JP2015008561A - Low-loss power conversion device and method of controlling the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力変換装置及びその制御方法に関し、より詳細には、直流リンクにかかる許容電圧を高く設定することができ、電力変換装置を低損失で運用できる電力変換装置及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a power conversion device and a control method thereof, and more particularly, to a power conversion device that can set a high allowable voltage for a DC link and can operate the power conversion device with low loss, and a control method thereof.
電力変換装置は、太陽電池において発電した直流電力、及び蓄電池において充放電する直流電力等を商用系統において利用される交流電力に変換するものである。 The power conversion device converts DC power generated by a solar battery, DC power charged / discharged by a storage battery, and the like into AC power used in a commercial system.
図１は、従来の電力変換装置の１例である電力変換装置１００の構成を示す図である。図１に記載の電力変換装置１００は、直流リンク１０１、太陽電池コンバータ１０２、蓄電池コンバータ１０３及びインバータ１０４を備えている。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a
太陽電池コンバータ１０２及び蓄電池コンバータ１０３は直流リンク１０１に接続されている。また、太陽電池コンバータ１０２には、太陽電池１１１が接続され、蓄電池コンバータ１０３には、蓄電池１１２が接続されている。太陽電池１１１において発電された電力及び蓄電池１１２から出力された電力は、直流リンク１０１を介してインバータ１０４に供給され、インバータ１０４において直流電力が交流電力に変換される。変換された交流電力は、インバータ１０４に接続された商用系統１１３に供給される。ここで、蓄電池コンバータ１０３は、太陽電池１１１による太陽光発電の発電量及び蓄電池１１２の残量などに応じて、蓄電池１１２の充放電電力を制御し、インバータ１０４は、太陽電池１１１の発電量及び蓄電池１１２の残量などに応じて、商用系統１１３に出力する交流電力を制御することができる。
ここで、蓄電池の充放電電力及びインバータの出力する交流電力を制御する方法として、太陽電池及び蓄電池と、蓄電池コンバータ及びインバータが通信線により通信して、太陽光発電の発電量や蓄電池の残量などの情報を、太陽電池又は蓄電池から、蓄電池コンバータ又はインバータに送信することにより、蓄電池コンバータの充放電電力及びインバータの出力電力を制御する方法がある。この方法により蓄電池コンバータの充放電電力及びインバータの出力電力を制御すると、直流リンクに流れる電力とは関係なく、蓄電池コンバータ及びインバータを制御することができる。そうすると、直流リンクの電力を一定の状態に保ったまま電力変換装置を運用でき、直流リンクに流れる電気の電圧を高く設定することが可能となる。したがって、電力変換装置を低損失で運用できる。 Here, as a method for controlling the charge / discharge power of the storage battery and the AC power output from the inverter, the solar battery and the storage battery, the storage battery converter and the inverter communicate with each other via a communication line, and the amount of power generated by the photovoltaic power generation and the remaining amount of the storage battery There is a method of controlling the charge / discharge power of the storage battery converter and the output power of the inverter by transmitting information such as from the solar battery or storage battery to the storage battery converter or inverter. When the charge / discharge power of the storage battery converter and the output power of the inverter are controlled by this method, the storage battery converter and the inverter can be controlled regardless of the power flowing through the DC link. If it does so, a power converter device can be operated, maintaining the electric power of a direct-current link in a fixed state, and it will become possible to set the voltage of the electricity which flows into a direct-current link high. Therefore, the power conversion device can be operated with low loss.
一方で、蓄電池コンバータ及びインバータの制御に通信線を利用しない方法として、直流リンクにかかる電圧に基づいて蓄電池コンバータの充放電電力及びインバータの出力電力を制御する方法がある（特許文献１参照）。 On the other hand, as a method that does not use a communication line for controlling the storage battery converter and the inverter, there is a method of controlling charge / discharge power of the storage battery converter and output power of the inverter based on the voltage applied to the DC link (see Patent Document 1).
