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1. (WO2016189874) POWER CONVERTER, POWER CONVERSION METHOD, AND POWER CONVERSION SYSTEM
Document

明 細 書

発明の名称 電力変換装置、電力変換方法及び電力変換システム 0001  

技術分野

0002  

背景技術

0003   0004  

先行技術文献

特許文献

0005  

発明の概要

0006   0007   0008   0009   0010   0011  

図面の簡単な説明

0012  

発明を実施するための形態

0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087  

符号の説明

0088  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  

図面

1   2   3   4   5  

明 細 書

発明の名称 : 電力変換装置、電力変換方法及び電力変換システム

関連出願へのクロスリファレンス

[0001]
 本出願は、日本国特許出願2015-107727号(2015年5月27日出願)の優先権を主張するものであり、当該出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。

技術分野

[0002]
 本発明は、電力変換装置、電力変換方法及び電力変換システムに関する。

背景技術

[0003]
 近年、太陽光や風力等をエネルギー源として発電した直流電力を、商用電力系統へ接続するために交流電力に変換する電力変換装置が普及しつつある。電力変換装置としては、スイッチング方式を採用したものが知られている。
[0004]
 スイッチング方式を採用した電力変換装置では、例えばDC/DCコンバータ等内のスイッチング素子のオン/オフ制御により、ノイズが発生する。そこで、このような電力変換装置では、ノイズフィルタを用いて、電力変換装置外へのノイズの流出を低減している(特許文献1)。

先行技術文献

特許文献

[0005]
特許文献1 : 特開2008-148062号公報

発明の概要

[0006]
 本開示の一実施形態に係る電力変換装置は、分散電源から供給される直流電力を交流電力に変換する。前記電力変換装置は、前記分散電源から供給される前記直流電力のノイズを低減するノイズフィルタと、該ノイズフィルタの入力端と出力端を接続可能に構成されたスイッチとを有するフィルタ部と、前記フィルタ部の出力電力に応じて、前記スイッチを制御する制御部とを備える。
[0007]
 また、本開示の一実施形態に係る電力変換装置は、複数の分散電源から供給される直流電力を交流電力に変換する。前記電力変換装置は、前記複数の分散電源のそれぞれから供給される前記直流電力のノイズを低減する複数のフィルタ部と、制御部とを備える。前記複数のフィルタ部は、前記複数の分散電源から供給される直流電力のノイズを低減するノイズフィルタと、該ノイズフィルタの入力端と出力端を接続可能に構成されたスイッチとを有する。前記制御部は、前記複数のフィルタ部の出力電力の総和である総出力電力に応じて、複数の前記スイッチを制御する。
[0008]
 また、本開示の一実施形態に係る電力変換方法は、分散電源から供給される直流電力を交流電力に変換し、該分散電源から供給される直流電力のノイズを低減するフィルタ部を備える電力変換装置における電力変換方法である。前記フィルタ部は、該分散電源から供給される直流電力のノイズを低減するノイズフィルタと、該ノイズフィルタの入力端と出力端を接続可能に構成されたスイッチとを有する。前記電力変換方法は、前記フィルタ部の出力電力を算出するステップと、前記出力電力に応じて、前記スイッチを制御するステップとを含む。
[0009]
 また、本開示の一実施形態に係る電力変換方法は、複数の分散電源から供給される直流電力を交流電力に変換し、該複数の分散電源のそれぞれから供給される直流電力のノイズを低減する複数のフィルタ部を備える電力変換装置における電力変換方法である。前記複数のフィルタ部は、前記複数の分散電源から供給される直流電力のノイズを低減するノイズフィルタと、該ノイズフィルタの入力端と出力端を接続可能に構成されたスイッチとを有する。前記電力変換方法は、前記複数のフィルタ部の出力電力の総和である総出力電力を算出するステップと、前記総出力電力に応じて、複数の前記スイッチを制御するステップとを含む。
[0010]
 また、本開示の一実施形態に係る電力変換システムは、分散電源と、該分散電源から供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換装置とを備える。前記電力変換装置は、前記分散電源から供給される直流電力のノイズを低減するノイズフィルタと、該ノイズフィルタの入力端と出力端を接続可能に構成されたスイッチとを有するフィルタ部と、前記フィルタ部の出力電力に応じて、前記スイッチを制御する制御部とを備える。
[0011]
 また、本開示の一実施形態に係る電力変換システムは、複数の分散電源と、該複数の分散電源から供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換装置とを備える。前記電力変換装置は、前記複数の分散電源のそれぞれから供給される直流電力のノイズを低減する複数のフィルタ部と、制御部とを備える。前記複数のフィルタ部は、前記複数の分散電源から入力される直流電力のノイズを低減するノイズフィルタと、該ノイズフィルタの入力端と出力端を接続するスイッチとを有する。前記制御部は、前記複数のフィルタ部の出力電力の総和である総出力電力に応じて、複数の前記スイッチを制御する。

図面の簡単な説明

[0012]
[図1] 本開示の一実施形態に係る電力変換装置の構成の一例を示す図である。
[図2] 図1のDCフィルタ部の構成の一例を示す図である。
[図3] 本開示の一実施形態に係る電力変換装置の動作の一例を示すフローチャートである。
[図4] 本開示の他の実施形態に係る電力変換装置の構成の一例を示す図である。
[図5] 本開示の他の実施形態に係る電力変換装置の動作の一例を示すフローチャートである。

