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公開番号2025020765
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-13
出願番号2023124341
出願日2023-07-31
発明の名称電力変換装置および発電システム
出願人NTN株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類H02P 9/00 20060101AFI20250205BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】複数種類の発電機が接続された構成で、該複数種の発電機の制御が切替制御方法により切り替え可能な電力変換装置を提供する。
【解決手段】複数種類の発電機の各々から入力された電力を、負荷に向けて電力変換を行って出力する電力変換装置であって、前記負荷が接続されて前記電力変換を行う共通の電力変換回路を備え、該共通の電力変換回路に前記複数種類の発電機の各々が切替部を介して接続され、前記複数種類の発電機の各々を制御する制御部を備え、該制御部において前記複数種類の発電機の各々を制御するための各制御プログラムが切り替えられて使用され、同時タイミングで、前記切替部により、前記複数種類の発電機の各々から入力された電力が切り替えられて前記共通の電力変換回路に入力され、該制御部において、制御プログラムは、その発電機に対応した制御プログラムに切り替えられて使用される。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
複数種類の発電機の各々から入力された電力を、負荷に向けて電力変換を行って出力する電力変換装置であって、
前記負荷が接続されて前記電力変換を行う共通の電力変換回路を備え、該共通の電力変換回路に前記複数種類の発電機の各々が切替部を介して接続され、
前記複数種類の発電機の各々を制御する制御部を備え、該制御部において前記複数種類の発電機の各々を制御するための制御プログラムが使用される、
電力変換装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置であって、
前記切替部により、前記複数種類の発電機の各々から入力された電力が切り替えられて前記共通の電力変換回路に入力され、
該制御部において、前記切り替えと同時タイミングで、制御プログラムは、その発電機に対応した制御プログラムに切り替えられて使用される、
電力変換装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電力変換装置であって、
前記複数種類の発電機には、太陽光発電機および風力発電機が含まれる、
電力変換装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電力変換装置であって、
前記風力発電機から三相交流電力が出力され、
前記風力発電機の前記切替部は、前記三相間を短絡させる開閉器である、
電力変換装置。
【請求項５】
請求項３に記載の電力変換装置であって、
前記風力発電機は、回転翼の回転を停止させる安全機構を有し、
上記使用の際の前記同時タイミングには、
前記切替部により、太陽光発電機から入力された電力から、風力発電機から入力された電力に切り替えられて電力が前記共通の電力変換回路に入力され、
前記制御部において、太陽光発電機に対応した制御プログラムから、風力発電機に対応した制御プログラムに切り替えられたときから、
前記制御部において該風力発電機に対応した制御プログラムによる制御が使用されるまでの、遅延時間が含まれ、
該遅延時間中に、前記安全機構によって前記風力発電機による発電を停止させる、
電力変換装置。
【請求項６】
請求項３～５のいずれか一項に記載の電力変換装置であって、
前記切替部には、インターロック回路が含まれる、
電力変換装置。
【請求項７】
請求項３～５のいずれか一項に記載の電力変換装置であって、
さらに、前記風力発電機の回転翼の回転速度を検出する検出部および前記風力発電機からの入力電力を検出する検出部のうちの少なくとも一つを備え、該検出部からの検出値が前記制御部に入力される、
電力変換装置。
【請求項８】
請求項３～５のいずれか一項に記載の電力変換装置であって、
さらに、計時回路を備え、該計時回路からの時間情報が前記制御部に入力される、
電力変換装置。
【請求項９】
前記太陽光発電機、前記風力発電機、および請求項３～５のいずれか一項に記載の電力変換装置を具備し、
前記切替部により、太陽光発電および風力発電のいずれか一方の電力が前記共通の電力変換回路に入力される、
発電システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力される電力を変換して出力する電力変換装置およびこれを具備した発電システムに関する。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来より、太陽光発電システムおよび風力発電システム等の発電システムが広く利用されている。該発電システムでは、太陽光発電機および風力発電機等の発電機から入力された電力を、蓄電池や電気機器などの負荷に向けて、交直変換や電圧変換等の電力変換を行って出力する電力変換装置が使用されている。こうした電力変換装置の中には、複数種類の発電機が接続され、各発電機からの電力を切り替えて入力するものもある。
【０００３】
特許文献１に記載の従来技術では、直流電源と商用交流電源とで入力を切り替えて電気機器に電力供給する電力変換装置が開示されている。特許文献２に記載の従来技術では、ガス発電装置および太陽光発電装置の複数種類の発電装置が接続されて、これらを切り替えて蓄電池に余剰電力が蓄電される電力変換装置が開示されている。特許文献３に記載の従来技術では、太陽光発電等による自立電源と商用交流電源とで入力を切り替える電力切替装置が開示されており、切替回路への切替信号の入力により自立電源と商用交流電源との間で入力を切り替える構成により、自立電源と商用交流電源の両方を一つの電力切替装置に入力して部品点数を減らし製造コストの削減を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１６－２２０３９８号公報
