JP2015192510A - Power conditioner and power control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、分散電源と組み合わせて用いられる電力制御装置及びその制御方法に関するものである。 The present invention relates to a power control apparatus used in combination with a distributed power supply and a control method thereof.
近年、太陽光発電システム、燃料電池及び蓄電池などの分散電源を需要家に設け、系統と連系させて電力を供給する方式が実用化されている。分散電源により発電された電力を系統に連系する際には、パワーコンディショナ(電力制御装置)によって直流電圧を交流電圧に変換している(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, a system in which a distributed power source such as a solar power generation system, a fuel cell, and a storage battery is provided in a consumer and electric power is supplied in conjunction with a system has been put into practical use. When the power generated by the distributed power supply is linked to the grid, a DC voltage is converted into an AC voltage by a power conditioner (power control device) (see, for example, Patent Document 1).
パワーコンディショナには、通常、インバータが含まれており、インバータが直流電圧を交流電圧に変換する。 A power conditioner usually includes an inverter, and the inverter converts a DC voltage into an AC voltage.
一般住宅には、電力会社から単相3線で電力が供給されている。単相3線においては、U相とW相との間で交流200Vが供給される。インバータで交流200Vを出力して系統と連系するためには、インバータに直流350V程度を入力する必要がある。これは、以下のような理由による。交流200Vは最大で220V程度になる可能性があり、交流220Vのピーク電圧は、220V×√2=311Vである。したがって、最低でも直流311Vが必要となるが、安定した出力を得ることを考慮すると直流350V程度をインバータに入力することが一般的だからである。 Electric power is supplied to a general house by a single-phase three-wire from an electric power company. In the single-phase three-wire, AC 200V is supplied between the U phase and the W phase. In order to output AC 200V by the inverter and connect to the system, it is necessary to input about 350V DC to the inverter. This is due to the following reasons. There is a possibility that the AC 200V is about 220V at maximum, and the peak voltage of the AC 220V is 220V × √2 = 311V. Therefore, although a direct current of 311 V is required at the minimum, it is common to input a direct current of about 350 V to the inverter in consideration of obtaining a stable output.
分散電源によって発電される電力の直流電圧は、通常、350Vに比べて小さい。例えば、太陽電池モジュール1枚は30V程度、蓄電池セルユニットは12V又は24V程度、燃料電池は100V程度である。したがって、通常、各ユニットを直列に接続して電圧を大きくした上で、DC/DCコンバータで最終的に350V程度まで昇圧させている。 The DC voltage of the power generated by the distributed power supply is usually smaller than 350V. For example, one solar cell module is about 30V, a storage battery cell unit is about 12V or 24V, and a fuel cell is about 100V. Therefore, normally, the units are connected in series to increase the voltage, and finally the voltage is boosted to about 350 V by the DC / DC converter.
上述のように、インバータに入力する直流電圧を350V程度とすると以下の問題が生じる。 As described above, when the DC voltage input to the inverter is about 350 V, the following problem occurs.
(問題1)
原子力安全・保安院により作成された「電気設備の技術基準の解釈」(以下「電技」という)により定められている「29条 電圧区分」によると、配線工事を行う際に配線の電圧が300Vを超えるか否かで接地工事の区分が異なる。具体的には、配線工事において、300V以下の電圧のみを取り扱う場合は「D種接地工事」となり、300Vを超える電圧を取り扱う場合は「C種接地工事」となる。C種接地工事の場合、接地抵抗値として10Ωが要求され、接地抵抗値が100ΩであるD種接地工事と比べて、配線工事の難易度がかなり上がってしまう。
(Problem 1)
According to the “Article 29 Voltage Classification” defined by the “Interpretation of Technical Standards for Electrical Equipment” (hereinafter referred to as “Electricity”) prepared by NISA, the wiring voltage is Depending on whether or not it exceeds 300V, the grounding work differs. Specifically, in wiring work, “D-type grounding work” is used when only a voltage of 300 V or less is handled, and “C-type grounding work” is used when a voltage exceeding 300 V is handled. In the case of class C grounding work, 10Ω is required as a grounding resistance value, and the difficulty of wiring work is considerably increased as compared with class D grounding work in which the grounding resistance value is 100Ω.
