JP2016101047A - Power conversion device and power conversion system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、蓄電池等の電力を変換する電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device that converts electric power of a storage battery or the like.
住宅やビル等の商用電源の電力系統と、車両やコンピュータ装置に備えられるバッテリを相互に接続して、バッテリの充電や停電時の補助電源として利用可能な電力変換器が知られている。 2. Description of the Related Art There is known a power converter that can be used as an auxiliary power source during battery charging or power failure by connecting a power system of a commercial power source such as a house or a building to a battery provided in a vehicle or a computer device.
バッテリを非常電源として使用する場合は出力が変動するので、電力系統と接続したときに、分電盤や継電器などの接地点での電圧変動を招く可能性がある。 When the battery is used as an emergency power source, the output fluctuates, and therefore, when connected to the power system, there is a possibility of causing voltage fluctuations at the grounding point such as a distribution board or relay.
特許文献1には、変圧器は、第1巻線の両端がVSCコンバータのそれぞれ出力部に接続され、第2巻線の両端が少なくとも1の相脚を有する直流コンバータに接続されることによって、VSCコンバータ動作時の接地点の電圧変動を軽減する電圧変換装置が開示されている。 In Patent Document 1, the transformer is configured such that both ends of the first winding are connected to the respective output portions of the VSC converter, and both ends of the second winding are connected to a DC converter having at least one phase leg. A voltage conversion device that reduces voltage fluctuations at the ground point during the operation of the VSC converter is disclosed.
特許文献2及び非特許文献1には、太陽電池−接地間における漏れ電流を検出する検出回路と、制御入力に応答して太陽電池の直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、制御入力をインバータ回路に入力してその動作を制御するもので漏れ電流の検出に応じてインバータ回路の動作方式を複数に切り換え制御する制御回路とを具備するパワーコンディショナが開示されている。
単相や3相など3線式交流の場合には、コンデンサの容量のばらつきや特性劣化によるトランスの線間リアクタンスの差によって、線間電圧実効値に差が発生する場合がある。 In the case of a three-wire AC such as a single phase or a three-phase, there may be a difference in the effective value of the line voltage due to a difference in capacitance between the capacitors and a difference in line reactance due to characteristic deterioration.
また、単相3線式交流の場合、中性点電位と、正極側及び負極側の間の電位差が、落雷や天候による接地インピーダンスの変動、送電線、変電所等の配電システムの異常により変動する可能性がある。 In addition, in the case of single-phase three-wire AC, the neutral point potential and the potential difference between the positive and negative sides fluctuate due to fluctuations in ground impedance due to lightning strikes and weather, and abnormalities in the distribution system such as power transmission lines and substations. there's a possibility that.
前述の従来技術において、中性点の変動を抑えることは可能であるが、電位差が大きい場合には、パワートランジスタのスイッチング損失が増大すると共に、変動補償の出力応答がインバータのパワートランジスタの特性で決まる。このため、中性点電圧補償の応答性能に限界がある。 In the above-described prior art, it is possible to suppress the fluctuation of the neutral point. However, when the potential difference is large, the switching loss of the power transistor increases and the output response of fluctuation compensation depends on the characteristics of the power transistor of the inverter. Determined. For this reason, there is a limit to the response performance of neutral point voltage compensation.
一般的に、高耐圧のパワートランジスタは、スイッチングにかかる電圧、電流の遷移時間が長い傾向があり、高電圧で大出力のパワーコンディショナを用いた場合の中性点電圧補償の応答性が低く、電圧変動を補償しきれないという問題があった。 In general, high-voltage power transistors tend to have a long transition time for switching voltage and current, and when using a high-voltage, high-output power conditioner, the neutral voltage compensation response is low. There was a problem that voltage fluctuation could not be compensated.
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、異なる電力系統を接続した場合の中性点の電位差を速やかに解消して、意図しない動作(例えば遮断器の遮断)を防止することができる。 The present invention has been made in view of such a problem, and quickly eliminates a potential difference at a neutral point when different power systems are connected to prevent an unintended operation (for example, breaking of a circuit breaker). be able to.
本発明の一実施態様は、交流電力が供給される電力系統に接続して直流電力に変換する電力変換装置に適用される。 One embodiment of the present invention is applied to a power conversion device that is connected to a power system to which AC power is supplied and converts the power into DC power.
