JP2014180214A - Power conversion system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は電力変換システムに関し、特に、並列接続された複数の電力変換装置を備えた電力変換システムに関する。 The present invention relates to a power conversion system, and particularly to a power conversion system including a plurality of power conversion devices connected in parallel.
従来より、並列接続された複数の無停電電源装置によって負荷を駆動する無停電電源システムが知られている。この無停電電源システムでは、全無停電電源装置で負荷電流を平等に分担して負荷を駆動する。このシステムでは、1台の無停電電源装置が故障した場合でも、残りの無停電電源装置によって負荷を駆動することが可能となっている。 Conventionally, an uninterruptible power supply system in which a load is driven by a plurality of uninterruptible power supply apparatuses connected in parallel is known. In this uninterruptible power supply system, the load current is equally shared by all the uninterruptible power supply devices to drive the load. In this system, even if one uninterruptible power supply fails, the load can be driven by the remaining uninterruptible power supply.
また、従来の他の無停電電源システムでは、負荷電流に応じて、無停電電源装置の運転台数を変更する(たとえば、特許文献1参照)。このシステムでは、不要な無停電電源装置を停止させることにより、無停電電源装置で発生する損失を低減することができる。 In another conventional uninterruptible power supply system, the number of operating uninterruptible power supply devices is changed according to the load current (see, for example, Patent Document 1). In this system, the loss which generate | occur | produces in an uninterruptible power supply can be reduced by stopping an unnecessary uninterruptible power supply.
ところで、無停電電源装置とは別の電源を負荷に接続したい場合がある。この場合、別電源から負荷に十分な電力が供給されているときは、全無停電電源装置が停止される。この状態で別電源が故障停止すると、無停電電源装置が起動するまでの間は負荷への電力供給が停止してしまうと言う問題がある。 By the way, there is a case where it is desired to connect a power source different from the uninterruptible power supply to the load. In this case, when sufficient power is supplied to the load from another power source, the entire uninterruptible power supply is stopped. In this state, if another power supply stops due to failure, there is a problem that the power supply to the load is stopped until the uninterruptible power supply is started.
それゆえに、この発明の主たる目的は、電力変換装置と別の電源が故障した場合でも、負荷への電力供給が停止することのない電力変換システムを提供することである。 Therefore, a main object of the present invention is to provide a power conversion system in which power supply to a load does not stop even when a power supply different from the power conversion apparatus fails.
この発明に係る電力変換システムは、第1の電源と負荷の間に並列接続され、各々が、第1の電源から供給される第1の電力を第2の電力に変換して負荷に供給する複数の電力変換装置と、第3の電力を負荷に供給する第2の電源と、複数の電力変換装置および第2の電源から負荷に供給される電流を検出する電流検出器と、電流検出器によって検出された電流を供給するために必要な台数の電力変換装置を選択し、選択した各電力変換装置を運転させるとともに残りの各電力変換装置を停止させる制御部とを備えたものである。したがって、別電源である第2の電源から十分な電力が供給されている場合でも、その電力を供給するために必要な台数の電力変換装置が運転される。よって、別電源が故障停止した場合でも、運転中の電力変換装置から負荷に即座に電力供給されるので、負荷への電力供給が停止されることがない。 The power conversion system according to the present invention is connected in parallel between a first power supply and a load, and each converts the first power supplied from the first power supply into the second power and supplies the second power to the load. A plurality of power conversion devices; a second power source for supplying third power to the load; a current detector for detecting a current supplied to the load from the plurality of power conversion devices and the second power source; and a current detector And a control unit that selects the number of power conversion devices necessary to supply the current detected by the above-described operation, operates each selected power conversion device, and stops each remaining power conversion device. Therefore, even when sufficient power is supplied from the second power source, which is a separate power source, the number of power conversion devices necessary to supply the power is operated. Therefore, even when the separate power supply is stopped due to a failure, the power is immediately supplied to the load from the operating power converter, so that the power supply to the load is not stopped.
また、この発明に係る他の電力変換システムは、第1の電源と負荷の間に並列接続され、各々が、第1の電源から供給される第1の電力を直流電力である第2の電力に変換して負荷に供給する複数の電力変換装置と、第3の電力を前記負荷に供給する第2の電源と、負荷に接続されて直流電力を貯蔵し、負荷電流の不足分を供給するための電力貯蔵装置と、複数の電力変換装置および電力貯蔵装置から負荷に供給される電流を検出する電流検出器と、電力貯蔵装置の端子間電圧を検出する電圧検出器と、電流検出器および電圧検出器の検出結果に基いて複数の電力変換装置を制御する制御部とを備えたものである。制御部は、電力貯蔵装置の端子間電圧が予め定められた電圧よりも高い場合は、電流検出器によって検出された電流を供給するために必要な台数の電力変換装置を選択し、選択した各電力変換装置を運転させるとともに残りの各電力変換装置を停止させる。また、制御部は、電力貯蔵装置の端子間電圧が予め定められた電圧よりも低下した場合は、電流検出器によって検出された電流を供給し、かつ電力貯蔵装置を充電するために必要な台数の電力変換装置を選択し、選択した各電力変換装置を運転させるとともに残りの各電力変換装置を停止させる。したがって、負荷に接続された別電源が故障停止した場合でも、電力貯蔵装置から負荷に即座に電力供給されるので、負荷への電力供給が停止されることがない。 Further, another power conversion system according to the present invention is connected in parallel between a first power supply and a load, and each of the second power is a first power supplied from the first power supply and is a DC power. A plurality of power conversion devices that convert to supply to the load, a second power source that supplies third power to the load, and a DC power that is connected to the load to store and supply a shortage of load current A power storage device, a plurality of power conversion devices and a current detector for detecting a current supplied to the load from the power storage device, a voltage detector for detecting a voltage between terminals of the power storage device, a current detector, and And a control unit that controls the plurality of power conversion devices based on the detection result of the voltage detector. When the voltage between the terminals of the power storage device is higher than a predetermined voltage, the control unit selects the number of power conversion devices necessary for supplying the current detected by the current detector, and selects each selected power conversion device. The power converter is operated and the remaining power converters are stopped. In addition, the control unit supplies the current detected by the current detector and charges the power storage device when the voltage between the terminals of the power storage device is lower than a predetermined voltage. The power converters are selected, the selected power converters are operated, and the remaining power converters are stopped. Therefore, even when another power source connected to the load is stopped due to a failure, the power is immediately supplied from the power storage device to the load, so that the power supply to the load is not stopped.
