特許 7334799 電力変換システムの制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-21

(45)【発行日】2023-08-29

(54)【発明の名称】電力変換システムの制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20230822BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 Z

H02M7/48 L

H02M7/48 R

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021563484

(86)(22)【出願日】2019-12-10

(86)【国際出願番号】 JP2019048236

(87)【国際公開番号】W WO2021117124

(87)【国際公開日】2021-06-17

【審査請求日】2022-02-09

(73)【特許権者】

【識別番号】501137636

【氏名又は名称】東芝三菱電機産業システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003199

【氏名又は名称】弁理士法人高田・高橋国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】深澤 一誠

(72)【発明者】

【氏名】木下 雅博

【審査官】白井 孝治

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／０４７４１５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１１－２１７４２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／０４３１９７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０７－０７９５７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０３７２９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ７／００～ ７／９８

Ｈ０２Ｍ ３／００～ ３／４４

Ｈ０２Ｊ ３／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流電源と交流電源との間に接続された電力変換器の環境において現時点が夜間であるか否かを判定する判定部と、
前記判定部により現時点が夜間であると判定されている場合は、前記交流電源または直流電源と前記電力変換器との間に設けられたスイッチを閉じた状態に維持し、前記電力変換器を運転させることで前記電力変換器での電力の消費を維持する制御部と、
を備え、
前記電力変換器は、交流側にフィルタコンデンサを有し、夜間は前記フィルタコンデンサが前記交流電源側に流出する無効電力を打ち消すよう、無効電力を出力する電力変換システムの制御装置。

【請求項2】

直流電源と交流電源との間に接続された電力変換器の環境において現時点が夜間であるか否かを判定する判定部と、
前記判定部により現時点が夜間であると判定されている場合は、前記交流電源または直流電源と前記電力変換器との間に設けられたスイッチを閉じた状態に維持し、前記電力変換器を運転させることで前記電力変換器での電力の消費を維持する制御部と、
を備え、
前記電力変換器は、交流側でトランスを介して前記交流電源と接続され、夜間は前記トランスが前記交流電源側に流出する無効電力を打ち消すよう、無効電力を出力する電力変換システムの制御装置。

【請求項3】

前記制御部は、温度を認識する手段を有し、温度が低い場合のみ、夜間に前記電力変換器との間のスイッチを閉じる請求項１または請求項２に記載の電力変換システムの制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、電力変換システムの制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、電力変換システムを開示する。当該電力変換システムによれば、突入電流を抑えながら、系統と連系し得る。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】日本特開平９－２８０４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の電力変換システムにおいて、夜間において、太陽光発電設備が発電しない間、電力変換器は、運転を停止する。このため、電力変換器の主回路は、太陽光発電設備と交流電源とから切り離される。この状態において、電力変換器の筐体の内部の温度が下がることを抑制するため、スペースヒータにより加熱する必要がある。

【0005】

この発明は、上述の課題を解決するためになされた。この発明の目的は、スペースヒータを別途設けることなく、筐体の内部の温度が下がることを抑制できる電力変換システムの制御装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この発明に係る電力変換システムの制御装置は、直流電源と交流電源との間に接続された電力変換器の環境において現時点が夜間であるか否かを判定する判定部と、前記判定部により現時点が夜間であると判定されている場合は、前記交流電源または直流電源と前記電力変換器との間に設けられたスイッチを閉じた状態に維持し、前記電力変換器を運転させることで前記電力変換器での電力の消費を維持する制御部と、を備え、前記電力変換器は、交流側にフィルタコンデンサを有し、夜間は前記フィルタコンデンサが前記交流電源側に流出する無効電力を打ち消すよう、無効電力を出力する。

