特許ウォッチ

公開番号2024087978
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-02
出願番号2022202907
出願日2022-12-20
発明の名称蓄電システム
出願人ニチコン株式会社
代理人弁理士法人みのり特許事務所
主分類H02J 3/32 20060101AFI20240625BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】中性線の電圧を調整することができ、かつ従来のものよりも高効率な蓄電システムを提供する。
【解決手段】蓄電システム10は、単相3線式の電力系統に接続されるインバータ40と、双方向DC/DCコンバータ20と、制御部50とを備える。制御部50は、(1)第1電圧V1が第2電圧V2よりも大きい場合に、スイッチ素子SW1,SW3,SW5をオン/オフさせることにより第1コンデンサC1の放電および第2コンデンサC2の充電を交互に行わせ、(2)第1電圧V1が第2電圧V2よりも小さい場合に、スイッチ素子SW2,SW4,SW5をオン/オフさせることにより第1コンデンサC1の充電および第2コンデンサC2の放電を交互に行わせる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ＡＣ側入出力端が単相３線式の電力系統に接続されるインバータと、第１入出力端が蓄電池に接続されるとともに第２入出力端が前記インバータのＤＣ側入出力端に接続された双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御部とを備えた蓄電システムであって、
前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータは、
前記第１入出力端および前記第２入出力端に接続された第１電力線および該第１電力線よりも電位が低い第２電力線と、
前記インバータの前記ＡＣ側入出力端を構成する中性端に接続された第３電力線と、
前記第１電力線および前記第３電力線に接続された第１コンデンサと、
前記第２電力線および前記第３電力線に接続された第２コンデンサと、
前記第１コンデンサの両端電圧である第１電圧を計測する第１電圧計と、
前記第２コンデンサの両端電圧である第２電圧を計測する第２電圧計と、
複数のスイッチ素子と、
を含み、
前記制御部は、（１）前記第１電圧が前記第２電圧よりも大きい場合に、前記スイッチ素子をオン／オフさせることにより前記第１コンデンサの放電および前記第２コンデンサの充電を交互に行わせ、（２）前記第１電圧が前記第２電圧よりも小さい場合に、前記スイッチ素子をオン／オフさせることにより前記第１コンデンサの充電および前記第２コンデンサの放電を交互に行わせる
ことを特徴とする蓄電システム。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
ＡＣ側入出力端が単相３線式の電力系統に接続されるインバータと、第１入出力端が蓄電池に接続されるとともに第２入出力端が前記インバータのＤＣ側入出力端に接続された双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御部とを備えた蓄電システムであって、
前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータは、
前記第１入出力端および前記第２入出力端に接続された第１電力線および該第１電力線よりも電位が低い第２電力線と、
前記インバータの前記ＡＣ側入出力端を構成する中性端に接続された第３電力線と、
前記第１電力線に介装された第１スイッチ素子と、
前記第２電力線に介装された第２スイッチ素子と、
前記第１スイッチ素子および前記第２入出力端の間において前記第１電力線に接続されるとともに前記第３電力線に接続された第１コンデンサと、
前記第２スイッチ素子および前記第２入出力端の間において前記第２電力線に接続されるとともに前記第３電力線に接続された第２コンデンサと、
前記第１スイッチ素子および前記第１入出力端の間において前記第１電力線に接続されるとともに前記第３電力線に接続された第３スイッチ素子と、
前記第２スイッチ素子および前記第１入出力端の間において前記第２電力線に接続されるとともに前記第３電力線に接続された第４スイッチ素子と、
前記第１スイッチ素子および前記第１入出力端の間において前記第１電力線に接続されるとともに前記第２スイッチ素子および前記第１入出力端の間において前記第２電力線に接続された第５スイッチ素子および第３コンデンサと、
前記第１、第２、第３、第４および第５スイッチ素子のそれぞれに並列接続された還流ダイオードと
を含むことを特徴とする蓄電システム。
【請求項３】
入力端が太陽電池に接続されるとともに出力端が前記インバータの前記ＤＣ側入出力端に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータをさらに備える
ことを特徴とする請求項１または２に記載の蓄電システム。
【請求項４】
前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータは、
前記第１コンデンサの両端電圧である第１電圧を計測する第１電圧計と、
前記第２コンデンサの両端電圧である第２電圧を計測する第２電圧計と、
前記第３コンデンサの両端電圧である第３電圧を計測する第３電圧計と、
をさらに含む
ことを特徴とする請求項２に記載の蓄電システム。
【請求項５】
前記制御部は、前記第３電圧が目標電圧となるように、前記第３、第４および第５スイッチ素子をオフさせたまま前記第１および第２スイッチ素子をオン／オフさせることにより、前記第１コンデンサの放電および第２コンデンサの放電を交互に行わせる制御が可能となっている
ことを特徴とする請求項４に記載の蓄電システム。
【請求項６】
前記制御部は、前記第１および第２電圧が一致するように、前記第１および第２スイッチ素子をオフさせたまま前記第３、第４および第５スイッチ素子をオン／オフさせることにより、前記第１コンデンサの充電および第２コンデンサの充電を交互に行わせる制御が可能となっている
