JP6885478B2 - Power converters, power conditioners, power conditioner systems, and power systems - Google Patents

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Description

この開示は電力変換装置、パワーコンディショナ、パワーコンディショナシステム、および電源システムに関する。 This disclosure relates to power converters, power conditioners, power conditioner systems, and power supply systems.

特開２０１４−４２４１７号公報（特許文献１）にもあるように、携帯電話機などの基地局に直流によって電力を供給するシステムとして、近年、太陽光発電と蓄電池とを組み合わせた複合型のシステムが普及している。 As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-42417 (Patent Document 1), as a system for supplying power to a base station such as a mobile phone by DC, in recent years, a composite type system combining solar power generation and a storage battery has been introduced. It is widespread.

図３は、基地局１２０に直流によって電力を供給する、従来の複合型の電力供給システムの構成を表した概略図である。図３を参照して、システムは、基地局１２０に−４８Ｖの直流にて電力を供給するためのＤＣバス１１４を含む。ＤＣバス１１４には、ＤＣ／ＤＣ部１１２Ａ，１１２Ｂを介して１または複数の太陽光発電パネル１３０Ａ，１３０Ｂ（これらを代表して太陽光発電パネル１３０と称する）が接続され、ＤＣ／ＤＣ部１１３を介して蓄電池ユニット１４０が接続されている。なお、このようなシステムには、発電量あるいは蓄電量の不足に備えた発電機や、商用電力系統などの交流電源１５０が接続されていてもよい。交流電源１５０は、変圧器１５１および整流器１１６を介してＤＣバス１１４に接続されている。 FIG. 3 is a schematic view showing the configuration of a conventional composite power supply system that supplies power to the base station 120 by direct current. With reference to FIG. 3, the system includes a DC bus 114 for supplying power to the base station 120 with a direct current of −48 V. One or more solar power generation panels 130A and 130B (hereinafter referred to as solar power generation panels 130) are connected to the DC bus 114 via DC / DC units 112A and 112B, and the DC / DC unit 113 is connected to the DC bus 114. The storage battery unit 140 is connected via the above. It should be noted that such a system may be connected to a generator prepared for a shortage of power generation amount or storage amount, or an AC power source 150 such as a commercial power system. The AC power supply 150 is connected to the DC bus 114 via the transformer 151 and the rectifier 116.

特開２０１４−４２４１７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-42417

図３のシステムではＤＣバス１１４の一方の電路が接地されている。そのため、ＤＣバス１１４に接続される各ＤＣ／ＤＣ部１１２Ａ，１１２Ｂ，１１３は、いずれも絶縁型ＤＣ／ＤＣ部とする必要がある。絶縁型ＤＣ／ＤＣ部は非絶縁型と比較すると電力変換の効率が多少劣る。そのため、システムにおいて絶縁型ＤＣ／ＤＣ部が用いられるほど、システム全体としての電力変換の効率が劣るという問題がある。また図３のシステムでは、太陽光発電パネル１３０によって発電された電力を蓄電池ユニット１４０に蓄電（充電）する際に、太陽光発電パネル１３０からの電流が絶縁型ＤＣ／ＤＣ部１１２Ａまたは１１２Ｂおよび絶縁型ＤＣ／ＤＣ部１１３と、非絶縁型ＤＣ／ＤＣ部よりも電力変換の効率の多少劣る絶縁型ＤＣ／ＤＣ部を２つ経由することになる。そのため、充電のための電力変換の効率も低下することになる。 In the system of FIG. 3, one electric circuit of the DC bus 114 is grounded. Therefore, each of the DC / DC units 112A, 112B, and 113 connected to the DC bus 114 needs to be an insulated DC / DC unit. The power conversion efficiency of the insulated DC / DC unit is slightly inferior to that of the non-insulated DC unit. Therefore, there is a problem that the power conversion efficiency of the entire system is inferior as the isolated DC / DC unit is used in the system. Further, in the system of FIG. 3, when the power generated by the photovoltaic power generation panel 130 is stored (charged) in the storage battery unit 140, the current from the photovoltaic power generation panel 130 is insulated from the isolated DC / DC unit 112A or 112B. The type DC / DC unit 113 and the insulated DC / DC unit, which is slightly inferior in power conversion efficiency to the non-isolated DC / DC unit, are routed. Therefore, the efficiency of power conversion for charging is also reduced.

本開示のある局面における目的は、高効率で電力変換して通信の基地局に電力を供給することを可能とする電力変換装置、パワーコンディショナ、パワーコンディショナシステム、および電源システムを提供することである。 An object of an aspect of the present disclosure is to provide a power converter, a power conditioner, a power conditioner system, and a power supply system capable of converting power with high efficiency and supplying power to a communication base station. Is.

本開示は、通信の基地局に電力を供給する複合型の電力変換装置であって、非接地の第１のＤＣバスと、太陽光発電パネルと第１のＤＣバスとの間に設けられる第１の非絶縁型ＤＣ／ＤＣ部と、蓄電池と第１のＤＣバスとの間に設けられる第２の非絶縁型ＤＣ／ＤＣ部と、２電路のうち一方が接地され、第１のＤＣバスより低電圧であって、第１のＤＣバスとは異なる極性の電圧が印加される第２のＤＣバスと、第２のＤＣバスを介して基地局と接続され、第２のＤＣバスと第１のＤＣバスとの間に設けられる絶縁型ＤＣ／ＤＣ部と、を備える。 The present disclosure is a composite power conversion device that supplies power to a communication base station, and is a first DC bus that is not grounded and is provided between a solar power generation panel and a first DC bus. The first non-isolated DC / DC section, the second non-isolated DC / DC section provided between the storage battery and the first DC bus, and one of the two electric circuits are grounded and the first DC bus is grounded. A second DC bus having a lower voltage and a voltage different from that of the first DC bus is applied, and the second DC bus and the second DC bus are connected to the base station via the second DC bus. An isolated DC / DC unit provided between the DC bus and the DC bus 1 is provided.

