JP6902719B2 - Converter system - Google Patents
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Description
本開示は、一般にコンバータシステムに関し、より詳細には、電気的に並列に接続される複数の電力変換回路を備えたコンバータシステムに関する。 The present disclosure relates to converter systems in general, and more particularly to converter systems including a plurality of power conversion circuits that are electrically connected in parallel.
従来、並列に接続され、一方向又は双方向に電力を変換する複数の電源装置を備えた並列型電源装置が知られている（例えば特許文献１参照）。 Conventionally, a parallel type power supply device including a plurality of power supply devices that are connected in parallel and convert power in one direction or both directions is known (see, for example, Patent Document 1).
特許文献１に記載の並列型電源装置では、複数の電源装置が各々コントローラを備えている。そして、複数のコントローラのうちの一つが、複数の電源装置のうちの稼働する台数を、複数の電源装置に流れる電流又は複数の電源装置の電力の合計値に応じて決定している。
In the parallel power supply device described in
並列に接続された複数の電源装置（電力変換回路）を備えた並列型電源装置（コンバータシステム）では、出力電力が増加して稼働中の電源装置の定格電力の合計を超えた場合等に、稼働する電源装置の台数を増加させる必要がある。しかしながら、電源装置（電力変換回路）は、停止している状態から電力を出力可能な状態となるまでに、例えばスイッチング素子のデューティを徐々に上昇させる時間等が必要であり、所定の起動時間が必要である。このため、例えば短時間で消費電力が急増する場合等、急な負荷変動に対応するのが困難であった。 In a parallel power supply (converter system) equipped with multiple power supplies (power conversion circuits) connected in parallel, when the output power increases and exceeds the total rated power of the operating power supply, etc. It is necessary to increase the number of operating power supply devices. However, the power supply device (power conversion circuit) requires, for example, a time to gradually increase the duty of the switching element from the stopped state to the state where power can be output, and a predetermined start-up time is required. is necessary. For this reason, it has been difficult to cope with sudden load fluctuations, for example, when the power consumption suddenly increases in a short time.
本開示は上記事由に鑑みてなされており、急な負荷変動に対応可能なコンバータシステムを提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above reasons, and an object of the present disclosure is to provide a converter system capable of responding to sudden load fluctuations.
本開示の一態様に係るコンバータシステムは、変換部と、制御回路と、を備える。前記変換部は、一対の入力端子から入力される直流の入力電力を直流の出力電力に変換して一対の出力端子から出力する。前記制御回路は、前記変換部の動作を制御する。前記変換部は、複数の電力変換回路を有する。前記複数の電力変換回路の各々は、スイッチング素子を備えている。前記複数の電力変換回路は、前記一対の入力端子と前記一対の出力端子との間に互いに電気的に並列に接続されている。前記出力電力は、前記複数の電力変換回路の各々から前記一対の出力端子に出力される個別電力の合計である。前記複数の電力変換回路の各々は、前記制御回路の制御に応じて行う動作モードとして、第１モードと第２モードとを有する。前記第１モードは、前記個別電力が、出力可能な前記個別電力の下限に近づくように、前記スイッチング素子をスイッチング制御する動作モードである。前記第２モードは、前記個別電力が前記下限よりも大きな所定の電力閾値以上となるように、前記スイッチング素子をスイッチング制御する動作モードである。前記制御回路は、前記出力電力に応じて、前記複数の電力変換回路のうちで前記第２モードを行わせる電力変換回路の数を変更し、前記複数の電力変換回路のうちで前記第２モードを行わない電力変換回路がある場合には、前記第２モードを行わない電力変換回路のうちの少なくとも１つに、前記第１モードを行わせる。 The converter system according to one aspect of the present disclosure includes a conversion unit and a control circuit. The conversion unit converts the DC input power input from the pair of input terminals into DC output power and outputs the DC input power from the pair of output terminals. The control circuit controls the operation of the conversion unit. The conversion unit has a plurality of power conversion circuits. Each of the plurality of power conversion circuits includes a switching element. The plurality of power conversion circuits are electrically connected in parallel to each other between the pair of input terminals and the pair of output terminals. The output power is the total of the individual powers output from each of the plurality of power conversion circuits to the pair of output terminals. Each of the plurality of power conversion circuits has a first mode and a second mode as operation modes performed according to the control of the control circuit. The first mode is an operation mode in which the switching element is switched and controlled so that the individual power approaches the lower limit of the individual power that can be output. The second mode is an operation mode in which the switching element is switched and controlled so that the individual power becomes equal to or higher than a predetermined power threshold value larger than the lower limit. The control circuit changes the number of power conversion circuits for performing the second mode among the plurality of power conversion circuits according to the output power, and the second mode among the plurality of power conversion circuits. If there is a power conversion circuit is not performed, at least one of the power conversion circuit that does not perform the second mode, Ru to perform the first mode.
