CN111448733A - 直流总线控制*** - Google Patents

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discharge
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杉山正和
津野克彦
小池佳代
藤井克司
和田智之
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Abstract

一种对连接输入电源和负载的直流总线的电力波动进行控制的直流总线控制***，包括：主稳定装置，具有第1充放电元件和第1电力转换器；和至少一个亚稳定装置，具有第2充放电元件、充电元件或放电元件、及第2电力转换器。第1电力转换器被构成为，求出基于第1充放电元件的储电量指标的总线电压目标值，并以使直流总线的电压与总线电压目标值一致的方式，在第1充放电元件和直流总线之间进行直流电力的双向传输。第2电力转换器被构成为，根据与第2充放电元件、充电元件或放电元件的充电或放电相关的阈值和直流总线的电压之间的差来求出电流目标值，并以使与电流目标值相等的电流流入第2充放电元件、充电元件或放电元件的方式在第2充放电元件、充电元件或放电元件和直流总线之间进行直流电力的传输。

Description

直流总线控制***
技术领域
本公开涉及一种直流总线(母线)控制***(DC bus control system)。
背景技术
近年，作为化石能源和原子力能源的替代电源，使用太阳能、风力、波浪等的可再生能源的电源***受到了广泛关注，其中的一部分已经被进行了实用化。
就这种电源***而言，随天气、季节、所在位置等的不同，其发电量的波动很大。所以，为了将与电源***连接的直流总线的电压维持在预定的允许范围内，希望使太阳能电池、风力发电机等的电源经由输入范围较宽且容量较大的电力转换器与直流总线连接。然而，这种情况下，电力转换器的大容量化会招致***整体的大型化、复杂化、及高成本化。
这里，作为使从电源***供给至直流总线的电力和/或直流总线电压稳定化的现有技术，例如熟知有专利文献1～3中记载的技术。但是，由于可再生能源电源***的电力波动较大，所以难以高效地对起因于可再生能源电源***的输出波动和/或负载波动的直流总线的电力波动进行控制。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1](日本)特开2017-5944号公报(段落[0101]～[0107]和图1)
[专利文献2](日本)特开2005-224009号公报(段落[0009]～[0022]、图1及图3)
[专利文献3](日本)专利第5800919号公报(段落[0050]～[0052]和图12)。
发明内容
[发明要解决的课题]
鉴于上述，希望提供一种可高效地对起因于输入电源和/或负载的波动的直流总线的电力波动进行控制的控制***。
[用于解决课题的手段]
一种对连接输入电源和负载的直流总线的电力波动进行控制的直流总线控制***，包括具有第1充放电元件和第1电力转换器的主稳定装置、以及具有第2充放电元件、充电元件或放电元件和第2电力转换器的至少一个亚稳定装置(Meta-stabilizer)。所述第1电力转换器被构成为，求出基于所述第1充放电元件的储电量指标的总线电压目标值，并以使所述直流总线的所述电压与所述总线电压目标值一致的方式，在所述第1充放电元件和所述直流总线之间进行直流电力的双向传输(Exchange)。所述第2电力转换器被构成为，根据与所述第2充放电元件、充电元件或放电元件的充电或放电相关的阈值和所述直流总线的所述电压之间的差来求出电流目标值，并以使与所述电流目标值相等的电流流入所述第2充放电元件、充电元件或放电元件的方式，在所述第2充放电元件、充电元件或放电元件和所述直流总线之间进行直流电力的传输。
