JP2019198223A - Power conversion system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換システムに関する。 The present invention relates to a power conversion system that converts DC power supplied from a DC power source into AC power.
太陽電池と蓄電池を備える発電システムが普及してきている。近年、太陽電池のパワーコンディショナと蓄電池のパワーコンディショナを一体化したシステムも実用化されているが、太陽電池のパワーコンディショナと蓄電池のパワーコンディショナを別々に構成するシステムも存在する（例えば、特許文献１参照）。例えば、既存の太陽光発電システムに蓄電システムを後付けする場合、パワーコンディショナが別々に設置される。 Power generation systems equipped with solar cells and storage batteries have become widespread. In recent years, a system in which a power conditioner for a solar cell and a power conditioner for a storage battery are integrated has been put into practical use, but there is also a system in which a power conditioner for a solar cell and a power conditioner for a storage battery are separately configured (for example, , See Patent Document 1). For example, when retrofitting a power storage system to an existing photovoltaic power generation system, a power conditioner is installed separately.
太陽電池のパワーコンディショナと蓄電池のパワーコンディショナを別々に構成するシステムでは、商用電力系統（以下、単に系統という）が停電すると、蓄電池を充電することができなくなる。系統停電時において蓄電池のパワーコンディショナは、蓄電池の容量を放電することにより電力を供給することができるが、蓄電池の容量を使い果たした後は、系統が復活するまで電力を供給することができなくなる。 In a system in which the solar battery power conditioner and the storage battery power conditioner are configured separately, if the commercial power system (hereinafter simply referred to as the system) fails, the storage battery cannot be charged. The power conditioner of the storage battery can supply power by discharging the capacity of the storage battery at the time of system power failure, but after the storage battery capacity is exhausted, it cannot supply power until the system is restored. .
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、系統停電時においても蓄電部を充電することができる電力変換システムを提供することにある。 This invention is made | formed in view of such a condition, The objective is to provide the electric power conversion system which can charge an electrical storage part also at the time of a system | strain power failure.
上記課題を解決するために、本発明のある態様の電力変換システムは、直流電源から出力された直流電力を交流電力に変換し、当該交流電力を系統及び前記系統から切り離された第１出力線の何れかに出力する第１電力変換部を有する第１電力変換装置と、蓄電部から出力された直流電力を交流電力に変換し、当該交流電力を前記系統及び前記系統から切り離された第２出力線の何れかに出力可能に構成されるとともに、前記系統の交流電力を直流電力に変換し、当該直流電力を前記蓄電部へ充電可能に構成される第２電力変換部を有する第２電力変換装置と、を備える。前記第１電力変換装置および前記第２電力変換装置が前記系統と切り離された状態において、前記第１出力線と前記第２出力線が接続され、前記直流電源から前記蓄電部に充電するための経路が形成される。 In order to solve the above problems, a power conversion system according to an aspect of the present invention converts a DC power output from a DC power source into an AC power, and the AC power is disconnected from the system and the first output line separated from the system A first power conversion device having a first power conversion unit that outputs to any of the above, a second power that is converted from the DC power output from the power storage unit into AC power, and the AC power is disconnected from the system and the system Second power having a second power conversion unit configured to be able to output to any of the output lines, converting AC power of the system to DC power, and charging the DC power to the power storage unit A conversion device. In the state where the first power conversion device and the second power conversion device are disconnected from the system, the first output line and the second output line are connected, and the power storage unit is charged from the DC power supply. A path is formed.
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。 It should be noted that any combination of the above-described constituent elements and a representation of the present invention converted between a method, an apparatus, a system, and the like are also effective as an aspect of the present invention.
本発明によれば、系統停電時においても蓄電部を充電することができる電力変換システムを実現できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the power conversion system which can charge an electrical storage part also at the time of a system | strain power failure is realizable.
