JP2015111962A - Parallel operation power supply system - Google Patents

Parallel operation power supply system Download PDF

Info

Publication number
JP2015111962A
JP2015111962A JP2012070497A JP2012070497A JP2015111962A JP 2015111962 A JP2015111962 A JP 2015111962A JP 2012070497 A JP2012070497 A JP 2012070497A JP 2012070497 A JP2012070497 A JP 2012070497A JP 2015111962 A JP2015111962 A JP 2015111962A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output
generator
converter
power supply
inverter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012070497A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
沖田 真大
Masahiro Okita
真大 沖田
三保谷 拓史
Takushi Mihoya
拓史 三保谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP2012070497A priority Critical patent/JP2015111962A/en
Priority to PCT/JP2013/058760 priority patent/WO2013146773A1/en
Publication of JP2015111962A publication Critical patent/JP2015111962A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly efficient parallel operation power supply system using renewable energy.SOLUTION: The parallel operation power supply system includes: a DC generator 101; a first DC-DC converter 104 for transforming the output of the DC generator 101; an AC generator 102; an AC-DC converter 105 for converting the output of the AC generator 102 into a direct current; an inverter 106 for converting each of the output of the first DC-DC converter 104 and the output of the AC-DC converter 105 into an alternate current; a switch 103 for switching the connection destination of the output of the AC generator 102 to the input of the AC-DC converter 105 or the output of the inverter 106; and a control part 107 for controlling the switching of the switch 103.

Description

本発明は電源システムに関するものである。   The present invention relates to a power supply system.

複数の電源を並列に用い、これら複数の電源から負荷に対して並列給電が可能な電源システムとして、例えば特許文献1の技術が知られている。図8は、特許文献1の電源システムの構成を示すブロック図である。   As a power supply system that uses a plurality of power supplies in parallel and can perform parallel power supply from the plurality of power supplies to a load, for example, a technique of Patent Document 1 is known. FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the power supply system of Patent Document 1. As shown in FIG.

特許文献1の電源システムは、商用電力系統1からの交流を直流に変換するコンバータ2と、太陽電池9と、太陽電池9から常に最大の電力を取り出すための最大電力点追従制御機能を備えたDC−DCコンバータ8とからなる電源装置5と、直流を所定の周波数と電圧を持つ交流に変換するインバータ3と、所定の制御を行う制御回路4と、負荷7に供給する電力の供給元を切り替える接続切替装置6とを備えて構成されている。   The power supply system of Patent Document 1 includes a converter 2 that converts alternating current from a commercial power system 1 into direct current, a solar cell 9, and a maximum power point tracking control function for always taking out maximum power from the solar cell 9. A power supply device 5 including a DC-DC converter 8, an inverter 3 that converts direct current into alternating current having a predetermined frequency and voltage, a control circuit 4 that performs predetermined control, and a supply source of power supplied to the load 7 A connection switching device 6 for switching is provided.

そして、特許文献1では、電源装置5の出力電力値、すなわち太陽電池9の発電状態に応じて、接続切替装置6を制御回路4の制御信号により切り替えることで、インバータ3の出力又は商用電力系統1から負荷に電力を供給し、電源装置5の電力供給量の変動の影響を受けることなく、負荷に対して安定した電力を供給できるようにしている。   In Patent Document 1, the output of the inverter 3 or the commercial power system is switched by switching the connection switching device 6 according to the control signal of the control circuit 4 according to the output power value of the power supply device 5, that is, the power generation state of the solar cell 9. Power is supplied from 1 to the load, and stable power can be supplied to the load without being affected by fluctuations in the power supply amount of the power supply device 5.

特開2005−328656号公報JP 2005-328656 A

しかしながら、特許文献1の技術を、商用電力系統から独立した自立型の発電機と太陽電池等の再生可能エネルギーを用いる電源との並列運転電源システムに適用する場合、以下のような課題が生じる。すなわち、特許文献1では、電源装置5の出力のみでは負荷7に供給する電力が不足する場合に、制御回路4からの制御信号で制御されたコンバータ2が動作し、商用電力系統1の交流電力が直流電力に変換され、この変換された直流電力と電源装置5の出力の双方がインバータ3に入力された後、負荷7へ必要な交流電力がインバータ3から供給される。つまり、電源装置5と商用電力系統1にて並列運転が行われる際は、両者は直流部分でのみ接続されるようになっている。   However, when the technique of Patent Document 1 is applied to a parallel operation power supply system including a self-supporting generator independent of a commercial power system and a power supply using renewable energy such as a solar battery, the following problems occur. That is, in Patent Document 1, when the power supplied to the load 7 is insufficient with only the output of the power supply device 5, the converter 2 controlled by the control signal from the control circuit 4 operates, and the AC power of the commercial power system 1 is Is converted into DC power, and both the converted DC power and the output of the power supply device 5 are input to the inverter 3, and then necessary AC power is supplied from the inverter 3 to the load 7. That is, when parallel operation is performed in the power supply device 5 and the commercial power system 1, both are connected only at the direct current portion.

