JP6890302B2 - Power conversion system - Google Patents
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Description
本発明は、電力変換システムに関し、特に、直流を交流に変換する電力変換システムに関する。 The present invention relates to a power conversion system, in particular, it relates to a power conversion system that converts direct current into alternating current.
従来、分散電源を系統連系するパワーコンディショナと、追加電源を増設するための追加ユニットとを備えた電力制御システムがあった(例えば特許文献1参照)。 Conventionally, there has been a power control system including a power conditioner for grid-connected distributed power sources and an additional unit for adding an additional power source (see, for example, Patent Document 1).
パワーコンディショナは、分散電源が出力する電力の電圧を昇圧又は降圧するDC/DCコンバータと、DC/DCコンバータの出力を交流に変換するインバータと、DC/DCコンバータ及びインバータの出力を制御するパワコン制御部と、を備える。インバータの出力端には系統及び負荷が接続されており、インバータは系統と連系して負荷に電力を供給する。 The power conditioner is a DC / DC converter that boosts or steps down the voltage of the power output by the distributed power supply, an inverter that converts the output of the DC / DC converter to AC, and a power controller that controls the output of the DC / DC converter and the inverter. It includes a control unit. A system and a load are connected to the output end of the inverter, and the inverter connects with the system to supply power to the load.
追加ユニットは、追加の分散電源が出力する電力の電圧を昇圧又は降圧するDC/DCコンバータと、DC/DCコンバータを制御する追加制御部と、を備えている。追加ユニットのDC/DCコンバータの出力端は、パワーコンディショナにおいてDC/DCコンバータとインバータとの接続箇所であるDC中間リンク部分に電気的に接続される。 The additional unit includes a DC / DC converter that boosts or lowers the voltage of the power output by the additional distributed power source, and an additional control unit that controls the DC / DC converter. The output end of the DC / DC converter of the additional unit is electrically connected to the DC intermediate link portion, which is the connection point between the DC / DC converter and the inverter in the power conditioner.
パワコン制御部は、DC中間リンク部分の電圧を監視し、監視結果に基づいてパワーコンディショナ及び追加ユニットのDC/DCコンバータのPWM(Pulse Width Modulation)制御を行っている。 The power conditioner control unit monitors the voltage of the DC intermediate link portion, and performs PWM (Pulse Width Modulation) control of the DC / DC converter of the power conditioner and the additional unit based on the monitoring result.
特許文献1に記載の電力制御システムでは、パワーコンディショナが交流電源の系統に接続されているので、DC中間リンク部分(直流線路)に印加される直流電圧には、系統の交流電圧に起因したリップルノイズが発生する。パワコン制御部は、DC中間リンク部分の電圧の監視結果に基づいてPWM制御を行うので、リップルノイズによってDC中間リンク部分の直流電圧の監視結果に誤差が発生すると、DC/DCコンバータの制御に悪影響が発生するという問題があった。
In the power control system described in
本発明の目的は、計測誤差を低減できる電力変換システムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a power conversion system that can reduce the measurement error.
本発明の一態様の電力変換システムは、直流電力を出力する直流電源装置と、電力変換装置と、を備える。前記電力変換装置は、前記直流電源装置が接続される直流線路から入力される前記直流電力を交流電力に変換して、負荷に前記交流電力を供給する動作と交流電力系統に前記交流電力を出力する動作との少なくとも一方を行うインバータ回路と、前記インバータ回路の制御を行う第1制御部と、を備え、前記第1制御部は、前記直流線路に接続される前記直流電源装置に、前記交流電力系統の周波数に基づくノイズ情報を通信により送信する。前記直流電源装置は、直流電源に接続される第1接続部と、前記直流線路に接続される第2接続部と、前記第1接続部と前記第2接続部との間で直流電圧の電圧値を変換するコンバータ回路と、前記直流線路からの入力と前記直流線路への出力との少なくとも一方の電気的特性値を計測する第1計測部と、前記第1計測部の計測値を計測期間で平均化した値に基づいて前記コンバータ回路の出力を制御する第2制御部と、前記電力変換装置から送信される前記ノイズ情報を受信する受信部と、を備える。前記第2制御部は、前記受信部が受信した前記ノイズ情報に基づいて、前記計測期間を決定する。 The power conversion system of one aspect of the present invention includes a DC power supply device that outputs DC power and a power conversion device. The power conversion device converts the DC power input from the DC line to which the DC power supply device is connected into AC power, supplies the AC power to the load, and outputs the AC power to the AC power system. The inverter circuit that performs at least one of the operations and the first control unit that controls the inverter circuit is provided, and the first control unit is connected to the DC power supply device connected to the DC line to the AC. Noise information based on the frequency of the power system is transmitted by communication. The DC power supply device is a voltage of a DC voltage between a first connection portion connected to a DC power supply, a second connection portion connected to the DC line, and the first connection portion and the second connection portion. A converter circuit that converts values, a first measuring unit that measures the electrical characteristic values of at least one of the input from the DC line and the output to the DC line, and the measurement period of the measured values of the first measuring unit. It includes a second control unit that controls the output of the converter circuit based on the value averaged in, and a reception unit that receives the noise information transmitted from the power conversion device. The second control unit determines the measurement period based on the noise information received by the receiving unit.
本発明によれば、計測誤差を低減できる電力変換システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a power conversion system that can reduce the measurement error.
以下に説明する実施形態は、本発明の種々の実施形態の一つに過ぎない。本発明の実施形態は、下記実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外も含み得る。また、下記の実施形態は、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。 The embodiments described below are merely one of the various embodiments of the present invention. The embodiment of the present invention is not limited to the following embodiment, and may include other embodiments. Further, the following embodiments can be variously modified according to the design and the like as long as they do not deviate from the technical idea of the present invention.
