JP5609379B2 - Hybrid power supply - Google Patents
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Description
本発明は、太陽電池などの発電手段と負荷への供給電圧を制御するハイブリッド電源装置に適用するものであり、商用電源の停電情報に基づいて、負荷への供給電圧を制御して負荷への過大電圧、電圧歪み拡大の防止、負荷への供給電圧の制御限界到達時の制御安定性に寄与するハイブリッド電源装置に関する。 The present invention is applied to a power generation unit such as a solar battery and a hybrid power supply device that controls a supply voltage to a load. Based on a power failure information of a commercial power supply, the supply voltage to the load is controlled to The present invention relates to a hybrid power supply apparatus that contributes to the prevention of overvoltage, the expansion of voltage distortion, and the control stability when the control limit of a supply voltage to a load is reached.
従来、この種の電源装置(負荷への供給電圧制御装置)では、交流電圧の過剰な電圧を下げ、消費電力を少なくする機能を有する、家庭用あるいは業務用のものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, this type of power supply device (voltage supply control device for load) is known for home use or business use, which has a function of reducing excessive voltage of AC voltage and reducing power consumption (for example, , See Patent Document 1).
特許文献1では、図4に示すように、節電装置101は、交流電源102および負荷103の間に配された直列変圧器104と、出力側が直列変圧器104の2次巻線に接続された回生型インバータ105を備えることにより、負荷103に印加される電圧を制御する。また、この構成により、回生型インバータ105の出力を連続的に制御することにより負荷103に印加される電圧を連続的に制御し、負荷103側へ安定した節電電力を供給することができる。
In Patent Document 1, as shown in FIG. 4, a
また、系統と連系する系統連系インバータでは、単独運転の検出信号に基づいて、例えば受動的方式ではインバータ部のゲートブロックを行なって、単独運転状態であれば、その後に解列し、能動的方式では単独運転であると識別した際に系統から解列するように制御するのが一般的に知られている。 Moreover, in the grid-connected inverter linked to the grid, based on the detection signal of the single operation, for example, in the passive method, the gate block of the inverter unit is performed. In general, it is generally known that control is performed so that the system is disconnected from the system when it is identified as isolated operation.
しかしながら、特許文献1の例では、インバータを使用することで連続的に負荷の電圧を制御し、負荷へ安定した節電電力を供給することで節電効果を高めることで電力の有効利用をすることはできるが、自然エネルギーを利用することはできない。また、系統連系インバータは、自然エネルギーから取り出された電力を使用可能なエネルギーに変換して系統電源と連系することで利用できるが、負荷の電圧を連続的に制御して負荷への節電電力を制御し、電力の有効利用をすることはできないという課題があり、環境破壊や地球温
暖化の防止の観点から電力の有効利用と自然エネルギーを利用した省エネルギー化が強く求められている。
However, in the example of Patent Document 1, it is possible to control the load voltage continuously by using an inverter, and to effectively use power by increasing the power saving effect by supplying stable power saving power to the load. Yes, but you can't use natural energy. In addition, the grid-connected inverter can be used by converting the power extracted from natural energy into usable energy and linking it with the grid power supply. However, the load voltage is continuously controlled to save power to the load. There is a problem that it is impossible to control electric power and make effective use of electric power. From the viewpoint of preventing environmental destruction and global warming, effective use of electric power and energy saving using natural energy are strongly demanded.
また、従来の太陽光発電システムにおける単独運転検出は、単独運転状態となった直後から負荷への供給電圧に直接影響を与えるという課題があり、電源供給に対する安定性が求められている。 Further, the isolated operation detection in the conventional photovoltaic power generation system has a problem that it directly affects the supply voltage to the load immediately after the isolated operation state is reached, and stability for power supply is required.
そこで、本発明は、自然エネルギーから発電された電力を利用し、また、従来通り負荷への安定した電圧で電源供給することで電力の有効利用と省エネルギー化の両立を可能とし、かつ、負荷供給電圧制御の急峻な上昇、あるいは低下を防止し、電源供給の安定化を図ることができるハイブリッド電源装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention makes use of electric power generated from natural energy and supplies power with a stable voltage to the load as before, enabling both effective use of electric power and energy saving, and load supply. It is an object of the present invention to provide a hybrid power supply apparatus that can prevent a steep rise or fall in voltage control and can stabilize power supply.