また、パワーコンディショナは、上記の電力変換装置と、この電力変換装置が収められる筐体とを含む。 Further, the power conditioner includes the above-mentioned power conversion device and a housing in which the power conversion device is housed.

また、パワーコンディショナシステムは、上記の電力変換装置が複数組設けられ、それぞれの絶縁型のＤＣ／ＤＣ部から１つの基地局へ給電路を合流させるものである。 Further, in the power conditioner system, a plurality of sets of the above-mentioned power conversion devices are provided, and a power supply path is joined from each insulated DC / DC unit to one base station.

また、電源システムは、上記の電力変換装置と蓄電池とを含むか、または上記の電力変換装置と太陽光発電パネルと蓄電池とを含む。 Further, the power supply system includes the above-mentioned power conversion device and a storage battery, or includes the above-mentioned power conversion device, a photovoltaic power generation panel, and a storage battery.

この開示によると、高効率で電力変換して通信の基地局に電力を供給することができる。 According to this disclosure, power can be converted with high efficiency to supply power to a communication base station.

実施の形態にかかる電力変換装置の構成を表した概略図である。It is the schematic which showed the structure of the power conversion apparatus which concerns on embodiment. 第２の実施の形態における、複数の電力変換装置を含んだシステム構成の一例を表した図である。It is a figure which showed an example of the system configuration including a plurality of power conversion devices in the 2nd Embodiment. 従来の複合型の電力供給システムの構成を表した概略図である。It is the schematic which showed the structure of the conventional complex type power supply system.

［実施の形態の説明］
本実施の形態には、少なくとも以下のものが含まれる。 [Explanation of Embodiment]
The present embodiment includes at least the following.

（１）本実施形態に係る電力変換装置は、通信の基地局に電力を供給する複合型の電力変換装置であって、非接地の第１のＤＣバスと、太陽光発電パネルと第１のＤＣバスとの間に設けられる第１の非絶縁型ＤＣ／ＤＣ部と、蓄電池と第１のＤＣバスとの間に設けられる第２の非絶縁型ＤＣ／ＤＣ部と、２電路のうち一方が接地され、第１のＤＣバスより低電圧であって、第１のＤＣバスとは異なる極性の電圧が印加される第２のＤＣバスと、第２のＤＣバスを介して基地局と接続され、第２のＤＣバスと第１のＤＣバスとの間に設けられる絶縁型ＤＣ／ＤＣ部と、を備える。
上記の構成によれば、非絶縁型ＤＣ／ＤＣ部よりも変換効率が多少劣る絶縁型ＤＣ／ＤＣ部の数を抑えることができる。従って、電力変換装置全体としての効率を高めることができる。 (1) The power conversion device according to the present embodiment is a composite power conversion device that supplies power to a communication base station, and is a non-grounded first DC bus, a solar power generation panel, and a first. One of the first non-isolated DC / DC section provided between the DC bus, the second non-isolated DC / DC section provided between the storage battery and the first DC bus, and the two electric paths. Is grounded and connected to the base station via the second DC bus and the second DC bus to which a voltage lower than that of the first DC bus and a voltage different from that of the first DC bus is applied. It is provided with an insulated DC / DC unit provided between the second DC bus and the first DC bus.
According to the above configuration, the number of insulated DC / DC units whose conversion efficiency is slightly inferior to that of the non-insulated DC / DC unit can be suppressed. Therefore, the efficiency of the power conversion device as a whole can be improved.

（２）本実施形態に係る電力変換装置において、第１のＤＣバスには所定の直流電圧が印可され、第１の非絶縁型ＤＣ／ＤＣ部及び第２の非絶縁型ＤＣ／ＤＣ部は、第１のＤＣバスの直流電圧が所定値となるよう、それぞれ、太陽光発電パネルによる直流電圧及び蓄電池からの直流電圧を変換する構成であってもよい。 (2) In the power conversion device according to the present embodiment, a predetermined DC voltage is applied to the first DC bus, and the first non-insulated DC / DC section and the second non-insulated DC / DC section are , The DC voltage from the solar power generation panel and the DC voltage from the storage battery may be converted, respectively, so that the DC voltage of the first DC bus becomes a predetermined value.

（３）本実施形態に係る電力変換装置において、第１のＤＣバスと交流電路との間に設けられるＤＣ／ＡＣ部をさらに備えてもよい。
上記の構成によれば、交流電路から電力を供給して蓄電池を充電することができる。また、逆に、直流電源から交流電路への電力供給が可能となる。さらに、交流電路に商用電力系統が接続されている場合は、系統連系による売電が可能となる。 (3) In the power conversion device according to the present embodiment, a DC / AC unit provided between the first DC bus and the AC electric circuit may be further provided.
According to the above configuration, electric power can be supplied from the AC electric circuit to charge the storage battery. On the contrary, it is possible to supply electric power from the DC power supply to the AC electric circuit. Further, when a commercial power system is connected to the AC electric circuit, power can be sold by grid interconnection.

（４）本実施形態に係る電力変換装置は、第１のＤＣバスと絶縁型ＤＣ／ＤＣ部との間に設けられる第３の非絶縁型ＤＣ／ＤＣ部をさらに備えてもよい。 (4) The power conversion device according to the present embodiment may further include a third non-insulated DC / DC unit provided between the first DC bus and the insulated DC / DC unit.

（５）本実施形態に係るパワーコンディショナは、上記構成の電力変換装置と、電力変換装置が収められる筐体とを含む。
上記の構成によれば、すべての電源および負荷に関して必要な電力変換機能を全て搭載したコンパクトな複合型のパワーコンディショナを提供することができる。 (5) The power conditioner according to the present embodiment includes a power conversion device having the above configuration and a housing in which the power conversion device is housed.
According to the above configuration, it is possible to provide a compact composite power conditioner equipped with all the necessary power conversion functions for all power supplies and loads.

