JP6346791B2 - Electric power leveling device - Google Patents

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Description

本発明は、大容量蓄電デバイスとしてフライホイール装置を用いて系統連系点における電力変動を補償する電力平準化装置に関するものである。   The present invention relates to a power leveling device that compensates for power fluctuations at a grid connection point using a flywheel device as a large-capacity power storage device.

近年、太陽光発電や風力発電に代表される再生可能エネルギーを電力系統に連系する事例が増えている。しかし、再生可能エネルギーは、その発電量が日射量や風況等の自然要因によって変動するため、再生可能エネルギーの電力系統への連系量が増えると、電力の安定供給に支障を与え、系統電圧や周波数が変動し、最悪の場合、大規模停電が発生する恐れがある。そのため、再生可能エネルギーの電力変動補償を行うため、大容量蓄電デバイスによる電力平準化装置を設置して、電力平準化が図られている。大容量蓄電デバイスとしてし、鉛バッテリやLi−ion電池といった化学的な蓄電デバイスを用いるケースが多いが、離島等のメンテナンスを容易に行うことができない地域では、ケミカルレスな蓄電デバイスであるフライホイール装置(以下、FW装置と略す)を用いるケースが増えつつある。   In recent years, there are an increasing number of cases where renewable energy represented by solar power generation and wind power generation is connected to an electric power system. However, the amount of power generated by renewable energy fluctuates depending on natural factors such as the amount of solar radiation and wind conditions. Voltage and frequency fluctuate, and in the worst case, a large-scale power outage may occur. Therefore, in order to compensate for power fluctuations of renewable energy, a power leveling device using a large-capacity power storage device is installed to achieve power leveling. In many cases, chemical storage devices such as lead batteries and Li-ion batteries are used as large-capacity storage devices. However, in areas where maintenance is difficult, such as remote islands, flywheels are chemical-less storage devices. The number of cases using devices (hereinafter abbreviated as FW devices) is increasing.

図5を参照すると、FW装置a1を用いた従来の電力平準化装置2は、商用系統電源3に接続された系統連系点の有効電力(P)及び無効電力(Q)を制御する連系インバータ4に接続されている。連系インバータ4は、充放電指令演算ブロック5からの有効電力指令(P指令)に基づいて系統連系点の有効電力(P)を制御すると共に、充放電指令演算ブロック5からの無効電力指令(Q指令)に基づいて系統連系点の無効電力(Q)を制御する。充放電指令演算ブロック5は、連系点電圧検出器6によって検出した系統連系点の電圧Vと、連系インバータ電流検出器7によって検出した連系インバータ4の電流Iinvと、負荷電流検出器8によって検出した負荷9の負荷電流Iと、直流電圧検出器10によって検出した連系インバータ4と電力平準化装置2とを接続する直流リンク部の電圧VdcとからP指令とQ指令とを演算する。電力平準化装置2は、連系インバータ4と接続された可変電圧可変周波数電源(VVVF)b1と、直流電圧一定制御ブロック30とで構成されている。直流電圧一定制御ブロック30は、直流電圧検出器10によって検出した連系インバータ4と電力平準化装置2とを接続する直流リンク部の電圧Vdcから周波数指令fFWを演算し、VVVFb1は、直流電圧一定制御ブロック30で演算された周波数指令fFWに基づいて、FW装置a1(フライホイールを駆動する誘導電動機)をV/f制御し、連系インバータ4とVVVFb1とを接続する直流リンク部の電圧Vdcが一定になるように制御していた(例えば、特許文献1参照)。そして、1台のFW装置a1で電力補償できない場合は、図6に示すように、複数台のVVVFb1〜VVVFbnとFW装置a1〜FW装置anとを並列接続して補償容量を増加させている。 Referring to FIG. 5, the conventional power leveling device 2 using the FW device a <b> 1 is connected to the active power (P) and reactive power (Q) of the grid connection point connected to the commercial power supply 3. It is connected to the inverter 4. The interconnection inverter 4 controls the active power (P) at the grid connection point based on the active power command (P command) from the charge / discharge command calculation block 5 and the reactive power command from the charge / discharge command calculation block 5. The reactive power (Q) at the grid connection point is controlled based on (Q command). The charge / discharge command calculation block 5 includes a voltage V of the grid connection point detected by the grid point voltage detector 6, a current I inv of the grid inverter 4 detected by the grid inverter current detector 7, and a load current detection. the load current I L in the load 9 is detected by the vessel 8, P command and Q command from the voltage V dc of the DC link section that connects the electric power leveling apparatus 2 interconnection inverter 4 detected by the DC voltage detector 10 And The power leveling device 2 includes a variable voltage variable frequency power source (VVVF) b1 connected to the interconnection inverter 4 and a DC voltage constant control block 30. The DC voltage constant control block 30 calculates a frequency command f FW from the voltage V dc of the DC link unit connecting the interconnection inverter 4 and the power leveling device 2 detected by the DC voltage detector 10, and VVVFb 1 Based on the frequency command f FW calculated by the constant voltage control block 30, V / f control is performed on the FW device a1 (induction motor that drives the flywheel), and the DC link unit that connects the interconnection inverter 4 and VVVFb1 The voltage V dc is controlled to be constant (see, for example, Patent Document 1). When power cannot be compensated for by one FW device a1, as shown in FIG. 6, a plurality of VVVFb1 to VVVFbn and FW devices a1 to FW devices an are connected in parallel to increase the compensation capacity.

特開2012−114994号公報JP 2012-114994 A

しかしながら、従来技術では、連系インバータ4と複数台のVVVFb1〜VVVFbnとを接続する直流リンク部の電圧Vdcを一定に保つため、複数台のFW装置a1〜FW装置anを全て同じ周波数指令fFWで制御しなければならず、充放電電力が少ない場合でも、FW装置a1〜FW装置anを個別で充放電制御を行うことができず、運用効率が良くないという問題点があった。 However, in the prior art, in order to keep the voltage V dc of the DC link unit connecting the interconnection inverter 4 and the plurality of VVVFb1 to VVVFbn constant, the plurality of FW devices a1 to FW devices an are all set to the same frequency command f. Even if the charge / discharge power is small, the FW devices a1 to FW device an cannot be individually charged / discharged and the operation efficiency is not good.

本発明の目的は、上記の課題に鑑み、複数台のFW装置を個別で充放電制御を行うことができ、運用効率が良い電力平準化装置を提供することにある。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a power leveling device that can perform charge / discharge control individually for a plurality of FW devices and has high operational efficiency.

