JP5661075B2 - Charge / discharge device - Google Patents
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Description
本発明は、電力系統と蓄電装置の間で双方向の電力変換を行う充放電装置に関する。 The present invention relates to a charge / discharge device that performs bidirectional power conversion between a power system and a power storage device.
近年普及が進んでいる電気自動車(EV:Electric Vehicle)やプラグインハイブリットカー(PHEV:Plug-in Hybrid Electric Vehicle)は、搭載しているバッテリー(蓄電装置)を家庭等の商用電源から充電する。また、EVやPHEVを利用した技術として、商用電源が停電となるなどの非常時には蓄電装置を放電させて負荷(家庭内の機器)に電力を供給する技術が検討されている(例えば特許文献1)。 2. Description of the Related Art Electric vehicles (EV) and plug-in hybrid electric vehicles (PHEV), which have been spreading in recent years, charge a battery (power storage device) mounted from a commercial power source such as a home. In addition, as a technique using EV or PHEV, a technique for discharging power storage devices and supplying power to a load (home appliance) in an emergency such as a commercial power supply being interrupted is being studied (for example, Patent Document 1). ).
また、太陽光発電システムを導入する家庭も増加してきており、特許文献2には、商用電源から供給された電力および太陽光発電により得られた電力で蓄電装置を充電する動作と蓄電装置から放電される直流電力を交流電力に変換して負荷へ供給する動作が可能な電力変換装置が記載されている。特許文献3には、太陽電池に対する最大電力追従制御を行いながら、太陽光発電による給電系と商用電源間の並列運転と太陽光発電による蓄電装置の充電とを同時に行うことが可能な太陽光発電システムが記載されている。
In addition, the number of households that introduce solar power generation systems is increasing, and
今後、EVやPHEVの普及が益々進み、車種が増加していくと考えられるが、車両に搭載される蓄電装置の仕様は必ずしも統一されないと予測される。特にメーカが異なる場合には、搭載される蓄電装置の電気的な仕様(電圧、容量など)も異なる可能性が高い。そのため、車両を買い換えた場合、新たに購入した車両の蓄電装置とそれまで所有していた車両の蓄電装置の仕様が異なり、充電装置も新たに購入しなければならない可能性がある。利用者の立場で考えると、車両の買い換え時に専用の充電装置を都度購入して車庫等に設置するのは、コスト面での負担が大きい。また、充電装置の撤去作業や設置作業は危険を伴うため、専門の作業員に依頼する必要があり煩雑である。同一メーカの車両に買い換える場合にはそれまで使用していた充電装置を継続して使用できる可能性もあるが、充電装置を継続して使用することを前提に車両を買い換える場合には購入する車両の選択範囲が限定されてしまう。 In the future, EVs and PHEVs will become more widespread and the number of vehicle types will increase, but it is predicted that the specifications of power storage devices mounted on vehicles will not necessarily be unified. In particular, when manufacturers are different, there is a high possibility that the electrical specifications (voltage, capacity, etc.) of the power storage devices to be mounted are also different. Therefore, when a new vehicle is purchased, the specifications of the newly purchased power storage device of the vehicle and the power storage device of the previously owned vehicle are different, and the charging device may have to be newly purchased. From the user's point of view, it is costly to purchase a dedicated charging device each time a vehicle is replaced and install it in a garage or the like. Moreover, since the removal work and installation work of a charging device involve a danger, it is necessary to request a specialized worker and is complicated. When replacing with a vehicle of the same manufacturer, there is a possibility that the charging device that has been used until then can be used continuously, but when purchasing a vehicle on the assumption that the charging device will continue to be used, the vehicle to be purchased The selection range is limited.
