JP2015130732A - Power stabilizer - Google Patents
Power stabilizer Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015130732A JP2015130732A JP2014000758A JP2014000758A JP2015130732A JP 2015130732 A JP2015130732 A JP 2015130732A JP 2014000758 A JP2014000758 A JP 2014000758A JP 2014000758 A JP2014000758 A JP 2014000758A JP 2015130732 A JP2015130732 A JP 2015130732A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power
- limit threshold
- main line
- power supply
- storage battery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Description
本発明は、電力安定化装置に関する。 The present invention relates to a power stabilization device.
近年の環境問題などにより電力を必要とする場所の近くで太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギーによる分散型電源を用いてエネルギーを供給する分散型エネルギーシステムが注目されている。このシステムでは、分散型電源および電力貯蔵システムを組合せ、分散型電源の発電量を需要状況に合わせて制御することで、発電電力と消費電力の平衡状態を維持している。 2. Description of the Related Art A distributed energy system that supplies energy using a distributed power source using renewable energy such as solar power generation and wind power generation near a place that requires electric power due to environmental problems in recent years has attracted attention. In this system, a distributed power source and a power storage system are combined, and the power generation amount of the distributed power source is controlled in accordance with the demand situation, thereby maintaining a balanced state of generated power and power consumption.
ところで、分散型電源として利用が進められている太陽光や風力などの自然エネルギーは、季節間や昼夜間などの影響を受けて出力変動が生じる。これらの変動に対して制御の遅れなどにより発電電力と消費電力の不平衡状態が続くと、分散型電源や電力貯蔵システム（発電源）と電気機器（負荷）を結ぶ直流幹線の許容電圧範囲を逸脱するおそれがあることから、直流幹線の過電圧および低電圧に対する保護機能の要求が高まっている。 By the way, the output of natural energy such as sunlight and wind power, which is being used as a distributed power source, varies due to the influence of the season or day and night. If the unbalanced state of generated power and power consumption continues due to control delays due to these fluctuations, the allowable voltage range of the DC main line connecting the distributed power source or power storage system (power generation source) and the electrical equipment (load) is increased. Since there is a risk of deviation, there is an increasing demand for a protection function against overvoltage and undervoltage of the DC trunk line.
例えば、特許文献１では、複数のニッケル水素蓄電池を組み合わせてなる複数の組電池が充電器を介して整流器の出力によって充電され、２台の放電器または１台の電流制限無効放電器を介して負荷へ電力を供給する電池システムが開示されている。この電池システムでは、各放電器は、その入力に組電池を２系列ずつ持ち、３台の放電器の出力が電気的に接続され、負荷へ電力を供給する構成となっており、さらに、システムが出力する全負荷電流と各放電器が出力する電流と計測する直列抵抗と、電流計測値および各放電器の動作状態を監視し、放電器に対して上限電流を設定する信号を発出する制御部を備えている。そして、この放電器が昇圧または降圧動作を行い、出力電圧を一定に保持している。
For example, in
上述のような電池システムに用いられる充電器あるいは放電器は、その動作時に内部損失が生じることが知られている。しかしながら、特許文献１に開示される電池システムでは、整流器の動作が停止し、組電池から放電器を介して負荷へ放電するとき、放電器の電流を制限して各放電器の出力電流を揃える出力電流制御を行っており、同時に動作させる放電器の台数に比例して内部損失が増加してしまうこととなる。
It is known that a charger or a discharger used in the battery system as described above causes an internal loss during its operation. However, in the battery system disclosed in
このように、内部損失が増加すると、直流幹線電圧の低電圧時においては、組電池から放電する電力も増加してしまい、結果として、組電池の蓄電容量の過度な消耗を招くといった問題があった。また、直流幹線電圧の過電圧時においては、充電器が消費する最小電力も増加してしまい、この最小電力よりも少ない消費電力で電力平衡が可能な場合であっても必要以上の電力が消費されてしまうことから、直流幹線電圧の安定化精度が悪いという問題があった。 As described above, when the internal loss increases, the power discharged from the assembled battery also increases when the DC mains voltage is low, resulting in an excessive consumption of the storage capacity of the assembled battery. It was. In addition, when the DC mains voltage is overvoltage, the minimum power consumed by the charger also increases, and even when power balance is possible with less power than this minimum power, more power than necessary is consumed. Therefore, there has been a problem that the stabilization accuracy of the DC mains voltage is poor.
また、特許文献１に開示される電池システムでは、制御部が電流計測値および各放電器の動作状態を監視し、放電器に対して上限電流を設定する信号を発出している。そのため、電流設定の信号を通信するための装置を別途設ける必要があり、システムが複雑となるという問題があった。さらに、通信配線の断線や通信障害などの原因により通信が不能となった場合には放電器が機能できなくなることから、システムの信頼性が低いという問題があった。
In the battery system disclosed in
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって、蓄電池の過度な消耗を抑制しながら発電源と負荷との間の直流幹線電圧の安定化精度を向上させるとともに、簡素、且つ、信頼性を高めた電力安定化装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and while improving the accuracy of stabilizing the DC mains voltage between the power generation source and the load while suppressing excessive consumption of the storage battery, is simple, and An object of the present invention is to provide a power stabilization device with improved reliability.