したがって、DC/DCコンバータとインバータとを同一筐体内に配置せずに分散して配置し、筐体外の配線でDC/DCコンバータとインバータとを接続すると、350V程度の電圧の配線工事が必要であるため、難易度が高いC種接地工事を行うことが必要となってしまう。 Therefore, if the DC / DC converter and the inverter are arranged in a distributed manner without being arranged in the same housing, and the DC / DC converter and the inverter are connected by wiring outside the housing, wiring work with a voltage of about 350 V is required. Therefore, it is necessary to perform class C grounding work with a high degree of difficulty.
また、C種接地工事を行うことを避けるため、DC/DCコンバータとインバータとを同一筐体内に配置することにすると、太陽光発電、風力発電、蓄電池、燃料電池、直流給電などの直流側入出力が複数存在するハイブリッドシステムにおいては、それぞれの入出力に接続する複数のDC/DCコンバータを全て同一筐体内に有することが必要になり、汎用性の点で問題となる。 In order to avoid class C grounding work, if the DC / DC converter and the inverter are arranged in the same housing, direct current input such as solar power generation, wind power generation, storage battery, fuel cell, DC power supply, etc. In a hybrid system having a plurality of outputs, it is necessary to have a plurality of DC / DC converters connected to respective input / outputs in the same housing, which is a problem in terms of versatility.
このように、インバータに入力する直流電圧を350V程度とすると電力制御システムの設計において自由度が低下してしまうという問題があった。 Thus, when the DC voltage input to the inverter is about 350 V, there is a problem that the degree of freedom is reduced in the design of the power control system.
(問題2)
また、一般に、DC/DCコンバータは昇圧比が大きくなるほど効率が悪くなるため、太陽光発電などの分散電力が出力する直流電圧を、350V程度という大きい電圧まで昇圧すると、DC/DCコンバータの効率が低下するという問題があった。
(Problem 2)
In general, the DC / DC converter becomes less efficient as the step-up ratio becomes larger. Therefore, when the DC voltage output by distributed power such as solar power generation is boosted to a large voltage of about 350 V, the efficiency of the DC / DC converter is increased. There was a problem of lowering.
かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、電力制御システムの設計自由度を高め、DC/DCコンバータの効率を向上させることができる電力制御装置及び電力制御方法を提供することにある。 An object of the present invention made in view of this point is to provide a power control apparatus and a power control method capable of increasing the degree of freedom of design of a power control system and improving the efficiency of a DC / DC converter.
上記課題を解決するため、本発明に係る電力制御装置は、電源装置からの直流出力を交流出力に変換する電力制御装置であって、前記電源装置からの出力に対して入力部が並列に接続されるとともに、出力部がともに単相3線に接続された2つのインバータと、前記2つのインバータの運転を制御する制御部と、を備え、各インバータの出力部は、単相3線の中性線に接続される出力端と、互いのインバータで異なる電圧線に接続される出力端とをそれぞれ有し、前記制御部は、前記2つのインバータを同位相で同期運転するように制御する、ことを特徴とするものである。 In order to solve the above problems, a power control apparatus according to the present invention is a power control apparatus that converts a DC output from a power supply apparatus into an AC output, and an input unit is connected in parallel to the output from the power supply apparatus. And two inverters, both of which are connected to a single-phase three-wire, and a control unit that controls the operation of the two inverters. The output of each inverter is a single-phase three-wire Each having an output end connected to the sex line and an output end connected to a different voltage line at each inverter, and the control unit controls the two inverters to operate synchronously in the same phase, It is characterized by this.
また、本発明に係る電力制御装置において、前記インバータの効率特性を記憶する記憶部をさらに備え、前記制御部は、前記効率特性に基づいて、前記2つのインバータの出力電力合計が最大となる該2つのインバータの入力電流比で動作するように、前記2つのインバータを制御する、ことが好ましい。 The power control apparatus according to the present invention further includes a storage unit that stores the efficiency characteristics of the inverter, and the control unit is configured to maximize the total output power of the two inverters based on the efficiency characteristics. It is preferable to control the two inverters so as to operate at the input current ratio of the two inverters.
また、本発明に係る電力制御装置において、前記制御部は、前記2つのインバータの出力電圧を比較し、出力電圧の高い方のインバータの入力電流が他方のインバータの入力電流よりも小さくなるように前記入力電流比を制御する、ことが好ましい。 In the power control apparatus according to the present invention, the control unit compares the output voltages of the two inverters so that the input current of the inverter having the higher output voltage is smaller than the input current of the other inverter. It is preferable to control the input current ratio.
