JP2018125985A - Power conversion system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power conversion system capable of suppressing deterioration in power conversion efficiency of an inverter when an output voltage of a power storage device rises.SOLUTION: A power conversion system 1 includes: a first DC/DC converter for boosting a first DC voltage V1 of a power storage device 10 to a second DC voltage V2; a second DC/DC converter for boosting the second DC voltage V2 to a third DC voltage V3 to output the third DC voltage V3 to a DC bus 30; and an inverter 40 for converting DC power of the DC bus 30 to AC power to control the AC power so that the third DC voltage V3 is closer to a target voltage value. One of the first DC/DC converter and the second DC/DC converter is an insulation type DC/DC converter 22; and the other is a non-insulation type DC/DC converter 24 for controlling its own output current so that the output current is closer to a target current value. A voltage conversion ratio of input/output voltage of the insulation type DC/DC converter 22 is controlled to be lower as the first DC voltage V1 is higher.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、蓄電装置の直流電力を交流電力に変換する電力変換システムに関する。   The present invention relates to a power conversion system that converts DC power of a power storage device into AC power.

絶縁型双方向DC/DCコンバータとインバータが直流バスに接続された電力変換システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。絶縁型双方向DC/DCコンバータは、入力側と出力側を絶縁するトランスを有する。絶縁型双方向DC/DCコンバータは、オープンループで動作し、蓄電装置の出力電圧を所定の電圧変換比で昇圧して直流バスに出力する。インバータは、直流バスの直流電力を交流電力に変換して商用電力系統(以下、単に電力系統という)に出力する。   There is known a power conversion system in which an insulated bidirectional DC / DC converter and an inverter are connected to a direct current bus (see, for example, Patent Document 1). The isolated bidirectional DC / DC converter has a transformer that insulates the input side from the output side. The insulated bidirectional DC / DC converter operates in an open loop, boosts the output voltage of the power storage device at a predetermined voltage conversion ratio, and outputs the boosted voltage to the DC bus. The inverter converts the DC power of the DC bus into AC power and outputs it to a commercial power system (hereinafter simply referred to as the power system).

特開2013−27270号公報JP 2013-27270 A

このような電力変換システムでは、蓄電装置の充電残量が高いこと及び蓄電装置が交換されたことなどにより蓄電装置の出力電圧が上昇した場合、絶縁型双方向DC/DCコンバータの電圧変換比が一定であるため、絶縁型双方向DC/DCコンバータが直流バスに出力する直流電圧が上昇する。そのため、インバータの電力変換効率が悪化する可能性がある。   In such a power conversion system, when the output voltage of the power storage device rises due to a high charge remaining amount of the power storage device or replacement of the power storage device, the voltage conversion ratio of the insulated bidirectional DC / DC converter is Since it is constant, the DC voltage output from the insulated bidirectional DC / DC converter to the DC bus increases. Therefore, the power conversion efficiency of the inverter may be deteriorated.

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、蓄電装置の出力電圧が上昇した場合にインバータの電力変換効率の悪化を抑制できる電力変換システムを提供することにある。   This invention is made | formed in view of such a condition, The objective is to provide the power conversion system which can suppress the deterioration of the power conversion efficiency of an inverter, when the output voltage of an electrical storage apparatus rises.

上記課題を解決するために、本発明のある態様の電力変換システムは、蓄電装置から供給された第1直流電圧を第2直流電圧に昇圧する第1のDC/DCコンバータと、第2直流電圧を第3直流電圧に昇圧して、当該第3直流電圧を直流バスに出力する第2のDC/DCコンバータと、直流バスの直流電力を交流電力に変換し、当該交流電力を電力系統へ供給し、第3直流電圧が所定の目標電圧値に近づくように当該交流電力を制御するインバータと、制御部と、を備える。第1のDC/DCコンバータと第2のDC/DCコンバータの一方は、絶縁型DC/DCコンバータであり、他方は、自身の出力電流を所定の目標電流値に近づくように制御する非絶縁型DC/DCコンバータである。制御部は、第1直流電圧が高くなるほど絶縁型DC/DCコンバータの入出力電圧の電圧変換比を低く制御する。   In order to solve the above problems, a power conversion system according to an aspect of the present invention includes a first DC / DC converter that boosts a first DC voltage supplied from a power storage device to a second DC voltage, and a second DC voltage. Is boosted to a third DC voltage, the second DC / DC converter that outputs the third DC voltage to the DC bus, and the DC power of the DC bus is converted to AC power and the AC power is supplied to the power system. And an inverter that controls the AC power so that the third DC voltage approaches a predetermined target voltage value, and a control unit. One of the first DC / DC converter and the second DC / DC converter is an isolated DC / DC converter, and the other is a non-insulated type that controls its output current so as to approach a predetermined target current value. It is a DC / DC converter. The control unit controls the voltage conversion ratio of the input / output voltage of the insulated DC / DC converter to be lower as the first DC voltage is higher.

本発明によれば、蓄電装置の出力電圧が上昇した場合にインバータの電力変換効率の悪化を抑制できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when the output voltage of an electrical storage apparatus rises, the deterioration of the power conversion efficiency of an inverter can be suppressed.

第1の実施形態に係る電力変換システムの構成を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram showing roughly the composition of the power conversion system concerning a 1st embodiment. 図1の絶縁型DC/DCコンバータの回路図である。It is a circuit diagram of the insulation type DC / DC converter of FIG. 第2の実施形態に係る電力変換システムの構成を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows roughly the structure of the power conversion system which concerns on 2nd Embodiment. 図3の絶縁型DC/DCコンバータの回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of the isolated DC / DC converter of FIG. 3. 第3の実施形態に係る電力変換システムの構成を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows roughly the structure of the power conversion system which concerns on 3rd Embodiment. 第4の実施形態に係る電力変換システムの構成を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows roughly the structure of the power conversion system which concerns on 4th Embodiment.

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る電力変換システム1の構成を概略的に示すブロック図である。電力変換システム1は、蓄電装置10と、直流電圧検出部12と、双方向DC/DCコンバータ20と、直流バス30と、双方向DC/ACインバータ40と、制御部50と、を備える。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of the power conversion system 1 according to the first embodiment. The power conversion system 1 includes a power storage device 10, a DC voltage detection unit 12, a bidirectional DC / DC converter 20, a DC bus 30, a bidirectional DC / AC inverter 40, and a control unit 50.

蓄電装置10は、電力を充放電可能であり、リチウムイオン蓄電池、ニッケル水素蓄電池、鉛蓄電池、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ等を含む。蓄電装置10から出力される直流電力は、双方向DC/DCコンバータ20に供給される。   The power storage device 10 can charge and discharge electric power, and includes a lithium ion storage battery, a nickel hydride storage battery, a lead storage battery, an electric double layer capacitor, a lithium ion capacitor, and the like. The DC power output from the power storage device 10 is supplied to the bidirectional DC / DC converter 20.

直流電圧検出部12は、蓄電装置10の第1直流電圧V1を検出し、検出値を制御部50に供給する。   DC voltage detection unit 12 detects first DC voltage V <b> 1 of power storage device 10 and supplies the detected value to control unit 50.

双方向DC/DCコンバータ20は、蓄電装置10から供給される第1直流電圧V1を異なる値の第3直流電圧V3に変換して直流バス30に出力すること、及び、直流バス30の第3直流電圧V3を第1直流電圧V1に変換して蓄電装置10に充電することが可能である。具体的には双方向DC/DCコンバータ20は、第1直流電圧V1を昇圧し、直流バス30の第3直流電圧V3を降圧する。   The bidirectional DC / DC converter 20 converts the first DC voltage V1 supplied from the power storage device 10 into a third DC voltage V3 having a different value and outputs the third DC voltage V3 to the DC bus 30, and the third DC bus 30 It is possible to charge the power storage device 10 by converting the DC voltage V3 to the first DC voltage V1. Specifically, the bidirectional DC / DC converter 20 boosts the first DC voltage V <b> 1 and steps down the third DC voltage V <b> 3 of the DC bus 30.

双方向DC/DCコンバータ20は、絶縁型DC/DCコンバータ22と、非絶縁型DC/DCコンバータ24と、を有する。絶縁型DC/DCコンバータ22は、第1のDC/DCコンバータとして機能し、非絶縁型DC/DCコンバータ24は、第2のDC/DCコンバータとして機能する。   The bidirectional DC / DC converter 20 includes an insulated DC / DC converter 22 and a non-insulated DC / DC converter 24. The isolated DC / DC converter 22 functions as a first DC / DC converter, and the non-insulated DC / DC converter 24 functions as a second DC / DC converter.