[发明的效果]
根据至少一个实施例，能够提供一种可高效地对起因于输入电源和/或负载的波动的直流总线的电力波动进行控制的控制***。
附图说明
图1是实施方式的直流总线控制***的整体构成图。
图2是实施方式中的亚稳定装置的其他示例的构成图。
图3是太阳能发电***内的电力转换器的一构成例的方块图。
图4是主稳定装置内的电力转换器的一构成例的方块图。
图5是亚稳定装置内的电力转换器的一构成例的方块图。
图6是亚稳定装置内的电力转换器的一构成例的方块图。
图7是储电装置的充放电的电力、水电解槽的输入电力、燃料电池的输出电力等和总线电压之间的关系的模式概念图。
图8A是主稳定装置的动作说明图。
图8B是主稳定装置的动作说明图。
图9A是亚稳定装置的动作说明图。
图9B是亚稳定装置的动作说明图。
图10A是亚稳定装置的动作说明图。
图10B是亚稳定装置的动作说明图。
图11是用于模拟的直流总线控制***的模型的构成图。
图12是用于模拟的主稳定装置的主要部分的方块图。
图13是用于模拟的亚稳定装置的主要部分的方块图。
图14是用于模拟的亚稳定装置的主要部分的方块图。
图15是表示模拟结果的各部分的电压和电流的波形图。
图16是表示模拟结果的各部分的电压和电流的波形图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是本实施方式的直流总线控制***的整体构成图。图1所示的直流总线控制***包括作为输入电源的可再生能源电源***、即、太阳能发电***10和风力发电***20。这些发电***10、20相互并联，其输出侧与直流总线70连接。太阳能发电***10包括太阳能电池11和电力转换器12，风力发电***20包括风力发电机21和电力转换器22。
输入电源可为任意电源。在输入电源为可再生能源电源***的情况下，除了上述之外可为使用波浪、地热等能源的电源***，还可为水力(小水力)发电、潮汐发电、潮流发电、温度差发电等的电源***。此外，也可为包括上述在内的各种电源***的组合。
另外，对相互并联的电源***的数量并无特别限定。
直流总线70上连接有主稳定装置30和亚稳定装置40、50、60，还连接有负载90。
主稳定装置30在以参考总线电压(直流总线70的参考电压)为中心的预定的允许范围内对可变总线电压目标值进行设定，并以使直流总线70侧的输出电压与总线电压目标值一致的方式使电力转换器32进行动作，从而对储电装置31进行充放电控制。
此外，亚稳定装置40根据充放电阈值和所述直流总线的所述电压之间的差来计算输入/输出电流目标值，并以使输入/输出电流与所述输入/输出电流目标值一致的方式使电力转换器42进行动作，由此对储电装置41进行充放电控制。
这里，储电装置31、41例如为电池(二次电池)、双电层电容器、电容器、飞轮、氧化还原液流电池等。此外，电力转换器32、42例如为绝缘型DC/DC转换器、斩波器等，如箭头所示可进行双向直流电力传输。
亚稳定装置50中，电力转换器52以使输入/输出电流与根据充电阈值和所述直流总线的所述电压之间的差而计算的输入/输出电流目标值一致的方式进行DC/DC转换并向水电解槽51供给直流电力(一种充电动作)，由此对水进行电解进而生成氢气和氧气。此外，亚稳定装置60还将藉由燃料电池61的电化学反应而生成的直流电力经由电力转换器62供给至直流总线70(一种放电动作)，此时，电力转换器62以使输入/输出电流与基于放电阈值和所述直流总线的所述电压之间的差所计算的输入/输出电流目标值一致的方式进行DC/DC转换。
上述亚稳定装置50和亚稳定装置60的构成仅为示例，作为水电解槽51的替代物，可为通过电化学地进行二氧化碳还原以制造C-H类键合(CH4、C2H4等)或乙醇的设备或者藉由对氮进行还原以制造氨的设备，作为燃料电池61的替代物，可为使用乙醇等的燃料电池或者通过使化学物质(氢、C-H类、乙醇、氨等)燃烧而使涡轮等旋转的发电设备。
