JP5568954B2 - Inverter - Google Patents

Inverter Download PDF

Info

Publication number
JP5568954B2
JP5568954B2 JP2009248801A JP2009248801A JP5568954B2 JP 5568954 B2 JP5568954 B2 JP 5568954B2 JP 2009248801 A JP2009248801 A JP 2009248801A JP 2009248801 A JP2009248801 A JP 2009248801A JP 5568954 B2 JP5568954 B2 JP 5568954B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
unit
value
link
power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2009248801A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2011097727A (en
Inventor
直樹 峠田
政宏 森
清晴 井上
若山  義洋
佳和 濱谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Noritz Corp
Original Assignee
Noritz Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Noritz Corp filed Critical Noritz Corp
Priority to JP2009248801A priority Critical patent/JP5568954B2/en
Publication of JP2011097727A publication Critical patent/JP2011097727A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5568954B2 publication Critical patent/JP5568954B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Description

この発明はパワーコンディショナに関し、より詳細には、燃料電池や太陽電池などの発電部を備えた発電システムにおいて、発電部と商用電源系統(系統)とを連系させるパワーコンディショナに関する。   The present invention relates to a power conditioner, and more particularly to a power conditioner that links a power generation unit and a commercial power supply system (system) in a power generation system including a power generation unit such as a fuel cell or a solar cell.

燃料電池や太陽電池などの発電部を備えた発電システムにおいては、発電部と商用電源系統(系統)とを連系させるためにパワーコンディショナを備えている。この種のパワーコンディショナは、発電部で発電した直流電力を系統に供給可能な交流電力に変換するための構成として、図4(a)に示すように、発電部aで発電された直流電圧を昇圧するコンバータ部bと、コンバータ部bで昇圧された直流電圧を系統dと同期のとれた交流電圧に変換するインバータ部cとを備えている(たとえば、特許文献1参照)。なお、図4においてeは、インバータ部cのDCリンクコンデンサ(DCリンク部)を示している。   In a power generation system including a power generation unit such as a fuel cell or a solar cell, a power conditioner is provided to link the power generation unit and a commercial power supply system (system). As shown in FIG. 4 (a), this type of power conditioner is configured to convert DC power generated by the power generation unit into AC power that can be supplied to the system. Converter section b, and inverter section c that converts the DC voltage boosted by converter section b into an AC voltage synchronized with system d (see, for example, Patent Document 1). In addition, in FIG. 4, e has shown the DC link capacitor (DC link part) of the inverter part c.

図4(b)は、コンバータ部bの概略構成の一例を示している。この図に示すコンバータ部bはHブリッジ回路fと直並列回路gとから構成されている。Hブリッジ回路fは、共振型スイッチング方式のスイッチング素子と2個の昇圧トランス(いずれも図示せず)を備えており、これら各昇圧トランスの巻数比に応じて昇圧された2つの直流電圧出力が、直並列回路gにおける直列・並列の回路切り替えによって1〜2倍の範囲内で昇圧されて出力されるように構成されている。すなわち、コンバータ部bは、発電部aからの入力電圧を、トランスの巻数比と直並列回路の回路切り替えとによって昇圧するように構成されている。   FIG. 4B shows an example of a schematic configuration of the converter unit b. The converter section b shown in this figure is composed of an H bridge circuit f and a series-parallel circuit g. The H-bridge circuit f includes a resonant switching type switching element and two step-up transformers (both not shown), and two DC voltage outputs boosted in accordance with the turn ratio of the respective step-up transformers. The series-parallel circuit g is configured to be boosted and output within a range of 1 to 2 times by switching between series and parallel circuits. That is, the converter unit b is configured to boost the input voltage from the power generation unit a by the transformer turns ratio and the circuit switching of the series-parallel circuit.

ところで、このように構成されたパワーコンディショナにおいて、パワーコンディショナから系統に電力を供給するためには、DCリンク部eの電圧(DCリンク電圧)は、系統電圧よりも高くしなければならないことから、系統電圧のピーク値(系統最大電圧)に一定のマージンαを加算した電圧値に設定されている。   By the way, in the power conditioner configured as described above, in order to supply power from the power conditioner to the system, the voltage of the DC link unit e (DC link voltage) must be higher than the system voltage. Thus, the voltage value is set by adding a certain margin α to the peak value of the system voltage (system maximum voltage).

たとえば、系統が3相交流200Vの場合、DCリンク電圧として最低限必要な電圧は、200V×√2≒280Vであるが、DCリンク電圧の目標値は、系統で定められた系統過電圧判定値を120Vとすると、たとえばその最大値となる120V×2×√2≒340Vを系統最大電圧とし、この電圧にマージンαを加算した値(ここで、マージンα=50Vとすると、DCリンク電圧の目標値は340V+50V=390V)に設定される。   For example, when the system is a three-phase AC 200V, the minimum required voltage as the DC link voltage is 200V × √2≈280V, but the target value of the DC link voltage is the system overvoltage determination value determined by the system. Assuming 120V, for example, 120V × 2 × √2≈340V, which is the maximum value, is the system maximum voltage, and a value obtained by adding a margin α to this voltage (where the margin α = 50V, the target value of the DC link voltage) Is set to 340V + 50V = 390V).

図5は、コンバータ部bの入力電圧(発電部aの出力電圧)と、DCリンク電圧と、系統電圧との関係を示している。この図5(a)に示すように、DCリンク電圧が系統電圧よりも高い場合には、パワーコンディショナから系統に正常な電圧波形の電力を供給することができる。しかし、DCリンク電圧が系統電圧よりも低くなると、パワーコンディショナが生成する電圧波形が図5(b)に示すようになり、系統に出力される電流波形が歪んでしまう。なお、このような歪んだ電流波形は連系規定により許されない。   FIG. 5 shows the relationship between the input voltage of the converter unit b (output voltage of the power generation unit a), the DC link voltage, and the system voltage. As shown in FIG. 5A, when the DC link voltage is higher than the system voltage, power having a normal voltage waveform can be supplied from the power conditioner to the system. However, when the DC link voltage becomes lower than the system voltage, the voltage waveform generated by the power conditioner is as shown in FIG. 5B, and the current waveform output to the system is distorted. Note that such a distorted current waveform is not allowed by the interconnection regulations.

ここで、上述した従来のパワーコンディショナでは、コンバータ部bの効率を高めるためにHブリッジ回路fには共振型スイッチング方式が用いられるため、効率の低下を招くスイッチングによる出力電圧の制御ができず、コンバータ部bの出力電圧の制御は、基本的にトランスの巻数比によって制御される。   Here, in the conventional power conditioner described above, since the resonant switching method is used for the H-bridge circuit f in order to increase the efficiency of the converter section b, the output voltage cannot be controlled by switching that causes a decrease in efficiency. The control of the output voltage of the converter unit b is basically controlled by the transformer turns ratio.

そのため、従来のパワーコンディショナにおいては、コンバータ部bへの入力電圧(発電部aの出力電圧)に基づいて、コンバータ部bがDCリンク電圧の目標値に相当する電圧を出力できる状態にないときは、コンバータ部b(パワーコンディショナ)が起動しないようにされている。換言すれば、コンバータ部bの入力電圧が所定値以上にならないとコンバータ部bを動作させることができないように構成されていた。   Therefore, in the conventional power conditioner, when the converter unit b is not in a state capable of outputting a voltage corresponding to the target value of the DC link voltage based on the input voltage to the converter unit b (the output voltage of the power generation unit a). The converter unit b (power conditioner) is prevented from starting. In other words, the converter unit b cannot be operated unless the input voltage of the converter unit b becomes a predetermined value or more.

特開2009−48972号公報JP 2009-48972 A

しかしながら、このような従来のパワーコンディショナでは、以下のような問題があり、その改善が望まれている。   However, such conventional power conditioners have the following problems, and improvements are desired.

すなわち、たとえば、コンバータ部bのトランスの巻数比が2.2倍のパワーコンディショナにおいて、出力電圧範囲として100V〜160Vの発電部a(たとえば、燃料電池)を用いる場合には、発電部aの出力電圧が100V以上になることを条件にコンバータ部bを起動させるようにすれば、コンバータ部bは常にDCリンク電圧の目標値(たとえば、上述した390V)を出力することができる。   That is, for example, in the case of using a power generation unit a (for example, a fuel cell) of 100V to 160V as an output voltage range in a power conditioner having a transformer turns ratio of 2.2 times the converter unit b, If the converter unit b is started on condition that the output voltage becomes 100 V or more, the converter unit b can always output the target value of the DC link voltage (for example, 390 V described above).

しかし、出力電圧範囲が70V〜180Vの発電部aにこのパワーコンディショナを用いようとすると、発電部aの出力電圧が70Vの場合には、コンバータ部bのトランスによる昇圧では70V×2.2=154Vしか得られないので、直並列回路gを直列(2倍)に切り替えたとしても308Vしか出力できず、DCリンク電圧の目標値(390V)に届かないこととなる。一方、コンバータ部bの入力電圧が180Vの場合には、コンバータ部bのトランスによる昇圧で180V×2.2=396Vになるが、DCリンク電圧の目標値である390Vに制御しようとするとHブリッジ回路fのスイッチングロスが生じ、効率の低下を招くこととなる。つまり、従来のパワーコンディショナでは、コンバータ部b(パワーコンディショナ)の動作入力電圧の範囲が制限され、出力電圧範囲の広い発電部aに対応できない場合があった。   However, if this power conditioner is to be used for the power generation unit a having an output voltage range of 70V to 180V, when the output voltage of the power generation unit a is 70V, the boosting by the transformer of the converter unit b is 70V × 2.2. Since only 154V can be obtained, even if the series-parallel circuit g is switched in series (twice), only 308V can be output and the DC link voltage target value (390V) cannot be reached. On the other hand, when the input voltage of the converter unit b is 180 V, the voltage boosted by the transformer of the converter unit b becomes 180 V × 2.2 = 396 V. However, when the control is performed to the target value of DC link voltage 390 V, the H bridge A switching loss of the circuit f occurs, resulting in a decrease in efficiency. That is, in the conventional power conditioner, the range of the operation input voltage of the converter unit b (power conditioner) is limited, and the power generation unit a having a wide output voltage range may not be supported.