上記の課題を解決するため、本発明に係る電力安定化装置は、発電源の電力を負荷に供給する直流幹線に接続される電力安定化装置であって、双方向コンバータと蓄電池を有する電源装置を複数備え、双方向コンバータは、直流幹線の許容電圧範囲内であって目標電圧値よりも高い上限閾値と目標電圧値よりも低い下限閾値が予め設定されているとともに、直流幹線の電圧値が上限閾値を上回り、かつ、蓄電池が満充電状態でないときは蓄電池を充電する充電動作を行い、直流幹線の電圧値が下限閾値を下回り、かつ、蓄電池が放電終止状態でないときは蓄電池を放電する放電動作を行い、上限閾値及び下限閾値は、複数の電源装置の双方向コンバータごとに異なる値に設定されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a power stabilization device according to the present invention is a power stabilization device connected to a DC main line that supplies power from a power generation source to a load, and includes a bidirectional converter and a storage battery. In the bidirectional converter, an upper limit threshold that is within the allowable voltage range of the DC main line and is higher than the target voltage value and a lower limit threshold that is lower than the target voltage value are preset, and the voltage value of the DC main line is When the storage battery is above the upper threshold and the storage battery is not fully charged, a charging operation is performed to charge the storage battery. When the DC mains voltage is below the lower threshold and the storage battery is not in the end-discharge state, the storage battery is discharged. The operation is performed, and the upper threshold and the lower threshold are set to different values for each of the bidirectional converters of the plurality of power supply devices.
本発明によれば、複数の電源装置は双方向コンバータごとに蓄電池の充電動作を行うための判断基準である上限閾値および蓄電池の放電動作を行うための判断基準である下限閾値が異なる値に設定されているので、直流幹線電圧の低電圧時および過電圧時に電源装置が同時に動作せずに１台ずつ動作することとなるため、双方向コンバータの内部損失が最小限まで抑制されることから、直流幹線電圧の低電圧時においては、蓄電池の放電効率を改善することができるとともに、直流幹線電圧の過電圧時においては、少ない消費電力での電力平衡制御が可能となる。したがって、蓄電池の過度な消耗を抑制しながら発電源と負荷との間の直流幹線電圧の安定化精度を向上させることができる。また、各双方向コンバータの上限閾値および下限閾値がそれぞれ異なる値に設定されているので、各双方向コンバータが直流幹線電圧の値に応じて自律的に蓄電池の充電動作および放電動作を行うことから、複数の電源装置を連動させるための通信手段を別途設ける必要がなくなるとともに、通信配線の断線や通信障害などに起因するシステム障害を防止することができる。したがって、電源装置の構成の簡素化が図れるとともに、システムの信頼性の向上を図ることができる。 According to the present invention, the plurality of power supply apparatuses set different values for the upper threshold value that is a criterion for performing the charging operation of the storage battery and the lower threshold value that is the determination criterion for performing the discharging operation of the storage battery for each bidirectional converter. Therefore, when the DC mains voltage is low or overvoltage, the power supply units operate one at a time instead of operating at the same time, and the internal loss of the bidirectional converter is suppressed to the minimum. When the main line voltage is low, the discharge efficiency of the storage battery can be improved, and when the DC main line voltage is overvoltage, power balance control with low power consumption is possible. Accordingly, it is possible to improve the accuracy of stabilizing the DC mains voltage between the power generation source and the load while suppressing excessive consumption of the storage battery. In addition, since the upper and lower thresholds of each bidirectional converter are set to different values, each bidirectional converter autonomously performs the charging operation and discharging operation of the storage battery according to the value of the DC mains voltage. In addition, it is not necessary to separately provide communication means for linking a plurality of power supply devices, and system failure due to disconnection of communication wiring or communication failure can be prevented. Therefore, the configuration of the power supply device can be simplified and the reliability of the system can be improved.
好ましくは、複数の電源装置のうち少なくとも２つは、一方の上限閾値が他方の上限閾値よりも低い値に設定されるとともに、一方の下限閾値が他方の下限閾値よりも低い値に設定されているとよい。この場合、直流幹線電圧の過電圧時には一方の電源装置が他方の電源装置よりも先に充電動作を開始するが、低電圧時には他方の電源装置が一方の電源装置よりも先に放電動作を開始するので、一方の電源装置と他方の電源装置での動作の分散化が図れる。その結果、複数の電源装置の劣化の偏りを防ぐことができる。 Preferably, at least two of the plurality of power supply devices have one upper limit threshold set to a value lower than the other upper limit threshold and one lower limit threshold set to a value lower than the other lower limit threshold. It is good to be. In this case, when the DC mains voltage is overvoltage, one power supply device starts a charging operation before the other power supply device, but when the voltage is low, the other power supply device starts a discharging operation before one power supply device. Therefore, it is possible to distribute the operations in one power supply device and the other power supply device. As a result, it is possible to prevent the bias of deterioration of the plurality of power supply devices.