絶縁型DC/DCコンバータ22は、入出力が電気的に絶縁された双方向DC/DCコンバータとして構成され、蓄電装置10から供給された第1直流電圧V1を第2直流電圧V2に昇圧することが可能である。また、絶縁型DC/DCコンバータ22は、第2直流電圧V2を第1直流電圧V1に降圧することが可能である。第1直流電圧V1と第2直流電圧V2は、互いに絶縁されている。絶縁型DC/DCコンバータ22の構成は後述する。   Insulated DC / DC converter 22 is configured as a bidirectional DC / DC converter whose input and output are electrically isolated, and boosts first DC voltage V1 supplied from power storage device 10 to second DC voltage V2. Is possible. Further, the insulation type DC / DC converter 22 can step down the second DC voltage V2 to the first DC voltage V1. The first DC voltage V1 and the second DC voltage V2 are insulated from each other. The configuration of the insulated DC / DC converter 22 will be described later.

非絶縁型DC/DCコンバータ24は、双方向チョッパとして構成され、第2直流電圧V2を第3直流電圧V3に昇圧して、当該第3直流電圧V3を直流バス30に出力することが可能である。また、非絶縁型DC/DCコンバータ24は、第3直流電圧V3を第2直流電圧V2に降圧することが可能である。非絶縁型DC/DCコンバータ24は、自身の出力電流を所定の目標電流値に近づくように制御する。   The non-insulated DC / DC converter 24 is configured as a bidirectional chopper, and can boost the second DC voltage V2 to the third DC voltage V3 and output the third DC voltage V3 to the DC bus 30. is there. Further, the non-insulated DC / DC converter 24 can step down the third DC voltage V3 to the second DC voltage V2. The non-insulated DC / DC converter 24 controls its output current so as to approach a predetermined target current value.

非絶縁型DC/DCコンバータ24は、既知の回路で構成できるため、詳細な説明は省略するが、第2直流電圧V2が印加されるノードと高電圧側の直流バス30との間にインダクタL11とスイッチング素子Q11とが直列接続されている。インダクタL11とスイッチング素子Q11との接続ノードと、低電圧側の直流バス30との間にスイッチング素子Q12が接続されている。スイッチング素子Q11,Q12には、それぞれ、対応するダイオードD11,D12が逆並列に接続されている。スイッチング素子Q11,Q12を駆動する駆動回路や制御部などは図示を省略する。   Since the non-insulated DC / DC converter 24 can be configured by a known circuit, a detailed description thereof is omitted, but an inductor L11 is provided between the node to which the second DC voltage V2 is applied and the DC bus 30 on the high voltage side. And the switching element Q11 are connected in series. The switching element Q12 is connected between a connection node between the inductor L11 and the switching element Q11 and the DC bus 30 on the low voltage side. Corresponding diodes D11 and D12 are connected in antiparallel to the switching elements Q11 and Q12, respectively. A driving circuit and a control unit for driving the switching elements Q11 and Q12 are not shown.

非絶縁型DC/DCコンバータ24の入出力電圧の電圧変換比は、絶縁型DC/DCコンバータ22の入出力電圧の電圧変換比より低く、出力電流を制御できる程度に第3直流電圧V3が第2直流電圧V2より高ければよい。例えば、第3直流電圧V3は、第2直流電圧V2より10V程度高くてもよい。第3直流電圧V3は、双方向DC/ACインバータ40により次のように制御される。   The voltage conversion ratio of the input / output voltage of the non-insulated DC / DC converter 24 is lower than the voltage conversion ratio of the input / output voltage of the isolated DC / DC converter 22, and the third DC voltage V3 is so high that the output current can be controlled. It is sufficient if it is higher than 2 DC voltage V2. For example, the third DC voltage V3 may be about 10V higher than the second DC voltage V2. The third DC voltage V3 is controlled by the bidirectional DC / AC inverter 40 as follows.

双方向DC/ACインバータ40は、直流バス30の直流電力を交流電力に変換し、当該交流電力を電力系統60へ供給することが可能である。このとき、双方向DC/ACインバータ40は、第3直流電圧V3が所定の目標電圧値に近づくように交流電力を制御する。目標電圧値は、第2直流電圧V2より高く設定されている。これにより、非絶縁型DC/DCコンバータ24のダイオードD11が導通しないようにでき、非絶縁型DC/DCコンバータ24は出力電流を制御できる。また、双方向DC/ACインバータ40は、電力系統60の交流電力を直流電力に変換し、当該直流電力を直流バス30に出力することが可能である。   The bidirectional DC / AC inverter 40 can convert the DC power of the DC bus 30 into AC power and supply the AC power to the power system 60. At this time, the bidirectional DC / AC inverter 40 controls the AC power so that the third DC voltage V3 approaches a predetermined target voltage value. The target voltage value is set higher than the second DC voltage V2. Thereby, the diode D11 of the non-insulated DC / DC converter 24 can be prevented from conducting, and the non-insulated DC / DC converter 24 can control the output current. Further, the bidirectional DC / AC inverter 40 can convert the AC power of the power system 60 into DC power and output the DC power to the DC bus 30.

制御部50は、絶縁型DC/DCコンバータ22を制御し、第1直流電圧V1が高くなるほど絶縁型DC/DCコンバータ22の入出力電圧の電圧変換比を低く制御する。   The control unit 50 controls the insulated DC / DC converter 22 and controls the voltage conversion ratio of the input / output voltage of the insulated DC / DC converter 22 to be lower as the first DC voltage V1 is higher.

図2は、図1の絶縁型DC/DCコンバータ22の回路図である。図2に示すように、絶縁型DC/DCコンバータ22は、絶縁トランス70と、キャパシタC11,C21と、第1ブリッジ回路72と、共振回路74と、第2ブリッジ回路76と、駆動回路78とを有する。   FIG. 2 is a circuit diagram of the isolated DC / DC converter 22 of FIG. As shown in FIG. 2, the insulation type DC / DC converter 22 includes an insulation transformer 70, capacitors C11 and C21, a first bridge circuit 72, a resonance circuit 74, a second bridge circuit 76, and a drive circuit 78. Have

絶縁トランス70は、一次側コイルCO1と、一次側コイルCO1に磁気的に結合された二次側コイルCO2とを有する。二次側コイルCO2の巻き数は、一次側コイルCO1の巻き数より多い。一次側コイルCO1と二次側コイルCO2の巻き数比に基づいて、電圧変換比が定まる。   The insulation transformer 70 includes a primary side coil CO1 and a secondary side coil CO2 that is magnetically coupled to the primary side coil CO1. The number of turns of the secondary coil CO2 is larger than the number of turns of the primary coil CO1. The voltage conversion ratio is determined based on the turn ratio of the primary side coil CO1 and the secondary side coil CO2.

端子T11と端子T12は、蓄電装置10に接続され、端子T11と端子T12の間の電圧は、第1直流電圧V1である。キャパシタC11は、端子T11と端子T12の間に接続されている。   The terminals T11 and T12 are connected to the power storage device 10, and the voltage between the terminals T11 and T12 is the first DC voltage V1. The capacitor C11 is connected between the terminal T11 and the terminal T12.

第1ブリッジ回路72は、端子T11と端子T12の間に接続されたフルブリッジ回路であり、第1スイッチング素子Q1〜Q4と、ダイオードD1〜D4と、キャパシタC1〜C4とを有する。第1スイッチング素子Q1〜Q4は、例えば、MOSトランジスタである。第1スイッチング素子Q1〜Q4には、それぞれ、対応するダイオードD1〜D4が逆並列に接続され、対応するキャパシタC1〜C4が並列接続されている。第1直流電圧V1を第2直流電圧V2に変換する場合、第1ブリッジ回路72は、第1スイッチング素子Q1〜Q4のスイッチング動作により第1直流電圧V1を第1交流電圧に変換して、当該第1交流電圧を共振回路74を介して絶縁トランス70の一次側コイルCO1に供給する。   The first bridge circuit 72 is a full bridge circuit connected between the terminal T11 and the terminal T12, and includes first switching elements Q1 to Q4, diodes D1 to D4, and capacitors C1 to C4. The first switching elements Q1 to Q4 are, for example, MOS transistors. Corresponding diodes D1 to D4 are connected in antiparallel to the first switching elements Q1 to Q4, and corresponding capacitors C1 to C4 are connected in parallel. When converting the first DC voltage V1 to the second DC voltage V2, the first bridge circuit 72 converts the first DC voltage V1 to the first AC voltage by the switching operation of the first switching elements Q1 to Q4, and The first AC voltage is supplied to the primary coil CO <b> 1 of the insulation transformer 70 via the resonance circuit 74.

