JP2011083170A - 系統連系インバータ装置及び電力制御システム - Google Patents
系統連系インバータ装置及び電力制御システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011083170A JP2011083170A JP2009235646A JP2009235646A JP2011083170A JP 2011083170 A JP2011083170 A JP 2011083170A JP 2009235646 A JP2009235646 A JP 2009235646A JP 2009235646 A JP2009235646 A JP 2009235646A JP 2011083170 A JP2011083170 A JP 2011083170A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- capacitor
- circuit
- power
- stage
- operation method
- 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.)
- Withdrawn
Links
Images
Abstract
【課題】スイッチング損失の低減を可能としつつ、無効電力の供給が必要とされる状況にも対応できるようにすること。
【解決手段】インバータ回路110Aは、直流電源1からの直流電力の電圧を昇圧して中間段電圧を出力する昇降圧コンバータ2Aと、中間段電圧の高周波成分を除去する中間段コンデンサとして使用されるコンデンサ101と、コンデンサ101により高周波成分が除去された中間段電圧を正弦波状の交流電力に変換するフルブリッジインバータ3とを有する。昇降圧コンバータ2Aが交流電力に対応する正弦波波形の少なくとも一部の成形を行う動作方式から、交流電力に対応する正弦波波形の成形を行わない動作方式切り換える場合に、コンデンサ接続スイッチ104によりコンデンサ103をコンデンサ101に並列に接続することによって中間段コンデンサの容量を増やす。
【選択図】図2
【解決手段】インバータ回路110Aは、直流電源1からの直流電力の電圧を昇圧して中間段電圧を出力する昇降圧コンバータ2Aと、中間段電圧の高周波成分を除去する中間段コンデンサとして使用されるコンデンサ101と、コンデンサ101により高周波成分が除去された中間段電圧を正弦波状の交流電力に変換するフルブリッジインバータ3とを有する。昇降圧コンバータ2Aが交流電力に対応する正弦波波形の少なくとも一部の成形を行う動作方式から、交流電力に対応する正弦波波形の成形を行わない動作方式切り換える場合に、コンデンサ接続スイッチ104によりコンデンサ103をコンデンサ101に並列に接続することによって中間段コンデンサの容量を増やす。
【選択図】図2
Description
本発明は、直流電源からの直流電力を商用周波数の交流電力に変換し、当該交流電力を配電系統に連系可能な系統連系インバータ装置及び電力制御システムに関する。
従来、太陽電池又は燃料電池等の直流電源からの直流電力を商用周波数の交流電力に変換し、当該交流電力を配電系統に連系可能な系統連系インバータ装置が広く用いられている。
従来の系統連系インバータ装置は、直流電力の電圧を昇圧して中間段電圧を出力する電圧変換回路と、中間段電圧の高周波成分を除去する中間段コンデンサと、中間段電圧を交流電力に変換する波形変換回路と、交流電力の高周波成分を除去して配電系統に出力するフィルタ回路とを有する。
このような従来の系統連系インバータ装置では、電圧変換回路が、高周波スイッチングにより系統電圧よりも高い電圧まで直流電力を常時昇圧して中間段電圧を生成し、変換回路が、中間段電圧を高周波スイッチングにより正弦波波形に変換しており、スイッチング損失が大きい。そこで、少なくとも一部の正弦波波形の成形を電圧変換回路が行うことで、高周波スイッチングを一部省略可能とし、スイッチング損失を低減させた系統連系インバータ装置が提案されている(特許文献1及び2参照)。
ところで、系統連系インバータ装置は、交流電力を負荷や配電系統に供給する場合に限らず、交流電力を需要家内の負荷のみに供給する場合がある。このような場合、モータ等の負荷を動作させるためには、無効電力が必要になる。
ここで、特許文献1及び2に記載の系統連系インバータ装置においては、電圧変換回路で成形された波形を平滑しないように、且つ、応答速度を速めるために、小容量の中間段コンデンサを使用する必要がある。しかしながら、小容量の中間段コンデンサを使用すると無効電力を賄うことができず、モータ等の負荷を正常に動作させることができない。
したがって、特許文献1及び2に記載の系統連系インバータ装置は、スイッチング損失を低減できるものの、無効電力の供給が必要とされる状況に対応できない問題があった。
そこで、本発明は、スイッチング損失の低減を可能としつつ、無効電力の供給が必要とされる状況にも対応できる系統連系インバータ装置及び電力制御システムを提供することを目的とする。
上述した課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。まず、本発明に係る系統連系インバータ装置の特徴は、直流電源(直流電源1)からの直流電力の電圧を昇圧或いは降圧して中間段電圧を出力する電圧変換回路(例えば昇降圧コンバータ2A又は昇圧コンバータ2B)と、前記中間段電圧の高周波成分を除去する中間段コンデンサ(コンデンサ102)と、前記中間段コンデンサにより高周波成分が除去された前記中間段電圧を正弦波状の交流電力に変換する波形変換回路(フルブリッジインバータ3)と、前記電圧変換回路及び前記波形変換回路それぞれの動作を制御する制御回路(制御回路120)とを有し、前記交流電力を配電系統(配電系統10)に連系可能な系統連系インバータ装置(パワーコンディショナ100)であって、前記制御回路は、前記電圧変換回路が、前記交流電力に対応する正弦波波形の少なくとも一部の成形を行う第1の動作方式、又は、前記電圧変換回路が、前記交流電力に対応する正弦波波形の成形を行わない第2の動作方式の何れかで動作するよう制御し、前記第1の動作方式から前記第2の動作方式へ切り換える場合に、前記中間段コンデンサの容量を増やすよう制御することを要旨とする。
このような特徴によれば、電圧変換回路が交流電力に対応する正弦波波形の少なくとも一部の成形を行う第1の動作方式から、電圧変換回路が交流電力に対応する正弦波波形の成形を行わない第2の動作方式へ切り換える場合に、中間段コンデンサの容量を増やすことにより、無効電力を賄うことができ、モータ等の負荷を正常に動作させることができる。また、第1の動作方式の場合にはスイッチング損失が低減されるため、無効電力の供給が必要とされる状況においてのみ電圧変換回路を第2の動作方式で動作させることで、スイッチング損失の低減を可能としつつ、無効電力の供給が必要とされる状況にも対応できる。
ここで、無効電力の供給が必要とされる状況とは、例えば自立運転時である。直流電源を配電系統に連系させる連系運転時においては、無効電力は配電系統から賄うことができるが、直流電源を配電系統に連系させない自立運転時においては、無効電力を系統連系インバータ装置で賄う必要がある。
上記の特徴に係る系統連系インバータ装置において、前記電圧変換回路の後段に接続され、前記中間段コンデンサとして常時使用される第1のコンデンサ(コンデンサ102)と、前記制御回路によって制御されるスイッチ回路と、前記スイッチ回路を介して前記第1のコンデンサに並列に接続、又は切離される第2のコンデンサ(コンデンサ103)とを備え、前記制御回路は、前記第1の動作方式から前記第2の動作方式へ切り換える場合に、前記第2のコンデンサを前記スイッチ回路により切離から接続に切り換えることによって前記中間段コンデンサの容量を増やす。なお、「後段」とは、配電系統側を意味し、「前段」とは、直流電源側を意味する。
このような特徴によれば、中間段コンデンサとして常時使用される第1のコンデンサ以外に第2のコンデンサを別途備えておき、無効電力の供給が必要とされる状況において第2のコンデンサを第1のコンデンサに並列に接続することで、無効電力の供給が必要とされる状況に対応可能になる。
上記の特徴に係る系統連系インバータ装置において、前記制御回路によって制御されるスイッチ回路と、前記スイッチ回路を介して前記電圧変換回路の後段に接続され、前記中間段コンデンサとして使用される第1のコンデンサ(コンデンサ102)と、前記スイッチ回路を介して前記電圧変換回路の前段に接続され、前記直流電力を平滑化する入力段コンデンサとして使用される、前記第1のコンデンサよりも大容量の第2のコンデンサ(コンデンサ101)とを備え、前記制御回路は、前記第1の動作方式から前記第2の動作方式へ切り換える場合に、前記スイッチ回路により前記第1のコンデンサの接続先を前記電圧変換回路の前段に切り換えるとともに前記第2のコンデンサの接続先を前記電圧変換回路の後段に切り換えることによって、前記中間段コンデンサの容量を増やす。