そのため、たとえば、発電部aとして燃料電池を用いる場合には、燃料電池の経年劣化や雰囲気温度の低下(たとえば、冬季などの温度低下)による燃料電池の動作温度の低下などによって燃料電池の出力電圧が一時的または継続的に低下したような場合に、コンバータ部b(パワーコンディショナ)が停止され、燃料電池から系統に電力を供給できなくなるという問題があった。つまり、燃料電池がある程度発電可能な状態にある場合でも燃料電池で発電された電力を系統に供給できない(有効に利用できない)状態が生ずることがあった。なお、発電部aが太陽電池である場合においても、その経年劣化や日照の陰りなどで出力電圧が低下すると、これと同様の問題が生じていた。   Therefore, for example, when a fuel cell is used as the power generation unit a, the output voltage of the fuel cell is reduced due to a decrease in the operating temperature of the fuel cell due to aged deterioration of the fuel cell or a decrease in ambient temperature (for example, a decrease in temperature in winter, etc.) When the battery voltage temporarily decreases continuously or continuously, the converter unit b (power conditioner) is stopped, and there is a problem that power cannot be supplied to the system from the fuel cell. That is, even when the fuel cell is in a state where power can be generated to some extent, there may occur a state where the power generated by the fuel cell cannot be supplied to the system (cannot be used effectively). Even when the power generation unit a is a solar cell, the same problem occurs when the output voltage decreases due to deterioration over time or the shading of sunlight.

この他、従来のパワーコンディショナでは、コンバータ部bでDCリンク電圧の目標値を出力できる場合であっても、コンバータ部bの入力電圧が、上記DCリンク電圧の目標値を出力できる最大電圧または最低電圧付近である場合には、直並列回路gは直列または並列に固定された状態となるので、入力リップル電流を抑制できずDCリンク電圧が安定しないという問題がある。なお、このような状態は燃料電池スタックに悪影響を与えることにもなる。   In addition, in the conventional power conditioner, even if the target value of the DC link voltage can be output by the converter unit b, the input voltage of the converter unit b is the maximum voltage that can output the target value of the DC link voltage or When the voltage is close to the minimum voltage, the series-parallel circuit g is fixed in series or in parallel, so that there is a problem that the input ripple current cannot be suppressed and the DC link voltage is not stable. Such a state also has an adverse effect on the fuel cell stack.

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、コンバータ部の効率低下を防ぎつつ、従来よりも動作入力電圧範囲の広いパワーコンディショナを提供することにある。そして、ひいては発電部の出力電圧が正常時より低下した場合でも発電部で発電された電力を系統に供給できる発電システムを提供できるようにする。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a power conditioner having a wider operating input voltage range than the conventional one while preventing a reduction in efficiency of the converter unit. There is. As a result, it is possible to provide a power generation system that can supply power generated by the power generation unit to the system even when the output voltage of the power generation unit is lower than normal.

上記目的を達成するため、本発明の請求項1に係るパワーコンディショナは、発電部から出力される直流電圧を所定電圧に変換するコンバータ部と、上記コンバータ部から出力される直流電圧を交流電圧に変換して系統に供給するインバータ部とを備えたパワーコンディショナにおいて、パワーコンディショナの動作開始入力電圧が上記発電部の出力電圧範囲内に設定され、制御部は、測定によって得られる系統電圧に基づいて上記インバータ部のDCリンク部の最小目標電圧値を設定するとともに、上記DCリンク部の耐圧値に基づいて設定される許容電圧値を上記DCリンク部の最大目標電圧値として設定し、上記コンバータ部の入力電圧が上記動作開始入力電圧以上になると、上記DCリンク部の目標電圧としてあらかじめ設定された初期値を用いてパワーコンディショナを起動し、その後は、上記コンバータ部の入力電圧が上記動作開始入力電圧未満となっても最小目標電圧を得るために必要な電圧値以上の入力電圧が得られていれば、上記最小目標電圧値から最大目標電圧値の範囲内において、上記コンバータ部の入力電圧値に応じて上記DCリンク部の目標電圧値を設定することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a power conditioner according to claim 1 of the present invention includes a converter unit that converts a DC voltage output from a power generation unit into a predetermined voltage, and a DC voltage output from the converter unit as an AC voltage. In a power conditioner including an inverter unit that converts the power to the system and supplies it to the system, the operation start input voltage of the power conditioner is set within the output voltage range of the power generation unit, and the control unit obtains the system voltage obtained by measurement. And setting the minimum target voltage value of the DC link unit of the inverter unit based on the allowable voltage value set based on the withstand voltage value of the DC link unit as the maximum target voltage value of the DC link unit, When the input voltage of the converter unit becomes equal to or higher than the operation start input voltage, the target voltage of the DC link unit is set in advance. The inverter is started using the initial value, and after that, even if the input voltage of the converter section becomes less than the operation start input voltage, an input voltage higher than the voltage value necessary for obtaining the minimum target voltage is obtained. If so, the target voltage value of the DC link unit is set in accordance with the input voltage value of the converter unit within the range of the minimum target voltage value to the maximum target voltage value.

この請求項1に係るパワーコンディショナでは、コンバータ部とインバータ部の間に設けられるDCリンク部(DCリンクコンデンサ)の目標電圧値は固定されずにコンバータ部の入力電圧値(つまり、発電部の出力電圧値)に応じて変動する。そのため、コンバータ部の入力電圧が低いときにはDCリンク部の目標電圧値を下げることができるので、たとえば、発電開始当初など発電部の出力電圧が上昇中である場合には早い段階でコンバータ部(パワーコンディショナ)を起動させることができる。また、コンバータ部(パワーコンディショナ)が動作中にコンバータ部の入力電圧が低下した場合であってもDCリンク部の目標電圧値を下げながらコンバータ部の動作を継続させることができる。したがって、この請求項1に係るパワーコンディショナによれば、DCリンク電圧の目標値が固定されている従来のパワーコンディショナに比べて、動作入力電圧範囲の広いパワーコンディショナを提供することができる。   In the power conditioner according to this aspect, the target voltage value of the DC link unit (DC link capacitor) provided between the converter unit and the inverter unit is not fixed, and the input voltage value of the converter unit (that is, the power generation unit) It fluctuates according to the output voltage value. Therefore, when the input voltage of the converter unit is low, the target voltage value of the DC link unit can be lowered. For example, when the output voltage of the power generation unit is increasing at the beginning of power generation, the converter unit (power Conditioner) can be activated. Further, even when the input voltage of the converter unit is reduced while the converter unit (power conditioner) is operating, the operation of the converter unit can be continued while the target voltage value of the DC link unit is lowered. Therefore, according to the power conditioner of the first aspect, it is possible to provide a power conditioner having a wide operating input voltage range as compared with the conventional power conditioner in which the target value of the DC link voltage is fixed. .

また、コンバータ部の入力電圧に応じてDCリンク部の目標電圧値を下げることができるので、コンバータ部に共振型スイッチング方式を採用する場合であってもDCリンク部の目標電圧を出力できるようになる。   Further, since the target voltage value of the DC link unit can be lowered according to the input voltage of the converter unit, so that the target voltage of the DC link unit can be output even when the resonant switching method is adopted for the converter unit. Become.

しかも、この請求項1に係るパワーコンディショナは、DCリンク部の目標電圧値を設定するにあたり、目標電圧の下限値が測定によって得られる系統電圧に基づいて設定されるので、設定される目標電圧値が系統電圧を下回ることがなく、系統には常に正常な電圧波形の電力を供給することができる。また、目標電圧の上限値は、DCリンク部の耐圧値に基づいて設定されるので、目標電圧を高くした場合でもDCリンク部が破損等することがない。   In addition, in setting the target voltage value of the DC link unit, the power conditioner according to claim 1 sets the lower limit value of the target voltage based on the system voltage obtained by measurement. The value does not fall below the system voltage, and power with a normal voltage waveform can always be supplied to the system. Moreover, since the upper limit value of the target voltage is set based on the withstand voltage value of the DC link unit, the DC link unit is not damaged even when the target voltage is increased.

本発明の請求項2に係るパワーコンディショナは、請求項1に記載のパワーコンディショナにおいて、上記DCリンク部の目標電圧値が、上記コンバータ部の入力電圧値に比例して設定されることを特徴とする。   In a power conditioner according to a second aspect of the present invention, in the power conditioner according to the first aspect, the target voltage value of the DC link unit is set in proportion to the input voltage value of the converter unit. Features.

この請求項2に係るパワーコンディショナでは、たとえば、コンバータ部の入力電圧値が一時的に低下したような場合であっても、当該入力電圧値の低下に追随してDCリンク部の目標電圧値も低くなるので、DCリンク部の目標電圧を出力することができ、常に効率のよい状態を維持することができる。   In the power conditioner according to the second aspect, for example, even when the input voltage value of the converter unit temporarily decreases, the target voltage value of the DC link unit follows the decrease of the input voltage value. Therefore, the target voltage of the DC link unit can be output, and an efficient state can always be maintained.

本発明の請求項3に係るパワーコンディショナは、請求項2に記載のパワーコンディショナにおいて、上記DCリンク部の目標電圧値の時間当たりの変化量が所定値以下に制限されていることを特徴とする。   A power conditioner according to a third aspect of the present invention is the power conditioner according to the second aspect, wherein the amount of change per hour of the target voltage value of the DC link unit is limited to a predetermined value or less. And

この請求項3に係るパワーコンディショナでは、DCリンク部の目標電圧値の時間当たりの変化量が所定値以下に制限されているので、DCリンク部の目標電圧値が急激に変化することがなく、発電部に急激な電流変化を生じさせることがない。したがって、たとえば固体酸化物型燃料電池(SOFC)のように急激な電流変動を嫌う発電部への適用に優れたパワーコンディショナを提供することができる。   In the power conditioner according to the third aspect, since the amount of change per hour of the target voltage value of the DC link unit is limited to a predetermined value or less, the target voltage value of the DC link unit does not change rapidly. A sudden current change is not caused in the power generation unit. Therefore, it is possible to provide a power conditioner that is excellent in application to a power generation unit that dislikes rapid current fluctuation such as a solid oxide fuel cell (SOFC).

