屋外自立式太陽光パワーコンディショナPVIシリーズ 富士電機 株式会社
受賞のポイント  単機では世界最高クラスとなる1MWの屋外設置型の太陽光パワーコンディショナーであり、装置効率が98.5%と高く、さらに冷却を空冷方式とし冷却に必要な電力を大幅に低減している。
 新モジュールや制御技術などの開発により高効率化をはかっており、特に技術的な新規性の面から評価された。
普及啓発活動の概要
   太陽光パワーコンディショナー(PCS)は、電力系統に接続されるパワーエレクトロニクス機器である。このPCSでは、直流から交流へのトータル電力変換効率を向上させて太陽光パネルで発電した電力を 如何に、より効率的に系統側に発電する事が重要な要求項目である。
 この要求に対し、本PCS(PVI1000-3/1000)では、パワー半導体素子の損失やフィルタ回路での損失を大幅に低減することにより、装置効率を98.5%まで最大限高めることを実現した。さらに、空調機レスの屋外盤構造とすることで、従来空調機で消費していた電力を大幅に低減している。この結果、高効率要求に対して最大限に応える装置となっている。

【1】 変換回路技術
 従来の変換回路は、半導体(IGBT等)を用いることにより、直流電圧を「+」と「−」の2つのレベルの交流電圧に変換していた。この2レベル方式では、出力電圧を正弦波にするためには、半導体でのスイッチング損失が大きく、また平滑用フィルタが大容量になるため損失が大きいという課題があった。
 この課題を解決するために、RB-IGBT*1と従来IGBTをワンパッケージ化したAT-NPC*23レベルIGBTモジュールを世界で初めて実用化し、そのモジュールを適用したAT-NPC3レベル変換回路方式を適用した。
 この方式は、直流電圧を「+」と「0」と「−」の3つのレベルの交流電圧に変換する。2レベル方式と比較すると、変換器のスイッチング損失が低減し、さらにスイッチング波形が正弦波に近づくため、平滑用フィルタ回路の損失も低減する。
 *1:Reverse-Blocking Insulated Gate Bipolar Transistor
 *2:Advanced T-type Neutral Point Clamped

【2】 空調レス構造
 一般的に屋内設置型のPCSからの発熱は空調機を用いて冷却している。
このようなPCSを屋外に設置する必要がある場合には、空調機付コンテナに収納して設置されているのが一般的である。PCSでは、装置の変換効率のみに注目されているが、実運用では空調機で消費される電力にも着目すべきである。
 そこで、本装置は屋外盤構造で設計しており、発熱の80%を強制空冷、残りの20%を熱交換器を用いた冷却にすることにより、空調機レスを実現して、冷却に必要な電力損失を最小化した。

図1 1MW PCS外観写真[PVI1000-3/1000] 図3 2レベル方式と3レベル方式
図1 1MW PCS外観写真[PVI1000-3/1000]
図2 空調レス構造(概念)
図2 空調レス構造(概念) 図3 2レベル方式と3レベル方式


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