JP2023008064A - Power conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力変換装置に関する。 The present invention relates to power converters.
図3に、特許文献1に記載の電力変換装置10Cを示す。電力変換装置10Cは、太陽電池21,22に接続可能なハイブリッド蓄電装置であり、昇圧型のDC/DCコンバータ11,12と、蓄電池13と、双方向DC/DCコンバータ14と、コンデンサC1と、双方向インバータ15と、リレー回路16と、制御部17Cとを備える。
FIG. 3 shows a
図4に、双方向インバータ15の回路図を示す。双方向インバータ15は、直流端T11,T12と、スイッチング素子Q1~Q4と、各スイッチング素子Q1~Q4に逆方向に並列接続されたダイオードD1~D4と、コイルL1,L2およびコンデンサC2からなるフィルタ回路と、交流端T13,T14とを備える。直流端T11,T12はコンデンサC1に接続され、交流端T13,T14はリレー回路16に接続される。スイッチング素子Q2およびスイッチング素子Q4の接続点をaとし、スイッチング素子Q1およびスイッチング素子Q3の接続点をbとする。
FIG. 4 shows a circuit diagram of the
双方向インバータ15の駆動方式として、一般的には、図5に示すバイポーラ駆動方式と、図6に示すユニポーラ駆動方式とがある。図5(A)、図6(A)にキャリア信号および指令信号(図6では、第1指令信号および第2指令信号)を示す。図5(B)、図6(B)に双方向インバータ15のab間の出力電圧を示し、図5(C)、図6(C)にab間の出力電流を示す。
As a drive system for the
バイポーラ駆動方式の場合、制御部17Cは、キャリア信号と指令信号とを比較してPWM信号を生成し、生成したPWM信号およびその反転信号に基づいてスイッチング素子Q1~Q4をオン/オフさせる。一方、ユニポーラ駆動方式の場合、制御部17Cは、キャリア信号と第1指令信号とを比較して第1のPWM信号を生成し、第1のPWM信号およびその反転信号に基づいてスイッチング素子Q2,Q4をオン/オフさせ、キャリア信号と第2指令信号とを比較して第2のPWM信号を生成し、第2のPWM信号およびその反転信号に基づいてスイッチング素子Q1,Q3をオン/オフさせる。
In the case of the bipolar drive system, the
例えば、ユニポーラ駆動方式で直流端T11,T12から交流端T13,T14の方向に電力変換動作(DC/AC変換動作)を行う場合、交流端T13,T14から正弦波のマイナス側を出力するときは、スイッチング素子Q1とダイオードD3で降圧チョッパ動作を行い、スイッチング素子Q2は常時オフ、スイッチング素子Q4は常時オンさせる。交流端T13,T14から正弦波のプラス側を出力するときは、スイッチング素子Q2とダイオードD4で降圧チョッパ動作を行い、スイッチング素子Q1は常時オフ、スイッチング素子Q3は常時オンさせる。 For example, when performing a power conversion operation (DC/AC conversion operation) in the direction from the DC terminals T11 and T12 to the AC terminals T13 and T14 in the unipolar drive system, when the minus side of the sine wave is output from the AC terminals T13 and T14, , a step-down chopper operation is performed by the switching element Q1 and the diode D3, the switching element Q2 is always off, and the switching element Q4 is always on. When the plus side of the sine wave is output from the AC terminals T13 and T14, the switching element Q2 and the diode D4 perform a step-down chopper operation, the switching element Q1 is always off, and the switching element Q3 is always on.
ユニポーラ駆動方式で交流端T13,T14から直流端T11,T12の方向に電力変換動作(AC/DC変換動作)を行う場合、交流端T13,T14に正弦波のプラス側が入力されるときは、スイッチング素子Q4とダイオードD2で昇圧チョッパ動作を行い、スイッチング素子Q1,Q3は常時オフさせる。交流端T13,T14に正弦波のマイナス側が入力されるときは、スイッチング素子Q3とダイオードD1で昇圧チョッパ動作を行い、スイッチング素子Q2,Q4は常時オフさせる。 When the power conversion operation (AC/DC conversion operation) is performed in the direction from the AC terminals T13 and T14 to the DC terminals T11 and T12 in the unipolar driving method, when the positive side of the sine wave is input to the AC terminals T13 and T14, switching Element Q4 and diode D2 perform boost chopper operation, and switching elements Q1 and Q3 are always turned off. When the negative side of the sine wave is input to the AC terminals T13 and T14, the switching element Q3 and the diode D1 perform a step-up chopper operation, and the switching elements Q2 and Q4 are always turned off.