特開２０２２－０３３２４４号公報
特開２０２２－１１４２７９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、上記特許文献１，３の電力変換装置では、単に商用交流電源と別電源との間で入力を切り替えるハードウエアの構成を開示するのみである。また、ガス発電装置および太陽光発電装置の複数種の発電装置を切り替える上記特許文献２においても、停電対応時の切替信号による構成も含め単に入力を切り替えるハードウエアの構成や、カバー構造、配線構造を開示するのみであり、複数種の発電装置（発電機）を切り替える際のそれら発電機の制御の切り替え方法については何ら言及されていない。こうした複数種の発電機を切り替える際の制御の切り替え等において切替制御方法を講じておかないと、適切なまたは高効率な発電を行なえない可能性があり、さらには発電動作において不安定動作等を招く場合もあり得る。
【０００６】
本発明の目的は、以上の従来技術の課題を解決すべく、複数種類の発電機が接続された構成で、該複数種の発電機の制御が所定の切替制御方法により切り替え可能な電力変換装置および発電システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る電力変換装置は、
複数種類の発電機の各々から入力された電力を、負荷に向けて電力変換を行って出力する電力変換装置であって、
前記負荷が接続されて前記電力変換を行う共通の電力変換回路を備え、該共通の電力変換回路に前記複数種類の発電機の各々が切替部を介して接続され、
前記複数種類の発電機の各々を制御する制御部を備え、該制御部において前記複数種類の発電機の各々を制御するための制御プログラムが使用される。
ここで、
前記切替部により、前記複数種類の発電機の各々から入力された電力が切り替えられて前記共通の電力変換回路に入力され、
該制御部において、前記切り替えと同時タイミングで、制御プログラムは、その発電機に対応した制御プログラムに切り替えられて使用されてもよい。
なお、上記構成において、前記複数種類の発電機には、太陽光発電機および風力発電機が含まれてもよい。
【０００８】
本発明に係る電力変換装置は、前記共通の電力変換回路に前記複数種類の発電機の各々が前記切替部を介して接続されている構成で、前記複数種類の発電機の各々を制御する制御部を備え、該制御部において前記複数種類の発電機の各々を制御するための制御プログラムが使用される。よって、適切に発電機の制御を行うことができる。さらに、当該構成を使用して、複数種の発電機の制御を所定の切替制御方法により切り替え可能となる構成へと適用することができる。ここで、前記切替部により前記複数種類の発電機の各々から入力された電力が切り替えられて前記共通の電力変換回路に入力され、該制御部において前記切り替えと同時タイミングで制御プログラムはその発電機に対応した制御プログラムに切り替えられて使用される場合を考える。これにより、本発明に係る電力変換装置は、上記のような切替制御方法により、複数種の発電機の制御が切り替えできる。これを受けて、適切なまたは高効率な発電を行なうことが可能となり、さらには発電動作において不安定動作等を招く可能性も低減できる。例えば、後述のように前記複数種類の発電機に太陽光発電機および風力発電機が含まれる場合に、こうした効果を奏する可能性が高まる。
【０００９】
前記風力発電機から三相交流電力が出力され、前記風力発電機の前記切替部は、前記三相間を短絡させる開閉器であってもよい。例えば風力発電機の三相出力が入力されるダイオード整流ブリッジを備えた構成において、従来は該ダイオード整流ブリッジの出力側で別途スイッチ等の前記切替部を設ける必要があるところ、上記構成では、前記開閉器たる前記切替部が風力発電機の出力側に設けられており、また前記三相間を短絡させる例えば前記風力発電機を停止させて出力を停止させるブレーキ機構を兼ねることができる。
【００１０】
前記風力発電機は、回転翼の回転を停止させる安全機構を有し、上記使用の際の前記同時タイミングには、前記切替部により、太陽光発電機から入力された電力から、風力発電機から入力された電力に切り替えられて電力が前記共通の電力変換回路に入力され、前記制御部において、太陽光発電機に対応した制御プログラムから、風力発電機に対応した制御プログラムに切り替えられたときから、前記制御部において該風力発電機に対応した制御プログラムによる制御が使用されるまでの、遅延時間が含まれ、該遅延時間中に、前記安全機構によって前記風力発電機による発電を停止させてもよい。前記安全機構には例えば電気式のまたは機械式のブレーキ機構が含まれる。発電方式が太陽光発電から風力発電に切り替わった際に、前記共通の電力変換回路への入力が太陽光発電機から風力発電機に切り替わった一方で、前記制御部において太陽光発電機に対応した制御プログラムから風力発電機に対応した制御プログラムに適切に切り替えられて使用が開始されていない場合、風力発電が対応した制御プログラムで制御されていないため不安定な状態になる場合があり、所謂暴走と呼ばれる状態に陥る可能性がある。しかし、上記構成では、前記制御部において該風力発電機に対応した制御プログラムによる制御が使用されるまでの遅延時間中に、前記安全機構によって前記風力発電機による発電を停止させる。よって、風力発電が不安定状態になることを回避でき、暴走状態に陥ることを回避できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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