CN113767536B - 直流供配电系统 - Google Patents

Abstract

本直流供配电系统具备：多个配电线(L1、L2)，分别与多个负载(A1、A2)对应地设置；第1变换器(3)，将来自商用交流电源(10)的交流电压变换为多个直流电压(VA、VB)而分别供给到多个配电线；第2变换器(7)，将来自发电和蓄电源(11)的直流电力变换为多个直流电力(P1、P2)而分别供给到多个配电线；以及电力控制部(9A)，根据与第2变换器的效率关联的信息，以使第1变换器的效率上升的方式控制多个直流电力。

Description

直流供配电系统

技术领域

本公开涉及直流供配电系统。

背景技术

例如在日本特开2010-057231号公报(专利文献1)中公开了一种DC/DC变换器，检测具有多个状态的负载的消耗电流，根据检测到的消耗电流来检测负载的状态，将该状态下的最优的电源电压供给到负载。

另外，例如在日本特开2015-163033号公报(专利文献2)中公开了一种直流供电装置，具备多个DC/DC变换器，该多个DC/DC变换器将从直流电源装置供给的直流电力变换为多个直流电力，并将这些直流电力分别供给到多个负载。在有对电力消耗量的削峰(peakcut)进行指示的节电要求的情况下，停止向消耗电力小的负载供给直流电力，对消耗电力大的负载优先地供给直流电力。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2010-057231号公报

专利文献2：日本特开2015-163033号公报

发明内容

在专利文献1中，根据负载的消耗电流来决定负载的电源电压，但并未考虑在生成电源电压的DC/DC变换器中发生的损失。因此，作为系统整体的效率有可能会下降。

另外，在专利文献2中，对消耗电力大的负载优先地供给直流电力，但并未考虑作为系统整体的效率。

因此，本公开的主要的目的在于，提供效率高的直流供配电系统。

本公开的直流供配电系统具备多个配电线、第1变换器、第2变换器、第1检测部以及第1控制部。多个配电线分别与多个负载对应地设置。第1变换器将从第1电源供给的电压分别变换为与多个负载对应的多个直流电压，将多个直流电压分别供给到多个配电线。第2变换器将从第2电源供给的电力分别变换为与多个负载对应的多个直流电力，将多个直流电力分别供给到多个配电线。第1检测部根据与第2变换器的效率关联的信息，以使第1变换器的效率上升的方式控制多个直流电力。

在该直流供配电系统中，以使第1变换器的效率上升的方式控制多个直流电力，因此能够提高作为系统整体的效率。

附图说明

图1是示出依照实施方式1的直流供配电系统的结构的框图。

图2是示出图1所示的变换器4以及动作信息检测部5的结构的电路框图。

图3是示出图1所示的变换器7以及动作信息检测部8的结构的电路框图。

图4是示出图1所示的电力控制部的结构的电路框图。

图5是示出图1所示的变换器4的效率的图。

图6是示出图4所示的电力分配控制部的动作的流程图。

图7是示出图6所示的电力分配限制处理的流程图。

图8是示出依照实施方式2的直流供配电系统所包含的电力分配控制部的动作的流程图。

图9是示出依照实施方式3的直流供配电系统的结构的框图。

图10是示出图9所示的电力控制部的结构的电路框图。

图11是示出图9所示的变换器7的效率的图。

图12是示出图10所示的电力分配控制部的动作的流程图。

图13是示出实施方式1～3的比较例1的框图。

图14是示出实施方式1～3的另一比较例2的框图。

图15是示出实施方式1～3的又一比较例3的框图。

图16是示出对比较例1～3的变换器的级数进行比较的图。

(符号说明)

A1、A2、B1、B2、C1：负载；L1～L3：配电线(distribution line)；1、2：负载状态检测部；3：电压控制部；3a、9a：处理电路；4、7、75：变换器；5、8：动作信息检测部；6：电力检测部；9、9A：电力控制部；10：商用交流电源；11：发电和蓄电源(power generation and storagesource)；15、60、71～73：AC/DC变换器；16、27：电容器；17、26、53、61、76：DC/DC变换器；20～22、30～32：电压检测器；23～25、33～35：电流检测器；28：斩波器电路；40：减法器；41：PI控制部；42、42A：电力分配控制部；43：存储部；44：参考电流发生部；50：交流受电设备；51、77：DC/AC变换器；52、54、55：主体。

具体实施方式

实施方式1.

图1是示出依照实施方式1的直流供配电系统的结构的框图。在图1中，该直流供配电系统具备多个(在这个例子中为2个)配电线L1、L2、负载状态检测部1、2、电压控制部3、变换器4、7、动作信息检测部5、8、电力检测部6以及电力控制部9。

一般而言，将负载分类为空调、电梯等一般动力系统负载、工厂的传送带或冲压机等工厂动力系统负载、照明负载、以及OA设备等一般负载。在这些负载中，一天的电力使用特性、每个动作状态的最优动作电压互不相同。因此，相比于对这些负载供给相同的电压，在针对各负载的每一个供给特有的电压时更容易实现效率提高。

至少在包括一般动力负载及工厂动力负载的动力负载与其它负载(照明负载及一般负载)中动作特性大不相同，因此在将对动力负载供给的电压和对其它负载供给的电压设为不同的值时更容易实现效率提高。

因此，在本实施方式1中，将负载分为A群组(例如动力负载)和B群组(例如其它负载)，分别设置对属于A群组的多个(在这个例子中为2个)负载A1、A2供给直流电压VA的配电线L1以及对属于B群组的多个(在这个例子中为2个)负载B1、B2供给直流电压VB的配电线L2。A群组的负载A1、A2连接于配电线L1，B群组的负载B1、B2连接于配电线L2。

