JP6210649B2 - 電力変換装置及びその制御方法 - Google Patents

電力変換装置及びその制御方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6210649B2
JP6210649B2 JP2015542436A JP2015542436A JP6210649B2 JP 6210649 B2 JP6210649 B2 JP 6210649B2 JP 2015542436 A JP2015542436 A JP 2015542436A JP 2015542436 A JP2015542436 A JP 2015542436A JP 6210649 B2 JP6210649 B2 JP 6210649B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
power
operation mode
value
determination value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015542436A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2015056309A1 (ja
Inventor
祐司 松岡
祐司 松岡
達明 安保
達明 安保
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Original Assignee
Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp filed Critical Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Publication of JPWO2015056309A1 publication Critical patent/JPWO2015056309A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6210649B2 publication Critical patent/JP6210649B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • H02J3/1821—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators
    • H02J3/1835—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators with stepless control
    • H02J3/1842—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators with stepless control wherein at least one reactive element is actively controlled by a bridge converter, e.g. active filters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/35—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33507—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22—The renewable source being solar energy
    • H02J2300/24—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/40—Synchronising a generator for connection to a network or to another generator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/20—Active power filtering [APF]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Description

本発明の実施形態は、電力変換装置及びその制御方法に関する。
太陽電池パネルなどの直流電源から入力される直流電圧を交流電圧に変換して電力系統に出力する電力変換装置がある。電力変換装置は、例えば、パワーコンディショナと呼ばれる。また、電力変換装置には、直流電源からの入力電圧が低い時に、電力系統の無効電力補償を行うものがある。例えば、直流電源を太陽電池パネルとした場合、発電量の低い夜間に無効電力補償を行う電力変換装置がある。こうした電力変換装置において、初期充電回路の削減が望まれている。
特開２０１１−１９３６８５号公報
本発明の実施形態は、初期充電回路を削減することができる電力変換装置及びその制御方法を提供する。
本発明の実施形態によれば、平滑コンデンサと、入力電圧検出部と、電力変換部と、制御部と、を備えた電力変換装置が提供される。前記平滑コンデンサは、直流電源から入力される直流の入力電圧を平滑化する。前記入力電圧検出部は、前記入力電圧の電圧値を検出する。前記電力変換部は、前記平滑コンデンサによって平滑された直流電圧を交流電圧に変換して電力系統に出力する。前記制御部は、前記電力変換部の前記変換を制御する。前記制御部は、前記入力電圧検出部によって検出された前記電圧値が判定値以上の時に、有効電力を前記電力系統に出力する第１動作モードと、前記電圧値が前記判定値未満の時に、無効電力を前記電力系統に出力する第２動作モードと、を有し、前記第１動作モードで動作している時に、前記電圧値が前記判定値以上か否かを判定し、前記判定値未満であると判定した場合、前記第１動作モードの動作を停止し、所定時間の計時を開始し、前記判定値未満の状態で前記所定時間が経過した場合、判定した時点から所定時間経過した時点において、前記平滑コンデンサの電圧が所定値よりも低くなる前に、前記第１動作モードから前記第２動作モードに遷移し、前記所定時間の経過の前に前記電圧値が前記判定値以上に復帰した場合、再び前記第１動作モードの動作を実行する。
