WO2022074803A1 - 電力変換装置 - Google Patents

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義大 多和田
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東芝三菱電機産業システム株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Definitions

  • the present invention relates to a power conversion device.
  • a power conversion device equipped with an inverter that converts DC power supplied from a DC power source such as a solar cell or a battery into AC power based on a PWM (Pulse Width Modulation) signal is known. Further, a power supply system in which a DC electric circuit between a solar cell module and a power conversion device is grounded via a switch is known (see, for example, Patent Document 1).
  • the contactor In a power conversion device equipped with an inverter linked to the power system, when the power of the contactor arranged on the DC side of the inverter is taken from the AC side system, the contactor is closed when the AC side system is disturbed. The voltage to keep the voltage cannot be maintained, and the contactor may open.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and even if there is a difference between the DC input voltage and the DC voltage on the inverter side due to the disturbance in the system on the AC side, the AC side It is an object of the present invention to provide a power conversion device capable of improving the responsiveness of returning to normal operation after resolving the disturbance of the system.
  • the power conversion device is charged by a power conversion circuit that converts DC power supplied from a DC power source into AC power based on a PWM signal, and a DC voltage that appears on the DC side of the power conversion circuit.
  • the DC capacitor and the power supplied from the system on the AC side of the power conversion circuit open and close the DC capacitor and the power conversion circuit so as to supply and cut the DC power from the DC power supply.
  • the contactor, the first DC voltage control unit that holds the last output command value while controlling the DC voltage used as the reference of the PWM signal by outputting the command value, and the DC voltage of the DC power supply.
  • a second DC voltage control unit that controls the DC voltage used as a reference for the PWM signal by outputting a command value so as to reduce the difference from the DC voltage appearing on the DC side of the power conversion circuit, and the first.
  • a switch for switching to select and output either the command value output or held by the DC voltage control unit or the command value output by the second DC voltage control unit, opening the contactor, and power conversion. Select the detection unit that detects the recovery from the voltage disturbance in the system on the AC side of the circuit, and the command value output by the second DC voltage control unit when the detection unit detects the opening of the contactor. When the detection unit detects a recovery from the voltage disturbance, the switching control of the switch is controlled so that the command value held by the first DC voltage control unit is selected and output. It is characterized by having a control unit.
  • the responsiveness to return to normal operation after the disturbance in the AC side system is eliminated is enhanced. be able to.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a power conversion device 10 according to an embodiment.
  • the power conversion device 10 is provided between the DC power supply 11 and the power grid 12, and converts the DC power into three-phase AC power.
  • the DC power supply 11 is, for example, a solar cell module or the like.
  • the power grid 12 is also generally referred to as a power system.
  • the power system is a system for supplying electric power to a consumer's power receiving equipment, and it is assumed that, for example, an unspecified load is connected.
  • the power system is a system that integrates power generation, substation, power transmission, and distribution.
  • the power conversion device 10 has a DC side contactor 13, a DC capacitor 14, a power conversion circuit 15, an AC reactor 16a, an AC capacitor 16b, and an AC side contactor 17. Further, the power conversion device 10 includes an instrument transformer (CT) 51, an instrument transformer (VT) 52, an instrument transformer (CT) 53, an instrument transformer (VT) 54, and the like. It is equipped with an instrument transformer (CT) 55.
  • CT instrument transformer
  • the power conversion device 10 includes an MPPT control unit 18, a first subtractor 19, a second subtractor 20, a first control unit (first DC voltage control unit) 21, and a second control unit (second control unit).
  • switching control unit 30 a switching control unit 30.
  • the power conversion device 10 includes a phase synchronization circuit (PLL circuit) 40, a determination unit 41, a second coordinate conversion unit 42, a third coordinate conversion unit 43, and a power control unit 44.
  • PLL circuit phase synchronization circuit
  • the contactor 13 opens and closes the DC capacitor 14 and the power conversion circuit 15 so as to supply and cut off the DC power from the DC power supply 11 by the power supplied from the system on the AC side of the power conversion circuit 15.
  • the DC capacitor 14 is arranged so as to be charged by the DC voltage appearing on the DC side of the power conversion circuit 15.
  • the power conversion circuit 15 is interposed between the DC power supply 11 and the power grid 12, and forms a series circuit together with these. Then, the power conversion circuit 15 converts the DC power supplied from the DC power supply 11 into AC power based on the PWM signal (described later). The DC end of the power conversion circuit 15 is connected to the contactor 13.
  • the power conversion circuit 15 may be, for example, a three-phase voltage type inverter circuit including a plurality of semiconductor switching elements.
  • the power conversion circuit 15 outputs the first AC output current and the first AC output voltage by converting the DC input power from the DC power supply 11.
