CN105409080A - 电力转换装置、控制电力转换装置的方法以及电力转换系统 - Google Patents

电力转换装置、控制电力转换装置的方法以及电力转换系统 Download PDF

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Abstract

在采用了DC链路系统的电力转换装置中，根据电源设备的输出特性切换与负载的连接，由此可以灵活操作来自每个电源的供给电力。本发明的电力转换装置(100)包括用于连接DC电源设备的多个连接端子(2a至2e)；与多个连接端子串联的多个电压转换器(3a至3e)；在电气上互相独立的多个DC电力输出线(6A至6C)；开关(5)，用于将多个电压转换器和多个DC电力输出线选择性地连接；以及控制器(104)，根据至少多个DC电源设备或与多个DC电力输出线连接的负载的操作状态控制切换部。

Description

电力转换装置、控制电力转换装置的方法以及电力转换系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年7月29日提出的第2013-157061号日本专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及具有用于DC电源设备的多个输入部的电力转换装置、电力转换装置的控制方法以及电力转换系统。
背景技术
在电力控制系统中，需要集中管理并操作包括太阳能电池、蓄电池、燃料电池、风力发电机以及水力发电机等的多个电源设备。特别是近年来，从易于控制、提高效率、降低成本等观点出发提出了DC链路系统，在该DC链路系统中连接各电源设备而不转换它们的DC电力。在该系统中，使来自太阳能电池、燃料电池等的电力作为DC电力连接并直接对蓄电池充电，之后由一个换流器转换为AC电力并从而向负载提供电力。由于该DC链路系统消除通过换流器对来自电源设备的各个输出进行转换的传统需要，因此使转换损失最小化从而允许提高效率。另外DC链路系统还简化系统，这使得成本降低。而且，DC链路系统连接DC电力，因此有利地易于控制该DC电力。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开公报“特开2012-249432”
发明内容
发明要解决的问题
可以具有上述优点的DC链路系统在换流器的前端连接来自多个电源设备的输出。因此，DC链路系统存在以下问题：难以提供以下灵活的操作，诸如选择性地只将从在电源设备之中的太阳能电池获得的电力向蓄电池充电，或将来自特定的电源设备的电力提供至特定的负载等。虽然专利文献1(特开2012-249432)中公开了将多相的输入AC电力转换为多相的输出AC电力后向负载输出的示例，但是，未记载处理DC电力的任何示例。
另外，输出电压通常根据电源设备的不同而变化。但是，在现有DC链路系统中，必须将来自多个电源设备的DC电力升压至相同的电压。因此，输出电压低的电源设备输出的升压比变大，导致出现需要多级电压转换器的问题。
鉴于上述问题，本发明的目的在于，在采用了DC链路系统的电力转换装置中，根据电源设备的输出特性切换与负载的连接，从而灵活运用从各电源的提供电力。
解决问题所需手段
为了解决上述问题，本发明提供一种电力转换装置，可以连接多个DC电源设备的，包括：
可以与所述DC电源设备连接的多个连接器；
与所述多个连接器串联的多个电压转换器；
在电气上互相的多个DC电力输出线；
切换部，用于将所述多个电压转换器和所述多个DC电力输出线选择性地互相连接；以及
控制器，根据至少所述多个DC电源设备或与所述多个DC电力输出线连接的负载的操作状态控制所述切换部。
另外，优选地，所述控制器可以控制所述切换部使得所述多个电压转换器中的每一个仅与所述多个DC电力输出线中的任一根线连接。
另外，优选地，与所述多个DC电力输出线之中相同的DC电力输出线连接的电压转换器可以对来自与该电压转换器连接的DC电源设备的电压进行转换，使得具有相同的DC输出电压。
另外，优选地，控制所述电压转换器，使得与所述多个DC电力输出线之中不同的DC电力输出线连接的电压转换器可以具有不同的DC输出电压。
另外，优选地，所述多个DC电源设备可以包括发电设备和蓄电设备；并且
所述控制器控制所述切换部将所述发电设备和所述蓄电设备与所述多个DC电力输出线中的相同的DC电力输出线连接，使得从所述发电设备向所述蓄电设备充电。
另外，为了解决上述问题，本发明提供一种电力转换装置的控制方法，所述电力转换装置可以与多个DC电源设备连接，所述方法包括：
电压转换步骤，对被连接的所述多个DC电源设备的输出电力进行电压转换；
连接步骤，将在所述电压转换步骤中所转换的转换电压的输出与多个DC电力输出线选择性地连接；以及
切换步骤，根据至少所述多个DC电源设备或与所述多个DC电力输出线连接的负载的操作状态，切换所述转换电压的输出和所述多个DC电力输出线之间的连接。
另外，优选地，所述多个DC电源设备可以包括发电设备和蓄电设备；
