JP2015046974A - Power conversion device and power conversion method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、入力の電力量に応じて出力を制御する電力変換装置及び電力変換方法に関するものである。 The present invention relates to a power conversion device and a power conversion method for controlling output according to the amount of input power.
太陽光発電用パワーコンディショナ及び蓄電池用パワーコンディショナ等は、100VのAC出力を有している。これらのパワーコンディショナには、停電時に独立電源として、電力系統から解列して独自に電力供給可能な自立運転により、機器に電力を供給できるものがある。また、近年では、100V/200Vの単相3線式のAC出力を有するパワーコンディショナも製品化されている。例えば、特許文献1には、単相3線式配電網と系統連系する単相3線式インバータ装置の制御方法が提案されている。このような単相3線式のAC出力を有するパワーコンディショナは、停電時にAC出力を100V/200Vの単相3線式で出力し、家庭内の単相3線配線に接続することによって、100V及び200Vの機器を動作可能にしている。 The power conditioner for photovoltaic power generation, the power conditioner for storage battery, and the like have an AC output of 100V. Some of these power conditioners are capable of supplying power to devices by independent operation that can be independently supplied from a power system as an independent power source in the event of a power failure. In recent years, power conditioners having a single-phase three-wire AC output of 100 V / 200 V have been commercialized. For example, Patent Document 1 proposes a control method for a single-phase three-wire inverter device that is interconnected with a single-phase three-wire distribution network. A power conditioner having such a single-phase three-wire AC output outputs a 100-V / 200-V single-phase three-wire AC output in the event of a power failure, and is connected to a single-phase three-wire wiring in the home. 100V and 200V devices can be operated.
しかし、太陽光発電においては、例えば自立運転時に日射が弱くなり、接続される機器が必要とする電力を供給できなくなった場合、発電を停止しなければならず、その結果、機器への電力の供給が停止されることになる。そのため、発電量が低下した際、ユーザが特定の機器への電力供給を継続したいと考えた場合、発電の停止を防ぐためには、発電量に応じて一部の機器を停止する必要がある。 However, in solar power generation, for example, when solar radiation is weakened during self-sustained operation and the power required by the connected equipment cannot be supplied, the power generation must be stopped. Supply will be stopped. For this reason, when the user wants to continue supplying power to a specific device when the power generation amount decreases, it is necessary to stop some devices according to the power generation amount in order to prevent the power generation from stopping.
また、蓄電池においては、電池残量がなくなると電力の供給が停止される。消費電力は接続される機器に依存するため、電池残量が少なくなった場合で、ユーザが特定の機器への電力供給を維持したいと考えた場合、消費電力を軽減するために一部の機器を停止する必要がある。 Further, in the storage battery, the supply of power is stopped when the remaining battery level is exhausted. Since the power consumption depends on the connected device, when the remaining battery level is low and the user wants to maintain the power supply to a specific device, some devices can be used to reduce the power consumption. Need to stop.
上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、電力変換装置への入力の電力量に応じて出力を制御することにより、特定の機器が接続された系統へ優先的に電力を供給することができる電力変換装置及び電力変換方法を提供することにある。 An object of the present invention, which has been made in view of the above problems, is to preferentially supply power to a system to which a specific device is connected by controlling the output according to the amount of power input to the power converter. An object of the present invention is to provide a power conversion device and a power conversion method that can be supplied.
上述した諸課題を解決すべく、本発明に係る電力変換装置の発明は、
系統連系運転可能な電力変換装置であって、
入力された直流を交流に変換する際に、2本の電圧線において2相の電圧を出力するとともに中性線において中間電位を出力する単相3線式のインバータと、
前記入力の電力量に応じて、前記電圧線の電圧または周波数を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, the invention of the power converter according to the present invention is as follows.
A power conversion device capable of grid connection operation,
A single-phase three-wire inverter that outputs a two-phase voltage on two voltage lines and outputs an intermediate potential on a neutral line when converting the input direct current into an alternating current;
A control unit for controlling the voltage or frequency of the voltage line according to the amount of power of the input;
It is characterized by providing.
また、本発明に係る電力変換装置において、
前記制御部は、前記入力の電力量に応じて、
前記2本の電圧線において互いに逆位相で交流出力させる第1の運転モードと、
前記2本の電圧線において一方を交流出力させ他方を前記中性線の出力電位と同電位を出力させる第1の制御、または、前記2本の電圧線において互いに同位相で交流出力させる第2の制御を行う第2の運転モードとを切り替える
ことを特徴とする。
In the power converter according to the present invention,
According to the amount of power of the input, the control unit
A first operation mode in which AC output is performed in opposite phases to each other in the two voltage lines;
A first control in which one of the two voltage lines is AC output and the other is output the same potential as the output potential of the neutral line, or a second AC output is in phase with each other on the two voltage lines The second operation mode for performing the control is switched.
