阅读说明：本技术 电力变换装置、电力变换系统以及电力变换装置的运转方法 (Power conversion device, power conversion system, and method for operating power conversion device ) 是由 川井由宇 嘉藤贵洋 于 2018-02-16 设计创作，主要内容包括：在并联复用有多个电力变换单元的结构中，所述电力变换单元具备用于在电源与负载之间进行电力变换的电力变换器，多个电力变换单元中的至少一个电力变换单元具备管理电力变换器(11)的运转的运转管理部(13)，运转管理部(13)使输入作为目标电压和负载侧的电压的差的稳态偏差而进行比例控制的电压调整部(121)的比例增益变化，比较比例增益的变化和稳态偏差的变化，从而判定是否是除了自身的电力变换单元以外的其他电力变换单元未运转的单独运转。(In a configuration in which a plurality of power conversion units are multiplexed in parallel, the power conversion unit includes a power converter for performing power conversion between a power source and a load, at least one of the plurality of power conversion units includes an operation management unit (13) for managing the operation of the power converter (11), and the operation management unit (13) determines whether or not the power conversion unit is an independent operation in which the other power conversion units other than the power conversion unit itself are not operated by changing a proportional gain of a voltage adjustment unit (121) to which proportional control is performed by changing a steady-state deviation of a difference between a target voltage and a voltage on the load side, and comparing the change in the proportional gain with the change in the steady-state deviation.)

电力变换装置、电力变换系统以及电力变换装置的运转方法

技术领域

本申请涉及并联复用有电力变换单元的结构的电力变换装置。

背景技术

电力变换单元的并联复用结构作为无需与要求规格对应的定制设计的设计放宽技术而受到关注。在针对每个电力变换单元独立设置控制功能的并联系统中控制并联连接端的电压的情况下，为了避免电力集中到特定的电力变换单元而需要使电力平均化的功能(例如专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-11567号公报

发明内容

在专利文献1中与电力变换单元相当的开关电源具备下垂特性，所以能够缓解在并联复用时电力集中到特定个体的问题。但是，由于无法检测是否是单独运转，所以在并联复用的状况下，从持续运转方面难以为了改善效率而停止若干个体的电力变换动作，需要始终从所有电力变换单元送出电力。

本申请是为了解决如上述的问题而完成的，其目的在于提供一种在使用能够并联复用的电力变换单元的电力变换装置中电力变换单元无需使用来自自身的电力变换单元的外部的信息就能够判别是否是单独运转的电力变换装置。

本申请公开的电力变换装置构成为具备多个电力变换单元，各电力变换单元在负载侧并联地连接，所述电力变换单元具有：电力变换器，用于在电源与所述负载之间进行电力变换且负载侧为直流；以及电压控制器，具备电压调整部，该电压调整部输入作为目标电压和负载侧的电压的差的稳态偏差(steady-state offset)而进行比例控制，以将该电力变换器的负载侧的电压控制为目标电压，其中，多个电力变换单元中的至少一个电力变换单元具备管理自身的电力变换单元的运转的运转管理部，运转管理部使电压调整部的比例控制的比例增益变化，比较比例增益的变化和稳态偏差的变化，从而判定是否是除了自身的电力变换单元以外的其他电力变换单元未运转的单独运转。

根据本申请公开的电力变换装置，输出端被并联地连接的多个电力变换单元中的一个电力变换单元能够单独地判定自身的电力变换单元是否是单独运转而无需使用来自自身的电力变换单元的外部的信息。

附图说明

图1是示出实施方式1的包括电力变换装置的电力变换系统的结构的框图。

图2是示出实施方式1的包括其他电力变换装置的电力变换系统的结构的框图。

图3是示出图1的电力变换单元的详细结构例的电路图。

图4是示出图2的电力变换单元的详细结构例的电路图。

图5是示意地示出实施方式1的电力变换装置的电力变换单元的控制系统的控制块的图。

图6是说明实施方式1的电力变换装置的电力变换单元单独运转的情况下的动作的示意图。

图7是说明实施方式1的电力变换装置的电力变换单元并行运转的情况下的动作的示意图。

图8是说明实施方式1的电力变换装置的电力变换单元并行运转的情况下的其他动作的示意图。

图9是用于说明实施方式1的电力变换装置的动作的流程图。

图10是用于说明实施方式2的电力变换装置的动作的流程图。

图11是示出实施方式2的电力变换装置的具体例的特性的图表。

图12是用于说明实施方式2的电力变换装置的效果的图表。

图13是示出实施方式3的包括电力变换装置的电力变换系统的结构的框图。

图14是示出电力变换装置的电压控制器、运转管理部的硬件结构的一个例子的框图。

(符号说明)

10、10-1、10-2、10-N：电力变换单元；11：电力变换器；12：电压控制器；13：运转管理部；15：电压传感器；20-1、20-2、20-N：直流电源；21-1、21-2、21-N：交流电源；30：负载；31：电力消耗负载；32：发电机构；121：电压调整部。

具体实施方式

实施方式1.

