JP7185597B2 - Power storage device and power storage system including the power storage device - Google Patents
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Description
本発明は、蓄電装置および当該蓄電装置を備えた蓄電システムに関するものである。 The present invention relates to a power storage device and a power storage system including the power storage device.
従来より、深夜割安になる電力を利用して蓄電し、昼間の電力需要ピーク時に蓄電された電気を使ったり、突然の停電時における電力のバップアップとして蓄電された電気を使ったりすることを可能にする蓄電システムがある。 Conventionally, it is possible to store electricity by using electricity that is cheaper late at night, and use the stored electricity during the daytime when electricity demand peaks, or use the stored electricity to back up power in the event of a sudden power outage. There is an energy storage system that
一般家庭の家屋で使用される100[V]の家電製品は、単相3線200[V]の片相であるU相またはW相を使用している。100[V]コンセントは、通常、U相、W相をバランスよく配線している。しかし、家屋によってはU相またはW相に偏って配線されているとか、あるいは、コンセントの配線は均等になっているが、接続される家電製品がどちらかの相に偏ってしまう、といった事象が発生する可能性があり、極端な例では、どちらかの一方の相にのみ家電製品が接続される可能性がある。 100 [V] home electric appliances used in ordinary homes use single-phase three-wire 200 [V] single-phase U-phase or W-phase. A 100 [V] outlet is normally wired for U phase and W phase in a well-balanced manner. However, depending on the house, there may be cases where the wiring is biased toward the U phase or the W phase, or that even though the wiring of the outlets is uniform, the connected electrical appliances are biased toward one of the phases. can occur, and in extreme cases, appliances may be connected to only one of the phases.
仮に、どちらかの一方の相にのみ負荷である家電製品が接続されている状況において、蓄電システムを単相3線200[V]の片相100[V]に系統連系させたとする。この際、系統連系している片相が無負荷で、系統連系していない相に負荷が接続されるとき、逆潮流が発生しないように制御するために系統連系している無負荷の相に対して、系統連系していない相の負荷分の電力を出力する必要がある。 Suppose that a power storage system is connected to a single-phase three-wire 200 [V] single-phase 100 [V] system in a situation where a home appliance, which is a load, is connected only to one of the phases. At this time, when one phase that is connected to the grid is unloaded and a load is connected to the phase that is not connected to the grid, the no-load that is connected to the grid is used to prevent reverse power flow. It is necessary to output power for the load of the phase that is not connected to the grid.
このため、系統連系していない相の負荷が定格出力電力と同じ場合、中性線には定格出力電流の2倍の電流が流れるため、定格出力電流の2倍以上の許容電流の配線材料、ブレーカを使用する必要があり、コストアップ、また線材が太くなるため引き回しにも影響してしまう。そこで、中性線に流れる電流値が所定の許容値を超えないように、蓄電システムを制御する技術が提案されている。 For this reason, when the load of the phase not connected to the grid is the same as the rated output power, a current twice the rated output current flows through the neutral wire, so wiring materials with an allowable current that is at least twice the rated output current , it is necessary to use a breaker, which increases the cost, and also affects the wiring because the wire becomes thicker. Therefore, techniques have been proposed to control the power storage system so that the value of the current flowing through the neutral wire does not exceed a predetermined allowable value.
従来における、この種の技術としては、特許文献1に記載されている技術のように、太陽電池等の直流電源から受けた直流電力を単相2線式の逆変換装置で交流に変換して、単相3線式の商用電力系統と連系して負荷に交流電力を供給する系統連系型逆変換装置において、中性線に流れる電流値を検出し、当該電流値が所定の許容値を超えないように交流出力を制御する技術が提案されている。
Conventional technologies of this type include the technology described in
ところで、単相3線の片相100[V]に系統連系させる場合には、系統連系しない片相の電流、電圧を監視する必要がある。ここで、特許文献1に記載された技術によれば、中性線に中性線電流検出器(電流センサ)が設けられ、中性線電流検出器から延びる配線が系統連系型逆変換装置に接続されるため、サービスマンが配線工事を誤らない限り、系統連系型逆変換装置は中性線に流れる電流値を正確に把握することが可能である。また、特許文献1に記載の装置では単相2線200[V]を逆変換装置に引き込むため、引き込まれた2線間の電圧を監視すれば足りる。
By the way, when connecting a single-phase 3-wire single phase 100 [V] to the grid, it is necessary to monitor the current and voltage of the single phase that is not connected to the grid. Here, according to the technique described in
その一方で、特許文献1に記載の装置では、系統の電流を監視するために電流センサと逆変換装置を接続するための制御線が必要となっていた。さらに、上記したように、特許文献1に記載の装置とは異なり、単相3線の片相100[V]に系統連系させる場合には、系統連系しない片相の電圧の監視のため、系統連系しない片相の線も装置内に引き込む必要があり(すなわち、系統連系する2線も含めて3線すべてを装置内に引き込む必要があり)、単相3線の片相100[V]に系統連系させる場合には、相応の配線工事が必要となっていた。
On the other hand, the device described in
そこで、系統連系を容易にするために、蓄電装置に接地極付プラグを設けて、当該接地極付プラグを単相3線の片相100[V]コンセントに差し込み、商用電力系統との電力授受を行うことが考えられる。しかしながら、このようなコンセントに接続するだけで使用可能になる蓄電装置においては、コンセントに接続される2線のうちいずれが中性線(O相)であるかを判別することは極めて困難である。また、O相ではない線はU相またはW相のいずれかとなるが、そのいずれかを判別することも極めて困難である。 Therefore, in order to facilitate system interconnection, a plug with a grounding electrode is provided in the power storage device, and the plug with a grounding electrode is inserted into a single-phase, three-wire, single-phase 100 [V] outlet to connect power to the commercial power system. Giving and receiving can be considered. However, in such a power storage device that can be used simply by being connected to an outlet, it is extremely difficult to determine which of the two wires connected to the outlet is the neutral wire (O phase). . Also, a line that is not O-phase is either U-phase or W-phase, and it is extremely difficult to determine which one.