また、本発明に係る電力変換装置において、前記制御部は、前記第1の運転モードと前記第2の制御を行う前記第2の運転モードとの切替えにおいて、前記2本の電圧線のうち少なくとも一方の周波数を、前記2本の電圧線の周波数の位相が一致するまでの間変化させることを特徴とする。 In the power conversion device according to the present invention, the control unit may switch at least one of the two voltage lines in switching between the first operation mode and the second operation mode for performing the second control. One frequency is changed until the phase of the frequency of the two voltage lines coincides.
また、本発明に係る電力変換装置において、前記制御部は、前記2本の電圧線のうち少なくとも一方の周波数を管轄電力会社の周波数偏差目標値以内で変化させることを特徴とする。 Further, in the power conversion device according to the present invention, the control unit changes at least one frequency of the two voltage lines within a frequency deviation target value of a jurisdiction electric power company.
また、本発明に係る電力変換装置において、
前記入力は、発電装置から供給されるものであり、
前記制御部は、前記発電装置の発電量に応じて、前記電圧線の電圧または周波数を制御することを特徴とする。
In the power converter according to the present invention,
The input is supplied from a power generator,
The control unit controls a voltage or a frequency of the voltage line according to a power generation amount of the power generation device.
また、本発明に係る電力変換装置において、
前記入力は、蓄電池から供給されるものであり、
前記制御部は、前記蓄電池の電池残量に応じて、前記電圧線の電圧または周波数を制御することを特徴とする。
In the power converter according to the present invention,
The input is supplied from a storage battery,
The said control part controls the voltage or frequency of the said voltage line according to the battery remaining charge of the said storage battery, It is characterized by the above-mentioned.
また、本発明に係る電力変換装置において、前記第2の運転モードにおいて、前記第1の制御と前記第2の制御のいずれの制御を行うかを記憶する記憶部を更に備えることを特徴とする。 The power conversion device according to the present invention further includes a storage unit that stores which of the first control and the second control is performed in the second operation mode. .
また、本発明に係る電力変換装置において、前記制御部は、前記第1の運転モード時に前記2本の電圧線の出力電流を監視し、前記2本の電圧線のうち定常的に所定値以上の電流を出力する電圧線を決定し、前記第2の運転モードの前記第1の制御において、前記決定した電圧線を交流出力させ、他方の電圧線を前記中性線の出力電位と同電位を出力させることを特徴とする。 Moreover, in the power converter according to the present invention, the control unit monitors the output currents of the two voltage lines during the first operation mode, and steadily exceeds a predetermined value of the two voltage lines. A voltage line for outputting the current of the second operation mode, the AC output of the determined voltage line in the first control of the second operation mode, and the other voltage line having the same potential as the output potential of the neutral line. Is output.
また、本発明に係る電力変換装置において、前記制御部は、電力系統から解列して独自に電力供給可能である自立運転時において、前記電圧線の電圧または周波数を制御することを特徴とする。 In the power converter according to the present invention, the control unit controls the voltage or the frequency of the voltage line during a self-sustained operation in which power can be independently supplied after being disconnected from the power system. .
上述したように本発明の解決手段を装置として説明してきたが、本発明はこれらに実質的に相当する方法としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。 As described above, the solution of the present invention has been described as an apparatus, but the present invention can be realized as a method substantially corresponding to these, and the scope of the present invention also includes these. I want you to understand.
例えば、本発明に係る電力変換方法は、
系統連系運転可能な電力変換装置において、入力された直流を交流に変換する際に、2本の電圧線において2相の電圧を出力するとともに中性線において中間電位を出力する単相3線式のインバータの出力電圧を制御する電力変換方法であって、
前記入力の電力量に応じて、前記電圧線の電圧または周波数を制御するステップを含むことを特徴とする。
For example, the power conversion method according to the present invention is:
Single-phase three-wire that outputs two-phase voltage on two voltage lines and outputs an intermediate potential on a neutral line when converting input direct current to alternating current in a power conversion device capable of system interconnection operation A power conversion method for controlling an output voltage of an inverter of a formula,
The method includes a step of controlling a voltage or a frequency of the voltage line in accordance with the input electric energy.
上記のように構成された本発明に係る電力変換装置及び電力変換方法によれば、電力変換装置への入力の電力量に応じて出力を制御することにより、特定の機器が接続された系統へ優先的に電力を供給することができる。 According to the power conversion device and the power conversion method according to the present invention configured as described above, by controlling the output according to the amount of power input to the power conversion device, to the system to which a specific device is connected Power can be supplied preferentially.
