JP2003339118A - Distributed power supply system - Google Patents

Distributed power supply system

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JP2003339118A
JP2003339118A JP2002147034A JP2002147034A JP2003339118A JP 2003339118 A JP2003339118 A JP 2003339118A JP 2002147034 A JP2002147034 A JP 2002147034A JP 2002147034 A JP2002147034 A JP 2002147034A JP 2003339118 A JP2003339118 A JP 2003339118A
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JP
Japan
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bus
unit
power supply
voltage
power
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Application number
JP2002147034A
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Japanese (ja)
Inventor
Takanori Sugita
Chiyuukei You
貴紀 杉田
仲慶 楊
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My Way Giken Kk
マイウェイ技研株式会社
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Publication date
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    • Y02P90/50Energy storage in industry with an added climate change mitigation effect

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a distributed power supply system, capable of making effective use of energy resources by autonomously performing cooperative operation for each of a plurality of distributed power supply units, attaining equipment scale reduction, and making effective use of each equipment. <P>SOLUTION: This distributed power supply system comprises a wind-power generation unit 110, a photovoltaic generation unit 120, a power storage unit 130, a flywheel unit 140 and a load unit 150 which are connected mutually through a DC bus 100, and a parallel unit 170 with mains for connecting the DC bus 100 to an AC bus 160. Voltage fluctuations in the DC bus 100 are allowed to lie within a prescribed range, and the operation of each unit connected with the DC bus 100 is performed, based on the voltage of the DC bus 100. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の分散電源ユ
ニットを有する分散電源システムに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a distributed power supply system having a plurality of distributed power supply units.
【0002】[0002]
【従来の技術】最近では、パワーエレクトロニクス技術
の進歩により、数十kW〜100kW規模の太陽光発電
や風力発電を行う分散電源ユニットでも、火力発電並の
低コスト、高効率が実現できるようになりつつある。小
型の分散電源ユニットは、設置場所を選ばず、建設期間
が短いなどのメリットから、各自治体や企業が競って導
入を進めている。これらの分散電源ユニットが有機的に
結合し、協調しあいながら安定に運転を行うことができ
れば、相互補完によりエネルギー効率をさらに高めるこ
とができる。
2. Description of the Related Art Recently, due to advances in power electronics technology, it has become possible to realize low cost and high efficiency comparable to thermal power generation even in a distributed power supply unit for solar power generation or wind power generation of several tens to 100 kW. It's starting. Small distributed power supply units are being installed by any local governments or companies in competition because they can be installed anywhere and have a short construction period. If these distributed power supply units are organically connected and can operate stably while cooperating with each other, energy efficiency can be further increased by mutual complementation.
【0003】また、新しい工場や施設を作る場合に、新
たな架線を建設するよりも分散電源システムを造る方
が、コスト的に有利になることが予想される。特に、送
電網や配電線のない地域や、送電線の建設に環境問題や
景観の問題で賛同が得られない地域においては、分散電
源システムの必要性が高まっている。
Further, when a new factory or facility is to be constructed, it is expected that it will be more cost effective to construct a distributed power supply system than to construct a new overhead line. In particular, there is a growing need for distributed power systems in areas where there are no power grids or distribution lines, or where the construction of power lines is not supported by environmental and landscape issues.
【0004】図19は、従来の分散電源システムの一般
的な構成を示す図である。図19に示す従来の分散電源
システムでは、AC(交流)バス900に系統連系ユニ
ット910、920を介して各分散電源ユニットが接続
されている。例えば、一方の分散電源ユニットである風
力発電ユニット912が電力貯蔵ユニット914やフラ
イホイールユニット916とともに一方の系統連系ユニ
ット910を介してACバス900に接続されており、
他方の分散電源ユニットである太陽光発電ユニット92
2が他方の系統連系ユニット920を介してACバス9
00に接続されている。また、ACバス900には、A
C/DCコンバータ930を介して負荷ユニット932
が接続されている。負荷ユニット932は、インバータ
を内蔵しており、AC/DCコンバータ930から供給
される直流電力によって駆動される。
FIG. 19 is a diagram showing a general configuration of a conventional distributed power supply system. In the conventional distributed power supply system shown in FIG. 19, each distributed power supply unit is connected to an AC (alternating current) bus 900 via system interconnection units 910 and 920. For example, the wind power generation unit 912 which is one of the distributed power supply units is connected to the AC bus 900 via the one grid interconnection unit 910 together with the power storage unit 914 and the flywheel unit 916.
Photovoltaic power generation unit 92 which is the other distributed power supply unit
2 via the other system interconnection unit 920 to the AC bus 9
Connected to 00. In addition, AC bus 900 has A
Load unit 932 via C / DC converter 930
Are connected. The load unit 932 has a built-in inverter and is driven by the DC power supplied from the AC / DC converter 930.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の分散電源システムは、複数の分散電源ユニットであ
る風力発電ユニット912と太陽光発電ユニット922
がACバス900を介して接続されている。このため、
自律的に風力発電ユニット912と太陽光発電ユニット
922のそれぞれを動作させる協調運転が難しく、エネ
ルギー資源の有効利用が難しいという問題があった。ま
た、このような協調運転を実現するためには、それぞれ
の発電状態を知る必要があるため、発電状態を検出する
検出装置が必要になり、それぞれの分散電源ユニットの
規模が大きくなるとともに、この検出装置を用いて一方
の分散電源ユニットの発電状態を検出したときにこの検
出内容を他方の分散電源ユニットに通知するための通信
線が必要になるため、分散電源システム全体の設備規模
も大きくなるという問題があった。
By the way, in the above-mentioned conventional distributed power supply system, the wind power generation unit 912 and the solar power generation unit 922, which are a plurality of distributed power supply units, are used.
Are connected via an AC bus 900. For this reason,
There has been a problem that it is difficult to cooperatively operate each of the wind power generation unit 912 and the solar power generation unit 922 autonomously, and it is difficult to effectively use energy resources. Further, in order to realize such coordinated operation, it is necessary to know each power generation state, so a detection device for detecting the power generation state is required, and the scale of each distributed power supply unit becomes large. When the power generation state of one distributed power supply unit is detected using the detection device, a communication line is required to notify the other distributed power supply unit of the detected content, so the facility scale of the entire distributed power supply system also increases. There was a problem.
【0006】また、図19に示した分散電源システムで
は、風力発電ユニット912に電力貯蔵ユニット914
とフライホイールユニット916とを接続して供給電力
の安定化を図っているが、同様の安定化手法を他の分散
電源ユニットである太陽光発電ユニット922にも適用
しようとすると、同じような電力貯蔵ユニット等を太陽
光発電ユニット922に接続する必要がある。すなわ
ち、複数の分散電源ユニットをACバス900を介して
接続する場合には、分散電源システム全体の供給電力の
安定化を実現するためには、各分散電源ユニットごとに
供給電力を安定化させるための同じような設備(電力貯
蔵ユニット等)を多数備える必要があり、設備の有効利
用が難しいという問題があった。
Further, in the distributed power supply system shown in FIG. 19, the wind power generation unit 912 and the power storage unit 914 are connected to each other.
The flywheel unit 916 is connected to the flywheel unit 916 to stabilize the power supply. However, if a similar stabilization method is applied to the other photovoltaic power generation unit 922, which is a distributed power supply unit, the same power consumption is obtained. It is necessary to connect a storage unit or the like to the solar power generation unit 922. That is, when a plurality of distributed power supply units are connected via the AC bus 900, in order to stabilize the power supply of the entire distributed power supply system, in order to stabilize the power supply for each distributed power supply unit. Since it is necessary to provide a large number of similar equipment (electric power storage unit etc.), it is difficult to effectively use the equipment.
【0007】本発明は、このような点に鑑みて創作され
たものであり、その目的は、複数の分散電源ユニットの
それぞれを自律的に協調運転することによるエネルギー
資源の有効利用が可能であるとともに、設備規模の小型
化および各設備の有効利用が可能な分散電源システムを
提供することにある。
The present invention was created in view of the above points, and an object thereof is to enable effective use of energy resources by autonomously operating each of a plurality of distributed power supply units in a coordinated manner. At the same time, it is to provide a distributed power supply system that enables downsizing of equipment scale and effective use of each equipment.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明の分散電源システムは、所定範囲内での
電圧変動が許容された直流バスと、直流バスに接続さ
れ、それぞれの発電状態が直流バスの電圧に基づいて制
御される複数の分散電源ユニットと、直流バスに接続さ
れ、直流バスから供給される電力によって駆動される負
荷ユニットとを備えている。各分散電源ユニットを直流
バスを介して接続するとともに、直流バスの電圧変動を
所定範囲内で許容することにより、この直流バスの電圧
値に基づいて各分散電源ユニットの発電状態を設定し
て、各分散電源ユニットを自律的に協調運転することが
可能になる。これにより、各分散電源ユニットと負荷ユ
ニットのそれぞれを効率よく使用することができ、設備
の有効利用、およびエネルギー資源の有効利用が可能に
なる。
In order to solve the above-mentioned problems, a distributed power supply system of the present invention is connected to a DC bus in which a voltage fluctuation within a predetermined range is allowed, and is connected to the DC bus to generate the respective power. The system includes a plurality of distributed power supply units whose states are controlled based on the voltage of the DC bus, and a load unit connected to the DC bus and driven by the electric power supplied from the DC bus. While connecting each distributed power supply unit via the DC bus, by allowing the voltage fluctuation of the DC bus within a predetermined range, the power generation state of each distributed power supply unit is set based on the voltage value of this DC bus, It becomes possible to autonomously and cooperatively operate each distributed power supply unit. As a result, each of the distributed power supply unit and the load unit can be used efficiently, and effective use of equipment and effective use of energy resources are possible.