(1)構成
図1は、本実施形態に係る電力変換システム1のシステム構成図である。
(1) Configuration FIG. 1 is a system configuration diagram of the
本実施形態の電力変換システム1は、需要家施設10に設けられ、交流電力系統100と連系して需要家施設10内の負荷5に電力を供給する。また、電力変換システム1は、太陽光発電装置11で発電された電力を交流電力系統100に出力(逆潮流)することもできる。ここにおいて、需要家施設10は、エネルギー資源の供給事業者からエネルギー資源の供給を受ける需要家の施設である。本実施形態では、戸建住宅を需要家施設10の一例として説明する。
The electric
電力変換システム1は、電力変換装置2の直流線路DC1に電気的に接続される直流電源装置3と、直流線路DC1から入力される直流電力を交流電力に変換する電力変換装置2と、を備える。
The
直流電源装置3には蓄電池ユニット12が接続されている。直流電源装置3は、蓄電池ユニット12から入力(放電)される直流電圧の電圧値を変換して直流線路DC1に出力する。また、直流電源装置3は、直流線路DC1から入力される直流電圧の電圧値を変換して蓄電池ユニット12に出力、すなわち蓄電池ユニット12を充電する。
A
次に、電力変換システム1の各部の構成を説明する。
Next, the configuration of each part of the
(1.1)電力変換装置
電力変換装置2は、太陽光発電装置11から入力される直流電圧の電圧値を変換して直流線路DC1に出力するDC/DCコンバータ回路21と、直流線路DC1から入力される直流電力を交流電力に変換するDC/ACコンバータ22と、を備える。
(1.1) Power conversion device The
DC/DCコンバータ回路21は、第1コンバータ回路211(電力変換装置のコンバータ回路)と、第1制御処理部212と、第1計測部213と、を備える。
The DC /
第1コンバータ回路211は、例えば昇圧型のチョッパ回路を備え、太陽光発電装置11から入力される直流電圧を所定の電圧値(例えばDC300V)の直流電圧に変換して直流線路DC1に出力する。第1コンバータ回路211は、直流電圧の電圧値を変換する変換回路であればよく、降圧型、昇降圧型のチョッパ回路でもよい。
The first converter circuit 211 includes, for example, a step-up chopper circuit, converts a DC voltage input from the photovoltaic
第1計測部213は、例えば、第1コンバータ回路211から直流線路DC1に出力される直流電圧を分圧する分圧回路と、分圧回路で分圧された電圧値をA/D変換するA/Dコンバータとを備える。第1計測部213は、所定のサンプリング間隔(例えば数mSの時間間隔)で、第1コンバータ回路211の出力電圧を計測する。
The
第1制御処理部212は第1コンバータ回路211の出力を制御する。第1制御処理部212は、例えば、CPU(Central Processing Unit)とメモリとを有するマイクロコンピュータを備えている。CPUがメモリに格納されているプログラムを実行することによって、第1制御処理部212の機能が実現される。CPUが実行するプログラムは、例えば、マイクロコンピュータのメモリにあらかじめ記憶されているが、インターネットなどの電気通信回線を通じて提供されてもよいし、メモリカード等の記録媒体に記録されて提供されてもよい。
The first
第1制御処理部212は、システム管理部223から入力されるノイズ情報に基づいて、交流電力系統100の交流電圧(例えばAC100/200[V]、50/60[Hz]の交流電圧)の1周期の時間を計測期間とするように、計測期間を決定する。ここでいう「計測期間」とは、第1制御処理部212が第1計測部213の計測値の平均を求める期間の時間長のことであり、第1制御処理部212は第1計測部213の計測値の平均を求める処理を計測期間の周期で繰り返し行う。
The first
第1制御処理部212は、第1計測部213の計測値を計測期間において平均化することで、第1コンバータ回路211の出力電圧の平均値(実効値)を求める。第1計測部213の計測値には交流電力系統100の交流電圧に起因したリップルノイズが含まれる可能性がある。このリップルノイズの周波数は、交流電力系統100の交流電圧又は交流電流の周波数の約2倍であり、第1制御処理部212は、第1計測部213の計測値を交流電圧の1周期の計測期間で平均化しているので、リップルノイズによる計測誤差を低減できる。計測期間は、交流電力系統100の交流電圧の1周期の時間に限定されず、交流電圧の(1/2)周期(半周期)の逓倍(正の整数倍)の時間であればよく、適宜変更が可能である。計測期間が交流電圧の(1/2)周期の逓倍の時間であれば、計測期間の開始時点が交流電圧のゼロクロス点に同期している必要はなく、計測期間の開始時点は任意のタイミングでよい。また、第1制御処理部212は、交流電圧の(1/2)周期の逓倍の計測期間で、第1コンバータ回路211の出力電圧(計測値)の中央値を求めてもよく、リップルノイズによる計測誤差を低減できる。
The first
第1制御処理部212は、第1計測部213の計測結果をもとに出力電圧を計測しているが、出力電圧、出力電流、出力電力の1つ又は複数を電気的特性値として計測してもよい。また、第1制御処理部212は、所定の期間における出力電力量を電気的特性値として計測してもよい。第1コンバータ回路211の出力電流を計測する場合、第1計測部213は、第1コンバータ回路211から直流線路DC1に出力される電流値を計測するための電流センサ(例えばホール素子など)を備えていればよい。第1制御処理部212は、第1計測部213によって計測された出力電流を計測期間ごとに平均化することで、出力電流の平均値を測定する。また、第1コンバータ回路211の出力電力を計測する場合、第1計測部213は、第1コンバータ回路211の出力電流と出力電圧の両方を計測すればよい。第1制御処理部212は、第1計測部213によって計測された出力電流と出力電圧とから出力電力を演算し、出力電力の計算結果を計測期間ごとに平均化することで、出力電力の平均値を測定する。
The first
第1制御処理部212は、第1コンバータ回路211の出力電圧の平均値(実効値)を求める処理を連続的に繰り返し、平均値が所定の電圧値となるように、第1コンバータ回路211が備えるスイッチング素子のPWM制御を行う。
The first
DC/ACコンバータ22は、インバータ回路220と、制御部221とを備える。
The DC /
