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JP6963476B2 - Power converter and method for detecting abnormalities in the reactor of the power converter - Google Patents

Power converter and method for detecting abnormalities in the reactor of the power converter Download PDF

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JP6963476B2 JP2017227400A JP2017227400A JP6963476B2 JP 6963476 B2 JP6963476 B2 JP 6963476B2 JP 2017227400 A JP2017227400 A JP 2017227400A JP 2017227400 A JP2017227400 A JP 2017227400A JP 6963476 B2 JP6963476 B2 JP 6963476B2
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Description

本発明は、電力変換装置および該電力変換装置が備えるリアクトルの異常検出方法に関する。 The present invention relates to a power conversion device and a method for detecting an abnormality in a reactor included in the power conversion device.

環境問題や経済効果等の観点から太陽電池や蓄電池を備えた蓄電システムの需要が増加している。太陽電池により発電された直流電力や蓄電池に充電された直流電力をコンバータ回路により昇圧または降圧し、さらにその直流電力を双方向インバータ回路により交流電力に変換し、また交流電力を直流電力に変換する電力変換装置を備えた蓄電システムにおいて、スイッチング素子、コンデンサ等とともにリアクトルが不可欠な電気部品として使用されている。 From the viewpoint of environmental problems and economic effects, the demand for power storage systems equipped with solar cells and storage batteries is increasing. The DC power generated by the solar cell and the DC power charged in the storage battery are boosted or stepped down by the converter circuit, and the DC power is converted into AC power by the bidirectional inverter circuit, and the AC power is converted into DC power. In a power storage system equipped with a power conversion device, a reactor is used as an indispensable electric component together with a switching element and a capacitor.

このリアクトル(インダクタまたはコイルともいう)として、例えばトロイダルコア型を採用した場合、ドーナツ型コアを使用しているため、構造上ドーナツ型コアの内側では巻線の密度が高くなり、隣り合う巻線同士が接触し、最悪の場合巻線同士が短絡する可能性がある。この短絡が発生するとリアクトルのインダクタンス値が減少してリプル電流が増大し、その結果リアクトルの温度が急激に上昇し、焼損に至る場合がある。 When a toroidal core type is adopted as this reactor (also called an inductor or a coil), for example, a donut type core is used, so that the winding density is high inside the donut type core due to the structure, and adjacent windings are used. In the worst case, the windings may come into contact with each other and short-circuit each other. When this short circuit occurs, the inductance value of the reactor decreases and the ripple current increases, and as a result, the temperature of the reactor rises sharply, which may lead to burning.

このような温度上昇を検出するために、特許文献1には、電力変換装置のフィルタコンデンサの周囲温度を測定するために温度センサを用いる技術が開示されている。
この技術を応用することによって、蓄電システムに使用されているリアクトルの巻線間短絡、すなわち、レアショートを検出することができる。
In order to detect such a temperature rise, Patent Document 1 discloses a technique of using a temperature sensor to measure the ambient temperature of a filter capacitor of a power conversion device.
By applying this technique, it is possible to detect a short circuit between windings of a reactor used in a power storage system, that is, a rare short circuit.

図24は、温度ヒューズを取付けたトロイダルコア型リアクトルの模式図である。リアクトルに温度ヒューズを取付け、温度ヒューズとリード線とをはんだつけ等により接続し、そのリード線とケーブルハーネスとをかしめにより接続する。
この温度ヒューズにより、リアクトルのレアショート(巻線間短絡)による異常過熱を検出し、その検出信号によって異常と判定されれば、電力変換装置の動作を停止し保護することができる。
FIG. 24 is a schematic view of a toroidal core type reactor to which a thermal fuse is attached. A thermal fuse is attached to the reactor, the thermal fuse and the lead wire are connected by soldering, etc., and the lead wire and the cable harness are connected by caulking.
With this thermal fuse, abnormal overheating due to a rare short circuit (short circuit between windings) of the reactor is detected, and if it is determined to be abnormal by the detection signal, the operation of the power conversion device can be stopped and protected.

特開平8−196082号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-196802

しかし、リアクトルに温度ヒューズを取り付けることで、レアショートを検出することが可能であるが、温度ヒューズを使用することで、温度ヒューズとリード線の接続部のクラックや、リード線とケーブルハーネスを接続するかしめ部の接触不良が発生し、誤検出につながるという問題があった。 However, it is possible to detect a rare short circuit by attaching a thermal fuse to the reactor, but by using a thermal fuse, cracks in the connection between the thermal fuse and the lead wire and the connection between the lead wire and the cable harness are made. There is a problem that poor contact of the crimped portion occurs, leading to erroneous detection.

本発明は上記の事情を考慮してなされたもので、誤検出を防止しながらリアクトルの異常を検出することができる電力変換装置および該電力変換装置が備えるリアクトルの異常検出方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and provides a power conversion device capable of detecting a reactor abnormality while preventing erroneous detection, and a reactor abnormality detection method included in the power conversion device. The purpose.

本発明は、リアクトルに流れる電流を計測する既存の電流検出器を用い、リアクトルに流れる電流に重畳されている駆動周波数のリプル電流を測定する。リアクトルにレアショートが発生するとリアクトルのインダクタンス値が減少し、リプル電流が増加するため、リプル電流を測定することにより、リアクトルのレアショートを検出することができる。 The present invention uses an existing current detector that measures the current flowing through the reactor and measures the ripple current at the drive frequency superimposed on the current flowing through the reactor. When a rare short circuit occurs in the reactor, the inductance value of the reactor decreases and the ripple current increases. Therefore, the rare short circuit of the reactor can be detected by measuring the ripple current.

すなわち、本発明は、直流電力をリアクトルを介して入力し、直流電力の電圧を昇圧または降圧して出力するスイッチング素子で構成されるコンバータ回路と、リアクトルに流れる電流を検出する電流検出器と、コンバータ回路のスイッチング素子をオン/オフし、電流検出器の出力を監視する制御部と、を備えた電力変換装置において、制御部は、電流検出器の電流出力信号のリプル電流値に基づいてリアクトルの状態を検出するための比較対象値を算出する状態検出回路と、電流検出器の電流出力信号の実効電流値を検出する実効電流検出回路と、実効電流値に対応した所定の閾値を算出する閾値算出部と、比較対象値が所定の閾値を超えるとリアクトルが異常であると判定する判定部と、リアクトルが異常であると判定されたとき、コンバータ回路のスイッチング素子に対する制御信号の出力を停止するスイッチング素子制御部と、を備えたことを特徴とする電力変換装置である。 That is, the present invention includes a converter circuit composed of a switching element that inputs DC power via a reactor and outputs it by boosting or stepping down the voltage of DC power, and a current detector that detects the current flowing through the reactor. In a power converter equipped with a control unit that turns on / off the switching element of the converter circuit and monitors the output of the current detector, the control unit is a reactor based on the ripple current value of the current output signal of the current detector. A state detection circuit that calculates a comparison target value for detecting the state of, an effective current detection circuit that detects the effective current value of the current output signal of the current detector, and a predetermined threshold value corresponding to the effective current value are calculated. The threshold calculation unit, the determination unit that determines that the reactor is abnormal when the comparison target value exceeds a predetermined threshold, and the determination unit that determines that the reactor is abnormal, stops the output of the control signal to the switching element of the converter circuit. It is a power conversion device characterized by including a switching element control unit.

この構成によれば、コンバータ回路に使用される直流リアクトルの異常を確実に検出でき、電力変換装置の損傷を未然に防ぐことができる。 According to this configuration, an abnormality in the DC reactor used in the converter circuit can be reliably detected, and damage to the power converter can be prevented.

また、上記閾値算出部は、一次関数に実効電流値を代入して閾値を算出することを特徴とする。 Further, the threshold calculating unit is characterized Rukoto issuing calculate the threshold by substituting the effective current value to a linear function.

この構成によれば、リプル電流値の異常を判定する閾値は、実効電流値に対応して算出されるため、電力変換装置の使用環境に応じて適切に決めることができる。 According to this configuration, since the threshold value for determining the abnormality of the ripple current value is calculated corresponding to the effective current value, it can be appropriately determined according to the usage environment of the power conversion device.

また、本発明の電力変換装置は、交流電力をリアクトルを介して入力しスイッチング素子により直流電力に変換し、または直流電力をスイッチング素子により交流電力に変換してリアクトルを介して出力するインバータ回路と、リアクトルに流れる電流を検出する電流検出器と、インバータ回路のスイッチング素子をオン/オフし、電流検出器の出力を監視する制御部と、を備えた電力変換装置において、制御部は、電流検出器の電流出力信号のリプル電流値に基づいてリアクトルの状態を検出するための比較対象値を算出する状態検出回路と、電流検出器の電流出力信号の実効電流値を検出する実効電流検出回路と、交流電力を直流電力に変換するときは実効電流値によらず所定の固定値とし、直流電力を交流電力に変換するときは実効電流値に対応した所定の閾値を算出する閾値算出部と、比較対象値が所定の閾値を超えるとリアクトルが異常であると判定する判定部と、リアクトルが異常であると判定されたとき、インバータ回路のスイッチング素子に対する制御信号の出力を停止するスイッチング素子制御部と、を備えたことを特徴とする。 The power conversion apparatus of the present invention includes an inverter circuit for the type of AC power via a reactor switching elements is converted into DC power, or DC power through a reactor is converted into AC power by the switching element output In a power conversion device including a current detector that detects the current flowing through the reactor and a control unit that turns on / off the switching element of the inverter circuit and monitors the output of the current detector, the control unit detects the current. A state detection circuit that calculates the comparison target value for detecting the reactor state based on the ripple current value of the current output signal of the device, and an effective current detection circuit that detects the effective current value of the current output signal of the current detector. When converting AC power to DC power, a predetermined fixed value is set regardless of the effective current value, and when converting DC power to AC power, a threshold calculation unit that calculates a predetermined threshold corresponding to the effective current value, A determination unit that determines that the reactor is abnormal when the value to be compared exceeds a predetermined threshold, and a switching element control unit that stops the output of the control signal to the switching element of the inverter circuit when the reactor is determined to be abnormal. It is characterized by having.

この構成によれば、インバータ回路に使用される交流リアクトルの異常を確実に検出でき、電力変換装置の損傷を未然に防ぐことができる。 According to this configuration, the abnormality of the AC reactor used in the inverter circuit can be reliably detected, and damage to the power conversion device can be prevented.

また、本発明の電力変換装置の閾値算出部は、リアクトルを流れる実効電流値からリアクトルのインダクタンス値を算定し、該インダクタンス値に所定の割合を乗じたインダクタンス値と、コンバータ回路の入力電圧値および出力電圧値と、駆動周波数とから、リアクトルに流れるリプル電流値を算出し、該リプル電流値を比較対象値と比較可能な数値に変換して所定の閾値とすることを特徴とする。
さらに、閾値算出部は、リアクトルを流れる実効電流値からリアクトルのインダクタンス値を算定し、該インダクタンス値に所定の割合を乗じたインダクタンス値と、インバータ回路の入力電圧値および出力電圧値と、駆動周波数とから、リアクトルに流れるリプル電流値を算出し、該リプル電流値を比較対象値と比較可能な数値に変換して所定の閾値とすることを特徴とする。
Further, the threshold value calculation unit of the power conversion apparatus of the present invention is to calculate the inductance value of the reactor from the effective value of the current flowing through the reactor, and an inductance value obtained by multiplying a predetermined rate to the inductance value, the converter circuits of the input voltage The ripple current value flowing through the inductance is calculated from the output voltage value and the drive frequency, and the ripple current value is converted into a numerical value comparable to the comparison target value to obtain a predetermined threshold value.
Further, the threshold calculation unit calculates the inductance value of the reactor from the effective current value flowing through the reactor, and the inductance value obtained by multiplying the inductance value by a predetermined ratio, the input voltage value and the output voltage value of the inverter circuit, and the drive frequency. Therefore, the ripple current value flowing through the reactor is calculated, and the ripple current value is converted into a numerical value comparable to the comparison target value to obtain a predetermined threshold value.

この構成によれば、電力変換装置の入力電圧値が変化しても、その入力電圧に対応したリプル電流値の所定の閾値を算出することができ、リアクトルの異常を確実に検出することができる。 According to this configuration, even if the input voltage value of the power converter changes, it is possible to calculate a predetermined threshold value of the ripple current value corresponding to the input voltage, and it is possible to reliably detect an abnormality in the reactor. ..

また、リアクトルを流れる実効電流値から算定されるリアクトルのインダクタンス値は、実効電流値を変数とする所定の多項式によって近似され、その多項式に計測された実効電流値を入力することで当該実効電流値に対するインダクタンス値を算定することを特徴とする。 In addition, the inductance value of the reactor calculated from the effective current value flowing through the reactor is approximated by a predetermined polynomial with the effective current value as a variable, and the measured effective current value is input to the polynomial to enter the effective current value. It is characterized by calculating the inductance value for.

この構成によれば、実効電流値に対するリアクトルのインダクタンス値を算定するので、実効電流値が変化してもリプル電流の異常を判定する所定の閾値を算出することができる。 According to this configuration, since the inductance value of the reactor with respect to the effective current value is calculated, it is possible to calculate a predetermined threshold value for determining the abnormality of the ripple current even if the effective current value changes.

また、本発明の電力変換装置の状態検出回路は、商用周波数の所定の位相でリプル電流値を連続してサンプリングすることを特徴とする。 Further, the state detection circuit of the power conversion device of the present invention is characterized in that the ripple current value is continuously sampled in a predetermined phase of a commercial frequency.

