CN105281594A

CN105281594A - 电力转换装置

Info

Publication number: CN105281594A
Application number: CN201510289889.4A
Authority: CN
Inventors: 则竹良典; 山岸清磨
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2014-05-30
Filing date: 2015-05-29
Publication date: 2016-01-27

Abstract

本发明提供一种即使发生瞬低，也能够抑制电力转换装置的误停止的电力转换装置。该电力转换装置(1)包括：控制升压比(第1操作量(S1))以使得太阳能电池(8)输出的直流电力为最大值或最大值附近的升压电路(3)；和被输入从该升压电路(3)输出的直流电力并将该直流电力转换为交流电力的逆变电路(4)，所述电力转换装置的特征在于：包括控制部，该控制部用基于输入到逆变电路(4)的直流电力的电压的修正值(第2操作量(S2))修正升压比，并且在交流电力的电流值超过规定值期间增大修正值。

Description

电力转换装置

技术领域

本发明涉及电力转换装置。

背景技术

现有技术中，提供一种在利用升压电路将太阳能电池发出的直流电力升压后，利用逆变电路转换为与商用的电力***同步的交流电力叠加到商用的电力***的电力转换装置。

商用的电力***有时因雷击等自然现象，电压瞬间降低，或引起瞬间停电，发生称为所谓瞬低(瞬停)的现象。电力转换装置的设置数量年年增加，例如，当发生地域性瞬低时，有时电力转换装置会判断电力***异常而停止。该情况下，有时电力***产生大的电力变动，使得电力***自身不稳定。

为了抑制商用的电力***不稳定的情况，要求电力转换装置即使在瞬低时也继续运转，或在瞬低恢复时迅速地将向电力***的输出复原的功能(FRT(FaultRideThrough)功能)。

专利文献1中记载有当连接升压电路和逆变电路的直流线路的电压超过上限值时判断为瞬低，从通常模式变换为瞬低模式的电力转换装置。专利文献1中记载有电力转换装置的运转从通常模式向瞬低模式转移时，存储逆变器的输出电流的值或向升压电路的直流输入电流的值，在运转复原时，利用该存储的值的内容的电力转换装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-55036号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，在专利文献1记载的电力转换装置中，有时在判断为瞬低而改变运转模式时产生控制延迟，因存储的值的误检测或误差致使电力转换装置停止。

本申请发明是鉴于这种情况而开发的，其目的在于提供一种即使发生瞬低，也确保电力转换装置的稳定工作的电力转换装置。

用于解决课题的方法

本申请发明的电力转换装置包括：控制升压比以使得太阳能电池输出的直流电力成为最大值或最大值附近的升压电路；和被输入从该升压电路输出的直流电力并将该直流电力转换为交流电力的逆变电路，所述电力转换装置包括控制部，该控制部用基于输入到逆变电路的直流电力的电压的修正值修正所述升压比，并且当交流电力的电流值超过规定值时增大修正值。

另外，本发明的另一电力转换装置包括：控制升压比以使得太阳能电池输出的直流电力成为最大值或最大值附近的升压电路；和被输入从该升压电路输出的直流电力并将该直流电力转换为交流电力的逆变电路，所述电力转换装置包括控制部，该控制部将基于交流电力的电流值超过规定值时输入到逆变电路的直流电力的电压的修正值，加到基于该电压修正后的升压比上。

发明的效果

本发明的电力转换装置即使产生瞬低，也能够抑制电力转换装置的误停止。

附图说明

图1是表示本实施例的电力转换装置的图。

图2是表示本实施例的电力转换装置的控制框图。

图3是表示本实施例的电力转换装置的控制的流程图。

附图文字说明

1电力转换装置

2电力***

3升压电路

4逆变电路

5滤波电路

6升压控制电路

7逆变控制电路

8太阳能电池

31直流电抗器

32开关元件

33二极管

34电容器

41～44开关元件

a1变量

a2变量

S1第1操作量

S2第2操作量

Pa脉冲信号

Pi1～Pi2脉冲信号

Po交流电力

Vd直流电压

Vdt目标升压电压

Vi输入电压

Vit目标输入电压

具体实施方式

在本实施方式中，通过使用确定基于MPPT(MaximumPowerPointTracking：最大功率点跟踪)方式控制太阳能电池输出的直流电力时的升压电路的升压比的第1操作量、和基于瞬低时从升压电路输出的升压电压(直流电压)的第2操作量(修正值)，控制升压电路的升压比，能够抑制误动作造成的电力转换装置的停止。