図7(A)に、バイポーラ駆動方式における双方向インバータ15の出力電圧、対地電圧および漏洩電流を示す。図7(B)に、ユニポーラ駆動方式における双方向インバータ15の出力電圧、対地電圧および漏洩電流を示す。
FIG. 7A shows the output voltage, ground voltage and leakage current of the
バイポーラ駆動方式は、スイッチング素子Q1~Q4でスイッチングロスが発生するため、ユニポーラ駆動方式と比較して電力変換効率は低下するが、ユニポーラ駆動方式よりも対地電圧の交流成分が小さいため、漏洩電流を低減させることができる。ユニポーラ駆動方式は、バイポーラ駆動方式と比較して対地電圧および漏洩電流は大きくなるが、高周波でオン/オフさせるスイッチング素子Q1~Q4の数が半減するため、電力変換効率を向上させることができる。 In the bipolar drive system, switching loss occurs in the switching elements Q1 to Q4, so the power conversion efficiency is lower than in the unipolar drive system. can be reduced. The unipolar drive system has a larger voltage to ground and leakage current than the bipolar drive system, but the number of switching elements Q1 to Q4 to be turned on/off at high frequencies is halved, so power conversion efficiency can be improved.
ところで、電力変換装置10Cに接続される太陽電池21,22の対地に対する容量成分は、太陽電池21,22の種類や構造によって異なり、また雨等によって濡れることで急激に増加することもある。容量成分が大きいと漏洩電流が大きくなるため、家庭内の配電盤に設けられた漏電ブレーカが動作して、配電盤を介して接続された家庭内の負荷への電力供給が停止してしまうという問題が生じる。
By the way, the capacitive component to ground of the
太陽電池21,22として、対地に対する容量成分が小さい太陽電池や、雨等によって濡れても容量成分が増加しにくい太陽電池を用いることで、双方向インバータ15をユニポーラ駆動方式で駆動させ、漏電ブレーカを動作させることなく電力変換効率を向上させることができる。
As the
しかしながら、一般的な電力変換装置は、様々な太陽電池を接続できることが要求される。このため、従来の電力変換装置10Cでは、漏洩電流が大きくなる太陽電池21,22にも対応できるように、双方向インバータ15を常にバイポーラ駆動方式で駆動させて、電力変換効率を犠牲にしてでも漏電ブレーカを動作させないようにしている。
However, a general power converter is required to be able to connect various solar cells. For this reason, in the conventional
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、漏電ブレーカを動作させることなく電力変換効率を向上させることが可能な電力変換装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a power converter capable of improving power conversion efficiency without operating an earth leakage breaker.