图2是亚稳定装置的其他构成示例。如图所示，上述亚稳定装置50、60也可为共享储氢装置53那样的一体结构的亚稳定装置50A。
图1中，储电装置31、41可进行直流电力的吸收(充电)和释放(放电)。此外，水电解槽51(和图2的储氢装置53)可将直流电力转换为气体并进行存储，燃料电池61(和同样的储氢装置53)可进行将气体转换为直流电力的发电动作。储电装置31、41构成充放电元件，水电解槽51(和储氢装置53)构成充电元件，燃料电池61(和储氢装置53)构成放电元件。
如上所述，各稳定装置30、40、50、60可被看作是一种藉由电力转换器32、42、52、62的动作可与直流总线70之间分别进行直流电力的传输的电力缓冲器。此外，主稳定装置30和亚稳定装置40是具有充放电功能的电力缓冲器，亚稳定装置50是具有充电功能的电力缓冲器，亚稳定装置60是具有放电功能的电力缓冲器。
需要说明的是，具有总线电压目标值的设定功能的主稳定装置30可为一台，但亚稳定装置的台数则可根据电源***的并联个数和/或负载90所需的电力来进行设定。
监视·指示装置80对各发电***10、20、主稳定装置30、及亚稳定装置40、50、60的状态信息(电压、电流、温度等)进行收集，并进行状态监视和/或动作监视，此外还根据这些监视结果来生成各部分的操作指令(起动·停止指令等)、充放电阈值指令等。监视·指示装置80和上述各部分之间可藉由有线或无线的方式进行各种监视信号和指令的接受和发送。
负载90可为将直流电动机等的直流负载或直流电力转换为交流电力的DC/AC转换器及其交流负载。另外，交流电力***可经由DC/AC转换器连接在直流总线70上。
接着对图1中的各部分的构成进行说明。图1的构成中，具有作为输入电源的太阳能发电***10和风力发电***20。
就太阳能发电***10和风力发电***20而言，在藉由电力转换器12、22将源于可再生能源的发电电力转换为直流电力后再将其供给至直流总线70这点上具有相同的功能。为此，下面仅以太阳能发电***10为例进行说明。
图3是表示太阳能发电***10内的电力转换器12的一构成例的方块图。该电力转换器12具有DC/DC转换部12A和控制电路12B。
DC/DC转换部12A是一种藉由半导体开关元件的动作将太阳能电池11的直流输出电压转换为预定大小的直流电压并将其输出至直流总线70的转换部，例如可由升压斩波器构成。
对DC/DC转换部12A进行控制的控制电路12B中，太阳能电池11的输出电压和电流由电压检测器12A和电流检测器12B进行检测，这些检测值被输入至MPPT控制部12C。MPPT控制部12C中，采用爬山算法等对太阳能电池11的最大输出点进行搜索并将其输出至电压·电流控制部12d。
电压·电流控制部12d将藉由PWM(脉宽调制)控制等而生成的驱动脉冲发送至驱动电路12e，驱动电路12e根据上述驱动脉冲使DC/DC转换部12A的半导体开关元件接通(on)和断开(off)。
此外，直流总线70的电压由电压检测器12f进行检测，该总线电压检测值与后述的从主稳定装置30发送的总线电压目标值一起被输入至比较部12g。比较部12g生成基于总线电压检测值和总线电压目标值之间的偏差的控制信号并将其输出至电压·电流控制部12d。
电压·电流控制部12d是一种根据上述控制信号来计算可使总线电压检测值与总线电压目标值一致那样的驱动脉冲的控制部，例如，在总线电压检测值超过总线电压目标值的情况下，以使DC/DC转换部12A的输出电压降低(也包括停止操作)的方式进行控制动作。
图4是表示主稳定装置30内的电力转换器32的一构成例的方块图。该电力转换器32具有DC/DC转换部32A和控制电路32B。
DC/DC转换部32A具有在直流总线70和储电装置31之间进行直流电力的双向传输以对储电装置31进行充放电控制的功能，可由具备半导体开关元件的绝缘型DC/DC转换器、斩波器等构成。储电装置31上设置有对电压·电流和温度进行检测的传感器31A。
