JP2005245185A - 電力貯蔵システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】蓄電池30への充電時はコンバータとして、放電時はインバータとして機能する双方向電力変換器2と、商用電力と双方向電力変換器2と負荷40との間に設けられて電力の選択を行う電力選択手段1と、その電力選択手段1の制御を行う制御手段4とを有し、夜間料金適用時間帯は商用電力から蓄電池30に充電を行うとともに負荷40に電力を供給する夜間運転モードと、デイタイムは、負荷40の消費電力に応じて蓄電池30からのみの電力供給を行う放電運転モードと、負荷の消費電力が所定の値以上のときは、その値までは蓄電池30から電力供給し、不足分は商用電原から電力供給する系統補充運転モードの各モードに応じて電力選択手段1を制御する電力貯蔵システム。
【選択図】 図1
Description
このような、蓄電容量以上の電力供給を負荷に行う場合の対策としては、例えば特開2000−308282号公報(特許文献1)や特開2000−295784号公報(特許文献2)に開示されているように系統切替手段を設け、負荷が蓄電池の容量を超えると、負荷への電力供給を蓄電池から商用電力に切り替えるものがある。
温度センサを設けたことにより、前記蓄電手段の温度管理を行い、異常時には本電力貯蔵システムの動作を停止させることで、前記蓄電手段を保護する。また、この温度管理は充放電の電圧管理にも使用することができる。
前記蓄電手段に、太陽光発電、風力発電等の外部発電手段からの電力を供給する構成とすることができ、これにより、CO2の発生を抑制して地球環境の改善を図ることができる。
(1)スイッチング素子15に入り切り指令を与えてスイッチング動作を行い、入力電圧をパルス状にする。
(2)このパルスが任意区間において正弦波になるように制御を行う。
(3)この正弦波は充電時にはスイッチングにより発生した波形をコンデンサ17で平滑することで直流電流とし、放電時には出力電圧を正弦波にする。
(4)この制御により双方向電力変換器2において双方向の電力変換を可能にする。
(2)任意の区間(本構成では67μS)においてオン・オフ動作を行う。素子がオン状態では電流を増加し、オフ状態では電流が減少する事を利用して任意区間における電流値を決定する。この電流値は任意区間のオン状態のパルス幅を広げると大きくなり、反対に狭めると小さくなる。これを利用して任意の区間全体において電流値が正弦波になるようにパルス幅の制御を行う。
(3)このパルス状の波形を充電時には平滑コンデンサ17で平滑して直流電流として畜電池に充電を行う。放電時には商用周波数と同じ周波数にして負荷へ供給を行う。さらに、商用からの系統補充運転を行う場合は商用周波数と同期を合せてインバータ出力を行う。
(4)これらの制御により双方向電力変換器2において双方向の電力変換を可能にする。
蓄電池30には、また、太陽光発電、風力発電、水素電池等の外部発電手段20を接続することもできる。これにより、自然エネルギーである太陽光発電電力、風力発電電力等を蓄電でき、またクリーンエネルギーである水素電池等を使用することにより、CO2削減に寄与することができる。
図3に示すステップ100において、放電開始時間帯、すなわち夜間料金時間帯以外の時間帯かどうかを判断する。これは、制御装置4のCPU内部のタイマー(図示せず)を用いて計時を行うことで可能である。放電開始時間帯であれば、ステップ110において、放電開始条件を満たしているかどうかを判断する。放電開始条件は、本例では蓄電池電力残量、蓄電池温度、放電時間帯である。
図4に示すステップ200において、停電が発生すると、ステップ210で現在の運転状況を判定する。充電モードであれば、ステップ220で充電運転時非定常処理を行う。放電モード(系統補充運転モードも含む)であれば、ステップ230で放電運転時非定常処理を行う。商用運転モードであれば、ステップ240で商用運転時非定常処理を行う。ステップ250では、放電深度を判断する。放電深度が超過であれば、ステップ260で均等充電要求フラグをセットする。
(1)非定常運転において、蓄電池より負荷へ電力供給することで蓄電容量が減り、放電深度まで達するとステップ260の動作を実行する。この間、商用は停電中である。
(2)商用電力が停電から復帰した場合、本システムは非定常運転から定常運転(商用運転)へ移行する。この時フラグがセットされている場合、充電時間帯に充電を行う。
