JP2014128047A - Storage battery converter, power supply system, and method for controlling power supply - Google Patents

Storage battery converter, power supply system, and method for controlling power supply Download PDF

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Tetsuo Akita
哲男 秋田
Naoki Ayai
直樹 綾井
Yusuke Shimizu
裕介 清水
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable stable power supply with high conversion efficiency in a configuration for supplying DC power via a line.SOLUTION: A storage battery converter 101 comprises: a voltage conversion unit 13 capable of performing a discharge operation to convert a DC voltage from a storage battery 106 and supply the converted power to a line 151, and a charge operation to convert a DC voltage from the line 151 and supply the converted power to the storage battery 106; and a control unit 12 for controlling the charge operation and the discharge operation of the voltage conversion unit 13. The control unit 12 causes a charge operation to start when the voltage of the line 151 rises to become equal to or higher than a charge start threshold, causes the charge operation to stop when the voltage of the line 151 declines to become equal to or lower than the charge stop threshold, causes a discharge operation to start when the voltage of the line 151 declines to become equal to or lower than a discharge start threshold, and causes the discharge operation to stop when the voltage of the line 151 rises to become equal to or higher than the discharge stop threshold. The charge stop threshold and the discharge stop threshold are values between the charge start threshold and the discharge start threshold.

Description

本発明は、蓄電池用変換装置、電力供給システムおよび電力供給制御方法に関し、特に、蓄電池の充放電を制御することにより線路を介した直流電力供給を制御する蓄電池用変換装置、電力供給システムおよび電力供給制御方法に関する。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a storage battery conversion device, a power supply system, and a power supply control method, and in particular, a storage battery conversion device that controls DC power supply via a line by controlling charge / discharge of the storage battery, a power supply system, and power. The present invention relates to a supply control method.

一般家庭およびオフィス等において、各種電気機器に供給する電力は、通常、電力系統からの交流電力である。   In general homes and offices, power supplied to various electrical devices is usually AC power from the power system.

これに対して、たとえば、自然エネルギーの活用および電力系統の停電時の対処等のために、太陽電池等の発電装置、および蓄電池等を設置し、これら発電装置および蓄電池からの直流電力を交流電力に変換して各種電気機器に供給する直流配電システムが開発されている。   On the other hand, for example, for the utilization of natural energy and coping with power system power outages, power generators such as solar cells and storage batteries are installed, and the DC power from these power generators and storage batteries is converted into AC power. A DC power distribution system that has been converted into a power supply and supplied to various electrical devices has been developed.

たとえば、特開2012−161189号公報(特許文献1)には、以下のような技術が開示されている。すなわち、太陽電池と、上記太陽電池の直流電力を交流電力に変換して負荷に出力するパワーコンディショナとを含む電力システムにおいて、上記太陽電池の電力を蓄電池に対して充放電制御する。より詳細には、上記パワーコンディショナ内のDCバスラインと上記蓄電池との間に双方向DC/DCコンバータを介装し、上記DCバスラインにおけるライン電圧を監視し、上記ライン電圧が一定範囲になるように、双方向DC/DCコンバータをPWM制御し、上記蓄電池への充電と、上記蓄電池の充電電圧の上記DCバスラインへの放電とを制御する。   For example, JP 2012-161189 A (Patent Document 1) discloses the following technique. That is, in a power system including a solar cell and a power conditioner that converts the DC power of the solar cell into AC power and outputs it to a load, charge / discharge control of the power of the solar cell is performed on the storage battery. More specifically, a bidirectional DC / DC converter is interposed between the DC bus line in the power conditioner and the storage battery, the line voltage in the DC bus line is monitored, and the line voltage is within a certain range. Thus, the bidirectional DC / DC converter is PWM-controlled to control charging of the storage battery and discharging of the charging voltage of the storage battery to the DC bus line.

特開2012−161189号公報JP2012-161189A

しかしながら、特許文献1に記載の技術では、DC/DCコンバータが、DCバスラインにおけるライン電圧を一定値に維持するために電流値を細かく変化させることから、電流の発振が生じてしまう。この電流の発振が生じると、DCバスラインを通して流れる電流が上限を超え、機器が保護のために動作を停止し、電力供給が停止する問題がある。   However, in the technique described in Patent Document 1, since the DC / DC converter finely changes the current value in order to maintain the line voltage in the DC bus line at a constant value, current oscillation occurs. When this current oscillation occurs, there is a problem that the current flowing through the DC bus line exceeds the upper limit, the device stops operating for protection, and the power supply stops.

また、DC/DCコンバータの出力電流が小さい状態が継続されるため、DC/DCコンバータにおける半導体スイッチ素子のオン抵抗が大きい状態で回路を動作させることになり、変換効率が低くなってしまう。   Further, since the state where the output current of the DC / DC converter is small is continued, the circuit is operated in a state where the on-resistance of the semiconductor switch element in the DC / DC converter is large, and the conversion efficiency is lowered.

この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、線路を介して直流電力を供給する構成において、安定かつ変換効率の高い電力供給を行なうことが可能な蓄電池用変換装置、電力供給システムおよび電力供給制御方法を提供することである。   This invention was made in order to solve the above-mentioned subject, and the object is in the composition which supplies direct-current power via a track, and conversion for storage batteries which can perform stable and high conversion efficiency power supply An apparatus, a power supply system, and a power supply control method are provided.

(1)この発明のある局面に係わる蓄電池用変換装置は、蓄電池からの直流電圧を変換して線路に供給する放電動作、および上記線路からの直流電圧を変換して上記蓄電池に供給する充電動作を行なうことが可能な電圧変換部と、上記電圧変換部の上記充電動作および上記放電動作を制御する制御部とを備え、上記制御部は、上記線路の電圧が上昇して充電開始閾値以上になると上記充電動作を開始させ、上記線路の電圧が下降して充電停止閾値以下になると上記充電動作を停止させ、上記線路の電圧が下降して放電開始閾値以下になると上記放電動作を開始させ、上記線路の電圧が上昇して放電停止閾値以上になると上記放電動作を停止させ、上記充電停止閾値および上記放電停止閾値は、上記充電開始閾値と上記放電開始閾値との間の値であり、上記制御部は、上記充電動作において上記電圧変換部から上記蓄電池へ流れる電流を一定値に制御し、かつ上記放電動作において上記蓄電池から上記電圧変換部へ流れる電流を一定値に制御する。   (1) A storage battery conversion device according to an aspect of the present invention includes a discharging operation for converting a DC voltage from a storage battery and supplying the converted voltage to the line, and a charging operation for converting the DC voltage from the line and supplying the same to the storage battery. And a control unit for controlling the charging operation and the discharging operation of the voltage conversion unit, and the control unit increases the voltage of the line to a charge start threshold value or more. Then, the charging operation is started, the charging operation is stopped when the voltage of the line drops below the charging stop threshold, and the discharging operation is started when the voltage of the line drops below the discharging start threshold, When the voltage of the line rises and exceeds a discharge stop threshold, the discharge operation is stopped, and the charge stop threshold and the discharge stop threshold are values between the charge start threshold and the discharge start threshold. There, the control unit, the current flowing from the voltage converter to the battery is controlled to a constant value in the charging operation, and is controlled to a constant value the current flowing from the battery to the voltage converter in the discharge operation.

このような構成により、蓄電池の充電動作および放電動作が停止する期間を設けることができるため、線路の電流が発振することを抑制し、線路の電圧レベルを安定させることができる。また、蓄電池の電圧が蓄電残量によって変化しても蓄電池の充放電電流を一定値に制御することができるため、安定した動作を実現することができる。また、放電電流および充電電流の値をある程度大きく設定することにより、たとえば蓄電池用変換装置における半導体スイッチ素子のオン抵抗が小さい状態で回路を動作させることができるため、蓄電池用変換装置の効率を高めることができる。したがって、線路を介して直流電力を供給する構成において、安定かつ変換効率の高い電力供給を行なうことができる。   With such a configuration, it is possible to provide a period during which the charging operation and discharging operation of the storage battery are stopped. Therefore, it is possible to suppress oscillation of the line current and stabilize the voltage level of the line. Moreover, even if the voltage of the storage battery changes depending on the remaining amount of stored electricity, the charge / discharge current of the storage battery can be controlled to a constant value, so that stable operation can be realized. Further, by setting the values of the discharge current and the charging current to a certain extent, for example, the circuit can be operated in a state in which the on-resistance of the semiconductor switching element in the storage battery conversion device is small, thereby increasing the efficiency of the storage battery conversion device. be able to. Therefore, in a configuration in which DC power is supplied via a line, stable and high conversion efficiency power supply can be performed.

(2)好ましくは、上記蓄電池用変換装置は、さらに、上記充電動作および上記放電動作が停止しているときの上記蓄電池の電圧を測定する測定部を備える。   (2) Preferably, the said storage battery converter is further provided with the measurement part which measures the voltage of the said storage battery when the said charge operation and the said discharge operation have stopped.

このように、各閾値電圧の設定により充電動作および放電動作が停止する停止期間を確保し、この停止期間において蓄電池の電圧を測定する構成により、蓄電池の起電力を正確かつ容易に測定することができる。たとえば、蓄電池の起電力を測定することによって蓄電池の残量を正確に把握することが可能となる。   As described above, the configuration in which the charging operation and the discharging operation are stopped by setting each threshold voltage is ensured, and the voltage of the storage battery is measured in the stopping period, so that the electromotive force of the storage battery can be accurately and easily measured. it can. For example, it is possible to accurately grasp the remaining amount of the storage battery by measuring the electromotive force of the storage battery.

(3)より好ましくは、上記制御部は、上記測定部によって測定された上記電圧に基づいて、上記蓄電池の蓄電残量を算出する。   (3) More preferably, the said control part calculates the electrical storage residual amount of the said storage battery based on the said voltage measured by the said measurement part.

このような構成により、停止期間において測定した蓄電池の起電力から、現在の蓄電池の正確な蓄電残量を求めることができるため、たとえば蓄電池の充電率を算出するための電流値積分の誤差を補正することができる。   With such a configuration, it is possible to determine the accurate remaining power of the current storage battery from the electromotive force of the storage battery measured during the stop period. For example, an error in current value integration for calculating the charge rate of the storage battery is corrected. can do.

(4)より好ましくは、上記制御部は、算出した上記蓄電残量が所定条件を満たす場合には、上記線路の電圧に関わらず、上記充電動作または上記放電動作を開始させない。   (4) More preferably, the control unit does not start the charging operation or the discharging operation regardless of the voltage of the line when the calculated remaining power storage amount satisfies a predetermined condition.

このような構成により、停止期間における測定結果を用いて算出した蓄電池の蓄電残量をさらに考慮して充電動作および放電動作を行なうことができるため、線路を介して直流電力を供給する構成において、過充電および過放電を防ぐことができる。   With such a configuration, it is possible to perform a charging operation and a discharging operation in consideration of the remaining storage amount of the storage battery calculated using the measurement result in the stop period. Therefore, in the configuration for supplying DC power via the line, Overcharge and overdischarge can be prevented.

(5)好ましくは、上記制御部は、上記充電動作において上記電圧変換部から上記蓄電池へ流れる電流を所定値に制御し、かつ上記放電動作において上記蓄電池から上記電圧変換部へ流れる電流を所定値に制御する。   (5) Preferably, the control unit controls a current flowing from the voltage conversion unit to the storage battery in the charging operation to a predetermined value, and a current flowing from the storage battery to the voltage conversion unit in the discharging operation is a predetermined value. To control.

このように、蓄電池を定電流で放電および充電する構成により、放電時間または充電時間と定電流値とから電流値積分を正確に行なうことが可能となる。また、定電流の値をある程度大きく設定することにより、たとえば蓄電池用変換装置がトランジスタを備え、当該トランジスタとして特にIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)を用いた場合、IGBTのオン抵抗が小さい状態で回路を動作させることができるため、蓄電池用変換装置の効率を高めることができる。また、定電流の値をある程度大きく設定することにより、放電時間または充電時間に対する停止時間の比率が高くなるため、蓄電池用変換装置に含まれるリアクトルおよび/または変圧器の鉄損が低減され、効率を高めることができる。   In this way, with the configuration in which the storage battery is discharged and charged with a constant current, current value integration can be accurately performed from the discharge time or charge time and the constant current value. In addition, by setting the constant current value to be large to some extent, for example, when the storage battery conversion device includes a transistor and an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) is used as the transistor, the circuit can be operated with a low on-resistance of the IGBT. Since it can be operated, the efficiency of the storage battery conversion device can be increased. Moreover, since the ratio of the stop time to the discharge time or the charge time is increased by setting the constant current value to a certain extent, the iron loss of the reactor and / or the transformer included in the storage battery converter is reduced, and the efficiency Can be increased.

(6)より好ましくは、上記蓄電池用変換装置は、さらに、上記蓄電池および上記電圧変換部間を流れる電流を測定する測定部を備え、上記電圧変換部は、スイッチ素子を含み、上記制御部は、上記充電動作において、上記測定部によって測定される上記電流が所定値になるように上記スイッチ素子を制御し、かつ上記放電動作において、上記測定部によって測定される上記電流が所定値になるように上記スイッチ素子を制御する。   (6) More preferably, the storage battery conversion device further includes a measurement unit that measures a current flowing between the storage battery and the voltage conversion unit, the voltage conversion unit includes a switch element, and the control unit includes: In the charging operation, the switch element is controlled so that the current measured by the measuring unit becomes a predetermined value, and in the discharging operation, the current measured by the measuring unit becomes a predetermined value. The switch element is controlled.

このような構成により、電圧変換部におけるスイッチ素子のスイッチングを制御する簡易かつ適切な方法で蓄電池の定電流放電および定電流充電を行なうことができる。   With such a configuration, it is possible to perform constant-current discharging and constant-current charging of the storage battery by a simple and appropriate method for controlling switching of the switch element in the voltage conversion unit.