  • this first AC output current is also referred to as “inverter output current i AC "
  • this first AC output voltage is also referred to as “inverter output voltage VAC”.
  • the AC reactor 16a and the AC capacitor 16b are LC filter circuits connected in an L shape, and are provided between the power conversion circuit 15 and the contactor 17.
  • the AC reactor 16a and the AC capacitor 16b are described in a simplified manner, but in reality, the output wiring for three phases extends on the output side of the power conversion circuit 15. That is, in reality, a pair of an AC reactor 16a and an AC capacitor 16b is provided for each of the output wirings for the three phases.
  • the AC reactor 16a is connected in series to the AC end of the power conversion circuit 15.
  • the first end of the contactor 17 is connected to the AC reactor 16a.
  • the second end of the contactor 17 is connected to the power grid 12.
  • the first end of the AC capacitor 16b is connected to a wiring (for example, a bus bar) connecting the AC reactor 16a and the contactor 17.
  • the AC reactor 16a and the AC capacitor 16b filter the first AC output current (that is, the inverter output current i AC ) and the first AC output voltage (that is, the inverter output voltage V AC ).
  • the AC reactor 16a and the AC capacitor 16b generate a second AC output current and a second AC output voltage.
  • this second AC output current is also referred to as “AC output current i out "
  • this second AC output voltage is also referred to as "AC output voltage V out ".
  • the AC output current i out is a current flowing through the connection point between the AC reactor 16a and the AC capacitor 16b.
  • the AC output voltage V out is a voltage applied to the AC capacitor 16b.
  • the instrument transformer (CT) 51 converts the direct current i DC into a value for the instrument.
  • the direct current i DC is a current flowing between the direct current power supply 11 and the power conversion circuit 15.
  • the voltage transformer (VT) 52 converts the direct current voltage VDC into a value for the instrument.
  • the DC voltage V DC is a voltage between the DC power supply 11 and the power conversion circuit 15, and is the voltage of the DC capacitor 14.
  • the instrument transformer (CT) 53 converts the inverter output current i AC into a value for the instrument.
  • the inverter output current i AC is a three-phase AC output current that flows between the power conversion circuit 15 and the AC reactor 16a.
  • the instrument transformer (VT) 54 converts the AC output voltage V out into a value for the instrument.
  • the instrument transformer (CT) 55 converts the alternating current output current i out into a value for the instrument.
  • a direct current i DC and a direct current voltage V DC are input to the MPPT control unit 18.
  • the MPPT control unit 18 takes out the maximum DC power from the DC power supply 11 by MPPT control.
  • the first subtractor 19 calculates the difference between the command value V * DC output by the MPPT control unit 18 and the DC voltage VDC .
  • the second subtractor 20 calculates the difference between the DC voltage of the DC power supply 11 and the DC voltage appearing on the DC side of the power conversion circuit 15 based on the DC current i DC and the DC voltage V DC .
  • the first control unit 21 performs DC voltage control based on the subtraction result of the first subtractor 19. For example, the first control unit 21 controls the DC voltage used as a reference for the PWM signal (described later) output by the PWM drive circuit 28 by outputting a command value, and holds the last output command value. 1 DC voltage control unit.
  • the second control unit 22 performs DC voltage control based on the subtraction result of the second subtractor 20.
  • the second control unit 22 uses a DC voltage as a reference for the PWM signal (described later) so as to reduce the difference between the DC voltage of the DC power supply 11 and the DC voltage appearing on the DC side of the power conversion circuit 15. It is a second DC voltage control unit that controls by outputting a command value.
  • the switch 23 selects and outputs either the command value output or held by the first control unit 21 or the command value output by the second control unit 22 according to the control of the switching control unit 30 described later. Switch to.
  • the first adder 24 adds the output value of the switch 23 and the d-axis current command value i * d .
  • the d-axis current command value i * d is a command value output by the power control unit 44, which will be described later.
  • the first coordinate conversion unit 25 performs a dq-axis / abc-axis conversion, that is, a coordinate conversion from two phases to three phases.
  • the first coordinate conversion unit 25 calculates the inverter current command value i * AC based on the addition result of the first adder 24 and the q-axis current command value i * q .
  • the q-axis current command value i * q is a command value output by the power control unit 44, which will be described later.
  • the third subtractor 26 calculates the difference between the inverter current command value i * AC and the inverter output current i AC .
  • the current control unit 27 calculates the current command value based on the output of the third subtractor 26.
  • the PWM drive circuit 28 generates a pulse width modulation signal (PWM signal) according to the current command value of the current control unit 27.
  • PWM signal pulse width modulation signal
  • the PWM drive circuit 28 transmits this PWM signal to the power conversion circuit 15 as a drive signal of the semiconductor switching element.
