(57)【要約】【課題】発電装置からの電力を効率良く利用できる電力変換装置を提供する。【解決手段】発電装置から入力される直流電力を交流電力に変換し電力系統に出力する電力変換部と、前記電力変換部に入力される直流電圧を検出する直流電圧検出部と、前記電力変換部を制御する電力変換部駆動信号を出力する駆動制御部と、前記直流電圧検出部により検出された直流電圧に基づいて直流電圧制御特性のパラメータであるゲインと基準電圧値とを切り替えるパラメータ切換部と、前記直流電圧検出部により検出された直流電圧と前記パラメータ切換部から出力される前記パラメータとに基づいて前記駆動制御部を制御する駆動制御部制御信号を出力する直流電圧制御部とを有することを特徴とする電力変換装置。【選択図】図１
2019070958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電装置から入力される直流電力を交流電力に変換し電力系統に出力する電力変換部と、
前記電力変換部に入力される直流電圧を検出する直流電圧検出部と、
前記電力変換部を制御する電力変換部駆動信号を出力する駆動制御部と、
前記直流電圧検出部により検出された直流電圧に基づいて直流電圧制御特性のパラメータであるゲインと基準電圧値とを切り替えるパラメータ切換部と、
前記直流電圧検出部により検出された直流電圧と前記パラメータ切換部から出力される前記パラメータとに基づいて前記駆動制御部を制御する駆動制御部制御信号を出力する直流電圧制御部と
を有することを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記直流電圧の範囲と前記直流電圧制御特性のパラメータとの対応付けを任意に変更可能であ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】
前記直流電圧の範囲と前記直流電圧制御特性のパラメータとを対応させて記憶する記憶部を有することを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置に関し、より詳細には、自然エネルギー、特に、風力、水力などを利用した発電装置の電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自然エネルギーを利用した発電装置の電力変換装置としては、例えば、特許文献１に記載の技術が提案されている。特許文献１に記載の技術は、太陽光発電システムに適した電力変換装置である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１６６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、例えば、風力や水力など外的要因が大きく変化する発電装置に利用すると効率が良くないという問題点がある。
【０００５】
本発明は、発電装置からの電力を効率良く利用できる電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一観点によれば、発電装置から入力される直流電力を交流電力に変換し電力系統に出力する電力変換部と、前記電力変換部に入力される直流電圧を検出する直流電圧検出部と、前記電力変換部を制御する電力変換部駆動信号を出力する駆動制御部と、前記直流電圧検出部により検出された直流電圧に基づいて直流電圧制御特性のパラメータであるゲインと基準電圧値とを切り替えるパラメータ切換部と、前記直流電圧検出部により検出された直流電圧と前記パラメータ切換部から出力される前記パラメータとに基づいて前記駆動制御部を制御する駆動制御部制御信号を出力する直流電圧制御部と、を有することを特徴とする電力変換装置が提供される。
【０００７】
前記直流電圧の範囲と前記直流電圧制御特性のパラメータとの対応付けを任意に変更可能であるようにすることが好ましい。
【０００８】
例えば、前記パラメータ切換部は、前記直流電圧の範囲と前記直流電圧制御特性のパラメータとを対応させて記憶する記憶部を有するようにしても良い。
【０００９】