【0009】また、最近では、ポンプや空調装置等、イ
ンバータを内蔵した負荷を使用する場合が多い。このイ
ンバータでは、交流を一旦直流に変換した後に交流に再
変換する処理が行われており、直流バスに直接このよう
な負荷を接続する場合には、交流バスに接続する場合に
比べて、直流と交流の相互の変換回数を減らすことが可
能になり、分散電源から電力が負荷に到達するまでに生
じる損失を低減することができる。これにより、電力の
使用効率を例えば約10%高くすることが可能になる。
[0009] Recently, loads such as pumps and air conditioners that incorporate an inverter are often used. In this inverter, the process of converting alternating current into direct current and then reconverting into alternating current is performed, and when such a load is directly connected to the direct current bus, the direct current It is possible to reduce the number of conversions between AC and AC, and it is possible to reduce the loss that occurs from the distributed power source until the electric power reaches the load. As a result, it becomes possible to increase the power use efficiency by, for example, about 10%.
【0010】また、上述した複数の分散電源ユニットの
それぞれは、他の分散電源ユニットの動作状態とは関係
なく自律的に動作することが望ましい。これにより、各
分散電源ユニットにおいて発電状態を制御する際に、他
の分散電源ユニットの発電状態を検出する検出装置やこ
の検出結果を通知する通信線が必要ないため、これらの
設備が不要になる分、分散電源システム全体の設備規模
を小さくすることが可能になる。
Further, it is desirable that each of the plurality of distributed power supply units described above operates autonomously regardless of the operating states of the other distributed power supply units. As a result, when controlling the power generation state in each distributed power supply unit, there is no need for a detection device for detecting the power generation state of another distributed power supply unit or a communication line for notifying the detection result, so these facilities are unnecessary. Therefore, it is possible to reduce the size of the entire distributed power supply system.
【0011】また、上述した直流バスに接続され、電力
の入出力動作が直流バスの電圧に基づいて制御される電
力貯蔵ユニットをさらに備えることが望ましい。特に、
上述した電力貯蔵ユニットを、無停電電源装置として使
用することが望ましい。あるいは、上述した電力貯蔵ユ
ニットを、直流バスの電圧変動を抑制する変動補償要素
として使用することが望ましい。これにより、複数の用
途で使用可能な電力貯蔵ユニットを複数の分散電源ユニ
ットで共用化することができるため、各分散電源ユニッ
トごとに電力貯蔵ユニットを備える場合に比べて設備規
模を小さくすることができる。
Further, it is desirable to further include a power storage unit which is connected to the above-mentioned DC bus and whose power input / output operation is controlled based on the voltage of the DC bus. In particular,
It is desirable to use the power storage unit described above as an uninterruptible power supply. Alternatively, it is desirable to use the power storage unit described above as a fluctuation compensation element that suppresses voltage fluctuations of the DC bus. As a result, the power storage unit that can be used for multiple purposes can be shared by multiple distributed power supply units, so that the facility scale can be reduced compared to the case where each distributed power supply unit has a power storage unit. it can.
【0012】また、電力系統に接続された交流バスと直
流バスとを連結する系統連系ユニットをさらに備えるこ
とが望ましい。系統連系ユニットを介して直流バスと交
流バスが連結されているため、発電所や送電施設の異常
等が発生した場合であっても、系統連系装置だけを停止
すれば、負荷ユニットに対する電力供給を停止すること
なく継続することが可能になる。
Further, it is desirable to further include a system interconnection unit for connecting the AC bus and the DC bus connected to the power system. Since the DC bus and AC bus are connected via the grid interconnection unit, even if an abnormality such as a power plant or power transmission facility occurs, power to the load unit can be reduced by stopping only the grid interconnection device. It is possible to continue without stopping the supply.
【0013】特に、上述した交流バスを介した電力の供
給が停止したときに、複数の分散電源ユニットから負荷
ユニットに電力を供給する自立運転を行うことが望まし
い。系統連系ユニットによって直流バスを交流バスから
切り離すことが可能になり、この切り離された直流バス
を介して各分散電源ユニットによる継続的な電力供給が
可能になる。
In particular, it is desirable to perform a self-sustaining operation in which electric power is supplied from a plurality of distributed power supply units to the load unit when the electric power supply via the AC bus is stopped. The grid interconnection unit allows the DC bus to be disconnected from the AC bus, and continuous power supply by each distributed power supply unit becomes possible via the separated DC bus.
【0014】また、上述した直流バスに接続された電力
平準化ユニットをさらに備えることが望ましい。これに
より、各分散電源ユニットごとに生じる発電量が変動し
たときに、直流バスの過度な電圧変動を防止して、安定
的な電力供給を実現することができる。
Further, it is desirable to further include a power leveling unit connected to the above DC bus. As a result, when the amount of power generation generated for each distributed power supply unit fluctuates, it is possible to prevent excessive voltage fluctuations on the DC bus and realize stable power supply.
【0015】また、上述した電力平準化ユニットは、フ
ライホイールユニットであり、直流バスの電圧変動の周
波数が所定値よりも高いときに動作することが望まし
い。フライホイールユニットを用いて、その供給電力と
放出電力とを制御することにより、比較的高い周波数で
変動する電力を平準化することが可能になる。
The power leveling unit described above is a flywheel unit and preferably operates when the frequency of voltage fluctuations on the DC bus is higher than a predetermined value. By controlling the supplied power and the emitted power using the flywheel unit, it becomes possible to level the power that fluctuates at a relatively high frequency.
【0016】また、本発明の分散電源システムは、所定
範囲内での電圧変動が許容された直流バスと、直流バス
との間で電力の授受が行われるとともに直流バスの電圧
に基づいて動作状態が設定されてそれぞれが自律的に動
作する複数の電源ユニットと負荷ユニットとが少なくと
も含まれる複数のユニットとを備えている。このよう
に、電圧変動が所定範囲で許容される直流バスに複数の
ユニットを接続し、しかも各ユニットをこの直流バスの
電圧に応じて自律的に動作させることにより、各ユニッ
トにおいて他のユニットの動作状態を検出するための設
備等が不要になるため、分散電源システム全体の設備規
模の小型化が可能になる。また、一つの直流バスに複数
のユニットを共通に接続することにより、各ユニットの
設備の効率的な使用によるエネルギー資源の有効利用が
可能になる。
In the distributed power supply system of the present invention, electric power is exchanged between the DC bus whose voltage fluctuation is allowed within a predetermined range and the DC bus, and the operating state is based on the voltage of the DC bus. And a plurality of units each including at least a power supply unit and a load unit each of which operates autonomously. In this way, by connecting a plurality of units to a DC bus in which voltage fluctuations are allowed within a predetermined range and operating each unit autonomously according to the voltage of this DC bus, each unit can Since the equipment for detecting the operating state is unnecessary, the equipment scale of the entire distributed power supply system can be reduced. Further, by commonly connecting a plurality of units to one DC bus, it becomes possible to effectively use energy resources by efficiently using the equipment of each unit.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した一実施形
態の分散電源システムについて、図面を参照しながら具
体的に説明する。図1は、一実施形態の分散電源システ
ムの全体構成を示す図である。図1に示すように、本実
施形態の分散電源システムは、DC(直流)バス100
に接続された風力発電ユニット110、太陽光発電ユニ
ット120、電力貯蔵ユニット130、フライホイール
ユニット140、負荷ユニット150と、DCバス10
0とAC(交流)バス160との両方に接続された系統
連系ユニット170とを含んで構成されている。風力発
電ユニット110および太陽光発電ユニット120が複
数の分散電源ユニットに、フライホイールユニット14
0が電力平準化ユニットにそれぞれ対応する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A distributed power supply system according to an embodiment of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a distributed power supply system according to an embodiment. As shown in FIG. 1, the distributed power supply system of the present embodiment uses a DC (direct current) bus 100.
