JP2015122885A - 電力変換システム、コンバータ装置、インバータ装置及び電力変換システムの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図14に、創エネルギー、蓄エネルギーを活用する場合の例を示す。ここでは、太陽電池パネル11、蓄電池12、燃料電池13を用いる場合を想定する。太陽電池パネル11、蓄電池12、燃料電池13は、いずれも直流電力を出力するため、それぞれパワーコンディショナ91〜93を用いる。各パワーコンディショナ91〜93は、直流電圧を調整するコンバータや、直流電力を交流電力に変換する系統連系インバータを備える。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、創エネルギーと蓄エネルギーとを、効率的に有効活用するための電力変換システム、コンバータ装置、インバータ装置及び電力変換システムの製造方法を提供することにある。
(4)上記電力変換システムにおいて、前記制御部は、前記直流変換部と前記インバータ部に個別に設けたことを特徴とする。
(6)上記電力変換システムにおいて、各直流変換部の出力をまとめる直流接続部を更に備えたことを特徴とする。
(7)上記電力変換システムにおいて、前記インバータ部は、商用系統に交流電力を出力する系統出力端子と、宅内負荷に交流電力を供給する自立出力端子を備えたことを特徴とする。
(9)上記電力変換システムにおいて、前記制御部は、前記直流変換部とインバータ部とが通信できないことを検知した場合には、通信ができない機器の動作を停止させることを特徴とする。
図1を用いて、第1の実施形態を説明する。
図1に示すように、創エネルギーと蓄エネルギーとを有効活用するために、分散電源10に接続された電力変換システム20を用いる。この電力変換システム20は、創蓄エネルギー変換部21と系統連系インバータ部22とをバスラインで接続するとともに、バス電圧制御部23を接続することにより製造される。なお、系統連系インバータ部22については、商用系統に接続するための認証を取得する。本実施形態では、分散電源10として、太陽電池パネル11、蓄電池12、燃料電池13、EV14、PHV15を用いる場合を想定する。
燃料電池13は、天然ガス等の水素を含む燃料ガスと、空気等の酸素を含む酸化剤ガスとを供給し、水素と酸素を化学反応させて直流電力を得る発電装置であり、創エネルギー手段として機能する。
PHV15は、ガソリンエンジンを備えるとともに、家庭用電源からプラグ(差込器具)を利用して直接電力を供給し充電できるプラグインハイブリッドカー(plug-in hybrid car)である。PHV15は、車両への充電とともに、車両に蓄えた電力を住宅へ供給することにより、創エネルギー手段、蓄エネルギー手段として機能する。この場合、PHV15に搭載されたインバータにより車両から交流電力の供給制御を行なう。
EV14用の変換器214はDC/DCコンバータによって構成されている。そして、EV14の出力(直流)をバス電圧に変換してバスラインに出力する。
系統連系インバータ部22はJET認証された機器であり、インバータ221を備える。このインバータ221は、パルスのDuty比を用いて、直流電力を、商用系統70に連系可能な電圧・周波数の交流電力(例えば、AC202V)に変換する。
(1)上記実施形態では、複数の変換器211〜215が、一つの系統連系インバータ部22に接続されている。これにより、直流によって発電や蓄電された電力を、インバータにより、効率的に交流に変換することができる。更に、変換器211〜215に対して系統連系インバータ部22が共用されるので、インバータの設置スペースの低減や、電力ロスの抑制を図ることができる。更に、創蓄エネルギー変換部21と系統連系インバータ部22とが構造上分離されているため、系統接続時に必要なJET認証も、系統連系インバータ部22に限定することができるので、分散電源10の組み合わせ自由度を高めることができる。従って、創エネルギーや蓄エネルギーを活用した創蓄連携動作を効率的に実現することができる。
次に、図2を用いて、第2の実施形態を説明する。第1の実施形態においては、分散電源10による電力を、商用系統70に供給した。第2の実施形態では、系統連系インバータ部22において、電力を供給するとともに、商用系統70から電力を取得できるようにする構成であり、同様の部分については詳細な説明を省略する。
そして、蓄エネルギー用の分散電源10において、エネルギー蓄積が十分でない場合には、商用系統70からの電力を取得して蓄積する。
(3)上記実施形態では、系統連系インバータ部22において、双方向インバータ222を用いる。これにより、必要に応じて、蓄エネルギー手段(例えば、蓄電池12やPHV15)に対して、商用系統70から電力を供給することができる。例えば、深夜の安価な電力を昼間に活用したり、太陽光の余剰発電電力を蓄電池に蓄えたりすることができる。従って、蓄エネルギー機器からの電力供給が必要な場合を考慮して、エネルギー蓄積を行ない、的確な創蓄連携動作を実現することができる。
