JP5429050B2 - Power converter - Google Patents

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Description

本発明は、発電手段の発電電力を少なくとも電圧変換及び直流交流変換を行って商用電源系統に供給すると共に発電手段及び商用電源系統にて蓄電池を充電する電力変換装置に関するもので、特に住宅用であって太陽電池と蓄電池による電力貯蔵機能を有する電力変換装置において有効である。   The present invention relates to a power converter for supplying power to a commercial power supply system by performing at least voltage conversion and DC / AC conversion on power generation means and charging a storage battery with the power generation means and the commercial power supply system. Therefore, it is effective in a power conversion device having a power storage function using a solar battery and a storage battery.

従来、特許文献1に記載の太陽電池および蓄電池を併用した電力変換装置の構成が知られている。そして、この種の電力変換には次のような種類が有る。   Conventionally, the structure of the power converter device which used the solar cell and storage battery of patent document 1 together is known. And this type of power conversion has the following types.

1.太陽電池から商用電源系統への電力変換
2.太陽電池から蓄電池への電力変換
3.商用電源系統から蓄電池への電力変換
このような、少なくとも3種類の電力変換を行う場合、各部の電圧が異なること、及び交流直流の変換が必要となる。
1. 1. Power conversion from solar cell to commercial power system 2. Power conversion from solar cells to storage batteries Power conversion from a commercial power supply system to a storage battery When performing at least three types of power conversion as described above, it is necessary that the voltages of the respective parts are different and that AC / DC conversion be performed.

ここで、特許文献1に記載の電力変換装置には、太陽電池用の昇圧チョッパ、蓄電池用昇圧チョッパ、及び直流交流変換回路(インバータ)を必要とし、特に2つの昇圧用のチョッパが必要になっている。   Here, the power conversion device described in Patent Document 1 requires a step-up chopper for a solar cell, a step-up chopper for a storage battery, and a DC / AC conversion circuit (inverter), and in particular, two step-up choppers are necessary. ing.

また、一般に各部の電圧は次のようになっている。
・太陽電池の電圧 DC50V〜380V
・蓄電池の電圧 DC200V〜350V
・系統電圧 AC200V、またはAC100V
また、特許文献2は、太陽電池の電力を蓄電池に蓄電するための電力変換装置であるが、太陽電池の電圧が蓄電池の電圧より低い場合は昇圧し、反対に太陽電池の電圧が蓄電池の電圧より高い場合は降圧する構成になっている。
In general, the voltage of each part is as follows.
・ Solar cell voltage DC50V ~ 380V
・ Storage battery voltage DC200V ~ 350V
・ System voltage AC200V or AC100V
Patent Document 2 is a power conversion device for storing the power of a solar battery in a storage battery. However, when the voltage of the solar battery is lower than the voltage of the storage battery, the voltage of the solar battery is increased. When it is higher, the voltage is stepped down.

特開2002−171674号公報JP 2002-171694 A 特開2000−287382号公報JP 2000-287382 A

上記のような従来技術を使用した場合、複数の電圧範囲に対応して2つのチョッパが必要となり、2つのチョッパ夫々に昇圧用または降圧用のリアクトル(コイル)とリアクトルへの通電を制御するためのスイッチ手段を必要とする。これでは回路部品が多くなり、製造コストが高くなる。   In the case of using the conventional technology as described above, two choppers are required corresponding to a plurality of voltage ranges, and in order to control energization to the step-up or step-down reactor (coil) and the reactor for each of the two choppers. Switch means are required. This increases the number of circuit components and increases the manufacturing cost.

つまり、従来技術では、太陽電池用の昇圧チョッパおよび蓄電池用昇圧チョッパを持つため、チョッパ用のリアクトルの2つ必要であり高コストになる。従って、より低コスト化し、小型化が可能な構成が望まれる。   That is, in the prior art, since there is a step-up chopper for solar cells and a step-up chopper for storage batteries, two chopper reactors are necessary and the cost becomes high. Therefore, a configuration that can be reduced in cost and reduced in size is desired.

本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目して成されたものであり、その目的は、部品数を削減でき、よりコストを低減できる電力変換装置を提供することにある。   The present invention has been made paying attention to such problems existing in the conventional technology, and an object of the present invention is to provide a power conversion device that can reduce the number of parts and further reduce costs. .

従来技術として列挙された特許文献の記載内容は、この明細書に記載された技術的要素の説明として、参照によって導入ないし援用することができる。   Descriptions of patent documents listed as prior art can be introduced or incorporated by reference as explanations of technical elements described in this specification.

本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、請求項1に記載の発明では、発電手段の発電電力を少なくとも電圧変換及び直流交流変換を行って商用電源系統に供給すると共に発電手段及び商用電源系統にて蓄電池を充電する装置において、発電手段からの電流が一次側から二次側に向けて流れるリアクトルと該リアクトルへの通電を制御して電圧変換する断続スイッチ手段を備えた電圧変換回路、電圧変換回路の出力に対して直流交流変換を行って商用電源系統に出力する直流交流変換回路、及び電圧変換回路内のリアクトルを介して流れる電流を、蓄電池側と商用電源系統側とに選択的に導く回路切替スイッチ手段を設け、蓄電池は、リアクトルの一次側と二次側とに回路切替スイッチ手段を介して接続されており、少なくともリアクトルの一次側に接続された回路切替スイッチ手段を介して、蓄電池の電力を商用電源系統または家電製品に供給し、リアクトルの二次側に接続された回路切替スイッチ手段を介して商用電源から蓄電池が充電されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means. That is, according to the first aspect of the present invention, in an apparatus for supplying the generated power of the power generation means to the commercial power supply system by performing at least voltage conversion and DC / AC conversion, and charging the storage battery in the power generation means and the commercial power supply system, Voltage converter circuit comprising a reactor in which current from the means flows from the primary side to the secondary side, and an intermittent switch means for controlling voltage supply by controlling the energization of the reactor, and DC-AC conversion for the output of the voltage conversion circuit DC-AC conversion circuit for outputting the commercial power system performs, and the current flowing through the reactor in the voltage conversion circuit is provided with a circuit switching switch means for selectively directing to the storage battery side and the commercial power supply system side, batteries Are connected to the primary side and the secondary side of the reactor via the circuit changeover switch means, and at least the circuit changeover switch connected to the primary side of the reactor. Through the pitch means, to supply power of the battery to the commercial power system or consumer electronics, characterized in that the storage battery from the commercial power supply is charged through the connected circuit switching switch means on the secondary side of the reactor .

この発明によれば、発電手段からの電流が流れるリアクトルと該リアクトルへの通電を制御して電圧変換する断続スイッチ手段を備えた電圧変換回路、及び電圧変換回路内のリアクトルを介して流れる電流を蓄電池側と商用電源系統側とに導く回路切替スイッチ手段を設けたから、電圧変換回路の部品であるリアクトルを共通使用して、少なくとも蓄電池と商用電源系統とに向けた電力変換が行える電力変換装置を提供することができる。また、少なくともリアクトルを共通使用しているから、回路構成の簡素化を達成することができる。また、リアクトルの一次側と二次側とに回路切替スイッチ手段を介して接続されており、少なくともリアクトルの一次側に接続された回路切替スイッチ手段を介して、蓄電池の電力を商用電源系統または家電製品に供給し、リアクトルの二次側に接続された回路切替スイッチ手段を介して、商用電源系統の電力で蓄電池を充電することが出来る。 According to the present invention, a voltage conversion circuit including a reactor through which current from the power generation means flows, an intermittent switch means for controlling voltage supply to the reactor to perform voltage conversion, and current flowing through the reactor in the voltage conversion circuit Since the circuit changeover switch means that leads to the storage battery side and the commercial power supply system side is provided, a power conversion device that can perform power conversion at least for the storage battery and the commercial power supply system by using the reactor that is a component of the voltage conversion circuit in common Can be provided. Moreover, since at least the reactor is commonly used, the circuit configuration can be simplified. Further, the primary side and the secondary side of the reactor are connected to each other via a circuit changeover switch means, and at least the power of the storage battery is supplied to the commercial power system or the home appliance via the circuit changeover switch means connected to the primary side of the reactor. The storage battery can be charged with the electric power of the commercial power supply system via the circuit changeover switch means supplied to the product and connected to the secondary side of the reactor.

