(57)【要約】  少なくとも一つの電源または負荷にそれぞれ連結された少なくとも２つの変換部と、少なくとも２つの変換部のうち少なくとも一つを制御する少なくとも一つの基準電圧を生成する少なくとも一つの出力制御器と、を備え、少なくとも２つの変換部のうち少なくとも一つは、少なくとも一つの電源に連結された入力端、及び互いに連結された出力端を持つ複数のサブ変換部と、少なくとも一つの基準電圧によって複数のサブ変換部の出力電圧を実質的に同一に調節する少なくとも一つのサブ変換部制御器と、を備え、少なくとも一つの基準電圧は、複数のサブ変換部の出力電圧及び出力電流に対応することを特徴とするエネルギー保存システム用の電力変換システム。
2013540413.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの電源または負荷にそれぞれ連結された少なくとも２つの変換部と、
前記少なくとも２つの変換部のうち少なくとも一つを制御する少なくとも一つの基準電圧を生成する少なくとも一つの出力制御器と、を備え、
前記少なくとも２つの変換部のうち少なくとも一つは、
前記少なくとも一つの電源に連結された入力端、及び互いに連結された出力端を持つ複数のサブ変換部と、
前記少なくとも一つの基準電圧によって前記複数のサブ変換部の出力電圧を実質的に同一に調節する少なくとも一つのサブ変換部制御器と、を備え、
前記少なくとも一つの基準電圧は、前記複数のサブ変換部の出力電圧及び出力電流に対応することを特徴とするエネルギー保存システム用の電力変換システム。
【請求項２】
前記少なくとも２つの変換部に連結されたＤＣリンク部と、
前記ＤＣリンク部と反対側で、前記少なくとも２つの変換部のうち一つに連結された少なくとも一つのスイッチと、を備えることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー保存システム用の電力変換システム。
【請求項３】
前記少なくとも一つの出力制御器は、
前記出力電圧及び出力電流によって前記複数のサブ変換部それぞれの出力電力を計算する電力計算部と、
前記計算された出力電力を比べる電力比較部と、
前記計算された出力電力の比較結果によって、前記少なくとも一つの基準電圧を生成する制御信号生成部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー保存システム用の電力変換システム。
【請求項４】
前記少なくとも一つの出力制御器は、
前記複数のサブ変換部の出力電圧を測定する電圧測定部と、
前記複数のサブ変換部の出力電流を測定する電流測定部と、を備えることを特徴とする請求項３に記載のエネルギー保存システム用の電力変換システム。
【請求項５】
前記少なくとも２つの変換部のうち少なくとも一つは、前記電源のうち少なくとも一つの直流電源に連結され、
前記複数のサブ変換部は、前記少なくとも一つの直流電源からの入力電圧レベルを第１電圧レベルに変換するＤＣ−ＤＣ変換を行う複数のコンバータを備えることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー保存システム用の電力変換システム。
【請求項６】
前記少なくとも一つの直流電源は、発電システムを備えることを特徴とする請求項５に記載のエネルギー保存システム用の電力変換システム。
【請求項７】
前記少なくとも一つの直流電源は、バッテリーを備えることを特徴とする請求項５に記載のエネルギー保存システム用の電力変換システム。
【請求項８】
前記複数のコンバータのうち少なくとも一つは、前記第１電圧レベ1ルを持つ入力を、前記バッテリーに出力される第２電圧レベルを持つ出力に変換するＤＣ−ＤＣ変換を行うことを特徴とする請求項７に記載のエネルギー保存システム用の電力変換システム。
【請求項９】
前記複数のコンバータそれぞれは、インダクター、スイチング素子、ダイオード、キャパシタを備え、
前記少なくとも一つのサブ変換部制御器は、前記少なくとも一つの基準電圧によって各コンバータのスイチング素子の動作を制御することで、各コンバータの出力電圧を調節することを特徴とする請求項５に記載のエネルギー保存システム用の電力変換システム。
【請求項１０】
前記少なくとも２つの変換部のうち少なくとも一つは、交流を受信する一つ以上の負荷に連結され、
前記複数のサブ変換部は、前記少なくとも一つの電源からの直流を、前記一つ以上の負荷に出力される交流に変換する複数のインバータを備えることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー保存システム用の電力変換システム。
【請求項１１】
前記少なくとも一つの電源からの直流は、ＤＣリンク部を通じて前記少なくとも２つの変換部のうち少なくとも一つに供給されることを特徴とする請求項１０に記載のエネルギー保存システム用の電力変換システム。
【請求項１２】
前記一つ以上の負荷は、第１交流電力で動作し、
前記少なくとも一つのサブ変換部制御器は、前記複数のインバータを制御して直流をそれぞれ交流に変換し、前記第１交流電力に対応する各交流の電圧レベル、電流レベル、周波数、または位相のうち少なくとも一つを調節することを特徴とする請求項１０に記載のエネルギー保存システム用の電力変換システム。
【請求項１３】
前記少なくとも一つのサブ変換部制御器は、前記複数のインバータを制御して、前記少なくとも一つの基準電圧及び整流電圧によって前記交流を調節することを特徴とする請求項１２に記載のエネルギー保存システム用の電力変換システム。
【請求項１４】
前記一つ以上の負荷は、系統を備え、
前記少なくとも２つの変換部のうち少なくとも一つは、系統からの交流を前記少なくとも一つの電源に出力される直流に変換する整流回路をさらに備えることを特徴とする請求項１３に記載のエネルギー保存システム用の電力変換システム。
【請求項１５】
前記インバータそれぞれは、少なくとも４つのスイチング素子と、インダクターとキャパシタとを含むフィルタリング回路を備え、
前記少なくとも一つのサブ変換部制御器は、前記少なくとも一つの基準電圧によって、各インバータの少なくとも４つのスイチング素子のうち少なくとも一つの動作を制御することで、各インバータの交流を調節することを特徴とする請求項１０に記載のエネルギー保存システム用の電力変換システム。
【請求項１６】
請求項１０に記載の電力変換システムをそれぞれ備え、一つ以上の発電システムに連結され、かつ系統または負荷のうち少なくとも一つに連結される複数のエネルギー保存システムと、
前記エネルギー保存システムに連結され、各エネルギー保存システムの出力値及び／またはパラメータによって制御信号を生成するマスター制御器と、を備え、
前記エネルギー保存システムそれぞれの少なくとも一つの出力制御器が、前記制御信号によって前記エネルギー保存システムの出力値及び／またはパラメータを制御することを特徴とする請求項１０に記載の電力システム。
【請求項１７】
前記エネルギー保存システムのうち一つの少なくとも一つの出力制御器は、マスター制御器を備えることを特徴とする請求項１６に記載の電力システム。
【請求項１８】
電力変換システムの変換部を制御する方法において、