そのような困難な状況であるものの、コンセントに蓄電装置のプラグを差し込んだ際に、コンセントの2つの接続端子のいずれがO相に対応し、O相に対応しない接続端子がU相またはW相のいずれに対応するか正確に相判別できなければ、蓄電装置の充放電制御ができなくなるおそれがある。 Although it is such a difficult situation, when the power storage device plug is inserted into the outlet, which of the two connection terminals of the outlet corresponds to the O phase, and the connection terminal that does not correspond to the O phase is the U phase or W phase. If it is not possible to accurately determine which phase corresponds to which, there is a possibility that the charge/discharge control of the power storage device cannot be performed.
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、コンセントに接続するだけで単相3線の片相に系統連系可能な蓄電装置および蓄電システムを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a power storage device and a power storage system that can be connected to a single-phase, three-wire single-phase system simply by connecting to an outlet.
前記目的を達成するため、本発明は、次に記載する構成を備える。 In order to achieve the above object, the present invention has the configuration described below.
蓄電装置を備えた蓄電システムであって、商用電力系統の単相3線式の配電線におけるU相およびW相の電流と、U相O相間の電圧およびW相O相間の電圧を検知するセンサと、前記センサが検知したセンサ値を送信する送信手段とを有する検出部を備え、前記蓄電装置は、接地付コンセントを介して前記単相3線式の配電線におけるU相O相間およびW相O相間のいずれかに接続され、蓄電池に対して充放電動作を行う電力変換部と、前記電力変換部を制御する制御回路とを有するパワーコンディショナと、前記送信手段から送信されたセンサ値を受信する受信手段とを有し、前記制御回路は、前記接地付コンセントにおける一方の接続端子の接地電位に対する電圧と、他方の接続端子の接地電位に対する電圧とを比較して、いずれの接続端子がO相に対応するかを判別し、O相に対応すると判別されなかった接続端子の電圧または電流情報と、前記受信手段が受信した前記センサ値に基づく電圧または電流情報とを比較して、前記接続端子がU相およびW相のいずれに対応しているかを判別する判別手段を有し、当該判別手段の判別結果に基づいて、前記電力変換部による前記充放電動作を制御することを特徴としている。 A power storage system equipped with a power storage device, which is a sensor that detects currents of U phase and W phase, voltage between U phase and O phase, and voltage between W phase and O phase in a single-phase three-wire distribution line of a commercial electric power system. and transmission means for transmitting the sensor value detected by the sensor, and the power storage device is connected to the single-phase three-wire distribution line via a grounded outlet, between the U phase and the O phase and the W phase. A power conditioner connected to one of the O phases and having a power conversion unit that performs charging and discharging operations on a storage battery, a control circuit that controls the power conversion unit, and a sensor value transmitted from the transmission means The control circuit compares the voltage with respect to the ground potential of one connection terminal of the grounded outlet with the voltage with respect to the ground potential of the other connection terminal, and determines which connection terminal is It is determined whether it corresponds to the O phase, and the voltage or current information of the connection terminal that has not been determined to correspond to the O phase is compared with the voltage or current information based on the sensor value received by the receiving means . and determining means for determining whether the connection terminal corresponds to the U phase or the W phase, and controlling the charging/discharging operation by the power conversion unit based on the determination result of the determining means. Characterized by
この構成によれば、接地付コンセントに対する2つの接続端子の電位差を比較することによって、接地付コンセントの2つの接続端子のいずれがO相であるか判別可能になり、さらに、O相では接続端子の電圧または電流情報と、受信手段が受信した既知の電圧または電流情報とを比較することにより、O相ではない接続端子がU相であるかW相であるかを判別することができる。このため、O相を流れる電流を監視して、O相を流れる電流が所定値を超えないように充放電動作を制御することが可能になる。これにより、系統の電流を監視するため制御線の蓄電装置への引き込みが不要となり、コンセントに接続するだけで単相3線の片相に蓄電装置を系統連系させることが可能になる。 According to this configuration, it is possible to determine which of the two connection terminals of the grounded outlet is the O phase by comparing the potential difference between the two connection terminals of the grounded outlet. and the known voltage or current information received by the receiving means, it is possible to determine whether the connecting terminal that is not the O-phase is the U-phase or the W-phase. Therefore, it is possible to monitor the current flowing through the O phase and control the charge/discharge operation so that the current flowing through the O phase does not exceed a predetermined value. This eliminates the need to draw a control line into the power storage device to monitor the current in the system, and allows the power storage device to be connected to the power system in one phase of the single-phase three-wire system simply by connecting it to an outlet.