The wind power generation unit 110, the solar power generation unit 120, the power storage unit 130, the flywheel unit 140, the load unit 150, and the DC bus 10 connected to the
0 and an AC (alternating current) bus 160, and a system interconnection unit 170 connected to both. The wind power generation unit 110 and the solar power generation unit 120 serve as a plurality of distributed power supply units, and the flywheel unit 14
0 corresponds to each power leveling unit.
【0018】図2は、風力発電ユニット110の概略的
な構成を示す図である。風力発電ユニット110は、風
力を利用した回転駆動力によって発電機を回転させて発
電を行う。このために、風力発電ユニット110は、風
車112、発電機114、インバータ116、制御回路
118を含んで構成されている。発電機114は、風車
112に連動して回転子を回転させたときに電機子に発
生する電力を取り出すものであり、例えば、風車112
の回転数に比例した周波数の三相交流電圧が出力され
る。インバータ116は、発電機114から出力される
三相交流電圧を所定の直流電圧に変換する。制御回路1
18は、発電機114の発電状態とインバータ116の
電圧変換動作のそれぞれを最適な状態に制御する。例え
ば、制御回路118は、発電機114の出力電流(相電
流)iu、iwとインバータ116の出力電流IdcとD
Cバス100の電圧Vdcとを検出しており、通常は発電
機114の発電状態が最大の発電量となるように制御す
るとともに、DCバス100の系統内で電力が余る場合
には電圧上昇を検出して発電量を制限する制御を行う。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the wind power generation unit 110. The wind power generation unit 110 rotates a generator with a rotational driving force using wind power to generate power. For this purpose, the wind power generation unit 110 includes a wind turbine 112, a generator 114, an inverter 116, and a control circuit 118. The generator 114 extracts electric power generated in the armature when the rotor is rotated in association with the wind turbine 112, and for example, the wind turbine 112.
A three-phase AC voltage having a frequency proportional to the rotation speed of is output. The inverter 116 converts the three-phase AC voltage output from the generator 114 into a predetermined DC voltage. Control circuit 1
Reference numeral 18 controls each of the power generation state of the generator 114 and the voltage conversion operation of the inverter 116 to an optimum state. For example, the control circuit 118 controls the output currents (phase currents) iu and iw of the generator 114 and the output currents Idc and D of the inverter 116.
The voltage Vdc of the C bus 100 is detected, and normally, the generator 114 is controlled so that the power generation state becomes the maximum amount of power generation, and when the power of the DC bus 100 is surplus, the voltage rises. The control is performed to detect and limit the amount of power generation.
【0019】図3は、太陽光発電ユニット120の概略
的な構成を示す図である。太陽光発電ユニット120
は、太陽光を電気エネルギーに直接変換する。このため
に、太陽光発電ユニット120は、太陽電池パネル12
2、DC/DCコンバータ124、制御回路126を含
んで構成されている。太陽電池パネル122は、複数枚
の太陽電池を建物の屋根等に整列配置したものである。
DC/DCコンバータ124は、太陽電池パネル122
の出力電圧(直流)を所定の直流電圧に変換する。制御
回路126は、太陽電池パネル122の発電状態とDC
/DCコンバータ124の電圧変換動作のそれぞれを最
適な状態に制御する。例えば、制御回路126は、太陽
電池パネル122の出力電流Ipv、出力電圧VpvとDC
/DCコンバータ124の出力電流IdcとDCバス10
0の電圧Vdcとを検出しており、太陽電池パネル122
の発電状態が最大の発電量となるようにMPPT制御を
行う。
FIG. 3 is a diagram showing a schematic structure of the solar power generation unit 120. Solar power unit 120
Converts sunlight directly into electrical energy. For this reason, the solar power generation unit 120 includes the solar cell panel 12
2, a DC / DC converter 124, and a control circuit 126. The solar cell panel 122 is formed by aligning a plurality of solar cells on a roof of a building or the like.
The DC / DC converter 124 is used for the solar cell panel 122.
The output voltage (DC) of is converted into a predetermined DC voltage. The control circuit 126 controls the power generation state of the solar cell panel 122 and DC.
Each of the voltage conversion operations of the / DC converter 124 is controlled to an optimum state. For example, the control circuit 126 controls the output current Ipv, the output voltage Vpv and the DC of the solar cell panel 122.
/ DC converter 124 output current Idc and DC bus 10
The voltage Vdc of 0 is detected, and the solar cell panel 122 is detected.
The MPPT control is performed so that the power generation state is the maximum power generation amount.
【0020】図4は、電力貯蔵ユニット130の概略的
な構成を示す図である。電力貯蔵ユニット130は、一
時的に電力を蓄えるとともに必要に応じてこの蓄えた電
力を放出する。このために、電力貯蔵ユニット130
は、二次電池132、DC/DCコンバータ134、制
御回路136を含んで構成されている。二次電池132
は、DC/DCコンバータ134を介して供給される電
力を蓄積するとともに、必要に応じてこの蓄積した電力
を放出する。DC/DCコンバータ134は、二次電池
132の出力電圧(直流)を所定の直流電圧に変換する
とともに、DCバス100から印加される直流電圧を二
次電池132に印加する所定の直流電圧に変換する。制
御回路136は、二次電池132の出力電流Ib 、出力
電圧Vb とDC/DCコンバータ134の出力電流Idc
とDCバス100の電圧Vdcとを検出しており、二次電
池132の充放電動作を制御する。
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of the power storage unit 130. The electric power storage unit 130 temporarily stores electric power and releases the stored electric power as needed. To this end, the power storage unit 130
Includes a secondary battery 132, a DC / DC converter 134, and a control circuit 136. Secondary battery 132
Stores the electric power supplied via the DC / DC converter 134, and releases the stored electric power as necessary. The DC / DC converter 134 converts the output voltage (DC) of the secondary battery 132 into a predetermined DC voltage, and also converts the DC voltage applied from the DC bus 100 into a predetermined DC voltage applied to the secondary battery 132. To do. The control circuit 136 controls the output current Ib and output voltage Vb of the secondary battery 132 and the output current Idc of the DC / DC converter 134.
And the voltage Vdc of the DC bus 100 are detected, and the charging / discharging operation of the secondary battery 132 is controlled.
【0021】図5は、フライホイールユニット140の
概略的な構成を示す図である。フライホイールユニット
140は、慣性が大きいフライホイール141を回転さ
せることによりその回転エネルギーを蓄積するととも
に、必要に応じてこの蓄積された回転エネルギーを放出
する。このために、フライホイールユニット140は、
フライホイール141とこれに連結された発電機142
からなるフライホイール装置144、インバータ14
6、制御回路148を含んで構成されている。フライホ
イール装置144は、電動機としての機能を併せ持った
発電機142とフライホイール141とを組み合わせる
ことにより、電気エネルギーを回転エネルギーに変換す
る動作と、反対に回転エネルギーを電気エネルギーに変
換する動作を行う。インバータ146は、フライホイー
ル装置144に含まれる発電機142の出力電圧(三相
交流)を所定の直流電圧に変換するとともに、DCバス
100から印加される直流電圧を発電機142に印加す
る三相交流電圧に変換する。制御回路148は、発電機
142の出力電流(相電流)iu、iwとインバータ1
46の出力電流IdcとDCバス100の電圧Vdcとを検
出しており、比較的速い電圧変動分を補償するようにフ
ライホイール装置142に対するエネルギーの入出力状
態を制御する。
FIG. 5 is a diagram showing a schematic structure of the flywheel unit 140. The flywheel unit 140 accumulates its rotational energy by rotating the flywheel 141 having a large inertia, and releases the accumulated rotational energy as needed. For this purpose, the flywheel unit 140 is
Flywheel 141 and generator 142 connected to it
Flywheel device 144 and inverter 14
6 and a control circuit 148. The flywheel device 144 performs an operation of converting electrical energy into rotational energy and, conversely, an operation of converting rotational energy into electrical energy, by combining a generator 142 that also has a function as an electric motor and a flywheel 141. . The inverter 146 converts the output voltage (three-phase AC) of the generator 142 included in the flywheel device 144 into a predetermined DC voltage, and also applies the DC voltage applied from the DC bus 100 to the generator 142. Convert to AC voltage. The control circuit 148 controls the output currents (phase currents) iu, iw of the generator 142 and the inverter 1
The output current Idc of 46 and the voltage Vdc of the DC bus 100 are detected, and the input / output state of energy to / from the flywheel device 142 is controlled so as to compensate for the relatively fast voltage fluctuation.