前記変換部は、一つ以上の電源に連結された入力端、及び互いに連結された出力端を持つ複数のサブ変換部、出力制御器、及び少なくとも一つのサブ変換部制御器を備え、
前記方法は、
前記複数のサブ変換部の出力電圧及び出力電流を測定する段階と、
前記出力電圧及び出力電流によって前記複数のサブ変換部それぞれの出力電力を計算する段階と、
前記計算された出力電力を比べる段階と、
前記計算された出力電力の比較結果によって少なくとも一つの基準電圧を生成する段階と、
前記少なくとも一つの基準電圧によって制御信号を生成する段階と、
前記制御信号によって前記複数のサブ変換部を制御する段階と、を含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
前記複数のサブ変換部は、前記一つ以上の電源からの第１直流を、ＤＣリンク部に出力される第２直流に変換する複数のコンバータを備えることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記複数のサブ変換部は、前記一つ以上の電源からの直流を、一つ以上の負荷に出力される交流に変換する複数のインバータを備えることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギー保存システム用の電力変換システム及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境破壊、資源枯渇などが問題になると共に、電力を保存し、その保存された電力を効率的に活用できるシステムへの関心が高まりつつある。また、これに伴って発電過程で公害を誘発しない新再生エネルギーへの関心も高まりつつある。エネルギー保存システムは、これらの新再生エネルギー、電力を保存したバッテリー、そして既存の系統電力を連係させるシステムであり、今の環境変化に合わせて多くの研究開発が行われつつある。
【０００３】
このようなエネルギー保存システムは、負荷の電力消費量によって多様な容量を持つ。したがって、大容量の電力を供給するためにエネルギー保存システムは、並列に連結された複数の電源と連結されるように構成される。例えば、エネルギー保存システムは、新再生エネルギーから電力を生産する複数の発電モジュールを並列に連結し、複数の発電モジュールから電力を供給される。または、複数のバッテリーを並列に連結し、複数のバッテリーから電力を供給されてもよい。この時、エネルギー保存システムは、コンバータを使って供給された電力をＤＣリンク電圧に変換するが、変換する電力が大きい場合に複数のコンバータを使う。また、変換する電力が大きい場合、供給された電力を系統の交流電力に変換するインバータを並列に連結して使う。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、循環電流の発生を低減させるエネルギー保存システム用の電力変換システム及びその制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態によるエネルギー保存システム用の電力変換システムは、少なくとも一つの電源または負荷にそれぞれ連結された少なくとも２つの変換部と、前記少なくとも２つの変換部のうち少なくとも一つを制御する少なくとも一つの基準電圧を生成する少なくとも一つの出力制御器と、を備え、前記少なくとも２つの変換部のうち少なくとも一つは、前記少なくとも一つの電源に連結された入力端、及び互いに連結された出力端を持つ複数のサブ変換部と、前記少なくとも一つの基準電圧によって前記複数のサブ変換部の出力電圧が実質的に同一に調節する少なくとも一つのサブ変換部制御器と、を備え、前記少なくとも一つの基準電圧は、前記複数のサブ変換部の出力電圧及び出力電流に対応する。
【０００６】
前記電力変換システムは、前記少なくとも２つの変換部に連結されたＤＣリンク部と、前記ＤＣリンク部と反対側で、前記少なくとも２つの変換部のうち一つに連結された少なくとも一つのスイッチと、を備える。
【０００７】
前記少なくとも一つの出力制御器は、前記出力電圧及び出力電流によって前記複数のサブ変換部それぞれの出力電力を計算する電力計算部と、前記計算された出力電力を比べる電力比較部と、前記計算された出力電力の比較結果によって、前記少なくとも一つの基準電圧を生成する制御信号生成部と、を備える。
【０００８】
前記少なくとも一つの出力制御器は、前記複数のサブ変換部の出力電圧を測定する電圧測定部と、前記複数のサブ変換部の出力電流を測定する電流測定部と、を備える。
【０００９】
前記少なくとも２つの変換部のうち少なくとも一つは、前記電源のうち少なくとも一つの直流電源に連結され、前記複数のサブ変換部は、前記少なくとも一つの直流電源からの入力電圧レベルを第１電圧レベルに変換するＤＣ−ＤＣ変換を行う複数のコンバータを備える。
【００１０】
前記少なくとも一つの直流電源は、発電システムを備える。
【００１１】
前記少なくとも一つの直流電源は、バッテリーを備える。前記複数のコンバータのうち少なくとも一つは、前記第１電圧レベ1ルを持つ入力を、前記バッテリーに出力される第２電圧レベルを持つ出力に変換するＤＣ−ＤＣ変換を行う。
【００１２】
前記複数のコンバータそれぞれは、インダクター、スイチング素子、ダイオード、キャパシタを備え、前記少なくとも一つのサブ変換部制御器は、前記少なくとも一つの基準電圧によって各コンバータのスイチング素子の動作を制御することで、各コンバータの出力電圧を調節する。
【００１３】
前記少なくとも２つの変換部のうち少なくとも一つは、交流を受信する一つ以上の負荷に連結され、前記複数のサブ変換部は、前記少なくとも一つの電源からの直流を、前記一つ以上の負荷に出力される交流に変換する複数のインバータを備える。
【００１４】
前記少なくとも一つの電源からの直流は、ＤＣリンク部を通じて前記少なくとも２つの変換部のうち少なくとも一つに供給される。
【００１５】
前記一つ以上の負荷は、第１交流電力で動作し、前記少なくとも一つのサブ変換部制御器は、前記複数のインバータを制御して直流をそれぞれ交流に変換し、前記第１交流電力に対応する各交流の電圧レベル、電流レベル、周波数、または位相のうち少なくとも一つを調節する。前記少なくとも一つのサブ変換部制御器は、前記複数のインバータを制御して、前記少なくとも一つの基準電圧及び整流電圧によって前記交流を調節する。前記一つ以上の負荷は、系統を備え、前記少なくとも２つの変換部のうち少なくとも一つは、系統からの交流を前記少なくとも一つの電源に出力される直流に変換する整流回路をさらに備える。
【００１６】
前記インバータそれぞれは、少なくとも４つのスイチング素子と、インダクターとキャパシタとを含むフィルタリング回路を備え、前記少なくとも一つのサブ変換部制御器は、前記少なくとも一つの基準電圧によって、各インバータの少なくとも４つのスイチング素子のうち少なくとも一つの動作を制御することで、各インバータの交流を調節する。
【００１７】
前記電力システムは、電力変換システムをそれぞれ備え、一つ以上の発電システムに連結され、かつ系統または負荷のうち少なくとも一つに連結される複数のエネルギー保存システムと、前記エネルギー保存システムに連結され、各エネルギー保存システムの出力値及び／またはパラメータによって制御信号を生成するマスター制御器と、を備え、前記エネルギー保存システムそれぞれの少なくとも一つの出力制御器が、前記制御信号によって前記エネルギー保存システムの出力値及び／またはパラメータを制御する。