第2ブリッジ回路76は、端子T21と端子T22の間に接続されたフルブリッジ回路であり、第2スイッチング素子Q5〜Q8と、ダイオードD5〜D8と、キャパシタC5〜C8とを有する。第2スイッチング素子Q5〜Q8は、例えば、MOSトランジスタである。第2スイッチング素子Q5〜Q8には、それぞれ、対応するダイオードD5〜D8が逆並列に接続され、対応するキャパシタC5〜C8が並列接続されている。第1直流電圧V1を第2直流電圧V2に変換する場合、第2ブリッジ回路76は、第2スイッチング素子Q5〜Q8がオフ状態になることにより絶縁トランス70の二次側コイルCO2から供給される第2交流電圧を第2直流電圧V2に整流する。つまり第2ブリッジ回路76は、第1直流電圧V1を第2直流電圧V2に変換する場合、整流回路として機能する。   The second bridge circuit 76 is a full bridge circuit connected between the terminal T21 and the terminal T22, and includes second switching elements Q5 to Q8, diodes D5 to D8, and capacitors C5 to C8. The second switching elements Q5 to Q8 are, for example, MOS transistors. Corresponding diodes D5 to D8 are connected in antiparallel to the second switching elements Q5 to Q8, and corresponding capacitors C5 to C8 are connected in parallel. When converting the first DC voltage V1 into the second DC voltage V2, the second bridge circuit 76 is supplied from the secondary coil CO2 of the insulation transformer 70 when the second switching elements Q5 to Q8 are turned off. The second AC voltage is rectified to the second DC voltage V2. That is, the second bridge circuit 76 functions as a rectifier circuit when converting the first DC voltage V1 to the second DC voltage V2.

第2直流電圧V2を第1直流電圧V1に変換する場合、第2ブリッジ回路76は、第2直流電圧V2を第2交流電圧に変換して、当該第2交流電圧を絶縁トランス70の二次側コイルCO2に供給する。また、この場合、第1ブリッジ回路72は、絶縁トランス70の一次側コイルCO1から供給される第1交流電圧を第1直流電圧V1に整流する。   When converting the second DC voltage V2 into the first DC voltage V1, the second bridge circuit 76 converts the second DC voltage V2 into the second AC voltage, and the second AC voltage is converted into the secondary of the insulation transformer 70. Supply to the side coil CO2. In this case, the first bridge circuit 72 rectifies the first AC voltage supplied from the primary coil CO1 of the insulating transformer 70 into the first DC voltage V1.

共振回路74は、第1スイッチング素子Q1〜Q4と第2スイッチング素子Q5〜Q8にソフトスイッチングさせ、損失を低減させる。共振回路74は、インダクタL1と、インダクタL1に直列接続されたキャパシタC10とを有する。   The resonance circuit 74 soft-switches the first switching elements Q1 to Q4 and the second switching elements Q5 to Q8 to reduce loss. The resonance circuit 74 includes an inductor L1 and a capacitor C10 connected in series to the inductor L1.

キャパシタC21は、端子T21と端子T22の間に接続されている。端子T21と端子T22は、非絶縁型DC/DCコンバータ24に接続され、端子T21と端子T22の間の電圧は、第2直流電圧V2である。   The capacitor C21 is connected between the terminal T21 and the terminal T22. The terminals T21 and T22 are connected to the non-insulated DC / DC converter 24, and the voltage between the terminals T21 and T22 is the second DC voltage V2.

駆動回路78は、第1スイッチング素子Q1〜Q4と第2スイッチング素子Q5〜Q8をスイッチング動作させるための駆動信号を生成する。駆動信号は、第1スイッチング素子Q1〜Q4と第2スイッチング素子Q5〜Q8のゲートに供給される。   The drive circuit 78 generates a drive signal for switching the first switching elements Q1 to Q4 and the second switching elements Q5 to Q8. The drive signal is supplied to the gates of the first switching elements Q1 to Q4 and the second switching elements Q5 to Q8.

制御部50は、駆動回路78を制御して駆動信号の周波数、デューティ比またはデッドタイムを変更して、絶縁型DC/DCコンバータ22の電圧変換比を制御する。以下では、周波数を変更する一例について説明する。周波数を変更する場合、デューティ比とデッドタイムは一定値である。   The control unit 50 controls the voltage conversion ratio of the isolated DC / DC converter 22 by controlling the drive circuit 78 to change the frequency, duty ratio, or dead time of the drive signal. Hereinafter, an example of changing the frequency will be described. When changing the frequency, the duty ratio and dead time are constant values.

制御部50は、例えば、第1直流電圧V1と駆動信号の周波数との対応関係をテーブルとして保持している。テーブルでは、例えば、第1直流電圧V1の第1の範囲には第1周波数faが対応付けられ、第1直流電圧V1の第2の範囲には第2周波数fbが対応付けられ、第1直流電圧V1の第3の範囲には第3周波数fcが対応付けられている。より多くの第1直流電圧V1の範囲と周波数が対応付けられてもよい。   For example, the control unit 50 holds a correspondence relationship between the first DC voltage V1 and the frequency of the drive signal as a table. In the table, for example, the first frequency fa is associated with the first range of the first DC voltage V1, the second frequency fb is associated with the second range of the first DC voltage V1, and the first DC A third frequency fc is associated with the third range of the voltage V1. More ranges and frequencies of the first DC voltage V1 may be associated with each other.

制御部50は、テーブルを参照し、直流電圧検出部12で検出された第1直流電圧V1に対応する周波数に、駆動信号の周波数を変更する。駆動信号の周波数が変更されると、共振回路74の周波数特性により、電圧変換比が変化する。デューティ比またはデッドタイムを変更する場合にも、同様のテーブルを用意しておき、同様に制御すればよい。   The control unit 50 refers to the table and changes the frequency of the drive signal to a frequency corresponding to the first DC voltage V1 detected by the DC voltage detection unit 12. When the frequency of the drive signal is changed, the voltage conversion ratio changes due to the frequency characteristics of the resonance circuit 74. When changing the duty ratio or dead time, a similar table may be prepared and similarly controlled.

このような絶縁型DC/DCコンバータ22は、既知の絶縁型DC/DCコンバータの構成からハードウェアを変更することなく、制御部50の制御、即ち制御部50のソフトウェアを変更すれば実現できる。   Such an insulation type DC / DC converter 22 can be realized by changing the control of the control unit 50, that is, the software of the control unit 50, without changing the hardware from the configuration of the known insulation type DC / DC converter.

次に、電力変換システム1の全体的な動作を説明する。蓄電装置10を放電する場合、双方向DC/DCコンバータ20は、蓄電装置10の第1直流電圧V1を昇圧して直流バス30に出力する。双方向DC/ACインバータ40は、直流バス30の直流電力を交流電力に変換して電力系統60に出力する。   Next, the overall operation of the power conversion system 1 will be described. When discharging power storage device 10, bidirectional DC / DC converter 20 boosts first DC voltage V <b> 1 of power storage device 10 and outputs the boosted voltage to DC bus 30. The bidirectional DC / AC inverter 40 converts the DC power of the DC bus 30 into AC power and outputs the AC power to the power system 60.

また、蓄電装置10を充電する場合、双方向DC/ACインバータ40は、電力系統60の交流電力を直流電力に変換して直流バス30に出力する。双方向DC/DCコンバータ20は、直流バス30の第3直流電圧V3を降圧して蓄電装置10を充電する。   When charging power storage device 10, bidirectional DC / AC inverter 40 converts AC power of power system 60 into DC power and outputs it to DC bus 30. Bidirectional DC / DC converter 20 steps down third DC voltage V3 of DC bus 30 to charge power storage device 10.

ここで、蓄電装置10の放電時、蓄電装置10の充電残量が高いこと及び蓄電装置10が交換されたことなどにより、蓄電装置10から供給される第1直流電圧V1が上昇する場合がある。この場合、制御部50は、絶縁型DC/DCコンバータ22の電圧変換比を低く制御し、その結果、第2直流電圧V2の上昇が抑制される。   Here, when the power storage device 10 is discharged, the first DC voltage V <b> 1 supplied from the power storage device 10 may increase due to a high remaining charge of the power storage device 10 and replacement of the power storage device 10. . In this case, the control unit 50 controls the voltage conversion ratio of the isolated DC / DC converter 22 to be low, and as a result, an increase in the second DC voltage V2 is suppressed.

