JP2011130633A - Dc power unit - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えば火力発電所に用いられる直流電源装置に関し、更に詳しくは、バッテリ充電時の充電電流を制御することで上位電源に要求する電源容量の低減を図るようにした直流電源装置に関するものである。 The present invention relates to a DC power supply device used in, for example, a thermal power plant, and more particularly to a DC power supply device designed to reduce a power supply capacity required for a host power supply by controlling a charging current during battery charging. It is.
従来の電源システムに於けるバッテリ充電装置は、バッテリへの充電電圧を発生する整流器の電圧を一定に保つことで充電を行っていた。そのため、バッテリへの充電電流はバッテリの放電状態に依存するのみであり充電電流の制御は実施されていなかった。従来の充電装置の問題点はこの充電電流の電流が制御されていなかったことであり、例えば、バッテリが完全放電に近い状態から充電を行おうとすると、充電開始直後に過大な充電電流をバッテリから整流器に要求することとなり、結果として、充電装置の上位電源に要求する電源容量も大きくなる。この対策として、バッテリの充電電流を監視しながら、バッテリの充電電圧を制御することでバッテリへの充電電流を制御する電源装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。 A battery charger in a conventional power supply system performs charging by keeping the voltage of a rectifier that generates a charging voltage for the battery constant. Therefore, the charging current to the battery only depends on the discharging state of the battery, and the charging current is not controlled. The problem with the conventional charging device is that the current of this charging current is not controlled.For example, if charging is performed from a state in which the battery is nearly completely discharged, an excessive charging current is generated from the battery immediately after the start of charging. This requires the rectifier, and as a result, the power capacity required for the upper power supply of the charging device also increases. As a countermeasure, there has been proposed a power supply device that controls the charging current of the battery by controlling the charging voltage of the battery while monitoring the charging current of the battery (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に示された従来の電源装置は、交流無停電電源装置への適用
が前提となっており、バッテリの充電電圧を制御すると同時に負荷側の電圧が変動したとしても直流から交流に変換するインバータが介在することで負荷端への影響は無かったが、火力発電所向けの直流電源装置に適用する場合には、バッテリの負荷側へ直流から交流に変換するインバータが介在しないため、バッテリの充電電圧の変動が負荷端の電圧に直接影響するという課題があった。又、交流無停電電源装置の出力側に整流器を設置して直流出力を得ることが可能であるが、既存の直流電源装置と大きく異なるシステムとなるため、既存設備への適用が困難であるという課題もあった。
However, the conventional power supply device disclosed in
この発明は、従来の電源装置に於ける前述のような課題を解決するためになされたものであり、負荷端電圧に影響を与えることなくバッテリへの充電電流の制御を実施し、既存設備への適用が容易な直流電源装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems in the conventional power supply apparatus, and controls the charging current to the battery without affecting the load end voltage, and to the existing equipment. An object of the present invention is to obtain a DC power supply device that can be easily applied.
この発明による直流電源装置は、
上位電源からの交流電力を直流電力に変換して負荷に供給する整流器と、前記整流器により変換された直流電力により充電されるバッテリとを備え、必要に応じて前記バッテリの放電電力を前記負荷に供給し得るようにした直流電源装置であって、
前記バッテリの充電電流を制御する充電電流制御手段と、
前記バッテリの放電電流を制御する放電電流制御手段と、
前記充電電流制御手段と前記放電電流制御手段とを制御する制御ユニットと、
を備え、
前記制御ユニットは、前記上位電源の運転状態と前記負荷の運転状態とのうち少なくとも一方に応じて前記充電電流制御手段を制御することにより前記充電電流を制御することを特徴とするものである。
The DC power supply device according to the present invention is
A rectifier that converts AC power from a higher-level power source into DC power and supplies the load to a load; and a battery that is charged by the DC power converted by the rectifier, and discharges the battery as needed to the load. A DC power supply device that can be supplied,
Charging current control means for controlling the charging current of the battery;
Discharge current control means for controlling the discharge current of the battery;
A control unit for controlling the charge current control means and the discharge current control means;
With
The control unit controls the charging current by controlling the charging current control means according to at least one of an operating state of the host power supply and an operating state of the load.
この発明による直流電源装置によれば、負荷端電圧に影響を与えることなくバッテリへの充電電流の制御を実施し、既存設備への適用が容易な直流電源装置を得ることができる。 According to the DC power supply device according to the present invention, it is possible to control the charging current to the battery without affecting the load end voltage and to obtain a DC power supply device that can be easily applied to existing facilities.
