JP6944884B2 - Power supply - Google Patents
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Description
本発明は、電源装置に関する。 The present invention relates to a power supply device.
従来の電源装置としては、例えば、特許文献１に記載のものや、図４に示す蓄電装置１００Ｃが知られている。蓄電装置１００Ｃは、太陽電池ＰＶ１，ＰＶ２に接続される昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１，２と、蓄電池３と、蓄電池３に接続される双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４と、双方向インバータ５と、リレーＳ１〜Ｓ６と、電圧検出部６，７と、電流検出部８，９と、制御回路１０Ｃと、を備える。
As a conventional power supply device, for example, the one described in
蓄電装置１００Ｃによれば、夜間に低価格の深夜電力を利用して蓄電池３を充電し、昼間に蓄電池３を放電することで、高価格の昼間電力の購入量を削減することができる。
According to the
蓄電池３を充電する場合、制御回路１０Ｃは、リレーＳ１〜Ｓ４をオン状態（閉状態）、リレーＳ５，Ｓ６をオフ状態（開状態）にする。双方向インバータ５は、制御回路１０Ｃの制御下で、系統入力端子Ｔ５，Ｔ６に接続された系統からの交流電圧を直流電圧に変換して、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４に供給する。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、制御回路１０Ｃの制御下で、供給された直流電圧を蓄電池３が必要とする直流電圧に降圧して、蓄電池３を充電する。
When charging the storage battery 3, the
蓄電池３を放電する場合、制御回路１０Ｃは、リレーＳ１〜Ｓ４をオン状態、リレーＳ５，Ｓ６をオフ状態にする。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、制御回路１０Ｃの制御下で、蓄電池３の放電電圧を昇圧して双方向インバータ５に供給する。双方向インバータ５は、供給された直流の放電電圧を交流電圧に変換して、系統入力端子Ｔ５，Ｔ６に接続された負荷や、自立出力端子Ｔ７，Ｔ８に接続された重要負荷（例えば、停電時に優先的に使用したい家電製品）に供給する。
When discharging the storage battery 3, the
また、昼間に太陽電池ＰＶ１，ＰＶ２が発電している場合、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１，２は、制御回路１０Ｃの制御下で、太陽電池ＰＶ１，ＰＶ２の発電電圧を昇圧して双方向インバータ５に供給する。双方向インバータ５は、供給された直流の発電電圧を交流電圧に変換して、系統入力端子Ｔ５，Ｔ６に接続された負荷や自立出力端子Ｔ７，Ｔ８に接続された重要負荷に供給したり、余剰電力があるときは双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４に供給して蓄電池３を充電したりする。すなわち、双方向インバータ５は、制御回路１０Ｃで設定された動作モードに応じて太陽電池ＰＶ１，ＰＶ２で発電された電力を有効活用する。
Further, when the solar cells PV1 and PV2 generate power in the daytime, the step-up DC /
系統に停電が発生した場合、制御回路１０Ｃは、リレーＳ１〜Ｓ４をオフ状態、リレーＳ５，Ｓ６をオン状態にする。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、蓄電池３の放電電圧を昇圧して双方向インバータ５に供給し、双方向インバータ５は、供給された放電電圧を交流電圧に変換して、自立出力端子Ｔ７，Ｔ８に接続された重要負荷に供給する。
When a power failure occurs in the system, the
また、停電時の昼間に太陽電池ＰＶ１，ＰＶ２が発電している場合、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１，２は、太陽電池ＰＶ１，ＰＶ２の発電電圧を双方向インバータ５に供給し、双方向インバータ５は、供給された発電電圧を交流電圧に変換して、自立出力端子Ｔ７，Ｔ８に接続された重要負荷に供給したり、余剰電力があるときは双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４に供給して蓄電池３を充電したりする。
Further, when the solar cells PV1 and PV2 generate power in the daytime at the time of power failure, the step-up DC /
図５に、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１，２の具体的な構成を示す。昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、コンデンサＣ１，Ｃ２と、コイルＬ１と、ダイオードＤ１と、トランジスタ（電界効果トランジスタ、ＦＥＴ）ＴＲ１と、トランジスタＴＲ１をオンオフさせるドライブ回路１３と、を備える。同様に、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２は、コンデンサＣ３，Ｃ４と、コイルＬ２と、ダイオードＤ２と、トランジスタ（電界効果トランジスタ、ＦＥＴ）ＴＲ２と、トランジスタＴＲ２をオンオフさせるドライブ回路１４と、を備える。なお、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１，２と太陽電池ＰＶ１，ＰＶ２との間に設けられたブレーカーＢＲ１，ＢＲ２は、通常オン状態になっている。
FIG. 5 shows a specific configuration of the step-up DC /
蓄電装置１００Ｃでは、電圧検出部６，７において昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１，２が動作開始できる電圧を検出しているのに、電流検出部８，９に電流が流れていない場合や、電流検出部８，９に電流が流れているのに、電圧検出部６，７において検出された電圧が昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１，２が動作開始できる電圧に達していない場合がある。
In the
このような場合、制御回路１０Ｃは、コンデンサＣ１，Ｃ３、コイルＬ１，Ｌ２、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２またはドライブ回路１３，１４のいずれかに異常が発生していると判断し、蓄電装置１００Ｃの外部（例えば、室内）に設けられたリモコンにエラーを表示させ、サービスマンによる対応が行われるまで蓄電装置１００Ｃを待機状態にする。
In such a case, the
待機状態において、制御回路１０Ｃは、蓄電装置１００Ｃの全機能を停止させる。これは、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１，２の機能（例えば、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２のスイッチング動作）だけを停止させても、ブレーカーＢＲ１，ＢＲ２、電流検出部８，９、コイルＬ１，Ｌ２、ダイオードＤ１，Ｄ２を通じて、太陽電池ＰＶ１，ＰＶ２からの電力供給が継続されるからである。
In the standby state, the
上記の理由で、制御回路１０Ｃは、異常が発生していると判断した部分の動作だけでなく、正常な部分（例えば、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４および双方向インバータ５）の動作もすべて停止させる。このため、従来の蓄電装置１００Ｃでは、サービスマンによる対応が行われるまで装置の有効活用ができないという問題がある。
For the above reason, the
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、検出部の検出値が正常動作範囲から外れている場合であっても装置の有効活用が可能な電源装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is a power supply device capable of effectively utilizing the device even when the detection value of the detection unit is out of the normal operating range. To provide.