【００１８】
前記エネルギー保存システムのうち一つの少なくとも一つの出力制御器は、マスター制御器を備える。
【００１９】
本発明の一実施形態による電力変換システムの変換部を制御する方法において、前記変換部は、一つ以上の電源に連結された入力端、及び互いに連結された出力端を持つ複数のサブ変換部、出力制御器、及び少なくとも一つのサブ変換部制御器を備え、前記方法は、前記複数のサブ変換部の出力電圧及び出力電流を測定する段階と、前記出力電圧及び出力電流によって前記複数のサブ変換部それぞれの出力電力を計算する段階と、前記計算された出力電力を比べる段階と、前記計算された出力電力の比較結果によって少なくとも一つの基準電圧を生成する段階と、前記少なくとも一つの基準電圧によって制御信号を生成する段階と、前記制御信号によって前記複数のサブ変換部を制御する段階と、を含む。
【００２０】
前記複数のサブ変換部は、前記一つ以上の電源からの第１直流を、ＤＣリンク部に出力される第２直流に変換する複数のコンバータを備える。
【００２１】
前記複数のサブ変換部は、前記一つ以上の電源からの直流を、一つ以上の負荷に出力される交流に変換する複数のインバータを備える。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の実施形態によれば、電力変換時に発生する循環電流を低減させるエネルギー保存システム用の電力変換システム及びその制御方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態によるエネルギー保存システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による電力変換システムの一部構成を概略的に示す図面である。
【図３Ａ】図２のコンバータ及びコンバータ制御器の一実施形態を示す図面である。
【図３Ｂ】図２の出力制御器の一実施形態を示す図面である。
【図４】本発明の一実施形態による電力変換方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明の他の実施形態による電力変換システムの一部構成を概略的に示す図面である。
【図６Ａ】図５のインバータ及びインバータ制御器の一実施形態を示す図面である。
【図６Ｂ】図５の出力制御器の一実施形態を示す図面である。
【図７】本発明の他の実施形態による電力変換方法を示すフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態によるエネルギー保存システムを複数連結する構成を示す図面である。
【図９】本発明の他の実施形態によるエネルギー保存システムを複数連結する構成を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の一実施形態によるエネルギー保存システム用の電力変換システムは、少なくとも一つの電源または負荷にそれぞれ連結された少なくとも２つの変換部と、前記少なくとも２つの変換部のうち少なくとも一つを制御する少なくとも一つの基準電圧を生成する少なくとも一つの出力制御器と、を備え、前記少なくとも２つの変換部のうち少なくとも一つは、前記少なくとも一つの電源に連結された入力端、及び互いに連結された出力端を持つ複数のサブ変換部と、前記少なくとも一つの基準電圧によって前記複数のサブ変換部の出力電圧が実質的に同一に調節する少なくとも一つのサブ変換部制御器と、を備え、前記少なくとも一つの基準電圧は、前記複数のサブ変換部の出力電圧及び出力電流に対応する。
【００２５】
本発明は、多様な変換を加えることができ、いろいろな実施形態を持つことができるところ、特定実施形態を図面に例示して詳細な説明で詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態のみに限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変換、均等物ないし代替物を含むと理解されねばならない。本発明を説明するに際して、関連の公知技術についての具体的な説明が本発明の趣旨を不明にすると判断される場合、その詳細な説明を略する。
【００２６】
以下、本発明による実施形態を添付図面を参照して詳細に説明し、添付図面を参照して説明するとき、同一または対応する構成要素には同じ図面番号を付け、それに関する重なる説明は略する。
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態によるエネルギー保存システム１の構成を示すブロック図である。
【００２８】
図１を参照すれば、本実施形態によるエネルギー保存システム１は、発電システム２、系統３と連係して負荷４に電力を供給する。
【００２９】
発電システム２は、エネルギー源を用いて電力を生産するシステムである。発電システム２は、生産した電力をエネルギー保存システム１に供給する。発電システム２は、太陽光発電システム、風力発電システム、潮力発電システムなどである。しかし、これは例示的なものであり、発電システム２は、前記の種類に限定されるものではない。太陽熱や地熱などの新再生エネルギーを用いて電力を生産する発電システムならば、いずれも含む。特に、太陽光を用いて電気エネルギーを生産する太陽電池は、各家庭または工場などに設置しやすく、各家庭や工場に分散されたエネルギー保存システム１に好適に適用できる。発電システム２は、複数の発電モジュールを並列に備えて発電モジュール別に電力を生産することで、大容量エネルギーシステムを構成する。
【００３０】
系統３は、発電所、変電所、送電線などを備える。系統３は、正常状態の場合、エネルギー保存システム１に電力を供給して負荷４及び／またはバッテリー３０に電力を供給させ、エネルギー保存システム１から電力が供給される。系統３が非正常状態の場合、系統３からエネルギー保存システム１への電力供給は中断し、エネルギー保存システム１から系統３への電力供給も中断する。
【００３１】
負荷４は、発電システム２で生産された電力、バッテリー３０に保存された電力、または系統３から供給された電力を消費する。家庭や工場などが負荷４の一例でありうる。
【００３２】
エネルギー保存システム１は、発電システム２で生産した電力をバッテリー３０に保存し、生産した電力を系統３に供給する。またエネルギー保存システム１は、バッテリー３０に保存された電力を系統３に供給するか、または系統３から供給された電力をバッテリー３０に保存する。また、エネルギー保存システム１は、系統３が非正常状態の場合、例えば、停電が発生した場合には、ＵＰＳ（Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ）動作を行って負荷４に電力を供給する。またエネルギー保存システム１は、系統３が正常状態の場合にも、発電システム２が生産した電力やバッテリー３０に保存されている電力を負荷４に供給する。
【００３３】