【0007】

この発明に係る電力変換システムの制御装置は、直流電源と交流電源との間に接続された電力変換器の環境において現時点が夜間であるか否かを判定する判定部と、前記判定部により現時点が夜間であると判定されている場合は、前記交流電源または直流電源と前記電力変換器との間に設けられたスイッチを閉じた状態に維持し、前記電力変換器を運転させることで前記電力変換器での電力の消費を維持する制御部と、を備え、前記電力変換器は、交流側でトランスを介して前記交流電源と接続され、夜間は前記トランスが前記交流電源側に流出する無効電力を打ち消すよう、無効電力を出力する。

【発明の効果】

【0008】

この発明によれば、制御装置は、現時刻が夜間であると判定されている場合は、交流スイッチを閉じた状態に維持する。このため、交流電源からの電力が消費される。その結果、スペースヒータを別途設けることなく、筐体の内部の温度が下がることを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態１における電力変換システムの制御装置が適用される電力システムの構成図である。

【図2】実施の形態１における電力変換システムの制御装置のハードウェア構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

この発明を実施するための形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には同一の符号が付される。当該部分の重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

【0011】

実施の形態１．
図１は実施の形態１における電力変換システムの制御装置が適用される電力システムの構成図である。

【0012】

図１において、直流電源１は、太陽電池である。交流電源２は三相で、電力会社等に運用される。

【0013】

電力変換システムは、筐体３と電力変換器４と直流コンデンサ５と直流放電抵抗６と直流スイッチ７と交流リアクトル８と交流コンデンサ９と交流放電抵抗１０と交流スイッチ１１と制御装置１２とを備える。

【0014】

筐体３は、電力変換システムの外郭をなす。電力変換器４は、直流電源１と交流電源２との間に接続される。直流コンデンサ５は、直流電源１と電力変換器４との間に接続される。直流放電抵抗６は、直流コンデンサ５と並列に接続される。直流スイッチ７は、直流電源１と直流コンデンサ５との間に接続される。交流リアクトル８は、交流電源２と電力変換器４との間に接続される。交流コンデンサ９は、交流電源２と交流リアクトル８との間に接続される。交流放電抵抗１０は、交流コンデンサ９と並列に接続される。交流スイッチ１１は、交流電源２と交流コンデンサ９との間に接続される。

【0015】

制御装置１２は、判定部１３と制御部１４とを備える。

【0016】

判定部１３は、現時点が夜間であるか否かを判定する。例えば、判定部１３は、太陽電池である直流電源１の出力側の電力と電圧と電流とのうちの少なくとも一つの値に基づいて現時点が夜間であるか否かを判定する。例えば、判定部１３は、タイマーにより現時点が夜間であるか否かを判定する。例えば、判定部１３は、外部からの情報に基づいて現時点が夜間であるか否かを判定する。

【0017】

制御部１４は、判定部１３の判定結果に基づいて電力変換器４と直流スイッチ７と交流スイッチ１１とを制御する。例えば、判定部１３により現時点が夜間であると判定されている場合、制御部１４は、電力変換器４の運転を停止したうえで、直流スイッチ７を開いた状態に維持し、交流スイッチ１１とを閉じた状態に維持する。

【0018】

この際、直流放電抵抗６と交流放電抵抗１０とは、交流電源２からの電力により電力を消費する。その結果、直流放電抵抗６と交流放電抵抗１０とは、熱を発する。

【0019】

以上で説明した実施の形態１によれば、制御装置１２は、現時刻が夜間であると判定されている場合は、交流スイッチ１１を閉じた状態に維持し、電力変換器４の筐体３の内部において主回路に設けられた直流放電抵抗６と交流放電抵抗１０での電力の消費を維持する。このため、スペースヒータを別途設けることなく、筐体３の内部の温度が下がることを抑制できる。その結果、結露の発生を抑制したり筐体３の内部の温度が電力変換システムの構成部品の使用温度を下回ったりすることを抑制できる。