上記課題を解決するために、本発明に係る電源装置は、
発電手段に接続される昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータと、
直流電源と、
前記直流電源に接続された双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータおよび前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータに接続された双方向インバータと、
前記発電手段−前記昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ間に設けられ、電圧または電流の少なくとも一方を検出する検出部と、
前記発電手段−前記昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ間に設けられ、開状態のときに前記発電手段−前記昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ間の電気的接続を切り離す開閉回路と、
前記昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ、前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータおよび前記双方向インバータを制御するとともに、前記検出部の検出値に応じて前記開閉回路を制御する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、
前記検出値が所定の正常動作範囲から外れている場合に、前記開閉回路を前記開状態にするとともに、前記昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を停止させる一方、前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータおよび前記双方向インバータの動作を継続させることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the power supply device according to the present invention
A step-up DC / DC converter connected to the power generation means,
DC power supply and
A bidirectional DC / DC converter connected to the DC power supply,
A bidirectional inverter connected to the step-up DC / DC converter and the bidirectional DC / DC converter,
A detector provided between the power generation means and the step-up DC / DC converter to detect at least one of voltage and current, and
An opening / closing circuit provided between the power generation means and the step-up DC / DC converter and disconnecting the electrical connection between the power generation means and the step-up DC / DC converter when in the open state.
A control circuit that controls the step-up DC / DC converter, the bidirectional DC / DC converter, and the bidirectional inverter, and controls the opening / closing circuit according to the detection value of the detection unit.
With
The control circuit
When the detected value is out of the predetermined normal operating range, the opening / closing circuit is opened and the operation of the step-up DC / DC converter is stopped, while the bidirectional DC / DC converter and both of them. It is characterized in that the operation of the direction inverter is continued.
この構成では、検出部の検出値が正常動作範囲から外れている場合に、制御回路は、発電手段−昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ間の開閉回路を開状態にするとともに、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を停止させる一方、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータおよび双方向インバータの動作を継続させる。したがって、この構成によれば、検出部の検出値が正常動作範囲から外れている場合であっても装置の有効活用が可能になる。 In this configuration, when the detection value of the detection unit is out of the normal operating range, the control circuit opens the switching circuit between the power generation means and the step-up DC / DC converter and operates the step-up DC / DC converter. While stopping, the operation of the bidirectional DC / DC converter and the bidirectional inverter is continued. Therefore, according to this configuration, the device can be effectively used even when the detection value of the detection unit is out of the normal operation range.
上記電源装置において、
前記検出部は、
前記発電手段から入力される直流電圧を検出する電圧検出部と、
前記発電手段−前記昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ間を流れる直流電流を検出する電流検出部と、を含み、
前記制御回路は、
前記電圧検出部で検出した電圧値または前記電流検出部で検出した電流値の少なくとも一方が前記正常動作範囲から外れている場合に、前記開閉回路を前記開状態にすることが好ましい。
In the above power supply
The detection unit
A voltage detector that detects the DC voltage input from the power generation means,
A current detection unit that detects a direct current flowing between the power generation means and the step-up DC / DC converter is included.
The control circuit
When at least one of the voltage value detected by the voltage detection unit and the current value detected by the current detection unit is out of the normal operating range, it is preferable to open the opening / closing circuit.
上記電源装置において、
前記開閉回路は、前記発電手段のプラス側と前記昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータのプラス側とを接続するプラス側電力ラインに介装された第１リレーであってもよい。
In the above power supply
The switching circuit may be a first relay interposed in a positive power line connecting the positive side of the power generation means and the positive side of the step-up DC / DC converter.
上記電源装置において、
前記開閉回路は、前記発電手段のプラス側と前記昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータのプラス側とを接続するプラス側電力ラインに介装され、かつ前記発電手段のマイナス側と前記昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータのマイナス側とを接続するマイナス側電力ラインに介装された第２リレーであり、
前記制御回路は、前記電圧検出部が前記直流電圧を検出していない場合に、前記開閉回路を前記開状態にするように構成できる。
In the above power supply
The on-off circuit is interposed in a positive power line connecting the positive side of the power generation means and the positive side of the step-up DC / DC converter, and the negative side of the power generation means and the minus side of the step-up DC / DC converter. It is the second relay installed in the negative power line that connects to the side.