エネルギー保存システム１は、電力変換を制御する電力変換システム（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ、以下‘ＰＣＳ’という）１０、バッテリー管理部（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ：以下‘ＢＭＳ’という）２０、バッテリー３０を備える。
【００３４】
ＰＣＳ １０は、発電システム２、系統３、バッテリー３０の電力を適切な電力に変換して必要なところに供給する。ＰＣＳ １０は、電力変換部１１、ＤＣリンク部１２、双方向インバータ１３、双方向コンバータ１４、第１スイッチ１５、第２スイッチ１６、統合制御器１７を含む。
【００３５】
電力変換部１１は、発電システム２とＤＣリンク部１２との間に連結される。電力変換部１１は、発電システム２で生産した電力をＤＣリンク部１２に伝達し、この時、出力電圧を直流リンク電圧に変換する。
【００３６】
電力変換部１１は、発電システム２の種類によって、コンバータ、整流回路などの電力変換回路で構成される。発電システム２の生産する電力が直流である場合、電力変換部１１は、直流を直流に変換するためのコンバータである。発電システム２の生産する電力が交流である場合、電力変換部１１は、交流を直流に変換するための整流回路である。特に、発電システム２が太陽光で電力を生産する場合、電力変換部１１は、日射量、温度などの変化によって発電システム２で生産する電力を最大に得られるように、最大電力ポイント追跡制御を行うＭＰＰＴコンバータを備える。電力変換部１１は、発電システム２で生産される電力のない時には、動作を中止してコンバータなどで消費される電力を最小化させる。
【００３７】
発電システム２に備えられた複数の発電モジュールが互いに並列に連結されている場合、一つの電力変換回路に複数の発電モジュールがいずれも連結される。また発電モジュールで生産される電力量が大きい場合には、複数の発電モジュールで生産される電力を分割して変換するように複数の電力変換回路を備えてもよい。例えば、発電システム２が太陽光発電システムである場合、複数の太陽電池を備え、それぞれの太陽電池は、並列に連結された複数のＭＰＰＴコンバータと連結される。
【００３８】
直流リンク電圧は、発電システム２または系統３における瞬時電圧低下、負荷４におけるピーク負荷発生などによってその大きさが不安定になる場合がある。しかし、直流リンク電圧は、双方向コンバータ１４及び双方向インバータ１３の正常動作のために安定化する必要がある。ＤＣリンク部１２は、直流リンク電圧の安定化のために、例えば、大容量キャパシタなどを備え、ＤＣリンク部１２は、電力変換部１１と双方向インバータ１３との間に連結されて直流リンク電圧を一定に保持させる。
【００３９】
双方向インバータ１３は、ＤＣリンク部１２と第１スイッチ１５との間に連結される電力変換器である。双方向インバータ１３は、放電モードで発電システム２及び／またはバッテリー３０から出力された直流リンク電圧を、系統３の交流電圧に変換して出力するインバータを備える。また、双方向インバータ１３は、充電モードで系統３の電力をバッテリー３０に保存するために、系統３の交流電圧を整流し、直流リンク電圧に変換して出力する整流回路を備える。
【００４０】
双方向インバータ１３は、系統３に出力される交流電圧で高調波を除去するためのフィルタを備える。また双方向インバータ１３は、無効電力の発生を抑制するために、双方向インバータ１３から出力される交流電圧の位相と、系統３の交流電圧の位相とを同期化させるための位相同期ループ（ｐｈａｓｅ ｌｏｃｋｅｄ ｌｏｏｐ：ＰＬＬ）回路を備える。その他に、双方向インバータ１３は、電圧変動範囲の制限、力率改善、直流成分の除去、過渡現象の保護などの機能を行える。双方向インバータ１３は、使われない時には電力消費を最小化するために動作を中止させてもよい。
【００４１】
一方、発電システム２またはバッテリー３０から供給される電力量が大きい場合、双方向インバータ１３は、供給された電力を分割して系統３の電力に変換するように複数のインバータを備えてもよい。例えば、電力変換部１１に複数の電力変換回路が備えられた場合、それぞれの電力変換回路は並列に連結された複数のインバータと連結される。
【００４２】
双方向コンバータ１４は、ＤＣリンク部１２とバッテリー３０との間に連結される電力変換器である。双方向コンバータ１４は、放電モードでバッテリー３０に保存された電力を、双方向インバータ１３で要求する電圧レベル、すなわち、直流リンク電圧にＤＣ−ＤＣ変換して出力するコンバータを備える。また、双方向コンバータ１４は、充電モードで電力変換部１１から出力される電力や、双方向インバータ１３から出力される電力の電圧を、バッテリー３０で要求する電圧レベル、すなわち、充電電圧にＤＣ−ＤＣ変換するコンバータを備える。双方向コンバータ１４は、バッテリー３０の充電または放電の不要な場合には、動作を中止させて電力消費を最小化する。
【００４３】
バッテリー３０が複数のバッテリーラックを備える場合、一つのコンバータ１４に複数のバッテリーラックがいずれも連結される。またバッテリーラックの容量が大きい場合には、複数のバッテリーラックから出力される電力を分割して変換するように複数のコンバータを備えてもよい。ここでバッテリーラックは、バッテリー３０を構成する下位階層の構成要素である。
【００４４】
第１スイッチ１５及び第２スイッチ１６は、双方向インバータ１３と系統３との間に直列に連結され、統合制御器１７の制御によってオン／オフ動作を行って発電システム２と系統３との間の電流のフローを制御する。第１スイッチ１５及び第２スイッチ１６は、発電システム２、系統３、及びバッテリー３０の状態によってオン／オフが定められる。例えば、負荷４で要求される電力量が大きい場合、第１スイッチ１５及び第２スイッチ１６をいずれもオン状態にして、発電システム２、系統３の電力をいずれも使わせる。もちろん、発電システム２及び系統３からの電力だけでは負荷４で要求する電力量を満たせない場合には、バッテリー３０に保存された電力が負荷４に供給されることもある。一方、系統３で停電が発生した場合、第２スイッチ１６をオフ状態にして第１スイッチ１５をオン状態にする。これによって、発電システム２またはバッテリー３０からの電力を負荷４に供給でき、系統３側から負荷４に供給される電力、すなわち、単独運転を防止する。したがって系統３の電力線などで作業する人が感電するなどの事故を回避可能にする。
【００４５】
統合制御器１７は、発電システム２、系統３、バッテリー３０、及び負荷４の状態をモニタリングし、モニタリング結果によって電力変換部１１、双方向インバータ１３、双方向コンバータ１４、第１スイッチ１５、第２スイッチ１６、及びＢＭＳ ２０を制御する。統合制御器１７がモニタリングする事項は、系統３に停電が発生したかどうか、発電システム２で電力が生産されるかどうかを含む。また統合制御器１７は、発電システム２の電力生産量、バッテリー３０の充電状態、負荷４の電力消費量、時間などをモニタリングする。
【００４６】
ＢＭＳ ２０はバッテリー３０に連結され、統合制御器１７の制御によってバッテリー３０の充電及び放電動作を制御する。ＢＭＳ ２０は、バッテリー３０を保護するために、過充電保護機能、過放電保護機能、過電流保護機能、過電圧保護機能、過熱保護機能、セルバランシング機能などを行える。このために、ＢＭＳ ２０は、バッテリー３０の電圧、電流、温度、残余電力量、寿命、充電状態などをモニタリングし、モニタリング結果を統合制御器１７に印加する。
