[go: up one dir, main page]

KR102293959B1 - 무정전 전원 시스템 및 무정전 전원 장치 - Google Patents

무정전 전원 시스템 및 무정전 전원 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102293959B1
KR102293959B1 KR1020197022550A KR20197022550A KR102293959B1 KR 102293959 B1 KR102293959 B1 KR 102293959B1 KR 1020197022550 A KR1020197022550 A KR 1020197022550A KR 20197022550 A KR20197022550 A KR 20197022550A KR 102293959 B1 KR102293959 B1 KR 102293959B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
voltage
current
solar cell
output terminal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020197022550A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190100373A (ko
Inventor
쇼이치 아베
Original Assignee
도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 filed Critical 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤
Publication of KR20190100373A publication Critical patent/KR20190100373A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102293959B1 publication Critical patent/KR102293959B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other DC sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/35—Parallel operation in networks using both storage and other DC sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/66—Regulating electric power
    • G05F1/67—Regulating electric power to the maximum power available from a generator, e.g. from solar cell
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/061—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for DC powered loads
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/02—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M7/219—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22—The renewable source being solar energy
    • H02J2300/24—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
    • H02J2300/26—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin involving maximum power point tracking control for photovoltaic sources
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0025—Arrangements for modifying reference values, feedback values or error values in the control loop of a converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/02—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC
    • H02M3/04—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/10—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/70—Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

DC 부하(4)에 직류 전력을 공급하기 위한 무정전 전원 시스템(100)에 있어서, 제1 제어부(40)는, 제1 전류 지령값에 따른 전류를 태양 전지(2)로부터 출력 단자(T4)에 흘리도록 제1 DC/DC 컨버터(30)를 제어한다. 제2 제어부(60)는, 제2 전류 지령값에 따른 전류를 전력 저장 장치(3) 및 출력 단자(T4) 사이에 흘리도록 제2 DC/DC 컨버터(50)를 제어한다. 제1 제어부(40)는, 최대 전력점 추종 제어에서 태양 전지(2)의 출력 전압이 최적 동작 전압이 될 때의 출력 전류와, 태양 전지(2)로부터 직류 부하(4)의 소비 전류 및 전력 저장 장치(3)의 충전 전류를 출력하기 위한 출력 전류 중 최솟값에 기초하여 제1 전류 지령값을 생성하도록 구성된다. 제2 제어부(60)는, 출력 단자(T4)의 전압이 참조 전압이 되도록 제2 전류 지령값을 생성하도록 구성된다.

