JP7228949B2 - power converter - Google Patents
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Description
本発明は、電力変換装置に関する。 The present invention relates to power converters.
近年、太陽電池、燃料電池、二次電池などの直流電源から供給される直流電力を、交流電力に変換して系統に連系する系統連系用電力変換装置が用いられている。 2. Description of the Related Art In recent years, grid-connected power converters have been used that convert DC power supplied from a DC power source such as a solar cell, a fuel cell, or a secondary battery into AC power and connect the power to a grid.
上記の電力変換装置において、複数の直流電源を設ける場合には、直流電源ごとにＤＣ／ＤＣコンバータを設け、全てのＤＣ／ＤＣコンバータの出力を並列に接続して、後段のＤＣ／ＡＣインバータに接続する（例えば、特許文献１）。 In the above power conversion device, when a plurality of DC power supplies are provided, a DC/DC converter is provided for each DC power supply, and the outputs of all the DC/DC converters are connected in parallel to the DC/AC inverter in the subsequent stage. Connect (for example, Patent Document 1).
例えば、特許文献１の例において、電力変換装置は、分散電源としての太陽電池及び蓄電池と、商用系統及び負荷との間に配置される。電力変換装置は、蓄電池に接続される蓄電池側ＤＣ／ＤＣ変換回路と、太陽電池に接続される太陽電池側ＤＣ／ＤＣ変換回路と、上記の２つのＤＣ／ＤＣ変換回路の出力側に配置されたＤＣ／ＡＣ変換回路とを備えている。例えば、蓄電池側、太陽電池側のＤＣ／ＤＣ変換回路が、直流母線を介してＤＣ／ＡＣ変換回路に接続される。なお、蓄電池側ＤＣ／ＤＣ変換回路、太陽電池側ＤＣ／ＤＣ変換回路、及びＤＣ／ＡＣ変換回路は、それぞれに対応する制御部によって制御される。
For example, in the example of
例えば、通常時は、蓄電池側ＤＣ／ＤＣ変換回路の制御部が蓄電池の電圧を制御する。このとき、他の変換回路（例えば、ＤＣ／ＡＣ変換回路）が直流母線の電圧を制御する。一方、商用系統の瞬時電圧低下又は停電が生じた場合、ＤＣ／ＡＣ変換回路によって直流母線の電圧が制御できなくなる。そのため、従来では、蓄電池側ＤＣ／ＤＣ変換回路の制御部の処理を切り換えて直流母線の電圧を制御していた。 For example, normally, the controller of the storage battery side DC/DC conversion circuit controls the voltage of the storage battery. At this time, another conversion circuit (for example, a DC/AC conversion circuit) controls the voltage of the DC bus. On the other hand, when an instantaneous voltage drop or power failure occurs in the commercial system, the voltage of the DC bus cannot be controlled by the DC/AC conversion circuit. Therefore, conventionally, the voltage of the DC bus is controlled by switching the processing of the controller of the storage battery side DC/DC conversion circuit.
図９は、蓄電池側のＤＣ／ＤＣ変換回路用の制御部の従来の構成の一例である。まず、通常運転時の制御処理（以降、第１の制御処理と呼ぶ）について説明する。減算器９０１によって蓄電池電流値と蓄電池電流目標値の偏差が計算され、ＰＩ制御部（Proportional Integral Controller）９０２に入力される。上記の偏差は、ＰＩ制御部９０２によって比例積分される。ＰＩ制御部９０２からの出力は、切換回路９０３を介してＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号生成回路９０４に入力される。ＰＷＭ信号生成回路９０４は、蓄電池側ＤＣ／ＤＣ変換回路のゲート信号を出力する。
FIG. 9 shows an example of a conventional configuration of a control section for a DC/DC conversion circuit on the storage battery side. First, control processing during normal operation (hereinafter referred to as first control processing) will be described. A deviation between the storage battery current value and the storage battery current target value is calculated by a
次に、商用系統の瞬時電圧低下又は停電時の制御処理（以降、第２の制御処理と呼ぶ）について説明する。切換回路９０５によってハイ（ｈｉｇｈ）側バス電圧目標値及びロー（ｌｏｗ）側バス電圧目標値の出力を切替え、そして、切換回路９０５の出力と直流母線電圧との偏差が減算器９０６によって計算される。上記の偏差は、ＰＩ制御部９０７に入力され、ＰＩ制御部９０７によって比例積分される。ＰＩ制御部９０７からの出力は、切換回路９０３を介してＰＷＭ信号生成回路９０４に入力される。ＰＷＭ信号生成回路９０４は、蓄電池側ＤＣ／ＤＣ変換回路のゲート信号を出力する。なお、第１の制御処理と第２の制御処理との間の切換処理は、切換回路９０３によって行われる。
Next, control processing (hereinafter referred to as second control processing) at the time of an instantaneous voltage drop or power failure in the commercial system will be described.