ここで、前記受信手段の受信状態を監視し、前記送信手段からの送信が途絶えたと判定した場合に前記電力変換部を停止および/または前記電力変換部を商用電力系統から切り離すことが好ましい。 Here, it is preferable to monitor the receiving state of the receiving means, and to stop and/or disconnect the power converting section from the commercial power system when it is determined that the transmission from the transmitting means has stopped.
また前記蓄電装置は、U相およびW相のいずれかに系統連系し、前記センサは、系統連系した相の電流を測定する第1電流センサと、系統連系しない相の電流を測定する第2電流センサと、系統連系した相の電圧を測定する第1電圧センサと、系統連系しない相の電圧を測定する第2電圧センサと、を有し、前記制御回路は、前記第1電流センサの測定値と前記第2電流センサの測定値とに基づいて、O線に流れる電流値を計算し、当該電流値が予め設定しておいた値を超えないように制御してもよい。 The power storage device is connected to either the U phase or the W phase, and the sensors are a first current sensor that measures the current of the phase connected to the grid and the current of the phase that is not connected to the grid. a second current sensor, a first voltage sensor that measures the voltage of the grid-connected phase, and a second voltage sensor that measures the voltage of the non-system-connected phase, wherein the control circuit Based on the measured value of the current sensor and the measured value of the second current sensor, the current value flowing through the O line may be calculated, and the current value may be controlled so as not to exceed a preset value. .
蓄電システムが備える蓄電装置は、接地付コンセントを介して商用電力系統の単相3線式の配電線におけるU相O相間およびW相O相間のいずれかに接続され、蓄電池に対して充放電動作を行う電力変換部と、前記電力変換部を制御する制御回路とを有するパワーコンディショナと、前記単相3線式の配電線におけるU相およびW相の電流とU相O相間の電圧およびW相O相間の電圧を検知するセンサからのセンサ値を受信する受信手段とを有し、前記制御回路は、前記接地付コンセントにおける一方の接続端子の接地電位に対する電圧と、他方の接続端子の接地電位に対する電圧とを比較して、いずれの接続端子がO相に対応するかを判別し、O相に対応すると判別されなかった接続端子の電圧または電流情報と、前記受信手段が受信した前記センサ値に基づく電圧または電流情報とを比較して、前記接続端子がU相およびW相のいずれに対応しているかを判別する判別手段を有し、当該判別手段の判別結果に基づいて、前記電力変換部による前記充放電動作を制御することを特徴としている。
The power storage device included in the power storage system is connected to either the U-phase O-phase or the W-phase O-phase of the single-phase three-wire distribution line of the commercial power system via a grounded outlet, and charges and discharges the storage battery. and a control circuit for controlling the power conversion unit, U-phase and W-phase currents in the single -phase three-wire distribution line, the voltage between the U-phase and the O-phase, and W receiving means for receiving a sensor value from a sensor for detecting voltage between phases O, wherein the control circuit controls the voltage of one connection terminal of the grounded outlet with respect to the ground potential and the ground of the other connection terminal; By comparing the voltage with respect to the potential, it is determined which connection terminal corresponds to the O phase, and the voltage or current information of the connection terminal that has not been determined to correspond to the O phase and the sensor received by the receiving means It has a determination means for determining whether the connection terminal corresponds to the U phase or the W phase by comparing the voltage or current information based on the value, and based on the determination result of the determination means, the power It is characterized by controlling the charge/discharge operation by the conversion unit.
この構成によれば、接地付コンセントに対する2つの接続端子の電位差を比較することによって、接地付コンセントの2つの接続端子のいずれがO相であるか判別可能になり、さらに、O相では接続端子の電圧または電流情報と、受信手段が受信した既知の電圧または電流情報とを比較することにより、O相ではない接続端子がU相であるかW相であるかを判別することができる。このため、O相を流れる電流を監視して、O相を流れる電流が所定値を超えないように充放電動作を制御することが可能になる。これにより、系統の電流を監視するため制御線の蓄電装置への引き込みが不要となり、コンセントに接続するだけで単相3線の片相に蓄電装置を系統連系させることが可能になる。 According to this configuration, it is possible to determine which of the two connection terminals of the grounded outlet is the O phase by comparing the potential difference between the two connection terminals of the grounded outlet. and the known voltage or current information received by the receiving means, it is possible to determine whether the connecting terminal that is not the O-phase is the U-phase or the W-phase. Therefore, it is possible to monitor the current flowing through the O phase and control the charge/discharge operation so that the current flowing through the O phase does not exceed a predetermined value. This eliminates the need to draw a control line into the power storage device to monitor the current in the system, and allows the power storage device to be connected to the power system in one phase of the single-phase three-wire system simply by connecting it to an outlet.