本発明の実施形態によれば、初期充電回路を削減することができる電力変換装置及びその制御方法が提供される。
第１の実施形態に係る電力変換装置を模式的に表すブロック図である。 第１の実施形態に係る電力変換装置の動作の一例を模式的に表すフローチャートである。 第１の実施形態に係る電力変換装置の別の動作の一例を模式的に表すフローチャートである。 第２の実施形態に係る電力変換装置を模式的に表すブロック図である。 第２の実施形態に係る電力変換装置の動作の一例を表す模式図である。
以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施形態に係る電力変換装置を模式的に表すブロック図である。
図１に表したように、電力変換装置１０は、平滑コンデンサ１１と、入力電圧検出部１２と、電力変換部１３と、制御部１４と、を備える。
電力変換装置１０は、直流電源として太陽電池パネル２及び電力系統４のそれぞれと電気的に接続される。電力変換装置１０は、例えば、コネクタなどにより、太陽電池パネル２及び電力系統４のそれぞれに対して着脱可能に接続される。なお、本願明細書において、「電気的に接続」には、直接接触して接続される場合の他に、他の導電性部材などを介して接続される場合も含む。
電力変換装置１０は、例えば、一対の電源入力線２ａ、２ｂを介して太陽電池パネル２と電気的に接続される。これにより、電力変換装置１０には、太陽電池パネル２によって発電された直流電力が入力される。なお、電力変換装置１０に接続される直流電源は、太陽電池パネル２に限ることなく、例えば、ガスタービンエンジンなどでもよい。直流電源は、直流電力を供給可能な任意の電源でよい。
電力系統４は、例えば、電力を需要家の受電設備に供給するための送電線である。電力系統４の供給する電力は、交流である。電力系統４は、例えば、商用電源の送電線である。電力系統４の交流電力の電圧は、例えば、１００Ｖ（実効値）電力系統４の交流電力の周波数は、例えば、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚである。電力系統４は、例えば、自家発電システム内の送電線などでもよい。
平滑コンデンサ１１は、例えば、一対の電源入力線２ａ、２ｂの間に直列に接続される。これにより、平滑コンデンサ１１は、太陽電池パネル２から入力される直流の入力電圧を平滑化する。平滑コンデンサ１１は、例えば、太陽電池パネル２からの入力電圧によって充電される。
入力電圧検出部１２は、太陽電池パネル２からの入力電圧の電圧値を検出する。入力電圧検出部１２は、制御部１４と電気的に接続されている。入力電圧検出部１２は、検出した入力電圧の電圧値を制御部１４に入力する。
この例では、入力電圧検出部１２が、太陽電池パネル２と平滑コンデンサ１１との間に接続されている。入力電圧検出部１２は、これに限ることなく、例えば、平滑コンデンサ１１と電力変換部１３との間に接続してもよい。入力電圧検出部１２は、入力電圧を検出可能な任意の構成でよい。
電力変換部１３は、平滑コンデンサ１１によって平滑された直流電圧を交流電圧に変換して電力系統４に出力する。電力変換部１３は、例えば、変換器２０と、変圧器２２と、を含む。変換器２０は、直流電圧を交流電圧に変換して変圧器２２に出力する。変圧器２２は、例えば、変換器２０から出力された交流電圧を変圧し、変圧後の交流電圧を電力系統４に出力する。
変換器２０には、例えば、自励式の変換器が用いられる。変換器２０は、例えば、スイッチング素子を含み、スイッチング素子のオン・オフによって、直流電圧を交流電圧に変換する。変換器２０のスイッチング素子には、例えば、自己消弧型の素子が用いられる。より具体的には、例えば、ＧＴＯ（Gate Turn-Off thyristor）、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などが用いられる。
この例において、電力変換装置１０は、出力電流検出部１５と、系統電圧検出部１６と、をさらに備えている。
出力電流検出部１５は、電力変換部１３から出力される出力電流の電流値を検出する。出力電流検出部１５は、制御部１４と電気的に接続されている。出力電流検出部１５は、検出した出力電流の電流値を制御部１４に入力する。
系統電圧検出部１６は、電力系統４の系統電圧の電圧値を検出する。系統電圧検出部１６は、制御部１４と電気的に接続されている。系統電圧検出部１６は、検出した系統電圧の電圧値を制御部１４に入力する。
制御部１４は、例えば、ＣＰＵやＭＰＵなどのプロセッサである。制御部１４は、例えば、図示を省略したメモリから所定のプログラムを読み出し、そのプログラムを逐次処理することによって、電力変換装置１０の各部を統括的に制御する。プログラムを記憶したメモリは、制御部１４内に設けてもよいし、制御部１４と別に設け、制御部１４と電気的に接続してよい。
制御部１４は、電力変換部１３と電気的に接続されている。制御部１４は、電力変換部１３による電力の変換を制御する。制御部１４は、例えば、変換器２０のスイッチング素子と電気的に接続される。制御部１４は、例えば、スイッチング素子のオン・オフを制御する。これにより、制御部１４は、例えば、直流電圧を電力系統４に応じた電圧及び周波数の交流電圧に変換する。
また、制御部１４は、第１動作モードと、第２動作モードと、を有する。第１動作モードは、入力電圧検出部１２によって検出された電圧値が判定値以上の時に、有効電力を電力系統４に出力するモードである。第１動作モードは、例えば、ＰＶ（Photovoltaic）運転モードである。第２動作モードは、電圧値が判定値未満の時に、無効電力を電力系統４に出力するモードである。第２動作モードは、例えば、ＳＶＣ（static var compensator）運転モードである。
