WO2020054179A1 - 電力変換システム、及び切替ユニット - Google Patents

電力変換システム、及び切替ユニット Download PDF

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WO2020054179A1
WO2020054179A1 PCT/JP2019/025441 JP2019025441W WO2020054179A1 WO 2020054179 A1 WO2020054179 A1 WO 2020054179A1 JP 2019025441 W JP2019025441 W JP 2019025441W WO 2020054179 A1 WO2020054179 A1 WO 2020054179A1
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WO
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power
converter
solar cell
switching unit
conversion device
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PCT/JP2019/025441
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English (en)
French (fr)
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杉本 敏
好克 井藤
小野田 仙一
山田 洋平
Original Assignee
パナソニックIpマネジメント株式会社
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
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    • HELECTRICITY
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    • H02J9/04Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
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    • H02J3/32Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • H02J3/322Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means the battery being on-board an electric or hybrid vehicle, e.g. vehicle to grid arrangements [V2G], power aggregation, use of the battery for network load balancing, coordinated or cooperative battery charging

Definitions

  • the present disclosure relates to a power conversion system connected to a plurality of DC power supplies and a switching unit.
  • the present disclosure has been made in view of such a situation, and an object of the present disclosure is to provide a power converter capable of causing a desired operation of the DC power supply even in a configuration in which the output of the same DC power supply is connected to a plurality of power conversion devices.
  • System and a switching unit are provided.
  • a power conversion system includes a switching unit that switches a connection destination of a DC power supply between a first power conversion device and a second power conversion device, 2 power conversion devices.
  • the first power conversion device is connected between a first DC / DC converter connectable to the DC power supply, a DC bus to which the first DC / DC converter is connected, and a distribution board.
  • a first inverter is connected to the second power converter.
  • the second power converter includes a second DC / DC converter connectable to the DC power supply, a third DC / DC converter connected to a power storage unit, the second DC / DC converter, It has a DC bus to which a third DC / DC converter is connected, and a second inverter connected to a distribution board.
  • the switching unit connects the DC power supply and the first power converter when the power system is not interrupted, and connects the DC power and the second power converter when the power system is interrupted. Let it.
  • FIGS. 2A and 2B are diagrams illustrating an example of output characteristics of a solar cell and a fuel cell.
  • FIGS. 3A to 3C are diagrams for explaining the first embodiment of the DC switching unit. It is a figure for explaining Example 2 of a direct-current switching unit.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a first DC / DC converter and a first inverter of a power converter for a power generator. It is a figure showing the example of composition of the 3rd DC / DC converter of a hybrid type power converter. It is a figure which shows the example 1 of a connection of a solar cell and a power conversion system.
  • FIG. 1 is a diagram for describing a power conversion system 3 according to the embodiment of the present disclosure.
  • the power conversion system 3 includes a DC switching unit 10, a power conversion device 20, and a hybrid power conversion device 30.
  • the power converter 20 is a power conditioner for the power generator 1.
  • Hybrid power converter 30 is a power conditioner mainly for power storage unit 2, and is a hybrid power conditioner to which a DC power supply other than power storage unit 2 can be connected.
  • a solar cell is assumed as power generation device 1.
  • a solar cell is a power generation device that directly converts light energy into electric power using a photovoltaic effect.
  • a silicon solar cell, a solar cell using a compound semiconductor or the like as a material, a dye-sensitized type (organic solar cell), or the like is used as the solar cell.
  • the solar cell and the power converter 20 constitute a solar power generation system.
  • the power storage unit 2 is capable of charging and discharging power, and includes a lithium ion storage battery, a nickel hydride storage battery, a lead storage battery, an electric double layer capacitor, a lithium ion capacitor, and the like.
  • Power storage unit 2 and hybrid power conversion device 30 constitute a power storage system.
  • ⁇ ⁇ This embodiment assumes a case in which a power storage system is added to an existing solar power generation system later.
  • the manufacturer of the solar power generation system and the manufacturer of the power storage system may be the same or different.
  • the hybrid power conversion device 30 is sufficient.
  • the power conversion device 20 for the solar cell and the hybrid power conversion device 30 are used. Will coexist.
  • the DC switching unit 10 is a switching unit for switching the connection destination of the power generator 1 between the power converter 20 for the power generator and the hybrid power converter 30.
  • the DC switching unit 10 includes a C-contact relay or a C-contact switch.
  • the power conversion device 20 for the power generation device includes a first DC / DC converter 21, a first inverter 22, and a first control unit 23.
  • the first DC / DC converter 21 is connected to the power generation device 1 via the DC switching unit 10, converts DC power output from the power generation device 1 into DC power having a desired voltage value, and converts the converted DC power.
  • the first DC / DC converter 21 can be composed of, for example, a boost chopper.
  • the first inverter 22 converts DC power input from the first DC / DC converter 21 into AC power, and outputs the converted AC power to the main distribution board 4.
  • the first control unit 23 controls the first DC / DC converter 21 and the first inverter 22.
  • the first control unit 23 controls the first DC / DC converter 21 by MPPT (Maximum Power Point Tracking) so that the output power of the solar cell as the power generation device 1 is maximized.
  • MPPT Maximum Power Point Tracking
  • the first control unit 23 measures the input voltage and the input current of the first DC / DC converter 21, which are the output voltage and the output current of the solar cell, and estimates the power generated by the solar cell.
  • the first control unit 23 generates a command value for setting the generated power of the solar cell to the maximum power point (optimum operating point) based on the measured output voltage of the solar cell and the estimated generated power.
  • the maximum power point is searched by changing the operating point voltage by a predetermined step width according to the hill-climbing method, and a command value is generated so as to maintain the maximum power point.
  • the first DC / DC converter 21 performs a switching operation according to a drive signal based on the generated command value.
  • the first control unit 23 controls the first inverter 22 so that the voltage of the DC bus between the first DC / DC converter 21 and the first inverter 22 maintains the set voltage. Specifically, the first control unit 23 detects the voltage of the DC bus, and generates a command value of the first inverter 22 for matching the detected bus voltage to the set voltage. The first controller 23 generates a command value for increasing the duty ratio of the first inverter 22 when the voltage of the DC bus is higher than the set voltage, and generates the command value for increasing the duty ratio of the DC bus when the voltage of the DC bus is lower than the set voltage. A command value for lowering the duty ratio of the first inverter 22 is generated. The first inverter 22 performs a switching operation according to a drive signal based on the generated command value.
  • FIGS. 2A and 2B are diagrams illustrating an example of output characteristics of a solar cell and a fuel cell.
  • FIG. 2A is a diagram showing a current-voltage characteristic (IV curve) and a power-voltage characteristic (PV curve) of a solar cell.
  • IV curve current-voltage characteristic
  • PV curve power-voltage characteristic
  • the output power of the solar cell increases as the voltage increases until it reaches the maximum power point (optimal operating point), but decreases as the voltage increases beyond the maximum power point. Therefore, the MPPT control using the hill-climbing method of shifting the current operating voltage to the right on the left side of the maximum power point and shifting the operating voltage to the left on the right side of the maximum power point is executed.
  • a solar cell is described as an example of power generation device 1, but a power generation device other than a solar cell may be used as long as the power generation device outputs DC power.
  • a fuel cell can be used.
  • a fuel cell is a power generation device that generates DC power by performing an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen, that is, a principle opposite to the electrolysis of water. Ammonia may be used as fuel instead of hydrogen.
  • FIG. 2B is a diagram showing voltage-current characteristics (VI curve) and power-current characteristics (PI curve) of the fuel cell.
  • V curve voltage-current characteristics
  • PI curve power-current characteristics
  • the main distribution board 4 is connected to a commercial power system (hereinafter, referred to as a power system 5).
  • a general load 6 is connected to the main distribution board 4.
  • the general load 6 is a generic name of loads in the home (excluding the specific load 9).
  • the power conversion system 3 is for business use
  • the general load 6 is a generic name of business-use loads (excluding the specific load 9). The following description assumes home use.
  • the power conversion device 20 transfers the power generated by the power generation device 1 to the power system 5 in accordance with a contract with a power company if the power generation amount of the power generation device 1 is larger than the power consumption of the general load 6. Reverse tide is possible.
  • the hybrid power converter 30 includes a second DC / DC converter 31a, a third DC / DC converter 31b, a second inverter 32, a second control unit 33, a system interconnection relay RY1, an independent relay RY2, and a remote controller. It has a terminal device 34.
  • the second DC / DC converter 31a is connected to the power generator 1 via the DC switching unit 10, converts DC power output from the power generator 1 into DC power having a desired voltage value, and converts the converted DC power.
  • Third DC / DC converter 31b is a bidirectional converter that is connected between power storage unit 2 and DC bus B1 to charge and discharge power storage unit 2.
  • the second inverter 32 is a bidirectional inverter, converts DC power input from the DC bus B1 into AC power, and converts the converted AC power to the main distribution board 4 via the system interconnection relay RY1, or to the self-supporting inverter. It outputs to the specific load distribution board 8 via the relay RY2 and the specific load switching unit 7.
  • the second inverter 32 converts AC power supplied from the power system 5 via the main distribution board 4 and the system interconnection relay RY1 to DC power, and outputs the converted DC power to the DC bus B1.
  • the second control unit 33 controls the second DC / DC converter 31a, the third DC / DC converter 31b, and the second inverter 32.
  • the second control unit 33 performs the MPPT control on the second DC / DC converter 31a so that the output power of the solar cell as the power generation device 1 is maximized.
  • the second control unit 33 controls the third DC / DC converter 31b based on a predetermined command value to charge / discharge the power storage unit 2 at a constant current (CC) / constant voltage (CV).
  • the second control unit 33 controls the second inverter 32 so that the voltage of the DC bus B1 maintains the set voltage. Specifically, the second control unit 33 detects the voltage of the DC bus B ⁇ b> 1, generates a command value for matching the detected bus voltage to the set voltage, and sets the command value in the second inverter 32.
  • the second control unit 33 operates the hybrid power conversion device 30 in the grid connection mode during normal times (when the power system 5 is not outaged), and makes the hybrid power conversion device 30 self-sustaining when the power system 5 is outaged. Drive in mode.
