JP2015053817A - Power conversion device - Google Patents

Power conversion device Download PDF

Info

Publication number
JP2015053817A
JP2015053817A JP2013185966A JP2013185966A JP2015053817A JP 2015053817 A JP2015053817 A JP 2015053817A JP 2013185966 A JP2013185966 A JP 2013185966A JP 2013185966 A JP2013185966 A JP 2013185966A JP 2015053817 A JP2015053817 A JP 2015053817A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
side terminal
terminal
power
conversion circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2013185966A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
啓 角谷
Hiromu Kakuya
啓 角谷
鈴木　英一
Hidekazu Suzuki
英一 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2013185966A priority Critical patent/JP2015053817A/en
Publication of JP2015053817A publication Critical patent/JP2015053817A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power conversion device for a power storage system that enables long duration of the power storage system, and that can reduce a power conversion loss.SOLUTION: Provided is a power conversion device configured by parallel-connecting a capacitor at a DC side terminal of an AC-DC conversion device converting an AC and a DC using a semiconductor switch, connecting both ends to which low-voltage side terminals of a plurality of DC voltage conversion circuits each converting a DC and a DC using the semiconductor switch are series-connected, at the DC side terminal of the AC-DC conversion device via a reactor, connecting an AC power supply at an AC side terminal of the AC-DC conversion device, and connecting a power storage device to each of the DC voltage conversion circuits. The plurality of DC voltage conversion circuits step up a voltage from the low-voltage side terminal toward a high-voltage side terminal. The AC-DC conversion device includes, in one cycle of the AC, a time period for converting the AC and the DC by a switching operation of the semiconductor switch, and a time period not converting the AC and the DC by non-operation of the switching of the semiconductor switch.

Description

本発明は電力変換装置に係り、特に蓄電装置を併用する電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power conversion device, and more particularly to a power conversion device using a power storage device in combination.

近年、二酸化炭素の排出による地球温暖化や、化石燃料の枯渇が懸念されており、二酸化炭素の排出量の低減や、化石燃料への依存度の低下が求められている。二酸化炭素の排出量の低減や、化石燃料への依存度の低下を図るためには、風力や太陽光などの自然から得られる再生可能エネルギーを利用した発電システムの導入が有効であると考えられる。   In recent years, there are concerns about global warming due to carbon dioxide emissions and the depletion of fossil fuels, and there is a demand for a reduction in carbon dioxide emissions and a decrease in dependence on fossil fuels. In order to reduce carbon dioxide emissions and reduce dependence on fossil fuels, it is considered effective to introduce power generation systems that use renewable energy such as wind power and solar power. .

再生可能エネルギーを利用した発電システムの導入にあたっては、気象条件に左右される再生可能エネルギーの変動に伴う電力変動を抑制する手段が必要であり、その手段の一つとして、電気エネルギーの蓄積及び放出が可能な蓄電システムが注目されている。   In order to introduce a power generation system that uses renewable energy, it is necessary to have a means to suppress power fluctuations accompanying fluctuations in renewable energy, which are influenced by weather conditions. One of the means is the storage and release of electrical energy. Power storage systems that can be used are attracting attention.

再生可能エネルギーに併設した際の蓄電システムの具体的な動作としては、再生可能エネルギーが発電する電力が余剰である場合には余剰電力を貯蔵し、電力が不足する際には不足電力を補うために蓄電システムから放電する。このように、再生可能エネルギー発電システムに蓄電システムを併設することにより、再生可能エネルギーを有効利用することが可能である。   The specific operation of the energy storage system when it is attached to renewable energy is to store surplus power when the power generated by renewable energy is surplus and to make up for the shortage when power is insufficient Discharged from the electricity storage system. In this way, it is possible to effectively use renewable energy by providing a storage system in the renewable energy power generation system.

再生可能エネルギーの発電システムに併設される蓄電システムは、比較的短いサイクルで充放電が繰り返されるため、蓄電システムを構成する蓄電装置の寿命管理が重要である。従来の蓄電システムは、インバータまたはパワコンディショナを用いて蓄電装置をまとめて管理している。   Since the power storage system provided in the renewable energy power generation system is repeatedly charged and discharged in a relatively short cycle, it is important to manage the life of the power storage devices constituting the power storage system. Conventional power storage systems collectively manage power storage devices using inverters or power conditioners.

この場合、蓄電装置の特性ばらつきが主な要因で、一部の性能の低い蓄電装置の劣化が進行し、蓄電システム全体の寿命を制限するという問題がある。   In this case, there is a problem that the deterioration of some of the low-performance power storage devices progresses due to variations in characteristics of the power storage devices, thereby limiting the life of the entire power storage system.

本件技術分野に関する背景技術として、例えば特許文献１には、蓄電池毎に設けられ、直流と直流とを変換可能な第１のコンバータを複数備えると共に、直流と交流とを変換可能な第２のコンバータを備え、複数備える第１のコンバータの一端に蓄電池を接続し、蓄電池を接続していない端子を直列接続した端子を、第２のコンバータの直流側の端子に接続する電力変換装置の回路構成と制御手段が開示されている。   As background art related to this technical field, for example, Patent Document 1 includes a plurality of first converters that are provided for each storage battery and that can convert direct current and direct current, and that can convert direct current and alternating current. And a circuit configuration of a power conversion device in which a storage battery is connected to one end of a first converter that includes a plurality of terminals, and a terminal that is not connected to a storage battery is connected in series to a DC-side terminal of the second converter; A control means is disclosed.

特開２０１０−１４８２４２号公報JP 2010-148242 A

蓄電システムの寿命を管理する好適な手段の一つとして、特許文献１に開示された技術がある。本技術を蓄電システムの電力変換装置に適用することで、蓄電池毎に設置された第１のコンバータを利用し、第１のコンバータの出力電圧を調整することで、蓄電池毎の電力を調整可能である。これにより、一部の性能の低い蓄電装置に蓄電システムの寿命が制限されることが回避でき、蓄電システム全体の寿命を長期化することが可能である。   As a suitable means for managing the life of the power storage system, there is a technique disclosed in Patent Document 1. By applying this technology to the power conversion device of the power storage system, the power for each storage battery can be adjusted by using the first converter installed for each storage battery and adjusting the output voltage of the first converter. is there. Thereby, it is possible to avoid that the life of the power storage system is limited to some low-performance power storage devices, and it is possible to extend the life of the entire power storage system.

このように特許文献１に開示されている電力変換装置の回路構成は、蓄電装置を分割管理するには有効である。然しながら、第１のコンバータは、直流と交流とを変換可能な第２のコンバータの直流側端子に接続されるものであり、その方向が蓄電池から第２のコンバータに向かって昇圧動作をするものである。そのため、第２のコンバータがスイッチング動作を常時実施する必要があることから、スイッチング回数が増加することで電力変換損失が大きくなるという課題があった。   As described above, the circuit configuration of the power conversion device disclosed in Patent Document 1 is effective for dividing and managing the power storage device. However, the first converter is connected to the DC side terminal of the second converter capable of converting direct current and alternating current, and the direction of the first converter performs a boost operation from the storage battery toward the second converter. is there. Therefore, since it is necessary for the second converter to always perform the switching operation, there is a problem that the power conversion loss increases as the number of times of switching increases.

以上のことから本発明においては、直流と交流とを変換可能であり、直流側に接続した蓄電装置を、直流と直流とを変換する直流電圧変換回路を複数利用して分割制御することで、蓄電システムを長期化可能であると共に、複数備える直流電圧変換回路の一部のみでスイッチング動作を実施することにより、電力変換損失を低減可能な蓄電システム向けの電力変換装置を供することを目的とする。   From the above, in the present invention, direct current and alternating current can be converted, and the power storage device connected to the direct current side is divided and controlled by using a plurality of direct current voltage conversion circuits for converting direct current and direct current. An object of the present invention is to provide a power conversion device for a power storage system that can reduce the power conversion loss by implementing a switching operation with only a part of a plurality of DC voltage conversion circuits that can be extended for a long time. .

尚、その他の課題は、以下に説明する実施形態において、課題の裏返しとなる効果に置き換え、その解決手段と共に説明する。   Other problems will be described together with their solutions in the embodiments described below by replacing them with effects that reverse the problems.

本発明は、上記代表課題を解決する解決手段を複数有する。ここでは、そのうちの一つを代表的な解決手段として挙げる。   The present invention has a plurality of solving means for solving the above representative problem. Here, one of them is listed as a typical solution.

半導体スイッチを用いて交流と直流を変換する交流直流変換装置の直流側端子にコンデンサを並列接続し、また交流直流変換装置の直流側端子に半導体スイッチを用いて直流と直流を変換する複数の直流電圧変換回路の低圧側端子を直列接続した両端をリアクトルを介して接続し、交流直流変換装置の交流側端子に交流電源を接続し、直流電圧変換回路のそれぞれに蓄電装置を接続して構成された電力変換装置であって、
複数の直流電圧変換回路はその低圧側端子から高圧側端子に向かって昇圧し、交流直流変換装置は交流の１周期内において半導体スイッチのスイッチング動作により交流と直流を変換する期間と、半導体スイッチのスイッチング不動作により交流と直流を変換しない期間とを含むことを特徴とする。 A capacitor is connected in parallel to the DC side terminal of the AC to DC converter that converts AC and DC using a semiconductor switch, and a plurality of DCs that convert DC and DC using a semiconductor switch at the DC side terminal of the AC to DC converter The low voltage side terminals of the voltage conversion circuit are connected in series via the reactor, the AC power supply is connected to the AC side terminal of the AC / DC converter, and the power storage device is connected to each of the DC voltage converters. A power converter,
The plurality of DC voltage conversion circuits boost the voltage from the low voltage side terminal toward the high voltage side terminal, and the AC / DC conversion device converts the AC and DC by switching operation of the semiconductor switch within one AC cycle, It includes a period in which alternating current and direct current are not converted due to switching malfunction.

本願の代表的な解決手段によれば、蓄電池の直列接続を分割し、蓄電池の充電状態を分割管理することで蓄電システムの寿命を長期化すると共に、直流と交流とを変換する電力変換装置を構成する半導体スイッチのスイッチング回数を削減することで、電力変換損失を低減し、蓄電池が備える電力エネルギーを有効活用可能な電力変換装置を供することができる。   According to a typical solution of the present application, a power conversion device that divides a series connection of storage batteries and prolongs the life of the storage system by dividing and managing the charge state of the storage battery, and converts direct current and alternating current. By reducing the frequency | count of switching of the semiconductor switch to comprise, the power conversion loss can be reduced and the power converter device which can use effectively the power energy with which a storage battery is provided can be provided.

実施例１の電力変換装置の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the power converter device of Example 1. FIG. 図１の直流交流変換回路１の概略構成を示す回路図。FIG. 2 is a circuit diagram showing a schematic configuration of the DC / AC conversion circuit 1 of FIG. 1. 図１の直流電圧変換回路の概略構成を示す回路図。FIG. 2 is a circuit diagram showing a schematic configuration of the DC voltage conversion circuit of FIG. 1. 図１の交流電圧とその目標値と直流電圧の目標値を示す図。The figure which shows the alternating voltage of FIG. 1, its target value, and the target value of DC voltage. 図１の交流電圧目標値とキャリアとスイッチングパターンの関係を示す図。The figure which shows the relationship between the alternating voltage target value of FIG. 1, a carrier, and a switching pattern. 図１の直流電圧目標値とキャリアとスイッチングパターンの関係を示す図。The figure which shows the relationship between the DC voltage target value of FIG. 1, a carrier, and a switching pattern. 直流電圧変換回路の低電圧側端子電圧の分担を示す図。The figure which shows the share of the low voltage side terminal voltage of a DC voltage converter circuit. 直流電圧変換回路の低電圧側端子電圧の分担を示す図。The figure which shows the share of the low voltage side terminal voltage of a DC voltage converter circuit. 直流電圧変換回路の低電圧側端子電圧の分担を示す図。The figure which shows the share of the low voltage side terminal voltage of a DC voltage converter circuit. 図１の交流電圧目標値と交流電圧の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the alternating voltage target value of FIG. 1, and an alternating voltage. 実施例２の電力変換装置の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the power converter device of Example 2. FIG. 図１１の直流交流変換回路１の概略構成を示す回路図。FIG. 12 is a circuit diagram showing a schematic configuration of the DC / AC conversion circuit 1 of FIG. 11. 図１１の交流電圧とその目標値と直流電圧の目標値を示す図。The figure which shows the alternating voltage of FIG. 11, its target value, and the target value of DC voltage. 図１１の交流電圧目標値とキャリアとスイッチングパターンの関係を示す図。The figure which shows the relationship between the alternating voltage target value of FIG. 11, a carrier, and a switching pattern. 図１１の直流電圧目標値とキャリアとスイッチングパターンの関係を示す図。The figure which shows the relationship between the DC voltage target value of FIG. 11, a carrier, and a switching pattern. 直流電圧変換回路の低電圧側端子電圧の分担を示す図。The figure which shows the share of the low voltage side terminal voltage of a DC voltage converter circuit. 直流電圧変換回路の低電圧側端子電圧の分担を示す図。The figure which shows the share of the low voltage side terminal voltage of a DC voltage converter circuit. 直流電圧変換回路の低電圧側端子電圧の分担を示す図。The figure which shows the share of the low voltage side terminal voltage of a DC voltage converter circuit. 図１１の交流電圧目標値と交流電圧の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the alternating voltage target value of FIG. 11, and alternating voltage. 実施例３の電力変換装置の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the power converter device of Example 3. FIG.