【0022】図6は、系統連系ユニット170の概略的
な構成を示す図である。系統連系ユニット170は、D
Cバス100とACバス160の間を連結し、電力の供
給方向および大きさを制御するとともに、必要に応じて
これらの間を切断する。このために、系統連系ユニット
170は、インバータ172、制御回路174を含んで
構成されている。インバータ172は、DCバス100
から印加される直流電圧をACバス160に印加する三
相交流電圧に変換する動作と、反対にACバス160か
ら印加される三相交流電圧をDCバス100に印加する
直流電圧に変換する動作を行う。制御回路174は、A
Cバス160から流れ込む相電流iu、iwとDCバス
100に出力する電流IdcとDCバス100の電圧Vdc
とを検出しており、インバータ172による三相交流電
圧と直流電圧との間の相互の変換動作を制御する。
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of the grid interconnection unit 170. The grid interconnection unit 170 is D
The C bus 100 and the AC bus 160 are connected to each other to control the direction and magnitude of power supply, and disconnect between them as necessary. For this reason, the grid interconnection unit 170 is configured to include an inverter 172 and a control circuit 174. The inverter 172 is the DC bus 100.
The operation of converting the DC voltage applied from the AC bus 160 into the three-phase AC voltage applied to the AC bus 160 and the operation of converting the three-phase AC voltage applied from the AC bus 160 into the DC voltage applied to the DC bus 100 are performed. To do. The control circuit 174 is A
The phase currents iu and iw flowing from the C bus 160, the current Idc output to the DC bus 100, and the voltage Vdc of the DC bus 100.
Is detected, and the mutual conversion operation between the three-phase AC voltage and the DC voltage by the inverter 172 is controlled.
【0023】図7は、負荷ユニット150の概略的な構
成を示す図である。負荷ユニット150は、DCバス1
00から供給される電力によって駆動される。この負荷
ユニット150は、交流負荷装置152、インバータ1
54、制御回路156を含んで構成されている。交流負
荷装置152は、ポンプや空調装置等であり、インバー
タ154から印加される交流電圧で駆動される。インバ
ータ154は、DCバス100の直流電圧Vdcを所定の
交流電圧(例えば所定周波数の三相交流電圧)に変換す
る。制御回路156は、インバータ154の出力電流
(相電流)iu、iwとインバータ154の入力電流I
dcとDCバス100の電圧Vdcとを検出しており、イン
バータ154による電圧の変換動作を制御する。
FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of the load unit 150. The load unit 150 is the DC bus 1
It is driven by the electric power supplied from 00. The load unit 150 includes an AC load device 152 and an inverter 1
54 and a control circuit 156. The AC load device 152 is a pump, an air conditioner, or the like, and is driven by the AC voltage applied from the inverter 154. The inverter 154 converts the DC voltage Vdc of the DC bus 100 into a predetermined AC voltage (for example, a three-phase AC voltage having a predetermined frequency). The control circuit 156 controls the output currents (phase currents) iu and iw of the inverter 154 and the input current I of the inverter 154.
dc and the voltage Vdc of the DC bus 100 are detected, and the voltage conversion operation by the inverter 154 is controlled.
【0024】本実施形態の分散電源システムはこのよう
な構成を有しており、次にその動作を説明する。上述し
た分散電源システムにおいて、風力発電ユニット11
0、太陽光発電ユニット120、電力貯蔵ユニット13
0、フライホイールユニット140および系統連系ユニ
ット170は、それぞれの動作状態について相互に通信
を行って連絡しあうことなく、DCバス100の電圧V
dcに基づいて自律運転を行っている。特に、本実施形態
では、各ユニットにおける動作状態の制御内容を変更す
ることにより、各ユニット間で相互に通信を行うことな
く、分散電源システム全体の動作状態を可変することが
できる。以下では、(1)電力貯蔵ユニット130を無
停電電源装置として使用する場合と、(2)電力貯蔵ユ
ニット130を電力補償要素として使用する場合のそれ
ぞれについて、具体的に説明する。
The distributed power supply system of this embodiment has such a configuration, and its operation will be described below. In the distributed power supply system described above, the wind power generation unit 11
0, solar power generation unit 120, power storage unit 13
0, the flywheel unit 140, and the grid interconnection unit 170 communicate with each other about their respective operating states and do not communicate with each other.
Autonomous driving is performed based on dc. In particular, in the present embodiment, by changing the control contents of the operating state in each unit, the operating state of the entire distributed power supply system can be changed without mutual communication between the units. Below, each of (1) the case where the power storage unit 130 is used as an uninterruptible power supply and (2) the case where the power storage unit 130 is used as a power compensation element will be specifically described.
【0025】(1)電力貯蔵ユニット130を無停電電
源装置として使用する場合 この例では、電力貯蔵ユニット130を無停電電源とし
て使用するために、 (a)電力貯蔵ユニット130は、交流系統連系時に満
充電状態になるまで二次電池132に対して充電を行
い、停電に備える。 (b)系統連系時には、フライホイールユニット140
が速い電圧電動を補償し、それ以外の電圧変動は系統連
系ユニット170によって補償する。 (c)交流系統停電時に自立運転を行うときに、直流系
統内の発電能力が不足する場合には、電力貯蔵ユニット
130から放電して不足電力を賄う。このとき、電力貯
蔵ユニット130に高い周波数成分の電流を流すことは
好ましくないので、高い周波数成分の電圧変動はフライ
ホイールユニット140で吸収する。 (d)交流系統停電時に自立運転を行うときに、直流系
統内の発電能力が余剰状態になる場合には、電力貯蔵ユ
ニット130内の二次電池132が充電可能な状態にあ
るときには電力貯蔵ユニット130に電力を貯蔵する。
また、二次電池132が満充電状態のときには、余剰電
力を吸収する要素が存在しないため、放置するとDCバ
ス100の電圧が上昇してしまう。このため、DCバス
100の電圧が所定値以上に上昇した場合には、風力発
電ユニット110および太陽光発電ユニット120のそ
れぞれの発電量を制限することで対応する。
(1) Connect the power storage unit 130 to an uninterruptible power supply.
When used as a power source device In this example, in order to use the power storage unit 130 as an uninterruptible power supply, (a) the power storage unit 130 supplies the secondary battery 132 to the fully charged state when the AC system is connected. To charge and prepare for a power failure. (B) When the system is connected, the flywheel unit 140
Compensates for fast voltage drive, and other voltage fluctuations are compensated for by the grid interconnection unit 170. (C) When the power generation capacity in the DC system is insufficient during self-sustaining operation during AC system power failure, the power storage unit 130 is discharged to cover the insufficient power. At this time, since it is not preferable to pass a current having a high frequency component through the power storage unit 130, the flywheel unit 140 absorbs the voltage fluctuation of the high frequency component. (D) When the power generation capacity in the DC system is in an excessive state when performing the self-sustaining operation during AC system power failure, when the secondary battery 132 in the power storage unit 130 is in a chargeable state, the power storage unit The power is stored in 130.
Further, when the secondary battery 132 is fully charged, there is no element that absorbs the surplus power, and therefore the voltage of the DC bus 100 rises if left unattended. For this reason, when the voltage of the DC bus 100 rises above a predetermined value, the amount of power generated by each of the wind power generation unit 110 and the solar power generation unit 120 is limited.
【0026】図8は、電力貯蔵ユニット130を無停電
電源装置として使用する場合の各ユニットにおける制御
方法を示す図である。図8に示すように、DCバス10
0に接続された各ユニットは、このDCバス100の電
圧が320〜380Vの範囲にあるときに動作する。次
に、各ユニットにおける制御動作の概略を説明する。
FIG. 8 is a diagram showing a control method in each unit when the power storage unit 130 is used as an uninterruptible power supply. As shown in FIG. 8, the DC bus 10
Each unit connected to 0 operates when the voltage of the DC bus 100 is in the range of 320 to 380V. Next, the outline of the control operation in each unit will be described.
【0027】(1−1)風力発電ユニット 図9は、風力発電ユニット110内のインバータ116
の出力電流指令値Ib*を生成する制御回路118の部分
的構成を示す図である。また、図10はDCバス100
の電圧Vdcと制御回路118による風力発電ユニット1
10の制御状態を示す図である。
(1-1) Wind Power Generation Unit FIG. 9 shows an inverter 116 in the wind power generation unit 110.
6 is a diagram showing a partial configuration of a control circuit 118 that generates an output current command value Ib * of FIG. Further, FIG. 10 shows the DC bus 100.
Wind power generation unit 1 by control voltage Vdc and control circuit 118
It is a figure which shows the control state of 10.