此外，为了供给直流电压而需要正极侧的电线和负极侧的电线，但为了简化附图以及说明，在图1中为了供给1个直流电压而仅示出1条配电线。

另外，相比于将直流电压VA、VB分别固定为恒定电压，在根据负载的状态(负载系数、消耗电流、消耗电力等)而使直流电压VA、VB分别变化时负载的效率变高，消耗电力(或者消耗电流)减少。因此，负载状态检测部1与配电线L1结合，检测A群组的负载A1、A2的状态(例如负载系数)，将表示其检测值的信号φ1提供给电压控制部3。另外，负载状态检测部2与配电线L2结合，检测B群组的负载B1、B2的状态(例如负载系数)，将表示其检测值的信号φ2提供给电压控制部3。

电压控制部3根据来自负载状态检测部1的信号φ1，以使A群组的负载A1、A2的消耗电力(或者消耗电流)减少的方式控制参考电压VAR，将参考电压VAR设定为最优值。另外，电压控制部3根据来自负载状态检测部2的信号φ2，以使B群组的负载B1、B2的消耗电力(或者消耗电流)减少的方式控制参考电压VBR，将参考电压VBR设定为最优值。

能够利用处理电路3a来实现电压控制部3的功能。此处所称的处理电路3a是指专用处理电路那样的专用的硬件或者处理器及存储装置。在利用专用的硬件的情况下，关于专用处理电路，相应的是单一电路、复合电路、被编程的处理器、被并行编程的处理器、ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)、FPGA(FieldProgrammable Gate Array，现场可编程门阵列)或者将它们进行组合得到的结构。

在利用处理器及存储装置的情况下，能够通过软件、固件或者它们的组合来实现上述的各功能。软件或者固件被描述为程序，并存储于存储装置。处理器读出并执行存储于存储装置的程序。这些程序也可以说是使计算机执行实现上述的各功能的过程以及方法的程序。

关于存储装置，相应的是RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory，只读存储器)、闪存、EPROM(Erasable Programmable Read OnlyMemory，可擦除可编程只读存储器)或者EEPROM(Electrically Erasable ProgrammableRead Only Memory(日本注册商标)，电可擦除可编程只读存储器)这样的半导体存储器。半导体存储器既可以是非易失性存储器，也可以是易失性存储器。另外，关于存储装置，除了半导体存储器以外，也可以是磁盘、软盘、光盘、高密度盘、迷你盘或者DVD(DigitalVersatile Disc，数字多功能盘)。

变换器4(第1变换器)将从作为主电源(第1电源)的商用交流电源10供给的交流电压VAC分别变换为与参考电压VAR、VBR相同的值的直流电压VA、VB，并将这些直流电压VA、VB分别供给到配电线L1、L2。动作信息检测部5检测与变换器4的效率η1关联的信息D1，将检测到的信息D1提供给电力控制部9。

此外，作为主电源，也可以代替商用交流电源10而设置直流电源。在该情况下，变换器4将从直流电源供给的直流电压分别变换为与参考电压VAR、VBR相同的值的直流电压VA、VB。

图2是示出变换器4以及动作信息检测部5的结构的电路框图。在图2中，变换器4包括AC/DC变换器15、电容器16以及DC/DC变换器17。AC/DC变换器15将从商用交流电源10供给的三相交流电压VAC变换为直流电压VDC1。电容器16使直流电压VDC1稳定化以及平滑化。DC/DC变换器17将直流电压VDC1变换为与参考电压VAR相同的值的直流电压VA，并且将直流电压VDC1变换为与参考电压VBR相同的值的直流电压VB。

DC/DC变换器17例如包括第1以及第2电压跟随器。第1电压跟随器被直流电压VDC1所驱动，将与参考电压VAR相同的值的直流电压VA输出到配电线L1。第2电压跟随器被直流电压VDC1所驱动，将与参考电压VBR相同的值的直流电压VB输出到配电线L2。例如，直流电压VDC1是比直流电压VA、VB高的电压。

动作信息检测部5包括电压检测器20～22以及电流检测器23～25。电压检测器20检测从商用交流电源10供给的交流电压VAC的瞬时值，输出表示其检测值的信号φ20。电压检测器21检测DC/DC变换器17的输出直流电压VA，输出表示其检测值的信号φ21。电压检测器22检测DC/DC变换器17的输出直流电压VB，输出表示其检测值的信号φ22。

电流检测器23检测从商用交流电源10流入AC/DC变换器15的交流电流IAC的瞬时值，输出表示其检测值的信号φ23。电流检测器24检测从DC/DC变换器17流过配电线L1的直流电流IA，输出表示其检测值的信号φ24。电流检测器25检测从DC/DC变换器17流过配电线L2的直流电流IB，输出表示其检测值的信号φ25。信号φ20～φ25作为与变换器4的效率η1关联的信息D1而被提供给电力控制部9。

此外，在商用交流电源10稳定的情况下，也可以代替电压检测器20的输出信号φ20而使用基于商用交流电源10的额定电压的设定值。另外，也可以代替电压检测器21、22的输出信号φ21、φ22而使用参考电压VAR、VBR。在该情况下，能够实现动作信息检测部5的结构的简化。

返回到图1，电力检测部6检测从商用交流电源10供给到变换器4的交流电力P，将表示其检测值的信号φP提供给电力控制部9。电力检测部6检测从商用交流电源10供给的交流电压VAC的瞬时值以及从商用交流电源10流入变换器4的交流电流IAC的瞬时值，根据这些检测值求出交流电力。

电力检测部6例如根据交流电压VAC以及交流电流IAC的检测值，求出交流电压VAC的有效值VACe、交流电流IAC的有效值IACe、以及交流电压VAC及交流电流IAC的相位差θ，根据这些值求出交流电力P＝VACe×IACe×cosθ。

变换器7(第2变换器)被从电力控制部9供给的控制信号CNT1、CNT2所控制，将从作为副电源(第2电源)的发电和蓄电源11供给的直流电力变换为两个直流电力P1、P2，将这些直流电力P1、P2分别供给到配电线L1、L2。动作信息检测部8检测与变换器7的效率η2关联的信息D2，将检测到的信息D2提供给电力控制部9。