このような理由から、複数種類の蓄電装置に対応可能な充電装置が必要と考えられるが、EVやPHEVに搭載された蓄電装置の充電装置は絶縁型DC/DCコンバータで入力側(交流側)と出力側(直流側)を絶縁する必要がある。そのため、複数種類の蓄電装置(幅広い範囲の電圧)に対応可能な充電装置を実現する場合、充電対象とする蓄電装置の電圧の範囲に応じた絶縁トランスが必要となり、装置が大型化するという問題がある。 For this reason, it is considered necessary to have a charging device that can handle a plurality of types of power storage devices, but the charging device for power storage devices mounted on EVs or PHEVs is an isolated DC / DC converter on the input side (AC side). And the output side (DC side) must be insulated. Therefore, when realizing a charging device that can handle a plurality of types of power storage devices (a wide range of voltages), an insulation transformer corresponding to the voltage range of the power storage device to be charged is required, which increases the size of the device. There is.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、装置の小型化と幅広い範囲の電圧への対応を両立可能な充放電装置を得ることを目的とする。 This invention is made | formed in view of the above, Comprising: It aims at obtaining the charging / discharging apparatus which can be compatible with the size reduction of an apparatus and the response | compatibility to a wide range of voltage.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、系統電源と蓄電装置の間で双方向の電力変換を行う充放電装置であって、前記系統電源から入力された交流電力を直流電力に変換する動作、および前記蓄電装置側から入力された直流電力を交流電力に変換する動作を実行可能な第1の電力変換部と、絶縁トランスを備え、前記第1の電力変換部からの入力電圧または前記蓄電装置側からの入力電圧を一定の変換比率で変換する第2の電力変換部と、前記第2の電力変換部からの入力電圧または前記蓄電装置からの入力電圧を前記蓄電装置の両端電圧に基づく変換比率で変換する第3の電力変換部と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention is a charging / discharging device that performs bidirectional power conversion between a system power source and a power storage device, and that receives AC power input from the system power source. A first power conversion unit capable of performing an operation of converting to DC power and an operation of converting DC power input from the power storage device side to AC power; and an insulation transformer; and from the first power conversion unit A second power conversion unit that converts the input voltage from the power storage device side or the input voltage from the power storage device side at a constant conversion ratio, and the input voltage from the second power conversion unit or the input voltage from the power storage device to the power storage And a third power converter that converts at a conversion ratio based on the voltage across the device.
本発明によれば、絶縁トランスが大型化するのを回避して装置の小型化を図るとともに、電気的な仕様が異なる複数種類の蓄電装置を対象とした充放電動作を実現できる、という効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to reduce the size of the device by avoiding an increase in size of the insulating transformer, and to realize a charge / discharge operation for a plurality of types of power storage devices having different electrical specifications. Play.
以下に、本発明にかかる充放電装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of a charge / discharge device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態1.
図1は、本発明にかかる充放電装置の実施の形態1の構成例を示す回路ブロック図である。本実施の形態の充放電装置は、主要な構成要素として、系統連系する系統連系インバータ2、絶縁型DC/DCコンバータ3および昇降圧DC/DCコンバータ4を備えている。この充放電装置は、系統電源1から供給される交流電力を直流電圧に変換して蓄電池5を充電する充電動作と、系統電源1の停電時などにおいて、蓄電池5から放電される直流電力を交流電力に変換して図示を省略した宅内負荷等へ供給する放電動作とを行う。蓄電池5はEVやPHEVに搭載された蓄電装置であり、本実施の形態の充放電装置は、電圧がそれぞれ異なる複数種類の蓄電装置を対象として、充電動作および放電動作が可能となっている。系統連系インバータ2、絶縁型DC/DCコンバータ3および昇降圧DC/DCコンバータ4は、制御部10から出力され、駆動部11a〜11dを介して入力される駆動信号に従いスイッチング素子を駆動して電力変換を行う。
Embodiment 1 FIG.