このような特徴によれば、無効電力の供給が必要とされる状況において、入力段コンデンサとして使用されていた大容量の第2のコンデンサを中間段コンデンサとして使用し、中間段コンデンサとして使用されていた小容量の第1のコンデンサを入力段コンデンサとして使用する。このようなコンデンサ入れ替えの前後で、不使用となるコンデンサがないため、無駄なくコンデンサを使用することができる。
上記の特徴に係る系統連系インバータ装置において、前記直流電力を平滑化する入力段コンデンサ(コンデンサ101)と、前記電圧変換回路の後段に接続され、前記中間段コンデンサとして常時使用される第1のコンデンサ(コンデンサ102)と、前記制御回路によって制御されるスイッチ回路と、前記スイッチ回路を介して前記入力段コンデンサ又は前記第1のコンデンサの何れか一方に並列に接続される第2のコンデンサ(コンデンサ105)とを備え、前記制御回路は、前記第1の動作方式から前記第2の動作方式へ切り換える場合に、前記スイッチ回路により前記第2のコンデンサを前記第1のコンデンサに並列に接続することによって前記中間段コンデンサの容量を増やす。
このような特徴によれば、無効電力の供給が必要とされる状況において、入力段コンデンサに並列に接続されていた第2のコンデンサを、中間段コンデンサとして常時使用される第1のコンデンサに並列に接続するよう切り換えるため、無駄なくコンデンサを使用することができる。
上記の特徴に係る系統連系インバータ装置において、前記制御回路は、無効電力の供給が必要ではない時に前記第1の動作方式で動作するよう制御し、無効電力の供給が必要な時に前記第2の動作方式で動作するよう制御する。
このような特徴によれば、無効電力の供給が必要になった場合に、中間段コンデンサの容量を増やすことができ、負荷を正常に動作させることができる。
本発明に係る電力制御システムの特徴は、直流電源(直流電源1)と、上記の特徴に係る系統連系インバータ装置とを備えることを要旨とする。
このような特徴によれば、スイッチング損失の低減を可能としつつ、無効電力の供給が必要とされる状況にも対応できる電力制御システムを提供できる。
本発明によれば、スイッチング損失の低減を可能としつつ、無効電力の供給が必要とされる状況にも対応できる系統連系インバータ装置及び電力制御システムを提供できる。
次に、図面を参照して、本発明の第1〜第6実施形態、及びその他の実施形態を説明する。以下の実施形態における図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。
[全体構成例]
まず、本発明の第1〜第6実施形態に係る電力制御システムの全体構成例について説明する。図1は、第1〜第6実施形態に係る電力制御システムの全体構成例を示す図である。
まず、本発明の第1〜第6実施形態に係る電力制御システムの全体構成例について説明する。図1は、第1〜第6実施形態に係る電力制御システムの全体構成例を示す図である。
図1に示すように、電力制御システムは、直流電源1及びパワーコンディショナ100を有する。直流電源1は、太陽電池又は燃料電池等の分散型電源であり、発電により直流電力を出力する。第1〜第6実施形態においては、直流電源1として太陽電池を例示する。
パワーコンディショナ100は、直流電源1からの直流電力を商用周波数(50又は60Hz)の交流電力に変換する。パワーコンディショナ100は、系統連系リレー6を介して配電系統10に接続可能に構成されている。パワーコンディショナ100は、系統連系インバータ装置に相当する。なお、系統連系リレー6がパワーコンディショナ100に含まれていてもよい。
パワーコンディショナ100には、負荷20A及び負荷20Bが接続されている。負荷20A及び負荷20Bは需要家に設置されたモータ等の負荷である。負荷20Bは、系統連系リレー6の後段に接続されていてもよい。
パワーコンディショナ100及び配電系統10の両方から負荷20Bに交流電力を供給する場合(連系運転時)において系統連系リレー6をオンにして、直流電源1を配電系統10に連系する。また、配電系統10が負荷に交流電力を供給せずに、パワーコンディショナ100が負荷20A又は負荷20Bに交流電力を供給する場合(自立運転時)において、系統連系リレー6をオフにして、直流電源1を配電系統10から解列する。
負荷20Bは、連系運転時においてもパワーコンディショナ100から交流電力を供給されることが可能な負荷である。一方、負荷20Aは、自立運転時にパワーコンディショナ100から交流電力を供給される自立運転専用の負荷である。ただし、系統連系リレー6をオフすることで、負荷20Bを自立運転用の負荷として使用できる。
なお、以下においては、負荷20A、負荷20Bを特に区別しない場合は単に負荷20と称する。また、以下において、連系運転時を通常時又は通常運転時と称することがある。
パワーコンディショナ100は、出力先切換スイッチ5、インバータ回路110、制御回路120及び操作受付部130を有する。
インバータ回路110は、直流電力から交流電力への変換(いわゆる直交変換)を行う。出力先切換スイッチ5は、インバータ回路110により得られた交流電力を負荷20Aに出力するか、負荷20B及び系統連系リレー6に出力するかを切り換える。インバータ回路110の詳細については後述する。
操作受付部130は、操作者からの操作を受け付ける。操作受付部130は、手動スイッチ、押ボタン又はタッチパネル等を用いて構成される。操作者からの操作としては、例えば、パワーコンディショナ100の運転オン/オフの操作、自立運転/連系運転を切り換える操作、パワーコンディショナ100に無効電力に対応させる旨の操作等がある。
制御回路120は、操作受付部130が受け付けた操作に基づいて、パワーコンディショナ100全体を制御する。また、制御回路120は、出力先切換スイッチ5及び系統連系リレー6を制御する。制御回路120の詳細については後述する。
第1〜第3実施形態において制御回路120は、後述する昇降圧コンバータ2A(電圧変換回路)及びフルブリッジインバータ3(波形変換回路)それぞれの動作を制御する(図2参照)。また、第4〜第6実施形態において制御回路120は、後述する昇圧コンバータ2B(電圧変換回路)及びフルブリッジインバータ3(波形変換回路)それぞれの動作を制御する(図9参照)。
[第1実施形態]
以下において、本発明の第1実施形態について、(1)インバータ回路、(2)制御回路、(3)第1実施形態の効果の順に説明する。
以下において、本発明の第1実施形態について、(1)インバータ回路、(2)制御回路、(3)第1実施形態の効果の順に説明する。
(1)インバータ回路
図2は、第1実施形態に係るインバータ回路110Aの構成を示す回路図である。
図2は、第1実施形態に係るインバータ回路110Aの構成を示す回路図である。
図2に示すように、インバータ回路110Aは、制御回路120、コンデンサ101、昇降圧コンバータ2A、コンデンサ102、コンデンサ103、コンデンサ接続スイッチ104、フルブリッジインバータ3、及びフィルタ4を有する。
コンデンサ101は、直流電源1の後段に接続され、直流電源1からの直流電力を平滑する入力段コンデンサである。
昇降圧コンバータ2Aは、コンデンサ101の後段に接続され、コンデンサ101により平滑された直流電力の電圧を系統電圧に応じて昇降圧する。第1実施形態において昇降圧コンバータ2Aは、直流電源1からの直流電力の電圧を昇降圧して中間段電圧を出力する電圧変換回路に相当する。
昇降圧コンバータ2Aは、スイッチング素子21、ダイオード22、ダイオード23、リアクトル24、スイッチング素子25、ダイオード26、及びダイオード27を有する。
スイッチング素子21、ダイオード22、ダイオード23、及びリアクトル24は、直流電力の電圧を降圧する降圧手段である。ダイオード23及びリアクトル24は、スイッチング素子21のスイッチングにより電圧・電流が断続的となる出力を平滑化するために使用される。スイッチング素子21は、制御回路120からの駆動信号により高周波スイッチングする。スイッチング素子21は、このような高周波スイッチング動作により直流電力の電圧を降圧し、駆動信号によりオン時間を変調することで、リアクトル24に流れる電流波形の振幅を制御する。
リアクトル24、スイッチング素子25、ダイオード26及びダイオード27は、直流電力の電圧を昇圧する昇圧手段である。リアクトル24は、昇圧エネルギーを蓄積するために使用される。スイッチング素子25は、制御回路120からの駆動信号により高周波スイッチングする。スイッチング素子25は、このような高周波スイッチング動作により直流電力の電圧を昇圧し、駆動信号によりオン時間を変調することで、リアクトル24に流れる電流波形の振幅を制御する。