上記課題を解決するために、本発明に係る電力変換装置は、
少なくとも1つの発電手段に接続されるとともに、配電盤を介して負荷に電力供給を行う電力変換装置であって、
前記発電手段に接続されるDC/DCコンバータと、
前記DC/DCコンバータ側から入力された直流電圧を交流電圧に変換して前記配電盤側に出力するインバータと、
前記インバータと前記配電盤とを接続する電力ラインの漏洩電流を検出する漏洩電流検出部と、
前記インバータの駆動方式をバイポーラ駆動方式とユニポーラ駆動方式とで切り替える制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記インバータを前記バイポーラ駆動方式で駆動させているときに、前記漏洩電流検出部の検出値が第1閾値よりも小さい場合は、前記バイポーラ駆動方式から前記ユニポーラ駆動方式に切り替え、
前記インバータを前記ユニポーラ駆動方式で駆動させているときに、前記漏洩電流検出部の検出値が前記第1閾値よりも大きい第2閾値以上の場合は、前記ユニポーラ駆動方式から前記バイポーラ駆動方式に切り替えることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the power converter according to the present invention includes:
A power conversion device connected to at least one power generation means and supplying power to a load via a switchboard,
a DC/DC converter connected to the power generating means;
an inverter that converts a DC voltage input from the DC/DC converter side into an AC voltage and outputs the AC voltage to the switchboard side;
a leakage current detection unit that detects leakage current in a power line connecting the inverter and the switchboard;
a control unit that switches the driving method of the inverter between a bipolar driving method and a unipolar driving method,
The control unit
switching from the bipolar drive system to the unipolar drive system when the detection value of the leakage current detection unit is smaller than a first threshold when the inverter is driven by the bipolar drive system,
When the inverter is driven by the unipolar drive method and the detection value of the leakage current detection unit is equal to or greater than a second threshold value larger than the first threshold value, the unipolar drive method is switched to the bipolar drive method. It is characterized by
この構成では、漏洩電流を検出するための漏洩電流検出部を備え、漏洩電流が小さい場合はインバータをユニポーラ駆動方式で駆動させ、漏洩電流が大きい場合はインバータをバイポーラ駆動方式で駆動させる。したがって、この構成によれば、漏電ブレーカを動作させることなく電力変換効率を向上させることが可能となる。 In this configuration, a leakage current detection unit for detecting leakage current is provided, and when the leakage current is small, the inverter is driven by the unipolar driving method, and when the leakage current is large, the inverter is driven by the bipolar driving method. Therefore, according to this configuration, it is possible to improve the power conversion efficiency without operating the earth leakage breaker.
前記電力変換装置において、
前記制御部は、
前記インバータを前記バイポーラ駆動方式で駆動させているときに、前記インバータの入力電圧が第1電圧値に維持されるように前記DC/DCコンバータを制御する一方、
前記インバータを前記ユニポーラ駆動方式で駆動させているときに、前記インバータの前記入力電圧が前記第1電圧値よりも小さい第2電圧値に維持されるように前記DC/DCコンバータを制御するよう構成できる。
In the power converter,
The control unit
controlling the DC/DC converter so that the input voltage of the inverter is maintained at a first voltage value when the inverter is driven by the bipolar drive method;
configured to control the DC/DC converter so that the input voltage of the inverter is maintained at a second voltage value smaller than the first voltage value when the inverter is driven by the unipolar driving method; can.
前記電力変換装置において、
前記制御部は、前記インバータの動作を開始させるときは前記バイポーラ駆動方式で駆動させることが好ましい。
In the power converter,
It is preferable that the control unit drives the inverter by the bipolar driving method when starting the operation of the inverter.
前記電力変換装置は、
蓄電手段と、
前記蓄電手段の充放電を行う双方向DC/DCコンバータと、
をさらに備え、
前記インバータは、双方向インバータであり、前記DC/DCコンバータおよび前記双方向DC/DCコンバータに接続されるよう構成できる。
The power converter,
a storage means;
a bidirectional DC/DC converter that charges and discharges the storage means;
further comprising
The inverter is a bi-directional inverter and can be configured to be connected to the DC/DC converter and the bi-directional DC/DC converter.
前記電力変換装置は、
前記発電手段と前記DC/DCコンバータとの間に設けられ、開状態のときに前記発電手段と前記DC/DCコンバータとの電気的接続を切り離す開閉手段をさらに備え、
前記開閉手段は、前記発電手段と前記DC/DCコンバータとを接続するプラス側電力ラインおよびマイナス側電力ラインの双方に介装されており、
前記制御部は、
前記発電手段が発電していない場合、前記開閉手段を前記開状態にするとともに前記インバータを前記ユニポーラ駆動方式で駆動させるよう構成できる。
The power converter,
further comprising opening/closing means provided between the power generating means and the DC/DC converter for disconnecting electrical connection between the power generating means and the DC/DC converter when in an open state;
The opening/closing means is interposed in both a positive side power line and a negative side power line connecting the power generation means and the DC/DC converter,
The control unit
When the power generating means is not generating power, the opening/closing means may be placed in the open state and the inverter may be driven by the unipolar driving method.
本発明によれば、漏電ブレーカを動作させることなく電力変換効率を向上させることが可能な電力変換装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the power converter device which can improve power conversion efficiency can be provided, without operating an earth leakage breaker.
