JP2022062948A - Power storage system and power storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、分散設置された複数の電力蓄電装置間で電力融通を行う蓄電システム及び蓄電装置に関する。 The present invention relates to a power storage system and a power storage device that exchange power between a plurality of distributed power storage devices.
近年、自然エネルギーの利用方法として、系統連系ではなく自己消費(自家消費)システムへのシフトが予想されている。自己消費システムとしては、例えば、防災拠点において、太陽電池装置で発電された電力を蓄電する蓄電装置が考えられる。 In recent years, it is expected that the method of using natural energy will shift to a self-consumption (self-consumption) system instead of grid interconnection. As a self-consumption system, for example, a power storage device that stores electric power generated by a solar cell device at a disaster prevention base can be considered.
そこで、本出願人は、DCグリッドに接続された双方向DC/DCコンバータを放電用と充電用とに切り換えて設定するだけで、各蓄電装置間の電力融通を制御することができ、エネルギーの利用効率が高く、リスク低減された安価なシステムを提案した(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, the applicant can control the power interchange between the power storage devices by simply switching the bidirectional DC / DC converter connected to the DC grid between discharging and charging and setting the energy. We have proposed an inexpensive system with high utilization efficiency and reduced risk (see, for example, Patent Document 1).
従来技術では、充電設定時と放電設定時とで異なる充電ドループ特性と放電ドループ特性とをそれぞれ用いて、充電設定時に充電電流がゼロになる制御下限電圧と放電設定時に放電電流がゼロになる制御上限電圧との間をグリッド電圧の制御範囲として運用している。しかしながら、DC接続バスへの負荷機器や発電機器の接続によるDCグリッドの負荷変動に対応することができず、グリッド電圧を制御範囲に抑制できなくなるという問題点があった。 In the prior art, the charge droop characteristic and the discharge droop characteristic, which are different when the charge is set and when the discharge is set, are used to control the lower limit voltage at which the charge current becomes zero when the charge is set and the control where the discharge current becomes zero when the discharge is set. The area between the upper limit voltage and the grid voltage is used as the control range. However, there is a problem that it is not possible to cope with the load fluctuation of the DC grid due to the connection of the load device or the power generation device to the DC connection bus, and the grid voltage cannot be suppressed within the control range.
すなわち、グリッド電圧が下限電圧を下回ってしまうDCグリッドの負荷変動に対して、充電設定されている蓄電装置は対応することできず、グリッド電圧を制御範囲に抑制できなくなってしまう。また、グリッド電圧が上限電圧を上回ってしまうとDCグリッドの負荷変動に対して、放電設定されている蓄電装置は対応することできず、グリッド電圧を制御範囲に抑制できなくなってしまう。 That is, the power storage device set to charge cannot cope with the load fluctuation of the DC grid where the grid voltage falls below the lower limit voltage, and the grid voltage cannot be suppressed within the control range. Further, if the grid voltage exceeds the upper limit voltage, the power storage device set to discharge cannot cope with the load fluctuation of the DC grid, and the grid voltage cannot be suppressed within the control range.
本発明の目的は、従来技術の上記問題を解決し、DC接続バスの負荷変動に対応してグリッド電圧を制御範囲内で追従させることができる蓄電システム及び蓄電装置を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to provide a power storage system and a power storage device capable of tracking a grid voltage within a control range in response to load fluctuations of a DC connection bus.