本開示のコンバータシステムは、急な負荷変動に対応可能という利点がある。 The converter system of the present disclosure has an advantage that it can cope with sudden load fluctuations.
（実施形態）
以下、本実施形態のコンバータシステム１００を添付の図面に基づいて説明する。
(Embodiment)
Hereinafter, the
図１は、本実施形態のコンバータシステム１００を備えた電力システムのブロック図である。図１に示すように、コンバータシステム１００は、一対の第１端子１と、一対の第２端子２と、変換部３と、制御回路４と、を備えている。なお、本実施形態では、電力システムが一般的な戸建て住宅に用いられる場合を例として説明するが、これに限らず、電力システムは集合住宅の各住戸、事業所等に用いられてもよい。
FIG. 1 is a block diagram of a power system including the
変換部３は、一対の第１端子１と一対の第２端子２との間に電気的に接続されている。変換部３は、一対の入力端子（一対の第１端子１と一対の第２端子２とのうちの一方）から入力される直流の入力電力を、直流の出力電力に変換して、一対の出力端子（一対の第１端子１と一対の第２端子２とのうちの他方）から出力する。
The
本実施形態の電力システムでは、一対の第１端子１の間に、蓄電池５が電気的に接続されている。蓄電池５は、例えば鉛蓄電池又はリチウムイオン電池等からなる。また、一対の第２端子２にはインバータ（ＡＣ−ＤＣコンバータ）６の一端が電気的に接続されている。インバータ６の他端には、交流電源（例えば、商用電源等の系統電源）７及び負荷機器８が接続されている。
In the electric power system of the present embodiment, the storage battery 5 is electrically connected between the pair of
本実施形態の変換部３は、蓄電池５の直流電力（第１直流電力）とインバータ６の直流電力（第２直流電力）との間で、電力変換を行うよう構成されている。本実施形態の変換部３は、蓄電池５の直流電力とインバータ６の直流電力との間で、双方向の電力変換を行うことが可能である。ここで、蓄電池５の直流電力（第１直流電力）は、蓄電池５の電圧（一対の第１端子１間の電圧：第１直流電圧Ｖ１）と、第１端子１を流れる電流との積である。インバータ６の直流電力（第２直流電力）は、インバータ６の電圧（一対の第２端子２間の電圧：第２直流電圧Ｖ２）と、第２端子２を流れる電流との積である。例えば、蓄電池５の放電時、変換部３は、蓄電池５からの第１直流電力を第２直流電力に変換し、インバータ６に出力する。蓄電池５の充電時、変換部３は、インバータ６からの第２直流電力を第１直流電力に変換し、蓄電池５に出力する。
The
図１に示すように、変換部３は、複数の電力変換回路３０を有している。複数の電力変換回路３０は、一対の第１端子１と一対の第２端子２との間に、互いに電気的に並列に接続されている。変換部３から出力される出力電力は、複数の電力変換回路３０の各々から出力される個別電力の、合計電力である。複数の電力変換回路３０の各々の個別電力の大きさ（絶対値）の上限値（各電力変換回路３０の定格電力）は、例えば１ｋＷである。複数の電力変換回路３０の各々の個別電力の大きさ（絶対値）の下限値は、例えば略０Ｗである。
As shown in FIG. 1, the
本実施形態では、複数の電力変換回路３０は、同じ回路構成を有する。図２に、各電力変換回路３０の回路構成を示す。各電力変換回路３０は、スイッチング素子３００（第１スイッチング素子３０１及び第２スイッチング素子３０２）と、第１コンデンサ３０３と、第２コンデンサ３０４と、インダクタ３０５と、コントローラ３０６と、電流センサ３０７と、を備えている。また、電力変換回路３０は、一対の第１端子３０８と、一対の第２端子３０９と、を備えている。各電力変換回路３０の一対の第１端子３０８は、コンバータシステム１００の一対の第１端子１にそれぞれ電気的に接続されている。各電力変換回路３０の一対の第２端子３０９は、コンバータシステム１００の一対の第２端子２にそれぞれ電気的に接続されている。
In this embodiment, the plurality of
第１スイッチング素子３０１及び第２スイッチング素子３０２の各々は、エンハンスメント型のｎチャネルＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semi conductorfield-effect transistor）である。第１スイッチング素子３０１及び第２スイッチング素子３０２の各々におけるドレイン−ソース間には、寄生ダイオード（ボディダイオード）が存在する。第１スイッチング素子３０１及び第２スイッチング素子３０２の各々では、寄生ダイオードのアノードがソース側、カソードがドレイン側である。
Each of the
第１コンデンサ３０３の第１端および第２端は、一対の第１端子３０８にそれぞれ電気的に接続されている。インダクタ３０５の第１端は、第１コンデンサ３０３の第１端（高電位側の端子）に電気的に接続されている。第１スイッチング素子３０１のドレインは、インダクタ３０５の第２端に電気的に接続されている。第１スイッチング素子３０１のソースは、第１コンデンサ３０３の第２端（低電位側の端子）に電気的に接続されている。第１スイッチング素子３０１のゲートは、コントローラ３０６に電気的に接続されている。第２スイッチング素子３０２のソースは、インダクタ３０５の第２端に電気的に接続されている。第２スイッチング素子３０２のドレインは、第２コンデンサ３０４の第１端（高電位側の端子）に電気的に接続されている。第２スイッチング素子３０２のゲートは、コントローラ３０６に電気的に接続されている。第２コンデンサ３０４の第２端（低電位側の端子）は、第１スイッチング素子３０１のソースに電気的に接続されている。また、第２コンデンサ３０４の第１端および第２端は、一対の第２端子３０９にそれぞれ電気的に接続されている。電流センサ３０７は、シャント抵抗である。電流センサ３０７は、第２スイッチング素子３０２及び第２コンデンサ３０４の接続点と、一方の第２端子２（高電位側の第２端子２）と、の間の電路に介在している。コントローラ３０６は、シャント抵抗である電流センサ３０７の両端電圧を計測し、計測した両端電圧からシャント抵抗に流れる電流を求める。
The first end and the second end of the
コントローラ３０６は、例えばマイクロコンピュータを主構成としており、メモリ（図示せず）に記憶されているプログラムを実行することにより各種処理を実行する。プログラムは、予めメモリに記憶されて提供されてもよく、電気通信回線を通して提供されてもよく、記憶媒体に記憶されて提供されてもよい。コントローラ３０６は、制御回路４に電気的に接続されている。コントローラ３０６は、第１スイッチング素子３０１及び第２スイッチング素子３０２をスイッチング制御する。コントローラ３０６は、各スイッチング素子３００のゲートにＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を出力することで、スイッチング素子３００をスイッチング制御する。コントローラ３０６は、制御回路４からの制御信号に応じて、各スイッチング素子３００をスイッチング制御する。
The controller 306 has, for example, a microcomputer as a main configuration, and executes various processes by executing a program stored in a memory (not shown). The program may be stored in a memory in advance and provided, may be provided through a telecommunication line, or may be stored in a storage medium and provided. The controller 306 is electrically connected to the control circuit 4. The controller 306 switches and controls the
電力変換回路３０は、第１スイッチング素子３０１がスイッチング制御され、第２スイッチング素子３０２がオフ制御されることで、一対の第１端子３０８に入力される第１直流電圧Ｖ１を昇圧して一対の第２端子３０９から出力する昇圧動作を行う。また、電力変換回路３０は、第１スイッチング素子３０１がオフ制御され、第２スイッチング素子３０２がスイッチング制御されることで、一対の第２端子３０９に入力される第２直流電圧Ｖ２を降圧して一対の第１端子３０８に出力する降圧動作を行う。このように、本実施形態では、複数の電力変換回路３０の各々は双方向ＤＣ−ＤＣコンバータである。
In the
コントローラ３０６は、電流センサ３０７で計測される電流の値が、制御回路４からの制御信号で指定される値となるように、第１スイッチング素子３０１又は第２スイッチング素子３０２に出力するＰＷＭ信号のデューティを調整する。
The controller 306 outputs a PWM signal to the
上記のように、複数の電力変換回路３０の各々は、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータである。このため、複数の電力変換回路３０を備えた変換部３は、第１動作と第２動作とを切り換えて実行可能である。変換部３の第１動作は、一対の入力端子としての一対の第１端子１に入力される直流の入力電力を、直流の出力電力に変換して、一対の出力端子としての一対の第２端子２から出力する動作である。変換部３の第２動作は、一対の入力端子としての一対の第２端子２に入力される直流の入力電力を、直流の出力電力に変換して、一対の出力端子としての一対の第１端子１から出力する動作である。本実施形態では、変換部３の第１動作は、各電力変換回路３０に昇圧動作を行わせることで実現される。また、変換部３の第２動作は、各電力変換回路３０に降圧動作を行わせることで実現される。