优选地，所述切换步骤可以是根据所述蓄电设备的充电开始操作进行切换，使得所述发电设备和所述蓄电设备与所述多个DC电力输出线之中相同的DC电力输出线连接的步骤，
所述方法还包括从所述发电设备向所述蓄电设备充电的充电步骤。
另外，优选地，所述方法还包括将所述转换电压的输出和所述多个DC电力输出线之间的连接初始化的初始化步骤。
而且，为了解决上述问题，本发明提供一种电力转换系统，包括电力转换装置和多个DC电源设备，所述电力转换装置包括：
可以与所述DC电源设备连接的多个连接器；
与所述多个连接器串联的多个电压转换器；
在电气上互相独立的多个DC电力输出线；
切换部，用于将所述多个电压转换器和所述多个DC电力输出线选择性地互相连接；以及
控制器，根据至少所述多个DC电源设备或与所述多个DC电力输出线连接的负载的操作状态控制所述切换部。
发明效果
根据本发明，可以灵活设计并操作电力转换装置，并且可以简化装置而不需要多级电压转换器。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施方式的电力转换装置的配置框图。
图2是示出本发明的电力转换装置切换至第一电力转换模式的状态的框图。
图3是示出用于将本发明的电力转换装置切换至第一电力转换模式的步骤的流程图。
图4是示出本发明的电力转换装置切换至第二电力转换模式的状态的框图。
图5是示出用于将本发明的电力转换装置从第一电力转换模式切换至第二电力转换模式的步骤的流程图。
图6是示出本发明的电力转换装置切换至第三电力转换模式的状态的框图。
图7是示出用于将本发明的电力转换装置从第二电力转换模式切换至第三电力转换模式的步骤的流程图。
图8是示出本发明的电力转换装置切换至第四电力转换模式的状态的框图。
图9是示出用于将本发明的电力转换装置从第三电力转换模式切换至第四电力转换模式的步骤的流程图。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。
图1是示出根据本发明的实施方式的电力转换装置100的配置框图。本实施方式的电力转换装置100包括：用于连接多个电源设备的电源设备连接部101、用于与负载连接的负载连接部103、用于向各负载或各电源设备选择性地输出来自各电源设备的电力输入的切换部102以及用于控制各部件的控制器104。
首先，说明电源设备连接部101的配置和操作。电源设备连接部101包括用于连接各电源设备1a至1e的电源设备连接端子2a至2e；以及用于将从各电源设备连接端子2a至2e输入的DC电力转换为期望电压的电压转换器3a至3e。通过电压转换器升压或降压后的电力被输出至电源设备输入线4a至4e。
除了包括用于在各电源设备和本发明的电力转换装置之间进行电力输入/输出的电力端子外，电源设备连接端子2a至2e还可以包括用于由控制器104控制各电源设备的控制信号端子。在本实施方式中，电源设备连接端子2a至2c与电源设备1a至1c(太阳能电池)分别连接。另外，电源设备连接端子2d与电源设备1d(燃料电池)连接。电源设备连接端子2e与电源设备1e(蓄电池)连接。
此外，太阳能电池将太阳能转换为DC电力。太阳能电池包括，例如，串联的多个光电转换电池，使得在被太阳光照射时输出预定电流。在本实施方式中，硅系多晶体太阳能电池可以作为与电源设备连接端子2a至2c连接的太阳能电池使用。然而，太阳能电池不限于此，可以使用包括例如硅系单晶体太阳能电池或薄膜太阳能电池(诸如，CIGS电池)等任何类型，只要可以进行光电转换即可，不限制太阳能电池的种类。
燃料电池使用氢作为燃料，通过与空气中的氧的化学反应发电。根据作为电解质使用的材料，燃料电池被分类为例如固体氧化物燃料电池(SolidOxideFuelCell)、固体高分子燃料电池(PolymerElectrolyteFuelCell)等。本实施方式的燃料电池不具体限定燃料电池的种类。
本实施方式中所用的蓄电池可以使用例如锂离子电池。另外，可以使用其它种类的蓄电池，诸如镍氢蓄电池等。另外，可以单独使用蓄电池，或可以将蓄电池安装在电动汽车(EV)或混合动力车(PHV)上充电。
电压转换器3a至3e进行DC/DC转换使得各电源设备的DC输出电压转换为预定DC电压值。更具体地，电压转换器3a至3c均具有DC/DC转换电路，基于来自控制器104的控制信号将来自各电源设备的DC输入电压升压至任意的目标电压值后，将升压后的电压输出至电源设备输入线4a至4e。
此外，电压转换器3a至3e可以进行双向DC/DC转换。例如，图1的电压转换器3e将来自电源设备1e(蓄电池)的DC输出电力升压或降压，并将电力输出至电源设备输入线4e。另外，电压转换器3e可以将来自电源设备输入线4e的DC输入电力降压或升压并将电力提供至电源设备1e(蓄电池)。
此外，根据串联模块的数量差异或安装角度差异，可以为与电源设备连接端子2a至2c连接的太阳能电池提供不同的DC输入电压。在这种情况下，通过根据DC输入电压改变调节量进行本实施方式的电压转换，由此升压至相同的目标电压值。
此外，与电源设备连接端子2a至2e连接的电源设备除了包括太阳能电池、燃料电池和蓄电池外，也可以包括诸如风力发电机、小型水力发电机等将AC电力整流输出的设备。