以下、添付図面を参照して、本発明に係る電力変換装置の実施形態について説明する。 An embodiment of a power converter according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[第1実施形態]
図1に、本発明の第1実施形態に係る電力変換装置10Aを示す。電力変換装置10Aは、太陽電池21,22(本発明の「発電手段」に相当)に接続可能なハイブリッド蓄電装置であり、端子T1~T8と、昇圧型のDC/DCコンバータ11,12と、蓄電池13と、双方向DC/DCコンバータ14と、コンデンサC1と、双方向インバータ15と、リレー回路16と、制御部17Aと、漏洩電流検出部18とを備える。
[First embodiment]
FIG. 1 shows a
端子T1,T2は、それぞれ太陽電池21のプラス側およびマイナス側に接続される。端子T3,T4は、それぞれ太陽電池22のプラス側およびマイナス側に接続される。端子T5,T6は、商用電力系統に接続されるとともに、漏電ブレーカが設けられた不図示の配電盤(分電盤を含む)を介して家庭内の負荷に接続される。端子T7,T8は、自立出力ラインに接続される。自立出力ラインには、商用電力系統の停電時に優先的に動作させたい家庭内の負荷(例えば、冷蔵庫などの家電製品)が接続される。
Terminals T1 and T2 are connected to the positive and negative sides of
DC/DCコンバータ11は、ブレーカBR1を介して端子T1,T2に接続される。ブレーカBR1は、通常オン状態(閉状態)になっている。DC/DCコンバータ11は、制御部17Aの制御下で、太陽電池21から入力された直流の発電電圧を昇圧して双方向インバータ15側に出力する。
DC/
DC/DCコンバータ12は、ブレーカBR2を介して端子T3,T4に接続される。ブレーカBR2は、通常オン状態(閉状態)になっている。DC/DCコンバータ12は、制御部17Aの制御下で、太陽電池22から入力された直流の発電電圧を昇圧して双方向インバータ15側に出力する。
DC/
蓄電池13は、本発明の「蓄電手段」に相当し、少なくとも1個の電池ユニットと、電池ユニットに取り付けられたバッテリーマネージメントシステム(BMS)とを含む。バッテリーマネージメントシステムは、電池ユニットの電池情報(例えば、蓄電量)を取得し、制御部17Aに送信する。なお、バッテリーマネージメントシステムは、制御部17Aに含まれていてもよい。
The
双方向DC/DCコンバータ14は、一方の直流端側に蓄電池13が接続され、他方の直流端側にコンデンサC1を介して双方向インバータ15が接続される。双方向DC/DCコンバータ14は、制御部17Aの制御下で、蓄電池13の充放電動作を行う。
The bidirectional DC/
双方向インバータ15は、直流端側にコンデンサC1を介してDC/DCコンバータ11,12および双方向DC/DCコンバータ14が接続され、交流端側にリレー回路16が接続される。双方向インバータ15は、制御部17Aの制御下で、バイポーラ駆動方式とユニポーラ駆動方式とを切り替えて駆動し、DC/AC変換動作およびAC/DC変換動作を行う。
The
双方向インバータ15は、図4に示すように、直流端T11,T12と、スイッチング素子Q1~Q4と、各スイッチング素子Q1~Q4に逆方向に並列接続されたダイオードD1~D4と、コイルL1,L2およびコンデンサC2からなるフィルタ回路と、交流端T13,T14とを備える。直流端T11,T12はコンデンサC1に接続され、交流端T13,T14はリレー回路16に接続される。
As shown in FIG. 4, the
リレー回路16は、リレーS1~S6を含む。双方向インバータ15と端子T5,T6とを接続する電力ラインに、リレーS1,S2が介装される。リレーS1,S2を介して双方向インバータ15と端子T7,T8とを接続する電力ラインに、リレーS3,S4が介装される。リレーS1,S2を介することなく双方向インバータ15と端子T7,T8とを接続する電力ラインに、リレーS5,S6が介装される。
リレーS1~S6は、制御部17Aの制御下で、オン状態(閉状態)とオフ状態(開状態)とが切り替わる。例えば、商用電力系統の通電時は、リレーS1~S4がオン状態になり、リレーS5,S6がオフ状態になる一方、停電時は、リレーS1~S4がオフ状態になり、リレーS5,S6がオン状態になる。
The relays S1 to S6 are switched between an ON state (closed state) and an OFF state (open state) under the control of the
漏洩電流検出部18は、双方向インバータ15と端子T5,T6とを接続する電力ライン(双方向インバータ15と配電盤とを接続する電力ライン)に設けられており、当該電力ラインの漏洩電流を検出する。漏洩電流検出部18は、検出した漏洩電流の検出値(電流値)を制御部17Aに出力する。
The leakage
制御部17Aは、DC/DCコンバータ11,12、双方向DC/DCコンバータ14、双方向インバータ15およびリレー回路16を制御する。制御部17Aは、アナログ制御回路で構成されていてもよいし、マイクロコントローラ等を使用したデジタル制御回路で構成されていてもよいし、アナログ制御回路とデジタル制御回路とを組み合わせた回路で構成されていてもよい。