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る電力変換システムの構成を説明するための図である。電力変換システムは、第１電力変換装置２及び第２電力変換装置４を備える。第１電力変換装置２は、第１太陽電池１ａ及び第２太陽電池１ｂにより発電された直流電力を交流電力に変換し、系統５及び系統（５）から切り離された第１自立出力線の何れかに出力する。図１では太陽電池を２つのストリングで構成する例を示しているが、太陽電池の構成形態は任意であり特に限定されるものではない。また第１電力変換装置２はマルチストリング型であってもよいし、集中型であってもよい。なお集中型で構成する場合、接続箱（不図示）を設置する必要がある。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration of a power conversion system according to Embodiment 1 of the present invention. The power conversion system includes a first power conversion device 2 and a second
第２電力変換装置４は、蓄電部３から放電される直流電力を交流電力に変換し、当該交流電力を系統５及び系統５から切り離された第２自立出力線の何れかに出力する。また第２電力変換装置４は、系統５の交流電力を直流電力に変換し、当該直流電力を蓄電部３を充電する。蓄電部３には、リチウムイオン蓄電池、ニッケル水素蓄電池、鉛蓄電池、電気二重層コンデンサ等を使用することができる。
The second
第１電力変換装置２は、第１．１ＤＣ−ＤＣコンバータ２１ａ、第１．２ＤＣ−ＤＣコンバータ２１ｂ、第１ＤＣ−ＡＣコンバータ２２、第１制御部２３、第１連系リレーＲＹ１及び第１自立リレーＲＹ２を含む。
The first power converter 2 includes a 1.1 DC-
第１．１ＤＣ−ＤＣコンバータ２１ａは、第１太陽電池１ａにより発電された直流電力を別の電圧の直流電力に変換する。第１．１ＤＣ−ＤＣコンバータ２１ａは、ＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）制御を搭載した昇圧チョッパで構成することができる。当該昇圧チョッパは、第１太陽電池１ａが最大電力点（最適動作点）で発電できるよう制御する。具体的には山登り法に従い電圧を所定のステップ幅で変化させて最大電力点を探索し、太陽電池の出力電力が最大電力点を維持するよう制御する。
1.1st DC-
第１．２ＤＣ−ＤＣコンバータ２１ｂは、第２太陽電池１ｂにより発電された直流電力を別の電圧の直流電力に変換する。第１．２ＤＣ−ＤＣコンバータ２１ｂも、ＭＰＰＴ制御を搭載した昇圧チョッパで構成することができる。第１．１ＤＣ−ＤＣコンバータ２１ａと第１．２ＤＣ−ＤＣコンバータ２１ｂの出力端子は接続され、第１ＤＣ−ＡＣコンバータ２２の入力端子に接続される。
The 1.2st DC-
第１ＤＣ−ＡＣコンバータ２２は、第１．１ＤＣ−ＤＣコンバータ２１ａ及び第１．２ＤＣ−ＤＣコンバータ２１ｂから入力される直流電力を交流電力に変換して出力する。第１ＤＣ−ＡＣコンバータ２２の出力側には、第１連系リレーＲＹ１と第１自立リレーＲＹ２が並列に接続される。第１連系リレーＲＹ１は第１ＤＣ−ＡＣコンバータ２２と系統５との間に挿入され、第１電力変換装置２と系統５との連系または非連系を切り替える。第１自立リレーＲＹ２は第１ＤＣ−ＡＣコンバータ２２と第１自立出力線との間に挿入され、第１自立出力線への通電または非通電を切り替える。
The first DC-
第１制御部２３は、第１．１ＤＣ−ＤＣコンバータ２１ａ、第１．２ＤＣ−ＤＣコンバータ２１ｂ、第１ＤＣ−ＡＣコンバータ２２、第１連系リレーＲＹ１及び第１自立リレーＲＹ２を制御する。第１制御部２３の構成は、ハードウェア資源とソフトウェア資源の協働、またはハードウェア資源のみにより実現できる。ハードウェア資源としてアナログ素子、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＦＰＧＡ、その他のＬＳＩを利用できる。ソフトウェア資源としてファームウェア等のプログラムを利用できる。
The
第１制御部２３は平常時、第１電力変換装置２を系統連系モードで運転する。系統５の停電が検知された場合、第１電力変換装置２を自立モードで運転する。
The
第１電力変換装置２が系統連系モードで運転されるとき、第１制御部２３は第１連系リレーＲＹ１を閉状態、及び第１自立リレーＲＹ２を開状態に制御する。また第１制御部２３は、第１太陽電池１ａ及び第２太陽電池１ｂが最大電力点で発電できるよう制御するための駆動信号を生成し、第１．１ＤＣ−ＤＣコンバータ２１ａ及び第１．２ＤＣ−ＤＣコンバータ２１ｂに供給する。また第１制御部２３は、第１．１ＤＣ−ＤＣコンバータ２１ａ及び第１．２ＤＣ−ＤＣコンバータ２１ｂから入力される直流電力を、系統５の電圧および周波数に対応した交流電力に変換するための駆動信号を生成し、第１ＤＣ−ＡＣコンバータ２２に供給する。
When the first power converter 2 is operated in the grid interconnection mode, the
第１電力変換装置２が自立モードで運転されるとき、第１制御部２３は第１連系リレーＲＹ１を開状態、及び第１自立リレーＲＹ２を閉状態に制御する。また第１制御部２３は、第１．１ＤＣ−ＤＣコンバータ２１ａ及び第１．２ＤＣ−ＤＣコンバータ２１ｂと、第１ＤＣ−ＡＣコンバータ２２間の中間バス電圧を所定の直流電圧に安定化させるための駆動信号を生成し、第１．１ＤＣ−ＤＣコンバータ２１ａ及び第１．２ＤＣ−ＤＣコンバータ２１ｂに供給する。また第２制御部４３は、第１．１ＤＣ−ＤＣコンバータ２１ａ及び第１．２ＤＣ−ＤＣコンバータ２１ｂから入力される直流電力を、所定の電圧（例えば、ＡＣ１００Ｖ）の交流電力に変換するための駆動信号を生成し、第１ＤＣ−ＡＣコンバータ２２に供給する。
When the first power converter 2 is operated in the self-sustained mode, the
第２電力変換装置４は、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ４１、第２ＤＣ−ＡＣコンバータ４２、第２制御部４３、電圧検出部４４、第２連系リレーＲＹ３及び第２自立リレーＲＹ４を含む。
The second
第２ＤＣ−ＤＣコンバータ４１は蓄電部３を充放電するための双方向ＤＣ−ＤＣコンバータである。第２ＤＣ−ＤＣコンバータ４１は充電時、第２ＤＣ−ＡＣコンバータ４２から供給される直流電力を定電圧（ＣＶ）または定電流（ＣＣ）で蓄電部３に充電する。例えば、蓄電部３の電圧が設定電圧に到達するまで定電流で充電し、設定電圧から満充電電圧に到達するまで定電圧で充電する。第２ＤＣ−ＤＣコンバータ４１は放電時、蓄電部３から供給される直流電力を定電圧または定電流で第２ＤＣ−ＡＣコンバータ４２に放電する。
