JP6427044B2 - 充放電システム - Google Patents
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- Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
Description
前記発電用パワーコンディショナは、前記自然エネルギー発電システムの発電手段が発電した電力を所定の電圧の所定周波数の交流電力に変換して出力するインバータと、このインバータから出力される交流電力の交流電圧の歪を除去する歪み除去手段または歪み抑制手段とを有し、
前記充放電用パワーコンディショナから出力される前記擬似交流電圧の歪電圧を検出する歪検出手段と、
この歪検出手段が検出する歪電圧に基づいて、該歪電圧が小さくなるように前記放電用DC/ACコンバータを制御する制御手段とを設けたことを特徴とする。
図1に示す充放電システムS1は、太陽光発電システム(自然エネルギー発電システム)10と、第1,第2分電盤(屋内分電盤)20,30と、電力測定装置(測定装置)60と、情報収集装置100と、屋外に設けられた定置型の電気自動車用パワーコンディショナ装置120等とを備えている。
[PVパワーコンディショナ]
PVパワーコンディショナ12は、図2に示すように、DC/DCコンバータ12aと、インバータ12bと、歪み除去手段12cと、インバータ12bを制御する制御回路250とを有する。PVパワーコンディショナ12には、出力する交流電圧の歪が所定値より大きくなると、故障していると判断して動作を停止させる図示しないセーフティ回路が組み込まれている。
[電気自動車用パワーコンディショナ装置]
電気自動車用パワーコンディショナ装置120は、図3に示すように、EVパワーコンディショナ(充放電用パワーコンディショナ)122と、EVパワーコンディショナ122から出力される交流電圧の歪を検出する歪検出回路(歪検出手段)300と、EVパワーコンディショナ122を制御する制御装置(制御手段)310とを有している。
[動 作]
次に、上記のように構成される充放電システムS1の動作について説明する。
[太陽光発電モード]
PVパワーコンディショナ12から出力される交流電力で電気自動車Cの蓄電池を充電する場合には、リモートコントロール102または電気自動車用パワーコンディショナ装置120のモードスイッチの操作によって太陽光発電モードに設定する。
[充電モード及び系統電源モード]
電気自動車用パワーコンディショナ装置120は、充電モードが設定されるとともに系統電源モードが設定されると、切換スイッチSW1が端子S1aに切り換わり、第1分電盤20から給電線125を介して系統電源Eの交流電力がEVパワーコンディショナ122に入力される。EVパワーコンディショナ122の充電用AC/DCコンバータ123は、系統電源Eの交流電力を直流電力に変換して電気自動車Cの蓄電池(図示せず)を充電していく。
[停 電]
停電時に太陽光発電モード及び充電モードが設定された場合、停電により系統電源Eの交流電圧が電気自動車用パワーコンディショナ装置120に入力されないので、図3Aに示す制御装置310は停電であることを判断し、切換スイッチSW2をオフにするとともに、放電用DC/ACコンバータ124を動作させて擬似交流電圧を発生させる。この擬似交流電圧は給電線126を介して第1分電盤20へ供給される。また、停電時には、図示しない開閉器により系統電源Eから第1分電盤20が解列される。
[放電モード]
図1に示すように、電気自動車用パワーコンディショナ装置120に電気自動車Cが給電コード130で接続されているとき放電モードが設定されると、放電用DC/ACコンバータ124が動作し、電気自動車Cの蓄電池の直流電力を交流電力に変換していく。この交流電力は給電線126を介して第1分電盤20へ供給されていく。
[故障など]
電気自動車用パワーコンディショナ装置120がメンテナンスなどにより使用できない場合、図4に示すように、防水接地コンセント121と電気自動車Cとを給電コード130で接続すれば、電気自動車Cの蓄電池を系統電源Eにより充電することができる。
[第2実施例]