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による直流電源装置について説明する。図１は、この発明の実施の形態１による直流電源装置のシステム構成を示す構成図で、火力発電所に適用した場合を示している。図１に於いて、複数個の半導体整流素子からなる整流器５は、常用電源である商用電源１から商用電源受電ブレーカ２を介して入力された商用周波数の交流電力を直流電力に変換し、直流電源装置負荷母線6へ直流電流を供給する。非常用電源
である非常発電機２は、商用電源１が停止する等の異常時に商用電源１に代わって運転される。尚、商用電源１、非常用発電機２は、この発明の実施の形態１による直流電源装置に対する上位電源を構成している。
A DC power supply device according to
火力発電所内の事故等により商用電源1からの交流電力の供給が停止した場合には、非
常用発電機3が起動し、非常用電源受電ブレーカ4を介して整流器５を運転する。整流器５から供給された直流電流は、配電盤１１を介して、前記商用電源１の停止時当の非常時に運転される非常時運転負荷としての複数個の直流モータ１３−１、１３−２、・・・、１
３−ｎ（但し、ｎは１以上の整数）と、常時運転される常時運転負荷としての火力発電所制御電源負荷１４へ供給される。直流モータ１３−１、１３−２、・・・、１３−ｎは、夫々、コンタクタ１２−１、１２−２、・・・、１２−ｎ（但し、ｎは１以上の整数）によって電源の入り切り操作が行われる。
When the supply of AC power from the
3-n (where n is an integer equal to or greater than 1) is supplied to the thermal power plant
又、整流器５は、直流電源装置負荷母線６を介してバッテリ９への充電電流も供給する。直流電源装置負荷母線６とバッテリ９の間には、充電電流制御手段としての充電用ＤＣチョッパ７と放電電流制御手段としての放電用コンタクタ８との並列接続体が設置されている。制御ユニット１０は、後述するように、バッテリ９の充放電電流に応じて充電用ＤＣチョッパ７と放電用コンタクタ８を制御する。充電用ＤＣチョッパ７と放電用コンタクタ８の制御のため、制御ユニット１０には整流器５の運転状態が入力され、又、直流モータ１３−１、１３−２、・・・、１３−ｎと火力発電所制御電源負荷１４の定格負荷電流値が記憶されている。
The
制御ユニット１０は、商用電源受電ブレーカ２、非常用電源受電ブレーカ4、コンタク
タ１２−１、１２−２、・・・、１２−ｎ、の夫々の開閉状態、及び整流器５の運転状態等に基づいて、火力発電所内の上位電源の運転状況、火力発電所制御電源負荷１４、直流モータ１３−１、１３−２、・・・、１３−ｎの運転状況、のうち少なくとも一つの状況を把握し、後述するようにそれらの運転状況に応じてＤＣチョッパ７、及び放電用コンタクタ８を制御する。
The
整流器５と、バッテリ９と、充電用ＤＣチョッパ７と、放電用コンタクタ８と、制御ユニット１０は、この発明の実施の形態１による直流電源装置を構成している。
The
尚、充電電流の制御機能を有しない現行の直流電源装置に対して、充電用ＤＣチョッパ７、放電用コンタクタ８及び制御ユニット１０を追加することで、この発明の実施の形態１による直流電源装置と同等の機能を有するシステムを得ることが可能である。
Note that the DC power supply device according to the first embodiment of the present invention is added to the current DC power supply device that does not have a charging current control function by adding a charging DC chopper 7, a
次に、以上のように構成されたこの発明の実施の形態１による直流電源装置の動作について説明する。バッテリ９の充電電流がバッテリ９に印加される電圧に依存することは、周知の事実である。従って、充電用ＤＣチョッパ７により火力発電所の運転状態に対応してバッテリ９に印加する充電用ＤＣチョッパの出力電圧を制御することで、バッテリ９への充電電流の制御を行うことができる。
Next, the operation of the DC power supply device according to
即ち、制御ユニット１０は、充電用ＤＣチョッパ７の通流率αを制御することにより充電用ＤＣチョッパ７の出力電圧の平均値Ｅａｖｅを制御し、バッテリ９への充電電流を制御する。ここに、充電用ＤＣチョッパ７の通流率αは、充電用ＤＣチョッパ７のスイッチング周期Ｔｐに対する導通時間Ｔｏｎの比［α＝Ｔｏｎ／Ｔｐ］である。尚、以下の説明では充電用ＤＣチョッパ７の出力電圧の平均値Ｅａｖｅを、単に、充電用ＤＣチョッパ７の出力電圧と称する。
That is, the
図２は、この発明の実施の形態1による直流電源装置の動作状態を示す構成図で、火力
発電所の通常運用時の動作状態を示している。火力発電所の通常運転時には、整流器５は商用電源受電ブレーカ２を介して商用電源１から受電している。このとき非常用発電機３は停止しており、非常用電源受電ブレーカ４は「切」とされている。整流器５は直流電源装置負荷母線６から配電盤１１を介して火力発電所制御電源負荷１４に電源を供給している。
FIG. 2 is a block diagram showing the operating state of the DC power supply according to
火力発電所に適用される直流モータは非常時用途であるため、火力発電所が通常運転の場合には、コンタクタ１２−１、１２−２、・・・、１２−ｎは「切」とされており、直
流モータ１３−１、１３−２、・・・、１３−ｎは停止している。バッテリ９も同様に非常時用途であることから、火力発電所が通常運転の場合には十分に充電された状態となっており、バッテリ９への充電電流は「０」となり、整流器５の出力電流は全て火力発電所制御電源負荷１４に供給されている。従って、バッテリ９への充電電流の制御は不要であるため、制御ユニット１０は、充電用ＤＣチョッパ７は停止状態とし、放電用コンタクタ８を「入」の状態としている。