（６）本実施形態に係るパワーコンディショナシステムは、上記構成の電力変換装置が複数組設けられ、それぞれの絶縁型のＤＣ／ＤＣ部から１つの基地局へ給電路を合流させる。
上記の構成によれば、１台の大容量電力変換装置で基地局に給電するよりも、複数の電力変換装置で出力を分担できる。そのため、個々の電力変換装置では、基地局への給電電流を抑制することができる。従って、給電路が距離的に長い場合にも電圧降下を抑制することができる。 (6) In the power conditioner system according to the present embodiment, a plurality of sets of power conversion devices having the above configurations are provided, and a power supply path is joined from each insulated DC / DC unit to one base station.
According to the above configuration, the output can be shared by a plurality of power conversion devices rather than supplying power to the base station by one large-capacity power conversion device. Therefore, in each power conversion device, the power supply current to the base station can be suppressed. Therefore, the voltage drop can be suppressed even when the power supply path is long in distance.

（７）本実施形態に係る電源システムは、上記構成の電力変換装置と蓄電池とを含む。
（８）本実施形態に係る電源システムは、上記構成の電力変換装置と太陽光発電パネルと蓄電池と、を含む。 (7) The power supply system according to the present embodiment includes a power conversion device and a storage battery having the above configuration.
(8) The power supply system according to the present embodiment includes a power conversion device having the above configuration, a photovoltaic power generation panel, and a storage battery.

［実施の形態の詳細］
以下に、図面を参照しつつ、好ましい実施の形態について説明する。 [Details of Embodiment]
Hereinafter, preferred embodiments will be described with reference to the drawings.

［第１の実施の形態］
図１は、本実施の形態にかかる電力変換装置の構成を表した概略図である。本実施の形態にかかる電力変換装置（パワーコンディショナ）１０は、電源としての１または複数の太陽光発電パネル３０Ａ，３０Ｂおよび蓄電池ユニット４０と接続されて、太陽光発電パネル３０Ａ，３０Ｂの発電によって生じた電力、または蓄電池ユニット４０に蓄電された電力を、直流によって基地局２０に供給する。１または複数の太陽光発電パネル３０Ａ，３０Ｂを代表させて太陽光発電パネル３０と称する。 [First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of the power conversion device according to the present embodiment. The power conversion device (power conditioner) 10 according to the present embodiment is connected to one or more photovoltaic power generation panels 30A and 30B and a storage battery unit 40 as a power source, and is generated by the photovoltaic power generation panels 30A and 30B. The generated power or the power stored in the storage battery unit 40 is supplied to the base station 20 by direct current. One or a plurality of photovoltaic power generation panels 30A and 30B are collectively referred to as a photovoltaic power generation panel 30.

蓄電池ユニット４０に含まれる蓄電池４１は、一例としてリチウムイオンバッテリーである。蓄電池ユニット４０にはジャンクションボックス４２が接続され、蓄電池４１と電力変換装置１０とがジャンクションボックス４２によって接続される。 The storage battery 41 included in the storage battery unit 40 is, for example, a lithium ion battery. A junction box 42 is connected to the storage battery unit 40, and the storage battery 41 and the power conversion device 10 are connected by the junction box 42.

図１を参照して、電力変換装置１０と基地局２０とは、電圧が−４８ＶであるＤＣバス１４によって接続されている。ＤＣバス１４は、２電路のうち一方が接地されている。電力変換装置１０は、ＤＣバス１４を介して電力を基地局２０に供給する。ＤＣバス１４は、電力変換装置１０に含まれるものであってもよいし、電力変換装置１０には含まれず、電力変換装置１０にＤＣバス１４に接続するための機構が設けられていてもよい。ＤＣバス１４が電力変換装置１０に含まれる場合、電力変換装置１０から伸びて基地局２０に接続されるＤＣバスは、電力変換装置１０の後述するＤＣ／ＤＣ部１５Ａの出力端に設けられるコネクタや端子台等の接続部において、電力変換装置１０に含まれるＤＣバス１４と接続されており、電力変換装置１０から基地局２０に電力を供給する。 With reference to FIG. 1, the power converter 10 and the base station 20 are connected by a DC bus 14 having a voltage of −48 V. One of the two electric circuits of the DC bus 14 is grounded. The power conversion device 10 supplies electric power to the base station 20 via the DC bus 14. The DC bus 14 may be included in the power conversion device 10, or may not be included in the power conversion device 10, and the power conversion device 10 may be provided with a mechanism for connecting to the DC bus 14. .. When the DC bus 14 is included in the power conversion device 10, the DC bus extending from the power conversion device 10 and connected to the base station 20 is a connector provided at the output end of the DC / DC unit 15A described later in the power conversion device 10. It is connected to the DC bus 14 included in the power conversion device 10 at a connection portion such as a terminal stand or the like, and power is supplied from the power conversion device 10 to the base station 20.

電力変換装置１０は、ＤＣバス１４よりも高電圧なＤＣバス１１を有する。ＤＣバス１１の電圧は、一例として３５０Ｖである。ＤＣバス１１とＤＣバス１４との間には絶縁型ＤＣ／ＤＣ部１５Ａが設けられる。ＤＣ／ＤＣ部１５Ａは、ＤＣバス１１の直流電圧をＤＣバス１４の直流電圧に変換（降圧）する。絶縁型のＤＣ／ＤＣ部１５Ａは電力変換装置１０に含まれてもよいし、電力変換装置１０外にあってもよい。また、ＤＣ／ＤＣ部１５ＡとＤＣバス１１との間にはさらに非絶縁型のＤＣ／ＤＣ部１５Ｂが設けられ、ＤＣバス１１の直流電圧が多段階にＤＣバス１４の直流電圧まで変換（降圧）されてもよい。 The power conversion device 10 has a DC bus 11 having a voltage higher than that of the DC bus 14. The voltage of the DC bus 11 is 350 V as an example. An insulated DC / DC unit 15A is provided between the DC bus 11 and the DC bus 14. The DC / DC unit 15A converts (lowers) the DC voltage of the DC bus 11 into the DC voltage of the DC bus 14. The insulated DC / DC unit 15A may be included in the power conversion device 10 or may be outside the power conversion device 10. Further, a non-isolated DC / DC section 15B is further provided between the DC / DC section 15A and the DC bus 11, and the DC voltage of the DC bus 11 is converted (stepped down) to the DC voltage of the DC bus 14 in multiple stages. ) May be done.

