JP2017063553A - Application method for power supply unit - Google Patents
Application method for power supply unit Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017063553A JP2017063553A JP2015187815A JP2015187815A JP2017063553A JP 2017063553 A JP2017063553 A JP 2017063553A JP 2015187815 A JP2015187815 A JP 2015187815A JP 2015187815 A JP2015187815 A JP 2015187815A JP 2017063553 A JP2017063553 A JP 2017063553A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- storage battery
- power supply
- inverter
- load
- switching
- 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
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
Description
本発明は、蓄電池を備える電源装置の運用方法に関するものである。 The present invention relates to a method for operating a power supply device including a storage battery.
商用電源を用いて負荷に電力を供給するに際し、省エネルギー化の為に商用電源のピークシフトが行われ、その為に商用電源と蓄電池を併用することが知られている。 When supplying power to a load using a commercial power source, it is known that a peak shift of the commercial power source is performed for energy saving, and the commercial power source and a storage battery are used together for that purpose.
例えば、ピークシフトの為に、商用電源をスイッチと整流回路を介して負荷と接続すると共に整流回路と負荷の間に蓄電池を並列に昇降圧チョッパーを介して接続し、商用電源の電力量上昇を感知した際はスイッチにより蓄電池から負荷へ電力を供給することが提案されている(特許文献1)。 For example, for peak shift, a commercial power supply is connected to a load via a switch and a rectifier circuit, and a storage battery is connected in parallel between the rectifier circuit and the load via a step-up / down chopper to increase the power amount of the commercial power supply. It has been proposed to supply electric power from a storage battery to a load with a switch when sensing (Patent Document 1).
これらに用いられる蓄電池の充電状態や不良或いは寿命によっては出力電圧低下などの恐れがある為、蓄電池の状態を内部抵抗の測定によりその交換時期を判断し、電源装置としての支障を来たさないようにすることも提案されている(特許文献2)。 Depending on the state of charge, failure, or life of the storage battery used for these, there is a risk of output voltage drop, etc. Therefore, the replacement time of the storage battery is judged by measuring internal resistance, so that it does not hinder the power supply device It has also been proposed to do so (Patent Document 2).
しかしながら、これら従来の電源装置では、ピークシフト動作の際、蓄電池電力からインバータを介して負荷へ電力供給するため、商用電源を制御する必要があった。また、ピークシフトの為に、昇降圧チョッパーなどが必要であり、また、蓄電池の状態を監視するために内部抵抗測定の為の設備が必要であるなど、部品点数が増え回路として複雑なものであった。 However, in these conventional power supply devices, it is necessary to control the commercial power supply in order to supply power from the battery power to the load via the inverter during the peak shift operation. In addition, a step-up / step-down chopper is required for peak shifting, and equipment for measuring internal resistance is required to monitor the state of the storage battery. there were.
本発明は、これらの課題を解決したもので、商用電源とこれを整流して蓄電池を充電する整流回路と再び交流に戻して負荷へ電力を供給するインバータを備える電源装置において、商用電源と整流回路の間にコイルを配し、整流回路をスイッチング半導体で構成してスイッチング動作により電源電圧を昇圧して蓄電池を充電すると共にインバータを介して負荷へ電力を供給し、ピークシフト時はスイッチング半導体のスイッチングを停止して高圧の蓄電池からインバータを介して負荷へ電力を供給するようにしたものである。 The present invention solves these problems. In a power supply apparatus including a commercial power source, a rectifier circuit that rectifies the commercial power source and charges a storage battery, and an inverter that returns the current to an alternating current and supplies power to a load, the commercial power source and the rectifier are provided. Coils are arranged between the circuits, the rectifier circuit is made of a switching semiconductor, the power supply voltage is boosted by switching operation to charge the storage battery, and the power is supplied to the load via the inverter. Switching is stopped and power is supplied from a high-voltage storage battery to a load via an inverter.