インバータ回路220は、例えばフルブリッジ方式のインバータ回路であり、直流線路DC1から入力される直流電力を交流電力に変換する。インバータ回路220は、交流電力系統100と連系して負荷5に交流電力を供給する動作と、交流電力系統100に交流電力を出力する動作と、の少なくとも一方を行う。インバータ回路220は、フルブリッジ型のインバータ回路に限定されず、ハーフブリッジ型のインバータ回路でもよい。
The
制御部221はインバータ制御処理部222とシステム管理部223とを備える。制御部221は全体としてインバータ回路220を制御する。
The
インバータ制御処理部222は、システム管理部223から入力される制御信号に基づいて、インバータ回路220の出力を制御する。インバータ制御処理部222は、例えば、CPUとメモリとを有するマイクロコンピュータを備えている。CPUがメモリに格納されているプログラムを実行することによって、インバータ制御処理部222の機能が実現される。CPUが実行するプログラムは、例えば、マイクロコンピュータのメモリにあらかじめ記憶されているが、インターネットなどの電気通信回線を通じて提供されてもよいし、メモリカード等の記録媒体に記録されて提供されてもよい。
The inverter
システム管理部223は、電力変換システム1の全体的な制御を行っており、第1コンバータ回路211及びインバータ回路220と直流電源装置3が有する第2コンバータ回路31(直流電源装置のコンバータ回路)の動作を制御する。システム管理部223は、例えば、CPUとメモリとを有するマイクロコンピュータを備えている。CPUがメモリに格納されているプログラムを実行することによって、システム管理部223の機能が実現される。CPUが実行するプログラムは、例えば、マイクロコンピュータのメモリにあらかじめ記憶されているが、インターネットなどの電気通信回線を通じて提供されてもよいし、メモリカード等の記録媒体に記録されて提供されてもよい。なお、システム管理部223とインバータ制御処理部222とは1つのマイクロコンピュータで実現されてもよい。
The
また、システム管理部223は、通信部224及び計測部225を備えている。
Further, the
通信部224は、直流電源装置3との間で無線通信により通信を行う。通信部224は、無線局の免許が不要な小電力無線の通信モジュールを備えている。この種の小電力無線については、用途などに応じて使用する周波数帯域や空中線電力などの仕様が各国で規定されている。日本国においては、920MHz帯、420MHz帯、2.4GHz帯、5GHz帯などの電波を使用する小電力無線(特定小電力無線)が規定されている。なお、通信部224は、小電力無線の通信インタフェースに限定されず、適宜変更が可能であり、例えばZigBee(登録商標)規格に準拠した通信インタフェース、Bluetooth(登録商標)規格に準拠した通信インタフェースなどでもよい。
The
また、通信部224は、DC/DCコンバータ回路21の第1制御処理部212と通信する機能も備えている。通信部224と第1制御処理部212との通信は有線方式でも無線方式でもよい。
The
計測部225は、交流電力系統100の交流電圧を計測する。計測部225は、例えば交流電力系統100の交流電圧を分圧する分圧回路を備え、分圧回路によって分圧された電圧から交流電力系統100の交流電圧を計測する。計測部225は、ホールIC、カレントトランスなどを用いて交流電力系統100の交流電流を計測してもよく、交流電圧と交流電流の両方を計測してもよい。
The measuring
システム管理部223は、計測部225によって計測された交流電圧又は交流電流の周波数に基づいて、交流電力系統100の周波数(電源周波数)を計測する。ここにおいて、交流電力系統100の周波数とは、交流電力系統100の交流電圧又は交流電流の周波数である。そして、システム管理部223は、交流電力系統100の周波数に基づくノイズ情報を通信部224(送信部)から直流電源装置3に所定の時間間隔(例えば100mS間隔)で送信する。ここで、交流電力系統100の周波数に基づくノイズ情報とは、例えば周波数の計測結果である。
The
また、システム管理部223は、DC/DCコンバータ回路21及び直流電源装置3の動作を制御するための制御信号を、通信部224から第1制御処理部212及び直流電源装置3の第2制御処理部32に送信する。システム管理部223は、DC/DCコンバータ回路21及び直流電源装置3を運転/停止させる制御信号、DC/DCコンバータ回路21及び直流電源装置3の出力電力を指示する制御信号などを通信部224から第1制御処理部212及び第2制御処理部32に送信する。
Further, the
また、システム管理部223には、例えばディップスイッチのような操作部4が接続されており、スイッチのオン/オフに応じたデータがシステム管理部223に入力される。
Further, an operation unit 4 such as a DIP switch is connected to the
(1.2)直流電源装置
直流電源装置3は、第1接続部301と、第2接続部302と、第2コンバータ回路31(コンバータ回路)と、第2制御処理部32(処理部)と、第2計測部33と、通信部34(受信部)と、を備える。直流電源装置3は、蓄電池ユニット12を充電又は放電する充放電装置である。
(1.2) DC power supply device The DC
第1接続部301は、直流電源である蓄電池ユニット12に接続される。
The
第2接続部302は、電力変換装置2の直流線路DC1に電線6を介して電気的に接続される。
The
第2コンバータ回路31は、例えば昇降圧型の双方向DC/DCコンバータであり、第1接続部301と第2接続部302との間で直流電圧の電圧値を変換する。第2コンバータ回路31は、蓄電池ユニット12から放電する場合は、蓄電池ユニット12から入力される直流の電圧値を所定の電圧値に変換(昇圧)し、電線6を介して直流線路DC1に出力する。第2コンバータ回路31は、蓄電池ユニット12を充電する場合は、直流線路DC1から電線6を介して入力される直流の電圧値を変換(降圧)して、蓄電池ユニット12に出力、つまり蓄電池ユニット12を充電する。
The
第2計測部33は、例えば、第2コンバータ回路31が直流線路DC1に出力する直流電圧又は直流線路DC1から第2コンバータ回路31に入力される直流電圧を分圧する分圧回路と、分圧回路で分圧された電圧値をA/D変換するA/Dコンバータとを備える。第2計測部33は、所定のサンプリング間隔(例えば数mSの時間間隔)で、第2コンバータ回路31の出力電圧を計測する。
The
通信部34(受信部)は、電力変換装置2から送信されるノイズ情報を受信する。通信部34は、電力変換装置2の通信部224と同じ通信方式の通信モジュールを備えており、電力変換装置2との間で無線通信により通信を行う。
The communication unit 34 (reception unit) receives the noise information transmitted from the