制御部17Aは、双方向インバータ15の駆動方式をバイポーラ駆動方式とユニポーラ駆動方式とで切り替える。バイポーラ駆動方式およびユニポーラ駆動方式については、従来技術と同様であるため(例えば、図5~図7参照)、ここでは説明を省略する。
The
制御部17Aは、双方向インバータ15の動作を開始させるときは、バイポーラ駆動方式で駆動させる。バイポーラ駆動方式は、ユニポーラ駆動方式よりも対地電圧の交流成分が小さく、漏洩電流を低減させることができる。
When starting the operation of the
双方向インバータ15がバイポーラ駆動方式で駆動しているときに、漏洩電流検出部18の検出値が第1閾値よりも小さい場合は、制御部17Aは、双方向インバータ15の駆動方式をバイポーラ駆動方式からユニポーラ駆動方式に切り替える。漏洩電流検出部18の検出値が第1閾値以上の場合、制御部17Aは、バイポーラ駆動方式を維持する。
When the detection value of the leakage
双方向インバータ15がユニポーラ駆動方式で駆動しているときに、漏洩電流検出部18の検出値が第1閾値よりも大きい第2閾値以上の場合は、制御部17Aは、双方向インバータ15の駆動方式をバイポーラ駆動方式に戻す。漏洩電流検出部18の検出値が第2閾値よりも小さい場合、制御部17Aは、ユニポーラ駆動方式を維持する。
When the
例えば、上記の配電盤では、漏電電流が30[mA]に達したときに漏電ブレーカが動作する。そして、電力変換装置10Aでは、評価時(例えば、製品出荷前の評価時)において、双方向インバータ15をバイポーラ駆動方式で駆動させたときとユニポーラ駆動方式で駆動させたときの漏洩電流の差分が15[mA]である。この場合、例えば、第1閾値を10[mA]に設定し、第2閾値を27[mA](=10[mA]+15[mA]+α)に設定することができる。第2閾値は、太陽電池21,22の対地に対する容量成分による漏洩電流の増加分(+α)を考慮して、第1閾値に上記差分(15[mA])を加えた値よりも大きく、漏電ブレーカが動作する動作電圧値(30[mA])よりも小さい値であることが好ましい。
For example, in the switchboard described above, the earth leakage breaker operates when the earth leakage current reaches 30 [mA]. Then, in the
双方向インバータ15がユニポーラ駆動方式で駆動しているときに、雨等によって太陽電池21,22が濡れ、太陽電池21,22の対地に対する容量成分が増加して漏洩電流が増加し、漏洩電流検出部18の検出値が第2閾値(例えば、27[mA])に達した場合、制御部17Aは、双方向インバータ15の駆動方式をバイポーラ駆動方式に切り換える。その後、太陽電池21,22が乾いて、太陽電池21,22の対地に対する容量成分が減少して漏洩電流が減少し、漏洩電流検出部18の検出値が第1閾値(例えば、10[mA])よりも小さくなった場合、制御部17Aは、双方向インバータ15の駆動方式をユニポーラ駆動に切り換える。
When the
制御部17Aは、双方向インバータ15をバイポーラ駆動方式で駆動させているときに、双方向インバータ15の入力電圧(コンデンサC1の両端電圧)が所定の第1電圧値に維持されるように、DC/DCコンバータ11,12、双方向DC/DCコンバータ14を制御する。一方、双方向インバータ15をユニポーラ駆動方式で駆動させているとき、制御部17Aは、双方向インバータ15の入力電圧が第1電圧値よりも小さい所定の第2電圧値に維持されるように、DC/DCコンバータ11,12、双方向DC/DCコンバータ14を制御する。
When the
例えば、ユニポーラ駆動方式とバイポーラ駆動方式とで、双方向インバータ15の入力電圧(コンデンサC1の両端電圧)を同じ値(例えば、200[V])に固定し、同じデューティー(例えば、90[%])で双方向インバータ15を駆動させた場合、得られる出力電圧は次のとおりである。すなわち、ユニポーラ駆動方式では、200[V]×0.9=180[V]となる一方、バイポーラ駆動方式では、(200[V]×0.9)-(200[V]×0.1)=160[V]となる。
For example, in the unipolar drive system and the bipolar drive system, the input voltage of the bidirectional inverter 15 (the voltage across the capacitor C1) is fixed to the same value (eg, 200 [V]), and the same duty (eg, 90 [%] ) to drive the
双方向インバータ15をバイポーラ駆動方式で駆動させる場合、ユニポーラ駆動方式と同じ出力電圧(180[V])を得るためには、双方向インバータ15の入力電圧を225[V]にする必要がある。しかしながら、入力電圧を225[V]に固定して双方向インバータ15をユニポーラ駆動方式で駆動させると、入力電圧と出力電圧の差が大きくなり、電力変換効率が低下してしまう。