発明を実施するための形態

[0013]
 電力変換装置では、ノイズフィルタを用いると、ノイズフィルタに含まれるチョークコイル等の抵抗成分によって、電力損失が生じ、電力変換効率が悪化してしまう場合がある。
[0014]
 また、スイッチング方式を採用した電力変換装置では、電力変換装置が変換する電力が大きいほど、電力変換装置外に流出するノイズも大きくなる傾向がある。一方で、電力変換装置が変換する電力が小さいほど、電力変換装置外に流出するノイズは小さくなる傾向がある。そのため、ノイズフィルタは、電力変換装置が変換する電力が変化する場合、電力変換装置が最大定格として規定されている電力を変換する際に、電力変換装置外に流出するノイズが規定値以下となるように設計する必要がある。
[0015]
 さらに、電力変換装置のうち太陽光発電用パワーコンディショナや風力発電用パワーコンディショナ等では、供給される電力が比較的短時間のうちに変化するため、変換する電力も比較的短時間に変化する。
[0016]
 従って、電力変換装置では、変換する電力が小さくなった場合に、ノイズフィルタが冗長となり無駄な電力損失を生じさせてしまう場合がある。
[0017]
 本開示の一実施形態に係る電力変換装置、電力変換方法及び電力変換システムによれば、無駄な電力損失の発生を低減することができる。
[0018]
 本実施形態では、分散電源から供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換装置について説明する。ここで、分散電源とは、消費地近くに分散配置され、消費地に電力を供給する電源である。分散電源の例として、太陽電池、風力発電装置、蓄電池等が挙げられる。以下では、分散電源は、太陽電池、蓄電池として説明する。
[0019]
 (本開示の一実施形態)
 電力変換装置100は、図1に示すように、太陽電池210,211,212,213及び蓄電池300から供給される直流電力を交流電力に変換し、その変換した交流電力を電力系統に接続した負荷等に供給する。
[0020]
 太陽電池210~213は、太陽光のエネルギーを直流電力に変換し、その変換した直流電力を、電力変換装置100に供給する。太陽電池210~213は、例えば、家の屋根等に配置することができる。
[0021]
 蓄電池300は、充電された電力を放電することにより、直流電力を、電力変換装置100に供給する。また、蓄電池300は、例えば、太陽電池210~213が発電した電力や電力系統から買電した電力によって充電することができる。
[0022]
 次に、電力変換装置100について、さらに説明する。
[0023]
 電力変換装置100は、DCフィルタ部(フィルタ部)110,111,112,113,114と、DC/DCコンバータ120,121,122,123,124と、インバータ140と、ACフィルタ部150と、制御部160と、記憶部161とを備える。
[0024]
 DCフィルタ部110~114は、それぞれ、太陽電池210~213及び蓄電池300から供給される直流電力のノイズを低減して、ノイズ低減後の直流電力をDC/DCコンバータ120~124に供給する。また、DCフィルタ部110~114は、それぞれ、制御部160から供給される制御信号10,11、制御信号20,21、制御信号30,31、制御信号40,41、制御信号50,51に基づいて、DCフィルタ部110~114内のノイズフィルタを制御する。DCフィルタ部110~114の詳細については後述する。
[0025]
 DC/DCコンバータ120~124は、それぞれ、DCフィルタ部110~114から供給される直流電力の電圧を所定の電圧に変換し、その変換後の直流電力を、インバータ140に出力する。
[0026]
 また、DC/DCコンバータ120~124は、それぞれ、測定部130,131,132,133,134を有する。測定部130~134は、それぞれ、DCフィルタ部110~114の出力部における電圧値及び電流値を測定し、その測定した電圧値及び電流値を、制御部160に出力する。
[0027]
 インバータ140は、DC/DCコンバータ120~124から供給される直流電力を、一括して交流電力に変換し、その変換した交流電力を、ACフィルタ部150に出力する。
[0028]
 ACフィルタ部150は、インバータ140から供給される交流電力のノイズを低減して、ノイズ低減後の交流電力を電力系統に接続した負荷等に供給する。
[0029]
 制御部160は、測定部130~134から取得する各電圧値及び各電流値を用いて、DC/DCコンバータ120~124がそれぞれ変換する各変換電力値を算出する。DC/DCコンバータ120~124がそれぞれ変換する各変換電力値は、DCフィルタ部110~114の出力部における電力値である。そして、制御部160は、算出した各変換電力値と、記憶部161に記憶されている電力閾値P01,P02,P03、電力閾値P11,P12,P13、電力閾値P21,P22,P23、電力閾値P31,P32,P33、電力閾値P41,P42,P43とに基づいて、それぞれ、DCフィルタ部110~114内のノイズフィルタを制御するために、制御信号10,11、制御信号20,21、制御信号30,31、制御信号40,41、制御信号50,51を、DCフィルタ部110~114に出力する。制御部160の機能の詳細については後述する。
[0030]
 記憶部161は、電力閾値P01~P03,P11~P13,P21~P23,P31~P33,P41~P43を記憶する。電力閾値P01~P03,P11~P13,P21~P23,P31~P33,P41~P43は、それぞれ、DCフィルタ部110~114を制御する際に用いる電力閾値である。
[0031]
 以下、DCフィルタ部110~114の詳細について説明する。なお、DCフィルタ部110~114は、同様の構成を採用することができるため、以下では、DCフィルタ部110を例に説明する。また、以下では、DCフィルタ部110~114について、同様の構成要素は、説明の便宜上、同一符号で称する。
