WO2017168965A1 - Power conversion device - Google Patents
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Definitions
- a solar cell power conditioner that converts DC power generated by a solar cell into AC power and outputs the AC power to a commercial power system (hereinafter simply referred to as a power system) is known.
- the power conditioner for a solar cell includes a booster circuit that boosts a DC voltage and outputs the boosted voltage to a DC bus, and an inverter that converts DC power of the DC bus into AC power.
- the second transistor Q2 is an NPN-type bipolar transistor, and has an emitter connected to the other end of the inductor L1, a collector connected to the second DC terminal T2, and a base to which the second control signal S2 is supplied. .
- the second diode D2 has a cathode connected to the collector of the second transistor Q2 and an anode connected to the emitter of the second transistor Q2.
- each of the bidirectional buck-boost circuits 31 determines that the power storage device 20 is connected when receiving the charge / discharge information, and determines that the power generation device 10 is connected when not receiving the charge / discharge information. To do. This saves the labor for the operator to make settings. In addition, setting errors by the operator can be suppressed.
- a determination unit provided outside the bidirectional step-up / down circuit 31 may perform such determination.
- the energy of the power storage device 20 may be released to the outside.
- the bidirectional insulation type buck-boost circuit 50 it is possible to suppress the release of such energy to the outside. Therefore, safety can be further improved.
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Abstract
In the present invention, each of a plurality of bidirectional step up/down circuits 31-1 to 31-5 has a first DC terminal T1 that can be connected to a power generation device 10 or a power storage device 20 and a second DC terminal T2 connected to a DC bus 32. A bidirectional inverter 34 has a third DC terminal T3 connected to the DC bus 32 and an AC terminal T4 that can be connected to an electric power system 40. Each of the plurality of bidirectional step up/down circuits 31-1 to 31-5 steps up voltage if connected to a power generation device 10 and steps up voltage or steps down voltage if connected to a power storage device 20.
Description
本発明は、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置に関する。
The present invention relates to a power conversion device that converts DC power into AC power.
太陽電池で発電された直流電力を交流電力に変換し、当該交流電力を商用電力系統（以下、単に電力系統という）に出力する太陽電池用パワーコンディショナが知られている。太陽電池用パワーコンディショナは、直流電圧を昇圧して直流バスに出力する昇圧回路と、直流バスの直流電力を交流電力に変換するインバータとを備える。
A solar cell power conditioner that converts DC power generated by a solar cell into AC power and outputs the AC power to a commercial power system (hereinafter simply referred to as a power system) is known. The power conditioner for a solar cell includes a booster circuit that boosts a DC voltage and outputs the boosted voltage to a DC bus, and an inverter that converts DC power of the DC bus into AC power.
また、太陽電池に加えて蓄電池も接続できる創蓄パワーコンディショナも知られている。創蓄パワーコンディショナは、太陽電池用パワーコンディショナの構成に加え、蓄電池が接続される双方向昇降圧回路を備える。双方向昇降圧回路は、直流バスの電圧を降圧して蓄電池を充電し、蓄電池の直流電圧を昇圧して直流バスに出力する（例えば、特許文献１参照）。
Also, a creation power conditioner that can connect a storage battery in addition to a solar battery is also known. In addition to the configuration of the solar cell power conditioner, the creation power conditioner includes a bidirectional step-up / down circuit to which the storage battery is connected. The bidirectional buck-boost circuit steps down the voltage of the DC bus to charge the storage battery, boosts the DC voltage of the storage battery, and outputs the boosted voltage to the DC bus (see, for example, Patent Document 1).
しかし、上記従来の太陽電池用パワーコンディショナを所有しているユーザが新たに蓄電池を導入したい場合であっても、太陽電池用パワーコンディショナには蓄電池を接続できない。そのため、太陽電池用パワーコンディショナは使用できず、新たに創蓄パワーコンディショナを購入する必要がある。
However, even if the user who owns the conventional solar battery power conditioner wants to introduce a new storage battery, the storage battery cannot be connected to the solar battery power conditioner. Therefore, the power conditioner for solar cells cannot be used, and it is necessary to purchase a new power conditioner.
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、システム構成を容易に変更できる技術を提供することにある。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a technique capable of easily changing the system configuration.
上記課題を解決するために、本発明のある態様の電力変換装置は、発電装置または蓄電装置に接続可能な第１直流端子と、直流バスに接続された第２直流端子とをそれぞれ有する複数の双方向昇降圧回路と、前記直流バスに接続された第３直流端子と、電力系統に接続可能な交流端子とを有する双方向インバータと、を備え、前記複数の双方向昇降圧回路は、それぞれ、前記発電装置に接続された場合に昇圧動作を行い、前記蓄電装置に接続された場合に昇圧動作または降圧動作を行う。
In order to solve the above problems, a power conversion device according to an aspect of the present invention includes a plurality of first DC terminals that can be connected to a power generation device or a power storage device, and a second DC terminal that is connected to a DC bus. A bi-directional inverter having a bi-directional buck-boost circuit, a third DC terminal connected to the DC bus, and an AC terminal connectable to a power system, wherein the plurality of bi-directional buck-boost circuits are respectively When it is connected to the power generation device, a boost operation is performed, and when it is connected to the power storage device, a boost operation or a step-down operation is performed.
本発明によれば、システム構成を容易に変更できる。
According to the present invention, the system configuration can be easily changed.