また、この発明にさらに係る他の電力変換システムは、第1の直流電源と負荷の間に並列接続され、各々が、第1の直流電源から供給される第1の直流電力を第2の直流電力に変換して負荷に供給する複数の電力変換装置と、負荷に接続されて直流電力を貯蔵し、負荷電流の不足分を供給するための電力貯蔵装置と、第1の直流電源から複数の電力変換装置に供給される電流を検出する電流検出器と、電力貯蔵装置の端子間電圧を検出する電圧検出器と、電流検出器および電圧検出器の検出結果に基いて複数の電力変換装置を制御する制御部とを備えたものである。制御部は、電力貯蔵装置の端子間電圧が予め定められた電圧よりも高い場合は、電流検出器によって検出された電流を電力変換するために必要な台数の電力変換装置を選択し、選択した各電力変換装置を運転させるとともに残りの各電力変換装置を停止させる。また、制御部は、電力貯蔵装置の端子間電圧が予め定められた電圧よりも低下した場合は、電流検出器によって検出された電流を電力変換し、かつ電力貯蔵装置を充電するために必要な台数の電力変換装置を選択し、選択した各電力変換装置を運転させるとともに残りの各電力変換装置を停止させる。したがって、負荷に接続された別電源が故障停止した場合でも、電力貯蔵装置から負荷に即座に電力供給されるので、負荷への電力供給が停止されることがない。 Further, another power conversion system according to the present invention is connected in parallel between a first DC power supply and a load, and each of the first DC power supplied from the first DC power supply is supplied to the second DC power supply. A plurality of power converters for converting to power and supplying the load, a power storage device connected to the load for storing DC power and supplying a shortage of load current, and a plurality of power supplies from the first DC power source A current detector for detecting a current supplied to the power conversion device, a voltage detector for detecting a voltage between terminals of the power storage device, and a plurality of power conversion devices based on detection results of the current detector and the voltage detector And a control unit for controlling. When the voltage between the terminals of the power storage device is higher than a predetermined voltage, the control unit selects and selects the number of power conversion devices necessary for power conversion of the current detected by the current detector. Each power converter is operated and the remaining power converters are stopped. In addition, when the voltage between the terminals of the power storage device is lower than a predetermined voltage, the control unit is necessary to convert the current detected by the current detector and charge the power storage device. The number of power converters is selected, each selected power converter is operated, and each remaining power converter is stopped. Therefore, even when another power source connected to the load is stopped due to a failure, the power is immediately supplied from the power storage device to the load, so that the power supply to the load is not stopped.
以上のように、この発明よれば、電力変換装置と別の電源が故障した場合でも、負荷への電力供給が停止することがない。 As described above, according to the present invention, even when a power supply different from the power conversion device fails, the power supply to the load does not stop.
