CN110679054B - 蓄电*** - Google Patents

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Abstract

在蓄电***(1)中,三相交流布线(20)与三相交流的电力***(2)连接。多个蓄电块(10)分别包含蓄电模块(11)和功率调节器(12)且与三相交流布线(20)并联连接。***控制部(30)能单独地控制多个蓄电块(10)。蓄电模块(11)包含蓄电部(111)和管理蓄电部(111)的管理部(112)。功率调节器(12)包含电力变换部和控制部(123)。电力变换部将从蓄电部(111)放电的直流电力变换成单相交流电力并输出到三相交流布线(20)的二线,将从三相交流布线(20)的二线输入的单相交流电力变换成直流电力并对蓄电部(111)进行充电。控制部(123)与***控制部(30)以通信线(40)连接,与管理部(112)以通信线(15)连接,对电力变换部进行控制。

Description

蓄电***
技术领域
本发明涉及多个蓄电块并联连接的蓄电***。
背景技术
有如下方法:将以蓄电模块和功率调节器为1组的单相的蓄电块与三相交流布线分别连接来构建三相交流的蓄电***(例如参考专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:JP特开2016-42782号
发明内容
发明要解决的课题
在上述结构的蓄电***中,在1个相的蓄电块中发生异常、断线的情况下,***整体的运转变得困难。另外,在1个相的蓄电块中检测到异常、断线的情况下,需要使***整体停止来修理或更换该蓄电块。
本发明鉴于这样的状况而完成,其目的在于,提供强健性、可扩展性高的蓄电***。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题,本发明的某方案的蓄电***具备:与三相交流的电力***连接的三相交流布线;分别包含蓄电模块和功率调节器且与所述三相交流布线并联连接的多个蓄电块;和能单独地控制所述多个蓄电块的***控制部。所述蓄电模块包含:蓄电部;和管理所述蓄电部的管理部。所述功率调节器包含:电力变换部,将从所述蓄电部放电的直流电力变换成单相交流电力并输出到所述三相交流布线的二线,将从所述三相交流布线的二线输入的单相交流电力变换成直流电力并对所述蓄电部进行充电;和控制部,与所述***控制部以第1通信线连接,与所述管理部以第2通信线连接,对所述电力变换部进行控制。所述多个蓄电块是6个以上的蓄电块,所述6个以上的蓄电块当中2个以上的蓄电块是U相的蓄电块,2个以上的蓄电块是V相的蓄电块,2个以上的蓄电块是W相的蓄电块。
发明效果
根据本发明,可实现强健性、可扩展性高的蓄电***。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式所涉及的蓄电***的外观结构的示意图。
图2是表示本发明的实施方式所涉及的蓄电***的电路结构例1的图。
图3是表示本发明的实施方式所涉及的蓄电***的电路结构例2的图。
图4是用于说明本发明的实施方式所涉及的蓄电***的设置时的相判定顺序的流程图。
图5是表示图3的DC/AC转换器的结构例的图。
图6是用于说明本发明的实施方式所涉及的蓄电***的自我诊断处理的流程图。
图7是在图2或图3所示的蓄电***的电路结构中追加了与动作电源的提供路径相关的结构的图。
具体实施方式
图1是表示本发明的实施方式所涉及的蓄电***1的外观结构的示意图。在蓄电***1的壳体内层叠配置有多个蓄电块10a-10i。1个蓄电块10包含蓄电模块11、功率调节器12以及断路器13。蓄电模块11是小容量的蓄电模块,功率调节器12是小型、单相的功率调节器。多个蓄电块10a-10i分别与三相交流布线20的二线连接。
三相交流布线20由汇流条等构成,在壳体内配置在垂直方向上。三相交流布线20可以由三相四线式的星形接线构成,也可以由三相三线式的Δ接线构成。可配合设置蓄电***1的地域的商用电力***(以下称作电力***)的方式而适当分开使用。将三相交流布线20经由主干断路器51从蓄电***1的壳体的上表面取出,与电力***2连接。在蓄电***1与电力***2间的三相交流布线20连接负载3。
在层叠的多个蓄电块10a-10i当中,由3个蓄电块10构成1组三相交流输出的蓄电***。从3个蓄电块10分别输出相位错开120度的单相交流电压。在图1所示的示例中构成3组三相交流输出的蓄电***。另外,壳体内设置的蓄电块10的数量不一定非要是3的倍数。也可以将1个或2个冗余的蓄电块10预先与三相交流布线20连接。冗余的蓄电块10在平常运转时停止。
在壳体内,在层叠的多个蓄电块10a-10i的上侧配置***控制部30。***控制部30与多个功率调节器12a-12i以通信线40连接。在***控制部30的上侧配置主干断路器51。另外,也可以具备通信和电力的中继器,通过将蓄电***1并联连接多个,来谋求***的大规模化。
图2是表示本发明的实施方式所涉及的蓄电***1的电路结构例1的图。图2所示的电路结构例1是由三相四线式的星形接线构成的示例,三相交流布线20由U相布线20U、V相布线20V、W相布线20W以及N相布线20N这四根构成。
图3是表示本发明的实施方式所涉及的蓄电***1的电路结构例2的图。图3所示的电路结构例2是由三相三线式的Δ接线构成的示例,三相交流布线20由U相布线20U、V相布线20V以及W相布线20W这三根构成。在图2所示的电路结构例1和图3所示的电路结构例2中,三相交流布线20以外的结构相同。
蓄电模块11a包含蓄电部111以及管理部112。功率调节器12a包含DC/DC转换器121、DC/AC转换器122以及控制部123。蓄电部111包含串联或串并联连接的多个单元(cell)。在单元中能使用锂离子电池单元、镍氢电池单元、双电层电容器单元、锂离子电容器单元等。以下,设想使用锂离子电池单元的示例。
