JP6726901B2 - Power conversion device and power conversion system - Google Patents
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Description
本発明は、太陽電池等の直流電源から供給される電力を変換して出力する電力変換装置、及び電力変換システムに関する。 The present invention relates to a power conversion device that converts and outputs power supplied from a DC power source such as a solar cell, and a power conversion system.
太陽光発電システムと蓄電システムとの連携システムには一体型と分離型（例えば、特許文献１参照）があるが、近年、柔軟にシステム変更が可能な分離型が注目されている。分離型では既設の太陽光発電システムに蓄電システムを後付けすることができる。 The cooperative system of the photovoltaic power generation system and the power storage system includes an integrated type and a separated type (see, for example, Patent Document 1), but in recent years, a separated type capable of flexibly changing the system has attracted attention. In the separate type, the electricity storage system can be retrofitted to the existing solar power generation system.
太陽光発電システムのパワーコンディショナに蓄電池を後付けする方法として、予めパワーコンディショナ内に、蓄電池の充放電用の双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを搭載しておくか、事後的に双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを追加する方法が考えられる。 As a method of retrofitting the storage battery to the power conditioner of the solar power generation system, a bidirectional DC-DC converter for charging/discharging the storage battery is installed in advance in the power conditioner, or afterwards, the bidirectional DC-DC converter is installed. A possible method is to add a converter.
太陽光発電システムのパワーコンディショナ内に、蓄電池用の双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを予め搭載することは、蓄電池設置前の導入コストを増加させる要因となる。一方、当該双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを事後的に追加することは、蓄電池設置時の導入コストを増加させる要因となる。また既存のパワーコンディショナの設計に変更が必要となり、開発期間や開発コストを増加させる要因となる。 Preliminarily mounting the bidirectional DC-DC converter for the storage battery in the power conditioner of the solar power generation system becomes a factor of increasing the introduction cost before installing the storage battery. On the other hand, adding the bidirectional DC-DC converter afterwards becomes a factor of increasing the introduction cost when the storage battery is installed. In addition, it is necessary to change the design of the existing power conditioner, which increases the development period and development cost.
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、既存のパワーコンディショナに蓄電部を低コストで容易に後付けすることができる電力変換装置、及び電力変換システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a power conversion device and a power conversion system that can easily add a power storage unit to an existing power conditioner at low cost. ..
上記課題を解決するために、本発明のある態様の電力変換装置は、直流電源をそれぞれ接続可能な少なくとも１つの昇圧回路と、当該昇圧回路に接続される直流バスと電力系統との間に介在する双方向ＤＣ−ＡＣコンバータを備える電力変換装置と連携する電力変換装置であって、前記直流バスから入力される直流電力の電圧を降圧する降圧回路と、蓄電部に接続される端子を、前記昇圧回路に外部接続される放電側の端子、または前記降圧回路に接続される充電側の端子の一方に接続するスイッチと、を備える。 In order to solve the above problems, a power converter according to an aspect of the present invention includes at least one booster circuit to which a DC power source can be connected, and a DC bus connected to the booster circuit and an electric power system. A power conversion device that cooperates with a power conversion device that includes a bidirectional DC-AC converter, wherein a step-down circuit that steps down the voltage of DC power input from the DC bus and a terminal connected to a power storage unit are A switch connected to one of a discharge-side terminal externally connected to the step-up circuit or a charge-side terminal connected to the step-down circuit.
本発明によれば、既存のパワーコンディショナに蓄電部を低コストで容易に後付けすることができる。 According to the present invention, a power storage unit can be easily retrofitted to an existing power conditioner at low cost.
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る電力変換システム１の構成を説明するための図である。電力変換システム１は、マルチストリング型の太陽光発電システムと、蓄電システムを連携したシステムである。マルチストリング型の太陽光発電システムは、複数の太陽電池３０ａ、３０ｂと、第１電力変換装置１０を備える。図１では、第１太陽電池３０ａと第２太陽電池３０ｂの２つのストリングを備える例を描いている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a