下面，说明切换部102的配置和操作。切换部102具有多个选择开关5，其用于将电压转换后的、来自各电源设备的DC输入电力(电源设备输入线4a至4e)选择性地输出至各DC电力输出线6A至6C的任一个。此外，各开关分别由例如继电器开关、晶体管开关等构成，并适于基于来自控制器104的控制信号切换ON/OFF状态。控制器104进行切换控制使得电源设备输入线4a至4e均仅与各DC电力输出线6A至6C中的一根连接。
下面，对负载连接部103的配置和操作进行说明。负载连接部103包括分别转换来自各DC电力输出线6A至6C的电力的转换器7A(DC/DC转换器)和换流器7B、7C。另外，负载连接部103包括将换流器和转换器的输出与负载连接的负载连接端子8A至8C。
转换器7A和换流器7B、7C分别将来自各DC电力输出线6A至6C的电力转换为与分别连接至DC电力输出线6A至6C的负载对应的电力。在本实施方式中，转换器7A以及换流器7B、7C将来自DC电力输出线6A至6C的DC电力分别转换为DC200V、AC100V和单相3线的AC200V。被转换为DC200V、AC100V和AC200V的电力分别提供至与负载连接端子8A至8C连接的负载10A至10C。如上所述，转换器7A和换流器7B、7C基于来自控制器104的控制信号将电力转换为与连接的负载对应的最优电力。
负载连接端子8A至8C可以包括用于在与各负载之间进行电力的输入/输出的电力端子，也可以包括用于允许控制器104控制各负载的控制信号端子。在本实施方式中，负载连接端子8B和8C分别与以AC100V和单相3线的AC200V操作的负载10B和10C连接。负载连接端子8A与以DC电力驱动的负载连接。另外，应该与AC100V连接的负载10B的示例可以包括诸如冰箱、应急灯、热水系统以及家用网络服务器等的尽量避免停电的家用电器。另外，负载10C是AC100V驱动的家用普通负载，通过引出包括AC200V的单相3线中的中性相的两根线提供该AC100V。负载10C的示例可以包括吹风机、家用游戏机或音响系统等。
为了向负载10C提供电力，对开关11C、11C’进行切换使得可以向负载10C选择性地提供来自商用电网9的电力和来自本发明的电力转换装置的电力。此外，该切换是基于由控制器104监视的商用电网9和换流器7C的电压进行。
在本实施方式中，与紧急电源连接的负载10B和其它家用普通负载10C与不同的输出线连接，但是，本发明不限于该结构。例如，负载10B、10C都连接至AC200V侧，并可以根据换流器7C和商用电网9的电压快速切换开关11C和11C’，使得电力被提供至负载而不中断。
在本实施方式中，在图1中用实线表示用于由控制器104控制各部件的控制信号12的路径。这里，该控制信号可以通过有线通信或无线通信传输。
此外，控制器104也可以通过硬件配置，也可以作为通过CPU执行的程序实施，从而实现其功能。
此外，在本实施方式中记载了电压转换器3a至3e、转换器7A以及换流器7B、7C通过控制器104进行输出电压的控制的内容，但是，本发明不限于此，也可以设置为提供预定输出电压。
此外，在本实施方式中，作为AC电力输出，单相三线AC200V和单相AC100V适于分别从负载连接端子8C、8B输出。但是，由于三相3线200V经常用于业务用冷库或空调、工厂中的电动机驱动等，因此也可以将换流器7C替换为换流器7C’用于将电力转换为三相200V。另外，也可以将换流器7A替换为换流器7C’，并可以对换流器7C’提供电力。
此外，在本实施方式中，记载假设在日本国内可以使用的电器设备作为连接的负载。但是，考虑在日本国外可以使用的电器设备的使用，实施方式可以进行适当变更。例如，也可以将转换器7A替换为可以输出AC220至240V的换流器7A’，并可以对换流器7A’提供电力，使得也可以连接在亚洲、大洋洲和欧洲地区可以使用的家用电器。
(第一电力转换模式)
下面，说明本实施方式的第一电力转换模式。图2示出将图1的本发明的实施方式的电力转换装置100切换至第一电力转换模式的状态。本文中，第一电力转换模式通过切换电力转换装置100内的各开关及结构要素的控制，使用来自电源设备1a至1c(太阳能电池)的输出电力驱动与AC200V电源连接的负载10C。另外，第一电力转换模式使用来自电源设备1d(燃料电池)的输出电力驱动与AC100V电源连接的负载10B。
在该第一电力转换模式中，电压转换器3a至3c将来自各电源设备1a至1c(太阳能电池)的约240V的DC输入电压升压至设定的目标电压值370V后，将该电压输出至电源设备输入线4a至4c。电压转换器3d将来自电源设备1d(燃料电池)的160V的DC输入电压升压至300V，并将该电压输出至电源设备输入线4d。此外，没有电力从电源设备1e(蓄电池)输出。