图3是示出变换器7以及动作信息检测部8的结构的电路框图。在图3中，变换器7包括DC/DC变换器26、电容器27以及斩波器电路28。DC/DC变换器26将从发电和蓄电源11供给的直流电压VDC2，变换为与从电力控制部9供给的参考电压VDCR相同的值的直流电压VDC3。

发电和蓄电源11是产生直流电力的发电装置、或者蓄积直流电力的电池、或者它们的组合，输出直流电力。作为发电装置，例如有太阳能电池、风力发电装置、潮汐发电装置、地热发电装置、燃料电池等。另外，作为电池，有铅蓄电池、锂离子电池等，也有搭载于汽车的电池。电容器27使直流电压VDC3稳定化以及平滑化。

斩波器电路28依照从电力控制部9提供的控制信号CNT1、CNT2，将从DC/DC变换器26供给的直流电力变换为直流电力P1、P2，将这些直流电力P1、P2分别供给到配电线L1、L2。

斩波器电路28例如包括第1以及第2斩波器。控制信号CNT1、CNT2各自例如是PWM(Pulse Width Modulation，脉宽调制)信号。例如，直流电压VDC3是比直流电压VA、VB高的电压。第1斩波器依照作为脉冲信号序列的控制信号CNT1，将从DC/DC变换器26供给的直流电压VDC3变换为第1脉冲电压序列，并经由内置的电抗器供给到配电线L1，从而将直流电力P1输出到配电线L1。在控制信号CNT1的占空比增减时，直流电力P1也增减。

第2斩波器依照作为脉冲信号序列的控制信号CNT2，将从DC/DC变换器26供给的直流电压VDC3变换为第2脉冲电压序列，并经由内置的电抗器而供给到配电线L2，从而将直流电力P2输出到配电线L2。在控制信号CNT2的占空比增减时，直流电力P2也增减。

此外，在发电和蓄电源11是电池的情况下，还能够将从变换器4供给的直流电力和从负载供给的再生电力蓄积到发电和蓄电源11。在该情况下，斩波器电路28将从变换器4以及负载经由配电线L1、L2而供给的直流电压VA、VB变换为直流电压VDC3。DC/DC变换器26将从斩波器电路28供给的直流电力蓄积到发电和蓄电源11。

动作信息检测部8包括电压检测器30～32以及电流检测器33～35。电压检测器30检测从发电和蓄电源11供给的直流电压VDC2，输出表示其检测值的信号φ30。电压检测器31检测斩波器电路28的输出直流电压VA，输出表示其检测值的信号φ31。电压检测器32检测斩波器电路28的输出直流电压VB，输出表示其检测值的信号φ32。

电流检测器33检测从发电和蓄电源11流入DC/DC变换器26的直流电流IDC2，输出表示其检测值的信号φ33。电流检测器34检测从斩波器电路28流过配电线L1的直流电流I1，输出表示其检测值的信号φ34。电流检测器35检测从斩波器电路28流过配电线L2的直流电流I2，输出表示其检测值的信号φ35。信号φ30～φ35作为与变换器7的效率η2关联的信息D2而被提供给电力控制部9。

此外，在发电和蓄电源11稳定的情况下，也可以代替电压检测器30的输出信号φ30而使用基于发电和蓄电源11的额定电压的设定值。

电力控制部9根据来自动作信息检测部5、8的信息D1、D2以及来自电力检测部6的信号φP，以使变换器4、7的效率η成为最大的方式控制变换器7的输出电力P1、P2。能够利用处理电路9a来实现电力控制部9的功能。处理电路9a与处理电路3a相同。也可以用1个处理电路来构成电压控制部3以及电力控制部9。

图4是示出电力控制部9的要部的框图。在图4中，电力控制部9包括减法器40、PI(Proportional Integral，比例积分)控制部41、电力分配控制部42、存储部43以及PWM控制部44。

该直流供配电系统的基本功能是将来自商用交流电源10的交流电压变换为直流电压VA、VB后供给到负载A1、A2、B1、B2，其附加功能是抑制负载A1、A2、B1、B2对商用交流电源10的影响。因此，在发电和蓄电源11的基本的使用方法中，以使从商用交流电源10供给的交流电力P成为期望的设定值PS以下的方式，对发电和蓄电源11进行充放电。

上述期望的设定值PS是根据来自进行能量管理的用户或远程控制器等的要求而设定的受电电力的上限值或者目标值。将上述期望的设定值PS称为购电电力设定值。在该直流供配电系统中，以在当前时刻或者紧接在之前的时刻使从商用交流电源10供给的交流电力P成为购电电力设定值PS以下的方式生成输出电力目标值PT。

因此，减法器40求出电力检测部6的输出信号φP(即，从商用交流电源10供给的交流电力P的检测值)与购电电力设定值PS的偏差ΔP＝φP-PS。PI控制部41针对偏差ΔP实施PI控制而生成输出电力目标值PT。

输出电力目标值PT是与从变换器7供给到配电线L1、L2的直流电力P1、P2的合计值(P1+P2)对应的值。在受电电力P超过购电电力设定值PS的情况下，能够得到正极性的输出电力目标值PT。在输出电力目标值PT是正极性的情况下，从发电和蓄电源11经由变换器7而对负载A1、A2、B1、B2供给直流电力。此外，虽未图示，但通过对输出电力目标值PT附加上限以及下限的限幅器，能够根据需要来抑制发电和蓄电源11的充电或者放电。

电力分配控制部42根据从动作信息检测部5、8供给的信息D1(即信号φ20～φ25)以及信息D2(即信号φ30～φ35)求出变换器4、7的效率η，以使该效率η成为最大的方式生成参考电力P1R、P2R。其中，P1R+P2R＝PT。

