JP6363522B2 - Bidirectional inverter and power storage system using the same - Google Patents
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Description
本発明は、蓄電システム用の双方向インバータおよびそれを用いた蓄電システムに関する。 The present invention relates to a bidirectional inverter for a power storage system and a power storage system using the same.
図13は従来の蓄電システムの基本構成図である。図13に示すように、双方向インバータYの交流入出力側が電力系統2と負荷3とを結ぶ交流系電力線(以下、単に「交流系」という)1に接続され、双方向インバータYの直流入出力側が直流系電力線(以下、単に「直流系」という)4を介して蓄電池5と太陽光発電装置等の直流電源6とに接続されている。交流系1において電力系統2から供給されるのが受電電力P1であり、交流系1から負荷3に供給するのが負荷電力P2であり、交流系1から電力系統2に供給されるのが逆潮流電力P8である。双方向インバータYに対してその交流系1側から取り込まれるのが力行電力P3であり、双方向インバータYから交流系1側へ送り出されるのが回生電力P7である。また、直流系4から蓄電池5へ供給されるのが充電電力P4であり、蓄電池5から直流系4へ供給されるのが放電電力P5である。さらに、直流電源6から直流系4に供給されるのが発電電力P6である。
FIG. 13 is a basic configuration diagram of a conventional power storage system. As shown in FIG. 13, the AC input / output side of the bidirectional inverter Y is connected to an AC power line (hereinafter simply referred to as “AC system”) 1 that connects the power system 2 and the
このような蓄電システムにおいて、双方向インバータYの力行(powering operation)・回生(regenerative operation)の制御には、一般的に次の2通りの制御手法が用いられる。 In such a power storage system, the following two control methods are generally used for controlling the powering operation and regenerative operation of the bidirectional inverter Y.
交流系1側の電力を制御したい場合の例として、双方向インバータYにおいてピークシフト運転やピークカット運転など必要に応じた力行・回生出力を行う。蓄電池電圧を監視し、目標電圧に達すると、充放電電流を絞ることにより、その一定電圧を維持する定電流定電圧充電(CCCV充電)制御もある。この場合は、蓄電池電圧を一定化するコントロールが中心(専従)となるため、ピークシフト運転やピークカット運転など交流系1側での力行電力P3や回生電力P7の値について、所望で正確なコントロールができない。
As an example when it is desired to control the power on the
回生電力P7のハンチングを防止・軽減するには、放電再開の判定にヒステリシスや動作遅延を適切に設ける必要がある。しかしながら、システム全体における様々で複雑な変動に対応できるようにする設定はきわめてむずかしいものとなり、ハンチング発生の抑制に関して実際的な解決は困難なものとなっている。その原因は、しきい値判定の結果に応じて制御の態様を切り替えるのであるが、その切り替えが頻繁に繰り返されるためである。ある制御対象電力がそれに対応するしきい値を超えることで制御態様が変化する動作と、別の制御対象電力がそれに対応するしきい値を超えることで制御態様が変化する動作と、さらに別の制御対象電力がそれに対応するしきい値を超えることで制御態様が変化する動作とは互いに独立したものであるが、第1の制御態様変化が第2、第3の制御態様に影響を与え、また第2の制御態様変化が第3、第1の制御態様に影響を与え、また第3の制御態様変化が第1、第2の制御態様に影響を与える。これら複数の制御態様の変化が不規則な順序でアトランダムに、不測に生起する。そして、その制御態様変化はしきい値判定に基づいた急峻なデジタル的な変化であるために、互いに与える影響が大きく、ある動作モードから別の動作モードへの遷移がシームレスに行えないという欠点がある。結果として、制御態様がハンチングを起こすなど不安定になりがちである。ハンチングを防止するには様々な制御対象要素の追加が必要となり、制御態様の複雑化が避けられないものとなっている。なお、ピークシフト運転とは、電力系統から負荷への給電状態において、指定した時刻に蓄電池を充電・放電する運転形態をいう。ロードレベリングのため、例えば充電時刻を夜間に設定し、放電時刻を昼間に設定することで、深夜電力を有効利用でき、また、昼間受電電力を削減できる。また、ピークカット運転とは、負荷の消費電力が設定値を超えたときに、その超過分の電力を蓄電池からの放電によってまかなう運転形態をいう。 In order to prevent / reduce the hunting of the regenerative power P7, it is necessary to appropriately provide hysteresis and operation delay for the determination of discharge resumption. However, the setting that can cope with various and complex fluctuations in the entire system is extremely difficult, and it is difficult to practically solve the suppression of the occurrence of hunting. The reason is that the mode of control is switched according to the result of the threshold determination, but the switching is repeated frequently. An operation in which the control mode changes when a certain control target power exceeds the corresponding threshold value, an operation in which the control mode changes when another control target power exceeds the corresponding threshold value, and another The operation in which the control mode changes due to the control target power exceeding the corresponding threshold value is independent from each other, but the first control mode change affects the second and third control modes, The second control mode change affects the third and first control modes, and the third control mode change affects the first and second control modes. These changes in the plurality of control modes occur randomly and unexpectedly in an irregular order. And since the control mode change is a steep digital change based on threshold judgment, it has a great influence on each other, and the transition from one operation mode to another operation mode cannot be performed seamlessly. is there. As a result, the control mode tends to become unstable such as causing hunting. In order to prevent hunting, it is necessary to add various elements to be controlled, and the control mode is inevitably complicated. The peak shift operation refers to an operation mode in which the storage battery is charged / discharged at a specified time in a power supply state from the power system to the load. For load leveling, for example, by setting the charging time to night and the discharging time to daytime, it is possible to effectively use late-night power and reduce daytime received power. The peak cut operation refers to an operation mode in which, when the power consumption of the load exceeds a set value, the excess power is covered by the discharge from the storage battery.
上記で説明した従来技術の蓄電システム用の双方向インバータにあっては、回生運転時に直流電源によって発電電力が生成されている動作モードにおいて、次のような問題がある。直流電源による発電電力は自然エネルギーに基づくもので変動が大きい。他方、双方向インバータは蓄電池に対する充電電力・放電電力自身を制御対象としてコントロールするものではない。その理由は、蓄電池に対する充電電力・放電電力の値は、その他の電力の流れの制御の結果として決まるものであり、直接の制御対象ではないからである。これに起因して、発電電力の値をそのまま回生する際の双方向インバータでの電力変換ロス分が蓄電池から補われることになり、結果として蓄電池が少し放電してしまって、発電電力のみを回生したいという意図が実現できない。つまり、いわゆるダブル発電における押し上げ効果なしの運転条件を満たすことができない(売電問題)。 The bidirectional inverter for the power storage system according to the related art described above has the following problems in the operation mode in which the generated power is generated by the DC power source during the regenerative operation. The power generated by the DC power supply is based on natural energy and varies greatly. On the other hand, the bidirectional inverter does not control charging power / discharging power for the storage battery itself as a control target. The reason is that the value of the charging power / discharging power for the storage battery is determined as a result of the control of the flow of other power and is not a direct control target. Due to this, the power conversion loss in the bidirectional inverter when regenerating the value of the generated power as it is is compensated from the storage battery. As a result, the storage battery is slightly discharged, and only the generated power is recovered. The intention to do is not realized. In other words, it is not possible to satisfy the operating conditions without the push-up effect in so-called double power generation (power sale problem).
蓄電池における充放電がないようにしたいならば、蓄電池の充放電電力がゼロになるようインバータの力行回生電力をフィードバック制御すればよい。しかし、その場合、ゼロ制御ゆえに蓄電池の電力を活用することができなくなる。換言すれば、ピークシフト運転やピークカット運転と直流電源の発電電力回生の運転とが両立できない。つまり、異なる運転形態間でのシームレスな遷移が実現できない。 If it is desired that there is no charge / discharge in the storage battery, the power running regenerative power of the inverter may be feedback controlled so that the charge / discharge power of the storage battery becomes zero. However, in that case, the power of the storage battery cannot be used because of zero control. In other words, the peak shift operation and the peak cut operation cannot be compatible with the operation of regenerating the generated power of the DC power source. That is, seamless transition between different operation modes cannot be realized.
一方、蓄電池からの充放電をゼロにして発電電力を回生しつつ、蓄電池の電力を有効に活用しようと思えば、状況に応じて制御方法を切り替えればよい。しかし、制御方式を切り替えると回生運転の動作がハンチングしやすくなる。そこで、ハンチングを回避・低減するためには、システム全体を考慮したヒステリシスや動作遅延を適切に設ける必要があり、現実的な解決策とはなっていなかった。また、上記の適切なヒステリシスと動作遅延の設定については、直流電源が自然エネルギー等の不安定な電源であることから最適値の設定が困難であり、また力行回生出力要件によっては最適値の設定が困難である。 On the other hand, if it is desired to effectively utilize the power of the storage battery while regenerating the generated power with zero charge / discharge from the storage battery, the control method may be switched depending on the situation. However, when the control method is switched, the operation of the regenerative operation is easily hunted. Therefore, in order to avoid / reduce hunting, it is necessary to appropriately provide hysteresis and operation delay considering the entire system, which has not been a practical solution. In addition, regarding the appropriate hysteresis and operation delay settings described above, it is difficult to set optimal values because the DC power supply is an unstable power source such as natural energy, and optimal values may be set depending on the power regeneration output requirements. Is difficult.
本発明はこのような事情に鑑みて創作したものであり、回生運転時に直流電源によって発電電力が生成されている動作モードにおいて、回生運転動作のハンチングなしに、蓄電池に対する充放電電力を所望通りに正確に制御しながら、蓄電池と直流電源との間の電力の流れを正確にコントロールすることを目的としている。併せて、ダブル発電における押し上げ効果なしの運転条件に対応し、ハンチングを防止するための様々な制御対象要素の追加を不要化することを目的としている。 The present invention was created in view of such circumstances, and in an operation mode in which generated power is generated by a DC power source during regenerative operation, charging / discharging power to the storage battery is performed as desired without hunting of the regenerative operation. The object is to accurately control the flow of power between the storage battery and the DC power supply while accurately controlling. At the same time, it is intended to eliminate the need to add various control target elements to prevent hunting in response to operating conditions without the push-up effect in double power generation.
本発明は、次の手段を講じることにより上記の課題を解決する。 The present invention solves the above problems by taking the following measures.
本発明による蓄電システム用の双方向インバータは、
電力系統および負荷と接続される交流系と蓄電池および直流電源と接続される直流系との間で力行・回生の制御を行うインバータ制御部を含む双方向インバータであって、
蓄電池の充放電電力値と当該充放電電力に対する指令値との偏差に応じた入力値に対してリミット制限する可変回生リミット値を最適回生リミット値に応じて変更可能な可変式回生リミッタを有し、可変回生リミット値によりリミット制限された入力値を出力する回生電力リミット制御手段と、
複数の回生リミット値候補どうしを所定の指標に従って比較した結果選ばれた代表値を、前記最適回生リミット値として前記可変式回生リミッタに出力する代表値選択手段とを備え、
前記回生電力リミット制御手段から出力された出力値を前記インバータ制御部に送出することを特徴としている。
A bidirectional inverter for a power storage system according to the present invention is:
A bidirectional inverter including an inverter control unit for controlling power running / regeneration between an AC system connected to a power system and a load and a DC system connected to a storage battery and a DC power source,
It has a variable regenerative limiter that can change the variable regenerative limit value to limit the input value according to the deviation between the charge / discharge power value of the storage battery and the command value for the charge / discharge power according to the optimum regenerative limit value. Regenerative power limit control means for outputting an input value limited by the variable regenerative limit value;
Representative value selection means for outputting a representative value selected as a result of comparing a plurality of regeneration limit value candidates according to a predetermined index to the variable regeneration limiter as the optimum regeneration limit value, and
The output value output from the regenerative power limit control means is sent to the inverter control unit.