本発明の蓄電システムは、直流電力を蓄電する蓄電池が接続された蓄電装置を基本単位とし、DC接続バスに接続された複数の前記蓄電装置が前記DC接続バスのグリッド電圧の制御で自律的に充電または放電を制御する蓄電システムであって、1以上の前記蓄電装置は、前記DC接続バスに接続され、電流-電圧ドループ特性を使用して充放電電流を制御する双方向DC/DCコンバータと、前記双方向DC/DCコンバータで変換された電力を検出する電力検出部と、前記充放電電流がゼロとなるオフセット電圧が制御領域の中間電圧である前記電流-電圧ドループ特性を基準特性とし、前記電力検出部によって検出された電力と予め設定された電力-電圧ドループ特性とに基づいて算出されるグリッド電圧指令と前記グリッド電圧との偏差に応じて前記基準特性から前記オフセット電圧を移動させた前記電流-電圧ドループ特性を、前記双方向DC/DCコンバータで使用する前記電流-電圧ドループ特性として決定する特性制御部と、を具備することを特徴とする。
また、本発明の蓄電装置は、DC接続バスに接続されて前記DC接続バスのグリッド電圧の制御で自律的に充電または放電を制御する蓄電装置は、前記DC接続バスに接続され、電流-電圧ドループ特性を使用して充放電電流を自律的に制御する双方向DC/DCコンバータと、前記双方向DC/DCコンバータで変換された電力を検出する電力検出部と、前記充放電電流がゼロとなるオフセット電圧が制御領域の中間電圧である前記電流-電圧ドループ特性を基準特性とし、前記電力検出部によって検出された電力と予め設定された電力-電圧ドループ特性とに基づいて算出されるグリッド電圧指令と前記グリッド電圧との偏差に応じて前記基準特性から前記オフセット電圧を移動させた前記電流-電圧ドループ特性を、前記双方向DC/DCコンバータで使用する前記電流-電圧ドループ特性として決定する特性制御部と、を具備することを特徴とする。
The power storage system of the present invention has a power storage device to which a storage battery for storing DC power is connected as a basic unit, and a plurality of the power storage devices connected to the DC connection bus autonomously control the grid voltage of the DC connection bus. A power storage system that controls charging or discharging, wherein one or more of the power storage devices are connected to the DC connection bus and a bidirectional DC / DC converter that controls charge / discharge current using current-voltage droop characteristics. The current-voltage droop characteristic, in which the power detector that detects the power converted by the bidirectional DC / DC converter and the current-voltage droop characteristic in which the offset voltage at which the charge / discharge current becomes zero is the intermediate voltage in the control region, is used as a reference characteristic. The offset voltage is moved from the reference characteristic according to the deviation between the grid voltage command calculated based on the power detected by the power detection unit and the preset power-voltage droop characteristic and the grid voltage. It is characterized by comprising a characteristic control unit that determines the current-voltage droop characteristic as the current-voltage droop characteristic used in the bidirectional DC / DC converter.
Further, the power storage device of the present invention is connected to the DC connection bus, and the power storage device that autonomously controls charging or discharging by controlling the grid voltage of the DC connection bus is connected to the DC connection bus, and is current-voltage. A bidirectional DC / DC converter that autonomously controls the charge / discharge current using droop characteristics, a power detector that detects the power converted by the bidirectional DC / DC converter, and zero charge / discharge current. The grid voltage calculated based on the power detected by the power detector and the preset power-voltage droop characteristic, with the current-voltage droop characteristic in which the offset voltage is the intermediate voltage of the control region as the reference characteristic. A characteristic that determines the current-voltage droop characteristic in which the offset voltage is moved from the reference characteristic according to the deviation between the command and the grid voltage as the current-voltage droop characteristic used in the bidirectional DC / DC converter. It is characterized by comprising a control unit.
本発明によれば、ドループ制御の基準を制御領域の中心に設定した電流-電圧ドループ特性によって、充放電方向にシームレスで対応可能に制御することできるため、DC接続バスの負荷変動に対応してグリッド電圧を制御範囲内で追従させることができるという効果を奏する。 According to the present invention, the current-voltage droop characteristic in which the droop control reference is set at the center of the control region can be seamlessly and responsively controlled in the charge / discharge direction. It has the effect of being able to follow the grid voltage within the control range.
以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の実施の形態において、同様の機能を示す構成には、同一の符号を付して適宜説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, the same reference numerals are given to the configurations showing the same functions, and the description thereof will be omitted as appropriate.
