JP5809329B2 - 電力変換システム - Google Patents
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Description
本発明の実施の形態1の電力変換システムは、図1に示すように、複数台(図では3台)のコンバータC1〜C3、直流電源1、電流センサ2、および制御部3を備える。コンバータC1〜C3の入力ノードはともにノードN1に接続され、コンバータC1〜C3の出力ノードはともにノードN2に接続される。ノードN1は商用交流電源4に接続され、ノードN2は負荷5に接続される。コンバータC1〜C3の各々は、商用交流電源4からノードN1を介して供給される商用周波数の交流電力を直流電力に変換し、その直流電力をノードN2を介して負荷5に供給する。
図5は、実施の形態1の比較例を示す回路ブロック図であって、図1と対比される図である。図5において、この電力変換システムが図1の電力変換システムと異なる点は、直流電源1がノードN2と負荷5の間の配線のうちの電流センサ2よりも負荷5側のノードN3に接続されている点である。この比較例では、直流電源1から負荷5に十分な電流が供給されている場合は、コンバータC1〜C3から負荷5に電流が流れないので、コンバータC1〜C3の運転が停止される。この状態で直流電源1が故障停止した場合、コンバータC1〜C3が起動されるまでの間は、負荷5に電流が供給されないことになる。
上記実施の形態1では、3台のコンバータC1〜C3を備えた場合について説明したが、4台以上のコンバータを備えた場合も同様である。たとえば、4台のコンバータC1〜C4を備えた場合、タイマ14は、クロック信号CLKのパルス数をカウントするカウンタを含み、カウンタのカウント値が0,1,2,3の場合はそれぞれ期間T1,T2,T3,T4を示す信号を出力する。カウンタのカウント値が3のときにクロック信号CLKのパルスが入力されると、カウンタのカウント値は0に戻る。
上記実施の形態1では、負荷5を駆動するため最低限必要な台数のコンバータを運転したが、この変更例2では、それに加えて予備のコンバータを運転し、いわゆる冗長運転を行なう。運転指令部17は、運転台数決定部13によって決定された台数に1を加えた台数のコンバータを運転させる。たとえば、負荷電流Iが定格電流の33%よりも低い場合、上記実施の形態1では1台のコンバータのみを運転させたが、この変更例では2台のコンバータを運転させる。この場合、運転中に1台のコンバータが突然故障しても、もう1台のコンバータによって負荷5を駆動することができる。運転させるコンバータのローテーションは、実施の形態1と同様に行なわれる。
図7は、実施の形態1の変更例3を示す回路ブロック図であって、図1と対比される図である。図7において、この電力変換システムが図1の電力変換システムと異なる点は、商用交流電源4が直流電源6で置換され、コンバータC1〜C3がDC/DCコンバータC11〜C13で置換されている点である。直流電源6は、たとえば燃料電池であり、ノードN1を介してDC/DCコンバータC11〜C13に直流電力を供給する。DC/DCコンバータC11〜C13の各々は、直流電源6からノードN1を介して供給される直流電圧を所定の直流電圧に変換し、その直流電圧をノードN2を介して負荷5に供給する。電流センサ2は、直流電源1およびDC/DCコンバータC11〜C13から負荷5に供給される電流を検出し、その検出値を示す信号を制御部3に与える。
図8は、実施の形態1の変更例4を示す回路ブロック図であって、図1と対比される図である。図8において、この電力変換システムが図1の電力変換システムと異なる点は、コンバータC1〜C3が無停電電源装置U1〜U3で置換され、直流電源1が交流電源24で置換されている点である。
図9は、この発明の実施の形態2による電力変換システムの構成を示す回路ブロック図であって、図1と対比される図である。図9において、この電力変換システムが図1の電力変換システムと異なる点は、バッテリ30および電圧センサ31が追加され、直流電源1がノードN2と負荷5の間の配線のうちの電流センサ2よりも負荷5側のノードN3に接続されている点である。
図10は、実施の形態2の変更例1を示す回路ブロック図であって、図9と対比される図である。図10において、この電力変換システムが図9の電力変換システムと異なる点は、商用交流電源4が直流電源6で置換され、コンバータC1〜C3がDC/DCコンバータC11〜C13で置換されている点である。直流電源6は、ノードN1を介してDC/DCコンバータC11〜C13に直流電力を供給する。DC/DCコンバータC11〜C13の各々は、直流電源6からノードN1を介して供給される直流電圧を所定の直流電圧に変換し、その直流電圧をノードN2を介して負荷5に供給する。電流センサ2は、DC/DCコンバータC11〜C13から負荷5に供給される電流を検出し、その検出値を示す信号を制御部3に与える。
図11は、実施の形態2の変更例2を示す回路ブロック図であって、図10と対比される図である。図11において、この電力変換システムが図10の電力変換システムと異なる点は、電流センサ2が直流電源6からDC/DCコンバータC11〜C13に供給される電流を検出する点である。制御部3は、電流センサ2および電圧センサ31の検出結果に基いてDC/DCコンバータC11〜C13を制御する。