本発明の請求項4に係るパワーコンディショナは、請求項1から3のいずれかに記載のパワーコンディショナにおいて、上記最小目標電圧値は、系統への供給が許容される電圧の最大値よりも低くなることが許容されていることを特徴とする。   A power conditioner according to a fourth aspect of the present invention is the power conditioner according to any one of the first to third aspects, wherein the minimum target voltage value is greater than a maximum value of a voltage allowed to be supplied to the system. It is allowed to be lowered.

すなわち、従来のパワーコンディショナでは、系統への供給が許容される電圧の最大値として、系統過電圧判定値を基にした電圧を設定しているが、実際に系統で使用される系統電圧はこの最大値を下回っていることが多い。請求項4に係るパワーコンディショナでは、DCリンク電圧の目標電圧の最小目標電圧値として、この系統への供給が許容される電圧の最大値よりも低い値を設定することが許容されるので、コンバータ部の入力電圧(発電部の出力電圧)を低い領域まで有効に利用することができる。   That is, in the conventional power conditioner, the voltage based on the system overvoltage determination value is set as the maximum value of the voltage allowed to be supplied to the system, but the system voltage actually used in the system is Often below the maximum. In the power conditioner according to claim 4, since it is allowed to set a value lower than the maximum value of the voltage allowed to be supplied to this system as the minimum target voltage value of the target voltage of the DC link voltage, The input voltage of the converter unit (output voltage of the power generation unit) can be effectively used up to a low region.

本発明の請求項5に係るパワーコンディショナは、請求項1から4のいずれかに記載のパワーコンディショナにおいて、上記DCリンク部の目標電圧としてあらかじめ設定される初期値が、系統過電圧判定値の最大値に所定のマージンを加算した値とされていることを特徴とする。 A power conditioner according to a fifth aspect of the present invention is the power conditioner according to any one of the first to fourth aspects, wherein the initial value preset as the target voltage of the DC link unit is a system overvoltage determination value. It is a value obtained by adding a predetermined margin to the maximum value.

本発明によれば、DCリンク部の目標電圧値が一定の値に固定されることなくコンバータ部の入力電圧値が低いときにはDCリンク部の目標電圧値を下げることができるので、DCリンク部の目標電圧が固定されている従来のパワーコンディショナに比べて動作入力電圧範囲の広いパワーコンディショナを提供することができる。   According to the present invention, the target voltage value of the DC link unit can be lowered when the input voltage value of the converter unit is low without fixing the target voltage value of the DC link unit to a constant value. A power conditioner having a wide operating input voltage range can be provided as compared with a conventional power conditioner having a fixed target voltage.

また、コンバータ部の入力電圧に応じてDCリンク部の目標電圧値を下げることにより、共振型スイッチング方式を採用するコンバータ部を備えたパワーコンディショナであってもDCリンク部の目標電圧を出力することができる。   Further, by lowering the target voltage value of the DC link unit according to the input voltage of the converter unit, the target voltage of the DC link unit is output even in a power conditioner having a converter unit employing a resonant switching method. be able to.

しかも、DCリンク部の目標電圧の下限値が、測定によって得られる系統電圧に基づいて設定されるので、DCリンク部の目標電圧が低く設定される場合であっても系統電圧を下回ることがないので、系統には常に正常な電圧波形の電力を供給することができる。   In addition, since the lower limit value of the target voltage of the DC link unit is set based on the system voltage obtained by measurement, even if the target voltage of the DC link unit is set low, it does not fall below the system voltage. Therefore, power with a normal voltage waveform can always be supplied to the system.

また、DCリンク部の目標電圧値をコンバータ部の入力電圧値に比例して設定することにより、コンバータ部の入力電圧値の低下に追随してDCリンク部の目標電圧値も低くなるので、常に効率のよい状態を維持することができる。   In addition, by setting the target voltage value of the DC link unit in proportion to the input voltage value of the converter unit, the target voltage value of the DC link unit also decreases as the input voltage value of the converter unit decreases. An efficient state can be maintained.

また、DCリンク電圧の目標電圧は、系統への供給が許容される電圧の最大値よりも低くなることが許容されているので、発電部の出力電圧を電圧が低い領域でも有効に利用することができる。   In addition, since the target voltage of the DC link voltage is allowed to be lower than the maximum value of the voltage allowed to be supplied to the system, the output voltage of the power generation unit should be used effectively even in a low voltage region. Can do.

本発明に係るパワーコンディショナを用いた発電システムの概略構成の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of schematic structure of the electric power generation system using the power conditioner which concerns on this invention. 同パワーコンディショナにおいて、DCリンク部の目標電圧として設定可能な電圧範囲を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the voltage range which can be set as a target voltage of a DC link part in the same power conditioner. 同パワーコンディショナにおけるコンバータ部の入力電圧とDCリンク部の目標電圧との関係の一例を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed an example of the relationship between the input voltage of the converter part in the same power conditioner, and the target voltage of a DC link part. 従来のパワーコンディショナを示す説明図であって、図4(a)は同パワーコンディショナの概略構成を示す回路図であり、図4(b)は、同パワーコンディショナにおけるコンバータ部の概略構成を示す回路図である。4A and 4B are explanatory diagrams showing a conventional power conditioner, in which FIG. 4A is a circuit diagram showing a schematic configuration of the power conditioner, and FIG. 4B is a schematic configuration of a converter unit in the power conditioner. FIG. パワーコンディショナにおけるコンバータ部の入力電圧と、DCリンク部の電圧と、系統電圧との関係を示す説明図であり、図5(a)は、系統に正常な電圧波形の電力供給をしているときのこれらの関係を示しており、図5(b)は、DCリンク部の電圧が不足したときに系統に供給される電圧波形を示している。It is explanatory drawing which shows the relationship between the input voltage of the converter part in a power conditioner, the voltage of a DC link part, and a system voltage, Fig.5 (a) is supplying the electric power of a normal voltage waveform to a system. FIG. 5B shows a voltage waveform supplied to the system when the voltage of the DC link section is insufficient.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
実施形態1
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Embodiment 1

図1は、本発明に係るパワーコンディショナを適用した発電システムの概略構成を示している。この発電システムは、図1に示すように、発電部となる燃料電池1と、この燃料電池1を商用電源系統(系統)2に連系させるためのパワーコンディショナ3と、発電部の補機6に対して電力を供給する補機電源部(補機6への電力供給手段)4とを主要部として備えている。   FIG. 1 shows a schematic configuration of a power generation system to which a power conditioner according to the present invention is applied. As shown in FIG. 1, the power generation system includes a fuel cell 1 serving as a power generation unit, a power conditioner 3 for connecting the fuel cell 1 to a commercial power supply system (system) 2, and auxiliary units of the power generation unit. An auxiliary machine power supply unit (electric power supply means for the auxiliary machine 6) 4 that supplies electric power to the electric machine 6 is provided as a main part.

燃料電池1は、天然ガスなどの水素を含む燃料ガスと、空気などの酸素を含む酸化剤ガスとを供給し、水素と酸素を化学反応させて発電する発電装置であって、発電された電力は直流電圧として出力される。燃料電池1は、使用する電解質や運転温度(スタックの温度)などの相違により数種類に分類されるが、本実施形態では、電解質にイオン伝導性セラミックスを用いた固体酸化物型燃料電池(SOFC)を用いている。なお、燃料電池1の構造自体は公知であるので詳細な説明は省略し、以下においては、パワーコンディショナの構成を中心に説明する。   The fuel cell 1 is a power generation device that generates power by supplying a fuel gas containing hydrogen such as natural gas and an oxidant gas containing oxygen such as air and causing a chemical reaction between hydrogen and oxygen. Is output as a DC voltage. The fuel cell 1 is classified into several types depending on differences in the electrolyte used, the operating temperature (stack temperature), and the like. In this embodiment, the solid oxide fuel cell (SOFC) using ion conductive ceramics as the electrolyte is used. Is used. Since the structure of the fuel cell 1 is well known, a detailed description thereof will be omitted, and the following description will focus on the configuration of the power conditioner.

図1において、5は燃料電池1の発電部(スタック)を示している。SOFCは運転温度が数百度(たとえば、800〜1000℃程度)と高温であることから、この燃料電池1は、起動開始から発電開始に至るまでの起動準備に1時間以上を必要とするが、発電運転(定常運転)が開始されると、この発電部5からは、たとえば、70〜180Vの直流電圧が出力されるように構成されている。つまり、本実施形態では、出力電圧範囲が70〜180Vの燃料電池1が用いられている。   In FIG. 1, 5 indicates a power generation unit (stack) of the fuel cell 1. Since the operating temperature of SOFC is as high as several hundred degrees (for example, about 800 to 1000 ° C.), this fuel cell 1 requires one hour or more to prepare for startup from the start of startup to the start of power generation. When the power generation operation (steady operation) is started, the power generation unit 5 is configured to output a DC voltage of 70 to 180 V, for example. That is, in this embodiment, the fuel cell 1 having an output voltage range of 70 to 180 V is used.

補機6は、燃料電池1を動作させるための周辺機器であり、燃料電池1の起動準備中や発電運転中に動作するブロワやポンプなどの電気負荷(図示せず)で構成されている。たとえば、直流電圧(たとえば、DC24V)で駆動されるモータなどである。なお、補機6を構成するブロワやポンプは、燃料電池1の起動中および起動準備中にはオン/オフを繰り返すことから、その動作中における動作電流の変動は極めて激しい。   The auxiliary machine 6 is a peripheral device for operating the fuel cell 1, and includes an electrical load (not shown) such as a blower or a pump that operates during preparation for starting the fuel cell 1 or during a power generation operation. For example, a motor driven by a DC voltage (for example, DC 24V) is used. In addition, since the blower and pump which comprise the auxiliary machine 6 repeat on / off during starting of the fuel cell 1 and preparation for starting, the fluctuation | variation of the operating current during the operation | movement is very severe.