以下、本発明に係る一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る電力変換装置の概略的な構成例を示すブロック図である。図1に示すように、電力変換装置(パワーコンディショナ)100は、DC/DCコンバータ101と、単相3線式のインバータ102と、制御部103と、記憶部104とを備える。DC/DCコンバータ101と、インバータ102と、記憶部104とは、制御部103に接続されている。また、DC/DCコンバータ101とインバータ102とは互いに接続されている。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration example of a power conversion device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the power converter (power conditioner) 100 includes a DC /
電力変換装置100は、例えば太陽電池若しくは風力発電機のような発電装置または蓄電池等の任意の電力入力装置105から入力される直流電力を電力変換する。電力変換装置100は、通常は電力系統に連系して連系運転を行い、電力系統に停電が発生した際には連系を解除して自立運転を行い、分電盤107を介して、需要家内の負荷(負荷機器106)に供給を行う。以下、本実施形態の説明においては、電力入力装置105は、太陽電池105であるものとして説明する。
The
DC/DCコンバータ101は、電力変換装置100への太陽電池105からの入力直流電圧を所要の電圧に変換し、この変換した電圧をインバータ102に出力する。
The DC /
インバータ102は、DC/DCコンバータ101からの直流電圧を、交流電圧に変換する。インバータ102は、通常時には電力系統に連系するが、停電時等には自立運転を行い、分電盤107を介して、電力系統から解列して負荷機器106に交流電力を供給する。図1では、自立運転時における電力変換装置100と負荷機器106との接続を示しており、以下、本実施形態の説明においては、インバータ102は、自立運転を行っているものとして説明する。
制御部103は、DC/DCコンバータ101及びインバータ102のスイッチング素子のデューティー比を制御することにより、DC/DCコンバータ101及びインバータ102の出力を制御する。また、制御部103は、電力系統から解列した自立運転時に、DC/DCコンバータ101を介して太陽電池105の電力量を監視するとともに、監視した入力の電力量に応じてインバータ102の出力を制御する。出力の具体的な制御方法については、後述する図2及び3の説明において詳述する。
The
記憶部104は、太陽電池105の電力量に応じて制御部103が行う制御の設定を記憶するものである。図1において、記憶部104は、制御部103から独立した機能部として示されているが、記憶部104の機能を制御部103に組み込むことによって、記憶部104を省略することもできる。
The
分電盤107は、電力変換装置100からの電力を各負荷機器106に供給する。分電盤107は、内部の電流センサ108を使用して、インバータ102から供給される各系統の電流を監視する。監視結果は、必要に応じて電力変換装置100の記憶部104に送られ、監視結果に関する情報が記憶部104内に格納される。電流センサ108は、例えば、CT(Current Transformer:変流器)とすることができ、以下、電流センサ108は、CTであるものとして説明する。
The
図2は、本発明の一実施形態に係る電力変換装置における単相3線式のインバータの回路構成図であり、すなわち、図1のインバータ102の具体的な回路構成図を示すものである。図2に示すように、インバータ102は、U相レグ201、O相レグ202及びW相レグ203を備える。これらのU相レグ201、O相レグ202及びW相レグ203は、上下にそれぞれ1つのスイッチング素子204を備え、各相において、それぞれ相補PWM(Pulse Width Modulation:パルス幅変調)制御を行うことにより、DC/DCコンバータ101からの入力電圧に対する各相の出力電圧が決定される。本実施形態において、O相レグ202はDC/DCコンバータからの入力電圧の中間電位を中性線(O相線)206に出力する。すなわち、O相レグ202に係るスイッチング素子204のデューティー比(オン・オフ時間比率)は0.5である。
FIG. 2 is a circuit configuration diagram of a single-phase three-wire inverter in the power conversion device according to the embodiment of the present invention, that is, a specific circuit configuration diagram of the
図2に示す回路構成において、例えば一般家庭に供給するための交流100Vの電圧を出力するためには、O相線206は中間電位で固定されているため、U相レグ201及びW相レグ203において同一の周波数の100V正弦波をそれぞれ電圧線(U相線)205及び電圧線(W相線)207に出力する。これによって、O相線−U相線間及びO相線−W相線間で、それぞれ交流100Vの電圧を実現することができる。さらに、U相線205及びW相線207の同一の周波数の100V正弦波を互いに逆位相にすると、U相線−W相線間の電位差が200Vとなるため、U相線−W相線間において交流200Vの電圧出力が実現される。上記のように、U相線205及びW相線207において互いに逆位相で交流出力する場合を、以下「第1の運転モード」という。上記の例における第1の運転モードでは、交流100V出力はO相線−U相線間及びO相線−W相線間の2系統、交流200V出力はU相線−W相線間の1系統が提供される。
In the circuit configuration shown in FIG. 2, for example, in order to output an AC voltage of 100 V to be supplied to a general household, the O-phase line 206 is fixed at an intermediate potential, so that the
制御部103は、負荷機器106の電力供給を抑える必要がある場合には、第1の運転モードから、第2の運転モードに切り替える。制御部103は、第2の運転モードにおいては、上記交流100V出力の2系統のうち、1系統の出力を維持するとともに、もう一方の1系統の出力を停止する第1の制御、又は、上記交流200V出力を停止させる第2の制御を行う。
When it is necessary to suppress the power supply of the