As described above, each of the plurality of
制御回路４は、変換部３の動作を制御する。制御回路４は、複数の電力変換回路３０の各々の動作を制御する。制御回路４は、各電力変換回路３０のコントローラ３０６に制御信号を出力することで、各電力変換回路３０の動作を制御する。制御信号には、電力変換回路３０に昇圧動作を行わせるか或いは降圧動作を行わせるかの情報、電力変換回路３０の個別電力の目標値（或いは、電力変換回路３０が出力する電流の目標値）の情報等が含まれる。制御回路４は、例えばマイクロコンピュータを主構成としており、メモリ（図示せず）に記憶されているプログラムを実行することにより各種処理を実行する。プログラムは、予めメモリに記憶されて提供されてもよく、電気通信回線を通して提供されてもよく、記憶媒体に記憶されて提供されてもよい。
The control circuit 4 controls the operation of the
複数の電力変換回路３０の各々は、制御回路４の制御（制御回路４からの制御信号）に応じて行う動作モードとして、第１〜第３モードを有している。
Each of the plurality of
第１モードは、電力変換回路３０の個別電力が、出力可能な個別電力の下限に近づくように、この電力変換回路３０のスイッチング素子３００（昇圧動作の場合は第１スイッチング素子３０１、降圧動作の場合は第２スイッチング素子３０２）をスイッチング制御するモードである。第１モードにおいて、電力変換回路３０のコントローラ３０６は、電力変換回路３０の個別電力が下限に近づくように（電流センサ３０７で計測される電流の値がゼロに近づくように）、ＰＷＭ信号のデューティを調整する。例えば、コントローラ３０６は、電力変換回路３０を通過する電力が、スイッチング素子３００、コンデンサ３０３、３０４等で熱等に変換されて消費される程度に小さくなるようなデューティで、スイッチング素子３００をスイッチングする。
In the first mode, the switching
ここで、「電力変換回路３０の個別電力が、出力可能な個別電力の下限に近づくようにスイッチング素子３００をスイッチング制御する」とは、一例として、電力変換回路３０の個別電力が例えば０Ｗに近づくようにスイッチング素子３００をスイッチング制御することを意味する。但しこれに限らず、電力変換回路３０の個別電力が、スイッチング素子３００のスイッチング制御を維持しながら取り得る最小値に近づくように、スイッチング素子３００をスイッチング制御することであってもよい。例えば、電力変換回路３０の個別電力が１Ｗ、２Ｗ等に近づくように、スイッチング素子３００をスイッチング制御することであってもよい。
Here, "switching control of the
第２モードは、電力変換回路３０の個別電力が、下限よりも大きな所定の電力閾値ＰＴＨ以上となるように、この電力変換回路３０のスイッチング素子３００（昇圧動作の場合は第１スイッチング素子３０１、降圧動作の場合は第２スイッチング素子３０２）をスイッチング制御するモードである。第２モードにおいて、電力変換回路３０のコントローラ３０６は、電力変換回路３０の個別電力の大きさが制御信号で指定される目標値に近づくように（電流センサ３０７で計測される電流の値が制御信号で指定される目標値に近づくように）、ＰＷＭ信号のデューティを調整する。ここで、所定の電力閾値ＰＴＨは、図３に示す電力変換回路３０の変換効率の特性に基づいて、予め定められている。電力変換回路３０の変換効率は、図３に示すように、電力変換回路３０に入力可能な電力の上限値Ｐｌｉｍよりも小さな電力値で最大（最大効率：１００％）となり、最大効率（１００％）となる電力値よりも小さい範囲では、この電力値から離れるにつれて単調に減少する。電力閾値ＰＴＨは、例えば、変換効率が最大効率に対して所定の割合（例えば半分、３０％、１０％等）となるときの、入力電力の値（図３では、変換効率が最大効率の７０％のときの入力電力の値）である。
In the second mode, the switching
第３モードは、スイッチング素子３００のスイッチング動作を停止するモードである。すなわち、第３モードでは、第１スイッチング素子３０１及び第２スイッチング素子３０２の両方がオフ制御される。
The third mode is a mode for stopping the switching operation of the
制御回路４は、一対の出力端子（第１動作の場合は一対の第２端子２、第２動作の場合は一対の第１端子１）から出力される出力電力に応じて、複数の電力変換回路３０のうちで第２モードを行わせる電力変換回路３０の数を変更する。出力電力は、一対の出力端子を流れる電流と一対の出力端子間の電圧との積である。例えば、制御回路４は、第１動作の場合、一対の第２端子２と変換部３との間の電路に設けられた電流センサ（例えばカレントトランス）９（図１参照）で計測される電流（負荷電流）と、図示しない分圧抵抗を用いて計測される第２直流電圧Ｖ２との積から、出力電力を求める。
The control circuit 4 converts a plurality of powers according to the output power output from the pair of output terminals (a pair of
制御回路４は、求めた出力電力の値（絶対値）に応じて、第２モードを行わせる電力変換回路３０の数を決定する。例えば制御回路４は、予めメモリに記憶された制御データを参照して、第２モードを行わせる電力変換回路３０の数を決定する。制御データでは、出力電力の値に対して、複数段階の増加用閾値ＴＩｎ及び複数段階の減少用閾値ＴＤｎが規定されている。
The control circuit 4 determines the number of
増加用閾値ＴＩｎは、変換部３が備える電力変換回路３０の数を「Ｘ」とすると、「Ｘ−１」個ある（ｎ＝１、・・・、Ｘ−１）。制御回路４は、出力電力が、最も小さな（一段階目の）増加用閾値ＴＩ１よりも小さい場合、１台の電力変換回路３０のみに、第２モードを行わせる。制御回路４は、出力電力が、最も小さな増加用閾値ＴＩ１よりも小さな値から変化してこの閾値ＴＩ１を超えると、第２モードを行わせる電力変換回路３０の数を２台に増加させる。同様に、制御回路４は、出力電力が、Ｌ（Ｌ＝１、・・・、Ｘ−１）番目に小さな増加用閾値ＴＩＬよりも小さな値から変化してこの閾値ＴＩＬを超えると、第２モードを行わせる電力変換回路３０の数をＬ＋１台に増加させる。
Assuming that the number of
減少用閾値ＴＤｎは、変換部３が備える電力変換回路３０の数をＸとすると、「Ｘ−１」個ある（ｎ＝１、・・・、Ｘ−１）。制御回路４は、出力電力が、最も大きな減少用閾値ＴＤＸ−１よりも大きな場合、Ｘ台全ての電力変換回路３０に、第２モードを行わせる。制御回路４は、出力電力が、最も大きな減少用閾値ＴＤＸ−１よりも大きな値から変化してこの閾値ＴＤＸ−１を下回ると、第２モードを行わせる電力変換回路３０の数をＸ−１台に減少させる。同様に、制御回路４は、出力電力が、Ｍ（Ｍ＝１、・・・、Ｘ−１）番目に大きな減少用閾値ＴＤＸ−Ｍよりも大きな値から変化してこの閾値ＴＤＸ−Ｍを下回ると、第２モードを行わせる電力変換回路の数をＸ−Ｍ台に減少させる。
The reduction threshold value TD n is “X-1” (n = 1, ..., X-1), where X is the number of
すなわち、制御回路４は、複数の電力変換回路３０のうち第２モードを行う電力変換回路３０の数がＮ（Ｎは１以上の整数）のとき、出力電力を増加用閾値ＴＩＮと比較する。制御回路４は、出力電力が増加用閾値ＴＩＮを超えたときに、第２モードを行わせる電力変換回路３０の数を増加させる。また、制御回路４は、複数の電力変換回路３０のうち第２モードを行う電力変換回路３０の数がＮ＋１のとき、出力電力を減少用閾値ＴＤＮと比較する。制御回路４は、出力電力が減少用閾値ＴＤＮを下回ったときに、第２モードを行わせる電力変換回路３０の数を減少させる。
That is, the control circuit 4, the number of the
ここで、第２モードを行う電力変換回路３０の数をＮからＮ＋１に増加させるための増加用閾値は、第２モードを行う電力変換回路３０の数をＮ＋１からＮに減少させるための減少用閾値よりも、大きいことが好ましい。すなわち、第２モードを行う電力変換回路３０の数を決定するための、出力電力に対する閾値は、ヒステリシス特性を有していることが好ましい。具体的には、第２モードを行う電力変換回路３０の数が３個のとき、制御回路４は、出力電力が増加すると、出力電力を増加用閾値ＴＩ４と比較する。一方、第２モードを行う電力変換回路３０の数が４個のとき、制御回路４は、出力電力が減少すると、出力電力を減少用閾値ＴＤ３と比較する。ここにおいて、第２モードを行う電力変換回路３０の数を３から４に増やすときと、第２モードを行う電力変換回路３０の数を４から３に減らすときとでは、使用する閾値が違っており、増加用閾値ＴＩ４の方が、減少用閾値ＴＤ３よりも大きい。同様に、第２モードを行う電力変換回路３０の数を２から３に増やすときと、第２モードを行う電力変換回路３０の数を３から２に減らすときとでは、使用する閾値が違っており、増加用閾値ＴＩ３の方が、減少用閾値ＴＤ２よりも大きい。
Here, the increasing threshold value for increasing the number of
また、第１動作における複数段階の増加用閾値は、第２動作における複数段階の増加用閾値とは別に設定されていてもよい。同様に、第１動作における複数段階の減少用閾値は、第２動作における複数段階の減少用閾値とは別に設定されていてもよい。例えば制御回路４は、第１動作において、第１動作用の第１制御データを参照して、第２モードを行わせる電力変換回路３０の数を決定してもよい。また制御回路４は、第２動作において、第２動作用の第２制御データを参照して、第２モードを行わせる電力変換回路３０の数を決定してもよい。