図6は、第2実施例の充放電システムS2の太陽光発電システム10Aの概略構成を示す。図6に示す太陽光発電システム10Aは、太陽光発電装置11とPVパワーコンディショナ(発電用パワーコンディショナ)12Bとを有している。PVパワーコンディショナ12Bは、DC/DCコンバータ12aとインバータ12bと歪み抑制手段12dと有する。
[動 作]
次に、歪み検出回路320や制御回路260の動作について説明する。
[第3実施例]
図8は、第3実施例の充放電システムS3の概略構成を示す。図8に示すPVパワーコンディショナ(発電用パワーコンディショナ)12Cは、第2実施例のPVパワーコンディショナ12Bに歪み除去手段12cを設けたものである。また、充放電システムS3は、図3に示す電気自動車用パワーコンディショナ装置120等を備えている。
[第4実施例]
図9は、第4実施例の充放電システムS4の構成を示す。この充放電システムS4は、EVパワーコンディショナ122の放電用DC/ACコンバータ124(図3A参照)から出力される交流電圧の歪を除去するローパスフィルタF1を設けたものであり、他の構成は第1実施例と同様なのでその説明は省略する。
[第5実施例]
図10は、第5実施例の充放電システムS5の構成を示す。この充放電システムS5は、太陽光発電システム10と、第1,第2分電盤20,30と、電気自動車用パワーコンディショナ装置1120等とを備えている。
[動 作]
次に、第5実施例の充放電システムS5の動作について説明する。
[太陽光発電モード]
PVパワーコンディショナ12から出力される交流電力で電気自動車Cの蓄電池を充電する場合には、リモートコントロール102(図1参照)または電気自動車用パワーコンディショナ装置1120のモードスイッチ(図示せず)の操作によって太陽光発電モード及び充電モードに設定する。このモードの設定により、図11に示す切換スイッチSW1が端子S1bに切り換わり、PVパワーコンディショナ12(図10参照)から出力される交流電力が第2分電盤30及び給電線127を介して電気自動車用パワーコンディショナ装置1120へ供給され、第1実施例と同様にして電気自動車Cの蓄電池が充電されていく。
[停 電]
停電時には、交流電圧が電気自動車用パワーコンディショナ装置1120に入力されないので、制御装置1310は停電であることを判断し、切換スイッチSW2をオフにするとともに、放電用DC/ACコンバータ124を動作させて擬似交流電圧を発生させる。この擬似交流電圧は給電線126を介して第1分電盤20へ供給される。また、図示しない開閉器により系統電源Eから第1分電盤20が解列される。
[停電時の充電モード]
停電時に充電モードが設定されている場合、PVパワーコンディショナ12から出力された交流電力は、第2分電盤30から給電線127及び切換スイッチSW1(端子S1bに切り換わっている)を介して充電用AC/DCコンバータ123に入力する。また、制御装置1310は充電用AC/DCコンバータ123を動作させて、その交流電力を直流電力に変換して電気自動車Cの蓄電池を充電させていく。すなわち、太陽光発電装置11が発電した電力で電気自動車Cの蓄電池が充電されていくことになる。
[停電時の放電モード]
停電時に放電モードが設定された場合、制御装置1310は放電用DC/ACコンバータ124を動作させて電気自動車Cの蓄電池の直流電力を交流電力に変換させ、この交流電力を給電線126及び第1分電盤20を介して第2分電盤30へ供給し、家電負荷に供給する。すなわち、EVパワーコンディショナ122を自立運転させる。
[通常時の放電モード]
通常時に放電モードが設定された場合、制御装置1310は、系統電源Eの交流電圧に同期すなわち連係させてEVパワーコンディショナ122の放電用DC/ACコンバータ124を制御して、電気自動車Cの蓄電池の直流電圧を交流電圧に変換する。すなわち蓄電池から出力される直流電力を交流電力に変換して給電線126を介して第1分電盤20へ供給する。
[第6実施例]
図13は、第6実施例の充放電システムS6の構成を示す。この充放電システムS6は、EVパワーコンディショナ122の放電用DC/ACコンバータ124(図11参照)から出力される交流電圧の歪を除去するローパスフィルタF1を設けたものであり、他の構成は第5実施例と同様なのでその説明は省略する。
[第7実施例]
図14は第7実施例の充放電システムの電気自動車用パワーコンディショナ装置420の構成を示す。