ここで、前記受信手段の受信状態を監視し、前記センサ値の受信がなくなったと判定した場合に前記電力変換部を停止および/または前記電力変換部を商用電力系統から切り離すことが好ましい。 Here, it is preferable to monitor the reception state of the receiving means, and to stop and/or disconnect the power conversion unit from the commercial power system when it is determined that the sensor value is no longer received.
また、U相およびW相のいずれかに系統連系し、前記制御回路は、前記受信手段が受信したセンサ値に基づいて、O線に流れる電流値を計算し、当該電流値が予め設定しておいた設定値を超えないように制御してもよい。 Further, the system is connected to either the U phase or the W phase, and the control circuit calculates the current value flowing through the O line based on the sensor value received by the receiving means, and the current value is set in advance. It may be controlled so that it does not exceed the preset value.
本発明によれば、コンセントに接続するだけで単相3線の片相に系統連系可能な蓄電装置および蓄電システムを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electrical storage apparatus and electrical storage system which can be connected to a single phase of a single phase three-line can be provided only by connecting to an outlet.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態における蓄電システムの構成を示すブロック図であり、図2は、本発明の一実施形態における蓄電システムの外観を示す説明図である。
An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a power storage system according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram showing the appearance of the power storage system according to one embodiment of the present invention.
[蓄電システム1の構成]
図1に示すように、蓄電システム1は、蓄電装置2と、電流・電圧検出部50と、を備えている。蓄電装置2は、蓄電池10と、パワーコンディショナ20と、家屋内外に設置された100[V]の接地付コンセント200に差し込み可能なプラグ40(図2参照)と、家電製品のプラグが差し込み可能な自立出力用コンセント42(図2参照)と、を備えている。
[Configuration of power storage system 1]
As shown in FIG. 1 , the
電流・電圧検出部50は、本発明の「検出部」として機能し、図1に示すように、電流センサ51、52と、電圧センサ53、54と、センサ値送信機55と、を備えている。電流・電圧検出部50は、分電盤100(図2参照)に設置される。
The current/
分電盤100には、図2に示すように、系統配線101と、主幹ブレーカ102と、複数の分岐ブレーカ103と、アース(接地)端子104と、電流・電圧検出部50、が備えられている。
As shown in FIG. 2, the
系統配線101は、送電線から変圧器、引込線等によって家屋内に引き込まれた商用電力系統150からの商用電力を、家電製品に供給するための配線である。本実施形態における商用電力の配線方式は単相3線式であるため、系統配線101は、U相の配線と、O相の配線と、W相の配線との3線からなる。なお、以下の説明において、U相、W相の配線を単にU相、W相と称する場合がある。また、O相の配線をO相または中性線と称する場合がある。
The
分電盤100において系統配線101は複数の経路に分岐されている。分岐ブレーカ103の一次側には、U相、O相およびW相の分岐からO相と、U相およびW相のいずれかの2相の配線が接続され、分岐ブレーカ103の二次側から延びる系統配線101の末端に100[V]の接地付コンセント200が配設されている。アース端子104は、いわゆる、フレームグランド(FG)と称される端子であり、分電盤100の筐体を接地するものである。
In the
電流・電圧検出部50の電流センサ51、52と電圧センサ53、54は、分岐ブレーカ103に対して一次側の系統配線101に配設されており、主幹ブレーカ102は、電流・電圧検出部50に対して一次側の系統配線101に配置されている。
The
電流・電圧検出部50の電流センサ51、52は、一般に、CT(カレントトランス)と称される電流を検知するセンサであり、電流センサ51はU相に取り付けられ、電流センサ52はW相に取り付けられる。電圧センサ53は、U相-O相間の電圧を検知し、電圧センサ54は、W相-O相間の電圧を検知する。電流センサ51、52および電圧センサ53、54が検出したセンサ値はセンサ値送信機55によって送信される。
The
センサ値送信機55は、電流センサ51、52および電圧センサ53、54から送信されたセンサ値を変調してセンサ値受信機24に対して無線または有線により送信する。
The
[パワーコンディショナ20の構成]
次に、パワーコンディショナ20について説明する。
パワーコンディショナ20は、制御回路21と、コンバータ22と、インバータ23と、センサ値受信機24と、リレー回路27と、を備えている。なお、センサ値受信機24はパワーコンディショナ外に設けてもよい。
[Configuration of power conditioner 20]
Next, the
The
制御回路21は、パワーコンディショナ20全体を制御するものである。
コンバータ22は、蓄電池10の放電による直流電圧を昇圧して、インバータ23に供給する。また、コンバータ22は、インバータ23からの直流電圧を降圧して蓄電池10に供給する。この降圧された直流電力が蓄電池10に供給されることによって、蓄電池10が充電される。
The
The
インバータ23は、コンバータ22によって昇圧された蓄電池10からの直流電力(放電電力)を交流電力に変換して、リレー回路27を介して一般負荷5および/または自立負荷(重要負荷)6に供給する、DC/AC動作を行う。また、インバータ23は、系統配線101から入力した交流電力を直流電力(充電電力)に変換し、コンバータ22を介して蓄電池10に供給する、AC/DC動作を行う。このように、本実施形態ではコンバータ22およびインバータ23が本発明の「電力変換部」として機能する。