[実施の形態1]
本発明の実施の形態1の電力変換システムは、図1に示すように、複数台(図では3台)のコンバータC1〜C3、直流電源1、電流センサ2、および制御部3を備える。コンバータC1〜C3の入力ノードはともにノードN1に接続され、コンバータC1〜C3の出力ノードはともにノードN2に接続される。ノードN1は商用交流電源4に接続され、ノードN2は負荷5に接続される。コンバータC1〜C3の各々は、商用交流電源4からノードN1を介して供給される商用周波数の交流電力を直流電力に変換し、その直流電力をノードN2を介して負荷5に供給する。
[Embodiment 1]
The power conversion system according to the first embodiment of the present invention includes a plurality (three in the figure) of converters C1 to C3, a
直流電源1は、たとえば太陽電池であり、ノードN2に接続されて直流電力を生成し、その直流電力をノードN2を介して負荷5に供給する。電流センサ2は、コンバータC1〜C3および直流電源1から負荷5に供給される電流を検出し、検出した電流値を示す信号を制御部3に与える。制御部3は、電流センサ2の出力信号に基づいて、電流センサ2によって検出された値の電流を供給するのに必要なコンバータの台数(たとえば1台)を求め、その台数のコンバータ(たとえばC1)のみを運転させ、残りのコンバータ(この場合、C2,C3)を停止させる。
また、制御部3は、複数のコンバータC1〜C3の運転時間が等しくなるように、運転させるコンバータを予め定められた周期で変更する。たとえば、制御部3は、運転させるコンバータを1日周期で変更し、3台のコンバータC1〜C3を1台ずつ順繰りに運転させる。なお、制御部3をコンバータC1〜C3の各々の制御部(図示せず)に含ませておき、1台のコンバータの制御部3によって3台のコンバータC1〜C3を制御してもよい。
Moreover, the
制御部3は、図2に示すように、比較回路11,12、運転台数決定部13、タイマ14、記憶部15、故障検出部16、および運転指令部17を含む。比較回路11は、電流センサ2で検出された負荷電流Iと定格電流の33%に相当するしきい値電流Ith1との高低を比較する。比較回路11の出力信号φ11は、負荷電流Iがしきい値電流Ith1よりも低い場合は「L」レベルにされ、負荷電流Iがしきい値電流Ith1よりも高い場合は「H」レベルにされる。
As shown in FIG. 2, the
比較回路12は、電流センサ2で検出された負荷電流Iと定格電流の66%に相当するしきい値電流Ith2との高低を比較する。比較回路12の出力信号φ12は、負荷電流Iがしきい値電流Ith2よりも低い場合は「L」レベルにされ、負荷電流Iがしきい値電流Ith2よりも高い場合は「H」レベルにされる。
The
運転台数決定部13は、比較回路11,12の出力信号φ11,φ12に基づいて、コンバータの運転台数を決定する。信号φ11,φ12がともに「L」レベルである場合は、負荷電流Iが定格電流の33%よりも小さいので、コンバータの運転台数は1台に決定される。また、信号φ11,φ12がそれぞれ「H」レベルおよび「L」レベルである場合は、負荷電流Iが定格電流の33%よりも大きく、66%よりも小さいので、コンバータの運転台数は2台に決定される。また、信号φ11,φ12がともに「H」レベルである場合は、負荷電流Iが定格電流の66%よりも大きいので、コンバータの運転台数は3台に決定される。
The number of operating
タイマ14は、クロック信号CLKのパルス数をカウントするカウンタを含み、カウンタのカウント値が0,1,2の場合はそれぞれ期間T1,T2,T3を示す信号を出力する。カウンタのカウント値が2のときにクロック信号CLKのパルスが入力されると、カウンタのカウント値は0に戻る。
The
記憶部15には、図3に示されるテーブルが格納されている。テーブルの最上欄には期間T1,T2,T3が示され、第2欄には運転台数が1台の場合に期間T1,T2,T3で運転されるコンバータの番号C1,C2,C3が示されている。また、第3欄には運転台数が2台の場合に期間T1,T2,T3で運転されるもう1台のコンバータの番号C2,C3,C1が示され、第4欄には運転台数が3台の場合に期間T1,T2,T3で運転されるもう1台のコンバータの番号C3,C1,C2が示されている。
The
運転指令部17は、記憶部15に格納されたテーブルを参照して、運転台数決定部13によって決定された台数のコンバータを運転させる。すなわち、運転指令部17は、運転台数決定部13によって運転台数が1台と決定された場合は、タイマ14の出力信号によって示される期間T1〜T3においてそれぞれコンバータC1〜C3を運転させる。また、運転指令部17は、運転台数決定部13によって運転台数が2台と決定された場合は、タイマ14の出力信号によって示される期間T1,T2,T3においてそれぞれコンバータC1とC2,C2とC3,C3とC1を運転させる。また、運転指令部17は、運転台数決定部13によって運転台数が3台と決定された場合は、タイマ14の出力信号によって示される期間T1〜T3に関係無く、3台のコンバータC1〜C3を運転させる。
The
また、運転指令部17は、ある期間において、運転台数決定部13によって運転台数が変更された場合も、図3のテーブルに従ってコンバータを運転させる。たとえば、期間T1において運転台数が3台から2台に変更された場合は、運転させていた3台のコンバータC1〜C3のうちのコンバータC3を停止させる。また、期間T2において運転台数が1台から2台に変更された場合は、運転中のコンバータC2に加えてコンバータC3を運転させる。
Further, the
また、故障検出部16は、コンバータC1〜C3の各々の故障の有無を検出し、検出結果を示す信号を運転指令部17に与える。たとえば、故障検出部16によって1台のコンバータ(たとえばC1)の故障が検出され、運転台数決定部13によって運転台数が1台と決定された場合は、タイマ14の出力信号に関係無く、予め定められた周期で残りの2台のコンバータ(この場合、C2とC3)が交互に運転される。また、故障検出部16によって1台のコンバータ(たとえばC1)の故障が検出され、運転台数決定部13によって運転台数が2台と決定された場合は、タイマ14の出力信号に関係無く、2台のコンバータ(この場合、C2とC3)が運転される。
Further,
図4は、この無停電電源システムの動作を例示するタイムチャートである。ある時刻t0において、3台のコンバータC1〜C3の運転が開始され、負荷電流Iが検出される。負荷電流Iとしきい値電流Ith1,Ith2が比較され、その比較結果に基づいてコンバータの運転台数が決定される。ここでは、1台と決定されたものとする。 FIG. 4 is a time chart illustrating the operation of the uninterruptible power supply system. At a certain time t0, the operation of the three converters C1 to C3 is started, and the load current I is detected. Load current I is compared with threshold currents Ith1 and Ith2, and the number of converters to be operated is determined based on the comparison result. Here, it is assumed that one is determined.