第2制御処理部32は第2コンバータ回路31の出力を制御する。第2制御処理部32は、例えば、CPUとメモリとを有するマイクロコンピュータを備えている。CPUがメモリに格納されているプログラムを実行することによって、第2制御処理部32の機能が実現される。CPUが実行するプログラムは、例えば、マイクロコンピュータのメモリにあらかじめ記憶されているが、インターネットなどの電気通信回線を通じて提供されてもよいし、メモリカード等の記録媒体に記録されて提供されてもよい。
The second
第2制御処理部32は、通信部34が電力変換装置2から定期的に受信するノイズ情報(本実施形態では交流電力系統100の交流電圧の1周期の時間の情報)をもとに、交流電圧の1周期の時間に計測期間を決定する。
The second
第2制御処理部32は、第2計測部33の計測値を計測期間において平均化することで、第2コンバータ回路31の出力電圧の平均値(実効値)を求める。第2計測部33の計測値には交流電力系統100の交流電圧に起因したリップルノイズが含まれる可能性があるが、第2制御処理部32は、第2計測部33の計測値を交流電圧の1周期の計測期間で平均化しているので、リップルノイズによる計測誤差を低減できる。計測期間は、交流電力系統100の交流電圧の1周期の時間に限定されず、(1/2)周期の逓倍の時間であればよく、適宜変更が可能である。また、計測期間が(1/2)周期の逓倍の時間であれば、計測期間の開始時点が交流電圧のゼロクロス点に同期している必要はなく、計測期間の開始時点は任意のタイミングでよい。なお、第2制御処理部32は、交流電圧の(1/2)周期の逓倍の計測期間で、第2コンバータ回路31の出力電圧(計測値)の中央値を求めてもよく、リップルノイズによる計測誤差を低減できる。
The second
第2制御処理部32は、第2計測部33の計測結果をもとに、第2コンバータ回路31の出力電圧を計測しているが、出力電圧、出力電流、出力電力の1つ又は複数を電気的特性値として計測してもよい。また、第2制御処理部32は、所定の期間における出力電力量を電気的特性値として計測してもよい。第2コンバータ回路31の出力電流を計測する場合、第2計測部33は、第2コンバータ回路31から直流線路DC1に出力される電流値を計測するための電流センサ(例えばホール素子など)を備えていればよい。第2制御処理部32は、第2計測部33によって計測された出力電流を計測期間ごとに平均化することで、出力電流の平均値を測定する。また、第2コンバータ回路31の出力電力を計測する場合、第2計測部33は、第2コンバータ回路31の出力電流と出力電圧の両方を計測すればよい。第2制御処理部32は、第2計測部33によって計測された出力電流と出力電圧とから出力電力を演算し、出力電力の計算結果を計測期間ごとに平均化することで、出力電力の平均値を測定する。また、第2コンバータ回路31が蓄電池ユニット12を充電する場合、第1制御処理部212は、第1計測部213の計測結果をもとに入力電圧、入力電流、入力電力の1つ又は複数を電気的特性値として計測してもよい。
The second
第2制御処理部32は、第2計測部33の計測結果をもとに、第2コンバータ回路31の出力を制御するように、第2コンバータ回路31が備えるスイッチング素子のPWM制御を行う。
The second
(2)動作
本実施形態の電力変換システム1の動作について以下に説明する。
(2) Operation The operation of the
システム管理部223は、通信部224から直流電源装置3及びDC/DCコンバータ回路21に制御信号を送信し、直流電源装置3及びDC/DCコンバータ回路21の出力を制御する。また、システム管理部223は、計測部225の計測結果をもとに交流電力系統100の周波数(交流電圧又は交流電流の周波数)を定期的に監視する。そして、システム管理部223は、通信部224から直流電源装置3及びDC/DCコンバータ回路21に、交流電力系統100の周波数に基づくノイズ情報を所定の時間間隔で送信する。
The
DC/DCコンバータ回路21の第1制御処理部212が、システム管理部223からノイズ情報を受信すると、交流電力系統100の交流電圧の1周期の時間に計測期間を決定する。第1制御処理部212は、計測期間ごとに第1計測部213の計測結果を平均化することで、第1コンバータ回路211の出力電圧の平均値を求める。第1制御処理部212は、出力電圧の平均値が所定の電圧値(例えば、制御信号によって指示された電圧値)となるように、第1コンバータ回路211のスイッチング素子をPWM制御する。第1制御処理部212は、計測期間ごとに第1計測部213の計測結果を平均化することで出力電圧の平均値を求めているので、交流電圧に起因したリップルノイズによる計測誤差を低減でき、計測誤差による第1コンバータ回路211の出力の変動を抑制できる。
When the first
また、直流電源装置3の第2制御処理部32が、システム管理部223からノイズ情報を受信すると、交流電力系統100の交流電圧の1周期の時間に計測期間を決定する。第2制御処理部32は、計測期間ごとに第2計測部33の計測結果を平均化することで、第2コンバータ回路31の出力電圧の平均値を求める。第2制御処理部32は、出力電圧の平均値が所定の電圧値(例えば、制御信号によって指示された電圧値)となるように、第2コンバータ回路31のスイッチング素子をPWM制御する。第2制御処理部32は、計測期間ごとに第2計測部33の計測結果を平均化することで出力電圧の平均値を求めているので、交流電圧に起因したリップルノイズによる計測誤差を低減でき、計測誤差による第2コンバータ回路31の出力の変動を抑制できる。
Further, when the second
このように、電力変換装置2のシステム管理部223が直流電源装置3及びDC/DCコンバータ回路21にノイズ情報を通信により送信しているので、直流電源装置3及びDC/DCコンバータ回路21が交流電力系統100の周波数を検出する回路を備える必要がない。
In this way, since the
(3)変形例
以下に、上記実施形態の変形例に係る電力変換装置を列記する。なお、以下に説明する変形例の各構成は、上記実施形態で説明した各構成と適宜組み合わせて適用可能である。
(3) Modified Examples The power conversion devices according to the modified examples of the above embodiment are listed below. It should be noted that each configuration of the modification described below can be applied in combination with each configuration described in the above embodiment as appropriate.
