JPH0793793B2 - 電池電力貯蔵システム - Google Patents
電池電力貯蔵システムInfo
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- JPH0793793B2 JPH0793793B2 JP61288683A JP28868386A JPH0793793B2 JP H0793793 B2 JPH0793793 B2 JP H0793793B2 JP 61288683 A JP61288683 A JP 61288683A JP 28868386 A JP28868386 A JP 28868386A JP H0793793 B2 JPH0793793 B2 JP H0793793B2
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/30—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
- Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
- Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
- Y04S20/20—End-user application control systems
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- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、二次電池に電力を貯蔵しその電力を放出でき
る電池電力貯蔵システムに関する。
る電池電力貯蔵システムに関する。
(従来の技術) 電池電力貯蔵システムは電力系統から交流電力を受電
し、直流に変換して二次電池に貯蔵する。そして必要な
時にこの電力を交流に変換して系統へ供給するシステム
である。このシステムについての考え方は電気学会雑誌
昭58年8月小特集「新形電池電力貯蔵システム」に詳し
い。電池と系統を接続する交流−直流の変換には最近自
己消孤能力を持つゲートターンオフ(GTO)素子を用い
た自励式の電圧型の変換器が多く用いられている。
し、直流に変換して二次電池に貯蔵する。そして必要な
時にこの電力を交流に変換して系統へ供給するシステム
である。このシステムについての考え方は電気学会雑誌
昭58年8月小特集「新形電池電力貯蔵システム」に詳し
い。電池と系統を接続する交流−直流の変換には最近自
己消孤能力を持つゲートターンオフ(GTO)素子を用い
た自励式の電圧型の変換器が多く用いられている。
従来システムについて第8図で説明する。電力を貯蔵す
る時には電力系統1から受電し、系統電圧(VU)と自励
式変換器2の交流側電圧を整合させる変圧器3を介して
変換器2に交流電力を供給する。変換器2はこの交流電
力を直流電力に変換して二次電池4に電力を供給し、貯
蔵する。電力を放出する場合はこの逆を行ない、電池4
の電力を交流に変換し、電力系統1へ供給する。
る時には電力系統1から受電し、系統電圧(VU)と自励
式変換器2の交流側電圧を整合させる変圧器3を介して
変換器2に交流電力を供給する。変換器2はこの交流電
力を直流電力に変換して二次電池4に電力を供給し、貯
蔵する。電力を放出する場合はこの逆を行ない、電池4
の電力を交流に変換し、電力系統1へ供給する。
実際の電力の貯蔵,放出の制御を第4図(a)〜(d)
に示すベクトル図によって説明する。図中では変圧器3
で変換器2の出力電圧を基準とした等価回路とし、イン
ピーダンスXPU5として示している。電力を貯蔵する場合
を第4図(a),(b)に示す。系統電圧VUと180度位
相のずれた交流電流ILを流すことにより、変換器2側へ
電力を供給する。その時必要な変圧器の電圧VINVは変換
器のインピーダンスXPUによる電圧降下分−ILXPUを考慮
してベクトルVINVとなり、その位相は、系統電圧VUに対
し遅れθとなる。逆に電力を放出する場合を第4図
(c),(d)に示す。この時は、交流電流ILは系統電
圧VUと同位相となり、変換器の電圧VINVは貯蔵の時と比
べ大きさは等しく、位相が逆で進みθとなる。
に示すベクトル図によって説明する。図中では変圧器3
で変換器2の出力電圧を基準とした等価回路とし、イン
ピーダンスXPU5として示している。電力を貯蔵する場合
を第4図(a),(b)に示す。系統電圧VUと180度位
相のずれた交流電流ILを流すことにより、変換器2側へ
電力を供給する。その時必要な変圧器の電圧VINVは変換