(7)好ましくは、上記充電停止閾値および上記放電停止閾値は、上記充電開始閾値および上記放電開始閾値の中央値である。   (7) Preferably, the charge stop threshold and the discharge stop threshold are median values of the charge start threshold and the discharge start threshold.

このような構成により、線路の電圧上昇および電圧下降における放電動作および充電動作の停止時間の長さに差が生じることを抑制することができるため、放電動作および充電動作の停止期間における蓄電池の蓄電残量の算出を安定して行なうことができる。また、充電停止用の閾値および放電停止用の閾値を共通化することができるため、線路の電圧に基づく充電動作および放電動作の制御の簡易化を図ることができる。   With such a configuration, it is possible to suppress the occurrence of a difference in the length of the stop time of the discharge operation and the charge operation when the voltage rises and drops on the line. The remaining amount can be calculated stably. Further, since the threshold value for stopping charging and the threshold value for stopping discharging can be made common, it is possible to simplify the control of the charging operation and the discharging operation based on the voltage of the line.

(8)この発明のある局面に係わる電力供給システムは、発電装置からの直流電圧を変換して線路に供給する発電装置用変換装置と、蓄電池からの直流電圧を変換して上記線路に供給する放電動作、および上記線路からの直流電圧を変換して上記蓄電池に供給する充電動作を行なうことが可能な蓄電池用変換装置とを備える電力供給システムであって、上記蓄電池用変換装置は、上記線路の電圧が上昇して充電開始閾値以上になると上記充電動作を開始させ、上記線路の電圧が下降して充電停止閾値以下になると上記充電動作を停止させ、上記線路の電圧が下降して放電開始閾値以下になると上記放電動作を開始させ、上記線路の電圧が上昇して放電停止閾値以上になると上記放電動作を停止させ、上記充電停止閾値および上記放電停止閾値は、上記充電開始閾値と上記放電開始閾値との間の値である。   (8) A power supply system according to an aspect of the present invention includes a converter for a power generator that converts a DC voltage from a power generator and supplies the converted voltage to a line, and a DC voltage from a storage battery that is supplied to the line. A storage battery conversion device capable of performing a discharging operation and a charging operation for converting a DC voltage from the line and supplying the storage battery to the storage battery, wherein the storage battery conversion device includes the line When the voltage rises above the charging start threshold, the charging operation is started, and when the line voltage falls below the charging stop threshold, the charging operation is stopped, and the line voltage drops to start discharging. The discharge operation is started when the threshold value is lower than the threshold value, and the discharge operation is stopped when the voltage of the line rises and becomes equal to or higher than the discharge stop threshold value. Is a value between the charge start threshold and the discharge start threshold.

このような構成により、蓄電池の充電動作および放電動作が停止する期間を設けることができるため、線路の電流が発振することを抑制し、線路の電圧レベルを安定させることができる。また、放電電流および充電電流の値をある程度大きく設定することにより、たとえば蓄電池用変換装置における半導体スイッチ素子のオン抵抗が小さい状態で回路を動作させることができるため、蓄電池用変換装置の効率を高めることができる。したがって、線路を介して直流電力を供給する構成において、安定かつ変換効率の高い電力供給を行なうことができる。   With such a configuration, it is possible to provide a period during which the charging operation and discharging operation of the storage battery are stopped. Therefore, it is possible to suppress oscillation of the line current and stabilize the voltage level of the line. Further, by setting the values of the discharge current and the charging current to a certain extent, for example, the circuit can be operated in a state in which the on-resistance of the semiconductor switching element in the storage battery conversion device is small, thereby increasing the efficiency of the storage battery conversion device. be able to. Therefore, in a configuration in which DC power is supplied via a line, stable and high conversion efficiency power supply can be performed.

(9)好ましくは、上記発電装置用変換装置は、上記線路の電圧が上昇して上記充電開始閾値より大きい第1の制限閾値以上になると、上記線路の電圧が所定の上限値を超えないように出力抑制制御を行なう。   (9) Preferably, when the voltage of the power line rises and becomes equal to or higher than a first limit threshold value that is larger than the charging start threshold value, the power generator conversion device does not exceed the predetermined upper limit value. The output suppression control is performed.

このような構成により、線路を介して直流電力を供給する構成において、線路の電圧が過大となることを防ぎ、より安定した電力供給を行なうことができる。   With such a configuration, in a configuration in which DC power is supplied via a line, it is possible to prevent the voltage on the line from becoming excessive and to supply more stable power.

(10)好ましくは、上記電力供給システムは、さらに、交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換して上記線路に供給する交流電源用変換装置を備え、上記交流電源用変換装置は、上記線路の電圧が上昇して上記充電開始閾値より大きい第2の制限閾値以上になると、上記線路の電圧が所定の上限値を超えないように出力抑制制御を行なう。   (10) Preferably, the power supply system further includes an AC power supply conversion device that converts an AC voltage from an AC power supply into a DC voltage and supplies the converted voltage to the line, and the AC power supply conversion device includes the line. When the voltage increases to a second limit threshold value greater than the charge start threshold value, output suppression control is performed so that the line voltage does not exceed a predetermined upper limit value.

このような構成により、線路を介して直流電力を供給する構成において、線路の電圧が過大となることを防ぎ、より安定した電力供給を行なうことができる。   With such a configuration, in a configuration in which DC power is supplied via a line, it is possible to prevent the voltage on the line from becoming excessive and to supply more stable power.

(11)好ましくは、上記電力供給システムは、さらに、上記線路からの直流電圧を変換して負荷に供給する負荷用変換装置を備え、上記負荷用変換装置は、電圧変換部を含み、上記蓄電池用変換装置の上記充電動作または上記放電動作の開始および停止の周期よりも短い周期で上記電圧変換部の出力電圧の制御を行なう。   (11) Preferably, the power supply system further includes a load conversion device that converts a DC voltage from the line and supplies the converted voltage to a load, the load conversion device including a voltage conversion unit, and the storage battery. The output voltage of the voltage converter is controlled in a cycle shorter than the cycle of starting and stopping the charging operation or the discharging operation of the converter.

このような構成により、上記線路の直流電圧が変動しても負荷に対しては一定の直流電圧または交流電圧を供給することができる。   With such a configuration, even if the DC voltage of the line fluctuates, a constant DC voltage or AC voltage can be supplied to the load.

(12)この発明のある局面に係わる電力供給制御方法は、蓄電池からの直流電圧を変換して線路に供給する放電動作、および上記線路からの直流電圧を変換して上記蓄電池に供給する充電動作を行なうことが可能な蓄電池用変換装置における電力供給制御方法であって、上記線路の電圧が上昇して充電開始閾値以上になると上記充電動作を開始させるステップと、上記線路の電圧が下降して充電停止閾値以下になると上記充電動作を停止させるステップと、上記線路の電圧が下降して放電開始閾値以下になると上記放電動作を開始させるステップと、上記線路の電圧が上昇して放電停止閾値以上になると上記放電動作を停止させるステップとを含み、上記充電停止閾値および上記放電停止閾値は、上記充電開始閾値と上記放電開始閾値との間の値である。   (12) A power supply control method according to an aspect of the present invention includes a discharge operation for converting a DC voltage from a storage battery and supplying the same to a line, and a charging operation for converting the DC voltage from the line and supplying the same to the storage battery. Power storage control method for a storage battery conversion device capable of performing the above-described step, wherein the charging operation is started when the voltage of the line rises above a charging start threshold, and the voltage of the line decreases. A step of stopping the charging operation when the charge stop threshold is not exceeded, a step of starting the discharge operation when the voltage of the line is lowered to be not more than a discharge start threshold, and the voltage of the line is increased to be not less than the discharge stop threshold. The charge stop threshold and the discharge stop threshold are the difference between the charge start threshold and the discharge start threshold. We are of value.

このような構成により、蓄電池の充電動作および放電動作が停止する期間を設けることができるため、線路の電流が短時間で変化することを抑制し、線路の電圧レベルを安定させることができる。したがって、線路を介して直流電力を供給する構成において、安定かつ変換効率の高い電力供給を行なうことができる。   With such a configuration, a period during which the charging operation and discharging operation of the storage battery are stopped can be provided, so that the line current can be suppressed from changing in a short time and the line voltage level can be stabilized. Therefore, in a configuration in which DC power is supplied via a line, stable and high conversion efficiency power supply can be performed.

本発明によれば、線路を介して直流電力を供給する構成において、安定かつ変換効率の高い電力供給を行なうことができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the structure which supplies direct-current power via a track | line, the stable and high conversion efficiency electric power supply can be performed.

本発明の実施の形態に係る電力供給システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electric power supply system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る蓄電池用変換装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conversion apparatus for storage batteries which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る蓄電池の充電率と電池電圧との対応関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the correspondence of the charging rate and battery voltage of the storage battery which concern on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る発電装置用変換装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the converter for power generators which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る蓄電池用変換装置の充放電動作の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of charging / discharging operation | movement of the converter for storage batteries which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る蓄電池用変換装置における充放電動作用の閾値電圧の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the threshold voltage for charging / discharging operation | movement in the converter for storage batteries which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る蓄電池用変換装置による電力供給動作の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the electric power supply operation | movement by the storage battery converter which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る蓄電池用変換装置による電力供給動作の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the electric power supply operation | movement by the converter for storage batteries which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る電力供給システムの電力不足時におけるシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result at the time of the power shortage of the power supply system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る電力供給システムの電力不足時におけるシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result at the time of the power shortage of the power supply system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る電力供給システムの電力余剰時におけるシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result in the time of the electric power surplus of the electric power supply system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る電力供給システムの電力余剰時におけるシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result in the time of the electric power surplus of the electric power supply system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る電力供給システムの電力バランス時におけるシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result at the time of the electric power balance of the electric power supply system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る電力供給システムの他のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the other simulation result of the electric power supply system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る電力供給システムにおける負荷用変換装置の制御周期と蓄電池用変換装置のオン/オフ周期との関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the control period of the load converter in the electric power supply system which concerns on embodiment of this invention, and the on / off period of the storage battery converter.

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

[構成および基本動作]
図1は、本発明の実施の形態に係る電力供給システムの構成を示す図である。
[Configuration and basic operation]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a power supply system according to an embodiment of the present invention.

図1を参照して、電力供給システム201は、蓄電池用変換装置101と、発電装置102と、発電装置用変換装置103と、交流電源104と、交流電源用変換装置105と、蓄電池106と、負荷用変換装置107とを備える。   Referring to FIG. 1, a power supply system 201 includes a storage battery conversion device 101, a power generation device 102, a power generation device conversion device 103, an AC power supply 104, an AC power supply conversion device 105, a storage battery 106, A load conversion device 107.

電力供給システム201は、たとえば太陽光自立電源システム等の分散電源システムであり、線路151を介して負荷装置108に電力を供給する。なお、電力供給システム201は、系統連携を行なってもよい、すなわち、線路151からの電力供給先が交流電源104側であってもよい。   The power supply system 201 is a distributed power supply system such as a solar power supply system, for example, and supplies power to the load device 108 via the line 151. The power supply system 201 may perform system linkage, that is, the power supply destination from the line 151 may be on the AC power supply 104 side.

電力供給システム201では、たとえば、発電装置102において発電された直流電力が、発電装置用変換装置103において昇圧されて蓄電池106に充電されるか、あるいは負荷用変換装置107によって交流電力に変換されて負荷装置108に供給される。蓄電池用変換装置101により、蓄電池106の充放電が制御される。   In the power supply system 201, for example, DC power generated by the power generation device 102 is boosted by the power generation device conversion device 103 and charged in the storage battery 106, or converted into AC power by the load conversion device 107. It is supplied to the load device 108. Charge / discharge of the storage battery 106 is controlled by the storage battery conversion device 101.

より詳細には、蓄電池用変換装置101、発電装置用変換装置103、交流電源用変換装置105および負荷用変換装置107は、線路151と電気的に接続されている。   More specifically, the storage battery conversion device 101, the power generation device conversion device 103, the AC power supply conversion device 105, and the load conversion device 107 are electrically connected to the line 151.

発電装置102は、自然エネルギーを利用した発電装置、たとえば太陽光発電機または風力発電機であり、発電した直流電力を発電装置用変換装置103へ出力する。発電装置102の出力電力は、たとえば2.4kWである。   The power generation device 102 is a power generation device using natural energy, such as a solar power generator or a wind power generator, and outputs the generated DC power to the power generation device conversion device 103. The output power of the power generator 102 is, for example, 2.4 kW.

発電装置用変換装置103は、たとえばDC/DCコンバータであり、発電装置102から受けた直流電力を異なる電圧値の直流電力に変換して線路151へ出力する。発電装置用変換装置103は、たとえばMPPT(最大電力点追従)制御を行なうことにより、発電装置102の出力電力の最大化を図る。   The power generator conversion device 103 is, for example, a DC / DC converter, and converts the DC power received from the power generator 102 into DC power having a different voltage value and outputs the DC power to the line 151. The power generator conversion device 103 maximizes the output power of the power generator 102 by performing MPPT (maximum power point tracking) control, for example.

蓄電池106は、たとえば、鉛電池、Liイオン電池、レドックスフロー電池、NAS電池、NI−Cd電池、Ni−MH電池、電気二重層キャパシタ、またはLiイオンキャパシタである。より具体的には、蓄電池106は、たとえば、起電力が12Vであり、容量が105Ahであり、出力電力が5kWhであり、4直列の鉛蓄電池である。あるいは、蓄電池106は、たとえば、起電力が30Vであり、容量が40Ahであり、出力電力が2.4kWhであり、2直列のLiイオン電池である。なお、後述するシミュレーションでは、蓄電池106として上記の鉛蓄電池を用いている。   The storage battery 106 is, for example, a lead battery, a Li ion battery, a redox flow battery, a NAS battery, a NI-Cd battery, a Ni-MH battery, an electric double layer capacitor, or a Li ion capacitor. More specifically, the storage battery 106 is, for example, a 4-series lead storage battery having an electromotive force of 12 V, a capacity of 105 Ah, and an output power of 5 kWh. Alternatively, the storage battery 106 is, for example, a two-series Li ion battery having an electromotive force of 30 V, a capacity of 40 Ah, and an output power of 2.4 kWh. In the simulation described later, the above lead storage battery is used as the storage battery 106.