FC制御部7は、マイコンを制御中枢として備えた制御装置であって、発電部5の出力電圧や出力電流、補機6の状態などを監視する各種センサ類(図示せず)から得られる情報と、後述するPC制御部15との通信によって得られる情報とに基づいて燃料電池1の各部(補機6を含む)の動作を制御する。   The FC control unit 7 is a control device including a microcomputer as a control center, and is obtained from various sensors (not shown) that monitor the output voltage and output current of the power generation unit 5 and the state of the auxiliary machine 6. And the operation | movement of each part (including the auxiliary machine 6) of the fuel cell 1 is controlled based on the information obtained by communication with the PC control part 15 mentioned later.

商用電源系統2は、商用電源8(たとえば、3相のAC200V)から供給される交流電力を家庭内の電気負荷に供給するための電源ラインや分電盤など(いずれも図示せず)を備えており、パワーコンディショナ3を介して燃料電池1と系統連系されている。   The commercial power supply system 2 includes a power supply line and a distribution board (none of which are shown) for supplying AC power supplied from a commercial power supply 8 (for example, three-phase AC200V) to an electrical load in the home. And connected to the fuel cell 1 via the power conditioner 3.

パワーコンディショナ3は、燃料電池1を商用電源系統2に連系させるための装置であって、図1に示すように、コンバータ部10と、インバータ部11と、DCリンク部12と、ACブリッジ回路部13と、スイッチ回路部14と、PC制御部15とを主要部として備えている。   The power conditioner 3 is a device for connecting the fuel cell 1 to the commercial power supply system 2, and as shown in FIG. 1, a converter unit 10, an inverter unit 11, a DC link unit 12, an AC bridge, and the like. The circuit part 13, the switch circuit part 14, and the PC control part 15 are provided as main parts.

上記コンバータ部10は、燃料電池1から出力される直流電圧を所定の直流電圧に変換するDC/DCコンバータで構成されており、燃料電池1の発電部5から出力される直流電力を、インバータ部11において商用電源系統2に供給可能な電力(たとえば、AC200V)の生成ができる状態にまで昇圧して、DCリンク部12に供給する。   The converter unit 10 includes a DC / DC converter that converts a DC voltage output from the fuel cell 1 into a predetermined DC voltage, and converts the DC power output from the power generation unit 5 of the fuel cell 1 into an inverter unit. 11, the voltage is boosted to a state where electric power (for example, AC 200 V) that can be supplied to the commercial power supply system 2 can be generated, and supplied to the DC link unit 12.

具体的には、このコンバータ部10は、上述した従来のパワーコンディショナにおけるコンバータ部と同様のハード構成、つまり、Hブリッジ回路と直並列回路とを備えて構成されており(図4(b)参照)、Hブリッジ回路は共振型スイッチング方式のスイッチング素子と2個の昇圧トランスが備えられ、これら各トランスの巻数比に応じて昇圧された2つの直流電圧出力が、直並列回路における直列・並列の回路切り替えによって1つの直流電圧出力の1〜2倍の範囲で昇圧されるように構成されている。つまり、このコンバータ部10は、発電部5からの入力電圧を、トランスの巻数比(本実施形態では、2.2倍)と、直並列回路の回路切り替え(並列は1倍、直列は2倍であるので、1〜2倍の範囲内で制御できる)とによって昇圧するように構成されている。なお、このコンバータ部10は、トランスを備えた絶縁型のDC/DCコンバータであり、燃料電池1と商用電源系統2とはこのコンバータ部10によって縁切りされている。   Specifically, the converter unit 10 has a hardware configuration similar to the converter unit in the above-described conventional power conditioner, that is, includes an H bridge circuit and a series-parallel circuit (FIG. 4B). The H-bridge circuit includes a resonant switching type switching element and two step-up transformers, and two DC voltage outputs boosted according to the turns ratio of these transformers are connected in series / parallel in a series-parallel circuit. By switching the circuit, the voltage is boosted in the range of 1 to 2 times that of one DC voltage output. In other words, the converter unit 10 converts the input voltage from the power generation unit 5 into a transformer turns ratio (2.2 times in the present embodiment) and a circuit switching between series-parallel circuits (parallel is 1 time and series is 2 times). Therefore, it can be controlled within a range of 1 to 2 times). The converter unit 10 is an insulating DC / DC converter having a transformer, and the fuel cell 1 and the commercial power supply system 2 are separated by the converter unit 10.

インバータ部11は、DCリンク部12を介してコンバータ部10と接続される系統連系用のインバータであって、上記コンバータ部10から出力される直流電圧を所定の交流電圧(たとえば、AC200V)に変換して商用電源系統2に供給する正動作と、商用電源系統2から供給される交流電圧を所定の直流電圧に変換してDCリンク部12に出力する逆動作とが可能なDC/ACインバータで構成されている。   The inverter unit 11 is a grid interconnection inverter connected to the converter unit 10 via the DC link unit 12, and the DC voltage output from the converter unit 10 is changed to a predetermined AC voltage (for example, AC 200V). A DC / AC inverter capable of performing a forward operation that is converted and supplied to the commercial power supply system 2 and a reverse operation that converts the AC voltage supplied from the commercial power supply system 2 into a predetermined DC voltage and outputs the DC voltage to the DC link unit 12 It consists of

インバータ部11の商用電源系統側にはスイッチ回路部14が設けられており、インバータ部11はこのスイッチ回路部14の接点A側に接続され、スイッチ回路部14を介して商用電源系統2との連系ができるように構成されている(詳細は後述する)。また、このインバータ部11のコンバータ部側(つまり、インバータのDCリンク)には、大容量のDCリンクコンデンサ12aがコンバータ部10と並列に接続されており、これによりDCリンク部12が形成されている。   A switch circuit unit 14 is provided on the commercial power system side of the inverter unit 11, and the inverter unit 11 is connected to the contact A side of the switch circuit unit 14, and is connected to the commercial power system 2 via the switch circuit unit 14. It is configured to be interconnected (details will be described later). Further, a large-capacity DC link capacitor 12a is connected in parallel with the converter unit 10 on the converter unit side of the inverter unit 11 (that is, the DC link of the inverter), thereby forming the DC link unit 12. Yes.

ACブリッジ回路部13は、商用電源系統2(商用電源8)から供給される交流電圧を所定の直流電圧(たとえば、DC280V)に変換してDCリンク部12に供給するための整流回路であって、図1に示すように、その入力側がスイッチ回路部14の接点B側に接続されるとともに、その出力側が上記DCリンク部12に接続されている。なお、このACブリッジ回路13には平滑回路が備えられていてもよい。   The AC bridge circuit unit 13 is a rectifier circuit for converting an AC voltage supplied from the commercial power supply system 2 (commercial power supply 8) into a predetermined DC voltage (for example, DC 280 V) and supplying the DC voltage to the DC link unit 12. As shown in FIG. 1, the input side is connected to the contact B side of the switch circuit unit 14, and the output side is connected to the DC link unit 12. The AC bridge circuit 13 may be provided with a smoothing circuit.

スイッチ回路部14は、商用電源系統2とパワーコンディショナ3の接続部に介装され、インバータ部11またはACブリッジ回路部13のいずれを商用電源系統2に接続するかを選択する切り替えスイッチで構成される。このスイッチ回路部14の接点は後述するPC制御部15によって制御可能とされ、スイッチ接点をA側に接続することで商用電源系統2とインバータ部11とが接続される。また、スイッチ接点をB側に接続することで商用電源系統2とACブリッジ回路部13とが接続される。   The switch circuit unit 14 is configured by a changeover switch that is interposed in a connection portion between the commercial power supply system 2 and the power conditioner 3 and selects which of the inverter unit 11 or the AC bridge circuit unit 13 is connected to the commercial power supply system 2. Is done. The contact of the switch circuit unit 14 can be controlled by a PC control unit 15 described later, and the commercial power supply system 2 and the inverter unit 11 are connected by connecting the switch contact to the A side. Further, the commercial power supply system 2 and the AC bridge circuit unit 13 are connected by connecting the switch contact to the B side.

本実施形態では、このスイッチ回路部14は、燃料電池1の発電システムと商用電源系統2とを連系させる系統連系スイッチとして機能するものとされ、系統連系させないとき(系統の解列時)はスイッチ接点を接点B側に接続するように構成されている。スイッチ回路部14の接点を構成するリレーは、リレー駆動回路(図示せず)に非通電のときには接点をB側に接続するように構成されており、リレー回路に通電することによって接点がA側に接続される構成とされている。   In the present embodiment, the switch circuit unit 14 functions as a grid connection switch that links the power generation system of the fuel cell 1 and the commercial power supply system 2 and is not connected to the grid (when the system is disconnected). ) Is configured to connect the switch contact to the contact B side. The relay constituting the contact of the switch circuit unit 14 is configured to connect the contact to the B side when the relay drive circuit (not shown) is not energized, and the contact is made to the A side by energizing the relay circuit. It is configured to be connected to.

なお、本実施形態では、このスイッチ回路部14を系統連系スイッチとして用いることとしているが、系統連系スイッチはこのスイッチ回路部14とは別に設けることも可能である。つまり、このスイッチ回路部14と直列に別途系統連系を解列可能なスイッチ回路(系統連系リレー)を設けることも可能である。   In the present embodiment, the switch circuit unit 14 is used as a system interconnection switch. However, the system connection switch can be provided separately from the switch circuit unit 14. That is, it is also possible to provide a switch circuit (system connection relay) capable of disconnecting the system connection separately from the switch circuit unit 14 in series.

PC制御部15は、マイコンを制御中枢として備えた制御装置であって、燃料電池1(発電部5)からの入力電圧、入力電流、スタック温度などを監視する各種センサ類(図示せず)から得られる情報、燃料電池1のFC制御部7から得られる情報、さらには、図示しない発電システムのリモコン(操作部)から得られる情報などに基づいてパワーコンディショナ3の各部の動作を制御するとともに、発電システム全体の制御も行うように構成されている。   The PC control unit 15 is a control device including a microcomputer as a control center, and includes various sensors (not shown) that monitor the input voltage, input current, stack temperature, and the like from the fuel cell 1 (power generation unit 5). While controlling the operation of each part of the power conditioner 3 based on information obtained, information obtained from the FC control unit 7 of the fuel cell 1, and information obtained from a remote control (operation unit) of the power generation system (not shown) The power generation system as a whole is also controlled.