請求項2に記載の発明では、発電手段の発電電力を少なくとも電圧変換及び直流交流変換を行って商用電源系統に供給すると共に発電手段及び商用電源系統にて蓄電池を充電する装置において、発電手段からの電流が一次側から二次側に向けて流れるリアクトルと該リアクトルへの通電を制御して電圧変換する断続スイッチ手段を備えた電圧変換回路、電圧変換回路の出力に対して直流交流変換を行って商用電源系統に出力する直流交流変換回路、及び電圧変換回路内のリアクトルを介して流れる電流を、蓄電池側と商用電源系統側とに選択的に導く、断続スイッチ手段とは別に設けたリレーまたはマグネットスイッチを含む回路切替スイッチ手段を設け、
断続スイッチ手段は、リアクトルの一次側と二次側とに設けられたスイッチ素子から成り、リアクトルを介して供給された電圧変換回路の出力に対して、直流交流変換回路が直流交流変換を行い、回路切替スイッチ手段は、電圧変換回路内のリアクトルとスイッチ素子の一つとを介して流れる電流を蓄電池側と商用電源系統側とに切替えて導くことを特徴とする。
In the second aspect of the invention, in the apparatus for supplying the generated power of the power generation means to the commercial power supply system by performing at least voltage conversion and DC / AC conversion, and charging the storage battery in the power generation means and the commercial power supply system, DC converter for the output of the voltage conversion circuit and the voltage conversion circuit having the intermittent switch means for controlling the voltage of the reactor through which the current flows from the primary side to the secondary side and controlling the energization of the reactor. A relay provided separately from the intermittent switch means for selectively guiding the current flowing through the reactor in the DC / AC converter circuit and the voltage converter circuit to the commercial power system to the storage battery side and the commercial power system side A circuit changeover switch means including a magnet switch is provided,
The intermittent switch means is composed of switch elements provided on the primary side and the secondary side of the reactor, and the DC / AC conversion circuit performs DC / AC conversion on the output of the voltage conversion circuit supplied via the reactor, The circuit change-over switch means is characterized in that the current flowing through the reactor in the voltage conversion circuit and one of the switching elements is switched between the storage battery side and the commercial power supply system side .

この発明によれば、発電手段からの電流が流れるリアクトルと該リアクトルへの通電を制御して電圧変換する断続スイッチ手段とを備えた電圧変換回路、及び電圧変換回路内のリアクトルを介して流れる電流を蓄電池側と商用電源系統側とに導く回路切替スイッチ手段を設けたから、電圧変換回路の部品であるリアクトルを共通使用して、少なくとも蓄電池と商用電源系統とに向けた電力変換が行える電力変換装置を提供することができる。また、少なくともリアクトルを共通使用しているから、回路構成の簡素化を達成することができる。更に、リアクトルとスイッチ素子の一つとを介して流れる電流を蓄電池側と商用電源系統側とに導く、断続スイッチ手段とは別に設けたリレーまたはマグネットスイッチを含む回路切替スイッチ手段を備えるから、電圧変換回路の部品であるリアクトル及びスイッチ素子を共通使用して、少なくとも蓄電池と商用電源系統とに向けた電力変換が行える電力変換装置を提供することができ、少なくともリアクトルとスイッチ素子とを共通使用しているから、回路構成の簡素化を達成することができる。 According to the present invention, a voltage conversion circuit including a reactor through which current from the power generation means flows and an intermittent switch means for controlling voltage supply to the reactor to perform voltage conversion, and current flowing through the reactor in the voltage conversion circuit Since the circuit changeover switch means for guiding the battery to the storage battery side and the commercial power supply system side is provided, the power conversion device can perform power conversion for at least the storage battery and the commercial power supply system by using the reactor as a component of the voltage conversion circuit in common Can be provided. Moreover, since at least the reactor is commonly used, the circuit configuration can be simplified. Furthermore, voltage conversion is provided since circuit switching switch means including a relay or magnet switch provided separately from the intermittent switch means for guiding the current flowing through the reactor and one of the switch elements to the storage battery side and the commercial power supply system side is provided. It is possible to provide a power conversion device that can perform power conversion for at least a storage battery and a commercial power supply system by commonly using a reactor and a switch element that are circuit components, and at least using a reactor and a switch element in common. Therefore , simplification of the circuit configuration can be achieved .

請求項3に記載の発明では、回路切替スイッチ手段は、使用するスイッチ素子を選択することを特徴とする。 The invention according to claim 3 is characterized in that the circuit change-over switch means selects a switch element to be used .

この発明によれば、回路切替スイッチ手段が使用するスイッチ素子を選択することにより、単一のリアクトルで電圧変換回路を構成し、各種の電力変換が可能となる。 According to the present invention, by selecting the switch element used by the circuit changeover switch means, the voltage conversion circuit is configured with a single reactor, and various types of power conversion are possible.

本発明の第1実施形態における電力変換装置の電気回路図である。It is an electric circuit diagram of the power converter device in 1st Embodiment of this invention. 上記実施形態において、太陽電池から商用電源系統へ電力変換を行なう場合の電力変換装置の作動を示す電気回路図である。In the said embodiment, it is an electric circuit diagram which shows the action | operation of the power converter device in the case of performing power conversion from a solar cell to a commercial power system. 上記実施形態において、太陽電池から蓄電池への電力変換を行なう場合の電力変換装置の作動を示す電気回路図である。In the said embodiment, it is an electric circuit diagram which shows the action | operation of the power converter device in the case of performing power conversion from a solar cell to a storage battery. 上記実施形態において、蓄電池から商用電源系統への電力変換を行なう場合の電力変換装置の作動を示す電気回路図である。In the said embodiment, it is an electric circuit diagram which shows the action | operation of the power converter device in the case of performing the power conversion from a storage battery to a commercial power system. 上記実施形態において、商用電源系統から蓄電池への電力伝送の場合の電力変換装置の作動を示す電気回路図である。In the said embodiment, it is an electric circuit diagram which shows the action | operation of the power converter device in the case of the electric power transmission from a commercial power system to a storage battery. 上記実施形態において、燃料電池から商用電源系統への電力変換を行う場合の電力変換装置の作動を示す電気回路図である。In the said embodiment, it is an electric circuit diagram which shows the action | operation of the power converter device in the case of performing power conversion from a fuel cell to a commercial power system. 上記実施形態において、燃料電池から蓄電池への電力変換を行う場合の電力変換装置の作動を示す電気回路図である。In the said embodiment, it is an electric circuit diagram which shows the action | operation of the power converter device when performing the power conversion from a fuel cell to a storage battery. 上記実施形態において、風力発電装置から商用電源系統への電力変換を行う場合の電力変換装置の作動を示す電気回路図である。In the said embodiment, it is an electric circuit diagram which shows the action | operation of the power converter device in the case of performing power conversion from a wind power generator to a commercial power system. 上記実施形態において、風力発電装置から蓄電池への電力変換を行う場合の電力変換装置の作動を示す電気回路図である。In the said embodiment, it is an electric circuit diagram which shows the action | operation of the power converter device in the case of performing the power conversion from a wind power generator to a storage battery. 上記実施形態において、単相交流を直流に変換、または逆変換する直流交流変換回路の電気回路図である。In the said embodiment, it is an electric circuit diagram of the direct current alternating current conversion circuit which converts single phase alternating current into direct current, or reversely converts it. 上記実施形態において、三相交流を直流に変換する交流直流変換回路の電気回路図である。In the said embodiment, it is an electrical circuit diagram of the alternating current direct current | flow conversion circuit which converts three-phase alternating current into direct current | flow. 本発明の第2実施形態における電力変換装置となる特に太陽光発電用電力変換装置の電気回路図である。It is an electric circuit diagram of the power converter device especially for photovoltaic power generation used as the power converter device in 2nd Embodiment of this invention. 第2実施形態において、太陽電池の電力を商用電源系統に売電するかまたは家庭の冷蔵庫等の家電製品で消費する場合の電力変換装置の電気回路図である。In 2nd Embodiment, it is an electric circuit diagram of the power converter device in the case of selling the electric power of a solar cell to a commercial power system, or consuming with household appliances, such as a household refrigerator. 第2実施形態において、太陽電池の電力で蓄電池を充電する場合の太陽光発電用電力変換装置の電気回路図である。In 2nd Embodiment, it is an electric circuit diagram of the power converter device for solar power generation in the case of charging a storage battery with the electric power of a solar cell. 第2実施形態において、蓄電池の電力を商用電源系統に売電する場合の電力変換装置の電気回路図である。In 2nd Embodiment, it is an electric circuit diagram of the power converter device in the case of selling the electric power of a storage battery to a commercial power system.

