JP2016039653A - 蓄電池の過充電防止のための給電システム及びその制御方法 - Google Patents
蓄電池の過充電防止のための給電システム及びその制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016039653A JP2016039653A JP2014159738A JP2014159738A JP2016039653A JP 2016039653 A JP2016039653 A JP 2016039653A JP 2014159738 A JP2014159738 A JP 2014159738A JP 2014159738 A JP2014159738 A JP 2014159738A JP 2016039653 A JP2016039653 A JP 2016039653A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- storage battery
- power
- voltage
- control
- power conversion
- 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
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
【課題】本発明は、蓄電池の過充電による劣化や破損を防止することが可能な給電システム及びその制御方法を提供する。【解決手段】本発明は、定電圧制御の電力変換装置と定電圧制御の電力変換装置以外の定電流制御の電力変換装置とを含む、電源にそれぞれ接続された複数の電力変換装置と、複数の電力変換装置を介して電源の各々と接続された負荷と、蓄電池と、蓄電池における蓄電池電圧を測定する電圧センサと、定電流制御の電力変換装置の各々について設定された出力電流設定値を制御するための制御コントローラと、を含む給電システムであって、制御コントローラは、蓄電池電圧を電圧センサから受信し、受信した蓄電池電圧が蓄電池の上限値以上の場合、受信した蓄電池電圧が充電電圧上限値未満となるまで定電流制御の電力変換装置の各々の出力電流設定値を減少するように変更することを繰り返すことを特徴とする。【選択図】図5
Description
本発明は、複数の分散電源から負荷に給電を行う系において、フロート充電を行う蓄電池の過充電防止のための給電システム及びその制御方法に関する。
図1は、従来の給電システムを示す。図1には、電源11と、電力変換装置21と、電力変換装置21を介して電源11に接続された負荷30と、電力変換装置21と負荷30との間に接続された電圧センサ40及び蓄電池50とを備えた従来の給電システムが示されている。図1に示されるように、従来の給電システムでは、1つの電源1から電力変換装置21を介して蓄電池50をフロート充電しつつ負荷30に電力を供給することができる。
図2は、図1に示す従来の給電システムに、太陽光発電や風力発電等の分散電源システムを並列接続した構成を示す。図2には、電源11〜13と、電源11〜13にそれぞれ接続された電力変換装置21〜23と、電力変換装置21〜23を介して電源11〜13にそれぞれ接続された負荷30と、電力変換装置21〜23と負荷30との間に接続された電圧センサ40及び蓄電池50とを備えた給電システムが示されている。
図2に示す給電システムでは、電力変換装置21〜23は並列接続されており、主電源となる商用系統等の電源11のみからだけでなく、太陽光発電や風力発電等の電源12及び13からも電力を供給することができる。特許文献1には、複数の分散電源を複数の負荷装置に接続した時にシステムを安定的に動作させるためのシステムが示されている。
しかしながら、複数の分散電源から複数の負荷装置に直流給電する給電システムにおいては、この給電システムに蓄電池を直結した場合に分散電源の出力電圧が上昇することで蓄電池が過充電になる恐れがあった。
電力変換装置の運転モードには、電流に関わらず一定の電圧を供給する定電圧(CV)制御と負荷の端子電圧に関わらず一定の電流を供給する定電流(CC)制御とがある。蓄電池に対して複数のCV制御の電力変換装置が接続されている場合、電力変換装置の出力電圧を制御することができるため、蓄電池の過充電を抑制することができる。しかし、電力変換装置をCV制御で運転した場合、各分散電源装置からの出力電流を固定することは難しく出力電力を任意の値に調整することが困難であるため、蓄電池の充放電量を自由に制御するなどのEMS制御ができない。
一方、主電源に接続された電力変換装置をCV制御で運転し、それ以外の電力変換装置をCC制御で運転することにより、CV制御の電力変換装置以外の電力変換装置の出力電力を自由に制御する方法もある。しかし、この場合、図3に示されるように、CV制御とCC制御の電力変換装置のI−V特性が交わる点が動作点になるため、CC制御の電力変換装置の出力電流の増加に伴いCV制御の電力変換装置の出力電圧が上昇する。この出力電圧が蓄電池の充電電圧上限値を超えると蓄電池が過充電になるため、CV制御とCC制御の電力変換装置を組み合わせた場合には蓄電池が過充電となる可能性が高くなる。