この構成によれば、リアクトルに流れるリプル電流値が商用周波数の交流信号でも検出できるため、リアクトルの異常を確実に検出でき、電力変換装置の損傷を未然に防ぐことができる。 According to this configuration, since the ripple current value flowing through the reactor can be detected even with an AC signal having a commercial frequency, it is possible to reliably detect an abnormality in the reactor and prevent damage to the power conversion device.

また、上記電力変換装置の制御部の状態検出回路は、リアクトルに流れる電流のうちリプル電流を取り出し、ゼロボルト基準の波形に変換するリプル電流取り出し回路と、リプル電流を実効値に変換する絶対値回路とを有し、実効値に基づき比較対象値を算出することを特徴とする。 The state detection circuit of the control unit of the power conversion device is a ripple current extraction circuit that extracts the ripple current from the current flowing in the reactor and converts it into a zero-volt reference waveform, and an absolute value circuit that converts the ripple current into an effective value. It is characterized in that the comparison target value is calculated based on the effective value.

この回路構成によれば、リアクトルに流れるリプル電流の実効値を精度よく検出でき、リアクトルの異常を確実に検出できる。 According to this circuit configuration, the effective value of the ripple current flowing through the reactor can be detected accurately, and the abnormality of the reactor can be reliably detected.

さらに、本発明は、直流電力をリアクトルを介して入力し直流電力の電圧を昇圧または降圧して出力するスイッチング素子で構成されるコンバータ回路におけるリアクトルまたは直流電力を入力し交流電力に変換してリアクトルを介して出力するインバータ回路におけるリアクトルの異常検出方法であって、リアクトルに流れる電流を電流検出器により検出するステップと、電流検出器の電流出力信号のリプル電流値に基づいてリアクトルの状態を検出するための比較対象値を算出するステップと、電流検出器の電流出力信号の実効電流値を検出するステップと、実効電流値から所定の閾値を算出するステップと、比較対象値と所定の閾値とを比較するステップと、比較対象値が所定の閾値を超えたときリアクトルが異常と判定するステップと、を含むことを特徴とする電力変換装置が備えるリアクトルの異常検出方法である。 Further, the present invention inputs a reactor or DC power in a converter circuit composed of a switching element that inputs DC power via a reactor and boosts or lowers the voltage of the DC power and outputs the current, and converts the DC power into AC power to convert the reactor. This is a method for detecting an abnormality in a reactor in an inverter circuit that outputs via, and detects the state of the reactor based on the step of detecting the current flowing through the reactor with a current detector and the ripple current value of the current output signal of the current detector. A step of calculating a comparison target value, a step of detecting the effective current value of the current output signal of the current detector, a step of calculating a predetermined threshold value from the effective current value, and a comparison target value and a predetermined threshold value. This is a method for detecting an abnormality in the reactor provided in the power conversion device, which includes a step of comparing the currents and a step of determining that the reactor is abnormal when the value to be compared exceeds a predetermined threshold value.

この方法によれば、温度ヒューズを使用しなくても、リアクトルの異常を確実に検出することができる。 According to this method, the abnormality of the reactor can be reliably detected without using a thermal fuse.

以上、本発明によれば、温度ヒューズを使用することなく、リアクトルの異常を検出することができるので、誤検出を防止しつつリアクトルの異常時に確実に電力変換装置を停止させることができる。 As described above, according to the present invention, since the reactor abnormality can be detected without using the thermal fuse, it is possible to reliably stop the power conversion device when the reactor abnormality occurs while preventing erroneous detection.

本発明の実施形態に係る電力変換装置により構成される蓄電システムの概略回路図である。It is a schematic circuit diagram of the power storage system which comprises the power conversion apparatus which concerns on embodiment of this invention. 蓄電システムの制御部の主要ブロック図である。It is a main block diagram of the control part of a power storage system. PVリアクトルに流れる電流波形である。It is a current waveform flowing through a PV reactor. レアショート箇所を模擬した位置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the position which simulated the rare short part. レアショート箇所とインダクタンス値の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a rare short part and an inductance value. PVリアクトルに流れる電流波形および検出回路の出力波形である。It is the current waveform flowing through the PV reactor and the output waveform of the detection circuit. PVリアクトルの実効電流とリプル電流の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the effective current and the ripple current of a PV reactor. PVリアクトルの状態検出回路である。It is a state detection circuit of a PV reactor. PVリアクトルの実効電流検出回路である。It is an effective current detection circuit of the PV reactor. PVリアクトルに流れる電流を模擬した信号の検出回路の出力波形である。It is an output waveform of a signal detection circuit simulating the current flowing through a PV reactor. PVリアクトルのリプル電流と閾値の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the ripple current of a PV reactor and a threshold value. DCリアクトルのリプル電流と閾値の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the ripple current of a DC reactor and a threshold value. ACリアクトルに流れる電流波形である。This is the current waveform flowing through the AC reactor. ACリアクトルの系統電圧位相に対するリプル電流である。It is a ripple current with respect to the system voltage phase of the AC reactor. ACリアクトルの実効電流とリプル電流の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the effective current and the ripple current of an AC reactor. ACリアクトルの状態検出回路である。It is a state detection circuit of the AC reactor. ACリアクトルに流れる電流を模擬した信号の検出回路の出力波形である。It is an output waveform of a signal detection circuit simulating the current flowing through an AC reactor. ACリアクトルのリプル電流と閾値の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the ripple current of an AC reactor and a threshold value. 発電電力変換装置の入力電圧とリプル電流の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the input voltage and the ripple current of a power generation conversion apparatus. PVリアクトルの重畳特性を示す一例である。This is an example showing the superimposition characteristics of the PV reactor. 実効電流とインダクタンス値のばらつきによるリプル電流の違いを示す図である。It is a figure which shows the difference of the ripple current by the variation of the effective current and the inductance value. リプル電流の閾値とA/D閾値の相関関係を示す図である。It is a figure which shows the correlation of the threshold value of a ripple current and the A / D threshold value. リアクトルのレアショート判定のフロー図である。It is a flow chart of a rare short determination of a reactor. 温度ヒューズを取付けたリアクトルの模式図である。It is a schematic diagram of a reactor attached with a thermal fuse.

本発明の電力変換装置および該電力変換装置が備えるリアクトルの異常検出方法について図面を参照して説明する。 The power conversion device of the present invention and a method for detecting an abnormality in a reactor included in the power conversion device will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る電力変換装置により構成される蓄電システムの概略回路図である。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a schematic circuit diagram of a power storage system configured by the power conversion device according to the first embodiment of the present invention.

図1に示す蓄電システム100は、太陽電池1により発電した直流電力を昇圧または降圧(同図は昇圧回路を示している)する片方向コンバータ回路6を備えた発電電力変換装置101と、系統入力28からの交流電力が直流電力に変換され、その直流電力を蓄電池11に充電し、また蓄電池11からの直流電力を昇圧または降圧する双方向コンバータ回路16を備えた蓄電電力変換装置102と、太陽電池や蓄電池からの直流電力を交流電力に変換し、また系統入力28からの交流電力を直流電力に変換する双方向インバータ回路20を備えた交直電力変換装置103と、制御部24、家庭負荷29、重要負荷30、開閉器25、開閉器26および切替器27から構成される。
系統入力28は電力会社等から給電される商用電源であり、開閉器25、26に接続される。
家庭負荷29は家庭で使用される電気製品等であり、重要負荷30は、家庭負荷のうち、停電時に電力を供給する必要がある照明装置や電気製品等である。
The power storage system 100 shown in FIG. 1 includes a generated power conversion device 101 including a one-way converter circuit 6 for boosting or stepping down the DC power generated by the solar cell 1 (the figure shows a boosting circuit) and a system input. The AC power from 28 is converted into DC power, the DC power is charged to the storage battery 11, and the storage power conversion device 102 including the bidirectional converter circuit 16 for boosting or lowering the DC power from the storage battery 11 and the sun. An AC / DC power converter 103 equipped with a bidirectional inverter circuit 20 that converts DC power from a battery or storage battery into AC power, and also converts AC power from the system input 28 into DC power, a control unit 24, and a household load 29. , Important load 30, switch 25, switch 26 and switch 27.
The system input 28 is a commercial power source supplied from an electric power company or the like, and is connected to the switches 25 and 26.
The household load 29 is an electric product or the like used at home, and the important load 30 is a lighting device or an electric product or the like that needs to supply electric power in the event of a power failure among the household loads.

発電電力変換装置101は、コンデンサ2、電圧検出器3、電流検出器4、PV(Photovoltaic)リアクトル5、片方向コンバータ回路6により構成される。
発電電力変換装置101は、太陽電池1により発電された直流電力を昇圧または降圧する。その昇圧または降圧された直流電力は、双方向インバータ回路20により交流電力に変換されて系統入力28に放電され、停電時には重要負荷30に供給される。また必要に応じて蓄電池11に充電される。
The generated power conversion device 101 includes a capacitor 2, a voltage detector 3, a current detector 4, a PV (Photovoltaic) reactor 5, and a one-way converter circuit 6.
The generated power conversion device 101 boosts or lowers the DC power generated by the solar cell 1. The boosted or stepped-down DC power is converted into AC power by the bidirectional inverter circuit 20 and discharged to the system input 28, and is supplied to the critical load 30 in the event of a power failure. Further, the storage battery 11 is charged as needed.

蓄電電力変換装置102は、コンデンサ12、電圧検出器13、電流検出器14、DCリアクトル15、双方向コンバータ回路16、コンデンサ17および電圧検出器18により構成される。
蓄電電力変換装置102は、系統入力28からの交流電力が変換された直流電力を、双方向コンバータ回路16を介して蓄電池11に充電し、また蓄電池11の直流電力が双方向コンバータ回路16を介して昇圧または降圧され、その直流電力が交流電力に変換されて系統入力28に放電され、また停電時には重要負荷30に供給される。
The stored power converter 102 includes a capacitor 12, a voltage detector 13, a current detector 14, a DC reactor 15, a bidirectional converter circuit 16, a capacitor 17, and a voltage detector 18.
The stored power conversion device 102 charges the storage battery 11 with the DC power converted from the AC power from the system input 28 via the bidirectional converter circuit 16, and the DC power of the storage battery 11 passes through the bidirectional converter circuit 16. The DC power is boosted or stepped down, converted to AC power, discharged to the system input 28, and supplied to the critical load 30 in the event of a power failure.

交直電力変換装置103は、コンデンサ19、双方向インバータ回路20、ACリアクトル21、電流検出器22、電圧検出器23により構成される。
交直電力変換装置103は、太陽電池1や蓄電池11の直流電力を交流電力に変換して、系統入力28または必要に応じて家庭負荷29および重要負荷30に供給し、また系統入力28からの交流電力を直流電力に変換して、蓄電池11に充電する。
The AC / DC power converter 103 includes a capacitor 19, a bidirectional inverter circuit 20, an AC reactor 21, a current detector 22, and a voltage detector 23.
The AC / DC power conversion device 103 converts the DC power of the solar cell 1 and the storage battery 11 into AC power and supplies it to the system input 28 or, if necessary, the household load 29 and the critical load 30, and the AC from the system input 28. The electric power is converted into DC electric power, and the storage battery 11 is charged.

さらに、蓄電システム100は、開閉器25、開閉器26および切替器27を備える。開閉器25は、系統入力28と双方向インバータ回路20の入出力端子の同期投入および解列のためのスイッチである。開閉器26は、系統入力28から家庭負荷29および重要負荷30に電力を供給するスイッチである。
切替器27は、重要負荷30に系統入力28からの電力を供給するか双方向インバータ20からの電力を供給するかを切替えるスイッチである。
Further, the power storage system 100 includes a switch 25, a switch 26, and a switch 27. The switch 25 is a switch for synchronously turning on and disconnecting the system input 28 and the input / output terminals of the bidirectional inverter circuit 20. The switch 26 is a switch that supplies electric power from the system input 28 to the household load 29 and the critical load 30.
The switch 27 is a switch that switches between supplying power from the system input 28 and supplying power from the bidirectional inverter 20 to the critical load 30.

図2は、蓄電システムの制御部の主要ブロック図である。制御部24は、状態検出回路24(1)、実効電流検出回路24(2)、閾値算出部24(3)、判定部24(4)およびスイッチング素子制御部24(5)から構成される。また、制御部24には、電圧検出器3、13、18および23からの電圧値が入力され、検出された電圧値が閾値算出部24(3)に出力される。
状態検出回路24(1)は、電流検出器4、14または22からの電流出力信号が入力され、リアクトルに流れるリプル電流値を検出し、リプル電流値に基づきリアクトルの状態を検出するための比較対象値を算出して判定部24(4)に出力する。
FIG. 2 is a main block diagram of the control unit of the power storage system. The control unit 24 includes a state detection circuit 24 (1), an effective current detection circuit 24 (2), a threshold value calculation unit 24 (3), a determination unit 24 (4), and a switching element control unit 24 (5). Further, voltage values from the voltage detectors 3, 13, 18 and 23 are input to the control unit 24, and the detected voltage values are output to the threshold value calculation unit 24 (3).
The state detection circuit 24 (1) receives a current output signal from the current detector 4, 14 or 22, detects the ripple current value flowing through the reactor, and compares the state of the reactor based on the ripple current value. The target value is calculated and output to the determination unit 24 (4).