太陽光発電パネル３０Ａ，３０ＢとＤＣバス１１との間には、それぞれ非絶縁型のＤＣ／ＤＣ部１２Ａ，１２Ｂが設けられる。ＤＣ／ＤＣ部１２Ａ，１２Ｂを代表させてＤＣ／ＤＣ部１２と称する。ＤＣ／ＤＣ部１２は、太陽光発電パネル３０による直流電圧をＤＣバス１１の直流電圧に変換する。太陽光発電パネル３０から出力される直流電圧は、一例として３００Ｖである。
また、蓄電池ユニット４０とＤＣバス１１との間には非絶縁型のＤＣ／ＤＣ部１３が設けられる。蓄電池４１に蓄電された電力が基地局２０に供給される場合、ＤＣ／ＤＣ部１３は、蓄電池４１からの直流電圧をＤＣバス１１の直流電圧に変換する。太陽光発電パネル３０によって発電された電力が蓄電池４１に蓄電される場合、ＤＣ／ＤＣ部１３は、ＤＣバス１１の直流電圧を蓄電池４１の直流電圧に変換する。 Non-insulated DC / DC units 12A and 12B are provided between the photovoltaic power generation panels 30A and 30B and the DC bus 11, respectively. The DC / DC units 12A and 12B are represented by the DC / DC unit 12. The DC / DC unit 12 converts the DC voltage generated by the photovoltaic power generation panel 30 into the DC voltage of the DC bus 11. The DC voltage output from the photovoltaic power generation panel 30 is 300 V as an example.
Further, a non-insulated DC / DC unit 13 is provided between the storage battery unit 40 and the DC bus 11. When the electric power stored in the storage battery 41 is supplied to the base station 20, the DC / DC unit 13 converts the DC voltage from the storage battery 41 into the DC voltage of the DC bus 11. When the power generated by the photovoltaic power generation panel 30 is stored in the storage battery 41, the DC / DC unit 13 converts the DC voltage of the DC bus 11 into the DC voltage of the storage battery 41.

電力変換装置１０には、さらに、発電量あるいは蓄電量の不足に備えた発電機や商用電力系統などを含む交流電源５０が、絶縁トランス５１を介して接続されている。交流電源５０とＤＣバス１１との間には、絶縁トランス５１を介して非絶縁型のＤＣ／ＡＣ部１６が設けられる。交流電源５０および絶縁トランス５１を含み、非絶縁型のＤＣ／ＡＣ部１６に接続される交流回路を、以降の説明では交流電路とも称する。
発電機または商用電力系統である交流電源５０から電力が電力変換装置１０に供給される場合、つまり交流電路から電力変換装置１０に電力が供給される場合、ＤＣ／ＡＣ部１６は交流電圧をＤＣバス１１の直流電圧に変換する。交流電圧は、一例として２００Ｖである。交流電源５０が商用電力系統であって、太陽光発電パネル３０によって発電された電力が交流電源５０に供給される場合、つまり、交流電路に電力変換装置１０から電力が供給（逆潮）される場合、ＤＣ／ＡＣ部１６は、ＤＣバス１１の直流電圧を商用電力系統の交流電圧に変換する。なお、電力変換装置１０に交流電源５０が接続されていることは必須ではなく、太陽光発電パネル３０の発電量および蓄電池４１の蓄電量に十分な余裕がある場合には、交流電源５０が接続されていなくてもよい。 Further, an AC power source 50 including a generator and a commercial power system prepared for a shortage of power generation amount or storage amount is connected to the power conversion device 10 via an isolation transformer 51. A non-insulated DC / AC unit 16 is provided between the AC power supply 50 and the DC bus 11 via an isolation transformer 51. An AC circuit including an AC power supply 50 and an isolation transformer 51 and connected to a non-insulated DC / AC unit 16 will also be referred to as an AC electric circuit in the following description.
When power is supplied to the power conversion device 10 from the AC power source 50 which is a generator or a commercial power system, that is, when power is supplied to the power conversion device 10 from the AC electric circuit, the DC / AC unit 16 transfers the AC voltage to DC. It is converted to the DC voltage of the bus 11. The AC voltage is 200V as an example. When the AC power supply 50 is a commercial power system and the power generated by the solar power generation panel 30 is supplied to the AC power supply 50, that is, power is supplied (reverse tide) from the power conversion device 10 to the AC power line. In this case, the DC / AC unit 16 converts the DC voltage of the DC bus 11 into the AC voltage of the commercial power system. It is not essential that the AC power source 50 is connected to the power conversion device 10, and if there is sufficient margin in the amount of power generated by the photovoltaic power generation panel 30 and the amount of electricity stored in the storage battery 41, the AC power source 50 is connected. It does not have to be.

電力変換装置１０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリなどを有する制御部１７を含む。制御部１７は、非絶縁型のＤＣ／ＤＣ部１２，１３，１５Ｂ（設けられている場合）、および、ＤＣ／ＡＣ部１６を制御する。ＤＣ／ＤＣ部１５Ａについては、単独の制御部（図示せず）によって制御するようにしてもよいし、また、制御部１７によって制御してもよい。 The power conversion device 10 includes a control unit 17 having a CPU (Central Processing Unit), a memory, and the like (not shown). The control unit 17 controls the non-insulated DC / DC units 12, 13, 15B (if provided) and the DC / AC unit 16. The DC / DC unit 15A may be controlled by a single control unit (not shown), or may be controlled by the control unit 17.