ステップ270では、停電発生記録を行う。(図12)
図5に示すステップ300において、充電時間帯かどうかを判定する。充電時間帯であれば、ステップ310で充電の要否を判定し、充電要であればステップ310で電力選択手段1の切替スイッチMS1、電子スイッチQ5,6を投入して双方向電力変換器2を介して商用電力からの充電を行う(図9)。
図6のステップ400において、充電開始時の温度を記録する。ステップ410において、温度センサ21で計測した電池温度現在値と充電開始時の温度とを比較する。
ステップ420では充電終了かどうかを判断し、充電未終了の場合は、6℃以上の温度上昇があったかどうかを判定し、温度上昇があれば、ステップ440で充電停止フラグをセットし、充電を停止する。
図7のステップ500において、電池電圧検出、電池温度検出処理を行う。ステップ510で充電諸量をセットする。
ここで、充電諸量とは、充電運転を行う場合、充電電気量に達するまでに段階的に充電電流値を減らして充電を行うときの電流値設定のことをいう。
次いで、ステップ520で定電流充電を行う。ステップ530では充電電気量に到達したかどうかを判定し、到達したら、ステップ540で電池電圧判定処理を行う。
2 双方向電力変換器
3 蓄電手段
4 制御手段
5 マグネットスイッチ
6 スイッチング駆動部
10 分電盤
11 漏電ブレーカー
12 ノイズフィルタ
13 コンデンサ
14 トランス
15 スイッチング素子
16 温度センサ
17 平滑コンデンサ
18 バッテリー電圧検出器
19 ブレーカー
20 外部発電手段
21 温度センサ
22 直流地絡検出器
23 ヒューズ
30 蓄電池
40 負荷
Claims (7)
- 商用電力を直流電力に変換する整流手段と、整流された直流電力を貯蔵する蓄電手段と、前記蓄電手段に蓄電された直流電力を前記商用電力の電圧および周波数にほぼ等しい交流電力に変換する電力変換手段と、前記商用電力と前記電力変換手段により変換された交流電力を複数のスイッチを切り替えて選択的に負荷に供給する電力選択手段と、前記電力選択手段の複数のスイッチの制御を行う制御手段とを有し、
前記制御手段は、夜間料金適用時間帯は前記商用電力から前記整流手段を介して前記蓄電手段に電力を供給するとともに前記負荷に電力を供給する夜間運転モードと、前記夜間料金適用時間帯以外の時間帯においては、前記負荷の消費電力が所定の値未満のときは前記蓄電手段からのみの前記負荷への電力供給を行う放電運転モードと、前記負荷の消費電力が前記所定の値以上のときは、前記所定の値までの消費電力は前記蓄電手段から電力供給し、前記所定の値以上の消費電力は前記商用電力から電力供給する系統補充運転モードの各モードに応じて前記複数のスイッチを制御するものであることを特徴とする電力貯蔵システム。 - 前記整流手段および前記電力変換手段は、両者の機能を備えた双方向電力変換器である請求項1記載の電力貯蔵システム。
- 前記電力選択手段は、商用電力と前記電力変換手段との間に接続される第1のスイッチと、商用電力と負荷との間に接続される第2のスイッチと、前記電力変換手段と前記第1のスイッチとの間に設けられる電子スイッチ手段とからなり、前記電力変換手段は前記負荷に常時接続され、かつ前記制御手段により、前記各スイッチおよび電子スイッチ手段を前記各モードにしたがって切り替えるようにしたことを特徴とする請求項1または2に記載の電力貯蔵システム。
- 前記蓄電手段の出力部と商用電力との接続点の商用電力側に電力変換手段と商用電力を遮断する電子スイッチ手段を設けたことを特徴とする請求項1から3のいずれかの項に記載の電力貯蔵システム。
- 前記電力変換手段と前記蓄電手段との間に、地絡保護のための地絡検出手段を設けたことを特徴とする請求項1から4のいずれかの項に記載の電力貯蔵システム。
- 温度センサを設けたことにより、前記蓄電手段の温度管理を行い、異常時には本電力貯蔵システムの動作を停止させることで、前記蓄電手段を保護することを特徴とする請求項1から5のいずれかの項に記載の電力貯蔵システム。
- 前記蓄電手段に、太陽光発電、風力発電等の外部発電手段からの電力を供給する構成としたことを特徴とする請求項1から6のいずれかの項に記載の電力貯蔵システム。
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