複数の回生リミット値候補は、双方向インバータの回生運転にかかわる各種の制御対象電力それぞれにおける目標値を指令する物理量である。代表値選択手段は、複数の回生リミット値候補のグループ内で候補どうしを所定の指標に従って比較し、その都度所定の指標に適合する1つの候補だけを代表値として選び出し、それを最適回生リミット値として回生電力リミット制御手段における可変式回生リミッタに出力する。どの候補が選ばれようと、得られた結果の最適回生リミット値は時間経過とともにシームレスに繋がっていく。可変式回生リミッタは自身における可変回生リミット値(変数)に対して代表値選択手段から入力した最適回生リミット値を更新設定する。可変式回生リミッタは、更新設定された最適回生リミット値を許容限界値として、入力されてくる値(蓄電池の充放電電力と当該充放電電力に対する指令値との偏差に対応する出力値)をスルーさせる。このようにして得られた最終の回生電力指令値が回生電力リミット制御手段の出力値としてインバータ制御部に送られる。 The plurality of regenerative limit value candidates are physical quantities that command target values for various types of control target power related to the regenerative operation of the bidirectional inverter. The representative value selection means compares candidates according to a predetermined index within a group of a plurality of regenerative limit value candidates, selects only one candidate that matches the predetermined index each time as a representative value, and selects that as the optimum regenerative limit value. Is output to the variable regenerative limiter in the regenerative power limit control means. Regardless of which candidate is selected, the optimum regenerative limit value obtained as a result is seamlessly connected over time. The variable regenerative limiter updates and sets the optimum regenerative limit value input from the representative value selection means for the variable regenerative limit value (variable) in itself. The variable regenerative limiter uses the updated optimal regenerative limit value as the allowable limit value and bypasses the input value (output value corresponding to the deviation between the charge / discharge power of the storage battery and the command value for the charge / discharge power). Let The final regenerative power command value obtained in this way is sent to the inverter control unit as an output value of the regenerative power limit control means.
インバータ制御部に対する最終の回生電力指令値を生成するのが回生電力リミット制御手段である。この回生電力リミット制御手段はインバータ制御部の直前(換言すればインバータ制御部への入力系の最終段)に位置している。相互に直接的な関係性をもたない複数の制御対象電力の回生リミット値候補を代表値選択手段において集約し、最適回生リミット値を生成する。そしてその最適回生リミット値をインバータ制御部の直前の可変式回生リミッタに与え、それを許容限界値として、入力されてくる値をスルーさせている。 The regenerative power limit control means generates the final regenerative power command value for the inverter control unit. The regenerative power limit control means is located immediately before the inverter control unit (in other words, the final stage of the input system to the inverter control unit). The regenerative limit value candidates of a plurality of control target powers that do not have a direct relationship with each other are aggregated in the representative value selection means, and an optimal regenerative limit value is generated. Then, the optimum regenerative limit value is given to the variable regenerative limiter immediately before the inverter control unit, and this value is used as the permissible limit value, and the input value is passed through.
以上のようにして、直流電源による発電電力を利用しながらも蓄電池電力を利用するピークカット運転やピークシフト運転の同時設定モードにおいて、蓄電システム全体における様々で複雑な変動に対して、従来技術の場合のしきい値判定を伴うデジタル的な制御態様の切り替えなしに、所望の回生運転動作モードを実現することが可能となる。同時に、直流電源からの発電電力を双方向インバータで交流系に回生する運転モードにおいて、蓄電池からの放電電力分が電力系統側に逆潮流を起こさせていわゆるダブル発電での押し上げ効果が発生するのを回避することが可能となる。 As described above, in the simultaneous setting mode of the peak cut operation and the peak shift operation using the storage battery power while using the power generated by the DC power supply, the conventional technology can cope with various complicated fluctuations in the entire power storage system. It is possible to realize a desired regenerative operation mode without switching the digital control mode with threshold determination. At the same time, in the operation mode in which the generated power from the DC power source is regenerated to the AC system with a bidirectional inverter, the discharge power from the storage battery causes a reverse power flow on the power system side, and a so-called double power generation boosting effect occurs. Can be avoided.
よって、複数の運転モード間での遷移を回生運転のハンチングなしに、また蓄電池に対する充放電電力を所望通りに正確に制御しながら、蓄電池と直流電源との間の電力の流れを正確にコントロールすることが可能となる。なおかつ、そのための構成が比較的簡易なものですむ。なお、蓄電池に対する充放電電力の制御に関しては、ゼロ制御のみに限定されず、正または負の一定値に制御する場合も含み得るものとする。 Therefore, it is possible to accurately control the flow of power between the storage battery and the DC power supply while controlling the transition between multiple operation modes without hunting for regenerative operation and accurately controlling the charge / discharge power for the storage battery as desired. It becomes possible. In addition, the configuration for this can be relatively simple. In addition, regarding control of charging / discharging electric power with respect to a storage battery, it is not limited only to zero control, The case where it controls to positive or negative fixed value shall also be included.
上記の構成において、さらに次のように構成する好ましい態様がある。 In the above configuration, there is a preferable aspect configured as follows.
(1)前記回生電力リミット制御手段については、前記入力値に対する可変回生リミット値を可変回生リミット上限値とし、この可変回生リミット上限値を上位の最適回生リミット値に応じて変更可能な上位の可変式回生リミッタを有するものとし、前記代表値選択手段については、前記所定の指標を大小関係の比較として、前記複数の回生リミット値候補のうちから最小のものを選択し、前記上位の可変式回生リミッタに対して送出する最小値選択手段を有するという態様である。 (1) For the regenerative power limit control means, a variable regenerative limit value for the input value is set as a variable regenerative limit upper limit value, and this variable regenerative limit upper limit value can be changed according to the upper optimal regenerative limit value. The representative value selection means selects the smallest one of the plurality of regeneration limit value candidates as the comparison of the predetermined index with the magnitude relation, and selects the upper variable regeneration This is a mode in which a minimum value selection means for sending to the limiter is provided.
これは端的には、可変式回生リミッタがリミット上限値可変タイプであることを限定したものである。すなわち、上記した本発明の基本の構成において、「可変回生リミット値」に「上限値」を付加し、「最適回生リミット値」および「可変式回生リミッタ」の前に「上位の」を付加し、「代表値選択手段」を「最小値選択手段」に限定している。この場合、リミット下限値については特に問うものではなく、固定値であってもよいし、可変値であってもよい。 In short, the variable regenerative limiter is limited to a variable limit upper limit value type. That is, in the basic configuration of the present invention described above, an “upper limit value” is added to the “variable regeneration limit value”, and “upper” is added before the “optimal regeneration limit value” and the “variable regeneration limiter”. The “representative value selection means” is limited to the “minimum value selection means”. In this case, the lower limit value is not particularly questioned, and may be a fixed value or a variable value.
(2)別の態様として、前記回生電力リミット制御手段については、前記入力値に対する可変回生リミット値を可変回生リミット下限値とし、この可変回生リミット下限値を下位の最適回生リミット値に応じて変更可能な下位の可変式回生リミッタを有するものとし、前記代表値選択手段については、前記所定の指標を大小関係の比較として、前記複数の回生リミット値候補のうちから最大のものを選択し、前記下位の可変式回生リミッタに対して送出する最大値選択手段を有するという態様である。 (2) As another aspect, for the regenerative power limit control means, the variable regenerative limit value for the input value is set as a variable regenerative limit lower limit value, and the variable regenerative limit lower limit value is changed according to the lower optimal regenerative limit value. It is assumed that the lower-level variable regenerative limiter is possible, and the representative value selecting means selects the maximum one of the plurality of regenerative limit value candidates as a comparison of the predetermined index with the magnitude relationship, This is a mode in which a maximum value selection means for sending to a lower variable regeneration limiter is provided.
これは端的には、可変式回生リミッタがリミット下限値可変タイプであることを限定したものである。すなわち、上記した本発明の基本の構成において、「可変回生リミット値」に「下限値」を付加し、「最適回生リミット値」および「可変式回生リミッタ」の前に「下位の」を付加し、「代表値選択手段」を「最大値選択手段」に限定している。この場合、リミット上限値については特に問うものではなく、固定値であってもよいし、可変値であってもよい。 In short, the variable regenerative limiter is limited to a variable limit lower limit value type. That is, in the basic configuration of the present invention described above, “lower limit value” is added to “variable regenerative limit value”, and “lower order” is added before “optimal regenerative limit value” and “variable regenerative limiter”. The “representative value selection means” is limited to the “maximum value selection means”. In this case, the upper limit value is not particularly questioned, and may be a fixed value or a variable value.
(3)さらに別の態様として、前記回生電力リミット制御手段については、前記可変回生リミット値を可変回生リミット上限値とし、この可変回生リミット上限値を上位の最適回生リミット値に応じて変更可能な上位の可変式回生リミッタと、前記可変回生リミット値を可変回生リミット下限値とし、この可変回生リミット下限値を下位の最適回生リミット値に応じて変更可能な下位の可変式回生リミッタとを有するものとする。併せて、前記代表値選択手段については、前記所定の指標を大小関係の比較として、前記複数の回生リミット値候補のうちから最小のものを選択し、前記上位の可変式回生リミッタに対して送出する最小値選択手段と、前記所定の指標を大小関係の比較として、前記複数の回生リミット値候補のうちから最大のものを選択し、前記下位の可変式回生リミッタに対して送出する最大値選択手段とを有するものとする。 (3) As yet another aspect, with respect to the regenerative power limit control means, the variable regenerative limit value can be set as a variable regenerative limit upper limit value, and the variable regenerative limit upper limit value can be changed according to the upper optimal regenerative limit value. An upper variable regenerative limiter and a lower variable regenerative limiter in which the variable regenerative limit value is set as a variable regenerative limit lower limit value and the variable regenerative limit lower limit value can be changed according to a lower optimum regenerative limit value. And At the same time, the representative value selection means selects the smallest one of the plurality of regenerative limit value candidates as a comparison of the predetermined index, and sends it to the upper variable regenerative limiter. Selecting a maximum value from the plurality of regenerative limit value candidates, and selecting the maximum value to be sent to the lower variable regenerative limiter Means.
これは端的には、上記の(1)と(2)とを併合したものに相当する。すなわち、リミット上限値可変タイプの上位の可変式回生リミッタとリミット下限値可変タイプの下位の可変式回生リミッタを有するとともに、代表値選択手段として最小値選択手段と最大値選択手段の双方を備えている。 This is simply equivalent to the combination of (1) and (2) above. In other words, the upper limit variable variable limiter of the upper limit limit variable type and the lower variable regenerative limiter of the lower limit lower limit variable type are provided, and both the minimum value selecting means and the maximum value selecting means are provided as representative value selecting means. Yes.
最小値選択手段にかかわる複数の回生リミット値候補は、双方向インバータの回生運転にかかわる各種の制御要素それぞれにおける上限目標値を指令する物理量である。その上限目標値以下であれば適正値として許容するが、上限目標値をさらに上回るときには不適正値として許容せず、強制的にその上限目標値に固定する。 The plurality of regenerative limit value candidates related to the minimum value selection means are physical quantities that command the upper limit target value in each of the various control elements related to the regenerative operation of the bidirectional inverter. If it is less than or equal to the upper limit target value, it is allowed as an appropriate value, but if it exceeds the upper limit target value, it is not allowed as an inappropriate value and is forcibly fixed to the upper limit target value.