また、太陽光発電中、制御部１７は、ＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）制御を行うようＤＣ／ＤＣ部１２を制御する。制御部１７からの制御信号に従って、ＤＣ／ＤＣ部１２はＭＰＰＴ制御を行う。 Further, during solar power generation, the control unit 17 controls the DC / DC unit 12 so as to perform MPPT (Maximum Power Point Tracking) control. The DC / DC unit 12 performs MPPT control according to the control signal from the control unit 17.

また、制御部１７は、ＤＣバス１１の電圧に応じた電力変換を行うようＤＣ／ＤＣ部１３を制御する。たとえば、太陽光発電パネル３０による発電量が基地局２０に供給する電力量よりも少ない場合、ＤＣバス１１の電圧が降下するので、ＤＣ／ＤＣ部１３は、蓄電池４１を放電させる。これにより、蓄電池４１に蓄電されている電力が基地局２０に供給される。また、太陽光発電パネル３０による発電量が基地局２０に供給する電力量を上回る場合、ＤＣバス１１の電圧が上昇するので、ＤＣ／ＤＣ部１３は、蓄電池４１の充電を行う。これにより、太陽光発電パネル３０によって発電された電力により蓄電池４１が充電される。このようにして、ＤＣバス１１の直流電圧が、制御部１７の制御に従うＤＣ／ＤＣ部１３によって制御される。 Further, the control unit 17 controls the DC / DC unit 13 so as to perform power conversion according to the voltage of the DC bus 11. For example, when the amount of power generated by the solar power generation panel 30 is less than the amount of power supplied to the base station 20, the voltage of the DC bus 11 drops, so that the DC / DC unit 13 discharges the storage battery 41. As a result, the electric power stored in the storage battery 41 is supplied to the base station 20. Further, when the amount of power generated by the photovoltaic power generation panel 30 exceeds the amount of power supplied to the base station 20, the voltage of the DC bus 11 rises, so that the DC / DC unit 13 charges the storage battery 41. As a result, the storage battery 41 is charged by the electric power generated by the solar power generation panel 30. In this way, the DC voltage of the DC bus 11 is controlled by the DC / DC unit 13 that follows the control of the control unit 17.

計測ユニット６０は、交流電路の電圧および電流を計測し、計測結果を通信により制御部１７に送る。また、逆潮の場合、制御部１７は、蓄電池４１の放電電力が逆潮されることのないよう監視し、制御する。また、制御部１７は、蓄電池ユニット４０に含まれるジャンクションボックス４２と通信して蓄電池４１の蓄電量等の情報を得る。制御部１７と計測ユニット６０およびジャンクションボックス４２との通信は、有線によるものでも無線によるものでもよい。 The measuring unit 60 measures the voltage and current of the AC electric circuit, and sends the measurement result to the control unit 17 by communication. Further, in the case of reverse tide, the control unit 17 monitors and controls so that the discharge power of the storage battery 41 is not reverse tide. Further, the control unit 17 communicates with the junction box 42 included in the storage battery unit 40 to obtain information such as the amount of electricity stored in the storage battery 41. Communication between the control unit 17 and the measurement unit 60 and the junction box 42 may be wired or wireless.

制御部１７はジャンクションボックス４２から得られた情報に基づいて、蓄電池４１の蓄電量が所定量を下回ることを検出すると、交流電路から電力変換装置１０に電力供給するための制御を行う。この場合、制御部１７からの制御信号に従ってＤＣ／ＡＣ部１６は、交流電圧をＤＣバス１１の直流電圧に変換する。 When the control unit 17 detects that the amount of electricity stored in the storage battery 41 is less than a predetermined amount based on the information obtained from the junction box 42, the control unit 17 controls to supply electric power from the AC electric circuit to the power conversion device 10. In this case, the DC / AC unit 16 converts the AC voltage into the DC voltage of the DC bus 11 according to the control signal from the control unit 17.

また、制御部１７はＤＣバス１１の電圧を監視して、該電圧が所定電圧以上に上昇していることを検出すると、太陽光発電パネル３０によって発電された電力を交流電路に供給（逆潮）するための制御を行う。この場合、制御部１７からの制御信号に従ってＤＣ／ＡＣ部１６は、ＤＣバス１１の直流電圧を商用電力系統の交流電圧に変換する。ＤＣ／ＡＣ部１６は、制御部１７からの制御信号に従って、ＤＣバス１１の電圧が規定の電圧（たとえば３５０Ｖ）に戻るまで、ＤＣバス１１の直流電圧を商用電力系統の交流電圧に変換する。これにより、ＤＣバス１１の直流電圧が、制御部１７の制御に従うＤＣ／ＡＣ部１６によって制御される。 Further, the control unit 17 monitors the voltage of the DC bus 11, and when it detects that the voltage has risen above a predetermined voltage, supplies the power generated by the photovoltaic power generation panel 30 to the AC electric circuit (reverse tide). ) To control. In this case, the DC / AC unit 16 converts the DC voltage of the DC bus 11 into the AC voltage of the commercial power system according to the control signal from the control unit 17. The DC / AC unit 16 converts the DC voltage of the DC bus 11 into an AC voltage of a commercial power system according to a control signal from the control unit 17 until the voltage of the DC bus 11 returns to a specified voltage (for example, 350 V). As a result, the DC voltage of the DC bus 11 is controlled by the DC / AC unit 16 that follows the control of the control unit 17.