电力分配控制部42例如如以下那样求出变换器4、7的效率η。电力分配控制部42根据电压检测器20(图2)的输出信号φ20来求出交流电压VAC的有效值VACr，根据电流检测器23(图2)的输出信号φ23来求出交流电流IAC的有效值IACr，根据信号φ20、φ23来求出交流电压VAC与交流电流IAC的相位差θ，求出从商用交流电源10供给到变换器4的电力PI1＝VACr×IACr×cosθ。

另外，电力分配控制部42根据电压检测器21、22(图2)的输出信号φ21、22以及电流检测器24、25(图2)的输出信号φ24、φ25，求出变换器4的输出电力PO1＝VA×IA+VB×IB。

另外，电力分配控制部42根据电压检测器30(图3)的输出信号φ30以及电流检测器33(图3)的输出信号φ30、φ33，求出从发电和蓄电源11供给到变换器7的电力PI2＝VDC2×IDC2。

另外，电力分配控制部42根据电压检测器31(图3)的输出信号φ31以及电流检测器34(图3)的输出信号φ34，求出变换器7的输出电力P1＝VA×I1。另外，电力分配控制部42根据电压检测器32(图3)的输出信号φ32以及电流检测器35(图3)的输出信号φ35，求出变换器7的输出电力P2＝VB×I2。然后，电力分配控制部42根据上述PI1、PO1、PI2、P1、P2，求出变换器4、7的效率η＝(PO1+P1+P2)/(PI1+PI2)。

图5是示出变换器4的效率η1的图。在图5中，横轴表示变换器4的输出电力PO1与额定电力Pc1之比PO1/Pc1(％)，纵轴表示效率η1。效率η1根据PO1/Pc1的值而变化，在PO1/Pc1为某个值时成为波峰值。随着PO1/Pc1相比于某个值而增大，效率η1缓慢地下降。随着PO1/Pc1相比于某个值而减小，效率η1急剧地下降。

变换器7的效率η2也与变换器4的效率η1同样地变化。如果使变换器7的输出电力P1、P2变化，则变换器7的效率η2会变化，并且变换器4的输出电力PO1也变化而变换器4的效率η1也变化。

图6是示出电力分配控制部42的动作的流程图。在图6的步骤S1中，电力分配控制部42执行电力分配更新处理。在电力分配更新处理中，电力分配控制部42对针对配电线L1的上次的电力分配率RAn相加电力分配校正量ΔR而求出本次的电力分配率RA(n+1)＝RAn+ΔR，并且求出针对配电线L2的本次的电力分配率RB(n+1)＝1-RA(n+1)。

在步骤S2中，电力分配控制部42执行电力分配限制处理。根据构成变换器7的电路部件等硬件的额定电力，对输出到配电线L1、L2的直流电力P1、P2分别设定上限值P1max、P2max。

因此，在将与输出电力目标值PT对应的直流电力分配给配电线L1、L2时，分配给配电线L1、L2的输出电力P1、P2分别被限制于不超过上限值P1max、P2max的范围。因此，在电力分配限制处理(S2)中，以在电力分配的更新后使输出电力P1、P2分别不会超过上限值P1max、P2max的方式，计算电力分配率RA(n+1)、RB(n+1)的限制值RAmax、RBmax。

图7是示出计算电力分配率RA(n+1)的限制值RAmax的方法的流程图。在图7的步骤S11中，电力分配控制部42将变换器7之中的与配电线L1对应的部分的额定电力PcA除以输出电力目标值PT的绝对值|PT|而计算限制值RAmax＝PcA/|PT|。

电力分配控制部42在步骤S12中判别限制值RAmax是否大于1.0。在RAmax>1.0的情况下，电力分配控制部42在步骤S13中设为RAmax＝1.0，在步骤S14中存储RAmax＝1.0。在并非RAmax>1.0的情况下，电力分配控制部42在步骤S14中存储通过步骤S11计算出的RAmax。

通过与电力分配率RA(n+1)的限制值RAmax相同的方法来计算电力分配率RB(n+1)的限制值RBmax。其中，在输出电力目标值PT的最大值与对应于配电线L1、L2的输出电力P1、P2的合计值P1+P2的最大值一致的情况下，成为RBmax＝1-RAmax，因此能够简单地求出RBmax。

电力分配控制部42在电力分配限制处理(S2)中将电力分配率RA(n+1)、RB(n+1)分别限制为限制值RAmax、RBmax以下。其结果，变换器7的输出电力P1、P2分别被限制为上限值P1max、P2max以下。在P1>P1max且P2<P2max的情况下，电力分配控制部42使P2增大(P1-P1max)量的电力。在P1<P1max且P2>P2max的情况下，电力分配控制部42使P1增大(P2-P2max)量的电力。

电力分配控制部42对输出电力目标值PT乘以电力分配率RA(n+1)而求出参考电力P1R＝PT×RA(n+1)，并且对输出电力目标值PT乘以电力分配率RB(n+1)而求出参考电力P2R＝PT×RB(n+1)。

返回到图6，在步骤S3中电力分配控制部42执行电力收敛等待处理。如果执行电力分配限制处理(S2)，则从变换器7供给到配电线L1、L2的直流电力P1、P2会变化。但是，在电力分配率RA、RB不变化的情况下，输出电力P1、P2不会变化。变换器7的输出电力P1、P2并非是瞬时地变化的电力，而以具有某个时间常数的方式变化。

因此，在电力收敛等待处理(S3)中，电力分配控制部42待机至变换器7的输出电力P1、P2稳定为恒定值为止。在该情况下，既可以由定时器测量时间，直至经过设定时间为止进行待机，也可以由电力检测器检测电力P1、P2，直至这些检测值成为恒定为止进行待机。在输出电力P1、P2稳定之后，转移到接下来的处理。在即便输出电力P1、P2收敛为恒定值也未判定为稳定完成的情况下，也可以例如进行超时处理，视为稳定完成。