[0032]
 DCフィルタ部110は、図2に示すように、ノイズフィルタ170,171と、スイッチ172,173とを有する。
[0033]
 ノイズフィルタ170,171は、チョークコイル等を含むコモンモードフィルタである。ノイズフィルタ170の入力端は、太陽電池210に接続され、ノイズフィルタ170の出力端は、ノイズフィルタ171の入力端に接続される。また、ノイズフィルタ171の入力端は、ノイズフィルタ170の出力端に接続され、ノイズフィルタ171の出力端は、DC/DCコンバータ120に接続される。
[0034]
 以下では、ノイズフィルタ170の方がノイズフィルタ171よりも、例えばノイズフィルタ170に含まれるチョークコイルの巻き数がノイズフィルタ171に含まれるチョークコイルの巻き数よりも多いため、ノイズ低減効果が大きいものとして説明する。またこの際、ノイズフィルタ170の方がノイズフィルタ171よりも、例えばノイズフィルタ170に含まれるチョークコイルのコイル導線の抵抗値がノイズフィルタ171に含まれるチョークコイルのコイル導線の抵抗値よりも大きくなるため、抵抗値が大きくなる。
[0035]
 スイッチ172は、例えばノイズフィルタ170の入力端と出力端との間に接続され、ノイズフィルタ170の入力端と出力端を接続可能に構成される。スイッチ172は、制御部160から供給される制御信号10に基づき、オン状態になると、ノイズフィルタ170の入力端と出力端を接続する。これにより、太陽電池210から供給される直流電力は、ノイズフィルタ170を迂回するようになる。一方、スイッチ172が、制御部160から供給される制御信号11に基づき、オフ状態になると、ノイズフィルタ170の入力端に供給される直流電力は、ノイズフィルタ170を通過する。スイッチ172には、例えば、電磁式リレー、FET(Field Effect Transistor)を用いることができる。
[0036]
 スイッチ173は、例えばノイズフィルタ171の入力端と出力端との間に接続され、ノイズフィルタ171の入力端と出力端を接続可能に構成される。スイッチ173は、制御部160から供給される制御信号11に基づき、オン状態になると、ノイズフィルタ171の入力端と出力端を接続する。これにより、太陽電池210からの直流電力は、ノイズフィルタ171を迂回するようになる。一方、スイッチ173が、制御部160から供給される制御信号11に基づき、オフ状態になると、ノイズフィルタ171の入力端に供給される直流電力は、ノイズフィルタ171を通過する。スイッチ173には、例えば、電磁式リレー、FETを用いることができる。
[0037]
 ここで、DCフィルタ部110のノイズ低減効果についてまとめると、スイッチ172,173がオフ状態のとき、太陽電池210から供給される直流電力はノイズフィルタ170,171を経てDC/DCコンバータ120に供給されるため、ノイズ低減効果が最大になる。また、スイッチ172がオフ状態、かつスイッチ173がオン状態のとき、太陽電池210から供給される直流電力はノイズフィルタ170を経てDC/DCコンバータ120に供給されるため、ノイズ低減効果は、二番目に大きくなる。また、スイッチ172がオン状態、かつスイッチ173がオフ状態のとき、太陽電池210から供給される直流電力はノイズフィルタ171を経てDC/DCコンバータ120に供給されるため、ノイズ低減効果は、三番目に大きくなる。また、スイッチ172,173がオン状態のとき、太陽電池210から供給される電力はノイズフィルタ170,171を経由せずにDC/DCコンバータ120に供給されるため、ノイズ低減効果は最小になる。
[0038]
 次に、制御部160の機能の詳細について、DCフィルタ部110の制御を例に説明する。ここで、制御部160がDCフィルタ部110の制御の際に用いる電力閾値P01~P03について、電力閾値P01が一番大きく、電力閾値P02が二番目に大きく、電力閾値P03が最小であるものとする。まず、制御部160は、測定部130から取得する電圧値及び電流値を用いて、DC/DCコンバータ120が変換する変換電力値Pを算出する。そして、制御部160は、算出した変換電力値Pが、一番大きい電力閾値P01より大きいか否か判定する。制御部160は、算出した変換電力値Pが一番大きい電力閾値P01より大きいと判定した場合、スイッチ172,173がオフ状態になるように、制御信号10,11を、DCフィルタ部110に出力する。一方、制御部160は、算出した変換電力値Pが一番大きい電力閾値P01より大きくないと判定した場合、さらに、算出した変換電力値Pが、二番目に大きい電力閾値P02より大きいか否か判定を行う。制御部160は、算出した変換電力値Pが二番目に大きい電力閾値P02より大きいと判定した場合、スイッチ172がオン状態、かつスイッチ173がオフ状態となるように、制御信号10,11を、DCフィルタ部110に出力する。一方、制御部160は、算出した変換電力値Pが二番目に大きい電力閾値P02より大きくないと判定した場合、さらに、算出した変換電力値Pが、最小の電力閾値P03より大きいか否か判定を行う。制御部160は、算出した変換電力値Pが最小の電力閾値P03より大きいと判定した場合、スイッチ172がオフ状態、かつスイッチ173がオン状態となるように、制御信号10,11を、DCフィルタ部110に出力する。一方、制御部160は、算出した変換電力値Pが最小の電力閾値P03より大きくないと判定した場合、スイッチ172,173がオン状態となるように、制御信号10,11を、DCフィルタ部110に出力する。なお、制御部160は、DCフィルタ部111~114についても、DCフィルタ部110と同様に、それぞれ変換電力値を算出し、その算出した各変換電力値と電力閾値P11~P13、電力閾値P21~P23、電力閾値P31~P33、電力閾値P41~P43とに基づいて、それぞれ、制御信号20,21、制御信号30,31、制御信号40,41、制御信号50,41を、DCフィルタ部111~114に出力する。
[0039]