Since the DC motor applied to the thermal power plant is used in an emergency, the contactors 12-1, 12-2,..., 12-n are set to “OFF” when the thermal power plant is in normal operation. The DC motors 13-1, 13-2, ..., 13-n are stopped. Similarly, since the
次に、火力発電所内の電源系統の事故に伴い、商用電源１が喪失つまり停電した直後に於ける動作状態について説明する。図３は、この発明の実施の形態1による直流電源装置
の動作状態を示す構成図で、火力発電所の商用電源停電時の動作状態を示している。図３に於いて、電源系統の事故に伴い、商用電源受電ブレーカ２は「入」のままであるが商用電源１は停電しており、整流器５も停止状態となる。一方で商用電源１の喪失に伴い、コンタクタ１２−１、１２−２、・・・、１２−ｎが「入」状態となり、非常用途の直流モータ１３−１、１３−２、・・・、１３−ｎが起動している。
Next, an operation state immediately after the
又、火力発電所の制御を継続するため、火力発電所制御電源負荷１４も継続して使用している。このとき、直流モータ１３−１、１３−２、・・・、１３−ｎと火力発電所制御電源負荷１４への電源供給は、放電用コンタクタ８を介してバッテリ９が行っている。バッテリ９は放電運転中であるため、制御ユニット１０は、充電電流を制御する充電用ＤＣチョッパ７を停止させている。
Moreover, in order to continue control of a thermal power plant, the thermal power plant
次に、商用電源１の喪失状態が継続しているものの、非常用発電機３が運転を開始した直後の動作状態について説明する。図４は、この発明の実施の形態1による直流電源装置
の動作状態を示す構成図で、火力発電所の非常用発電機運転直後の動作状態を示している。図４に於いて、非常用発電機３が運転しているため、非常用電源受電ブレーカ４が「入」状態となり、常用電源受電ブレーカ２を「切」としている。これにより整流器５は非常用発電機３から受電して運転を再開している。
Next, although the lost state of the
このとき、非常用途の直流モータ１３−１、１３−２、・・・、１３−ｎは、運転を継続した状態であり、火力発電所制御電源負荷１４も継続して運転されている。整流器５が運転を再開したため、従来の直流電源装置ではバッテリ９の充電も同時に開始するが、この発明の実施の形態１による直流電源装置では充電用ＤＣチョッパ７を用いて充電電流の絞込みを行う。
At this time, the emergency DC motors 13-1, 13-2,..., 13-n are continuously operated, and the thermal power plant
即ち、上位電源の非常用発電機３が運転され且つ非常用電源受電ブレーカ４が「入」状態であること、及び非常用途の直流モータ１３−１、１３−２、・・・、１３−ｎは、運転を継続した状態であり、火力発電所制御電源負荷１４も継続して運転されていることに基づいて、制御ユニット１０は、充電電流の絞込みのために放電用コンタクタ８を「切」とし、バッテリ９の発生電圧と充電用ＤＣチョッパ７のバッテリ９側の電圧とが等しくなるように、充電用ＤＣチョッパ７の通流率αを制御する。これにより、整流器５の出力は直流モータ１３−１、１３−２、・・・、１３−ｎと火力発電所制御電源負荷１４のみに使用され、バッテリ９への充電には使用されない。
That is, the
従来の直流電源装置では、直流モータ電流、制御電源負荷電流、及びバッテリ充電電流の合計に見合う出力が上位側電源に必要であったが、この発明の実施の形態１による直流電源装置によれば、上位側電源に要求される電源容量は直流モータ電流と制御電源負荷電流の合計までを考慮すればよい。
In the conventional DC power supply device, an output corresponding to the sum of the DC motor current, the control power supply load current, and the battery charging current is required for the upper power supply. However, according to the DC power supply device according to
次に、図４の状態から時間が経過し、非常用途の直流モータ１３−１、１３−２、・・・、１３−ｎのうち、直流モータ１３−１が停止した動作状態について説明する。図５は、この発明の実施の形態1による直流電源装置の動作状態を示す構成図で、火力発電所の非常用発電機運転後、且つ、直流モータ一部停止時の運転状態を示している。図５に於いて、直流モータ１３−１が停止したことで、整流器５の出力のうち、直流モータ１３−１相当分の電流をバッテリ９の充電に使用することが可能となる。
Next, an operation state in which the DC motor 13-1 is stopped among the DC motors 13-1, 13-2,. FIG. 5 is a configuration diagram showing an operating state of the DC power supply device according to
制御ユニット１０は、直流モータ１３−１が停止したことに対応して、充電用ＤＣチョッパ７の通流率αを制御する。即ち、制御ユニット１０は、直流モータ１３−１の負荷電流に相当する充電電流によりバッテリ９が充電されるように、充電用ＤＣチョッパ７の通流率αを制御してバッテリ９の発生電圧に対して充電用ＤＣチョッパ７のバッテリ９側の電圧である出力電圧を高くする。これにより、直流モータ１３−１相当分の電流に相当する充電電流がバッテリ９に流れる。
The
次に、図５の状態から更に時間が経過し、非常用途の直流モータ１３−１、１３−２、・・・、１３−ｎが全て停止した状態に於ける動作状態について説明する。図６は、この発明の実施の形態1による直流電源装置の動作状態を示す構成図で、火力発電所の非常用発電機運転後、且つ、直流モータ全台停止時の状態を示している。図６に於いて、直流モータ１３−１、１３−２、・・・、１３−ｎ全て停止したことで、整流器５の出力のうち直流モータ１３−１、１３−２、・・・、１３−ｎに相当する電流をバッテリ9の充電に使用することが可能となる。
