JP6635671B2 - Power converter - Google Patents
Power converter Download PDFInfo
- Publication number
- JP6635671B2 JP6635671B2 JP2015082587A JP2015082587A JP6635671B2 JP 6635671 B2 JP6635671 B2 JP 6635671B2 JP 2015082587 A JP2015082587 A JP 2015082587A JP 2015082587 A JP2015082587 A JP 2015082587A JP 6635671 B2 JP6635671 B2 JP 6635671B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power
- value
- voltage
- command value
- smaller
- 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
Links
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims description 61
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 52
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 39
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 12
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 37
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 21
- 230000008859 change Effects 0.000 description 11
- 230000004044 response Effects 0.000 description 8
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 3
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
- Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Description
この発明は、太陽電池などの分散型電源を電力系統と連系して動作させる系統連系用の電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power interconnection device for system interconnection that operates a distributed power source such as a solar cell in connection with an electric power system.
太陽光発電や風力発電に代表される分散型電源が増加する一方、その分散型電源の発電電力量は天候に左右されるため、出力の不安定性から一時的な電力系統からの電力の逼迫、不足が発生する恐れがある。そこで、電力系統を安定化するため、蓄電池が注目を浴びており、分散型電源の電力量不足時の補償のために、太陽電池と畜電池を組み合わせて発電可能な電力変換装置の開発が進んでいる。 While distributed power sources such as solar power and wind power are increasing, the amount of power generated by these distributed power sources is affected by the weather, so output instability causes temporary tightness in power from the power grid, Shortage may occur. Therefore, storage batteries are attracting attention in order to stabilize the power system, and in order to compensate for the shortage of power of the distributed power supply, the development of power converters that can generate power by combining solar cells and storage batteries is progressing. In.
このような場合において、インバータを複数台設置し、系統事故時にも蓄電池から自立負荷に対してエネルギーを間断なく送り続けることが可能なように、複数台のインバータの内の少なくとも1台は自立運転時にも利用できるインバータとし、蓄電池からこの1台のインバータを介して自立負荷に対して電力供給できるように接続先切り替え用の開閉器を設けた電力変換装置が開発されている(例えば、下記の特許文献1参照)。 In such a case, at least one of the plurality of inverters is operated independently so that a plurality of inverters are installed and energy can be continuously transmitted from the storage battery to the independent load even in the event of a system failure. A power conversion device has been developed which is an inverter that can be used at any time and is provided with a switch for switching a connection destination so that power can be supplied from a storage battery to an independent load via this one inverter (for example, the following converter). Patent Document 1).
しかしながら、上記の特許文献1に記載のものでは、自立運転用の負荷に対しては電力を常時供給するような構成とはなっておらず、電力系統で事故が発生した際に、これに応じて自立運転用の負荷に分散型電源から電力を供給するように電力切り替えを行う構成なので、電力系統で事故が発生した場合には、その切り替え時に一定時間にわたって自立運転用の負荷に電力を供給できなくなる。
However, the configuration described in
また、太陽電池を電力系統と連系する電力変換装置には、電力系統の電圧の異常時においても電力系統を解列せずに一定時間動作を継続し、電力系統の電圧の復帰時に速やかに電力送電を行える機能が要求されているため(FRT要件:Fault Ride Through)、一定期間、電力変換装置は電力系統と解列することができない。 In addition, the power converter that connects the solar cell to the power system continues to operate for a certain period of time without disconnecting the power system even when the voltage of the power system is abnormal, and quickly when the voltage of the power system returns. Since a function that can perform power transmission is required (FRT requirement: Fault Ride Through), the power conversion device cannot be disconnected from the power system for a certain period.
したがって、その間は、電力系統の瞬時電圧低下によって使用中の機器が停止もしくはリスタートすることになるが、その機器の種類が、常に電力供給が必要となるサーバーなどの常用の機器である場合には、多大な被害につながる恐れがある。 Therefore, during that time, the equipment in use will be stopped or restarted due to the instantaneous voltage drop of the power system, but if the type of equipment is a regular equipment such as a server that always requires power supply, Can cause enormous damage.
このような常用の機器に対しては、その対策として、従来、専用の無停電電源装置(UPS:Uninterruptible Power Supply)が備えられるが、蓄電池が高価であるため、長時間にわたってバックアップするにはコストが問題となる。 Conventionally, a dedicated uninterruptible power supply (UPS) is provided as a countermeasure for such a common device. However, since the storage battery is expensive, backup for a long time is costly. Is a problem.
この発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、電力系統の事故発生時にも常用の機器に対して無瞬断で電力を供給することができ、かつ高価な蓄電池の容量を抑えつつ、長時間のバックアップを実現することが可能な電力変換装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and can supply power to a normal device without an instantaneous interruption even when a power system accident occurs, and suppresses the capacity of an expensive storage battery. It is another object of the present invention to provide a power converter capable of realizing a long-term backup.
本願の第1の発明に係る電力変換装置は、直流電圧を出力する分散型電源の入力電圧を異なる電圧に変圧してDCリンク用コンデンサに出力可能な第1のDC/DCコンバータと、蓄電池と上記DCリンク用コンデンサとの間で互いに電力を双方向に流せる第2のDC/DCコンバータと、上記DCリンク用コンデンサを入力源として電力系統と連系して運転する第1のDC/ACインバータと、上記DCリンク用コンデンサを入力源として停電対策が必要な常用負荷に対して電力を供給する第2のDC/ACインバータと備えるとともに、上記第1、第2のDC/DCコンバータおよび上記第1、第2のDC/ACインバータを制御するコントローラを含み、上記コントローラは、上記蓄電池の放電を系統事故時にのみ実行する第1の制御モードを実行するものであり、上記分散型電源は最大電力点に追従して制御されており、上記第1の制御モードを実行する場合、上記コントローラには、上記DCリンク用コンデンサの電圧を検出して得られるDCリンク電圧とこのDCリンク電圧の目標値となる目標電圧とを比較し、上記DCリンク電圧が上記目標電圧よりも小さい場合には電力指令値を現在値よりも小さく、上記目標電圧よりも大きい場合には電力指令値を現在値よりも大きくするように、上記第1のDC/ACインバータの出力電力指令値を決定する制御部と、上記目標電圧よりも大きい値に設定された第1の閾値と上記DCリンク電圧とを比較し、上記DCリンク電圧が上記第1の閾値よりも小さい場合には発電抑制電力指令値を現在値よりも小さく、上記第1の閾値よりも大きい場合には発電抑制電力指令値を現在値よりも大きくするように、上記分散型電源の発電抑制電力指令値を決定する制御部と、上記目標電圧よりも小さい値に設定された第2の閾値と上記DCリンク電圧とを比較し、上記DCリンク電圧が上記第2の閾値よりも小さい場合には充電電力指令値を現在値よりも大きく、上記第2の閾値よりも大きい場合には充電電力指令値を現在値より小さくするように、上記第1のDC/ACインバータの放電を停止して上記電力系統から上記DCリンク用コンデンサを充電するための充電電力指令値を決定する制御部と、上記第2の閾値よりも小さい値に設定された第3の閾値と上記DCリンク電圧とを比較し、上記DCリンク電圧が上記第3の閾値よりも小さい場合には蓄電池の放電電力指令値を現在値よりも大きく、上記第3の閾値よりも大きい場合には同蓄電池の放電電力指令値を現在値よりも小さくするように、上記第2のDC/DCコンバータが放電する上記蓄電池の放電電力指令値を決定する制御部と、が構成されていることを特徴としている。
また、本願の第2の発明に係る電力変換装置は、直流電圧を出力する分散型電源の入力電圧を異なる電圧に変圧してDCリンク用コンデンサに出力可能な第1のDC/DCコンバータと、蓄電池と上記DCリンク用コンデンサとの間で互いに電力を双方向に流せる第2のDC/DCコンバータと、上記DCリンク用コンデンサを入力源として電力系統と連系して運転する第1のDC/ACインバータと、上記DCリンク用コンデンサを入力源として停電対策が必要な常用負荷に対して電力を供給する第2のDC/ACインバータと備えるとともに、上記第1、第2のDC/DCコンバータおよび上記第1、第2のDC/ACインバータを制御するコントローラを含み、上記コントローラは、上記電力系統からの買電電力を一定値以下に抑えるために実行する第2の制御モードを実行するものであり、上記分散型電源は最大電力点に追従して制御されており、上記第2の制御モードを実行する場合、上記コントローラには、上記DCリンク用コンデンサの電圧を検出して得られるDCリンク電圧とこのDCリンク電圧の目標値となる目標電圧とを比較し、上記DCリンク電圧が上記目標電圧よりも小さい場合には蓄電池の放電電力指令値を現在値よりも大きく、上記目標電圧よりも大きい場合には放電電力指令値を現在値よりも小さくするように、上記第2のDC/DCコンバータが上記蓄電池から放電する放電電力指令値を決定する制御部と、上記目標電圧よりも大きい値に設定された第4の閾値と上記DCリンク電圧とを比較し、上記DCリンク電圧が上記第4の閾値よりも小さい場合には分散型電源の発電抑制電力指令値を現在値よりも小さく、上記第4の閾値よりも大きい場合には分散型電源の発電抑制電力指令値を現在値よりも大きくするように、上記分散型電源の発電抑制電力指令値を決定する制御部と、上記電力系統から購入する買電電力を検出し、この検出した買電電力と買電電力目標値とを比較し、上記買電電力が買電電力目標値よりも小さい場合には第1のDC/ACインバータの出力電力指令値を現在値よりも小さく、上記買電電力目標値よりも大きい場合には第1のDC/ACインバータの出力電力指令値を現在値よりも大きくするように、上記第1のDC/ACインバータの出力電力指令値を決定する制御部と、上記目標電圧よりも小さい値に設定された第5の閾値と上記DCリンク電圧とを比較し、上記DCリンク電圧が上記第5の閾値よりも小さい場合にはインバータ出力電力抑制指令値を現在値よりも大きく、上記第5の閾値よりも大きい場合にはインバータ出力電力抑制指令値を現在値よりも小さくするように、上記第1のDC/ACインバータの出力電力を低下させるインバータ出力電力抑制指令値を決定する制御部と、上記第5の閾値よりも小さい値に設定された第6の閾値と上記DCリンク電圧とを比較し、上記DCリンク電圧が上記第6の閾値よりも小さい場合には充電電力指令値を現在値よりも大きく、上記第6の閾値よりも大きい場合には充電電力指令値を現在値よりも小さくするように、上記第1のDC/ACインバータの放電を停止して上記電力系統から上記DCリンク用コンデンサを充電するための充電電力指令値を決定する制御部と、が構成されていることを特徴としている。
また、本願の第3の発明に係る電力変換装置は、直流電圧を出力する分散型電源の入力電圧を異なる電圧に変圧してDCリンク用コンデンサに出力可能な第1のDC/DCコンバータと、蓄電池と上記DCリンク用コンデンサとの間で互いに電力を双方向に流せる第2のDC/DCコンバータと、上記DCリンク用コンデンサを入力源とする第1のDC/ACインバータと、第2のDC/ACインバータと、上記第1、第2のDC/DCコンバータおよび上記第1、第2のDC/ACインバータを制御するコントローラと、上記第1のDC/ACインバータを電力系統または常用負荷に択一的に接続する第1の切替器と、上記第2のDC/ACインバータを上記電力系統または上記常用負荷に択一的に接続する第2の切替器とを備え、上記コントローラは、上記第1、第2のDC/ACインバータの出力電力容量、上記常用負荷の消費電力、および上記電力系統に供給する電力の大きさに応じて上記第1、第2のDC/ACインバータの少なくとも一つが接続されるように上記第1、第2の切替器による接続切り替え制御を実行するとともに、上記蓄電池の放電を系統事故時にのみ実行する第1の制御モードと、上記電力系統からの買電電力を一定値以下に抑えるために実行する第2の制御モードとの少なくとも一方を実行するものであることを特徴としている。
The power converter according to the first invention of the present application comprises a first DC / DC converter capable of transforming an input voltage of a distributed power supply that outputs a DC voltage to a different voltage and outputting the converted voltage to a DC link capacitor; A second DC / DC converter that allows electric power to flow bidirectionally between the DC link capacitor and a first DC / AC inverter that operates in conjunction with a power system using the DC link capacitor as an input source And a second DC / AC inverter that supplies power to a service load requiring a power failure countermeasure using the DC link capacitor as an input source, and the first and second DC / DC converters and the second DC / DC converter. 