 続いて、電力変換装置100の動作について説明する。なお、制御部160は、DCフィルタ部110~114に対して、それぞれ、制御信号10,11、制御信号20,21、制御信号30,31、制御信号40,41、制御信号50,51を用い、同様の制御を行っているため、以下では、DCフィルタ部110を例に説明する。
[0040]
 図3に示すフローチャートを参照して、本開示の一実施形態に係る電力変換装置100の動作の一例を説明する。
[0041]
 まず、電力変換装置100の制御部160は、DC/DCコンバータ120の測定部130から取得する電圧値及び電流値を用いて、DC/DCコンバータ120が変換する変換電力値Pを算出する(ステップS101)。
[0042]
 その後、制御部160は、算出した変換電力値Pが、記憶部161に記憶されている一番大きい電力閾値P01より大きいか否か判定する(ステップS102)。制御部160は、算出した変換電力値Pが一番大きい電力閾値P01より大きいと判定した場合(ステップS102:Yes)、ステップS103の処理に進む。一方、制御部160は、算出した変換電力値Pが一番大きい電力閾値P01より大きくないと判定した場合(ステップS102:No)、ステップS104の処理に進む。
[0043]
 ステップS103の処理では、制御部160は、スイッチ172,173がオフ状態となるように、制御信号10,11を出力する。これにより、太陽電池210から供給される直流電力は、ノイズフィルタ170,171を経て、DC/DCコンバータ120に供給される。
[0044]
 このように、変換電力値Pが一番大きい電力閾値P01より大きく、DC/DCコンバータ120が変換する電力が大きい場合、電力変換装置100から流出するノイズも大きくなると想定される。そのため、スイッチ172,173をオフ状態にし、DCフィルタ部110のノイズ低減効果を最大にする。
[0045]
 ステップS104の処理では、制御部160は、算出した変換電力値Pが、記憶部161に記憶されている二番目に大きい電力閾値P02より大きいか否か判定する。制御部160は、算出した変換電力値Pが二番目に大きい電力閾値P02より大きいと判定した場合(ステップS104:Yes)、ステップS105の処理に進む。一方、制御部160は、算出した変換電力値Pが二番目に大きい電力閾値P02より大きくないと判定した場合(ステップS104:No)、ステップ106の処理に進む。
[0046]
 ステップS105の処理では、制御部160は、スイッチ172がオフ状態、かつスイッチ173がオン状態となるように、制御信号10,11を出力する。これにより、太陽電池210から供給される直流電力は、ノイズフィルタ170を経て、DC/DCコンバータ120に供給される。
[0047]
 このように、変換電力値Pが一番大きい電力閾値P01より小さく二番目に大きい電力閾値P02より大きい場合、スイッチ172がオフ状態、かつスイッチ173がオン状態になるようにし、DCフィルタ部110のノイズ低減効果を二番目に大きい状態にする。またこの際、冗長となるノイズフィルタ171は、使用していない状態となる。これにより、ノイズフィルタ171よって生じる無駄な電力損失の発生を低減することができる。
[0048]
 ステップS106の処理では、制御部160は、算出した変換電力値Pが、記憶部161に記憶されている最小の電力閾値P03より大きいか否か判定する。制御部160は、算出した変換電力値Pが最小の電力閾値P03より大きいと判定した場合(ステップS106:Yes)、ステップS107の処理に進む。一方、制御部160は、算出した変換電力値Pが最小の電力閾値P03より大きくないと判定した場合(ステップS106:No)、ステップS108の処理に進む。
[0049]
 ステップS107の処理では、制御部160は、スイッチ172がオン状態、かつスイッチ173がオフ状態となるように、制御信号10,11を出力する。これにより、太陽電池210から供給される直流電力は、ノイズフィルタ171を経て、DC/DCコンバータ120に供給される。
[0050]
 このように、変換電力値Pが二番目に大きい電力閾値P02より小さく最小の電力閾値P03より大きい場合、スイッチ172がオン状態、かつスイッチ173がオフ状態となるようにし、DCフィルタ部110のノイズ低減効果を三番目に大きい状態にする。またこの際、冗長となるノイズフィルタ170は、使用していない状態となる。これにより、ノイズフィルタ170によって生じる無駄な電力損失の発生を低減することができる。
[0051]
 ステップS108の処理では、制御部160は、スイッチ172,173がオン状態となるように、制御信号10,11を出力する。これにより、太陽電池210から供給される直流電力は、ノイズフィルタ170,171を経由せずに、DC/DCコンバータ120に供給される。
[0052]
 このように、変換電力値Pが最小の電力閾値P03より小さく、DC/DCコンバータ120が変換する電力が小さい場合、電力変換装置100から流出するノイズは小さいと想定される。そのため、スイッチ172,173をオン状態にし、DCフィルタ部110のノイズ低減効果を最小にする。またこの際、冗長となるノイズフィルタ170,171は、使用していない状態となる。これにより、ノイズフィルタ170,171によって生じる無駄な電力損失の発生を低減することができる。
[0053]
 なお、電力閾値P01~P03、電力閾値P11~P13、電力閾値P21~P23、電力閾値P31~P33、電力閾値P41~P43は、制御部160が予め算出した各変換電力値に基づいて設定してもよい。例えば、制御部160は、初期設定時等にDC/DCコンバータ120の変換電力値を予め算出し、その算出した変換電力値の75%を電力閾値P01、その算出した変換電力値の50%を電力閾値P02、その算出した変換電力値の25%を電力閾値P03としてもよい。
[0054]
