JP6629694B2 - POWER CONTROL DEVICE AND ITS CONTROL METHOD - Google Patents

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Description

本発明は、電力制御装置及びその制御方法に関する。   The present invention relates to a power control device and a control method thereof.

近年、分散電源を需要家施設に設置させることが普及しつつある。また、分散電源の多様化に伴い、需要家施設には、例えば、太陽電池、蓄電池、燃料電池、ガス発電機等といった多様な分散電源が設置されることがある。この場合、需要家施設において、多様な分散電源を効率よく制御することが求められる。そこで、多様な分散電源を一元的に管理・運用する電力制御装置が知られている(特許文献1)。   In recent years, installing a distributed power supply in a customer facility is becoming widespread. Further, with the diversification of distributed power sources, various distributed power sources such as solar cells, storage batteries, fuel cells, and gas generators may be installed in customer facilities. In this case, it is required in the customer facility to efficiently control various distributed power sources. Therefore, a power control device that centrally manages and operates various distributed power sources is known (Patent Document 1).

特開2014−212656号公報JP 2014-212656 A

かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、多様な分散電源を効率よく制御することができる電力制御装置及びその制御方法を提供することにある。   An object of the present invention made in view of such a point is to provide a power control device and a control method thereof capable of efficiently controlling various distributed power sources.

本発明の一実施形態に係る電力制御装置は、蓄電池に接続されるコンバータと、前記コンバータから供給される直流電力を交流電力に変換するインバータと、自立運転時、前記インバータからの交流電力を負荷に供給し、前記蓄電池を充電するときに発電装置の出力電力が供給される端子と、前記コンバータ及び前記インバータを制御する制御部とを備える。前記制御部は、自立運転時、前記蓄電池が満充電である場合は、前記コンバータと前記インバータとの間の電圧であるDCリンク電圧を所定値まで低下させる。   A power control device according to one embodiment of the present invention includes a converter connected to a storage battery, an inverter that converts DC power supplied from the converter into AC power, and loads AC power from the inverter during autonomous operation. And a terminal to which the output power of the power generator is supplied when charging the storage battery, and a control unit for controlling the converter and the inverter. The controller reduces the DC link voltage, which is a voltage between the converter and the inverter, to a predetermined value when the storage battery is fully charged during the self-sustaining operation.

また、本発明の一実施形態に係る電力制御装置の制御方法は、蓄電池に接続されるコンバータと、前記コンバータから供給される直流電力を交流電力に変換するインバータと、自立運転時、前記インバータからの交流電力を負荷に供給し、前記蓄電池を充電するときに発電装置の出力電力が供給される端子と、前記コンバータ及び前記インバータを制御する制御部とを備える電力制御装置の制御方法である。該電力制御装置の制御方法は、自立運転時、前記蓄電池が満充電であるか否かを判定し、前記蓄電池が満充電である場合、前記コンバータと前記インバータとの間の電圧であるDCリンク電圧を所定値まで低下させる。   In addition, the control method of the power control device according to one embodiment of the present invention includes a converter connected to a storage battery, an inverter that converts DC power supplied from the converter to AC power, A control method for a power control device, comprising: a terminal to which an output power of a power generation device is supplied when the AC power is supplied to a load and the storage battery is charged; and a control unit that controls the converter and the inverter. The control method of the power control device determines whether or not the storage battery is fully charged during a self-sustaining operation, and when the storage battery is fully charged, a DC link that is a voltage between the converter and the inverter. The voltage is reduced to a predetermined value.

本発明の実施形態に係る電力制御装置及びその制御方法によれば、多様な分散電源を効率よく制御することができる。   According to the power control device and the control method thereof according to the embodiment of the present invention, various distributed power sources can be efficiently controlled.

本発明の一実施形態に係る電力制御システムの概略構成を示す図である。It is a figure showing the schematic structure of the power control system concerning one embodiment of the present invention. DCリンク電圧を低下させない場合のDCリンク電圧の波形の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a DC link voltage waveform when the DC link voltage is not reduced. DCリンク電圧を低下させた場合のDCリンク電圧の波形の一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a DC link voltage waveform when the DC link voltage is reduced. 本実施形態に係る電力制御装置の自立運転時の動作の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the operation | movement at the time of the independent operation | movement of the electric power control apparatus which concerns on this embodiment.

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下では、特許請求の範囲における「発電装置」を、燃料電池として説明するが、燃料電池以外であってもよい。例えば、「発電装置」は、ガス発電機、ガスタービン発電機及び風力発電機等であってもよい。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, the "power generation device" in the claims will be described as a fuel cell, but may be other than a fuel cell. For example, the "power generation device" may be a gas generator, a gas turbine generator, a wind power generator, or the like.

[システム構成]
図1において、各機能ブロックを結ぶ実線は電力線を示し、破線は制御線及び信号線を示す。制御線及び信号線が示す接続は、有線接続であってもよいし、無線接続であってもよい。なお、電力制御装置20内では、制御線及び信号線が示す接続の図示を省略している。
[System configuration]
In FIG. 1, a solid line connecting each functional block indicates a power line, and a broken line indicates a control line and a signal line. The connection indicated by the control line and the signal line may be a wired connection or a wireless connection. In the power control device 20, illustration of the connections indicated by the control lines and the signal lines is omitted.