本発明に係る電力平準化装置は、上記の目的を達成するため、次のように構成される。
本発明の電力平準化装置は、フライホイールと、当該フライホイールに結合された誘導電動機とを備えた複数台のフライホイール装置を用いて系統連系点における電力変動を補償する電力平準化装置であって、直流側が前記系統連系点に接続された連系インバータとの直流リンク部に接続され、複数台の前記フライホイール装置に対応してそれぞれ設けられた複数台の可変電圧可変周波数電源と、充放電指令演算ブロックからの充放電指令と複数台の前記フライホイール装置の回転数とに基づいて充放電を行う1台もしくは複数台の前記フライホイール装置を選択し、選択した前記フライホイール装置に対するそれぞれの個別電力指令を演算するFW群制御部と、該FW群制御部によって演算された前記個別電力指令に基づいて個別周波数指令を演算する周波数指令演算部とを具備し、前記可変電圧可変周波数電源は、前記周波数指令演算部によって演算された前記個別周波数指令を用いて、前記FW群制御部によって選択された前記フライホイール装置の前記誘導電動機をV/f制御し、前記FW群制御部は、前記充放電指令を、前記フライホイール装置に充放電を行う際に最大効率となる前記個別電力指令で除算して、小数点以下を1繰り上げた値を、充放電を行う前記フライホイール装置の台数として算出し、前記充放電指令が充電指令の場合には、複数台の前記フライホイール装置の中から回転数が低い順番に充電を行う前記フライホイール装置を選択し、選択した前記フライホイール装置の中で回転数が低い順番に最大効率となる前記個別電力指令を割り振り、残りを選択した前記フライホイール装置の中で回転数が最も高いものに割り振ると共に、前記充放電指令が放電指令の場合には、複数台の前記フライホイール装置の中から回転数が高い順番に放電を行う前記フライホイール装置を選択し、選択した前記フライホイール装置の中で回転数が高い順番に最大効率となる個別電力指令を割り振り、残りを選択した前記フライホイール装置の中で回転数が最も低いものに割り振ることを特徴とする
らに、本発明に係る電力平準化装置において、前記連系インバータとの直流リンク部の直流電圧は、前記連系インバータによって一定に制御されていても良い。
さらに、本発明に係る電力平準化装置において、前記周波数指令演算部は、前記個別電力指令をP、前記個別周波数指令をf、サンプリング時間をT、1サンプリング前の前記個別周波数指令をfn−1、前記誘導電動機のモータ極対数をp、前記フライホイールの慣性モーメントをJとそれぞれすると、f=f−1+(p/2π)・(T/Jn−1)によって演算しても良い。
さらに、本発明に係る電力平準化装置において、前記充放電指令演算ブロックは、前記系統連系点の電圧と、前記連系インバータの電流と、負荷電流と、前記連系インバータと前記可変電圧可変周波数電源との直流リンク部の直流電圧とに基づいて前記充放電指令を演算しても良い。_
The power leveling apparatus according to the present invention is configured as follows in order to achieve the above object.
The power leveling device of the present invention is a power leveling device that compensates for power fluctuations at a grid connection point using a plurality of flywheel devices including a flywheel and an induction motor coupled to the flywheel. A plurality of variable voltage variable frequency power supplies connected to a DC link portion with the interconnection inverter connected to the grid interconnection point on the DC side, respectively provided corresponding to the plurality of flywheel devices; The one or more flywheel devices that perform charging / discharging are selected based on the charge / discharge command from the charge / discharge command calculation block and the number of rotations of the plurality of flywheel devices, and the selected flywheel device. FW group control unit for calculating each individual power command with respect to the FW group, and an individual frequency indicator based on the individual power command calculated by the FW group control unit. The flywheel device selected by the FW group control unit using the individual frequency command calculated by the frequency command calculation unit. V / f control the induction motor, and the FW group control unit divides the charge / discharge command by the individual power command that provides maximum efficiency when charging / discharging the flywheel device. Is calculated as the number of the flywheel devices that perform charging / discharging, and when the charging / discharging command is a charging command, charging is performed in order of decreasing rotational speed from among the plurality of flywheel devices. The flywheel device to be operated is selected, the individual power commands for maximum efficiency are allocated in the order of the low rotation speed in the selected flywheel device, and the remaining ones are selected. Allotting to the flywheel device having the highest rotational speed, and when the charge / discharge command is a discharge command, the discharge is performed in the order of the high rotational speed from among the plurality of flywheel devices. Select a flywheel device, assign individual power commands for maximum efficiency in order of increasing rotation speed among the selected flywheel devices, and select the remaining flywheel device with the lowest rotation speed among the selected flywheel devices. It is characterized by allocating .
Et al is in the power leveling apparatus according to the present invention, the DC voltage of the DC link part of the interconnection inverter, by the interconnection inverter may be controlled to be constant.
Further, in the power leveling apparatus according to the present invention, the frequency command calculation unit may be configured to output the individual power command P m , the individual frequency command f n , a sampling time T s , and the individual frequency command before one sampling. f n−1 , where p is the number of motor pole pairs of the induction motor and J m is the moment of inertia of the flywheel, respectively, f n = f n −1+ (p / 2π) 2 · (T s P m / J m You may calculate by fn -1 ).
Furthermore, in the power leveling apparatus according to the present invention, the charge / discharge command calculation block includes the voltage at the grid connection point, the current of the grid connection inverter, the load current, the grid connection inverter, and the variable voltage variable. The charge / discharge command may be calculated based on the DC voltage of the DC link unit with the frequency power supply. _

本発明によれば、直流リンク部の直流電圧の一定制御を連系インバータ側で行い、システム全体の充放電指令から、複数台接続された各FW装置の周波数指令を個別に作成するように構成されているため、複数台のFW装置を個別で充放電制御を行うことができ、運用効率を向上させることができるという効果を奏する。   According to the present invention, constant control of the DC voltage of the DC link unit is performed on the connected inverter side, and the frequency command of each FW device connected to a plurality of units is created individually from the charge / discharge command of the entire system. Therefore, charging / discharging control can be performed for a plurality of FW devices individually, and the operational efficiency can be improved.

本発明に係る電力平準化装置の実施の形態の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of embodiment of the power leveling apparatus which concerns on this invention. 図1に示すFW群制御部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the FW group control part shown in FIG. 図1に示す周波数指令演算ブロックの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the frequency instruction | command calculation block shown in FIG. 図3に示すFW損失データ記憶部に記憶されるFW損失データ例を示す図である。It is a figure which shows the example of FW loss data memorize | stored in the FW loss data memory | storage part shown in FIG. FW装置を備えた従来の電力平準化装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the conventional power leveling apparatus provided with FW apparatus. 複数台のFW装置を備えた従来の電力平準化装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the conventional power leveling apparatus provided with the several FW apparatus.

次に、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。なお、各図において、同一の構成には、同一の符号を付して一部説明を省略している。   Next, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and a part of the description is omitted.

本実施の形態の電力平準化装置2aは、蓄電デバイスであるn台のFW装置a1〜anに電力を充放電することで電力を平準化する装置であり、図1に示すように、FW装置a1〜an毎に設けられた可変電圧可変周波数電源(VVVF)c1〜cnと、周波数指令演算ブロック40とで構成されている。なお、FW装置a1〜anは、フライホイールと、フライホイールに結合された誘導電動機とを備え、充電時には誘導電動機によってフライホイールを回転させて回転エネルギーを蓄え、放電時には誘導電動機を発電機として動作させてフライホイールの回転エネルギーを電気エネルギーに変換して出力する。   The power leveling device 2a of the present embodiment is a device that levels power by charging / discharging power to n FW devices a1 to an that are power storage devices. As shown in FIG. It is composed of a variable voltage variable frequency power supply (VVVF) c1 to cn provided for each of a1 to an and a frequency command calculation block 40. The FW devices a1 to an each include a flywheel and an induction motor coupled to the flywheel. When charging, the flywheel is rotated by the induction motor to store rotational energy, and when discharging, the induction motor operates as a generator. Let the rotational energy of the flywheel be converted into electrical energy and output.