(实施例1)

如图1所示，电力转换装置1与太阳能电池8连接，将太阳能电池8输出的直流电力输入到升压电路3，转换为与商用的电力***2同步的交流电力后，将该交流电力叠加到商用的电力***2。

电力转换装置1包括：升压电路3、逆变电路4、滤波电路5、升压控制电路6(第1控制电路)、和逆变控制电路7(第2控制电路)。

升压电路3由非绝缘型的斩波电路构成，具有直流电抗器31、升压用的开关元件32、二极管33、和电容器34。另外，该升压电路不限于非绝缘型，只要是绝缘型的升压电路等能够控制输出电压的升压电路即可。

升压电路3根据规定的ON占空比使升压用的开关元件32周期性地导通/断开，将所输入的直流电压以期望的升压比升压并输出。另外，由于升压比由ON占空比决定，所以控制升压比等同于控制ON占空比。通过变更期望的升压比，升压电路3控制太阳能电池8输出的直流电力的电压并向逆变电路4输出。

逆变电路4由将开关元件41、42依次串联连接而成的串联电路、和将开关元件43、44依次串联连接而成的串联电路并联连接而成的单相桥接电路构成。根据基于PWM(脉冲宽度调制)生成的脉冲信号(开关信号)，将这些开关元件41～44周期性地导通/断开，将从升压电路3输出的直流电力转换为与商用的电力***同步的交流电力(拟似正弦波)。该转换后的交流电力通过使高频成分衰减的滤波电路5(低通滤波器)成形为正弦波状后，叠加到电力***2。该逆变电路不限于单相交流的输出，也可以是输出三相交流的逆变电路，另外，不限于单相/多相桥接结构，也可以为中性点钳位方式、输出钳位方式或能够多电平输出的电路结构。

升压控制电路6进行下面的(1)～(4)的动作。(1)求出用于控制升压电路3以使得太阳能电池8输出的直流电力为最大值或最大值附近的第1操作量S1(升压比)。(2)基于从升压电路3输出的升压后的直流电力的直流电压Vd，求出第2操作量S2。该第2操作量S2乘以基于直流电压Vd的变量a2后作为修正值。(3)进行用修正值修正第1操作量S1的动作。该修正是在第1操作量S1上加/减第2操作量S2(修正值)的动作。(另外，也能够以乘/除的方式变更算法)该情况下，也可以事先将基于直流电压Vd的变量a1与第1操作量S1相乘用作升压比。(4)逆变电路4的输出电流超过规定值时，增大根据变量a2的修正值。即，此时使用大的值的修正值。

升压控制电路6通过进行上述(1)～(4)的动作，在逆变电路4的输出电流超过规定值时，使从升压电路3输出的直流电力的直流电压Vd上升至通常运转时不使用的电位的目标升压电压Vdt(常数规定电压)。具体地说，示于图2(a)的升压控制电路6的控制框图中。升压控制电路6为了求出修正值，进行将从升压电路3输出的直流电压Vd(输入到逆变电路4的直流电力的直流电压)和目标升压电压Vdt输入到加法器66a并求出差值的动作。接着，在运算部62中求出用于使该差值变为零的第2操作量S2。该运算部62的动作也可以为目标升压电压Vdt与直流电压Vd的差值本身，也可以为将该差值与规定的值相乘，也可以进行规定的函数(PID等预测运算)处理，能够根据电力转换装置的额定或规定的响应速度等环境条件任意设定。来自运算部62的第2操作量S2使用变量a2，通过加权电路67b加权后，作为修正值发送至加法器66c。目标升压电压Vdt是比电力***2的电压高且设定在电力转换装置的可工作范围内的上限电压的值。即，当超过该电压时保护装置进行工作，电力转换装置停止运转。

升压控制电路6还进行第1操作量S1的运算。升压控制电路6输入从太阳能电池8输出的升压电路3的输入电压Vi、和输入电流Ii，将这些值相乘，求出太阳能电池8的输出电力P。接着，通过运算部61，以太阳能电池8输出电力P为最大的方式求出目标输入电压Vit。