管理部112检测蓄电部111内的多个单元的电压、电流、温度。管理部112根据检测到的单元的电压、电流、温度来推定单元的SOC(State Of Charge)以及SOH(State OfHealth)。SOC能通过电流累计法或OCV(Open Circuit Voltage)法进行推定。SOH以当前的满充电容量相对于初始的满充电容量的比率来规定,数值越低则表示劣化越进展。另外,在管理部112不具有电流测量功能的情况下,由功率调节器12a的控制部123测量蓄电部111内的多个单元的电流,并通过通信来接收在蓄电模块11a中测量到的电压、温度的信息,并在控制部123中推定SOC以及SOH即可。
管理部112将检测到或推定出的单元的电压、电流、温度、SOC、SOH作为管理数据经由通信线15a发送到控制部123。在管理部112与控制部123间的通信中例如能使用遵循RS-485标准的串行通信。另外,管理部112与控制部123间可以用无线通信连接,也可以用电力线通信连接。
功率调节器12a的DC/DC转换器121以及DC/AC转换器122构成电力变换部。该电力变换部将从蓄电部111放电的直流电力变换成单相交流电力,并输出到三相交流布线20的二线。另外,该电力变换部将从三相交流布线20的二线输入的单相交流电力变换成直流电力来对蓄电部111进行充电。
DC/DC转换器121能控制从蓄电部111放电或对蓄电部111充电的直流电力的电流/电压,例如能进行CC/CV放电或CC/CV充电。DC/DC转换器121例如能由升降压斩波器构成。另外,虽未图示,但也可以在DC/DC转换器121与DC/AC转换器122间***绝缘变压器。
功率调节器12a的交流侧的两根端子经由断路器13与三相交流布线20的二线连接。在三相四线式的星形接线中,分配给U相的蓄电块10连接在U相布线20U与N相布线20N间,分配给V相的蓄电块10连接在V相布线20V与N相布线20N间,分配给W相的蓄电块10连接在W相布线20W与N相布线20N间。在三相三线式的Δ接线中,分配给U相的蓄电块10连接在U相布线20U与V相布线20V间,分配给V相的蓄电块10连接在V相布线20V与W相布线20W间,分配给W相的蓄电块10连接在W相布线20W与U相布线20U间。
断路器13是用于将蓄电模块11以及功率调节器12从三相交流布线20电阻断的断路器,基本用手动进行切换。作业者在对蓄电模块11以及/或者功率调节器12进行保养、修理或更换时,将断路器13切换成断开。由此,能在不停止蓄电***1的情况下进行一部分蓄电模块11以及/或者功率调节器12的保养、修理或更换(热插拔)。
三相交流布线20经由电磁继电器52、电流/电压传感器53以及主干断路器51而在蓄电***1的外部露出。电磁继电器52由***控制部30控制。电流/电压传感器53检测流过三相交流布线20的各相的电流值,并输出到***控制部30。在电流/电压传感器53中例如能使用CT传感器。主干断路器51基本用手动进行切换,能将蓄电***1整体从电力***2以及负载3阻断。
控制部123通过硬件资源和软件资源的协作来实现。作为硬件资源,能利用微型计算机、DSP、FPGA、其他LSI、模拟元件。作为软件资源,能利用固件等程序。控制部123从管理部112经由通信线15a接收蓄电部111的管理数据。另外,控制部123经由通信线40与***控制部30连接。在控制部123与***控制部30间的通信中,能使用遵循RS-485、以太网(注册商标)、CAN(Controller Area Network)等标准的通信方式。控制部123将从管理部112接收到的管理数据作为表示蓄电部111的使用状况的日志数据来保存,并且经由通信线40发送到***控制部30。
控制部123能在保养检查时执行蓄电部111的充电和放电来进行充放电的动作确认。另外,控制部123能在低温时(例如不足0℃时)使DC/AC转换器122工作来将蓄电部111加温到给定的温度(例如0℃)以上。锂离子电池具有若在低温状态下进行充电就易于劣化的性质。具体地,从正极出来的锂离子会难以被负极吸收,易于析出锂金属。若利用DC/AC转换器122的开关元件的发热,则不设置加热器就能将蓄电部111加温到充电时的负担小的温度。
另外,在需要冷却蓄电模块11以及功率调节器12的情况下,用壳体内的风扇(未图示)进行冷却。另外,若将设置蓄电***1的房间密闭,在房间内设置空调器,就能将蓄电***1整体进行冷却。另外,蓄电模块11以及功率调节器12的冷却也可以由基于液冷的冷却装置进行。
以上说明的蓄电块10a以外的其他蓄电块10b-10i也基本是与蓄电块10a同样的结构。多个功率调节器12a-12i的各控制部123与***控制部30间用总线型的通信线40连接。多个功率调节器间还多以菊花链型的通信线连接。但是,在菊花链型的通信线的情况下,若从蓄电***1拆下1个功率调节器,则基本上蓄电***1整体的通信就会变得困难。与此相对,在总线型的通信线40的情况下,即使从蓄电***1拆下1个功率调节器12,也能进行剩余的功率调节器12的各控制部123与***控制部30间的通信。因此,在上述的热插拔中,剩余的功率调节器12也能继续平常运转。
在并联连接的多个蓄电部111中,可以使用相同种类的蓄电池,也可以有不同种类的蓄电池并存。例如,可以有使用高输出型电池的蓄电部111和使用高容量型电池的蓄电部111并存。各蓄电部111的管理部112将蓄电部111中所含的蓄电池的特性参数经由控制部123通知给***控制部30。在该特性参数中至少包含蓄电部111的额定电压、额定电流、温度特性。另外,作为功率调节器12的特性参数,各控制部123至少将DC/DC转换器121以及DC/AC转换器122各自的额定电压、额定电流以及温度特性通知给***控制部30。