Claims (7)
- 負荷が接続される出力端子と、
前記出力端子に接続され、直流電力を前記負荷に供給する直流電源と、
電源ノードと前記出力端子の間に接続された配線と、
前記電源ノードに接続され、負荷電流の不足分を供給するための電力貯蔵装置と、
交流電源と前記電源ノードの間に並列接続され、各々が、前記交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換して前記電源ノードに供給する複数の電力変換装置と、
前記配線に流れる電流を検出する電流検出器と、
前記電力貯蔵装置の端子間電圧を検出する電圧検出器と、
前記電流検出器および前記電圧検出器の検出結果に基いて前記複数の電力変換装置を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記電力貯蔵装置の端子間電圧が予め定められた電圧よりも高い場合は、前記電流検出器によって検出された電流を供給するために必要な台数の電力変換装置を選択し、選択した各電力変換装置を運転させるとともに残りの各電力変換装置を停止させ、
前記電力貯蔵装置の端子間電圧が前記予め定められた電圧よりも低下した場合は、前記電流検出器によって検出された電流を供給し、かつ前記電力貯蔵装置を充電するために必要な台数の電力変換装置を選択し、選択した各電力変換装置を運転させるとともに残りの各電力変換装置を停止させる、電力変換システム。 - 負荷が接続される出力端子と、
前記出力端子に接続され、直流電力を前記負荷に供給する第1の直流電源と、
電源ノードと前記出力端子の間に接続された配線と、
前記電源ノードに接続され、負荷電流の不足分を供給するための電力貯蔵装置と、
第2の直流電源と前記電源ノードの間に並列接続され、各々が、前記第2の直流電源から供給される直流電圧を予め定められた直流電圧に変換して前記電源ノードに供給する複数の電力変換装置と、
前記配線に流れる電流を検出する電流検出器と、
前記電力貯蔵装置の端子間電圧を検出する電圧検出器と、
前記電流検出器および前記電圧検出器の検出結果に基いて前記複数の電力変換装置を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記電力貯蔵装置の端子間電圧が予め定められた電圧よりも高い場合は、前記電流検出器によって検出された電流を供給するために必要な台数の電力変換装置を選択し、選択した各電力変換装置を運転させるとともに残りの各電力変換装置を停止させ、
前記電力貯蔵装置の端子間電圧が前記予め定められた電圧よりも低下した場合は、前記電流検出器によって検出された電流を供給し、かつ前記電力貯蔵装置を充電するために必要な台数の電力変換装置を選択し、選択した各電力変換装置を運転させるとともに残りの各電力変換装置を停止させる、電力変換システム。 - 負荷が接続される出力端子と、
前記出力端子に接続され、前記負荷に直流電力を供給する第1の直流電源と、
前記出力端子に接続され、負荷電流の不足分を供給するための電力貯蔵装置と、
第2の直流電源と電源ノードとの間に接続された配線と、
前記電源ノードと前記出力端子の間に並列接続され、各々が、前記第2の直流電源から供給される直流電圧を予め定められた直流電圧に変換して前記出力端子に供給する複数の電力変換装置と、
前記配線に流れる電流を検出する電流検出器と、
前記電力貯蔵装置の端子間電圧を検出する電圧検出器と、
前記電流検出器および前記電圧検出器の検出結果に基いて前記複数の電力変換装置を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記電力貯蔵装置の端子間電圧が予め定められた電圧よりも高い場合は、前記電流検出器によって検出された電流を電力変換するために必要な台数の電力変換装置を選択し、選択した各電力変換装置を運転させるとともに残りの各電力変換装置を停止させ、
前記電力貯蔵装置の端子間電圧が前記予め定められた電圧よりも低下した場合は、前記電流検出器によって検出された電流を電力変換し、かつ前記電力貯蔵装置を充電するために必要な台数の電力変換装置を選択し、選択した各電力変換装置を運転させるとともに残りの各電力変換装置を停止させる、電力変換システム。 - 前記制御部は、前記複数の電力変換装置の運転時間が互いに等しくなるように、運転させる電力変換装置を予め定められた周期で変更する、請求項1から請求項3までのいずれかに記載の電力変換システム。
- 前記制御部は、
前記複数の電力変換装置のうちの故障中の電力変換装置を選択対象から除外し、複数の正常な電力変換装置から前記運転させる電力変換装置を選択し、
前記複数の正常な電力変換装置の運転時間が互いに等しくなるように、前記運転させる電力変換装置を予め定められた周期で変更する、請求項4に記載の電力変換システム。 - 前記運転させる電力変換装置は、最低限必要な台数の電力変換装置を含む、請求項4または請求項5に記載の電力変換システム。
- 前記運転させる電力変換装置は、さらに予備の電力変換装置を含む、請求項6に記載の電力変換システム。
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