JP2003009537A - 電力変換装置 - Google Patents
電力変換装置Info
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- JP2003009537A JP2003009537A JP2001193873A JP2001193873A JP2003009537A JP 2003009537 A JP2003009537 A JP 2003009537A JP 2001193873 A JP2001193873 A JP 2001193873A JP 2001193873 A JP2001193873 A JP 2001193873A JP 2003009537 A JP2003009537 A JP 2003009537A
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- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Rectifiers (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】従来の技術では、複数の太陽電池の設置場所に
よっては各電池で発電電力が違い、電池を個々に最適運
転できないおそれがある。 【解決手段】複数台の発電機を昇圧回路と逆流防止ダイ
オード介して直流で接続し、インバータ１台で電力系統
に電力を供給する構成にした。更に、インバータで直流
電圧一定制御を行い、インバータの出力する交流電力が
最大となるように、順番に複数の発電設備それぞれに接
続されている昇圧回路のデューティを変更して最大電力
追従制御するようにした。インバータで直流電圧一定制
御を行い、各発電設備個別に発電機の出力する電流・電
圧から各発電設備の電力を検出し、発電設備の出力する
各交流電力または各昇圧回路入力電力が各々最大となる
ように、昇圧回路のデューティを変更して最大電力追従
制御するようにした。
よっては各電池で発電電力が違い、電池を個々に最適運
転できないおそれがある。 【解決手段】複数台の発電機を昇圧回路と逆流防止ダイ
オード介して直流で接続し、インバータ１台で電力系統
に電力を供給する構成にした。更に、インバータで直流
電圧一定制御を行い、インバータの出力する交流電力が
最大となるように、順番に複数の発電設備それぞれに接
続されている昇圧回路のデューティを変更して最大電力
追従制御するようにした。インバータで直流電圧一定制
御を行い、各発電設備個別に発電機の出力する電流・電
圧から各発電設備の電力を検出し、発電設備の出力する
各交流電力または各昇圧回路入力電力が各々最大となる
ように、昇圧回路のデューティを変更して最大電力追従
制御するようにした。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は発電設備の並列接続
に関し、特に各水車発電機の電力を最大効率で運転する
ための電力変換装置に関する。
に関し、特に各水車発電機の電力を最大効率で運転する
ための電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】特開平１１−３４１８１６号公報には、
複数の太陽電池を直流で並列接続し、直流の電力を複数
の変換器により系統に出力する装置で、電池出力に合せ
て変換器の運転台数を決定し、特定の変換器の使用頻度
が高くなることを防止する運転方法を開示されている。
複数の太陽電池を直流で並列接続し、直流の電力を複数
の変換器により系統に出力する装置で、電池出力に合せ
て変換器の運転台数を決定し、特定の変換器の使用頻度
が高くなることを防止する運転方法を開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の技術では、
複数の太陽電池の設置場所によっては各電池で発電電力
が違い、電源である太陽電池を個々に最適運転できない
おそれがある。
複数の太陽電池の設置場所によっては各電池で発電電力
が違い、電源である太陽電池を個々に最適運転できない
おそれがある。
【０００４】本発明の目的は、複数台の電源を直流で接
続して変換器から系統へ電力を送る場合に、各電源を最
適な運転状態とするに好適な電力変換装置を提供するこ
とにある。
続して変換器から系統へ電力を送る場合に、各電源を最
適な運転状態とするに好適な電力変換装置を提供するこ
とにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の電力変換装置
は、複数台の発電機を昇圧回路と逆流防止ダイオードと
を介して直流で接続し、インバータ１台で電力系統に電
力を供給する。
は、複数台の発電機を昇圧回路と逆流防止ダイオードと
を介して直流で接続し、インバータ１台で電力系統に電
力を供給する。
【０００６】更に、本発明の電力変換装置は、インバー
タで直流電圧一定制御を行い、インバータの出力する交
流電力が最大となるように、順番に複数の発電設備それ
ぞれに接続されている昇圧回路のデューティを変更して
最大電力追従制御する。
タで直流電圧一定制御を行い、インバータの出力する交