(3.1)変形例1
図2は、変形例1に係る電力変換システム1Aのシステム構成図である。以下、上記実施形態と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。
(3.1)
FIG. 2 is a system configuration diagram of the power conversion system 1A according to the first modification. Hereinafter, the same configurations as those in the above-described embodiment will be designated by a common reference numeral and description thereof will be omitted as appropriate.
上記実施形態の電力変換システム1では電力変換装置2がDC/DCコンバータ回路21を備えていたが、変形例1の電力変換システム1Aでは電力変換装置2AがDC/ACコンバータ22のみを備えている。そして、電力変換装置2Aの直流線路DC1に2つの直流電源装置3,3Aが電線6,6Aを介して接続されている。直流電源装置3には蓄電池ユニット12が接続されており、直流電源装置3Aには太陽光発電装置11が接続されている。
In the
直流電源装置3Aは、直流電源装置3と同様の構成を備えている。直流電源装置3Aの第1接続部301A、第2接続部302A、第2制御処理部32A、第2計測部33A、通信部34Aは、それぞれ、直流電源装置3の第1接続部301、第2接続部302、第2制御処理部32、第2計測部33、通信部34に対応しており、その説明は省略する。また、直流電源装置3Aの第2コンバータ回路31Aは、片方向の電圧変換のみを行う点以外は直流電源装置3の第2コンバータ回路31と同様であるので、その説明は省略する。
The DC
変形例1では、直流電源から入力される直流電圧を所定の電圧値の直流電圧に変換する直流電源装置3,3Aと、DC/ACコンバータ22のみを備えた電力変換装置2Aをそれぞれモジュール化している。電力変換装置2Aの直流線路DC1には、所望の直流電源装置3,3Aを接続可能であり、電力変換装置2Aは直流電源装置3,3Aから入力される直流電力を交流電力に変換する。
In the first modification, the DC
変形例1では、電力変換装置2Aに、2つの直流電源装置3,3Aが接続されているが、電力変換装置2Aには1つの直流電源装置が接続されてもよいし、3つ以上の直流で源装置が接続されてもよい。
In the first modification, two DC
(3.2)変形例2
上記実施形態及び変形例1では、電力変換装置2,2Aの計測部225が、交流電力系統100の周波数を計測しているが、操作部4を用いて周波数が入力されてもよい。
(3.2)
In the above embodiment and the first modification, the
操作部4は例えばディップスイッチであり、所定のビットの値が「0」であれば周波数が50Hzであり、所定のビットの値が「1」であれば周波数が60Hzである。 The operation unit 4 is, for example, a DIP switch, and if the value of the predetermined bit is "0", the frequency is 50 Hz, and if the value of the predetermined bit is "1", the frequency is 60 Hz.
システム管理部223は、操作部4から上記ビットの値を読み込み、ビットの値から交流電力系統100の交流電圧の周波数が50Hzであるか60Hzであるかを判定する。
The
そして、システム管理部223は、交流電力系統100の周波数に基づく情報を通信部224から直流電源装置3に通信により送信する。変形例2では、システム管理部223は、電源の投入時及び操作部4による設定の変更時に、ノイズ情報を通信部224から直流電源装置3に送信すればよく、上記実施形態及び変形例1に比べて通信のトラフィックを低減できる。
Then, the
(3.3)その他の変形例
上記実施形態及び変形例1、2では、システム管理部223は、交流電力系統100の周波数に基づくノイズ情報として、計測部225で計測された周波数の計測結果を送信しているが、ノイズ情報はこれに限定されない。日本国においては交流電力系統100の周波数(以下、系統基本周波数という)は50Hz及び60Hzのいずれかである。したがって、システム管理部223は、計測部225の計測結果から判別した系統基本周波数(50Hz又は60Hz)をノイズ情報として通信部224から直流電源装置3に通信により送信してもよい。例えば、計測部225の計測結果が50.01Hzの場合、システム管理部223は、系統基本周波数を50Hzと判別し、ノイズ情報として50という値を送信してもよい。また、システム管理部223は、計測部225の計測結果から判別した系統基本周波数が50Hzの場合は「0」を、60Hzの場合は「1」をノイズ情報として通信部224から直流電源装置3に送信してもよく、データ量を少なくできる。また、システム管理部223は、計測部225の計測結果から判別した系統基本周波数の交流の1周期の時間、又は系統基本周波数の交流の(1/2)周期の逓倍の時間を、周波数に基づくノイズ情報として通信部224から直流電源装置3に送信してもよい。
(3.3) Other Modifications In the above embodiments and
また、電力変換装置2は、通信部224から直流電源装置3及びDC/DCコンバータ回路21に交流電力系統100の周波数に基づくノイズ情報を所定の時間間隔で送信しているが、直流電源装置3及びDC/DCコンバータ回路21の初期稼働時にのみ送信してもよい。
Further, the
通信部224は、直流電源装置3及びDC/DCコンバータ回路21にノイズ情報を無線通信で送信しているが、通信方式は無線通信に限定されず、有線通信でもよい。有線通信の場合、通信部224は、例えば電力線搬送通信方式で通信を行ってもよいし、専用の通信線を介して通信を行ってもよい。
The
上記実施形態及び変形例1、2では、直流電源として、発電装置である太陽光発電装置11と、定置型の蓄電池ユニット12とを例示したが、直流電源は、燃料電池、風力発電装置などの発電装置でもよいし、電動車両の蓄電池でもよい。電動車両は、例えばハイブリッド車、プラグインハイブリッド車、電気自動車などである。
In the above-described embodiments and
なお、上記実施形態及び変形例1、2において、直流電源装置3,3A及びDC/DCコンバータ回路21が、直流線路DC1の直流電圧に重畳するリップルノイズから、交流電力系統100の周波数を求め、その結果から計測期間を決定してもよい。直流電源装置3,3A及びDC/DCコンバータ回路21が、直流線路DC1の直流電圧に重畳するリップルノイズから交流電力系統100の周波数を検出できれば、電力変換装置2,2Aからノイズ情報を送信する必要がなく、通信トラフィックを低減できる。
In the above-described embodiments and
上記実施形態及び変形例1、2では、需要家施設10が戸建て住宅である場合を説明したが、需要家施設10は集合住宅の住戸でもよいし、オフィスビルや商業ビルのテナントでもよい。
In the above-described embodiments and
(まとめ)
以上説明したように、第1の態様の電力変換装置(2,2A)は、インバータ回路(220)と、制御部(221)とを備える。インバータ回路(220)は、直流線路(DC1)から入力される直流電力を交流電力に変換する。直流線路(DC1)には、直流電力を出力する直流電源装置(3,3A)が接続される。インバータ回路(220)は、負荷(5)に交流電力を供給する動作と、交流電力系統(100)に交流電力を出力する動作と、の少なくとも一方を行う。制御部(221)は、直流線路(DC1)に接続される直流電源装置(3,3A)に、交流電力系統(100)の周波数に基づくノイズ情報を通信により送信する。
(Summary)
As described above, the power conversion device (2, 2A) of the first aspect includes an inverter circuit (220) and a control unit (221). The inverter circuit (220) converts the DC power input from the DC line (DC1) into AC power. A DC power supply device (3,3A) that outputs DC power is connected to the DC line (DC1). The inverter circuit (220) performs at least one of an operation of supplying AC power to the load (5) and an operation of outputting AC power to the AC power system (100). The control unit (221) transmits noise information based on the frequency of the AC power system (100) to the DC power supply device (3, 3A) connected to the DC line (DC1) by communication.