The
センサ値受信機24は、センサ値送信機55から送信される電流センサ51、52および電圧センサ53、54のセンサ値の情報を受信し、復調して制御回路21に送信する。制御回路21は、受信したセンサ値に基づいて、蓄電装置2が単相3線のうちどの相に接続されたのか(どの相に系統連系しているのか)を判別することができる。
The
リレー回路27は、図3に示すように、インバータ23と商用電力系統150との接続、切り離しを行う連系リレー27aと、商用電力系統150と自立負荷6との接続、切り離しを行う連系時自立出力リレー27bと、インバータ23と自立負荷6との接続、切り離しを行う連系時自立出力リレー27cと、を備えている。なお、自立負荷6は、自立出力用コンセント42(図2参照)に接続された家電製品を指す。
The
このリレー回路27の切換え制御を行うことにより、例えば、商用電力系統150から自立負荷6に電力を供給したり、商用電力系統150から自立負荷6に電力を供給しつつ蓄電池10を充電したり、商用電力系統150から電力を供給せずに蓄電池10が放電した電力を自立負荷6に供給したりするなど、自立負荷6へ供給する電力の供給元を切り替えることが可能になる。
By performing switching control of this
[相判別・極性判別]
図4は制御回路21の要部を示すブロック図であり、制御回路21は、CPU25と、比較器26と、を備えている。CPU25は、パワーコンディショナ20全体を制御する。比較器26は、蓄電装置2のプラグ40が接地付コンセント200に差し込まれた場合に、系統配線101のU相およびW相のいずれか一方と中性線(O相)の2つの接続端子と1つの接地端子にそれぞれ接続される。また、比較器26は、センサ値受信機24およびCPU25に接続されている。
[Phase discrimination/Polarity discrimination]
FIG. 4 is a block diagram showing the essential parts of the
まず、中性線の判別を行う。比較器26は、接地付コンセント200における接地端子に対する2つの接続端子の電位差を比較する。CPU25は、比較器26による比較結果、電位差が小さい方を中性線に対応する接続端子であると判別する。
First, the neutral wire is determined.
次に、CPU25は、中性線ではない接続端子がU相であるかW相であるかの判別を行う。具体的には、CPU25は、中性線ではない接続端子の電圧情報(電圧値と位相)と、センサ値受信機24が受信した分電盤100側の既知の電圧情報(電圧値と位相)を比較する。これにより、中性線ではない接続端子に対応する相がU相であるのかW相であるのかを判別する。なお、中性線ではない接続端子がU相であるかW相であるかの判別を行うために、電圧情報に代えて電流情報(電流値と位相)を比較してもよい。
Next, the
制御回路21は、相判別の結果に基づいて各種の設定を行い、蓄電装置2を動作可能な状態にする。これにより、接地付コンセント200であればどのコンセントにでも蓄電装置2の使用が可能になる。一方で、制御回路21は、センサ値送信機55とセンサ値受信機24とによる通信が途絶え、上記した判別ができなくなる場合、パワーコンディショナ20の充放電制御が不能となるのを回避するため、連系リレー27aをオフ(開放)にする制御を行うとともに、インバータ23をゲートブロックしてインバータ23を停止(インバータ内の半導体スイッチをオフ)させる。これにより、蓄電装置2と商用電力系統150とが切り離され、系統連系が解消される。なお、系統連系を解消するために、インバータ23(電力変換装置)を停止および連系リレー27aをオフ(開放)のいずれか一方を実行してもよい。
The
このように本実施形態によれば、接地付コンセント200にプラグ40を接続した際に、接地端子に対する2つの接続端子の電位差を比較していずれの接続端子が中性線(O相)であるかを判別した後、中性線ではない接続端子の電圧または電流情報と、センサ値受信機24が受信した分電盤100側の既知の電圧または電流情報とを比較して中性線ではない接続端子がU相であるかW相であるかを判別することができるので、蓄電装置2の充放電を支障なく制御することが可能になる。また、制御線の蓄電装置2にへの引き込みが不要となり、コンセントに接続するだけで単相3線の片相に系統連系させることができる。
As described above, according to the present embodiment, when the
[蓄電装置の制御]
図5~図9は本実施形態の蓄電装置に係るパワーコンディショナ20の負荷状況による電流の流れ方を説明する説明図であり、図5は蓄電装置2が系統連系しているU相に一般負荷5(以下、単に「負荷」という)として消費電力2[kW]の負荷がある場合を示している。
[Control of power storage device]
5 to 9 are explanatory diagrams for explaining how current flows depending on the load status of the
本実施形態の蓄電システム1の制御回路21は、電流センサ51および電圧センサ53のセンサ値に基づいて、U相における電力を消費方向、供給方向の判別を含めて計算して、電力値Eを算出する。同様に、電流センサ52および電圧センサ54のセンサ値に基づいて、W相における電力を消費方向、供給方向を含めて計算して、電力値Fを算出する。制御回路21は、逆潮流させないために、電力値Eと電力値Fとの合計が0(ゼロ)以下になるように制御する。
E+F≦0(W)
The
E+F≦0 (W)
ここで、値Eと値Fとの合計が0ではなく、0以下に制御するのは、自立負荷6が、例えば急に減少することがあっても0を超過することがないようにするためである。
Here, the reason why the sum of the value E and the value F is controlled to 0 or less instead of 0 is to prevent the self-sustaining
例えば、パワーコンディショナ20の定格電力が2[kW]の場合、図5のように系統連系しているU相に負荷5が接続されていれば、2[kW]まで蓄電池10で賄える。このとき、電力値Eが0以下になるように制御する。
E≦0
一方、W相側には負荷が無い状態なので、
F=0
になる。よって、
E+F≦0
となる。ここで、E+F≦0ではなく、簡単にするため、E+F=0とすると、U相の電流Ia、W相の電流Ibは、
Ia=Ib=0
となり、O相電流も0となる。
For example, if the rated power of the
E≦0
On the other hand, since there is no load on the W phase side,
F = 0
become. Therefore,
E+F≦0
becomes. Here, instead of E+F≦0, if E+F=0 for simplicity, the U-phase current Ia and the W-phase current Ib are:
Ia = Ib = 0
As a result, the O-phase current also becomes zero.