また、実効電流検出回路24(2)は、電流検出器4、14または22からの電流出力信号が入力され、リアクトルに流れる実効電流値を検出し、閾値算出部24(3)に出力する。
さらに、閾値算出部24(3)は、リアクトルに流れる実効電流値を基にリプル電流値が異常かどうか判定する所定の閾値を算出する。
判定部24(4)は、比較対象値と所定の閾値とを比較し判定する。比較対象値が所定の閾値を超えているときは、スイッチング素子制御部24(5)にスイッチング素子の停止信号を出力する。
Further, the effective current detection circuit 24 (2) receives the current output signal from the current detectors 4, 14 or 22, detects the effective current value flowing through the reactor, and outputs it to the threshold value calculation unit 24 (3).
Further, the threshold value calculation unit 24 (3) calculates a predetermined threshold value for determining whether or not the ripple current value is abnormal based on the effective current value flowing through the reactor.
The determination unit 24 (4) compares and determines the comparison target value and the predetermined threshold value. When the comparison target value exceeds a predetermined threshold value, a stop signal of the switching element is output to the switching element control unit 24 (5).

スイッチング素子制御部24(5)は、判定部24(4)からの停止信号を受け、異常と判定されたリアクトルに対応する片方向コンバータ回路6、双方向コンバータ回路16または双方向インバータ回路20の制御を停止する。
なお、制御部24の閾値算出部24(3)、判定部24(4)およびスイッチング素子制御部24(5)は、図示はしていないが制御部24のマイクロコンピュータ(マイコン)のプログラムが実行されることによりその機能が実現される。
The switching element control unit 24 (5) receives the stop signal from the determination unit 24 (4), and the one-way converter circuit 6, the bidirectional converter circuit 16 or the bidirectional inverter circuit 20 corresponding to the reactor determined to be abnormal. Stop control.
Although the threshold value calculation unit 24 (3), the determination unit 24 (4), and the switching element control unit 24 (5) of the control unit 24 are not shown, the program of the microcomputer (microcomputer) of the control unit 24 is executed. The function is realized by being performed.

(PVリアクトル)
図1に示す蓄電システム100は、PVリアクトル5、DCリアクトル15およびACリアクトル21の3つのリアクトルを備える。本発明のリアクトルの異常検出手段、すなわち、図2に示す制御部24の各ブロックにより実現される機能は、いずれのリアクトルにも適用できる。
最初にPVリアクトル5に適用する実施例を説明する。
(PV reactor)
The power storage system 100 shown in FIG. 1 includes three reactors, a PV reactor 5, a DC reactor 15, and an AC reactor 21. The anomaly detection means of the reactor of the present invention, that is, the function realized by each block of the control unit 24 shown in FIG. 2, can be applied to any reactor.
First, an example applied to the PV reactor 5 will be described.

通常、リアクトルに流れる電流は、蓄電システム100で使用されるスイッチング素子の駆動周波数によるリプル電流が重畳されている。図3は、PVリアクトル5に流れる電流波形である。
図3の横軸は時間であり、縦軸は電流である。図3には2つの波形が表示されている。図3の上側の波形はリプル電流が重畳された電流波形であるが、リプル電流の周波数が高くリプル電流の波形が確認できないため、その拡大した波形を下側に示す。本実施例では、三角波の周波数は24kHzである。
Normally, the current flowing through the reactor is superposed with the ripple current due to the drive frequency of the switching element used in the power storage system 100. FIG. 3 is a current waveform flowing through the PV reactor 5.
The horizontal axis of FIG. 3 is time, and the vertical axis is current. Two waveforms are displayed in FIG. The waveform on the upper side of FIG. 3 is a current waveform on which the ripple current is superimposed, but since the frequency of the ripple current is high and the waveform of the ripple current cannot be confirmed, the enlarged waveform is shown on the lower side. In this embodiment, the frequency of the triangular wave is 24 kHz.

レアショート(巻線間短絡)が起きると、リアクトルのインダクタンス値が低下するため、リアクトルに流れるリプル電流が増加する。
トロイダルコア型リアクトルの構造上、どこの巻線間でショートするかはわからないが、リプル電流の計測のためにレアショート箇所を模擬した。図4は、レアショート箇所を模擬した位置を示す模式図である。
When a rare short circuit (short circuit between windings) occurs, the inductance value of the reactor decreases, so the ripple current flowing through the reactor increases.
Due to the structure of the toroidal core type reactor, it is not known where the windings will be short-circuited, but a rare short-circuit location was simulated to measure the ripple current. FIG. 4 is a schematic view showing a position simulating a rare short portion.

図5は、そのレアショート箇所とインダクタンス値(L値)の一例を示す図である。図5の横軸は、図4に示す巻線のショート箇所であり、縦軸はその時のL値である。
これによれば、巻き終りの巻線と隣接する巻線との接触であっても、リアクトルのL値は半分以下に減少する。
FIG. 5 is a diagram showing an example of the rare short portion and the inductance value (L value). The horizontal axis of FIG. 5 is a short circuit portion of the winding shown in FIG. 4, and the vertical axis is the L value at that time.
According to this, the L value of the reactor is reduced to less than half even when the winding at the end of winding is in contact with the adjacent winding.

なお、図4に示す「巻き終り」とその隣接の巻線aとのレアショートを「1T隣接ショート」という。また以下に説明するDCリアクトルまたはACリアクトルの場合は多重の巻線であるため、同線の場合の隣接するレアショートを「1T隣接同線ショート」、他の線(異線)とのレアショートを「1T隣接異線ショート」という。
また、DCリアクトルの正常時、1T隣接同線ショート時、1T隣接異線ショート時のL値実測値は、それぞれ870μH、410μH、670μHであった。また、ACリアクトルでは、それぞれ230μH、100μH、160μH(U相とW相の2巻線の一方の巻線の値であり、2巻線を接続して測定する場合はそれぞれ約4倍となる)であった。
The rare short between the "end of winding" shown in FIG. 4 and the winding a adjacent thereto is referred to as a "1T adjacent short". Further, in the case of the DC reactor or AC reactor described below, since the windings are multiple, the adjacent rare shorts in the case of the same line are "1T adjacent same line shorts", and the rare shorts with other lines (different lines). Is called "1T adjacent different line short".
Further, the measured L values when the DC reactor was normal, when the 1T adjacent line was shorted, and when the 1T adjacent different line was shorted were 870 μH, 410 μH, and 670 μH, respectively. In the AC reactor, 230 μH, 100 μH, and 160 μH, respectively (the value of one of the two windings of the U phase and the W phase, which is about four times as large when the two windings are connected and measured). Met.

ここで、図1に示すコンバータ回路6は昇圧型であり、そのPVリアクトル5を流れるリプル電流ΔIL(A)は、入力電圧Vin(V)、出力電圧Vout(V)、インダクタンスL(H),駆動周波数f(Hz)とすると、
ΔIL=Vin×(Vout−Vin)/(Vout×f×L)・・・(1)
で表される。すなわち、L値がレアショートにより減少すれば、減少したL値に反比例してリプル電流は増加する。
Here, the converter circuit 6 shown in FIG. 1 is a step-up type, and the ripple current ΔIL (A) flowing through the PV reactor 5 is an input voltage Vin (V), an output voltage Vout (V), an inductance L (H), and so on. Assuming that the drive frequency is f (Hz)
ΔIL = Vin × (Vout-Vin) / (Vout × f × L) ・ ・ ・ (1)
It is represented by. That is, if the L value decreases due to a rare short, the ripple current increases in inverse proportion to the decreased L value.

図6は、PVリアクトル5に流れる電流波形および検出回路の出力波形である。図6に示す波形は、レアショートを模擬したL値が正常時の1/3程度になったときのオシロスコープに表示された波形である。下側の3つの波形は、上側の波形の拡大図である。(1)PVリアクトル電流波形、(2)電流検出器4による出力波形および(3)マイコン入力値(後述する)を示す。リプル電流の三角波のP−P値(Peak to Peak値)は約18Aで、L値が正常時のときに計測したP−P値の4.5Aと比べ、増加している。
このリアクトル電流の実効値は約10Aであり、リプル電流のマイコン入力値は3.1Vであった。
FIG. 6 shows a current waveform flowing through the PV reactor 5 and an output waveform of the detection circuit. The waveform shown in FIG. 6 is a waveform displayed on an oscilloscope when the L value simulating a rare short is about 1/3 of the normal state. The lower three waveforms are enlarged views of the upper waveform. (1) PV reactor current waveform, (2) output waveform by the current detector 4, and (3) microcomputer input value (described later) are shown. The PP value (Peak to Peak value) of the triangular wave of the ripple current is about 18A, which is an increase from the PP value of 4.5A measured when the L value is normal.
The effective value of this reactor current was about 10A, and the microcomputer input value of the ripple current was 3.1V.

ここで、マイコン入力値とは、電流検出器4により検出されたリアクトルのリプル電流が制御部24の状態検出回路24(1)により直流レベルの出力に変換された出力値のことである。この出力値が制御部24のマイコン(マイクロコンピュータ)に入力される。 Here, the microcomputer input value is an output value in which the ripple current of the reactor detected by the current detector 4 is converted into a DC level output by the state detection circuit 24 (1) of the control unit 24. This output value is input to the microcomputer (microcomputer) of the control unit 24.

図7は、PVリアクトル5の実効電流とリプル電流の関係を示す図である。横軸はPVリアクトル5に流れる実効電流値であり、縦軸はリプル電流のP−P値である。PVリアクトル5の実効電流を変化させ、L値の「デフォルト(ここでは正常時の意味、以下同じ)」の場合と、「1T隣接ショート」を模擬した場合の2つのリプル電流の変化を示す。 FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the effective current and the ripple current of the PV reactor 5. The horizontal axis is the effective current value flowing through the PV reactor 5, and the vertical axis is the PP value of the ripple current. The changes in the two ripple currents are shown when the effective current of the PV reactor 5 is changed and the L value is "default (meaning at normal time, the same applies hereinafter)" and when "1T adjacent short" is simulated.

ここで、図7のグラフは、デフォルト(正常時)の場合、実効電流値が2Aを超えると、リプル電流値はほぼ一定になっているが、1T隣接ショートの場合は、実効電流値が10A程度になるまでリプル電流値が増加している。
上記式(1)で計算されるリプル電流値は、実効電流値とは関係のない式になっているため、本来、実効電流値が増加してもリプル電流値は増加しない。増加しているのは、次の理由による。
Here, in the graph of FIG. 7, in the default (normal state), when the effective current value exceeds 2A, the ripple current value is almost constant, but in the case of a 1T adjacent short circuit, the effective current value is 10A. The ripple current value is increasing until it reaches the level.
Since the ripple current value calculated by the above equation (1) is an equation that has nothing to do with the effective current value, the ripple current value does not originally increase even if the effective current value increases. The increase is due to the following reasons.

すなわち、図6に示すリプル電流のP−P値は約18Aであり、リプル電流の実効値がそのままリアクトル電流の実効値(約10A)となっている。この場合、PVリアクトル5に流れる実効電流値が小さくなると、片方向コンバータ回路6のスイッチング素子のオン時間が短くなり、そのため三角波のP―P値は小さくなる。すなわち、実効電流値が小さくなるとリプル電流値も小さくなる。 That is, the PP value of the ripple current shown in FIG. 6 is about 18A, and the effective value of the ripple current is the effective value of the reactor current (about 10A) as it is. In this case, when the effective current value flowing through the PV reactor 5 becomes small, the on-time of the switching element of the one-way converter circuit 6 becomes short, and therefore the PP value of the triangular wave becomes small. That is, the smaller the effective current value, the smaller the ripple current value.

次に、PVリアクトル5の状態を検出するための状態検出回路24(1)の例を説明する。図8は、PVリアクトル5の状態検出回路24(1)である。PVリアクトル5に流れるリプル電流値は、最終的には制御部24のマイクロコンピュータ(マイコン)のプログラムの処理により判定される。よって、マイコンが処理できる信号に変換する必要がある。 Next, an example of the state detection circuit 24 (1) for detecting the state of the PV reactor 5 will be described. FIG. 8 is a state detection circuit 24 (1) of the PV reactor 5. The ripple current value flowing through the PV reactor 5 is finally determined by the processing of the program of the microcomputer of the control unit 24. Therefore, it is necessary to convert it into a signal that can be processed by the microcomputer.

しかし、マイコンへの入力信号は、駆動周波数のリプル電流のままでは、周波数が高く、一定値として取り込めないため、DCまたは周波数の低い波形(商用周波数程度)に変換する必要がある。
このリプル電流値を検出し、リプル電流値に基づいてマイコンへ取り込むための信号(比較対象値)に変換する状態検出回路24(1)を設け、閾値と比較してリアクトルの異常を検出することで、温度ヒューズが不要となり、温度ヒューズとの接続不良に起因する誤検出がなくなる。
However, since the input signal to the microcomputer has a high frequency and cannot be captured as a constant value with the ripple current of the drive frequency as it is, it is necessary to convert it into a DC or a low frequency waveform (about a commercial frequency).
A state detection circuit 24 (1) is provided to detect this ripple current value and convert it into a signal (comparison target value) to be taken into the microcomputer based on the ripple current value, and detect an abnormality in the reactor by comparing with the threshold value. This eliminates the need for a thermal fuse and eliminates erroneous detection due to poor connection with the thermal fuse.