以下、本発明の実施形態について、図を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

なお、本発明の電力変換装置は、幅広い用途の電力変換装置に適用することができる。その一例をあげると、以下に説明する本発明の実施形態は、電力貯蔵や電力供給を目的とする蓄電システムの電力変換装置に適用することができる。また直流電圧変換回路の高電圧側端子にキャパシタを接続することにより、系統電圧の安定化を図る静止型無効電力補償装置の電力変換装置にも適用できる。さらに本発明の電力変換装置は、直流電圧変換回路の高電圧側端子に、蓄電装置やキャパシタではなく、太陽電池パネルを接続することにより、太陽電池パネルで発電した直流電力を交流電力に変換する電力変換装置にも適用できる。   In addition, the power converter device of this invention can be applied to the power converter device of wide use. For example, an embodiment of the present invention described below can be applied to a power conversion device of a power storage system for power storage and power supply. Further, the present invention can also be applied to a power converter of a static reactive power compensator that stabilizes the system voltage by connecting a capacitor to the high voltage side terminal of the DC voltage converter. Furthermore, the power conversion device of the present invention converts the DC power generated by the solar cell panel into AC power by connecting the solar cell panel, not the power storage device or the capacitor, to the high voltage side terminal of the DC voltage conversion circuit. It can also be applied to power converters.

以下に述べる本発明の実施形態において、電力変換装置とは、直流電力を交流電力に変換したり、交流電力を直流電力に変換したりする装置である。係る基本構成に付加する形で、電力変換装置の直流側接続端子に直流電力源を接続し、交流側接続端子にリアクトルを介して交流電源系統を接続、連系する場合がある。また、交流側接続端子に、発電機を代表とする交流負荷を接続する場合がある。   In the embodiments of the present invention described below, the power conversion device is a device that converts DC power into AC power or converts AC power into DC power. In addition to the basic configuration, a DC power source may be connected to the DC side connection terminal of the power conversion device, and an AC power supply system may be connected to the AC side connection terminal via a reactor. In addition, an AC load represented by a generator may be connected to the AC side connection terminal.

以下に説明する実施形態では、電力変換装置の直流側接続端子に蓄電装置を接続し、交流側接続端子に交流電源系統を接続し、連系動作を可能とする場合を例に挙げて説明する。然し、本発明が係る構成での用途に限定されるものではないことは言うまでもない。   In the embodiment described below, an example will be described in which a power storage device is connected to the DC side connection terminal of the power conversion device, an AC power supply system is connected to the AC side connection terminal, and interconnection operation is possible. . However, it goes without saying that the present invention is not limited to the use in the configuration according to the present invention.

尚、この他にも解決すべき課題及びその解決手段はある。それらについては、これ以降の各実施形態の中において、課題の裏返しとなる効果に置き換え、その解決手段と共に説明する。   There are other problems to be solved and solutions. These will be described in the following embodiments, along with their solutions, by replacing them with effects that reverse the problem.

本発明の実施例１に係る電力変換装置について図１乃至図１０を用いて説明する。まず図１は、実施例１の電力変換装置１００を適用した蓄電システムの全体概略構成を示している。   A power converter according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, FIG. 1 shows an overall schematic configuration of a power storage system to which the power conversion device 100 of the first embodiment is applied.

図１において、電力変換装置１００は、直流と交流を変換可能な直流交流変換回路１と、直流を直流へ変換可能な並列接続された複数の直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）と、直流交流変換回路１の直流側端子１ｄｃに接続するリアクトル３とコンデンサ４と、直流交流変換回路１の交流側端子１ａｃに接続されるフィルタ回路５を備えている。コンデンサ４は直流交流変換回路１の直流側端子１ｄｃに並列接続されており、リアクトル３は直流側端子１ｄｃに直列接続されている。   In FIG. 1, a power conversion apparatus 100 includes a DC / AC conversion circuit 1 capable of converting DC to AC and a plurality of DC voltage conversion circuits 2 (2A, 2B, 2C, 2D) connected in parallel and capable of converting DC to DC. ), A reactor 3 and a capacitor 4 connected to the DC side terminal 1dc of the DC / AC conversion circuit 1, and a filter circuit 5 connected to the AC side terminal 1ac of the DC / AC conversion circuit 1. The capacitor 4 is connected in parallel to the DC side terminal 1dc of the DC / AC conversion circuit 1, and the reactor 3 is connected in series to the DC side terminal 1dc.

また、直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）はそれぞれの接続端子において、低電圧側の接続端子である２ＡＬ、２ＢＬ、２ＣＬ、２ＤＬを直列に接続し、リアクトル３を直列接続した後に、直流交流変換回路１の直流側端子１ｄｃに接続されている。   In addition, the DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, 2D) has a connection terminal on the low voltage side 2AL, 2BL, 2CL, and 2DL connected in series and a reactor 3 connected in series. Later, it is connected to the DC side terminal 1dc of the DC / AC conversion circuit 1.

さらに、電力変換装置１００は、直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）の高電圧側端子である２ＡＨ、２ＢＨ、２ＣＨ、２ＤＨに直流電源装置６（６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ）がそれぞれ接続され、フィルタ回路５は交流電源系統７に接続されている。   Further, the power conversion device 100 includes a DC power supply device 6 (6A, 6B, 6C, 6D) in addition to 2AH, 2BH, 2CH, and 2DH, which are high-voltage side terminals of the DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, 2D). Are connected to each other, and the filter circuit 5 is connected to the AC power supply system 7.

なお交流電源系統７は、ここでは単相交流を生成する系統である例を挙げて詳細を説明するが、発電機などの交流電源負荷を接続してもよい。また、図１では明記していないが、電力変換装置１００は制御装置や外部の状態を検知するセンサを備えており、制御装置は、センサの出力信号に基づいて直流交流変換回路１の作動状態や直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）の作動状態を変更する信号を演算、出力する制御プログラムがあらかじめ実装されている。   The AC power supply system 7 will be described in detail here by taking an example of a system that generates single-phase AC, but an AC power supply load such as a generator may be connected. Although not clearly shown in FIG. 1, the power conversion device 100 includes a control device and a sensor that detects an external state, and the control device operates the DC / AC conversion circuit 1 based on the output signal of the sensor. And a control program for calculating and outputting a signal for changing the operating state of the DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, 2D) is mounted in advance.

この図１の回路構成において、前述の特許文献１に記載の回路構成と対比して説明をすると、蓄電池毎に設置された第１のコンバータが直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）に対応しており、直流と交流とを変換可能な第２のコンバータが直流交流変換回路１に対応している。また特許文献１では、蓄電池から第２のコンバータに向かって昇圧動作をするものであるのに対し、実施例１では直流交流変換回路１から直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）に向かって昇圧させようとしている。   In the circuit configuration of FIG. 1, the description will be made in comparison with the circuit configuration described in Patent Document 1 described above. The first converter installed for each storage battery is a DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, 2D). The second converter capable of converting direct current to alternating current corresponds to the direct current alternating current conversion circuit 1. Further, in Patent Document 1, the boost operation is performed from the storage battery toward the second converter, whereas in the first embodiment, the DC / AC conversion circuit 1 to the DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, 2D). Trying to boost the pressure toward

図１において、直流電源装置６（６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ）の詳細は明記しないが、電気的に直並列に接続された複数の蓄電装置、例えばリチウムイオン二次電池、を備えている。複数の蓄電装置の電気的な接続の仕方は、電力変換装置と蓄電装置によって構成される蓄電システムに要求される出力電圧や蓄電容量などに関する仕様によって、直列接続、並列接続、直並列接続のいずれかが用いられる。   In FIG. 1, details of the DC power supply device 6 (6A, 6B, 6C, 6D) are not specified, but a plurality of power storage devices electrically connected in series and parallel, for example, lithium ion secondary batteries are provided. Depending on the specifications related to the output voltage, storage capacity, etc. required for the power storage system composed of the power conversion device and the power storage device, the electrical connection method of the plurality of power storage devices can be either serial connection, parallel connection, or series-parallel connection. Is used.

実施例１では、再生可能エネルギーによる発電システムに対応して設けられており、仕様として高電圧、高容量が要求されることから、複数の蓄電装置が電気的に直並列に接続された構成を採用している。また、蓄電装置に限らず、直流電圧を生成する直流電源などであっても良い。   The first embodiment is provided corresponding to a power generation system using renewable energy, and high voltage and high capacity are required as specifications. Therefore, a configuration in which a plurality of power storage devices are electrically connected in series and parallel is used. Adopted. Further, the power supply device is not limited to a DC power source that generates a DC voltage.

なお図１の構成において直流交流変換回路１の直流側端子１ｄｃに印可される電圧は例えば５００乃至３００ボルトであり、複数の直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）の低電圧側の接続端子２ＡＬ、２ＢＬ、２ＣＬ、２ＤＬでは、それぞれ１００から１００ボルトを分担印可され、直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）の高電圧側の接続端子２ＡＨ、２ＢＨ、２ＣＨ、２ＤＨは１００ボルトを与える。このように直流電圧変換回路２は、昇圧回路として機能している。   1, the voltage applied to the DC side terminal 1dc of the DC / AC conversion circuit 1 is, for example, 500 to 300 volts, and the low voltage side of the plurality of DC voltage conversion circuits 2 (2A, 2B, 2C, 2D). The connection terminals 2AL, 2BL, 2CL, and 2DL are each assigned 100 to 100 volts, and are connected to the high-voltage side connection terminals 2AH, 2BH, 2CH, and 2DH of the DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, and 2D). Gives 100 volts. Thus, the DC voltage conversion circuit 2 functions as a booster circuit.

図２は、図１の電力変換装置１００を構成する主たる要素である直流交流変換回路１の概略構成を示している。図１に示したように、直流交流変換回路１は、交流と接続する端子である交流側接続端子１ａｃと、直流側と接続する端子である直流側接続端子１ｄｃを備えている。   FIG. 2 shows a schematic configuration of a DC / AC converter circuit 1 which is a main element constituting the power converter 100 of FIG. As shown in FIG. 1, the DC / AC conversion circuit 1 includes an AC-side connection terminal 1ac that is a terminal that is connected to AC and a DC-side connection terminal 1dc that is a terminal that is connected to the DC side.

また、直流交流変換回路１は、例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅｅｍｉｔｔｅｄ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）といった半導体スイッチとダイオードを並列接続したスイッチｓｗａ、ｓｗｂ、ｓｗｃ、ｓｗｄを備えている。スイッチｓｗａとｓｗｂ、およびスイッチｓｗｃとｓｗｄは直列接続されて対に構成され、それぞれ２直列された端子が並列接続されて、直流側端子１ｄｃに接続されている。また、スイッチ対を２直列した中間点のそれぞれは、交流側端子１ａｃと接続されている。この直流交流変換回路１は直流側端子１ｄｃに接続した直流電圧を、単相交流に変換して交流側端子１ａｃより出力可能な単相フルブリッジ変換器の回路構成を備えている。   The DC / AC converter circuit 1 includes switches swa, swb, swc, and swd in which a semiconductor switch such as an IGBT (Insulated Gated Bipolar Transistor) and a diode are connected in parallel. The switches swa and swb and the switches swc and swd are connected in series to form a pair, and two serially connected terminals are connected in parallel and connected to the DC side terminal 1dc. Each of the intermediate points where two switch pairs are connected in series is connected to the AC side terminal 1ac. The DC / AC conversion circuit 1 has a circuit configuration of a single-phase full-bridge converter that can convert a DC voltage connected to the DC side terminal 1dc into a single-phase AC and output it from the AC side terminal 1ac.

なお直流側接続端子１ｄｃは、正側端子１ｄｃ＋と、負側端子１ｄｃ−で構成されている。   The DC side connection terminal 1dc is composed of a positive side terminal 1dc + and a negative side terminal 1dc−.

図３は、図１の電力変換装置１を構成する主たる要素である直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）の概略構成を示している。なお直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）は同一構成とされているため、図３には直流電圧変換回路２Ａの構成のみを示す。   FIG. 3 shows a schematic configuration of a DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, 2D) that is a main element constituting the power conversion device 1 of FIG. Since the DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, 2D) has the same configuration, FIG. 3 shows only the configuration of the DC voltage conversion circuit 2A.

直流電圧変換回路２Ａは、半導体スイッチとダイオードを並列接続した上述のスイッチｓｗａ、ｓｗｂ、ｓｗｃ、ｓｗｄと同一構成を備えるスイッチｓｗｅおよびｓｗｆと、低電圧側端子２ＡＬと高電圧側端子２ＡＨを備えている。   The DC voltage conversion circuit 2A includes switches swe and swf having the same configuration as the above-described switches swa, swb, swc, swd in which a semiconductor switch and a diode are connected in parallel, a low voltage side terminal 2AL, and a high voltage side terminal 2AH. Yes.

スイッチｓｗｅおよびｓｗｆは直列接続されており、直列接続した後のそれぞれの端子は、高電圧側端子２ＡＨを構成しており、スイッチｓｗｅおよびｓｗｆを構成するダイオードの逆方向に電圧を印加する際に、電圧が正となる端子が高電圧側端子の正側端子２ＡＨ＋であり、ダイオードの逆方向に電圧を印加する際に、電圧が負となる端子が高電圧側の負側端子２ＡＨ−である。   The switches swe and swf are connected in series, and the respective terminals after being connected in series constitute the high voltage side terminal 2AH, and when applying a voltage in the reverse direction of the diode constituting the switches swe and swf The terminal where the voltage is positive is the positive terminal 2AH + of the high voltage side terminal, and when the voltage is applied in the reverse direction of the diode, the terminal whose voltage is negative is the negative terminal 2AH− on the high voltage side. .

また、スイッチｓｗｅおよびｓｗｆの中間点と接続される正側端子２ＡＬ＋と、上述の高電圧側端子の負側端子と接続される負側端子２ＡＬ−の対にて低電圧側端子２ＡＬを構成している。   Further, the low voltage side terminal 2AL is configured by a pair of the positive side terminal 2AL + connected to the intermediate point of the switches swe and swf and the negative side terminal 2AL− connected to the negative side terminal of the high voltage side terminal described above. ing.