次に、図3を用いて、第3の実施形態を説明する。第3の実施形態においては、バス電圧制御部23により、バス電圧を制御した。第3の実施形態では、電力変換システム20を構成するインバータやコンバータに、それぞれ独立した制御部を設けた構成であり、同様の部分については詳細な説明を省略する。
(4)上記実施形態では、双方向インバータ222、変換器211〜215にそれぞれ制御部231,232を設ける。これにより、各機器を統合して管理するバス電圧制御部を設けることなく、各機器において自立してバス電圧を制御させることができる。この場合、制御部232を備えた変換器を系統連系インバータ部22に接続することにより、分散電源10を追加できるので、システム拡張の自由度を確保することができる。
次に、図4を用いて、第4の実施形態を説明する。第3の実施形態においては、電力変換システム20を構成するインバータやコンバータに、それぞれ独立した制御部231,232を設けた。第4の実施形態では、電力変換システム20を構成するインバータやコンバータに、主従関係を設定した制御部を設けた構成であり、同様の部分については詳細な説明を省略する。
(5)上記実施形態では、電力変換システム20を構成する系統連系インバータ部22に主制御部233を設けるとともに、分散電源10の変換器211〜215に従制御部234を設ける。これにより、主制御部233、従制御部234を連携させて、電力変換システム20を制御することができる。この場合、従制御部234を備えた変換器を系統連系インバータ部22に接続することにより、分散電源10を追加できるので、システム拡張の自由度を確保することができる。
次に、図5を用いて、第5の実施形態を説明する。第1〜第4の実施形態においては、創蓄エネルギー変換部21において変換器211〜215を一体として構成した。第5の実施形態では、創蓄エネルギー変換部21の変換器211〜215を、個別に系統連系インバータ部22に接続した構成であり、同様の部分については詳細な説明を省略する。
(6)上記実施形態では、系統連系インバータ部22に、変換器211〜215に対する端子台225を設ける。これにより、各家庭に設置された分散電源10の状況(設置数)に応じた変換器211〜215を設置し、系統連系インバータ部22に接続することができる。従って、導入時のカスタマイズや、導入後の追加や削減が容易になる。
次に、図6を用いて、第6の実施形態を説明する。第5の実施形態においては、系統連系インバータ部22に、複数の端子台225を設けた。第6の実施形態では、バスラインにおいて、系統連系インバータ部22への直流入出力を1系統にまとめた構成であり、同様の部分については詳細な説明を省略する。
(7)上記実施形態では、系統連系インバータ部22と変換器211〜215との間にDC接続部24を設ける。これにより、入力端子が少ない系統連系インバータ部22を用いる場合であっても、複数の変換器211〜215を接続して分散電源10を有効活用することができる。
次に、図7を用いて、第7の実施形態を説明する。第6の実施形態においては、DC接続部24を用いて、創蓄エネルギー変換部21と系統連系インバータ部22とを接続した。第7の実施形態では、創蓄エネルギー変換部21において、直流出力を1系統にまとめる端子台を設けた構成であり、同様の部分については詳細な説明を省略する。
(8)上記実施形態では、創蓄エネルギー変換部21に、各変換器211〜215に接続された端子台217を設ける。これにより、創蓄エネルギー変換部21に系統連系インバータ部22を接続することにより、複数の変換器を接続して分散電源10を有効活用することができる。
次に、図8を用いて、第8の実施形態を説明する。第7の実施形態においては、創蓄エネルギー変換部21において、直流出力を1系統にまとめる端子台217を設けた。第8の実施形態では、創蓄エネルギー変換部21において、同じ種類の分散電源の直流出力を1系統にまとめた構成であり、同様の部分については詳細な説明を省略する。
(9)上記実施形態では、共通した複数の分散電源10に接続する変換器211を設けた創蓄エネルギー変換部21aを用いる。これにより、創蓄エネルギー変換部21aにおいて、共通した分散電源をまとめて、系統連系インバータ部22に接続することができる。
次に、図9を用いて、第9の実施形態を説明する。第8の実施形態においては、系統連系インバータ部22を、住宅分電盤30を介して、商用系統70に接続した。第9の実施形態では、住宅分電盤30とともに自立分電盤32を設けた構成であり、同様の部分については詳細な説明を省略する。
(10)上記実施形態では、系統連系インバータ部22において、2系統の出力を設ける。そして、系統連系インバータ部22の1系統を、電力切替ユニット31を介して、自立分電盤32に接続する。これにより、商用系統70の停電時には、分散電源10の電力を宅内負荷に供給することができる。
次に、図10を用いて、第10の実施形態を説明する。第9の実施形態においては、住宅分電盤30とともに自立分電盤32を設けた。第10の実施形態では、系統連系インバータ部に直流出力部を設けた構成であり、同様の部分については詳細な説明を省略する。