1 is a circuit block diagram showing a configuration example of a first embodiment of a charge / discharge device according to the present invention. The charging / discharging device of the present embodiment includes a
系統連系インバータ2は、第1の電力変換部であり、駆動部11dからの駆動信号に従って動作し、系統電源1から絶縁型DC/DCコンバータ3に向かって電力を潮流させる処理や絶縁型DC/DCコンバータ3から系統電源1側へ電力を潮流させる処理を実行する。
The
絶縁型DC/DCコンバータ3は、第2の電力変換部であり、単相インバータ21および22と絶縁トランス6とから構成されている。単相インバータ21は駆動部11cからの駆動信号に従って動作し、単相インバータ22は駆動部11bからの駆動信号に従って動作する。この絶縁型DC/DCコンバータ3は、単相インバータ21および22を設けることで、双方向性を具備でき、電力の潮流が単相インバータ21→絶縁トランス6→単相インバータ22の蓄電池5の充電方向と、単相インバータ22→絶縁トランス6→単相インバータ21の蓄電池5の放電方向とを制御できる。また、単相インバータ21および22にて双方向コンバータを構成しているので、双方向の電力潮流で昇圧・降圧の何れも実現できる。換言すると、コンデンサ7の両端電圧V1とコンデンサ8の両端電圧V2に対し、蓄電池5の充電方向にV1>V2(降圧)、V1<V2(昇圧)の何れも制御でき、かつ、放電方向にV1>V2(昇圧)、V1<V2(降圧)の何れも制御可能な4象限動作が可能であることを意味する。
The insulation type DC /
昇降圧DC/DCコンバータ4は、第3の電力変換部であり、駆動部11aからの駆動信号に従って動作し、蓄電池5への充電時には降圧コンバータとして、放電時には昇圧コンバータとして動作する。すなわち、充電時に降圧チョッパ、放電時に昇圧チョッパとなる回路を対に構成したものである。
The step-up / step-down DC /
本実施の形態の充放電装置においては、電圧を昇圧、降圧可能なDC/DCコンバータを2つ設ける点が重要である。すなわち、絶縁型DC/DCコンバータ3および昇降圧DC/DCコンバータ4を備えることを特徴とする。絶縁型DC/DCコンバータ3は、絶縁トランス6が理想トランスであれば昇圧・降圧を自由自在に実現できる。しかし、トランスは流れる電流や昇圧・降圧比率などで磁束密度が決まり、所定値以上の電流や昇降圧比率であれば、磁気飽和の可能性がある。従って、電流範囲や昇圧・降圧比率の範囲を幅広く対応する場合、トランスが飽和しないように大型に設計する必要がある。そこで、本実施の形態の充放電装置においては、昇降圧DC/DCコンバータ4で電圧を昇圧または降圧して所望の電圧に変換するようにして、絶縁型DC/DCコンバータ3では、昇圧・降圧の変換比率を一定(1に近い値)とする。これにより、絶縁トランス6が必要以上に大型化するのを回避し、装置の小型化を実現できる。
In the charging / discharging device of the present embodiment, it is important to provide two DC / DC converters that can step up and down the voltage. In other words, an insulation type DC /
蓄電池5は、一般的にリチウムイオン電池が用いられるが、電池セル1個当たり3〜4V程度のため、直列接続され、高圧化されて使用されている。例えば、3.7V/セルの電池セルのものを96直列接続すると、電池電圧は355.2Vとなる。電池電圧はメーカに応じて蓄電量や寿命、温度管理などの設計仕様が異なるため、電池セル数が変化する。1セルあたりの電池電圧もメーカごとに異なるため、蓄電池両端に発生する電池電圧は低いもので200V前後、高いものでは400V超となることもあり、この直流電圧の変動範囲が倍半分異なる電池に対応することが求められる。 The storage battery 5 is generally a lithium ion battery, but is about 3 to 4 V per battery cell. For example, if battery cells of 3.7V / cell are connected in series, the battery voltage will be 355.2V. Since the battery voltage has different design specifications such as the amount of stored electricity, life, and temperature management depending on the manufacturer, the number of battery cells changes. Since the battery voltage per cell varies from manufacturer to manufacturer, the battery voltage generated at both ends of the storage battery can be low, around 200V, and high can exceed 400V. It is required to respond.