【００４７】
バッテリー３０は、発電システム２で生産された電力または系統３の電力を供給されて保存し、負荷４または系統３に保存している電力を供給する。
【００４８】
バッテリー３０は、少なくとも一つ以上の直列及び／または並列に連結された少なくとも一つのバッテリーラックを備え、それぞれのバッテリーラックは、直列及び／または並列に連結された少なくとも一つのバッテリートレーを備える。またそれぞれのバッテリートレーは、複数のバッテリーセルを備える。このようなバッテリー３０は、多様な種類のバッテリーセルで具現され、例えば、ニッケル−カドミウム電池、鉛蓄電池、ニッケル−水素電池（ＮｉＭＨ：ｎｉｃｋｅｌ ｍｅｔａｌ ｈｙｄｒｉｄｅ ｂａｔｔｅｒｙ）、リチウム−イオン電池、リチウムポリマー電池などである。バッテリー３０は、エネルギー保存システム１で要求される電力容量、設計条件などによってバッテリーラックの数を定める。例えば、負荷４の消費電力が大きい場合には、複数のバッテリーラックを備えるようにバッテリー３０を構成し、負荷４の消費電力が小さな場合には、一つのバッテリーラックのみ備えるようにバッテリー３０を構成する。
【００４９】
本実施形態よれば、エネルギー保存システム１の容量によって複数の電力変換回路、複数のコンバータまたは複数のインバータを備える。しかし、複数のコンバータまたはインバータが並列に連結される場合、それぞれのコンバータまたはインバータ内に備えられたスイチング素子のスイチング動作によって、コンバータまたはインバータ出力端の各種パラメータ、例えば、出力電圧または出力電流の大きさや位相などが互いに異なる。ここで各種パラメータは、コンバータまたはインバータから出力される電力の特性を示す要素を意味するものであり、前述したものに限定されるものではない。結局、コンバータまたはインバータ出力端の各種パラメータ間の差によって複数のコンバータまたはインバータの間に循環電流が発生する。複数の電力変換回路でも同様に循環電流が発生する。したがって、このような循環電流の発生を防止または低下させることが重要である。以下、本実施形態によるエネルギー保存システム１で循環電流の発生を防止する方法について説明する。
【００５０】
図２は、本発明の一実施形態による電力変換システム１０の一部構成を概略的に示す図面である。
【００５１】
図２を参照すれば、電力変換システム１０は、並列に連結された複数のコンバータ１００を備える。コンバータ１００は、直流電源２００から電力を供給される。そして、コンバータ１００は、供給された電力の電圧が既定の基準電圧になるように電力を変換して出力する。複数のコンバータ１００の出力端は共通で連結され、出力端に出力された電力はＤＣリンク部１２などに供給される。ここで直流電源２００は、発電システム２あるいはバッテリー３０などから出力される電力になりうる。
【００５２】
それぞれのコンバータ１００は、供給された電力の変換を制御するコンバータ制御器１１０をさらに備える。コンバータ制御器１１０は、コンバータ１００に備えられたスイチング素子のデューティ比を調節して、出力される電力の電圧を基準電圧と同じくする。ここで複数のコンバータ１００それぞれは、電力変換部１１または双方向コンバータ１４のうちいずれか一つである。
【００５３】
出力制御器４０は、複数のコンバータ制御器１１０をして、複数のコンバータ１００間に循環電流が発生しないようにそれぞれのコンバータ１００を制御せしめる。出力制御器４０は、各種データ、例えば、コンバータ１００の出力電圧、出力電流などを測定または印加され、測定または印加された出力電圧及び出力電流を使って各コンバータ１００の出力電力を計算する。また出力制御器４０は、計算した出力電力に基づいて各コンバータ制御器１１０に適切な制御信号、例えば、基準電圧を示す信号を印加する。前記制御信号は、複数のコンバータ１００間の出力電力差を低減させる信号である。
【００５４】
本実施形態では、複数のコンバータ制御器１１０がそれぞれ一つのコンバータ１００を制御すると図示したが、これは例示的なものであり、これに限定されるものではない。複数のコンバータ制御器１１０が一つのＩＣに統合されて複数のコンバータ１００を制御するように構成してもよい。また出力制御器４０が、例えば、変換部に備えられるか、または図１に示したように、統合制御器１７に備えられてもよい。
【００５５】
以下、複数のコンバータ１００を制御して循環電流の発生を防止する方法についてさらに詳細に説明する。
【００５６】
図３Ａは、図２のコンバータ１００及びコンバータ制御器１１０の一実施形態を示す図面であり、図３Ｂは、図２の出力制御器４０の一実施形態を示す図面である。図４は、本発明の一実施形態による電力変換方法を示す図面である。
【００５７】
図３Ａ及び図３Ｂを参照すれば、電力変換システム１０は、第１コンバータ１００ａ、第２コンバータ１００ｂ、コンバータ制御器１１０、出力制御器４０を備える。
【００５８】
第１コンバータ１００ａは、第１インダクターＬ１、第１スイチング素子ＳＷ１、第１ダイオードＤ１、第１キャパシタＣ１などを備えるブースターコンバータである。第２コンバータ１００ｂまた第２インダクターＬ２、第２スイチング素子ＳＷ２、第２ダイオードＤ２、第２キャパシタＣ２などを備えるブースターコンバータである。しかし、これは例示的なものであり、コンバータ１００の構成はこれに限定されるものではなく、多様に変更できる。
【００５９】
第１コンバータ１００ａ、第２コンバータ１００ｂは、それぞれ第１直流電源２００ａ、第２直流電源２００ｂから直流電力を供給される。第１コンバータ１００ａ及び第２コンバータ１００ｂは並列に連結され、出力端がＤＣリンク部１２に連結される。第１コンバータ１００ａ及び第２コンバータ１００ｂそれぞれは、電力変換部１１または双方向コンバータ１４に含まれるコンバータのうちいずれか一つである。第１コンバータ１００ａ及び第２コンバータ１００ｂは、第１スイチング素子ＳＷ１及び第２スイチング素子ＳＷ２のスイチング動作によって昇圧の割合が調節され、これによって出力電圧の大きさが定められる。
【００６０】
コンバータ制御器１１０は、第１スイチング信号Ｓ１及び第２スイチング信号Ｓ２を生成し、生成した信号を使って第１コンバータ１００ａ及び第２コンバータ１００ｂに含まれた第１スイチング素子ＳＷ１及び第２スイチング素子ＳＷ２の動作を制御して昇圧の割合を調節する。コンバータ制御器１１０には、第１コンバータ１００ａの出力電圧である第１出力電圧Ｖ１と、第２コンバータ１００ｂの出力電圧である第２出力電圧Ｖ２とが印加される。またコンバータ制御器１１０は、出力制御器４０から第１基準電圧Ｖｒｅｆ１及び第２基準電圧Ｖｒｅｆ２を示す信号を印加される。
【００６１】
出力制御器４０は、第１コンバータ１００ａ及び第２コンバータ１００ｂの出力電力を計算し、計算した出力電力を比べて、第１コンバータ１００ａ及び第２コンバータ１００ｂを制御するための制御信号を生成する。出力制御器４０は、電圧測定部４１、電流測定部４２、電力計算部４３、電力比較部４４、制御信号生成部４５を備える。
【００６２】