本発明によれば、蓄電池の過度な消耗を抑制しながら発電源と負荷との間の直流幹線電圧の安定化精度を向上させるとともに、簡素、且つ、信頼性を高めた電力安定化装置を提供することができる。 The present invention provides a power stabilization device that improves the accuracy of stabilizing the DC mains voltage between the power source and the load while suppressing excessive consumption of the storage battery, and that is simple and highly reliable. can do.
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments (embodiments) for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description, the same reference numerals are used for the same elements or elements having the same function, and redundant description is omitted.
まず、図１を参照して、本発明の好適な実施形態に係る電力安定化装置が適用される分散型エネルギーシステム１００の全体構成について説明する。図１は、本発明の好適な実施形態に係る電力安定化装置が適用される分散型エネルギーシステムの構成を示すシステム構成図である。分散型エネルギーシステム１００は、図１に示されるように、発電源２と、負荷３と、制御通信装置４と、電力安定化装置５と、を有し、発電源２と負荷３と電力安定化装置５がそれぞれ直流幹線１に接続されている。
First, an overall configuration of a
発電源２は、太陽光発電装置や風力発電装置などの再生可能エネルギーによる発電装置、燃料電池、あるいはディーゼル発電機などの分散型電源で構成される。この発電源２が発電した電力は、直流幹線１を介して後述する負荷３に供給される。
The power generation source 2 is composed of a power generation device using renewable energy such as a solar power generation device and a wind power generation device, a fuel cell, or a distributed power source such as a diesel generator. The electric power generated by the power generation source 2 is supplied to a load 3 described later via the DC
負荷３は、直流幹線１に接続されており、発電源２から供給される電力を消費する電気機器から構成される。
The load 3 is connected to the DC
制御通信装置４は、発電源２と負荷３との間で通信手段を用いた情報の伝達を行う。具体的には、制御通信装置４は、発電源２の発電電力と負荷３の消費電力を検出して電力平衡状態を保つための条件を決定し、発電源２および負荷３に発電電力および消費電力を変更する指令を与える。 The control communication device 4 transmits information using communication means between the power generation source 2 and the load 3. Specifically, the control communication device 4 detects the generated power of the power generation source 2 and the power consumption of the load 3 to determine a condition for maintaining a power balance state, and generates and consumes the generated power and power to the power generation source 2 and the load 3. Give a command to change the power.
電力安定化装置５は、直流幹線１の過電圧および低電圧に対する保護機能の役割を果たす。以下、本発明の好適な実施形態に係る電力安定化装置の構成について詳細に説明する。
The power stabilizing device 5 plays a role of a protection function against overvoltage and undervoltage of the DC
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る電力安定化装置５は、第１の電源装置６１と第２の電源装置６２と、を有し、第１の電源装置６１と第２の電源装置６２のそれぞれが直流幹線１に接続されている。第１の電源装置６１は、第１の双方向コンバータ７１と第１の蓄電池８１とを有する。第２の電源装置６２は、第２の双方向コンバータ７２と第２の蓄電池８２とを有する。
(First embodiment)
The power stabilization device 5 according to the first embodiment of the present invention includes a first