***控制部30通过单独地控制多个蓄电块10a-10i来管理蓄电***1整体的能量。***控制部30能单独地控制多个蓄电块10a-10i的运转/停止。另外,能单独地控制多个蓄电块10a-10i的充放电量。这时,***控制部30在各蓄电块10的蓄电部111的额定电压/额定电流以及功率调节器12的额定电压/额定电流的范围内决定充放电量。
***控制部30根据从多个U相的功率调节器12的各控制部123取得的U相的各蓄电部111的温度来对U相的各蓄电部111的充放电量进行加权,使得U相的各蓄电部111的SOC变化均匀化。锂离子电池是温度越低则内部电阻越增加。因此,在以相同充电电流进行充电的情况下,温度越低的锂离子电池的SOC增加越小。另一方面,在以相同放电电流进行放电的情况下,温度越低的锂离子电池的SOC减少越大。***控制部30将与经过加权的U相的各蓄电部111的充放电量对应的电流指令值或电力指令值经由通信线40发送到U相的各控制部123。对V相、W相也进行以上的控制。
各控制部123根据从***控制部30接收到的电流指令值来决定DC/DC转换器121的开关元件(未图示)的占空比,根据决定的占空比来驱动DC/DC转换器121。另外,在省略了DC/DC转换器121的结构的情况下,对DC/AC转换器122的开关元件(未图示)的占空比进行控制。
***控制部30根据从多个U相的功率调节器12的各控制部123取得的U相的各蓄电部111的SOH来对U相的各蓄电部111的充放电量进行加权,使得U相的各蓄电部111的SOH均等化。另外,也可以将SOH低的U相的蓄电部111的充放电量设定成零(即停止状态)。***控制部30将与经过加权的U相的各蓄电部111的充放电量对应的电流指令值经由通信线40发送到U相的各控制部123。对V相、W相也进行以上的控制。另外,***控制部30也可以按每个相来参考多个蓄电部111的温度的偏差和SOH的偏差这两者来对各蓄电部111的充放电量进行加权。
在蓄电***1整体的充放电量小的情况下,在每个相中使多个功率调节器12工作是没有效率的。在功率调节器12中进行变换的充放电量小的情况下,相对于该充放电电力,DC/DC转换器121以及DC/AC转换器122的驱动所需的消耗电力的比率变高。因此,在蓄电***1整体的充放电量小的情况下,对每个相中工作的功率调节器12的数量进行限制。
***控制部30对应于蓄电***1整体的充放电量来决定每个相中工作的功率调节器12的数量。例如在蓄电***1整体的充放电量为最低的阈值以下的情况下,***控制部30将每个相中工作的功率调节器12的数量决定为1。这时,***控制部30在每个相中使SOH高的蓄电部111的功率调节器12以及/或者温度低的蓄电部111的功率调节器12优先工作。例如***控制部30使SOH最高的功率调节器12工作。
另外,在并联连接的多个蓄电部111中有不同种类的蓄电池并存的情况下,***控制部30对应于整体的充放电量来分开使用蓄电部111。例如在整体的充放电量小的情况下,***控制部30优先使用正在使用高容量型的蓄电池的蓄电部111。另外,在蓄电***1整体的充放电量大的情况下,***控制部30优先使用正在使用高输出型的蓄电池的蓄电部111。
蓄电***1能在电网互联(interconnection)时错峰使用。错峰是指,在电力需求少的夜间对蓄电***1进行充电,在电力需求多的白天的峰值时间段从蓄电***1进行放电,由此将电力***2中的供求平衡平均化。另外,在大量电力公司中,将夜间的电费设定得比白天的电费便宜,通过用夜间电力对蓄电***1进行充电,在峰值时间段进行放电,能节约电费。
***控制部30在设定的充电时间段对多个功率调节器12a-12i的各控制部123发送充电指令。这时,***控制部30考虑各蓄电部111的SOC以及SOH,并且对多个功率调节器12a-12i的各控制部123依次发送充电指令,使得不会超过预先设定的电力***2的峰值电力值。
另外,***控制部30在设定的放电时间段对多个功率调节器12a-12i的各控制部123发送放电指令。放电时间段以及放电量可以由用户手动设定,也可以使用经由网络从构建于外部的服务器/PC的负载预测***取得的值。
蓄电***1在基于错峰的放电中,需要以不在U相、V相、W相的放电电力间产生不平衡的方式进行运转。在放电中,在将某1个相的蓄电块10的断路器13阻断来修理/更换该蓄电块10的蓄电模块11或功率调节器12的情况下,***控制部30使其他2个相的蓄电块10的功率调节器12分别停止1个。或者,***控制部30进行控制,使得停止的相的其他蓄电块10的放电电力增大来补充停止的蓄电块10的放电电力,或者使其他2个相的蓄电块10的放电电力减少来维持三相的平衡。由此,能抑制在U相、V相、W相的放电电力间产生不平衡。
在更换功率调节器12时,从更换前的功率调节器12对更换后的功率调节器12复制蓄电部111的管理数据的日志。另外,在将蓄电模块11更换成使用异种电池的蓄电模块11时,在将该蓄电模块11与功率调节器12连接后,功率调节器12的控制部123从该蓄电模块11读入特性参数。控制部123将读入的特性参数经由通信线40通知给***控制部30。