［第１の実施の形態の効果］
本実施の形態にかかる電力変換装置１０では、ＤＣバス１１の電源（太陽光発電パネル３０および蓄電池ユニット４０）側に絶縁型のＤＣ／ＤＣ部を設けるのではなく、負荷（基地局２０）側にのみ絶縁型のＤＣ／ＤＣ部（ＤＣ／ＤＣ部１５Ａ）が設けられる。そのため、図３に表されたような従来の電力変換装置よりも絶縁型のＤＣ／ＤＣ部の個数が抑えられる。絶縁型のＤＣ／ＤＣ部は非絶縁型のＤＣ／ＤＣ部より電力変換の効率が多少劣るため、その個数が抑えられることによって、電力変換装置１０における電力変換の効率が従来の電力変換装置の電力変換の効率よりも向上する。 [Effect of the first embodiment]
In the power conversion device 10 according to the present embodiment, the load (base station 20) side is not provided on the power supply side (solar power generation panel 30 and storage battery unit 40) side of the DC bus 11. An insulated DC / DC unit (DC / DC unit 15A) is provided only on the surface. Therefore, the number of insulated DC / DC units can be reduced as compared with the conventional power conversion device as shown in FIG. Since the power conversion efficiency of the isolated DC / DC unit is slightly inferior to that of the non-isolated DC / DC unit, the power conversion efficiency of the power conversion device 10 can be improved by reducing the number of the isolated DC / DC unit. It is better than the efficiency of power conversion.

また、電力変換装置１０内はＤＣバス１１によって各電源が接続されている。電力変換装置１０は、基地局２０に電力を供給する際にＤＣバス１１中の電力を変換して、低電圧での給電路であるＤＣバス１４を用いて基地局２０に電力を供給する。そのため、電力変換装置１０におけるＤＣバス１４の区間を限定的なものとし、ＤＣバス１１を用いない従来の電力変換装置よりも、ＤＣバス１４の線路長を短くすることができる。ＤＣバス１４は、ＤＣバス１１よりも低電圧であるために大電流となる。しかしながら、電力変換装置１０におけるＤＣバス１４の線路長が短ければ従来の電力変換装置よりも電圧降下も抑えられ、かつ、従来の電力変換装置よりも低コストな構成とすることができる。 Further, in the power conversion device 10, each power source is connected by a DC bus 11. The power conversion device 10 converts the electric power in the DC bus 11 when supplying electric power to the base station 20, and supplies the electric power to the base station 20 by using the DC bus 14 which is a power supply path at a low voltage. Therefore, the section of the DC bus 14 in the power conversion device 10 is limited, and the line length of the DC bus 14 can be shortened as compared with the conventional power conversion device that does not use the DC bus 11. Since the DC bus 14 has a lower voltage than the DC bus 11, it has a large current. However, if the line length of the DC bus 14 in the power conversion device 10 is short, the voltage drop can be suppressed as compared with the conventional power conversion device, and the configuration can be made at a lower cost than the conventional power conversion device.

また、電力変換装置１０において、ＤＣバス１１はＤＣ／ＤＣ部１５Ａを介してＤＣバス１４に接続されている。そのため、ＤＣバス１１はＤＣバス１４の電圧に影響されることがない。それ故、ＤＣバス１１の直流電圧を、たとえば交流電路のピーク電圧（波高値）を超える程度の、比較的高い電圧とすることができる。従って、図３に表されたような従来の電圧変換装置において採用されているように、基地局１２０の電圧であるＤＣバス１１４を電源（太陽光発電パネル３０および蓄電池ユニット４０）に接続する構成と比較すると、電源と接続されるバスを高電圧で、低電流とすることができる。その結果、電力変換装置１０ではＤＣバス１１および全てのＤＣ／ＤＣ部の電流容量が低減され、よりコンパクトにすることができる。 Further, in the power conversion device 10, the DC bus 11 is connected to the DC bus 14 via the DC / DC unit 15A. Therefore, the DC bus 11 is not affected by the voltage of the DC bus 14. Therefore, the DC voltage of the DC bus 11 can be set to a relatively high voltage that exceeds, for example, the peak voltage (peak value) of the AC electric circuit. Therefore, as adopted in the conventional voltage conversion device as shown in FIG. 3, the DC bus 114, which is the voltage of the base station 120, is connected to the power source (photovoltaic power generation panel 30 and storage battery unit 40). Compared with, the bus connected to the power supply can have a high voltage and a low current. As a result, in the power converter 10, the current capacities of the DC bus 11 and all DC / DC units are reduced, and the power conversion device 10 can be made more compact.

また、電力変換装置１０において、電源である太陽光発電パネル３０および蓄電池ユニット４０は、それぞれ、非絶縁型のＤＣ／ＤＣ部１２，１３を介してＤＣバス１１に接続される。そのため、たとえば、太陽光発電パネル３０によって発電された電力により蓄電池ユニット４０を充電する際に、絶縁型のＤＣ／ＤＣ部１５Ａを経由することなく電力が蓄電池ユニット４０に供給される。従って、充電のための電力変換の効率を向上させることができる。 Further, in the power conversion device 10, the solar power generation panel 30 and the storage battery unit 40, which are power sources, are connected to the DC bus 11 via the non-isolated DC / DC units 12 and 13, respectively. Therefore, for example, when charging the storage battery unit 40 with the electric power generated by the photovoltaic power generation panel 30, the electric power is supplied to the storage battery unit 40 without passing through the insulated DC / DC unit 15A. Therefore, the efficiency of power conversion for charging can be improved.

また、電力変換装置１０において、ＤＣバス１１は絶縁型のＤＣ／ＤＣ部１５Ａを介してＤＣバス１４および基地局２０に接続されているため、たとえば基地局２０に落雷によるサージ電圧が発生しても、ＤＣ／ＤＣ部１５Ａの存在によって、ＤＣバス１１にサージ電圧が侵入することを防止できる。 Further, in the power converter 10, since the DC bus 11 is connected to the DC bus 14 and the base station 20 via the isolated DC / DC unit 15A, for example, a surge voltage due to a lightning strike is generated in the base station 20. However, the presence of the DC / DC unit 15A can prevent a surge voltage from entering the DC bus 11.