時間t1において、タイマ14内のカウンタのカウント値が0にリセットされ、タイマ14から期間T1を示す信号が出力される。運転指令部17は、図3のテーブルを参照してコンバータC1のみを運転させ、残りのコンバータC2,C3を停止させる。
At time t1, the count value of the counter in the
時間t2において、タイマ14内のカウンタのカウント値がインクリメント(+1)されて1となり、タイマ14から期間T2を示す信号が出力される。運転指令部17は、図3のテーブルを参照してコンバータC2を運転させた後、残りのコンバータC3,C1を停止させる。
At time t2, the count value of the counter in the
時間t3において、タイマ14内のカウンタのカウント値がインクリメント(+1)されて2となり、タイマ14から期間T3を示す信号が出力される。運転指令部17は、図3のテーブルを参照してコンバータC3を運転させた後、残りのコンバータC1,C2を停止させる。
At time t3, the count value of the counter in the
時間t4において、タイマ14内のカウンタのカウント値がリセットされて0となり、タイマ14から期間T1を示す信号が出力される。運転指令部17は、図3のテーブルを参照してコンバータC1を運転させた後、残りのコンバータC2,C3を停止させる。
At time t4, the count value of the counter in the
その後、負荷電流Iが増大し、運転台数決定部13によって運転台数が2台と決定されたものとする。時間t5において、運転指令部17は、図3のテーブルを参照してコンバータC1に加えて、コンバータC2の運転を開始させる。
Thereafter, it is assumed that the load current I increases and the number of operating units is determined to be 2 by the operating
時間t6において、タイマ14内のカウンタのカウント値がインクリメント(+1)されて1となり、タイマ14から期間T2を示す信号が出力される。運転指令部17は、図3のテーブルを参照してコンバータC2,C3を運転させた後、残りのコンバータC1を停止させる。
At time t6, the count value of the counter in the
時間t7において、タイマ14内のカウンタのカウント値がインクリメント(+1)されて2となり、タイマ14から期間T3を示す信号が出力される。運転指令部17は、図3のテーブルを参照してコンバータC3,C1を運転させた後、残りのコンバータC2を停止させる。
At time t7, the count value of the counter in the
この実施の形態1では、コンバータC1〜C3とは別電源である直流電源1から負荷5に十分な電力が供給されている場合でも、その電力を供給するために必要な台数のコンバータが運転される。したがって、直流電源1が故障停止した場合でも、運転中のコンバータから負荷5に即座に電力供給されるので、負荷5への電力供給が停止されることがない。
In the first embodiment, even when sufficient power is supplied to the
また、直流電源1の出力が変動する場合でも、負荷電流が一定であるときはコンバータの運転台数は変化しない。
Even when the output of the
また、3台のコンバータC1〜C3のうちの負荷電流を供給するために必要な台数のコンバータを選択し、選択した各コンバータを運転させるとともに残りの各コンバータを停止させる。したがって、負荷電流に関係無く全コンバータC1〜C3を運転する場合に比べ、コンバータC1〜C3で発生する損失を小さくすることができ、効率を高くすることができる。 In addition, the number of converters necessary for supplying the load current among the three converters C1 to C3 is selected, the selected converters are operated, and the remaining converters are stopped. Therefore, compared to the case where all converters C1 to C3 are operated regardless of the load current, the loss generated in converters C1 to C3 can be reduced and the efficiency can be increased.
また、3台のコンバータC1〜C3の運転時間が互いに等しくなるように、運転させるコンバータを予め定められた周期で変更する。したがって、各コンバータの連続運転時間を短くすることができ、コンバータの故障を減らすことができる。また、停止中に故障したコンバータを迅速に見つけることができる。 Further, the converter to be operated is changed at a predetermined cycle so that the operation times of the three converters C1 to C3 are equal to each other. Therefore, the continuous operation time of each converter can be shortened, and converter failures can be reduced. Moreover, the converter which failed during the stop can be found quickly.
[比較例]
図5は、実施の形態1の比較例を示す回路ブロック図であって、図1と対比される図である。図5において、この電力変換システムが図1の電力変換システムと異なる点は、直流電源1がノードN2と負荷5の間の配線のうちの電流センサ2よりも負荷5側のノードN3に接続されている点である。この比較例では、直流電源1から負荷5に十分な電流が供給されている場合は、コンバータC1〜C3から負荷5に電流が流れないので、コンバータC1〜C3の運転が停止される。この状態で直流電源1が故障停止した場合、コンバータC1〜C3が起動されるまでの間は、負荷5に電流が供給されないことになる。
[Comparative example]
FIG. 5 is a circuit block diagram showing a comparative example of the first embodiment, which is compared with FIG. In FIG. 5, this power conversion system is different from the power conversion system of FIG. 1 in that the
[変更例1]
上記実施の形態1では、3台のコンバータC1〜C3を備えた場合について説明したが、4台以上のコンバータを備えた場合も同様である。たとえば、4台のコンバータC1〜C4を備えた場合、タイマ14は、クロック信号CLKのパルス数をカウントするカウンタを含み、カウンタのカウント値が0,1,2,3の場合はそれぞれ期間T1,T2,T3,T4を示す信号を出力する。カウンタのカウント値が3のときにクロック信号CLKのパルスが入力されると、カウンタのカウント値は0に戻る。