[動 作]
次に、第7実施例の電気自動車用パワーコンディショナ装置420の動作について説明する。
[充電モード及び系統電源モード]
充電モードが設定されるとともに系統電源モードが設定されると、切換スイッチSW1が端子S1aに切り換わり、第1分電盤20から給電線125を介して系統電源Eの交流電力がEVパワーコンディショナ122に入力される。EVパワーコンディショナ122の充電用AC/DCコンバータ123は、系統電源Eの交流電力を直流電力に変換して電気自動車Cの蓄電池(図示せず)を充電していく。
[太陽光発電モード]
太陽光発電モード及び充電モードに設定すると、切換スイッチSW1が端子S1bに切り換わり、PVパワーコンディショナ12から出力される交流電力が第2分電盤30及び給電線127(図10参照)を介して電気自動車用パワーコンディショナ装置420へ供給され、第1実施例と同様にして電気自動車Cの蓄電池が充電されていく。
[第8実施例]
図15は第8実施例の電気自動車用パワーコンディショナ装置520の構成を示す。
[第9実施例]
図16は第9実施例の充放電システムS9の構成を示す。この充放電システムS9は、太陽光発電システム10と、第1,第2分電盤20,30と、電気自動車用パワーコンディショナ装置2120等とを備えている。
[動 作]
次に、電気自動車用パワーコンディショナ装置2120の動作について説明する。
[充電モード及び太陽光発電モード]
PVパワーコンディショナ12から出力される交流電力で電気自動車Cの蓄電池を充電する場合には、リモートコントロール102(図1参照)または電気自動車用パワーコンディショナ装置2120のモードスイッチの操作によって太陽光発電モードに設定する。このモードの設定により、図17に示す切換スイッチSW1が端子S1bに切り換わり、PVパワーコンディショナ12から出力される交流電力が第2分電盤30及び給電線127を介して電気自動車用パワーコンディショナ装置2120へ供給され、電気自動車Cの蓄電池が充電されていく。
[停 電]
停電時には、系統電源Eの交流電圧が電気自動車用パワーコンディショナ装置2120に入力されないので、制御装置2310は、第1実施例と同様にして、DC/ACコンバータ124を動作させて擬似交流電圧を発生させ、PVパワーコンディショナ12は、第1分電盤20に印加する擬似交流電圧に同期し且つ擬似交流電圧に対して位相ズレが生じないように交流電圧を出力していく。
[放電モード]
停電時や夜間などに太陽光発電装置11が発電をしない場合、電気自動車Cに蓄えられた電力で家電負荷の電力を賄うとき、放電モードを設定する。この設定は、上述したようにリモートコントロール102または電気自動車用パワーコンディショナ装置2120のモードスイッチの操作によって行う。
[第10実施例]
図19は、第10実施例の充放電システムS10の構成を示す。
[第11実施例]
図21は、第11実施例の放電システムS11の構成を示す。この放電システムS11は、太陽光発電システム10と、第1,第2分電盤20,30と、電気自動車用パワーコンディショナ装置3120等とを有している。
[動 作]
次に、第11実施例の充放電システムS11の動作について説明する。
[太陽光発電モード]
PVパワーコンディショナ12から出力される交流電力で電気自動車Cの蓄電池を充電する場合には、リモートコントロール102(図1参照)または電気自動車用パワーコンディショナ装置3120のモードスイッチ(図示せず)の操作によって太陽光発電モード及び充電モードに設定する。このモードの設定により、図22に示す切換スイッチSW1が端子S1bに切り換わり、PVパワーコンディショナ12から出力される交流電力が第2分電盤30及び給電線127を介して電気自動車用パワーコンディショナ装置3120へ供給され、第1実施例と同様にして電気自動車Cの蓄電池が充電されていく。
[停 電]
停電時には、交流電圧が電気自動車用パワーコンディショナ装置3120に入力されないので、制御装置3310は停電であることを判断し、切換スイッチSW2をオフにするとともに、放電用DC/ACコンバータ124を動作させて擬似交流電圧を発生させる。この擬似交流電圧は給電線126を介して第1分電盤20へ供給される。また、図示しない開閉器により系統電源Eから第2分電盤20が解列される。