例えば、直流リンクにかかる電圧が、３５０［Ｖ］から４００［Ｖ］の範囲で許容されている場合に、太陽光発電の発電量の変化に対して、インバータの出力電力の変動を抑制するためには、直流リンクにおいて計測した電圧が３５０［Ｖ］から３６０［Ｖ］の間は、蓄電池を放電させ、直流リンクにおいて計測した電圧が３６０［Ｖ］から４００［Ｖ］の間は、蓄電池を充電させることとする。 For example, when the voltage applied to the DC link is allowed in the range of 350 [V] to 400 [V], in order to suppress fluctuations in the output power of the inverter with respect to changes in the amount of power generated by photovoltaic power generation. When the voltage measured at the DC link is 350 [V] to 360 [V], the storage battery is discharged. When the voltage measured at the DC link is 360 [V] to 400 [V], the storage battery is discharged. Let it be charged.
電力変換装置において、太陽光発電の発電量が増加する場合には、太陽電池コンバータから直流リンクに流れる電流が増加する。直流リンクに流れる電流が増加すると、直流リンクにかかる電圧も上昇する。電圧の上昇により、計測した電圧が３６０［Ｖ］から４００［Ｖ］の範囲になると、蓄電池コンバータは蓄電池の充電を行う。一方で、太陽光発電の発電量が減少する場合には、直流リンクにかかる電圧が低下する。このとき計測された電圧が３５０［Ｖ］から３６０［Ｖ］の範囲になると、蓄電池コンバータは蓄電池の放電を行う。このように蓄電池コンバータを制御することにより、インバータは、太陽光発電の発電量が大きい場合は、太陽光発電の発電量よりも小さい電力を出力し、太陽光発電の発電量が小さい場合は、太陽光発電の発電量よりも大きい電力を出力する。 In the power conversion device, when the amount of photovoltaic power generation increases, the current flowing from the solar cell converter to the DC link increases. When the current flowing through the DC link increases, the voltage applied to the DC link also increases. When the measured voltage falls within the range of 360 [V] to 400 [V] due to the increase in voltage, the storage battery converter charges the storage battery. On the other hand, when the power generation amount of photovoltaic power generation decreases, the voltage applied to the DC link decreases. When the voltage measured at this time falls within the range of 350 [V] to 360 [V], the storage battery converter discharges the storage battery. By controlling the storage battery converter in this way, the inverter outputs power smaller than the amount of photovoltaic power generation when the amount of photovoltaic power generation is large, and when the amount of photovoltaic power generation is small, Outputs power that is greater than the amount of power generated by solar power generation.
このように、太陽光発電の発電量の変化に対して、インバータの出力電力の変動を抑制することができ、太陽光発電の発電量などを通信線での通信を使用することなく、蓄電池コンバータやインバータを制御することが可能となる。 In this way, fluctuations in the output power of the inverter can be suppressed with respect to changes in the power generation amount of solar power generation, and the storage battery converter can be used without using communication on the communication line for the power generation amount of solar power generation, etc. And the inverter can be controlled.
蓄電池コンバータの充放電電力及びインバータの出力電力を制御するために、太陽電池及び蓄電池と、蓄電池コンバータ及びインバータが通信線により通信して、蓄電池コンバータの充放電電力及びインバータの出力電力を制御する方法を採用した場合、蓄電池コンバータ及びインバータの制御に通信線を利用するため、蓄電池コンバータやインバータが発生するノイズが通信線に影響を与えることがある。通信線が発生したノイズに影響された場合、太陽電池及び蓄電池から蓄電池コンバータ及びインバータへの通信が正常に行われなくなり、電力変換装置が正常に動作しない可能性が生ずる。 In order to control the charge / discharge power of the storage battery converter and the output power of the inverter, a method of controlling the charge / discharge power of the storage battery converter and the output power of the inverter by communicating the solar battery and the storage battery with the storage battery converter and the inverter via a communication line. When the communication line is used, the communication line is used to control the storage battery converter and the inverter. Therefore, noise generated by the storage battery converter and the inverter may affect the communication line. When affected by noise generated by the communication line, communication from the solar battery and the storage battery to the storage battery converter and the inverter is not normally performed, and the power converter may not operate normally.
