JP7211509B2 - power conditioner - Google Patents
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Description
本発明は、パワーコンディショナに関する。 The present invention relates to power conditioners.
複数の蓄電池それぞれから出力される電力を変換して出力する電力変換装置であって、複数の蓄電池それぞれの容量を最大限に利用できるように充放電制御を行う電力変換装置が提案されている(例えば特許文献1参照)。この電力変換装置は、複数の蓄電池それぞれの電圧値の電圧平均値と、複数の蓄電池それぞれの電圧値とを比較する。そして、電圧変換装置は、放電運転モードでの動作時において、複数の蓄電池のうち、その電圧値が電圧平均値よりも大きい蓄電池について放電電力を増加させ、その電圧値が前述の電圧平均値よりも小さい蓄電池について放電電力を減少させるように制御する。また、電圧変換装置は、充電運転モードでの動作時において、複数の蓄電池のうち、その電圧値が電圧平均値よりも大きい蓄電池について充電電力を減少させ、その電圧値が前述の電圧平均値よりも小さい蓄電池について充電電力を増加させるように制御する。 A power conversion device that converts and outputs the power output from each of a plurality of storage batteries, and performs charging and discharging control so that the capacity of each of the plurality of storage batteries can be used to the maximum. For example, see Patent Document 1). This power converter compares the voltage average value of the voltage values of each of the plurality of storage batteries with the voltage value of each of the plurality of storage batteries. Then, when operating in the discharge operation mode, the voltage conversion device increases the discharge power of a storage battery whose voltage value is greater than the average voltage value among the plurality of storage batteries, and the voltage value of the storage battery is higher than the average voltage value. Also, control is performed so as to reduce the discharge power of a storage battery with a small value. Further, when operating in the charging operation mode, the voltage conversion device reduces the charging power of a storage battery whose voltage value is greater than the average voltage value among the plurality of storage batteries, and the voltage value of the storage battery is lower than the average voltage value. Also, control is performed to increase the charging power for a storage battery with a small value.
しかしながら、特許文献1に記載された電力変換装置では、複数の蓄電池それぞれのSOC(State of Charge)値を互いにある程度近づけることができるが、複数の蓄電池それぞれのSOC値を互いに等しい値にすることができず、複数の蓄電池間でSOC値の偏りが発生してしまう。この場合、複数の蓄電池の全てについて満充電状態から放電終止状態までの全範囲に亘って蓄電池に蓄えられた電気を利用することができない虞がある。また、複数の蓄電池それぞれのSOC値に乖離があると、ある程度のSOC値に近づくまでに長時間がかかってしまう。なお、放電終止とは、SOC=0の状態を示す。 However, in the power conversion device described in Patent Document 1, although the SOC (State of Charge) values of the plurality of storage batteries can be brought closer to each other to some extent, the SOC values of the plurality of storage batteries cannot be made equal to each other. Therefore, deviation of SOC values occurs among the plurality of storage batteries. In this case, there is a possibility that the electricity stored in the storage batteries cannot be used over the entire range from the fully charged state to the end-of-discharge state for all of the plurality of storage batteries. Moreover, if there is a deviation between the SOC values of the plurality of storage batteries, it will take a long time to reach a certain SOC value. Note that the termination of discharge indicates a state of SOC=0.
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、複数の蓄電池それぞれのSOC値を等しくすることにより複数の蓄電池の全てについて蓄えられた電気を有効に利用することができるパワーコンディショナを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above reasons, and provides a power conditioner that can effectively utilize the electricity stored in all of the plurality of storage batteries by equalizing the SOC values of the plurality of storage batteries. intended to
上記目的を達成するために、本発明に係るパワーコンディショナは、
第1蓄電池と第2蓄電池と、を含む複数の蓄電池と、
第1蓄電池に接続される第1双方向DC-DCコンバータと、
第2蓄電池に接続される第2双方向DC-DCコンバータと、
前記第1双方向DC-DCコンバータと前記第2双方向DC-DCコンバータとの両方に接続されるバスラインと、
前記第1双方向DC-DCコンバータと前記第2双方向DC-DCコンバータとに接続され、充放電電力を制御する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記第1蓄電池のSOCが前記第2蓄電池のSOCより小さくなるまで、前記第1蓄電池の放電電力が前記第2蓄電池の放電電力より大きくなるよう維持する第1の制御と、
前記第2蓄電池のSOCが前記第1蓄電池のSOCより小さくなるまで、前記第2蓄電池の放電電力が前記第1蓄電池の放電電力より大きくなるよう維持する第2の制御と、
前記第1蓄電池のSOCが前記第2蓄電池のSOCより大きくなるまで、前記第1蓄電池への充電電力が前記第2蓄電池への充電電力より大きくなるよう維持する第3の制御と、
前記第2蓄電池のSOCが前記第1蓄電池のSOCより大きくなるまで、前記第2蓄電池への充電電力が前記第1蓄電池への充電電力より大きくなるよう維持する第4の制御と、が可能であり、
放電時には、前記第1蓄電池と前記第2蓄電池との放電を維持しつつ、前記第1の制御と前記第2の制御を交互に繰り返し、
充電時には、前記第1蓄電池と前記第2蓄電池との充電を維持しつつ、前記第1の制御と前記第2の制御を交互に繰り返す。
In order to achieve the above object, the power conditioner according to the present invention includes:
a plurality of storage batteries including a first storage battery and a second storage battery;
a first bidirectional DC-DC converter connected to the first storage battery;
a second bidirectional DC-DC converter connected to the second storage battery;
a bus line connected to both the first bidirectional DC-DC converter and the second bidirectional DC-DC converter;
a control circuit connected to the first bidirectional DC-DC converter and the second bidirectional DC-DC converter and controlling charging and discharging power;
The control circuit is
a first control for maintaining the discharged power of the first storage battery to be greater than the discharged power of the second storage battery until the SOC of the first storage battery becomes lower than the SOC of the second storage battery;
a second control for maintaining the discharged power of the second storage battery to be greater than the discharged power of the first storage battery until the SOC of the second storage battery becomes lower than the SOC of the first storage battery;
a third control for maintaining the charging power to the first storage battery to be greater than the charging power to the second storage battery until the SOC of the first storage battery becomes greater than the SOC of the second storage battery;
and fourth control for maintaining the charging power to the second storage battery to be greater than the charging power to the first storage battery until the SOC of the second storage battery becomes greater than the SOC of the first storage battery. can be,
During discharging, alternately repeating the first control and the second control while maintaining the discharging of the first storage battery and the second storage battery,
During charging, the first control and the second control are alternately repeated while maintaining the charging of the first storage battery and the second storage battery .