The second DC-
第２ＤＣ−ＡＣコンバータ４２は双方向インバータである。系統連系モードにおいて、第２ＤＣ−ＡＣコンバータ４２は放電時、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ４１から入力される直流電力を交流電力に変換して、系統５に接続された配電線に出力する。充電時、系統５から入力される交流電力を直流電力に変換して第２ＤＣ−ＤＣコンバータ４１に出力する。自立モードにおいて第２ＤＣ−ＡＣコンバータ４２は、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ４１から出力された直流電力を所定の電圧の交流電力に変換して第２自立出力線に出力する。電圧検出部４４は、第２自立出力線の電圧を検出し、第２制御部４３に出力する。
The second DC-
第２連系リレーＲＹ３及び第２自立リレーＲＹ４の接続形態は、第１連系リレーＲＹ１及び第１自立リレーＲＹ２の接続形態と同様である。第１連系リレーＲＹ１の系統５側の配電線と、第２連系リレーＲＹ３の系統５側の配電線が接続され、第１電力変換装置２及び第２電力変換装置４が系統５と連系する。当該配電線には一般負荷６が接続され、一般負荷６は当該配電線から交流電力の供給を受ける。
The connection form of the second interconnection relay RY3 and the second independent relay RY4 is the same as the connection form of the first interconnection relay RY1 and the first independent relay RY2. The distribution line on the
第１電力変換装置２の配電線と第２電力変換装置４の配電線の接続点と、系統５との間の配電線に第１電流センサＣＴ１が設置される。第１電流センサＣＴ１は、当該配電線を流れる電流の値を検出し、第２電力変換装置４の第２制御部４３に出力する。
The first current sensor CT <b> 1 is installed on the distribution line between the distribution line of the first power conversion device 2 and the distribution line of the second
第１電力変換装置２の第１自立出力線と、第２電力変換装置４の第２自立出力線が接続される。この接続された自立出力経路に取り付けられた自立出力端子に、自立負荷７（例えば、非常用照明）を接続することにより、停電時において自立負荷７に電源供給することができる。
The first self-supporting output line of the first power conversion device 2 and the second self-supporting output line of the second
第２制御部４３は、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ４１、第２ＤＣ−ＡＣコンバータ４２、第２連系リレーＲＹ３及び第２自立リレーＲＹ４を制御する。第２制御部４３の構成は、ハードウェア資源とソフトウェア資源の協働、またはハードウェア資源のみにより実現できる。ハードウェア資源としてアナログ素子、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＦＰＧＡ、その他のＬＳＩを利用できる。ソフトウェア資源としてファームウェア等のプログラムを利用できる。
The
第２制御部４３は、第１電流センサＣＴ１から入力される電流値の極性をもとに逆潮流を検出する。２０１６年現在、日本では蓄電池から系統への逆潮流が禁止されているため、第２制御部４３は逆潮流を検出している間、蓄電部３からの放電を停止させる。
The
図２は、本発明の実施の形態１に係る、停電発生時における第２電力変換装置４の第２制御部４３の動作を説明するためのフローチャートである。系統５の停電が発生すると（Ｓ１０のＹ）、第２制御部４３は第２連系リレーＲＹ３を開く（ターンオフ）（Ｓ１１）。第２制御部４３は第２自立リレーＲＹ４を閉じる（ターンオン）前に、電圧検出部４４の出力値をもとに第２自立出力線の電圧を検出する（Ｓ１２）。第２制御部４３は第２自立リレーＲＹ４を閉じる（Ｓ１３）。
FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of
第２制御部４３は、第２自立出力線の検出電圧と規定値を比較する（Ｓ１４）。規定値は、第１電力変換装置２の自立出力電圧より所定のマージン分、低い電圧に設定される。第２自立出力線の検出電圧が規定値以上である場合（Ｓ１４のＹ）、第２制御部４３は、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ４１及び第２ＤＣ−ＡＣコンバータ４２に充電動作させる（Ｓ１５）。第２自立出力線の検出電圧が規定値未満である場合（Ｓ１４のＮ）、第２制御部４３は、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ４１及び第２ＤＣ−ＡＣコンバータ４２に放電動作させる（Ｓ１６）。
The
第２自立出力線（第１自立リレーＲＹ２が閉じた後は自立出力経路）の検出電圧は、第１太陽電池１ａ及び第２太陽電池１ｂの発電量と、自立負荷７の容量の関係に依存する。前者が後者以上の関係であれば電圧不足は発生せず、自立出力経路の検出電圧が規定値を下回らない。この状態では発電量に余剰があり、自立負荷７で消費されなかった余剰電力が蓄電部３に充電される。
The detection voltage of the second independent output line (the independent output path after the first independent relay RY2 is closed) depends on the relationship between the power generation amount of the first
反対に第１太陽電池１ａ及び第２太陽電池１ｂの発電量が、自立負荷７の容量未満になると電圧不足が発生し、自立出力経路の検出電圧が規定値を下回ることが発生する。この場合、蓄電部３から放電することにより、不足している自立負荷７の容量を補う。
On the contrary, when the power generation amount of the first
なお第１太陽電池１ａ及び第２太陽電池１ｂの発電量は、日射量や温度などの環境条件により変化する。また自立負荷７の容量は使用状況により変化する。例えば、蓄電部３から放電している状態で、自立負荷７の電源がオフされた場合、蓄電部３は充電に切り替わる。