蓄電池用変換装置101は、たとえば双方向DC/DCコンバータであり、放電動作において、蓄電池106からの直流電力を異なる電圧値の直流電力に変換して線路151へ出力し、充電動作において、線路151からの直流電力を異なる電圧値の直流電力に変換して蓄電池106へ出力する。   The storage battery conversion device 101 is, for example, a bidirectional DC / DC converter. In the discharging operation, the DC power from the storage battery 106 is converted into DC power having a different voltage value and output to the line 151. In the charging operation, the line 151 Is converted into DC power having a different voltage value and output to the storage battery 106.

交流電源用変換装置105は、たとえば力率改善回路を含むAC/DCコンバータであり、商用電力系統等における交流電源104から受けた100Vの交流電力を直流電力に変換して線路151へ出力する。たとえば、交流電源用変換装置105は、線路151に供給する電流を一定値に制御する定電流制御を行なう。   AC power converter 105 is, for example, an AC / DC converter including a power factor correction circuit, and converts 100 V AC power received from AC power supply 104 in a commercial power system or the like into DC power and outputs the DC power to line 151. For example, AC power conversion device 105 performs constant current control for controlling the current supplied to line 151 to a constant value.

負荷用変換装置107は、たとえばDC/ACコンバータであり、線路151からの直流電力をたとえば100Vの交流電力に変換して負荷装置108へ出力する。負荷装置108は、たとえば家電機器である。なお、負荷用変換装置107は、負荷装置の種類に応じて、DC/DCコンバータとすることも可能である。   Load converter 107 is, for example, a DC / AC converter, and converts DC power from line 151 into AC power of, for example, 100 V and outputs it to load device 108. Load device 108 is, for example, a home appliance. The load conversion device 107 can be a DC / DC converter according to the type of the load device.

蓄電池用変換装置101、発電装置用変換装置103、交流電源用変換装置105および負荷用変換装置107による線路151の合成容量は9mFである。この合成容量と負荷装置108の消費電力とにより、蓄電池106の充放電時における線路151の電圧上昇および電圧下降の傾きが決まる。   The combined capacity of the line 151 by the storage battery conversion device 101, the power generation device conversion device 103, the AC power supply conversion device 105, and the load conversion device 107 is 9 mF. The combined capacity and the power consumption of the load device 108 determine the slopes of the voltage rise and voltage drop of the line 151 when the storage battery 106 is charged and discharged.

図2は、本発明の実施の形態に係る蓄電池用変換装置の構成を示す図である。   FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the storage battery conversion device according to the embodiment of the present invention.

図2を参照して、蓄電池用変換装置101は、測定部11と、制御部12と、電圧変換部13と、電圧測定器36,37と、電流測定器38とを備える。制御部12は、PI演算部20と、充放電判定部21と、電池残量算出部22とを含む。電圧変換部13は、PWM(Pulse Width Modulation)回路23と、昇降圧チョッパ回路24とを含む。昇降圧チョッパ回路24は、キャパシタ31,35と、コイル32と、トランジスタ33,34とを含む。なお、昇降圧チョッパ回路24は、トランジスタの代わりに他の種類のスイッチ素子を含む構成であってもよい。   Referring to FIG. 2, the storage battery conversion device 101 includes a measurement unit 11, a control unit 12, a voltage conversion unit 13, voltage measurement devices 36 and 37, and a current measurement device 38. The control unit 12 includes a PI calculation unit 20, a charge / discharge determination unit 21, and a battery remaining amount calculation unit 22. The voltage conversion unit 13 includes a PWM (Pulse Width Modulation) circuit 23 and a step-up / down chopper circuit 24. The step-up / step-down chopper circuit 24 includes capacitors 31 and 35, a coil 32, and transistors 33 and 34. Note that the step-up / step-down chopper circuit 24 may be configured to include other types of switch elements instead of transistors.

電圧変換部13は、蓄電池106からの直流電圧を変換して線路151に供給する放電動作、および線路151からの直流電圧を変換して蓄電池106に供給する充電動作を行なうことが可能である。制御部12は、電圧変換部13の充電動作および放電動作を制御する。   The voltage conversion unit 13 can perform a discharging operation that converts the DC voltage from the storage battery 106 and supplies the converted voltage to the line 151, and a charging operation that converts the DC voltage from the line 151 and supplies the same to the storage battery 106. The control unit 12 controls the charging operation and the discharging operation of the voltage conversion unit 13.

より詳細には、電圧測定器37は、線路151の電圧Vdcを測定し、測定値を測定部11へ出力する。電圧測定器36は、蓄電池106のたとえば端子間の電圧である電池電圧Vbを測定し、測定値を測定部11へ出力する。電流測定器38は、蓄電池106および電圧変換部13間を流れる電流、具体的には蓄電池106に入力または出力される電池電流Ibdcを測定し、測定値を測定部11へ出力する。   More specifically, the voltage measuring device 37 measures the voltage Vdc of the line 151 and outputs the measured value to the measuring unit 11. The voltage measuring device 36 measures a battery voltage Vb, for example, a voltage between terminals of the storage battery 106, and outputs a measured value to the measuring unit 11. The current measuring device 38 measures a current flowing between the storage battery 106 and the voltage conversion unit 13, specifically, a battery current Ibdc input or output to the storage battery 106, and outputs a measured value to the measurement unit 11.

測定部11は、電圧Vdc、電池電圧Vbおよび電池電流Ibdcの測定値をPI演算部20へ出力し、電圧Vdcの測定値を充放電判定部21へ出力する。また、測定部11は、蓄電池106の充電時間および放電時間を測定し、充電時間および放電時間、ならびに電池電圧Vbおよび電池電流Ibdcの測定値を電池残量算出部22へ出力する。   Measurement unit 11 outputs measured values of voltage Vdc, battery voltage Vb, and battery current Ibdc to PI operation unit 20, and outputs measured values of voltage Vdc to charge / discharge determination unit 21. Measurement unit 11 measures the charging time and discharging time of storage battery 106, and outputs the charging time and discharging time, and measured values of battery voltage Vb and battery current Ibdc to battery remaining amount calculating unit 22.

充放電判定部21は、測定部11から受けた電圧Vdcに基づいて蓄電池106の充電動作および放電動作の開始および停止の判断を行ない、判断結果をPI演算部20へ出力する。   Based on voltage Vdc received from measurement unit 11, charge / discharge determination unit 21 determines whether charging and discharging operations of storage battery 106 are started and stopped, and outputs the determination result to PI calculation unit 20.

電池残量算出部22は、測定部11から受けた蓄電池106の充電時間および放電時間、ならびに電池電圧Vbおよび電池電流Ibdcの測定値に基づいて蓄電池106の蓄電残量たとえば充電率を算出する。そして、電池残量算出部22は、算出した充電率に基づいて蓄電池106の充電動作および放電動作の開始および停止の判断を行ない、判断結果をPI演算部20へ出力する。   The battery remaining amount calculation unit 22 calculates the remaining amount of charge of the storage battery 106, for example, the charging rate, based on the measured values of the charging time and discharging time of the storage battery 106 received from the measuring unit 11 and the battery voltage Vb and the battery current Ibdc. Then, the battery remaining amount calculation unit 22 determines whether to start and stop the charging operation and discharging operation of the storage battery 106 based on the calculated charging rate, and outputs the determination result to the PI calculation unit 20.

図3は、本発明の実施の形態に係る蓄電池の充電率と電池電圧との対応関係の一例を示す図である。   FIG. 3 is a diagram showing an example of a correspondence relationship between the charging rate of the storage battery and the battery voltage according to the embodiment of the present invention.

図3を参照して、蓄電池106は、たとえば一般始動用またはサイクル用の液式鉛蓄電池であり、充電率が100%のときの電池電圧すなわち起電力が12.72Vであり、充電率が下がるにつれて起電力が小さくなり、充電率が25%のときの起電力が11.82Vとなる。   Referring to FIG. 3, storage battery 106 is, for example, a liquid lead storage battery for general starting use or cycling, and the battery voltage when the charging rate is 100%, that is, the electromotive force is 12.72 V, and the charging rate is lowered. As the electromotive force becomes smaller, the electromotive force when the charging rate is 25% becomes 11.82V.

たとえば、蓄電池用変換装置101は、図3の対応関係を示す情報を記憶している。電池残量算出部22は、測定部11から受けた蓄電池106の充電時間および放電時間、ならびに電池電圧Vbおよび電池電流Ibdcの測定値に基づいて、蓄電池106の起電力、すなわち蓄電池106の端子電圧から蓄電池106の内部抵抗を通して流れる電流による電圧分が除外された電圧値を算出する。そして、電池残量算出部22は、図3に示す対応関係を参照することにより、蓄電池106の起電力から蓄電池106の充電率を求める。   For example, the storage battery conversion device 101 stores information indicating the correspondence relationship of FIG. Based on the measured values of the charging time and discharging time of the storage battery 106 and the battery voltage Vb and the battery current Ibdc received from the measurement unit 11, the battery remaining amount calculation unit 22 generates the electromotive force of the storage battery 106, ie, the terminal voltage of the storage battery 106. To calculate a voltage value excluding the voltage component due to the current flowing through the internal resistance of the storage battery 106. And the battery remaining charge calculation part 22 calculates | requires the charging rate of the storage battery 106 from the electromotive force of the storage battery 106 with reference to the correspondence shown in FIG.

再び図2を参照して、PI演算部20は、充放電判定部21から受けた判断結果、電池残量算出部22から受けた判断結果、ならびに測定部11から受けた電圧Vdc、電池電圧Vbおよび電池電流Ibdcの測定値に基づいてPI(比例積分)演算を行ない、昇降圧チョッパ回路24におけるトランジスタ33,34のスイッチングのデューティ比をそれぞれ求める。   Referring again to FIG. 2, PI calculation unit 20 determines the determination result received from charge / discharge determination unit 21, the determination result received from battery remaining amount calculation unit 22, and voltage Vdc and battery voltage Vb received from measurement unit 11. The PI (proportional integration) operation is performed based on the measured value of the battery current Ibdc, and the switching duty ratios of the transistors 33 and 34 in the buck-boost chopper circuit 24 are obtained.

PWM回路23は、PI演算部20から受けたデューティ比に従って、昇降圧チョッパ回路24におけるトランジスタ33,34用のPWM制御信号をそれぞれ生成し、トランジスタ33,34へ出力する。   The PWM circuit 23 generates PWM control signals for the transistors 33 and 34 in the step-up / step-down chopper circuit 24 according to the duty ratio received from the PI calculation unit 20, and outputs them to the transistors 33 and 34.

トランジスタ33,34は、たとえば逆流阻止ダイオードを有するIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)であり、PWM回路23から受けたPWM制御信号に基づいてスイッチングする。これにより、たとえば、蓄電池106の放電動作において、蓄電池106の電池電圧Vbが昇圧されて線路151に供給され、蓄電池106の充電動作において、線路151の電圧Vdcが降圧されて蓄電池106に供給される。   Transistors 33 and 34 are, for example, IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) having a backflow prevention diode, and switch based on a PWM control signal received from PWM circuit 23. Thereby, for example, in the discharging operation of the storage battery 106, the battery voltage Vb of the storage battery 106 is boosted and supplied to the line 151, and in the charging operation of the storage battery 106, the voltage Vdc of the line 151 is stepped down and supplied to the storage battery 106. .

たとえば、電圧変換部13は、蓄電池106の充電動作として定電流充電を行ない、蓄電池106の放電動作として定電流放電を行なう。すなわち、制御部12は、充電動作において電圧変換部13から蓄電池106へ流れる電流を一定値に制御し、かつ放電動作において蓄電池106から電圧変換部13へ流れる電流を一定値に制御する。この一定値は、たとえばユーザによって予め設定された値、すなわち所定値である。   For example, the voltage conversion unit 13 performs constant current charging as the charging operation of the storage battery 106 and performs constant current discharging as the discharging operation of the storage battery 106. That is, the control unit 12 controls the current flowing from the voltage conversion unit 13 to the storage battery 106 in the charging operation to a constant value, and controls the current flowing from the storage battery 106 to the voltage conversion unit 13 in the discharging operation to a constant value. This constant value is, for example, a value preset by the user, that is, a predetermined value.

より詳細には、制御部12は、蓄電池106の充電動作において、測定部11によって測定される電流Ibdcが所定値になるようにトランジスタ33,34を制御し、かつ蓄電池106の放電動作において、測定部11によって測定される電流Ibdcが所定値になるようにトランジスタ33,34を制御する。   More specifically, the control unit 12 controls the transistors 33 and 34 so that the current Ibdc measured by the measurement unit 11 becomes a predetermined value in the charging operation of the storage battery 106, and the measurement is performed in the discharging operation of the storage battery 106. The transistors 33 and 34 are controlled so that the current Ibdc measured by the unit 11 becomes a predetermined value.

たとえば、制御部12は、蓄電池106の充電動作において、トランジスタ33を常時オフし、蓄電池106の入力電流Ibdcが所定値になるようにトランジスタ34のオン状態およびオフ状態を切り替える。また、制御部12は、蓄電池106の放電動作において、トランジスタ34を常時オフし、蓄電池106の出力電流Ibdcが所定値になるようにトランジスタ33のオン状態およびオフ状態を切り替える。   For example, in the charging operation of the storage battery 106, the control unit 12 always turns off the transistor 33 and switches the transistor 34 between the on state and the off state so that the input current Ibdc of the storage battery 106 becomes a predetermined value. In addition, in the discharging operation of the storage battery 106, the control unit 12 always turns off the transistor 34 and switches the transistor 33 between the on state and the off state so that the output current Ibdc of the storage battery 106 becomes a predetermined value.

