JPS63144725A - 電池電力貯蔵システム - Google Patents

電池電力貯蔵システム

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JPS63144725A
JPS63144725A JP61288683A JP28868386A JPS63144725A JP S63144725 A JPS63144725 A JP S63144725A JP 61288683 A JP61288683 A JP 61288683A JP 28868386 A JP28868386 A JP 28868386A JP S63144725 A JPS63144725 A JP S63144725A
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battery
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/30Systems 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
    • YGENERAL 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
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    • Y04SSYSTEMS 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
    • Y04S20/00Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
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  • Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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。
(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弧能力を持つゲートターンオフ(G
TO)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6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
(Vυ)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。図中では変換器3
は変換器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Vυと1
80度位相のずれた交流電流工、を流すことにより、変
換器2側へ電力を供給する。その時必要な変換器の電圧
v1Nvは変換器のインピーダンスXpυによる電圧降
下分−1vXpUを考慮してベクトルv1Nvとなり、
その位相は、系統電圧Vυ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は系統電圧と同位相となり、変換器
の電圧v1Nv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#御に必要な、交流電圧V x N V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相ブリツジを用いた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V、、
s。
VSTy 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。
V□NV =EO(12sinα)  ”’■この0式
で、直流電圧EDが変化することに対し、変換器電力電
圧vtNv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のとリうる範囲は次の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v1Nv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、V x N V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。交流電流工りは系統電圧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■□
NVは変圧器のインピーダンスによる電圧効果分ILx
pU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)、逆に変換器出力電圧V 1N Vを
系統電圧Vυ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V 1N V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。
〔発明の構成〕
(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。
(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。
(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相ブリツジ構成の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相ブリツジ
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0式、V、NV =  ”  Ep 
(12sina)  で表りさhπ 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。
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Vυ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v1Nv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
VINV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はど細くする必
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相ブリツジ構成の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=8− 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相ブリツジ構成のパルス幅制御のGT
O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GT
O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。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は以下の効果を奏する。
(ト)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。
■ 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。
■ 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。
【図面の簡単な説明】
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相ブリツー゛( 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代理
人 弁理士 則 近 憲 佑 同  三俣弘文 第1図 第2図 =12− 一ユニ一 第8図 (0−)          Cム〕 (c )           <t)第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  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。
JP61288683A 1986-12-05 1986-12-05 電池電力貯蔵システム Expired - Lifetime JPH0793793B2 (ja)

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JPH0793793B2 JPH0793793B2 (ja) 1995-10-09

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011135768A (ja) * 2009-11-26 2011-07-07 Eiji Shiraishi 電力供給装置、及び、インバータ装置
JP2023039166A (ja) * 2021-09-08 2023-03-20 西芝電機株式会社 電力貯蔵システム

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

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