制御部１４は、入力電圧検出部１２によって検出された入力電圧の電圧値が、予め設定された判定値以上であるか否かを判定する。そして、制御部１４は、入力電圧の電圧値が判定値以上である場合に第１動作モードを実行し、判定値未満である場合に第２動作モードを実行する。制御部１４は、例えば、入力電圧が判定値以上か否かの判定を定期的に行う。または、入力電圧検出部１２から入力される入力電圧の電圧値を実質的に連続的に参照してもよい。
判定値は、例えば、太陽電池パネル２の発電量に応じて設定される。すなわち、制御部１４は、十分な発電量が得られている時に、有効電力を電力系統４に出力する第１動作モードを実行し、十分な発電量が得られていない時に、無効電力を電力系統４に出力する第２動作モードを実行する。より詳しくは、制御部１４は、晴天時の日中など発電量の大きい時に第１動作モードを実行し、曇天時や夜間などの発電量の小さい時に第２動作モードを実行する。
なお、「電力を電力系統４に出力する」には、送電線などに電力を供給するいわゆる逆潮流の他に、配電盤や分電盤などを介して系統負荷（電子機器など）に電力を供給する場合も含むものとする。
制御部１４は、第１動作モードにおいて、例えば、電力系統４の交流電力に同期した交流電力に変換するように、変換器２０のスイッチング素子をオン・オフ制御する。すなわち、制御部１４は、例えば、変換器２０によって変換される交流電力の電圧、周波数及び位相などを、電力系統４の交流電力に合わせる。これにより、変換器２０によって変換された交流電力が、有効電力として電力系統４に出力される。
制御部１４は、第２動作モードにおいて、例えば、出力電流検出部１５によって検出された出力電流の電流値と、系統電圧検出部１６によって検出された系統電圧の電圧値と、に基づいて、電力系統４に出力する無効電力を決定する。そして、制御部１４は、決定した無効電力に応じて変換器２０のスイッチング素子をオン・オフ制御する。これにより、変換器２０によって変換された交流電力が、無効電力として電力系統４に出力される。これにより、例えば、電力系統４の無効電力を制御することができる。例えば、電力系統４の安定度を高めることができる。
第２動作モードにおいては、平滑コンデンサ１１の直流電圧が、変換器２０によって交流電圧に変換される。この時、変換器２０のスイッチング素子のオン・オフによって、平滑コンデンサ１１が充電される。従って、平滑コンデンサ１１の電圧値は、第２動作モードにおいても所定値以上に維持される。
制御部１４は、入力電圧の電圧値が判定値未満であると判定した場合、判定値未満であると判定した時点から所定時間以内に第１動作モードから第２動作モードに遷移する。
制御部１４は、例えば、判定値未満であると判定したことに応答して、第１動作モードを停止する。すなわち、電力系統４への有効電力の出力を停止する。制御部１４は、例えば、判定値未満であると判定した時点から計時を開始し、判定値未満であると判定した時点から所定時間経過した時点において、第２動作モードを開始する。すなわち、電力系統４への無効電力の出力を開始する。
このように、制御部１４は、例えば、入力電圧の電圧値が判定値未満であると判定した時点から所定時間経過した時点において、第１動作モードから第２動作モードに遷移する。また、制御部１４は、例えば、入力電圧の電圧値が判定値未満であると判定した時点において、第１動作モードを停止させる。すなわち、第１動作モードを停止させた時点から第２動作モードを開始するまでの間は、第１動作モード及び第２動作モードのそれぞれと異なる動作モードである。制御部１４は、例えば、所定時間が経過する前に、入力電圧の電圧値が判定値以上に復帰した場合、再び第１動作モードを実行する。
第１動作モードから第２動作モードに遷移するまでの所定時間は、例えば、平滑コンデンサ１１の容量や電力変換部１３の構成などに応じて設定される。制御部１４は、例えば、平滑コンデンサ１１の電圧（蓄積された電荷）が、所定値よりも低くなる前に、第１動作モードから第２動作モードに遷移する。すなわち、制御部１４は、入力電圧の電圧値が第１判定値以上であるか否かを判定し、第１判定値未満であると判定した場合に、入力電圧の電圧値（平滑コンデンサ１１の電圧値）が、第１判定値よりも低い第２判定値に達した時点において、第１動作モードから第２動作モードに遷移すると言うこともできる。
なお、入力電圧の電圧値が判定値未満であると判定した時点において第１動作モードを停止させることなく、所定時間が経過した時点において、第１動作モードから第２動作モードに連続的に遷移してもよい。但し、上記のように、入力電圧の電圧値が判定値未満であると判定した時点で、第１動作モードを停止させる。これにより、例えば、所定時間が経過するまでの間において、平滑コンデンサ１１に蓄積された電荷の消費量を抑えることができる。
次に、電力変換装置１０の動作について説明する。
図２は、第１の実施形態に係る電力変換装置の動作の一例を模式的に表すフローチャートである。
図２に表したように、電力変換装置１０の制御部１４は、第１動作モードしている時に、定期的または実質的に連続的に、入力電圧の電圧値が判定値以上か否かを判定する。
判定値以上であると判定した場合、制御部１４は、第１動作モードを継続する。一方、判定値未満であると判定した場合、制御部１４は、第１動作モードを停止し、所定時間の計時を開始する。
制御部１４は、入力電圧の電圧値が判定値未満の状態で所定時間が経過した場合、経過した時点において第２動作モードの実行を開始する。一方、制御部１４は、所定時間の計時を開始した後、入力電圧の電圧値が判定値以上に復帰した場合、再び第１動作モードを実行する。また、制御部１４は、第２動作モードの実行中において、入力電圧の電圧値が判定値以上になった場合、第２動作モードから第１動作モードに遷移する。制御部１４は、以下、同様の処理を繰り返す。
例えば、ＰＶ運転モードとＳＶＣ運転モードとを含む電力変換装置において、ＰＶ運転を停止した後、所定時間以上経過してからＳＶＣ運転を実行するものがある。この場合、コンデンサの電圧が低下してしまうため、ＳＶＣ運転を開始する前に、コンデンサを充電する初期充電回路が必要となる。