このように本実施形態によれば、第1直流電圧V1が高くなるほど絶縁型DC/DCコンバータ22の電圧変換比を低く制御するので、蓄電装置10の第1直流電圧V1が上昇した場合にも、直流バス30の第3直流電圧V3の上昇を抑制できる。従って、蓄電装置10の出力電圧が上昇した場合に双方向DC/ACインバータ40の電力変換効率の悪化を抑制できる。   As described above, according to the present embodiment, the voltage conversion ratio of the isolated DC / DC converter 22 is controlled to be lower as the first DC voltage V1 is higher. Therefore, even when the first DC voltage V1 of the power storage device 10 is increased. The rise of the third DC voltage V3 of the DC bus 30 can be suppressed. Therefore, when the output voltage of the power storage device 10 increases, it is possible to suppress the deterioration of the power conversion efficiency of the bidirectional DC / AC inverter 40.

また、絶縁型DC/DCコンバータ22に昇圧機能を持たせ、非絶縁型DC/DCコンバータ24に電流制御機能を持たせ、両者に機能分担させている。そのため、絶縁型DC/DCコンバータ22で主に昇圧することで、非絶縁型DC/DCコンバータ24の電圧変換比を小さくでき、非絶縁型DC/DCコンバータ24の損失を小さくすることができる。   Further, the isolated DC / DC converter 22 has a boosting function, the non-insulated DC / DC converter 24 has a current control function, and the functions are shared by both. Therefore, the voltage conversion ratio of the non-insulated DC / DC converter 24 can be reduced by mainly boosting the voltage using the isolated DC / DC converter 22, and the loss of the non-insulated DC / DC converter 24 can be reduced.

また、非絶縁型DC/DCコンバータ24は絶縁型DC/DCコンバータ22の後段に設けられているので、絶縁型DC/DCコンバータ22の前段に設けられる場合と比較して、小さな電流を扱えばよいため、損失を低減できる。   In addition, since the non-insulated DC / DC converter 24 is provided in the subsequent stage of the isolated DC / DC converter 22, the non-insulated DC / DC converter 24 can handle a smaller current than in the case of being provided in the preceding stage of the isolated DC / DC converter 22. Since it is good, loss can be reduced.

このような実施形態に対して、絶縁型DC/DCコンバータの電圧変換比を制御しない比較例が想定できる。この比較例では、例えば第1直流電圧V1が100Vから110Vに上昇すると、絶縁型DC/DCコンバータの電圧変換比は例えば1:3で一定のため第2直流電圧V2も300Vから330Vに上昇する。そのため、非絶縁型DC/DCコンバータが動作できるように、双方向DC/ACインバータは、第2直流電圧V2を検出し、第2直流電圧V2に合わせて第3直流電圧V3を310Vから340Vに高くする。例えば、200Vの実効値の交流電圧を出力するためには、第3直流電圧V3は約290V程度でよいが、上述のように第3直流電圧V3を高くする必要がある。第3直流電圧V3を高くすることにより、双方向DC/ACインバータの電力変換効率が悪化する。上述のように、本実施形態では、このような電力変換効率の悪化を抑制できる。   A comparative example in which the voltage conversion ratio of the insulated DC / DC converter is not controlled can be assumed for such an embodiment. In this comparative example, for example, when the first DC voltage V1 rises from 100V to 110V, the voltage conversion ratio of the insulated DC / DC converter is constant, for example, 1: 3, so the second DC voltage V2 also rises from 300V to 330V. . Therefore, the bidirectional DC / AC inverter detects the second DC voltage V2 so that the non-insulated DC / DC converter can operate, and the third DC voltage V3 is changed from 310V to 340V according to the second DC voltage V2. Make it high. For example, in order to output an AC voltage having an effective value of 200 V, the third DC voltage V3 may be about 290 V, but it is necessary to increase the third DC voltage V3 as described above. By increasing the third DC voltage V3, the power conversion efficiency of the bidirectional DC / AC inverter is deteriorated. As described above, in this embodiment, such deterioration of power conversion efficiency can be suppressed.

(第2の実施形態)
第2の実施形態では、絶縁型DC/DCコンバータの絶縁トランスの巻き線比を変更して電圧変換比を制御する。以下では、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, the voltage conversion ratio is controlled by changing the winding ratio of the insulation transformer of the insulation type DC / DC converter. Below, it demonstrates centering around difference with 1st Embodiment.

図3は、第2の実施形態に係る電力変換システム1Aの構成を概略的に示すブロック図である。絶縁型DC/DCコンバータ22Aの構成と制御部50Aの機能が第1の実施形態と異なる。   FIG. 3 is a block diagram schematically showing the configuration of the power conversion system 1A according to the second embodiment. The configuration of the insulated DC / DC converter 22A and the function of the control unit 50A are different from those of the first embodiment.

図4は、図3の絶縁型DC/DCコンバータ22Aの回路図である。図4に示すように、絶縁型DC/DCコンバータ22Aは、図2の構成に加え、絶縁トランス70の一次側コイルCO1と二次側コイルCO2との巻き線比を変更する巻き線比変更回路80をさらに有する。また、駆動回路78Aは、一定値の周波数、デューティ比およびデッドタイムで駆動信号を生成する。   FIG. 4 is a circuit diagram of the isolated DC / DC converter 22A of FIG. As shown in FIG. 4, in addition to the configuration of FIG. 2, the insulation type DC / DC converter 22A has a winding ratio change circuit that changes the winding ratio of the primary coil CO1 and the secondary coil CO2 of the insulation transformer 70. 80. The drive circuit 78A generates a drive signal with a constant frequency, duty ratio, and dead time.

一次側コイルCO1は、第1端T1と第2端T2との間に2つのタップTA1,TA2を有する。一次側コイルCO1の第1端T1と第2端T2との間の巻き数は、一次側コイルCO1のタップTA1と第2端T2との間の巻き数より多い。一次側コイルCO1のタップTA1と第2端T2との間の巻き数は、一次側コイルCO1のタップTA2と第2端T2との間の巻き数より多い。   The primary coil CO1 has two taps TA1 and TA2 between the first end T1 and the second end T2. The number of turns between the first end T1 and the second end T2 of the primary side coil CO1 is larger than the number of turns between the tap TA1 of the primary side coil CO1 and the second end T2. The number of turns between the tap TA1 of the primary side coil CO1 and the second end T2 is larger than the number of turns between the tap TA2 of the primary side coil CO1 and the second end T2.

巻き線比変更回路80は、複数のスイッチSW1〜SW3を有する。スイッチSW1は、共振回路74と一次側コイルCO1の第1端T1との間に接続されている。スイッチSW2は、共振回路74とタップTA1との間に接続されている。スイッチSW3は、共振回路74とタップTA2との間に接続されている。スイッチSW1〜SW3のうちオンさせるものを切り替えることで、巻き線比を変更できる。タップTA1,TA2の数とスイッチSW1〜SW3の数は一例であり、これらを変更してもよい。   The winding ratio changing circuit 80 includes a plurality of switches SW1 to SW3. The switch SW1 is connected between the resonance circuit 74 and the first end T1 of the primary side coil CO1. The switch SW2 is connected between the resonance circuit 74 and the tap TA1. The switch SW3 is connected between the resonance circuit 74 and the tap TA2. The winding ratio can be changed by switching one of the switches SW1 to SW3 to be turned on. The number of taps TA1 and TA2 and the number of switches SW1 to SW3 are examples, and these may be changed.

制御部50Aは、巻き線比変更回路80を制御して巻き線比を変更して、絶縁型DC/DCコンバータ22Aの電圧変換比を制御する。制御部50Aは、例えば、第1直流電圧V1と巻き線比との対応関係をテーブルとして保持している。テーブルでは、例えば、第1直流電圧V1の第1の範囲には第1巻き線比Naが対応付けられ、第1直流電圧V1の第2の範囲には第2巻き線比Nbが対応付けられ、第1直流電圧V1の第3の範囲には第3巻き線比Ncが対応付けられている。   The controller 50A controls the winding ratio changing circuit 80 to change the winding ratio, thereby controlling the voltage conversion ratio of the insulated DC / DC converter 22A. For example, the control unit 50A holds a correspondence relationship between the first DC voltage V1 and the winding ratio as a table. In the table, for example, the first winding ratio Na is associated with the first range of the first DC voltage V1, and the second winding ratio Nb is associated with the second range of the first DC voltage V1. The third winding ratio Nc is associated with the third range of the first DC voltage V1.