Description

무정전 전원 시스템 및 무정전 전원 장치
본 발명은, 무정전 전원 시스템 및 무정전 전원 장치에 관한 것이다.
무정전 전원 장치(Uninterruptible Power Supply : UPS)는, 예를 들어 일본 특허 공개 제2014-7929호 공보(특허문헌 1)에 기재된 바와 같이, 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 컨버터와, 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터를 갖는 구성이 일반적이다. 또한, 상기 무정전 전원 장치에는 축전지 및 태양 전지가 접속되고, 당해 축전지 및 태양 전지 중 적어도 한쪽으로부터 무정전 전원 장치에 직류 전력이 공급된다.
상기 무정전 전원 장치에서는, 컨버터는, 상용 교류 전원으로부터의 교류 전력이 직류 전력으로 변환된다. 인버터는, 컨버터로부터의 직류 전력 또는 축전지 및 태양 전지로부터의 직류 전력을, 일정 주파수 및 일정 전압의 교류 전력으로 변환하고, 변환 후의 교류 전력을 AC(Alternating Current : 교류) 부하에 공급하고 있다.
또한, 상용 교류 전원의 이상(정전, 순간 저압 저하 등) 발생 시에는, 축전지 또는 태양 전지로부터 인버터에 직류 전력이 공급된다. 이에 의해, 상용 교류 전원의 이상 발생 시, 무정전 전원 장치는 무정전으로 AC 부하에 교류 전력을 공급한다.
일본 특허 공개 제2014-7929호 공보
상기 무정전 전원 장치를 사용하여 DC(Direct Current : 직류) 부하에 공급하는 경우에는, 일반적으로, 인버터에 의해 생성된 교류 전력을, 장치 외부에 마련된 AC 어댑터에 의해 DC 부하에 맞춘 직류 전력으로 변환하고, 변환 후의 직류 전력을 DC 부하에 공급하는 구성이 채용되고 있다. 그러나, 상기 구성에서는, 인버터 및 AC 어댑터의 각각에 있어서 전력 손실이 발생하기 때문에, 효율이 낮아질 가능성이 있다.
또한, 태양 전지는 그 특성상, 일사 강도 등에 의해 발전량이 변동되기 때문에, DC 부하가 필요로 하는 전력량이 저하된 경우, 높은 응답성으로 태양 전지의 발전량을 저하시키는 것이 어렵다는 과제가 있다. 그 결과, 태양 전지의 잉여 전력이 과대해지면, DC 부하에 인가하는 전압이 증대되기 때문에, DC 부하가 파손될 가능성이 있다.
또한, 태양 전지의 잉여 전력을 축전지에 축적하고, 태양 전지 및 축전지로부터의 직류 전력을 DC 부하에 공급하는 구성에 있어서는, 태양 전지의 잉여 전력이 과대해진 경우, 축전지의 단자간 전압이 과대해져, 축전지가 파손될 가능성이 있다.
본 발명은, 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 그 목적은, 높은 효율로 또한 높은 신뢰성으로 직류 부하에 전력을 공급할 수 있는 무정전 전원 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 어떤 국면에 의하면, 직류 부하에 직류 전력을 공급하기 위한 무정전 전원 시스템은, 무정전 전원 장치와, 태양 전지와, 전력 저장 장치를 구비한다. 무정전 전원 장치는, 상용 교류 전원과 직류 부하 사이에 접속된다. 태양 전지는 태양광의 에너지를 직류 전력으로 변환한다. 전력 저장 장치는 직류 전력을 축적한다. 무정전 전원 장치는, 직류 부하에 접속되는 출력 단자와, 제1 및 제2 DC/DC 컨버터와, 컨버터와, 제1 내지 제3 제어부를 구비한다. 제1 DC/DC 컨버터는, 태양 전지 및 출력 단자 사이에서 직류 전압 변환을 실행하도록 구성된다. 제2 DC/DC 컨버터는, 전력 저장 장치 및 출력 단자 사이에서 직류 전압 변환을 실행하도록 구성된다. 컨버터는, 상용 교류 전원 및 출력 단자 사이에 접속되며, 상용 교류 전원으로부터 공급되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하도록 구성된다. 제1 제어부는, 제1 전류 지령값에 따른 전류를 태양 전지로부터 출력 단자에 흘리도록 제1 DC/DC 컨버터를 제어하도록 구성된다. 제2 제어부는, 제2 전류 지령값에 따른 전류를 전력 저장 장치 및 출력 단자 사이에 흘리도록 제2 DC/DC 컨버터를 제어하도록 구성된다. 제3 제어부는, 상용 교류 전원으로부터 교류 전력이 공급되고 있는 통상 시, 출력 단자의 전압이 참조 전압이 되도록 컨버터를 제어하도록 구성된다. 제1 제어부는, 최대 전력점 추종 제어에서 태양 전지의 출력 전압이 최적 동작 전압이 될 때의 출력 전류와, 태양 전지로부터 직류 부하의 소비 전류 및 전력 저장 장치의 충전 전류를 출력하기 위한 출력 전류 중 최솟값에 기초하여 제1 전류 지령값을 생성하도록 구성된다. 제2 제어부는, 출력 단자의 전압이 참조 전압이 되도록 제2 전류 지령값을 생성하도록 구성된다.
본 발명에 따르면, 높은 효율로 또한 높은 신뢰성으로 직류 부하에 전력을 공급할 수 있는 무정전 전원 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 의한 무정전 전원 시스템의 구성을 도시하는 회로 블록도이다.
도 2는 컨버터 및 초퍼의 구성을 도시하는 회로 블록도이다.
도 3은 제어부의 구성을 도시하는 회로 블록도이다.
도 4는 평활 콘덴서의 단자간 전압과 전압 제어기에 의해 생성되는 계수의 관계를 설명하기 위한 파형도이다.
도 5는 제어부의 구성을 도시하는 회로 블록도이다.
도 6은 모드 A1에 있어서의 무정전 전원 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 모드 A2에 있어서의 무정전 전원 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 모드 A3에 있어서의 무정전 전원 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 모드 B1에 있어서의 무정전 전원 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 모드 B2에 있어서의 무정전 전원 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 모드 B3에 있어서의 무정전 전원 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 동일 또는 상당하는 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고, 그 설명을 반복하지 않는다.
[실시 형태 1]
도 1은 본 발명의 실시 형태에 의한 무정전 전원 시스템(100)의 구성을 도시하는 회로 블록도이다. 도 1을 참조하여, 본 실시 형태에 의한 무정전 전원 시스템(100)은, DC 부하(4)에 직류 전력을 공급하도록 구성된다. 무정전 전원 시스템(100)은, 태양 전지(2)와, 축전지(3)와, 무정전 전원 장치(5)를 구비한다. 무정전 전원 장치(5)는, 상용 교류 전원(1) 및 DC 부하(4) 사이에 접속된다.
상용 교류 전원(1)은, 상용 주파수의 교류 전력을 무정전 전원 장치(5)에 공급한다. 태양 전지(2)는, 태양광의 에너지를 직류 전력으로 변환한다. 태양 전지(2)의 발전량은, 일사 강도에 따라서 증대된다. 축전지(3)는, 직류 전력의 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 축전지(3)는, 직류 전력을 축적하는 「전력 저장 장치」의 일 실시예에 대응한다. DC 부하(4)는, 직류 전력에 의해 구동되는 전기 기기 등이다.
무정전 전원 장치(5)는, 상용 교류 전원(1)으로부터 교류 전력이 공급되고 있는 통상 시, 상용 교류 전원(1)으로부터 공급되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하고, 그 직류 전력을 DC 부하(4)에 공급한다. 또한, 무정전 전원 장치(5)는, 태양 전지(2)의 출력 전압 VPV 및 출력 전류 IPV에 기초하여 최대 전력점 추종 제어를 행하여, 태양 전지(2)의 출력 전압 VPV가 최적 동작 전압이 되도록 태양 전지(2)로부터 DC 부하(4)에 전류를 흘린다.
무정전 전원 장치(5)는, 또한, 출력 전압 VDC가 소정의 참조 전압 VDCR(예를 들어, 400V)보다도 높은 경우에는 태양 전지(2)로부터의 직류 전력을 축전지(3)에 공급한다. 한편, 출력 전압 VDC가 참조 전압 VDCR보다도 낮은 경우에는, 상용 교류 전원(1)으로부터의 교류 전력에 의해 생성된 직류 전력 또는 축전지(3)로부터의 직류 전력을 DC 부하(4)에 공급한다.
또한, 무정전 전원 장치(5)는, 출력 전압 VDC를 상한 전압 VDCH(예를 들어, 500V) 이하로 제한함과 함께, 축전지(3)의 단자간 전압 VB를 상한 전압 VBH(예를 들어, 300V) 이하로 제한한다.
상세하게는, 무정전 전원 장치(5)는, 단자 T1 내지 T4, 전류 센서(6 내지 8), 컨버터(10), 초퍼(30, 50), 제어부(20, 40, 60), 및 평활 콘덴서 C0을 구비한다. 단자 T1 내지 T4는, 각각, 상용 교류 전원(1), 태양 전지(2), 축전지(3), 및 DC 부하(4)에 접속된다. 평활 콘덴서 C0은, 단자 T4(출력 단자)와 기준 전압(예를 들어, 접지 전압)의 라인 사이에 접속된다.
컨버터(10)는, 단자 T1, T4 사이에 접속된다. 컨버터(10)는, 제어부(20)(제3 제어부)에 의해 제어된다. 컨버터(10)는, 통상 시, 상용 교류 전원(1)으로부터 공급되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하고, 그 직류 전력을 평활 콘덴서 C0에 공급한다. 전류 센서(6)는, 상용 교류 전원(1)으로부터 컨버터(10)에 흐르는 교류 전류 IC를 검출하고, 검출값을 나타내는 신호를 제어부(20)에 부여한다.