この構成によれば、直流電源装置(3,3A)は、電力変換装置(2,2A)から通信により送信されるノイズ情報をもとに、交流電力系統(100)の交流電圧に起因して発生するリップルノイズの周波数を把握できる。したがって、直流電源装置(3,3A)において、リップルノイズを低減する処理を行うことができ、それによって計測誤差を低減できる。 According to this configuration, the DC power supply device (3,3A) is caused by the AC voltage of the AC power system (100) based on the noise information transmitted from the power conversion device (2,2A) by communication. The frequency of the generated ripple noise can be grasped. Therefore, in the DC power supply device (3, 3A), it is possible to perform a process of reducing the ripple noise, thereby reducing the measurement error.
第2の態様の電力変換装置(2,2A)は、第1の態様において、交流電力系統(100)の交流電圧と交流電流との少なくとも一方から交流電力系統(100)の周波数を計測する計測部(225)を、更に備える。制御部(221)は、計測部(225)の計測結果から得た周波数に基づくノイズ情報を直流電源装置(3,3A)に送信する。 The power conversion device (2, 2A) of the second aspect measures the frequency of the AC power system (100) from at least one of the AC voltage and the AC current of the AC power system (100) in the first aspect. A unit (225) is further provided. The control unit (221) transmits noise information based on the frequency obtained from the measurement result of the measurement unit (225) to the DC power supply device (3,3A).
この構成によれば、交流電力系統100の周波数の変動によって、リップルノイズの周波数が変動する場合でも、直流電源装置(3,3A)において、リップルノイズの周波数の変動を把握できる。
According to this configuration, even when the frequency of the ripple noise fluctuates due to the fluctuation of the frequency of the
第3の態様の電力変換装置(2,2A)は、第1の態様において、交流電力系統(100)の周波数を入力するための操作部(4)を、更に備える。制御部(221)は、操作部(4)で設定された周波数に基づくノイズ情報を直流電源装置(3,3A)に送信する。 The power conversion device (2, 2A) of the third aspect further includes an operation unit (4) for inputting the frequency of the AC power system (100) in the first aspect. The control unit (221) transmits noise information based on the frequency set by the operation unit (4) to the DC power supply device (3,3A).
この構成によれば、交流電力系統(100)の周波数を計測する計測部が不要になる。 This configuration eliminates the need for a measuring unit that measures the frequency of the AC power system (100).
第4の態様の電力変換装置(2,2A)では、第1〜3のいずれかの態様において、直流電源装置(3,3A)は、ノイズ情報に基づいて計測期間を決定する。直流電源装置(3,3A)は、直流線路(DC1)からの入力と直流線路(DC1)への出力との少なくとも一方の電気的特性値を計測期間ごとに計測する。 In the power conversion device (2,2A) of the fourth aspect, in any one of the first to third aspects, the DC power supply device (3,3A) determines the measurement period based on the noise information. The DC power supply device (3,3A) measures at least one of the electrical characteristic values of the input from the DC line (DC1) and the output to the DC line (DC1) for each measurement period.
この構成によれば、直流電源装置(3,3A)は、電力変換装置(2,2A)から通信により送信されたノイズ情報をもとに計測期間を決定し、計測期間ごとに電気的特性値を計測するので、リップルノイズを低減することができる。 According to this configuration, the DC power supply device (3,3A) determines the measurement period based on the noise information transmitted by communication from the power conversion device (2,2A), and the electrical characteristic value is determined for each measurement period. Is measured, so ripple noise can be reduced.
第5の態様の電力変換装置(2)は、第1〜4のいずれかの態様において、直流電源(11,12)から入力される直流電圧を所定の電圧値の直流電圧に変換して直流線路(DC1)に出力するコンバータ回路(211)を、更に備える。 In any one of the first to fourth aspects, the power conversion device (2) of the fifth aspect converts the DC voltage input from the DC power supplies (11, 12) into a DC voltage having a predetermined voltage value and direct current. A converter circuit (211) that outputs to the line (DC1) is further provided.
この構成によれば、コンバータ回路(211)に接続される直流電源(11)と、直流電源装置(3,3A)に接続される直流電源(12,11)とから、直流電力の供給を受けることができる。 According to this configuration, DC power is supplied from the DC power supply (11) connected to the converter circuit (211) and the DC power supply (12, 11) connected to the DC power supply device (3,3A). be able to.
