JP2016046926A - 電力変換装置、発電システムおよび電力変換方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施形態に係る発電システムの構成例を示す図である。図1に示す発電システム100は、電力変換装置1および直流電源2を備える。電力変換装置1は、直流電源2から出力される直流電力を交流電力へ変換して3相の電力系統3へ出力する。なお、直流電源2は、例えば、太陽電池、燃料電池などの直流発電機である。
制御部30の制御モードとして、S相接地制御モード、V結線制御モードおよび3相平衡制御モードがある。S相接地制御モードは、S相接地の電力系統3に対する制御部30の制御モードであり、V結線制御モードは、V結線の電力系統3に対する制御部30の制御モードであり、3相平衡制御モードは、3相平衡の電力系統3に対する制御部30の制御モードである。以下、S相接地制御モードおよびV結線制御モードについてそれぞれ説明する。
図2は、S相接地の電力系統3の構成例としてスター・デルタトランスを用いた例を示す図である。図2に示すように、S相接地の電力系統3は、3相交流電源4と、変圧器5とを備える。変圧器5の二次巻線5a、5bのうちR相とS相との間の二次巻線5bのS相側が接地される。
次に、V結線制御モードについて説明する。V結線の電力系統3は、例えば、単相トランス2台で3相交流電圧を出力する構成である。かかるV結線の電力系統3において、2台の単相トランスのうち一方の単相トランスが家庭用系統電源用の単相3線方式トランスで構成される場合が近年増加している。
以下、制御部30の構成についてさらに説明する。図11は、制御部30の構成例を示す図である。図11に示すように、制御部30は、設定モード記憶部45と、接地種別検出部46と、電圧指令生成部52と、変動抑制指令生成部53と、切替部56、57と、第1〜第3スイッチング制御部61〜63と、補正部64とを備える。
V*=(Vd*2+Vq*2)1/2 ・・・(1)
θ*=tan-1(Vq*/Vd*) ・・・(2)
Vr*=V*×sin(θv) ・・・(3)
Vs*=V*×sin(θv−(2π/3))・・・(4)
Vt*=V*×sin(θv+(2π/3))・・・(5)
Vr*=√3×V*×sin(θv+π/6)・・・(6)
Vt*=−√3×V*×cos(θv) ・・・(7)
Vr*−Vs=3(√3/2)×V*×sin(θv+π/6) ・・・(8)
Vt*−Vs=−√(21/4)×V*×sin(θv+α)・・・(9)
α=arcsin(5/(2√7)) ・・・(10)
図12は、制御部30の処理の流れの一例を示すフローチャートである。図12に示す処理は、制御部30により繰り返し実行される。
2 直流電源
10 電力変換部
11〜13 スイッチング部
14 フィルタ
15 ジャンパー線
21 系統電圧検出部
22 系統電流検出部
23 コンデンサ電圧検出部
30 制御部
45 設定モード記憶部
46 接地種別検出部
50 出力制御部
51 変動抑制部
52 電圧指令生成部
53 変動抑制指令生成部
54 指令出力部
55 比較部
61 第1スイッチング制御部
62 第2スイッチング制御部
63 第3スイッチング制御部
64 補正部
65 減算部
66 減算部
100 発電システム
Claims (10)
- 複数のスイッチング素子を含み、それぞれ直流電源に並列に接続された3つのスイッチング部を有し、前記直流電源の直流電力を交流電力に変換して3相の電力系統へ出力する電力変換部と、
前記直流電源の電位と接地電位との間の変動を抑制するように、前記3つのスイッチング部のうち少なくとも1つのスイッチング部を制御する制御部と、
を備える電力変換装置。 - 前記電力系統は、第1相〜第3相のうち前記第2相が接地されており、
前記制御部は、
前記電力変換部から前記第1相と前記第3相にそれぞれ交流電圧が出力されるように、前記3つのスイッチング部のうち前記第1相および前記第3相にそれぞれ接続された前記スイッチング部を制御する出力制御部と、
前記直流電源の電位が前記接地電位に対して一定になるように、前記3つのスイッチング部のうち前記第2相に接続された前記スイッチング部を制御する変動抑制部と、を備える
ことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記電力変換部は、
前記直流電源に並列に接続され、かつ、互いに直列接続された第1および第2のコンデンサを有し、
前記変動抑制部は、
前記第1のコンデンサと前記第2のコンデンサとの間の電圧と直流電圧指令との差に基づき、変動抑制指令を生成する変動抑制指令生成部と、
前記変動抑制指令に基づいて、前記第2相に接続された前記スイッチング部を制御するスイッチング制御部と、を備える
