JP2012244759A - Power leveling device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、交流電源と負荷とからなる電源システムにおいて、交流電源から見た負荷の大きさが所定値に維持されるように機能する電力平準化装置に関する。 The present invention relates to a power leveling device that functions so that the magnitude of a load viewed from an AC power source is maintained at a predetermined value in a power source system including an AC power source and a load.
この種の電力平準化装置として特許文献１に開示されている装置構成を図５に示す。１は発電設備、２は負荷であり、発電設備１と負荷２とは三相三線の電力系統ラインで接続されている。電力平準化装置は、充放電電力演算部３、蓄電池４、直流電力変換器５、交流電力変換器６、直流中間電圧制御手段７、充放電電力制御手段８および直流中間コンデンサ（以下では、単にコンデンサとも言う。）９で構成されている。 FIG. 5 shows an apparatus configuration disclosed in Patent Document 1 as this type of power leveling apparatus. Reference numeral 1 denotes power generation equipment, 2 denotes a load, and the power generation equipment 1 and the load 2 are connected by a three-phase three-wire power system line. The power leveling device includes a charge / discharge power calculation unit 3, a storage battery 4, a DC power converter 5, an AC power converter 6, a DC intermediate voltage control unit 7, a charge / discharge power control unit 8, and a DC intermediate capacitor (hereinafter simply referred to as a “DC power converter”). It is also called a capacitor.)
この電力平準化装置は、発電設備１から供給される電力が負荷２で消費される電力よりも多いとき、電力系統に生じる余剰電力を交流電力変換器６で直流電力に変換してコンデンサ９に充電する。さらに、コンデンサ９に充電された電力を直流電力変換器５で降圧して蓄電池４に充電する。一方、発電設備１から供給される電力が負荷２で消費される電力よりも少ないとき、蓄電池４に蓄えられている電力を直流電力変換器５で昇圧してコンデンサ９に充電する。さらに、コンデンサ９に充電された電力を交流電力変換器６で三相交流電圧に変換して、発電設備１の電力系統に給電する。 When the power supplied from the power generation facility 1 is greater than the power consumed by the load 2, this power leveling device converts surplus power generated in the power system into DC power by the AC power converter 6 and supplies it to the capacitor 9. Charge. Further, the power charged in the capacitor 9 is stepped down by the DC power converter 5 to charge the storage battery 4. On the other hand, when the power supplied from the power generation facility 1 is less than the power consumed by the load 2, the power stored in the storage battery 4 is boosted by the DC power converter 5 and charged to the capacitor 9. Furthermore, the electric power charged in the capacitor 9 is converted into a three-phase AC voltage by the AC power converter 6 and supplied to the power system of the power generation facility 1.
このような機能を果たすため、充放電電力演算部３は、電流検出器３０１、電圧検出器３０２、位相検出手段３０３および電力演算手段３０４を備えている。電流検出器３０１は、発電設備１と負荷２との間の電力系統に設けられて、負荷２に流れる電流を検出し、これに相当する信号を出力する。電圧検出器３０２は三相電力系統の線間電圧を検出し、これに相当する信号を出力する。位相検出手段３０３は、電圧検出器３０２から出力される信号を入力として、電力系統電圧の位相に同期する位相信号を出力する。電力演算手段３０４は、電流検出器３０１から出力される信号と電圧検出器３０２から出力される信号とを入力として、負荷に供給されている負荷電力値を算出する。 In order to fulfill such a function, the charge / discharge power calculation unit 3 includes a current detector 301, a voltage detector 302, a phase detection unit 303, and a power calculation unit 304. The current detector 301 is provided in an electric power system between the power generation facility 1 and the load 2, detects a current flowing through the load 2, and outputs a signal corresponding to this. The voltage detector 302 detects the line voltage of the three-phase power system and outputs a signal corresponding to this. The phase detection unit 303 receives the signal output from the voltage detector 302 and outputs a phase signal synchronized with the phase of the power system voltage. The power calculation means 304 receives the signal output from the current detector 301 and the signal output from the voltage detector 302 as inputs, and calculates the load power value supplied to the load.
充放電電力制御手段８は、所定電力値と電力演算手段３０４で算出された負荷電力値とを用いて、直流電力変換器５を制御するための直流電流指令値を算出する。この所定電力値は、発電設備１から見て一定とされるべき電力値であって、発電設備１と負荷２との関係で、予め定められた電力値である。 The charge / discharge power control means 8 calculates a DC current command value for controlling the DC power converter 5 using the predetermined power value and the load power value calculated by the power calculation means 304. The predetermined power value is a power value that should be constant when viewed from the power generation facility 1, and is a predetermined power value in relation to the power generation facility 1 and the load 2.
直流電力変換器５は、２個の半導体スイッチング素子を直列に接続したチョッパ回路５０１、リアクトル５０２、コンデンサ５０３、電流検出器５０４および直流電流制御手段５０５を備えた昇降圧型のチョッパである。チョッパ回路５０１の下アームに位置する半導体スイッチング素子の両端には、リアクトル５０２と蓄電池４とを直列に接続した回路が接続されている。蓄電池４の両端には、コンデンサ５０３が接続されている。チョッパ回路５０１の両端には、コンデンサ９が接続されている。 The DC power converter 5 is a step-up / step-down type chopper provided with a chopper circuit 501, a reactor 502, a capacitor 503, a current detector 504, and a DC current control means 505 in which two semiconductor switching elements are connected in series. A circuit in which the reactor 502 and the storage battery 4 are connected in series is connected to both ends of the semiconductor switching element located on the lower arm of the chopper circuit 501. Capacitors 503 are connected to both ends of the storage battery 4. Capacitors 9 are connected to both ends of the chopper circuit 501.
直流電流制御手段５０５は、充放電電力制御手段８から出力される直流電流指令値に対して電流検出器５０４で検出される電流値が一致するようにチョッパ回路５０１の制御信号を生成する。チョッパ回路５０１の半導体スイッチング素子は、直流電流制御手段５０５からの制御信号に基づいてオン・オフ動作をする。チョッパ回路５０１の半導体スイッチング素子のオン・オフ動作により、蓄電池４とコンデンサ９との間で、直流電力の授受が行われる。 The direct current control means 505 generates a control signal for the chopper circuit 501 so that the current value detected by the current detector 504 matches the direct current command value output from the charge / discharge power control means 8. The semiconductor switching element of the chopper circuit 501 performs an on / off operation based on a control signal from the direct current control means 505. The DC power is exchanged between the storage battery 4 and the capacitor 9 by the on / off operation of the semiconductor switching element of the chopper circuit 501.
直流中間電圧制御手段７は、電圧検出器９０１によって検出されたコンデンサ９の電圧（直流中間電圧）が所定値となるように交流電力変換器６に対する交流電流指令値を生成する。 The DC intermediate voltage control means 7 generates an AC current command value for the AC power converter 6 so that the voltage of the capacitor 9 (DC intermediate voltage) detected by the voltage detector 901 becomes a predetermined value.
交流電力変換器６は、半導体スイッチング素子を三相ブリッジ構成した三相ブリッジ回路６０１、三相リアクトル６０２，６０４と三相コンデンサとからなる三相交流フィルタおよび交流電流制御手段６０６を備えている。三相ブリッジ回路６０１の直流側端子はコンデンサ９の両端に接続されている。三相ブリッジ回路６０１の交流側端子は、三相交流フィルタを介して、発電設備１と負荷２とを結ぶ電力系統に接続されている。 The AC power converter 6 includes a three-phase bridge circuit 601 in which a semiconductor switching element is configured as a three-phase bridge, a three-phase AC filter composed of three-phase reactors 602 and 604 and a three-phase capacitor, and an AC current control means 606. The DC terminal of the three-phase bridge circuit 601 is connected to both ends of the capacitor 9. The AC side terminal of the three-phase bridge circuit 601 is connected to a power system connecting the power generation facility 1 and the load 2 via a three-phase AC filter.