したがって、電源装置5と商用電力系統1により並列運転が行われる場合は、商用電力系統1から供給される電力が一旦直流に変換された後、再度交流電力に変換されて負荷に供給されるので、これら変換の際に常に電力ロスが発生してしまう。   Therefore, when parallel operation is performed by the power supply device 5 and the commercial power system 1, the power supplied from the commercial power system 1 is once converted to direct current, then converted back to alternating current power and supplied to the load. In such conversion, power loss always occurs.

また、電源装置5の出力が予め設定した出力値を下回ると、商用電力系統1の出力が負荷7に直接供給されるように接続切替装置6の切り替えが行われるので、電源装置5の出力状況によっては、常に商用電力系1のみで負荷7へ電力供給が行われることになり、この場合、電源装置5の太陽電池9の利用率は大きく損なわれる。   Further, when the output of the power supply device 5 falls below a preset output value, the connection switching device 6 is switched so that the output of the commercial power system 1 is directly supplied to the load 7. Depending on the case, power is always supplied to the load 7 only by the commercial power system 1, and in this case, the utilization factor of the solar cell 9 of the power supply device 5 is greatly impaired.

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、再生可能エネルギーを用いた高効率な並列運転電源システムを提供することにある。   This invention is made | formed in view of such a subject, The objective is to provide the highly efficient parallel operation power supply system using renewable energy.

本発明は、直流発電機と、前記直流発電機の出力を変圧する第1DC−DCコンバータと、交流発電機と、前記交流発電機の出力を直流へ変換するAC−DCコンバータと、前記第1DC−DCコンバータの出力と前記AC−DCコンバータの出力を交流に変換するインバータと、前記交流発電機の出力の接続先を、前記AC−DCコンバータの入力又は前記インバータの出力に切り替えるスイッチと、前記スイッチの切り替えを制御する制御部とを備えることを特徴とする。   The present invention includes a direct current generator, a first DC-DC converter that transforms the output of the direct current generator, an alternating current generator, an AC-DC converter that converts the output of the alternating current generator to direct current, and the first DC. An inverter for converting the output of the DC converter and the output of the AC-DC converter into alternating current, a switch for switching the connection destination of the output of the alternating current generator to the input of the AC-DC converter or the output of the inverter; And a control unit that controls switching of the switch.

また、前記制御部は、前記直流発電機の出力比率が負荷消費電力の1/2未満のとき、前記交流発電機の出力を前記インバータの出力と接続し、前記直流発電機の出力比率が負荷消費電力の1/2以上のとき、前記交流発電機の出力を前記AC−DCコンバータの入力へ接続するよう、前記スイッチを切り替えることを特徴とする。   Further, the control unit connects the output of the AC generator to the output of the inverter when the output ratio of the DC generator is less than half of the load power consumption, and the output ratio of the DC generator is a load. When the power consumption is ½ or more, the switch is switched so that the output of the AC generator is connected to the input of the AC-DC converter.

また、前記並列運転電源システムは、前記交流発電機の出力に並列に接続される力率調整部を備えることを特徴とする。   In addition, the parallel operation power supply system includes a power factor adjustment unit connected in parallel to the output of the AC generator.

また、前記並列運転電源システムは、前記インバータの入力に一端が接続される第2DC−DCコンバータと、該第2DC−DCコンバータの他端に接続される蓄電部を備えることを特徴とする。   The parallel operation power supply system includes a second DC-DC converter having one end connected to the input of the inverter, and a power storage unit connected to the other end of the second DC-DC converter.

本発明の並列運転電源システムによれば、再生可能エネルギーの使用比率を向上することができる。   According to the parallel operation power supply system of the present invention, the usage ratio of renewable energy can be improved.

本発明の実施形態1を示すブロック図である。It is a block diagram which shows Embodiment 1 of this invention. 実施形態2を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating a second embodiment. 実施形態3を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating a third embodiment. 晴天時の負荷消費電力と直流発電機出力との時刻毎の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship for every time of load power consumption at the time of fine weather, and a DC generator output. 曇天時、雨天時の負荷消費電力と直流発電機出力との時刻毎の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship for every time of the load power consumption at the time of cloudy weather, and rainy weather, and a DC generator output. 不規則天候時の負荷消費電力と直流発電機出力との時刻毎の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship for every time of the load power consumption at the time of irregular weather, and a DC generator output. 直流発電機の最大出力と負荷消費電力のバランスについて説明するグラフである。It is a graph explaining the balance of the maximum output of a DC generator and load power consumption. 従来の電源システムのブロック図である。It is a block diagram of the conventional power supply system.

〔実施形態1〕
本発明の第1の実施形態について図1及び、図4〜6を参照して説明する。図1は、本発明の並列運転電源システム100のブロック図であり、図4〜6は天候による、負荷消費電力と直流発電機出力の関係を表わしたグラフである。
Embodiment 1
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 and FIGS. FIG. 1 is a block diagram of a parallel operation power supply system 100 according to the present invention, and FIGS. 4 to 6 are graphs showing the relationship between load power consumption and DC generator output depending on the weather.