具体的には、このPC制御部15は、上記コンバータ部10、インバータ部11の動作または動作停止の制御や、スイッチ回路部14のスイッチ接点の切替制御などを行うほか、燃料電池1のFC制御部7に対して各種指令(たとえば、燃料電池1の起動開始や起動停止の指令など)を行うように構成されている。なお、このPC制御部15は、後述する補機6と同様に、燃料電池1が発電を行っていないときでも動作できるように、その駆動電源は上記DCリンク部12から供給される。   Specifically, the PC control unit 15 performs control of operation or stop of the converter unit 10 and the inverter unit 11, switching control of switch contacts of the switch circuit unit 14, and the like, and FC control of the fuel cell 1. Various commands (for example, commands for starting or stopping the fuel cell 1) are issued to the unit 7. The PC control unit 15 is supplied with driving power from the DC link unit 12 so that it can be operated even when the fuel cell 1 is not generating power, as in the auxiliary machine 6 described later.

補機電源部4は、燃料電池1の補機6に供給する直流電圧(たとえば、DC24V)を生成する電源装置であって、本実施形態では、この補機電源部4としてコンバータ部10とは別体として構成された絶縁型のDC/DCコンバータが用いられている。具体的には、補機電源部4は、その入力側が上記DCリンク部12に接続され、DCリンク部12から直流電力の供給を受けるように構成されており、その出力側が補機6に接続されている。また、この補機電源部4は、上述したように絶縁型のDC/DCコンバータを用いているので、この補機電源部4によって補機6(燃料電池1)と商用電源系統2とは縁切りされている。   The auxiliary machine power supply unit 4 is a power supply device that generates a DC voltage (for example, DC 24V) to be supplied to the auxiliary machine 6 of the fuel cell 1. In this embodiment, the auxiliary machine power supply unit 4 is the converter unit 10. An isolated DC / DC converter configured separately is used. Specifically, the auxiliary power supply unit 4 is configured such that its input side is connected to the DC link unit 12 and receives DC power from the DC link unit 12, and its output side is connected to the auxiliary unit 6. Has been. In addition, since the auxiliary power supply unit 4 uses an insulated DC / DC converter as described above, the auxiliary power supply unit 4 separates the auxiliary machine 6 (fuel cell 1) and the commercial power supply system 2 from each other. Has been.

なお、本実施形態では、上記DCリンクコンデンサ12aとして、素子の耐圧が450Vである540μFのコンデンサが用いられている。また、補機電源部4の入力側のコンデンサ(図示せず)には150μFのコンデンサ、上記DCリンク部12とPC制御部15との間に介在するPC制御部用の電源(図示せず)の入力側コンデンサには15μFのコンデンサが用いられている。   In the present embodiment, as the DC link capacitor 12a, a 540 μF capacitor having an element withstand voltage of 450V is used. A capacitor (not shown) on the input side of the auxiliary power supply unit 4 has a 150 μF capacitor, and a power supply for the PC control unit (not shown) interposed between the DC link unit 12 and the PC control unit 15. A 15 μF capacitor is used as the input side capacitor.

次に、このように構成された発電システムの動作について(具体的には、パワーコンディショナ3の動作を中心に)説明する。   Next, the operation of the power generation system configured as described above will be described (specifically, focusing on the operation of the power conditioner 3).

パワーコンディショナ3は、燃料電池1の発電部5の化学反応が安定し、当該発電部5からの出力電圧(コンバータ部10の入力電圧Vcon in)が予め設定された動作開始入力電圧V1以上になったことを条件に起動するように、PC制御部15のプログラムが設定されている。発電部5の化学反応が安定しているか否か、発電部5の出力電圧が動作開始入力電圧以上であるか否かの判断は、燃料電池1のFC制御部7との通信によってPC制御部15が行う。   In the power conditioner 3, the chemical reaction of the power generation unit 5 of the fuel cell 1 is stabilized, and the output voltage from the power generation unit 5 (the input voltage Vcon in of the converter unit 10) is equal to or higher than the preset operation start input voltage V1. The program of the PC control unit 15 is set so as to start on the condition that it has become. Whether or not the chemical reaction of the power generation unit 5 is stable and whether or not the output voltage of the power generation unit 5 is equal to or higher than the operation start input voltage are determined by communication with the FC control unit 7 of the fuel cell 1. 15 does.

ここで、パワーコンディショナの動作開始入力電圧V1は、燃料電池1の出力電圧範囲に基づいて設定される。本実施形態では、発電部5の出力電圧範囲(発電部の定常運転時の出力範囲)が70〜180Vであるので、この範囲内で動作開始入力電圧V1が設定される。具体的には、この動作開始入力電圧V1は、燃料電池1の出力電圧範囲の下限値に近い値に設定される(本実施形態では、動作開始入力電圧V1は100Vに設定されている)。このようにパワーコンディショナの動作開始入力電圧V1を燃料電池1の出力電圧範囲の下限値近傍に設定することで、燃料電池1が発電運転(定常運転)の起動準備を開始してから早い段階でパワーコンディショナを起動させることができる。なお、燃料電池1は、燃料電池1のFC制御部7に発電運転の開始指令信号が与えられることを条件に、補機6を動作させて発電運転の起動準備を開始するように構成されている。   Here, the operation start input voltage V <b> 1 of the power conditioner is set based on the output voltage range of the fuel cell 1. In the present embodiment, since the output voltage range of the power generation unit 5 (the output range during steady operation of the power generation unit) is 70 to 180V, the operation start input voltage V1 is set within this range. Specifically, the operation start input voltage V1 is set to a value close to the lower limit value of the output voltage range of the fuel cell 1 (in this embodiment, the operation start input voltage V1 is set to 100V). Thus, by setting the operation start input voltage V1 of the power conditioner to be close to the lower limit value of the output voltage range of the fuel cell 1, an early stage after the fuel cell 1 starts preparation for power generation operation (steady operation). The inverter can be started with. The fuel cell 1 is configured to start the power generation operation start-up by operating the auxiliary machine 6 on condition that the FC control unit 7 of the fuel cell 1 is given a power generation operation start command signal. Yes.

そして、コンバータ部10の入力電圧Vcon inが動作開始入力電圧V1以上になると、次に、PC制御部15は、DCリンク部12の目標電圧値V2の設定を行う。この目標電圧値V2は、コンバータ部10の起動開始当初は予め設定されている初期値を使用する。この初期値は、たとえば、従来のパワーコンディショナにおけるDCリンク電圧の目標値の決定と同様の手法で決定される。すなわち、本実施形態のように、商用電源系統2として3相AC200Vが用いられる場合、DCリンク部12の目標電圧値V2の初期値は、たとえば、系統過電圧判定値の最大値である系統最大電圧(240√2V≒340V)にマージンα(たとえば50V)を加算した値(390V)に設定される。   Then, when the input voltage Vcon in of the converter unit 10 becomes equal to or higher than the operation start input voltage V1, the PC control unit 15 next sets the target voltage value V2 of the DC link unit 12. As the target voltage value V2, an initial value set in advance at the beginning of starting the converter unit 10 is used. This initial value is determined, for example, by a method similar to the determination of the target value of the DC link voltage in the conventional power conditioner. That is, when the three-phase AC200V is used as the commercial power supply system 2 as in the present embodiment, the initial value of the target voltage value V2 of the DC link unit 12 is, for example, the system maximum voltage that is the maximum value of the system overvoltage determination value. A value (390 V) obtained by adding a margin α (for example, 50 V) to (240√2 V≈340 V) is set.

このように、本実施形態のパワーコンディショナは、コンバータ部10の起動開始当初はDCリンク部12の目標電圧値V2として予め設定された初期値を用いるが、パワーコンディショナの起動後(動作開始後)は、PC制御部15が、コンバータ部10の入力電圧Vcon inの値に応じてDCリンク部12の目標電圧値V2を設定する。つまり、コンバータ部10の入力電圧Vcon inの値に応じてDCリンク部12の目標電圧値V2を可変させるように構成されている。   As described above, the power conditioner of the present embodiment uses an initial value set in advance as the target voltage value V2 of the DC link unit 12 at the beginning of the start-up of the converter unit 10, but after the start-up of the power conditioner (operation start) After), the PC control unit 15 sets the target voltage value V2 of the DC link unit 12 according to the value of the input voltage Vcon in of the converter unit 10. That is, the target voltage value V2 of the DC link unit 12 is made variable according to the value of the input voltage Vcon in of the converter unit 10.

具体的には、DCリンク部12の目標電圧V2は、測定によって得られる系統電圧とDCリンク部12の部品耐圧値とに基づいて設定される電圧範囲内で可変するように構成される。図2は、この電圧範囲の一例を示す説明図である。図2の縦軸はコンバータ部10の出力電圧Vcon out(DCリンク部12の入力電圧)を示し、横軸はコンバータ部10の入力電圧Vcon inを示している。   Specifically, the target voltage V2 of the DC link unit 12 is configured to vary within a voltage range set based on the system voltage obtained by measurement and the component withstand voltage value of the DC link unit 12. FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of this voltage range. 2 indicates the output voltage Vcon out of the converter unit 10 (input voltage of the DC link unit 12), and the horizontal axis indicates the input voltage Vcon in of the converter unit 10.