これに対して、本実施形態に係る電力変換装置１０では、入力電圧の電圧値が判定値未満であると判定した時点から、所定時間以内に第１動作モードから第２動作モードに遷移する。すなわち、平滑コンデンサ１１の電圧が所定値よりも低くなる前に、第１動作モードから第２動作モードに遷移する。これにより、本実施形態に係る電力変換装置１０では、初期充電回路を省略することができる。電力変換装置１０において、部品点数を削減することができる。例えば、電力変換装置１０の製造コストを抑えることができる。
また、本実施形態に係る電力変換装置１０では、入力電圧の電圧値が判定値未満であると判定した時点から、所定時間経過した後に、第２動作モードに遷移する。これにより、例えば、雲の加減などによって判定値付近で発電量が上下した場合に、制御部１４が第１動作モードと第２動作モードとに短い周期で何度も切り替わってしまうことを抑制することができる。
図３は、第１の実施形態に係る電力変換装置の別の動作の一例を模式的に表すフローチャートである。
図３に表したように、この例では、制御部１４が、第１動作モードしている時に、定期的または実質的に連続的に、入力電圧の電圧値が判定値以上か否かを判定し、判定値未満であると判定した場合に、その判定の時点において、第１動作モードから第２動作モードに連続的に遷移する。
このように、所定時間を空けることなく、判定値未満と判定した時点で即座に制御部１４を第１動作モードから第２動作モードに遷移させてもよい。この場合には、例えば、平滑コンデンサ１１の電圧の低下をより適切に抑えることができる。例えば、所定時間経過した後に第２動作モードに遷移するモードと、即座に第２動作モードに遷移するモードと、を設け、ユーザが任意に選択できるようにしてもよい。
このように、電力変換装置１０の制御方法は、入力電圧の電圧値が判定値以上か否かを判定する工程と、判定値未満であると判定した時点から所定時間以内に制御部１４を第１動作モードから第２動作モードに遷移させる工程と、を含んでいればよい。
（第２の実施の形態）
図４は、第２の実施形態に係る電力変換装置を模式的に表すブロック図である。
図４に表したように、電力変換装置１１０は、通信部１８をさらに備える。なお、電力変換装置１１０において、上記第１の実施形態と機能・構成上同一のものについては、同符号を付し、詳細な説明を省略する。
通信部１８は、電力変換装置１１０の外部の機器と通信を行う。通信部１８は、例えば、電力系統４の電力を制御するコントローラと通信を行う。通信部１８は、制御部１４と電気的に接続されている。通信部１８は、例えば、制御部１４からの指示に応じて外部機器と通信を行い、外部機器からの指令信号を受信する。そして、通信部１８は、受信した指令信号を制御部１４に入力する。指令信号には、例えば、電力系統４の系統電圧の情報などが含まれる。通信部１８は、例えば、モデムやルータなどである。通信部１８の通信形態は、有線でもよいし無線でもよい。
図５は、第２の実施形態に係る電力変換装置の動作の一例を表す模式図である。
図５に表したように、制御部１４は、外部から入力される指令信号に応じて、入力電圧の判定値を変化させる。
制御部１４は、例えば、電力変換装置１１０への流入電流が進相になるキャパシティブモード（無効電力供給モード）の時に、判定値を通常時よりも高くする。すなわち、制御部１４は、系統電圧を押し上げるモードの時に、判定値を通常時よりも高くする。
また、制御部１４は、例えば、電力変換装置１１０への流入電流が遅相になるインダクティブモード（無効電力消費モード）の時に、判定値を通常時よりも低くする。すなわち、制御部１４は、系統電圧を引き下げるモードの時に、判定値を通常時よりも低くする。
この場合、指令信号には、例えば、電力系統４の電圧と電流との位相差などが含まれる。制御部１４は、例えば、指令信号に含まれる位相差の情報を基に、キャパシティブモードかインダクティブモードかを判断し、その結果に応じて判定値を設定する。なお、例えば、判定値自体を指令信号に含めてもよい。
例えば、上記第１の実施形態の電力変換装置１０のように、判定値が一定である場合には、キャパシティブモード時の判定値を設定する必要がある。すなわち、最も高い判定値に設定する必要がある。
これに対して、本実施形態に係る電力変換装置１１０では、例えば、通常時及びインダクティブモードの時に、キャパシティブモードの時よりも低い判定値を設定することができる。すなわち、より低い入力電圧まで第１動作モードで動作させることができる。例えば、第１動作モードの利用率を拡大することができる。例えば、発電に寄与する時間をより長くすることができる。
なお、外部機器から指令信号を受ける電力変換装置１１０では、例えば、入力電圧の電圧値に関係なく、外部機器からの指令に応じて制御部１４を第１動作モードから第２動作モードに遷移させることもできる。例えば、系統電圧の変動幅が大きい時に、指令信号に応じて電力変換装置１１０を第１動作モードから第２動作モードに遷移させてもよい。
また、例えば、複数台の電力変換装置１１０を連動させて動作させる際に、指令信号に応じて、少なくとも１つの電力変換装置１１０を第２動作モードで動作させ、残りを第１動作モードで動作させることにより、各電力変換装置１１０の動作に起因して生じる無効電力を制御できるようにしてもよい。
実施形態によれば、初期充電回路を削減することができる電力変換装置及びその制御方法が提供される。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、電力変換装置に含まれる、平滑コンデンサ、入力電圧検出部、電力変換部、制御部、出力電流検出部、及び、系統電圧検出部などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
その他、本発明の実施の形態として上述した電力変換装置及びその制御方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての電力変換装置及びその制御方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