In addition, the electric power generation amount of the 1st
以上に説明したステップＳ１２からステップＳ１６までの処理が、第２電力変換装置４が自立モードで動作中（Ｓ１７のＮ）、繰り返し実行される。自立モードが終了すると（Ｓ１７のＹ）、本フローチャートに係る処理が終了する。
The processes from step S12 to step S16 described above are repeatedly executed while the second
以上説明したように実施の形態１によれば、自立モードにおいて、第１電力変換装置２及び第２電力変換装置４が並列電源として構成され、共通の自立負荷７に電力を供給することができる。また太陽電池の発電量に余剰が発生している場合、蓄電部３に充電することができるため、太陽電池の発電能力を最大限に活用することができる。従って停電時においても蓄電部３を充電することができる。
As described above, according to the first embodiment, the first power conversion device 2 and the second
また第１電力変換装置２と第２電力変換装置４間を通信線で接続する必要がないため、電力変換システムの構成をシンプルにできる。また通信ノイズによる誤作動も発生しない。また第１太陽電池１ａ、第２太陽電池１ｂ及び第１電力変換装置２の構成に変更を加えることなく、蓄電部３及び第２電力変換装置４を追加することができるため、既存の太陽光発電システムに蓄電システムを容易に後付けすることができる。
Moreover, since it is not necessary to connect between the 1st power converter device 2 and the 2nd
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２に係る電力変換システムの構成を説明するための図である。実施の形態２に係る電力変換システムは、図１に示した実施の形態１に係る電力変換システムの構成に第２電流センサＣＴ２が追加された構成である。第２電流センサＣＴ２は、自立出力経路上において自立負荷７の接続点より第１電力変換装置２側に設置される。第２電流センサＣＴ２は、自立出力経路を流れる電流の値を検出して、第２電力変換装置４の第２制御部４３に出力する。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a diagram for explaining a configuration of a power conversion system according to Embodiment 2 of the present invention. The power conversion system according to Embodiment 2 has a configuration in which a second current sensor CT2 is added to the configuration of the power conversion system according to Embodiment 1 shown in FIG. The second current sensor CT2 is installed on the first power converter 2 side from the connection point of the self-supporting load 7 on the self-supporting output path. The second current sensor CT <b> 2 detects the value of the current flowing through the self-sustained output path and outputs it to the
第２制御部４３は自立モードにおいて、第２電流センサＣＴ２により検出される電流値と、電圧検出部４４により検出される電圧値をもとに、第１電力変換装置２の出力電力量を計測する。当該出力電力量は第１太陽電池１ａ及び第２太陽電池１ｂの発電量に依存する。
The
第２制御部４３は計測した出力電力量と、第１電力変換装置２の自立モードにおける定格容量を比較する。両者が一致する場合、余剰電力がないため第２制御部４３は、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ４１及び第２ＤＣ−ＡＣコンバータ４２に充電動作させない。なお自立出力経路の電圧が低下している場合は、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ４１及び第２ＤＣ−ＡＣコンバータ４２に放電動作させる。
The
計測した出力電力量が自立モードにおける定格容量より小さい場合、第２制御部４３は第２ＤＣ−ＤＣコンバータ４１及び第２ＤＣ−ＡＣコンバータ４２に充電動作させる。その際、第２制御部４３は自立モードにおける定格容量から、計測した出力電力量を減算して余剰電力量を算出する。第２制御部４３は余剰電力量をもとに、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ４１の電流指令値または電圧指令値を算出する。例えば、自立モードにおける定格容量が２．０ｋＷで、計測した出力電力量が１．０ｋＷの場合、第２制御部４３は１．０ｋＷで蓄電部３を充電するための電流指令値または電圧指令値を算出し、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ４１に設定する。なお上記の説明では、第１電力変換装置２の出力電力量と第１電力変換装置２の自立モードにおける定格容量とを比較したが、第１電力変換装置２の入力電力量（太陽電池の発電量）と第１電力変換装置２の自立モードにおける定格容量とを比較してもよい。
When the measured output power amount is smaller than the rated capacity in the self-supporting mode, the
以上説明したように実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果を奏する。さらに太陽電池の余剰電力を算出することができるため、適切な充電レートで蓄電部３を充電することができる。 As described above, according to the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained. Furthermore, since the surplus power of the solar cell can be calculated, the power storage unit 3 can be charged at an appropriate charge rate.