第１電力変換装置１０は、複数の太陽電池３０ａ、３０ｂのパワーコンディショナであり、複数のＤＣ−ＤＣコンバータ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、双方向ＤＣ−ＡＣコンバータ１２、第２制御部２３及び第１スイッチＳ１を備える。図１では、直流バスＢｄに対して並列接続された３つのＤＣ−ＤＣコンバータ（第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ａ、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｂ及び第３ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｃ）を備える例を描いている。
The
第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ａは、第１太陽電池３０ａの発電電力の電圧を昇圧して直流バスＢｄに出力する。第２ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｂは、第２太陽電池３０ｂの発電電力の電圧を昇圧して直流バスＢｄに出力する。第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ａ及び第２ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｂは、ＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）制御を搭載した昇圧チョッパで構成することができる。当該昇圧チョッパは、第１太陽電池３０ａ及び第２太陽電池３０ｂが最大電力点（最適動作点）で発電できるよう制御する。具体的には山登り法に従い電圧を所定のステップ幅で変化させて最大電力点を探索し、第１太陽電池３０ａ及び第２太陽電池３０ｂの出力電力が最大電力点を維持するよう制御する。
The first DC-
第３ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｃは初期状態において、太陽電池が非接続のＤＣ−ＤＣコンバータである。第３ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｃも、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ａ及び第２ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｂと同様に、ＭＰＰＴ制御を搭載した昇圧チョッパで構成することができる。
The third DC-
双方向ＤＣ−ＡＣコンバータ１２は、直流バスＢｄから入力される直流電力を交流電力に変換し、当該交流電力を商用電力系統２（以下、単に系統２という）に接続された配電線に出力する。また双方向ＤＣ−ＡＣコンバータ１２は、系統２から入力される交流電力を直流電力に変換し、当該直流電力を直流バスＢｄに出力する。双方向ＤＣ−ＡＣコンバータ１２は例えば、４つのスイッチング素子をブリッジ接続したブリッジ回路を含む。当該スイッチング素子のデューティを制御することにより、双方向ＤＣ−ＡＣコンバータ１２の出力を調整することができる。
The bidirectional DC-
第１電力変換装置１０と系統２間の配電線には負荷３が接続される。第１電力変換装置１０内には、双方向ＤＣ−ＡＣコンバータ１２と系統２を導通／非導通させるための第１スイッチＳ１が設けられる。第１スイッチＳ１がターンオンすると第１電力変換装置１０と系統２が連系し、ターンオフすると解列する。第１スイッチＳ１には、リレーや半導体スイッチを使用することができる。
The
第１制御部１３は、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ａ、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｂ、第３ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｃ、双方向ＤＣ−ＡＣコンバータ１２、及び第１スイッチＳ１を制御する。第１制御部１３の構成は、ハードウェア資源とソフトウェア資源の協働、またはハードウェア資源のみにより実現できる。ハードウェア資源としてアナログ素子、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＦＰＧＡ、その他のＬＳＩを利用できる。ソフトウェア資源としてファームウェア等のプログラムを利用できる。
The
マルチストリング型の太陽光発電システムと連携する蓄電システムは、蓄電部４０及び第２電力変換装置２０を備える。本実施の形態では、既に設置されている第１太陽電池３０ａ、第２太陽電池３０ｂ及び第１電力変換装置１０に、蓄電部４０及び第２電力変換装置２０を後付けする例を想定している。
The power storage system that cooperates with the multi-string solar power generation system includes a
蓄電部４０は、リチウムイオン蓄電池、ニッケル水素蓄電池、鉛蓄電池、電気二重層キャパシタ、又はリチウムイオンキャパシタ等を含んで構成される。第２電力変換装置２０は、第２スイッチＳ２、第４ＤＣ−ＤＣコンバータ２１、及び第２制御部２３を備える。第２スイッチＳ２は、蓄電部４０に接続される端子Ｔｓを、第３ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｃに外部接続される放電側の端子Ｔｄ、または第４ＤＣ−ＤＣコンバータ２１に接続される充電側の端子Ｔｃの一方に選択的に接続するＣ接点スイッチである。第２スイッチＳ２にも、リレーや半導体スイッチを使用することができる。
第４ＤＣ−ＤＣコンバータ２１は、直流バスＢｄから入力される直流電力の電圧を降圧する。第４ＤＣ−ＤＣコンバータ２１は例えば、降圧チョッパで構成することができる。第４ＤＣ−ＤＣコンバータ２１の入力端子に接続される外部接続端子Ｔ４と、第１電力変換装置１０内の直流バスＢｄに接続される外部接続端子Ｔ２は直流ケーブルで接続される。
The fourth DC-
同様に、第２スイッチＳ２の放電側の端子Ｔｄに接続される外部接続端子Ｔ３と、第１電力変換装置１０内の第３ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｃの入力端子に接続される外部接続端子Ｔ１も直流ケーブルで接続される。蓄電システムの連携前の状態では、第１電力変換装置１０内の第３ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｃの入力端子に接続される外部接続端子Ｔ１は、太陽電池に接続されずに空き端子になっている。
Similarly, the external connection terminal T3 connected to the discharge side terminal Td of the second switch S2 and the external connection terminal T1 connected to the input terminal of the third DC-
第２制御部２３は、第２スイッチＳ２及び第４ＤＣ−ＤＣコンバータ２１を制御する。第２制御部２３の構成は、ハードウェア資源とソフトウェア資源の協働、またはハードウェア資源のみにより実現できる。ハードウェア資源としてアナログ素子、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＦＰＧＡ、その他のＬＳＩを利用できる。ソフトウェア資源としてファームウェア等のプログラムを利用できる。
The
第２電力変換装置２０の第２制御部２３と、第１電力変換装置１０の第１制御部１３が通信線Ｌｃで接続される。両者は、例えばＲＳ−４８５規格またはＴＣＰ／ＩＰ規格に準拠した通信方式に従い通信する。
The
図２は、図１の電力変換システム１の動作を説明するための図である。第１電力変換装置１０の第１制御部１３は、直流バスＢｄの電圧と設定値を比較する。当該設定値は、系統電圧（例えば、ＡＣ２００Ｖ）より高い電圧であって、できるだけ系統電圧に近い値（例えば、ＤＣ３２０Ｖ）に設定される。直流バスＢｄの電圧と系統電圧の差が小さいほど双方向ＤＣ−ＡＣコンバータ１２での変換損失が少なく、高効率な電力変換が可能となる。
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the
双方向ＤＣ−ＡＣコンバータ１２に入力される電力量と、双方向ＤＣ−ＡＣコンバータ１２から出力される電力量が均衡しているとき、直流バスＢｄの電圧と上記設定値が略一致する。日射変動や負荷３の変動により、双方向ＤＣ−ＡＣコンバータ１２の入力電力量が出力電力量より少なくなると直流バスＢｄの電圧が低下し、反対に双方向ＤＣ−ＡＣコンバータ１２の入力電力量が出力電力量より多くなると直流バスＢｄの電圧が上昇する。