流電力が最大となるように、順番に複数の発電設備それ
ぞれに接続されている昇圧回路のデューティを変更して
最大電力追従制御する。
【０００７】本発明の電力変換装置は、インバータで直
流電圧一定制御を行い、各発電設備個別に発電機の出力
する電流・電圧から各発電設備の電力を検出し、発電設
備の出力する各交流電力が各々最大となるように、昇圧
回路のデューティを変更して最大電力追従制御する。
流電圧一定制御を行い、各発電設備個別に発電機の出力
する電流・電圧から各発電設備の電力を検出し、発電設
備の出力する各交流電力が各々最大となるように、昇圧
回路のデューティを変更して最大電力追従制御する。
【０００８】本発明の電力変換装置は、チョッパ電流を
フィードバックしてチョッパ電流調整器に指令値とフィ
ードバック値の偏差を入力し、電流調整器の出力をデュ
ーティ指令値とし、更に最大電力追従制御を各昇圧回路
入力電力に基づいて行う。
フィードバックしてチョッパ電流調整器に指令値とフィ
ードバック値の偏差を入力し、電流調整器の出力をデュ
ーティ指令値とし、更に最大電力追従制御を各昇圧回路
入力電力に基づいて行う。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図面を用い
て説明する。
て説明する。
【００１０】（実施例１）以下本実施例を図１から図７
を用いて説明する。図１で、発電機Ｇ１とＧ２はそれぞ
れ水車ＨＴ１とＨＴ２に接続し、水の落差により前記各
水車が回転して前記発電機は発電する。整流器１ａと整
流器１ｂは、前記発電機Ｇ１とＧ２に接続し、各発電機
の交流出力を整流して直流に変換し、前記各整流器の直
流部分に設置された各コンデンサＣａとＣｂとを充電す
る。
を用いて説明する。図１で、発電機Ｇ１とＧ２はそれぞ
れ水車ＨＴ１とＨＴ２に接続し、水の落差により前記各
水車が回転して前記発電機は発電する。整流器１ａと整
流器１ｂは、前記発電機Ｇ１とＧ２に接続し、各発電機
の交流出力を整流して直流に変換し、前記各整流器の直
流部分に設置された各コンデンサＣａとＣｂとを充電す
る。
【００１１】コンデンサＣａとコンデンサＣｂとに蓄え
た電力を、昇圧回路ＣＨＰ１とCHP2とを構成するリアク
トルＬ１とＬ２，半導体スイッチング素子Ｓ１とＳ２，
ダイオードＤａとＤｂを介して各コンデンサＣｃとＣｄ
を充電する。各コンデンサＣｃとＣｄの電圧は、前記半
導体スイッチング素子Ｓ１とＳ２の動作により前記各コ
ンデンサＣａとＣｂの電圧より高い値になる。
た電力を、昇圧回路ＣＨＰ１とCHP2とを構成するリアク
トルＬ１とＬ２，半導体スイッチング素子Ｓ１とＳ２，
ダイオードＤａとＤｂを介して各コンデンサＣｃとＣｄ
を充電する。各コンデンサＣｃとＣｄの電圧は、前記半
導体スイッチング素子Ｓ１とＳ２の動作により前記各コ
ンデンサＣａとＣｂの電圧より高い値になる。
【００１２】前記各コンデンサＣｃはダイオードＤｃ
に、コンデンサＣｄはダイオードＤｄにそれぞれ接続さ
れ、ダイオードＤｃとＤｄはインバータ１００ａの直流
部分に設置されたコンデンサＣｉにそれぞれ接続され
る。前記ダイオードＤｃとＤｄは、コンデンサＣｉから
の電力の逆流を防止する。
に、コンデンサＣｄはダイオードＤｄにそれぞれ接続さ
れ、ダイオードＤｃとＤｄはインバータ１００ａの直流
部分に設置されたコンデンサＣｉにそれぞれ接続され
る。前記ダイオードＤｃとＤｄは、コンデンサＣｉから
の電力の逆流を防止する。
【００１３】インバータ１００ａは、前記コンデンサＣ
ｉに蓄えた電力を連系トランスＴr1を介して電力系統２
に出力する。
ｉに蓄えた電力を連系トランスＴr1を介して電力系統２
に出力する。
【００１４】電流検出器ＣＴ２が検出した三相交流電流
Ｉinv と、電流検出器ＣＴ１が検出した連系点の三相交
流電流Ｉacと、電圧検出器ＰＴ１が検出した連系点の三
相交流電圧Ｖacとを前記インバータ１００ａの制御装置
４ａに入力し、制御装置４ａが前記インバータ１００ａ
を制御する。
Ｉinv と、電流検出器ＣＴ１が検出した連系点の三相交
流電流Ｉacと、電圧検出器ＰＴ１が検出した連系点の三
相交流電圧Ｖacとを前記インバータ１００ａの制御装置
４ａに入力し、制御装置４ａが前記インバータ１００ａ
を制御する。
【００１５】チョッパ制御装置３ａは、前記三相交流電
圧Ｖacと三相交流電流Ｉａとを入力し、前記各昇圧回路
ＣＨＰ１とＣＨＰ２を構成する半導体スイッチング素子
Ｓ１とＳ２をオン／オフ制御するためのゲート信号Ｐu1
とＰu2を出力し、前記各昇圧回路ＣＨＰ１とＣＨＰ２を
制御する。
圧Ｖacと三相交流電流Ｉａとを入力し、前記各昇圧回路
ＣＨＰ１とＣＨＰ２を構成する半導体スイッチング素子
Ｓ１とＳ２をオン／オフ制御するためのゲート信号Ｐu1
とＰu2を出力し、前記各昇圧回路ＣＨＰ１とＣＨＰ２を
制御する。
【００１６】図２に、本実施例のチョッパ制御装置３ａ
の構成を示す。前記チョッパ制御装置３ａに入力する前
記三相交流電流Ｉacと三相交流電圧Ｖacとを電力検出器
５ａに入力し、電力検出器５ａは連系点の有効電力Ｐac
を最大電力追従制御器MPPT1とＭＰＰＴ２とに出力す
る。また、演算許可信号Ｓａ１がスイッチＳｗ１に入力