電力制御システム1は、需要家施設に設置されるものである。電力制御システム1は、商用電力系統(以下「電力系統」と略記する)100に接続され、需要家施設の負荷200に、電力を供給する。電力制御システム1は、太陽電池10と、蓄電池11と、電力制御装置20と、電流センサ30と、疑似電流回路40と、分電盤50と、燃料電池60とを備える。   The power control system 1 is installed in a customer facility. The power control system 1 is connected to a commercial power system (hereinafter abbreviated as “power system”) 100 and supplies power to a load 200 of a customer facility. The power control system 1 includes a solar cell 10, a storage battery 11, a power control device 20, a current sensor 30, a pseudo current circuit 40, a distribution board 50, and a fuel cell 60.

太陽電池10は、太陽光のエネルギーから直流電力を発電する。太陽電池10は、発電した直流電力を、電力制御装置20に供給する。   The solar cell 10 generates DC power from the energy of sunlight. The solar cell 10 supplies the generated DC power to the power control device 20.

蓄電池11は、放電電力によって、電力制御装置20に直流電力を供給する。また、蓄電池11は、電力制御装置20から供給される直流電力によって、充電される。   The storage battery 11 supplies DC power to the power control device 20 by the discharged power. Further, storage battery 11 is charged by DC power supplied from power control device 20.

電力制御装置20は、通常時、電力系統100との連系運転を行う。電力制御装置20は、連系運転時、電力系統100から供給される電力と、太陽電池10及び蓄電池11から供給される電力とを、分電盤50を介して負荷200に供給する。また、電力制御装置20は、電力系統100の停電時、自立運転を行う。電力制御装置20は、自立運転時、太陽電池10及び蓄電池11から供給される電力を、分電盤50を介して負荷200に供給する。   The power control device 20 normally performs an interconnection operation with the power system 100. The power control device 20 supplies the power supplied from the power system 100 and the power supplied from the solar cell 10 and the storage battery 11 to the load 200 via the distribution board 50 during the interconnection operation. In addition, the power control device 20 performs an independent operation when the power system 100 loses power. The power control device 20 supplies the power supplied from the solar cell 10 and the storage battery 11 to the load 200 via the distribution board 50 during the self-sustaining operation.

また、電力制御装置20は、電力系統100、太陽電池10及び燃料電池60から供給される電力によって蓄電池11を充電する。電力制御装置20の構成の詳細は後述する。   The power control device 20 charges the storage battery 11 with power supplied from the power system 100, the solar cell 10, and the fuel cell 60. Details of the configuration of the power control device 20 will be described later.

電流センサ30は、電力制御装置20と分電盤50との間に流れる電流値を検出し、検出した電流値を、燃料電池60に送信する。電流センサ30は、燃料電池60が出力電力を制御するために設けられる。例えば、需要家施設と電力会社(電力系統100)との契約内容によっては、燃料電池60の出力電力の電力系統100への逆潮流が制限される場合がある。このとき、燃料電池60は、電流センサ30から取得した値に基づき、燃料電池60の出力電力が逆潮流しないように、燃料電池60の出力電力を制御する。また、燃料電池60が負荷追従運転を行う際は、電流センサ30によって検出される順潮流の大きさに応じて、燃料電池60の出力電力を制御する。   The current sensor 30 detects a current value flowing between the power control device 20 and the distribution board 50, and transmits the detected current value to the fuel cell 60. The current sensor 30 is provided for the fuel cell 60 to control the output power. For example, depending on the contract between the customer facility and the power company (power system 100), the reverse flow of the output power of the fuel cell 60 to the power system 100 may be restricted. At this time, the fuel cell 60 controls the output power of the fuel cell 60 based on the value obtained from the current sensor 30 so that the output power of the fuel cell 60 does not flow backward. Further, when the fuel cell 60 performs the load following operation, the output power of the fuel cell 60 is controlled according to the magnitude of the forward flow detected by the current sensor 30.

疑似電流回路40は、例えば電力制御装置20から供給される電流を用いて、電流センサ30に対して順潮流と同方向の疑似電流を供給する回路である。上述のように、例えば、需要家施設と電力会社(電力系統100)との契約内容によって、燃料電池60の出力電力の電力系統100への逆潮流が制限されることがある。このとき、自立運転時に燃料電池60を運転させ、燃料電池60の出力電力によって蓄電池11を充電しようとすると、燃料電池60の出力電力が電流センサ30によって逆潮流と検出されてしまい、蓄電池11を充電できないことがある。そこで、このような場合、疑似電流回路40をオン状態にして、電流センサ30に対して順潮流と同方向の疑似電流を流す。これにより、逆潮流が打ち消され、燃料電池60の出力電力による蓄電池11の充電が可能になる。   The pseudo current circuit 40 is a circuit that supplies a pseudo current in the same direction as the forward power flow to the current sensor 30 using, for example, a current supplied from the power control device 20. As described above, for example, the reverse flow of the output power of the fuel cell 60 to the power system 100 may be limited depending on the contract between the customer facility and the power company (power system 100). At this time, when the fuel cell 60 is operated during the self-sustaining operation and the storage battery 11 is to be charged with the output power of the fuel cell 60, the output power of the fuel cell 60 is detected by the current sensor 30 as a reverse power flow, and the storage battery 11 is discharged. It may not be able to charge. Therefore, in such a case, the pseudo current circuit 40 is turned on, and a pseudo current in the same direction as the forward current flows to the current sensor 30. As a result, the reverse power flow is canceled, and the storage battery 11 can be charged with the output power of the fuel cell 60.

