JP2015177631A - 電源装置及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
一方、太陽光発電の発電量は十分であるが、負荷の需要電力も大きい場合、自立運転出力の上限値(最大電流・最大電力)に達すると、やはり、パワーコンディショナは、自立運転を停止する。一定時間後に自立運転を再開することは可能であるが、安定した電力の供給とは言えない。
本発明の実施形態の要旨としては、少なくとも以下のものが含まれる。
交流電圧として、例えば太陽光発電装置のパワーコンディショナに装備されている自立運転出力を与えた場合に、パワーコンディショナの自立運転出力には、発電電力が十分で無い場合の出力電圧の垂下特性がある。このため、負荷の需要電力が増大することによって、電圧が下がるが、力率改善回路が出力電圧を抑制することにより、自立運転出力からの入力を抑制することができる。従って、パワーコンディショナが自立運転停止となることを抑制できる。
交流電圧として、例えば太陽光発電装置のパワーコンディショナに装備されている自立運転出力を与えた場合に、パワーコンディショナの自立運転出力には、発電電圧が高めの場合に、負荷の需要電力が増大するに応じて自立運転出力の電圧を漸増させる特性があるが、このような場合も、力率改善回路が出力電圧を抑制することにより、自立運転出力からの入力を抑制することができる。従って、パワーコンディショナが自立運転停止となることを抑制できる。
交流電圧として、例えば太陽光発電装置のパワーコンディショナに装備されている自立運転出力を与えた場合に、太陽光発電装置の発電電力が十分にある場合でも、負荷の需要電力が増大して電流が定格最大電流値以上になると自立運転が停止となる。しかし、電流が定格最大電流値に近い上限閾値以上である場合に力率改善回路が出力電圧を抑制することにより、自立運転出力からの入力を抑制することができる。従って、パワーコンディショナが自立運転停止となることを抑制できる。
なお、電流が上限閾値以上であるということは、電力が、電力に換算した上限閾値以上であるということと、同義である。
この場合、無駄なく、かつ、安定した交流電力を、当該電源装置から交流負荷に供給することができる。
交流電圧として、例えば太陽光発電装置のパワーコンディショナに装備されている自立運転出力を与えた場合に、太陽光発電装置の発電電力が十分にある場合でも、負荷の需要電力が増大して電流が定格最大電流値以上になると自立運転が停止となる。しかし、電流が定格最大電流値に近い上限閾値以上である場合に力率改善回路が出力電圧を抑制することにより、自立運転出力からの入力を抑制することができる。従って、パワーコンディショナが自立運転停止となることを抑制できる。
以下、本発明の実施形態の詳細について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る電源装置100の概要を示すブロック図である。図において、電源装置100は、二次電池すなわち、充放電可能な蓄電池1と、蓄電池1に接続された双方向性のDC/DCコンバータ6と、DC/DCコンバータ6を介して蓄電池1と接続されるDCバス10と、外部から供給される交流電圧を整流して出力する整流回路34と、整流回路34の出力側とDCバス10との間に設けられた力率改善回路(PFC(Power Factor Correction)回路とも言う。)30と、DCバス10に接続されたインバータ13とを備えている。インバータ13により直流から交流への電力変換を行い、負荷50に交流電力を供給することができる。なお、蓄電池1は例えば、リチウムイオン電池、溶融塩電池である。
力率改善回路30には、入力情報として、交流電圧及びそれに基づいて流入する電流の情報、及び、出力情報として、DCバス10の電圧の情報が、提供される。
図2は、電源装置100の回路図の一例である。図において、太陽光発電装置40は、主として、太陽光発電パネル41と、これに接続されたパワーコンディショナ42とによって構成されている。ここで、太陽光発電が行われている日中に、商用電力系統に停電が発生し、パワーコンディショナ42に装備されている自立運転出力のコンセント43に、電源装置100のプラグ39が接続されている。パワーコンディショナ42は系統連系を停止し、自立運転出力のみを行っている。
なお、ここでは、制御部38を、制御部21とは別に設けたが、両者を一体的にまとめることも可能である。
図3は、パワーコンディショナ42の自立運転時の出力電流(横軸)及び出力電圧(縦軸)の関係を示す出力特性図である。なお、横軸の出力電流は、出力電力に置き換えても同様な特性となる。図3においては、「A」、「B」、「C」の3種類の出力特性を重ねて示している。
「A」は、十分な日射量があり、太陽光発電の発電電力が十分にある場合の出力特性、「B」は、日射量が十分ではなく発電電力が不足するときの出力特性、そして、「C」は、太陽光発電の発電電圧が高めの場合に、出力電圧が定格値Voより漸増するときの出力特性である。
「B」の場合には、ある程度までは出力電流が増大しても定格電圧Voを維持するが、さらに出力電流が増大すると、垂下特性となり、その後、パワーコンディショナ42は自立運転を停止する。
そこで、パワーコンディショナ42が持っている出力特性に合わせて、自立運転出力を受け取る側の電源装置100で閾値を設定する。図4は、図3と同じ出力特性図において、どこに閾値を設定するかの考え方を示す図である。図において、「A」の出力特性に対しては、出力電流の上限閾値Iin_maxを、最大電流Imaxに近いが若干小さい値にする。「B」の特性に対しては、パワーコンディショナ42が停止するより若干手前で生じる下限閾値Vin_Lを設定する。また、「C」の特性に対しては、パワーコンディショナ42が停止するより若干手前で生じる上限閾値Vin_Hを設定する。
(i)入力電圧Vinが、下限閾値Vin_L以下であるか否か(ステップS2)、
(ii)入力電圧Vinが、上限閾値Vin_H以上であるか否か(ステップS3)、
(iii)入力電流Iinが、上限閾値Iin_max以上であるか否か(ステップS4)、を判定する。これら3つの判定が、いずれも「NO」であれば問題ないので、制御部38は、力率改善回路30の出力電圧Voutが一定になるようにする(ステップS5)。3つの判定がいずれも「NO」である限り、ステップS1〜S5が繰り返される。
なお、図2に示したように、負荷50が交流負荷である場合は、DCバス10に接続されたインバータ13を介して、無駄なく、かつ、安定した交流電力を、電源装置100から交流負荷に供給することができる。但し、負荷が直流負荷である場合には、DCバス10から直流電圧を供給することも可能である。
2,3 スイッチ
4 バイパス抵抗
5 コンデンサ
6 DC/DCコンバータ
7 リアクトル
8,9 スイッチング素子
10 DCバス
11 電圧センサ
12 コンデンサ
13 インバータ
14,15,16,17 スイッチング素子
18 リアクトル
19 コンデンサ
20 フィルタ
21 制御部
22 昇圧インバータ
23 漏電遮断器
30 力率改善回路(PFC回路)
31 電圧センサ
32 電流センサ
33 フィルタ
34 整流回路
35 絶縁トランス
36 スイッチング素子
37 ダイオード
38 制御部
39 プラグ
40 太陽光発電装置
41 太陽光発電パネル
42 パワーコンディショナ
43 コンセント
50 負荷
60 コンセント
100 電源装置
Claims (7)
- 充放電可能な蓄電池と、
前記蓄電池に接続された双方向性のDC/DCコンバータと、
前記DC/DCコンバータを介して前記蓄電池と接続されるDCバスと、
外部から供給される交流電圧を整流して出力する整流回路と、
前記整流回路の出力側と前記DCバスとの間に設けられ、力率改善を行う力率改善回路と、
前記交流電圧を検知する電圧センサと、を備え、
前記力率改善回路は、前記電圧センサが検知する電圧が基準値から所定範囲内に収まるように、スイッチング制御により自己の出力電圧を抑制する、電源装置。 - 前記電圧センサが検知する電圧が前記基準値より低い下限閾値以下である場合、前記力率改善回路はスイッチング制御により自己の出力電圧を抑制する請求項1に記載の電源装置。
- 前記電圧センサが検知する電圧が前記基準値より高い上限閾値以上である場合、前記力率改善回路はスイッチング制御により自己の出力電圧を抑制する請求項1又は請求項2に記載の電源装置。
- 前記交流電圧によって流入する電流を検知する電流センサを備え、
前記電流センサが検知する電流が定格最大電流値に近い上限閾値以上である場合、前記力率改善回路はスイッチング制御により自己の出力電圧を抑制する請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の電源装置。 - 前記DCバスに、直流を交流に変換するインバータが接続されている請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の電源装置。
- 充放電可能な蓄電池と、前記蓄電池に接続された双方向性のDC/DCコンバータと、前記DC/DCコンバータを介して前記蓄電池と接続されるDCバスと、外部から供給される交流電圧を整流して出力する整流回路と、前記整流回路の出力側と前記DCバスとの間に設けられ、力率改善を行う力率改善回路とを備えた電源装置を対象とする、電源装置の制御方法であって、
前記交流電圧が基準値から所定範囲内に収まるように、前記力率改善回路がスイッチング制御により自己の出力電圧を抑制する、電源装置の制御方法。 - 前記交流電圧によって流入する電流が定格最大電流値に近い上限閾値以上である場合、前記力率改善回路がスイッチング制御により自己の出力電圧を抑制する、請求項6に記載の電源装置の制御方法。
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