先ず、図1を参照して並列運転電源システム100の構成を説明する。並列運転電源システム100は、再生可能エネルギーを使用した直流発電機101と、直流発電機101の出力を変圧する第1DC−DCコンバータ104と、化石燃料を使用した交流発電機102と、交流発電機102の出力を直流に変換するAC−DCコンバータ105と、第1DC−DCコンバータ104及びAC−DCコンバータ105の出力を交流に変換するインバータ106と、交流発電機102の出力供給先を、AC−DCコンバータ105又は負荷109へ切り替えるスイッチ103と、システム制御を行う制御部107と、インバータ106の出力と負荷109との間に介在されるリレー108を備えている。   First, the configuration of the parallel operation power supply system 100 will be described with reference to FIG. The parallel operation power supply system 100 includes a DC generator 101 that uses renewable energy, a first DC-DC converter 104 that transforms the output of the DC generator 101, an AC generator 102 that uses fossil fuel, and an AC generator. AC-DC converter 105 that converts the output of 102 into direct current, inverter 106 that converts the outputs of first DC-DC converter 104 and AC-DC converter 105 into alternating current, and the output supply destination of alternating current generator 102 is AC- A switch 103 that switches to the DC converter 105 or the load 109, a control unit 107 that performs system control, and a relay 108 that is interposed between the output of the inverter 106 and the load 109 are provided.

次に、上記した各ブロックについて具体的に説明する。直流発電機101には、例えば、100kW程度の太陽光発電装置が用いることができる。また、太陽光発電に限らず、他の再生可能エネルギーを用いる発電装置を用いることもできる。   Next, each block described above will be specifically described. For the DC generator 101, for example, a solar power generation device of about 100 kW can be used. Moreover, not only solar power generation but also a power generation device using other renewable energy can be used.

第1DC−DCコンバータ104は、昇圧チョッパ方式であり、内蔵のマイコンでデューティ比を変化させることにより昇圧比を調整し、直流発電機101の最大電力点追従制御を行う。   The first DC-DC converter 104 is a step-up chopper method, and adjusts the step-up ratio by changing the duty ratio with a built-in microcomputer to perform maximum power point tracking control of the DC generator 101.

交流発電機102は、例えば、100kW程度のガスタービンが用いられる。また、常時回転子が一定速度となるよう調速制御が可能なものが好ましい。この調速制御には、遠心振り子を用いた機械式を採用しても良いし、電子式(電子ガバナ)を採用することもできる。また、ガスタービンに限らず、ディーゼル発電機など他の回転式発電機を採用しても構わない。   As the AC generator 102, for example, a gas turbine of about 100 kW is used. Further, it is preferable that the speed control can be performed so that the rotor always has a constant speed. For this speed control, a mechanical system using a centrifugal pendulum may be employed, or an electronic system (electronic governor) may be employed. Moreover, you may employ | adopt other rotary generators, such as not only a gas turbine but a diesel generator.

AC−DCコンバータ105は、例えば、ダイオードブリッジによる整流回路と電圧整合用のDC−DCコンバータが組み合わされて用いられる。また、内部にマイコンを備えており、第1DC−DCコンバータ104が最大電力点追従制御を行うことで生じるDC系統の電圧変動に応じて、出力の調整を行う。   For example, the AC-DC converter 105 is a combination of a rectifier circuit using a diode bridge and a DC-DC converter for voltage matching. Moreover, the microcomputer is provided inside and the output is adjusted according to the voltage fluctuation | variation of DC system | strain which arises when the 1st DC-DC converter 104 performs maximum power point tracking control.

インバータ106は、トランスレス方式であり、内蔵のマイコンによるPWM(Pulse Width Modulation)制御にて、第1DC−DCコンバータ104或いは、AC−DCコンバータ105の直流出力を交流に変換する。更に、オペアンプ、変流器及び出力トランスが内蔵されており、出力値をオペアンプで増幅し、マイコンでAD変換することにより、電流値、電圧値の検出を行う。また更に、交流発電機に組み込まれた、図示しないエンコーダ又はレゾルバ等、回転子を検出するセンサーにより信号を得て交流発電機と同期を図る。   The inverter 106 is a transformerless system, and converts the direct current output of the first DC-DC converter 104 or the AC-DC converter 105 into alternating current by PWM (Pulse Width Modulation) control by a built-in microcomputer. Furthermore, an operational amplifier, a current transformer, and an output transformer are built in, and the current value and the voltage value are detected by amplifying the output value with the operational amplifier and performing AD conversion with the microcomputer. Furthermore, a signal is obtained by a sensor that detects a rotor, such as an encoder or resolver (not shown) incorporated in the AC generator, and is synchronized with the AC generator.

スイッチ103は、交流発電機102の出力をAC−DCコンバータ105経由でのDC母線114への接続又は負荷109への接続に切り替える。   The switch 103 switches the output of the AC generator 102 to connection to the DC bus 114 or connection to the load 109 via the AC-DC converter 105.