Further, the multi-step increase threshold value in the first operation may be set separately from the multi-step increase threshold value in the second operation. Similarly, the multi-step reduction threshold in the first operation may be set separately from the multi-step reduction threshold in the second operation. For example, the control circuit 4 may determine the number of
言い換えれば、制御回路４は、第１動作において、第２モードを行う電力変換回路３０の数がＮ（Ｎは１以上の整数）のとき、出力電力を第１閾値（第１動作用のＮ番目に小さな増加用閾値ＴＩＮ）と比較する。制御回路４は、出力電力が第１閾値を超えたときに、第２モードを行わせる電力変換回路３０の数を増加させる。また、制御回路４は、第２動作において、第２モードを行う電力変換回路３０の数がＮのとき、出力電力を第２閾値（第２動作用のＮ番目に小さな増加用閾値ＴＩＮ）と比較する。制御回路４は、出力電力が第２閾値を超えたときに、第２モードを行わせる電力変換回路３０の数を増加させる。
In other words, in the first operation, when the number of
上記のように制御回路４は、出力電力に応じて、第２モードを行わせる電力変換回路３０の数を変更している。したがって、特に変換部３からの出力電力が比較的小さい場合、複数の電力変換回路３０の全てが均等に個別電力を出力する構成に比べて、変換効率の高い領域で各電力変換回路３０を動作させることが可能となる。これにより、変換部３による変換効率を向上させることが可能となる。
As described above, the control circuit 4 changes the number of
次に、複数の電力変換回路３０のうちのいずれかに第２モードを行わせる場合、どの電力変換回路３０に第２モードを行わせるかについて、説明する。
Next, when any one of the plurality of
制御回路４は、例えば、所定の要因に基づいて、第２モードを行わせる電力変換回路３０を決定する。所定の要因は、例えば、複数の電力変換回路３０の各々の累積動作時間、複数の電力変換回路３０の各々を通過した電力の量である累積通過電力量、複数の電力変換回路３０の各々の累積稼働回数から選択される。
The control circuit 4 determines, for example, a
例えば、複数の電力変換回路３０の各々の累積動作時間に基づいて第２モードを行わせる電力変換回路３０を決定する場合、制御回路４は、累積動作時間が最も小さい電力変換回路３０から順に、第２モードを行わせる。電力変換回路３０の累積動作時間は、例えば、電力変換回路３０の出荷時からの、電力変換回路３０が第２モードを行った時間の累積値である。累積動作時間は、例えば、電力変換回路３０のコントローラ３０６が備える計時部によって計測される。
For example, when determining the
例えば、複数の電力変換回路３０の各々の累積通過電力量に基づいて第２モードを行わせる電力変換回路３０を決定する場合、制御回路４は、累積通過電力量が最も小さい電力変換回路３０から順に、第２モードを行わせる。電力変換回路３０の累積通過電力は、例えば、電力変換回路３０の出荷時から累積された、電力変換回路３０を通過した電力量の総量である。累積通過電力量は、例えば、電流センサ３０７を用いて計測された電流と、第２直流電圧Ｖ２と、計時部による計時時間から求めることが可能である。
For example, when determining the
例えば、複数の電力変換回路３０の各々の累積稼働回数に基づいて第２モードを行わせる電力変換回路３０を決定する場合、制御回路４は、累積稼働回数が最も小さい電力変換回路３０から順に、第２モードを行わせる。電力変換回路３０の累積稼働回数は、例えば、電力変換回路３０の出荷時からの、電力変換回路３０が第２モードを行った回数の累積値である。
For example, when determining the
これにより、複数の電力変換回路３０の寿命を均等化することが可能となる。
This makes it possible to equalize the lifespan of the plurality of
なお、制御回路４は、ランダムに又は予め決められた順番に基づいて、第２モードを行わせる電力変換回路３０を決定してもよい。
The control circuit 4 may determine the
また、制御回路は、所定の要因に基づいて、複数の電力変換回路３０のうちで第２モードを行わせる電力変換回路３０を変更してもよい。所定の要因は、例えば、複数の電力変換回路３０の各々の累積動作時間、複数の電力変換回路３０の各々を通過した電力の量である累積通過電力量から選択される。
Further, the control circuit may change the
例えば、複数の電力変換回路３０の各々の累積動作時間に基づいて第２モードを行わせる電力変換回路３０を変更する場合、制御回路４は、複数の電力変換回路３０の累積動作時間が略同じになるように、第２モードを行わせる電力変換回路３０を変更する。
For example, when the
例えば、複数の電力変換回路３０の各々の累積通過電力量に基づいて第２モードを行わせる電力変換回路３０を変更する場合、制御回路４は、複数の電力変換回路３０の累積通過電力量が略同じになるように、第２モードを行わせる電力変換回路３０を変更する。
For example, when the
或いは、制御回路４は、一定時間ごとに、第２モードを行わせる電力変換回路３０を変更してもよい。
Alternatively, the control circuit 4 may change the
本実施形態のコンバータシステム１００では、複数の電力変換回路３０のうちで第２モードを行わない電力変換回路３０は、第１モード又は第３モードを行う。本実施形態では、制御回路４は、第２モードを行わない電力変換回路３０がある場合（全ての電力変換回路３０が第２モードを行っている以外の場合）には、第２モードを行わない電力変換回路３０のうちの少なくとも１つに、第１モードを行わせる。
In the
上述のように、第１モードでは、電力変換回路３０の個別電力が下限に近づくように、スイッチング素子３００がスイッチング制御される。すなわち、第１モードを行う電力変換回路３０は、一対の出力端子に出力する個別電力を下限（例えば０Ｗ）としながらも、スイッチング素子３００のスイッチング制御を維持している。したがって、第１モードを行う電力変換回路３０は、スイッチング素子３００のスイッチング制御を停止する第３モードを行う電力変換回路３０に比べて、短時間で第２モードに移行することが可能である。よって、変換部３の第１動作において、負荷機器８による消費電力が短時間に増加した場合であっても、第１モードを行っている電力変換回路３０の動作モードを第２モードに変更することで、変換部３から出力可能な出力電力の上限を短時間で増加させることができる。このため、本実施形態のコンバータシステム１００は、急な負荷変動に対応可能となる。
As described above, in the first mode, the switching
なお、例えば住人の外出中、又は夜間等、出力電力が急変する可能性が低い場合には、第２モードを行わない電力変換回路３０の全てに第３モードを行わせてもよい。第１モードを行う電力変換回路３０は、スイッチング素子３００をスイッチング制御しているため、第２モードを行う電力変換回路３０よりは少ないものの、電力の損失を生じる。このため、電力が急変する可能性が低い場合、第２モードを行わない電力変換回路３０の全てに第３モードを行わせることで、電力の損失を低減することが可能となる。
When it is unlikely that the output power suddenly changes, for example, when the resident is out of the office or at night, all the
また、交流電源（商用電源）７の停電時等の、コンバータシステム１００が交流電源７から切り離された自立運転時には、第２モードを行わない電力変換回路３０の全てに第１モードを行わせてもよい。コンバータシステム１００が交流電源（商用電源）７と連系する連系運転時には、負荷機器８による消費電力が短時間で増加してコンバータシステム１００から負荷機器８への電力供給が不足しても、不足分を交流電源７から供給することが可能である。一方、自立運転時には、コンバータシステム１００からの電力供給が不足すると、負荷機器８に十分な電力が供給されなくなる可能性がある。このため、自立運転時には、第２モードを行わない電力変換回路３０の全てに第１モードを行わせることが好ましい。
Further, when the
制御回路４は、第２モードを行わない電力変換回路３０がある場合には、第１モードを行う電力変換回路３０の数が常に１つとなるように、複数の電力変換回路３０を制御してもよい。例えば、変換部３が、４つの電力変換回路３０を備えている場合を想定する。この場合において、例えば、出力電力に応じて１つの電力変換回路３０のみが第２モードを行っているとする。このとき、制御回路４は、残りの３つの電力変換回路３０のうちのいずれか１つに第１モードを行わせ、２つの電力変換回路３０に第３モードを行わせる。そして、出力電力が増加して２つの電力変換回路３０に第２モードを行わせる場合には、第１モードを行っていた電力変換回路３０を第２モードに移行させ、第３モードを行っていた２つの電力変換回路３０のうちのいずれかを第１モードに移行させる。このように変換部３を制御することで、急な負荷変動に対応可能としつつ、変換部３での電力損失を低減することが可能となる。