そして、この目的を達成するために、本発明のハイブリッド電源装置は、スイッチング素子と逆並列したダイオードを上下に直列接続した3つのアームを備え、3つのアームのうち2つのアームにより構成したフルブリッジコンバータと、3つのアームのうち2つのアームにより構成し、1つのアームをフルブリッジコンバータと共用したフルブリッジインバータと、前記3つのアームに並列に接続したコンデンサと、交流電源と一次巻線を直列に接続し、かつフルブリッジインバータの出力からリアクトルを通して二次巻線を直列に接続した直列変圧器と、前記フルブリッジコンバータ、フルブリッジインバータを制御する主回路制御部により構成される節電装置、あるいは電圧安定化装置と、前記コンデンサに並列接続した発電手段と、前記フルブリッジコンバータを前記発電手段の系統連系インバータとして制御し、かつ前記フルブリッジインバータと直列変圧器により負荷に供給する電圧を昇電圧あるいは降電圧制御するハイブリッド電源装置であって、交流電源の停電を検出する停電検出手段を備え、検出した停電情報に基づいて負荷に供給する電圧の昇電圧あるいは降電圧制御の指令値を制御する指令値変更手段を備え、前記停電検出手段は、交流電源の擾乱を検出して停電を判定する受動検出手段と、系統連系インバータにより交流電源に擾乱を重畳して停電を判定する能動検出手段を備え、前記指令値変更手段は、前記受動検出手段あるいは前記能動検出手段のどちらで停電を検出したかに応じて、昇電圧あるいは降電圧制御の指令値を変更することを特徴とするものであり、これにより所期の目的を達成するものである。 In order to achieve this object, the hybrid power supply device of the present invention has three arms in which diodes antiparallel to the switching elements are connected in series up and down, and is a full bridge configured by two of the three arms. Consists of a converter, two of the three arms, a full-bridge inverter that shares one arm with the full-bridge converter, a capacitor connected in parallel to the three arms, an AC power supply, and a primary winding in series And a power saving device comprising a series transformer in which a secondary winding is connected in series from the output of the full bridge inverter through a reactor, and the main circuit control unit for controlling the full bridge converter and the full bridge inverter, or A voltage stabilizing device; and power generation means connected in parallel to the capacitor; A hybrid power supply device that controls the full bridge converter as a grid-connected inverter of the power generation means, and controls the voltage supplied to the load by the full bridge inverter and a series transformer, wherein the voltage is supplied to the load. A power failure detection means for detecting a power failure is provided , comprising command value changing means for controlling a command value for voltage increase or decrease voltage control to be supplied to the load based on the detected power failure information, the power failure detection means comprising an AC power supply Passive detection means for detecting a power outage and detecting a power failure, and active detection means for determining a power failure by superimposing a disturbance on an AC power supply by a grid-connected inverter, wherein the command value changing means is the passive detection means or depending on which at it has detected a power outage of the active detection unit, and changes the command value of the temperature voltage or voltage drop control And than, thereby it is to achieve the intended purpose.
