JP2013153547A - Power leveling device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power leveling device that maintains a predetermined value of DC voltage with high responsiveness despite a high capacity capacitor employed in a DC circuit.SOLUTION: AC power conversion means 6 performs a power charge/discharge between a power system and a capacitor 5 such that a current detected by a current detector 63 matches an AC current command Ip based on a surplus or deficit of power of the power system. DC power conversion means 4 delivers power between power storage means 3 and the capacitor 5 so that a current detected by a current detector 43 matches a DC current command Irf that is the sum of a DC current command Ir based on a differential voltage between the capacitor 5 and a predetermined value to be maintained and a feed-forward current command If calculated by feed-forward control means 9 on the basis of the AC current command Ip.

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、負荷電力の変動分に相当する電力を電力系統に充放電して、交流電源の電力容量を平準化された電力に見合った電力にすることができる電力平準化装置に関する。   In the power supply system composed of an AC power supply and a load, the present invention charges and discharges the power corresponding to the fluctuation of the load power to the power system so that the power capacity of the AC power supply matches the leveled power. The present invention relates to a power leveling device capable of performing the above.

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は三相交流電源(以下、単に交流電源という。)である。2は交流電源1から給電を受ける負荷である。交流電源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。
FIG. 5 shows an apparatus configuration disclosed in Patent Document 1 as this type of power leveling apparatus.
Reference numeral 1 denotes a three-phase AC power source (hereinafter simply referred to as an AC power source). A load 2 receives power from the AC power source 1. The AC power source 1 and the load 2 are connected by a three-phase three-wire power system line.

電力平準化装置は、蓄電手段3、直流電力変換手段4、直流中間コンデンサ5、交流電力変換手段6、直流電圧制御手段7および充放電電力制御手段8を備えている。直流中間コンデンサ5は、以下では、単にコンデンサ5という。   The power leveling apparatus includes a power storage unit 3, a DC power conversion unit 4, a DC intermediate capacitor 5, an AC power conversion unit 6, a DC voltage control unit 7, and a charge / discharge power control unit 8. The DC intermediate capacitor 5 is simply referred to as a capacitor 5 below.

蓄電手段3は直流電力変換手段4の一端に接続される。直流電力変換手段4の他端は、コンデンサ5を介して、交流電力変換手段6の直流端子に接続される。交流電力変換手段6の交流端子は電力系統に接続されている。   The power storage means 3 is connected to one end of the DC power conversion means 4. The other end of the DC power conversion means 4 is connected to a DC terminal of the AC power conversion means 6 via a capacitor 5. The AC terminal of the AC power conversion means 6 is connected to the power system.

この電力平準化装置において、充放電電力制御手段8は、負荷2で消費される電力と予め定められた平準化電力との大小比較を行う。負荷2で消費される電力は、系統電圧と負荷2に流れる電流とを検出して算出することができる。また、平準化電力とは、交流電源1の出力容量に見合った負荷電力であって、交流電源1から見て所定値に維持されるように定められた電力である。   In this power leveling device, the charge / discharge power control means 8 compares the power consumed by the load 2 with a predetermined leveled power. The power consumed by the load 2 can be calculated by detecting the system voltage and the current flowing through the load 2. Further, the leveled power is load power commensurate with the output capacity of the AC power source 1 and is determined to be maintained at a predetermined value when viewed from the AC power source 1.

そして、負荷2で消費される電力が平準化電力よりも小さいとき、充放電電力制御手段8は、電力系統に生じる余剰電力を蓄電手段3に充電する電力指令とする。さらに、充放電電力制御手段8は、この充電電力指令に基づいて、直流電流指令Irを出力する。   When the power consumed by the load 2 is smaller than the leveled power, the charge / discharge power control unit 8 sets the power command for charging the power storage unit 3 with surplus power generated in the power system. Further, the charge / discharge power control means 8 outputs a direct current command Ir based on the charge power command.

直流電流制御手段44は、電流検出器43で検出される直流電流が直流電流指令Irと一致するように直流電力変換手段4を動作させる。この場合、チョッパ41は、コンデンサ5に充電されている電力を降圧して、蓄電手段3に充電する。これにより、コンデンサ5の電圧(以下、直流電圧という。)が低下する。   The direct current control means 44 operates the direct current power conversion means 4 so that the direct current detected by the current detector 43 matches the direct current command Ir. In this case, the chopper 41 steps down the power charged in the capacitor 5 and charges the power storage means 3. As a result, the voltage of the capacitor 5 (hereinafter referred to as DC voltage) decreases.

電圧検出器51は、直流電圧の大きさを検出して、検出値を直流電圧制御手段7に入力する。
直流電圧制御手段7は、直流電圧を所定値に維持するために必要な交流電流指令Ipを出力する。交流電流制御手段64は、電流検出器63によって検出される交流電流が交流電流指令Ipに一致するように、インバータ61を動作させる。インバータ61の動作により、電力系統の余剰電力がコンデンサ5に充電される。
The voltage detector 51 detects the magnitude of the DC voltage and inputs the detected value to the DC voltage control means 7.
The DC voltage control means 7 outputs an AC current command Ip necessary for maintaining the DC voltage at a predetermined value. The alternating current control means 64 operates the inverter 61 so that the alternating current detected by the current detector 63 matches the alternating current command Ip. Due to the operation of the inverter 61, the surplus power of the power system is charged in the capacitor 5.

一方、負荷2で消費される電力が平準化電力よりも大きいとき、充放電電力制御手段8は、電力系統に生じる不足電力を蓄電手段3から放電する電力指令とする。さらに、充放電電力制御手段8は、この放電電力指令に基づいて、直流電流指令Irを出力する。   On the other hand, when the power consumed by the load 2 is larger than the leveled power, the charge / discharge power control means 8 sets the power command for discharging the insufficient power generated in the power system from the power storage means 3. Further, the charge / discharge power control means 8 outputs a direct current command Ir based on the discharge power command.

直流電流制御手段44は、電流検出器43で検出される直流電流が直流電流指令Irと一致するように直流電力変換手段4を動作させる。この場合、チョッパ41は、蓄電手段3に充電されている電力を昇圧して、コンデンサ5に充電する。これにより、コンデンサ5の電圧が上昇する。   The direct current control means 44 operates the direct current power conversion means 4 so that the direct current detected by the current detector 43 matches the direct current command Ir. In this case, the chopper 41 boosts the electric power charged in the power storage unit 3 and charges the capacitor 5. Thereby, the voltage of the capacitor 5 rises.

直流電圧制御手段7は、直流電圧を所定値に維持するために必要な交流電流指令Ipを出力する。交流電流制御手段64は、電流検出器63によって検出される交流電流が交流電流指令Ipに一致するように、インバータ61を動作させる。インバータ61の動作により、コンデンサ5に充電された電力が電力系統に放電される。   The DC voltage control means 7 outputs an AC current command Ip necessary for maintaining the DC voltage at a predetermined value. The alternating current control means 64 operates the inverter 61 so that the alternating current detected by the current detector 63 matches the alternating current command Ip. By the operation of the inverter 61, the power charged in the capacitor 5 is discharged to the power system.

上記電力平準化装置の動作により、交流電源1が電力系統に給電する電力は、負荷2で消費される電力の変動に関わらず、常に平準化電力に維持される。   By the operation of the power leveling device, the power supplied from the AC power supply 1 to the power system is always maintained at the leveled power regardless of the fluctuation of the power consumed by the load 2.

特開2002−199588号公報JP 2002-199588 A

しかしながら、上述した電力平準化装置は、蓄電手段3から充放電される電力が充放電電力制御手段8で算出された充放電電力指令と一致するように動作している。そして、蓄電手段3と電力系統との間の電力の授受は、チョッパ41とインバータ61とを通して行われている。   However, the power leveling device described above operates so that the power charged / discharged from the power storage means 3 matches the charge / discharge power command calculated by the charge / discharge power control means 8. Power is exchanged between the power storage means 3 and the power system through the chopper 41 and the inverter 61.

ところが、チョッパ41およびインバータ61では、スイッチング素子のオンオフ動作により電力損失が発生する。そのため、交流電力変換手段6によって実際に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指令からチョッパ41とインバータ61とで発生する電力損失分を差し引いた電力となる。また、交流電力変換手段6によって実際に電力系統から充電される電力は、充放電電力制御手段8で算出される充電電力指令に対しチョッパ41とインバータ61とで発生する電力損失分を加算した電力となる。   However, in the chopper 41 and the inverter 61, power loss occurs due to the on / off operation of the switching element. Therefore, the power actually discharged to the power system by the AC power conversion means 6 is the power obtained by subtracting the power loss generated by the chopper 41 and the inverter 61 from the discharge power command calculated by the charge / discharge power control means 8. Become. The power actually charged from the power system by the AC power conversion means 6 is the power obtained by adding the power loss generated in the chopper 41 and the inverter 61 to the charge power command calculated by the charge / discharge power control means 8. It becomes.

すなわち、電力平準化装置から電力系統に充放電される電力と電力系統の余剰電力および不足電力との間にずれが生じる。特に、電力平準化装置が電力系統に生じる不足電力分を放電する場合、交流電源1が電力平準化装置内で発生する電力損失分を給電する必要がある。そのため、交流電源1は、平準化電力に見合った電力よりも大きな電力容量を有しなければならないという問題がある。   That is, a deviation occurs between the power charged / discharged from the power leveling device to the power system and the surplus power and insufficient power of the power system. In particular, when the power leveling device discharges the insufficient power generated in the power system, it is necessary for the AC power supply 1 to supply the power loss generated in the power leveling device. Therefore, there is a problem that the AC power supply 1 must have a power capacity that is larger than the power corresponding to the leveled power.

また、チョッパ41とインバータ61との間にはコンデンサ5が存在する。すなわち、直流電圧を所定値に維持する直流電圧制御ループにコンデンサ5が含まれることになる。そのため、直流電圧制御の応答が遅くなり、負荷2の消費電力が変動すると直流電圧に変動が生じる。直流電圧が変動すると、負荷2の電力変動に対する電力平準化装置の応答が遅くなる。したがって、交流電源1は、さらに負荷電力の変動分を見込んだ電力容量を有しなければならないという問題がある。   A capacitor 5 exists between the chopper 41 and the inverter 61. That is, the capacitor 5 is included in a DC voltage control loop that maintains the DC voltage at a predetermined value. For this reason, the response of the DC voltage control is delayed, and when the power consumption of the load 2 varies, the DC voltage varies. When the DC voltage fluctuates, the response of the power leveling device to the power fluctuation of the load 2 becomes slow. Therefore, there is a problem that the AC power supply 1 must have a power capacity that allows for further fluctuations in the load power.

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、電力系統に生じる不足電力に等しい電力を放電することができ、かつ直流電圧制御の応答を速くす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 provides a power leveling device capable of discharging power equal to insufficient power generated in an electric power system and speeding up the response of DC voltage control. The purpose is to do.

上記目的を達成するため、第1の発明は、交流電源と該交流電源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ており、蓄電手段、前記蓄電手段に接続される直流電力変換手段、電力系統に接続される交流電力変換手段および直流電力変換手段と交流電力変換手段との間の直流回路に接続されるコンデンサを備える電力平準化装置である。   In order to achieve the above object, the first invention is connected to an electric power system including an AC power source and a load that is supplied with electric power from the AC power source. And a power leveling device including a capacitor connected to a DC circuit between the DC power conversion means and the AC power conversion means.

そして、直流電力変換手段が、蓄電手段と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所定値に維持するための定電圧制御動作を行い、交流電力変換手段が、電力系統の余剰電力をコンデンサに充電する充電制御動作または電力系統の不足電力をコンデンサから放電する放電制御動作を行うことを特徴とする。   The DC power conversion means performs a constant voltage control operation for maintaining the voltage of the capacitor at a predetermined value by transferring power between the power storage means and the capacitor, and the AC power conversion means is connected to the power system. It is characterized in that a charge control operation for charging the surplus power of the capacitor to the capacitor or a discharge control operation for discharging the insufficient power of the power system from the capacitor is performed.

これにより、電力系統で不足している電力に等しい電力を交流電力変換手段によって放電することができるので、交流電源から見た負荷電力の変動を抑制することができる。
第2の発明は、第1の発明に係る電力平準化装置において、直流電力変換手段が、コンデンサの電圧値と維持すべき所定値との間の差電圧値と、電力系統の余剰電力および不足電力に対応するフィードフォワード制御量とに基づいて、定電圧制御動作を行うことを特徴とする。
Thereby, since the electric power equal to the electric power which is insufficient in the electric power system can be discharged by the AC power conversion means, the fluctuation of the load electric power viewed from the AC power source can be suppressed.
According to a second aspect of the present invention, in the power leveling device according to the first aspect, the direct-current power conversion means has a voltage difference between the voltage value of the capacitor and a predetermined value to be maintained, surplus power and shortage of the power system. A constant voltage control operation is performed based on a feedforward control amount corresponding to electric power.

これにより、電力平準化装置の直流電圧制御の応答を速くすることができる。
第3の発明は、第2の発明に係る電力平準化装置において、フィードフォワード制御量が、余剰電力および不足電力の微分量に対応する量を含むことを特徴とする。
Thereby, the response of the DC voltage control of the power leveling device can be made faster.
According to a third aspect, in the power leveling apparatus according to the second aspect, the feedforward control amount includes an amount corresponding to a differential amount between surplus power and insufficient power.

これにより、電力平準化装置の直流電圧制御の応答を速くすることができる。
第4の発明は、第2の発明に係る電力平準化装置において、フィードフォワード制御量が、余剰電力および不足電力に対応する量と、余剰電力および不足電力の微分量に対応する量とを加算したものであることを特徴とする。
Thereby, the response of the DC voltage control of the power leveling device can be made faster.
4th invention is the electric power leveling apparatus which concerns on 2nd invention. The feedforward control amount adds the quantity corresponding to the surplus power and the shortage power and the quantity corresponding to the differential quantity of the surplus power and the shortage power. It is characterized by that.

これにより、電力平準化装置の直流電圧制御の応答を速くすることができる。
第5の発明は、第3または第4の発明に係る電力平準化装置において、余剰電力および不足電力の微分量の大きさが、コンデンサの静電容量値に応じて調整されることを特徴とする。
Thereby, the response of the DC voltage control of the power leveling device can be made faster.
A fifth invention is characterized in that, in the power leveling device according to the third or fourth invention, the magnitude of the differential amount of the surplus power and the insufficient power is adjusted according to the capacitance value of the capacitor. To do.

これにより、電力平準化装置の直流電圧制御を、コンデンサの静電容量値に応じて最適化することができる。   Thereby, the DC voltage control of the power leveling device can be optimized according to the capacitance value of the capacitor.

本発明によれば、交流電力変換手段が電力系統に生じた余剰電力または不足電力に等しい電力を充電または放電するので、交流電源から見た負荷電力の変動を抑制することができる。また、直流電力変換手段が電力系統の余剰電力および不足電力に応じた制御量に基づいて直流電圧制御を行うので、直流電圧制御の応答を速くすることができる。   According to the present invention, the AC power conversion means charges or discharges power equal to surplus power or insufficient power generated in the power system, so that fluctuations in load power viewed from the AC power source can be suppressed. Moreover, since the DC power conversion means performs DC voltage control based on the control amount corresponding to the surplus power and the insufficient power of the power system, the response of the DC voltage control can be made faster.

本発明に係る電力平準化装置の実施形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating embodiment of the power leveling apparatus which concerns on this invention. フィードフォワード制御手段の第1の実施例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 1st Example of a feedforward control means. フィードフォワード制御手段の第2の実施例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 2nd Example of a feedforward control means. フィードフォワード制御手段の第3の実施例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 3rd Example of a feedforward control means. 従来技術に係る電力平準化装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the power leveling apparatus which concerns on a prior art.

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. In FIG. 1, the same components as those shown in FIG. 5 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.

図1は、本発明に係る電力平準化装置の実施形態を説明するための図である。
まず、本発明に係る電力平準化装置の主回路構成と、その基本的な動作について説明する。
FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of a power leveling apparatus according to the present invention.
First, the main circuit configuration and the basic operation of the power leveling apparatus according to the present invention will be described.

本図において、電力平準化装置の主回路は、蓄電手段3、蓄電手段3に接続される直流電力変換手段4、電力系統に接続される交流電力変換手段6および直流電力変換手段4と交流電力変換手段6との間の直流回路に接続されるコンデンサ5で構成されている。   In this figure, the main circuit of the power leveling device is the power storage means 3, the DC power conversion means 4 connected to the power storage means 3, the AC power conversion means 6 connected to the power system, the DC power conversion means 4 and the AC power. The capacitor 5 is connected to a DC circuit between the converter 6 and the converter 5.

コンデンサ5の電圧は電圧検出器51で検出される。
蓄電手段3は、電力の充電および放電が可能な電池である。但し、蓄電手段3は電池に限られず、電気エネルギーと機械エネルギーとを相互に変換可能なものなど、電力の充電および放電が可能なものであれば良い。
The voltage of the capacitor 5 is detected by a voltage detector 51.
The power storage means 3 is a battery capable of charging and discharging electric power. However, the power storage means 3 is not limited to a battery, and may be any one that can charge and discharge electric power, such as one that can mutually convert electrical energy and mechanical energy.

直流電力変換手段4の主回路は、チョッパ41とコンデンサ42とで構成されている。
チョッパ41は、スイッチング素子が直列に接続されたスイッチング素子直列回路とその接続点に一端が接続されるリアクトルとからなる。リアクトルの他端は蓄手段3の高電位端子に接続されている。スイッチング素子直列回路の低電位端子は蓄電手段の低電位端子に接続されている。また、スイッチング素子直列回路の両端はコンデンサ5に接続されている。
The main circuit of the DC power conversion means 4 is composed of a chopper 41 and a capacitor 42.
The chopper 41 includes a switching element series circuit in which switching elements are connected in series, and a reactor having one end connected to the connection point. The other end of the reactor is connected to the high potential terminal of the storage means 3. The low potential terminal of the switching element series circuit is connected to the low potential terminal of the power storage means. Further, both ends of the switching element series circuit are connected to the capacitor 5.

コンデンサ42は蓄電手段3の両端に接続されている。コンデンサ42は蓄電手段3の電圧を平滑する。
直流電流制御手段44は、電流検出器43で検出された直流電流を直流電流指令Irfと一致させるため、チョッパ41のスイッチング素子をオンオフ動作させるための制御信号を生成する。スイッチング素子のオンオフ動作により、チョッパ41は、蓄電手段3の電力を昇圧してコンデンサ5に充電し、またはコンデンサ5の電力を降圧して蓄電手段3に充電する。
The capacitor 42 is connected to both ends of the power storage means 3. The capacitor 42 smoothes the voltage of the power storage means 3.
The direct current control means 44 generates a control signal for turning on and off the switching element of the chopper 41 in order to make the direct current detected by the current detector 43 coincide with the direct current command Irf. By the on / off operation of the switching element, the chopper 41 boosts the power of the power storage unit 3 and charges the capacitor 5, or reduces the power of the capacitor 5 to charge the power storage unit 3.

交流電力変換手段6の主回路は、インバータ61とフィルタ62で構成されている。
インバータ61は、スイッチング素子が直列接続された3組のスイッチング素子直列回路からなる。3組のスイッチング素子直列回路のそれぞれの両端は、コンデンサ5に接続されている。3組のスイッチング素子直列回路のそれぞれの接続中点は、交流端子であり、フィルタ62の一端に接続されている。
The main circuit of the AC power conversion means 6 includes an inverter 61 and a filter 62.
The inverter 61 includes three sets of switching element series circuits in which switching elements are connected in series. Both ends of each of the three sets of switching element series circuits are connected to a capacitor 5. The connection middle point of each of the three sets of switching element series circuits is an AC terminal and is connected to one end of the filter 62.

フィルタ62の他端は、電力系統に接続されている。フィルタ62は、インバータ61と電力系統との間を流れる電流の高調波成分を除去する。
交流電流制御手段64は、電流検出器63で検出された交流電流と交流電流指令Ipとを一致させるため、インバータ61のスイッチング素子をオンオフ動作させるための制御信号を生成する。スイッチング素子のオンオフ動作により、インバータ61は電力系統の交流電力を直流電力に変換してコンデンサ5に充電し、またはコンデンサ5の直流電力を交流電力に変換して電力系統に放電する。
The other end of the filter 62 is connected to the power system. The filter 62 removes harmonic components of the current flowing between the inverter 61 and the power system.
The alternating current control means 64 generates a control signal for turning on and off the switching element of the inverter 61 in order to match the alternating current detected by the current detector 63 with the alternating current command Ip. By the on / off operation of the switching element, the inverter 61 converts AC power of the power system into DC power and charges the capacitor 5, or converts the DC power of the capacitor 5 into AC power and discharges it to the power system.

次に、本発明を特徴づける直流電圧制御手段7a、充放電電力制御手段8aおよびフィードフォワード制御手段9について説明する。
充放電電力制御手段8aは、負荷2で消費される電力と予め定められた平準化電力との大小比較を行う。そして、負荷2で消費される電力が平準化電力よりも小さいとき、平準化電力と負荷2で消費される電力との間の差電力は、電力系統に生じる余剰電力である。充放電電力制御手段8aは、この余剰電力を交流電力変換手段6がコンデンサ5に充電すべき電力指令とする。さらに、この充電電力指令に基づいて、交流電流指令Ipを出力する。
Next, the DC voltage control means 7a, charge / discharge power control means 8a, and feedforward control means 9 that characterize the present invention will be described.
The charge / discharge power control means 8a compares the power consumed by the load 2 with a predetermined leveled power. When the power consumed by the load 2 is smaller than the leveled power, the difference power between the leveled power and the power consumed by the load 2 is surplus power generated in the power system. The charge / discharge power control means 8a uses the surplus power as a power command for the AC power conversion means 6 to charge the capacitor 5. Further, an alternating current command Ip is output based on this charging power command.

一方、負荷2で消費される電力が平準化電力よりも大きいとき、平準化電力と負荷2で消費される電力との間の差電力は、電力系統に生じる不足電力である。充放電電力制御手段8aは、この不足電力を交流電力変換手段6がコンデンサ5から放電すべき電力指令とする。さらに、充放電電力制御手段8aは、この放電電力指令に基づいて、交流電流指令Ipを出力する。   On the other hand, when the power consumed by the load 2 is larger than the leveled power, the difference power between the leveled power and the power consumed by the load 2 is insufficient power generated in the power system. The charge / discharge power control means 8a uses the insufficient power as a power command for the AC power conversion means 6 to discharge from the capacitor 5. Further, the charge / discharge power control means 8a outputs an alternating current command Ip based on this discharge power command.

上述したとおり、交流電力変換手段6は、電流検出器63で検出される交流電流が充放電電力制御手段8aから出力される交流電流指令Ipと一致するように動作する。その結果、電力系統に生じた余剰電力がコンデンサ5に充電され、または電力系統に生じた不足電力がコンデンサ5から放電されることになる。   As described above, the AC power conversion means 6 operates so that the AC current detected by the current detector 63 matches the AC current command Ip output from the charge / discharge power control means 8a. As a result, surplus power generated in the power system is charged in the capacitor 5 or insufficient power generated in the power system is discharged from the capacitor 5.

直流電圧制御手段7aは、電圧検出器51で検出されたコンデンサ5の電圧を所定値に一致させるため、蓄電手段3とチョッパ41との間を流れる直流電流の指令Irを生成する。コンデンサ5の電圧が所定値よりも大きいとき、直流電流指令Irは、チョッパ41から蓄電手段3に電流を流すための電流指令となる。一方、コンデンサ5の電圧が所定値よりも小さいとき、直流電流指令Irは、蓄電手段3からチョッパ41に電流を流すための電流指令となる。   The DC voltage control means 7 a generates a direct current command Ir flowing between the power storage means 3 and the chopper 41 in order to make the voltage of the capacitor 5 detected by the voltage detector 51 coincide with a predetermined value. When the voltage of the capacitor 5 is larger than a predetermined value, the direct current command Ir is a current command for causing a current to flow from the chopper 41 to the power storage means 3. On the other hand, when the voltage of the capacitor 5 is smaller than a predetermined value, the direct current command Ir is a current command for causing a current to flow from the power storage means 3 to the chopper 41.

直流電流制御手段44には、直流電圧制御手段7aから出力される直流電流指令Irと、後述するフィードフォワード制御手段9から出力されるフィードフォワード電流指令Ifとを加算した直流電流指令Irfが入力される。   The DC current control unit 44 receives a DC current command Irf obtained by adding a DC current command Ir output from the DC voltage control unit 7a and a feedforward current command If output from a feedforward control unit 9 described later. The

上述したとおり、直流電力変換手段4は、この直流電流指令Irfに電流検出器43で検出される電流が一致すように動作する。その結果、蓄電手段3の電力がコンデンサ5に充電され、またはコンデンサ5の電力が蓄電手段3に充電される。   As described above, the DC power conversion means 4 operates so that the current detected by the current detector 43 matches the DC current command Irf. As a result, the power of the power storage unit 3 is charged into the capacitor 5 or the power of the capacitor 5 is charged into the power storage unit 3.

フィードフォワード制御手段9は、充放電電力制御手段8aから出力される交流電流指令Ipを用いて、フィードフォワード電流指令Ifを算出する。
図2は、フィードフォワード制御手段9の第1の実施例を説明するためのブロック図である。
The feedforward control means 9 calculates the feedforward current command If using the alternating current command Ip output from the charge / discharge power control means 8a.
FIG. 2 is a block diagram for explaining a first embodiment of the feedforward control means 9.

この実施例のフィードフォワード制御手段9は、充放電電力制御手段8aから出力される交流電流指令Ipと第1のゲインとを演算手段91よって乗算して得られる値を、フィードフォワード電流指令Ifとする。   The feedforward control means 9 of this embodiment uses a value obtained by multiplying the alternating current command Ip output from the charge / discharge power control means 8a and the first gain by the calculation means 91 as the feedforward current command If. To do.

第1のゲインは、フィードフォワード電流指令Ifの大きさを調整するためのゲインである。
図3は、フィードフォワード制御手段9の第2の実施例を説明するためのブロック図である。
The first gain is a gain for adjusting the magnitude of the feedforward current command If.
FIG. 3 is a block diagram for explaining a second embodiment of the feedforward control means 9.

この実施例のフィードフォワード制御手段9は、交流電流指令Ipからこの交流電流指令Ipの一次遅れ量を演算手段94によって減算して得られる値、すなわち交流電流指令Ipの微分量をフィードフォワード電流指令Ifとする。交流電流指令Ipの微分量は、交流電流指令Ipから、交流電流指令Ipを低域通過フィルタ92に通して得られる値と第2のゲインとを演算手段93によって乗じて得られる値を、演算手段93によって減じて得られる値である。   The feedforward control means 9 of this embodiment uses the value obtained by subtracting the primary delay amount of the alternating current command Ip from the alternating current command Ip by the computing means 94, that is, the differential amount of the alternating current command Ip. Let it be If. The differential amount of the AC current command Ip is calculated from the AC current command Ip by multiplying the value obtained by passing the AC current command Ip through the low-pass filter 92 and the second gain by the calculation means 93. This value is obtained by subtracting by means 93.

第2のゲインは、フィードフォワード電流指令Ifを所定量以上にオーバーシュートさせて、直流電圧制御を高速化するためのゲインである。この第2のゲインは、コンデンサ5の静電容量値に応じてその大きさが調整される。例えば、コンデンサ5の静電容量値が大きいとき第2のゲインは大きな値に設定され、静電容量値が小さいとき第2のゲインは小さい値に設定される。   The second gain is a gain for overshooting the feedforward current command If over a predetermined amount to speed up the DC voltage control. The magnitude of the second gain is adjusted according to the capacitance value of the capacitor 5. For example, when the capacitance value of the capacitor 5 is large, the second gain is set to a large value, and when the capacitance value is small, the second gain is set to a small value.

図4は、フィードフォワード制御手段9の第3の実施例を説明するためのブロック図である。
この実施例のフィードフォワード制御手段9は、充放電電力制御手段8aから出力される交流電流指令Ipとこの交流電流指令Ipの微分量とを演算手段95によって加算して得られる値に、さらに演算手段91によって第1のゲインを乗じて得られる値をフィードフォワード電流指令Ifとする。交流電流指令Ipの微分量は、第2の実施例で説明した交流電流指令Ipの微分量と同じものである。
FIG. 4 is a block diagram for explaining a third embodiment of the feedforward control means 9.
The feedforward control means 9 of this embodiment further calculates a value obtained by adding the AC current command Ip output from the charge / discharge power control means 8a and the differential amount of the AC current command Ip by the calculation means 95. A value obtained by multiplying the first gain by means 91 is defined as feedforward current command If. The differential amount of the alternating current command Ip is the same as the differential amount of the alternating current command Ip described in the second embodiment.

上述のとおり、本発明に係る電力平準化装置は、電力系統に生じる余剰電力または不足電力をコンデンサ5に充電または放電するために、交流電力変換手段6を制御する充放電電力制御手段8aと直流電力変換手段4を制御する直流電圧制御手段7aとを備えている。このような直流電圧制御手段7aと充放電電力制御手段8aとを備えることにより、この電力平準化装置は、交流電源1から見た負荷電力の変動を抑制することができる。   As described above, the power leveling apparatus according to the present invention includes the charge / discharge power control means 8a for controlling the AC power conversion means 6 and the direct current in order to charge or discharge the capacitor 5 with surplus power or insufficient power generated in the power system. DC voltage control means 7a for controlling the power conversion means 4 is provided. By providing such DC voltage control means 7a and charge / discharge power control means 8a, the power leveling device can suppress fluctuations in load power viewed from the AC power supply 1.

さらに、本発明に係る電力平準化装置は、充放電電力制御手段8aから出力される交流電流指令Ipを用いてフィードフォワード電流指令Ifを算出するフィードフォワード制御手段9を備えている。直流電流指令Irにフィードフォワード電流指令Ifを加算することにより、この電力平準化装置は、直流電圧制御の応答を速くすることができる。その結果、負荷2の消費電力が急変した場合にも、交流電源1からみた負荷電力の変動を高速で抑制することができる。   Furthermore, the power leveling apparatus according to the present invention includes feedforward control means 9 for calculating a feedforward current command If using the alternating current command Ip output from the charge / discharge power control means 8a. By adding the feedforward current command If to the DC current command Ir, the power leveling device can speed up the response of the DC voltage control. As a result, even when the power consumption of the load 2 changes suddenly, fluctuations in the load power viewed from the AC power source 1 can be suppressed at high speed.

なお、上記で説明したフィードフォワード制御手段9の第1〜第3の実施例は、一例であって、フィードフォワード制御手段9は図2〜図4に示した構成に限定されるものではない。すなわち、フィードフォワード制御手段9は、交流電流指令Ipを用いて直流電圧をフィードフォワード制御するための制御量を算出するものであれば、他の構成をとっても良い。   In addition, the 1st-3rd Example of the feedforward control means 9 demonstrated above is an example, Comprising: The feedforward control means 9 is not limited to the structure shown in FIGS. That is, the feedforward control means 9 may take other configurations as long as it calculates a control amount for feedforward control of a DC voltage using the AC current command Ip.

また、フィードフォワード制御手段9は、充放電電力制御手段8aから出力される交流電流指令を用いてフィードフォワード電流指令を算出しているが、交流電流指令の代わりに充放電電力指令を用いてフィードフォワード電流指令を算出しても良い。   The feedforward control means 9 calculates the feedforward current command using the alternating current command output from the charge / discharge power control means 8a, but feeds using the charge / discharge power command instead of the alternating current command. A forward current command may be calculated.

また、図1に示した直流電力変換手段4および交流電力変換手段6の構成は一例であり、上記構成に限定されるものではなく、同様の機能を発揮することができれば他の構成をとっても良い。   Further, the configurations of the DC power conversion means 4 and the AC power conversion means 6 shown in FIG. 1 are merely examples, and are not limited to the above-described configurations, and other configurations may be adopted as long as the same functions can be exhibited. .

1・・・交流電源、2・・・負荷、3・・・蓄電手段、4・・・直流電力変換手段、5・・・コンデンサ、6・・・交流電力変換手段、7,7a・・・直流電圧制御手段、8,8a・・・充放電電力制御手段、9・・・フィードフォワード制御手段、10・・・加算手段。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... AC power supply, 2 ... Load, 3 ... Power storage means, 4 ... DC power conversion means, 5 ... Capacitor, 6 ... AC power conversion means, 7, 7a ... DC voltage control means, 8, 8a ... charge / discharge power control means, 9 ... feed forward control means, 10 ... addition means.

Claims (5)

交流電源と該交流電源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、蓄電手段、前記蓄電手段に接続される直流電力変換手段、前記電力系統に接続される交流電力変換手段および前記直流電力変換手段と前記交流電力変換手段との間の直流回路に接続されるコンデンサを備え、
前記直流電力変換手段は、前記蓄電手段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所定値に維持するための定電圧制御動作を行い、
前記交流電力変換手段は、前記電力系統の余剰電力を前記コンデンサに充電する充電制御動作、または前記電力系統の不足電力を前記コンデンサから放電する放電制御動作を行う、
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 composed of an AC power source and a load that receives power supply from the AC power source,
The power leveling device includes: power storage means; direct current power conversion means connected to the power storage means; alternating current power conversion means connected to the power system; and direct current between the direct current power conversion means and the alternating current power conversion means. With a capacitor connected to the circuit,
The DC power conversion means performs a constant voltage control operation for maintaining the voltage of the capacitor at a predetermined value by transferring power between the power storage means and the capacitor.
The AC power conversion means performs a charge control operation for charging the capacitor with surplus power of the power system, or a discharge control operation for discharging insufficient power of the power system from the capacitor.
A power leveling device characterized by that.
前記直流電力変換手段は、前記コンデンサの電圧値と維持すべき所定値との間の差電圧値と、前記余剰電力および前記不足電力に対応するフィードフォワード制御量とに基づいて、前記定電圧制御動作を行うことを特徴とする請求項1に記載の電力平準化装置。   The DC power conversion means is configured to control the constant voltage control based on a voltage difference between a voltage value of the capacitor and a predetermined value to be maintained, and a feedforward control amount corresponding to the surplus power and the insufficient power. The power leveling apparatus according to claim 1, wherein the power leveling apparatus performs an operation. 前記フィードフォワード制御量は、前記余剰電力および前記不足電力の微分量に対応する量を含むことを特徴とする請求項2に記載の電力平準化装置。   The power leveling device according to claim 2, wherein the feedforward control amount includes an amount corresponding to a differential amount of the surplus power and the insufficient power. 前記フィードフォワード制御量は、前記余剰電力および前記不足電力に対応する量と、前記余剰電力および前記不足電力の微分量に対応する量とを加算したものであることを特徴とする請求項2に記載の電力平準化装置。   The feedforward control amount is obtained by adding an amount corresponding to the surplus power and the insufficient power and an amount corresponding to a differential amount of the surplus power and the insufficient power. The power leveling device described. 前記余剰電力および前記不足電力の微分量の大きさは、前記コンデンサの静電容量値に応じて調整されることを特徴とする請求項3または請求項4のいずれかに記載の電力平準化装置。   5. The power leveling device according to claim 3, wherein a magnitude of the differential amount between the surplus power and the insufficient power is adjusted according to a capacitance value of the capacitor. .
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