[Modification 1]
In the first embodiment, the case where the three converters C1 to C3 are provided has been described, but the same applies to the case where four or more converters are provided. For example, when four converters C1 to C4 are provided, the
記憶部15には、図6に示されるテーブルが格納される。テーブルの最上欄には期間T1,T2,T3,T4が示され、第2欄には運転台数が1台の場合に期間T1,T2,T3,T4で運転されるコンバータの番号C1,C2,C3,C4が示されている。また、第3欄には運転台数が2台の場合に期間にT1,T2,T3,T4で運転されるもう1台のコンバータの番号C2,C3,C4,C1が示され、第4欄には運転台数が3台の場合に期間T1,T2,T3,T4で運転されるもう1台のコンバータの番号C3,C4,C1,C2が示され、第5欄には運転台数が4台の場合に期間T1,T2,T3,T4で運転されるもう1台のコンバータの番号C4,C1,C2,C3が示されている。
The
運転指令部17は、運転台数決定部13によって運転台数が1台と決定された場合は、タイマ14の出力信号によって示される期間T1〜T4においてそれぞれコンバータC1〜C4を運転させる。また、運転指令部17は、運転台数決定部13によって運転台数が2台と決定された場合は、タイマ14の出力信号によって示される期間T1,T2,T3,T4においてそれぞれコンバータC1とC2,C2とC3,C3とC4,C4とC1を運転させる。
また、運転指令部17は、運転台数決定部13によって運転台数が3台と決定された場合は、タイマ14の出力信号によって示される期間T1,T2,T3,T4においてそれぞれコンバータC1とC2とC3,C2とC3とC4,C3とC4とC1,C4とC1とC2を運転させる。また、運転指令部17は、運転台数決定部13によって運転台数が4台と決定された場合は、タイマ14の出力信号によって示される期間T1〜T4に関係無く、4台のコンバータC1〜C4を運転させる。
Further, when the number of operating units is determined to be 3 by the operating
また、記憶部15には、1台のコンバータが故障した場合のテーブルも格納されている。たとえば、コンバータC4が故障した場合のテーブルとして図3のテーブルが格納されている。この場合、タイマ14は、期間T1〜T4を示す信号の代わりに期間T1〜T3を示す信号を出力し、図1〜図4で示したシステムと同じ動作が行なわれる。この変更例1でも、実施の形態1と同じ効果が得られる。
The
[変更例2]
上記実施の形態1では、負荷5を駆動するため最低限必要な台数のコンバータを運転したが、この変更例2では、それに加えて予備のコンバータを運転し、いわゆる冗長運転を行なう。運転指令部17は、運転台数決定部13によって決定された台数に1を加えた台数のコンバータを運転させる。たとえば、負荷電流Iが定格電流の33%よりも低い場合、上記実施の形態1では1台のコンバータのみを運転させたが、この変更例では2台のコンバータを運転させる。この場合、運転中に1台のコンバータが突然故障しても、もう1台のコンバータによって負荷5を駆動することができる。運転させるコンバータのローテーションは、実施の形態1と同様に行なわれる。
[Modification 2]
In the first embodiment, a minimum number of converters are operated to drive the
[変更例3]
図7は、実施の形態1の変更例3を示す回路ブロック図であって、図1と対比される図である。図7において、この電力変換システムが図1の電力変換システムと異なる点は、商用交流電源4が直流電源6で置換され、コンバータC1〜C3がDC/DCコンバータC11〜C13で置換されている点である。直流電源6は、たとえば燃料電池であり、ノードN1を介してDC/DCコンバータC11〜C13に直流電力を供給する。DC/DCコンバータC11〜C13の各々は、直流電源6からノードN1を介して供給される直流電圧を所定の直流電圧に変換し、その直流電圧をノードN2を介して負荷5に供給する。電流センサ2は、直流電源1およびDC/DCコンバータC11〜C13から負荷5に供給される電流を検出し、その検出値を示す信号を制御部3に与える。
[Modification 3]
FIG. 7 is a circuit block diagram showing a third modification of the first embodiment, which is compared with FIG. In FIG. 7, this power conversion system is different from the power conversion system of FIG. 1 in that the commercial AC power supply 4 is replaced with a DC power supply 6 and the converters C1 to C3 are replaced with DC / DC converters C11 to C13. It is. DC power supply 6 is, for example, a fuel cell, and supplies DC power to DC / DC converters C11 to C13 via node N1. Each of DC / DC converters C11 to C13 converts a DC voltage supplied from DC power supply 6 via node N1 into a predetermined DC voltage, and supplies the DC voltage to load 5 via node N2. The
制御部3は、電流センサ2からの信号によって示される電流を供給するために必要な台数のDC/DCコンバータを選択し、選択した各DC/DCコンバータを運転させるとともに、残りの各DC/DCコンバータを停止させる。また、制御部3は、3台のDC/DCコンバータC11〜C13の運転時間が互いに等しくなるように、運転させるDC/DCコンバータを予め定められた周期で変更する。この変更例3でも、実施の形態1と同じ効果が得られる。
The
[変更例4]
図8は、実施の形態1の変更例4を示す回路ブロック図であって、図1と対比される図である。図8において、この電力変換システムが図1の電力変換システムと異なる点は、コンバータC1〜C3が無停電電源装置U1〜U3で置換され、直流電源1が交流電源24で置換されている点である。
[Modification 4]
FIG. 8 is a circuit block diagram showing a fourth modification of the first embodiment, which is compared with FIG. In FIG. 8, this power conversion system is different from the power conversion system of FIG. 1 in that converters C1 to C3 are replaced with uninterruptible power supply devices U1 to U3, and