また、本発明に係るパワーコンディショナは、
前記制御回路が、前記第1双方向DC-DCコンバータおよび前記第2双方向DC-DCコンバータそれぞれについて、放電時には放電電力指令値を算出し、充電時には充電電力指令値を算出し、算出した前記放電電力指令値または前記充電電力指令値を示す指令値情報を出力する指令部を有し、
前記指令部は、前記第1蓄電池および前記第2蓄電池のそれぞれの容量に対する、前記第1蓄電池および前記第2蓄電池の容量の総和の比率に基づいて得られる値と、前記第1蓄電池および前記第2蓄電池それぞれのSOC値と、に基づいて、前記第1双方向DC-DCコンバータと前記第2双方向DC-DCコンバータとのうちのいずれか一方についての前記放電電力指令値または前記充電電力指令値と、前記第1双方向DC-DCコンバータと前記第2双方向DC-DCコンバータとのうちの他方についての前記放電電力指令値または前記充電電力指令値と、を算出する、ものであってもよい。
Moreover, the power conditioner according to the present invention is
The control circuit calculates a discharge power command value during discharging and a charging power command value during charging for each of the first bidirectional DC-DC converter and the second bidirectional DC-DC converter. a command unit that outputs command value information indicating the discharge power command value or the charge power command value;
The command unit provides a value obtained based on the ratio of the total capacity of the first storage battery and the second storage battery to the capacity of each of the first storage battery and the second storage battery, and and the SOC value of each of the two storage batteries , and the discharge power command value or the charging calculating a power command value and the discharging power command value or the charging power command value for the other of the first bidirectional DC-DC converter and the second bidirectional DC-DC converter ; can be anything.
また、本発明に係るパワーコンディショナは、
前記指令部が、前記第1蓄電池および前記第2蓄電池のうちのいずれか一方の容量に対する、前記第1蓄電池および前記第2蓄電池の容量の総和である総容量の比率に前記第1蓄電池および前記第2蓄電池の全てからの放電電力または充電電力の指令値である総電力指令値を乗じて得られる値に、前記第1蓄電池および前記第2蓄電池のうちの前記一方の蓄電池のSOC値から他方の蓄電池のSOC値を差し引いて得られるSOC差分値に予め設定されたオフセット電力指令値を乗じて得られる値を加えることにより、前記放電電力指令値または前記充電電力指令値を算出し、前記他方の蓄電池の容量の前記総容量に対する比率に前記総電力指令値を乗じて得られる値から、前記SOC差分値に前記オフセット電力指令値を乗じて得られる値を差し引くことにより、前記放電電力指令値または前記充電電力指令値を算出する、ものであってもよい。
Moreover, the power conditioner according to the present invention is
The instruction unit sets the ratio of the total capacity, which is the sum of the capacities of the first storage battery and the second storage battery , to the capacity of either one of the first storage battery and the second storage battery . A value obtained by multiplying a total power command value, which is a command value of discharged power or charged power from all of the second storage batteries , is obtained by multiplying the SOC value of one of the first storage battery and the second storage battery by the other. The discharge power command value or the charge power command value is calculated by adding a value obtained by multiplying a preset offset power command value to an SOC difference value obtained by subtracting the SOC value of the storage battery, and the other By subtracting the value obtained by multiplying the SOC difference value by the offset power command value from the value obtained by multiplying the ratio of the storage battery capacity to the total capacity by the total power command value, the discharge power command value Alternatively, the charging power command value may be calculated.
また、本発明に係るパワーコンディショナは、
前記指令部は、算出した前記放電電力指令値または前記充電電力指令値が前記総電力指令値を超える場合、前記放電電力指令値または前記充電電力指令値を前記総電力指令値に設定する、ものであってもよい。Moreover, the power conditioner according to the present invention is
When the calculated discharge power command value or charge power command value exceeds the total power command value, the command unit sets the discharge power command value or the charge power command value to the total power command value. may be
また、本発明に係るパワーコンディショナは、
前記第1蓄電池および前記第2蓄電池それぞれの出力電圧を計測する電圧計測部を更に備え、
前記指令部は、前記電圧計測部により計測された前記第1蓄電池および前記第2蓄電池それぞれの出力電圧に基づいて、前記第1蓄電池および前記第2蓄電池それぞれのSOC値を算出し、
前記オフセット電力指令値は、前記電圧計測部による前記第1蓄電池および前記第2蓄電池それぞれの出力電力の計測誤差に基づいて決定される、ものであってもよい。
Moreover, the power conditioner according to the present invention is
Further comprising a voltage measurement unit that measures the output voltage of each of the first storage battery and the second storage battery ,
The command unit calculates an SOC value of each of the first storage battery and the second storage battery based on the output voltage of each of the first storage battery and the second storage battery measured by the voltage measurement unit,
The offset power command value may be determined based on a measurement error of output power of each of the first storage battery and the second storage battery by the voltage measurement unit.