一方で、直流リンクにかかる電圧に基づいて蓄電池コンバータの充放電電力及びインバータの出力電力を制御する方法を採用した場合、通信線を利用しないため、ノイズによる通信エラーが原因の電力変換装置の異常動作を防げるが、直流リンクにかかる電圧の許容の範囲が狭いと、過渡応答時の電圧変動やコンバータの出力電圧の定常偏差の影響が大きくなり、蓄電池コンバータが蓄電池の充放電の切替を誤ったり、インバータが出力電力の制御を誤ったりする可能性がある。そのため、直流リンク電圧範囲を広く設定する必要があり、直流リンク電圧が低い状態での運転時には、損失が大きくなるという課題が生じる。 On the other hand, when the method of controlling the charge / discharge power of the storage battery converter and the output power of the inverter based on the voltage applied to the DC link is adopted, the communication line is not used, so the abnormality of the power converter due to the communication error due to noise Although the operation can be prevented, if the allowable range of the voltage applied to the DC link is narrow, the influence of voltage fluctuation during transient response and steady deviation of the output voltage of the converter becomes large, and the storage battery converter may mistakenly switch the charge and discharge of the storage battery. The inverter may miscontrol the output power. Therefore, it is necessary to set a wide DC link voltage range, and there arises a problem that loss is increased during operation in a state where the DC link voltage is low.
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、発電装置が接続された発電装置用コンバータと、蓄電池が接続された蓄電池コンバータと、商用系統に交流電力を出力するインバータと、前記発電装置用コンバータと、前記蓄電池コンバータと、前記インバータとが接続される直流リンクと、前記直流リンクに接続されているコンデンサとを備える電力変換装置において、前記直流リンクにかかる電圧に重畳するリプル電圧から、前記インバータの出力する交流電力を算出し、算出された前記インバータから出力される前記交流電力の値に基づいて、前記蓄電池コンバータの充放電電力及び前記インバータの出力電力を制御することを特徴とする電力変換装置である。 In order to achieve such an object, the present invention provides a power generator converter to which a power generator is connected, a storage battery converter to which a storage battery is connected, and AC power to a commercial system. In a power converter comprising an inverter for output, the converter for power generator, the storage battery converter, a DC link to which the inverter is connected, and a capacitor connected to the DC link, the DC link is applied. The AC power output from the inverter is calculated from the ripple voltage superimposed on the voltage, and the charge / discharge power of the storage battery converter and the output power of the inverter are calculated based on the calculated value of the AC power output from the inverter. It is a power converter characterized by controlling.
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電力変換装置において、前記算出した前記インバータの出力する前記交流電力が、あらかじめ定めた目標値を超えた場合には、前記蓄電池コンバータは前記蓄電池に余剰電力を充電し、前記算出した前記インバータの出力する前記交流電力が、あらかじめ定めた目標値以下である場合には、前記蓄電池コンバータは前記蓄電池から電力を放出するように、前記蓄電池コンバータを制御することを特徴とする。
In addition, in the power conversion device according to claim 1, when the AC power output from the calculated inverter exceeds a predetermined target value, the storage battery converter according to
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の電力変換装置において、前記リプル電圧は、前記インバータの出力する前記交流電力が、前記インバータに入力する直流電力より大きい場合には、大きくなり、前記インバータの出力する前記交流電力が、前記インバータに入力する直流電力より小さい場合には、小さくなることを特徴とする。