【0028】図10に示すように、DCバス100の電
圧Vdcが320Vから375Vまでの範囲に含まれる場
合には、切替スイッチ210がMPPT(Maximum Powe
r Point Tracking)制御回路211側に切り替えられ、
このMPPT制御回路211による最大電力追尾制御が
行われる。これにより、風力発電ユニット110は、他
のユニットの動作状態には依存せずに、その時点で出力
しうる最大の出力を発生するように動作する。
As shown in FIG. 10, when the voltage Vdc of the DC bus 100 is in the range of 320V to 375V, the changeover switch 210 is set to MPPT (Maximum Powe).
r Point Tracking) Switched to the control circuit 211 side,
Maximum power tracking control is performed by the MPPT control circuit 211. Thereby, the wind power generation unit 110 operates so as to generate the maximum output that can be output at that time, without depending on the operating states of the other units.
【0029】また、DCバス100の電圧Vdcが375
Vを超えると、切替スイッチ210が減算部212、比
例積分(PI)制御回路213、リミット(Lim)回
路214側に切り替えられ、所定の電圧指令値Vdc*
DCバス100の電圧Vdcとの差に基づくPI(比例積
分)制御が行われ、発電機114から取り出す電力を可
変してDCバス100の電圧を一定に保つ制御(CV制
御)が行われる。
The voltage Vdc of the DC bus 100 is 375
When the voltage exceeds V, the changeover switch 210 is changed over to the subtraction unit 212, the proportional-plus-integral (PI) control circuit 213, and the limit (Lim) circuit 214 side, and the difference between the predetermined voltage command value Vdc * and the voltage Vdc of the DC bus 100. PI (proportional-integral) control based on the above is performed, and control (CV control) for varying the electric power extracted from the generator 114 to keep the voltage of the DC bus 100 constant is performed.
【0030】なお、DCバス100の電圧Vdcが320
V以下あるいは380V以上の場合には、保護のため風
力発電ユニット110による発電動作が停止状態にな
る。(1−2)太陽光発電ユニット 太陽光発電ユニット120内の制御回路126は、上述
した風力発電ユニット110内の制御回路1186と同
様に、太陽電池パネル122の出力電流指令値Ib*を生
成する動作を行っている。すなわち、制御回路126
は、DCバス100の電圧Vdcが320Vから375V
の範囲に含まれる場合にはMPPT制御を行い、375
Vから380V間での範囲に含まれる場合には太陽電池
パネル122の出力電力を可変してDCバス100の電
圧Vdcを一定に保つ制御を行う。
The voltage Vdc of the DC bus 100 is 320
When the voltage is V or lower or 380 V or higher, the power generation operation by the wind power generation unit 110 is stopped for protection. (1-2) Solar Power Generation Unit The control circuit 126 in the solar power generation unit 120 generates the output current command value Ib * of the solar cell panel 122, similarly to the control circuit 1186 in the wind power generation unit 110 described above. It's working. That is, the control circuit 126
Indicates that the voltage Vdc of the DC bus 100 is 320V to 375V
If it falls within the range of 375, MPPT control is performed and 375
When it is included in the range between V and 380 V, the output power of the solar cell panel 122 is varied to control the voltage Vdc of the DC bus 100 to be constant.
【0031】(1−3)電力貯蔵ユニット 図11は、二次電池132の動作電流指令値Ib*を生
成する制御回路136の部分的構成を示す図である。ま
た、図12はDCバス100の電圧Vdcと二次電池13
2の動作電流(充放電電流)との関係を示す図である。
(1-3) Electric Power Storage Unit FIG. 11 is a diagram showing a partial configuration of the control circuit 136 that generates the operating current command value Ib * for the secondary battery 132. Further, FIG. 12 shows the voltage Vdc of the DC bus 100 and the secondary battery 13.
It is a figure which shows the relationship with the operating current (charge / discharge current) of FIG.
【0032】図12に示すように、DCバス100の電
圧Vdcが335Vを下回ると、ACバス160が接続さ
れた電力系統側(交流系統側)が停電したものとみなし
て、切替スイッチ230が減算部231、比例積分(P
I)制御回路232、リミット(Lim)回路233側
に切り替えられ、定電流制御(CC制御)による放電モ
ードとなる。このとき、所定の電圧指令値Vdc*とDC
バス100の電圧Vdcとの差に基づくPI制御が行わ
れ、335Vを目標値(=Vdc*)とした制御が行われ
る。
As shown in FIG. 12, when the voltage Vdc of the DC bus 100 falls below 335V, it is considered that the power system side (AC system side) to which the AC bus 160 is connected has a power failure, and the changeover switch 230 subtracts. Part 231, proportional integral (P
I) The control circuit 232 and the limit (Lim) circuit 233 are switched to the discharge mode by the constant current control (CC control). At this time, the predetermined voltage command value Vdc * and DC
PI control is performed based on the difference from the voltage Vdc of the bus 100, and control is performed with 335V as the target value (= Vdc * ).
【0033】DCバス100の電圧Vdcが335Vを上
回り、かつ放電電流がなくなると(電流が負になると)
PI制御を終了し、充電モードに移行する。具体的に
は、電圧Vdcが340V以上になると、切替スイッチ2
30が充電電流決定回路234側に切り替えられ、電圧
Vdcに応じた充電電流の指令値Ib*が設定されて、二
次電池132に対する充電が行われる。また、電圧Vdc
が350Vを上回ると充電電流が2A(一定)の定電流
制御が行われる。さらに、電圧Vdcが380Vを超える
場合には、保護のため二次電池132の充電動作は停止
する。なお、電圧Vdcが320Vを下回った場合も、二
次電池132による放電動作は停止する。
When the voltage Vdc of the DC bus 100 exceeds 335V and the discharge current disappears (when the current becomes negative).
The PI control ends and the charging mode is entered. Specifically, when the voltage Vdc becomes 340 V or higher, the changeover switch 2
30 is switched to the charging current determining circuit 234 side, the charging current command value Ib * corresponding to the voltage Vdc is set, and the secondary battery 132 is charged. Also, the voltage Vdc
Is higher than 350 V, constant current control is performed with a charging current of 2 A (constant). Further, when the voltage Vdc exceeds 380V, the charging operation of the secondary battery 132 is stopped for protection. Even when the voltage Vdc is lower than 320V, the discharging operation by the secondary battery 132 is stopped.
【0034】(1−4)系統連系ユニット 図13は、連系系統ユニット170に含まれるインバー
タ172の動作電流指令値Idc*を生成する制御回路1
74の部分的構成を示す図である。また、図14はDC
バス100の電圧Vdcとインバータ172の動作電流と
の関係を示す図である。
(1-4) System Interconnection Unit FIG. 13 shows the control circuit 1 for generating the operating current command value Idc * of the inverter 172 included in the system interconnection unit 170.
It is a figure which shows the partial structure of 74. In addition, FIG. 14 shows DC
6 is a diagram showing a relationship between a voltage Vdc of the bus 100 and an operating current of an inverter 172. FIG.
【0035】DCバス100の電圧Vdcが345Vから
365Vまでの範囲内にある場合には、制御回路174
は、電圧Vdcと電圧指令値Vdc*(=355V)との差
分を減算器270で求めた後に、比例積分(PI)制御
回路271によってPI制御を行う。すなわち、電圧指
令値Vdc*(=355V)を中心値としたPI制御が行
われて動作電流指令値Idc*が生成される。これによ
り、電圧Vdcが355V以上のときにDCバス100か
らACバス160側に電力を回生する制御が行われ、電
圧Vdcが355Vよりも低いときにACバス160から
DCバス100側に電力が供給される。
When the voltage Vdc of the DC bus 100 is in the range of 345V to 365V, the control circuit 174
Calculates the difference between the voltage Vdc and the voltage command value Vdc * (= 355V) by the subtractor 270, and then performs PI control by the proportional-plus-integral (PI) control circuit 271. That is, the PI control with the voltage command value Vdc * (= 355V) as the center value is performed to generate the operating current command value Idc * . Accordingly, when the voltage Vdc is 355V or higher, control is performed to regenerate power from the DC bus 100 to the AC bus 160 side, and when the voltage Vdc is lower than 355V, power is supplied from the AC bus 160 to the DC bus 100 side. To be done.
【0036】また、リミット回路272を用いることに
より、電圧Vdcが365V以上あるいは345V以下に
なると動作電流指令値Idc*が制限され、系統連系ユニ
ット170を介して入出力される動作電流の値が一定に
制御される(CC制御)。また、電圧Vdcが低すぎる場
合(320V以下の場合)や高すぎる場合(380以上
の場合)には、保護のために、インバータ172の動作
は停止する。
Further, by using the limit circuit 272, the operating current command value Idc * is limited when the voltage Vdc is equal to or higher than 365 V or equal to or lower than 345 V, and the value of the operating current input / output via the grid interconnection unit 170 is reduced. It is controlled to be constant (CC control). If the voltage Vdc is too low (320 V or less) or too high (380 or more), the operation of the inverter 172 is stopped for protection.