  • the second control unit 33 controls the system interconnection relay RY1 to a closed state (on state) and the self-supporting relay RY2 to an open state (off state).
  • the second control unit 33 controls the grid interconnection relay RY1 to be in an open state (off state) and the independent relay RY2 to be in a closed state (on state).
  • the second control unit 33 can detect the presence or absence of a power outage of the power system 5 by monitoring the voltage of a path connected to the main distribution board 4.
  • the remote terminal device 34 is a terminal device for operating the hybrid power converter 30.
  • the remote terminal device 34 and the main body of the hybrid power converter 30 may be connected by wire or wirelessly. For example, they may be connected by a cable conforming to the RS-485 standard.
  • the remote terminal device 34 includes a display unit 34a and an operation unit 34b.
  • the display unit 34a includes a liquid crystal display and an organic EL display, and displays information received from the second control unit 33 on the display.
  • the operation unit 34b includes a physical key and / or a touch panel, receives an operation of the end user, and transmits an instruction signal based on the received operation to the second control unit 33.
  • the touch panel of the operation unit 34b may be integrated with the display of the display unit 34a.
  • the remote terminal device 34 is not essential and can be omitted. In that case, the display unit 34a and the operation unit 34b are installed on the main body of the hybrid power converter 30. Instead of using a dedicated terminal device for the remote terminal device 34, a smartphone possessed by the end user may be used.
  • the specific load switching unit 7 is a switching unit for switching the connection destination of the specific load distribution panel 8 between the main distribution panel 4 and the hybrid power converter 30.
  • the specific load switching unit 7 includes a C contact relay or a C contact switch.
  • the switching unit 7 for a specific load connects the distribution board 8 for a specific load to the main distribution board 4 during normal times (when the power system 5 is out of power), and when a power failure occurs in the power system 5, the distribution panel for a specific load. 8 is connected to the hybrid power converter 30.
  • the specific load switching unit 7 can detect the presence or absence of a power outage of the power system 5 by monitoring, for example, the voltage of a path connected to the main distribution board 4.
  • the switching unit 7 for the specific load may be switched and controlled by the second control unit 33 of the hybrid power converter 30 or may be switched and controlled by a manual operation of an end user.
  • the specific load 9 is connected to the specific load distribution board 8.
  • the specific load 9 is a load that can receive power from the hybrid power converter 30 preferentially during a power outage of the power system 5, and is connected to the specific load distribution board 8 separately from the general load 6.
  • the specific load 9 corresponds to a lighting fixture, a refrigerator, or the like.
  • FIGS. 3A to 3C are diagrams for explaining the first embodiment of the DC switching unit 10.
  • FIG. The first embodiment is an example in which the DC switching unit 10 includes a switching switch 10a as shown in FIG.
  • the switching switch 10a has an operation lever 10b for the end user to manually switch the connection destination of the power generation device 1 between the power conversion device 20 for the power generation device and the hybrid power conversion device 30.
  • the power generation device 1 and the power converter 20 for the power generation device are connected when the operation lever 10b is tilted upward, and the power generation device 1 when the operation lever 10b is tilted downward.
  • the hybrid power converter 30 are connected. Normally, the operation lever 10b is tilted up.
  • FIG. 3B illustrates an example of a screen 34aa displayed on the display unit 34a of the remote terminal device 34 when the second control unit 33 of the hybrid power converter 30 detects a power failure of the power system 5.
  • FIG. 3B When a power failure is detected as shown in FIG. 3B, the connection destination of the power generation device 1 is switched to the hybrid power conversion device 30 (specifically, the operation lever 10b is tilted downward).
  • a message prompting the user is displayed. Note that the message may be output as a voice from a speaker (not shown) together with or instead of displaying the message. That is, any guidance may be provided to the end user.
  • FIG. 3C illustrates an example of a screen 34ab displayed on the display unit 34a of the remote terminal device 34 when the second control unit 33 of the hybrid power conversion device 30 detects power restoration of the power system 5.
  • FIG. 3C when the power recovery is detected, the connection destination of the power generation device 1 is switched from the hybrid power conversion device 30 to the power conversion device 20 for the power generation device (specifically, the operation A message is displayed that prompts the end user to flip lever 10b up). Note that the message may be output as a voice from a speaker (not shown) together with or instead of displaying the message.
  • FIG. 4 is a view for explaining Example 2 of the DC switching unit 10.
  • the second embodiment is an example in which the DC switching unit 10 is configured by an electromagnetic contactor.
  • the electromagnetic contactor according to the second embodiment includes a C-contact relay and an exciting coil L1.
  • the excitation coil L1 is driven by the second control unit 33 of the hybrid power converter 30.
  • the 24V current line is connected between the second control unit 33 and the exciting coil L1.
  • the second control unit 33 controls to switch the connection destination of the power generation device 1 to the hybrid-type power conversion device 30. Is controlled to switch to the power conversion device 20 for the power generation device. For example, when a C-contact relay is used in which the exciting coil L1 is connected to the power converter 20 for the power generating device in the energized state and the exciting coil L1 is connected to the hybrid power converter 30 in the non-energized state.
  • the second control unit 33 supplies current to the exciting coil L1 at normal times, and stops current supply to the exciting coil L1 at power failure.
  • the second control unit 33 normally stops supplying current to the exciting coil L1 and supplies current to the exciting coil L1 during a power failure.
  • the second control unit 33 may control the switching of the DC switching unit 10 based on a manual operation of the operation unit 34b by the end user, instead of automatically controlling the DC switching unit 10.
  • the DC switching unit 10 is also provided with a control unit, and an instruction signal is transmitted from the second control unit 33 of the hybrid power conversion device 30 to the control unit of the DC switching unit 10 so that the power generation device 1 is used for the power generation device. It may be instructed whether to connect to power converter 20 or to hybrid power converter 30.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of the first DC / DC converter 21 and the first inverter 22 of the power conversion device 20 for the power generation device.
  • FIG. 5 shows an example in which the first DC / DC converter 21 is configured by a step-up chopper.
  • the boost chopper includes a capacitor C1, an inductor L2, a switching element Q1, a rectifier diode D2, and a capacitor C2.
  • the capacitor C1 smoothes the input voltage from the power generator 1.
  • an electrolytic capacitor is used as the capacitor C1.
  • the inductor L2 accumulates and discharges energy based on the output current from the power generator 1 according to the on / off state of the switching element Q1.
  • the rectifier diode D2 prevents reverse current flow.
  • the capacitor C2 smoothes the output voltage of the boost chopper.
  • the switching element Q1 is connected between a node between the inductor L2 and the rectifier diode D2 and the low-side reference potential.
  • an IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor
  • the free wheel diode D1 is connected in anti-parallel to the first switching element Q1.
  • a MOSFET Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor
  • a freewheeling diode D1 can use a parasitic diode formed from the source to the drain.
  • the switching element Q1 performs on / off operation according to the drive signal generated by the first control unit 23.
  • FIG. 5 shows an example in which the first inverter 22 is configured by a full bridge circuit.
  • the full bridge circuit includes a first arm in which switching element Q11 and switching element Q12 are connected in series, and a second arm in which switching element Q13 and switching element Q14 are connected in series, and the first arm and the second arm are connected in parallel. Is done. AC power is output from the middle point of the first arm and the middle point of the second arm.
  • Freewheel diodes D11 to D14 are connected or formed in antiparallel to switching elements Q11 to Q14, respectively.
  • the switching elements Q11 to Q14 perform on / off operations in accordance with the drive signal generated by the first control unit 23.
  • a filter (not shown) for setting the output voltage and the output current of the first inverter 22 closer to a sine wave is provided at a stage subsequent to the first inverter 22.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of the third DC / DC converter 31b of the hybrid power converter 30.
  • FIG. 6 shows an example in which the third DC / DC converter 31b is configured by a DAB (Dual Active Bridge) converter.
  • the DAB converter includes a capacitor C3, a first bridge circuit, a transformer T1, an inductor L3, a second bridge circuit, and a capacitor C4.
  • the capacitor C3 is connected in parallel with the power storage unit 2.
  • the first bridge circuit is a full bridge circuit configured by connecting a third arm in which the switching element Q21 and the switching element Q22 are connected in series and a fourth arm in which the switching element Q23 and the switching element Q24 are connected in series. is there.
  • the first bridge circuit is connected in parallel with the power storage unit 2 and the capacitor C3, and the middle point of the third arm and the middle point of the fourth arm are respectively connected to both ends of the primary winding of the transformer T1.
  • the second bridge circuit is a full bridge circuit configured by connecting a fifth arm in which the switching element Q25 and the switching element Q26 are connected in series and a sixth arm in which the switching element Q27 and the switching element Q28 are connected in series. is there.
  • the midpoint of the fifth arm and the midpoint of the sixth arm are respectively connected to both ends of the secondary winding of the transformer T1.
  • Both ends of the second bridge circuit are connected to the DC bus B1.
  • a capacitor C4 is connected between both ends of the second bridge circuit.
  • Freewheel diodes D21 to D28 are connected or formed in antiparallel to switching elements Q21 to Q28, respectively.
  • the switching elements Q21 to Q28 perform on / off operations according to the drive signal generated by the second control unit 33.
  • the transformer T1 is an insulating transformer that insulates the first bridge circuit from the second bridge circuit.
  • the transformer T1 converts the output voltage of the first bridge circuit connected to the primary winding according to the turns ratio of the primary winding to the secondary winding, and converts the output voltage to the second bridge circuit connected to the secondary winding.
  • the transformer T1 converts the output voltage of the second bridge circuit connected to the secondary winding according to the turns ratio between the primary winding and the secondary winding, and converts the output voltage of the first bridge circuit connected to the primary winding.
  • Output to When the voltage of power storage unit 2 is designed to be around 100 V and the voltage of DC bus B1 is designed to be 300 V or more, for example, the turns ratio is set to 1: 3.
  • the inductor L3 is connected between one end of the secondary winding and the middle point of the fifth arm.
  • the leakage inductance of the secondary winding may be used for the inductor L3.
  • a resonance circuit including a series circuit of an inductor and a capacitor may be connected between one end of the secondary winding and the middle point of the fifth arm.
  • an LLC resonance converter is used instead of a DAB converter.