図１は、一実施形態に係る電力変換システム１の構成を示すブロック図である。電力変換システム１は、複数の発電装置１０と、複数の蓄電装置２０と、電力変換装置３０と、電力系統４０とを備える。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a power conversion system 1 according to an embodiment. The power conversion system 1 includes a plurality of power generation devices 10, a plurality of power storage devices 20, a power conversion device 30, and a power system 40.
発電装置１０は、例えば太陽電池であり、太陽光のエネルギーに基づいて発電し、直流電力を出力する。
蓄電装置２０は、例えばリチウムイオン蓄電池、ニッケル水素蓄電池、鉛蓄電池、電気二重層キャパシタまたはリチウムイオンキャパシタ等を含み、電力を蓄電する。 Thepower generation device 10 is, for example, a solar cell, and generates power based on sunlight energy and outputs DC power.
Thepower storage device 20 includes, for example, a lithium ion storage battery, a nickel hydride storage battery, a lead storage battery, an electric double layer capacitor, a lithium ion capacitor, or the like, and stores power.
蓄電装置２０は、例えばリチウムイオン蓄電池、ニッケル水素蓄電池、鉛蓄電池、電気二重層キャパシタまたはリチウムイオンキャパシタ等を含み、電力を蓄電する。 The
The
電力変換装置３０は、複数の双方向昇降圧回路３１－１～３１－５と、直流バス３２と、設定スイッチ３３と、双方向インバータ３４とを有する。電力変換装置３０は、パワーコンディショナとも称される。
The power converter 30 includes a plurality of bidirectional step-up / step-down circuits 31-1 to 31-5, a DC bus 32, a setting switch 33, and a bidirectional inverter 34. The power converter 30 is also referred to as a power conditioner.
双方向昇降圧回路３１－１～３１－５の数は、２台以上であれば特に限定されない。双方向昇降圧回路３１－１～３１－５は、それぞれ同一の回路構成を有している。そのため、以下では、双方向昇降圧回路３１－１～３１－５をそれぞれ区別する必要が無い場合には双方向昇降圧回路３１と称す。
The number of bidirectional step-up / down circuits 31-1 to 31-5 is not particularly limited as long as it is two or more. Each of the bidirectional step-up / step-down circuits 31-1 to 31-5 has the same circuit configuration. Therefore, hereinafter, the bidirectional buck-boost circuits 31-1 to 31-5 will be referred to as the bidirectional buck-boost circuit 31 when it is not necessary to distinguish them.
複数の双方向昇降圧回路３１は、発電装置１０または蓄電装置２０に接続可能な第１直流端子Ｔ１と、直流バス３２に接続された第２直流端子Ｔ２とをそれぞれ有する。複数の双方向昇降圧回路３１は、それぞれ、操作者により設定される設定スイッチ３３の設定に従って、発電装置１０に接続された場合に昇圧動作を行い、蓄電装置２０に接続された場合に昇圧動作または降圧動作を行う。設定スイッチ３３は、例えば、ＤＩＰ（Dual In-line Package）スイッチであってもよい。
The plurality of bidirectional step-up / step-down circuits 31 each have a first DC terminal T 1 that can be connected to the power generation device 10 or the power storage device 20 and a second DC terminal T 2 that is connected to the DC bus 32. Each of the plurality of bidirectional step-up / step-down circuits 31 performs a boost operation when connected to the power generation device 10 according to the setting of the setting switch 33 set by the operator, and boosts when connected to the power storage device 20. Alternatively, a step-down operation is performed. The setting switch 33 may be a DIP (Dual In-line Package) switch, for example.
図示する例では、３台の双方向昇降圧回路３１－１～３１－３には、それぞれ発電装置１０が接続されている。そのため、双方向昇降圧回路３１－１～３１－３は、それぞれ、昇圧動作を行い、降圧動作を行わないよう設定される。具体的には、双方向昇降圧回路３１－１～３１－３は、それぞれ、発電装置１０から供給された電圧を昇圧して直流バス３２に供給する。
In the example shown in the figure, the power generation apparatus 10 is connected to each of the three bidirectional step-up / down circuits 31-1 to 31-3. Therefore, each of the bidirectional step-up / step-down circuits 31-1 to 31-3 is set so as to perform a step-up operation and not perform a step-down operation. Specifically, the bidirectional step-up / step-down circuits 31-1 to 31-3 boost the voltage supplied from the power generation device 10 and supply the boosted voltage to the DC bus 32.
２台の双方向昇降圧回路３１－４，３１－５には、それぞれ蓄電装置２０が接続されている。そのため、双方向昇降圧回路３１－４，３１－５は、それぞれ、昇圧動作または降圧動作を行うよう設定される。具体的には、双方向昇降圧回路３１－４，３１－５は、それぞれ、発電装置１０の出力電力が減少した場合に、蓄電装置２０から供給された電圧を昇圧して直流バス３２に供給し、発電装置１０の出力電力が増加した場合などに、直流バス３２の電圧を降圧して蓄電装置２０に供給する。
The power storage device 20 is connected to each of the two bidirectional step-up / step-down circuits 31-4 and 31-5. Therefore, the bidirectional step-up / step-down circuits 31-4 and 31-5 are set to perform the step-up operation or the step-down operation, respectively. Specifically, each of the bidirectional step-up / step-down circuits 31-4 and 31-5 boosts the voltage supplied from the power storage device 20 and supplies it to the DC bus 32 when the output power of the power generation device 10 decreases. When the output power of the power generation device 10 increases, the voltage of the DC bus 32 is stepped down and supplied to the power storage device 20.