图1是示出实施方式1的包括电力变换装置的电力变换系统的结构的框图。电力变换装置构成为具备N个电力变换单元10-1、10-2、……、10-N(还有时代表地将一个电力变换单元记载为电力变换单元10)，各个电力变换单元具备的电力变换器11的输出对同一负载30供给电力。图1的电力变换单元10-1、10-2、……、10-N构成为分别输入来自直流电源20-1、20-2、……、20-N的直流并输出直流的输出电压(DC母线电压)Vout。即，各电力变换单元的电力变换器11是DC/DC变换器。

另外，图2是示出实施方式1的包括其他电力变换装置的电力变换系统的结构的框图。电力变换装置构成为具备N个电力变换单元10-1、10-2、……、10-N(还有时将一个电力变换单元记载为电力变换单元10)，各个电力变换单元具备的电力变换器11的输出对同一负载30供给电力。图2的电力变换单元10-1、10-2、……、10-N构成为分别输入交流电源21-1、21-2、……、21-N并输出直流的输出电压(DC母线电压)Vout。即，各电力变换单元的电力变换器11是AC/DC变换器。

图1中的各电力变换单元10和图2中的各电力变换单元10都具备电压控制器12和运转管理部13，该电压控制器12将由电压传感器15检测出的负载侧的电压即DC母线电压Vout控制为目标电压Vout＊，该运转管理部13使用目标电压Vout＊和DC母线电压Vout的稳态偏差(Vout＊-Vout)变更电压控制器12的设定值。另外，运转管理部13还具备根据电压控制器12的设定值和稳态偏差判定电力变换单元是否是单独运转的功能。

此外，电压控制器12以及运转管理部13具体而言如图14所示，具备CPU(CentralProcessing Unit，中央处理单元)等运算处理装置101、与运算处理装置101交换数据的存储装置102、在运算处理装置101与外部之间输入输出信号的输入输出接口103等。作为运算处理装置101，也可以具备ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)、IC(Integrated Circuit，集成电路)、DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)、FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)以及各种信号处理电路等。电压控制器12以及运转管理部13也可以由一个运算处理装置101构成。另外，作为运算处理装置101，也可以配置有多个相同种类的处理装置或者不同种类的处理装置来分担地执行电压控制器12以及运转管理部13的处理。作为存储装置102，具备构成为能够从运算处理装置101读出以及写入数据的RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)、构成为能够从运算处理装置101读出数据的ROM(Read Only Memory，只读存储器)等。输入输出接口103例如包括将从电压传感器15输出的信号输入到运算处理装置101的A/D变换器、用于向电力变换器11输出信号的驱动电路等。

以下，说明实施方式1的电力变换单元的结构、动作。图3是记载图1中的电力变换器11以及电压控制器12的具体例的框图，图4是记载图2中的电力变换器11以及电压控制器12的具体例的框图。

如以上那样，各电力变换单元10的电力变换器可以如图1以及图3所示那样是DC/DC变换器，也可以如图2以及图4所示那样是AC/DC变换器，进而，还可以是如某电力变换单元的电力变换器11是DC/DC变换器且其他电力变换单元的电力变换器11是AC/DC变换器那样的混合结构。各电力变换单元的输入侧的电源可以是共同的，也可以是分别独立的，还可以部分电力变换单元的输入侧的电源是共同的，可以是任意的结构。另外，电力变换单元的并联台数N也可以是任意的台数。进而，负载不限于简单的电阻负载。

图5示意地表示图3以及图4的结构中的电力变换单元的控制系统的控制块，在以下的说明中，将表示简化了包括电流控制系统的控制系统的图5中记载的ACR的增益设为1。

在图5中简化而表现为ACR的结构所包含的图2、图3中的电流控制系统构成为从电压调整部121接受DC母线电流的目标值Io1＊，控制电力变换单元的占空比D1以使得输入电流的目标值IL1＊和检测电流IL1一致，该输入电流的目标值IL1＊是将DC母线电流的目标值Io1＊用电力变换单元的输入电压Vin1和DC母线电压Vout的比换算而求出的。