제어부(20)는, 상용 교류 전원(1)으로부터 공급되는 교류 전압 VC와 평활 콘덴서 C0의 단자간 전압 VDC를 검출하고, 그것들의 검출값과 전류 센서(6)의 검출값에 기초하여, 컨버터(10)를 제어한다. 제어부(20)는, 통상 시, 평활 콘덴서 C0의 단자간 전압 VDC가 참조 전압 VDCR이 되도록 컨버터(10)를 제어한다. 제어부(20)는, 상용 교류 전원(1)으로부터의 교류 전력의 공급이 정지되는 정전 시, 컨버터(10)의 운전을 정지시킨다.
초퍼(30)는 단자 T2, T4 사이에 접속된다. 초퍼(30)는, 제어부(40)(제1 제어부)에 의해 제어된다. 초퍼(30)는, 태양 전지(2)에 의해 생성된 직류 전력을 평활 콘덴서 C0에 공급한다. 전류 센서(7)는, 태양 전지(2)로부터 초퍼(30)에 흐르는 직류 전류 IPV를 검출하고, 검출값을 나타내는 신호를 제어부(40)에 부여한다. 초퍼(30)는 「제1 DC/DC 컨버터」의 일 실시예에 대응한다.
제어부(40)는, 태양 전지(2)의 단자간 전압 VPV와 평활 콘덴서 C0의 단자간 전압 VDC를 검출하고, 그것들의 검출값과 전류 센서(7)의 검출값에 기초하여, 초퍼(30)를 제어한다. 제어부(40)는, 태양 전지(2)의 단자간 전압 VPV가 최적 동작 전압 VDCR이 되도록 초퍼(30)를 제어한다. 혹은, 제어부(40)는, DC 부하(4)의 소비 전류 및 축전지(3)의 충전 전류의 합계에 상당하는 직류 전류가 태양 전지(2)로부터 출력되도록 초퍼(30)를 제어한다. 제어부(40)는, 또한, 평활 콘덴서 C0의 단자간 전압 VDC가 상한 전압 VDCH 이하가 되도록 초퍼(30)를 제어한다.
초퍼(50)는 단자 T3, T4 사이에 접속된다. 초퍼(50)는, 제어부(60)(제2 제어부)에 의해 제어된다. 초퍼(50)는, 평활 콘덴서 C0으로부터 축전지(3)에 직류 전력을 공급한다. 또한, 초퍼(50)는, 축전지(3)의 직류 전력을 평활 콘덴서 C0에 공급한다. 전류 센서(8)는, 축전지(3) 및 초퍼(50) 사이에 흐르는 직류 전류 IB를 검출하고, 검출값을 나타내는 신호를 제어부(60)에 부여한다. 초퍼(50)는 「제2 DC/DC 컨버터」의 일 실시예에 대응한다.
제어부(60)는, 축전지(3)의 단자간 전압 VB와 평활 콘덴서 C0의 단자간 전압 VDC를 검출하고, 그것들의 검출값과 전류 센서(8)의 검출값에 기초하여 초퍼(50)를 제어한다. 제어부(60)는, 평활 콘덴서 C0의 단자간 전압 VDC가 참조 전압 VDCR(<VDCH)이 되도록 초퍼(50)를 제어함과 함께, 축전지(3)의 단자간 전압 VB가 상한 전압 VBH(예를 들어, 300V) 이하가 되도록 초퍼(50)를 제어한다. 제어부(60)는, 또한, 평활 콘덴서 C0의 단자간 전압 VDC가 상한 전압 VDCH 이하가 되도록 초퍼(50)를 제어한다.
도 2는 컨버터(10) 및 초퍼(30, 50)의 구성을 도시하는 회로 블록도이다. 도 2를 참조하여, 컨버터(10)는, 스위칭 소자 Q1 내지 Q6, 다이오드 D1 내지 D6, 인덕터 L1 및 콘덴서 C1을 포함한다. 스위칭 소자 Q1 내지 Q6은, 예를 들어 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)이지만, 자기 소호형 스위칭 소자이면 이것에 한정되는 것은 아니다.
스위칭 소자 Q1, Q2는, 단자 T4와 기준 전압의 라인 사이에 직렬로 접속된다. 스위칭 소자 Q3, Q4는, 단자 T4와 기준 전압의 라인 사이에 직렬로 접속된다. 스위칭 소자 Q5, Q6은, 단자 T4와 기준 전압의 라인 사이에 직렬로 접속된다. 다이오드 D1 내지 D6은 각각, 스위칭 소자 Q1 내지 Q6에 역병렬로 접속된다. 3개의 리액터 L1의 각각은, 직렬 접속되는 2개의 스위칭 소자의 접속점과 단자 T1 사이에 접속된다. 3개의 콘덴서 C1의 한쪽 전극은 단자 T1에 접속되고, 그것들의 다른 쪽 전극은 서로 접속된다. 스위칭 소자 Q1 내지 Q6은, 제어부(20)에 의해 PWM(pulse width modulation) 제어된다.
초퍼(30)는, 콘덴서 C2, 인덕터 L2, 스위칭 소자 Q7 및 다이오드 D7, D10을 포함한다. 스위칭 소자 Q7은, 예를 들어 IGBT이다. 콘덴서 C2는, 단자 T2와 기준 전압의 라인 사이에 접속된다. 인덕터 L2 및 스위칭 소자 Q7은, 단자 T2와 기준 전압의 라인 사이에 직렬로 접속된다. 다이오드 D7은, 스위칭 소자 Q7에 역병렬로 접속된다. 다이오드 D10의 애노드는 스위칭 소자 Q7의 콜렉터에 접속되고, 그 캐소드는 단자 T4에 접속된다.
스위칭 소자 Q7은, 제어부(40)에 의해 PWM 제어되어, 소정의 주기로 온 및 오프된다. 스위칭 소자 Q7을 온시키면, 태양 전지(2)로부터 인덕터 L2 및 스위칭 소자 Q7을 통해 기준 전압의 라인에 전류가 흘러, 인덕터 L2에 전자 에너지가 축적된다. 스위칭 소자 Q7을 오프시키면, 인덕터 L2에 축적된 전자 에너지가 방출되어, 인덕터 L2로부터 다이오드 D10을 통해 평활 콘덴서 C0에 전류가 흐른다. 이때, 다이오드 D10의 애노드의 전압은, 태양 전지(2)의 단자간 전압 VPV에 인덕터 L2의 단자간 전압을 가산한 전압이 된다.
초퍼(50)는, 콘덴서 C3, 인덕터 L3, 스위칭 소자 Q8, Q9, 및 다이오드 D8, D9를 포함한다. 스위칭 소자 Q8, Q9는, 예를 들어 IGBT이다. 콘덴서 C3은 단자 T3과 기준 전압의 라인 사이에 접속된다. 스위칭 소자 Q8, Q9는, 단자 T4와 기준 전압의 라인 사이에 직렬 접속된다. 다이오드 D8, D9는 각각, 스위칭 소자 Q8, Q9에 역병렬로 접속된다. 인덕터 L3은, 단자 T3과 스위칭 소자 Q8, Q9의 접속점 사이에 접속된다.
스위칭 소자 Q8, Q9는, 제어부(60)에 의해 PWM 제어된다. 초퍼(50)는, 축전지(3)의 단자간 전압 VB를 승압하여 평활 콘덴서 C0에 공급한다. 또한, 초퍼(50)는, 평활 콘덴서 C0의 단자간 전압 VDC를 강압하여 축전지(3)에 공급한다.
도 3은 제어부(40)의 구성을 도시하는 회로 블록도이다. 도 3을 참조하여, 제어부(40)는, MPPT(Maximum Power Point Tracking) 제어기(31), 감산기(32, 34), 전압 제어기(33), 전류 제어기(48), PWM 제어기(49), 발전 억제부(40A), 및 과전압 억제부(40B)를 포함한다.
MPPT 제어기(31)는, 태양 전지(2)의 최대 전력점 추종 제어를 행하여, 태양 전지(2)의 출력 전압 VPV 및 출력 전류 IPV에 기초하여, 태양 전지(2)의 출력이 최대가 되는 최적 동작 전압을 구한다. MPPT 제어기(31)는, 참조 전압 VPVR을 그 최적 동작 전압으로 설정한다.
태양 전지(2)에 있어서는, 출력 전류 IPV가 증가되면 단자간 전압 VPV가 저하된다는 특성이 있다. 태양 전지(2)의 출력은 단자간 전압 VPV에 따라서 완만한 산형 곡선을 따라서 변화된다. 태양 전지(2)의 출력이 최대가 되는 점은 최대 전력점이라 불리며, 그때의 태양 전지(2)의 단자간 전압 VPV는 최적 동작 전압이라 불린다.
즉, 태양 전지(2)의 단자간 전압 VPV가 최적 동작 전압에 일치하도록 전류 IPV를 취출하면, 태양 전지(2)로부터 최대 전력을 취출할 수 있다. 일사 강도가 변화되면, 최대 전력점 및 최적 동작 전압도 변화된다. 이 때문에, MPPT 제어기(31)는, 태양 전지(2)의 출력 전압 VPV 및 출력 전류 IPV에 기초하여, 최적 동작 전압에 일치하도록 참조 전압 VPVR을 조정한다.
감산기(32)는, 태양 전지(2)의 출력 전압 VPV의 검출값으로부터 MPPT 제어기(31)에서 생성된 참조 전압 VPVR을 감산하고, 감산 결과 VPV-VPVR을 나타내는 신호를 전압 제어기(33)에 부여한다. 전압 제어기(33)는, VPV-VPVR을 0으로 하기 위한 전류 지령값 IPVR2를 생성하고, 그 전류 지령값 IPVR2를 발전 억제부(40A)에 부여한다.
발전 억제부(40A)는, 가산기(35) 및 선택기(36)를 포함한다. 발전 억제부(40A)에는, 무정전 전원 시스템(100)을 통괄적으로 제어하는 상위 제어부로부터, 전류 지령값 IPVR0 및 전류 지령값 IBC가 부여된다.
전류 지령값 IPVR0은, DC 부하(4)가 필요로 하는 전류를 태양 전지(2)로부터 DC 부하(4)에 흘리기 위한 지령값이다. 전류 지령값 IPVR0은, DC 부하(4)의 소비 전력과 태양 전지(2)의 출력 전압 VPV에 기초하여 설정된다.
구체적으로 설명하면, 태양 전지(2)로부터 DC 부하(4)에 흘리는 전류(이하, 소비 전류라고도 칭함)를 IL이라 하면, DC 부하(4)의 소비 전력은, 평활 콘덴서 C0의 단자간 전압 VDC와 소비 전류 IL의 곱 VDC×IL로 표현된다. 태양 전지(2)의 대수가 n(n은 정의 정수)인 경우, DC 부하(4)에 전력을 공급하기 위해 1대의 태양 전지(2)가 발전해야 할 전력 PPV는 VDC×IL/n이 된다. 이 전력 PPV를 태양 전지(2)가 발전하기 위한 전류 지령값 IPVR0은, 전력 PPV를 태양 전지(2)의 단자간 전압 VPV로 나눔으로써 구할 수 있다(IPVR0=PPV/VPV).
전류 지령값 IBC는, 축전지(3)를 소정의 만충전 상태로 하기 위한 충전 전류 IB의 지령값이며, 축전지(3)의 단자간 전압 VB에 기초하여 설정된다. 구체적으로는, 소정의 만충전 상태에 상당하는 단자간 전압 VBR로부터 축전지(3)의 단자간 전압 VB의 검출값을 감산하고, 감산 결과 VBR-VB를 축전지(3)의 내부 저항값으로 제산함으로써, 전류 지령값 IBC를 구할 수 있다.
가산기(35)는, 전류 지령값 IPVR0과 전류 지령값 IBC를 가산하여 전류 지령값 IPVR1을 생성한다.
선택기(36)는, 가산기(35)로부터의 전류 지령값 IPVR1과 전압 제어기(33)로부터의 전류 지령값 IPVR2를 받으면, 이들 2개의 전류 지령값 IPVR1, IPVR2 중 최솟값을 선택한다. 선택기(36)는, 그 선택한 전류 지령값을 참조 전류값 IPVR로 설정한다.
즉, 발전 억제부(40A)는, 태양 전지(2)의 최대 전력점 추종 제어에 의해 생성된 전류 지령값 IPVR2와, DC 부하(4)의 소비 전류 및 축전지(3)의 충전 전류에 기초하여 생성된 전류 지령값 IPVR1 중 작은 쪽을 참조 전류값 IPVR로 설정한다.