この様な構成と運転方法にすることで、ピークシフト時の運用において、蓄電池の寿命や不具合が発生し、所定の電力が得られない場合であっても、スイッチング半導体に還流ダイオードを備えているので、回路には昇圧前の電力が常時印加され、負荷への電力供給は継続して行われることから、電源装置としての支障を来たす事がなくなる。
更に、蓄電池の放電電圧や放電時間を計測して、蓄電池の運用状態を監視する監視装置を備える事で、蓄電池の寿命を簡易的に予測することもできる。
By adopting such a configuration and operation method, the switching semiconductor is provided with a free-wheeling diode even when the battery life or trouble occurs and the predetermined power cannot be obtained during peak shift operation. Therefore, power before boosting is always applied to the circuit, and power supply to the load is continuously performed, so that there is no problem as a power supply device.
Furthermore, the lifetime of a storage battery can also be easily estimated by providing the monitoring apparatus which measures the discharge voltage and discharge time of a storage battery, and monitors the operation state of a storage battery.
本発明によれば、例え蓄電池に不具合が発生しても還流ダイオードによって形成される整流回路により最小限の電源が確保され、電源装置としての支障が無くなる。更に、蓄電池の運用状態を計測していれば蓄電池の寿命を簡易的に予測し得る効果もある。 According to the present invention, even if a malfunction occurs in the storage battery, a minimum power source is secured by the rectifier circuit formed by the freewheeling diode, and there is no trouble as a power supply device. Furthermore, if the operation state of the storage battery is measured, there is an effect that the life of the storage battery can be easily predicted.
図に基づき、本発明の実施形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態を説明するための構成図である。図面において、1は商用電源、2はコイル、3は還流ダイオードを備えるスイッチング半導体4個をブリッジに組んだ整流回路、4は鉛蓄電池からなる蓄電池、5はインバータ、6は負荷である。整流回路4は還流ダイオードを備えるスイッチング半導体で、例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)やFET(field effect transistor)などが用いられ、これら4個をブリッジに組んで構成されている。これらは商用電源1にコイル2、整流回路3、インバータ5及び負荷6の順に接続され、蓄電池4は整流回路3とインバータ5の間にそれぞれ並列接続されている。図中7はインバータ5の入力側に並列に接続された電解コンデンサ、8、9はインバータ5の出力側で接続されたコイルと並列接続されたコンデンサである。
FIG. 1 is a configuration diagram for explaining an embodiment of the present invention. In the drawings, 1 is a commercial power source, 2 is a coil, 3 is a rectifier circuit in which four switching semiconductors each having a reflux diode are assembled in a bridge, 4 is a storage battery made of a lead storage battery, 5 is an inverter, and 6 is a load. The rectifier circuit 4 is a switching semiconductor provided with a freewheeling diode. For example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), an FET (field effect transistor), or the like is used, and these four are assembled in a bridge. These are connected to the commercial power source 1 in the order of the
このように構成された電源装置は、常時は商用電源1の電力を受け、整流回路3のブリジに組まれたスイッチング半導体がオンオフを繰り返して直流に整流し、蓄電池4に電力を供給して充電しつつ、インバータ5により交流に変換されて負荷6に電力を供給する。この際、整流回路3のスイッチング半導体をオンオフすることで、コイル2により整流回路3の出力は昇圧される。
The power supply device configured in this manner always receives power from the commercial power source 1, and the switching semiconductor built in the bridge of the
その理由は、整流回路3のスイッチング半導体をオフすると、還流ダイオードを介して商用電源の電力が供給されるが、オンすると蓄電池電圧により商用電源1の電力は整流回路3には流れ込まず、そのエネルギーはコイル2に蓄えられ、次のスイッチング半導体がオフの時、商用電源の電力と共に蓄えられたエネルギーが放出され昇圧されるものである。これを繰り返す為蓄電池4は高圧で充電される。
The reason is that when the switching semiconductor of the
なお、使用される蓄電池4自体も高圧用に構成されている。即ち、商用電源1の電圧が200Vの場合、通常なら電圧2Vの鉛蓄電池を100個直列に接続して200Vとなる様に構成するが、本発明の場合は昇圧されるので、例えば、2Vの鉛蓄電池を115個直列に接続して230Vとしている。 The storage battery 4 itself used is also configured for high voltage. That is, when the voltage of the commercial power supply 1 is 200V, normally, 100 lead batteries having a voltage of 2V are connected in series to be 200V. However, in the present invention, the voltage is boosted. 115 lead acid batteries are connected in series to 230V.
そして、インバータ5では、スイッチングのオンオフ比率を調整し、その出力が100Vと成るように調整しているものである。 In the inverter 5, the on / off ratio of switching is adjusted so that the output becomes 100V.
このようなスイッチングのオンオフは、それぞれ整流回路3に接続された整流制御部10とインバータ5に接続されたインバータ制御部11により各スイチング半導体のオンオフが制御されているものである。なお、図中12はインバータ5の出力側に接続された電圧計で、インバータ5の出力電圧を監視し、電圧が変動した場合はインバータ制御部11によりインバータ5のオンオフを制御し、出力電圧が100Vとなるようにしている。
Such switching on / off is such that on / off of each switching semiconductor is controlled by the
そして、商用電源1側に接続された電力量計13により電力量を計測し、ピークシフトの必要が生じた場合は、整流制御部10により、整流回路3のスイッチングを停止すると、商用電源1は、昇圧されずに整流回路3に電力が供給されるも、蓄電池4の電圧が230Vと高い為蓄電池4が放電してインバータ5を介して負荷6へ電力が供給される。そして2時間とか3時間の所定の時間経過後に再び整流回路3のスイッチングを開始するものであり、蓄電池の放電により商用電力の消費を抑制することが出来る。
なお、この際、蓄電池が万一、故障や寿命で所定の電力が得られない場合でも、スイッチングを停止している整流回路はダイオードブリッジにより電力を供給しているので、負荷への電力供給が途絶えることはない。
And when the amount of electric power is measured with the watt-
At this time, even if the storage battery is not able to obtain the predetermined power due to failure or life, the rectifier circuit that has stopped switching supplies power through the diode bridge, so power supply to the load is not possible. There is no interruption.
この様に、本発明では、簡単な回路構成にしてスイッチング動作を停止するだけでピークシフト運転に切替えることができる。 Thus, in the present invention, it is possible to switch to the peak shift operation simply by stopping the switching operation with a simple circuit configuration.
更に、ピークシフト運転に移行した際に万一蓄電池に容量不足や故障、寿命などの支障を来たし、所定の電力が得られない場合であっても、商用電源が常に接続されているので、無瞬断に商用電源から電力を負荷に供給することが出来る。 Furthermore, even if the storage battery is inadequate in capacity, failure, life, etc. when it shifts to peak shift operation, and the specified power cannot be obtained, the commercial power supply is always connected. Electric power can be supplied to the load from a commercial power source in the event of a momentary interruption.
更に、蓄電池の出力側に電圧計14を接続し蓄電池の放電電圧を計測する共に、所定の電圧値になるまでの時間計測部15を付加して蓄電池の運用状態を監視する監視装置16を備えれば、所定の電圧値になるまでの蓄電池4の運用時間が分かり、その運用時間の長短により蓄電池の寿命や劣化状態がわかるので、蓄電池の交換時期も判別出来ると言う効果もある。
Furthermore, a
具体的には、商用電源として200Vを用い、整流回路のスイッチング操作により約270Vまで上昇させ、115個の単電池を直列接続した鉛蓄電池を約2.4V/セルで充電すると共に、インバータにより交流に変換すると共にその電圧を100Vに低下させて負荷に電力を供給し、商用電源の消費電力量が電力会社と契約した所定の電力量を超える恐れのある所定の値となり、ピークシフトが必要となった場合に、整流回路のスイッチングを停止して蓄電池から電力を負荷に供給する。この時の蓄電池の出力電圧は通常単電池当たり2Vであるので、2×115=230Vである。この蓄電池電圧は放電と共に低下し、放電電圧を電圧計により計測した値が約205Vとなった段階で、再び整流回路のスイッチングを開始し、蓄電池の充電と負荷への電力供給を再開する。 Specifically, 200V is used as a commercial power source, and it is raised to about 270V by switching operation of the rectifier circuit. A lead storage battery in which 115 unit cells are connected in series is charged at about 2.4V / cell, and an AC is supplied by an inverter. The power is supplied to the load by reducing the voltage to 100V and the power consumption amount of the commercial power source becomes a predetermined value that may exceed the predetermined power amount contracted with the power company, and a peak shift is required. When this happens, switching of the rectifier circuit is stopped and power is supplied from the storage battery to the load. Since the output voltage of the storage battery at this time is usually 2 V per unit cell, 2 × 115 = 230 V. This storage battery voltage decreases with the discharge, and when the value measured by the voltmeter becomes about 205 V, the switching of the rectifier circuit is started again, and the charging of the storage battery and the power supply to the load are resumed.
この205Vになるまでの時間は負荷の消費電力量にもよるが、例えば工場などにおいて、ピークシフト時間を1日当たり3時間行えば契約した電力量を超えない場合は、毎日所定の時間を決め、これを整流制御部10に入力させておけば、電力量計によらず、毎日同じ時間にピークシフト運転に切替え、蓄電池の放電電圧が205Vになるまで実施する。そして、この205Vになるまでの時間が3時間に近づいていることが監視装置により判別した場合は、その原因を調査し、必要なら新しい蓄電池を手配し交換することで、電源装置として支障なく利用することができる。
The time to reach 205V depends on the power consumption of the load. For example, in a factory or the like, if the peak shift time is performed for 3 hours per day and the contracted power amount is not exceeded, a predetermined time is determined every day. If this is input to the
以上の通り、本発明によれば、簡単な回路構成でピークシフトが出来ると共に、蓄電池の寿命も簡易的に予測し得て、電源装置として支障なく運用できるものである。 As described above, according to the present invention, the peak shift can be performed with a simple circuit configuration, the life of the storage battery can be easily predicted, and the battery can be operated without any trouble.
1 商用電源
2 コイル
3 整流回路
4 蓄電池
5 インバータ
6 負荷
16 監視装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015187815A JP2017063553A (en) | 2015-09-25 | 2015-09-25 | Application method for power supply unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015187815A JP2017063553A (en) | 2015-09-25 | 2015-09-25 | Application method for power supply unit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017063553A true JP2017063553A (en) | 2017-03-30 |
Family
ID=58429494
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015187815A Pending JP2017063553A (en) | 2015-09-25 | 2015-09-25 | Application method for power supply unit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017063553A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111313109A (en) * | 2020-02-25 | 2020-06-19 | 中国科学院电工研究所 | Improved battery network system and method |
-
2015
- 2015-09-25 JP JP2015187815A patent/JP2017063553A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111313109A (en) * | 2020-02-25 | 2020-06-19 | 中国科学院电工研究所 | Improved battery network system and method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101308783B1 (en) | Uninterruptible power-supply system | |
US9065277B1 (en) | Battery backup system for uninterrupted power supply | |
US9490661B2 (en) | Uninterruptible power supply | |
US20150115875A1 (en) | Charging circuit | |
RU2014145345A (en) | BATTERY CAPACITY MANAGEMENT | |
JP2015154606A (en) | Power storage state regulating circuit, power storage state regulating system, and battery pack | |
US9906072B2 (en) | Systems and methods for matching an end of discharge for multiple batteries | |
JPWO2014188711A1 (en) | DC power supply circuit | |
JP2010154628A (en) | Voltage correction control method of power accumulation module | |
JP2011250608A (en) | Solar cell system | |
WO2012043744A1 (en) | Charging control device | |
JP2011103746A (en) | Charging method of battery | |
JP2010259165A (en) | Power supply device, electronic device, and capacitor capacitance estimation method | |
JP5569249B2 (en) | Uninterruptible power system | |
WO2018139200A1 (en) | Power conversion device and power conditioner | |
JP2015133817A (en) | Backup power supply device | |
JP2014171313A (en) | Dc/dc converter | |
JP2016158353A (en) | Power conversion device | |
JP2017063553A (en) | Application method for power supply unit | |
JP2015226445A (en) | Charger | |
KR101157429B1 (en) | Synchronous boost dc/dc converter and fuel cell system comprising the same | |
JP2015213384A (en) | Battery voltage compensation system | |
JP6214577B2 (en) | Power supply system for float charging with balance function | |
KR101586827B1 (en) | Hybrid type battery charger and charging method using the same | |
WO2019058821A1 (en) | Power storage apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180605 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190326 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190521 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20200107 |