図３に示す直流電圧変換回路２Ａは、低電圧側端子２ＡＬに接続する直流電圧源ＤＣＡと、高電圧側端子２ＡＨに接続する直流電圧源ＤＣＢとで、直流の電力を双方向にて送受可能な回路構成であり、非絶縁型の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの一部の回路構成と同様の構成を備える。なお、直流電源ＤＣＡの電圧は直流電源ＤＣＢの電圧よりも小さい関係を満たす必要がある。先の電圧分担事例では、直流電圧変換回路２Ａの低電圧側の接続端子２ＡＬでは、１００から１００ボルトを分担印可され、直流電圧変換回路２Ａの高電圧側の接続端子２ＡＨは１００ボルトであった。   The DC voltage conversion circuit 2A shown in FIG. 3 can transmit and receive DC power bidirectionally between the DC voltage source DCA connected to the low voltage side terminal 2AL and the DC voltage source DCB connected to the high voltage side terminal 2AH. The circuit configuration is similar to that of a part of the circuit configuration of the non-insulated bidirectional DC / DC converter. Note that the voltage of the DC power supply DCA needs to satisfy a smaller relationship than the voltage of the DC power supply DCB. In the previous voltage sharing example, the low voltage side connection terminal 2AL of the DC voltage conversion circuit 2A is assigned 100 to 100 volts, and the high voltage side connection terminal 2AH of the DC voltage conversion circuit 2A is 100 volts. .

次に、図４乃至図１０を用いて電力変換装置１００の動作の一例について説明する。   Next, an example of the operation of the power conversion apparatus 100 will be described with reference to FIGS. 4 to 10.

まず図４は、図１のように構成された電力変換装置１００における交流電源系統７の電圧ＶＡＣ、直流交流変換回路１の交流側端子１ａｃの電圧目標値ＶＡＣ＊、直流交流変換回路１の直流側端子１ｄｃの電圧目標値ＶＤＣ＊の時間変化波形を示している。但し図４において、横軸は時間、縦軸は図上方より、交流電源系統７の電圧ＶＡＣが正、交流端子１ａｃの電圧目標値ＶＡＣ＊が正、直流端子１ｄｃの電圧目標値ＶＤＣ＊が正を示している。   First, FIG. 4 shows the voltage VAC of the AC power supply system 7, the voltage target value VAC * of the AC side terminal 1ac of the DC AC converter circuit 1, and the DC of the DC AC converter circuit 1 in the power converter 100 configured as shown in FIG. The time change waveform of voltage target value VDC * of the side terminal 1dc is shown. However, in FIG. 4, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the voltage VAC of the AC power supply system 7 is positive, the voltage target value VAC * of the AC terminal 1ac is positive, and the voltage target value VDC * of the DC terminal 1dc is positive. Is shown.

この図に示すように、直流交流変換回路１の交流端子１ａｃの電圧目標値ＶＡＣ＊は、正負波高値が電圧ＶＬ以上であり、直流端子１ｄｃの電圧目標値ＶＤＣ＊は、電圧値がＶＬ以上となるように設定される。つまり、交流電圧目標値ＶＡＣ＊がＶＬ以下である期間Ｔ１では直流電圧目標値ＶＤＣ＊をＶＬに保持し、交流電圧目標値ＶＡＣ＊がＶＬ以上である期間Ｔ２では直流電圧目標値ＶＤＣ＊をＶＬ以上としている。   As shown in this figure, the voltage target value VAC * of the AC terminal 1ac of the DC / AC converter circuit 1 has a positive / negative peak value of the voltage VL or higher, and the voltage target value VDC * of the DC terminal 1dc has a voltage value of VL or higher. Is set to be That is, the DC voltage target value VDC * is held at VL during the period T1 when the AC voltage target value VAC * is VL or less, and the DC voltage target value VDC * is set at VL during the period T2 when the AC voltage target value VAC * is VL or more. That's it.

後で詳細に説明するが、この結果直流交流変換回路１は期間Ｔ１において変換機能を実行し、出力として電圧ＶＬを与えている。期間Ｔ２では変換機能を実行しないことで交流側に印可された電圧をそのまま直流側に与えている。つまり直流交流変換回路１は、交流の１周期内で変換器停止状態を含むように運用される。   As will be described in detail later, as a result, the DC / AC conversion circuit 1 performs the conversion function in the period T1 and supplies the voltage VL as an output. In the period T2, the conversion function is not executed, so that the voltage applied to the AC side is directly applied to the DC side. That is, the DC / AC converter circuit 1 is operated so as to include the converter stop state within one AC cycle.

このように図４は、図１のように電力変換装置１００の交流側端子を単相の交流電源系統７に接続し、直流側端子２Ｈ（２ＡＨ、２ＢＨ、２ＣＨ、２ＤＨ）のそれぞれに蓄電装置から構成される直流電源装置６（６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ）を接続し、交流電源系統７と直流電源装置６（６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ）間にて電力を送受する場合の、交流電源系統７の電圧ＶＡＣ、直流交流変換回路１の交流側端子１ａｃの電圧目標値ＶＡＣ＊、直流交流変換回路１の直流側端子１ｄｃの電圧目標値ＶＤＣ＊を示している。   As shown in FIG. 4, the AC side terminal of the power converter 100 is connected to the single-phase AC power supply system 7 as shown in FIG. 1, and the power storage device is connected to each of the DC side terminals 2H (2AH, 2BH, 2CH, 2DH). AC power supply 6 (6A, 6B, 6C, 6D) is connected, and AC is transmitted and received between AC power supply system 7 and DC power supply device 6 (6A, 6B, 6C, 6D). The voltage VAC of the power supply system 7, the voltage target value VAC * of the AC side terminal 1ac of the DC / AC conversion circuit 1, and the voltage target value VDC * of the DC side terminal 1dc of the DC / AC conversion circuit 1 are shown.

電力変換装置１００に備えられた図示せぬ制御装置は、交流電源系統７と連系して電力を送受するために、交流電源系統７の電圧の周期的な変化に基づいて、直流交流変換回路１の交流側端子１ａｃの電圧目標値ＶＡＣ＊を演算する。この処理により演算された交流側端子１ａｃの電圧目標値ＶＡＣ＊は、交流電源系統７の電圧の周期的な変化と同様に変換するものである。図４の上段と中段の波形はこの関係を示している。なお、図４の横軸の時刻０から時刻ｔ６の期間は交流波形の１周期を示しており、時刻ｔ１からｔ６の間隔は電気角が３０度に相当している。   A control device (not shown) provided in the power conversion device 100 is connected to the AC power supply system 7 to transmit and receive power, and based on periodic changes in the voltage of the AC power supply system 7, a DC / AC conversion circuit. The voltage target value VAC * of one AC side terminal 1ac is calculated. The voltage target value VAC * of the AC side terminal 1ac calculated by this processing is converted in the same manner as the periodic change of the voltage of the AC power supply system 7. The upper and middle waveforms in FIG. 4 show this relationship. The period from time 0 to time t6 on the horizontal axis in FIG. 4 indicates one cycle of the AC waveform, and the interval from time t1 to t6 corresponds to an electrical angle of 30 degrees.

電力変換装置１００に備えられた図示せぬ制御装置は、直流交流変換回路１が直流と交流とを変換して電力を交流電源系統７と直流電源装置６（６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ）とで電力を送受可能とするための、直流交流変換装置１の直流側端子の電圧目標値、すなわち、コンデンサ４の電圧目標値ＶＤＣ＊を演算する。   A control device (not shown) provided in the power conversion device 100 is configured such that the DC / AC conversion circuit 1 converts direct current and alternating current to convert electric power into the alternating current power supply system 7 and the direct current power supply device 6 (6A, 6B, 6C, 6D). To calculate the voltage target value of the DC side terminal of the DC / AC converter 1, that is, the voltage target value VDC * of the capacitor 4.

直流側端子１ｄｃの電圧目標値ＶＤＣ＊も、交流電源系統７の電圧の周期的な変化に合わせて変化するものであるが、交流側端子１ａｃの電圧目標値ＶＡＣ＊の振幅絶対値がＶＬ以上となる条件での交流側端子１ａｃの電圧目標値ＶＡＣ＊と、一定の電圧値により決定される。 The voltage target value VDC * of the DC side terminal 1dc also changes in accordance with the periodic change of the voltage of the AC power supply system 7, but the amplitude absolute value of the voltage target value VAC * of the AC side terminal 1ac is V L. It is determined by the voltage target value VAC * of the AC side terminal 1ac under the above conditions and a constant voltage value.

より具体的には、時刻０から時刻ｔ１、時刻ｔ２から時刻ｔ４、時刻ｔ５から時刻ｔ６では電圧目標値ＶＤＣ＊を一定値とし、時刻ｔ１から時刻ｔ２、時刻ｔ４から時刻ｔ５では交流側端子１ａｃの電圧目標値ＶＡＣ＊と一致させる。 More specifically, the voltage target value VDC * is a constant value from time 0 to time t 1 , time t 2 to time t 4 , and time t 5 to time t 6 , and from time t 1 to time t 2 , time t 4. At time t 5 from the AC terminal voltage target value of 1ac VAC * a match.

なお直流側端子１ｄｃの電圧目標値ＶＤＣ＊を決定する電圧レベルＶＬは制御装置に予め実装された制御プログラムに保存された固定値を利用するものであっても良いし、電力変換装置１００の作動条件において変化するものであっても良い。 Note that the voltage level VL for determining the voltage target value VDC * of the DC terminal 1dc may be a fixed value stored in a control program mounted in advance in the control device, or the power level of the power conversion device 100 It may vary in operating conditions.

以上要するに図示せぬ制御装置は、少なくとも交流電源系統の電圧ＶＡＣを入力し、これに同期して作動する直流交流変換回路１の制御装置と、直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）の制御装置を含んでいる。   In short, the control device (not shown) receives at least the voltage VAC of the AC power supply system and operates in synchronization with the control device of the DC / AC conversion circuit 1 and the DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, 2D). ) Control device.

このうち直流交流変換回路１の制御装置では、図４の電圧目標値ＶＡＣ＊を作成し、直流交流変換回路１内の半導体素子を操作してこの波形に合致する交流側端子１ａｃの電圧ＶＡＣを得る。   Among them, the control device for the DC / AC converter circuit 1 creates the voltage target value VAC * shown in FIG. 4 and operates the semiconductor element in the DC / AC converter circuit 1 to set the voltage VAC of the AC side terminal 1ac that matches this waveform. obtain.

また直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）の制御装置では、電圧目標値ＶＤＣ＊を作成し、直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）内の半導体素子を操作してこの波形に合致する直流側端子１ｄｃの電圧目標値ＶＤＣを得る。   Further, in the control device of the DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, 2D), the voltage target value VDC * is created and the semiconductor elements in the DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, 2D) are operated. A voltage target value VDC of the DC side terminal 1dc that matches the lever waveform is obtained.

直流交流変換回路１の制御装置、あるいは直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）の制御装置は、計算機により、あるいはアナログ回路により適宜構成することができ、その手法は種々のものを採用することができる。そのためここでは制御装置の実現手法ではなく、制御装置として実現すべき機能あるいは最終的に得られる波形を紹介説明する。   The control device for the DC / AC conversion circuit 1 or the control device for the DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, 2D) can be appropriately configured by a computer or an analog circuit. Can be adopted. Therefore, here, not the control device realization method, but the function to be realized as the control device or the waveform finally obtained will be described.

まず図５を用いて、電力変換装置１００内の直流交流変換回路１の制御装置が実現する半導体素子のスイッチングパターンとその演算方法の概要を説明する。   First, with reference to FIG. 5, an outline of a semiconductor element switching pattern realized by the control device of the DC / AC converter circuit 1 in the power converter 100 and a calculation method thereof will be described.

図５は、直流交流変換回路１の交流側端子１ａｃの電圧目標値ＶＡＣ＊とキャリア１の関係、交流側端子１ａｃの電圧目標値ＶＡＣ＊とキャリア２の関係、直流交流変換回路１の交流端子１ａｃのスイッチングパターンの関係を示している。図５は横軸が時間を示し、縦軸は図上方より、交流側端子１ａｃの電圧目標値ＶＡＣ＊とキャリア１が正、交流側端子１ａｃの電圧目標値ＶＡＣ＊とキャリア２が正、直流交流変換回路１の交流側端子１ａｃのスイッチングパターンが交流側端子１ａｃに正電圧出力時のオンレベルを示す。   5 shows the relationship between the voltage target value VAC * of the AC side terminal 1ac of the DC / AC conversion circuit 1 and the carrier 1, the relationship between the voltage target value VAC * of the AC side terminal 1ac and the carrier 2, and the AC terminal of the DC / AC conversion circuit 1. The relationship of the switching pattern of 1ac is shown. In FIG. 5, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the voltage target value VAC * of the AC side terminal 1ac and the carrier 1 are positive, the voltage target value VAC * of the AC side terminal 1ac and the carrier 2 are positive, and DC. The switching pattern of the AC side terminal 1ac of the AC conversion circuit 1 indicates the ON level when a positive voltage is output to the AC side terminal 1ac.

図５最上段に記載のキャリア１は、交流側端子１ａｃの電圧目標値ＶＡＣ＊の１周期の前半期間である時刻０から時刻ｔ３での交流側端子１ａｃのスイッチングパターンを演算するためのものであり、その振幅がＶＬ、最低レベルが０の三角波である。キャリア１と交流側端子１ａｃの電圧目標値ＶＡＣ＊を比較することにより、キャリア１が交流側端子１ａｃの電圧目標値以上の場合には直流交流変換回路１のスイッチングパターンに交流側端子１ａｃに正電圧出力時のオンレベルをセットし、キャリア１が交流側端子１ａｃの電圧目標値より小さい場合には直流交流変換回路１のスイッチングパターンにオフレベルをセットする。 Figure 5 Carrier 1 described uppermost, for the purpose of calculating the switching pattern of the AC terminals 1ac from time 0 is the first half period of one cycle of the voltage target value VAC * the AC terminal 1ac at time t 3 This is a triangular wave having an amplitude of V L and a minimum level of 0. By comparing the voltage target value VAC * of the carrier 1 and the AC side terminal 1ac, when the carrier 1 is equal to or higher than the voltage target value of the AC side terminal 1ac, the switching pattern of the DC / AC conversion circuit 1 is positively applied to the AC side terminal 1ac. The on level at the time of voltage output is set, and when the carrier 1 is smaller than the voltage target value of the AC side terminal 1ac, the off level is set to the switching pattern of the DC / AC conversion circuit 1.