When the
そこで本実施形態では、第1電圧値を、バイポーラ駆動方式において双方向インバータ15の入力電圧と出力電圧の差が最小となり、かつ所望の出力電圧を得ることができる最低電圧値(例えば、225[V])に設定する。第2電圧値を、ユニポーラ駆動方式において、双方向インバータ15の入力電圧と出力電圧の差が最小となり、かつ所望の出力電圧を得ることができる最低電圧値(例えば、200[V])に設定する。
Therefore, in the present embodiment, the first voltage value is the lowest voltage value (for example, 225 [ V]). The second voltage value is set to the lowest voltage value (for example, 200 [V]) that minimizes the difference between the input voltage and the output voltage of the
結局、本実施形態に係る電力変換装置10Aでは、漏洩電流検出部18で漏洩電流を監視しつつ、漏洩電流の大きさに応じて双方向インバータ15の駆動方式を切り換えるので、従来のバイポーラ駆動方式に固定した場合と比較して、双方向インバータ15の電力変換効率が改善され、しかも、配電盤に設けられた漏電ブレーカが動作してしまうのを回避することができる。
As a result, in the
さらに、本実施形態に係る電力変換装置10Aでは、双方向インバータ15の入力電圧(コンデンサC1の両端電圧)を、双方向インバータ15の駆動方式に応じて、双方向インバータ15の入力電圧と出力電圧の差が最小となり、かつ所望の出力電圧を得ることができる最低電圧値に制御するので、電力変換効率を向上させることができる。
Furthermore, in the
[第2実施形態]
図2に、本発明の第2実施形態に係る電力変換装置10Bを示す。電力変換装置10Bは、第1開閉手段RL1および第2開閉手段RL2を備えている点、および制御部17Bが第1開閉手段RL1および第2開閉手段RL2を制御する点において第1実施形態と相違し、その他の点において第1実施形態と共通する。
[Second embodiment]
FIG. 2 shows a
第1開閉手段RL1は、例えばリレーからなり、太陽電池21とDC/DCコンバータ11とを接続するプラス側電力ラインおよびマイナス側電力ラインの双方に介装されている。第1開閉手段RL1は、制御部17Bの制御下で双方同時に開状態(オフ状態)と閉状態(オン状態)とが切り替わり、開状態のときに、太陽電池21とDC/DCコンバータ11との電気的接続を切り離す。
The first opening/closing means RL1 is, for example, a relay, and is interposed in both the plus side power line and the minus side power line connecting the
第2開閉手段RL2は、例えばリレーからなり、太陽電池22とDC/DCコンバータ12とを接続するプラス側電力ラインおよびマイナス側電力ラインの双方に介装されている。第2開閉手段RL2は、制御部17Bの制御下で双方同時に開状態(オフ状態)と閉状態(オン状態)とが切り替わり、開状態のときに、太陽電池22とDC/DCコンバータ12との電気的接続を切り離す。
The second opening/closing means RL2 is, for example, a relay, and is interposed in both the plus side power line and the minus side power line that connect the
制御部17Bは、太陽電池21,22が所定時間発電していない場合(太陽電池21,22の発電電圧が端子T1,T2に印加されていない場合)、第1開閉手段RL1および第2開閉手段RL2を開状態にするとともに、双方向インバータ15をユニポーラ駆動方式で駆動させる。この場合、漏洩電流検出部18の検出値に関わらず、双方向インバータ15の駆動方式がユニポーラ駆動方式に固定される。
When the
本実施形態に係る電力変換装置10Bでは、太陽電池21,22が所定時間発電していないときに太陽電池21,22を切り離すことで、太陽電池21,22から漏電電流が入力されるのを回避することができる。例えば、太陽電池21,22が発電していないときに、太陽電池21,22の対地に対する容量成分が増加して漏洩電流が増加した場合であっても、双方向インバータ15の駆動方式がバイポーラ駆動方式に切り換わらないので(ユニポーラ駆動方式が維持されるので)、電力変換効率の低下を回避することができる。
In the
[変形例]
以上、本発明に係る電力変換装置の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
[Modification]
Although the embodiments of the power converter according to the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments.