この図2に示すように、DCリンク部12の目標電圧V2として設定可能な電圧範囲の下限値(最小目標電圧値V2min)は、DCリンク部12の電圧が系統への電力供給にあたり不足することがないように、測定によって得られる系統電圧にマージンαを加算した値とされる。つまり、最小目標電圧値V2minは、系統最大電圧のような仮定の数値に基づいて設定するのではなく、実際に系統で使用される系統電圧を測定し、その測定値にマージンαを加算することで、DCリンク部12の目標電圧V2が系統電圧よりも高くなるようにしている。つまり、本実施形態のパワーコンディショナでは、系統への供給が許容される電圧の最大値である系統最大電圧の電圧値を出力するために必要な電圧よりもDCリンク部12の目標電圧を低く設定することが許容されている。   As shown in FIG. 2, the lower limit (minimum target voltage value V2min) of the voltage range that can be set as the target voltage V2 of the DC link unit 12 is that the voltage of the DC link unit 12 is insufficient for supplying power to the system. In this case, the margin α is added to the system voltage obtained by the measurement. That is, the minimum target voltage value V2min is not set based on an assumed numerical value such as the maximum system voltage, but the system voltage actually used in the system is measured, and the margin α is added to the measured value. Thus, the target voltage V2 of the DC link unit 12 is set higher than the system voltage. That is, in the power conditioner of the present embodiment, the target voltage of the DC link unit 12 is set lower than the voltage necessary for outputting the voltage value of the system maximum voltage that is the maximum value of the voltage allowed to be supplied to the system. It is allowed to set.

ここで、最小目標電圧値V2minを決定するために用いる系統電圧の測定値としては、系統電圧の実効値、平均値またはピーク電圧値のいずれを用いてもよい。系統電圧のピーク電圧値は、系統電圧の実効値×√2または系統電圧の平均値×π/2として求めることができる。また、マージンαを加算する方法としては、測定値に一定の定数を乗じる方法と測定値に一定の数値を上乗せする方法などがある。   Here, as the measured value of the system voltage used for determining the minimum target voltage value V2min, any of the effective value, average value, or peak voltage value of the system voltage may be used. The peak voltage value of the system voltage can be obtained as the effective value of the system voltage × √2 or the average value of the system voltage × π / 2. Further, as a method of adding the margin α, there are a method of multiplying a measured value by a certain constant and a method of adding a certain numerical value to the measured value.

これに対して、DCリンク部12の目標電圧値V2の最大値(最大目標電圧値V2max)は、DCリンク部12の部品耐圧値(具体的には、DCリンクコンデンサ12aの耐圧値、本実施形態では450V)を超えない値とされる。すなわち、DCリンクコンデンサ12aの耐圧値を超えてDCリンク部12の目標電圧V2を設定するとDCリンク部12の破損を招くからである。   On the other hand, the maximum value (maximum target voltage value V2max) of the target voltage value V2 of the DC link unit 12 is the component breakdown voltage value of the DC link unit 12 (specifically, the breakdown voltage value of the DC link capacitor 12a). In the form, the value does not exceed 450V). That is, if the target voltage V2 of the DC link unit 12 is set exceeding the withstand voltage value of the DC link capacitor 12a, the DC link unit 12 is damaged.

ところで、本実施形態では、コンバータ部10は、トランスの巻数比と直並列回路の回路切替(直列(2倍)・並列(1倍)の切り替え)とによって入力電圧Vcon inを昇圧するように構成されているので、DCリンク部12の目標電圧V2として設定できる電圧は、コンバータ部10の入力電圧Vcon inとの関係でも制限される。つまり、図2に示すように、「入力電圧Vcon in×トランスの巻数比×2」を超えて大きな値を設定することはできず、また、「入力電圧Vcon in×トランスの巻数比×1」を超えて小さな値を設定することもできない。その結果、DCリンク部12の目標電圧V2として設定可能な電圧範囲は、図2にハッチングを付した範囲Zとなる。   By the way, in this embodiment, the converter unit 10 is configured to boost the input voltage Vcon in by switching the transformer turns ratio and switching the series-parallel circuit (switching between series (twice) and parallel (twice)). Therefore, the voltage that can be set as the target voltage V2 of the DC link unit 12 is also limited by the relationship with the input voltage Vcon in of the converter unit 10. That is, as shown in FIG. 2, a large value exceeding “input voltage Vcon in × transformer turns ratio × 2” cannot be set, and “input voltage Vcon in × transformer turns ratio × 1”. It is not possible to set a small value exceeding. As a result, the voltage range that can be set as the target voltage V2 of the DC link unit 12 is a range Z that is hatched in FIG.

本実施形態のパワーコンディショナは、コンバータ部10の起動後は、上記電圧範囲Zの範囲内において、コンバータ部10の入力電圧値Vcon inに応じてDCリンク部12の目標電圧値V2を設定するが、その設定は、たとえば、図3に示すように、DCリンク部12の目標電圧値V2がコンバータ部10の入力電圧値Vcon inに比例して増加するように設定される。   The power conditioner of the present embodiment sets the target voltage value V2 of the DC link unit 12 in accordance with the input voltage value Vcon in the converter unit 10 within the voltage range Z after the converter unit 10 is started. However, the setting is set so that the target voltage value V2 of the DC link unit 12 increases in proportion to the input voltage value Vcon in of the converter unit 10, for example, as shown in FIG.

具体的には、この制御においては、コンバータ部10の入力電圧Vcon inが、上記動作開始入力電圧V1(100V)以上あるときは、DCリンク部12の目標電圧V2として上記初期値(390V)を維持する。これに対し、入力電圧Vcon inが動作開始入力電圧V1未満となった場合、従来のパワーコンディショナはその時点でパワーコンディショナの動作を停止(系統と解列)させていたが、本実施形態のパワーコンディショナでは、入力電圧Vcon inが動作開始入力電圧V1未満となっても、上記最小目標電圧値V2minを得るために必要な電圧値以上の入力電圧Vcon inが得られていれば、入力電圧Vcon inに比例した電圧値をDCリンク部12の目標電圧V2として、コンバータ部10に入力電圧Vcon inの昇圧動作を行わせる。なお、その際の目標電圧V2は、たとえば、V2=A×Vcon in+B(A,Bは定数)として設定される。   Specifically, in this control, when the input voltage Vcon in of the converter unit 10 is equal to or higher than the operation start input voltage V1 (100V), the initial value (390V) is set as the target voltage V2 of the DC link unit 12. maintain. On the other hand, when the input voltage Vcon in becomes less than the operation start input voltage V1, the conventional power conditioner stops the operation of the power conditioner at that time (disconnected from the system). In this power conditioner, even if the input voltage Vcon in is less than the operation start input voltage V1, if the input voltage Vcon in is higher than the voltage value necessary for obtaining the minimum target voltage value V2min, the input voltage Vcon in is input. The voltage value proportional to the voltage Vcon in is set as the target voltage V2 of the DC link unit 12, and the converter unit 10 is caused to boost the input voltage Vcon in. The target voltage V2 at that time is set as V2 = A × Vcon in + B (A and B are constants), for example.

つまり、本実施形態のパワーコンディショナでは、コンバータ部10の起動が開始された後は、たとえ、コンバータ部10の入力電圧Vcon inが低下しても、上記最小目標電圧値V2min未満にならない限り、PC制御部15は、入力電圧Vcon inに応じてDCリンク部12の目標電圧V2を下げながらパワーコンディショナの動作を継続させて、商用電源系統2に対して電力の供給を継続するように構成されている。   That is, in the power conditioner of the present embodiment, after the start of the converter unit 10, even if the input voltage Vcon in of the converter unit 10 decreases, as long as it does not become less than the minimum target voltage value V2min, The PC control unit 15 is configured to continue the operation of the power conditioner while lowering the target voltage V2 of the DC link unit 12 according to the input voltage Vcon in, and to continue supplying power to the commercial power supply system 2. Has been.

そのため、本実施形態のパワーコンディショナによれば、DCリンク部12の目標電圧が固定されている従来のパワーコンディショナに比べて、動作入力電圧範囲(パワーコンディショナが動作可能なコンバータ部10の入力電圧範囲)の広いパワーコンディショナを提供することができる。そして、コンバータ部10の入力電圧Vcon inが低下した場合には、それに応じてDCリンク部12の目標電圧値V2を下げるので、コンバータ部10に共振型スイッチング方式のHブリッジ回路を採用する場合であってもDCリンク部12に目標電圧V2を供給することができる。しかも、DCリンク部12の目標電圧は、実際の系統電圧を下回ることがないので、商用電源系統2には常に正常な電流波形の電力を供給することができる。   Therefore, according to the power conditioner of this embodiment, compared with the conventional power conditioner in which the target voltage of the DC link unit 12 is fixed, the operating input voltage range (the converter unit 10 capable of operating the power conditioner) A power conditioner with a wide input voltage range can be provided. When the input voltage Vcon in of the converter unit 10 is lowered, the target voltage value V2 of the DC link unit 12 is lowered accordingly, so that the converter unit 10 employs a resonant switching type H-bridge circuit. Even if it exists, the target voltage V2 can be supplied to the DC link unit 12. In addition, since the target voltage of the DC link unit 12 does not fall below the actual system voltage, the commercial power system 2 can always be supplied with power having a normal current waveform.

なお、DCリンク部12の目標電圧V2の設定方法(制御方法)は上述した図2に示す電圧範囲Zの範囲内であれば適宜設計変更可能である。たとえば、DCリンク部12の目標電圧V2を一定周期(たとえば、10m秒間隔)で設定(再設定)するように構成したり、目標電圧V2の値の時間当たりの変化量を所定値以下に制限することができる。具体的には、10m秒間隔でDCリンク部12の目標電圧V2を設定する場合に、現在設定中の目標電圧と新たに設定する目標電圧との差が所定値X(たとえば3V、具体的には、燃料電池1で許容される電流変化に応じて許容値を超えないように設定する)未満となるようにするなど、燃料電池1の発電部5に急激な電流変化が生じないようにすることができる。   The setting method (control method) of the target voltage V2 of the DC link unit 12 can be appropriately changed as long as it is within the voltage range Z shown in FIG. For example, the target voltage V2 of the DC link unit 12 is configured to be set (reset) at a constant cycle (for example, at an interval of 10 milliseconds), or the amount of change per hour of the value of the target voltage V2 is limited to a predetermined value or less. can do. Specifically, when the target voltage V2 of the DC link unit 12 is set at intervals of 10 milliseconds, the difference between the currently set target voltage and the newly set target voltage is a predetermined value X (for example, 3V, specifically Is set so as not to exceed an allowable value in accordance with a current change allowed in the fuel cell 1, so that a sudden current change does not occur in the power generation unit 5 of the fuel cell 1. be able to.