無停電電源装置U1〜U3の各々は、コンバータ21、バッテリ22、およびインバータ23を含む。3台のコンバータ21の入力ノードはノードN1に共通接続され、ノードN1は商用交流電源4に接続される。コンバータ21は、商用交流電源4からの商用交流電力を直流電力に変換する。バッテリ22は、コンバータ21で生成された直流電力を蓄える。インバータ23は、コンバータ21またはバッテリ22から供給される直流電力を交流電力に変換する。3台のインバータ23の出力ノードはノードN2に共通接続されている。
Each of uninterruptible power supply devices U <b> 1 to U <b> 3 includes a
商用交流電源4から交流電力が供給されている場合は、コンバータ21で生成された直流電力がバッテリ22に蓄えられるとともに、インバータ23に供給され、インバータ23で生成された交流電力は負荷5に供給される。商用交流電源4からの交流電力の供給が停止された場合(停電時)は、コンバータ21が停止され、バッテリ22に蓄えられた直流電力がインバータ23に供給され、インバータ23で生成された交流電力は負荷5に供給される。したがって、バッテリ22に直流電力が貯蔵されている期間は、停電時でも負荷5を駆動することができる。
When AC power is supplied from the commercial AC power supply 4, DC power generated by the
交流電源24は、たとえば発電機であり、ノードN2に接続されて商用周波数の交流電力を生成し、その交流電力を負荷5に供給する。電流センサ2は、交流電源24および無停電電源装置U1〜U3から負荷5に供給される電流を検出し、その検出値を示す信号を制御部3に与える。
The
制御部3は、電流センサ2からの信号によって示される電流を供給するために必要な台数の無停電電源装置を選択し、選択した各無停電電源装置を運転させるとともに、残りの各無停電電源装置を停止させる。また、制御部3は、3台の無停電電源装置の運転時間が互いに等しくなるように、運転させる無停電電源装置を予め定められた周期で変更する。この変更例4でも、実施の形態1と同じ効果が得られる。
The
なお、上記実施の形態1と変更例1〜4を適宜組み合わせてもよいことは言うまでもない。 Needless to say, the first embodiment and the first to fourth modifications may be appropriately combined.
[実施の形態2]
図9は、この発明の実施の形態2による電力変換システムの構成を示す回路ブロック図であって、図1と対比される図である。図9において、この電力変換システムが図1の電力変換システムと異なる点は、バッテリ30および電圧センサ31が追加され、直流電源1がノードN2と負荷5の間の配線のうちの電流センサ2よりも負荷5側のノードN3に接続されている点である。
[Embodiment 2]
FIG. 9 is a circuit block diagram showing the configuration of the power conversion system according to the second embodiment of the present invention, which is compared with FIG. 9, this power conversion system is different from the power conversion system of FIG. 1 in that a
バッテリ30の正極はノードN2に接続され、その負極は接地される。バッテリ30は、コンバータC1〜C3によって充電され、負荷電流の不足分をノードN2を介して負荷5に供給する。電圧センサ31は、ノードN2の電圧(すなわちバッテリ30の端子間電圧)を検出し、その検出値を示す信号を制御部3に与える。
The positive electrode of the
制御部3は、電圧センサ31によって検出されたバッテリ30の端子間電圧が所定電圧よりも高い場合は、電流センサ2によって検出された電流を供給するために必要な台数のコンバータを選択し、選択した各コンバータを運転させるとともに残りの各コンバータを停止させる。
When the voltage between the terminals of the
また、制御部3は、電圧センサ31によって検出されたバッテリ30の端子間電圧が所定電圧よりも低下した場合は、電流センサ2によって検出された電流を供給し、かつバッテリ30を充電するために必要な台数のコンバータを選択し、選択した各コンバータを運転させるとともに残りの各コンバータを停止させる。また、制御部3は、3台のコンバータC1〜C3の運転時間が互いに等しくなるように、運転させるコンバータを予め定められた周期で変更する。
In addition, the
次に、この電力変換システムの動作について説明する。この電力変換システムの定格出力電圧を100Vとし、出力電圧の許容範囲を90〜110Vとする。電流センサ2によって検出された電流値が定格電流の30%であり、1台のコンバータ(たとえば、C1)が運転されているものとする。この状態で直流電源1の出力が低下し、電流センサ2の検出値が定格値の30%から50%に増加した場合、1台のコンバータ(この場合、C1)の出力電流は定格電流の33%に上昇し、バッテリ30から負荷5に定格電流の17%の電流が放電される。
Next, the operation of this power conversion system will be described. The rated output voltage of this power conversion system is 100V, and the allowable range of the output voltage is 90 to 110V. It is assumed that the current value detected by the
バッテリ30の端子間電圧が92Vまで低下した段階で、もう1台のコンバータ(たとえば、C2)を起動させ、合計2台のコンバータ(この場合、C1,C2)によって定格電流の50%の電流を負荷5に供給するとともに、バッテリ30の端子間電圧が100Vになるまでバッテリ30を充電する。
When the voltage between the terminals of the
また、バッテリ30の端子間電圧が92Vまで低下するまでに、直流電源1の出力が回復し、電流センサ2の検出値が定格電流の30%になった場合は、1台のコンバータ(この場合、C1)で定格電流の30%の電流を負荷5に供給するとともに、定格電流の3%の電流をバッテリ30に供給してバッテリ30を充電する。
Further, when the output of the
この実施の形態2では、負荷5に接続された別電源である直流電源1が故障停止した場合でも、バッテリ30から負荷5に即座に電力供給されるので、負荷5への電力供給が停止されることがない。
In the second embodiment, even when the
また、直流電源1の出力が低下して電流センサ2の検出値が増加した場合でも、バッテリ30の端子間電圧が所定電圧よりも低下したときだけもう1台のコンバータを起動させる。したがって、直流電源1の出力が変動する場合でも、コンバータの起動と停止が頻繁に繰り返されるのを防止することができる。他の効果は実施の形態1と同じであるので、その説明は繰り返さない。