交流電流制御手段６０６は、電流検出器６０５で検出される電流が直流中間電圧制御手段７からの交流電流指令値と一致するように交流電力変換器６の半導体スイッチング素子をオン・オフ動作させる制御信号を生成する。交流電流制御手段６０６から出力される制御信号は、位相制御手段３０３から出力される位相信号に同期した信号である。 The AC current control unit 606 controls the semiconductor switching element of the AC power converter 6 to be turned on / off so that the current detected by the current detector 605 matches the AC current command value from the DC intermediate voltage control unit 7. Generate a signal. The control signal output from the alternating current control unit 606 is a signal synchronized with the phase signal output from the phase control unit 303.
交流電力変換器６の半導体スイッチング素子が交流電流制御手段６０６から出力される制御信号に基づいてオン・オフ動作をすることで、コンデンサ９の電圧が所定値に維持される。すなわち、直流電力変換器５が蓄電池４の電力をコンデンサ９に充電する動作を行うとき、コンデンサ９の電圧が所定値以上に上昇する。このとき、交流電力変換器６は、コンデンサ９の直流電力を交流電力に変換して、蓄電池４からの電力を発電設備１の電力系統に放電する。一方、直流電力変換器５が蓄電池４を充電する動作を行うとき、コンデンサ９の電圧が所定値以下に低下する。このとき、交流電力変換器６は、交流電力を直流電力に変換して、発電設備１の電力系統に生じる余剰電力をコンデンサ９に充電し、コンデンサ９の電圧を所定値に維持する。 The semiconductor switching element of the AC power converter 6 performs an on / off operation based on a control signal output from the AC current control means 606, whereby the voltage of the capacitor 9 is maintained at a predetermined value. That is, when the DC power converter 5 performs an operation of charging the power of the storage battery 4 to the capacitor 9, the voltage of the capacitor 9 rises to a predetermined value or more. At this time, the AC power converter 6 converts the DC power of the capacitor 9 into AC power and discharges the power from the storage battery 4 to the power system of the power generation facility 1. On the other hand, when the DC power converter 5 performs an operation of charging the storage battery 4, the voltage of the capacitor 9 decreases to a predetermined value or less. At this time, the AC power converter 6 converts AC power into DC power, charges the capacitor 9 with surplus power generated in the power system of the power generation facility 1, and maintains the voltage of the capacitor 9 at a predetermined value.
しかしながら、上述した電力平準化装置は、蓄電池４から充放電される電力が充放電電力制御手段８で算出された電力値と一致するように動作する。このとき、蓄電池４と電力系統との間の電力のやり取りは、直流電力変換器５と交流電力変換器６とを通して行われる。 However, the power leveling device described above operates so that the power charged / discharged from the storage battery 4 matches the power value calculated by the charge / discharge power control means 8. At this time, the exchange of electric power between the storage battery 4 and the power system is performed through the DC power converter 5 and the AC power converter 6.
ところが、直流電力変換器５および交流電力変換器６では、それぞれが内蔵する半導体スイッチング素子の動作により電力損失が発生する。そのため、実際に交流電力変換器６から電力系統に放電される電力は、充放電電力制御手段８で算出される放電電力値から直流電力変換器５と交流電力変換器６とで発生する損失分を差し引いた電力となる。すなわち、実際に電力系統に放電される電力は、電力系統が必要とする電力に対して不足し、発電設備１からみた負荷の大きさが安定しないという問題がある。 However, in the DC power converter 5 and the AC power converter 6, power loss occurs due to the operation of the semiconductor switching element incorporated therein. Therefore, the power actually discharged from the AC power converter 6 to the power system is the amount of loss generated in the DC power converter 5 and the AC power converter 6 from the discharge power value calculated by the charge / discharge power control means 8. The power will be deducted. That is, there is a problem that the power actually discharged to the power system is insufficient with respect to the power required by the power system, and the magnitude of the load viewed from the power generation facility 1 is not stable.
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、充放電電力制御手段８で指令される電力値に等しい電力を交流電力変換器６から電力系統に放電する。それによって、発電設備１からみた負荷電力の大きさを安定させることができる電力平準化装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and discharges power equal to the power value commanded by the charge / discharge power control means 8 from the AC power converter 6 to the power system. Accordingly, an object of the present invention is to provide a power leveling device that can stabilize the magnitude of the load power viewed from the power generation facility 1.
上記目的を達成するため、本発明は、発電設備と該発電設備から電力の供給を受ける負荷とからなる電力系統に接続された電力平準化装置において、前記電力平準化装置は、蓄電池と、前記蓄電池に接続された第１の電力変換器（直流電力変換器）と、前記電力系統に接続された第２の電力変換器（交流電力変換器）と、前記第１の電力変換器と前記第２の電力変換器との間に接続されたコンデンサとを備え、前記第１の電力変換器は、前記蓄電池と前記コンデンサとの間で電力の授受を行うことによって前記コンデンサの電圧を第１の所定値に維持するための第１の定電圧制御動作を行い、前記第２の電力変換器は、前記負荷で消費される電力が所定の電力下限値より小さくなったとき前記電力下限値と前記負荷の消費電力との差に相当する電力を前記電力系統から前記コンデンサに充電するための充電動作と、前記負荷で消費される電力が所定の電力上限値より大きくなったときその超過電力に相当する電力を前記コンデンサから前記電力系統に放電するための放電動作とを行うようにするものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a power leveling device connected to a power system including a power generation facility and a load that receives supply of power from the power generation facility, wherein the power leveling device includes a storage battery, A first power converter (DC power converter) connected to a storage battery; a second power converter (AC power converter) connected to the power system; the first power converter; A capacitor connected between the first power converter and the first power converter, wherein the first power converter transfers the power between the storage battery and the capacitor to thereby change the voltage of the capacitor to the first power converter. A first constant voltage control operation for maintaining a predetermined value is performed, and the second power converter is configured to output the power lower limit value and the power when the power consumed by the load becomes smaller than a predetermined power lower limit value. Equivalent to the difference in load power consumption Charging operation for charging the capacitor from the power system to the capacitor, and when the power consumed by the load exceeds a predetermined power upper limit value, the power corresponding to the excess power is transferred from the capacitor to the power system. A discharge operation for discharging is performed.
本発明により、第１の電力変換器が直流中間回路の電圧を第１の所定値に維持するように動作し、第２の電力変換器が電力系統との間で必要な電力の充放電を行うように動作する。その結果、電力系統で不足する電力に相当する電力を電力平準化装置から放電することができ、発電設備から見た負荷の大きさを安定させることができる。 According to the present invention, the first power converter operates so as to maintain the voltage of the DC intermediate circuit at the first predetermined value, and the second power converter charges and discharges necessary power with the power system. Works to do. As a result, the power corresponding to the power shortage in the power system can be discharged from the power leveling device, and the load size seen from the power generation facility can be stabilized.
第２の発明は、上記電力平準化装置において、第２の電力変換器が充電動作または放電動作を行うときのみ、第１の電力変換器が第１の定電圧制御動作を行うようにするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the power leveling device, the first power converter performs the first constant voltage control operation only when the second power converter performs a charging operation or a discharging operation. It is.