この電力変換装置は、直流電力を供給する電源部と、電源部から供給された直流電力を交流電力に変換する電力変換部と、電力変換部により変換された交流電力の出力の中性点電位及び電力系統から供給される交流電力の接地基準点電位の少なくとも一方を補償する中性点電位変動補償部と、電力系統から供給される交流電力の電圧状態と、電力変換部により変換された交流電力の電圧状態を検出する電圧検出部と、中性点電位変動補償部の動作を制御する制御装置と、を備える。 This power conversion device includes a power supply unit that supplies DC power, a power conversion unit that converts DC power supplied from the power supply unit into AC power, and a neutral point potential of the output of AC power converted by the power conversion unit. And a neutral point potential fluctuation compensator that compensates for at least one of the ground reference point potentials of AC power supplied from the power system, the voltage state of AC power supplied from the power system, and the AC converted by the power converter. A voltage detection unit that detects a voltage state of the power; and a control device that controls the operation of the neutral point potential fluctuation compensation unit.
制御装置は、電圧検出部が検出した、電力変換部により変換された交流電力の中性点電位と電力系統から供給される交流電力の接地基準点電位との電位差に基づいて、中性点電位補償部の動作を制御する。 The control device detects the neutral point potential based on the potential difference between the neutral point potential of the AC power converted by the power conversion unit detected by the voltage detection unit and the ground reference point potential of the AC power supplied from the power system. Controls the operation of the compensator.
本発明によれば、電圧検出部が検出した電圧状態に基づいて、中性点電位補償部の動作を制御することで、電力系統の接地電位と電力変換部の中性点の電位との電位差が解消される。これにより、分電盤に電位差の大きな電圧が印可されることが防止されるので、例えば分電盤が有する遮断器が意図せずに遮断することが防止できる。 According to the present invention, by controlling the operation of the neutral point potential compensation unit based on the voltage state detected by the voltage detection unit, the potential difference between the ground potential of the power system and the neutral point potential of the power conversion unit. Is resolved. As a result, it is possible to prevent a voltage having a large potential difference from being applied to the distribution board. For example, it is possible to prevent the circuit breaker included in the distribution board from being unintentionally interrupted.
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態の電力変換システム1の説明図である。
<First Embodiment>
Drawing 1 is an explanatory view of power conversion system 1 of a 1st embodiment of the present invention.
図1に示す電力変換システム1は、配電装置30と、電源部20と、電力変換装置50とからなる。
A power conversion system 1 illustrated in FIG. 1 includes a
配電装置30は、商用電源から供給される電力系統2の電力を、分電盤7を介して図示しない機器へと供給する。
The
配電装置30において、電力系統2は、例えば単相三線式の商用電源として構成されており、三線のうちの中性線Nが接地部5において接地される。電力系統2から供給される電力は、分電盤7において単相200Vまたは単相100Vにそれぞれ分配され、各機器に供給される。
In the
電力変換装置50は、電源部20からの電力を電力変換回路13により変換して、分電盤7を介して各機器または電力系統2へと供給する。
The
電力変換装置50は、直流電力を供給する電源部20と、電源部20が供給する直流電力を電力系統2に合わせた交流電力に変換するインバータ、コンバータ等からなる電力変換回路13と、を備える。
The
電源部20は、例えばリチウムイオンバッテリ等の二次電池から構成される。電源部20は、一例としてハイブリッド車両や電動車両等の車両に搭載されるリチウムイオンバッテリであり、車両の駆動力源や回生エネルギーによる発電、充電装置からの充電等により電力が蓄えられる。
The
電力変換装置50の電力は、単相三線式(L1相、L2相、中性線N)の電力として、接続インターフェイス(着脱可能プラグ)12を介して分電盤7に供給される。供給された電力は、分電盤7を介して各機器に、または電力系統2へと供給される。このように構成することで、電力系統2と、可搬車両に搭載される電力変換装置50との間で相互に電力を供給することができきる。
The power of the
電力変換回路13と接続インターフェイス12との間には、第1の入出力回路3と、中性点電位変動補償回路11とが介装される。電源部20と電力変換回路13との間には、第2の入出力回路8が介装される。
A first input /
第1の入出力回路3は、各相及び中性点に直列に接続される三つのインダクタ(H31、H32、H33)及び各相と中性点との間に並列に接続される二つのコンデンサ(C31、C32)を備える。インダクタ(H31、H32、H33)及びコンデンサ(C31、C32)により、電力変換回路13から出力される単相三線式の交流電力が平滑化される。第2の入出力回路8は、インダクタH8及びコンデンサC8を備え、電源部20から出力される直流電力を平滑化する。
The first input /
中性点電位変動補償回路11は、L1相及びL2相に直列に接続される二つのインダクタ(H11、H12)と、中性点に直列に接続される半導体スイッチSnとを備える。中性点電位変動補償回路11は、後に説明するように、配電装置30と電力変換装置50との間で中性点の電位に変動が生じた場合に、制御装置14によって半導体スイッチSnのON/OFFが制御され、変動を補償する。
The neutral point potential
半導体スイッチSnは、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)やGTO(Gate Turn−Off Thyristor)等の半導体素子により構成され、制御装置14からの指令信号により、中性線Nにおける電力の流通をON/OFFする。 The semiconductor switch Sn is configured by a semiconductor element such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or a GTO (Gate Turn-Off thyristor), for example. / OFF.