本発明によれば、制御回路が、第1蓄電池のSOCが第2蓄電池のSOCより小さくなるまで、第1蓄電池の放電電力が第2蓄電池の放電電力より大きくなるよう維持する第1の制御と、第2蓄電池のSOCが第1蓄電池のSOCより小さくなるまで、第2蓄電池の放電電力が第1蓄電池の放電電力より大きくなるよう維持する第2の制御と、第1蓄電池のSOCが第2蓄電池のSOCより大きくなるまで、第1蓄電池への充電電力が第2蓄電池への充電電力より大きくなるよう維持する第3の制御と、第2蓄電池のSOCが第1蓄電池のSOCより大きくなるまで、第2蓄電池への充電電力が第1蓄電池への充電電力より大きくなるよう維持する第4の制御と、が可能であり、放電時には、第1蓄電池と第2蓄電池との放電を維持しつつ、第1の制御と第2の制御を交互に繰り返し、充電時には、第1蓄電池と第2蓄電池との充電を維持しつつ、第1の制御と第2の制御を交互に繰り返す。これにより、第1蓄電池および第2蓄電池それぞれのSOC値をより近い値にすることができるので、第1蓄電池および第2蓄電池の全てについて満充電状態から放電終止状態までの全範囲に亘って蓄電池に蓄えられた電気を有効に利用することができる。 According to the present invention, the control circuit maintains the discharged power of the first storage battery to be greater than the discharged power of the second storage battery until the SOC of the first storage battery becomes lower than the SOC of the second storage battery; a second control for maintaining the discharged power of the second storage battery to be greater than the discharged power of the first storage battery until the SOC of the second storage battery becomes smaller than the SOC of the first storage battery; a third control for maintaining the charging power to the first storage battery to be greater than the charging power to the second storage battery until the SOC becomes greater than the SOC of the storage battery; and the third control until the SOC of the second storage battery becomes greater than the SOC of the first storage battery. , and a fourth control for maintaining the charging power to the second storage battery to be greater than the charging power to the first storage battery, and during discharging, while maintaining the discharge of the first storage battery and the second storage battery. , the first control and the second control are alternately repeated, and during charging, the first control and the second control are alternately repeated while maintaining the charging of the first storage battery and the second storage battery. As a result, the SOC values of the first storage battery and the second storage battery can be made closer to each other. The electricity stored in can be effectively used.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態に係る電力変換装置は、複数の蓄電池と、直流バスラインと、複数の双方向DC-DCコンバータと、指令部と、DC-DCコンバータ制御部と、を備える。複数の双方向DC-DCコンバータは、それぞれ、複数の蓄電池それぞれと直流バスラインとの間に設けられ、蓄電池から出力される直流電力を変換して直流バスラインへ出力することにより複数の蓄電池からの放電を実行する放電モードまたは直流バスラインから供給される直流電力を変換して蓄電池へ出力することにより蓄電池を充電する充電モードで動作する。指令部は、複数の双方向DC-DCコンバータそれぞれについて、放電モードで動作する場合の放電電力指令値または充電モードで動作する場合の充電電力指令値を算出し、算出した放電電力指令値または充電電力指令値を示す指令値情報を出力する。DC-DCコンバータ制御部は、指令部から出力される指令値情報に基づいて、複数の双方向DC-DCコンバータを各別に制御する。そして、指令部は、複数の蓄電池それぞれの容量のそれらの総和に対する比率と、複数の蓄電池それぞれのSOC値の差分値と、に基づいて、複数の双方向DC-DCコンバータそれぞれの放電電力指令値または充電電力指令値を算出する。ここで、本実施の形態に係る電力変換装置を含む電源システムの構成について説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. A power converter according to this embodiment includes a plurality of storage batteries, a DC bus line, a plurality of bidirectional DC-DC converters, a command section, and a DC-DC converter control section. Each of the plurality of bidirectional DC-DC converters is provided between each of the plurality of storage batteries and the DC bus line, and converts the DC power output from the storage battery and outputs it to the DC bus line, thereby converting the power from the plurality of storage batteries to the DC bus line. or in a charging mode in which the DC power supplied from the DC bus line is converted and output to the storage battery