すなわち、第２の電力変換器が充電動作または放電動作を行うときのみ第１の電力変換器を動作させ、それ以外のときは第１の電力変換器を動作させないようにする。このように第２の電力変換器が充放電動作を行わないとき、第１の電力変換器の動作を停止させることにより、蓄電池に充電された電荷の放電を防止することができる。 In other words, the first power converter is operated only when the second power converter performs a charging operation or a discharging operation, and the first power converter is not operated at other times. As described above, when the second power converter does not perform the charging / discharging operation, the discharge of the electric charge charged in the storage battery can be prevented by stopping the operation of the first power converter.
第３の発明は、上記電力平準化装置において、第１の電力変換器は内蔵する半導体スイッチング素子をオン・オフ動作させることによって第１の定電圧制御動作を行うものであり、第２の電力変換器が充電動作および放電動作のいずれの動作も行わないとき、第１の電力変換器の半導体スイッチング素子はオフ状態に維持されるようにするものである。 According to a third aspect of the present invention, in the power leveling device, the first power converter performs a first constant voltage control operation by turning on and off a built-in semiconductor switching element. When the converter does not perform either the charging operation or the discharging operation, the semiconductor switching element of the first power converter is maintained in the off state.
このように、第２の電力変換器が充電動作および放電動作のいずれの動作も行わないとき、第１の電力変換器の半導体スイッチング素子をオフ状態に維持すれば、この期間において第１の電力変換器で発生する半導体スイッチング素子の導通損失およびスイッチング損失を零にすることができる。 As described above, when the second power converter does not perform any of the charging operation and the discharging operation, if the semiconductor switching element of the first power converter is maintained in the OFF state, the first power converter can be used in this period. The conduction loss and switching loss of the semiconductor switching element generated in the converter can be made zero.
第４の発明は、上記電力平準化装置において、第２の電力変換器が充電動作および放電動作を行わないとき、第２の電力変換器は電力系統とコンデンサとの間で電力を授受することによってコンデンサの電圧を第２の所定値に維持する第２の定電圧制御動作を行うようにするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the power leveling device, when the second power converter does not perform the charging operation and the discharging operation, the second power converter transfers power between the power system and the capacitor. Thus, the second constant voltage control operation for maintaining the voltage of the capacitor at the second predetermined value is performed.
この発明によれば、第２の電力変換器が充電動作および放電動作を行わないとき、第２の電力変換器は、第１の電力変換器に代わってコンデンサの電圧を第２の所定値に維持する。コンデンサの電圧が第２の所定値に維持されているので、電力平準化装置と電力系統との間で電力の充放電が必要になったとき、第２の電力変換器は第２の定電圧制御動作から充放電動作に速やかに移行することができる。 According to the present invention, when the second power converter does not perform the charging operation and the discharging operation, the second power converter sets the voltage of the capacitor to the second predetermined value in place of the first power converter. maintain. Since the voltage of the capacitor is maintained at the second predetermined value, when charging / discharging of power is required between the power leveling device and the power system, the second power converter is set to the second constant voltage. It is possible to quickly shift from the control operation to the charge / discharge operation.
第５の発明は、上記電力平準化装置において、第１の電力変換器が第１の定電圧制御動作によりコンデンサの電圧を維持するための電圧は、第２の電力変換器が充電動作を行うときは第３の所定値であり、第２の電力変換器が放電動作を行うときは第４の所定値となるようにする。さらに、第２の電力変換器が第２の定電圧制御動作によりコンデンサの電圧を維持するための電圧は、第１の電力変換器が第１の定電圧制御動作を行うとき第３の所定値よりも大きい第５の所定値と第４の所定値よりも小さい第６の所定値とし、第２の電力変換器が第２の定電圧制御動作を行うとき第３の所定値よりも小さい第７の所定値と第４の所定値よりも大きい第８の所定値とするものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the power leveling apparatus, the second power converter performs a charging operation with respect to a voltage for the first power converter to maintain the capacitor voltage by the first constant voltage control operation. When the second power converter performs a discharging operation, the fourth predetermined value is set. Furthermore, the voltage for the second power converter to maintain the voltage of the capacitor by the second constant voltage control operation is a third predetermined value when the first power converter performs the first constant voltage control operation. A fifth predetermined value that is larger than the fourth predetermined value and a sixth predetermined value that is smaller than the fourth predetermined value, and the second power converter performs a second constant voltage control operation and is smaller than the third predetermined value. 7 and an eighth predetermined value that is larger than the fourth predetermined value.
この発明によれば、第１の電力変換器が第１の定電圧制御動作を行うとき、コンデンサの電圧は第３の所定値と第４の所定値の間の電圧に維持される。一方、第１の電力変換器が第１の定電圧制御動作を行わないとき、コンデンサの電圧は、第２の電力変換器の第２の定電圧制御動作により、第７の所定値と第８の所定値の間の電圧に維持される。さらに、第１の所定値から第８の所定値は、蓄電池４の電圧および電力系統の電圧の振幅値よりも大きい値である。 According to the present invention, when the first power converter performs the first constant voltage control operation, the voltage of the capacitor is maintained at a voltage between the third predetermined value and the fourth predetermined value. On the other hand, when the first power converter does not perform the first constant voltage control operation, the voltage of the capacitor is set to the seventh predetermined value and the eighth constant by the second constant voltage control operation of the second power converter. Is maintained at a voltage between the predetermined values. Furthermore, the first predetermined value to the eighth predetermined value are larger than the amplitude values of the voltage of the storage battery 4 and the voltage of the power system.
したがって、第１の電力変換器が動作を停止しても、蓄電池４に蓄えられた電荷がコンデンサ９側に放電することがない。また、コンデンサの電圧は常に所定値に維持されているため、第１の電力変換器は停止状態と第１の定電圧制御動作との間を速やかに移行することができ、第２の電力変換器は第２の定電圧制御動作と充放電動作との間を速やかに移行することができる。 Therefore, even if the first power converter stops operating, the charge stored in the storage battery 4 is not discharged to the capacitor 9 side. Further, since the voltage of the capacitor is always maintained at a predetermined value, the first power converter can quickly shift between the stopped state and the first constant voltage control operation, and the second power conversion The device can quickly transition between the second constant voltage control operation and the charge / discharge operation.
本発明によれば、第１の電力変換器が直流中間回路の電圧を所定値に維持するように動作し、第２の電力変換器が電力系統との間で必要電力の充放電を行うように動作するので、電力系統で不足する電力に等しい電力を電力平準化装置から放電することができ、発電設備から見た負荷の大きさを安定させることができる。 According to the present invention, the first power converter operates so as to maintain the voltage of the DC intermediate circuit at a predetermined value, and the second power converter charges and discharges necessary power to and from the power system. Therefore, it is possible to discharge the power equal to the power shortage in the power system from the power leveling device, and to stabilize the size of the load as viewed from the power generation equipment.