Next, a description will be given of an operation state in a state in which more time elapses from the state of FIG. 5 and all the emergency DC motors 13-1, 13-2,. FIG. 6 is a block diagram showing the operating state of the DC power supply according to
制御ユニット１０は、直流モータ１３−１、１３−２、・・・、１３−ｎ全て停止したことに対応して、充電用ＤＣチョッパ７の通流率αを制御して、充電用ＤＣチョッパ７のバッテリ９側の電圧即ち出力電圧を、バッテリ９の発生電圧に対して直流モータ１３−１、１３−２、・・・、１３−ｎの負荷電流に相当する充電電流がバッテリ９に流れるに必要な値だけ高くするように制御する。
In response to all the DC motors 13-1, 13-2,..., 13 -n being stopped, the
最終的に、バッテリ９への充電が完了してバッテリ９への充電電流が「０」になれば、制御装置１０は、放電コンタクタ８を「切」から「入」として後、充電用ＤＣチョッパ７を停止させる。その後、商用電源１が復旧してから、非常用電源受電ブレーカ４は「切」とされ、非常用発電機３は停止し、商用電源受電ブレーカ２が「入」とされることにより通常運転時である図２の状態へ戻る。
Finally, when the charging of the
従来の直流電源装置では直流モータ電流、制御電源負荷電流及びバッテリ充電電流の合計に見合う容量が上位側電源に必要であったが、この発明の実施の形態１による直流電源装置によれば、上位電源側に要求する電源容量は直流モータ電流と制御電源負荷電流の合計までを考慮すればよい。又、充電電流の制御機能を有しない現行の直流電源装置に対して、充電用ＤＣチョッパ７、放電用コンタクタ８及び制御ユニット１０を追加することで、この発明の実施の形態１による直流電源装置と同等の機能を有する直流電源装置を得ることが可能である。
In the conventional DC power supply device, the capacity corresponding to the sum of the DC motor current, the control power supply load current and the battery charging current is required for the upper power supply. However, according to the DC power supply device according to the first embodiment of the present invention, The power supply capacity required on the power supply side may be considered up to the sum of the DC motor current and the control power supply load current. Further, by adding a charging DC chopper 7, a discharging
実施の形態２．
前述の実施の形態1では、直流電源装置が給電を受けている上位電源の仕様を考慮する
ことなくバッテリへの充電電流を制御することにより、直流電源装置の上位電源側に要求する電源容量の低減を図るようにしたが、実施の形態２による直流電源装置では、複数存在する上位電源の接続状況とその制限容量を制御ユニットに予め記憶させることで、直流電源装置が給電を受けている上位電源の仕様に応じたバッテリへの充電電流の制御を可能とするようにしたものである。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment described above, by controlling the charging current to the battery without considering the specifications of the upper power supply to which the DC power supply is receiving power, the power capacity required for the upper power supply side of the DC power supply is determined. Although the reduction is intended, in the DC power supply according to the second embodiment, the connection status of a plurality of higher-order power supplies and their limited capacities are stored in advance in the control unit, so that the higher-order power supply to which the DC power supply is being fed The battery charging current can be controlled in accordance with the power supply specifications.
図７は、この発明の実施の形態２による直流電源装置のシステム構成を示す構成図で、火力発電所に適用した場合を示している。図７に於いて、１５−1、１５−２、・・・、
１５−ｍ(ｍは1以上の整数)は、火力発電所内の他ユニットとの連絡電源を示し、商用電
源１、非常用発電機３と共に上位電源を構成する。１６−１、１６−２、・・・、１６−ｍ(ｍは1以上の整数)は、電源連絡ブレーカを示す。制御ユニット１０には、複数存在す
る上位電源の接続状況とその制限容量が予め記憶されている。商用電源受電ブレーカ２、非常用電源受電ブレーカ4、電源連絡ブレーカ１６−１、１６−２、・・・、１６−ｍの
入切状態は、信号線１７を介して制御ユニット１０へ入力される。監視システム１７は、制御ユニット１０の状態を監視するものである。尚、その他の構成は、実施の形態１による直流電源装置と同様である。