  • the second control unit 33 changes the frequency, duty ratio, phase difference, or dead time of the drive signals of the switching elements Q21 to Q28 during discharge so that the discharge current / discharge voltage becomes the target value. Also, the second control unit 33 changes the frequency, duty ratio, phase difference, or dead time of the drive signals of the switching elements Q21 to Q28 during charging so that the charging current / charging voltage becomes the target value.
  • the frequency, duty ratio, phase difference, and dead time parameters other than those to be changed are set to fixed values.
  • the second inverter 32 of the hybrid power converter 30 can be formed of a full-bridge circuit, like the first inverter 22 shown in FIG.
  • the second DC / DC converter 31a of the hybrid power converter 30 may be configured by a step-up chopper similarly to the first DC / DC converter 21 shown in FIG. 5, or the third DC / DC converter shown in FIG.
  • an isolated DC / DC converter using the transformer T1 may be used.
  • the former Comparing the non-insulated type step-up chopper and the isolated type bidirectional DC / DC converter, the former has fewer elements and lower cost. The former has higher conversion efficiency.
  • a solar cell is used as the power generation device 1, it is not necessary to use a bidirectional converter for the second DC / DC converter 31a. Therefore, an example in which a step-up chopper is used for the second DC / DC converter 31a will be considered below.
  • the second control unit 33 of the hybrid power converter 30 controls the second DC / DC converter 31a to operate during the power outage of the power system 5, and when the power recovery of the power system 5 is detected, The operation of the second DC / DC converter 31a is stopped.
  • solar cell modules are formed by forming a photoelectric conversion layer on a light-transmitting substrate, but inexpensive soda-lime glass may be used for the light-transmitting substrate. Although glass has insulating properties, its resistance may be significantly reduced in a high-temperature and high-humidity environment. In that case, a leak current may flow from the substrate to the frame.
  • the hybrid power converter 30 When the above-described leakage current occurs in the solar battery when the hybrid power converter 30 performs the system interconnection operation while the solar cell and the second DC / DC converter 31a of the hybrid power converter 30 are conducting. In addition, there is a possibility that the hybrid power converter 30 detects the DC ground fault and stops the operation. As described above, when the switching switch 10a of the manual switching is used in the DC switching unit 10, the hybrid power converter 30 is connected to the system in a state where the solar cell and the second DC / DC converter 31a are in conduction. A situation in which system operation is performed may occur.
  • the second control unit 33 stops the operation of the second DC / DC converter 31a during the system interconnection operation, it is possible to prevent the operation stop due to the detection of the DC ground fault. Note that even if the boost chopper shown in FIG. 5 is used for the second DC / DC converter 31a, the voltage of the DC bus is higher than the input voltage of the boost chopper. Therefore, no current flows into the second inverter 32 or the third DC / DC converter 31b.
  • FIG. 7 is a diagram showing connection example 1 of the solar cell and the power conversion system 3.
  • Connection example 1 is an example in which a centralized / single-type power conditioner is used for the power converter 20 for a solar cell.
  • the solar cell has a plurality of solar cell strings.
  • Each solar cell string has a plurality of solar cell modules connected in series.
  • Each solar cell module is composed of a panel including a plurality of solar cells connected in series and parallel.
  • the solar cell is configured by three solar cell strings, and the first to third solar cell strings are each configured by three solar cell modules 1a to 1c, 1d to 1f, and 1g to 1i connected in series. Is done. Outputs of the first to third solar cell strings are combined into one in the connection box 40.
  • the connection box 40 combines and outputs the output power of the first to third solar cell strings.
  • the DC switching unit 10 is connected to the output side of the connection box 40. That is, the DC switching unit 10 is inserted afterward between the connection box 40 of the existing photovoltaic power generation system and the power converter 20 for the solar cell.
  • FIG. 8 is a diagram showing connection example 2 of the solar cell and the power conversion system 3.
  • Connection example 2 is also an example in which a centralized / single-type power conditioner is used for the power converter 20 for a solar cell.
  • the DC switching unit 10 is inserted into a path connecting one of the plurality of solar cell strings (the third solar cell string in FIG. 8) and the connection box 40.
  • the DC switching unit 10 switches the connection destination of the third solar cell string between the connection box 40 and the hybrid power converter 30.
  • FIG. 9 is a diagram showing connection example 3 of the solar cell and the power conversion system 3.
  • Connection example 3 is also an example in which a centralized / single-type power conditioner is used for the power converter 20 for a solar cell.
  • the DC switching units 10c and 10d are respectively inserted into a plurality of paths connecting between the plurality of solar cell strings (the second solar cell string and the third solar cell string in FIG. 9) and the connection box 40. .
  • the first DC switching unit 10c switches the connection destination of the second solar cell string between the connection box 40 and the hybrid power converter 30.
  • the second DC switching unit 10d switches the connection destination of the third solar cell string between the connection box 40 and the hybrid power converter 30.
  • a plurality of DC / DC converters other than the third DC / DC converter 31b for the power storage unit 2 need to be connected to the DC bus B1 of the hybrid power converter 30.
  • FIG. 10 is a diagram showing connection example 4 of the solar cell and the power conversion system 3.
  • Connection example 4 is an example in which a multi-string type power conditioner is used for the power converter 20 for a solar cell.
  • the power conversion device 20 for a solar cell has a plurality of DC / DC converters respectively connected to the plurality of solar cell strings.
  • the plurality of DC / DC converters are connected in parallel to a DC bus like the hybrid power converter 30.
  • the connection box 40 is not provided, and the output power of each solar cell string is directly input to the power converter 20.
  • the DC switching unit 10 is inserted into a path connecting one of the plurality of solar cell strings (the third solar cell string in FIG. 10) and the power converter 20 for a solar cell.
  • the DC switching unit 10 switches the connection destination of the third solar cell string between the solar cell power converter 20 and the hybrid power converter 30.
  • FIG. 11 is a diagram showing connection example 5 of the solar cell and the power conversion system 3.
  • Connection example 5 is also an example in which a multi-string type power conditioner is used for the power converter 20 for a solar cell.
  • DC switching units 10c and 10d are connected to a plurality of paths connecting between the plurality of solar cell strings (the second solar cell string and the third solar cell string in FIG. 11) and the power converter 20 for the solar cell. Are respectively inserted.
  • the first DC switching unit 10c switches the connection destination of the second solar cell string between the solar cell power converter 20 and the hybrid power converter 30.
  • the second DC switching unit 10d switches the connection destination of the third solar cell string between the power converter 20 for a solar cell and the hybrid power converter 30.
  • a plurality of DC / DC converters other than the third DC / DC converter 31b for the power storage unit 2 need to be connected to the DC bus B1 of the hybrid power converter 30.
  • the DC switching unit 10 is provided, and the power generator 1 is selectively connected to one of the power converter 20 for the power generator and the hybrid power converter 30.
  • the power converter 20 for the power generator and the hybrid power converter 30 are prevented from competing for voltage control on the output of the power generator 1. Therefore, the desired operation can be performed on the power generation device 1.
  • the power storage system can be retrofitted to the photovoltaic power generation system without using a special power conditioner in the hybrid power converter 30. Basically, there is no need to communicate between the power converter 20 for the power generator and the hybrid power converter 30, and there is no need to connect them with a communication line.
  • a general non-insulated boost chopper can be used for the second DC / DC converter 31a of the hybrid power converter 30. As compared with the case of using an isolated DC / DC converter, Cost increase can be suppressed. In addition, a decrease in conversion efficiency can be suppressed.
  • the end user changes the connection destination of the power generation device 1 at an arbitrary timing to the connection destination for the power generation device. It is possible to switch between the power converter 20 and the hybrid power converter 30.
  • the connection destination of the power generator 1 can be automatically switched. Therefore, it is possible to save the end user the trouble of searching for the place of the DC switching unit 10 and the trouble of reviewing the instruction manual.
  • the hybrid power converter 30 has a power failure detection function, and stops the operation of the second DC / DC converter 31a during normal times (when there is no power failure). Thereby, even if the DC switching unit 10 is forgotten to be returned, it is possible to prevent an erroneous usage in which the power generated by the power generation device 1 is supplied to the hybrid power conversion device 30 at the time of system interconnection. In addition, operation stoppage due to detection of a DC ground fault can be prevented.
  • connection example 1 shown in FIG. 7 when the connection example 1 shown in FIG. 7 is used, even in a solar power generation system in which a plurality of solar cell modules are installed and the generated power is large, the connection destination of the solar cell module is a hybrid type with the power converter 20 for the solar cell. Switching can be performed between the power conversion device 30 and the power conversion device 30.
  • connection example 2 shown in FIG. 8 When the connection example 2 shown in FIG. 8 is used, by arranging the DC switching unit 10 before the outputs of the plurality of solar cell strings are combined, the current flowing through the DC switching unit 10 is reduced. Therefore, a small DC switching unit 10 can be employed.
  • the outputs of the plurality of solar cell strings can be supplied to the hybrid power conversion device 30, so that the power that can be used during a power failure increases. Further, since the outputs of the plurality of solar cell strings can be supplied to the hybrid power converter 30, in a system in which separate solar cell strings are installed in the east and west directions, even in the morning regardless of the time zone. Even in the evening, the generated power equal to or higher than a certain power can be supplied to the hybrid power converter 30.
  • connection example 4 shown in FIG. 10 When the connection example 4 shown in FIG. 10 is used, it can be applied to a photovoltaic power generation system employing a multi-string type power conditioner.
  • connection example 5 shown in FIG. 11 When the connection example 5 shown in FIG. 11 is used, the connection example 5 can be applied to a photovoltaic power generation system employing a multi-string type power conditioner, and has the same effect as the connection example 3.
  • the power generation device 1 can be connected to the hybrid power conversion device 30 via the DC switching unit 10 .
  • an on-vehicle battery mounted on an EV or PHEV instead of the power generation device 1 is described.
  • a configuration that can be connected to the hybrid power conversion device 30 as a DC power source other than the power storage unit 2 may be employed.
  • the power conversion device 20 becomes a power conditioner for EV / PHEV.
  • the embodiments may be specified by the following items.