to charge the storage battery. The command unit calculates a discharge power command value when operating in a discharge mode or a charge power command value when operating in a charge mode for each of the plurality of bidirectional DC-DC converters, and calculates the calculated discharge power command value or charging Output command value information indicating the power command value. The DC-DC converter control section individually controls the plurality of bidirectional DC-DC converters based on the command value information output from the command section. Then, the command unit provides a discharge power command value for each of the plurality of bidirectional DC-DC converters based on the ratio of the capacity of each of the plurality of storage batteries to the total sum thereof and the difference value of the SOC values of each of the plurality of storage batteries. Alternatively, the charging power command value is calculated. Here, the configuration of the power supply system including the power conversion device according to this embodiment will be described.
本実施の形態に係る電源システムは、図1に示すように、太陽電池1と、蓄電池21、22と、太陽電池1、2つの蓄電池21、22および系統電源4に接続されたパワーコンディショナ3と、を備える。系統電源4は、例えば単相三線式でパワーコンディショナ3へ交流電力を供給する。蓄電池21、22は、それぞれ、蓄えられた電気を放電により取り出すことができる二次電池であり、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンキャパシタ等である。また、蓄電池21、22は、予め設定された電力を出力するものであれば、単電池であってもよいし、複数の単電池を直列または並列に接続した組電池であってもよい。
As shown in FIG. 1, the power supply system according to the present embodiment includes a solar cell 1,
パワーコンディショナ3は、PVコンバータ31と、インバータ32と、2つのDC-DCコンバータ331、332と、制御回路39と、を備える。PVコンバータ31と、インバータ32と、DC-DCコンバータ331、332とは、直流バスラインであるHVDCバスL3を介して接続されている。また、HVDCバスL3には、HVDCバスL3の電圧変動を抑制するためのコンデンサ(図示せず)が接続されている。また、インバータ32と系統電源4との間には、インダクタとコンデンサとを含んで構成され、インバータ32から出力される交流電力から、高周波数のスイッチングノイズ成分を除去するラインフィルタ(図示せず)が介在している。
The
PVコンバータ31は、太陽電池1から入力される直流電圧を昇圧して出力するDC-DCコンバータである。PVコンバータ31は、制御回路39から入力される制御信号に基づいて、MPPT(Maximum Power Point Tracking)制御を実行することにより、太陽電池1からの入力電圧を調整する機能を有するものであってもよい。インバータ32は、双方向型DC-ACインバータであり、制御回路39から入力されるPWM(Pulse Width Modulation)信号によりスイッチングされる複数のスイッチング素子(図示せず)を有する。このインバータ32は、HVDCバスL3から入力される直流電圧を交流電圧に変換して出力するとともに、系統電源4から供給される交流電圧を直流電圧に変換してHVDCバスL3へ出力する。
The
DC-DCコンバータ331、332は、それぞれ、双方向DC-DCコンバータであり、2つの蓄電池21、22それぞれとHVDCバスL3との間に1つずつ設けられている。DC-DCコンバータ331、332は、例えば図2に示すような双方向チョッパ回路である。DC-DCコンバータ331、332は、一端が端子BHに接続されたインダクタL3313と、インダクタL3313の他端と端子BL、DLとの間に接続されたスイッチング素子Q1と、インダクタL3313の他端と端子DHとの間に接続されたスイッチング素子Q2と、を有する。また、端子DH、DL間には、コンデンサC1が接続されている。スイッチング素子Q1、Q2は、それぞれ、制御回路39から入力されるPWM(Pulse Width Modulation)信号により駆動される。DC―DCコンバータ331、332の端子BLは蓄電池21、22の負極側に接続され、端子BHは蓄電池21、22の正極側に接続される。また、DC-DCコンバータ331、332の端子DLはHVDCバスL3の負側に接続される。DC-DCコンバータ331、332の端子DHはHVDCバスL3の正側に接続される。DC-DCコンバータ331、332のスイッチング素子Q1、Q2には、MOSFET、IGBT等が採用される。また、DC―DCコンバータ331、332は、端子BH、BL間の電圧、即ち、蓄電池21、22の出力電圧Vcを計測する電圧計測部3311と、端子DH、DL間の電圧、即ち、DC-DCコンバータの出力電圧Vdを計測する電圧計測部3312と、を有する。電圧計測部3311、3312は、それぞれ、計測した電圧値を示す計測信号を制御回路39へ出力する。
The DC-
DC-DCコンバータ331、332は、それぞれ、蓄電池21、22から出力される直流電力を変換してHVDCバスL3へ出力することにより蓄電池21、22からの放電を実行する放電モードまたはHVDCバスL3から供給される直流電力を変換して蓄電池21、22へ出力することにより蓄電池21、22を充電する充電モードで動作する。
The DC-
図1に戻って、制御回路39は、例えばDSP(Digital Signal Processor)とメモリとを有する。制御回路39は、図3に示すように、PVコンバータ制御部391と、インバータ制御部392と、DC-DCコンバータ制御部3931、3932と、指令部394と、を有する。制御回路39のメモリは、SOC相関記憶部3951と、容量記憶部3952と、基準指令値記憶部3953と、指令値記憶部3954と、を有する。PVコンバータ制御部391は、PVコンバータ31をその出力電圧が一定になるように制御するための制御信号を生成してPVコンバータ31へ出力する。インバータ制御部392は、インバータ32を動作させるための制御信号を生成してインバータ32へ出力する。