制御装置14は、電力変換回路13を制御して、電源部20から供給される直流電流を交流電流へと変換する。制御装置14は、第1の電位差監視部9及び位相差監視部10を備える。制御装置14は、第1の電位差監視部9及び位相差監視部10の検出結果に基づいて、中性点電位変動補償回路11の半導体スイッチSnの動作を制御して、中性点の電位の変動を補償する。
The
電力変換装置50のL1相と中性線Nとの間には第1の電圧検出部91が備えられ、電力変換装置50の中性線NとL2相との間には第2の電圧検出部92が備えられる。電力変換装置50のL1相には第1の電流検出部101が備えられ、電力変換装置50のL2相には第2の電流検出部102が備えられる。
A first
第1の電位差監視部9は、第1の電圧検出部91及び第2の電圧検出部92の検出結果から、中性線Nの接地レベルに対する電位を算出する。位相差監視部10は、第1の電流検出部101及び第2の電流検出部102の検出結果から、L1相の位相とL2相の位相を算出する。
The first potential difference monitoring unit 9 calculates the potential of the neutral line N with respect to the ground level from the detection results of the first
制御装置14は、第1の電位差監視部9の算出結果、及び、位相差監視部10の算出結果に基づいて、電力変換回路13及び中性点電位変動補償回路11を制御する。
The
制御装置14は、L1相の位相と、L2相の位相と、電力変換回路13の出力の位相とを比較して、これらの位相が一致するように電力変換回路13に備えられる半導体スイッチ(図示せず)に対してPWM制御を行う。
The
制御装置14によるPWM制御によって、電源部20の直流電圧が配電装置30側の交流電流に対応する波形として出力される。電力変換回路13の出力は、第1の入出力回路3により平滑化されて、交流電圧として出力される。
By the PWM control by the
制御装置14がこのように制御することにより、電源部20の直流電力を、電力系統2に対応する交流電力として出力することができる。
By controlling the
さらに、制御装置14は、電位差監視部9により算出された中性線Nの電位Vnと、電力変換回路13が出力する中性点の電位Vcnとを比較して、これらの電位に変動が生じたと判定した場合には、次に説明するように、中性線Nの電位Vnと電力変換回路13の中性点の電位Vcnとが一致するように中性点電位変動補償回路11の半導体スイッチSnに対してPWM制御を行う。
Further, the
次に、制御装置14及び中性点電位変動補償回路11の動作を制御する。
Next, operations of the
前述のように、制御装置14は、中性線Nの電位Vnと電力変換回路13の中性点の電位Vcnとの間に変動が生じたと判定した場合には、中性線Nの電位Vnと電力変換回路13の中性点の電位Vcnとが一致するように中性点電位変動補償回路11を制御する。
As described above, when the
このとき、制御装置14は、中性線Nの電位Vnと電力変換回路13の中性点の電位Vcnとの電位差に対応するデューティ比を決定し、半導体スイッチSnのON/OFFを指令する信号を送る。
At this time, the
図2は、本実施形態における、中性線Nの電位Vnと電力変換回路13の中性点の電位Vnとで電位が変動した場合のタイムチャートである。
FIG. 2 is a time chart when the potential fluctuates between the potential Vn of the neutral line N and the potential Vn of the neutral point of the
図2の上段は、中性線Nの電位Vcnと電力変換回路13の中性点の電位Vnとの相違を、中断は、変動に対する半導体スイッチSnの制御指令値を、下段は制御指令値に対応して制御された中性線Nの電位Vcnを、それぞれ示す。
The upper part of FIG. 2 shows the difference between the potential Vcn of the neutral line N and the potential Vn of the neutral point of the
制御装置14は、位相差監視部10の算出結果に基づいて電力変換回路13の動作を制御して交流電力の位相を制御し、第1の入出力回路31から配電装置30の系統電源に対応する交流電力を出力する。
The
制御装置14は、第1の電位差監視部9の算出結果、及び、位相差監視部10の算出結果に基づいて、交流電力の位相を制御する。
The
このとき、中性線Nの電位と電力変換回路13の中性点の電位Vcnに変動が生じた場合は、制御装置14は、変動に対応して、半導体スイッチSnのデューティ比を設定する。制御装置14は、電位差を所定値と比較し、電位差が所定値を超えた場合に、半導体スイッチSnをON/OFFさせる制御信号としてのディーティ信号を算出する。このとき、電位差が大きい場合はデューティ比を小さく設定し、電位差が小さい場合にデューティ比を大きく設定する。
At this time, when the potential of the neutral line N and the potential Vcn of the neutral point of the