される。切り替え信号発生器６の出力信号Ｓｅ１で前記
スイッチＳｗ１の状態を周期的に切り替えて、最大電力
追従制御器ＭＰＰＴ１とＭＰＰＴ２とを交互に動作させ
る。前記最大電力追従制御器ＭＰＰＴ１とＭＰＰＴ２
は、入力された電力検出値Ｐacを最大にするように各昇
圧回路ＣＨＰ１とＣＨＰ２のデューティ指令値duty1*と
duty2*を交互に変更する。前記デューティ指令値duty1*
とduty2*はそれぞれパルス幅変調器ＰＷＭ１とＰＷＭ２
に入力され、各パルス幅変調器PWM1とＰＷＭ２はゲート
信号Ｐu1とＰu2とを出力する。
の構成を示す。前記チョッパ制御装置３ａに入力する前
記三相交流電流Ｉacと三相交流電圧Ｖacとを電力検出器
５ａに入力し、電力検出器５ａは連系点の有効電力Ｐac
を最大電力追従制御器MPPT1とＭＰＰＴ２とに出力す
る。また、演算許可信号Ｓａ１がスイッチＳｗ１に入力
される。切り替え信号発生器６の出力信号Ｓｅ１で前記
スイッチＳｗ１の状態を周期的に切り替えて、最大電力
追従制御器ＭＰＰＴ１とＭＰＰＴ２とを交互に動作させ
る。前記最大電力追従制御器ＭＰＰＴ１とＭＰＰＴ２
は、入力された電力検出値Ｐacを最大にするように各昇
圧回路ＣＨＰ１とＣＨＰ２のデューティ指令値duty1*と
duty2*を交互に変更する。前記デューティ指令値duty1*
とduty2*はそれぞれパルス幅変調器ＰＷＭ１とＰＷＭ２
に入力され、各パルス幅変調器PWM1とＰＷＭ２はゲート
信号Ｐu1とＰu2とを出力する。
【００１７】図３は、本実施例のインバータ制御装置４
ａの構成を示す。前記インバータ制御装置４ａの入力値
である前記三相交流電流Ｉacと三相交流電圧Ｖacとを、
電力・位相検出器７に入力する。前記電力・位相検出器
７は、インバータの連系点の無効電力Ｑacと、系統電圧
位相に追従した位相信号Ｖcos とＶsin とを演算し、前
記無効電力Ｑacを無効電力調整器ＡＱＲに出力し、位相
信号Ｖcos とＶsin を電流調整器８に出力する。
ａの構成を示す。前記インバータ制御装置４ａの入力値
である前記三相交流電流Ｉacと三相交流電圧Ｖacとを、
電力・位相検出器７に入力する。前記電力・位相検出器
７は、インバータの連系点の無効電力Ｑacと、系統電圧
位相に追従した位相信号Ｖcos とＶsin とを演算し、前
記無効電力Ｑacを無効電力調整器ＡＱＲに出力し、位相
信号Ｖcos とＶsin を電流調整器８に出力する。
【００１８】前記無効電力調整器ＡＱＲは、連系点の無
効電力を所定の値とするため、インバータの無効分電流
指令値Ｉｑ*を前記電流調整器８に出力する。
効電力を所定の値とするため、インバータの無効分電流
指令値Ｉｑ*を前記電流調整器８に出力する。
【００１９】また、インバータ制御装置４ａには、前記
コンデンサＣｉに蓄えられた直流電圧Ｅdcも入力され
る。減算器ｄｅｆ１は、前記直流電圧Ｅdcと直流電圧指
令値Ｅdc*との偏差△Ｅdcを直流電圧調整器ＡＶＲに出
力する。直流電圧調整器AVRは、前記直流電圧Ｅdcを前
記直流電圧指令値Ｅdc* に一致させるための有効分電流
指令値Ｉｄ*を電流調整器８に出力する。
コンデンサＣｉに蓄えられた直流電圧Ｅdcも入力され
る。減算器ｄｅｆ１は、前記直流電圧Ｅdcと直流電圧指
令値Ｅdc*との偏差△Ｅdcを直流電圧調整器ＡＶＲに出
力する。直流電圧調整器AVRは、前記直流電圧Ｅdcを前
記直流電圧指令値Ｅdc* に一致させるための有効分電流
指令値Ｉｄ*を電流調整器８に出力する。
【００２０】電流調整器８は、入力された三相交流電流
検出値Ｉinv から有効分電流と無効分電流とを演算し、
前記電流指令Ｉｄ*とＩｑ*に検出値が一致するように出
力電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを調整する。パルス幅変
調器ＰＷＭ３は、前記出力電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ
からインバータ１００ａを駆動するためのパルスＰuiを
出力する。
検出値Ｉinv から有効分電流と無効分電流とを演算し、
前記電流指令Ｉｄ*とＩｑ*に検出値が一致するように出
力電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを調整する。パルス幅変
調器ＰＷＭ３は、前記出力電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ
からインバータ１００ａを駆動するためのパルスＰuiを
出力する。
【００２１】図４は、本実施例の最大電力追従制御器Ｍ
ＰＰＴ１の構成を示す。なお、最大電力追従制御器ＭＰ
ＰＴ２はＭＰＰＴ１と同一の構成であるため、説明を省
略する。
ＰＰＴ１の構成を示す。なお、最大電力追従制御器ＭＰ
ＰＴ２はＭＰＰＴ１と同一の構成であるため、説明を省
略する。
【００２２】前記最大電力追従制御器ＭＰＰＴ１には、
前記チョッパ制御装置３ａの電力検出器５ａが演算した
有効電力検出値Ｐacが入力される。有効電力検出値Ｐac
は前回値記憶装置１０ａと減算器ｄｅｆ３とに入力され
る。前記前回値記憶装置10ａは電力検出値の前回値Ｐac