When the amount of electric power input to the bidirectional DC-
第１電力変換装置１０の第１制御部１３は、直流バスＢｄの電圧が上記設定値より低い場合、通信線Ｌｃを介して第２電力変換装置２０の第２制御部２３に放電指令を送信する。第２制御部２３は当該放電指令を受信すると、第２スイッチＳ２の蓄電部４０に接続される端子Ｔｓを、放電側の端子Ｔｄに接続させる。
When the voltage of the DC bus Bd is lower than the set value, the
第１電力変換装置１０の第１制御部１３は、第３ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｃの入力電流値または出力電流値が目標電流値になるように電流制御する。第３ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｃの入力側には、ＭＰＰＴ制御に使用する図示しない電圧センサと電流センサが接続されている。第１制御部１３は当該電流センサの計測値と電流指令値（目標電流値）の差分をゼロに近づけるための駆動信号（ＰＷＭ信号）を生成する。当該電流指令値は例えば、蓄電池の放電電力や充電電力が所望の値になるように電力変換システムの動作モードなどにより適宜設定される。また、直流バスＢｄの電圧を設定値に保つように、直流バスＢｄの電圧と上記設定値との差分の絶対値に比例した値に設定されても良い。更に、電流指令値は日射変動や負荷３の変動により適応的に変化させても良い。なお、電流指令値は予め設定された固定値であってもよい。その場合、第１制御部１３は、第３ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｃを定電流（ＣＣ）制御することになる。第１制御部１３は生成した駆動信号を、第３ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｃを構成する昇圧チョッパのスイッチング素子のゲート端子（またはベース端子）に出力する。第１制御部１３は、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ａ及び第２ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｂに対してはＭＰＰＴ制御を実行する。
The
第１電力変換装置１０の第１制御部１３は、直流バスＢｄの電圧が上記設定値より高い場合、通信線Ｌｃを介して第２電力変換装置２０の第２制御部２３に、電流指令値を含む充電指令を送信する。当該電流指令値は、直流バスＢｄの電圧と上記設定値との差分の絶対値に比例した値に設定される。
When the voltage of the DC bus Bd is higher than the set value, the
第２制御部２３は当該充電指令を受信すると、第２スイッチＳ２の蓄電部４０に接続される端子Ｔｓを、充電側の端子Ｔｃに接続させる。第２制御部２３は、第４ＤＣ−ＤＣコンバータ２１を定電流（ＣＣ）制御する。第４ＤＣ−ＤＣコンバータ２１の入力側または出力側には、図示しない電圧センサと電流センサが接続されている。第２制御部２３は当該電流センサの計測値と、受信した電流指令値の差分をゼロに近づけるための駆動信号（ＰＷＭ信号）を生成し、生成した駆動信号を、第４ＤＣ−ＤＣコンバータ２１を構成する降圧チョッパのスイッチング素子のゲート端子（またはベース端子）に出力する。なお、蓄電部４０の残容量が上限値近辺まで増加した場合、第２制御部２３は、第４ＤＣ−ＤＣコンバータ２１を定電圧（ＣＶ）制御に切り替えることができる。
When the
図１に戻る。第２電力変換装置２０の第２制御部２３は、配電線に設置された電流センサＣＴ１から電流値を取得する。当該電流値が逆潮流を示す値のとき、第２制御部２３は、第２スイッチＳ２の蓄電部４０に接続される端子Ｔｓと、放電側の端子Ｔｄを電気的に切り離す。具体的には蓄電部４０の放電中は、第２スイッチＳ２の蓄電部４０に接続される端子Ｔｓの接続先を、放電側の端子Ｔｄから充電側の端子Ｔｃに切り替える。蓄電部４０の充電中は、第２スイッチＳ２の状態をそのまま維持する。
Returning to FIG. The
なお図２の説明は、第１太陽電池３０ａ及び第２太陽電池３０ｂの発電電力量を最大限に活用すべく第１電力変換装置１０の第１制御部１３が主体となって、蓄電部４０の充放電を決定する例を説明した。この点、蓄電部４０を最大限に活用すべく第２電力変換装置２０の第２制御部２３が主体となって、蓄電部４０の充放電を決定してもよい。例えば、電気料金が安価な深夜の時間帯に充電し、消費電力量がピークを付ける昼間の時間帯に放電するピークシフト制御を実行してもよい。
In addition, in the description of FIG. 2, the
第２電力変換装置２０の第２制御部２３は、蓄電部４０を放電させる際、通信線Ｌｃを介して第１電力変換装置１０の第１制御部１３に、放電レートを含む放電指令を送信する。第１制御部１３は当該放電指令を受信すると、第３ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｃを、受信した放電レートでＣＣ制御する。
When discharging the
以上説明したように実施の形態１によれば、既存の太陽光発電システムの第１電力変換装置１０に蓄電部４０を低コストで容易に後付けすることができる。放電時は第１電力変換装置１０内の空いている昇圧回路（第３ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｃ）を使用し、充電時は第２電力変換装置２０内の降圧回路（第４ＤＣ−ＤＣコンバータ２１）を使用する。従って、第１電力変換装置１０及び第２電力変換装置２０内に、蓄電部４０の充放電用の双方向コンバータを設ける必要がない。よって、コスト及び回路面積の増加を抑えることができる。単方向の昇圧回路または降圧回路は、双方向コンバータと比較して、コスト及び回路面積を大きく削減させることができる。
As described above, according to the first embodiment,
また第１電力変換装置１０は、既存のマルチストリング型のパワーコンディショナと同じハードウェア構成であり、第１制御部１３に第３ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｃの電流制御を行うためのファームウェアを追加するだけで足りる。従って開発コストや生産コストを抑えることができる。
Further, the first
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２に係る電力変換システム１の構成を説明するための図である。以下、図１に示した実施の形態１に係る電力変換システム１との相違点を説明する。実施の形態２では第１電力変換装置１０に、直流バスＢｄに接続される外部接続端子Ｔ２は設ける必要がない。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a diagram for explaining the configuration of the
第２電力変換装置２０は、第４ＤＣ−ＤＣコンバータ２１の代わりに単方向ＡＣ−ＤＣコンバータ２２を備える。単方向ＡＣ−ＤＣコンバータ２２は、第１電力変換装置１０と系統２間の配電線の接続点Ｎ１から入力される交流電力の電圧を整流して降圧する。単方向ＡＣ−ＤＣコンバータ２２は例えば、整流回路と降圧チョッパの組み合わせ回路で構成することができる。整流回路は例えば、ダイオードブリッジ回路で構成することができる。
The second
単方向ＡＣ−ＤＣコンバータ２２の出力端子は、第２スイッチＳ２の充電側の端子Ｔｃに接続されている。充電側の端子Ｔｃが蓄電部４０に接続される端子Ｔｓと接続されているとき、単方向ＡＣ−ＤＣコンバータ２２は整流して降圧した直流電力を蓄電部４０に充電する。実施の形態２では第２電力変換装置２０に、上記配電線から交流電力の入力を受ける構成であるため、第１電力変換装置１０の直流バスＢｄから直流電力の入力を受けるための外部接続端子Ｔ４は設ける必要がない。
The output terminal of the unidirectional AC-
実施の形態２では、上記配電線上において電流センサＣＴ１を、上記接続点Ｎ１より系統２側に設置する必要がある。上記接続点Ｎ１より第１電力変換装置１０側に設置すると、逆潮流の有無を正確に検出することができなくなる。
In the second embodiment, it is necessary to install the current sensor CT1 on the distribution line closer to the system 2 than the connection point N1. If installed on the first