  • the first power converter (20) includes: A first DC / DC converter (21) connectable to the DC power supply (1); A DC bus to which the first DC / DC converter (21) is connected, and a first inverter (22) connected to a distribution board (4);
  • the second power converter (30) includes: A second DC / DC converter (31a) connectable to the DC power supply (1); A third DC / DC converter (31b) connected to the power storage unit (2), A second inverter connected between a DC bus (B1) to which the second DC / DC converter and the third DC / DC converter (31b) are connected and a distribution board (4/8) (32) and
  • the switching unit (10) connects the DC power supply (1) to the first power conversion device (20) when the power system (5) is not powered down, and the power system (5) is powered down.
  • the power conversion system (3) wherein the DC power supply (1) and the second power conversion device (30) are connected when the power supply is in operation. According to this, the control of the first power conversion device (20) and the control of the second power conversion device (30) on the output of the DC power supply (1) does not conflict, and the desired operation of the DC power supply (1) is achieved. Can be made.
  • An operation unit (10b) for manually switching a connection destination of the DC power supply (1) between the first power conversion device (20) and the second power conversion device (30) is further provided.
  • the second power converter (30) further includes a notification unit (34a), The notifying unit (34a) notifies information prompting to switch a connection destination of the DC power supply (1) to the second power conversion device (30) when the power system (5) has a power failure.
  • the power conversion system (3) according to item 2, characterized in that: According to this, the end user can be alerted to the operation of the switching unit (10) when a power failure occurs.
  • the notification unit (34a) notifies information prompting to switch the connection destination of the DC power supply (1) to the first power conversion device (20) when the power system (5) is restored.
  • the power conversion system (3) according to item 3, characterized in that: According to this, the end user can be alerted to the operation of the switching unit (10) when the power failure is restored.
  • the second power converter (30) further includes a control unit (33), When detecting the power failure of the power system (5), the control unit (33) controls the connection destination of the DC power supply (1) to switch to the second power converter (30), and controls the power system.
  • the second DC / DC converter (31a) operates when the power system (5) is out of power, and stops when the power system (5) is not out of power.
  • the power conversion system (3) according to claim 1. According to this, it is possible to prevent a current from flowing from the DC power supply (1) to the second power conversion device (30) during normal times.
  • the power conversion system (3) according to any one of items 1 to 6, wherein the DC power supply (1) is a solar cell. According to this, the connection destination of the solar cell can be switched between the first power conversion device (20) and the second power conversion device (30) according to the presence or absence of a power failure.
  • the solar cell includes a plurality of solar cell strings, The power conversion system (3) according to item 7, wherein the switching unit (10) is connected to an output side of a connection box (40) that collects outputs of the plurality of solar cell strings. According to this, when the power storage system is retrofitted to the centralized / single-type photovoltaic power generation system, large power can be supplied from the solar cell to the second power conversion device (30).
  • the solar cell includes a plurality of solar cell strings, At least one connecting between a connection box (40) for collectively outputting outputs of the plurality of solar cell strings to the first power conversion device (20) and at least one of the plurality of solar cell strings.
  • the power conversion system (3) according to item 7, wherein the switching unit (10) is interposed in each of the three paths.
  • the desired power corresponding to the specification of the second power conversion device (30) is supplied from the solar cell to the second power conversion system.
  • the solar cell includes a plurality of solar cell strings
  • the first power converter (20) is a multi-string power converter
  • the switching unit (10) is interposed in at least one of a plurality of paths connecting between the plurality of solar cell strings and the first power conversion device (20).
  • the power conversion system (3) as described.
  • a switching unit (DC power supply (1) connected to the first terminal, a first power converter (20) connected to the second terminal, and a second power converter (30) connected to the third terminal); 10)
  • the first power converter (20) includes: A first DC / DC converter (21) connectable to the DC power supply (1); A DC bus to which the first DC / DC converter (21) is connected, and a first inverter (22) connected to a distribution board (4);
  • the second power converter (30) includes: A second DC / DC converter (31a) connectable to the DC power supply (1); A third DC / DC converter (31b) connected to the power storage unit (2), A DC bus (B1) to which the second DC / DC converter (31a) and the third DC / DC converter (31b) are connected, and