また、本発明に係る電力制御装置において、前記制御部は、一方のインバータの出力電圧が所定の閾値を超えた場合に、該インバータの入力電流を下げるように前記入力電流比を制御する、ことが好ましい。 Further, in the power control apparatus according to the present invention, the control unit controls the input current ratio so as to reduce the input current of the inverter when the output voltage of one inverter exceeds a predetermined threshold value. Is preferred.
また、本発明に係る電力制御装置において、前記2つのインバータは、それぞれ300V未満の直流電圧を交流100Vに変換するインバータである、ことが好ましい。 In the power control apparatus according to the present invention, it is preferable that the two inverters are inverters that convert a DC voltage of less than 300V into an AC voltage of 100V.
また、本発明に係る電力制御装置において、前記2つのインバータは、複数の前記電源装置からの直流出力をそれぞれ変圧する複数のDC/DCコンバータから直流電圧をまとめて供給される、ことが好ましい。 In the power control apparatus according to the present invention, it is preferable that the two inverters are supplied with DC voltages collectively from a plurality of DC / DC converters that respectively transform DC outputs from the plurality of power supply apparatuses.
また、上記課題を解決するため、本発明に係る電力制御方法は、電源装置からの出力に対して入力部が並列に接続されるとともに、出力部がともに単相3線に接続された2つのインバータと、前記2つのインバータの運転を制御する制御部とを備える電力制御装置における電力制御方法であって、各インバータの出力部が、単相3線の中性線と、互いのインバータで異なる電圧線とに対して交流出力するステップと、前記制御部が、前記2つのインバータを同位相で同期運転するように制御するステップと、を有することを特徴とするものである。 In order to solve the above-described problem, the power control method according to the present invention includes two input units connected in parallel to the output from the power supply apparatus, and both output units connected to a single-phase three-wire. A power control method in a power control device including an inverter and a control unit that controls the operation of the two inverters, wherein the output unit of each inverter is different between a single-phase three-wire neutral line and each other's inverter AC output to the voltage line, and the control unit controls the two inverters to operate synchronously in the same phase.
本発明によれば、電力制御システムの設計自由度を高め、DC/DCコンバータの効率を向上させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the design freedom of a power control system can be raised and the efficiency of a DC / DC converter can be improved.
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る電力制御装置10を含む電力制御システムの概略構成を示すブロック図である。図1に示す電力制御システムは、電力制御装置10と、太陽光発電装置21と、燃料電池22と、蓄電池23と、DC給電装置24と、複数のDC/DCコンバータ30と、交流100V対応の負荷機器41及び42と、交流200V対応の負荷機器43と、自立リレー50と、系統60とを備える。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a power control system including a
電力制御装置10は、複数の電源装置(太陽光発電装置21、燃料電池22、蓄電池23)からの直流出力を、複数のDC/DCコンバータ30を介して、300V未満の直流電圧として入力し、単相3線の交流電圧に変換して出力する。単相3線出力は、U相、O相及びW相の3つの出力を有する。O相は中性線であり、U相とW相は異なる電圧を有する電圧線である。具体的には、U相とO相との間、及び、W相とO相との間は交流100Vであり、U相とW相との間は交流200Vである。電力制御装置10の構成の詳細については図2の説明において詳述する。
The
一般住宅において多くの負荷機器は交流100V対応であるが、図1に示す例においては、U相とO相との間に100V対応の負荷機器41が接続され、W相とO相との間に100V対応の負荷機器42が接続されている。なお、接続する負荷機器41及び42の数は任意である。
In an ordinary house, many load devices are compatible with
また、例えばエアコンやIH(Induction Heating)調理器のような交流200V対応の負荷機器43は、U相とW相との間に接続される。なお、接続する負荷機器43の数は任意である。
Moreover, the
電力制御装置10の単相3線出力は、自立リレー50を介して系統60の単相3線に連系している。自立運転の際は、自立リレー50が遮断され、電力制御装置10は系統60から解列される。
The single-phase three-wire output of the