電圧測定部４１及び電流測定部４２は、第１コンバータ１００ａ及び第２コンバータ１００ｂの出力電圧である第１出力電圧Ｖ１及び第２出力電圧Ｖ２、及び出力電流である第１出力電流Ｉ１及び第２出力電流Ｉ２をそれぞれ測定する。電圧測定部４１及び電流測定部４２は出力電圧及び出力電流を直接測定する。または、出力電圧及び出力電流は、コンバータ制御器１１０または出力制御器４０の外部に備えられた別途の装置によって測定され、電圧測定部４１及び電流測定部４２は、測定された第１及び第２出力電圧Ｖ１、Ｖ２値と、第１及び第２出力電流Ｉ１、Ｉ２値とを印加されるように構成してもよい。電圧測定部４１及び電流測定部４２は、測定または印加された第１及び第２出力電圧Ｖ１、Ｖ２値と、第１及び第２出力電流Ｉ１、Ｉ２値とを電力計算部４３に印加する。
【００６３】
電力計算部４３は、電圧測定部４１及び電流測定部４２から印加された第１及び第２出力電圧Ｖ１、Ｖ２値と、第１及び第２出力電流Ｉ１、Ｉ２値とを使って出力電力を計算する。
【００６４】
電力比較部４４は、電力計算部４３から第１コンバータ１００ａ及び第２コンバータ１００ｂの出力電力値をそれぞれ印加され、印加された出力電力を比べる。
【００６５】
制御信号生成部４５は、電力比較部４４から出力電力の比較結果を受信し、比較結果によって、コンバータ制御器１１０を制御するための制御信号を生成する。前記制御信号は、コンバータ制御器１１０が第１コンバータ１００ａ及び第２コンバータ１００ｂをそれぞれ制御するのに使われる第１基準電圧Ｖｒｅｆ１及び第２基準電圧Ｖｒｅｆ２を示す信号である。
【００６６】
本実施形態による出力制御器４０は、統合制御器１７に内蔵された構成であってもよく、統合制御器１７と分離された別途の装置であってもよい。
【００６７】
一方、図３Ａで、第１コンバータ１００ａの出力端と第２コンバータ１００ｂの出力端との間の配線には、寄生インダクタンスまたは寄生キャパシタンスなどの寄生インピーダンス成分が存在する。したがって、図３Ａで、第１出力電圧Ｖ１と第２出力電圧Ｖ２とを同じノードで測定するように図示したが、これは、単に説明の便宜のためのものであり、第１出力電圧Ｖ１と第２出力電圧Ｖ２とは互いに異なる電圧値を持つこともできる。
【００６８】
以下、本実施形態による電力制御器１０でコンバータ制御器１１０及び出力制御器４０の制御方法について説明する。
【００６９】
図４を参照すれば、出力制御器４０は、第１コンバータ１００ａ及び第２コンバータ１００ｂの出力電圧及び出力電流を測定する（Ｓ１０）。
【００７０】
出力制御器４０は、第１コンバータ１００ａ及び第２コンバータ１００ｂに対して出力電圧及び出力電流がそれぞれ測定されれば、測定された出力電圧値及び出力電流値を乗算して出力電力を計算する（Ｓ１１）。
【００７１】
また出力制御器４０は、第１コンバータ１００ａの出力電力及び第２コンバータ１００ｂの出力電力がそれぞれ計算されれば、計算された出力電力を比べる（Ｓ１２）。
【００７２】
出力制御器４０は、出力電力の比較結果によって、コンバータの出力電力を互いに同じくする制御信号を生成する（Ｓ１３）。前記制御信号として、コンバータ制御器１１０で生成する制御信号Ｓ１、Ｓ２の波形を調節できる基準電圧値Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２が使われる。例えば、前記比較結果、第１コンバータ１００ａの出力電力が第２コンバータ１００ｂの出力電力より大きい場合、第１コンバータ１００ａの出力電力を低減させるように第１基準電圧Ｖｒｅｆ１の大きさを低減させる。あるいは、第２コンバータ１００ｂの出力電力を増大させるように第２基準電圧Ｖｒｅｆ２の大きさを増大させてもよい。
【００７３】
生成された基準電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２を示す信号はコンバータ制御器１１０に印加され、コンバータ制御器１１０は、印加された基準電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２と、測定された第１及び第２出力電圧Ｖ１、Ｖ２とによって、第１スイチング素子ＳＷ１及び第２スイチング素子ＳＷ２をそれぞれ制御するための制御信号Ｓ１、Ｓ２を生成する（Ｓ１４）。ここで制御信号Ｓ１、Ｓ２は、第１スイチング素子ＳＷ１及び第２スイチング素子ＳＷ２のデューティ比を制御するためのパルス幅変調信号である。
【００７４】
コンバータ制御器１１０は、生成した制御信号Ｓ１、Ｓ２を第１スイチング素子ＳＷ１及び第２スイチング素子ＳＷ２に印加して、第１コンバータ１００ａ及び第２コンバータ１００ｂの動作を制御する（Ｓ１５）。
【００７５】
前記のように、本実施形態による電力制御部１０によれば、複数のコンバータから出力される出力電力が同じくなるように各コンバータを制御して、並列に連結された複数のコンバータ間で発生する循環電流を低減させる。
【００７６】
本実施形態では、２つのコンバータ１００ａ、１００ｂで循環電流の発生を防止することについて説明したが、これは例示的なものであり、２つ以上のコンバータが並列に連結された場合にも適用できるということは、当業者には明らかである。
【００７７】
図５は、本発明の他の実施形態による電力制御部１０の一部構成を概略的に示す図面である。
【００７８】
図５を参照すれば、電力制御部１０は、並列に連結された複数のインバータ３００を備える。インバータ３００は、直流電源２００から電力を供給される。そしてインバータ３００は、供給された電力が既定の電圧、電流、位相及び周波数になるように、直流電力を交流電力に変換して出力する。複数のインバータ３００の出力端は共通で連結され、出力端に出力された交流電力は、系統３や負荷４などに供給される。ここで直流電源２００は、発電システム２あるいはバッテリー３０などから出力されるか、またはこれより変換された電力になる。
【００７９】
それぞれのインバータ３００は、供給された電力の変換を制御するインバータ制御器３１０をさらに備える。インバータ制御器３１０は、インバータ３００に備えられたスイチング素子のオン／オフを調節して出力される電力を、系統の交流電力と同じくする。
【００８０】
出力制御器４０は、複数のインバータ制御器３１０をして、複数のインバータ３００間に循環電流が発生しないようにそれぞれのインバータ３００を制御せしめる。出力制御器４０は各種データ、例えば、インバータ３００の出力電圧、出力電流、出力電圧や出力電流の位相などを測定または印加され、測定または印加された出力電圧及び出力電流の大きさ及び位相などを使って各インバータ３００の出力電力を計算する。また出力制御器４０は、計算した出力電力に基づいて各インバータ制御器３１０に適切な制御信号、例えば、基準電圧値を示す信号を印加する。前記制御信号は、複数のインバータ３００間の出力電力差を低減させる信号である。
【００８１】
本実施形態では、複数のインバータ制御器３１０がそれぞれ一つのインバータ３００を制御すると図示したが、これは例示的なものであり、これに限定されるものではない。複数のインバータ制御器３１０が一つのＩＣに統合されて複数のインバータ３００を制御するように構成してもよい。また出力制御器４０が、例えば、変換ユニットに備えられるか、または図１に示したように統合制御器１７に備えられる。