本発明によれば、スイッチング素子と逆並列したダイオードを上下に直列接続した3つのアームを備え、3つのアームのうち2つのアームにより構成したフルブリッジコンバータと、3つのアームのうち2つのアームにより構成し、1つのアームをフルブリッジコンバータと共用したフルブリッジインバータと、前記3つのアームに並列に接続したコンデンサと、交流電源と一次巻線を直列に接続し、かつフルブリッジインバータの出力からリアクトルを通して二次巻線を直列に接続した直列変圧器と、前記フルブリッジコンバータ、フルブリッジインバータを制御する主回路制御部により構成される節電装置、あるいは電圧安定化装置と、前記コンデンサに並列接続した発電手段と、前記フルブリッジコンバータを前記発電手段の系統連系インバータとして制御し、かつ前記フルブリッジインバータと直列変圧器により負荷に供給する電圧を昇電圧あるいは降電圧制御するハイブリッド電源装置であって、交流電源の停電を検出する停電検出手段を備え、検出した停電情報に基づいて負荷に供給する電圧の昇電圧あるいは降電圧制御の指令値を制御する指令値変更手段を備え、前記停電検出手段は、交流電源の擾乱を検出して停電を判定する受動検出手段と、系統連系インバータにより交流電源に擾乱を重畳して停電を判定する能動検出手段を備え、前記指令値変更手段は、前記受動検出手段あるいは前記能動検出手段のどちらで停電を検出したかに応じて、昇電圧あるいは降電圧制御の指令値を変更する構成にして、節電装置あるいは電圧安定化装置に発電手段を接続し、インバータを効果的に制御するこ
とにより、自然エネルギーから発電された電力を利用し、また、従来通り負荷への安定した電圧で電源供給することで電力の有効利用と省エネルギー化の両立を可能とし、かつ商用電源の停電情報に基づいて指令値を変更するため、負荷供給電圧制御の急峻な上昇、あるいは低下を防止し、電源供給の安定化を図ることができるハイブリッド電源装置を提供することができる。
According to the present invention, a full-bridge converter including three arms in which diodes antiparallel to the switching element are connected in series in the vertical direction is configured by two arms out of the three arms, and two arms out of the three arms. A full bridge inverter with one arm shared with the full bridge converter, a capacitor connected in parallel with the three arms, an AC power supply and a primary winding connected in series, and a reactor from the output of the full bridge inverter Through a series transformer in which secondary windings are connected in series, a power saving device constituted by a main circuit control unit for controlling the full bridge converter and a full bridge inverter, or a voltage stabilizing device, and connected in parallel to the capacitor Power generation means and grid connection of the full-bridge converter with the power generation means A hybrid power supply device that controls the voltage supplied to the load by the full bridge inverter and the series transformer, and controls the voltage to be increased or decreased, and includes a power failure detection means that detects a power failure of the AC power source. Command value changing means for controlling the command value of the voltage increase or decrease voltage control to be supplied to the load based on the power failure information , wherein the power failure detection means detects a power failure by detecting disturbance of the AC power supply. And an active detection means for determining a power failure by superimposing a disturbance on the AC power supply by a grid-connected inverter, and whether the command value changing means has detected a power failure by the passive detection means or the active detection means depending on, in the configuration for changing the command value of the temperature voltage or voltage drop control, the power generating means connected to the power-saving device or a voltage stabilizer, in By effectively controlling the data, the power generated from natural energy can be used, and the power can be supplied at a stable voltage to the load as before, enabling both effective use of power and energy saving. In addition, since the command value is changed based on the power failure information of the commercial power supply, it is possible to provide a hybrid power supply apparatus that can prevent a sudden increase or decrease in load supply voltage control and can stabilize power supply. it can.
本発明の請求項1記載のハイブリッド電源装置は、スイッチング素子と逆並列したダイオードを上下に直列接続した3つのアームを備え、3つのアームのうち2つのアームにより構成したフルブリッジコンバータと、3つのアームのうち2つのアームにより構成し、1つのアームをフルブリッジコンバータと共用したフルブリッジインバータと、前記3つのアームに並列に接続したコンデンサと、交流電源と一次巻線を直列に接続し、かつフルブリッジインバータの出力からリアクトルを通して二次巻線を直列に接続した直列変圧器と、前記フルブリッジコンバータ、フルブリッジインバータを制御する主回路制御部により構成される節電装置、あるいは電圧安定化装置と、前記コンデンサに並列接続した発電手段と、前記フルブリッジコンバータを前記発電手段の系統連系インバータとして制御し、かつ前記フルブリッジインバータと直列変圧器により負荷に供給する電圧を昇電圧あるいは降電圧制御するハイブリッド電源装置であって、交流電源の停電を検出する停電検出手段を備え、検出した停電情報に基づいて負荷に供給する電圧の昇電圧あるいは降電圧制御の指令値を制御する指令値変更手段を備え、前記停電検出手段は、交流電源の擾乱を検出して停電を判定する受動検出手段と、系統連系インバータにより交流電源に擾乱を重畳して停電を判定する能動検出手段を備え、前記指令値変更手段は、前記受動検出手段あるいは前記能動検出手段のどちらで停電を検出したかに応じて、昇電圧あるいは降電圧制御の指令値を変更するたものである。これにより、節電装置あるいは電圧安定化装置に発電手段を接続し、インバータを効果的に制御することにより、自然エネルギーから発電された電力を利用し、また、従来通り負荷への安定した電圧で電源供給することで電力の有効利用と省エネルギー化の両立を可能とし、かつ商用電源の停電情報に基づいて指令値を変更するため、負荷供給電圧制御の急峻な上昇、あるいは低下を防止し、電源供給の安定化を図ることができるハイブリッド電源装置を提供する。 