 また、ACフィルタ部150に上述したDCフィルタ部110~114と同様の構成を採用し、上述したDCフィルタ部110~114の制御と同様にして、ACフィルタ部150において、使用するノイズフィルタの選択を行ってもよい。
[0055]
 また、上記では、測定部130~134は、それぞれ、DCフィルタ部110~114の出力部における電力値及び電流値を測定するものとして説明したが、DC/DCコンバータ120~124内で所定の電圧に変換された後の電力値及び電流値を測定してもよい。また、測定部130~134をインバータ140内に配置し、交流電力に変換した後の電力値及び電流値を測定してもよい。
[0056]
 また、上記では、制御部160は、DC/DCコンバータ120~124がそれぞれ変換する各変換電力値を算出するものとして説明したが、DC/DCコンバータ120~124が変換する各変換電力値の総和である総変換電力値を算出してもよい。
[0057]
 また、上記では、DCフィルタ部110は、二段のノイズフィルタ170,171を有するものとして説明してきたが、ノイズフィルタの数はこれに限定されない。また、ノイズフィルタ170の方がノイズフィルタ171よりも、ノイズ低減効果が大きいものとして説明してきたが、ノイズ低減効果は同一であってもよい。また、ノイズフィルタ170の方がノイズフィルタ171よりも、ノイズ低減効果が小さくてもよい。
[0058]
 また、上記では、電力変換装置100は、太陽電池210~213及び蓄電池300から供給される直流電力がDCフィルタ部110~114を経てDC/DCコンバータ120~124に供給するまでの5つの経路を有しているが、この経路の数はこれに限定されない。例えば、電力変換装置100は、1つの経路のみを有していてもよい。
[0059]
 以上のように、電力変換装置100では、DC/DCコンバータ120~124が変換する各変換電力値に応じて、DCフィルタ部110~114において、使用するノイズフィルタ170,171を選択し、冗長となるノイズフィルタを使用しない状態にしている。これにより、太陽電池210~213のような電力変換装置100に供給される電力が比較的短時間のうちに変化する分散電源を用いた場合において、電力変換装置100が変換する電力が小さい場合に、無駄な電力損失の発生を低減することができる。
[0060]
 さらに、電力変換装置100では、制御信号10,11、制御信号20,21、制御信号30,31、制御信号40,41、制御信号50,51を用いて、それぞれ別個に、DCフィルタ部110~114において、使用するノイズフィルタ170,171の選択を行っている。これにより、太陽電池210~213と蓄電池300のように挙動の異なる分散電源を用いても、DCフィルタ部110~114のそれぞれにおいて、使用するノイズフィルタ170,171を選択することができ、冗長となるノイズフィルタを使用しない状態にできる。そのため、電力変換装置100が変換する電力が小さい場合に、無駄な電力損失の発生をさらに低減することができる。
[0061]
 (本開示の他の実施形態)
 図4に示す構成要素で図1に示す構成要素と同一のものは同一符号を付し、その説明を省略する。
[0062]
 電力変換装置100aは、DCフィルタ部110~114と、DC/DCコンバータ120~124と、インバータ140と、ACフィルタ部150と、制御部160aと、記憶部161aとを備える。
[0063]
 ここで、一実施形態では、制御部160が、それぞれ、制御信号10,11、制御信号20,21、制御信号30,31、制御信号40,41、制御信号50,51を、DCフィルタ部110~114に出力し、それぞれ別個に、DCフィルタ部110~114内のノイズフィルタ170,171の制御を行っていた。他の実施形態では、制御部160aが、制御信号60,61を、DCフィルタ部110~114に出力し、一括して、DCフィルタ部110~114内のノイズフィルタ170,171の制御を行う。
[0064]
 制御部160aは、測定部130~134から取得する各電力値及び各電流値を用いて、DC/DCコンバータ120~124がそれぞれ変換する変換電力値P1~P5を算出する。そして、制御部160aは、算出した変換電力値P1~P5の総和をとり、総変換電力値Ptを算出する。総変換電力値Ptは、DCフィルタ部110~114の出力部における電力値の総和である。さらに、制御部160aは、算出した総変換電力値Ptと、記憶部161aに記憶されている電力閾値Pt1,Pt2,Pt3とに基づき、DCフィルタ部110~114内のノイズフィルタ170,171を制御するために、制御信号60,61を、DCフィルタ部110~114にそれぞれ出力する。ここで、電力閾値Pt1~Pt3について、電力閾値Pt1が一番大きく、電力閾値Pt2が二番目に大きく、電力閾値Pt3が最小であるものとする。具体的には、制御部160は、算出した総変換電力値Ptが、一番大きい電力閾値Pt1より大きいか否か判定する。制御部160は、算出した総変換電力値Ptが一番大きい電力閾値Pt1より大きいと判定した場合、DCフィルタ部110~114のそれぞれのスイッチ172,173がオフ状態になるように、制御信号60,61を、DCフィルタ部110~114のそれぞれに出力する。一方、制御部160aは、算出した総変換電力値Ptが一番大きい電力閾値Pt1より大きくないと判定した場合、さらに、算出した総変換電力値Ptが、二番目に大きい電力閾値Pt2より大きいか否か判定を行う。制御部160aは、算出した総変換電力値Ptが二番目に大きい電力閾値Pt2より大きいと判定した場合、DCフィルタ部110~114のそれぞれのスイッチ172がオン状態、かつスイッチ173がオフ状態となるように、制御信号60,61を、DCフィルタ部110~114のそれぞれに出力する。一方、制御部160aは、算出した総変換電力値Ptが二番目に大きい電力閾値Pt2より大きくないと判定した場合、さらに、算出した総変換電力値Ptが、最小の電力閾値Pt3より大きいか否か判定を行う。制御部160aは、算出した総変換電力値Ptが最小の電力閾値Pt3より大きいと判定した場合、DCフィルタ部110~114のそれぞれのスイッチ172がオフ状態、かつスイッチ173がオン状態となるように、制御信号60,61を、DCフィルタ部110~114のそれぞれに出力する。一方、制御部160aは、算出した総変換電力値Ptが最小の電力閾値Pt3より大きくないと判定した場合、DCフィルタ部110~114のそれぞれのスイッチ172,173がオン状態となるように、制御信号60,61を、DCフィルタ部110~114のそれぞれに出力する。