태양 전지(2)로부터 취출할 수 있는 최대 전력이, DC 부하(4)의 소비 전력 및 축전지(3)의 충전 전력의 합계값보다도 큰 경우에는, IPVR1>IPVR2가 되는 경우가 있다. 이 경우, 발전 억제부(40A)는, 전류 지령값 IPVR2를 참조 전류값 IPVR로 설정한다. 설정된 참조 전류값 IPVR에 일치하도록 태양 전지(2)의 출력 전류 IPV가 제어됨으로써, 태양 전지(2)의 출력은, DC 부하(4)의 소비 전력 및 축전지(3)의 충전 전력의 합계값의 전력과 동일하게 된다. 이에 의해, DC 부하(4) 및 축전지(3)가 필요로 하는 전력을 초과하는 전력을 태양 전지(2)가 발전하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, DC 부하(4) 및 축전지(3)가 필요로 하는 전력이 감소한 경우라도, 태양 전지(2)의 잉여 전력이 과대해지는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, 출력 단자 T4의 전압 VDC 및 축전지(3)의 단자간 전압 VB가 과대해지는 것을 억제할 수 있다.
과전압 억제부(40B)는, 평활 콘덴서 C0의 단자간 전압 VDC를 상한 전압 VDCH 이하의 전압으로 제한하도록 구성된다. 구체적으로는, 과전압 억제부(40B)는, 감산기(47), 전압 제어기(41), 리미터(39) 및 승산기(38)를 포함한다. 감산기(47)는, 상한 전압 VDCH로부터 평활 콘덴서 C0의 단자간 전압 VDC를 감산하고, 그 감산 결과 VDCH-VDC를 나타내는 신호 ΔVDC를 전압 제어기(41)에 부여한다.
전압 제어기(41)는, VDCH-VDC를 0으로 하기 위해 참조 전류값 IPVR을 보정하기 위한 계수 k1을 생성하고, 그 계수 k1을 리미터(39)에 부여한다. 구체적으로는, 전압 제어기(41)는, 리미터(46), 제산기(45), 감산기(43) 및 필터(42)를 포함한다.
리미터(46)는, 감산기(47)에서 구해진 신호 ΔVDC(=VDCH-VDC)가 상한값 ΔVDCH(>0)와 하한값인 0 사이의 값인 경우에는 그 신호 ΔVDC를 통과시킨다. 또한, 리미터(46)는 감산기(47)로부터의 신호 ΔVDC가 상한값 ΔVDCH보다도 정측에 있는 경우에는, 그 신호 ΔVDC를 상한값 ΔVDCH로 설정한다. 또한, 리미터(46)는, 감산기(47)로부터의 신호 ΔVDC가 하한값 0보다도 부측에 있는 경우에는, 그 신호 ΔVDC를 하한값 0으로 설정한다. 즉, 리미터(46)는, 감산기(47)로부터의 신호 ΔVDC를 0 이상 또한 상한값 ΔVDCH 이하의 값으로 제한한다.
제산기(45)는, 리미터(46)로부터의 신호 ΔVDC를 상한값 ΔVDCH로 제산하고, 그 제산 결과 ΔVDC/ΔVDCH를 나타내는 신호를 감산기(43)에 부여한다. 상술한 바와 같이, 리미터(46)로부터의 신호 ΔVDC는, 0 이상 ΔVDCH 이하로 제한되어 있다. 따라서, 제산기(45)로부터 출력되는 감산 결과 ΔVDC/ΔVDCH는, 0 이상 1 이하의 값을 취하게 된다(0≤ΔVDC/ΔVDCH≤1).
감산기(43)는 값 "1"로부터 제산기(45)로부터의 신호 ΔVDC/ΔVDCH를 감산하고, 그 감산 결과 1-ΔVDC/ΔVDCH를 나타내는 신호를, 계수 k1로서 필터(42)에 부여한다. ΔVDC/ΔVDCH=1인 경우, 감산기(43)로부터 출력되는 계수 k1의 값은 0이 된다. 또한, ΔVDC/ΔVDCH=0인 경우, 감산기(43)로부터 출력되는 계수 k1의 값은 1이 된다. 즉, 감산기(43)로부터 출력되는 계수 k1은 0 이상 1 이하의 값이 된다.
필터(42)는, 예를 들어 저항과 콘덴서로 구성되는 RC 필터이다. 계수 k1이 필터(42)에 입력되면, 계수 k1은 완만하게 변화된다. 필터(42)는, 차단 주파수 이하의 저주파 성분을 통과시키고, 고주파 성분을 제거하기 위한 것이다. 차단 주파수 fc[Hz]와 필터(42)의 시상수 τ[sec]에는, 1=2πfc×τ의 관계가 있다. 필터(42)는, 계수 k1의 상승과 하강으로 차단 주파수 fc를 전환하도록 구성되어 있다.
상세하게는, 필터(42)에 있어서, 하강의 차단 주파수 fc는, 상승의 차단 주파수 fc보다 높은 값으로 설정되어 있다. 예를 들어, 하강의 차단 주파수 fc는 2㎑이며, 상승의 차단 주파수 fc는 1㎑이다. 이와 같이 하면, 계수 k1의 하강의 시상수는 계수 k1의 상승의 시상수보다도 작은 값이 되기 때문에, 하강 시간은 상승 시간보다도 짧아진다. 필터(42)를 통과한 계수 k1은 리미터(39)에 부여된다.
리미터(39)는, 전압 제어기(41)로부터의 계수 k1이 0 이상 1 이하인 경우에는 그 계수 k1을 통과시키고, 전압 제어기(41)로부터의 계수 k1이 0 미만인 경우에는 그 계수 k1을 0으로 설정한다.
승산기(38)는, 발전 억제부(40A)로부터의 참조 전류값 IPVR에 계수 k1을 승산함으로써, 참조 전류값 IPVR을 보정한다. 승산기(38)는, 보정된 참조 전류값 k1×IPVR을 감산기(34)에 부여한다.
감산기(34)는, 참조 전류값 k1×IPVR로부터 태양 전지(2)의 출력 전류 IPV의 검출값을 감산하고, 그 감산 결과 k1×IPVR-IPV를 나타내는 신호를 전류 제어기(48)에 부여한다. 전류 제어기(48)는, 감산기(34)에서 구해진 전류 k1×IPVR-IPV를 흘리기 위한 전류 지령값을 생성한다. PWM 제어기(49)는, 전류 제어기(48)로부터의 전류 지령값에 따른 값의 전류가 태양 전지(2)로부터 DC 부하(4)에 흐르도록 초퍼(30)를 제어한다.
도 4는 평활 콘덴서 C0의 단자간 전압 VDC와 전압 제어기(41)에 의해 생성되는 계수 k1의 관계를 설명하기 위한 파형도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, VDC≤VDCH일 때(시각 t0 내지 t1 사이), 계수 k1의 값은 1이 된다(k1=1). 시각 t1에서 VDC>VDCH가 되면, 계수 k1의 값은 1 미만으로 저하된다(k1<1). 이때의 계수 k1은, ΔVDC(=VDCH-VDC)에 따른 값이 된다.
시각 t1 이후, 계수 k1의 값은 필터(42)의 하강의 시상수에 따라서 1로부터 저하된다. 계수 k1을 사용하여 참조 전류값 IPVR이 보정되고, 그 보정된 참조 전류값 k1×IPVR에 기초하여 초퍼(30)가 제어됨으로써, 초퍼(30)의 출력 전압 VDC가 저하되기 시작한다. 시각 t1보다도 후의 시각 t2에 출력 전압 VDC가 상한 전압 VDCH 이하로 되면, 계수 k1의 값은 저하로부터 증가로 전환된다. 필터(42)의 상승의 시상수는 하강의 시상수보다도 크기 때문에, 계수 k1은 완만하게 상승한다. 이에 의해, 시각 t2보다 후의 시각 t3에 출력 전압 VDC가 증가되기 시작한다. 계수 k1의 값이 1로 되돌아가면, 이것에 뒤이어 출력 전압 VDC도 참조 전압 VDCR에 수렴된다.
평활 콘덴서 C0의 단자간 전압 VDC가 상한 전압 VDCH를 초과한 경우, DC 부하(4)에 인가되는 전압이 과대해지는 것을 방지하기 위해서는, 단자간 전압 VDC를 빠르게 상한 전압 VDCH 이하의 전압으로 제한할 필요가 있다. 한편, 태양 전지(2)의 출력은 일사 강도 등에 좌우되기 때문에, 불안정하고, 또한, 제어 응답성도 낮다. 과전압 억제부(40B)에 있어서 계수 k1의 하강 시간을 상승 시간보다도 짧게 함으로써, 상한 전압 VDCH보다도 큰 단자간 전압 VDC를 빠르게 저하시킬 수 있음과 함께, 저하된 단자간 전압 VDC를 안정적으로 참조 전압 VDCR로 되돌릴 수 있다.
도 5는 제어부(60)의 구성을 도시하는 회로 블록도이다. 도 5를 참조하여, 제어부(60)는, 전압 제어부(60A), 과충전 억제부(60B), 과전압 억제부(60C), 감산기(54), 가산기(55), 전류 제어기(68) 및 PWM 제어기(69)를 포함한다.
전압 제어부(60A)는, 평활 콘덴서 C0의 단자간 전압 VDC를 일정 전압 VDCR로 제어하도록 구성된다. 구체적으로는, 전압 제어부(60A)는, 감산기(65), 전압 제어기(66), 및 리미터(67)를 포함한다. 감산기(65)는, 평활 콘덴서 C0의 단자간 전압 VDC로부터 참조 전압 VDCR(예를 들어, 400V)을 감산하고, 그 감산 결과 VDCR-VDC를 나타내는 신호를 전압 제어기(66)에 부여한다. 참조 전압 VDC는, 상한 전압 VDCH보다도 낮은 전압으로 설정된다. 전압 제어기(66)는, VDCR-VDC를 0으로 하기 위한 전류 지령값을 생성하고, 그 전류 지령값을 리미터(67)에 부여한다.
리미터(67)는, 전압 제어기(66)로부터의 전류 지령값이 정의 상한값과 부의 상한값 사이의 값인 경우에는 그 전류 지령값을 통과시킨다. 또한, 리미터(67)는, 전압 제어기(66)로부터의 전류 지령값이 정의 상한값보다도 정측에 있는 경우에는, 그 전류 지령값을 정의 상한값으로 설정한다. 또한, 리미터(67)는, 전압 제어기(66)로부터의 전류 지령값이 부의 하한값보다도 부측에 있는 경우에는, 그 전류 지령값을 부의 하한값으로 설정한다.
과충전 억제부(60B)는, 축전지(3)의 단자간 전압 VB를 상한 전압 VBH(예를 들어, 300V) 이하의 전압으로 제한하도록 구성된다. 구체적으로는, 과충전 억제부(60B)는, 감산기(51), 전압 제어기(52) 및 리미터(53)를 포함한다. 감산기(51)는, 상한 전압 VBH로부터 축전지(3)의 단자간 전압 VB를 감산하고, 그 감산 결과 VBH-VB를 나타내는 신호를 전압 제어기(52)에 부여한다. 전압 제어기(52)는, VBH-VB를 0으로 하기 위한 전류 지령값을 생성하고, 그 전류 지령값을 리미터(53)에 부여한다. 리미터(53)는, 전압 제어기(52)로부터의 전류 지령값이 부인 경우에는 그 전류 지령값을 통과시키고, 전압 제어기(52)로부터의 전류 지령값이 정인 경우에는 그 전류 지령값을 0으로 설정한다.
즉, VB<VBH인 경우, 과충전 억제부(60B)로부터 출력되는 전류 지령값의 값은 0이 된다. 한편, VB>VBH인 경우에는, 과충전 억제부(60B)로부터 출력되는 전류 지령값은 VBH-VB에 따른 값이 된다.