実施の形態２に係る電力変換システム１の動作は、実施の形態１に係る電力変換システム１の動作と同じであり、第１電力変換装置１０の第１制御部１３が主体となる充放電制御も、第２電力変換装置２０の第２制御部２３が主体となる充放電制御も可能である。前者において実施の形態２では、第１制御部１３から放電指令のみを第２制御部２３に送信する設定でもよい。
The operation of the
実施の形態２では蓄電部４０の充電により、双方向ＤＣ−ＡＣコンバータ１２から見た負荷が増大する。この負荷の増大は、直流バスＢｄの電圧を低下させる方向に作用する。
In the second embodiment, charging of
以上説明したように実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果を奏する。さらに実施の形態２では第１電力変換装置１０に外部接続端子Ｔ２を設ける必要がない。従って、より既存の構成に近くなり、既存のパワーコンディショナの転用が容易である。また第１電力変換装置１０が休止中でも、系統２から蓄電部４０に直接、充電することができる。なお実施の形態１の構成は、太陽電池３０ａ、３０ｂで発電された直流電力を、直流電力のまま蓄電部４０に充電する経路が存在するため、発電電力を充電する際の効率が向上するメリットがある。
As described above, according to the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Further, in the second embodiment, it is not necessary to provide the first
（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３に係る電力変換システム１の構成を説明するための図である。以下、図１に示した実施の形態１に係る電力変換システム１との相違点を説明する。実施の形態３では第１電力変換装置１０は、第３スイッチＳ３をさらに備える。第３スイッチＳ３は、第３ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｃの入力端子に接続される端子Ｔｉを、第３太陽電池３０ｃが接続される太陽電池用の端子Ｔｐ、または蓄電部４０に接続される蓄電システム用の端子Ｔｅの一方に選択的に接続するＣ接点スイッチである。第３スイッチＳ３にも、リレーや半導体スイッチを使用することができる。
(Embodiment 3)
FIG. 4 is a diagram for explaining the configuration of the
第１制御部１３は、第３ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｃに接続された端子Ｔｉが太陽電池用の端子Ｔｐに接続されているとき、第３ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｃに対してＭＰＰＴ制御を実行し、蓄電システム用の端子Ｔｅに接続されているとき第３ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｃに対して電流制御を実行する。
When the terminal Ti connected to the third DC-
第１制御部１３は例えば、第３ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｃに接続された端子Ｔｉを太陽電池用の端子Ｔｐに接続するか、蓄電システム用の端子Ｔｅに接続するかをユーザの操作に応じて選択する。また第１制御部１３は通信線Ｌｃを介して、第２制御部２３からの放電指令を受信したとき、第３ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｃに接続された端子Ｔｉを蓄電システム用の端子Ｔｅに接続し、第２制御部２３からの放電指令が解除されたとき、第３ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｃに接続された端子Ｔｉを太陽電池用の端子Ｔｐに接続してもよい。
The
また第１制御部１３は、第３ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｃに接続された端子Ｔｉを太陽電池用の端子Ｔｐに接続するか、蓄電システム用の端子Ｔｅに接続するかを時間帯に応じて切り替えてもよい。例えば、日射時間帯は太陽電池用の端子Ｔｐに接続し、非日射時間帯は蓄電システム用の端子Ｔｅに接続する。また日射センサを設け、計測された日射量が所定値以上のとき太陽電池用の端子Ｔｐに接続し、所定値未満のとき蓄電システム用の端子Ｔｅに接続してもよい。
Further, the
以上説明したように実施の形態３によれば、実施の形態１と同様の効果を奏する。さらに実施の形態１と比較して、第３ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｃをより有効に活用することができる。
As described above, according to the third embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Furthermore, as compared with the first embodiment, the third DC-
（実施の形態４）
図５は、本発明の実施の形態４に係る電力変換システム１の構成を説明するための図である。以下、図３に示した実施の形態２に係る電力変換システム１との相違点を説明する。実施の形態４では第１電力変換装置１０は、第３スイッチＳ３をさらに備える。第３スイッチＳ３の接続関係および制御方法は、実施の形態３と同様である。
(Embodiment 4)
FIG. 5: is a figure for demonstrating the structure of the
以上説明したように実施の形態４によれば、実施の形態２と同様の効果を奏する。さらに実施の形態２と比較して、第３ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｃをより有効に活用することができる。
As described above, according to the fourth embodiment, the same effect as that of the second embodiment can be obtained. Furthermore, as compared with the second embodiment, the third DC-
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present invention has been described above based on the embodiment. It is understood by those skilled in the art that the embodiments are exemplifications, that various modifications can be made to the combinations of the respective constituent elements and the respective processing processes, and that the modifications are within the scope of the present invention. ..
上述の実施の形態３、４に係る電力変換システム１では、マルチストリング型の太陽電池システムを使用する例を説明したが、集中型の太陽電池システムを使用してもよい。即ち、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１を１つしか搭載しないパワーコンディショナにも適用可能である。
In
また上述の上述の形態１−４では、第１電力変換装置１０に太陽電池を接続する例を説明したが、太陽電池に限るものではなく、燃料電池などの他の直流電源が接続されてもよい。
In addition, in the above-described Embodiments 1-4, an example in which a solar cell is connected to the first
なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。 The embodiment may be specified by the following items.