図１０は、図９の従来の構成において、商用系統の瞬時電圧低下又は停電時が生じたときの直流母線電圧の変化を示す図である。一例として、蓄電池から放電している場合において、商用系統の瞬時電圧低下又は停電が生じたときの動作について説明する。商用系統の瞬時電圧低下又は停電が生じると、ＤＣ／ＡＣ変換回路の出力電力が低下することになる。交流の出力電力が蓄電池の放電電力よりも小さくなると、電力変換装置は、蓄電池の放電電力から交流の出力電力を引いた電力で直流母線の電解コンデンサを充電し始める。商用系統の停電の場合、電力変換装置は、蓄電池の放電電力そのものによって直流母線の電解コンデンサを充電し始める。このようにして、直流母線の電圧が上昇する。直流母線の電圧が上昇すると、これに伴い、蓄電池側ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力が、蓄電池の放電を維持するために、直流母線電圧に沿って上昇する。従来の図９の構成では、商用系統の瞬時電圧低下又は停電が生じたときに、第１の制御処理（通常運転時の制御処理）から第２の制御処理（商用系統の瞬時電圧低下又は停電時の制御処理）へ切換えるが、図１０に示すように、切換後に直流母線電圧が安定するまでに時間がかかるという課題があった。なお、蓄電池を充電している場合において商用系統の瞬時電圧低下又は停電が生じたときについても、同様の事象が発生する。 FIG. 10 is a diagram showing changes in the DC bus voltage when an instantaneous voltage drop or power failure occurs in the commercial system in the conventional configuration of FIG. As an example, the operation when an instantaneous voltage drop or power failure occurs in the commercial system while discharging from the storage battery will be described. When a momentary voltage drop or power failure occurs in the commercial system, the output power of the DC/AC conversion circuit is reduced. When the AC output power becomes smaller than the discharged power of the storage battery, the power converter starts charging the electrolytic capacitor of the DC bus with power obtained by subtracting the AC output power from the discharged power of the storage battery. In the event of a power failure in the commercial system, the power converter starts charging the electrolytic capacitor of the DC bus with the discharged power of the storage battery itself. In this way, the voltage on the DC bus rises. As the voltage of the DC bus rises, the output of the DC/DC conversion circuit on the storage battery side rises along with the DC bus voltage in order to keep the storage battery discharged. In the conventional configuration of FIG. 9, when an instantaneous voltage drop or power failure occurs in the commercial system, the first control process (control process during normal operation) is changed to the second control process (instantaneous voltage drop or power failure in the commercial system). However, as shown in FIG. 10, there is a problem that it takes time for the DC bus voltage to stabilize after switching. A similar phenomenon occurs when an instantaneous voltage drop or power failure occurs in the commercial system while the storage battery is being charged.
そこで、本発明の目的は、電力系統（商用系統）の瞬時電圧低下又は停電が生じた場合において、直流母線の電圧が安定して動作する電力変換装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a power converter that operates with a stable DC bus voltage in the event of an instantaneous voltage drop or power failure in a power system (commercial system).
例えば、上記課題を解決するために、特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例をあげるならば、第１の直流電源から出力される直流電力を、異なる電圧の直流電力に変換する第１のＤＣ／ＤＣ変換回路と、前記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路を制御する第１のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部と、第２の直流電源から直流母線を介して供給される直流電力及び前記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路からの直流電力を交流電力に変換し、電力系統に前記交流電力を供給するＤＣ／ＡＣ変換回路とを備える電力変換装置において、前記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部は、前記直流母線の目標電圧が設定されているリミッタを備え、前記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部は、前記電力系統の異常発生時において、前記リミッタを介して出力された前記目標電圧を用いて、前記直流母線の電圧を制御する、電力変換装置が提供される。 For example, in order to solve the above problems, the configurations described in the claims are adopted. The present application includes a plurality of means for solving the above-mentioned problems, and one example is a first DC/DC converter that converts the DC power output from the first DC power supply into DC power of a different voltage. a circuit, a first DC/DC conversion circuit control unit that controls the first DC/DC conversion circuit, DC power supplied from a second DC power supply via a DC bus and the first DC/ In a power conversion device including a DC/AC conversion circuit that converts DC power from a DC conversion circuit into AC power and supplies the AC power to a power system, the first DC/DC conversion circuit control unit includes: A limiter is provided in which a target voltage of the DC bus is set, and the first DC/DC conversion circuit control unit uses the target voltage output via the limiter when an abnormality occurs in the power system. , a power converter for controlling the voltage of the DC bus.