制御部50Aは、テーブルを参照し、直流電圧検出部12で検出された第1直流電圧V1に対応する巻き線比になるよう、スイッチSW1〜SW3を制御する。巻き線比が変更されると、電圧変換比が変化する。   The control unit 50A refers to the table and controls the switches SW1 to SW3 so that the winding ratio corresponding to the first DC voltage V1 detected by the DC voltage detection unit 12 is obtained. When the winding ratio is changed, the voltage conversion ratio changes.

このような構成によっても、第1の実施形態の効果を得ることができる。また、絶縁型DC/DCコンバータ22Aは簡単な設計で実現できる。   Even with such a configuration, the effects of the first embodiment can be obtained. The insulated DC / DC converter 22A can be realized with a simple design.

(第3の実施形態)
第3の実施形態では、電力系統60の交流電圧の値も考慮して電圧変換比を制御する。以下では、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
(Third embodiment)
In the third embodiment, the voltage conversion ratio is controlled in consideration of the value of the AC voltage of the power system 60. Below, it demonstrates centering around difference with 1st Embodiment.

図5は、第3の実施形態に係る電力変換システム1Bの構成を概略的に示すブロック図である。電力変換システム1Bは、図1の構成に加え、交流電圧検出部90をさらに備える。また、制御部50Bの機能が第1の実施形態と異なる。   FIG. 5 is a block diagram schematically showing the configuration of the power conversion system 1B according to the third embodiment. The power conversion system 1B further includes an AC voltage detection unit 90 in addition to the configuration of FIG. Further, the function of the control unit 50B is different from that of the first embodiment.

交流電圧検出部90は、双方向DC/ACインバータ40と電力系統60との間に設けられ、電力系統60の交流電圧を検出する。制御部50Bは、第1直流電圧V1と絶縁型DC/DCコンバータ22の電圧変換比とにより定まる非絶縁型DC/DCコンバータ24の動作に必要な第3直流電圧V3の第1の値Vaを計算する。第1の値Vaは、第2直流電圧V2と所定電圧との和である。制御部50Bは、交流電圧検出部90で検出された交流電圧を双方向DC/ACインバータ40が出力するために必要な第3直流電圧V3の第2の値Va’を計算する。第2の値Va’は、例えば、交流電圧検出部90で検出された交流電圧の実効値の√2倍である。   The AC voltage detector 90 is provided between the bidirectional DC / AC inverter 40 and the power system 60 and detects the AC voltage of the power system 60. The control unit 50B determines the first value Va of the third DC voltage V3 required for the operation of the non-insulated DC / DC converter 24 determined by the first DC voltage V1 and the voltage conversion ratio of the isolated DC / DC converter 22. calculate. The first value Va is the sum of the second DC voltage V2 and a predetermined voltage. The control unit 50B calculates the second value Va ′ of the third DC voltage V3 necessary for the bidirectional DC / AC inverter 40 to output the AC voltage detected by the AC voltage detection unit 90. The second value Va ′ is, for example, √2 times the effective value of the AC voltage detected by the AC voltage detector 90.

制御部50Bは、第1の値Vaと第2の値Va’とを参照して、絶縁型DC/DCコンバータ22の電圧変換比を制御する。具体的には、制御部50Bは、第1の値Vaが第2の値Va’より高い場合、第1の実施形態と同様に絶縁型DC/DCコンバータ22の電圧変換比を低下させる。制御部50Bは、第1の値Vaが第2の値Va’より高い場合、第1の値Vaが第2の値Va’とほぼ等しくなるように絶縁型DC/DCコンバータ22の電圧変換比を低下させてもよい。制御部50Bは、第1の値Vaが第2の値Va’以下の場合、絶縁型DC/DCコンバータ22の電圧変換比を低下させない。双方向DC/ACインバータ40は、第1の値Vaと前記第2の値Va’のうち高い値を目標電圧値に設定する。   The controller 50B controls the voltage conversion ratio of the isolated DC / DC converter 22 with reference to the first value Va and the second value Va '. Specifically, when the first value Va is higher than the second value Va ′, the control unit 50B decreases the voltage conversion ratio of the isolated DC / DC converter 22 as in the first embodiment. When the first value Va is higher than the second value Va ′, the control unit 50B controls the voltage conversion ratio of the isolated DC / DC converter 22 so that the first value Va becomes substantially equal to the second value Va ′. May be reduced. The control unit 50B does not decrease the voltage conversion ratio of the isolated DC / DC converter 22 when the first value Va is equal to or less than the second value Va ′. The bidirectional DC / AC inverter 40 sets a higher value of the first value Va and the second value Va ′ as a target voltage value.

このように、第1直流電圧V1が高くなり、第1の値Vaが第2の値Va’より高くなった場合に絶縁型DC/DCコンバータ22の電圧変換比を低下させるので、双方向DC/ACインバータ40の電力変換効率の悪化を抑制できる。電圧変換比の低下により第1の値Vaが第2の値Va’以下になると、双方向DC/ACインバータ40の目標電圧値は第2の値Va’になるので、電力系統60の交流電圧に応じた適切な第3直流電圧V3を得ることができる。   As described above, when the first DC voltage V1 is increased and the first value Va is higher than the second value Va ′, the voltage conversion ratio of the isolated DC / DC converter 22 is decreased. / The deterioration of the power conversion efficiency of the AC inverter 40 can be suppressed. When the first value Va becomes equal to or less than the second value Va ′ due to the decrease in the voltage conversion ratio, the target voltage value of the bidirectional DC / AC inverter 40 becomes the second value Va ′. An appropriate third DC voltage V3 can be obtained according to the above.

また、電力系統60の交流電圧が高くなったことなどにより第1の値Vaが第2の値Va’以下になった場合、絶縁型DC/DCコンバータ22の電圧変換比を低下させないので、不要な電圧変換比の低下を抑制できる。   In addition, when the first value Va becomes equal to or lower than the second value Va ′ due to the AC voltage of the power system 60 becoming higher, the voltage conversion ratio of the insulated DC / DC converter 22 is not lowered, and therefore unnecessary. It is possible to suppress a decrease in voltage conversion ratio.

(第4の実施形態)
第4の実施形態は、太陽電池も接続された電力変換システムに関し、太陽電池も考慮して電圧変換比を制御する。以下では、第3の実施形態との相違点を中心に説明する。
(Fourth embodiment)
The fourth embodiment relates to a power conversion system to which a solar cell is also connected, and controls the voltage conversion ratio in consideration of the solar cell. Below, it demonstrates centering on difference with 3rd Embodiment.

図6は、第4の実施形態に係る電力変換システム1Cの構成を概略的に示すブロック図である。電力変換システム1Cは、図5の構成に加え、太陽電池100と、単方向のDC/DCコンバータ110とをさらに備える。DC/DCコンバータ110は、第3のDC/DCコンバータとして機能する。また、制御部50Cの機能が第3の実施形態と異なる。   FIG. 6 is a block diagram schematically showing a configuration of a power conversion system 1C according to the fourth embodiment. The power conversion system 1 </ b> C further includes a solar cell 100 and a unidirectional DC / DC converter 110 in addition to the configuration of FIG. 5. The DC / DC converter 110 functions as a third DC / DC converter. Further, the function of the control unit 50C is different from that of the third embodiment.

太陽電池100は、光起電力効果を利用し、光エネルギーを直接電力に変換する発電装置である。太陽電池100として、シリコン太陽電池、化合物半導体などを素材にした太陽電池、色素増感型(有機太陽電池)等が使用される。   The solar cell 100 is a power generation device that directly converts light energy into electric power using the photovoltaic effect. As the solar cell 100, a silicon solar cell, a solar cell made of a compound semiconductor, a dye-sensitized type (organic solar cell), or the like is used.

DC/DCコンバータ110は、チョッパ回路を含み、太陽電池100から出力される第4直流電圧を昇圧して直流バス30に出力し、太陽電池100の発電電力が最大になるよう最大電力点追従制御(MPPT制御)を行う。最大電力点追従制御は、電圧と電流を適切なバランスで制御することによって取り出せる電力の値を最大化する技術である。最大電力点追従制御によって、太陽電池100は、設置場所や天候に応じた最大の電力を出力可能である。   The DC / DC converter 110 includes a chopper circuit, boosts the fourth DC voltage output from the solar cell 100 and outputs the boosted voltage to the DC bus 30, and the maximum power point tracking control so that the generated power of the solar cell 100 is maximized. (MPPT control) is performed. Maximum power point tracking control is a technique for maximizing the value of power that can be extracted by controlling voltage and current in an appropriate balance. By the maximum power point tracking control, the solar cell 100 can output the maximum power according to the installation location and the weather.