  • the DC power supply (1) is connected to the first power converter (20) when the power system (5) is not out of power, and the DC power supply (1) is connected when the power system (5) is out of power.
  • the present disclosure is applicable to a solar power generation system.

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Abstract

電力変換システム(3)は、切替ユニット(10)と、第2の電力変換装置(30)を備える。切替ユニット(10)は、直流電源(1)の接続先を、第1の電力変換装置(20)と第2の電力変換装置(30)との間で切り替える。切替ユニット(10)は、電力系統(5)が停電していないとき直流電源(1)と第1の電力変換装置(20)を接続させ、電力系統(5)が停電しているとき直流電源(1)と第2の電力変換装置(30)を接続させる。

Description

電力変換システム、及び切替ユニット
 本開示は、複数の直流電源と接続された電力変換システム、及び切替ユニットに関する。
 近年、太陽光発電モジュールと太陽光パワーコンディショナを備える太陽光発電システムが普及してきている。また、蓄電池ユニットと蓄電池パワーコンディショナを備える蓄電システムも普及してきている。蓄電システムの導入目的のひとつに、停電時の負荷へのバックアップ電源の供給がある。バックアップ時間を長く確保するためには、太陽光発電モジュールで発電した電力を蓄電池ユニットに充電することが考えられる。そこで、太陽光発電モジュールを、太陽光パワーコンディショナと蓄電池パワーコンディショナの両方に接続する構成が考えられる(例えば、特許文献1参照)。
特開2016-19414号公報
 太陽光発電モジュールの出力が、太陽光パワーコンディショナと蓄電池パワーコンディショナの両方に接続されているときに、太陽光パワーコンディショナと蓄電池パワーコンディショナの両方が同時に動作した場合、それぞれのパワーコンディショナが太陽光発電モジュールの出力電圧を制御するため、悪影響を及ぼしあい、所望の動作をしない場合が発生し得る。
 本開示はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、同じ直流電源の出力が複数の電力変換装置に接続される構成においても、当該直流電源に所望の動作をさせることができる電力変換システム、及び切替ユニットを提供することにある。
 上記課題を解決するために、本開示のある態様の電力変換システムは、直流電源の接続先を、第1の電力変換装置と第2の電力変換装置との間で切り替える切替ユニットと、前記第2の電力変換装置と、を備える。前記第1の電力変換装置は、前記直流電源と接続可能な第1のDC/DCコンバータと、前記第1のDC/DCコンバータが接続された直流バスと、分電盤との間に接続された第1のインバータと、を有する。前記第2の電力変換装置は、前記直流電源と接続可能な第2のDC/DCコンバータと、蓄電部と接続された第3のDC/DCコンバータと、前記第2のDC/DCコンバータ及び前記第3のDC/DCコンバータが接続された直流バスと、分電盤との間に接続された第2のインバータと、を有する。前記切替ユニットは、電力系統が停電していないとき前記直流電源と前記第1の電力変換装置を接続させ、前記電力系統が停電しているとき前記直流電源と前記第2の電力変換装置を接続させる。
 本開示によれば、同じ直流電源の出力が複数の電力変換装置に接続される構成においても、当該直流電源に所望の動作をさせることができる。
本開示の実施の形態に係る電力変換システムを説明するための図である。 図2(a)-(b)は、太陽電池と燃料電池の出力特性の一例を示す図である。 図3(a)-(c)は、直流切替ユニットの実施例1を説明するための図である。 直流切替ユニットの実施例2を説明するための図である。 発電装置用の電力変換装置の第1のDC/DCコンバータと第1のインバータの構成例を示す図である。 ハイブリッド型電力変換装置の第3のDC/DCコンバータの構成例を示す図である。 太陽電池と電力変換システムの接続例1を示す図である。 太陽電池と電力変換システムの接続例2を示す図である。 太陽電池と電力変換システムの接続例3を示す図である。 太陽電池と電力変換システムの接続例4を示す図である。 太陽電池と電力変換システムの接続例5を示す図である。
 図1は、本開示の実施の形態に係る電力変換システム3を説明するための図である。電力変換システム3は、直流切替ユニット10、電力変換装置20及びハイブリッド型電力変換装置30を備える。電力変換装置20は、発電装置1用のパワーコンディショナである。ハイブリッド型電力変換装置30は、主に蓄電部2用のパワーコンディショナであり、蓄電部2以外の直流電源も接続可能なハイブリッド型のパワーコンディショナである。
 本実施の形態では、発電装置1として太陽電池を想定する。太陽電池は、光起電力効果を利用し、光エネルギーを直接電力に変換する発電装置である。太陽電池として、シリコン太陽電池、化合物半導体などを素材にした太陽電池、色素増感型(有機太陽電池)等が使用される。太陽電池と電力変換装置20は、太陽光発電システムを構成する。
 蓄電部2は、電力を充放電可能であり、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、リチウムイオンキャパシタ等を含む。蓄電部2とハイブリッド型電力変換装置30は、蓄電システムを構成する。
 本実施の形態は、既設の太陽光発電システムに、蓄電システムを後から併設させる場合を想定している。太陽光発電システムの製造メーカと、蓄電システムの製造メーカは同じであってもよいし、別々であってもよい。太陽光発電システムと蓄電システムを同時に導入する場合は、ハイブリッド型電力変換装置30のみで足りるが、太陽光発電システムが既設の場合、太陽電池用の電力変換装置20とハイブリッド型電力変換装置30が併存することになる。
 直流切替ユニット10は、発電装置1の接続先を、発電装置用の電力変換装置20とハイブリッド型電力変換装置30との間で切り替えるための切替ユニットである。直流切替ユニット10はC接点リレーあるいはC接点スイッチを含む。
 発電装置用の電力変換装置20は、第1のDC/DCコンバータ21、第1のインバータ22及び第1の制御部23を有する。第1のDC/DCコンバータ21は、直流切替ユニット10を介して発電装置1と接続され、発電装置1から出力される直流電力を、所望の電圧値の直流電力に変換し、変換した直流電力を第1のインバータ22に出力する。第1のDC/DCコンバータ21は例えば、昇圧チョッパで構成することができる。第1のインバータ22は、第1のDC/DCコンバータ21から入力される直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を主分電盤4に出力する。
 第1の制御部23は、第1のDC/DCコンバータ21及び第1のインバータ22を制御する。第1の制御部23は、発電装置1としての太陽電池の出力電力が最大になるよう第1のDC/DCコンバータ21をMPPT(Maximum Power Point Tracking) 制御する。具体的には第1の制御部23は、太陽電池の出力電圧および出力電流である、第1のDC/DCコンバータ21の入力電圧および入力電流を計測して太陽電池の発電電力を推定する。第1の制御部23は、計測した太陽電池の出力電圧と推定した発電電力をもとに、太陽電池の発電電力を最大電力点(最適動作点)にするための指令値を生成する。例えば、山登り法に従い動作点電圧を所定のステップ幅で変化させて最大電力点を探索し、最大電力点を維持するように指令値を生成する。第1のDC/DCコンバータ21は、生成された指令値に基づく駆動信号に応じてスイッチング動作する。
 第1の制御部23は、第1のDC/DCコンバータ21と第1のインバータ22間の直流バスの電圧が設定電圧を維持するように第1のインバータ22を制御する。具体的には第1の制御部23は、当該直流バスの電圧を検出し、検出したバス電圧を設定電圧に一致させるための第1のインバータ22の指令値を生成する。第1の制御部23は、当該直流バスの電圧が設定電圧より高い場合は第1のインバータ22のデューティ比を上げるための指令値を生成し、当該直流バスの電圧が設定電圧より低い場合は第1のインバータ22のデューティ比を下げるための指令値を生成する。第1のインバータ22は、生成された指令値に基づく駆動信号に応じてスイッチング動作する。
 図2(a)-(b)は、太陽電池と燃料電池の出力特性の一例を示す図である。図2(a)は、太陽電池の電流-電圧特性(I-V曲線)と、電力-電圧特性(P-V曲線)を示す図である。太陽電池の出力電力は、最大電力点(最適動作点)に到達するまでは電圧が上がるほど上昇するが、最大電力点を超えると電圧が上げるほど低下する。従って最大電力点の左側では、現在の動作電圧を右側にシフトさせ、最大電力点の右側では動作電圧を左側にシフトさせる山登り法を用いたMPPT制御が実行される。
 本実施の形態では、発電装置1として太陽電池を例に説明しているが、直流電力を出力する発電装置であれば、太陽電池以外の発電装置を使用してもよい。例えば、燃料電池を使用することもできる。燃料電池は、水の電気分解と逆の原理、即ち、水素と酸素を電気化学反応させて直流電力を発生させる発電装置である。なお水素の代わりに、アンモニアを燃料として使用してもよい。
 図2(b)は、燃料電池の電圧-電流特性(V-I曲線)と、電力-電流特性(P-I曲線)を示す図である。燃料電池は動作範囲内において、電圧が下がるほど、出力電流と出力電力が増加する。太陽電池と燃料電池のいずれにおいても、所望の出力電力を取り出すために出力電圧の制御が必要になる。この出力電圧の制御は、電力変換装置20の第1のDC/DCコンバータ21により実行することができる。
 図1に戻る。主分電盤4には、商用電力系統(以下、電力系統5という)が接続される。また主分電盤4には一般負荷6が接続される。電力変換システム3が家庭用の場合、一般負荷6は家庭内の負荷の総称(特定負荷9を除く)である。電力変換システム3が業務用の場合、一般負荷6は業務用の負荷の総称(特定負荷9を除く)である。以下の説明では家庭用を想定する。
 電力変換装置20は発電装置1の発電中、発電装置1の発電量が一般負荷6の電力消費量より大きい場合、電力会社との契約に従い、発電装置1により発電された電力を電力系統5に逆潮流させることができる。
 ハイブリッド型電力変換装置30は、第2のDC/DCコンバータ31a、第3のDC/DCコンバータ31b、第2のインバータ32、第2の制御部33、系統連系リレーRY1、自立リレーRY2及びリモート端末装置34を有する。
 第2のDC/DCコンバータ31aは、直流切替ユニット10を介して発電装置1と接続され、発電装置1から出力される直流電力を、所望の電圧値の直流電力に変換し、変換した直流電力を直流バスB1に出力する。第3のDC/DCコンバータ31bは、蓄電部2と直流バスB1との間に接続され、蓄電部2を充放電する双方向コンバータである。
 第2のインバータ32は双方向インバータであり、直流バスB1から入力される直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を系統連系リレーRY1を介して主分電盤4に、又は自立リレーRY2及び特定負荷用切替ユニット7を介して特定負荷用分電盤8に出力する。また第2のインバータ32は、電力系統5から主分電盤4及び系統連系リレーRY1を介して供給される交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を直流バスB1に出力する。
 第2の制御部33は、第2のDC/DCコンバータ31a、第3のDC/DCコンバータ31b及び第2のインバータ32を制御する。第2の制御部33は、発電装置1としての太陽電池の出力電力が最大になるよう第2のDC/DCコンバータ31aをMPPT制御する。第2の制御部33は、所定の指令値をもとに第3のDC/DCコンバータ31bを制御して、蓄電部2を定電流(CC)/定電圧(CV)で充電/放電する。