最大値選択手段にかかわる複数の回生リミット値候補は、双方向インバータの回生運転にかかわる各種の制御要素それぞれにおける下限目標値を指令する物理量である。その下限目標値以上であれば適正値として許容するが、下限目標値をさらに下回るときには不適正値として許容せず、強制的にその下限目標値に固定する。 The plurality of regenerative limit value candidates related to the maximum value selection means are physical quantities that command the lower limit target value in each of the various control elements related to the regenerative operation of the bidirectional inverter. If it is equal to or higher than the lower limit target value, it is allowed as an appropriate value, but if it is further below the lower limit target value, it is not allowed as an inappropriate value, and is forcibly fixed to the lower limit target value.
最小値選択手段にかかわる複数の回生リミット値候補と最大値選択手段にかかわる複数の回生リミット値候補の関係については、基本的には互いに無関係なものであり、しかし場合によっては同じものであることもある。個数的にも全く任意であり、同数である必要性はなく、あるいは一方のグループでリミット値候補が1個の場合もあり得る。 The relationship between the multiple regenerative limit value candidates related to the minimum value selection means and the multiple regenerative limit value candidates related to the maximum value selection means is basically irrelevant, but in some cases the same. There is also. The number is completely arbitrary, and it is not necessary that the number is the same, or there may be one limit value candidate in one group.
最小値選択手段は複数の回生リミット値候補のグループ内で、その都度最小値となっているものを選び出す。グループ内のすべてのリミット値候補の集合体を上下幅をもつひとまとまりの帯状データと捉えると、その帯状データの底辺に沿った1つのラインを形成する。そのラインの上位にはすべてのリミット値候補が存在しているが、そのラインの下位にはリミット値候補は1つも存在しない。上位の可変式回生リミッタは、このようにして生成された上位の最適回生リミット値を上限値として、それ以下のシグナルをスルーさせる。 The minimum value selection means selects a minimum value each time from a group of a plurality of regeneration limit value candidates. If an aggregate of all limit value candidates in a group is regarded as a group of band-like data having a vertical width, one line is formed along the bottom side of the band-like data. All limit value candidates exist above the line, but no limit value candidates exist below the line. The upper variable regenerative limiter allows the upper optimum regenerative limit value generated in this way to be an upper limit value and allows signals below it to pass through.
最大値選択手段は複数の回生リミット値候補のグループ内で、その都度最大値となっているものを選び出す。グループ内のすべてのリミット値候補の集合体を上下幅をもつひとまとまりの帯状データと捉えると、その帯状データの頂辺に沿った1つのラインを形成する。そのラインの下位にはすべてのリミット値候補が存在しているが、そのラインの上位にはリミット値候補は1つも存在しない。可変式回生リミッタは、このようにして生成された下位の最適回生リミット値を下限値として、それ以上のシグナルをスルーさせる。 The maximum value selection means selects a maximum value each time from a group of a plurality of regeneration limit value candidates. If an aggregate of all limit value candidates in a group is regarded as a group of strip data having a vertical width, one line is formed along the top side of the strip data. All limit value candidates exist below the line, but no limit value candidates exist above the line. The variable regenerative limiter allows a further optimum signal to pass through with the lower optimal regenerative limit value generated in this way as a lower limit value.
よって、上位の可変式回生リミッタと下位の可変式回生リミッタとからなる回生電力リミット制御手段の総合作用としては、その都度現在の最適な下限値を形成する下位の最適回生リミット値を最下辺ラインとし、その都度現在の最適な上限値を形成する上位の最適回生リミット値を最上辺ラインとする状態で、回生運転時に入力されてくる蓄電池からの放電電力にかかわる入力値のシグナルを、その最下辺ラインと最上辺ラインとで挟まれた領域内に存在するものに限ってスルーさせる。 Therefore, as a comprehensive action of the regenerative power limit control means composed of the upper variable regeneration limiter and the lower variable regeneration limiter, the lower optimum regeneration limit value that forms the current optimum lower limit value is added to the bottom line each time. Each time, the signal of the input value related to the discharge power from the storage battery that is input during regenerative operation is displayed with the highest optimal regenerative limit value that forms the current optimal upper limit value as the uppermost line. Only those that exist in the area sandwiched between the lower line and the uppermost line are allowed to pass through.
このようにして得られた最終の回生電力指令値がインバータ制御部に送られる。ここでフィードバック信号として与える上位の最適回生リミット値と下位の最適回生リミット値はいずれも連続的に変化するものである。それゆえに、電力指令値が切り替わってもハンチングを起こさない充放電を実現することが可能になる。よって、シームレスで安定的な回生制御を実現することが可能となる。 The final regenerative power command value obtained in this way is sent to the inverter control unit. Here, the upper optimum regeneration limit value and the lower optimum regeneration limit value given as feedback signals both change continuously. Therefore, it is possible to realize charging / discharging that does not cause hunting even when the power command value is switched. Therefore, seamless and stable regeneration control can be realized.
従来技術との比較での大きな特長として、直流電源による発電電力を利用しながらも蓄電池電力を利用するピークカット運転とピークシフト運転の同時設定モードにおいて、蓄電システム全体における様々で複雑な変動に対して、一番大きい電力を回生する動作モードと一番小さい電力を回生する動作モードとを制御態様の切り替えなしで実現することが可能となる。 A major feature compared to the conventional technology is that it can cope with various complex fluctuations in the entire power storage system in the simultaneous setting mode of peak cut operation and peak shift operation that uses battery power while using power generated by DC power supply. Thus, the operation mode for regenerating the largest electric power and the operation mode for regenerating the smallest electric power can be realized without switching the control mode.
(4)また、上位の可変式回生リミッタによりリミット制限された出力値をインバータ制御部に送出する動作モードと、下位の可変式回生リミッタによりリミット制限された出力値をインバータ制御部に送出する動作モードとを選択的に切り替え可能に構成した態様もある。これは、(a)上位の可変式回生リミッタと最小値選択手段との組み合わせ状態での動作モードと、(b)下位の可変式回生リミッタと最大値選択手段との組み合わせ状態での動作モードとを有し、必要に応じて、両動作モードを任意に切り替えるように構成したものである。 (4) Also, an operation mode in which the output value limited by the upper variable regenerative limiter is sent to the inverter control unit, and an output value that is limited by the lower variable regenerative limiter is sent to the inverter control unit. There is also an aspect in which the mode can be selectively switched. This is because (a) an operation mode in the combined state of the upper variable regenerative limiter and the minimum value selecting means, and (b) an operation mode in a combined state of the lower variable regenerative limiter and the maximum value selecting means, And is configured to arbitrarily switch both operation modes as necessary.
(5)本発明による蓄電システムは、上記のいずれかの双方向インバータが電力系統および負荷に繋がる交流系と蓄電池および直流電源に繋がる直流系との間に介在された構成を有するものである。 (5) The power storage system according to the present invention has a configuration in which any one of the bidirectional inverters is interposed between an AC system connected to the power system and the load and a DC system connected to the storage battery and the DC power source.
本発明によれば、相互に直接的な関係性をもたない複数の回生リミット値候補をある共通の指標のもとに集約して、シームレスな最適回生リミット値を生成し、インバータ制御部への入力系の最終段において、そのシームレスな最適回生リミット値をもって、蓄電池の充放電電力値と当該充放電電力に対する指令値との偏差に応じた入力値をリミット制御しているので、双方向インバータ出力のステップ的な変動や回生運転のハンチングなしに、また蓄電池に対する充放電電力を所望通りに正確に制御しながら、蓄電池と直流電源との間の電力の流れを正確にコントロールして、ダブル発電における押し上げ効果なしの運転条件に対応することができる。加えて、ステップ的変動やハンチングを防止するための様々な制御対象要素の追加を不要化し、処理を簡略化することができる。 According to the present invention, a plurality of regenerative limit value candidates that are not directly related to each other are aggregated under a common index, and a seamless optimum regenerative limit value is generated, to the inverter control unit. In the final stage of the input system, limit control is performed on the input value according to the deviation between the charge / discharge power value of the storage battery and the command value for the charge / discharge power with the seamless optimum regenerative limit value. Double power generation by accurately controlling the flow of power between the storage battery and the DC power supply, without stepping output fluctuations or hunting for regenerative operation, and accurately controlling the charge / discharge power to the storage battery as desired. It is possible to deal with operating conditions without a push-up effect. In addition, it becomes unnecessary to add various control target elements for preventing stepwise fluctuations and hunting, and the processing can be simplified.
以下、上記構成の本発明の直流電源が接続された蓄電システム用の双方向インバータにつき、その実施の形態を説明する。 Hereinafter, an embodiment of the bidirectional inverter for a power storage system to which the DC power supply of the present invention having the above-described configuration is connected will be described.
図1は本発明の双方向インバータが適用された直流電源が接続された蓄電システムの概略構成図、図2は本発明の双方向インバータの基本的な構成の一例を示す基本構成図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a power storage system connected to a DC power source to which the bidirectional inverter of the present invention is applied, and FIG. 2 is a basic configuration diagram showing an example of a basic configuration of the bidirectional inverter of the present invention.