***控制部30例如能经由以太网(注册商标)与因特网连接。另外,***控制部30能从设置于连接有蓄电***1的配电板与电力***2之间的电力测量器(未图示)取得负载3的使用电力值。
***控制部30经由因特网对负载预测***定期地发送负载3的使用电力信息以及各功率调节器12a-12i的充放电信息。负载预测***根据负载3的使用电力信息和各功率调节器12a-12i的充放电信息的历史记录信息、以及明天的气象预测信息来预测明天的负载3的变动推移。负载预测***将负载3的变动推移等预测信息经由因特网发送到***控制部30。
***控制部30还能经由因特网与构建于外部服务器的远程监视***连接。远程监视***由进行蓄电***1的保养/管理的保养管理部门、或独立的保养管理公司运营。远程监视***从***控制部30取得与蓄电***1相关的信息并进行积累。远程监视***的操作人员能阅览蓄电***1的状态。蓄电***1的用户能使用PC、智能手机等信息终端装置来访问远程监视***,阅览蓄电***1的状态。
***控制部30还能经由因特网或专用线与构建于电力公司等电网运用机构的服务器的远程控制***连接。远程控制***为了使电力***2的电压稳定化而对***控制部30发送各种指令。例如,若电力***2的电压高于上限设定值,就对***控制部30发送输出抑制指令,若电力***2的电压低于下限设定值,就对***控制部30发送输出抑制解除指令。
另外,远程控制***也可以对***控制部30直接指示,使得在电力***2的电压高于上限设定值时,从电力***2对蓄电***1进行充电,或者在电力***2的电压低于下限设定值时,从蓄电***1对电力***2进行放电。与远程控制***连接的蓄电***1能形成虚拟发电站(VPP)的一部分。
蓄电***1能用于电力***2的停电时的备用中。若电力***2停电,则蓄电***1就从电网互联运转切换到独立运转。在独立运转中,由于不再存在***电压,因此需要在多个功率调节器12a-12i间谋求相位的同步。在独立运转时,***控制部30经由通信线40对多个功率调节器12a-12i的各控制部123广播发送同步信号(例如脉冲信号)。各控制部123根据接收到的同步信号来决定单相交流电压的输出定时。
在独立运转时,作为基本动作,多个功率调节器12a-12i各自在***控制部30中根据蓄电模块11a-11i以及功率调节器12a-12i的状态来控制放电电力的分配,对三相交流布线20进行输出,使得三相交流的各相的合计成为将负载3的消耗电流均等地按比例分配的电流。另外,***控制部30也可以在独立运转时考量负载3的消耗电力和蓄电***1的最大输出电力来使一部分功率调节器12休止。***控制部30每给定时间就切换休止的功率调节器12,以使蓄电***1的最大输出的输出时间最大化。
蓄电***1原则上在设置场所组装。蓄电块10的连接数能灵活调整,对应于用户的需求而决定。若是小规模的蓄电***1的预订(order),则减少蓄电块10的连接数,若是大规模的蓄电***1的预订,则增多蓄电块10的连接数。作业者一边看指示书一边在现场在壳体内的槽中不断***指示的数量的蓄电块10。另外,不断将各蓄电块10的2根输出端子连接到三相交流布线20的被指示的相间。接下来,作业者在层叠的多个蓄电块10a-10i的上侧配置***控制部30,将***控制部30与多个功率调节器12a-12i间用通信线40连接。若硬件的安置结束,则移转到***的设置。***的设置中重要的处理是使各功率调节器12识别自己的相的处理。
图4是用于说明本发明的实施方式所涉及的蓄电***1的设置时的相判定顺序的流程图。作为前提,主干断路器51、多个断路器13以及电磁继电器52全都是接通状态,***控制部30以及多个控制部123全都是启动状态,M(M是6以上的整数)个蓄电块10与***控制部30连接。
对于与三相交流布线20连接的M个功率调节器12的各控制部123,***控制部30经由通信线40分别对M个功率调节器12赋予唯一的ID(S10)。对参数n设定初始值(本流程图中是1)(S11)。***控制部30对第n功率调节器12的控制部123发送充放电指令(S12)。第n功率调节器12的控制部123对应于接收到的充放电指令来对蓄电部111进行充放电。
***控制部30根据电流/电压传感器53的输出值来测量流过三相交流布线20的各相的电流值(S13)。***控制部30通过确定流过电流的相来判定连接了第n功率调节器12的相(S14)。***控制部30将判定出的相与第n功率调节器12的ID建立关联进行登记(S15),并将判定出的相发送到第n功率调节器12(S16)。使参数n递增(S17)。
***控制部30将参数n和连接数M进行比较(S18),在参数n为连接数M以下的情况下(S18“是”),过渡到步骤S12,重复进行步骤S12~步骤S17的处理。在参数n超过连接数M的情况下(S18“否”)、***控制部30将各相(U相、V相、W相)的连接数进行总计(S19)。***控制部30将各相的连接数提示给作业者(S110)。例如在蓄电***1的壳体的外侧设置有显示器的情况下,使该显示器显示。另外,也可以是如下方式:***控制部30对因特网上的远程监视***发送各相的连接数,作业者从信息终端装置访问远程监视***来确认各相的连接数。
作业者确认由***控制部30总计的各相的连接数和记载于指示书的各相的连接数,在两者不一致的情况下,确认M个功率调节器12的连接布线,根据需要来修正布线。
另外,也可以使用如下方法:作业者事先将连接了各功率调节器12的相输入到***控制部30,***控制部30使各功率调节器12以单体形式进行充放电,在从作业者输入的相和电流/电压传感器53中检测到的相不同的情况下,输出警报。
例如在蓄电***1的壳体的外侧设置有操作部的情况下,作业者能从该操作部将连接了各功率调节器12的相输入到***控制部30。另外,作业者也可以从所保持的信息终端装置经由远程监视***来输入连接了各功率调节器12的相。若警报鸣响,则作业者就确认M个功率调节器12的连接布线,根据需要来修正布线。
在Δ接线的蓄电***1中,能在不使用外部设备的情况下在***内部进行自我诊断。自我诊断能通过参照相间的电压来进行。以下,说明用于检测相间的电压的电路结构例。
图5是表示图3的DC/AC转换器122的结构例的图。DC/AC转换器122包含逆变器部122a以及滤波器部122b。逆变器部122a由全桥电路构成。全桥电路包含将第1开关元件S1与第2开关元件S2串联连接的第1臂、和将第3开关元件S3与第4开关元件S4串联连接的第2臂,第1臂和第2臂并联连接。从第1臂的中点和第2臂的中点输出交流电力。另外,第1开关元件S1、第2开关元件S2、第3开关元件S3以及第4开关元件S4的偏置电路省略。
