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公開番号2025171347
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-20
出願番号2024076563
出願日2024-05-09
発明の名称電力変換システム
出願人株式会社日立製作所
代理人弁理士法人平木国際特許事務所
主分類H02M 3/00 20060101AFI20251113BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】太陽光発電やEV充電、定置蓄電の機能を複合した電力変換システムにおいて、装置の稼働率を従来より高めることで、必要な機能を実現するための電力変換器の数や容量を低減させ、電力変換器導入にともなう初期投資コストを低減する。
【解決手段】本発明に係る電力変換システムは、電流源から供給される第一の直流電力を第二の直流電力に変換する回路と、第一の直流電力の入力部または第二の直流電力の出力部として機能する第一の入出力部と、該第一の入出力部の入出力を切替える第一のスイッチと、が内蔵されるDC/DC変換ユニットを備え、第一の入出力部は、それぞれが異なる装置に接続された複数の入出力ポートを備え、第一のスイッチは、複数の入出力ポートのうち一の入出力ポートを選択して接続する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
電流源から供給される第一の直流電力を第二の直流電力に変換する回路と、前記第一の直流電力の入力部または前記第二の直流電力の出力部として機能する第一の入出力部と、該第一の入出力部の入出力を切替える第一のスイッチと、が内蔵されるＤＣ／ＤＣ変換ユニットを備え、
前記第一の入出力部は、それぞれが異なる装置に接続された複数の入出力ポートを備え、
前記第一のスイッチは、前記複数の入出力ポートのうち一の入出力ポートを選択して接続する、
ことを特徴とする電力変換システム。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
請求項１に記載の電力変換システムであって、
前記第一の直流電力を前記ＤＣ／ＤＣ変換ユニットに供給するか、または前記ＤＣ／ＤＣ変換ユニットから前記第二の直流電力を供給されるＡＣ／ＤＣ変換ユニットであって、第一の交流電力を前記第一の直流電力に変換するかまたは前記第二の直流電力を第二の交流電力に変換する回路と、前記第一の交流電力の入力部または前記第二の交流電力の出力部として機能する第二の入出力部と、該第二の入出力部の入出力を切替える第二のスイッチと、が内蔵されるＡＣ／ＤＣ変換ユニットをさらに備え、
前記第二の入出力部は、交流電源に接続され、前記第一の交流電力の入力部として機能する入力ポートと、前記第二の交流電力の出力部として機能する出力ポートと、を備え、
前記第二のスイッチは、前記入力ポートまたは前記出力ポートのうちいずれかを選択して接続する、
ことを特徴とする電力変換システム。
【請求項３】
請求項２に記載の電力変換システムであって、
前記第一のスイッチ及び前記第二のスイッチは、前記装置の稼働状況に応じて前記第一の入出力部及び第二の入出力部との接続を切替え、
前記ＤＣ／ＤＣ変換ユニット及びＡＣ／ＤＣ変換ユニットは、その接続先に応じて電流の入出力を切替える、
ことを特徴とする電力変換システム。
【請求項４】
請求項１に記載の電力変換システムであって、
前記ＤＣ／ＤＣ変換ユニットを複数備え、
一の前記ＤＣ／ＤＣ変換ユニットの前記第一の入出力部に接続された前記装置が前記電流源として機能し、該一のＤＣ／ＤＣ変換ユニットが生成した前記第二の直流電力を、他の前記ＤＣ／ＤＣ変換ユニットに供給する、
ことを特徴とする電力変換システム。
【請求項５】
請求項２に記載の電力変換システムであって、
前記ＤＣ／ＤＣ変換ユニットを複数備え、
前記ＡＣ／ＤＣ変換ユニットの前記第二の入出力部は、直流電流源から供給される第三の直流電力の入力部として機能する直流電力入力ポートをさらに備え、
前記ＡＣ／ＤＣ変換ユニットは、前記直流電力入力ポートから入力された前記第三の直流電力を第四の直流電力に変換するＤＣ／ＤＣ変換機能を備え、変換した前記第四の直流電力を、前記複数のＤＣ／ＤＣ変換ユニットの一部または全部に供給する、
ことを特徴とする電力変換システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換システムに関するものである。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