控制电路32B的构成如下。
电压检测器32A对直流总线70的电压进行检测，同时总线电压目标值计算部32B根据储电装置31的储电量指标对总线电压目标值进行计算。需要说明的是，关于总线电压目标值的计算方法将在后面进行叙述。
作为上述储电量指标，例如可使用藉由对传感器31A所检测的储电装置31的充放电电流进行积分而获得的充电率(SOC：State of Charge)。
总线电压目标值和总线电压检测值之间的偏差由减法器32C进行计算，该电压偏差被输入至充放电控制部32d。
储电装置31的电压·电流、温度、及充放电阈值被输入至充放电控制部32d，充放电控制部32d基于这些输入信息并以使总线电压检测值与总线电压目标值一致的方式进行PWM控制等从而生成驱动脉冲。驱动电路32e根据上述驱动脉冲使DC/DC转换部32A的半导体开关元件接通和断开。DC/DC转换部32A如上所述对储电装置31进行充放电控制，由此使总线电压检测值与总线电压目标值一致。
需要说明的是，就储电装置31的充放电阈值而言，可由控制电路32B自行设定，也可作为指令而从图1的监视·指示装置80来进行接收。
图5是表示图1的亚稳定装置40内的电力转换器42的一构成例的方块图。该电力转换器42具备DC/DC转换部42A和控制电路42B。就电力转换器42而言，在直流总线70和储电装置41之间进行直流电力的双向传输这点上具有与图4的电力转换器32相同的功能。储电装置41与所述储电装置31同样地其上设置有对电压·电流和温度进行检测的传感器41A。控制电路42B包括电压检测器42A、比较部42B、减法器42C、充放电控制部42d、及驱动电路42e。
图5所示的电力转换器42与图4的电力转换器32之间的不同点如下。控制电路42B中，充放电控制部42d根据充放电阈值和总线电压检测值之间的偏差计算输入/输出电流目标值。充放电控制部42d还以使DC/DC转换部42A的输入/输出电流与输入/输出电流目标值一致的方式进行相对于储电装置41的充放电控制。这里，上述充放电阈值可为与储电装置41的充放电相关的阈值(充电阈值和放电阈值)，另外也可根据该阈值和直流总线70的电压之间的差来设定输入/输出电流目标值。
再有，设置于控制电路42B的比较部42B将储电装置41的充放电阈值与总线电压检测值进行比较，并根据充电阈值或放电阈值和总线电压检测值之间的大小关系来输出充电指令或放电指令，由此对充放电控制部42d的动作进行控制。需要说明的是，就充放电阈值而言，可由控制电路42B自行设定，也可作为指令而从监视·指示装置80来进行接收。
图6是表示亚稳定装置50内的电力转换器52的一构成例的方块图。该电力转换器52具有DC/DC转换部52A和控制电路52B。
DC/DC转换部52A具有将直流总线70的直流电力转换为预定的大小并将其供给至水电解槽51的功能，可由具备半导体开关元件的绝缘型DC/DC转换器、斩波器等构成。水电解槽51执行一种使用从DC/DC转换部52A供给的直流电力对水进行电解并将所生成的氢气存储于外部的存储装置(未图示)的动作，换言之，执行一种充电动作。
就对DC/DC转换部52A进行控制的控制电路52B而言，大致与图5的控制电路42B同样地被进行了构成。
即，图6的控制电路52B中，电压检测器52A对直流总线70的电压进行检测，同时减法器52C对充电阈值和总线电压检测值之间的偏差进行计算，该电压偏差被输入至充电控制部52d。此外，总线电压检测值与充电阈值一起被输入至比较部52B，比较部52B在总线电压检测值超过充电阈值时将充电指令输入至充电控制部52d。这里，充电阈值相当于水电解槽51进行电解时的开始电压。即，上述充电阈值是与水电解槽51的充电相关的阈值。
