電力轉(zhuǎn)換裝置、控制電力轉(zhuǎn)換裝置的方法以及電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】電力轉(zhuǎn)換裝置、控制電力轉(zhuǎn)換裝置的方法以及電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2013年7月29日提出的第2013-157061號(hào)日本專利申請的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及具有用于DC電源設(shè)備的多個(gè)輸入部的電力轉(zhuǎn)換裝置、電力轉(zhuǎn)換裝置的控制方法以及電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]在電力控制系統(tǒng)中，需要集中管理并操作包括太陽能電池、蓄電池、燃料電池、風(fēng)力發(fā)電機(jī)以及水力發(fā)電機(jī)等的多個(gè)電源設(shè)備。特別是近年來，從易于控制、提高效率、降低成本等觀點(diǎn)出發(fā)提出了 DC鏈路系統(tǒng)，在該DC鏈路系統(tǒng)中連接各電源設(shè)備而不轉(zhuǎn)換它們的DC電力。在該系統(tǒng)中，使來自太陽能電池、燃料電池等的電力作為DC電力連接并直接對蓄電池充電，之后由一個(gè)換流器轉(zhuǎn)換為AC電力并從而向負(fù)載提供電力。由于該DC鏈路系統(tǒng)消除通過換流器對來自電源設(shè)備的各個(gè)輸出進(jìn)行轉(zhuǎn)換的傳統(tǒng)需要，因此使轉(zhuǎn)換損失最小化從而允許提高效率。另外DC鏈路系統(tǒng)還簡化系統(tǒng)，這使得成本降低。而且，DC鏈路系統(tǒng)連接DC電力，因此有利地易于控制該DC電力。
[0005]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本專利公開公報(bào)“特開2012-249432”

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明要解決的問題
[0009]可以具有上述優(yōu)點(diǎn)的DC鏈路系統(tǒng)在換流器的前端連接來自多個(gè)電源設(shè)備的輸出。因此，DC鏈路系統(tǒng)存在以下問題:難以提供以下靈活的操作，諸如選擇性地只將從在電源設(shè)備之中的太陽能電池獲得的電力向蓄電池充電，或?qū)碜蕴囟ǖ碾娫丛O(shè)備的電力提供至特定的負(fù)載等。雖然專利文獻(xiàn)1(特開2012-249432)中公開了將多相的輸入AC電力轉(zhuǎn)換為多相的輸出AC電力后向負(fù)載輸出的示例，但是，未記載處理DC電力的任何示例。
[0010]另外，輸出電壓通常根據(jù)電源設(shè)備的不同而變化。但是，在現(xiàn)有DC鏈路系統(tǒng)中，必須將來自多個(gè)電源設(shè)備的DC電力升壓至相同的電壓。因此，輸出電壓低的電源設(shè)備輸出的升壓比變大，導(dǎo)致出現(xiàn)需要多級(jí)電壓轉(zhuǎn)換器的問題。
[0011]鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于，在采用了 DC鏈路系統(tǒng)的電力轉(zhuǎn)換裝置中，根據(jù)電源設(shè)備的輸出特性切換與負(fù)載的連接，從而靈活運(yùn)用從各電源的提供電力。
[0012]解決問題所需手段
[0013]為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種電力轉(zhuǎn)換裝置，可以連接多個(gè)DC電源設(shè)備的，包括:
[0014]可以與所述DC電源設(shè)備連接的多個(gè)連接器；
[0015]與所述多個(gè)連接器串聯(lián)的多個(gè)電壓轉(zhuǎn)換器；
[0016]在電氣上互相的多個(gè)DC電力輸出線；
[0017]切換部，用于將所述多個(gè)電壓轉(zhuǎn)換器和所述多個(gè)DC電力輸出線選擇性地互相連接；以及
[0018]控制器，根據(jù)至少所述多個(gè)DC電源設(shè)備或與所述多個(gè)DC電力輸出線連接的負(fù)載的操作狀態(tài)控制所述切換部。
[0019]另外，優(yōu)選地，所述控制器可以控制所述切換部使得所述多個(gè)電壓轉(zhuǎn)換器中的每一個(gè)僅與所述多個(gè)DC電力輸出線中的任一根線連接。
[0020]另外，優(yōu)選地，與所述多個(gè)DC電力輸出線之中相同的DC電力輸出線連接的電壓轉(zhuǎn)換器可以對來自與該電壓轉(zhuǎn)換器連接的DC電源設(shè)備的電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使得具有相同的DC輸出電壓。
[0021]另外，優(yōu)選地，控制所述電壓轉(zhuǎn)換器，使得與所述多個(gè)DC電力輸出線之中不同的DC電力輸出線連接的電壓轉(zhuǎn)換器可以具有不同的DC輸出電壓。
[0022]另外，優(yōu)選地，所述多個(gè)DC電源設(shè)備可以包括發(fā)電設(shè)備和蓄電設(shè)備；并且
[0023]所述控制器控制所述切換部將所述發(fā)電設(shè)備和所述蓄電設(shè)備與所述多個(gè)DC電力輸出線中的相同的DC電力輸出線連接，使得從所述發(fā)電設(shè)備向所述蓄電設(shè)備充電。
[0024]另外，為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種電力轉(zhuǎn)換裝置的控制方法，所述電力轉(zhuǎn)換裝置可以與多個(gè)DC電源設(shè)備連接，所述方法包括:
[0025]電壓轉(zhuǎn)換步驟，對被連接的所述多個(gè)DC電源設(shè)備的輸出電力進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換；
[0026]連接步驟，將在所述電壓轉(zhuǎn)換步驟中所轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換電壓的輸出與多個(gè)DC電力輸出線選擇性地連接；以及
[0027]切換步驟，根據(jù)至少所述多個(gè)DC電源設(shè)備或與所述多個(gè)DC電力輸出線連接的負(fù)載的操作狀態(tài)，切換所述轉(zhuǎn)換電壓的輸出和所述多個(gè)DC電力輸出線之間的連接。