  • the detection unit 29 detects the opening of the contactor 13 and the recovery from the voltage disturbance in the system on the AC side of the power conversion circuit 15, and outputs the detection result to the switching control unit 30.
  • the detection unit 29 may detect whether or not the recovery from the voltage disturbance in the system on the AC side of the power conversion circuit 15 is completed, for example, according to the operation of the contactor 13, or other information. It may be detected based on. For example, the detection unit 29 may detect that the voltage in the system on the AC side of the power conversion circuit 15 has recovered from the disturbance when the contactor 13 is detected to be closed. Further, the detection unit 29 may directly detect the information based on the voltage change in the system on the AC side of the power conversion circuit 15 and detect that the voltage has recovered from the disturbance.
  • the switching control unit 30 selects and outputs the command value output by the second control unit 22, and the detection unit 29 detects the recovery from the voltage disturbance. If so, the switching of the switch 23 is controlled so that the command value held by the first control unit 21 is selected and output.
  • the phase-locked loop 40 outputs the phase command value ⁇ * based on the phase of the AC output voltage V out .
  • the determination unit 41 determines whether or not the AC output voltage V out is equal to or higher than a predetermined threshold value. That is, the determination unit 41 may determine whether or not the voltage in the system on the AC side of the power conversion circuit 15 has recovered from the disturbance.
  • the second coordinate conversion unit 42 performs abc-axis / dq-axis conversion, that is, conversion from three-phase to two-phase. As a result, the second coordinate conversion unit 42 calculates the d-axis output voltage V d and the q-axis output voltage V q from the AC output voltage V out .
  • the third coordinate conversion unit 43 performs abc-axis / dq-axis conversion, that is, conversion from three-phase to two-phase. As a result, the third coordinate conversion unit 43 calculates the d -axis output current id and the q-axis output current i q from the AC output current i out .
  • the power control unit 44 is based on the determination result of the determination unit 41, the calculated values V d and V q of the second coordinate conversion unit 42, and the calculated values id and i q of the third coordinate conversion unit 43. , The d-axis current command value i * d and the q-axis current command value i * q are calculated.
  • the power conversion device 10 selects and outputs the command value output by the second control unit 22, and the detection unit 29 selects and outputs the command value from the voltage disturbance.
  • the switching of the switch 23 is controlled so that the command value held by the first control unit 21 is selected and output. Therefore, the DC input voltage is caused by the disturbance in the AC side system. Even if there is a difference between the DC voltage on the AC side and the DC voltage on the AC side, it is possible to improve the responsiveness to return to normal operation after the disturbance of the AC side system is eliminated.
  • the detection unit 29 detects the opening / closing of the contactor 13, and the switching control unit 30 controls the switch 23 according to the detection result of the detection unit 29 to maintain the contact of the contactor 13. It is possible to eliminate the need for a power failure compensation circuit or the like.
  • the DC power supply 11 may be, for example, a power source of either a solar cell panel or a storage battery, or may include both power sources.
  • the storage battery may include various known secondary batteries or fuel cells.
  • the wind power generator and the AC / DC converter device may be the DC power source 11.
  • the DC power source 11 may be various renewable energy power generation devices.
  • each function of the control performed by the power conversion device 10 may be partially or wholly configured by hardware such as PLD (Programmable Logic Device) or FPGA (Field Programmable Gate Array), or may be configured by hardware such as CPU. May be configured as a program to be executed by.
  • hardware such as PLD (Programmable Logic Device) or FPGA (Field Programmable Gate Array)
  • control performed by the power conversion device 10 according to the present invention can be realized by using a computer and a program, and the program can be recorded on a storage medium or provided through a network.

