分布式电源系统及其运转方法

分布式电源系统及其运转方法
【专利摘要】本发明提供一种即使在电力系统的系统电压变得异常时仍能够继续向负载供给电力的分布式电源系统。DC/DC转换器(11)将太阳能发电设备所产生的直流电转换成具有预定输出电压的直流电，并且逆变器(12)将DC/DC转换器(11)转换得到的直流电转换成经由系统互连开关(14)输出至电力系统(15)的交流电。在电力系统(15)的系统电压异常时，控制装置(20)使系统互连开关(14)打开，以在不停止DC/DC转换器(11)和逆变器(12)的情况下将DC/DC转换器(11)和逆变器(12)的运转模式切换为独立运转，并且向连接在逆变器(1)和系统互连开关(14)之间的负载(17)供给电力。
【专利说明】分布式电源系统及其运转方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及连接至电力系统并向电力系统供给由太阳能发电设备产生的电力的 分布式电源系统及其运转方法。

【背景技术】
[0002] 具有太阳能发电设备的分布式电源系统连接有电力系统，并且将太阳能发电设备 产生的DC(直流）电力经由电力调节器转换成AC(交流）电力并供给至电力系统。在如上 所述连接有分布式电源系统时，存在这样一种分布式电源系统，其中在该分布式电源系统 中，在电力系统的系统电压发生异常时，分布式电源系统从电力系统断开以停止互连运转， 并且使分布式电源系统进行独立运转（例如，参见专利文献1)。
[0003] 此外，在独立运转期间系统电压恢复为正常状态时，暂时停止电力调节器以中断 独立运转。然后，启动电力调节器并且将分布式电源系统连接至电力系统以重新开始互连 运转。
[0004] 引用f献列表
[0005] 专利f献
[0006] 专利文献1 :日本特开平11-341686


【发明内容】

[0007] 发明要解决的问题
[0008] 然而，利用传统分布式电源系统，由于在电力系统的系统电压异常时停止电力调 节器，因此在负载连接至分布式电源系统的情况下停止供给至负载的电力。即使在电力调 节器停止之后进行独立运转来向负载供给电力，向负载的电力供给也会暂时中断。
[0009] 此外，在分布式电源系统的独立运转期间系统电压恢复为正常状态时，暂时停止 电力调节器以中断独立运转，然后启动电力调节器以将分布式电源系统连接至电力系统并 且重新开始互连运转。因此，在这种情况下，向负载的电力供给仍暂时中断。
[0010] 本发明的目的是提供一种即使在电力系统的系统电压变得异常时仍能够继续向 负载供给电力的分布式电源系统及其运转方法。
[0011] 用于解决问题的方案
[0012] 根据权利要求1的发明的分布式电源系统包括：DC/DC转换器，用于将太阳能发 电设备所产生的直流电转换成具有预定输出电压的直流电；逆变器，用于将所述DC/DC转 换器转换得到的直流电转换成交流电，并且将所述交流电经由系统互连开关输出至电力系 统；以及控制装置，用于在所述电力系统的系统电压异常时，切换所述DC/DC转换器和所述 逆变器的运转模式，并且在不停止所述DC/DC转换器和所述逆变器的情况下使所述DC/DC 转换器和所述逆变器转变为独立运转。
[0013] 在权利要求1的发明中，根据权利要求2的发明的分布式电源系统，所述控制装置 包括：系统电压监视单元，用于监视所述电力系统的系统电压是否正常，转换器控制装置， 用于以所述太阳能发电设备的发电电力为最大的最大电力追踪控制模式或者以所述DC/DC 转换器和所述逆变器之间的线路电压被控制为预定值的线路电压恒定控制模式来控制所 述DC/DC转换器，逆变器控制装置，用于以所述逆变器的输出电压被控制为预定值的交流 输出电压控制模式或者以所述DC/DC转换器和所述逆变器之间的线路电压被控制为预定 值的线路电压恒定控制模式来控制所述逆变器，以及模式切换单元，用于切换所述转换器 控制装置和所述逆变器控制装置的控制模式，并且切换所述DC/DC转换器和所述逆变器的 运转模式，所述模式切换单元进行以下操作：在所述系统电压监视单元判断为所述电力系 统的系统电压正常时，将利用所述转换器控制装置的控制模式切换为所述太阳能发电设备 的发电电力为最大的最大电力追踪控制模式，并且将利用所述逆变器控制装置的控制模式 切换为所述线路电压恒定控制，以及在所述系统电压监视单元判断为所述电力系统的系统 电压异常时，将利用所述转换器控制装置的控制模式从所述最大电力追踪控制模式切换为 所述线路电压恒定控制模式，并且将利用所述逆变器控制装置的控制模式从所述线路电压 恒定控制模式切换为所述逆变器的输出电压被控制为预定值的交流输出电压控制模式。