VVVFc1〜cnは、交流側がFW装置a1〜anの誘導電動機にそれぞれ接続されていると共に、直流側が連系インバータ4aとの直流リンク部に接続されている。そして、VVVFc1〜cnは、FW装置a1〜anの誘導電動機にそれぞれ可変電圧可変周波数の交流を供給してフライホイールの回転数を制御することにより、連系インバータ4aとの直流リンク部とFW装置a1〜anとの間で電気エネルギーの授受を行う。   The VVVFc1 to cn are connected to the induction motors of the FW devices a1 to an on the AC side, respectively, and the DC side is connected to the DC link portion with the interconnection inverter 4a. The VVVFc1 to cn supply the AC of variable voltage and variable frequency to the induction motors of the FW devices a1 to an, respectively, and control the rotational speed of the flywheel, whereby the DC link unit and the FW device with the interconnection inverter 4a are controlled. Send and receive electrical energy between a1 and an.

連系インバータ4aは、交流側が商用系統電源3に接続された系統連系点に接続されていると共に、直流側がVVVFc1〜cnとの直流リンク部に接続されている。連系インバータ4aは、充放電指令演算ブロック5aからの無効電力指令(Q指令)に基づいて系統連系点での無効電力(Q)を制御するための無効電流を制御すると共に、充放電指令演算ブロック5aからの直流電圧指令(Vdc指令)に基づいて連系インバータ4aと電力平準化装置2aとを接続する直流リンク部の電圧Vdcを一定にするための有効電流を制御する。 The interconnection inverter 4a is connected to the grid interconnection point connected to the commercial grid power supply 3 on the AC side, and connected to the DC link portion with VVVFc1 to cn on the DC side. The interconnection inverter 4a controls the reactive current for controlling the reactive power (Q) at the grid connection point based on the reactive power command (Q command) from the charging / discharging command calculation block 5a, and the charge / discharge command. Based on the DC voltage command (V dc command) from the calculation block 5a, the effective current for making the voltage V dc of the DC link part connecting the interconnection inverter 4a and the power leveling device 2a constant is controlled.

充放電指令演算ブロック5aは、連系点電圧検出器6によって検出した系統連系点の電圧Vと、連系インバータ電流検出器7によって検出した連系インバータ4の電流Iinvと、負荷電流検出器8によって検出した負荷9の負荷電流Iと、直流電圧検出器10によって検出した連系インバータ4と電力平準化装置2aとを接続する直流リンク部の電圧Vdcとから有効電力指令(P指令)と無効電力指令(Q指令)と直流電圧指令(Vdc指令)とを演算する。そして、充放電指令演算ブロック5aは、演算したQ指令及びVdc指令を連系インバータ4aに出力すると共に、充放電指令である演算したP指令を電力平準化装置2aの周波数指令演算ブロック40に出力する。なお、P指令、Q指令及びVdc指令の出力は、例えば数秒単位等の所定の間隔で行われる。 The charge / discharge command calculation block 5a includes the voltage V of the grid connection point detected by the linkage point voltage detector 6, the current I inv of the grid inverter 4 detected by the grid inverter current detector 7, and the load current detection. the load current I L in the load 9 is detected by the vessel 8, the real power command from the voltage V dc of the DC link section that connects the interconnection inverter 4 and the power leveling device 2a detected by the DC voltage detector 10 (P Command), reactive power command (Q command), and DC voltage command (V dc command). The charge / discharge command calculation block 5a outputs the calculated Q command and V dc command to the interconnection inverter 4a, and outputs the calculated P command, which is a charge / discharge command, to the frequency command calculation block 40 of the power leveling device 2a. Output. Note that the output of the P command, the Q command, and the V dc command is performed at predetermined intervals such as a unit of several seconds.

トルク指令演算ブロック40内には、FW群制御部50が設けられている。
FW群制御部50は、充電モードと、放電モードと、待機モードとの3つの制御モードがある。各動作モードの切り替え判定はP指令の符号を用いるので、充電指令の場合は+、放電指令の場合は―とそれぞれ定義する。充電モードは、余剰電力が発生してP指令の符号が+で充電指令である場合に行われる動作モードであり、FW群制御部50は、FW装置a1〜anの中から充電を行う1台もしくは複数台のFW装置ai(iは1〜nの整数であり、以下、i=1〜nの整数として説明する)を選択し、選択したFW装置aiに対する個別の充電指令である個別電力指令PFWaiを演算する。放電モードは、不足電力が発生してP指令の符号が―で放電指令である場合に行われる動作モードであり、FW群制御部50は、FW装置a1〜anの中から放電を行う1台もしくは複数台のFW装置ai(iは1〜nの整数であり、以下、i=1〜nの整数として説明する)を選択し、選択したFW装置aiに対する個別の放電指令である個別電力指令PFWaiを演算する。待機モードは、余剰電力も不足電力もなくP指令が0である場合に行われる動作モードであり、FW群制御部50は、充放電指令である個別電力指令PFWaiを演算することなく待機する。なお、待機モードを判別するとき、P指令が0のみだと待機モードへの遷移が行われない場合があるので、P指令が0を中心とする所定範囲で待機モードを判別するようにしても良い。また、待機モードや、充電モード及び放電モードで選択されなかったFW装置aiにおいては、誘導電動機の励磁もオフして完全にフリーランさせる方が損失は少なくなるが、再起動に時間を要し、高速の電力補償が行えない場合があるので、励磁は必要最低限レベルで継続させると良い。
A FW group control unit 50 is provided in the torque command calculation block 40.
The FW group control unit 50 has three control modes: a charging mode, a discharging mode, and a standby mode. Since the sign of the P command is used for switching determination of each operation mode, it is defined as + for a charge command and-for a discharge command. The charging mode is an operation mode that is performed when surplus power is generated and the sign of the P command is + and the charging command is, and the FW group control unit 50 performs charging from one of the FW devices a1 to an. Alternatively, a plurality of FW devices ai (i is an integer of 1 to n, and will be described as an integer of i = 1 to n hereinafter), and an individual power command that is an individual charging command for the selected FW device ai Calculate P FWai . The discharge mode is an operation mode that is performed when insufficient power is generated and the sign of the P command is-and the command is a discharge command, and the FW group control unit 50 performs one discharge from the FW devices a1 to an. Alternatively, a plurality of FW devices ai (i is an integer of 1 to n, which will be described as an integer of i = 1 to n hereinafter), and an individual power command that is an individual discharge command for the selected FW device ai Calculate P FWai . The standby mode is an operation mode performed when there is neither surplus power nor insufficient power and the P command is 0, and the FW group control unit 50 stands by without calculating the individual power command P FWai that is a charge / discharge command. . When determining the standby mode, if the P command is only 0, the transition to the standby mode may not be performed. Therefore, the standby mode may be determined within a predetermined range centered on 0. good. Further, in the FW device ai that is not selected in the standby mode or the charge mode and the discharge mode, the loss is reduced when the induction motor is also turned off and completely free-runned, but it takes time to restart. Since there is a case where high-speed power compensation cannot be performed, excitation should be continued at the minimum necessary level.

FW群制御部50は、図2を参照すると、SOCリミッタ51と、個別電力指令演算部52と、FW損失データ記憶部52とを備えている。なお、FW回転数の代わりにFW装置a1〜anの出力周波数を入力するようにしても良い。   As shown in FIG. 2, the FW group control unit 50 includes an SOC limiter 51, an individual power command calculation unit 52, and an FW loss data storage unit 52. In addition, you may make it input the output frequency of FW apparatus a1-an instead of FW rotation speed.