【００８２】
以下、複数のインバータ３００を制御して循環電流の発生を防止する方法についてさらに詳細に説明する。
【００８３】
図６Ａは、図５のインバータ３００及びインバータ制御器３１０の一実施形態を示す図面であり、図６Ｂは図５の出力制御器４０の一実施形態を示す図面である。図７は本発明の他の実施形態による電力変換方法を示す図面である。
【００８４】
図６Ａ及び図６Ｂを参照すれば、電力制御部１０は第１インバータ３００ａ、第２インバータ３００ｂ、第１インバータ制御器３１０ａ、第２インバータ制御器３１０ｂ、出力制御器４０を備える。
【００８５】
第１インバータ３００ａは、複数のスイチング素子ＳＷ３−１〜ＳＷ３−４を含むフルブリッジ（ｆｕｌｌ ｂｒｉｄｇｅ）インバータであり、第３インダクターＬ３及び第３キャパシタＣ３を含むフィルタリング回路などをさらに備える。第２インバータ３００ｂまた複数のスイチング素子ＳＷ４−１〜ＳＷ４−４を含むフルブリッジインバータであり、第４インダクターＬ４及び第４キャパシタＣ４を含むフィルタリング回路などをさらに含む。しかし、これは例示的なものであり、インバータ３００の構成はこれに限定されず、多様に変更できる。例えば、ハーフブリッジインバータ、ＰＷＭインバータなどが使われる。
【００８６】
第１インバータ３００ａ、第２インバータ３００ｂは、それぞれ第３直流電源２００ｃ、第４直流電源２００ｄから直流電力を供給される。第３直流電源２００ｃ及び第４直流電源２００ｄは、発電システム２やバッテリー３０から供給された電力である。第１インバータ３００ａ及び第２インバータ３００ｂは並列に連結され、出力端が系統３や負荷４に連結される。第１インバータ３００ａ及び第２インバータ３００ｂは、双方向インバータ１４に含まれるインバータである。
【００８７】
第１インバータ３００ａ及び第２インバータ３００ｂは、スイチング素子ＳＷ３−１〜ＳＷ３−４及びＳＷ４−１〜ＳＷ４−４のスイチング動作によって出力電力の出力電圧、電流、位相及び周波数などが調節される。
【００８８】
第１インバータ制御器３１０ａは、複数のスイチング素子ＳＷ３−１〜ＳＷ３−４のオン／オフを制御するための制御信号Ｓ３−１〜Ｓ３−４を生成する。第１インバータ制御器３１０ａには、第１インバータ３００ａの出力電圧である第３出力電圧Ｖ３と、第１インバータ３００ａの出力電流である第３出力電流Ｉ３とが印加される。また第１インバータ制御器３１０ａには、系統電力を整流して獲得した整流電圧Ｖｒｅｃと、出力制御器４０から伝送された第３基準電圧Ｖｒｅｆ３とを示す信号が印加される。
【００８９】
第１インバータ制御器３１０ａは、電圧制御器及び／または電流制御器を備える。
【００９０】
電圧制御器は、第３出力電圧Ｖ３を第３基準電圧Ｖｒｅｆ３と同一にする電流命令信号を生成する。電圧制御器は、第３出力電圧Ｖ３と第３基準電圧Ｖｒｅｆ３との差値を使う比例積分制御を行って電流命令信号を生成する。
【００９１】
電流制御器は、第３出力電流Ｉ３を電流基準信号と同一にする制御信号Ｓ３−１〜Ｓ３−４を生成する。電流制御器は、第３出力電流Ｉ３と電流基準信号との差値を使う比例積分制御を行って制御信号を生成する。この時、電流基準信号は、電流命令信号に整流電圧Ｖｒｅｃを乗算して生成される信号である。
【００９２】
第２インバータ制御器３１０ｂは、第１インバータ制御器３１０ａと同様に、複数のスイチング素子ＳＷ４−１〜ＳＷ４−４のオン／オフを制御するための制御信号Ｓ４−１〜Ｓ４−４を生成する。また第２インバータ制御器３１０ｂには、第２インバータ３００ｂの出力電圧である第４出力電圧Ｖ４、第２インバータ３００ｂの出力電流である第４出力電流Ｉ４、整流電圧Ｖｒｅｃ、出力制御器４０から伝送された第４基準電圧Ｖｒｅｆ４を示す信号が印加される。
【００９３】
第２インバータ制御器３１０ｂも電圧制御器及び／または電流制御器を備え、電圧制御器及び電流制御器の動作についての説明は略する。
【００９４】
出力制御器４０は、第１インバータ３００ａ及び第２インバータ３００ｂの出力電力を計算し、計算した出力電力を比べて第１インバータ３００ａ及び第２インバータ３００ｂを制御するための制御信号を生成する。出力制御器４０は、電圧測定部４１、電流測定部４２、電力計算部４３、電力比較部４４、制御信号生成部４５を備える。
【００９５】
電圧測定部４１及び電流測定部４２は、第１インバータ３００ａ及び第２インバータ３００ｂの出力電圧である第３出力電圧Ｖ３及び第４出力電圧Ｖ４、かつ出力電流である第３出力電流Ｉ３及び第４出力電流Ｉ４をそれぞれ測定する。電圧測定部４１及び電流測定部４２は、出力電圧と出力電流の大きさ、位相などを直接測定する。あるいは出力電圧及び出力電流は、インバータ制御器３１０または出力制御器４０の外部に備えられた別途の装置によって測定され、電圧測定部４１及び電流測定部４２は、測定された第３及び第４出力電圧Ｖ３、Ｖ４と、第３及び第４出力電流Ｉ３、Ｉ４とを印加されるように構成してもよい。電圧測定部４１及び電流測定部４２は、測定または印加された第３及び第４出力電圧Ｖ３、Ｖ４値と、第３及び第４出力電流Ｉ３、Ｉ４値とを電力計算部４３に印加する。
【００９６】
電力計算部４３は、電圧測定部４１及び電流測定部４２から印加された第３及び第４出力電圧Ｖ３、Ｖ４値と、第３及び第４出力電流Ｉ３、Ｉ４値とを使って出力電力を計算する。
【００９７】
電力比較部４４は、電力計算部４３から第１インバータ３００ａ及び第２インバータ３００ｂの出力電力値をそれぞれ印加され、印加された出力電力を比べる。
【００９８】
制御信号生成部４５は、電力比較部４４から出力電力の比較結果を受信し、比較結果によって第１インバータ制御器３１０ａ及び第２インバータ制御器３１０ｂを制御するための制御信号を生成する。前記制御信号は、第１インバータ制御器３１０ａ及び第２インバータ制御器３１０ｂが第１インバータ３００ａ及び第２インバータ３００ｂをそれぞれ制御するのに使われる基準電圧Ｖｒｅｆ３、Ｖｒｅｆ４値を示す信号でありうる。
【００９９】
本実施形態による出力制御器４０は、統合制御器１７に内蔵された構成であり、統合制御器１７と分離された別途の装置であってもよい。
【０１００】
一方、図６Ａで、第１インバータ３００ａの出力端と第２コンバータ３００ｂの出力端との間の配線には、寄生インダクタンスまたは寄生キャパシタンスなどの寄生インピーダンス成分が存在する。したがって、図６Ａで、第３出力電圧Ｖ３と第４出力電圧Ｖ４とを同じノードで測定するように図示したが、これは説明の便宜のためのものであり、第３出力電圧Ｖ３と第４出力電圧Ｖ４とは互いに異なる電圧値を持つこともある。
【０１０１】
以下、本実施形態による電力制御器１０で、第１及び第２インバータ制御器３１０ａ、３１０ｂと出力制御器４０との制御方法について説明する。
【０１０２】
図７を参照すれば、出力制御器４０は、第１インバータ３００ａ及び第２インバータ３００ｂの出力電圧及び出力電流を測定する（Ｓ２０）。
【０１０３】
出力制御器４０は、第１インバータ３００ａ及び第２インバータ３００ｂに対して出力電圧及び出力電流がそれぞれ測定されれば、測定された出力電圧及び出力電流を乗算して出力電力を計算する（Ｓ２１）。
【０１０４】