Returning to FIG. 1, the
DC-DCコンバータ制御部3931、3932は、それぞれ、DC-DCコンバータ331、332を充電モードまたは放電モードのいずれかの動作モードで動作させるためのPWM信号を生成してDC-DCコンバータ331、332それぞれへ出力する。ここで、DC―DCコンバータ制御部3931、3932は、DC―DCコンバータ331、332を放電モードで動作させる場合、DC―DCコンバータ331、332それぞれの電圧計測部3312から入力される計測信号に基づいて、DC―DCコンバータ331、332の出力電圧Vdが一定となるようにスイッチング素子Q1のオンオフ動作におけるデューティ比を制御する。また、DC-DCコンバータ制御部3931、3932は、指令部394から出力される、放電モードで動作する場合の放電電力指令値または充電モードで動作する場合の充電電力指令値を示す指令値情報に基づいて、DC―DCコンバータ331、332を各別に制御する。
The DC-DC
SOC相関記憶部3951は、蓄電池21、22の出力電圧とSOC値と相関関係を示す相関情報を記憶する。
The SOC
指令部394は、電圧計測部3311から入力される計測信号から、蓄電池21、22の出力電圧Vcの電圧値を取得し、取得した電圧値に基づいて、蓄電池21、22のSOC値を算出する。ここで、指令部394は、SOC相関記憶部3951が記憶する相関情報を参照して、蓄電池21、22の出力電圧VcからSOC値を算出する。また、指令部394は、2つのDC―DCコンバータ331、332それぞれについて、放電電力指令値または充電電力指令値を算出し、算出した放電電力指令値または充電電力指令値を示す指令値情報を生成して出力する。ここで、指令部394は、蓄電池21、22それぞれの容量のそれらの総和に対する比率と、蓄電池21、22それぞれのSOC値の差分値と、に基づいて、DC―DCコンバータ331、332それぞれの放電電力指令値または充電電力指令値を算出する。
The
具体的には、指令部394は、下記式(1)および式(2)に示す関係式を用いて、放電電力指令値または充電電力指令値を算出する。
PtA={PA/(PA+PB)}×K1×Pt+(Sa-Sb)×k2 ・・・式(1)
PtB={PB/(PA+PB)}×K1×Pt-(Sa-Sb)×k2 ・・・式(2)
ここで、PtAは、例えば蓄電池21に対応するDC―DCコンバータ331の放電電力指令値または充電電力指令値を示し、PtBは、例えば蓄電池22に対応するDC―DCコンバータ332の放電電力指令値または充電電力指令値を示す。この場合、PA、PBは、それぞれ、蓄電池21、22の定格容量を示し、Sa、Sbは、それぞれ、蓄電池21、22のSOC値を示す。また、Ptは、蓄電池21、22全てからの放電電力または充電電力の指令値である総電力指令値であり、K1は、蓄電池の劣化状態や累積充放電回数などを基にした係数であり、k2は、予め設定されたオフセット電力指令値である。例えば蓄電池21、22へ2[kW]充電する場合または蓄電池21、22から2[kW]放電する場合、総電力指令値Ptは、2[kW]に設定される。オフセット電力指令値k2は、電圧計測部3311による蓄電池21、22それぞれの出力電圧の計測誤差に基づいて決定される。具体的には、オフセット電力指令値k2は、例えば、電圧計測部3311による蓄電池21、22それぞれの出力電力の計測誤差に予め設定された電流値を乗じて得られる値以上の値に設定される。また、オフセット電力指令値k2の上限は、例えば蓄電池21、22のSOC値が等しくなるまでに要する時間に基づいて決定される。このオフセット電力指令値k2は、例えば0.1[kW]に設定される。Specifically,
PtA={PA/(PA+PB)}×K1×Pt+(Sa-Sb)×k2 Formula (1)
PtB={PB/(PA+PB)}×K1×Pt−(Sa−Sb)×k2 Equation (2)
Here, PtA indicates, for example, the discharge power command value or charge power command value of the DC-
即ち、指令部394は、蓄電池21の定格容量PAの総容量(PA+PB)に対する比率に総電力指令値Ptを乗じて得られる値に、SOC差分値(Sa-Sb)にオフセット電力指令値k2を乗じて得られる値を加えることにより、DC―DCコンバータ331の放電電力指令値または充電電力指令値を算出する。ここで、総容量(PA+PB)は、蓄電池21、22の定格容量PA、PBの総和であり、SOC差分値(Sa-Sb)は、蓄電池21のSOC値Saから蓄電池22のSOC値Sbを差し引いて得られる値であり、SaおよびSbは百分率(%)で表記される。また、指令部394は、蓄電池22の定格容量PBの総容量(PA+PB)に対する比率に係数K1と総電力指令値Ptを乗じて得られる値から、SOC差分値(Sa-Sb)にオフセット電力指令値k2を乗じて得られる値を差し引くことにより、DC―DCコンバータ332の放電電力指令値または充電電力指令値を算出する。そして、指令部394は、算出した放電電力指令値または充電電力指令値を示す情報を指令値記憶部3954に記憶させる。
That is, the
また、指令部394は、算出した放電電力指令値または充電電力指令値が負である場合、指令値記憶部3954が記憶する放電電力指令値または充電電力指令値を示す情報を「0」に設定する。更に、指令部394は、算出した放電電力指令値または充電電力指令値が前述の総電力指令値Ptを超える場合、放電電力指令値または充電電力指令値を強制的に総電力指令値Ptに設定する。ここで、算出した放電電力指令値または充電電力指令値が負である場合に、指令値記憶部3954が記憶する情報を「0」にする理由は、電池の劣化の加速を防ぐためである。指令値記憶部3954が記憶する情報を「0」にしない場合、一方の蓄電池を放電させ、他方の蓄電池を充電させるような動作になるため蓄電池の劣化を加速させる。
Further, when the calculated discharge power command value or charge power command value is negative, the
容量記憶部3952は、蓄電池21、22それぞれの定格容量を示す容量情報を記憶する。指令値記憶部3954は、指令部394により算出された放電電力指令値または充電電力指令値を示す情報を記憶する。
基準指令値記憶部3953は、前述の式(1)および式(2)における係数K1と、総電力指令値Ptを示す総電力指令値情報と、オフセット電力指令値k2を示すオフセット電力指令値情報と、を記憶する。ここで、基準指令値記憶部3953は、1種類の総電力指令値情報と、正負の2種類のオフセット電力指令値k2を示すオフセット電力指令値情報と、を記憶する。指令部394は、下記式(1)および式(2)に示す関係式を用いて、放電電力指令値または充電電力指令値を算出する際、容量記憶部3952が記憶する容量情報と基準指令値記憶部3953が記憶する総電力指令値情報およびオフセット電力指令値情報とを参照する。
The reference command
次に、本実施の形態に係る制御回路39の指令部394が実行する電力指令値設定処理について、図4を参照しながら説明する。この電力指令値設定処理は、パワーコンディショナ3が起動したことを契機として開始される。なお、制御回路39は、この電力指令値設定処理の実行と並行して、PVコンバータ31の動作を制御する処理、インバータ32の動作を制御する処理およびDC-DCコンバータ331、332の動作を制御する処理を実行する。
Next, the power command value setting process executed by
