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公開番号2024083046
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-20
出願番号2022197337
出願日2022-12-09
発明の名称電力変換装置
出願人山洋電気株式会社
代理人弁理士法人信栄事務所
主分類H02M 7/48 20070101AFI20240613BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】再生エネルギーを含む電力網から入力される交流の周波数変動を抑制できる電力変換装置を提供する。
【解決手段】電力変換装置1は、再生エネルギー発電機を含む電力網に接続され、電力網から入力される交流を直流に変換するコンバータ回路Cと、コンバータ回路Cに直列に接続され、コンデンサからなる平滑回路Sと、コンバータ回路Cに直列に接続され、かつ、平滑回路Sと並列に接続される蓄電デバイスDと、平滑回路S、および、蓄電デバイスDに直列に接続され、平滑回路Sからの直流、または、蓄電デバイスDからの直流を交流に変換して交流負荷に出力するインバータ回路Iと、直流電圧指令値に基づいてコンバータ回路CをPWM制御するコンバータ制御部12と、インバータ回路IをPWM制御するインバータ制御部13と、を備える。コンバータ制御部12は、直流電圧指令値補正部を有する直流電圧制御部と、電力網から入力される交流の周波数を検出する周波数検出部と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
再生エネルギー発電機を含む電力網に接続され、前記電力網から入力される交流を直流に変換するコンバータ回路と、
前記コンバータ回路に直列に接続され、コンデンサからなる平滑回路と、
前記コンバータ回路に直列に接続され、かつ、前記平滑回路と並列に接続される蓄電デバイスと、
前記平滑回路、および、前記蓄電デバイスに直列に接続され、前記平滑回路からの直流、または、前記蓄電デバイスからの直流を交流に変換して交流負荷に出力するインバータ回路と、
直流電圧指令値に基づいて前記コンバータ回路をPWM制御するコンバータ制御部と、
前記インバータ回路をPWM制御するインバータ制御部と、
を備え、
前記コンバータ制御部は、
直流電圧指令値補正部を有する直流電圧制御部と、
前記電力網から入力される交流の周波数を検出する周波数検出部を、
を備え、
前記直流電圧制御部は、直流電圧基準値と前記コンバータ回路から前記インバータ回路へ供給される直流電圧との差分から前記直流電圧指令値を生成し、
前記直流電圧指令値補正部は、前記周波数検出部によって検出された前記電力網から入力される交流の周波数に基づいて、前記直流電圧指令値が正の値となる範囲で前記直流電圧指令値を補正することを特徴とする、電力変換装置。
続きを表示(約 1,500 文字)【請求項2】
前記直流電圧指令値補正部は、前記周波数検出部によって検出された前記交流の周波数が上がった場合、前記直流電圧指令値を大きくなるように補正し、前記交流の周波数が下がった場合、前記直流電圧指令値を小さくなるように補正する、請求項1に記載の電力変換装置。
【請求項3】
前記コンバータ制御部は、前記蓄電デバイスから前記インバータ回路へ供給される直流電力と、前記インバータ回路の出力電力に基づいて算出される閾値とを比較する電力比較部を有し、
前記電力比較部により前記直流電力が前記閾値を上回ったと判定された場合、前記直流電圧指令値補正部は前記直流電圧指令値を大きくなるように補正する、請求項1または2に記載の電力変換装置。
【請求項4】
前記電力比較部は、コンパレータから構成される、請求項3に記載の電力変換装置。
【請求項5】
前記電力比較部は、前記直流電力と前記閾値との電力差分を検出する電力差分検出部から構成され、
前記電力差分検出部により前記直流電力が前記閾値を上回ったと判定された場合、前記直流電圧指令値補正部は前記電力差分検出部によって検出された前記電力差分に応じた割合で前記直流電圧指令値を大きくなるように補正する、請求項3に記載の電力変換装置。
【請求項6】
前記コンバータ制御部は、前記電力網から入力される交流電力が所定の閾値を超えるかを判定する電力判定部を有し、
前記電力判定部によって前記電力網から入力される交流電力が前記閾値を下回ったと判定された場合、前記直流電圧指令値補正部は前記直流電圧指令値を大きくなるように補正する、請求項1または2に記載の電力変換装置。
【請求項7】
前記コンバータ制御部は、前記直流電圧の偏差を検出する直流偏差検出部を有し、
前記直流偏差検出部によって検出された直流偏差が増加した場合、前記直流電圧制御部は前記直流偏差に応じて前記直流電圧指令値を補正する、請求項1または2に記載の電力変換装置。
【請求項8】
前記コンバータ回路に直列に接続され、かつ、前記平滑回路と並列に接続され、直流電源からなる直流回路を更に備える、請求項1または2に記載の電力変換装置。
【請求項9】
再生エネルギー発電機および内燃機関を有する発電機を含む電力網に接続され、前記電力網から入力される交流を直流に変換するコンバータ回路と、
前記コンバータ回路に直列に接続され、コンデンサからなる平滑回路と、