器のインピーダンスXPUによる電圧降下分−ILXPUを考慮
してベクトルVINVとなり、その位相は、系統電圧VUに対
し遅れθとなる。逆に電力を放出する場合を第4図
(c),(d)に示す。この時は、交流電流ILは系統電
圧VUと同位相となり、変換器の電圧VINVは貯蔵の時と比
べ大きさは等しく、位相が逆で進みθとなる。
以上の説明では、変換器の交流出力より交流側について
説明したが、一般に二次電池の端子電圧は電力を貯蔵す
ると上昇し、放出すると低下する。その為、変換器2は
電池電圧VDの変動する範囲にわたって、電力の制御に必
要な、交流電圧VINVを出力することが必要とされる。こ
の制御は通常変換器2のパルス幅制御を用いて行なって
いる。ここでは第6図に従来例として6相ブリッジを用
いた3パルス方式の変換器について説明する。
説明したが、一般に二次電池の端子電圧は電力を貯蔵す
ると上昇し、放出すると低下する。その為、変換器2は
電池電圧VDの変動する範囲にわたって、電力の制御に必
要な、交流電圧VINVを出力することが必要とされる。こ
の制御は通常変換器2のパルス幅制御を用いて行なって
いる。ここでは第6図に従来例として6相ブリッジを用
いた3パルス方式の変換器について説明する。
この回路ではGTO素子6はダイオード素子7と逆並列に
接続されている。直流側8は電池に接続され、交流側9
は変圧器に接続される。この回路での出力電圧の制御は
第7図に示すようにU−X,V−Y,W−Z分枝のそれぞれの
アームの通電期間の中央に2α度のオン−オフ反転期間
22を挿入することにより行なう(図中20,21にα=0の
場合のUアーム,Xアームの通電期間を示す)。この結
果、交流側電圧(線間)23は第6図図中VRS,VST,VTRの
如く、3つのパルスにより半周期波形が形成される。
接続されている。直流側8は電池に接続され、交流側9
は変圧器に接続される。この回路での出力電圧の制御は
第7図に示すようにU−X,V−Y,W−Z分枝のそれぞれの
アームの通電期間の中央に2α度のオン−オフ反転期間
22を挿入することにより行なう(図中20,21にα=0の
場合のUアーム,Xアームの通電期間を示す)。この結
果、交流側電圧(線間)23は第6図図中VRS,VST,VTRの
如く、3つのパルスにより半周期波形が形成される。
この時の直流電圧EDと変換器出力電圧V1NVとの関係は次
式で与えられることが知られている。
式で与えられることが知られている。
この(1)式で、直流電圧EDが変化することに対し、変
換器出力電圧VINVを一定に保つためには制御角αを変化
させる。ここで、この制御角αのとりうる範囲は次の2
つの理由により制限される。αの最小値は、GTO素子
のターンオフに必要な時間が決まっているためそれ以下
にはできない。αの最大値は、αが大きくなる程、高
調波成分が増大し、制御精度が保てなくなるためあまり
大きくできない。
換器出力電圧VINVを一定に保つためには制御角αを変化
させる。ここで、この制御角αのとりうる範囲は次の2
つの理由により制限される。αの最小値は、GTO素子
のターンオフに必要な時間が決まっているためそれ以下
にはできない。αの最大値は、αが大きくなる程、高
調波成分が増大し、制御精度が保てなくなるためあまり
大きくできない。
(発明が解決しようとする問題点) 一般にの条件から、変換器出力電圧VINVの値は直流電
圧EDが最小の時に、αの最小値とした時の値とする。と
ころが、電池の電圧変動幅が広く直流電圧の最大値が、
非常に大きい場合、VINVの値を一定に保つためのαの値
が大きくなりの条件を越えてしまうことがあり、この
ため、高調波対策設備の容量増加をまねいたり、制御精
度が保てなくなることがあった。
圧EDが最小の時に、αの最小値とした時の値とする。と
ころが、電池の電圧変動幅が広く直流電圧の最大値が、
非常に大きい場合、VINVの値を一定に保つためのαの値
が大きくなりの条件を越えてしまうことがあり、この
ため、高調波対策設備の容量増加をまねいたり、制御精
度が保てなくなることがあった。
以上の説明では、電池電力貯蔵システムで有効電力の制
御のみを行なう場合を説明したが、さらに無効電力を制
御する場合を第5図(a)〜(d)で説明する。おくれ
無効電力を系統に供給する場合を第5図(a),(b)
に示す。交流電流ILは系統電圧VUに対し90゜位相の遅れ
た電流となる。そのため、変換器の出力電圧VINVは変圧
器のインピーダンスによる電圧降下分ILXPUだけ、系統
電圧VUより高くする必要がある。逆におくれ無効電力を
系統から吸収する場合(第5図(c),(d)参照)、
