JP2017135826A

JP2017135826A - 電力制御装置及び電力制御方法

Info

Publication number: JP2017135826A
Application number: JP2016013189A
Authority: JP
Inventors: 康久榎本; Yasuhisa Enomoto
Original assignee: Toyo Electric Manufacturing Ltd
Current assignee: Toyo Electric Manufacturing Ltd
Priority date: 2016-01-27
Filing date: 2016-01-27
Publication date: 2017-08-03

Abstract

【課題】簡易な構成とすることにより小型化を図り、生産コストを低減することを可能とする。【解決手段】電力制御装置６０は、発電装置１０によって発電された直流電力を力率１の交流電力に変換して系統電源３０に連系する系統連系用インバータ２０を制御する電力制御装置６０であって、系統電源３０の電圧値を検出する系統電圧検出器４１と、系統電源３０に連系される電力の電力制限値ＰLを設定する電力制限設定器５２と、系統電源３０の電圧、及び電力制限値ＰLに基づいて、系統連系用インバータ２０を制御する制御演算器６１と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、発電装置によって発電された電力を変換して系統電源に連系する系統連系用インバータを制御する電力制御装置及び電力制御方法に関する。

近年、社会全体としての省電力の要請、及び電力利用者の経済性に関する要求が高まっている。そして、これらのことを背景として、太陽光、風力、及び水力等のエネルギーを利用して電力を発電する発電装置の普及が進んでいる。また、このような発電装置を電力会社の系統電源に連系し、発電装置によって発電された電力を系統電源へ供給することがある。

発電装置により発電された電力を系統電源に連系する場合、連系する電力値に制限が設けられている場合がある。この場合、系統連系用インバータから系統電源に出力される電力値が制限値を超えないようにする必要がある。さらに、系統電源の電圧値は変動することがあり、これに伴い系統連系用インバータから出力する電圧値を変動させても、電力値の制限値を超えないように電力を系統電源に供給することが求められる。そのため、系統連系用インバータは、系統電源の電圧値に応じた電流を出力しなければならない。

図２は、従来の発電システム５の構成例を示すブロック図である。図２に示す発電システム５において、発電装置１０は系統連系用インバータ２０に接続されている。発電装置１０により発電された発電電力は系統連系用インバータ２０に入力され、系統連系用インバータ２０は入力された発電電力を系統電源の電圧及び周波数の交流電力に変換して系統電源３０に出力する。

このような発電システムにおいて、電力検出装置４０は、系統連系用インバータ２０から系統電源３０に出力される交流電力の電力値を検出する。電力検出装置４０は、系統電圧検出器４１、電流検出器４２、及び電力算出器４３を備える。電圧検出器４１によって検出された電圧、及び電流検出器４２によって検出された電流に基づいて電力算出器４３が電力値を算出する。そして、制御演算器５１が、電力算出器４３によって算出された電力値を、電力制限設定器５２によって設定された電力制限値と比較する。そして、制御演算器５１は、電力値が電力制限値より大きい場合には、系統連系用インバータ２０の出力電流を小さくし、電力値が電力制限値未満である場合には、系統連系用インバータ２０の出力電流を大きくするように、系統連系用インバータ２０を制御する。

このように、電力検出装置４０により検出された電力値を電力制限値と比較して電力を制限する方法については、例えば、特許文献１に記載されている。

特開２００５−１９２３１７号公報

しかしながら、上記の従来技術のような電力検出装置４０により検出された電力値と電力制限値を比較することによる発電電力を制限する方法では、電圧検出器４１と、電流検出器４２と、電力算出器４３とにより構成される電力検出装置４０が必要となり回路構成が複雑になるため、大型化し、生産コストが増加するという問題がある。

かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、簡易な構成とすることにより小型化を図り、生産コストを低減することを可能にする電力制御装置を提供することにある。

上述した課題を解決すべく、本発明に係る電力制御装置は、発電装置によって発電された直流電力を力率１の交流電力に変換して系統電源に連系する系統連系用インバータを制御する電力制御装置であって、前記系統電源の電圧値を検出する系統電圧検出器と、前記系統電源に連系される電力の電力制限値を設定する電力制限設定器と、前記系統電源の電圧値、及び前記電力制限値に基づいて、前記系統連系用インバータを制御する制御演算器と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る電力制御装置において、前記制御演算器は、前記系統電源の電圧及び前記電力制限値に基づいて、前記系統連系用インバータが出力する電流の制限値である出力電流制限値を算出し、前記出力電流制限値以下の電流を出力するよう系統連系用インバータを制御することを特徴とする。

また、本発明に係る電力制御方法は、電力制御装置が、発電装置によって発電された直流電力を力率１の交流電力に変換して系統電源に連系する系統連系用インバータを制御する電力制御方法であって、前記電力制御装置が、前記系統電源の電圧値を検出するステップと、前記電力制御装置が、前記系統電源に連系される電力の電力制限値を設定するステップと、前記電力制御装置が、前記系統電源の電圧値、及び前記電力制限値に基づいて、前記系統連系用インバータを制御するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、簡易な回路構成とすることにより小型化を図り、生産コストを低減することが可能となる。

本実施形態に係る電力制御システムの構成例を示すブロック図である。従来技術における電力制御システムの構成例を示すブロック図である。図１に示す電力制御装置の処理を示すフロー図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る電力制御システム１の構成例を示すブロック図である。図１に示す例では、電力制御システム１は、発電装置１０、系統連系用インバータ２０、系統電源３０、及び電力制御装置６０を備える。