[停電時の充電モード]
停電時に充電モードが設定されている場合、PVパワーコンディショナ12から出力された交流電力は、第2分電盤30から給電線127及び切換スイッチSW1(端子S1bに切り換わっている)を介して充電用AC/DCコンバータ123に入力する。また、制御装置3310は充電用AC/DCコンバータ123を動作させて、その交流電力を直流電力に変換して電気自動車Cの蓄電池を充電させていく。すなわち、太陽光発電装置11が発電した電力で電気自動車Cの蓄電池が充電されていくとともに家電負荷に電力が供給されていくことになる。
[停電時の放電モード]
停電時に放電モードが設定された場合、制御装置3310は放電用DC/ACコンバータ124を動作させて電気自動車Cの蓄電池の直流電力を交流電力に変換させ、この交流電力を給電線126及び第1分電盤20を介して第2分電盤30へ供給し、家電負荷に供給する。すなわち、EVパワーコンディショナ122を自立運転させる。
[第12実施例]
図24は、第12実施例の電気自動車用パワーコンディショナ装置4420の構成を示す。
[動 作]
[太陽光発電モード]
太陽光発電モード及び充電モードが設定されると、切換スイッチS1が端子S1bに切り換わり、PVパワーコンディショナ12から出力される交流電力が第2分電盤30及び給電線127(図19参照)を介して電気自動車用パワーコンディショナ装置4420へ供給され、第1実施例と同様にして電気自動車Cの蓄電池が充電されていく。
[第13実施例]
図25は、第13実施例の電気自動車用パワーコンディショナ装置4520の構成を示す。
11 太陽光発電装置
12 PVパワーコンディショナ
12a DC/DCコンバータ
12b インバータ
12c 歪み除去手段
12d 歪み抑制手段
20 屋内分電盤(分電盤)
120 電気自動車用パワーコンディショナ装置(充放電用パワ
ーコンディショナ)
122 EVパワーコンディショナ
250 制御回路
300 歪検出回路
301 電圧波形検出回路
302 基準波形生成回路
303 比較回路
310 制御装置
410 制御装置
411 補正部
412 充電停止部
421 ゼロクロス検出回路
422 出力計算部
423 誤差演算部
424 変動検出部
420 電気自動車用パワーコンディショナ装置
501 全波整流回路
502 DC/DCコンバータ
510 制御装置
521 サンプリング回路
522 比較部
1120 電気自動車用パワーコンディショナ装置
1301 ゼロクロス検出回路
1302 電圧変動幅検出回路
1310 制御装置
2120 電気自動車用パワーコンディショナ装置
2300 歪検出回路
2301 電圧波形検出回路
2302 基準波形生成回路
2303 比較回路
2310 制御装置
S1〜S6 充放電システム
S9〜S11 充放電システム
C 電気自動車
Claims (19)
- 系統電源と自然エネルギー発電システムとに接続された分電盤から供給される交流電力を電気自動車の蓄電池へ供給したり、この蓄電池から出力される直流電力を交流電力に変換して前記分電盤へ供給したりする充放電用パワーコンディショナを備え、前記自然エネルギー発電システムは、自然エネルギーによって発電された直流電力を前記系統電源の交流電圧に同期した交流電力に変換して前記分電盤に出力する発電用パワーコンディショナを有し、停電時には、前記充放電用パワーコンディショナの放電用DC/ACコンバータから擬似交流電圧が出力され、前記発電用パワーコンディショナは前記擬似交流電圧に同期した交流電力を出力する充放電システムであって、
前記発電用パワーコンディショナは、前記自然エネルギー発電システムの発電手段が発電した電力を所定の電圧の所定周波数の交流電力に変換して出力するインバータと、このインバータから出力される交流電力の交流電圧の歪を除去する歪み除去手段または歪み抑制手段とを有し、
前記充放電用パワーコンディショナから出力される交流電圧のゼロクロス点を検出する第1ゼロクロス検出回路と、
この第1ゼロクロス検出回路が検出したゼロクロス点近傍の交流電圧の変動幅を検出する電圧変動幅検出回路と、