図1において、1は電力系統2および負荷3と接続される交流系、4は蓄電池5および直流電源6と接続される直流系、Xは交流系1と直流系4との間で力行・回生の制御を行う双方向インバータである。直流電源6について、ここでは一例として独立に制御される太陽光発電装置を2つ含むものとして構成されている。それぞれの太陽光発電装置は太陽電池と昇圧チョッパとを含むものとなっている。ただし、直流電源6としては、太陽光発電装置以外の直流電源でもよい。また、その個数は任意であり、また複数種類のものを組み合わせてもかまわない(詳しくは後述する)。
In FIG. 1, 1 is an AC system connected to the power system 2 and the
交流系1は電力系統2から受電電力P1を受電し、負荷3に対して負荷電力P2として供給する。力行運転モードにおいて、双方向インバータXは交流系1の電力を交流−直流変換した上で直流系4側に供給する。このとき、交流系1から送り込まれる電力が力行電力P3である。双方向インバータXによって直流系4側に力行された電力は、蓄電池5に対して充電電力P4として供給される。回生運転モードにおいて、双方向インバータXは蓄電池5からの放電を行わせ、直流系4上に発生する放電電力P5を直流−交流変換した上で交流系1側に供給する。双方向インバータXはまた、直流電源6によって生起された発電電力P6を直流−交流変換した上で交流系1側に供給する。この回生運転モードで交流系1側にもたらされる電力が回生電力P7である。交流系1において回生電力P7が電力系統2に送出されるときは、その電力は逆潮流電力P8となる。
The
双方向インバータXの構成を示す図2において、双方向インバータXは、交流系1と直流系4との間に介在されるインバータ制御部40のほか、このインバータ制御部40をコントロールするための構成要素として、回生電力リミット制御手段20と代表値選択手段30とを備えている。11は検出された蓄電池5の充放電電力Pbatと当該充放電電力に対する指令値Prefとの偏差ΔPを生成する減算手段である。減算手段11から出力される偏差ΔPは、補償器12を介して回生電力リミット制御手段20における可変式回生リミッタ20Xに対して入力される。
In FIG. 2 showing the configuration of the bidirectional inverter X, the bidirectional inverter X is configured to control the
可変式回生リミッタ20Xは、それ自身がもつ可変回生リミット値を最適回生リミット値BLr_Xに応じて変更可能に制御するように構成されており、補償器12を介して入力されてくる偏差ΔPに対して、最適回生リミット値BLr_Xに応じて可変制御された可変回生リミット値のもとにリミット制御を行う。代表値選択手段30は、複数の回生リミット値候補Lr1_X,Lr2_X,Lr3_Xどうしを所定の指標に従って比較した結果選ばれた代表値を、前記の最適回生リミット値BLr_Xとして可変式回生リミッタ20Xに出力するように構成されている。所定の指標については、例えば最も小さい値を選択するとか、最も大きい値を選択するとかが代表例としてあるが、それ以外にも平均値、中間値、最頻値、最新値あるいは最古値などを選択するという指標もある。代表値選択手段30が扱う複数の回生リミット値候補Lr1_X,Lr2_X,Lr3_Xは、双方向インバータXの回生運転にかかわる各種の制御対象電力それぞれにおける目標値を指令する物理量である。代表値選択手段30は、その都度所定の指標に適合する1つの候補だけを代表値として選び出し、それを最適回生リミット値BLr_Xとして回生電力リミット制御手段20における可変式回生リミッタ20Xに出力する。
The variable
代表値選択手段30によってどの候補が選ばれようと、得られた結果の最適回生リミット値BLr_Xは時間経過とともにシームレスに繋がっていく。可変式回生リミッタ20Xは自身における可変回生リミット値(変数)に対して代表値選択手段30から入力した最適回生リミット値BLr_Xを更新設定する。可変式回生リミッタ20Xは、更新設定された最適回生リミット値BLr_Xを許容限界値として、入力値をスルーさせる。このようにして得られた最終の回生電力指令値Preg_opがインバータ制御部40に送られる。
Regardless of which candidate is selected by the representative value selection means 30, the optimum regenerative limit value BLr_X obtained as a result is seamlessly connected over time. The variable
回生電力リミット制御手段20はインバータ制御部40の直前に位置している。可変式回生リミッタ20Xに対して最適回生リミット値BLr_Xを出力する代表値選択手段30は、相互に直接的な関係性をもたない複数の制御対象電力の回生リミット値候補Lr1_X,Lr2_X,Lr3_Xを集約し、所定の指標を元にした選択により最適回生リミット値BLr_Xを生成する。この最適回生リミット値BLr_Xは、シームレスなものであり、しかもどの候補にも付随する互いに独立して推移する条件をすべてクリアしている。
The regenerative power limit control means 20 is located immediately before the
図3は図2の基本構成の双方向インバータXの一例を示す。ここでは、代表値選択手段30として最小値選択手段31Aが用いられている。また、回生電力リミット制御手段20における可変式回生リミッタ20Xは、補償器12の出力に対する可変回生リミット値を可変回生リミット上限値とする上位の可変式回生リミッタ20X_Hとして構成されている(20X_Hで指示するブロック内の破線と上下方向の両矢印参照)。最小値選択手段31Aは、所定の指標として、複数の回生リミット値候補Lr1_X,Lr2_X,Lr3_Xのうちから最小のものを選択し、上位の最適回生リミット値BLr_X_Hとして、リミット上限値可変タイプの上位の可変式回生リミッタ20X_Hに対して送出する。なお、上位の可変式回生リミッタ20X_Hにおけるリミット下限値については固定値とする。
FIG. 3 shows an example of the bidirectional inverter X having the basic configuration shown in FIG. Here, the minimum value selection means 31 </ b> A is used as the representative value selection means 30. The variable
図4は図2の基本構成の双方向インバータXの別の一例を示す。ここでは、代表値選択手段30として最大値選択手段31Bが用いられている。また、回生電力リミット制御手段20における可変式回生リミッタ20Xは、補償器12の出力に対する可変回生リミット値を可変回生リミット下限値とする下位の可変式回生リミッタ20X_Lとして構成されている(20X_Lで指示するブロック内の破線と上下方向の両矢印参照)。最大値選択手段31Bは、所定の指標を大小関係の比較として、複数の回生リミット値候補Lr1_X,Lr2_X,Lr3_Xのうちから最大のものを選択し、下位の最適回生リミット値BLr_X_Lとして、リミット下限値可変タイプの下位の可変式回生リミッタ20X_Lに対して送出する。なお、下位の可変式回生リミッタ20X_Lにおけるリミット上限値については固定値とする。
FIG. 4 shows another example of the bidirectional inverter X having the basic configuration shown in FIG. Here, the maximum value selection unit 31 </ b> B is used as the representative
より具体的な双方向インバータXの構成を示す図5において、双方向インバータXは、交流系1と直流系4との間に介在されるインバータ制御部40のほか、このインバータ制御部40をコントロールするための構成要素として、偏差調整手段10と回生電力リミット制御手段20と上位の最適回生リミット値決定手段30Aと下位の最適回生リミット値決定手段30Bとを備えている。
In FIG. 5 showing a more specific configuration of the bidirectional inverter X, the bidirectional inverter X controls the
偏差調整手段10は、減算手段11、I制御部13、リミッタ14を有している。減算手段11は検出された蓄電池5の充放電電力Pbatと当該充放電電力に対する指令値Prefとの偏差ΔPを生成する機能を有している。I制御部13は偏差ΔPに対してI制御(積分制御)を実行する機能を有している。リミッタ14はI制御で得られた積分値P′に対して最大力行・回生電力値の上限値および下限値でリミット設定を行い、得られた電力偏差調整値Pbat_ipを回生電力リミット制御手段20に送出する機能を有している。
The
回生電力リミット制御手段20は、リミット上限値可変タイプの上位の可変式回生リミッタ20Aとリミット下限可変タイプの下位の可変式回生リミッタ20Bを有している。図示例では上位の可変式回生リミッタ20Aが前段に位置し、下位の可変式回生リミッタ20Bが後段に位置しているが、その逆の位置関係であってもよい。
The regenerative power limit control means 20 has an upper limit
上位の可変式回生リミッタ20Aは、電力偏差調整値Pbat_ipと上位の最適回生リミット値BLr_Hとを入力とする。上位の最適回生リミット値BLr_Hは、交流系1および直流系4における運転状況変化をリアルタイムに反映するもので、電力偏差調整値Pbat_ipに対する上位回生リミットを前記の運転状況変化に即してリアルタイムに最適化制御する機能(可変回生リミット上限値Lr_H(上限)の最適化調整機能)を有している。上位の最適回生リミット値BLr_Hは上位の最適回生リミット値決定手段30Aで生成される。上位の最適回生リミット値決定手段30Aが行う上位回生リミットの最適化については、双方向インバータXの設計段階で運転モードの切り替えに応じて自動化されているのでもよいし、あるいはユーザーが任意に指示を与えることができるようにしてもよい。上位の可変式回生リミッタ20Aは、交流系1および直流系4における運転状況変化をリアルタイムに反映しながら、上位の最適回生リミット値BLr_Hに応じて電力偏差調整値Pbat_ipに対する可変回生リミット上限値Lr_H(上限)を変更する。すなわち、蓄電池5からの放電電力P5が小さく、電力指令値Prefに近づく方向に電力偏差調整値Pbat_ipが増加していくとき、上位の可変式回生リミッタ20Aによってリミット制限される前に放電電力P5が電力指令値Prefになる場合には、上位の可変式回生リミッタ20Aは電力偏差調整値Pbat_ipに対し、リミット制限を行うことなくそのままスルーし、一方で、放電電力P5が電力指令値Prefに達する前に上位の可変式回生リミッタ20Aにてリミット制限が行われる場合には、電力偏差調整値Pbat_ipは可変回生リミット上限値Lr_H、すなわち上位の最適回生リミット値BLr_Hになる。これにより、制御態様のデジタル的な切り替えなしに自動的に蓄電池5の充放電電力が電力指令値Pref以下で、かつ回生電力P7が上位の最適回生リミット値BLr_H以下となる。
The upper
一方、下位の可変式回生リミッタ20Bは、上位の可変式回生リミッタ20Aからの電力偏差調整値Pbat_ip′と下位の最適回生リミット値BLr_Lとを入力とする。下位の最適回生リミット値BLr_Lは、交流系1および直流系4における運転状況変化をリアルタイムに反映するもので、電力偏差調整値Pbat_ip′に対する回生リミットを前記の運転状況変化に即してリアルタイムに最適化制御する機能(可変回生リミット下限値Lr_L(下限)の最適化調整機能)を有している。下位の最適回生リミット値BLr_Lは下位の最適回生リミット値決定手段30Bで生成される。下位の最適回生リミット値決定手段30Bが行う下位回生リミットの最適化については、双方向インバータXの設計段階で運転モードの切り替えに応じて自動化されているのでもよいし、あるいはユーザーが任意に指示を与えることができるようにしてもよい。下位の可変式回生リミッタ20Bは、交流系1および直流系4における運転状況変化をリアルタイムに反映しながら、下位の最適回生リミット値BLr_Lに応じて電力偏差調整値Pbat_ip′に対する可変回生リミット下限値Lr_L(下限)を変更する。すなわち、蓄電池5からの放電電力P5が大きく、電力指令値Prefに近づく方向に電力偏差調整値Pbat_ip′が減少していくとき、下位の可変式回生リミッタ20Bによってリミット制限される前に放電電力P5が電力指令値Prefになる場合には、下位の可変式回生リミッタ20Bは電力偏差調整値Pbat_ip′に対し、リミット制限を行うことなくそのままスルーし、放電電力P5が電力指令値Prefに達する前に下位の可変式回生リミッタ20Bにてリミット制限が行われる場合には、電力偏差調整値Pbat_ip′は可変回生リミット下限値Lr_L、すなわち下位の最適回生リミット値BLr_Lになる。これにより、制御態様のデジタル的な切り替えなしに自動的に蓄電池5の充放電電力が電力指令値Pref以上で、かつ回生電力が下位の最適回生リミット値BLr_L以上となる。
On the other hand, the lower
上位の最適回生リミット値決定手段30Aは、双方向インバータXによる上位回生制御動作について希望の動作特性を実現するために、最大力行・回生電力値の範囲内で検出値に対応して求められた上位の最適回生リミット値BLr_Hを生成する。そして、その上位の最適回生リミット値BLr_Hを回生電力リミット制御手段20における上位の可変式回生リミッタ20Aに設定する。
The upper optimum regenerative limit value determining means 30A is obtained corresponding to the detected value within the range of the maximum power running / regenerative electric power value in order to realize desired operation characteristics for the upper regenerative control operation by the bidirectional inverter X. An upper optimum regeneration limit value BL r_H is generated. Then, the upper optimum regeneration limit value BL r_H is set in the upper
一方、下位の最適回生リミット値決定手段30Bは、双方向インバータXによる下位回生制御動作について希望の動作特性を実現するために、最大力行・回生電力値の範囲内で検出値に対応して求められた下位の最適回生リミット値BLr_Lを生成する。そして、その下位の最適回生リミット値BLr_Lを回生電力リミット制御手段20における下位の可変式回生リミッタ20Bに設定する。
On the other hand, the lower optimum regenerative limit value determining means 30B obtains corresponding to the detected value within the range of the maximum power running / regenerative power value in order to realize the desired operation characteristic for the lower regenerative control operation by the bidirectional inverter X. The subordinate optimum regenerative limit value BL r_L is generated. Then, the lower optimal regeneration limit value BL r_L is set in the lower
上記の上位の最適回生リミット値BLr_Hと下位の最適回生リミット値BLr_Lの設定は、互いに独立したものであり、原則的にはタイミング的に別個に起こるものであるが、状況によっては同時に起こることもある。 The setting of the upper optimal regeneration limit value BL r_H and the lower optimal regeneration limit value BL r_L is independent of each other and, in principle, occurs separately in terms of timing, but may occur simultaneously depending on the situation. Sometimes.