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。   A plurality of modes for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. In each embodiment, parts corresponding to the matters described in the preceding embodiment may be denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. When only a part of the configuration is described in each mode, the other modes described above can be applied to the other parts of the configuration.

各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。   Not only combinations of parts that clearly show that combinations are possible in each embodiment, but also a combination of the embodiments even if they are not clearly shown unless there is a problem with the combination. It is also possible.

(第1実施形態)
以下、具体的に、本発明の第1実施形態について図1乃至図11を用いて詳細に説明する。図1は、本発明の第1実施形態における電力変換装置100の電気回路図である。図1において、この第1実施形態では、発電手段として太陽電池1、燃料電池3、風力発電装置4を用いている。
(First embodiment)
Hereinafter, the first embodiment of the present invention will be specifically described in detail with reference to FIGS. 1 to 11. FIG. 1 is an electric circuit diagram of a power conversion device 100 according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, in the first embodiment, a solar cell 1, a fuel cell 3, and a wind power generator 4 are used as power generation means.

これらの発電手段及び蓄電池2に接続されたフィルタ5〜8は、コンデンサや抵抗等で構成され、発電された電圧または充電用の電圧のリップル成分を減少させるものである。   The filters 5 to 8 connected to the power generation means and the storage battery 2 are configured by capacitors, resistors, and the like, and reduce the ripple component of the generated voltage or charging voltage.

また、直流交流変換装置(インバータ)10に接続されたフィルタ11は、直流交流変換装置10内のPWM(パルス幅変調)回路によって交流化された波形のリップル成分を減少させるものである。9は風力発電装置4の三相交流出力を直流に変換する交流直流変換回路である。   The filter 11 connected to the DC / AC converter (inverter) 10 reduces the ripple component of the waveform converted to AC by the PWM (pulse width modulation) circuit in the DC / AC converter 10. Reference numeral 9 denotes an AC / DC conversion circuit that converts the three-phase AC output of the wind turbine generator 4 into DC.

断続スイッチ手段を成すトランジスタTr1、Tr2、及びTr3としては、IGBT、スーパージャンクションMOS(SJ−MOS)、SiCパワートランジスタ等のスイッチング時の損失の少ないスイッチ素子が使用できる。   As the transistors Tr1, Tr2, and Tr3 constituting the intermittent switch means, switch elements with low loss at the time of switching such as IGBT, super junction MOS (SJ-MOS), SiC power transistor, etc. can be used.

D1、D4はダイオードである。また、断続スイッチ手段Tr2、Tr3と並列にフライホイールダイオードD2、D3を設けている。また、C1、C2、C3、C4、及びC5はコンデンサである。   D1 and D4 are diodes. Further, flywheel diodes D2 and D3 are provided in parallel with the intermittent switch means Tr2 and Tr3. C1, C2, C3, C4, and C5 are capacitors.

リアクトルL1は、断続スイッチ手段を成すトランジスタTr1、Tr2、及びTr3によって通電され、通電電流が遮断されたときに高い誘起起電力を発生する。また、降圧時には後段のコンデンサC5に対する充電時定数を設定する役割を持つ。   The reactor L1 is energized by the transistors Tr1, Tr2, and Tr3 constituting the intermittent switch means, and generates a high induced electromotive force when the energization current is interrupted. Also, at the time of step-down, it has a role of setting a charging time constant for the capacitor C5 at the subsequent stage.

つまり、リアクトルL1に通電されることにより、リアクトルL1に蓄積された電磁エネルギーをトランジスタTr1、Tr2、及びTr3からなるスイッチ手段で調整して、高い電圧から低い電圧までを得ることができ、昇圧または降圧が可能となっている。この種の電圧変換回路101を成す昇圧降圧回路自体は周知のものである。   That is, when the reactor L1 is energized, the electromagnetic energy accumulated in the reactor L1 can be adjusted by the switch means including the transistors Tr1, Tr2, and Tr3 to obtain a voltage from a high voltage to a low voltage. Step-down is possible. The step-up / step-down circuit itself forming this type of voltage conversion circuit 101 is well known.

電圧変換回路101の部品を切替えて選択することで、リアクトルL1と断続スイッチ手段を成すトランジスタTr1、Tr2、及びTr3を共通で使用して、各種の電力変換が行える電力変換装置を提供している。   Provided is a power conversion device capable of performing various types of power conversion by switching and selecting components of the voltage conversion circuit 101 and commonly using the transistors L1, Tr2, and Tr3 that constitute the intermittent switch means with the reactor L1. .

このために、この第1実施形態においては、マグネットスイッチの接点SW1、SW2、SW3、SW4、及びSW5から成る回路切替スイッチ手段を設けることで、使用する断続スイッチ手段を成すトランジスタTr1、Tr2、及びTr3を選択している。これにより単一のリアクトルL1で電圧変換回路101を構成し、上述の各種の電力変換を可能としている。   For this purpose, in the first embodiment, by providing circuit changeover switch means comprising contact points SW1, SW2, SW3, SW4, and SW5 of the magnet switch, transistors Tr1, Tr2 that constitute on / off switch means to be used, and Tr3 is selected. Thereby, the voltage conversion circuit 101 is comprised by the single reactor L1, and the above-mentioned various power conversion is enabled.

直流交流変換回路10は、直流を交流の所定電圧に変換するインバータとしての作用と、交流を所定電圧の直流に変換する整流兼電圧調整機能を有し、内部にPWM(パルス幅変調)回路を内蔵している周知のものである。   The DC / AC converter circuit 10 has an operation as an inverter that converts DC to a predetermined voltage of AC and a rectification and voltage adjustment function that converts AC to a predetermined voltage of DC, and has a PWM (pulse width modulation) circuit therein. It is a known built-in one.