控制器104控制切换部102，使得来自电源设备1a至1c(太阳能电池)的电源设备输入线4a至4c与指定目标电压值为DC370V的DC电力输出线6C连接。来自电源设备1d(燃料电池)的电源设备输入线4d与指定目标电压值为DC300V的DC电力输出线6B连接。此外，配置来自电源设备1e(蓄电池)的电源设备输入线4e与DC电力输出线都不连接。沿着图2中的粗实线表示的路径，从电压转换器3a至3c输出的电源设备1a至1c(太阳能电池)的DC电力通过开关5的切换传输至换流器7C。同样，沿着粗虚线表示的路径，从电压转换器3d输出的电源设备1d(燃料电池)的DC电力传输至换流器7B。
此外，DC电力输出线6B、6C的电压值分别通过上述电压转换器3a至3d调整为DC300V和370V，但是，可以通过控制器104设定任意的电压值以匹配与DC电力输出线连接的负载等。
然后，换流器7C将来自DC电力输出线6C的DC370V的电力转换为单相三线AC200V。将转换为AC200V的电力提供至与负载连接端子8C连接的负载10C。同样，换流器7B将来自DC电力输出线6B的DC300V的电力转换为AC100V。将转换为AC100V的电力提供至与负载连接端子8B连接的负载10B。此外，由于未向DC电力输出线6A提供电力，因此，转换器7A不操作。如上所述，换流器7B和7C基于自控制器104的控制信号，分别将电力转换为与连接的负载对应的最优电力。
图3在流程图中示出用于转换为第一电力转换模式的步骤。首先，控制器104进行初始化开关5，使得各电源设备输入线和DC电力输出线之间的连接全部断开。同时，控制器104也初始化开关11A至11C，使得来自转换器7A和换流器7B、7C的电力输出不输出至负载10A至10C(步骤S101)。此时，也可以将开关11C’设置为ON状态，从商用电网9向负载10C提供电力。
接下来，控制器104控制电压转换器3a至3d，使得来自电压转换器3a至3c和3d的DC输出电压分别被设定为目标电压值的DC370V和300V(步骤S102)。
当来自电压转换器3a至3c和3d的DC输出电压稳定时，控制器104切换开关5使得电源设备输入线4a至4c和4d分别与DC电力输出线6C和6B连接(步骤S103)。此时，多个开关5以联动模式进行切换，使得各电源设备输入线不与多个DC电力输出线同时连接。由此，将提供至DC电力输出线6B、6C的电力向换流器7B、7C提供。
控制器104控制换流器7B、7C分别输出AC100V和AC200V的电力(步骤S104)。然后，当控制器104判断来自换流器7B、7C的输出已经到达预定电压范围时，闭合开关11B、11C，断开开关11C’，将来自换流器7B、7C的电力输出提供至负载10B、10C(步骤S105)。
如上所述，在本实施方式的第一电力转换模式中，可以将来自各电源设备的输入线选择性地仅与具有不同设定电压的多个DC电力输出线中的一根线连接。这种配置允许进行以下灵活运用，即将来自各电源设备的供给电力仅提供至特定的供给对象。特别地，在本电力转换模式中，使输出电压高的电源设备1a至1c(太阳能电池)升压至对应于AC输出电压200V的高达370V的DC电压。另一方面，使输出电压相对低的电源设备1d(燃料电池)升压至对应于AC输出电压100V的300V的低DC电压。由此，因为可以将各电压转换器的升压比设定为1以上2以下的值，所以，不必设置多级升压电路并且降低电压转换器的电路规模，允许以低成本构成电压转换器。
(第二电力转换模式)
下面，说明本实施方式的第二电力转换模式。图4示出将图1的本发明的实施方式的电力转换装置100切换成第二电力转换模式后的状态。这里，在第二电力转换模式中，通过切换电力转换装置100中的开关和对部件的控制，使用来自电源设备1a至1c(太阳能电池)的电力输出来驱动与AC200V电源连接的负载10C。另外，在第二电力转换模式中，使用来自电源设备1d(燃料电池)的输出电力对电源设备1e(蓄电池)充电。
在该第二电力转换模式中，电压转换器3a至3c将来自各电源设备1a至1c(太阳能电池)的约240V的DC输入电压升压至设定的目标电压值370V，并将该电压输出至电源设备输入线4a至4c。另外，电压转换器3d将来自电源设备1d(燃料电池)的DC输入电压160V升压至240V，并将该电压输出至电源设备输入线4d。
控制器104控制切换部102使得来自电源设备1a至1c(太阳能电池)的电源设备输入线4a至4c与指定目标电压值为DC370V的DC电力输出线6C连接。同样地，控制器104将来自电源设备1d(燃料电池)的电源设备输入线4d与指定目标电压值为DC240V的DC电力输出线6A连接。此外，在本实施方式中，与燃料电池相同，控制使得电源设备1e(蓄电池)的电源设备输入线4e也与DC电力输出线6A连接。沿着图4中的粗实线表示的路径，从电压转换器3a至3c输出的电源设备1a至1c(太阳能电池)的DC电力通过开关5的切换传输至换流器7C。同样，沿着粗虚线表示的路径，从电压转换器3d输出的电源设备1d(燃料电池)的DC电力输入至电压转换器3e。
电压转换器3e可以进行双向DC/DC转换。控制器104控制电压转换器3e将向与DC电力输出线6A连接的电源设备输入线4e提供的、来自电源设备1d(燃料电池)的电力降压至190V。
当通过电压转换器3e降压的电力稳定后，控制器104控制电源设备1e(蓄电池)通过来自燃料电池的电力充电。