Claims (5)

  1. 直流電源から入力される直流の入力電圧を平滑化する平滑コンデンサと、
    前記入力電圧の電圧値を検出する入力電圧検出部と、
    前記平滑コンデンサによって平滑された直流電圧を交流電圧に変換して電力系統に出力する電力変換部と、
    前記電力変換部の前記変換を制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、前記入力電圧検出部によって検出された前記電圧値が判定値以上の時に、有効電力を前記電力系統に出力する第１動作モードと、前記電圧値が前記判定値未満の時に、無効電力を前記電力系統に出力する第２動作モードと、を有し、前記第１動作モードで動作している時に、前記電圧値が前記判定値以上か否かを判定し、前記判定値未満であると判定した場合、前記第１動作モードの動作を停止し、所定時間の計時を開始し、前記判定値未満の状態で前記所定時間が経過した場合、判定した時点から所定時間経過した時点において、前記平滑コンデンサの電圧が所定値よりも低くなる前に、前記第１動作モードから前記第２動作モードに遷移し、前記所定時間の経過の前に前記電圧値が前記判定値以上に復帰した場合、再び前記第１動作モードの動作を実行する電力変換装置。
  2. 前記制御部は、外部から入力される指令信号に応じて、前記判定値を変化させる請求項１記載の電力変換装置。
  3. 前記電力変換部から出力される出力電流の電流値を検出する出力電流検出部と、
    前記電力系統の系統電圧の電圧値を検出する系統電圧検出部と、
    をさらに備え、
    前記制御部は、前記第２動作モードにおいて、前記出力電流検出部によって検出された前記出力電流の前記電流値と、前記系統電圧検出部によって検出された前記系統電圧の前記電圧値と、に基づいて、前記電力系統に出力する前記無効電力を決定する請求項１記載の電力変換装置。
  4. 前記直流電源は、太陽電池パネルである請求項１記載の電力変換装置。
  5. 直流電源から入力される直流の入力電圧を平滑化する平滑コンデンサと、前記入力電圧の電圧値を検出する入力電圧検出部と、前記平滑コンデンサによって平滑された直流電圧を交流電圧に変換して電力系統に出力する電力変換部と、前記電力変換部の前記変換を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記入力電圧検出部によって検出された前記電圧値が判定値以上の時に、有効電力を前記電力系統に出力する第１動作モードと、前記電圧値が前記判定値未満の時に、無効電力を前記電力系統に出力する第２動作モードと、を有する電力変換装置の制御方法であって、
    前記第１動作モードで動作している時に、前記入力電圧の前記電圧値が前記判定値以上か否かを判定する工程と、
    前記判定値未満であると判定した場合、前記第１動作モードの動作を停止し、所定時間の計時を開始し、前記判定値未満の状態で前記所定時間が経過した場合、判定した時点から所定時間経過した時点において、前記平滑コンデンサの電圧が所定値よりも低くなる前に、前記制御部を前記第１動作モードから前記第２動作モードに遷移させ、前記所定時間の経過の前に前記電圧値が前記判定値以上に復帰した場合、再び前記第１動作モードの動作を実行させる工程と、
    を含む電力変換装置の制御方法。
JP2015542436A 2013-10-15 2013-10-15 電力変換装置及びその制御方法 Active JP6210649B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2013/078011 WO2015056309A1 (ja) 2013-10-15 2013-10-15 電力変換装置及びその制御方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2015056309A1 JPWO2015056309A1 (ja) 2017-03-09
JP6210649B2 true JP6210649B2 (ja) 2017-10-11