The control circuit can be configured to open the open / close circuit when the voltage detection unit does not detect the DC voltage.
上記電源装置において、
前記開閉回路は、前記電圧検出部と前記電流検出部との間に設けられていることが好ましい。
In the above power supply
The switching circuit is preferably provided between the voltage detection unit and the current detection unit.
複数の前記発電手段の各々に１対１に接続された複数の前記昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータと、複数の前記発電手段−前記昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ間のそれぞれに設けられた、複数の前記検出部および前記開閉回路を有する電源装置においては、
前記制御回路は、前記複数の検出部のうち前記検出値が所定の正常動作範囲から外れている検出部が存在する場合に、当該検出部が設けられた前記発電手段−前記昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ間に介装された前記開閉回路を前記開状態にして、前記開状態とされた前記開閉回路に接続された前記昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を停止させる一方、当該検出部以外の検出部が設けられた前記発電手段−前記昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ間に介装された前記開閉回路を前記閉状態のまま、前記閉状態とされた前記開閉回路に接続された前記昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を継続させることが好ましい。
A plurality of the step-up DC / DC converters connected to each of the plurality of power generation means on a one-to-one basis, and a plurality of the detection units provided between the plurality of power generation means and the step-up DC / DC converters, respectively. And in the power supply device having the opening / closing circuit,
In the control circuit, when there is a detection unit whose detection value is out of a predetermined normal operating range among the plurality of detection units, the power generation means provided with the detection unit-the step-up DC / DC converter The opening / closing circuit interposed between them is opened, and the operation of the step-up DC / DC converter connected to the opening / closing circuit in the open state is stopped, while a detection unit other than the detection unit is used. The operation of the step-up DC / DC converter connected to the switch-off circuit in the closed state while the switch-off circuit interposed between the power generation means and the step-up DC / DC converter provided is kept in the closed state. It is preferable to continue.
本発明によれば、一部の検出部の検出値が正常動作範囲から外れている場合であっても装置の有効活用が可能な電源装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a power supply device capable of effectively utilizing the device even when the detection values of some of the detection units are out of the normal operating range.
以下、添付図面を参照して、本発明に係る電源装置の好適な例としてハイブリッド蓄電装置（以下、蓄電装置）の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of a hybrid power storage device (hereinafter, power storage device) will be described as a preferred example of the power supply device according to the present invention with reference to the accompanying drawings.
［第１実施形態］
図１に、本発明の第１実施形態に係る蓄電装置１００Ａを示す。蓄電装置１００Ａは、太陽電池（発電手段）ＰＶ１，ＰＶ２に接続される昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１，２と、蓄電池（直流電源）３と、蓄電池３に接続される双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４と、双方向インバータ５と、リレー回路（リレーＳ１〜Ｓ６）と、電圧検出部６，７と、電流検出部８，９と、制御回路１０と、本発明の「開閉回路」に相当する第１開閉手段１１Ａおよび第２開閉手段１２Ａと、を備える。
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a
昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、ブレーカーＢＲ１を介して入力側端子Ｔ１，Ｔ２に接続される。ブレーカーＢＲ１は、通常オン状態（閉状態）になっている。入力側端子Ｔ１は、太陽電池ＰＶ１のプラス側に接続され、入力側端子Ｔ２は、太陽電池ＰＶ１のマイナス側に接続される。入力側端子Ｔ１と昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１のプラス側とを接続する第１プラス側電力ラインには、第１開閉手段１１Ａおよび電流検出部８が介装されている。昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、太陽電池ＰＶ１から入力された直流の発電電圧を昇圧して双方向インバータ５側に出力する。
The step-up DC /
昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２は、ブレーカーＢＲ２を介して入力側端子Ｔ３，Ｔ４に接続される。ブレーカーＢＲ２は、通常オン状態（閉状態）になっている。入力側端子Ｔ３は、太陽電池ＰＶ２のプラス側に接続され、入力側端子Ｔ４は、太陽電池ＰＶ２のマイナス側に接続される。入力側端子Ｔ３と昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２のプラス側とを接続する第２プラス側電力ラインには、第２開閉手段１２Ａおよび電流検出部９が介装されている。昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２は、太陽電池ＰＶ２から入力された直流の発電電圧を昇圧して双方向インバータ５側に出力する。