SOCリミッタ51は、FW装置a1〜an全体の充電状態に応じて充放電指令演算ブロック5aによって演算されたP指令を絞るSOCリミッタ処理を行う。SOCリミッタ51は、FW装置a1〜anが満充電や放電終止状態になって、電力の充放電が不可とならないように、FW装置a1〜an全体の蓄積エネルギーを所定の基準範囲(例えば、50〜60%)に保つためにSOCリミッタ処理を行う。SOCリミッタ51は、FW装置a1〜anのFW回転数に基づいて全体の蓄積エネルギーを把握し、全体の蓄積エネルギーが予め設定された上限値(例えば、蓄積エネルギーの基準範囲の上限60%よりも若干低い58%)を超える場合にはP指令(充電指令)を絞り、全体の蓄積エネルギーが予め設定された下限値(例えば、蓄積エネルギーの基準範囲の下限50%よりも若干高い52%)を下回る場合にはP指令(放電指令)を絞る。なお、SOCリミッタ51によるリミッタ処理後の有効電力指令をP’指令とする。   The SOC limiter 51 performs an SOC limiter process that narrows down the P command calculated by the charge / discharge command calculation block 5a in accordance with the charging state of the entire FW devices a1 to an. The SOC limiter 51 reduces the accumulated energy of the FW devices a1 to an to a predetermined reference range (for example 50 SOC limiter processing is performed in order to maintain (˜60%). The SOC limiter 51 grasps the total stored energy based on the FW rotation speeds of the FW devices a1 to an, and the total stored energy is higher than a preset upper limit value (for example, an upper limit of 60% of the reference range of stored energy). If it exceeds 58%, which is slightly lower, the P command (charge command) is narrowed down, and the total stored energy is set to a preset lower limit (for example, 52% slightly higher than the lower limit 50% of the reference range of stored energy). If it falls below, the P command (discharge command) is narrowed down. The active power command after the limiter processing by the SOC limiter 51 is set as a P ′ command.

FW損失データ記憶部52は、ROMやフラッシュメモリ等の記憶手段であり、FW装置a1〜anに充放電を行う際の電力の損失量を示すFW損失データが記憶されている。FW損失データとしては、例えば、図4(a)に示すように、FW装置a1〜anの回転速度に応じた損失特性を示す機械損失特性データを用いることができる。図4(a)に示す機械損失特性データによると回転速度が速くなるほど損失の増減率が高くなることがわかる。また、基本的に複数台あるFW装置a1〜anは同じ仕様で作られているので、FW損失データは1種類のみで良いが、異なる特性のFW で複数台使用する場合は、それぞれのFW損失データを記憶させておくことも可能である。さらに、FW損失データはテーブルとして備えても良いし、近似式に変換して記憶しておいて逐一計算する方法であっても良い。   The FW loss data storage unit 52 is a storage unit such as a ROM or a flash memory, and stores FW loss data indicating the amount of power loss when charging / discharging the FW devices a1 to an. As the FW loss data, for example, as shown in FIG. 4A, mechanical loss characteristic data indicating loss characteristics corresponding to the rotation speeds of the FW devices a1 to an can be used. According to the mechanical loss characteristic data shown in FIG. 4 (a), it can be seen that the rate of increase / decrease in loss increases as the rotational speed increases. In addition, since a plurality of FW devices a1 to an are basically made with the same specifications, only one type of FW loss data is required, but when using a plurality of FW devices with different characteristics, each FW loss It is also possible to store data. Further, the FW loss data may be provided as a table, or may be a method of calculating and storing the converted FW loss data one by one.

個別電力指令演算部53は、SOCリミッタ51から出力されたP’指令と、FW装置a1〜anのFW回転数とに基づいて、充放電を行う1台もしくは複数台のFW装置aiを選択し、選択したFW装置aiに対する個別電力指令PFWaiをそれぞれ演算する。 The individual power command calculation unit 53 selects one or a plurality of FW devices ai that perform charging / discharging based on the P ′ command output from the SOC limiter 51 and the FW rotation speeds of the FW devices a1 to an. The individual power command P FWai for the selected FW device ai is calculated.

まず、個別電力指令演算部53によるFW装置a1〜anの選択動作について説明する。
個別電力指令演算部53は、次式に示すように、SOCリミッタ51から出力されたP’指令の絶対値を、1台のFW装置aiが充放電可能な最大電力PFWで除算することで、選択する台数Nを算出する。但し、台数Nは整数であるため、小数点以下の値が生じた場合は1繰り上がった値になる。
First, the selection operation of the FW devices a1 to an by the individual power command calculation unit 53 will be described.
As shown in the following equation, the individual power command calculation unit 53 divides the absolute value of the P ′ command output from the SOC limiter 51 by the maximum power P FW that can be charged / discharged by one FW device ai. The number Nc to be selected is calculated. However, since the number Nc is an integer, when a value after the decimal point is generated, the value is increased by one.

Figure 0006346791
Figure 0006346791

次に、個別電力指令演算部53は、FW損失データ記憶部52にFW損失データとして機械損失特性データが記憶されている場合には、機械損失特性データに基づいて機械損失が少なくなるように、FW装置a1〜anの中から〔数1〕で算出した台数NのFW装置aiを選択する。FW損失データ記憶部52に図4(a)に示す機械損失特性データが記憶されている場合、充電モードでは、FW装置a1〜anの中からFW回転数が低い順番に〔数1〕で算出した台数NのFW装置aiを選択し、放電モードでは、FW装置a1〜anの中からFW回転数が高い順番に〔数1〕で算出した台数Nを選択する。これにより、FW装置a1〜anの機械損失を少なくすることができる。 Next, when the mechanical loss characteristic data is stored as the FW loss data in the FW loss data storage unit 52, the individual power command calculation unit 53 reduces the mechanical loss based on the mechanical loss characteristic data. The number Nc of FW devices ai calculated by [Equation 1] is selected from the FW devices a1 to an. When the mechanical loss characteristic data shown in FIG. 4A is stored in the FW loss data storage unit 52, in the charging mode, the FW rotation speed is calculated from [Mathematical formula 1] in the order from the lowest FW device a1 to an. and was selected FW device ai of number N c, in the discharge mode, selects the number N c of FW speed is calculated in a higher order equation (1) from the FW apparatus a1 to an. Thereby, the mechanical loss of FW apparatus a1-an can be decreased.

次に、個別電力指令演算部53は、次式に示すように、SOCリミッタ51から出力されたP’指令を、〔数1〕で算出した台数Nで除算することで、選択したFW装置aiのそれぞれに対する個別電力指令PFWaiを算出する。 Next, as shown in the following equation, the individual power command calculation unit 53 divides the P ′ command output from the SOC limiter 51 by the number Nc calculated by [Equation 1], thereby selecting the selected FW device. An individual power command P FWai for each of a i is calculated.

Figure 0006346791
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なお、本実施の形態では、選択したFW装置aiに対して個別電力指令PFWaiを均等に割り振るように構成したが、充電指令の場合には、選択したFW装置aiの中でFW回転数が低い順番に最大電力PFWを個別電力指令PFWaiとして割り振り、残りを選択したFW装置aiの中でFW回転数が最も高いものに割り振るようにしても良い。また、放電指令の場合には、選択したFW装置aiの中でFW回転数が高い順番に最大電力PFWを個別電力指令PFWaiとして割り振り、残りを選択したFW装置aiの中でFW回転数が最も低いものに割り振るようにしても良い。 In this embodiment, the individual power command P FWai is configured to be evenly allocated to the selected FW device ai. However, in the case of a charge command, the FW rotation speed is within the selected FW device ai. The maximum power P FW may be allocated as the individual power command P FWai in ascending order, and the remaining power may be allocated to the highest FW rotation speed among the selected FW devices ai. In the case of a discharge command, the maximum power P FW is allocated as the individual power command P FWai in order of increasing FW rotation speed in the selected FW device ai, and the remaining FW rotation speed is selected in the selected FW device ai. You may make it allocate to the thing with the lowest.