目标输入电压Vit的求出方法为，存储上次太阳能电池8的输出电力Pd和上次的目标输入电压Vit变化的方向，在本次检测的输出电力P比上次输出电力大的情况下，使目标输入电压Vit在与上次相同的方向上变化。即，使上次目标输入电压Vit减少的情况也与本次同样，使目标输入电压Vit减少，使上次的目标输入电压Vit增加的情况下，与本次同样，也使目标输入电压Vit增加。

相反，在本次检测的输出电力P比上次的输出电力Pd小的情况下使目标输入电压Vit在与上次相反方向上变化。即，在使上次的目标输入电压Vit减少的情况下，本次使目标输入电压Vit增加，在使上次的目标输入电压Vit减少的情况下，本次使目标输入电压Vit增加。在运算部61进行这种MPPT动作。

求出目标输入电压Vit后，通过加法器66b求出目标输入电压Vit与升压电路3的输入电压Vi的差值。接着，通过运算部63以目标输入电压Vit与升压电路3的输入电压Vi的差值为零的方式求出第1操作量S1。该运算部63与运算部62同样，能够配合环境条件进行规定的处理。第1操作量S1通过加权电路67a使用变量a1加权后，作为升压比发送到加法器66c。

加权电路67a、67b中使用的变量a1、a2如图3所示，是0～1的范围的变量，这些变量a1、a2之和通常设定为1(a1+a2＝1)。另外，变量a1、a2根据直流电压Vd而变化，直流电压Vd变为目标升压电压Vdt时，变量a1则变为0，变量a2变为1。另外，直流电压Vd变为目标升压电压Vs时，变量a1变为1，变量a2变为0。在加权电路67b中，将变量a2与第2操作量S2相乘进行加权的处理，所以成为直流电压Vd(相当于从升压电路3输出的升压电压)越高，加权后的所述第2操作量S2(修正值)越大的值。同时，在加权电路67a中，将变量a1与第1操作量S1相乘进行加权的处理，直流电压Vd越增高，所述第1操作量S1越小。目标升压电压Vs相当于电力转换装置1从逆变电路4向电力***2输出额定电力时或输出预定的规定的电力时的直流电压Vd。例如，电力转换装置1在额定输出附近进行运转时的直流电压Vd为目标升压电压Vs，目标升压电压Vs也可以是该直流电压Vd+α的值。

发送到加法器66c的第1操作量S1和第2操作量S2被加/减等(修正)，作为操作量Mv。操作量Mv是表示用于驱动升压电路3的开关元件32的脉冲信号Pa的ON占空比(升压比)的信号，以该信号为基础，通过运算部65生成脉冲信号Pa，供给至升压电路3的开关元件32。

逆变控制电路7控制逆变电路4以使得逆变电路4输出的交流电力Po成为目标功率Pt，并且进行施加限制以使得交流电力Po的输出电流Io不超过规定电流的动作。

具体地说，示于图2(b)的逆变控制电路7的控制框图中。逆变控制电路7检测逆变电路4的输出电压Vo，求出逆变电路4输出的交流电力为达到目标功率Pt所需的逆变电路的目标输出电流Iot。目标输出电流Iot被输入到限流器(limiter)72。在限流器72中，目标输出电流Iot超过规定电流Ic的情况下，将目标输出电流Iot钳位在规定电流Ic。该规定电流Ic是将目标功率Pt作为例如电力转换装置的额定输出电力或预定的输出电力时的值，根据电力转换装置的耐电流，也能够使用比该值稍大的值。另外，输出电压Io按规定电流Ic被钳位时，直流电压Vd超过目标升压电压Vs。

接着，目标输出电流Iot被输入到加法器73，通过加法器73求出其与输出电流Io的差值。在运算部74求出使该差值变为零的操作信号Mva。该运算部74与运算部62、运算部63同样进行与环境条件等一致的处理。在运算部75进行按该操作信号Mva调制载波的PWM(PulseWidthModulation：脉冲宽度调制)，生成用于使逆变电路4的开关元件41～44动作的脉冲信号Pi1、Pi2并向开关元件41～44供给。

这样，通过升压控制电路6、逆变控制电路7控制电力转换装置1，由此在输出电流Io不超过规定电流Ic的正常的范围内期间，不对由逆变控制电路7求出的目标输出电流Iot施加限制(钳位)，所以直流电压Vd收敛于电压Vs。另外，升压控制电路6将直流电压Vd控制至不对目标输出电流Iot施加限制时的电压Vs附近，该控制中，变量a1为1、变量a2为0，成为以MPPT动作为主的控制。