DC/DCコンバータ110は、最大電力点追従制御を行うために必要な第3直流電圧V3の第3の値Va’’を制御部50Cに通知する。最大電力点追従制御により第4直流電圧が上昇した場合にもDC/DCコンバータ110が昇圧動作できるように、第3の値Va’’は、第4直流電圧と所定電圧との和である。   The DC / DC converter 110 notifies the control unit 50C of the third value Va ″ of the third DC voltage V3 necessary for performing the maximum power point tracking control. The third value Va ″ is the sum of the fourth DC voltage and the predetermined voltage so that the DC / DC converter 110 can perform a boost operation even when the fourth DC voltage rises due to the maximum power point tracking control.

制御部50Cは、第1の値Vaと第2の値Va’と第3の値Va’’とを参照して、絶縁型DC/DCコンバータ22の電圧変換比を制御する。具体的には、制御部50Cは、第1の値Vaが第2の値Va’および第3の値Va’’より高い場合、第1の実施形態と同様に絶縁型DC/DCコンバータ22の電圧変換比を低下させる。制御部50Cは、第3の値Va’’が第1の値Vaおよび第2の値Va’より高い場合、絶縁型DC/DCコンバータ22の電圧変換比を低下させない。   The control unit 50C controls the voltage conversion ratio of the isolated DC / DC converter 22 with reference to the first value Va, the second value Va ′, and the third value Va ″. Specifically, when the first value Va is higher than the second value Va ′ and the third value Va ″, the control unit 50C controls the insulation type DC / DC converter 22 as in the first embodiment. Reduce the voltage conversion ratio. When the third value Va ″ is higher than the first value Va ′ and the second value Va ′, the controller 50C does not decrease the voltage conversion ratio of the isolated DC / DC converter 22.

双方向DC/ACインバータ40は、第1の値Va、第2の値Va’および第3の値Va’’のうち最大値を目標電圧値に設定する。   The bidirectional DC / AC inverter 40 sets the maximum value among the first value Va, the second value Va ′, and the third value Va ″ as a target voltage value.

このように、第1直流電圧V1が高くなり、第1の値Vaが第2の値Va’および第3の値Va’’より高くなった場合に絶縁型DC/DCコンバータ22の電圧変換比を低下させるので、双方向DC/ACインバータ40の電力変換効率の悪化を抑制できる。この場合、双方向DC/ACインバータ40の目標電圧値は、第2の値Va’と第3の値Va’’のうち高い値になるので、太陽電池100のための最大電力点追従制御を確実に行うことができる。   Thus, the voltage conversion ratio of the isolated DC / DC converter 22 when the first DC voltage V1 increases and the first value Va becomes higher than the second value Va ′ and the third value Va ″. Therefore, the deterioration of the power conversion efficiency of the bidirectional DC / AC inverter 40 can be suppressed. In this case, since the target voltage value of the bidirectional DC / AC inverter 40 is a higher value of the second value Va ′ and the third value Va ″, the maximum power point tracking control for the solar cell 100 is performed. It can be done reliably.

以上、本発明について、実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、また、そうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。   In the above, this invention was demonstrated based on embodiment. This embodiment is an exemplification, and it is understood by those skilled in the art that various modifications can be made to each of those constituent elements or combinations of the respective treatment processes, and such modifications are also within the scope of the present invention. is there.

例えば、以上の実施形態では双方向チョッパとして機能する非絶縁型DC/DCコンバータ24が設けられている一例について説明したが、非絶縁型DC/DCコンバータ24は設けられなくてもよい。この変形例では、構成を簡略化できる。   For example, in the above embodiment, an example in which the non-insulated DC / DC converter 24 that functions as a bidirectional chopper is provided has been described. However, the non-insulated DC / DC converter 24 may not be provided. In this modification, the configuration can be simplified.

また、絶縁型DC/DCコンバータ22と非絶縁型DC/DCコンバータ24を入れ替えて、非絶縁型DC/DCコンバータ24が絶縁型DC/DCコンバータ22の前段に設けられてもよい。この場合、絶縁型DC/DCコンバータ22は、第2のDC/DCコンバータとして機能し、非絶縁型DC/DCコンバータ24は、第1のDC/DCコンバータとして機能する。つまり、非絶縁型DC/DCコンバータ24は、蓄電装置10から供給された第1直流電圧V1を第2直流電圧V2に昇圧すること、および、第2直流電圧V2を第1直流電圧V1に降圧することが可能である。絶縁型DC/DCコンバータ22は、第2直流電圧V2を第3直流電圧V3に昇圧して、当該第3直流電圧V3を直流バス30に出力すること、および、第3直流電圧V3を第2直流電圧V2に降圧することが可能である。   Alternatively, the insulating DC / DC converter 22 and the non-insulating DC / DC converter 24 may be interchanged, and the non-insulating DC / DC converter 24 may be provided in front of the insulating DC / DC converter 22. In this case, the insulated DC / DC converter 22 functions as a second DC / DC converter, and the non-insulated DC / DC converter 24 functions as a first DC / DC converter. That is, the non-insulated DC / DC converter 24 boosts the first DC voltage V1 supplied from the power storage device 10 to the second DC voltage V2, and steps down the second DC voltage V2 to the first DC voltage V1. Is possible. The isolated DC / DC converter 22 boosts the second DC voltage V2 to the third DC voltage V3, outputs the third DC voltage V3 to the DC bus 30, and outputs the third DC voltage V3 to the second DC voltage V3. It is possible to step down to the DC voltage V2.

また、第3および第4の実施形態において、第2の実施形態の絶縁型DC/DCコンバータ22Aを用いて電圧変換比を制御してもよい。   In the third and fourth embodiments, the voltage conversion ratio may be controlled using the insulated DC / DC converter 22A of the second embodiment.

なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。   The embodiment may be specified by the following items.