好適には、前記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部は、前記第１の直流電源の電圧及び電流を制御する、又は、前記第１の直流電源の電圧及び電力を制御する第１の直流電源制御部と、前記第１の直流電源制御部の出力側に配置され、前記目標電圧として、前記第１の直流電源の放電時の前記直流母線の目標電圧である第１の目標値及び前記第１の直流電源の充電時の前記直流母線の目標電圧である第２の目標値が設定されている前記リミッタと、前記リミッタの出力側に配置され、前記直流母線の電圧を制御する直流母線電圧制御部とを備えてもよい。 Preferably, the first DC/DC conversion circuit control unit controls the voltage and current of the first DC power supply, or controls the voltage and power of the first DC power supply. and a power supply control unit arranged on the output side of the first DC power supply control unit, and as the target voltage, a first target value that is a target voltage of the DC bus during discharging of the first DC power supply and the a limiter in which a second target value, which is a target voltage of the DC bus during charging of the first DC power supply, is set; and a DC bus arranged on the output side of the limiter for controlling the voltage of the DC bus. A voltage control unit may be provided.
好適には、通常運転時において、前記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部は、前記第１の直流電源制御部の出力を、前記第１の目標値と前記第２の目標値との間の第３の目標値よりも高くなるように制御して、前記第１の直流電源から放電するようにし、前記第１の直流電源制御部の出力を、前記第３の目標値よりも低くなるように制御して、前記第１の直流電源を充電するように構成されていてもよい。 Preferably, during normal operation, the first DC/DC conversion circuit control unit adjusts the output of the first DC power supply control unit between the first target value and the second target value. is controlled to be higher than the third target value, discharge from the first DC power supply, and the output of the first DC power supply control unit is lower than the third target value It may be configured to charge the first DC power supply by controlling as follows.
好適には、前記ＤＣ／ＡＣ変換回路を制御するＤＣ／ＡＣ変換回路制御部をさらに備え、通常運転時において、前記ＤＣ／ＡＣ変換回路制御部が、前記直流母線の電圧を制御してもよい。 Preferably, a DC/AC conversion circuit control unit that controls the DC/AC conversion circuit may be further provided, and the DC/AC conversion circuit control unit may control the voltage of the DC bus during normal operation. .
好適には、前記直流母線を介して前記ＤＣ／ＡＣ変換回路に接続され、前記第２の直流電源から出力される直流電力を、異なる電圧の直流電力に変換する第２のＤＣ／ＤＣ変換回路と、前記第２のＤＣ／ＤＣ変換回路を制御する第２のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部とをさらに備え、通常運転時において、前記第２のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部が、前記直流母線の電圧を制御してもよい。 Preferably, a second DC/DC conversion circuit is connected to the DC/AC conversion circuit via the DC bus and converts DC power output from the second DC power supply into DC power of a different voltage. and a second DC/DC conversion circuit control unit that controls the second DC/DC conversion circuit, and during normal operation, the second DC/DC conversion circuit control unit controls the DC bus voltage may be controlled.
本発明によれば、電力系統（商用系統）の瞬時電圧低下又は停電が生じた場合においても、直流母線の電圧を安定して動作させることが可能となる。本発明に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even when an instantaneous voltage drop or power failure occurs in an electric power system (commercial system), it is possible to stably operate the voltage of the DC bus. Further features related to the present invention will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings. Further, problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、添付図面は本発明の原理に則った具体的な実施形態を示しているが、これらは本発明の理解のためのものであり、決して本発明を限定的に解釈するために用いられるものではない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. It should be noted that although the accompanying drawings show specific embodiments in accordance with the principles of the present invention, they are for the purpose of understanding the present invention and are by no means used for limiting interpretation of the present invention. isn't it.
[第１実施形態]
以下では、複数の分散した直流電源からの直流電力を交流電力に変換し、系統及び負荷に供給する電力変換装置（系統連系インバータ装置）について説明する。図１は、本発明の第１実施形態における電力変換装置の概略構成図である。
[First embodiment]
A power conversion device (system-connected inverter device) that converts DC power from a plurality of distributed DC power sources into AC power and supplies the AC power to a system and a load will be described below. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a power converter according to a first embodiment of the present invention.