［項目１］
直流電源（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）をそれぞれ接続可能な少なくとも１つの昇圧回路（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）と、当該昇圧回路（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）に接続される直流バス（Ｂｄ）と電力系統（２）との間に介在する双方向ＤＣ−ＡＣコンバータ（１２）を備える電力変換装置（１０）と連携する電力変換装置（２０）であって、
前記直流バス（Ｂｄ）から入力される直流電力の電圧を降圧する降圧回路（２１）と、
蓄電部（４０）に接続される端子（Ｔｓ）を、前記昇圧回路（１１ｃ）に外部接続される放電側の端子（Ｔｄ）、または前記降圧回路（２１）に接続される充電側の端子（Ｔｃ）の一方に接続するスイッチ（Ｓ２）と、
を備えることを特徴とする電力変換装置（２０）。
これによれば、電力変換装置（１０）に、蓄電部（４０）が接続された電力変換装置（２０）を低コストで簡単に後付けすることができる。
［項目２］
連携先の電力変換装置（１０）から受信する指令が放電指令の場合、前記スイッチ（Ｓ２）の前記蓄電部（４０）に接続される端子（Ｔｓ）を前記放電側の端子（Ｔｄ）に接続させ、充電指令の場合、前記蓄電部（４０）に接続される端子（Ｔｓ）を前記充電側の端子（Ｔｃ）に接続させる制御部（２３）を、
さらに備えることを特徴とする項目１に記載の電力変換装置（２０）。
これによれば、放電経路と充電経路を別にすることができ、蓄電部（４０）用の双方向ＤＣ−ＡＣコンバータの設置を不要にできる。
［項目３］
前記制御部（２３）は、前記蓄電部（４０）から放電するとき、前記連携先の電力変換装置（１０）に、前記放電側の端子（Ｔｄ）と外部接続された昇圧回路（１１ｃ）を電流制御するよう指示する指令を送信することを特徴とする項目２に記載の電力変換装置（２０）。
これによれば、連携先の電力変換装置（１０）の昇圧回路（１１ｃ）を用いて、電流放電することができる。
［項目４］
前記制御部（２３）は、前記双方向ＤＣ−ＡＣコンバータ（１２）と前記電力系統（２）との間の配電線に流れる電流を検出する電流センサ（ＣＴ１）から取得する値が逆潮流を示す値のとき、前記蓄電部（４０）に接続される端子（Ｔｓ）と前記放電側の端子（Ｔｄ）を電気的に切り離すよう制御することを特徴とする項目２または３に記載の電力変換装置（２０）。
これによれば、蓄電部（４０）から電力系統（２）への逆潮流を防止することができる。
［項目５］
直流電源（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）をそれぞれ接続可能な少なくとも１つの昇圧回路（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）と、
当該昇圧回路（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）に接続される直流バス（Ｂｄ）と電力系統（２）との間に介在する双方向ＤＣ−ＡＣコンバータ（１２）と、
前記昇圧回路（１１ｃ）は、太陽電池（３０ｃ）が接続されているときＭＰＰＴ制御を実行し、蓄電部（４０）が接続されているとき電流制御を実行することを特徴とする電力変換装置（１０）。
これによれば、蓄電部（４０）が接続された電力変換装置（２０）を容易に後付け可能な電力変換装置（１０）を実現することができる。
［項目６］
前記電力変換装置（１０）は、
前記直流バス（Ｂｄ）から入力される直流電力の電圧を降圧する降圧回路（２１）と、蓄電部（４０）に接続される端子（Ｔｓ）に、前記昇圧回路（１１ｃ）に外部接続される放電側の端子（Ｔｄ）、または前記降圧回路（２１）に接続される充電側の端子（Ｔｃ）の一方を接続するスイッチ（Ｓ２）を備える電力変換装置（２０）と連携し、
前記直流バス（Ｂｄ）の電圧に応じて、連携先の電力変換装置（２０）に放電指令または充電指令を送信する制御部（１３）を、
さらに備えることを特徴とする項目５に記載の電力変換装置（１０）。
これによれば、太陽電池（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）の発電能力を最大限に活用することができる。
［項目７］
直流電源（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）をそれぞれ接続可能な少なくとも１つの昇圧回路昇圧回路（１１ｃ）と、当該昇圧回路（１１ｃ）に接続される直流バス（Ｂｄ）と電力系統（２）との間に介在する双方向ＤＣ−ＡＣコンバータ（１２）を備える電力変換装置（１０）と連携する電力変換装置（２０）であって、
前記双方向ＤＣ−ＡＣコンバータ（１２）と前記電力系統（２）との間の配電線から入力される交流電力の電圧を整流して降圧するＡＣ−ＤＣコンバータ（２２）と、
蓄電部（４０）に接続される端子（Ｔｓ）を、前記昇圧回路（１１ｃ）に外部接続される放電側の端子（Ｔｄ）、または前記ＡＣ−ＤＣコンバータ（２２）に接続される充電側の端子（Ｔｃ）の一方に接続するスイッチ（Ｓ２）と、
を備えることを特徴とする電力変換装置（２０）。
これによれば、電力変換装置（１０）に、蓄電部（４０）が接続された電力変換装置（２０）を低コストで簡単に後付けすることができる。
［項目８］
前記蓄電部（４０）から放電するとき、前記スイッチ（Ｓ２）の前記蓄電部（４０）に接続される端子（Ｔｓ）を前記放電側の端子（Ｔｄ）に接続させ、前記蓄電部（４０）に充電するとき、前記蓄電部（４０）に接続される端子（Ｔｓ）を前記充電側の端子（Ｔｃ）に接続させる制御部（２３）を、
さらに備えることを特徴とする項目７に記載の電力変換装置（２０）。
これによれば、放電経路と充電経路を別にすることができ、蓄電部（４０）用の双方向コンバータの設置を不要にできる。
［項目９］
前記制御部（２３）は、前記蓄電部（４０）から放電するとき、前記連携先の電力変換装置（１０）に、前記放電側の端子（Ｔｄ）と外部接続された昇圧回路（１１ｃ）を電流制御するよう指示する指令を送信することを特徴とする項目８に記載の電力変換装置（２０）。
これによれば、連携先の電力変換装置（１０）の昇圧回路（１１ｃ）を用いて、電流放電することができる。
［項目１０］
前記制御部（２３）は、前記双方向ＤＣ−ＡＣコンバータ（１２）と前記電力系統（２）との間の配電線の、前記ＡＣ−ＤＣコンバータ（２２）の接続点（Ｎ１）より前記電力系統（２）側を流れる電流を検出する電流センサ（ＣＴ１）から取得する値が逆潮流を示す値のとき、前記蓄電部（４０）に接続される端子（Ｔｓ）と前記放電側の端子（Ｔｄ）を電気的に切り離すよう制御することを特徴とする項目８または９に記載の電力変換装置（２０）。
これによれば、蓄電部（４０）から電力系統（２）への逆潮流を防止することができる。
［項目１１］
直流電源（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）をそれぞれ接続可能な少なくとも１つの昇圧回路（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）と、当該昇圧回路（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）に接続される直流バス（Ｂｄ）と電力系統（２）との間に介在する双方向ＤＣ−ＡＣコンバータ（１２）を有する第１電力変換装置（１０）と、
前記直流バス（Ｂｄ）から入力される直流電力の電圧を降圧する降圧回路（２１）と、蓄電部（４０）に接続される端子（Ｔｓ）を、前記昇圧回路（１１ｃ）に外部接続される放電側の端子（Ｔｄ）、または前記降圧回路（２１）に接続される充電側の端子（Ｔｃ）の一方に接続するスイッチ（Ｓ１）を有する第２電力変換装置（２０）と、
を備えることを特徴とする電力変換システム（１）。
これによれば、第１電力変換装置（１０）に、蓄電部（４０）が接続された第２電力変換装置（２０）を低コストで簡単に後付けすることができる。
［項目１２］