第１および第２の双方向コンバータ７１，７２は、１次側から入力された電圧を変圧して２次側から出力する第１の動作と、２次側に入力された電圧を変圧して１次側から出力する第２の動作を有する。ここで、第１の双方向コンバータ７１の１次側は直流幹線１に接続され、第１の双方向コンバータ７１の２次側は後述する第１の蓄電池８１に接続されている。同様に、第２の双方向コンバータ７２の１次側は直流幹線１に接続され、第２の双方向コンバータ７２の２次側は後述する第２の蓄電池８２に接続されている。すなわち、第１および第２の双方向コンバータ７１，７２の第１の動作は、後述する第１および第２の蓄電池８１，８２を充電する充電動作となり、第１および第２の双方向コンバータ７１，７２の第２の動作は、後述する第１および第２の蓄電池８１，８２を放電する放電動作となる。第１および第２の双方向コンバータ７１，７２としては、直流から直流への変換が可能な双方向ＤＣ／ＤＣコンバータが挙げられる。
The first and second bidirectional converters 71 and 72 transform the voltage inputted from the primary side and transform the voltage inputted to the secondary side by transforming the voltage inputted from the secondary side. A second operation of outputting from the primary side; Here, the primary side of the first bidirectional converter 71 is connected to the DC
また、第１および第２の双方向コンバータ７１，７２は、それぞれ直流幹線１の電圧を検出して直流幹線１の電圧状態を監視しているとともに、後述する第１および第２の蓄電池８１，８２の電圧を検出して充電状態を監視している。またさらには、第１および第２の双方向コンバータ７１，７２は、それぞれ直流幹線１の許容範囲内であって目標電圧値よりも高い上限閾値ＯＶ１，ＯＶ２と目標電圧値よりも低い下限閾値ＵＶ１，ＵＶ２が予め設定されている。本実施形態では、第１の双方向コンバータ７１の上限閾値ＯＶ１よりも第２の双方向コンバータ７２の上限閾値ＯＶ２が高く設定されるとともに、第１の双方向コンバータ７１の下限閾値ＵＶ１よりも第２の双方向コンバータ７２の下限閾値ＵＶ２が低く設定されている。つまり、第１の双方向コンバータ７１と第２の双方向コンバータ７２との間において、上限閾値と下限閾値が異なる値に設定されている。このように構成される第１および第２の双方向コンバータ７１，７２は、直流幹線１の電圧値が上限閾値ＯＶ１，ＯＶ２を上回り、かつ、後述する第１および第２の蓄電池８１，８２が満充電状態でないときは後述する第１および第２の蓄電池８１，８２を充電する充電動作を行い、直流幹線１の電圧値が下限閾値ＵＶ１，ＵＶ２を下回り、かつ、後述する第１および第２の蓄電池８１，８２が放電終止状態でないときは後述する第１および第２の蓄電池８１，８２を放電する放電動作を行う。
Further, the first and second bidirectional converters 71 and 72 detect the voltage of the DC
第１および第２の蓄電池８１，８２は、電力を蓄える機能を有していれば特に限定されず、例えば二次電池（リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等）や容量素子（電気二重層キャパシタ等）が挙げられる。これらの中では、エネルギー密度が高いという観点から、リチウムイオン電池が特に好ましい。なお、第１および第２の蓄電池８１，８２は、単一のリチウムイオン電池であってもよく、複数のリチウムイオン電池が直列および並列に組み合わされていてもよい。
The first and
なお、本実施形態では、第１の電源装置６１と第２の電源装置６２の２台の電源装置の場合について説明したが、２台以上の電源装置を備えていてもよい。この場合、追加する電源装置の双方向コンバータの上限閾値および下限閾値は、第１および第２の双方向コンバータ７１，７２の上限閾値ＯＶ１，ＯＶ２および下限閾値ＵＶ１，ＵＶ２と異なる値に設定すればよい。このように、分散型エネルギーシステム１００の規模に応じて電源装置の台数を変更することにより、直流幹線１の電圧の安定化精度を向上させることができる。
In the present embodiment, the case of two power supply devices, the first
続いて、図２および図３を参照して、本発明の第１実施形態に係る電力安定化装置５の動作について詳細に説明する。図２は、直流幹線に過電圧が生じた場合の電力安定化装置の制御動作を示す図である。図３は、直流幹線に低電圧が生じた場合の電力安定化装置の制御動作を示す図である。 Then, with reference to FIG. 2 and FIG. 3, operation | movement of the power stabilizer 5 which concerns on 1st Embodiment of this invention is demonstrated in detail. FIG. 2 is a diagram illustrating a control operation of the power stabilization apparatus when an overvoltage occurs in the DC main line. FIG. 3 is a diagram illustrating a control operation of the power stabilization apparatus when a low voltage is generated in the DC main line.