分電盤50は、電力制御装置20及び燃料電池60から供給される電力を、負荷200に分配する。負荷200は、任意の数の電気機器等であり、電力制御装置20及び燃料電池60から供給される電力を消費する。   The distribution board 50 distributes the power supplied from the power control device 20 and the fuel cell 60 to the load 200. The load 200 is an arbitrary number of electric devices and the like, and consumes power supplied from the power control device 20 and the fuel cell 60.

燃料電池60は、例えば、固体酸化物形燃料電池装置(SOFC:Solid Oxide Fuel Cell)又は固体高分子形燃料電池装置(PEFC:Polymer Electrolyte Fuel Cell)等である。燃料電池60は、燃料(例えば、所定割合で配合されたガス、空気及び改質水)の電気化学反応によって発電する。燃料電池60は、インバータ等を含み、インバータ等によって、発電した直流電力を交流電力に変換する。燃料電池60は、変換後の交流電力を分電盤50に供給する。   The fuel cell 60 is, for example, a solid oxide fuel cell device (SOFC: Solid Oxide Fuel Cell) or a polymer electrolyte fuel cell device (PEFC: Polymer Electrolyte Fuel Cell). The fuel cell 60 generates power by an electrochemical reaction of a fuel (for example, gas, air and reformed water mixed at a predetermined ratio). The fuel cell 60 includes an inverter and the like, and converts DC power generated by the inverter and the like into AC power. The fuel cell 60 supplies the converted AC power to the distribution board 50.

また、燃料電池60は、上述のように、電流センサ30から取得した値に基づき、燃料電池60の出力電力を制御する。例えば、燃料電池60の出力電力の電力系統100への逆潮流が制限されている場合、燃料電池60は、電流センサ30から取得した値に基づき、燃料電池60の出力電力が電力系統100へ逆潮流しないように、燃料電池60の出力電力を制御する。また、燃料電池60が負荷追従運転を行う際は、電流センサ30によって検出される順潮流の大きさに応じて、燃料電池60の出力電力を制御する。   Further, the fuel cell 60 controls the output power of the fuel cell 60 based on the value obtained from the current sensor 30 as described above. For example, when the reverse flow of the output power of the fuel cell 60 to the power system 100 is restricted, the fuel cell 60 outputs the output power of the fuel cell 60 to the power system 100 based on the value acquired from the current sensor 30. The output power of the fuel cell 60 is controlled so as to prevent power flow. Further, when the fuel cell 60 performs the load following operation, the output power of the fuel cell 60 is controlled according to the magnitude of the forward flow detected by the current sensor 30.

続いて、電力制御装置20の構成の詳細について説明する。電力制御装置20は、DC/DCコンバータ21と、DC/DCコンバータ(コンバータ)22と、インバータ23と、スイッチSW1,SW2,SW3と、連系端子24と、端子25と、通信部26と、記憶部27と、制御部28とを備える。   Subsequently, details of the configuration of the power control device 20 will be described. The power control device 20 includes a DC / DC converter 21, a DC / DC converter (converter) 22, an inverter 23, switches SW1, SW2, SW3, an interconnection terminal 24, a terminal 25, a communication unit 26, A storage unit 27 and a control unit 28 are provided.

DC/DCコンバータ21は、太陽電池10に接続される。DC/DCコンバータ21は、制御部28の制御に基づき、太陽電池10から供給される直流電圧を、所定電圧(DCリンク電圧)に変換する。DC/DCコンバータ21は、変換後の直流電圧をインバータ23に供給する。   DC / DC converter 21 is connected to solar cell 10. The DC / DC converter 21 converts a DC voltage supplied from the solar cell 10 into a predetermined voltage (DC link voltage) under the control of the control unit 28. The DC / DC converter 21 supplies the converted DC voltage to the inverter 23.

DC/DCコンバータ22は、蓄電池11に接続される。DC/DCコンバータ22は、制御部28の制御に基づき、蓄電池11から供給される直流電圧を、所定電圧(DCリンク電圧)に変換する。DC/DCコンバータ22は、変換後の直流電圧をインバータ23に供給する。   DC / DC converter 22 is connected to storage battery 11. The DC / DC converter 22 converts a DC voltage supplied from the storage battery 11 into a predetermined voltage (DC link voltage) under the control of the control unit 28. The DC / DC converter 22 supplies the converted DC voltage to the inverter 23.