Abstract

第１直流電圧制御部が出力又は保持した指令値と、第２直流電圧制御部が出力した指令値のいずれかを選択して出力するように切り替えるスイッチと、コンタクタの開放、及び電力変換回路の交流側の系統における電圧の擾乱からの復帰を検出する検出部と、検出部がコンタクタの開放を検出した場合には、第２直流電圧制御部が出力した指令値を選択して出力し、検出部が電圧の擾乱からの復帰を検出した場合には、第１直流電圧制御部が保持した指令値を選択して出力するように、スイッチの切り替えを制御する切替制御部とを有する。

Description

電力変換装置
　本発明は、電力変換装置に関する。
　太陽電池やバッテリなどの直流電源から供給される直流電力をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号に基づいて交流電力に変換するインバータを備えた電力変換装置が知られている。また、太陽電池モジュールと電力変換装置との間の直流電路が開閉器を介して接地されている電源システムは公知である（例えば特許文献１参照）。
国際公開第２０１８／２３５２７８号
　電力系統に連係するインバータを備えた電力変換装置においては、インバータの直流側に配置されるコンタクタの電源を交流側の系統からとる場合、交流側の系統に擾乱が発生すると、コンタクタを閉じた状態に保つための電圧を維持することができず、コンタクタが開放してしまうことがある。
　交流側の系統に擾乱が発生したためにコンタクタが開放した場合、インバータの直流電圧を維持するために、インバータの直流側に現れる直流電圧により充電される直流キャパシタを系統側から充電する必要がある。
　また、交流側の系統が擾乱から復帰した後には、急速にインバータの出力を充電モードから放電モードに切り替える必要がある。
　しかしながら、従来のＭＭＰＴ（Maximum power point tracking）制御などを用いた復帰処理方法では、系統連系規定に規定された復帰時間内に出力を正常状態へ復帰させることができないという問題があった。
　本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、交流側の系統に擾乱が発生したために直流入力電圧とインバータ側の直流電圧とに差が生じても、交流側の系統の擾乱解消後に正常運転へ復帰させる応答性を高めることができる電力変換装置を提供することを目的とする。
　本発明の一態様にかかる電力変換装置は、直流電源から供給される直流電力をＰＷＭ信号に基づいて交流電力に変換する電力変換回路と、前記電力変換回路の直流側に現れる直流電圧により充電される直流キャパシタと、前記電力変換回路の交流側の系統から供給される電力により、前記直流キャパシタ及び前記電力変換回路に対して、前記直流電源からの直流電力の供給及び遮断を行うように開閉するコンタクタと、前記ＰＷＭ信号の基準に用いる直流電圧を、指令値を出力することにより制御しつつ、出力した最後の指令値を保持する第１直流電圧制御部と、前記直流電源の直流電圧と、前記電力変換回路の直流側に現れる直流電圧との差を小さくするように、前記ＰＷＭ信号の基準に用いる直流電圧を、指令値を出力することにより制御する第２直流電圧制御部と、前記第１直流電圧制御部が出力又は保持した指令値と、前記第２直流電圧制御部が出力した指令値のいずれかを選択して出力するように切り替えるスイッチと、前記コンタクタの開放、及び前記電力変換回路の交流側の系統における電圧の擾乱からの復帰を検出する検出部と、前記検出部が前記コンタクタの開放を検出した場合には、前記第２直流電圧制御部が出力した指令値を選択して出力し、前記検出部が電圧の擾乱からの復帰を検出した場合には、前記第１直流電圧制御部が保持した指令値を選択して出力するように、前記スイッチの切り替えを制御する切替制御部とを有することを特徴とする。
　本発明によれば、交流側の系統に擾乱が発生したために直流入力電圧とインバータ側の直流電圧とに差が生じても、交流側の系統の擾乱解消後に正常運転へ復帰させる応答性を高めることができる。
一実施形態にかかる電力変換装置の構成例を示す図である。
　以下に、図面を用いて電力変換装置の一実施形態を説明する。図１は、一実施形態にかかる電力変換装置１０の構成例を示す図である。
　例えば、電力変換装置１０は、直流電源１１と電力グリッド１２との間に設けられ、直流電力を三相の交流電力に変換する。直流電源１１は、例えば太陽電池モジュールなどである。電力グリッド１２は、一般に電力系統とも呼ばれる。電力系統は、電力を需要家の受電設備に供給するためのシステムであり、例えば不特定の負荷が接続されているものとする。例えば、電力系統は、発電・変電・送電・配電を統合したシステムである。
　電力変換装置１０は、直流側のコンタクタ１３と、直流キャパシタ１４と、電力変換回路１５と、交流リアクトル１６ａと、交流キャパシタ１６ｂと、交流側のコンタクタ１７とを有する。また、電力変換装置１０は、計器用変流器（ＣＴ）５１と、計器用変圧器（ＶＴ）５２と、計器用変流器（ＣＴ）５３と、計器用変圧器（ＶＴ）５４と、計器用変流器（ＣＴ）５５とを備える。
　さらに、電力変換装置１０は、ＭＰＰＴ制御部１８と、第一減算器１９と、第二減算器２０と、第１制御部（第１直流電圧制御部）２１と、第２制御部（第２直流電圧制御部）２２と、スイッチ２３と、第一加算器２４と、第一座標変換部２５と、第三減算器２６と、電流制御部２７と、ＰＷＭ駆動回路２８と、検出部２９と、切替制御部３０とを有する。