在第1开关元件S1~第4开关元件S4中例如能使用IGBT。第1回流二极管D1~第4回流二极管D4与第1开关元件S1~第4开关元件S4分别反向地并联连接。另外,可以在第1开关元件S1~第4开关元件S4中使用MOSFET。在该情况下,第1回流二极管D1~第4回流二极管D4能利用从源极向漏极方向形成的寄生二极管。
滤波器部122b包含第1电抗器L1、第2电抗器L2以及电容器C1,使从逆变器部122a输出的交流电力的高次谐波分量衰减来使逆变器部122a的输出电压以及输出电流接近于正弦波。滤波器部122b的2根输出端子经由断路器13连接在三相交流布线20的二线间。另外,在以上的说明中以放电方向的流程进行了说明,但逆变器部122a以及滤波器部122b也能进行充电。
滤波器部122b在第1电抗器L1以及第2电抗器L2的前级包含分压电路。分压电路是将第1电阻R1以及第2电阻R2串联连接的电路,第1电阻R1和第2电阻R2之间的中点与控制部123的电压值输入端口连接。另外,滤波器部122b包含电流传感器54,电流传感器54的输出端子与控制部123的电流值输入端口连接。
图6是用于说明本发明的实施方式所涉及的蓄电***1的自我诊断处理的流程图。***控制部30对连接在U相布线20U与V相布线20V间的多个U相的蓄电块10当中的1个U相的蓄电块10的功率调节器12的控制部123发送充放电指令(S20)。由此,U相布线20U与V相布线20V间经由该1个U相的蓄电块10而导通。***控制部30对该多个U相的蓄电块10当中的剩余的U相的蓄电块10的功率调节器12的控制部123发送U相布线20U与V相布线20V的阻断指令(S21)。
***控制部30对连接在V相布线20V与W相布线20W间的多个V相的蓄电块10的功率调节器12的控制部123发送充放电停止指令。***控制部30对连接在W相布线20W与U相布线20U间的多个W相的蓄电块10的功率调节器12的控制部123发送充放电停止指令(S22)。
***控制部30从多个V相的蓄电块10的功率调节器12的至少1个控制部123取得V相布线20V与W相布线20W间的检测电压(S23)。控制部123根据由滤波器部122b的分压电路分压后得到的电压来检测V相布线20V与W相布线20W间的电压。***控制部30从多个W相的蓄电块10的功率调节器12的至少1个控制部123取得W相布线20W与U相布线20U间的检测电压(S24)。控制部123根据由滤波器部122b的分压电路分压后得到的电压来检测W相布线20W与U相布线20U间的电压。
***控制部30根据V相布线20V与W相布线20W间的检测电压、和W相布线20W与U相布线20U间的检测电压来判定上述1个U相的蓄电块10是否正常(S25)。具体地,判定将W相布线20W与U相布线20U间的检测电压、和V相布线20V与W相布线20W间的检测电压相加后得到的电压值是否与U相的蓄电块10的输出电压值大致一致。在大致一致的情况下,将上述1个U相的蓄电块10判定为正常,在并非大致一致的情况下,将上述1个U相的蓄电块10判定为异常。在该诊断方法中,还能检测上述1个U相的蓄电块10的DC/AC转换器122与三相交流布线20间的断线。
对其他U相的蓄电块10也依次进行以上的自我诊断处理。另外,对V相、W相也执行与U相同样的自我诊断处理。
以下,说明U相的蓄电块10的自我诊断处理的流程。***控制部30对连接在V相布线20V与W相布线20W间的多个V相的蓄电块10当中的1个V相的蓄电块10的功率调节器12的控制部123发送充放电指令。***控制部30对该多个V相的蓄电块10当中的剩余的V相的蓄电块10的功率调节器12的控制部123发送V相布线20V与W相布线20W的阻断指令。***控制部30对连接在W相布线20W与U相布线20U间的多个W相的蓄电块10的功率调节器12的控制部123发送充放电停止指令。***控制部30对连接在U相布线20U与V相布线20V间的多个U相的蓄电块10的功率调节器12的控制部123发送充放电停止指令。
***控制部30从多个W相的蓄电块10的功率调节器12的至少1个控制部123取得W相布线20W与U相布线20U间的检测电压。***控制部30从多个U相的蓄电块10的功率调节器12的至少1个控制部123取得U相布线20U与V相布线20V间的检测电压。
***控制部30根据W相布线20W与U相布线20U间的检测电压、和U相布线20U与V相布线20V间的检测电压来判定上述1个V相的蓄电块10是否正常。具体地,判定将W相布线20W与U相布线20U间的检测电压、和U相布线20U与V相布线20V间的检测电压相加后得到的电压值是否与V相的蓄电块10的输出电压值大致一致。在大致一致的情况下,将上述1个V相的蓄电块10判定为正常,在并非大致一致的情况下,将上述1个V相的蓄电块10判定为异常。对其他V相的蓄电块10也依次进行以上的自我诊断处理。
以下,说明W相的蓄电块10的自我诊断处理的流程。***控制部30对连接在W相布线20W与U相布线20U间的多个W相的蓄电块10当中的1个W相的蓄电块10的功率调节器12的控制部123发送充放电指令。***控制部30对该多个W相的蓄电块10当中的剩余的W相的蓄电块10的功率调节器12的控制部123发送W相布线20W与U相布线20U的阻断指令。***控制部30对连接在U相布线20U与V相布线20V间的多个U相的蓄电块10的功率调节器12的控制部123发送充放电停止指令。***控制部30对连接在V相布线20V与W相布线20W间的多个V相的蓄电块10的功率调节器12的控制部123发送充放电停止指令。