電力変換装置１は、複数の直流電源としての太陽電池５及び蓄電池２に接続されている。電力変換装置１は、太陽電池５からの直流電力及び蓄電池２からの直流電力を交流電力に変換し、変換された交流電力を電力系統（商用系統）７及び負荷８に供給する。
The
電力変換装置１は、蓄電池２に接続される第１のＤＣ／ＤＣ変換回路３と、太陽電池５に接続される第２のＤＣ／ＤＣ変換回路６と、第１及び第２のＤＣ／ＤＣ変換回路３、６の出力側に配置されたＤＣ／ＡＣ変換回路４とを備えている。第１、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路３、６は、直流母線９を介してＤＣ／ＡＣ変換回路４に接続されている。
The
第１のＤＣ／ＤＣ変換回路３は、双方向のＤＣ／ＤＣ変換回路である。第１のＤＣ／ＤＣ変換回路３は、蓄電池２の直流電力を、電圧の異なる直流電力に変換し、ＤＣ／ＡＣ変換回路４に供給する。あるいは、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路３は、直流母線９の電力を、電圧の異なる直流電力に変換し、蓄電池２に供給する。
The first DC/
ＤＣ／ＡＣ変換回路４は、双方向の電力変換回路である。ＤＣ／ＡＣ変換回路４は、太陽電池５からの直流電力及び蓄電池２からの直流電力を交流電力に変換し、変換された交流電力を商用系統７及び負荷８に供給する。なお、ＤＣ／ＡＣ変換回路４は、入力された直流電力を、商用系統７の電圧に合った交流電力に変換して出力するように制御される。あるいは、ＤＣ／ＡＣ変換回路４は、商用系統７の交流電力を直流電力に変換し、直流母線９へ供給する。
The DC/
第２のＤＣ／ＤＣ変換回路６は、太陽電池５の電力を、電圧の異なる直流電力に変換し、直流母線９に供給する。
The second DC/
また、電力変換装置１は、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路３を制御する第１のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部１００と、ＤＣ／ＡＣ変換回路４を制御するＤＣ／ＡＣ変換回路制御部２００と、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路６を制御する第２のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部３００とを備えている。
The
蓄電池２と第１のＤＣ／ＤＣ変換回路３との間には、電圧計及び電流計（図示省略）が設けられている。蓄電池２と第１のＤＣ／ＤＣ変換回路３との間における電圧値及び電流値は、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部１００に入力される。なお、電圧計及び電流計は、電圧、電流のパラメータを検出できる形態（例えば、計測メータ、センサなど）であればよく、それらの構成は、特に限定されない。
A voltmeter and an ammeter (not shown) are provided between the
また、第１及び第２のＤＣ／ＤＣ変換回路３、６とＤＣ／ＡＣ変換回路４との間には、電圧計（図示省略）が設けられている。直流母線９の電圧値は、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部１００及びＤＣ／ＡＣ変換回路制御部２００に入力される。
A voltmeter (not shown) is provided between the first and second DC/
また、太陽電池５と第２のＤＣ／ＤＣ変換回路６との間には、電圧計（図示省略）が設けられている。太陽電池５と第２のＤＣ／ＤＣ変換回路６との間における電圧値は、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部３００に入力される。
A voltmeter (not shown) is provided between the solar cell 5 and the second DC/
ＤＣ／ＡＣ変換回路制御部２００は、太陽電池５と第２のＤＣ／ＤＣ変換回路６との間の電圧値を入力として受け取り、ＤＣ／ＡＣ変換回路４の交流出力の電流を制御（可変）し、太陽電池５の出力電圧を所望の電圧になるよう制御する。ＤＣ／ＡＣ変換回路制御部２００は、直流母線９の電圧が所望の電圧になるように制御する。
The DC/AC conversion
第２のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部３００は、太陽電池５の出力電圧が所望の電圧になるように第２のＤＣ／ＤＣ変換回路６を制御する。なお、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部３００は、太陽電池５の最大電力を引き出すＭＰＰＴ制御部（図示省略）からの指令に従って、太陽電池５の最大電力点で動作するように制御する。
The second DC/DC conversion
以下において本発明の特徴である第１のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部１００について説明する。図２は、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部１００の第１の例である。第１のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部１００は、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路３を制御して蓄電池２の充放電を制御するとともに、直流母線９の電圧を制御するように構成されている。
The first DC/DC conversion
第１のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部１００は、蓄電池電圧及び電流制御部１０１と、リミッタ１０２と、直流母線電圧制御部１０３と、ＰＷＭ信号生成回路１０４とを備えている。図２に示すように、蓄電池電圧及び電流制御部１０１の出力側にリミッタ１０２が配置されている。蓄電池電圧及び電流制御部１０１の出力がリミッタ１０２に入力され、リミッタ１０２の出力が直流母線電圧制御部１０３に入力される。
The first DC/DC conversion
直流母線電圧制御部１０３は、減算器１０５と、ＰＩ制御部１０６とを備えている。減算器１０５によってリミッタ１０２の出力と直流母線電圧との偏差が計算される。上記の偏差は、ＰＩ制御部１０６によって比例積分される。ＰＩ制御部１０６の出力は、ＰＷＭ信号生成回路１０４に入力される。ＰＷＭ信号生成回路１０４は、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路３のゲート信号を出力する。