在步骤S4中，电力分配控制部42执行动作信息更新处理。在该处理中，电力分配控制部42从动作信息检测部5、8取得变换器4、7的动作信息D1、D2而储存到存储部43，并且根据这些动作信息D1、D2来求出变换器4、7的效率η(n+1)，将求出的效率η(n+1)储存到存储部43。此时，电力分配控制部42将本次的动作信息D1、D2以及效率η(n+1)储存到与已经储存的上次的动作信息D1、D2以及效率ηn不同的地址。

在步骤S5中，电力分配控制部42执行效果判定处理。在该处理中，电力分配控制部42比较储存于存储部43的上次的效率ηn与本次的效率η(n+1)，判别是效率η上升[η(n+1)>ηn]、还是效率η未变化[η(n+1)＝ηn]、还是效率η下降[η(n+1)<ηn]。

在步骤S6中，电力分配控制部42执行电力分配校正量计算处理。在该处理中，电力分配控制部42在效率η上升的情况[η(n+1)>ηn]以及效率η未变化的情况[η(n+1)＝ηn]下，将更新前的电力分配校正量ΔRn直接设为更新后的电力分配校正量ΔR，并返回到步骤S1。

另外，电力分配控制部42在效率η下降的情况[η(n+1)<ηn]下，使更新前的电力分配校正量ΔR的极性反转而生成更新后的电力分配校正量ΔR，并返回到步骤S1。能够通过重复执行步骤S1～S6，以使变换器4、8的效率η成为最大的方式生成参考电力P1R、P2R。

返回到图4，PWM控制部44根据包含于动作信息D2的电压检测器31(图3)的输出信号φ31以及电流检测器34(图3)的输出信号φ34，求出变换器7的输出电力P1＝VA×I1。然后，PWM控制部44以使变换器7的输出电力P1成为参考电力P1R的方式，控制控制信号CNT1的占空比。

另外，PWM控制部44根据包含于动作信息D2的电压检测器32(图3)的输出信号φ32以及电流检测器35(图3)的输出信号φ35，求出变换器7的输出电力P2＝VB×I2。然后，PWM控制部44以使变换器7的输出电力P2成为参考电力P2R的方式，控制控制信号CNT2的占空比。

接下来，说明图1～图7所示的直流供配电系统的动作。在该直流供配电系统中，多个负载被分割为A群组和B群组，A群组的负载A1、A2连接于配电线L1，B群组的负载B1、B2连接于配电线L2。

由负载状态检测部1检测负载A1、A2的状态(例如负载系数)，根据其检测结果，以使负载A1、A2的消耗电力(或者消耗电流)成为最小的方式，由电压控制部3生成最优的参考电压VAR。

另外，由负载状态检测部2检测负载B1、B2的状态(例如负载系数)，根据其检测结果，以使负载B1、B2的消耗电力(或者消耗电流)成为最小的方式，由电压控制部3生成最优的参考电压VBR。

从商用交流电源10供给的交流电压VAC由变换器4而变换为与参考电压VAR相同的值的直流电压VA后被供给到配电线L1，并且由变换器4变换为与参考电压VBR相同的值的直流电压VB后被供给到配电线L2。

由电力检测部6检测从商用交流电源10供给到变换器4的交流电力P，由动作信息检测部5检测与变换器4的效率关联的信息D1，由动作信息检测部8检测与变换器7的效率关联的信息D2。

根据电力检测部6以及动作信息检测部5、8的检测结果，以使交流电力P成为购电电力设定值PS以下并且使变换器4、7的效率η成为最大的方式，由电力分配控制部42生成参考电力P1R、P2R。

从发电和蓄电源11供给的直流电力由变换器7变换为与参考电力P1R相同的值的直流电力P1后被供给到配电线L1，并且由变换器7变换为与参考电力P2R相同的值的直流电力P2后被供给到配电线L2。

如以上那样，在本实施方式1中，以使变换器4、7的效率η成为最大的方式将直流电力P1、P2供给到配电线L1、L2，因此能够提高系统整体的效率。

另外，以使负载A1、A2的消耗电力(或者消耗电流)成为最小的方式控制配电线L1的直流电压VA，并且以使负载B1、B2的消耗电力(或者消耗电流)成为最小的方式控制配电线L2的直流电压VB，因此能够针对负载的每个种类，供给最优的直流电压。

此外，在本实施方式1中，说明了设置有1组的发电和蓄电源11以及变换器7的情况，但也可以设置有多组的发电和蓄电源11以及变换器7。在设置有多组的发电和蓄电源11以及变换器7的情况下，针对各组的每一组，设置动作信息检测部8以及电力控制部9。或者，也可以针对多个变换器7，共同地设置1个电力控制部9。

实施方式2.

在实施方式1中，电压控制部3以使负载A1、A2、B1、B2的消耗电力(或者消耗电流)减少的方式，使变换器4的输出电压VA、VB各自变化为最优值。如果直流电压VA、VB变化，则负载A1、A2、B1、B2的消耗电力(或者消耗电流)会变化，电压控制部3进而使变换器4的输出电压VA、VB变化。如果变换器4的输出电压VA、VB变化，则变换器4的输出电力会变化，变换器4的效率η1会变化(图3)。

另外，电力控制部9根据变换器4、7的动作信息D1、D2来求出变换器4、7的效率η，以使该效率η下降的方式，使变换器7的输出电力P1、P2变化。因此，在由电压控制部3使变换器4的输出电压VA、VB变化时，如果由电力控制部9使变换器7的输出电力P1、P2变化，则有可能电力控制部9受到电压控制部3的影响而发生误动作。在本实施方式2中，谋求解决这个问题。

图8是示出依照实施方式2的直流供配电系统所包括的电力分配控制部42的动作的流程图，是与图6对比的图。参考图8，本实施方式2与实施方式1不同的点是在步骤S1之前追加有步骤S21～S23的点。

在步骤S21中，电力分配控制部42执行动作信息更新处理。在该处理中，电力分配控制部42从动作信息检测部5、8取得变换器4、7的动作信息D1、D2而储存到存储部43。此时，电力分配控制部42将本次的动作信息D1、D2储存到与已经储存的上次的动作信息D1、D2不同的地址。