When there is a
（変形例）
上述の実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。上述の実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。以下、上述の実施形態の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。
(Modification example)
The above-described embodiment is only one of the various embodiments of the present disclosure. The above-described embodiment can be changed in various ways depending on the design and the like as long as the object of the present disclosure can be achieved. Hereinafter, modifications of the above-described embodiment will be listed. The modifications described below can be applied in combination as appropriate.
電力変換回路３０は、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータに限られず、一方向に電力を通過させる単方向のＤＣ−ＤＣコンバータでもよい。例えば、コンバータシステム１００の一対の第１端子１に、太陽光発電設備が接続されてもよい。
The
電力変換回路３０のトポロジーは、図２の構成に限られない。例えば、電力変換回路３０は、インダクタを介してブリッジ接続された４つのスイッチング素子を備えた構成であってもよいし、或いは絶縁形のコンバータであってもよい。
The topology of the
出力電力の値が電力閾値ＰＴＨよりも小さい場合には、制御回路４は、１つの電力変換回路３０の個別電力が出力電力と等しくなるようにこの電力変換回路３０を動作させ、残りの電力変換回路３０に第１モード又は第３モードを行わせてもよい。
When the value of the output power is smaller than the power threshold PTH , the control circuit 4 operates the
制御回路４は、複数の電力変換回路３０の各々に、第１モードと第２モードとのいずれかを行わせる構成であってもよい。すなわち、電力変換回路３０は、動作モードとして第３モードを有していなくてもよい。
The control circuit 4 may have a configuration in which each of the plurality of
制御回路４は、外部の装置から送信される出力電力の指令値に基づいて、第２モードを行わせる電力変換回路３０の数を決定してもよい。例えば制御回路４の制御データでは、出力電力の指令値に対して、複数段階の増加用閾値ＴＩｎ及び複数段階の減少用閾値ＴＤｎが規定されていてもよい。この場合、電流センサ９が省略されてもよい。
The control circuit 4 may determine the number of
電力変換回路３０は、コントローラ３０６を備えていなくてもよい。例えば、制御回路４が直接スイッチング素子３００の動作を制御してもよい。
The
制御回路４は、複数の電力変換回路３０を備えた変換部３に後付けで接続されて、複数の電力変換回路３０の動作を制御する構成であってもよい。すなわち、制御回路４は、互いに電気的に並列に接続された複数の電力変換回路３０を備えた変換部３の動作を制御する制御回路である。変換部３は、一対の入力端子から入力される直流の入力電力を直流の出力電力に変換して、一対の出力端子から出力する。出力電力は、複数の電力変換回路３０の各々から一対の出力端子に出力される個別電力の合計である。制御回路４は、複数の電力変換回路３０の各々に制御信号を出力することで、変換部３の動作を制御する。制御信号は、第１モード指定信号と、第２モード指定信号とを含む。第１モード指定信号は、電力変換回路３０に第１モードを行わせるための信号である。第２モード指定信号は、電力変換回路３０に第２モードを行わせるための信号である。電力変換回路３０の第１モードは、個別電力が下限となるようにスイッチング素子３００をスイッチング制御する動作モードである。電力変換回路３０の第２モードは、個別電力が下限よりも大きな所定の電力閾値ＰＴＨ以上となるように、スイッチング素子３００をスイッチング制御する動作モードである。制御回路４は、出力電力に応じて、複数の電力変換回路３０のうちで第２モード指定信号を出力する電力変換回路３０の数を変更する。
The control circuit 4 may be retrofitted to a
（態様）
以上説明した基本例及び変形例から明らかなように、第１の態様のコンバータシステム（１００）は、変換部（３）と、制御回路（４）と、を備える。変換部（３）は、一対の入力端子から入力される直流の入力電力を直流の出力電力に変換して一対の出力端子から出力する。制御回路（４）は、変換部（３）の動作を制御する。変換部（３）は、複数の電力変換回路（３０）を有する。複数の電力変換回路（３０）の各々は、スイッチング素子（３００）を備えている。複数の電力変換回路（３０）は、一対の入力端子と一対の出力端子との間に互いに電気的に並列に接続されている。出力電力は、複数の電力変換回路（３０）の各々から一対の出力端子に出力される個別電力の合計である。複数の電力変換回路（３０）の各々は、制御回路（４）の制御に応じて行う動作モードとして、第１モードと第２モードとを有する。第１モードは、個別電力が下限となるようにスイッチング素子（３００）をスイッチング制御する動作モードである。第２モードは、個別電力が下限よりも大きな所定の電力閾値（ＰＴＨ）以上となるように、スイッチング素子（３００）をスイッチング制御する動作モードである。制御回路（４）は、出力電力に応じて、複数の電力変換回路（３０）のうちで第２モードを行わせる電力変換回路（３０）の数を変更する。
(Aspect)
As is clear from the basic example and the modified example described above, the converter system (100) of the first aspect includes a conversion unit (3) and a control circuit (4). The conversion unit (3) converts the DC input power input from the pair of input terminals into DC output power and outputs the DC input power from the pair of output terminals. The control circuit (4) controls the operation of the conversion unit (3). The conversion unit (3) has a plurality of power conversion circuits (30). Each of the plurality of power conversion circuits (30) includes a switching element (300). The plurality of power conversion circuits (30) are electrically connected in parallel with each other between the pair of input terminals and the pair of output terminals. The output power is the total of the individual powers output from each of the plurality of power conversion circuits (30) to the pair of output terminals. Each of the plurality of power conversion circuits (30) has a first mode and a second mode as operation modes performed according to the control of the control circuit (4). The first mode is an operation mode in which the switching element (300) is switched and controlled so that the individual power becomes the lower limit. The second mode is an operation mode in which the switching element (300) is switched and controlled so that the individual power becomes equal to or higher than a predetermined power threshold value ( PTH) larger than the lower limit. The control circuit (4) changes the number of power conversion circuits (30) for performing the second mode among the plurality of power conversion circuits (30) according to the output power.