図8に示す状態検出回路24(1)は、三角波検出回路、絶対値回路、非反転回路およびRC回路の4つの回路から構成される。
三角波検出回路(本発明の「リプル電流取り出し回路」に相当)は、リアクトルに流れる電流のうち、駆動周波数によるリプル電流(三角波)のみを取り出し、0V基準の波形に変換する。0V基準の波形とするのは、オペアンプのオフセットの発生を防止するためである。
絶対値回路は、0V基準の波形を正の値(実効値)に変換する。非反転回路は、得られた実効値を、マイコン入力電圧範囲の最適値になるようゲインを調整する。RC回路は、駆動周波数の波形を、マイコンに入力できるDCまたは商用周波数程度の波形に変換する。
The state detection circuit 24 (1) shown in FIG. 8 is composed of four circuits: a triangular wave detection circuit, an absolute value circuit, a non-inverting circuit, and an RC circuit.
The triangular wave detection circuit (corresponding to the "ripple current extraction circuit" of the present invention) extracts only the ripple current (triangle wave) due to the drive frequency from the current flowing through the reactor and converts it into a waveform based on 0V. The 0V reference waveform is used to prevent the occurrence of offset of the operational amplifier.
The absolute value circuit converts the 0V reference waveform into a positive value (effective value). The non-inverting circuit adjusts the gain of the obtained effective value so as to be the optimum value in the microcomputer input voltage range. The RC circuit converts the drive frequency waveform into a DC or commercial frequency waveform that can be input to the microcomputer.

本実施例では、変換回路に絶対値回路(実効値)を用いたが、マイコンへの入力値がDC値または商用周波数程度のAC値に変換出来れば、絶対値回路の替わりに、類似の回路でもよい。 In this embodiment, an absolute value circuit (effective value) is used for the conversion circuit, but if the input value to the microcomputer can be converted to a DC value or an AC value of about a commercial frequency, a similar circuit can be used instead of the absolute value circuit. It may be.

ここで、絶対値回路の出力値をそのまま実効値とするのは、非反転回路でゲインを調整することが可能であり、またマイコンの読取値を所定の係数倍することにより平均値を算出しても実効値に容易に変換できることによる。 Here, the output value of the absolute value circuit is used as the effective value as it is, the gain can be adjusted by the non-inverting circuit, and the average value is calculated by multiplying the reading value of the microcomputer by a predetermined coefficient. However, it can be easily converted to an effective value.

図9は、PVリアクトル5の実効電流検出回路24(2)である。電流検出器4による電流検出信号からPVリアクトル5に流れる実効電流値を検出する。コンデンサにより周波数の低い成分を通す差動入力回路で構成される。
PVリアクトル5を流れる実効電流値を検出し、この実効電流値により閾値を算出する。
FIG. 9 is an effective current detection circuit 24 (2) of the PV reactor 5. The effective current value flowing through the PV reactor 5 is detected from the current detection signal by the current detector 4. It is composed of a differential input circuit through which low-frequency components are passed by a capacitor.
The effective current value flowing through the PV reactor 5 is detected, and the threshold value is calculated from this effective current value.

次に、状態検出回路24(1)の各回路のシミュレーション結果の波形を図10に示す。図10は、PVリアクトル5に流れる電流を模擬した信号の状態検出回路24(1)の各回路の出力波形である。横軸は時間であり、縦軸は電圧値である。図10の右側の波形は、左側の波形の横軸15ms付近の拡大図である。 Next, the waveform of the simulation result of each circuit of the state detection circuit 24 (1) is shown in FIG. FIG. 10 is an output waveform of each circuit of the signal state detection circuit 24 (1) simulating the current flowing through the PV reactor 5. The horizontal axis is time and the vertical axis is voltage value. The waveform on the right side of FIG. 10 is an enlarged view of the waveform on the left side near the horizontal axis of 15 ms.

図10(A)は、電流検出器4の出力の模擬信号であり、この模擬信号の平均値は約2.5Vであり、リプル電流が重畳されている。図10(B)は、三角波検出回路の出力値であり、0V基準で±2V程度の波形となっている。図10(C)は、絶対値回路の出力値であり、2V程度の絶対値(負値を正値に折り返した波形)である。図10(D)は、最終段の出力値であり、マイコンの入力値で3V程度である。
このように、PVリアクトル5に流れるリプル電流は、状態検出回路24(1)によりDC値に変換され、マイコンに入力され判定される。
FIG. 10A shows a simulated signal of the output of the current detector 4, the average value of the simulated signal is about 2.5 V, and the ripple current is superimposed. FIG. 10B shows the output value of the triangular wave detection circuit, which has a waveform of about ± 2V with respect to 0V. FIG. 10C is an output value of the absolute value circuit, which is an absolute value of about 2 V (a waveform obtained by folding a negative value into a positive value). FIG. 10D shows the output value of the final stage, which is about 3V as the input value of the microcomputer.
In this way, the ripple current flowing through the PV reactor 5 is converted into a DC value by the state detection circuit 24 (1), input to the microcomputer, and determined.

図11は、PVリアクトル5のリプル電流と閾値の関係を示す図である。横軸は、PVリアクトル5を流れる実効電流値であり、縦軸はマイコン入力値である。図11には、リアクトルの(1)デフォルト時(正常時)、(2)レアショートを模擬した1T隣接ショート時および(3)閾値の3つのグラフが表示されている。
図7の縦軸はリプル電流P−P値であったが、図11の縦軸は、マイコンが判定できる信号に置換したマイコン入力値である。
FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the ripple current of the PV reactor 5 and the threshold value. The horizontal axis is the effective current value flowing through the PV reactor 5, and the vertical axis is the microcomputer input value. In FIG. 11, three graphs of the reactor (1) default time (normal time), (2) 1T adjacent short time simulating a rare short time, and (3) threshold value are displayed.
The vertical axis of FIG. 7 is the ripple current PP value, but the vertical axis of FIG. 11 is the microcomputer input value replaced with a signal that can be determined by the microcomputer.

図11は、PVリアクトル5のデフォルト時と1T隣接ショート時のリプル電流値の違いを示したものである。リプル電流値の異常を判定するための閾値は、実効電流値の1.5A未満では、ノイズを考慮して、固定値の0.65Vである。実効電流値の1.5Aから5.75Aの範囲の閾値は、閾値y(V)、実効電流x(A)とすると、
y=0.2x+0.35・・・(2)
の一次式により、算出される。さらに実効電流値の5.75A以上の閾値は、固定値の1.5Vである。
FIG. 11 shows the difference between the ripple current value at the default time of the PV reactor 5 and the ripple current value at the time of 1T adjacent short circuit. The threshold value for determining the abnormality of the ripple current value is a fixed value of 0.65 V in consideration of noise when the effective current value is less than 1.5 A. Assuming that the threshold value in the range of 1.5A to 5.75A of the effective current value is the threshold value y (V) and the effective current x (A),
y = 0.2x + 0.35 ... (2)
It is calculated by a linear formula. Further, the threshold value of the effective current value of 5.75 A or more is a fixed value of 1.5 V.

比較対象値が異常であるかどうかは、マイコンに入力された比較対象値と、リアクトルの実効電流値から算出された閾値(固定値を含む)とを比較することにより判定される。この閾値を算出する一次式および固定値は蓄電システム100によって変更可能である。
よって、マイコン入力値(比較対象値)を、実効電流値から算出された閾値と比較し、比較対象値が閾値を超えたか否かを判定することにより、温度ヒューズを使用することなく、既存の電流検出器を使用し、リアクトルのレアショートを検出することができる。
Whether or not the comparison target value is abnormal is determined by comparing the comparison target value input to the microcomputer with the threshold value (including the fixed value) calculated from the effective current value of the reactor. The linear formula and fixed value for calculating this threshold value can be changed by the power storage system 100.
Therefore, by comparing the microcomputer input value (comparison target value) with the threshold value calculated from the effective current value and determining whether or not the comparison target value exceeds the threshold value, the existing value can be used without using a thermal fuse. A current detector can be used to detect rare short circuits in the reactor.

なお、実効電流値の1.5A未満はノイズによる誤判定を防ぐため、閾値は固定値の0.65Vである。この場合、実効電流が小さいとき、上記で模擬したL値の変化であれば異常時のリプル電流のマイコン入力値と閾値がほぼ同じような値であり、異常と判定できるか難しい。それでも閾値を固定値としているのは、レアショートを模擬したL値ではなく実際のレアショートによるL値の変化が大きくなったときに、判定を可能とするためである。
また、リアクトルに流れる電流値が小さいとき、レアショートが発生し異常と判定されなくても、電流値が小さいため焼損に至ることは少ない。その後実効電流値が1.5A以上となれば判定が可能となる。
If the effective current value is less than 1.5 A, the threshold value is a fixed value of 0.65 V in order to prevent erroneous determination due to noise. In this case, when the effective current is small, if the change in the L value simulated above is used, the ripple current input value at the time of abnormality and the threshold value are almost the same, and it is difficult to determine that the abnormality can be determined. Even so, the threshold value is set to a fixed value so that the determination can be made when the change in the L value due to the actual rare short is large rather than the L value simulating the rare short.
Further, when the current value flowing through the reactor is small, even if a rare short circuit occurs and it is not determined to be abnormal, the current value is small, so that it is unlikely to burn out. After that, if the effective current value becomes 1.5 A or more, the determination becomes possible.

(DCリアクトル)
次に、DCリアクトル15の実施例について説明する。
上述したPVリアクトル5は、太陽電池1から直流電源を昇圧または降圧する片方向のみの電力変換であったが、DCリアクトル15が使用されている双方向コンバータ回路16は双方向である。この場合も蓄電池11から双方向インバータ回路20の入力側となる直流電力への変換は、PVリアクトル5の場合と同じ動作であるため、説明は省略する。
ただ、各々のコンバータ回路の太陽電池1および蓄電池11からの入力電圧が異なるため、リプル電流値は相違する。そのため、PVリアクトル5の場合の閾値とは異なる。
(DC reactor)
Next, an example of the DC reactor 15 will be described.
The PV reactor 5 described above is a one-way power conversion that boosts or lowers the DC power supply from the solar cell 1, but the bidirectional converter circuit 16 in which the DC reactor 15 is used is bidirectional. In this case as well, the conversion from the storage battery 11 to the DC power on the input side of the bidirectional inverter circuit 20 is the same operation as in the case of the PV reactor 5, so the description thereof will be omitted.
However, since the input voltages from the solar cell 1 and the storage battery 11 of each converter circuit are different, the ripple current value is different. Therefore, it is different from the threshold value in the case of PV reactor 5.

ここで、片方向コンバータ回路6の入力電圧は50Vから450Vの範囲であるが、リプル電流を計測したときの入力電圧は200から210Vであり、出力電圧は380Vであった。また、双方向コンバータ回路16のリプル電流を計測したときも、片方向コンバータ回路6の場合とほぼ同じ入力電圧および出力電圧であった。 Here, the input voltage of the one-way converter circuit 6 is in the range of 50V to 450V, but the input voltage when the ripple current is measured is 200 to 210V, and the output voltage is 380V. Further, when the ripple current of the bidirectional converter circuit 16 was measured, the input voltage and the output voltage were almost the same as those of the one-way converter circuit 6.

図12は、DCリアクトル15のリプル電流と閾値の関係を示す図である。図12は、(1)デフォルト時(正常時)、(2)1T隣接同線ショート時、(3)1T隣接異線ショート、(4)閾値の4つのグラフが表示されている。図12の横軸は実効電流値であり、縦軸はマイコン入力値である。 FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the ripple current of the DC reactor 15 and the threshold value. In FIG. 12, four graphs are displayed: (1) default (normal), (2) 1T adjacent same line short, (3) 1T adjacent different line short, and (4) threshold value. The horizontal axis of FIG. 12 is the effective current value, and the vertical axis is the microcomputer input value.

これによれば、リプル電流値の異常を判定するための閾値は、実効電流値の1.4A未満では、ノイズを考慮して、固定値の0.65Vとする。実効電流値の1.4Aから5.15Aの範囲では、閾値y(V)、実効電流x(A)とすると、
y=0.2x+0.37・・・(3)
の一次式により算出される閾値とする。さらに実効電流値の5.15A以上の閾値は、固定値の1.4Vとする。
According to this, the threshold value for determining the abnormality of the ripple current value is set to a fixed value of 0.65 V in consideration of noise when the effective current value is less than 1.4 A. In the range of the effective current value of 1.4A to 5.15A, assuming that the threshold value y (V) and the effective current x (A),
y = 0.2x + 0.37 ... (3)
It is a threshold value calculated by a linear formula. Further, the threshold value of the effective current value of 5.15 A or more is set to a fixed value of 1.4 V.

一方、双方向コンバータ回路16は双方向であるため、蓄電池11に充電する場合についても検討する。この場合、DCリアクトル15を流れる実効電流は、蓄電池11への充電電流となるためほぼ一定である。よって、DCリアクトル15を流れるリプル電流値に基づいて算出される比較対象値の閾値は、実効電流値によらず所定の固定値とすればよい。
このように、DCリアクトル15でも、マイコン入力値(比較対象値)を実効電流値に対応する閾値で判定することにより、温度ヒューズを使用することなく、既存の電流検出器を使用し、リアクトルのレアショートを検出することができる。
On the other hand, since the bidirectional converter circuit 16 is bidirectional, the case of charging the storage battery 11 will also be considered. In this case, the effective current flowing through the DC reactor 15 is almost constant because it is the charging current for the storage battery 11. Therefore, the threshold value of the comparison target value calculated based on the ripple current value flowing through the DC reactor 15 may be a predetermined fixed value regardless of the effective current value.
In this way, even with the DC reactor 15, by determining the microcomputer input value (comparison target value) with the threshold value corresponding to the effective current value, the existing current detector can be used without using a thermal fuse, and the reactor can be used. Rare shorts can be detected.

