JP2023037045A - 電力システム、コントローラ、電力変換装置、電力システムの制御方法及びプログラム - Google Patents

電力システム、コントローラ、電力変換装置、電力システムの制御方法及びプログラム Download PDF

Info

Publication number
JP2023037045A
JP2023037045A JP2020032390A JP2020032390A JP2023037045A JP 2023037045 A JP2023037045 A JP 2023037045A JP 2020032390 A JP2020032390 A JP 2020032390A JP 2020032390 A JP2020032390 A JP 2020032390A JP 2023037045 A JP2023037045 A JP 2023037045A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power
output
controller
converters
command signal
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
JP2020032390A
Other languages
English (en)
Inventor
聡 澤野
Satoshi Sawano
孝彰 則定
Takaaki Norisada
真 小曽根
Makoto Kosone
ヨンニン イン
Yon Ning Ying
バラサヘル ジャガダレ ソラブ
Balasaheb Jagadale Sourabh
チアチェ リュー
Chia Qe Lu
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.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
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 Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority to JP2020032390A priority Critical patent/JP2023037045A/ja
Priority to PCT/JP2021/003632 priority patent/WO2021171926A1/ja
Publication of JP2023037045A publication Critical patent/JP2023037045A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/493Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode the static converters being arranged for operation in parallel
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02B90/20Smart grids as enabling technology in buildings sector
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/70Smart grids as climate change mitigation technology in the energy generation sector
    • YGENERAL 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
    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/12Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation
    • YGENERAL 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
    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/12Energy storage units, uninterruptible power supply [UPS] systems or standby or emergency generators, e.g. in the last power distribution stages

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

【課題】複数の電力変換装置の動作を協調させる。【解決手段】電力システム1は、複数の電力変換装置3と、コントローラ2と、を備える。複数の電力変換装置3は、互いに電気的に接続された出力端(2次側端子33)を有する。複数の電力変換装置3は、入力電力を電力変換し、出力電力を出力端から出力する。コントローラ2は、複数の電力変換装置3の各々と通信する。コントローラ2は、複数の電力変換装置3の各々の出力電力に関する情報に基づいて指令信号を生成し、指令信号を複数の電力変換装置3の各々に送信する。複数の電力変換装置3の各々は、指令信号に基づくドループ制御により出力電力を制御する。【選択図】図1