以下、本発明に係る電力変換装置の実施の形態について、図１〜図４を参照しながら説明する。なお、図１〜図４において、図５に示した構成要素と同じ構成要素には同符号を付し、その説明を省略している。 Hereinafter, embodiments of a power converter according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4, the same components as those illustrated in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図１は、本発明に係る電力平準化装置の第１の実施形態を説明するための図である。本図において、電力平準化装置は、充放電電力演算部３ａ、蓄電池４、直流電力変換器５（第１の電力変換器）、交流電力変換器６（第２の電力変換器）、直流中間電圧制御手段７ａ、充放電電力制御手段８および直流中間コンデンサ９で構成されている。直流電力変換器５は、２つの半導体スイッチング素子を直列接続するとともにその接続中点にインダクタを接続してなる昇降圧型のチョッパである。また、交流電力変換器６は、半導体スイッチング素子を三相ブリッジ接続にしてなるコンバータ回路である。 FIG. 1 is a diagram for explaining a first embodiment of a power leveling apparatus according to the present invention. In this figure, the power leveling device includes a charge / discharge power calculation unit 3a, a storage battery 4, a DC power converter 5 (first power converter), an AC power converter 6 (second power converter), and a DC intermediate. It comprises voltage control means 7a, charge / discharge power control means 8 and DC intermediate capacitor 9. The DC power converter 5 is a step-up / step-down type chopper in which two semiconductor switching elements are connected in series and an inductor is connected to the midpoint of connection. The AC power converter 6 is a converter circuit in which semiconductor switching elements are connected in a three-phase bridge.
このように構成された第１の実施形態に係る電力平準化装置の特徴は、直流電力変換器５が定電圧制御動作をすることによりコンデンサ９の電圧を第１の所定値に維持するとともに、交流電力変換器６が充放電動作をすることにより発電設備１から見た電力系統の負荷変動を抑制するように機能するところにある。 The power leveling apparatus according to the first embodiment configured as described above is characterized in that the voltage of the capacitor 9 is maintained at the first predetermined value by the DC power converter 5 performing a constant voltage control operation. The AC power converter 6 functions to suppress load fluctuations in the power system viewed from the power generation facility 1 by performing a charge / discharge operation.
具体的には、直流電力変換器５は、蓄電池４とコンデンサ９との間で電力を授受することにより、コンデンサ９の電圧を第１の所定値に維持する。また、交流電力変換器６は、負荷２で消費される電力が所定の電力下限値より小さくなったとき、この電力下限値と負荷２の消費電力との差に相当する電力を電力系統からコンデンサ９に充電する。さらに、交流電力変換器６は、負荷２で消費される電力が所定の電力上限値より大きくなったとき、この超過電力に相当する電力をコンデンサ９から電力系統に放電する。 Specifically, the DC power converter 5 maintains the voltage of the capacitor 9 at a first predetermined value by transferring power between the storage battery 4 and the capacitor 9. In addition, when the power consumed by the load 2 becomes smaller than a predetermined power lower limit value, the AC power converter 6 supplies power corresponding to the difference between the power lower limit value and the power consumption of the load 2 from the power system. Charge to 9. Furthermore, the AC power converter 6 discharges the power corresponding to the excess power from the capacitor 9 to the power system when the power consumed by the load 2 becomes larger than a predetermined power upper limit value.
以下、図１に示した各要素によって、上記機能がどのように実現されているかを説明する。
まず、充放電電力演算部３ａは、発電設備１と負荷２との間に接続されている。充放電電力演算部３ａには、図５に示した充放電電力演算部３にさらに充放電電力演算手段３０５が付加されている。
The following describes how the above functions are realized by the elements shown in FIG.
First, the charge / discharge power calculation unit 3 a is connected between the power generation facility 1 and the load 2. In the charge / discharge power calculation unit 3a, charge / discharge power calculation means 305 is further added to the charge / discharge power calculation unit 3 shown in FIG.
充放電電力演算手段３０５は、電流検出器３０１で検出された電流値と電圧検出器３０２で検出された系統電圧値とを用いて負荷で消費される電力値を算出する。次に、算出した負荷の電力値が所定の電力下限値よりも小さいとき、充放電電力演算手段３０５は、所定の電力下限値から算出した負荷の電力値を減じて得た値を充電電力指令値として出力する。一方、算出した負荷の電力値が所定の電力上限値よりも大きいとき、充放電電力演算手段３０５は、負荷の電力値から所定の電力上限値を減じて得た値を放電電力指令値として出力する。 The charge / discharge power calculation means 305 calculates the power value consumed by the load using the current value detected by the current detector 301 and the system voltage value detected by the voltage detector 302. Next, when the calculated load power value is smaller than the predetermined power lower limit value, the charge / discharge power calculation means 305 subtracts the load power value calculated from the predetermined power lower limit value to obtain a charge power command Output as a value. On the other hand, when the calculated load power value is larger than the predetermined power upper limit value, the charge / discharge power calculation means 305 outputs a value obtained by subtracting the predetermined power upper limit value from the load power value as a discharge power command value. To do.
また、充放電電力演算部３ａの位相検出手段３０３は、電圧検出器３０２で検出された系統電圧値から基準の位相信号を生成して出力する。
充放電電力制御手段８は、充放電電力演算手段３０５から出力される充電電力指令値または放電電力指令値を用いて、有効電力指令値ＩＲを生成する。
The phase detection means 303 of the charge / discharge power calculation unit 3a generates and outputs a reference phase signal from the system voltage value detected by the voltage detector 302.
The charge / discharge power control unit 8 generates the active power command value IR using the charge power command value or the discharge power command value output from the charge / discharge power calculation unit 305.
交流電力変換器６の交流電流制御手段６０６では、充放電電力制御手段８から出力される有効電力指令値ＩＲと位相検出手段３０３から出力される基準位相信号とから、交流電力変換器６０１から出力される三相交流電流指令値が算出される。次に、電流検出器６０５で検出された三相電流値が三相交流電流指令値と一致するように、比例積分演算などを用いて、コンバータ回路６０１の出力電圧指令値が生成される。生成された出力電圧指令値は電圧検出器９０１で検出されたコンデンサ９の電圧値に基づいて正規化され、パルス幅変調制御を行うための変調信号に変換される。さらに、このようにして得られた変調信号とキャリア信号とが比較演算され、コンバータ回路６０１の制御信号が生成される。すなわち、コンバータ回路６０１の制御信号は、電流検出器６０５で検出された三相電流値が充放電電力演算手段３ａから出力される充放電電力指令値に基づいて算出された三相交流電流指令値と一致するように調整されている。 The alternating current control means 606 of the alternating current power converter 6 outputs from the alternating current power converter 601 from the active power command value IR output from the charge / discharge power control means 8 and the reference phase signal output from the phase detection means 303. A three-phase alternating current command value is calculated. Next, the output voltage command value of converter circuit 601 is generated using proportional-integral calculation or the like so that the three-phase current value detected by current detector 605 matches the three-phase AC current command value. The generated output voltage command value is normalized based on the voltage value of the capacitor 9 detected by the voltage detector 901, and is converted into a modulation signal for performing pulse width modulation control. Further, the modulation signal thus obtained and the carrier signal are compared and calculated, and a control signal for the converter circuit 601 is generated. That is, the control signal of the converter circuit 601 is a three-phase AC current command value calculated based on the charge / discharge power command value output from the charge / discharge power calculation means 3a by the three-phase current value detected by the current detector 605. Has been adjusted to match.