スイッチング素子21及びスイッチング素子25は、排他的に高周波スイッチングする。具体的には、スイッチング素子21が高周波スイッチングする際にはスイッチング素子25はオフの状態であり、スイッチング素子25が高周波スイッチングする際にはスイッチング素子21はオンの状態である。
昇降圧コンバータ2Aから出力される中間段電圧には、スイッチング素子21及びスイッチング素子25の動作周波数に対応する高周波成分が重畳されている。
昇降圧コンバータ2Aの出力段には、コンデンサ102が接続されている。コンデンサ102は、中間段電圧(昇降圧コンバータ2Aからの出力電流)に含まれる高周波成分を除去する中間段コンデンサとして使用される第1のコンデンサである。
また、昇降圧コンバータ2Aの出力段には、コンデンサ103及びコンデンサ接続スイッチ104が接続されている。第1実施形態においてコンデンサ102及びコンデンサ103は、中間段コンデンサとして使用可能な複数のコンデンサに相当する。第1実施形態においてコンデンサ接続スイッチ104は、複数のコンデンサの少なくとも1つの接続状態を切り換えるスイッチ回路に相当する。
コンデンサ103の容量は、コンデンサ102の容量よりも大きい。例えば、コンデンサ102の容量は数十〜数百μF程度であり、コンデンサ103の容量は数千μF程度である。ただし、これらの容量の値は一例であり、他の値としても構わない。なお、コンデンサ102及びコンデンサ103のそれぞれは、複数のコンデンサからなるコンデンサ群で構成してもよい。
コンデンサ接続スイッチ104は、コンデンサ103の上アーム側に接続されている。コンデンサ接続スイッチ104のオン/オフは、制御回路120によって制御される。コンデンサ接続スイッチ104がオンすると、コンデンサ103がコンデンサ102に並列に接続される。この場合、中間段コンデンサの容量はコンデンサ102及びコンデンサ103の合成容量となる。一方、コンデンサ接続スイッチ104がオフすると、コンデンサ103がコンデンサ102から切離する。この場合、中間段コンデンサの容量はコンデンサ102の容量となる。
なお、コンデンサ接続スイッチ104をコンデンサ103の上アーム側に接続する構成に限らず、コンデンサ103の極性がない場合にはコンデンサ接続スイッチ104をコンデンサ103の下アーム側に接続してもよい。また、コンデンサ103の極性の有無に関わらず、2つのコンデンサ接続スイッチ104を用意し、コンデンサ103の上アーム側及び下アーム側のそれぞれに接続してもよい。
中間段コンデンサ(コンデンサ102、コンデンサ103)の出力段には、フルブリッジインバータ3が接続されている。フルブリッジインバータ3は、中間段コンデンサにより高周波成分が除去された中間段電圧を正弦波状の交流電力に変換する波形変換回路である。フルブリッジインバータ3は、中間段電圧の極性を切り換えるとともに、配電系統10に同期した正弦波交流に変換する。
フルブリッジインバータ3は、フルブリッジ接続されたスイッチング素子31a、スイッチング素子31b、スイッチング素子31c及びスイッチング素子31dを有する。スイッチング素子31a、スイッチング素子31b、スイッチング素子31c及びスイッチング素子31dには、ダイオード32a、ダイオード32b、ダイオード32c及びダイオード32dがそれぞれ逆並列接続されている。スイッチング素子31a、スイッチング素子31b、スイッチング素子31c及びスイッチング素子31dは、系統電圧の正負に同期して、商用周波でスイッチングを行い、昇降圧コンバータ2Aから得られる商用周波数に応じた正弦波正半波状の直流電力を配電系統10に同期した正弦波交流電力に変換する。
フルブリッジインバータ3の出力段には、フィルタ4が接続されている。フィルタ4は、リアクトル41、リアクトル42及びコンデンサ43を有し、フルブリッジインバータ3からの交流電力に含まれる高周波成分を除去して出力する。
図3は、インバータ回路110Aの動作を説明するための波形図である。図3(a)は、昇降圧コンバータ2Aのリアクトル24を流れる電流波形を示している。図3(b)は、制御回路120から昇降圧コンバータ2Aのスイッチング素子21に与えられる駆動信号の波形を示している。図3(c)は、制御回路120から昇降圧コンバータ2Aのスイッチング素子25に与えられる駆動信号の波形を示している。図3(d)は、制御回路120からフルブリッジインバータ3のスイッチング素子31bに与えられる駆動信号の波形を示している。図3(e)は、制御回路120からフルブリッジインバータ3のスイッチング素子31aに与えられる駆動信号の波形を示している。図3(f)は、インバータ回路110Aに入力される直流電圧V1及びインバータ回路110Aが出力する交流電圧(系統電圧)V2それぞれの波形を示している。ただし、V2の波形は交流電圧(系統電圧)の絶対値である。
直流電圧V1が交流電圧(系統電圧)V2よりも大きい期間では、制御回路120は、スイッチング素子21を高周波スイッチングする駆動信号を送ることで降圧動作を行い、かつオン時間を変調することで、リアクトル24の電流波形の振幅を瞬時制御している。このときスイッチング素子25はオフしている。直流電圧V1が交流電圧(系統電圧)V2より小さい期間では、制御回路120は、スイッチング素子21をオンさせ、スイッチング素子25を高周波スイッチング動作させる駆動信号を与えることで、直流電圧V1を昇圧し、かつオン時間を変調することによって、リアクトル24の電流波形の振幅を瞬時制御する。
以上説明した回路動作は、交流電力に対応する正弦波波形の全部の成形を昇降圧コンバータ2Aが行う第1の動作方式における動作である。第1実施形態では、第1の動作方式において、昇降圧コンバータ2Aは昇圧又は降圧の何れか一方のみを高周波スイッチングにより行い、フルブリッジインバータ3は極性切換のみを行う。
一方、交流電力に対応する正弦波波形の成形を昇降圧コンバータ2Aが行わない第2の動作方式においては、昇降圧コンバータ2Aは常時高周波スイッチングにより一定電圧まで昇圧を行い、フルブリッジインバータ3は常時高周波スイッチングにより正弦波変調(正弦波波形の形成)を行う。すなわち、昇降圧コンバータ2A及びフルブリッジインバータ3のうち、フルブリッジインバータ3のみを使用して正弦波波形の形成を行う。
制御回路120は、第1の動作方式又は第2の動作方式の何れかで動作するように昇降圧コンバータ2A及びフルブリッジインバータ3それぞれの動作を制御する。
上述したように、インバータ回路110Aは、中間段コンデンサとして常時使用されるコンデンサ102(第1のコンデンサ)と、コンデンサ接続スイッチ104(スイッチ回路)を介してコンデンサ102に並列に接続、又は切離されるコンデンサ103(第2のコンデンサ)とを含んでおり、制御回路120は、第1の動作方式から第2の動作方式へ切り換える場合に、コンデンサ103をコンデンサ接続スイッチ104により切離から接続に切り換えることによって中間段コンデンサの容量を増やす。
また、制御回路120は、第2の動作方式から第1の動作方式へ切り換える場合に、コンデンサ103をコンデンサ接続スイッチ104により接続から切離に切り換えることによって中間段コンデンサの容量を減らす。
(2)制御回路
図4は、制御回路120の構成を示すブロック図である。図4に示すように、制御回路120は、入力部121、検知部122、制御部123、記憶部124及び出力部125を有する。
図4は、制御回路120の構成を示すブロック図である。図4に示すように、制御回路120は、入力部121、検知部122、制御部123、記憶部124及び出力部125を有する。
入力部121には、操作受付部130が受け付けた操作の内容を示す信号が入力される。
検知部122は、入力部121に入力された信号に基づいて、無効電力の供給が必要とされる操作を検知する。無効電力の供給が必要とされる操作とは、例えば、連系運転から自立運転への切り換え操作があったこと、又は、無効電力への対応を指示する操作があったことである。
連系運転から自立運転への切り換え操作を検知部122が検知した場合、又は無効電力への対応を指示する操作を検知部122が検知した場合、制御部123は、第1の動作方式から第2の動作方式へ変更するための制御を行う。当該制御の詳細については後述する。記憶部124は、制御部123による制御に用いられる情報を記憶する。
出力部125は、制御部123の制御下で、インバータ回路110Aに対して駆動信号を出力し、出力先切換スイッチ5及び系統連系リレー6に対して切り換え信号を出力する。