設定されたデューティ比は、半導体スイッチSnのON/OFFを制御する制御指令値として、制御装置14から半導体スイッチSnへと送信される。半導体スイッチSnは制御指令値に従って動作する。デューティ比が小さい場合は半導体スイッチSnのON時間が小さくなり、半導体スイッチSnを流通する電力量が減少させられて、電位差を解消させることができる。なお、電位差だけでなく、位相差監視部10により算出された位相差が所定値を超えた場合に、同様に半導体スイッチSnを制御してもよい。
The set duty ratio is transmitted from the
このような制御により、中性線Nに供給される中性点の電位Vnが変化させられて、電力変換回路13の中性点の電位との電位差が解消される。これにより、分電盤7に電位差の大きな電圧が印可されることが防止されるので、例えば分電盤7が有する遮断器が意図せずに遮断することが防止できる。
By such control, the neutral point potential Vn supplied to the neutral line N is changed, and the potential difference from the neutral point potential of the
制御装置14の制御により、半導体スイッチSnのON/OFFを制御したにもかかわらず電位差が解消しない場合は、制御装置14は、警報を通報する。例えば電力系統2において、落雷や天候により、又は発電所や送電における異常があり、接地電位が大きく変動した場合である。
In the case where the potential difference is not eliminated even though the semiconductor switch Sn is controlled to be turned ON / OFF by the control of the
この場合は、中性点電位変動補償回路11の動作によっては、電位差が解消しない場合は、電力系統2に異常があるとして、制御装置14は、通信線、例えば制御装置14に接続されるイーサネット(登録商標)や無線通信装置を介して送信する。又は、制御装置14から電力線に重畳した信号を分電盤7を介して他の制御装置等に送信する。
In this case, if the potential difference is not eliminated depending on the operation of the neutral point potential
このような制御を行うことで、電力系統2の異常を早期に通報することができる。
By performing such control, an abnormality of the
また、本実施形態では、中性点の電位差を中性点に挿入した半導体スイッチSnの動作によって解消した。ここで、中性線Nの電位Vnに対する電力変換回路13の中性点の電位Vcnの変動を抑制するために、電源部20の直流電力を電力変換回路13により交流電力に変換するときにPWM制御を行うこともできる。
In the present embodiment, the potential difference at the neutral point is eliminated by the operation of the semiconductor switch Sn inserted at the neutral point. Here, in order to suppress the fluctuation of the neutral point potential Vcn of the
しかしながら、電力変換回路13に用いられる半導体スイッチは、例えば高耐圧のブリッジ回路で構成されている。このような高耐圧の半導体スイッチを、交直流変換に加えて中性線Nの電位の制御にも用いた場合は、出力される電圧の変動が大きくなるので、半導体スイッチにおける損失が上昇し、半導体スイッチの応答時間が低下する。
However, the semiconductor switch used in the
これに対して、本実施形態では、中性線Nの電圧変動は電源電圧と比較して小さい。このため、半導体スイッチSnの耐圧は電力変換回路13に用いられるものと比較して小さいもので済む。そのため、半導体スイッチSnを小型化できると共に応答性が高いものを用いることができる。
On the other hand, in this embodiment, the voltage fluctuation of the neutral line N is small compared to the power supply voltage. For this reason, the withstand voltage of the semiconductor switch Sn may be smaller than that used in the
半導体スイッチSnには、定常的に、コンデンサC31とコンデンサC32との容量のばらつきによる電位差が印加される。 A potential difference due to variation in capacitance between the capacitor C31 and the capacitor C32 is constantly applied to the semiconductor switch Sn.