まず、分散型エネルギーシステム１００における発電電力と消費電力との間に電力の不平衡状態について説明する。分散型エネルギーシステム１００では、負荷３の消費電力の変動に関わらず、発電源２の発電電力が変動する。つまり、発電源２の発電電力が負荷３の消費電力を上回ると直流幹線１の電圧が上昇し、発電源２の発電電力が負荷３の消費電力を下回ると直流幹線１の電圧が下降する。このとき、制御通信装置４は、発電源２の発電電力と負荷３の消費電力を検出して、電力の平衡状態が保たれるように、発電源２の発電電力あるいは負荷３の消費電力を調整して、直流幹線１の電圧値が目標電圧値の許容範囲内に収まるように制御する。ところが、制御通信装置４における電力の安定化させるための制御に遅延が発生し、発電源２の発電電力と負荷３の消費電力との間に電力の不平衡状態が続くと、直流幹線１の電圧値が許容範囲から逸脱する虞がある。つまり、発電源２の発電電力が負荷３の消費電力を上回り電力の不平衡状態が続くと、直流幹線１に過電圧が生じ、発電源２の発電電力が負荷３の消費電力を下回り電力の不平衡状態が続くと、直流幹線１に低電圧が生じる。本実施形態では、電力安定化装置５により、直流幹線１に生じた過電圧あるいは低電圧を抑制することができる。以下、本実施形態に係る電力安定化装置５の制御動作について詳細に説明する。
First, an unbalanced state of power between generated power and consumed power in the distributed
発電源２の発電電力が負荷３の消費電力を上回り電力の不平衡状態が続くと直流幹線１の電圧が上昇する。図２に示されるように、時刻ｔ５１において、直流幹線１の電圧値が第１の双方向コンバータ１７１の上限閾値ＯＶ３に達し、第１の蓄電池８１が満充電状態でないときは、第１の双方向コンバータ１７１は、直流幹線１から第１の蓄電池８１への充電動作を開始して直流幹線１の電圧値を上限閾値ＯＶ３に抑制する。この状態において、発電源２の発電電力と負荷３の消費電力との間に電力の不平衡状態が継続すると、時刻ｔ１２において、第１の蓄電池８１が満充電状態となり、第１の双方向コンバータ７１が充電動作を停止する。第１の双方向コンバータ７１が停止すると、直流幹線１の電圧はさらに上昇するが、時刻ｔ２１において、第２の双方向コンバータ７２の上限閾値ＯＶ２に達し、第２の蓄電池８２が満充電状態でないときは、第２の双方向コンバータ７２は、直流幹線１から第２の蓄電池８２への充電動作を開始して直流幹線１の電圧値を上限閾値ＯＶ２に抑制する。その後、制御通信装置４の制御動作により、発電源２の発電電力と負荷３の消費電力との間の電力の不平衡状態が解消されて電力が平衡状態となると、直流幹線１の電圧は下降する。そして、時刻ｔ２２において、直流幹線１の電圧値が上限閾値ＯＶ２を下回ると、第２の双方向コンバータ７２は充電動作を停止し、直流幹線１の電圧値は目標電圧値となる。なお、時刻ｔ１２において、第１の蓄電池８１が満充電状態となった場合、第１の双方向コンバータ７１は、直流幹線１の電圧値が下限閾値ＵＶ１を下回るか否かを検出し、直流幹線１の電圧値が下限閾値ＵＶ１に達した場合、第１の蓄電池８１から直流幹線１に放電動作をするよう動作条件を切り替える。
When the generated power of the power generation source 2 exceeds the power consumption of the load 3 and the power unbalanced state continues, the voltage of the DC
一方、発電源２の発電電力が負荷３の消費電力を下回り電力の不平衡状態が続くと直流幹線１の電圧が下降する。図３に示されるように、時刻ｔ３１において、直流幹線１の電圧値が第１の双方向コンバータ７１の下限閾値ＵＶ１に達し、第１の蓄電池８１が放電終止状態でないときは、第１の双方向コンバータ７１は、第１の蓄電池８１から直流幹線１への放電動作を開始して直流幹線１の電圧値を下限閾値ＵＶ１に抑制する。この状態において、発電源２の発電電力と負荷３の消費電力との間に電力の不平衡状態が継続すると、時刻ｔ３２において、第１の蓄電池８１が放電終止状態となり、第１の双方向コンバータ７１が放電動作を停止する。第１の双方向コンバータ７１が停止すると、直流幹線１の電圧はさらに下降するが、時刻ｔ４１において、第２の双方向コンバータ７２の下限閾値ＵＶ２に達し、第２の蓄電池８２が放電終止状態でないときは、第２の双方向コンバータ７２は、第２の蓄電池８２から直流幹線１への放電動作を開始して直流幹線１の電圧値を下限閾値ＵＶ２に抑制する。その後、制御通信装置４の制御動作により、発電源２の発電電力と負荷３の消費電力との間の電力の不平衡状態が解消されて電力が平衡状態となると、直流幹線１の電圧は上昇する。そして、時刻ｔ４２において、直流幹線１の電圧値が下限閾値ＵＶ２を上回ると、第２の双方向コンバータ７２は放電動作を停止し、直流幹線１の電圧値は目標電圧値となる。なお、時刻ｔ３２において、第１の蓄電池８１が放電終止状態となった場合、第１の双方向コンバータ７１は、直流幹線１の電圧値が上限閾値ＯＶ１を上回るか否かを検出し、直流幹線１の電圧値が上限閾値ＯＶ１に達した場合、直流幹線１から第１の蓄電池８１に充電動作をするよう動作条件を切り替える。
On the other hand, when the generated power of the power generation source 2 falls below the power consumption of the load 3 and the power unbalanced state continues, the voltage of the DC