第2〜第5の態様に係る構成については、電力変換装置(2,2A)に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。 The configuration according to the second to fifth aspects is not an essential configuration for the power conversion device (2, 2A) and can be omitted as appropriate.
第6の態様の電力変換装置(2,2A)は、インバータ回路(220)と、制御部(221)とを備える。インバータ回路(220)は、直流線路(DC1)から入力される直流電力を交流電力に変換する。直流線路(DC1)には、直流電力を出力する直流電源装置(3,3A)が接続される。インバータ回路(220)は、負荷(5)に交流電力を供給する動作と、交流電力系統(100)に交流電力を出力する動作と、の少なくとも一方を行う。制御部(221)は、直流線路(DC1)に接続される直流電源装置(3,3A)に、交流電力系統(100)の周波数の情報を通信により送信する。 The power conversion device (2, 2A) of the sixth aspect includes an inverter circuit (220) and a control unit (221). The inverter circuit (220) converts the DC power input from the DC line (DC1) into AC power. A DC power supply device (3,3A) that outputs DC power is connected to the DC line (DC1). The inverter circuit (220) performs at least one of an operation of supplying AC power to the load (5) and an operation of outputting AC power to the AC power system (100). The control unit (221) transmits information on the frequency of the AC power system (100) to the DC power supply device (3, 3A) connected to the DC line (DC1) by communication.
この構成によれば、直流電源装置(3,3A)は、電力変換装置(2,2A)から通信により送信される周波数の情報をもとに、交流電力系統(100)の交流電圧に起因して発生するリップルノイズの周波数を把握できる。したがって、直流電源装置(3,3A)において、リップルノイズを低減する処理を行うことができ、それによって計測誤差を低減できる。なお、交流電力系統(100)の周波数の情報は、周波数の情報のみに限定されず、周波数の逆数である周期の情報でもよい。 According to this configuration, the DC power supply device (3,3A) is caused by the AC voltage of the AC power system (100) based on the frequency information transmitted from the power conversion device (2,2A) by communication. The frequency of the ripple noise generated can be grasped. Therefore, in the DC power supply device (3, 3A), it is possible to perform a process of reducing the ripple noise, thereby reducing the measurement error. The frequency information of the AC power system (100) is not limited to the frequency information, but may be the cycle information which is the reciprocal of the frequency.
第7の態様の電力変換システム(1,1A)は、第1〜6のいずれかの態様の電力変換装置(2,2A)と、電力変換装置(2,2A)の直流線路(DC1)に直流電力を出力する直流電源装置(3,3A)と、を備える。 The power conversion system (1,1A) of the seventh aspect is used for the power conversion device (2,2A) of any one of the first to sixth aspects and the DC line (DC1) of the power conversion device (2,2A). It is provided with a DC power supply device (3, 3A) that outputs DC power.
この構成によれば、直流電源装置(3,3A)での計測誤差を低減することができる。 According to this configuration, it is possible to reduce the measurement error in the DC power supply device (3, 3A).
第8の態様の直流電源装置(3,3A)は、第1接続部(301,301A)と、第2接続部(302,302A)と、コンバータ回路(31,31A)と、受信部(34,34A)と、処理部(32,32A)と、を備える。第1接続部(301,301A)は直流電源(11,12)に接続される。第2接続部(302,302A)は電力変換装置(2,2A)の直流線路(DC1)に接続される。電力変換装置(2,2A)は、直流線路(DC1)から入力される直流電力を交流電力に変換して、負荷(5)に交流電力を供給する動作と交流電力系統(100)に交流電力を出力する動作との少なくとも一方を行う。コンバータ回路(31,31A)は、第1接続部(301,301A)と第2接続部(302,302A)との間で直流電圧の電圧値を変換する。受信部(34,34A)は、電力変換装置(2,2A)から送信される交流電力系統(100)の周波数に基づくノイズ情報を受信する。処理部(32,32A)は、受信部(34,34A)が受信した情報に基づいて計測期間を決定し、コンバータ回路(31,31A)の入力と出力との少なくとも一方の電気的特性値を計測する。 The DC power supply device (3,3A) of the eighth aspect includes a first connection unit (301,301A), a second connection unit (302,302A), a converter circuit (31,31A), and a reception unit (34). , 34A) and a processing unit (32, 32A). The first connection portion (301, 301A) is connected to the DC power supply (11, 12). The second connection portion (302, 302A) is connected to the DC line (DC1) of the power converter (2,2A). The power converter (2,2A) converts the DC power input from the DC line (DC1) into AC power and supplies AC power to the load (5) and AC power to the AC power system (100). At least one of the operations to output. The converter circuit (31, 31A) converts the voltage value of the DC voltage between the first connection portion (301, 301A) and the second connection portion (302, 302A). The receiving unit (34, 34A) receives noise information based on the frequency of the AC power system (100) transmitted from the power conversion device (2, 2A). The processing unit (32, 32A) determines the measurement period based on the information received by the receiving unit (34, 34A), and determines the electrical characteristic value of at least one of the input and the output of the converter circuit (31, 31A). measure.
この構成によれば、直流電源装置(3,3A)での計測誤差を低減することができる。 According to this configuration, it is possible to reduce the measurement error in the DC power supply device (3, 3A).