1. A first control including a controller for controlling a second DC / AC inverter, wherein the controller executes discharge of the storage battery only at the time of a system failure. The distributed power supply is controlled so as to follow a maximum power point. When the first control mode is executed, the voltage of the DC link capacitor is supplied to the controller. The detected DC link voltage is compared with a target voltage that is a target value of the DC link voltage. If the DC link voltage is smaller than the target voltage, the power command value is smaller than the current value. A control unit for determining the output power command value of the first DC / AC inverter so as to make the power command value larger than the current value when the voltage is larger than the target voltage; and setting the output power command value to a value larger than the target voltage. Comparing the set first threshold value with the DC link voltage, and when the DC link voltage is smaller than the first threshold value, sets the power generation suppression power command value smaller than a current value; A control unit that determines the power generation suppression power command value of the distributed power supply so as to make the power generation suppression power command value larger than the current value when the power generation suppression power command value is larger than the current value, and a control unit that is set to a value smaller than the target voltage. And comparing the DC link voltage with the DC link voltage. When the DC link voltage is smaller than the second threshold, the charging power command value is larger than the current value, and when the DC link voltage is larger than the second threshold, Control for stopping the discharging of the first DC / AC inverter and determining a charging power command value for charging the DC link capacitor from the power system so that the charging power command value becomes smaller than the current value. And comparing the DC link voltage with a third threshold set to a value smaller than the second threshold, and when the DC link voltage is smaller than the third threshold, the discharge power of the storage battery. Command When the value is larger than the current value and larger than the third threshold value, the second DC / DC converter discharges the storage battery so that the discharge power command value of the storage battery becomes smaller than the current value. And a control unit for determining a discharge power command value.
Further, the power converter according to the second invention of the present application is a first DC / DC converter capable of transforming an input voltage of a distributed power supply that outputs a DC voltage to a different voltage and outputting the converted voltage to a DC link capacitor, A second DC / DC converter that allows electric power to flow in both directions between the storage battery and the DC link capacitor; and a first DC / DC converter that operates in connection with the power system using the DC link capacitor as an input source. An AC inverter, and a second DC / AC inverter for supplying power to a service load requiring a power failure countermeasure using the DC link capacitor as an input source, and the first and second DC / DC converters and A controller for controlling the first and second DC / AC inverters, wherein the controller suppresses purchased power from the power system to a certain value or less. The distributed power supply is controlled so as to follow a maximum power point. When the second control mode is executed, the controller includes: The DC link voltage obtained by detecting the voltage of the DC link capacitor is compared with a target voltage which is a target value of the DC link voltage. If the DC link voltage is smaller than the target voltage, the discharge power of the storage battery A discharge power command value that the second DC / DC converter discharges from the storage battery so that the command value is larger than the current value and is larger than the target voltage so that the discharge power command value is smaller than the current value. And comparing the DC link voltage with a fourth threshold set to a value larger than the target voltage, and determining that the DC link voltage is smaller than the fourth threshold. In this case, the power generation suppression power command value of the distributed power source is smaller than the current value, and when the power generation suppression power command value of the distributed power source is larger than the fourth threshold value, A control unit that determines a power generation suppression power command value of the distributed power source, detects purchased power to be purchased from the power system, compares the detected purchased power with a purchased power target value, Is smaller than the current purchase power target value, the output power command value of the first DC / AC inverter is smaller than the current value, and if the output power command value is larger than the purchase power target value, the first DC / AC inverter A control unit for determining the output power command value of the first DC / AC inverter so as to make the output power command value of the first DC / AC inverter larger than the current value; and a fifth threshold value set to a value smaller than the target voltage. And above DC link voltage If the DC link voltage is smaller than the fifth threshold value, the inverter output power suppression command value is larger than the current value. If the DC link voltage is larger than the fifth threshold value, the inverter output power suppression command value is set to the current value. A control unit for determining an inverter output power suppression command value for reducing the output power of the first DC / AC inverter so as to make the output power smaller than the first DC / AC inverter, and a sixth unit set to a value smaller than the fifth threshold value. Is compared with the DC link voltage, and when the DC link voltage is smaller than the sixth threshold, the charging power command value is larger than the current value, and when the DC link voltage is larger than the sixth threshold, Charging power for charging the DC link capacitor from the power system by stopping discharging of the first DC / AC inverter so as to make the charging power command value smaller than the current value. A controller for determining a decree value, is characterized by being composed.
The power converter according to the third invention of the present application is a first DC / DC converter capable of transforming an input voltage of a distributed power supply that outputs a DC voltage to a different voltage and outputting the converted voltage to a DC link capacitor; A second DC / DC converter that allows electric power to flow bidirectionally between the storage battery and the DC link capacitor, a first DC / AC inverter that uses the DC link capacitor as an input source, and a second DC / DC converter. / AC inverter, a controller for controlling the first and second DC / DC converters and the first and second DC / AC inverters, and selecting the first DC / AC inverter as a power system or a regular load. A first switch for connecting the first DC / AC inverter to the power system or the service load, and a second switch for connecting the second DC / AC inverter to the power system or the service load. The controller controls the first and second DC / AC inverters according to the output power capacity of the first and second DC / AC inverters, the power consumption of the service load, and the amount of power supplied to the power system. A first control mode for executing connection switching control by the first and second switches so that at least one of the inverters is connected, and discharging the storage battery only at the time of a system failure; And at least one of a second control mode that is executed to suppress the purchased power to a predetermined value or less.
第1の発明に係る電力変換装置によれば、電力系統に併設される系統連系用の分散型電源である太陽電池および蓄電池を連系し、蓄電池の放電を系統事故時にのみ実行する第1の制御モードを採用することで、電力系統の異常時においても常用負荷へ無瞬断で電力を供給して長時間のバックアップを実現することができる。
また、第2の発明に係る電力変換装置によれば、電力系統からの買電電力を一定値以下に抑えるピークカット運転を実行する第2の制御モードを採用することで、電力系統3からの買電電力を制限して余分な支出を抑えることができ、しかも、このピークカット運転中でも常用負荷に対して必要な電力を安定して供給することができる。
また、第1、第2の発明に係る電力変換装置は、いずれも1つの筐体でインバータ方式の無停電電源装置と系統連系用インバータの両機能を同時に満足することができ、省スペース化が期待できる。
さらに、第3の発明に係る電力変換装置によれば、上記の第1の制御モードと第2の制御モードのいずれであっても、第1、第2の切替器の接続を切り替えることで、大きな電力を要する常用負荷への電力供給や、大きな発電容量をもつ太陽電池からの発電電力の売電、電力系統への供給能力の向上などを図ることができる。
According to the power conversion device of the first invention, the first battery system connects the solar battery and the storage battery, which are distributed power supplies for grid connection, which are provided in the power system, and discharges the storage battery only at the time of a system failure. By adopting the control mode described above, power can be supplied to the service load without an instantaneous interruption even when the power system is abnormal, and a long-time backup can be realized.
Further, according to the power converter according to the second aspect of the present invention, by adopting the second control mode for executing the peak cut operation that suppresses the power purchased from the power system to a certain value or less, the power conversion from the
Further, the power converters according to the first and second inventions can simultaneously satisfy both functions of the inverter type uninterruptible power supply and the grid interconnection inverter in a single housing, and save space. Can be expected.
Furthermore, according to the power converter according to the third invention, in any of the first control mode and the second control mode, by switching the connection of the first and second switches, It is possible to supply electric power to a regular load requiring a large amount of electric power, sell electric power generated from a solar cell having a large electric power generation capacity, improve the supply capacity to a power system, and the like.
実施の形態1.
図1はこの実施の形態における電力変換装置の構成図である。
この実施の形態1の電力変換装置は、太陽電池1の入力を異なる電圧に変圧してDCリンク用コンデンサ8に出力可能なDC/DCコンバータ6と、蓄電池2とDCリンク用コンデンサ8との間に接続されて互いに電力を送電および充電が可能な双方向DC/DCコンバータ7とを備える。この場合、DC/DCコンバータ6および双方向DC/DCコンバータ7は、それぞれ直流入力を昇圧してDCリンク用コンデンサ8に出力可能な昇圧型チョッパを利用している。
FIG. 1 is a configuration diagram of a power conversion device according to this embodiment.