双方向インバータ３４は、直流バス３２に接続された第３直流端子Ｔ３と、電力系統４０に接続された交流端子Ｔ４とを有する。双方向インバータ３４は、直流バス３２の直流電力を交流電力に変換して当該交流電力を電力系統４０に出力し、電力系統４０の交流電力を直流電力に変換して当該直流電力を直流バス３２に出力する。
双方向昇降圧回路３１と双方向インバータ３４は、図示を省略した制御回路によって制御される。 Thebidirectional inverter 34 has a third DC terminal T3 connected to the DC bus 32 and an AC terminal T4 connected to the power system 40. The bidirectional inverter 34 converts the DC power of the DC bus 32 into AC power, outputs the AC power to the power system 40, converts the AC power of the power system 40 into DC power, and converts the DC power into the DC bus 32. Output to.
The bidirectional step-up / downcircuit 31 and the bidirectional inverter 34 are controlled by a control circuit (not shown).
双方向昇降圧回路３１と双方向インバータ３４は、図示を省略した制御回路によって制御される。 The
The bidirectional step-up / down
図２は、図１の双方向昇降圧回路３１の回路図である。双方向昇降圧回路３１は、インダクタＬ１と、第１キャパシタＣ１と、第２キャパシタＣ２と、第１トランジスタＱ１と、第２トランジスタＱ２と、第１ダイオードＤ１と、第２ダイオードＤ２と、制御部ＣＴ１とを含む。
FIG. 2 is a circuit diagram of the bidirectional buck-boost circuit 31 of FIG. The bidirectional buck-boost circuit 31 includes an inductor L1, a first capacitor C1, a second capacitor C2, a first transistor Q1, a second transistor Q2, a first diode D1, a second diode D2, and a control unit. CT1 is included.
第１キャパシタＣ１は、第１直流端子Ｔ１に接続された一端と、第１基準電圧端子Ｔ１１および第２基準電圧端子Ｔ１２に接続された他端とを有する。第１基準電圧端子Ｔ１１および第２基準電圧端子Ｔ１２には、接地電圧が供給される。図１では、第１基準電圧端子Ｔ１１および第２基準電圧端子Ｔ１２の図示は省略している。
インダクタＬ１は、第１直流端子Ｔ１に接続された一端を有する。 The first capacitor C1 has one end connected to the first DC terminal T1 and the other end connected to the first reference voltage terminal T11 and the second reference voltage terminal T12. A ground voltage is supplied to the first reference voltage terminal T11 and the second reference voltage terminal T12. In FIG. 1, the first reference voltage terminal T11 and the second reference voltage terminal T12 are not shown.
The inductor L1 has one end connected to the first DC terminal T1.
インダクタＬ１は、第１直流端子Ｔ１に接続された一端を有する。 The first capacitor C1 has one end connected to the first DC terminal T1 and the other end connected to the first reference voltage terminal T11 and the second reference voltage terminal T12. A ground voltage is supplied to the first reference voltage terminal T11 and the second reference voltage terminal T12. In FIG. 1, the first reference voltage terminal T11 and the second reference voltage terminal T12 are not shown.
The inductor L1 has one end connected to the first DC terminal T1.
第１トランジスタＱ１は、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタであり、インダクタＬ１の他端に接続されたコレクタと、第１基準電圧端子Ｔ１１に接続されたエミッタと、第１制御信号Ｓ１が供給されるベースとを有する。
The first transistor Q1 is an NPN bipolar transistor, and includes a collector connected to the other end of the inductor L1, an emitter connected to the first reference voltage terminal T11, and a base to which the first control signal S1 is supplied. Have.
第１ダイオードＤ１は、第１トランジスタＱ１のコレクタに接続されたカソードと、第１トランジスタＱ１のエミッタに接続されたアノードとを有する。
The first diode D1 has a cathode connected to the collector of the first transistor Q1 and an anode connected to the emitter of the first transistor Q1.
第２トランジスタＱ２は、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタであり、インダクタＬ１の他端に接続されたエミッタと、第２直流端子Ｔ２に接続されたコレクタと、第２制御信号Ｓ２が供給されるベースとを有する。
The second transistor Q2 is an NPN-type bipolar transistor, and has an emitter connected to the other end of the inductor L1, a collector connected to the second DC terminal T2, and a base to which the second control signal S2 is supplied. .
第２ダイオードＤ２は、第２トランジスタＱ２のコレクタに接続されたカソードと、第２トランジスタＱ２のエミッタに接続されたアノードとを有する。
The second diode D2 has a cathode connected to the collector of the second transistor Q2 and an anode connected to the emitter of the second transistor Q2.
第２キャパシタＣ２は、第２直流端子Ｔ２に接続された一端と、第１基準電圧端子Ｔ１１に接続された他端とを有する。
The second capacitor C2 has one end connected to the second DC terminal T2 and the other end connected to the first reference voltage terminal T11.
制御部ＣＴ１は、設定スイッチ３３の設定に従って、第１制御信号Ｓ１と第２制御信号Ｓ２を生成する。制御部ＣＴ１の構成は、ハードウェア資源とソフトウェア資源の協働、またはハードウェア資源のみにより実現できる。ハードウェア資源としてアナログ素子、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＦＰＧＡ、その他のＬＳＩを利用できる。ソフトウェア資源としてファームウェア等のプログラムを利用できる。
The control unit CT1 generates the first control signal S1 and the second control signal S2 according to the setting of the setting switch 33. The configuration of the control unit CT1 can be realized by cooperation of hardware resources and software resources, or only by hardware resources. As hardware resources, analog elements, microcomputers, DSPs, ROMs, RAMs, FPGAs, and other LSIs can be used. Firmware and other programs can be used as software resources.