変換器出力電圧VINVを系統電圧VUに対し、低くする必要
がある。ここで説明したように無効電力の制御を行なう
場合には、必要とされるVINVの変化の幅が広がるため、
制御角αの制御範囲を、ますます拡げることが必要とな
る。このため従来のシステムでは無効電力の制御に制限
をつけたり、場合によっては無効電力制御をあきらめて
いた。
御のみを行なう場合を説明したが、さらに無効電力を制
御する場合を第5図(a)〜(d)で説明する。おくれ
無効電力を系統に供給する場合を第5図(a),(b)
に示す。交流電流ILは系統電圧VUに対し90゜位相の遅れ
た電流となる。そのため、変換器の出力電圧VINVは変圧
器のインピーダンスによる電圧降下分ILXPUだけ、系統
電圧VUより高くする必要がある。逆におくれ無効電力を
系統から吸収する場合(第5図(c),(d)参照)、
変換器出力電圧VINVを系統電圧VUに対し、低くする必要
がある。ここで説明したように無効電力の制御を行なう
場合には、必要とされるVINVの変化の幅が広がるため、
制御角αの制御範囲を、ますます拡げることが必要とな
る。このため従来のシステムでは無効電力の制御に制限
をつけたり、場合によっては無効電力制御をあきらめて
いた。
本発明の目的は、上記従来技術の持つ二次電池の電圧の
変動に対する変換器の出力電圧制御の困難さを解決する
電池電力貯蔵システムを提供することにある。
変動に対する変換器の出力電圧制御の困難さを解決する
電池電力貯蔵システムを提供することにある。
(問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するために本発明では第1図に示すよう
に電力系統1と二次電池4及びパルス幅制御を行なう自
励式の変換器2,変圧器3から成る電池電力貯蔵システム
の交流側に系統電圧と変換器の出力電圧との変圧比を変
える手段10を有し、二次電池4の端子電圧の値を検出す
る手段11と、その検出した値を入力する制御装置12によ
り、この変圧比を変える手段10を制御する様に構成した
ことを特徴とする。
に電力系統1と二次電池4及びパルス幅制御を行なう自
励式の変換器2,変圧器3から成る電池電力貯蔵システム
の交流側に系統電圧と変換器の出力電圧との変圧比を変
える手段10を有し、二次電池4の端子電圧の値を検出す
る手段11と、その検出した値を入力する制御装置12によ
り、この変圧比を変える手段10を制御する様に構成した
ことを特徴とする。
(作用) 二次電池の端子電圧EDを検出し、その値に従って交流側
の最適な変圧比を制御装置12により求め、その最適な変
圧比になるように交流側の変圧比を変える。このことに
より変換器のパルス幅制御範囲を所定に限定でき、その
制御を制御精度の確保及び、高調波成分の少ない領域に
保つことができる。
の最適な変圧比を制御装置12により求め、その最適な変
圧比になるように交流側の変圧比を変える。このことに
より変換器のパルス幅制御範囲を所定に限定でき、その
制御を制御精度の確保及び、高調波成分の少ない領域に
保つことができる。
(実施例) 本発明の一実施例を第2図に示す。図において、電力系
統1と二次電池4を負荷時タップ切換器付変圧器13,6相
ブリッジ構成のGTO変換器2で接続する。又、二次電池
の直流電圧EDを測定する分圧器14を直流回路にそなえ、
その検出した値によって、タップ切換器付変圧器13のタ
ップを制御する制御装置12を有する。
統1と二次電池4を負荷時タップ切換器付変圧器13,6相
ブリッジ構成のGTO変換器2で接続する。又、二次電池
の直流電圧EDを測定する分圧器14を直流回路にそなえ、
その検出した値によって、タップ切換器付変圧器13のタ
ップを制御する制御装置12を有する。
次にこの実施例について作用を説明する。6相ブリッジ
構成のGTO変換器を3パルス方式でパルス幅制御を行な
った場合の変換器出力電圧VINVと直流電圧EDの関係は先
に示した(1)式、 で表わされる。この制御角αは、GTO素子のターンオフ
時間により、その最小値が制限される。
構成のGTO変換器を3パルス方式でパルス幅制御を行な
った場合の変換器出力電圧VINVと直流電圧EDの関係は先
に示した(1)式、 で表わされる。この制御角αは、GTO素子のターンオフ
時間により、その最小値が制限される。
また、最大値は制御精度を保ち、高調波成分を抑えるた
めにあまり大きくできない。そのため、二次電池4の直
流電圧EDが電力の貯蔵,放出で大きく変動する場合に
は、αの制御のみでは、系統電圧VUとの整合がとれなく
なり、電力の制御に必要な出力電圧が得られない。
めにあまり大きくできない。そのため、二次電池4の直