FIG. 7 is a block diagram showing a system configuration of a DC power supply apparatus according to Embodiment 2 of the present invention, and shows a case where the system is applied to a thermal power plant. In FIG. 7, 15-1, 15-2,...
15-m (m is an integer equal to or greater than 1) indicates a communication power source with other units in the thermal power plant, and constitutes a higher power source together with the
次に、実施の形態２によるこの発明の直流電源装置の動作について説明する。図８は、この発明の実施の形態２による直流電源装置の動作を説明するフローチャートである。図７及び図８に於いて、ステップＳ１−１では、信号線１８を介して電源連絡ブレーカ１６−１、１６−２、・・・、１６−ｍの入切状態が制御ユニット１０へ入力され、ステップＳ１−２に於いて制御ユニット１０に予め記憶されている情報を取り出し、ステップＳ１−３にて上位電源毎に直流電源装置に許容される受電容量を確認する。
Next, the operation of the DC power supply device according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation of the DC power supply device according to Embodiment 2 of the present invention. 7 and 8, in step S1-1, the on / off state of the power supply breakers 16-1, 16-2, ..., 16-m is input to the
次に、ステップＳ１−４に於いて制御ユニット１０に予め記憶されている整流器５の定格電圧、定格電流等の定格情報を取り出し、ステップＳ１−５にて整流器５の許容出力電流である整流器出力可能電流ＩＲを計算する。ステップＳ１−６では、制御ユニット１０に記憶されている直流モータ電流値ＩＭと火力発電所制御電源負荷電流ＩＬを取り出し、ステップＳ１−７に於いて、ステップＳ１−５にて計算した許容出力電流ＩＲと、直流モータ電流値ＩＭと、火力発電所制御電源負荷電流ＩＬとに基づいて、バッテリの充電電流許容値ＩＣＨＧを次式（１）により演算する。
ＩＣＧＨ＝ＩＲ−ＩＭ−ＩＬ ・・・・・・・・・・・・・・・式（１）
Next, the rated information such as the rated voltage and rated current of the
ICGH = IR-IM-IL (1)
次に、ステップＳ１−８に進み、バッテリの充電電流許容値ＩＣＨＧが「０」以上であるか否かを判定し、バッテリの充電電流許容値ＩＣＨＧが「０」以上であれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１−９に進み、バッテリ９への充電電流が最大で充電電流許容値ＩＣＨＧとなるように、制御ユニット１０はＤＣチョッパ７の通流率αを制御してバッテリ発生電圧に対して充電用ＤＣチョッパ７の出力電圧を制御する。又、ステップＳ１−９に於いて、直流モータが停止した後はバッテリ９への充電電流を最大で［ＩＣＨＧ＋ＩＭ］となるように、制御ユニット１０は充電用ＤＣチョッパ７の通流率αを制御してバッテリ発生電圧に対してＤＣチョッパ７の出力電圧を制御する。
Next, proceeding to step S1-8, it is determined whether or not the allowable charging current value ICHG of the battery is “0” or more. If the allowable charging current value ICHG of the battery is “0” or more (YES), Proceeding to step S1-9, the
一方、ステップＳ１−８での判定の結果、充電電流許容値ＩＣＨＧが「０」未満（負値）であれば（ＮＯ）、ステップＳ１−１０に進み、上位側電源容量が不足しているので、制御ユニット１０から監視システム１７に対して負荷遮断の要求メッセージとしての信号を出力する。
On the other hand, as a result of the determination in step S1-8, if the allowable charging current value ICHG is less than “0” (negative value) (NO), the process proceeds to step S1-10, and the upper power supply capacity is insufficient. The
以上述べたように、この発明の実施の形態２による直流電源装置は、制御ユニットに複数存在する上位電源の接続状況とその制限容量を予め記憶させることで、直流電源装置が給電を受けている上位電源の仕様に応じたバッテリへの充電電流の制御を可能とするものである。 As described above, in the DC power supply according to Embodiment 2 of the present invention, the DC power supply is supplied with power by preliminarily storing the connection status of the upper power supplies existing in the control unit and the limit capacity thereof. It is possible to control the charging current to the battery according to the specifications of the host power supply.