此外，在将DC母线电压Vout控制为目标电压Vout＊的电压控制器12根据输出电力使DC母线电压具有下垂特性(drooping characteristic)的情况下能够实现本申请公开的电力变换装置，电压控制器12中的电压调整部121的结构不限定于图3以及图4所示的P控制(比例控制)121。电压调整部121只要是如下控制系统即可：将目标电压Vout＊和实际电压Vout的差即稳态偏差作为输入，不管稳态偏差自身或者稳态偏差的平方或者稳态偏差的平方根等稳态偏差的线性、非线性，都对基于稳态偏差的值乘以比例增益而使稳态偏差接近0，以此方式进行比例控制。

说明本实施方式1的运转管理部13的动作。在本实施方式1的说明中，使用图5所示的简化的控制框图。此外，图5的电压调整部121能够置换为具有根据电力变换单元的输入电力或者输出电力而目标电压Vout＊和DC母线电压Vout的稳态偏差(Vout＊-Vout)变化的特性的控制结构。另外，从电压调整部121往后的结构没有限定。

本申请公开的电力变换装置基于如下考虑：在某电力变换单元中变更了电压控制器12的电压调整部121的增益时，在自身的电力变换单元单独地运转的情况下与在自身的电力变换单元和并联连接的其他电力变换单元并行运转的情况下，控制中的目标电压Vout＊和DC母线电压Vout的稳态偏差(Vout＊-Vout)的变化会是不同的。在单独运转的情况下，在变更增益时，稳态偏差变化与增益的变更相应的量。但是，在从多个电力变换单元对负载供给电力的并行运转的情况下，在某一个电力变换单元中变更增益时，其他电力变换单元补充电力，所以与自身的电力变换单元中的增益的变更相伴地，稳态偏差(Vout＊-Vout)的值变化仅小于与增益的变更对应的量。例如，在针对稳态偏差(Vout＊-Vout)进行比例控制的情况下，在使增益为一半时，在单独运转的情况下，稳态偏差增加到约2倍，但在并行运转的情况下，稳态偏差的变化小于单独运转的情况下的变化。因此，通过比较某电力变换单元的增益的变化和与该增益的变化相伴的稳态偏差的变化，能够判定自身的电力变换单元是单独运转、还是与其他电力变换单元并行运转。但是，由于稳态偏差是极小的值，所以可想而知即使直接观测该值，也会误差大而无法进行适当的判定。以下，提出通过求出与稳态偏差对应的稳定的参数以易于观测稳态偏差的变化的技术。

以下，在图5的结构中，以电压调整部121为针对稳态偏差(Vout＊-Vout)自身进行比例控制的P控制为例子进行说明。首先，说明与电压调整部121的比例增益变更相伴的从电力变换单元输出的DC母线电流Ioi以及DC母线电压的目标值Vout＊和实际电压Vout的稳态偏差的关系。图5的DC母线电压的目标值Vout＊和实际电压Vout的关系能够用式(1)表示。

[式1]

在此，K是比例增益，Co是各电力变换单元的输出侧具备的输出电容器Co的电容，Coi表示第i个电力变换单元10-i的输出电容器的电容。另外，右边的分母和分子的s函数的零阶项由于是共同的，而置换为常数ω_K。

在此，关注第1个电力变换单元10-1。由其他电力变换单元的输出电流的总和(Io2+Io3+...+IoN)与负载电流Iload的差构成的电流干扰与实际电压Vout的关系能够用式(2)表示。

[式2]

通过参照图5，根据式(1)和式(2)求出的DC母线电压的目标值Vout＊与实际电压Vout的关系为式(3)，该实际电压Vout是根据由其他电力变换单元的输出电流的总和与负载电流的差构成的电流干扰而求出的。

[式3]

在此，考虑其他电力变换单元的电压控制器的影响。在所有电力变换单元的比例增益共同的情况下，式(1)、(2)、(3)能够置换为式(4)、(5)、(6)。在此，右边的分母和分子的s函数的零阶项由于是共同的，而置换为常数ω_K0。

[式4]

[式5]

[式6]