上述のように、SW1、SW2、SW3、SW4、及びSW5は、マグネットスイッチ(電磁開閉器)の接点であり、内部のコイルに通電されることにより電磁力で接点が駆動され回路の導通または遮断を行う。これらの接点を無接点化して無接点パワーリレーを使用することも可能である。なお、実際には更に短絡防止のためのサーキットブレーカ、売電用メータ、電力計及びCT(変流器)等が設けられるが省略している。   As described above, SW1, SW2, SW3, SW4, and SW5 are contact points of a magnet switch (electromagnetic switch), and the contact point is driven by electromagnetic force when the internal coil is energized to turn on or off the circuit. I do. It is also possible to use a non-contact power relay by making these contacts non-contact. In practice, a circuit breaker, a meter for selling power, a power meter, a CT (current transformer), and the like for preventing a short circuit are further provided but omitted.

以上のように、少なくとも太陽電池1と蓄電池2と商用電源系統15とを有する。更に、この第1実施形態の場合は、燃料電池3と風力発電装置4とを有する。また、電圧変換回路101の出力を商用電源系統15の交流に変換する直流交流変換回路10を有する。この直流交流変換回路10は、逆に交流電力を直流電力に変換し蓄電池2に充電する機能も備える。   As described above, at least solar cell 1, storage battery 2, and commercial power supply system 15 are included. Further, in the case of the first embodiment, the fuel cell 3 and the wind power generator 4 are provided. Moreover, it has the direct current alternating current conversion circuit 10 which converts the output of the voltage conversion circuit 101 into the alternating current of the commercial power supply system 15. Conversely, the DC / AC conversion circuit 10 also has a function of converting AC power to DC power and charging the storage battery 2.

更に、電圧変換回路101内のリアクトルL1への通電及びリアクトルL1からの高電圧誘起状態を、断続スイッチ手段を成すトランジスタTr1、Tr2、及びTr3のON、OFFで制御することで、任意の大きさの電圧変換を行なっている。また、回路切替スイッチ手段を成す接点SW1〜SW5を切替えることにより、単一のリアクトルL1で上記複数の発電手段及び蓄電池1、2、3、4の電力変換を可能としている。   Further, the energization to the reactor L1 in the voltage conversion circuit 101 and the high voltage induced state from the reactor L1 are controlled by turning on and off the transistors Tr1, Tr2, and Tr3 that constitute the intermittent switch means, so that an arbitrary size is achieved. The voltage conversion is performed. Further, by switching the contacts SW1 to SW5 constituting the circuit changeover switch means, it is possible to perform power conversion of the plurality of power generation means and the storage batteries 1, 2, 3, 4 with a single reactor L1.

正弦波交流の実効値は最大値の0.707倍に等しい。この図1において、商用電源系統15の電圧をAC200V(交流200ボルトの実効値)とすると、200÷0.707=283となり、ピーク間電圧(最大値)は約280Vになる。   The effective value of the sinusoidal alternating current is equal to 0.707 times the maximum value. In FIG. 1, when the voltage of the commercial power supply system 15 is AC 200 V (effective value of AC 200 volts), 200 ÷ 0.707 = 283, and the peak-to-peak voltage (maximum value) is about 280 V.

このため、直流交流変換回路(インバータ)10で、直流を交流に変換して商用電源系統15にAC200V(交流200ボルトの実効値)の電圧の電力を供給するためには、直流交流変換回路10の入力段電圧Vaに280ボルト以上の高い電圧を印加する必要がある。   Therefore, in order to convert direct current into alternating current by the direct current alternating current conversion circuit (inverter) 10 and supply electric power with a voltage of AC 200 V (effective value of alternating current 200 volts) to the commercial power supply system 15, the direct current alternating current conversion circuit 10 It is necessary to apply a high voltage of 280 volts or more to the input stage voltage Va.

この直流交流変換回路10の入力段の電圧を以下の説明においてVa電圧と称することにする。このVa電圧は、この実施形態では、DC350V(直流350ボルト)〜DC400Vに設定している。   The voltage at the input stage of the DC / AC converter circuit 10 will be referred to as Va voltage in the following description. In this embodiment, the Va voltage is set to DC 350 V (DC 350 volts) to DC 400 V.

太陽電池1、風力発電装置4、燃料電池3といった発電手段から最大電力を得ようとすると、これらの発電手段の出力電圧は変化してしまう。例えば、発電手段が太陽電池1の場合は、この太陽電池1から最大電力を得ようとすると、太陽電池1の出力電圧はDC50V〜DC380Vの範囲で変化してしまう。発電手段が燃料電池3の場合は、この燃料電池3から最大電力を得ようとすると、燃料電池3の出力電圧は種類によりDC20V〜DC200Vの範囲がある。   When the maximum power is obtained from the power generation means such as the solar cell 1, the wind power generator 4, and the fuel cell 3, the output voltages of these power generation means change. For example, when the power generation means is the solar cell 1, when the maximum power is obtained from the solar cell 1, the output voltage of the solar cell 1 changes in the range of DC50V to DC380V. When the power generation means is the fuel cell 3, when the maximum power is obtained from the fuel cell 3, the output voltage of the fuel cell 3 ranges from DC20V to DC200V depending on the type.

発電手段が風力発電装置4で、この風力発電装置4内の発電機が三相交流発電機の場合は、三相交流発電機の出力を図1のように交流直流変換回路9で変換する。この交流直流変換回路9の出力電圧はDC50V〜DC380Vの範囲内で変化してしまう。蓄電池2の電圧はSOC(残容量)の状態によりDC200V〜DC350Vの範囲内で変化するものを使用している。   When the power generation means is the wind power generator 4 and the generator in the wind power generator 4 is a three-phase AC generator, the output of the three-phase AC generator is converted by the AC / DC converter circuit 9 as shown in FIG. The output voltage of the AC / DC conversion circuit 9 changes within the range of DC50V to DC380V. The voltage of the storage battery 2 is changed within the range of DC200V to DC350V depending on the state of SOC (remaining capacity).

また、商用電源系統15の電圧は単相AC200Vであるとして説明する。なお、商用電源系統の電圧は、AC100Vでもよく、その他、三相交流を使用したり、単相三線式の配線を使用したりすることも可能であるであるが、ここでは、単相2線のAC200Vが住宅内に給電されているものとして説明する。   Further, description will be made assuming that the voltage of the commercial power supply system 15 is a single-phase AC 200V. Note that the voltage of the commercial power supply system may be AC100V, and it is also possible to use three-phase alternating current or single-phase three-wire wiring, but here, single-phase two-wire The explanation will be made assuming that AC200V is supplied to the house.

このような発電手段1、3、4の電圧の変動を考慮し、かつ、上述の制約されたVa電圧のもとで、回路切替スイッチ手段SW1〜SW5、電圧変換回路101、及び直流交流変換回路10を制御して、電圧を調整しながら電力変換を行う必要がある。以下、これについて、各場合に分けて説明する。
(1)太陽電池から系統への電力変換の場合
図2は、図1において、太陽電池1から系統15への電力変換の場合の太陽光発電用電力変換装置100の作動を示す電気回路図である。
In consideration of such voltage fluctuations of the power generation means 1, 3, and 4, and under the above-mentioned restricted Va voltage, the circuit changeover switch means SW 1 to SW 5, the voltage conversion circuit 101, and the DC / AC conversion circuit It is necessary to perform power conversion while adjusting voltage by controlling 10. Hereinafter, this will be described separately for each case.
(1) Case of Power Conversion from Solar Cell to System FIG. 2 is an electric circuit diagram showing the operation of the power conversion apparatus 100 for photovoltaic power generation in the case of power conversion from the solar cell 1 to the system 15 in FIG. is there.