また、図５中段に記載のキャリア２は、端子１ａｃの電圧目標値の１周期の後半期間である時刻ｔ３から時刻ｔ６での交流側端子１ａｃのスイッチングパターンを演算するためのものであり、その振幅がＶＬ、最低レベルが０から負方向に変化する三角波である。キャリア２と交流側端子１ａｃの電圧目標値を比較することにより、キャリア２が交流側端子１ａｃの電圧目標値以下の場合には直流交流変換回路１のスイッチングパターンに交流側端子１ａｃに負電圧出力時のオンレベルをセットし、キャリア２が交流側端子１ａｃの電圧目標値より大きい場合には直流交流変換回路１のスイッチングパターンにオフレベルをセットする。 The carrier 2 according to FIG. 5 middle is for calculating the switching pattern of the AC terminals 1ac at time t 6 from the time t 3 is a second half period of one cycle of the voltage target value for the terminal 1ac , The amplitude is V L , and the lowest level is a triangular wave that changes from 0 in the negative direction. By comparing the voltage target value of the carrier 2 and the AC side terminal 1ac, when the carrier 2 is equal to or lower than the voltage target value of the AC side terminal 1ac, a negative voltage is output to the AC side terminal 1ac in the switching pattern of the DC / AC conversion circuit 1. When the carrier 2 is larger than the voltage target value of the AC side terminal 1ac, the OFF level is set to the switching pattern of the DC / AC conversion circuit 1.

以上の制御の結果として、図５の最下段の半導体素子のスイッチングパターンに示すように、交流波形の１周期の中で交流波形が波高値を示す前後６０度の区間ではスイッチングパターンがオフレベルとされ、交流波形の１周期の中で交流波形が波高値を示す前後６０度の区間以外の区間ではスイッチングパターンがオフレベルとされる。これにより直流交流変換回路１は交流波形の１周期の中で、稼働して変換動作を行う期間と不稼働で変換動作を行わない期間とを有することになる。   As a result of the above control, as shown in the switching pattern of the lowermost semiconductor element in FIG. 5, the switching pattern is off-level in the interval of 60 degrees before and after the AC waveform shows the peak value in one cycle of the AC waveform. In one period of the AC waveform, the switching pattern is set to the off level in a section other than the section of 60 degrees before and after the AC waveform shows the peak value. Thus, the DC / AC conversion circuit 1 has a period during which the conversion operation is performed during one cycle of the AC waveform and a period during which the conversion operation is not performed due to a non-operation.

図６および図７は、電力変換装置１００の制御装置に実装されている制御プログラムにおいて、直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）の制御装置が実現する半導体素子のスイッチングパターンと、その演算方法の概要を示した図である。   6 and 7 show switching patterns of semiconductor elements realized by the control device of the DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, 2D) in the control program implemented in the control device of the power conversion device 100, It is the figure which showed the outline | summary of the calculation method.

図６は、直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）のそれぞれに該当するキャリアと、直流側端子１ｄｃの電圧目標値ＶＤＣ＊を示す。図６の横軸は時間を示し、縦軸は図上方が直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）の目標電圧とキャリアが正を示す。ここで、直流側端子１ｄｃの電圧目標値ＶＤＣ＊は、直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）の低電圧側端子２ＡＬ、２ＢＬ、２ＣＬ、２ＤＬを直列した後の電圧の目標値であると共に、図４の最下段に記載のものと同じものである。   FIG. 6 shows the carrier corresponding to each of the DC voltage conversion circuits 2 (2A, 2B, 2C, 2D) and the voltage target value VDC * of the DC side terminal 1dc. In FIG. 6, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the target voltage and carrier of the DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, 2D) positive in the upper part of the figure. Here, the voltage target value VDC * of the DC side terminal 1dc is the target value of the voltage after the low voltage side terminals 2AL, 2BL, 2CL, 2DL of the DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, 2D) are serially connected. And is the same as that described in the lowermost part of FIG.

直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）のそれぞれのキャリアは、三角波であり、その振幅は直流電源装置６（６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ）の出力電圧をそれぞれ示すＶｄｃ１、Ｖｄｃ２、Ｖｄｃ３、Ｖｄｃ４とし、それぞれの直流電源装置６の最小レベルが、２ＡはＶｄｃ２＋Ｖｄｃ３＋Ｖｄｃ４、２ＢはＶｄｃ３＋Ｖｄｃ４、２ＣはＶｄｃ４、２Ｄは０である。直流側端子１ｄｃの電圧目標値ＶＤＣ＊と、直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）のそれぞれのキャリアを比較することにより、直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）のスイッチングパターンを演算する。 Each carrier of the DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, 2D) is a triangular wave, and the amplitude thereof is V dc1 , V V, each indicating the output voltage of the DC power supply device 6 (6A, 6B, 6C, 6D). dc2, and V dc3, V dc4, minimum level of each of the DC power supply device 6, 2A is V dc2 + V dc3 + V dc4 , 2B is V dc3 + V dc4, 2C V dc4, 2D is 0. The DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, 2D) is compared by comparing the voltage target value VDC * of the DC terminal 1dc with the respective carriers of the DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, 2D). The switching pattern is calculated.

より具体的には、直流側端子１ｄｃの電圧目標値が直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）のキャリア以上の場合にはスイッチングパターンにオンレベルをセットし、直流側端子１ｄｃの電圧目標値が直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）のキャリアより小さい場合にはスイッチングパターンにオフレベルをセットする。   More specifically, when the voltage target value of the DC side terminal 1dc is equal to or higher than the carrier of the DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, 2D), the ON level is set in the switching pattern, and the DC side terminal 1dc When the voltage target value is smaller than the carrier of the DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, 2D), an off level is set in the switching pattern.

図７は、上述の直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）のスイッチングパターンを演算する制御アルゴリズムに基づいて決定された低圧側端子２ＡＬ、２ＢＬ、２ＣＬ、２ＤＬに出力される電圧を示す。図７の横軸は時間を示し、縦軸は図上方より端子２ＡＬの電圧が正、端子２ＢＬの電圧が正、端子２ＣＬの電圧が正、端子２ＤＬの電圧が正を示す。   FIG. 7 shows the voltages output to the low-voltage side terminals 2AL, 2BL, 2CL, 2DL determined based on the control algorithm for calculating the switching pattern of the DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, 2D). Show. In FIG. 7, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates that the voltage at the terminal 2AL is positive, the voltage at the terminal 2BL is positive, the voltage at the terminal 2CL is positive, and the voltage at the terminal 2DL is positive.

図６に示す直流側端子１ｄｃの電圧目標値ＶＤＣ＊と直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）のキャリアに基づいて決定されたスイッチングパターンを利用することにより、直流電圧変換回路２Ａは低電圧側端子２ＡＬに電圧が０とＶｄｃ１とが頻繁に切り替えられる電圧を出力する。 By using the switching pattern determined based on the voltage target value VDC * of the DC side terminal 1dc and the carrier of the DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, 2D) shown in FIG. 6, the DC voltage conversion circuit 2A outputs a voltage is switched frequently and voltage 0 and V dc1 to the low-voltage side terminal 2AL.

より具体的には、時刻０から時刻ｔ１、時刻ｔ２から時刻ｔ４、時刻ｔ５から時刻ｔ６では一定の電圧レベルを保持するために、均等に電圧レベルの切換えを実施する。これに対し、時刻ｔ１から時刻ｔ２、および時刻ｔ４から時刻ｔ５では、直流側端子１ｄｃの電圧目標値ＶＤＣ＊の変化を実現するように、電圧レベルの切換え期間を変化させる。 More specifically, in order to maintain a constant voltage level from time 0 to time t 1 , from time t 2 to time t 4 , and from time t 5 to time t 6 , the voltage levels are switched evenly. In contrast, at time t 5 from time t 1 from the time t 2, the and the time t 4, so as to achieve a change in the voltage target value VDC * of DC terminals ldc, changing the switching period of the voltage level.

また、直流電圧変換回路２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの低電圧側端子２ＢＬ、２ＣＬ、２ＤＬでは、直流側端子１ｄｃの電圧目標値ＶＤＣ＊がそれぞれのキャリアよりも大きいため、それぞれに接続される直流電源装置６Ｂ、６Ｃ、６Ｄの出力電圧をそのまま出力するようにスイッチング状態をセットする。   Further, in the low voltage side terminals 2BL, 2CL, and 2DL of the DC voltage conversion circuits 2B, 2C, and 2D, the voltage target value VDC * of the DC side terminal 1dc is larger than each carrier. The switching state is set so that the output voltages 6B, 6C, and 6D are output as they are.

また、直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）のそれぞれの低電圧側端子２ＡＬ、２ＢＬ、２ＣＬ、２ＤＬの出力電圧は上述の例に限ったのものではなく、それぞれのキャリアのベースレベルを変更することにより、出力電圧パターンを変更するものであっても良い。   Further, the output voltages of the low voltage side terminals 2AL, 2BL, 2CL, and 2DL of the DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, and 2D) are not limited to the above-described examples, but the base levels of the respective carriers. The output voltage pattern may be changed by changing.

図８は、図７と同様の横軸、縦軸を示す図であるが、低電圧側端子２ＣＬの出力電圧を変化させる場合の例である。この場合には、直流電圧変換回路２Ｃのキャリアの最下位レベルを他直流電圧変換回路のキャリア振幅の総加算値とし、端子１ｄｃの電圧目標値ＶＤＣ＊と比較してスイッチングパターンを決定する。   FIG. 8 is a diagram showing a horizontal axis and a vertical axis similar to FIG. 7, but is an example in the case of changing the output voltage of the low voltage side terminal 2CL. In this case, the lowest level of the carrier of the DC voltage conversion circuit 2C is set as the total addition value of the carrier amplitudes of the other DC voltage conversion circuits, and the switching pattern is determined by comparison with the voltage target value VDC * of the terminal 1dc.

図７および図８では、直流電圧変換回路の低電圧側端子の出力電圧の切り替えを、時刻０から時刻ｔ６まで継続する例であるが、これに限ったものではなく、適宜、低電圧側端子の出力電圧を切り替える直流電圧変換回路を変更するものであっても良い。低電圧側端子の出力電圧を切り替える直流電圧変換回路の変更は、電力変換装置１００の制御装置に予め実装された期間にて変更するものであっても良いし、直流電源装置６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄの蓄電装置の充電状態、温度、出力電力などのいずれか、または複数を利用して判断した結果に基づいて決定されるものであっても良い。 7 and 8 are examples in which the switching of the output voltage of the low-voltage side terminal of the DC voltage conversion circuit is continued from time 0 to time t 6 , but this is not a limitation, and the low-voltage side is appropriately selected. The DC voltage conversion circuit that switches the output voltage of the terminal may be changed. The change of the DC voltage conversion circuit that switches the output voltage of the low voltage side terminal may be changed in a period that is mounted in advance in the control device of the power conversion device 100, or the DC power supply devices 6A, 6B, and 6C. Alternatively, it may be determined based on a determination result using any one or a plurality of charging states, temperatures, output powers, and the like of the 6D power storage device.

図９は、直流電圧変換回路２Ａ、２Ｂ、２Ｃの低電圧側端子２ＡＬ、２ＢＬ、２ＣＬの作動状態は図７と同様であるが、直流電圧変換回路２Ｄの低電圧側端子２ＤＬの出力電圧を０とした場合を示す。図９の横軸および縦軸は図７および図８と同様である。   In FIG. 9, the operating state of the low voltage side terminals 2AL, 2BL, and 2CL of the DC voltage conversion circuits 2A, 2B, and 2C is the same as in FIG. 7, but the output voltage of the low voltage side terminal 2DL of the DC voltage conversion circuit 2D is The case of 0 is shown. The horizontal and vertical axes in FIG. 9 are the same as those in FIGS. 7 and 8.

この際、直流電圧変換回路２Ｄを構成するスイッチ対の作動状態を、低電圧側端子２ＤＬと高電圧側端子２ＤＨとが電気的に切断される、すなわち、低電圧側端子２ＤＬを短絡した作動状態である。これにより、直流電圧変換回路２Ｄの高電圧側端子２ＤＨに接続した直流電源装置６Ｄを電力変換装置１００の動作状態に関わらず取り外し可能となることから、システム非停止での直流電源装置６Ｄの交換が可能となる。   At this time, the operating state of the switch pair constituting the DC voltage conversion circuit 2D is the operating state in which the low voltage side terminal 2DL and the high voltage side terminal 2DH are electrically disconnected, that is, the low voltage side terminal 2DL is short-circuited. It is. As a result, the DC power supply device 6D connected to the high-voltage side terminal 2DH of the DC voltage conversion circuit 2D can be removed regardless of the operating state of the power conversion device 100, so that the DC power supply device 6D can be replaced without stopping the system. Is possible.

図１０は、直流交流変換回路１の交流側端子１ａｃの電圧目標値、交流側端子１ａｃの電圧を示す。図１０の横軸は時間、縦軸は図上方より交流側端子１ａｃの電圧目標値が正、交流側端子１ａｃの電圧が正を示す。   FIG. 10 shows the voltage target value of the AC side terminal 1ac of the DC / AC conversion circuit 1 and the voltage of the AC side terminal 1ac. 10, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates that the voltage target value of the AC side terminal 1ac is positive and the voltage of the AC side terminal 1ac is positive from the upper side of the figure.