この構成によれば、電力変換回路（３０）が動作モードとして第１モードを有しているので、電力変換回路（３０）が動作モードとして第１モードを有していない場合に比べて、電力変換回路（３０）が第２モードに移行する時間を短縮可能である。したがって、本態様のコンバータシステム（１００）によれば、急な負荷変動に対応可能となる。 According to this configuration, since the power conversion circuit (30) has the first mode as the operation mode, the power is compared with the case where the power conversion circuit (30) does not have the first mode as the operation mode. The time required for the conversion circuit (30) to shift to the second mode can be shortened. Therefore, according to the converter system (100) of this aspect, it is possible to cope with sudden load fluctuations.
第２の態様のコンバータシステム（１００）では、第１の態様において、制御回路（４）は、以下の制御を行う。すなわち、制御回路（４）は、複数の電力変換回路（３０）のうち第２モードを行う電力変換回路の数がＮ（Ｎは１以上の整数）のとき、出力電力を増加用閾値（ＴＩＮ）と比較する。制御回路（４）は、出力電力が増加用閾値（ＴＩＮ）を超えたときに、第２モードを行わせる電力変換回路（３０）の数を増加させる。また、制御回路（４）は、複数の電力変換回路（３０）のうち第２モードを行う電力変換回路（３０）の数がＮ＋１のとき、出力電力を減少用閾値（ＴＤＮ）と比較する。制御回路（４）は、出力電力が減少用閾値（ＴＤＮ）を下回ったときに、第２モードを行わせる電力変換回路（３０）の数を減少させる。 In the converter system (100) of the second aspect, in the first aspect, the control circuit (4) performs the following control. That is, when the number of power conversion circuits that perform the second mode among the plurality of power conversion circuits (30) is N (N is an integer of 1 or more), the control circuit (4) increases the output power to the threshold value (TI). Compare with N). Control circuit (4), when the output power exceeds the increase threshold (TI N), increasing the number of the power conversion circuit to perform the second mode (30). Further, the control circuit (4) compares the output power with the reduction threshold value (TD N ) when the number of the power conversion circuits (30) performing the second mode among the plurality of power conversion circuits (30) is N + 1. .. The control circuit (4) reduces the number of power conversion circuits (30) that perform the second mode when the output power falls below the reduction threshold (TD N).
この構成によれば、制御回路（４）は、出力電力が増加用閾値（ＴＩＮ）を超えたときに、第２モードを行わせる電力変換回路（３０）の数を増加させる。これにより、電力変換回路（３０）を変換効率の高い領域で動作させることが可能となり、変換部（３）の変換効率を向上させることが可能となる。 According to this configuration, the control circuit (4), when the output power exceeds the increase threshold (TI N), increasing the number of the power conversion circuit to perform the second mode (30). As a result, the power conversion circuit (30) can be operated in a region having high conversion efficiency, and the conversion efficiency of the conversion unit (3) can be improved.
第３の態様のコンバータシステム（１００）では、第２の態様において、減少用閾値（ＴＤＮ）は、増加用閾値（ＴＩＮ）よりも小さい。 In the converter system (100) of the third aspect, in the second aspect, a reduction threshold (TD N) is smaller than the increase threshold (TI N).
この構成によれば、第２モードを行う電力変換回路（３０）の数を決定するための、出力電力に対する閾値が、ヒステリシス特性を有している。これにより、第２モードを行う電力変換回路（３０）の数が頻繁に変わるような事態を回避することが可能となり、変換部（３）の動作を安定させることが可能となる。 According to this configuration, the threshold value for the output power for determining the number of power conversion circuits (30) that perform the second mode has a hysteresis characteristic. As a result, it is possible to avoid a situation in which the number of power conversion circuits (30) that perform the second mode changes frequently, and it is possible to stabilize the operation of the conversion unit (3).
第４の態様のコンバータシステム（１００）では、第１の態様において、複数の電力変換回路（３０）の各々は、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータである。 In the converter system (100) of the fourth aspect, in the first aspect, each of the plurality of power conversion circuits (30) is a bidirectional DC-DC converter.
この構成によれば、変換部（３）に双方向の電力変換を行わせることが可能となる。 According to this configuration, it is possible to cause the conversion unit (3) to perform bidirectional power conversion.
第５の態様のコンバータシステム（１００）は、第４の態様において、一対の第１端子（１）及び一対の第２端子（２）を備える。制御回路（４）は、変換部（３）の動作を第１動作と第２動作とで切り換えて、変換部（３）に双方向の電力変換を行わせる。第１動作は、一対の入力端子としての一対の第１端子（１）から入力電力を受け取り一対の出力端子としての一対の第２端子（２）から出力電力を出力する動作である。第２動作は、一対の入力端子としての一対の第２端子（２）から入力電力を受け取り一対の出力端子としての一対の第１端子（１）から出力電力を出力する動作である。制御回路（４）は、第１動作において、第２モードを行う電力変換回路（３０）の数がＮ（Ｎは１以上の整数）のとき出力電力を第１閾値（第１動作用のＮ番目に小さな増加用閾値ＴＩＮ）と比較する。制御回路（４）は、第１動作において、出力電力が第１閾値を超えたときに第２モードを行わせる電力変換回路（３０）の数を増加させる。制御回路（４）は、第２動作において、第２モードを行う電力変換回路（３０）の数がＮのとき出力電力を第２閾値（第２動作用のＮ番目に小さな増加用閾値ＴＩＮ）と比較する。制御回路（４）は、第２動作において、出力電力が第２閾値を超えたときに第２モードを行わせる電力変換回路（３０）の数を増加させる。 The converter system (100) of the fifth aspect includes a pair of first terminals (1) and a pair of second terminals (2) in the fourth aspect. The control circuit (4) switches the operation of the conversion unit (3) between the first operation and the second operation, and causes the conversion unit (3) to perform bidirectional power conversion. The first operation is an operation of receiving input power from a pair of first terminals (1) as a pair of input terminals and outputting output power from a pair of second terminals (2) as a pair of output terminals. The second operation is an operation of receiving input power from a pair of second terminals (2) as a pair of input terminals and outputting output power from a pair of first terminals (1) as a pair of output terminals. In the first operation, the control circuit (4) sets the output power to the first threshold value (N for the first operation) when the number of power conversion circuits (30) that perform the second mode is N (N is an integer of 1 or more). compared with a small increase threshold TI N) in th. The control circuit (4) increases the number of power conversion circuits (30) that perform the second mode when the output power exceeds the first threshold value in the first operation. Control circuit (4), in the second operation, the power conversion circuit (30) several small increase threshold the output power to N-th second threshold (for the second operation when N TI N of performing the second mode ). The control circuit (4) increases the number of power conversion circuits (30) that perform the second mode when the output power exceeds the second threshold value in the second operation.