The DC
上記の構成によれば、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部１００は、ＤＣ／ＡＣ変換回路制御部２００が直流母線９の電圧を制御できなくなる場合（商用系統７の瞬時電圧低下又は停電時などの異常発生時）において、リミッタ１０２を介して出力された目標値を用いて、直流母線９の電圧を制御することができる。
According to the above configuration, the first DC/DC conversion
図３は、リミッタ１０２の構成を示す図である。リミッタ１０２では、ハイ（ｈｉｇｈ）側が直流母線電圧のハイ側目標値４０１に設定され、ロー（ｌｏｗ）側が直流母線電圧のロー側目標値４０２に設定されている。ハイ側目標値４０１は、蓄電池２の放電時の直流母線９の目標電圧であり、ロー側目標値４０２は、蓄電池２の充電時の直流母線９の目標電圧である。なお、４０３は、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部１００以外の回路（以降、他の回路と呼ぶ。この例では、ＤＣ／ＡＣ変換回路制御部２００）が直流母線９を制御する場合の目標値４０３であり、母線電圧のハイ側目標値４０１とロー側目標値４０２との間の値である。
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the
図４は、蓄電池電圧及び電流制御部１０１の構成を示す図である。蓄電池電圧及び電流制御部１０１は、蓄電池２の電流を制御するものである。蓄電池電圧及び電流制御部１０１は、減算器１１１と、ＰＩ制御部１１２と、リミッタ１１３と、減算器１１４と、ＰＩ制御部１１５とを備えている。
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the storage battery voltage and
減算器１１１によって蓄電池電圧と蓄電池電圧目標値との偏差が計算される。上記の偏差は、ＰＩ制御部１１２によって比例積分される。ＰＩ制御部１１２の出力は、リミッタ１１３に入力される。リミッタ１１３の出力が蓄電池電流目標値となる。
A
減算器１１４によって蓄電池電流と蓄電池電流目標値との偏差が計算される。上記の偏差は、ＰＩ制御部１１５によって比例積分される。ＰＩ制御部１１５の出力は、リミッタ１０２（図２参照）に入力される。
A
電力変換装置１は、上述の構成において、蓄電池電流目標値が正の場合、蓄電池２から放電するモードで制御し、交流電力を商用系統７へ供給する。一方、蓄電池電流目標値が負の場合、電力変換装置１は、蓄電池２を充電する。
In the configuration described above, the
例えば、電力変換装置１は、太陽電池５の電力が充電電力より大きい場合は、交流電力を商用系統７へ供給し、太陽電池５の電力が充電電力より小さい場合は、商用系統７から電力をもらうように構成されている。
For example, the
第１のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部１００は、通常運転時において（この例では、直流母線９の電圧がＤＣ／ＡＣ変換回路制御部２００により制御されている場合）、蓄電池２の電流を制御する。一方、商用系統７の異常発生時（商用系統７の瞬時電圧低下又は停電時など）において、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部１００は、直流母線電圧のハイ側目標値４０１又は直流母線電圧のロー側目標値４０２を用いて直流母線９の電圧を制御する。以下では、通常運転時の動作及び異常発生時の動作を説明する。
The first DC/DC conversion
通常運転においては、直流母線電圧は、ＤＣ／ＡＣ変換回路制御部２００によって制御されている。第１のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部１００は、蓄電池電圧及び電流制御部１０１及びリミッタ１０２を介して、他の回路（この例では、ＤＣ／ＡＣ変換回路制御部２００）が直流母線９を制御する場合の目標値４０３（図３参照）の近傍で動作するように蓄電池電流を制御する。
During normal operation, the DC bus voltage is controlled by the DC/AC conversion
ここで、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部１００は、蓄電池電圧及び電流制御部１０１の出力を、他の回路（この例では、ＤＣ／ＡＣ変換回路制御部２００）が直流母線９を制御する場合の目標値４０３よりも高くなるように制御して直流母線９の電圧を上げるように動作し、直流母線９へ蓄電池２の電力を出力する。すなわち、電力変換装置１は、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路３から、直流母線９及びＤＣ／ＡＣ変換回路４を介して商用系統７へ蓄電池２の電力を放電する。
Here, the first DC/DC conversion
また、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部１００は、蓄電池電圧及び電流制御部１０１の出力を、他の回路（この例では、ＤＣ／ＡＣ変換回路制御部２００）が直流母線９を制御する場合の目標値４０３よりも低くなるように制御して直流母線９の電圧を下げるように動作し、直流母線９から電力を入力し、蓄電池２へ電力を供給する。すなわち、電力変換装置１は、直流母線９から第１のＤＣ／ＤＣ変換回路３へ、さらに、商用系統７からＤＣ／ＡＣ変換回路４を介して第１のＤＣ／ＤＣ変換回路３へ電力を供給し、蓄電池２を充電する。
In addition, the first DC/DC conversion
次に、蓄電池２から放電している場合において、商用系統７の瞬時電圧低下又は停電が生じたときの動作について説明する。商用系統７の瞬時電圧低下又は停電が生じると、ＤＣ／ＡＣ変換回路４の出力電力が低下することになる。例えば、商用系統７の瞬時電圧低下の場合、交流の出力電力が蓄電池２の放電電力よりも小さくなると、電力変換装置１は、蓄電池２の放電電力から交流の出力電力を引いた電力で直流母線９の電解コンデンサ（図示省略）を充電し始める。商用系統７の停電の場合、電力変換装置１は、蓄電池２の放電電力そのものによって直流母線９の電解コンデンサを充電し始める。このようにして、ＤＣ／ＡＣ変換回路制御部２００が直流母線９の電圧を制御できなくなり、直流母線９の電圧が上昇する。
Next, the operation when an instantaneous voltage drop or power failure occurs in the