絶縁型DC/DCコンバータ3および昇降圧DC/DCコンバータ4が等倍の昇圧比率で蓄電池5から3kWの電力を放電する場合、蓄電池5が電池電圧200Vとすると15Aの電流が必要となり、電池電圧400Vとすると、7.5Aの電流が必要となる。磁束密度は電流に比例する為、電池電圧が倍半分変化すれば、絶縁トランスに励磁される磁束密度も倍半分変化し、トランス外形が大きく変化する。
When the isolated DC /
接続される蓄電池5が一意に決まらない場合、例えば、電気自動車のように、車種や車両メーカに応じて電池セル数に差がある場合、公共性の高い充電器であれば、電池電圧の変動範囲の幅に応じてトランスを大型化して対応しても大きな問題にはならないと考えられる。しかし、一般家庭に設置する場合、電気自動車は1台もしくは数台のみの所有にもかかわらず、世の中全ての仕様を網羅する充放電器を設置することは考えにくい。さらに大型・重量化し、コストも高いものより、車種専用のものを求めることも想定されるが、車両を買い換えた場合に再購入することはユーザーの不便性を高めるだけでなく、地球環境にも良くない。このような理由から、本実施の形態では、電圧を昇圧、降圧可能なDC/DCコンバータを2つ設け、絶縁型DC/DCコンバータ3は、電力伝送を最大化し、かつ、絶縁トランス6を小型化するように、昇圧した電圧を伝送するように構成としている。これにより、装置の大型化・重量化を回避しつつ様々な仕様の蓄電池5を対象とした充放電が可能となる。
When the storage battery 5 to be connected is not uniquely determined, for example, when there is a difference in the number of battery cells depending on the vehicle type or vehicle manufacturer, such as an electric vehicle, the battery voltage varies if the charger is highly public. Even if the transformer is increased in size according to the width of the range, it will not be a big problem. However, when installing in a general household, it is difficult to install a charger / discharger that covers all the specifications of the world despite having only one or several electric vehicles. Although it is also expected that the size and weight will be higher and the cost will be higher than the one that is dedicated to the vehicle type, repurchasing when replacing the vehicle not only increases the inconvenience for the user but also contributes to the global environment Not good. For this reason, in this embodiment, two DC / DC converters capable of boosting and lowering the voltage are provided, and the isolated DC /
系統連系インバータ2は、系統電源1より電力を取り込む、もしくは、出力する動作を行う。系統電源1が200Vの場合、系統連系インバータ2の直流電圧、または平滑用のコンデンサ7の両端電圧は、200V×√2より高くないと制御性が悪く、電力潮流を制御できなくなる。そこで、この直流電圧は350〜400V程度にすることが望ましい。従って、絶縁型DC/DCコンバータ3の系統電源1側の直流電圧は、系統連系インバータ2で設計されてしまう。また、充放電ともに最大の電力伝送を実施するならば、昇圧比率=1が最も絶縁トランス6を小型化し、かつ、充電時と放電時の電力伝送量を最大化できる。
The