まず、第1の制御について説明する。第1の制御を行うために、制御部103は、2本の電圧線(U相線205及びW相線207)のうち、一方を第1の運転モードと同様に100V交流出力させ、他方をO相線206の電位と同電位を出力させるように、電圧線の電圧を制御する。例えば、U相線205において100V交流出力をさせる一方、W相線207においてO相線202の電位と同電位、つまり中間電位を出力させることにより、O相線−U相線間において交流100Vの電圧が出力される一方、O相線−W相線間は電位差がないため出力が停止される。
First, the first control will be described. In order to perform the first control, the
第1の運転モードから第2の運転モードの第1の制御へ切替えを行うために、制御部103は、W相レグ203に係るスイッチング素子204のデューティー比を、O相レグ202におけるスイッチング素子204のデューティー比と同じにすることにより、電圧を制御する。つまり、制御部103が、W相レグ203におけるスイッチング素子204のデューティー比が0.5になるように制御することで、第1の制御が実現される。
In order to switch from the first operation mode to the first control in the second operation mode, the
図3は、第1の運転モードから第2の運転モードの第1の制御への切替えにおけるU相線205及びW相線207の電圧の変化の模式図である。W相線207は、時刻301の前まで100V交流出力を行い、時刻301の後O相線206と同電位(0V)で出力している。すなわち、時刻301の前は100V交流出力が2系統提供されていたが、301の後はO相線−U相線間の1系統のみにおいて100V交流出力が提供されている。
FIG. 3 is a schematic diagram of changes in voltages of the U-phase line 205 and the W-phase line 207 in switching from the first operation mode to the first control in the second operation mode. The W-phase line 207 outputs 100V AC before
次に、第2の制御について説明する。第2の制御を行うために、制御部103は、2本の電圧線(U相線205及びW相線207)において互いに同位相で100V交流出力させるように、スイッチング素子204のデューティー比を制御することにより電圧線の周波数を制御する。U相線205及びW相線207が互いに同位相の100V交流出力をすることにより、O相線−U相線間及びO相線−W相線間において交流100Vの電圧が2系統提供される一方、U相線205とW相線207とが同位相であるため、U相線−W相線間の電位差はなくなり、交流200V出力が停止される。
Next, the second control will be described. In order to perform the second control, the
第1の運転モードから第2の運転モードの第2の制御へ切替えを行うために、制御部103は、U相線205またはW相線207のうち少なくとも一方の周波数を、両相の周波数の位相が一致するまでの間変化させるように、周波数を制御する。例えば、制御部103は、第1の運転モードにおいて互いに逆位相で交流出力するU相線205及びW相線207のうち、W相線207の周波数を高くして両相の位相のずれを発生させ、両相の位相が同期したときに、W相線207の周波数を第1の運転モードにおける元のU相線205と同一の周波数にするように制御する。このような制御により、第1の運転モードにおいて互いに逆位相であるU相線205とW相線207とを、第2の制御において同位相で出力させることができる。両相の位相を同期させるために、制御部は、W相線207の周波数を第1の運転モードにおけるもとの周波数より低くすることによって、位相を同期させることもできる。また、W相線207ではなく、U相線205の位相を変化させることによっても、同様に位相を同期させることができる。
In order to switch from the first operation mode to the second control in the second operation mode, the
さらに、第1の運転モードから第2の運転モードの第2の制御へ切り替えるために制御部103が行う周波数の制御は、U相線205及びW相線207の両相の周波数について、同時に行うことができる。例えば、制御部103は、W相線207の周波数を高くするとともにU相線205の周波数を低くし、両相の位相が同期したときに、両相の周波数を第1の運転モードにおける元の周波数にするように制御する。このような制御により、U相線205またはW相線207のいずれか一方のみの周波数を変化させる場合と比較して、両相が同期するまでの時間を短縮することができる。
Furthermore, the frequency control performed by the
図4は、第1の運転モードから第2の運転モードの第2の制御への切替えにおけるU相線205及びW相線207の電圧の変化の模式図である。図4において、最初はU相線205とW相線207は互いに逆位相で交流出力しているが、W相線207の交流出力の周波数を高くすることにより、両位相にずれが発生する。そして、両位相が同期したときに、W相線207の周波数は元の周波数となる。このようにして、U相線−W相線間の交流200V出力が停止される。 FIG. 4 is a schematic diagram of changes in voltages of the U-phase line 205 and the W-phase line 207 in switching from the first operation mode to the second control in the second operation mode. In FIG. 4, the U-phase line 205 and the W-phase line 207 initially output alternating current in opposite phases. However, when the frequency of the alternating-current output of the W-phase line 207 is increased, a shift occurs in both phases. When both phases are synchronized, the frequency of the W phase line 207 becomes the original frequency. In this way, the AC 200V output between the U-phase line and the W-phase line is stopped.