 第2の制御部33は、直流バスB1の電圧が設定電圧を維持するように第2のインバータ32を制御する。具体的には第2の制御部33は、直流バスB1の電圧を検出し、検出したバス電圧を設定電圧に一致させるための指令値を生成し、第2のインバータ32に設定する。
 第2の制御部33は、通常時(電力系統5の非停電時)、ハイブリッド型電力変換装置30を系統連系モードで運転し、電力系統5の停電時、ハイブリッド型電力変換装置30を自立モードで運転する。第2の制御部33は系統連系モードでは、系統連系リレーRY1をクローズ状態(オン状態)及び自立リレーRY2をオープン状態(オフ状態)に制御する。一方、第2の制御部33は自立モードでは系統連系リレーRY1をオープン状態(オフ状態)及び自立リレーRY2をクローズ状態(オン状態)に制御する。第2の制御部33は例えば、主分電盤4と接続されている経路の電圧を監視することにより、電力系統5の停電の有無を検知することができる。
 リモート端末装置34は、ハイブリッド型電力変換装置30を操作するための端末装置である。リモート端末装置34とハイブリッド型電力変換装置30の本体との間は有線で接続されてもよいし、無線で接続されてもよい。例えば、両者の間がRS-485規格に準拠したケーブルで接続されてもよい。
 リモート端末装置34は、表示部34a及び操作部34bを含む。表示部34aは、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイを備え、第2の制御部33から受信した情報を当該ディスプレイに表示する。操作部34bは、物理キー及び/又はタッチパネルを備え、エンドユーザの操作を受け付け、受け付けた操作に基づく指示信号を第2の制御部33に送信する。操作部34bのタッチパネルは、表示部34aのディスプレイと一体化されたものであってもよい。なお、リモート端末装置34は必須ではなく省略可能である。その場合、表示部34a及び操作部34bはハイブリッド型電力変換装置30の本体に設置される。またリモート端末装置34に、専用の端末装置を使用するのではなく、エンドユーザが所持するスマートフォンを使用してもよい。
 特定負荷用切替ユニット7は、特定負荷用分電盤8の接続先を、主分電盤4とハイブリッド型電力変換装置30との間で切り替えるための切替ユニットである。特定負荷用切替ユニット7はC接点リレーあるいはC接点スイッチを含む。特定負荷用切替ユニット7は、通常時(電力系統5の非停電時)、特定負荷用分電盤8を主分電盤4に接続させ、電力系統5の停電時、特定負荷用分電盤8をハイブリッド型電力変換装置30に接続させる。
 特定負荷用切替ユニット7は例えば、主分電盤4と接続されている経路の電圧を監視することにより、電力系統5の停電の有無を検知することができる。なお特定負荷用切替ユニット7は、ハイブリッド型電力変換装置30の第2の制御部33により切替制御されてもよいし、エンドユーザの手動操作により切替制御されてもよい。
 特定負荷用分電盤8には特定負荷9が接続される。特定負荷9は、電力系統5の停電時に優先的にハイブリッド型電力変換装置30から電力供給を受けることができる負荷であり、一般負荷6と分けて特定負荷用分電盤8に接続される。例えば家庭用の場合、特定負荷9として、照明器具や冷蔵庫などが該当する。
 図3(a)-(c)は、直流切替ユニット10の実施例1を説明するための図である。実施例1は図3(a)に示すように、直流切替ユニット10が切替開閉器10aで構成される例である。切替開閉器10aは、エンドユーザが手動で、発電装置1の接続先を、発電装置用の電力変換装置20とハイブリッド型電力変換装置30との間で切り替えるための操作レバー10bを有する。図3(a)に示す切替開閉器10aの例では、操作レバー10bが上に倒れているとき発電装置1と発電装置用の電力変換装置20が接続され、下に倒れているとき発電装置1とハイブリッド型電力変換装置30が接続される。通常時は操作レバー10bは上に倒れている。
 図3(b)は、ハイブリッド型電力変換装置30の第2の制御部33により電力系統5の停電が検知されたときに、リモート端末装置34の表示部34aに表示される画面34aaの一例を示す図である。図3(b)に示すように停電が検知されると、発電装置1の接続先をハイブリッド型電力変換装置30に切り替えるように(具体的には、操作レバー10bを下に倒すように)エンドユーザに促すメッセージが表示される。なお、当該メッセージの表示とともに又は当該メッセージの表示に代えて、図示しないスピーカから当該メッセージを音声出力してもよい。即ち、何らかのガイダンスがエンドユーザに向けて報知されればよい。
 図3(c)は、ハイブリッド型電力変換装置30の第2の制御部33により電力系統5の復電が検知されたときに、リモート端末装置34の表示部34aに表示される画面34abの一例を示す図である。図3(c)に示すように復電が検知されると、発電装置1の接続先をハイブリッド型電力変換装置30から発電装置用の電力変換装置20に切り替えるように(具体的には、操作レバー10bを上に倒すように)エンドユーザに促すメッセージが表示される。なお、当該メッセージの表示とともに又は当該メッセージの表示に代えて、図示しないスピーカから当該メッセージを音声出力してもよい。
 図4は、直流切替ユニット10の実施例2を説明するための図である。実施例2は図4に示すように、直流切替ユニット10が電磁接触器で構成される例である。実施例2に係る電磁接触器は、C接点リレーと励磁コイルL1を含む。励磁コイルL1は、ハイブリッド型電力変換装置30の第2の制御部33により駆動される。例えば、第2の制御部33と励磁コイルL1間は、24Vの電流線で接続される。
 第2の制御部33は、電力系統5の停電を検知すると、発電装置1の接続先をハイブリッド型電力変換装置30に切り替えるように制御し、電力系統5の復電を検知すると、発電装置1の接続先を発電装置用の電力変換装置20に切り替えるように制御する。例えば、励磁コイルL1が通電状態で発電装置用の電力変換装置20に接続され、励磁コイルL1が非通電状態でハイブリッド型電力変換装置30に接続されるC接点リレーが使用されている場合、第2の制御部33は、通常時は励磁コイルL1へ電流を供給し、停電時は励磁コイルL1への電流供給を停止する。
 反対に、励磁コイルL1が通電状態でハイブリッド型電力変換装置30に接続され、励磁コイルL1が非通電状態で発電装置用の電力変換装置20に接続されるC接点リレーが使用されている場合、第2の制御部33は、通常時は励磁コイルL1への電流供給を停止し、停電時は励磁コイルL1へ電流を供給する。
 なお第2の制御部33は、直流切替ユニット10を自動制御するのではなく、エンドユーザによる操作部34bへの手動による操作をもとに、直流切替ユニット10を切替制御してもよい。また直流切替ユニット10にも制御部を設け、ハイブリッド型電力変換装置30の第2の制御部33から直流切替ユニット10の制御部に指示信号を送信することにより、発電装置1を発電装置用の電力変換装置20に接続するか、ハイブリッド型電力変換装置30に接続するかを指示してもよい。
 図5は、発電装置用の電力変換装置20の第1のDC/DCコンバータ21と第1のインバータ22の構成例を示す図である。図5には、第1のDC/DCコンバータ21が昇圧チョッパで構成される例が示されている。昇圧チョッパは、コンデンサC1、インダクタL2、スイッチング素子Q1、整流ダイオードD2及びコンデンサC2を含む。
 コンデンサC1は、発電装置1からの入力電圧を平滑化する。コンデンサC1には例えば、電解コンデンサが使用される。インダクタL2は、スイッチング素子Q1のオン/オフに応じて、発電装置1からの出力電流に基づくエネルギーの蓄積および放出を行う。整流ダイオードD2は電流の逆流を阻止する。コンデンサC2は、昇圧チョッパの出力電圧を平滑化する。
 スイッチング素子Q1は、インダクタL2と整流ダイオードD2間のノードと、ローサイド基準電位の間に接続される。スイッチング素子Q1には例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)を使用できる。還流ダイオードD1は、第1スイッチング素子Q1に逆並列に接続される。なおスイッチング素子Q1にMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)を使用してもよい。この場合、還流ダイオードD1は、ソースからドレイン方向に形成される寄生ダイオードを利用できる。スイッチング素子Q1は、第1の制御部23により生成される駆動信号に応じてオン/オフ動作する。
 図5では第1のインバータ22をフルブリッジ回路で構成する例を示している。フルブリッジ回路は、スイッチング素子Q11とスイッチング素子Q12が直列接続された第1アームと、スイッチング素子Q13とスイッチング素子Q14が直列接続された第2アームを含み、第1アームと第2アームが並列接続される。第1アームの中点と第2アームの中点から交流電力が出力される。
 スイッチング素子Q11~Q14にそれぞれ逆並列に、還流ダイオードD11~D14が接続または形成される。スイッチング素子Q11~Q14は、第1の制御部23により生成される駆動信号に応じてオン/オフ動作する。
 なお第1のインバータ22の後段には、第1のインバータ22の出力電圧および出力電流を正弦波に近づけるためのフィルタ(不図示)が設置される。
 図6は、ハイブリッド型電力変換装置30の第3のDC/DCコンバータ31bの構成例を示す図である。図6には、第3のDC/DCコンバータ31bがDAB(Dual Active Bridge)コンバータで構成される例が示されている。DABコンバータは、コンデンサC3、第1ブリッジ回路、トランスT1、インダクタL3、第2ブリッジ回路、コンデンサC4を備える。
 蓄電部2と並列にコンデンサC3が接続される。第1ブリッジ回路は、スイッチング素子Q21とスイッチング素子Q22が直列接続された第3アームと、スイッチング素子Q23とスイッチング素子Q24が直列接続された第4アームが並列接続されて構成されるフルブリッジ回路である。第1ブリッジ回路は蓄電部2及びコンデンサC3と並列接続され、第3アームの中点と第4アームの中点が、トランスT1の一次巻線の両端にそれぞれ接続される。
 第2ブリッジ回路は、スイッチング素子Q25とスイッチング素子Q26が直列接続された第5アームと、スイッチング素子Q27とスイッチング素子Q28が直列接続された第6アームが並列接続されて構成されるフルブリッジ回路である。第5アームの中点と第6アームの中点が、トランスT1の二次巻線の両端にそれぞれ接続される。第2ブリッジ回路の両端は直流バスB1に接続される。第2ブリッジ回路の両端間にはコンデンサC4が接続される。
 スイッチング素子Q21~Q28にそれぞれ逆並列に、還流ダイオードD21~D28が接続または形成される。スイッチング素子Q21~Q28は、第2の制御部33により生成される駆動信号に応じてオン/オフ動作する。
 トランスT1は、第1ブリッジ回路と第2ブリッジ回路を絶縁する絶縁トランスである。トランスT1は、一次巻線に接続される第1ブリッジ回路の出力電圧を、一次巻線と二次巻線の巻数比に応じて変換し、二次巻線に接続される第2ブリッジ回路に出力する。またトランスT1は、二次巻線に接続される第2ブリッジ回路の出力電圧を、一次巻線と二次巻線の巻数比に応じて変換し、一次巻線に接続される第1ブリッジ回路に出力する。蓄電部2の電圧が100V付近、直流バスB1の電圧が300V以上に設計されている場合、例えば、巻数比は1:3に設定される。
 二次巻線の一端と第5アームの中点との間にインダクタL3が接続される。なおインダクタL3に、二次巻線の漏れインダクタンスを使用してもよい。また、二次巻線の一端と第5アームの中点との間に、インダクタとコンデンサの直列回路で構成される共振回路が接続されてもよい。この場合、DABコンバータではなく、LLC共振コンバータとなる。
 第2の制御部33は放電時、放電電流/放電電圧が目標値になるように、スイッチング素子Q21~Q28の駆動信号の周波数、デューティ比、位相差またはデッドタイムを変更する。また第2の制御部33は充電時、充電電流/充電電圧が目標値になるように、スイッチング素子Q21~Q28の駆動信号の周波数、デューティ比、位相差またはデッドタイムを変更する。周波数、デューティ比、位相差、及びデッドタイムの内、変更対象以外のパラメータは固定値に設定する。