コンバータ回路６０６の半導体スイッチング素子は、交流電流制御手段６０６から出力される制御信号に基づいてオン・オフ動作を行う。このコンバータ回路６０６の動作により、発電設備１と負荷２との間の電力系統とコンデンサ９との間で、電力の授受が行われる。具体的には、充放電電力演算部３ａから充電電力指令値が出力されるとき、発電設備１と負荷２との間の電力系統に生じた余剰電力がコンデンサ９に充電される。一方、充放電電力演算部３ａから放電電力指令値が出力されるとき、コンデンサ９から電力系統に電力が放電される。 The semiconductor switching element of the converter circuit 606 performs an on / off operation based on a control signal output from the alternating current control means 606. By the operation of the converter circuit 606, power is exchanged between the power system between the power generation facility 1 and the load 2 and the capacitor 9. Specifically, when a charge power command value is output from the charge / discharge power calculation unit 3 a, surplus power generated in the power system between the power generation facility 1 and the load 2 is charged in the capacitor 9. On the other hand, when a discharge power command value is output from the charge / discharge power calculation unit 3a, power is discharged from the capacitor 9 to the power system.
直流中間電圧制御手段７ａは、予め定められた直流中間回路電圧の指令値と電圧検出器９０１で検出されたコンデンサ９の電圧値とを用いて、直流電流指令値Ｉｒを生成する。直流電流指令値Ｉｒは、比例積分調節器７０２を用いて、コンデンサ９の電圧が所定の直流中間電圧指令値と一致するように調節されている。なお、直流中間回路電圧の指令値は、蓄電池４の電圧よりも高い電圧であって、かつ発電設備１と負荷２との間の三相系統電圧の振幅値よりも大きい値に設定されている。 The DC intermediate voltage control means 7 a generates a DC current command value Ir using a predetermined DC intermediate circuit voltage command value and the voltage value of the capacitor 9 detected by the voltage detector 901. The DC current command value Ir is adjusted by using a proportional-plus-integral regulator 702 so that the voltage of the capacitor 9 matches a predetermined DC intermediate voltage command value. Note that the command value of the DC intermediate circuit voltage is set to a voltage higher than the voltage of the storage battery 4 and larger than the amplitude value of the three-phase system voltage between the power generation facility 1 and the load 2. .
直流電流制御手段５０５は、直流中間電圧制御手段７ａから出力される直流電流指令値Ｉｒと電流検出器５０４で検出された直流電流値とを用いて、チョッパ回路５０１の制御信号を生成する。チョッパ回路５０１の制御信号は、蓄電池４と直流電力変換器５との間を流れる電流が直流電流指令値Ｉｒと一致するように調節されている。 The direct current control means 505 generates a control signal for the chopper circuit 501 using the direct current command value Ir output from the direct current intermediate voltage control means 7a and the direct current value detected by the current detector 504. The control signal of the chopper circuit 501 is adjusted so that the current flowing between the storage battery 4 and the DC power converter 5 matches the DC current command value Ir.
上記直流電力変換器５の動作により、コンデンサ９の電圧が第１の所定値よりも大きいとき、コンデンサ９の電力が蓄電池４に充電される。一方、コンデンサ９の電圧が第１の所定値よりも小さいとき、蓄電池４の電力がコンデンサ９に放電される。 When the voltage of the capacitor 9 is larger than the first predetermined value by the operation of the DC power converter 5, the power of the capacitor 9 is charged in the storage battery 4. On the other hand, when the voltage of the capacitor 9 is smaller than the first predetermined value, the power of the storage battery 4 is discharged to the capacitor 9.
以上より、第１の実施形態において、負荷で消費される電力が所定の下限値より小さくなったとき、充放電電力演算手段３０５から出力される充電電力指令値に基づく電力（電力系統の余剰電力に相当する電力）が交流電力変換器６によって直流中間回路のコンデンサ９に充電される。直流中間回路に充電された電力は、さらに直流電力変換器５によって蓄電池４に充電される。 As described above, in the first embodiment, when the power consumed by the load becomes smaller than the predetermined lower limit value, the power based on the charge power command value output from the charge / discharge power calculation unit 305 (the surplus power of the power system) Is charged into the capacitor 9 of the DC intermediate circuit by the AC power converter 6. The electric power charged in the direct current intermediate circuit is further charged into the storage battery 4 by the direct current power converter 5.
一方、負荷で消費される電力が所定の上限値を超えたとき、充放電電力演算手段３０５から出力される放電電力指令値に基づく電力（電力系統で不足する電力）が交流電力変換器６によって直流中間回路から電力系統に放電される。直流中間回路から電力が放電されると直流中間回路の電圧が低下する。直流中間回路の電圧を第１の所定値に維持するため、直流電力変換器５によって蓄電池４に蓄えられている電力が直流中間回路に放電される。 On the other hand, when the power consumed by the load exceeds a predetermined upper limit value, power based on the discharge power command value output from the charge / discharge power calculation means 305 (power shortage in the power system) is supplied by the AC power converter 6. It is discharged from the DC intermediate circuit to the power system. When power is discharged from the DC intermediate circuit, the voltage of the DC intermediate circuit decreases. In order to maintain the voltage of the DC intermediate circuit at the first predetermined value, the electric power stored in the storage battery 4 is discharged to the DC intermediate circuit by the DC power converter 5.
その結果、電力系統に充放電される電力は充放電電力演算手段３０５により算出された電力値に一致することになる。すなわち、電力系統において必要とされる充放電電力と実際に交流電力変換器６から充放電される電力との間にずれが生じることがない。 As a result, the power charged / discharged in the power system matches the power value calculated by the charge / discharge power calculation means 305. That is, there is no deviation between the charge / discharge power required in the power system and the power actually charged / discharged from the AC power converter 6.
なお、この実施形態において、直流電力変換器５によってコンデンサ９の電圧を第１の所定値に維持する機能は、交流電力変換器６が充放電電力演算手段３０５からの充電電力指令値または放電電力指令値に基づいて動作するときのみ働くようにするのが好適である。すなわち、充放電電力演算手段３０５からの充電電力指令値および放電電力指令値のいずれもが出力されていないとき、直流電力変換器５のチョッパ回路５０１の動作を停止する。具体的には、チョッパ回路５０１の半導体スイッチング素子の制御信号をオフにし、半導体スイッチング素子がオン・オフ動作をしないようにする。 In this embodiment, the function of maintaining the voltage of the capacitor 9 at the first predetermined value by the DC power converter 5 is that the AC power converter 6 is charged with the charge power command value or the discharge power from the charge / discharge power calculation means 305. It is preferable to work only when operating based on the command value. That is, when neither the charge power command value nor the discharge power command value from the charge / discharge power calculation means 305 is output, the operation of the chopper circuit 501 of the DC power converter 5 is stopped. Specifically, the control signal of the semiconductor switching element of the chopper circuit 501 is turned off so that the semiconductor switching element does not turn on / off.
このようにすることにより、電力系統と電力平準化装置との間で電力の充放電を行う必要がないとき、直流電力変換器５のチョッパ回路５０１の半導体スイッチング素子で発生する導通損失とスイッチング損失とを零にすることができる。また、蓄電池４に蓄えられたエネルギーがコンデンサ９側に放電されることもない。 By doing so, conduction loss and switching loss generated in the semiconductor switching element of the chopper circuit 501 of the DC power converter 5 when it is not necessary to charge and discharge power between the power system and the power leveling device. Can be made zero. Further, the energy stored in the storage battery 4 is not discharged to the capacitor 9 side.
図２は、本発明に係る電力平準化装置の第２の実施形態を説明するための図である。この実施形態の特徴は、直流中間電圧制御手段７ａが動作しないとき、すなわち直流電力変換器５が動作しないときに、交流電力変換器６がコンデンサ９の電圧を第２の所定値に維持するように動作することである。 FIG. 2 is a diagram for explaining a second embodiment of the power leveling apparatus according to the present invention. The feature of this embodiment is that the AC power converter 6 maintains the voltage of the capacitor 9 at the second predetermined value when the DC intermediate voltage control means 7a does not operate, that is, when the DC power converter 5 does not operate. Is to work.