直流電源（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）をそれぞれ接続可能な少なくとも１つの昇圧回路（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）と、当該昇圧回路（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）に接続される直流バス（Ｂｄ）と電力系統（２）との間に介在する双方向ＤＣ−ＡＣコンバータ（１２）を有する第１電力変換装置（１０）と、
前記双方向ＤＣ−ＡＣコンバータ（１２）と前記電力系統（２）との間の配電線から入力される交流電力の電圧を整流して降圧するＡＣ−ＤＣコンバータ（２２）と、蓄電部（４０）に接続される端子（Ｔｓ）を、前記昇圧回路（１１ｃ）に外部接続される放電側の端子（Ｔｄ）、または前記ＡＣ−ＤＣコンバータ（２２）に接続される充電側の端子（Ｔｃ）の一方に接続するスイッチ（Ｓ２）を有する第２電力変換装置（２０）と、
を備えることを特徴とする電力変換システム（１）。
これによれば、第１電力変換装置（１０）に、蓄電部（４０）が接続された第２電力変換装置（２０）を低コストで簡単に後付けすることができる。
[Item 1]
At least one booster circuit (11a, 11b, 11c) to which each of the DC power supplies (30a, 30b, 30c) can be connected, a DC bus (Bd) connected to the booster circuit (11a, 11b, 11c), and a power system A power conversion device (20) that cooperates with a power conversion device (10) comprising a bidirectional DC-AC converter (12) interposed between (2),
A step-down circuit (21) for stepping down the voltage of DC power input from the DC bus (Bd),
A terminal (Ts) connected to the power storage unit (40) is connected to a discharge side terminal (Td) externally connected to the step-up circuit (11c) or a charging side terminal (Td) connected to the step-down circuit (21). A switch (S2) connected to one of Tc),
A power conversion device (20) comprising:
According to this, the power converter (20) in which the power storage unit (40) is connected to the power converter (10) can be easily retrofitted at low cost.
[Item 2]
When the command received from the power conversion device (10) of the cooperation destination is a discharge command, the terminal (Ts) connected to the power storage unit (40) of the switch (S2) is connected to the discharge side terminal (Td). In the case of a charge command, the control unit (23) for connecting the terminal (Ts) connected to the power storage unit (40) to the charging side terminal (Tc),
The power converter (20) according to
According to this, the discharge path and the charging path can be separated, and the installation of the bidirectional DC-AC converter for the power storage unit (40) can be eliminated.
[Item 3]
When discharging from the power storage unit (40), the control unit (23) includes a booster circuit (11c) externally connected to the discharge side terminal (Td) in the power conversion device (10) of the cooperation destination.
According to this, current discharge can be performed using the booster circuit (11c) of the power conversion device (10) of the cooperation destination.
[Item 4]
The control unit (23) obtains a reverse power flow by a value acquired from a current sensor (CT1) that detects a current flowing through a distribution line between the bidirectional DC-AC converter (12) and the power system (2). The electric power conversion according to
According to this, reverse power flow from the power storage unit (40) to the power system (2) can be prevented.
[Item 5]
At least one booster circuit (11a, 11b, 11c) to which each of the DC power supplies (30a, 30b, 30c) can be connected,
A bidirectional DC-AC converter (12) interposed between a DC bus (Bd) connected to the booster circuit (11a, 11b, 11c) and the power system (2);
The booster circuit (11c) executes MPPT control when the solar cell (30c) is connected, and executes current control when the power storage unit (40) is connected ( 10).
According to this, it is possible to realize the power conversion device (10) in which the power conversion device (20) to which the power storage unit (40) is connected can be easily retrofitted.