The invention according to
また、請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の電力変換装置であって、前記インバータの出力する前記交流電力は、前記インバータの交流出力電圧の周波数、前記コンデンサの容量及び前記直流リンクにかかる電圧の最大値及び最小値により算出されることを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the power conversion device according to
また、請求項５に記載の発明は、電力変換装置において、商用系統に供給する交流電力を出力するインバータに供給する電力を制御するための蓄電池コンバータを制御する蓄電池コンバータ制御部による方法であって、発電装置が接続された発電装置用コンバータと、蓄電池が接続された蓄電池コンバータと、前記商用系統が接続されたインバータとが接続される直流リンクにかかる電圧を計測して受信するステップと、前記計測した前記直流リンクにかかる電圧の値からリプル電圧を算出するステップと、前記算出した前記リプル電圧から前記インバータの出力する交流電力を算出するステップと、前記算出した前記インバータの出力する交流電力と、あらかじめ定めた前記インバータの出力電力の目標値とを比較するステップと、前記算出した前記インバータの出力する前記交流電力が、あらかじめ定めた目標値を超えた場合には、前記蓄電池コンバータを前記蓄電池に余剰電力を充電するように制御するステップと、前記算出した前記インバータの出力する前記交流電力が、あらかじめ定めた目標値以下である場合には、前記蓄電池コンバータを前記蓄電池から電力を放出させるように制御するステップとを含むことを特徴とする方法である。
The invention according to
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の方法であって、前記リプル電圧は、前記インバータの出力する前記交流電力が、前記インバータに入力する直流電力より大きい場合には、大きくなり、前記インバータの出力する前記交流電力が、前記インバータに入力する直流電力より小さい場合には、小さくなることを特徴とする。
The invention according to claim 6 is the method according to
また、請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載の方法であって、前記インバータの出力する前記交流電力は、前記インバータの交流出力電圧の周波数、前記コンデンサの容量及び前記リンクにかかる電圧の最大値及び最小値により算出されることを特徴とする。
The invention according to
本発明は、直流リンクにかかる許容電圧を高く設定することができ、電力変換装置を低損失で運用できる。また、蓄電池コンバータを直流リンクにかかる電圧に重畳するリプル電圧の大きさに基づいて制御するため、通信線を利用することなく蓄電池の充放電電力の蓄電池コンバータによる制御、及びインバータの出力電力の制御が可能となり、ノイズによる通信エラーが原因の電力変換装置の異常動作を妨げることができる。 According to the present invention, the allowable voltage applied to the DC link can be set high, and the power converter can be operated with low loss. In addition, since the storage battery converter is controlled based on the magnitude of the ripple voltage superimposed on the voltage applied to the DC link, the storage battery charge / discharge power control by the storage battery converter without using the communication line, and the inverter output power control It is possible to prevent abnormal operation of the power conversion apparatus due to a communication error due to noise.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。図２は、本発明の１実施形態にかかる電力変換装置２００の構成を示す図である。電力変換装置２００は、直流リンク２０１、太陽電池コンバータ２０２、蓄電池コンバータ２０３、インバータ２０４、蓄電池コンバータ制御部２０５、インバータ制御部２０６、電圧計２０７、２０８及びコンデンサ２０９により構成される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the
直流リンク２０１は、太陽電池コンバータ２０２、蓄電池コンバータ２０３及びインバータ２０４が接続され、直流電力が流れる経路である。太陽電池コンバータ２０２には、太陽電池２１１が接続され、太陽電池２１１から出力された電力が、太陽電池コンバータ２０２を介して接続された直流リンク２０１に供給される。また、蓄電池コンバータ２０３には、蓄電池２１２が接続され、蓄電池２１２は、蓄電池コンバータ２０３を介して接続されている直流リンク２０１に電力を供給し、また、直流リンク２０１から供給された電力を充電する。また、太陽電池２１１及び蓄電池２１２から出力された直流電力は、直流リンク２０１を介してインバータ２０４に供給され、インバータ２０４において直流電力が交流電力に変換される。変換された交流電力は、インバータ２０４に接続された商用系統２１３及び負荷２１４に供給される。直流リンク２０１には、直流リンク２０１にかかる電圧を計測し、蓄電池コンバータ２０３を制御する蓄電池コンバータ制御部２０５に直流リンク２０１の電圧の情報を提供する電圧計２０７、及びインバータ２０４を制御するインバータ制御部２０６に直流リンク２０１の電圧の情報を提供する電圧計２０８が接続されている。また、直流リンク２０１には、インバータ２０４に入力する直流電力とインバータ２０４から出力する交流電力との差を補うコンデンサ２０９が接続されている。なお、電力変換装置２００は、太陽電池２１１、蓄電池２１２、商用系統２１３および負荷２１４の内の１つ以上をさらに含めた構成としてもよい。