[0065]
 記憶部161aは、電力閾値Pt1~Pt3を記憶する。電力閾値Pt1~Pt3は、DCフィルタ部110~114を制御する際に用いる電力閾値である。
[0066]
 図5に示すフローチャートを参照して、本開示の他の実施形態に係る電力変換装置100aの動作の一例を説明する。
[0067]
 まず、電力変換装置100aの制御部160aは、DC/DCコンバータ120~124の測定部130~134から取得する各電圧値及び各電流値を用いて、DC/DCコンバータ120~124がそれぞれ変換する変換電力値P1~P5を算出する(ステップS201)。そして、制御部160aは、算出した変換電力値P1~P5の総和をとり、総変換電力値Ptを算出する(ステップS202)。
[0068]
 その後、制御部160aは、算出した総変換電力値Ptが、記憶部161aに記憶されている一番大きい電力閾値Pt1より大きいか否か判定する(ステップS203)。制御部160aは、算出した総変換電力値Ptが一番大きい電力閾値Pt1より大きいと判定した場合(ステップS203:Yes)、ステップS204の処理に進む。一方、制御部160は、算出した総変換電力値Ptが一番大きい電力閾値Pt1より大きくないと判定した場合(ステップS203:No)、ステップS205の処理に進む。
[0069]
 ステップS204の処理では、制御部160aは、DCフィルタ部110~124のそれぞれのスイッチ172,173がオフ状態となるように、制御信号60,61をDCフィルタ部110~124のそれぞれに出力する。これにより、太陽電池210~213及び蓄電池300から供給される直流電力は、DCフィルタ部110~124のそれぞれが有するノイズフィルタ170,171を経て、DC/DCコンバータ120~124に供給される。
[0070]
 このように、総変換電力値Ptが一番大きい電力閾値Pt1より大きく、DC/DCコンバータ120~124が変換する電力が大きい場合、電力変換装置100から流出するノイズも大きくなると想定される。そのため、DCフィルタ部110~114のそれぞれのスイッチ172,173をオフ状態にし、DCフィルタ部110~114のノイズ低減効果を最大にする。
[0071]
 ステップS205の処理では、制御部160aは、算出した総変換電力値Ptが、記憶部161aに記憶されている二番目に大きい電力閾値Pt2より大きいか否か判定する。制御部160aは、算出した総変換電力値Ptが二番目に大きい電力閾値Pt2より大きいと判定した場合(ステップS205:Yes)、ステップS206の処理に進む。一方、制御部160aは、算出した総変換電力値Ptが二番目に大きい電力閾値Pt2より大きくないと判定した場合(ステップS205:No)、ステップS207の処理に進む。
[0072]
 ステップS206の処理では、制御部160aは、DCフィルタ部110~124のそれぞれのスイッチ172がオフ状態、かつスイッチ173がオン状態となるように、制御信号60,61をDCフィルタ部110~124のそれぞれに出力する。これにより、太陽電池210~213及び蓄電池300から供給される直流電力は、DCフィルタ部110~114のそれぞれが有するノイズフィルタ170を経て、DC/DCコンバータ120~124に供給される。
[0073]
 このように、総変換電力値Ptが一番大きい電力閾値Pt1より小さく二番目に大きい電力閾値Pt2より大きい場合、DCフィルタ部110~124のそれぞれのスイッチ172がオフ状態、かつスイッチ173がオン状態になるようにし、DCフィルタ部110~114のノイズ低減効果を二番目に大きい状態にする。またこの際、DCフィルタ部110~114のそれぞれの冗長となるノイズフィルタ171は、使用していない状態となる。これにより、ノイズフィルタ171によって生じる無駄な電力損失の発生を低減することができる。
[0074]
 ステップS207の処理では、制御部160aは、算出した総変換電力値Ptが、記憶部161aに記憶されている最小の電力閾値Pt3より大きいか否か判定を行う。制御部160aは、算出した総変換電力値Ptが最小の電力閾値Pt3より大きいと判定した場合(ステップS207:Yes)、ステップS208の処理に進む。一方、制御部160aは、算出した総変換電力値Ptが最小の電力閾値Pt3より大きくないと判定した場合(ステップS207:No)、ステップS209の処理に進む。
[0075]
 ステップS208の処理では、制御部160aは、DCフィルタ部110~124のそれぞれのスイッチ172がオン状態、かつスイッチ173がオフ状態となるように、制御信号60,61をDCフィルタ部110~114のそれぞれに出力する。これにより、太陽電池210~213及び蓄電池300から供給される直流電力は、DCフィルタ部110~114のそれぞれが有するノイズフィルタ171を経て、DC/DCコンバータ120~124に供給される。
[0076]
 このように、総変換電力値Ptが二番目に大きい電力閾値Pt2より小さく最小の電力閾値Pt3より大きい場合、DCフィルタ部110~114のそれぞれのスイッチ172がオン状態、かつスイッチ173がオフ状態となるようにし、DCフィルタ部110~114のノイズ低減効果を三番目に大きい状態にする。またこの際、DCフィルタ部110~114の冗長となるノイズフィルタ170は、使用していない状態となる。これにより、ノイズフィルタ170によって生じる電力損失の発生を低減することができる。
[0077]