前記コンバータ回路に直列に接続され、かつ、前記平滑回路と並列に接続される蓄電デバイスと、
前記平滑回路、および、前記蓄電デバイスに直列に接続され、前記平滑回路からの直流、または、前記蓄電デバイスからの直流を交流に変換して交流負荷に出力するインバータ回路と、
直流電圧指令値に基づいて前記コンバータ回路をPWM制御するコンバータ制御部と、
前記インバータ回路をPWM制御するインバータ制御部と、
を備え、
前記コンバータ制御部は、
直流電圧指令値補正部を有する直流電圧制御部と、
前記電力網から入力される交流の周波数を検出する周波数検出部を、
を備え、
前記直流電圧制御部は、直流電圧基準値と前記コンバータ回路から前記インバータ回路へ供給される直流電圧との差分から前記直流電圧指令値を生成し、
前記直流電圧指令値補正部は、前記周波数検出部によって検出された前記電力網から入力される交流の周波数に基づいて、前記直流電圧指令値が正の値となる範囲で前記直流電圧指令値を補正することを特徴とする、電力変換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、電力変換装置に関する。
続きを表示(約 1,800 文字)【背景技術】
【0002】
現在、火力発電等の同期発電機を用いた発電が主体となる商用電源では、消費電力が急激に変動した場合でも、発電量を調整することにより商用電源の周波数変動を抑えている。しかし、近年は太陽光等の再生エネルギーを用いた発電が増加し、商用電源における同期発電機を用いた発電の割合が減少していることから、消費電力が急激に変動した場合、商用電源の周波数変動が発生しうることが懸念されている。
【0003】
例えば、特許文献1には、商用電源から入力される交流電圧を直流に変換し、DC/DC変換器を介して蓄電池をDCバスに接続するとともに、そのDC/DC変換器によって蓄電池の充放電を制御する電力変換装置が開示されている。これにより、電圧指令値を用いて、DCバスに接続された蓄電池の充放電制御を行い、安定した電力供給が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2022-74842号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1に開示されている電力変換装置は、消費電力が急激に変動した場合に、電力変換装置に接続された負荷の変動を抑制できるが、商用電源の周波数変動を抑制できない。
【0006】
そこで、本発明は、再生エネルギーを含む電力網から入力される交流の周波数変動を抑制できる電力変換装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本実施形態に係る一側面に係る電力変換装置は、
再生エネルギー発電機を含む電力網に接続され、前記電力網から入力される交流を直流に変換するコンバータ回路と、
前記コンバータ回路に直列に接続され、コンデンサからなる平滑回路と、
前記コンバータ回路に直列に接続され、かつ、前記平滑回路と並列に接続される蓄電デバイスと、
前記平滑回路、および、前記蓄電デバイスに直列に接続され、前記平滑回路からの直流、または、前記蓄電デバイスからの直流を交流に変換して交流負荷に出力するインバータ回路と、
直流電圧指令値に基づいて前記コンバータ回路をPWM制御するコンバータ制御部と、
前記インバータ回路をPWM制御するインバータ制御部と、
を備え、
前記コンバータ制御部は、
直流電圧指令値補正部を有する直流電圧制御部と、
前記電力網から入力される交流の周波数を検出する周波数検出部と、
を備え、
前記直流電圧制御部は、直流電圧基準値と前記コンバータ回路から前記インバータ回路へ供給される直流電圧との差分から前記直流電圧指令値を生成し、
前記直流電圧指令値補正部は、前記周波数検出部によって検出された前記電力網から入力される交流の周波数に基づいて、前記直流電圧指令値が正の値となる範囲で前記直流電圧指令値を補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、再生エネルギーを含む電力網から入力される交流の周波数変動を抑制する電力変換装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
本実施形態に係る電力変換装置の回路構成を示す回路図である。
本発明の第1実施形態に係るコンバータ制御部の回路構成を示すブロック図である。
図2に示すコンバータ制御部内の直流電圧指令値およびコンバータ基準波形の波形データである。
本発明の第1実施形態に係るインバータ制御部の回路構成を示すブロック図である。
本発明の第2実施形態に係るコンバータ制御部の回路構成を示すブロック図である。
本発明の第3実施形態に係るコンバータ制御部の回路構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、実施形態の説明において既に説明された部材と同一の参照番号を有する部材については、説明の便宜上、その説明は省略する。また、本図面に示された各部材の寸法は、説明の便宜上、実際の各部材の寸法とは異なる場合がある。
(【0011】以降は省略されています)

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