(11)上記実施形態では、バスラインに、スイッチ部Q3を介して接続された端子T3を設ける。これにより、バスラインの直流電力を外部に出力して、直流機器に使用することができる。
次に、図11を用いて、第11の実施形態を説明する。第10の実施形態においては、系統連系インバータ部22に直流出力部を設けた。第11の実施形態では、複数の電力変換システム20を連係させた構成であり、同様の部分については詳細な説明を省略する。
(12)上記実施形態では、複数の電力変換システム20を、端子T3を介して接続する。これにより、直流によって、複数の電力変換システム20を連携させることができる。従って、この連携により、創エネルギーや蓄エネルギーの冗長性を確保することができる。
・上記各実施形態においては、通信線による有線通信や電力線通信により、創蓄エネルギー変換部21と系統連系インバータ部22とが通信を行なう。通信方法は、有線通信に限定されるものではなく、無線通信を用いることも可能である。
Claims (13)
- 分散電源毎に、前記分散電源の出力を直流電力に変換し、バスラインに出力する直流変換部と、
前記バスラインの直流電力を交流電力に変換し、負荷及び商用系統に供給するとともに、前記商用系統に接続するための認証を取得した単一のインバータ部と、
前記バスラインのバス電圧を一定化させる制御部と
を備えたことを特徴とする電力変換システム。 - 前記分散電源には、バスラインの直流電力を用いて、エネルギー蓄積可能な蓄エネルギー手段を含み、
前記インバータ部は、前記商用系統から取得した交流電力を直流電力に変換し、前記バスラインに供給可能な双方向インバータを用いることを特徴とする請求項1記載の電力変換システム。 - 前記制御部においてバス電圧を計測し、前記バス電圧に基づいて、前記直流変換部、前記インバータ部に、バス電圧を一定化させる指示を通知することを特徴とする請求項1又は2に記載の電力変換システム。
- 前記制御部は、前記直流変換部と前記インバータ部に個別に設けたことを特徴とする請求項1又は2に記載の電力変換システム。
- 前記インバータ部が、複数の直流入力接続端子を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の電力変換システム。
- 各直流変換部の出力をまとめる直流接続部を更に備えたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の電力変換システム。
- 前記インバータ部は、商用系統に交流電力を出力する系統出力端子と、宅内負荷に交流電力を供給する自立出力端子を備えたことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の電力変換システム。
- 前記インバータ部は、前記バスラインの直流電力を用いて、直流出力を行なう直流出力端子を備えたことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の電力変換システム。
- 前記制御部は、前記直流変換部とインバータ部とが通信できないことを検知した場合には、通信ができない機器の動作を停止させることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の電力変換システム。
- 直流電力を入力し、インバータ装置が接続されたバスラインに直流電圧を出力するコンバータと、
前記バスラインのバス電圧を計測する制御部とを備えたコンバータ装置であって、
前記制御部は、バス電圧を計測し、前記バス電圧を一定化させるように前記コンバータを制御することを特徴とするコンバータ装置。 - 直流電力を入力し、インバータ装置が接続されたバスラインに直流電圧を出力するコンバータと、
前記バスラインのバス電圧を計測する制御部とを備えたコンバータ装置であって、
前記制御部は、バス電圧を計測したインバータ装置からの指示に基づいて、前記バス電圧を一定化させるように前記コンバータを制御することを特徴とするコンバータ装置。 - コンバータに接続されたバスラインから直流電力を入力し、商用系統に交流電力を出力するインバータと、
前記バスラインのバス電圧を計測する制御部とを備えたインバータ装置であって、
前記制御部は、バス電圧を計測し、前記バス電圧を一定化させるように、前記コンバータに対して指示を出力することを特徴とするインバータ装置。 - 直流電力を交流電力に変換し、負荷及び商用系統に供給するインバータ部について、前記商用系統に接続するための認証を取得する工程と、
分散電源毎に、前記分散電源の出力を直流電力に変換する直流変換部を、バスラインに接続する工程と、
前記バスラインに単一の前記インバータ部を接続するとともに、前記インバータ部を商用系統に接続する工程と、
前記バスラインのバス電圧を一定化させる制御部を接続する工程と
を含むことを特徴とする電力変換システムの製造方法。
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