[0014] 在权利要求2的发明中，权利要求3的发明的分布式电源系统还包括：蓄电池，用 于储存所述DC/DC转换器转换得到的直流电或所述逆变器从所述电力系统的交流电转换 得到的直流电；以及充放电器，用于对所述蓄电池进行充放电控制，其中，所述控制装置还 包括充放电器控制装置，所述充放电器控制装置用于以对所述蓄电池进行充放电控制的充 放电控制模式或者以所述DC/DC转换器和所述逆变器之间的线路电压被控制为预定值的 线路电压恒定控制模式来控制所述充放电器，以及所述模式切换单元进行以下操作：在所 述系统电压监视单元判断为所述电力系统的系统电压正常时，将利用所述充放电器控制装 置的所述充放电器的控制模式切换为所述充放电控制模式，以及在所述系统电压监视单元 判断为所述电力系统的系统电压异常时，使利用所述转换器控制装置的控制模式保持在所 述最大电力追踪控制模式，并且将所述充放电器的控制模式从所述充放电控制模式切换为 所述线路电压恒定控制模式。
[0015] 在权利要求3的发明中，根据权利要求4的发明的分布式电源系统，在所述系统电 压监视单元判断为所述电力系统的系统电压异常时，代替使利用所述转换器控制装置的控 制模式保持在所述最大电力追踪控制模式并且将所述充放电器的控制模式从所述充放电 控制模式切换为所述线路电压恒定控制模式，所述模式切换单元使所述充放电器的控制模 式保持在所述充放电控制控制，并且将所述DC/DC转换器的控制模式从所述最大电力追踪 控制模式切换为所述线路电压恒定控制模式。
[0016] 根据权利要求5的发明的分布式电源系统的运转方法，包括以下步骤：通过DC/DC 转换器将太阳能发电设备所产生的直流电转换成具有预定输出电压的直流电；通过逆变器 将所述DC/DC转换器转换得到的直流电转换成交流电，并且将所述交流电经由系统互连开 关输出至电力系统；以及在所述电力系统的系统电压异常时，切换所述DC/DC转换器和所 述逆变器的运转模式，并且在不停止所述DC/DC转换器和所述逆变器的情况下使所述DC/ DC转换器和所述逆变器转变为独立运转。
[0017] 根据权利要求6的发明的分布式电源系统的运转方法，所述分布式电源系统用于 通过DC/DC转换器将太阳能发电设备所产生的直流电转换成具有预定输出电压的直流电， 通过逆变器将所述DC/DC转换器转换得到的直流电转换成交流电，并且将所述交流电经由 系统互连开关输出至电力系统，所述运转方法包括以下步骤：在所述电力系统的系统电压 正常时，将所述DC/DC转换器的运转模式切换为所述太阳能发电设备的发电电力为最大的 最大电力追踪控制模式，并且将所述逆变器的运转模式切换为所述DC/DC转换器和所述逆 变器之间的线路电压被控制为预定值的线路电压恒定控制模式；以及在所述电力系统的系 统电压异常时，将所述DC/DC转换器的运转模式从所述最大电力追踪控制模式切换为所述 线路电压恒定控制模式，并且将所述逆变器的运转模式从所述线路电压恒定控制模式切换 为所述逆变器的输出电压被控制为预定值的交流输出电压控制模式。
[0018] 在权利要求6的发明中，根据权利要求7的发明的分布式电源系统的运转方法，还 包括以下步骤：在设置有用于储存所述DC/DC转换器转换得到的直流电或所述逆变器从所 述电力系统的交流电转换得到的直流电的蓄电池的情况下，在所述电力系统的系统电压正 常时，将所述蓄电池的运转模式切换为充放电控制模式；以及在所述电力系统的系统电压 异常时，使所述DC/DC转换器的运转模式保持在所述最大电力追踪控制模式，并且将所述 蓄电池的运转模式从所述充放电控制模式转换为所述线路电压恒定控制模式。
[0019] 在权利要求7的发明中，根据权利要求8的发明的分布式电源系统的运转方法，还 包括以下步骤：在判断为所述电力系统的系统电压异常时，代替使所述DC/DC转换器的运 转模式保持在所述最大电力追踪控制模式并且将所述蓄电池的运转模式从所述充放电控 制模式切换为所述线路电压恒定控制模式，而是使所述蓄电池的运转模式保持在所述充放 电控制控制，并且将所述DC/DC转换器的运转模式从所述最大电力追踪控制模式切换为所 述线路电压恒定控制模式。
[0020] 发明的效果
[0021] 根据权利要求1和5的发明，在电力系统的系统电压异常时，使系统互连开关打 开，并且在不停止DC/DC转换器和逆变器的情况下将DC/DC转换器和逆变器各自的运转模 式切换为进行独立运转以向负载供给电力。因此，即使在电力系统的系统电压变得异常时， 也能够继续向负载供给电力。
