JP2017135885A - 電力変動緩和システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】交流電源100に接続された第1のコンバータ210と、このコンバータ210に直流中間コンデンサ230を介して接続されたインバータ240と、を有するインバータ装置200により、負荷に給電する電源システムにおいて、交流電源100に接続された第2のコンバータ330と、その出力により充電されるキャパシタ(容量性蓄電素子)360と、その蓄電電力によりコンデンサ230を充電する充電手段としての可変抵抗370及び制御スイッチ380と、を有する電力変動緩和装置200を備え、負荷急変に伴うインバータ装置200の出力変動時に、可変抵抗370及び制御スイッチ380を介してキャパシタ360からコンデンサ230に電力を供給する。
【選択図】図1
Description
図8は、この系統安定化システムの全体構成図である。図8において、10は交流電源、11は配電線、20は再生可能エネルギーを利用した太陽光発電装置や風力発電装置等の発電設備、30は系統安定化システム、31は周波数検出器、32は電力検出器、33は電力変換部33A及びリチウムイオンキャパシタ(LiC)33Bからなるキャパシタ装置、34は電力変換部34A及び鉛蓄電池34Bからなる蓄電装置、35は充放電制御部35A及び記憶部35Bからなる制御装置、40は中央給電指令所である。
これにより、リチウムイオンキャパシタ33Bに比べて充放電可能な回数が大幅に少ない鉛蓄電池34Bの充放電頻度を減らし、その劣化を防止してシステムの長寿命化を図っている。
図9において、10は交流電源、50は入力平準型電源装置、51はコンバータ、52は充電回路、53は合成回路、53A,53Bはスイッチング素子、54はインバータ、55は制御回路、56,57は電流計測器、60は蓄電池、70は負荷である。
しかしながら、蓄電池を使用する限り定期的な保守点検作業は不可欠であり、これらの作業に要する装置や人員、労力、時間等が大きな負担となっているため、その解決が求められていた。
前記交流電源に接続されて交流/直流変換を行う第2のコンバータと、前記第2のコンバータの出力により充電される大容量の容量性蓄電素子と、前記容量性蓄電素子の蓄電電力により前記直流中間コンデンサを充電する充電手段と、を有する電力変動緩和装置を備え、
前記負荷の変動に伴う前記インバータ装置の出力変動時に、前記充電手段を介して前記容量性蓄電素子から前記直流中間コンデンサに電力を供給するものである。
また、従来技術のように蓄電池を充放電させて電力変動を抑制する制御方式ではないから、蓄電池を保守点検するための装置や人員、労力等を軽減し、メンテナンスフリーを可能にすると共に、システム全体の長寿命化を達成することができる。
図1は、本発明の実施形態に係る電力変動緩和システムの構成図である。図1において、交流電源100には、配電線110を介してインバータ装置200が接続され、その出力側に負荷(図示せず)が接続されている。
上記構成において、可変抵抗370及び制御スイッチ380は、請求項における充電手段を構成している。
なお、コンバータ330の回路構成や制御方式も特に限定されないが、本実施形態では、前記同様にPWMコンバータとして制御することを想定している。
また、電力変動緩和装置300内の容量性蓄電素子であるキャパシタ360には、例えばリチウムイオンキャパシタ(LiC)や電気二重層キャパシタが用いられる。この容量性蓄電素子としては、キャパシタの代わりに大容量の電解コンデンサを用いても良い。
これに対し、図2の時刻t1〜t2に負荷が急変してインバータ装置200の出力側の電力が増加したとすると、この増加分を直流中間回路から供給するために直流中間コンデンサ230が放電し、直流中間回路の電力が減少する。そして、この減少分をインバータ装置200の入力側から供給するために入力側の電力が増加する。すなわち、時刻t1〜t2に発生した負荷の急変により、出力側の電力変動が、ほぼそのままの形で同時に、入力側の電力変動として現れることになる。
図2のタイムチャートを、時間軸を揃えて図示すると図3のようになる。
ここで、図4は、インバータ装置及び模擬負荷からなる試験機を用いて、負荷急変を模擬するために出力電流を急変させた場合のインバータ装置の出力電流、入力電流、入力電圧の測定結果を示している。
図4から明らかなように、出力電流の急変(波形a部)に伴って、ほぼ同時に入力電流も急変していることから、負荷急変時には系統側に大きな電力変動が発生している。
この実施形態では、まず、図1における制御スイッチ340をオンすることにより、第2のコンバータ330を介してキャパシタ360を充電する。この時の充電時定数は、可変抵抗350を調整すれば所望の値に設定することができる。なお、キャパシタ360が満充電になった時の電圧V360は、インバータ装置200の直流中間コンデンサ230の最大電圧V230よりも高くなるように設定する(V360>V230)。
図5のタイムチャートを、時間軸を揃えて図示すると図6のようになる。
図7によれば、出力電流の急変(波形b部)が発生しても入力電流が同時に急変することはなく、負荷急変時における系統側の電力変動が抑制されていることがわかる。
110:配電線
120:分岐線
200:インバータ装置
210,250:フィルタ
220:第1のコンバータ
230:直流中間コンデンサ
240:インバータ
260:出力スイッチ
300:電力変動緩和装置
310:変圧器
320:フィルタ
330:第2のコンバータ
340,380:制御スイッチ
350,370:可変抵抗
360:キャパシタ
Claims (4)
- 交流電源に接続されて交流/直流変換を行う第1のコンバータと、前記第1のコンバータに直流中間コンデンサを介して接続されて直流/交流変換を行うインバータと、を有するインバータ装置により、負荷に交流電力を供給する電源システムにおいて、
前記交流電源に接続されて交流/直流変換を行う第2のコンバータと、前記第2のコンバータの出力により充電される大容量の容量性蓄電素子と、前記容量性蓄電素子の蓄電電力により前記直流中間コンデンサを充電する充電手段と、を有する電力変動緩和装置を備え、
前記負荷の変動に伴う前記インバータ装置の出力変動時に、前記充電手段を介して前記容量性蓄電素子から前記直流中間コンデンサに電力を供給することを特徴とした電力変動緩和システム。 - 請求項1に記載した電力変動緩和システムにおいて、
前記充電手段は、前記容量性蓄電素子の一端と前記直流中間コンデンサの一端との間に接続される可変抵抗を含むことを特徴とする電力変動緩和システム。 - 請求項2に記載した電力変動緩和システムにおいて、
前記容量性蓄電素子と前記可変抵抗と前記直流中間コンデンサとの直列回路内に、前記直流中間コンデンサを充電するための制御スイッチを挿入したことを特徴とする電力変動緩和システム。 - 請求項1〜3の何れか1項に記載した電力変動緩和システムにおいて、
前記容量性蓄電素子がキャパシタまたは電解コンデンサであることを特徴とする電力変動緩和システム。
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