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公開番号2025088835
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-12
出願番号2023203582
出願日2023-12-01
発明の名称電力変換装置及び電力変換装置の制御方法
出願人株式会社豊田中央研究所,ダイハツ工業株式会社
代理人弁理士法人YKI国際特許事務所
主分類H02M 3/28 20060101AFI20250605BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電圧制御と電流制御とを任意のタイミングで切り替えることが可能であり、自然エネルギーを利用した発電が急変した場合においてもシステムを安定して運用することができる電力変換装置及びその制御方法を提供する。
【解決手段】3つの入出力ポートを備えた電力変換回路100であって、電圧制御時の制御指令値を使用して電流制御に切り替える第1切替制御と、電流制御時の制御指令値を使用して電圧制御に切り替える第2切替制御と、を用いて、電圧制御と電流制御を相互に切り替える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
３つの入出力ポートを備えた電力変換装置であって、
電圧制御時の制御指令値を使用して電流制御に切り替える第１切替制御と、電流制御時の制御指令値を使用して電圧制御に切り替える第２切替制御と、を用いて、電圧制御と電流制御を相互に切り替えることを特徴とする電力変換装置。
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、
電圧指令値の入力を受けて、実測された電圧値と前記電圧指令値の差分に応じた電流制御値を出力する第１制御器と、
電流指令値及び前記電流制御値の入力を受けて、前記電流指令値と前記電流制御値との和と実測された電流値との差分に応じた制御信号を出力する第２制御器と、
を備え、
前記第１切替制御では、電圧制御時において前記第１制御器によって前記電圧指令値から生成された前記電流制御値を保持して前記電流指令値として入力し、その後、前記電流制御値を固定することで電流制御に切り替えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電力変換装置であって、
電圧指令値の入力を受けて、実測された電圧値と前記電圧指令値の差分に応じた電流制御値を出力する第１制御器と、
電流指令値及び前記電流制御値の入力を受けて、前記電流指令値と前記電流制御値との和と実測された電流値との差分に応じた制御信号を出力する第２制御器と、
を備え、
前記第２切替制御では、固定されていた前記電流制御値を解除し、その後、任意の前記電圧指令値を前記第１制御器に入力して前記電流制御を出力させることで電圧制御に切り替えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項１に記載の電力変換装置であって、
前記入出力ポートのうち少なくとも１つの直流ポートに直流電源が接続されており、
前記入出力ポートのうち少なくとも１つの直流ポートに蓄電装置が接続されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電力変換装置であって、
前記直流電源は、再生可能エネルギーを利用した発電源であることを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の電力変換装置であって、
前記第１切替制御及び前記第２切替制御の少なくとも一方は、前記直流電源が接続された前記直流ポートの電圧の変化及び前記蓄電装置のＳＯＣの変化の少なくとも一方に応じて実行されることを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
直流ポート及び交流ポートを含む３つの入出力ポートを備えた電力変換装置の制御方法であって、
電圧制御時の制御指令値を使用して電流制御に切り替える第１切替制御と、電流制御時の制御指令値を使用して電圧制御に切り替える第２切替制御と、を用いて、電圧制御と電流制御を相互に切り替えることを特徴とする電力変換装置の制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置及び電力変換装置の制御方法に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
連系する電力系統に脱落が生じた場合であっても、発電装置を運転させることができる蓄電池制御装置が開示されている（特許文献１）。自然エネルギーを用いて発電を行う発電装置により発電された電力を一時的に蓄えることが可能な蓄電池の充放電を行う制御する蓄電池制御装置であって、電力系統から発電装置およびＰＣＳが切り離されているときに、ＰＣＳのうち一部の運転モードを出力電圧を目標電圧にするよう制御する電圧制御モードに設定し、ＰＣＳのうち残部の運転モードを出力電流を目標電流にするように制御する電流制御モードに設定する。そして、電圧制御モードのＰＣＳの出力の計測値に基づいて、その出力を吸収するように電流制御モードのＰＣＳの充放電量を決定する。
【０００３】
また、余剰電力の充電開始不良を抑制し、分散型電源の発電電力を有効利用が可能な電力制御装置が開示されている（特許文献２）。分散型電源（太陽電池）及び蓄電装置を備えたマイクログリッドにおいて、分散型電源の出力を調整する第１調整部と、蓄電装置の充放電を調整する第２調整部と、分散型電源及び蓄電装置から供給される電力を直流から交流に変換して負荷に出力するインバータ回路と、制御装置と、を含む。制御装置は、マイクログリッドの受電電力が第１目標値となるように分散型電源の出力を第１調整部により制御し、マイクログリッドの受電電力が第２目標値となるように分散型電源の余剰電力を第２調整部を介して蓄電装置に充電する制御を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－２１３７１号公報
特開２０２２－１３３６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術では、太陽電池等の発電の急変時において負荷を安定させるため、発電の急減時には蓄電池から負荷へ電力を提供し、発電の急増時には余剰発電電力を蓄電池に充電する制御を行うことが一般的である。
【０００６】
特許文献１に開示された従来技術では、各ＰＣＳは管理装置からの指令により蓄電池の充放電量を制御している。当該システムにおいて、太陽電池等の自然エネルギーによる発電が急変した場合、計測装置よる計測、管理装置による演算処理、評価関数設定部へ送信、指令値配分部へ送信、各ＰＣＳが電池制御を実施する、という流れで処理が行われる。このような構成の場合、通信に係る時間と管理装置における処理に係る時間によって蓄電池の制御の応答性が悪くなってしまうという課題がある。
【０００７】
また、特許文献２に開示された従来技術では、太陽電池等の自然エネルギーによる発電が急変した場合、各電力変換器は情報に応じて蓄電池の充放電を実施する。したがって、管理装置と電力変換器との間の通信が省略され、より高速に蓄電池の制御が可能になる。しかしながら、システムのエネルギー制御及び電圧ｖｄｃを安定的に制御するため、２つ電力変換器同士が協調しながら制御を行う必要があり、第１コンバータ回路と第２コンバータ回路を同時に管理できる制御装置が必要となる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの態様は、３つの入出力ポートを備えた電力変換装置であって、電圧制御時の制御指令値を使用して電流制御に切り替える第１切替制御と、電流制御時の制御指令値を使用して電圧制御に切り替える第２切替制御と、を用いて、電圧制御と電流制御を相互に切り替えることを特徴とする電力変換装置である。
【０００９】
ここで、電圧指令値の入力を受けて、実測された電圧値と前記電圧指令値の差分に応じた電流制御値を出力する第１制御器と、電流指令値及び前記電流制御値の入力を受けて、前記電流指令値と前記電流制御値との和と実測された電流値との差分に応じた制御信号を出力する第２制御器と、を備え、前記第１切替制御では、電圧制御時において前記第１制御器によって前記電圧指令値から生成された前記電流制御値を保持して前記電流指令値として入力し、その後、前記電流制御値を固定することで電流制御に切り替えることが好適である。
【００１０】
また、電圧指令値の入力を受けて、実測された電圧値と前記電圧指令値の差分に応じた電流制御値を出力する第１制御器と、電流指令値及び前記電流制御値の入力を受けて、前記電流指令値と前記電流制御値との和と実測された電流値との差分に応じた制御信号を出力する第２制御器と、を備え、前記第２切替制御では、固定されていた前記電流制御値を解除し、その後、任意の前記電圧指令値を前記第１制御器に入力して前記電流制御を出力させることで電圧制御に切り替えることが好適である。
（【００１１】以降は省略されています）

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