充电控制部52d根据从减法器52C输入的电压偏差对输入/输出电流目标值进行计算，并以使DC/DC转换部52A的输入/输出电流与输入/输出电流目标值一致的方式生成作为充电指令的驱动脉冲，然后将其输入驱动电路52e。驱动电路52e中，根据上述驱动脉冲使DC/DC转换部52A的半导体开关元件接通和断开，藉此向水电解槽51供给直流电力从而对水进行电解。
DC/DC转换部52A藉由上述动作对供给至水电解槽51的直流电力进行控制，并以使输入/输出电流与输入/输出电流目标值一致的方式进行动作。
就图1的亚稳定装置60而言，可通过将燃料电池61的发电动作认为是放电动作，并将图6所示的亚稳定装置50的水电解槽51、充电阈值、及充电控制部52d分别置换为燃料电池61、放电阈值、及放电控制部的方式而进行构成。此情况下的放电阈值相当于燃料电池61进行发电时的开始电压。
当总线电压检测值低于放电阈值时，亚稳定装置60将相当于放电指令的驱动脉冲输出至放电控制部从而使DC/DC转换部进行动作，并将基于燃料电池61的发电电力经由DC/DC转换部供给至直流总线70。
DC/DC转换部藉由上述动作对燃料电池61的发电电力进行控制，并以使输入/输出电流与输入/输出电流目标值一致的方式进行动作。
水电解槽51和/或燃料电池61上也设置有对电压·电流、温度等进行检测的传感器，这些检测值可被输入至充电控制部52d和/或放电控制部，这里为了方便起见，对上述传感器的图示进行了省略。
此外，就充电阈值和放电阈值而言，可由各控制电路自行设定，也可作为指令而从监视·指示装置80来进行接收。
图3～图6所示的电力转换器12、32、42、52尤其是控制电路12B、32B、42B、52B的构成和动作仅为例示，不对本发明的技术范围产生任何限定，另外当然也可采用与这些不同的其他构成。
接着，图7是分别对基于直流总线70的电压的亚稳定装置40的储电装置41的充放电电力、亚稳定装置50的水电解槽51的输入电力、及亚稳定装置60的燃料电池61的输出电力进行模式表示的概念图。图7中的三角形符号的横向宽度表示各电力的大小，宽度越宽，电力值越大。
图7中，以输入电源为可再生能源电源***的情况为例进行了表示，可再生能源电源***例如为图1的太阳能发电***10及/或风力发电***20。根据被供给这些发电电力的直流总线70的电压、储电装置41、水电解槽51、燃料电池61的充放电阈值等，可对各部分的充放电动作进行控制。
例如，如与储电装置41相关的(A)所示，总线电压越高于储电装置41的充电阈值，供给至储电装置41的充电电力越大，总线电压越低于储电装置41的放电阈值，从储电装置41释放的放电电力越大。同样，总线电压越高于水电解槽51的充电阈值，供给至水电解槽51的充电电力越大，总线电压越低于燃料电池61的放电阈值，从燃料电池61生成的放电电力越大。
与储电装置41相关的(B)是根据参考总线电压将充电阈值和放电阈值设定为低于(A)的情况，(C)是将充电阈值和放电阈值设定为高于(A)的情况。这样的阈值设定变更操作也适用于水电解槽51的充电阈值和燃料电池61的放电阈值。
如此，通过使储电装置41、水电解槽51、及燃料电池61的充电阈值和放电阈值进行变化以对充放电动作进行控制，可个别地对直流总线70和亚稳定装置40、50、60之间所传输的直流电力进行调整。换言之，可精细地对各自的作为电力缓冲器的动作进行控制。
如上所述，就充电阈值和放电阈值的变更而言，可根据来自监视·指示装置80的指令来进行变更，或者可由电力转换器42、52、62自行地进行变更。
图8A和图8B是主稳定装置30的动作说明图。
如图8A中的虚线(粗线)所示，主稳定装置30在直流总线70和储电装置31之间进行直流电力传输，并对储电装置31进行充放电控制。电力转换器32内的控制电路32B例如按照图8B所示的特性并根据储电装置31的储电量指标(例如，充电率)对总线电压目标值进行设定。