[Item 6]
The power conversion device (10)
The step-down circuit (21) for stepping down the voltage of the DC power input from the DC bus (Bd) and the terminal (Ts) connected to the power storage unit (40) are externally connected to the step-up circuit (11c). In cooperation with a power conversion device (20) including a switch (S2) for connecting one of a discharge side terminal (Td) or a charging side terminal (Tc) connected to the step-down circuit (21),
A control unit (13) that transmits a discharge command or a charge command to the power conversion device (20) of the cooperation destination according to the voltage of the DC bus (Bd),
Item 6. The power conversion device (10) according to item 5, further comprising:
According to this, the power generation capacity of the solar cells (30a, 30b, 30c) can be maximized.
[Item 7]
Between at least one step-up circuit step-up circuit (11c) to which each of the direct-current power supplies (30a, 30b, 30c) can be connected, and a direct-current bus (Bd) connected to the step-up circuit (11c) and the power system (2). A power conversion device (20) that cooperates with a power conversion device (10) comprising a bidirectional DC-AC converter (12) interposed between
An AC-DC converter (22) that rectifies and steps down the voltage of AC power input from a distribution line between the bidirectional DC-AC converter (12) and the power system (2),
A terminal (Ts) connected to the power storage unit (40) is connected to a discharge side terminal (Td) externally connected to the booster circuit (11c) or a charging side connected to the AC-DC converter (22). A switch (S2) connected to one of the terminals (Tc),
A power conversion device (20) comprising:
According to this, the power converter (20) in which the power storage unit (40) is connected to the power converter (10) can be easily retrofitted at low cost.
[Item 8]
When discharging from the power storage unit (40), the terminal (Ts) of the switch (S2) connected to the power storage unit (40) is connected to the discharge-side terminal (Td), and the power storage unit (40) is connected. When charging the battery, the control unit (23) for connecting the terminal (Ts) connected to the power storage unit (40) to the terminal (Tc) on the charging side,
Item 7. The power conversion device (20) according to item 7, further comprising:
According to this, the discharge path and the charge path can be separated, and the installation of the bidirectional converter for the power storage unit (40) can be eliminated.
[Item 9]
When discharging from the power storage unit (40), the control unit (23) includes a booster circuit (11c) externally connected to the discharge side terminal (Td) in the power conversion device (10) of the cooperation destination. Item 9. The power conversion device (20) according to item 8, wherein the power conversion device transmits a command instructing current control.
According to this, current discharge can be performed using the booster circuit (11c) of the power conversion device (10) of the cooperation destination.
[Item 10]
The control unit (23) supplies the electric power from a connection point (N1) of the AC-DC converter (22) in a distribution line between the bidirectional DC-AC converter (12) and the power system (2). When the value acquired from the current sensor (CT1) that detects the current flowing through the system (2) side is a value indicating the reverse flow, the terminal (Ts) connected to the power storage unit (40) and the terminal (Ts) on the discharge side (
According to this, reverse power flow from the power storage unit (40) to the power system (2) can be prevented.
[Item 11]
At least one booster circuit (11a, 11b, 11c) to which each of the DC power supplies (30a, 30b, 30c) can be connected, a DC bus (Bd) connected to the booster circuit (11a, 11b, 11c), and a power system A first power conversion device (10) having a bidirectional DC-AC converter (12) interposed between (2),
A step-down circuit (21) for stepping down the voltage of the DC power input from the DC bus (Bd) and a terminal (Ts) connected to the power storage unit (40) are externally connected to the step-up circuit (11c). A second power conversion device (20) having a switch (S1) connected to one of a discharge side terminal (Td) or a charging side terminal (Tc) connected to the step-down circuit (21);
A power conversion system (1) comprising:
According to this, the 2nd power converter device (20) to which the electrical storage part (40) was connected can be retrofitted to the 1st power converter device (10) easily at low cost.
[Item 12]
At least one booster circuit (11a, 11b, 11c) to which each of the DC power supplies (30a, 30b, 30c) can be connected, a DC bus (Bd) connected to the booster circuit (11a, 11b, 11c), and a power system A first power conversion device (10) having a bidirectional DC-AC converter (12) interposed between (2),
An AC-DC converter (22) that rectifies and steps down the voltage of AC power input from a distribution line between the bidirectional DC-AC converter (12) and the power system (2), and a power storage unit (40). ) Is connected to a discharge side terminal (Td) externally connected to the booster circuit (11c) or a charging side terminal (Tc) connected to the AC-DC converter (22). A second power conversion device (20) having a switch (S2) connected to one side,
A power conversion system (1) comprising:
According to this, the 2nd power converter device (20) to which the electrical storage part (40) was connected can be retrofitted to the 1st power converter device (10) easily at low cost.
１ 電力変換システム、 ２ 系統、 ３ 負荷、 １０ 第１電力変換装置、 １１ａ 第１ＤＣ−ＤＣコンバータ、 １１ｂ 第２ＤＣ−ＤＣコンバータ、 １１ｃ 第３ＤＣ−ＤＣコンバータ、 １２ 双方向ＤＣ−ＡＣコンバータ、 １３ 第１制御部、 Ｂｄ 直流バス、 Ｓ１ 第１スイッチ、 ３０ａ 第１太陽電池、 ３０ｂ 第２太陽電池、 ３０ｃ 第３太陽電池、 ２０ 第２電力変換装置、 ２１ 第４ＤＣ−ＤＣコンバータ、 ２２ 単方向ＡＣ−ＤＣコンバータ、 ２３ 第２制御部、 Ｓ２ 第２スイッチ、 ４０ 蓄電部、 Ｓ３ 第３スイッチ、 ＣＴ１ 電流センサ、 Ｌｃ 通信線。 1 power conversion system, 2 system, 3 load, 10 1st power converter, 11a 1st DC-DC converter, 11b 2nd DC-DC converter, 11c 3rd DC-DC converter, 12 bidirectional DC-AC converter, 13 1st Control part, Bd DC bus, S1 1st switch, 30a 1st solar cell, 30b 2nd solar cell, 30c 3rd solar cell, 20 2nd power converter device, 21 4th DC-DC converter, 22 Unidirectional AC-DC Converter, 23 2nd control part, S2 2nd switch, 40 electricity storage part, S3 3rd switch, CT1 current sensor, Lc communication line.