以上述べたこの発明の実施の形態２による直流電源装置によれば、複数の上位電源があり、電源毎に直流電源装置の受電可能電力に差がある場合に於いても、バッテリの充電電流を制御することによって、直流電源装置が過剰に受電して上位電源系統に影響を与えることを防ぐことが可能となる。 According to the DC power supply device according to the second embodiment of the present invention described above, even when there are a plurality of upper power supplies and there is a difference in the receivable power of the DC power supply device for each power supply, the charging current of the battery is reduced. By controlling, it is possible to prevent the DC power supply apparatus from receiving excessive power and affecting the upper power supply system.
実施の形態３．
直流電源装置には整流器５が含まれており、前述のこの発明の実施の形態２による直流電源装置の場合、直流電源装置への入力電流には高調波成分が含まれる。従って、直流電源装置の上位電源が商用電源と比較して低容量な非常用発電機であった場合、高調波成分による等価逆相成分が非常用発電機に影響を与える可能性がある。そこで、この発明の実施の形態３による直流電源装置は、上位電源に対する高調波成分による等価逆相成分の影響を低減するようにしたものである。
The DC power supply includes a
図９は、この発明の実施の形態３による直流電源装置のシステム構成を示す構成図で、火力発電所に適用した場合を示している。図９に於いて、１８、１９、及び２０−１、２０−２、・・・、２０−ｍ（ｍは1以上の整数）は、上位電源である商用電源１、非常用発電機3、火力発電所内の他ユニットとの連絡電源１５−1、１５−２、・・・、１５−ｍ(ｍは1以上の整数)に夫々設置された逆相分検出リレーであり、夫々の上位電源の逆相分を検出する。商用電源受電ブレーカ２、非常用電源受電ブレーカ4、逆相分検出リレー１９、２０、及び２１−１、２１−２、・・・、２１−ｍの動作即ち開閉状態は、信号線１８を介して制御ユニット１０へ入力される。監視システム１７は、制御ユニット１０の状態を監視するものである。尚、その他の構成は実施の形態２による直流電源装置と同様である。
FIG. 9 is a block diagram showing a system configuration of a DC power supply apparatus according to
次に、実施の形態３によるこの発明の直流電源装置の動作について説明する。図１０は、この発明の実施の形態３による直流電源装置の動作を説明するフローチャートである。図９及び図１０に於いて、ステップＳ２−1では、商用電源受電ブレーカ２、非常用電源受電ブレーカ4、電源連絡ブレーカ１６−１、１６−２、・・・、１６−ｍの開閉状態が信号線１８を介して制御ユニット１０へ入力される。次に、ステップＳ２−２に進み、制御ユニット１０に予め記憶されている上位電源毎の直流電源装置の許容受電容量を読み出し、ステップＳ２−３にて上位電源毎に直流電源装置に許容される受電容量を確認する。
Next, the operation of the DC power supply device according to the third embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 is a flowchart illustrating the operation of the DC power supply device according to
次に、ステップＳ２−４では、制御ユニット１０に予め記憶されている整流器５の定格電圧、定格電流等の定格事項に関する情報を読み出し、ステップＳ２−５に於いて整流器５の許容出力電流である出力可能電流ＩＲを計算する。ステップＳ２−６では、制御ユニット１０に記憶されている直流モータ電流値ＩＭと火力発電所制御電源負荷電流ＩＬを取り出し、ステップＳ２−７に於いて、ステップＳ２−５にて計算した出力可能電流ＩＲと、直流モータ電流値ＩＭと、火力発電所制御電源負荷電流ＩＬとに基づいて、バッテリの充電電流許容値ＩＣＨＧを前述の式（１）により計算する。
Next, in step S2-4, information on the rated items such as the rated voltage and rated current of the
次に、ステップＳ２−８に進み、バッテリの充電電流許容値ＩＣＨＧが「０」以上であるか否かを判定し、バッテリの充電電流許容値ＩＣＨＧが「０」以上であれば（ＹＥＳ）、ステップＳ２−９に進み、バッテリ９への充電電流が最大で充電電流許容値ＩＣＨＧとなるように、制御ユニット１０は充電用ＤＣチョッパ７の通流率αを制御してバッテリ発生電圧に対して充電用ＤＣチョッパ７の出力電圧を制御する。又、ステップＳ２−９に於いて、直流モータが停止した後はバッテリ９への充電電流を最大で［ＩＣＨＧ＋ＩＭ］となるように、制御ユニット１０は充電用ＤＣチョッパ７の通流率αを制御してバッテリ発生電圧に対して充電用ＤＣチョッパ７の出力電圧を制御する。
Next, proceeding to step S2-8, it is determined whether or not the allowable charging current value ICHG of the battery is “0” or more. If the allowable charging current value ICHG of the battery is “0” or more (YES), Proceeding to step S2-9, the
一方、ステップＳ２−８での判定の結果、充電電流許容値ＩＣＨＧが「０」未満（負値）であれば（ＮＯ）、ステップＳ２−１０に進み、上位側電源容量が不足しているので、制御ユニット１０は負荷遮断の要求メッセージとしての信号を監視システム１７に対して出力する。
On the other hand, as a result of the determination in step S2-8, if the allowable charging current value ICHG is less than “0” (negative value) (NO), the process proceeds to step S2-10, and the upper power supply capacity is insufficient. The
前述のステップＳ２−９からステップＳ２−１１に進むと、充電電流許容値ＩＣＨＧでバッテリ９への充電を継続中に逆相検出リレー１９、２０、及び２１−１、２１−２、・・・、２１−ｍのうちの少なくとも一つが動作したか否かを判定し、その少なくとも一つが動作したと判定すれば（ＹＥＳ）、ステップＳ２−１２に進みバッテリ9への充電電流を現状値から１０［％］低減させる。このステップＳ２−１２に於けるバッテリ9への充電電流を現状値から１０［％］低減させる動作は、具体的には制御ユニット１０が充電用ＤＣチョッパ７の通流率αを制御することにより行う。この充電電流を現状値から１０［％］低減させる動作により、上位電源に流入する高調波成分を低減させる。
When the process proceeds from step S2-9 to step S2-11, the reverse phase detection relays 19, 20 and 21-1, 21-2,... Continue while charging the
尚、ステップＳ２−１１による判定の結果、逆相検出リレー１９、２０、及び２１−１、２１−２、・・・、２１−ｍの何れも動作していないと判定すれば（ＮＯ）、ステップＳ２−９へ戻り、以降、ステップＳ２０１１による判定がＹＥＳとなるまで繰り返す。 As a result of the determination in step S2-11, if it is determined that none of the negative phase detection relays 19, 20, 21-1, 21-2,..., 21-m is operating (NO), It returns to step S2-9 and repeats until determination by step S2011 becomes YES after that.
前述のステップＳ２−１２にてバッテリ9への充電電流を現状値から１０［％］低減さ
せた後、ステップＳ２−１３に進むと、バッテリの充電電流許容値ＩＣＨＧが「０」未満であれば（ＮＯ）、ステップＳ２−１１へ戻り、ステップＳ２−１１、Ｓ２―１２、Ｓ２―１３での動作を繰り返し、バッテリ9への充電電流を順次そのときの現在値から１０［％］低減させて上位電源に流入する高調波成分を低減し、逆相検出リレー１９、２０、及び２１−１、２１−２、・・・、２１−ｍの何れもが不動作になるまで、この動作を繰り返す。
After the charging current to the
ステップＳ２−１３での判定の結果、バッテリの充電電流許容値ＩＣＨＧが「０」以上であれば（ＹＥＳ）、ステップＳ２−１４へ進み、最終的に充電許容値ＩＣＨＧが「０」となった場合（ＹＥＳ）、ステップＳ２−１４に進み、監視システム１７から上位側電源の逆相耐量が不足している旨のメッセージを出力させる。 As a result of the determination in step S2-13, if the allowable charging current value ICHG of the battery is “0” or more (YES), the process proceeds to step S2-14, and finally the allowable charging value ICHG becomes “0”. If yes (YES), the process proceeds to step S2-14, and the monitoring system 17 outputs a message to the effect that the reverse phase tolerance of the upper power supply is insufficient.