図1は、分散電源として、太陽光発電装置21と、燃料電池22と、蓄電池23とが、電力制御装置10と組み合わせて用いられている様子を示している。例えば、太陽光発電装置21が発電した直流電力は、DC/DCコンバータ30−1によって変圧(昇圧又は降圧)されて電力制御装置10に供給される。なお、蓄電池23は蓄電も可能であり、その場合は、DC/DCコンバータ30−3から供給される直流電圧により蓄電する。
FIG. 1 shows a state in which a photovoltaic
また、電力制御システムは、DC給電装置24に直流電圧を供給することも可能であり、その場合、DC給電装置24は、DC/DCコンバータ30−4から直流電圧を供給される。
The power control system can also supply a DC voltage to the DC
なお、分散電源として太陽光発電装置21、燃料電池22及び蓄電池23と組み合わされているのは、あくまでも一例であり、その他の種類の発電装置であってもよい。例えば、自然エネルギー発電として太陽光発電の代わりに風力発電を用いてもよいし、両方用いてもよい。
The combination of the photovoltaic
図2は、本発明の一実施形態に係る電力制御装置10の概略構成を示すブロック図である。電力制御装置10は、第1のインバータ101−1と、第2のインバータ101−2と、記憶部102と、制御部103と、電圧計104及び105とを備える。なお、以下の説明において、第1のインバータ101−1と第2のインバータ101−2とを特に区別する必要がない場合は、単にインバータ101と総称して説明する。
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the
2つのインバータ101は、入力部が並列に接続され、共通の直流電圧が供給されている。また、2つのインバータ101は、出力部が単相3線に接続されており、第1のインバータ101−1は、U相とO相との間の交流100Vを出力し、第2のインバータ101−2は、W相とO相との間の交流100Vを出力する。また、第1のインバータ101−1及び第2のインバータ101−2は、制御部103によって同期して動作するように制御され、U相とW相との間は交流200Vとなる。インバータ101は、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)のような素子を含み、例えば、PWM(Pulse Width Modulation)制御されることにより、直流電圧から正弦波の交流電圧を生成する。
The two inverters 101 are connected in parallel to each other and supplied with a common DC voltage. Moreover, the output part of the two inverters 101 is connected to a single-phase three-wire, the first inverter 101-1
このように、各インバータ101の出力は交流200Vではなく、交流100Vであるため、各インバータ101に入力する直流電圧は、350V程度の半分の175V程度とすることができる。
Thus, since the output of each inverter 101 is not AC 200V but
なお、ここでいう「交流100V」は、厳密な100Vの交流電圧のみを意味しているわけではなく、規定範囲内である101±6Vの交流電圧を意味している。
Here, “
記憶部102は、インバータ101の効率特性を、例えば近似式やデータテーブルの形式で記憶している。本実施形態に係る電力制御装置10は、このインバータ101の効率特性を用いて、インバータ101を効率的に動作させることが可能であるが、制御の詳細については後述する。
The
制御部103は、電力制御装置10全体を制御及び管理するものであり、例えばプロセッサにより構成することができる。制御部103は、インバータ101の運転を制御する。制御部103は、第1のインバータ101−1と第2のインバータ101−2とを同位相で動作させて、U相とO相との間、及び、W相とO相との間を交流100Vで動作させ、U相とW相との間を交流200Vで動作させる。制御部103が行う制御の詳細については後述する。
The
電圧計104は、第1のインバータ101−1の出力電圧、すなわちU相とO相との間の電圧を測定する。電圧計105は、第2のインバータ101−2の出力電圧、すなわちW相とO相との間の電圧を測定する。
The
このように、本実施形態によれば、2つのインバータ101の入力部は並列に接続され、出力部は単相3線に接続されている。また、制御部103が2つのインバータ101を同期運転するように制御している。これにより、各インバータ101は、それぞれ300V未満の直流電圧を交流100Vに変換している。したがって、DC/DCコンバータ30とインバータ101を接続する配線の電圧が300V未満となるため、接地工事の区分がD種設計工事となり、配線工事の難易度を上げる必要なく、複数のDC/DCコンバータ30を分散配置することができる。また、DC/DCコンバータ30で昇圧する電圧を350V程度ではなく、175V程度と低い電圧にできるため、DC/DCコンバータ30を高効率で動作させることができる。また、昇圧量が小さいため、DC/DCコンバータ30を低廉化することができる。
Thus, according to this embodiment, the input parts of the two inverters 101 are connected in parallel, and the output part is connected to a single-phase three-wire. The
また、従来の1つのインバータのみを用いた構成は出力が2線出力であるため、系統と連系する場合は、インバータの出力を200VとしてU相とW相に接続している。実際はO相にも接続するが、こればU相とO相との間の電圧、及び、W相とO相との間の電圧を検出するためであって、O相に大きな電流を流すものではない。したがって、連系運転時のU−O間、W−O間の電圧比(2相間の電圧バランス)は、系統のインピーダンス及び負荷バランスによってのみ決定するものとなりインバータの制御とは無関係となる。したがって、従来の1つのインバータのみを用いた構成は、自立運転時に200V出力させると、負荷アンバランスが生じた場合に負荷の少ない側の電圧が跳ね上がり、負荷機器の停止や故障のおそれがあるため、自立運転時には100V専用出力としている。これに対し、本実施形態に係る電力制御装置10は、2つの独立したインバータ101で単相3線出力しているため、各相の電圧を100Vに保つことが可能であり、自立運転時に200V一括切り替えすることが可能である。