本発明の電力変換装置は、発電手段に接続されるとともに、配電盤を介して負荷に電力供給を行う電力変換装置であって、DC/DCコンバータと、DC/DCコンバータ側から入力された直流電圧を交流電圧に変換して出力するインバータと、漏洩電流を検出する漏洩電流検出部と、インバータの駆動方式をバイポーラ駆動方式とユニポーラ駆動方式とで切り替える制御部とを備えるのであれば、適宜構成を変更できる。例えば、本発明の電力変換装置は、太陽光発電装置であってもよい。 A power conversion device of the present invention is a power conversion device that is connected to power generation means and supplies power to a load via a switchboard, and comprises a DC/DC converter and a DC voltage input from the DC/DC converter side. is converted into an AC voltage and output, a leakage current detection unit for detecting leakage current, and a control unit for switching the drive method of the inverter between the bipolar drive method and the unipolar drive method. can be changed. For example, the power conversion device of the present invention may be a photovoltaic power generation device.
本発明の制御部は、インバータをバイポーラ駆動方式で駆動させているときに、漏洩電流検出部の検出値が第1閾値よりも小さい場合は、バイポーラ駆動方式からユニポーラ駆動方式に切り替え、インバータをユニポーラ駆動方式で駆動させているときに、漏洩電流検出部の検出値が第1閾値よりも大きい第2閾値以上の場合は、ユニポーラ駆動方式からバイポーラ駆動方式に切り替えるのであれば、適宜構成を変更できる。 The control unit of the present invention switches the bipolar drive method to the unipolar drive method when the detection value of the leakage current detection unit is smaller than the first threshold while the inverter is being driven by the bipolar drive method, and the inverter is switched to the unipolar drive method. If the detection value of the leakage current detection unit is equal to or greater than the second threshold value, which is larger than the first threshold value while driving in the drive method, the configuration can be changed as appropriate if the unipolar drive method is switched to the bipolar drive method. .
第1閾値および第2閾値は、配電盤の漏電ブレーカが動作する動作電圧値よりも小さい値であれば、適宜設定できる。制御部は、第1閾値および第2閾値の近傍でバイポーラ駆動方式とユニポーラ駆動方式との切り替えが短時間で頻繁に起こらないように、ヒステリシスを持たせた切り替え制御を行うことが好ましい。 The first threshold value and the second threshold value can be appropriately set as long as they are values smaller than the operating voltage value at which the earth leakage breaker of the switchboard operates. It is preferable that the control unit performs switching control with hysteresis so that switching between the bipolar driving method and the unipolar driving method does not frequently occur in a short time in the vicinity of the first threshold value and the second threshold value.