次に、制御回路120の動作について、(2.1)自立運転切換時の制御回路動作、(2.2)無効電力対応時の制御回路動作の順に説明する。
(2.1)自立運転切換時の制御回路動作
図5は、自立運転切換時の制御回路120の動作を示すフロー図である。
図5は、自立運転切換時の制御回路120の動作を示すフロー図である。
まず、連系運転から自立運転に切り換える旨の操作を操作受付部130が受け付けると、ステップS100において検知部122は、当該操作を検知する。検知部122が当該操作を検知すると、その旨が制御部123に通知される。
ステップS101において、制御部123は、系統連系リレー6をオフにするための切り換え信号を生成する。出力部125は、当該切り換え信号を系統連系リレー6に出力する。その結果、系統連系リレー6がオフ状態になる。
ステップS102において、制御部123は、パワーコンディショナ100(具体的には、インバータ回路110A)の停止を指示する。当該指示によってもインバータ回路110Aが停止しない場合(ステップS103;NO)であって、一定時間が経過(タイムアウト)していないとき(ステップS104;NO)には、改めて停止を指示する。
ステップS105において、制御部123は、コンデンサ接続スイッチ104を切離から接続に切り換える信号を出力部125からコンデンサ接続スイッチ104に出力する。これにより、中間段コンデンサの容量を増やすことができる。
ステップS106において、制御部123は、交流電力の出力先を負荷20Aに切り換える信号を出力部125から出力先切換スイッチ5に出力する。出力先切換スイッチ5は、交流電力の出力先を負荷20Aに切り換える。
ステップS107において、制御部123は、インバータ回路110Aの動作方式を第1の動作方式から第2の動作方式へ変更する制御を行う。
ステップS108において、制御部123は、パワーコンディショナ100(具体的には、インバータ回路110A)の運転開始(運転再開)を指示する。
(2.2)無効電力対応時の制御回路動作
図6は、無効電力対応時の制御回路120の動作を示すフロー図である。
図6は、無効電力対応時の制御回路120の動作を示すフロー図である。
まず、無効電力への対応を指示する旨の操作を操作受付部130が受け付けると、ステップS200において検知部122は、当該操作を検知する。検知部122が当該操作を検知すると、その旨が制御部123に通知される。
ステップS201において、制御部123は、系統連系リレー6をオフにするための切り換え信号を生成する。出力部125は、当該切り換え信号を系統連系リレー6に出力する。その結果、系統連系リレー6がオフ状態になる。
ステップS202において、制御部123は、パワーコンディショナ100(具体的には、インバータ回路110A)の停止を指示する。当該指示によってもインバータ回路110Aが停止しない場合(ステップS203;NO)であって、一定時間が経過(タイムアウト)していないとき(ステップS204;NO)には、改めて停止を指示する。
ステップS205において、制御部123は、コンデンサ接続スイッチ104を切離から接続に切り換える信号を出力部125からコンデンサ接続スイッチ104に出力する。これにより、中間段コンデンサの容量を増やすことができる。
ステップS206において、制御部123は、インバータ回路110Aの動作方式を第1の動作方式から第2の動作方式へ変更する制御を行う。
ステップS207において、制御部123は、パワーコンディショナ100(具体的には、インバータ回路110A)の運転開始(運転再開)を指示する。
なお、配電系統10との連系が必要な場合(例えば、需要家外への無効電力供給時等)には、ステップS208において制御部123は、系統連系リレー6をオンにするための切り換え信号を生成する。出力部125は、当該切り換え信号を系統連系リレー6に出力する。その結果、系統連系リレー6がオン状態になる。
(3)第1実施形態の効果
以上説明したように、制御回路120は、昇降圧コンバータ2Aが交流電力に対応する正弦波波形の全部の成形を行う第1の動作方式から、昇降圧コンバータ2Aが交流電力に対応する正弦波波形の成形を行わない第2の動作方式へ切り換える場合に、コンデンサ接続スイッチ104を制御することによって中間段コンデンサの容量を増やす。中間段コンデンサの容量を増やすことにより、無効電力を賄うことができ、モータ等の負荷20を正常に動作させることができる。また、第1の動作方式の場合にはスイッチング損失が低減されるため、無効電力の供給が必要とされる状況においてのみ第2の動作方式で動作させることで、スイッチング損失の低減を可能としつつ、無効電力の供給が必要とされる状況にも対応できる。
以上説明したように、制御回路120は、昇降圧コンバータ2Aが交流電力に対応する正弦波波形の全部の成形を行う第1の動作方式から、昇降圧コンバータ2Aが交流電力に対応する正弦波波形の成形を行わない第2の動作方式へ切り換える場合に、コンデンサ接続スイッチ104を制御することによって中間段コンデンサの容量を増やす。中間段コンデンサの容量を増やすことにより、無効電力を賄うことができ、モータ等の負荷20を正常に動作させることができる。また、第1の動作方式の場合にはスイッチング損失が低減されるため、無効電力の供給が必要とされる状況においてのみ第2の動作方式で動作させることで、スイッチング損失の低減を可能としつつ、無効電力の供給が必要とされる状況にも対応できる。
第1実施形態では、中間段コンデンサとして常時使用される小容量のコンデンサ102以外に、大容量のコンデンサ103を別途備えておき、無効電力の供給が必要とされる状況においてコンデンサ103をコンデンサ102に並列に接続することで、中間段コンデンサの容量を大幅に増やすことができ、無効電力の供給が必要とされる状況に対応可能になる。
第1実施形態では、昇降圧コンバータ2Aは、連系運転時において第1の動作方式で動作し、自立運転時において第2の動作方式で動作する。すなわち、連系運転から自立運転に切り換えるときに、中間段コンデンサの容量を増やすことができ、自立運転時において負荷20を正常に動作させることができる。
あるいは、昇降圧コンバータ2Aは、無効電力への対応が指示されない場合において第1の動作方式で動作し、無効電力への対応が指示された場合において第2の動作方式で動作する。すなわち、無効電力への対応が必要となったときに、中間段コンデンサの容量を増やすことができ、必要に応じて負荷20及び/又は配電系統10に無効電力を供給できる。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について図7を参照しながら説明する。制御回路120の構成については第1実施形態と同様であるため、第2実施形態に係るインバータ回路110Bを主に説明する。図7は、インバータ回路110Bの構成を示す回路図である。
次に、本発明の第2実施形態について図7を参照しながら説明する。制御回路120の構成については第1実施形態と同様であるため、第2実施形態に係るインバータ回路110Bを主に説明する。図7は、インバータ回路110Bの構成を示す回路図である。
図7に示すように、第2実施形態に係るインバータ回路110Bでは、コンデンサ101及びコンデンサ102に係る構成が第1実施形態とは異なる。また、インバータ回路110Bは、第1実施形態のような、通常時は使用されないコンデンサを有していない。
インバータ回路110Bは、接続先切換スイッチ104a、接続先切換スイッチ104b、接続先切換スイッチ104c、及び接続先切換スイッチ104dを有する。第2実施形態において接続先切換スイッチ104a、接続先切換スイッチ104b、接続先切換スイッチ104c、及び接続先切換スイッチ104dは、制御回路120によって制御されるスイッチ回路に相当する。
インバータ回路110Bは、スイッチ回路を介して昇降圧コンバータ2Aの後段に接続され、中間段コンデンサとして使用されるコンデンサ102(第1のコンデンサ)と、スイッチ回路を介して昇降圧コンバータ2Aの前段に接続され、直流電力を平滑化する入力段コンデンサとして使用されるコンデンサ101(第2のコンデンサ)とを含む。
コンデンサ101の容量は、コンデンサ102の容量よりも大きい。例えば、コンデンサ102の容量は数十〜数百μF程度であり、コンデンサ101の容量は数千μF程度である。ただし、これらの容量の値は一例であり、他の値としても構わない。なお、コンデンサ101及びコンデンサ102のそれぞれは、複数のコンデンサからなるコンデンサ群で構成してもよい。
制御回路120は、第1の動作方式から第2の動作方式へ切り換える場合に、スイッチ回路によりコンデンサ102の接続先を昇降圧コンバータ2Aの前段に切り換えるとともにコンデンサ101の接続先を昇降圧コンバータ2Aの後段に切り換えることによって、中間段コンデンサの容量を増やす。