脱炭素化を背景に、太陽光発電などの再エネ電力の導入や、電気自動車（ＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ；ＥＶ）の導入が進んでいる。また、再エネの有効活用の目的で、定置蓄電池の導入も進んでいる。このような状況を背景に、太陽光発電システムやＥＶ充電器、定置蓄電システムの設置が進む。これらの機器は、単独の機能を有する個別の電力変換器を設置するか、太陽光発電やＥＶ充電、定置蓄電の機能を統合した電力変換器が設置される。例えば、特許文献１には、太陽光発電とＥＶ充電、定置蓄電の機能を統合した電力変換器の回路構成とその制御方法に関して記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１９－１４６４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１には、太陽光発電とＥＶ充電、定置蓄電の機能を複合した電力変換器の回路構成と、この機能を複合した電力変換器を安定に動作させる制御手法について述べられている。太陽光発電は、太陽電池パネルを用い太陽光から直接発電する方式である。このため、太陽が出ていない夜間では太陽光発電向けの電力変換器は停止している。また、ＥＶ充電器も常にＥＶに充電しているわけではなく、集合住宅などでは通勤などで日中にＥＶが駐車場に停車している割合が低く、主に夜間にＥＶへ充電することになる。さらに荷物の配達などの物流においても日中はＥＶを用いて配送し、主に夜間に充電する場合が多くなる。定置蓄電池に関しても、デマンドシフトなどの電力エネルギーマネジメントに用いる場合、再エネ発電量が多く電力料金が安価な日中に充電し施設内の電力消費が多い夕刻に放電するような制御で稼働されるが、こちらも夜間には定置蓄電に用いる電力変換器は停止している場合が多い。このように、太陽光発電やＥＶ充電器、定置蓄電に用いる電力変換器は日中を通して運転している時間が限られ、電力変換器の稼働率が低くなる課題があった。
【０００５】
本発明の目的は、システムの稼働率を従来より高めることで、必要な機能を実現するための電力変換器の数や容量を低減させ、電力変換システム導入にともなう初期投資コストを低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための、代表的な本発明の電力変換システムの一つは、電流源から供給される第一の直流電力を第二の直流電力に変換する回路と、第一の直流電力の入力部または第二の直流電力の出力部として機能する第一の入出力部と、該第一の入出力部の入出力を切替える第一のスイッチと、が内蔵されるＤＣ／ＤＣ変換ユニットを備え、第一の入出力部は、それぞれが異なる装置に接続された複数の入出力ポートを備え、第一のスイッチは、複数の入出力ポートのうち一の入出力ポートを選択して接続する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、太陽光やＥＶ充電、定置蓄電の機能が複合された電力変換システムにおいて機器としての稼働率を向上させることで、必要な機能を実現するための電力変換器の数や容量を低減させ、電力変換システム導入にともなう初期投資コストを低減することができる。
本発明に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施例１において用いられるＡＣ／ＤＣ変換ユニットの回路構成の一例を示す図。
ＤＣ／ＤＣ変換ユニットの回路構成の一例を示す図。
ＡＣ／ＤＣ変換ユニットと複数のＤＣ／ＤＣ変換ユニットが実装された、実施例１に係る電力変換システムの回路構成の一例を示す図。
実施例２において用いられるＡＣ／ＤＣ変換ユニットの回路構成の一例を示す図。
ＡＣ／ＤＣ変換ユニットと複数のＤＣ／ＤＣ変換ユニットが実装された、実施例２に係る電力変換システムの回路構成の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施例を図面を用いて説明する。
［実施例１］
以下、本発明の実施例１に係る電力変換システムを図１～図３を用いて説明する。図１は、三相交流から直流に変換（もしくはその逆変換）するＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０１の回路構成の一例を示す。ＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０１は、三相フルブリッジ回路１０２を有し、その回路で三相交流から直流、もしくは直流から三相交流に変換する。
【００１０】
ＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０１はさらに直流配線１０３を有し、この直流配線１０３には、電圧を安定化させるためのコンデンサ１０４が実装される。また、三相交流の配線には、リアクトルとコンデンサからなるフィルタ回路１０５が実装される。またＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０１には、三相フルブリッジ回路１０２を駆動するゲートドライブ回路やその制御回路（ともに不図示）およびスイッチ１１０を駆動するコントローラ１０６が内蔵される。ＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０１には、系統からの三相交流の入力ポート１０７と交流負荷への三相交流の出力ポート１０８を備える。また、ＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０１には、電力変換システムの直流配線３１３（図３参照）に接続される直流の入出力端子１０９を備える。さらにＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０１は、三相交流の入出力を切替えるスイッチ１１０を備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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