ここで、具体例として、例えばコンデンサC31とコンデンサC32との容量のばらつきが10%であるとした場合に、電力系統2が単相三線式の交流電圧200V(L1+100V、L2−100V)に接続している場合について説明する。
Here, as a specific example, for example, when the capacity variation between the capacitor C31 and the capacitor C32 is 10%, the
この場合は、電力変換回路13の入力直流電圧は200√2V(282V)程度であると仮定すると、半導体スイッチSnにおける電圧変動は、この10%である28V程度となる。
In this case, assuming that the input DC voltage of the
従って、この例の場合では、半導体スイッチSnは、電力変換回路13に使用する半導体スイッチの耐圧よりも1/10程度の耐圧のものを選定すればよい。このように、半導体スイッチSnの耐圧を小さくできることにより、半導体スイッチSnを小型化できると共に応答性が高い半導体スイッチを用いることができて、中性点Nの電圧変動を応答良く解消させることができる。
Therefore, in this example, the semiconductor switch Sn may be selected to have a breakdown voltage of about 1/10 that of the semiconductor switch used in the
以上のように本発明の第1実施形態では、直流電力と交流電力とを相互に変換して供給する電力変換システム1において、直流電力を交流電力に変換するときの中性点の電圧変動を抑えるように構成した。電力変換システム1は、電力変換回路13と、中性点電位変動補償回路11と、電圧検出部91、92と、制御装置14を備える。
As described above, in the first embodiment of the present invention, in the power conversion system 1 that supplies DC power and AC power by mutually converting them, voltage fluctuations at a neutral point when DC power is converted into AC power are detected. Configured to suppress. The power conversion system 1 includes a
電力変換回路13は、電源部20から供給される直流電力を交流電力に変換する。中性点電位変動補償回路11は、電力変換回路13により変換された交流電力の出力の中性点の電位Vcnと、電力系統2から供給される交流電力の接地基準点である中性線Nの電位Vnと、の電位差を補償する。電圧検出部91、92は、電力系統2から供給される交流電力の電圧状態と電力変換回路13により変換された交流電力の電圧状態を検出する。制御装置14は、電圧検出部91、92の検出結果に基づいて、電力変換回路13及び中性点電位変動補償回路11の動作を制御する。
The
本発明の第1実施形態では、このような構成により、交流電力の出力の中性点の電位Vcnと電力系統2から供給される交流電力の接地基準点である中性線Nの電位Vnの電圧変動に対応して、中性点電位変動補償回路11を動作させることにより、これらの電位差を解消させることができる。
In the first embodiment of the present invention, with such a configuration, the potential Vcn of the neutral point of the output of AC power and the potential Vn of the neutral line N that is the ground reference point of the AC power supplied from the
中性点電位変動補償回路11は、半導体スイッチSnにより構成され、制御装置14の制御によってON/OFFを行うことにより、交流電力の出力の中性点の電位Vcnと電力系統2から供給される交流電力の接地基準点である中性線Nの電位Vnの電圧変動を解消させることができる。
The neutral point potential
さらに、制御装置14は、電流検出部101、102を備え、検出結果から、電力系統2の位相と、電力変換回路13の出力の位相とを比較して、これらの位相が一致するように中性点電位変動補償回路11を制御する。
Furthermore, the
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態を説明する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
図3は、本発明の第2実施形態の電力変換システム1の説明図である。 FIG. 3 is an explanatory diagram of the power conversion system 1 according to the second embodiment of the present invention.
なお、第1実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。 In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure same as 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
図3に示す第2実施形態では、中性線Nの電位を測定するのではなく、半導体スイッチSnの端子間の電位差を検出して、検出した電位差を解消するように、半導体スイッチSnの動作を制御する。 In the second embodiment shown in FIG. 3, the operation of the semiconductor switch Sn is performed so as to eliminate the detected potential difference by detecting the potential difference between the terminals of the semiconductor switch Sn instead of measuring the potential of the neutral line N. To control.