Family

ID=52827782

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015542436A Active JP6210649B2 (ja) 2013-10-15 2013-10-15 電力変換装置及びその制御方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9722458B2 (ja)
EP (1) EP3059653B1 (ja)
JP (1) JP6210649B2 (ja)
CN (1) CN105765478B (ja)
WO (1) WO2015056309A1 (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11530852B2 (en) * 2014-11-25 2022-12-20 B. Medical Systems S.a.r.l. Cooling device
US11442483B2 (en) * 2016-03-04 2022-09-13 Hyaxiom, Inc. Fuel cell power plant with real and reactive power modes
FR3054384B1 (fr) * 2016-07-21 2018-08-17 Sagemcom Energy & Telecom Sas Procede pour recuperer une energie excedentaire dans une centrale de production d'energie electrique
WO2018069960A1 (ja) * 2016-10-11 2018-04-19 東芝三菱電機産業システム株式会社 電力変換装置及びその運転方法
KR102577911B1 (ko) 2018-11-16 2023-09-14 상라오 징코 솔라 테크놀러지 디벨롭먼트 컴퍼니, 리미티드 전력변환장치, 이를 구비하는 태양광 모듈, 및 태양광 시스템
WO2021009848A1 (ja) * 2019-07-16 2021-01-21 東芝三菱電機産業システム株式会社 電力変換システム
WO2021117192A1 (ja) * 2019-12-12 2021-06-17 東芝三菱電機産業システム株式会社 電力変換装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62200413A (ja) * 1986-02-28 1987-09-04 Toshiba Corp 電力変換装置の制御装置
JP3382434B2 (ja) * 1995-09-22 2003-03-04 キヤノン株式会社 電池電源の電圧制御装置および電圧制御方法
JP2002112459A (ja) * 2000-09-29 2002-04-12 Canon Inc 太陽電池モジュールおよび発電装置
US7126294B2 (en) * 2002-01-31 2006-10-24 Ebara Corporation Method and device for controlling photovoltaic inverter, and feed water device
US7034513B2 (en) * 2003-09-03 2006-04-25 Delta Electronics, Inc. Power supply having efficient low power standby mode
KR20080106198A (ko) * 2006-01-27 2008-12-04 가부시키가이샤 산샤덴키세이사쿠쇼 태양광 발전 인버터
JP2009169800A (ja) * 2008-01-18 2009-07-30 Meidensha Corp 太陽光発電システムの制御装置
US8754549B2 (en) * 2008-07-24 2014-06-17 Mitsubishi Electric Corporation Power conversion device
ES2385912T3 (es) * 2009-04-17 2012-08-03 Sma Solar Technology Ag Procedimiento y dispositivo para conectar una planta fotovoltaica a una red de corriente alterna
WO2011104882A1 (ja) * 2010-02-26 2011-09-01 東芝三菱電機産業システム株式会社 太陽光発電システム
JP2011193685A (ja) 2010-03-16 2011-09-29 Tokyo Electric Power Co Inc:The パワーコンディショナ
WO2011159786A1 (en) * 2010-06-15 2011-12-22 Advanced Energy Industries, Inc. Systems and methods for dynamic power compensation, such as dynamic power compensation using synchrophasors
JP5659290B2 (ja) * 2011-02-23 2015-01-28 東芝三菱電機産業システム株式会社 太陽光発電システム
CN102360237B (zh) * 2011-08-19 2014-03-12 蔡朝进 开关式功率调整装置
JP5864999B2 (ja) * 2011-10-12 2016-02-17 株式会社ダイヘン 電力計測装置、インバータ制御回路、系統連系インバータシステム、および、電力計測方法
TWI438602B (zh) * 2011-12-02 2014-05-21 Ind Tech Res Inst 最大功率點追蹤控制器、最大功率點追蹤系統和最大功率點追蹤方法
US20130155738A1 (en) * 2011-12-19 2013-06-20 General Electric Company System and method for controlling reactive power in a power conversion system