発電装置１０に接続された双方向昇降圧回路３１－１～３１－３のそれぞれにおいて、制御部ＣＴ１は、第１トランジスタＱ１をスイッチングさせる第１制御信号Ｓ１を生成し、第２トランジスタＱ２をオフさせる第２制御信号Ｓ２を生成する。第１制御信号Ｓ１は、例えばパルス幅変調信号であり、第２制御信号Ｓ２は接地電圧等の固定電圧である。第１トランジスタＱ１がオフすることにより、第２トランジスタＱ２のエミッタ－コレクタ間はハイインピーダンスになる。これにより、双方向昇降圧回路３１－１～３１－３は、発電装置用の昇圧チョッパ回路として動作する。
In each of the bidirectional step-up / step-down circuits 31-1 to 31-3 connected to the power generation device 10, the control unit CT1 generates a first control signal S1 for switching the first transistor Q1, and turns off the second transistor Q2. The second control signal S2 to be generated is generated. The first control signal S1 is, for example, a pulse width modulation signal, and the second control signal S2 is a fixed voltage such as a ground voltage. When the first transistor Q1 is turned off, the emitter-collector of the second transistor Q2 becomes high impedance. Thus, the bidirectional step-up / step-down circuits 31-1 to 31-3 operate as boost chopper circuits for the power generation device.
蓄電装置２０に接続された双方向昇降圧回路３１－４，３１－５のそれぞれにおいて、制御部ＣＴ１は、昇圧動作時には、第１トランジスタＱ１をスイッチングさせる第１制御信号Ｓ１を生成し、第２トランジスタＱ２をオフさせる第２制御信号Ｓ２を生成する。これにより、双方向昇降圧回路３１－４，３１－５は、蓄電装置用の昇圧チョッパ回路として動作する。
In each of the bidirectional step-up / step-down circuits 31-4 and 31-5 connected to the power storage device 20, the control unit CT1 generates a first control signal S1 for switching the first transistor Q1 during the boosting operation, A second control signal S2 for turning off the transistor Q2 is generated. Thereby, the bidirectional step-up / step-down circuits 31-4 and 31-5 operate as boost chopper circuits for the power storage device.
蓄電装置２０に接続された双方向昇降圧回路３１－４，３１－５のそれぞれにおいて、制御部ＣＴ１は、降圧動作時には、第２トランジスタＱ２をスイッチングさせる第２制御信号Ｓ２を生成し、第１トランジスタＱ１をオフさせる第１制御信号Ｓ１を生成する。第２制御信号Ｓ２は、例えばパルス幅変調信号であり、第１制御信号Ｓ１は接地電圧等の固定電圧である。これにより、双方向昇降圧回路３１－４，３１－５は、蓄電装置用の降圧チョッパ回路として動作する。
In each of the bidirectional step-up / step-down circuits 31-4 and 31-5 connected to the power storage device 20, the control unit CT1 generates a second control signal S2 for switching the second transistor Q2 during the step-down operation. A first control signal S1 for turning off the transistor Q1 is generated. The second control signal S2 is, for example, a pulse width modulation signal, and the first control signal S1 is a fixed voltage such as a ground voltage. Thereby, the bidirectional step-up / step-down circuits 31-4 and 31-5 operate as a step-down chopper circuit for the power storage device.
次に、電力変換システム１の全体的な動作を説明する。電力変換システム１の初期導入時には、例えば、３台の発電装置１０が接続され、蓄電装置２０は接続されていないと想定する。即ち、２台の双方向昇降圧回路３１－４，３１－５の第１直流端子Ｔ１には、何も接続されていない。設置作業者などの操作者は、設定スイッチ３３を操作し、３台の双方向昇降圧回路３１－１～３１－３に発電装置１０が接続され、２台の双方向昇降圧回路３１－４，３１－５には何も接続されていないことを設定する。これにより、電力変換装置３０は、太陽電池用パワーコンディショナとして動作し、発電された直流電力を電力系統の周波数に応じた周波数の交流電力に変換する系統連系動作を行う。何も接続されていない双方向昇降圧回路３１－４，３１－５は、停止状態になる。
Next, the overall operation of the power conversion system 1 will be described. When the power conversion system 1 is initially introduced, for example, it is assumed that three power generation devices 10 are connected and the power storage device 20 is not connected. That is, nothing is connected to the first DC terminals T1 of the two bidirectional step-up / step-down circuits 31-4 and 31-5. An operator such as an installation operator operates the setting switch 33 to connect the power generator 10 to the three bidirectional step-up / step-down circuits 31-1 to 31-3, and the two bidirectional step-up / step-down circuits 31-4. , 31-5 is set so that nothing is connected. Thereby, the power converter device 30 operates as a solar cell power conditioner, and performs a grid interconnection operation for converting the generated DC power into AC power having a frequency corresponding to the frequency of the power system. The bidirectional step-up / step-down circuits 31-4 and 31-5 to which nothing is connected are stopped.