第9の態様の直流電源装置(3,3A)は、第1接続部(301,301A)と、第2接続部(302,302A)と、コンバータ回路(31,31A)と、受信部(34,34A)と、処理部(32,32A)と、を備える。第1接続部(301,301A)は直流電源(11,12)に接続される。第2接続部(302,302A)は電力変換装置(2,2A)の直流線路(DC1)に接続される。電力変換装置(2,2A)は、直流線路(DC1)から入力される直流電力を交流電力に変換して、負荷(5)に交流電力を供給する動作と交流電力系統(100)に交流電力を出力する動作との少なくとも一方を行う。コンバータ回路(31,31A)は、第1接続部(301,301A)と第2接続部(302,302A)との間で直流電圧の電圧値を変換する。受信部(34,34A)は、電力変換装置(2,2A)から送信される交流電力系統(100)の周波数の情報を受信する。処理部(32,32A)は、受信部(34,34A)が受信した周波数の情報に基づいて計測期間を決定し、コンバータ回路(31,31A)の入力と出力との少なくとも一方の電気的特性値を計測する。 The DC power supply device (3,3A) of the ninth aspect includes a first connection unit (301,301A), a second connection unit (302,302A), a converter circuit (31,31A), and a reception unit (34). , 34A) and a processing unit (32, 32A). The first connection portion (301, 301A) is connected to the DC power supply (11, 12). The second connection portion (302, 302A) is connected to the DC line (DC1) of the power converter (2,2A). The power converter (2,2A) converts the DC power input from the DC line (DC1) into AC power and supplies AC power to the load (5) and AC power to the AC power system (100). At least one of the operations to output. The converter circuit (31, 31A) converts the voltage value of the DC voltage between the first connection portion (301, 301A) and the second connection portion (302, 302A). The receiving unit (34, 34A) receives the frequency information of the AC power system (100) transmitted from the power conversion device (2, 2A). The processing unit (32, 32A) determines the measurement period based on the frequency information received by the receiving unit (34, 34A), and the electrical characteristics of at least one of the input and the output of the converter circuit (31, 31A). Measure the value.
この構成によれば、直流電源装置(3,3A)での計測誤差を低減することができる。 According to this configuration, it is possible to reduce the measurement error in the DC power supply device (3, 3A).
第10の態様の直流電源装置(3,3A)では、第8又は第9の態様において、直流電源(11,12)は、直流電力を発生する発電装置(11)及び蓄電池(12)のいずれかである。 In the DC power supply device (3, 3A) of the tenth aspect, in the eighth or ninth aspect, the DC power supply (11, 12) is either a power generation device (11) or a storage battery (12) that generates DC power. Is it?
この構成によれば、所望の直流電源を接続して使用することができる。 According to this configuration, a desired DC power supply can be connected and used.
第10の態様に係る構成については、直流電源装置(3,3A)に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。 The configuration according to the tenth aspect is not an essential configuration for the DC power supply device (3,3A) and can be omitted as appropriate.
1,1A 電力変換システム
2,2A 電力変換装置
3,3A 直流電源装置
4 操作部
5 負荷
11 太陽光発電装置(直流電源)
12 蓄電池ユニット(直流電源)
31,31A 第2コンバータ回路(直流電源装置のコンバータ回路)
32,32A 第2制御処理部(処理部)
34,34A 通信部(受信部)
100 交流電力系統
211 第1コンバータ回路(電力変換装置のコンバータ回路)
220 インバータ回路
221 制御部
222 インバータ制御処理部
223 システム管理部
224 通信部
225 計測部
301,301A 第1接続部
302,302A 第2接続部
DC1 直流線路
1,1A
12 Storage battery unit (DC power supply)
31,31A 2nd converter circuit (converter circuit of DC power supply device)
32, 32A 2nd control processing unit (processing unit)
34,34A Communication unit (receiver)
100 AC power system 211 First converter circuit (converter circuit of power converter)
220
Claims (6)
前記電力変換装置は、
前記直流電源装置が接続される直流線路から入力される前記直流電力を交流電力に変換して、負荷に前記交流電力を供給する動作と交流電力系統に前記交流電力を出力する動作との少なくとも一方を行うインバータ回路と、
前記インバータ回路の制御を行う第1制御部と、を備え、
前記第1制御部は、前記直流線路に接続される前記直流電源装置に、前記交流電力系統の周波数に基づくノイズ情報を通信により送信し、
前記直流電源装置は、
直流電源に接続される第1接続部と、
前記直流線路に接続される第2接続部と、
前記第1接続部と前記第2接続部との間で直流電圧の電圧値を変換するコンバータ回路と、
前記直流線路からの入力と前記直流線路への出力との少なくとも一方の電気的特性値を計測する第1計測部と、
前記第1計測部の計測値を計測期間で平均化した値に基づいて前記コンバータ回路の出力を制御する第2制御部と、
前記電力変換装置から送信される前記ノイズ情報を受信する受信部と、を備え、
前記第2制御部は、前記受信部が受信した前記ノイズ情報に基づいて、前記計測期間を決定する、
電力変換システム。 It is equipped with a DC power supply device that outputs DC power and a power conversion device.
The power converter
At least one of the operation of converting the DC power input from the DC line to which the DC power supply device is connected into AC power and supplying the AC power to the load and the operation of outputting the AC power to the AC power system. Inverter circuit and
A first control unit that controls the inverter circuit is provided.
The first control unit transmits noise information based on the frequency of the AC power system to the DC power supply device connected to the DC line by communication .
The DC power supply device
The first connection connected to the DC power supply and
The second connection part connected to the DC line and
A converter circuit that converts the voltage value of the DC voltage between the first connection part and the second connection part, and
A first measuring unit that measures at least one of the electrical characteristic values of the input from the DC line and the output to the DC line.
A second control unit that controls the output of the converter circuit based on a value obtained by averaging the measured values of the first measurement unit over a measurement period.
A receiving unit for receiving the noise information transmitted from the power conversion device is provided.
The second control unit determines the measurement period based on the noise information received by the receiving unit.
Power conversion system.
請求項1記載の電力変換システム。 The power conversion system according to claim 1.
前記第1制御部は、前記第2計測部の計測結果から得た前記周波数に基づく前記ノイズ情報を前記直流電源装置に通信により送信する The first control unit transmits the noise information based on the frequency obtained from the measurement result of the second measurement unit to the DC power supply device by communication.
請求項1又は2記載の電力変換システム。 The power conversion system according to claim 1 or 2.
前記第1制御部は、前記操作部で設定された前記周波数に基づく前記ノイズ情報を前記直流電源装置に通信により送信する The first control unit transmits the noise information based on the frequency set by the operation unit to the DC power supply device by communication.
請求項1又は2記載の電力変換システム。 The power conversion system according to claim 1 or 2.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の電力変換システム。 The power conversion system according to any one of claims 1 to 4.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の電力変換システム。 The power conversion system according to any one of claims 1 to 5.
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