The step-up DC /
図２に示すように、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、コンデンサＣ１，Ｃ２と、コイルＬ１と、ダイオードＤ１と、トランジスタ（電界効果トランジスタ、ＦＥＴ）ＴＲ１と、制御回路１０の制御下でトランジスタＴＲ１をオンオフさせるドライブ回路１３と、を備える昇圧チョッパー回路である。
As shown in FIG. 2, the step-up DC /
コンデンサＣ１は、一端が第１プラス側電力ラインに接続され、他端が入力側端子Ｔ２と昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１のマイナス側とを接続する第１マイナス側電力ラインに接続される。コイルＬ１は、一端がコンデンサＣ１の一端に接続される。ダイオードＤ１は、アノードがコイルＬ１の他端に接続される。トランジスタＴＲ１は、電流路の一端（ドレイン）がコイルＬ１とダイオードＤ１の接続点に接続され、電流路の他端（ソース）が第１マイナス側電力ラインに接続される。トランジスタＴＲ１の制御端（ゲート）には、ドライブ回路１３が接続される。コンデンサＣ２は、一端がダイオードＤ１のカソードに接続され、他端が第１マイナス側電力ラインに接続される。
One end of the capacitor C1 is connected to the first positive power line, and the other end is connected to the first negative power line connecting the input side terminal T2 and the negative side of the step-up DC /
昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２は、コンデンサＣ３，Ｃ４と、コイルＬ２と、ダイオードＤ２と、トランジスタ（電界効果トランジスタ、ＦＥＴ）ＴＲ２と、制御回路１０の制御下でトランジスタＴＲ２をオンオフさせるドライブ回路１４と、を備える昇圧チョッパー回路である。
The boost DC /
コンデンサＣ３は、一端が第２プラス側電力ラインに接続され、他端が入力側端子Ｔ４と昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２のマイナス側とを接続する第２マイナス側電力ラインに接続される。コイルＬ２は、一端がコンデンサＣ３の一端に接続される。ダイオードＤ２は、アノードがコイルＬ２の他端に接続される。トランジスタＴＲ２は、電流路の一端（ドレイン）がコイルＬ２とダイオードＤ２の接続点に接続され、電流路の他端（ソース）が第２マイナス側電力ラインに接続される。トランジスタＴＲ２の制御端（ゲート）には、ドライブ回路１４が接続される。コンデンサＣ４は、一端がダイオードＤ２のカソードに接続され、他端が第２マイナス側電力ラインに接続される。
One end of the capacitor C3 is connected to the second positive power line, and the other end is connected to the second negative power line connecting the input side terminal T4 and the negative side of the step-up DC /
図１を参照して、蓄電池３は、本発明の「直流電源」に相当し、少なくとも１個の電池ユニットと、電池ユニットに取り付けられたバッテリーマネージメントシステム（ＢＭＳ）とを含む。バッテリーマネージメントシステムは、電池ユニットの電池情報（例えば、蓄電量）を取得し、制御回路１０に送信する。なお、バッテリーマネージメントシステムは、制御回路１０に含まれていてもよい。
With reference to FIG. 1, the storage battery 3 corresponds to the "direct current power source" of the present invention and includes at least one battery unit and a battery management system (BMS) attached to the battery unit. The battery management system acquires the battery information (for example, the amount of electricity stored) of the battery unit and transmits it to the
双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、一端側に蓄電池３が接続され、他端側にコンデンサＣ０を介して双方向インバータ５が接続される。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、制御回路１０の制御下で、双方向インバータ５から供給された直流電圧を昇圧または降圧して蓄電池３に供給したり、蓄電池３から供給された直流の放電電圧を昇圧または降圧して双方向インバータ５に供給したりする。
In the bidirectional DC /
双方向インバータ５は、一端側に昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１，２および双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４が接続され、他端側にリレー回路（リレーＳ１〜Ｓ６）が接続される。双方向インバータ５は、制御回路１０の制御下で、他端側から供給された交流電圧を直流化して昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１，２および双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４に供給したり、一端側から供給された直流電圧を交流化してリレー回路（リレーＳ１〜Ｓ６）に供給したりする。
In the
リレー回路は、リレーＳ１〜Ｓ６を含む。双方向インバータ５と系統入力端子Ｔ５，Ｔ６とを接続する電力ラインに、リレーＳ１，Ｓ２が介装される。リレーＳ１，Ｓ２を介して双方向インバータ５と自立出力端子Ｔ７，Ｔ８とを接続する電力ラインに、リレーＳ３，Ｓ４が介装される。リレーＳ１，Ｓ２を介することなく双方向インバータ５と自立出力端子Ｔ７，Ｔ８とを接続する電力ラインに、リレーＳ５，Ｓ６が介装される。
The relay circuit includes relays S1 to S6. Relays S1 and S2 are interposed in the power line connecting the
リレーＳ１〜Ｓ６は、制御回路１０の制御下で、オン状態（閉状態）とオフ状態（開状態）とが切り替わる。例えば、系統通電時は、リレーＳ１〜Ｓ４がオン状態になり、リレーＳ５，Ｓ６がオフ状態になる一方、系統停電時は、リレーＳ１〜Ｓ４がオフ状態になり、リレーＳ５，Ｓ６がオン状態になる。
The relays S1 to S6 are switched between an on state (closed state) and an off state (open state) under the control of the
第１開閉手段１１Ａは、例えばリレーからなり、第１プラス側電力ラインに介装されている。第１開閉手段１１Ａは、制御回路１０の制御下で開状態（オフ状態）と閉状態（オン状態）とが切り替わり、開状態のときに、太陽電池ＰＶ１−昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１間の電気的接続を切り離す。