(ACリアクトル)
次に、ACリアクトル21の実施例について説明する。
図13は、ACリアクトル21を流れる電流波形である。図13の横軸は時間であり、縦軸は電流である。図13に示す上側の図はリプル電流を含む交流電流を示した波形であるが、リプル電流の周波数が高くリプル電流の波形が確認できないため、その拡大図を下側に示す。三角波の周波数は、PVおよびDCリアクトルの場合と同じで24kHzである。
(AC reactor)
Next, an example of the AC reactor 21 will be described.
FIG. 13 is a current waveform flowing through the AC reactor 21. The horizontal axis of FIG. 13 is time, and the vertical axis is current. The upper view shown in FIG. 13 is a waveform showing an alternating current including a ripple current, but since the frequency of the ripple current is high and the waveform of the ripple current cannot be confirmed, an enlarged view thereof is shown on the lower side. The frequency of the triangular wave is 24 kHz, which is the same as in the case of PV and DC reactors.

ここで、ACリアクトル21を流れるリプル電流は上記式(1)の出力電圧Voutは商用電源であるため変化する(なお、降圧型のコンバータ回路では式(1)とは異なる)。そのため、ACリアクトル21に流れるリプル電流は、図13に示すように商用周波数の交流の位相に対して変化し、DCリアクトル15のような一定のDC値に変換することができず、商用周波数の2倍の周期のAC波形となる。
図14は、ACリアクトル21の系統電圧1サイクルの位相に対するリプル電流である。マイコンへの入力値は、位相が90°または270°の、同じ位相のタイミングで連続して検出すれば、一定のDC値として、処理することができる。
Here, the ripple current flowing through the AC reactor 21 changes because the output voltage Vout of the above equation (1) is a commercial power source (note that the step-down converter circuit is different from the equation (1)). Therefore, the ripple current flowing through the AC reactor 21 changes with respect to the alternating current phase of the commercial frequency as shown in FIG. 13, and cannot be converted into a constant DC value like the DC reactor 15, and the commercial frequency The AC waveform has twice the period.
FIG. 14 shows a ripple current with respect to the phase of one cycle of the system voltage of the AC reactor 21. The input value to the microcomputer can be processed as a constant DC value if it is continuously detected at the timing of the same phase with a phase of 90 ° or 270 °.

図15は、ACリアクトル21の実効電流とリプル電流の関係を示す図である。横軸は実効電流値であり、縦軸はリプル電流のP−P値である。図15は、(1)デフォルト時(正常時)、(2)1T隣接同線ショート時、(3)1T隣接異線ショート時の3つのグラフが表示されている。
なお、図15に示すリプル電流のP−P値は、実効電流値が15A付近から階段状に増加している。実効電流の15A程度までは蓄電池11からの放電のみであったが、15Aを超えてから太陽電池1の放電も加わり、入力条件が変化しているためである。
また、ACリアクトル21の場合、実効電流値が小さくなっても、PVリアクトル5およびDCリアクトル15のように、リプル電流値は0にはならない。
FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the effective current and the ripple current of the AC reactor 21. The horizontal axis is the effective current value, and the vertical axis is the PP value of the ripple current. In FIG. 15, three graphs are displayed: (1) default (normal time), (2) 1T adjacent same line short, and (3) 1T adjacent different line short.
The ripple current PP value shown in FIG. 15 is such that the effective current value increases stepwise from around 15A. This is because the discharge from the storage battery 11 was the only discharge up to the effective current of about 15 A, but the discharge of the solar cell 1 was added after the effective current exceeded 15 A, and the input conditions were changed.
Further, in the case of the AC reactor 21, even if the effective current value becomes small, the ripple current value does not become 0 as in the PV reactor 5 and the DC reactor 15.

図16は、ACリアクトル21の状態検出回路24(1)である。
図8に示すPVリアクトル5の状態検出回路24(1)と同様の回路であるが、絶対値回路が相違している。PVリアクトル5のリプル電流に適用する絶対値回路はオペアンプが1個の構成であり、ACリアクトル21の場合のそれは、オペアンプは2個で構成される。
なお、実効電流検出回路24(2)は、ACリアクトル21の場合も図9に示す回路と基本的には同じであり、抵抗およびコンデンサの定数が異なる。
FIG. 16 is a state detection circuit 24 (1) of the AC reactor 21.
The circuit is the same as the state detection circuit 24 (1) of the PV reactor 5 shown in FIG. 8, but the absolute value circuit is different. The absolute value circuit applied to the ripple current of the PV reactor 5 is composed of one operational amplifier, and in the case of the AC reactor 21, it is composed of two operational amplifiers.
The effective current detection circuit 24 (2) is basically the same as the circuit shown in FIG. 9 in the case of the AC reactor 21, but the constants of the resistor and the capacitor are different.

図17は、ACリアクトル21に流れる電流を模擬した信号の検出回路の出力波形である。この模擬波形の横軸は時間であり、縦軸は電圧である。図17の右側の波形は、左側の波形の横軸15ms付近の拡大図である。
図17(A)は、電流検出器22の出力の模擬信号である。この模擬信号では、2.5Vを平均値とする交流波形にリプル電流が重畳されている。図17(B)は、三角波検出回路の出力値であり、0V基準で±約2Vの波形である。図17(C)は、絶対値回路の出力値であり、リプル電流の絶対値(負値を正値に折り返した波形)で約2Vの波形である。図17(D)は、最終段の出力値であり、マイコンの入力値である。
このように、ACリアクトル21に流れるリプル電流は、商用周波数の波形に変換され、商用周波数の所定の電圧位相で連続してサンプリングされ、一定のDC値としてマイコンに入力され判定される。
FIG. 17 is an output waveform of a signal detection circuit simulating the current flowing through the AC reactor 21. The horizontal axis of this simulated waveform is time, and the vertical axis is voltage. The waveform on the right side of FIG. 17 is an enlarged view of the waveform on the left side near the horizontal axis of 15 ms.
FIG. 17A is a simulated signal of the output of the current detector 22. In this simulated signal, the ripple current is superimposed on the AC waveform having an average value of 2.5 V. FIG. 17B shows an output value of the triangular wave detection circuit, which is a waveform of ± about 2V with respect to 0V. FIG. 17C shows an output value of the absolute value circuit, which is an absolute value of the ripple current (a waveform obtained by folding back a negative value into a positive value) and is a waveform of about 2 V. FIG. 17D shows the output value of the final stage and the input value of the microcomputer.
In this way, the ripple current flowing through the AC reactor 21 is converted into a waveform of a commercial frequency, continuously sampled at a predetermined voltage phase of the commercial frequency, and input to the microcomputer as a constant DC value for determination.

図18は、ACリアクトル21のリプル電流と閾値の関係を示す図である。図18は、(1)デフォルト時(正常時)、(2)1T隣接同線ショート時、(3)1T隣接異種ショート時、(4)閾値の4つのグラフが表示されている。
なお、図18は、図15のリプル電流P−P値がマイコン入力値に置換された図であり、閾値を表示するグラフが追加されている。
FIG. 18 is a diagram showing the relationship between the ripple current of the AC reactor 21 and the threshold value. In FIG. 18, four graphs are displayed: (1) default (normal time), (2) 1T adjacent same line short, (3) 1T adjacent heterogeneous short, and (4) threshold value.
Note that FIG. 18 is a diagram in which the ripple current PP value of FIG. 15 is replaced with the microcomputer input value, and a graph displaying the threshold value is added.

これによれば、リプル電流値を異常と判定するための閾値は、閾値y(V)、実効電流x(A)とすると、
y=0.02x+0.85・・・(4)
の一次式により算出される。
According to this, if the threshold value for determining the ripple current value as abnormal is the threshold value y (V) and the effective current x (A),
y = 0.02x + 0.85 ... (4)
It is calculated by a linear formula.

よって、ACリアクトルに流れる実効電流値によって算出された値を所定の閾値として、ACリアクトルに流れるリプル電流値に基づいて算出された比較対象値を判定することにより、ACリアクトルのレアショートを検出することができる。 Therefore, the rare short circuit of the AC reactor is detected by determining the comparison target value calculated based on the ripple current value flowing through the AC reactor, using the value calculated by the effective current value flowing through the AC reactor as a predetermined threshold value. be able to.

ここで、双方向インバータ回路20は双方向であるため、系統入力28から交流電力を直流電力に変換して蓄電池11に充電する場合についても検討する。この場合、リアクトル21を流れる電流は、蓄電池11への充電電流となるためほぼ一定である。
よって、ACリアクトル21を流れるリプル電流値に基づいて算出された比較対象値の閾値は、実効電流値によらず所定の固定値とすればよい。
Here, since the bidirectional inverter circuit 20 is bidirectional, a case where AC power is converted into DC power from the system input 28 and the storage battery 11 is charged is also examined. In this case, the current flowing through the reactor 21 is substantially constant because it is the charging current for the storage battery 11.
Therefore, the threshold value of the comparison target value calculated based on the ripple current value flowing through the AC reactor 21 may be a predetermined fixed value regardless of the effective current value.

以上、3つのリアクトルについて説明したが、いずれのリアクトルでも、そのリアクトルに流れるリプル電流に基づいて算出された比較対象値(マイコン入力値)を、リアクトルに流れる実効電流値に対応する閾値で判定することにより、温度ヒューズを使用することなく、既存の電流センサを使用し、リアクトルのレアショートを検出することができる。 The three reactors have been described above, but in each reactor, the comparison target value (microcomputer input value) calculated based on the ripple current flowing in the reactor is determined by the threshold value corresponding to the effective current value flowing in the reactor. This makes it possible to detect a rare short circuit in the reactor using an existing current sensor without using a thermal fuse.

(第2の実施形態)
第1の実施形態では、コンバータ回路の入力電圧値および出力電圧値はほぼ一定としたときの、リアクトルの異常検出方法について説明した。実際には、図1に示す蓄電システム100の太陽電池1は、天候等の条件によって発電量が変動し、それにより太陽電池1の出力電圧値が変化する。また、蓄電池11も電池の残量によって出力電圧値が変化する。これらの出力電圧値がコンバータ回路の入力電圧値となる。
よって、第2の実施形態では、コンバータ回路の入力電圧値が変化する場合の、リアクトルの異常検出方法について説明する。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, a method of detecting an abnormality in the reactor when the input voltage value and the output voltage value of the converter circuit are substantially constant has been described. Actually, in the solar cell 1 of the power storage system 100 shown in FIG. 1, the amount of power generation fluctuates depending on the conditions such as the weather, and the output voltage value of the solar cell 1 changes accordingly. Further, the output voltage value of the storage battery 11 also changes depending on the remaining amount of the battery. These output voltage values become the input voltage values of the converter circuit.
Therefore, in the second embodiment, a method of detecting an abnormality in the reactor when the input voltage value of the converter circuit changes will be described.

なお、第2の実施形態では、図2に示す閾値算出部24(3)による閾値の算出方法が第1の実施形態とは異なるが、他の構成は同じであることから重複する説明は省略する。また、各リアクトルのインダクタンス値は、リアクトルの仕様の見直しにより第1の実施形態とは相違している。
第2の実施形態では、主にPVリアクトル5を含む昇圧型コンバータ回路を備えた発電電力変換装置101について説明する。
In the second embodiment, the method of calculating the threshold value by the threshold value calculation unit 24 (3) shown in FIG. 2 is different from that of the first embodiment, but since the other configurations are the same, overlapping description is omitted. do. Further, the inductance value of each reactor is different from that of the first embodiment due to the review of the reactor specifications.
In the second embodiment, the generated power conversion device 101 including the step-up converter circuit mainly including the PV reactor 5 will be described.

図19は、発電電力変換装置101の入力電圧とリプル電流の関係を示す図である。横軸は入力電圧値、縦軸はリプル電流値である。図19に示す曲線は、昇圧型コンバータ回路のリプル電流の計算値である。この計算値は式(1)により算出され、入力電圧Vinは可変で横軸に示す電圧値(V)であり、出力電圧Voutは410(V)、PVリアクトル5のインダクタンス(L)値は958(μH)、片方向コンバータ回路6の駆動周波数fは24k(Hz)である。
また、入力電圧が59V、228V、368Vのときのリプル電流の計測値を「×」印で示す。
FIG. 19 is a diagram showing the relationship between the input voltage and the ripple current of the generated power conversion device 101. The horizontal axis is the input voltage value, and the vertical axis is the ripple current value. The curve shown in FIG. 19 is a calculated value of the ripple current of the step-up converter circuit. This calculated value is calculated by the equation (1), the input voltage Vin is variable and is the voltage value (V) shown on the horizontal axis, the output voltage Vout is 410 (V), and the inductance (L) value of the PV reactor 5 is 958. (ΜH), the drive frequency f of the one-way converter circuit 6 is 24 k (Hz).
Further, the measured value of the ripple current when the input voltage is 59V, 228V, 368V is indicated by an “x” mark.