この発明の実施の形態３による直流電源装置によれば、複数の上位電源があり、電源毎に逆相耐量に差がある場合に於いても、バッテリの充電電流を制御することによって、上位電源の逆相耐量に応じた直流電源装置の運用が可能となる。
According to the DC power supply device according to
実施の形態４．
前述の実施の形態1では、ＤＣチョッパ７に並列に放電用コンタクタ８を接続していた
が、この発明の実施の形態４による直流電源装置は、バッテリへの充電電流を制御することにより直流電源装置の上位側に要求する電源容量の低減を図るものに於いて、実施の形態１に於ける放電用コンタクタ８に代えて放電用チョッパ８１を設けるようにしたものである。
In
図１１は、この発明の実施の形態４による直流電源装置のシステム構成を示す構成図で、火力発電所に適用した場合を示している。図１１に於いて、放電電流制御手段としての放電用ＤＣチョッパ８１は、充電用ＤＣチョッパ７に並列接続されている。充電用DCチョッパ７は、実施の形態1と同じく、バッテリ9を充電するときに使用する。放電用ＤＣチョッパ８１は、バッテリ９から放電するときに使用する。充電用ＤＣチョッパ7と放電用ＤＣチョッパ8１は、共に制御ユニット１０により通流率αが制御される。尚、その他の構成は、前述の実施の形態１による直流電源装置と同様である。
FIG. 11 is a block diagram showing a system configuration of a DC power supply apparatus according to
このように実施の形態４によれば、バッテリ９への充電電流及び放電電流の双方向に対してＤＣチョッパを介在させるシステムとなる。その結果、直流負荷電圧に応じて電圧が決定される直流電源装置負荷母線６に対して、バッテリ９の端子電圧を任意に選定することが可能となり、直流電源装置負荷母線６の電圧と一致しないことで流用が不可能だった
バッテリを適用することが可能となる。
As described above, according to the fourth embodiment, the DC chopper is interposed between the charging current and the discharging current of the
図１２は、この発明の実施の形態４による直流電源装置の動作状態を示す構成図で、火力発電所の商用電源停電時の動作状態を示す。即ち、火力発電所内の電源系統の事故に伴い、商用電源１が喪失した直後は図１２に示す状態となり、電源系統の事故に伴い商用電源受電ブレーカ２は「入」のままであるが、商用電源１は停電しており、整流器５も停止している。一方で、商用電源１の喪失に伴い、コンタクタ１２−１、１２−２、・・・、１２−ｎ(ｎは1以上の整数)が「入」状態となり、非常用途の直流モータ１３−１、１３
−２、・・・、１３−ｎ(ｎは1以上の整数)が起動している。又、火力発電所の制御を継
続するため、火力発電所制御電源負荷１４も継続して使用している。
FIG. 12 is a configuration diagram showing an operating state of the DC power supply according to
-2, ..., 13-n (n is an integer of 1 or more) is activated. Moreover, in order to continue control of a thermal power plant, the thermal power plant
このとき、直流モータ１３−1、１３−２、・・・、１３−ｎと火力発電所制御電源負
荷１４への電源供給は、放電用ＤＣチョッパ８１を介してバッテリ９が行っている。バッテリ９の端子電圧が直流モータ１３−1、１３−２、・・・、１３−ｎと火力発電所制御
電源負荷１４の定格電圧よりも高い場合には、放電用ＤＣチョッパ８１を降圧チョッパとして機能させる。逆に、バッテリ９の端子電圧が直流モータ１３−1、１３−２、・・・
、１３−ｎと火力発電所制御電源負荷１４の定格電圧よりも低い場合には放電用ＤＣチョッパ８を昇圧チョッパとして機能させる。
At this time, the
, 13-n and the
又、このとき、バッテリ９の充電電流を制御する充電用ＤＣチョッパ７は停止しているが、バッテリ９の端子電圧が直流モータ１３−1、１３−２、・・・、１３−ｎと火力発
電所制御電源負荷１４の定格電圧よりも高い場合には、充電用ＤＣチョッパ７を昇圧チョッパとして機能させる。逆に、バッテリ９の端子電圧が直流モータ１３−1、１３−２、・・・、１３−ｎと火力発電所制御電源負荷１４の定格電圧よりも低い場合には充電用ＤＣチョッパ７を降圧チョッパとして機能させる。
At this time, although the charging DC chopper 7 for controlling the charging current of the
尚、この後、非常用発電機３が運転を開始するとバッテリ９への充電を開始し、直流モータ１３−1、１３−２、・・・、１３−ｎの運転状況に応じて充電用ＤＣチョッパ７がバッテリ９への充電電流を調整するが、充電期間中の動作は実施の形態1と同様である。
After that, when the
この発明の実施の形態４による直流電源装置によれば、直流負荷電圧に応じて電圧が決定される直流電源装置負荷母線６に対して、バッテリ９の端子電圧を任意に選定することが可能となり、直流電源装置負荷母線６の電圧と一致しないことで流用が不可能だったバッテリを適用することが可能となる。同時に実施の形態１と同じく、バッテリへの充電電流を制御することにより、直流電源装置の上位側に要求する電源容量の低減を図ることが可能となる。
According to the DC power supply device according to
実施の形態５．
実施の形態4では、バッテリ９への充電電流の流れる方向と、バッテリ９からの放電電
流の流れる方向の双方に対してＤＣチョッパを介在するシステムとし、直流負荷電圧に応じて電圧が決定される直流電源装置負荷母線６に対して、バッテリ９の端子電圧を任意に選定することを可能としたが、この発明の実施の形態５による直流電源装置では、放電用ＤＣチョッパ８１に過電流が導通した場合に、自動的に放電用ＤＣチョッパ８１及び充電用ＤＣチョッパ７を遮断する機能を付加したものである。
In the fourth embodiment, a DC chopper is interposed in both the direction in which the charging current flows to the
この実施の形態５による直流電源装置によれば、放電用ＤＣチョッパ８１をバッテリ９の近傍に設置することにより、ＤＣチョッパを介さない従来のバッテリ充電システムでは不可能であった、バッテリ充電回路用ケーブルでの過電流保護が可能となる。
According to the direct current power supply device according to the fifth embodiment, by installing the discharging
図１３は、この発明の実施の形態５による直流電源装置のシステム構成を示す構成図で
、火力発電所に適用した場合を示している。図１３に於いて、充電用ＤＣチョッパ７は実施の形態１と同じく、バッテリ９を充電するときに使用される。放電用ＤＣチョッパ８１はバッテリ9から放電するときに使用され、これら２つのＤＣチョッパ７、８１は、バッ
テリ9の近傍に設置される。放電用ＤＣチョッパ８１は、過電流発生時にオフとなる自動
ゲートオフ機能が設けられている。
FIG. 13 is a configuration diagram showing a system configuration of a DC power supply device according to
直流電源装置が、整流器５とバッテリ９とを分割して設置する場合、整流器５と充電用ＤＣチョッパ７及び放電用ＤＣチョッパ８１との間に接続ケーブル１５が配置されるように構成する。
When the DC power supply device is installed by dividing the
ここでバッテリ９を充電中に接続ケーブル１５で短絡が発生し、過電流が生じたとする。バッテリ９は充電中のため、放電用ＤＣチョッパ８１は作動しておらず、事故点への電流供給は発生しない。整流器５から事故点への電流供給は生じるが、整流器５には従来からヒューズ等の保護装置が設置されているため、保護動作は可能である。
Here, it is assumed that a short circuit occurs in the
逆にバッテリ９から放電中に接続ケーブル１５で短絡が発生し、過電流が生じたとする。バッテリ９は放電中のため放電用ＤＣチョッパ８１が作動しているが、過電流検知による自動ゲートオフによりバッテリ９からの電流供給は絶たれる。バッテリ９への充電電流と同じく、整流器５から事故点への電流供給が生じるが、整流器５内の保護装置により保護動作は可能である。
Conversely, it is assumed that a short circuit occurs in the
この発明の実施の形態５による直流電源装置によれば、直流電源装置とバッテリ間の接続ケーブルで発生した短絡による過電流に対して、バッテリ側から供給される電流を放電用ＤＣチョッパ８１の過電流保護機能、つまりゲートオフによって遮断することができ、直流電源装置とバッテリを分離設置する場合でも機器間接続の安全性を高めることが可能となる。
