JP2016178744A - Electric power converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は太陽電池で発電された直流電力を交流電力に変換して系統へ重畳または交流負
荷へ供給可能とした電力変換装置の変換効率の表示に関するものである。
The present invention relates to display of conversion efficiency of a power conversion device that converts DC power generated by a solar cell into AC power and can be superimposed on a system or supplied to an AC load.
太陽電池で発電された直流電力を交流電力に変換して系統へ重畳または交流負荷へ供給
可能とした電力変換装置が知られている。この電力変換装置の出力電力(交流電力)の全
量または利用側で消費した残りの余剰電力を電力会社へ売電することが可能になっている
。電力変換装置は直流電力を交流電力へ変換する際に半導体のスイッチング素子を周期的
にオン/オフさせる構造を用いているため変換時に熱損失が生じる。そのため電力変換装
置の変換効率は90%後半の値を示すものが多い。
2. Description of the Related Art There is known a power conversion device that converts DC power generated by a solar cell into AC power and can be superimposed on a system or supplied to an AC load. The total amount of output power (AC power) of this power converter or the remaining surplus power consumed on the use side can be sold to an electric power company. Since the power conversion device uses a structure that periodically turns on / off semiconductor switching elements when converting DC power to AC power, heat loss occurs during conversion. For this reason, the conversion efficiency of the power conversion device often shows a value in the latter half of 90%.
しかし、実際に電力変換装置が運転しているときの変換効率は日射量により異なるため
、入力電力(直流電力)と出力電力(交流電力)とからその都度算出する必要があり煩わ
しいものであった。変換効率を電力変換装置の入力電力と出力電力とから算出するものに
は特許文献1に記載されていた。
However, since the conversion efficiency when the power conversion device is actually operating varies depending on the amount of solar radiation, it is necessary to calculate from the input power (DC power) and output power (AC power) each time, which is troublesome. .
特許文献1には変換効率を算出する記載があるが、この算出された変換効率は正常値と
の比較から太陽電池または電力変換装置の故障や異常状態を判断するために用いられ変換
効率そのものが表示されるものではなかった。仮に変換効率の値そのものが表示部等に表
示された場合でも、通常はその値の意味する状態を容易に判断できるものではなかった。
例えば、発電効率96%と表示されても利用者には正常な状態なのか、異常の状態なのか
、雲がかかり日射量が減った状態なのかの判断は容易にできないものであった。
For example, even if the power generation efficiency is displayed as 96%, it is not easy for the user to determine whether the state is normal or abnormal, whether the solar radiation amount is reduced due to clouds.
本願発明は電力変換装置の定格出力運転時の変換効率と実際の運転時の変換効率との差
から図柄を変えて視覚的に運転状態の認識を可能にするものである。
The present invention makes it possible to visually recognize the operating state by changing the design based on the difference between the conversion efficiency during rated output operation and the conversion efficiency during actual operation of the power converter.
本発明は、太陽電池で発電された直流電力を交流電力に変換する電力変換装置に於いて
、当該電力変換装置に入力される直流電力と当該電力変換装置から出力される交流電力と
に基づいてこの電力変換装置の変換効率を算出し、この算出された変換効率と電力変換装
置の定格出力運転時の変換効率との差に応じた表示を行う表示部を備えるものである。ま
た、表示は図柄を変えて行うことも可能である。
The present invention relates to a power converter for converting DC power generated by a solar cell into AC power, based on DC power input to the power converter and AC power output from the power converter. A conversion unit of the power conversion device is calculated, and a display unit is provided that performs display according to the difference between the calculated conversion efficiency and the conversion efficiency at the rated output operation of the power conversion device. In addition, the display can be performed by changing the design.
本発明の電力変換装置では定格出力運転時の変換効率を基に表示を行うので現在の発電
の状態が容易に判断できる。また変換効率の低い表示の状態が続けば異常が容易に判断可
能になるものである。
In the power converter of the present invention, since the display is performed based on the conversion efficiency at the rated output operation, the current power generation state can be easily determined. Further, if the display state with low conversion efficiency continues, the abnormality can be easily determined.
本発明は、表示部を有する電力変換装置や表示が可能な電力変換装置に用いるものであ
る。
The present invention is used for a power conversion device having a display unit and a power conversion device capable of display.