该总线电压目标值被设定为，在直流总线70的电压的允许范围内，储电量指标越大越高，储电量指标越小越低。控制电路32B以使总线电压检测值与该总线电压目标值一致的方式对DC/DC转换部32A进行控制。
图9A和图9B是亚稳定装置40、50的动作说明图。
如图9A中虚线(粗线)所示，亚稳定装置40的电力转换器42使用直流总线70的直流电力对储电装置41进行充电，亚稳定装置50的电力转换器52将直流总线70的直流电力供给至水电解槽51从而对水进行电解。
此情况下的充电特性如图9B所示，以直流总线70的电压越高于储电装置41或水电解槽51的充电阈值、充电电流越大的方式分别对电力转换器42、52进行控制。
图10A和图10B是亚稳定装置40、60的动作说明图。
如图10A中虚线(粗线)所示，亚稳定装置40的电力转换器42使储电装置41进行放电从而向直流总线70供给直流电力，亚稳定装置60的电力转换器62使燃料电池61进行发电动作从而向直流总线70供给直流电力。
此情况下的放电特性如图10B所示，以直流总线70的电压越低于储电装置41或燃料电池61的放电阈值、放电电流越大的方式分别对电力转换器42、62进行控制。
接着对用于验证所公开的技术效果的模拟进行说明。
图11表示用于模拟的直流总线控制***的模型，其具备太阳能发电***10、主稳定装置30、亚稳定装置50、60、直流总线70、及负载90。
这里，太阳能发电***10的电力转换器12实施对每0.1[sec]所提取的电流和电压进行变更的MPPT(最大功率点追踪)控制。
主稳定装置30的电力转换器32按照每0.1[sec]对储电装置31的充放电电流进行测定并求出估算储电量指标，然后根据该估算储电量指标、参考储电量指标、及参考总线电压来计算总线电压目标值。
图12是表示主稳定装置30的主要部分的方块图。图12所示的构成包含振荡器1、估算储电量指标计算部2、减法器3、6、增益乘法器4、加法器5、及PID(比例·积分·微分)控制器7。需要说明的是，K1是相当于参考储电量指标的常数，K2是相当于参考总线电压的常数。
图13是表示用于模拟的亚稳定装置50的主要部分的方块图。图13所示的构成包括用于求出总线电压检测值和参考总线电压之间的偏差的减法器9、以使上述偏差消除的方式而进行动作的PID控制器110、及存储器111，并对输出至水电解槽51的电流进行计算。
此外，图14是表示用于模拟的亚稳定装置60的主要部分的方块图。图14所示的构成包括用于求出参考总线电压和燃料电池61的电压检测值之间的偏差的减法器112和以使上述偏差消除的方式而进行动作的PID控制器113，并对燃料电池61的发电电流进行计算。
图15和图16是表示模拟结果的各部分的电压和电流的波形图。
图15中，(A)表示太阳能电池11的电压，(B)表示太阳能电池11的电流，(C)表示总线电压，(d)表示负载电流。图16中，(A)表示储电装置31的电压，(B)表示储电装置31的电流，(C)表示水电解槽51的电流，(d)表示燃料电池61的电流(包括稳定时的漏电流)。
这里，对“时刻t1时太阳能电池11的输出电流上升、时刻t2时负载90起动、时刻t3(＝40[sec])时太阳能电池11的电流减少、时刻t5(＝80[sec])时负载电流变为零”的情况下的各部分的电压和电流的举动进行了模拟。
随着时刻t1时的太阳能电池11的发电的开始，总线电压变为高于储电装置31和水电解槽51的充电阈值后，开始进行向储电装置31和水电解槽51的充电，储电装置31的电压变高(图16(A))，水电解槽51的输入电流增加(图16(C))。
据此，由于储电装置31的储电量指标增大了，所以总线电压目标值在时刻t1之后也进行增加(图15(C))。
负载90在时刻t2被启动后，总线电压进行了些许下降(图15(C))。
时刻t3时，太阳能电池11的电流和总线电压减小，总线电压低于储电装置31的放电阈值后，储电装置31进行放电，为此储电装置31的电压下降(图16(A)、(B))。需要说明的是，图16(B)中负方向的电流为放电电流。同时，时刻t3之后水电解槽51的电流也变为零。