例えば初期導入から数年後、ユーザが新たに２台の蓄電装置２０を導入したい場合、２台の双方向昇降圧回路３１－４，３１－５の第１直流端子Ｔ１に蓄電装置２０がそれぞれ接続される。これにより図１の構成となる。設置作業者などの操作者は、設定スイッチ３３を操作し、２台の双方向昇降圧回路３１－４，３１－５に蓄電装置２０が接続されたことを設定する。これにより、電力変換装置３０は、創蓄パワーコンディショナとして動作する。即ち、電力変換装置３０は、発電された電力による系統連系動作、発電された電力による系統連系動作および蓄電装置２０の蓄電動作、並びに、電力系統４０の電力による蓄電装置２０の蓄電動作を行う。
For example, when a user wants to introduce two new power storage devices 20 several years after the initial introduction, the power storage devices 20 are respectively connected to the first DC terminals T1 of the two bidirectional buck-boost circuits 31-4 and 31-5. Connected. Thus, the configuration of FIG. 1 is obtained. An operator such as an installation operator operates the setting switch 33 to set that the power storage device 20 is connected to the two bidirectional buck-boost circuits 31-4 and 31-5. Thereby, the power converter device 30 operate | moves as a creation power conditioner. That is, the power conversion device 30 performs a grid connection operation using the generated power, a grid connection operation using the generated power, a storage operation of the power storage device 20, and a power storage operation of the power storage device 20 using the power of the power system 40. Do.
以上で説明したように本実施形態によれば、それぞれ同一の回路構成の複数の双方向昇降圧回路３１を設け、双方向昇降圧回路３１は、それぞれ、発電装置１０に接続された場合に昇圧動作を行い、蓄電装置２０に接続された場合に昇圧動作または降圧動作を行うようにしている。これにより、それぞれの双方向昇降圧回路３１は発電装置１０と蓄電装置２０の両方に対応できる。よって、電力変換システム１のシステム構成を容易に変更できる。
As described above, according to the present embodiment, a plurality of bidirectional buck-boost circuits 31 each having the same circuit configuration are provided, and each of the bidirectional buck-boost circuits 31 is boosted when connected to the power generation device 10. The operation is performed, and when connected to the power storage device 20, a step-up operation or a step-down operation is performed. Thereby, each bidirectional buck-boost circuit 31 can correspond to both the power generation device 10 and the power storage device 20. Therefore, the system configuration of the power conversion system 1 can be easily changed.
従って、ユーザは、初期導入時には発電装置１０のみを電力変換装置３０に接続して、その後、蓄電装置２０を電力変換装置３０に後付けすることができる。そのため、電力変換システム１の構成を変更する際に電力変換装置３０を買い換える必要がない。また、初期導入時から発電装置１０および蓄電装置２０が設けられる場合と比較して、初期導入時のコストを下げることができる。
Therefore, the user can connect only the power generation device 10 to the power conversion device 30 at the time of initial introduction, and then attach the power storage device 20 to the power conversion device 30 later. Therefore, it is not necessary to replace the power converter 30 when changing the configuration of the power conversion system 1. In addition, compared with the case where the power generation device 10 and the power storage device 20 are provided from the time of initial introduction, the cost at the time of initial introduction can be reduced.
また、発電装置１０と蓄電装置２０の総数が双方向昇降圧回路３１の数以下であれば、発電装置１０と蓄電装置２０を任意の数ずつ接続できる。さらに、双方向昇降圧回路３１の数と同数の蓄電装置２０を接続することもでき、双方向昇降圧回路３１の数と同数の発電装置１０を接続することもできる。従って、電力変換システム１の構成の自由度を高くできる。
Moreover, if the total number of the power generation devices 10 and the power storage devices 20 is equal to or less than the number of the bidirectional buck-boost circuits 31, any number of power generation devices 10 and power storage devices 20 can be connected. Furthermore, the same number of power storage devices 20 as the number of bidirectional buck-boost circuits 31 can be connected, and the same number of power generation devices 10 as the number of bidirectional buck-boost circuits 31 can be connected. Therefore, the freedom degree of the structure of the power conversion system 1 can be made high.
また、発電装置１０のみが接続される場合と、発電装置１０と蓄電装置２０が接続される場合とで電力変換装置３０を共用できるので、用途毎に異なる電力変換装置を製造する必要がなく、量産により電力変換装置３０を低コスト化することもできる。
In addition, since the power conversion device 30 can be shared between the case where only the power generation device 10 is connected and the case where the power generation device 10 and the power storage device 20 are connected, there is no need to manufacture a different power conversion device for each application. The power converter 30 can be reduced in cost by mass production.
以上、本発明について、実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、また、そうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
The present invention has been described based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to the respective components or combinations of the respective treatment processes, and such modifications are also within the scope of the present invention. is there.
例えば、電力変換装置３０は、設定スイッチ３３に替えて、操作者の入力を受け付け、双方向昇降圧回路３１の動作に関連する情報を表示するユーザインタフェースを備えてもよい。双方向昇降圧回路３１の動作に関連する情報は、双方向昇降圧回路３１に発電装置１０と蓄電装置２０のいずれが接続されていると設定されているかを示す設定情報を含む。双方向昇降圧回路３１は、それぞれ、ユーザインタフェースの入力に従って、昇圧動作を行うか、昇圧動作または降圧動作を行うかを切り替える。操作者は、ユーザインタフェースに表示された設定情報を確認することにより、双方向昇降圧回路３１の動作をより容易に設定できる。
For example, the power conversion device 30 may include a user interface that accepts an operator's input and displays information related to the operation of the bidirectional step-up / down circuit 31 instead of the setting switch 33. Information related to the operation of the bidirectional buck-boost circuit 31 includes setting information indicating which of the power generation device 10 and the power storage device 20 is connected to the bidirectional buck-boost circuit 31. Each bidirectional step-up / step-down circuit 31 switches between performing a step-up operation, a step-up operation, and a step-down operation in accordance with the input of the user interface. The operator can set the operation of the bidirectional buck-boost circuit 31 more easily by checking the setting information displayed on the user interface.