この電圧変動幅検出回路が検出した変動幅が予め設定されている設定値を越えたか否かに基づいて、前記充放電用パワーコンディショナの動作を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする充放電システム。 - 前記設定値は設定変更が可能であることを特徴とする請求項1に記載の充放電システム。
- 前記充放電用パワーコンディショナは、前記分電盤から供給される交流電圧を直流電圧に変換して前記電気自動車の蓄電池を充電する充電用AC/DCコンバータと、前記分電盤から供給される交流電圧のゼロクロス点を検出する第2ゼロクロス検出回路と、この第2ゼロクロス検出回路がゼロクロス点を検出する毎に隣接するゼロクロス点間における前記電気自動車の蓄電池の充電電流または充電電圧の実効値または平均値を算出する出力計算部と、この出力計算部が算出する実効値または平均値が予め設定されている基準設定値との差である誤差を求め、この誤差に応じた誤差信号を出力する誤差演算部と、この誤差演算部が出力する誤差信号の前の誤差信号に対する誤差信号の変動量を検出する変動検出部とを有し、
前記制御手段は、前記誤差演算部から出力される誤差信号に基づいて、その誤差がゼロとなるように前記充電用AC/DCコンバータのスイッチング信号の信号幅を制御する補正部と、前記変動検出部が検出した変動量が予め設定した変動設定値を越えたとき前記充電用AC/DCコンバータによる充電動作を停止させる充電停止部とを備えていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の充放電システム。 - 前記充電用AC/DCコンバータは、前記分電盤から供給される交流電圧を全波整流して平滑する全波整流回路と、この全波整流回路によって全波整流されて平滑された整流平滑電圧を所定の直流電圧に変換するDC/DCコンバータとを有し、
前記第2ゼロクロス検出回路がゼロクロス点を検出するごとに、前記全波整流回路から出力される整流平滑電圧をサンプリングするサンプリング部と、
このサンプリング部がサンプリングしたサンプリング電圧と予め設定した設定電圧とを比較する比較部とを有し、
前記制御手段の充電停止部は、前記サンプリング電圧が設定電圧以下であると比較部が判断したとき、前記DC/DCコンバータによる充電動作を停止させることを特徴とする請求項3に記載の充放電システム。 - 前記放電用DC/ACコンバータから出力される交流電圧に含まれる高周波成分を除去するローパスフィルタを設けたことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の充放電システム。
- 系統電源と自然エネルギー発電システムとに接続された分電盤から供給される交流電力を電気自動車の蓄電池へ供給したり、この蓄電池から出力される直流電力を交流電力に変換して前記分電盤へ供給したりする充放電用パワーコンディショナを備え、前記自然エネルギー発電システムは、自然エネルギーによって発電された直流電力を前記系統電源の交流電圧に同期した交流電力に変換して前記分電盤に出力する発電用パワーコンディショナを有し、停電時には、前記充放電用パワーコンディショナは放電用DC/ACコンバータから擬似交流電圧が出力され、前記発電用パワーコンディショナの前記擬似交流電圧に同期した交流電力を出力する充放電システムであって、
前記発電用パワーコンディショナは、前記自然エネルギー発電システムの発電手段が発電した電力を所定の電圧の所定周波数の交流電力に変換して出力するインバータと、このインバータから出力される交流電力の交流電圧の歪を除去する歪み除去手段または歪み抑制手段とを有し、
前記歪み除去手段または歪み抑制手段から出力される交流電力の電圧波形の歪電圧を検出する歪検出手段を設け、
この歪検出手段が検出する歪電圧が予め設定されている閾値を越えたか否かに基づき前記充放電用パワーコンディショナによる蓄電池の充電動作を制御することを特徴とする充放電システム。 - 前記閾値の値は設定変更が可能であることを特徴とする請求項6に記載の充放電システム。
- 前記歪検出手段が検出した歪電圧が前記閾値を越えたか否かの判定を複数回行うことを特徴とする請求項6または請求項7に記載の充放電システム。
- 前記系統電源の周期の変化値が小さいとき、前記判定の回数を減らし、その周期の変化値が大きいとき、その判定の回数を増やすことを特徴とする請求項8に記載の充放電システム。