さらに、電力システムの構築コスト低減のため、電力変換装置〜蓄電池〜負荷までの電力配線を許容電流値を満たす範囲で細径化させることが考えられる。しかし、電力配線の細径化により電圧降下が増大するため、給電電圧を維持するために電力変換装置の出力電圧を上昇させる必要がある。これらの対策の結果として、図4に示されるように、CV制御の電力変換装置のIV特性において蓄電池の充電電圧上限値を逸脱する範囲ができ、CV制御の電力変換装置の出力電流が小さい場合等の特定の負荷条件では動作点が蓄電池の充電電圧上限値を超えるようになる。この状態で、他の電力変換装置から電力を給電すると出力電圧が蓄電池の充電電圧上限値を超過し、蓄電池が過充電になる恐れがある。
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の分散電源の精密な出力制御をすることにより、蓄電池の過充電による劣化や破損を防止することが可能な給電システム及びその制御方法を提供することにある。
上記課題を解決するために、請求項1に記載の給電システムは、電源にそれぞれ接続された複数の電力変換装置であって、前記複数の電力変換装置は、定電圧制御の電力変換装置と前記定電圧制御の電力変換装置以外の定電流制御の電力変換装置とを含む、複数の電力変換装置と、前記複数の電力変換装置を介して前記電源の各々と接続された負荷と、前記複数の電力変換装置と前記負荷との間に接続された蓄電池と、前記蓄電池における蓄電池電圧を測定する電圧センサと、前記定電流制御の電力変換装置の各々について設定された出力電流設定値を制御するための制御コントローラと、を含む、前記蓄電池にフロート充電を行いつつ前記負荷に電力を供給する給電システムであって、前記制御コントローラは、前記蓄電池電圧を前記電圧センサから受信し、当該受信した蓄電池電圧が前記蓄電池の充電電圧上限値以上の場合、前記定電流制御の電力変換装置の各々の前記出力電流設定値を減少するように変更し、前記受信した蓄電池電圧が前記充電電圧上限値未満となるまで前記出力電流設定値の減少を繰り返すことを特徴とする。
請求項2に記載の給電システムは、請求項1に記載の給電システムであって、前記受信した蓄電池電圧が前記充電電圧上限値未満の場合、前記定電流制御の電力変換装置の各々の前記出力電流設定値を増加するように変更することを特徴とする。
請求項3に記載の給電システムは、請求項1又は2に記載の給電システムであって、 前記出力電流設定値は、前記定電流制御の電力変換装置の各々についての電流出力割合を変えないように変更されることを特徴とする。
請求項4に記載の制御方法は、電源にそれぞれ接続された複数の電力変換装置であって、前記複数の電力変換装置は、定電圧制御の電力変換装置と前記定電圧制御の電力変換装置以外の定電流制御の電力変換装置とを含む、複数の電力変換装置と、前記複数の電力変換装置を介して前記電源の各々と接続された負荷と、前記複数の電力変換装置と前記負荷との間に接続された蓄電池と、前記蓄電池における蓄電池電圧を測定する電圧センサと、前記定電流制御の電力変換装置の各々について設定された出力電流設定値を制御するための制御コントローラと、を含む、前記蓄電池にフロート充電を行いつつ前記負荷に電力を供給する給電システムの制御方法であって、前記制御コントローラは、前記蓄電池電圧を前記電圧センサから受信するステップと、当該受信した蓄電池電圧が前記蓄電池の充電電圧上限値以上の場合、前記定電流制御の電力変換装置の各々の前記出力電流設定値を減少するように変更するステップとを実行し、前記変更するステップは、前記受信した蓄電池電圧が前記充電電圧上限値未満となるまで繰り返されることを特徴とする。
請求項5に記載の制御方法は、請求項4に記載の制御方法であって、前記制御コントローラは、前記受信した蓄電池電圧が前記充電電圧上限値未満の場合、前記定電流制御の電力変換装置の各々の前記出力電流設定値を増加するように変更するステップをさらに実行することを特徴とする。
請求項6に記載の制御方法は、請求項4又は5に記載の制御方法であって、前記出力電流設定値は、前記定電流制御の電力変換装置の各々についての電流出力割合を変えないように変更されることを特徴とする。
本発明は、分散電源から蓄電池をフロート充電しているシステムに新たな分散電源装置を並列接続した場合において、分散電源の電力変換装置について適切な出力電流値を設定することで、蓄電池の過充電を抑制することができる。
(実施例)
図5は、本発明の実施例に係る蓄電池の過充電防止のための給電システムの構成を示す。図5には、電源11〜13と、電源11〜13にそれぞれ接続された電力変換装置21〜23と、電力変換装置21〜23を介して電源11〜13にそれぞれ接続された負荷30と、電力変換装置21〜23と負荷30との間に接続された電圧センサ40及び蓄電池50と、電力変換装置21〜23及び電圧センサ40と通信線を介して接続された制御コントローラ60と、を備えた給電システムが示されている。制御コントローラ60はネットワーク70と接続されている。電圧センサ40は、蓄電池50における蓄電池電圧Vbattを測定することができる。