在稳定状态下，ω_K0/(s+ω_K0)为1，所以在考虑负载是恒定电阻负载R的状况下，根据式(6)求出的关系成为如式(7)那样。

[式7]

另外，在考虑是恒定电力负载的状况下，关于电力P根据式(6)求出的关系成为如式(8)那样。

[式8]

此外，关于能够用作本申请公开的电力变换装置的负载的负载,即便是产生瞬时电力变化的非线性负载，只要是能够进行时间平均而模拟为恒定电阻负载或者恒定电力负载的负载即可，不限定于无时间变动的恒定电阻负载或者恒定电力负载。另外，也可以如在实施方式3中说明那样，负载包括发电功能。以下，设为负载是能够进行时间平均而模拟为恒定电阻负载或者恒定电力负载的负载进行说明。因此，将负载称为恒定电阻负载或者恒定电力负载进行说明。

在此，电力变换单元能够通过使用自身的电压控制器12中的电压调整部121生成的DC母线电流的目标值Io1＊和DC母线电压的检测值Vout来推测负载。即，通过考虑电压调整部121生成的DC母线电流的目标值Io1＊会是负载电流，能够在负载能够模拟为恒定电阻负载的情况下进行电阻值的推测、或者在负载能够模拟为恒定电力负载的情况下进行电力的推测。式(9)是恒定电阻负载的情况下的电阻推测值Rx的推测式，式(10)是恒定电力负载的情况下的电力推测值Px的推测式。

[式9]

[式10]

式10 Px＝Vout·Io1*＝Vout·K(Vout*-Vout) (10)

以下，说明使用式(7)、(8)所示的实际的负载特性的关系和式(9)、(10)所示的推测式的单独运转检测方法的原理。此外，在说明中，使用电力变换单元为1台结构(单独运转)和为3台结构这2个结构进行说明，但电力变换单元的并联台数没有限定。

图6是示意地表示单独运转时的电力变换单元的动作的图，图7是示意地表示3台并行时的电力变换单元的动作的图。在单独运转时，与式(6)相当的关系成为如式(11)那样。另外，在3台并行运转时，与式(6)相当的关系成为如式(12)那样。

[式11]

[式12]

在此，在使1台电力变换单元的电压调整部121的比例增益从K起变化而减少为K-ΔK时，式(11)、(12)能够分别用式(13)、(14)表示。

[式13]

[式14]

单独运转时的式(11)和式(13)所对应的稳定时的恒定电阻负载的情况下的电阻推测式分别成为如式(15)、(16)那样。

[式15]

[式16]

另外，恒定电力负载的情况下的电力推测式分别成为如式(17)、(18)那样。

[式17]

式17 Px＝Vout·K(Vout*-Vout)＝Vout·Iload (17)

[式18]

式18 Px＝Vout·(K-ΔK)(Vout*-Vout)＝Vout·Iload (18)

即，可知在单独运转时，在使比例增益变化ΔK的前后，在能够模拟为恒定电阻负载的负载的情况下，恒定电阻负载的电阻推测值取同值，在能够模拟为恒定电力负载的负载的情况下，恒定电力负载的电力推测值取同值。在单独运转的情况下，针对比例增益的变化比(K-ΔK)/K，在恒定电阻负载的情况下，稳态偏差和DC母线电压的商(Vout＊-Vout)/Vout以比例增益的变化比的倒数即K/(K-ΔK)倍变化，在恒定电力负载的情况下，稳态偏差和DC母线电压的积(Vout＊-Vout)·Vout以比例增益的变化比的倒数即K/(K-ΔK)倍变化，所以在比例增益变化前后，通过式(9)以及式(10)求出的负载的推测值为同值。

相对于此，3台并行运转时的式(12)和式(14)所对应的恒定电阻负载的推测式成为如式(19)、(20)那样。

[式19]

[式20]

另外，恒定电力负载的推测式成为如(21)、式(22)那样。

[式21]

[式22]