この構成によれば、第１動作時（例えば、蓄電池５を放電する放電動作時）と第２動作時（例えば、蓄電池５を充電する充電動作時）とで、増加用閾値（ＴＩＮ）が独立して設定される。これにより、第１動作時と第２動作時とで電力変換回路（３０）の変換効率の特性が異なる場合であっても、第１動作時と第２動作時との各々において、電力変換回路（３０）を変換効率の高い領域で動作させることが可能となる。したがって、第１動作時と第２動作時との各々において、変換部（３）の変換効率を向上させることが可能となる。 According to this configuration, the first operation (e.g., discharge operation when discharging the storage battery 5) during the second operation (e.g., charging operation for charging the storage battery 5) out with the increase threshold (TI N) is Set independently. As a result, even if the conversion efficiency characteristics of the power conversion circuit (30) differ between the first operation and the second operation, the power conversion circuit is used in each of the first operation and the second operation. (30) can be operated in a region with high conversion efficiency. Therefore, it is possible to improve the conversion efficiency of the conversion unit (3) in each of the first operation and the second operation.
第６の態様のコンバータシステム（１００）は、第１〜第５のいずれかの態様において、制御回路（４）は、所定の要因に基づいて、複数の電力変換回路（３０）のうちで第２モードを行わせる電力変換回路（３０）を決定する。 In the converter system (100) of the sixth aspect, in any one of the first to fifth aspects, the control circuit (4) is the first of the plurality of power conversion circuits (30) based on a predetermined factor. The power conversion circuit (30) for performing the two modes is determined.
この構成によれば、第２モードを行う電力変換回路（３０）が所定の要因に基づいて変更されるので、複数の電力変換回路（３０）のうちで第２モードを行う電力変換回路（３０）が均等化され、複数の電力変換回路（３０）の回路部品の寿命が均等化される。結果的に、変換部（３）の寿命を延ばすことが可能となる。 According to this configuration, since the power conversion circuit (30) that performs the second mode is changed based on a predetermined factor, the power conversion circuit (30) that performs the second mode among the plurality of power conversion circuits (30). ) Is equalized, and the life of the circuit components of the plurality of power conversion circuits (30) is equalized. As a result, the life of the conversion unit (3) can be extended.
第７の態様のコンバータシステム（１００）は、第６の態様において、所定の要因は、複数の電力変換回路（３０）の各々の累積動作時間、複数の電力変換回路（３０）の各々を通過した電力の量である累積通過電力量、複数の電力変換回路（３０）の各々の累積稼働回数から選択される。 In the sixth aspect of the converter system (100) of the seventh aspect, a predetermined factor passes through each of the cumulative operating times of the plurality of power conversion circuits (30) and each of the plurality of power conversion circuits (30). It is selected from the cumulative passing power amount, which is the amount of power generated, and the cumulative number of times each of the plurality of power conversion circuits (30) is operated.
この構成によれば、複数の電力変換回路（３０）の回路部品の寿命がより均等化され、変換部（３）の寿命を延ばすことが可能となる。 According to this configuration, the life of the circuit components of the plurality of power conversion circuits (30) is more equalized, and the life of the conversion unit (3) can be extended.
第８の態様のコンバータシステム（１００）は、第１〜第７のいずれかの態様において、複数の電力変換回路（３０）の各々は、動作モードとして、スイッチング素子（３００）のスイッチング動作を停止する第３モードを更に有する。 In the converter system (100) of the eighth aspect, in any one of the first to seventh aspects, each of the plurality of power conversion circuits (30) stops the switching operation of the switching element (300) as an operation mode. Further has a third mode of operation.
この構成によれば、電力変換回路（３０）第２モードを行わないときに、この電力変換回路（３０）に第３モードを行わせることで、変換部（３）での電力の損失を低減することが可能となる。 According to this configuration, when the second mode of the power conversion circuit (30) is not performed, the power conversion circuit (30) is made to perform the third mode, thereby reducing the power loss in the conversion unit (3). It becomes possible to do.
第９の態様のコンバータシステム（１００）は、第８の態様において、制御回路（４）は、複数の電力変換回路（３０）のうち第２モードを行わない電力変換回路（３０）ごとに、第１モードを行うか第３モードを行うかを決定する。 In the eighth aspect, the converter system (100) of the ninth aspect is the control circuit (4) for each power conversion circuit (30) that does not perform the second mode among the plurality of power conversion circuits (30). Decide whether to perform the first mode or the third mode.
この構成によれば、複数の電力変換回路（３０）のうち第２モードを行わない電力変換回路（３０）に、個別に第１モード又は第３モードを行わせることが可能となる。 According to this configuration, among the plurality of power conversion circuits (30), the power conversion circuit (30) that does not perform the second mode can individually perform the first mode or the third mode.
１００ コンバータシステム
１ 第１端子
２ 第２端子
３ 変換部
３０ 電力変換回路
３００ スイッチング素子
４ 制御回路
ＰＴＨ 電力閾値
ＴＤＮ 減少用閾値
ＴＩＮ 増加用閾値
100
Claims (9)
前記変換部の動作を制御する制御回路と、
を備え、
前記変換部は、各々がスイッチング素子を備えており前記一対の入力端子と前記一対の出力端子との間に互いに電気的に並列に接続されている複数の電力変換回路を有し、前記出力電力は、前記複数の電力変換回路の各々から前記一対の出力端子に出力される個別電力の合計であり、
前記複数の電力変換回路の各々は、前記制御回路の制御に応じて行う動作モードとして、
前記個別電力が、出力可能な前記個別電力の下限に近づくように、前記スイッチング素子をスイッチング制御する第１モードと、
前記個別電力が前記下限よりも大きな所定の電力閾値以上となるように、前記スイッチング素子をスイッチング制御する第２モードと、
を有し、
前記制御回路は、前記出力電力に応じて、前記複数の電力変換回路のうちで前記第２モードを行わせる電力変換回路の数を変更し、前記複数の電力変換回路のうちで前記第２モードを行わない電力変換回路がある場合には、前記第２モードを行わない電力変換回路のうちの少なくとも１つに、前記第１モードを行わせる
コンバータシステム。 A converter that converts DC input power input from a pair of input terminals into DC output power and outputs it from a pair of output terminals.