半導体スイッチSnには、端子間の電位差を検出する第3の電圧検出部111が備えられる。
The semiconductor switch Sn includes a third
制御装置14には、第3の電圧検出部111の検出結果から、半導体スイッチSnの端子間の電位差を算出する第2の電位差監視部110が備えられる。
The
電位差監視部110は、第3の電圧検出部111の検出結果に基づいて、半導体スイッチSnの端子間の電位差、すなわち、中性線Nの電位Vnと電力変換回路13の中性点の電位Vcnとの電位差を検出する。
Based on the detection result of the third
制御装置14は、検出された電位差に基づいて半導体スイッチSnのデューティ比を設定する。例えば、第1実施形態と同様に、電位差が大きい場合にデューティ比を小さく設定し、電位差が小さい場合にデューティ比を大きく設定する。
The
設定されたデューティ比は、半導体スイッチSnのON/OFFを制御する制御指令値として、制御装置14から半導体スイッチSnへと送信される。半導体スイッチSnは制御指令値に従って、中性線Nと中性点との導通をON/OFFする。
The set duty ratio is transmitted from the
半導体スイッチSnをON/OFFさせることにより、電力系統2の中性線Nの電位Vnと電力変換回路13の中性点の電位Vcnとの電位差を解消させることができる。
By turning on / off the semiconductor switch Sn, the potential difference between the potential Vn of the neutral line N of the
これにより、分電盤7に意図しない電圧が印可されることが防止され、分電盤7の遮断器が意図しない遮断を防止できる。
Thereby, it is possible to prevent an unintended voltage from being applied to the
<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態を説明する。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
図4は、本発明の第3実施形態の電力変換システム1の説明図である。 FIG. 4 is an explanatory diagram of the power conversion system 1 according to the third embodiment of the present invention.
なお、第1実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。 In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure same as 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
図4に示す第3実施形態は、第2実施形態の変形例であり、電力変換装置23の構成が、第1実施形態及び第2実施形態の電力変換回路13と異なる。
The third embodiment shown in FIG. 4 is a modification of the second embodiment, and the configuration of the
電力変換装置23は、電源部20が供給する直流電力を、単相3線式の交流電力のうち、中性線を省略した2線により出力する。電力変換装置23の出力は、第3の入出力回路31に入力される。
The
第3の入出力回路31は、コンデンサC31、C32を備え、電力変換回路13から出力される単相三線式の交流電力を平滑化すると共に、コンデンサC31、C32が結合された中点が中性点に対応する。コンデンサC31、32の中点は、半導体スイッチSnを経由して、中性線Nに結合する。従って、電力変換装置50における中性線Nの電位Vcnは、コンデンサC31、C32により決定される。
The third input /
半導体スイッチSnには、第2実施形態と同様に、端子間の電位差を検出する第3の電圧検出部111が備えられる。制御装置14は、第3の電圧検出部111の検出結果に基づいて、半導体スイッチSnの端子間の電位差、すなわち、電力系統2の中性線Nの電位Vnと電力変換回路13の中性点の電位Vcnとの電位差を検出する。
As in the second embodiment, the semiconductor switch Sn includes a third
制御装置14は、第3の電圧検出部111により検出された電位差に基づいて半導体スイッチSnのデューティ比を設定し、これを、半導体スイッチSnのON/OFFを制御する制御指令値として、半導体スイッチSnに送信する。半導体スイッチSnは制御指令値に従って動作する。
The
半導体スイッチSnをON/OFFさせることにより、電力系統2の中性線Nの電位Vnと電力変換回路13の中性点の電位Vcnとの電位差を解消させることができる。
By turning on / off the semiconductor switch Sn, the potential difference between the potential Vn of the neutral line N of the
これにより、分電盤7に意図しない電圧が印可されることが防止され、分電盤7の遮断器が意図しない遮断を防止できる。
Thereby, it is possible to prevent an unintended voltage from being applied to the
<第4実施形態>
次に、本発明の第4実施形態を説明する。
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
第4実施形態は、電力変換回路13が双方向コンバータである点が異なる。なお、第4実施形態の基本構成は第1実施形態と同一である。
The fourth embodiment is different in that the
電力変換回路13は、双方向コンバータとして構成され、電源部20が供給する直流電力を電力系統2に合わせた交流電力に変換するだけでなく、電力系統2が供給する交流電力を直流電力に変換して電源部20へと供給する機能を有する。
The
このような機能により、電力系統2の電力を電源部20へと充電することができる。
With such a function, the power of the
前述のように、制御装置14は、中性線Nの電位と電力変換回路13の中性点の電位に変動が生じた場合は、電位の変動に対応して、半導体スイッチSnのデューティ比を設定して、半導体スイッチSnのON/OFFを制御する。
As described above, when the potential of the neutral line N and the potential of the neutral point of the
第4実施形態では、制御装置14は、電力変換回路13において電力系統2が供給する交流電力を直流電力に変換して電源部20へと供給するように制御しているときにも、この制御を行う。
In the fourth embodiment, the
すなわち、電力系統2から電力変換回路13へと電力を供給しているときにも、電力系統2の中性線Nの電位Vnと電力変換回路13の中性点の電位Vcnとの電位に変動が生じた場合は、制御装置14は、半導体スイッチSnのON/OFFを制御して、電位差を解消させる。
That is, even when power is supplied from the
このような制御により、電力系統2から供給される交流電力の中性線Nの電位Vnが変化させられて、電力系統2と電力変換回路13の中性点の電位差を解消させることができる。
By such control, the potential Vn of the neutral line N of the AC power supplied from the