制御部107は、例えば、RS485のシリアル通信を用いて、第1DC−DCコンバータ104、AC−DCコンバータ105、インバータ106、スイッチ103の各々の動作を制御する。   The control unit 107 controls the operations of the first DC-DC converter 104, the AC-DC converter 105, the inverter 106, and the switch 103, for example, using RS485 serial communication.

リレー108は、直流発電機101と交流発電機102の動作状態に連系して、インバータ106の出力と負荷109との間を断続する。   The relay 108 is connected to the operating state of the DC generator 101 and the AC generator 102 to connect between the output of the inverter 106 and the load 109.

次に、図1と図4を参照して並列運転電源システム100の基本動作について説明する。図1の並列運転電源システム100において、直流発電機101と交流発電機102は下記の手順で並列運転される。また、図4は、晴天日の終日における並列運転時の負荷消費電力と直流発電機101の出力の関係を時刻毎に表わしたグラフである。以下、直流発電機101は太陽光発電装置である場合を例として説明する。   Next, the basic operation of the parallel operation power supply system 100 will be described with reference to FIGS. 1 and 4. In the parallel operation power supply system 100 of FIG. 1, the DC generator 101 and the AC generator 102 are operated in parallel according to the following procedure. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the load power consumption and the output of the DC generator 101 during parallel operation on a sunny day all the time. Hereinafter, the case where the DC generator 101 is a solar power generation device will be described as an example.

また、図4を参照し、基本動作の説明に先立って並列運転時の負荷消費電力と直流発電機101の出力との関係について説明しておく。図4に示すように、直流発電機101の出力曲線122は、太陽光を使用するため1日を通して不規則なものとなり、また、当然のことながら夜間は出力がない。よって、個々の時刻において直流発電機101の出力曲線122が負荷消費電力曲線121の値に満たない部分は、交流発電機102の出力(図示省略)のみが負荷に供給されている。   In addition, with reference to FIG. 4, the relationship between the load power consumption and the output of the DC generator 101 during parallel operation will be described prior to the description of the basic operation. As shown in FIG. 4, the output curve 122 of the DC generator 101 is irregular throughout the day because it uses sunlight, and of course, there is no output at night. Therefore, only the output (not shown) of the AC generator 102 is supplied to the load in the portion where the output curve 122 of the DC generator 101 does not satisfy the value of the load power consumption curve 121 at each time.

次に、図1を参照して、並列運転電源システム100の基本動作の実際を説明する。先に説明した、夜間において交流発電機102の出力のみが負荷に供給される際、直流発電機101の出力がないため、第1のDC−DCコンバータ104及びインバータ106の出力は停止しているが、第1のDC−DCコンバータ104は、直流発電機101からの入力電圧を逐次モニタし、予め設定した時間毎に制御部107に送信する。直流発電機101からの入力電圧が予め設定した電圧に達すると、制御部107が第1DC−DCコンバータ104及びインバータ106に動作指示を出し、出力動作が開始される。なお、第1のDC−DCコンバータ104、インバータ106、AC−DCコンバータ105はそれぞれ、入力電圧の他、少なくとも入力電流を測定し、これらを制御部107に送信している。また、インバータ106からの出力手順は下記のとおりである。
(1)インバータ106に内蔵されるマイコンにより、交流発電機102と同じ周波数の基準正弦波が作成される。
(2)リレー108がオフされ、インバータ106は交流発電機102に組み込まれた検出器117から交流発電機102の電圧位相を取得する。
(3)基準正弦波の電圧位相が、交流発電機102の電圧位相に合うように調節される。
(4)手順(3)での位相が合致した時点でリレー108がオンされ、インバータ106と交流発電機102の出力が接続される。
(5)交流発電機102に流出する電流値が検出器118により検出される。
(6)交流発電機102に流出する電流値が最大になるように、また基準正弦波に位相が合致するように(高力率となるように)、インバータ106の電流フィードバック制御が行われる。
Next, an actual basic operation of the parallel operation power supply system 100 will be described with reference to FIG. When only the output of the AC generator 102 is supplied to the load at night as described above, the output of the first DC-DC converter 104 and the inverter 106 is stopped because there is no output of the DC generator 101. However, the first DC-DC converter 104 sequentially monitors the input voltage from the DC generator 101 and transmits it to the control unit 107 every preset time. When the input voltage from the DC generator 101 reaches a preset voltage, the control unit 107 issues an operation instruction to the first DC-DC converter 104 and the inverter 106, and an output operation is started. Note that each of the first DC-DC converter 104, the inverter 106, and the AC-DC converter 105 measures at least the input current in addition to the input voltage and transmits them to the control unit 107. The output procedure from the inverter 106 is as follows.
(1) A reference sine wave having the same frequency as that of the AC generator 102 is created by a microcomputer built in the inverter 106.
(2) The relay 108 is turned off, and the inverter 106 acquires the voltage phase of the AC generator 102 from the detector 117 incorporated in the AC generator 102.
(3) The voltage phase of the reference sine wave is adjusted to match the voltage phase of the AC generator 102.
(4) When the phases in step (3) match, the relay 108 is turned on, and the inverter 106 and the output of the AC generator 102 are connected.
(5) The current value flowing out to the AC generator 102 is detected by the detector 118.
(6) Current feedback control of the inverter 106 is performed so that the value of the current flowing out to the AC generator 102 is maximized and the phase matches the reference sine wave (high power factor).