[0028]另外，優(yōu)選地，所述多個(gè)DC電源設(shè)備可以包括發(fā)電設(shè)備和蓄電設(shè)備；
[0029]優(yōu)選地，所述切換步驟可以是根據(jù)所述蓄電設(shè)備的充電開始操作進(jìn)行切換，使得所述發(fā)電設(shè)備和所述蓄電設(shè)備與所述多個(gè)DC電力輸出線之中相同的DC電力輸出線連接的步驟，
[0030]所述方法還包括從所述發(fā)電設(shè)備向所述蓄電設(shè)備充電的充電步驟。
[0031]另外，優(yōu)選地，所述方法還包括將所述轉(zhuǎn)換電壓的輸出和所述多個(gè)DC電力輸出線之間的連接初始化的初始化步驟。
[0032]而且，為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括電力轉(zhuǎn)換裝置和多個(gè)DC電源設(shè)備，所述電力轉(zhuǎn)換裝置包括:
[0033]可以與所述DC電源設(shè)備連接的多個(gè)連接器；
[0034]與所述多個(gè)連接器串聯(lián)的多個(gè)電壓轉(zhuǎn)換器；
[0035]在電氣上互相獨(dú)立的多個(gè)DC電力輸出線；
[0036]切換部，用于將所述多個(gè)電壓轉(zhuǎn)換器和所述多個(gè)DC電力輸出線選擇性地互相連接；以及
[0037]控制器，根據(jù)至少所述多個(gè)DC電源設(shè)備或與所述多個(gè)DC電力輸出線連接的負(fù)載的操作狀態(tài)控制所述切換部。
[0038]發(fā)明效果
[0039]根據(jù)本發(fā)明，可以靈活設(shè)計(jì)并操作電力轉(zhuǎn)換裝置，并且可以簡化裝置而不需要多級(jí)電壓轉(zhuǎn)換器。
【附圖說明】
[0040]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置的配置框圖。
[0041]圖2是示出本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置切換至第一電力轉(zhuǎn)換模式的狀態(tài)的框圖。
[0042]圖3是示出用于將本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置切換至第一電力轉(zhuǎn)換模式的步驟的流程圖。
[0043]圖4是示出本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置切換至第二電力轉(zhuǎn)換模式的狀態(tài)的框圖。
[0044]圖5是示出用于將本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置從第一電力轉(zhuǎn)換模式切換至第二電力轉(zhuǎn)換模式的步驟的流程圖。
[0045]圖6是示出本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置切換至第三電力轉(zhuǎn)換模式的狀態(tài)的框圖。
[0046]圖7是示出用于將本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置從第二電力轉(zhuǎn)換模式切換至第三電力轉(zhuǎn)換模式的步驟的流程圖。
[0047]圖8是示出本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置切換至第四電力轉(zhuǎn)換模式的狀態(tài)的框圖。
[0048]圖9是示出用于將本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置從第三電力轉(zhuǎn)換模式切換至第四電力轉(zhuǎn)換模式的步驟的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0049]下面，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0050]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置100的配置框圖。本實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置100包括:用于連接多個(gè)電源設(shè)備的電源設(shè)備連接部101、用于與負(fù)載連接的負(fù)載連接部103、用于向各負(fù)載或各電源設(shè)備選擇性地輸出來自各電源設(shè)備的電力輸入的切換部102以及用于控制各部件的控制器104。
[0051]首先，說明電源設(shè)備連接部101的配置和操作。電源設(shè)備連接部101包括用于連接各電源設(shè)備la至le的電源設(shè)備連接端子2a至2e ;以及用于將從各電源設(shè)備連接端子2a至2e輸入的DC電力轉(zhuǎn)換為期望電壓的電壓轉(zhuǎn)換器3a至3e。通過電壓轉(zhuǎn)換器升壓或降壓后的電力被輸出至電源設(shè)備輸入線4a至4e。
[0052]除了包括用于在各電源設(shè)備和本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置之間進(jìn)行電力輸入/輸出的電力端子外，電源設(shè)備連接端子2a至2e還可以包括用于由控制器104控制各電源設(shè)備的控制信號(hào)端子。在本實(shí)施方式中，電源設(shè)備連接端子2a至2c與電源設(shè)備la至lc (太陽能電池)分別連接。另外，電源設(shè)備連接端子2d與電源設(shè)備Id(燃料電池)連接。電源設(shè)備連接端子2e與電源設(shè)備le (蓄電池)連接。
[0053]此外，太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)換為DC電力。太陽能電池包括，例如，串聯(lián)的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換電池，使得在被太陽光照射時(shí)輸出預(yù)定電流。在本實(shí)施方式中，硅系多晶體太陽能電池可以作為與電源設(shè)備連接端子2a至2c連接的太陽能電池使用。然而，太陽能電池不限于此，可以使用包括例如硅系單晶體太陽能電池或薄膜太陽能電池(諸如，CIGS電池)等任何類型，只要可以進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換即可，不限制太陽能電池的種類。
[0054]燃料電池使用氫作為燃料，通過與空氣中的