The hybrid power supply apparatus according to claim 1 of the present invention includes three arms in which diodes antiparallel to the switching elements are connected in series in the vertical direction, a full bridge converter configured by two of the three arms, and three It is composed of two arms, and a full-bridge inverter in which one arm is shared with a full-bridge converter, a capacitor connected in parallel to the three arms, an AC power source and a primary winding are connected in series, and A series transformer in which a secondary winding is connected in series from the output of the full bridge inverter through a reactor, and a power saving device or a voltage stabilization device configured by the full bridge converter, a main circuit control unit for controlling the full bridge inverter; Power generating means connected in parallel to the capacitor, and the full bridge capacitor A hybrid power supply device that controls the voltage supplied to the load by the full-bridge inverter and a series transformer, and controls the power supply as a grid interconnection inverter of the power generation means. comprising a power failure detection means detect, with a command value changing means for controlling a command value of the temperature voltage or voltage drop control voltage supplied to the load based on the detected power failure information, the power failure detection means, the disturbance of the AC power source A passive detection means for detecting a power failure by detecting a power failure and an active detection means for judging a power failure by superimposing a disturbance on an AC power supply by a grid-connected inverter, wherein the command value changing means is the passive detection means or the active According to which of the detection means detects the power failure, the command value for the control of the rising voltage or the falling voltage is changed . As a result, the power generation means is connected to the power saving device or the voltage stabilization device, and the inverter is effectively controlled, so that the power generated from the natural energy is used, and the power is supplied with the stable voltage to the load as before. Supplying power enables both efficient use of power and energy savings, and changes command values based on power failure information of commercial power supplies, preventing sudden increase or decrease in load supply voltage control and power supply Provided is a hybrid power supply device capable of stabilizing the power.
また、検出時限と検出後の動作の異なる受動的方式、能動的方式それぞれに適した制御を行なうことで、より効果的に負荷供給電圧制御の急峻な上昇、あるいは低下を防止し、電源供給の安定化を図ることができるハイブリッド電源装置を提供する。 Also, different passive schemes of operation after detecting the detection timing, by performing an active method control suitable for each, to prevent a steeper rise in the effective load supply voltage control, or a reduction, power supply Provided is a hybrid power supply device capable of stabilizing the power.
また、受動検出手段にて停電を検出した場合、昇電圧あるいは降電圧制御の指令値は昇電圧幅あるいは降電圧幅を低下させるように変更する構成としたものである。これにより、受動的検出による停電検出機能が不要動作した際に、ゲートブロック制御からの復帰処理と同時に速やかに負荷供給電圧制御を安定に再スタートすることができるハイブリッド電源装置を提供する。 Also, when detecting a power failure in passive detection means, the command value of the temperature voltage or voltage drop control is obtained by a configuration to be modified to reduce the temperature voltage width or voltage drop width. Thus, it is possible to provide a hybrid power supply device capable of stably and stably restarting the load supply voltage control at the same time as the return processing from the gate block control when the power failure detection function based on passive detection operates unnecessary.
また、指令値変更手段は、能動検出手段にて停電を検出した場合、昇電圧あるいは降電圧制御を停止するように変更する構成としたものである。これにより、能動的検出による停電検出機能が不要動作すなわち解列する際の電力バランスの不均衡を速やかに解除することができ、コンデンサの電圧を上昇させることなく、安定した制御動作を可能とするこ
とができるハイブリッド電源装置を提供する。
Further, command value change means, when detecting a power failure in the active detection unit, in which a configuration to be changed to stop the rise voltage or voltage drop control. As a result, the power failure detection function based on active detection can quickly eliminate an unnecessary operation, that is, an imbalance in power balance when the circuit is disconnected, and a stable control operation can be performed without increasing the capacitor voltage. Provided is a hybrid power supply capable of
また、指令値変更手段は、昇電圧あるいは降電圧制御は、コンデンサの電圧が所定の範囲内となるように指令値を決定する構成としたものである。これにより、受動的検出、能動的検出を問わず、停電検出をした際に、電力バランスに基づいた制御が可能となるため、より安定した制御動作を可能とすることができるハイブリッド電源装置を提供する。 Further, command value changing means, raising the voltage or the voltage drop control is obtained by an arrangement for determining a command value such that the voltage of the capacitor is within a predetermined range. As a result, it is possible to control based on the power balance when a power failure is detected regardless of whether it is passive detection or active detection. To do.