上位の最適回生リミット値決定手段30Aは最小値選択手段31Aを備えている。この最小値選択手段31Aは、それ以下は適正であるが、それを上回ると不適切であるとする複数の回生リミット値候補Lr1_H,Lr2_H,Lr3_Hのうちから最小のものを選択し(図8、図9参照)、上位の最適回生リミット値BLr_Hとして上位の可変式回生リミッタ20Aに送出する機能を有している。これらの回生リミット値候補Lr1_H,Lr2_H,Lr3_Hは、双方向インバータXの回生運転にかかわる各種の制御対象電力それぞれにおける上限目標値を指令する物理量である。これらの回生リミット値候補Lr1_H,Lr2_H,Lr3_Hは、ピークシフト運転やピークカット運転や発電電力回生運転など個々の制御対象について、それを上回ると制御上不適切となる上方の限界値を定めるために使用される。ただし、個々の回生リミット値候補Lr1_HまたはLr2_HまたはLr3_Hは互いに独立したもので、それ自体では回生運転モードでの蓄電池5と直流電源6との間の経時的な電力の流れを正確にコントロールすることはできない。
The upper optimum regeneration limit value determining means 30A includes a minimum value selecting means 31A. This minimum value selection means 31A selects the minimum one among a plurality of regenerative limit value candidates L r1_H , L r2_H , L r3_H that are appropriate if the value is less than that, but inappropriate if the value is more than that ( 8 and FIG. 9), and has a function of sending it to the upper
下位の最適回生リミット値決定手段30Bは最大値選択手段31Bを備えている。この最大値選択手段31Bは、それ以上は適正であるが、それを下回ると不適切であるとする複数の回生リミット値候補Lr1_L,Lr2_L,Lr3_Lのうちから最大のものを選択し(図11、図12参照)、下位の最適回生リミット値BLr_Lとして下位の可変式回生リミッタ20Bに送出する機能を有している。これらの回生リミット値候補Lr1_L,Lr2_L,Lr3_Lは、双方向インバータXの回生運転にかかわる各種の制御対象電力それぞれにおける下限目標値を指令する物理量である。これらの回生リミット値候補Lr1_L,Lr2_L,Lr3_Lは、ピークシフト運転やピークカット運転や発電電力回生運転など個々の制御対象について、それを下回ると制御上不適切となる下方の限界値を定めるために使用される。ただし、個々の回生リミット値候補Lr1_LまたはLr2_LまたはLr3_Lは互いに独立したもので、それ自体では回生運転モードでの蓄電池5と直流電源6との間の経時的な電力の流れを正確にコントロールすることはできない。
The lower optimum regeneration limit value determining means 30B includes a maximum value selecting means 31B. This maximum value selection means 31B selects the maximum one among a plurality of regenerative limit value candidates L r1_L , L r2_L , L r3_L that are more appropriate but less than that are inappropriate ( 11 and FIG. 12), and has a function of sending the lower optimum regeneration limit value BL r_L to the lower
回生電力リミット制御手段20が出力する最終の回生電力指令値Preg_opは回生運転にかかわるインバータ制御部40への指令値であるが、一方で力行運転にかかわる最終の力行電力指令値Ppow_opもインバータ制御部40に向けて送られてくる。切り替え手段50は、回生運転時の最終の回生電力指令値Preg_opと力行運転時の最終の力行電力指令値Ppow_opとを切り替えてインバータ制御部40に送るようになっている。
The final regenerative power command value P reg_op output from the regenerative power limit control means 20 is a command value to the
なお、直流電源6としては、太陽光発電装置のほか、風力発電装置や水力発電装置など再生可能エネルギーを利用して発電するもの、あるいはディーゼルエンジン発電機、あるいは燃料電池、マイクロガスタービン発電機などで生成された交流電力を整流するものなどであってもよい。その使用個数は単数または任意の複数であり、同じ方式の組み合わせ、異なる方式の組み合わせであってもかまわない。
In addition to the solar power generator, the
次に、上記のように構成された直流電源を接続した蓄電システム用の双方向インバータの動作を説明する。 Next, the operation of the bidirectional inverter for a power storage system to which the DC power source configured as described above is connected will be described.
最適回生リミット値決定手段30において、複数の回生リミット値候補Lr1_H,Lr2_H,Lr3_Hが生成ないし入力設定され、それぞれ最小値選択手段31Aに送られる。最小値選択手段31Aは、入力されてきた複数の回生リミット値候補Lr1_H,Lr2_H,Lr3_Hのうちから、その都度のタイミングで最小のものを選択する。なお、図6では、選択された結果が分かりやすいように、選択された結果の下方に太い実線を表しており、実際にはLr1_H,Lr2_H,Lr3_Hのいずれかの値で制御されている。図6に示すように、時刻t0〜t3では1番目の回生リミット値候補Lr1_Hが選択される。時刻t2で2番目の回生リミット値候補Lr2_Hと3番目の回生リミット値候補Lr3_Hとがクロスするが、これは1番目の回生リミット値候補Lr1_Hの選択に影響を与えない。時刻t3で1番目の回生リミット値候補Lr1_Hに対して3番目の回生リミット値候補Lr3_Hがクロスして下位に回り込むようになるため、3番目の回生リミット値候補Lr3_Hが選択される。時刻t5で1番目の回生リミット値候補Lr1_Hと2番目の回生リミット値候補Lr2_Hとがクロスするが、これは3番目の回生リミット値候補Lr3_Hの選択に影響を与えない。時刻t6で3番目の回生リミット値候補Lr3_Hに対して2番目の回生リミット値候補Lr2_Hがクロスして下位に回り込むようになるため、2番目の回生リミット値候補Lr2_Hが選択される。時刻t7で1番目の回生リミット値候補Lr1_Hと3番目の回生リミット値候補Lr3_Hとがクロスするが、これは2番目の回生リミット値候補Lr2_Hの選択に影響を与えない。時刻t10で1番目の回生リミット値候補Lr1_Hと3番目の回生リミット値候補Lr3_Hとがクロスするが、これも2番目の回生リミット値候補Lr2_Hの選択に影響を与えない。
In the optimum regenerative limit
以上のようにして、複数の回生リミット値候補(Lr1_H,Lr2_H,Lr3_H)のグループ内で、その都度最小値となっているものを選び出す。グループ内のすべてのリミット値候補の集合体を上下幅をもつひとまとまりの帯状データと捉えると、その帯状データの底辺に沿った1つのラインが形成されるが、最小値選択手段31Aは、その底辺ラインを上位の最適回生リミット値BLr_H(上側の太い実線参照)として生成出力する。すなわち、最小値選択手段31Aが生成する上位の最適回生リミット値BLr_Hは、時刻t0〜t3での1番目の回生リミット値候補Lr1_H、時刻t3〜t6での3番目の回生リミット値候補Lr3_Hおよび時刻t6以降での2番目の回生リミット値候補Lr2_Hを一連に結んだものとなる。その形態はシームレスとなっている。 As described above, a group having a minimum value is selected from the group of a plurality of regenerative limit value candidates (L r1_H , L r2_H , L r3_H ). If a group of all limit value candidates in the group is regarded as a group of strip data having a vertical width, a single line is formed along the bottom of the strip data. The bottom line is generated and output as the upper optimum regeneration limit value BL r_H (see the thick solid line on the upper side). That is, the upper optimum regeneration limit value BL r_H generated by the minimum value selection means 31A is the first regeneration limit value candidate L r1_H at times t0 to t3, and the third regeneration limit value candidate L at times t3 to t6. r3_H and the second regenerative limit value candidate L r2_H after time t6 are connected in series. Its form is seamless.
一方、下位の最適回生リミット値決定手段30Bにおいて、複数の回生リミット値候補Lr1_L,Lr2_L,Lr3_Lが生成ないし入力設定され、それぞれ最大値選択手段31Bに送られる。最大値選択手段31Bは、入力されてきた複数の回生リミット値候補Lr1_L,Lr2_L,Lr3_Lのうちから、その都度のタイミングで最大のものを選択する。なお、図6では、選択された結果が分かりやすいように、選択された結果の上方に太い実線を表しており、実際にはLr1_L,Lr2_L,Lr3_Lのいずれかの値で制御されている。図6に示すように、時刻t0〜t1では1番目の回生リミット値候補Lr1_Lが選択される。時刻t1で1番目の回生リミット値候補Lr1_Lに対して2番目の回生リミット値候補Lr2_Lがクロスして上位に回り込むようになるため、2番目の回生リミット値候補Lr2_Lが選択される。時刻t3で1番目の回生リミット値候補Lr1_Lと3番目の回生リミット値候補Lr3_Lとがクロスするが、これは2番目の回生リミット値候補Lr2_Lの選択に影響を与えない。時刻t4で2番目の回生リミット値候補Lr2_Lに対して3番目の回生リミット値候補Lr3_Lがクロスして上位に回り込むようになるため、3番目の回生リミット値候補Lr3_Lが選択される。時刻t8で1番目の回生リミット値候補Lr1_Lと2番目の回生リミット値候補Lr2_Lとがクロスするが、これは3番目の回生リミット値候補Lr3_Lの選択に影響を与えない。時刻t9で3番目の回生リミット値候補Lr3_Lに対して1番目の回生リミット値候補Lr1_Lがクロスして上位に回り込むようになるため、1番目の回生リミット値候補Lr1_Lが選択される。時刻t11で2番目の回生リミット値候補Lr2_Lと3番目の回生リミット値候補Lr3_Lとがクロスするが、これは1番目の回生リミット値候補Lr1_Lの選択に影響を与えない。 On the other hand, a plurality of regenerative limit value candidates L r1_L , L r2_L , L r3_L are generated or input in the lower optimal regeneration limit value determining means 30B, and sent to the maximum value selecting means 31B. The maximum value selection means 31B selects the maximum one from the plurality of input regenerative limit value candidates L r1_L , L r2_L , L r3_L at each timing. In FIG. 6, a thick solid line is shown above the selected result so that the selected result is easy to understand. Actually, the selected result is controlled by any one of L r1_L , L r2_L , and L r3_L. Yes. As shown in FIG. 6, at time t0 to t1, the first regeneration limit value candidate L r1_L is selected. At time t1, the second regenerative limit value candidate L r2_L crosses the first regenerative limit value candidate L r1_L and wraps around to the upper position, so the second regenerative limit value candidate L r2_L is selected. At time t3, the first regeneration limit value candidate L r1_L and the third regeneration limit value candidate L r3_L cross, but this does not affect the selection of the second regeneration limit value candidate L r2_L . At time t4, the third regenerative limit value candidate L r3_L crosses the second regenerative limit value candidate L r2_L and wraps around higher, so the third regenerative limit value candidate L r3_L is selected. At time t8, the first regeneration limit value candidate L r1_L and the second regeneration limit value candidate L r2_L cross, but this does not affect the selection of the third regeneration limit value candidate L r3_L . At time t9, the first regenerative limit value candidate L r1_L crosses the third regenerative limit value candidate L r3_L and wraps around higher, so the first regenerative limit value candidate L r1_L is selected. At time t11, the second regeneration limit value candidate L r2_L and the third regeneration limit value candidate L r3_L cross, but this does not affect the selection of the first regeneration limit value candidate L r1_L .
