

グリッド接続された太陽光発電システムは、太陽電池アレイ、コントローラ、およびグリッド接続されたインバータで構成されています。 グリッド接続されたインバータは、バッテリの蓄電池を通過することなく、電力を公共のグリッドに直接供給する。 電気エネルギーが電力網に直接入力されるので、電池が不要になり、電池の保管と解放のプロセスが省かれ、エネルギー損失が減少し、システムの占有スペースとシステムの投資と保守が節約され、コストが削減されます。 発電能力を非常に良好にすることができる。 大型であり、電気機器の電源の信頼性を保証することができます。 しかし、インバータ出力は電力網と並列に接続されているので、2組の電源電圧、位相、周波数等の電気特性の整合性を維持する必要があり、そうでなければ2組の電源が互いに充放電され、内部消費及び電源システム全体の不安定を引き起こす。

ソーラーグリッド接続型太陽光発電システムの主なコンポーネントは、インバータまたはパワーコンディショナー（PCU）です。 PCUは、太陽光発電システムによって生成された直流を、電力部門の要求を満たす標準交流に変換する。 電力部門が電力供給または公共電力供給を停止した場合グリッドに障害が発生すると、PCUは自動的に電力を遮断します。 グリッド接続された太陽光発電システムのAC出力と公共のグリッドとの間のグリッド接続が設定される。 グリッド接続された太陽光発電システムが、システム負荷によって必要とされる実際の電力量を超えると、余剰電力は公共のグリッドに送信される。 太陽光発電システムによるエネルギー出力が、システム負荷によって必要とされる実際の電力量よりも少ない場合、システム負荷によって必要とされる電力は、公共のグリッドによって補足され得る。 同時に、太陽光発電システムが公衆電力網の故障または保守中に公衆電力網に電力を供給しないようにすることも必要であり、システムは安定して確実に動作することができる。 ソーラーグリッド接続発電は、21世紀の潜在的なエネルギー利用技術を代表する太陽光発電の発展方向です。

1980年代後半、日本の学者S.Nonakaらは、電流源ソーラーアレイグリッド接続インバータの開発を先駆けて行った。 このグリッド接続インバータは、ソーラーモジュールの特性によく適合しています。 よりよい性能。 しかしながら、電流源インバータ主回路の使用により、主回路及び制御は複雑であるので、それは十分に開発されていない。 1990年代以来、パワーエレクトロニクスと制御技術の発展に伴い、電圧形PWMインバータフロー技術はより成熟してきた。 優れた双方向電力変換器と電流制御性能により、グリッド接続のソーラーアレイに直接適用され、グリッド側の正弦波電流特性が得られ、「グリーン」電力変換が実現します。 単相電圧型太陽電池アレイグリッド接続制御システムを図2に示す。

グリッドが動作しているとき、制御システムはソーラーアレイのDC側電圧Vdを制御し、制御システムはソーラーアレイの励磁下でグリッドに給電する。 図1からわかるように、グリッド接続された変圧器T、ACインダクタL、電力管（T1〜T4）、DC蓄電コンデンサC、マイクロプロセッサ制御システム、ソーラーアレイPV。 グリッド接続動作中のグリッド側の正弦波制御プロセスは次のとおりです。


まず、直流基準電圧Vd *と帰還電圧Vdとを比較する。 誤差電圧信号ΔVd、ΔVdは電圧によって調整され、電流調整信号はIm *である。 この位相は、グリッド電圧に同期した単位正弦波信号sinωtによって得られ、両者に正弦波電流信号iN *が乗算される。 電流レギュレータによって制御された後、PWMモードジェネレータは制御信号を出力して出力電流を強制的に入力電流に追従させます。 iNがVNから反転すると、電気エネルギーがソーラーアレイからグリッドに供給されます。