次に、第2実施形態に係るスイッチ回路の詳細について説明する。接続先切換スイッチ104aは、コンデンサ101の正側に接続されている。接続先切換スイッチ104bは、コンデンサ101の負側に接続されている。接続先切換スイッチ104cは、コンデンサ102の上アーム側に接続されている。接続先切換スイッチ104dは、コンデンサ102の下アーム側に接続されている。
インバータ回路110Aが第1の動作方式で動作する場合、制御回路120は、接続先切換スイッチ104a、接続先切換スイッチ104b、接続先切換スイッチ104c及び接続先切換スイッチ104dを図7中のA側に接続させる。このとき、コンデンサ101は入力段コンデンサとして使用され、コンデンサ102は中間段コンデンサとして使用される。
一方、インバータ回路110Aが第2の動作方式で動作する場合、制御回路120は、接続先切換スイッチ104a、接続先切換スイッチ104b、接続先切換スイッチ104c及び接続先切換スイッチ104dを図7中のB側に接続させる。このとき、コンデンサ101は中間段コンデンサとして使用され、コンデンサ102は入力段コンデンサとして使用される。
接続先切換スイッチ104a、接続先切換スイッチ104b、接続先切換スイッチ104c及び接続先切換スイッチ104dのそれぞれがA側及びB側の何れに接続される場合でも、コンデンサ101及びコンデンサ102を入力段コンデンサ及び中間段コンデンサとして使用できるため、第1実施形態よりもコンデンサを効率よく使用できる。
以上説明したように、第2実施形態によれば、無効電力の供給が必要とされる状況において、入力段コンデンサとして使用されていた大容量のコンデンサ101を中間段コンデンサとして使用し、中間段コンデンサとして使用されていた小容量のコンデンサ102を入力段コンデンサとして使用する。このようなコンデンサ入れ替えの前後で、不使用となるコンデンサがないため、無駄なくコンデンサを使用することができる。
なお、第2実施形態においては、昇降圧コンバータ2Aの負側とフルブリッジインバータ3の下アーム側とが常時接続状態であるため、コンデンサ101の負側に接続される接続先切換スイッチ104bと、コンデンサ102の下アーム側に接続される接続先切換スイッチ104dとを省略してもよい。このような構成では、接続先切換スイッチ104a及び接続先切換スイッチ104cによってスイッチ回路が構成され、接続先切換スイッチ数を削減することができる。
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態について図8を参照しながら説明する。制御回路120の構成については第1実施形態と同様であるため、第3実施形態に係るインバータ回路110Cを主に説明する。図8は、インバータ回路110Cの構成を示す回路図である。
次に、本発明の第3実施形態について図8を参照しながら説明する。制御回路120の構成については第1実施形態と同様であるため、第3実施形態に係るインバータ回路110Cを主に説明する。図8は、インバータ回路110Cの構成を示す回路図である。
図8に示すように、第3実施形態に係るインバータ回路110Cでは、コンデンサ101及びコンデンサ102に係る構成が第1実施形態とは異なる。また、インバータ回路110Cは、第1実施形態のような、通常時は使用されないコンデンサを有していない。
代わりに、インバータ回路110Cは、入力段コンデンサとして使用されるコンデンサ101又は中間段コンデンサとして使用されるコンデンサ102(第1のコンデンサ)の何れか一方に並列に接続されるコンデンサ105(第2のコンデンサ)を有する。
コンデンサ105の容量は、コンデンサ102の容量よりも大きい。例えば、コンデンサ102の容量は数十〜数百μF程度であり、コンデンサ105の容量は数千μF程度である。ただし、これらの容量の値は一例であり、他の値としても構わない。なお、コンデンサ102及びコンデンサ105のそれぞれは、複数のコンデンサからなるコンデンサ群で構成してもよい。
インバータ回路110Cは、接続先切換スイッチ104a及び接続先切換スイッチ104bを有する。第3実施形態において接続先切換スイッチ104a及び接続先切換スイッチ104bは、制御回路120によって制御されるスイッチ回路に相当する。制御回路120は、第1の動作方式から第2の動作方式へ切り換える場合に、スイッチ回路によりコンデンサ105をコンデンサ102に並列に接続することによって中間段コンデンサの容量を増やす。
次に、第3実施形態に係るスイッチ回路の詳細について説明する。接続先切換スイッチ104aは、コンデンサ105の正側に接続されている。接続先切換スイッチ104bは、コンデンサ105の負側に接続されている。
インバータ回路110Cが第1の動作方式で動作する場合、制御回路120は、接続先切換スイッチ104a及び接続先切換スイッチ104bを図8中のA側に接続させる。このとき、コンデンサ105は、昇降圧コンバータ2Aの前段においてコンデンサ101に並列に接続され、入力段コンデンサの一部として使用される。これにより、入力段コンデンサの容量が大きく、且つ、中間段コンデンサの容量が小さくなる。
一方、インバータ回路110Cが第2の動作方式で動作する場合、制御回路120は、接続先切換スイッチ104a及び接続先切換スイッチ104bを図8中のB側に接続させる。このとき、コンデンサ105は、昇降圧コンバータ2Aの後段においてコンデンサ102に並列に接続され、中間段コンデンサの一部として使用される。これにより、入力段コンデンサの容量が小さく、且つ、中間段コンデンサの容量が大きくなる。
接続先切換スイッチ104a及び接続先切換スイッチ104bのそれぞれがA側及びB側の何れに接続される場合でも、コンデンサ105を入力段コンデンサの一部又は中間段コンデンサの一部として使用できるため、第1実施形態よりもコンデンサを効率よく使用できる。
以上説明したように、第3実施形態によれば、無効電力の供給が必要とされる状況において、入力段コンデンサの一部として使用されていたコンデンサ105を、中間段コンデンサとして常時使用されるコンデンサ102に並列に接続するよう切り換えるため、無駄なくコンデンサを使用することができる。
なお、第3実施形態においては、昇降圧コンバータ2Aの負側とフルブリッジインバータ3の下アーム側とが常時接続状態であるため、コンデンサ105の負側に接続される接続先切換スイッチ104bを省略してもよい。このような構成では、接続先切換スイッチ104aによってスイッチ回路が構成され、接続先切換スイッチ数を削減することができる。
[第4実施形態]
次に、本発明の第4実施形態について図9を参照しながら説明する。制御回路120の構成については第1実施形態と同様であるため、第4実施形態に係るインバータ回路110Dを主に説明し、重複する説明を省略する。
次に、本発明の第4実施形態について図9を参照しながら説明する。制御回路120の構成については第1実施形態と同様であるため、第4実施形態に係るインバータ回路110Dを主に説明し、重複する説明を省略する。
以下の第4〜第6実施形態においては、第1〜第3実施形態のような昇降圧コンバータ2Aに代えて昇圧コンバータ2Bを使用する。図9は、第4実施形態に係るインバータ回路110Dの構成を示す回路図である。
図9に示すように、インバータ回路110Dでは、昇圧コンバータ2Bの構成以外は、第1実施形態に係るインバータ回路110Aと同じ回路構成である。昇圧コンバータ2Bは、リアクトル24、スイッチング素子25、ダイオード26及びダイオード27を有する。
次に、インバータ回路110Dの動作について説明する。図10は、インバータ回路110Dの動作を説明するための波形図である。
図10(a)は、インバータ回路110Dに入力される直流電圧V1及びインバータ回路110Dが出力する交流電圧(系統電圧)V2それぞれの波形を示している。ただし、V2の波形は交流電圧(系統電圧)の絶対値である。図10(b)は、制御回路120から昇圧コンバータ2Bのスイッチング素子25に与えられる駆動信号の波形を示している。図10(c)は、中間段電圧の波形を示している。
昇圧コンバータ2Bは、系統電圧のピーク電圧の時点を中心として一定期間は昇圧し、それ以外の期間、具体的には、系統電圧の絶対値が直流電圧V1よりも小さい期間では昇圧を行わない。中間段電圧は、昇圧した区間が部分的に凸形となった波形になる。残りの部分の正弦波波形についてはフルブリッジインバータ3が成形することになる。