図１０上段に示す交流側端子１ａｃの電圧目標値ＶＡＣ＊の周期的な変化に応じて、直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）が図７、図８および図９に示す電圧を出力することによって、直流側端子１ｄｃの電圧を図４または図８に示す電圧目標値に従って変化させると同時に、直流交流変換回路１のスイッチングパターンを図５最下段に示すようにセットすることで、図１０下段に示す交流側端子１ａｃの電圧を出力する。   The DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, 2D) has the voltages shown in FIGS. 7, 8, and 9 according to the periodic change of the voltage target value VAC * of the AC side terminal 1ac shown in the upper part of FIG. By changing the voltage of the DC side terminal 1dc according to the voltage target value shown in FIG. 4 or FIG. 8, the switching pattern of the DC AC conversion circuit 1 is set as shown in the lowermost stage of FIG. The voltage of the AC side terminal 1ac shown in the lower part of FIG. 10 is output.

より具体的には、時刻０から時刻ｔ１、時刻ｔ２から時刻ｔ４、時刻ｔ５から時刻ｔ６Ｆでは交流側端子１ａｃの電圧を頻繁に切り替え、時刻ｔ１から時刻ｔ２、および時刻ｔ４から時刻ｔ５では直流側端子１ｄｃの電圧が交流側端子１ａｃの電圧目標値に応じて変化するため、交流側端子１ａｃの電圧の頻繁な切換えを実施せず、スイッチングがオンの状態を保持する。 More specifically, from time 0 to time t 1 , from time t 2 to time t 4 , from time t 5 to time t 6 F , the voltage of the AC side terminal 1ac is frequently switched, from time t 1 to time t 2 , and time since the voltage at time t 5 the DC terminals 1dc from t 4 is changed according to the voltage target value of the AC terminal 1ac, without performing frequent switching of the voltage of the AC terminal 1ac, the switching on state Hold.

以上に説明した交流側端子１ａｃおよび直流側端子１ｄｃの電圧を出力することにより、電力変換装置１００は直流と交流とを変換しながら、単相の交流電源系統７と直流電源装置６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄとの間で電力を送受することが可能となる。   By outputting the voltages of the AC side terminal 1ac and the DC side terminal 1dc described above, the power conversion device 100 converts the direct current and the alternating current, while the single-phase alternating current power supply system 7 and the direct current power supply devices 6A, 6B, It is possible to transmit and receive power between 6C and 6D.

本発明の実施例２に係る電力変換装置について図１１乃至図１９を用いて説明する。図１１は、実施例２の電力変換装置１００を適用した蓄電システムの全体の概略構成を示す。   A power converter according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 to 19. FIG. 11 illustrates an overall schematic configuration of a power storage system to which the power conversion device 100 according to the second embodiment is applied.

図１１において、電力変換装置１００は、直流と交流を変換可能な直流交流変換回路１と、直流を直流へ変換可能な直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）と、直流交流変換回路１の直流側端子１ｄｃに接続するリアクトル３とコンデンサ４と、直流交流変換回路１の交流側端子１ａｃに接続されるフィルタ回路５を備えている。コンデンサ４は直流交流変換回路１の直流側端子１ｄｃに並列接続されており、リアクトル３は直流側端子１ｄｃに直列接続されている。   In FIG. 11, a power conversion apparatus 100 includes a DC / AC conversion circuit 1 that can convert DC and AC, a DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, and 2D) that can convert DC to DC, and a DC / AC conversion. A reactor 3 and a capacitor 4 connected to the DC side terminal 1dc of the circuit 1 and a filter circuit 5 connected to the AC side terminal 1ac of the DC / AC conversion circuit 1 are provided. The capacitor 4 is connected in parallel to the DC side terminal 1dc of the DC / AC conversion circuit 1, and the reactor 3 is connected in series to the DC side terminal 1dc.

また、直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）はそれぞれの接続端子において、低電圧側の接続端子である２ＡＬ、２ＢＬ、２ＣＬ、２ＤＬを直列に接続し、リアクトル３を直列接続した後に、直流交流変換回路１の直流側端子１ｄｃに接続されている。   In addition, the DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, 2D) has a connection terminal on the low voltage side 2AL, 2BL, 2CL, and 2DL connected in series and a reactor 3 connected in series. Later, it is connected to the DC side terminal 1dc of the DC / AC conversion circuit 1.

さらに、電力変換装置１００は、直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）の高電圧側端子である２ＡＨ、２ＢＨ、２ＣＨ、２ＤＨに直流電源装置６（６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ）が接続され、フィルタ回路９は交流電源系統１０に接続される。   Further, the power conversion device 100 includes a DC power supply device 6 (6A, 6B, 6C, 6D) in addition to 2AH, 2BH, 2CH, and 2DH, which are high voltage side terminals of the DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, 2D). And the filter circuit 9 is connected to the AC power supply system 10.

以下、実施例２では、交流電源系統１０は三相交流を生成する系統である例を挙げて詳細を説明するが、発電機などの交流電源負荷を接続しても構わない。
また、図１１では明記しないが、電力変換装置１００は制御装置や外部の状態を検知するセンサを備えており、制御装置は、該センサの出力信号に基づいて直流交流変換回路１の作動状態や直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）の作動状態を変更する信号を演算、出力する制御プログラムがあらかじめ実装されている。 Hereinafter, in the second embodiment, the AC power supply system 10 will be described in detail with an example in which a three-phase AC is generated. However, an AC power load such as a generator may be connected.
Although not clearly shown in FIG. 11, the power conversion device 100 includes a control device and a sensor that detects an external state, and the control device determines the operating state of the DC / AC conversion circuit 1 based on the output signal of the sensor. A control program for calculating and outputting a signal for changing the operating state of the DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, 2D) is mounted in advance.

図１１において、直流電源装置６（６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ）の詳細は明記しないが、電気的に直並列に接続された複数の蓄電装置、例えばリチウムイオン二次電池、を備えている。複数の蓄電装置の電気的な接続の仕方は、電力変換装置と蓄電装置によって構成される蓄電システムに要求される出力電圧や蓄電容量などに関する仕様によって、直列接続、並列接続、直並列接続のいずれかが用いられる。   In FIG. 11, the details of the DC power supply device 6 (6A, 6B, 6C, 6D) are not specified, but a plurality of power storage devices electrically connected in series and parallel, for example, lithium ion secondary batteries are provided. Depending on the specifications related to the output voltage, storage capacity, etc. required for the power storage system composed of the power conversion device and the power storage device, the electrical connection method of the plurality of power storage devices can be either serial connection, parallel connection, or series-parallel connection. Is used.

実施例２では、再生可能エネルギーによる発電システムに対応して設けられており、仕様として高電圧、高容量が要求されることから、複数の蓄電装置が電気的に直並列に接続された構成を採用している。また、蓄電装置に限らず、直流電圧を生成する直流電源などであっても良い。   The second embodiment is provided corresponding to a power generation system using renewable energy, and requires high voltage and high capacity as specifications. Therefore, a configuration in which a plurality of power storage devices are electrically connected in series and parallel is used. Adopted. Further, the power supply device is not limited to a DC power source that generates a DC voltage.

なお図１の構成において直流交流変換回路１の直流側端子１ｄｃに印可される電圧は例えば５００乃至３００ボルトであり、複数の直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）の低電圧側の接続端子２ＡＬ、２ＢＬ、２ＣＬ、２ＤＬでは、それぞれ１００から１００ボルトを分担印可され、直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）の高電圧側の接続端子２ＡＨ、２ＢＨ、２ＣＨ、２ＤＨは１００ボルトを与える。このように直流電圧変換回路２は、昇圧回路として機能している。   1, the voltage applied to the DC side terminal 1dc of the DC / AC conversion circuit 1 is, for example, 500 to 300 volts, and the low voltage side of the plurality of DC voltage conversion circuits 2 (2A, 2B, 2C, 2D). The connection terminals 2AL, 2BL, 2CL, and 2DL are each assigned 100 to 100 volts, and are connected to the high-voltage side connection terminals 2AH, 2BH, 2CH, and 2DH of the DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, and 2D). Gives 100 volts. Thus, the DC voltage conversion circuit 2 functions as a booster circuit.

図１２は、図１１の電力変換装置１００を構成する直流交流変換回路１の概略構成を示している。図１１に示したように、直流交流変換回路１は、交流と接続する端子である交流側接続端子１ａｃと、直流側と接続する端子である直流側接続端子１ｄｃを備えている。   FIG. 12 shows a schematic configuration of the DC / AC conversion circuit 1 constituting the power conversion device 100 of FIG. As shown in FIG. 11, the DC / AC conversion circuit 1 includes an AC-side connection terminal 1ac that is a terminal that is connected to AC and a DC-side connection terminal 1dc that is a terminal that is connected to the DC side.

また、直流交流変換回路１は、例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅｅｍｉｔｔｅｄ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）といった半導体スイッチとダイオードを並列接続したスイッチ対ｓｗａ、ｓｗｂ、ｓｗｃ、ｓｗｄ、ｓｗｅ、ｓｗｆを備えている。スイッチ対ｓｗａとｓｗｂ、ｓｗｃとｓｗｄ、およびｓｗｅとｓｗｆは直列接続され、それぞれ２直列された端子が並列接続されており、直流側端子１ｄｃと接続されている。また、スイッチ対を２直列した中間点のそれぞれは、交流側端子１ａｃと接続されている。この直流交流変換回路１は直流側端子１ｄｃに接続した直流電圧を、三相交流に変換して交流側端子１ａｃより出力可能な三相フルブリッジ変換器の回路構成を備えている。   The DC / AC conversion circuit 1 includes a switch pair swa, swb, swc, swd, swe, swf in which a semiconductor switch such as an IGBT (Insulated Gated Bipolar Transistor) and a diode are connected in parallel. The switch pairs swa and swb, swc and swd, and swe and swf are connected in series, and two serially connected terminals are connected in parallel and connected to the DC side terminal 1dc. Each of the intermediate points where two switch pairs are connected in series is connected to the AC side terminal 1ac. The DC / AC conversion circuit 1 has a circuit configuration of a three-phase full-bridge converter that can convert a DC voltage connected to the DC side terminal 1dc into a three-phase AC and output it from the AC side terminal 1ac.

なお直流側接続端子１ｄｃは、正側端子１ｄｃ＋と、負側端子１ｄｃ−で構成されている。   The DC side connection terminal 1dc is composed of a positive side terminal 1dc + and a negative side terminal 1dc−.

実施例２における直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）の概略構成と機能は図３と同様であるため、説明を省略する。   The schematic configuration and function of the DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, 2D) in the second embodiment are the same as those in FIG.

次に、図１３乃至図１９を用いて電力変換装置１００の動作の一例について説明する。   Next, an example of the operation of the power conversion apparatus 100 will be described with reference to FIGS.

まず図１３は、図１１のように構成された電力変換装置１００における交流電源系統１０の電圧ＶＡＣ、直流交流変換回路１の交流側端子１ａｃの電圧目標値ＶＡＣ＊、直流交流変換回路１の直流側端子１ｄｃの電圧目標値ＶＤＣ＊の時間変化波形を示している。   First, FIG. 13 shows the voltage VAC of the AC power supply system 10 in the power conversion apparatus 100 configured as shown in FIG. 11, the voltage target value VAC * of the AC side terminal 1ac of the DC AC conversion circuit 1, and the DC of the DC AC conversion circuit 1. The time change waveform of voltage target value VDC * of the side terminal 1dc is shown.

ただし交流電源系統１０の電圧ＶＡＣは３相であり、この各相電圧をＶＡＣＵ、ＶＡＣＶ、ＶＡＣＷとして図示している。また同様に端子１ａｃの電圧目標値ＶＡＣ＊も３相であることから、各相電圧目標値をＶＡＣＵ＊、ＶＡＣＶ＊、ＶＡＣＷ＊として図示している。   However, the voltage VAC of the AC power supply system 10 has three phases, and these phase voltages are illustrated as VACU, VACV, and VACW. Similarly, since the voltage target value VAC * at the terminal 1ac is also three-phase, each phase voltage target value is shown as VACU *, VACV *, and VACW *.

図１３は横軸が時間、縦軸が図上方より、交流電源系統８の電圧ＶＡＣが正、端子１ａｃの電圧目標値ＶＡＣ＊が正、端子１ｄｃの電圧目標値ＶＤＣ＊が正を示す。図１３において、交流電源系統１０の電圧ＶＡＣ、および端子１ａｃの電圧目標値ＶＡＣ＊は三相分（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の電圧および電圧目標値を示す。   In FIG. 13, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates that the voltage VAC of the AC power supply system 8 is positive, the voltage target value VAC * of the terminal 1ac is positive, and the voltage target value VDC * of the terminal 1dc is positive. In FIG. 13, the voltage VAC of the AC power supply system 10 and the voltage target value VAC * of the terminal 1ac indicate the voltages and voltage target values for three phases (U phase, V phase, W phase).

電力変換装置１００に備えられた図示せぬ制御装置は、交流電源系統１０と連系して電力を送受するために、交流電源系統１０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧の周期的な変化に基づいて、直流交流変換回路１の交流側端子１ａｃのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧目標値ＶＡＣ＊を演算する。この処理により演算された交流側端子１ａｃの電圧目標値は、交流電源系統１０の電圧の周期的な変化と同様に変換するものである。図１３の上段と中段の波形はこの関係を示している。   A control device (not shown) provided in the power converter 100 periodically transmits U-phase, V-phase, and W-phase voltages of the AC power supply system 10 in order to transmit and receive power in conjunction with the AC power supply system 10. Based on the change, the U-phase, V-phase, and W-phase voltage target values VAC * of the AC-side terminal 1ac of the DC-AC converter circuit 1 are calculated. The voltage target value of the AC side terminal 1ac calculated by this processing is converted in the same manner as the periodic change of the voltage of the AC power supply system 10. The upper and middle waveforms in FIG. 13 show this relationship.