また、双方向昇降圧回路３１は、それぞれ、接続されている装置が発電装置１０か蓄電装置２０か判定された判定結果に応じて、昇圧動作を行うか、昇圧動作または降圧動作を行うかを切り替えてもよい。具体的には蓄電装置２０は、自己の充放電を管理する蓄電池管理部（Battery Management Unit；BMU）を有する。蓄電池管理部は、充放電に関する充放電情報を、接続された双方向昇降圧回路３１に通信線を介して送信する。双方向昇降圧回路３１は、充放電情報に基づいて蓄電装置２０の充放電を制御する。そこで、双方向昇降圧回路３１は、それぞれ、充放電情報を受信した場合に蓄電装置２０が接続されていると判定し、充放電情報を受信しない場合に発電装置１０が接続されていると判定する。これにより、操作者が設定を行う労力を省ける。また、操作者による設定の間違いを抑制できる。双方向昇降圧回路３１の外部に設けられた判定部が、このような判定を行ってもよい。
The bidirectional step-up / step-down circuit 31 determines whether to perform a boost operation, a boost operation, or a step-down operation according to a determination result that determines whether the connected device is the power generation device 10 or the power storage device 20, respectively. You may switch. Specifically, the power storage device 20 includes a battery management unit (BMU) that manages its own charge and discharge. The storage battery management unit transmits charging / discharging information related to charging / discharging to the connected bidirectional step-up / down circuit 31 via a communication line. Bidirectional step-up / step-down circuit 31 controls charging / discharging of power storage device 20 based on charging / discharging information. Therefore, each of the bidirectional buck-boost circuits 31 determines that the power storage device 20 is connected when receiving the charge / discharge information, and determines that the power generation device 10 is connected when not receiving the charge / discharge information. To do. This saves the labor for the operator to make settings. In addition, setting errors by the operator can be suppressed. A determination unit provided outside the bidirectional step-up / down circuit 31 may perform such determination.
また、図３に示すように、蓄電装置２０と双方向昇降圧回路３１との間に双方向絶縁型昇降圧回路（双方向絶縁型ＤＣ－ＤＣコンバータ）を設けてもよい。
Further, as shown in FIG. 3, a bidirectional insulation type buck-boost circuit (bidirectional insulation type DC-DC converter) may be provided between the power storage device 20 and the bidirectional buck-boost circuit 31.
図３は、一実施形態の変形例に係る電力変換システム１Ａの構成を示すブロック図である。電力変換システム１Ａは、図１の構成に加え、２台の双方向絶縁型昇降圧回路５０を備える。複数の双方向昇降圧回路３１の第１直流端子Ｔ１は、それぞれ、双方向絶縁型昇降圧回路５０を介して蓄電装置２０に接続可能である。図３の例では、双方向昇降圧回路３１－４，３１－５の第１直流端子Ｔ１は、それぞれ、双方向絶縁型昇降圧回路５０を介して蓄電装置２０に接続されている。双方向絶縁型昇降圧回路５０は、昇圧および降圧可能な絶縁トランスを有し、蓄電装置２０が放電されるときに昇圧動作を行い、蓄電装置２０が充電されるときに降圧動作を行うことができる。即ち絶縁トランスは、昇降圧比に対応した巻き線比を有している。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a power conversion system 1A according to a modification of the embodiment. The power conversion system 1A includes two bidirectional insulated step-up / down circuits 50 in addition to the configuration of FIG. The first DC terminals T1 of the plurality of bidirectional buck-boost circuits 31 can be connected to the power storage device 20 via the bidirectional insulation buck-boost circuit 50, respectively. In the example of FIG. 3, the first DC terminals T1 of the bidirectional step-up / step-down circuits 31-4 and 31-5 are connected to the power storage device 20 via the bidirectional insulation type step-up / down circuit 50, respectively. Bidirectional insulation type step-up / step-down circuit 50 has an insulating transformer capable of stepping up and stepping down, and performs a step-up operation when power storage device 20 is discharged and performs a step-down operation when power storage device 20 is charged. it can. That is, the insulating transformer has a winding ratio corresponding to the step-up / step-down ratio.
例えば電力変換装置３０が故障し、双方向絶縁型昇降圧回路５０が設けられていない場合、蓄電装置２０のエネルギーが外部に放出される可能性がある。この変形例では、双方向絶縁型昇降圧回路５０が設けられていることにより、このようなエネルギーの外部への放出を抑制できる。従って、安全性をより高めることができる。
For example, when the power conversion device 30 breaks down and the bidirectional insulated buck-boost circuit 50 is not provided, the energy of the power storage device 20 may be released to the outside. In this modification, by providing the bidirectional insulation type buck-boost circuit 50, it is possible to suppress the release of such energy to the outside. Therefore, safety can be further improved.
なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。
Note that the embodiment may be specified by the following items.