The DC link 201 is a path through which DC power flows, to which the
太陽電池コンバータ２０２は、太陽電池２１１から最大発電量を出力するように太陽電池２１１の電圧を制御する。蓄電池コンバータ２０３は、蓄電池コンバータ制御部２０５からの信号により蓄電池２１２の充放電電力を制御する。具体的には、蓄電池コンバータ制御部２０５が、直流リンク２０１にかかる電圧を電圧計２０７で計測して、計測した電圧から、直流リンク２０１にかかる電圧に重畳するリプル電圧を計算し、インバータ２０４の出力電力を計算する。その後、算出したインバータ２０４の出力電力に基づいて、蓄電池コンバータ制御部２０５は、蓄電池コンバータ２０３を、蓄電池２１２に電力を充電し、又は蓄電池２１２からの電力を放電するように制御する。
The
インバータ２０４は、直流リンク２０１にかかる電圧を高い電圧で一定に保つように、インバータ制御部２０６からの信号により、直流リンク２０１と商用系統２１３及び負荷２１４との間の変換電力を制御する。具体的には、インバータ制御部２０６において、あらかじめ直流リンク２０１にかかる電圧の目標値を設定する一方で、電圧計２０８において計測した直流リンク２０１の電圧値から直流リンク２０１の平均電圧を計算する。次に、計算した平均電圧の値と目標値とを比較器により比較して増幅する。目標値よりも直流リンクの平均電圧値が高い場合、インバータ制御部２０６はインバータ２０４の出力電力を大きくするように制御し、目標値よりも直流リンクの平均電圧値が低い場合、インバータ２０４の出力電力を小さくするように制御する。
The
なお、蓄電池コンバータ制御部２０５及び電圧計２０７は蓄電池コンバータ２０３内に、また、インバータ制御部２０６及び電圧計２０８は、インバータ２０４内に内蔵されてもよいし、外部に設けることも可能である。
The storage battery
また、本実施例において、発電装置を太陽電池としているが、本発明においては、発電装置は太陽電池に限られず、他の種類の発電装置も使用することができる。特に発電時に電力が変化する発電方法、例えば風力発電において使用される発電装置にも本発明を適用できることは明確である。この場合、電力を直流に変換し、発電機用コンバータ（本発明における太陽電池コンバータ）に電力を入力して、電力を供給する。 In this embodiment, the power generation device is a solar cell. However, in the present invention, the power generation device is not limited to the solar cell, and other types of power generation devices can be used. In particular, it is clear that the present invention can be applied to a power generation method in which power changes during power generation, for example, a power generation apparatus used in wind power generation. In this case, the electric power is converted into a direct current, and the electric power is supplied to the generator converter (the solar cell converter in the present invention) to supply the electric power.
次に、リプル電圧からインバータの出力電力を算出できる理由について説明する。 Next, the reason why the output power of the inverter can be calculated from the ripple voltage will be described.
インバータが太陽電池コンバータ及び蓄電池コンバータから出力される直流電力を交流電力に変換する際に、インバータに入力される直流電力とインバータから出力される交流電力との差は、時間的に変化する。例えば、入力電力（直流電力）が出力電力（交流電力）よりも大きい場合、太陽電池コンバータ及び蓄電池コンバータから出力される直流電力が過剰に供給されていることがわかる。一方で、入力電力（直流電力）が出力電力（交流電力）よりも小さい場合、供給すべき交流電力に対して直流電力が不足していることがわかる。 When the inverter converts the DC power output from the solar battery converter and the storage battery converter into AC power, the difference between the DC power input to the inverter and the AC power output from the inverter changes over time. For example, when the input power (DC power) is larger than the output power (AC power), it can be seen that the DC power output from the solar cell converter and the storage battery converter is excessively supplied. On the other hand, when the input power (DC power) is smaller than the output power (AC power), it is understood that the DC power is insufficient with respect to the AC power to be supplied.