【0037】なお、PI制御回路271の制御ゲイン
は、フライホイールユニット140のP制御ゲインに比
べて小さく設定し、比較的速い変動はフライホイールユ
ニット140で吸収し、比較的遅い変動を系統連系ユニ
ット170で吸収するように設定されている。
The control gain of the PI control circuit 271 is set to be smaller than the P control gain of the flywheel unit 140, relatively fast fluctuations are absorbed by the flywheel unit 140, and relatively slow fluctuations are interconnected. The unit 170 is set to absorb.
【0038】(1−5)フライホイールユニット 図15は、フライホイール装置144の動作電流指令値
Ifw*を生成する制御回路148の部分的構成を示す図
である。図15に示すように、DCバス100の電圧V
dcの高域成分のみが2次HPF(ハイパスフィルタ)2
40によって抽出され、この2次HPF240の出力に
基づく比例制御(P制御)が比例(P)制御回路241
によって行われる。一方、その時点においてフライホイ
ール装置144に供給される電力Wfwと電力指令値Wfw
*との差分が減算器243によって求められ、この差分
に基づいた比例積分制御が比例積分(PI)制御回路2
44によって行われる。フライホイール装置144の動
作電流指令値Ifw*は、比例制御回路241の出力から
比例積分制御回路244の出力を減算することにより決
定される。
(1-5) Flywheel Unit FIG. 15 is a diagram showing a partial configuration of the control circuit 148 for generating the operating current command value Ifw * of the flywheel device 144. As shown in FIG. 15, the voltage V of the DC bus 100 is
Only the high-frequency component of dc is the second-order HPF (high-pass filter) 2
The proportional control (P control) based on the output of the secondary HPF 240 extracted by 40 is proportional (P) control circuit 241.
Done by On the other hand, at that time, the electric power Wfw supplied to the flywheel device 144 and the electric power command value Wfw
The difference from * is obtained by the subtractor 243, and the proportional-plus-integral control based on this difference is proportional-integral (PI) control circuit 2
44. The operating current command value Ifw * of the flywheel device 144 is determined by subtracting the output of the proportional-plus-integral control circuit 244 from the output of the proportional-control circuit 241.
【0039】すなわち、電圧Vdcを2次HPF240に
通すことによりフライホイール装置144の補償対象と
なる比較的高い周波数成分が取り出され、これにP制御
ゲインを乗じた値を電流指令値とするP制御が行われ
る。また、このP制御に加えて、フライホイール装置1
44の蓄積エネルギーを基準値に戻す制御が行われる。
フライホイールユニット140が常に速い電力変化に対
して応答可能であるためには、速い電力変動が発生する
前にフライホイール装置144の蓄積エネルギーが中心
値付近になっている必要がある。例えば、フライホイー
ル装置144の蓄積エネルギーが上限付近の状態で電圧
Vdcが急上昇した場合には、フライホイール装置144
はエネルギーを吸収することができないからである。具
体的には、フライホイール装置144の蓄積エネルギー
(Wfw)を基準エネルギー(Wfw*)と比較し、PI制
御によって基準エネルギーに戻すように制御が行われ
る。このPI制御の応答は、フライホイールユニット1
40の補償対象周波数よりも十分に遅くなるように調整
されている。また、PI制御に用いられるリミット(L
im)回路の制限電流値は、P制御に用いられるリミッ
ト回路の制限電流値と比較して十分小さい値に設定され
ている。これにより、P制御による補償動作とPI制御
動作とが干渉することを防止することができる。
That is, a relatively high frequency component to be compensated for by the flywheel device 144 is extracted by passing the voltage Vdc through the secondary HPF 240, and the P control gain is multiplied by the P control gain to obtain the current control value. Is done. In addition to the P control, the flywheel device 1
Control for returning the stored energy of 44 to the reference value is performed.
In order for the flywheel unit 140 to always be able to respond to fast power changes, the stored energy of the flywheel device 144 needs to be near the center value before fast power fluctuations occur. For example, if the voltage Vdc suddenly rises when the stored energy of the flywheel device 144 is near the upper limit, the flywheel device 144
Is unable to absorb energy. Specifically, the stored energy (Wfw) of the flywheel device 144 is compared with the reference energy (Wfw * ), and control is performed to return to the reference energy by PI control. The response of this PI control is the flywheel unit 1
The frequency is adjusted to be sufficiently slower than the 40 frequencies to be compensated. In addition, the limit (L
im) The limit current value of the circuit is set to a value that is sufficiently smaller than the limit current value of the limit circuit used for P control. As a result, it is possible to prevent the compensation operation by the P control and the PI control operation from interfering with each other.
【0040】(1−6)負荷ユニット 本実施形態の分散電源システムでは、DCバス100の
電圧Vdcが低下したときに、電圧レベルに応じて重要度
の低い負荷から階段的に選択遮断した動作が行われる。
これにより、重要な負荷に対する電力の供給が停止しな
いようになっている。
(1-6) Load Unit In the distributed power supply system of the present embodiment, when the voltage Vdc of the DC bus 100 drops, the operation of stepwise selective cutoff from a load of low importance according to the voltage level is performed. Done.
This prevents the supply of electric power to important loads from being stopped.
【0041】図16は、DCバス100の電圧Vdcと負
荷の接続状態との関係を示す図である。図16に示すよ
うに、DCバス100の電圧Vdcが325Vから380
V間での範囲に含まれる場合には、全ての交流負荷装置
152が接続され、動作状態に応じた電力が供給され
る。また、DCバス100の電圧Vdcが325Vよりも
低くなる場合には、重要度の低い交流負荷装置152か
ら順番に接続が遮断される。そして、DCバス100の
電圧Vdcが320V以下になると、あるいは、380V
以上になると、保護のため、全ての交流負荷装置152
の接続が遮断される。なお、DCバス100の電圧Vdc
に応じて接続状態が制御される負荷には、交流負荷装置
152の他に直流負荷装置も含まれており、これらの各
種の負荷装置を対象にして接続状態の制御が行われる。
FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the voltage Vdc of the DC bus 100 and the connection state of the load. As shown in FIG. 16, the voltage Vdc of the DC bus 100 is from 325V to 380V.
In the case of being included in the range between V, all the AC load devices 152 are connected and electric power according to the operating state is supplied. Further, when the voltage Vdc of the DC bus 100 becomes lower than 325V, the connection is cut off in order from the AC load device 152 of low importance. Then, when the voltage Vdc of the DC bus 100 becomes 320 V or less, or 380 V
If it becomes above, for protection, all the AC load devices 152
Is disconnected. The voltage Vdc of the DC bus 100
In addition to the AC load device 152, the DC load device is included in the load whose connection state is controlled in accordance with the above, and the connection state is controlled for these various load devices.
【0042】(2)電力貯蔵ユニット130を変動補償
要素として使用する場合 この例では、電力貯蔵ユニット130を変動補償要素と
して使用するために、 (a)フライホイールユニット140は、比較的速い電
圧変動を吸収し、電力貯蔵ユニット130および系統連
系ユニット170は、比較的遅い電圧変動を吸収するも
のとする。 (b)系統連系ユニット170を介したACバス160
とDCバス100との間の電力の授受はできるだけ行わ
ないものとする。すなわち、遅い電圧変動を電力貯蔵ユ
ニット130のみで吸収できる場合には電力貯蔵ユニッ
ト130のみを動作させて系統連系ユニット170は停
止させる。電力貯蔵ユニット130だけでは電圧変動を
吸収することができない場合、および電力貯蔵ユニット
130内の二次電池132が満充電状態あるいは全放電
状態になった場合に限り、系統連系ユニット170を動
作させる。
(2) Compensation for fluctuation of the power storage unit 130
When used as an element In this example, in order to use the power storage unit 130 as a fluctuation compensation element, (a) the flywheel unit 140 absorbs a relatively fast voltage fluctuation, and the power storage unit 130 and the grid interconnection unit are absorbed. 170 absorbs relatively slow voltage fluctuations. (B) AC bus 160 via system interconnection unit 170
Power is not exchanged between the DC bus 100 and the DC bus 100 as much as possible. That is, when the slow voltage fluctuation can be absorbed only by the power storage unit 130, only the power storage unit 130 is operated and the grid interconnection unit 170 is stopped. Only when the power storage unit 130 cannot absorb the voltage fluctuation, and when the secondary battery 132 in the power storage unit 130 is fully charged or fully discharged, the grid interconnection unit 170 is operated. .
【0043】図17は、電力貯蔵ユニット130を変動
補償要素として使用する場合の各ユニットにおける制御
方法を示す図である。図17に示すように、DCバス1
00の電圧Vdcが325〜375Vの範囲内にある場合
には、系統連系ユニット170の動作が停止しており、
それ以外の各ユニットを用いた電力供給動作が行われ
る。
FIG. 17 is a diagram showing a control method in each unit when the power storage unit 130 is used as a fluctuation compensation element. As shown in FIG. 17, the DC bus 1
When the voltage Vdc of 00 is in the range of 325 to 375 V, the operation of the grid interconnection unit 170 is stopped,
The power supply operation is performed using the other units.