The power converter according to the first embodiment includes a DC /
なお、上記のDC/DCコンバータ6が特許請求の範囲における第1のDC/DCコンバータに、上記の双方向DC/DCコンバータ7が特許請求の範囲における第2のDC/DCコンバータにそれぞれ対応している。
The DC /
更に、この実施の形態1の電力変換装置は、DCリンク用コンデンサ8を入力源としてその直流を交流に変換し、連系用リレー12を介して電力系統3へ送電する系統連系用インバータ9と、DCリンク用コンデンサ8を入力源としその直流を交流に変換して自立用リレー13を介して常に電力供給が必要となる機器(以下、常用負荷という)4へ送電する定電圧インバータ10を備えている。また、連系用リレー12と電力系統3の間には必要に応じて接続される一般的な負荷(以下、一般負荷という)11が取り付けられる。
Further, the power conversion device according to the first embodiment uses a
そして、上記の連系用リレー12は、電力系統3が正常時にはオンとなり、また、電力系統3が系統事故等の異常が発生した場合には連系運転を停止させるためにオフされる。また、自立用リレー13は電力系統3の正常時と異常時のいずれの場合でも常にオンされている。
Then, the
この実施の形態1では、各インバータ9、10は、フルブリッジ2レベル方式に代表されるPWMインバータで構成されている。そして、上記の各コンバータ6、7および各インバータ9、10はコントローラ5によってその動作が制御される。
In the first embodiment, each of the
なお、上記の系統連系用インバータ9が特許請求の範囲における第1のDC/ACインバータに、上記の定電圧インバータ10が特許請求の範囲における第2のDC/ACインバータにそれぞれ対応している。
The
なお、この実施の形態1では、上記の各DC/DCコンバータ6、7はそれぞれ昇圧型チョッパを用いているが、これに限らず降圧型チョッパも利用可能である。また、各インバータ9、10については、PWMインバータを使用しているが、これに限らず、他のインバータの方式として、例えば3レベルインバータに代表されるマルチレベルインバータ方式も利用できる。
In the first embodiment, each of the DC /
また、上記の各DC/DCコンバータ6、7および各インバータ9、10に用いるスイッチング用半導体にはIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)や、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effective Transistor)などに代表される自己消弧形の半導体スイッチング素子を適用することができる。
The switching semiconductor used in each of the DC /
このスイッチング半導体は、図1に示すようにMOSFETを利用しており、それぞれ並列にフリーホイールダイオードが接続されている。なお、MOSFETを利用する場合は、フリーホイールダイオードを並列接続する代わりに、寄生ダイオードを利用することもできる。 This switching semiconductor uses a MOSFET as shown in FIG. 1, and a freewheel diode is connected in parallel to each MOSFET. When a MOSFET is used, a parasitic diode can be used instead of connecting freewheel diodes in parallel.
この実施の形態1における電力変換装置は、蓄電池2の残量をできるだけ長期にわたって確保するために、電力系統3の事故発生などの系統異常が発生した場合にのみ蓄電池2からの放電を実施して常用負荷4に対して常に安定した電力供給を行う。このように、蓄電池2からの放電が系統事故時にのみ実施されるようにするためには、各負荷4、11への電力供給の優先順位が、太陽電池1、電力系統3、蓄電池2の順になるような制御モードを採用する。そして、このような制御モードが特許請求の範囲における第1の制御モードに対応している。
The power conversion device according to the first embodiment discharges from the
以下、この第1の制御モードについて、図2〜図8を用いて説明する。なお、各図中の矢印内の数値は電力の大きさの絶対値を示している。また、矢印の向きは電力の流れる方向を示している。 Hereinafter, the first control mode will be described with reference to FIGS. Numerical values in the arrows in each figure indicate the absolute value of the magnitude of the power. The direction of the arrow indicates the direction in which power flows.
図2はこの実施の形態1における動作状態X−1での電力の流れを示している。
最大電力点に追従するように制御されている太陽電池1の発電電力が常用負荷4および一般負荷11の合計の消費電力を上回っている場合、系統連系用インバータ9は放電し、太陽電池1の発電電力と両負荷4、11の全消費電力との差分となる余剰電力を電力系統3に対して売電できる。
FIG. 2 shows the flow of power in the operation state X-1 according to the first embodiment.
If the generated power of the
図3はこの実施の形態1における動作状態X−2での電力の流れを示している。
最大電力点に追従するように制御されている太陽電池1の発電電力が常用負荷4の消費電力を上回っているが、一般負荷11の消費電力まで賄えない場合、系統連系用インバータ9は太陽電池1の発電電力と常用負荷4の消費電力の差分を放電し、一般負荷11に対する不足電力分は電力系統3から供給を受ける。
FIG. 3 shows a power flow in the operation state X-2 in the first embodiment.
If the generated power of the
図4はこの実施の形態1における動作状態X−3での電力の流れを示している。
最大電力点に追従するように制御されている太陽電池1の発電電力が常用負荷4の消費電力を下回っている場合、系統連系用インバータ9はDCリンク用コンデンサ8の充電動作を行い、電力系統3から両負荷4、11に対する不足電力分の供給を受ける。
FIG. 4 shows the flow of power in the operation state X-3 according to the first embodiment.
If the generated power of the
図5はこの実施の形態1における動作状態X−4での電力の流れを示している。
太陽電池1が発電していない場合、系統連系用インバータ9はDCリンク用コンデンサ8の充電動作を行い、両負荷4、11の全消費電力を電力系統3から供給を受ける。
FIG. 5 shows a flow of electric power in the operation state X-4 in the first embodiment.
When the
図6はこの実施の形態1における動作状態X−5での電力の流れを示している。
電力系統3は系統事故により利用できない状態にある。このとき、太陽電池1の発電電力量が常用負荷4の消費電力を上回っている間は、系統連系用インバータ9は停止もしくはFRT要件を満足するように継続動作を実施し、太陽電池1の出力電力が常用負荷4の消費電力を賄うレベルまで出力が抑制される。
FIG. 6 shows the flow of electric power in the operation state X-5 according to the first embodiment.
The
図7はこの実施の形態1における動作状態X−6での電力の流れを示している。
電力系統3は系統事故により利用できない状態にある。このとき、太陽電池1の発電電力量が常用負荷4の消費電力を下回っている間は、系統連系用インバータ9は停止もしくはFRT要件を満足するように継続動作を実施する一方、双方向DC/DCコンバータ7は、常用負荷4の消費電力と太陽電池1の出力電力との差を賄うように、蓄電池2からの出力電力が制御される。
FIG. 7 shows a flow of power in the operation state X-6 in the first embodiment.
The
図8はこの実施の形態1における動作状態X−7での電力の流れを示している。
電力系統3は系統事故により利用できない状態にある。このとき、太陽電池1は発電を停止しており、系統連系用インバータ9は停止もしくはFRT要件を満足するように継続動作を実施する一方、双方向DC/DCコンバータ7は、常用負荷4の消費電力を全て賄うように蓄電池2からの出力電力が制御される。
FIG. 8 shows a power flow in the operation state X-7 in the first embodiment.
The
このように、この実施の形態1において、コントローラ5は、上記のX−1〜X−7の7つの動作状態を少なくとも満足するための制御を行っている。ここで、系統連系用インバータ9は、出力電流を目標電流に制御する電流制御型電圧インバータ方式で動作しており、また定電圧インバータ10は、出力電圧を目標電圧に制御する電圧制御型電圧インバータ方式で動作している。
As described above, in the first embodiment, the
そのため、コントローラ5は、DCリンク用コンデンサ8の電圧(以下、DCリンク電圧という)Vlinkを検出しており、このDCリンク電圧Vlinkが制御目標となる目標電圧Vth1になるように系統連系用インバータ9の出力電力つまりは出力電流を制御している。
Therefore, the
図9にコントローラ5による系統連系用インバータ9の出力制御のブロック図を示す。
DCリンク電圧Vlinkと目標電圧Vth1の偏差より制御器51により系統連系用インバータ9の出力電力を定める出力電力指令値を決定する。制御器51は、比例制御や比例積分制御に代表される制御手段を有している。上記の出力電力指令値とは、例えば系統連系用インバータ9が出力する電力値、もしくは系統連系用インバータ9が出力する目標電流値である。制御器51で得られた上記の出力電力指令値は、リミッタ61によりその上限値および下限値がそれぞれ制限される。
FIG. 9 shows a block diagram of the output control of the
The controller 51 determines an output power command value that determines the output power of the
太陽電池1の出力を制御するDC/DCコンバータ6は、山登り法に代表される最大電力点追従制御を実施している。ここで、前記動作状態X−5(図6)のように太陽電池1の発電量が各インバータ9、10の最大出力電力を上回った場合、DCリンク電圧Vlinkが上昇する。このため、DCリンク電圧Vlinkが目標電圧Vth1より高い値に予め設定された太陽電池抑制閾値Vth2(>Vth1)を超えた場合には、太陽電池1の出力電圧を最大電力点電圧Vmppよりも高い電圧に制御することにより発電電力を抑制する。この時、DCリンク電圧Vlinkは太陽電池抑制閾値Vth2に制御される。
The DC /
図10にコントローラ5によるDC/DCコンバータ6の太陽電池1の出力電力抑制制御のブロック図を示す。
DCリンク電圧Vlinkと太陽電池抑制閾値Vth2の偏差より制御器52によりDC/DCコンバータ6の発電抑制電力を定める発電抑制電力指令値を決定する。上記の発電抑制電力指令値とは、例えば太陽電池電圧の制御目標電圧を最大電力点電圧Vmppから開放電圧側に変更させる電圧変化量、もしくは太陽電池の出力電流を減少させる電流変化量である。制御器52で得られた上記の発電抑制電力指令値は、リミッタ62によりその上限値および下限値がそれぞれ制限される。
FIG. 10 shows a block diagram of control for suppressing the output power of the
The controller 52 determines the power generation suppression power command value that determines the power generation suppression power of the DC /
次に、前記動作状態X−3(図4)のように、太陽電池1の発電量が常用負荷4の消費電力を下回った場合、DCリンク電圧Vlinkは降下する。このため、DCリンク電圧Vlinkが目標電圧Vth1以下の値に予め設定された太陽電池不足閾値Vth3(<Vth1)を下回った場合、系統連系用インバータ9がDCリンク用コンデンサ8の充電動作を開始する。上記の太陽電池不足閾値Vth3が目標電圧Vth1と同じ値とした場合には、充放電切り替えが連続的に円滑に行える。この時、DCリンク電圧Vlinkは太陽電池不足閾値Vth3に制御される。
Next, as in the operation state X-3 (FIG. 4), when the amount of power generated by the