The first opening / closing means 11A is composed of, for example, a relay, and is interposed in the first plus side power line. The first opening / closing means 11A switches between an open state (off state) and a closed state (on state) under the control of the
第２開閉手段１２Ａは、例えばリレーからなり、第２プラス側電力ラインに介装されている。第２開閉手段１２Ａは、制御回路１０の制御下で開状態（オフ状態）と閉状態（オン状態）とが切り替わり、開状態のときに、太陽電池ＰＶ２−昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２間の電気的接続を切り離す。
The second opening / closing means 12A is composed of, for example, a relay, and is interposed in the second plus side power line. The second opening / closing means 12A switches between an open state (off state) and a closed state (on state) under the control of the
電圧検出部６は、第１開閉手段１１Ａの前段に設けられ、入力側端子Ｔ１，Ｔ２に入力された太陽電池ＰＶ１の発電電圧を所定の周期で検出する。電圧検出部６は、検出した電圧値を制御回路１０に出力する。
The
電圧検出部７は、第２開閉手段１２Ａの前段に設けられ、入力側端子Ｔ３，Ｔ４に入力された太陽電池ＰＶ２の発電電圧を所定の周期で検出する。電圧検出部７は、検出した電圧値を制御回路１０に出力する。
The
電流検出部８は、第１プラス側電力ラインにおいて第１開閉手段１１Ａの後段に介装され、第１プラス側電力ラインを流れる電流（本実施形態では、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１に入力される直流電流）を所定の周期で検出する。電流検出部８は、検出した電流値を制御回路１０に出力する。
The
電流検出部９は、第２プラス側電力ラインにおいて第２開閉手段１２Ａの後段に介装され、第２プラス側電力ラインを流れる電流（本実施形態では、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２に入力される直流電流）を所定の周期で検出する。電流検出部９は、検出した電流値を制御回路１０に出力する。
The
制御回路１０は、例えば、マイコンおよび／または専用のＩＣからなり、蓄電装置１００Ａの各種機能を制御する。具体的には、制御回路１０は、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１，２、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４、双方向インバータ５およびリレー回路（リレーＳ１〜Ｓ６）の動作を制御する。
The
また、制御回路１０は、電圧検出部６および電流検出部８の検出値に応じて第１開閉手段１１Ａを制御し、電圧検出部７および電流検出部９の検出値に応じて第２開閉手段１２Ａを制御する。
Further, the
制御回路１０は、電圧検出部６で検出した電圧値および電流検出部８で検出した電流値の双方が所定の正常動作範囲に収まっている場合、第１開閉手段１１Ａを閉状態に維持する一方、電圧検出部６で検出した電圧値または電流検出部８で検出した電流値の少なくとも一方が所定の正常動作範囲から外れている場合、第１開閉手段１１Ａを開状態にする。
The
例えば、電圧検出部６において昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１が動作開始できる電圧を検出し、かつ電流検出部８が正常動作範囲の電流値を検出している場合、制御回路１０は、第１開閉手段１１Ａを閉状態に維持する。これに対して、電圧検出部６において昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１が動作開始できる電圧を検出しているのに、電流検出部８に電流が流れていない（または、検出した電流が異常に小さい）場合や、電流検出部８に電流が流れているのに、電圧検出部６において検出された電圧が昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１が動作開始できる電圧に達していない場合、制御回路１０は、第１開閉手段１１Ａを開状態にする。
For example, when the
制御回路１０は、第１開閉手段１１Ａを開状態にする場合、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１の動作を停止させる一方、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４および双方向インバータ５の動作を継続させる。すなわち、制御回路１０は、異常が発生していると判断した部分（昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１）の動作だけを停止させ、正常な部分の動作は継続させる。この場合、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１に異常が発生し、当該部分のみ動作停止させたことと、サービスマンへの連絡を依頼する内容をリモコン等に表示させるようにしてもよい。
When the first opening / closing means 11A is opened, the
第１開閉手段１１Ａが開状態になると、太陽電池ＰＶ１−昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１間の電気的接続が切り離されるので、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１の動作だけを停止させれば、太陽電池ＰＶ１からの電力供給が継続されることはない。
When the first opening / closing means 11A is opened, the electrical connection between the solar cell PV1-boosting DC /
同様に、制御回路１０は、電圧検出部７で検出した電圧値および電流検出部９で検出した電流値の双方が所定の正常動作範囲に収まっている場合、第２開閉手段１２Ａを閉状態に維持する一方、電圧検出部７で検出した電圧値または電流検出部９で検出した電流値の少なくとも一方が所定の正常動作範囲から外れている場合、第２開閉手段１２Ａを開状態にする。
Similarly, the
例えば、電圧検出部７において昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２が動作開始できる電圧を検出し、かつ電流検出部９が正常動作範囲の電流値を検出している場合、制御回路１０は、第２開閉手段１２Ａを閉状態に維持する。これに対して、電圧検出部７において昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２が動作開始できる電圧を検出しているのに、電流検出部９に電流が流れていない（または、検出した電流が異常に小さい）場合や、電流検出部９に電流が流れているのに、電圧検出部７において検出された電圧が昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２が動作開始できる電圧に達していない場合、制御回路１０は、第２開閉手段１２Ａを開状態にする。
For example, when the
制御回路１０は、第２開閉手段１２Ａを開状態にする場合、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２の動作を停止させる一方、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４および双方向インバータ５の動作を継続させる。すなわち、制御回路１０は、異常が発生していると判断した部分（昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２）の動作だけを停止させ、正常な部分の動作は継続させる。この場合、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２に異常が発生し、当該部分のみ動作停止させたことと、サービスマンへの連絡を依頼する内容をリモコン等に表示させるようにしてもよい。