以上説明した回路動作は、正弦波波形の一部の成形を昇圧コンバータ2Bが行う第1の動作方式における動作である。第4実施形態では、第1の動作方式において、昇圧コンバータ2Bとフルブリッジインバータ3とが交互に高周波スイッチングを行い、昇圧コンバータ2Bとフルブリッジインバータ3とで正弦波波形の形成を行う。そして、正弦波波形の形成は高周波スイッチングを行っている回路によって行われることになる。また、第1の動作方式において、昇圧コンバータ2Bが高周波スイッチングを行っている場合(正弦波波形の形成を行っている場合)は、フルブリッジインバータ3は必要に応じて極性の切り替えを行い、フルブリッジインバータ3が高周波スイッチングを行っている場合(正弦波波形の形成を行っている場合)は、昇圧コンバータ2Bは昇圧動作を停止する(スイッチング素子25をオフにする)。
一方、正弦波波形の成形を昇圧コンバータ2Bが行わない第2の動作方式においては、昇圧コンバータ2Bは常時高周波スイッチングにより一定電圧まで昇圧を行い、フルブリッジインバータ3は常時高周波スイッチングにより正弦波変調(正弦波波形の形成)を行う。すなわち、昇圧コンバータ2B及びフルブリッジインバータ3のうち、フルブリッジインバータ3のみを使用して正弦波波形の形成を行う。
第1実施形態と同様に、インバータ回路110Dは、中間段コンデンサとして常時使用されるコンデンサ102(第1のコンデンサ)と、コンデンサ接続スイッチ104(スイッチ回路)を介してコンデンサ102に並列に接続、又は切離されるコンデンサ103(第2のコンデンサ)とを含んでおり、制御回路120は、第1の動作方式から第2の動作方式へ切り換える場合に、コンデンサ103をコンデンサ接続スイッチ104により切離から接続に切り換えることによって中間段コンデンサの容量を増やす。
また、制御回路120は、第2の動作方式から第1の動作方式へ切り換える場合に、コンデンサ103をコンデンサ接続スイッチ104により接続から切離に切り換えることによって中間段コンデンサの容量を減らす。
[第5実施形態]
次に、本発明の第5実施形態について図11を参照しながら説明する。制御回路120の構成については第1実施形態と同様であるため、第5実施形態に係るインバータ回路110Eを主に説明し、重複する説明を省略する。
次に、本発明の第5実施形態について図11を参照しながら説明する。制御回路120の構成については第1実施形態と同様であるため、第5実施形態に係るインバータ回路110Eを主に説明し、重複する説明を省略する。
図11は、第5実施形態に係るインバータ回路110Eの構成を示す回路図である。図11に示すように、インバータ回路110Eでは、昇圧コンバータ2Bの構成以外は、第2実施形態に係るインバータ回路110Bと同じ回路構成である。
コンデンサ101の容量は、コンデンサ102の容量よりも大きい。例えば、コンデンサ102の容量は数十〜数百μF程度であり、コンデンサ101の容量は数千μF程度である。ただし、これらの容量の値は一例であり、他の値としても構わない。なお、コンデンサ101及びコンデンサ102のそれぞれは、複数のコンデンサからなるコンデンサ群で構成してもよい。
インバータ回路110Eが第1の動作方式で動作する場合、制御回路120は、接続先切換スイッチ104a、接続先切換スイッチ104b、接続先切換スイッチ104c及び接続先切換スイッチ104dを図11中のA側に接続させる。このとき、コンデンサ101は入力段コンデンサとして使用され、コンデンサ102は中間段コンデンサとして使用される。なお、第1の動作方式でのインバータ回路110Eの動作は第4実施形態と同様である。
一方、インバータ回路110Eが第2の動作方式で動作する場合、制御回路120は、接続先切換スイッチ104a、接続先切換スイッチ104b、接続先切換スイッチ104c及び接続先切換スイッチ104dを図11中のB側に接続させる。このとき、コンデンサ101は中間段コンデンサとして使用され、コンデンサ102は入力段コンデンサとして使用される。
接続先切換スイッチ104a、接続先切換スイッチ104b、接続先切換スイッチ104c及び接続先切換スイッチ104dのそれぞれがA側及びB側の何れに接続される場合でも、コンデンサ101及びコンデンサ102を入力段コンデンサ及び中間段コンデンサとして使用できるため、第4実施形態よりもコンデンサを効率よく使用できる。
以上説明したように、第5実施形態によれば、無効電力の供給が必要とされる状況において、入力段コンデンサとして使用されていた大容量のコンデンサ101を中間段コンデンサとして使用し、中間段コンデンサとして使用されていた小容量のコンデンサ102を入力段コンデンサとして使用する。このようなコンデンサ入れ替えの前後で、不使用となるコンデンサがないため、無駄なくコンデンサを使用することができる。
なお、第5実施形態においては、昇圧コンバータ2Bの負側とフルブリッジインバータ3の下アーム側とが常時接続状態であるため、コンデンサ101の負側に接続される接続先切換スイッチ104bと、コンデンサ102の下アーム側に接続される接続先切換スイッチ104dとを省略してもよい。このような構成では、接続先切換スイッチ104a及び接続先切換スイッチ104cによってスイッチ回路が構成され、接続先切換スイッチ数を削減することができる。
[第6実施形態]
次に、本発明の第6実施形態について図12を参照しながら説明する。制御回路120の構成については第1実施形態と同様であるため、第6実施形態に係るインバータ回路110Fを主に説明し、重複する説明を省略する。
次に、本発明の第6実施形態について図12を参照しながら説明する。制御回路120の構成については第1実施形態と同様であるため、第6実施形態に係るインバータ回路110Fを主に説明し、重複する説明を省略する。
図12は、第6実施形態に係るインバータ回路110Fの構成を示す回路図である。図12に示すように、インバータ回路110Fでは、昇圧コンバータ2Bの構成以外は、第3実施形態に係るインバータ回路110Cと同じ回路構成である。
コンデンサ105の容量は、コンデンサ102の容量よりも大きい。例えば、コンデンサ102の容量は数十〜数百μF程度であり、コンデンサ105の容量は数千μF程度である。ただし、これらの容量の値は一例であり、他の値としても構わない。なお、コンデンサ102及びコンデンサ105のそれぞれは、複数のコンデンサからなるコンデンサ群で構成してもよい。
インバータ回路110Fが第1の動作方式で動作する場合、制御回路120は、接続先切換スイッチ104a及び接続先切換スイッチ104bを図12中のA側に接続させる。このとき、コンデンサ105は、昇圧コンバータ2Bの前段においてコンデンサ101に並列に接続され、入力段コンデンサの一部として使用される。これにより、入力段コンデンサの容量が大きく、且つ、中間段コンデンサの容量が小さくなる。なお、第1の動作方式でのインバータ回路110Fの動作は第4実施形態と同様である。
一方、インバータ回路110Fが第2の動作方式で動作する場合、制御回路120は、接続先切換スイッチ104a及び接続先切換スイッチ104bを図12中のB側に接続させる。このとき、コンデンサ105は、昇圧コンバータ2Bの後段においてコンデンサ102に並列に接続され、中間段コンデンサの一部として使用される。これにより、入力段コンデンサの容量が小さく、且つ、中間段コンデンサの容量が大きくなる。
接続先切換スイッチ104a及び接続先切換スイッチ104bのそれぞれがA側及びB側の何れに接続される場合でも、コンデンサ105を入力段コンデンサの一部又は中間段コンデンサの一部として使用できるため、第4実施形態よりもコンデンサを効率よく使用できる。
以上説明したように、第6実施形態によれば、無効電力の供給が必要とされる状況において、入力段コンデンサの一部として使用されていたコンデンサ105を、中間段コンデンサとして常時使用されるコンデンサ102に並列に接続するよう切り換えるため、無駄なくコンデンサを使用することができる。
なお、第6実施形態においては、昇圧コンバータ2Bの負側とフルブリッジインバータ3の下アーム側とが常時接続状態であるため、コンデンサ105の負側に接続される接続先切換スイッチ104bを省略してもよい。このような構成では、接続先切換スイッチ104aによってスイッチ回路が構成され、接続先切換スイッチ数を削減することができる。
[その他の実施形態]
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。
例えば、上述した実施形態では、複数のコンデンサの接続状態を変更することで、中間段コンデンサの容量を切り換えていたが、他の方法で中間段コンデンサの容量を切り換えてもよい。例えば、中間段コンデンサを可変容量コンデンサにより構成し、制御回路が可変容量コンデンサの容量を切り換えるようにしてもよい。可変容量コンデンサとは、機械的又は電子的に容量変更が可能なコンデンサである。
上述した各実施形態においては、昇降圧コンバータ2A又は昇圧コンバータ2Bを電圧変換回路として使用するケースを例示したが、昇降圧コンバータ2A又は昇圧コンバータ2Bに限らず、降圧コンバータを電圧変換回路として使用してもよい。降圧コンバータは、直流電力の電圧を降圧して中間段電圧を出力する。直流電源電圧が配電系統電圧よりも高いケースでは、降圧コンバータが電圧変換回路として使用される。