ここで、負荷5による消費電力が2[kW]を超える場合、例えば2.5[kW]の場合には、2[kW]まで蓄電池10で賄うことができる。2[kW]を超える部分は商用電力系統150から供給される。このとき
E=-2.5[kW]+2.0[kW]=-0.5[kW]
となり、順潮流状態となる。
Here, when the power consumption by the
, resulting in forward power flow.
この場合の各相の電流は、Ia=-0.5[A]、Ib=0、O相電流は0.5[A]となる。 In this case, the current of each phase is Ia=-0.5 [A], Ib=0, and the O-phase current is 0.5 [A].
図6は、蓄電装置2が系統連系しているU相に負荷が接続されておらず(無負荷)、系統連系していないW相に消費電力2[kW]の負荷が接続されている場合を示している。
W相側の電力Fは、負荷5による消費なので、
F=-2.0[kW]
となる。また、E+F≦0になるように制御するので
E+F=E-2.0[kW]≦0
となる。すなわち、E≦2.0[kW]となる。
このように、U相には負荷が接続されていないが、パワーコンディショナ20から2.0[kW]以下の電力を出力させる必要がある。
In FIG. 6 , no load is connected to the U-phase that is connected to the power storage device 2 (no load), and a load of power consumption 2 [kW] is connected to the W-phase that is not connected to the grid. indicates if there is
Since the power F on the W-phase side is consumed by the
F = -2.0 [kW]
becomes. Also, since it is controlled so that E+F≦0, E+F=E-2.0 [kW]≦0
becomes. That is, E≦2.0 [kW].
Thus, although no load is connected to the U phase, it is necessary to output power of 2.0 [kW] or less from the
この場合も同様に、簡単にするため、E+F=0とすると、各相の電流は、Ia=20[A]、Ib=20[A]、O相電流Ic=40[A]となる。 Similarly in this case, if E+F=0 for simplification, the current of each phase is Ia=20 [A], Ib=20 [A], and O-phase current Ic=40 [A].
よって、定格電力2.0[kW]で100[V]系統連系を想定すると、電流は20[A]となるが、仮に、連系している相が無負荷、連系していない相に定格以上の負荷がある場合、中性線に定格の2倍以上の電流が流れる。 Therefore, assuming a 100 [V] grid connection with a rated power of 2.0 [kW], the current will be 20 [A]. If there is a load above the rating on the neutral wire, the current will flow in the neutral wire at least twice the rating.
そこで、電流センサ51の値Iaと電流センサ52の値Ibから算出される中性線の上限電流Ic(=Ia+Ib)を予め設定しておいて、これを超えないように制御することで、中性線に流れる電流を抑えることができる。
Therefore, the upper limit current Ic (=Ia+Ib) of the neutral wire calculated from the value Ia of the
前述したように、図6を用いて説明した通常制御では、U相の電流Ia=20[A]、O相の電流Ic=40[A]となるが、例えば、図7のように、図6と同じパワーコンディショナ20の定格電力、負荷5にて、中性線の上限電流IcMAXを30[A]と設定した場合、W相の電流Ibは負荷5が接続されている相なので20[A]流れる。ここで、前述のとおりのE+F=0の制御ではIa=20[A]となるが、IcMAX=30Aに設定されているので、
Ia=IcMAX-Ib=30[A]-20[A]=10[A]
と、Ia=10[A]、Ic=30[A]に抑えることができる。
As described above, in the normal control described with reference to FIG. 6, the U-phase current Ia=20 [A] and the O-phase current Ic=40 [A]. 6 with the rated power of the
Ia = Ic MAX - Ib = 30 [A] - 20 [A] = 10 [A]
, Ia=10 [A] and Ic=30 [A].
[充放電時の中性線電流制限]
本実施形態の蓄電システム1は、中性線の電流を監視して充放電制御を行う。
図8は、系統連系している相(U相)に負荷がある場合における充放電制御を説明するための説明図であり、図8(a)は放電時、図8(b)は充電時を示す。
[Neutral wire current limit during charge/discharge]
The
FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining the charge/discharge control when there is a load on the phase (U phase) that is interconnected to the grid, FIG. indicate the time.