流電圧EDが電力の貯蔵,放出で大きく変動する場合に
は、αの制御のみでは、系統電圧VUとの整合がとれなく
なり、電力の制御に必要な出力電圧が得られない。
そこで本発明では、分圧器14で電池4の電圧EDを検出
し、その値を制御装置12に入力し、その値に応じて制御
装置からタップ切換器付変圧器13のタップを自動的に変
えて、αの所定の制御範囲で系統電圧VUとの整合がとれ
るようにする。すなわち、電池の電圧EDが小さい時に
は、タップを切換えて変圧比を大きくし、変換器に要求
される交流出力電圧VINVを小さくする。
し、その値を制御装置12に入力し、その値に応じて制御
装置からタップ切換器付変圧器13のタップを自動的に変
えて、αの所定の制御範囲で系統電圧VUとの整合がとれ
るようにする。すなわち、電池の電圧EDが小さい時に
は、タップを切換えて変圧比を大きくし、変換器に要求
される交流出力電圧VINVを小さくする。
逆に電池の電圧EDが大きい時には、タップを切換えて変
圧比を小さくし、変換器に要求される交流出力電圧INV
を大きくする。この時、切換えるタップの数とタップの
幅は変換器のパルス幅制御の範囲を有効に利用すること
により、通常の負荷時切替器ほど細くする必要はない。
また、タップ切換に伴なう制御上の動揺は、変換器のパ
ルス幅制御の応答が早いため、特に問題とならない。
圧比を小さくし、変換器に要求される交流出力電圧INV
を大きくする。この時、切換えるタップの数とタップの
幅は変換器のパルス幅制御の範囲を有効に利用すること
により、通常の負荷時切替器ほど細くする必要はない。
また、タップ切換に伴なう制御上の動揺は、変換器のパ
ルス幅制御の応答が早いため、特に問題とならない。
以上説明したようにこの実施例においてはパルス幅制御
の6相ブリッジ構成のGTO変換器を用いた電池電力貯蔵
システムを負荷時タップ切換器付き変圧器を用いて系統
と接続したシステムにおいて、電池電圧を測定し、その
電圧に対応し、制御装置により変圧器のタップを制御す
ることにより、GTO変換器を電圧制御の最適な範囲で運
転することができることになる。このことにより、シス
テムの発生する高調波を低い値に抑え、電圧制御精度を
良好に保つことができる。
の6相ブリッジ構成のGTO変換器を用いた電池電力貯蔵
システムを負荷時タップ切換器付き変圧器を用いて系統
と接続したシステムにおいて、電池電圧を測定し、その
電圧に対応し、制御装置により変圧器のタップを制御す
ることにより、GTO変換器を電圧制御の最適な範囲で運
転することができることになる。このことにより、シス
テムの発生する高調波を低い値に抑え、電圧制御精度を
良好に保つことができる。
以上の説明では6相ブリッジ構成のパルス幅制御のGTO
変換器を用いた一実施例を示したが、これは単相ブリッ
ジを3相使用するパルス幅制御の変換器でも適用でき
る。次にタップ切換えをインバータ変圧器14で実施した
実施例を第3図に示す。本発明はパルス幅制御のGTO変
換器を用いたシステムで直流側の電圧の条件によって、
交流側の電圧の整合のための変圧器の変圧比を変えるこ
とを特徴とするためのその方法をどのようにとろうと本
発明の精神を逸脱しない範囲で種々変形しても含まれる
ことは言うまでもない。
変換器を用いた一実施例を示したが、これは単相ブリッ
ジを3相使用するパルス幅制御の変換器でも適用でき
る。次にタップ切換えをインバータ変圧器14で実施した
実施例を第3図に示す。本発明はパルス幅制御のGTO変
換器を用いたシステムで直流側の電圧の条件によって、
交流側の電圧の整合のための変圧器の変圧比を変えるこ
とを特徴とするためのその方法をどのようにとろうと本
発明の精神を逸脱しない範囲で種々変形しても含まれる
ことは言うまでもない。
以上説明したように本発明は以下の効果を奏する。
(1) 変動する電池の電圧に対し、系統電圧と変換器
の出力電圧の電圧比を変えることにより、自励式GTO変
換器を制御精度が良好な、高調波発生の低い状態で運転
できることになる。
の出力電圧の電圧比を変えることにより、自励式GTO変
換器を制御精度が良好な、高調波発生の低い状態で運転
できることになる。
(2) 発生高調波を低い状態に保てるため、高調波対
策の設備が不要または容量の軽減化が図れる。
策の設備が不要または容量の軽減化が図れる。
(3) 変換器の出力できる電圧範囲が拡がるため、無
効電力制御の可能な範囲が拡がり、システムとしての有
効性が増加する。
効電力制御の可能な範囲が拡がり、システムとしての有
効性が増加する。
第1図は本発明を示す構成図を示す。第2図は本発明の
一実施例を示す構成図、第3図は本発明の他の一実施例