[0022] 根据权利要求2和6的发明，除了权利要求1和5的发明所获得的效果以外，在电 力系统的系统电压变得异常时，控制装置将DC/DC转换器的运转模式从最大电力追踪控制 切换为线路电压恒定控制、并且将逆变器的运转模式从利用AC电流控制的线路电压恒定 控制切换为逆变器的输出电压被控制为预定值所利用的AC输出电压控制。因此，能够在将 线路电压控制为恒定的同时使施加到负载17的电压为预定电压（额定电压）。
[0023] 根据权利要求3和7的发明，除了权利要求2和6的发明所获得的效果以外，在提 供了蓄电池的情况下，在电力系统的系统电压异常时，使DC/DC转换器的运转模式保持在 最大电力追踪控制，并且将充放电器的运转模式从充放电控制切换为线路电压恒定控制。 因此，能够在将线路电压控制为恒定的同时将太阳能发电设备的发电电力保持为最大电 力。
[0024] 根据权利要求4和8的发明，除了权利要求2和6的发明所获得的效果以外，在提 供了蓄电池的情况下，在电力系统的系统电压异常时，使充放电器的运转模式保持在充放 电控制，并且将DC/DC转换器的运转模式从最大电力追踪控制切换为线路电压恒定控制。 因此，能够在将线路电压控制为常数的同时进行蓄电池的充电或放电。

【专利附图】

【附图说明】
[0025] 图1是示出根据本发明第一实施例的分布式电源系统的示例的结构图。
[0026] 图2是根据本发明第一实施例的分布式电源系统进行的操作的示例的流程图。
[0027] 图3是示出根据本发明第二实施例的分布式电源系统的示例的结构图。
[0028] 图4是示出根据本发明第三实施例的分布式电源系统的结构图。

【具体实施方式】
[0029] 下面，将说明根据本发明的实施例。图1是示出根据本发明第一实施例的分布式 电源系统的示例的结构图。在该第一实施例中，包括单相逆变器的分布式电源系统示出为 连接至电力系统的单相。分布式电源系统包括太阳能发电设备和电力调节器，并且经由系 统互连开关与电力系统互连。
[0030] 电力调节器包括DC/DC转换器11和逆变器12,并且针对逆变器12,使用例如日本 特开2009-219263中所描述的逆变器。在日本特开2009-219263中描述的逆变器是作为电 压源进行工作的具有内部阻抗并且可以进行自律并行运转的逆变器。
[0031] 将太阳能发电设备的PV (光伏）板13产生的直流电利用电力调节器的DC/DC转 换器11转换成具有预定输出电压的直流电，利用逆变器12转换成交流电，并经由系统互连 开关14输出至电力系统15。与此相关地，将电力供给至经由负载开关16连接在逆变器12 和系统互连开关14之间的负载17。
[0032] 在来自逆变器12的输出电力不足的情况下，将电力从电力系统15经由系统互连 开关14供给至负载17。此外，在太阳能发电设备的独立运转的情况下，将电力从逆变器12 供给至负载17。
[0033] 此外，控制装置20控制DC/DC转换器11和逆变器12,并且还控制系统互连开关 14和负载开关16的打开或闭合。在启动分布式电源系统时，控制装置20启动DC/DC转换 器11和逆变器12,使系统互连开关14闭合以将分布式电源系统连接至电力系统，并且进行 互连运转。然后，输入电压检测器21检测到的电力系统的系统电压，并且监视电力系统15 的系统电压；在电力系统15的系统电压正常时，继续进行将太阳能发电设备的PV板13所 产生的电力供给至电力系统的互连运转。此外，电力也供给至负载17。
[0034] 此外，控制装置20具有用于切换DC/DC转换器11和逆变器12的运转模式的功能， 并且在电力系统15的系统电压V异常时，自动地切换DC/DC转换器11和逆变器12的运转 模式以进行独立运转，从而使得电力继续供给至负载17。更具体地，在互连运转期间电力 系统15的系统电压变得异常时，控制装置20使系统互连开关14打开以在不停止DC/DC转 换器11和逆变器12的情况下进行分布式电源的独立运转，从而使得电力继续供给至负载 17。
[0035] 这里，为了能够高速断开电力系统并快速地从互连运转模式切换成独立运转模 式，使用用于高速进行打开和闭合的高速互连开关作为系统互连开关14。例如，使用IGBT 或者MOSFET。注意，在使用过载容量大但不具有自消弧功能的晶闸管的情况下，如日本特开 平11-341686所述，使用用于减少流经系统互连开关的电流值的方法，从而能够高速断开 电力系统。
[0036] 在分布式电源连接至电力系统15的互连运转的状态下，系统互连开关14闭合。在 该互连运转期间，通过DC/DC转换器11对太阳能发电设备的PV板13产生的DC电力进行 DC/DC转换，然后输出至逆变器12。在该互连运转期间，DC/DC转换器11通过控制装置20 的转换器控制装置23的MPPT控制单元24以PV板13的发电电力为最大所利用的最大电 力追踪控制（MPPT)进行运转。
[0037] 此外，在分布式电源系统处于独立运转时，转换器控制装置23具有用于控制DC/ DC转换器11以使得DC/DC转换器11和逆变器12之间的线路电压VL为预定值的第一线路 电压控制单元25。
[0038] 对于逆变器12,在互连运转期间，通过控制装置20的逆变器控制装置26的第二线 路电压控制单元27来进行线路电压恒定控制，从而使得DC/DC转换器11和逆变器12之间 的线路电压VL为预定值。此外，在分布式电源系统处于独立运转时，逆变器控制装置26具 有用于将逆变器12的输出电压Va控制为预定值的AC电压控制单元28。
[0039] 如上所述，在互连运转期间，太阳能发电设备以PV板13产生的电力为最大所利用 的DC/DC转换器11的最大电力追踪控制（MPPT)来运转，并且逆变器12以将DC/DC转换器 11和逆变器12之间的线路电压VL控制为预定值所利用的线路电压恒定控制来运转。互连 运转期间进行最大电力追踪控制的原因在于有效利用PV板13的发电电力，并且进行线路 电压恒定控制的原因在于：由于在系统电压V正常时系统电压V恒定，因而能够使得与PV 板13的发电电力相对应的电流输出至电力系统15。
[0040] 另一方面，在分布式电源系统的独立运转的情况下，将DC/DC转换器11的运转模 式从最大电力追踪控制切换为线路电压恒定控制，并且将逆变器12的运转模式从线路电 压恒定控制切换为AC输出电压控制从而使得逆变器12的输出电压Va为预定值。这么做 的原因在于：使施加至负载17的电压为预定值（额定电压），并且由于逆变器12的运转模 式变为AC输出电压控制，因而进行利用DC/DC转换器11的线路电压恒定控制。
[0041] 控制装置20的系统电压监视单元29输入电压检测器21所检测到的电力系统15 的系统电压V，并且监视电力系统15的系统电压V。监视系统电压V包括：计算系统电压V 的有效值Vo ;如果有效值Vo落在预先设置的预定范围内，则判断为状态正常；以及如果有 效值Vo落在该预定范围外，则判断为状态异常。
[0042] 为了能够快速进行系统电压V的异常判断并且快速从互连运转模式转变为独立 运转模式，通过使用值Vl和值VO来监视单相系统电压的监视来进行系统电压V的有效值 Vo的计算，其中，值Vl为系统电压V的1/4周期前的值并且值VO为系统电压V的当前值。
[0043] 例如，存储系统电压V的1/4周期前的值的值VHVl =力·ν〇4η(ω? - π/2)?值， 并且基于系统电压V的当前值VCHVO VcVsinCcot:)丨使用如下所述的等式（1)获得有 效值Vo，从而监视有效值Vo是否落在预定范围内。
[0044] Vo = {(V12+V02) /2} (1/2)…（1)
[0045] 如上所述，通过使用作为系统电压V的1/4周期前的值的值Vl和作为系统电压V 的当前值的值VO来监视单相系统电压V的监视，因此能够以1/4周期来判断系统电压V的 异常。因此，可以从互连运转模式快速转变为独立运转模式。
[0046] 如果系统电压监视单元29判断为电力系统15的系统电压V正常，则系统互连单 元30维持系统互连开关14闭合。此外，对于利用转换器控制装置23的DC/DC转换器11 的运转模式，模式切换单元31维持利用MPPT控制单元24的运转模式，并且对于利用逆变 器控制装置26的逆变器12的运转模式，模式切换单元31维持利用第二线路电压控制单元 27的运转模式。结果，DC/DC转换器11继续进行使太阳能发电设备的发电电力处于最大所 利用的最大电力追踪控制，并且逆变器12继续进行线路电压VL被控制为预定值所利用的 通过AC电流控制的线路电压恒定控制。
[0047] 另一方面，如果系统电压监视单元29判断为电力系统15的系统电压V异常，则系 统互连单元30使系统互连开关14打开。此外，模式切换单元31将利用转换器控制装置23 的DC/DC转换器11的运转模式从利用MPPT控制单元24的运转模式切换为利用第一线路 电压控制单元25的运转模式，并且将利用逆变器控制装置26的逆变器12的运转模式从利 用第二线路电压控制单元27的运转模式切换为利用AC电压控制单元28的运转模式。通 过这些操作，通过DC/DC转换器11进行线路电压恒定控制，并且通过逆变器12进行逆变器 12的输出电压Va被控制为预定值所利用的AC输出电压控制。
[0048] 控制装置20的负载开闭单元32使负载开关16打开和闭合，并进行负载17的遮 断和连接。通过逆变器控制装置26控制负载开闭单元32,并且例如在启动分布式电源系统 以向负载17供给电力的情况下，逆变器控制装置26经由负载开闭单元32连接至负载17， 以向负载17供给电力。此外，在停止分布式电源系统的情况下，逆变器控制装置26经由负 载开闭单元32遮断负载17。
[0049] 在本发明的第一实施例中，如果系统电压监视单元29判断为电力系统15的系统 电压V异常，则维持负载17的连接。这样做的原因在于：使得即使在电力系统17的系统电 压V异常时也能够在不存在任何中断的情况下向负载17供给电力。
[0050] 图2是根据本发明第一实施例的分布式电源系统进行的操作的示例的流程图。首 先，控制装置20的系统电压监视单元29将电压检测器21所检测到的电力系统的系统电压 与预定值进行比较，并且判断系统电压是否异常（SI)。在系统电压异常时，系统互连单元 30使得系统互连开关14打开（S2)，并且使分布式电源系统与电力系统解列。
[0051] 然后，模式切换单元31切换DC/DC转换器11和逆变器12的运转模式（S3)。更具 体地，将DC/DC转换器11的运转模式从最大电力追踪控制切换为线路电压恒定控制，并且 将逆变器12的运转模式从利用AC电流控制的线路电压恒定控制切换为逆变器12的输出 电压Va被控制为预定值所利用的AC输出电压控制。
[0052] 通过这些操作，DC/DC转换器11利用转换器控制装置23的第一线路电压控制单 元25以线路电压恒定控制来运转，并且逆变器12利用逆变器控制装置26的AC电压控制 单元28以AC输出电压控制来运转。换言之，分布式电源系统以独立运转进行运转（S4)，并 且继续向负载17供给电力（S5)。
[0053] 应该注意，如果逆变器12无法将输出电压Va维持为预定值，则逆变器控制装置26 的AC电压控制单元28停止逆变器12。在太阳能发电设备的PV板13产生的电力不足并 且DC/DC转换器11无法维持恒定的线路电压时，逆变器12无法将输出电压Va维持为预定 值。此时，转换器控制装置23的第一线路电压控制单元25也停止DC/DC转换器11。
[0054] 在该独立运转期间，系统电压监视单元29判断电力系统15的系统电压V是否恢 复（S6)。如果系统电压V恢复，则模式切换单元31切换DC/DC转换器11和逆变器12的运 转模式（S7)。更具体地，将转换器控制装置23的第一线路电压控制单元25切换至MPPT控 制单元24,并且将逆变器控制装置26的AC电压控制单元28切换至第二线路电压控制单元 27。通过这些操作，DC/DC转换器11的运转模式从线路电压恒定控制切换为最大电力追踪 控制，并且逆变器12的运转模式从AC输出电压控制切换换为利用AC电流控制的线路电压 恒定控制。
[0055] 然后，在连接有负载17的状态下，系统互连单元30进行同步检测（S8)，并且如果 逆变器30的输出电压Va与电力系统15的系统电压V同步，则系统互连单元30使系统互 连开关14闭合（S9)，以将分布式电源系统连接至电力系统15,从而进行互连运转（SlO)。
[0056] 如上所述，在本发明的第一实施例中，在电力系统15的系统电压V异常时，在连接 有负载17的状态下，模式切换单元31在DC/DC转换器11和逆变器12不停止的情况下自动 地切换DC/DC转换器11和逆变器12的运转模式，以使DC/DC转换器11和逆变器12无需 停止而转变为自立运转，并且在电力系统15的系统电压V恢复时返回至互连运转。因此， 即使在电力系统15的系统电压V变得异常时，也可以继续向负载17供给电力。
[0057] 因此，可以连接不允许电力供给中断的电力负载作为负载17。例如，可以连接自动 取款机、计算机、医院的电力负载、工厂的生产线的电力负载等等。
[0058] 接下来，将说明根据本发明的第二实施例。图3是示出根据本发明第二实施例的 分布式电源系统的结构图。相对于图1中示出的第一实施例，在该第二实施例中，附加设置 了充放电器18和蓄电池19 ;控制装置20包括用于控制充放电器18的充放电器控制装置 33 ;并且控制装置20的模式切换单元31被配置为针对电力系统15的系统电压V是正常还 是异常来进一步为充放电器控制装置33切换运转模式。其它配置与图1示出的第一实施 例中的相同。因此，相同的附图标记被分配至与图1所示的元件相同的元件，并且将不再重 复对其的说明。
[0059] 在图3中，蓄电池19经由充放电器18连接在DC/DC转换器11和逆变器12之间。 蓄电池19储存太阳能发电设备的PV板13所产生的DC电力或逆变器12将来自电力系统 15的AC电力转换得到的DC电力，并且例如在太阳能发电设备的PV板13所产生的DC电力 不足的情况下，蓄电池19经由逆变器12将电力供给至负载17。
[0060] 控制装置20的充放电器控制装置33包括充放电控制单元34和第三线路电压控 制单元35。在电力系统15的系统电压V正常时，充放电控制单元34控制向着/来自蓄电 池19的DC电力的充电/放电，并且在电力系统15的系统电压V异常时，第三线路电压控 制单元35将DC/DC转换器11和逆变器12之间的线路电压VL控制为预定值。
[0061] 如果系统电压监视单元29判断为电力系统15的系统电压V正常，则如第一实施 例的情况那样，系统互连单元30将系统互连开关14维持闭合。此外，模式切换单元31将 利用转换器控制装置23的DC/DC转换器11的运转模式维持为利用MPPT控制单元24的运 转模式，并且将利用逆变器控制装置26的逆变器12的运转模式维持为利用第二线路电压 控制单元27的运转模式。另外，模式切换单元31将利用充放电器控制装置33将充放电器 的运转模式维持为利用充放电控制单元34的运转模式。
[0062] 另一方面，如果系统电压监视单元29判断为电力系统15的系统电压V异常，则如 第一实施例的情况那样，系统互连单元30使系统互连开关14打开。
[0063] 此外，模式切换单元31使利用转换器控制装置23的DC/DC转换器11的运转模式 保持在利用MPPT控制单元24的运转模式，并且如第一实施例的情况那样，模式切换单元31 将利用逆变器控制装置26的逆变器12的运转模式从利用第二线路电压控制单元27的运 转模式切换为利用AC电压控制单元28的运转模式。此外，将利用充放电器控制装置33的 充放电器18的运转模式切换为利用第三线路电压控制单元35的运转模式。
[0064] 换言之，与第一实施例不同，并没有将利用转换器控制装置23的DC/DC转换器11 的运转模式从利用MPPT控制单元24的运转模式切换为利用第一线路电压控制单元25的 运转模式。这是因为，将利用充放电器控制装置33的充放电器18的运转模式切换为利用 第三线路电压控制单元35的运转模式，并且通过充放电器控制装置33的第三线路电压控 制单元35将DC/DC转换器11和逆变器12之间的线路电压VL控制为预定值。
[0065] 由于DC/DC转换器11的运转模式保持在利用MPPT控制单元24的运转模式，因而 可以将太阳能发电设备的PV板13的发电电力维持为最大电力。因此，在由太阳能发电设 备的PV板13产生的电力过多时，能够给蓄电池19充电。
[0066] 在以上说明中，如果判断为电力系统15的系统电压V异常，则模式切换单元31将 利用转换器控制装置23的DC/DC转换器11的运转模式维持在利用MPPT控制单元24的运 转模式，并且模式切换单元31将利用充放电器控制装置33的充放电器18的运转模式切换 为利用第三线路电压控制单元35的运转模式。然而，可以使得充放电器18的运转模式保 持在充放电控制，并将DC/DC转换器11的运转模式从最大电力追踪控制切换为线路电压恒 定控制。通过该操作，DC/DC转换器11控制线路电压以使该线路电压恒定，并且蓄电池19 能够通过充放电器18进行充电或者放电。
[0067] 在以上说明中，说明了具有单相逆变器的分布式电源系统连接至电力系统的单相 的情况。然而，类似地，还可以应用于具有三相逆变器的分布式电源系统连接至电力系统的 三相的情况。
[0068] 图4是示出具有三相逆变器的分布式电源系统连接至电力系统的三相的情况下 的根据第三实施例的分布式电源系统的示例的结构图。相对于图1所示的第一实施例， 在该第三实施例中，给出了具有三相逆变器的分布式电源系统连接至电力系统的三相的情 况。相同的附图标记被分配至与图1所示的元件相同的元件，并且将不再重复对其的说明。
[0069] 在三相的情况下，逆变器12为三相逆变器，并且该逆变器12的输出电压也是三相 的。因此，可以连接三相负载作为要连接至逆变器12的负载17。此外，单相负载可以连接 在三相中的两相之间或者连接在中线和一相之间。图4示出连接三相负载作为负载17的 情况。
[0070] 控制装置20的系统电压监视单元29基于电压检测器21所检测到的三相输出电 压来监视电力系统的系统电压。在这种情况下，可以检测三相输出电压的所有三相。然而， 也可以检测三相输出电压中的任意两相，这是因为：在三相输出电压的情况下，如果确定出 任意两个电压，则确定出剩余一个电压。图4示出从三相输出电压中检测两相的输出电压 的情况。
[0071] 系统电压监视单元29将电压检测器21所获得的三相电压转换成两相电压，并计 算系统电压V的有效值Vo。然后，如果该有效值Vo落在预先设置的预定范围内，则判断为 系统电压V正常，并且如果该有效值Vo落在该预定范围外，则判断为系统电压V异常。
[0072] 应该注意，相对于图1所示的第一实施例，给出了具有三相逆变器的分布式电源 系统连接至电力系统的三相的情况。然而，类似地，相对于图3所示的第二实施例，也可以 采用具有三相逆变器的分布式电源系统连接至电力系统的三相的结构。
[0073] 此外，在以上说明中，给出了如下情况：使用作为电压源进行工作的具有内部阻抗 并且可以进行自律并行运转的逆变器（日本特开2009-219263所述的逆变器）作为逆变器 12。然而，还可以使用任何已有的逆变器。
[0074] 在已有的逆变器的情况下，利用AC电流控制进行系统电压正常时进行工作的线 路电压恒定控制。然后，在系统电压变得异常时，将线路电压恒定控制切换为输出电压控 制。因此，在系统电压变得异常时，需要从AC电流控制切换为输出电压控制。然而，可以使 用已有的逆变器。
[0075] 以上说明了根据本发明的一些实施例。这些实施例是作为示例给出的，并不意图 限制本发明的范围。这些新颖的实施例能够以其它各种方式进行，并且在本发明地要旨内 的各种省略、替换以及变形也是可以的。这些实施例及其变形例都包括在本发明的范围和 要旨内，并且包括在权利要求书及其等同描述的发明中。
[0076] 附图标记说明
[0077] 11. · · DC/DC转换器，12. · ·逆变器，13. · · PV板，14. · ·系统互连开关，15. · ·电力系 统，16...负载开关，17...负载，18...充放电器，19...蓄电池，20...控制装置，21...电 压检测器，22...模式切换开关，23...转换器控制装置，24. .. MPPT控制单元，25...第一线 路电压控制单元，26...逆变器控制装置，27...第二线路电压控制单元，28. .. AC电压控制 单元，29...系统电压监视单元，30...系统互连单元，31...模式切换单元，32...负载开闭 单元，33...充放电器控制装置，34...充放电控制单元，35...第三线路电压控制单元。
【权利要求】
1. 一种分布式电源系统，包括： DC/DC转换器，用于将太阳能发电设备所产生的直流电转换成具有预定输出电压的直 流电； 逆变器，用于将所述DC/DC转换器转换得到的直流电转换成交流电，并且将所述交流 电经由系统互连开关输出至电力系统；W及 控制装置，用于在所述电力系统的系统电压异常时，切换所述DC/DC转换器和所述逆 变器的运转模式，并且在不停止所述DC/DC转换器和所述逆变器的情况下使所述DC/DC转 换器和所述逆变器转变为独立运转。
2. 根据权利要求1所述的分布式电源系统，其中， 所述控制装置包括： 系统电压监视单元，用于监视所述电力系统的系统电压是否正常， 转换器控制装置，用于W所述太阳能发电设备的发电电力为最大的最大电力追踪控制 模式或者W所述DC/DC转换器和所述逆变器之间的线路电压被控制为预定值的线路电压 恒定控制模式来控制所述DC/DC转换器， 逆变器控制装置，用于W所述逆变器的输出电压被控制为预定值的交流输出电压控制 模式或者W所述DC/DC转换器和所述逆变器之间的线路电压被控制为预定值的线路电压 恒定控制模式来控制所述逆变器，W及 模式切换单元，用于切换所述转换器控制装置和所述逆变器控制装置的控制模式，并 且切换所述DC/DC转换器和所述逆变器的运转模式， 所述模式切换单元进行W下操作： 在所述系统电压监视单元判断为所述电力系统的系统电压正常时，将利用所述转换器 控制装置的控制模式切换为所述太阳能发电设备的发电电力为最大的最大电力追踪控制 模式，并且将利用所述逆变器控制装置的控制模式切换为所述线路电压恒定控制，W及 在所述系统电压监视单元判断为所述电力系统的系统电压异常时，将利用所述转换器 控制装置的控制模式从所述最大电力追踪控制模式切换为所述线路电压恒定控制模式，并 且将利用所述逆变器控制装置的控制模式从所述线路电压恒定控制模式切换为所述逆变 器的输出电压被控制为预定值的交流输出电压控制模式。
3. 根据权利要求2所述的分布式电源系统，其中，还包括： 蓄电池，用于储存所述DC/DC转换器转换得到的直流电或所述逆变器从所述电力系统 的交流电转换得到的直流电；W及 充放电器，用于对所述蓄电池进行充放电控制， 其中，所述控制装置还包括充放电器控制装置，所述充放电器控制装置用于W对所述 蓄电池进行充放电控制的充放电控制模式或者W所述DC/DC转换器和所述逆变器之间的 线路电压被控制为预定值的线路电压恒定控制模式来控制所述充放电器，W及 所述模式切换单元进行W下操作： 在所述系统电压监视单元判断为所述电力系统的系统电压正常时，将利用所述充放电 器控制装置的所述充放电器的控制模式切换为所述充放电控制模式，W及 在所述系统电压监视单元判断为所述电力系统的系统电压异常时，使利用所述转换器 控制装置的控制模式保持在所述最大电力追踪控制模式，并且将所述充放电器的控制模式 从所述充放电控制模式切换为所述线路电压恒定控制模式。
4. 根据权利要求3所述的分布式电源系统，其中， 在所述系统电压监视单元判断为所述电力系统的系统电压异常时，代替使利用所述转 换器控制装置的控制模式保持在所述最大电力追踪控制模式并且将所述充放电器的控制 模式从所述充放电控制模式切换为所述线路电压恒定控制模式，所述模式切换单元使所述 充放电器的控制模式保持在所述充放电控制控制，并且将所述DC/DC转换器的控制模式从 所述最大电力追踪控制模式切换为所述线路电压恒定控制模式。
5. -种分布式电源系统的运转方法，包括W下步骤： 通过DC/DC转换器将太阳能发电设备所产生的直流电转换成具有预定输出电压的直 流电； 通过逆变器将所述DC/DC转换器转换得到的直流电转换成交流电，并且将所述交流电 经由系统互连开关输出至电力系统；W及 在所述电力系统的系统电压异常时，切换所述DC/DC转换器和所述逆变器的运转模 式，并且在不停止所述DC/DC转换器和所述逆变器的情况下使所述DC/DC转换器和所述逆 变器转变为独立运转。
6. -种分布式电源系统的运转方法，所述分布式电源系统用于通过DC/DC转换器将太 阳能发电设备所产生的直流电转换成具有预定输出电压的直流电，通过逆变器将所述DC/ DC转换器转换得到的直流电转换成交流电，并且将所述交流电经由系统互连开关输出至电 力系统，所述运转方法包括W下步骤： 在所述电力系统的系统电压正常时，将所述DC/DC转换器的运转模式切换为所述太阳 能发电设备的发电电力为最大的最大电力追踪控制模式，并且将所述逆变器的运转模式切 换为所述DC/DC转换器和所述逆变器之间的线路电压被控制为预定值的线路电压恒定控 制模式；W及 在所述电力系统的系统电压异常时，将所述DC/DC转换器的运转模式从所述最大电力 追踪控制模式切换为所述线路电压恒定控制模式，并且将所述逆变器的运转模式从所述线 路电压恒定控制模式切换为所述逆变器的输出电压被控制为预定值的交流输出电压控制 模式。
7. 根据权利要求6所述的分布式电源系统的运转方法，其中，还包括W下步骤： 在设置有用于储存所述DC/DC转换器转换得到的直流电或所述逆变器从所述电力系 统的交流电转换得到的直流电的蓄电池的情况下， 在所述电力系统的系统电压正常时，将所述蓄电池的运转模式切换为充放电控制模 式；化及 在所述电力系统的系统电压异常时，使所述DC/DC转换器的运转模式保持在所述最大 电力追踪控制模式，并且将所述蓄电池的运转模式从所述充放电控制模式转换为所述线路 电压恒定控制模式。
8. 根据权利要求7所述的分布式电源系统的运转方法，其中，还包括W下步骤： 在判断为所述电力系统的系统电压异常时，代替使所述DC/DC转换器的运转模式保 持在所述最大电力追踪控制模式并且将所述蓄电池的运转模式从所述充放电控制模式切 换为所述线路电压恒定控制模式，而是使所述蓄电池的运转模式保持在所述充放电控制控 审IJ，并且将所述DC/DC转换器的运转模式从所述最大电力追踪控制模式切换为所述线路电 压恒定控制模式。
【文档编号】H02J3/38GK104471820SQ201380038472
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年7月22日 优先权日:2012年7月26日
【发明者】大岛正明, 宇敷修一 申请人:欧利生电气株式会社