总线电压低于燃料电池61的放电阈值后，从紧接着时刻t3之后的时刻t4开始，燃料电池61的输出电流增加(图16(d))，时刻t4之后，总线电压和储电装置31的电压基本上被维持为一定的值(图15(C)和图16(A))。
接着，时刻t5时负载电流变为零后(图15(d))，总线电压开始上升，总线电压高于燃料电池61的放电阈值后，燃料电池61的放电电流变为零(图15(C)和图16(d))。此外，藉由使总线电压超过储电装置31的充电阈值，开始进行储电装置31的充电，该充电持续至时刻t6(图16(A)、(B))。
之后，总线电压大于水电解槽51的充电阈值后，至水电解槽51的电压变为大致与总线电压相等为止，向水电解槽51进行输入的输入电流持续增加，时刻t6之后，输入电流基本上变为一定的值(图16(C))。
上述动作中，图15(C)中的总线电压目标值可根据图12所示的主稳定装置30的方块图来进行计算。总线电压检测值很好地追随了总线电压目标值。
此外，针对模拟期间的太阳能电池11的输出的波动和/或负载电流的波动，具有储电装置31的主稳定装置30、具有水电解槽51的亚稳定装置50、及具有燃料电池61的亚稳定装置60根据各充放电阈值和总线电压之间的大小关系自主地进行充电动作或放电动作，由此作为电力缓冲器而进行动作。由此可知，总线电压检测值被维持在了预定的允许范围(大约379.7[V]～380.5[V]的范围)内。
这里，就直流总线70的供给电力而言，如上所述，总线电压检测值很好地追随了总线电压目标值，并且在预定的允许范围内被维持为基本一定，所以直流总线70的电力波动与电流值的波动基本一致。因此，本发明的直流总线控制***中，藉由基于主稳定装置30的电压的控制和基于亚稳定装置50、60的电流的控制，可对直流总线70的电力波动进行控制。
需要说明的是，在多个具有充电功能的亚稳定装置(例如，具有水电解槽的亚稳定装置)与直流总线70连接的情况下，响应较早的亚稳定装置会优先进行动作，导致对直流总线70的电力波动进行了吸收，所以存在其他亚稳定装置不进行动作的可能性。在这样的状况下，从对各装置的动作进行调平(leveling)的观点来看并非优选。此外，在多个具有放电功能的亚稳定装置(例如，具备燃料电池的亚稳定装置)与直流总线70连接的情况和/或多个具有充放电功能的亚稳定装置(例如，具备储电装置的亚稳定装置)与直流总线70连接的情况下，也会发生同样的问题。
针对如上所述的问题，通过在具有相同功能(充电功能或放电功能)的多个亚稳定装置之间应用输出电流越增加越使输出电压降低的下垂控制(Droop control)，并对下垂率进行调整，可按照预定的比例对各装置的负载(利用率和/或动作任务)进行分担。
另外，除了如上所述对多个亚稳定装置的动作进行调平的操作方法之外，还可考虑如下操作方法，即，根据每个亚稳定装置的反应响应性、充电容量等，例如采用针对某个亚稳定装置使其在接近满充电的状态下进行动作、针对其他亚稳定装置使其在基本上在完全放电了的状态下进行动作的方式，对充电电力和放电电力赋予优先次序的操作方法。
本申请主张基于2017年11月21日向日本专利厅申请的日本专利申请第2017-223808号的优先权，并将其内容全部援引于此。
[符号说明]
10：太阳能发电***
11：太阳能电池
12：电力转换器
12A：DC/DC转换部
12B：控制电路
12A、12f：电压检测器
12B：电流检测器
12C：MPPT控制部
12d：电压·电流控制部
12e：驱动电路
12g：比较部
20：风力发电***
21：风力发电机
22：电力转换器
30：主稳定装置
31：储电装置
31A：传感器
32：电力转换器
32A：DC/DC转换部
32B：控制电路
32A：电压检测器
32B：总线电压目标值计算部
32C：减法器
32d：充放电控制部
32e：驱动电路