［項目１］
発電装置（１０）または蓄電装置（２０）に接続可能な第１直流端子（Ｔ１）と、直流バス（３２）に接続された第２直流端子（Ｔ２）とをそれぞれ有する複数の双方向昇降圧回路（３１）と、
前記直流バス（３２）に接続された第３直流端子（Ｔ３）と、電力系統（４０）に接続可能な交流端子（Ｔ４）とを有する双方向インバータ（３４）と、を備え、
前記複数の双方向昇降圧回路（３１）は、それぞれ、前記発電装置（１０）に接続された場合に昇圧動作を行い、前記蓄電装置（２０）に接続された場合に昇圧動作または降圧動作を行うことを特徴とする電力変換装置（３０）。
［項目２］
操作者により設定される設定スイッチ（３３）を備え、
前記複数の双方向昇降圧回路（３１）は、それぞれ、前記設定スイッチ（３３）の設定に従って、前記昇圧動作を行うか、前記昇圧動作または前記降圧動作を行うかを切り替えることを特徴とする項目１に記載の電力変換装置（３０）。
［項目３］
操作者の入力を受け付け、前記複数の双方向昇降圧回路（３１）の動作に関連する情報を表示するユーザインタフェースを備え、
前記複数の双方向昇降圧回路（３１）は、それぞれ、前記ユーザインタフェースの入力に従って、前記昇圧動作を行うか、前記昇圧動作または前記降圧動作を行うかを切り替えることを特徴とする項目１に記載の電力変換装置（３０）。
［項目４］
前記複数の双方向昇降圧回路（３１）は、それぞれ、接続されている装置が前記発電装置（１０）か前記蓄電装置（２０）か判定された判定結果に応じて、前記昇圧動作を行うか、前記昇圧動作または前記降圧動作を行うかを切り替えることを特徴とする項目１に記載の電力変換装置（３０）。
［項目５］
前記複数の双方向昇降圧回路（３１）の前記第１直流端子（Ｔ１）は、それぞれ、双方向絶縁型昇降圧回路（５０）を介して前記蓄電装置（２０）に接続可能であることを特徴とする項目１から４のいずれか１項に記載の電力変換装置。 [Item 1]
A plurality of bidirectional buck-boosts each having a first DC terminal (T1) connectable to the power generation device (10) or the power storage device (20) and a second DC terminal (T2) connected to the DC bus (32). A circuit (31);
A bidirectional inverter (34) having a third DC terminal (T3) connected to the DC bus (32) and an AC terminal (T4) connectable to the power system (40);
Each of the plurality of bidirectional step-up / step-down circuits (31) performs a boost operation when connected to the power generation device (10), and performs a boost operation or a step-down operation when connected to the power storage device (20). A power converter (30) characterized in that it performs.
[Item 2]
A setting switch (33) set by the operator;
The plurality of bidirectional step-up / step-down circuits (31) each switch between performing the step-up operation, the step-up operation or the step-down operation according to the setting of the setting switch (33). The power converter device (30) according to 1.
[Item 3]
A user interface that accepts operator input and displays information related to the operation of the plurality of bidirectional buck-boost circuits (31);
2. Theitem 1, wherein each of the plurality of bidirectional step-up / step-down circuits (31) switches between performing the step-up operation, the step-up operation, or the step-down operation in accordance with an input of the user interface. Power converter (30).
[Item 4]
Whether each of the plurality of bidirectional step-up / down circuits (31) performs the step-up operation according to a determination result determined as to whether the connected device is the power generation device (10) or the power storage device (20). The power conversion device (30) according toitem 1, wherein switching between the step-up operation and the step-down operation is performed.
[Item 5]
The first DC terminals (T1) of the plurality of bidirectional step-up / step-down circuits (31) can be connected to the power storage device (20) via the bidirectional insulation type step-up / down circuit (50), respectively. 5. The power conversion device according to any one ofitems 1 to 4, which is a feature.
発電装置（１０）または蓄電装置（２０）に接続可能な第１直流端子（Ｔ１）と、直流バス（３２）に接続された第２直流端子（Ｔ２）とをそれぞれ有する複数の双方向昇降圧回路（３１）と、
前記直流バス（３２）に接続された第３直流端子（Ｔ３）と、電力系統（４０）に接続可能な交流端子（Ｔ４）とを有する双方向インバータ（３４）と、を備え、
前記複数の双方向昇降圧回路（３１）は、それぞれ、前記発電装置（１０）に接続された場合に昇圧動作を行い、前記蓄電装置（２０）に接続された場合に昇圧動作または降圧動作を行うことを特徴とする電力変換装置（３０）。
［項目２］
操作者により設定される設定スイッチ（３３）を備え、
前記複数の双方向昇降圧回路（３１）は、それぞれ、前記設定スイッチ（３３）の設定に従って、前記昇圧動作を行うか、前記昇圧動作または前記降圧動作を行うかを切り替えることを特徴とする項目１に記載の電力変換装置（３０）。
［項目３］
操作者の入力を受け付け、前記複数の双方向昇降圧回路（３１）の動作に関連する情報を表示するユーザインタフェースを備え、
前記複数の双方向昇降圧回路（３１）は、それぞれ、前記ユーザインタフェースの入力に従って、前記昇圧動作を行うか、前記昇圧動作または前記降圧動作を行うかを切り替えることを特徴とする項目１に記載の電力変換装置（３０）。
［項目４］
前記複数の双方向昇降圧回路（３１）は、それぞれ、接続されている装置が前記発電装置（１０）か前記蓄電装置（２０）か判定された判定結果に応じて、前記昇圧動作を行うか、前記昇圧動作または前記降圧動作を行うかを切り替えることを特徴とする項目１に記載の電力変換装置（３０）。
［項目５］
前記複数の双方向昇降圧回路（３１）の前記第１直流端子（Ｔ１）は、それぞれ、双方向絶縁型昇降圧回路（５０）を介して前記蓄電装置（２０）に接続可能であることを特徴とする項目１から４のいずれか１項に記載の電力変換装置。 [Item 1]
A plurality of bidirectional buck-boosts each having a first DC terminal (T1) connectable to the power generation device (10) or the power storage device (20) and a second DC terminal (T2) connected to the DC bus (32). A circuit (31);
A bidirectional inverter (34) having a third DC terminal (T3) connected to the DC bus (32) and an AC terminal (T4) connectable to the power system (40);
Each of the plurality of bidirectional step-up / step-down circuits (31) performs a boost operation when connected to the power generation device (10), and performs a boost operation or a step-down operation when connected to the power storage device (20). A power converter (30) characterized in that it performs.