【0044】次に、各ユニットにおける制御動作の概略
を説明する。なお、風力発電ユニット110、太陽光発
電ユニット120、フライホイールユニット140、負
荷ユニット150の各動作は、上述した電力貯蔵ユニッ
ト130を無停電電源装置として使用する場合と基本的
に同じであるため、以下では、電力貯蔵ユニット130
およびフライホイールユニット140の制御動作に着目
して概略を説明する。
Next, an outline of the control operation in each unit will be described. The operations of the wind power generation unit 110, the solar power generation unit 120, the flywheel unit 140, and the load unit 150 are basically the same as when the above-described power storage unit 130 is used as an uninterruptible power supply device. In the following, the power storage unit 130
The outline will be described focusing on the control operation of the flywheel unit 140.
【0045】(2−1)電力貯蔵ユニット 図18は、二次電池132の動作電流指令値Ib*を生
成する制御回路136の部分的構成を示す図である。電
力貯蔵ユニット130を変動補償要素として使用する場
合には、比較的遅い電圧変動のみを補償するように電圧
VdcをLPF(ローパスフィルタ)に通したものが用い
られ、DCバス100の電圧Vdcの中心値を電圧指令値
Vdc*としたPI制御が行われる。なお、PI制御によ
って長時間的な電圧偏差は0に収束する。また、リミッ
ト(Lim)回路が設けられており、電圧Vdcが所定範
囲を超えたとき(375V以上あるいは325V以下)
には、電力貯蔵ユニット130から入出力される電流が
一定となる定電流制御が行われる。
(2-1) Electric Power Storage Unit FIG. 18 is a diagram showing a partial configuration of the control circuit 136 that generates the operating current command value Ib * of the secondary battery 132. When the power storage unit 130 is used as a fluctuation compensation element, the voltage Vdc passed through an LPF (low-pass filter) so as to compensate only a relatively slow voltage fluctuation is used, and the center of the voltage Vdc of the DC bus 100 is used. PI control is performed with the value as the voltage command value Vdc * . The PI control causes the long-term voltage deviation to converge to zero. Further, when a limit (Lim) circuit is provided and the voltage Vdc exceeds a predetermined range (375 V or more or 325 V or less)
The constant current control is performed so that the current input / output from the power storage unit 130 is constant.
【0046】(2−2)系統連系ユニット DCバス100の電圧Vdcが325〜375Vの設定範
囲内にあるときには、系統連系ユニット170の動作が
停止するように(あるいは、DCバス100に流れ込む
電流値が0になるように)制御される。
(2-2) When the voltage Vdc of the grid interconnection unit DC bus 100 is within the setting range of 325 to 375 V, the operation of the grid interconnection unit 170 is stopped (or it flows into the DC bus 100). The current value is controlled to 0).
【0047】また、電圧Vdcが設定範囲の上限値(37
5V)を超えた場合、あるいは設定範囲の下限値(32
5V)を下回った場合には、電圧Vdcが上限値あるいは
下限値となるように回生動作あるいは受電動作が行われ
る。この回生動作(あるいは受電動作)は、上限値(あ
るいは下限値)を電圧指令値Vdc*としたPI制御によ
って行われる。しかも、電圧Vdcが電圧指令値Vdc*
えて設定範囲外にならないように、十分速い応答で制御
する必要がある。
Further, the voltage Vdc is the upper limit value (37
5V) or the lower limit of the setting range (32
When it falls below 5V, the regenerative operation or the power receiving operation is performed so that the voltage Vdc becomes the upper limit value or the lower limit value. This regenerative operation (or power receiving operation) is performed by PI control in which the upper limit value (or lower limit value) is the voltage command value Vdc * . Moreover, it is necessary to control the voltage Vdc with a sufficiently fast response so that the voltage Vdc does not exceed the voltage command value Vdc * and fall outside the set range.
【0048】また、ACバス160に接続された電力系
統側の電圧低下・停電を検出するために、単独運転検出
が行われる。例えば、単独運転検出時は、系統連系ユニ
ット170のACバス160からの切り離しを速やかに
行う必要がある。また、電力系統側の停電時にも直流バ
ス100に接続された直流系統側は無停電による自立運
転が可能なように各ユニットの動作が制御される。
Further, in order to detect a voltage drop / power failure on the side of the power system connected to the AC bus 160, islanding operation detection is performed. For example, when the islanding operation is detected, it is necessary to quickly disconnect the system interconnection unit 170 from the AC bus 160. Further, the operation of each unit is controlled so that the DC system side connected to the DC bus 100 can perform an independent operation without a power failure even when the power system side has a power failure.
【0049】このように、風力発電ユニット110、太
陽光発電ユニット120、電力貯蔵ユニット130、フ
ライホイールユニット140等をDCバス100を介し
て接続するとともに、DCバス100の電圧変動を所定
範囲内で許容することにより、このDCバス100の電
圧値に基づいて各ユニットの動作状態を設定して、複数
の分散電源ユニットである風力発電ユニット110と太
陽光発電ユニット120とを自律的に協調運転すること
が可能になる。これにより、負荷ユニット150に電力
を供給する際に、風力発電ユニット110と太陽光発電
ユニット120のそれぞれを効率よく使用することがで
き、設備の有効利用、およびエネルギー資源の有効利用
が可能になる。
As described above, the wind power generation unit 110, the solar power generation unit 120, the power storage unit 130, the flywheel unit 140, etc. are connected via the DC bus 100, and the voltage fluctuation of the DC bus 100 is within a predetermined range. By allowing, the operating state of each unit is set based on the voltage value of the DC bus 100, and the wind power generation unit 110 and the solar power generation unit 120, which are a plurality of distributed power supply units, are autonomously and cooperatively operated. It will be possible. Accordingly, when power is supplied to the load unit 150, each of the wind power generation unit 110 and the solar power generation unit 120 can be efficiently used, and effective use of equipment and effective use of energy resources are possible. .
【0050】また、風力発電ユニット110や太陽光発
電ユニット120のそれぞれにおいて発電状態を制御す
る際に、他の発電ユニットの発電状態を検出する検出装
置やこの検出結果を通知する通信線が必要ないため、こ
れらの設備が不要になる分、分散電源システム全体の設
備規模を小さくすることが可能になる。
Further, when controlling the power generation state in each of the wind power generation unit 110 and the solar power generation unit 120, a detection device for detecting the power generation state of another power generation unit and a communication line for notifying the detection result are not required. Therefore, since these facilities are unnecessary, the facility scale of the entire distributed power supply system can be reduced.
【0051】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施
が可能である。上述した実施形態では、DCバス100
に風力発電ユニット110、太陽光発電ユニット12
0、電力貯蔵ユニット130、フライホイールユニット
140、負荷ユニット150が接続された場合について
説明したが、DCバス100に接続される各種の設備の
組み合わせは、適宜変更することができる。この場合で
あっても、DCバス100の電圧に応じて各施設が自律
的な制御によって各ユニットが動作する。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention. In the embodiment described above, the DC bus 100
Wind power generation unit 110, solar power generation unit 12
0, the power storage unit 130, the flywheel unit 140, and the load unit 150 have been described, but the combination of various facilities connected to the DC bus 100 can be appropriately changed. Even in this case, each facility operates under the autonomous control of each facility according to the voltage of the DC bus 100.
【0052】また、上述した実施形態では、DCバス1
00に系統連系ユニット170が接続された場合を説明
したが、この系統連系ユニット170がない場合、すな
わち、DCバス100がACバス160と完全に分離さ
れている場合にも本発明を適用することができる。
Further, in the above-described embodiment, the DC bus 1
The case where the system interconnection unit 170 is connected to 00 has been described, but the present invention is also applied to the case where the system interconnection unit 170 is not provided, that is, the DC bus 100 is completely separated from the AC bus 160. can do.