即，可知在3台并行运转时，在使比例增益变化ΔK的前后，恒定电阻负载或者恒定电力负载的推测值取不同的值。如上所述，在单独运转的情况下，针对比例增益的变化比(K-ΔK)/K，在恒定电阻负载的情况下，稳态偏差和DC母线电压的商(Vout＊-Vout)/Vout以比例增益的变化比的倒数即K/(K-ΔK)倍变化，在恒定电力负载的情况下，稳态偏差和DC母线电压的积(Vout＊-Vout)·Vout以比例增益的变化比的倒数即K/(K-ΔK)倍变化。因此，在比例增益变化前后，通过式(9)以及式(10)求出的负载的推测值成为同值。另一方面，在并行运转的情况下，针对比例增益的变化比(K-ΔK)/K，在恒定电阻负载的情况下，稳态偏差和DC母线电压的商(Vout＊-Vout)/Vout以与比例增益的变化比的倒数即K/(K-ΔK)倍不同的变化比变化，在恒定电力负载的情况下，稳态偏差和DC母线电压的积(Vout＊-Vout)·Vout以与比例增益的变化比的倒数即K/(K-ΔK)倍不同的变化比变化。因此，在比例增益变化前后，通过式(9)以及式(10)求出的负载的推测值取不同的值。例如，在ΔK是原来的比例增益的一半的值时，式(19)的推测值成为式(20)的推测值的5分之3倍的小的值，式(21)的推测值成为式(22)的推测值的3分之5倍的大的值。这样，单独运转和并行运转能够通过使用式(9)或者式(10)的负载推测式来判定。使用电力变换单元的DC母线电压Vout和作为电压调整部121的输出的Io1＊，在恒定电阻负载的情况下利用式(9)求出电阻推测值Rx，并且在恒定电力负载的情况下利用式(10)求出电力推测值Px，从而能够判定是单独运转还是并行运转。

在上述说明中，示出了能够通过比较比例增益的变化和负载的推测值的变化来判定是单独运转还是并行运转。如上所述，对比例增益的变化和恒定电阻负载的情况下的电阻推测值的变化进行的比较成为对比例增益的变化和(Vout＊-Vout)/Vout的变化进行的比较。另外，对比例增益的变化和恒定电力负载的情况下的电力推测值的变化进行的比较成为对比例增益的变化和(Vout＊-Vout)·Vout的变化进行的比较。在此，Vout的变化的比率小于与比例增益的变化相伴的稳态偏差(Vout＊-Vout)的变化的比率。因此，对比例增益的变化和负载的推测值的变化进行的比较代替了比例增益的变化和稳态偏差(Vout＊-Vout)的变化的比较。

接下来，说明在所有电力变换单元的电压调整部121的比例增益不同的情况下也能够同样地判定单独运转和并行运转的差异。式(23)、(24)、(25)分别是与式(1)、(2)、(3)对应的与各电力变换单元的电压调整部121的比例增益不同的结构对应的关系式。在此，式(23)右边的分母和分子的s函数的零阶项由于是共同的，而置换为常数ω_KN。

[式23]

[式24]

[式25]

与前面的说明同样地，使用示意地示出单独运转时的电力变换单元的动作的图6和示意地示出3台并行运转时的电力变换单元的动作的图8来进行说明。式(26)表示单独运转时的与式(6)相当的关系，式(27)表示3台并行运转时的与式(6)相当的关系。

[式26]

[式27]

在此，在将1台电力变换单元的电压调整部121的比例增益减小了ΔK时，式(26)、(27)分别成为如式(28)、(29)那样。

[式28]

[式29]

单独运转时的式(26)和式(28)所对应的稳定时的恒定电阻负载的推测式成为如式(30)、(31)那样。

[式30]

[式31]

另外，恒定电力负载的推测式成为如式(32)、(33)那样。

[式32]

式32 Px＝Vout·K₁(Vout*-Vout)＝Vout·Iload (32)

[式33]

式33 Px＝Vout·(K₁-ΔK)(Vout*-Vout)＝Vout·Iload (33)

即，可知在单独运转时，在使比例增益变化ΔK的前后，恒定电阻负载或者恒定电力负载的推测值取同值。

相对于此，3台并行运转时的式(27)和式(29)所对应的恒定电阻负载的推测式成为如式(34)、(35)那样。

[式34]

[式35]

另外，恒定电力负载的推测式成为如式(36)、(37)那样。

[式36]

[式37]

如以上那样，可知在所有电力变换单元的电压调整部121的比例增益不同的情况下也与比例增益共同的情况同样地，在3台并行运转时，在使1台电力变换单元的电压调整部121的比例增益变化ΔK的前后，恒定电阻负载或者恒定电力负载的推测值取不同的值。