换流器7C将来自DC电力输出线6C的太阳能电池的DC输出电力转换为与连接负载对应的电力。在本实施方式中，换流器7C将来自DC电力输出线6C的DC370V的电力转换为单相三线AC200V。转换至AC200V的电力被提供至与负载连接端子8C连接的负载10C。此外，由于没有电力提供至DC电力输出线6B，因此换流器7B不操作。另外，在本实施方式中，虽然向DC电力输出线6A提供电力，但是，因为该电力用于对蓄电池充电，所以转换器7A也不操作。换流器7C基于来自控制器104的控制信号将电力转换为与连接的负载对应的最优电力。
图5在流程图中示出用于从第一电力转换模式切换为第二电力转换模式的步骤。首先，控制器104初始化一些开关5，使得来自燃料电池的电源设备输入线4d和DC电力输出线6B之间的连接断开。同时，控制器104也初始化开关11A至11C，使得转换器7A和换流器7B、7C的输出不输至负载10A至10C(步骤S201)。
接着，控制器104电压转换器3d使得其具有DC240V的输出电压(步骤S202)，并且，设定电压转换器3e从DC240V降压至DC190V(步骤S203)。
当电源设备输入线4d的电压值稳定时，控制器104切换开关5使得电源设备输入线4d、4e与DC电力输出线6A连接(步骤S204)。
控制器104开始控制电压转换器3e，使得其输出落入预定电压范围内(步骤S205)。而且，当判断输出已经到达规定范围时，控制器104开始通过电压转换器3e的DC输出电力对电源设备1e(蓄电池)充电(步骤S206)。而且，控制器104将开关11C设置成ON状态，向负载10C提供换流器7C的输出(步骤S207)。
如上所述，在从本实施方式中，第一电力转换模式可以切换至第二电力转换模式，使得已经从燃料电池向AC100V的负载10B提供的电力可以切换为向蓄电池提供。在负载10B不消耗电力的情况下，这种类型的切换对于在准备自主操作中增加蓄电池的充电量是有效的。在该第二电力转换模式中，也可以使DC输出电压高的电源设备1a至1c(太阳能电池)升压至对应于AC输出电压200V的高达370V的DC电压。另一方面，使输出电压相对低的电源设备1d(燃料电池)升压至足够低以对电源设备1e(蓄电池)充电的240V的低DC电压。由此，电压转换器之间的升压比可以设定为1以上2以下的值，这使得不必设置多级升压电路并且降低电压转换器的电路规模，允许以低成本构成电压转换器。另外，因为来自燃料电池的DC电力可以直接充入蓄电池中，所以，与目前通过换流器进行的充电相比，可以降低在充电时转换中的损失。
(第三电力转换模式)
下面，说明本实施方式的第三电力转换模式。图6示出将图1的本发明的实施方式的电力转换装置100切换为第三电力转换模式的状态。这里，在第三电力转换模式中，控制电力转换装置100内的各开关和部件切换，使用来自电源设备1a至1c(太阳能电池)和电源设备1e(蓄电池)的DC输出电力，从而驱动与AC200V电源连接的负载10C。另外，在第三电力转换模式中，使用来自电源设备1d(燃料电池)的DC输出电力来驱动与AC100V电源连接的负载10B。
在该第三电力转换模式中，电压转换器3a至3c将来自各电源设备1a至1c(太阳能电池)的约240V的DC输入电压升压至目标电压值370V后，将该电压输出至电源设备输入线4a至4c。另外，电压转换器3d将来自电源设备1d(燃料电池)的DC输入电压160V升压至300V，并将该电压输出至电源设备输入线4d。而且，电压转换器3e将来自电源设备1e(蓄电池)的DC输入电压190V升压至370V，并将该电压输出至电源设备输入线4e。
控制器104控制切换部102使得从电源设备1a至1c(太阳能电池)提供DC电力的电源设备输入线4a至4c与DC电力输出线6C连接。另外，从电源设备1d(燃料电池)提供DC电力的电源设备输入线4d与DC电力输出线6B连接。控制使得从电源设备1e(蓄电池)提供DC电力的电源设备输入线4e与DC电力输出线6C连接。沿着图6中的粗实线表示的路径，从电压转换器3a至3c和3e输出的电源设备1a至1c(太阳能电池)和1e(蓄电池)的DC电力通过开关5的切换传输至换流器7C。同样，沿着粗虚线表示的路径，从电压转换器3d输出的电源设备1d(燃料电池)的DC电力输入至换流器7B。
换流器7C将从DC电力输出线6C供给的DC370V的电力转换为单相三线AC200V。转换为AC200V的电力被提供至与负载连接端子8C连接的负载10C。换流器7B将从DC电力输出线6B提供的DC300V的电力转换为AC100V。转换为AC100V的电力被提供至与负载连接端子8B连接的负载10B。此外，由于没有电力提供至DC电力输出线6A，因此，转换器7A不操作。换流器7B、7C基于来自控制器104的控制信号将电力转换为与连接的负载对应的最优电力。
图7在流程图中示出用于从第二电力转换模式切换为第三电力转换模式的步骤。首先，控制器104初始化一些开关5的，使得分别来自燃料电池和蓄电池的电源设备输入线4d、4e与DC电力输出线6A之间的连接断开。同时，控制器104也初始化开关11A至11C，使得来自转换器7A和换流器7B、7C的输出不输出至负载10A至10C(步骤S301)。