In addition, since the conventional configuration using only one inverter has a two-wire output, when connecting to the system, the output of the inverter is set to 200 V and connected to the U phase and the W phase. Actually, it is also connected to the O phase, but this is for detecting the voltage between the U phase and the O phase and the voltage between the W phase and the O phase, and flowing a large current through the O phase. is not. Accordingly, the voltage ratio between U-O and W-O (voltage balance between the two phases) during the interconnection operation is determined only by the impedance of the system and the load balance, and is irrelevant to the control of the inverter. Therefore, in the conventional configuration using only one inverter, if 200 V is output during the self-sustaining operation, the voltage on the side with less load jumps up when load imbalance occurs, which may cause the load equipment to stop or break down. In self-sustained operation, the output is exclusive for 100V. On the other hand, since the
(インバータの効率的な制御)
以下、インバータ101を効率的に動作させるための制御について説明する。
(Efficient control of inverter)
Hereinafter, control for efficiently operating the inverter 101 will be described.
インバータ101の効率は入力電力によって異なる。図3に、インバータ101の効率特性の一例を示す。図3(a)に示すように、入力電力が定格電力の3/4程度のときに効率が最大となり、これより低い入力電力や高い入力電力においては効率が低下する。 The efficiency of the inverter 101 varies depending on the input power. FIG. 3 shows an example of the efficiency characteristic of the inverter 101. As shown in FIG. 3A, the efficiency is maximized when the input power is about 3/4 of the rated power, and the efficiency decreases at input power lower or higher than this.
入力電力が定格電力の3/4程度より低くなるほど効率が低下する原因は、固定損失分の割合が増えるためと考えられる。また、入力電力が定格電力の3/4程度より高くなるほど効率が低下する原因は、電流増加による発熱に伴いリアクトルなどの特性が変化する部品があるためと考えられる。 The reason why the efficiency decreases as the input power becomes lower than about 3/4 of the rated power is considered to be because the ratio of the fixed loss increases. Further, the reason why the efficiency decreases as the input power becomes higher than about 3/4 of the rated power is considered to be because there are parts such as a reactor whose characteristics change due to heat generation due to an increase in current.
図3(b)は、出力電力の入力電力への依存性を示したグラフである。出力電力は、
y=ax^2+bx+c (yは出力電力、xは入力電力)
のように、入力電力の2次式に近似して表すことができる。
FIG. 3B is a graph showing the dependence of output power on input power. The output power is
y = ax ^ 2 + bx + c (y is output power, x is input power)
Thus, it can be approximated to a quadratic expression of input power.
制御部103は、例えば、以下のようにして、インバータ101を最大効率で動作させる。
For example, the
インバータ101の入力電圧をV、2つのインバータ101の総入力電流をI、第1のインバータ101−1の入力電流をI1、第2のインバータ101−2の入力電流をI2とすると、全出力電力Ptotは、以下のようにI1を変数とした2次式で表すことができる。
Ptot=a(VI1)^2+b(VI1)+c+ a(VI2)^2+b(VI2)+c
=a(VI1)^2+b(VI1)+c+ a(V(I-I1))^2+b(V(I-I1))+c
When the input voltage of the inverter 101 is V, the total input current of the two inverters 101 is I, the input current of the first inverter 101-1 is I 1 , and the input current of the second inverter 101-2 is I 2 , The output power P tot can be expressed by a quadratic expression using I 1 as a variable as follows.