まず、指令部394は、電圧計測部3311から入力される計測信号から、蓄電池21、22の出力電圧の電圧値を取得する(ステップS101)。次に、指令部394は、取得した電圧値とSOC相関テーブルとに基づいて、蓄電池21、22のSOC値を算出する(ステップS102)。
First, the
続いて、指令部394は、DC―DCコンバータ331、332が充電モードで動作しているか否かを判定する(ステップS103)。指令部394が、DC―DCコンバータ331、332が充電モードで動作していると判定したとする(ステップS103:Yes)。この場合、指令部394は、基準指令値記憶部3953が記憶するオフセット電力指令値情報を参照して、前述の式(1)および式(2)におけるオフセット電力指令値k2として負のオフセット電力指令値k2を採用する(ステップS104)。一方、指令部394が、DC―DCコンバータ3931、3932が放電モードで動作していると判定したとする(ステップS103:No)。この場合、指令部394は、基準指令値記憶部3953が記憶するオフセット電力指令値情報を参照して、前述の式(1)および式(2)におけるオフセット電力指令値k2として正のオフセット電力指令値k2を採用する(ステップS105)。
Subsequently, the
その後、指令部394は、蓄電池21、22それぞれの定格容量と、係数K1と、前述の総電力指令値Ptと、前述のステップS104またはステップS105で採用したオフセット電力指令値k2と、前述の式(1)および式(2)の関係式とを用いて、放電電力指令値または充電電力指令値を算出するが、簡略化のために、以降ではK1=1として説明する。そして、指令部394は、算出した放電電力指令値または充電電力指令値を示す情報を指令値記憶部3954に記憶させる(ステップS106)。ここで、指令部394は、容量記憶部3952が記憶する蓄電池21、22それぞれの定格容量を示す容量情報を参照して、蓄電池21、22それぞれの定格容量を取得する。
After that, the
次に、指令部394は、算出した放電電力指令値または充電電力指令値PtA、PtBのうちのいずれかが0未満であるか否かを判定する(ステップS107)。指令部394は、算出した放電電力指令値または充電電力指令値PtA、PtBが0以上であると判定すると(ステップS107:No)、そのまま後述のステップS109の処理を実行する。一方、指令部394が、算出した放電電力指令値または充電電力指令値PtA、PtBのいずれかが0未満、即ち、負であると判定したとする(ステップS107:Yes)。この場合、指令部394は、指令値記憶部3945が記憶する、負である放電電力指令値または充電電力指令値PtA、PtBを示す情報を、「0」を示す情報に更新する(ステップS108)。即ち、指令部394は、算出した放電電力指令値または前記充電電力指令値が負である場合、放電電力指令値または前記充電電力指令値をゼロに設定する。
Next,
続いて、指令部394は、算出した放電電力指令値または充電電力指令値PtA、PtBのうちのいずれかが総電力指令値Ptよりも大きいか否かを判定する(ステップS109)。指令部394は、算出した放電電力指令値または充電電力指令値PtA、PtBが総電力指令値Pt以下であると判定すると(ステップS109:No)、そのまま後述のステップS111の処理を実行する。一方、指令部394が、算出した放電電力指令値または充電電力指令値PtA、PtBのいずれかが総電力指令値Ptよりも大きいと判定したとする(ステップS107:Yes)。この場合、指令部394は、指令値記憶部3945が記憶する、総電力指令値Ptよりも大きい放電電力指令値または充電電力指令値PtA、PtBを示す情報を、総電力指令値Ptを示す情報に更新する(ステップS110)。即ち、指令部394は、算出した放電電力指令値または充電電力指令値が前述の総電力指令値Ptを超える場合、放電電力指令値または充電電力指令値を総電力指令値Ptに設定する。
Subsequently,
その後、指令部394は、指令値記憶部3945が記憶する放電電力指令値または充電電力指令値PtA、PtBを示す指令値情報を、DC-DCコンバータ制御部3931、3932へ出力する(ステップS111)。このとき、DC-DCコンバータ制御部3931、3932は、指令部394から出力される放電電力指令値または充電電力指令値を示す指令値情報に基づいて、DC―DCコンバータ331、332を各別に制御する。次に、再びステップS101の処理が実行される。
After that, the
次に、本実施の形態に係るパワーコンディショナ3の動作について、比較例に係るパワーコンディショナの動作と比較しながら説明する。比較例に係るパワーコンディショナは、本実施の形態に係るパワーコンディショナ3と同様の構成を有し、指令部394の放電電力指令値または充電電力指令値の算出方法のみが本実施の形態と相違する。比較例に係る指令部394は、下記式(3)および式(4)に示す関係式を用いて、放電電力指令値または充電電力指令値を算出する。
PtA=[PA×(1-Sa)/{(PA×(1-Sa)+PB×(1-Sb)}]×2 ・・・式(3)
PtB=[PB×(1-Sb)/{(PA×(1-Sa)+PB×(1-Sb)}]×2 ・・・式(4)
ここで、PtA、PtB、PA、PB、Sa、Sbは、それぞれ、前述の式(1)および式(2)におけるそれらと同様である。Next, the operation of the
PtA = [PA × (1-Sa) / {(PA × (1-Sa) + PB × (1-Sb)}] × 2 Equation (3)
PtB=[PB×(1−Sb)/{(PA×(1−Sa)+PB×(1−Sb)}]×2 Equation (4)
Here, PtA, PtB, PA, PB, Sa, and Sb are the same as those in formulas (1) and (2) above, respectively.
例えば蓄電池21の定格容量を4[kWh]、蓄電池22の定格容量を2[kWh]であり、蓄電池21のSOC値が「0.5(50%)」、蓄電池22のSOC値が「0.4(40%)」であるとする。そして、比較例に係る指令部394が、DC-DCコンバータ331、332を充電モードで動作させるとともに、前述の総電力指令値Ptを2[kW]に設定したとする。この場合、指令部394は、式(3)に示す関係式を用いて、蓄電池21への充電電力指令値を、[4×(1-0.5)/{4×(1-0.5)+2×(1-0.4)}]×2=1.25[kW]と算出する。また、指令部394は、式(4)に示す関係式を用いて、蓄電池22への充電電力指令値を、[2×(1-0.4)/{4×(1-0.5)+2×(1-0.4)}]×2=0.75[kW]と算出する。このように、蓄電池21、22の定格容量の比が、2:1であるにも関わらず、SOC値の違いを考慮した式(3)および式(4)に示す関係式を用いて算出される蓄電池21、22に対応する充電電力指令値の比は、5:3となる。
For example, the rated capacity of the
ここで、比較例に係るパワーコンディショナについて、DC-DCコンバータ331、332を充電モードで動作を開始させた後における蓄電池21、22のSOC値の時間推移の一例を図5に示す。図5の曲線S91、S92に示すように、蓄電池21、22のSOC値の差分値は、DC-DCコンバータ331、332が充電モードで動作を開始してから10分程度の間、経時的に減少する。但し、10分以上経過した時点においては、蓄電池21、22のSOC値の差分値はほとんど一定であることが判る。このため、蓄電池21、22のSOC値を等しくすることができない。また、蓄電池21、22のSOC値の差分値が比較的大きい場合、例えば、蓄電池21のSOC値が0.9(90%)であり、蓄電池22のSOC値が0.1(10%)である場合、蓄電池21、22のSOC値の差分値をある程度小さくするまでに要する時間が長くなってしまう虞がある。