直流母線９の電圧が上昇すると、これに伴い、蓄電池電圧及び電流制御部１０１の出力が、蓄電池２の放電を維持するために、直流母線電圧に沿って上昇する。ここで、蓄電池電圧及び電流制御部１０１の出力が上昇するが、蓄電池電圧及び電流制御部１０１の出力側に配置されたリミッタ１０２によって、蓄電池電圧及び電流制御部１０１の出力が、リミッタのハイ側目標値４０１（図３参照）で固定される。直流母線電圧制御部１０３は、ハイ側目標値４０１によって直流母線電圧を制御する。第１のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部１００は、ハイ側目標値４０１を目標値として、直流母線電圧を制御することができる。上記の異常発生（商用系統７の瞬時電圧低下又は停電）の直前まで、直流母線電圧制御部１０３は安定して動作しており、異常が発生した後も、従来の切換回路による切換動作が必要なく、直流母線電圧制御部１０３の動作は変わらない。したがって、上記の異常発生時においても直流母線電圧が安定する。
When the voltage of the DC bus 9 rises, the storage battery voltage and the output of the
次に、蓄電池２を充電している場合において、商用系統７の瞬時電圧低下又は停電が生じたときの動作について説明する。商用系統７の瞬時電圧低下の場合、ＤＣ／ＡＣ変換回路４へ供給される交流電力が蓄電池２の充電電力よりも小さくなると、電力変換装置１は、蓄電池２の充電電力から上記の交流電力を引いた電力で直流母線９の電解コンデンサを充電し始める。商用系統７の停電の場合、電力変換装置１は、蓄電池２の充電電力そのものによって直流母線９の電解コンデンサを充電し始める。このようにして、ＤＣ／ＡＣ変換回路制御部２００が直流母線９の電圧を制御できなくなる。
Next, the operation when an instantaneous voltage drop or power failure occurs in the
直流母線９の電圧が下降すると、これに伴い、蓄電池電圧及び電流制御部１０１の出力が、蓄電池２の充電を維持するために、直流母線電圧に沿って下降する。ここで、蓄電池電圧及び電流制御部１０１の出力が下降するが、蓄電池電圧及び電流制御部１０１の出力側に配置されたリミッタ１０２によって、蓄電池電圧及び電流制御部１０１の出力が、リミッタのロー側目標値４０２（図３参照）で固定される。直流母線電圧制御部１０３は、ロー側目標値４０２によって直流母線電圧を制御する。第１のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部１００は、ロー側目標値４０２を目標値として、直流母線電圧を制御することができる。上記の異常発生（商用系統７の瞬時電圧低下又は停電）の直前まで、直流母線電圧制御部１０３は安定して動作しており、異常が発生した後も、従来の切換回路による切換動作が必要なく、直流母線電圧制御部１０３の動作は変わらない。したがって、上記の異常発生時においても直流母線電圧が安定する。
When the voltage of the DC bus 9 drops, the storage battery voltage and the output of the
なお、上記の例では、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部１００がＰＩ制御部を備える構成を示したが、ＰＩ制御部に限定されず、それに類する制御部を備えていればよい。
In the above example, the configuration in which the first DC/DC conversion
図５は、本発明における第１のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部１００の第２の例である。本例の第１のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部１００は、蓄電池電圧及び電流制御部１０１の代わりに、乗算器１０７と、蓄電池電圧及び電力制御部１０８とを備えている。第１のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部１００のその他の構成要素については、図２と同じである。
FIG. 5 is a second example of the first DC/DC conversion
図５に示すように、蓄電池２の電力を制御する蓄電池電圧及び電力制御部１０８の出力側にリミッタ１０２が配置されている。蓄電池電圧及び電力制御部１０８の出力が、リミッタ１０２に入力される。また、リミッタ１０２の出力が直流母線電圧制御部１０３に入力される。直流母線電圧制御部１０３からの出力は、ＰＷＭ信号生成回路１０４に入力される。ＰＷＭ信号生成回路１０４は、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路３のゲート信号を出力する。
As shown in FIG. 5, a
図６は、蓄電池電圧及び電力制御部１０８の構成を示す図である。蓄電池電圧及び電力制御部１０８は、減算器１１１と、ＰＩ制御部１１２と、リミッタ１１３と、減算器１１４と、ＰＩ制御部１１５とを備えている。
FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the storage battery voltage and
図６の例において、蓄電池電圧及び電力制御部１０８は、減算器１１１、ＰＩ制御部１１２、及びリミッタ１１３を介して、蓄電池電力目標値を出力する。そして、乗算器１０７によって、蓄電池電流及び蓄電池電圧から蓄電池電力が計算され、減算器１１４によって、蓄電池電力と蓄電池電力目標値との偏差が計算される。上記の偏差は、ＰＩ制御部１１５によって比例積分される。ＰＩ制御部１１５からの出力は、リミッタ１０２に入力される。
In the example of FIG. 6 , the battery voltage and
なお、通常運転時の第１のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部１００の動作、及び、商用系統７の瞬時電圧低下又は停電時の第１のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部１００の動作については、上記の内容と同じであるため、説明を省略する。
The operation of the first DC/DC conversion
図７は、本実施形態の電力変換装置１において商用系統７の瞬時電圧低下又は停電が生じたときの直流母線電圧の変化を示す。図７に示すように、電力変換装置１によれば、商用系統７の瞬時電圧低下又は停電が生じた場合でも、直流母線９の電圧が安定して動作する。