本実施の形態は、図1を参照すると、蓄電池2が接続された蓄電装置1を1つの基本単位として、複数の蓄電装置1をDC接続バス20で並列に接続し、蓄電装置1間の電力融通を実施する蓄電システムである。なお、DC接続バス20は、無電源地域や防災地区等を想定しており、安定した電源(電力系統等)に接続されておらず、低インピーダンスのDCグリッドを形成している。また、図1には、N台の蓄電装置1をDC接続バス20に接続した例が示されており、DC接続バス20に接続する蓄電装置1の台数には制限はない。
In this embodiment, referring to FIG. 1, the
図2を参照すると、蓄電装置1は、グリッド接続端子T1と、蓄電池接続端子T2と、PV接続端子T3と、負荷接続端子T4とをそれぞれ備えている。
Referring to FIG. 2, the
グリッド接続端子T1は、DC接続バス20に接続され、直流電力を送受電する端子である。蓄電池接続端子T2は、接続された蓄電池2の充放電用の端子である。PV接続端子T3は、接続箱31を介して接続された太陽電池3によって発電された直流電力を受電する端子である。負荷接続端子T4は、接続された負荷4に電力を供給する端子である。
The grid connection terminal T1 is a terminal connected to the
蓄電装置1は、図2を参照すると、第1双方向DC/DCコンバータ11(以下、第1DC/DC11と称す)と、第2双方向DC/DCコンバータ12(以下、第2DC/DC12と称す)と、MPPTDC/DCコンバータ13と、PCS14と、電流センサ15と、電力検出部16と、蓄電量検出部17と、特性制御部18とを備えている。そして、第1DC/DC11と、第2DC/DC12と、MPPTDC/DCコンバータ13及びPCS14は、DCリンク19を介して接続されている。
With reference to FIG. 2, the
第2DC/DC12は、蓄電池接続端子T2とDCリンク19との間に接続され、DCリンク19のDCリンク電圧一定制御(固定値制御)で蓄電池2を充放電する充放電器である。第2DC/DC12は、蓄電池2を充電する際、DCリンク19の直流電圧を蓄電池2の充電に適した電圧に変換して蓄電池2への充電を行う。また、第2DC/DC12は、蓄電池2から放電する際、蓄電池2の直流電圧をDCリンク19の直流電圧に変換して蓄電池2からの放電を行う。
The second DC /
MPPTDC/DCコンバータ13は、PV接続端子T3とDCリンク19との間に接続され、太陽電池3によって発電された直流電力を受電する最大電力点追従方式(MPPT:Maximum Power Point Tracking)のDC/DCコンバータである。MPPTDC/DCコンバータ13は、太陽電池3から受電した直流電力をDCリンク19に出力する。
The MPPTDC /
PCS14は、負荷接続端子T4とDCリンク19との間に接続され、DCリンク19の直流電圧を負荷4に適した電力に変換して負荷4に供給するパワーコンディショナシステムである。
The
電流センサ15は、蓄電池2が充放電される際の充放電電流を検出して蓄電量検出部17に出力する。
The
電力検出部16は、第1DC/DC11に接続され、第1DC/DC11で変換された電力POUTを検出し、検出された電力POUTとグリッド電圧Vgridとを特性制御部18に出力する。なお、本実施の形態において電力検出部16は、充電方向の電力POUTを正とし、放電方向の電力POUTを負として検出する。
The
蓄電量検出部17は、蓄電池2の蓄電量の検出として、電流センサ15によって検出された蓄電池2の充放電電流に基づいて、SOC(SOC:State of charge)を算出する。蓄電量検出部17は、蓄電池2の充電電流と、放電電流とそれぞれ積算し、その差分値に基づいてSOCを算出する。なお、蓄電量は、蓄電池2の端子電圧等に基づいて検出しても良い。
The storage
特性制御部18は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等を備えたマイクロコンピュータ等の情報処理部である。ROMには制御プログラムが記憶されている。特性制御部18のCPUは、ROMに記憶されている制御プログラムを読み出し、制御プログラムをRAMに展開させることで動作する。
The
特性制御部18は、電力検出部16によって検出された電力POUTと、蓄電量検出部17によって算出されたSOCとに基づいて、一次関数の演算式による垂下特性を有する電流-電圧ドループ特性を決定する。
The
第1DC/DC11は、グリッド接続端子T1とDCリンク19との間に接続され、特性制御部18によって決定された電流-電圧ドループ特性に基づいて、DC接続バス20の電圧(以下、グリッド電圧と称す)に応じて充放電電流を自律的に制御する。
The first DC /
まず、本実施の形態の蓄電システムにおける制御モデルについて図3乃至図5を参照して詳細に説明する。
図3(a)は、DC接続バス20に接続されたN台の蓄電装置1をモデル化したものである。図3(a)において、i1~iNは、N台の蓄電装置1それぞれの充放電電流であり、Rは、電流-電圧ドループ特性の傾きとなる仮想抵抗値である。そして、Vof1~VofNは、DC接続バス20のグリッド電圧Vgridとi1~iNとRとから導出されるN台の蓄電装置1それぞれのオフセット電圧である。
First, the control model in the power storage system of the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 5.