発電装置１０は、太陽光、風力、及び水力等のエネルギーを利用して電力を発電する装置であり、系統連系用インバータ２０を介して系統電源３０に連系される。

系統連系用インバータ２０は、発電装置１０によって発電された直流電力を系統電源３０に供給する。具体的には、系統連系用インバータ２０は、発電装置１０が発電した電力を、系統電源３０の電圧及び周波数とそれぞれ同一の電圧及び周波数の交流電力に変換し、変換した交流電力を系統電源３０に対して出力する。このとき、系統連系用インバータ２０は、電力制御装置６０に制御されて出力電流制限値Ｉ_Lの電流を系統電源３０に対して出力する。出力電流制限値Ｉ_Lとは、系統連系用インバータ２０から出力される電力の最大値として規定される電力制限値Ｐ_Lを出力するための電流の制限値である。

また、系統連系用インバータ２０は、公知の方法により、出力する交流電力の力率を１にする制御を行う。

系統電源３０は、電力会社が保有する商用の配電線網から供給される電源である。

電力制御装置６０は、系統電圧検出器４１、電力制限設定器５２、及び制御演算器６１を備える。

系統電圧検出器４１は、系統連系用インバータ２０から出力される電圧、すなわち系統電源３０の電圧の値である系統電圧値Ｖを検出する。また、系統電圧検出器４１は、検出した系統電圧値Ｖを制御演算器６１に出力する。

電力制限設定器５２は、電力制御装置６０の管理者又は他の装置からの入力に基づいて電力制限値Ｐ_Lを設定する。また、電力制限設定器５２は、設定した電力制限値Ｐ_Lを制御演算器６１に出力する。

制御演算器６１は、系統電圧検出器４１によって出力された系統電圧値Ｖ、及び電力制限設定器５２によって設定された電力制限値Ｐ_Lに基づいて、系統連系用インバータ２０から出力する電流の制限値である出力電流制限値Ｉ_Lを算出する。

ここで、出力電流制限値Ｉ_Lを算出する方法について詳細に説明する。

系統連系用インバータ２０が、発電装置１０から供給された直流電力を、電圧Ｖ、電流Ｉの交流電力に変換し、このときの力率をｐ_fとした場合、系統連系用インバータ２０から系統電源３０に出力される電力Ｐは式（１）によって表される。

したがって、系統連系用インバータ２０が出力する電力Ｐを電力制限値Ｐ_Lに制限する場合の電流である出力電流制限値Ｉ_Lは、式（２）によって表される。

さらに、上述したように系統連系用インバータ２０は力率ｐ_fを１に制御するため、出力電流制限値Ｉ_Lは式（３）によって表される。

また、制御演算器６１は、上述したように算出した出力電流制限値Ｉ_L以下の電流を系統連系用インバータ２０が出力するよう制御する。

続いて、図３を参照して電力制御装置６０の電力制御を行う電力制御方法について説明する。図３は電力制御装置６０の処理を示すフロー図である。初期状態においては、電力制限設定器５２には電力制限値Ｐ_Lが設定されている。

まず、系統電圧検出器４１が系統電源３０の電圧値である系統電圧値Ｖを検出する（ステップＳ１）。ステップＳ１で系統電圧値Ｖを検出すると、系統電圧検出器４１は、系統電圧値Ｖを制御演算器６１に出力する（ステップＳ２）。

ステップＳ２で系統電圧値Ｖが出力されると、制御演算器６１は、系統電圧検出器４１によって出力された系統電圧値Ｖ、及び電力制限設定器５２によって設定された電力制限値Ｐ_Lに基づいて出力電流制限値Ｉ_Lを算出する（ステップＳ３）。

ステップＳ３で出力電流制限値Ｉ_Lが算出されると、制御演算器６１は算出した出力電流制限値Ｉ_L以下の電流を出力するよう系統連系用インバータ２０を制御する（ステップＳ４）。

以上のように、本実施形態によれば、従来技術で必要であった電流検出器４２と電力算出器４３が不要となる。そのため、系統電源３０との連系に係る回路を簡易な構成とすることができ、電力制御システム１の小型化を図り、生産コストを低減することができる。

本発明を図面及び実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形または修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形または修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各ブロック、に含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数のブロックを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

１電力制御システム
１０発電装置
２０系統連系用インバータ
３０系統電源
４１系統電圧検出器
５２電力制限設定器
６０電力制御装置
６１制御演算器

Claims

発電装置によって発電された直流電力を力率１の交流電力に変換して系統電源に連系する系統連系用インバータを制御する電力制御装置であって、
前記系統電源の電圧値を検出する系統電圧検出器と、
前記系統電源に連系される電力の電力制限値を設定する電力制限設定器と、
前記系統電源の電圧値、及び前記電力制限値に基づいて、前記系統連系用インバータを制御する制御演算器と、
を備えることを特徴とする電力制御装置。
前記制御演算器は、前記系統電源の電圧及び前記電力制限値に基づいて、前記系統連系用インバータが出力する電流の制限値である出力電流制限値を算出し、前記出力電流制限値以下の電流を出力するよう系統連系用インバータを制御することを特徴とする請求項１に記載の電力制御装置。
電力制御装置が、発電装置によって発電された直流電力を力率１の交流電力に変換して系統電源に連系する系統連系用インバータを制御する電力制御方法であって、
前記電力制御装置が、前記系統電源の電圧値を検出するステップと、
前記電力制御装置が、前記系統電源に連系される電力の電力制限値を設定するステップと、
前記電力制御装置が、前記系統電源の電圧値、及び前記電力制限値に基づいて、前記系統連系用インバータを制御するステップと、
を含むことを特徴とする電力制御方法。