この太陽電池1から系統15への電力変換の場合においては、回路切替スイッチ手段を構成するマグネットスイッチの常開接点SW1、SWa、及びSWbを図2のようにONにする。このマグネットスイッチ内の図示しないコイルの励磁(付勢)信号は図示しない切替制御手段を構成する電子制御装置(ECU)から出力される。   In the case of power conversion from the solar cell 1 to the system 15, the normally open contacts SW1, SWa, and SWb of the magnet switch constituting the circuit changeover switch means are turned ON as shown in FIG. An excitation (energization) signal of a coil (not shown) in the magnet switch is output from an electronic control unit (ECU) constituting switching control means (not shown).

また、パワートランジスタ(以下単にトランジスタ)から成る断続スイッチ手段Tr1を常時ONにする。太陽電池1の電圧が、Va電圧より低い場合は昇圧する必要がある。従って、断続スイッチ手段Tr3とダイオードD2とリアクトルL1で電圧変換回路101の昇圧機能を発揮させる。   Further, the intermittent switch means Tr1 composed of a power transistor (hereinafter simply referred to as a transistor) is always turned on. When the voltage of the solar cell 1 is lower than the Va voltage, it is necessary to boost the voltage. Therefore, the step-up function of the voltage conversion circuit 101 is exhibited by the intermittent switch means Tr3, the diode D2, and the reactor L1.

すなわち、トランジスタTr1及びTr3をONしてリアクトルL1に電流を流し、次にトランジスタTr3をOFFしてリアクトルL1の誘起起電力をダイオードD2を介してコンデンサC5を充電する。これを高速で繰り返し、昇圧された電圧を直流交流変換回路10に供給する。なお、このときにダイオードD2と並列のトランジスタTr2をトランジスタTr3のOFFに連動してONするようにするとダイオードD2での損失を少なくできる。   That is, the transistors Tr1 and Tr3 are turned on to pass a current through the reactor L1, and then the transistor Tr3 is turned off to charge the capacitor C5 with the induced electromotive force of the reactor L1 through the diode D2. This is repeated at high speed, and the boosted voltage is supplied to the DC / AC converter circuit 10. At this time, if the transistor Tr2 parallel to the diode D2 is turned on in conjunction with the turning off of the transistor Tr3, the loss in the diode D2 can be reduced.

太陽電池1の電圧が上記Va電圧と同等もしくはそれ以上の電圧となるまで昇圧する。昇圧後、更に、直流交流変換回路10で直流から交流に変換して商用電源の系統15へ出力する。   The voltage is increased until the voltage of the solar cell 1 becomes equal to or higher than the Va voltage. After boosting, the direct current to alternating current circuit 10 converts the direct current into alternating current and outputs it to the commercial power system 15.

太陽電池1の電圧が上記Va電圧と同等もしくはそれより高い場合は、直流交流変換回路10(インバータ)内のPWM(パルス幅変調)回路で系統電圧のAC200Vになるよう電圧、周波数、及び位相を調整して系統15に電力を供給する。
(2)太陽電池から蓄電池への電力変換の場合
図3は、図1において、太陽電池1から蓄電池2への電力変換の場合の電力変換装置100の作動を示す電気回路図である。この太陽電池1から蓄電池2への電力変換の場合においては、マグネットスイッチの常開接点SW1とSW3とをONする。
When the voltage of the solar cell 1 is equal to or higher than the Va voltage, the voltage, frequency, and phase are set so that the system voltage is AC 200 V by a PWM (pulse width modulation) circuit in the DC / AC converter circuit 10 (inverter). The power is supplied to the grid 15 by adjusting.
(2) Case of Power Conversion from Solar Battery to Storage Battery FIG. 3 is an electric circuit diagram showing the operation of the power conversion device 100 in the case of power conversion from the solar battery 1 to the storage battery 2 in FIG. In the case of power conversion from the solar cell 1 to the storage battery 2, the normally open contacts SW1 and SW3 of the magnet switch are turned on.

太陽電池1の電圧が蓄電池2の電圧より高い場合は、トランジスタTr1とダイオードD1及びD4と、リアクトルL1と、コンデンサC2とで電圧変換回路101の降圧機能を発揮させる。   When the voltage of the solar cell 1 is higher than the voltage of the storage battery 2, the step-down function of the voltage conversion circuit 101 is exhibited by the transistor Tr 1, the diodes D 1 and D 4, the reactor L 1, and the capacitor C 2.

すなわち、断続スイッチ手段となるトランジスタTr1をチョッパとして使用し必要な電力のみを後段のLCフィルタを成すリアクトルL1とコンデンサC2に供給して平滑し、所定電圧まで降圧された電圧として蓄電池2に印加している。   That is, the transistor Tr1 serving as the intermittent switch means is used as a chopper, and only necessary power is supplied to the reactor L1 and the capacitor C2 that form the LC filter in the subsequent stage to be smoothed and applied to the storage battery 2 as a voltage stepped down to a predetermined voltage. ing.

太陽電池1の電圧が蓄電池2の電圧より低い場合は、断続スイッチ手段となるトランジスタTr1を常時ONにし、トランジスタTr3と、ダイオードD1及びD4と、リアクトルL1とで昇圧機能を発揮させ、太陽電池1の電圧を昇圧する。
(3)蓄電池から商用電源系統への電力変換の場合
図4は、図1において、蓄電池2から商用電源系統15への電力変換の場合の電力変換装置100の作動を示す電気回路図である。この蓄電池2から系統15への電力変換の場合においては、図示しない電子制御装置(ECU)が、常開接点SW2、SWa、及びSWbをONする。
When the voltage of the solar cell 1 is lower than the voltage of the storage battery 2, the transistor Tr1 serving as the intermittent switch means is always turned on, and the transistor Tr3, the diodes D1 and D4, and the reactor L1 exhibit a boosting function. Is boosted.
(3) Case of Power Conversion from Storage Battery to Commercial Power Supply System FIG. 4 is an electric circuit diagram showing the operation of the power conversion device 100 in the case of power conversion from the storage battery 2 to the commercial power supply system 15 in FIG. In the case of power conversion from the storage battery 2 to the grid 15, an electronic control unit (ECU) (not shown) turns on the normally open contacts SW2, SWa, and SWb.

蓄電池2の電圧が上記Va電圧より低い場合は昇圧する必要がある。よって、トランジスタTr3とダイオードD2とリアクトルL1とで電圧変換回路101の昇圧機能を発揮させ、蓄電池2の電圧を昇圧する。つまり、トランジスタTr3をOFFした後のリアクトルL1の高電圧を、ダイオードD2(またはONさせたトランジスタTr2)を介してコンデンサC5に印加する。
(4)商用電源系統から蓄電池への電力伝送の場合
図5は、図1において、商用電源系統15から蓄電池2への電力伝送の場合の電力変換装置100の作動を示す電気回路図である。この商用電源系統15から蓄電池2への電力伝送の場合においては、電子制御装置(ECU)が、常開接点SW2、SWa、及びSWbをONにする。
When the voltage of the storage battery 2 is lower than the Va voltage, it is necessary to boost the voltage. Thus, the transistor Tr3, the diode D2, and the reactor L1 cause the voltage conversion circuit 101 to perform a boosting function, thereby boosting the voltage of the storage battery 2. That is, the high voltage of the reactor L1 after turning off the transistor Tr3 is applied to the capacitor C5 via the diode D2 (or the transistor Tr2 turned on).
(4) In the case of power transmission from the commercial power supply system to the storage battery FIG. 5 is an electric circuit diagram showing the operation of the power conversion device 100 in the case of power transmission from the commercial power supply system 15 to the storage battery 2 in FIG. In the case of power transmission from the commercial power supply system 15 to the storage battery 2, the electronic control unit (ECU) turns on the normally open contacts SW2, SWa, and SWb.