を示す構成図である。第4図(a),(b)および
(c),(d)はそれぞれ電池電力貯蔵システムにおけ
る有効電力制御の原理を示す単線系統図およびベクトル
図、第5図(a),(b)および(c),(d)はそれ
ぞれ無効電力制御の原理を示す単線結線図及びベクトル
図、第6図は6相ブリッジ構成のGTO変換器の構成を示
す3線結線図、第7図は3パルス方式のパルス幅制御の
原理を説明するためのグラフ、第8図は従来のシステム
を示す構成図である。 1……電力系統、2……直流−交流変換器 3……変圧器、4……二次電池 10……変圧比を変える手段 11……二次電池端子電圧測定手段 12……制御装置 13……負荷時タップ切換器付変圧器 14……分圧器 15……負荷時タップ切換器付インバータ変圧器
一実施例を示す構成図、第3図は本発明の他の一実施例
を示す構成図である。第4図(a),(b)および
(c),(d)はそれぞれ電池電力貯蔵システムにおけ
る有効電力制御の原理を示す単線系統図およびベクトル
図、第5図(a),(b)および(c),(d)はそれ
ぞれ無効電力制御の原理を示す単線結線図及びベクトル
図、第6図は6相ブリッジ構成のGTO変換器の構成を示
す3線結線図、第7図は3パルス方式のパルス幅制御の
原理を説明するためのグラフ、第8図は従来のシステム
を示す構成図である。 1……電力系統、2……直流−交流変換器 3……変圧器、4……二次電池 10……変圧比を変える手段 11……二次電池端子電圧測定手段 12……制御装置 13……負荷時タップ切換器付変圧器 14……分圧器 15……負荷時タップ切換器付インバータ変圧器
Claims (1)
- 【請求項1】電力系統と二次電池を接続し、電力の変換
を行なうパルス幅制御方式の自励式直流−交流変換器
と、この変換器と電力系統の間に設けられた変圧器とか
ら成る電池電力貯蔵システムにおいて、二次電池の端子
電圧を検出する手段と、変圧器の変圧比を変える手段
と、検出した端子電圧により変換器のパルス幅制御を行
なうとともに、変圧器の変圧比を制御する制御装置とを
備えてなることを特徴とする電池電力貯蔵システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61288683A JPH0793793B2 (ja) | 1986-12-05 | 1986-12-05 | 電池電力貯蔵システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61288683A JPH0793793B2 (ja) | 1986-12-05 | 1986-12-05 | 電池電力貯蔵システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63144725A JPS63144725A (ja) | 1988-06-16 |
JPH0793793B2 true JPH0793793B2 (ja) | 1995-10-09 |
Family
ID=17733336
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61288683A Expired - Lifetime JPH0793793B2 (ja) | 1986-12-05 | 1986-12-05 | 電池電力貯蔵システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0793793B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5852779B2 (ja) * | 2009-11-26 | 2016-02-03 | 映二 白石 | 電力供給装置 |
JP7268102B2 (ja) * | 2021-09-08 | 2023-05-02 | 西芝電機株式会社 | 電力貯蔵システム |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59172933A (ja) * | 1983-03-22 | 1984-09-29 | 株式会社東芝 | 電池電力貯蔵システム |
-
1986
- 1986-12-05 JP JP61288683A patent/JPH0793793B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS63144725A (ja) | 1988-06-16 |
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