　さらに、電力変換装置１０は、位相同期回路（ＰＬＬ回路）４０と、判定部４１と、第二座標変換部４２と、第三座標変換部４３と、電力制御部４４とを有する。
　コンタクタ１３は、電力変換回路１５の交流側の系統から供給される電力により、直流キャパシタ１４及び電力変換回路１５に対して、直流電源１１からの直流電力の供給及び遮断を行うように開閉する。
　直流キャパシタ１４は、電力変換回路１５の直流側に現れる直流電圧により充電されるように配置されている。
　電力変換回路１５は、直流電源１１と電力グリッド１２との間に介在し、これらとともに直列回路を形成している。そして、電力変換回路１５は、直流電源１１から供給される直流電力をＰＷＭ信号（後述）に基づいて交流電力に変換する。電力変換回路１５の直流端は、コンタクタ１３に接続されている。なお、電力変換回路１５は、例えば複数の半導体スイッチング素子を含む三相電圧型インバータ回路であってもよい。
　つまり、電力変換回路１５は、直流電源１１からの直流入力電力を変換することにより、第一交流出力電流及び第一交流出力電圧を出力する。説明の便宜上、この第一交流出力電流を「インバータ出力電流ｉＡＣ」とも称し、この第一交流出力電圧を「インバータ出力電圧ＶＡＣ」とも称する。
　交流リアクトル１６ａ及び交流キャパシタ１６ｂは、Ｌ型に接続されたＬＣフィルタ回路であり、電力変換回路１５とコンタクタ１７との間に設けられている。なお、図１においては、交流リアクトル１６ａ及び交流キャパシタ１６ｂは簡略化して記載されているが、実際には、電力変換回路１５の出力側には三相分の出力配線が伸びている。つまり、実際には、三相分の出力配線それぞれに、交流リアクトル１６ａと交流キャパシタ１６ｂの組が設けられている。
　交流リアクトル１６ａは、電力変換回路１５の交流端に直列接続されている。そして、コンタクタ１７の第一端が、交流リアクトル１６ａに接続されている。コンタクタ１７の第二端は、電力グリッド１２に接続されている。交流キャパシタ１６ｂの第一端は、交流リアクトル１６ａとコンタクタ１７とを結ぶ配線（例えばブスバー）に接続されている。
　そして、交流リアクトル１６ａ及び交流キャパシタ１６ｂは、第一交流出力電流（つまりインバータ出力電流ｉＡＣ）と第一交流出力電圧（つまりインバータ出力電圧ＶＡＣ）とを濾過する。この濾過により、交流リアクトル１６ａ及び交流キャパシタ１６ｂは、第二交流出力電流及び第二交流出力電圧を生成する。説明の便宜上、この第二交流出力電流を「交流出力電流ｉｏｕｔ」とも称し、この第二交流出力電圧を「交流出力電圧Ｖｏｕｔ」とも称する。交流出力電流ｉｏｕｔは、交流リアクトル１６ａと交流キャパシタ１６ｂとの接続点を流れる電流である。交流出力電圧Ｖｏｕｔは、交流キャパシタ１６ｂに印加される電圧である。
　計器用変流器（ＣＴ）５１は、直流電流ｉＤＣを計器用の値に変換する。直流電流ｉＤＣは、直流電源１１と電力変換回路１５との間を流れる電流である。
　計器用変圧器（ＶＴ）５２は、直流電圧ＶＤＣを計器用の値に変換する。直流電圧ＶＤＣは、直流電源１１と電力変換回路１５との間の電圧であって、直流キャパシタ１４の電圧である。
　計器用変流器（ＣＴ）５３は、インバータ出力電流ｉＡＣを計器用の値に変換する。インバータ出力電流ｉＡＣは、電力変換回路１５と交流リアクトル１６ａとの間を流れる三相交流出力電流である。
　計器用変圧器（ＶＴ）５４は、交流出力電圧Ｖｏｕｔを計器用の値に変換する。計器用変流器（ＣＴ）５５は、交流出力電流ｉｏｕｔを計器用の値に変換する。
　ＭＰＰＴ制御部１８には、直流電流ｉＤＣと直流電圧ＶＤＣとが入力される。ＭＰＰＴ制御部１８は、ＭＰＰＴ制御によって直流電源１１からの直流電力を最大限に取り出す。第一減算器１９は、ＭＰＰＴ制御部１８が出力する指令値Ｖ＊ ＤＣと直流電圧ＶＤＣとの差を演算する。
　第二減算器２０は、直流電流ｉＤＣと直流電圧ＶＤＣとに基づいて、直流電源１１の直流電圧と、電力変換回路１５の直流側に現れる直流電圧との差を演算する。
　第１制御部２１は、第一減算器１９の減算結果に基づいて直流電圧制御を実施する。例えば、第１制御部２１は、ＰＷＭ駆動回路２８が出力するＰＷＭ信号（後述）の基準に用いる直流電圧を、指令値を出力することにより制御しつつ、出力した最後の指令値を保持する第１直流電圧制御部である。
　第２制御部２２は、第二減算器２０の減算結果に基づいて直流電圧制御を実施する。例えば、第２制御部２２は、直流電源１１の直流電圧と、電力変換回路１５の直流側に現れる直流電圧との差を小さくするように、ＰＷＭ信号（後述）の基準に用いる直流電圧を、指令値を出力することにより制御する第２直流電圧制御部である。
　スイッチ２３は、後述する切替制御部３０の制御に応じて、第１制御部２１が出力又は保持した指令値と、第２制御部２２が出力した指令値のいずれかを選択して出力するように切り替える。
　第一加算器２４は、スイッチ２３の出力値とｄ軸電流指令値ｉ＊ ｄとを加算する。ｄ軸電流指令値ｉ＊ ｄは、後述する電力制御部４４の出力する指令値である。
　第一座標変換部２５は、ｄｑ軸／ａｂｃ軸の変換つまり二相から三相への座標変換を行う。第一座標変換部２５は、第一加算器２４の加算結果とｑ軸電流指令値ｉ＊ ｑとに基づいて、インバータ電流指令値ｉ＊ ＡＣを算出する。ｑ軸電流指令値ｉ＊ ｑは、後述する電力制御部４４の出力する指令値である。