また、DC/DCコンバータ22は、制御部28の制御に基づき、電力系統100又は燃料電池60の電力によって蓄電池11を充電する際は、インバータ23から供給される直流電圧を、所定電圧に変換し、変換後の直流電圧を蓄電池11に供給する。加えて、DC/DCコンバータ22は、制御部28の制御に基づき、太陽電池10の電力によって蓄電池11を充電する際は、DC/DCコンバータ21から供給される直流電圧を、所定電圧に変換し、変換後の直流電圧を蓄電池11に供給する。   The DC / DC converter 22 converts the DC voltage supplied from the inverter 23 into a predetermined voltage when charging the storage battery 11 with the power of the power system 100 or the fuel cell 60 based on the control of the control unit 28. , And supplies the converted DC voltage to the storage battery 11. In addition, the DC / DC converter 22 converts the DC voltage supplied from the DC / DC converter 21 into a predetermined voltage when charging the storage battery 11 with the power of the solar cell 10 based on the control of the control unit 28. , And supplies the converted DC voltage to the storage battery 11.

インバータ23は、制御部28の制御に基づき、DC/DCコンバータ21,22から供給される直流電圧を一括して交流電圧に変換する。インバータ23は、変換後の交流電圧を、端子25を介して負荷200に供給する。   The inverter 23 collectively converts the DC voltage supplied from the DC / DC converters 21 and 22 into an AC voltage based on the control of the control unit 28. Inverter 23 supplies the converted AC voltage to load 200 via terminal 25.

また、インバータ23は、制御部28の制御に基づき、電力系統100又は燃料電池60の電力によって蓄電池11を充電する際は、電力系統100又は燃料電池60から供給される交流電圧を直流電圧に変換し、変換後の直流電圧をDC/DCコンバータ22に供給する。   The inverter 23 converts an AC voltage supplied from the power system 100 or the fuel cell 60 into a DC voltage when charging the storage battery 11 with the power of the power system 100 or the fuel cell 60 based on the control of the control unit 28. Then, the converted DC voltage is supplied to the DC / DC converter 22.

連系端子24には、連系運転時、電力系統100の電力が供給される。また、端子25には、連系運転時及び自立運転時、インバータ23の交流電力が供給される。さらに、端子25には、蓄電池11を充電する際、燃料電池60の出力電力が供給される。   The power of the power system 100 is supplied to the interconnection terminal 24 during the interconnection operation. Further, the AC power of the inverter 23 is supplied to the terminal 25 during the interconnection operation and the self-sustaining operation. Further, the output power of the fuel cell 60 is supplied to the terminal 25 when the storage battery 11 is charged.

スイッチSW1は、連系スイッチであり、インバータ23と連系端子24との間に設けられる。スイッチSW1は、スイッチ及びリレー等を含み、制御部28の制御に基づき、オン/オフ状態になる。例えば、スイッチSW1は、連系運転時、オン状態になる。また、例えば、スイッチSW1は、自立運転時、太陽電池10及び蓄電池11を電力系統100から解列させるために、オフ状態になる。   The switch SW1 is an interconnection switch, and is provided between the inverter 23 and the interconnection terminal 24. The switch SW1 includes a switch, a relay, and the like, and is turned on / off under the control of the control unit 28. For example, the switch SW1 is turned on during the interconnection operation. Further, for example, the switch SW1 is turned off in order to disconnect the solar cell 10 and the storage battery 11 from the power system 100 during the self-sustaining operation.

スイッチSW2は、系統バイパススイッチであり、連系端子24と端子25との間に設けられる。スイッチSW2は、スイッチ及びリレー等を含み、制御部28の制御に基づき、オン/オフ状態になる。例えば、スイッチSW2は、連系運転時、電力系統100からの電力を負荷200に供給する際に、オン状態となる。   The switch SW2 is a system bypass switch, and is provided between the interconnection terminal 24 and the terminal 25. The switch SW2 includes a switch, a relay, and the like, and is turned on / off under the control of the control unit 28. For example, the switch SW2 is turned on when supplying power from the power system 100 to the load 200 during the interconnection operation.

スイッチSW3は、自立スイッチであり、インバータ23と端子25との間に設けられる。スイッチSW3は、スイッチ及びリレー等を含み、制御部28の制御に基づき、オン/オフ状態になる。例えば、スイッチSW3は、連系運転時、オフ状態となる。また、例えば、スイッチSW3は、自立運転時、太陽電池10及び蓄電池11からの電力を負荷200へ供給可能にするために、オン状態となる。   The switch SW3 is a self-standing switch, and is provided between the inverter 23 and the terminal 25. The switch SW3 includes a switch, a relay, and the like, and is turned on / off under the control of the control unit 28. For example, the switch SW3 is turned off during the interconnection operation. Further, for example, the switch SW3 is turned on during the self-sustained operation to enable the power from the solar cell 10 and the storage battery 11 to be supplied to the load 200.

通信部26は、電力制御装置20の外部に配置された装置等と通信する。通信部26は、例えば、電流センサ30及び疑似電流回路40と通信する。   The communication unit 26 communicates with a device or the like disposed outside the power control device 20. The communication unit 26 communicates with the current sensor 30 and the pseudo current circuit 40, for example.

記憶部27は、電力制御装置20の処理に必要な情報及び電力制御装置20の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを記憶している。記憶部27は、例えば、後述の所定値及び所定閾値を記憶している。   The storage unit 27 stores information necessary for processing of the power control device 20 and a program describing processing contents for realizing each function of the power control device 20. The storage unit 27 stores, for example, a predetermined value and a predetermined threshold described below.