The
第２開閉手段１２Ａが開状態になると、太陽電池ＰＶ２−昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２間の電気的接続が切り離されるので、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２の動作だけを停止させれば、太陽電池ＰＶ２からの電力供給が継続されることはない。
When the second opening / closing means 12A is opened, the electrical connection between the solar cell PV2-boosting DC /
結局、本実施形態に係る蓄電装置１００Ａによれば、異常が発生していると判断した部分（昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１および／または昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２）の動作だけを停止させ、正常な部分の動作は継続させるので、検出値が正常動作範囲から外れている場合であっても装置の有効活用が可能となる。
After all, according to the
［第２実施形態］
図３に、本発明の第２実施形態に係る蓄電装置１００Ｂを示す。蓄電装置１００Ｂは、第１開閉手段１１Ａおよび第２開閉手段１２Ａの代わりに、第１開閉手段１１Ｂおよび第２開閉手段１２Ｂを備えている点において第１実施形態と相違し、その他の点において第１実施形態と共通する。第１開閉手段１１Ｂおよび第２開閉手段１２Ｂは、本発明の「開閉回路」に相当する。
[Second Embodiment]
FIG. 3 shows a
第１開閉手段１１Ｂは、例えばリレーからなり、第１プラス側電力ラインおよび第１マイナス側電力ラインの双方に介装されている。第１開閉手段１１Ｂは、制御回路１０の制御下で双方同時に開状態（オフ状態）と閉状態（オン状態）とが切り替わり、開状態のときに、太陽電池ＰＶ１−昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１間の電気的接続を切り離す。
The first opening / closing means 11B is composed of, for example, a relay, and is interposed in both the first plus side power line and the first minus side power line. Under the control of the
第２開閉手段１２Ｂは、例えばリレーからなり、第２プラス側電力ラインおよび第２マイナス側電力ラインの双方に介装されている。第２開閉手段１２Ａは、制御回路１０の制御下で双方同時に開状態（オフ状態）と閉状態（オン状態）とが切り替わり、開状態のときに、太陽電池ＰＶ２−昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２間の電気的接続を切り離す。
The second opening / closing means 12B is composed of, for example, a relay, and is interposed in both the second positive side power line and the second negative side power line. Under the control of the
制御回路１０は、電圧検出部６で検出した電圧値および電流検出部８で検出した電流値の双方が所定の正常動作範囲に収まっている場合、第１開閉手段１１Ｂを閉状態に維持する一方、電圧検出部６で検出した電圧値または電流検出部８で検出した電流値の少なくとも一方が所定の正常動作範囲から外れている場合、第１開閉手段１１Ｂを開状態にする。
The
同様に、制御回路１０は、電圧検出部７で検出した電圧値および電流検出部９で検出した電流値の双方が所定の正常動作範囲に収まっている場合、第２開閉手段１２Ｂを閉状態に維持する一方、電圧検出部７で検出した電圧値または電流検出部９で検出した電流値の少なくとも一方が所定の正常動作範囲から外れている場合、第２開閉手段１２Ｂを開状態にする。
Similarly, the
ところで、一般的なトランスレス型（非絶縁型）の太陽光発電装置は、昼間にパワーコンディショナーが系統連系動作を行うと、太陽電池の内部回路−フレーム間に大きな電位差が発生し、夜間にパワーコンディショナーが太陽電池を系統から解列させる系統解列動作を行うと、太陽電池の内部回路−フレーム間の電位差が解消される。 By the way, in a general transformerless type (non-insulated type) photovoltaic power generation device, when the power conditioner performs grid interconnection operation in the daytime, a large potential difference is generated between the internal circuit of the solar cell and the frame, and at nighttime. When the power conditioner performs a system disconnection operation for disconnecting the solar cell from the system, the potential difference between the internal circuit of the solar cell and the frame is eliminated.
一方、ハイブリッド蓄電装置は、トランスレス型（非絶縁型）の回路構成であるが、太陽光発電装置とは異なり太陽電池を２４時間系統に接続するため、太陽電池の内部回路−フレーム間の電位差が長時間継続される。このため、ハイブリッド蓄電装置では、太陽電池の発電能力が急激に劣化するＰＩＤ（Potential Induced Degradation）現象が発生するおそれがある。なお、太陽電池にはＰＩＤ現象に強い（ＰＩＤ現象が発生しにくい）ものも存在するため、ハイブリッド蓄電装置において、必ずしもＰＩＤ対策が必要になるとは限らない。 On the other hand, the hybrid power storage device has a transformerless (non-insulated) circuit configuration, but unlike the photovoltaic power generation device, the solar cell is connected to the 24-hour system, so the potential difference between the internal circuit of the solar cell and the frame. Is continued for a long time. Therefore, in the hybrid power storage device, a PID (Potential Induced Degradation) phenomenon may occur in which the power generation capacity of the solar cell is rapidly deteriorated. Since some solar cells are resistant to the PID phenomenon (the PID phenomenon is unlikely to occur), it is not always necessary to take PID measures in the hybrid power storage device.