図4は、本発明の実施の形態に係る発電装置用変換装置の構成を示す図である。   FIG. 4 is a diagram showing a configuration of the power generator conversion device according to the embodiment of the present invention.

図4を参照して、発電装置用変換装置103は、測定部41と、PI演算部42と、電圧変換部43と、電圧測定器66,67と、電流測定器68とを備える。電圧変換部43は、PWM回路51と、昇圧チョッパ回路52とを含む。昇圧チョッパ回路52は、キャパシタ61,65と、コイル62と、トランジスタ63と、ダイオード64とを含む。   Referring to FIG. 4, power generation device conversion device 103 includes measurement unit 41, PI calculation unit 42, voltage conversion unit 43, voltage measurement devices 66 and 67, and current measurement device 68. Voltage conversion unit 43 includes a PWM circuit 51 and a boost chopper circuit 52. Boost chopper circuit 52 includes capacitors 61 and 65, coil 62, transistor 63, and diode 64.

より詳細には、電圧測定器67は、線路151の電圧Vdcを測定し、測定値を測定部41へ出力する。電圧測定器66は、発電装置102のたとえば端子間の電圧である発電電圧Vgを測定し、測定値を測定部41へ出力する。電流測定器68は、発電装置102から出力される発電電流Igを測定し、測定値を測定部41へ出力する。   More specifically, the voltage measuring device 67 measures the voltage Vdc of the line 151 and outputs the measured value to the measuring unit 41. The voltage measuring device 66 measures a power generation voltage Vg that is, for example, a voltage between terminals of the power generation apparatus 102, and outputs a measured value to the measurement unit 41. The current measuring device 68 measures the generated current Ig output from the power generation apparatus 102 and outputs the measured value to the measuring unit 41.

測定部41は、電圧Vdc、発電電圧Vgおよび発電電流Igの測定値をPI演算部42へ出力する。   Measuring unit 41 outputs measured values of voltage Vdc, generated voltage Vg, and generated current Ig to PI calculating unit 42.

PI演算部42は、測定部41から受けた電圧Vdc、発電電圧Vgおよび発電電流Igの測定値に基づいてPI(比例積分)演算を行ない、昇圧チョッパ回路52におけるトランジスタ63のスイッチングのデューティ比を求める。   PI calculation unit 42 performs a PI (proportional integration) calculation based on the measured values of voltage Vdc, generated voltage Vg, and generated current Ig received from measurement unit 41, and sets the switching duty ratio of transistor 63 in boost chopper circuit 52. Ask.

PWM回路51は、PI演算部42から受けたデューティ比に従ってPWM制御信号を生成し、昇圧チョッパ回路52におけるトランジスタ63へ出力する。   PWM circuit 51 generates a PWM control signal in accordance with the duty ratio received from PI calculation unit 42 and outputs the PWM control signal to transistor 63 in boost chopper circuit 52.

トランジスタ63は、たとえばIGBTであり、PWM回路51から受けたPWM制御信号に基づいてスイッチングする。これにより、たとえば、発電装置102の発電電圧Vgが昇圧されて線路151に供給される。   Transistor 63 is, for example, an IGBT, and switches based on the PWM control signal received from PWM circuit 51. Thereby, for example, the power generation voltage Vg of the power generation apparatus 102 is boosted and supplied to the line 151.

図5は、本発明の実施の形態に係る蓄電池用変換装置の充放電動作の一例を示す図である。   FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a charge / discharge operation of the storage battery conversion device according to the embodiment of the present invention.

図5を参照して、ここでは、線路151の電圧Vdcの下限値を160Vとし、上限値を190Vとした場合について説明する。また、負荷装置108の消費電力は一定であると仮定する。   With reference to FIG. 5, here, a case where the lower limit value of the voltage Vdc of the line 151 is set to 160V and the upper limit value is set to 190V will be described. Further, it is assumed that the power consumption of the load device 108 is constant.

蓄電池用変換装置101は、発電装置102の発電量が増加し、線路151の電圧Vdcが上昇して190Vに達すると、蓄電池106の充電を開始する(タイミングt1)。これにより、発電装置102の発電する電力の余剰分が蓄電池106に供給され、線路151の電圧Vdcが下降する。このとき、蓄電池106における電流は−30A、すなわち線路151から蓄電池106へ30Aの充電電流が流れる。   When the power generation amount of the power generation device 102 increases and the voltage Vdc of the line 151 increases to reach 190 V, the storage battery conversion device 101 starts charging the storage battery 106 (timing t1). As a result, surplus power generated by the power generation apparatus 102 is supplied to the storage battery 106, and the voltage Vdc of the line 151 decreases. At this time, the current in the storage battery 106 is −30 A, that is, a charging current of 30 A flows from the line 151 to the storage battery 106.

その後、たとえば蓄電池106の充電量が大きい場合、線路151の電圧Vdcが下降して175Vに達すると、蓄電池用変換装置101は、蓄電池106の充電を停止する(タイミングt2)。この30Aとタイミングt1からタイミングt2までの時間との積により、充電電流の積分値が算出される。   Thereafter, for example, when the charge amount of the storage battery 106 is large, when the voltage Vdc of the line 151 decreases and reaches 175 V, the storage battery conversion device 101 stops charging the storage battery 106 (timing t2). The integral value of the charging current is calculated by the product of 30A and the time from timing t1 to timing t2.

その後、線路151の電圧Vdcが再び上昇して190Vに達すると、蓄電池用変換装置101は、蓄電池106の充電を再び開始する(タイミングt3)。   After that, when the voltage Vdc of the line 151 increases again to reach 190 V, the storage battery conversion device 101 starts charging the storage battery 106 again (timing t3).

また、蓄電池用変換装置101は、発電装置102の発電量が減少し、線路151の電圧Vdcが下降して160Vに達すると、蓄電池106の放電を開始する(タイミングt11)。これにより、発電装置102の発電電力の不足分が線路151に供給され、線路151の電圧Vdcが上昇する。このとき、蓄電池106における電流は30A、すなわち蓄電池106から線路151へ30Aの放電電流が流れる。   Further, the storage battery conversion device 101 starts discharging the storage battery 106 when the power generation amount of the power generation device 102 decreases and the voltage Vdc of the line 151 decreases to 160 V (timing t11). Thereby, the shortage of the generated power of the power generation apparatus 102 is supplied to the line 151, and the voltage Vdc of the line 151 increases. At this time, the current in the storage battery 106 is 30 A, that is, a discharge current of 30 A flows from the storage battery 106 to the line 151.

その後、たとえば蓄電池106の放電量が大きい場合、線路151の電圧Vdcが上昇して175Vに達すると、蓄電池用変換装置101は、蓄電池106の放電を停止する(タイミングt12)。この30Aとタイミングt11からタイミングt12までの時間との積により、放電電流の積分値が算出される。   Thereafter, for example, when the discharge amount of the storage battery 106 is large, when the voltage Vdc of the line 151 increases and reaches 175 V, the storage battery conversion device 101 stops discharging the storage battery 106 (timing t12). The integrated value of the discharge current is calculated by the product of 30A and the time from timing t11 to timing t12.

その後、線路151の電圧Vdcが再び下降して160Vに達すると、蓄電池用変換装置101は、蓄電池106の放電を再び開始する(タイミングt13)。   Thereafter, when the voltage Vdc of the line 151 decreases again and reaches 160 V, the storage battery conversion device 101 starts discharging the storage battery 106 again (timing t13).

また、発電装置用変換装置103は、線路151の電圧が上昇して190Vより大きい195V以上になると、線路151の電圧が所定の上限値たとえば195Vを超えないように出力抑制制御を行なう。より詳細には、発電装置102の発電量が増加し、線路151の電圧Vdcが上昇して190Vに達し、蓄電池106の充電を開始した場合において(タイミングt21)、発電装置102の発電量が非常に大きいときには、線路151の電圧Vdcがさらに上昇して195Vに達する。そうすると、発電装置用変換装置103は、発電装置102のMPPT制御を停止し、線路151の電圧Vdcが195Vを超えないように制御する、具体的には、発電装置102から受ける電流を制限する(タイミングt22)。そして、発電装置用変換装置103は、発電装置102の発電量が減少し、出力電圧が195Vから低下すると、MPPT制御を再開する。   Moreover, when the voltage of the line 151 rises to 195 V or more, which is greater than 190V, the power generator conversion device 103 performs output suppression control so that the voltage of the line 151 does not exceed a predetermined upper limit value, for example, 195V. More specifically, when the power generation amount of the power generation device 102 increases, the voltage Vdc of the line 151 increases to reach 190 V, and charging of the storage battery 106 is started (timing t21), the power generation amount of the power generation device 102 is very high. Is larger, the voltage Vdc of the line 151 further rises to reach 195V. Then, the power generator conversion device 103 stops the MPPT control of the power generator 102 and performs control so that the voltage Vdc of the line 151 does not exceed 195 V. Specifically, the current received from the power generator 102 is limited ( Timing t22). Then, when the power generation amount of the power generation device 102 decreases and the output voltage decreases from 195 V, the power generation device conversion device 103 resumes MPPT control.

また、交流電源用変換装置105は、線路151の電圧が上昇して190Vより大きい193V以上になると、線路151の電圧が所定の上限値たとえば193Vを超えないように出力抑制制御を行なう。より詳細には、発電装置102の発電量が増加し、線路151の電圧Vdcが上昇して190Vに達し、蓄電池106の充電を開始した場合において(タイミングt31)、発電装置102の発電量が非常に大きいときには、線路151の電圧Vdcがさらに上昇して193Vに達する。そうすると、交流電源用変換装置105は、定電流制御を停止し、線路151の電圧Vdcが193Vを超えないように制御する、具体的には、交流電源104から受ける電流を制限する(タイミングt32)。そして、交流電源用変換装置105は、発電装置102の発電量が減少し、出力電圧が193Vから低下すると、定電流制御を再開する。   Further, AC power conversion device 105 performs output suppression control so that voltage of line 151 does not exceed a predetermined upper limit value, for example, 193 V, when the voltage of line 151 rises to 193 V or more, which is greater than 190V. More specifically, when the power generation amount of the power generation device 102 increases, the voltage Vdc of the line 151 increases to reach 190 V, and charging of the storage battery 106 is started (timing t31), the power generation amount of the power generation device 102 is very high. Is larger, the voltage Vdc of the line 151 further rises to reach 193V. Then, AC power conversion device 105 stops constant current control, and controls voltage Vdc of line 151 not to exceed 193 V. Specifically, current received from AC power supply 104 is limited (timing t32). . Then, AC power conversion device 105 resumes constant current control when the power generation amount of power generation device 102 decreases and the output voltage decreases from 193V.

このように、交流電源用変換装置105が出力抑制制御を開始する電圧である制限閾値を、発電装置用変換装置103が出力抑制制御を開始する電圧である制限閾値よりも小さくすることにより、発電装置102を用いた自然エネルギーの活用を優先させることができる。   In this way, by making the limit threshold that is the voltage at which the AC power converter 105 starts the output suppression control smaller than the limit threshold that is the voltage at which the power converter 103 starts the output suppression control, The use of natural energy using the device 102 can be prioritized.

また、蓄電池用変換装置101、発電装置用変換装置103、交流電源用変換装置105および負荷用変換装置107は、線路151の電圧が上昇して200Vになると、線路151の電圧が異常上昇していると判断し、動作を停止する。   In addition, the storage battery conversion device 101, the power generation device conversion device 103, the AC power supply conversion device 105, and the load conversion device 107 increase the voltage of the line 151 abnormally when the voltage of the line 151 increases to 200V. Stops operation.

上記のような動作において、蓄電池106の充電電流および放電電流は30Aで一定である。   In the operation as described above, the charging current and discharging current of the storage battery 106 are constant at 30A.

電力供給システム201では、充電電流および放電電流を一定の大電流に設定することができ、蓄電池用変換装置101におけるトランジスタとして特にIGBTを用いた場合、IGBTのオン抵抗が小さい状態で回路を動作させることができるため、蓄電池用変換装置101の効率を高めることができる。   In the power supply system 201, the charging current and the discharging current can be set to a constant large current, and when the IGBT is used as the transistor in the storage battery conversion device 101, the circuit is operated with a low on-resistance of the IGBT. Therefore, the efficiency of the storage battery conversion device 101 can be increased.

なお、線路151の電圧Vdcは、正電圧に限らず、負電圧であってもよい。負電圧の場合、電圧の「上昇」は、たとえば−180Vから−190Vへの方向に電圧の大きさが変わることを意味し、電圧の「下降」は、たとえば−190Vから−180Vへの方向に電圧の大きさが変わることを意味する。   The voltage Vdc of the line 151 is not limited to a positive voltage and may be a negative voltage. In the case of a negative voltage, the “rising” of the voltage means, for example, that the magnitude of the voltage changes in the direction from −180 V to −190 V, and the “decreasing” of the voltage, for example, in the direction from −190 V to −180 V. This means that the magnitude of the voltage changes.

図6は、本発明の実施の形態に係る蓄電池用変換装置における充放電動作用の閾値電圧の一例を示す図である。   FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a threshold voltage for charge / discharge operation in the storage battery converter according to the embodiment of the present invention.

図6を参照して、充電開始電圧Vdchiは190Vであり、充放電停止電圧Vdc0は175Vであり、放電開始電圧Vdcloは160Vである。   Referring to FIG. 6, charge start voltage Vdchi is 190V, charge / discharge stop voltage Vdc0 is 175V, and discharge start voltage Vdclo is 160V.