10A,10B 電力変換装置
11,12 DC/DCコンバータ
13 蓄電池
14 双方向DC/DCコンバータ
15 双方向インバータ
16 リレー回路
17A,17B 制御部
18 漏洩電流検出部
21,22 太陽電池
10A,
Claims (5)
前記発電手段に接続されるDC/DCコンバータと、
前記DC/DCコンバータ側から入力された直流電圧を交流電圧に変換して前記配電盤側に出力するインバータと、
前記インバータと前記配電盤とを接続する電力ラインの漏洩電流を検出する漏洩電流検出部と、
前記インバータの駆動方式をバイポーラ駆動方式とユニポーラ駆動方式とで切り替える制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記インバータを前記バイポーラ駆動方式で駆動させているときに、前記漏洩電流検出部の検出値が第1閾値よりも小さい場合は、前記バイポーラ駆動方式から前記ユニポーラ駆動方式に切り替え、
前記インバータを前記ユニポーラ駆動方式で駆動させているときに、前記漏洩電流検出部の検出値が前記第1閾値よりも大きい第2閾値以上の場合は、前記ユニポーラ駆動方式から前記バイポーラ駆動方式に切り替える
ことを特徴とする電力変換装置。 A power conversion device connected to at least one power generation means and supplying power to a load via a switchboard,
a DC/DC converter connected to the power generating means;
an inverter that converts a DC voltage input from the DC/DC converter side into an AC voltage and outputs the AC voltage to the switchboard side;
a leakage current detection unit that detects leakage current in a power line connecting the inverter and the switchboard;
a control unit that switches the driving method of the inverter between a bipolar driving method and a unipolar driving method,
The control unit
switching from the bipolar drive system to the unipolar drive system when the detection value of the leakage current detection unit is smaller than a first threshold when the inverter is driven by the bipolar drive system,
When the inverter is driven by the unipolar drive method and the detection value of the leakage current detection unit is equal to or greater than a second threshold value larger than the first threshold value, the unipolar drive method is switched to the bipolar drive method. A power conversion device characterized by:
前記インバータを前記バイポーラ駆動方式で駆動させているときに、前記インバータの入力電圧が第1電圧値に維持されるように前記DC/DCコンバータを制御する一方、
前記インバータを前記ユニポーラ駆動方式で駆動させているときに、前記インバータの前記入力電圧が前記第1電圧値よりも小さい第2電圧値に維持されるように前記DC/DCコンバータを制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。 The control unit
controlling the DC/DC converter so that the input voltage of the inverter is maintained at a first voltage value when the inverter is driven by the bipolar drive method;
controlling the DC/DC converter such that the input voltage of the inverter is maintained at a second voltage value smaller than the first voltage value when the inverter is driven by the unipolar driving method; The power converter according to claim 1, characterized in that.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の電力変換装置。 3. The power conversion apparatus according to claim 1, wherein the control unit drives the inverter by the bipolar drive method when starting the operation of the inverter.
前記蓄電手段の充放電を行う双方向DC/DCコンバータと、
をさらに備え、
前記インバータは、双方向インバータであり、前記DC/DCコンバータおよび前記双方向DC/DCコンバータに接続される
ことを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の電力変換装置。 a storage means;
a bidirectional DC/DC converter that charges and discharges the storage means;
further comprising
The power converter according to any one of claims 1 to 3, wherein the inverter is a bidirectional inverter and is connected to the DC/DC converter and the bidirectional DC/DC converter.
前記開閉手段は、前記発電手段と前記DC/DCコンバータとを接続するプラス側電力ラインおよびマイナス側電力ラインの双方に介装されており、
前記制御部は、
前記発電手段が発電していない場合、前記開閉手段を前記開状態にするとともに前記インバータを前記ユニポーラ駆動方式で駆動させる
ことを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載の電力変換装置。 further comprising opening/closing means provided between the power generating means and the DC/DC converter for disconnecting electrical connection between the power generating means and the DC/DC converter when in an open state;
The opening/closing means is interposed in both a positive side power line and a negative side power line connecting the power generation means and the DC/DC converter,
The control unit
5. The power converter according to any one of claims 1 to 4, wherein when the power generating means does not generate power, the opening/closing means is set to the open state and the inverter is driven by the unipolar driving method. Device.
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JP2021111321A JP2023008064A (en) | 2021-07-05 | 2021-07-05 | Power conversion device |
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