そして、周波数指令演算ブロック40は、個別電力指令演算部53によって演算された個別電力指令PFWaiから個別周波数指令fFWaiを演算し、VVVFc1〜cnは、周波数指令演算ブロック40で演算された個別周波数指令fFWaiに基づいて、FW装置a1〜an(フライホイールを駆動する誘導電動機)をV/f制御する。 The frequency command calculation block 40 calculates the individual frequency command f FWai from the individual power command P FWai calculated by the individual power command calculation unit 53, and VVVFc1 to cn are the individual frequencies calculated by the frequency command calculation block 40. Based on the command f FWai , the FW devices a1 to an (induction motors that drive the flywheel) are subjected to V / f control.

次に、周波数指令演算ブロック40における個別周波数指令の演算方法について詳細に説明する。
前提として、制御を行うのはFW装置aiの機械出力(単位はW)であり、FW装置aiの加減速時のすべりは考慮せず、同期周波数で計算された回転数をFW装置aiの回転数とし、粘性摩擦、外乱トルクはないものとする。この条件下で、加減速時のトルクをT、FW装置aiにおけるフライホイールの慣性モーメントをJ、回転角速度をωとすると、機械系の方程式から以下の関係式が導かれる。
Next, the calculation method of the individual frequency command in the frequency command calculation block 40 will be described in detail.
As a premise, the mechanical output (unit is W) of the FW device ai is controlled, and the FW device ai rotation is calculated based on the synchronous frequency without taking into account the slip at the time of acceleration / deceleration of the FW device ai. It is assumed that there is no viscous friction and disturbance torque. Under these conditions, if the torque during acceleration / deceleration is T m , the inertial moment of the flywheel in the FW device ai is J m , and the rotational angular velocity is ω m , the following relational expression is derived from the equations of the mechanical system.

Figure 0006346791
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ここで[数3]を離散化し、サンプリング時間をT、現在のサンプリングの回転角速度をωmn、1サンプリング前の回転角速度をωmn−1とすると、次式に書き換えられる。 Here, when [Equation 3] is discretized, the sampling time is T s , the current angular velocity of sampling is ω mn , and the rotational angular velocity before sampling is ω mn−1 , the following equation is rewritten.

Figure 0006346791
Figure 0006346791

さらに、モータ極対数をpとして、回転角速度ωmnと1サンプリング前の回転角速度ωmn−1とを電源周波数fと1サンプリング前の電源周波数fn−1とでそれぞれ書き換えると、次式が得られる。 Furthermore, when the number of motor pole pairs is p, and the rotational angular velocity ω mn and the rotational angular velocity ω mn−1 before one sampling are rewritten with the power source frequency f n and the power source frequency f n−1 before one sampling, respectively, can get.

Figure 0006346791
Figure 0006346791

次に、機械出力PとトルクTとの関係は次式で示される。 Next, the relationship between the machine output P m and the torque T m is expressed by the following equation.

Figure 0006346791
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次に、[数6]を[数5]に代入し、現在の電源周波数fについて整理すると次式が導かれる。 Next, substituting [Equation 6] into [Equation 5] and rearranging the current power supply frequency f n yields

Figure 0006346791
Figure 0006346791

[数7]によると、FW群制御部50によって演算された個別電力指令PFWaiを機械出力Pとして演算することで、電源周波数fを定電力となる個別周波数指令fFWaiとして逐一演算することが可能である。

従って、FW群制御部50によって演算された個別電力指令PFWaiを周波数指令演算ブロック40に入力し、周波数指令演算ブロック40で[数7]を用いて個別周波数指令fFWaiを逐一演算し、VVVFciが周波数指令演算ブロック40で演算された個別周波数指令fFWaiに従ってFW装置aiの誘導電動機をV/f制御することで、加減速時のFW装置aiの充放電電力を指令値通りに制御することができる。
According to [ Equation 7], by calculating the individual power command P FWai calculated by the FW group control unit 50 as the machine output P m , the power supply frequency f n is calculated one by one as the individual frequency command f FWai for constant power It is possible.

Therefore, the individual power command P FWai calculated by the FW group control unit 50 is input to the frequency command calculation block 40, and the individual frequency command f FWai is calculated one by one using the [ Equation 7] in the frequency command calculation block 40, and VVVFFi. V / f controls the induction motor of the FW device ai according to the individual frequency command f FWai calculated by the frequency command calculation block 40, thereby controlling the charge / discharge power of the FW device ai during acceleration / deceleration according to the command value. Can do.

周波数指令演算ブロック40は、図2を参照すると、ゲインブロック41と、除算器42と、加算器43と、すべり補正ブロック44と、周波数制限ブロック45と、遅延ブロック46とを備え、基本的に[数7]の演算を行う。   Referring to FIG. 2, the frequency command calculation block 40 includes a gain block 41, a divider 42, an adder 43, a slip correction block 44, a frequency limit block 45, and a delay block 46. The calculation of [Expression 7] is performed.

ゲインブロック41は、[数7]における定数部をまとめてゲイン化したブロックであり、入力された個別電力指令PFWai(P)に次式で示すKを乗算する。 The gain block 41 is a block obtained by gaining together the constant parts in [ Expression 7], and multiplies the input individual power command P FWai (P m ) by K f expressed by the following equation.

Figure 0006346791
Figure 0006346791

次に、除算器42によってゲインブロック41の演算結果を遅延ブロック46によって1サンプリング分遅延させた個別周波数指令fFWaiで除算すると共に、加算器43によって除算器42の演算結果に遅延ブロック46によって1サンプリング分遅延させた個別周波数指令fFWaiを加算する。 Next, the calculation result of the gain block 41 is divided by the divider 42 by the individual frequency command f FWai delayed by one sampling by the delay block 46, and the calculation result of the divider 42 is divided by 1 by the delay block 46 by the adder 43. The individual frequency command f FWai delayed by sampling is added.

加算器43の演算結果が[数7]の演算結果となるが、充放電電力が大きく、FW装置aiの加減速時間が短い場合、FW装置aiの回転数がすべりの分だけずれが生じる。そこで、予めFW装置aiのすべりを把握し、加算器43の演算結果に対し、すべり周波数を補正するすべり補正ブロック44を設けている。また、最終的な個別周波数指令fFWaiを出力するに当たり、FW装置aiを運用する上での最大周波数と最小周波数でリミットする周波数制限ブロック45を設けている。 The calculation result of the adder 43 is the calculation result of [Equation 7]. However, when the charge / discharge power is large and the acceleration / deceleration time of the FW device ai is short, the rotational speed of the FW device ai is shifted by the amount of slip. Therefore, a slip correction block 44 that grasps the slip of the FW device ai in advance and corrects the slip frequency for the calculation result of the adder 43 is provided. In addition, when outputting the final individual frequency command f FWai , a frequency limiting block 45 is provided for limiting the maximum frequency and the minimum frequency in operating the FW device ai.