上述した各実施形態においては、操作受付部130が受け付けた操作に基づいて中間段コンデンサの容量を切り換えていたが、出力先切換スイッチ5及び系統連系リレー6の接続状態に基づいて中間段コンデンサの容量を切り換えてもよい。
上述した第2実施形態においては、昇降圧コンバータ2Aの負側とフルブリッジインバータ3の下アーム側とが常時接続状態である回路構成について説明した。しかしながら、図13に示すように、漏洩電流対策等の理由により、昇降圧コンバータ2Aの負側とフルブリッジインバータ3の下アーム側とをダイオード27b等で分離する回路構成でもよい。当該回路構成では、コンデンサ101の負側に接続される接続先切換スイッチ104bと、コンデンサ102の下アーム側に接続される接続先切換スイッチ104dとは省略不可である。上述した第5実施形態についても同様である。
また、上述した第3実施形態においては、昇降圧コンバータ2Aの負側とフルブリッジインバータ3の下アーム側とが常時接続状態である回路構成について説明した。しかしながら、図14に示すように、漏洩電流対策等の理由により、昇降圧コンバータ2Aの負側とフルブリッジインバータ3の下アーム側とをダイオード27b等で分離する回路構成でもよい。当該回路構成では、コンデンサ105の負側に接続される接続先切換スイッチ104bは省略不可である。上述した第6実施形態についても同様である。
上述した第1〜第3実施形態においては、降圧手段と昇圧手段とが一体化された回路構成の昇降圧コンバータ2Aについて説明したが、当該回路構成に限らず、降圧手段と昇圧手段とを直列に接続した回路構成であってもよい。
なお、上述した各実施形態においては、直流電源1として太陽電池を例示したが、太陽電池に限らず、燃料電池等を直流電源1として使用してもよい。
上述した実施形態においては、特に言及していないが、連系運転時に無効電力の供給が必要になるケースとしては次のようなケースが想定される。例えば、今後太陽光発電等の逆潮流が可能な分散電源が多数台普及すると、配電系統側の電力が絞られる可能性がある。系統全体の需要電力は、配電系統からの供給電力と、分散電源からの供給電力とによって賄われるためである。一例として、分散電源からの供給電力が系統全体の需要電力の数十%を占めるようなケースでは、分散電源からの供給電力の中に、無効電力の供給が要求されることが想定され、そのようなケースにおいては連系運転時にも無効電力の供給が必要になる。
このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。
1…直流電源、2A…昇降圧コンバータ、2B…昇圧コンバータ、3…フルブリッジインバータ、4…フィルタ、5…出力先切換スイッチ、6…系統連系リレー、10…配電系統、20,20A,20B…負荷、21…スイッチング素子、22,23,26,27…ダイオード、24…リアクトル、25,31a,31b,31c,31d…スイッチング素子、32a,32b,32c,32d…ダイオード、41,42…リアクトル、43…コンデンサ、100…パワーコンディショナ、101,102,103…コンデンサ、104…コンデンサ接続スイッチ、104a,104b,104c,104d…接続先切換スイッチ、105…コンデンサ、110…インバータ回路、110A,100B,100C,100D,100E,100F…インバータ回路、120…制御回路、121…入力部、122…検知部、123…制御部、124…記憶部、125…出力部、130…操作受付部
Claims (6)
- 直流電源からの直流電力の電圧を昇圧或いは降圧して中間段電圧を出力する電圧変換回路と、前記中間段電圧の高周波成分を除去する中間段コンデンサと、前記中間段コンデンサにより高周波成分が除去された前記中間段電圧を正弦波状の交流電力に変換する波形変換回路と、前記電圧変換回路及び前記波形変換回路それぞれの動作を制御する制御回路とを有し、前記交流電力を配電系統に連系可能な系統連系インバータ装置であって、
前記制御回路は、
前記電圧変換回路が、前記交流電力に対応する正弦波波形の少なくとも一部の成形を行う第1の動作方式、又は、前記電圧変換回路が、前記交流電力に対応する正弦波波形の成形を行わない第2の動作方式の何れかで動作するよう制御し、
前記第1の動作方式から前記第2の動作方式へ切り換える場合に、前記中間段コンデンサの容量を増やすよう制御することを特徴とする系統連系インバータ装置。 - 前記電圧変換回路の後段に接続され、前記中間段コンデンサとして常時使用される第1のコンデンサと、
前記制御回路によって制御されるスイッチ回路と、
前記スイッチ回路を介して前記第1のコンデンサに並列に接続、又は切離される第2のコンデンサと
を備え、
前記制御回路は、前記第1の動作方式から前記第2の動作方式へ切り換える場合に、前記第2のコンデンサを前記スイッチ回路により切離から接続に切り換えることによって前記中間段コンデンサの容量を増やすことを特徴とする請求項1に記載の系統連系インバータ装置。 - 前記制御回路によって制御されるスイッチ回路と、
前記スイッチ回路を介して前記電圧変換回路の後段に接続され、前記中間段コンデンサとして使用される第1のコンデンサと、
前記スイッチ回路を介して前記電圧変換回路の前段に接続され、前記直流電力を平滑化する入力段コンデンサとして使用される、前記第1のコンデンサよりも大容量の第2のコンデンサと
を備え、
前記制御回路は、前記第1の動作方式から前記第2の動作方式へ切り換える場合に、前記スイッチ回路により前記第1のコンデンサの接続先を前記電圧変換回路の前段に切り換えるとともに前記第2のコンデンサの接続先を前記電圧変換回路の後段に切り換えることによって、前記中間段コンデンサの容量を増やすことを特徴とする請求項1に記載の系統連系インバータ装置。 - 前記直流電力を平滑化する入力段コンデンサと、
前記電圧変換回路の後段に接続され、前記中間段コンデンサとして常時使用される第1のコンデンサと、
前記制御回路によって制御されるスイッチ回路と、
前記スイッチ回路を介して前記入力段コンデンサ又は前記第1のコンデンサの何れか一方に並列に接続される第2のコンデンサと
を備え、
前記制御回路は、前記第1の動作方式から前記第2の動作方式へ切り換える場合に、前記スイッチ回路により前記第2のコンデンサを前記第1のコンデンサに並列に接続することによって前記中間段コンデンサの容量を増やすことを特徴とする請求項1に記載の系統連系インバータ装置。 - 前記制御回路は、無効電力の供給が必要ではない時に前記第1の動作方式で動作するよう制御し、無効電力の供給が必要な時に前記第2の動作方式で動作するよう制御することを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の系統連系インバータ装置。
- 直流電源と、
請求項1〜5の何れかに記載の系統連系インバータ装置と
を備えることを特徴とする電力制御システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009235646A JP2011083170A (ja) | 2009-10-09 | 2009-10-09 | 系統連系インバータ装置及び電力制御システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009235646A JP2011083170A (ja) | 2009-10-09 | 2009-10-09 | 系統連系インバータ装置及び電力制御システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011083170A true JP2011083170A (ja) | 2011-04-21 |
Family
ID=44076639
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009235646A Withdrawn JP2011083170A (ja) | 2009-10-09 | 2009-10-09 | 系統連系インバータ装置及び電力制御システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011083170A (ja) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102647084A (zh) * | 2012-05-10 | 2012-08-22 | 上海能巍电气科技有限公司 | 一种识别同相控制电压的升降压式变换电路 |