Further, even when the output of the
[変更例1]
図10は、実施の形態2の変更例1を示す回路ブロック図であって、図9と対比される図である。図10において、この電力変換システムが図9の電力変換システムと異なる点は、商用交流電源4が直流電源6で置換され、コンバータC1〜C3がDC/DCコンバータC11〜C13で置換されている点である。直流電源6は、ノードN1を介してDC/DCコンバータC11〜C13に直流電力を供給する。DC/DCコンバータC11〜C13の各々は、直流電源6からノードN1を介して供給される直流電圧を所定の直流電圧に変換し、その直流電圧をノードN2を介して負荷5に供給する。電流センサ2は、DC/DCコンバータC11〜C13から負荷5に供給される電流を検出し、その検出値を示す信号を制御部3に与える。
[Modification 1]
FIG. 10 is a circuit block diagram showing a first modification of the second embodiment, which is compared with FIG. 10, this power conversion system is different from the power conversion system of FIG. 9 in that the commercial AC power supply 4 is replaced with a DC power supply 6 and the converters C1 to C3 are replaced with DC / DC converters C11 to C13. It is. The DC power supply 6 supplies DC power to the DC / DC converters C11 to C13 via the node N1. Each of DC / DC converters C11 to C13 converts a DC voltage supplied from DC power supply 6 via node N1 into a predetermined DC voltage, and supplies the DC voltage to load 5 via node N2. The
制御部3は、電圧センサ31によって検出されたバッテリ30の端子間電圧が所定電圧よりも高い場合は、電流センサ2によって検出された電流を供給するために必要な台数のDC/DCコンバータを選択し、選択した各DC/DCコンバータを運転させるとともに残りの各DC/DCコンバータを停止させる。
When the voltage between the terminals of the
また、制御部3は、電圧センサ31によって検出されたバッテリ30の端子間電圧が所定電圧よりも低下した場合は、電流センサ2によって検出された電流を供給し、かつバッテリ30を充電するために必要な台数のDC/DCコンバータを選択し、選択した各DC/DCコンバータを運転させるとともに残りの各DC/DCコンバータを停止させる。また、制御部3は、3台のDC/DCコンバータC11〜C13の運転時間が互いに等しくなるように、運転させるDC/DCコンバータを予め定められた周期で変更する。この変更例1でも、実施の形態2と同じ効果が得られる。
In addition, the
[変更例2]
図11は、実施の形態2の変更例2を示す回路ブロック図であって、図10と対比される図である。図11において、この電力変換システムが図10の電力変換システムと異なる点は、電流センサ2が直流電源6からDC/DCコンバータC11〜C13に供給される電流を検出する点である。制御部3は、電流センサ2および電圧センサ31の検出結果に基いてDC/DCコンバータC11〜C13を制御する。
[Modification 2]
FIG. 11 is a circuit block diagram showing a second modification of the second embodiment, which is compared with FIG. In FIG. 11, this power conversion system is different from the power conversion system in FIG. 10 in that the
すなわち制御部3は、バッテリ30の端子間電圧が所定電圧よりも高い場合は、電流センサ2によって検出された電流を電力変換するために必要な台数のDC/DCコンバータを選択し、選択した各DC/DCコンバータを運転させるとともに残りの各DC/DCコンバータを停止させる。また、制御部3は、バッテリ30の端子間電圧が所定電圧よりも低下した場合は、電流センサ2によって検出された電流を電力変換し、かつバッテリ30を充電するために必要な台数のDC/DCコンバータを選択し、選択した各DC/DCコンバータを運転させるとともに残りの各DC/DCコンバータを停止させる。また、制御部3は、3台のDC/DCコンバータC11〜C13の運転時間が互いに等しくなるように、運転させるDC/DCコンバータを予め定められた周期で変更する。
That is, when the voltage between the terminals of the
この変更例2でも、実施の形態2と同じ効果が得られる。なお、ノードN1,N2の電圧を検出し、その検出結果に基いてDC/DCコンバータC11〜C13を制御してもよい。 Also in this modified example 2, the same effect as in the second embodiment can be obtained. Note that the voltages of the nodes N1 and N2 may be detected, and the DC / DC converters C11 to C13 may be controlled based on the detection result.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1,6 直流電源、2 電流センサ、3 制御部、4 商用交流電源、5 負荷、C1〜C3,21 コンバータ、11,12 比較回路、13 運転台数決定部、14 タイマ、15 記憶部、16 故障検出部、17 運転指令部、C11〜C13 DC/DCコンバータ、U1〜U3 無停電電源装置、22,30 バッテリ、23 インバータ、24 交流電源、31 電圧センサ。 1,6 DC power supply, 2 current sensor, 3 control unit, 4 commercial AC power supply, 5 load, C1 to C3, 21 converter, 11, 12 comparison circuit, 13 operation number determination unit, 14 timer, 15 storage unit, 16 failure Detection unit, 17 operation command unit, C11 to C13 DC / DC converter, U1 to U3 uninterruptible power supply, 22, 30 battery, 23 inverter, 24 AC power supply, 31 voltage sensor.