なお、充電停止電圧および放電停止電圧は異なる電圧であってもよい。すなわち、充電停止電圧および放電停止電圧は、充電開始電圧Vdchiおよび放電開始電圧Vdcloの間の電圧であればよい。   Note that the charge stop voltage and the discharge stop voltage may be different voltages. That is, the charge stop voltage and the discharge stop voltage may be a voltage between the charge start voltage Vdchi and the discharge start voltage Vdclo.

図6に示す例では、充電停止電圧および放電停止電圧の値は、充電開始電圧Vdchiおよび放電開始電圧Vdcloの中央値である。   In the example illustrated in FIG. 6, the charge stop voltage and the discharge stop voltage are median values of the charge start voltage Vdchi and the discharge start voltage Vdclo.

蓄電池用変換装置101における制御部12は、線路151の電圧Vdcが上昇して充電開始閾値以上すなわち充電開始電圧Vdchi以上になると充電動作を開始させ、線路151の電圧Vdcが下降して充電停止閾値以下すなわち充放電停止電圧Vdc0以下になると充電動作を停止させる。   The control unit 12 in the storage battery conversion device 101 starts the charging operation when the voltage Vdc of the line 151 rises and becomes equal to or higher than the charge start threshold, that is, equal to or higher than the charge start voltage Vdchi, and the voltage Vdc of the line 151 decreases and the charge stop threshold. Thereafter, when the charge / discharge stop voltage Vdc0 or less is reached, the charging operation is stopped.

また、制御部12は、線路151の電圧Vdcが下降して放電開始閾値以下すなわち放電開始電圧Vdclo以下になると放電動作を開始させ、線路151の電圧Vdcが上昇して放電停止閾値以上すなわち充放電停止電圧Vdc0以上になると放電動作を停止させる。   In addition, the control unit 12 starts the discharge operation when the voltage Vdc of the line 151 decreases and becomes equal to or lower than the discharge start threshold, that is, equal to or lower than the discharge start voltage Vdclo, and the voltage Vdc of the line 151 increases and exceeds the discharge stop threshold. When the stop voltage becomes equal to or higher than Vdc0, the discharge operation is stopped.

図7は、本発明の実施の形態に係る蓄電池用変換装置による電力供給動作の手順を示すフローチャートである。図7に示す停止モードにおいて、蓄電池用変換装置101は蓄電池106の充電動作および放電動作を停止し、充電モードにおいて、蓄電池用変換装置101は蓄電池106の充電動作を行ない、放電モードにおいて、蓄電池用変換装置101は蓄電池106の放電動作を行なう。   FIG. 7 is a flowchart showing a procedure of power supply operation by the storage battery converter according to the embodiment of the present invention. In the stop mode shown in FIG. 7, the storage battery conversion device 101 stops the charging and discharging operations of the storage battery 106. In the charging mode, the storage battery conversion device 101 performs the charging operation of the storage battery 106. Conversion device 101 performs a discharging operation of storage battery 106.

たとえば、蓄電池用変換装置101において、測定部11は、停止モード時、すなわち充電動作および放電動作が停止しているときの蓄電池106の電圧Vbを測定する。   For example, in the storage battery conversion device 101, the measurement unit 11 measures the voltage Vb of the storage battery 106 in the stop mode, that is, when the charging operation and the discharging operation are stopped.

また、たとえば、制御部12は、停止モードにおいて測定部11によって測定された蓄電池106の電圧Vbに基づいて、蓄電池106の蓄電残量を算出する。そして、制御部12は、算出した蓄電残量が所定条件を満たす場合には、線路151の電圧Vdcに関わらず、充電動作または放電動作を開始させない。   Further, for example, the control unit 12 calculates the remaining amount of power stored in the storage battery 106 based on the voltage Vb of the storage battery 106 measured by the measurement unit 11 in the stop mode. And the control part 12 does not start charge operation or discharge operation, regardless of the voltage Vdc of the line 151, when the calculated remaining power storage amount satisfies a predetermined condition.

具体的には、図7を参照して、制御部12は、停止モードにおいて(ステップS1)、線路151の電圧Vdcの判定を行ない(ステップS2)、電圧Vdcが充電開始電圧Vdchiより大きい場合であって(ステップS2でYES)、蓄電池106の残量たとえば充電率が所定値以下であるときには(ステップS3でYES)、充電モードへ遷移する(ステップS4)。   Specifically, referring to FIG. 7, in the stop mode (step S1), control unit 12 determines voltage Vdc of line 151 (step S2), and when voltage Vdc is greater than charging start voltage Vdchi. Therefore (YES in step S2), when the remaining amount of the storage battery 106, for example, the charging rate is equal to or less than a predetermined value (YES in step S3), a transition is made to the charging mode (step S4).

次に、制御部12は、充電モードにおいて(ステップS4)、線路151の電圧Vdcの判定を行ない(ステップS5)、電圧Vdcが充放電停止電圧Vdc0に達するまで充電モードを継続し(ステップS5でNO)、電圧Vdcが充放電停止電圧Vdc0に達すると(ステップS5でYES)、停止モードへ遷移する(ステップS1)。   Next, in the charging mode (step S4), the control unit 12 determines the voltage Vdc of the line 151 (step S5), and continues the charging mode until the voltage Vdc reaches the charge / discharge stop voltage Vdc0 (in step S5). NO), when voltage Vdc reaches charge / discharge stop voltage Vdc0 (YES in step S5), transition to stop mode is made (step S1).

また、制御部12は、停止モードにおいて(ステップS1)、線路151の電圧Vdcの判定を行ない(ステップS2)、電圧Vdcが充電開始電圧Vdchi以下かつ放電開始電圧Vdclo未満である場合であって(ステップS2でNOかつステップS6でYES)、蓄電池106の残量たとえば充電率が所定値以上であるときには(ステップS7でYES)、放電モードへ遷移する(ステップS8)。   In the stop mode (step S1), the control unit 12 determines the voltage Vdc of the line 151 (step S2), and the voltage Vdc is equal to or lower than the charge start voltage Vdchi and lower than the discharge start voltage Vdclo ( If NO in step S2 and YES in step S6), when the remaining amount of storage battery 106, for example, the charging rate is equal to or greater than a predetermined value (YES in step S7), the mode changes to the discharge mode (step S8).

次に、制御部12は、放電モードにおいて(ステップS8)、線路151の電圧Vdcの判定を行ない(ステップS9)、電圧Vdcが充放電停止電圧Vdc0に達するまで放電モードを継続し(ステップS9でNO)、電圧Vdcが充放電停止電圧Vdc0に達すると(ステップS9でYES)、停止モードへ遷移する(ステップS1)。   Next, in the discharge mode (step S8), the control unit 12 determines the voltage Vdc of the line 151 (step S9), and continues the discharge mode until the voltage Vdc reaches the charge / discharge stop voltage Vdc0 (in step S9). NO), when voltage Vdc reaches charge / discharge stop voltage Vdc0 (YES in step S9), transition to stop mode is made (step S1).

一方、制御部12は、電圧Vdcが充電開始電圧Vdchiより大きい場合であっても(ステップS2でYES)、蓄電池106の残量たとえば充電率が所定値より大きいときには(ステップS3でNO)、充電モードへ遷移せず、停止モードを継続する(ステップS1)。   On the other hand, even when voltage Vdc is higher than charging start voltage Vdchi (YES in step S2), control unit 12 charges when the remaining amount of storage battery 106, for example, the charging rate is higher than a predetermined value (NO in step S3). The stop mode is continued without changing to the mode (step S1).

また、制御部12は、電圧Vdcが放電開始電圧Vdclo未満である場合であっても(ステップS6でYES)、蓄電池106の残量たとえば充電率が所定値未満であるときには(ステップS7でNO)、放電モードへ遷移せず、停止モードを継続する(ステップS1)。   Further, even when the voltage Vdc is less than the discharge start voltage Vdclo (YES in step S6), the control unit 12 determines that the remaining amount of the storage battery 106, for example, the charging rate is less than a predetermined value (NO in step S7). The stop mode is continued without transitioning to the discharge mode (step S1).

図8は、本発明の実施の形態に係る蓄電池用変換装置による電力供給動作の一例を示す図である。   FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a power supply operation performed by the storage battery conversion device according to the embodiment of the present invention.

図8を参照して、制御部12は、線路151の電圧Vdcが充放電停止電圧Vdc0たとえば175Vの状態において、停止モードを選択している。   Referring to FIG. 8, control unit 12 selects the stop mode when voltage Vdc of line 151 is at charge / discharge stop voltage Vdc0, for example, 175V.

このとき、発電装置102の発電量が負荷装置108の消費電力量よりも大きいことから、電圧Vdcが上昇する。   At this time, since the power generation amount of the power generation apparatus 102 is larger than the power consumption amount of the load apparatus 108, the voltage Vdc increases.

そして、制御部12は、電圧Vdcの上昇により、電圧Vdcが充電開始電圧Vdchiより小さい状態から、電圧Vdcが充電開始電圧Vdchiより大きい状態に変わると、充電モードへ遷移する。   When the voltage Vdc increases from the state where the voltage Vdc is lower than the charging start voltage Vdchi to the state where the voltage Vdc is higher than the charging start voltage Vdchi due to the increase in the voltage Vdc, the control unit 12 transitions to the charging mode.

充電モードへ遷移した後、発電装置102の発電量が、負荷装置108の消費電力量および蓄電池106の充電量の和よりも小さいと、電圧Vdcが下降する。   After the transition to the charging mode, when the power generation amount of the power generation device 102 is smaller than the sum of the power consumption amount of the load device 108 and the charge amount of the storage battery 106, the voltage Vdc decreases.

そして、制御部12は、電圧Vdcの下降により、電圧Vdcが充放電停止電圧Vdc0より大きい状態から、電圧Vdcが充放電停止電圧Vdc0より小さい状態に変わると、停止モードへ遷移する。   When the voltage Vdc falls from the state where the voltage Vdc is higher than the charge / discharge stop voltage Vdc0 to the state where the voltage Vdc is lower than the charge / discharge stop voltage Vdc0 due to the drop in the voltage Vdc, the control unit 12 transitions to the stop mode.

停止モードへ遷移した後、発電装置102の発電量が負荷装置108の消費電力量よりも大きいと、電圧Vdcが再び上昇する。   After the transition to the stop mode, when the power generation amount of the power generation device 102 is larger than the power consumption amount of the load device 108, the voltage Vdc rises again.

そして、制御部12は、電圧Vdcの上昇により、電圧Vdcが充電開始電圧Vdchiより小さい状態から、電圧Vdcが充電開始電圧Vdchiより大きい状態に変わると、再び充電モードへ遷移する。   When the voltage Vdc increases from the state where the voltage Vdc is lower than the charging start voltage Vdchi to the state where the voltage Vdc is higher than the charging start voltage Vdchi due to the increase in the voltage Vdc, the control unit 12 transitions again to the charging mode.

また、電圧Vdcの下降によって停止モードに遷移した後、発電装置102の発電量が負荷装置108の消費電力量よりも小さいと、電圧Vdcが下降する。   Further, after the transition to the stop mode due to the decrease in the voltage Vdc, when the power generation amount of the power generation device 102 is smaller than the power consumption amount of the load device 108, the voltage Vdc decreases.

そして、制御部12は、電圧Vdcの下降により、電圧Vdcが放電開始電圧Vdcloより大きい状態から、電圧Vdcが放電開始電圧Vdcloより小さい状態に変わると、放電モードへ遷移する。   When the voltage Vdc drops from the state in which the voltage Vdc is higher than the discharge start voltage Vdclo to the state in which the voltage Vdc is lower than the discharge start voltage Vdclo due to the drop in the voltage Vdc, the control unit 12 transitions to the discharge mode.

放電モードへ遷移した後、発電装置102の発電量および蓄電池106の放電量の和が負荷装置108の消費電力量よりも大きいと、電圧Vdcが再び上昇する。   After the transition to the discharge mode, when the sum of the power generation amount of the power generation device 102 and the discharge amount of the storage battery 106 is larger than the power consumption amount of the load device 108, the voltage Vdc rises again.

そして、制御部12は、電圧Vdcの上昇により、電圧Vdcが充放電停止電圧Vdc0より小さい状態から、電圧Vdcが充放電停止電圧Vdc0より大きい状態に変わると、停止モードへ遷移する。   When the voltage Vdc increases from the state where the voltage Vdc is lower than the charge / discharge stop voltage Vdc0 to the state where the voltage Vdc is higher than the charge / discharge stop voltage Vdc0 due to the increase in the voltage Vdc, the control unit 12 transitions to the stop mode.

停止モードに遷移した後、発電装置102の発電量が負荷装置108の消費電力量よりも小さいと、電圧Vdcが再び下降する。   After the transition to the stop mode, when the power generation amount of the power generation device 102 is smaller than the power consumption amount of the load device 108, the voltage Vdc drops again.

そして、制御部12は、電圧Vdcの下降により、電圧Vdcが放電開始電圧Vdcloより大きい状態から、電圧Vdcが放電開始電圧Vdcloより小さい状態に変わると、再び放電モードへ遷移する。   Then, when the voltage Vdc drops from the state in which the voltage Vdc is higher than the discharge start voltage Vdclo to the state in which the voltage Vdc is lower than the discharge start voltage Vdclo due to the drop in the voltage Vdc, the control unit 12 transitions again to the discharge mode.

図9は、本発明の実施の形態に係る電力供給システムの電力不足時におけるシミュレーション結果を示す図である。   FIG. 9 is a diagram showing a simulation result when the power supply system according to the embodiment of the present invention has insufficient power.