Claims (12)
前記直流バスから入力される直流電力の電圧を降圧する降圧回路と、
蓄電部に接続される端子を、前記昇圧回路に外部接続される放電側の端子、または前記降圧回路に接続される充電側の端子の一方に接続するスイッチと、
を備えることを特徴とする電力変換装置。 A power conversion device that cooperates with a power conversion device that includes at least one booster circuit to which a DC power source can be respectively connected, and a bidirectional DC-AC converter that is interposed between a DC bus connected to the booster circuit and a power system. There
A step-down circuit for stepping down the voltage of DC power input from the DC bus,
A switch connecting a terminal connected to the power storage unit to one of a discharge side terminal externally connected to the booster circuit or a charge side terminal connected to the step-down circuit,
A power conversion device comprising:
さらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。 When the command received from the power conversion device of the cooperation destination is a discharge command, the terminal of the switch connected to the power storage unit is connected to the terminal on the discharge side, and in the case of a charge command, a terminal connected to the power storage unit. A control unit that connects the terminal to the charging side,
The power conversion device according to claim 1, further comprising:
当該昇圧回路に接続される直流バスと電力系統との間に介在する双方向ＤＣ−ＡＣコンバータと、を備え、
前記直流バスから入力される直流電力の電圧を降圧する降圧回路と、蓄電部に接続される端子に、前記昇圧回路に外部接続される放電側の端子、または前記降圧回路に接続される充電側の端子の一方を接続するスイッチを備える電力変換装置と連携し、
前記昇圧回路は、太陽電池が接続されているときＭＰＰＴ(Maximum Power Point Tracking)制御を実行し、前記蓄電部が接続されているとき電流制御を実行することを特徴とする電力変換装置。 At least one booster circuit to which a DC power source can be connected, respectively,
A bidirectional DC-AC converter interposed between a DC bus connected to the booster circuit and a power system ,
A step-down circuit for stepping down the voltage of direct-current power input from the direct-current bus, a terminal connected to the power storage unit, a discharge side terminal externally connected to the step-up circuit, or a charging side connected to the step-down circuit. In cooperation with a power converter equipped with a switch that connects one of the terminals,
The booster circuit, power conversion device performs the MPPT (Maximum Power Point Tracking) control, characterized by executing a current control when the power storage unit is connected when the solar cell is connected.
さらに備えることを特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。 Depending on the voltage before Symbol DC bus, a control unit for transmitting the discharge command or charge command to the cooperation destination of the power converter,
The power conversion device according to claim 5, further comprising:
前記双方向ＤＣ−ＡＣコンバータと前記電力系統との間の配電線から入力される交流電力の電圧を整流して降圧するＡＣ−ＤＣコンバータと、
蓄電部に接続される端子を、前記昇圧回路に外部接続される放電側の端子、または前記ＡＣ−ＤＣコンバータに接続される充電側の端子の一方に接続するスイッチと、
を備えることを特徴とする電力変換装置。 A power conversion device that cooperates with a power conversion device that includes at least one booster circuit to which a DC power source can be respectively connected, and a bidirectional DC-AC converter that is interposed between a DC bus connected to the booster circuit and a power system. There
An AC-DC converter that rectifies and steps down the voltage of AC power input from a distribution line between the bidirectional DC-AC converter and the power system,
A switch connecting a terminal connected to the power storage unit to one of a discharge side terminal externally connected to the booster circuit or a charge side terminal connected to the AC-DC converter;
A power conversion device comprising:
さらに備えることを特徴とする請求項７に記載の電力変換装置。 When discharging from the power storage unit, a terminal of the switch connected to the power storage unit is connected to a terminal on the discharge side, and when charging the power storage unit, a terminal connected to the power storage unit is connected to the charge side. The control part connected to the terminal,
The power converter according to claim 7, further comprising:
前記直流バスから入力される直流電力の電圧を降圧する降圧回路と、蓄電部に接続される端子を、前記昇圧回路に外部接続される放電側の端子、または前記降圧回路に接続される充電側の端子の一方に接続するスイッチを有する第２電力変換装置と、
を備えることを特徴とする電力変換システム。 A first power conversion device having at least one booster circuit to which a DC power source can be respectively connected, and a bidirectional DC-AC converter interposed between a DC bus connected to the booster circuit and a power system;
A step-down circuit for stepping down the voltage of the DC power input from the DC bus and a terminal connected to the power storage unit, a discharge side terminal externally connected to the step-up circuit, or a charging side connected to the step-down circuit. A second power conversion device having a switch connected to one of the terminals of
An electric power conversion system comprising:
前記双方向ＤＣ−ＡＣコンバータと前記電力系統との間の配電線から入力される交流電力の電圧を整流して降圧するＡＣ−ＤＣコンバータと、蓄電部に接続される端子を、前記昇圧回路に外部接続される放電側の端子、または前記ＡＣ−ＤＣコンバータに接続される充電側の端子の一方に接続するスイッチを有する第２電力変換装置と、
を備えることを特徴とする電力変換システム。 A first power conversion device having at least one booster circuit to which a DC power source can be respectively connected, and a bidirectional DC-AC converter interposed between a DC bus connected to the booster circuit and a power system;
An AC-DC converter that rectifies and steps down the voltage of AC power input from a distribution line between the bidirectional DC-AC converter and the power system, and a terminal connected to a power storage unit in the booster circuit. A second power conversion device having a switch connected to one of a discharge-side terminal that is externally connected or a charge-side terminal that is connected to the AC-DC converter;
An electric power conversion system comprising:
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