P tot = a (VI 1 ) ^ 2 + b (VI 1 ) + c + a (VI 2 ) ^ 2 + b (VI 2 ) + c
= a (VI 1 ) ^ 2 + b (VI 1 ) + c + a (V (II 1 )) ^ 2 + b (V (II 1 )) + c
制御部103は、記憶部102に記憶されているインバータ101の効率特性を読み出して、上式から全出力電力Ptotが最大となるI1を算出し、第1のインバータ101−1の入力電流が算出したI1、第2のインバータ101−2の入力電流が算出した(I−I1)になるように、2つのインバータ101の入力電流比を制御する。
The
以下、本実施形態に係る電力制御装置10が2つのインバータ101を有する構成であることにより、従来の単一インバータを有する構成よりも効率を向上させることが可能であることについて説明する。
Hereinafter, it will be described that the
例えば、従来の単一のインバータの定格電力が4kWであり、入力電力が1kWである場合、図3(a)のグラフを参照すると、効率は83%であり、0.83kWが得られる。 For example, when the rated power of a conventional single inverter is 4 kW and the input power is 1 kW, referring to the graph of FIG. 3A, the efficiency is 83% and 0.83 kW is obtained.
本実施形態に係る電力制御装置10において、定格電力を4kWとすると、1つのインバータ101の定格電力は2kWでよい。ここで、2つのインバータ101に同じ比率で入力電力を配分すると、入力電力が1kWである場合、それぞれのインバータ101への入力電力は0.5kWとなる。この場合、図3(a)のグラフを参照すると、効率は83%であるから、全体の出力電力は、0.5kW×0.83×2=0.83kWとなり、従来の場合と同様である。
In the
しかしながら、入力電力の配分比率を非対称にすると効率が改善できる場合がある。例えば、第1のインバータ101−1に1kWの入力電力を供給し、第2のインバータ101−2には入力電力を供給しないことにすると、第1のインバータ101−1の効率のみを考慮すればよい。この場合、図3(a)のグラフを参照すると、効率は95%であり、0.95kWが得られる。 However, the efficiency may be improved if the distribution ratio of the input power is asymmetric. For example, if 1 kW input power is supplied to the first inverter 101-1 and no input power is supplied to the second inverter 101-2, only the efficiency of the first inverter 101-1 is considered. Good. In this case, referring to the graph of FIG. 3A, the efficiency is 95% and 0.95 kW is obtained.
上記説明では、定格電力が4kWの場合も2kWの場合も、効率の入力電力への依存性が図3(a)のグラフに示す曲線であるとして説明したが、実際には定格電力によって、曲線の形状は異なる。しかしながら、上記のような考え方により、インバータ101を2つ有する構成にし、入力電力をある配分にずらして配分することにより、効率を改善することが可能である。 In the above description, the dependency of efficiency on the input power is described as the curve shown in the graph of FIG. 3A regardless of whether the rated power is 4 kW or 2 kW. The shape is different. However, it is possible to improve efficiency by adopting a configuration having two inverters 101 and shifting the input power to a certain distribution in accordance with the above concept.
このように、本実施形態によれば、制御部103が、記憶部102が記憶するインバータ101の効率特性に基づいて、2つのインバータ101の出力電力合計が最大となる入力電流比で動作するように2つのインバータ101を制御することにより、効率的な運転を実現することができる。
Thus, according to the present embodiment, the
(電圧上昇抑制機能の抑制)
本実施形態に係る電力制御装置10は、図1に示すように系統60と連系しており、系統に逆潮流(売電)させることができるものである。この場合、受電点の電圧(電力制御装置10の出力電圧)が所定の値を超えてしまうと、系統60を保護するために、電圧上昇抑制機能を動作させて発電を抑制あるいは停止させることが必要となる。本実施形態に係る電力制御装置10は、このような電圧上昇抑制機能による発電の抑制あるいは停止を抑制するために、以下のような制御をする。
(Suppression of voltage rise suppression function)
As shown in FIG. 1, the
制御部103は、電圧計104から、第1のインバータ101−1の出力電圧、すなわちU相とO相との間の電圧を取得する。また、制御部103は、電圧計105から、第2のインバータ101−2の出力電圧、すなわちW相とO相との間の電圧を取得する。
The
制御部103は、第1のインバータ101−1の出力電圧と第2のインバータ101−2の出力電圧とを比較し、出力電圧が高い方のインバータ101の入力電流が他方のインバータ101の入力電流よりも小さくなるように、第1のインバータ101−1の入力電流と第2のインバータ101−2の入力電流の入力電流比を制御する。
The
この際、連続運転時のハンチング動作を防止するため、制御部103は、一定のヒステリシスを設けて、上記制御を行う。
At this time, in order to prevent a hunting operation during continuous operation, the
さらに、2つのインバータ101のいずれかの出力電圧が、電圧上昇抑制機能を動作させる必要のある電圧近くまで上昇した場合の制御について説明する。 Furthermore, the control when the output voltage of either of the two inverters 101 rises to near the voltage that needs to operate the voltage rise suppression function will be described.