以上のように、本発明によれば、例えば、風力・水力発電機は、発電電力を最大にできる出力電圧が存在するが、最大発電電力と出力電圧の特性は個々の発電機で異なるため、どのような種類の発電機を使う場合でも、その特性に合致した最大発電電力が得られるようにした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、発電装置からの電力を効率良く利用できる電力変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態による発電システムにおける電力変換装置の一構成例を示す機能ブロック図である。
【図２】本実施の形態による発電システムにおける電力変換装置の直流電圧制御特性のパラメータを変えたときの直流電圧制御特性の一例を示す図である
【図３】発電機出力の最大電力を出力する直流電圧特性と本実施の形態による発電システムにおける電力変換装置の直流電圧特性の一例を示す図である。
【図４】本実施の形態による発電システムにおける電力変換装置におけるパラメータ切り替え部における処理の流れを示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態による発電システムにおける電力変換装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態による発電システムにおける電力変換装置について説明する。
【００１４】
図１は、本実施の形態による発電システムにおける電力変換装置の一構成例を示す機能ブロック図である。図２は、本実施の形態による発電システムにおける電力変換装置の直流電圧制御特性のパラメータを変えたときの直流電圧制御特性の一例を示す図である。図３は、発電機出力の最大電力を出力する直流電圧特性と本実施の形態による発電システムにおける電力変換装置の直流電圧特性の一例を示す図である。図４は、本実施の形態による発電システムにおける電力変換装置におけるパラメータ切り替え部における処理の流れを示すフローチャート図である。
【００１５】
図１に示すように、本実施の形態による発電システムにおける電力変換装置Ａは、発電装置Ｂから入力される直流電力を交流電力に変換し電力系統Ｃに出力するＤＣ／ＡＣコンバータを含む電力変換部３と、電力変換部３に入力される直流電圧Ｖｄｃを検出する直流電圧検出部５と、電力変換部３を制御する電力変換部駆動信号Ｓ２を出力する駆動制御部１５と、直流電圧検出部５により検出された直流電圧Ｖｄｃに基づいて、電圧Ｖｄｃの範囲を判定し、電圧Ｖｄｃの範囲に基づいて、直流電圧制御特性のパラメータであるゲインＧａと基準電圧値Ｖｄｃｒｅｆとを切り替えるパラメータ切換部１１と、直流電圧検出部５により検出された直流電圧Ｖｄｃとパラメータ切換部１１から出力されるパラメータ（Ｇａ，Ｖｄｃｒｅｆ）とに基づいて駆動制御部１５を制御する駆動制御部制御信号Ｓ１を出力する直流電圧制御部７と、を有する。
【００１６】
図２に示すように、電力変換装置の直流電圧制御特性の電力−電圧特性は１次関数（直線）となっており、さらに基準電圧値ＶｄｃｒｅｆとゲインＧａとにより、傾きおよび位置が変化する。
【００１７】
図３は、発電システムにおける電圧と電力との関係を示す図である。実線は、発電機出力の最大電力を出力する直流電圧特性の一例を示す。破線は、本実施の形態による発電システムにおける電力変換装置の直流電圧特性の一例を示す。図３に示すように、両者がほぼ一致するように、本実施の形態による発電システムにおける電力変換装置の直流電圧特性を定める。
【００１８】
例えば、図３の直流電圧Ｖｄｃ１，Ｖｄｃ２の２点を結ぶ直線に対応する直流電圧制御パラメータＶｄｃｒｅｆ１，Ｇａ１が存在する。風力又は水力発電機の出力電圧がこの区間にある場合は、パラメータ切換部からの出力信号をＶｄｃｒｅｆ１，Ｇａ１とすることで電力変換装置の直流電力を風力又は水力発電の出力特性に合わせることができる。同様に風力又は水力発電機の出力電圧がＶｄｃ２，Ｖｄｃ３の区間にある場合は、この２点を結ぶ直線に対応する直流電圧制御パラメータＶｄｃｒｅｆ２，Ｇａ２をパラメータ切換部より出力し、この区間の電力変換装置の直流電力を風力又は水力発電の出力特性に合わせられる。
【００１９】
こうして直流電圧Ｖｄｃを複数の区間に区切り、区間ごとにＶｄｃｒｅｆ及びゲインＧａを設定し、直流電圧制御特性のパラメータを、発電機の出力電圧に基づいて切り換えることで、図３に示すように、風力・水力の発電電力−出力電圧の特性に合わせることができる。
【００２０】
図４は、パラメータ切換部１１において、検出された直流電圧Ｖｄｃに基づいて、その直流電圧Ｖｄｃに対応するＶｄｃｒｅｆ及びゲインＧａを設定する処理例の流れを示すフローチャート図である。図３も参照しながら説明を行う。