ことを特徴とする請求項2に記載の電力変換装置。 - 前記電力系統は、第1相〜第3相のうち前記第1相と前記第2相との間が接地され、
前記電力変換部は、
前記直流電源に並列に接続され、かつ、互いに直列接続された第1および第2のコンデンサを有し、
前記第1のコンデンサと前記第2のコンデンサとの接続点は、前記第2相に接続されており、
前記制御部は、
前記第2相の電圧に基づいて前記第2相に対応する交流電圧指令を生成する指令生成部と、
前記第2相に対応する交流電圧指令に基づいて、前記3つのスイッチング部のうち前記第2相に接続された前記スイッチング部を制御するスイッチング制御部と、を備える
ことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記第1および第2のコンデンサのうち少なくとも一方のコンデンサの電圧を検出する第1電圧検出部と、
前記第2相の電圧を検出する第2相電圧検出部と、を備え、
前記指令生成部は、
前記第1電圧検出部によって検出される前記コンデンサの電圧が、前記第2相電圧検出部によって検出される前記第2相の電圧の変動に応じて変動するように、前記第2相に対応する交流電圧指令を生成する
ことを特徴とする請求項4に記載の電力変換装置。 - 前記指令生成部は、
前記第1相および前記第3相に対応する第1交流電圧指令および第3交流電圧指令を生成する第1指令生成部と、
前記第2相に対応する交流電圧指令として第2交流電圧指令を生成する第2指令生成部と、
前記第1交流電圧指令および前記第3交流電圧指令をそれぞれ前記第2交流電圧指令に基づいて補正する補正部と、を備え、
前記スイッチング制御部は、
前記補正部によって補正された前記第1交流電圧指令に基づいて、前記3つのスイッチング部のうち前記第1相に接続された前記スイッチング部を制御する第1スイッチング制御部と、
前記第2交流電圧指令に基づいて、前記第2相に接続された前記スイッチング部を制御する第2スイッチング制御部と、
前記補正部によって補正された前記第3交流電圧指令に基づいて、前記3つのスイッチング部のうち前記第3相に接続された前記スイッチング部を制御する第3スイッチング制御部と、を備える
ことを特徴とする請求項4または5に記載の電力変換装置。 - 前記電力変換部は、
前記第1のコンデンサと前記第2のコンデンサとの接続点と前記第2相とを接続するジャンパー線を有する
ことを特徴とする請求項3〜6のいずれか1つに記載の電力変換装置。 - 前記電力変換部が接続される前記電力系統の第1相〜第3相のうち前記第2相の電圧を検出する電圧検出部を備え、
前記制御部は、
前記第2相の電圧に基づいて、前記電力系統の前記第2相が接地されているか、前記第1相と前記第2相との間が接地されているかを検出する接地種別検出部と、
前記接地種別検出部による検出結果に基づいて前記電力変換部を制御する駆動制御部と、を備える
ことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。 - 請求項1〜8のいずれか1つに記載の電力変換装置と、
前記直流電源として直流発電機と、
を備えることを特徴とする発電システム。 - 複数のスイッチング素子を含み、直流電源に並列にそれぞれ接続された3つのスイッチング部のうち2つのスイッチング部が互いに位相の異なる交流電圧を3相の電力系統へ出力する工程と、
前記3つのスイッチング部のうち残りのスイッチング部が前記直流電源の直流電圧の電位と接地電位との間の変動を抑制する電圧を前記電力系統へ出力する工程と、を含む
ことを特徴とする電力変換方法。
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---|---|---|---|---|
JPH09224376A (ja) * | 1996-02-16 | 1997-08-26 | Hitachi Ltd | 電力変換方法及び電力変換装置 |
JP2000102265A (ja) * | 1998-09-25 | 2000-04-07 | Daihen Corp | 太陽光発電用電力変換装置 |
JP2002238268A (ja) * | 2001-02-08 | 2002-08-23 | Toshiba It & Control Systems Corp | 電力変換器の制御装置 |
JP2002354827A (ja) * | 2001-05-30 | 2002-12-06 | Mitsubishi Electric Corp | 電力変換装置 |
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2014
- 2014-08-22 JP JP2014169752A patent/JP6337688B2/ja active Active
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