図9において、CH1は電池電流すなわち蓄電池106を通して流れる電流であり、CH2は蓄電池106の端子電圧Vbであり、CH3はDCバス電圧すなわち線路151の電圧Vdcであり、CH4はインバータ電圧すなわち負荷用変換装置107の出力電圧である。また、本シミュレーションでは、蓄電池106の充電電流を20Aとし、放電電流を37.5Aに設定した。   In FIG. 9, CH1 is a battery current, that is, a current flowing through the storage battery 106, CH2 is a terminal voltage Vb of the storage battery 106, CH3 is a DC bus voltage, that is, a voltage Vdc of the line 151, and CH4 is an inverter voltage, that is, a load conversion. This is the output voltage of the device 107. In this simulation, the charging current of the storage battery 106 was set to 20A, and the discharging current was set to 37.5A.

また、CH1の目盛りの大きさは20A/divであり、CH2の目盛りの大きさは2V/divであり、CH3の目盛りの大きさは10V/divであり、CH4の目盛りの大きさは200V/divであり、時間を示す横軸の目盛りの大きさは20ms/divである。   The scale of CH1 is 20 A / div, the scale of CH2 is 2 V / div, the scale of CH3 is 10 V / div, and the scale of CH4 is 200 V / div. The scale of the horizontal axis indicating time is 20 ms / div.

図9は、発電装置102の出力電力がゼロであり、たとえば交流電子負荷である負荷装置108の消費電力が500Wである場合、すなわち発電量が500W不足している場合を示している。   FIG. 9 shows a case where the output power of the power generation apparatus 102 is zero and the power consumption of the load apparatus 108 that is, for example, an AC electronic load is 500 W, that is, the amount of power generation is insufficient by 500 W.

図9を参照して、DCバス電圧CH3が下降して160Vに達すると蓄電池106の放電動作が開始され、蓄電池106の放電電流CH1が上昇し、これによりDCバス電圧CH3が上昇する。また、このとき、蓄電池106の端子電圧CH2が若干下降する。   Referring to FIG. 9, when DC bus voltage CH3 decreases and reaches 160V, discharging operation of storage battery 106 is started, and discharge current CH1 of storage battery 106 increases, thereby increasing DC bus voltage CH3. At this time, the terminal voltage CH2 of the storage battery 106 slightly decreases.

そして、DCバス電圧CH3が上昇して175Vに達すると蓄電池106の放電動作が停止され、蓄電池106の放電電流CH1がゼロとなり、これによりDCバス電圧CH3が再び下降する。   When the DC bus voltage CH3 rises and reaches 175 V, the discharge operation of the storage battery 106 is stopped, the discharge current CH1 of the storage battery 106 becomes zero, and the DC bus voltage CH3 falls again.

すなわち、DCバス電圧CH3が所定範囲で安定しており、インバータ電圧CH4が安定し、負荷装置108に安定して電力が供給されていることが分かる。   That is, it can be seen that the DC bus voltage CH3 is stable within a predetermined range, the inverter voltage CH4 is stable, and power is stably supplied to the load device 108.

図10は、本発明の実施の形態に係る電力供給システムの電力不足時におけるシミュレーション結果を示す図である。図の見方は図9と同様である。   FIG. 10 is a diagram showing a simulation result when the power supply system according to the embodiment of the present invention has insufficient power. The way of viewing the figure is the same as in FIG.

図10は、発電装置102の出力電力が500Wであり、たとえば交流電子負荷である負荷装置108の消費電力が1000Wである場合、すなわち発電量が500W不足している場合を示している。   FIG. 10 shows a case where the output power of the power generation apparatus 102 is 500 W, for example, when the power consumption of the load apparatus 108 that is an AC electronic load is 1000 W, that is, the amount of power generation is insufficient by 500 W.

この場合も図9と同様の動作になる。すなわち、DCバス電圧CH3が所定範囲で安定しており、インバータ電圧CH4が安定し、負荷装置108に安定して電力が供給されていることが分かる。   In this case, the operation is the same as in FIG. That is, it can be seen that the DC bus voltage CH3 is stable within a predetermined range, the inverter voltage CH4 is stable, and power is stably supplied to the load device 108.

図11は、本発明の実施の形態に係る電力供給システムの電力余剰時におけるシミュレーション結果を示す図である。図の見方は図9と同様である。   FIG. 11 is a diagram illustrating a simulation result when the power supply system according to the embodiment of the present invention has a surplus power. The way of viewing the figure is the same as in FIG.

図11は、発電装置102の出力電力が500Wであり、たとえば交流電子負荷である負荷装置108の消費電力がゼロである場合、すなわち発電量が500W余っている場合を示している。   FIG. 11 shows a case where the output power of the power generation apparatus 102 is 500 W and the power consumption of the load apparatus 108 that is, for example, an AC electronic load is zero, that is, the amount of power generation exceeds 500 W.

DCバス電圧CH3が上昇して190Vに達すると蓄電池106の充電動作が開始され、蓄電池106の充電電流CH1が上昇し、これによりDCバス電圧CH3が下降する。また、このとき、蓄電池106の端子電圧CH2が若干上昇する。   When the DC bus voltage CH3 rises and reaches 190V, the charging operation of the storage battery 106 is started, the charging current CH1 of the storage battery 106 rises, and thereby the DC bus voltage CH3 falls. At this time, the terminal voltage CH2 of the storage battery 106 slightly increases.

そして、DCバス電圧CH3が下降して175Vに達すると蓄電池106の充電動作が停止され、蓄電池106の充電電流CH1がゼロとなり、これによりDCバス電圧CH3が再び上昇する。   When the DC bus voltage CH3 decreases and reaches 175 V, the charging operation of the storage battery 106 is stopped, the charging current CH1 of the storage battery 106 becomes zero, and the DC bus voltage CH3 increases again.

すなわち、DCバス電圧CH3が所定範囲で安定しており、インバータ電圧CH4が安定し、負荷装置108に安定して電力が供給されていることが分かる。   That is, it can be seen that the DC bus voltage CH3 is stable within a predetermined range, the inverter voltage CH4 is stable, and power is stably supplied to the load device 108.

図12は、本発明の実施の形態に係る電力供給システムの電力余剰時におけるシミュレーション結果を示す図である。図の見方は図9と同様である。   FIG. 12 is a diagram showing a simulation result when the power supply system according to the embodiment of the present invention has a surplus power. The way of viewing the figure is the same as in FIG.

図12は、発電装置102の出力電力が1000Wであり、たとえば交流電子負荷である負荷装置108の消費電力が500Wである場合、すなわち発電量が500W余っている場合を示している。   FIG. 12 shows a case where the output power of the power generation apparatus 102 is 1000 W, for example, when the power consumption of the load apparatus 108 that is an AC electronic load is 500 W, that is, the amount of power generation surpasses 500 W.

この場合も図11と同様の動作になる。すなわち、DCバス電圧CH3が所定範囲で安定しており、インバータ電圧CH4が安定し、負荷装置108に安定して電力が供給されていることが分かる。   In this case, the operation is the same as in FIG. That is, it can be seen that the DC bus voltage CH3 is stable within a predetermined range, the inverter voltage CH4 is stable, and power is stably supplied to the load device 108.

図13は、本発明の実施の形態に係る電力供給システムの電力バランス時におけるシミュレーション結果を示す図である。時間を示す横軸の目盛りの大きさが1s/divである点を除き、図の見方は図9と同様である。   FIG. 13 is a diagram showing a simulation result at the time of power balance of the power supply system according to the embodiment of the present invention. Except for the fact that the scale of the horizontal axis indicating time is 1 s / div, the way of viewing the figure is the same as in FIG.

図13は、発電装置102の出力電力が500Wであり、たとえば交流電子負荷である負荷装置108の消費電力が450Wであり、発電装置102から負荷装置108までの経路の電力ロスが50Wである場合、すなわち発電量および消費電力量のバランスがとれている場合を示している。   In FIG. 13, the output power of the power generation apparatus 102 is 500 W, for example, the power consumption of the load apparatus 108 that is an AC electronic load is 450 W, and the power loss of the path from the power generation apparatus 102 to the load apparatus 108 is 50 W. That is, it shows a case where the power generation amount and the power consumption amount are balanced.

図13を参照して、このような電力バランス時でも、DCバス電圧CH3が所定範囲で安定しており、インバータ電圧CH4が安定し、負荷装置108に安定して電力が供給されていることが分かる。   Referring to FIG. 13, even in such a power balance, DC bus voltage CH3 is stable within a predetermined range, inverter voltage CH4 is stable, and power is stably supplied to load device 108. I understand.

図14は、本発明の実施の形態に係る電力供給システムの他のシミュレーション結果を示す図である。   FIG. 14 is a diagram showing another simulation result of the power supply system according to the embodiment of the present invention.

図14において、グラフG1は線路151の電圧Vdcを示し、グラフG2は発電装置用変換装置103の入力電力を示し、グラフG3は負荷用変換装置107の出力電力を示し、グラフG4は蓄電池106の出力電力を示している。各グラフは、1秒間の平均値をプロットしたものである。   In FIG. 14, the graph G1 indicates the voltage Vdc of the line 151, the graph G2 indicates the input power of the power generator conversion device 103, the graph G3 indicates the output power of the load conversion device 107, and the graph G4 indicates the storage battery 106. The output power is shown. Each graph is a plot of average values for one second.

図14を参照して、13時51分では天気が曇りであり、発電装置102の出力電力が少なく、蓄電池106の放電動作が行われている状態である。   Referring to FIG. 14, the weather is cloudy at 13:51, the output power of power generation device 102 is small, and the storage battery 106 is being discharged.

次に、13時51分を過ぎてから天気が曇りから晴れへ変化し、発電装置102の出力電力が上昇すると(グラフG2)、蓄電池106の放電動作が停止し、蓄電池106の出力電力が下降する(グラフG4)。   Next, after 13:51, when the weather changes from cloudy to clear and the output power of the power generation apparatus 102 increases (graph G2), the discharge operation of the storage battery 106 stops and the output power of the storage battery 106 decreases. (Graph G4).

次に、13時53分前になると、発電装置102の出力電力の上昇により蓄電池106の充電動作が開始される(グラフG4)。   Next, at 13:53 before, the charging operation of the storage battery 106 is started by the increase in the output power of the power generation apparatus 102 (graph G4).

次に、13時57過ぎに天気が晴れから一時的に曇りになると、発電装置102の出力電力の下降によって蓄電池106の充電動作から放電動作への切り替えが行われ、蓄電池106の出力電力が一時的に上昇する(グラフG4)。これと同様の動作が、13時59分、14時過ぎ、14時1分前にそれぞれ行われる。具体的には、13時57分〜14時1分の間において発電装置102の出力電力の変動が4回生じており、1回目は発電装置102の出力電力が10秒で0Wに下降し、10秒で1000Wに上昇した状態、2回目は発電装置102の出力電力が5秒で0Wに下降し、5秒で1000Wに上昇した状態、3回目は発電装置102の出力電力が2秒で0Wに下降し、2秒で1000Wに上昇した状態、4回目は発電装置102の出力電力が1秒で0Wに下降し、1秒で1000Wに上昇した状態である。   Next, when the weather becomes temporarily cloudy after 13:57, the output power of the power generation apparatus 102 is switched from the charging operation of the storage battery 106 to the discharging operation due to the decrease in the output power of the power generation apparatus 102, and the output power of the storage battery 106 is temporarily reduced. (Graph G4). The same operation is performed at 13:59, after 14:00, and before 14: 1. Specifically, between 13:57 and 14: 1, the output power of the power generator 102 fluctuates four times, and the first time the output power of the power generator 102 drops to 0 W in 10 seconds, The state in which the output power of the power generation apparatus 102 has increased to 1000 W in 10 seconds, the second time the output power of the power generation apparatus 102 has decreased to 0 W in 5 seconds, and has increased to 1000 W in 5 seconds. In the fourth state, the output power of the power generation apparatus 102 drops to 0 W in 1 second and rises to 1000 W in 1 second.

次に、14時2分に天気が晴れから曇りに変化し、発電装置102の出力電力が下降すると(グラフG2)、蓄電池106の充電動作が停止し、蓄電池106の出力電力が下降し、その後、蓄電池106の充電動作が開始される(グラフG4)。   Next, when the weather changes from clear to cloudy at 14:02 and the output power of the power generation device 102 decreases (graph G2), the charging operation of the storage battery 106 stops, and the output power of the storage battery 106 decreases. Then, the charging operation of the storage battery 106 is started (graph G4).

以上のような天気の変動に対して、DCバス電圧すなわち線路151の電圧Vdcは、160V〜190Vの範囲で安定していることが分かる(グラフG1)。また、13時57分〜14時1分の間における発電装置102の出力電力の変動に対して、蓄電池106の充電動作および放電動作の切り替えによる線路151の電力の入出力が適切に行なえていることが分かる(グラフG4)。   It can be seen that the DC bus voltage, that is, the voltage Vdc of the line 151 is stable in the range of 160 V to 190 V against the above-described weather fluctuation (graph G1). Moreover, the input / output of the power of the line 151 by switching between the charging operation and the discharging operation of the storage battery 106 can be appropriately performed with respect to the fluctuation of the output power of the power generation apparatus 102 between 13:57 and 14: 1. (Graph G4).

図15は、本発明の実施の形態に係る電力供給システムにおける負荷用変換装置の制御周期と蓄電池用変換装置のオン/オフ周期との関係の一例を示す図である。   FIG. 15 is a diagram illustrating an example of the relationship between the control cycle of the load conversion device and the on / off cycle of the storage battery conversion device in the power supply system according to the embodiment of the present invention.