制御部28は、電力制御装置20全体を制御及び管理するものであり、例えばプロセッサ等である。制御部28は、DC/DCコンバータ21,22及びインバータ23を制御する。また、制御部28は、スイッチSW1〜SW3のオン/オフ状態を制御する。   The control unit 28 controls and manages the entire power control device 20, and is, for example, a processor. The control unit 28 controls the DC / DC converters 21 and 22 and the inverter 23. The control unit 28 controls the on / off state of the switches SW1 to SW3.

また、制御部28は、燃料電池60の出力電力によって蓄電池11を充電する際、電流センサ30に対して順潮流と同方向の疑似電流が流れるように、通信部26を介して疑似電流回路40をオン状態にする。さらに、制御部28は、蓄電池11が満充電になると、疑似電流を停止させるために、疑似電流回路40をオフ状態にする。満充電とは、例えば、蓄電池11の蓄電量が、蓄電池11の予め設定された使用可能な蓄電量の上限値に達した状態である。なお、蓄電池11の経年劣化及び使用温度等に応じて、予め設定された使用可能な蓄電量の上限値を下回る蓄電池11の蓄電量を満充電としてもよい。制御部28は、例えば、蓄電池11の蓄電量が予め設定された閾値を超えた場合、蓄電池11は満充電になったと判定する。   Further, when charging the storage battery 11 with the output power of the fuel cell 60, the control unit 28 controls the pseudo current circuit 40 via the communication unit 26 so that the pseudo current flows in the current sensor 30 in the same direction as the forward current. Is turned on. Further, when the storage battery 11 is fully charged, the control unit 28 turns off the pseudo current circuit 40 to stop the pseudo current. The full charge is, for example, a state in which the storage amount of the storage battery 11 has reached a preset upper limit of the usable storage amount of the storage battery 11. It should be noted that the charged amount of the storage battery 11 that is lower than a preset upper limit of the usable charged amount may be fully charged in accordance with the aging of the storage battery 11, the use temperature, and the like. The control unit 28 determines that the storage battery 11 is fully charged, for example, when the storage amount of the storage battery 11 exceeds a preset threshold.

また、制御部28は、自立運転時、蓄電池11が満充電である場合は、DC/DCコンバータ21,22とインバータ23との間のDCリンク部aの電圧であるDCリンク電圧を所定値まで低下させるように制御する。以下、この制御の仕組みについて説明する。   When the storage battery 11 is fully charged during the self-sustaining operation, the control unit 28 reduces the DC link voltage, which is the voltage of the DC link unit a between the DC / DC converters 21 and 22 and the inverter 23, to a predetermined value. Control to lower. Hereinafter, the mechanism of this control will be described.

自立運転時、燃料電池60が負荷追従運転を行っており、かつ蓄電池11が満充電である場合、燃料電池60の出力電力は、負荷200の他に行き場がない。そのため、負荷200の消費電力が低下した場合、燃料電池60は、逆潮流を防止するために、内部負荷によって余剰電力を消費する。しかしながら、例えば負荷200の消費電力が急激に減少し、内部負荷による電力消費によっても依然として余剰電力が発生する場合、燃料電池60の出力電力が瞬間的に逆潮流して、DCリンク電圧が瞬間的に上がってしまうことがある。さらに、この場合、DCリンク電圧が(例えば保証電圧値の上限として設定されている)上限値を超えると、DC/DCコンバータ21,22及びインバータ23等は異常停止してしまう。この際の様子を、図2を用いて説明する。図2の例では、時刻t1で蓄電池11が満充電になっている。従って、時刻t1以降は、燃料電池60の出力電力は、負荷200の他に行き場がない。そのため、時刻t2で、負荷200の消費電力が急激に減少し、燃料電池60の出力電力が瞬間的に逆潮流したために、DCリンク電圧が、上限値の380Vを超えてしまっている。   In the self-sustaining operation, when the fuel cell 60 is performing the load following operation and the storage battery 11 is fully charged, the output power of the fuel cell 60 has no place other than the load 200. Therefore, when the power consumption of the load 200 decreases, the fuel cell 60 consumes surplus power by the internal load in order to prevent reverse power flow. However, for example, when the power consumption of the load 200 decreases rapidly and the surplus power still occurs due to the power consumption by the internal load, the output power of the fuel cell 60 momentarily reverse flows and the DC link voltage instantaneously reverses. May go up. Further, in this case, when the DC link voltage exceeds the upper limit (for example, set as the upper limit of the guaranteed voltage value), the DC / DC converters 21 and 22 and the inverter 23 and the like stop abnormally. This situation will be described with reference to FIG. In the example of FIG. 2, the storage battery 11 is fully charged at time t1. Therefore, after time t1, the output power of the fuel cell 60 has nowhere to go except for the load 200. For this reason, at time t2, the power consumption of the load 200 sharply decreases, and the output power of the fuel cell 60 instantaneously reverse flows, so that the DC link voltage exceeds the upper limit value of 380V.