FIG. 3A is a model of N
図3(a)のモデルによると、k台目の蓄電装置1における充放電電流ikは、
ik=Vgrid/R-Vofk/R
となり、
N台の蓄電装置1の合計充放電電流iΣは、Vof1~VofNの平均をVofavrとすると、
iΣ=N×Vgrid/R-N×Vofavr/R
となる。
According to the model of FIG. 3A, the charge / discharge current ik in the kth
ik = Vgrid / R-Vof k / R
And
The total charge / discharge current iΣ of the N
iΣ = N × Vgrid / RN × Vof avr / R
Will be.
従って、系全体のモデルは、図3(b)で表すことができ、系全体ドループ特性は、図3(c)に示す系全体のブロック図のように
Vgrid=(R/N)×iΣ+Vofavr
となる。なお、図3(b)に示すiLOADは、DC接続バス20に接続された負荷電流であり、
iΣ=-iLOAD
の関係である。
Therefore, the model of the whole system can be represented by FIG. 3 (b), and the whole system droop characteristic is Vgrid = (R / N) × iΣ + Vof avr as shown in the block diagram of the whole system shown in FIG. 3 (c).
Will be. The i LOAD shown in FIG. 3B is a load current connected to the
iΣ = -i LOAD
Is the relationship.
これにより、負荷電流iLOADの変化量ΔiLOADが与えるグリッド電圧Vgridの変動量ΔVgridは、
ΔVgrid=(R/N)×ΔiΣ
となって、変化量ΔiLOADにより発生する変動量ΔVgridは、図4(a)に示すように単機の動作特性にも同量の電圧変動として現れる。
As a result, the change amount ΔVgrid of the grid voltage Vgrid given by the change amount Δi LOAD of the load current i LOAD becomes
ΔVgrid = (R / N) × ΔiΣ
As shown in FIG. 4A, the fluctuation amount ΔVgrid generated by the change amount Δi LOAD appears as the same amount of voltage fluctuation in the operating characteristics of the single machine.
また、系全体のオフセット電圧Vofの変化量Vofavrが与えるグリッド電圧Vgridの変動量ΔVgridは、
ΔVgrid=ΔVofavr
となって、変化量Vofavrにより発生する変動量ΔVgridは、図4(b)に示すように単機の動作特性にも同量の電圧変動として現れる。
Further, the fluctuation amount ΔVgrid of the grid voltage Vgrid given by the change amount Vof avr of the offset voltage Vof of the entire system is
ΔVgrid = ΔVof avr
Therefore, the fluctuation amount ΔVgrid generated by the change amount Vof avr appears as the same amount of voltage fluctuation in the operating characteristics of the single machine as shown in FIG. 4 (b).
そこで、本実施の形態では、図5(a)に点線で示すように、充放電電流がゼロとなるオフセット電圧Vofがドループ制御領域(制御下限電圧Vcmin-制御上限電圧Vcmax)の中間電圧Vcmidである電流-電圧ドループ特性を基準特性として、負荷電流の両極性の変化にシームレスで対応できるようにした。そして、図5(b)に示すように、外乱(負荷および系の変動)に起因する変化量ΔiLOADや変化量Vofavrが与える変動量ΔVgridを単機の蓄電装置1において電流-電圧ドループ特性のオフセット電圧Vofを基準特性(中間電圧Vcmid)から図5(a)に実線で示すように移動制御することで任意のグリッド電圧Vgridにコントロールする。なお、図5(a)に示す一点鎖線は、移動制御された単機のドループ特性を合計した系全体のドループ特性であり、グリッド電圧Vgridは、系全体のドループ特性と負荷電流iLOADとの交点にコントロールされる。
Therefore, in the present embodiment, as shown by the dotted line in FIG. 5A, the offset voltage Vof at which the charge / discharge current becomes zero is an intermediate voltage in the droop control region (control lower limit voltage Vc min -control upper limit voltage Vc max ). Using the current-voltage droop characteristic, which is Vc mid , as a reference characteristic, it is possible to seamlessly respond to changes in both polarities of the load current. Then, as shown in FIG. 5 (b), the change amount Δi LOAD due to the disturbance (load and system fluctuation) and the fluctuation amount ΔVgrid given by the change amount Vof avr are set to the current-voltage droop characteristic in the single
次に、特性制御部18によるドループ特性決定動作を図6乃至図8を参照して詳細に説明する。
特性制御部18は、図6を参照すると、電力検出部16によって検出された電力POUTと、蓄電量検出部17によって算出されたSOCとに基づいて、グリッド電圧指令Vgrid*を算出するグリッド電圧算出部181と、グリッド電圧指令Vgrid*と、フィードバックされたグリッド電圧Vgridとの偏差に基づいて、オフセット電圧指令Vof*を算出するオフセット電圧算出部182とを備えている。
Next, the droop characteristic determination operation by the
Referring to FIG. 6, the
グリッド電圧算出部181には、図7に示すように、出力電力の最小値Pcmin及び最大値Pcmaxが、電流-電圧ドループ特性における制御領域の制御下限電圧Vcmin及び制御上限電圧Vcmaxとなる1次関数の演算式による垂下特性をもつ電力‐電圧ドループ特性が設定されている。グリッド電圧算出部181は、この電力‐電圧ドループ特性を用いることでグリッド電圧指令Vgrid*を
Vgrid*=
(1/Ksoc)×[(Vcmax-Vcmin)/(Pcmax-Pcmin)]×POUT+Vcmid
によって算出する。これにより、電力検出部16によって検出された電力POUTに応じて、充電時はグリッド電圧指令Vgrid*が中間電圧Vcmidから制御上限電圧Vcmaxの方向へ,放電時はグリッド電圧指令Vgrid*が中間電圧Vcmidから制御下限電圧Vcminの方向へそれぞれ操作される。
As shown in FIG. 7, the grid
(1 / K soc ) x [(Vc max -Vc min ) / (Pc max -Pc min) ] x P OUT + Vc mid
Calculated by. As a result, according to the power P OUT detected by the
(1/Ksoc)は、電力‐電圧ドループ特性を蓄電量検出部17によって算出されたSOCで重みづけするための係数である。本実施の形態において、Ksocは、図8に示すように、SOCに基づいて.555以上1.0以下の値に算出される。そして、Ksocは、電力POUTの極性を用いて演算式を変え、電力POUTが正で充電方向である場合、蓄電量が少ないほど小さい値となり、電力POUTが負で放電方向である場合、蓄電量が多いほど小さい値となる。従って、電力POUTが正で充電方向である場合、蓄電量が少ないほど電力‐電圧ドループ特性の傾きが大きくなるため、算出されるグリッド電圧指令Vgrid*は、蓄電量が多い蓄電装置1よりも蓄電量が少ない蓄電装置1の方が大きい値となる。また、電力POUTが負で放電方向である場合、蓄電量が多いほど電力‐電圧ドループ特性の傾きが大きくなるため、算出されるグリッド電圧指令Vgrid*は、蓄電量が多い蓄電装置1よりも蓄電量が少ない蓄電装置1の方が大きい値となる。
(1 / K soc ) is a coefficient for weighting the power-voltage droop characteristic with the SOC calculated by the storage
オフセット電圧算出部182は、グリッド電圧指令Vgrid*と、フィードバックされたグリッド電圧Vgridとの偏差を積分した値に中間電圧Vcmidを加算することで、電流-電圧ドループ特性を決定するオフセット電圧指令Vof*を算出する。
The offset
オフセット電圧算出部182によって算出されたオフセット電圧指令Vof*は、第1DC/DC11に出力され、第1DC/DC11は、決定された電流-電圧ドループ特性に基づいて、DC接続バス20の電圧(以下、グリッド電圧と称す)に応じて充放電電流を自律的に制御する。
The offset voltage command Vof * calculated by the offset
このように、電流-電圧ドループ特性によるドループ制御の基準を制御領域の中心に設定し、充放電方向にシームレスで対応可能に制御することで、DC接続バス20の負荷変動に対応してグリッド電圧Vgridを制御範囲内に追従させることができる。
In this way, by setting the reference for droop control based on the current-voltage droop characteristic at the center of the control area and controlling it seamlessly and responsively in the charge / discharge direction, the grid voltage corresponds to the load fluctuation of the
そして、電力‐電圧ドループ特性をSOCで重みづけすることで、蓄電装置1の蓄電量に応じて充放電電力量を制御することができ、DC接続バス20に接続された蓄電装置1間の蓄電量を平均化して蓄電システムを最適に運用することができる。
Then, by weighting the power-voltage droop characteristic with SOC, the charge / discharge power amount can be controlled according to the power storage amount of the
図9(a)に示すように、蓄電量が少ない(放電方向でKsoc=1.000)の蓄電装置1aと、蓄電量が多い(放電方向でKsoc=0.555)の蓄電装置1bとをDC接続バス20に接続した状態で、DC接続バス20に電流源30を接続してDC接続バス20から電流源30の方向に流れる電流icuを印加するシミュレーションを実施した。電流icuは、10[sec]に2.7Aを流し、30[sec]に1.0Aに変更した。
As shown in FIG. 9A, the
その結果、図9(b)に示すように、電流icuの印加によって生じるグリッド電圧Vgridの変動が抑制され、図9(c)に示すように、Ksoc(SOC)に依存した分担比率(1/1.000:1/0.555)で放電が実施されることが分かる。 As a result, as shown in FIG. 9 (b), the fluctuation of the grid voltage Vgrid caused by the application of the current i cu is suppressed, and as shown in FIG. 9 (c), the share ratio depending on K soc (SOC) ( It can be seen that the discharge is carried out at 1 / 1.0000: 1 / 0.555).
また、図10(a)に示すように、蓄電量が少ない(充電方向でKsoc=0.555)の蓄電装置1aと、蓄電量が多い(充電方向でKsoc=1.000)の蓄電装置1bとをDC接続バス20に接続した状態で、DC接続バス20に電流源30aを接続して電流源30aからDC接続バス20の方向に流れる電流icuを印加するシミュレーションを実施した。電流icuは、10[sec]に2.6Aを流し、30[sec]に1.0Aに変更した。
Further, as shown in FIG. 10A, a
その結果、図10(b)に示すように、電流icuの印加によって生じるグリッド電圧Vgridの変動が抑制され、図10(c)に示すように、Ksoc(SOC)に依存した分担比率(1/0.555:1/1.000)で充電が実施されることが分かる。 As a result, as shown in FIG. 10 (b), the fluctuation of the grid voltage Vgrid caused by the application of the current i cu is suppressed, and as shown in FIG. 10 (c), the share ratio depending on K soc (SOC) ( It can be seen that charging is performed at 1 / 0.555: 1 / 1.000).
すなわち、グリッド電圧Vgridは、蓄電装置1a、1bでも共通である。そのため、電力分担比率は電流分担比率でもある(電力=電圧×電流)。従って、Ksoc(SOC)に応じて、電力‐電圧ドループ特性の傾きを可変させることで、電力の分担比率が変更される。
That is, the grid voltage Vgrid is also common to the
なお、本実施の形態の蓄電システムでは、1台以上の蓄電装置1がDC接続バス20接続されていれば、所定の効果を奏する。すなわち、本実施の形態の蓄電装置1は、グリッド電圧に応じて充放電電流を自律的に制御する他構成の蓄電装置(例えば、特許文献1の蓄電装置)と並列に接続して用いることができる。
In the power storage system of the present embodiment, if one or more
以上説明したように、本実施の形態によれば、直流電力を蓄電する蓄電池2が接続された蓄電装置1を基本単位とし、DC接続バス20に接続された複数の蓄電装置1がDC接続バス20のグリッド電圧Vgridの制御で自律的に充電または放電を制御する蓄電システムであって、1以上の蓄電装置1は、DC接続バス20に接続され、電流-電圧ドループ特性を使用して充放電電流を制御する第1DC/DC11(双方向DC/DCコンバータ)と、第1DC/DC11で変換された電力を検出する電力検出部16と、充放電電流がゼロとなるオフセット電圧Vofが制御領域の中間電圧Vcmidである電流-電圧ドループ特性を基準特性とし、電力検出部16によって検出された電力と予め設定された電力-電圧ドループ特性とに基づいて算出されるグリッド電圧指令Vgrid*とグリッド電圧Vgridとの偏差に応じて基準特性からオフセット電圧Vofを移動させた電流-電圧ドループ特性を、第1DC/DC11で使用する電流-電圧ドループ特性として決定する特性制御部18とを備える。
この構成により、ドループ制御の基準を制御領域の中心に設定した電流-電圧ドループ特性によって、充放電方向にシームレスで対応可能に制御することできるため、DC接続バス20の負荷変動に対応してグリッド電圧Vgridを制御範囲内で追従させることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
With this configuration, the current-voltage droop characteristic in which the droop control reference is set in the center of the control area can be seamlessly and responsively controlled in the charge / discharge direction. Therefore, the grid corresponds to the load fluctuation of the
さらに、本実施の形態によれば、電流-電圧ドループ特性は、出力電力の最小値Pcmin及び最大値Pcmaxが、電流-電圧ドループ特性における制御領域の制御下限電圧Vcmin及び制御上限電圧Vcmaxとなる1次関数の演算式による垂下特性をもつ。
この構成により、簡単な制御で負荷変動に対応することができる。
Further, according to the present embodiment, in the current-voltage droop characteristic, the minimum value Pc min and the maximum value Pc max of the output power are the control lower limit voltage Vc min and the control upper limit voltage Vc in the control region in the current-voltage droop characteristic. It has a drooping characteristic according to the calculation formula of the linear function that becomes max .
With this configuration, it is possible to respond to load fluctuations with simple control.
さらに、本実施の形態によれば、蓄電池2の蓄電量としてSOCを算出する蓄電量検出部17を備え、特性制御部18は、蓄電量検出部17によって算出されたSOCに応じて電力‐電圧ドループ特性の傾きを変更させ、電力‐電圧ドループ特性をSOCで重みづけすることで、蓄電装置1の蓄電量に応じて充放電電力量を制御する。
この構成により、蓄電量に応じて充放電電流を制御することができ、DC接続バス20に接続した蓄電装置1間の蓄電量の平均化を実施することができる。
Further, according to the present embodiment, the storage
With this configuration, the charge / discharge current can be controlled according to the amount of electricity stored, and the amount of electricity stored between the
さらに、本実施の形態によれば、特性制御部18は、電力-電圧ドループ特性の傾きを変更させる代わりに、充電方向では電流-電圧ドループ特性の移動速度をSOCが少ないほど早く、放電方向では電流-電圧ドループ特性の移動速度をSOCが多いほど早くそれぞれ制御する。
この構成により、DC接続バス20に接続された蓄電装置1の充放電電流を利用し、DC接続バス20に接続した蓄電装置1間の蓄電量の平均化を実施することができる。
Further, according to the present embodiment, instead of changing the inclination of the power-voltage droop characteristic, the
With this configuration, it is possible to average the amount of electricity stored between the
以上、本発明を具体的な実施形態で説明したが、上記実施形態は一例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更して実施できることは言うまでもない。 Although the present invention has been described above with specific embodiments, it goes without saying that the above embodiment is an example and can be modified and implemented without departing from the spirit of the present invention.
1、1a、1b 蓄電装置
2 蓄電池
3 太陽電池
4 負荷
11 第1DC/DC(第1双方向DC/DCコンバータ)
12 第2DC/DC(第2双方向DC/DCコンバータ)
13 MPPTDC/DCコンバータ
14 PCS
15 電流センサ
16 電力検出部
17 蓄電量検出部
18 特性制御部
19 DCリンク
20 DC接続バス
30 30a 電流源
31 接続箱
181 グリッド電圧算出部
182 オフセット電圧算出部
T1 グリッド接続端子
T2 蓄電池接続端子
T3 PV接続端子
T4 負荷接続端子
1, 1a, 1b
12 2nd DC / DC (2nd bidirectional DC / DC converter)
13 MPPTDC /
15
Claims (5)
1以上の前記蓄電装置は、
前記DC接続バスに接続され、電流-電圧ドループ特性を使用して充放電電流を制御する双方向DC/DCコンバータと、
前記双方向DC/DCコンバータで変換された電力を検出する電力検出部と、
前記充放電電流がゼロとなるオフセット電圧が制御領域の中間電圧である前記電流-電圧ドループ特性を基準特性とし、前記電力検出部によって検出された電力と予め設定された電力-電圧ドループ特性とに基づいて算出されるグリッド電圧指令と前記グリッド電圧との偏差に応じて前記基準特性から前記オフセット電圧を移動させた前記電流-電圧ドループ特性を、前記双方向DC/DCコンバータで使用する前記電流-電圧ドループ特性として決定する特性制御部と、を具備することを特徴とする蓄電システム。 A storage device to which a storage battery for storing DC power is connected is used as a basic unit, and a plurality of the storage devices connected to the DC connection bus autonomously control charging or discharging by controlling the grid voltage of the DC connection bus. It ’s a system,
One or more of the power storage devices
A bidirectional DC / DC converter connected to the DC connection bus and controlling charge / discharge current using current-voltage droop characteristics.
A power detector that detects the power converted by the bidirectional DC / DC converter, and
The current-voltage droop characteristic, in which the offset voltage at which the charge / discharge current becomes zero is the intermediate voltage in the control region, is used as the reference characteristic, and the power detected by the power detector and the preset power-voltage droop characteristic are used. The current-voltage droop characteristic obtained by moving the offset voltage from the reference characteristic according to the deviation between the grid voltage command calculated based on the grid voltage command and the grid voltage is used in the bidirectional DC / DC converter. A power storage system including a characteristic control unit that determines voltage droop characteristics.
前記特性制御部は、前記蓄電量検出部によって算出された前記SOCに応じて前記電力‐電圧ドループ特性の傾きを変更させ、前記電力‐電圧ドループ特性を前記SOCで重みづけすることで、前記蓄電装置の蓄電量に応じて充放電電力量を制御することを特徴とする請求項2に記載の蓄電システム。 It is provided with a storage amount detection unit that calculates SOC as the storage amount of the storage battery.
The characteristic control unit changes the inclination of the power-voltage droop characteristic according to the SOC calculated by the storage amount detection unit, and weights the power-voltage droop characteristic with the SOC, thereby storing the power. The power storage system according to claim 2, wherein the charge / discharge power amount is controlled according to the power storage amount of the device.
前記特性制御部は、充電方向では前記電流-電圧ドループ特性の移動速度を前記SOCが少ないほど早く、放電方向では前記電流-電圧ドループ特性の移動速度を前記SOCが多いほど早くそれぞれ制御することを特徴とする請求項2に記載の蓄電システム。 It is provided with a storage amount detection unit that calculates SOC as the storage amount of the storage battery.
The characteristic control unit controls the moving speed of the current-voltage droop characteristic in the charging direction faster as the SOC is smaller, and controls the moving speed of the current-voltage droop characteristic faster in the discharging direction as the SOC is higher. The power storage system according to claim 2.
前記DC接続バスに接続され、電流-電圧ドループ特性を使用して充放電電流を自律的に制御する双方向DC/DCコンバータと、
前記双方向DC/DCコンバータで変換された電力を検出する電力検出部と、
前記充放電電流がゼロとなるオフセット電圧が制御領域の中間電圧である前記電流-電圧ドループ特性を基準特性とし、前記電力検出部によって検出された電力と予め設定された電力-電圧ドループ特性とに基づいて算出されるグリッド電圧指令と前記グリッド電圧との偏差に応じて前記基準特性から前記オフセット電圧を移動させた前記電流-電圧ドループ特性を、前記双方向DC/DCコンバータで使用する前記電流-電圧ドループ特性として決定する特性制御部と、を具備することを特徴とする蓄電装置。 A power storage device that is connected to a DC connection bus and autonomously controls charging or discharging by controlling the grid voltage of the DC connection bus
A bidirectional DC / DC converter connected to the DC connection bus and autonomously controlling the charge / discharge current using the current-voltage droop characteristic.
A power detector that detects the power converted by the bidirectional DC / DC converter, and
The current-voltage droop characteristic, in which the offset voltage at which the charge / discharge current becomes zero is the intermediate voltage in the control region, is used as the reference characteristic, and the power detected by the power detector and the preset power-voltage droop characteristic are used. The current-voltage droop characteristic obtained by moving the offset voltage from the reference characteristic according to the deviation between the grid voltage command calculated based on the grid voltage command and the grid voltage is used in the bidirectional DC / DC converter. A power storage device including a characteristic control unit that determines a voltage droop characteristic.
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