（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３に係る電力変換システムの構成を説明するための図である。実施の形態３に係る電力変換システムは、図１に示した実施の形態１に係る電力変換システムの構成に通信線８が追加された構成である。通信線８は、第１電力変換装置２の第１制御部２３と、第２電力変換装置４の第２制御部４３間を接続する。例えば、ＲＳ−４８５規格に対応したケーブルで両者を接続し、シリアル通信する。
(Embodiment 3)
FIG. 4 is a diagram for explaining a configuration of a power conversion system according to Embodiment 3 of the present invention. The power conversion system according to Embodiment 3 has a configuration in which
第１電力変換装置２の第１制御部２３は自立モードにおいて、第１太陽電池１ａ及び第２太陽電池１ｂの発電量に応じた自立出力電力を、通信線８を介して第２電力変換装置４の第２制御部４３に通知する。第２電力変換装置４の第２制御部４３は自立モードにおいて、通信線８を介して第１電力変換装置２の出力電力量を取得する。
The
以降の処理は、実施の形態２における「計測した出力電力量」を、「取得した出力電力量」に読み替えた処理と同様である。なお余剰電力の算出を第１電力変換装置２の第１制御部２３側で行い、第２電力変換装置４の第２制御部４３に通知する方法を用いてもよい。
The subsequent processing is the same as the processing in which “measured output power amount” in Embodiment 2 is read as “acquired output power amount”. Note that a method of calculating surplus power on the
以上説明したように実施の形態３によれば、通信線８の有無を除き、実施の形態１と同様の効果を奏する。
As described above, according to the third embodiment, the same effects as in the first embodiment are obtained except for the presence or absence of the
（実施の形態４）
図５は、本発明の実施の形態４に係る電力変換システムの構成を説明するための図である。実施の形態４に係る電力変換システムは、図１に示した実施の形態１に係る電力変換システムと比較して、第２電力変換装置４の構成が異なる。実施の形態４に係る第２電力変換装置４は、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ４１、第２ＤＣ−ＡＣコンバータ４２、第２制御部４３、第２連系リレーＲＹ３、第２自立リレーＲＹ４に加えて、交流充電端子Ｔ１、ＡＣ−ＤＣコンバータ４５及び充電経路スイッチＲＹ５を備える。
(Embodiment 4)
FIG. 5 is a diagram for explaining a configuration of a power conversion system according to
実施の形態４では第１電力変換装置２の第１自立出力線が、第２電力変換装置４の第２自立出力線に接続されるのではなく、第２電力変換装置４の交流充電端子Ｔ１に接続される。交流充電端子Ｔ１と、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ４１と第２ＤＣ−ＡＣコンバータ４２間の中間バスを結ぶ充電経路上に、充電経路スイッチＲＹ５及びＡＣ−ＤＣコンバータ４５が挿入される。
In the fourth embodiment, the first independent output line of the first power conversion device 2 is not connected to the second independent output line of the second
充電経路スイッチＲＹ５はリレー、ブレーカ、半導体スイッチ等で構成され、第２制御部４３によりオン／オフ制御される。ＡＣ−ＤＣコンバータ４５は、交流充電端子Ｔ１を介して入力される第１電力変換装置２の交流の自立出力電力を、所定の電圧の直流電力に変換する。ＡＣ−ＤＣコンバータ４５は例えば、整流回路とＤＣ−ＤＣコンバータの組み合わせで構成できる。当該ＤＣ−ＤＣコンバータは、整流回路を通過後の直流電圧をバス電圧まで降圧させる。なおＡＣ−ＤＣコンバータ４５は整流回路とＤＣ−ＤＣコンバータの組み合わせに限るものではなく、その回路構成、制御方式、構成数は任意である。
The charging path switch RY5 includes a relay, a breaker, a semiconductor switch, and the like, and is controlled to be turned on / off by the
第２制御部４３は自立モードにおいて、第１電力変換装置２から交流充電端子Ｔ１を介して供給される電力を第２ＤＣ−ＤＣコンバータ４１を介して蓄電部３に充電させることができる。この場合、第２制御部４３は第２ＤＣ−ＡＣコンバータ４２の動作を停止させ、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ４１を所定の定電圧または所定の定電流で充電動作するよう制御する。
The
また第２制御部４３は自立モードにおいて、第１電力変換装置２から交流充電端子Ｔ１を介して供給される電力を第２ＤＣ−ＡＣコンバータ４２及び第２自立リレーＲＹ４を介して第２自立出力線に出力させることができる。蓄電部３からの放電と併用する場合、第２制御部４３は第２ＤＣ−ＤＣコンバータ４１を放電動作させ、蓄電部３からの放電を併用しない場合、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ４１の動作を停止させる。
Further, in the self-sustained mode, the
図５に示した構成では、交流充電端子Ｔ１と中間バス間の充電経路に充電経路スイッチＲＹ５と、ＡＣ−ＤＣコンバータ４５を挿入する例を示した。この点、当該充電経路上に、充電経路上のノイズを除去するためのフィルタ回路を挿入してもよい。フィルタ回路、充電経路スイッチＲＹ５、ＡＣ−ＤＣコンバータ４５は当該充電経路上に任意の接続順で挿入することができる。また図５に示した構成から、充電経路スイッチＲＹ５を省略した構成でもよい。また充電経路スイッチＲＹ５を省略し、フィルタ回路を追加した構成でもよい。
In the configuration shown in FIG. 5, an example in which the charging path switch RY5 and the AC-
また図５に示した構成では、自立負荷７を第２電力変換装置４の自立出力端子にのみ接続する例を示したが、第１電力変換装置２の第１自立出力線上に自立出力端子を設けて、当該第１自立出力線に別の自立負荷７を接続してもよい。この場合、第１電力変換装置２の出力電力の内、自立負荷７で消費されなかった余剰電力が交流充電端子Ｔ１を介して、第２電力変換装置４に供給される。