ここで、図２に記載の電力変換装置２００において、インバータ２０４から出力する交流電力が、インバータ２０４に入力する直流電力より大きくなると、直流電力が不足することから、直流リンク２０１に接続されたコンデンサ２０９から、直流リンク２０１を介してインバータ２０４に直流電流が供給される。そうすると、一時的に直流リンク２０１にかかる電圧が上昇し、リプル電圧が上昇する。一方で、インバータ２０４から出力される交流電力が、インバータ２０４に入力する直流電力より小さくなると、直流電力が余ることから、直流リンク２０１からコンデンサ２０９に直流電流が蓄積される。そうすると、一時的に直流リンク２０１にかかる電圧が減少し、リプル電圧が下降する。
Here, in the
つまり、インバータの出力する交流電力が上昇すると、リプル電圧が大きくなる。一方で、インバータの出力する交流電力が下降すると、リプル電圧が小さくなる。図３は、電力変換装置２００におけるインバータの出力電力の時間的変化（ａ）と、直流リンクにかかる電圧の時間的変化（ｂ）との関係を示す図表である。コンデンサの補うエネルギーは、インバータの出力電力量に応じて変化し、コンデンサの補うエネルギーが変化すると直流リンクのリプル電圧が変化する。そのため、インバータの出力電力とリプル電圧は相関関係にあり、リプル電圧からインバータの出力電力を算出できる。
That is, when the AC power output from the inverter increases, the ripple voltage increases. On the other hand, when the AC power output from the inverter decreases, the ripple voltage decreases. FIG. 3 is a chart showing the relationship between the temporal change (a) in the output power of the inverter in the
インバータの出力電力の計算は、蓄電池コンバータ制御部２０５内で行われる。電圧計２０７において取得した直流リンク２０１にかかる電圧を一定期間蓄電池コンバータ２０５内のメモリに記録し、記録した電圧の最大値と最小値を求める。求めた最大値と最小値からリプル電圧が算出される。
Calculation of the output power of the inverter is performed in the storage battery
インバータの出力電力は、具体的には直流リンクに接続されたコンデンサの容量、及び直流リンクにかかる電圧、交流出力電圧の周波数から計算する。インバータの出力電力とインバータに入力する直流電力が一致するとき、直流リンクにかかる電圧は、最大もしくは最小となる。また、交流出力電力の１周期における電力量と同じ時間における直流電力の電力量は一致する。このことより、交流出力電力の１周期におけるインバータの最大電力Ｐｍａｘは、下式で表すことができる。
Ｐｍａｘ＝４π×ｆａｃ×Ｃ×（Ｖｍａｘ ２−Ｖｍｉｎ ２） （式１）
ここで、ｆａｃは交流出力電圧の周波数であり、Ｃは直流リンクに接続されたコンデンサの容量であり、Ｖｍａｘは交流１周期における、直流リンクにかかる電圧の最大値、Ｖｍｉｎは交流１周期における直流リンクにかかる電圧の最小値である。
Specifically, the output power of the inverter is calculated from the capacitance of the capacitor connected to the DC link, the voltage applied to the DC link, and the frequency of the AC output voltage. When the output power of the inverter matches the DC power input to the inverter, the voltage applied to the DC link becomes maximum or minimum. Further, the amount of DC power in the same time as the amount of power in one cycle of AC output power matches. From this, the maximum power P max of the inverter in one cycle of the AC output power can be expressed by the following equation.
P max = 4π × f ac × C × (V max 2 −V min 2 ) (Formula 1)
Here, f ac is the frequency of the AC output voltage, C is the capacitance of the capacitor connected to the DC link, V max is the maximum value of the voltage applied to the DC link in one AC cycle, and V min is AC 1 It is the minimum value of the voltage applied to the DC link in the cycle.
リプル電圧をＶｒｉｐとすると、
Ｖｒｉｐ＝Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ （式２）
であるため、（式１）及び（式２）から、インバータの最大電力Ｐｍａｘは、
Ｐｍａｘ＝４π×ｆａｃ×Ｃ×（Ｖｍａx＋Ｖｍｉｎ）×Ｖｒｉｐ （式３）
と表すことができる。
If the ripple voltage is V rip ,
V rip = V max −V min (Formula 2)
Therefore, from (Expression 1) and (Expression 2), the maximum power P max of the inverter is
P max = 4π × f ac × C × (V max + V min) × V rip ( Equation 3)
It can be expressed as.