この構成により、FW装置aiの充電時は、周波数指令演算ブロック40に入力するP指令の符号を+で与えることで、演算される個別周波数指令fFWaiは、前回の1サンプリング分遅延させた個別周波数指令fFWaiから増加するのでFW装置aiは加速し、回転エネルギーを蓄えられる。一方、FW装置aiの放電時は、周波数指令演算ブロック40に入力するP指令の符号を−で与えることで、演算される個別周波数指令fFWaiは、1サンプリング分遅延させた個別周波数指令fFWaiから減少するのでFW装置aiは減速し、回転エネルギーが電気エネルギーに変換されて出力される。 With this configuration, when the FW device ai is charged, the sign of the P command input to the frequency command calculation block 40 is given by + so that the calculated individual frequency command f FWai is delayed by one previous sampling. Since the frequency command f FWai increases, the FW device ai accelerates and accumulates rotational energy. On the other hand, during discharge of the FW device ai is the sign of P command to be input to the frequency command calculation block 40 - by giving in, it computed the individual frequency command f FWai is 1 sampling sequence delayed by separate frequency command f FWai Therefore, the FW device ai decelerates, and rotational energy is converted into electrical energy and output.

なお、本実施の形態では、FW装置aiの誘導電動機のベースとなる制御をV/f制御としたが、FW装置aiの誘導電動機のベースとなる制御をベクトル制御の速度制御に置き換えても良い。この場合には、周波数指令fを速度指令に変換することで、同様のFW装置aiの定電力制御を行うことができる。 In the present embodiment, the control that is the base of the induction motor of the FW device ai is V / f control. However, the control that is the base of the induction motor of the FW device ai may be replaced with vector control speed control. . In this case, the same constant power control of the FW device ai can be performed by converting the frequency command f n into a speed command.

また、FW装置aiの負荷率(充放電電力/FW装置aiの定格容量)に応じた効率を示すモータ効率特性データ(図4(b)参照)をFW損失データとしてFW損失データ記憶部52に記憶させておくようにしても良い。図4(b)に示すモータ効率特性データによると、負荷率が略80%で最大効率となり、最大効率となる個別電力指令PFWaiを導くことができる。従って、SOCリミッタ51から出力されたP’指令の絶対値を、最大効率となる個別電力指令PFWaiで除算することで、選択する台数Nを算出するようにしても良い。そして、充電指令の場合には、選択したFW装置aiの中でFW回転数が低い順番に最大効率となる個別電力指令PFWaiを割り振り、残りを選択したFW装置aiの中でFW回転数が最も高いものに割り振るようにしても良い。また、放電指令の場合には、選択したFW装置aiの中でFW回転数が高い順番に最大効率となる個別電力指令PFWaiを割り振り、残りを選択したFW装置aiの中でFW回転数が最も低いものに割り振るようにしても良い。 Further, the motor efficiency characteristic data (see FIG. 4B) indicating the efficiency according to the load factor of the FW device ai (charge / discharge power / rated capacity of the FW device ai) is stored in the FW loss data storage unit 52 as FW loss data. You may make it memorize. According to the motor efficiency characteristic data shown in FIG. 4B, the individual power command P FWai that achieves the maximum efficiency when the load factor is approximately 80% and the maximum efficiency can be derived. Accordingly, the number Nc to be selected may be calculated by dividing the absolute value of the P ′ command output from the SOC limiter 51 by the individual power command P FWai that provides the maximum efficiency. Then, in the case of the charge command, the individual power command P FWai having the maximum efficiency is allocated in the order from the lowest FW rotation speed among the selected FW devices ai, and the FW rotation speed is selected among the remaining FW devices ai. You may make it allocate to the highest thing. Further, in the case of a discharge command, the individual power command P FWai that gives the maximum efficiency is allocated in order of increasing FW rotation speed in the selected FW device ai, and the FW rotation speed is selected among the FW devices ai that have selected the rest. You may make it allocate to the lowest thing.

また、VVVFciの負荷率(充放電電力/VVVFciの定格容量)に応じた効率を示すインバータ効率特性データ(図4(c)参照)をFW損失データとしてFW損失データ記憶部52に記憶させておくようにしても良い。図4(c)に示すインバータ効率特性データによると、負荷率が略80%で最大効率となり、最大効率となる個別電力指令PFWaiを導くことができる。従って、SOCリミッタ51から出力されたP’指令の絶対値を、最大効率となる個別電力指令PFWaiで除算することで、選択する台数Nを算出するようにしても良い。そして、充電指令の場合には、選択したFW装置aiの中でFW回転数が低い順番に最大効率となる個別電力指令PFWaiを割り振り、残りを選択したFW装置aiの中でFW回転数が最も高いものに割り振るようにしても良い。また、放電指令の場合には、選択したFW装置aiの中でFW回転数が高い順番に最大効率となる個別電力指令PFWaiを割り振り、残りを選択したFW装置aiの中でFW回転数が最も低いものに割り振るようにしても良い。 Further, inverter efficiency characteristic data (see FIG. 4C) indicating the efficiency in accordance with the load factor of VVVFFi (charge / discharge power / VVVFFi rated capacity) is stored in the FW loss data storage unit 52 as FW loss data. You may do it. According to the inverter efficiency characteristic data shown in FIG. 4C, the maximum efficiency is obtained when the load factor is approximately 80%, and the individual power command P FWai that achieves the maximum efficiency can be derived. Accordingly, the number Nc to be selected may be calculated by dividing the absolute value of the P ′ command output from the SOC limiter 51 by the individual power command P FWai that provides the maximum efficiency. Then, in the case of the charge command, the individual power command P FWai having the maximum efficiency is allocated in the order from the lowest FW rotation speed among the selected FW devices ai, and the FW rotation speed is selected among the remaining FW devices ai. You may make it allocate to the highest thing. Further, in the case of a discharge command, the individual power command P FWai that gives the maximum efficiency is allocated in order of increasing FW rotation speed in the selected FW device ai, and the FW rotation speed is selected among the FW devices ai that have selected the rest. You may make it allocate to the lowest thing.

さらに、図4(a)に示す機械損失特性データと、図4(b)に示すモータ効率特性データと、図4(c)に示すインバータ効率特性データとの中から複数個をFW損失データ記憶部52にFW損失データとして記憶させておいても良い。この場合には、FW群制御部50は、FW損失データ記憶部52に記憶された機、械損失特性データ、モータ効率特性データと、インバータ効率特性データに基づいて、充放電時の損失が最少となるFW装置aiの選択と、選択したFW装置aiに割れ振る個別電力指令PFWaiの演算とを行うことができる。 Further, a plurality of FW loss data are stored among the mechanical loss characteristic data shown in FIG. 4A, the motor efficiency characteristic data shown in FIG. 4B, and the inverter efficiency characteristic data shown in FIG. 4C. It may be stored in the unit 52 as FW loss data. In this case, the FW group control unit 50 minimizes the loss during charging / discharging based on the machine, mechanical loss characteristic data, motor efficiency characteristic data, and inverter efficiency characteristic data stored in the FW loss data storage unit 52. The selection of the FW device ai and the calculation of the individual power command P FWai to be broken into the selected FW device ai can be performed.