このような動作を可能とするため、この実施形態では、図１に示した第１の実施形態に新たに直流中間電圧制御手段７ｂが付加されている。そして、直流中間電圧制御手段７ｂの出力と充放電電力制御手段８の出力が加算器８０１によって加算され、これによって得られた結果が交流電流制御手段６０６に入力される有効電流指令値Ｉｐとなるように構成されている。なお、直流中間電圧制御手段７ｂは、直流中間電圧制御手段７ａと同様、直流中間電圧指令値と電圧検出器９０１で検出されたコンデンサ９の電圧値との偏差を比例積分調節器に入力して電流指令値を得るように構成することができる。 In order to enable such an operation, in this embodiment, a direct current intermediate voltage control means 7b is newly added to the first embodiment shown in FIG. Then, the output of the DC intermediate voltage control means 7b and the output of the charge / discharge power control means 8 are added by the adder 801, and the result obtained thereby becomes the effective current command value Ip input to the AC current control means 606. It is configured as follows. The DC intermediate voltage control means 7b, like the DC intermediate voltage control means 7a, inputs the deviation between the DC intermediate voltage command value and the voltage value of the capacitor 9 detected by the voltage detector 901 to the proportional integration controller. It can be configured to obtain a current command value.
このように構成することにより、交流電力変換器６は、直流電力変換器５が動作しないときに、コンデンサ９の電圧を所定値に維持するように動作する。この動作により、コンバータ回路６０１の半導体スイッチング素子のオン・オフ動作により損失が発生するものの、コンデンサ９の電圧が蓄電池４の電圧よりも高い所定の電圧に維持される。その結果、蓄電池４からの放電を防止することができる。また、コンデンサ９の電圧が所定値に維持されていることにより、負荷２の消費電力が急変した場合でも、直流電力変換器５および交流電力変換器６が素早く応答することができる。 With this configuration, the AC power converter 6 operates to maintain the voltage of the capacitor 9 at a predetermined value when the DC power converter 5 does not operate. Although this operation causes a loss due to the on / off operation of the semiconductor switching element of the converter circuit 601, the voltage of the capacitor 9 is maintained at a predetermined voltage higher than the voltage of the storage battery 4. As a result, discharge from the storage battery 4 can be prevented. Further, since the voltage of the capacitor 9 is maintained at a predetermined value, the DC power converter 5 and the AC power converter 6 can quickly respond even when the power consumption of the load 2 changes suddenly.
なお、電力系統と電力平準化装置との間で電力の充放電を行う必要がないとき、直流電力変換器５のチョッパ回路５０１の半導体スイッチング素子で発生する導通損失とスイッチング損失とを零にすることができる。したがって、蓄電池４に蓄えられたエネルギーが無駄に消費されることがない。 When there is no need to charge / discharge power between the power system and the power leveling device, the conduction loss and switching loss generated in the semiconductor switching element of the chopper circuit 501 of the DC power converter 5 are made zero. be able to. Therefore, energy stored in the storage battery 4 is not wasted.
図３は、本発明に係る電力平準化装置の第４の実施形態を説明するための図である。図２に示した実施形態と異なるところは、直流中間電圧制御手段７ａに対応する直流中間電圧制御手段７ｃが、直流中間回路の電圧指令値として上限指令値と下限指令値とを有し、直流中間電圧制御手段７ｂに対応する直流中間電圧制御手段７ｄが、直流中間回路の電圧指令値として上限指令値と下限指令値とを有していることである。 FIG. 3 is a diagram for explaining a fourth embodiment of the power leveling apparatus according to the present invention. The difference from the embodiment shown in FIG. 2 is that the DC intermediate voltage control means 7c corresponding to the DC intermediate voltage control means 7a has an upper limit command value and a lower limit command value as voltage command values of the DC intermediate circuit, The DC intermediate voltage control means 7d corresponding to the intermediate voltage control means 7b has an upper limit command value and a lower limit command value as voltage command values for the DC intermediate circuit.
この実施形態において、直流中間電圧制御手段７ｃは、直流中間電圧上限指令値Ｂ（第３の所定値）と直流中間電圧下限値Ｂ（第４の所定値）とを有する。そして、直流電流指令値Ｉｒは、直流中間電圧上下限指令値Ｂと電圧検出器９０１で検出されたコンデンサ９の電圧値との偏差を比例積分調節器７０５，７０７に入力することにより得られる。なお、比例積分調節器７０５は、電圧検出器９０１で検出されたコンデンサ９の電圧値が直流電圧下限指令値Ｂよりも小さいときに直流電流指令値Ｉｒを出力する。一方、比例積分調節器７０７は、電圧検出器９０１で検出されたコンデンサ９の電圧値が直流電圧上限指令値Ｂよりも大きいときに直流電流指令値Ｉｒを出力する。したがって、電圧検出器９０１で検出されたコンデンサ９の電圧値が直流電圧下限指令値Ｂと直流電圧上限指令値Ｂとの間にあるとき、直流電流指令値Ｉｒは零となる。 In this embodiment, the DC intermediate voltage control means 7c has a DC intermediate voltage upper limit command value B (third predetermined value) and a DC intermediate voltage lower limit value B (fourth predetermined value). The DC current command value Ir is obtained by inputting a deviation between the DC intermediate voltage upper / lower limit command value B and the voltage value of the capacitor 9 detected by the voltage detector 901 to the proportional-plus-integral controllers 705 and 707. The proportional-plus-integral controller 705 outputs a DC current command value Ir when the voltage value of the capacitor 9 detected by the voltage detector 901 is smaller than the DC voltage lower limit command value B. On the other hand, the proportional-plus-integral controller 707 outputs a DC current command value Ir when the voltage value of the capacitor 9 detected by the voltage detector 901 is larger than the DC voltage upper limit command value B. Therefore, when the voltage value of the capacitor 9 detected by the voltage detector 901 is between the DC voltage lower limit command value B and the DC voltage upper limit command value B, the DC current command value Ir becomes zero.
直流中間電圧制御手段７ｄは、直流中間電圧上限指令値Ａ（第５の所定値），Ｃ（第７の所定値）と直流中間電圧下限指令値Ａ（第６の所定値），Ｃ（第８の所定値）とを有する。直流中間電圧制御手段７ｄは、充放電電力演算手段３０５の出力が零以外のとき、制御判定手段７０３の出力にしたがって直流中間電圧下限指令値Ａをコンデンサ９の電圧の下限指令値とし、直流中間電圧上限指令値Ａをコンデンサ９の電圧の上限指令値とする。一方、直流中間電圧制御手段７ｄは、充放電電力演算手段３０５の出力が零のとき、制御判定手段７０３の出力にしたがって直流中間電圧下限指令値Ｃをコンデンサ９の電圧の下限指令値とし、直流中間電圧上限指令値Ｃをコンデンサ９の電圧の上限指令値とする。 The DC intermediate voltage control means 7d includes a DC intermediate voltage upper limit command value A (fifth predetermined value) and C (seventh predetermined value) and a DC intermediate voltage lower limit command value A (sixth predetermined value) and C (first predetermined value). 8 predetermined value). The DC intermediate voltage control means 7d uses the DC intermediate voltage lower limit command value A as the lower limit command value for the voltage of the capacitor 9 according to the output of the control determination means 703 when the output of the charge / discharge power calculation means 305 is non-zero. The voltage upper limit command value A is set as the upper limit command value of the voltage of the capacitor 9. On the other hand, the DC intermediate voltage control means 7d uses the DC intermediate voltage lower limit command value C as the lower limit command value of the voltage of the capacitor 9 according to the output of the control determination means 703 when the output of the charge / discharge power calculation means 305 is zero. The intermediate voltage upper limit command value C is set as the upper limit command value of the voltage of the capacitor 9.