　第三減算器２６は、インバータ電流指令値ｉ＊ ＡＣとインバータ出力電流ｉＡＣとの差を演算する。
　電流制御部２７は、第三減算器２６の出力に基づいて電流指令値を計算する。
　ＰＷＭ駆動回路２８は、電流制御部２７の電流指令値に従ってパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）を生成する。ＰＷＭ駆動回路２８は、このＰＷＭ信号を半導体スイッチング素子の駆動信号として電力変換回路１５に伝達する。
　検出部２９は、コンタクタ１３の開放、及び電力変換回路１５の交流側の系統における電圧の擾乱からの復帰を検出し、検出結果を切替制御部３０に対して出力する。
　なお、検出部２９は、電力変換回路１５の交流側の系統における電圧の擾乱からの復帰が完了したか否かを、例えばコンタクタ１３の動作に応じて検出してもよいし、他の情報に基づいて検出してもよい。例えば、検出部２９は、コンタクタ１３が閉じられたことを検出したときに、電力変換回路１５の交流側の系統における電圧が擾乱から復帰したと検出してもよい。また、検出部２９は、電力変換回路１５の交流側の系統における電圧変化に基づく情報を直接検出して、電圧が擾乱から復帰したと検出してもよい。
　切替制御部３０は、検出部２９がコンタクタ１３の開放を検出した場合には、第２制御部２２が出力した指令値を選択して出力し、検出部２９が電圧の擾乱からの復帰を検出した場合には、第１制御部２１が保持した指令値を選択して出力するように、スイッチ２３の切り替えを制御する。
　位相同期回路４０は、交流出力電圧Ｖｏｕｔの位相に基づいて位相指令値θ＊を出力する。
　判定部４１は、交流出力電圧Ｖｏｕｔが所定の閾値以上となったか否かを判定する。つまり、判定部４１は、電力変換回路１５の交流側の系統における電圧が擾乱から復帰したか否かを判定してもよい。
　第二座標変換部４２は、ａｂｃ軸／ｄｑ軸変換つまり三相から二相への変換を行う。これにより、第二座標変換部４２は、交流出力電圧Ｖｏｕｔからｄ軸出力電圧Ｖｄ及びｑ軸出力電圧Ｖｑを算出する。
　第三座標変換部４３は、ａｂｃ軸／ｄｑ軸変換つまり三相から二相への変換を行う。これにより、第三座標変換部４３は、交流出力電流ｉｏｕｔからｄ軸出力電流ｉｄ及びｑ軸出力電流ｉｑを算出する。
　電力制御部４４は、判定部４１の判定結果と、第二座標変換部４２の上記算出値Ｖｄ、Ｖｑと、第三座標変換部４３の上記算出値ｉｄ、ｉｑとに基づいて、ｄ軸電流指令値ｉ＊ ｄとｑ軸電流指令値ｉ＊ ｑとを算出する。
　このように、電力変換装置１０は、検出部２９がコンタクタ１３の開放を検出した場合には、第２制御部２２が出力した指令値を選択して出力し、検出部２９が電圧の擾乱からの復帰を検出した場合には、第１制御部２１が保持した指令値を選択して出力するように、スイッチ２３の切り替えを制御するので、交流側の系統に擾乱が発生したために直流入力電圧とインバータ側の直流電圧とに差が生じても、交流側の系統の擾乱解消後に正常運転へ復帰させる応答性を高めることができる。
　また、電力変換装置１０は、検出部２９がコンタクタ１３の開閉を検出し、切替制御部３０が検出部２９の検出結果に応じてスイッチ２３を制御することにより、コンタクタ１３の投入を維持するための停電補償回路等を不要にすることができる。
　なお、直流電源１１は、例えば太陽電池パネルと蓄電池とのいずれか一方の電源であってもよく、これらの両方の電源を備えてもよい。蓄電池は、各種公知の二次電池又は燃料電池を含んでもよい。また、風力発電機と交流直流コンバータ装置とが、この直流電源１１とされてもよい。また、直流電源１１は、各種の再生可能エネルギー発電装置であってもよい。
　なお、電力変換装置１０が行う制御の各機能は、それぞれ一部又は全部がＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアによって構成されてもよいし、ＣＰＵ等のプロセッサが実行するプログラムとして構成されてもよい。
　また、本発明にかかる電力変換装置１０が行う制御は、コンピュータとプログラムを用いて実現することができ、プログラムを記憶媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。
　１０・・・電力変換装置、１１・・・直流電源、１２・・・電力グリッド、１３・・・コンタクタ、１４・・・直流キャパシタ、１５・・・電力変換回路、１６ａ・・・交流リアクトル、１６ｂ・・・交流キャパシタ、１７・・・コンタクタ、１８・・・ＭＰＰＴ制御部、１９・・・第一減算器、２０・・・第二減算器、２１・・・第１制御部、２２・・・第２制御部、２３・・・スイッチ、２４・・・第一加算器、２５・・・第一座標変換部、２６・・・第三減算器、２７・・・電流制御部、２８・・・ＰＷＭ駆動回路、２９・・・検出部、３０・・・切替制御部、４１・・・判定部、４２・・・第二座標変換部、４３・・・第三座標変換部、４４・・・電力制御部

Claims (1)

  1. 　直流電源から供給される直流電力をＰＷＭ信号に基づいて交流電力に変換する電力変換回路と、
    　前記電力変換回路の直流側に現れる直流電圧により充電される直流キャパシタと、