Ｂを前記減算器ｄｅｆ３に出力する。前記減算器def3
は、前記有効電力検出値Ｐacと電力検出値の前回値Ｐac
Ｂとを入力し、偏差△Ｐacを出力する。
前記チョッパ制御装置３ａの電力検出器５ａが演算した
有効電力検出値Ｐacが入力される。有効電力検出値Ｐac
は前回値記憶装置１０ａと減算器ｄｅｆ３とに入力され
る。前記前回値記憶装置10ａは電力検出値の前回値Ｐac
Ｂを前記減算器ｄｅｆ３に出力する。前記減算器def3
は、前記有効電力検出値Ｐacと電力検出値の前回値Ｐac
Ｂとを入力し、偏差△Ｐacを出力する。
【００２３】デューティ制御器１１は、前記偏差△Ｐac
と、最大電力追従制御器の出力であるデューティ指令値
Ｄuty1* の前回の増加分△refBBを入力し、図５に示す
判定により制御出力△ref1* を出力する。
と、最大電力追従制御器の出力であるデューティ指令値
Ｄuty1* の前回の増加分△refBBを入力し、図５に示す
判定により制御出力△ref1* を出力する。
【００２４】乗算器ＭＵＬ１は、演算許可信号Ｓa1と前
記制御出力△ref1* とを乗算し、指令値加算量△ref2*
を出力する。前記演算許可信号Ｓａ１は、演算を許可す
る場合“１”、演算を停止させる場合は“０”となる信
号であり、従って演算を停止させるときは指令値加算量
△ref2*は零になる。
記制御出力△ref1* とを乗算し、指令値加算量△ref2*
を出力する。前記演算許可信号Ｓａ１は、演算を許可す
る場合“１”、演算を停止させる場合は“０”となる信
号であり、従って演算を停止させるときは指令値加算量
△ref2*は零になる。
【００２５】積分器１２は前記指令値加算量△ref2* を
入力し、積分値が所定の範囲を超えないようにリミッタ
により制限したデューティ指令値Ｄuty1*を出力する。
入力し、積分値が所定の範囲を超えないようにリミッタ
により制限したデューティ指令値Ｄuty1*を出力する。
【００２６】前回値記憶装置１０ｃは、前記デューティ
指令値Ｄuty1*を入力し、前回入力されたデューティ指
令値Ｄuty1B*を減算器def4に出力する。前記減算器def4
は、前記デューティ指令値Ｄuty1*と前回のデューティ
指令値Ｄuty1B*とを入力し、減算結果である今回のデュ
ーティ指令値の増加分△refBを前回値記憶装置１０ｂに
出力する。
指令値Ｄuty1*を入力し、前回入力されたデューティ指
令値Ｄuty1B*を減算器def4に出力する。前記減算器def4
は、前記デューティ指令値Ｄuty1*と前回のデューティ
指令値Ｄuty1B*とを入力し、減算結果である今回のデュ
ーティ指令値の増加分△refBを前回値記憶装置１０ｂに
出力する。
【００２７】前記前回値記憶装置１０ｂは、今回のデュ
ーティ指令値の増加分△refBを入力して記憶し、前回の
デューティ指令値の増加分△refBB をデューティ制御器
１１に出力する。
ーティ指令値の増加分△refBを入力して記憶し、前回の
デューティ指令値の増加分△refBB をデューティ制御器
１１に出力する。
【００２８】図５は、制御出力△ref1* の動作を示す。
前記前回のデューティ指令値の増加分△refBB が正で、
かつ、偏差△Ｐacが正の場合、最大電力点を得るために
デューティ指令値を増加させると電力が増加するので、
デューティ指令値を増加させるため△ref1*は正にな
る。
前記前回のデューティ指令値の増加分△refBB が正で、
かつ、偏差△Ｐacが正の場合、最大電力点を得るために
デューティ指令値を増加させると電力が増加するので、
デューティ指令値を増加させるため△ref1*は正にな
る。
【００２９】また、前記前回のデューティ指令値の増加
分△refBBが負で、かつ、偏差△Pacが正の場合、デュー
ティ指令値を減少させると電力が増加するので、最大電
力点を得るためにデューティ指令値を減少させるので△
ref1*は負になる。
分△refBBが負で、かつ、偏差△Pacが正の場合、デュー
ティ指令値を減少させると電力が増加するので、最大電
力点を得るためにデューティ指令値を減少させるので△
ref1*は負になる。
【００３０】また、前記前回のデューティ指令値の増加
分△refBBが正で、かつ、偏差△Pacが負の場合、デュー
ティ指令値を増加させると電力が減少するので、最大電
力点を得るためにデューティ指令値を減少させるので△
ref1*は負になる。
分△refBBが正で、かつ、偏差△Pacが負の場合、デュー
ティ指令値を増加させると電力が減少するので、最大電
力点を得るためにデューティ指令値を減少させるので△
ref1*は負になる。
【００３１】また、前記前回のデューティ指令値の増加
分△refBBが負で、かつ、偏差△Pacが負の場合、デュー
ティ指令値を減少させると電力が減少するので、最大電
力点を得るためにデューティ指令値を増加させるため△
ref1*は正になる。
分△refBBが負で、かつ、偏差△Pacが負の場合、デュー
ティ指令値を減少させると電力が減少するので、最大電
力点を得るためにデューティ指令値を増加させるため△
ref1*は正になる。
【００３２】図６に、一般的な水車の特性を示す。図６
の横軸は落差、縦軸は水車出力を示す。回転数を一定値