また、停電発生から停電検出までの時間の昇電圧あるいは降電圧制御は、所定の昇電圧幅あるいは所定の降電圧幅で制限するように制御する構成としたものである。これにより、停電発生から停電検出までの単独運転状態となった際の昇降圧制御動作の不要な指令電圧の拡大を防止することができ、安定した制御動作を可能とすることができるハイブリッド電源装置を提供する。 Further, the temperature voltage or voltage drop control time from power failure occurs until the power failure detection is obtained by the configuration of controlling to limit at a predetermined temperature voltage range or a predetermined voltage drop width. As a result, a hybrid power supply apparatus that can prevent an unnecessary increase in the command voltage for the step-up / step-down control operation when the single operation state from the occurrence of a power failure to the detection of the power failure occurs, and enables a stable control operation. I will provide a.
(実施の形態1)
以下、実施の形態1について、図1を参照しながらハイブリッド電源装置1の構成について説明する。図1に示すように、ハイブリッド電源装置1は、スイッチング素子2a〜2fと逆並列したダイオード3a〜3fを上下に直列接続した3つのアーム4a〜4cを備え、アーム4a、4bにより構成したフルブリッジコンバータ5、アーム4b、4cにより構成したフルブリッジインバータ6と、3つのアーム4a〜4cに並列に接続したコンデンサ7と、交流電源8と一次巻線9aを直列に接続し、かつフルブリッジインバータ6の出力からリアクトル10を通して二次巻線9bを直列に接続した直列変圧器9と、フルブリッジコンバータ5とフルブリッジインバータ6を制御する主回路制御部11により構成した電圧安定化装置12と、コンデンサ7に並列接続した発電手段としての太陽光発電手段13と、フルブリッジコンバータ5を太陽光発電手段13の発電電力を交流電源8へ出力制御し、かつフルブリッジインバータ6と直列変圧器9により負荷14に供給する電圧を昇電圧あるいは降電圧制御するように構成しており、ハイブリッド電源装置1には、交流電源8の停電を検出する停電検出手段15を備え、検出した停電情報(例えば停電を示すフラグ)に基づいて負荷14に供給する電圧の昇電圧あるいは降電圧制御の指令値を制御する指令値変更手段16を備えている。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the configuration of the hybrid power supply apparatus 1 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the hybrid power supply apparatus 1 includes three arms 4a to 4c in which
次に、停電検出手段15のフローチャートについて、図2を参照しながら説明する。 Next, the flowchart of the power failure detection means 15 will be described with reference to FIG.
図に示すように、停電検出手段15は、交流電源8の擾乱を検出して停電を判定する受動検出手段15aと、交流電源8に擾乱を重畳して停電を判定する能動検出手段15bを備え、受動検出手段15aあるいは能動検出手段15bのどちらで停電を検出したかに応じて、昇電圧あるいは降電圧制御の指令値を変更する第二指令値変更手段15cを備えている。受動検出手段15aは、交流電源8の電圧検出値を入力する。入力した交流電源8の電圧検出値がゼロを通過した際にゼロフラグをセットし、周期検出カウンタのカウント値を記憶し、現カウンタ値をリセットする。周期検出カウンタは常時カウントアップさせ、ゼロクロス周期のカウント数を逐次記憶、更新を反復する。ゼロクロス周期のカウント数と基本電源周波数f(50Hzあるいは60Hz)の半サイクル分に相当する規定カウント数と逐次比較して、その偏差が所定カウント数を超えた場合、停電と判定し、所定カウント数以下であれば、健全な状態であると判定する。次に、能動検出手段15bは、電源周波数fに対して、周波数外乱分の△fを加算し回生電流制御を行なう。回生電流制御はスイッチング素子2aから2dを適宜スイッチングすることにより制御する。この時、ゼロクロス周期のカウント数が△fの加算に応じて変動した場合、更に△fを加算して回生電流制御を行なう。この処理を反復してゼロクロス周期のカウント数が所定のカウント数を下回る、すなわち電源周波数が上昇した場合に停電と判定して、カウント数が所定値を超えた状態を継続、あるいは基本電源周波数fに近づく場合は、健全と判定して、回生電流制御における周波数外乱分を初期値に戻すように構成している。
As shown in the figure, the power
次に、受動検出手段15a、あるいは能動検出手段15bにて停電を検出した際の昇電圧あるいは降電圧制御、すなわち指令値変更手段16のフローチャートについて、図3を参照しながら説明する。
Next, the flowchart of the voltage increase / decrease voltage control when the power failure is detected by the passive detection means 15a or the active detection means 15b, that is, the flowchart of the command value changing