図15を参照して、負荷用変換装置107は、前述のような電力変換を行うための電圧変換部を含む。そして、負荷用変換装置107は、蓄電池用変換装置101の充電動作または放電動作の開始および停止の周期、具体的には充電動作または放電動作のオン/オフ周期よりも短い周期で上記電圧変換部の動作内容を変更可能である。たとえば、負荷用変換装置107は、蓄電池用変換装置101の充電動作または放電動作の開始および停止の周期よりも短い周期で上記電圧変換部の出力電圧を制御する。   Referring to FIG. 15, load conversion device 107 includes a voltage conversion unit for performing power conversion as described above. The load conversion device 107 is configured to start and stop the charging operation or discharging operation of the storage battery conversion device 101, specifically, the voltage conversion unit at a cycle shorter than the on / off cycle of the charging operation or discharging operation. The operation content of can be changed. For example, the load conversion device 107 controls the output voltage of the voltage conversion unit at a cycle shorter than the cycle of starting and stopping the charging operation or discharging operation of the storage battery conversion device 101.

より詳細には、発電装置102がたとえば1300Wの太陽光発電を行う場合、蓄電池用変換装置101の充電動作または放電動作のオン/オフ周期は約50ms(ミリ秒)すなわち周波数が20Hzである。   More specifically, when the power generation device 102 performs solar power generation of 1300 W, for example, the on / off cycle of the charging operation or discharging operation of the storage battery conversion device 101 is about 50 ms (milliseconds), that is, the frequency is 20 Hz.

そして、負荷用変換装置107の上記周期たとえばPWM制御信号の周期は、蓄電池用変換装置101の充電動作または放電動作のオン/オフ周期よりも十分に短い必要があり、たとえば66.7us(マイクロ秒)すなわち周波数が15kHzである。   The cycle of the load conversion device 107, for example, the cycle of the PWM control signal needs to be sufficiently shorter than the on / off cycle of the charging operation or discharge operation of the storage battery conversion device 101, for example, 66.7 us (microseconds). ) That is, the frequency is 15 kHz.

ところで、特許文献1に記載の技術では、DC/DCコンバータが、DCバスラインにおけるライン電圧を一定値に維持するために電流値を細かく変化させることから、電流の発振が生じてしまう。この電流の発振が生じると、DCバスラインを通して流れる電流が上限を超え、機器が保護のために動作を停止し、電力供給が停止する問題がある。また、DC/DCコンバータの出力電流が小さい状態が継続されるため、DC/DCコンバータにおける半導体スイッチ素子のオン抵抗が大きい状態で回路を動作させることになり、変換効率が低くなってしまう。   By the way, in the technique described in Patent Document 1, since the DC / DC converter changes the current value finely in order to maintain the line voltage in the DC bus line at a constant value, current oscillation occurs. When this current oscillation occurs, there is a problem that the current flowing through the DC bus line exceeds the upper limit, the device stops operating for protection, and the power supply stops. Further, since the state where the output current of the DC / DC converter is small is continued, the circuit is operated in a state where the on-resistance of the semiconductor switch element in the DC / DC converter is large, and the conversion efficiency is lowered.

これに対して、本発明の実施の形態に係る蓄電池用変換装置では、制御部12は、線路151の電圧Vdcが上昇して充電開始閾値以上になると充電動作を開始させ、線路151の電圧Vdcが下降して充電停止閾値以下になると充電動作を停止させる。また、制御部12は、線路151の電圧Vdcが下降して放電開始閾値以下になると放電動作を開始させ、線路151の電圧Vdcが上昇して放電停止閾値以上になると放電動作を停止させる。充電停止閾値および放電停止閾値は、充電開始閾値と放電開始閾値との間の値である。そして、制御部12は、充電動作において電圧変換部13から蓄電池106へ流れる電流を一定値に制御し、かつ放電動作において蓄電池106から電圧変換部13へ流れる電流を一定値に制御する。   On the other hand, in the storage battery converter according to the embodiment of the present invention, the control unit 12 starts the charging operation when the voltage Vdc of the line 151 rises and becomes equal to or higher than the charging start threshold, and the voltage Vdc of the line 151 is started. When the value falls below the charging stop threshold, the charging operation is stopped. Further, the control unit 12 starts the discharge operation when the voltage Vdc of the line 151 decreases and becomes equal to or lower than the discharge start threshold value, and stops the discharge operation when the voltage Vdc of the line 151 increases and becomes equal to or higher than the discharge stop threshold value. The charge stop threshold and the discharge stop threshold are values between the charge start threshold and the discharge start threshold. Then, the control unit 12 controls the current flowing from the voltage conversion unit 13 to the storage battery 106 in the charging operation to a constant value, and controls the current flowing from the storage battery 106 to the voltage conversion unit 13 in the discharging operation to a constant value.

すなわち、本発明の実施の形態に係る蓄電池用変換装置では、充電電流および放電電流を一定にして、スイッチング期間およびスイッチング停止期間を繰り返す。   That is, in the storage battery conversion device according to the embodiment of the present invention, the charging current and the discharging current are made constant, and the switching period and the switching stop period are repeated.

このような構成により、蓄電池106の充電動作および放電動作が停止する期間を設けることができるため、線路151の電流が発振することを抑制し、線路151の電圧レベルを安定させることができる。また、蓄電池106の電圧が蓄電残量によって変化しても蓄電池106の充放電電流を一定値に制御することができるため、安定した動作を実現することができる。また、放電電流および充電電流の値をある程度大きく設定することにより、たとえば蓄電池用変換装置101におけるトランジスタ33,34のオン抵抗が小さい状態で回路を動作させることができるため、蓄電池用変換装置101の効率を高めることができる。   With such a configuration, a period during which the charging operation and discharging operation of the storage battery 106 are stopped can be provided, so that the current in the line 151 can be suppressed from oscillating and the voltage level of the line 151 can be stabilized. Further, even if the voltage of the storage battery 106 changes depending on the remaining amount of stored electricity, the charging / discharging current of the storage battery 106 can be controlled to a constant value, so that stable operation can be realized. In addition, by setting the values of the discharge current and the charging current to a certain extent, for example, the circuit can be operated in a state where the on-resistance of the transistors 33 and 34 in the storage battery conversion device 101 is small. Efficiency can be increased.

したがって、本発明の実施の形態に係る蓄電池用変換装置では、線路を介して直流電力を供給する構成において、安定かつ変換効率の高い電力供給を行なうことができる。   Therefore, in the storage battery conversion device according to the embodiment of the present invention, it is possible to perform stable and high conversion efficiency power supply in a configuration in which DC power is supplied via a line.

また、電池の充電率を計算する方法として、前述のように、電池の充電電流または放電電流の積分値に基づいて充電率を計算する方法がある。この方法では、システムの運転時間が長くなると、充電率の計算における誤差が大きくなる。このため、リチウムイオン電池等の蓄電池を用いるシステムでは、運転中に電池残量を管理することが困難である。   In addition, as a method for calculating the charging rate of the battery, as described above, there is a method of calculating the charging rate based on the integrated value of the charging current or discharging current of the battery. In this method, the error in calculating the charging rate increases as the operating time of the system increases. For this reason, in a system using a storage battery such as a lithium ion battery, it is difficult to manage the remaining battery level during operation.

また、蓄電池が劣化すると、充電率に対する起電力の低下が生じるため、起電力の変化を把握し、充電率の判断に適宜反映する必要がある。ここで、鉛電池およびリチウムイオン電池は、電流が流れると内部抵抗によって見かけ上出力電圧が上昇する。このため、充電率を判断する指標となる起電力を正確に把握することが困難である。   Further, when the storage battery deteriorates, the electromotive force decreases with respect to the charging rate. Therefore, it is necessary to grasp the change in the electromotive force and appropriately reflect it in the determination of the charging rate. Here, in the lead battery and the lithium ion battery, when current flows, the output voltage apparently increases due to internal resistance. For this reason, it is difficult to accurately grasp the electromotive force that serves as an index for determining the charging rate.

これに対して、本発明の実施の形態に係る蓄電池用変換装置では、測定部11は、充電動作および放電動作が停止しているときの蓄電池106の電圧Vbを測定する。   On the other hand, in the storage battery conversion device according to the embodiment of the present invention, the measurement unit 11 measures the voltage Vb of the storage battery 106 when the charging operation and the discharging operation are stopped.

このように、各閾値電圧の設定により充電動作および放電動作が停止する停止期間を確保し、この停止期間において蓄電池の電圧を測定する構成により、蓄電池の起電力を正確かつ容易に測定することができる。たとえば、蓄電池106の残量を正確に把握することが可能となる。これにより、起電力を測定することが容易なレドックスフロー電池等の大型な電池を使用することなく、小型で安価な鉛電池およびリチウムイオン電池等を蓄電池として用いながら、蓄電池106の起電力を正確かつ容易に測定することができる。   As described above, the configuration in which the charging operation and the discharging operation are stopped by setting each threshold voltage is ensured, and the voltage of the storage battery is measured in the stopping period, so that the electromotive force of the storage battery can be accurately and easily measured. it can. For example, the remaining amount of the storage battery 106 can be accurately grasped. This makes it possible to accurately measure the electromotive force of the storage battery 106 while using a small and inexpensive lead battery or lithium ion battery as a storage battery without using a large battery such as a redox flow battery that can easily measure the electromotive force. And it can be measured easily.

また、本発明の実施の形態に係る蓄電池用変換装置では、制御部12は、測定部11によって測定された蓄電池106の電圧Vbに基づいて、蓄電池106の蓄電残量を算出する。   Moreover, in the storage battery conversion device according to the embodiment of the present invention, the control unit 12 calculates the remaining power storage amount of the storage battery 106 based on the voltage Vb of the storage battery 106 measured by the measurement unit 11.

このような構成により、停止期間において測定した蓄電池106の起電力から、現在の蓄電池106の正確な蓄電残量を求めることができるため、たとえば蓄電池106の充電率を算出するための電流値積分の誤差を補正することができる。   With such a configuration, it is possible to obtain an accurate remaining power amount of the current storage battery 106 from the electromotive force of the storage battery 106 measured during the stop period. For example, current value integration for calculating the charging rate of the storage battery 106 The error can be corrected.

また、本発明の実施の形態に係る蓄電池用変換装置では、制御部12は、算出した蓄電残量が所定条件を満たす場合には、線路151の電圧Vdcに関わらず、充電動作または放電動作を開始させない。   In the storage battery conversion device according to the embodiment of the present invention, the control unit 12 performs the charging operation or the discharging operation regardless of the voltage Vdc of the line 151 when the calculated remaining power storage amount satisfies the predetermined condition. Do not start.

このような構成により、停止期間における測定結果を用いて算出した蓄電池106の蓄電残量をさらに考慮して充電動作および放電動作を行なうことができるため、線路を介して直流電力を供給する構成において、過充電および過放電を防ぐことができる。   With such a configuration, the charging operation and the discharging operation can be performed in consideration of the remaining amount of power stored in the storage battery 106 calculated using the measurement result in the stop period. Therefore, in the configuration in which DC power is supplied through the line Overcharge and overdischarge can be prevented.

また、本発明の実施の形態に係る蓄電池用変換装置では、制御部12は、充電動作において電圧変換部13から蓄電池106へ流れる電流を所定値に制御し、かつ放電動作において蓄電池106から電圧変換部13へ流れる電流を所定値に制御する。   Moreover, in the storage battery converter according to the embodiment of the present invention, the control unit 12 controls the current flowing from the voltage conversion unit 13 to the storage battery 106 in the charging operation to a predetermined value, and converts the voltage from the storage battery 106 in the discharging operation. The current flowing to the unit 13 is controlled to a predetermined value.

このように、蓄電池106を定電流で放電および充電する構成により、放電時間または充電時間と定電流値とから電流値積分を正確に行なうことが可能となる。   As described above, the configuration in which the storage battery 106 is discharged and charged with a constant current makes it possible to accurately perform the current value integration from the discharge time or charge time and the constant current value.

また、定電流の値をある程度大きく設定することにより、たとえば蓄電池用変換装置101におけるトランジスタとして特にIGBTを用いた場合、IGBTのオン抵抗が小さい状態で回路を動作させることができるため、蓄電池用変換装置101の効率を高めることができる。   In addition, by setting the constant current value to be large to some extent, for example, when an IGBT is used as the transistor in the storage battery conversion device 101, the circuit can be operated with a low on-resistance of the IGBT. The efficiency of the apparatus 101 can be increased.

また、本発明の実施の形態に係る蓄電池用変換装置では、制御部12は、蓄電池106の充電動作において、測定部11によって測定される電流Ibdcが所定値になるようにトランジスタ33,34を制御し、かつ蓄電池106の放電動作において、測定部11によって測定される電流Ibdcが所定値になるようにトランジスタ33,34を制御する。   In the storage battery conversion device according to the embodiment of the present invention, the control unit 12 controls the transistors 33 and 34 so that the current Ibdc measured by the measurement unit 11 becomes a predetermined value in the charging operation of the storage battery 106. In the discharging operation of the storage battery 106, the transistors 33 and 34 are controlled so that the current Ibdc measured by the measuring unit 11 becomes a predetermined value.

このような構成により、電圧変換部13におけるトランジスタ33,34のスイッチングを制御する簡易かつ適切な方法で蓄電池106の定電流放電および定電流充電を行なうことができる。   With such a configuration, constant current discharge and constant current charge of the storage battery 106 can be performed by a simple and appropriate method for controlling the switching of the transistors 33 and 34 in the voltage conversion unit 13.

また、本発明の実施の形態に係る蓄電池用変換装置では、充電停止閾値および放電停止閾値は、充電開始閾値および放電開始閾値の中央値である。   Moreover, in the storage battery converter according to the embodiment of the present invention, the charge stop threshold value and the discharge stop threshold value are median values of the charge start threshold value and the discharge start threshold value.

このような構成により、線路151の電圧上昇および電圧下降における放電動作および充電動作の停止時間の長さに差が生じることを抑制することができるため、放電動作および充電動作の停止期間における蓄電池106の蓄電残量の算出を安定して行なうことができる。また、充電停止用の閾値および放電停止用の閾値を共通化することができるため、線路151の電圧に基づく充電動作および放電動作の制御の簡易化を図ることができる。   With such a configuration, it is possible to suppress the occurrence of a difference in the length of the stop time of the discharge operation and the charge operation due to the voltage increase and the voltage decrease of the line 151. Therefore, the storage battery 106 during the stop period of the discharge operation and the charge operation. Can be stably calculated. Further, since the threshold value for stopping charging and the threshold value for stopping discharging can be made common, it is possible to simplify the control of the charging operation and the discharging operation based on the voltage of the line 151.

また、本発明の実施の形態に係る電力供給システムでは、発電装置用変換装置103は、線路151の電圧が上昇して充電開始閾値より大きい第1の制限閾値以上になると、線路151の電圧が所定の上限値を超えないように出力抑制制御を行なう。   Moreover, in the power supply system according to the embodiment of the present invention, when the voltage on the line 151 rises and becomes equal to or higher than the first limit threshold value that is larger than the charging start threshold value, the power generator conversion device 103 causes the voltage on the line 151 to increase. Output suppression control is performed so as not to exceed a predetermined upper limit value.

このような構成により、線路を介して直流電力を供給する構成において、線路の電圧が過大となることを防ぎ、より安定した電力供給を行なうことができる。なお、この上限値は、たとえば充電開始閾値より大きい値に設定される。   With such a configuration, in a configuration in which DC power is supplied via a line, it is possible to prevent the voltage on the line from becoming excessive and to supply more stable power. The upper limit value is set to a value larger than the charging start threshold value, for example.

また、本発明の実施の形態に係る電力供給システムでは、交流電源用変換装置105は、線路151の電圧が上昇して充電開始閾値より大きい第2の制限閾値以上になると、線路151の電圧が所定の上限値を超えないように出力抑制制御を行なう。   Moreover, in the power supply system according to the embodiment of the present invention, when the voltage on line 151 rises and becomes equal to or higher than the second limit threshold value that is larger than the charging start threshold value, converter 151 for AC power supply increases the voltage on line 151. Output suppression control is performed so as not to exceed a predetermined upper limit value.

このような構成により、線路を介して直流電力を供給する構成において、線路の電圧が過大となることを防ぎ、より安定した電力供給を行なうことができる。なお、この上限値は、たとえば充電開始閾値より大きい値に設定される。   With such a configuration, in a configuration in which DC power is supplied via a line, it is possible to prevent the voltage on the line from becoming excessive and to supply more stable power. The upper limit value is set to a value larger than the charging start threshold value, for example.

また、本発明の実施の形態に係る電力供給システムでは、負荷用変換装置107は、蓄電池用変換装置101の充電動作または放電動作の開始および停止の周期よりも短い周期で上記電圧変換部の出力電圧の制御を行なう。   Further, in the power supply system according to the embodiment of the present invention, the load converter 107 outputs the output of the voltage converter at a cycle shorter than the start and stop cycles of the charging or discharging operation of the storage battery converter 101. Control the voltage.

このような構成により、線路151の電圧変化に対して負荷用変換装置107の制御を追従させることができるため、負荷装置108への供給電圧を一定に制御することができる。   With such a configuration, the control of the load converter 107 can follow the voltage change of the line 151, so that the supply voltage to the load device 108 can be controlled to be constant.

上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The above embodiment should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

11,41 測定部
12 制御部
13,43 電圧変換部
20,42 PI演算部
21 充放電判定部
22 電池残量算出部
23,51 PWM回路
24,52 昇降圧チョッパ回路
31,35,61,65 キャパシタ
32,62 コイル
33,34,63 トランジスタ
36,37,66,67 電圧測定器
38,68 電流測定器
64 ダイオード
101 蓄電池用変換装置
102 発電装置
103 発電装置用変換装置
104 交流電源
105 交流電源用変換装置
106 蓄電池
107 負荷用変換装置
201 電力供給システム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11,41 Measurement part 12 Control part 13,43 Voltage conversion part 20,42 PI calculating part 21 Charge / discharge determination part 22 Battery remaining charge calculation part 23,51 PWM circuit 24,52 Buck-boost chopper circuit 31,35,61,65 Capacitor 32, 62 Coil 33, 34, 63 Transistor 36, 37, 66, 67 Voltage measuring device 38, 68 Current measuring device 64 Diode 101 Storage battery conversion device 102 Power generation device 103 Power generation device conversion device 104 AC power source 105 AC power source Converter 106 Storage battery 107 Converter for load 201 Power supply system

Claims (12)

蓄電池からの直流電圧を変換して線路に供給する放電動作、および前記線路からの直流電圧を変換して前記蓄電池に供給する充電動作を行なうことが可能な電圧変換部と、
前記電圧変換部の前記充電動作および前記放電動作を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記線路の電圧が上昇して充電開始閾値以上になると前記充電動作を開始させ、前記線路の電圧が下降して充電停止閾値以下になると前記充電動作を停止させ、前記線路の電圧が下降して放電開始閾値以下になると前記放電動作を開始させ、前記線路の電圧が上昇して放電停止閾値以上になると前記放電動作を停止させ、
前記充電停止閾値および前記放電停止閾値は、前記充電開始閾値と前記放電開始閾値との間の値であり、
前記制御部は、前記充電動作において前記電圧変換部から前記蓄電池へ流れる電流を一定値に制御し、かつ前記放電動作において前記蓄電池から前記電圧変換部へ流れる電流を一定値に制御する、蓄電池用変換装置。
A voltage converting unit capable of performing a discharging operation for converting a DC voltage from the storage battery and supplying the line to the line; and a charging operation for converting the DC voltage from the line and supplying the line to the storage battery;
A control unit for controlling the charging operation and the discharging operation of the voltage conversion unit,
The control unit starts the charging operation when the voltage of the line rises and becomes equal to or higher than a charging start threshold, stops the charging operation when the voltage of the line drops and becomes lower than a charging stop threshold, When the voltage drops and falls below the discharge start threshold, the discharge operation is started, and when the voltage of the line rises above the discharge stop threshold, the discharge operation is stopped,
The charge stop threshold and the discharge stop threshold are values between the charge start threshold and the discharge start threshold,
The control unit controls a current flowing from the voltage conversion unit to the storage battery in the charging operation to a constant value, and controls a current flowing from the storage battery to the voltage conversion unit in the discharge operation to a constant value. Conversion device.
前記蓄電池用変換装置は、さらに、
前記充電動作および前記放電動作が停止しているときの前記蓄電池の電圧を測定する測定部を備える、請求項1に記載の蓄電池用変換装置。
The storage battery conversion device further includes:
The storage battery conversion device according to claim 1, further comprising a measurement unit that measures a voltage of the storage battery when the charging operation and the discharging operation are stopped.
前記制御部は、前記測定部によって測定された前記電圧に基づいて、前記蓄電池の蓄電残量を算出する、請求項2に記載の蓄電池用変換装置。   The storage battery conversion device according to claim 2, wherein the control unit calculates a remaining storage amount of the storage battery based on the voltage measured by the measurement unit. 前記制御部は、算出した前記蓄電残量が所定条件を満たす場合には、前記線路の電圧に関わらず、前記充電動作または前記放電動作を開始させない、請求項3に記載の蓄電池用変換装置。   The said control part is a storage battery converter of Claim 3 which does not start the said charge operation or the said discharge operation irrespective of the voltage of the said line | wire, when the calculated said electrical storage residual amount satisfy | fills predetermined conditions. 前記制御部は、前記充電動作において前記電圧変換部から前記蓄電池へ流れる電流を所定値に制御し、かつ前記放電動作において前記蓄電池から前記電圧変換部へ流れる電流を所定値に制御する、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の蓄電池用変換装置。   The control unit controls a current flowing from the voltage conversion unit to the storage battery in the charging operation to a predetermined value, and controls a current flowing from the storage battery to the voltage conversion unit in the discharging operation to a predetermined value. The storage battery converter according to any one of claims 1 to 4. 前記蓄電池用変換装置は、さらに、
前記蓄電池および前記電圧変換部間を流れる電流を測定する測定部を備え、
前記電圧変換部は、スイッチ素子を含み、
前記制御部は、前記充電動作において、前記測定部によって測定される前記電流が所定値になるように前記スイッチ素子を制御し、かつ前記放電動作において、前記測定部によって測定される前記電流が所定値になるように前記スイッチ素子を制御する、請求項5に記載の蓄電池用変換装置。
The storage battery conversion device further includes:
A measurement unit for measuring a current flowing between the storage battery and the voltage conversion unit;
The voltage conversion unit includes a switch element,
The control unit controls the switch element so that the current measured by the measuring unit becomes a predetermined value in the charging operation, and the current measured by the measuring unit in the discharging operation is predetermined. The storage battery conversion device according to claim 5, wherein the switch element is controlled to have a value.
前記充電停止閾値および前記放電停止閾値は、前記充電開始閾値および前記放電開始閾値の中央値である、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の蓄電池用変換装置。   The storage battery conversion device according to any one of claims 1 to 6, wherein the charge stop threshold value and the discharge stop threshold value are median values of the charge start threshold value and the discharge start threshold value. 発電装置からの直流電圧を変換して線路に供給する発電装置用変換装置と、
蓄電池からの直流電圧を変換して前記線路に供給する放電動作、および前記線路からの直流電圧を変換して前記蓄電池に供給する充電動作を行なうことが可能な蓄電池用変換装置とを備える電力供給システムであって、
前記蓄電池用変換装置は、前記線路の電圧が上昇して充電開始閾値以上になると前記充電動作を開始させ、前記線路の電圧が下降して充電停止閾値以下になると前記充電動作を停止させ、前記線路の電圧が下降して放電開始閾値以下になると前記放電動作を開始させ、前記線路の電圧が上昇して放電停止閾値以上になると前記放電動作を停止させ、
前記充電停止閾値および前記放電停止閾値は、前記充電開始閾値と前記放電開始閾値との間の値である、電力供給システム。
A converter for a power generator that converts the DC voltage from the power generator and supplies it to the line;
A power supply comprising: a discharging operation for converting a DC voltage from a storage battery and supplying the line to the line; and a converter for a storage battery capable of performing a charging operation for converting the DC voltage from the line and supplying the line to the storage battery A system,
The storage battery conversion device starts the charging operation when the voltage on the line rises to be equal to or higher than a charging start threshold, stops the charging operation when the voltage on the line drops below a charging stop threshold, When the voltage of the line decreases and becomes less than the discharge start threshold, the discharge operation is started, and when the voltage of the line rises and becomes the discharge stop threshold or more, the discharge operation is stopped,
The power supply system, wherein the charge stop threshold and the discharge stop threshold are values between the charge start threshold and the discharge start threshold.
前記発電装置用変換装置は、前記線路の電圧が上昇して前記充電開始閾値より大きい第1の制限閾値以上になると、前記線路の電圧が所定の上限値を超えないように出力抑制制御を行なう、請求項8に記載の電力供給システム。   The power generating device conversion device performs output suppression control so that the voltage of the line does not exceed a predetermined upper limit value when the voltage of the line rises and exceeds a first limit threshold value that is greater than the charging start threshold value. The power supply system according to claim 8. 前記電力供給システムは、さらに、
交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換して前記線路に供給する交流電源用変換装置を備え、
前記交流電源用変換装置は、前記線路の電圧が上昇して前記充電開始閾値より大きい第2の制限閾値以上になると、前記線路の電圧が所定の上限値を超えないように出力抑制制御を行なう、請求項8または請求項9に記載の電力供給システム。
The power supply system further includes:
An AC power source conversion device that converts an AC voltage from an AC power source into a DC voltage and supplies it to the line,
The converter for AC power supply performs output suppression control so that the voltage of the line does not exceed a predetermined upper limit value when the voltage of the line rises and exceeds a second limit threshold value that is greater than the charging start threshold value. The power supply system according to claim 8 or 9.
前記電力供給システムは、さらに、
前記線路からの直流電圧を変換して負荷に供給する負荷用変換装置を備え、
前記負荷用変換装置は、電圧変換部を含み、前記蓄電池用変換装置の前記充電動作または前記放電動作の開始および停止の周期よりも短い周期で前記電圧変換部の出力電圧の制御を行なう、請求項8から請求項10のいずれか1項に記載の電力供給システム。
The power supply system further includes:
A load conversion device that converts the DC voltage from the line and supplies it to the load,
The load conversion device includes a voltage conversion unit, and controls the output voltage of the voltage conversion unit at a cycle shorter than the start and stop cycles of the charging operation or the discharge operation of the storage battery conversion device. The power supply system according to any one of claims 8 to 10.
蓄電池からの直流電圧を変換して線路に供給する放電動作、および前記線路からの直流電圧を変換して前記蓄電池に供給する充電動作を行なうことが可能な蓄電池用変換装置における電力供給制御方法であって、
前記線路の電圧が上昇して充電開始閾値以上になると前記充電動作を開始させるステップと、
前記線路の電圧が下降して充電停止閾値以下になると前記充電動作を停止させるステップと、
前記線路の電圧が下降して放電開始閾値以下になると前記放電動作を開始させるステップと、
前記線路の電圧が上昇して放電停止閾値以上になると前記放電動作を停止させるステップとを含み、
前記充電停止閾値および前記放電停止閾値は、前記充電開始閾値と前記放電開始閾値との間の値である、電力供給制御方法。
A power supply control method in a storage battery conversion device capable of performing a discharge operation for converting a DC voltage from a storage battery and supplying the line to a line, and a charging operation for converting a DC voltage from the line and supplying the line to the storage battery There,
Starting the charging operation when the voltage of the line rises and exceeds a charging start threshold;
Stopping the charging operation when the voltage of the line drops below a charging stop threshold; and
Starting the discharge operation when the voltage of the line drops below the discharge start threshold;
The discharge operation is stopped when the voltage of the line rises to a discharge stop threshold value or more,
The power supply control method, wherein the charge stop threshold and the discharge stop threshold are values between the charge start threshold and the discharge start threshold.
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