また、上述した図3では、DCリンク部12の目標電圧V2は、390Vを上限とした場合を示したが、最大目標電圧値V2max以内であれば適宜その上限を変更することもできる。   Further, in FIG. 3 described above, the target voltage V2 of the DC link unit 12 is shown as having an upper limit of 390V, but the upper limit can be appropriately changed as long as it is within the maximum target voltage value V2max.

また、上述した実施形態では、DCリンク部12の目標電圧V2の設定にあたり、最小目標電圧値V2minを設定して目標電圧V2を制御する場合を示したが、この最小目標電圧値V2minの設定は、コンバータ部10の入力電圧Vcon inが、パワーコンディショナにおいて商用電源系統2への供給が許容される電圧の最大値(系統最大電圧)を出力するのに必要な電圧以下となった場合に設定するように構成することもできる。つまり、パワーコンディショナが系統最大電圧を出力できる場合には、DCリンク部12の目標電圧V2の設定にあたり系統電圧以外に基づいて設定される目標電圧V2を用い、系統最大電圧を出力できなくなるまでにコンバータ部10の入力電圧Vcon inが低下したときに系統電圧に基づいて目標電圧V2を設定するように構成することもできる。たとえば、コンバータ部10の入力電圧Vcon inに基づいてパワーコンディショナが商用電源系統2への供給が許容される電圧の最大値(系統最大電圧)を出力することができる場合は、DCリンク部12の目標電圧V2として固定値を用い、系統最大電圧の出力ができない場合にのみ系統電圧に基づいて目標電圧V2を設定するように構成することもできる。なお、コンバータ部10の入力電圧Vcon inがパワーコンディショナにおいて商用電源系統2への供給が許容される電圧の最大値(系統最大電圧)を出力するのに必要な電圧以下である場合、その時に検出される系統電圧に基づいてDCリンク部12の目標電圧V2を設定するが、この場合、DCリンク部12の目標電圧V2は、その時に検出される系統電圧以上の電圧をインバータ部11が生成するために必要な電圧以上であれば、必ずしもコンバータ部10の入力電圧Vcon inに比例させる必要はない。   In the above-described embodiment, the case where the target voltage V2 is controlled by setting the minimum target voltage value V2min when setting the target voltage V2 of the DC link unit 12 has been shown. However, the setting of the minimum target voltage value V2min is as follows. , Set when the input voltage Vcon in of the converter unit 10 is equal to or lower than the voltage required to output the maximum voltage (system maximum voltage) allowed to be supplied to the commercial power supply system 2 in the power conditioner. It can also be configured to. That is, when the power conditioner can output the system maximum voltage, the target voltage V2 set based on other than the system voltage is used for setting the target voltage V2 of the DC link unit 12 until the system maximum voltage cannot be output. Alternatively, the target voltage V2 may be set based on the system voltage when the input voltage Vcon in of the converter unit 10 decreases. For example, when the power conditioner can output the maximum voltage (system maximum voltage) allowed to be supplied to the commercial power supply system 2 based on the input voltage Vcon in of the converter unit 10, the DC link unit 12 It is also possible to use a fixed value as the target voltage V2 and set the target voltage V2 based on the system voltage only when the maximum system voltage cannot be output. If the input voltage Vcon in of the converter unit 10 is equal to or lower than the voltage required to output the maximum voltage (system maximum voltage) allowed to be supplied to the commercial power supply system 2 in the power conditioner, The target voltage V2 of the DC link unit 12 is set based on the detected system voltage. In this case, the inverter unit 11 generates a voltage equal to or higher than the system voltage detected at that time as the target voltage V2 of the DC link unit 12. As long as it is equal to or higher than the voltage necessary for this, it is not always necessary to make it proportional to the input voltage Vcon in of the converter unit 10.

なお、このパワーコンディショナにおいては、燃料電池1の補機6への電力供給は以下のようにして行われる。   In this power conditioner, power is supplied to the auxiliary machine 6 of the fuel cell 1 as follows.

すなわち、燃料電池1が発電運転(定常運転)を行っていない場合(燃料電池1が停止中または起動準備中の場合)には、補機6は商用電源系統2側から電力の供給を受けるように構成されている。この場合、PC制御部15は、スイッチ回路部14の接点をB側に接続し、商用電源8からの交流電力がACブリッジ回路部13を介してDCリンク部12に与えられるようにし、補機電源部4にはDCリンク部12を介して電力が供給される。   That is, when the fuel cell 1 is not performing power generation operation (steady operation) (when the fuel cell 1 is stopped or ready for starting), the auxiliary machine 6 is supplied with power from the commercial power system 2 side. It is configured. In this case, the PC control unit 15 connects the contact of the switch circuit unit 14 to the B side so that AC power from the commercial power supply 8 is supplied to the DC link unit 12 via the AC bridge circuit unit 13. Power is supplied to the power supply unit 4 via the DC link unit 12.

これに対して、燃料電池1が発電運転(定常運転)の状態にある場合には、補機6にはコンバータ部10から出力される電力、すなわち、発電部5で発電された電力が与えられるように構成されている。すなわち、この場合、PC制御部15は、スイッチ回路部14の接点をA側に接続し、インバータ部11と商用電源系統2とを連系状態にする。この状態では、コンバータ部10から出力される電力がDCリンク部12に接続された電源ラインを介して補機電源部4に供給される。つまり、この場合、DCリンク部12と補機電源部4とを接続する電源ラインが補機6に電力を供給するための電力供給手段として機能する。   On the other hand, when the fuel cell 1 is in a power generation operation (steady operation) state, the auxiliary machine 6 is supplied with power output from the converter unit 10, that is, power generated by the power generation unit 5. It is configured as follows. In other words, in this case, the PC control unit 15 connects the contact of the switch circuit unit 14 to the A side, and brings the inverter unit 11 and the commercial power supply system 2 into a connected state. In this state, the electric power output from the converter unit 10 is supplied to the auxiliary power supply unit 4 via the power supply line connected to the DC link unit 12. That is, in this case, the power supply line connecting the DC link unit 12 and the auxiliary machine power supply unit 4 functions as power supply means for supplying power to the auxiliary machine 6.

実施形態2
次に、このパワーコンディショナの他の実施形態について説明する。この実施形態は、上述した実施形態1のパワーコンディショナにおいて、補機6への電力供給の制御について改変している。
Embodiment 2
Next, another embodiment of the power conditioner will be described. This embodiment modifies the control of power supply to the auxiliary machine 6 in the power conditioner of the first embodiment described above.

すなわち、この実施形態では、コンバータ部10の入力電圧Vcon inの値が所定値以上であるときは、DCリンク部12からインバータ部11と電力供給手段に電力を供給するとともに、コンバータ部10の入力電圧Vcon inの値が上記所定値未満であるときには、DCリンク部12から補機電源部4(上記電力供給手段)にのみ電力を供給するように構成している。   That is, in this embodiment, when the value of the input voltage Vcon in of the converter unit 10 is equal to or greater than a predetermined value, power is supplied from the DC link unit 12 to the inverter unit 11 and the power supply means, and the input of the converter unit 10 When the value of the voltage Vcon in is less than the predetermined value, power is supplied only from the DC link unit 12 to the auxiliary power supply unit 4 (the power supply unit).

具体的には、この実施形態に示すパワーコンディショナにおいては、コンバータ部10が動作中の状態において、DCリンク部12の電圧が系統電圧に上記マージンαを加算した電圧値を生成するのに必要とする入力電圧Vcon inの電圧値を上記所定値YとしてPC制御部15に記憶させておき、PC制御部15は、入力電圧Vcon inの値がこの所定値Y以上であるときは、スイッチ回路部14の接点をA側に維持して、DCリンク部12からインバータ部11と補機用電源部4に電力が供給されるようにする。一方、コンバータ部10の入力電圧Vcon inの値が上記所定値Y未満であるときには、コンバータ部10の動作は継続させながら、インバータ部11を停止させるとともにスイッチ回路部14の接点をB側に切り替えて系統との連系を解列する。つまり、コンバータ部10の出力電力が補機電源部4にのみ供給されるようにする。   Specifically, in the power conditioner shown in this embodiment, the voltage of the DC link unit 12 is necessary to generate a voltage value obtained by adding the margin α to the system voltage when the converter unit 10 is operating. The voltage value of the input voltage Vcon in is stored in the PC control unit 15 as the predetermined value Y. When the value of the input voltage Vcon in is greater than or equal to the predetermined value Y, the PC control unit 15 The contact of the unit 14 is maintained on the A side so that power is supplied from the DC link unit 12 to the inverter unit 11 and the auxiliary power supply unit 4. On the other hand, when the value of the input voltage Vcon in of the converter unit 10 is less than the predetermined value Y, the inverter unit 11 is stopped and the contact of the switch circuit unit 14 is switched to the B side while continuing the operation of the converter unit 10. To disconnect the grid. That is, the output power of the converter unit 10 is supplied only to the auxiliary power supply unit 4.

このように、本実施形態では、補機電源部4にのみコンバータ部10の出力電力を供給する場合には、DCリンク部12の目標電圧V2を実施形態1のときよりもさらに下げてパワーコンディショナの動作を継続させることができるので、コンバータ部10への入力電圧Vcon inを低い領域まで有効に利用することができる。また、その際、インバータ部11は停止させているので、インバータ部11による電力消費がなく、省電力でパワーコンディショナを動作させることができる。   As described above, in the present embodiment, when the output power of the converter unit 10 is supplied only to the auxiliary power source unit 4, the target voltage V2 of the DC link unit 12 is further lowered than in the first embodiment, and the power condition is reduced. Therefore, the input voltage Vcon in to the converter unit 10 can be effectively used up to a low region. Further, at that time, since the inverter unit 11 is stopped, there is no power consumption by the inverter unit 11, and the power conditioner can be operated with power saving.

なお、上述した実施形態は本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれらに限定されることなく発明の範囲内で種々の設計変更が可能である。   The above-described embodiments show preferred embodiments of the present invention, and the present invention is not limited to these, and various design changes can be made within the scope of the invention.