図に示すように、指令値変更手段16は、受動検出手段15aにより停電を検出した場合、その時の昇電圧あるいは降電圧制御何れかに応じて昇電圧幅を低下あるいは降電圧幅を低下させ、能動検出手段15bにて停電を検出した場合、昇電圧あるいは降電圧制御は停止させる。この時、昇降圧制御は、コンデンサ7の電圧が所定の範囲内(例えば、200Vの商用電源に連系している場合は340〜360V、100Vの商用電源に連系している場合は170〜180V)となるように比例積分制御にて指令値を決定するように構成している。ここで、フルブリッジコンバータ5はゲートブロック乃至停止しているため、直列変圧器9を介して流入する電力は回生できないため、コンデンサ7の電圧が上昇することとなる。この際の上昇速度に応じて比例積分制御することとなる。
As shown in the figure, when the command
また、停電発生から停電検出までの時間では、停電を認識していないため、負荷14に供給する電圧の昇電圧あるいは降電圧制御を、所定の昇電圧幅(例えば、200Vの商用電源に連系している場合は20V、100Vの商用電源に連系している場合は6V)あるいは所定の降電圧幅(例えば200Vの商用電源に連系している場合は20V、100Vの商用電源に連系している場合は6V)で制限するように制御を構成している。
Further, since the power failure is not recognized in the time from the occurrence of the power failure to the detection of the power failure, the voltage increase / decrease control of the voltage supplied to the
以上のように、電圧安定化装置に発電手段を接続し、インバータを効果的に制御することにより、自然エネルギーから発電された電力を利用し、また、従来通り負荷への安定した電圧で電源供給することで電力の有効利用と省エネルギー化の両立を可能とし、かつ商用電源の停電情報に基づいて指令値を変更するため、負荷供給電圧制御の急峻な上昇、あるいは低下を防止し、電源供給の安定化を図ることができるハイブリッド電源装置が提供できる。 As described above, power generation means is connected to the voltage stabilization device, and the inverter is effectively controlled, so that power generated from natural energy is used and power is supplied to the load with a stable voltage as before. This makes it possible to achieve both effective use of power and energy saving, and to change the command value based on the power failure information of the commercial power supply. A hybrid power supply device that can be stabilized can be provided.
また、停電検出手段による検出時限と検出後の動作の異なる受動的方式、能動的方式それぞれに適した制御を行なうことで、より効果的に負荷供給電圧制御の急峻な上昇、あるいは低下を防止し、電源供給の安定化を図ることができるハイブリッド電源装置が提供できる。 In addition, by carrying out control suitable for each of the passive method and active method in which the detection time limit by the power failure detection means and the operation after detection are different, it is possible to more effectively prevent the sudden increase or decrease in load supply voltage control. Thus, a hybrid power supply device capable of stabilizing the power supply can be provided.
また、受動的検出による停電検出機能が不要動作した際に、ゲートブロック制御からの復帰処理と同時に速やかに負荷供給電圧制御を安定に再スタートすることができ、能動検出手段による停電検出機能が不要動作すなわち解列する際の電力バランスの不均衡を速やかに解除することができ、コンデンサの電圧を上昇させることなく、安定した制御動作を可能とすることができるハイブリッド電源装置を提供できる。 In addition, when the power failure detection function based on passive detection operates unnecessary, the load supply voltage control can be restarted quickly and stably simultaneously with the return processing from the gate block control, eliminating the power failure detection function using active detection means. It is possible to provide a hybrid power supply apparatus that can quickly release an imbalance in power balance during operation, that is, disconnection, and can perform a stable control operation without increasing the voltage of the capacitor.