FIG. 7 shows changes in the DC bus voltage when an instantaneous voltage drop or power failure occurs in the
[第２実施形態]
図８は、本発明の第２実施形態における電力変換装置の概略構成図である。電力変換装置１の構成要素は図１と同じであるため、詳細な説明を省略する。以下では、第１実施形態と異なる点について説明する。
[Second embodiment]
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a power converter according to a second embodiment of the present invention. Since the components of the
ＤＣ／ＡＣ変換回路制御部２００は、太陽電池５と第２のＤＣ／ＤＣ変換回路６との間の電圧値を入力として受け取り、交流出力の電流を制御（可変）し、太陽電池５の出力電圧を所望の電圧になるよう制御する。なお、ＤＣ／ＡＣ変換回路制御部２００は、ＭＰＰＴ制御部（図示省略）からの指令に従って、太陽電池５の最大電力点で動作するように制御する。
The DC/AC conversion
通常運転において、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部３００は、直流母線９の電圧値を入力として受け取り、直流母線９の電圧を所望の電圧になるよう制御する。このように、本実施形態の電力変換装置１は、直流母線電圧を第２のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部３００を用いて制御している点において、第１実施形態と異なる。
In normal operation, the second DC/DC conversion
通常運転時において、直流母線９の電圧は、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部３００によって制御されている。第１のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部１００は、通常運転時において（この例では、直流母線９の電圧が第２のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部３００により制御されている場合）、蓄電池２の電流を制御する。
During normal operation, the voltage of the DC bus 9 is controlled by the second DC/DC conversion
一方、商用系統７の異常発生時（商用系統７の瞬時電圧低下又は停電時など）において、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部３００が、直流母線９の電圧を制御できなくなる。本例では、異常発生時において、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部１００は、直流母線電圧のハイ側目標値４０１又は直流母線電圧のロー側目標値４０２（図３参照）を用いて直流母線９の電圧を制御する。なお、通常運転時、商用系統７の瞬時電圧低下又は停電時の第１のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部１００の動作については、上記の内容と同じであるため、説明を省略する。
On the other hand, when an abnormality occurs in the commercial system 7 (instantaneous voltage drop in the
本実施形態に関しても、図７に示したように、商用系統７の瞬時電圧低下又は停電が生じた場合でも、直流母線９の電圧が安定して動作する。
Also in this embodiment, as shown in FIG. 7, even if an instantaneous voltage drop or power failure occurs in the
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることもできる。また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることもできる。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成を追加・削除・置換することもできる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications. The above embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the described configurations. Also, part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment. Moreover, the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Also, a part of the configuration of each embodiment can be added, deleted, or replaced with another configuration.
１ …電力変換装置
２ …蓄電池（第１の直流電源）
３ …第１のＤＣ／ＤＣ変換回路
４ …ＤＣ／ＡＣ変換回路
５ …太陽電池（第２の直流電源）
６ …第２のＤＣ／ＤＣ変換回路
７ …商用系統
８ …負荷
９ …直流母線
１００ …第１のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部
１０１ …蓄電池電圧及び電流制御部（第１の直流電源制御部）
１０２ …リミッタ
１０３ …直流母線電圧制御部
１０４ …ＰＷＭ信号生成回路
１０５ …減算器
１０６ …ＰＩ制御部
１０７ …乗算器
１０８ …蓄電池電圧及び電力制御部（第１の直流電源制御部）
１１１ …減算器
１１２ …ＰＩ制御部
１１３ …リミッタ
１１４ …減算器
１１５ …ＰＩ制御部
２００ …ＤＣ／ＡＣ変換回路制御部
３００ …第２のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部
４０１ …直流母線電圧のハイ側目標値（第１の目標値）
４０２ …直流母線電圧のロー側目標値（第２の目標値）
４０３ …第１のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部以外の回路が直流母線を制御している場合の目標値（第３の目標値）
1 ...