A control circuit that controls the operation of the conversion unit and
With
The conversion unit has a plurality of power conversion circuits, each of which is provided with a switching element and is electrically connected in parallel to each other between the pair of input terminals and the pair of output terminals, and has the output power. Is the total of the individual powers output from each of the plurality of power conversion circuits to the pair of output terminals.
Each of the plurality of power conversion circuits is set as an operation mode performed according to the control of the control circuit.
A first mode in which the switching element is switched and controlled so that the individual power approaches the lower limit of the individual power that can be output.
A second mode in which the switching element is switched and controlled so that the individual power becomes equal to or higher than a predetermined power threshold value larger than the lower limit.
Have,
The control circuit changes the number of power conversion circuits for performing the second mode among the plurality of power conversion circuits according to the output power, and the second mode among the plurality of power conversion circuits. If there is a power conversion circuit that does not perform the first mode, at least one of the power conversion circuits that does not perform the second mode is made to perform the first mode.
前記制御回路は、
前記複数の電力変換回路のうち前記第２モードを行う電力変換回路の数がＬ（Ｌは１以上Ｘ−１以下の整数）のとき、前記出力電力を前記Ｘ−１個の増加用閾値のうちからＬ番目に小さな増加用閾値と比較し、前記出力電力が前記Ｘ−１個の増加用閾値のうちからＬ番目に小さな増加用閾値を超えたときに、前記第２モードを行わせる電力変換回路の数を増加させ、
前記複数の電力変換回路のうち前記第２モードを行う電力変換回路の数がＸ−Ｍ＋１（Ｍは１以上Ｘ−１以下の整数）のとき、前記出力電力を前記Ｘ−１個の減少用閾値のうちからＭ番目に大きな減少用閾値と比較し、前記出力電力が前記Ｘ−１個の減少用閾値のうちからＭ番目に大きな減少用閾値を下回ったときに、前記第２モードを行わせる電力変換回路の数を減少させる、
請求項１記載のコンバータシステム。 Let X be the number of the plurality of power conversion circuits, and there are X-1 increasing threshold values that are different from each other and X-1 decreasing threshold values that are different from each other.
The control circuit
When the number of power conversion circuits that perform the second mode among the plurality of power conversion circuits is L (L is an integer of 1 or more and X-1 or less), the output power is set to the X-1 increasing threshold value. compared with a small increase for the threshold value to the inner shell L-th, when the output power exceeds a small increase for threshold L th from among the X-1 or increasing threshold, causes said second mode Increase the number of power conversion circuits,
When the number of power conversion circuits that perform the second mode among the plurality of power conversion circuits is X-M + 1 (M is an integer of 1 or more and X-1 or less), the output power is used to reduce the X-1. compared to large decrease for the threshold value to the M-th among the threshold, when the output power is below a large decrease threshold to M-th from among the X-1 or a decrease threshold, the second mode Reduce the number of power conversion circuits to perform,
The converter system according to claim 1.
請求項２記載のコンバータシステム。 Increase threshold for increasing the number of power conversion circuits for performing the second mode from the N (N is 1 or more X-1 an integer) to N + 1 among the X-1 pieces of increased threshold is converter system of large claim 2 than reduced low threshold to reduce the number of power conversion circuits for performing the second mode from the N + 1 to N among the X-1 or a decrease threshold.
請求項１記載のコンバータシステム。 The converter system according to claim 1, wherein each of the plurality of power conversion circuits is a bidirectional DC-DC converter.
前記制御回路は、前記変換部の動作を、前記一対の入力端子としての前記一対の第１端子から前記入力電力を受け取り前記一対の出力端子としての前記一対の第２端子から前記出力電力を出力する第１動作と、前記一対の入力端子としての前記一対の第２端子から前記入力電力を受け取り前記一対の出力端子としての前記一対の第１端子から前記出力電力を出力する第２動作とで切り換えて、前記変換部に双方向の電力変換を行わせ、
前記複数の電力変換回路の数をＸとして、互いに異なるＸ−１個の第１閾値、及び互いに異なるＸ−１個の第２閾値があり、
前記制御回路は、
前記第１動作において、前記第２モードを行う電力変換回路の数がＮ（Ｎは１以上Ｘ−１以下の整数）のとき、前記出力電力を前記Ｘ−１個の第１閾値のうちからＮ番目に小さな第１閾値と比較して、前記出力電力が前記Ｘ−１個の第１閾値のうちからＮ番目に小さな第１閾値を超えたときに前記第２モードを行わせる電力変換回路の数を増加させ、
前記第２動作において、前記第２モードを行う電力変換回路の数がＮのとき、前記出力電力を前記Ｘ−１個の第２閾値のうちからＮ番目に小さな第２閾値と比較して、前記出力電力が前記Ｘ−１個の第２閾値のうちからＮ番目に小さな第２閾値を超えたときに前記第２モードを行わせる電力変換回路の数を増加させる
請求項４記載のコンバータシステム。 Equipped with a pair of first terminals and a pair of second terminals
The control circuit receives the input power from the pair of first terminals as the pair of input terminals and outputs the output power from the pair of second terminals as the pair of output terminals for the operation of the conversion unit. In the first operation of receiving the input power from the pair of second terminals as the pair of input terminals and outputting the output power from the pair of first terminals as the pair of output terminals. By switching, the conversion unit is made to perform bidirectional power conversion.
Let X be the number of the plurality of power conversion circuits, and there are X-1 first threshold values that are different from each other and X-1 second threshold values that are different from each other.
The control circuit
In the first operation, when the number of power conversion circuits that perform the second mode is N (N is an integer of 1 or more and X-1 or less), the output power is selected from among the X-1 first threshold values. compared to the small first threshold value to the N-th power conversion to perform the second mode when the output power exceeds the smaller first threshold value N th from among the X-1 pieces of first threshold Increase the number of circuits,
In the second operation, when the number of the power conversion circuit for performing the second mode is N, and the output power as compared to the smaller second threshold value N th from among the X-1 pieces of second threshold The converter according to claim 4, wherein the number of power conversion circuits for performing the second mode is increased when the output power exceeds the Nth smallest second threshold value among the X-1 second threshold values. system.
請求項１〜５のいずれか一項に記載のコンバータシステム。 The converter system according to any one of claims 1 to 5, wherein the control circuit determines a power conversion circuit for performing the second mode among the plurality of power conversion circuits based on a predetermined factor.
請求項６記載のコンバータシステム。 The predetermined factors are the cumulative operating time of each of the plurality of power conversion circuits, the cumulative amount of passing power which is the amount of power passed through each of the plurality of power conversion circuits, and the cumulative total of each of the plurality of power conversion circuits. The converter system according to claim 6, which is selected from the number of operations.
請求項１〜７のいずれか一項に記載のコンバータシステム。 The converter system according to any one of claims 1 to 7, wherein each of the plurality of power conversion circuits further has a third mode for stopping the switching operation of the switching element as the operation mode.
請求項８記載のコンバータシステム。 The converter system according to claim 8, wherein the control circuit determines whether to perform the first mode or the third mode for each power conversion circuit that does not perform the second mode among the plurality of power conversion circuits. ..
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