そこで、本実施形態に係る蓄電装置１００Ｂでは、制御回路１０は、ＰＩＤ対策が必要な場合であって、電圧検出部６，７が電圧を検出していない場合（例えば、太陽電池ＰＶ１，ＰＶ２が発電していない夜間の場合）に、第１開閉手段１１Ｂおよび第２開閉手段１２Ｂを開状態にする。第１開閉手段１１Ｂおよび第２開閉手段１２Ｂが開状態になると、太陽電池ＰＶ１、ＰＶ２が蓄電装置１００Ｂから完全に切り離されるため、蓄電装置１００Ｂが系統連系動作を行っていても、太陽電池ＰＶ１、ＰＶ２の内部回路−フレーム間には電位差が発生しなくなる。その結果、ＰＩＤ現象が抑制される。
Therefore, in the
結局、本実施形態に係る蓄電装置１００Ｂによれば、異常が発生していると判断した部分（昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１および／または昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２）の動作だけを停止させ、正常な部分の動作は継続させるので、検出値が正常動作範囲から外れている場合であっても装置の有効活用が可能となる。さらに、本実施形態に係る蓄電装置１００Ｂによれば、必要に応じてＰＩＤ対策も可能となる。
After all, according to the
以上、本発明に係る蓄電装置（電源装置）の実施形態について説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。 Although the embodiment of the power storage device (power supply device) according to the present invention has been described above, the present invention is not limited to each of the above embodiments.
例えば、本発明に係る蓄電装置は、少なくとも１つの発電手段（例えば、太陽電池）に接続されていればよい。 For example, the power storage device according to the present invention may be connected to at least one power generation means (for example, a solar cell).
本発明の昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータは、発電手段に接続され、発電手段から入力された直流電圧を昇圧できるのであれば、適宜構成を変更できる。本発明の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータは、直流電源（例えば、蓄電池）に接続され、直流電源との間で電力の授受を行うのであれば、適宜構成を変更できる。 The configuration of the step-up DC / DC converter of the present invention can be appropriately changed as long as it is connected to the power generation means and can boost the DC voltage input from the power generation means. The configuration of the bidirectional DC / DC converter of the present invention can be appropriately changed as long as it is connected to a DC power supply (for example, a storage battery) and power is transferred to and from the DC power supply.
本発明の双方向インバータは、交流電圧を直流化して昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータおよび双方向ＤＣ／ＤＣコンバータに供給したり、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータおよび双方向ＤＣ／ＤＣコンバータから供給された直流電圧を交流化したりできるのであれば、適宜構成を変更できる。 The bidirectional inverter of the present invention converts an AC voltage into a DC and supplies it to a boosted DC / DC converter and a bidirectional DC / DC converter, or a DC voltage supplied from a boosted DC / DC converter and a bidirectional DC / DC converter. If it can be exchanged, the configuration can be changed as appropriate.
本発明に係る蓄電装置は、電圧または電流の少なくとも一方を検出する検出部、好ましくは、発電手段から入力される直流電圧を検出する電圧検出部と、発電手段−昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ間を流れる直流電流を検出する電流検出部と、を備えていればよい。 The power storage device according to the present invention flows between a detection unit that detects at least one of voltage and current, preferably a voltage detection unit that detects a DC voltage input from a power generation means, and a power generation means and a boosted DC / DC converter. It suffices to include a current detection unit that detects a direct current.
本発明の開閉回路は、発電手段−昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ間に設けられ、開状態のときに発電手段−昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ間の電気的接続を切り離すのであれば、適宜構成を変更できる。 The switching circuit of the present invention is provided between the power generation means and the step-up DC / DC converter, and the configuration can be appropriately changed as long as the electrical connection between the power generation means and the step-up DC / DC converter is disconnected when the power generation means and the step-up DC / DC converter are in the open state.
本発明の制御回路は、検出部の検出値が所定の正常動作範囲から外れている場合に、開閉回路を開状態にするとともに、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を停止させる一方、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータおよび双方向インバータの動作を継続させるのであれば、適宜構成を変更できる。 The control circuit of the present invention opens the open / close circuit and stops the operation of the step-up DC / DC converter when the detection value of the detection unit is out of the predetermined normal operation range, while bidirectional DC / If the operation of the DC converter and the bidirectional inverter is to be continued, the configuration can be changed as appropriate.
本発明の好適な例として、上記各実施形態では蓄電池を直流電源とした蓄電装置について説明したが、本発明はこれに限定されず、蓄電池以外の直流電源を有する電源装置に適用することができる。 As a preferred example of the present invention, a power storage device using a storage battery as a DC power source has been described in each of the above embodiments, but the present invention is not limited to this, and can be applied to a power supply device having a DC power source other than the storage battery. ..