WO2012119232A1 (en) * | 2011-03-09 | 2012-09-13 | Solantro Semiconductor Corp. | Inverter having extended lifetime dc-link capacitors |
WO2013001828A1 (ja) * | 2011-06-30 | 2013-01-03 | 三洋電機株式会社 | インバータ |
WO2013090112A3 (en) * | 2011-12-15 | 2013-08-15 | Eaton Corporation | System and method for detecting phase loss and diagnosing dc link capacitor health in an adjustable speed drive |
WO2015104979A1 (ja) * | 2014-01-10 | 2015-07-16 | 住友電気工業株式会社 | 変換装置 |
JPWO2014199795A1 (ja) * | 2013-06-11 | 2017-02-23 | 住友電気工業株式会社 | インバータ装置 |
US9627995B2 (en) | 2013-06-11 | 2017-04-18 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Inverter device with a control unit |
US10355620B2 (en) | 2014-10-17 | 2019-07-16 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Conversion device |
JP2020145819A (ja) * | 2019-03-05 | 2020-09-10 | オムロン株式会社 | パワーコンディショナ |
-
2009
- 2009-10-09 JP JP2009235646A patent/JP2011083170A/ja not_active Withdrawn
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012119232A1 (en) * | 2011-03-09 | 2012-09-13 | Solantro Semiconductor Corp. | Inverter having extended lifetime dc-link capacitors |
US9484836B2 (en) | 2011-06-30 | 2016-11-01 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Inverter that converts DC power into AC power |
WO2013001828A1 (ja) * | 2011-06-30 | 2013-01-03 | 三洋電機株式会社 | インバータ |
US8796982B2 (en) | 2011-12-15 | 2014-08-05 | Eaton Corporation | System and method for detecting phase loss and diagnosing DC link capacitor health in an adjustable speed drive |
WO2013090112A3 (en) * | 2011-12-15 | 2013-08-15 | Eaton Corporation | System and method for detecting phase loss and diagnosing dc link capacitor health in an adjustable speed drive |
CN102647084A (zh) * | 2012-05-10 | 2012-08-22 | 上海能巍电气科技有限公司 | 一种识别同相控制电压的升降压式变换电路 |
JPWO2014199795A1 (ja) * | 2013-06-11 | 2017-02-23 | 住友電気工業株式会社 | インバータ装置 |
US9627995B2 (en) | 2013-06-11 | 2017-04-18 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Inverter device with a control unit |
US10277036B2 (en) | 2013-06-11 | 2019-04-30 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Inverter device |
WO2015104979A1 (ja) * | 2014-01-10 | 2015-07-16 | 住友電気工業株式会社 | 変換装置 |
JP2015149882A (ja) * | 2014-01-10 | 2015-08-20 | 住友電気工業株式会社 | 変換装置 |
KR20160106051A (ko) * | 2014-01-10 | 2016-09-09 | 스미토모덴키고교가부시키가이샤 | 변환 장치 |
US9882508B2 (en) | 2014-01-10 | 2018-01-30 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | High-frequency switching type conversion device |
KR102278331B1 (ko) * | 2014-01-10 | 2021-07-19 | 스미토모덴키고교가부시키가이샤 | 변환 장치 |
US10355620B2 (en) | 2014-10-17 | 2019-07-16 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Conversion device |
JP2020145819A (ja) * | 2019-03-05 | 2020-09-10 | オムロン株式会社 | パワーコンディショナ |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2011083170A (ja) | 系統連系インバータ装置及び電力制御システム | |
JP5563819B2 (ja) | 発電機用電源制御 | |
US9819221B2 (en) | Online uninterruptible power supply topology | |
CN101039079B (zh) | 供应直流电源的装置和方法 | |
JP4898899B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP5429050B2 (ja) | 電力変換装置 | |
US8514599B2 (en) | Apparatus and method for controlling switch of flyback converter for solar generating system | |
JP2008199808A (ja) | 系統連系インバータ装置 | |
JP4096423B2 (ja) | 系統連系インバータ装置 | |
JP5347362B2 (ja) | 非常用電源回路 | |
JP5568954B2 (ja) | パワーコンディショナ | |
JP2009207328A (ja) | 電源装置 | |
JP2006280120A (ja) | インバータ電源装置 | |
JP2006238621A (ja) | 無停電電源装置 | |
CN116565980B (zh) | 具有无功支撑的逆变系统及其控制方法 | |
JP2011160603A (ja) | 燃料電池発電装置 | |
JP5895143B2 (ja) | 蓄電装置 | |
JP4370965B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP2008283729A (ja) | 無停電電源装置 | |
CN101123367A (zh) | 不断电电源供应器的控制方法 | |
JP2012151923A (ja) | 電力変換装置 | |
JP2011193704A (ja) | 直流−交流電力変換装置 | |
JP2010110179A (ja) | 整流回路 | |
JP2003067065A (ja) | バッテリ内蔵型電力変換装置 | |
JP2011097724A (ja) | パワーコンディショナ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20130108 |