当在电力***2中发生瞬低(电压降低)时，逆变控制电路7以输出电力变为目标功率Pt的方式求出目标输出电流Iot。这时，目标输出电流Iot增高因瞬低而***电压Vo变低的量(目标输出电流Iot＝目标功率Pt/***电压)，而目标输出电流Iot被钳位(限制)于规定电流Ic。

如果目标输出电流Iot限制在规定电流Ic，则来自太阳能电池8的电力，即升压电路3输出的电力比逆变电路4输出的电力大。该电力的差被向电容器34充电，直流电压Vd(电容器34的电压)增高。

当直流电压Vd变大时，变量a1减少，变量a2增加。当直流电压Vd达到目标升压电压Vdt时(向电力***2输出的交流电力的电流值超过规定值(例如，电力***2正常时的额定电流值)期间)，变量a1为0，变量a2为1，升压控制电路6的控制从以MPPT动作为主的控制，变为以直流电压Vd成为目标升压电压Vdt的方式使升压电路3动作的定电压的控制为主(成为增大第2操作量S2时的控制)。

当电力***2的瞬低恢复时，电力***2的电压上升，所以从逆变控制电路7输出的电流的目标输出电流Iot减小。目标输出电流Iot减小，目标输出电流Iot的限制被解除。

当目标输出电流Iot的限制被解除时，逆变电路4的输出增大，相应地电容器34的电荷放电，直流电压Vd的电压下降。

当直流电压Vd变大时，变量a1减少，变量a2增加。之后，直流电压Vd减少，达到电压Vs的时候，变量a1成为1，变量a2成为0，升压控制电路6的控制成为以使升压电路3进行MPPT动作的控制为主。

这样，在本实施例中，在升压电路根据第1操作量S1而进行MPPT动作，根据第2操作量S2而在瞬低时使中间电压上升的情况下，能够以目标升压电压Vdt停止上升，抑制中间电压(电容器34的端子电压)的上升产生的电力转换装置的停止。

另外，瞬低恢复后解除逆变电路的输出电流的限制，目标电流值Iot变为额定输出的值，所以能够迅速地使输出复原。

另外，由于使用第1操作量S1和第2操作量S2对升压电路进行控制，所以不管在电力***2产生不产生瞬低，在升压控制电路6的控制块中均没有变化，不需要瞬低的控制的切换(也不需要检测瞬低)。另外，也不需要存储瞬低前的控制量等。因此，能够抑制因控制延迟等存储的逆变器的输出电流或向升压电路的直流输入电流等的误检测或瞬低的误检测造成的电力转换装置1的误停止。

以上对本发明的一个实施方式的进行了说明，但以上的说明是为了容易理解本发明而进行的说明，本发明并不限定于此。本发明只要不脱离其主旨，能够进行变更，改良，并且当然本发明中也包含与其等价的发明。

例如，使用变量a1、a2两者进行控制，但只要是进行与瞬低或正常时分别对应的动作，可以使用任一者。

产业上的利用可能性

本实施方式的电力转换装置，能够用作包含太阳能电池8的太阳能电池***。另外，本实施方式的电力转换装置输出单相的交流电力，但是也能够用于输出三相的交流电力的电力转换装置。

Claims

1.一种电力转换装置，其特征在于，包括：

控制升压比以使得太阳能电池输出的直流电力成为最大值或最大值附近的升压电路；和被输入从该升压电路输出的直流电力并将该直流电力转换为交流电力的逆变电路，

所述电力转换装置包括控制部，该控制部用基于输入到所述逆变电路的直流电力的电压的修正值修正所述升压比，并且当所述交流电力的电流值超过规定值时增大修正值。

2.一种电力转换装置，其特征在于，包括：

所述电力转换装置包括控制部，该控制部将基于所述交流电力的电流值超过规定值时输入到所述逆变电路的直流电力的电压的修正值，加到基于该电压修正后的所述升压比上。

3.如权利要求1或2所述的电力转换装置，其特征在于：

输入到所述逆变电路的直流电力的电压越高，越增大所述修正值。

4.如权利要求1～3中任一项所述的电力转换装置，其特征在于：

所述修正值是以所述升压电路的输出电压成为规定电压的方式来计算的。

5.如权利要求1～4中任一项所述的电力转换装置，其特征在于，包括：

控制所述升压电路的第1控制电路；和

控制所述逆变电路的第2控制电路。