***控制部30从多个U相的蓄电块10的功率调节器12的至少1个控制部123取得U相布线20U与V相布线20V间的检测电压。***控制部30从多个V相的蓄电块10的功率调节器12的至少1个控制部123取得V相布线20V与W相布线20W间的检测电压。
***控制部30根据U相布线20U与V相布线20V间的检测电压、和V相布线20V与W相布线20W间的检测电压来判定上述1个W相的蓄电块10是否正常。具体地,判定将U相布线20U与V相布线20V间的检测电压、和V相布线20V与W相布线20W间的检测电压相加后得到的电压值是否与W相的蓄电块10的输出电压值大致一致。在大致一致的情况下,将上述1个W相的蓄电块10判定为正常,在并非大致一致的情况下,将上述1个W相的蓄电块10判定为异常。对其他W相的蓄电块10也依次进行以上的自我诊断处理。
另外,还能通过来自***控制部30的充放电指令来对相同相内的功率调节器12发送充电和放电的指令值,通过在***内授受电力来确认设备的正常动作。
以下,说明各功率调节器12的动作电源和***控制部30的动作电源。在电网互联时,在各功率调节器12的动作电源和***控制部30的动作电源中基本使用根据来自电力***2的电力而生成的电源。但是,若电力***2停电,则由于不再能使用来自电力***2的电力,因此需要使用来自蓄电模块11的电力。在电力***2的停电时,需要按照各国的电网互联的必要条件中规定的VRT(Voltage Ride Through)将功率调节器从电力***2暂时解列。
图7是在图2或图3所示的蓄电***1的电路结构中追加了与动作电源的提供路径相关的结构的图。将多个蓄电块10a-10i当中的1个设定成无停电电源装置(UPS:Uninterruptible Power Supply)。在图7中,将蓄电块10a设定成UPS。从被设定成UPS的蓄电块10a的蓄电部111与DC/DC转换器121间的直流布线分支出用于提供停电时的动作电源的控制电源线61。
各功率调节器12除了包含DC/DC转换器121、DC/AC转换器122以及控制部123以外,还包含继电器124、AC/DC转换器125以及DC/DC转换器127。继电器124***在DC/AC转换器122与断路器13之间,控制部123通过在电力***2的停电时将继电器124关断(turn off),能将功率调节器12从电力***2解列。另外,在主电路的DC/DC转换器121或DC/AC转换器122中使用绝缘型的情况下,AC/DC转换器125以及DC/DC转换器127对应于该绝缘而使用绝缘型。
从继电器124与断路器13之间的交流布线分支出动作电源用的交流布线。AC/DC转换器125将从该动作电源用的交流布线提供的交流电力变换成给定的电压(例如20V~24V)的直流电力,将变换后的直流电力作为控制电源经由整流二极管126提供到控制部123。控制部123利用调节器(未图示)将输入的控制电源降压后作为动作电源来使用。另外,虽未图示提供路径,但该控制电源还作为DC/DC转换器121以及DC/AC转换器122的动作电源使用。
DC/DC转换器127将从控制电源线61提供的直流电力变换成给定的电压(例如20V~24V)的直流电力,使变换后的直流电力作为控制电源经由整流二极管128汇流到DC/AC转换器122的输出线。通过设置DC/DC转换器127,即使成为因电力***2的停电而不能从AC/DC转换器125取得控制电源的状态,也能确保功率调节器12内的控制电源。另外,在平常运转时,控制部123使DC/DC转换器127的动作停止。
在控制电源线61进一步连接有用于对***控制部30提供控制电源的DC/DC转换器62。DC/DC转换器62将从控制电源线61提供的直流电力变换成给定的电压(例如20V~24V)的直流电力,将变换后的直流电力作为控制电源提供到***控制部30。***控制部30利用调节器(未图示)将输入的控制电源降压后作为动作电源使用。另外,虽未图示提供路径,但该控制电源也提供给电磁继电器52的驱动线圈等。
如以上说明的那样,根据本实施方式,通过调整由小容量的蓄电模块11和小输出的功率调节器12组合而成的蓄电块10的使用数,能灵活地调整蓄电***1的输出和容量。即,能不浪费蓄电***1整体的容量地细致地进行调整。另外,增设很容易,能按照用户的要求灵活变更蓄电***1的容量。
另外,与将大量蓄电模块11串联连接的蓄电***相比较,在本蓄电***1中,1个蓄电模块11的劣化给整体带来的影响相对小。
另外,由于能以Δ接线或星形接线的任一者来构成三相交流布线20,因此能与多样的电力***2对应。在Δ接线的情况下,能使用相间的电压差,在不使用外部设备的情况下在***内部进行***动作的自我诊断。
另外,通过各蓄电块10具备断路器13,能以蓄电块10为单位进行切断、充放电的动作切换。因此,故障时的退化运转变得容易,能热插拔一部分蓄电模块11或功率调节器12。
另外,通过设置***控制部30,能进行控制,使得三相的交流输出不会变得不平衡。例如即使是蓄电块10的任一者发生了故障的情况,***控制部30也能通过控制其他蓄电块10的工作/停止、或其他蓄电块10的充放电量来抑制三相的交流输出的不平衡,并且能使***动作继续。
以上,根据实施方式说明了本发明。实施方式是例示,本领域技术人员会理解:在这些各构成要素、各处理过程的组合中能有各种变形例,并且这样的变形例也处于本发明的范围内。
在上述的实施方式中,不区分一般负载和特定负载地说明了负载3,但也可以区分为一般负载和特定负载。在该情况下,使得从三相交流布线20分支出特定负载用的布线。在独立运转时,***控制部30能将从蓄电***1提供的交流电力仅提供到特定负载。
另外,实施方式可以通过以下的项目来确定。
[项目1]