従って、昇降圧DC/DCコンバータ4では、充電時は降圧、放電時は昇圧を実行すればよい。昇降圧DC/DCコンバータ4における変換比(降圧比および昇圧比)は接続されている蓄電池5の仕様および絶縁型DC/DCコンバータ3における変換比率に応じて変更する。蓄電池5がBMC(Battery Management Controller)を備え、制御部10と蓄電池5が通信可能な場合、制御部10は、BMCと通信して蓄電池5の仕様を把握し、仕様に応じた降圧比または昇圧比となるよう昇降圧DC/DCコンバータ4を制御する。制御部10と蓄電池5が通信不可能な場合、例えば、蓄電池5が接続され、動作指定(蓄電池5充電するのかそれとも放電させるのか)の操作が利用者によって行われる際に、蓄電池5の仕様(降圧比および昇圧比を決定するための情報、例えば両端電圧)を利用者に問い合わせて入力させることにより、仕様を把握する。その他の方法で蓄電池5の仕様を把握して変換比を決定するようにしてもよい。絶縁型DC/DCコンバータ3における変換比率を予め設定しておくことで、蓄電池5の充電時に絶縁型DC/DCコンバータ3から出力される電圧、および蓄電池5の放電時に絶縁型DC/DCコンバータ3へ入力させるべき電圧も一意に決定するため、制御部10は、蓄電池5の充電時は絶縁型DC/DCコンバータ3からの入力電圧を蓄電池5の両端電圧まで降圧して出力し、蓄電池5の放電時には蓄電池5からの入力電圧を絶縁型DC/DCコンバータ3へ入力させるべき電圧まで昇圧して出力するよう、昇降圧DC/DCコンバータ4を制御できるようになる。
Therefore, the step-up / step-down DC /
なお、蓄電池5の両端電圧が400V超の場合、コンデンサ7の両端電圧を蓄電池5の両端電圧以上に制御すれば、絶縁トランス6を通過する電流は小さくなるだけであり、トランスの磁束飽和は発生しなくなり、最大と想定していた電力伝送量以上を伝送することができる。ただし、トランスの耐圧以下であることは言うまでも無い。
When the voltage across the storage battery 5 exceeds 400 V, if the voltage across the capacitor 7 is controlled to be equal to or higher than the voltage across the storage battery 5, only the current passing through the insulating
また、図1では、絶縁型DC/DCコンバータ3を単相インバータ21および22の2台で実現する構成について記載しているが、図2に示すように、三相インバータ21aおよび22aの2台で構成するようにしても構わない。図2では、図1の駆動部11bおよび11cを三相インバータ21aおよび22aの駆動信号を生成する駆動部11eおよび11fに置き換えている。三相インバータ2台で絶縁型DC/DCコンバータ3を構成する場合、絶縁トランス6bはY−Y結線もしくはY−Δ結線、Δ−Δ結線で構成する。また、図示は省略するが、絶縁型DC/DCコンバータ3を片方は単相インバータ、もう一方は三相インバータで構成しても良い。この場合、絶縁トランスはスコット結線を用いることで実現できる。いずれの場合でも、伝送電力を最大限化できる絶縁トランスの最小形状となるよう電圧変換は1:1の昇圧比率1倍で構成する。これにより、充電も放電も同じ電力を同サイズの絶縁トランスで確保できる。なお、電圧変換の比は1:1でなくてもよい。
1 shows a configuration in which the isolated DC /
図1および図2では、絶縁型DC/DCコンバータ3が絶縁トランスを介して絶縁しているため、単相インバータ21および22、もしくは三相インバータ21aおよび22aは基準電位が異なり、同一の制御部10からの動作信号(所謂PWMなどのゲート信号)も絶縁が必要になる。図1および図2は、駆動部(駆動部11b,11c,11e,11f)を備えており、これらで動作信号を絶縁する。これ以外の方法で動作信号の絶縁を実現したとしても本実施の形態と同等効果をもたらすことはいうまでも無く、本効果を損なわない構成であれば実現手段は問わない。
In FIG. 1 and FIG. 2, since the isolated DC /
また、SiCなどのワイドバンドギャップ半導体を使用して高周波化することで絶縁トランス6は更に小型化でき、軽量化を実現できる。小型化により、例えば、蓄電池5が電気自動車に搭載されている場合、駐車場に小型の充放電装置を設置でき、住居のインテリア性が損なわれてしまうのを防止できる。駐車場に設置できれば、絶縁した電力線の引回し距離が短くなり、地絡する確率を低減でき、信頼性も向上できる。
Further, by using a wide band gap semiconductor such as SiC to increase the frequency, the insulating
図3に示すように絶縁トランス6を交流側で設ける方式でも構わない。この場合、絶縁トランス6は電源周波数となり、大型化するため、図1や図2に示したような、絶縁型DC/DCコンバータ3にて絶縁を構成した方がシリコンリッチとなり、軽量化の点では有利となる。しかし、図3の構成とした場合は半導体素子が少なく、動作信頼性は向上できる。さらに同一電位になるため、動作信号の絶縁のための部品を削減でき、絶縁による信号伝達の遅れやバラツキも低減できる。これにより制御性が向上し、動作周波数(キャリア周波数)を向上できる。
As shown in FIG. 3, the