制御部103は、電圧上昇抑制機能を動作させる必要のある電圧(電圧上昇抑制設定値)より少し低い電圧、例えば、1V低い電圧を所定の閾値Aとして設定する。制御部103は、2つのインバータ101のいずれかの出力電圧が所定の閾値Aを超えた場合、インバータ101の最大効率を優先する制御を解除し、出力電圧が所定の閾値Aを超えたインバータ101の出力電圧を低下させるように、出力電圧が所定の閾値Aを超えたインバータ101の入力電流を下げるように、2つのインバータ101の入力電流比を制御する。
The
この際、制御部103は、第1のインバータ101−1の出力電圧と第2のインバータ101−2の出力電圧とが等しくなるまで、所定の閾値Aを超えた方のインバータ101の入力電流を小さくしてもよいし、所定の閾値Aを超えた方のインバータ101の出力電圧が他の閾値(例えば、電圧上昇抑制機能を動作させる必要のある電圧より2V低い電圧)以下になるまで、所定の閾値Aを超えた方のインバータ101の入力電流を小さくしてもよい。
At this time, the
図4に逆潮流によって出力電圧が増加した場合の様子を示す。斜線で示している領域が逆潮流による増加分である。 FIG. 4 shows a state where the output voltage increases due to the reverse power flow. The shaded area is the increase due to reverse power flow.
図4(b)は、本実施形態において、逆潮流によって電圧が増加した後、インバータ101への入力電流比を調整した様子を示す図である。図4(b)に示す例においては、第2のインバータ101−2の出力電圧、すなわちW相とO相との間の電圧が閾値Aを超えたので、制御部103は、第2のインバータ101−2への入力電流を減らした入力電流比にするように、2つのインバータ101を制御している。その結果、逆潮流に依る電流増加分は、第1のインバータ101−1の出力電圧(すなわちU相とO相との間の電圧)において大きく、第2のインバータ101−2の出力電圧(すなわちW相とO相との間の電圧)において小さくなっている。
FIG. 4B is a diagram illustrating a state in which the input current ratio to the inverter 101 is adjusted after the voltage increases due to the reverse power flow in the present embodiment. In the example shown in FIG. 4B, since the output voltage of the second inverter 101-2, that is, the voltage between the W phase and the O phase exceeds the threshold value A, the
本実施形態と対比するため、従来の構成の場合を図4(a)に示す。従来の構成は、インバータが1つであり、2つのインバータ101を独立して制御する本実施形態に係る電力制御装置10とは異なるため、逆電流による増加分は、U相とO相との間の電圧と、W相とO相との間の電圧とで、等しい量となっている。
For comparison with the present embodiment, a conventional configuration is shown in FIG. Since the conventional configuration is one inverter and is different from the
このように、本実施形態によれば、制御部103が、第1のインバータ101−1と第2のインバータ101−2の出力電圧を比較し、出力電圧の高い方のインバータ101の入力電流が他方のインバータ101の入力電流よりも小さくなるように入力電流比を制御することにより、又は、制御部103が、一方のインバータ101の出力電圧が所定の閾値を超えた場合に、該インバータ101の入力電流を下げるように入力電流比を制御することにより、相間電圧のアンバランスを抑えることができ、また、逆潮流時に受電点の電圧が上昇して電圧上昇抑制機能が働いてしまい、本来得られるはずの発電ができなくなるという事態が発生することを抑制することができる。
Thus, according to the present embodiment, the
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。 Although the present invention has been described based on the drawings and examples, it should be noted that those skilled in the art can easily make various modifications and corrections based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these variations and modifications are included in the scope of the present invention.