また、昇電圧あるいは降電圧制御は、コンデンサの電圧が所定の範囲内となるように指令値を決定する構成としたため、受動的検出、能動的検出を問わず、停電検出をした際に、電力バランスに基づいた制御が可能となるため、より安定した制御動作を可能とすることができるハイブリッド電源装置を提供できる。 In addition, since the command value is determined so that the voltage of the capacitor is within a predetermined range, the voltage increase or decrease voltage control is performed when a power failure is detected regardless of whether it is passive detection or active detection. Since control based on balance is possible, a hybrid power supply apparatus that can enable more stable control operation can be provided.
また、停電発生から停電検出までの時間の昇電圧あるいは降電圧制御は、所定の昇電圧幅あるいは所定の降電圧幅で制限するように制御する構成としたため、停電発生から停電検出までの単独運転状態となった際の昇降圧制御動作の不要な指令電圧の拡大を防止することができ、安定した制御動作を可能とすることができるハイブリッド電源装置を提供できる。 In addition, the voltage increase or decrease control for the time from the occurrence of a power outage to the detection of the power outage is controlled so as to be limited by a predetermined voltage step-up or a predetermined voltage step-down, so that the stand-alone operation from the time of the power outage to the detection of the power outage It is possible to provide a hybrid power supply apparatus that can prevent an increase in command voltage that is unnecessary for the step-up / step-down control operation when the state is reached, and that enables a stable control operation.
なお、受動検出手段は、電圧位相跳躍検出方式を示したが、その他の検出方式(例えば、周波数変化率検出方式等)としてもよく、能動検出手段についても、周波数シフト方式を示したが、その他の検出方式(例えば、無効電力変動方式等)としてもよい。 In addition, although the passive detection means showed the voltage phase jump detection system, it is good also as other detection systems (for example, frequency change rate detection system etc.), and although the active detection means also showed the frequency shift system, others The detection method (for example, reactive power fluctuation method or the like) may be used.
また、コンデンサの所定の範囲の一例を示したが、コンデンサの耐圧、商用電源電圧を考慮したその他の範囲としてもよい。 In addition, although an example of the predetermined range of the capacitor is shown, other ranges may be used in consideration of the withstand voltage of the capacitor and the commercial power supply voltage.
さらに、負荷に供給する電圧の昇降圧の所定値も同様に一例を示したが、商用電源電圧と昇降圧幅を加算した目標電圧が、200V系の場合は180〜220Vの範囲内、100V系の場合は95〜107Vの範囲内であれば、その他の電圧としてもよい。 Further, the predetermined value of the voltage boost / buck voltage supplied to the load is also shown as an example, but the target voltage obtained by adding the commercial power supply voltage and the voltage boost / buck width is within the range of 180 to 220V in the case of the 200V system, the 100V system In this case, other voltage may be used as long as it is within the range of 95 to 107V.
本発明にかかるハイブリッド電源装置は、スイッチング素子と逆並列したダイオードを上下に直列接続した3つのアームにより構成したフルブリッジコンバータ、及び1つのアームをフルブリッジコンバータと共用したフルブリッジインバータと、前記3つのアームに並列に接続したコンデンサと、交流電源と一次巻線を直列に接続し、かつフルブリッジインバータの出力からリアクトルを通して二次巻線を直列に接続した直列変圧器と、前記フルブリッジコンバータ、フルブリッジインバータを制御する主回路制御部により構成される節電装置、あるいは電圧安定化装置と、前記コンデンサに並列接続した発電手段と、前記フルブリッジコンバータを前記発電手段の系統連系インバータとして制御し、かつ前記フルブリッジインバータと直列変圧器により負荷に供給する電圧を昇電圧あるいは降電圧制御するハイブリッド電源装置であって、交流電源の停電を検出する停電検出手段を備え、検出した停電情報に基づいて負荷に供給する電圧の昇電圧あるいは降電圧制御の指令値を制御する指令値変更手段を備えたので、太陽光発電のみならず、燃料電池などその他の発電手段への適用も可能なハイブリッド電源装置を提供することもでき有用である。 A hybrid power supply apparatus according to the present invention includes a full bridge converter configured by three arms in which diodes antiparallel to switching elements are connected in series up and down, a full bridge inverter sharing one arm with a full bridge converter, and the 3 A capacitor connected in parallel to two arms, a series transformer in which an AC power source and a primary winding are connected in series, and a secondary winding is connected in series through the reactor from the output of the full bridge inverter, and the full bridge converter, A power saving device or voltage stabilization device configured by a main circuit control unit that controls a full bridge inverter, a power generation unit connected in parallel to the capacitor, and the full bridge converter as a grid interconnection inverter of the power generation unit. And directly with the full-bridge inverter. A hybrid power supply device that controls the voltage supplied to the load by a transformer by increasing or decreasing voltage, and includes a power failure detection means for detecting a power failure of the AC power supply, and the voltage supplied to the load is increased based on the detected power failure information. Since the command value changing means for controlling the command value for voltage or voltage drop control is provided, it is possible to provide a hybrid power supply apparatus that can be applied not only to solar power generation but also to other power generation means such as a fuel cell. It is.