通过以上的说明可知，使比例增益变化，在比例增益变化前后，求出负载的电阻推测值或者电力推测值，比较比例增益的变化和负载的推测值的变化，从而能够判定是单独运转还是并行运转。对比例增益的变化和负载的推测值的变化进行的比较如上所述代替了比例增益的变化和稳态偏差的变化的比较，通过比例增益的变化和稳态偏差的变化的比较来判定是单独运转还是并行运转。

使用以上说明的单独运转的判定方法的原理，说明实际能够进行单独运转判定的方法。图9是实现单独运转判定的流程图，是示出运转管理部13的动作的图。能够任意地设定图9所示的流程图的处理开始定时。在处理开始后，使用式(9)或者式(10)、即使用DC母线电压Vout和作为电压调整部121的输出的电流的目标值Io1＊，进行负载的推测(步骤ST1)，储存推测值(步骤ST2)。在负载的推测(步骤ST1)中，只要与负载的特性对应地在能够模拟为恒定电阻负载的负载的情况下求出恒定电阻负载的电阻推测值Rx、在能够模拟为恒定电力负载的情况下求出恒定电力负载的电力推测值Px、在能够模拟为恒定电阻负载、恒定电力负载的任意负载的情况下求出至少一方即可。之后，变更电压调整部121的比例增益(步骤ST3)，推测负载(步骤ST4)。在变更比例增益后，取上次的推测值和本次的推测值的差分(步骤ST5)，在变化小于预先设定的值的情况下(步骤ST5“是”)，使计数增加(步骤ST6)，在变化大到预先设定的值以上的情况下，使计数复位(步骤ST7)。在使计数增加的情况下，在计数达到至判定次数时(步骤ST8“是”)，判定为是单独运转(步骤ST9)。在判定为单独运转的情况下，结束处理。在使计数复位(ST7)的情况下或者计数未达到至判定次数的情况(步骤ST8“否”)下，在增益的变更次数未达到预先设定的上限值的情况(步骤ST10“否”)下，返回到步骤ST2，储存推测值。之后，执行从变更增益的步骤ST3起的步骤。这样，反复进行增益的变更，直至判定为单独运转(步骤ST9)或者增益的变更次数达到上限(步骤ST10“是”)而判定为是并行运转(步骤ST11)。此外，在此处的增益的变更中，在第1次时，从原来的增益设定值K降低ΔK、即使增益为K-ΔK。在第2次时，使作为K-ΔK的增益返回到K。在第3次时，将增益再设定为K-ΔK。这样使增益按照K和K-ΔK反复变更。

在本次的推测值和上次的推测值的差分绝对值小且多次增益变更所带来的计数值达到判定次数时判定为单独运转的原因在于，防止过渡变动或由其他电力变换单元引起的处理定时重叠所致的单独运转的判定错误。

处理的开始定时可以是任意的定时，但优选确定周期来进行处理。例如，针对每个电力变换单元分配个体编号，按照个体编号的顺序周期性地确定处理的开始定时，使各电力变换单元的处理期间不同，从而能够防止电力变换单元之间的处理定时重叠。

如以上说明那样，实施方式1的电力变换装置的电力变换单元在未并联地连接有其他电力变换单元、或者并联地连接的其他电力变换单元的电力变换动作停止的单独运转中，无需取得来自其他电力变换单元的信息，通过在自身的电力变换单元单独变更了增益时比较增益的变化和稳态偏差的变化，就能够判定是单独运转。

此外，也可以并非输出端被并联地连接的多个电力变换单元中的所有电力变换单元具有上述判定是单独运转还是并行运转的运转管理部13的结构，只要是至少一个电力变换单元具有运转管理部13的结构即可。

实施方式2.

在实施方式2中，提出使用在实施方式1中说明的单独运转的判定方法改善使多个电力变换单元并行运转的电力变换装置的效率的方案。实施方式2的电力变换装置的系统整体与图1～图4所示的结构相同。其中，实施方式2的运转管理部13的结构、动作包括对实施方式1的运转管理部13的结构、动作为了改善效率而附加的结构、动作。

以下，依照示出具备图5所示的电压调整部121的电力变换单元的能够改善效率的运转管理部13的动作的流程图例的图10、说明电力变换单元的动作的图11以及图12，说明实施方式2的电力变换装置的电力变换单元的结构、动作。