従って、電力系統2から電源部20へと電力を供給し、電源部20を充電する場合にも、電位差を解消することにより、電力変換回路13に意図しない大きな電力が入力されることが防止され、電力変換回路13の動作が異常となることが防止できる。
Therefore, even when power is supplied from the
1 電力変換システム
3 入出力回路
5 接地部
7 分電盤
8 入出力回路
9 電位差監視部
10 位相差監視部
11 中性点電位変動補償回路
12 接続インターフェイス
13 電力変換回路
14 制御装置
20 電源部
23 電力変換装置
30 配電装置
31 入出力回路
42 中性線Nライン
50 電力変換装置
91、92 電圧検出部
101、102 電流検出部
110 電位差監視部
111 電圧検出部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (11)
直流電力を供給する電源部と、
前記電源部から供給された直流電力を交流電力に変換する電力変換部と、
前記電力変換部により変換された交流電力の出力の中性点電位及び前記電力系統から供給される交流電力の接地基準点電位の少なくとも一方を補償する中性点電位変動補償部と、
前記電力系統から供給される交流電力の電圧状態と、前記電力変換部により変換された交流電力の電圧状態を検出する電圧検出部と、
前記中性点電位変動補償部の動作を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記電圧検出部が検出した電圧状態に基づいて、前記中性点電位変動補償部の動作を制御する
電力変換装置。 A power conversion device that connects to a power system to which AC power is supplied and converts the power into DC power,
A power supply for supplying DC power;
A power converter that converts the DC power supplied from the power supply unit into AC power;
A neutral point potential fluctuation compensation unit that compensates for at least one of a neutral point potential of the output of AC power converted by the power conversion unit and a ground reference point potential of AC power supplied from the power system;
A voltage detection unit that detects a voltage state of the AC power supplied from the power system, and a voltage state of the AC power converted by the power conversion unit;
A control device for controlling the operation of the neutral point potential fluctuation compensation unit;
With
The said control apparatus is a power converter device which controls operation | movement of the said neutral point electric potential fluctuation | variation compensation part based on the voltage state which the said voltage detection part detected.
前記制御装置は、
前記電圧検出部が検出した、前記電力変換部により変換された交流電力の中性点電位と前記電力系統から供給される交流電力の接地基準点電位との電位差を検出する電位差検出部を備え、
前記電位差検出部により検出された電位差に基づいて、前記中性点電位変動補償部の動作を制御する
電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1,
The controller is
A potential difference detection unit that detects a potential difference between a neutral point potential of the AC power converted by the power conversion unit detected by the voltage detection unit and a ground reference point potential of the AC power supplied from the power system;
The power converter which controls operation | movement of the said neutral point electric potential fluctuation | variation compensation part based on the electric potential difference detected by the said electric potential difference detection part.
前記制御装置は、
前記電力変換部により変換された交流電力と前記電力系統から供給される交流電力との位相差を検出する位相差検出部を備え、
前記電位差検出部により検出された前記電位差と、前記位相差検出部により検出した前記位相差とに基づいて、前記中性点電位変動補償部の動作を制御する
電力変換装置。 The power conversion device according to claim 2,
The controller is
A phase difference detection unit for detecting a phase difference between the AC power converted by the power conversion unit and the AC power supplied from the power system;
A power converter that controls the operation of the neutral point potential fluctuation compensation unit based on the potential difference detected by the potential difference detection unit and the phase difference detected by the phase difference detection unit.
前記制御装置は、前記位相差及び前記電位差が所定の差を超えた場合に、前記中性点電位変動補償部の動作を制御する
電力変換装置。 The power conversion device according to claim 3,
The said control apparatus is a power converter device which controls operation | movement of the said neutral point electric potential fluctuation | variation compensation part, when the said phase difference and the said electric potential difference exceed a predetermined difference.