上記Va電圧が蓄電池2の電圧より高い場合は降圧する必要がある。この場合は、直流交流変換回路10で交流から直流に変換した後で、トランジスタTr2と、ダイオードD3と、リアクトルL1とで降圧機能を発揮させ、上記Va電圧を降圧し、降圧後の電圧で蓄電池2に充電する。
(5)燃料電池から商用電源系統への電力変換を行う場合
図6は、図1において、燃料電池3から商用電源系統15への電力変換を行う場合の電力変換装置100の作動を示す電気回路図である。この燃料電池3から商用電源系統15へ電力変換する場合、常開接点SW4、SWa、SWbをONにする。
When the Va voltage is higher than the voltage of the storage battery 2, it is necessary to step down. In this case, after conversion from AC to DC by the DC / AC conversion circuit 10, the transistor Tr 2, the diode D 3, and the reactor L 1 exhibit a step-down function, step down the Va voltage, and store the battery at the step-down voltage. 2 is charged.
(5) When performing power conversion from the fuel cell to the commercial power supply system FIG. 6 is an electric circuit showing the operation of the power conversion device 100 when performing power conversion from the fuel cell 3 to the commercial power supply system 15 in FIG. FIG. When power is converted from the fuel cell 3 to the commercial power supply system 15, the normally open contacts SW4, SWa, SWb are turned on.

燃料電池3の電圧が上記Va電圧より低いので昇圧する必要がある。トランジスタTr3とダイオードD2とリアクトルL1とで電圧変換回路101の昇圧機能を発揮させ、燃料電池3の電圧を昇圧する。昇圧後、直流交流変換回路10で直流から交流に変換して商用電源系統15へ供給する。
(6)燃料電池から蓄電池への電力変換する場合
図7は、図1において、燃料電池3から蓄電池2への電力変換する場合の電力変換装置100の作動を示す電気回路図である。この燃料電池3から蓄電池2への電力変換する場合は、常開接点SW3及びSW4をONにする。
Since the voltage of the fuel cell 3 is lower than the Va voltage, it is necessary to boost the voltage. The transistor Tr3, the diode D2, and the reactor L1 exhibit the boost function of the voltage conversion circuit 101 to boost the voltage of the fuel cell 3. After boosting, the direct current to alternating current conversion circuit 10 converts the direct current to alternating current and supplies it to the commercial power supply system 15.
(6) Case of Converting Power from Fuel Cell to Storage Battery FIG. 7 is an electric circuit diagram showing the operation of the power conversion device 100 when converting power from the fuel cell 3 to the storage battery 2 in FIG. When power is converted from the fuel cell 3 to the storage battery 2, the normally open contacts SW3 and SW4 are turned on.

燃料電池3の電圧が蓄電池2の電圧より低いので、トランジスタTr3とダイオードD4とリアクトルL1とで電圧変換回路101の昇圧機能を発揮させ、燃料電池3の電圧を昇圧して蓄電池2に充電する。
(7)風力発電から系統への電力変換する場合
図8は、図1において、風力発電装置4から商用電源系統15への電力変換する場合の電力変換装置100の作動を示す電気回路図である。この風力発電装置4から商用電源系統15への電力変換する場合は、常開接点SW5、SWa、及びSWbをONにする。
Since the voltage of the fuel cell 3 is lower than the voltage of the storage battery 2, the transistor Tr 3, the diode D 4, and the reactor L 1 cause the voltage conversion circuit 101 to perform a boosting function, boost the voltage of the fuel cell 3 and charge the storage battery 2.
(7) Case of Converting Power from Wind Power Generation to System FIG. 8 is an electric circuit diagram showing the operation of the power conversion device 100 in the case of converting power from the wind power generation device 4 to the commercial power system 15 in FIG. . When power conversion from the wind power generator 4 to the commercial power supply system 15 is performed, the normally open contacts SW5, SWa, and SWb are turned on.

風力発電装置4の三相交流出力をフィルタ8を介して交流直流変換回路9で変換した後の直流電圧は、上記Va電圧より低いので昇圧する必要がある。よって、トランジスタTr3とダイオードD2とリアクトルL1とで電圧変換回路101の昇圧機能を発揮させる。   The DC voltage after the three-phase AC output of the wind power generator 4 is converted by the AC / DC converter circuit 9 through the filter 8 is lower than the Va voltage, so it needs to be boosted. Therefore, the boosting function of the voltage conversion circuit 101 is exhibited by the transistor Tr3, the diode D2, and the reactor L1.

風力発電装置4からの三相交流出力を交流直流変換回路9で交流から直流に変換した後、直流の出力電圧を昇圧し、更に直流交流変換回路10で直流から交流に変換して商用電源系統15へ出力する。
(8)風力発電から蓄電池への電力変換する場合
図9は、図1において、風力発電装置4から蓄電池2への電力変換する場合の電力変換装置100の作動を示す電気回路図である。この風力発電装置4から蓄電池2への電力変換する場合は、常開接点SW3、SW5をONにする。
The three-phase AC output from the wind power generator 4 is converted from AC to DC by the AC / DC conversion circuit 9, and then the DC output voltage is boosted and further converted from DC to AC by the DC / AC conversion circuit 10. 15 is output.
(8) When Converting Power from Wind Power Generation to Storage Battery FIG. 9 is an electric circuit diagram showing the operation of the power conversion device 100 when converting power from the wind power generation device 4 to the storage battery 2 in FIG. When power conversion from the wind power generator 4 to the storage battery 2 is performed, the normally open contacts SW3 and SW5 are turned on.

風力発電装置4から交流直流変換回路9で交流直流変換した後の出力電圧が、蓄電池2の電圧より低いのでトランジスタTr3とダイオードD4とリアクトルL1とで昇圧機能を発揮させる。こうして、風力発電装置4の交流出力から交流直流変換回路9で交流から直流に変換した後の電圧を昇圧し、蓄電池2に充電する。   Since the output voltage after AC / DC conversion from the wind power generator 4 by the AC / DC conversion circuit 9 is lower than the voltage of the storage battery 2, the transistor Tr 3, the diode D 4, and the reactor L 1 exhibit a boosting function. Thus, the voltage after the AC output of the wind power generator 4 is converted from AC to DC by the AC / DC conversion circuit 9 is boosted, and the storage battery 2 is charged.

次に、図10は単相交流を直流に変換、または逆変換する直流交流変換回路10の概略回路図である。この直流交流変換回路10は4つのパワートランジスタでブリッジを形成している。パワートランジスタと並列のダイオードはフライホイールダイオードである。図11は、三相交流を直流に変換する交流直流変換回路9の概略図である。この交流直流変換回路9は6つのダイオードで全波整流用のブリッジを形成している。   Next, FIG. 10 is a schematic circuit diagram of a DC / AC conversion circuit 10 that converts single-phase AC to DC or reversely converts it. The DC / AC converter circuit 10 forms a bridge with four power transistors. The diode in parallel with the power transistor is a flywheel diode. FIG. 11 is a schematic diagram of an AC / DC conversion circuit 9 that converts three-phase AC to DC. This AC / DC converter circuit 9 forms a bridge for full-wave rectification with six diodes.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。この第2実施形態は、回路切替スイッチ手段を成すマグネットスイッチがコモン接点の左右または上下の常開接点及び常閉接点に接続片が切り替わる切替スイッチから成る場合を示している。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. Features different from the above-described embodiment will be described. The second embodiment shows a case where the magnet switch constituting the circuit changeover switch means comprises a changeover switch in which the connection piece is switched to the right and left or upper and lower normally open contacts and normally closed contacts of the common contact.