Ａとしたとき、落差を変えていくと図６のように水車出
力が最大となる点がある。また、回転数を変えて、一定
値ＢまたはＣとすると、同様に落差に対して水車出力が
最大となる点を示すが、回転数Ａの場合とは大きさが異
なる曲線になる。落差はその時の水位により決まるた
め、落差一定とすると、図６に示すように回転数により
水車出力が変動する。
の横軸は落差、縦軸は水車出力を示す。回転数を一定値
Ａとしたとき、落差を変えていくと図６のように水車出
力が最大となる点がある。また、回転数を変えて、一定
値ＢまたはＣとすると、同様に落差に対して水車出力が
最大となる点を示すが、回転数Ａの場合とは大きさが異
なる曲線になる。落差はその時の水位により決まるた
め、落差一定とすると、図６に示すように回転数により
水車出力が変動する。
【００３３】図７に、一般的な発電機の特性を示す。図
７の横軸は回転数、縦軸は発電機出力を示す。水車出力
を一定値Ａ，Ｂ，Ｃとすると、それぞれの水車出力に対
して、発電機出力は回転数を増すほど低下していく曲線
を描き、曲線の位置が水車出力により異なる。このグラ
フに落差一定の線を書き加えると、例えば図７中の太線
で示す回転数Ａで発電機出力が最大となる曲線を描く。
このように図６と図７に示すように、落差一定条件では
発電機の回転数により発電機出力が最大となる点が存在
する。
７の横軸は回転数、縦軸は発電機出力を示す。水車出力
を一定値Ａ，Ｂ，Ｃとすると、それぞれの水車出力に対
して、発電機出力は回転数を増すほど低下していく曲線
を描き、曲線の位置が水車出力により異なる。このグラ
フに落差一定の線を書き加えると、例えば図７中の太線
で示す回転数Ａで発電機出力が最大となる曲線を描く。
このように図６と図７に示すように、落差一定条件では
発電機の回転数により発電機出力が最大となる点が存在
する。
【００３４】図８は、前記最大電力追従制御器ＭＰＰＴ
１，ＭＰＰＴ２の動作の説明図である。切り替え信号Ｓ
ｅ１は、スイッチＳｗ１の状態を切り替えるため、信号
“ａ”または“ｂ”を出力している。信号が“ａ”の
時、演算許可信号Ｓａ１は前記最大電力追従制御器ＭＰ
ＰＴ１に送られ、信号が“ｂ”の時演算許可信号Ｓａ１
は前記最大電力追従制御器ＭＰＰＴ２に送られる。
１，ＭＰＰＴ２の動作の説明図である。切り替え信号Ｓ
ｅ１は、スイッチＳｗ１の状態を切り替えるため、信号
“ａ”または“ｂ”を出力している。信号が“ａ”の
時、演算許可信号Ｓａ１は前記最大電力追従制御器ＭＰ
ＰＴ１に送られ、信号が“ｂ”の時演算許可信号Ｓａ１
は前記最大電力追従制御器ＭＰＰＴ２に送られる。
【００３５】前記切り替え信号Ｓｅ１が“ｂ”の時、Ｍ
ＰＰＴ１は出力値を変化させないため、前記デューティ
指令値Ｄuty1* は一定となる。一方、前記デューティ指
令値Ｄuty2*はＭＰＰＴ２の演算結果によって値が変化
し、指令値Ｄuty2*が減少することで有効電力Ｐacが増
加するため、指令値Ｄuty2*は、減少している。
ＰＰＴ１は出力値を変化させないため、前記デューティ
指令値Ｄuty1* は一定となる。一方、前記デューティ指
令値Ｄuty2*はＭＰＰＴ２の演算結果によって値が変化
し、指令値Ｄuty2*が減少することで有効電力Ｐacが増
加するため、指令値Ｄuty2*は、減少している。
【００３６】次に前記切り替え信号Ｓｅ１が“ａ”の
時、ＭＰＰＴ２は出力値を変化させないため、前記デュ
ーティ指令値Ｄuty2*は一定となる。前記デューティ指
令値Ｄuty1*はＭＰＰＴ１の演算結果によって値が変化
し、指令値Ｄuty1*が減少することで有効電力Ｐacが増
加するため、指令値Ｄuty1*は、減少している。
時、ＭＰＰＴ２は出力値を変化させないため、前記デュ
ーティ指令値Ｄuty2*は一定となる。前記デューティ指
令値Ｄuty1*はＭＰＰＴ１の演算結果によって値が変化
し、指令値Ｄuty1*が減少することで有効電力Ｐacが増
加するため、指令値Ｄuty1*は、減少している。
【００３７】このように交互に最大電力追従のための制
御演算を行い、最終的には、図７に示した最大電力点近
傍で運転される。
御演算を行い、最終的には、図７に示した最大電力点近
傍で運転される。
【００３８】本実施例によれば、複数台の発電機を昇圧
回路と逆流防止ダイオード介して直流で接続し、インバ
ータ１台で電力系統に電力を供給することにより、特性
の異なる発電設備でも複数台並列に運転できるととも
に、インバータの台数を低減でき安価な装置が実現でき
る。
回路と逆流防止ダイオード介して直流で接続し、インバ
ータ１台で電力系統に電力を供給することにより、特性
の異なる発電設備でも複数台並列に運転できるととも
に、インバータの台数を低減でき安価な装置が実現でき
る。
【００３９】更に、インバータで直流電圧一定制御を行
い、インバータの出力する交流電力が最大となるよう
に、順番に複数の発電設備それぞれに接続されている昇
圧回路のデューティを変更して最大電力追従制御するこ
とにより、各発電設備（発電機＋整流回路＋昇圧回路）
毎に最大電力点で運転するように個別に制御できるとと
もに、電力検出を発電設備毎に実施しなくてもよい。