上記のように第1の運転モードから第2の運転モードの第2の制御へ切り替えるために制御部が周波数を変化させる場合において、制御部103は、U相線205及びW相線207のうち少なくとも一方の周波数を管轄電力会社の周波数偏差目標値以内で変化させることができる。電化製品は通常管轄電力会社の周波数偏差目標値内にて動作することが品質保証上の基準となっているため、周波数偏差目標値以内での周波数の変動であれば、各負荷機器106は正常に動作を継続することができると考えられるためである。例えば、東京電力株式会社では、標準周波数50Hzに対して周波数偏差目標値を±0.2Hz以内と規定している。この点については、東京電力株式会社“電力会社における周波数調整と会社間連系について”(URL:www.re-policy.jp/keito/2/030912_09.pdf)、一般社団法人電力系統利用協議会“第6回 風力発電連系可能量確認ワーキンググループ 議事概要”(URL:http://www.escj.or.jp/energy/wg/pdf/wind_wg_6th_summary.pdf)、及び、東京電力株式会社“周波数調整・需給運用ルール”(URL:www.tepco.co.jp/corporateinfo/provide/engineering/wsc/freq-j.pdf)等の文献を参照されたい。従って、東京電力株式会社管内においては、制御部103は、U相またはW相の周波数を、±0.2Hzの範囲内において変化させたとしても、周波数偏差目標値範囲の変動に収まる可能性が高く、電化製品の運転への影響を最小にすることができる。
When the control unit changes the frequency in order to switch from the first operation mode to the second control in the second operation mode as described above, the
制御部103は、電力変換装置100への太陽電池105の電力量に応じて、第1の運転モードと、第1の制御または第2の制御を行う第2の運転モードとを切り替える。具体的な切替え方法については、以下の図5の説明において詳述する。
The
続いて、図5を用いて、本実施形態における電力変換装置100が行う処理について説明する。図5は、本実施形態に係る電力変換装置の処理を示すフローチャートである。このフローチャートのスタート時において、電力変換装置100は第1の運転モードで動作しているとする。
Then, the process which the
まず、電力変換装置100の制御部103は、DC/DCコンバータ101を介して電力入力装置105である太陽電池の発電量を取得する(ステップS101)。そして、制御部103は、取得した太陽電池105の発電量に応じて、運転モードの切替えを行うか否かを判断する。すなわち、制御部103は、取得した発電量が、設定された基準値以下であるか否かを判断する(ステップS102)。この基準値は、例えば、不変のものとすることができ、または、接続する負荷機器106を変更若しくは増減するごとに設定するものとすることもできる。
First, the
制御部103は、取得した発電量が基準値より大きい場合(ステップS102のNo)、第1の運転モードを継続し、再び太陽電池105の発電量を取得する。制御部103は、太陽電池105の発電量を取得して基準値以下であるか否かを判断するこれらのステップを、定期的または不定期的に実施することができる。また、制御部103は、常時これらのステップを繰り返すこともできる。
When the acquired power generation amount is larger than the reference value (No in step S102), the
天候が悪くなり日射量が低下する等によって取得した発電量が基準値以下となった場合(ステップS102のYes)、制御部103は、電力変換装置100の運転モードを、第1の運転モードから第2の運転モードに切り替える。切替えのステップとして、まず、制御部103は、第1の制御と第2の制御のいずれの制御を行うかを決定する(ステップS103)。例えば、第1の制御と第2の制御のいずれの制御を行うかを、予め記憶部104に記憶させておき、制御部103は、記憶部104の記憶に基づいて、いずれの制御を行うかを決定することができる。記憶部104への記憶は、例えば電力変換装置100の設置時に、設置業者またはユーザ等により行うことができる。また、例えば、太陽電池105の発電量が低下した場合に、いずれの制御を行うかをユーザに入力させ、ユーザの入力に基づいて制御部103が決定を行うことができる。
When the power generation amount acquired due to bad weather and a decrease in the amount of solar radiation or the like is below the reference value (Yes in step S102), the
制御部103は、第1の制御を行うと決定した場合(ステップS103の第1の制御)、次にU相線205またはW相線207のいずれの電圧線の出力を継続するかを決定する(ステップS104)。このステップS104における決定は、U相線205またはW相線207に接続される負荷機器106との関係に基づいて決定される。例えば、U相線205とW相線207とのうち、継続的に運転することが必要な負荷機器106が接続されている方の電圧線に対しては、出力を継続することが望ましい。この場合、例えば、U相線205とW相線207とのうち出力を継続することが望ましい電圧線を、予め記憶部104に記憶させておき、制御部103は、記憶部104の記憶に基づいて、出力を継続することが望ましい電圧線に出力を継続することを決定することができる。記憶部104への記憶は、例えば電力変換装置100の設置時に、設置業者またはユーザ等により行うことができる。また、例えば、いずれの電圧線の出力を継続するかをユーザに入力させ、ユーザの入力に基づいて制御部103が出力を継続する電圧線を決定することができる。
When it is determined that the first control is to be performed (first control in step S103), the
また、出力を継続する電圧線の決定を行うステップS104において、制御部103は、U相線205及びW相線207それぞれにおける出力を監視し、監視結果に基づいて決定を行うことができる。すなわち、まず制御部103は、第1の運転モード時に2本の電圧線(U相線205及びW相線207)の出力電圧を監視する。具体的には、U相線205及びW相線207の各系統における出力電流を、分電盤107内の電流センサ108であるCTで計測する。これにより、単線3相式インバータ102の全ての系統を使用できる第1の運転モード時における、各系統での出力電流を取得することができる。計測された出力電流は、電力変換装置100の記憶部104に送られる。取得された2系統の出力電流のうち、定常的に所定値以上の電流を出力している電圧線には、出力を継続することが必要な負荷機器106が接続されていることが推定される。従って、制御部103は、2本の電圧線のうち定常的に所定値以上の電流を出力する電圧線を、出力を継続する電圧線として決定することができる。尚、計測される出力電流に関する情報は、計測開始時から蓄積するものとすることができ、または、一定の単位時間毎に更新するものとすることができる。例えば、1日ごとまたは1週間ごと等の間隔で、出力電流に関する情報を初期化して、新たに計測しなおすことができる。