在步骤S22中，电力分配控制部42执行输出电压变动检测处理。在该处理中，电力分配控制部42从存储部43读出上次的输出电压VAn、VBn和本次的输出电压VA(n+1)、VB(n+1)，求出本次的输出电压VA(n+1)、VB(n+1)与上次的输出电压VAn、VBn的偏差ΔVA＝VA(n+1)-VAn、ΔVB＝VB(n+1)-VBn。

在步骤S22中，电力分配控制部42在ΔVA的绝对值以及ΔVB的绝对值之中的至少一个超过设定值的情况下判定为输出电压VA、VB发生了变化，在ΔVA的绝对值以及ΔVB的绝对值都小于设定值的情况下判定为输出电压VA、VB未变化。

在步骤S23中判定为输出电压VA、VB未变化的情况下进入到步骤S1，在步骤S23中判定为输出电压VA、VB发生了变化的情况下返回到步骤S21。其它结构以及动作与实施方式1相同，因此不重复其说明。

在本实施方式2中，在变换器4的输出电压VA、VB的变化消失之前不控制变换器7的输出电力P1、P2，因此能够防止电力控制部9受到电压控制部3的影响而误动作。

此外，还考虑使用同步信号来防止电压控制部3动作的时间段与电力控制部9动作的时间段之间的重复的方法。但是，在该方法中，在电压控制部3的设置部位与电力控制部9的设置部位之间的距离长的情况下，担心在电压控制部3以及电力控制部9之间收发同步信号的信号线变长，信号线的价格变高，或者同步信号变差。相对于此，在本实施方式2中，即便在电压控制部3的设置部位与电力控制部9的设置部位之间的距离长的情况下也不存在那样的担心。

实施方式3.

在实施方式1中，由动作信息检测部5、8检测变换器4、7的动作信息，根据这些检测结果来控制变换器7的输出电力P1、P2。但是，在变换器7的设置部位与变换器4的设置部位之间的距离长的情况下，有可能无法使用变换器4的动作信息。因此，在本实施方式3中，说明不使用变换器4的动作信息而进行变换器7的电力分配控制的方法。

图9是示出依照实施方式3的直流供配电系统的结构的框图，是与图1对比的图。参考图9，该直流供配电系统与图1的直流供配电系统不同的点是动作信息检测部5被除去、且电力控制部9被电力控制部9A所置换的点。

图10是示出电力控制部9A的结构的框图，是与图4对比的图。参考图10，电力控制部9A与图4的电力控制部9不同的点是电力分配控制部42被电力分配控制部42A所置换的点。电力分配控制部42A在变换器7的效率η2比下限值ηL大的范围内，根据输出电力目标值PT，以使变换器4的效率η1成为最大的方式生成参考电力P1R、P2R。

即，与变换器7的输出电力P1、P2的合计值对应的输出电力目标值PT、PI控制部41的比例常数Gpi、从商用交流电源10供给到变换器4的交流电力P以及成为交流电力P的上限值的购电电力设定值PS的关系用下式(1)来表示。

PT＝Gpi×(P-PS)≥0 …(1)

另外，交流电力P、负载A1、A2、B1、B2的消耗电力的合计值PLD、变换器4的电力损失PL1以及变换器7的输出电力P1、P2的合计值PO2＝P1+P2的关系用下式(2)来表示。

P＝PLD+PL1-PO2 …(2)

根据上式(1)、(2)，得到下式(3)。

PT＝Gpi(PLD+PL1-PO2-PS) …(3)

根据式(3)，可知变换器7的输出电力目标值PT与变换器4的电力损失PL1成比例。因此，在实施方式1所说明的电力分配控制中，在一边将输出电力P1、P2的合计值PO2＝P1+P2维持为恒定值一边控制输出电力P1、P2的分配的情况下，如果变换器4的电力损失PL1增减，则输出电力目标值PT会增减。

因此，通过根据输出电力目标值PT的增减来控制输出电力P1、P2的分配，能够使变换器4的电力损失PL1最小化，使变换器4的效率η1成为最大。

但是，即便变换器4的效率η1成为最大值，如果变换器7的效率η2成为非常小的值，则作为直流供配电系统整体的效率也会下降。因此，在本实施方式3中，在变换器7的效率η2比下限值ηL大的范围内，使变换器4的电力损失PL1最小化。

图11是示出变换器7的效率η2的图。在图11中，横轴表示变换器7的输出电力PO2与额定电力Pc2之比PO2/Pc2(％)，纵轴表示效率η2。效率η2根据PO2/Pc2的值而变化，在PO2/Pc2为某个值时成为波峰值。随着PO2/Pc2相比于某个值而增大，效率η2缓慢地下降。随着PO2/Pc2相比于某个值而减小，效率η2急剧地下降。对变换器7的效率η2设定下限值ηL。下限值ηL例如被设定为比PO2/Pc2＝100(％)时的效率η2稍微小的值。

图12是示出电力分配控制部42A的动作的流程图，是与图6对比的图。图12与图6不同的点是步骤S4～S6分别被置换为步骤S4A～S6A的点。

在步骤S4A中，电力分配控制部42A执行动作信息更新处理。在该处理中，电力分配控制部42A从PI控制部41(图10)取得输出电力目标值PT而储存到存储部43。此时，电力分配控制部42将本次的输出电力目标值PT(n+1)储存到与已经储存的上次的输出电力目标值PTn不同的地址。

另外，电力分配控制部42A从动作信息检测部8取得变换器7的动作信息D2而储存到存储部43，并且根据该动作信息D2来求出变换器7的效率η2(n+1)，将求出的效率η2(n+1)储存到存储部43。此时，电力分配控制部42A将本次的动作信息D2以及效率η2(n+1)储存到与已经储存的上次的动作信息D2以及效率η2n不同的地址。