い、インバータの出力する交流電力が最大となるよう
に、順番に複数の発電設備それぞれに接続されている昇
圧回路のデューティを変更して最大電力追従制御するこ
とにより、各発電設備（発電機＋整流回路＋昇圧回路）
毎に最大電力点で運転するように個別に制御できるとと
もに、電力検出を発電設備毎に実施しなくてもよい。
【００４０】また、本実施例では交流電圧Ｖacおよび交
流電流Ｉacを用いて電力を検出しているが、インバータ
の直流電圧，直流電流から電力を検出しても同様な効果
が得られる。
流電流Ｉacを用いて電力を検出しているが、インバータ
の直流電圧，直流電流から電力を検出しても同様な効果
が得られる。
【００４１】次に、本発明の他の実施例を順に説明す
る。なお、各図を通して同等の構成要素には同一の符号
を付して、詳細な説明は省略することにする。
る。なお、各図を通して同等の構成要素には同一の符号
を付して、詳細な説明は省略することにする。
【００４２】（実施例２）図９と図１０に本実施例を示
す。本実施例では、実施例１とはチョッパ制御装置３ｂ
の構成が異なり電力検出器５ｂと電力検出器５ｃとを備
えていて、最大電力追従制御を各発電機出力電流Ｉｇ１
とＩｇ２と発電機出力電圧Ｖｇ１とＶｇ２から求めた電
力Ｐｇ１とＰｇ２に基づいて実施し、複数台の発電機の
最大電力追従制御を各最大電力追従制御器ＭＰＰＴ１と
ＭＰＰＴ２とを用いて同時に実施する。
す。本実施例では、実施例１とはチョッパ制御装置３ｂ
の構成が異なり電力検出器５ｂと電力検出器５ｃとを備
えていて、最大電力追従制御を各発電機出力電流Ｉｇ１
とＩｇ２と発電機出力電圧Ｖｇ１とＶｇ２から求めた電
力Ｐｇ１とＰｇ２に基づいて実施し、複数台の発電機の
最大電力追従制御を各最大電力追従制御器ＭＰＰＴ１と
ＭＰＰＴ２とを用いて同時に実施する。
【００４３】本実施例によれば実施例１の効果に加え、
各発電設備個別に発電機の出力する電流・電圧から各発
電設備の電力を検出し、発電設備の出力する各交流電力
が各々最大となるように、昇圧回路のデューティを変更
して最大電力追従制御するので、各発電設備で常に最大
電力点で運転するように制御できる。
各発電設備個別に発電機の出力する電流・電圧から各発
電設備の電力を検出し、発電設備の出力する各交流電力
が各々最大となるように、昇圧回路のデューティを変更
して最大電力追従制御するので、各発電設備で常に最大
電力点で運転するように制御できる。
【００４４】（実施例３）図１１と図１２に本実施例を
示す。本実施例では、実施例２とはチョッパ制御装置３
ｃの構成が異なり、各最大電力追従制御器ＭＰＰＴ１と
ＭＰＰＴ２が出力する指令値をチョッパ電流指令値Ｉch
1*およびＩch2* とし、チョッパ電流Ｉch1とＩch2 をフ
ィードバックして電流調整器ＡＣＲに指令値とフィード
バック値の偏差を入力し、電流調整器ＡＣＲの各出力を
デューティ指令値Ｄuty1*とＤuty2*とする。
示す。本実施例では、実施例２とはチョッパ制御装置３
ｃの構成が異なり、各最大電力追従制御器ＭＰＰＴ１と
ＭＰＰＴ２が出力する指令値をチョッパ電流指令値Ｉch
1*およびＩch2* とし、チョッパ電流Ｉch1とＩch2 をフ
ィードバックして電流調整器ＡＣＲに指令値とフィード
バック値の偏差を入力し、電流調整器ＡＣＲの各出力を
デューティ指令値Ｄuty1*とＤuty2*とする。
【００４５】本実施例では、実施例２の効果に加え、昇
圧回路の制御に電流制御系が加わったことにより、昇圧
回路の電流が指令値に追従するため、昇圧回路の過電流
を抑制できる。
圧回路の制御に電流制御系が加わったことにより、昇圧
回路の電流が指令値に追従するため、昇圧回路の過電流
を抑制できる。
【００４６】（実施例４）図１３と図１４に本実施例を
示す。本実施例では、実施例３とはチョッパ制御装置３
ｄの構成が異なり、各最大電力追従制御器ＭＰＰＴ１と
ＭＰＰＴ２の制御動作を各昇圧回路入力電力に基づいて
実施し、複数台の発電機の最大電力追従制御を同時に実
施する。すなわち、電力検出器５ｄ，５ｅにチョッパ電
流Ｉch1 およびＩch2と、チョッパ電圧Ｖch1およびＶch
2を入力し電力指令Ｐg1とＰg2 を出力する。
示す。本実施例では、実施例３とはチョッパ制御装置３
ｄの構成が異なり、各最大電力追従制御器ＭＰＰＴ１と
ＭＰＰＴ２の制御動作を各昇圧回路入力電力に基づいて
実施し、複数台の発電機の最大電力追従制御を同時に実
施する。すなわち、電力検出器５ｄ，５ｅにチョッパ電
流Ｉch1 およびＩch2と、チョッパ電圧Ｖch1およびＶch
2を入力し電力指令Ｐg1とＰg2 を出力する。
【００４７】本実施例によれば、実施例３の効果に加
え、最大電力追従制御を各昇圧回路入力電力に基づいて
実施するため、発電機と整流器の両方の損失を含めて、
最大電力点で運転できるように制御できる。
え、最大電力追従制御を各昇圧回路入力電力に基づいて
実施するため、発電機と整流器の両方の損失を含めて、
最大電力点で運転できるように制御できる。
【００４８】（実施例５）図１５と図１６に本実施例を
示す。本実施例では、チョッパ制御装置３ｅの構成が実
施例２と異なり、各最大電力追従制御器ＭＰＰＴ１とＭ
ＰＰＴ２の制御動作を各昇圧回路入力電力に基づいて行