In the configuration shown in FIG. 5, the example in which the self-supporting load 7 is connected only to the self-supporting output terminal of the second
以上説明したように実施の形態４によれば、停電時において第２電力変換装置４に接続されている蓄電部３を、第１電力変換装置２に接続されている太陽電池により発電された電力で充電することができる。また第１電力変換装置２と第２電力変換装置４間を通信線で接続する必要がないため、電力変換システムの構成をシンプルにできる。また通信ノイズによる誤作動も発生しない。また第１太陽電池１ａ、第２太陽電池１ｂ及び第１電力変換装置２の構成に変更を加えることなく、蓄電部３及び第２電力変換装置４を追加することができるため、既存の太陽光発電システムに蓄電システムを容易に後付けすることができる。
As described above, according to the fourth embodiment, the electric power generated by the solar cell connected to the first power conversion device 2 is used for the power storage unit 3 connected to the second
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present invention has been described based on the embodiments. The embodiments are exemplifications, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are within the scope of the present invention. .
上述の実施の形態では、第１電力変換装置２に太陽電池を接続した例を説明したが、燃料電池などの他の直流電源を使用してもよい。また太陽電池の代わりに、風力発電装置やマイクロ水力発電装置などの、再生可能エネルギーを用いた他の発電装置を使用してもよい。なお発電装置の出力が交流の場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ及びＤＣ−ＡＣコンバータの代わりにＡＣ−ＡＣコンバータが用いられる。 In the above-mentioned embodiment, although the example which connected the solar cell to the 1st power converter device 2 was demonstrated, you may use other DC power supplies, such as a fuel cell. Further, instead of the solar battery, another power generation device using renewable energy such as a wind power generation device or a micro hydroelectric power generation device may be used. Note that when the output of the power generation device is alternating current, an AC-AC converter is used instead of the DC-DC converter and the DC-AC converter.
なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。 The embodiment may be specified by the following items.
［項目１］
直流電源（１ａ、１ｂ）から入力される直流電力を交流電力に変換し、当該交流電力を系統（５）及び前記系統（５）から切り離された第１出力線の何れかに出力する第１電力変換部（２２）を有する第１電力変換装置（２）と、
蓄電部（３）から出力された直流電力を交流電力に変換し、当該交流電力を前記系統（５）及び前記系統（５）から切り離された第２出力線の何れかに出力可能に構成されるとともに、前記系統（５）の交流電力を直流電力に変換し、当該直流電力を前記蓄電部（３）へ充電可能に構成される第２電力変換部（４２）を有する第２電力変換装置（４）と、を備え、
前記第１電力変換装置（２）および前記第２電力変換装置（４）が前記系統（５）と切り離された状態において、前記第１出力線と前記第２出力線が接続され、前記直流電源（１ａ、１ｂ）から前記蓄電部（３）に充電するための経路が形成されることを特徴とする電力変換システム（２、４）。
これによれば、系統（５）の停電時に、直流電源（１ａ、１ｂ）から蓄電部（３）に充電することができる。
［項目２］
前記経路に負荷（７）が接続されており、
前記直流電源（１ａ、１ｂ）から前記経路へ出力される電力が、前記負荷（７）の消費電力より大きいとき、残りの電力が前記蓄電部（３）に充電されることを特徴とする項目１に記載の電力変換システム（２、４）。
これによれば、直流電源（１ａ、１ｂ）から出力される電力の余剰電力を蓄電部（３）に充電することができる。
［項目３］
前記負荷（７）が接続されており、
前記経路の電圧が規定値以上のとき、前記第１電力変換装置（２）の出力電力を前記蓄電部（３）に充電させることを特徴とする項目１に記載の電力変換システム（２、４）。
これによれば、余剰電力が発生しているときのみ充電部（３）に充電させることができる。
［項目４］
前記直流電源（１ａ、１ｂ）は、再生可能エネルギーをもとに発電する発電装置（１ａ、１ｂ）であり、
前記負荷（７）が接続されており、
本電力変換システムは、
前記第１電力変換部（２２）から前記経路に流れる電流を検出する電流検出部（ＣＴ２）をさらに備え、
前記第２電力変換装置（４）は、前記電流検出部（ＣＴ２）により検出される電流値と前記経路の電圧値をもとに計測される、前記発電装置の発電量に基づく前記第１電力変換装置（２）の自立出力電力が、前記第１電力変換装置（２）の自立運転時の定格容量未満のとき、前記自立出力電力を前記蓄電部（３）に充電させることを特徴とする項目１に記載の電力変換システム（２、４）。
これによれば、余剰電力が発生しているときのみ充電部（３）に充電させることができる。
［項目５］
前記直流電源（１ａ、１ｂ）は、再生可能エネルギーをもとに発電する発電装置（１ａ、１ｂ）であり、
前記経路に負荷（７）が接続されており、
前記第１電力変換装置（２）は、
前記発電装置（１ａ、１ｂ）の発電量を監視する第１制御部（２３）をさらに有し、
前記第２電力変換装置（４）は、
前記蓄電部（３）の充放電を制御する第２制御部（４３）をさらに有し、
前記第１制御部（２３）と前記第２制御部（４３）は通信線（８）で接続されており、
前記第２制御部（４３）は、前記第１制御部（２３）から前記通信線（８）を介して取得した前記発電装置（１ａ、１ｂ）の発電量が、前記第１電力変換装置（２）の自立運転時の定格容量未満のとき、前記出力電力を前記蓄電部（３）に充電させるよう制御することを特徴とする項目１に記載の電力変換システム（２、４）。
これによれば、余剰電力が発生しているときのみ充電部（３）に充電させることができる。
［項目６］
第１電力変換装置（２）と第２電力変換装置（４）を備える電力変換システム（２、４）であって、
前記第１電力変換装置（２）は、
直流電源（１ａ、１ｂ）から出力された直流電力を交流電力に変換し、当該交流電力を系統（５）及び前記系統（５）から切り離された第１出力線の何れかに出力する第１電力変換部（２２）を有し、