【００２１】
図４に示すように、電力変換装置の運転中において、ステップＳ１に示すように、直流電圧Ｖｄｃを取り込む。直流電圧検出部５により検出された直流電圧Ｖｄｃに基づいて、電圧Ｖｄｃの範囲を判定する。
【００２２】
ステップＳ２ａにおいて、ＶｄｃがＶｄｃ２よりも大きいか否かを判定し、Ｎｏ（Ｎ）つまりＶｄｃがＶｄｃ２以下の場合には、ステップＳ２ｂに進み、ゲインＧａとしてＧａ１を、基準電圧ＶｄｃｒｅｆとしてＶｄｃｒｅｆ１を設定し、判定及び設定に基づくパラメータ切り換え処理を終了する。
【００２３】
ステップＳ２ａにおいて、ＶｄｃがＶｄｃ２よりも大きいか否かを判定し、Ｙｅｓ（Ｙ）の場合には、ステップＳ３ａに進み、ＶｄｃがＶｄｃ３よりも大きいか否かを判定する。判定結果がＮｏ（Ｎ）の場合には、ステップＳ３ｂに進み、ゲインＧａとしてＧａ２を、基準電圧ＶｄｃｒｅｆとしてＶｄｃｒｅｆ２を設定し、判定及び設定に基づくパラメータ切り換え処理を終了する。
【００２４】
ステップＳ３ａにおいて、ＶｄｃがＶｄｃ３よりも大きいか否かを判定し、Ｙｅｓ（Ｙ）の場合には、次のステップＳｎａ（ｎ≧４）に進み、ＶｄｃがＶｄｃｎよりも大きいか否かを判定する。判定結果がＮの場合には、ステップＳｎｂに進み、ゲインＧａとしてＧａｎ−１を、基準電圧ＶｄｃｒｅｆとしてＶｄｃｒｅｆｎ−１を設定し、判定及び設定に基づくパラメータ切り換え処理を終了する。
【００２５】
ステップＳ２ａからステップＳｎａまでの処理が終了すると（設定する範囲がなくなると）、ステップＳｎ＋１において、ゲインＧａとしてＧａｎを、基準電圧ＶｄｃｒｅｆとしてＶｄｃｒｅｆｎを設定し、判定及び設定に基づくパラメータ切り換え処理を終了する。
【００２６】
このようにして、直流電圧制御特性のパラメータを、発電電力の最大電力の出力特性における直流電圧の範囲に基づいて切り換えることができる。
【００２７】
以上のように、本実施の形態によれば、風力・水力発電機の外的要因が大きく変化しても、発電機出力の最大電力を出力する直流電圧特性に沿って電力変換装置の直流電圧が制御されるため、発電機より有効に電力を取り出すことが出来るという利点がある。
【００２８】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態による電力変換装置について説明する。
【００２９】
【表１】
2019070958.tif 000003
【００３０】
表１は、パラメータ切換部１１に関連付けされ電力変換装置に設けられている、図１には図示しない記憶部の記憶内容を示す変換表である。表１に示すように、記憶部には、直流電圧の範囲とパラメータ（Ｇａ，Ｖｄｃｒｅｆ）とが対応して記憶されている。この変換表は、例えば、図４に示すような処理により、例えば、顧客のシステム毎に設けることができる。
【００３１】
このようにすることで、風力・水力発電機毎にカスタマイズした電力変換装置を設計・生産する必要がなく、電力変換装置の簡単な出力電力調整によって風力・水力発電機の最大発電電力を得ることができる。
【００３２】
また、顧客にとっては、システム導入までの時間を削減し、小型の風車や水車が効率よく発電できるように、システムに合わせて直流入力電圧−電力の特性の変換表を任意に設定することができる。また、電力変換装置をカスタマイズする必要がなく、導入までの時間を削減できる。
【００３３】
上記の実施の形態において、図示されている構成等については、これらに限定されるものではなく、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【００３４】
また、本発明の各構成要素は、任意に取捨選択することができ、取捨選択した構成を具備する発明も本発明に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、電力変換装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００３６】
Ａ…電力変換装置
Ｂ…発電装置
Ｃ…電力系統
３…電力変換部
５…直流電圧検出部
７…直流電圧制御部
１１…パラメータ切換部
１５…駆動制御部
【図１】
2019070958.tif 000004
【図２】
2019070958.tif 000005
【図３】
2019070958.tif 000006
【図４】
2019070958.tif 000007