以上説明したように、本実施の形態は、フライホイールと、当該フライホイールに結合された誘導電動機とを備えた複数台のFW装置a1〜anを用いて系統連系点における電力変動を補償する電力平準化装置2aであって、直流側が系統連系点に接続された連系インバータ4aとの直流リンク部に接続され、複数台のFW装置a1〜anに対応してそれぞれ設けられた複数台の可変電圧可変周波数電源VVVFc1〜cnと、連系インバータ4aへの充放電指令(P指令)と複数台のFW装置a1〜anのFW回転数とに基づいて充放電を行う1台もしくは複数台のFW装置a1〜anを選択し、選択したFW装置aiに対するそれぞれの個別電力指令PFWaiを演算するFW群制御部50と、FW群制御部50によって演算された個別電力指令PFWaiに基づいて個別周波数指令fFWaiを演算する周波数指令演算ブロック40とを備え、可変電圧可変周波数電源VVVFc1〜cnは、周波数指令演算ブロック40によって演算された個別周波数指令fFWaiを用いて、FW群制御部50によって選択されたFW装置aiの誘導電動機をV/f制御する。
この構成により、直流リンク部の直流電圧の一定制御を連系インバータ4a側で行い、システム全体の充放電指令から、複数台接続された各FW装置a1〜anの周波数指令を個別に作成するように構成されているため、複数台のFW装置a1〜anを個別で充放電制御を行うことができ、運用効率を向上させることができる。
As described above, this embodiment compensates for power fluctuations at the grid connection point using a plurality of FW devices a1 to an including a flywheel and an induction motor coupled to the flywheel. A plurality of power leveling devices 2a, each having a DC side connected to a DC link unit connected to a grid connection inverter 4a connected to a grid connection point and provided corresponding to a plurality of FW devices a1 to an Variable voltage variable frequency power source VVVFc1-cn, charge / discharge command (P command) to interconnection inverter 4a, and one or a plurality of units that perform charge / discharge based on FW rotation speed of a plurality of FW devices a1-an FW devices a1 to an and FW group control unit 50 for calculating the individual power command P FWai for the selected FW device ai, and the individual calculated by the FW group control unit 50 A frequency command calculation block 40 that calculates an individual frequency command f FWai based on the power command P FWai , and the variable voltage variable frequency power supplies VVVFc1 to cn use the individual frequency command f FWai calculated by the frequency command calculation block 40. Then, the induction motor of the FW device ai selected by the FW group control unit 50 is subjected to V / f control.
With this configuration, constant control of the DC voltage of the DC link unit is performed on the connected inverter 4a side, and frequency commands for each of the FW devices a1 to an connected to a plurality of units are individually created from charge / discharge commands for the entire system. Therefore, charge / discharge control can be performed individually for the plurality of FW devices a1 to an, and operational efficiency can be improved.

さらに、本実施の形態において、FW群制御部50は、P指令に基づいて充放電を行うFW装置a1〜anの台数を算出し、P指令が充電指令の場合には、複数台のFW装置a1〜anの中から回転数が低い順番に充電を行うFW装置aiを選択し、P指令が放電指令の場合には、複数台のFW装置a1〜anの中から回転数が高い順番に放電を行うFW装置aiを選択する。
この構成により、FW装置a1〜anの機械損失を低減させることができる。
Further, in the present embodiment, the FW group control unit 50 calculates the number of FW devices a1 to an that perform charging and discharging based on the P command, and when the P command is a charging command, a plurality of FW devices. When the FW device ai that performs charging in the order of low rotation speed is selected from a1 to an, and the P command is a discharge command, discharging is performed in descending order of rotation speed from the plurality of FW devices a1 to an. The FW device ai to perform is selected.
With this configuration, the mechanical loss of the FW devices a1 to an can be reduced.

さらに、本実施の形態において、FW群制御部50は、P指令を、FW装置a1〜anに充放電を行う際に最大効率となる個別電力指令PFWaiで除算することで、充放電を行うFW装置aiの台数を算出する。また、FW群制御部50は、充電指令の場合には、選択したFW装置aiの中で回転数が低い順番に最大効率となる個別電力指令PFWaiを割り振り、残りを選択したFW装置aiの中で回転数が最も高いものに割り振り、放電指令の場合には、選択したFW装置aiの中で回転数が高い順番に最大効率となる個別電力指令PFWaiを割り振り、残りを選択したFW装置aiの中で回転数が最も低いものに割り振る。
この構成により、FW装置aiに対して効率良く充放電を行うことができ、損失を低減することができる。
Further, in the present embodiment, the FW group control unit 50 performs charging / discharging by dividing the P command by the individual power command P FWai that becomes maximum efficiency when charging / discharging the FW devices a1 to an. The number of FW devices ai is calculated. Further, in the case of the charge command, the FW group control unit 50 allocates the individual power command P FWai that is the maximum efficiency in the order of the lowest rotation speed among the selected FW devices ai, and the remaining FW devices ai that have selected the remaining power Among the selected FW devices ai, the individual power command P FWai having the highest efficiency is allocated in the order of the highest rotation number and the remaining FW devices are selected. Allocate to the lowest number of rotations in ai.
With this configuration, the FW device ai can be charged and discharged efficiently, and loss can be reduced.

さらに、本実施の形態において、連系インバータ4aとの直流リンク部の直流電圧Vdcは、連系インバータ4aによって一定に制御されている。
この構成により、連系インバータ4aと可変電圧可変周波数電源20との直流リンク部
直流電圧Vdcは、連系インバータ4a側で一定に制御されるので、回生失効にならず、FW装置a1を効率よく充放電することが可能となる。
Further, in the present embodiment, the DC voltage V dc at the DC link section with respect to the interconnection inverter 4a is controlled to be constant by the interconnection inverter 4a.
With this configuration, the DC link portion DC voltage V dc between the interconnection inverter 4a and the variable voltage variable frequency power supply 20 is controlled to be constant on the interconnection inverter 4a side, so that the regenerative invalidation is not caused and the FW device a1 is made efficient. It is possible to charge and discharge well.

さらに、本実施の形態において、周波数指令演算ブロック40は、充放電指令をP、周波数指令をf、サンプリング時間をT、1サンプリング前の周波数指令をfn−1、誘導電動機のモータ極対数をp、フライホイールの慣性モーメントをJとそれぞれすると、
=fn−1+(p/2π)・(T/Jn−1)
によって演算するように構成されている。
この構成により、簡単な演算によって、連系インバータ4aへの充放電指令である有効電力指令(P指令)からFW装置a1〜an毎の個別周波数指令fFWaiを演算することができる。
Further, in the present embodiment, the frequency command calculation block 40 includes a charge / discharge command P m , a frequency command f n , a sampling time T s , a frequency command before sampling f n−1 , and an induction motor motor. If the number of pole pairs is p and the moment of inertia of the flywheel is J m ,
f n = f n-1 + (p / 2π) 2 · (T s P m / J m f n-1 )
It is comprised so that it may calculate by.
With this configuration, the individual frequency command f FWai for each of the FW devices a1 to an can be calculated from an active power command (P command) that is a charge / discharge command to the interconnection inverter 4a by a simple calculation.

さらに、本実施の形態において、充放電指令は、系統連系点の電圧Vと、連系インバータ4aの電流Iinvと、負荷電流Iと、連系インバータ4aと可変電圧可変周波数電源c1〜cnとの直流リンク部の直流電圧Vdcとに基づいて演算される。 Further, in this embodiment, the charge and discharge command includes a voltage V of the grid interconnection point, and the current I inv of interconnection inverter 4a, the load current I L, interconnection inverter 4a and the variable voltage variable frequency power supply c1~ Calculation is performed based on the DC voltage V dc of the DC link unit with cn.