[項目1]
蓄電装置(10)から供給された第1直流電圧(V1)を第2直流電圧(V2)に昇圧する第1のDC/DCコンバータ(22,22A)と、
前記第2直流電圧(V2)を第3直流電圧(V3)に昇圧して、当該第3直流電圧(V3)を直流バス(30)に出力する第2のDC/DCコンバータ(24)と、
前記直流バス(30)の直流電力を交流電力に変換し、当該交流電力を電力系統(60)へ供給し、前記第3直流電圧(V3)が所定の目標電圧値に近づくように当該交流電力を制御するインバータ(40)と、を備え、
前記第1のDC/DCコンバータ(22,22A)と前記第2のDC/DCコンバータ(24)の一方は、絶縁型DC/DCコンバータ(22,22A)であり、他方は、自身の出力電流を所定の目標電流値に近づくように制御する非絶縁型DC/DCコンバータ(24)であり、
前記第1直流電圧(V1)が高くなるほど、前記絶縁型DC/DCコンバータ(22,22A)の入出力電圧の電圧変換比が低く制御されることを特徴とする電力変換システム(1,1A,1B,1C)。
[項目2]
前記第1のDC/DCコンバータ(22)は、前記絶縁型DC/DCコンバータ(22)であり、
前記第2のDC/DCコンバータ(24)は、前記非絶縁型DC/DCコンバータ(24)であり、
前記絶縁型DC/DCコンバータ(22)は、
一次側コイル(CO1)と二次側コイル(CO2)とを有する絶縁トランス(70)と、
複数のスイッチング素子(Q1〜Q4)のスイッチング動作により前記第1直流電圧(V1)を第1交流電圧に変換して、当該第1交流電圧を共振回路(74)を介して前記絶縁トランス(70)の前記一次側コイル(CO1)に供給するブリッジ回路(72)と、
前記絶縁トランス(70)の前記二次側コイル(CO2)から供給される第2交流電圧を前記第2直流電圧(V2)に整流する整流回路(76)と、
前記複数のスイッチング素子(Q1〜Q4)をスイッチング動作させるための駆動信号を生成する駆動回路(78)と、を有し、
前記駆動回路(78)は、前記駆動信号の周波数、デューティ比またはデッドタイムを変更して、前記絶縁型DC/DCコンバータ(22)の前記電圧変換比を変更することを特徴とする項目1に記載の電力変換システム(1,1B,1C)。
[項目3]
前記第1のDC/DCコンバータ(22A)は、前記絶縁型DC/DCコンバータ(22A)であり、
前記第2のDC/DCコンバータ(24)は、前記非絶縁型DC/DCコンバータ(24)であり、
前記絶縁型DC/DCコンバータ(22A)は、
一次側コイル(CO1)と二次側コイル(CO2)とを有する絶縁トランス(70)と、
複数のスイッチング素子(Q1〜Q4)のスイッチング動作により前記第1直流電圧(V1)を第1交流電圧に変換して、当該第1交流電圧を前記絶縁トランス(70)の前記一次側コイル(CO1)に供給するブリッジ回路(72)と、
前記絶縁トランス(70)の前記二次側コイル(CO2)から供給される第2交流電圧を前記第2直流電圧(V2)に整流する整流回路(76)と、
前記絶縁トランス(70)の前記一次側コイル(CO1)と前記二次側コイル(CO2)との巻き線比を変更して、前記絶縁型DC/DCコンバータ(22A)の前記電圧変換比を変更する巻き線比変更回路(80)と、
を有することを特徴とする項目1に記載の電力変換システム(1A,1B,1C)。
[項目4]
前記電力系統(60)の交流電圧を検出する交流電圧検出部(90)と、
前記第1直流電圧(V1)と前記電圧変換比とにより定まる前記非絶縁型DC/DCコンバータ(24)の動作に必要な前記第3直流電圧(V3)の第1の値(Va)と、前記交流電圧検出部(90)で検出された前記交流電圧を前記インバータ(40)が出力するために必要な前記第3直流電圧(V3)の第2の値(Va’)とを参照して、前記絶縁型DC/DCコンバータ(22,22A)の前記電圧変換比を制御する制御部(50B,50C)と、
をさらに備えることを特徴とする項目1から3のいずれか1項に記載の電力変換システム(1B,1C)。
[項目5]
前記制御部(50B)は、前記第1の値(Va)が前記第2の値(Va’)より高い場合、前記絶縁型DC/DCコンバータ(22,22A)の前記電圧変換比を低下させ、
前記インバータ(40)は、前記第1の値(Va)と前記第2の値(Va’)のうち高い値を前記目標電圧値に設定することを特徴とする項目4に記載の電力変換システム(1B)。
[項目6]
太陽電池(100)から出力される第4直流電圧を昇圧して前記直流バス(30)に出力し、前記太陽電池(100)の発電電力が最大になるよう最大電力点追従制御を行う第3のDC/DCコンバータ(110)をさらに備え、
前記制御部(50C)は、前記第3のDC/DCコンバータ(110)が最大電力点追従制御を行うために必要な前記第3直流電圧(V3)の第3の値(Va’’)と、前記第1の値(Va)と、前記第2の値(Va’)とを参照して、前記絶縁型DC/DCコンバータ(22,22A)の前記電圧変換比を制御することを特徴とする項目4に記載の電力変換システム(1C)。
[項目7]
前記制御部(50C)は、前記第1の値(Va)が前記第2の値(Va’)および前記第3の値(Va’’)より高い場合、前記絶縁型DC/DCコンバータ(22,22A)の前記電圧変換比を低下させ、
前記インバータ(40)は、前記第1の値(Va)、前記第2の値(Va’)および前記第3の値(Va’’)のうち最大値を前記目標電圧値に設定することを特徴とする項目6に記載の電力変換システム(1C)。
[Item 1]
A first DC / DC converter (22, 22A) for boosting the first DC voltage (V1) supplied from the power storage device (10) to the second DC voltage (V2);
A second DC / DC converter (24) for boosting the second DC voltage (V2) to a third DC voltage (V3) and outputting the third DC voltage (V3) to the DC bus (30);
The DC power of the DC bus (30) is converted into AC power, the AC power is supplied to the power system (60), and the AC power is adjusted so that the third DC voltage (V3) approaches a predetermined target voltage value. An inverter (40) for controlling
One of the first DC / DC converter (22, 22A) and the second DC / DC converter (24) is an insulated DC / DC converter (22, 22A), and the other is its own output current. Is a non-insulated DC / DC converter (24) that controls the power supply so as to approach a predetermined target current value,
The voltage conversion ratio of the input / output voltage of the insulated DC / DC converter (22, 22A) is controlled to be lower as the first DC voltage (V1) is higher. 1B, 1C).
[Item 2]
The first DC / DC converter (22) is the insulated DC / DC converter (22),
The second DC / DC converter (24) is the non-insulated DC / DC converter (24),
The insulated DC / DC converter (22)
An insulating transformer (70) having a primary coil (CO1) and a secondary coil (CO2);
The first DC voltage (V1) is converted into a first AC voltage by a switching operation of a plurality of switching elements (Q1 to Q4), and the first AC voltage is converted into the insulation transformer (70) via a resonance circuit (74). ) A bridge circuit (72) for supplying the primary coil (CO1) of
A rectifier circuit (76) for rectifying a second AC voltage supplied from the secondary coil (CO2) of the insulation transformer (70) to the second DC voltage (V2);
A drive circuit (78) for generating a drive signal for switching the plurality of switching elements (Q1 to Q4),
Item 1 is characterized in that the drive circuit (78) changes the voltage conversion ratio of the isolated DC / DC converter (22) by changing the frequency, duty ratio or dead time of the drive signal. The described power conversion system (1, 1B, 1C).
[Item 3]
The first DC / DC converter (22A) is the isolated DC / DC converter (22A),
The second DC / DC converter (24) is the non-insulated DC / DC converter (24),
The insulated DC / DC converter (22A)
An insulating transformer (70) having a primary coil (CO1) and a secondary coil (CO2);
The first DC voltage (V1) is converted into a first AC voltage by switching operations of a plurality of switching elements (Q1 to Q4), and the first AC voltage is converted into the primary coil (CO1) of the insulating transformer (70). A bridge circuit (72) to be supplied to
A rectifier circuit (76) for rectifying a second AC voltage supplied from the secondary coil (CO2) of the insulation transformer (70) to the second DC voltage (V2);
The voltage conversion ratio of the insulation type DC / DC converter (22A) is changed by changing the winding ratio of the primary side coil (CO1) and the secondary side coil (CO2) of the insulation transformer (70). A winding ratio changing circuit (80),
Item 1. The power conversion system (1A, 1B, 1C) according to item 1, characterized by comprising:
[Item 4]
An AC voltage detector (90) for detecting an AC voltage of the power system (60);
A first value (Va) of the third DC voltage (V3) required for the operation of the non-insulated DC / DC converter (24) determined by the first DC voltage (V1) and the voltage conversion ratio; Referring to the second value (Va ′) of the third DC voltage (V3) necessary for the inverter (40) to output the AC voltage detected by the AC voltage detector (90). A control unit (50B, 50C) for controlling the voltage conversion ratio of the isolated DC / DC converter (22, 22A);
The power conversion system (1B, 1C) according to any one of items 1 to 3, further comprising:
[Item 5]
When the first value (Va) is higher than the second value (Va ′), the control unit (50B) decreases the voltage conversion ratio of the isolated DC / DC converter (22, 22A). ,
Item 5. The power conversion system according to Item 4, wherein the inverter (40) sets a higher value of the first value (Va) and the second value (Va ') as the target voltage value. (1B).
[Item 6]
A fourth DC voltage output from the solar cell (100) is boosted and output to the DC bus (30), and third power point tracking control is performed so that the generated power of the solar cell (100) is maximized. A DC / DC converter (110) of
The control unit (50C) includes a third value (Va '') of the third DC voltage (V3) necessary for the third DC / DC converter (110) to perform maximum power point tracking control. The voltage conversion ratio of the isolated DC / DC converter (22, 22A) is controlled with reference to the first value (Va) and the second value (Va ′). The power conversion system (1C) according to Item 4.
[Item 7]
When the first value (Va) is higher than the second value (Va ′) and the third value (Va ″), the controller (50C) is configured to output the isolated DC / DC converter (22). 22A), the voltage conversion ratio is reduced,
The inverter (40) sets a maximum value to the target voltage value among the first value (Va), the second value (Va ′), and the third value (Va ″). Item 7. The power conversion system (1C) according to item 6.