- 前記判定は、系統周期の半波毎に連続して行うことを特徴とする請求項9に記載の充放電システム。
- 前記系統電源の周期の変化値に応じて、前記閾値を設定変更することを特徴とする請求項6ないし請求項10のいずれか1項に記載の充放電システム。
- 前記閾値を小から大までの複数段階に設定し、判定回数を少数から多数の複数段階に設定し、前記系統電源の周期の変化値に応じて前記複数段階のうちの前記閾値と前記判定回数を選択して設定することを特徴とする請求項8ないし請求項10のいずれか1項に記載の充放電システム。
- 前記系統電源が瞬停したとき、前記歪検出手段が検出する歪電圧が前記閾値を越えたか否かの判定を行わないことを特徴とする請求項6ないし請求項12のいずれか1項に記載の充放電システム。
- 前記瞬停の判断は、前記系統電源の電圧が所定電圧以下になったか否かで判断することを特徴とする請求項13に記載の充放電システム。
- 前記瞬停の判断は、前記系統電源の系統電圧の変化値で判断することを特徴とする請求項13に記載の充放電システム。
- 系統電源と自然エネルギー発電システムとに接続された分電盤から供給される交流電力を電気自動車の蓄電池へ供給したり、この蓄電池から出力される直流電力を交流電力に変換して前記分電盤へ供給したりする充放電用パワーコンディショナを備え、前記自然エネルギー発電システムは、自然エネルギーによって発電された直流電力を前記系統電源の交流電圧に同期した交流電力に変換して前記分電盤に出力する発電用パワーコンディショナを有し、停電時には、前記充放電用パワーコンディショナの放電用DC/ACコンバータから擬似交流電圧が出力され、前記発電用パワーコンディショナは前記擬似交流電圧に同期した交流電力を出力する充放電システムであって、
前記発電用パワーコンディショナは、前記自然エネルギー発電システムの発電手段が発電した電力を所定の電圧の所定周波数の交流電力に変換して出力するインバータと、このインバータから出力される交流電力の交流電圧の歪を除去する歪み除去手段または歪み抑制手段とを有し、
前記発電用パワーコンディショナから出力される交流電圧のゼロクロス点を検出する第3ゼロクロス検出回路と、
この第3ゼロクロス検出回路が検出したゼロクロス点近傍の交流電圧の変動幅を検出する電圧変動幅検出回路と、
この電圧変動幅検出回路が検出した変動幅が予め設定されている設定値を越えたか否かに基づいて、前記充放電用パワーコンディショナの動作を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする充放電システム。 - 前記設定値は設定変更が可能であることを特徴とする請求項16に記載の充放電システム。
- 前記第3ゼロクロス検出回路がゼロクロス点を検出する毎に隣接するゼロクロス点間における前記電気自動車の蓄電池の充電電流または充電電圧の実効値または平均値を算出する出力計算部と、
この出力計算部が算出する実効値または平均値が予め設定されている基準設定値との差である誤差を求め、この誤差に応じた誤差信号を出力する誤差演算部と、
この誤差演算部が出力する誤差信号の前の誤差信号に対する誤差信号の変動量を検出する変動検出部とを有し、
前記制御手段は、前記誤差演算部から出力される誤差信号に基づいて、その誤差がゼロとなるように前記充放電用パワーコンディショナの充電用AC/DCコンバータのスイッチング信号の信号幅を制御する補正部と、前記変動検出部が検出した変動量が予め設定した変動設定値を越えたとき前記充電用AC/DCコンバータによる充電動作を停止させる充電停止部とを備えていることを特徴とする請求項16または請求項17に記載の充放電システム。 - 前記第3ゼロクロス検出回路がゼロクロス点を検出するごとに、前記充電用AC/DCコンバータにおいて前記分電盤から供給される交流電圧を全波整流して平滑する全波整流回路の整流平滑電圧をサンプリングするサンプリング部と、
このサンプリング部がサンプリングしたサンプリング電圧と予め設定した設定電圧とを比較する比較部とを有し、
前記サンプリング電圧が設定電圧以下であると前記比較部が判断すると、前記充電用AC/DCコンバータによる充電動作を停止させることを特徴とする請求項18に記載の充放電システム。
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