在步骤S5A中，电力分配控制部42A执行效果判定处理。在该处理中，电力分配控制部42A判别是变换器7的效率η2(n+1)比下限值ηL大[η2(n+1)>ηL]、还是变换器7的效率η2(n+1)与下限值ηL相同[η2(n+1)＝ηL]、还是变换器7的效率η2(n+1)比下限值ηL小[η2(n+1)<ηL]。

另外，电力分配控制部42A比较上次的输出电力目标值PTn与本次的输出电力目标值PT(n+1)，判别是输出电力目标值PT下降[PT(n+1)<PTn]、还是输出电力目标值PT未变化[PT(n+1)＝PTn]、还是输出电力目标值PT上升[PT(n+1)>PTn]。

在步骤S6A中，电力分配控制部42A执行电力分配校正量计算处理。在该处理中，电力分配控制部42A在变换器7的效率η2(n+1)比下限值ηL大的情况[η2(n+1)>ηL]以及变换器7的效率η2(n+1)与下限值ηL相同的情况[η2(n+1)＝ηL]下，当输出电力目标值PT下降时[PT(n+1)<PTn]以及输出电力目标值PT未变化时[PT(n+1)＝PTn]，将更新前的电力分配校正量ΔRn直接设为更新后的电力分配校正量ΔR，并返回到步骤S1。

另外，电力分配控制部42在变换器7的效率η2(n+1)比下限值ηL大的情况[η2(n+1)>ηL]以及变换器7的效率η2(n+1)与下限值ηL相同的情况[η2(n+1)＝ηL]下，当输出电力目标值PT上升时[PT(n+1)>PTn]，使更新前的电力分配校正量ΔRn的极性反转而生成更新后的电力分配校正量ΔR，并返回到步骤S1。

另外，电力分配控制部42在变换器7的效率η2(n+1)比下限值ηL小的情况[η2(n+1)<ηL]下，与输出电力目标值PT无关地使更新前的电力分配校正量ΔRn的极性反转而生成更新后的电力分配校正量ΔR，并返回到步骤S1。

通过重复执行步骤S1～S6A，能够在变换器7的效率η2为下限值ηL以上的范围内，以使变换器4的损失PL1成为最小而使变换器4的效率η1成为最大的方式生成参考电力P1R、P2R。其它结构以及动作与实施方式1相同，因此不重复其说明。

在本实施方式3中，不使用变换器4的动作信息，能够以使变换器4的效率η1成为最大的方式进行变换器7的电力分配控制。

比较例1.

图13是示出实施方式1～3的比较例1的框图。在图13中，负载被分割为种类相互不同的多个(在这个例子中为3个)群组。A群组的负载A1、……都连接于配电线L1。负载A1包括：DC/AC变换器51，将经由配电线L1供给的直流电压VA变换为交流电压；以及主体52，被从DC/AC变换器51供给的交流电压所驱动。

B群组的负载B1、……都连接于配电线L2。负载B1包括：DC/DC变换器53，将经由配电线L2供给的直流电压VB变换为恒定的直流电压；以及主体54，被从DC/DC变换器53供给的直流电压所驱动。C群组的负载C1、……都连接于配电线L3。负载C1包括主体55，该主体55被经由配电线L3供给的直流电压VC所驱动。

交流受电设备50将从商用交流电源10供给的交流电压例如进行降压后提供给变换器4。变换器4包括：AC/DC变换器15，将从交流受电设备50供给的交流电压变换为直流电压；以及DC/DC变换器17，将从AC/DC变换器15供给的直流电压变换为3个直流电压VA、VB、VC而分别供给到配电线L1～L3。

对配电线L1～L3结合有多组(在这个例子中为2组)的变换器7以及发电和蓄电源11。变换器7包括：DC/DC变换器26，将从发电和蓄电源11供给的直流电压变换为恒定的直流电压；以及斩波器电路(CP)28，将从DC/DC变换器26供给的直流电力分配给3个配电线L1～L3。

在该比较例1中，未考虑变换器4、7的效率，另外直流电压VA、VB、VC各自与负载A1、B1、C1、……的状态无关地被维持为恒定值，因此相比于实施方式1～3，作为系统整体的效率变低。

比较例2.

图14是示出实施方式1～3的另一比较例2的框图。在图14中，在该直流供配电系统中所有的负载A1、B1、C1、……连接于1条配电线L4。交流受电设备50将从商用交流电源10供给的交流电压例如进行降压后提供给AC/DC变换器60。AC/DC变换器60将从交流受电设备50供给的交流电压变换为直流电压VD而供给到配电线L4。

对配电线L4结合有多组(在这个例子中为2组)的DC/DC变换器61以及发电和蓄电源11。各DC/DC变换器61将从对应的发电和蓄电源11供给的直流电压变换为直流电压VD而供给到配电线L4。

在该比较例2中，未考虑变换器60、61的效率，另外直流电压VD与负载A1、B1、C1、……的状态无关地被维持为恒定值，因此相比于实施方式1～3，作为系统整体的效率下降。

比较例3.