가산기(55)는, 전압 제어부(60A)로부터의 전류 지령값과 과충전 억제부(60B)로부터의 전류 지령값을 가산하여 참조 전류값 IBR을 생성한다. 감산기(54)는, 참조 전류값 IBR로부터 축전지(3)의 충전 전류 IB의 검출값을 감산하고, 그 감산 결과 IBR-IB를 나타내는 신호를 과전압 억제부(60C)에 부여한다.
과전압 억제부(60C)는, 평활 콘덴서 C0의 단자간 전압 VDC를 상한 전압 VDCH 이하의 전압으로 제한하도록 구성된다. 과전압 억제부(60C)는, 도 3에 도시한 과전압 억제부(40B)와 기본적 구성이 동일하다.
구체적으로는, 과전압 억제부(60C)는, 감산기(64), 전압 제어기(58), 리미터(57), 및 승산기(56)를 포함한다. 감산기(64)는, 상한 전압 VDCH로부터 평활 콘덴서 C0의 단자간 전압 VDC를 감산하고, 그 감산 결과 VDCH-VDC를 나타내는 신호 ΔVDC를 전압 제어기(58)에 부여한다. 전압 제어기(58)는, 감산기(54)로부터의 신호 IBR-IB를 보정하기 위한 계수 k2를 생성하고, 그 계수 k2를 리미터(57)에 부여한다.
보다 상세하게는, 전압 제어기(58)는, 리미터(63), 제산기(62), 감산기(61), 및 필터(59)를 포함한다. 리미터(63)는, 감산기(64)에서 구해진 신호 ΔVDC(=VDCH-VDC)를 0 이상 또한 상한값 ΔVDCH 이하의 값으로 제한한다.
제산기(62)는, 리미터(63)로부터의 신호 ΔVDC를 상한값 ΔVDCH로 제산하고, 그 제산 결과 ΔVDC/ΔVDCH를 나타내는 신호를 감산기(61)에 부여한다. 감산기(61)는, 값 "1"로부터 제산기(62)로부터의 신호 ΔVDC/ΔVDCH를 감산하고, 그 감산 결과 1-ΔVDC/ΔVDCH를 나타내는 신호를, 계수 k2로서 필터(59)에 부여한다. 감산기(61)로부터 출력되는 계수 k2는 0 이상 1 이하의 값이 된다.
필터(59)는, 도 3의 필터(42)와 동일하고, 예를 들어 RC 필터이다. 필터(59)에 있어서, 하강의 시상수는 상승의 시상수보다도 작은 값으로 되어 있다. 그 때문에, 필터(59)를 통과한 계수 k2의 하강 시간은, 계수 k2의 상승 시간보다도 짧아진다.
리미터(57)는, 전압 제어기(58)로부터의 계수 k2가 0 이상 1 이하인 경우에는 그 계수 k2를 통과시키고, 전압 제어기(58)로부터의 계수 k2가 0 미만인 경우에는 그 계수 k2를 0으로 설정한다.
승산기(56)는, 감산기(54)로부터의 신호 IBR-IB에 계수 k2를 승산하고, 그 승산 결과 k2×(IBR-IB)를 나타내는 신호를 전류 제어기(68)에 부여한다. 전류 제어기(68)는, 승산기(56)에서 구해진 전류 k2×(IBR-IB)를 흘리기 위한 전류 지령값을 생성한다. PWM 제어기(69)는, 전류 제어기(68)로부터의 전류 지령값에 따른 값의 전류가 축전지(3)로부터 DC 부하(4)에 흐르도록 초퍼(50)를 제어한다.
(무정전 전원 시스템의 제1 동작예)
다음에, 도 6 내지 도 8을 참조하여, 본 실시 형태에 의한 무정전 전원 시스템(100)의 동작의 일례에 대하여 설명한다.
본 실시 형태에 의한 무정전 전원 시스템(100)은, DC 부하(4)에 대한 전력 공급원으로서, 상용 교류 전원(1), 태양 전지(2) 및 축전지(3)를 갖고 있다. 이들 3개의 전력 공급원은 모두, 다양한 요인(상용 계통의 이상, 일조 조건의 변동, 축전지의 잔류 용량 등)에 의해, 공급 가능한 전력이 변동된다.
따라서, 본 실시 형태에 의한 무정전 전원 시스템(100)에서는, 상기 3개의 전력 공급원의 사이에서 전력 공급의 우선 순위를 미리 정해 둠과 함께, 우선 순위가 높은 전력 공급원이 어떠한 요인에 의해 전력 공급이 곤란해진 경우에는, 우선 순위가 낮은 전력 공급원을 사용하여 전력 공급을 행한다.
이하에 설명하는 제1 패턴에서는, 전력 공급의 우선 순위를, 높은 쪽부터, 태양 전지(2), 상용 교류 전원(1), 축전지(3)의 순번으로 한다. 즉, 주로, 태양 전지(2)에서 생성된 직류 전력이 초퍼(30)에 의해 DC 부하(4)에 공급된다. 그리고, 태양 전지(2)에서 생성되는 직류 전력이 DC 부하(4)에 있어서의 소비 전력보다도 작아지면, 상용 교류 전원(1)으로부터의 교류 전력이 컨버터(10)에 의해 직류 전력으로 변환되어 DC 부하(4)에 공급된다. 축전지(3)는, 태양 전지(2) 및 상용 교류 전원(1)이 모두 전력 공급이 곤란해졌을 때의 백업 전원으로서 사용된다.
제1 패턴에 있어서, 무정전 전원 시스템(100)은, 3개의 모드 A1 내지 A3을 갖고 있다. 무정전 전원 시스템(100)은, 태양 전지(2)의 발전량 및 상용 교류 전원(1)의 상태 등에 따라서, 3개의 모드 A1 내지 A3 중 어느 모드로 동작한다.
(1) 모드 A1:
태양 전지(2)가 발전 중인 경우, 도 6에 도시한 바와 같이, 무정전 전원 시스템은 모드 A1로 동작한다. 모드 A1에서는, 화살표(201)로 나타내는 바와 같이, 태양 전지(2)에서 생성된 직류 전력이 초퍼(30)에 의해 DC 부하(4)에 공급된다. 또한, 태양 전지(2)의 발전량이 DC 부하(4)가 필요로 하는 전력량보다도 큰 경우, 화살표(203)로 나타내는 바와 같이, 잉여 전력이 초퍼(50)에 의해 축전지(3)에 공급된다.
이때, 태양 전지(2)로부터 초퍼(30)를 통해 DC 부하(4)에 전류가 흐르게 된다. 태양 전지(2)의 출력 전류 IPV는, 태양 전지(2)의 출력 전압 VPV가 최적 동작 전압으로 되기 위한 전류 지령값 IPVR2와, DC 부하(4)의 소비 전류 및 축전지(3)의 충전 전류의 합계값에 기초하여 생성된 전류 지령값 IPVR1 중 작은 쪽에 일치하도록 조정된다.
또한, 무정전 전원 장치(5)의 출력 전압 VDC가 참조 전압 VDCR이 되도록, 출력 단자 T3으로부터 초퍼(50)를 통해 축전지(3)에 전류가 흐르게 된다. 예를 들어, 맑은 날이 계속되어, 축전지(3)의 단자간 전압 VB가 상한 전압 VBH에 도달한 경우에는, 초퍼(50)의 운전이 정지되어, 축전지(3)의 충전이 정지된다.
또한, 예를 들어 DC 부하(4)에 있어서의 소비 전력이 저하되어 잉여 전력이 증대되고, 무정전 전원 장치(5)의 출력 전압 VDC가 상한 전압 VDCH에 도달한 경우에는, 초퍼(30)에 흐르는 전류가 저감된다.
상용 교류 전원(1)으로부터 교류 전력이 공급되고 있는 통상 시, 무정전 전원 장치(5)의 출력 전압 VDC가 참조 전압 VDCR이 되도록 컨버터(10)가 제어된다. 이와 같이 하면, 예를 들어 태양 전지(2)의 발전량이 저하되어 DC 부하(4)가 필요로 하는 전력량보다도 작아진 경우에는, 화살표(202)로 나타내는 바와 같이, 무정전 전원 장치(5)는, 상용 교류 전원(1)으로부터의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 DC 부하(4)에 공급할 수 있다.
(2) 모드 A2:
예를 들어 밤이 되어, 태양 전지(2)의 발전량이 0이 된 경우, 도 7에 도시한 바와 같이, 무정전 전원 시스템은 모드 A2로 동작한다. 모드 A2에서는, 초퍼(30)의 운전은 정지된다. 무정전 전원 장치(5)는, 화살표(204)로 나타내는 바와 같이, 상용 교류 전원(1)으로부터의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 DC 부하(4)에 공급한다.
이때, 무정전 전원 장치(5)의 출력 전압 VDC가 참조 전압 VDCR이 되도록, 상용 교류 전원(1)으로부터 컨버터(10)를 통해 DC 부하(4)에 전류가 흐르게 된다. 축전지(3)의 단자간 전압 VB가 소정의 만충전 상태에 상당하는 단자간 전압 VBR보다도 낮은 경우에는, 컨버터(10)에서 생성된 직류 전력이 DC 부하(4)에 공급됨과 함께, 초퍼(50)에 의해 축전지(3)에 공급된다. 이에 의해, 축전지(3)는, 소정의 만충전 상태로 충전된 후, 대기 상태가 된다.
(3) 모드 A3:
상용 교류 전원(1)이 정전된 경우, 도 8에 도시한 바와 같이, 무정전 전원 시스템은 모드 A3로 동작한다. 모드 A3에서는, 컨버터(10)의 운전은 정지된다. 화살표(205)로 나타내는 바와 같이, 태양 전지(2)에서 생성된 직류 전력이 초퍼(30)에 의해 DC 부하(4)에 공급된다.
이때, 태양 전지(2)의 출력 전류 IPV는, 태양 전지(2)의 출력 전압 VPV가 최적 동작 전압이 되기 위한 전류 지령값 IPVR2와, DC 부하(4)의 소비 전류 및 축전지(3)의 충전 전류의 합계값에 기초하여 생성된 전류 지령값 IPVR1 중 작은 쪽에 일치하도록 조정된다.
또한, 무정전 전원 장치(5)의 출력 전압 VDC가 참조 전압 VDCR이 되도록, 축전지(3)로부터 초퍼(50)를 통해 출력 단자 T3에 전류가 흐르게 된다. 이에 의해, 태양 전지(2)의 발전량이 DC 부하(4)가 필요로 하는 전력량보다도 작은 경우에는, 태양 전지(2)에서 생성된 직류 전력이 초퍼(30)에 의해 DC 부하(4)에 공급됨과 함께, 화살표(206)로 나타내는 바와 같이, 축전지(3)의 직류 전력이 초퍼(50)에 의해 DC 부하(4)에 공급된다. 또한, 축전지(3)의 단자간 전압 VB가 하한 전압 VBL(예를 들어, 200V)로 된 경우에는, 축전지(3)의 과방전을 방지하기 위해 축전지(3)의 방전이 정지된다.
또한, 예를 들어 DC 부하(4)에 있어서의 소비 전력이 저하되어 잉여 전력이 증대되고, 무정전 전원 장치(5)의 출력 전압 VDC가 상한 전압 VDCH에 도달한 경우에는, 초퍼(30, 50)에 흐르는 전류가 저감된다. 이에 의해, DC 부하(4)에 인가되는 전압 및 축전지(3)의 단자간 전압 VB가 과대해지는 것을 방지할 수 있다.
(무정전 전원 시스템의 제2 동작예)