 ハイブリッド型電力変換装置30の第2のインバータ32は、図5に示した第1のインバータ22と同様にフルブリッジ回路で構成することができる。ハイブリッド型電力変換装置30の第2のDC/DCコンバータ31aは、図5に示した第1のDC/DCコンバータ21と同様に昇圧チョッパで構成してもよいし、図6に示した第3のDC/DCコンバータ31bと同様に、トランスT1を用いた絶縁型のDC/DCコンバータで構成してもよい。
 非絶縁型の昇圧チョッパと絶縁型の双方向DC/DCコンバータを比較すると、前者の方が素子数が少なくコストが低い。また前者の方が変換効率が高い。また発電装置1として太陽電池を使用する場合、第2のDC/DCコンバータ31aに双方向コンバータを使用する必要はない。そこで以下、第2のDC/DCコンバータ31aに昇圧チョッパを使用する例を考える。
 ハイブリッド型電力変換装置30の第2の制御部33は、電力系統5の停電中は、第2のDC/DCコンバータ31aを動作させるように制御し、電力系統5の復電を検知すると、第2のDC/DCコンバータ31aの動作を停止させる。
 太陽電池モジュールは、透光基板上に光電変換層が形成されて構成されるものが多いが、透光基板に安価なソーダ石灰ガラスが使用される場合がある。ガラスは絶縁性を有しているが、高温多湿の環境下では、著しく抵抗が下がる場合がある。その場合、基板からフレームにリーク電流が流れることがある。
 太陽電池とハイブリッド型電力変換装置30の第2のDC/DCコンバータ31aが導通した状態でハイブリッド型電力変換装置30が系統連系運転を行っている場合において、太陽電池に上記リーク電流が生じると、ハイブリッド型電力変換装置30が直流地絡を検出して運転を停止させる可能性がある。上述したように直流切替ユニット10に、手動切替の切替開閉器10aが使用されている場合、太陽電池と第2のDC/DCコンバータ31aが導通した状態で、ハイブリッド型電力変換装置30が系統連系運転を行う事態も発生し得る。
 これに対して、第2の制御部33が系統連系運転時に、第2のDC/DCコンバータ31aの動作を停止させることにより、直流地絡の検出による運転停止を防止することができる。なお第2のDC/DCコンバータ31aに図5に示した昇圧チョッパを用いても、昇圧チョッパの入力電圧より直流バスの電圧の方が高いため、昇圧チョッパの停止中に整流ダイオードD2を介して、第2のインバータ32や第3のDC/DCコンバータ31bに電流が流れ込むことはない。
 図7は、太陽電池と電力変換システム3の接続例1を示す図である。接続例1は、太陽電池用の電力変換装置20に集中型/単一型のパワーコンディショナが使用される場合の例である。接続例1では太陽電池は、複数の太陽電池ストリングを有する。各太陽電池ストリングは、直列接続された複数の太陽電池モジュールを有する。各太陽電池モジュールは、直並列接続された複数の太陽電池セルを含むパネルで構成される。
 図7では太陽電池は、3つの太陽電池ストリングで構成され、第1~第3の太陽電池ストリングは、直列接続された3つの太陽電池モジュール1a~1c、1d~1f、1g~1iでそれぞれ構成される。第1~第3の太陽電池ストリングの出力は接続箱40で1つにまとめられる。接続箱40は、第1~第3の太陽電池ストリングの出力電力を合成して出力する。接続例1では、接続箱40の出力側に直流切替ユニット10が接続される。即ち、既設の太陽光発電システムの接続箱40と太陽電池用の電力変換装置20との間に、直流切替ユニット10が事後的に挿入される。
 図8は、太陽電池と電力変換システム3の接続例2を示す図である。接続例2も、太陽電池用の電力変換装置20に集中型/単一型のパワーコンディショナが使用される場合の例である。複数の太陽電池ストリングの1つ(図8では第3の太陽電池ストリング)と、接続箱40との間を接続する経路に、直流切替ユニット10が挿入される。直流切替ユニット10は、第3の太陽電池ストリングの接続先を、接続箱40とハイブリッド型電力変換装置30との間で切り替える。
 図9は、太陽電池と電力変換システム3の接続例3を示す図である。接続例3も、太陽電池用の電力変換装置20に集中型/単一型のパワーコンディショナが使用される場合の例である。複数の太陽電池ストリング(図9では第2の太陽電池ストリング、第3の太陽電池ストリング)と、接続箱40との間を接続する複数の経路に、直流切替ユニット10c、10dがそれぞれ挿入される。第1の直流切替ユニット10cは、第2の太陽電池ストリングの接続先を、接続箱40とハイブリッド型電力変換装置30との間で切り替える。第2の直流切替ユニット10dは、第3の太陽電池ストリングの接続先を、接続箱40とハイブリッド型電力変換装置30との間で切り替える。接続例3では、ハイブリッド型電力変換装置30の直流バスB1に、蓄電部2用の第3のDC/DCコンバータ31b以外に、複数のDC/DCコンバータが接続されている必要がある。
 図10は、太陽電池と電力変換システム3の接続例4を示す図である。接続例4は、太陽電池用の電力変換装置20にマルチストリング型のパワーコンディショナが使用される場合の例である。太陽電池用の電力変換装置20は、複数の太陽電池ストリングにそれぞれ接続される複数のDC/DCコンバータを有する。複数のDC/DCコンバータは、ハイブリッド型電力変換装置30のように直流バスに対して並列に接続される。マルチストリング型では、接続箱40が設けられず、各太陽電池ストリングの出力電力が電力変換装置20に直接入力される。
 複数の太陽電池ストリングの1つ(図10では第3の太陽電池ストリング)と、太陽電池用の電力変換装置20との間を接続する経路に、直流切替ユニット10が挿入される。直流切替ユニット10は、第3の太陽電池ストリングの接続先を、太陽電池用の電力変換装置20とハイブリッド型電力変換装置30との間で切り替える。
 図11は、太陽電池と電力変換システム3の接続例5を示す図である。接続例5も、太陽電池用の電力変換装置20にマルチストリング型のパワーコンディショナが使用される場合の例である。複数の太陽電池ストリング(図11では第2の太陽電池ストリング、第3の太陽電池ストリング)と、太陽電池用の電力変換装置20との間を接続する複数の経路に、直流切替ユニット10c、10dがそれぞれ挿入される。第1の直流切替ユニット10cは、第2の太陽電池ストリングの接続先を、太陽電池用の電力変換装置20とハイブリッド型電力変換装置30との間で切り替える。第2の直流切替ユニット10dは、第3の太陽電池ストリングの接続先を、太陽電池用の電力変換装置20とハイブリッド型電力変換装置30との間で切り替える。接続例5では、ハイブリッド型電力変換装置30の直流バスB1に、蓄電部2用の第3のDC/DCコンバータ31b以外に、複数のDC/DCコンバータが接続されている必要がある。
 以上説明したように本実施の形態によれば、直流切替ユニット10を設けて、発電装置1を、発電装置用の電力変換装置20とハイブリッド型電力変換装置30の一方に選択的に接続することにより、発電装置用の電力変換装置20とハイブリッド型電力変換装置30による発電装置1の出力に対する電圧制御が競合することを防止することができる。従って、発電装置1に所望の動作をさせることができる。
 また、ハイブリッド型電力変換装置30に、特別なパワーコンディショナを用いることなく、太陽光発電システムに蓄電システムを後付けすることが可能である。発電装置用の電力変換装置20とハイブリッド型電力変換装置30間で基本的に通信する必要はなく、両者間を通信線で接続する必要はない。また、ハイブリッド型電力変換装置30の第2のDC/DCコンバータ31aに一般的な非絶縁型の昇圧チョッパを使用することができ、絶縁型のDC/DCコンバータを使用する場合と比較して、コスト上昇を抑制することができる。また変換効率の低下も抑制することができる。
 上記図3(a)-(c)に示したように、直流切替ユニット10が切替開閉器10aで構成される場合、エンドユーザが任意のタイミングで発電装置1の接続先を、発電装置用の電力変換装置20とハイブリッド型電力変換装置30との間で切り替えることが可能となる。
 上記図4に示したように、直流切替ユニット10が、ハイブリッド型電力変換装置30から駆動可能な電磁接触器で構成される場合、発電装置1の接続先を自動で切り替えることができる。従って、エンドユーザが直流切替ユニット10の場所を探す手間や取扱説明書を見直す手間を省くことができる。
 停電発生時に、リモート端末装置34に直流切替ユニット10の切替を促す表示を行うことにより、エンドユーザに直流切替ユニット10の切替操作に関する注意を喚起させることができる。また停電復旧時に、リモート端末装置34に直流切替ユニット10の切替を元に戻すことを促す表示を行うことにより、直流切替ユニット10の戻し忘れを防止することができる。これにより通常時は、発電装置1の出力電力を発電装置用の電力変換装置20に供給することができる。
 ハイブリッド型電力変換装置30は停電検知機能を備え、通常時(非停電時)には、第2のDC/DCコンバータ31aの動作を停止させる。これにより、直流切替ユニット10の戻し忘れがあったとしても、系統連系時に、発電装置1の発電電力がハイブリッド型電力変換装置30に供給されるという誤った使用方法を防止することができる。また、直流地絡の検出による運転停止も防止することができる。
 図7に示した接続例1を用いた場合、太陽電池モジュールが複数枚設置された発電電力が大きな太陽光発電システムでも、太陽電池モジュールの接続先を太陽電池用の電力変換装置20とハイブリッド型電力変換装置30との間で切り替えることができる。
 図8に示した接続例2を用いた場合、複数の太陽電池ストリングの出力が結合される前に直流切替ユニット10を配置することで、直流切替ユニット10を流れる電流が小さくなる。従って、小型の直流切替ユニット10を採用することが可能になる。
 図9に示した接続例3を用いた場合、複数の太陽電池ストリングの出力をハイブリッド型電力変換装置30に供給することができるため、停電時に使用できる電力が大きくなる。また、複数の太陽電池ストリングの出力をハイブリッド型電力変換装置30に供給することができるため、東向きと西向きに別々の太陽電池ストリングを設置しているシステムにおいて、時間帯に依らずに朝方でも夕方でも、一定電力以上の発電電力をハイブリッド型電力変換装置30に供給することができる。
 図10に示した接続例4を用いた場合、マルチストリング型のパワーコンディショナを採用した太陽光発電システムに適用することができる。
 図11に示した接続例5を用いた場合、マルチストリング型のパワーコンディショナを採用した太陽光発電システムに適用することができるとともに、接続例3と同様の効果を奏する。
 以上、本開示を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わ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開示の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
 上述の実施の形態では、一般負荷6と特定負荷9を分ける例を説明したが、一般負荷6だけのシステム構成であってもよい。この場合、特定負荷用切替ユニット7及び特定負荷用分電盤8は不要であり、自立運転時もハイブリッド型電力変換装置30から主分電盤4に電力が供給される。この場合であっても、電力系統5の停電時に発電装置1の発電電力が、発電装置用の電力変換装置20ではなくハイブリッド型電力変換装置30に供給されることにより、発電電力を効率的に使用することができる。発電装置1の発電電力が一般負荷6の消費電力より小さい場合、前者では発電電力の少なくとも一部を破棄することになるが、後者では蓄電部2に充電することができ、発電電力を効率的に使用することができる。
 上述の実施の形態では、発電装置1を直流切替ユニット10を介してハイブリッド型電力変換装置30に接続可能な例を説明したが、発電装置1の代わりにEVまたはPHEVに搭載される車載電池が、蓄電部2以外の直流電源としてハイブリッド型電力変換装置30に接続可能な構成であってもよい。この場合、電力変換装置20はEV/PHEV用のパワーコンディショナとなる。
 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。
[項目1]