以上のように、本実施形態に係る電力安定化装置５は、第１および第２の双方向コンバータ７１，７２と第１および第２の蓄電池８１，８２を有する第１および第２の電源装置６１，６２を備え、第１および第２の双方向コンバータ７１，７２は、直流幹線１の許容電圧範囲内であって目標電圧値よりも高い上限閾値ＯＶ１，ＯＶ２と目標電圧値よりも低い下限閾値ＵＶ１，ＵＶ２が予め設定されているとともに、直流幹線１の電圧値が上限閾値ＯＶ１，ＯＶ２を上回り、かつ、第１および第２の蓄電池８１，８２が満充電状態でないときは第１および第２の蓄電池８１，８２を充電する充電動作を行い、直流幹線１の電圧値が下限閾値ＵＶ１，ＵＶ２を下回り、かつ、第１および第２の蓄電池８１，８２が放電終止状態でないときは第１および第２の蓄電池８１，８２を放電する放電動作を行い、上限閾値ＯＶ１，ＯＶ２及び下限閾値ＵＶ１，ＵＶ２は、第１および第２の電源装置６１，６２の第１および第２の双方向コンバータ７１，７２ごとに異なる値に設定されている。そのため、第１および第２の電源装置６１，６２は、第１および第２の双方向コンバータ７１，７２ごとに第１および第２の蓄電池８１，８２の充電動作を行うための判断基準である上限閾値ＯＶ１，ＯＶ２および第１および第２の蓄電池８１，８２の放電動作を行うための判断基準である下限閾値ＵＶ１，ＵＶ２が異なる値に設定されているので、直流幹線１電圧の低電圧時および過電圧時に第１および第２の電源装置６１，６２が同時に動作せずに１台ずつ動作することとなるため、第１および第２の双方向コンバータ７１，７２の内部損失が最小限まで抑制されることから、直流幹線１電圧の低電圧時においては、第１および第２の蓄電池８１，８２の放電効率を改善することができるとともに、直流幹線１電圧の過電圧時においては、少ない消費電力での電力平衡制御が可能となる。したがって、第１および第２の蓄電池８１，８２の過度な消耗を抑制しながら発電源２と負荷３との間の直流幹線１電圧の安定化精度を向上させることができる。また、第１および第２の双方向コンバータ７１，７２の上限閾値ＯＶ１，ＯＶ２および下限閾値ＵＶ１，ＵＶ２がそれぞれ異なる値に設定されているので、第１および第２の双方向コンバータ７１，７２が直流幹線１電圧の値に応じて自律的に第１および第２の蓄電池８１，８２の充電動作および放電動作を行うことから、第１および第２の電源装置６１，６２を連動させるための通信手段を別途設ける必要がなくなるとともに、通信配線の断線や通信障害などに起因するシステム障害を防止することができる。したがって、電源装置の構成の簡素化が図れるとともに、システムの信頼性の向上を図ることができる。
As described above, the power stabilizing device 5 according to the present embodiment includes the first and second power supply devices including the first and second bidirectional converters 71 and 72 and the first and
（第２実施形態）
次に、図４を参照して、本発明の第２実施形態に係る電力安定化装置１０５について説明する。図４は、本発明の第２実施形態に係る電力安定化装置の構成を示すシステム構成図である。第２実施形態に係る電力安定化装置１０５は、第１および第２の双方向コンバータ７１，７２に設定されている上限閾値ならびに下限閾値の点において、第１実施形態に係る電力安定化装置５と相違する。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
(Second Embodiment)
Next, with reference to FIG. 4, the
電力安定化装置１０５は、第１実施形態に係る電力安定化装置５と同様、第１の電源装置６１と第２の電源装置６２と、を有し、第１の電源装置６１と第２の電源装置６２のそれぞれが直流幹線１に接続されている。第１の電源装置６１は、図４に示されるように、第１の双方向コンバータ１７１と第１の蓄電池８１とを有する。第２の電源装置６２は、図４に示されるように、第２の双方向コンバータ１７２と第２の蓄電池８２とを有する。第１および第２の蓄電池８１，８２の構成は、第１実施形態に係る電力安定化装置５と同様である。
Similar to the power stabilization device 5 according to the first embodiment, the
第１および第２の双方向コンバータ１７１，１７２は、それぞれ直流幹線１の許容範囲内であって目標電圧値よりも高い上限閾値ＯＶ３，ＯＶ４と目標電圧値よりも低い下限閾値ＵＶ３，ＵＶ４が予め設定されている。本実施形態では、第１の双方向コンバータ１７１の上限閾値ＯＶ３が第２の双方向コンバータ１７２の上限閾値ＯＶ４よりも低く設定されるとともに、第１の双方向コンバータ１７１の下限閾値ＵＶ３が第２の双方向コンバータ１７２の下限閾値ＵＶ４よりも低く設定されている。このように構成される第１および第２の双方向コンバータ１７１，１７２は、直流幹線１の電圧値が上限閾値ＯＶ３，ＯＶ４を上回り、かつ、第１および第２の蓄電池８１，８２が満充電状態でないときは第１および第２の蓄電池８１，８２を充電する充電動作を行い、直流幹線１の電圧値が下限閾値ＵＶ３，ＵＶ４を下回り、かつ、第１および第２の蓄電池８１，８２が放電終止状態でないときは第１および第２の蓄電池８１，８２を放電する放電動作を行う。
First and second
続いて、図５を参照して、本発明の第２実施形態に係る電力安定化装置１０５の動作について詳細に説明する。図５は、直流幹線に過電圧および低電圧が生じた場合の電力安定化装置の制御動作を示す図である。
Then, with reference to FIG. 5, operation | movement of the
発電源２の発電電力が負荷３の消費電力を上回り電力の不平衡状態が続くと直流幹線１の電圧が上昇する。図５に示されるように、時刻ｔ５１において、直流幹線１の電圧値が第１の双方向コンバータ７１の上限閾値ＯＶ３に達し、第１の蓄電池８１が満充電状態でないときは、第１の双方向コンバータ７１は、直流幹線１から第１の蓄電池８１への充電動作を開始して直流幹線１の電圧値を上限閾値ＯＶ３に抑制する。その後、制御通信装置４の制御動作により、発電源２の発電電力と負荷３の消費電力との間の電力の不平衡状態が解消されて電力が平衡状態となると、直流幹線１の電圧は下降する。そして、時刻ｔ５２において、直流幹線１の電圧値が上限閾値ＯＶ３を下回ると、第１の双方向コンバータ１７１は充電動作を停止し、直流幹線１の電圧値は目標電圧値となる。