1,1A,1B,1C…電力変換システム、10…蓄電装置、Q1〜Q8…スイッチング素子、22,22A…絶縁型DC/DCコンバータ、24…非絶縁型DC/DCコンバータ、30…直流バス、40…双方向DC/ACインバータ、50,50A,50B,50C…制御部、60…電力系統、70…絶縁トランス、CO1…一次側コイル、CO2…二次側コイル、72…第1ブリッジ回路、74…共振回路、76…第2ブリッジ回路、78,78A…駆動回路、80…巻き線比変更回路、90…交流電圧検出部、100…太陽電池、110…DC/DCコンバータ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1A, 1B, 1C ... Power conversion system, 10 ... Power storage device, Q1-Q8 ... Switching element, 22, 22A ... Insulation type DC / DC converter, 24 ... Non-insulation type DC / DC converter, 30 ... DC bus, 40 ... Bidirectional DC / AC inverter, 50, 50A, 50B, 50C ... Control unit, 60 ... Power system, 70 ... Insulation transformer, CO1 ... Primary coil, CO2 ... Secondary coil, 72 ... First bridge circuit, 74 ... Resonant circuit, 76 ... Second bridge circuit, 78, 78A ... Drive circuit, 80 ... Winding ratio changing circuit, 90 ... AC voltage detector, 100 ... Solar cell, 110 ... DC / DC converter.

Claims (7)

蓄電装置から供給された第1直流電圧を第2直流電圧に昇圧する第1のDC/DCコンバータと、
前記第2直流電圧を第3直流電圧に昇圧して、当該第3直流電圧を直流バスに出力する第2のDC/DCコンバータと、
前記直流バスの直流電力を交流電力に変換し、当該交流電力を電力系統へ供給し、前記第3直流電圧が所定の目標電圧値に近づくように当該交流電力を制御するインバータと、を備え、
前記第1のDC/DCコンバータと前記第2のDC/DCコンバータの一方は、絶縁型DC/DCコンバータであり、他方は、自身の出力電流を所定の目標電流値に近づくように制御する非絶縁型DC/DCコンバータであり、
前記第1直流電圧が高くなるほど、前記絶縁型DC/DCコンバータの入出力電圧の電圧変換比が低く制御されることを特徴とする電力変換システム。
A first DC / DC converter that boosts the first DC voltage supplied from the power storage device to a second DC voltage;
A second DC / DC converter that boosts the second DC voltage to a third DC voltage and outputs the third DC voltage to a DC bus;
An inverter that converts the DC power of the DC bus into AC power, supplies the AC power to a power system, and controls the AC power so that the third DC voltage approaches a predetermined target voltage value;
One of the first DC / DC converter and the second DC / DC converter is an insulated DC / DC converter, and the other is a non-control device that controls its output current so as to approach a predetermined target current value. An insulated DC / DC converter,
The power conversion system characterized in that the higher the first DC voltage is, the lower the voltage conversion ratio of the input / output voltage of the isolated DC / DC converter is controlled.
前記第1のDC/DCコンバータは、前記絶縁型DC/DCコンバータであり、
前記第2のDC/DCコンバータは、前記非絶縁型DC/DCコンバータであり、
前記絶縁型DC/DCコンバータは、
一次側コイルと二次側コイルとを有する絶縁トランスと、
複数のスイッチング素子のスイッチング動作により前記第1直流電圧を第1交流電圧に変換して、当該第1交流電圧を共振回路を介して前記絶縁トランスの前記一次側コイルに供給するブリッジ回路と、
前記絶縁トランスの前記二次側コイルから供給される第2交流電圧を前記第2直流電圧に整流する整流回路と、
前記複数のスイッチング素子をスイッチング動作させるための駆動信号を生成する駆動回路と、を有し、
前記駆動回路は、前記駆動信号の周波数、デューティ比またはデッドタイムを変更して、前記絶縁型DC/DCコンバータの前記電圧変換比を変更することを特徴とする請求項1に記載の電力変換システム。
The first DC / DC converter is the isolated DC / DC converter,
The second DC / DC converter is the non-insulated DC / DC converter,
The insulated DC / DC converter is
An insulating transformer having a primary coil and a secondary coil;
A bridge circuit that converts the first DC voltage to a first AC voltage by a switching operation of a plurality of switching elements, and supplies the first AC voltage to the primary coil of the insulation transformer via a resonance circuit;
A rectifier circuit that rectifies a second AC voltage supplied from the secondary coil of the isolation transformer into the second DC voltage;
A drive circuit that generates a drive signal for switching the plurality of switching elements, and
The power conversion system according to claim 1, wherein the drive circuit changes the voltage conversion ratio of the isolated DC / DC converter by changing a frequency, a duty ratio, or a dead time of the drive signal. .
前記第1のDC/DCコンバータは、前記絶縁型DC/DCコンバータであり、
前記第2のDC/DCコンバータは、前記非絶縁型DC/DCコンバータであり、
前記絶縁型DC/DCコンバータは、
一次側コイルと二次側コイルとを有する絶縁トランスと、
複数のスイッチング素子のスイッチング動作により前記第1直流電圧を第1交流電圧に変換して、当該第1交流電圧を前記絶縁トランスの前記一次側コイルに供給するブリッジ回路と、
前記絶縁トランスの前記二次側コイルから供給される第2交流電圧を前記第2直流電圧に整流する整流回路と、
前記絶縁トランスの前記一次側コイルと前記二次側コイルとの巻き線比を変更して、前記絶縁型DC/DCコンバータの前記電圧変換比を変更する巻き線比変更回路と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の電力変換システム。
The first DC / DC converter is the isolated DC / DC converter,
The second DC / DC converter is the non-insulated DC / DC converter,
The insulated DC / DC converter is
An insulating transformer having a primary coil and a secondary coil;
A bridge circuit that converts the first DC voltage into a first AC voltage by a switching operation of a plurality of switching elements, and supplies the first AC voltage to the primary coil of the insulation transformer;
A rectifier circuit that rectifies a second AC voltage supplied from the secondary coil of the isolation transformer into the second DC voltage;
A winding ratio changing circuit for changing the voltage conversion ratio of the insulation type DC / DC converter by changing the winding ratio of the primary side coil and the secondary side coil of the insulation transformer;
The power conversion system according to claim 1, comprising:
前記電力系統の交流電圧を検出する交流電圧検出部と、
前記第1直流電圧と前記電圧変換比とにより定まる前記非絶縁型DC/DCコンバータの動作に必要な前記第3直流電圧の第1の値と、前記交流電圧検出部で検出された前記交流電圧を前記インバータが出力するために必要な前記第3直流電圧の第2の値とを参照して、前記絶縁型DC/DCコンバータの前記電圧変換比を制御する制御部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の電力変換システム。
An AC voltage detector that detects an AC voltage of the power system;
The first value of the third DC voltage required for the operation of the non-insulated DC / DC converter determined by the first DC voltage and the voltage conversion ratio, and the AC voltage detected by the AC voltage detector. A control unit for controlling the voltage conversion ratio of the isolated DC / DC converter with reference to a second value of the third DC voltage required for the inverter to output
The power conversion system according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
前記制御部は、前記第1の値が前記第2の値より高い場合、前記絶縁型DC/DCコンバータの前記電圧変換比を低下させ、
前記インバータは、前記第1の値と前記第2の値のうち高い値を前記目標電圧値に設定することを特徴とする請求項4に記載の電力変換システム。
When the first value is higher than the second value, the control unit reduces the voltage conversion ratio of the isolated DC / DC converter,
5. The power conversion system according to claim 4, wherein the inverter sets a higher value of the first value and the second value as the target voltage value. 6.
太陽電池から出力される第4直流電圧を昇圧して前記直流バスに出力し、前記太陽電池の発電電力が最大になるよう最大電力点追従制御を行う第3のDC/DCコンバータをさらに備え、
前記制御部は、前記第3のDC/DCコンバータが最大電力点追従制御を行うために必要な前記第3直流電圧の第3の値と、前記第1の値と、前記第2の値とを参照して、前記絶縁型DC/DCコンバータの前記電圧変換比を制御することを特徴とする請求項4に記載の電力変換システム。
A third DC / DC converter that boosts the fourth DC voltage output from the solar cell and outputs the boosted DC voltage to the DC bus, and performs maximum power point tracking control so that the generated power of the solar cell is maximized;
The control unit includes a third value of the third DC voltage necessary for the third DC / DC converter to perform maximum power point tracking control, the first value, and the second value. The power conversion system according to claim 4, wherein the voltage conversion ratio of the isolated DC / DC converter is controlled with reference to FIG.
前記制御部は、前記第1の値が前記第2の値および前記第3の値より高い場合、前記絶縁型DC/DCコンバータの前記電圧変換比を低下させ、
前記インバータは、前記第1の値、前記第2の値および前記第3の値のうち最大値を前記目標電圧値に設定することを特徴とする請求項6に記載の電力変換システム。
When the first value is higher than the second value and the third value, the control unit decreases the voltage conversion ratio of the isolated DC / DC converter,
The power conversion system according to claim 6, wherein the inverter sets a maximum value among the first value, the second value, and the third value as the target voltage value.
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