たとえば、上述した実施形態では、パワーコンディショナの動作開始入力電圧V1として、従来のパワーコンディショナにおける動作開始入力電圧と同じ値を用いたが、動作開始入力電圧の値を低く設定し、パワーコンディショナの立ち上がりを早めることもできる。   For example, in the above-described embodiment, the same value as the operation start input voltage in the conventional power conditioner is used as the operation start input voltage V1 of the power conditioner. However, the value of the operation start input voltage is set low, and the power conditioner It is also possible to accelerate the rise of na.

また、上述した実施形態では、燃料電池1として固体酸化物形燃料電池(SOFC)を用いた場合を示したが、燃料電池1には他の形式の燃料電池、たとえば、固体高分子形燃料電池(PEFC)などを用いることも可能である。また、燃料電池以外の発電部(たとえば、太陽電池など)にも適用することができる。   Moreover, although the case where the solid oxide fuel cell (SOFC) was used as the fuel cell 1 was shown in the above-described embodiment, the fuel cell 1 has another type of fuel cell, for example, a solid polymer fuel cell. (PEFC) or the like can also be used. Moreover, it is applicable also to electric power generation parts (for example, a solar cell etc.) other than a fuel cell.

また、上述した実施形態では、発電システム単体の構成について説明したが、この発電システムは、燃料電池1で発生する排熱を排熱回収手段(たとえば、熱交換器)で回収して温水生成用の熱源として利用するなど、コージェネレーションシステムの構成要素としても適用可能である。   Further, in the above-described embodiment, the configuration of the power generation system alone has been described. However, this power generation system recovers exhaust heat generated in the fuel cell 1 by exhaust heat recovery means (for example, a heat exchanger) and generates hot water. It can also be applied as a component of a cogeneration system, such as being used as a heat source.

また、上述した実施形態では、PC制御部15が燃料電池1の出力電圧やスタック温度の監視を行う場合を示したが、PC制御部15とFC制御部7とが受け持つ制御(両者の役割分担)は適宜変更可能である。すなわち、たとえば、スタックに関する監視をすべてPC制御部15で行うように構成したりすることもできる。   In the above-described embodiment, the case where the PC control unit 15 monitors the output voltage and the stack temperature of the fuel cell 1 has been shown. However, the control that the PC control unit 15 and the FC control unit 7 are responsible for ) Can be changed as appropriate. In other words, for example, the PC control unit 15 can perform all monitoring related to the stack.

1 燃料電池
2 商用電源系統
3 パワーコンディショナ
4 補機電源部(電力供給手段)
5 発電部(燃料電池スタック)
6 補機
7 FC制御部
8 商用電源
10 コンバータ部
11 インバータ部
12 DCリンク部
13 ACブリッジ回路部
14 スイッチ回路部
15 PC制御部
V2 DCリンク部の目標電圧値
V2min 最小目標電圧値
V2max 最大目標電圧値
1 Fuel Cell 2 Commercial Power Supply System 3 Power Conditioner 4 Auxiliary Power Supply Unit (Power Supply Means)
5 Power generation section (fuel cell stack)
6 Auxiliary machine 7 FC control unit 8 Commercial power supply 10 Converter unit 11 Inverter unit 12 DC link unit 13 AC bridge circuit unit 14 Switch circuit unit 15 PC control unit V2 Target voltage value V2min of DC link unit Minimum target voltage value V2max Maximum target voltage value

Claims (5)

発電部から出力される直流電圧を所定電圧に変換するコンバータ部と、
前記コンバータ部から出力される直流電圧を交流電圧に変換して系統に供給するインバータ部とを備えたパワーコンディショナにおいて、
パワーコンディショナの動作開始入力電圧が前記発電部の出力電圧範囲内に設定され、
制御部は、測定によって得られる系統電圧に基づいて前記インバータ部のDCリンク部の最小目標電圧値を設定するとともに、前記DCリンク部の耐圧値に基づいて設定される許容電圧値を前記DCリンク部の最大目標電圧値として設定し、
前記コンバータ部の入力電圧が前記動作開始入力電圧以上になると、前記DCリンク部の目標電圧としてあらかじめ設定された初期値を用いてパワーコンディショナを起動し、その後は、前記コンバータ部の入力電圧が前記動作開始入力電圧未満となっても最小目標電圧を得るために必要な電圧値以上の入力電圧が得られていれば、前記最小目標電圧値から最大目標電圧値の範囲内において、前記コンバータ部の入力電圧値に応じて前記DCリンク部の目標電圧値を設定する
ことを特徴とするパワーコンディショナ。
A converter unit for converting a DC voltage output from the power generation unit into a predetermined voltage;
In a power conditioner including an inverter unit that converts a DC voltage output from the converter unit into an AC voltage and supplies the AC voltage to the system,
The operation start input voltage of the inverter is set within the output voltage range of the power generation unit,
The control unit sets a minimum target voltage value of the DC link unit of the inverter unit based on a system voltage obtained by measurement, and sets an allowable voltage value set based on a withstand voltage value of the DC link unit to the DC link. Set as the maximum target voltage value of the
When the input voltage of the converter unit becomes equal to or higher than the operation start input voltage, the power conditioner is started using an initial value set in advance as a target voltage of the DC link unit, and thereafter, the input voltage of the converter unit is If an input voltage equal to or higher than a voltage value necessary for obtaining a minimum target voltage is obtained even if the input voltage is less than the operation start input voltage , the converter unit within the range of the minimum target voltage value to the maximum target voltage value The target voltage value of the DC link unit is set according to the input voltage value of the power conditioner.
前記DCリンク部の目標電圧値が、前記コンバータ部の入力電圧値に比例して設定されることを特徴とする請求項1に記載のパワーコンディショナ。   The power conditioner according to claim 1, wherein a target voltage value of the DC link unit is set in proportion to an input voltage value of the converter unit. 前記DCリンク部の目標電圧値の時間当たりの変化量が所定値以下に制限されていることを特徴とする請求項2に記載のパワーコンディショナ。   The power conditioner according to claim 2, wherein the amount of change per hour of the target voltage value of the DC link unit is limited to a predetermined value or less. 前記最小目標電圧値は、系統への供給が許容される電圧の最大値よりも低くなることが許容されていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のパワーコンディショナ。   The power conditioner according to any one of claims 1 to 3, wherein the minimum target voltage value is allowed to be lower than a maximum value of a voltage allowed to be supplied to the system. 前記DCリンク部の目標電圧としてあらかじめ設定される初期値が、系統過電圧判定値の最大値に所定のマージンを加算した値とされていることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のパワーコンディショナ。5. The initial value preset as the target voltage of the DC link unit is a value obtained by adding a predetermined margin to the maximum value of the system overvoltage determination value. 6. Power conditioner.
JP2009248801A 2009-10-29 2009-10-29 Inverter Expired - Fee Related JP5568954B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009248801A JP5568954B2 (en) 2009-10-29 2009-10-29 Inverter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009248801A JP5568954B2 (en) 2009-10-29 2009-10-29 Inverter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011097727A JP2011097727A (en) 2011-05-12
JP5568954B2 true JP5568954B2 (en) 2014-08-13

Family

ID=44114041

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009248801A Expired - Fee Related JP5568954B2 (en) 2009-10-29 2009-10-29 Inverter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5568954B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102422061B (en) 2009-03-16 2016-04-06 乌尔可公司 Adjustable mechanical sealing element
KR20130044783A (en) * 2011-10-24 2013-05-03 엘지이노텍 주식회사 Grid connected device, grid connected system and method thereof
JP6102364B2 (en) * 2013-03-13 2017-03-29 三浦工業株式会社 Grid connection system for fuel cells
JP2015192549A (en) * 2014-03-28 2015-11-02 パナソニックIpマネジメント株式会社 Electric power conversion system and electric power conversion method
JP2018139167A (en) * 2017-02-24 2018-09-06 株式会社日本製鋼所 Output conversion device, power supply device, and control method
US10916957B2 (en) 2017-08-14 2021-02-09 Nissan Motor Co., Ltd. Power control system

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3354369B2 (en) * 1995-11-29 2002-12-09 三洋電機株式会社 Grid-connected power supply
JP2002270876A (en) * 2001-03-14 2002-09-20 Nissin Electric Co Ltd Solarlight power generator
JP2004187383A (en) * 2002-12-02 2004-07-02 Toshiba Corp System interconnected inverter device
FR2867915B1 (en) * 2004-03-22 2006-04-21 Schneider Electric Ind Sas DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING A CONVERTER AND CONVERTER AND ELECTRICAL INSTALLATION COMPRISING SUCH A DEVICE
SG122964A1 (en) * 2004-11-22 2006-06-29 Inventio Ag Integrity testsing of isolation means in an uninterruptible power supply

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011097727A (en) 2011-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10404071B2 (en) Power system for multiple power sources
US7880334B2 (en) Power supply control for power generator
JP5344759B2 (en) Power distribution system
US9413271B2 (en) Power conversion system with a DC to DC boost converter
JP5568954B2 (en) Inverter
JP5940946B2 (en) Power conditioner and control method thereof
KR100902507B1 (en) Power conditioner and managing method thereof
JP2011050191A (en) Power generation system
KR20080095087A (en) Power conditioner and managing method thereof
JP5573154B2 (en) Power conditioner and power generation system equipped with the same
JP6208660B2 (en) Solid oxide fuel cell system
JP2015156769A (en) Power Conditioner
WO2013121442A2 (en) A method and system for controlling a motor / multi-motor system
JP4046700B2 (en) Grid-connected inverter device
JP2011097724A (en) Power conditioner
JP5521439B2 (en) Power generation system
EP3316467A2 (en) Power system for multiple power sources
JP2007155188A (en) Heat pump type heat source device using solid oxide fuel cell as power source to carry out driving, and its operating method
JPH08179841A (en) Photovoltaic power generation device
JP6423497B1 (en) Power control system and power control method
KR20100034607A (en) Hybrid power-supplying apparatus
KR101771396B1 (en) Method and apparatus for controlling efficiency equalization and output voltage of parallel power conversion unit
JPH08265982A (en) Solar power generator
JP2011139579A (en) Power conditioner and power generation system equipped with the same
JP2010148164A (en) Power supply apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20110411

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120913

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20131007

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20131029

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131224

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140527

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140609

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5568954

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees