电力转换装置、控制电力转换装置的方法以及电力转换系统的制作方法
【专利说明】电力转换装置、控制电力转换装置的方法以及电力转换系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2013年7月29日提出的第2013-157061号日本专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
[0003]本发明涉及具有用于DC电源设备的多个输入部的电力转换装置、电力转换装置的控制方法以及电力转换系统。
【背景技术】
[0004]在电力控制系统中，需要集中管理并操作包括太阳能电池、蓄电池、燃料电池、风力发电机以及水力发电机等的多个电源设备。特别是近年来，从易于控制、提高效率、降低成本等观点出发提出了 DC链路系统，在该DC链路系统中连接各电源设备而不转换它们的DC电力。在该系统中，使来自太阳能电池、燃料电池等的电力作为DC电力连接并直接对蓄电池充电，之后由一个换流器转换为AC电力并从而向负载提供电力。由于该DC链路系统消除通过换流器对来自电源设备的各个输出进行转换的传统需要，因此使转换损失最小化从而允许提高效率。另外DC链路系统还简化系统，这使得成本降低。而且，DC链路系统连接DC电力，因此有利地易于控制该DC电力。
[0005]在先技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本专利公开公报“特开2012-249432”
【发明内容】
[0008]发明要解决的问题
[0009]可以具有上述优点的DC链路系统在换流器的前端连接来自多个电源设备的输出。因此，DC链路系统存在以下问题:难以提供以下灵活的操作，诸如选择性地只将从在电源设备之中的太阳能电池获得的电力向蓄电池充电，或将来自特定的电源设备的电力提供至特定的负载等。虽然专利文献1(特开2012-249432)中公开了将多相的输入AC电力转换为多相的输出AC电力后向负载输出的示例，但是，未记载处理DC电力的任何示例。
[0010]另外，输出电压通常根据电源设备的不同而变化。但是，在现有DC链路系统中，必须将来自多个电源设备的DC电力升压至相同的电压。因此，输出电压低的电源设备输出的升压比变大，导致出现需要多级电压转换器的问题。
[0011]鉴于上述问题，本发明的目的在于，在采用了 DC链路系统的电力转换装置中，根据电源设备的输出特性切换与负载的连接，从而灵活运用从各电源的提供电力。
[0012]解决问题所需手段
[0013]为了解决上述问题，本发明提供一种电力转换装置，可以连接多个DC电源设备的，包括:
[0014]可以与所述DC电源设备连接的多个连接器；
[0015]与所述多个连接器串联的多个电压转换器；
[0016]在电气上互相的多个DC电力输出线；
[0017]切换部，用于将所述多个电压转换器和所述多个DC电力输出线选择性地互相连接；以及
[0018]控制器，根据至少所述多个DC电源设备或与所述多个DC电力输出线连接的负载的操作状态控制所述切换部。
[0019]另外，优选地，所述控制器可以控制所述切换部使得所述多个电压转换器中的每一个仅与所述多个DC电力输出线中的任一根线连接。
[0020]另外，优选地，与所述多个DC电力输出线之中相同的DC电力输出线连接的电压转换器可以对来自与该电压转换器连接的DC电源设备的电压进行转换，使得具有相同的DC输出电压。
[0021]另外，优选地，控制所述电压转换器，使得与所述多个DC电力输出线之中不同的DC电力输出线连接的电压转换器可以具有不同的DC输出电压。
[0022]另外，优选地，所述多个DC电源设备可以包括发电设备和蓄电设备；并且
[0023]所述控制器控制所述切换部将所述发电设备和所述蓄电设备与所述多个DC电力输出线中的相同的DC电力输出线连接，使得从所述发电设备向所述蓄电设备充电。
[0024]另外，为了解决上述问题，本发明提供一种电力转换装置的控制方法，所述电力转换装置可以与多个DC电源设备连接，所述方法包括:
[0025]电压转换步骤，对被连接的所述多个DC电源设备的输出电力进行电压转换；
[0026]连接步骤，将在所述电压转换步骤中所转换的转换电压的输出与多个DC电力输出线选择性地连接；以及
[0027]切换步骤，根据至少所述多个DC电源设备或与所述多个DC电力输出线连接的负载的操作状态，切换所述转换电压的输出和所述多个DC电力输出线之间的连接。
[0028]另外，优选地，所述多个DC电源设备可以包括发电设备和蓄电设备；
[0029]优选地，所述切换步骤可以是根据所述蓄电设备的充电开始操作进行切换，使得所述发电设备和所述蓄电设备与所述多个DC电力输出线之中相同的DC电力输出线连接的步骤，
[0030]所述方法还包括从所述发电设备向所述蓄电设备充电的充电步骤。
[0031]另外，优选地，所述方法还包括将所述转换电压的输出和所述多个DC电力输出线之间的连接初始化的初始化步骤。
[0032]而且，为了解决上述问题，本发明提供一种电力转换系统，包括电力转换装置和多个DC电源设备，所述电力转换装置包括:
[0033]可以与所述DC电源设备连接的多个连接器；
[0034]与所述多个连接器串联的多个电压转换器；
[0035]在电气上互相独立的多个DC电力输出线；
[0036]切换部，用于将所述多个电压转换器和所述多个DC电力输出线选择性地互相连接；以及
[0037]控制器，根据至少所述多个DC电源设备或与所述多个DC电力输出线连接的负载的操作状态控制所述切换部。
[0038]发明效果
[0039]根据本发明，可以灵活设计并操作电力转换装置，并且可以简化装置而不需要多级电压转换器。
【附图说明】
[0040]图1是示出根据本发明的实施方式的电力转换装置的配置框图。
[0041]图2是示出本发明的电力转换装置切换至第一电力转换模式的状态的框图。
[0042]图3是示出用于将本发明的电力转换装置切换至第一电力转换模式的步骤的流程图。
[0043]图4是示出本发明的电力转换装置切换至第二电力转换模式的状态的框图。
[0044]图5是示出用于将本发明的电力转换装置从第一电力转换模式切换至第二电力转换模式的步骤的流程图。
[0045]图6是示出本发明的电力转换装置切换至第三电力转换模式的状态的框图。
[0046]图7是示出用于将本发明的电力转换装置从第二电力转换模式切换至第三电力转换模式的步骤的流程图。
[0047]图8是示出本发明的电力转换装置切换至第四电力转换模式的状态的框图。
[0048]图9是示出用于将本发明的电力转换装置从第三电力转换模式切换至第四电力转换模式的步骤的流程图。
【具体实施方式】
[0049]下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。
[0050]图1是示出根据本发明的实施方式的电力转换装置100的配置框图。本实施方式的电力转换装置100包括:用于连接多个电源设备的电源设备连接部101、用于与负载连接的负载连接部103、用于向各负载或各电源设备选择性地输出来自各电源设备的电力输入的切换部102以及用于控制各部件的控制器104。
[0051]首先，说明电源设备连接部101的配置和操作。电源设备连接部101包括用于连接各电源设备la至le的电源设备连接端子2a至2e ;以及用于将从各电源设备连接端子2a至2e输入的DC电力转换为期望电压的电压转换器3a至3e。通过电压转换器升压或降压后的电力被输出至电源设备输入线4a至4e。
[0052]除了包括用于在各电源设备和本发明的电力转换装置之间进行电力输入/输出的电力端子外，电源设备连接端子2a至2e还可以包括用于由控制器104控制各电源设备的控制信号端子。在本实施方式中，电源设备连接端子2a至2c与电源设备la至lc (太阳能电池)分别连接。另外，电源设备连接端子2d与电源设备Id(燃料电池)连接。电源设备连接端子2e与电源设备le (蓄电池)连接。
[0053]此外，太阳能电池将太阳能转换为DC电力。太阳能电池包括，例如，串联的多个光电转换电池，使得在被太阳光照射时输出预定电流。在本实施方式中，硅系多晶体太阳能电池可以作为与电源设备连接端子2a至2c连接的太阳能电池使用。然而，太阳能电池不限于此，可以使用包括例如硅系单晶体太阳能电池或薄膜太阳能电池(诸如，CIGS电池)等任何类型，只要可以进行光电转换即可，不限制太阳能电池的种类。
[0054]燃料电池使用氢作为燃料，通过与空气中的