前記制御装置は、前記位相差及び前記電位差が所定の差を超えた場合に前記中性点電位変動補償部を制御して前記電位差を補償させ、前記中性点電位変動補償部が前記電位差を補償させているときに、前記位相差及び前期電位差が所定の差を超えている場合は、警報を発する警報発生手段を備える
電力変換装置。 The power conversion device according to claim 3 or 4,
The control device controls the neutral point potential fluctuation compensation unit to compensate the potential difference when the phase difference and the potential difference exceed a predetermined difference, and the neutral point potential fluctuation compensation unit reduces the potential difference. A power converter comprising alarm generating means for issuing an alarm when the phase difference and the previous potential difference exceed a predetermined difference when compensating.
前記中性点電位変動補償部は、前記電力変換部により変換された交流電力の中性点と、前記電力系統から供給される交流電力の接地基準点とを電気的に断続する半導体スイッチを備え、
前記制御装置は、前記位相差及び前記電位差が所定の差を超えた場合に、前記半導体スイッチを断続させることで前記電位差を補償させる
電力変換装置。 The power conversion device according to at least one of claims 3 to 5,
The neutral point potential fluctuation compensation unit includes a semiconductor switch that electrically connects and disconnects a neutral point of the AC power converted by the power conversion unit and a ground reference point of the AC power supplied from the power system. ,
The control device is a power conversion device that compensates for the potential difference by intermittently switching the semiconductor switch when the phase difference and the potential difference exceed a predetermined difference.
前記電力変換部は、双方向コンバータであり、前記電力系統の交流電力を直流電力に変換して、前記電源部へと供給する
電力変換装置。 The power converter according to at least one of claims 1 to 6,
The power conversion unit is a bidirectional converter, and converts the AC power of the power system into DC power and supplies the DC power to the power supply unit.
前記電源部は、二次電池により構成される
電力変換装置。 The power converter according to at least one of claims 1 to 7,
The power supply unit is a power conversion device configured by a secondary battery.
前記電力系統から供給される交流電力を分配する配電装置と、
前記配電装置に着脱可能プラグを介して接続される請求項4から8に記載の電力変換装置と、を備える
電力変換システム。 A power system for supplying AC power;
A power distribution device for distributing AC power supplied from the power system;
A power conversion system comprising: the power conversion device according to claim 4 connected to the power distribution device via a detachable plug.
前警報発生手段は、前記配電装置又は前記制御装置を介して、警報を通知する
電力変換システム。 The power conversion system according to claim 9, wherein
The pre-alarm generating means is a power conversion system that notifies an alarm via the power distribution device or the control device.
直流電力を供給する電源部と、
前記電源部から供給された直流電力を交流電力に変換する電力変換部と、
前記電力変換部からの二つの出力と前記二つの出力を平均化して前記二つの出力に対する中性点を安定化させる第1の入出力回路と、
前記電力変換部により変換された交流電力の出力の中性点電位及び前記電力系統から供給される交流電力の接地基準点電位の少なくとも一方を補償する中性点電位変動補償部と、
前記電力変換部により変換された交流電力の中性点と、前記電力系統から供給される交流電力の接地基準点とを電気的に断続する半導体スイッチを備え、前記電力系統から供給される交流電力の電圧状態と、前記電力変換部により変換された交流電力の電圧状態を検出する電圧検出部と、
前記中性点電位変動補償部の動作を制御する制御装置と、
を備え、前記電力系統に着脱可能プラグを介して接続される電力変換装置と、
からなり、
前記制御装置は、前記電圧検出部が検出した電圧状態に基づいて、前記中性点電位変動補償部の動作を制御する
電力変換システム。 A power system for supplying AC power;
A power supply for supplying DC power;
A power converter that converts the DC power supplied from the power supply unit into AC power;
A first input / output circuit that stabilizes a neutral point for the two outputs by averaging the two outputs from the power converter and the two outputs;
A neutral point potential fluctuation compensation unit that compensates for at least one of a neutral point potential of the output of AC power converted by the power conversion unit and a ground reference point potential of AC power supplied from the power system;
AC power supplied from the power system, comprising a semiconductor switch that electrically connects a neutral point of AC power converted by the power conversion unit and a ground reference point of AC power supplied from the power system A voltage detection unit that detects the voltage state of the AC power converted by the power conversion unit,
A control device for controlling the operation of the neutral point potential fluctuation compensation unit;
A power converter connected to the power system via a detachable plug; and
Consists of
The said control apparatus is a power conversion system which controls operation | movement of the said neutral point electric potential fluctuation | variation compensation part based on the voltage state which the said voltage detection part detected.
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