図5は、本発明の実施例に係る蓄電池の過充電防止のための給電システムの構成を示す。図5には、電源11〜13と、電源11〜13にそれぞれ接続された電力変換装置21〜23と、電力変換装置21〜23を介して電源11〜13にそれぞれ接続された負荷30と、電力変換装置21〜23と負荷30との間に接続された電圧センサ40及び蓄電池50と、電力変換装置21〜23及び電圧センサ40と通信線を介して接続された制御コントローラ60と、を備えた給電システムが示されている。制御コントローラ60はネットワーク70と接続されている。電圧センサ40は、蓄電池50における蓄電池電圧Vbattを測定することができる。
以下の実施例では、電源11を主電源とし、電源11に接続された電力変換装置21をCV制御で運転し、その他の電力変換装置22及び23をCC制御で運転する例を示しているが、主電源とする電源及びCV制御で運転する電力変換装置はこれに限られない。また、本実施例では、3つの電源及び電力変換装置を用いた例を示しているが、2以上の電源及び電力変換装置を用いて構成することができる。
本発明に係る給電システムは、複数の分散電源から負荷に電力供給を行いながら接続された蓄電池にフロート充電を行うシステムにおいて、主電源である電源11に接続された電力変換装置21をCV制御で運転し、その他の電源12及び13に接続された電力変換装置22及び23をCC制御で運転して、制御コントローラ60により蓄電池4の電圧が上限を超えないようCC制御で運転を行う電力変換装置22及び23の出力電流値の制御を行う。これにより、複数の分散電源の精密な出力制御が可能となり、蓄電池の過充電による劣化や破損を防止することが可能となる。以下、図6を用いてその制御方法を示す。
図6は、本発明に係る給電システムにおける制御コントローラ60の制御フローを示す。図6に示されるように、制御コントローラ60の制御が開始されると、ステップ101で、制御コントローラ60は、ネットワーク70からCC制御で運転する電力変換装置22及び23の出力電流初期値I2SET’及びI3SET’を受信する。ステップ102で、制御コントローラ60は、電力変換装置22及び23の出力電流設定値I2SET及びI3SETを0(すなわち、電力変換装置22及び23が停止状態)に設定する。ステップ103で、制御コントローラ60は、電圧センサ40から蓄電池50における蓄電池電圧Vbattを受信する。ステップ104で、制御コントローラ60は、受信した蓄電池電圧Vbattが蓄電池50の充電電圧上限値Vlimit未満か否かを判定する。ここで、蓄電池50の充電電圧上限値Vlimitは、蓄電池50自体の保護を目的に蓄電池50の電圧特性に応じた充電禁止電圧に設定することができる。蓄電池電圧Vbattが蓄電池50の充電電圧上限値Vlimit以上の場合、ステップ105で、制御コントローラ60は、電力変換装置21の出力電圧を下げることにより蓄電池電圧Vbattを蓄電池電圧Vbatt_1まで下げる制御を行い、蓄電池電圧Vbattが蓄電池電圧Vbatt_1まで下がった後にステップ103に戻る。蓄電池電圧Vbatt_1はユーザによって充電電圧上限値Vlimit未満に任意設定される。蓄電池電圧Vbattが蓄電池50の充電電圧上限値Vlimit未満の場合、ステップ106で、制御コントローラ60は、電力変換装置22及び23の出力電流設定値I2SET及びI3SETを出力電流初期値I2SET’及びI3SET’に設定する。ここで、電力変換装置22及び23は、出力電流値がI2SET’及びI3SET’の運転状態となる。
出力電流初期値I2SET’及びI3SET’の設定後、ステップ107で、制御コントローラ60は、再び電圧センサ40から蓄電池50の蓄電池電圧Vbattを受信する。そして、ステップ108で、制御コントローラ60は、再度受信した蓄電池電圧Vbattが蓄電池50の充電電圧上限値Vlimit未満か否かを判定する。蓄電池電圧Vbattが蓄電池50の充電電圧上限値Vlimit以上の場合、ステップ109で、制御コントローラ60は、電力変換装置22及び23の出力電流設定値I2SET及びI3SETを減少するように変更後、ステップ107に移行する。蓄電池電圧Vbattが蓄電池50の充電電圧上限値Vlimit未満の場合、ステップ110で、制御コントローラ60は、電力変換装置22及び23の出力電流設定値I2SET及びI3SETを増加するように変更後、ステップ107に移行する。
このように、ステップ107、108、109及び110の動作を繰り返すことで、蓄電池電圧Vbattが充電電圧上限値Vlimit未満の場合は電力変換装置22及び23の出力電流設定値I2SET及びI3SETを増加させ、蓄電池電圧が充電電圧上限値Vlimit以上の場合は電力変換装置22及び23の出力電流設定値I2SET及びI3SETを減少させ、充電電圧上限値Vlimitとならないよう出力電流値を常に変化させることができるため、蓄電池50の過充電を抑制することが可能となる。
上記ステップ109においては、蓄電池電圧Vbattが蓄電池50の充電電圧上限値Vlimit以上であるため、出力電流設定値I2SET及びI3SETを減少するように次の出力電流設定値I2SET’’及びI3SET’’に変更する。ここでは、以下の(式1)及び(式2)のように、設定値変更前後の電流出力状態の維持のため電力変換装置22及び23の電流出力割合を変えないように、電力変換装置22及び23の出力電流設定値I2SET及びI3SETを次の出力電流設定値I2SET’’及びI3SET’’に変更する。
I2SET’’=I2SET−I2SET’/(I2SET’+I3SET’) (式1)