ここで、直流中間電圧上限指令値はＡ＞Ｂ＞Ｃの関係に設定されており、直流中間電圧上限指令値は関係にＣ＞Ｂ＞Ａの関係に設定されている。したがって、充放電電力演算手段３０５の出力が零以外のとき、直流中間電圧制御手段７ｃの直流中間電圧下限指令値Ｂと上限指令値Ｂとからなる電圧範囲が、直流中間電圧制御手段７ｄの直流中間電圧下限指令値Ａと上限指令値Ａとからなる電圧範囲の内側にある。この場合、直流中間電圧制御手段７ｃから出力される直流電流指令値Ｉｒが有効となり、直流電力変換器５の動作によってコンデンサ９の電圧が所定値に維持される。そして、電圧検出器９０１で検出されたコンデンサ９の電圧値は常に直流中間電圧下限指令値Ａと上限指令値Ａとからなる電圧範囲の内側にあるため、直流中間電圧制御手段７ｄの出力は零となる。したがって、交流電力変換器６は、充放電電力制御手段８の出力である有効電流指令値Ｉｐにしたがって、充放電動作を行う。 Here, the DC intermediate voltage upper limit command value is set to have a relationship of A> B> C, and the DC intermediate voltage upper limit command value is set to have a relationship of C> B> A. Therefore, when the output of the charge / discharge power calculation means 305 is other than zero, the voltage range consisting of the DC intermediate voltage lower limit command value B and the upper limit command value B of the DC intermediate voltage control means 7c is the DC range of the DC intermediate voltage control means 7d. It is inside the voltage range consisting of the intermediate voltage lower limit command value A and the upper limit command value A. In this case, the direct current command value Ir output from the direct current intermediate voltage control means 7 c becomes effective, and the voltage of the capacitor 9 is maintained at a predetermined value by the operation of the direct current power converter 5. Since the voltage value of the capacitor 9 detected by the voltage detector 901 is always inside the voltage range consisting of the DC intermediate voltage lower limit command value A and the upper limit command value A, the output of the DC intermediate voltage control means 7d is zero. It becomes. Therefore, the AC power converter 6 performs a charge / discharge operation according to the effective current command value Ip which is the output of the charge / discharge power control means 8.
一方、充放電電力演算手段３０５の出力が零のとき、充放電電力制御手段８の出力は零となる。また、直流中間電圧制御手段７ｄの直流中間電圧下限指令値Ｃおよび上限指令値Ｃが、直流中間電圧制御手段７ｃの直流中間電圧下限指令値Ｂおよび上限指令値Ｂよりも内側の値となる。この場合、交流電力変換器６が、直流中間電圧制御手段７ｄの出力である有効電流指令値Ｉｐにしたがって、コンデンサ９の電圧を所定値に維持するように動作する。そして、電圧検出器９０１で検出されたコンデンサ９の電圧値は常に直流中間電圧下限指令値Ｂと上限指令値Ｂとからなる電圧範囲の内側にあるため、直流中間電圧制御手段７ｃから出力される直流電流指令値Ｉｒは零となり、直流電力変換器５は動作を停止する。 On the other hand, when the output of the charge / discharge power calculation means 305 is zero, the output of the charge / discharge power control means 8 is zero. Further, the DC intermediate voltage lower limit command value C and the upper limit command value C of the DC intermediate voltage control means 7d are values inside the DC intermediate voltage lower limit command value B and the upper limit command value B of the DC intermediate voltage control means 7c. In this case, the AC power converter 6 operates so as to maintain the voltage of the capacitor 9 at a predetermined value in accordance with the effective current command value Ip that is the output of the DC intermediate voltage control means 7d. Since the voltage value of the capacitor 9 detected by the voltage detector 901 is always inside the voltage range consisting of the DC intermediate voltage lower limit command value B and the upper limit command value B, it is output from the DC intermediate voltage control means 7c. The DC current command value Ir becomes zero, and the DC power converter 5 stops its operation.
直流中間電圧制御手段７ｄをこのように構成しても、交流電力変換器６は、直流電力変換器５が動作しないときに、コンデンサ９の電圧を所定値に維持するように動作する。この動作により、コンバータ回路６０１の半導体スイッチング素子のオン・オフ動作により損失が発生するものの、コンデンサ９の電圧が蓄電池４の電圧よりも高い所定の電圧に維持される。その結果、蓄電池４からコンデンサ９側への放電を防止することができる。また、コンデンサ９の電圧が所定値に維持されていることにより、負荷２の消費電力が急変した場合でも、直流電力変換器５および交流電力変換器６が素早く応答することができる。 Even when the DC intermediate voltage control means 7d is configured in this way, the AC power converter 6 operates to maintain the voltage of the capacitor 9 at a predetermined value when the DC power converter 5 does not operate. Although this operation causes a loss due to the on / off operation of the semiconductor switching element of the converter circuit 601, the voltage of the capacitor 9 is maintained at a predetermined voltage higher than the voltage of the storage battery 4. As a result, discharge from the storage battery 4 to the capacitor 9 side can be prevented. Further, since the voltage of the capacitor 9 is maintained at a predetermined value, the DC power converter 5 and the AC power converter 6 can quickly respond even when the power consumption of the load 2 changes suddenly.
なお、電力系統と電力平準化装置との間で電力の充放電を行う必要がないとき、チョッパ回路５０１の半導体スイッチング素子で発生する導通損失とスイッチング損失とを零にすることができる。したがって、蓄電池４に蓄えられたエネルギーが無駄に消費されることがない。 When there is no need to charge / discharge power between the power system and the power leveling device, the conduction loss and switching loss generated in the semiconductor switching element of the chopper circuit 501 can be made zero. Therefore, energy stored in the storage battery 4 is not wasted.
図４は、本発明に係る電力平準化装置の第３の実施形態を説明するための図である。図３に示した実施形態と異なるところは、充放電電力演算手段３０５の出力が直流電流制御手段５０５に入力されているところである。 FIG. 4 is a diagram for explaining a third embodiment of the power leveling apparatus according to the present invention. The difference from the embodiment shown in FIG. 3 is that the output of the charge / discharge power calculation means 305 is input to the DC current control means 505.
この実施形態の交流電力変換器６は、図３に示した実施形態と同様、直流電力変換器５が動作しないときに、コンデンサ９の電圧を所定値に維持するように動作する。この動作により、コンバータ回路６０１の半導体スイッチング素子のオン・オフ動作により損失が発生するものの、コンデンサ９の電圧が蓄電池４の電圧よりも高い所定の電圧に維持される。その結果、蓄電池４からの放電を防止することができる。また、コンデンサ９の電圧が所定値に維持されていることにより、負荷２の消費電力が急変した場合でも、直流電力変換器５および交流電力変換器６が素早く応答することができる。 Similar to the embodiment shown in FIG. 3, the AC power converter 6 of this embodiment operates to maintain the voltage of the capacitor 9 at a predetermined value when the DC power converter 5 does not operate. Although this operation causes a loss due to the on / off operation of the semiconductor switching element of the converter circuit 601, the voltage of the capacitor 9 is maintained at a predetermined voltage higher than the voltage of the storage battery 4. As a result, discharge from the storage battery 4 can be prevented. Further, since the voltage of the capacitor 9 is maintained at a predetermined value, the DC power converter 5 and the AC power converter 6 can quickly respond even when the power consumption of the load 2 changes suddenly.