前記第２電力変換装置（４）は、
蓄電部（３）から出力された直流電力を交流電力に変換し、当該交流電力を前記系統（５）及び前記系統（５）から切り離された第２出力線の何れかに出力可能に構成されるとともに、前記系統（５）の交流電力を直流電力に変換し、当該直流電力を前記蓄電部（３）に充電可能に構成される第２電力変換部（４２）と、
前記蓄電部（３）と前記第２電力変換部（４２）との間の直流経路と、前記第１出力線との間に介在し、前記第１電力変換部（２２）から出力された交流電力を直流電力に変換して前記直流経路に出力する第３電力変換部（４５）と、を有し、
前記第１電力変換装置（２）および前記第２電力変換装置（４）が前記系統（５）と切り離された状態において、前記第１出力線、前記第３電力変換部（４５）、及び前記直流経路を経由して、前記直流電源（１ａ、１ｂ）から前記蓄電部（３）に充電するための経路が形成されることを特徴とする電力変換システム（２、４）。
これによれば、系統（５）の停電時に、直流電源（１ａ、１ｂ）から蓄電部（３）に充電することができる。
[Item 1]
First, DC power input from the DC power supply (1a, 1b) is converted into AC power, and the AC power is output to either the system (5) or the first output line disconnected from the system (5). A first power converter (2) having a power converter (22);
DC power output from the power storage unit (3) is converted into AC power, and the AC power can be output to either the system (5) or the second output line disconnected from the system (5). And a second power conversion device having a second power conversion unit (42) configured to convert the AC power of the system (5) into DC power and charge the DC power to the power storage unit (3). (4)
In a state where the first power conversion device (2) and the second power conversion device (4) are disconnected from the system (5), the first output line and the second output line are connected, and the DC power supply A power conversion system (2, 4) characterized in that a path for charging the power storage unit (3) from (1a, 1b) is formed.
According to this, at the time of a power failure of a system | strain (5), it can charge to an electrical storage part (3) from DC power supply (1a, 1b).
[Item 2]
A load (7) is connected to the path,
When the power output from the DC power supply (1a, 1b) to the path is larger than the power consumption of the load (7), the remaining power is charged in the power storage unit (3). The power conversion system (2, 4) according to 1.
According to this, the surplus electric power of the electric power output from DC power supply (1a, 1b) can be charged to the electrical storage part (3).
[Item 3]
The load (7) is connected;
The power conversion system according to item 1, wherein when the voltage of the path is equal to or higher than a specified value, the power storage unit (3) is charged with the output power of the first power conversion device (2). ).
According to this, the charging unit (3) can be charged only when surplus power is generated.
[Item 4]
The DC power supply (1a, 1b) is a power generation device (1a, 1b) that generates power based on renewable energy,
The load (7) is connected;
This power conversion system
A current detection unit (CT2) for detecting a current flowing from the first power conversion unit (22) to the path;
The second power conversion device (4) is configured to measure the first power based on a power generation amount of the power generation device measured based on a current value detected by the current detection unit (CT2) and a voltage value of the path. When the self-sustained output power of the converter (2) is less than the rated capacity during the self-sustaining operation of the first power converter (2), the power storage unit (3) is charged with the self-sustained output power. The power conversion system (2, 4) according to item 1.
According to this, the charging unit (3) can be charged only when surplus power is generated.