I3SET’’=I3SET−I3SET’/(I2SET’+I3SET’) (式2)
I2SET’’=I2SET−I2SET’/(I2SET’+I3SET’) (式1)
I3SET’’=I3SET−I3SET’/(I2SET’+I3SET’) (式2)
また、上記ステップ110においては、蓄電池電圧Vbattが蓄電池50の充電電圧上限値Vlimit未満であるため、出力電流設定値I2SET及びI3SETを増加するように次の出力電流設定値I2SET’’及びI3SET’’に変更する。ここでは、以下の(式3)及び(式4)のように、設定値変更前後の電流出力状態の維持のため電力変換装置22及び23の電流出力割合を変えないように、電力変換装置22及び23の出力電流設定値I2SET及びI3SETを次の出力電流設定値I2SET’’及びI3SET’’に変更する。
I2SET’’=I2SET+I2SET’/(I2SET’+I3SET’) (式3)
I3SET’’=I3SET+I3SET’/(I2SET’+I3SET’) (式4)
I2SET’’=I2SET+I2SET’/(I2SET’+I3SET’) (式3)
I3SET’’=I3SET+I3SET’/(I2SET’+I3SET’) (式4)
以上のように、本発明によると、分散電源、負荷、蓄電池、電圧センサ及び制御コントローラのみの構成であるため、従来のシステム構成(分散電源、負荷装置、蓄電池、電圧センサ)に制御コントローラを追加するだけで、複数の分散電源の精密な出力制御が可能となり蓄電池の過充電による劣化や破損を防止することが可能となる。
電源 11、12、13
電力変換装置 21、22、23
負荷 30
電圧センサ 40
蓄電池 50
制御コントローラ 60
ネットワーク 70
電力変換装置 21、22、23
負荷 30
電圧センサ 40
蓄電池 50
制御コントローラ 60
ネットワーク 70
Claims (6)
- 電源にそれぞれ接続された複数の電力変換装置であって、前記複数の電力変換装置は、定電圧制御の電力変換装置と前記定電圧制御の電力変換装置以外の定電流制御の電力変換装置とを含む、複数の電力変換装置と、
前記複数の電力変換装置を介して前記電源の各々と接続された負荷と、
前記複数の電力変換装置と前記負荷との間に接続された蓄電池と、
前記蓄電池における蓄電池電圧を測定する電圧センサと、
前記定電流制御の電力変換装置の各々について設定された出力電流設定値を制御するための制御コントローラと、
を含む、前記蓄電池にフロート充電を行いつつ前記負荷に電力を供給する給電システムであって、
前記制御コントローラは、
前記蓄電池電圧を前記電圧センサから受信し、当該受信した蓄電池電圧が前記蓄電池の充電電圧上限値以上の場合、前記定電流制御の電力変換装置の各々の前記出力電流設定値を減少するように変更し、前記受信した蓄電池電圧が前記充電電圧上限値未満となるまで前記出力電流設定値の減少を繰り返すことを特徴とする給電システム。 - 前記受信した蓄電池電圧が前記充電電圧上限値未満の場合、前記定電流制御の電力変換装置の各々の前記出力電流設定値を増加するように変更することを特徴とする請求項1に記載の給電システム。
- 前記出力電流設定値は、前記定電流制御の電力変換装置の各々についての電流出力割合を変えないように変更されることを特徴とする請求項1又は2に記載の給電システム。
- 電源にそれぞれ接続された複数の電力変換装置であって、前記複数の電力変換装置は、定電圧制御の電力変換装置と前記定電圧制御の電力変換装置以外の定電流制御の電力変換装置とを含む、複数の電力変換装置と、
前記複数の電力変換装置を介して前記電源の各々と接続された負荷と、
前記複数の電力変換装置と前記負荷との間に接続された蓄電池と、
前記蓄電池における蓄電池電圧を測定する電圧センサと、
前記定電流制御の電力変換装置の各々について設定された出力電流設定値を制御するための制御コントローラと、
を含む、前記蓄電池にフロート充電を行いつつ前記負荷に電力を供給する給電システムの制御方法であって、前記制御コントローラは、
前記蓄電池電圧を前記電圧センサから受信するステップと、
当該受信した蓄電池電圧が前記蓄電池の充電電圧上限値以上の場合、前記定電流制御の電力変換装置の各々の前記出力電流設定値を減少するように変更するステップと
を実行し、
前記変更するステップは、前記受信した蓄電池電圧が前記充電電圧上限値未満となるまで繰り返されることを特徴とする制御方法。 - 前記制御コントローラは、前記受信した蓄電池電圧が前記充電電圧上限値未満の場合、前記定電流制御の電力変換装置の各々の前記出力電流設定値を増加するように変更するステップをさらに実行することを特徴とする請求項4に記載の制御方法。
- 前記出力電流設定値は、前記定電流制御の電力変換装置の各々についての電流出力割合を変えないように変更されることを特徴とする請求項4又は5に記載の制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014159738A JP2016039653A (ja) | 2014-08-05 | 2014-08-05 | 蓄電池の過充電防止のための給電システム及びその制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014159738A JP2016039653A (ja) | 2014-08-05 | 2014-08-05 | 蓄電池の過充電防止のための給電システム及びその制御方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016039653A true JP2016039653A (ja) | 2016-03-22 |