次に、電力変換装置２００の電力変換制御の方法について説明する。図４は、電力変換装置２００における電力変換制御のフローを示す図である。電力変換装置２００の電力変換の制御はステップＳ０において開始し、ステップＳ１において、太陽電池２１１による発電電力及び蓄電池２１２による充放電電力の合計の電力を計測する。電力の計測は、直流リンク２０１に接続された電圧計２０８により直流リンク２０１にかかる電圧を計測することにより行う。
Next, a method of power conversion control of the
ステップＳ１において、計測した電力が上昇した場合、つまり、直流リンク２０１にかかる電圧が上昇した場合、ステップＳ２において、インバータ制御部２０６はインバータ２０４の出力電力を大きくするよう制御する。インバータ２０４の出力電力が大きくなると、直流リンク２０１にかかる電圧が目標電圧まで下がる一方でリプル電圧が大きくなる。
When the measured power rises in step S1, that is, when the voltage applied to the DC link 201 rises, in step S2, the
一方で、ステップＳ１において、計測した電力が下降した場合、つまり、直流リンク２０１にかかる電圧が下降した場合、ステップＳ３において、インバータ制御部２０６はインバータ２０４の出力する交流電力を小さくするよう制御する。インバータ２０４の出力する交流電力が小さくなると、直流リンク２０１にかかる電圧が目標電圧まで上がる一方でリプル電圧が小さくなる。
On the other hand, when the measured power decreases in step S1, that is, when the voltage applied to the DC link 201 decreases, in step S3, the
次に、ステップＳ４において、リプル電圧からインバータ２０４の出力する交流電力の値を計算する。ステップＳ５において、ステップＳ４における、インバータ２０４の出力する交流電力の計算値と出力電力の目標値を比較する。ステップＳ４において、インバータ２０４の出力電力が目標値を超えていると判定された場合、発電電力及び充放電電力（インバータ２０４に入力する直流電力）が余剰となっていると判断され、ステップＳ５において、蓄電池コンバータ２０３が余剰電力を蓄電池２１２に充電する。余剰電力の充電により、インバータ２０４の出力する交流電力と目標値とを一致させる。
Next, in step S4, the value of AC power output from the
一方で、ステップＳ４において、インバータ２０４の出力する交流電力が目標値以下であると判定された場合、発電電力及び充放電電力が不足していると判断され、ステップＳ６において、蓄電池コンバータ２０３が不足となる直流電力を蓄電池２１２から放電する。不足電力を蓄電池から放電することにより、インバータ２０４の出力する交流電力と目標値とを一致させる。
On the other hand, if it is determined in step S4 that the AC power output from the
ステップＳ７において、インバータ２０４及び蓄電池コンバータ２０３の制御を終了すると判断した場合、ステップＳ８において制御が終了する。一方で、インバータ２０４及び蓄電池コンバータ２０３の制御を継続する場合、ステップＳ１にもどり、ステップＳ１において、太陽電池２１１による発電電力及び蓄電池２１２による充放電電力の合計の電力を計測する。
If it is determined in step S7 that the control of
直流リンクにかかる電圧を３７５［Ｖ］〜３８０［Ｖ］の範囲に設定し、従来技術の出力電圧の制御方法を用いて電力変換装置を制御する場合、電流リンクにかかる電圧が３７５［Ｖ］〜３７７．５［Ｖ］の範囲においては蓄電池コンバータを充電させ、３７７．５［Ｖ］〜３８０［Ｖ］の範囲においては蓄電池を放電させると設定する。このように設定した場合、太陽電池の発電及び蓄電池の放電がわずかに変動した場合でも電流リンクにかかる電圧は変動し、蓄電池の充放電が切り替わる可能性が出てくる。これに対して、本特許では、インバータの出力電力によって蓄電池コンバータによる蓄電池の充放電を制御するので、蓄電池コンバータが直流リンクにかかる電圧に対して過敏に反応する事がなく、蓄電池の充放電の正確な制御等が可能となる。 When the voltage applied to the DC link is set in the range of 375 [V] to 380 [V] and the power converter is controlled using the conventional output voltage control method, the voltage applied to the current link is 375 [V]. In the range of ˜377.5 [V], the storage battery converter is charged, and in the range of 377.5 [V] to 380 [V], the storage battery is set to be discharged. When set in this way, even when the power generation of the solar cell and the discharge of the storage battery are slightly changed, the voltage applied to the current link is changed, and the charge / discharge of the storage battery may be switched. On the other hand, in this patent, since charging / discharging of the storage battery by the storage battery converter is controlled by the output power of the inverter, the storage battery converter does not react sensitively to the voltage applied to the DC link. Accurate control is possible.