이하에 설명하는 제2 패턴은, 상기 제1 패턴과는, 전력 공급의 우선 순위가 상이하다. 제2 패턴에서는, 전력 공급의 우선 순위를, 높은 쪽부터, 태양 전지(2), 축전지(3), 상용 교류 전원(1)의 순번으로 한다. 즉, 태양 전지(2)에서 생성된 직류 전력이 DC 부하(4)에 공급된다. 그리고, 태양 전지(2)에서 생성되는 직류 전력이 DC 부하(4)에 있어서의 소비 전력보다도 작을 때는, 축전지(3)의 직류 전력이 초퍼(50)에 의해 DC 부하(4)에 공급된다. 상용 교류 전원(1)은, 태양 전지(2) 및 축전지(3)가 모두 전력 공급이 곤란해졌을 때, 무정전 전원 장치(5)의 출력 전압 VDC를 일정 전압 VDCR로 제어하기 위해 사용된다.
제2 패턴에 있어서, 무정전 전원 시스템(100)은, 3개의 모드 B1 내지 B3을 갖고 있다. 무정전 전원 시스템(100)은, 태양 전지(2)의 발전량 및 상용 교류 전원(1)의 상태 등에 따라서, 3개의 모드 B1 내지 B3 중 어느 모드로 동작한다.
(4) 모드 B1:
태양 전지(2)가 발전 중인 경우, 도 9에 도시한 바와 같이, 무정전 전원 시스템(100)은 모드 B1로 동작한다. 모드 B1에서는, 화살표(207)로 나타내는 바와 같이, 태양 전지(2)에서 생성된 직류 전력이 초퍼(30)에 의해 DC 부하(4)에 공급된다. 도시는 생략하지만, 태양 전지(2)의 발전량이 DC 부하(4)가 필요로 하는 전력량보다도 큰 경우, 잉여 전력이 초퍼(50)에 의해 축전지(3)에 공급된다.
이때, 태양 전지(2)로부터 초퍼(30)를 통해 DC 부하(4)에 전류가 흐르게 된다. 태양 전지(2)의 출력 전류 IPV는, 태양 전지(2)의 출력 전압 VPV가 최적 동작 전압으로 되기 위한 전류 지령값 IPVR2와, DC 부하(4)의 소비 전류 및 축전지(3)의 충전 전류의 합계값에 기초하여 생성된 전류 지령값 IPVR1 중 작은 쪽에 일치하도록 조정된다.
또한, 무정전 전원 장치(5)의 출력 전압 VDC가 참조 전압 VDCR이 되도록, 축전지(3)로부터 초퍼(50)를 통해 출력 단자 T3에 전류가 흐르게 된다. 이에 의해, 태양 전지(2)의 발전량이 DC 부하(4)가 필요로 하는 전력량보다도 작은 경우, 태양 전지(2)에서 생성된 직류 전력이 초퍼(30)에 의해 DC 부하(4)에 공급됨과 함께, 화살표(208)로 나타내는 바와 같이, 축전지(3)의 직류 전력이 초퍼(50)에 의해 DC 부하(4)에 공급된다. 또한, 축전지(3)의 단자간 전압 VB가 하한 전압 VBL로 된 경우에는, 축전지(3)의 과방전을 방지하기 위해 축전지(3)의 방전이 정지된다.
또한, 예를 들어 DC 부하(4)에 있어서의 소비 전력이 저하되어 잉여 전력이 증대되고, 무정전 전원 장치(5)의 출력 전압 VDC가 상한 전압 VDCH에 도달한 경우에는, 초퍼(30, 50)에 흐르는 전류가 저감된다.
상용 교류 전원(1)으로부터 교류 전력이 공급되고 있는 통상 시, 무정전 전원 장치(5)의 출력 전압 VDC가 참조 전압 VDCR이 되도록 컨버터(10)가 제어된다. 이와 같이 하면, 예를 들어 태양 전지(2)의 발전량이 저하되어 DC 부하(4)가 필요로 하는 전력량보다도 작은 상황에서, 축전지(3)의 방전이 정지된 경우에는, 화살표(209)로 나타내는 바와 같이, 무정전 전원 장치(5)는, 상용 교류 전원(1)으로부터의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 DC 부하(4)에 공급할 수 있다.
(5) 모드 B2:
예를 들어 밤이 되어, 태양 전지(2)의 발전량이 0이 된 경우, 도 10에 도시한 바와 같이, 무정전 전원 시스템(100)은 모드 B2로 동작한다. 모드 B2에서는, 초퍼(30)의 운전은 정지된다. 무정전 전원 장치(5)는, 화살표(210)로 나타내는 바와 같이, 축전지(3)의 직류 전력을 초퍼(50)를 통해 DC 부하(4)에 공급한다. 이때, 무정전 전원 장치(5)의 출력 전압 VDC가 참조 전압 VDCR이 되도록 초퍼(50)가 제어된다.
축전지(3)의 단자간 전압 VB가 하한 전압 VBL로 된 경우에는, 축전지(3)의 과방전을 방지하기 위해 축전지(3)의 방전이 정지된다. 축전지(3)의 방전이 정지되면, 화살표(211)로 나타내는 바와 같이, 상용 교류 전원(1)으로부터의 교류 전력이 컨버터(10)에 의해 직류 전력으로 변환되어 DC 부하(4)에 공급된다. 이때, 무정전 전원 장치(5)의 출력 전압 VDC가 참조 전압 VDCR이 되도록, 상용 교류 전원(1)으로부터 컨버터(10)를 통해 DC 부하(4)에 전류가 흐르게 된다. 또한, 축전지(3)의 단자간 전압 VB가 소정의 만충전 상태에 상당하는 단자간 전압 VBR보다도 낮기 때문에, 화살표(212)로 나타내는 바와 같이, 컨버터(10)에서 생성된 직류 전력이 DC 부하(4)에 공급됨과 함께, 초퍼(50)에 의해 축전지(3)에 공급된다. 이에 의해, 축전지(3)는 소정의 만충전 상태로 충전된 후, 대기 상태로 된다.
(6) 모드 B3:
상용 교류 전원(1)이 정전된 경우, 도 11에 도시한 바와 같이, 무정전 전원 시스템(100)은 모드 B3로 동작한다. 모드 B3은, 도 8에서 도시한 모드 A3과 동일하다. 즉, 컨버터(10)의 운전이 정지되고, 화살표(213)로 나타내는 바와 같이, 태양 전지(2)에서 생성된 직류 전력이 초퍼(30)에 의해 DC 부하(4)에 공급된다.
또한, 태양 전지(2)의 발전량이 DC 부하(4)가 필요로 하는 전력량보다도 작은 경우, 태양 전지(2)에서 생성된 직류 전력이 초퍼(30)에 의해 DC 부하(4)에 공급됨과 함께, 화살표(214)로 나타내는 바와 같이, 축전지(3)의 직류 전력이 초퍼(50)에 의해 DC 부하(4)에 공급된다. 또한, 축전지(3)의 단자간 전압 VB가 하한 전압 VBL로 된 경우에는, 축전지(3)의 과방전을 방지하기 위해 축전지(3)의 방전이 정지된다.
또한, 예를 들어 DC 부하(4)에 있어서의 소비 전력이 저하되어 잉여 전력이 증대되고, 무정전 전원 장치(5)의 출력 전압 VDC가 상한 전압 VDCH에 도달한 경우에는, 초퍼(30, 50)에 흐르는 전류가 저감된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에 의한 무정전 전원 시스템(100)에서는, 상용 교류 전원(1)으로부터의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 DC 부하(4)에 공급함과 함께, 태양 전지(2)에서 생성된 직류 전력 및 축전지(3)의 직류 전력을 DC 부하(4)에 공급하도록 구성되어 있다. 이와 같이 하면, 종래의 무정전 전원 시스템과 같이, 직류 전력을 교류 전력으로 변환하기 위한 인버터, 및 인버터에 의해 생성된 교류 전력을 다시 DC 부하(4)에 맞춘 직류 전력으로 변환하기 위한 AC 어댑터의 설치가 불필요해진다. 따라서, 인버터 및 AC 어댑터에 있어서 발생하였던 전력 손실이 0이 되기 때문에, 무정전 전원 시스템 전체의 전력 손실을 저감할 수 있다. 이에 의해, 무정전 전원 시스템의 운전 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 무정전 전원 시스템(100)에 있어서는, 태양 전지(2)의 발전 중, DC 부하(4)에 있어서의 소비 전류 및 축전지(3)의 충전 전류에 따른 값보다도 큰 값의 전류가 태양 전지(2)로부터 DC 부하(4)에 흐르는 일이 없도록 초퍼(30)가 제어된다. 이와 같이 하면, DC 부하(4)에 있어서의 소비 전력이 저하된 경우에는, 초퍼(30)에 흐르는 전류가 저감되기 때문에, 태양 전지(2)의 잉여 전력에 의해 출력 단자 T4의 전압 VDC가 과대해지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 태양 전지(2)의 발전 중, 무정전 전원 장치(5)의 출력 전압 VDC가 상승하여 상한 전압 VDCH를 초과한 경우에는, 태양 전지(2)로부터 초퍼(30)를 통해 출력 단자 T4에 흐르는 전류를 감소시킨다. 또한, 축전지(3)의 직류 전력을 DC 부하(4)에 공급하고 있는 경우에 있어서, 무정전 전원 장치(5)의 출력 전압 VDC가 상승하여 상한 전압 VDCH를 초과하였을 때는, 축전지(3)로부터 초퍼(50)를 통해 출력 단자 T4에 흐르는 전류를 감소시킨다. 따라서, DC 부하(4)의 소비 전력이 저하된 경우라도, 출력 단자 T4의 전압 VDC가 과대해지는 것을 억제할 수 있기 때문에, DC 부하(4)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 축전지(3)의 단자간 전압 VB가 상한 전압 VBH를 초과한 경우에는, 출력 단자 T4로부터 초퍼(50)를 통해 축전지(3)에 흐르는 전류를 감소시킨다. 따라서, 태양 전지(2)의 잉여 전력이 과대해진 경우라도, 축전지(3)의 단자간 전압 VB가 과대해지는 것을 억제할 수 있기 때문에, 축전지(3)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
금회 개시된 실시 형태는 예시이며, 상기 내용에만 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 청구범위에 의해 나타내어지고, 청구범위와 균등의 의미 및 범위 내의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
1 : 상용 교류 전원
2 : 태양 전지
3 : 축전지
4 : DC 부하
5 : 무정전 전원 장치
6 내지 8 : 전류 센서
10 : 컨버터
30, 50 : 초퍼
20, 40, 60 : 제어부
31 : MPPT 제어기
32, 34, 43, 47, 51, 54, 61, 64 : 감산기
33, 41, 52 : 전압 제어기
35, 55 : 가산기
36 : 선택기
38, 56 : 승산기
39, 46, 53, 57, 63 : 리미터
40A : 발전 억제부
40B, 60C : 과전압 억제부
42, 59 : 필터
45, 62 : 제산기
48, 68 : 전류 제어기
49, 69 : PWM 제어기
60A : 전압 제어부
60B : 과충전 억제부
100 : 무정전 전원 시스템
CO 내지 C3 : 콘덴서
L1 내지 L3 : 리액터
Q1 내지 Q9 : 스위칭 소자
D1 내지 D10 : 다이오드
T1 내지 T4 : 단자