    　前記電力変換回路の交流側の系統から供給される電力により、前記直流キャパシタ及び前記電力変換回路に対して、前記直流電源からの直流電力の供給及び遮断を行うように開閉するコンタクタと、
    　前記ＰＷＭ信号の基準に用いる直流電圧を、指令値を出力することにより制御しつつ、出力した最後の指令値を保持する第１直流電圧制御部と、
    　前記直流電源の直流電圧と、前記電力変換回路の直流側に現れる直流電圧との差を小さくするように、前記ＰＷＭ信号の基準に用いる直流電圧を、指令値を出力することにより制御する第２直流電圧制御部と、
    　前記第１直流電圧制御部が出力又は保持した指令値と、前記第２直流電圧制御部が出力した指令値のいずれかを選択して出力するように切り替えるスイッチと、
    　前記コンタクタの開放、及び前記電力変換回路の交流側の系統における電圧の擾乱からの復帰を検出する検出部と、
    　前記検出部が前記コンタクタの開放を検出した場合には、前記第２直流電圧制御部が出力した指令値を選択して出力し、前記検出部が電圧の擾乱からの復帰を検出した場合には、前記第１直流電圧制御部が保持した指令値を選択して出力するように、前記スイッチの切り替えを制御する切替制御部と
    　を有することを特徴とする電力変換装置。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6253122A (ja) * 1985-08-31 1987-03-07 ヤマハ発動機株式会社 インバ−タ装置
JP2011193633A (ja) * 2010-03-15 2011-09-29 Daihen Corp 電力変換装置
JP2014027826A (ja) * 2012-07-30 2014-02-06 Mitsubishi Electric Corp 電力変換装置、電源切替装置、住宅及び電力変換方法
JP2015146712A (ja) * 2014-02-04 2015-08-13 日新電機株式会社 系統連系用電力変換装置の制御装置、及び系統連系用電力変換装置
JP2016220497A (ja) * 2015-05-26 2016-12-22 株式会社ノーリツ 電力変換器

Family Cites Families (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04355673A (ja) * 1991-05-31 1992-12-09 Toshiba Corp 冷凍機のインバータの制御装置
JP3311214B2 (ja) * 1995-09-05 2002-08-05 東京電力株式会社 電力変換装置の制御装置
CA2667044C (en) * 2006-10-19 2012-11-27 Mitsubishi Electric Corporation Power converting apparatus
JP5605548B2 (ja) * 2010-04-12 2014-10-15 富士電機株式会社 系統連系装置
JP5071516B2 (ja) * 2010-04-22 2012-11-14 株式会社デンソー 電力変換装置
JP5567381B2 (ja) * 2010-04-27 2014-08-06 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP5857394B2 (ja) * 2010-09-15 2016-02-10 日産自動車株式会社 インバータ装置及びインバータ制御方法
JP5279797B2 (ja) * 2010-11-01 2013-09-04 三菱電機株式会社 電力変換装置
WO2012114467A1 (ja) * 2011-02-23 2012-08-30 東芝三菱電機産業システム株式会社 電力変換装置
CN103392292B (zh) * 2011-02-23 2016-02-10 东芝三菱电机产业系统株式会社 太阳能发电系统
EP2680425B1 (en) * 2011-02-23 2020-04-08 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Power conversion apparatus
CN102904272B (zh) * 2011-07-29 2015-07-29 通用电气公司 具有改善的瞬态事件穿越能力的能量转换系统和方法
JP5500141B2 (ja) * 2011-09-01 2014-05-21 株式会社安川電機 電力変換装置
US20130222951A1 (en) * 2012-02-28 2013-08-29 General Electric Company Fault protection circuit for photovoltaic power system
JP5664588B2 (ja) * 2012-04-20 2015-02-04 株式会社安川電機 電源回生装置および電力変換装置
JP6001587B2 (ja) * 2014-03-28 2016-10-05 株式会社デンソー 電力変換装置
JP6394030B2 (ja) * 2014-03-31 2018-09-26 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 インバータ制御装置