図19に示すように、リプル電流の計算値と計測値はほぼ一致している。よって、入力電圧が変化したとき、入力電圧Vin(V)を変数とし、出力電圧Vout(V)、インダクタンス値(H)、駆動周波数f(Hz)が分かれば、式(1)よりリプル電流値が算出できる。
ここで、出力電圧は一定に制御され、駆動周波数も蓄電システム100の固有値である。一方、インダクタンス値は、駆動周波数が一定であるため周波数による変化はないが、直流重畳特性、すなわち、電流値によりインダクタンス値が変化する。
As shown in FIG. 19, the calculated value and the measured value of the ripple current are almost the same. Therefore, when the input voltage changes, if the input voltage Vin (V) is used as a variable and the output voltage Vout (V), the inductance value (H), and the drive frequency f (Hz) are known, the ripple current value is obtained from the equation (1). Can be calculated.
Here, the output voltage is controlled to be constant, and the drive frequency is also an eigenvalue of the power storage system 100. On the other hand, the inductance value does not change depending on the frequency because the drive frequency is constant, but the inductance value changes depending on the DC superimposition characteristic, that is, the current value.

図20は、本実施形態で使用するPVリアクトル5の重畳特性を示す一例である。横軸は電流値であり、縦軸はインダクタンス値である。電流値が増加するにつれて、インダクタンス値が減少していることが同図より分かる。この特性により、PVリアクトル5に流れる電流値が分かれば、電流値に対応するリアクトル値が算定できることを示している。 FIG. 20 is an example showing the superimposition characteristics of the PV reactor 5 used in the present embodiment. The horizontal axis is the current value, and the vertical axis is the inductance value. It can be seen from the figure that the inductance value decreases as the current value increases. From this characteristic, it is shown that if the current value flowing through the PV reactor 5 is known, the reactor value corresponding to the current value can be calculated.

本実施形態にかかる実施例として、実効電流値からPVリアクトル5のインダクタンス値を算定する。図20に示すインダクタンス値の特性を示す曲線から、インダクタンス(L)値を算定する多項式は、実効電流値をX(A)とすると、
L値=0.025X−0.9752X−9.9426X+950.42・・・(5)
で表すことができる。
なお、図20に示すPVリアクトル5の特性曲線と多項式はほぼ一致しており、重なった一つの曲線として表示されている。
As an example according to this embodiment, the inductance value of the PV reactor 5 is calculated from the effective current value. The polynomial for calculating the inductance (L) value from the curve showing the characteristics of the inductance value shown in FIG. 20 is assumed that the effective current value is X (A).
L value = 0.025X 3 -0.9752X 2 -9.9426X + 950.42 ··· (5)
Can be represented by.
The characteristic curve of PV reactor 5 shown in FIG. 20 and the polynomial are substantially the same, and are displayed as one overlapping curve.

第2の実施形態では、電流検出器4(または14、22)によりリアクトル5(または15、21)に流れる実効電流値が測定され、閾値算出部24(3)が測定された実効電流値から式(5)(または後述の式(8)、式(9))に基づいてインダクタンス値を算定し、コンバータ回路6(または16)またはインバータ回路20の入力電圧および出力電圧の計測値と駆動周波数とから、式(1)(または後述の式(7))に基づいてリプル電流値を計算する。このリプル電流値から、リアクトルのインダクタンス値の製品仕様が、例えば、±20%の範囲にあるとして、このリアクトルのばらつきの範囲を考慮して、閾値を決定する。閾値算出部24(3)で算出した閾値と、状態検出部24(1)でリプル電流の計測値に基づいて得られた比較対象値とを比較し、リアクトルの異常を判定する。 In the second embodiment, the effective current value flowing through the reactor 5 (or 15, 21) is measured by the current detector 4 (or 14, 22), and the threshold calculation unit 24 (3) is used to measure the measured effective current value. The inductance value is calculated based on the equation (5) (or the equations (8) and (9) described later), and the measured values and drive frequencies of the input voltage and the output voltage of the converter circuit 6 (or 16) or the inverter circuit 20 are calculated. From, the ripple current value is calculated based on the equation (1) (or the equation (7) described later). From this ripple current value, assuming that the product specification of the inductance value of the reactor is in the range of ± 20%, for example, the threshold value is determined in consideration of the range of variation of the reactor. The threshold value calculated by the threshold value calculation unit 24 (3) is compared with the comparison target value obtained by the state detection unit 24 (1) based on the measured value of the ripple current, and the abnormality of the reactor is determined.

次に、リプル電流の異常(レアショート)を判定するインダクタンスの判定値の算出について説明する。
PVリアクトル5のインダクタンス値として、製品仕様で±20%のばらつきがある場合、+20%の上限のインダクタンス値のPVリアクトル5がレアショートしたとき、−20%の下限のインダクタンス値よりも大きい値では、レアショートとして判定することはできない。よって、−20%の下限のインダクタンス値よりも小さい値となるように、例えば+20%の上限のインダクタンス値が2/3以下となる値をレアショートの判定値とする必要がある。
Next, the calculation of the determination value of the inductance for determining the abnormality (rare short) of the ripple current will be described.
If there is a variation of ± 20% in the product specifications as the inductance value of the PV reactor 5, when the PV reactor 5 with the upper limit inductance value of + 20% is rarely short-circuited, the value larger than the lower limit inductance value of -20% , Cannot be judged as a rare short. Therefore, for example, it is necessary to set a value in which the upper limit inductance value of + 20% is 2/3 or less as a judgment value of rare short so that the value is smaller than the lower limit inductance value of −20%.

すなわち、インダクタンス値が+20%の上限のPVリアクトル5があっても、レアショートが判定できるように、+20%の上限のインダクタンス値に0.6を乗じた値をPVリアクトル5のレアショートの判定値とした。インダクタンス値の仕様のセンター値(中心値)からみれば、センター値の0.72まで低下した場合となる。よって、PVリアクトル5の異常判定とするインダクタンス値は、実効電流値から算定したインダクタンス値に0.72(所定の割合)を乗じた値とし、その値でリプル電流を算出し、このリプル電流値に基づいてレアショート判定の閾値を決定する。
なお、インダクタンス値のレアショート判定の所定の割合は0.72としているが、固定されたものではなく、電池システム100により、またPVリアクトル5の仕様変更により、所定の割合は変更してもよい。
That is, the value obtained by multiplying the upper limit inductance value of + 20% by 0.6 is used to determine the rare short of the PV reactor 5 so that the rare short can be determined even if there is a PV reactor 5 having an upper limit of the inductance value of + 20%. It was set as a value. When viewed from the center value (center value) of the inductance value specification, it is the case where the center value drops to 0.72. Therefore, the inductance value for determining the abnormality of the PV reactor 5 is a value obtained by multiplying the inductance value calculated from the effective current value by 0.72 (a predetermined ratio), and the ripple current is calculated based on that value, and this ripple current value is calculated. The threshold value for rare short determination is determined based on.
Although the predetermined ratio of the rare short determination of the inductance value is 0.72, it is not fixed, and the predetermined ratio may be changed by the battery system 100 or by changing the specifications of the PV reactor 5. ..

図21は、実効電流とインダクタンス値のばらつきによるリプル電流の違いを示す図である。横軸は実効電流値であり、縦軸はリプル電流値である。図21には、リプル電流を示す4つの曲線と、リプル電流の計測値およびシミュレーションによるリプル電流値が表示されている。なお、図21に示すリプル電流を算出した入力電圧値は235Vであり、出力電圧値は410Vであった。
4つの曲線はいずれも計算値であり、(1)インダクタンス値がセンター値のときのリプル電流、(2)インダクタンス値が仕様の−20%の下限値のリプル電流、(3)インダクタンス値が仕様の+20%の上限値のリプル電流、(4)リプル電流の閾値を示す。
FIG. 21 is a diagram showing a difference in ripple current due to variation in effective current and inductance value. The horizontal axis is the effective current value, and the vertical axis is the ripple current value. In FIG. 21, four curves showing the ripple current, the measured value of the ripple current, and the ripple current value by the simulation are displayed. The input voltage value for which the ripple current shown in FIG. 21 was calculated was 235V, and the output voltage value was 410V.
All four curves are calculated values, (1) ripple current when the inductance value is the center value, (2) ripple current whose inductance value is the lower limit of -20% of the specification, and (3) inductance value is the specification. The ripple current of the upper limit of + 20% of the above, and (4) the threshold of the ripple current are shown.

これら4つの曲線は、実効電流値から図20に示す特性の多項式によりインダクタンス値を算定し、その算定値に、それぞれ0.8、1.2、0.72を乗じたインダクタンス値とし、この値を使用して、式(1)によりリプル電流を算出したものである。インダクタンス値の−20%の仕様のPVリアクトル5、すなわち曲線(2)に示すリプル電流特性を有するPVリアクトル5があったとしても、閾値の曲線(4)のリプル電流値は、曲線(2)のリプル電流値を上回っている。このリプル電流の閾値によれば、仕様のばらつきを考慮しても、PVリアクトル5のレアショートによるリプル電流値の増加を異常と判定することができる。 For these four curves, the inductance value is calculated from the effective current value by the polynomial of the characteristics shown in FIG. 20, and the calculated value is multiplied by 0.8, 1.2, and 0.72, respectively, to obtain the inductance value. Is used to calculate the ripple current according to the equation (1). Even if there is a PV reactor 5 having a specification of -20% of the inductance value, that is, a PV reactor 5 having the ripple current characteristic shown in the curve (2), the ripple current value of the threshold curve (4) is the curve (2). It exceeds the ripple current value of. According to this ripple current threshold value, it can be determined that the increase in the ripple current value due to the rare short circuit of the PV reactor 5 is abnormal even if the variation in specifications is taken into consideration.

また、図21に示す「■」印は、PVリアクトル5の正常値のリプル電流値、「●」印はレアショートを模擬したリアクトルのリプル電流値であり、それぞれ計測値である。また「△」印はPVリアクトル5の正常値のリプル電流のシミュレーション値であり、「×」印は、レアショートを模擬したPVリアクトル5のリプル電流のシミュレーション値である。
PVリアクトル5の正常値のリプル電流の計測値およびシミュレーション値とも、曲線(1)と一致している。
また、レアショートの場合の、リプル電流の計測値およびシミュレーション値は同じ曲線上にあり、両者はよく一致している。
Further, the “■” mark shown in FIG. 21 is the ripple current value of the normal value of the PV reactor 5, and the “●” mark is the ripple current value of the reactor simulating a rare short, which are measured values. Further, the “Δ” mark is a simulation value of the ripple current of the normal value of the PV reactor 5, and the “x” mark is the simulation value of the ripple current of the PV reactor 5 simulating a rare short circuit.
The measured and simulated values of the normal ripple current of the PV reactor 5 are also in agreement with the curve (1).
Also, in the case of rare short, the measured value and simulation value of the ripple current are on the same curve, and they are in good agreement.

ここで、PVリアクトル5に流れるリプル電流値は、図2に示す状態検出回路24(1)、具体的には図8に示す回路により、電流検出器4により計測された電流値のリプル電流成分がDC値に変換される。そのDC値が制御部24のマイコンによりA/D(Analog to Digital)変換され、計測されたリプル電流のA/D変換値(本発明の「比較対象値」に相当。以下、「A/D計測値」という)となる。 Here, the ripple current value flowing through the PV reactor 5 is the ripple current component of the current value measured by the current detector 4 by the state detection circuit 24 (1) shown in FIG. 2, specifically, the circuit shown in FIG. Is converted to a DC value. The DC value is A / D (Analog to Digital) converted by the microcomputer of the control unit 24, and the measured ripple current is A / D converted value (corresponding to the "comparison target value" of the present invention. Hereinafter, "A / D" "Measured value").

一方、計測した実効電流値によりインダクタンス値が算定され、式(1)により算出されるリプル電流の閾値は、マイコンによりA/D変換されたA/D計測値と比較可能な数値に変換する必要がある。
すなわち、マイコンに入力されるリプル電流値は、0〜3.3Vの範囲で、12ビット(0〜4095)にA/D変換される。閾値算出部24(3)で算出されたリプル電流の閾値も、12ビットの数値に変換する。
ここで、第1の実施形態では、リプル電流の計測値に基づくマイコン入力値(比較対象値)と閾値は電圧レベルで比較されるが、第2の実施形態のように、例えば、それぞれ12ビットの数値に変換して比較してもよい。
On the other hand, the inductance value is calculated from the measured effective current value, and the ripple current threshold value calculated by Eq. (1) needs to be converted to a value comparable to the A / D measured value A / D converted by the microcomputer. There is.
That is, the ripple current value input to the microcomputer is A / D converted to 12 bits (0 to 4095) in the range of 0 to 3.3 V. The ripple current threshold value calculated by the threshold value calculation unit 24 (3) is also converted into a 12-bit numerical value.
Here, in the first embodiment, the microcomputer input value (comparison target value) based on the measured value of the ripple current and the threshold value are compared at the voltage level, but as in the second embodiment, for example, 12 bits each. You may convert it to the numerical value of and compare it.

図22は、リプル電流の閾値とA/D計測値と比較可能な閾値(以下、「A/D閾値」という)の相関関係を示す図である。この関係は、電池システム100のリアクトルの正常時に計測したリプル電流値とマイコンによりA/D変換されたA/D値の関係を示したものである。
理想的には、リプル電流値が0のときにA/D値が0の点(原点)を通る一次関数となるが、実際には電流検出器4および状態検出回路24(1)等により、原点を通る一次直線とはなっていない。
FIG. 22 is a diagram showing the correlation between the ripple current threshold value and the threshold value comparable to the A / D measured value (hereinafter, referred to as “A / D threshold value”). This relationship shows the relationship between the ripple current value measured when the reactor of the battery system 100 is normal and the A / D value converted to A / D by the microcomputer.
Ideally, it is a linear function that passes through the point (origin) where the A / D value is 0 when the ripple current value is 0, but in reality, it is based on the current detector 4 and the state detection circuit 24 (1). It is not a linear straight line passing through the origin.