Family
ID=55530365
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014159738A Pending JP2016039653A (ja) | 2014-08-05 | 2014-08-05 | 蓄電池の過充電防止のための給電システム及びその制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2016039653A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019058023A (ja) * | 2017-09-22 | 2019-04-11 | 株式会社日立産機システム | 発電システム及びそれに用いる回転電機組立体、運転方法 |
-
2014
- 2014-08-05 JP JP2014159738A patent/JP2016039653A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019058023A (ja) * | 2017-09-22 | 2019-04-11 | 株式会社日立産機システム | 発電システム及びそれに用いる回転電機組立体、運転方法 |
JP6993824B2 (ja) | 2017-09-22 | 2022-01-14 | 株式会社日立産機システム | 発電システム及びそれに用いる回転電機組立体、運転方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9013152B2 (en) | Power stabilization system and power stabilizing method | |
US10069319B2 (en) | Systems and methods for simultaneously charging a battery with multiple power sources | |
EP2605359A1 (en) | Storage battery system and method for controlling same | |
CN111114386B (zh) | 电动汽车安全充电方法、电子设备及存储介质 | |
US9705350B2 (en) | Power storage system, power storage control device, and power storage control method | |
KR102308628B1 (ko) | 하이브리드 전력변환 시스템 및 이를 이용하는 최대 효율 결정 방법 | |
JP6455661B2 (ja) | 自立運転システム | |
JP2015195674A (ja) | 蓄電池集合体制御システム | |
JP7189861B2 (ja) | 充電装置及び充電方法 | |
JP2018206394A (ja) | ハブ | |
US9608449B2 (en) | Power system and control method of the power system | |
JP2020508024A (ja) | 適応的バッテリー充電のための充電器、および使用の方法 | |
JP2015186443A (ja) | 太陽光インバータを用いたエネルギー貯蔵装置のバッテリ充電システム | |
US20200169083A1 (en) | Dc voltage regulation by independent power converters | |
JP2018182948A (ja) | 電力制御システム | |
JP5480343B2 (ja) | 直流電源システム | |
JP2009296719A (ja) | 直流バックアップ電源システムおよびその充電方法 | |
JP2014236600A (ja) | 系統用蓄電池の複数目的制御装置 | |
JP2016039653A (ja) | 蓄電池の過充電防止のための給電システム及びその制御方法 | |
JP6707309B2 (ja) | 電力供給システム | |
WO2017135170A1 (ja) | 電力貯蔵システムおよびその制御方法 | |
AU2016311525B2 (en) | Power storage control device, power conversion device, power storage system, power storage control method, and program | |
WO2023054335A1 (ja) | 電力供給設備 | |
JP2012249345A (ja) | 充電システム、充電方法及び電源システム | |
JP2018125974A (ja) | 蓄電池制御装置 |