出力制御器４０は、第１インバータ３００ａの出力電力と第２インバータ３００ｂの出力電力とがそれぞれ計算されれば、計算された出力電力を比べる（Ｓ２２）。
【０１０５】
また出力制御器４０は、出力電力の比較結果によって、インバータの出力電力を互いに同じくする制御信号を生成する（Ｓ２３）。前記制御信号として、第１及び第２インバータ制御器３１０ａ、３１０ｂで生成する制御信号Ｓ３−１〜Ｓ３−４、Ｓ４−１〜Ｓ４−４の波形を調節できる基準電圧Ｖｒｅｆ３、Ｖｒｅｆ４が使われる。例えば、前記比較結果、第１インバータ３００ａの出力電力が第２インバータ３００ｂの出力電力より大きい場合、第１インバータ３００ａの出力電力を低減させるように第３基準電圧Ｖｒｅｆ３の大きさを低減させる。あるいは、第２インバータ３００ｂの出力電力を増大させるように第４基準電圧Ｖｒｅｆ４の大きさを増大させてもよい。
【０１０６】
生成された基準電圧Ｖｒｅｆ３、Ｖｒｅｆ４は、第１及び第２インバータ制御器３１０ａ、３１０ｂにそれぞれ印加され、第１及び第２インバータ制御器３１０ａ、３１０ｂは、印加された基準電圧Ｖｒｅｆ３、Ｖｒｅｆ４、測定された第３及び第４出力電圧Ｖ３、Ｖ４、第３及び第４出力電流Ｉ３、Ｉ４によって、スイチング素子ＳＷ３−１〜ＳＷ３−４、ＳＷ４−１〜ＳＷ４−４をそれぞれ制御するための制御信号Ｓ３−１〜Ｓ３−４、Ｓ４−１〜Ｓ４−４を生成する（Ｓ２４）。ここで制御信号Ｓ３−１〜Ｓ３−４、Ｓ４−１〜Ｓ４−４は、スイチング素子ＳＷ３−１〜ＳＷ３−４、ＳＷ４−１〜ＳＷ４−４のデューティ比を制御するためのパルス幅変調信号である。
【０１０７】
第１及び第２インバータ制御器３１０ａ、３１０ｂは、生成した制御信号Ｓ３−１〜Ｓ３−４、Ｓ４−１〜Ｓ４−４をスイチング素子ＳＷ３−１〜ＳＷ３−４、ＳＷ４−１〜ＳＷ４−４に印加して、第１インバータ３００ａ及び第２インバータ３００ｂの動作を制御する（Ｓ２５）。
【０１０８】
前記のように、本実施形態による電力制御部１０によれば、複数のインバータから出力される出力電力が同じくなるように各インバータを制御して、並列に連結された複数のインバータの間で発生する循環電流を低減させることができる。本実施形態では出力電力の大きさを比べたが、これは例示的なものであり、大きさだけではなく位相、周波数などの多様なパラメータを比べて、出力電力を一致させるように構成を修正することは、当業者に明らかである。
【０１０９】
本実施形態では、２つのインバータ３００ａ、３００ｂで循環電流の発生を防止することについて説明したが、これは例示的なものであり、２つ以上のインバータが並列に連結された場合にも適用できるということは、当業者に明らかである。
【０１１０】
図８は、本発明の一実施形態によるエネルギー保存システムを複数連結する構成を示す図面である。図８は、図５ないし図７による実施形態を、一つの負荷４に複数のエネルギー保存システム１が並列に連結された場合に拡張した場合である。
【０１１１】
本実施形態の場合、それぞれのエネルギー保存システム１は、負荷４に電力を供給するための双方向インバータ１３を備える。したがって、それぞれのエネルギー保存システム１に備えられた双方向インバータ１３も、負荷４に対して並列に連結される構成になり、それぞれのエネルギー保存システム１から負荷４に出力される電力のパラメータ差によって、エネルギー保存システム１の間で循環電流が発生する。したがって、本実施形態ではエネルギー保存システム１の間で循環電流が発生しないようにする。
【０１１２】
図８を参照すれば、本実施形態による電力変換方法では、負荷４と並列に連結された複数のエネルギー保存システム１と、マスター制御器５０とを備える。
【０１１３】
それぞれのエネルギー保存システム１は、発電システム２と個別あるいは共通で連結される。またそれぞれのエネルギー保存システム１は、系統３と連結されて系統３の電力を供給される。
【０１１４】
それぞれのエネルギー保存システム１は、出力制御器４０を介して双方向インバータ１３の出力電力に対する各種パラメータを測定し、測定した値をマスター制御器５０に印加する。
【０１１５】
マスター制御器５０は、それぞれのエネルギー保存システム１に備えられた出力制御器４０をして、循環電流の発生を防止するようにエネルギー保存システム１を制御せしめる。マスター制御器５０は、出力制御器４０から印加された出力電力に対する各種パラメータを使ってそれぞれの出力電力を計算する。またマスター制御器５０は、計算した出力電力に基づいて各出力制御器４０に適切な制御信号を印加する。
【０１１６】
マスター制御器５０で電力を計算して出力制御器４０を制御する方法、また出力制御器４０で双方向インバータ１３を制御して出力電力を同じくする方法については、図５ないし図７で説明したところ、ここでは略する。
【０１１７】
図９は、本発明の他の実施形態によるエネルギー保存システムを複数連結する構成を示す図面である。
【０１１８】
図９を参照すれば、本実施形態では、図８のマスター制御器５０の機能を、複数のエネルギー保存システム１に備えられている出力制御器４０のうちいずれか一つに含ませる方法を使う。よって、それぞれの出力制御器４０は、出力電力に対する各種パラメータを測定し、測定した値をマスター制御器５０の機能を行う出力制御器４０に印加する。またマスター制御器５０の機能を行う出力制御器４０は、印加された値に基づいてそれぞれの出力電力を計算し、再びそれぞれの出力制御器４０を制御するための制御信号を生成する。本実施形態による出力制御器４０の動作は、図８のマスター制御器５０及び出力制御器４０の動作と実質的に同一であるので、詳細な説明は略する。
【０１１９】
前記のように、複数のエネルギー保存システム１が負荷に並列に連結された場合にも、マスター制御器５０またはマスター制御器５０の機能を行う出力制御器４０によって、それぞれのエネルギー保存システム１から出力される出力電力が同じくなるように制御する。これによって、エネルギー保存システム１の間で発生する循環電流を低減させる。
【０１２０】
本発明は、図面に図示された実施形態を参照して説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これより多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真正な技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって定められねばならない。
【図１】
2013540413.tif 000003
【図２】
2013540413.tif 000004
【図３Ａ】
2013540413.tif 000005
【図３Ｂ】
2013540413.tif 000006
【図４】
2013540413.tif 000007
【図５】
2013540413.tif 000008
【図６Ａ】
2013540413.tif 000009
【図６Ｂ】
2013540413.tif 000010
【図７】
2013540413.tif 000011
【図８】
2013540413.tif 000012
【図９】
2013540413.tif 000013
【国際調査報告】
2013540413.tif 000014
2013540413.tif 000015