図11にコントローラ5による系統連系用インバータ9の充電電力制御のブロック図を示す。
DCリンク電圧Vlinkと太陽電池不足閾値Vth3の偏差より制御器53により系統連系用インバータ9の充電電力を定める充電電力指令値を決定する。上記の充電電力指令値とは、例えば系統連系用インバータ9が充電する電力値そのもの、もしくは系統連系用インバータ9が充電する目標電流値である。制御器53で得られた上記の充電電力指令値は、リミッタ63によりその上限値および下限値がそれぞれ制限される。
FIG. 11 shows a block diagram of the charging power control of the
The controller 53 determines a charging power command value for determining the charging power of the
次に、前記動作状態X−6(図7)のように、電力系統3が系統事故により異常な状態であるとき、系統連系用インバータ9による充放電能力が大きく損なわれる。このとき、太陽電池1の発電量が常用負荷4の消費電力を下回る場合、DCリンク電圧Vlinkは太陽電池不足閾値Vth3よりも更に降下する。DCリンク電圧Vlinkが太陽電池不足閾値Vth3よりも低く予め設定された系統不足閾値Vth4(<Vth3)を下回った場合、双方向DC/DCコンバータ7が蓄電池2の放電動作を開始する。このとき、DCリンク電圧Vlinkは系統不足閾値Vth4に制御される。
Next, when the
図12にコントローラ5による双方向DC/DCコンバータ7の放電電力制御のブロック図を示す。
DCリンク電圧Vlinkと系統不足閾値Vth4の偏差より制御器54により双方向DC/DCコンバータ7の蓄電池2からの放電電力を定める放電電力指令値を決定する。上記の放電電力指令値とは、例えば双方向DC/DCコンバータ7が蓄電池2から放電させる電力値そのもの、もしくは双方向DC/DCコンバータ7が蓄電池2から放電させる目標電流値である。制御器54で得られた上記の放電電力指令値は、リミッタ64によりその上限値および下限値がそれぞれ制限される。
FIG. 12 shows a block diagram of the control of the discharge power of the bidirectional DC /
The controller 54 determines a discharge power command value for determining the discharge power of the bidirectional DC /
また、図13に示す動作状態X−8のように、電力系統3が異常であるために系統連系用インバータ9の充放電能力が大きく損なわれており、かつ太陽電池1の発電電力および蓄電池2の最大放電電力の合計が常用負荷4の消費電力を下回る場合、DCリンク電圧Vlinkは系統不足閾値Vth4よりも更に降下する。そして、DCリンク電圧Vlinkが系統不足閾値Vth4よりも低い値に予め設定された下限値Vth5(<Vth4)まで下がったときには、コントローラ5は過負荷と判断して電力変換装置の動作を停止する。
Further, as in the operation state X-8 shown in FIG. 13, since the
図14はこの実施の形態1において、電力系統3の事故発生などの系統異常が発生した場合にのみ蓄電池2からの放電を実施して常用負荷4に対して常に安定した電力供給を行う第1の制御モードを実施する場合の、DCリンク電圧Vlinkの変化に対する太陽電池1の制御状態、蓄電池2の放電状態、および系統連系用インバータ9の充放電動作状態をまとめたものである。以下、図14を用いてこれらの動作状態について説明する。
FIG. 14 shows a first embodiment in which the
DCリンク電圧Vlinkが目標電圧Vth1に制御されている基本状態である状態Cから、太陽電池1の最大発電電力が系統連系用インバータ9の放電限界を超えた場合、DCリンク電圧Vlinkが上昇し、状態Bを経由して状態Aに移行する。これに応じて、DCリンク電圧Vlinkが太陽電池抑制閾値Vth2に制御されるように太陽電池1の発電電力が抑制される。
When the maximum generated power of the
次に、基本状態である状態Cから太陽電池1の発電電力量が常用負荷4の消費電力量を下回った場合、DCリンク電圧Vlinkが減少して状態Dを経由して状態Eに移行する。これに応じて、系統連系用インバータ9はDCリンク用コンデンサ8へのり充電動作を開始し、DCリンク電圧Vlinkが太陽電池不足閾値Vth3に制御されるように電力系統3より電力の供給を受ける。
Next, when the amount of power generated by the
次に、電力系統3に瞬時電圧低下、あるいは停電が発生し、かつ太陽電池1の発電電力量が常用負荷4の消費電力量を下回った場合には、DCリンク電圧Vlinkは状態Eから更に減少し、状態Fを経由して状態Gに移行する。これに応じて、双方向DC/DCコンバータ7が出力動作を開始し、DCリンク電圧Vlinkが系統不足閾値Vth4に制御されるように蓄電池2の放電を行う。
Next, when an instantaneous voltage drop or a power failure occurs in the
次に、電力系統3に瞬時電圧低下、もしくは停電が発生し、かつ太陽電池1の発電電力量と蓄電池2の合計の最大放電電力が、常用負荷4の消費電力量を下回った場合には、DCリンク電圧Vlinkは状態Gから更に減少し、状態Hを経由して状態Iに移行する。これに応じて、コントローラ5は、過負荷と判断して装置の動作を停止する。
Next, when an instantaneous voltage drop or a power failure occurs in the
以上のように、この実施の形態1では、電力系統3に併設される系統連系用の分散型電源である太陽電池1および蓄電池2を連系し、各負荷4、11への電力供給の優先順位を太陽電池1、電力系統3、蓄電池2の順になるような第1の制御モードを採用することで、電力系統3の異常時においても常用負荷4へ無瞬断で電力を供給して長時間のバックアップを実現することができる。
As described above, in the first embodiment, the
また、一般的な太陽電池用のパワーコンディショナは、太陽電池電圧を昇圧するDC/DCコンバータと系統に連係するDC/ACインバータで構成されており、個別の場合は5種の変換器が必要であるのに対して、この実施の形態1では、2つのDC/DCコンバータ6、7と2つのインバータ9、10の4種の変換器を備えることで、常時、インバータ方式の無停電電源装置と系統連系用インバータの両機能を満足することができるので、省スペース化、低コスト化が期待できる。
A general power conditioner for a solar cell is composed of a DC / DC converter that boosts the solar cell voltage and a DC / AC inverter that is linked to the system. On the other hand, in the first embodiment, by providing four types of converters, two DC /
実施の形態2.
この実施の形態2における電力変換装置の基本的な構成は、図1に示した実施の形態1の場合と同じであるので、ここでは詳しい説明は省略する。
The basic configuration of the power conversion device according to the second embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 1, and therefore, detailed description is omitted here.
この実施の形態2における電力変換装置は、電力系統3から電力供給を受ける買電電力をゼロ、もしくは一定値以下になるように抑える制御を行う、いわゆるピークカット運転を行う。このように、電力系統3からの買電電力を抑えるためには、電力系統3のピークカット運転が蓄電池2の放電により実現されるように、各負荷4、11への電力供給の優先順位が太陽電池1、蓄電池2、電力系統3の順になるような制御モードを採用する。そして、このような制御モードが特許請求の範囲における第2の制御モードに対応している。
The power converter according to the second embodiment performs a so-called peak cut operation in which control is performed to suppress the purchased power supplied from the
以下、この第2の制御モードについて、図2および図15〜図17を用いて説明する。なお、各図中の矢印内の数値は電力の大きさの絶対値を示している。また、矢印の向きは電力の流れる方向を示している。なお、ここでは電力系統3からの買電電力をゼロとした場合を例とし、太陽電池1の発電状態、常用負荷4および一般負荷11の消費電力と電力系統3の受電電力の流れを説明する。
Hereinafter, the second control mode will be described with reference to FIG. 2 and FIGS. Numerical values in the arrows in each figure indicate the absolute value of the magnitude of the power. The direction of the arrow indicates the direction in which power flows. Here, taking the case where the purchased power from the
図2はこの実施の形態2における動作状態Y−1での電力の流れを示している。
最大電力点に追従するように制御されている太陽電池1の発電電力が常用負荷4および一般負荷11の消費電力を上回っている場合、系統連系用インバータ9は放電し、太陽電池1の発電電力と両負荷4、11の全消費電力との差分となる余剰電力を電力系統3に対して売電できる。
FIG. 2 shows the flow of electric power in the operation state Y-1 according to the second embodiment.
If the power generated by the
図15はこの実施の形態2における動作状態Y−2での電力の流れを示している。
最大電力点に追従するように制御されている太陽電池1の発電電力が常用負荷4の消費電力を上回っているが、一般負荷11の消費電力まで賄えない場合、双方向DC/DCコンバータ7は、常用負荷4と一般負荷11の全消費電力と太陽電池1の発電電力との差分を蓄電池2から放電させ、太陽電池1の発電電力と蓄電池2の放電電力をDCリンク用コンデンサ8で合成し、系統連系用インバータ9は一般負荷11に、定電圧インバータ10は常用負荷4にそれぞれ消費電力分を送電する。
FIG. 15 shows a flow of electric power in the operation state Y-2 according to the second embodiment.
If the generated power of the
図16はこの実施の形態2における動作状態Y−3での電力の流れを示している。
最大電力点に追従するように制御されている太陽電池1の発電電力と蓄電池2の最大放電電力の合計が、常用負荷4の消費電力を上回っているものの、一般負荷11と常用負荷4との合計の消費電力を下回っている場合、電力系統3からその不足電力分の供給を受ける。
FIG. 16 shows a flow of electric power in the operation state Y-3 according to the second embodiment.
Although the sum of the generated power of the
図17はこの実施の形態2における動作状態Y−4での電力の流れを示している。
最大電力点に追従するように制御されている太陽電池1の発電電力と蓄電池2の最大放電電力の合計が常用負荷4の消費電力を下回っている場合、系統連系用インバータ9はDCリンク用コンデンサ8への充電動作を開始し、電力系統3から一般負荷11の消費電力と常用負荷4の消費電力に対する不足電力分の供給を受ける。
FIG. 17 shows a flow of electric power in the operation state Y-4 in the second embodiment.
When the sum of the generated power of the
なお、この実施の形態2においても、系統事故時の電力の流れは、実施の形態1で示したX−5、X−6、X−7と同様であるので詳しい説明は省略する。 Note that, also in the second embodiment, the flow of power at the time of a system failure is the same as that of X-5, X-6, and X-7 shown in the first embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.