以上の実施の形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、また数値および各構成の組成(材質)等については例示にすぎない。従って本発明は、説明された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。   The configurations, shapes, sizes, and arrangement relationships described in the above embodiments are merely schematically shown to the extent that the present invention can be understood and implemented, and numerical values and compositions (materials) of the respective components. Is merely an example. Therefore, the present invention is not limited to the described embodiments, and can be modified in various forms without departing from the scope of the technical idea shown in the claims.

a1〜an フライホイール(FW)装置
b1〜bn、c1〜cn 可変電圧可変周波数電源(VVVF)
2 電力平準化装置
2a 電力平準化装置(本実施の形態)
3 商用系統電源
4、4a 連系インバータ
5、5a 充放電指令演算ブロック
6 連系点電圧検出器
7 連系インバータ電流検出器
8 負荷電流検出器
9 負荷
10 直流電圧検出器
30 直流電圧一定制御ブロック
40 周波数指令演算ブロック(周波数指令演算部)
41 ゲインブロック
42 除算器
43 加算器
44 すべり補正ブロック
45 周波数制限ブロック
46 遅延ブロック
50 FW群制御部
51 SOCリミッタ
52 FW損失データ記憶部
53 個別電力指令演算部
a1-an flywheel (FW) devices b1-bn, c1-cn variable voltage variable frequency power supply (VVVF)
2 Power leveling device 2a Power leveling device (this embodiment)
3 Commercial system power supply 4, 4a Linkage inverter 5, 5a Charge / discharge command calculation block 6 Linkage point voltage detector 7 Linkage inverter current detector 8 Load current detector 9 Load 10 DC voltage detector 30 DC voltage constant control block 40 Frequency command calculation block (frequency command calculation block)
41 Gain Block 42 Divider 43 Adder 44 Slip Correction Block 45 Frequency Limit Block 46 Delay Block 50 FW Group Control Unit 51 SOC Limiter 52 FW Loss Data Storage Unit 53 Individual Power Command Calculation Unit

Claims (4)

フライホイールと、当該フライホイールに結合された誘導電動機とを備えた複数台のフライホイール装置を用いて系統連系点における電力変動を補償する電力平準化装置であって、
直流側が前記系統連系点に接続された連系インバータとの直流リンク部に接続され、複数台の前記フライホイール装置に対応してそれぞれ設けられた複数台の可変電圧可変周波数電源と、
充放電指令演算ブロックからの充放電指令と複数台の前記フライホイール装置の回転数とに基づいて充放電を行う1台もしくは複数台の前記フライホイール装置を選択し、選択した前記フライホイール装置に対するそれぞれの個別電力指令を演算するFW群制御部と、
該FW群制御部によって演算された前記個別電力指令に基づいて個別周波数指令を演算する周波数指令演算部とを具備し、
前記可変電圧可変周波数電源は、前記周波数指令演算部によって演算された前記個別周波数指令を用いて、前記FW群制御部によって選択された前記フライホイール装置の前記誘導電動機をV/f制御し、
前記FW群制御部は、前記充放電指令を、前記フライホイール装置に充放電を行う際に最大効率となる前記個別電力指令で除算して、小数点以下を1繰り上げた値を、充放電を行う前記フライホイール装置の台数として算出し、前記充放電指令が充電指令の場合には、複数台の前記フライホイール装置の中から回転数が低い順番に充電を行う前記フライホイール装置を選択し、選択した前記フライホイール装置の中で回転数が低い順番に最大効率となる前記個別電力指令を割り振り、残りを選択した前記フライホイール装置の中で回転数が最も高いものに割り振ると共に、前記充放電指令が放電指令の場合には、複数台の前記フライホイール装置の中から回転数が高い順番に放電を行う前記フライホイール装置を選択し、選択した前記フライホイール装置の中で回転数が高い順番に最大効率となる個別電力指令を割り振り、残りを選択した前記フライホイール装置の中で回転数が最も低いものに割り振ることを特徴とする電力平準化装置。
A power leveling device that compensates for power fluctuations at a grid connection point using a plurality of flywheel devices including a flywheel and an induction motor coupled to the flywheel,
A plurality of variable voltage variable frequency power supplies provided corresponding to the plurality of flywheel devices, connected to a DC link portion with a grid inverter connected to the grid connection point on the DC side,
Based on the charge / discharge command from the charge / discharge command calculation block and the number of rotations of the plurality of flywheel devices, one or more flywheel devices that perform charging / discharging are selected, and the selected flywheel device is selected. FW group control unit for calculating each individual power command;
A frequency command calculation unit that calculates an individual frequency command based on the individual power command calculated by the FW group control unit;
The variable voltage variable frequency power supply V / f-controls the induction motor of the flywheel device selected by the FW group control unit using the individual frequency command calculated by the frequency command calculation unit ,
The FW group control unit performs charge / discharge by dividing the charge / discharge command by the individual power command, which is maximum efficiency when charging / discharging the flywheel device, and rounding up the value after the decimal point by one. Calculated as the number of flywheel devices, and when the charge / discharge command is a charge command, select the flywheel device that performs charging in order of decreasing rotation speed from among the plurality of flywheel devices, and select In the flywheel device, the individual power command for maximum efficiency is allocated in the order of the low rotation number, the remaining one is allocated to the flywheel device having the highest rotation number, and the charge / discharge command is allocated. Is a discharge command, the flywheel device that performs discharge in descending order of the number of rotations is selected from the plurality of flywheel devices, and the selected flywheel device is selected. Allocated individual power command having the maximum efficiency rotation speed is higher order in the Eel device, power leveling apparatus, characterized in that allocated to those rpm in the flywheel device selected remaining lowest.
前記連系インバータとの直流リンク部の直流電圧は、前記連系インバータによって一定に制御されていることを特徴とする請求項記載の電力平準化装置。 DC voltage of the DC link part between the interconnection inverter, power leveling apparatus according to claim 1, characterized in that it is controlled to be constant by the interactive inverter. 前記周波数指令演算部は、前記個別電力指令をP、前記個別周波数指令をf、サンプリング時間をT、1サンプリング前の前記個別周波数指令をfn−1、前記誘導電動機のモータ極対数をp、前記フライホイールの慣性モーメントをJとそれぞれすると、
=f−1+(p/2π)・(T/Jn−1)
によって演算することを特徴とする請求項1又は2記載の電力平準化装置。
The frequency command calculation unit is configured such that the individual power command is P m , the individual frequency command is f n , the sampling time is T s , the individual frequency command before sampling is f n−1 , and the number of motor pole pairs of the induction motor P and the moment of inertia of the flywheel as J m ,
f n = f n −1+ (p / 2π) 2 · (T s P m / J m f n−1 )
The power leveling device according to claim 1 , wherein the power leveling device performs calculation according to claim 1 .
前記充放電指令演算ブロックは、前記系統連系点の電圧と、前記連系インバータの電流と、負荷電流と、前記連系インバータと前記可変電圧可変周波数電源との直流リンク部の直流電圧とに基づいて前記充放電指令を演算することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の電力平準化装置。 The charge / discharge command calculation block includes: a voltage of the grid connection point; a current of the grid inverter; a load current; and a DC voltage of a DC link unit of the grid inverter and the variable voltage variable frequency power supply. power leveling device according to any one of claims 1 to 3, wherein that you calculate the charging and discharging command based.
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