い、複数台の発電機の最大電力追従制御を同時に実施す
る構成としている。
示す。本実施例では、チョッパ制御装置３ｅの構成が実
施例２と異なり、各最大電力追従制御器ＭＰＰＴ１とＭ
ＰＰＴ２の制御動作を各昇圧回路入力電力に基づいて行
い、複数台の発電機の最大電力追従制御を同時に実施す
る構成としている。
【００４９】本実施例によれば、実施例２の効果に加
え、最大電力追従制御を各昇圧回路入力電力に基づくた
め、発電機と整流器の両方を含めて、最大電力点で運転
できるように制御できる。
え、最大電力追従制御を各昇圧回路入力電力に基づくた
め、発電機と整流器の両方を含めて、最大電力点で運転
できるように制御できる。
【００５０】（実施例６）図１７に本実施例を示す。本
実施例では、実施例１の発電機Ｇ２および水車ＨＴ２，
整流器１ｂの代わりに太陽電池ＰＶを接続している。本
実施例によれば、異なる出力特性の発電設備をそれぞれ
最大効率で運転できる。
実施例では、実施例１の発電機Ｇ２および水車ＨＴ２，
整流器１ｂの代わりに太陽電池ＰＶを接続している。本
実施例によれば、異なる出力特性の発電設備をそれぞれ
最大効率で運転できる。
【００５１】図１７では太陽電池の場合を説明したが、
太陽電池の代わりに風力発電設備でも同様の効果があ
る。
太陽電池の代わりに風力発電設備でも同様の効果があ
る。
【００５２】
【発明の効果】本発明の電力変換装置によれば、複数台
の発電機を昇圧回路と逆流防止ダイオード介して直流で
接続し、インバータ１台で電力系統に電力を供給するこ
とにより、特性の異なる発電設備でも複数台並列に運転
できるとともに、インバータの台数を低減でき安価な装
置が実現でき、各発電設備（発電機＋整流回路＋昇圧回
路）毎に最大電力点で運転するように個別に制御でき
る。
の発電機を昇圧回路と逆流防止ダイオード介して直流で
接続し、インバータ１台で電力系統に電力を供給するこ
とにより、特性の異なる発電設備でも複数台並列に運転
できるとともに、インバータの台数を低減でき安価な装
置が実現でき、各発電設備（発電機＋整流回路＋昇圧回
路）毎に最大電力点で運転するように個別に制御でき
る。
【図１】実施例１の電力変換装置の説明図である。
【図２】図１のチョッパ制御装置の説明図である。
【図３】図１のインバータ制御装置の説明図である。
【図４】図２の最大電力追従制御器の説明図である。
【図５】図４のデューティ制御器の動作の説明図であ
る。
る。
【図６】水車の出力特性の説明図である。
【図７】発電機と水車の出力の説明図である。
【図８】実施例１の最大電力追従制御器の動作説明図で
ある。
ある。
【図９】実施例２の電力変換装置の説明図である。
【図１０】図９のチョッパ制御装置の説明図である。
【図１１】実施例３の電力変換装置の説明図である。
【図１２】図１１のチョッパ制御装置の説明図である。
【図１３】実施例４の電力変換装置の説明図である。
【図１４】図１３のチョッパ制御装置の説明図である。
【図１５】実施例５の電力変換装置の説明図である。
【図１６】図１５のチョッパ制御装置の説明図である。
【図１７】実施例６の電力変換装置の説明図である。
１ａ，１ｂ…整流器、２…電力系統、３ａ，３ｂ，３
ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ…チョッパ制御装置、４ａ，４
ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ…インバータ制御装置、５
ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ…電力検出器、６ａ…切り
替え信号発生器、７…電力・位相検出器、８…電流調整
器、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ…前回値記憶装置、１１…
デューティ制御器、１２…積分器、１００ａ，１００
ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅ，１００ｆ…インバ
ータ。
ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ…チョッパ制御装置、４ａ，４
ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ…インバータ制御装置、５
ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ…電力検出器、６ａ…切り
替え信号発生器、７…電力・位相検出器、８…電流調整
器、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ…前回値記憶装置、１１…
デューティ制御器、１２…積分器、１００ａ，１００
ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅ，１００ｆ…インバ
ータ。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
// Ｇ０５Ｆ 1/67 Ｇ０５Ｆ 1/67 Ａ
(72)発明者 二見 基生
茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株
式会社日立製作所日立研究所内
(72)発明者 上田 茂太
茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株
式会社日立製作所日立研究所内
Ｆターム(参考） 5G066 HA30 HB05
5H006 BB02 CA01 CA07 CA12 CA13
CB00 CC04 DA04 DB02 DC05
5H007 AA00 BB07 CA00 CC12 CC32
DA05 DA06 DB01 DC02 DC05
5H420 BB03 BB12 BB14 CC03 CC04
CC09 DD03 DD09 EA11 EA43
EA48 EB09 EB16 EB38 EB39
FF03 FF04 FF05 FF24 FF25
5H730 AA14 AA16 AS01 AS04 BB14
BB57 BB84 BB88 CC01 DD02
EE79 FD01 FD41 FG05
Claims (8)
- 【請求項１】発電設備が出力する電力を整流回路で直流
に変換し、変換した直流電力を電力変換器であるインバ
ータで交流に変換し、該変換した交流電力を電力系統へ
出力する電力変換装置において、 前記発電設備が複数個あって、該複数個の発電設備が前
記整流回路と、前記整流回路の出力電圧を昇圧する昇圧
手段と、逆流防止手段とを個別に備えており、 昇圧した前記複数個の発電設備の各直流電力を前記イン
バータの直流部分に並列接続したことを特徴とする電力
変換装置。 - 【請求項２】請求項１に記載の電力変換装置において、
前記複数個の発電設備が個別に備えている昇圧手段が共
通の昇圧手段制御手段で個別に制御されていることを特
徴とする電力変換装置。 - 【請求項３】請求項２に記載の電力変換装置において、
該電力変換装置が、前記インバータが前記電力系統へ出
力する交流出力を検出する交流電力検出手段を備え、該
交流電力検出手段により検出した電力が最大となるよう
に、前記各昇圧手段の昇圧比を前記昇圧手段制御手段で
変更することを特徴とする電力変換装置。 - 【請求項４】請求項２に記載の電力変換装置において、
該電力変換装置が、インバータに入力される直流の電力
を検出する直流電力検出手段を備え、該直流電力検出手
段により検出した電力が最大となるように、前記各昇圧
手段の昇圧比を前記昇圧手段制御手段で変更することを
特徴とする電力変換装置。 - 【請求項５】請求項３または４に記載の電力変換装置に
おいて、昇圧手段を交互に動作させる前記昇圧手段制御
手段を備えることを特徴とする電力変換装置。 - 【請求項６】請求項１乃至５のいずれかに記載の電力変
換装置において、前記発電設備の出力する電力を検出す
る電力検出手段を備え、該電力検出手段により検出した
電力が最大となるように、前記各昇圧手段の昇圧比を前
記昇圧手段制御手段で変更することを特徴とする電力変
換装置。 - 【請求項７】請求項１乃至５のいずれかに記載の電力変
換装置において、該整流回路の出力する電力を検出する
電力検出手段を備え、該電力検出手段により検出した電
力が最大となるように、前記各昇圧手段の昇圧比を前記
昇圧手段制御手段で変更することを特徴とする電力変換
装置。 - 【請求項８】請求項３乃至７のいずれかに記載の電力変
換装置において、前記昇圧手段制御手段が、前記電力検
出手段により検出した電力が最大となるように、昇圧回
路の電流指令値を変更し、該電流指令値と該昇圧回路の
電流検出値を入力とする電流調整器の出力値を前記各昇
圧手段の昇圧比の指令値として昇圧比を変更する手段を
備えることを特徴とする電力変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001193873A JP2003009537A (ja) | 2001-06-27 | 2001-06-27 | 電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001193873A JP2003009537A (ja) | 2001-06-27 | 2001-06-27 | 電力変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003009537A true JP2003009537A (ja) | 2003-01-10 |
Family
ID=19032077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001193873A Pending JP2003009537A (ja) | 2001-06-27 | 2001-06-27 | 電力変換装置 |
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-
2001
- 2001-06-27 JP JP2001193873A patent/JP2003009537A/ja active Pending
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