これを防止するために、本実施形態では、自立運転時、蓄電池11が満充電である場合は、DC/DCコンバータ21,22とインバータ23との間のDCリンク電圧を所定値まで低下させるように制御する。この際の様子を、図3を用いて説明する。図3の例では、時刻t3で蓄電池11が満充電になっている。そのため、本実施形態では、制御部28は、DCリンク電圧を、所定値まで低下させる。図3の例では、制御部28は、DCリンク電圧を、300Vの所定値まで、時間T1(時刻t3から時刻t4の間)かけて連続的に低下させている。これにより、時刻t5で、燃料電池60の出力電力が瞬間的に逆潮流したために、DCリンク電圧が瞬間的に上昇しても、DCリンク電圧は上限値である380Vを超えない。従って、本実施形態では、自立運転時に、DC/DCコンバータ21,22及びインバータ23等を異常停止させずに済む。なお、制御部28は、DCリンク電圧を低下させた際は、その分の電圧値を、インバータ23によって昇圧させるよう制御する。   In order to prevent this, in the present embodiment, when the storage battery 11 is fully charged during the self-sustaining operation, the DC link voltage between the DC / DC converters 21 and 22 and the inverter 23 is reduced to a predetermined value. To control. This situation will be described with reference to FIG. In the example of FIG. 3, the storage battery 11 is fully charged at time t3. Therefore, in the present embodiment, the control unit 28 reduces the DC link voltage to a predetermined value. In the example of FIG. 3, the control unit 28 continuously decreases the DC link voltage to a predetermined value of 300 V over a time T1 (between time t3 and time t4). Thus, at time t5, the output power of the fuel cell 60 instantaneously reverse flows, so that even if the DC link voltage rises momentarily, the DC link voltage does not exceed the upper limit value of 380V. Therefore, in the present embodiment, the DC / DC converters 21 and 22 and the inverter 23 do not need to be abnormally stopped during the self-sustaining operation. When the DC link voltage is reduced, the control unit 28 controls the inverter 23 to increase the corresponding voltage value.

さらに、図3に示す300Vの所定値及びDCリンク電圧を所定値まで連続的に低下させる際にかける時間T1は、負荷200の消費電力に応じて変化させてもよい。例えば、負荷200の消費電力が小さいほど、燃料電池60の発電電力を小さくする必要があるため、燃料電池60における発電状態が安定しなくなり、燃料電池60の出力電力が逆潮流しやすくなる。従って、この場合、制御部28は、負荷200の消費電力が所定閾値を下回る場合に、負荷200の消費電力が所定閾値以上である場合よりも、DCリンク電圧を速く低下させるように制御してもよい。この制御は、図3の例では、時間T1を短くするように制御することで実現される。さらに、この場合、制御部28は、負荷200の消費電力が所定閾値を下回る場合に、負荷200の消費電力が所定閾値以上である場合よりも、所定値が低くなるように制御してもよい。この制御は、図3の例では、所定値が300Vよりも低くなるように制御することで実現される。   Furthermore, the predetermined value of 300 V and the time T1 for continuously lowering the DC link voltage to the predetermined value shown in FIG. 3 may be changed according to the power consumption of the load 200. For example, the smaller the power consumption of the load 200 is, the smaller the generated power of the fuel cell 60 is. Therefore, the power generation state of the fuel cell 60 becomes unstable, and the output power of the fuel cell 60 tends to flow backward. Therefore, in this case, the control unit 28 controls the DC link voltage to decrease faster when the power consumption of the load 200 is lower than the predetermined threshold value than when the power consumption of the load 200 is equal to or higher than the predetermined threshold value. Is also good. This control is realized by controlling the time T1 to be shorter in the example of FIG. Further, in this case, the control unit 28 may control the predetermined value to be lower when the power consumption of the load 200 is lower than the predetermined threshold than when the power consumption of the load 200 is equal to or higher than the predetermined threshold. . This control is realized by controlling the predetermined value to be lower than 300 V in the example of FIG.

加えて、制御部28は、蓄電池11が満充電である場合にDCリンク電圧を低下させた後、蓄電池11が充電可能となった場合は、DCリンク電圧の低下を解除し、低下させたDCリンク電圧を元の値に戻すように制御する。図3の例では、時刻t6で蓄電池11が充電可能となっている。そのため、時刻t7で、制御部28によって、DCリンク電圧は、元の値350Vに戻されている。   In addition, after reducing the DC link voltage when the storage battery 11 is fully charged, the control unit 28 cancels the reduction in the DC link voltage when the storage battery 11 becomes rechargeable, and reduces the reduced DC link voltage. Control is performed to return the link voltage to the original value. In the example of FIG. 3, the storage battery 11 can be charged at time t6. Therefore, at time t7, the control unit 28 returns the DC link voltage to the original value of 350V.

[システム動作]
以下、本実施形態に係る電力制御装置20の自立運転時の動作について、図4を用いて説明する。
[System operation]
Hereinafter, the operation of the power control device 20 according to the present embodiment during the self-sustaining operation will be described with reference to FIG.

まず、制御部28は、蓄電池11が満充電であるか否か判定する(ステップS101)。制御部28は、蓄電池11が満充電であると判定した場合(ステップS101:Yes)、ステップS102の処理に進む。一方、制御部28は、蓄電池11が満充電ではないと判定した場合(ステップS101:No)、ステップS105の処理に進む。   First, the control unit 28 determines whether the storage battery 11 is fully charged (Step S101). When the control unit 28 determines that the storage battery 11 is fully charged (step S101: Yes), the process proceeds to step S102. On the other hand, when the control unit 28 determines that the storage battery 11 is not fully charged (Step S101: No), the process proceeds to Step S105.