【0053】[0053]
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、各分
散電源ユニットを直流バスを介して接続するとともに、
直流バスの電圧変動を所定範囲内で許容することによ
り、この直流バスの電圧値に基づいて各分散電源ユニッ
トの発電状態を設定して、各分散電源ユニットを自律的
に協調運転することが可能になる。これにより、各分散
電源ユニットと負荷ユニットのそれぞれを効率よく使用
することができ、設備の有効利用、およびエネルギー資
源の有効利用が可能になる。また、各分散電源ユニット
において発電状態を制御する際に、他の分散電源ユニッ
トの発電状態を検出する検出装置やこの検出結果を通知
する通信線が必要ないため、これらの設備が不要になる
分、分散電源システム全体の設備規模を小さくすること
が可能になる。
As described above, according to the present invention, each distributed power source unit is connected via the DC bus, and
By allowing the voltage fluctuation of the DC bus within a predetermined range, it is possible to set the power generation state of each distributed power supply unit based on the voltage value of this DC bus and to autonomously operate each distributed power supply unit in cooperation. become. As a result, each of the distributed power supply unit and the load unit can be used efficiently, and effective use of equipment and effective use of energy resources are possible. Further, when controlling the power generation state in each distributed power supply unit, there is no need for a detection device for detecting the power generation state of another distributed power supply unit or a communication line for notifying the detection result, so that these facilities are unnecessary. It is possible to reduce the equipment scale of the entire distributed power supply system.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】一実施形態の分散電源システムの全体構成を示
す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a distributed power supply system according to an embodiment.
【図2】風力発電ユニットの概略的な構成を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a wind power generation unit.
【図3】太陽光発電ユニットの概略的な構成を示す図で
ある。
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a photovoltaic power generation unit.
【図4】電力貯蔵ユニットの概略的な構成を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a power storage unit.
【図5】フライホイールユニットの概略的な構成を示す
図である。
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a flywheel unit.
【図6】系統連系ユニットの概略的な構成を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a system interconnection unit.
【図7】負荷ユニットの概略的な構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of a load unit.
【図8】電力貯蔵ユニットを無停電電源装置として使用
する場合の各ユニットにおける制御方法を示す図であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing a control method in each unit when the power storage unit is used as an uninterruptible power supply.
【図9】風力発電ユニットのインバータの出力電流指令
値を生成する制御回路の部分的構成を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a partial configuration of a control circuit that generates an output current command value of the inverter of the wind turbine generator unit.
【図10】DCバスの電圧と制御回路による風力発電ユ
ニットの制御状態を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing the control state of the wind power generation unit by the voltage of the DC bus and the control circuit.
【図11】二次電池の動作電流指令値を生成する制御回
路の部分的構成を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a partial configuration of a control circuit that generates an operating current command value for a secondary battery.
【図12】DCバスの電圧と二次電池の動作電流(充放
電電流)との関係を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the voltage of the DC bus and the operating current (charge / discharge current) of the secondary battery.
【図13】連系系統ユニットに含まれるインバータの動
作電流指令値を生成する制御回路の部分的構成を示す図
である。
FIG. 13 is a diagram showing a partial configuration of a control circuit that generates an operating current command value of an inverter included in the interconnection system unit.
【図14】DCバスの電圧とインバータの動作電流との
関係を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the voltage of the DC bus and the operating current of the inverter.
【図15】フライホイール装置の動作電流指令値を生成
する制御回路の部分的構成を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing a partial configuration of a control circuit that generates an operating current command value for the flywheel device.
【図16】DCバスの電圧と負荷の接続状態との関係を
示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the voltage of the DC bus and the connection state of the load.
【図17】電力貯蔵ユニットを電力補償要素として使用
する場合の各ユニットにおける制御方法を示す図であ
る。
FIG. 17 is a diagram showing a control method in each unit when the power storage unit is used as a power compensation element.
【図18】二次電池の動作電流指令値を生成する制御回
路の部分的構成を示す図である。
FIG. 18 is a diagram showing a partial configuration of a control circuit that generates an operating current command value for a secondary battery.
【図19】従来の分散電源システムの一般的な構成を示
す図である。
FIG. 19 is a diagram showing a general configuration of a conventional distributed power supply system.
【符号の説明】[Explanation of symbols]
100 DC(直流)バス 110 風力発電ユニット 120 太陽光発電ユニット 130 電力貯蔵ユニット 140 フライホイールユニット 150 負荷ユニット 160 AC(交流)バス 170 系統連系ユニット 100 DC (direct current) bus 110 wind power generation unit 120 solar power generation unit 130 power storage unit 140 flywheel unit 150 load unit 160 AC bus 170 system interconnection unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5G003 AA01 AA04 AA06 AA07 BA01 CA11 CC07 DA07 DA15 DA18 5G015 GA09 HA01 HA16 JA52 JA64 5G065 DA01 DA04 DA06 DA07 HA01 JA01 LA01 5G066 HA30 HB02 HB06 HB09 JA07 JB02 JB03    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 5G003 AA01 AA04 AA06 AA07 BA01                       CA11 CC07 DA07 DA15 DA18                 5G015 GA09 HA01 HA16 JA52 JA64                 5G065 DA01 DA04 DA06 DA07 HA01                       JA01 LA01                 5G066 HA30 HB02 HB06 HB09 JA07                       JB02 JB03

Claims (10)

    【特許請求の範囲】[Claims]
  1. 【請求項1】 所定範囲内での電圧変動が許容された直
    流バスと、 前記直流バスに接続され、それぞれの発電状態が前記直
    流バスの電圧に基づいて制御される複数の分散電源ユニ
    ットと、 前記直流バスに接続され、前記直流バスから供給される
    電力によって駆動される負荷ユニットと、 を備えることを特徴とする分散電源システム。
    1. A direct current bus in which a voltage fluctuation within a predetermined range is allowed, and a plurality of distributed power supply units connected to the direct current bus, the respective power generation states of which are controlled based on the voltage of the direct current bus. A load unit connected to the DC bus and driven by electric power supplied from the DC bus.
  2. 【請求項2】 請求項1において、 前記複数の分散電源ユニットのそれぞれは、他の前記分
    散電源ユニットの動作状態とは関係なく自律的に動作す
    ることを特徴とする分散電源システム。
    2. The distributed power supply system according to claim 1, wherein each of the plurality of distributed power supply units operates autonomously regardless of an operating state of another distributed power supply unit.
  3. 【請求項3】 請求項1または2において、 前記直流バスに接続され、電力の入出力動作が前記直流
    バスの電圧に基づいて制御される電力貯蔵ユニットをさ
    らに備えることを特徴とする分散電源システム。
    3. The distributed power supply system according to claim 1, further comprising a power storage unit which is connected to the DC bus and whose power input / output operation is controlled based on the voltage of the DC bus. .
  4. 【請求項4】 請求項3において、 前記電力貯蔵ユニットを、無停電電源装置として使用す
    ることを特徴とする分散電源システム。
    4. The distributed power supply system according to claim 3, wherein the power storage unit is used as an uninterruptible power supply.
  5. 【請求項5】 請求項3において、 前記電力貯蔵ユニットを、前記直流バスの電圧変動を抑
    制する変動補償要素として使用することを特徴とする分
    散電源システム。
    5. The distributed power supply system according to claim 3, wherein the power storage unit is used as a fluctuation compensation element that suppresses a voltage fluctuation of the DC bus.
  6. 【請求項6】 請求項1〜5のいずれかにおいて、 電力系統に接続された交流バスと前記直流バスとを連結
    する系統連系ユニットをさらに備えることを特徴とする
    分散電源システム。
    6. The distributed power supply system according to claim 1, further comprising a system interconnection unit that connects an AC bus connected to an electric power system and the DC bus.
  7. 【請求項7】 請求項6において、 前記交流バスを介した電力の供給が停止したときに、前
    記複数の分散電源ユニットから前記負荷ユニットに電力
    を供給する自立運転を行うことを特徴とする分散電源シ
    ステム。
    7. The dispersion according to claim 6, wherein when the supply of electric power via the AC bus is stopped, a self-sustaining operation for supplying electric power from the plurality of distributed power supply units to the load unit is performed. Power system.
  8. 【請求項8】 請求項1〜7のいずれかにおいて、 前記直流バスに接続された電力平準化ユニットをさらに
    備えることを特徴とする分散電源システム。
    8. The distributed power supply system according to claim 1, further comprising a power leveling unit connected to the DC bus.
  9. 【請求項9】 請求項8において、 前記電力平準化装置は、フライホイール装置であり、前
    記直流バスの電圧変動の周波数が所定値よりも高いとき
    に動作することを特徴とする分散電源システム。
    9. The distributed power supply system according to claim 8, wherein the power leveling device is a flywheel device, and operates when a frequency of voltage fluctuation of the DC bus is higher than a predetermined value.
  10. 【請求項10】 所定範囲内での電圧変動が許容された
    直流バスと、 前記直流バスとの間で電力の授受が行われるとともに前
    記直流バスの電圧に基づいて動作状態が設定されてそれ
    ぞれが自律的に動作する複数の電源ユニットと負荷ユニ
    ットとが少なくとも含まれる複数のユニットと、 を備えることを特徴とする分散電源システム。
    10. A direct current bus in which a voltage fluctuation within a predetermined range is allowed, and electric power is exchanged between the direct current bus and an operating state is set based on the voltage of the direct current bus. A distributed power supply system, comprising: a plurality of power supply units that operate autonomously; and a plurality of units including at least a load unit.
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