１００Ａ，１００Ｂ 蓄電装置
１，２ 昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ
３ 蓄電池
４ 双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ
５ 双方向インバータ
６，７ 電圧検出部
８，９ 電流検出部
１０ 制御回路
１１Ａ，１１Ｂ 第１開閉手段
１２Ａ，１２Ｂ 第２開閉手段
100A, 100B
Claims (5)
直流電源と、
前記直流電源に接続された双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータおよび前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータに接続された双方向インバータと、
前記発電手段−前記昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ間に設けられ、前記発電手段から入力される直流電圧を検出する電圧検出部と、前記発電手段−前記昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ間を流れる直流電流を検出する電流検出部と、を含む検出部と、
前記発電手段−前記昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ間に設けられ、開状態のときに前記発電手段−前記昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ間の電気的接続を切り離す開閉回路と、
前記昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ、前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータおよび前記双方向インバータを制御するとともに、前記検出部の検出値に応じて前記開閉回路を制御する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、
前記電圧検出部において前記昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータが動作開始できる電圧を検出しているのに、前記電流検出部で検出した電流値が所定の正常動作範囲から外れている場合、または前記電流値が前記正常動作範囲に含まれているのに、前記電圧検出部において検出された電圧値が前記昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータが動作開始できる電圧に達していない場合に、
前記開閉回路を前記開状態にするとともに、前記昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を停止させる一方、前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータおよび前記双方向インバータの動作を継続させる
ことを特徴とする電源装置。 A step-up DC / DC converter connected to the power generation means,
DC power supply and
A bidirectional DC / DC converter connected to the DC power supply,
A bidirectional inverter connected to the step-up DC / DC converter and the bidirectional DC / DC converter,
A voltage detection unit provided between the power generation means and the boosted DC / DC converter to detect a DC voltage input from the power generating means and a DC current flowing between the power generating means and the boosted DC / DC converter are detected. A current detector, a detector including,
An opening / closing circuit provided between the power generation means and the step-up DC / DC converter and disconnecting the electrical connection between the power generation means and the step-up DC / DC converter when in the open state.
A control circuit that controls the step-up DC / DC converter, the bidirectional DC / DC converter, and the bidirectional inverter, and controls the opening / closing circuit according to the detection value of the detection unit.
With
The control circuit
When the voltage detection unit detects a voltage at which the boosted DC / DC converter can start operation, but the current value detected by the current detection unit is out of a predetermined normal operating range, or the current value is When the voltage value detected by the voltage detection unit does not reach the voltage at which the boosted DC / DC converter can start operation even though it is included in the normal operating range.
A power supply device characterized in that the opening / closing circuit is opened and the operation of the step-up DC / DC converter is stopped, while the operation of the bidirectional DC / DC converter and the bidirectional inverter is continued.
ことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。 The open-close circuit, according to claim 1, characterized in that said a first relay which is interposed in the positive side power line to be connected to the positive side of the power generator and the positive side of the step-up DC / DC converter Power supply.
前記制御回路は、前記電圧検出部が前記直流電圧を検出していない場合に、前記開閉回路を前記開状態にする
ことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。 The on-off circuit is interposed in a positive power line connecting the positive side of the power generation means and the positive side of the step-up DC / DC converter, and the negative side of the power generation means and the minus side of the step-up DC / DC converter. It is the second relay installed in the negative power line that connects to the side.
The power supply device according to claim 1 , wherein the control circuit opens the opening / closing circuit when the voltage detecting unit does not detect the DC voltage.
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電源装置。 The power supply device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the switching circuit is provided between the voltage detection unit and the current detection unit.
前記制御回路は、
前記複数の検出部のうち、前記電圧検出部において前記昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータが動作開始できる電圧を検出しているのに、前記電流検出部で検出した電流値が所定の正常動作範囲から外れているか、または前記電流値が前記正常動作範囲に含まれているのに、前記電圧検出部において検出された電圧値が前記昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータが動作開始できる電圧に達していない検出部が存在する場合に、当該検出部が設けられた前記発電手段−前記昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ間に介装された前記開閉回路を前記開状態にして、前記開状態とされた前記開閉回路に接続された前記昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を停止させる一方、当該検出部以外の検出部が設けられた前記発電手段−前記昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ間に介装された前記開閉回路を前記閉状態のまま、前記閉状態とされた前記開閉回路に接続された前記昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を継続させる
ことを特徴とする電源装置。 A plurality of the step-up DC / DC converters connected to each of the plurality of power generation means on a one-to-one basis, and a plurality of the detection units provided between the plurality of power generation means and the step-up DC / DC converters, respectively. The power supply device according to any one of claims 1 to 4 , further comprising the opening / closing circuit.
The control circuit
Of the plurality of detection units , the voltage detection unit detects a voltage at which the boosted DC / DC converter can start operation, but the current value detected by the current detection unit deviates from a predetermined normal operation range. Or, there is a detection unit in which the current value is included in the normal operation range, but the voltage value detected by the voltage detection unit does not reach the voltage at which the boosted DC / DC converter can start operation. In this case, the opening / closing circuit interposed between the power generating means provided with the detection unit and the boosted DC / DC converter is opened, and the switching circuit is connected to the opening / closing circuit in the open state. While stopping the operation of the step-up DC / DC converter, the opening / closing circuit interposed between the power generation means provided with a detection unit other than the detection unit and the step-up DC / DC converter remains in the closed state. A power supply device characterized in that the operation of the step-up DC / DC converter connected to the opening / closing circuit in a closed state is continued.
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