以上のようにして、複数の回生リミット値候補(Lr1_L,Lr2_L,Lr3_L)のグループ内で、その都度最大値となっているものを選び出す。グループ内のすべてのリミット値候補の集合体を上下幅をもつひとまとまりの帯状データと捉えると、その帯状データの頂辺に沿った1つのラインが形成されるが、最大値選択手段31Bは、その頂辺ラインを下位の最適回生リミット値BLr_L(下側の太い実線参照)として生成出力する。すなわち、最大値選択手段31Bが生成する下位の最適回生リミット値BLr_Lは、時刻t0〜t1での1番目の回生リミット値候補Lr1_L、時刻t1〜t4での2番目の回生リミット値候補Lr2_L、時刻t4〜t9での3番目の回生リミット値候補Lr3_Lおよび時刻t9以降での1番目の回生リミット値候補Lr1_Lを一連に結んだものとなる。その形態はシームレスとなっている。 As described above, the maximum value is selected each time within a group of a plurality of regenerative limit value candidates (L r1_L , L r2_L , L r3_L ). If a group of all limit value candidates in the group is regarded as a group of band-like data having an upper and lower width, one line is formed along the top side of the band data. The apex line is generated and output as a lower optimum regeneration limit value BL r_L (see the lower solid line). That is, the lower optimum regeneration limit value BL r_L generated by the maximum value selection means 31B is the first regeneration limit value candidate L r1_L at times t0 to t1, and the second regeneration limit value candidate L at times t1 to t4 . r2_L , the third regenerative limit value candidate L r3_L at times t4 to t9, and the first regenerative limit value candidate L r1_L after time t9 are connected in series. Its form is seamless.
以下、具体的動作例を説明する。 A specific operation example will be described below.
(第1の動作例)
図7は図5の構成の蓄電システム用の双方向インバータにおける第1の動作例を示す動作状況構成図、図8(a),(b),(c)は電力不適正領域の説明図、図9は図7に対応した上位の最適回生リミット値BLr_Hおよび下位の最適回生リミット値BLr_Lの生成説明図である。
(First operation example)
FIG. 7 is an operation state configuration diagram showing a first operation example in the bidirectional inverter for the power storage system having the configuration of FIG. 5, and FIGS. 8A, 8B, and 8C are explanatory diagrams of an inappropriate power region, FIG. 9 is an explanatory diagram of generation of the upper optimum regeneration limit value BL r_H and the lower optimum regeneration limit value BL r_L corresponding to FIG.
第1の動作例にあっては、図8(a)で太い実線で示すように上位の最適回生リミット値決定手段30Aにおける1番目の回生リミット値候補Lr1_Hとしてピークシフト回生電力の回生リミット値を設定し、図8(b)で太い破線で示すように2番目の回生リミット値候補Lr2_Hとしてピークカット回生電力の回生リミット値を設定する。図8(c)で太い鎖線で示すのは発電電力P6である。また、下位の最適回生リミット値決定手段30Bにおける1番目の回生リミット値候補Lr1_Lとして目標電力値0.0を設定する。2番目の回生リミット値候補Lr2_Lおよび3番目の回生リミット値候補Lr3_Lの設定はない。 In the first operation example, as indicated by a thick solid line in FIG. 8A, the regenerative limit value of the peak shift regenerative power is used as the first regenerative limit value candidate L r1_H in the upper optimum regenerative limit value determining means 30A. And the regenerative limit value of the peak cut regenerative power is set as the second regenerative limit value candidate L r2_H as shown by the thick broken line in FIG. In FIG. 8C, a thick chain line indicates the generated power P6. Further , the target power value 0.0 is set as the first regeneration limit value candidate L r1_L in the lower optimal regeneration limit value determining means 30B. There is no setting of the second regeneration limit value candidate L r2_L and the third regeneration limit value candidate L r3_L .
図8(a)で太い実線で示すように、ピークシフト回生電力の回生リミット値候補Lr1_Hは、時刻t10から時刻t11まではゼロレベルの固定値で推移し、時刻t11で急速に立ち上がり、時刻t11以降は一定のハイレベルの固定値で推移するような指令情報となっている。つまりは、時刻t11でピークシフト回生運転を実行しようする運転制御プログラムに対応している。回生リミット値候補Lr1_Hのラインの上位にあるハッチングで強調した領域がピークシフト回生電力の不適正領域E1NG_Hとなり、回生リミット値候補Lr1_Hのライン以下の白色の領域がピークシフト回生電力の適正領域E1OK_Hとなっている。 As indicated by a thick solid line in FIG. 8A, the regenerative limit value candidate L r1_H of the peak shift regenerative power changes at a fixed value of zero level from time t10 to time t11, rises rapidly at time t11, After t11, the command information changes at a fixed value of a certain high level. That is, it corresponds to an operation control program that attempts to execute a peak shift regenerative operation at time t11. The area highlighted by hatching above the line of the regenerative limit value candidate L r1_H is the peak shift regenerative power inappropriate area E1 NG_H , and the white area below the regenerative limit value candidate L r1_H line is appropriate for the peak shift regenerative power. Region E1 is OK_H .
図8(b)で太い破線で示すように、ピークカット回生電力の回生リミット値候補Lr2_Hは、時刻t10ですでにハイレベルにあり、時刻t10から時刻t16にかけて緩やかに低位レベルに減少するような指令情報となっている。回生リミット値候補Lr2_Hのラインの上位にあるハッチングで強調した領域がピークカット回生電力の不適正領域E2NG_Hとなり、回生リミット値候補Lr2_Hのライン以下の白色の領域がピークカット回生電力の適正領域E2OK_Hとなっている。 As indicated by a thick broken line in FIG. 8B, the regenerative limit value candidate L r2_H of the peak cut regenerative power is already at the high level at time t10, and gradually decreases to the low level from time t10 to time t16. Command information. The area highlighted by hatching above the line of the regenerative limit value candidate L r2_H is the peak cut regenerative power inappropriate area E2 NG_H , and the white area below the regenerative limit value candidate L r2_H line is appropriate for the peak cut regenerative power. Region E2 is OK_H .
図8(c)で太い鎖線で示す発電電力P6は、時刻t10から時刻t13までは一定の中位レベルの固定値で推移し、時刻t13から緩やかに立ち上がり、時刻t14およびそれ以降にかけて勾配を漸減しながらも一定のハイレベルに向かう増加傾向を示している。発電電力P6のラインの上位にあるハッチングで強調した領域が不適正領域E3NG_Hとなり、発電電力P6のライン以下の白色の領域が適正領域E3OK_Hとなっている。 The generated power P6 indicated by the thick chain line in FIG. 8C changes at a fixed intermediate level from time t10 to time t13, rises gently from time t13, and gradually decreases in gradient from time t14 to time t14 and thereafter. However, it shows an increasing trend toward a certain high level. The area highlighted by hatching above the line of the generated power P6 is the inappropriate area E3 NG_H , and the white area below the line of the generated power P6 is the appropriate area E3 OK_H .
上記の複数の運転態様である図8(a)のピークシフト回生電力の適正領域E1OK_Hと図8(b)のピークカット回生電力の適正領域E2OK_Hと図8(c)の発電電力P6の適正領域E3OK_Hの論理積をとった領域が図9で細い縦線群を引いて示す回生電力の適正領域EOK_Hである。そして、この回生電力の適正領域EOK_Hの頂辺に沿ったラインが上位の最適回生リミット値BLr_Hとなる。最小値選択手段31Aは、このようにして複数の回生リミット値候補Lr1_H,Lr2_H,Lr3_Hのうちから常に最小のものを選択するものであり、選択の結果得られた上位の最適回生リミット値BLr_Hが図9で太い実線で示すラインとなる。 The above-mentioned plurality of operation modes, the appropriate region E1 OK_H of the peak shift regenerative power in FIG. 8A , the appropriate region E2 OK_H of the peak cut regenerative power in FIG. 8B, and the generated power P6 in FIG. An area obtained by ANDing the appropriate areas E3 OK_H is an appropriate area E OK_H of regenerative power indicated by a thin vertical line group in FIG. A line along the top of the appropriate region E OK_H for the regenerative power is the upper optimum regenerative limit value BL r_H . The minimum value selection means 31A always selects the minimum one of the plurality of regenerative limit value candidates L r1_H , L r2_H , Lr 3_H in this way, and the upper optimum regenerative limit obtained as a result of the selection. The value BL r_H is a line indicated by a thick solid line in FIG.
そして、下位の最適回生リミット値決定手段30Bにおいては、1番目の回生リミット値候補Lr1_Lとして回生電力の基準値ゼロレベルである「0.0」が設定されている。なお、ここでは、正値は回生運転(放電)に対応している(負値は力行運転(充電)に対応)。 In the lower optimal regeneration limit value determining means 30B, “0.0”, which is the zero level of the regenerative power reference value, is set as the first regeneration limit value candidate L r1_L . Here, positive values correspond to regenerative operation (discharge) (negative values correspond to power running operation (charge)).
図9において、時刻t10から時刻t11にかけて、1番目の回生リミット値候補Lr1_Hが選択されている。時刻t11で1番目の回生リミット値候補Lr1_Hに対して発電電力P6がクロスして下位に回り込むようになるため、発電電力P6が選択される状態にシームレスに遷移する。時刻t12で1番目の回生リミット値候補Lr1_Hと2番目の回生リミット値候補Lr2_Hとがクロスするが、これは上位の最適回生リミット値BLr_Hとしての発電電力P6の選択に影響を与えない。時刻t13で発電電力P6が増加し始めるが、1番目の回生リミット値候補Lr1_Hと2番目の回生リミット値候補Lr2_Hに対して依然として小さいので発電電力P6がそのまま選択される。時刻t14で発電電力P6に対して2番目の回生リミット値候補Lr2_Hがクロスして下位に回り込むようになるため、2番目の回生リミット値候補Lr2_Hの選択状態にシームレスに遷移する。時刻t15で1番目の回生リミット値候補Lr1_Hと発電電力P6とがクロスするが、これは2番目の回生リミット値候補Lr2_Hの選択に影響を与えない。この状態は時刻t16まで続いている。 In FIG. 9, the first regenerative limit value candidate L r1_H is selected from time t10 to time t11. At time t11, the generated power P6 crosses the lower limit of the first regenerative limit value candidate L r1_H and wraps around in the lower direction, so that the transition is seamlessly made to the state where the generated power P6 is selected. At time t12, the first regenerative limit value candidate L r1_H and the second regenerative limit value candidate L r2_H cross, but this does not affect the selection of the generated power P6 as the upper optimal regenerative limit value BL r_H. . The generated power P6 starts to increase at time t13, but the generated power P6 is selected as it is because it is still smaller than the first regenerative limit value candidate L r1_H and the second regenerative limit value candidate L r2_H . At time t14, the second regenerative limit value candidate L r2_H crosses the generated power P6 and wraps around in the lower direction, so that the transition is seamlessly made to the selected state of the second regenerative limit value candidate L r2_H . Although the first regeneration limit value candidate L r1_H and the generated power P6 cross at time t15, this does not affect the selection of the second regeneration limit value candidate L r2_H . This state continues until time t16.
以上のようにして、複数の回生リミット値候補(Lr1_H,Lr2_H,P6)のグループ内で、その都度最小値となっているものをリアルタイムに選び出す。グループ内のすべてのリミット値候補の集合体を上下幅をもつひとまとまりの帯状データと捉えると、その帯状データの底辺に沿った1つのラインが形成されるが、最小値選択手段31Aは、その底辺ラインを上位の最適回生リミット値BLr_H(上側の太い実線参照)として生成出力する。すなわち、最小値選択手段31Aが生成する上位の最適回生リミット値BLr_Hは、時刻t10〜t11での1番目の回生リミット値候補Lr1_H、時刻t11〜t14での発電電力P6および時刻t14以降での2番目の回生リミット値候補Lr2_Hを一連に結んだものとなる。その形態はシームレスとなっている。
As described above, in the group of a plurality of regenerative limit value candidates (L r1_H , L r2_H , P6), the one having the minimum value is selected in real time each time. If a group of all limit value candidates in the group is regarded as a group of strip data having a vertical width, a single line is formed along the bottom of the strip data. The bottom line is generated and output as the upper optimum regeneration limit value BL r_H (see the thick solid line on the upper side). That is, the upper optimum regeneration limit value BL r_H generated by the minimum
図9で一連の上位の最適回生リミット値BLr_Hのラインの上位部分に施したハッチングは、この運転モードでの回生電力の不適正領域ENG_Hとなる。その上位の最適回生リミット値BLr_Hのラインから下位の最適回生リミット値BLr_Lまで引いた細い縦線群の領域がこの運転モードでの回生電力の適正領域EOK_Hとなる。 In FIG. 9, the hatching applied to the upper portion of the series of the upper optimal regenerative limit value BL r_H is an inappropriate region E NG_H of the regenerative power in this operation mode. The region of the thin vertical line group drawn from the upper optimal regeneration limit value BL r_H line to the lower optimal regeneration limit value BL r_L is the appropriate regenerative power region E OK_H in this operation mode.