このように、この実施の形態2において、コントローラ5は、少なくともY−1〜Y4およびX5〜X7の7つの動作状態を満足するための制御を行っている。ここで、系統連系用インバータ9は、出力電流を目標電流に制御する電流制御型電圧インバータ方式で動作しており、また定電圧インバータ10は、出力電圧を目標電圧に制御する電圧制御型電圧インバータ方式で動作している。
As described above, in the second embodiment, the
そのため、コントローラ5は、DCリンク用コンデンサ8のDCリンク電圧Vlinkを検出しており、このDCリンク電圧Vlinkが制御目標となる目標電圧Vth6となるように蓄電池2が放電する電力を制御している。
Therefore, the
図18にコントローラ5による双方向DC/DCコンバータ7の出力制御のブロック図を示す。
DCリンク電圧Vlinkと目標電圧Vth6の偏差より制御器55により双方向DC/DCコンバータ7が蓄電池2から放電する放電電力を定める放電電力指令値を決定する。制御器55は比例制御や比例積分制御に代表される制御手段を有している。上記の放電電力指令値とは、例えば双方向DC/DCコンバータ7により蓄電池2から出力される目標電力値もしくは目標電流値である。制御器55で得られた上記の放電電力指令値は、リミッタ65によりその上限値および下限値がそれぞれ制限される。
FIG. 18 shows a block diagram of output control of the bidirectional DC /
The controller 55 determines a discharge power command value that determines the discharge power at which the bidirectional DC /
太陽電池1の出力を制御するDC/DCコンバータ6は、山登り法に代表される最大電力点追従制御を実施している。ここで、前記動作状態X−5(図6)のように、太陽電池1の発電量が各インバータ9、10の最大出力電力を上回った場合、DCリンク電圧Vlinkは上昇する。このため、DCリンク電圧Vlinkが目標電圧Vth6より高い値に予め設定された太陽電池抑制閾値Vth7(>Vth6)を超えた場合には、太陽電池1の出力電圧を最大電力点電圧Vmppよりも高い電圧に制御することにより発電電力を抑制する。この時、DCリンク電圧Vlinkは太陽電池抑制閾値Vth7に制御される。
The DC /
図19にコントローラ5による太陽電池1の出力電力抑制制御のブロック図を示す。
DCリンク電圧Vlinkと太陽電池抑制閾値Vth7の偏差より制御器56により太陽電池1に対する発電抑制電力を定める発電抑制電力指令値を決定する。上記の発電抑制電力指令値とは、例えば太陽電池電圧の制御目標電圧を最大電力点電圧Vmppから開放電圧側に変更させる電圧変化量、もしくは太陽電池1の出力電流を減少させる電流減少量である。制御器56で得られた上記の発電抑制電力指令値は、リミッタ66によりその上限値および下限値がそれぞれ制限される。
FIG. 19 shows a block diagram of the output power suppression control of the
The controller 56 determines the power generation suppression power command value that determines the power generation suppression power for the
コントローラ5は、電力系統3に流れる買電電力Pgridを検出しており、この買電電力Pgridが制御目標となる目標買電電力Pth1となるように系統連系用インバータ9の出力電力、つまりは出力電流を決定する。
The
図20にコントローラ5による系統連系用インバータ9の買電電力制御のブロック図を示す。
買電電力Pgridと目標買電電力Pth1の偏差より制御器57により系統連系用インバータ9の出力電力を定める出力電力指令値を決定する。上記の出力電力指令値とは、例えば系統連系用インバータ9が出力する電力値、もしくは系統連系用インバータ9が出力する目標電流値である。制御器57で得られた上記の出力電力指令値は、リミッタ67によりその上限値および下限値がそれぞれ制限される。なお、この実施の形態2では、買電電力の目標値をゼロとして説明しているので、このとき、上記の目標買電電力Pth1は、“0”ということになる。
FIG. 20 shows a block diagram of the power purchase control of the
The controller 57 determines an output power command value that determines the output power of the
次に、前記動作状態Y−3(図16)のように、最大電力点に追従するように制御されている太陽電池1の発電電力と蓄電池2の最大放電電力の合計が、常用負荷4の消費電力を上回っているものの、一般負荷11と常用負荷4との合計の消費電力を下回っている場合、DCリンク電圧Vlinkは降下する。このため、DCリンク電圧Vlinkが目標電圧Vth6以下の値に予め設定された蓄電池不足閾値Vth8(<Vth6)を下回った場合、系統連系用インバータ9からの出力電力を抑制する制御を開始し、電力系統3からの電力供給が開始される。この時、DCリンク電圧Vlinkは蓄電池不足閾値Vth8に制御される。
Next, as in the operation state Y-3 (FIG. 16), the sum of the generated power of the
図21にコントローラ5による系統連系用インバータ9の出力電力抑制制御のブロック図を示す。
DCリンク電圧Vlinkと蓄電池不足閾値Vth8の偏差より制御器58により系統連系用インバータの出力電力の抑制値を定めるインバータ出力電力抑制指令値を決定する。上記のインバータ出力電力抑制指令値とは、例えば系統連系用インバータ9が抑制する出力電力値そのもの、もしくは系統連系用インバータ9が抑制する出力電流値である。制御器58で得られた上記のインバータ出力電力抑制指令値は、リミッタ68によりその上限値および下限値がそれぞれ制限される。
FIG. 21 shows a block diagram of the output power suppression control of the
The controller 58 determines an inverter output power suppression command value that determines the suppression value of the output power of the grid interconnection inverter based on the difference between the DC link voltage Vlink and the storage battery shortage threshold Vth8. The inverter output power suppression command value is, for example, the output power value itself suppressed by the
次に、前記動作状態Y−4(図17)のように、太陽電池1の発電電力と蓄電池2の最大放電出力の合計値が常用負荷4の消費電力を下回っている場合、系統連系用インバータ9の放電を停止したとしてもDCリンク電圧Vlinkは蓄電池不足閾値Vth8よりも更に降下する。DCリンク電圧Vlinkが蓄電池不足閾値Vth8よりも低く予め設定された直流電力不足閾値Vth9を下回った場合、系統連系用インバータ9はDCリンク用コンデンサ8の充電動作を開始し、電力系統3からDCリンク用コンデンサ8を充電する。この時、DCリンク電圧Vlinkは直流電力不足閾値Vth9に制御される。この直流電力不足閾値Vth9が上記の蓄電池不足閾値Vth8と同じ値とした場合、系統連系用インバータ9の充放電切り替えが連続的に円滑に実行できる。
Next, when the total value of the generated power of the
図22にコントローラ5による系統連系用インバータ9の充電電力制御のブロック図を示す。
DCリンク電圧Vlinkと直流電力不足閾値Vth9の偏差より制御器59により系統連系用インバータ9の電力系統3からの充電電力を定める充電電力指令値を決定する。上記の充電電力指令値とは、例えば系統連系用インバータ9が充電する出力電力値そのもの、もしくは系統連系用インバータ9が制御する充電電流値である。制御器59で得られた上記の充電電力指令値は、リミッタ69によりその上限値および下限値がそれぞれ制限される。
FIG. 22 is a block diagram of the charging power control of the
The controller 59 determines a charging power command value for determining the charging power from the
また、前記動作状態X−8(図13)のように、電力系統3が系統事故により異常な状態であるとき、系統連系用インバータ9の充放電能力が大きく損なわれる。このとき、太陽電池1の発電電力および蓄電池2の最大放電電力の合計が常用負荷4の消費電力を下回る場合、DCリンク電圧Vlinkは直流電力不足閾値Vth9よりも更に降下する。そして、DCリンク電圧Vlinkが直流電力不足閾値Vth9よりも低い値に予め設定された直流下限値Vth10(<Vth9)まで下がったときには、コントローラ5は過負荷と判断して電力変換装置の動作を停止する。
Further, when the
図23は、この実施の形態2において、電力系統3から電力供給を受ける買電電力をゼロ、もしくは一定値以下に抑える制御を行う、いわゆるピークカット運転を行う第2の制御モードを実施する場合の、DCリンク電圧Vlinkの変化に対する太陽電池1の制御状態、蓄電池2の放電状態、および系統連系用インバータ9の充放電動作状態をまとめたものである。以下、図23を用いてこれらの動作状態について説明する。
FIG. 23 shows a case where a second control mode for performing a so-called peak cut operation in which control for suppressing purchased power supplied from the
DCリンク電圧Vlinkが目標電圧Vth6に制御されている基本状態である状態Lから、太陽電池1の最大発電電力が系統連系用インバータ9の放電量を超えた場合、DCリンク電圧Vlinkが上昇し、状態Kを経由して状態Jに移行する。これに応じて、DCリンク電圧Vlinkが太陽電池抑制閾値Vth7に制御されるように太陽電池1の発電電力が抑制される。
From the state L, which is the basic state in which the DC link voltage Vlink is controlled to the target voltage Vth6, when the maximum generated power of the
次に、基本状態である状態Lから太陽電池1の発電電力および蓄電池2の最大発電電力が常用負荷4と一般負荷11の合計の消費電力量を下回った場合、DCリンク電圧Vlinkは減少して状態Mを経由して状態Nに移行する。これに応じて、系統連系用インバータ9は放電電力が抑制され、DCリンク電圧Vlinkが蓄電池不足閾値Vth8に制御されるように電力系統3より一般負荷11へ電力の供給を受ける。
Next, when the generated power of the
次に、状態Nから太陽電池1の発電電力および蓄電池2の合計の最大発電電力が常用負荷4の消費電力量を下回った場合、DCリンク電圧Vlinkは更に減少し、状態Oを経由して状態Pに移行する。これに応じて、系統連系用インバータ9はDCリンク用コンデンサ8への充電動作を開始し、DCリンク電圧Vlinkが直流電力不足閾値Vth9に制御されるように電力系統3より電力の供給を受ける。
Next, when the total generated power of the
次に、電力系統3に瞬時電圧低下、もしくは停電が発生し、かつ太陽電池1の発電電力量と蓄電池2の合計の最大放電電力が常用負荷4の消費電力量を下回った場合には、DCリンク電圧Vlinkは状態Pから更に減少し、状態Qを経由して状態Rに移行する。これに応じて、コントローラ5は、過負荷と判断して装置の動作を停止する。
Next, when an instantaneous voltage drop or a power failure occurs in the
以上のように、この実施の形態2では、各負荷4、11への電力供給の優先順位を太陽電池1、蓄電池2、電力系統3の順になるような第2の制御モードを採用することで、電力系統3から購入する電力が一定電力を越えないように制御するピークカット運転を容易に実施することができる。しかも、このピークカット運転中でも常用負荷に対して必要な電力を安定して供給することができる。
As described above, in the second embodiment, by adopting the second control mode in which the priority order of power supply to each of the
実施の形態3.