図1は本発明の実施例を示す説明図であり、表示部(リモートコントローラ)1と電力
変換装置2とは制御信号やデータなどが送受可能に構成されている。表示部1と電力変換
装置2とは有線接続または無線接続によって接続されており所定のプロトコルを用いて制
御信号やデータの送受を行う。3は太陽電池であり発電された直流電力は電力変換装置2
へ電力線を介して供給される。4は系統であり、太陽電池3で発電した直流電力を電力変
換装置2が交流電力に変換した後重畳される。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an embodiment of the present invention. A display unit (remote controller) 1 and a
To the power line. 4 is a system, which is superimposed after the DC power generated by the
表示部1は図1に示すように電力変換装置2と通信手段を介して別体に構成するのみな
らず、電力変換装置2に一体に組み込まれて構成されても良いものである。さらに、有線
または無線の通信ネットワークを介して接続される端末(情報端末など)を表示部として
動作させても良いものである。
As shown in FIG. 1, the
図2は電力変換装置2の概略を示す説明図であり、太陽電池3で発電された直流の発電
電力を昇圧部21、インバータ部22、フィルタ部23を介して系統4へ重畳する。昇圧
部21は、例えば、昇圧用のリアクタ、半導体のスイッチング素子、ダイオード、平滑用
のコンデンを用いて昇圧チョッパ回路を構成する。この昇圧部21の昇圧比はスイッチン
グ素子を所定の周期でオン/オフ制御する際のオンデューティを変えて制御することがで
きる。この昇圧比は、太陽電池3で発電された発電電力を開閉スイッチを介して入力した
後、直流電力検出器21aで検出する直流電力値(直流電力検出器21aは電圧検出器と
電流検出器とから構成され、これら検出値の積を直流電力値として用いる)が最大になる
ように制御部24で制御される。この昇圧比の制御は、MPPT(Maximum Po
wer Point Tracking)方式と称し気象条件等の変化で常に変動する太
陽電池の最適動作点(最大発電量に相当)を追従する制御である。電力変換装置2の定格
出力はこの最適動作点もしくはその近傍での出力(交流電力)であり、定格出力運転時の
変換効率はこの定格出力で運転している際の電力変換装置2の変換効率とすることができ
る。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an outline of the
This is a control that follows the optimum operating point (corresponding to the maximum power generation amount) of the solar cell, which is referred to as a “Wer Point Tracking” method and constantly fluctuates due to changes in weather conditions and the like. The rated output of the
尚、昇圧部21は昇圧チョッパ回路に限るものではなく、太陽電池の出力電圧が高い時
には降圧チョッパ回路を用いても良く、またトランスを用いた絶縁型のフォワード方式や
フライバック方式など昇圧比(または降圧比)を制御できるものであれば良い。
Note that the step-up unit 21 is not limited to the step-up chopper circuit, and a step-down chopper circuit may be used when the output voltage of the solar cell is high, and a step-up ratio (such as an insulation type forward type or flyback type using a transformer). Alternatively, any device capable of controlling the step-down ratio) may be used.
昇圧部21で昇圧された点21bでの中間電圧を有する直流電力はインバータ部22で
PWM(Pulse Width Modulation)方式に基づき複数のスイッチ
ング素子のオン/オフ動作で疑似正弦波に変換されて出力される。インバータ部22は、
単相の疑似正弦波を出力する際は少なくとも4個のスイッチング素子を単相ブリッジ状に
結線し、三相の疑似正弦波を出力する際は少なくとも6個のスイッチング素子を3相ブリ
ッジ状に結線すればよい。またインバータ部には中性点クランプ方式など異なる回路結線
を用いても良く、さらに階調による多段出力で疑似正弦波を生成するようにしても良い。
The DC power having the intermediate voltage at the
When outputting a single-phase pseudo sine wave, connect at least four switching elements in a single-phase bridge, and when outputting a three-phase pseudo sine wave, connect at least six switching elements in a three-phase bridge. do it. Further, different circuit connections such as a neutral point clamp method may be used for the inverter unit, and a pseudo sine wave may be generated by multi-stage output by gradation.