時刻t10〜t11の時間帯では、直流電源6による発電電力P6は生起しているが、ピークシフト運転にかかわる1番目の回生リミット値候補Lr1_Hを上限とすることを条件にして制御している。時刻t11〜t14の時間帯では、電力指令値Prefを0.0にフィードバックする制御が有効になり、結果として発電電力P6に近い値(P6から電力損失を引いた値)が回生される。時刻t14〜t16の時間帯では、ピークカット運転にかかわる2番目の回生リミット値候補Lr2_Hを上限とすることを条件にして制御している。詳しくは次のとおりである。
In the time period from time t10 to t11, the generated power P6 from the
時刻t10〜t11の時間帯では、ピークカット運転中であるため、発電電力P6は回生せず、蓄電池5の充電に供している。時刻t11〜t13の時間帯では、ピークシフト運転を開始したので、発電電力P6の蓄電池5への充電は停止し、発電電力P6を交流系1へ回生する。しかし、その回生電力P7は放電電力P5をゼロに制御した結果、発電電力P6に近い値(P6から電力損失を引いた値)となっている。時刻t13〜t14の時間帯では発電電力P6が増加するが、これに伴って回生電力P7の上限も追従させ、増加させている。時刻t14以降では、発電電力P6が増え続けるが、回生電力P7のピークカット運転(図8(b);2番目の回生リミット値候補Lr2_H参照)に制約されて、回生電力P7の出力は漸次的な抑制を受けるようになっている。
During the time period from time t10 to time t11, since the peak cut operation is being performed, the generated power P6 is not regenerated and is used for charging the
このように時間帯によって運転態様が刻々変遷してゆくが、いずれの態様からいずれの態様へ変遷しようとも、従来例のようなしきい値判定での切り替えゆえに予期せぬステップ的な変動(急変)を招いてしまうというのではなく、リミット値の上限値の連続的・シームレスな推移でもって対応することができる。 In this way, the driving mode changes momentarily according to the time zone. Regardless of which mode is changed from any mode to any mode, unexpected step-like fluctuations (abrupt change) due to switching by threshold judgment as in the conventional example. Can be dealt with by the continuous and seamless transition of the upper limit value of the limit value.
(第2の動作例)
図10は図5の構成の蓄電システム用の双方向インバータにおける第2の動作例を示す動作状況構成図、図11(a),(b),(c)は電力不適正領域の説明図、図12は図10に対応した下位の最適回生リミット値BLr_Lおよび上位の最適回生リミット値BLr_Hの生成説明図である。
(Second operation example)
FIG. 10 is an operation state configuration diagram showing a second operation example in the bidirectional inverter for the power storage system having the configuration of FIG. 5, and FIGS. 11A, 11B, and 11C are explanatory diagrams of the power inappropriate region, FIG. 12 is an explanatory diagram of generation of the lower optimum regeneration limit value BL r_L and the upper optimum regeneration limit value BL r_H corresponding to FIG.
第2の動作例にあっては、図11(a)で太い実線で示すように下位の最適回生リミット値決定手段30Bにおける1番目の回生リミット値候補Lr1_Lとしてピークシフト回生電力の回生リミット値を設定し、図11(b)で太い破線で示すように2番目の回生リミット値候補Lr2_Lとしてピークカット回生電力の回生リミット値を設定する。図11(c)で太い鎖線で示すのは発電電力P6である。また、上位の最適回生リミット値決定手段30Aにおける1番目の回生リミット値候補Lr1_Hとしてシステムの最大回生電力値を設定する。2番目の回生リミット値候補Lr2_Hおよび3番目の回生リミット値候補Lr3_Hの設定はない。 In the second operation example, as indicated by a thick solid line in FIG. 11A, the regenerative limit value of the peak shift regenerative power is used as the first regenerative limit value candidate L r1_L in the lower optimal regenerative limit value determining means 30B. And the regenerative limit value of the peak cut regenerative power is set as the second regenerative limit value candidate L r2_L as shown by the thick broken line in FIG. The generated electric power P6 is indicated by a thick chain line in FIG. Further, the maximum regenerative power value of the system is set as the first regenerative limit value candidate L r1_H in the uppermost optimal regenerative limit value determining means 30A. There is no setting of the second regenerative limit value candidate L r2_H and the third regenerative limit value candidate Lr 3_H .
図11(a)で太い実線で示すように、ピークシフト回生電力の回生リミット値候補Lr1_Lは、時刻t20から時刻t23まではゼロレベルの固定値で推移し、時刻t23で急速に立ち上がり、時刻t23以降は一定のハイレベルの固定値で推移するような指令情報となっている。つまりは、時刻t23でピークシフト回生運転を実行しようする運転制御プログラムに対応している。回生リミット値候補Lr1_Lのラインの下位にあるハッチングで強調した領域がピークシフト回生電力の不適正領域E1NG_Lとなり、回生リミット値候補Lr1_Lのライン以上の白色の領域がピークシフト回生電力の適正領域E1OK_Lとなっている。 As indicated by a thick solid line in FIG. 11A, the regenerative limit value candidate L r1_L of the peak shift regenerative power changes at a fixed value of zero level from time t20 to time t23, rises rapidly at time t23, After t23, the command information changes at a fixed value of a certain high level. That is, it corresponds to an operation control program that attempts to execute a peak shift regenerative operation at time t23. The area highlighted by hatching below the regenerative limit value candidate L r1_L line is the peak shift regenerative power inappropriate area E1 NG_L , and the white area above the regenerative limit value candidate L r1_L line is appropriate for the peak shift regenerative power. Region E1 is OK_L .
図11(b)で太い破線で示すように、ピークカット回生電力の回生リミット値候補Lr2_Lは、時刻t20から時刻t21にかけてゼロレベルの固定値で推移し、時刻t21でやや急速に立ち上がり、時刻t23までは勾配を徐々に下げながらも上昇し、時刻t23で頂点に達し、時刻t23からは緩やかに低下し始め、時刻t25までは勾配を徐々にマイナス側に強めながら低下し、時刻t25以降はゼロレベルで推移するような指令情報となっている。回生リミット値候補Lr2_Lのラインの下位にあるハッチングで強調した領域がピークカット回生電力の不適正領域E2NG_Lとなり、回生リミット値候補Lr2_Lのライン以上の白色の領域がピークカット回生電力の適正領域E2OK_Lとなっている。 As indicated by a thick broken line in FIG. 11B, the regenerative limit value candidate L r2_L of the peak cut regenerative power changes at a fixed value of zero level from time t20 to time t21, rises slightly rapidly at time t21, Until t23, the gradient gradually rises while decreasing, reaches a peak at time t23, starts to gradually decrease from time t23, decreases gradually while increasing the gradient to the minus side until time t25, and after time t25 The command information changes at zero level. The area highlighted by hatching below the regenerative limit value candidate L r2_L line is the peak cut regenerative power inappropriate area E2 NG_L , and the white area above the regenerative limit value candidate L r2_L line is appropriate for the peak cut regenerative power. Region E2 is OK_L .
図11(c)で太い鎖線で示す発電電力P6は、時刻t20から時刻t26まで一定の中位レベルの固定値で推移する。発電電力P6のラインの下位にあるハッチングで強調した領域が不適正領域E3NG_Lとなり、発電電力P6のライン以上の白色の領域が適正領域E3OK_Lとなっている。 The generated power P6 indicated by a thick chain line in FIG. 11C changes at a fixed value at a fixed middle level from time t20 to time t26. The area highlighted by hatching below the line of the generated power P6 is an inappropriate area E3 NG_L , and the white area above the line of the generated power P6 is an appropriate area E3 OK_L .
上記の複数の運転態様である図11(a)のピークシフト回生電力の適正領域E1OK_Lと図11(b)のピークカット回生電力の適正領域E2OK_Lと図11(c)の発電電力の適正領域E3OK_Lの論理積をとった領域が図12で細い縦線群を引いて示す回生電力の適正領域EOK_Lである。そして、この回生電力の適正領域EOK_Lの底辺に沿ったラインが下位の最適回生リミット値BLr_Lとなる。最大値選択手段31Bは、このようにして複数の回生リミット値候補Lr1_L,Lr2_L,P6のうちから常に最大のものを選択するものであり、選択の結果得られた下位の最適回生リミット値BLr_Lが図12で太い実線で示すラインとなる。 11A, which is the above-described plurality of operation modes, the peak shift regenerative power appropriate region E1 OK_L , the peak cut regenerative power appropriate region E2 OK_L in FIG. 11B, and the generated power appropriate in FIG. 11C . A region obtained by ANDing the regions E3 OK_L is an appropriate region E OK_L of regenerative power indicated by a thin vertical line group in FIG. A line along the bottom of the appropriate region E OK_L for the regenerative power becomes the lower optimum regenerative limit value BL r_L . The maximum value selection means 31B always selects the maximum value from the plurality of regenerative limit value candidates L r1_L , L r2_L , P6 in this way, and the lower optimum regenerative limit value obtained as a result of the selection. BL r_L is a line indicated by a thick solid line in FIG.
そして、上位の最適回生リミット値決定手段30Aにおいては、1番目の回生リミット値候補Lr1_Hとしてシステムの最大回生電力の値が設定されている。 In the upper optimum regeneration limit value determining means 30A, the value of the maximum regeneration power of the system is set as the first regeneration limit value candidate L r1_H .
図12において、時刻t20から時刻t22にかけて、蓄電池5からの放電電力を0.0に制御することにより発電電力P6に近い電力(電力損失を引いた値)を回生する。時刻t21で2番目の回生リミット値候補Lr2_Lが立ち上がるが、このことは下位の最適回生リミット値BLr_Lとしての発電電力P6の選択に影響を与えない。時刻t22で発電電力P6に対して2番目の回生リミット値候補Lr2_Lがクロスして上位に回り込むようになるため、2番目の回生リミット値候補Lr2_Lが選択される状態にシームレスに遷移する。時刻t23で2番目の回生リミット値候補Lr2_Lに対して1番目の回生リミット値候補Lr1_Lがクロスして上位に回り込むようになるため、1番目の回生リミット値候補Lr1_Lの選択状態にシームレスに遷移する。時刻t24で2番目の回生リミット値候補Lr2_Lと発電電力P6とがクロスするが、これは1番目の回生リミット値候補Lr1_Lの選択に影響を与えない。この状態は時刻t26まで続いている。
In FIG. 12, from time t20 to time t22, the electric power close to the generated electric power P6 (a value obtained by subtracting the electric power loss) is regenerated by controlling the discharged electric power from the
以上のようにして、複数の回生リミット値候補(Lr1_L,Lr2_L,P6)のグループ内で、その都度最大値となっているものをリアルタイムに選び出す。グループ内のすべてのリミット値候補の集合体を上下幅をもつひとまとまりの帯状データと捉えると、その帯状データの頂辺に沿った1つのラインが形成されるが、最大値選択手段31Bは、その頂辺ラインを下位の最適回生リミット値BLr_L(下側の太い実線参照)として生成出力する。すなわち、最大値選択手段31Bが生成する下位の最適回生リミット値BLr_Lは、時刻t20〜t22での発電電力P6、時刻t22〜t23での2番目の回生リミット値候補Lr2_Lおよび時刻t23以降での1番目の回生リミット値候補Lr1_Lを一連に結んだものとなる。その形態はシームレスとなっている。
As described above, in the group of a plurality of regenerative limit value candidates (L r1_L , L r2_L , P6), the one with the maximum value is selected in real time each time. If a group of all limit value candidates in the group is regarded as a group of band-like data having an upper and lower width, one line is formed along the top side of the band data. The apex line is generated and output as a lower optimum regeneration limit value BL r_L (see the lower solid line). That is, the lower optimum regenerative limit value BL r_L generated by the maximum
図12で一連の下位の最適回生リミット値BLr_Lのラインの下位部分に施したハッチングは、この運転モードでの回生電力の不適正領域ENG_Lとなる。その下位の最適回生リミット値BLr_Lのラインから上位の最適回生リミット値BLr_Hまで引いた細い縦線群の領域がこの運転モードでの回生電力の適正領域EOK_Lとなる。 The hatching applied to the lower part of the line of the series of lower optimal regeneration limit values BLr_L in FIG. 12 is an inappropriate region E NG_L of the regenerative power in this operation mode. The region of the thin vertical line group drawn from the lower optimal regeneration limit value BL r_L line to the upper optimal regeneration limit value BL r_H is the appropriate region E OK_L of regenerative power in this operation mode.