ことを特徴とする請求項４に記載の蓄電システム。
【請求項７】
前記制御部は、前記第１および第２電圧が一致するように、前記第２および第４スイッチ素子をオフさせたまま前記第１、第３および第５スイッチ素子をオン／オフさせることにより、前記第１コンデンサの放電および前記第２コンデンサの充電を交互に行わせる制御が可能となっている
ことを特徴とする請求項４に記載の蓄電システム。
【請求項８】
前記制御部は、前記第１および第２電圧が一致するように、前記第１および第３スイッチ素子をオフさせたまま前記第２、第４および第５スイッチ素子をオン／オフさせることにより、前記第１コンデンサの充電および前記第２コンデンサの放電を交互に行わせる制御が可能となっている
ことを特徴とする請求項４に記載の蓄電システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電池および単相３線式の商用電力系統に接続して使用される蓄電システムに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
単相３線式の商用電力系統に接続して使用される電力変換装置として、図６に示す太陽光発電用電力変換装置１００が知られている（特許文献１参照）。この電力変換装置１００は、太陽電池１０１から出力された電圧をインバータ１０３が必要とする電圧まで昇圧する、コンデンサＣａ，Ｃｂを含む昇圧チョッパ回路（ＤＣ／ＤＣコンバータ）１０２を備えている。この電力変換装置１００によれば、同容量のコンデンサＣａ，Ｃｂを使用することにより、昇圧後の電圧を等分に分圧することができる。
【０００３】
しかしながら、この電力変換装置１００は、インバータ１０３のＡＣ出力端側に接続されたＵ相－Ｏ相（中性相）負荷およびＷ相－Ｏ相負荷がアンバランスとなった場合に、昇圧後の電圧を等分に分圧することができなかった。例えば、電力変換装置１００は、Ｕ相－Ｏ相負荷がＷ相－Ｏ相負荷よりも大きい場合に、通常よりも低い電圧をＵ相－Ｏ相負荷に出力するとともに通常よりも高い電圧をＷ相－Ｏ相負荷に出力してしまっていた。
【０００４】
特許文献２には、上記アンバランスの抑制を企図した電力変換装置（蓄電システム）が記載されている。図７に示すように、この蓄電システム２００は、発電ユニット２０１（蓄電池等）の出力電圧を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータ２０２と、昇圧後の電圧を交流電圧に変換し、これをフィルタ２０５を介して出力するインバータ２０４とに加え、これらの間に接続された中性線電圧調整回路２０３を備えている。
【０００５】
中性線電圧調整回路２０３は、直列に接続された調整用スイッチ素子ＳＷａ，ＳＷｂと、直列に接続されたコンデンサＣａ，Ｃｂとを含んでいる。この中性線電圧調整回路２０３によれば、調整用スイッチ素子ＳＷａ，ＳＷｂをオン／オフさせてコンデンサＣａ，Ｃｂを充電または放電させることにより、コンデンサＣａの両端電圧とコンデンサＣｂの両端電圧を互いに一致させることができる。すなわち、この中性線電圧調整回路２０３によれば、Ｕ相－Ｏ相間の電圧とＷ相－Ｏ相間の電圧を互いに一致させることができる。
【０００６】
しかしながら、この蓄電システム２００は、発電ユニット２０１（蓄電池）の出力電圧が比較的低い場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２における昇圧比が大きくなり、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２の効率が低下することが問題であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開平９－６５６５７号公報
特開２０２１－９３８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、中性線の電圧を調整することができ、かつ従来のものよりも高効率な蓄電システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の一側面に係る蓄電システムは、ＡＣ側入出力端が単相３線式の電力系統に接続されるインバータと、第１入出力端が蓄電池に接続されるとともに第２入出力端がインバータのＤＣ側入出力端に接続された双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御部とを備えたものであって、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータは、第１入出力端および第２入出力端に接続された第１電力線および該第１電力線よりも電位が低い第２電力線と、インバータのＡＣ側入出力端を構成する中性端に接続された第３電力線と、第１電力線および第３電力線に接続された第１コンデンサと、第２電力線および第３電力線に接続された第２コンデンサと、第１コンデンサの両端電圧である第１電圧を計測する第１電圧計と、第２コンデンサの両端電圧である第２電圧を計測する第２電圧計と、複数のスイッチ素子とを含み、制御部は、（１）第１電圧が第２電圧よりも大きい場合に、スイッチ素子をオン／オフさせることにより第１コンデンサの放電および第２コンデンサの充電を交互に行わせ、（２）第１電圧が第２電圧よりも小さい場合に、スイッチ素子をオン／オフさせることにより第１コンデンサの充電および第２コンデンサの放電を交互に行わせる、との構成を有している。
【００１０】
この構成によれば、第１電力線－第３電力線間に接続された第１コンデンサの両端電圧である第１電圧と第２電力線－第３電力線間に接続された第２コンデンサの両端電圧である第２電圧とにズレが生じた場合に、第１コンデンサおよび第２コンデンサのうちの一方を放電させながら他方を充電することで、ズレを解消することができる。すなわち、この構成によれば、第３電力線の電位を第１電力線の電位および第２電力線の電位のちょうど中間の値とすることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許