Further, in step S104 for determining a voltage line that continues to be output, the
制御部103がU相線205への出力を継続すると決定した場合(ステップS104のU相)、制御部103は、決定したU相線205を交流出力させ、他方のW相線207の電圧線をO相線206の電位と同電位を出力させる(ステップS105)。この制御により、O相線−W相線間では電位差がなくなるため出力が停止され、O相線−U相線間では交流100V出力が継続される。このようにして、第2の運転モードにおける第1の制御が実現される。
When
また、制御部103がW相線207への出力を継続すると決定した場合(ステップS104のW相)、制御部103は、決定したW相線207を交流出力させ、他方のU相線203の電圧線をO相線206の電位と同電位を出力させる(ステップS106)。この制御により、O相線−U相線間では電位差がなくなるため出力が停止され、O相線−W相線間では交流100V出力が継続される。このようにして、第2の運転モードにおける第1の制御が実現される。
In addition, when the
一方、ステップS103において、第2の制御を行うと決定した場合(ステップS103の第2の制御)、制御部103は、U相線205とW相線207との2本の電圧線のうち少なくとも一方の周波数を、両電圧線の周波数の位相が一致するまでの間変化させる(ステップS107)。この制御により、O相線−U相線間及びO相線−W相線間において交流100V電圧が維持され、U相線−W相線間の交流200V出力が停止される。このようにして、第2の運転モードにおける第2の制御が実現される。
On the other hand, when it is determined in step S103 that the second control is to be performed (second control in step S103), the
このように、本実施形態においては、電力変換装置100の制御部103は、太陽電池105の発電量に応じて、2本の電圧線205及び207において互いに逆位相で交流出力させる第1の運転モードと、2本の電圧線205及び207において一方を交流出力させ他方を中性線206の出力電位と同電位を出力させる第1の制御、または、2本の電圧線205及び207において互いに同位相で交流出力させる第2の制御を行う第2の運転モードとを切り替える。つまり、制御部103は、太陽電池105の発電量が低下した場合に、インバータ102を第1の運転モードから第2の運転モードに切り替えることによって、一部の系統への電力供給を停止する。これにより、電力変換装置100から負荷機器106へ供給すべき電力を、太陽電池105の発電量以下に抑えうる。そのため、ユーザが個々の機器を停止することなく、全系統への電力供給の停止が回避されるとともに、運転を継続することが望ましい特定の機器が接続された系統への優先的な電力供給が継続される。
As described above, in the present embodiment, the
また、本実施形態においては、電力変換装置100の制御部103は、第1の運転モードと第2の制御を行う第2の運転モードとの切替えにおいて、2本の電圧線205及び207のうち少なくとも一方の周波数を管轄電力会社の周波数偏差目標値以内で、2本の電圧線205及び207の周波数の位相が一致するまでの間変化させる。つまり、制御部103は、運転モードの切替えにおいて、電化製品の品質保証上の基準である管轄電力会社の周波数偏差目標値以内で周波数を変動させる。これにより、交流100Vで動作する負荷機器106の動作を妨げることなく、交流200V出力を停止し、交流100Vで動作する負荷機器106が接続された系統への優先的な電力供給が継続される。
Moreover, in this embodiment, the
また、本実施形態においては、電力変換装置100の制御部103は、第1の運転モード時に2本の電圧線205及び207の出力電流を監視し、2本の電圧線205及び207のうち定常的に所定値以上の電流を出力する電圧線を決定し、第2の運転モードの第1の制御において、決定した電圧線を交流出力させ、他方の電圧線を中性線206の出力電位と同電位を出力させる。つまり、制御部103は、各系統のうち、交流出力を継続して提供することが望ましい負荷機器106を接続している系統を決定する。これにより、各系統に接続される負荷機器106が変わった場合であっても、制御部103が出力を継続する系統を都度決定できるため、出力を継続することが必要な負荷機器106が接続されている系統に対して、優先的に電力供給を継続することができる。
Further, in the present embodiment, the
上述の実施形態は、代表的な例として説明したが、本発明の趣旨および範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。 Although the above embodiments have been described as representative examples, it will be apparent to those skilled in the art that many changes and substitutions can be made within the spirit and scope of the invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited by the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the claims.
例えば、各構成部、各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部やステップ等を1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。 For example, the functions included in each component, each step, etc. can be rearranged so that there is no logical contradiction, and multiple components, steps, etc. can be combined or divided into one It is.
また、上述の実施形態の説明においては、制御部103が第1の運転モードから第2の運転モードに切り替える場合について説明したが、本発明はこの態様に限定されるものではなく、制御部103は、太陽電池105の発電量に応じて第2の運転モードから第1の運転モードに切り替えることもできる。すなわち、制御部103は、日射量の低下等により太陽電池105の発電量が減少した場合に、第1の運転モードから第2の運転モードに切り替え、日射量の上昇等により太陽電池105の発電量が増加した場合に、第2の運転モードから第1の運転モードに切り替えることができる。