[Item 5]
The DC power supply (1a, 1b) is a power generation device (1a, 1b) that generates power based on renewable energy,
A load (7) is connected to the path,
The first power converter (2)
A first control unit (23) for monitoring the power generation amount of the power generation device (1a, 1b);
The second power converter (4)
A second control unit (43) for controlling charge / discharge of the power storage unit (3);
The first control unit (23) and the second control unit (43) are connected by a communication line (8),
The second control unit (43) is configured such that the power generation amount of the power generation device (1a, 1b) acquired from the first control unit (23) via the communication line (8) is the first power conversion device ( 2. The power conversion system (2, 4) according to item 1, wherein the output power is controlled to be charged in the power storage unit (3) when the output capacity is less than the rated capacity during the self-sustaining operation of 2).
According to this, the charging unit (3) can be charged only when surplus power is generated.
[Item 6]
A power conversion system (2, 4) comprising a first power conversion device (2) and a second power conversion device (4),
The first power converter (2)
First, DC power output from the DC power supply (1a, 1b) is converted into AC power, and the AC power is output to either the system (5) or the first output line disconnected from the system (5). Having a power converter (22),
The second power converter (4)
DC power output from the power storage unit (3) is converted into AC power, and the AC power can be output to either the system (5) or the second output line disconnected from the system (5). And a second power conversion unit (42) configured to convert AC power of the system (5) into DC power and charge the DC power to the power storage unit (3);
The AC that is interposed between the DC path between the power storage unit (3) and the second power conversion unit (42) and the first output line, and is output from the first power conversion unit (22). A third power converter (45) that converts power into DC power and outputs the DC power to the DC path,
In a state where the first power converter (2) and the second power converter (4) are disconnected from the system (5), the first output line, the third power converter (45), and the A power conversion system (2, 4), wherein a path for charging the power storage unit (3) from the DC power supply (1a, 1b) is formed via a DC path.
According to this, at the time of a power failure of a system | strain (5), it can charge to an electrical storage part (3) from DC power supply (1a, 1b).
１ 太陽電池、 ２ 第１電力変換装置、 ５ 系統、 ６ 一般負荷、 ７ 自立負荷、 ８ 通信線、 ２１ａ 第１．１ＤＣ−ＤＣコンバータ、 ２１ｂ 第１．２ＤＣ−ＤＣコンバータ、 ２２ 第１ＤＣ−ＡＣコンバータ、 ２３ 第１制御部、 ＲＹ１ 第１連系リレー、 ＲＹ２ 第１自立リレー、 ３ 蓄電部、 ４ 第２電力変換装置、 ４１ 第２ＤＣ−ＤＣコンバータ、 ４２ 第２ＤＣ−ＡＣコンバータ、 ４３ 第２制御部、 ４４ 電圧検出部、 ４５ ＡＣ−ＤＣコンバータ、 ＲＹ３ 第２連系リレー、 ＲＹ４ 第２自立リレー、 ＣＴ１ 第１電流センサ、 ＣＴ２ 第２電流センサ、 ＲＹ５ 充電経路スイッチ、 Ｔ１ 交流充電端子。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solar cell, 2 1st power converter device, 5 systems, 6 General load, 7 Self-supporting load, 8 Communication line, 21a 1.1 DC-DC converter, 21b 1.2 DC-DC converter, 22 1st DC-AC converter , 23 1st control part, RY1 1st interconnection relay, RY2 1st independent relay, 3 power storage part, 4 2nd power converter, 41 2nd DC-DC converter, 42 2nd DC-AC converter, 43
Claims (1)
前記第１電力変換装置は、
直流電源から出力された直流電力を交流電力に変換し、当該交流電力を系統及び前記系統から切り離された第１出力線の何れかに出力する第１電力変換部を有し、
前記第２電力変換装置は、
蓄電部から出力された直流電力を交流電力に変換し、当該交流電力を前記系統及び前記系統から切り離された第２出力線の何れかに出力可能に構成されるとともに、前記系統の交流電力を直流電力に変換し、当該直流電力を前記蓄電部に充電可能に構成される第２電力変換部と、
前記蓄電部と前記第２電力変換部との間の直流経路と、前記第１出力線との間に介在し、前記第１電力変換部から出力された交流電力を直流電力に変換して前記直流経路へ出力する第３電力変換部と、を有し、
前記第１電力変換装置および前記第２電力変換装置が前記系統と切り離された状態において、前記第１出力線、前記第３電力変換部、及び前記直流経路を経由して、前記直流電源から前記蓄電部に充電するための経路が形成されることを特徴とする電力変換システム。 A power conversion system comprising a first power conversion device and a second power conversion device,
The first power converter is
A first power converter that converts the DC power output from the DC power source into AC power, and outputs the AC power to either the system or the first output line disconnected from the system;
The second power converter is
The DC power output from the power storage unit is converted into AC power, and the AC power is configured to be output to either the system or the second output line disconnected from the system, and the AC power of the system is A second power conversion unit configured to convert the DC power into DC power and charge the power storage unit;
A DC path between the power storage unit and the second power conversion unit is interposed between the first output line, and the AC power output from the first power conversion unit is converted into DC power, A third power converter that outputs to the DC path,
In a state where the first power conversion device and the second power conversion device are disconnected from the system, the first power line, the third power conversion unit, and the direct current path, from the direct current power source A power conversion system, wherein a path for charging a power storage unit is formed.
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2019
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