1 ハイブリッド電源装置
2a〜2f スイッチング素子
3a〜3f ダイオード
4a〜4c アーム
5 フルブリッジコンバータ
6 フルブリッジインバータ
7 コンデンサ
8 交流電源
9 直列変圧器
9a 一次巻線
9b 二次巻線
10 リアクトル
11 主回路制御部
12 電圧安定化装置
13 太陽光発電手段
14 負荷
15 停電検出手段
15a 受動検出手段
15b 能動検出手段
15c 第二指令値変更手段
16 指令値変更手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hybrid
Claims (5)
3つのアームのうち2つのアームにより構成したフルブリッジコンバータと、
3つのアームのうち2つのアームにより構成し、1つのアームをフルブリッジコンバータと共用したフルブリッジインバータと、
前記3つのアームに並列に接続したコンデンサと、
交流電源と一次巻線を直列に接続し、かつフルブリッジインバータの出力からリアクトルを通して二次巻線を直列に接続した直列変圧器と、
前記フルブリッジコンバータ、フルブリッジインバータを制御する主回路制御部により構成される節電装置、あるいは電圧安定化装置と、
前記コンデンサに並列接続した発電手段と、
前記フルブリッジコンバータを前記発電手段の系統連系インバータとして制御し、かつ前記フルブリッジインバータと直列変圧器により負荷に供給する電圧を昇電圧あるいは降電圧制御するハイブリッド電源装置であって、
交流電源の停電を検出する停電検出手段を備え、検出した停電情報に基づいて負荷に供給する電圧の昇電圧あるいは降電圧制御の指令値を制御する指令値変更手段を備え、
前記停電検出手段は、交流電源の擾乱を検出して停電を判定する受動検出手段と、系統連系インバータにより交流電源に擾乱を重畳して停電を判定する能動検出手段を備え、
前記指令値変更手段は、前記受動検出手段あるいは前記能動検出手段のどちらで停電を検出したかに応じて、昇電圧あるいは降電圧制御の指令値を変更することを特徴とするハイブリッド電源装置。 It has three arms that are connected in series with a diode in antiparallel with the switching element,
A full-bridge converter composed of two of the three arms;
A full bridge inverter composed of two of the three arms, one arm shared with the full bridge converter,
A capacitor connected in parallel to the three arms;
A series transformer in which an AC power source and a primary winding are connected in series, and a secondary winding is connected in series from the output of a full-bridge inverter through a reactor;
A power saving device constituted by a main circuit control unit for controlling the full bridge converter, a full bridge inverter, or a voltage stabilizing device;
Power generation means connected in parallel to the capacitor;
A hybrid power supply apparatus that controls the full-bridge converter as a grid-connected inverter of the power generation means, and controls a voltage supplied to a load by the full-bridge inverter and a series transformer to increase or decrease voltage,
A power failure detection means for detecting a power failure of the AC power supply, a command value changing means for controlling a command value for voltage increase or decrease voltage control supplied to the load based on the detected power failure information ,
The power failure detection means includes a passive detection means for detecting a power outage by detecting a disturbance of the AC power supply, and an active detection means for determining a power failure by superimposing the disturbance on the AC power supply by a grid-connected inverter,
The hybrid power supply apparatus, wherein the command value changing means changes a command value for increasing voltage or decreasing voltage control depending on whether the power failure is detected by the passive detecting means or the active detecting means .
2. The hybrid power supply apparatus according to claim 1, wherein the rising voltage or falling voltage control for the time from the occurrence of a power failure to detection of the power failure is controlled so as to be limited by a predetermined rising voltage width or a predetermined lower voltage width.
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