ステップS102の処理では、制御部28は、負荷200の消費電力が所定閾値を下回るか否か判定する。制御部28は、例えば、通信部26を介して電流センサ30から取得した電流値に、所定電圧を乗算して、負荷200の消費電力を算出する。制御部28は、負荷200の消費電力が所定閾値を下回らないと判定した場合(ステップS102:No)、ステップS103の処理に進む。一方、制御部28は、負荷200の消費電力が所定閾値を下回ると判定した場合(ステップS102:Yes)、ステップS104の処理に進む。   In the process of step S102, the control unit 28 determines whether the power consumption of the load 200 is lower than a predetermined threshold. The control unit 28 calculates the power consumption of the load 200 by multiplying the current value acquired from the current sensor 30 via the communication unit 26 by a predetermined voltage, for example. When the control unit 28 determines that the power consumption of the load 200 does not fall below the predetermined threshold value (Step S102: No), the process proceeds to Step S103. On the other hand, when determining that the power consumption of the load 200 is lower than the predetermined threshold (Step S102: Yes), the control unit 28 proceeds to the process of Step S104.

ステップS103の処理では、制御部28は、DCリンク電圧を所定値まで低下させるように制御する。   In the process of step S103, the control unit 28 controls the DC link voltage to decrease to a predetermined value.

このようにステップS101〜S103の処理を行うことで、蓄電池11が満充電である場合、電力制御装置20では、DCリンク電圧を、所定値まで低下させる。これにより、電力制御装置20では、燃料電池60の出力電力の瞬間的な逆潮流によってDCリンク電圧が上限値を超えてしまい、DC/DCコンバータ21,22及びインバータ23が異常停止するといった事態を防ぐことができる。従って、電力制御装置20によれば、自立運転時、継続的な運転が可能になる。   By performing the processing of steps S101 to S103 in this manner, when the storage battery 11 is fully charged, the power control device 20 reduces the DC link voltage to a predetermined value. As a result, in the power control device 20, the DC link voltage exceeds the upper limit value due to the instantaneous reverse flow of the output power of the fuel cell 60, and the DC / DC converters 21 and 22 and the inverter 23 stop abnormally. Can be prevented. Therefore, according to the power control device 20, continuous operation becomes possible during the self-sustaining operation.

ステップS104の処理では、制御部28は、ステップS103の処理でDCリンク電圧を低下させる際よりも、DCリンク電圧を所定値まで速く低下させるように制御する。また、この際、制御部28は、ステップS103の処理でDCリンク電圧を低下させる際よりも、所定値が低くなるように制御してもよい。   In the process of step S104, the control unit 28 controls the DC link voltage to decrease to a predetermined value faster than when the DC link voltage is decreased in the process of step S103. At this time, the control unit 28 may perform control so that the predetermined value is lower than when the DC link voltage is reduced in the process of step S103.

このようにステップS102,S104の処理を行うことで、負荷200の消費電力が所定閾値より小さい場合、電力制御装置20では、DCリンク電圧が速く低下するように制御される。これにより、電力制御装置20によれば、負荷200の消費電力に応じたDCリンク電圧の適切な制御が可能になる。   By performing the processing of steps S102 and S104 in this manner, when the power consumption of the load 200 is smaller than the predetermined threshold, the power control device 20 controls the DC link voltage to decrease quickly. As a result, according to the power control device 20, appropriate control of the DC link voltage according to the power consumption of the load 200 becomes possible.

ステップS105の処理では、制御部28は、ステップS103,S104の処理でDCリンク電圧を低下させている際は、DCリンク電圧の低下を解除し、低下させたDCリンク電圧を元の値に戻すように制御する。   In the processing of step S105, when the DC link voltage is reduced in the processing of steps S103 and S104, the control unit 28 cancels the reduction of the DC link voltage and returns the reduced DC link voltage to the original value. Control.

以上のように、本実施形態に係る電力制御装置20では、自立運転時、蓄電池11が満充電である場合は、DC/DCコンバータ21,22とインバータ23との間の電圧であるDCリンク電圧を所定値まで低下させるように制御する。これにより、電力制御装置20では、燃料電池60の出力電力の瞬間的な逆潮流によってDCリンク電圧が上限値を超えてしまい、DC/DCコンバータ21,22及びインバータ23が異常停止するといった事態を防ぐことができる。そのため、電力制御装置20では、自立運転時、継続的な運転が可能になる。従って、電力制御装置20では、燃料電池60及び蓄電池11といった多様な分散電源を、効率よく制御することができる。   As described above, in the power control device 20 according to the present embodiment, when the storage battery 11 is fully charged during the self-sustaining operation, the DC link voltage that is the voltage between the DC / DC converters 21 and 22 and the inverter 23 is used. Is controlled to decrease to a predetermined value. As a result, in the power control device 20, the DC link voltage exceeds the upper limit value due to the instantaneous reverse flow of the output power of the fuel cell 60, and the DC / DC converters 21 and 22 and the inverter 23 stop abnormally. Can be prevented. Therefore, in the power control device 20, continuous operation becomes possible during the self-sustaining operation. Therefore, the power control device 20 can efficiently control various distributed power sources such as the fuel cell 60 and the storage battery 11.