40：亚稳定装置
41：储电装置
41A：传感器
42：电力转换器
42A：DC/DC转换部
42B：控制电路
42A：电压检测器
42B：比较部
42C：减法器
42d：充放电控制部
42e：驱动电路
50、50A：亚稳定装置
51：水电解槽
52：电力转换器
52A：DC/DC转换部
52B：控制电路
52A：电压检测器
52B：比较部
52C：减法器
52d：充电控制部
52e：驱动电路
53：储氢装置
60：亚稳定装置
61：燃料电池
62：电力转换器
70：直流总线
80：监视·指示装置
90：负载。

Claims (12)

1.一种直流总线控制***，对连接输入电源和负载的直流总线的电力波动进行控制，该直流总线控制***具有：
主稳定装置，具有第1充放电元件和第1电力转换器；和
至少一个亚稳定装置，具有第2充放电元件、充电元件或放电元件、及第2电力转换器，
其中，
所述第1电力转换器被构成为，求出基于所述第1充放电元件的储电量指标的总线电压目标值，并以使所述直流总线的所述电压与所述总线电压目标值一致的方式，在所述第1充放电元件和所述直流总线之间进行直流电力的双向传输，
所述第2电力转换器被构成为，根据与所述第2充放电元件、充电元件或放电元件的充电或放电相关的阈值和所述直流总线的所述电压之间的差来求出电流目标值，并以使与所述电流目标值相等的电流流入所述第2充放电元件、充电元件或放电元件的方式，在所述第2充放电元件、充电元件或放电元件和所述直流总线之间进行直流电力的传输。
2.如权利要求1所述的直流总线控制***，其中，
所述至少一个亚稳定装置为多个亚稳定装置，所述多个亚稳定装置至少包括具有所述充电元件的亚稳定装置和具有所述放电元件的亚稳定装置。
3.如权利要求1或2所述的直流总线控制***，其中，
所述第1电力转换器被构成为，以位于所述直流总线的所述电压的预定的允许范围内的方式对所述总线电压目标值进行确定。
4.如权利要求1～3中的任一项所述的直流总线控制***，其中，
所述第1电力转换器被构成为，包含第1DC/DC转换器，并根据所述直流总线的所述电压和与所述第1电力转换器连接的所述第1充放电元件的充放电阈值之间的比较结果，对所述第1DC/DC转换器进行控制。
5.如权利要求4所述的直流总线控制***，还具有：
监视·指示装置，可对与所述主稳定装置和所述亚稳定装置相关的操作指令和状态信息进行发送和接收，
其中，所述监视·指示装置被构成为，将所述充放电阈值发送至所述第1电力转换器。
6.如权利要求1～5中的任一项所述的直流总线控制***，其中，
所述第2电力转换器被构成为，包含第2DC/DC转换器，并根据所述第2充放电元件或所述充电元件的充电阈值或者所述第2充放电元件或所述放电元件的放电阈值和所述直流总线的所述电压之间的比较结果，对所述第2DC/DC转换器进行控制。
7.如权利要求6所述的直流总线控制***，还具有：
监视·指示装置，可对与所述主稳定装置和所述亚稳定装置相关的操作指令和状态信息进行接收和发送，
其中，所述监视·指示装置被构成为，将所述充电阈值或所述放电阈值发送至所述第2电力转换器。
8.如权利要求1～7中的任一项所述的直流总线控制***，其中，
所述储电量指标越大，所述总线电压目标值越大。
9.如权利要求1～8中的任一项所述的直流总线控制***，其中，
所述储电量指标为所述第1充放电元件的充电率。
10.如权利要求1所述的直流总线控制***，其中，
所述第2电力转换器中，所述阈值和所述直流总线的所述电压之间的差越大，所述第2充放电元件、充电元件或放电元件的充放电电流越大。
11.如权利要求1所述的直流总线控制***，还具有作为所述输入电源的可再生能源电源***。
12.如权利要求11所述的直流总线控制***，还具有所述负载。
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