[Item 2]
A setting switch (33) set by the operator;
The plurality of bidirectional step-up / step-down circuits (31) each switch between performing the step-up operation, the step-up operation or the step-down operation according to the setting of the setting switch (33). The power converter device (30) according to 1.
[Item 3]
A user interface that accepts operator input and displays information related to the operation of the plurality of bidirectional buck-boost circuits (31);
2. The
[Item 4]
Whether each of the plurality of bidirectional step-up / down circuits (31) performs the step-up operation according to a determination result determined as to whether the connected device is the power generation device (10) or the power storage device (20). The power conversion device (30) according to
[Item 5]
The first DC terminals (T1) of the plurality of bidirectional step-up / step-down circuits (31) can be connected to the power storage device (20) via the bidirectional insulation type step-up / down circuit (50), respectively. 5. The power conversion device according to any one of
１…電力変換システム、１０…発電装置、２０…蓄電装置、３０…電力変換装置、３１…双方向昇降圧回路、３２…直流バス、３３…設定スイッチ、３４…双方向インバータ、４０…電力系統、５０…双方向絶縁型昇降圧回路、Ｔ１…第１直流端子、Ｔ２…第２直流端子、Ｔ３…第３直流端子、Ｔ４…交流端子。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power conversion system, 10 ... Power generation device, 20 ... Power storage device, 30 ... Power conversion device, 31 ... Bidirectional buck-boost circuit, 32 ... DC bus, 33 ... Setting switch, 34 ... Bidirectional inverter, 40 ... Electric power system , 50... Bidirectional insulation type step-up / step-down circuit, T1... First DC terminal, T2... Second DC terminal, T3.
本発明は、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置に利用可能である。
The present invention can be used in a power conversion device that converts DC power into AC power.
Claims (5)
- 発電装置または蓄電装置に接続可能な第１直流端子と、直流バスに接続された第２直流端子とをそれぞれ有する複数の双方向昇降圧回路と、
前記直流バスに接続された第３直流端子と、電力系統に接続可能な交流端子とを有する双方向インバータと、を備え、
前記複数の双方向昇降圧回路は、それぞれ、前記発電装置に接続された場合に昇圧動作を行い、前記蓄電装置に接続された場合に昇圧動作または降圧動作を行うことを特徴とする電力変換装置。 A plurality of bidirectional buck-boost circuits each having a first DC terminal connectable to a power generation device or a power storage device and a second DC terminal connected to a DC bus;
A bi-directional inverter having a third DC terminal connected to the DC bus and an AC terminal connectable to a power system;
Each of the plurality of bidirectional buck-boost circuits performs a boost operation when connected to the power generation device, and performs a boost operation or a step-down operation when connected to the power storage device. . - 操作者により設定される設定スイッチを備え、
前記複数の双方向昇降圧回路は、それぞれ、前記設定スイッチの設定に従って、前記昇圧動作を行うか、前記昇圧動作または前記降圧動作を行うかを切り替えることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。 It has a setting switch set by the operator,
2. The power according to claim 1, wherein each of the plurality of bidirectional step-up / step-down circuits switches between performing the step-up operation, performing the step-up operation, or performing the step-down operation according to the setting of the setting switch. Conversion device. - 操作者の入力を受け付け、前記複数の双方向昇降圧回路の動作に関連する情報を表示するユーザインタフェースを備え、
前記複数の双方向昇降圧回路は、それぞれ、前記ユーザインタフェースの入力に従って、前記昇圧動作を行うか、前記昇圧動作または前記降圧動作を行うかを切り替えることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。 A user interface that accepts operator input and displays information related to the operation of the plurality of bidirectional buck-boost circuits;
2. The power according to claim 1, wherein each of the plurality of bidirectional step-up / step-down circuits switches between performing the step-up operation, performing the step-up operation, or performing the step-down operation according to an input of the user interface. Conversion device. - 前記複数の双方向昇降圧回路は、それぞれ、接続されている装置が前記発電装置か前記蓄電装置か判定された判定結果に応じて、前記昇圧動作を行うか、前記昇圧動作または前記降圧動作を行うかを切り替えることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。 Each of the plurality of bidirectional step-up / step-down circuits performs the step-up operation or performs the step-up operation or the step-down operation according to a determination result that determines whether the connected device is the power generation device or the power storage device. The power conversion device according to claim 1, wherein switching is performed.
- 前記複数の双方向昇降圧回路の前記第１直流端子は、それぞれ、双方向絶縁型昇降圧回路を介して前記蓄電装置に接続可能であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電力変換装置。 The first DC terminals of the plurality of bidirectional step-up / step-down circuits can be connected to the power storage device via a bidirectional insulation type step-up / down circuit, respectively. The power converter according to item.
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