蓄電システム1の放電時において、図8(a)に示すように、系統連系している相(U相)に消費電力2[kW]の負荷が接続され、系統連系していない相(W相)が無負荷(消費電力0[W])のとき、電流センサ51が消費電力2[kW]の負荷(図中細線の矢印の電流)への買電(商用電力の給電)を検知して、パワーコンディショナ20から放電制御する(図中太線の矢印の電流)。その結果、商用電力の買電による給電電流が0[A]となり、パワーコンディショナ20からの放電電力が負荷に給電(パワーコンディショナ20から20[A]の放電電流が供給)される。このように、図8(a)に示す場合は、負荷が放電電力を2[kW]使用したことになる。なお、各相の電圧と電流の向き(位相)で電力の向きを判断する。
When the
蓄電システム1の充電時において、図8(b)に示すように、系統連系している相(U相)に消費電力2[kW]の負荷、系統連系していない相(W相)が無負荷(消費電力0[W])のとき、U相には充電電流20[A]+負荷分20[A]の40[A]、中性線にも40[A]が流れる。このとき、例えば中性線の電流を30[A]に制限するためにパワーコンディショナ20を制御することで、中性線に流れる電流を抑制する一方、充電も1[kW](10[A])に抑えられる。その結果、図8(b)に示す場合は、商用電力を蓄電池10の充電に1[kW]、負荷で2[kW]の計3[kW]使用したことになる。
When the
図9は、系統連系している相(U相)が無負荷、系統連系していない相(W相)に負荷が接続されている場合における充放電制御を説明するための説明図であり、図9(a)は放電時、図9(b)は充電時を示す。 FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the charge/discharge control when the grid-connected phase (U-phase) has no load and the grid-not-connected phase (W phase) is connected to a load. FIG. 9(a) shows the state during discharging, and FIG. 9(b) shows the state during charging.
蓄電システム1の放電時において、図9(a)に示すように、系統連系している相(U相)は無負荷、系統連系されていない相(W相)に消費電力2[kW]の負荷が接続されているとき、電流センサ52が消費電力2[kW]の負荷(図中太線の矢印の電流)を検知して、パワーコンディショナ20から放電制御する(図中細線の矢印の電流)。つまり、各相の電圧と電流の向き(位相)で電力の向きを判断し、連系点(電流センサ51、52の位置(CTの位置))でU相、W相の電力の和がゼロになるように制御する。
When the
このとき、中性線には20[A]+20[A]=40[A]流れることになるが、例えば、中性線に流れる電流を30[A]に制限するためにパワーコンディショナ20を制御することで、中性線に流れる電流を抑制する一方、図中細矢印のようにパワーコンディショナ20からの放電出力は1[kW](10[A])になる。その結果、U相は1[kW]の売電、W相は2[kW]の買電となり、結果として商用電力系統150から合計1[kW]の電力を使用(買電)することになる。
At this time, 20 [A] + 20 [A] = 40 [A] flows through the neutral wire. By controlling, the current flowing through the neutral wire is suppressed, while the discharge output from the
蓄電システム1の充電時において、図9(b)に示すように、系統連系している相(U相)は無負荷、系統連系していない相(W相)に消費電力2[kW]の負荷が接続されているとき、U相には充電電流が20[A]流れるが、W相の電流20[A]と打ち消しあって、中性線は0[A]となり、例えば中性線の電流を30[A]に制限する制御を行った場合でも閾値にかからない。その結果、商用電力を蓄電池10の充電に2[kW]、負荷の消費で2[kW]の計4[kW]使用(買電)したことになる。
When the
このように構成された本実施形態によれば、コンセントに接続するだけで単相3線の片相に系統連系させることができるほか、負荷5が商用電力系統150に連系していない相に接続されている場合であっても中性線(O相)に流れる電流を抑制することができる。そのため、設置するブレーカーの容量を抑えるとともに、中性線の線径も比較的小さく抑えることができ、コストおよび線材の引き回し等の取り扱いを容易にすることができる。
According to the present embodiment configured in this way, it is possible to connect the system to one phase of the single-phase three-wire system by simply connecting it to an outlet, and the
1 蓄電システム
2 蓄電装置
5 一般負荷
6 自立負荷
10 蓄電池
20 パワーコンディショナ
21 制御回路
22 コンバータ
23 インバータ
24 センサ値受信機
50 電流・電圧検出部
51、52 電流センサ
53、54 電圧センサ
55 センサ値送信機
100 分電盤
150 系統電源
200 接地付コンセント
1
Claims (6)
商用電力系統の単相3線式の配電線におけるU相およびW相の電流と、U相O相間の電圧およびW相O相間の電圧を検知するセンサと、前記センサが検知したセンサ値を送信する送信手段とを有する検出部を備え、
前記蓄電装置は、接地付コンセントを介して前記単相3線式の配電線におけるU相O相間およびW相O相間のいずれかに接続され、蓄電池に対して充放電動作を行う電力変換部と、前記電力変換部を制御する制御回路とを有するパワーコンディショナと、前記送信手段から送信されたセンサ値を受信する受信手段とを有し、
前記制御回路は、
前記接地付コンセントにおける一方の接続端子の接地電位に対する電圧と、他方の接続端子の接地電位に対する電圧とを比較して、いずれの接続端子がO相に対応するかを判別し、
O相に対応すると判別されなかった接続端子の電圧または電流情報と、前記受信手段が受信した前記センサ値に基づく電圧または電流情報とを比較して、前記接続端子がU相およびW相のいずれに対応しているかを判別する判別手段を有し、
当該判別手段の判別結果に基づいて、前記電力変換部による前記充放電動作を制御することを特徴とする蓄電システム。 An electricity storage system including an electricity storage device,
A sensor for detecting U-phase and W-phase currents, a voltage between U and O phases and a voltage between W and O phases in a single-phase, three-wire distribution line of a commercial electric power system, and transmitting the sensor values detected by the sensors. A detection unit having a transmission means for
The power storage device is connected to either the U-phase O-phase or the W-phase O-phase of the single-phase three-wire distribution line via a grounded outlet, and a power conversion unit that charges and discharges a storage battery. , a power conditioner having a control circuit for controlling the power conversion unit; and receiving means for receiving the sensor value transmitted from the transmitting means,
The control circuit is