Here, FIG. 5 shows an example of temporal transition of the SOC values of the
これに対して、本実施の形態に係るパワーコンディショナ3では、指令部394が、前述の式(1)および式(2)に示す関係式を用いて、放電電力指令値または充電電力指令値を算出する。例えば蓄電池21の定格容量を4[kWh]、蓄電池22の定格容量を2[kWh]であり、蓄電池21のSOC値が「0.5(50%)」、蓄電池22のSOC値が「0(0%)」であるとする。そして、指令部394が、DC-DCコンバータ331、332を充電モードで動作させるとともに、前述の総電力指令値Ptを2[kW]に設定したとする。また、オフセット電力指令値が、0.1[kW]に設定されているとする。この場合、指令部394は、式(1)に示す関係式を用いて、蓄電池21に対応する充電電力指令値を、{4/(2+4)}×2-(50-0)×0.1=-3.66[kW]と算出する。また、指令部394は、式(2)に示す関係式を用いて、蓄電池22に対応する充電電力指令値を、{2/(2+4)}×2+(50-0)×0.1=5.66[kW]と算出される。そして、指令部394は、算出した蓄電池21の充電電力指令値が0未満であるため、蓄電池21の充電電力指令値を「0」に更新する。これにより、指令部394は、蓄電池21を充電せずに、蓄電池22のみに2[kW]充電させるための指令値情報を、DC-DCコンバータ制御部3931、3932へ出力する。
On the other hand, in
つまり、指令部394は、DC―DCコンバータ331、332を充電モードで動作させる場合、蓄電池21のSOC値が蓄電池22のSOC値よりも大きいとき、蓄電池21に対応する双方向DC―DCコンバータ331についての充電電力指令値を「0」に設定して蓄電池21を充電させない。一方、指令部394は、蓄電池22に対応する双方向DC―DCコンバータ332についての充電電力指令値を「0」よりも大きい値に設定して蓄電池22を充電させる。言い換えると、指令部394は、DC―DCコンバータ331、332を充電モードで動作させる場合、蓄電池21のSOC値が蓄電池22のSOC値よりも大きいとき、蓄電池21に対応するDC-DCコンバータ331についての時間に対するSOC値の変動の傾きを、蓄電池22に対応するDC-DCコンバータ332についての時間に対するSOC値の変動の傾きよりも小さい値となるように充電電力指令値を算出する。なお、DC-DCコンバータ331、332それぞれについての充電電力指令値は上記に限定されない。
That is, when operating the DC-
ここで、本実施の形態に係るパワーコンディショナ3について、DC-DCコンバータ331、332を充電モードで動作を開始させた後における蓄電池21、22のSOC値の時間推移の一例を図6に示す。図6の曲線S11に示すように、DC-DCコンバータ331、332が充電モードで動作を開始してから20分程度の間、蓄電池21のSOC値は略「0.5(50%)」で維持される。一方、図6の曲線S12に示すように、蓄電池22のSOC値は上昇し続ける。これに伴い、蓄電池21、22のSOC値の差分値が減少していく。そして、DC-DCコンバータ331、332が充電モードで動作を開始してから20分以上経過すると、蓄電池21への充電が開始され、蓄電池21のSOC値も漸増していく。一方、蓄電池22のSOC値の上昇率も緩やかになる。ここで、蓄電池21、22のSOC値は、前述の式(1)および式(2)におけるオフセット電力指令値に起因して最終的に等しくなる。
Here, FIG. 6 shows an example of temporal transition of the SOC values of the
ここで、図6における、蓄電池21、22のSOC値が最終的に等しくなった部分(図6の破線A1で囲んだ部分)を拡大した図を図7に示す。指令部394は、DC―DCコンバータ331、332を充電モードで動作させる場合、蓄電池21のSOC値が蓄電池22のSOC値よりも大きいとき、蓄電池21に対応するDC-DCコンバータ331についての時間に対するSOC値の変動の傾きが、蓄電池22に対応するDC-DCコンバータ332についての時間に対するSOC値の変動の傾きよりも小さい値となるように充電電力指令値を算出する。このため、図7に示すように、実際には蓄電池21に対応する曲線S11と蓄電池22に対応する曲線S12とは、完全に重なっている訳ではなく、常に大小関係が交互に入れ替わるような形で収束していく。即ち、充電開始当初は、オフセット電力指令値によって、蓄電池21に対応する曲線S11の傾きが緩やかであり、蓄電池22に対応する曲線S12の傾きが比較的急峻である。これにより、蓄電池21に対応する曲線S11と蓄電池22に対応する曲線S12とがあるSOC値において互いに交わり、その後、曲線S11、S12の大小関係が逆転する。そして、曲線S11、S12の大小関係が逆転した直後は、指令部394が、蓄電池21に対応する曲線S11が急峻になるとともに、蓄電池22に対応する曲線S12が比較的緩やかになるように充電指令値を設定するので、曲線S11、S12の大小関係が再び逆転する。そして、これを繰り返すうちに、蓄電池21に対応する曲線S11と蓄電池22に対応する曲線S12とが、マクロ的に見ると重なったように見える状態で収束する。このことを、蓄電池21、22のSOC値が「等しくなる」としている。この現象は、充電モードでの動作時に限らず、後述の放電モードでの動作時においても同様である。
Here, FIG. 7 shows an enlarged view of a portion in FIG. 6 where the SOC values of the
また、例えば蓄電池21の定格容量を4[kWh]、蓄電池22の定格容量を2[kWh]であり、蓄電池21のSOC値が「1.0(100%)」、蓄電池22のSOC値が「0.5(50%)」であるとする。そして、指令部394が、DC-DCコンバータ331、332を放電モードで動作させるとともに、前述の総電力指令値Ptを2[kW]に設定したとする。また、オフセット電力指令値が、0.1[kW]に設定されているとする。この場合、指令部394は、式(1)に示す関係式を用いて、蓄電池21に対応する放電電力指令値を、{4/(2+4)}×2+(100-50)×0.1=6.33[kW]と算出する。また、指令部394は、式(2)に示す関係式を用いて、蓄電池22に対応する放電電力指令値を、{2/(2+4)}×2-(100-50)×0.1=-4.33[kW]と算出する。そして、指令部394は、算出した蓄電池22の放電電力指令値が0未満であるため、蓄電池22に対応する放電電力指令値を「0」に更新する。これにより、指令部394は、蓄電池22を放電させず、蓄電池21のみに2[kW]を放電させるための指令値情報を、DC-DCコンバータ制御部3931、3932へ出力する。
Further, for example, the rated capacity of the