When the generated power of the power generation source 2 exceeds the power consumption of the load 3 and the power unbalanced state continues, the voltage of the DC
一方、発電源２の発電電力が負荷３の消費電力を下回り電力の不平衡状態が続くと直流幹線１の電圧が下降する。図５に示されるように、時刻ｔ６１において、直流幹線１の電圧値が第２の双方向コンバータ１７２の下限閾値ＵＶ４に達し、第２の蓄電池８２が放電終止状態でないときは、第２の双方向コンバータ１７２は、第２の蓄電池８２から直流幹線１への放電動作を開始して直流幹線１の電圧値を下限閾値ＵＶ４に抑制する。その後、制御通信装置４の制御動作により、発電源２の発電電力と負荷３の消費電力との間の電力の不平衡状態が解消されて電力が平衡状態となると、直流幹線１の電圧は上昇する。そして、時刻ｔ６２において、直流幹線１の電圧値が下限閾値ＵＶ４を上回ると、第２の双方向コンバータ１７２は放電動作を停止し、直流幹線１の電圧値は目標電圧値となる。
On the other hand, when the generated power of the power generation source 2 falls below the power consumption of the load 3 and the power unbalanced state continues, the voltage of the DC
このように本実施形態では、直流幹線１に過電圧が生じた場合は、第２の双方向コンバータ１７２よりも先に第１の双方向コンバータ１７１が充電動作を開始し、直流幹線１に低電圧が生じた場合は、第１の双方向コンバータ１７１よりも先に第２の双方向コンバータ１７２が放電動作を開始することとなる。つまり、第１の蓄電池８１あるいは第２の蓄電池８２に対して集中して充放電動作が行われることが抑制される。したがって、第１の双方向コンバータ１７１と第２の双方向コンバータ１７２の動作の分散化が図れることから、第１の蓄電池８１と第２の蓄電池８２の劣化の偏りを防ぐことができる。なお、本実施形態では、第１の双方向コンバータ１７１の上限閾値ＯＶ３が第２の双方向コンバータ１７２の上限閾値ＯＶ４よりも低く設定されるとともに、第１の双方向コンバータ１７１の下限閾値ＵＶ３が第２の双方向コンバータ１７２の下限閾値ＵＶ４よりも低く設定されているが、第２の双方向コンバータ１７２の上限閾値ＯＶ４が第１の双方向コンバータ１７１の上限閾値ＯＶ３よりも低く設定されるとともに、第２の双方向コンバータ１７２の下限閾値ＵＶ４が第１の双方向コンバータ１７１の下限閾値ＵＶ３よりも低く設定されていてもよい。この場合、直流幹線１に過電圧が生じた場合は、第１の双方向コンバータ１７１よりも先に第２の双方向コンバータ１７２が充電動作を開始し、直流幹線１に低電圧が生じた場合は、第２の双方向コンバータ１７２よりも先に第１の双方向コンバータ１７１が放電動作を開始することとなる。
As described above, in the present embodiment, when an overvoltage occurs in the DC
以上のように、本実施形態に係る電力安定化装置１０５は、第１および第２の電源装置６１，６２は、一方（第１の双方向コンバータ１７１）の上限閾値ＯＶ３が他方（第２の双方向コンバータ１７２）の上限閾値ＯＶ４よりも低い値に設定されるとともに、一方（第１の双方向コンバータ１７１）の下限閾値ＵＶ３が他方（第２の双方向コンバータ１７２）の下限閾値ＵＶ４よりも低い値に設定されている。そのため、直流幹線１電圧の過電圧時には一方の電源装置（第１の電源装置６１）が他方の電源装置（第２の電源装置６２）よりも先に充電動作を開始するが、低電圧時には他方の電源装置（第２の電源装置６２）が一方の電源装置（第１の電源装置６１）よりも先に放電動作を開始するので、一方の電源装置（第１の電源装置６１）と他方の電源装置（第２の電源装置６２）での動作の分散化が図れる。その結果、第１および第２の電源装置６１，６２の劣化の偏りを防ぐことができる。
As described above, in the
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、いろいろな変形および変更が本発明の特許請求範囲内で可能なこと、またそうした変形例および変更も本発明の特許請求の範囲にあることは当業者に理解されるところである。従って、本明細書での記述および図面は限定的ではなく例証的に扱われるべきものである。 The present invention has been described based on the embodiments. It will be understood by those skilled in the art that the embodiments are illustrative, and that various modifications and changes are possible within the scope of the claims of the present invention, and that such modifications and changes are also within the scope of the claims of the present invention. By the way. Accordingly, the description and drawings herein are to be regarded as illustrative rather than restrictive.