本実施形態では、図22に示すように、リプル電流値をX(A)とすると、A/D閾値は、
A/D閾値=223.76X−43.459・・・(6)
で表す式によって求められる。これにより、算出されたリプル電流値は電流値(A)から、A/D計測値と同じビット数の大きさの値に変換される。
なお、このリプル電流値をA/D閾値に変換する式は固定されるものではなく、電池システム100に使用される回路の定数等によって変更される。
In this embodiment, as shown in FIG. 22, assuming that the ripple current value is X (A), the A / D threshold value is
A / D threshold = 223.76X-43.459 ... (6)
It is calculated by the formula expressed by. As a result, the calculated ripple current value is converted from the current value (A) to a value having the same number of bits as the A / D measured value.
The formula for converting the ripple current value into the A / D threshold value is not fixed, but is changed depending on the constants of the circuit used in the battery system 100 and the like.

以上の閾値算出の手順は、制御部24のマイコンのプログラムによって実行される。図23は、リアクトルのレアショート判定のフロー図である。 The above threshold calculation procedure is executed by the program of the microcomputer of the control unit 24. FIG. 23 is a flow chart for determining a rare short of the reactor.

図23のレアショート判定のフロー図は、ステップS10で、実効電流値が2A以上か判定する。実効電流値が2A未満のとき(S10、NO)、レアショートの判定をしないで(S15)、処理を終了する。
ここで、実効電流値が2A未満のときは、レアショートの判定をしない理由について説明する。実効電流値が小さくなると、PVリアクトル5に流れる電流はリプル電流成分のみとなり、さらに実効電流値が小さくなると、図2に示すスイッチング素子制御部24(5)によるスイッチング素子のオン時間が短くなり、これによりリプル電流値も小さくなる。このため、実効電流値が小さい範囲では、式(1)が成立しなくなるからである。
In the flow diagram of the rare short determination in FIG. 23, it is determined in step S10 whether the effective current value is 2 A or more. When the effective current value is less than 2A (S10, NO), the process ends without determining the rare short circuit (S15).
Here, the reason why the rare short is not determined when the effective current value is less than 2A will be described. When the effective current value becomes smaller, the current flowing through the PV reactor 5 becomes only the ripple current component, and when the effective current value becomes smaller, the on-time of the switching element by the switching element control unit 24 (5) shown in FIG. 2 becomes shorter. This also reduces the ripple current value. Therefore, the equation (1) does not hold in the range where the effective current value is small.

また、実効電流値が2A未満のときにレアショートの判定をしないとしたのは、リアクトルに流れる実効電流値が常時2A未満という状況は、本実施形態ではほとんど発生しないからである。例えば、蓄電池への充電では、定格の10A程度の電流が流れ、太陽電池1の出力が家庭負荷に出力されるかまたは蓄電池11に充電される場合でも、2A以上の電流が流れる。したがって、2A未満の実効電流値の場合は、レアショートと判定しなくても、実害はないと考えられるからである。なお、判定基準値は2Aに限らず、適宜変更することができる。 Further, the reason why the rare short is not determined when the effective current value is less than 2A is that the situation where the effective current value flowing through the reactor is always less than 2A rarely occurs in the present embodiment. For example, when charging the storage battery, a rated current of about 10 A flows, and even when the output of the solar cell 1 is output to a household load or the storage battery 11 is charged, a current of 2 A or more flows. Therefore, if the effective current value is less than 2A, it is considered that there is no actual harm even if it is not determined as a rare short circuit. The judgment reference value is not limited to 2A and can be changed as appropriate.

図23のフロー図のステップS10で、実効電流値が2A以上のとき(S10、YES)、A/D計測値(同図では単に「計測値」と記載)がA/D閾値(同図では単に「閾値」と記載)より大か否かを判定する(S11)。A/D計測値がA/D閾値より大でないとき(S11、NO)、正常と判定し(S16)、処理を終了する。 In step S10 of the flow chart of FIG. 23, when the effective current value is 2A or more (S10, YES), the A / D measured value (simply described as “measured value” in the figure) is the A / D threshold value (in the figure, it is simply described as “measured value”). It is determined whether or not it is larger than (simply described as "threshold value") (S11). When the A / D measured value is not larger than the A / D threshold value (S11, NO), it is determined to be normal (S16), and the process ends.

一方、A/D計測値がA/D閾値より大であるとき(S11、YES)、A/D計測値がA/D閾値より大であると最初に判定してから所定の時間(本実施形態では30秒)が経過したか判定する(S12)。A/D計測値がA/D閾値より大であると最初に判定してから所定の時間が経過していない場合(S12、NO)は、ステップS11の判定が所定の周期で繰り返し実行される。 On the other hand, when the A / D measured value is larger than the A / D threshold value (S11, YES), it is determined that the A / D measured value is larger than the A / D threshold value for a predetermined time (this implementation). In the form, it is determined whether 30 seconds) has passed (S12). If a predetermined time has not elapsed since the first determination that the A / D measured value is larger than the A / D threshold value (S12, NO), the determination in step S11 is repeatedly executed in a predetermined cycle. ..

そして、2回目以降の判定でA/D計測値がA/D閾値より大でないと判定されれば(S11、NO)、前回の判定はノイズまたは誤動作の可能性があったとして正常と判定する(S16)。一方で、A/D計測値がA/D閾値より大であると最初に判定してから所定の時間が経過した場合は(S12、YES)、繰り返しA/D計測値がA/D閾値より大と判定(S11、YES)されていることからノイズまたは誤動作ではないとして、レアショートと判定する(S13)。レアショートと判定されれば、電力変換装置の機能を停止し(S14)、処理を終了する。 Then, if it is determined that the A / D measurement value is not larger than the A / D threshold value in the second and subsequent determinations (S11, NO), the previous determination is determined to be normal as there is a possibility of noise or malfunction. (S16). On the other hand, when a predetermined time has elapsed since it was first determined that the A / D measured value is larger than the A / D threshold value (S12, YES), the repeated A / D measured value is higher than the A / D threshold value. Since it is determined to be large (S11, YES), it is determined that it is not noise or malfunction, and it is determined to be a rare short (S13). If it is determined to be a rare short circuit, the function of the power conversion device is stopped (S14), and the process is terminated.

なお、レアショート判定フローで、所定の時間は30秒としているが、この所定の時間は、適宜変更してもよい。 In the rare short determination flow, the predetermined time is set to 30 seconds, but this predetermined time may be changed as appropriate.

このように、レアショートを判定するリプル電流の閾値は、実効電流値によりPVリアクトル5のインダクタンス値を算定し、このインダクタンス値に所定の割合を乗じた値とコンバータ回路の入力電圧値および出力電圧値と駆動周波数によりリプル電流を算出し、A/D値に相当するビット数の数値(A/D閾値)に変換し、算出する。このA/D閾値とA/D計測値とを比較することにより、リアクトルのレアショートを判定し、レアショートが発生した場合には、電力変換装置の機能を停止し、焼損被害の拡大を防止することができる。 In this way, the ripple current threshold for determining the rare short is the value obtained by calculating the inductance value of the PV reactor 5 from the effective current value, multiplying this inductance value by a predetermined ratio, and the input voltage value and output voltage of the converter circuit. The ripple current is calculated from the value and the drive frequency, converted into a numerical value (A / D threshold value) of the number of bits corresponding to the A / D value, and calculated. By comparing this A / D threshold value with the A / D measured value, a rare short circuit of the reactor is determined, and if a rare short circuit occurs, the function of the power conversion device is stopped to prevent the spread of burn damage. can do.

なお、実効電流値からPVリアクトル5のインダクタンス値を算定する際に、すでにレアショートが発生していた場合には、それにより増加したリプル電流による実効電流値を用いて、レアショート判定のための閾値を算出するのは難しいのではないかとも考えられる。しかし、増加するリプル電流による実効電流値は微増であり、また、実効電流値が増加するとインダクタンス値は減少しリプル電流の閾値は大となる方向である。これらのことから、実際の電池システム100に適用した結果、この閾値算出方法はレアショート判定基準として適用可能と判断した。 When calculating the inductance value of the PV reactor 5 from the effective current value, if a rare short circuit has already occurred, the effective current value due to the increased ripple current is used to determine the rare short circuit. It may be difficult to calculate the threshold. However, the effective current value due to the increasing ripple current is slightly increased, and as the effective current value increases, the inductance value decreases and the ripple current threshold value tends to increase. From these facts, as a result of applying it to the actual battery system 100, it was determined that this threshold value calculation method can be applied as a rare short determination criterion.

(DCリアクトルおよびACリアクトル)
第2の実施形態としてPVリアクトル5の場合ついて説明したが、DCリアクトル15を昇圧型コンバータ回路で使用する場合は、PVリアクトル5の場合と同じであり、説明は省略する。
(DC reactor and AC reactor)
The case of the PV reactor 5 has been described as the second embodiment, but when the DC reactor 15 is used in the step-up converter circuit, it is the same as the case of the PV reactor 5, and the description thereof will be omitted.

DCリアクトル15を使用するコンバータ回路が降圧型として機能するときは、式(1)とは異なり、DCリアクトル15を流れるリプル電流ΔIL(A)は、入力電圧Vin(V)、出力電圧Vout(V)、インダクタンスL(H),駆動周波数f(Hz)とすると、
ΔIL=Vout×(Vin−Vout)/(Vin×f×L)・・・(7)
で表される。
When the converter circuit using the DC inductance 15 functions as a step-down type, unlike the equation (1), the ripple current ΔIL (A) flowing through the DC inductance 15 has an input voltage Vin (V) and an output voltage Vout (V). ), Inductance L (H), Drive frequency f (Hz)
ΔIL = Vout × (Vin−Vout) / (Vin × f × L) ・ ・ ・ (7)
It is represented by.

この場合は、出力電圧Vout(V)が変化するが、入力電圧Vin(V)、駆動周波数f(Hz)はほぼ一定であり、実効電流値によりインダクタンス値を算定すれば、リプル電流が算出できる。
よって、降圧型コンバータ回路として機能する場合も、昇圧型の場合と同様にリプル電流の閾値を決定し、リアクトルの異常を判定することができる。
In this case, the output voltage Vout (V) changes, but the input voltage Vin (V) and the drive frequency f (Hz) are almost constant, and the ripple current can be calculated by calculating the inductance value from the effective current value. ..
Therefore, even when the circuit functions as a step-down converter circuit, the ripple current threshold value can be determined and the reactor abnormality can be determined as in the case of the step-up type.

一方、ACリアクトル21の場合は、インバータ回路が降圧型および昇圧型のいずれでも、一方の電圧がAC波形である。その場合、AC波形が、例えば、波形の位相が90°の時の、入力電圧および出力電圧は、それぞれDC値として捉えることができる。
この場合、電流値や電圧値は実効値でなく、ピーク値によりリプル電流の算出やインダクタンス値の算定をする必要がある。
On the other hand, in the case of the AC reactor 21, regardless of whether the inverter circuit is a step-down type or a step-up type, one voltage is an AC waveform. In that case, the input voltage and the output voltage of the AC waveform, for example, when the phase of the waveform is 90 °, can be regarded as DC values, respectively.
In this case, the current value and the voltage value are not effective values, and it is necessary to calculate the ripple current and the inductance value based on the peak value.

ここで、DCリアクトル15およびACリアクトル21の重畳特性によるインダクタンス値の多項式は、本実施形態では、各製品仕様のリアクトルのセンター値とした。
そのDCリアクトル15の重畳特性によるインダクタンス値の多項式は、インダクタンス(L)値、実効電流値をX(A)とすると、
L値=0.0196X−1.049X−1.4258X+836.44・・・(8)
で表すことができる。
Here, the polynomial of the inductance value due to the superimposition characteristics of the DC reactor 15 and the AC reactor 21 is the center value of the reactor of each product specification in the present embodiment.
The polynomial of the inductance value due to the superimposition characteristic of the DC reactor 15 is that the inductance (L) value and the effective current value are X (A).
L value = 0.0196X 3 -1.049X 2 -1.4258X + 836.44 ··· (8)
Can be represented by.

同様に、ACリアクトル21の重畳特性によるインダクタンス(L)値の多項式は、実効電流値ではなく、電流のピーク値をX(A)とすると、
L値=0.0007X−0.1055X−0.5469X+512.09・・・(9)
で表すことができる。
なお、L値を算出するこれらの多項式は、一例であって固定されるものではなくリアクトルの仕様の見直し等により変更される。
Similarly, the polynomial of the inductance (L) value due to the superimposition characteristic of the AC reactor 21 is not the effective current value, but the peak value of the current is X (A).
L value = 0.0007X 3 -0.1055X 2 -0.5469X + 512.09 ··· (9)
Can be represented by.
It should be noted that these polynomials for calculating the L value are merely examples and are not fixed, but are changed due to a review of the reactor specifications and the like.