DE112016000520T5 (de) * 2015-01-29 2017-12-28 Mitsubishi Electric Corporation Energieumwandlungseinrichtung
JP2016201929A (ja) * 2015-04-10 2016-12-01 オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社 電源装置および電源装置の制御方法
JP6507879B2 (ja) * 2015-06-22 2019-05-08 住友電気工業株式会社 電力変換装置及びその制御方法
US10615636B2 (en) * 2015-07-24 2020-04-07 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Uninterruptible power supply
CN108292859B (zh) * 2015-12-02 2021-02-19 东芝三菱电机产业系统株式会社 不间断电源装置
JP6253122B2 (ja) 2016-06-09 2017-12-27 株式会社サンセイアールアンドディ 遊技機
DE112017006894T5 (de) * 2017-01-23 2019-10-02 Mitsubishi Electric Corporation Energie-umwandlungseinrichtung und energie-umwandlungssystem
JP6748234B2 (ja) * 2017-02-03 2020-08-26 東芝三菱電機産業システム株式会社 無停電電源装置
WO2018185812A1 (ja) * 2017-04-03 2018-10-11 東芝三菱電機産業システム株式会社 電力変換装置
CN111033432B (zh) * 2017-08-31 2022-03-04 株式会社村田制作所 太阳能发电系统和功率调节器
WO2019049321A1 (ja) * 2017-09-08 2019-03-14 東芝三菱電機産業システム株式会社 電力変換装置
JP6468342B1 (ja) * 2017-12-14 2019-02-13 オムロン株式会社 電力変換装置
JP6646086B2 (ja) * 2018-02-20 2020-02-14 ファナック株式会社 Ｄｃリンク部のコンデンサの短絡判定部を有するモータ駆動装置
SE541627C2 (en) * 2018-03-20 2019-11-19 Bombardier Transp Gmbh A system and a method for feeding electric power to a consumer thereof
US11183918B2 (en) * 2018-07-12 2021-11-23 Denso Corporation Abnormality determination system
WO2020217428A1 (ja) * 2019-04-25 2020-10-29 三菱電機株式会社 制御装置
WO2021124577A1 (ja) * 2019-12-20 2021-06-24 東芝三菱電機産業システム株式会社 電力変換装置
US20230155519A1 (en) * 2020-03-12 2023-05-18 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Power conversion device
EP4159519A4 (en) * 2020-05-28 2023-07-19 Nissan Motor Co., Ltd. POWER SUPPLY SYSTEM AND POWER SUPPLY SYSTEM CONTROL METHOD
JP6983289B1 (ja) * 2020-08-24 2021-12-17 三菱電機株式会社 電力変換装置
WO2022239225A1 (ja) * 2021-05-14 2022-11-17 東芝三菱電機産業システム株式会社 電源装置
JP2023148810A (ja) * 2022-03-30 2023-10-13 株式会社豊田自動織機 電力変換システム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6253122A (ja) * 1985-08-31 1987-03-07 ヤマハ発動機株式会社 インバ−タ装置
JP2011193633A (ja) * 2010-03-15 2011-09-29 Daihen Corp 電力変換装置
JP2014027826A (ja) * 2012-07-30 2014-02-06 Mitsubishi Electric Corp 電力変換装置、電源切替装置、住宅及び電力変換方法
JP2015146712A (ja) * 2014-02-04 2015-08-13 日新電機株式会社 系統連系用電力変換装置の制御装置、及び系統連系用電力変換装置
JP2016220497A (ja) * 2015-05-26 2016-12-22 株式会社ノーリツ 電力変換器

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