Claims (9)
第3の電力を前記負荷に供給する第2の電源と、
前記負荷に接続されて直流電力を貯蔵し、負荷電流の不足分を供給するための電力貯蔵装置と、
前記複数の電力変換装置および前記電力貯蔵装置から前記負荷に供給される電流を検出する電流検出器と、
前記電力貯蔵装置の端子間電圧を検出する電圧検出器と、
前記電流検出器および前記電圧検出器の検出結果に基づいて前記複数の電力変換装置を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記電力貯蔵装置の端子間電圧が予め定められた電圧よりも高い場合は、前記電流検出器によって検出された電流を供給するために必要な台数の電力変換装置を選択し、選択した各電力変換装置を運転させるとともに残りの各電力変換装置を停止させ、
前記電力貯蔵装置の端子間電圧が前記予め定められた電圧よりも低下した場合は、前記電流検出器によって検出された電流を供給し、かつ前記電力貯蔵装置を充電するために必要な台数の電力変換装置を選択し、選択した各電力変換装置を運転させるとともに残りの各電力変換装置を停止させる、電力変換システム。 A plurality of powers connected in parallel between the first power source and the load, each of which converts the first power supplied from the first power source into a second power which is DC power and supplies the second power to the load A conversion device;
A second power source for supplying third power to the load;
A power storage device connected to the load for storing DC power and supplying a shortage of load current;
A current detector for detecting a current supplied to the load from the plurality of power conversion devices and the power storage device;
A voltage detector for detecting a voltage between terminals of the power storage device;
A controller that controls the plurality of power converters based on detection results of the current detector and the voltage detector;
The controller is
When the voltage between the terminals of the power storage device is higher than a predetermined voltage, select the number of power conversion devices necessary to supply the current detected by the current detector, and select each power conversion Operate the device and stop each remaining power converter,
When the voltage between the terminals of the power storage device is lower than the predetermined voltage, the number of power necessary for supplying the current detected by the current detector and charging the power storage device A power conversion system that selects a conversion device, operates each selected power conversion device, and stops each remaining power conversion device.
前記第2の電源は直流電源であって前記第3の電力は直流電力である、請求項1に記載の電力変換システム。 The first power source is an AC power source and the first power is AC power;
The power conversion system according to claim 1, wherein the second power source is a DC power source and the third power is DC power.
各電力変換装置は、前記第1の電源の出力電圧を予め定められた直流電圧に変換するDC/DCコンバータを含み、
前記第2の電源は直流電源であって前記第3の電力は直流電力である、請求項1に記載の電力変換システム。 The first power source is a DC power source and the first power is DC power;
Each power conversion device includes a DC / DC converter that converts an output voltage of the first power source into a predetermined DC voltage,
The power conversion system according to claim 1, wherein the second power source is a DC power source and the third power is DC power.
前記負荷に接続されて直流電力を貯蔵し、負荷電流の不足分を供給するための電力貯蔵装置と、
前記第1の直流電源から前記複数の電力変換装置に供給される電流を検出する電流検出器と、
前記電力貯蔵装置の端子間電圧を検出する電圧検出器と、
前記電流検出器および前記電圧検出器の検出結果に基づいて前記複数の電力変換装置を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記電力貯蔵装置の端子間電圧が予め定められた電圧よりも高い場合は、前記電流検出器によって検出された電流を電力変換するために必要な台数の電力変換装置を選択し、選択した各電力変換装置を運転させるとともに残りの各電力変換装置を停止させ、
前記電力貯蔵装置の端子間電圧が前記予め定められた電圧よりも低下した場合は、前記電流検出器によって検出された電流を電力変換し、かつ前記電力貯蔵装置を充電するために必要な台数の電力変換装置を選択し、選択した各電力変換装置を運転させるとともに残りの各電力変換装置を停止させる、電力変換システム。 A plurality of electric powers connected in parallel between the first DC power source and the load, each of which converts the first DC power supplied from the first DC power source into second DC power and supplies the second DC power to the load A conversion device;
A power storage device connected to the load for storing DC power and supplying a shortage of load current;
A current detector for detecting a current supplied from the first DC power supply to the plurality of power converters;
A voltage detector for detecting a voltage between terminals of the power storage device;
A controller that controls the plurality of power converters based on detection results of the current detector and the voltage detector;
The controller is
When the voltage between the terminals of the power storage device is higher than a predetermined voltage, select the number of power conversion devices necessary for power conversion of the current detected by the current detector, each selected power Operate the converter and stop each remaining power converter,
When the voltage between the terminals of the power storage device is lower than the predetermined voltage, the number of units necessary to convert the current detected by the current detector and charge the power storage device A power conversion system that selects a power conversion device, operates each selected power conversion device, and stops each remaining power conversion device.
前記複数の電力変換装置のうちの故障中の電力変換装置を選択対象から除外し、複数の正常な電力変換装置から前記運転させる電力変換装置を選択し、
前記複数の正常な電力変換装置の運転時間が互いに等しくなるように、前記運転させる電力変換装置を予め定められた周期で変更する、請求項6に記載の電力変換システム。 The controller is
Of the plurality of power conversion devices, exclude the power conversion device in failure from the selection target, select the power conversion device to be operated from a plurality of normal power conversion devices,
The power conversion system according to claim 6, wherein the power conversion devices to be operated are changed at a predetermined cycle so that the operation times of the plurality of normal power conversion devices are equal to each other.
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