さらに、電力変換装置１０にＤＣ／ＡＣ部１６を介して交流電源５０が接続される構成とすることによって、交流電路から供給された電力で蓄電池４１を充電することができる。また、逆に、電力変換装置１０にＤＣ／ＡＣ部１６を介して商用電力系統が接続される構成とすることによって、太陽光発電パネル３０によって発電された直流による電力を交流によって商用電力系統に供給すること、たとえば系統連系による売電が可能となる。 Further, by connecting the AC power supply 50 to the power conversion device 10 via the DC / AC unit 16, the storage battery 41 can be charged with the power supplied from the AC electric circuit. On the contrary, by connecting the commercial power system to the power conversion device 10 via the DC / AC unit 16, the direct current power generated by the photovoltaic power generation panel 30 is converted into the commercial power system by alternating current. It is possible to supply power, for example, to sell power by grid interconnection.

また、電力変換装置１０において、蓄電池ユニット４０とＤＣバス１１の間に設けられたＤＣ／ＤＣ部１３によってＤＣバス１１の直流電圧が制御される構成とすることによって、電力変換装置１０を交流電路と接続することなく、交流電路から独立した直流電路のみで構成することが可能となる。 Further, in the power conversion device 10, the DC voltage of the DC bus 11 is controlled by the DC / DC unit 13 provided between the storage battery unit 40 and the DC bus 11, so that the power conversion device 10 can be connected to an AC electric circuit. It is possible to configure only a DC electric circuit that is independent of the AC electric circuit without connecting to the AC electric circuit.

なお、上記したように、電力変換装置１０は図示されない１つの筐体に収められたパワーコンディショナとして提供され得る。また、電力変換装置１０および蓄電池ユニット４０、もしくは電力変換装置１０、蓄電池ユニット４０および太陽光発電パネル３０を電源システムとして提供することもできる。これにより、すべての電源および負荷に関して必要な電力変換機能を搭載したコンパクトな複合型のパワーコンディショナ、あるいは電源システムとして電力変換装置１０を提供することができる。 As described above, the power conversion device 10 can be provided as a power conditioner housed in one housing (not shown). Further, the power conversion device 10 and the storage battery unit 40, or the power conversion device 10, the storage battery unit 40 and the photovoltaic power generation panel 30 can be provided as a power supply system. This makes it possible to provide a compact composite power conditioner equipped with the necessary power conversion functions for all power supplies and loads, or the power conversion device 10 as a power supply system.

［第２の実施の形態］
複数の電力変換装置を含むシステムを構築し、該システムから１つの基地局２０に対して直流によって電力が供給されてもよい。以下の説明では、第１の実施の形態で説明された部品および構成要素と同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらの説明は繰り返さない。
図２は、第２の実施の形態における、複数の電力変換装置１０Ａ，１０Ｂ，…を含んだシステム構成の一例を表した図である。図２を参照して、第２の実施の形態においては、電源としての１または複数の太陽光発電パネル３０Ａ，３０Ｂおよび蓄電池ユニット４０Ａに接続された電力変換装置１０Ａと、太陽光発電パネル３０Ｃ，３０Ｄおよび蓄電池ユニット４０Ｂに接続された電力変換装置１０Ｂと、…の複数組の電力変換装置が設けられている。電力変換装置１０Ａ，１０Ｂ，…は、それぞれ絶縁型のＤＣ／ＤＣ部１５Ｃ，１５Ｄを介して、基地局２０に接続されたＤＣバス１４に接続されている。これにより、各電力変換装置１０Ａ，１０Ｂ，…からの直流電力はそれぞれ絶縁型のＤＣ／ＤＣ１５Ｃ，１５Ｄ部によって変換されて、ＤＣバス１４を通って基地局２０に供給される。 [Second Embodiment]
A system including a plurality of power conversion devices may be constructed, and power may be supplied from the system to one base station 20 by direct current. In the following description, the same parts and components as those described in the first embodiment are designated by the same reference numerals. Their names and functions are the same. Therefore, these explanations will not be repeated.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a system configuration including a plurality of power conversion devices 10A, 10B, ... In the second embodiment. With reference to FIG. 2, in the second embodiment, one or more photovoltaic panels 30A and 30B as power sources, a power conversion device 10A connected to the storage battery unit 40A, and a photovoltaic panel 30C, A power conversion device 10B connected to the 30D and the storage battery unit 40B, and a plurality of sets of power conversion devices are provided. The power converters 10A, 10B, ... Are connected to the DC bus 14 connected to the base station 20 via isolated DC / DC units 15C and 15D, respectively. As a result, the DC power from the power converters 10A, 10B, ... Is converted by the isolated DC / DC15C, 15D units, respectively, and supplied to the base station 20 through the DC bus 14.

さらに、交流電源５０も複数設けられて、それぞれ、電力変換装置１０Ａ，１０Ｂ，…に接続されていてもよい。または、図２に表されたように、交流電源５０は電力変換装置１０Ａ，１０Ｂ，…よりも少ない数設けられて、複数の電力変換装置に接続されていてもよい。後者の場合、計測ユニット６０は複数の電力変換装置１０Ａ，１０Ｂ，…に含まれるすべての制御部１７と通信可能であってもよい。または、計測ユニット６０はいずれか１つの制御部１７とのみ接続されて、各電力変換装置１０Ａ，１０Ｂ，…に含まれる制御部１７同士で通信することで計測ユニット６０からの情報が共有されてもよい。 Further, a plurality of AC power supplies 50 may be provided and connected to the power conversion devices 10A, 10B, .... Alternatively, as shown in FIG. 2, the AC power supply 50 may be provided in a smaller number than the power conversion devices 10A, 10B, ..., And may be connected to a plurality of power conversion devices. In the latter case, the measuring unit 60 may be able to communicate with all the control units 17 included in the plurality of power converters 10A, 10B, .... Alternatively, the measurement unit 60 is connected only to any one of the control units 17, and the information from the measurement unit 60 is shared by communicating with the control units 17 included in the power conversion devices 10A, 10B, .... May be good.