系統電源1と接続する系統連系インバータ2は、図1〜図3の構成では、単相インバータ(4素子構成)としているが、6素子構成の三相インバータとしても構わない(図示は省略する)。単相インバータの場合、単相二線出力となるが、三相インバータであれば、単相三線出力もでき、三相電源にも応用可能である。また、単相インバータ構成に直列接続したコンデンサを並列接続する回路構成としても構わない。この構成であれば単相三線出力を実現できる。
The grid-connected
このように、本実施の形態の充放電装置は、系統電源1側から蓄電池5側への方向(順方向)に電力を潮流させる機能と逆方向に潮流させる機能を有する系統連系インバータ2と、電圧変換比を固定(例えば1:1)として、順方向および逆方向の電圧変換を行う絶縁型DC/DCコンバータ3と、順方向は降圧し、逆方向は昇圧する昇降圧DC/DCコンバータ4を備え、昇降圧DC/DCコンバータ4は、接続されている蓄電池5の仕様に応じた変換比で電力を降圧または昇圧することとした。これにより、絶縁型DC/DCコンバータ3が大型化するのを回避しつつ、電気的な仕様が異なる複数種類の蓄電池5を対象とした充放電が可能となる。この結果、電気自動車やプラグインハイブリットカーを買い換える際の充電装置(充放電装置)の新規購入を回避して費用を低く抑えることができる。加えて、複数種類の蓄電池5に対応可能な充放電装置の設置スペースの狭小化を実現できる。蓄電池5から出力された電力を宅内負荷への供給電力に変換することが可能なため、系統電源1が停電した場合には、蓄電池5を利用して宅内の機器を使用できる。
Thus, the charging / discharging device of the present embodiment includes a
実施の形態2.
図4は、実施の形態2の充放電装置の構成例を示す回路ブロック図である。図4に示した充放電装置は、図1に示した充放電装置の制御部10を、昇降圧DC/DCコンバータ4および絶縁型DC/DCコンバータ3の2次側を制御する2次側コンバータ制御部12と、系統連系インバータ2を制御するインバータ制御部13と、絶縁型DC/DCコンバータ3の1次側を制御する1次側コンバータ制御部14と、インバータ制御部13と1次側コンバータ制御部14および2次側コンバータ制御部12とを絶縁する絶縁信号伝達部15とに置き換えたものである。
FIG. 4 is a circuit block diagram illustrating a configuration example of the charge / discharge device according to the second embodiment. 4 is a secondary-side converter that controls the secondary side of the step-up / step-down DC /
本実施の形態では、昇降圧DC/DCコンバータ4および絶縁型DC/DCコンバータ3の2次側コンバータ(単相インバータ22)、2次側コンバータ制御部12などにより構成されたブロックを絶縁2次コンバータ31と呼び、絶縁型DC/DCコンバータ3の1次側コンバータ(単相インバータ21)、1次側コンバータ制御部14などにより構成されたブロックを絶縁1次コンバータ32と呼ぶ。系統連系インバータ2、インバータ制御部13などにより構成されたブロックを連系インバータ33と呼ぶ。
In the present embodiment, the block constituted by the step-up / step-down DC /
本実施の形態の絶縁2次コンバータ31は、これ単独で太陽光発電用パワーコンディショナーとして適用可能な電力変換装置であり、太陽光発電用パワーコンディショナーとして使用するか、絶縁2次コンバータ31として使用するかは、2次側コンバータ制御部12のソフトウェアのみで改造対応できる。
Insulated
絶縁1次コンバータ32と連系インバータ33は、制御回路部および半導体の回路構成だけ比較するとほぼ同じ構成となる。
The isolated
このように分離することで同じ回路構成形態のものができ、回路の標準化やソフトウェアの変更だけで流用ができる。よって、大幅にコストを低減できる。また、太陽光発電用パワーコンディショナーとも回路流用が実現でき、さらに数量増加によるコスト低減を実現できる。 By separating in this way, the same circuit configuration form can be obtained, and diversion can be made only by standardization of the circuit or change of software. Therefore, the cost can be greatly reduced. In addition, circuit diversion can be realized with a power conditioner for photovoltaic power generation, and further cost reduction can be realized by increasing the quantity.