3 ... first DC/
6 ... second DC/
REFERENCE SIGNS LIST 102: limiter 103: DC bus voltage control unit 104: PWM signal generation circuit 105: subtractor 106: PI control unit 107: multiplier 108: storage battery voltage and power control unit (first DC power supply control unit)
111 ...
402 ... Low side target value (second target value) of DC bus voltage
403 ... Target value (third target value) when a circuit other than the first DC/DC conversion circuit control unit controls the DC bus
Claims (4)
前記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路を制御する第１のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部と、
第２の直流電源から直流母線を介して供給される直流電力及び前記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路からの直流電力を交流電力に変換し、電力系統に前記交流電力を供給するＤＣ／ＡＣ変換回路と
を備える電力変換装置において、
前記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部は、前記直流母線の目標電圧が設定されているリミッタを備え、
前記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部は、前記電力系統の異常発生時において、前記リミッタから出力された前記目標電圧を用いて、前記直流母線の電圧を制御するものであって、
前記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部は、
前記第１の直流電源の電圧及び電流を制御する、又は、前記第１の直流電源の電圧及び電力を制御する第１の直流電源制御部と、
前記第１の直流電源制御部の出力側に配置され、前記目標電圧として、前記第１の直流電源の放電時の前記直流母線の目標電圧である第１の目標値及び前記第１の直流電源の充電時の前記直流母線の目標電圧である第２の目標値が設定されている前記リミッタと、
前記リミッタの出力側に配置され、前記直流母線の電圧を制御する直流母線電圧制御部と
を備え、
前記蓄電池の電圧及び電流を制御する前記第１の直流電源制御部と前記リミッタと前記直流母線電圧制御部とで構成されるカスケード構成において、通常時は、前記蓄電池の電圧・電流を制御し、直流母線の電圧が前記リミッタで設定される電圧を超える異常時には、前記リミッタが働いて前記直流母線の電圧を制御することを特徴とする電力変換装置。 a first DC/DC conversion circuit connected to a first DC power supply, which is a storage battery, for converting DC power output from the first DC power supply into DC power of a different voltage;
a first DC/DC conversion circuit control unit that controls the first DC/DC conversion circuit;
DC/AC conversion for converting DC power supplied from a second DC power supply via a DC bus and DC power from the first DC/DC conversion circuit into AC power and supplying the AC power to a power system In a power conversion device comprising a circuit and
The first DC/DC conversion circuit control unit includes a limiter in which a target voltage of the DC bus is set,
The first DC/DC conversion circuit control unit controls the voltage of the DC bus using the target voltage output from the limiter when an abnormality occurs in the power system,
The first DC/DC conversion circuit control unit,
A first DC power supply control unit that controls the voltage and current of the first DC power supply, or controls the voltage and power of the first DC power supply;
A first target value, which is a target voltage of the DC bus when the first DC power supply is discharged, and the first DC power supply, which is arranged on the output side of the first DC power supply control unit, as the target voltage. the limiter to which a second target value is set, which is the target voltage of the DC bus during charging of the
A DC bus voltage control unit arranged on the output side of the limiter and controlling the voltage of the DC bus,
In a cascade configuration composed of the first DC power supply control unit, the limiter, and the DC bus voltage control unit that controls the voltage and current of the storage battery, normally, the voltage and current of the storage battery are controlled, A power converter, wherein the limiter operates to control the voltage of the DC bus when the voltage of the DC bus exceeds the voltage set by the limiter.
前記第１の直流電源制御部の出力を、前記第１の目標値と前記第２の目標値との間の第３の目標値よりも高くなるように制御して、前記第１の直流電源から放電するようにし、 前記第１の直流電源制御部の出力を、前記第３の目標値よりも低くなるように制御して、前記第１の直流電源を充電するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。 During normal operation, the first DC/DC conversion circuit control unit
The output of the first DC power supply control unit is controlled to be higher than a third target value between the first target value and the second target value, and the first DC power supply and controlling the output of the first DC power supply control unit to be lower than the third target value to charge the first DC power supply The power converter according to claim 1, characterized by:
通常運転時において、前記ＤＣ／ＡＣ変換回路制御部が、前記直流母線の電圧を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。 further comprising a DC/AC conversion circuit control unit that controls the DC/AC conversion circuit;
3. The power converter according to claim 1, wherein the DC/AC conversion circuit control section controls the voltage of the DC bus during normal operation.
前記第２のＤＣ／ＤＣ変換回路を制御する第２のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部と
をさらに備え、
通常運転時において、前記第２のＤＣ／ＤＣ変換回路制御部が、前記直流母線の電圧を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。 a second DC/DC conversion circuit connected to the DC/AC conversion circuit via the DC bus and converting DC power output from the second DC power supply into DC power of a different voltage;
a second DC/DC conversion circuit control unit that controls the second DC/DC conversion circuit;
3. The power converter according to claim 1, wherein the second DC/DC conversion circuit control section controls the voltage of the DC bus during normal operation.
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