この実施の形態3では、DCリンク電圧Vlinkを制御する際に使用する実施の形態1で示した目標電圧Vth1と太陽電池抑制閾値Vth2との間、あるいは、実施の形態2で示した目標電圧Vth6と太陽電池抑制閾値Vth7の間に、余剰電力充電閾値Vth11を設定する。
In the third embodiment, the target voltage Vth1 between the target voltage Vth1 and the solar cell suppression threshold Vth2 shown in the first embodiment used when controlling the DC link voltage Vlink, or the target voltage Vth6 shown in the second embodiment is used. The surplus power charging threshold Vth11 is set between the threshold value and the solar cell suppression threshold Vth7.
例えば、上記の実施の形態2において、余剰電力充電閾値Vth11を設定した場合について、太陽電池1の発電量が各インバータ9、10の出力電力を上回った場合、DCリンク電圧Vlinkは上昇を始める。ここで、DCリンク電圧Vlinkが上記の余剰電力充電閾値Vth11を超えた場合、双方向DC/DCコンバータ7は蓄電池2への充電動作を開始する。そして、この充電電力は、DCリンク電圧Vlinkが余剰電力充電閾値Vth11に制御されるように決定される。
For example, in the second embodiment, when the surplus power charging threshold value Vth11 is set and the power generation amount of the
しかし、蓄電池2への充電可能電力、常用負荷4、および一般負荷11の消費電力の合計よりも更に太陽電池1の発電電力が高い場合には、DCリンク電圧Vlinkは太陽電池抑制閾値Vth7まで更に上昇するので、これに応じて太陽電池1の発電電力の抑制が開始される。
However, when the power generated by the
図24にコントローラ5による双方向DC/DCコンバータ7の蓄電池2に対する余剰電力充電制御のブロック図を示す。
DCリンク電圧Vlinkと余剰電力充電閾値Vth11の偏差より制御器70により双方向DC/DCコンバータ7の蓄電池2に対する充電電力を定める充電電力指令値を決定する。制御器70で得られた上記の充電電力指令値は、リミッタ80によりその上限値および下限値がそれぞれ制限される。
FIG. 24 is a block diagram of control of surplus power charging of the
The controller 70 determines a charging power command value that determines the charging power for the
なお、図25はこの実施の形態3において、電力系統3から電力供給を受ける買電電力をゼロ、もしくは一定値以下に抑える制御を行う、いわゆるピークカット運転を行う第2の制御モードを実施する際に、余剰電力充電閾値Vth11を設定した場合のDCリンク電圧Vlinkの変化に対する太陽電池1の制御状態、蓄電池2の放電状態、および系統連系用インバータ9の充放電動作状態をまとめたものである。
FIG. 25 illustrates a second control mode in which the so-called peak cut operation is performed in the third embodiment in which control is performed to suppress the purchased power supplied from the
この実施の形態3によれば、実施の形態1あるいは実施の形態2の効果に加えて、太陽電池1の余剰電力を電力系統3へ逆潮流できない場合に蓄電池2への充電が可能となるので、太陽電池1の発電ロスを抑えることができる。
According to the third embodiment, in addition to the effect of the first or second embodiment, the
実施の形態4.
図26はこの実施の形態4における電力変換装置の構成図であり、図1に示した構成と対応もしくは相当する構成部分には同一の符号を付す。
FIG. 26 is a configuration diagram of a power conversion device according to the fourth embodiment. Components corresponding to or corresponding to the configuration shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
この実施の形態4の特徴は、系統連系用インバータ9を電力系統3または常用負荷4に択一的に接続する第1の切替器14と、定電圧インバータ10を電力系統3または常用負荷4に択一的に接続する第2の切替器15とを備え、コントローラ5は、第1、第2の切替器14、15による接続切り替えを制御するように構成されていることである。
その他の構成については、図1に示した場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。
The feature of the fourth embodiment is that a
The other configuration is the same as that shown in FIG. 1, and a detailed description is omitted here.
この実施の形態4において、通常状態では第1の切替器14は電力系統3への接続端子に、また第2の切替器15は常用負荷4への接続端子にそれぞれ接続されている。
In the fourth embodiment, in a normal state, the
ここで、常用負荷4の消費電力が定電圧インバータ10の出力可能限界を超えており、かつ太陽電池1の発電電力が十分大きくて常用負荷4の消費電力よりも高い値に予め設定される単独発電可能閾値を超えている場合、コントローラ5により第1の切替器14に対して接続先を変更する指令を与え、第1の切替器14の接続先を電力系統3から常用負荷4の接続端に切り替え、かつ系統連系用インバータ9は電圧制御型電圧インバータ方式で出力制御を行う。これにより、従来よりも大きな電力を要する常用負荷4を利用することができる。
Here, the power consumption of the
また、利用する常用負荷4が存在しない場合、コントローラ5により第2の切替器15に対して接続先を変更する指令を与え、第2の切替器15の接続先を常用負荷4の接続端から電力系統3に接続端に切り替え、かつ定電圧インバータ10は電流制御型電圧インバータ方式で出力制御を行う。これにより、従来よりも大きな発電容量をもつ太陽電池1の発電電力を売電可能となる。
If the
また、系統連系用インバータ9と定電圧インバータ10の出力電力容量が異なる場合は、常用負荷4の消費電力、一般負荷11の消費電力、および電力系統3へ供給する電力の大きさに応じて、系統連系用インバータ9と定電圧インバータ10の内、各出力電力を放電可能なインバータが選択されるように、第1、第2の切替器14、15により接続を切り替えることで、インバータと負荷を適宜選択することが可能となる。
When the output power capacities of the
例えば、系統連系用インバータ9の定格出力電力が2kVAであり、定電圧インバータ10の定格出力電力が4kVAである場合に、常用負荷4の消費電力が2kVA以下であるならば、系統連系用インバータ9が常用負荷4へ電力を供給するように第1の切替器14の接続を切り替え、また、定電圧インバータ10が電力系統3に電力を供給するように第2の切替器15の接続を切り替える。これにより、電力系統3への供給能力を向上することができ、また、系統連系用インバータ9と定電圧インバータ10の内、1台は小さい容量品を設置できるので、コストを抑えることが可能となる。
For example, if the rated output power of the
なお、この発明は、上記の実施の形態1〜4の構成のみに限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、各実施の形態1〜4の構成に変形を加えたり、構成を一部省略することができ、更に、各実施の形態1〜4を適宜に組み合わせることが可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to only the configurations of the above-described first to fourth embodiments, and may be modified or modified to the configurations of the first to fourth embodiments without departing from the spirit of the present invention. The configuration can be partially omitted, and the first to fourth embodiments can be appropriately combined.
例えば、上記の実施の形態1〜4では分散型電源として太陽電池1を採用しているが、これに限らず燃料電池や直流出力可能な風力発電用パワーコンディショナなどの他の分散型電源を用いることもでき、また、このような分散型電源と組み合わせれば、太陽電池1が発電しない天候時や時間であっても長時間のバックアップを実現できるので都合が良い。
For example, in the first to fourth embodiments, the
また、この実施の形態1〜4では、DCリンク用コンデンサ8には、2台のDC/DCコンバータ6、7を並列接続した構成としているが、DC/DCコンバータの入力数はこのような2台に限らず、3台以上のDC/DCコンバータを利用して多数の分散型電源と連携して動作させる構成とすることも可能である。
In the first to fourth embodiments, the
また、上記の実施の形態1では、コントローラ5は、図9〜図12に示す構成の制御部を備えたものとし、また、上記の実施の形態2では、コントローラ5は、図18〜図22に示す構成の制御部を備えたものとし、更に、上記の実施の形態3では、更に図24に示す構成の制御部を備えたものとしているが、これらの各制御部は、専用のハードウェアで構成するだけでなく、所定のプログラムをインストールするなどしてソフトウェアで構成することが可能である。
In the first embodiment, the
1 太陽電池、2 蓄電池、3 電力系統、4 常用負荷、5 コントローラ、
6 DC/DCコンバータ、7 双方向DC/DCコンバータ、
8 DCリンク用コンデンサ、
9 系統連系用インバータ(第1のDC/ACインバータ)、
10 定電圧インバータ(第2のDC/ACインバータ)、11 一般負荷、
14 第1の切替器、15 第2の切替器。
1 solar cell, 2 storage battery, 3 power system, 4 regular load, 5 controller,
6 DC / DC converter, 7 bidirectional DC / DC converter,
8 DC link capacitor,
9 Grid connection inverter (first DC / AC inverter),
10 constant voltage inverter (second DC / AC inverter), 11 general load,
14 first switch, 15 second switch.
Claims (10)
上記コントローラは、上記蓄電池の放電を系統事故時にのみ実行する第1の制御モードを実行するものであり、上記分散型電源は最大電力点に追従して制御されており、上記第1の制御モードを実行する場合、上記コントローラには、
上記DCリンク用コンデンサの電圧を検出して得られるDCリンク電圧とこのDCリンク電圧の目標値となる目標電圧とを比較し、上記DCリンク電圧が上記目標電圧よりも小さい場合には電力指令値を現在値よりも小さく、上記目標電圧よりも大きい場合には電力指令値を現在値よりも大きくするように、上記第1のDC/ACインバータの出力電力指令値を決定する制御部と、
上記目標電圧よりも大きい値に設定された第1の閾値と上記DCリンク電圧とを比較し、上記DCリンク電圧が上記第1の閾値よりも小さい場合には発電抑制電力指令値を現在値よりも小さく、上記第1の閾値よりも大きい場合には発電抑制電力指令値を現在値よりも大きくするように、上記分散型電源の発電抑制電力指令値を決定する制御部と、
上記目標電圧よりも小さい値に設定された第2の閾値と上記DCリンク電圧とを比較し、上記DCリンク電圧が上記第2の閾値よりも小さい場合には充電電力指令値を現在値よりも大きく、上記第2の閾値よりも大きい場合には充電電力指令値を現在値よりも小さくするように、上記第1のDC/ACインバータの放電を停止して上記電力系統から上記DCリンク用コンデンサを充電するための充電電力指令値を決定する制御部と、
上記第2の閾値よりも小さい値に設定された第3の閾値と上記DCリンク電圧とを比較し、上記DCリンク電圧が上記第3の閾値よりも小さい場合には蓄電池の放電電力指令値を現在値よりも大きく、上記第3の閾値よりも大きい場合には同蓄電池の放電電力指令値を現在値よりも小さくするように、上記第2のDC/DCコンバータが放電する上記蓄電池の放電電力指令値を決定する制御部と、
が構成されていることを特徴とする電力変換装置。 Both a first DC / DC converter capable of transforming an input voltage of a distributed power supply that outputs a DC voltage to a different voltage and outputting the converted voltage to a DC link capacitor, and a power supply between the storage battery and the DC link capacitor. A second DC / DC converter, a first DC / AC inverter operating in connection with a power system using the DC link capacitor as an input source, and a power failure countermeasure using the DC link capacitor as an input source. Having a second DC / AC inverter for supplying power to a required service load, and controlling the first and second DC / DC converters and the first and second DC / AC inverters Including
The controller executes a first control mode in which the storage battery is discharged only at the time of a system fault. The distributed power supply is controlled so as to follow a maximum power point. If you execute
A DC link voltage obtained by detecting the voltage of the DC link capacitor is compared with a target voltage which is a target value of the DC link voltage. If the DC link voltage is smaller than the target voltage, a power command value is obtained. A control unit that determines the output power command value of the first DC / AC inverter so that the power command value is larger than the current value when the current command value is smaller than the current value and is larger than the target voltage.