なお、図２に記載の電力変換装置２００の蓄電池２１２は、十分に容量の大きな蓄電池をＳＯＣ５０近辺で使用しているために、蓄電池の容量が不足したり、及び満充電状態であったりすることはない。
In addition, since the
１００、２００ 電力変換装置
１０１、２０１ 直流リンク
１０２、２０２ 太陽電池コンバータ
１０３、２０３ 蓄電池コンバータ
１０４、２０４ インバータ
１１１、２１１ 太陽電池
１１２、２１２ 蓄電池
１１３、２１３ 商用系統
２０５ 蓄電池コンバータ制御部
２０６ インバータ制御部
２０７、２０８ 電圧計
２０９ コンデンサ
２１４ 負荷
100, 200
Claims (7)
蓄電池が接続された蓄電池コンバータと、
商用系統に交流電力を出力するインバータと、
前記発電機用コンバータと、前記蓄電池コンバータと、前記インバータとが接続される直流リンクと、
前記直流リンクに接続されているコンデンサと
を備える電力変換装置において、
前記直流リンクにかかる電圧に重畳するリプル電圧から、前記インバータの出力する交流電力を算出し、算出された前記インバータから出力される前記交流電力の値に基づいて、前記蓄電池コンバータの充放電電力及び前記インバータの出力電力を制御することを特徴とする電力変換装置。 A power generator converter to which the power generator is connected;
A storage battery converter to which the storage battery is connected;
An inverter that outputs AC power to a commercial system;
A DC link to which the generator converter, the storage battery converter, and the inverter are connected;
In a power converter comprising a capacitor connected to the DC link,
From the ripple voltage superimposed on the voltage applied to the DC link, the AC power output from the inverter is calculated, and based on the calculated AC power value output from the inverter, the charge / discharge power of the storage battery converter and A power conversion device that controls output power of the inverter.
前記算出した前記インバータの出力する前記交流電力が、あらかじめ定めた目標値以下である場合には、前記蓄電池コンバータは前記蓄電池から電力を放出する
ように、前記蓄電池コンバータを制御す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 calculated AC power output from the inverter exceeds a predetermined target value, the storage battery converter charges the storage battery with surplus power,
When the calculated AC power output from the inverter is equal to or less than a predetermined target value, the storage battery converter controls the storage battery converter so as to release power from the storage battery. The power conversion device according to claim 1.
発電装置が接続された発電装置用コンバータと、蓄電池が接続された前記蓄電池コンバータと、前記商用系統が接続されたインバータとが接続される直流リンクにかかる電圧を計測して受信するステップと、
前記計測した前記直流リンクにかかる電圧の値からリプル電圧を算出するステップと、
前記算出した前記リプル電圧から前記インバータの出力する交流電力を算出するステップと、
前記算出した前記インバータの出力する交流電力と、あらかじめ定めた前記インバータの出力電力の目標値とを比較するステップと、
前記算出した前記インバータの出力する前記交流電力が、あらかじめ定めた目標値を超えた場合には、前記蓄電池コンバータを前記蓄電池に余剰電力を充電するように制御するステップと、
前記算出した前記インバータの出力する前記交流電力が、あらかじめ定めた目標値以下である場合には、前記蓄電池コンバータを前記蓄電池から電力を放出させるように制御するステップと
を含むことを特徴とする方法。 In a power converter, a method by a storage battery converter control unit for controlling a storage battery converter for controlling power supplied to an inverter that outputs AC power supplied to a commercial system,
Measuring and receiving a voltage applied to a DC link to which a converter for a power generator to which a power generator is connected, the storage battery converter to which a storage battery is connected, and an inverter to which the commercial system is connected;
Calculating a ripple voltage from a value of the voltage applied to the measured DC link;
Calculating AC power output from the inverter from the calculated ripple voltage;
Comparing the calculated AC power output by the inverter with a predetermined target value of the output power of the inverter;
When the calculated AC power output from the inverter exceeds a predetermined target value, controlling the storage battery converter to charge the storage battery with surplus power;
Controlling the storage battery converter to discharge power from the storage battery when the calculated AC power output from the inverter is equal to or less than a predetermined target value. .
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| JP2013132098A JP2015008561A (en) | 2013-06-24 | 2013-06-24 | Low-loss power conversion device and method of controlling the same |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017033429A1 (en) * | 2015-08-27 | 2017-03-02 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Power conversion device |
| JPWO2016157874A1 (en) * | 2015-03-27 | 2017-09-14 | 京セラ株式会社 | Power supply device control method, power supply device, and power supply system |
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2013
- 2013-06-24 JP JP2013132098A patent/JP2015008561A/en active Pending
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