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部、各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部やステップ等を1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、本発明について装置を中心に説明してきたが、本発明は装置が備えるプロセッサにより実行される方法、プログラム、又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。   Although the present invention has been described with reference to the drawings and embodiments, it should be noted that those skilled in the art can easily make various changes and modifications based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these variations and modifications are included in the scope of the present invention. For example, functions included in each component, each step, and the like can be rearranged so as not to be logically inconsistent, and a plurality of components, steps, and the like can be combined into one or divided. It is. Further, although the present invention has been described centering on the device, the present invention can be realized as a method executed by a processor included in the device, a program, or a storage medium storing the program. Should be understood to include these.

1 電力制御システム
10 太陽電池
11 蓄電池
20 電力制御装置
21 DC/DCコンバータ
22 DC/DCコンバータ(コンバータ)
23 インバータ
24 連系端子
25 端子
26 通信部
27 記憶部
28 制御部
SW1,SW2,SW3 スイッチ
30 電流センサ
40 疑似電流回路
50 分電盤
60 燃料電池(発電装置)
100 電力系統
200 負荷
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power control system 10 Solar cell 11 Storage battery 20 Power control device 21 DC / DC converter 22 DC / DC converter (converter)
Reference Signs List 23 inverter 24 interconnection terminal 25 terminal 26 communication unit 27 storage unit 28 control unit SW1, SW2, SW3 switch 30 current sensor 40 pseudo current circuit 50 distribution board 60 fuel cell (power generation device)
100 Power system 200 Load

Claims (5)

蓄電池に接続されるコンバータと、
前記コンバータから供給される直流電力を交流電力に変換するインバータと、
自立運転時、前記インバータからの交流電力を負荷に供給し、前記蓄電池を充電するときに発電装置の出力電力が供給される端子と、
前記コンバータ及び前記インバータを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、自立運転時、前記蓄電池が満充電である場合は、前記コンバータと前記インバータとの間の電圧であるDCリンク電圧を所定値まで低下させる、電力制御装置。
A converter connected to the storage battery;
An inverter for converting DC power supplied from the converter to AC power,
During self-sustaining operation, a terminal to which AC power from the inverter is supplied to a load and output power of a power generator is supplied when charging the storage battery;
A control unit for controlling the converter and the inverter,
The power control device, wherein the control unit reduces a DC link voltage, which is a voltage between the converter and the inverter, to a predetermined value when the storage battery is fully charged during the self-sustaining operation.
請求項1に記載の電力制御装置において、
前記制御部は、自立運転時、前記蓄電池が満充電であり、かつ前記負荷の消費電力が所定閾値を下回る場合は、前記負荷の消費電力が所定閾値以上である場合よりも、前記DCリンク電圧を所定値まで速く低下させる、電力制御装置。
The power control device according to claim 1,
When the storage battery is fully charged and the power consumption of the load is lower than a predetermined threshold during the self-sustaining operation, the control unit may control the DC link voltage more than when the power consumption of the load is equal to or higher than a predetermined threshold. Power control device that quickly reduces the power to a predetermined value.
請求項1又は2に記載の電力制御装置において、
前記制御部は、自立運転時、前記蓄電池が満充電であり、かつ前記負荷の消費電力が所定閾値を下回る場合は、前記負荷の消費電力が所定閾値以上である場合よりも、前記所定値を低くする、電力制御装置。
The power control device according to claim 1 or 2,
The control unit, when the self-sustaining operation, the storage battery is fully charged, and when the power consumption of the load is less than a predetermined threshold, than when the power consumption of the load is equal to or more than a predetermined threshold, Power control device to lower.
請求項1から3の何れか一項に記載の電力制御装置において、
前記制御部は、自立運転時、前記蓄電池が満充電である場合に前記DCリンク電圧を低下させた後、前記蓄電池が充電可能となった場合は、低下させた前記DCリンク電圧を元の値に戻す、電力制御装置。
The power control device according to any one of claims 1 to 3,
When the storage battery is fully charged, the control unit lowers the DC link voltage when the storage battery is fully charged, and then reduces the DC link voltage to the original value when the storage battery becomes chargeable. Return to the power control device.
蓄電池に接続されるコンバータと、
前記コンバータから供給される直流電力を交流電力に変換するインバータと、
自立運転時、前記インバータからの交流電力を負荷に供給し、前記蓄電池を充電するときに発電装置の出力電力が供給される端子と、
前記コンバータ及び前記インバータを制御する制御部と、を備える電力制御装置の制御方法であって、
自立運転時、前記蓄電池が満充電であるか否かを判定し、
前記蓄電池が満充電である場合、前記コンバータと前記インバータとの間の電圧であるDCリンク電圧を所定値まで低下させる、電力制御装置の制御方法。
A converter connected to the storage battery;
An inverter for converting DC power supplied from the converter to AC power,
During self-sustaining operation, a terminal to which AC power from the inverter is supplied to a load and output power of a power generator is supplied when charging the storage battery;
A control unit for controlling the converter and the inverter, and a control method of a power control device including:
During autonomous operation, determine whether the storage battery is fully charged,
When the storage battery is fully charged, a control method of a power control device that reduces a DC link voltage, which is a voltage between the converter and the inverter, to a predetermined value.
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