依照图10的流程图，说明使用在实施方式1中说明的单独运转判定方法的原理改善电力变换装置整体的效率的方法。

能够任意地设定图10所示的流程图的处理开始定时。在处理开始后，使用式(9)或者式(10)进行负载的推测(步骤ST21)，在电力的推测值低于设定的电力阈值时(步骤ST22“是”)，储存推测值(步骤ST23)，变更电压调整部121的比例增益(步骤ST24)，在电力的推测值与设定的电力阈值为同值或者超过设定的电力阈值时(步骤ST22“否”)，结束处理。在此，能够针对每个电力变换单元设定电力阈值，例如设定不低于任意的效率的电力阈值。在变更电压调整部121的比例增益后，推测负载(步骤ST25)，取上次的推测值和本次的推测值的差分，在变化大于预先设定的值的情况下(步骤ST26“是”)，使计数增加(步骤ST27)，在为预先设定的值以下且变化小的情况下(步骤ST26“否”)，使计数复位(步骤ST28)。在使计数增加的情况下，在计数达到至判定次数时(步骤ST29“是”)，判定为是并行运转(步骤ST30)，停止电力变换单元的电力变换动作(步骤ST31)。在使计数复位(步骤ST28)的情况下或者计数未达到至判定次数的情况(步骤ST29“否”)下，在增益的变更次数未达到预先设定的上限值的情况(步骤ST32“否”)下，返回到步骤ST23而储存推测值。反复进行增益的变更，直至判定为并行运转而停止电力变换动作(步骤ST31)或者增益的变更次数达到上限。当在计数未达到判定次数的状态下增益的变更次数达到上限的情况下(步骤ST32“是”)，判定为单独运转(步骤ST33)。在以上说明中，关于增益的变更，与在实施方式1中说明的情况同样地使增益按照K和K-ΔK反复变更。此外，实施方式2中的并行运转的判定与实施方式1中的单独运转的判定处于逻辑反转的关系。另外，电力变换动作的停止表示包括比例增益为0的电力变换单元的输出电力为0的状态。

在以上的流程中，在处理刚刚开始后的步骤ST21中的负载推测需要至少进行恒定电力负载的电力推测。但是，之后的步骤ST25中的负载推测可以根据负载的特性而是恒定电阻负载的负载推测或者恒定电力负载的负载推测的至少一方。其中，在步骤ST25中仅进行恒定电阻负载的负载推测的情况下，需要还在步骤ST21中也进行恒定电阻负载的负载推测。

在图10的流程图中在本次的推测值和上次的推测值的差分绝对值大(步骤ST26)且多次增益变更所带来的计数值达到判定次数时(步骤ST29“是”)判定为并行运转(步骤ST30)的原因在于，防止过渡变动或由其他电力变换单元引起的处理定时的重叠所致的并行运转检测错误。

还考虑在电力变换动作停止后负载的电力增加而成为仅靠来自其他电力变换单元的电力供给不足以提供电力的状态。在该情况下，DC母线电压降低。因此，在DC母线电压低于预先设定为比目标电压Vout＊低的值的基准值Vout＊1时，使停止运转的电力变换单元的电力变换动作重新开始，重新恢复为运转状态。

另外，在图10所示的处理的例程中，在步骤ST24的增益变更时降低了增益时，在不足以提供负载的电力的情况下，有时DC母线电压降低。在该情况下，通过中止处理而使比例增益返回到原来的值等变更为大的值，能够使DC母线电压恢复为基准值Vout＊1以上。

处理开始定时可以是任意的定时，但优选确定周期来进行处理。例如，针对每个电力变换单元分配个体编号，按照个体编号的顺序周期性地确定处理开始定时，使各电力变换单元的处理期间不同，从而能够防止连续的电力变换单元之间的处理定时重叠。

接下来，说明基于图10的处理的效率改善的具体例。图12是包括具有图11所示的效率特性的电力变换单元A和电力变换单元B这2个电力变换单元的电力变换装置的系统中的效率改善动作的一个例子。在此，电力变换单元A和电力变换单元B的电压调整部121的比例增益是共同的，将比例增益变更设为交替变更设计值的1.0倍和0.5倍的值。

在图11中，在电力变换单元A和电力变换单元B的比例增益共同的情况下，在总输出1100W时，各电力变换单元的动作点成为如黑色圆圈所示那样，各电力变换单元的输出电力实现平衡。此时的电力变换单元A和电力变换单元B的输入的合计是1238W，电力变换装置整体的总效率是88.9％。由于电力变换单元B的输出电力低于电力阈值，所以开始图10的流程图的处理。