図12は本発明の第2実施形態における電力変換装置100を成す、特に太陽光発電用電力変換装置の電気回路図である。図12において、太陽電池1はノイズカット用のフィルタを成すコイル5a、5bに接続されている。   FIG. 12 is an electric circuit diagram of the power conversion device for solar power generation, which constitutes the power conversion device 100 according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 12, the solar cell 1 is connected to coils 5a and 5b that form a noise-cut filter.

太陽電池1の出力はコイル5a、5bを通過した後、トランジスタTr1を介して回路切替スイッチ手段を成す切替スイッチRly1と電圧調整用のリアクトルL1、トランジスタTr2、及びTr3を介して、インバータを成す直流交流変換回路10に至る。   After the output of the solar cell 1 passes through the coils 5a and 5b, the direct current which forms an inverter through the changeover switch Rly1 which constitutes a circuit changeover switch means through the transistor Tr1, the reactor L1 for voltage adjustment, the transistors Tr2 and Tr3. The AC conversion circuit 10 is reached.

リアクトルL1とトランジスタTr1、Tr2、Tr3及びダイオードD1、D2、D3、D4で電圧変換回路101を形成している。そして、直流交流変換回路10によって交流化された電力を商用電源系統15に供給している。   The voltage conversion circuit 101 is formed by the reactor L1, the transistors Tr1, Tr2, Tr3 and the diodes D1, D2, D3, D4. Then, the AC power converted by the DC / AC conversion circuit 10 is supplied to the commercial power supply system 15.

直流交流変換回路10の前段にはノイズ除去用のコンデンサC5が接続されている。切替スイッチRly1は2組のパワーリレーRly11及びRly12が、破線で示すように、連動するようになっている。   A noise removing capacitor C5 is connected to the front stage of the DC / AC converter circuit 10. The changeover switch Rly1 is configured so that two sets of power relays Rly11 and Rly12 are interlocked as indicated by a broken line.

2組のパワーリレーRly11及びRly12の一方である図中上方のパワーリレーRly11は、商用電源系統15側と太陽電池1側とを連結するか商用電源系統15側と蓄電池2側とを連結するかの切替機能を有する。   Whether the upper power relay Rly11 in the figure, which is one of the two power relays Rly11 and Rly12, connects the commercial power system 15 side and the solar battery 1 side or the commercial power system 15 side and the storage battery 2 side. Switching function.

また、2組のパワーリレーRly11及びRly12の他方である図中下方のパワーリレーRly12は、商用電源系統15側と蓄電池2とを連結するか、電圧変換回路101を介する太陽電池1側と蓄電池2とを連結するかの切替機能を有する。   The lower power relay Rly12 in the figure, which is the other of the two sets of power relays Rly11 and Rly12, connects the commercial power supply system 15 side and the storage battery 2 or the solar battery 1 side and the storage battery 2 via the voltage conversion circuit 101. And a function of switching between the two.

また、切離しスイッチSWdが、電圧変換回路101のダイオードD4側と切替スイッチRly1の他方のパワーリレーRly12との間に接続されている。この切離しスイッチSWdは、太陽電池1の電力を商用電源系統15に売電するときに、蓄電池2を切離すものである。   Further, the disconnect switch SWd is connected between the diode D4 side of the voltage conversion circuit 101 and the other power relay Rly12 of the changeover switch Rly1. The disconnect switch SWd disconnects the storage battery 2 when the power of the solar battery 1 is sold to the commercial power supply system 15.

なお、切替スイッチRly1は2組のパワーリレーRly11、Rly12が連動するものを使用したが、2組のパワーリレーRly11、Rly12が連動せずに独立して作動するものを使用すれば、切離しスイッチはSWdは不要にできる。以下、この図12の電気回路の作動を、場合ごとに分けて説明する。   The selector switch Rly1 used two power relays Rly11, Rly12 interlocked, but if two sets of power relays Rly11, Rly12 operate independently, the disconnect switch is SWd can be made unnecessary. Hereinafter, the operation of the electric circuit of FIG. 12 will be described separately for each case.

図13は図12において、太陽電池1の電力を商用電源系統15に売電するかまたは家庭の冷蔵庫等の家電製品16で消費する場合の電力変換装置100の電気回路図である。   FIG. 13 is an electric circuit diagram of the power conversion device 100 in FIG. 12 when the power of the solar cell 1 is sold to the commercial power supply system 15 or is consumed by the home appliance 16 such as a home refrigerator.

この場合、切替スイッチRly1の2組のパワーリレーRly11、Rly12が連動して上側に切替わり、太陽電池1の出力は、電圧変換回路101の昇圧機能を発揮するリアクトルL1、トランジスタTr3、ダイオードD2で昇圧され、更に、直流交流変換回路10を介して商用電源系統15の単相交流に変換される。また、切離しスイッチSWdはOFFしている。   In this case, the two sets of power relays Rly11 and Rly12 of the changeover switch Rly1 are interlocked and switched to the upper side, and the output of the solar cell 1 is output from the reactor L1, the transistor Tr3, and the diode D2 that perform the boosting function of the voltage conversion circuit 101. The voltage is boosted and further converted into single-phase AC of the commercial power supply system 15 via the DC / AC conversion circuit 10. Further, the separation switch SWd is OFF.

図14は、図12において、太陽電池1の電力で蓄電池2を充電する場合の太陽光発電用電力変換装置100の電気回路図である。この場合、切替スイッチRly1の2組のパワーリレーRly11、Rly12が連動して上側に切替わり、切離しスイッチSWdはONして閉成している。   FIG. 14 is an electric circuit diagram of the photovoltaic power conversion device 100 when the storage battery 2 is charged with the power of the solar battery 1 in FIG. In this case, the two sets of power relays Rly11 and Rly12 of the changeover switch Rly1 are interlocked and switched upward, and the disconnect switch SWd is turned on and closed.

よって、太陽電池1の出力は、電圧変換回路101の昇圧機能を発揮するリアクトルL1、トランジスタTr3、ダイオードD4で昇圧されて、蓄電池2に充電される。   Therefore, the output of the solar cell 1 is boosted by the reactor L1, the transistor Tr3, and the diode D4 that exhibit the boosting function of the voltage conversion circuit 101, and charged to the storage battery 2.

図15は図12において、蓄電池2の電力を商用電源系統15に売電する場合の電力変換装置100の電気回路図である。この場合、回路切替スイッチ手段を成す切替スイッチRly1の2組のパワーリレーRly11、Rly12が連動して下側に切替わり、切離しスイッチSWdはOFFしている。   FIG. 15 is an electric circuit diagram of the power conversion apparatus 100 when the power of the storage battery 2 is sold to the commercial power supply system 15 in FIG. In this case, the two sets of power relays Rly11 and Rly12 of the changeover switch Rly1 constituting the circuit changeover switch means are switched to the lower side in conjunction with each other, and the separation switch SWd is OFF.

よって、蓄電池2の出力は、電圧変換回路101のリアクトルL1、トランジスタTr3、ダイオードD2によって昇圧され、更に、直流交流変換回路10を介して商用電源系統15の単相交流に変換され売電される。   Therefore, the output of the storage battery 2 is boosted by the reactor L1, the transistor Tr3, and the diode D2 of the voltage conversion circuit 101, and further converted into a single-phase AC of the commercial power supply system 15 via the DC / AC conversion circuit 10 for sale. .