【0020】

なお、スペースヒータが不要となることで、電力変換システムの構成を簡略化できる。その結果、電力変換システムのコストを削減できる。

【0021】

また、制御装置１２において、現時刻が夜間であると判定されている場合は、交流スイッチ１１を閉じた状態に維持し、電力変換器４を運転し、交流コンデンサ９が交流電源２に流出する無効電力を打ち消すようにしても良い。この場合、電力変換器の電力変換損失によって、熱を発する。さらに、交流スイッチ１１を閉じた状態に維持することによって、交流コンデンサが交流電源2に流出する無効電力を抑制できる。この場合も、スペースヒータを別途設けることなく、筐体３の内部の温度が下がることを抑制できる。

【0022】

また、電力変換器４を運転しつつ、電流を零に保持したままでもよい。この場合も、電力変換器の電力変換損失によって、熱を発する。この場合も、スペースヒータを別途設けることなく、筐体３の内部の温度が下がることを抑制できる。

【0023】

また、直流電源１として蓄電設備が使用された電力システムに実施の形態１の制御装置１５を適用してもよい。この場合は、交流スイッチ１１の代わりに直流スイッチ７を閉じた状態に維持し、電力変換器を無負荷運転する。この場合も、電力変換器の電力変換損失によって、熱を発する。この場合も、スペースヒータを別途設けることなく、筐体３の内部の温度が下がることを抑制できる。

【0024】

また、筐体内の温度を制御装置に認識させ、温度が閾値を下回った場合のみ、夜間に交流スイッチ１１または直流スイッチ７を閉じるようにしても良い。

【0025】

次に、図２を用いて、制御装置１２の例を説明する。
図２は実施の形態１における電力変換システムの制御装置のハードウェア構成図である。

【0026】

制御装置１２の各機能は、処理回路により実現し得る。例えば、処理回路は、少なくとも１つのプロセッサ１００ａと少なくとも１つのメモリ１００ｂとを備える。例えば、処理回路は、少なくとも１つの専用のハードウェア２００を備える。

【0027】

処理回路が少なくとも１つのプロセッサ１００ａと少なくとも１つのメモリ１００ｂとを備える場合、制御装置１２の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせで実現される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、プログラムとして記述される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、少なくとも１つのメモリ１００ｂに格納される。少なくとも１つのプロセッサ１００ａは、少なくとも１つのメモリ１００ｂに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、制御装置１２の各機能を実現する。少なくとも１つのプロセッサ１００ａは、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰともいう。例えば、少なくとも１つのメモリ１００ｂは、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等である。

【0028】

処理回路が少なくとも１つの専用のハードウェア２００を備える場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、またはこれらの組み合わせで実現される。例えば、制御装置１２の各機能は、それぞれ処理回路で実現される。例えば、制御装置１２の各機能は、まとめて処理回路で実現される。

【0029】

制御装置１２の各機能について、一部を専用のハードウェア２００で実現し、他部をソフトウェアまたはファームウェアで実現してもよい。例えば、判定部１３の機能については専用のハードウェア２００としての処理回路で実現し、判定部１３の機能以外の機能については少なくとも１つのプロセッサ１００ａが少なくとも１つのメモリ１００ｂに格納されたプログラムを読み出して実行することにより実現してもよい。

【0030】

このように、処理回路は、ハードウェア２００、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせで制御装置１２の各機能を実現する。

【産業上の利用可能性】

【0031】

以上のように、この発明に係る電力変換システムの制御装置は、電力変換システムの筐体の内部の温度が下がることを抑制するシステムに利用できる。

【符号の説明】

【0032】

１ 直流電源、 ２ 交流電源、 ３ 筐体、 ４ 電力変換器、 ５ 直流コンデンサ、 ６ 直流放電抵抗、 ７ 直流スイッチ、 ８ 交流リアクトル、 ９ 交流コンデンサ、 １０ 交流放電抵抗、 １１ 交流スイッチ、 １２ 制御装置、 １３ 判定部、 １４ 制御部、 １００ａ プロセッサ、 １００ｂ メモリ、 ２００ ハードウェア

【図1】

【図2】