次に、制御部107による、並列運転電源システム100の制御動作の詳細について説明する。制御部107はインバータ106を制御し、インバータ106の検出器116が、交流発電機102の出力電流を、検出器115がAC母線113の電圧を検出する。   Next, details of the control operation of the parallel operation power supply system 100 by the control unit 107 will be described. The control unit 107 controls the inverter 106, and the detector 116 of the inverter 106 detects the output current of the AC generator 102 and the detector 115 detects the voltage of the AC bus 113.

また、AC母線113の電圧が許容できる範囲で、直流発電機101からの電流が最大となるようにインバータ106の出力電流を上げるよう制御する。この動作はインバータ106の出力電圧を上げても、出力電流が増加しなくなるまで所望のゲインにて電流フィードバック制御が行われる。すなわち、システム内にて直流発電機101の出力が最大となるよう制御が行われる。   In addition, control is performed to increase the output current of the inverter 106 so that the current from the DC generator 101 is maximized within the allowable range of the voltage of the AC bus 113. In this operation, even if the output voltage of the inverter 106 is increased, current feedback control is performed with a desired gain until the output current does not increase. That is, control is performed so that the output of the DC generator 101 is maximized in the system.

一方、インバータ106の出力が一定電圧を維持している状態で、出力電流が減少していく場合は、気象条件等により直流発電機101の出力が低下していると判断され、出力電流が低下しないレベルまで、インバータ106の出力電圧を低下させる制御を行う。   On the other hand, when the output current decreases while the output of the inverter 106 is maintained at a constant voltage, it is determined that the output of the DC generator 101 is decreasing due to weather conditions or the like, and the output current decreases. Control is performed to reduce the output voltage of the inverter 106 to a level at which it does not occur.

また、直流発電機101の出力に応じて、スイッチ103の切り替え制御を行う。具体的には、直流発電機101の出力比率が小さいとき、例えば、負荷消費電力の1/2未満のときは、制御部107の指示により、スイッチ103がAC母線113側に切り替えられるとともにAC−DCコンバータ105の動作を停止させて、上述した基本動作による運転が行われる。   Further, switching control of the switch 103 is performed according to the output of the DC generator 101. Specifically, when the output ratio of the DC generator 101 is small, for example, less than ½ of the load power consumption, the switch 103 is switched to the AC bus 113 side according to the instruction of the control unit 107 and the AC− The operation of the DC converter 105 is stopped and the operation based on the basic operation described above is performed.

また、直流発電機101の出力比率が大きいとき、例えば負荷消費電力の1/2以上のときは、制御部107の指示により、スイッチ103がAC−DCコンバータ105側に切り替えられるとともにAC−DCコンバータ105が動作を開始する。ここで、スイッチ103は機械式でも良いが、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)やトライアックなどの半導体を用いたスイッチがより好ましい。   When the output ratio of the DC generator 101 is large, for example, when the load power consumption is ½ or more, the switch 103 is switched to the AC-DC converter 105 side according to an instruction from the control unit 107 and the AC-DC converter. 105 starts operation. Here, the switch 103 may be a mechanical type, but a switch using a semiconductor such as a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) or a triac is more preferable.

更に、インバータ106の制御を、一般的なパワーコンディショナが自律運転する際と同様の定電圧出力動作をさせるために電圧フィードバック制御に変更する。以下に、インバータ106の電圧フィードバック制御の手順を説明する。
(1)インバータ106に内蔵されるマイコンにより、交流発電機102と同じ周波数の基準正弦波が作成される。
(2)基準正弦波の電圧位相は、スイッチ103が切り替わる前と同じに保つ。(随時、交流発電機102の電圧位相を検出器117により検出し、同期が保たれるよう補正を行う。)
(3)AC母線113の電圧値を検出器115により検出する。
(4)AC母線113の電圧が許容範囲内であることをモニタし、且つ一定電圧が保たれるよう、電圧フィードバック制御を行う。
Further, the control of the inverter 106 is changed to voltage feedback control in order to perform a constant voltage output operation similar to that when a general power conditioner autonomously operates. Below, the procedure of the voltage feedback control of the inverter 106 is demonstrated.
(1) A reference sine wave having the same frequency as that of the AC generator 102 is created by a microcomputer built in the inverter 106.
(2) The voltage phase of the reference sine wave is kept the same as before the switch 103 is switched. (At any time, the voltage phase of the AC generator 102 is detected by the detector 117 and corrected so that synchronization is maintained.)
(3) The voltage value of the AC bus 113 is detected by the detector 115.
(4) Monitor that the voltage of the AC bus 113 is within an allowable range, and perform voltage feedback control so that a constant voltage is maintained.

上記のスイッチ103の切り替え動作及び出力制御の変更は、制御部107が負荷消費電力及び直流発電機101の出力電圧を比較して交流発電機102、及びスイッチ103に指示を行い実施される。このとき、図4のように、直流発電機101の出力が負荷消費電力に比較して小さく又、安定している晴天時や、図5のように曇天又は雨天時の場合は特に問題はないが、時刻単位で天候が不規則に変化することで、図6の丸破線で囲まれた部分のように、直流発電機101の出力曲線122が頻繁に増減する場合がある。   The switching operation of the switch 103 and the change of the output control are performed by the control unit 107 instructing the AC generator 102 and the switch 103 by comparing the load power consumption and the output voltage of the DC generator 101. At this time, there is no particular problem in the case of clear weather when the output of the DC generator 101 is small and stable compared to the load power consumption as shown in FIG. 4, or when it is cloudy or rainy as shown in FIG. However, when the weather changes irregularly in units of time, the output curve 122 of the DC generator 101 may increase or decrease frequently as shown by the part surrounded by the circular broken line in FIG.

このような場合、スイッチ103の切り替えがあまりに高速に切り替えられると制御及びインバータ106との同期が困難となるため、スイッチ103の切り替え制御は、切り替えが必要な状態が一定時間以上、例えば30分以上継続する場合に切り替えを行うように予め設定すると良い。   In such a case, if the switching of the switch 103 is switched too fast, it becomes difficult to control and synchronize with the inverter 106. Therefore, in the switching control of the switch 103, the state that needs to be switched is longer than a certain time, for example, more than 30 minutes It is preferable to set in advance so as to perform switching when continuing.

実施形態1によれば、負荷109に対して、常に直流発電機101の出力と交流発電機102の出力とを合わせた出力が供給され、システム内で直流発電機101の出力が最大となるよう制御される。したがって、並列運転電源システム100内において、直流発電機101に用いる再生可能エネルギーの使用比率を最大限に高めることができる。   According to the first embodiment, an output in which the output of the DC generator 101 and the output of the AC generator 102 are always supplied to the load 109 so that the output of the DC generator 101 is maximized in the system. Be controlled. Therefore, the use ratio of the renewable energy used for the DC generator 101 can be maximized in the parallel operation power supply system 100.

〔実施形態2〕
本発明の他の実施形態について、図2を参照して説明する。図2において、実施形態1と同一部分は、同一符号で示している。本実施形態が実施形態1と異なる点は、AC母線113に対して力率調整部110が追加された点にある。
[Embodiment 2]
Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the same parts as those of the first embodiment are indicated by the same reference numerals. The present embodiment is different from the first embodiment in that a power factor adjustment unit 110 is added to the AC bus 113.

力率調整部110は、内部にコンデンサとリアクトルと開閉器の直列回路を複数備えている。また、軽負荷時の位相進み過ぎを防止する遮断機を備えるとより好ましい。そして力率調整部110は、制御部107により開閉器の開閉制御が行われ、コンデンサ容量が多段階に調節されることで、AC母線113の力率が規定の力率となるように調整する。   The power factor adjustment unit 110 includes a plurality of series circuits of capacitors, reactors, and switches. Moreover, it is more preferable to provide a circuit breaker that prevents excessive phase advance at light load. Then, the power factor adjusting unit 110 performs switching control of the switch by the control unit 107 and adjusts the power factor of the AC bus 113 to a specified power factor by adjusting the capacitor capacity in multiple stages. .

実施形態2によれば、インバータ106が電圧フィードバック制御されているときに、力率が低下することによって、負荷の消費電流に依存してAC母線113が過電流になることを防止できる。   According to the second embodiment, when the inverter 106 is subjected to voltage feedback control, it is possible to prevent the AC bus 113 from becoming overcurrent depending on the current consumption of the load due to the power factor decreasing.

〔実施形態3〕
本発明の更に他の実施形態について、図3と図7を参照して説明する。図3において、実施形態1又は実施形態2と同一部分については、同一符号で示している。また、図7は、直流発電機の最大出力と負荷消費電力のバランスについて説明するグラフである。
[Embodiment 3]
Still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 3, the same parts as those in the first embodiment or the second embodiment are denoted by the same reference numerals. FIG. 7 is a graph for explaining the balance between the maximum output of the DC generator and the load power consumption.

本実施形態が実施形態1又は実施形態2と異なる点は、DC母線114に対して、第2DC−DCコンバータ112を介して蓄電部111が接続された点にある。   The present embodiment is different from the first or second embodiment in that the power storage unit 111 is connected to the DC bus 114 via the second DC-DC converter 112.

先ず、図7を参照し、直流発電機の最大出力と負荷消費電力のバランスについて説明する。並列運転電源システム100において、直流発電機101による出力を最大限に利用することについては、上記実施形態で説明したとおりであり、このことを考慮すると直流発電機101の最大出力は、想定する負荷消費電力を超えないように設定することが好ましい。しかし、例えば、負荷も含めたシステムの設置条件等により、図7のように直流発電機101の最大出力が、負荷消費電力を超えてしまう場合も考えられる。このような場合、負荷消費電力曲線121を上回る丸破線に囲まれた部分の電力は実際には出力されず、直流発電機101が発生する熱として変換されるため、電力としての利用効率は低下してしまう。本実施形態では、係る状況に対応するために上述のとおり、DC母線114に対して、第2DC−DCコンバータ112を介して蓄電部111を接続する構成とする。   First, the balance between the maximum output of the DC generator and the load power consumption will be described with reference to FIG. In the parallel operation power supply system 100, the maximum use of the output from the DC generator 101 is as described in the above embodiment, and in consideration of this, the maximum output of the DC generator 101 is assumed to be an assumed load. It is preferable to set so as not to exceed the power consumption. However, for example, the maximum output of the DC generator 101 may exceed the load power consumption as shown in FIG. 7 due to the installation conditions of the system including the load. In such a case, the electric power in the portion surrounded by the round broken line exceeding the load power consumption curve 121 is not actually output, and is converted as heat generated by the DC generator 101, so that the utilization efficiency as electric power is reduced. Resulting in. In the present embodiment, as described above, the power storage unit 111 is connected to the DC bus 114 via the second DC-DC converter 112 in order to cope with such a situation.

次に、図3を参照して本実施形態の具体的構成と動作を説明する。蓄電部111には、鉛電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、電気二重層キャパシタ又はリチウムイオンキャパシタなどが使用できる。また、第2DC−DCコンバータ112は、電力の方向を双方向に制御できる双方向コンバータである。   Next, a specific configuration and operation of the present embodiment will be described with reference to FIG. As the power storage unit 111, a lead battery, a nickel metal hydride battery, a lithium ion battery, an electric double layer capacitor, a lithium ion capacitor, or the like can be used. The second DC-DC converter 112 is a bidirectional converter that can control the direction of power bidirectionally.

第2DC−DCコンバータ112は、内部にマイコンを備えており、第1DC−DCコンバータ104が、直流発電機101の最大電力点追従制御を行うことで生じるDC母線114の電圧変動に応じて、制御部107の制御により昇降圧比を調整し、DC母線114出力の調整を行う。なお、図示は省略するが、蓄電部111は、双方向インバータを介してAC母線113に接続することもできる。   The second DC-DC converter 112 includes a microcomputer inside, and the first DC-DC converter 104 performs control according to the voltage fluctuation of the DC bus 114 caused by the maximum power point tracking control of the DC generator 101. The step-up / step-down ratio is adjusted by the control of the unit 107, and the output of the DC bus 114 is adjusted. Although illustration is omitted, power storage unit 111 can also be connected to AC bus 113 via a bidirectional inverter.

実施形態3によれば、直流発電機101の出力比率が高い場合、或いは、気象条件の急変等による出力変動が生じた場合に、蓄電部111によりDC母線114の出力をバックアップする。これにより、直流発電機101に出力変動が生じても、負荷109に対する電力品質を安定させることができる。また、直流発電機101の出力変動があっても、インバータ106における電流フィードバック制御と電圧フィードバック制御、及びスイッチの切り替え動作が頻繁に切り替わることを抑制することもできる。   According to the third embodiment, the output of the DC bus 114 is backed up by the power storage unit 111 when the output ratio of the DC generator 101 is high or when an output fluctuation occurs due to a sudden change in weather conditions or the like. Thereby, even if the output fluctuation occurs in the DC generator 101, the power quality for the load 109 can be stabilized. Further, even when there is a fluctuation in the output of the DC generator 101, it is possible to suppress frequent switching of the current feedback control and voltage feedback control and the switch switching operation in the inverter 106.

今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなく、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及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図されるものである。   The embodiments disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. 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.

本発明による並列運転電源システムは、商用電力系統との連系システムも含めた、電源システム全般に広く適用することができる。   The parallel operation power supply system according to the present invention can be widely applied to all power supply systems including a system interconnected with a commercial power system.

100 並列運転電源システム
101 直流発電機
102 交流発電機
103 スイッチ
104 第1DC−DCコンバータ
112 第2DC−DCコンバータ
105 AC−DCコンバータ
106 インバータ
107 制御部
108 リレー
109 負荷
110 力率調整部
111 蓄電部
113 AC母線
114 DC母線
115、116、117、118 検出器
121 負荷消費電力曲線
122 直流発電機101の出力曲線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Parallel operation power supply system 101 DC generator 102 AC generator 103 Switch 104 1st DC-DC converter 112 2nd DC-DC converter 105 AC-DC converter 106 Inverter 107 Control part 108 Relay 109 Load 110 Power factor adjustment part 111 Power storage part 113 AC bus 114 DC bus 115, 116, 117, 118 Detector 121 Load power consumption curve 122 Output curve of DC generator 101

Claims (4)

直流発電機と、
前記直流発電機の出力を変圧する第1DC−DCコンバータと、
交流発電機と、
前記交流発電機の出力を直流へ変換するAC−DCコンバータと、
前記第1DC−DCコンバータの出力と前記AC−DCコンバータの出力を交流に変換するインバータと、
前記交流発電機の出力の接続先を、前記AC−DCコンバータの入力又は前記インバータの出力に切り替えるスイッチと、
前記スイッチの切り替えを制御する制御部とを備えることを特徴とする並列運転電源システム。
A DC generator,
A first DC-DC converter for transforming the output of the DC generator;
An alternator,
An AC-DC converter for converting the output of the AC generator into a direct current;
An inverter that converts the output of the first DC-DC converter and the output of the AC-DC converter into alternating current;
A switch for switching the connection destination of the output of the AC generator to the input of the AC-DC converter or the output of the inverter;
A parallel operation power supply system comprising: a control unit that controls switching of the switch.
前記制御部は、前記直流発電機の出力比率が負荷消費電力の1/2未満のとき、前記交流発電機の出力を前記インバータの出力と接続し、前記直流発電機の出力比率が負荷消費電力の1/2以上のとき、前記交流発電機の出力を前記AC−DCコンバータの入力へ接続するよう、前記スイッチを切り替えることを特徴とする請求項1記載の並列運転電源システム。   The control unit connects the output of the AC generator to the output of the inverter when the output ratio of the DC generator is less than half of the load power consumption, and the output ratio of the DC generator is the load power consumption. 2. The parallel operation power supply system according to claim 1, wherein the switch is switched so that the output of the AC generator is connected to the input of the AC-DC converter when ½ or more. 前記並列運転電源システムは、前記交流発電機の出力に並列に接続される力率調整部を備えることを特徴とする請求項1又は2いずれか1項に記載の並列運転電源システム。   The parallel operation power supply system according to claim 1, wherein the parallel operation power supply system includes a power factor adjustment unit connected in parallel to the output of the AC generator. 前記並列運転電源システムは、前記インバータの入力に一端が接続される第2DC−DCコンバータと、該第2DC−DCコンバータの他端に接続される蓄電部を備えることを特徴とする請求項1〜3いずれか1項に記載の並列運転電源システム。   The parallel operation power supply system includes a second DC-DC converter having one end connected to an input of the inverter, and a power storage unit connected to the other end of the second DC-DC converter. 3. The parallel operation power supply system according to any one of 3 above.
JP2012070497A 2012-03-27 2012-03-27 Parallel operation power supply system Pending JP2015111962A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012070497A JP2015111962A (en) 2012-03-27 2012-03-27 Parallel operation power supply system
PCT/JP2013/058760 WO2013146773A1 (en) 2012-03-27 2013-03-26 Power supply system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012070497A JP2015111962A (en) 2012-03-27 2012-03-27 Parallel operation power supply system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015111962A true JP2015111962A (en) 2015-06-18

Family

ID=53526389

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012070497A Pending JP2015111962A (en) 2012-03-27 2012-03-27 Parallel operation power supply system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2015111962A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9859652B2 (en) 2015-12-02 2018-01-02 Kathrein Werke Kg Connector and connector assembly

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9859652B2 (en) 2015-12-02 2018-01-02 Kathrein Werke Kg Connector and connector assembly

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8537581B2 (en) Power converter system and methods of operating a power converter system
US8355265B2 (en) DC-to-DC power conversion
JP4369450B2 (en) Power supply system
JP5940946B2 (en) Power conditioner and control method thereof
WO2011114422A1 (en) Power supply system, power supply method, program, recording medium, and power supply controller
CA2670490A1 (en) Wind energy installation with negative sequence system regulation and operating method
JP2007249341A (en) Hydrogen production system
US20120253536A1 (en) Ac diversion mode controller
AU2015317194A1 (en) Method and apparatus for the operation of a power station of fluctuating performance connected, besides a system former and at least one load, to a limited AC system
WO2015011931A1 (en) Power conversion device, power management method, and power management system
WO2017056114A1 (en) Wind-solar hybrid power generation system and method
WO2013146773A1 (en) Power supply system
CN115085245A (en) Photovoltaic energy storage system and applicable control method thereof
JP2009207234A (en) Linkage system of hybrid system
JP2006101581A (en) System-interconnected inverter
JP2004260913A (en) Photovoltaic generation system
KR101764651B1 (en) Power applying apparatus and method for controlling connecting photovoltaic power generating apparatus
EP3807971A1 (en) Microgrid controller with one or more sources
KR101753667B1 (en) A Flywheel Energy Storage System Based on Battery for Microgrid Control
JP6439165B2 (en) AC power supply output power control method and AC power supply
JP2015192549A (en) Electric power conversion system and electric power conversion method
JP5812503B1 (en) Power supply system for photovoltaic power generation
US10886744B2 (en) Power conversion system, power supply system and power conversion device
JP2015111962A (en) Parallel operation power supply system
JP7312968B2 (en) ENERGY SYSTEM AND OPERATION METHOD THEREOF AND VIRTUAL POWER PLANT SYSTEM