［第２の実施の形態の効果］
本実施の形態にかかるシステムに複数の電力変換装置１０Ａ，１０Ｂ，…が含まれることによって、複数の電力変換装置で基地局２０に供給する電力を分担できる。そのため、１台の大容量電力変換装置のみで基地局２０に電力を供給するよりも、個々の電力変換装置が基地局２０に供給する電流を抑制することができる。従って、低電圧での給電路であるＤＣバス１４が長くなった場合であっても電圧降下を抑制することができる。 [Effect of the second embodiment]
By including a plurality of power conversion devices 10A, 10B, ... In the system according to the present embodiment, the power supplied to the base station 20 can be shared by the plurality of power conversion devices. Therefore, it is possible to suppress the current supplied to the base station 20 by each power conversion device, rather than supplying power to the base station 20 with only one large-capacity power conversion device. Therefore, even when the DC bus 14, which is a power supply path at a low voltage, becomes long, the voltage drop can be suppressed.

［補記］
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 [Supplement]
It should be considered that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present disclosure is indicated by the scope of claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

１０，１０Ａ，１０Ｂ，… 電力変換装置
１１，１４，１１４ ＤＣバス
１２，１２Ａ，１２Ｂ，１３，１１２Ａ，１１２Ｂ，１１３，１５Ａ〜１５Ｄ ＤＣ／ＤＣ部
１６ ＤＣ／ＡＣ部
１７ 制御部
２０，１２０ 基地局
３０，３０Ａ〜Ｄ，１３０Ａ，１３０Ｂ 太陽光発電パネル
４０，４０Ａ，４０Ｂ，１４０ 蓄電池ユニット
４１ 蓄電池
４２ ジャンクションボックス
５０ 交流電源
５１ 絶縁トランス
６０ 計測ユニット
１１６ 整流器
１５０ 交流電源
１５１ 変圧器 10, 10A, 10B, ... Power converter 11, 14, 114 DC bus 12, 12A, 12B, 13, 112A, 112B, 113, 15A to 15D DC / DC unit 16 DC / AC unit 17 Control unit 20, 120 bases Stations 30, 30A to D, 130A, 130B Solar power generation panel 40, 40A, 40B, 140 Storage battery unit 41 Storage battery 42 Junction box 50 AC power supply 51 Insulation transformer 60 Measuring unit 116 Rectifier 150 AC power supply 151 Transformer

Claims (8)

通信の基地局に電力を供給する複合型の電力変換装置であって、
非接地の第１のＤＣバスと、
太陽光発電パネルと前記第１のＤＣバスとの間に設けられる第１の非絶縁型ＤＣ／ＤＣ部と、
蓄電池と前記第１のＤＣバスとの間に設けられる第２の非絶縁型ＤＣ／ＤＣ部と、
２電路のうち一方が接地され、前記第１のＤＣバスより低電圧であって、前記第１のＤＣバスとは異なる極性の電圧が印加される第２のＤＣバスと、
前記第２のＤＣバスを介して前記基地局と接続され、前記第２のＤＣバスと前記第１のＤＣバスとの間に設けられる絶縁型ＤＣ／ＤＣ部と、を備える、電力変換装置。 A composite power converter that supplies power to a communication base station.
The first ungrounded DC bus and
A first non-insulated DC / DC unit provided between the photovoltaic power generation panel and the first DC bus, and
A second non-insulated DC / DC unit provided between the storage battery and the first DC bus,
A second DC bus in which one of the two electric circuits is grounded and a voltage lower than that of the first DC bus and having a polarity different from that of the first DC bus is applied.
A power conversion device including an insulated DC / DC unit connected to the base station via the second DC bus and provided between the second DC bus and the first DC bus. 前記第１のＤＣバスには所定の直流電圧が印加され、
前記第１の非絶縁型ＤＣ／ＤＣ部及び前記第２の非絶縁型ＤＣ／ＤＣ部は、前記第１のＤＣバスの直流電圧が所定値となるよう、それぞれ、前記太陽光発電パネルによる直流電圧及び前記蓄電池からの直流電圧を変換する、請求項１に記載の電力変換装置。 A predetermined DC voltage is marked pressurized to the first DC bus,
The first non-insulated DC / DC section and the second non-insulated DC / DC section are respectively directed by the solar power generation panel so that the DC voltage of the first DC bus becomes a predetermined value. The power conversion device according to claim 1, which converts a voltage and a DC voltage from the storage battery. 前記第１のＤＣバスと交流電路との間に設けられるＤＣ／ＡＣ部をさらに備える、請求項１又は請求項２に記載の電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1 or 2, further comprising a DC / AC unit provided between the first DC bus and an AC electric circuit. 前記第１のＤＣバスと前記絶縁型ＤＣ／ＤＣ部との間に設けられる第３の非絶縁型ＤＣ／ＤＣ部をさらに備える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電力変換装置。 The electric power according to any one of claims 1 to 3, further comprising a third non-insulated DC / DC unit provided between the first DC bus and the insulated DC / DC unit. Conversion device. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電力変換装置と、
前記電力変換装置が収められる筐体とを含む、パワーコンディショナ。 The power conversion device according to any one of claims 1 to 4,
A power conditioner including a housing in which the power conversion device is housed. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電力変換装置が複数組設けられ、それぞれの前記絶縁型ＤＣ／ＤＣ部から１つの前記基地局へ給電路を合流させる、パワーコンディショナシステム。 Power converter according to any one of claims 1 to 4 is provided with a plurality of sets, to merge the feed line from each of said insulated D C / DC unit to one of said base station, the power conditioner system. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電力変換装置と、
前記蓄電池と、を含む、電源システム。 The power conversion device according to any one of claims 1 to 4,
A power supply system, including the storage battery. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電力変換装置と、
前記太陽光発電パネルと、
前記蓄電池と、を含む、電源システム。 The power conversion device according to any one of claims 1 to 4,
With the photovoltaic power generation panel
A power supply system, including the storage battery.
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