また、電力変換装置１００に備えられた図示せぬ制御装置は、直流交流変換回路１が直流と交流とを変換して電力を交流電源系統１０と直流電源装置６（６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ）とで電力を送受可能とするための、直流交流変換装置１の直流側端子の電圧目標値ＶＤＣ＊、すなわち、コンデンサ４の電圧目標値ＶＤＣ＊を演算する。   In addition, a control device (not shown) provided in the power conversion device 100 is configured such that the DC / AC conversion circuit 1 converts DC and AC to convert the power into the AC power supply system 10 and the DC power supply device 6 (6A, 6B, 6C, 6D). ), The voltage target value VDC * of the DC side terminal of the DC / AC converter 1, that is, the voltage target value VDC * of the capacitor 4 is calculated.

直流側端子１ｄｃの電圧目標値ＶＤＣ＊も、交流電源系統１０の電圧の周期的な変化に合わせて変化するものであるが、交流側端子１ａｃのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧目標値ＶＡＣＵ＊、ＶＡＣＶ＊、ＶＡＣＷ＊の正側の振幅絶対値がＶＬ２以上となる条件での交流側端子１ａｃの電圧目標値により決定される。 The voltage target value VDC * of the DC side terminal 1dc also changes in accordance with the periodic change of the voltage of the AC power supply system 10, but the voltage target values of the U-phase, V-phase, and W-phase of the AC-side terminal 1ac. VACU *, VACV *, amplitude absolute value of VACW * positive side is determined by the voltage target value for the AC-side terminals 1ac in condition that the V L2 or more.

電圧目標の波形について図１３の交流波形で詳細に説明する。図１３の横軸の時刻０から時刻ｔ６の期間は交流波形の１周期を示しており、時刻ｔ１からｔ６の間隔は電気角が６０度に相当している。   The voltage target waveform will be described in detail with reference to the AC waveform in FIG. The period from time 0 to time t6 on the horizontal axis in FIG. 13 shows one cycle of the AC waveform, and the interval from time t1 to t6 corresponds to an electrical angle of 60 degrees.

この図において、より具体的には、時刻０から時刻ｔ１、時刻ｔ５から時刻ｔ６の区間ＴＵでは交流側端子１ａｃのＵ相の電圧目標値ＶＡＣＵ＊の正側を直流側端子１ｄｃの電圧目標値にセットし、時刻ｔ１から時刻ｔ３の区間ＴＶでは交流側端子１ａｃのＶ相の電圧目標値ＶＡＣＶ＊の正側を直流側端子１ｄｃの電圧目標値にセットし、時刻ｔ３から時刻ｔ５の区間ＴＷでは交流側端子１ａｃのＷ相の電圧目標値ＶＡＣＷ＊の正側を直流側端子１ｄｃの電圧目標値にセットする。 In this figure, more specifically, in the interval TU from time 0 to time t 1 and from time t 5 to time t 6 , the positive side of the U-phase voltage target value VACU * of the AC side terminal 1ac is set to the voltage of the DC side terminal 1dc. is set to the target value, to set the positive side of the V-phase voltage target value VACV * interval TV in AC terminals 1ac time t 3 from time t 1 to the voltage target value of the DC side terminals ldc, from time t 3 sets the positive side of the voltage target value VACW * to the voltage target value for the DC terminal 1dc the W phase of interval TW in AC terminals 1ac time t 5.

なお端子１ｄｃの電圧目標値を決定する電圧レベルＶＬ２は制御装置に予め実装された制御プログラムに保存された固定値を利用するものであっても良いし、電力変換装置１００の作動条件において変化するものであっても良い。 Note that the voltage level V L2 that determines the voltage target value of the terminal 1dc may use a fixed value stored in a control program mounted in advance in the control device, or changes in the operating condition of the power conversion device 100. It may be what you do.

また、電圧レベルＶＬ２が図１３に示す例よりも大きくなる場合、すなわちＶＬ２が図１３中段に示す交流側端子１ａｃのＵ相、Ｖ相、Ｗ相間の電圧目標値ＶＡＣＵ＊、ＶＡＣＶ＊、ＶＡＣＷ＊の交差点より正側に大きくなる場合には、ＶＬ２よりも交流側端子１ａｃのＵ相、Ｖ相、Ｗ相間の電圧目標値ＶＡＣＵ＊、ＶＡＣＶ＊、ＶＡＣＷ＊が大きい際に直流側端子１ｄｃの目標電圧に交流側端子１ａｃのＵ相、Ｖ相、Ｗ相間の電圧目標値をセットし、ＶＬ２よりも交流側端子１ａｃのＵ相、Ｖ相、Ｗ相間の電圧目標値が小さい際にＶＬ２をセットする。 Further, when the voltage level V L2 becomes larger than the example shown in FIG. 13, that is, V L2 is a voltage target value VACU *, VACV *, between the U phase, V phase, and W phase of the AC side terminal 1ac shown in the middle stage of FIG. VACW * than when larger positive side intersection of, U-phase AC terminals 1ac than V L2, V-phase, voltage target value of the W phase Vacu *, VACV *, DC terminals when a large VACW * U-phase AC terminals 1ac the target voltage of the ldc, V-phase, and it sets the voltage target value for the W phase, when the U-phase of the AC terminal 1ac than V L2, V-phase, the voltage target value for the W phase is small Set V L2 to.

以上要するに図示せぬ制御装置は、少なくとも交流電源系統の電圧ＶＡＣを入力し、これに同期して作動する直流交流変換回路１の制御装置と、直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）の制御装置を含んでいる。   In short, the control device (not shown) receives at least the voltage VAC of the AC power supply system and operates in synchronization with the control device of the DC / AC conversion circuit 1 and the DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, 2D). ) Control device.

このうち直流交流変換回路１の制御装置では、図４の電圧目標値ＶＡＣ＊を作成し、直流交流変換回路１内の半導体素子を操作してこの波形に合致する交流側端子１ａｃの電圧ＶＡＣを得る。   Among them, the control device for the DC / AC converter circuit 1 creates the voltage target value VAC * shown in FIG. 4 and operates the semiconductor element in the DC / AC converter circuit 1 to set the voltage VAC of the AC side terminal 1ac that matches this waveform. obtain.

また直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）の制御装置では、電圧目標値ＶＤＣ＊を作成し、直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）内の半導体素子を操作してこの波形に合致する直流側端子１ｄｃの電圧目標値ＶＤＣを得る。   Further, in the control device of the DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, 2D), the voltage target value VDC * is created and the semiconductor elements in the DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, 2D) are operated. A voltage target value VDC of the DC side terminal 1dc that matches the lever waveform is obtained.

直流交流変換回路１の制御装置、あるいは直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）の制御装置は、計算機により、あるいはアナログ回路により適宜構成することができ、その手法は種々のものを採用することができる。そのためここでは制御装置の実現手法ではなく、制御装置として実現すべき機能あるいは最終的に得られる波形を紹介説明する。   The control device for the DC / AC conversion circuit 1 or the control device for the DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, 2D) can be appropriately configured by a computer or an analog circuit. Can be adopted. Therefore, here, not the control device realization method, but the function to be realized as the control device or the waveform finally obtained will be described.

まず図５を用いて、電力変換装置１００内の直流交流変換回路１の制御装置が実現する半導体素子のスイッチングパターンとその演算方法の概要を説明する。   First, with reference to FIG. 5, an outline of a semiconductor element switching pattern realized by the control device of the DC / AC converter circuit 1 in the power converter 100 and a calculation method thereof will be described.

次に、図１４を用いて、電力変換装置１００の直流交流変換回路１のスイッチングパターンの演算方法の概要を説明する。   Next, the outline of the calculation method of the switching pattern of the DC / AC converter circuit 1 of the power converter 100 will be described with reference to FIG.

図１４は、上段から直流交流変換回路１の交流側端子１ａｃのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧目標値とキャリアの関係、直流交流変換回路１の交流側端子１ａｃのＵ相用のスイッチングパターン、直流交流変換回路１の交流側端子１ａｃのＶ相用のスイッチングパターン、直流交流変換回路１の交流側端子１ａｃのＷ相用のスイッチングパターンをそれぞれ示している。   FIG. 14 shows the relationship between the voltage target values of U-phase, V-phase, and W-phase of the AC-side terminal 1ac of the DC-AC converter circuit 1 and the carrier from the upper stage, and switching for the U-phase of the AC-side terminal 1ac of the DC-AC converter circuit 1. A pattern, a switching pattern for the V phase of the AC side terminal 1ac of the DC / AC conversion circuit 1, and a switching pattern for the W phase of the AC side terminal 1ac of the DC / AC conversion circuit 1 are shown.

また図１４は横軸が時間を示し、縦軸は図上方より、交流側端子１ａｃの電圧目標値とキャリアが正、直流交流変換回路１の交流側端子１ａｃのＵ相用のスイッチングパターンがオンレベル、直流交流変換回路１の交流側端子１ａｃのＶ相用のスイッチングパターンがオンレベル、直流交流変換回路１の交流側端子１ａｃのＷ相用のスイッチングパターンがオンレベルを示す。   14, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates that the voltage target value and carrier of the AC side terminal 1ac are positive, and the switching pattern for the U phase of the AC side terminal 1ac of the DC / AC converter circuit 1 is on from the upper side of the figure. The switching pattern for the V phase of the AC side terminal 1ac of the DC / AC conversion circuit 1 is on level, and the switching pattern for the W phase of the AC side terminal 1ac of the DC / AC conversion circuit 1 is on level.

図１４最上段に記載のキャリアは、交流側端子１ａｃのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧目標値から、直流交流変換回路１の交流側端子１ａｃのＵ相、Ｖ相、Ｗ相のスイッチングパターンを演算するためのものであり、その振幅がＶＬ２の２倍２ＶＬ２、中心レベルが０の三角波である。キャリアと交流側端子１ａｃのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧目標値を比較することにより、キャリアが交流側端子１ａｃのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧目標値以上の場合には直流交流変換回路１のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のスイッチングパターンにオンレベルをセットし、キャリアが交流側端子１ａｃのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧目標値より小さい場合には、直流交流変換回路１のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のスイッチングパターンにオフレベルをセットする。 The carrier shown in the uppermost part of FIG. 14 is the switching of the U-phase, V-phase, and W-phase of the AC-side terminal 1ac of the DC-AC converter circuit 1 from the voltage target values of the U-phase, V-phase, and W-phase of the AC-side terminal 1ac. is for calculating the pattern twice 2V L2 of the amplitude of V L2, the central level is a triangular wave of 0. If the carrier is equal to or higher than the voltage target values of the U-phase, V-phase, and W-phase of the AC-side terminal 1ac by comparing the U-phase, V-phase, and W-phase voltage target values of the AC-side terminal 1ac. When the ON level is set in the switching pattern of the U-phase, V-phase, and W-phase of the AC conversion circuit 1 and the carrier is smaller than the target voltage values of the U-phase, V-phase, and W-phase of the AC side terminal 1ac The off level is set to the switching pattern of the U phase, the V phase, and the W phase of the conversion circuit 1.

以上の制御の結果として、図１４の下から３段に各相のスイッチングパターンを示すように、交流波形の１８０度の区間内で６０度の期間のみオンレベルとされ、他の１８０度の区間内でオフレベルとされる。また交流波形の１８０度の区間内における６０度のオンレベル区間は各相のいずれかで実施されており、かつこのオンレベル期間は互いに重複しないように設定されている。これにより直流交流変換回路１の各相のスイッチング素子は、交流波形の１周期の中で、稼働して変換動作を行う期間と不稼働で変換動作を行わない期間とを有することになる。   As a result of the above control, as shown in the bottom three stages of FIG. 14, the switching pattern of each phase is set to the ON level only for a period of 60 degrees within the 180-degree section of the AC waveform, and the other 180-degree sections. Is set to the off level. The 60-degree on-level section in the 180-degree section of the AC waveform is implemented in one of the phases, and the on-level periods are set so as not to overlap each other. Thereby, the switching element of each phase of the DC / AC conversion circuit 1 has a period during which the conversion operation is performed during one cycle of the AC waveform and a period during which the conversion operation is not performed due to a non-operation.

図１５および図１６は、電力変換装置１００の制御装置に実装されている制御プログラムにおいて、直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）のスイッチングパターンの演算方法概要を示した図である。   FIG. 15 and FIG. 16 are diagrams showing an outline of a method for calculating the switching pattern of the DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, 2D) in the control program installed in the control device of the power conversion device 100. .

図１５は、直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）のそれぞれに該当するキャリアと、直流側端子１ｄｃの電圧目標値を示す。図１５の横軸は時間を示し、縦軸は図上方が直流電圧変換回路の目標電圧とキャリアが正を示す。ここで、直流側端子１ｄｃの電圧目標値は、直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）の低電圧側端子２ＡＬ、２ＢＬ、２ＣＬ、２ＤＬを直列した後の電圧の目標値であると共に、図１３の最下段に記載のものと同じものである。   FIG. 15 shows the carrier corresponding to each of the DC voltage conversion circuits 2 (2A, 2B, 2C, 2D) and the voltage target value of the DC side terminal 1dc. The horizontal axis of FIG. 15 indicates time, and the vertical axis indicates the target voltage and carrier of the DC voltage conversion circuit are positive in the upper part of the figure. Here, the voltage target value of the DC side terminal 1dc is the target value of the voltage after the low voltage side terminals 2AL, 2BL, 2CL, 2DL of the DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, 2D) are serially connected. At the same time, it is the same as that shown in the lowermost part of FIG.