A first threshold set to a value greater than the target voltage is compared with the DC link voltage. If the DC link voltage is smaller than the first threshold, the power generation suppression power command value is set to a value lower than the current value. A control unit that determines a power generation suppression power command value of the distributed power supply so that the power generation suppression power command value is larger than a current value when the power generation suppression power command value is larger than the current value when the power generation suppression power command value is larger than the first threshold value.
A second threshold set to a value smaller than the target voltage is compared with the DC link voltage. If the DC link voltage is smaller than the second threshold, the charging power command value is set to a value smaller than a current value. If it is larger than the second threshold value, the discharging of the first DC / AC inverter is stopped and the DC link capacitor is disconnected from the power system so that the charging power command value becomes smaller than the current value. A control unit that determines a charging power command value for charging
A third threshold value set to a value smaller than the second threshold value is compared with the DC link voltage. If the DC link voltage is smaller than the third threshold value, a discharge power command value of the storage battery is set. larger than the current value, as in the case larger than the third threshold value smaller than the current value of the discharge power command value for the battery, the discharge power of the storage battery in which the second DC / DC converter to discharge A control unit for determining a command value;
The power converter characterized by the above.
上記コントローラは、上記電力系統からの買電電力を一定値以下に抑えるために実行する第2の制御モードを実行するものであり、上記分散型電源は最大電力点に追従して制御されており、上記第2の制御モードを実行する場合、上記コントローラには、
上記DCリンク用コンデンサの電圧を検出して得られるDCリンク電圧とこのDCリンク電圧の目標値となる目標電圧とを比較し、上記DCリンク電圧が上記目標電圧よりも小さい場合には蓄電池の放電電力指令値を現在値よりも大きく、上記目標電圧よりも大きい場合には放電電力指令値を現在値よりも小さくするように、上記第2のDC/DCコンバータが上記蓄電池から放電する放電電力指令値を決定する制御部と、
上記目標電圧よりも大きい値に設定された第4の閾値と上記DCリンク電圧とを比較し、上記DCリンク電圧が上記第4の閾値よりも小さい場合には分散型電源の発電抑制電力指令値を現在値よりも小さく、上記第4の閾値よりも大きい場合には分散型電源の発電抑制電力指令値を現在値よりも大きくするように、上記分散型電源の発電抑制電力指令値を決定する制御部と、
上記電力系統から購入する買電電力を検出し、この検出した買電電力と買電電力目標値とを比較し、上記買電電力が買電電力目標値よりも小さい場合には第1のDC/ACインバータの出力電力指令値を現在値よりも小さく、上記買電電力目標値よりも大きい場合には第1のDC/ACインバータの出力電力指令値を現在値よりも大きくするように、上記第1のDC/ACインバータの出力電力指令値を決定する制御部と、
上記目標電圧よりも小さい値に設定された第5の閾値と上記DCリンク電圧とを比較し、上記DCリンク電圧が上記第5の閾値よりも小さい場合にはインバータ出力電力抑制指令値を現在値よりも大きく、上記第5の閾値よりも大きい場合にはインバータ出力電力抑制指令値を現在値よりも小さくするように、上記第1のDC/ACインバータの出力電力を低下させるインバータ出力電力抑制指令値を決定する制御部と、
上記第5の閾値よりも小さい値に設定された第6の閾値と上記DCリンク電圧とを比較し、上記DCリンク電圧が上記第6の閾値よりも小さい場合には充電電力指令値を現在値よりも大きく、上記第6の閾値よりも大きい場合には充電電力指令値を現在値よりも小さくするように、上記第1のDC/ACインバータの放電を停止して上記電力系統から上記DCリンク用コンデンサを充電するための充電電力指令値を決定する制御部と、
が構成されていることを特徴とする電力変換装置。 Both a first DC / DC converter capable of transforming an input voltage of a distributed power supply that outputs a DC voltage to a different voltage and outputting the converted voltage to a DC link capacitor, and a power supply between the storage battery and the DC link capacitor. A second DC / DC converter, a first DC / AC inverter operating in connection with a power system using the DC link capacitor as an input source, and a power failure countermeasure using the DC link capacitor as an input source. Having a second DC / AC inverter for supplying power to a required service load, and controlling the first and second DC / DC converters and the first and second DC / AC inverters Including
The controller executes a second control mode executed to suppress the purchased power from the power system to a certain value or less, and the distributed power supply is controlled to follow a maximum power point. When executing the second control mode, the controller includes:
The DC link voltage obtained by detecting the voltage of the DC link capacitor is compared with a target voltage which is a target value of the DC link voltage. When the DC link voltage is smaller than the target voltage, the discharge of the storage battery is performed. A discharge power command that the second DC / DC converter discharges from the storage battery so that the power command value is larger than the current value and is larger than the target voltage so that the discharge power command value is smaller than the current value. A control unit for determining a value;
A fourth threshold set to a value larger than the target voltage is compared with the DC link voltage. If the DC link voltage is smaller than the fourth threshold, a power generation suppression power command value of the distributed power supply is determined. Is smaller than the current value and larger than the fourth threshold, the power generation suppression power command value of the distributed power supply is determined so that the power generation suppression power command value of the distributed power supply is made larger than the current value. A control unit;
The purchased power purchased from the power system is detected, and the detected purchased power is compared with the purchased power target value. If the purchased power is smaller than the purchased power target value, the first DC When the output power command value of the / AC inverter is smaller than the current value and larger than the purchased power target value, the output power command value of the first DC / AC inverter is made larger than the current value. A control unit for determining an output power command value of the first DC / AC inverter;
A fifth threshold value set to a value smaller than the target voltage is compared with the DC link voltage. If the DC link voltage is smaller than the fifth threshold value, the inverter output power suppression command value is set to a current value. Is greater than the fifth threshold value, the inverter output power suppression command to reduce the output power of the first DC / AC inverter so that the inverter output power suppression command value is smaller than the current value. A control unit for determining a value;
A sixth threshold value set to a value smaller than the fifth threshold value is compared with the DC link voltage. If the DC link voltage is smaller than the sixth threshold value, the charging power command value is set to a current value. If the power is greater than the sixth threshold, the first DC / AC inverter is stopped from discharging and the DC link is switched from the power system so that the charging power command value is smaller than the current value. A control unit for determining a charging power command value for charging the capacitor for
The power converter characterized by the above.
上記コントローラは、上記第1、第2のDC/ACインバータの出力電力容量、上記常用負荷の消費電力、および上記電力系統に供給する電力の大きさに応じて上記第1、第2のDC/ACインバータの少なくとも一つが接続されるように上記第1、第2の切替器による接続切り替え制御を実行するとともに、
上記蓄電池の放電を系統事故時にのみ実行する第1の制御モードと、上記電力系統からの買電電力を一定値以下に抑えるために実行する第2の制御モードとの少なくとも一方を実行するものであることを特徴とする電力変換装置。 Both a first DC / DC converter capable of transforming an input voltage of a distributed power supply that outputs a DC voltage to a different voltage and outputting the converted voltage to a DC link capacitor, and a power supply between the storage battery and the DC link capacitor. A second DC / DC converter, a first DC / AC inverter having the DC link capacitor as an input source, a second DC / AC inverter, and the first and second DC / DC converters. A controller for controlling the converter and the first and second DC / AC inverters, a first switch for selectively connecting the first DC / AC inverter to a power system or a normal load, A second switch for selectively connecting the DC / AC inverter to the power system or the service load,
The controller controls the first and second DC / AC inverters according to the output power capacity of the first and second DC / AC inverters, the power consumption of the service load, and the amount of power supplied to the power system. Performing connection switching control by the first and second switches so that at least one of the AC inverters is connected;
At least one of a first control mode in which the storage battery is discharged only in the event of a system failure and a second control mode in which the power purchased from the power system is suppressed to a certain value or less are executed. A power converter, comprising:
上記DCリンク用コンデンサの電圧を検出して得られるDCリンク電圧とこのDCリンク電圧の目標値となる目標電圧とを比較し、上記DCリンク電圧が上記目標電圧よりも小さい場合には電力指令値を現在値よりも小さく、上記目標電圧よりも大きい場合には電力指令値を現在値よりも大きくするように、上記第1のDC/ACインバータの出力電力指令値を決定する制御部と、
上記目標電圧よりも大きい値に設定された第1の閾値と上記DCリンク電圧とを比較し、上記DCリンク電圧が上記第1の閾値よりも小さい場合には発電抑制電力指令値を現在値よりも小さく、上記第1の閾値よりも大きい場合には発電抑制電力指令値を現在値よりも大きくするように、上記分散型電源の発電抑制電力指令値を決定する制御部と、
上記目標電圧よりも小さい値に設定された第2の閾値と上記DCリンク電圧とを比較し、上記DCリンク電圧が上記第2の閾値よりも小さい場合には充電電力指令値を現在値よりも大きく、上記第2の閾値よりも大きい場合には充電電力指令値を現在値よりも小さくするように、上記第1のDC/ACインバータの放電を停止して上記電力系統から上記DCリンク用コンデンサを充電するための充電電力指令値を決定する制御部と、
上記第2の閾値よりも小さい値に設定された第3の閾値と上記DCリンク電圧とを比較し、上記DCリンク電圧が上記第3の閾値よりも小さい場合には蓄電池の放電電力指令値を現在値よりも大きく、上記第3の閾値よりも大きい場合には同蓄電池の放電電力指令値を現在値よりも小さくするように、上記第2のDC/DCコンバータが放電する上記蓄電池の放電電力指令値を決定する制御部と、
が構成されていることを特徴とする請求項3に記載の電力変換装置。 The distributed power supply is controlled so as to follow a maximum power point, and when executing the first control mode, the controller includes:
A DC link voltage obtained by detecting the voltage of the DC link capacitor is compared with a target voltage which is a target value of the DC link voltage. If the DC link voltage is smaller than the target voltage, a power command value is obtained. A control unit that determines the output power command value of the first DC / AC inverter so that the power command value is larger than the current value when the current command value is smaller than the current value and is larger than the target voltage.