Description

本開示は一般に電力システム、コントローラ、電力変換装置、電力システムの制御方法及びプログラムに関し、より詳細には、複数の電力変換装置を備える電力システム、この電力システムに用いられるコントローラ及び電力変換装置、この電力システムの制御方法、並びに、上記制御方法に係るプログラムに関する。
特許文献1に記載の電力システムには、主従関係にないインバータ装置(電力変換装置)が複数並列接続されている。インバータ装置は、インバータ回路と、インバータ回路を制御する制御回路と、を備える。制御回路は、系統周波数制御手段と、協調補正値生成手段と、加算手段と、通信手段と、を備える。系統周波数制御手段は、系統周波数を目標値に制御するための補償値を生成する。加算手段は、補償値に補正値を加算して補正補償値を算出する。通信手段は、重み付けされた補正補償値を、他のインバータ装置に送信する。協調補正値生成手段は、重み付けされた補正補償値と、通信手段が他のインバータ装置より受信した受信補償値とに基づく演算結果を用いて、各インバータ装置と協調するための補正値を生成する。
特開2015-100224号公報
本開示は、複数の電力変換装置の動作を協調させることができる電力システム、コントローラ、電力変換装置、電力システムの制御方法及びプログラムを提供することを目的とする。
本開示の一態様に係る電力システムは、複数の電力変換装置と、コントローラと、を備える。前記複数の電力変換装置は、互いに電気的に接続された出力端を有する。前記複数の電力変換装置は、入力電力を電力変換し、出力電力を前記出力端から出力する。前記コントローラは、前記複数の電力変換装置の各々と通信する。前記コントローラは、前記複数の電力変換装置の各々の前記出力電力に関する情報に基づいて指令信号を生成し、前記指令信号を前記複数の電力変換装置の各々に送信する。前記複数の電力変換装置の各々は、前記指令信号に基づくドループ制御により前記出力電力を制御する。
本開示の一態様に係るコントローラは、前記電力システムに備えられる。
本開示の一態様に係る電力変換装置は、前記電力システムに備えられる。
本開示の一態様に係る電力システムの制御方法は、複数の電力変換装置と、コントローラと、を備えた電力システムの制御方法である。前記複数の電力変換装置は、互いに電気的に接続された出力端を有する。前記コントローラは、前記複数の電力変換装置の各々と通信する。前記制御方法は、第1処理と、第2処理と、第3処理と、を有する。前記第1処理では、前記複数の電力変換装置の各々に、入力電力を電力変換させ、出力電力を前記出力端から出力させる。前記第2処理では、前記コントローラに、前記複数の電力変換装置の各々の前記出力電力に関する情報に基づいて指令信号を生成させる。前記第3処理では、前記コントローラに、前記指令信号を前記複数の電力変換装置の各々に送信させる。前記第1処理では、前記複数の電力変換装置の各々は、前記指令信号に基づくドループ制御により前記出力電力を制御する。
本開示の一態様に係るプログラムは、前記電力システムの前記制御方法を、1以上のプロセッサに実行させるためのプログラムである。
本開示は、複数の電力変換装置の動作を協調させることができるという利点がある。
図1は、一実施形態に係る電力システムのブロック図である。 図2は、同上の電力システムの要部のブロック図である。 図3A~図3Cは、同上の電力システムのドループ特性の一例を示すグラフである。 図4A~図4Cは、同上の電力システムの一動作例を示す図である。 図5A~図5Cは、同上の電力システムの第1動作例を示す図である。 図6は、同上の電力システムの一動作例を示す図である。 図7は、同上の電力システムの第2動作例を示す図である。 図8は、同上の電力システムの第3動作例を示す図である。 図9は、同上の電力システムの第4動作例を示す図である。 図10は、同上の電力システムの第5動作例を示す図である。 図11は、同上の電力システムの第6動作例を示す図である。 図12は、変形例1に係る電力システムの制御方法を示すフローチャートである。 図13は、変形例2に係る電力システムのブロック図である。
(実施形態)
以下、実施形態に係る電力システム1について、図面を用いて説明する。ただし、下記の実施形態は、本開示の様々な実施形態の1つに過ぎない。下記の実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
(1)概要
図1、図2に示すように、本実施形態の電力システム1は、複数の電力変換装置3と、コントローラ2と、を備える。複数の電力変換装置3は、互いに電気的に接続された出力端(2次側端子33)を有する。複数の電力変換装置3は、入力電力を電力変換し、出力電力を出力端(2次側端子33)から出力する。コントローラ2は、複数の電力変換装置3の各々と通信する。コントローラ2は、複数の電力変換装置3の各々の出力電力に関する情報に基づいて指令信号(指令値P)を生成し、指令信号を複数の電力変換装置3の各々に送信する。複数の電力変換装置3の各々は、指令信号に基づくドループ制御により出力電力を制御する。
本実施形態によれば、複数の電力変換装置3の各々の出力電力に関する情報がコントローラ2に集約され、この情報に基づいて指令信号が生成されるので、複数の電力変換装置3の動作を協調させることができる。例えば、複数の電力変換装置3の出力電力の比が所定比となるよう制御することができる。
ドループ制御とは、ある物理量を操作対象とし、この物理量に対応する観測量を規定した場合に、観測量が増加するほど物理量を増加又は減少させるような制御を指す。また、物理量のこのような増加又は減少の様子は、ドループ特性と呼ばれる。本実施形態では、物理量は、複数の電力変換装置3の各々の出力電圧の振幅及び角周波数である。また、本実施形態では、観測量は、複数の電力変換装置3の各々の出力電力(有効電力又は無効電力)である。物理量は、単調に増加又は減少すればよく、観測量を一部の範囲内に限って変化させるときには物理量が増加も減少もしなくてもよい。
本実施形態では、電力システム1の外部の構成として、電源51、52と、電力線63と、負荷64と、が設けられている。複数(図1では2つ)の電力変換装置3の各々には、電源51(又は52)が電気的に接続される。本実施形態の電力システム1は、電源51(又は52)から供給される電力を電力変換装置3にて電力変換し、変換後の電力(出力電力)を負荷64に供給するために用いられる。負荷64は、例えば、照明器具、給湯設備、空調機器、情報処理装置又は携帯端末等である。
各電力変換装置3は、例えば、単相2線式、単相3線式、又は、三相3線式の電路に接続される。図1、図2では、簡略化のため、各電路を1本の線として図示している。
(2)コントローラの概要
コントローラ2(セントラルコントローラ)は、複数の電力変換装置3の出力電力の制御に係る指令信号を生成し、複数の電力変換装置3に送信する。
コントローラ2は、1以上のプロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムを、コンピュータシステムのプロセッサが実行することにより、コントローラ2の少なくとも一部の機能が実現される。プログラムは、メモリに記録されていてもよいし、インターネット等の電気通信回線を通して提供されてもよく、メモリカード等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。
また、コントローラ2は、複数の電力変換装置3と通信するための通信インタフェースを含んでいる。コントローラ2と複数の電力変換装置3との間の通信方式は、有線通信であってもよいし、無線通信であってもよい。マスタであるコントローラ2に、複数の電力変換装置3の各々がスレーブとして登録され、マスタとスレーブとの間で通信が行われる。
(3)電力変換装置
複数の電力変換装置3の各々は、コントローラ2から受信した指令信号に基づいて自律的に出力電力を制御する。本実施形態では、電力変換装置3が2つ設けられている。以下では、2つの電力変換装置3を区別するために、一方の電力変換装置3を電力変換装置3Aと称し、他方の電力変換装置3を電力変換装置3Bと称することがある。
複数の電力変換装置3の各々は、AC-DCコンバータ31と、ローカルコントローラ4と、インダクタL1と、電流センサCT1と、電圧センサVT1と、コンデンサC1と、1次側端子32と、2次側端子33と、を備えている。
1次側端子32は、電力の入力端である。電力変換装置3Aの1次側端子32は、電源51に電気的に接続されている。電力変換装置3Bの1次側端子32は、電源52に電気的に接続されている。電源51は、電力変換装置3Aの1次側端子32を介して電力変換装置3Aに電力を出力し、電源52は、電力変換装置3Bの1次側端子32を介して電力変換装置3Bに電力を出力する。
2次側端子33は、電力の出力端である。電力変換装置3Aの2次側端子33と電力変換装置3Bの2次側端子33とは、電力線63を介して、互いに電気的に接続されている。また、各電力変換装置3の2次側端子33は、電力線63を介して、負荷64に電気的に接続されている。つまり、複数の電力変換装置3は、並列運転される。また、電力線63は、電力系統に電気的に接続されている。
電源51、52の各々は、直流電源である。電源51、52の各々は、発電システムであって、例えば、太陽光発電システム、水力発電システム、燃料電池システム、ディーゼル発電システム又は蓄電システム等である。電源51の発電方式と電源52の発電方式とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、電源51の出力電力と電源52の出力電力とが、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
AC-DCコンバータ31には、電源51(又は52)から入力電力としての直流電力が入力される。AC-DCコンバータ31は、電力変換を行う回路を含む電力変換器である。より詳細には、AC-DCコンバータ31は、直流電力と交流電力との間で電力変換を行う。更に詳細には、AC-DCコンバータ31は、入力電力としての直流電力を、出力電力としての交流電力に変換する動作を行う。すなわち、AC-DCコンバータ31は、片方向AC/DCコンバータである。AC-DCコンバータ31の出力電力は、2次側端子33から出力され、負荷64に供給される。
なお、電源51(又は52)が蓄電システムである場合に、この電源51(又は52)に電気的に接続されたAC-DCコンバータ31は、直流電力を交流電力に変換する動作に加えて、交流電力を直流電力に変換する動作を更に行ってもよい。すなわち、AC-DCコンバータ31は、双方向AC/DCコンバータであってもよい。この場合、1次側端子32及び2次側端子33は、電力の入力端と電力の出力端との両方の機能を有する。
電力変換装置3Aの2次側端子33と負荷64との間には、配線のインピーダンス61が存在する。電力変換装置3Bの2次側端子33と負荷64との間には、配線のインピーダンス62が存在する。図1では、インピーダンス61、62はそれぞれ2次側端子33と電力線63との間に図示しているが、実際には、インピーダンス61、62はそれぞれ電力線63のインピーダンスを含む。
2次側端子33とAC-DCコンバータ31のAC端子との間の配線35には、インダクタL1と、電流センサCT1と、電圧センサVT1と、コンデンサC1と、が設けられている。
インダクタL1及びコンデンサC1は、AC-DCコンバータ31の出力電力としての交流電力をフィルタする。
電流センサCT1は、例えば、計器用変流器を含む。電流センサCT1は、配線35に流れる電流を検出する。すなわち、電流センサCT1は、電力変換装置3の出力電流を検出する。
電圧センサVT1は、例えば、計器用変圧器を含む。電圧センサVT1は、配線35に印加された電圧を検出する。すなわち、電圧センサVT1は、電力変換装置3の出力電圧を検出する。
各電力変換装置3のローカルコントローラ4は、1以上のプロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムを、コンピュータシステムのプロセッサが実行することにより、ローカルコントローラ4の少なくとも一部の機能が実現される。プログラムは、メモリに記録されていてもよいし、インターネット等の電気通信回線を通して提供されてもよく、メモリカード等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。
また、ローカルコントローラ4は、コントローラ2と通信するための通信インタフェースを含んでいる。
(4)ローカルコントローラ及びコントローラの詳細
図2に示すように、ローカルコントローラ4は、電力演算部41と、減算器42と、補正部43と、ドループ部44と、コンバータ制御部45と、を有している。なお、これらは、ローカルコントローラ4によって実現される機能を示しているに過ぎず、必ずしも実体のある構成を示しているわけではない。
電力演算部41は、電流センサCT1で検出された電力変換装置3の出力電流値Ioutと、電圧センサVT1で検出された電力変換装置3の出力電圧値Voutと、に基づいて、電力変換装置3の出力電力(有効電力及び無効電力)を演算する。図2では、電力変換装置3Aの出力電力の有効電力の値をP、無効電力の値をQと表し、電力変換装置3Bの出力電力の有効電力の値をPと表している。電力演算部41で求められた有効電力の値P(又はP)は、コントローラ2へ出力される。
コントローラ2は、複数の電力変換装置3の各々の出力電力に関する情報(以下、出力電力情報と称す)に基づいて指令信号を生成する。本実施形態では、出力電力情報は、有効電力の値P、Pを含む。また、出力電力情報は、後述の補正パラメータcоr、cоrを更に含む。コントローラ2は、生成した指令信号を複数の電力変換装置3の各々に送信する。指令信号を生成するアルゴリズムについては後述する。
指令信号は、複数の電力変換装置3の各々の出力電力の指令値Pの情報を含む。ここで、コントローラ2は、複数の電力変換装置3の各々に、互いに同一の指令信号を送信する。コントローラ2は、ある電力変換装置3に対して、別の電力変換装置3を介さずに指令信号を送信する。より詳細には、コントローラ2は、複数の電力変換装置3の各々に、指令信号をブロードキャストにより送信する。これにより、複数の電力変換装置3の各々の出力電力の応答性を改善できる。
本実施形態では、コントローラ2は、複数の電力変換装置3の各々の出力電力の大きさの指令値Pそのものを、指令信号として送信する。また、複数の電力変換装置3間で、出力電力の指令値Pは共通である。例えば、コントローラ2は、出力電力の指令値Pとして、ある値(例えば、10kW)を指定する指令信号を生成し、この指令信号を複数の電力変換装置3の各々へ送信する。コントローラ2は、例えば、複数の電力変換装置3の出力電力の有効電力の値P、Pの平均値を、指令値Pとする。本実施形態では、複数の電力変換装置3の各々の定格出力電力は互いに等しい。
また、コントローラ2は、複数の電力変換装置3の各々の出力電力(有効電力)間の偏差の絶対値を所定の偏差閾値以下にするような指令信号を生成する。つまり、各時点において、電力変換装置3Aの出力電力の有効電力と電力変換装置3Bの出力電力の有効電力との偏差の絶対値が偏差閾値以下となる。本実施形態では、コントローラ2は、複数の電力変換装置3の各々に対して同じ指令値Pを、指令信号として送信する。その結果として、本実施形態では、制御の遅れ及び誤差等を加味しても、複数の電力変換装置3の各々の出力電力(有効電力)間の偏差の絶対値が偏差閾値以下となる。よって、偏差の絶対値が偏差閾値よりも大きい場合と比較して、各電力変換装置3の寿命の低下を抑制できる。偏差の絶対値と偏差閾値との比較については、後述する。
コントローラ2から各電力変換装置3へ送信された指令信号としての指令値Pは、減算器42に入力される。また、減算器42には、電力演算部41で求められた有効電力の値P(又はP)が入力される。減算器42は、指令値Pから有効電力の値P(又はP)を引いた値である差分値を求め、補正部43へ出力する。
補正部43は、減算器42で求められた差分値に基づいて、補正パラメータを生成する。図2では、電力変換装置3Aで生成される補正パラメータをcоrと表し、電力変換装置3Bで生成される補正パラメータをcоrと表している。補正パラメータcоrは、電力変換装置3Aのドループ制御の特性(ドループ特性)を補正する。補正パラメータcоrは、電力変換装置3Bのドループ制御の特性を補正する。
複数の電力変換装置3A、3Bは、出力電流値Ioutの違い及び出力電圧値Voutの違い等に応じて扱うパラメータ(有効電力の値P、P及び補正パラメータcоr、cоr等)が異なり得るが、動作は共通である。以下では、適宜、複数の電力変換装置3A、3Bのうち、電力変換装置3Aのみに着目して説明する。
電力変換装置3Aのドループ部44は、有効電力の値Pと、無効電力の値Qと、補正パラメータcоrと、に基づいて、電力変換装置3Aの出力電圧の指令値E(振幅)及び出力電圧の角周波数の指令値ωを生成する。コンバータ制御部45は、指令値E及び指令値ωに基づいてAC-DCコンバータ31の動作を制御する。
図3A~図3Cに、電力変換装置3のドループ特性の一例を図示する。電力変換装置3Aと電力変換装置3Bとでドループ特性は異なり得る。図3Aは、電力変換装置3の出力電力の無効電力Qを観測量とし、出力電圧の角周波数の指令値ωを操作対象とするドループ特性を示す。図3B、図3Cの実線部分(ドループ特性D1、D4、D5)は、電力変換装置3の出力電力の有効電力Pを観測量とし、出力電圧の振幅の指令値Eを操作対象とするドループ特性を示す。有効電力P及び無効電力Qはそれぞれ、電力演算部41で算出される値である。電力変換装置3Aでは、P=Pであり、Q=Qである。
図3Aに示すドループ特性では、無効電力Qの増加に伴い、指令値ωが線形に増加する。図3B、図3Cに示すドループ特性では、有効電力Pの増加に伴い、指令値Eが線形に減少する。なお、ドループ特性は、線形に限定されず、非線形であってもよい。
ここで、電力変換装置3Aのドループ部44は、補正パラメータcоrに基づいて、指令値Eに関するドループ特性を補正する。電力変換装置3Bのドループ部44は、補正パラメータcоrに基づいて、指令値Eに関するドループ特性を補正する。ドループ特性を補正することにより、電力変換装置3A、3Bの各々に対応する配線のインピーダンス61、62が電力変換装置3A、3Bの各々の出力電力に及ぼす影響を低減できる。
まず、各電力変換装置3は、補正前のドループ特性D1を記憶している。ドループ特性D1は、各電力変換装置3が決定してもよいし、コントローラ2が決定してもよい。例えば、ドループ特性D1の傾きは必ず負の値であり、電力変換装置3の定格出力電力が大きいほど、ドループ特性D1の傾きの絶対値が小さい。
また、図3Cでは、定格出力電力が4[kW]の電力変換装置3のドループ特性D4と、定格出力電力が2[kW]の電力変換装置3のドループ特性D5と、を示している。指令値EがEx(Emin≦Ex≦Emax:Emin=最小値、Emax=最大値)のとき、ドループ特性D4に対応する有効電力は、ドループ特性D5に対応する有効電力Pxの2倍である。このように、ドループ特性D1の傾きの絶対値が、電力変換装置3の定格出力電力に反比例していてもよい。
配線のインピーダンス61(又は62)が大きいほど、電圧降下により、電力変換装置3の出力電圧の振幅は小さくなる。ドループ特性D1は、配線の想定されるインピーダンス61(又は62)の大きさを加味して決定され得る。
しかしながら、配線のインピーダンス61(又は62)が想定よりも大きいと、これに応じて電力変換装置3の実際の出力電圧の振幅は小さくなる。その結果、電力変換装置3の出力電力が小さくなる。例えば、図3Bで、ドループ部44に入力される有効電力P=Pの場合、ドループ特性D1により出力電圧の振幅の指令値EはEとなる。ところが、配線のインピーダンス61(又は62)が想定よりも大きく、電圧降下の大きさが想定をΔEだけ上回ると、電力変換装置3の実際の出力電圧の振幅は、E-ΔEとなる。つまり、ドループ特性D1に基づく制御は、電力変換装置3の出力電圧の振幅をEにするのではなく、E-ΔEにする制御となる。要するに、ドループ特性D1に基づく制御は、実質的にドループ特性D2に基づく制御となる。
また、配線のインピーダンス61(又は62)が想定よりも小さいと、これに応じて電力変換装置3の実際の出力電圧の振幅は大きくなる。その結果、電力変換装置3の出力電力が大きくなる。例えば、図3Bで、配線のインピーダンス61(又は62)が想定よりも小さく、電圧降下の大きさが想定をΔEだけ下回ると、電力変換装置3の実際の出力電圧の振幅は、E+ΔEとなる。つまり、ドループ特性D1に基づく制御は、電力変換装置3の出力電圧の振幅をEにするのではなく、E+ΔEにする制御となる。要するに、ドループ特性D1に基づく制御は、実質的にドループ特性D3に基づく制御となる。
そこで、補正部43は、指令値Pから有効電力の値P(又はP)を引いた値である差分値(正又は負の値)に基づいて、補正パラメータcоr(又はcоr)を生成する。具体的には、補正部43は、上記差分値と補正パラメータcоr(又はcоr)との符号を一致させる。補正部43は、上記差分値が大きいほど、補正パラメータcоr(又はcоr)を大きくする。そして、ドループ部44は、補正パラメータcоr(又はcоr)の値だけ、ドループ特性D1をシフトさせる。これにより、各電力変換装置3の出力電力が配線のインピーダンス61、62のばらつきに影響される程度を低減できる。
本実施形態では各電力変換装置3の出力電力の指令値Pが等しいが、ドループ特性D1をシフト(補正)しないと、各電力変換装置3の出力電力が配線のインピーダンス61、62のばらつきに起因してばらつく可能性がある。ドループ特性D1をシフト(補正)することで、各電力変換装置3の出力電力のばらつきを低減できる。
例えば、インピーダンス61(又は62)が比較的大きく、上記差分値が100[W]の場合の補正パラメータcоr(又はcоr)が1[V]であると、ドループ部44は、ドループ特性D1を、次のように補正する。すなわち、ドループ部44は、任意の有効電力Pに対応する指令値Eが1[V]だけ増加するように補正する。上記差分値がΔEと出力電流値Ioutとの積に等しい場合、理想的には、ドループ部44は、ドループ特性D1をD3に変更する。
また、例えば、インピーダンス61(又は62)が比較的小さく、上記差分値が-100[W]の場合の補正パラメータcоr(又はcоr)が-1Vであると、ドループ部44は、ドループ特性D1を、次のように補正する。すなわち、ドループ部44は、任意の有効電力Pに対応する指令値Eが1[V]だけ減少するように補正する。上記差分値が-ΔEと出力電流値Ioutとの積に等しい場合、理想的には、ドループ部44は、ドループ特性D1をD2に変更する。
コンバータ制御部45は、ドループ部44で生成された指令値E、ωに基づいて、電力変換装置3Aの出力電力を制御する。つまり、コンバータ制御部45は、電力変換装置3Aの出力電圧の振幅及び角周波数がそれぞれ指令値E、ωに収束するように、AC-DCコンバータ31の動作を制御する。コンバータ制御部45は、AC-DCコンバータ31の動作を制御するための駆動信号Sig1を出力する。コンバータ制御部45は、例えば、PWM(Pulse Width Modulation)制御により、AC-DCコンバータ31の動作を制御する。
また、複数の電力変換装置3の各々は、ドループ制御の特性を補正する補正パラメータcоr(又はcоr)を生成及び出力する。つまり、各電力変換装置3からコントローラ2へ補正パラメータcоr、cоrが出力される。
コントローラ2は、複数の電力変換装置3の各々から補正パラメータcоr、cоrを取得し、補正パラメータcоr、cоrに基づいて指令信号(指令値P)を生成する。コントローラ2は、例えば、補正パラメータcоr、cоrが所定値を上回る場合、指令値Pを減少させる。これにより、補正パラメータcоr、cоrが減少する。また、コントローラ2は、例えば、補正パラメータcоr、cоrが所定値を下回る場合、指令値Pを増加させる。これにより、補正パラメータcоr、cоrが増加する。
また、コントローラ2は、2次側端子33(出力端)に電気的に接続された負荷64(消費電力)が増加する際の2次側端子33の電圧低下を抑制するような指令信号(指令値P)を生成する。これを実現するために、生成処理、補正処理及び制限処理が実行される。生成処理として、複数の電力変換装置3の各々は、指令信号(指令値P)をフィードバックして補正パラメータcоr(又はcоr)を生成する。言い換えると、複数の電力変換装置3の各々は、指令信号(指令値P)に基づいて補正パラメータcоr(又はcоr)を生成する。補正処理として、複数の電力変換装置3の各々は、補正パラメータcоr(又はcоr)に基づいて出力電圧(振幅の指令値E)を補正する。制限処理として、コントローラ2は、複数の電力変換装置3の各々の出力電圧の補正値(補正パラメータcоr、cоr)の平均値の絶対値を所定の補正閾値以下にするような指令信号(指令値P)を生成する。コントローラ2は、例えば、複数の電力変換装置3の各々の出力電圧の補正値の平均値を0に近づけるような指令信号(指令値P)を生成する。
次の「(5)第1動作例」では、生成処理、補正処理及び制限処理の実行結果を説明する。
(5)第1動作例
図4A~図11は、電力システム1に係る各パラメータの解析結果を表す。以下では、図4A~図5Cを参照して、電力システム1の第1動作例を説明する。
電力線63(図1参照)には、3つの電力変換装置3が電気的に接続されており、各電力変換装置3の定格出力電力は等しいとする。そして、3つの電力変換装置3に対応する配線のインピーダンスの値を、Z1、Z2、Z3とする。Z1、Z2、Z3は抵抗成分のみを有するとする。
図4A~図4Cは、第1動作例との比較例を示すグラフであり、ドループ特性の補正が行われない場合の各電力変換装置3の出力電圧Vout1及び出力電流Iout1~Iout3を表す。図5A~図5Cは、第1動作例を示すグラフであり、ドループ特性の補正が行われる場合の各電力変換装置3の出力電圧Vout1及び出力電流Iout1~Iout3を表す。
図4A、図5Aでは、Z1=Z2=Z3である。図4B、図5Bでは、Z1=Z2<Z3である。図4C、図5Cでは、Z2<Z1<Z3である。
Iout1-Iout2及びIout2-Iout3は、3つの電力変換装置3の出力電流の一致度を示している。つまり、Iout1-Iout2の振幅が小さいほど、1つ目の電力変換装置3の出力電流と2つ目の電力変換装置3の出力電流との一致度が高い。Iout2-Iout3の振幅が小さいほど、2つ目の電力変換装置3の出力電流と3つ目の電力変換装置3の出力電流との一致度が高い。
図4Aに示すように、ドループ特性の補正が行われない場合であっても、各インピーダンスが等しい場合は、Iout1-Iout2の振幅及びIout2-Iout3の振幅が小さい。つまり、3つの電力変換装置3の出力電流の一致度が高い。
図4Bに示すように、ドループ特性の補正が行われない場合であって、Z2とZ3とが相違すると、Iout2-Iout3の振幅が大きい。つまり、2つ目の電力変換装置3の出力電流と3つ目の電力変換装置3の出力電流との一致度が低い。
図4Cに示すように、ドループ特性の補正が行われない場合であって、Z1~Z3がそれぞれ相違すると、Iout1-Iout2の振幅及びIout2-Iout3の振幅が大きい。つまり、3つの電力変換装置3の出力電流の一致度が低い。
これに対して、ドループ特性の補正が行われると、図5A~図5Cに示すように、Z1、Z2、Z3の大小関係に依らずに、Iout1-Iout2の振幅及びIout2-Iout3の振幅が小さい。つまり、3つの電力変換装置3の出力電流の一致度が高い。
このように、ドループ特性の補正が行われることで、定格出力電力が等しい複数の電力変換装置3の出力電流の一致度を高められる。その結果、複数の電力変換装置3の出力電力の一致度を高められる。言い換えると、複数の電力変換装置3の出力電力の関係を、互いに等しいという関係に近づけられる。より詳細には、複数の電力変換装置3の各々の出力電力(有効電力)間の偏差の絶対値は、偏差閾値以下となる。偏差閾値は、予め決められた目標値である。
(6)第2動作例
次に、図6、図7を参照して、電力システム1の第2動作例を説明する。
電力線63(図1参照)には、2つの電力変換装置3A、3Bが電気的に接続されており、各電力変換装置3の定格出力電力は等しいとする。そして、2つの電力変換装置3A、3Bに対応する配線のインピーダンスの値を、Z1、Z2とする。Z1、Z2は互いに異なる。
図6は、第2動作例との比較例を示すグラフであり、ドループ特性の補正が行われ、かつ、制限処理が行われない場合の各パラメータを表す。図7は、第2動作例を示すグラフであり、ドループ特性の補正が行われ、かつ、制限処理が行われる場合の各パラメータを表す。制限処理とは、複数の電力変換装置3の各々の出力電圧の補正値(補正パラメータcоr、cоr)の平均値の絶対値を補正閾値以下にする処理である。制限処理は、電力システム1の動作中に常に実行される。
制限処理は、例えば、コントローラ2が補正パラメータcоr、cоrに基づいて適宜の指令信号(指令値P)を生成することで実現される。
(6-1)凡例
Vout1は、電力変換装置3Aの出力電圧、Vout2は、電力変換装置3Bの出力電圧、V63_rmsは、電力線63の電圧の実効値を表す。Iout1は、電力変換装置3Aの出力電流、Iout2は、電力変換装置3Bの出力電流を表す。
は、電力変換装置3Aの出力電力の有効電力の値、Pは、電力変換装置3Bの出力電力の有効電力の値、Pは、電力変換装置3A、3Bの各々の出力電力(有効電力)の指令値を表す。Qは、電力変換装置3Aの出力電力の無効電力の値、Qは、電力変換装置3Bの出力電力の無効電力の値を表す。
Vout1_rmsは、電力変換装置3Aの出力電圧の実効値、Vout2_rmsは、電力変換装置3Bの出力電圧の実効値を表す。
h1は、電力変換装置3Aで生成される補正パラメータcоrに比例する値(補正量)、h2は、電力変換装置3Bで生成される補正パラメータcоrに比例する値(補正量)、h_aveは、補正量h1、h2の平均値を表す。なお、補正量h1は補正パラメータcоrと一致してもよく、補正量h2は補正パラメータcоrと一致してもよい。
(6-2)説明
時点t1において、2次側端子33(出力端)に電気的に接続された負荷64(消費電力)が増加する。これにより、出力電力の有効電力が増加し、出力電圧の実効値(rms:root mean square)は低下する。
上述の通り、指令値Pから有効電力の値P(又はP)を引いた値である差分値が大きいほど、補正部43は、補正パラメータcоr(又はcоr)を大きくする。負荷64が増加する際(時点t1)に、複数の電力変換装置3とコントローラ2との通信遅延等により各電力変換装置3の応答が遅れると、負荷64の増加前と比較して補正パラメータcоr、cоr(補正量h1、h2)が大きくなる。これにより、負荷64の増加前と比較して、電力線63の電圧の実効値V63_rmsが低下する。
図6では制限処理が行われないのに対して、図7では制限処理が行われる。つまり、図7では、補正量h1、h2の平均値h_aveの絶対値は補正閾値以下となる。制限処理は、例えば、補正量h1、h2の偏差を維持したまま、補正量h1、h2の各々から所定値を引くことで実現される。上記所定値は、コントローラ2に入力された補正パラメータcоr、cоrに基づいて、コントローラ2で生成され、指令信号に含まれて各電力変換装置3に送信される。
図6では、電力線63の電圧の実効値V63_rmsは、時点t1の前と比較して時点t1の後にΔV1だけ低下する。これに対して、図7では実効値V63_rmsは、時点t1の前と比較して時点t1の後にΔV2(ΔV2<ΔV1)しか低下しない。このように、制限処理により、負荷64が増加する際の電力線63(2次側端子33)の電圧低下が抑制される。
(7)第3動作例及び第4動作例
次に、図8を参照して、電力システム1の第3動作例を説明し、図9を参照して、電力システム1の第4動作例を説明する。
電力線63(図1参照)には、2つの電力変換装置3A、3Bが電気的に接続されているとする。そして、2つの電力変換装置3A、3Bに対応する配線のインピーダンスの値を、Z1、Z2とする。Z1、Z2は互いに異なる。図8、図9は、ドループ特性の補正が行われ、かつ、制限処理が行われる場合の各パラメータを表す。各パラメータの意味は、「(6-1)凡例」を参照されたい。
図8では、各電力変換装置3の定格出力電力は互いに異なる。より詳細には、電力変換装置3Aの定格出力電力は4[kW]であり、電力変換装置3Bの定格出力電力は2[kW]である。図9では、各電力変換装置3の定格出力電力は等しい。より詳細には、図9では、電力変換装置3A、3Bの定格出力電力は2[kW]である。
図8、図9のいずれでも、時点t1の前の時点に電力線63の電圧の実効値V63_rmsはV1であり、時点t1において負荷64が増加した後、実効値V63_rmsはV2(V2<V1)に収束する。このように、定格出力電力が互いに異なる複数の電力変換装置3を用いる場合であっても、定格出力電力が互いに等しい場合と同様に、負荷64が増加する際の電力線63の電圧低下が制限処理により抑制される。
(8)第5動作例及び第6動作例
次に、図10を参照して、電力システム1の第5動作例を説明し、図11を参照して、電力システム1の第6動作例を説明する。
電力線63(図1参照)には、電力変換装置3A、3Bと3つ目の電力変換装置3とからなる3つの電力変換装置3が電気的に接続されているとする。そして、3つの電力変換装置3に対応する配線のインピーダンスの値を、Z1、Z2、Z3とする。図10、図11では、Z1、Z2、Z3の容量成分はそれぞれ0.1[μH]であり、Z1、Z2の抵抗成分はそれぞれ400[mΩ]、800[mΩ]である。図10では、Z3の抵抗成分は500[mΩ]であり、図11では、Z3の抵抗成分は700[mΩ]である。各電力変換装置3の定格出力電力は等しい。図6、図7と同様に、時点t1において負荷64が増加する。
図10、図11は、ドループ特性の補正が行われ、かつ、制限処理が行われる場合の各パラメータを表す。各パラメータの意味は、「(6-1)凡例」を参照されたい。また、Vout3は、3つ目の電力変換装置3の出力電圧、Iout3は、3つ目の電力変換装置3の出力電流、Pは、3つ目の電力変換装置3の出力電力の有効電力の値、Qは、3つ目の電力変換装置3の出力電力の無効電力の値を表す。Vout3_rmsは、3つ目の電力変換装置3の出力電圧の実効値、h3は、3つ目の電力変換装置3で生成される補正パラメータに比例する値(補正量)、h_aveは、補正量h1、h2、h3の平均値を表す。
図10と図11とで、3つ目の電力変換装置3の出力電圧の実効値Vout3_rms及び補正量h3は異なる。この差異は、3つ目の電力変換装置3に対応する配線のインピーダンスZ3の違いに起因する。しかしながら、ドループ特性の補正及び制限処理を行うことにより、各電力変換装置3の出力電力の有効電力の値P、P、Pは、図10、図11とで共通の値(P1)に収束し、電力線63の電圧の実効値V63_rmsは、図10、図11とで共通の値(V3)に収束する。
(変形例1)
以下、変形例1に係る電力システム1について、図12を用いて説明する。実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
電力システム1と同様の機能は、電力システム1の制御方法、(コンピュータ)プログラム、又はプログラムを記録した非一時的記録媒体等で具現化されてもよい。
一態様に係る電力システム1の制御方法は、複数の電力変換装置3と、コントローラ2と、を備えた電力システム1の制御方法である。複数の電力変換装置3は、互いに電気的に接続された出力端(2次側端子33)を有する。コントローラ2は、複数の電力変換装置3の各々と通信する。制御方法は、第1処理と、第2処理と、第3処理と、を有する。第1処理では、複数の電力変換装置3の各々に、入力電力を電力変換させ、出力電力を出力端(2次側端子33)から出力させる。第2処理では、コントローラ2に、複数の電力変換装置3の各々の出力電力に関する情報に基づいて指令信号(指令値P)を生成させる。第3処理では、コントローラ2に、指令信号を複数の電力変換装置3の各々に送信させる。第1処理では、複数の電力変換装置3の各々は、指令信号に基づくドループ制御により出力電力を制御する。
より詳細には、各電力変換装置3の電力演算部41は、出力電力の有効電力の値P(又はP)を求める。各電力変換装置3は、求めた有効電力の値P(又はP)をコントローラ2に送信する(図12のステップST1)。コントローラ2は、各電力変換装置3の出力電力の有効電力の値P、Pに基づいて、指令信号(指令値P)を生成する(ステップST2:第2処理)。コントローラ2は、生成した指令信号(指令値P)を各電力変換装置3に送信する(ステップST3:第3処理)。
各電力変換装置3は、指令信号(指令値P)に基づいて補正パラメータcоr(又はcоr)を生成する。各電力変換装置3は、生成した補正パラメータcоr(又はcоr)をコントローラ2に送信する(ステップST4)。補正パラメータcоr、cоrは、ステップST2(第2処理)での指令信号(指令値P)の生成において、制限処理に用いられる。
各電力変換装置3は、指令信号(指令値P)に基づくドループ制御を行う(ステップST5:第1処理)。すなわち、各電力変換装置3は、ドループ特性に基づいて出力電圧の振幅の指令値E及び出力電圧の角周波数の指令値ωを生成する。コンバータ制御部45は、指令値E及び指令値ωに基づいてAC-DCコンバータ31の動作を制御する。
なお、図12に示すフローチャートは、本変形例1に係る電力システム1の制御方法の一例に過ぎず、処理の順序が適宜変更されてもよいし、処理が適宜追加又は省略されてもよい。
一態様に係るプログラムは、上記の電力システム1の制御方法を1以上のプロセッサに実行させるためのプログラムである。
本開示における電力システム1は、コンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、本開示における電力システム1としての機能の少なくとも一部が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されてもよく、電気通信回線を通じて提供されてもよく、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路(IC)又は大規模集積回路(LSI)を含む1ないし複数の電子回路で構成される。ここでいうIC又はLSI等の集積回路は、集積の度合いによって呼び方が異なっており、システムLSI、VLSI(Very Large Scale Integration)、又はULSI(Ultra Large Scale Integration)と呼ばれる集積回路を含む。さらに、LSIの製造後にプログラムされる、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、又はLSI内部の接合関係の再構成若しくはLSI内部の回路区画の再構成が可能な論理デバイスについても、プロセッサとして採用することができる。複数の電子回路は、1つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、1つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。ここでいうコンピュータシステムは、1以上のプロセッサ及び1以上のメモリを有するマイクロコントローラを含む。したがって、マイクロコントローラについても、半導体集積回路又は大規模集積回路を含む1ないし複数の電子回路で構成される。
また、電力変換装置3又はコントローラ2における複数の機能が、1つの筐体内に集約されていることは電力変換装置3又はコントローラ2に必須の構成ではなく、電力変換装置3又はコントローラ2の構成要素は、複数の筐体に分散して設けられていてもよい。さらに、電力システム1の少なくとも一部の機能、例えば、コントローラ2の一部の機能がクラウド(クラウドコンピューティング)等によって実現されてもよい。
また、実施形態において、複数の装置に分散されている電力システム1の少なくとも一部の機能が、1つの筐体内に集約されていてもよい。例えば、電力変換装置3とコントローラ2とに分散されている電力システム1の一部の機能が、1つの筐体内に集約されていてもよい。
例えば、複数の電力変換装置3のうち少なくとも1つとコントローラ2とが、1つの筐体内に集約されていてもよい。つまり、複数の電力変換装置3のうち少なくとも1つは、コントローラ2と一体であってもよい。また、電力システム1は、コントローラ2を複数備えていてもよい。そして、複数のコントローラ2のうちいずれか1つの機能が有効にされ、残りのコントローラ2の機能が無効にされた状態で、電力システム1が用いられればよい。複数の電力変換装置3と複数のコントローラ2とが一対一で対応し、各電力変換装置3は、対応するコントローラ2と一体であってもよい。
(変形例2)
以下、変形例2に係る電力システム1について、図13を用いて説明する。実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
本変形例2の電力システム1は、分電盤7と共に用いられる。分電盤7は、複数(図13では2つ)のスイッチ71、72を備えている。電力変換装置3Aは、スイッチ71を介して電力線63に電気的に接続され、電力変換装置3Bは、スイッチ72を介して電力線63に電気的に接続される。
すなわち、本変形例2のように、各電力変換装置3の出力電力は、分電盤7を介して負荷64に供給されてもよい。
(実施形態のその他の変形例)
以下、実施形態のその他の変形例を列挙する。以下の変形例は、適宜組み合わせて実現されてもよい。また、以下の変形例は、上述の各変形例と適宜組み合わせて実現されてもよい。
コントローラ2は、複数の電力変換装置3とは別個に提供されてもよい。また、複数の電力変換装置3の各々は、他の電力変換装置3及びコントローラ2とは別個に提供されてもよい。
複数の電力変換装置3の各々から出力される補正パラメータcоr、cоrの出力先は、コントローラ2に限定されない。補正パラメータcоr、cоrの出力先は、例えば、補正パラメータcоr、cоrを記憶する装置であってもよい。また、補正パラメータcоr、cоrの出力先は、例えば、指令信号(指令値P)の生成アルゴリズムを補正パラメータcоr、cоrに基づいて更新する装置であってもよい。指令信号(指令値P)の生成アルゴリズムが更新されると、ある有効電力の値P、P及びある補正パラメータcоr、cоrに対して生成される指令信号(指令値P)が、更新前とは変わり得る。
各電力変換装置3は、ドループ特性のシフト量(オフセット)を指定する補正パラメータcоr、cоrに代えて(又は加えて)、ドループ特性の傾きを補正する補正パラメータを生成してもよい。
指令信号(指令値P)は、補正パラメータcоr、cоrの生成に用いられることに限定されない。指令信号(指令値P)は、例えば、各電力変換装置3の出力電力の有効電力の値P、Pを補正するために用いられてもよい。
指令信号は、指令値Pに限定されない。コントローラ2は、例えば、複数の電力変換装置3の各々の定格出力電力に対する出力電力の比を示す情報を、指令信号として送信してもよい。この場合、複数の電力変換装置3の各々は、定格出力電力に指令信号の値(比)を乗算することで、出力電力(有効電力)の指令値Pを求める。また、コントローラ2は、例えば、複数の電力変換装置3の各々で求められる指令値Pの和が複数の電力変換装置3の出力電力の有効電力の値P、Pの和と一致するように、指令信号を生成する。
電力変換装置3は、DC-DCコンバータを備えていてもよい。DC-DCコンバータは、1次側端子32とAC-DCコンバータ31との間に電気的に接続される。ローカルコントローラ4は、コントローラ2から送信される指令信号(指令値P)に基づいたドループ制御により、DC-DCコンバータの出力電力を制御してもよい。また、負荷64が直流負荷の場合、電力変換装置3はDC-DCコンバータを備える一方でAC-DCコンバータ31を備えていなくてもよい。
制限処理において、補正量h1、h2の平均値h_aveの絶対値は所定の補正閾値以下にされる。ここで、補正閾値は、時間経過に伴って変化してもよい。例えば、平均値h_aveの絶対値が補正閾値を上回った後、補正閾値が時間経過に伴って減少してもよい。
(まとめ)
以上説明した実施形態等から、以下の態様が開示されている。
第1の態様に係る電力システム(1)は、複数の電力変換装置(3)と、コントローラ(2)と、を備える。複数の電力変換装置(3)は、互いに電気的に接続された出力端(2次側端子33)を有する。複数の電力変換装置(3)は、入力電力を電力変換し、出力電力を出力端から出力する。コントローラ(2)は、複数の電力変換装置(3)の各々と通信する。コントローラ(2)は、複数の電力変換装置(3)の各々の出力電力に関する情報に基づいて指令信号(指令値P)を生成し、指令信号を複数の電力変換装置(3)の各々に送信する。複数の電力変換装置(3)の各々は、指令信号に基づくドループ制御により出力電力を制御する。
上記の構成によれば、複数の電力変換装置(3)の動作を協調させることができる。
また、第2の態様に係る電力システム(1)では、第1の態様において、コントローラ(2)は、複数の電力変換装置(3)の各々に、互いに同一の指令信号(指令値P)を送信する。
上記の構成によれば、複数の電力変換装置(3)の各々の出力電力の応答性を改善できる。
また、第3の態様に係る電力システム(1)では、第1又は2の態様において、複数の電力変換装置(3)の各々は、ドループ制御の特性を補正する補正パラメータ(cоr、cоr)を生成及び出力する。
上記の構成によれば、電力変換装置(3)の外部の装置で補正パラメータ(cоr、cоr)を利用できる。
また、第4の態様に係る電力システム(1)では、第3の態様において、コントローラ(2)は、複数の電力変換装置(3)の各々から補正パラメータ(cоr、cоr)を取得し、補正パラメータ(cоr、cоr)に基づいて指令信号(指令値P)を生成する。
上記の構成によれば、コントローラ(2)が指令信号を生成する際に補正パラメータ(cоr、cоr)を用いない場合と比較して、複数の電力変換装置(3)の動作を更に協調させることができる。
また、第5の態様に係る電力システム(1)では、第4の態様において、出力端(2次側端子33)には、負荷(64)が電気的に接続される。コントローラ(2)は、負荷(64)が増加する際の出力端の電圧低下を抑制するような指令信号(指令値P)を生成する。
上記の構成によれば、負荷(64)の増加が電力システム(1)に及ぼす影響を低減できる。
また、第6の態様に係る電力システム(1)では、第5の態様において、複数の電力変換装置(3)の各々は、指令信号(指令値P)をフィードバックして補正パラメータ(cоr、cоr)を生成する。複数の電力変換装置(3)の各々は、補正パラメータ(cоr、cоr)に基づいて出力電圧を補正する。コントローラ(2)は、複数の電力変換装置(3)の各々の出力電圧の補正値(補正パラメータcоr、cоr)の平均値の絶対値を所定の補正閾値以下にするような指令信号を生成する。
上記の構成によれば、負荷(64)の増加時に、通信遅延等により出力端(2次側端子33)の電圧が低下する程度を低減できる。
また、第7の態様に係る電力システム(1)では、第1~6の態様のいずれか1つにおいて、コントローラ(2)は、複数の電力変換装置(3)の各々の出力電力間の偏差の絶対値を所定の偏差閾値以下にするような指令信号(指令値P)を生成する。
上記の構成によれば、出力電力間の偏差の絶対値が偏差閾値よりも大きい場合と比較して、各電力変換装置(3)の寿命の低下を抑制できる。
また、第8の態様に係る電力システム(1)では、第1~7の態様のいずれか1つにおいて、複数の電力変換装置(3)のうち少なくとも1つは、コントローラ(2)と一体である。
上記の構成によれば、電力システム(1)を構成する装置の個数を低減できる。
第1の態様以外の構成については、電力システム(1)に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。
また、第9の態様に係るコントローラ(2)は、第1~8の態様のいずれか1つに係る電力システム(1)に備えられる。
上記の構成によれば、複数の電力変換装置(3)の動作を協調させることができる。
また、第10の態様に係る電力変換装置(3)は、第1~8の態様のいずれか1つに係る電力システム(1)に備えられる。
上記の構成によれば、複数の電力変換装置(3)の動作を協調させることができる。
また、第11の態様に係る電力システム(1)の制御方法は、複数の電力変換装置(3)と、コントローラ(2)と、を備えた電力システム(1)の制御方法である。複数の電力変換装置(3)は、互いに電気的に接続された出力端(2次側端子33)を有する。コントローラ(2)は、複数の電力変換装置(3)の各々と通信する。制御方法は、第1処理と、第2処理と、第3処理と、を有する。第1処理では、複数の電力変換装置(3)の各々に、入力電力を電力変換させ、出力電力を出力端から出力させる。第2処理では、コントローラ(2)に、複数の電力変換装置(3)の各々の出力電力に関する情報に基づいて指令信号(指令値P)を生成させる。第3処理では、コントローラ(2)に、指令信号を複数の電力変換装置(3)の各々に送信させる。第1処理では、複数の電力変換装置(3)の各々は、指令信号に基づくドループ制御により出力電力を制御する。
上記の構成によれば、複数の電力変換装置(3)の動作を協調させることができる。
また、第12の態様に係るプログラムは、第11の態様に係る電力システム(1)の制御方法を、1以上のプロセッサに実行させるためのプログラムである。
上記の構成によれば、複数の電力変換装置(3)の動作を協調させることができる。
上記態様に限らず、実施形態に係る電力システム(1)の種々の構成(変形例を含む)は、制御方法及びプログラムにて具現化可能である。
1 電力システム
2 コントローラ
3 電力変換装置
33 2次側端子(出力端)
64 負荷
cоr、cоr 補正パラメータ
指令値(指令信号)

Claims (12)

  1. 互いに電気的に接続された出力端を有し、入力電力を電力変換し、出力電力を前記出力端から出力する複数の電力変換装置と、
    前記複数の電力変換装置の各々と通信するコントローラと、を備え、
    前記コントローラは、前記複数の電力変換装置の各々の前記出力電力に関する情報に基づいて指令信号を生成し、前記指令信号を前記複数の電力変換装置の各々に送信し、
    前記複数の電力変換装置の各々は、前記指令信号に基づくドループ制御により前記出力電力を制御する、
    電力システム。
  2. 前記コントローラは、前記複数の電力変換装置の各々に、互いに同一の前記指令信号を送信する、
    請求項1に記載の電力システム。
  3. 前記複数の電力変換装置の各々は、前記ドループ制御の特性を補正する補正パラメータを生成及び出力する、
    請求項1又は2に記載の電力システム。
  4. 前記コントローラは、前記複数の電力変換装置の各々から前記補正パラメータを取得し、前記補正パラメータに基づいて前記指令信号を生成する、
    請求項3に記載の電力システム。
  5. 前記出力端には、負荷が電気的に接続され、
    前記コントローラは、前記負荷が増加する際の前記出力端の電圧低下を抑制するような前記指令信号を生成する、
    請求項4に記載の電力システム。
  6. 前記複数の電力変換装置の各々は、前記指令信号をフィードバックして前記補正パラメータを生成し、
    前記複数の電力変換装置の各々は、前記補正パラメータに基づいて出力電圧を補正し、
    前記コントローラは、前記複数の電力変換装置の各々の前記出力電圧の補正値の平均値の絶対値を所定の補正閾値以下にするような前記指令信号を生成する、
    請求項5に記載の電力システム。
  7. 前記コントローラは、前記複数の電力変換装置の各々の前記出力電力間の偏差の絶対値を所定の偏差閾値以下にするような前記指令信号を生成する、
    請求項1~6のいずれか一項に記載の電力システム。
  8. 前記複数の電力変換装置のうち少なくとも1つは、前記コントローラと一体である、
    請求項1~7のいずれか一項に記載の電力システム。
  9. 請求項1~8のいずれか一項に記載の電力システムに備えられる、
    コントローラ。
  10. 請求項1~8のいずれか一項に記載の電力システムに備えられる、
    電力変換装置。
  11. 互いに電気的に接続された出力端を有する複数の電力変換装置と、
    前記複数の電力変換装置の各々と通信するコントローラと、を備えた電力システムの制御方法であって、
    前記複数の電力変換装置の各々に、入力電力を電力変換させ、出力電力を前記出力端から出力させる第1処理と、
    前記コントローラに、前記複数の電力変換装置の各々の前記出力電力に関する情報に基づいて指令信号を生成させる第2処理と、
    前記コントローラに、前記指令信号を前記複数の電力変換装置の各々に送信させる第3処理と、を有し、
    前記第1処理では、前記複数の電力変換装置の各々は、前記指令信号に基づくドループ制御により前記出力電力を制御する、
    電力システムの制御方法。
  12. 請求項11に記載の電力システムの制御方法を、1以上のプロセッサに実行させるための、
    プログラム。
JP2020032390A 2020-02-27 2020-02-27 電力システム、コントローラ、電力変換装置、電力システムの制御方法及びプログラム Pending JP2023037045A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020032390A JP2023037045A (ja) 2020-02-27 2020-02-27 電力システム、コントローラ、電力変換装置、電力システムの制御方法及びプログラム
PCT/JP2021/003632 WO2021171926A1 (ja) 2020-02-27 2021-02-02 電力システム、コントローラ、電力変換装置、電力システムの制御方法及びプログラム

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020032390A JP2023037045A (ja) 2020-02-27 2020-02-27 電力システム、コントローラ、電力変換装置、電力システムの制御方法及びプログラム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023037045A true JP2023037045A (ja) 2023-03-15

Family

ID=77490101

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020032390A Pending JP2023037045A (ja) 2020-02-27 2020-02-27 電力システム、コントローラ、電力変換装置、電力システムの制御方法及びプログラム

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2023037045A (ja)
WO (1) WO2021171926A1 (ja)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6455661B2 (ja) * 2014-12-24 2019-01-23 富士電機株式会社 自立運転システム
JP6643677B2 (ja) * 2016-02-29 2020-02-12 パナソニックIpマネジメント株式会社 電力供給システムおよび制御装置
JP2020018108A (ja) * 2018-07-25 2020-01-30 パナソニックIpマネジメント株式会社 蓄電システム

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021171926A1 (ja) 2021-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6001587B2 (ja) 電力変換装置
EP2719068B1 (en) Dc/ac converter and method of controlling a dc/ac converter
TWI767399B (zh) 具有分段線性負載線的電壓調節器
KR20160035509A (ko) 에너지 저장 장치의 제어 장치
WO2021006274A1 (ja) 系統連系装置およびサーバ
US20160118904A1 (en) Power conversion apparatus
CN111262283A (zh) 交直流微电网变换器级联系统的协同控制方法
CN108054747B (zh) 一种直流变换器的并联控制方法及直流微电网
JP2018207627A (ja) 電力変換装置の制御装置および制御方法
Lale et al. A non-inverting buck-boost converter with an adaptive dual current mode control
CN115632545B (zh) 一种电源环流的控制方法及系统
JP2023037045A (ja) 電力システム、コントローラ、電力変換装置、電力システムの制御方法及びプログラム
TW201106575A (en) Systems for managing power, power systems, and methods for powering load
JP6523592B1 (ja) 電力変換装置
WO2022030363A1 (ja) 電力システム、コントローラ、電力変換装置、電力システムの制御方法及びプログラム
TW202046591A (zh) 電力負載分配系統
US11462988B1 (en) Power supply system and current control based on consumption by dynamic loads
CN114079291B (zh) 双向变流器与牵引整流器的并联协同控制方法及相关设备
KR101655018B1 (ko) 저압직류 배전계통의 전압 불평형 제어 시스템 및 방법
KR102307824B1 (ko) 전원 장치 및 그 전류 균등화 방법
JP2023504879A (ja) 電力変換器のbus電圧バランス調整方法、電力変換器、記憶媒体及び電子装置
JP2017515454A (ja) 設定可能なインバータ装置、該インバータ装置を備える太陽光発電システム
CN111555424A (zh) 从机的开环控制方法及主从机并联系统
JP6459923B2 (ja) 蓄電システム、制御装置、運転方法
WO2022059617A1 (ja) 電力変換器、電力変換器の制御方法、電力システム、電力システムの制御方法およびプログラム