また、リプル電流値からA/D閾値への変換は、DCリアクトル15およびACリアクトル21の場合は、リプル電流値をX(A)とすると、それぞれ
A/D閾値(DCリアクトル)=169.68X−33.564・・・(10)
A/D閾値(ACリアクトル)=141.17X−38.825・・・(11)
で表す式によって求められる。
PVリアクトル5の場合と同様に、本実施形態で使用した電流検出器および状態検出回路の部品の定数等の違いにより、リプル電流からA/D閾値の変換は、同じ一次関数とはなっていない。
Further, in the case of the DC reactor 15 and the AC reactor 21, the conversion from the ripple current value to the A / D threshold value is A / D threshold value (DC reactor) = 169.68X, respectively, assuming that the ripple current value is X (A). -33.564 ... (10)
A / D threshold (AC reactor) = 141.17X-38.825 ... (11)
It is calculated by the formula expressed by.
As in the case of PV reactor 5, the conversion from the ripple current to the A / D threshold value does not have the same linear function due to the difference in the constants of the parts of the current detector and the state detection circuit used in this embodiment. ..

なお、これらの一次関数も、PVリアクトル5の例で説明したように、電池システム100のリアクトルの正常時に計測したリプル電流値とマイコンによりA/D変換されたA/D値の関係を示したものである。
また、これらのA/D閾値に変換する式も固定されるものではなく、電池システム100に使用される回路の定数等によって、変更される。
As described in the example of the PV reactor 5, these linear functions also show the relationship between the ripple current value measured when the reactor of the battery system 100 is normal and the A / D value converted to A / D by the microcomputer. It is a thing.
Further, the formulas for converting to these A / D threshold values are not fixed, but are changed depending on the constants of the circuit used in the battery system 100 and the like.

第2の実施形態では、DCリアクトル15およびACリアクトル21についても、PVリアクトル5の例で説明したように、電流値によりリアクトルのインダクタンス値を算定し、このインダクタンス値に所定の割合を乗じてリプル電流値を算出し、算出したリプル電流値から設定した閾値と、リプル電流の計測値に基づいた比較対象値とを比較することにより、リアクトルの異常を判定することができる。 In the second embodiment, for the DC reactor 15 and the AC reactor 21, as described in the example of the PV reactor 5, the inductance value of the reactor is calculated from the current value, and the inductance value is multiplied by a predetermined ratio to ripple. By calculating the current value and comparing the threshold value set from the calculated ripple current value with the comparison target value based on the measured value of the ripple current, it is possible to determine the abnormality of the inductance.

また、第2の実施形態では、図23のステップS10で実効電流値が2A以上か否かを判定して、2A未満のときにレアショートの判定をしないとしているが(S15)、ステップS10の判定を行うことなく、ステップS11から開始してもよい。 Further, in the second embodiment, it is determined in step S10 of FIG. 23 whether or not the effective current value is 2A or more, and if it is less than 2A, the rare short is not determined (S15), but in step S10. You may start from step S11 without making a determination.

1・・・太陽電池、2、12、17、19・・・コンデンサ、3、13、18、23・・・電圧検出器、4、14、22・・・電流検出器、5・・・PVリアクトル、6・・・片方向コンバータ回路、11・・・蓄電池、15・・・DCリアクトル、16・・・双方向コンバータ回路、20・・・双方向インバータ回路、21・・・ACリアクトル、24・・・制御部、24(1)・・・状態検出回路、24(2)・・・実効電流検出回路、24(3)・・・閾値算出部、24(4)・・・判定部、24(5)・・・スイッチング素子制御部、25、26・・・開閉器、27・・・切替器、28・・・系統入力、29・・・家庭負荷、30・・・重要負荷、100・・・蓄電システム、101・・・発電電力変換装置、102・・・蓄電電力変換装置、103・・・交直電力変換装置。 1 ... Solar cell, 2, 12, 17, 19 ... Condenser, 3, 13, 18, 23 ... Voltage detector, 4, 14, 22 ... Current detector, 5 ... PV Reactor, 6 ... One-way converter circuit, 11 ... Storage battery, 15 ... DC reactor, 16 ... Bidirectional converter circuit, 20 ... Bidirectional inverter circuit, 21 ... AC reactor, 24 ... control unit, 24 (1) ... state detection circuit, 24 (2) ... effective current detection circuit, 24 (3) ... threshold calculation unit, 24 (4) ... judgment unit, 24 (5) ... Switching element control unit, 25, 26 ... Switch, 27 ... Switch, 28 ... System input, 29 ... Household load, 30 ... Important load, 100 ... Power storage system, 101 ... Power generation conversion device, 102 ... Storage power conversion device, 103 ... AC / DC power conversion device.

Claims (9)

直流電力をリアクトルを介して入力し前記直流電力の電圧を昇圧または降圧して出力するスイッチング素子で構成されるコンバータ回路と、
前記リアクトルに流れる電流を検出する電流検出器と、
前記コンバータ回路のスイッチング素子をオン/オフし、前記電流検出器の出力を監視する制御部と、
を備えた電力変換装置において、
前記制御部は、
前記電流検出器の電流出力信号のリプル電流値に基づいて前記リアクトルの状態を検出するための比較対象値を算出する状態検出回路と、
前記電流検出器の電流出力信号の実効電流値を検出する実効電流検出回路と、
前記実効電流値に対応した所定の閾値を算出する閾値算出部と、
前記比較対象値が前記所定の閾値を超えると前記リアクトルが異常であると判定する判定部と、
前記リアクトルが異常であると判定されたとき、前記コンバータ回路のスイッチング素子に対する制御信号の出力を停止するスイッチング素子制御部と、
を備えたことを特徴とする電力変換装置。
A converter circuit consisting of a switching element that inputs DC power via a reactor and boosts or steps down the voltage of the DC power and outputs it.
A current detector that detects the current flowing through the reactor, and
A control unit that turns on / off the switching element of the converter circuit and monitors the output of the current detector.
In a power converter equipped with
The control unit
A state detection circuit that calculates a comparison target value for detecting the state of the reactor based on the ripple current value of the current output signal of the current detector, and a state detection circuit.
An effective current detection circuit that detects the effective current value of the current output signal of the current detector, and
A threshold value calculation unit that calculates a predetermined threshold value corresponding to the effective current value,
A determination unit that determines that the reactor is abnormal when the comparison target value exceeds the predetermined threshold value, and
When it is determined that the reactor is abnormal, the switching element control unit that stops the output of the control signal to the switching element of the converter circuit and the switching element control unit.
A power conversion device characterized by being equipped with.
前記閾値算出部は、一次関数に前記実効電流値を代入して閾値を算出することを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。 The threshold calculation unit, a power converter according to claim 1, wherein Rukoto issuing calculate the threshold by substituting the effective current value to a linear function. 交流電力をリアクトルを介して入力しスイッチング素子により直流電力に変換し、または直流電力を前記スイッチング素子により交流電力に変換して前記リアクトルを介して出力するインバータ回路と、
前記リアクトルに流れる電流を検出する電流検出器と、
前記インバータ回路のスイッチング素子をオン/オフし、前記電流検出器の出力を監視する制御部と、
を備えた電力変換装置において、
前記制御部は、
前記電流検出器の電流出力信号のリプル電流値に基づいて前記リアクトルの状態を検出するための比較対象値を算出する状態検出回路と、
前記電流検出器の電流出力信号の実効電流値を検出する実効電流検出回路と、
前記交流電力を直流電力に変換するときは前記実効電流値によらず所定の固定値とし、前記直流電力を交流電力に変換するときは前記実効電流値に対応した所定の閾値を算出する閾値算出部と、
前記比較対象値が前記所定の閾値を超えると前記リアクトルが異常であると判定する判定部と、
前記リアクトルが異常であると判定されたとき、前記インバータ回路のスイッチング素子に対する制御信号の出力を停止するスイッチング素子制御部と、
を備えたことを特徴とする電力変換装置。
An inverter circuit that inputs AC power via a reactor and converts it to DC power by a switching element , or converts DC power to AC power by the switching element and outputs it via the reactor.
A current detector that detects the current flowing through the reactor, and
A control unit that turns on / off the switching element of the inverter circuit and monitors the output of the current detector.
In a power converter equipped with
The control unit
A state detection circuit that calculates a comparison target value for detecting the state of the reactor based on the ripple current value of the current output signal of the current detector, and a state detection circuit.
An effective current detection circuit that detects the effective current value of the current output signal of the current detector, and
When converting the AC power to DC power, a predetermined fixed value is set regardless of the effective current value, and when converting the DC power to AC power, a threshold calculation is performed to calculate a predetermined threshold corresponding to the effective current value. Department and
A determination unit that determines that the reactor is abnormal when the comparison target value exceeds the predetermined threshold value, and
When it is determined that the reactor is abnormal, the switching element control unit that stops the output of the control signal to the switching element of the inverter circuit, and the switching element control unit.
A power conversion device characterized by being equipped with.
前記閾値算出部は、前記リアクトルを流れる前記実効電流値から前記リアクトルのインダクタンス値を算定し、該インダクタンス値に所定の割合を乗じたインダクタンス値と、前記コンバータ回路の入力電圧値および出力電圧値と、駆動周波数とから、前記リアクトルに流れるリプル電流値を算出し、該リプル電流値を前記比較対象値と比較可能な数値に変換して前記所定の閾値とする請求項1に記載の電力変換装置。 The threshold calculating unit may calculate the inductance value of the reactor from the rms current through the reactor, and an inductance value obtained by multiplying a predetermined rate to the inductance value, said converter circuitry of the input voltage and the output voltage value If, from the drive frequency, to calculate a ripple current flowing through the reactor, the power conversion by converting the ripple current in the comparable figures and the comparison object value according to claim 1, wherein the predetermined threshold value Device. 前記閾値算出部は、前記リアクトルを流れる前記実効電流値から前記リアクトルのインダクタンス値を算定し、該インダクタンス値に所定の割合を乗じたインダクタンス値と、前記インバータ回路の入力電圧値および出力電圧値と、駆動周波数とから、前記リアクトルに流れるリプル電流値を算出し、該リプル電流値を前記比較対象値と比較可能な数値に変換して前記所定の閾値とする請求項3に記載の電力変換装置。The threshold calculation unit calculates the inductance value of the reactor from the effective current value flowing through the reactor, and the inductance value obtained by multiplying the inductance value by a predetermined ratio, and the input voltage value and the output voltage value of the inverter circuit. The power conversion device according to claim 3, wherein the ripple current value flowing through the inductance is calculated from the drive frequency, and the ripple current value is converted into a numerical value comparable to the comparison target value to obtain the predetermined threshold value. .. 前記リアクトルを流れる前記実効電流値から算定される前記リアクトルのインダクタンス値は、前記実効電流値を変数とする所定の多項式によって近似され、該多項式に計測された実効電流値を入力することで当該実効電流値に対するインダクタンス値を算定することを特徴とする請求項4または5に記載の電力変換装置。 Inductance value of the reactor is calculated from the rms current through the reactor, the approximated by a predetermined polynomial the effective current value as a variable, the effective by entering the effective current value measured in the polynomial The power conversion device according to claim 4 or 5 , wherein the inductance value with respect to the current value is calculated. 前記状態検出回路は、商用周波数の所定の位相でリプル電流を連続してサンプリングすることを特徴とする請求項3に記載の電力変換装置。 The power conversion device according to claim 3, wherein the state detection circuit continuously samples a ripple current in a predetermined phase of a commercial frequency. 前記状態検出回路は、前記リアクトルに流れる電流のうちリプル電流を取り出し、ゼロボルト基準の波形に変換するリプル電流取り出し回路と、前記リプル電流を実効値に変換する絶対値回路とを有し、前記実効値に基づき前記比較対象値を算出することを特徴とする請求項1ないしのいずれかに記載の電力変換装置。 The state detection circuit includes a ripple current extraction circuit that extracts a ripple current from the current flowing through the reactor and converts it into a zero-volt reference waveform, and an absolute value circuit that converts the ripple current into an effective value. The power conversion device according to any one of claims 1 to 7 , wherein the comparison target value is calculated based on the value. 直流電力をリアクトルを介して入力し前記直流電力の電圧を昇圧または降圧して出力するスイッチング素子で構成されるコンバータ回路における前記リアクトルまたは直流電力を入力し交流電力に変換してリアクトルを介して出力するインバータ回路における前記リアクトルの異常検出方法であって、
前記リアクトルに流れる電流を電流検出器により検出するステップと、
前記電流検出器の電流出力信号のリプル電流値に基づいて前記リアクトルの状態を検出するための比較対象値を算出するステップと、
前記電流検出器の電流出力信号の実効電流値を検出するステップと、
前記実効電流値から所定の閾値を算出するステップと、
前記比較対象値と前記所定の閾値とを比較するステップと、
前記比較対象値が前記所定の閾値を超えたとき前記リアクトルが異常と判定するステップと、
を含むことを特徴とする電力変換装置が備えるリアクトルの異常検出方法。
The reactor or DC power in a converter circuit composed of a switching element that inputs DC power via a reactor and boosts or steps down the voltage of the DC power and outputs it is converted to AC power and output via the reactor. This is a method for detecting an abnormality of the reactor in the inverter circuit.
The step of detecting the current flowing through the reactor with a current detector,
A step of calculating a comparison target value for detecting the state of the reactor based on the ripple current value of the current output signal of the current detector, and
The step of detecting the effective current value of the current output signal of the current detector, and
A step of calculating a predetermined threshold value from the effective current value, and
A step of comparing the comparison target value with the predetermined threshold value,
A step of determining that the reactor is abnormal when the comparison target value exceeds the predetermined threshold value, and
A method for detecting anomalies in a reactor provided in a power conversion device, which comprises.
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