然后，控制器104控制电压转换器3d、3e，使得电压转换器3d、3e的DC输出电压分别被控制为目标电压值的DC300V和370V(步骤S302)。
当电源设备输入线4d、4e的电压值稳定时，控制器104切换开关5，使得电源设备输入线4d、4e分别与DC电力输出线6B和6C连接(步骤S303)。此时，多个开关5以联动模式进行切换，使得各电源设备输入线不与多个DC电力输出线同时连接。由此，将提供至DC电力输出线6B的电力向换流器7B提供，并将提供至DC电力输出线6C的电力向换流器7C提供。
控制器104控制换流器7C输出AC200V的电力，并控制换流器7B输出变成AC100V的电力(步骤S304)。然后，当控制器104判断来自换流器7B、7C的输出已经到达预定电压范围时，闭合开关11B、11C，将来自换流器7B、7C的电力输出提供至负载10B、10C(步骤S305)。
如上所述，通过将本实施方式的第二电力转换模式切换至第三电力转换模式，使得将蓄电池的DC输出电力叠加至电源设备1a至1c(太阳能电池)的DC输出电力，从而获得AC200V的输出电力。由此，在第二电力转换模式中充入蓄电池的电力可以用于补充可能由于不稳定的太阳照射量及其它因素引起的太阳能电池的输出电力不稳定或不足。由此，可以不考虑太阳照射量等而稳定地提供电力。另外，与在第一电力转换模式和第二电力转换模式中相同，电压转换器之间的升压比可以设定为1以上2以下的值，因此无需设置多级升压回路，这允许以低成本构成电压转换器。
(第四电力转换模式)
下面，说明本实施方式的第四电力转换模式。图8示出将图1的本发明的实施方式的电力转换装置100切换为第四电力转换模式的状态。这里，在第四电力转换模式中，通过切换电力转换装置100内的各开关和对部件的控制，使用来自电源设备1a至1c(太阳能电池)的输出电力驱动与DC200V电源连接的负载10A。另外，在第四电力转换模式中，使用来自电源设备1d(燃料电池)的输出电力驱动与AC100V电源连接的负载10B。而且，在第四电力转换模式中，使用来自电源设备1e(蓄电池)的输出电力驱动与AC200V电源连接的负载10C。
在该第四电力转换模式中，电压转换器3a至3c在控制来自各电源设备1a至1c(太阳能电池)的输入电力为最大并输出为DC240V，并将该输入电力输出至电源设备输入线4a至4c。另外，从电源设备1d(燃料电池)提供的DC输入电压160V通过电压转换器3d升压至DC300V，并输出至电源设备输入线4d。而且，从电源设备1e(蓄电池)提供的DC输入电压190V通过电压转换器3e升压至DC370V，并输出至电源设备输入线4e。
控制器104将从电源设备1a至1c(太阳能电池)提供电力的电源设备输入线4a至4c与DC电力输出线6A连接。另外，控制器104将从电源设备1d(燃料电池)进行电力供给的电源设备输入线4d与DC电力输出线6B连接。而且，控制器104控制将从电源设备1e(蓄电池)提供电力的电源设备输入线4e与DC电力输出线6C连接。沿着图8中的粗实线表示的路径，从电压转换器3e输出的电源设备1e(蓄电池)的DC电力通过开关5的切换传输至换流器7C。同样，沿着粗虚线表示的路径，从电压转换器3d输出的电源设备1d(燃料电池)的DC电力输传输至换流器7B。沿着更粗的虚线表示的路径，从电压转换器3a至3c输出的电源设备1a至1c(太阳能电池)的DC电力输出至转换器7A。
换流器7C将来自DC电力输出线6C的DC370V的电力转换为单相3线AC200V。转换为AC200V的电力被提供至与负载连接端子8C连接的负载10C。换流器7B将从DC电力输出线6B提供的DC300V的电力转换为AC100V。转换为AC100V的电力被提供至与负载连接端子8B连接的负载10B。转换器7A将从DC电力输出线6A提供的DC240V的电力转换为DC200V。转换为DC200V的电力被提供至与负载连接端子8A连接的负载10A。转换器7A和换流器7B、7C均基于来自控制器104的控制信号将电力转换为与连接的负载对应的最优电力。
图9在流程图中示出用于从第三电力转换模式切换为第四电力转换模式的步骤。首先，控制器104初始化一些开关5，使得来自太阳能电池的电源设备输入线4a至4c和DC电力输出线6C之间的连接断开。同时，控制器104还初始化开关11A至11C，使得来自转换器7A和换流器7B、7C的输出不输出至负载10A至10C(步骤S401)。
然后，控制器104控制电压转换器3a至3c，使得电压转换器3a至3c的DC输出电压均被控制为目标电压值，即DC240V(步骤S402)。
当电源设备输入线4a至4c的电压值稳定时，控制器104切换开关5，使得电源设备输入线4a至4c均与DC电力输出线6A连接(步骤S403)。此时，以联动模式控制多个开关5，使得各电源设备输入线不与多个DC电力输出线同时连接。由此，将提供至DC电力输出线6A的电力向转换器7A提供。