1次側コンバータ制御部14は、マイコンなどのCPUを使用せず、ゲートアレイなどで回路を構成してもよい。マイコンなどを使用せずにH/Wで構成することにより、絶縁2次コンバータ31と絶縁1次コンバータ32による、絶縁型DC/DCコンバータ3を含む変換装置として実現でき、特に、PWM信号の位相関係で昇圧・降圧や充電・放電を制御する場合に制御遅れが発生せず、電圧制御性や電流制御性が向上する。
The primary side
特に1次側コンバータ制御部14と2次側コンバータ制御部12とは、一方(図4では2次側コンバータ制御部12)がマスターとなれば良いので、ゲートアレイなどで構成し易い機能分離と言える。
In particular, since the primary side
系統連系インバータ2と絶縁型DC/DCコンバータ3とは連動して動作する必要がある為、互いの制御部とも連動する必要がある。そのため、インバータ制御部13はソフトウェアで実現する構成の方が望ましい。
Since the
以上のように、本実施の形態の充放電装置は、太陽光発電用パワーコンディショナーとして使用可能な回路を使用して、絶縁型DC/DCコンバータ3の2次側のインバータ(単相インバータ22)と昇降圧DC/DCインバータ4を含んだ絶縁2次コンバータ31を構成することとした。これにより、回路の標準化や回路の流用が可能となり、量産効果によるコスト削減を実現できる。
As described above, the charging / discharging device of the present embodiment uses a circuit that can be used as a power conditioner for photovoltaic power generation, and uses the secondary-side inverter (single-phase inverter 22) of the insulated DC /
以上のように、本発明は、電気自動車等に搭載されたバッテリーを対象として充放電を行う充放電装置に適している。 As described above, the present invention is suitable for a charge / discharge device that charges and discharges a battery mounted on an electric vehicle or the like.