如图12的上段的图表那样，在将电力变换单元B的比例增益变更为0.5倍的情况下，电力变换单元A的输出电力增加，电力变换单元B的输出电力降低。根据基于该比例增益变化的电力变化，如上述说明那样判定为并行运转，停止电力变换单元B运转，如图12的下段的图表所示那样，设为仅电力变换单元A的运转。此时的电力变换单元A的动作点成为黑色圆圈所示的输出1100W的点。此时的输入是1183W，效率是93.0％。这样，作为电力变换装置整体的效率相对于停止电力变换单元B前的88.9％，在停止后成为93.0％而能够改善。

如以上说明那样，根据实施方式2，在电力阈值以下的运转时检测其他电力变换单元是否进行电力变换动作，在其他电力变换单元进行电力变换动作的情况下停止运转，从而能够改善作为电力变换单元群整体的效率。

实施方式3.

在实施方式3中，说明使用在实施方式2中说明的使多个电力变换单元并行运转的电力变换装置的效率改善方法应对具备太阳能发电、风力发电、水力发电等发电机构的负载的效率改善。

图13是示出实施方式3的包括电力变换装置的电力变换系统的一个例子的框图。实施方式3和实施方式2的不同点在于，负载30除了包括消耗电力的电力消耗负载31以外，还包括太阳能发电、风力发电、水力发电等的发电机构32。实施方式3的电力变换装置中的电力变换单元与图1～图12所示的电力变换装置的结构、动作相同。以下，依照图1～图12和将图1、图2所示的负载30置换为与实施方式3对应的形式的图13，说明实施方式3的电力变换单元的结构、动作。此外，在实施方式3中的电力变换单元的动作说明中，省略与实施方式2重复的说明，说明与负载30的结构差异相伴的不同点。

图13所示的负载30是具备电力消耗负载31和发电机构32的结构。负载电流Iload在电力消耗负载31的功耗大于发电机构32的发电电力的情况下取正的值，在电力消耗负载31的功耗小于发电机构32的发电电力的情况下取负的值。在负载电流为正的情况下，电力变换器以将电力从电源侧变换为负载侧的方式动作。另一方面，在负载电流为负的情况下，电力变换器11以将电力从负载侧变换为电源侧的方式动作。即，连接于电源与负载之间的电力变换器11作为能够既从电源侧向负载侧进行电力变换、又从负载侧向电源侧进行电力变换的双向的电力变换器动作。在负载电流Iload为负的状态下，从负载30对电力变换单元供给电力，所以表示实际电压Vout大于目标电压Vout＊，式(9)、(10)所示的电阻推测值Rx、电力推测值Px取负的值。在从负载30对电力变换单元供给电力时，被供给电力的电力变换单元进行使电力返回到电源侧例如将电力充电到与电源侧连接的蓄电池的动作。实施方式2所示的效率改善方法将比例增益变化前后的推测值Rx、Px的变化量绝对值作为基准来判定并行运转(图10、步骤ST26)，所以也能够同样地应用实施方式3的结构。

还考虑在负载电流Iload为负的状态下在运转停止后负载的发电机构32的发电电力增加，成为仅靠利用除了运转停止的电力变换单元以外的电力变换单元的电力充电而未能将电力全都积蓄起来的状态。在该情况下，DC母线电压进一步升高。因此，在DC母线电压超过预先设定为比目标电压Vout＊高的值的基准值Vout＊2时，使运转停止的电力变换单元的电力变换动作重新开始，重新恢复为运转状态。此外，仅在负载包括发电机构的情况下DC母线电压超过目标电压Vout＊，所以无需监视负载电流的方向，只要监视DC母线电压即可。

另外，在图10所示的处理的例程中，在步骤ST24的增益变更时降低了增益时，在未能将负载的发电电力全都积蓄起来的情况下，有时DC母线电压超过基准值Vout＊2。在该情况下，通过中止处理而使比例增益返回到原来的值等变更为大的值，能够使DC母线电压恢复为基准值Vout＊2以下。即，将实施方式2所示的解除过载时的运转停止的基准值Vout＊1设定得低于电压控制器12的目标电压，将实施方式3所示的解除过发电时的运转停止的基准值Vout＊2设定得高于电压控制器12的目标电压，从而能够始终在基准值Vout＊1与基准值Vout＊2之间保持DC母线电压，能够实现与双向的电力交换对应的稳定动作。

此外，能够组合各实施方式、对各实施方式适当地进行变形、省略。