控制器104控制转换器7A输出DC200V的电力，并且控制换流器7C输出AC200V的电力(步骤S404)。而且，当控制器104判断转换器7A、换流器7C的输出分别已经到达预定电压范围时，闭合开关111B和11C，由此将来自转换器7A和换流器7B、7C的输出提供至负载10A、10B和10C(步骤S405)。
如上所述，本实施方式的第四电力转换模式配置为使用来自蓄电池的DC输出代替来自电源设备1a至1c(太阳能电池)的DC输出电力以获得AC200V的输出电力。由此，当太阳能电池的输出电力由于不稳定的太阳照射量及其它因素变得不稳定或不足时，在第二电力转换模式(第二实施方式)中充入蓄电池的电力可以用于例如补充高达AC200V的电力消耗。即，可以不考虑太阳照射量等而稳定地提供电力。而且，电力可以作为DC电力输出，可以适用将来多样化的各种设备。另外，与在第一电力转换模式至第三电力转换模式中相同，电压转换器之间的升压比可以设定为1以上2以下的值，因此无需设置多级升压回路，这允许以低成本构成电压转换器。
此外，在电力转换模式之间的切换的操作期间，使向所有负载10A至10C的电力供应暂时停止，但是，本发明不限于此。也可以仅停止向电源被改变的负载提供电力。
另外，在电力转换模式之间的切换的操作期间，操作仅使得用于改变电源设备输入线和DC电力输出线之间的连接的开关暂时断开，但是，本发明不限于此。也可以使电源设备输入线和DC电力输出线之间的所有开关暂时断开。
此外，在上述各第一至第四电力转换模式中，当操作进入稳定状态后开关11C’断开，但是，本发明不限于此。也可以根据来自各电源设备的电力供应的过剩与不足，适当地将开关11C’闭合，使得与商用电网连接。
虽然参考各种附图和实施例对本发明进行了说明，但是应该注意，本领域技术人员可以基于本公开容易地进行各种变形和修改。因此，这些变形和修改也落入本发明的范围内。例如，包含在各部件、各单元、各步骤等中的功能等在没有逻辑矛盾的前提下可以进行再配置，可以组合多个单元或多个步骤，或将多个单元或多个步骤分割。
本公开内容的多个方面表现为通过可执行程序指令的计算机系统或其它硬件执行的一系列操作。计算机系统和其它硬件可以包括例如通用计算机、PC(个人计算机)、专用计算机、工作站、PCS(PersonalCommunicationsSystem、个人移动通信系统)、RFID接收器、电子记事薄、笔记本电脑、GPS(GlobalPositioningSystem，全球定位系统)接收器以及其它可编程数据处理装置。应当理解，在各实施方式中，各种操作可以通过使用程序指令(软件)安装的专用电路(例如，为了执行特定功能相互连接的个别逻辑门)或由一个以上的处理器执行的逻辑块或程序模块等执行。用于执行逻辑块或程序模块等的一个以上的处理器的示例可以包括例如一个以上的微处理器、CPU(中央计算处理单元)、ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，专用集成电路)、DSP(DigitalSignalProcessor，数字信号处理器)、PLD(ProgrammableLogicDevice，可编程逻辑器件)、FPGA(FieldProgrammableGateArray，现场可编程门阵列)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、电子设备以及设计为可执行本文中记载的功能的其它装置和/或它们的任意组合。本文中示出的实施方式通过例如硬件、软件、固件、中间件、微代码以及它们的任意组合实现。指令也可以是用于执行必要任务的程序编码或代码段。而且，指令可以存储在机器可读的非临时性存储介质或其它介质中。代码段也可以表示步骤、函数、子程序、程序、例行程序、子例行程序、模块、软件包、类或指令、或任何数据结构或程序声明的任意组合。代码段可以向其它代码段或硬件电路发送信息、数据参数、变量或存储内容和/或从其它代码段或硬件电路接收信息、数据参数、变量或存储内容，从而将代码段和其它代码段或硬件电路连接。
除了另有说明之外，本文中所使用的网络可以包括因特网、自组网、LAN(LocalAreaNetwork，局域网)、蜂窝网络、WPAN(WirelessPersonalAreaNetwork，无线个域网)或其它网络或它们的任意组合。无线网络可以包括例如访问点(诸如，Wi-Fi访问点)或毫微微蜂窝等。而且，无线通信设备可以与Wi-Fi、Bluetooth(注册商标)、蜂窝通信技术(例如，CDMA(CodeDivisionMultipleAccess，码分多址)、TDMA(TimeDivisionMultipleAccess，时分多址)、FDMA(FrequencyDivisionMultipleAccess，频分多址)、OFDMA(OrthogonalFrequencyDivisionMultipleAccess，正交频分多址)、SC-FDMA(Single-CarrierFrequencyDivisionMultipleAccess，单载波频分多址)或者使用了其他无线技术和/或技术标准的无线网络连接。