图15是示出实施方式1～3的又一比较例3的框图。在图15中，在该交流供配电系统中所有的负载X1、Y1、Z1、……连接于1条配电线L5。

负载X1包括：AC/DC变换器71，将经由配电线L5供给的交流电压VAC变换为直流电压；DC/AC变换器51，将从AC/DC变换器71供给的直流电压变换为交流电压；以及主体52，被从DC/AC变换器51供给的交流电压所驱动。

负载Y1包括：AC/DC变换器72，将经由配电线L5供给的交流电压VAC变换为直流电压；DC/DC变换器53，将从AC/DC变换器72供给的直流电压变换为恒定的直流电压；以及主体54，被从DC/DC变换器53供给的直流电压所驱动。负载C1包括：AC/DC变换器73，将经由配电线L5供给的交流电压VAC变换为直流电压；以及主体55，被从AC/DC变换器73供给的直流电压所驱动。

交流受电设备50将从商用交流电源10供给的交流电压例如进行降压后供给到配电线L5。对配电线L5结合有多组(在这个例子中为2组)的变换器75以及发电和蓄电源11。变换器75包括：DC/DC变换器76，将从发电和蓄电源11供给的直流电压变换为恒定的直流电压；以及DC/AC变换器77，将从DC/DC变换器76供给的直流电力变换为交流电压VAC而供给到配电线L5。

在该比较例3中，未考虑变换器75的效率，另外交流电压VAC与负载X1、Y1、Z1、……的状态无关地被维持为恒定值，因此相比于实施方式1～3，作为系统整体的效率变低。

图16是对比较例1～3的变换器的级数进行比较的图。在图16中，主电力路径是从商用交流电源10对负载的主体52供给电力的路径。副电力路径是从发电和蓄电源11对负载的主体52供给电力的路径。此处，设为损失与变换器的级数成比例地增大。另外，斩波器电路28被处置为变换器。

在比较例1中，在主电力路径设置有3级的变换器15、17、51，在副电力路径设置有3级的变换器26、28、51。在比较例2中，在主电力路径设置有2级的变换器60、51，在副电力路径设置有2级的变换器61、51。在比较例3中，在主电力路径设置有2级的变换器71、51，在副电力路径设置有4级的变换器76、77、71、51。

在比较例3中，主电力路径中的变换器的级数为2级而较少，但副电力路径中的变换器的级数多达4级，因此在积极地活用太阳能电池等发电和蓄电源11的情况下，存在变换器中的损失变大这样的问题。

在比较例2中，主电力路径中的变换器的级数为2级，与比较例3相等，副电力路径中的变换器的级数为2级，与比较例3相比变少2级。因此，在积极地活用发电和蓄电源11的情况下，可以说是在效率方面有利的结构。但是，由于在负载中不包括AC/DC变换器，因此在负载的种类混合存在的情况下，负载所包括的DC/AC变换器51的最优的直流电压有可能针对每个负载而不同。因此，无法供给对于各负载而言最优的直流电压，负载效率有可能下降。

在比较例1中，将负载分割为多个群组，与多个负载群组对应地设置多个配电线，针对各负载群组的每个负载群组供给直流电压，因此能够解决负载效率下降这样的比较例2的课题。

另外，在比较例1中，主电力路径中的变换器的级数为3级，与比较例3相比增加1级，副电力路径中的变换器的级数为3级，与比较例3相比减少1级。因此，关于变换器的级数，与比较例3相比，比较例1在从商用交流电源10向负载的电力传送中成为在效率方面不利的结构，在从发电和蓄电源11向负载的电力传送中成为在效率方面有利的结构。

因此，在比较例1中，课题在于消除由主电力路径中的变换器的级数增加引起的效率的下降。在本实施方式1～3中，以使变换器4、7的效率η成为最大的方式控制变换器7的输出电力，从而抑制由变换器的级数的增加引起的效率的下降，解决了比较例1的课题。

应理解为本次公开的实施方式在所有的点只是例示而并非是限制性的内容。本发明并非是上述的说明而是由权利要求书示出，并旨在包括与权利要求书同等的含义以及范围内的所有的变更。

Claims (9)

1.一种直流供配电系统，具备：

多个配电线，分别与多个负载对应地设置；

第1变换器，将从第1电源供给的电压分别变换为与所述多个负载对应的多个直流电压，将所述多个直流电压分别供给到所述多个配电线；

第2变换器，将从第2电源供给的电力分别变换为与所述多个负载对应的多个直流电力，将所述多个直流电力分别供给到所述多个配电线；以及

第1控制部，根据与所述第2变换器的效率关联的信息，以使所述第1变换器的效率上升的方式控制所述多个直流电力。

2.根据权利要求1所述的直流供配电系统，其中，

所述第1控制部根据与所述第2变换器的效率有关的信息以及与所述第1变换器的效率有关的信息，以使所述第1变换器以及所述第2变换器的效率上升的方式控制所述多个直流电力。

3.根据权利要求2所述的直流供配电系统，其中，

所述直流供配电系统还具备：

第1检测部，检测与所述第2变换器的效率关联的信息；以及

第2检测部，检测与所述第1变换器的效率关联的信息，

所述第1控制部根据所述第1检测部以及所述第2检测部的检测结果来控制所述多个直流电力。

4.根据权利要求1所述的直流供配电系统，其中，

所述直流供配电系统还具备电力检测部，该电力检测部检测从所述第1电源供给的电力，

所述第1控制部以使由所述电力检测部检测的电力值比预先确定的值小的方式，控制所述多个直流电力的合计值。

5.根据权利要求4所述的直流供配电系统，其中，

所述第1控制部生成与由所述电力检测部检测的电力值和所述预先确定的值的偏差相应的大小的输出电力目标值，以使所述多个直流电力的合计值成为所述输出电力目标值并且使所述输出电力目标值减小的方式，控制所述多个直流电力。

6.根据权利要求1所述的直流供配电系统，其中，

对所述多个直流电力分别预先确定有多个上限值，

所述第1控制部以使所述多个直流电力分别不会超过所述多个上限值的方式，控制所述多个直流电力各自的大小。

7.根据权利要求1所述的直流供配电系统，其中，

所述直流供配电系统还具备：

多个负载状态检测部，分别检测所述多个负载的状态；以及

第2控制部，根据所述多个负载状态检测部的检测结果，以使所述多个负载各自的消耗电力成为最小的方式，控制所述多个直流电压各自的大小。

8.根据权利要求7所述的直流供配电系统，其中，

在所述多个直流电压之中的至少一个直流电压的大小变化的情况下，所述第1控制部不控制所述多个直流电力。

9.根据权利要求1所述的直流供配电系统，其中，

所述第1电源是商用交流电源或者直流电源，

所述第2电源是输出直流电力的发电和蓄电源。

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