Claims (6)

  1. 직류 부하에 직류 전력을 공급하기 위한 무정전 전원 시스템이며,
    상용 교류 전원과 상기 직류 부하 사이에 접속되는 무정전 전원 장치와,
    태양광의 에너지를 직류 전력으로 변환하는 태양 전지와,
    직류 전력을 축적하는 전력 저장 장치를 구비하고,
    상기 무정전 전원 장치는,
    상기 직류 부하에 접속되는 출력 단자와,
    상기 태양 전지 및 상기 출력 단자 사이에서 직류 전압 변환을 실행하도록 구성된 제1 DC/DC 컨버터와,
    상기 전력 저장 장치 및 상기 출력 단자 사이에서 직류 전압 변환을 실행하도록 구성된 제2 DC/DC 컨버터와,
    상기 상용 교류 전원 및 상기 출력 단자 사이에 접속되며, 상기 상용 교류 전원으로부터 공급되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하도록 구성된 컨버터와,
    제1 전류 지령값에 따른 전류를 상기 태양 전지로부터 상기 출력 단자에 흘리도록 상기 제1 DC/DC 컨버터를 제어하도록 구성된 제1 제어부와,
    제2 전류 지령값에 따른 전류를 상기 전력 저장 장치 및 상기 출력 단자 사이에 흘리도록 상기 제2 DC/DC 컨버터를 제어하도록 구성된 제2 제어부와,
    상기 상용 교류 전원으로부터 교류 전력이 공급되고 있는 통상 시, 상기 출력 단자의 전압이 참조 전압이 되도록 상기 컨버터를 제어하도록 구성된 제3 제어부를 포함하고,
    상기 제1 제어부는, 최대 전력점 추종 제어에서 상기 태양 전지의 출력 전압이 최적 동작 전압이 될 때의 출력 전류와, 상기 태양 전지로부터 상기 직류 부하의 소비 전류 및 상기 전력 저장 장치의 충전 전류를 출력하기 위한 출력 전류 중 최솟값에 기초하여 상기 제1 전류 지령값을 생성하도록 구성되고,
    상기 제2 제어부는, 상기 출력 단자의 전압이 상기 참조 전압이 되도록 상기 제2 전류 지령값을 생성하도록 구성되는 무정전 전원 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 제어부는, 상기 출력 단자의 전압이 상기 참조 전압보다도 높은 제1 상한 전압을 초과한 경우에 상기 제1 전류 지령값을 감소시키도록 구성되는 무정전 전원 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 제어부는, 상기 출력 단자의 전압이 상기 참조 전압보다도 높은 제1 상한 전압을 초과한 경우에 상기 제2 전류 지령값을 감소시키도록 구성되는 무정전 전원 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 DC/DC 컨버터는, 상기 태양 전지에서 생성된 직류 전력의 잉여 전력을 상기 전력 저장 장치에 충전하도록 구성되고,
    상기 제2 제어부는, 상기 전력 저장 장치의 충전 중에 있어서, 상기 전력 저장 장치의 단자간 전압이 상기 참조 전압보다도 낮은 제2 상한 전압을 초과한 경우에 상기 제2 전류 지령값을 감소시키도록 구성되는 무정전 전원 시스템.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 제어부는, 상기 태양 전지의 발전 정지 시, 상기 출력 단자의 전압이 상기 참조 전압이 되도록 상기 제2 전류 지령값을 생성하고, 또한, 상기 전력 저장 장치의 잔류 용량이 하한 용량 이하가 된 경우에 상기 전력 저장 장치의 방전을 정지하도록 구성되고,
    상기 제3 제어부는, 상기 태양 전지의 발전 정지 시, 상기 전력 저장 장치의 방전이 정지된 후, 상기 출력 단자의 전압이 상기 참조 전압이 되도록 상기 컨버터를 제어하도록 구성되는 무정전 전원 시스템.
  6. 직류 부하에 직류 전력을 공급하기 위한 무정전 전원 장치이며,
    상기 무정전 전원 장치는,
    상기 직류 부하에 접속되는 출력 단자와,
    태양광의 에너지를 직류 전력으로 변환하는 태양 전지 및 상기 출력 단자 사이에서 직류 전압 변환을 실행하도록 구성된 제1 DC/DC 컨버터와,
    직류 전력을 축적하는 전력 저장 장치 및 상기 출력 단자 사이에서 직류 전압 변환을 실행하도록 구성된 제2 DC/DC 컨버터와,
    상용 교류 전원 및 상기 출력 단자 사이에 접속되며, 상기 상용 교류 전원으로부터 공급되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하도록 구성된 컨버터와,
    제1 전류 지령값에 따른 전류를 상기 태양 전지로부터 상기 출력 단자에 흘리도록 상기 제1 DC/DC 컨버터를 제어하도록 구성된 제1 제어부와,
    제2 전류 지령값에 따른 전류를 상기 전력 저장 장치 및 상기 출력 단자 사이에 흘리도록 상기 제2 DC/DC 컨버터를 제어하도록 구성된 제2 제어부와,
    상기 상용 교류 전원으로부터 교류 전력이 공급되고 있는 통상 시, 상기 출력 단자의 전압이 참조 전압이 되도록 상기 컨버터를 제어하도록 구성된 제3 제어부를 구비하고,
    상기 제1 제어부는, 최대 전력점 추종 제어에서 상기 태양 전지의 출력 전압이 최적 동작 전압이 될 때의 출력 전류와, 상기 태양 전지로부터 상기 직류 부하의 소비 전류 및 상기 전력 저장 장치의 충전 전류를 출력하기 위한 출력 전류 중 최솟값에 기초하여 상기 제1 전류 지령값을 생성하도록 구성되고,
    상기 제2 제어부는, 상기 출력 단자의 전압이 상기 참조 전압이 되도록 상기 제2 전류 지령값을 생성하도록 구성되는 무정전 전원 장치.
KR1020197022550A 2017-01-04 2017-01-04 무정전 전원 시스템 및 무정전 전원 장치 Active KR102293959B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2017/000036 WO2018127946A1 (ja) 2017-01-04 2017-01-04 無停電電源システムおよび無停電電源装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190100373A KR20190100373A (ko) 2019-08-28
KR102293959B1 true KR102293959B1 (ko) 2021-08-25