インバータ部22から出力された疑似正弦波はフィルタ部23(リアクタとコンデンサ
とでローパスフィルタを構成)で高周波成分を取り除くかまたは減衰させた後、系統4へ
重畳される。太陽電池3で発電された直流電力は、主に昇圧部21及びインバータ部22
を構成する複数のスイッチング素子の動作時に生じる熱損失で電力変換装置2から出力さ
れ際に電力が減少する。尚、リアクタやその他の電気部品の損出や制御部24での動作電
力なども出力される電力の減少につながるものである。
The pseudo sine wave output from the
The power is reduced when it is output from the
インバータ部22を構成する複数のスイッチング素子のオン/オフ信号は制御部24で
生成される。制御部24はマイコン(マイクロプロセッサ、MPU、CPUなどの演算装
置)を用いて構成されており、インターフェース回路(有線方式または無線方式に対応す
る汎用の方式を用いることができるので図示は省略)を用いて表示部1と制御信号やデー
タの送受が可能である。
On / off signals of a plurality of switching elements constituting the
尚、制御部24と表示部1との接続は、専用の信号線や無線の他、通信ネットワークを
介して制御信号やデータの送受をすることも可能である。
The
25は交流電力検出器であり、直流電圧の検出器とC.T.(電流トランス)による交
流電流検出器とからなる。制御部24で直流電圧の時間変化による電圧波形から求める(
移動平均による)実効値と同様に交流電検出器の検出する電流の実効値との積を実質的に
電力変換装置2から出力される交流電力値としている。尚、交流電力値の算出には電圧値
や電流値の2乗平均の平方根を用いる方法、交流電流値の積分から求める方法などがあり
、本発明では限定されるものではない。また、三相交流の場合でも3相につながる負荷が
各相毎に等しければ線電流×相電圧×1.732(3の平方根)で求まり、負荷が不平衡
の場合や無効電力を考慮する場合でも所定の演算で算出することができる。
25 is an AC power detector, a DC voltage detector and C.I. T.A. It consists of an alternating current detector by (current transformer). It is obtained from the voltage waveform due to the time change of the DC voltage in the control unit 24 (
The product of the effective value of the current detected by the AC detector as well as the effective value (according to the moving average) is substantially the AC power value output from the
26は電力変換装置2から出力される交流電力を系統4と交流負荷とに切換えるもので
ある。図2に示した状態は単極双頭スイッチを用いて交流電力を系統4へ供給する状態で
ある。図示と反対の状態では端子に接続される交流負荷へ交流電力の供給が可能になる。
26 is for switching the AC power output from the
制御部24は交流電力検出器25の出力から求まる交流電力値と直流電力検出器21a
の出力から求まる直流電力値を用いて変換効率Aを算出する。(A=交流電力値/直流電
力値)
The
The conversion efficiency A is calculated using the DC power value obtained from the output. (A = AC power value / DC power value)
制御部24は次いで、変換効率Aの電力変換装置2の定格出力運転時の変換効率(定格
効率)Bに対する差C(=A−B)を求めこの差が正の時(変換効率Aが変換効率B以上
の場合)は定格効率以上の変換効率で運転していることになり図柄31を表示し、差Cが
0より小さくマイナス10までの間であれば図柄32を表示し、差Cがマイナス10より
小さくマイナス30までの間であれば図柄33を表示し、差Cがマイナス30より小さい
時は表示なしとする。
Next, the
図3は表示部1の説明図であり、太陽を示す図柄と雲を示す図柄とを組み合わせて図柄
31乃至図柄32を設定している。図3は判りやすくするため図柄31乃至図柄32をす
べて表示した状態であるが通常の運転時には図柄31乃至図柄32のいずれか1つの図柄
を表示するものである。但し、図柄を表示しない場合があってもよい。
FIG. 3 is an explanatory diagram of the
このような表示を行うことによって太陽電池3の発電量が定格出力以上であれば電力変
換装置2の変換効率も定格出力運転時の変換効率となり充分な発電を行っていることにな
る。尚、太陽電池3の発電量が定格出力以上となった場合は、電力変換装置2の変換効率
も定格出力運転時の変換効率より高くなることがある。
By performing such display, if the power generation amount of the
太陽電池3に雲がかかり、又は日の出、日の入りでは日射量が減少し太陽電池3の出力
が定格出力に至らない。この場合でもスイッチング素子での熱損失や制御部での動作電力
の量は実質的に変わらないため電力変換装置2の変換効率は定格出力運転時の変換効率に
比べて低くなる。従って、図柄32から雲がかかり日射量が減少したことが容易に推察で
きるものである。同様に、更に日射量が減少すれば図柄33から日射量がより減少したこ
とを推察できるものである。
When the
また、表示と実際の屋外の天候(日射量)とが一致しない状態が長く続けば太陽電池3
又は電力変換装置2の異常が考えられるので、利用者は容易に点検の実施や点検の依頼が
行えるようになるものである。
If the display and the actual outdoor weather (irradiation amount) do not match for a long time, the
Or since the abnormality of the
尚、34a乃至34dは操作スイッチであり、表示の呼び出し、表示モード、表示項目
などの切り換えを行うものである。また、昇圧部21、インバータ部22のスイッチング
素子のオン/オフ動作に用いる周波数を変更可能にした際に、その周波数毎の定格出力運
転時の変換効率を表示しても良い。この周波数の切り換え操作スイッチで行うようにする
ことが可能である。
また表示は図3に示したような図柄に限定されるものでなく、例えば、表示スペースが
足りない時には1つの図柄の色を、青色−黄色−赤色などと変化させて表示部の有効利用
を図り、同様にLEDランプの点灯/消灯の組み合わせで構成しても良い。さらに、図柄