According to the direct-current power supply device according to
１ 商用電源
２ 商用電源受電ブレーカ
３ 非常用発電機
４ 非常用電源受電ブレーカ
５ 整流器
６ 直流電源装置負荷母線
７ 充電用ＤＣチョッパ
８ 放電用コンタクタ
８１ 放電用ＤＣチョッパ
９ バッテリ
１０ 制御ユニット
１１ 配電盤
１２−１、１２−２、・・・１２−ｎ コンタクタ
１３−１、１３０２、・・・１３−ｎ 直流モータ
１４ 火力発電所制御電源負荷
１５ 接続ケーブル
１５−１、１５−２、・・・１５−ｍ 連絡電源
１６−１、１６−２、・・・１６ｍ 電源連絡ブレーカ
１７ 監視システム
１８ 信号線
１９、２０、２１−１、２１２、・・・２１ｍ 逆相分検出リレー
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記バッテリの充電電流を制御する充電電流制御手段と、
前記バッテリの放電電流を制御する放電電流制御手段と、
前記充電電流制御手段と前記放電電流制御手段とを制御する制御ユニットと、
を備え、
前記制御ユニットは、前記上位電源の運転状態と前記負荷の運転状態とのうち少なくとも一方に応じて前記充電電流制御手段を制御することにより前記充電電流を制御することを特徴とする直流電源装置。 A rectifier that converts AC power from a higher-level power source into DC power and supplies the load to a load; and a battery that is charged by the DC power converted by the rectifier, and discharges the battery as needed to the load. A DC power supply device that can be supplied,
Charging current control means for controlling the charging current of the battery;
Discharge current control means for controlling the discharge current of the battery;
A control unit for controlling the charge current control means and the discharge current control means;
With
The DC power supply device, wherein the control unit controls the charging current by controlling the charging current control means according to at least one of an operating state of the host power supply and an operating state of the load.
前記制御手段は、前記上位電源の運転状態と前記負荷の運転状態とのうち少なくとも一方に応じて前記充電用ＤＣチョッパの通流率を制御することにより、前記充電電流を制御することを特徴とする請求項１に記載の直流電源装置。 The charging current control means includes a charging DC chopper connected between the output side of the rectifier and the positive side of the battery,
The control means controls the charging current by controlling a conduction rate of the charging DC chopper according to at least one of an operating state of the host power supply and an operating state of the load. The DC power supply device according to claim 1.
前記整流器は、その入力側が前記複数の電源に夫々ブレーカを介して接続されると共に出力側が前記充電電流制御手段を介して前記バッテリに接続され、
前記充電電流制御手段と前記放電電流制御手段とは並列接続され、
前記整流器の出力側と、前記充電電流制御手段と前記放電電流制御手段との並列接続部とが、前記負荷に接続されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の直流電源装置。 The upper power supply is composed of a plurality of power supplies connected in parallel,
The rectifier has an input side connected to the plurality of power sources via a breaker and an output side connected to the battery via the charging current control means,
The charging current control means and the discharge current control means are connected in parallel,
3. The DC power supply device according to claim 1, wherein an output side of the rectifier and a parallel connection portion of the charging current control unit and the discharge current control unit are connected to the load.
前記制御ユニットは、前記放電用チョッパの通流率を制御することにより前記負荷に供給する前記バッテリの電圧を制御することを特徴とする請求項１乃至９のうち何れか一項に記載の直流電源装置。 The discharge current control means for controlling the discharge current of the battery is constituted by a discharge chopper,
10. The direct current according to claim 1, wherein the control unit controls a voltage of the battery supplied to the load by controlling a conduction rate of the discharging chopper. 11. Power supply.
前記接続ケーブルに於ける過電流保護を、前記整流器と前記放電用ＤＣチョッパとのうちの少なくとも一方が備える過電流保護機能により行なうことを特徴とする請求項１０に記載の直流電源装置。 A connection cable for connecting the rectifier and the battery;
11. The DC power supply device according to claim 10, wherein overcurrent protection in the connection cable is performed by an overcurrent protection function provided in at least one of the rectifier and the discharge DC chopper.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009289097A JP2011130633A (en) | 2009-12-21 | 2009-12-21 | Dc power unit |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014023241A (en) * | 2012-07-17 | 2014-02-03 | Fanuc Ltd | Motor drive device having power storage device |
| KR101564004B1 (en) | 2014-08-11 | 2015-10-28 | 정연문 | AC-DC converter |
-
2009
- 2009-12-21 JP JP2009289097A patent/JP2011130633A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US9054620B2 (en) | 2012-07-17 | 2015-06-09 | Fanuc Corporation | Motor driving device including electric storage device |
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