Family

ID=62791124

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197022550A Active KR102293959B1 (ko) 2017-01-04 2017-01-04 무정전 전원 시스템 및 무정전 전원 장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10811900B2 (ko)
JP (1) JP6706349B2 (ko)
KR (1) KR102293959B1 (ko)
CN (1) CN110121825B (ko)
WO (1) WO2018127946A1 (ko)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10873206B2 (en) * 2017-05-30 2020-12-22 Schneider Electric It Corporation System and method for power storage and distribution
JP6969391B2 (ja) * 2018-01-09 2021-11-24 オムロン株式会社 蓄電制御装置
WO2019145997A1 (ja) * 2018-01-23 2019-08-01 Tdk株式会社 直流給電システム
US10931116B2 (en) * 2018-03-29 2021-02-23 Astec International Limited Priority load sharing for electrical power systems having multiple power sources
US11190022B2 (en) * 2019-01-09 2021-11-30 Texas Instruments Incorporated Controller circuit for photovoltaic sub-module
FR3096191B1 (fr) * 2019-05-13 2021-06-04 Alstom Transp Tech Dispositif d’alimentation en énergie électrique, chaîne de traction et véhicule électrique associés
JP7298696B2 (ja) 2019-08-22 2023-06-27 日新電機株式会社 電源装置、及び電源装置の制御方法
EP3793077B1 (en) * 2019-09-12 2024-07-17 ABB Schweiz AG Uninterruptible power supply, ups, for connecting a multiphase load to an ac source and a dc source
KR102245969B1 (ko) * 2019-11-21 2021-04-29 연세대학교 산학협력단 태양광 발전 시스템의 일정 출력 제어를 위한 장치 및 방법
JP7556250B2 (ja) 2020-09-24 2024-09-26 オムロン株式会社 発電システム、制御方法およびプログラム
JP7556249B2 (ja) 2020-09-24 2024-09-26 オムロン株式会社 発電システム、制御方法およびプログラム
JP7473898B2 (ja) 2021-05-27 2024-04-24 株式会社Tmeic 給電装置およびそれを備える給電システム
CA3216980A1 (en) * 2021-06-15 2022-12-22 Kunihisa Sekiguchi Power supply system and electricity storage device
JP7424351B2 (ja) * 2021-06-17 2024-01-30 株式会社村田製作所 パワーコンディショナ
WO2024075212A1 (ja) * 2022-10-05 2024-04-11 東芝三菱電機産業システム株式会社 制御装置及び電力変換装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012016149A (ja) 2010-06-30 2012-01-19 Tokyo Electric Power Co Inc:The 太陽光発電装置
JP2013183577A (ja) 2012-03-02 2013-09-12 Kyocera Corp 電力制御システム、電力制御装置、及び電力制御方法
JP2014197975A (ja) 2013-03-05 2014-10-16 シンフォニアテクノロジー株式会社 発電システム

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100947038B1 (ko) * 2007-10-10 2010-03-23 주식회사 씨엠파트너 최대수요전력 제한 기능을 갖는 하이브리드 유피에스시스템
WO2011033820A1 (ja) * 2009-09-16 2011-03-24 東芝三菱電機産業システム株式会社 電力変換システムおよび無停電電源システム
JP5451504B2 (ja) * 2009-10-02 2014-03-26 パナソニック株式会社 配電システム
JP5028517B2 (ja) * 2010-10-26 2012-09-19 シャープ株式会社 直流給電システム
KR101135284B1 (ko) * 2010-11-15 2012-04-12 (주)인텍에프에이 충전장치를 채용하고 무효전력 제어기능을 갖는 다중기능 전력변환 장치 및 방법
US8970176B2 (en) * 2010-11-15 2015-03-03 Bloom Energy Corporation DC micro-grid
US9013061B2 (en) * 2011-10-11 2015-04-21 The Aerospace Corporation Multisource power system
CN102638195B (zh) * 2012-03-31 2014-10-01 东北大学 一种太阳能发电系统控制方法
JP5882845B2 (ja) 2012-06-27 2016-03-09 東芝三菱電機産業システム株式会社 電力貯蔵型太陽光発電システム
US10454277B2 (en) * 2016-06-08 2019-10-22 Faith Technologies, Inc. Method and apparatus for controlling power flow in a hybrid power system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012016149A (ja) 2010-06-30 2012-01-19 Tokyo Electric Power Co Inc:The 太陽光発電装置
JP2013183577A (ja) 2012-03-02 2013-09-12 Kyocera Corp 電力制御システム、電力制御装置、及び電力制御方法
JP2014197975A (ja) 2013-03-05 2014-10-16 シンフォニアテクノロジー株式会社 発電システム

Also Published As

Publication number Publication date
CN110121825A (zh) 2019-08-13
JP6706349B2 (ja) 2020-06-03
CN110121825B (zh) 2022-08-09
US10811900B2 (en) 2020-10-20
US20190334377A1 (en) 2019-10-31
JPWO2018127946A1 (ja) 2019-11-07
WO2018127946A1 (ja) 2018-07-12
KR20190100373A (ko) 2019-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102293959B1 (ko) 무정전 전원 시스템 및 무정전 전원 장치
JP5641144B2 (ja) 電力変換装置
US8907522B2 (en) Grid-connected power storage system and method for controlling grid-connected power storage system
US9077202B1 (en) Power converter with series energy storage
US20110210694A1 (en) Power storage system
CN102074970A (zh) 能量管理系统和包括该能量管理系统的并网能量存储系统
JP5882845B2 (ja) 電力貯蔵型太陽光発電システム
EP2365606A1 (en) A battery system
JP5541982B2 (ja) 直流配電システム
JP7228949B2 (ja) 電力変換装置
JPWO2014147771A1 (ja) 太陽光発電システム
KR20150106694A (ko) 에너지 저장 시스템과 그의 구동방법
Wu et al. Solar power generation system with power smoothing function
JP7272897B2 (ja) 充放電制御装置およびそれを備えたバッテリ並びに直流給電システム
CN115956331A (zh) 不间断电源装置
JP7040029B2 (ja) 電力制御装置、電力制御装置の制御方法
JP5810254B2 (ja) 蓄電装置
US11279238B2 (en) Method for controlling power conversion device, and power conversion device
Shen et al. Hybrid photovoltaic generation system with novel islanding detection method
WO2011118771A1 (ja) 充放電システム
JP2020137275A (ja) 電源システム、電力変換装置、及び電力変換装置の制御方法
Ghanbari et al. Stand alone photovoltaic system with integrated online UPS to smooth output fluctuations
Singh et al. Economic Operation of PV-DG-Battery Based Microgrid with Seamless Dual Mode Control
JP2010183670A (ja) 電力変換装置
Maldonado et al. Control Proposal for a Grid-Forming Unit with Battery Charging Capability in an Islanded AC Microgrid

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0105 International application

Patent event date: 20190731

Patent event code: PA01051R01D

Comment text: International Patent Application

PA0201 Request for examination
PG1501 Laying open of application
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20201211

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20210525

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20210820

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20210820

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20240703

Start annual number: 4

End annual number: 4