 ステップS209の処理では、制御部160aは、DCフィルタ部110~114のそれぞれのスイッチ172,173がオン状態となるように、制御信号60,61をDCフィルタ部110~114のそれぞれに出力する。これにより、太陽電池210~213及び蓄電池300から供給される直流電力は、DCフィルタ部110~114のそれぞれが有するノイズフィルタ170,171を経由せずに、DC/DCコンバータ120~124に供給される。
[0078]
 このように、総変換電力値Ptが最小の電力閾値Pt3より小さく、DC/DCコンバータ120~124が変換する電力が小さい場合、電力変換装置100aから流出するノイズは小さいと想定される。そのため、DCフィルタ部110~114がそれぞれ有するスイッチ172,173をオン状態にし、DCフィルタ部110~114のノイズ低減効果を最小にする。またこの際、DCフィルタ部110~114の冗長となるノイズフィルタ170,171は、使用していない状態となる。これにより、ノイズフィルタ170,171によって生じる電力損失の発生を低減することができる。
[0079]
 なお、電力閾値Pt1~Pt3は、制御部160aが予め算出した総変換電力値に基づいて設定してもよい。例えば、制御部160aは、初期設定時等にDC/DCコンバータ120~124の総変換電力値を予め算出し、その算出した総変換電力値の75%を電力閾値Pt1、その算出した総変換電力値の50%を電力閾値Pt2、その算出した総変換電力値の25%を電力閾値Pt3としてもよい。
[0080]
 また、ACフィルタ部150に上述したDCフィルタ部110~114と同様の構成を採用し、上述したDCフィルタ部110~114の制御と同様にして、ACフィルタ部150において、使用するノイズフィルタの選択を行ってもよい。
[0081]
 また、上記では、測定部130~134は、それぞれ、DCフィルタ部110~114の出力部における電力値及び電流値を測定するものとして説明したが、DC/DCコンバータ120~124内で所定の電圧に変換された後の電力値及び電流値を測定してもよい。また、測定部130~134をインバータ140内に配置し、交流電力に変換した後の電力値及び電流値を測定してもよい。
[0082]
 また、上記では、DCフィルタ部110は、二段のノイズフィルタ170,171を有するものとして説明してきたが、ノイズフィルタの数はこれに限定されない。また、ノイズフィルタ170の方がノイズフィルタ171よりも、ノイズ低減効果が大きいものとして説明してきたが、ノイズ低減効果は同一であってもよい。また、ノイズフィルタ170の方がノイズフィルタ171よりも、ノイズ低減効果が小さくてもよい。
[0083]
 また、上記では、電力変換装置100は、太陽電池210~213及び蓄電池300から供給される直流電力がDCフィルタ部110~114を経てDC/DCコンバータ120~124に供給するまでの5つの経路を有しているが、この経路の数はこれに限定されない。
[0084]
 以上のように、電力変換装置100aでは、DC/DCコンバータ120~124が変換する総変換電力値に応じて、DCフィルタ部110~114において、使用するノイズフィルタ170,171の選択を行い、冗長となるノイズフィルタを使用しない状態にしている。これにより、太陽電池210~213のような電力変換装置100に供給される電力が比較的短時間のうちに変化する分散電源を用いた場合において、電力変換装置100aが変換する電力が小さい場合に、無駄な電力損失の発生を低減することができる。
[0085]
 さらに、電力変換装置100aでは、制御信号60,61を用いて、DCフィルタ部110~124において、使用するノイズフィルタ170,171の選択を一括して行っている。そのため、制御部160が有する制御信号による出力端子や、制御信号によるケーブルの数を削減することができる。これにより、電力変換装置100aのサイズ増加やコスト増加を低減することができる。
[0086]
 本開示の一実施形態を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部、各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部やステップ等を1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
[0087]
 本開示内容の制御は、プログラム命令を実行可能なコンピュータシステムその他のハードウェアによって実行される、一連の動作として示される。コンピュータシステムその他のハードウェアには、例えば、汎用コンピュータ、PC(Personal Computer)、専用コンピュータ、ワークステーション、又はその他のプログラム可能なデータ処理装置が含まれる。各実施形態では、種々の動作は、プログラム命令(ソフトウェア)で実装された専用回路(例えば、特定機能を実行するために相互接続された個別の論理ゲート)や、1つ以上のプロセッサによって実行される論理ブロックやプログラムモジュール等によって実行されることに留意されたい。論理ブロックやプログラムモジュール等を実行する一以上のプロセッサには、例えば、1つ以上のマイクロプロセッサ、CPU(Central Processing Unit)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、DSP(Digital Signal Processor)、PLD(Programmable Logic Device)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、コントローラ、マイクロコントローラ、電子機器、ここに記載する機能を実行可能に設計されたその他の装置、及び/又は、これらいずれかの組合せが含まれる。ここに示す実施形態は、例えば、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード又はこれらいずれかの組合せによって実装される。