In the description of the above-described embodiment, the case where the
第2の運転モードから第1の運転モードへの切替えは、上述の実施形態の説明における第1の運転モードから第2の運転モードへの切替えと同様の方法で行うことができる。例えば、第2の運転モードの第1の制御から第1の運転モードへ切り替える場合、制御部103は、2本の電圧線(U相線205及びW相線207)のうち中性線(O相線206)の出力電位と同電位を出力している電圧線において、スイッチング素子のデューティー比を制御することにより、100V正弦波を出力させる。また、第2の運転モードの第2の制御から第1の運転モードへ切り替える場合、制御部103は、スイッチング素子204のデューティー比を制御することにより、2本の電圧線205及び207のうち少なくとも一方の周波数を、2本の電圧線205及び207の周波数の位相が逆位相になるまでの間変化させる。
Switching from the second operation mode to the first operation mode can be performed by the same method as the switching from the first operation mode to the second operation mode in the description of the above-described embodiment. For example, when switching from the first control in the second operation mode to the first operation mode, the
このような制御により、特定の負荷機器106が接続された系統に優先的に電力供給を継続しつつ、太陽電池105の発電量に応じて全系統における負荷機器106を有効に使用することができる。
With such control, it is possible to effectively use the
また、上述の実施形態の説明において、制御部103は、電力入力装置105としての発電装置である太陽電池の発電量に応じて、電圧線の電圧または周波数を制御するものとして説明したが、本発明はこの態様に限定されるものではなく、制御部103は、例えば、電力入力装置105としての蓄電池の電池残量に応じて、電圧線の電圧または周波数を制御するものとすることもできる。この場合、制御部103が第1の運転モードから第2の運転モードへ切替えを行うか否か(図3のステップS102に相当)は、蓄電池の電池残量が基準値以下であるか否かに基づいて判断される。制御部103は、電池残量が基準値より大きい場合、運転モードの切替えを行わず、電池残量が基準値以下の場合、運転モードの切替えを行う。このように蓄電池の電池残量に応じて運転モードを切り替えることにより、電池残量が少ない場合に、ユーザが個々の機器を停止することなく、一部の負荷機器106が接続された系統を停止することで負荷機器106全体における消費電力を軽減し、特定の負荷機器106が接続された系統への優先的な電力供給を継続することができる。
In the description of the above-described embodiment, the
100 電力変換装置
101 DC/DCコンバータ
102 インバータ
103 制御部
104 記憶部
105 電力入力装置(太陽電池)
106 負荷機器
107 分電盤
108 電流センサ
201 U相レグ
202 O相レグ
203 W相レグ
204 スイッチング素子
205 電圧線(U相線)
206 中性線(O相線)
207 電圧線(W相線)
301 時刻
DESCRIPTION OF
106
206 Neutral wire (O-phase wire)
207 Voltage line (W-phase line)
301 time
Claims (10)
入力された直流を交流に変換する際に、2本の電圧線において2相の電圧を出力するとともに中性線において中間電位を出力する単相3線式のインバータと、
前記入力の電力量に応じて、前記電圧線の電圧または周波数を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする電力変換装置。 A power conversion device capable of grid connection operation,
A single-phase three-wire inverter that outputs a two-phase voltage on two voltage lines and outputs an intermediate potential on a neutral line when converting the input direct current into an alternating current;
A control unit for controlling the voltage or frequency of the voltage line according to the amount of power of the input;
A power conversion device comprising:
前記2本の電圧線において互いに逆位相で交流出力させる第1の運転モードと、
前記2本の電圧線において一方を交流出力させ他方を前記中性線の出力電位と同電位を出力させる第1の制御、または、前記2本の電圧線において互いに同位相で交流出力させる第2の制御を行う第2の運転モードとを切り替える
ことを特徴とする、請求項1に記載の電力変換装置。 According to the amount of power of the input, the control unit
A first operation mode in which AC output is performed in opposite phases to each other in the two voltage lines;
A first control in which one of the two voltage lines is AC output and the other is output the same potential as the output potential of the neutral line, or a second AC output is in phase with each other on the two voltage lines The power conversion device according to claim 1, wherein the power conversion device is switched to a second operation mode in which the control is performed.