本文中所用的机器可读非临时性存储介质可以配置为在固态存储器、磁盘以及光盘的范畴构成的、计算机可读取的有形载体(介质)，该介质中存储适当的一组计算机指令或数据结构，诸如用于使处理器执行本文中公开的技术的程序模块。计算机可读取的介质可以包括具有一个以上的配线的电连接、磁盘存储介质、盒式磁带、磁带以及其他磁性和光学存储装置(例如，CD(CompactDisk)、光盘(注册商标)、DVD(注册商标)(DigitalVersatileDisc，数字通用光盘)、软盘(注册商标)以及蓝光光碟(注册商标))、移动式计算机磁盘、RAM(RandomAccessMemory，随机访问存储器)、ROM(Read-OnlyMemory，只读存储器)、EPROM、EEPROM或闪速存储器等可改写且可编程的ROM或可存储信息的其他有形的存储介质或它们的任意组合。内存可以设置在处理器/处理单元的内部和/或外部。在此所使用的术语“存储器”是指包括长期存储、短期存储、挥发性存储、非挥发性存储以及其他存储的所有种类的存储器，并不限于具体的种类或存储器的具体数量或用于储存信息的介质种类。
此外，本文公开了具有执行指定功能的各种模块和/或单元的系统，应该注意，这些模块和单元是为了简略性说明功能性而示意性表示的，并非表示指定的硬件和/或软件。就这一点而言，这些模块、单元以及其他部件可以是实质上执行本文中说明的指定功能的硬件和/或软件。不同部件的各种功能可以被实施为可以组合或分离的硬件和/或软件，从而这些部件可以分别使用或通过任意组合使用。另外，输入/输出或I/O装置或用户输入界面包括但不限于键盘、显示器、触摸屏、定点装置等，可以直接或经由介于之间的I/O控制器与系统连接。因此，本公开内容的各种方面可以以多种不同方式实施，这些方式全部包含在本公开内容的范围内。
符号说明
1a至1c电源设备(太阳能电池)
1d电源设备(燃料电池)
1e电源设备(蓄电池)
2a至2e电源设备连接端子
3a至3e电压转换器
4a至4e电源设备输入线
5开关
6A至6CDC电力输出线
7A转换器
7B、7C换流器
8A至8C负载连接端子
9商用电网
10A至10C负载
11A至11C、11C’开关
12控制信号
100电力转换装置
101电源设备连接部
102切换部
103负载连接部
104控制器

Claims (9)

1.一种电力转换装置，所述电力转换装置能够连接多个DC电源设备，并包括：
能够与所述多个DC电源设备连接的多个连接器；
与所述多个连接器串联的多个电压转换器；
在电气上互相独立的多个DC电力输出线；
切换部，用于将所述多个电压转换器和所述多个DC电力输出线选择性地互相连接；以及
控制器，根据至少所述多个DC电源设备或与所述多个DC电力输出线连接的负载的操作状态控制所述切换部。
2.如权利要求1所述的电力转换装置，其中所述控制器控制所述切换部使得所述多个电压转换器中的每一个仅与所述多个DC电力输出线中的任一根线连接。
3.如权利要求1所述的电力转换装置，其中与所述多个DC电力输出线之中相同的DC电力输出线连接的电压转换器对来自与其连接的DC电源设备的电压进行转换，使得具有相同的DC输出电压。
4.如权利要求1所述的电力转换装置，其中控制所述多个电压转换器，使得与所述多个DC电力输出线之中不同的DC电力输出线连接的电压转换器具有不同的DC输出电压。
5.如权利要求1所述的电力转换装置，其中：
所述多个DC电源设备包括发电设备和蓄电设备；并且
所述控制器控制所述切换部将所述发电设备和所述蓄电设备与所述多个DC电力输出线中的相同的DC电力输出线连接，使得从所述发电设备向所述蓄电设备充电。
6.一种控制电力转换装置的方法，所述电力转换装置能够与多个DC电源设备连接，所述方法包括：
电压转换步骤，对被连接的所述多个DC电源设备的输出电力进行电压转换；
连接步骤，将在所述电压转换步骤中所转换的转换电压的输出与多个DC电力输出线选择性地连接；以及
切换步骤，根据至少所述多个DC电源设备或与所述多个DC电力输出线连接的负载的操作状态，切换所述转换电压的输出和所述多个DC电力输出线之间的连接
7.如权利要求6所述的控制电力转换装置的方法，其中，
所述多个DC电源设备包括发电设备和蓄电设备；
所述切换步骤是根据所述蓄电设备的充电开始操作进行切换，使得所述发电设备和所述蓄电设备与所述多个DC电力输出线之中相同的DC电力输出线连接的步骤，
所述控制电力转换装置的方法还包括从所述发电设备向所述蓄电设备充电的充电步骤。
8.如权利要求6所述的控制电力转换装置的方法，还包括将所述转换电压的输出和所述多个DC电力输出线之间的连接初始化的初始化步骤。
9.一种电力转换系统，包括电力转换装置和多个DC电源设备，其中：
所述电力转换装置包括：
能够与所述DC电源设备连接的多个连接器；
与所述多个连接部串联的多个电压转换器；
在电气上互相独立的多个DC电力输出线；
切换部，用于将所述多个电压转换器和所述多个DC电力输出线选择性地互相连接；以及
控制器，根据至少所述多个DC电源设备或与所述多个DC电力输出线连接的负载的操作状态控制所述切换部。
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