determining which connection terminal corresponds to the O phase by comparing the voltage with respect to the ground potential of one connection terminal and the voltage with respect to the ground potential of the other connection terminal in the grounded outlet;
The voltage or current information of the connection terminal not determined to correspond to the O phase is compared with the voltage or current information based on the sensor value received by the receiving means to determine whether the connection terminal corresponds to the U phase or the W phase. has a determination means for determining which of
A power storage system , wherein the charge/discharge operation by the power conversion unit is controlled based on the determination result of the determination means .
前記センサは、系統連系した相の電流を測定する第1電流センサと、系統連系しない相の電流を測定する第2電流センサと、系統連系した相の電圧を測定する第1電圧センサと、系統連系しない相の電圧を測定する第2電圧センサと、を有し、
前記制御回路は、
前記第1電流センサの測定値と前記第2電流センサの測定値とに基づいて、O線に流れる電流値を計算し、当該電流値が予め設定しておいた値を超えないように制御することを特徴とする請求項1または2記載の蓄電システム。 the power storage device is interconnected to either the U phase or the W phase,
The sensors include a first current sensor that measures the current of the grid-connected phase, a second current sensor that measures the current of the phase that is not grid-connected, and a first voltage sensor that measures the voltage of the grid-connected phase. and a second voltage sensor that measures the voltage of the phase that is not interconnected,
The control circuit is
Based on the measured value of the first current sensor and the measured value of the second current sensor, the current value flowing through the O line is calculated, and the current value is controlled so as not to exceed a preset value. 3. The power storage system according to claim 1 or 2, characterized in that:
前記単相3線式の配電線におけるU相およびW相の電流とU相O相間の電圧およびW相O相間の電圧を検知するセンサからのセンサ値を受信する受信手段とを有し、
前記制御回路は、
前記接地付コンセントにおける一方の接続端子の接地電位に対する電圧と、他方の接続端子の接地電位に対する電圧とを比較して、いずれの接続端子がO相に対応するかを判別し、
O相に対応すると判別されなかった接続端子の電圧または電流情報と、前記受信手段が受信した前記センサ値に基づく電圧または電流情報とを比較して、前記接続端子がU相およびW相のいずれに対応しているかを判別する判別手段を有し、
当該判別手段の判別結果に基づいて、前記電力変換部による前記充放電動作を制御することを特徴とする蓄電装置。 a power conversion unit that is connected via a grounded outlet to either the U-phase O-phase or the W-phase O-phase of a single-phase three-wire distribution line of a commercial electric power system, and performs charging and discharging operations on a storage battery; a power conditioner having a control circuit that controls the power conversion unit;
receiving means for receiving a sensor value from a sensor for detecting the current of the U phase and the W phase, the voltage between the U phase and the O phase, and the voltage between the W phase and the O phase in the single-phase three-wire distribution line;
The control circuit is
determining which connection terminal corresponds to the O phase by comparing the voltage with respect to the ground potential of one connection terminal and the voltage with respect to the ground potential of the other connection terminal in the grounded outlet;
The voltage or current information of the connection terminal not determined to correspond to the O phase is compared with the voltage or current information based on the sensor value received by the receiving means to determine whether the connection terminal is the U phase or the W phase. has a determination means for determining whether it corresponds to
A power storage device, wherein the charge/discharge operation by the power conversion unit is controlled based on the determination result of the determination means .
前記制御回路は、前記受信手段が受信したセンサ値に基づいて、O線に流れる電流値を計算し、当該電流値が予め設定しておいた設定値を超えないように制御することを特徴とする請求項4または5記載の蓄電装置。 The system is connected to either the U phase or the W phase,
The control circuit calculates a current value flowing through the O line based on the sensor value received by the receiving means, and controls the current value so that it does not exceed a preset value. 6. The power storage device according to claim 4 or 5.
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