さらに、充放電電力演算手段３０５の出力を直流電流制御手段５０５に入力することにより、充放電電力演算手段３０５の出力が零のとき、直流電流制御手段５０５は、直接、チョッパ回路５０１の半導体スイッチング素子のオン・オフ動作を停止させることができる。このようにすれば、直流中間電圧制御手段７ｃの出力である直流電流指令Ｉｒが零のとき、電流検出器５０４の出力にオフセット等の誤差が生じても、チョッパ回路５０１の半導体スイッチング素子のオン・オフ動作を確実に停止させることができる。その結果、チョッパ回路５０１の半導体スイッチング素子で発生する導通損失とスイッチング損失とを確実に零にすることができる。したがって、蓄電池４に蓄えられたエネルギーが無駄に消費されることがない。 Further, by inputting the output of the charging / discharging power calculation means 305 to the DC current control means 505, when the output of the charging / discharging power calculation means 305 is zero, the DC current control means 505 directly switches the semiconductor switching of the chopper circuit 501. The on / off operation of the element can be stopped. In this way, when the DC current command Ir that is the output of the DC intermediate voltage control means 7c is zero, even if an error such as an offset occurs in the output of the current detector 504, the semiconductor switching element of the chopper circuit 501 is turned on. -The off operation can be stopped reliably. As a result, the conduction loss and switching loss generated in the semiconductor switching element of the chopper circuit 501 can be surely made zero. Therefore, energy stored in the storage battery 4 is not wasted.
１・・・発電設備、２・・・負荷、３，３ａ，３ｂ，３ｃ・・・充放電電力演算部、４・・・蓄電池、５・・・直流電力変換器（第１の電力変換器）、６・・・交流電力変換器（第２の電力変換器）、７，７ａ〜７ｆ・・・直流中間電圧制御手段、８・・・充放電電力制御手段、９・・・直流中間コンデンサ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power generation equipment, 2 ... Load, 3, 3a, 3b, 3c ... Charge / discharge power calculating part, 4 ... Storage battery, 5 ... DC power converter (1st power converter ), 6 ... AC power converter (second power converter), 7, 7a to 7f ... DC intermediate voltage control means, 8 ... Charge / discharge power control means, 9 ... DC intermediate capacitor .
Claims (5)
前記電力平準化装置は、蓄電池と、前記蓄電池に接続された第１の電力変換器と、前記電力系統に接続された第２の電力変換器と、前記第１の電力変換器と前記第２の電力変換器との間に接続されたコンデンサとを備え、
前記第１の電力変換器は、前記蓄電池と前記コンデンサとの間で電力の授受を行うことによって前記コンデンサの電圧を第１の所定値に維持するための第１の定電圧制御動作を行い、
前記第２の電力変換器は、前記負荷で消費される電力が所定の電力下限値より小さくなったとき前記電力下限値と前記負荷の消費電力との差に相当する電力を前記電力系統から前記コンデンサに充電するための充電動作と、前記負荷で消費される電力が所定の電力上限値より大きくなったときその超過電力に相当する電力を前記コンデンサから前記電力系統に放電するための放電動作とを行う
ことを特徴とする電力平準化装置。 In a power leveling device connected to a power system comprising a power generation facility and a load that receives power supply from the power generation facility,
The power leveling device includes a storage battery, a first power converter connected to the storage battery, a second power converter connected to the power system, the first power converter, and the second power converter. And a capacitor connected between the power converter and
The first power converter performs a first constant voltage control operation for maintaining the voltage of the capacitor at a first predetermined value by transferring power between the storage battery and the capacitor,
When the power consumed by the load is smaller than a predetermined power lower limit value, the second power converter sends power corresponding to a difference between the power lower limit value and the power consumption of the load from the power system. A charging operation for charging the capacitor, and a discharging operation for discharging the power corresponding to the excess power from the capacitor to the power system when the power consumed by the load exceeds a predetermined power upper limit value; A power leveling device characterized in that:
前記第２の電力変換器が前記充電動作を行うときは第３の所定値であり、
前記第２の電力変換器が前記放電動作を行うときは第４の所定値であって、
前記第２の電力変換器が前記第２の定電圧制御動作により前記コンデンサの電圧を維持するための電圧は、
前記第１の電力変換器が前記第１の定電圧制御動作を行うとき、前記第３の所定値よりも大きい第５の所定値と前記第４の所定値よりも小さい第６の所定値であり、
前記第２の電力変換器が前記第２の定電圧制御動作を行うとき、前記第３の所定値よりも小さい第７の所定値と前記第４の所定値よりも大きい第８の所定値である
ことを特徴とする請求項４に記載の電力平準化装置。 The voltage for the first power converter to maintain the voltage of the capacitor by the first constant voltage control operation is:
When the second power converter performs the charging operation is a third predetermined value,
When the second power converter performs the discharging operation, a fourth predetermined value,
The voltage for the second power converter to maintain the voltage of the capacitor by the second constant voltage control operation is:
When the first power converter performs the first constant voltage control operation, a fifth predetermined value larger than the third predetermined value and a sixth predetermined value smaller than the fourth predetermined value. Yes,
When the second power converter performs the second constant voltage control operation, a seventh predetermined value smaller than the third predetermined value and an eighth predetermined value larger than the fourth predetermined value. The power leveling apparatus according to claim 4, wherein the power leveling apparatus is provided.
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015080393A (en) * | 2013-10-18 | 2015-04-23 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Interconnection control device, and power generation/charging system including the control device |
| JP2016082610A (en) * | 2014-10-10 | 2016-05-16 | 株式会社デンソー | Storage battery device |
| JP6060318B1 (en) * | 2016-02-10 | 2017-01-11 | 田淵電機株式会社 | Self-sustaining operation control device, power conditioner, and self-sustaining operation control method |
| CN112020182A (en) * | 2019-05-28 | 2020-12-01 | 松下知识产权经营株式会社 | Load control device, load control method, and non-transitory recording medium |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003032895A (en) * | 2001-07-23 | 2003-01-31 | Hitachi Ltd | Method of measuring loss in tidal current controller, and its use |
-
2011
- 2011-05-19 JP JP2011112270A patent/JP5733019B2/en active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003032895A (en) * | 2001-07-23 | 2003-01-31 | Hitachi Ltd | Method of measuring loss in tidal current controller, and its use |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015080393A (en) * | 2013-10-18 | 2015-04-23 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Interconnection control device, and power generation/charging system including the control device |
| JP2016082610A (en) * | 2014-10-10 | 2016-05-16 | 株式会社デンソー | Storage battery device |
| US10084314B2 (en) | 2014-10-10 | 2018-09-25 | Denso Corporation | Storage battery equipment |
| JP6060318B1 (en) * | 2016-02-10 | 2017-01-11 | 田淵電機株式会社 | Self-sustaining operation control device, power conditioner, and self-sustaining operation control method |
| WO2017138103A1 (en) * | 2016-02-10 | 2017-08-17 | 田淵電機株式会社 | Autonomous operation control device, power conditioner, and autonomous operation control method |
| CN112020182A (en) * | 2019-05-28 | 2020-12-01 | 松下知识产权经营株式会社 | Load control device, load control method, and non-transitory recording medium |
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