は棒グラフ、円グラフによる図柄の面積変化で表示するなど図3に示した図柄に限定され
るものではない。
The display is not limited to the design shown in FIG. 3. For example, when the display space is insufficient, the color of one design is changed to blue-yellow-red, etc. to effectively use the display unit. Similarly, a combination of turning on / off the LED lamp may be used. Furthermore, the symbol is not limited to the symbol shown in FIG. 3 such as a bar graph or a pie graph.
本発明は、表示部を有する電力変換装置や表示が可能な電力変換装置に用いるものであ
る。
The present invention is used for a power conversion device having a display unit and a power conversion device capable of display.
以上、本発明の一実施形態について説明したが、以上の説明は本発明の理解を容易にす
るためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱すること
なく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, the above description is for making an understanding of this invention easy, and does not limit this invention. It goes without saying that the present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and that the present invention includes equivalents thereof.
1 表示部
2 電力変換装置
3 太陽電池
4 系統
21 昇圧部
22 インバータ部
23 フィルタ部
24 制御部
31乃至33 図柄
DESCRIPTION OF
Claims (3)
変換装置に入力される直流電力と当該電力変換装置から出力される交流電力とに基づいて
この電力変換装置の変換効率を算出し、この算出された変換効率と前記電力変換装置の定
格出力運転時の変換効率との差に応じた表示を行う表示部を備えることを特徴とする電力
変換装置。 In a power converter for converting DC power generated by a solar cell into AC power, the power converter based on DC power input to the power converter and AC power output from the power converter A power conversion apparatus comprising: a display unit configured to calculate a conversion efficiency of the power conversion apparatus, and to perform display in accordance with a difference between the calculated conversion efficiency and the conversion efficiency at the rated output operation of the power conversion apparatus.
を特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。 The power conversion apparatus according to claim 1, wherein the display corresponding to the difference is a display based on a change in color, and uses at least two kinds of colors.
いることを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。 The power conversion apparatus according to claim 1, wherein the display corresponding to the difference is a display based on a difference in display symbols, and at least two types of symbols are used.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015055648A JP2016178744A (en) | 2015-03-19 | 2015-03-19 | Electric power converter |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Country | Link |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101884837B1 (en) * | 2017-03-30 | 2018-08-02 | 삼성중공업 주식회사 | Test device and operating method for efficiency measurement of converter |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2001326375A (en) * | 2000-03-10 | 2001-11-22 | Sanyo Electric Co Ltd | Method and apparatus for diagnosis of solar light power generation system |
JP2014166076A (en) * | 2013-02-26 | 2014-09-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Display device, display method, and computer program |
-
2015
- 2015-03-19 JP JP2015055648A patent/JP2016178744A/en active Pending
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