時刻t20〜t21の時間帯では、直流電源6による発電電力P6が生起しており、一方、ピークシフト運転もピークカット運転も指令されていないので、発電電力P6を下限とする状態で運転している。時刻t21でピークカット運転が開始されるが、時刻t22までは発電電力P6がピークカット運転にかかわる2番目の回生リミット値候補Lr2_Lよりも大きいので、引き続いて発電電力P6を下限とする状態で運転している。時刻t22〜時刻t23の時間帯では、ピークカット運転にかかわる2番目の回生リミット値候補Lr2_Lを下限とする状態で運転している。時刻t23〜t26の時間帯では、ピークシフト運転にかかわる1番目の回生リミット値候補Lr1_Lを下限とする状態で運転している。
In the time period from time t20 to t21, the generated power P6 from the
このように時間帯によって運転態様が刻々変遷してゆくが、いずれの態様からいずれの態様へ変遷しようとも、従来例のようなしきい値判定に基づいて切り替えるのではなく、リミット値の下限値の連続的・シームレスな推移でもって対応することができる。 In this way, the driving mode changes momentarily according to the time zone, but regardless of which mode to change from any mode, instead of switching based on threshold judgment as in the conventional example, the lower limit value of the limit value It is possible to respond with continuous and seamless transition.
以上詳述したように、複数の制御対象電力ごとにしきい値判定を行って個別的に(相互に直接の関係性をもたずに)制御を続けるがゆえに出力形態に予期せぬステップ的な変動(急変)を招来する従来技術とは異なり、インバータ制御部40に対する最終的な指令値を生成する直前の回生電力リミット制御手段20において、相互に直接的な関係性をもたない複数の制御対象電力を集約して、それらに共通する判定基準として、リミッタ上限値に対しては複数の制御対象電力のうちの最も小さいものを選び、また、リミッタ下限値に対しては複数の制御対象電力のうちの最も大きいものを選ぶことで、すべての制御対象電力が要求している条件を満たすことができる。したがって、集約的で単純な処理(最小値選択、最大値選択)をもって、複数の運転モード間の遷移を互いにシームレスに実現することができる。すなわち、蓄電池5と直流電源6との間の電力の流れを正確にコントロールし、回生運転モードにおいて蓄電池5に対する充放電電力を正確にゼロ制御することを比較的容易に実現することができる。なお、充放電電力の正確なゼロ制御は動作の好ましい一例ではあるが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、正または負の一定値に固定化するコントロールの場合も含み得るものとする。
As described in detail above, threshold judgment is performed for each of a plurality of control target electric powers, and control is continued individually (without having a direct relationship with each other). Unlike the prior art that causes fluctuations (rapid changes), the regenerative power limit control means 20 immediately before generating the final command value for the
なお、上記実施形態では、偏差調整手段10とリミッタ14との間を中継する手段としてI制御部(積分制御部)13を用いているが、必ずしもそれに限定する必要はなく、I制御部に代えてPI制御部(比例積分制御部)やPID制御部(比例積分微分制御部)を使用してもよい。ただし、PI制御はI制御に比べて動作が速いため、後段にさらに蓄電池電圧についてPI制御を伴うリミット制御が控えている場合には、2つのPI制御が干渉して動作乱れが発生し、正確な制御が困難になってしまう。そこで、そのような場合には、応答性の比較的緩やかなI制御部が好ましいと言える。
In the above-described embodiment, the I control unit (integration control unit) 13 is used as a unit for relaying between the
蓄電池5にかかわる電力指令値Prefについては通常これをゼロ(0.0)に設定するが、本発明は必ずしもそれに限定されるものではなく、ゼロに比較的近い任意の値(正・負いずれも可)を取り得るものとなっている。
The power command value P ref related to the
直流電源6からの発電電力P6を双方向インバータYで交流系1に回生する運転モードにおいて、放電電力P5をゼロにすることにより蓄電池5からの放電電力P5が電力系統2側に逆潮流を起こしていわゆるダブル発電での押し上げ効果が発生するのを防止する。すなわち、放電電力P5をゼロ制御することでダブル発電における押し上げ効果なしに対応することができる。発電電力P6を回生しながら蓄電池5に対する一定充電速度での充電や蓄電池5からの一定放電速度での放電が可能となる。
In the operation mode in which the generated power P6 from the
本発明は、蓄電システムにおいて、蓄電池と直流電源との間の電力の流れを正確にコントロールして、ダブル発電における押し上げ効果なしの運転条件に対応し、併せて、ステップ的変動やハンチングを防止するための様々な制御対象要素の追加を不要化し、処理を簡素化する技術として有用である。 The present invention accurately controls the flow of power between the storage battery and the DC power supply in the power storage system, and copes with operating conditions without a push-up effect in double power generation, and also prevents stepwise fluctuations and hunting. Therefore, it is useful as a technique for eliminating the need for various elements to be controlled and simplifying the processing.
1 交流系
2 電力系統
3 負荷
4 直流系
5 蓄電池
6 直流電源
20 回生電力リミット制御手段
20A 上位の可変式回生リミッタ
20B 下位の可変式回生リミッタ
20X 可変式回生リミッタ
30 代表値選択手段
31A 最小値選択手段
31B 最大値選択手段
40 インバータ制御部
BLr_H 上位の最適回生リミット値
BLr_L 下位の最適回生リミット値
Lr1_H,Lr2_H,Lr3_H 回生リミット値候補
Lr1_L,Lr2_L,Lr3_L 回生リミット値候補
Lr1_X,Lr2_X,Lr3_X 回生リミット値候補
P1 受電電力
P2 負荷電力
P3 力行電力
P4 充電電力
P5 放電電力
P6 発電電力
P7 回生電力
P8 逆潮流電力
Pbat 蓄電池の充放電電力
Pref (蓄電池の充放電電力に対する)電力指令値
ΔP 偏差
X 双方向インバータ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
蓄電池の充放電電力値と当該充放電電力に対する指令値との偏差に応じた入力値に対してリミット制限する可変回生リミット値を最適回生リミット値に応じて変更可能な可変式回生リミッタを有し、可変回生リミット値によりリミット制限された入力値を出力する回生電力リミット制御手段と、
複数の回生リミット値候補どうしを所定の指標に従って比較した結果選ばれた代表値を、前記最適回生リミット値として前記可変式回生リミッタに出力する代表値選択手段とを備え、
前記回生電力リミット制御手段から出力された出力値を前記インバータ制御部に送出することを特徴とする双方向インバータ。 A bidirectional inverter including an inverter control unit for controlling power running / regeneration between an AC system connected to a power system and a load and a DC system connected to a storage battery and a DC power source,
It has a variable regenerative limiter that can change the variable regenerative limit value to limit the input value according to the deviation between the charge / discharge power value of the storage battery and the command value for the charge / discharge power according to the optimum regenerative limit value. Regenerative power limit control means for outputting an input value limited by the variable regenerative limit value;
Representative value selection means for outputting a representative value selected as a result of comparing a plurality of regeneration limit value candidates according to a predetermined index to the variable regeneration limiter as the optimum regeneration limit value, and
The bidirectional inverter characterized by sending the output value outputted from the regenerative power limit control means to the inverter control part.
前記代表値選択手段は、前記所定の指標を大小関係の比較として、前記複数の回生リミット値候補のうちから最小のものを選択し、前記上位の可変式回生リミッタに対して送出する最小値選択手段を有している請求項1に記載の双方向インバータ。 The regenerative power limit control means has the variable regeneration limit value as a variable regeneration limit upper limit value, and has an upper variable regeneration limiter that can change the variable regeneration limit upper limit value according to the upper optimum regeneration limit value,
The representative value selecting means selects the smallest one of the plurality of regenerative limit value candidates as a comparison of magnitudes of the predetermined index, and selects the minimum value to be sent to the upper variable regenerative limiter The bidirectional inverter according to claim 1, comprising means.
前記代表値選択手段は、前記所定の指標を大小関係の比較として、前記複数の回生リミット値候補のうちから最大のものを選択し、前記下位の可変式回生リミッタに対して送出する最大値選択手段を有している請求項1に記載の双方向インバータ。 The regenerative power limit control means has the variable regenerative limit value as a variable regenerative limit lower limit value, and has a lower variable regenerative limiter that can change the variable regenerative limit lower limit value according to a lower optimal regenerative limit value,
The representative value selection means selects the maximum value from the plurality of regenerative limit value candidates, using the predetermined index as a magnitude comparison, and selects the maximum value to be sent to the lower variable regenerative limiter The bidirectional inverter according to claim 1, comprising means.
前記可変回生リミット値を可変回生リミット上限値とし、この可変回生リミット上限値を上位の最適回生リミット値に応じて変更可能な上位の可変式回生リミッタと、
前記可変回生リミット値を可変回生リミット下限値とし、この可変回生リミット下限値を下位の最適回生リミット値に応じて変更可能な下位の可変式回生リミッタとを有し、
前記代表値選択手段は、
前記所定の指標を大小関係の比較として、前記複数の回生リミット値候補のうちから最小のものを選択し、前記上位の可変式回生リミッタに対して送出する最小値選択手段と、
前記所定の指標を大小関係の比較として、前記複数の回生リミット値候補のうちから最大のものを選択し、前記下位の可変式回生リミッタに対して送出する最大値選択手段とを有している請求項1に記載の双方向インバータ。 The regenerative power limit control means is
The variable regeneration limit value is set as a variable regeneration limit upper limit value, and an upper variable regeneration limiter that can change the variable regeneration limit upper limit value according to the upper optimum regeneration limit value;
The variable regeneration limit value is set as a variable regeneration limit lower limit value, and the variable regeneration limit lower limit value has a lower variable regeneration limiter that can be changed according to the lower optimum regeneration limit value,
The representative value selection means includes:
A minimum value selection means for selecting the smallest one of the plurality of regenerative limit value candidates as a comparison of magnitude relations of the predetermined index and sending it to the upper variable regeneration limiter;
A maximum value selecting means for selecting the maximum one of the plurality of regenerative limit value candidates and sending the selected index to the lower variable regenerative limiter as a comparison of magnitude relationship; The bidirectional inverter according to claim 1.
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