一种蓄电***(1),其特征在于,具备:与三相交流的电力***(2)连接的三相交流布线(20);分别包含蓄电模块(11)和功率调节器(11)且与所述三相交流布线(20)并联连接的多个蓄电块(10a-10i);和能单独地控制所述多个蓄电块(10a-10i)的***控制部(30),所述蓄电模块(11)包含:蓄电部(111);和管理所述蓄电部(111)的管理部(112),所述功率调节器(12)包含:电力变换部(121、122),将从所述蓄电部(111)放电的直流电力变换成单相交流电力并输出到所述三相交流布线(20)的二线,将从所述三相交流布线(20)的二线输入的单相交流电力变换成直流电力并对所述蓄电部(111)进行充电;和控制部(123),与所述***控制部(30)以第1通信线(40)连接,与所述管理部(112)以第2通信线(15)连接,对所述电力变换部(121、122)进行控制,所述多个蓄电块(10a-10i)是6个以上的蓄电块(10a-10i),所述6个以上的蓄电块(10a-10i)当中的2个以上的蓄电块是U相的蓄电块,2个以上的蓄电块是V相的蓄电块,2个以上的蓄电块是W相的蓄电块。
据此,能构建强健性、可扩展性高的蓄电***(1)。
[项目2]
在项目1记载的蓄电***(1)中,所述蓄电块(10)还包含连接在所述电力变换部(121、122)与所述三相交流布线(20)的二线之间的断路器(13)。
据此,能在蓄电***(1)的动作中以蓄电块(10)为单位从蓄电***(1)将蓄电块(10)电切离。因此,还能热插拔。
[项目3]
在项目1或2记载的蓄电***(1)中,所述***控制部(30)与所述多个控制部(123)以总线型的所述第1通信线(40)连接。
据此,即使在蓄电***(1)的动作中将1个以上的蓄电块(10)从蓄电***(1)切离,也能继续进行***控制部(30)与剩余的蓄电块(10)间的通信。
[项目4]
在项目1至3中任一项记载的蓄电***(1)中,所述三相交流布线(20)包含U相的布线(20U)、V相的布线(20V)和W相的布线(20W),所述U相的蓄电块(10)连接在所述U相的布线(20U)与所述V相的布线(20V)之间,所述V相的蓄电块(10)连接在所述V相的布线(20V)与所述W相的布线(20W)之间,所述W相的蓄电块(10)连接在所述W相的布线(20W)与所述U相的布线(20U)之间。
据此,能与Δ接线对应。
[项目5]
在项目1至3中任一项记载的蓄电***(1)中,所述三相交流布线(20)包含U相的布线(20U)、V相的布线(20V)、W相的布线(20W)和N相的布线(20N),所述U相的蓄电块(10)连接在所述U相的布线(20U)与所述N相的布线(20N)之间,所述V相的蓄电块(10)连接在所述V相的布线(20V)与所述N相的布线(20N)之间,所述W相的蓄电块(10)连接在所述W相的布线(20W)与所述N相的布线(20N)之间。
据此,能与星形接线对应。
[项目6]
在项目1至5中任一项记载的蓄电***(1)中,在本蓄电***(1)的组装时,在将所述多个蓄电块(10a-10i)与所述三相交流布线(20)连接后,所述***控制部(30)执行:对所述多个蓄电块(10a-10i)的1个蓄电块(10)的控制部(123)经由所述第1通信线(40)发送充放电指令,检测所述三相交流布线(20)的各布线(20U、20V、20W)的电流,根据检测到的电流来判定所述1个蓄电块(10)的相,将判定出的相经由所述第1通信线(40)发送到所述1个蓄电块(10)的控制部(123)。
据此,***控制部(30)能自动对各功率调节器(12)设定相。
[项目7]
在项目4记载的蓄电***(1)中,所述***控制部(30)执行:对所述多个U相的蓄电块(10)当中的1个U相的蓄电块(10)的控制部(123)进行指示,以便将所述U相的布线(20U)与所述V相的布线(20V)导通,对剩余的U相的蓄电块(10)的控制部(123)进行指示,以便将所述U相的布线(20U)与所述V相的布线(20V)阻断,对所述多个V相的蓄电块(10)的控制部(123)以及所述多个W相的蓄电块(10)的控制部(123)进行指示,以便停止充放电,从所述多个V相的蓄电块(10)的至少1个控制部(123)取得所述V相的布线(20V)与所述W相的布线(20W)间的检测电压,从所述多个W相的蓄电块(10)的至少1个控制部(123)取得所述W相的布线(20W)与所述U相的布线(20U)间的检测电压,判定所述1个U相的蓄电块(10)是否正常,对所述多个V相的蓄电块(10)当中的1个V相的蓄电块(10)的控制部(123)进行指示,以便将所述V相的布线(20V)与所述W相的布线(20W)导通,对剩余的V相的蓄电块(10)的控制部(123)进行指示,以便将所述V相的布线(20V)与所述W相的布线(20W)阻断,对所述多个W相的蓄电块(10)的控制部(123)以及所述多个U相的蓄电块(10)的控制部(123)进行指示,以便停止充放电,从所述多个W相的蓄电块(10)的至少1个控制部(123)取得所述W相的布线(20W)与所述U相的布线(20U)间的检测电压,从所述多个U相的蓄电块(10)的至少1个控制部(123)取得所述U相的布线(20U)与所述V相的布线(20V)间的检测电压,判定所述1个V相的蓄电块(10)是否正常,对所述多个W相的蓄电块(10)当中的1个W相的蓄电块(10)的控制部(123)进行指示,以便将所述W相的布线(20W)与所述U相的布线(20U)导通,对剩余的W相的蓄电块(10)的控制部(123)进行指示,以便将所述W相的布线(20W)与所述U相的布线(20U)阻断,对所述多个U相的蓄电块(10)的控制部(123)以及所述多个V相的蓄电块(10)的控制部(123)进行指示,以便停止充放电,从所述多个U相的蓄电块(10)的至少1个控制部(123)取得所述U相的布线(20U)与所述V相的布线(20V)间的检测电压,从所述多个V相的蓄电块(10)的至少1个控制部(123)取得所述V相的布线(20V)与所述W相的布线(20W)间的检测电压,判定所述1个W相的蓄电块(10)是否正常。
据此,能对各蓄电块(10)的状态进行自我诊断。
[项目8]
在项目1至7中任一项记载的蓄电***(1)中,还具备:用于从所述多个蓄电块(10)的1个蓄电块(10)中所含的蓄电模块(111)对所述多个功率调节器(12)以及所述***控制部(30)提供动作电源的电源线(61)。