１…直流幹線、２…発電源、３…負荷、４…制御通信装置、５，１０５…電力安定化装置、６１…第１の電源装置、６２…第２の電源装置、７１，１７１…第１の双方向コンバータ、７２，１７２…第２の双方向コンバータ、８１…第１の蓄電池、８２…第２の蓄電池、１００…分散型エネルギーシステム、ＯＶ１〜ＯＶ４…上限閾値、ＵＶ１〜ＵＶ４…下限閾値。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
双方向コンバータと蓄電池を有する電源装置を複数備え、
前記双方向コンバータは、前記直流幹線の許容電圧範囲内であって目標電圧値よりも高い上限閾値と前記目標電圧値よりも低い下限閾値が予め設定されているとともに、
前記直流幹線の電圧値が前記上限閾値を上回り、かつ、前記蓄電池が満充電状態でないときは前記蓄電池を充電する充電動作を行い、前記直流幹線の電圧値が前記下限閾値を下回り、かつ、前記蓄電池が放電終止状態でないときは前記蓄電池を放電する放電動作を行い、
前記上限閾値及び前記下限閾値は、前記複数の電源装置の双方向コンバータごとに異なる値に設定されていることを特徴とする電力安定化装置。 A power stabilization device connected to a DC main line that supplies power from a power generation source to a load,
A plurality of power supply devices having a bidirectional converter and a storage battery,
In the bidirectional converter, an upper limit threshold that is within an allowable voltage range of the DC main line and is higher than a target voltage value and a lower limit threshold that is lower than the target voltage value are set in advance.
When the voltage value of the DC main line exceeds the upper limit threshold and the storage battery is not fully charged, a charging operation is performed to charge the storage battery, the voltage value of the DC main line is lower than the lower limit threshold, and When the storage battery is not in an end-of-discharge state, a discharging operation is performed to discharge the storage battery,
The upper limit threshold and the lower limit threshold are set to different values for each bidirectional converter of the plurality of power supply devices.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014000758A JP2015130732A (en) | 2014-01-07 | 2014-01-07 | Power stabilizer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014000758A JP2015130732A (en) | 2014-01-07 | 2014-01-07 | Power stabilizer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2015130732A true JP2015130732A (en) | 2015-07-16 |
Family
ID=53761100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014000758A Pending JP2015130732A (en) | 2014-01-07 | 2014-01-07 | Power stabilizer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2015130732A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019103059A1 (en) * | 2017-11-21 | 2019-05-31 | 国立研究開発法人理化学研究所 | Direct-current bus control system |
-
2014
- 2014-01-07 JP JP2014000758A patent/JP2015130732A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019103059A1 (en) * | 2017-11-21 | 2019-05-31 | 国立研究開発法人理化学研究所 | Direct-current bus control system |
| CN111448733A (en) * | 2017-11-21 | 2020-07-24 | 国立研究开发法人理化学研究所 | Direct current bus control system |
| JPWO2019103059A1 (en) * | 2017-11-21 | 2020-11-19 | 国立研究開発法人理化学研究所 | DC bus control system |
| US11133673B2 (en) | 2017-11-21 | 2021-09-28 | Riken | Direct current bus control system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101530821B1 (en) | Electrical storage device and electrical storage system | |
| US8810066B2 (en) | Power storage system and method of controlling the same | |
| JP5717172B2 (en) | Power supply system | |
| US9263776B2 (en) | Battery system and energy storage system including the same | |
| KR101550875B1 (en) | Active type energy storage system | |
| KR101793579B1 (en) | Dc-ac common bus type hybrid power system | |
| JP2008131736A (en) | Distributed power system and step-up/step-down chopper device | |
| US8574741B2 (en) | Method for controlling sodium-sulfur battery | |
| JP5897501B2 (en) | Power supply system | |
| JP6802694B2 (en) | Power supply stabilization system and renewable energy power generation system | |
| JP2013162686A (en) | Power supply system | |
| KR20180090673A (en) | Hybrid energy storage system | |
| WO2015111144A1 (en) | Power supply system and energy management system used in same | |
| CN106159980B (en) | Power generation system and energy management method | |
| KR102521665B1 (en) | Power conversion system enabling to connect different-batteries | |
| US8401707B2 (en) | Output-power control apparatus | |
| JP2008072774A (en) | Natural energy generated output equalization arrangement | |
| JP2017121140A (en) | Distributed power supply system, power conversion device, and power factor control method | |
| JP2015130732A (en) | Power stabilizer | |
| KR101570172B1 (en) | Passive type energy storage system | |
| JP6557034B2 (en) | Power supply | |
| WO2019102565A1 (en) | Direct current power supply system | |
| JP5694012B2 (en) | Power storage system | |
| KR101523941B1 (en) | Energy storage system | |
| JP6923121B2 (en) | Power supply device |