符号の説明

[0088]
 100,100a 電力変換装置
 110,111,112,113,114 DCフィルタ部
 120,121,122,123,124 DC/DCコンバータ
 130,131,132,133,134 測定部
 140 インバータ
 150 ACフィルタ部
 160,160a 制御部
 161,161a 記憶部
 170,171 ノイズフィルタ
 172,173 スイッチ
 210,211,212,213 太陽電池
 300 蓄電池

請求の範囲

[請求項1]
 分散電源から供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換装置であって、
 前記分散電源から供給される前記直流電力のノイズを低減するノイズフィルタと、該ノイズフィルタの入力端と出力端を接続可能に構成されたスイッチとを有するフィルタ部と、
 前記フィルタ部の出力電力に応じて、前記スイッチを制御する制御部と、
を備える電力変換装置。
[請求項2]
 前記出力電力と前記ノイズのレベルとを関連付けて電力閾値として記憶する記憶部をさらに備え、
 前記制御部は、前記出力電力が前記電力閾値を下回る場合には、前記ノイズフィルタの前記入力端と前記出力端を接続するように、前記スイッチを制御する、ことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
[請求項3]
 前記ノイズフィルタはチョークコイルを含む、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の電力変換装置。
[請求項4]
 複数の分散電源から供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換装置であって、
 前記複数の分散電源のそれぞれから供給される前記直流電力のノイズを低減する複数のフィルタ部と、
 制御部と、を備え、
 前記複数のフィルタ部は、前記複数の分散電源から供給される直流電力のノイズを低減するノイズフィルタと、該ノイズフィルタの入力端と出力端を接続可能に構成されたスイッチとを有し、
 前記制御部は、前記複数のフィルタ部の出力電力の総和である総出力電力に応じて、複数の前記スイッチを制御する、
ことを特徴とする電力変換装置。
[請求項5]
 前記出力電力と前記ノイズのレベルとを関連付けて電力閾値として記憶する記憶部をさらに備え、
 前記制御部は、前記総出力電力が前記電力閾値を下回る場合には、前記スイッチが前記ノイズフィルタの前記入力端と前記出力端を接続するように、複数の前記スイッチを制御する、ことを特徴とする請求項4に記載の電力変換装置。
[請求項6]
 前記ノイズフィルタはチョークコイルを含む、ことを特徴とする請求項4又は5に記載の電力変換装置。
[請求項7]
 分散電源から供給される直流電力を交流電力に変換し、該分散電源から供給される直流電力のノイズを低減するフィルタ部を備える電力変換装置における電力変換方法であって、前記フィルタ部は、該分散電源から供給される直流電力のノイズを低減するノイズフィルタと、該ノイズフィルタの入力端と出力端を接続可能に構成されたスイッチとを有し、
 前記フィルタ部の出力電力を算出するステップと、
 前記出力電力に応じて、前記スイッチを制御するステップと、
を含む電力変換方法。
[請求項8]
 複数の分散電源から供給される直流電力を交流電力に変換し、該複数の分散電源のそれぞれから供給される直流電力のノイズを低減する複数のフィルタ部を備える電力変換装置における電力変換方法であって、前記複数のフィルタ部は、前記複数の分散電源から供給される直流電力のノイズを低減するノイズフィルタと、該ノイズフィルタの入力端と出力端を接続可能に構成されたスイッチとを有し、
 前記複数のフィルタ部の出力電力の総和である総出力電力を算出するステップと、
 前記総出力電力に応じて、複数の前記スイッチを制御するステップと、
を含む電力変換方法。
[請求項9]
 分散電源と、該分散電源から供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換装置とを備える電力変換システムであって、
 前記電力変換装置は、
 前記分散電源から供給される直流電力のノイズを低減するノイズフィルタと、該ノイズフィルタの入力端と出力端を接続可能に構成されたスイッチとを有するフィルタ部と、
 前記フィルタ部の出力電力に応じて、前記スイッチを制御する制御部と、
を備える電力変換システム。
[請求項10]
 複数の分散電源と、該複数の分散電源から供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換装置とを備える電力変換システムであって、
 前記電力変換装置は、
 前記複数の分散電源のそれぞれから供給される直流電力のノイズを低減する複数のフィルタ部と、
 制御部と、を備え、
 前記複数のフィルタ部は、前記複数の分散電源から入力される直流電力のノイズを低減するノイズフィルタと、該ノイズフィルタの入力端と出力端を接続するスイッチとを有し、
 前記制御部は、前記複数のフィルタ部の出力電力の総和である総出力電力に応じて、複数の前記スイッチを制御する、
ことを特徴とする電力変換システム。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]