例えば、本実施形態においては、インバータ101への入力電力が300V未満になるようにしたが、これは一例であり、接地工事の区分を規定する電圧が異なる場合は、300V以外の電圧に対しても、本発明の思想を適用することができる。また、単相3線の電圧が、本実施形態で示した電圧(100V/200V)とは異なる電圧であっても、本発明の思想を適用することができる。 For example, in the present embodiment, the input power to the inverter 101 is set to be less than 300V. However, this is an example, and when the voltage defining the grounding work is different, the voltage other than 300V is used. Also, the idea of the present invention can be applied. Moreover, even if the voltage of the single-phase three-wire is different from the voltage (100 V / 200 V) shown in the present embodiment, the idea of the present invention can be applied.
また、本実施形態においては、電力制御装置10に複数のDC/DCコンバータ30を含めない構成を示したが、電力制御装置10に複数のDC/DCコンバータ30を含める構成としてもよい。
Moreover, in this embodiment, although the structure which does not include the some DC / DC converter 30 in the
10 電力制御装置
21 太陽光発電装置
22 燃料電池
23 蓄電池
24 DC給電装置
30 DC/DCコンバータ
41 負荷機器(100V)
42 負荷機器(100V)
43 負荷機器(200V)
50 自立リレー
60 系統
101 インバータ
102 記憶部
103 制御部
104 電圧計
105 電圧系
DESCRIPTION OF
42 Load equipment (100V)
43 Loaded equipment (200V)
50 Independent Relay 60 System 101
Claims (7)
前記電源装置からの出力に対して入力部が並列に接続されるとともに、出力部がともに単相3線に接続された2つのインバータと、
前記2つのインバータの運転を制御する制御部と、を備え、
各インバータの出力部は、単相3線の中性線に接続される出力端と、互いのインバータで異なる電圧線に接続される出力端とをそれぞれ有し、
前記制御部は、前記2つのインバータを同位相で同期運転するように制御する、ことを特徴とする電力制御装置。 A power control device that converts a DC output from a power supply device into an AC output,
Two inverters having an input unit connected in parallel to the output from the power supply device and both output units connected to a single-phase three-wire,
A control unit for controlling the operation of the two inverters,
The output part of each inverter has an output terminal connected to a neutral wire of a single-phase three-wire, and an output terminal connected to a different voltage line at each inverter,
The control unit controls the two inverters to operate synchronously in the same phase.
前記インバータの効率特性を記憶する記憶部をさらに備え、
前記制御部は、前記効率特性に基づいて、前記2つのインバータの出力電力合計が最大となる該2つのインバータの入力電流比で動作するように、前記2つのインバータを制御する、ことを特徴とする電力制御装置。 The power control apparatus according to claim 1,
A storage unit for storing efficiency characteristics of the inverter;
The control unit controls the two inverters based on the efficiency characteristics so as to operate at an input current ratio of the two inverters that maximizes the total output power of the two inverters. Power control device.
前記制御部は、
前記2つのインバータの出力電圧を比較し、
出力電圧の高い方のインバータの入力電流が他方のインバータの入力電流よりも小さくなるように前記入力電流比を制御する、ことを特徴とする電力制御装置。 The power control apparatus according to claim 2,
The controller is
Compare the output voltage of the two inverters,
The power control apparatus, wherein the input current ratio is controlled so that an input current of an inverter having a higher output voltage is smaller than an input current of the other inverter.
各インバータの出力部が、単相3線の中性線と、互いのインバータで異なる電圧線とに対して交流出力するステップと、
前記制御部が、前記2つのインバータを同位相で同期運転するように制御するステップと、を有することを特徴とする電力制御装置。 Electric power provided with two inverters whose input units are connected in parallel to the output from the power supply apparatus, both of which are connected to a single-phase three-wire, and a control unit that controls the operation of the two inverters A power control method in a control device,
The output part of each inverter outputs alternating current to a neutral wire of a single-phase three-wire and a different voltage line in each other's inverter;
And a step of controlling the control unit so that the two inverters are synchronously operated in the same phase.
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