 直流電源(1)の接続先を、第1の電力変換装置(20)と第2の電力変換装置(30)との間で切り替える切替ユニット(10)と、
 前記第2の電力変換装置(30)と、
 を備え、
 前記第1の電力変換装置(20)は、
 前記直流電源(1)と接続可能な第1のDC/DCコンバータ(21)と、
 前記第1のDC/DCコンバータ(21)が接続された直流バスと、分電盤(4)との間に接続された第1のインバータ(22)と、を有し、
 前記第2の電力変換装置(30)は、
 前記直流電源(1)と接続可能な第2のDC/DCコンバータ(31a)と、
 蓄電部(2)と接続された第3のDC/DCコンバータ(31b)と、
 前記第2のDC/DCコンバータ及び前記第3のDC/DCコンバータ(31b)が接続された直流バス(B1)と、分電盤(4/8)との間に接続された第2のインバータ(32)と、を有し、
 前記切替ユニット(10)は、電力系統(5)が停電していないとき前記直流電源(1)と前記第1の電力変換装置(20)を接続させ、前記電力系統(5)が停電しているとき前記直流電源(1)と前記第2の電力変換装置(30)を接続させることを特徴とする電力変換システム(3)。
 これによれば、直流電源(1)の出力に対する第1の電力変換装置(20)と第2の電力変換装置(30)の制御が競合することがなく、直流電源(1)に所望の動作をさせることができる。
[項目2]
 前記直流電源(1)の接続先を、前記第1の電力変換装置(20)と前記第2の電力変換装置(30)との間で手動で切り替えるための操作部(10b)をさらに備えることを特徴とする項目1に記載の電力変換システム(3)。
 これによれば、エンドユーザが任意に直流電源(1)の接続先を切り替えることができる。
[項目3]
 前記第2の電力変換装置(30)は、報知部(34a)をさらに有し、
 前記報知部(34a)は、前記電力系統(5)が停電した際に、前記直流電源(1)の接続先を前記第2の電力変換装置(30)に切り替えることを促す情報を報知することを特徴とする項目2に記載の電力変換システム(3)。
 これによれば、停電発生時に切替ユニット(10)の操作に関して、エンドユーザに注意を喚起することができる。
[項目4]
 前記報知部(34a)は、前記電力系統(5)が復電した際に、前記直流電源(1)の接続先を前記第1の電力変換装置(20)に切り替えることを促す情報を報知することを特徴とする項目3に記載の電力変換システム(3)。
 これによれば、停電復旧時に切替ユニット(10)の操作に関して、エンドユーザに注意を喚起することができる。
[項目5]
 前記第2の電力変換装置(30)は、制御部(33)をさらに有し、
 前記制御部(33)は、前記電力系統(5)の停電を検知すると、前記直流電源(1)の接続先を前記第2の電力変換装置(30)に切り替えるように制御し、前記電力系統(5)の復電を検知すると、前記直流電源(1)の接続先を前記第1の電力変換装置(20)に切り替えるように制御することを特徴とする項目1に記載の電力変換システム(3)。
 これによれば、切替ユニット(10)を自動で切り替えることができ、エンドユーザの手間を軽減することができる。
[項目6]
 前記第2のDC/DCコンバータ(31a)は、前記電力系統(5)が停電しているとき動作し、前記電力系統(5)が停電していないとき停止することを項目1から5のいずれか1項に記載の電力変換システム(3)。
 これによれば、通常時に直流電源(1)から第2の電力変換装置(30)に電流が流入することを防止することができる。
[項目7]
 前記直流電源(1)は、太陽電池であることを特徴とする項目1から6のいずれか1項に記載の電力変換システム(3)。
 これによれば、太陽電池の接続先を停電の有無に応じて、第1の電力変換装置(20)と第2の電力変換装置(30)との間で切り替えることができる。
[項目8]
 前記太陽電池は、複数の太陽電池ストリングを含み、
 前記複数の太陽電池ストリングの出力をまとめる接続箱(40)の出力側に前記切替ユニット(10)が接続されることを特徴とする項目7に記載の電力変換システム(3)。
 これによれば、集中型/単一型の太陽光発電システムに蓄電システムを後付けした際に、太陽電池から大きな電力を第2の電力変換装置(30)に供給することができる。
[項目9]
 前記太陽電池は、複数の太陽電池ストリングを含み、
 前記複数の太陽電池ストリングの出力をまとめて前記第1の電力変換装置(20)に出力するための接続箱(40)と、前記複数の太陽電池ストリングの少なくとも1つとの間を接続する少なくとも1つの経路のそれぞれに前記切替ユニット(10)が介在することを特徴とする項目7に記載の電力変換システム(3)。
 これによれば、集中型/単一型の太陽光発電システムに蓄電システムを後付けした際に、太陽電池から、第2の電力変換装置(30)の仕様等に応じた所望の電力を第2の電力変換装置(30)に供給することができる。
[項目10]
 前記太陽電池は、複数の太陽電池ストリングを含み、
 前記第1の電力変換装置(20)は、マルチストリング型の電力変換装置であり、
 前記複数の太陽電池ストリングと、前記第1の電力変換装置(20)との間を接続する複数の経路の少なくとも1つにそれぞれ前記切替ユニット(10)が介在することを特徴とする項目7に記載の電力変換システム(3)。
 これによれば、マルチストリング型の太陽光発電システムに蓄電システムを後付けした際に、太陽電池から、第2の電力変換装置(30)の仕様等に応じた所望の電力を第2の電力変換装置(30)に供給することができる。
[項目11]
 第1端子に直流電源(1)が接続され、第2端子に第1の電力変換装置(20)が接続され、第3端子に第2の電力変換装置(30)が接続される切替ユニット(10)であって、
 前記第1の電力変換装置(20)は、
 前記直流電源(1)と接続可能な第1のDC/DCコンバータ(21)と、
 前記第1のDC/DCコンバータ(21)が接続された直流バスと、分電盤(4)との間に接続された第1のインバータ(22)と、を有し、
 前記第2の電力変換装置(30)は、
 前記直流電源(1)と接続可能な第2のDC/DCコンバータ(31a)と、
 蓄電部(2)と接続された第3のDC/DCコンバータ(31b)と、
 前記第2のDC/DCコンバータ(31a)及び前記第3のDC/DCコンバータ(31b)が接続された直流バス(B1)と、分電盤(4/8)との間に接続された第2のインバータ(32)と、を有し、
 電力系統(5)が停電していないとき前記直流電源(1)と前記第1の電力変換装置(20)を接続させ、前記電力系統(5)が停電しているとき前記直流電源(1)と前記第2の電力変換装置(30)を接続させることを特徴とする切替ユニット(10)。
 これによれば、直流電源(1)の出力に対する第1の電力変換装置(20)と第2の電力変換装置(30)の制御が競合することがなく、直流電源(1)に所望の動作をさせることができる。
 本開示は、太陽光発電システムに利用可能である。
 1 発電装置、 1a,1i 太陽電池モジュール、 2 蓄電部、 3 電力変換システム、 4 主分電盤、 5 電力系統、 6 一般負荷、 7 特定負荷用切替ユニット、 8 特定負荷用分電盤、 9 特定負荷、 10 直流切替ユニット、 10a 切替開閉器、 10b 操作レバー、 20 電力変換装置、 21 第1のDC/DCコンバータ、 22 第1のインバータ、 23 第1の制御部、 30 ハイブリッド型電力変換装置、 31a 第2のDC/DCコンバータ、 31b 第3のDC/DCコンバータ、 32 第2のインバータ、 33 第2の制御部、 RY1 系統連系リレー、 RY2 自立リレー、 34 リモート端末装置、 34a 表示部、 34b 操作部、 B1 直流バス、 40 接続箱。

Claims (11)

  1.  直流電源の接続先を、第1の電力変換装置と第2の電力変換装置との間で切り替える切替ユニットと、
     前記第2の電力変換装置と、
     を備え、
     前記第1の電力変換装置は、
     前記直流電源と接続可能な第1のDC/DCコンバータと、
     前記第1のDC/DCコンバータが接続された直流バスと、分電盤との間に接続された第1のインバータと、を有し、
     前記第2の電力変換装置は、
     前記直流電源と接続可能な第2のDC/DCコンバータと、
     蓄電部と接続された第3のDC/DCコンバータと、
     前記第2のDC/DCコンバータ及び前記第3のDC/DCコンバータが接続された直流バスと、分電盤との間に接続された第2のインバータと、を有し、
     前記切替ユニットは、電力系統が停電していないとき前記直流電源と前記第1の電力変換装置を接続させ、前記電力系統が停電しているとき前記直流電源と前記第2の電力変換装置を接続させることを特徴とする電力変換システム。
  2.  前記直流電源の接続先を、前記第1の電力変換装置と前記第2の電力変換装置との間で手動で切り替えるための操作部をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の電力変換システム。
  3.  前記第2の電力変換装置は、報知部をさらに有し、
     前記報知部は、前記電力系統が停電した際に、前記直流電源の接続先を前記第2の電力変換装置に切り替えることを促す情報を報知することを特徴とする請求項2に記載の電力変換システム。
  4.  前記報知部は、前記電力系統が復電した際に、前記直流電源の接続先を前記第1の電力変換装置に切り替えることを促す情報を報知することを特徴とする請求項3に記載の電力変換システム。
  5.  前記第2の電力変換装置は、制御部をさらに有し、
     前記制御部は、前記電力系統の停電を検知すると、前記直流電源の接続先を前記第2の電力変換装置に切り替えるように制御し、前記電力系統の復電を検知すると、前記直流電源の接続先を前記第1の電力変換装置に切り替えるように制御することを特徴とする請求項1に記載の電力変換システム。
  6.  前記第2のDC/DCコンバータは、前記電力系統が停電しているとき動作し、前記電力系統が停電していないとき停止することを請求項1から5のいずれか1項に記載の電力変換システム。
  7.  前記直流電源は、太陽電池であることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の電力変換システム。
  8.  前記太陽電池は、複数の太陽電池ストリングを含み、
     前記複数の太陽電池ストリングの出力をまとめる接続箱の出力側に前記切替ユニットが接続されることを特徴とする請求項7に記載の電力変換システム。
  9.  前記太陽電池は、複数の太陽電池ストリングを含み、
     前記複数の太陽電池ストリングの出力をまとめて前記第1の電力変換装置に出力するための接続箱と、前記複数の太陽電池ストリングの少なくとも1つとの間を接続する少なくとも1つの経路のそれぞれに前記切替ユニットが介在することを特徴とする請求項7に記載の電力変換システム。
  10.  前記太陽電池は、複数の太陽電池ストリングを含み、
     前記第1の電力変換装置は、マルチストリング型の電力変換装置であり、
     前記複数の太陽電池ストリングと、前記第1の電力変換装置との間を接続する複数の経路の少なくとも1つにそれぞれ前記切替ユニットが介在することを特徴とする請求項7に記載の電力変換システム。
  11.  第1端子に直流電源が接続され、第2端子に第1の電力変換装置が接続され、第3端子に第2の電力変換装置が接続される切替ユニットであって、
     前記第1の電力変換装置は、
     前記直流電源と接続可能な第1のDC/DCコンバータと、
     前記第1のDC/DCコンバータが接続された直流バスと、分電盤との間に接続された第1のインバータと、を有し、
     前記第2の電力変換装置は、
     前記直流電源と接続可能な第2のDC/DCコンバータと、
     蓄電部と接続された第3のDC/DCコンバータと、
     前記第2のDC/DCコンバータ及び前記第3のDC/DCコンバータが接続された直流バスと、分電盤との間に接続された第2のインバータと、を有し、
     電力系統が停電していないとき前記直流電源と前記第1の電力変換装置を接続させ、前記電力系統が停電しているとき前記直流電源と前記第2の電力変換装置を接続させることを特徴とする切替ユニット。
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