直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）のそれぞれのキャリアは三角波であり、その振幅は直流電源装置６（６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ）の出力電圧をそれぞれ示すＶｄｃ１、Ｖｄｃ２、Ｖｄｃ３、Ｖｄｃ４とし、それぞれの直流電源装置６の最小レベルが、２ＡはＶｄｃ２＋Ｖｄｃ３＋Ｖｄｃ４、２ＢはＶｄｃ３＋Ｖｄｃ４、２ＣはＶｄｃ４、２Ｄは０である。直流側端子１ｄｃの電圧目標値と、直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）のそれぞれのキャリアを比較することにより、直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）のスイッチングパターンを演算する。 Each carrier of the DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, 2D) is a triangular wave, and the amplitude thereof is V dc1 , V dc2 that indicates the output voltage of the DC power supply device 6 (6A, 6B, 6C, 6D), respectively . , V dc3 , V dc4, and the minimum level of each DC power supply 6 is 2 dc is V dc2 + V dc3 + V dc4 , 2B is V dc3 + V dc4 , 2C is V dc4 , and 2D is 0. Switching the DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, 2D) by comparing the voltage target value of the DC side terminal 1dc with the respective carriers of the DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, 2D) Calculate the pattern.

より具体的には、直流側端子１ｄｃの電圧目標値が直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）のキャリア以上の場合にはスイッチングパターンにオンレベルをセットし、直流側端子１ｄｃの電圧目標値が直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）のキャリアより小さい場合にはスイッチングパターンにオフレベルをセットする。   More specifically, when the voltage target value of the DC side terminal 1dc is equal to or higher than the carrier of the DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, 2D), the ON level is set in the switching pattern, and the DC side terminal 1dc When the voltage target value is smaller than the carrier of the DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, 2D), an off level is set in the switching pattern.

図１６は、上述の直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）のスイッチングパターンを演算する制御アルゴリズムに基づいて決定された２ＡＬ、２ＢＬ、２ＣＬ、２ＤＬに出力される電圧を示す。図１６の横軸は時間を示し、縦軸は図上方より２ＡＬ端子の電圧が正、２ＢＬの電圧が正、２ＣＬの電圧が正、２ＤＬの電圧が正を示す。   FIG. 16 shows voltages output to 2AL, 2BL, 2CL, 2DL determined based on a control algorithm for calculating the switching pattern of the DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, 2D). The horizontal axis in FIG. 16 indicates time, and the vertical axis indicates that the voltage at the 2AL terminal is positive, the voltage at 2BL is positive, the voltage at 2CL is positive, and the voltage at 2DL is positive from the top of the figure.

図１５に示す端子１ｄｃの電圧目標値と直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）のキャリアに基づいて決定されたスイッチングパターンを利用することにより、直流電圧変換回路２Ａは低電圧側端子２ＡＬに電圧が０とＶｄｃ１とが頻繁に切り替えられる電圧を出力する。また、直流電圧変換回路２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの低電圧側端子２ＢＬ、２ＣＬ、２ＤＬでは、端子１ｄｃの電圧目標値がそれぞれのキャリアよりも大きいため、それぞれに接続される直流電源装置６Ｂ、６Ｃ、６Ｄの出力電圧をそのまま出力するようにスイッチング状態をセットする。 By using the switching pattern determined based on the voltage target value of the terminal 1dc shown in FIG. 15 and the carrier of the DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, 2D), the DC voltage conversion circuit 2A is on the low voltage side. voltage outputs 0 and V dc1 and voltage are switched frequently to the terminal 2AL. Further, in the low voltage side terminals 2BL, 2CL, and 2DL of the DC voltage conversion circuits 2B, 2C, and 2D, since the voltage target value of the terminal 1dc is larger than each carrier, the DC power supply devices 6B, 6C, The switching state is set so that the 6D output voltage is output as it is.

また、直流電圧変換回路２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄのそれぞれの低電圧側端子２ＡＬ、２ＢＬ、２ＣＬ、２ＤＬの出力電圧は上述に限ったのものではなく、それぞれのキャリアのベースレベルを変更することにより、出力電圧パターンを変更するものであっても良い。   Further, the output voltages of the low voltage side terminals 2AL, 2BL, 2CL, and 2DL of the DC voltage conversion circuits 2A, 2B, 2C, and 2D are not limited to the above, but by changing the base level of each carrier The output voltage pattern may be changed.

図１７は、図１６と同様の横軸、縦軸を示す図であるが、低電圧側端子２ＣＬの出力電圧を変化させる場合の例である。この場合には、直流電圧変換回路２Ｃのキャリアの最下位レベルを他直流電圧変換回路のキャリア振幅の総加算値とし、端子１ｄｃの電圧目標値と比較してスイッチングパターンを決定する。   FIG. 17 is a diagram illustrating a horizontal axis and a vertical axis similar to FIG. 16, but is an example in a case where the output voltage of the low voltage side terminal 2CL is changed. In this case, the lowest level of the carrier of the DC voltage conversion circuit 2C is set as the total addition value of the carrier amplitudes of the other DC voltage conversion circuits, and the switching pattern is determined by comparison with the voltage target value of the terminal 1dc.

図１６および図１７では、直流電圧変換回路の低電圧側端子の出力電圧の切り替えを、時刻０から時刻ｔＦまで継続する例であるが、これに限ったものではなく、適宜、低電圧側端子の出力電圧を切り替える直流電圧変換回路を変更するものであっても良い。 16 and 17, the switching of the output voltage of the low voltage side terminal of the DC voltage converter is an example to continue from time 0 to time t F, not limited thereto, as appropriate, the low-voltage side The DC voltage conversion circuit that switches the output voltage of the terminal may be changed.

低電圧側端子の出力電圧を切り替える直流電圧変換回路の変更は、電力変換装置１００の制御装置に予め実装された期間にて変更するものであっても良いし、直流電源装置６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄの蓄電装置の充電状態、温度、出力電力などのいずれか、または複数を利用して判断した結果に基づいて決定されるものであっても良い。   The change of the DC voltage conversion circuit that switches the output voltage of the low voltage side terminal may be changed in a period that is mounted in advance in the control device of the power conversion device 100, or the DC power supply devices 6A, 6B, and 6C. Alternatively, it may be determined based on a determination result using any one or a plurality of charging states, temperatures, output powers, and the like of the 6D power storage device.

図１８は、直流電圧変換回路２Ａ、２Ｂ、２Ｃの低電圧側端子２ＡＬ、２ＢＬ、２ＣＬの作動状態は図１６と同様であるが、直流電圧変換回路２Ｄの低電圧側端子２ＤＬの出力電圧を０とした場合を示す。   In FIG. 18, the operating state of the low voltage side terminals 2AL, 2BL and 2CL of the DC voltage conversion circuits 2A, 2B and 2C is the same as that of FIG. 16, but the output voltage of the low voltage side terminal 2DL of the DC voltage conversion circuit 2D is The case of 0 is shown.

図１８の横軸および縦軸は図１６および図１７と同様である。この際、直流電圧変換回路２Ｄを構成するスイッチ対の作動状態を、低電圧側端子２ＤＬと高電圧側端子２ＤＨとが電気的に切断される、すなわち、低電圧側端子２ＤＬを短絡した作動状態である。これにより、直流電圧変換回路２Ｄの高電圧側端子２ＤＨに接続した直流電源装置６Ｄを電力変換装置１００の動作状態に関わらず取り外し可能となることから、システム非停止での直流電源装置６Ｄの交換が可能となる。   The horizontal and vertical axes in FIG. 18 are the same as those in FIGS. 16 and 17. At this time, the operating state of the switch pair constituting the DC voltage conversion circuit 2D is the operating state in which the low voltage side terminal 2DL and the high voltage side terminal 2DH are electrically disconnected, that is, the low voltage side terminal 2DL is short-circuited. It is. As a result, the DC power supply device 6D connected to the high-voltage side terminal 2DH of the DC voltage conversion circuit 2D can be removed regardless of the operating state of the power conversion device 100, so that the DC power supply device 6D can be replaced without stopping the system. Is possible.

図１９は、直流交流変換回路１の交流側端子１ａｃのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧目標値、交流側端子１ａｃのＵ相の電圧、交流側端子１ａｃのＶ相の電圧、交流側端子１ａｃのＷ相の電圧をそれぞれ示している。図１９の横軸は時間、縦軸は図上方より交流側端子１ａｃの電圧目標値が正、交流側端子１ａｃのＵ相の電圧が正、交流側端子１ａｃのＶ相の電圧が正、交流側端子１ａｃのＷ相の電圧が正を示す。   FIG. 19 shows the U-phase, V-phase, and W-phase voltage target values of the AC-side terminal 1ac of the DC-AC converter circuit 1, the U-phase voltage of the AC-side terminal 1ac, the V-phase voltage of the AC-side terminal 1ac, and the AC side. The W-phase voltage of the terminal 1ac is shown. The horizontal axis in FIG. 19 is time, the vertical axis is from the upper side of the figure, the voltage target value of the AC side terminal 1ac is positive, the U phase voltage of the AC side terminal 1ac is positive, the V phase voltage of the AC side terminal 1ac is positive, AC The W-phase voltage of the side terminal 1ac is positive.

図１９上段に示す交流側端子１ａｃのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧目標値の周期的な変化に応じて、直流電圧変換回路２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）が図１６、図１７および図１９に示す電圧を出力することによって、直流側端子１ｄｃの電圧を図１３または図１５に示す電圧目標値に従って変化させると同時に、直流交流変換回路１のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のスイッチングパターンを図１４に示すようにセットすることで、図１９に示す交流側端子１ａｃのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧を出力する。   The DC voltage conversion circuit 2 (2A, 2B, 2C, 2D) is changed according to the periodic change in the U-phase, V-phase, and W-phase voltage target values of the AC side terminal 1ac shown in the upper part of FIG. 17 and 19, the voltage at the DC side terminal 1 dc is changed according to the voltage target value shown in FIG. 13 or 15, and at the same time, the U phase, V phase, W phase of the DC AC conversion circuit 1 is output. The switching pattern is set as shown in FIG. 14 to output the U-phase, V-phase, and W-phase voltages of the AC side terminal 1ac shown in FIG.

より具体的には、電圧の最上端と最下端が円弧状の形状にて変化し、上記円弧状の外形の内部では最上端と最下端の間で頻繁に電圧が変化する。なお、Ｖ相、Ｗ相についてもＵ相と同様のため、詳細説明を省略する。   More specifically, the uppermost end and the lowermost end of the voltage change in an arc shape, and the voltage frequently changes between the uppermost end and the lowermost end in the arc-shaped outer shape. Since the V phase and the W phase are the same as the U phase, detailed description thereof is omitted.

以上説明した交流側端子１ａｃおよび直流側端子１ｄｃの電圧を出力することにより、電力変換装置１００は直流と交流とを変換しながら、三相の交流電源系統１０と直流電源装置６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄとの間で電力を送受することが可能となる。   By outputting the voltages of the AC side terminal 1ac and the DC side terminal 1dc described above, the power conversion device 100 converts the direct current and the alternating current, and the three-phase alternating current power supply system 10 and the direct current power supply devices 6A, 6B, 6C. , 6D can be used to transmit and receive power.

図２０は、実施例３の電力変換装置１００を適用した蓄電システムの全体の概略構成を示している。図２０の電力変換装置１００は、図１のそれとは直流交流変換回路１の直流端子１ｄｃに直列に接続したコンデンサ４を、コンデンサ４と抵抗１１の直列回路に置き換えた点である。なお、図１１の三相交流系統の場合に、直流端子１ｄｃに直列に接続したコンデンサ４を、コンデンサ４と抵抗１１の直列回路に置き換えてもよい。   FIG. 20 illustrates an overall schematic configuration of a power storage system to which the power conversion device 100 according to the third embodiment is applied. The power converter 100 in FIG. 20 is that the capacitor 4 connected in series to the DC terminal 1dc of the DC / AC converter circuit 1 is replaced with a series circuit of the capacitor 4 and the resistor 11 from that in FIG. In the case of the three-phase AC system of FIG. 11, the capacitor 4 connected in series to the DC terminal 1 dc may be replaced with a series circuit of the capacitor 4 and the resistor 11.