A first threshold set to a value greater than the target voltage is compared with the DC link voltage. If the DC link voltage is smaller than the first threshold, the power generation suppression power command value is set to a value lower than the current value. A control unit that determines a power generation suppression power command value of the distributed power supply so that the power generation suppression power command value is larger than a current value when the power generation suppression power command value is larger than the current value when the power generation suppression power command value is larger than the first threshold value
A second threshold set to a value smaller than the target voltage is compared with the DC link voltage. If the DC link voltage is smaller than the second threshold, the charging power command value is set to a value smaller than a current value. If it is larger than the second threshold value, the discharging of the first DC / AC inverter is stopped and the DC link capacitor is disconnected from the power system so that the charging power command value becomes smaller than the current value. A control unit that determines a charging power command value for charging
A third threshold value set to a value smaller than the second threshold value is compared with the DC link voltage. If the DC link voltage is smaller than the third threshold value, a discharge power command value of the storage battery is set. larger than the current value, as in the case larger than the third threshold value smaller than the current value of the discharge power command value for the battery, the discharge power of the storage battery in which the second DC / DC converter to discharge A control unit for determining a command value;
The power converter according to claim 3, wherein:
上記DCリンク用コンデンサの電圧を検出して得られるDCリンク電圧とこのDCリンク電圧の目標値となる目標電圧とを比較し、上記DCリンク電圧が上記目標電圧よりも小さい場合には蓄電池の放電電力指令値を現在値よりも大きく、上記目標電圧よりも大きい場合には放電電力指令値を現在値よりも小さくするように、上記第2のDC/DCコンバータが上記蓄電池から放電する放電電力指令値を決定する制御部と、
上記目標電圧よりも大きい値に設定された第4の閾値と上記DCリンク電圧とを比較し、上記DCリンク電圧が上記第4の閾値よりも小さい場合には分散型電源の発電抑制電力指令値を現在値よりも小さく、上記第4の閾値よりも大きい場合には分散型電源の発電抑制電力指令値を現在値よりも大きくするように、上記分散型電源の発電抑制電力指令値を決定する制御部と、
上記電力系統から購入する買電電力を検出し、この検出した買電電力と買電電力目標値とを比較し、上記買電電力が買電電力目標値よりも小さい場合には第1のDC/ACインバータの出力電力指令値を現在値よりも小さく、上記買電電力目標値よりも大きい場合には第1のDC/ACインバータの出力電力指令値を現在値よりも大きくするように、上記第1のDC/ACインバータの出力電力指令値を決定する制御部と、
上記目標電圧よりも小さい値に設定された第5の閾値と上記DCリンク電圧とを比較し、上記DCリンク電圧が上記第5の閾値よりも小さい場合にはインバータ出力電力抑制指令値を現在値よりも大きく、上記第5の閾値よりも大きい場合にはインバータ出力電力抑制指令値を現在値よりも小さくするように、上記第1のDC/ACインバータの出力電力を低下させるインバータ出力電力抑制指令値を決定する制御部と、
上記第5の閾値よりも小さい値に設定された第6の閾値と上記DCリンク電圧とを比較し、上記DCリンク電圧が上記第6の閾値よりも小さい場合には充電電力指令値を現在値よりも大きく、上記第6の閾値よりも大きい場合には充電電力指令値を現在値よりも小さくするように、上記第1のDC/ACインバータの放電を停止して上記電力系統から上記DCリンク用コンデンサを充電するための充電電力指令値を決定する制御部と、
が構成されていることを特徴とする請求項3に記載の電力変換装置。 The distributed power supply is controlled so as to follow a maximum power point, and when executing the second control mode, the controller includes:
The DC link voltage obtained by detecting the voltage of the DC link capacitor is compared with a target voltage which is a target value of the DC link voltage. When the DC link voltage is smaller than the target voltage, the discharge of the storage battery is performed. A discharge power command that the second DC / DC converter discharges from the storage battery so that the power command value is larger than the current value and is larger than the target voltage so that the discharge power command value is smaller than the current value. A control unit for determining a value;
A fourth threshold set to a value larger than the target voltage is compared with the DC link voltage. If the DC link voltage is smaller than the fourth threshold, a power generation suppression power command value of the distributed power supply is determined. Is smaller than the current value and larger than the fourth threshold, the power generation suppression power command value of the distributed power supply is determined so that the power generation suppression power command value of the distributed power supply is made larger than the current value. A control unit;
The purchased power purchased from the power system is detected, and the detected purchased power is compared with the purchased power target value. If the purchased power is smaller than the purchased power target value, the first DC When the output power command value of the / AC inverter is smaller than the current value and larger than the purchased power target value, the output power command value of the first DC / AC inverter is made larger than the current value. A control unit for determining an output power command value of the first DC / AC inverter;
A fifth threshold value set to a value smaller than the target voltage is compared with the DC link voltage. If the DC link voltage is smaller than the fifth threshold value, the inverter output power suppression command value is set to a current value. Is greater than the fifth threshold value, the inverter output power suppression command to reduce the output power of the first DC / AC inverter so that the inverter output power suppression command value is smaller than the current value. A control unit for determining a value;
A sixth threshold value set to a value smaller than the fifth threshold value is compared with the DC link voltage. If the DC link voltage is smaller than the sixth threshold value, the charging power command value is set to a current value. If the power is greater than the sixth threshold, the first DC / AC inverter is stopped from discharging and the DC link is switched from the power system so that the charging power command value is smaller than the current value. A control unit for determining a charging power command value for charging the capacitor for
The power converter according to claim 3, wherein:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015082587A JP6635671B2 (en) | 2015-04-14 | 2015-04-14 | Power converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015082587A JP6635671B2 (en) | 2015-04-14 | 2015-04-14 | Power converter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016201966A JP2016201966A (en) | 2016-12-01 |
JP6635671B2 true JP6635671B2 (en) | 2020-01-29 |
Family
ID=57424671
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015082587A Active JP6635671B2 (en) | 2015-04-14 | 2015-04-14 | Power converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6635671B2 (en) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6982756B2 (en) * | 2017-12-15 | 2021-12-17 | ダイヤゼブラ電機株式会社 | Power converters and distributed power systems |
DE102018119957A1 (en) | 2018-08-16 | 2020-02-20 | Wobben Properties Gmbh | Method for controlling electrical consumers of an electrical supply network |
JP6996468B2 (en) * | 2018-10-04 | 2022-01-17 | 株式会社デンソー | Power converter |
JP6766971B1 (en) * | 2019-07-03 | 2020-10-14 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | Power system |
WO2023175795A1 (en) * | 2022-03-16 | 2023-09-21 | 本田技研工業株式会社 | Control device, control method, storage medium, and program |
KR102471128B1 (en) * | 2022-07-18 | 2022-11-25 | 주식회사 이온 | Bi-directional inverter with solar inverter function |
KR102499342B1 (en) * | 2022-08-25 | 2023-02-13 | 주식회사 에너솔라 | Solar power generation system equipped with grid connection maintenance function and fire monitoring function in case of grid voltage and frequency accident |
WO2024075212A1 (en) * | 2022-10-05 | 2024-04-11 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | Control device and power conversion device |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003116224A (en) * | 2001-10-09 | 2003-04-18 | Canon Inc | Photovoltaic generation system, power converter thereof, and control method therefor |
WO2011162025A1 (en) * | 2010-06-22 | 2011-12-29 | シャープ株式会社 | Dc power distribution system |
WO2013121618A1 (en) * | 2012-02-13 | 2013-08-22 | 三菱電機株式会社 | Power conversion device |
JP2014128164A (en) * | 2012-12-27 | 2014-07-07 | Noritz Corp | Power conditioner and photovoltaic power generation system |
-
2015
- 2015-04-14 JP JP2015082587A patent/JP6635671B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2016201966A (en) | 2016-12-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6635671B2 (en) | Power converter | |
JP5903622B2 (en) | Power supply system and charge / discharge power conditioner | |
US8587251B2 (en) | Switching circuit, control apparatus, and power generation system | |
US6930897B2 (en) | Fuel cell inverter | |
EP3454464B1 (en) | Method for regulating output characteristics of photovoltaic module and direct current/direct current converter | |
WO2012115098A1 (en) | Electricity storage system | |
US10177586B2 (en) | Electric energy storage apparatus | |
US20130002027A1 (en) | Uninterruptible power supply | |
US9831715B2 (en) | Energy supply module as a two-port network, use of a separating device in such an energy supply module, and method for operating such an energy supply module | |
JP5596521B2 (en) | DC power supply system and bidirectional power converter | |
US20170025891A1 (en) | Redundant residential power sources | |
JP5897501B2 (en) | Power supply system | |
JP2012175864A (en) | Power storage system | |
JP2014099986A (en) | Composite power storage system | |
JP6248720B2 (en) | Power supply device and control method thereof | |
US10855197B2 (en) | Power supply system | |
JP2012090516A (en) | Switching circuit, control device and power generation system | |
JP6722295B2 (en) | Power conversion system, power supply system, and power conversion device | |
JP6385207B2 (en) | Battery system | |
JP2023553345A (en) | DC/DC converter and its control method | |
JP2017041919A (en) | Power conversion system | |
JP2009171724A (en) | Bidirectional converter | |
WO2021039678A1 (en) | Direct current power supply device | |
JP6652903B2 (en) | Distributed power system | |
JP2016144332A (en) | DC power supply system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170929 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180719 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180821 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20181012 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20181023 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20181120 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190423 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190613 |
|
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: 20191119 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20191217 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6635671 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |