JP4819762B2 - 給電システムおよび給電システムの制御方法 - Google Patents
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Description
例えば、特許第3725015号には、商用電源が健全なときには交流スイッチを介して負荷へ常時給電を行い、商用電源に停電が発生したときには交流スイッチを遮断して、予め蓄電池等の電源供給設備に貯えておいた直流電力を電力変換器により交流電力に変換して負荷に給電する常時商用給電方式による無停電電源装置について示されている。
本発明は、以上の点に鑑み、常時自構内給電方式による無停電給電システムおよび給電システムの制御方法を提供することを目的とする。
特に、本発明の目的は、無停電電力供給を維持しつつ、自構内にある直流発電設備で発電される電力の有効活用、および、系統電力や自構内の交流発電装置からの電力を一旦貯蔵し、放電する動作を実現することにある。
系統電力と接続された交流スイッチと、
前記交流スイッチを介して系統電力に接続され、交流負荷に交流電力を供給する交流母線と、
蓄電装置が接続される直流母線と、
前記交流母線及び前記直流母線の間に接続され、電流制御指令により交流から直流への順変換動作と交流負荷に流れる高調波電流や無効電力を補償するアクティブフィルタ動作を行い、電圧制御指令により直流から交流への逆変換動作を行う電力変換器と、
系統電力の位相情報及び電圧情報に基づいて、系統電力の位相及び交流電圧に応じた基準正弦波信号を出力する基本電圧作成回路と、
前記基本電圧作成回路の出力に基づき、前記電力変換器に逆変換動作をさせるための電圧制御指令を出力するインバータ制御回路と、
前記基本電圧作成回路の出力及び前記直流母線の電圧及び前記直流母線の電流及び前記交流母線の電流に基づき、前記電力変換器に順変換動作およびアクティブフィルタ動作をさせるための電流制御指令を出力する充電/アクティブフィルタ制御回路と、
予め設定された定常状態の下限電圧を定めた定常下限プリセット値、定常状態より高電圧の限界を定めた上限界プリセット値、定常状態より低電圧の限界を定めた下限界プリセット値を記憶する記憶部と、
前記電力変換器に与える制御指令を、前記インバータ制御回路の出力又は前記充電/アクティブフィルタ制御回路の出力のいずれかに切替える切替スイッチと、
前記記憶部から与えられる各プリセット値と前記直流母線の電圧とを比較し、前記交流スイッチを制御し、前記切替スイッチに切替え信号を出力する直流電圧監視回路と、
を備え、
(1)定常状態の動作として、
前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が上限界プリセット値と定常下限プリセット値との範囲内であることを検出した場合、前記交流スイッチを非導通の状態とし、前記切替スイッチを前記インバータ制御回路側に切替え、
前記インバータ制御回路は、前記電力変換器に逆変換動作を行わせるための電圧制御指令を出力し、
前記電力変換器は、逆変換動作を行い、
(2)状態1の動作として、
交流負荷の増加又は前記蓄電装置の放電状態の継続により前記直流母線の直流電圧が低下し、前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が下限界プリセット値以下又は未満になったことを検出した場合、前記交流スイッチを導通させ、前記切替スイッチを前記充電/アクティブフィルタ制御回路側に切替え、
前記充電/アクティブフィルタ制御回路は、順変換動作およびアクティブフィルタ動作をさせるための電流制御指令を出力し、
前記電力変換器は、順変換動作及び交流負荷に流れる高調波電流や無効電力を補償するアクティブフィルタ動作を行い、
(3)状態2の動作として、
前記状態1において、前記電力変換器が順変換動作により前記蓄電装置が充電され前記直流母線の直流電圧が上昇し、前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が前記記憶部に記憶された定常下限プリセット値以上又はそれを越えたことを検出した場合、前記交流スイッチをオフ状態にするとともに、前記切替スイッチを前記インバータ制御回路側に切り替え、
前記インバータ制御回路は、前記電力変換器に逆変換動作を行わせるための電圧制御指令を出力し、
前記電力変換器は、逆変換動作に戻る
給電システムが提供される。
系統電力と接続された交流スイッチと、
前記交流スイッチを介して系統電力に接続され、第1及び第2の交流負荷に交流電力を供給する交流母線と、
第2の交流負荷を交流母線と切離す又は接続するための第1の負荷開閉器と、
蓄電装置が接続される直流母線と、
前記交流母線及び前記直流母線の間に接続され、電流制御指令により交流から直流への順変換動作と交流負荷に流れる高調波電流や無効電力を補償するアクティブフィルタ動作を行い、電圧制御指令により直流から交流への逆変換動作を行う電力変換器と、
系統電力の位相情報及び電圧情報に基づいて、系統電力の位相及び交流電圧に応じた基準正弦波信号を出力する基本電圧作成回路と、
前記基本電圧作成回路の出力に基づき、前記電力変換器に逆変換動作をさせるための電圧制御指令を出力するインバータ制御回路と、
前記基本電圧作成回路の出力及び前記直流母線の電圧及び前記直流母線の電流及び前記交流母線の電流に基づき、前記電力変換器に順変換動作およびアクティブフィルタ動作をさせるための電流制御指令を出力する充電/アクティブフィルタ制御回路と、
予め設定された定常状態の下限電圧を定めた定常下限プリセット値、定常状態より高電圧の限界を定めた上限界プリセット値、定常状態より低電圧の閾値を定めた第1閾値プリセット値、第1閾値プリセット値より低電圧の限界を定めた下限界プリセット値を記憶する記憶部と、
前記電力変換器に与える制御指令を、前記インバータ制御回路の出力又は前記充電/アクティブフィルタ制御回路の出力のいずれかに切替える切替スイッチと、
前記記憶部から与えられる各プリセット値と前記直流母線の電圧とを比較し、前記交流スイッチを制御し、前記切替スイッチに切替え信号を出力し、第1負荷開閉器を開閉制御する直流電圧監視回路と、
を備え、
(1)定常状態の動作として
前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が上限界プリセット値と定常下限プリセット値との範囲内であることを検出した場合、前記交流スイッチを非導通の状態とし、前記切替スイッチを前記インバータ制御回路側に切替え、
前記インバータ制御回路は、前記電力変換器に逆変換動作を行わせるための電圧制御指令を出力し、
前記電力変換器は、逆変換動作を行い、
(2)状態1の動作として、
第1及び/又は第2の交流負荷の増加又は前記蓄電装置の放電の継続により前記直流母線の直流電圧が低下し、前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が第1閾値プリセット値以下又は未満になったことを検出した場合、前記第1の負荷開閉器へ開路指令信号を出力し、前記第1負荷開閉器が開路し、
前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧がさらに低下して下限界プリセット値に達したことを検出した場合、前記交流スイッチを導通させ、前記切替スイッチを充電/アクティブフィルタ制御回路側に切替え、前記電力変換器の動作を順変換動作およびアクティブフィルタ動作をさせるための電流制御指令を出力し、
前記電力変換器は、順変換動作及び交流負荷に流れる高調波電流や無効電力を補償するアクティブフィルタ動作を行い、
(3)状態2において、
前記状態1において、前記電力変換器が順変換動作により前記蓄電装置が充電され前記直流母線の直流電圧が上昇し、前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が第1閾値プリセット値以上又はそれを超えたことを検出した場合、前記第1の負荷開閉器へ閉路指令信号を出力し、第1の負荷開閉器を閉路し、
前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が定常下限プリセット値以上又はそれを超えたことを検出した場合、前記交流スイッチをオフ状態にするとともに、前記切替スイッチを前記インバータ制御回路側に切り替え、
前記インバータ制御回路は、前記電力変換器に逆変換動作を行わせるための電圧制御指令を出力し、
前記電力変換器は、逆電圧変換動作に戻る
給電システムが提供される。
系統電力と接続された交流スイッチと、
前記交流スイッチを介して系統電力に接続され、交流負荷に交流電力を供給する交流母線と、
蓄電装置が接続される直流母線と、
前記交流母線及び前記直流母線の間に接続され、電流制御指令により交流から直流への順変換動作と交流負荷に流れる高調波電流や無効電力を補償するアクティブフィルタ動作を行い、電圧制御指令により直流から交流への逆変換動作を行う電力変換器と、
系統電力の位相情報及び電圧情報に基づいて、系統電力の位相及び交流電圧に応じた基準正弦波信号を出力する基本電圧作成回路と、
前記基本電圧作成回路の出力に基づき、前記電力変換器に逆変換動作をさせるための電圧制御指令を出力するインバータ制御回路と、
前記基本電圧作成回路の出力及び前記直流母線の電圧及び前記直流母線の電流及び前記交流母線の電流に基づき、前記電力変換器に順変換動作およびアクティブフィルタ動作をさせるための電流制御指令を出力する充電/アクティブフィルタ制御回路と、
予め設定された定常状態の下限電圧を定めた定常下限プリセット値、定常状態より高電圧の限界を定めた上限界プリセット値、定常状態より低電圧の限界を定めた下限界プリセット値を記憶する記憶部と、
前記電力変換器に与える制御指令を、前記インバータ制御回路の出力又は前記充電/アクティブフィルタ制御回路の出力のいずれかに切替える切替スイッチと、
前記記憶部から与えられる各プリセット値と前記直流母線の電圧とを比較し、前記交流スイッチを制御し、前記切替スイッチに切替え信号を出力する直流電圧監視回路と、
を備えた給電システムの制御方法であって、
(1)定常状態の動作として、
前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が上限界プリセット値と定常下限プリセット値との範囲内であることを検出した場合、前記交流スイッチを非導通の状態とし、前記切替スイッチを前記インバータ制御回路側に切替え、
前記インバータ制御回路は、前記電力変換器に逆変換動作を行わせるための電圧制御指令を出力し、
前記電力変換器は、逆変換動作を行い、
(2)状態1の動作として、
交流負荷の増加又は前記蓄電装置の放電状態の継続により前記直流母線の直流電圧が低下し、前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が下限界プリセット値以下又は未満になったことを検出した場合、前記交流スイッチを導通させ、前記切替スイッチを前記充電/アクティブフィルタ制御回路側に切替え、
前記充電/アクティブフィルタ制御回路は、順変換動作およびアクティブフィルタ動作をさせるための電流制御指令を出力し、
前記電力変換器は、順変換動作及び交流負荷に流れる高調波電流や無効電力を補償するアクティブフィルタ動作を行い、
(3)状態2の動作として、
前記状態1において、前記電力変換器が順変換動作により前記蓄電装置が充電され前記直流母線の直流電圧が上昇し、前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が前記記憶部に記憶された定常下限プリセット値以上又はそれを越えたことを検出した場合、前記交流スイッチをオフ状態にするとともに、前記切替スイッチを前記インバータ制御回路側に切り替え、
前記インバータ制御回路は、前記電力変換器に逆変換動作を行わせるための電圧制御指令を出力し、
前記電力変換器は、逆変換動作に戻る
給電システムの制御方法が提供される。
系統電力と接続された交流スイッチと、
前記交流スイッチを介して系統電力に接続され、第1及び第2の交流負荷に交流電力を供給する交流母線と、
第2の交流負荷を交流母線と切離す又は接続するための第1の負荷開閉器と、
蓄電装置が接続される直流母線と、
前記交流母線及び前記直流母線の間に接続され、電流制御指令により交流から直流への順変換動作と交流負荷に流れる高調波電流や無効電力を補償するアクティブフィルタ動作を行い、電圧制御指令により直流から交流への逆変換動作を行う電力変換器と、
系統電力の位相情報及び電圧情報に基づいて、系統電力の位相及び交流電圧に応じた基準正弦波信号を出力する基本電圧作成回路と、
前記基本電圧作成回路の出力に基づき、前記電力変換器に逆変換動作をさせるための電圧制御指令を出力するインバータ制御回路と、
前記基本電圧作成回路の出力及び前記直流母線の電圧及び前記直流母線の電流及び前記交流母線の電流に基づき、前記電力変換器に順変換動作およびアクティブフィルタ動作をさせるための電流制御指令を出力する充電/アクティブフィルタ制御回路と、
予め設定された定常状態の下限電圧を定めた定常下限プリセット値、定常状態より高電圧の限界を定めた上限界プリセット値、定常状態より低電圧の閾値を定めた第1閾値プリセット値、第1閾値プリセット値より低電圧の限界を定めた下限界プリセット値を記憶する記憶部と、
前記電力変換器に与える制御指令を、前記インバータ制御回路の出力又は前記充電/アクティブフィルタ制御回路の出力のいずれかに切替える切替スイッチと、
前記記憶部から与えられる各プリセット値と前記直流母線の電圧とを比較し、前記交流スイッチを制御し、前記切替スイッチに切替え信号を出力し、第1負荷開閉器を開閉制御する直流電圧監視回路と、
を備えた給電システムの制御方法であって、
(1)定常状態の動作として
前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が上限界プリセット値と定常下限プリセット値との範囲内であることを検出した場合、前記交流スイッチを非導通の状態とし、前記切替スイッチを前記インバータ制御回路側に切替え、
前記インバータ制御回路は、前記電力変換器に逆変換動作を行わせるための電圧制御指令を出力し、
前記電力変換器は、逆変換動作を行い、
(2)状態1の動作として、
第1及び/又は第2の交流負荷の増加又は前記蓄電装置の放電の継続により前記直流母線の直流電圧が低下し、前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が第1閾値プリセット値以下又は未満になったことを検出した場合、前記第1の負荷開閉器へ開路指令信号を出力し、前記第1負荷開閉器が開路し、
前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧がさらに低下して下限界プリセット値に達したことを検出した場合、前記交流スイッチを導通させ、前記切替スイッチを充電/アクティブフィルタ制御回路側に切替え、前記電力変換器の動作を順変換動作およびアクティブフィルタ動作をさせるための電流制御指令を出力し、
前記電力変換器は、順変換動作及び交流負荷に流れる高調波電流や無効電力を補償するアクティブフィルタ動作を行い、
(3)状態2において、
前記状態1において、前記電力変換器が順変換動作により前記蓄電装置が充電され前記直流母線の直流電圧が上昇し、前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が第1閾値プリセット値以上又はそれを超えたことを検出した場合、前記第1の負荷開閉器へ閉路指令信号を出力し、第1の負荷開閉器を閉路し、
前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が定常下限プリセット値以上又はそれを超えたことを検出した場合、前記交流スイッチをオフ状態にするとともに、前記切替スイッチを前記インバータ制御回路側に切り替え、
前記インバータ制御回路は、前記電力変換器に逆変換動作を行わせるための電圧制御指令を出力し、
前記電力変換器は、逆電圧変換動作に戻る
給電システムの制御方法が提供される。
特に、本発明によると、無停電電力供給を維持しつつ、自構内にある直流発電設備で発電される電力の有効活用、および、系統電力や自構内の交流発電装置からの電力を一旦貯蔵し、放電する動作を実現することができる。
1.1 構成
図1は、給電システムの第1の実施の形態の構成図である。
本電源装置は、系統電力1、給電システム3、交流負荷5、直流発電装置7、蓄電装置35を備える。
系統電力1は、電力会社等から受電する商用電源である。給電システム3は、交流負荷5へ電力を供給するシステムである。交流負荷5は、交流電力を入力する負荷装置、またはその集まりである。直流発電装置7は、直流電力を発電する装置である。直流発電装置7は、直流母線への出力電圧を検出する検出部7a及び後述の記憶部34gに記憶されたプリセット値の一部又は全部、又は他のプリセット値を記憶する記憶部7bを有する。記憶部7bには、この例では、上限界プリセット値VH、定常上限プリセット値VHR等が記憶される。
給電システム3は、交流スイッチ31、交流母線32、電力変換器33、制御回路34、直流母線37、直流検出回路38、計器用変流器CT1〜CT4、計器用変圧器VT1、VT2を備える。
交流スイッチ31は、逆並列に接続されたサイリスタにより構成される。交流母線32は、交流スイッチ31を介して系統電力1と接続され、電力変換器33を介して直流母線37と接続され、交流負荷5に交流電力を供給する。電力変換器33は、順変換(交流側から直流側)およびアクティブフィルタ(交流負荷に流れる高調波電流や無効電力を補償する)動作、逆変換動作(直流側から交流側)を行い、各変換動作のいずれかで動作するように指示され、双方の電力供給を可能とするスイッチング電源である。
制御回路34は、電力変換器33や交流スイッチ31の状態を制御する回路である。制御回路34は、基本電圧作成回路34a、インバータ制御回路34b、充電/アクティブフィルタ制御回路34c、直流電圧電流制御回路34d、PWM回路34e、点弧回路34f、記憶部34g、直流電圧監視回路34h、切替スイッチ34iを備える。
基本電圧作成回路34aは、計器用変圧器VT1の出力に従い基準正弦波信号を出力する回路である。基準電圧作成回路34aは、商用電源ACが正常なときに取り込んだ商用電源の交流電圧の位相情報に基づいて、商用電源ACから出力されていた交流電圧と位相が一致した基準正弦波電圧信号を作成してインバータ制御回路34b及び充電/アクティブフィルタ制御回路34cに出力する。また、基準電圧作成回路34aは、商用電源が異常な時は、自ら定めた基準電圧及び基準周波数で出力することができる。インバータ制御回路34bは、基本電圧作成回路34aの出力に基づき、電力変換器33に逆変換動作をさせるための電圧制御指令を出力する回路である。充電/アクティブフィルタ制御回路34cは、基本電圧作成回路34a及び直流電圧電流制御回路34dの出力に基づき、電力変換器33に順変換動作およびアクティブフィルタ動作をさせるための電流制御指令を出力する回路である。直流電圧電流制御回路34dは、直流検出回路38からの出力(直流母線37の直流電圧Vdc)と直流電圧電流制御回路34d内に図示していないあらかじめ設定された直流電圧値とを比較した結果、及び、蓄電装置35の充電電流に制限を加えるために、直流電圧電流制御回路34d内に図示していない電流制限値と直流検出回路38から出力された直流電流とを比較した結果に基づき、順変換動作時に直流電圧指令を充電/アクティブフィルタ制御回路34cに出力する回路である。これにより、順変換動作時に蓄電装置35に電流制限値以内で充電を行うことができる。例えば、電流制限値と直流電流の検出値を比較し、直流電流値が電流制限値を超えた分だけ図示していない設定する直流電圧(指令)値を下げ、直流電流が電流制限値以内となれば設定する直流電圧(指令)値は一定値とすることができる(蓄電池充電の定電圧定電流制御)。更に、充電/アクティブフィルタ制御回路34cへCT1出力信号及びCT3出力信号を入力することでアクティブフィルタ機能を追加することができる。PWM回路34eは、電力変換器33をPWM制御するPWM制御信号を出力する回路である。点弧回路34fは、直流電圧監視回路34hの出力に従い、交流スイッチ31のサイリスタに点弧パルス信号を出力する回路である。
記憶部34gは、システム外部又は内部の入力装置等から任意に入力される又は予め設定された各種プリセット値を記憶する(この例では、図2及び図3に示した、定常上限プリセット値VHR、定常下限プリセット値VLR、上限界プリセット値VH、下限界プリセット値VLである。なお、定常上限プリセット値VHR、は、省略しても良い。)。直流電圧監視回路34hは、記憶部34gから与えられるプリセット値と、直流検出回路38により直流検出線により検出した直流母線37の直流電圧Vdcを比較し、点弧回路34fに点弧指令信号を、切替スイッチ34iに切替え信号を出力する回路である。切替スイッチ34iは、PWM回路34eに入力する信号を切替えるためのスイッチである。直流電圧監視回路34hは、インバータ制御回路34bから出力される電圧制御指令と充電/アクティブフィルタ制御回路34cから出力される電流制御指令とを、切替スイッチ34iにより切り替えて電力変換器33に出力する。直流電圧監視回路34hからの切替信号により、切替スイッチ34iがインバータ制御回路34b側に切替えられたとき、電力変換器33は電圧制御指令値により電圧制御がなされ、切替スイッチ34iが充電/アクティブフィルタ制御回路34c側に切替えられたとき、電力変換器33は電流制御指令値により電流制御がなされる。インバータ制御回路34b及び充電/アクティブフィルタ制御回路34cの出力は、基本電圧作成回路34aが出力する系統電力の位相及び電圧情報に従い、制御指令値を出力しており、インバータ制御回路34bが出力する電圧制御指令値に従い電力変換器33は逆変換動作を行い、一方、充電/アクティブフィルタ制御回路34cが出力する電流制御指令値に従い電力変換器33は順変換動作を行う。
蓄電装置35は、直流の電気エネルギーを蓄積及び放出できる貯蔵要素である。蓄電装置35は、例えば、蓄電池、コンデンサ、および電力変換器を介したナトリウム硫黄電池、レドックスフロー電池、フライホイール電力貯蔵設備などである。
直流母線37は、電力変換器33を介して交流母線32に接続され、また、直流発電装置7、蓄電装置35が接続されている。
計器用変流器CT1、CT2、CT3は、所定のポイントの電線またはケーブルを通過する電流(例えば、100A)をそれよりも小さな電流値(例えば、5A)に変えて出力する機器である。計器用変圧器VT1、VT2は、所定のポイントの電線またはケーブル間の電位差(例えば、6,600 200V)をそれよりも低い電圧(例えば、10V)に変えて出力する機器である。直流検出回路38は、直流母線37の電圧Vdc及び電流(CT4で検出)を計測するための検出回路である。
図2は、直流母線の直流電圧と各状態の関係を示す図(1)である。
以下、定常状態及び各状態1〜2について説明する。
定常状態では、給電システム3は、常時自構内給電方式で、蓄電装置35及び/又は直流発電装置7により交流負荷5に給電している。
直流電圧監視回路34hは、直流検出回路38の出力と、記憶部34gに記憶されたプリセット値(VHR、VLR)とを比較する。直流電圧監視回路34hは、直流母線37の電圧Vdcがプリセット値(VHR)とプリセット値(VLR)の範囲内である場合、点弧回路34fは点弧パルスを出さないように制御し、交流スイッチ31が非導通(オフ)の状態とし、また、切替スイッチ34iをインバータ制御回路34b側に切替える。
この例では、直流発電装置7は発電した状態とされ、発電した電力を直流検出回路38により検出された直流母線37の直流電圧Vdcにあわせ電流を出力(電流制御形)することで、電力変換器33へ直流電力を供給するともに、蓄電装置35を充電する。なお、直流発電装置7は、発電しない状態でもよい。
基準電圧生成回路34aは、計器用変圧器VT1が検出した交流電力を入力し、系統電力1の電圧情報と位相情報に基づいて、系統電力1の交流電圧と位相とに一致する基準正弦波信号を生成して、インバータ制御回路34b、充電/アクティブフィルタ制御回路34cに出力する。または、基準電圧生成回路34aは、計器用変圧器VT1の出力によらず、予め定められた任意の基準正弦波信号を出力することもできる。
インバータ制御回路34bは、基準電圧生成回路34aから出力される基準正弦波電圧信号と、電力変換器33の交流側出力の交流電圧を検出する計器用変圧器VT2が検出した交流電力とを入力し、電力変換器33に逆変換動作を行わせるためのインバータ制御指令(電圧制御指令)を出力する。PWM回路34eは、インバータ制御回路34bからの信号を入力し、電力変換器33を逆変換動作(直流側から交流側への変換動作)させる電圧指令制御のための指令信号を出力する。電力変換器33は逆変換動作を行い、系統電力1の位相と交流電圧とに一致する交流電圧を発生し、交流出力側へ出力する。または、電力変換器33は、予め定められた任意の交流電圧を発生し、交流出力側へ出力することもできる。
交流負荷5の需要が増加し、電力変換器33の直流入力電力(直流母線37側からの入力電力)が増加した場合、蓄電装置35が放電を始め、直流発電装置7と蓄電装置35の双方から電力変換器33に直流電力が供給される。蓄電装置35の放電状態が継続すると、直流母線37の直流電圧Vdcが低下する。
直流電圧監視回路34hは、直流母線37の直流電圧Vdcが、記憶部34eに記憶されたプリセット値(VL)に達した又はそれより低下したと検出した場合、直流電圧監視回路34hは、点弧回路34fへ点弧指令信号を、切替スイッチ34iに切替え信号を出力する。点弧回路34fは、点弧指令信号が入力された場合、交流スイッチ31を導通させるための点弧パルス信号を出力する。また、切替スイッチ34iは充電/アクティブフィルタ制御34c側にスイッチを切替え、電力変換器33の動作を順変換動作および交流負荷に流れる高調波電流や無効電力を補償するアクティブフィルタ動作に変更する。
直流電圧電流制御回路34dは、記憶部34gに記憶されたプリセット値と直流検出回路38により検出した電力変換器1の直流側電圧Vdcとの差電圧を求め、この差電圧を定数倍(kdc)して出力する。
充電/アクティブフィルタ制御回路34cは、基準電圧作成回路34a及び直流電圧電流制御回路34dの出力と計器用変流器CT1、CT2及び/又はCT3による検出電流に基づき、順変換動作およびアクティブフィルタ動作をさせるための電流制御指令を出力する。例えば、充電/アクティブフィルタ制御回路34cは、直流電圧電流制御回路34dの出力(差電圧の定数倍値)と基準電圧作成回路34aの出力との乗算値に基づいて電力変換器33の入力電流に相当する入力電流指令値Ioを求め、さらに、この入力電流指令値Ioから、変流器CT3により検出した交流負荷5に流れる負荷電流値ICT3と、変流器CT2により検出した電力変換器33に交流側から流れ込む電流値ICT2とを差し引いた値(Io−ICT3−ICT2)を電流制御指令として出力する。
その結果、電力変換器33は、順変換動作(交流側から直流側への変換動作)及び交流負荷5に流れる高調波電流や無効電力を補償するアクティブフィルタ動作を行うようになる。
電力変換器33が順変換動作を行うと、蓄電装置35が充電され直流母線37の直流電圧が上昇する。
直流電圧監視回路34hは、直流検出回路38により検出された直流電圧Vdcが、記憶部34gに記憶されたプリセット値(VLR)以上又はそれを超えたことを検出した場合、交流スイッチ31を導通させるための点弧指令信号(点弧回路34fの出力)を停止し、交流スイッチ31をオフ状態にするとともに、切替スイッチ34iへ切替信号を送出してインバータ制御回路34b側に切り替える。その結果、電力変換器33は、インバータ制御回路34bの出力により逆変換動作(直流側から交流側への変換動作)をするよう切替わり、定常状態、即ち、直流電圧Vdcがプリセット値VLRとプリセット値VHRの間の範囲内となる。
また、その結果、直流発電装置7は、「(1)定常状態」と同様の発電動作に戻る。
つぎに、図3に従い、定常状態及び各状態3〜4等について説明する。
この場合も、「定常状態」は、「(1)定常状態」で説明した通りである。
定常状態において、交流負荷5の需要の減少、又は、蓄電装置35の放電又は充電などの何らかの原因より、直流発電装置7の発電電力が、電力変換器33の直流入力電力(直流母線37側からの入力電力)よりも大きくなった場合、直流検出回路38により検出される直流電圧Vdcは上昇する。
直流発電装置7は、直流母線37へ出力される電圧を内部の検出部7aで検出し、直流電圧が内部の記憶部7bに記憶されたプリセット値(VH)以上、又は、それを超えたことを検出した場合、自動で発電を停止する。
直流発電装置7が停止中、蓄電装置35の放電状態が継続すると、直流母線37の直流電圧Vdcが低下する。
直流発電装置7は、内部の検出回路7aにより直流母線37へ出力される直流電圧を検出し、その電圧が、内部の記憶部7bに記憶されたプリセット値(VHR)以下になった場合、直流発電装置7は自動で再起動をする。
その結果、直流発電装置7は、「(1)定常状態」と同様の発電動作に戻る。
2.1 構成
図4は、給電システムの第2の実施の形態の構成図である。
本電源装置は、系統電力1、給電システム3、交流負荷5、負荷開閉器6b、6c、直流発電装置7を備える。負荷開閉器6b及び6cは、交流負荷を任意に切離し、または接続するための電磁接触器である。
第1の実施の形態において、交流負荷5に入力する電力が大きく、蓄電装置35がそれに対して十分な容量を有していない場合、上述の「(2)状態1」と「(3)状態2」を継続して繰り返す場合が想定される。「(2)状態1」と「(3)状態2」を繰り返すと、その度に蓄電装置35において充放電が行われ、蓄電装置35の寿命が短くなるという課題がある。
そこで本実施の形態では、蓄電装置35の短寿命化を防止するために、負荷開閉器6bおよび負荷開閉器6cを交流負荷5と給電システム3の間に挿入する。また、直流電圧監視回路34h’の指令信号により、負荷開閉器6bおよび負荷開閉器6cを任意に開閉できるものとする。記憶部34g’には、定常下限プリセット値VLR、定常上限プリセット値VHR、下限界プリセット値VL、上限界プリセット値VHに加えて、第1閾値プリセット値VL1、第2閾値プリセット値VL2を記憶させる。また、記憶部34g’は、交流負荷5a〜5cへの給電の優先順位を記載した優先順位テーブルを有する。
図5に、交流負荷への給電順位を示す優先順位テーブルの説明図を示す。
この例では、交流負荷5aは交流母線32に直接接続され、交流負荷5b及び5cは交流母線32に接続する負荷開閉器6b及び6cを介してそれぞれ接続されていることが記憶され、さらに、給電の優先順位が、交流負荷5aは最高レベルであり、交流負荷5bが次に高く、交流負荷5cが一番低く設定されており、切替えの閾値プリセット値がセットされている。なお、最高レベルの交流負荷については、負荷開閉器を介して交流母線32に接続されていたとしても、閾値を下限界プリセット値より低く設定することで、意図的には断状態とせず常時交流母線32に接続されている状態とすることができる。さらに、この例では、負荷開閉器6cを開閉する閾値として第1閾値プリセット値(VL1)が記憶され、負荷開閉器6bを開閉する閾値として第2閾値プリセット値(VL2)が記憶されている。この対応するプリセット値は、省略することもできる。
直流電圧監視回路34h’は、記憶部34g’から与えられるプリセット値と、直流検出回路38により直流検出線により検出した直流母線37の直流電圧Vdcを比較し、点弧回路34fに点弧指令信号を、切替スイッチ34iに切替え信号を出力する回路であるとともに、負荷開閉器6b及び6cをON/OFF制御する。
その他の構成については、第1の実施の形態と同様である。
図6は、直流母線の直流電圧と各状態の関係を示す図(3)である。
以下、定常状態及び各状態1〜2について説明する。
第1の実施の形態と同様に、定常状態では、給電システム3は、常時自構内給電方式で、蓄電装置35及び/又は直流発電装置7により交流負荷5に給電している。
直流電圧監視回路34h’は、直流検出回路38の出力と、記憶部34g’に記憶されたプリセット値(VHR、VLR)とを比較する。直流電圧監視回路34h’は、直流母線37の電圧Vdcがプリセット値(VHR)とプリセット値(VLR)の範囲内である場合、点弧回路34fは点弧パルスを出さないように制御し、交流スイッチ31が非導通(オフ)の状態とし、また、切替スイッチ34iをインバータ制御回路34b側に切替える。さらに、直流電圧監視回路34h’により負荷開閉器6b及び6cが閉じられている。
電力変換器33は逆変換動作を行い、系統電力1の位相と交流電圧とに一致する交流電圧を発生し、交流出力側へ出力する。または、電力変換器33は、予め定められた任意の交流電圧を発生し、交流出力側へ出力することもできる。
なお、他の詳細動作は、第1の実施の形態と同様である。
交流負荷5の需要が増加し、電力変換器33の直流入力電力(直流母線37側からの入力電力)が増加した場合、蓄電装置35が放電を始め、直流発電装置7と蓄電装置35の双方から電力変換器33に直流電力が供給される。蓄電装置35の放電状態が継続すると、直流母線37の直流電圧が低下する。直流電圧監視回路34h’は、直流母線37の直流電圧Vdcが、記憶部34gに記憶されたプリセット値(VL1)以下又は未満に達したと検出した場合、直流電圧監視回路34h’は、記憶部34g’の優先順位テーブルを参照し、優先順位の低い交流負荷に対応する負荷開閉器を求める。この場合、直流電圧監視回路34h’は、負荷開閉器6cへ開路指令信号を出力する。これにより、負荷開閉器6cが開路する。
さらに、直流負荷監視回路34h’は、直流母線37の直流電圧Vdcが低下し、記憶部34gに記憶されたプリセット値(VL2)以下又は未満に達したと検出した場合、直流電圧監視回路34h’は、記憶部34gの優先順位テーブルを参照し、次に優先順位の低い負荷開閉器6bへ開路指令信号を出力する。これにより、負荷開閉器6bが開路する。
さらに、直流電圧監視回路34h’は、直流母線37の直流電圧Vdcが低下し、記憶部34gに記憶されたプリセット値(VL)以下又は未満に達したと検出した場合、直流電圧監視回路34h’は、点弧回路34fへ点弧指令信号を、また、切替スイッチ34iへ切替え信号を出力する。点弧回路34fは、点弧指令信号が入力された場合、交流スイッチ31を導通させるための点弧パルス信号を出力する。また、切替スイッチ34iは充電/アクティブフィルタ制御34c側にスイッチを切替え、電力変換器33の動作を順変換動作および交流負荷に流れる高調波電流や無効電力を補償するアクティブフィルタ動作に変更する。
その結果、電力変換器33は、順変換動作及び交流負荷に流れる高調波電流や無効電力を補償するアクティブフィルタ動作を行うようになる。なお、順変換動作における、各部の動作詳細等は第1の実施の形態の「(2)状態1」と同様である。
電力変換器33が順変換動作を行うと、蓄電装置35が充電され直流母線37の直流電圧Vdcが上昇する。
直流電圧監視回路34h’は、直流検出回路38で検出された直流母線37の直流電圧Vdcが、記憶部34gに記憶されたプリセット値(VL2)以上又はそれを超えたことを検出した場合、直流電圧監視回路34h’は、記憶部34gの優先順位テーブルを参照し、OFF状態の交流負荷のうち、優先順位の比較的高い交流負荷に対応する負荷開閉器をONとする。この場合、直流電圧監視回路34h’は、負荷開閉器6bへ閉路指令信号を出力する。これにより、負荷開閉器6bが閉路する。
さらに、直流電圧監視回路34h’は、直流母線37の直流電圧Vdcが上昇し、記憶部34gに記憶された図4のプリセット値(VL1)以上又はそれを超えたことを検出した場合、直流電圧監視回路34h’は、OFF状態で次の優先順位が高い負荷開閉器6cへ閉路指令信号を出力する。これにより、負荷開閉器6cが閉路する。
さらに、直流検出回路38により検出された直流電圧Vdcが上昇し、プリセット値(VLR)以上又はそれを超えたことを検出した場合、直流電圧監視回路34h’は、交流スイッチ31を導通させるための点弧指令信号の出力を停止、交流スイッチ31をオフ状態にするとともに、スイッチ34iへ切替信号を送出し、インバータ制御回路34b側に切り替えて電力変換器33を逆変換動作にする。その結果、電力変換器33は、定常状態と同様の逆電圧変換動作に戻る。
なお、逆変換動作における各部の動作詳細などは、第1の実施の形態と同様である。また、優先順位は2段階の例を示したが、これに限らず、それに対応する複数のサブプロット値を記述する。
定常状態において、交流負荷5の需要の減少、又は、蓄電装置35の放電又は充電などの何らかの原因より、直流発電装置7の発電電力が、電力変換器33の直流入力電力(直流母線37側からの入力電力)よりも大きくなった場合、直流検出回路38により検出される直流電圧Vdcは上昇する。
この場合、第1の実施の形態(図3参照)と同様に、直流発電装置7は、直流母線37へ出力される電圧を内部の検出部7aで検出し、直流電圧が内部の記憶部7bに記憶されたプリセット値(VH)以上、又は、それを超えたことを検出した場合、自動で発電を停止する。
直流発電装置7が停止中、蓄電装置35の放電状態が継続すると、直流母線37の直流電圧Vdcが低下する。
この場合、第1の実施の形態(図3参照)と同様に、直流発電装置7は、内部の検出回路7aにより直流母線37へ出力される直流電圧を検出し、その電圧が、内部の記憶部7bに記憶されたプリセット値(VHR)以下になった場合、直流発電装置7は自動で再起動をする。
その結果、直流発電装置7は、「(1)定常状態」と同様の発電動作に戻る。
給電システム3は、直流発電装置7と並列に直流負荷が接続され、それへ給電している状態でも、発明の目的を達成することができる。
給電システム3は、交流負荷5と並列に交流発電装置が接続され、それが発電している状態でも、発明の目的を達成することができる。この場合、直流電圧監視回路34hが直流母線37の直流電圧が上限界プリセット値以上又はそれを超えたことを検出した場合、交流発電装置に停止信号を出力し、定常上限プリセット値以下又は未満となった時、交流発電装置に始動信号を出力するように構成することができる。
前述の交流発電装置、直流発電装置7の始動停止は、1日の負荷変動にあわせ、スケジュール運転機能により運用しても良い。
3 給電システム
5 交流負荷
7 直流発電装置
7a 検出部
7b 記憶部
31 交流スイッチ
32 交流母線
33 電力変換器
34 制御回路
34a 基準電圧作成回路
34b インバータ制御回路
34c 充電/アクティブフィルタ制御回路
34d 直流電圧電流制御回路
34e PWM回路
34f 点弧回路
34g 記憶部
34h 直流電圧監視回路
34i 切替スイッチ
35 蓄電装置
37 直流母線
38 直流検出回路
Claims (15)
- 系統電力と接続された交流スイッチと、
前記交流スイッチを介して系統電力に接続され、交流負荷に交流電力を供給する交流母線と、
蓄電装置が接続される直流母線と、
前記交流母線及び前記直流母線の間に接続され、電流制御指令により交流から直流への順変換動作と交流負荷に流れる高調波電流や無効電力を補償するアクティブフィルタ動作を行い、電圧制御指令により直流から交流への逆変換動作を行う電力変換器と、
系統電力の位相情報及び電圧情報に基づいて、系統電力の位相及び交流電圧に応じた基準正弦波信号を出力する基本電圧作成回路と、
前記基本電圧作成回路の出力に基づき、前記電力変換器に逆変換動作をさせるための電圧制御指令を出力するインバータ制御回路と、
前記基本電圧作成回路の出力及び前記直流母線の電圧及び前記直流母線の電流及び前記交流母線の電流に基づき、前記電力変換器に順変換動作およびアクティブフィルタ動作をさせるための電流制御指令を出力する充電/アクティブフィルタ制御回路と、
予め設定された定常状態の下限電圧を定めた定常下限プリセット値、定常状態より高電圧の限界を定めた上限界プリセット値、定常状態より低電圧の限界を定めた下限界プリセット値を記憶する記憶部と、
前記電力変換器に与える制御指令を、前記インバータ制御回路の出力又は前記充電/アクティブフィルタ制御回路の出力のいずれかに切替える切替スイッチと、
前記記憶部から与えられる各プリセット値と前記直流母線の電圧とを比較し、前記交流スイッチを制御し、前記切替スイッチに切替え信号を出力する直流電圧監視回路と、
を備え、
(1)定常状態の動作として、
前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が上限界プリセット値と定常下限プリセット値との範囲内であることを検出した場合、前記交流スイッチを非導通の状態とし、前記切替スイッチを前記インバータ制御回路側に切替え、
前記インバータ制御回路は、前記電力変換器に逆変換動作を行わせるための電圧制御指令を出力し、
前記電力変換器は、逆変換動作を行い、
(2)状態1の動作として、
交流負荷の増加又は前記蓄電装置の放電状態の継続により前記直流母線の直流電圧が低下し、前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が下限界プリセット値以下又は未満になったことを検出した場合、前記交流スイッチを導通させ、前記切替スイッチを前記充電/アクティブフィルタ制御回路側に切替え、
前記充電/アクティブフィルタ制御回路は、順変換動作およびアクティブフィルタ動作をさせるための電流制御指令を出力し、
前記電力変換器は、順変換動作及び交流負荷に流れる高調波電流や無効電力を補償するアクティブフィルタ動作を行い、
(3)状態2の動作として、
前記状態1において、前記電力変換器が順変換動作により前記蓄電装置が充電され前記直流母線の直流電圧が上昇し、前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が前記記憶部に記憶された定常下限プリセット値以上又はそれを越えたことを検出した場合、前記交流スイッチをオフ状態にするとともに、前記切替スイッチを前記インバータ制御回路側に切り替え、
前記インバータ制御回路は、前記電力変換器に逆変換動作を行わせるための電圧制御指令を出力し、
前記電力変換器は、逆変換動作に戻る
給電システム。 - 系統電力と接続された交流スイッチと、
前記交流スイッチを介して系統電力に接続され、第1及び第2の交流負荷に交流電力を供給する交流母線と、
第2の交流負荷を交流母線と切離す又は接続するための第1の負荷開閉器と、
蓄電装置が接続される直流母線と、
前記交流母線及び前記直流母線の間に接続され、電流制御指令により交流から直流への順変換動作と交流負荷に流れる高調波電流や無効電力を補償するアクティブフィルタ動作を行い、電圧制御指令により直流から交流への逆変換動作を行う電力変換器と、
系統電力の位相情報及び電圧情報に基づいて、系統電力の位相及び交流電圧に応じた基準正弦波信号を出力する基本電圧作成回路と、
前記基本電圧作成回路の出力に基づき、前記電力変換器に逆変換動作をさせるための電圧制御指令を出力するインバータ制御回路と、
前記基本電圧作成回路の出力及び前記直流母線の電圧及び前記直流母線の電流及び前記交流母線の電流に基づき、前記電力変換器に順変換動作およびアクティブフィルタ動作をさせるための電流制御指令を出力する充電/アクティブフィルタ制御回路と、
予め設定された定常状態の下限電圧を定めた定常下限プリセット値、定常状態より高電圧の限界を定めた上限界プリセット値、定常状態より低電圧の閾値を定めた第1閾値プリセット値、第1閾値プリセット値より低電圧の限界を定めた下限界プリセット値を記憶する記憶部と、
前記電力変換器に与える制御指令を、前記インバータ制御回路の出力又は前記充電/アクティブフィルタ制御回路の出力のいずれかに切替える切替スイッチと、
前記記憶部から与えられる各プリセット値と前記直流母線の電圧とを比較し、前記交流スイッチを制御し、前記切替スイッチに切替え信号を出力し、第1負荷開閉器を開閉制御する直流電圧監視回路と、
を備え、
(1)定常状態の動作として
前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が上限界プリセット値と定常下限プリセット値との範囲内であることを検出した場合、前記交流スイッチを非導通の状態とし、前記切替スイッチを前記インバータ制御回路側に切替え、
前記インバータ制御回路は、前記電力変換器に逆変換動作を行わせるための電圧制御指令を出力し、
前記電力変換器は、逆変換動作を行い、
(2)状態1の動作として、
第1及び/又は第2の交流負荷の増加又は前記蓄電装置の放電の継続により前記直流母線の直流電圧が低下し、前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が第1閾値プリセット値以下又は未満になったことを検出した場合、前記第1の負荷開閉器へ開路指令信号を出力し、前記第1負荷開閉器が開路し、
前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧がさらに低下して下限界プリセット値に達したことを検出した場合、前記交流スイッチを導通させ、前記切替スイッチを充電/アクティブフィルタ制御回路側に切替え、前記電力変換器の動作を順変換動作およびアクティブフィルタ動作をさせるための電流制御指令を出力し、
前記電力変換器は、順変換動作及び交流負荷に流れる高調波電流や無効電力を補償するアクティブフィルタ動作を行い、
(3)状態2において、
前記状態1において、前記電力変換器が順変換動作により前記蓄電装置が充電され前記直流母線の直流電圧が上昇し、前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が第1閾値プリセット値以上又はそれを超えたことを検出した場合、前記第1の負荷開閉器へ閉路指令信号を出力し、第1の負荷開閉器を閉路し、
前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が定常下限プリセット値以上又はそれを超えたことを検出した場合、前記交流スイッチをオフ状態にするとともに、前記切替スイッチを前記インバータ制御回路側に切り替え、
前記インバータ制御回路は、前記電力変換器に逆変換動作を行わせるための電圧制御指令を出力し、
前記電力変換器は、逆電圧変換動作に戻る
給電システム。 - 前記交流母線は、さらに第3の交流負荷に交流電力を供給し、
前記第3の交流負荷を交流母線と切り離す又は接続するための第2の負荷開閉器をさらに備え、
前記記憶部は、第1閾値プリセット値と下限界プリセット値との間の電圧を定めた第2閾値プリセット値をさらに記憶し、
前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が、第1閾値プリセット値よりさらに低下し、第2閾値プリセット値以下又は未満になったことを検出した場合、前記第2負荷開閉器へ開路指令信号を出力し、前記第2負荷開閉器が開路することを特徴とする請求項2に記載の給電システム。 - 前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が下限界プリセット値から上昇し、第2閾値プリセット値以上又はそれを超えたことを検出した場合、前記第2負荷開閉器へ閉路指令信号を出力し、前記第2負荷開閉器が閉路することを特徴とする請求項3に記載の給電システム。
- 前記記憶部は、各前記交流負荷への給電の優先順位を記憶した優先順位テーブルを有し、
前記直流電圧監視回路は、前記優先順位テーブルを参照し、前記直流母線の直流電圧が定常状態より低くなり、いずれかの前記閾値プリセット値に達したときに、優先順位の低い交流負荷に対応する負荷開閉器から先に開路し、
前記直流電圧監視回路は、前記優先順位テーブルを参照し、前記直流母線の直流電圧が定常状態に向けて増加するとき、いずれかの前記閾値プリセット値に達したときに、優先順位の高い交流負荷に対応する負荷開閉器から閉路することを特徴とする請求項3又は4に記載の給電システム。 - 優先順位が最高レベルの交流負荷に対しては、負荷開閉器を介さないで前記交流母線に接続する、又は、閾値プリセット値が下限界プリセットより低く設定されていることを特徴とする請求項2乃至5のいずれかに記載の給電システム。
- さらに、前記直流母線には、直流発電装置が接続されることを特徴とする請求項1又は2に記載の給電システム。
- 前記直流発電装置は、前記直流母線への出力電圧を検出する検出部及び、前記記憶部に記憶された定常状態より高電圧の限界を定めた上限界プリセット値を記憶する内部記憶部を有し、
前記直流母線の直流電圧が上昇した場合、前記直流発電装置は、前記検出部により直流母線への出力電圧が前記内部記憶部に記憶された上限界プリセット値以上又はそれを超えたことを検出した場合、発電を停止することを特徴とする請求項7に記載の給電システム。 - 前記直流発電装置は、前記直流母線への出力電圧を検出する検出部及び、予め設定された定常状態の上限電圧を定めた定常上限プリセット値を記憶する内部記憶部を有し、
前記直流発電装置が停止中に、前記蓄電装置の放電状態が継続し、前記直流母線の直流電圧が低下した場合、前記直流発電装置は、前記検出部により前記直流母線への出力電圧が前記内部記憶部に記憶された定常上限プリセット値以下又は未満になったことを検出した場合、前記直流発電装置は自動で再起動をし、定常状態に戻ることを特徴とする請求項7又は8に記載の給電システム。 - 定常状態では、前記直流発電装置は、発電した電力を前記直流母線の電圧にあわせ電流を出力することで、前記電力変換器へ直流電力を供給するともに、前記蓄電装置を充電することを特徴とする請求項7乃至9のいずれかに記載の給電システム。
- 前記直流発電装置の始動停止は、日、週、月の負荷変動にあわせ、スケジュール運転機能により運用されることを特徴とする請求項7乃至10に記載の給電システム。
- 前記直流発電装置と並列に直流負荷が接続されていることを特徴とする請求項7乃至11に記載の給電システム。
- 前記交流負荷と並列に交流発電装置が接続され、前記直流電圧監視回路が前記直流母線の直流電圧が上限界プリセット値以上又はそれを超えたことを検出した場合、前記交流発電装置に停止信号を出力し、定常上限プリセット値以下又は未満となった時、前記交流発電装置に始動信号を出力することを特徴とする請求項1乃至12に記載の給電システム。
- 系統電力と接続された交流スイッチと、
前記交流スイッチを介して系統電力に接続され、交流負荷に交流電力を供給する交流母線と、
蓄電装置が接続される直流母線と、
前記交流母線及び前記直流母線の間に接続され、電流制御指令により交流から直流への順変換動作と交流負荷に流れる高調波電流や無効電力を補償するアクティブフィルタ動作を行い、電圧制御指令により直流から交流への逆変換動作を行う電力変換器と、
系統電力の位相情報及び電圧情報に基づいて、系統電力の位相及び交流電圧に応じた基準正弦波信号を出力する基本電圧作成回路と、
前記基本電圧作成回路の出力に基づき、前記電力変換器に逆変換動作をさせるための電圧制御指令を出力するインバータ制御回路と、
前記基本電圧作成回路の出力及び前記直流母線の電圧及び前記直流母線の電流及び前記交流母線の電流に基づき、前記電力変換器に順変換動作およびアクティブフィルタ動作をさせるための電流制御指令を出力する充電/アクティブフィルタ制御回路と、
予め設定された定常状態の下限電圧を定めた定常下限プリセット値、定常状態より高電圧の限界を定めた上限界プリセット値、定常状態より低電圧の限界を定めた下限界プリセット値を記憶する記憶部と、
前記電力変換器に与える制御指令を、前記インバータ制御回路の出力又は前記充電/アクティブフィルタ制御回路の出力のいずれかに切替える切替スイッチと、
前記記憶部から与えられる各プリセット値と前記直流母線の電圧とを比較し、前記交流スイッチを制御し、前記切替スイッチに切替え信号を出力する直流電圧監視回路と、
を備えた給電システムの制御方法であって、
(1)定常状態の動作として、
前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が上限界プリセット値と定常下限プリセット値との範囲内であることを検出した場合、前記交流スイッチを非導通の状態とし、前記切替スイッチを前記インバータ制御回路側に切替え、
前記インバータ制御回路は、前記電力変換器に逆変換動作を行わせるための電圧制御指令を出力し、
前記電力変換器は、逆変換動作を行い、
(2)状態1の動作として、
交流負荷の増加又は前記蓄電装置の放電状態の継続により前記直流母線の直流電圧が低下し、前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が下限界プリセット値以下又は未満になったことを検出した場合、前記交流スイッチを導通させ、前記切替スイッチを前記充電/アクティブフィルタ制御回路側に切替え、
前記充電/アクティブフィルタ制御回路は、順変換動作およびアクティブフィルタ動作をさせるための電流制御指令を出力し、
前記電力変換器は、順変換動作及び交流負荷に流れる高調波電流や無効電力を補償するアクティブフィルタ動作を行い、
(3)状態2の動作として、
前記状態1において、前記電力変換器が順変換動作により前記蓄電装置が充電され前記直流母線の直流電圧が上昇し、前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が前記記憶部に記憶された定常下限プリセット値以上又はそれを越えたことを検出した場合、前記交流スイッチをオフ状態にするとともに、前記切替スイッチを前記インバータ制御回路側に切り替え、
前記インバータ制御回路は、前記電力変換器に逆変換動作を行わせるための電圧制御指令を出力し、
前記電力変換器は、逆変換動作に戻る
給電システムの制御方法。 - 系統電力と接続された交流スイッチと、
前記交流スイッチを介して系統電力に接続され、第1及び第2の交流負荷に交流電力を供給する交流母線と、
第2の交流負荷を交流母線と切離す又は接続するための第1の負荷開閉器と、
蓄電装置が接続される直流母線と、
前記交流母線及び前記直流母線の間に接続され、電流制御指令により交流から直流への順変換動作と交流負荷に流れる高調波電流や無効電力を補償するアクティブフィルタ動作を行い、電圧制御指令により直流から交流への逆変換動作を行う電力変換器と、
系統電力の位相情報及び電圧情報に基づいて、系統電力の位相及び交流電圧に応じた基準正弦波信号を出力する基本電圧作成回路と、
前記基本電圧作成回路の出力に基づき、前記電力変換器に逆変換動作をさせるための電圧制御指令を出力するインバータ制御回路と、
前記基本電圧作成回路の出力及び前記直流母線の電圧及び前記直流母線の電流及び前記交流母線の電流に基づき、前記電力変換器に順変換動作およびアクティブフィルタ動作をさせるための電流制御指令を出力する充電/アクティブフィルタ制御回路と、
予め設定された定常状態の下限電圧を定めた定常下限プリセット値、定常状態より高電圧の限界を定めた上限界プリセット値、定常状態より低電圧の閾値を定めた第1閾値プリセット値、第1閾値プリセット値より低電圧の限界を定めた下限界プリセット値を記憶する記憶部と、
前記電力変換器に与える制御指令を、前記インバータ制御回路の出力又は前記充電/アクティブフィルタ制御回路の出力のいずれかに切替える切替スイッチと、
前記記憶部から与えられる各プリセット値と前記直流母線の電圧とを比較し、前記交流スイッチを制御し、前記切替スイッチに切替え信号を出力し、第1負荷開閉器を開閉制御する直流電圧監視回路と、
を備えた給電システムの制御方法であって、
(1)定常状態の動作として
前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が上限界プリセット値と定常下限プリセット値との範囲内であることを検出した場合、前記交流スイッチを非導通の状態とし、前記切替スイッチを前記インバータ制御回路側に切替え、
前記インバータ制御回路は、前記電力変換器に逆変換動作を行わせるための電圧制御指令を出力し、
前記電力変換器は、逆変換動作を行い、
(2)状態1の動作として、
第1及び/又は第2の交流負荷の増加又は前記蓄電装置の放電の継続により前記直流母線の直流電圧が低下し、前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が第1閾値プリセット値以下又は未満になったことを検出した場合、前記第1の負荷開閉器へ開路指令信号を出力し、前記第1負荷開閉器が開路し、
前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧がさらに低下して下限界プリセット値に達したことを検出した場合、前記交流スイッチを導通させ、前記切替スイッチを充電/アクティブフィルタ制御回路側に切替え、前記電力変換器の動作を順変換動作およびアクティブフィルタ動作をさせるための電流制御指令を出力し、
前記電力変換器は、順変換動作及び交流負荷に流れる高調波電流や無効電力を補償するアクティブフィルタ動作を行い、
(3)状態2において、
前記状態1において、前記電力変換器が順変換動作により前記蓄電装置が充電され前記直流母線の直流電圧が上昇し、前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が第1閾値プリセット値以上又はそれを超えたことを検出した場合、前記第1の負荷開閉器へ閉路指令信号を出力し、第1の負荷開閉器を閉路し、
前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が定常下限プリセット値以上又はそれを超えたことを検出した場合、前記交流スイッチをオフ状態にするとともに、前記切替スイッチを前記インバータ制御回路側に切り替え、
前記インバータ制御回路は、前記電力変換器に逆変換動作を行わせるための電圧制御指令を出力し、
前記電力変換器は、逆電圧変換動作に戻る
給電システムの制御方法。
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