1 系統電源、2 系統連系インバータ、3 絶縁型DC/DCコンバータ、4 昇降圧DC/DCコンバータ、5 蓄電池、6 絶縁トランス、7,8 コンデンサ、10 制御部、11a,11b,11c,11d,11e,11f 駆動部、12 2次側コンバータ制御部、13 インバータ制御部、14 1次側コンバータ制御部、15 絶縁信号伝達部、21,22 単相インバータ、21a,22a 三相インバータ、31 絶縁2次コンバータ、32 絶縁1次コンバータ、33 連系インバータ。
1 system power supply, 2 system interconnection inverter, 3 insulation type DC / DC converter, 4 buck-boost DC / DC converter, 5 storage battery, 6 insulation transformer, 7, 8 capacitor, 10 control unit, 11a, 11b, 11c, 11d, 11e, 11f Drive unit, 12 Secondary side converter control unit, 13 Inverter control unit, 14 Primary side converter control unit, 15 Insulation signal transmission unit, 21, 22 Single phase inverter, 21a, 22a Three phase inverter, 31
Claims (6)
前記系統電源から入力された交流電力を直流電力に変換する動作、および前記蓄電装置側から入力された直流電力を交流電力に変換する動作を実行可能な第1の電力変換部と、
絶縁トランスを備え、前記第1の電力変換部からの入力電圧または前記蓄電装置側からの入力電圧を一定の変換比率で変換する第2の電力変換部と、
前記第2の電力変換部からの入力電圧および前記蓄電装置からの入力電圧を前記蓄電装置の両端電圧に基づく変換比率で変換する第3の電力変換部と、
を備えることを特徴とする充放電装置。 A charge / discharge device that performs bidirectional power conversion between a system power supply and a power storage device,
A first power conversion unit capable of performing an operation of converting AC power input from the system power source into DC power and an operation of converting DC power input from the power storage device side into AC power;
A second power conversion unit that includes an insulation transformer and converts the input voltage from the first power conversion unit or the input voltage from the power storage device side at a constant conversion ratio;
A third power converter for converting the conversion ratio based on the input voltage and the input voltage from the power storage device from the second power conversion unit to the voltage across said energy storage device,
A charge / discharge device comprising:
前記第3の電力変換部は、前記蓄電装置を充電する際は前記第2の電力変換部における変換比率および前記蓄電装置の両端電圧に基づいた変換比率で入力電圧を降圧し、前記蓄電装置が放電する際には前記第2の電力変換部における変換比率および前記蓄電装置の両端電圧に基づいた変換比率で入力電圧を昇圧する、
ことを特徴とする請求項1に記載の充放電装置。 The second power conversion unit converts the input voltage into a voltage insulated at a constant conversion ratio when the power storage device is charged and when the power storage device is discharged,
When the third power conversion unit charges the power storage device, the third power conversion unit steps down the input voltage at a conversion ratio based on the conversion ratio in the second power conversion unit and the voltage across the power storage device, and the power storage device When discharging, the input voltage is boosted at a conversion ratio based on the conversion ratio in the second power conversion unit and the voltage across the power storage device,
The charging / discharging device according to claim 1.
前記第3の電力変換部は、前記複数種類の蓄電装置の中の一つを選択的に接続可能な構成であることを特徴とする請求項1または2に記載の充放電装置。 Charge and discharge operations for multiple types of power storage devices with different voltage at both ends,
3. The charge / discharge device according to claim 1, wherein the third power conversion unit is configured to selectively connect one of the plurality of types of power storage devices.
前記第3の電力変換部と、前記第2の電力変換部内の前記第3の電力変換部側に配置されたインバータとを太陽光発電用のパワーコンディショナーと共通の回路で実現したことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の充放電装置。 The second power conversion unit has a configuration in which two inverters are connected via the insulation transformer,
The third power conversion unit and the inverter arranged on the third power conversion unit side in the second power conversion unit are realized by a circuit common with a power conditioner for photovoltaic power generation. The charge / discharge device according to any one of claims 1 to 4.
前記系統電源側から入力された交流電力を直流電力に変換する動作、および前記蓄電装置側から入力された直流電力を交流電力に変換する動作を実行可能な第1の電力変換部と、
前記第1の電力変換部からの入力電圧および前記蓄電装置からの入力電圧を前記蓄電装置の両端電圧に基づく変換比率で変換する第2の電力変換部と、
前記系統電源と前記第1の電力変換部との間に設けられた絶縁トランスと、
を備えることを特徴とする充放電装置。 A charge / discharge device that performs bidirectional power conversion between a system power supply and a power storage device,
A first power conversion unit capable of performing an operation of converting AC power input from the system power supply side into DC power, and an operation of converting DC power input from the power storage device side into AC power;
A second power converter for converting the conversion ratio based on the input voltage from the input voltage and the power storage device from the first power conversion unit to the voltage across said energy storage device,
An insulating transformer provided between the system power supply and the first power converter;
A charge / discharge device comprising:
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