ことを特徴とする、請求項2に記載の電力変換装置。 In the switching between the first operation mode and the second operation mode for performing the second control, the control unit sets the frequency of at least one of the two voltage lines to the two voltage lines. The power conversion device according to claim 2, wherein the frequency conversion is performed until the phases of the frequencies coincide with each other.
ことを特徴とする、請求項3に記載の電力変換装置。 The power converter according to claim 3, wherein the control unit changes at least one frequency of the two voltage lines within a frequency deviation target value of a jurisdiction electric power company.
前記制御部は、前記発電装置の発電量に応じて、前記電圧線の電圧または周波数を制御する
ことを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の電力変換装置。 The input is supplied from a power generator,
The said control part controls the voltage or frequency of the said voltage line according to the electric power generation amount of the said electric power generating apparatus, The power converter device as described in any one of Claim 1 to 4 characterized by the above-mentioned.
前記制御部は、前記蓄電池の電池残量に応じて、前記電圧線の電圧または周波数を制御する
ことを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の電力変換装置。 The input is supplied from a storage battery,
The said control part controls the voltage or frequency of the said voltage line according to the battery residual amount of the said storage battery, The power converter device as described in any one of Claim 1 to 4 characterized by the above-mentioned.
ことを特徴とする、請求項2から6のいずれか一項に記載の電力変換装置。 7. The storage device according to claim 2, further comprising a storage unit that stores which of the first control and the second control is performed in the second operation mode. 8. The power converter device described in 1.
ことを特徴とする、請求項2から7のいずれか一項に記載の電力変換装置。 The control unit monitors the output current of the two voltage lines during the first operation mode, and determines a voltage line that constantly outputs a current of a predetermined value or more out of the two voltage lines, The first control in the second operation mode is characterized in that the determined voltage line is AC output, and the other voltage line is output with the same potential as the output potential of the neutral line. The power conversion device according to any one of 2 to 7.
ことを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載の電力変換装置。 9. The control unit according to claim 1, wherein the control unit controls the voltage or the frequency of the voltage line during a self-sustaining operation in which power can be supplied independently after being disconnected from the power system. 10. The power converter device described in 1.
前記入力の電力量に応じて、前記電圧線の電圧または周波数を制御するステップを含むことを特徴とする電力変換方法。
Single-phase three-wire that outputs two-phase voltage on two voltage lines and outputs an intermediate potential on a neutral line when converting input direct current to alternating current in a power conversion device capable of system interconnection operation A power conversion method for controlling an output voltage of an inverter of a formula,
A power conversion method comprising the step of controlling the voltage or frequency of the voltage line in accordance with the amount of input power.
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