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2015056309A1 (ja) 2017-03-09
CN105765478A (zh) 2016-07-13
EP3059653A1 (en) 2016-08-24
CN105765478B (zh) 2018-11-20
EP3059653A4 (en) 2017-06-21
WO2015056309A1 (ja) 2015-04-23
US9722458B2 (en) 2017-08-01
US20160233787A1 (en) 2016-08-11
EP3059653B1 (en) 2020-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6210649B2 (ja) 電力変換装置及びその制御方法
Li et al. Design and test of a new droop control algorithm for a SMES/battery hybrid energy storage system
TWI548192B (zh) 逆變裝置及其控制方法
JP7301997B2 (ja) 最適化器、太陽光発電システム、及び太陽電池モジュールのためのｉｖ曲線スキャニング方法
US9866144B2 (en) Three port converter with dual independent maximum power point tracking and dual operating modes
US10056847B2 (en) Hybrid power conversion system and method of determining efficiency using the same
JP2014063282A (ja) パワーコンディショナ及びその制御方法
JP2016512419A (ja) 電力変換に対するブリッジモードを判定するための方法および装置
JPWO2016125292A1 (ja) Ｄｃ−ｄｃコンバータ、電力変換装置、発電システムおよびｄｃ−ｄｃ変換方法
KR101388698B1 (ko) 전력 변환 장치와 그 동작 방법 및 태양광 발전 시스템
JP5589141B2 (ja) 太陽光発電システムの運転制御装置
JP2017189005A (ja) 蓄電装置
JP6316152B2 (ja) パワーコンディショナ
US20150244250A1 (en) Regulation of an electronic voltage adapter module
JP6216066B2 (ja) 電力制御システムの制御方法、電力制御システム、及び電力制御装置
KR101469354B1 (ko) 인버터 장치 및 태양광 발전 시스템
CN115411771A (zh) 一种光伏发电***和光伏发电***的控制方法
Agrawal et al. A novel converter using MPPT algorithm and acceleration factor for standalone PV system
US20140301113A1 (en) Solar power supply apparatus and method of controlling power supply thereof
JP6625469B2 (ja) 電力制御装置
JP2020127339A (ja) 電力システムおよび電力変換装置
WO2014198044A1 (en) Battery energy storage system and controlling method
JP6343434B2 (ja) 電力変換装置及び電力変換方法
JP6372642B2 (ja) 無効電力制御装置、無効電力制御方法及びプログラム
TWI674724B (zh) 發電系統和升壓單元

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170323

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170519

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170601

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170727

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170911

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170911

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6210649

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250