(その他の実施形態)
本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。例えば、上述の第1実施形態では、蓄電池は定置式のものを示したが、電気自動車(EV)に搭載された蓄電池(バッテリ)であっても良い。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified or expanded as follows. For example, in the first embodiment described above, the storage battery is a stationary battery, but it may be a storage battery (battery) mounted on an electric vehicle (EV).

すなわち、車庫に置かれている電気自動車内の蓄電池を屋根上の太陽電池で充電したり、電気自動車(EV)のバッテリの余剰電力を商用電源系統に売電したりすることもできる。   That is, a storage battery in an electric vehicle placed in a garage can be charged with a solar cell on the roof, or surplus power of a battery of an electric vehicle (EV) can be sold to a commercial power supply system.

また、商用電源系統から電気自動車(EV)のバッテリを充電できることは勿論である。また、燃料電池も同様に電気自動車に搭載された燃料電池であっても良い。更に、第1実施形態において、第2実施形態と同様に、商用電源系統15の手前に家電製品を接続しても良い。   Of course, the battery of the electric vehicle (EV) can be charged from the commercial power supply system. Similarly, the fuel cell may be a fuel cell mounted on an electric vehicle. Furthermore, in the first embodiment, a home appliance may be connected in front of the commercial power supply system 15 as in the second embodiment.

1 太陽電池
2 蓄電池
3 燃料電池
4 風力発電装置
5〜8、11 フィルタ
5a、5b ノイズカット用のフィルタを成すコイル
9 交流直流変換回路
10 直流交流変換装置(インバータ)
15 商用電源系統
100 電力変換装置
101 電圧変換回路を成す昇圧降圧回路
C1、C2、C3、C4、C5 コンデンサ
D1、D2、D3、D4 ダイオード
L1、Tr2、Tr3、D4 昇圧降圧回路
L1 リアクトル
Rly1 切替スイッチ
Rly11及びRly12 切替スイッチを成すパワーリレー
SW1〜SW5、SWa、SWb、Rly1 回路切替スイッチ手段
SWd 切離しスイッチ
Tr1、Tr2、及びTr3 断続スイッチ手段を成すトランジスタ
Va 直流交流変換回路の入力段電圧
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solar cell 2 Storage battery 3 Fuel cell 4 Wind power generator 5-8, 11 Filter 5a, 5b Coil which forms the filter for noise cut 9 AC-DC converter circuit 10 DC-AC converter (inverter)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 Commercial power supply system 100 Power converter device 101 Voltage step-down voltage converter C1, C2, C3, C4, C5 Capacitor D1, D2, D3, D4 Diode L1, Tr2, Tr3, D4 Voltage step-down voltage circuit L1 Reactor Rly1 changeover switch Power relays SW1 to SW5, SWa, SWb, Rly1 circuit switching switch means SWd disconnecting switch Tr1, Tr2, and Tr3 Transistors forming intermittent switch means Va Va DC AC conversion circuit input stage voltage

Claims (3)

発電手段の発電電力を少なくとも電圧変換及び直流交流変換を行って商用電源系統に供給すると共に前記発電手段及び前記商用電源系統にて蓄電池を充電する装置において、
前記発電手段からの電流が一次側から二次側に向けて流れるリアクトルと該リアクトルへの通電を制御して電圧変換する断続スイッチ手段を備えた電圧変換回路、
前記電圧変換回路の出力に対して前記直流交流変換を行って前記商用電源系統に出力する直流交流変換回路、及び
前記電圧変換回路内の前記リアクトルを介して流れる電流を、前記蓄電池側と前記商用電源系統側とに選択的に導く回路切替スイッチ手段を設け
前記蓄電池は、前記リアクトルの前記一次側と前記二次側とに前記回路切替スイッチ手段を介して接続されており、少なくとも前記リアクトルの前記一次側に接続された前記回路切替スイッチ手段を介して、前記蓄電池の電力を前記商用電源系統または家電製品に供給し、前記リアクトルの二次側に接続された前記回路切替スイッチ手段を介して前記商用電源から前記蓄電池が充電されることを特徴とする電力変換装置。
An apparatus for charging a battery by the power generation unit and the commercial power system supplies the commercial power system by performing at least the voltage converter and the DC-AC converting the power generated by the power generating means,
A voltage conversion circuit comprising a reactor in which a current from the power generation means flows from a primary side toward a secondary side, and an intermittent switch means for controlling voltage supply to the reactor to convert voltage;
A DC / AC conversion circuit that performs DC / AC conversion on the output of the voltage conversion circuit and outputs the DC / AC conversion to the commercial power supply system; and a current that flows through the reactor in the voltage conversion circuit, Provide circuit selector switch means to selectively lead to the power system side ,
The storage battery is connected to the primary side and the secondary side of the reactor via the circuit changeover switch means, and at least via the circuit changeover switch means connected to the primary side of the reactor, Electric power characterized in that the electric power of the storage battery is supplied to the commercial power supply system or home electric appliance, and the storage battery is charged from the commercial power supply via the circuit changeover switch means connected to the secondary side of the reactor. Conversion device.
発電手段の発電電力を少なくとも電圧変換及び直流交流変換を行って商用電源系統に供給すると共に前記発電手段及び前記商用電源系統にて蓄電池を充電する装置において、
前記発電手段からの電流が一次側から二次側に向けて流れるリアクトルと該リアクトルへの通電を制御して電圧変換する断続スイッチ手段とを備えた電圧変換回路、
前記電圧変換回路の出力に対して前記直流交流変換を行って前記商用電源系統に出力する直流交流変換回路、及び
前記電圧変換回路内の前記リアクトルを介して流れる電流を、前記蓄電池側と前記商用電源系統側とに選択的に導く、前記断続スイッチ手段とは別に設けたリレーまたはマグネットスイッチを含む回路切替スイッチ手段を設け、
前記断続スイッチ手段は、前記リアクトルの前記一次側と前記二次側とに設けられたスイッチ素子から成り、
前記リアクトルを介して供給された前記電圧変換回路の出力に対して、前記直流交流変換回路が前記直流交流変換を行い、
前記回路切替スイッチ手段は、前記電圧変換回路内の前記リアクトルと前記スイッチ素子の一つとを介して流れる電流を前記蓄電池側と前記商用電源系統側とに切替えて導くことを特徴とする電力変換装置。
In the apparatus for charging the storage battery with the power generation means and the commercial power supply system while performing at least voltage conversion and DC / AC conversion to supply the generated power of the power generation means to the commercial power supply system,
A voltage conversion circuit comprising a reactor in which a current from the power generation means flows from a primary side toward a secondary side, and an intermittent switch means for controlling voltage supply to the reactor to convert the voltage;
A DC / AC conversion circuit that performs the DC / AC conversion on the output of the voltage conversion circuit and outputs the DC / AC conversion to the commercial power supply system; and
Circuit switching switch means including a relay or a magnet switch provided separately from the intermittent switch means for selectively guiding the current flowing through the reactor in the voltage conversion circuit to the storage battery side and the commercial power supply system side Provided,
The intermittent switch means comprises switch elements provided on the primary side and the secondary side of the reactor,
With respect to the output of the voltage conversion circuit supplied via the reactor, the DC / AC conversion circuit performs the DC / AC conversion,
The circuit change-over switch means switches the current flowing through the reactor and one of the switch elements in the voltage conversion circuit to the storage battery side and the commercial power supply system side and leads the power conversion device .
前記リレーまたは前記マグネットスイッチは、使用する前記スイッチ素子を選択することを特徴とする請求項2に記載の電力変換装置。 The power converter according to claim 2 , wherein the relay or the magnet switch selects the switch element to be used .
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