Claims (12)

半導体スイッチを用いて交流と直流を変換する交流直流変換装置の直流側端子にコンデンサを並列接続し、また交流直流変換装置の直流側端子に半導体スイッチを用いて直流と直流を変換する複数の直流電圧変換回路の低圧側端子を直列接続した両端をリアクトルを介して接続し、前記交流直流変換装置の交流側端子に交流電源を接続し、前記直流電圧変換回路のそれぞれに蓄電装置を接続して構成された電力変換装置であって、
前記複数の直流電圧変換回路はその低圧側端子から高圧側端子に向かって昇圧し、前記交流直流変換装置は交流の１周期内において前記半導体スイッチのスイッチング動作により交流と直流を変換する期間と、前記半導体スイッチのスイッチング不動作により交流と直流を変換しない期間とを含むことを特徴とする電力変換装置。 A capacitor is connected in parallel to the DC side terminal of the AC to DC converter that converts AC and DC using a semiconductor switch, and a plurality of DCs that convert DC and DC using a semiconductor switch at the DC side terminal of the AC to DC converter Connect both ends of the low voltage side terminals of the voltage conversion circuit connected in series via a reactor, connect an AC power source to the AC side terminal of the AC / DC converter, and connect a power storage device to each of the DC voltage converters A power conversion device configured,
The plurality of DC voltage conversion circuits boost from the low voltage side terminal toward the high voltage side terminal, and the AC / DC conversion device converts AC and DC by switching operation of the semiconductor switch in one cycle of AC, A power conversion device comprising: a period in which alternating current and direct current are not converted due to switching malfunction of the semiconductor switch. 請求項１記載の電力変換装置であって、
前記半導体スイッチのスイッチング不動作により交流と直流を変換しない期間は、交流電圧が正負の最大値である時点を含む前後の期間とされていることを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1,
The period in which alternating current and direct current are not converted due to the switching malfunction of the semiconductor switch is a period before and after the point in time when the alternating voltage has a positive and negative maximum value. 請求項１または請求項２記載の電力変換装置であって、
前記半導体スイッチのスイッチング不動作により交流と直流を変換しない期間においては、交流電圧の波高値が交流直流変換装置の交流側端子に表れていることを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1 or 2, wherein
In the period in which alternating current and direct current are not converted due to the switching malfunction of the semiconductor switch, the peak value of the alternating voltage appears at the alternating current side terminal of the alternating current direct current converter. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電力変換装置であって、
前記交流電源が多相交流電源であることを特徴とする電力変換装置。 It is a power converter device of any one of Claims 1-3, Comprising:
The AC converter is a multiphase AC power supply. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電力変換装置であって、
前記複数の直流電圧変換回路の低圧側端子を直列接続した両端の電圧を、その目標電圧に制御するために一部の直流電圧変換回路により出力を可変に制御し、他の直流電圧変換回路はそれぞれ一定出力を与えるように運用されることを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to any one of claims 1 to 4, wherein:
In order to control the voltage at both ends of the low-voltage side terminals of the plurality of DC voltage conversion circuits connected in series to the target voltage, the output is variably controlled by some DC voltage conversion circuits, and the other DC voltage conversion circuits are A power conversion device that is operated so as to give a constant output. 半導体スイッチを用いて交流と直流を変換する交流直流変換装置の直流側端子にコンデンサを並列接続し、また交流直流変換装置の直流側端子に半導体スイッチを用いて直流と直流を変換する複数の直流電圧変換回路の低圧側端子を直列接続した両端をリアクトルを介して接続し、前記交流直流変換装置の交流側端子に交流電源を接続し、前記直流電圧変換回路のそれぞれに蓄電装置を接続して構成された電力変換装置であって、
前記直流電圧変換回路は、外部信号によって導通状態と不通状態を切り替え可能な半導体スイッチとダイオードとを並列接続したスイッチ対を２対直列接続し、該スイッチ対を直列接続した後の端子の対を高電圧側端子とし、前記ダイオードの順方向となるように電圧を印加する状況において電圧が低い端子を前記高電圧端子の正側端子とし、電圧が高い端子を前記高電圧端子の負側端子とし、前記スイッチ対の中間点と接続した端子と前記高電圧側端子の負側端子と接続した端子にて対をなす端子を低電圧側端子とし、前記低電圧側端子の内、前記スイッチ対の中間点と接続した端子を前記低電圧側端子の正側端子とし、前記高電圧側端子の負側端子と接続される端子を前記低電圧側端子の負側端子とし、前記高電圧側端子に直流電圧を発生する直流電源装置を接続し、前記直流電源装置が発生する直流電圧Ａに対し、所定期間の前記低電圧側端子にて発生する直流電圧の平均値が前記直流電圧Ａよりも低減可能であり、
前記直流電圧変換回路の一部の前記低圧側端子が所定期間Ａにおいて発生する平均電圧が前記高圧側端子と異なるものであり、他の前記直流電圧変換回路の前記高圧側端子と前記低圧側端子の電圧が前記所定期間の発生電圧が一致する状態を保持することを特徴とする電力変換装置。 A capacitor is connected in parallel to the DC side terminal of the AC to DC converter that converts AC and DC using a semiconductor switch, and a plurality of DCs that convert DC and DC using a semiconductor switch at the DC side terminal of the AC to DC converter Connect both ends of the low voltage side terminals of the voltage conversion circuit connected in series via a reactor, connect an AC power source to the AC side terminal of the AC / DC converter, and connect a power storage device to each of the DC voltage converters A power conversion device configured,
In the DC voltage conversion circuit, two pairs of switches in which a semiconductor switch and a diode that can be switched between a conductive state and a non-conductive state by an external signal are connected in parallel are connected in series, and a pair of terminals after the switch pairs are connected in series In the situation where a voltage is applied so as to be in the forward direction of the diode, a terminal having a low voltage is a positive terminal of the high voltage terminal, and a terminal having a high voltage is a negative terminal of the high voltage terminal. A terminal paired with a terminal connected to the intermediate point of the switch pair and a negative terminal of the high voltage side terminal is a low voltage side terminal, and among the low voltage side terminals, of the switch pair The terminal connected to the intermediate point is the positive terminal of the low voltage terminal, the terminal connected to the negative terminal of the high voltage terminal is the negative terminal of the low voltage terminal, and the high voltage terminal Generate DC voltage The direct-current power supply connected to the relative DC voltage A of the DC power supply is generated, it can be reduced than the average value is the DC voltage A of the DC voltage generated by the low-voltage side terminal of the predetermined time period,
An average voltage generated in a part of the low-voltage side terminal of the DC voltage conversion circuit in a predetermined period A is different from the high-voltage side terminal, and the high-voltage side terminal and the low-voltage side terminal of the other DC voltage conversion circuit Is maintained in a state in which the generated voltage of the predetermined period coincides. 請求項６に記載の電力変換装置であって、
前記電力変換装置が連系する系統の電圧または指令電圧の周期に基づいて、前記直流電圧変換回路の前記低電圧側端子を複数直列接続した後、前記リアクトルを直列接続した前記直列接続端子の前記所定期間Ａの発生電圧を周期的に変化させることを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 6,
Based on the voltage of the system or the command voltage connected to the power conversion device, after connecting a plurality of the low voltage side terminals of the DC voltage conversion circuit in series, the series connection terminal of the reactor connected in series A power converter characterized by periodically changing a generated voltage in a predetermined period A. 請求項６または請求項７に記載の電力変換装置であって、
単相交流電源系統と連系しながら直流と交流を変換する電力変換装置であり、
前記所定期間Ａにおいて、連系する前記単相交流電源系統の周期的な電圧の変化にあわせて前記直流交流変換回路の前記直流側端子に発生する直流電圧を操作し、前記スイッチ対の一部をオン状態とし、前記半導体スイッチの他の一部をオフ状態とする期間Ｂを保持しながら、前記期間Ｂは前記単相交流電源系統の周期的な電圧の変化の周期の１０分の１より長く、２分の１より短い期間とすることを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 6 or 7,
It is a power converter that converts direct current and alternating current while linking with a single-phase alternating current power supply system,
In the predetermined period A, a direct current voltage generated at the direct current side terminal of the direct current alternating current conversion circuit is operated in accordance with a periodic voltage change of the single-phase alternating current power supply system that is linked, and a part of the switch pair Is maintained in the ON state and the period B is maintained from the 1/10 period of the periodic voltage change of the single-phase AC power supply system, while maintaining the period B in which the other part of the semiconductor switch is in the OFF state. A power converter characterized by being long and shorter than one half. 請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の電力変換装置であって、
三相交流電源系統と連系しながら直流と交流を変換する電力変換装置であり、前記所定期間Ａにおいて、連系する前記三相交流電源系統の周期的な電圧の変化にあわせて前記直流交流変換回路の前記直流側端子に発生する直流電圧を操作し、３相分備える前記スイッチ対のうち、２相分の前記スイッチ対の状態をオンまたはオフを保持しながら、残る１相分の前記スイッチ対の状態はオンとオフの変化を繰り返す期間Ｃが、前記三相交流電源系統の電圧変化の１周期の６分の１より短い期間であることを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to any one of claims 6 to 8, wherein
A power conversion device that converts direct current and alternating current while interconnecting with a three-phase alternating current power supply system, and in the predetermined period A, the direct current alternating current is synchronized with a periodic voltage change of the three-phase alternating current power supply system. The DC voltage generated at the DC side terminal of the conversion circuit is operated, and among the switch pairs provided for three phases, the state of the switch pair for two phases is kept on or off, while the remaining one phase The power conversion apparatus according to claim 1, wherein the switch pair is in a state in which a period C in which ON and OFF changes are repeated is shorter than one-sixth of one cycle of voltage change in the three-phase AC power supply system. 請求項６から請求項９のいずれか１項に記載の電力変換装置において、
複数備える前記直流電圧変換回路の一部は、前記低電圧側端子と前記高電圧側端子の電圧が前記単相交流電源系統または前記三相交流電源系統の１周期の期間中、ほぼ一致することを特徴とする電力変換装置。 The power converter according to any one of claims 6 to 9,
In a part of the DC voltage conversion circuits provided in plurality, the voltages of the low voltage side terminal and the high voltage side terminal substantially coincide with each other during one cycle of the single-phase AC power supply system or the three-phase AC power supply system. The power converter characterized by this. 請求項６乃至請求項１０のいずれか１項に記載の電力変換装置であって、
前記高電圧側端子に接続する前記直流電源装置の電力状態に基づいて前記直流電圧変換回路の前記低電圧側端子に発生する電圧が、前記高電圧側端子の電圧と異なる状態と、前記低電圧側端子に発生する電圧と前記高電圧側端子の電圧がほぼ一致する状態とを、複数の前記直流電圧変換回路間でローテーションすることを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to any one of claims 6 to 10, wherein
The voltage generated at the low voltage side terminal of the DC voltage conversion circuit based on the power state of the DC power supply device connected to the high voltage side terminal is different from the voltage of the high voltage side terminal, and the low voltage A power conversion device characterized in that a voltage generated at a side terminal and a state in which a voltage at the high voltage side terminal substantially coincides are rotated between the plurality of DC voltage conversion circuits. 請求項６乃至請求項１１のいずれか１項に記載の電力変換装置であって、
複数備える前記直流電圧変換回路の一部が、前記低電圧側端子と前記高電圧側端子とを電気的に切断する状態を維持する際に、前記直流交流変換回路の前記交流側端子に発生する交流電圧を停止することなく、前記高電圧側端子に接続する装置を交換することを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to any one of claims 6 to 11,
A part of the plurality of DC voltage conversion circuits that are provided is generated in the AC side terminal of the DC / AC conversion circuit when maintaining a state in which the low voltage side terminal and the high voltage side terminal are electrically disconnected. A power converter that replaces a device connected to the high-voltage side terminal without stopping an AC voltage.
JP2013185966A 2013-09-09 2013-09-09 Power conversion device Pending JP2015053817A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013185966A JP2015053817A (en) 2013-09-09 2013-09-09 Power conversion device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013185966A JP2015053817A (en) 2013-09-09 2013-09-09 Power conversion device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015053817A true JP2015053817A (en) 2015-03-19

Family

ID=52702439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013185966A Pending JP2015053817A (en) 2013-09-09 2013-09-09 Power conversion device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2015053817A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017205003A (en) * 2016-05-09 2017-11-16 陽光電源股▲ふん▼有限公司 Ac-dc photovoltaic device
WO2019239640A1 (en) * 2018-06-11 2019-12-19 三菱電機株式会社 Device and method for controlling storage cell system

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000152661A (en) * 1998-11-10 2000-05-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd System interconnection inverter device
JP2010148242A (en) * 2008-12-18 2010-07-01 Sharp Corp Power conversion device, method for controlling charge and discharge of power conversion device, program for controlling power conversion device, and recording medium recorded with program for controlling power conversion device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000152661A (en) * 1998-11-10 2000-05-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd System interconnection inverter device
JP2010148242A (en) * 2008-12-18 2010-07-01 Sharp Corp Power conversion device, method for controlling charge and discharge of power conversion device, program for controlling power conversion device, and recording medium recorded with program for controlling power conversion device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017205003A (en) * 2016-05-09 2017-11-16 陽光電源股▲ふん▼有限公司 Ac-dc photovoltaic device
US10389132B2 (en) 2016-05-09 2019-08-20 Sungrow Power Supply Co., Ltd. AC-DC photovoltaic device
WO2019239640A1 (en) * 2018-06-11 2019-12-19 三菱電機株式会社 Device and method for controlling storage cell system
JPWO2019239640A1 (en) * 2018-06-11 2021-01-14 三菱電機株式会社 Storage battery system control device and control method
US11923714B2 (en) 2018-06-11 2024-03-05 Mitsubishi Electric Corporation Device and method for controlling a storage battery system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
She et al. On integration of solid-state transformer with zonal DC microgrid
CN103545905B (en) A kind of photovoltaic direct-current micro-grid energy coordination control method
EP2621047B1 (en) Maximizing power in a photovoltaic distributed power system
US8958218B2 (en) System and method for power conversion for renewable energy sources
US9407165B2 (en) Cascade bridge-type DC-AC power conversion method and converter device thereof
KR20130100285A (en) Hvdc converter with neutral-point connected zero-sequence dump resistor
MX2014006294A (en) System and method for low speed control of polyphase ac machine.
De Matos et al. Power control in AC autonomous and isolated microgrids with renewable energy sources and energy storage systems
KR101665436B1 (en) SOC Balancing Control of a Battery Charge and Discharge System Based on a Cascade H-bridge Multi-level Converter
Sahoo et al. High frequency link multi-winding power electronic transformer using modular multilevel converter for renewable energy integration
Modi et al. A maximum correntropy criteria based adaptive algorithm for an improved power quality SPV system
CN108418245B (en) Simplified constant power control method for direct-current microgrid connecting line
Sanjeev et al. Effective control and energy management of isolated DC microgrid
JP2015053817A (en) Power conversion device
Pulikanti et al. Control of five-level flying capacitor based active-neutral-point-clamped converter for grid connected wind energy applications
JP2011193704A (en) Dc-ac power converter
Ramprabu et al. Energy Management System based on Interleaved Landsman Converter using Hybrid Energy Sources
Grbović et al. Interface converters for ultra-capacitor applications in power conversion systems
CN107769212B (en) Energy storage frequency modulation method
JP6378549B2 (en) Charge / discharge device
WO2013098844A2 (en) Grid tie inverter
Zaleskis et al. DC-AC converter for load supply in autonomous wind-hydrogen power system
JP2015228778A (en) Power converter
US20190312527A1 (en) Dc-ac converter and method of dc-ac conversion
Hu et al. On a DC micro-grid incorporating with electric vehicle as movable energy storage source

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20151224

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20161122

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20161125

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20170613