据此,能确保电力***(2)停电时的***控制部(30)的动作电源,并且能确保各功率调节器(12)的恢复用的电源。
附图标记说明
1 蓄电***
2 电力***
3 负载
10 蓄电块
11 蓄电模块
12 功率调节器
13 断路器
15 通信线
20 三相交流布线
20U U相布线
20V V相布线
20W W相布线
20N N相布线
30 ***控制部
40 通信线
51 主干断路器
52 电磁继电器
53 电流/电压传感器
54 电流传感器
61 控制电源线
62 DC/DC转换器
111 蓄电部
112 管理部
121 DC/DC转换器
122 DC/AC转换器
122a 逆变器部
122b 滤波器部
L1 第1电抗器
L2 第2电抗器
C1 电容器
R1 第1电阻
R2 第2电阻
123 控制部
124 继电器
125 AC/DC转换器
126 整流二极管
127 DC。

Claims (6)

1.一种蓄电***,具备:
与三相交流的电力***连接的三相交流布线;
分别包含蓄电模块和功率调节器且与所述三相交流布线并联连接的多个蓄电块;和
能单独地控制所述多个蓄电块的***控制部,
所述蓄电模块包含:
蓄电部;和
管理所述蓄电部的管理部,
所述功率调节器包含:
电力变换部,将从所述蓄电部放电的直流电力变换成单相交流电力并输出到所述三相交流布线的二线,将从所述三相交流布线的二线输入的单相交流电力变换成直流电力并对所述蓄电部进行充电;和
控制部,与所述***控制部以第1通信线连接,与所述管理部以第2通信线连接,对所述电力变换部进行控制,
所述多个蓄电块是6个以上的蓄电块,
所述6个以上的蓄电块当中的2个以上的蓄电块是U相的蓄电块,2个以上的蓄电块是V相的蓄电块,2个以上的蓄电块是W相的蓄电块,
在本蓄电***的组装时,在将所述多个蓄电块与所述三相交流布线连接后,
所述***控制部执行:
对所述多个蓄电块的1个蓄电块的控制部经由所述第1通信线发送充放电指令,
检测所述三相交流布线的各布线的电流,
根据检测到的电流来判定所述1个蓄电块的相,
将判定出的相经由所述第1通信线发送到所述1个蓄电块的控制部。
2.根据权利要求1所述的蓄电***,其中,
所述蓄电块还包含:
连接在所述电力变换部与所述三相交流布线的二线之间的断路器。
3.根据权利要求1或2所述的蓄电***,其中,
所述***控制部与多个所述控制部以总线型的所述第1通信线连接。
4.根据权利要求1或2所述的蓄电***,其中,
所述三相交流布线包含U相的布线、V相的布线、W相的布线和N相的布线,
所述U相的蓄电块连接在所述U相的布线与所述N相的布线之间,
所述V相的蓄电块连接在所述V相的布线与所述N相的布线之间,
所述W相的蓄电块连接在所述W相的布线与所述N相的布线之间。
5.一种蓄电***,具备:
与三相交流的电力***连接的三相交流布线;
分别包含蓄电模块和功率调节器且与所述三相交流布线并联连接的多个蓄电块;和
能单独地控制所述多个蓄电块的***控制部,
所述蓄电模块包含:
蓄电部;和
管理所述蓄电部的管理部,
所述功率调节器包含:
电力变换部,将从所述蓄电部放电的直流电力变换成单相交流电力并输出到所述三相交流布线的二线,将从所述三相交流布线的二线输入的单相交流电力变换成直流电力并对所述蓄电部进行充电;和
控制部,与所述***控制部以第1通信线连接,与所述管理部以第2通信线连接,对所述电力变换部进行控制,
所述多个蓄电块是6个以上的蓄电块,
所述6个以上的蓄电块当中的2个以上的蓄电块是U相的蓄电块,2个以上的蓄电块是V相的蓄电块,2个以上的蓄电块是W相的蓄电块,
所述三相交流布线包含U相的布线、V相的布线和W相的布线,
所述U相的蓄电块连接在所述U相的布线与所述V相的布线之间,
所述V相的蓄电块连接在所述V相的布线与所述W相的布线之间,
所述W相的蓄电块连接在所述W相的布线与所述U相的布线之间,
所述***控制部执行:
对多个所述U相的蓄电块当中的1个U相的蓄电块的控制部进行指示,以便将所述U相的布线与所述V相的布线导通,对剩余的U相的蓄电块的控制部进行指示,以便将所述U相的布线与所述V相的布线阻断,对多个所述V相的蓄电块的控制部以及多个所述W相的蓄电块的控制部进行指示,以便停止充放电,从多个所述V相的蓄电块的至少1个控制部取得所述V相的布线与所述W相的布线间的检测电压,从多个所述W相的蓄电块的至少1个控制部取得所述W相的布线与所述U相的布线间的检测电压,判定所述1个U相的蓄电块是否正常,
对多个所述V相的蓄电块当中的1个V相的蓄电块的控制部进行指示,以便将所述V相的布线与所述W相的布线导通,对剩余的V相的蓄电块的控制部进行指示,以便将所述V相的布线与所述W相的布线阻断,对多个所述W相的蓄电块的控制部以及多个所述U相的蓄电块的控制部进行指示,以便停止充放电,从多个所述W相的蓄电块的至少1个控制部取得所述W相的布线与所述U相的布线间的检测电压,从多个所述U相的蓄电块的至少1个控制部取得所述U相的布线与所述V相的布线间的检测电压,判定所述1个V相的蓄电块是否正常,
对多个所述W相的蓄电块当中的1个W相的蓄电块的控制部进行指示,以便将所述W相的布线与所述U相的布线导通,对剩余的W相的蓄电块的控制部进行指示,以便将所述W相的布线与所述U相的布线阻断,对多个所述U相的蓄电块的控制部以及多个所述V相的蓄电块的控制部进行指示,以便停止充放电,从多个所述U相的蓄电块的至少1个控制部取得所述U相的布线与所述V相的布线间的检测电压,从多个所述V相的蓄电块的至少1个控制部取得所述V相的布线与所述W相的布线间的检测电压,判定所述1个W相的蓄电块是否正常。
6.根据权利要求1、2、5中任一项所述的蓄电***,其中,
所述蓄电***还具备:
用于从所述多个蓄电块的1个蓄电块中所含的蓄电模块对多个所述功率调节器以及所述***控制部提供动作电源的电源线。
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