つまり、指令部394は、DC―DCコンバータ331、332を放電モードで動作させる場合、蓄電池21のSOC値が蓄電池22のSOC値よりも大きいとき、蓄電池21に対応するDC―DCコンバータ331についての放電電力指令値を「0」よりも大きい値に設定して蓄電池21を放電させる。一方、指令部394は、蓄電池22に対応するDC―DCコンバータ332についての放電電力指令値を「0」に設定して蓄電池22を放電させない。言い換えると、指令部394は、DC-DCコンバータ331、332を放電モードで動作させる場合、蓄電池21のSOC値が蓄電池22のSOC値よりも大きいとき、蓄電池21に対応するDC-DCコンバータ331についての時間に対するSOC値の変動の傾きを、蓄電池22に対応するDC-DCコンバータ332についての時間に対するSOC値の変動の傾きよりも大きい値となるように放電電力指令値を算出する。なお、DC-DCコンバータ331、332についての放電電力指令値は上記に限定されない。
That is, when the DC-
ここで、本実施の形態に係るパワーコンディショナ3について、DC-DCコンバータ331、332を放電モードで動作を開始させた後における蓄電池21、22のSOC値の時間推移の一例を図8に示す。図8の曲線S22に示すように、DC-DCコンバータ331、332が放電モードで動作を開始してから45分程度の間、蓄電池22のSOC値は略「50%(0.5)」で維持される。一方、図8の曲線S21に示すように、蓄電池21のSOC値は下降し続ける。これに伴い、蓄電池21、22のSOC値の差分値が減少していく。そして、DC-DCコンバータ331、332が放電モードで動作を開始してから45分以上経過すると、蓄電池22の放電が開始され、蓄電池22のSOC値も漸減していく。一方、蓄電池22のSOC値の下降率も緩やかになる。ここで、蓄電池21、22のSOC値は、前述の式(1)および式(2)におけるオフセット電力指令値に起因して最終的に等しくなる。
Here, for the
ここで、図8における、蓄電池21、22のSOC値が最終的に等しくなった部分(図6の破線A2で囲んだ部分)を拡大した図を図9に示す。指令部394は、DC―DCコンバータ331、332を放電モードで動作させる場合、蓄電池21のSOC値が蓄電池22のSOC値よりも大きいとき、蓄電池21に対応するDC-DCコンバータ331についての時間に対するSOC値の変動の傾きの絶対値が、蓄電池22に対応するDC-DCコンバータ332についての時間に対するSOC値の変動の傾きの絶対値よりも大きい値となるように充電電力指令値を算出する。このため、図9に示すように、実際には蓄電池21に対応する曲線S21と蓄電池22に対応する曲線S22とは、完全に重なっている訳ではなく、常に大小関係が交互に入れ替わるような形で収束していく。即ち、放電開始当初は、オフセット電力指令値により、蓄電池21に対応する曲線S21の傾きが急峻であり、蓄電池22に対応する曲線S22の傾きが比較的緩やかである。これにより、蓄電池21に対応する曲線S21と蓄電池22に対応する曲線S22とがあるSOC値において互いに交わり、その後、曲線S21、S22の大小関係が逆転する。そして、曲線S21、S22の大小関係が逆転した直後は、指令部394が、蓄電池21に対応する曲線S21の傾きが緩やかになるとともに、蓄電池22に対応する曲線S22の傾きが比較的急峻になるように充電指令値を設定するので、曲線S21、S22の大小関係が再び逆転する。そして、これを繰り返すうちに、蓄電池21に対応する曲線S21と蓄電池22に対応する曲線S22とが、マクロ的に見ると重なったように見える状態で収束する。このことを、蓄電池21、22のSOC値が「等しくなる」としている。
Here, FIG. 9 shows an enlarged view of a portion in FIG. 8 where the SOC values of the
また、本実施の形態に係るパワーコンディショナ3において、蓄電池21、22からの2[kW]の放電を10分間行った後、蓄電池21、22への2[kW]の充電と蓄電池21、22からの2[kW]の放電とを、10分間隔で交互に繰り返したとする。ここで、例えば蓄電池21の定格容量を4[kWh]、蓄電池22の定格容量を2[kWh]であり、蓄電池21のSOC値が「1.0(100%)」、蓄電池22のSOC値が「0.5(50%)」であるとする。この場合の蓄電池21、22のSOC値の時間推移の一例を図10に示す。図10の曲線S31、S32に示すように、DC-DCコンバータ331、332が放電モードで動作している期間(例えば開始から10分後までの間の期間または開始から20後から30分後までの間の期間)では、蓄電池21、22のSOC値の時間推移は、前述の図8を用いて説明した時間推移と同様になる。一方、DC-DCコンバータ331、332が充電モードで動作している期間(例えば開始から10後から20分後までの間の期間)では、蓄電池21、22のSOC値の時間推移は、前述の図6を用いて説明した時間推移と同様になる。この場合でも、蓄電池21、22のSOC値は、前述の式(1)および式(2)におけるオフセット電力指令値に起因して最終的に等しくなる。
Further, in
このように、本実施の形態に係るパワーコンディショナ3では、オフセット電力指令値の項を含む式(1)および式(2)を用いて、蓄電池21、22に対応する充電電力指令値または放電電力指令値を算出する。これにより、蓄電池21、22のSOC値に大きな乖離がある場合であっても迅速かつ確実に蓄電池21、22のSOC値を等しくすることができる。
As described above, in
以上説明したように、本実施の形態に係るパワーコンディショナ3によれば、指令部394が、蓄電池21、22それぞれの定格容量のそれらの総和に対する比率と、蓄電池21、22それぞれのSOC値の差分値と、に基づいて、DC―DCコンバータ331、332それぞれの放電電力指令値または充電電力指令値を算出する。これにより、蓄電池21、22それぞれのSOC値を互いに等しい値にすることができるので、蓄電池21、22の全てについて満充電状態から放電終止状態までの全範囲に亘って蓄電池に蓄えられた電気を有効に利用することができる。
As described above, according to the
ところで、蓄電池21、22のSOC値の差異が大きくなると、例えばDC-DCコンバータ331、332を充電モードで動作させる場合、例えば蓄電池21が満充電状態になると、他方の蓄電池22が充電できなくなるといった事態が生じうる。このような事態を防ぐため、蓄電池21、22のSOC値はなるべく等しい値になるように調整することが好ましい。但し、前述の比較例のように、蓄電池21、22それぞれのSOC値と定格容量とを加味して蓄電値21、22への充電電力または蓄電池21、22からの放電電力を分配するようにしても蓄電池21、22それぞれのSOC値を等しくすることができない。特に、蓄電池21、22の定格容量の差異が大きい場合、蓄電池21、22のSOC値の差異が顕著になる。これに対して、本実施の形態に係るパワーコンディショナでは、前述の式(1)および式(2)に示す関係式のようにオフセット電力指令値に関する項を含む関係式を用いて放電電力指令値または充電電力指令値を算出する。これにより、蓄電池21、22のSOC値を等しくすることができる。分配量がリアルタイムで変わっていくので、2つの線は交わらない。蓄電池を増設した場合、電流容量が異なるため、この傾向が顕著である。ずれたままだと、電池の寿命が縮まってしまう。
By the way, if the difference between the SOC values of the
また、本実施の形態に係る指令部394は、算出した放電電力指令値または充電電力指令値が負である場合、放電電力指令値または充電電力指令値を強制的にゼロに設定する。これにより、パワーコンディショナ3の動作期間中において、蓄電池21、22が放電する期間の割合または蓄電池21、22が充電される期間の割合を低減することができるので、その分、蓄電池21、22の劣化を抑制することができる。
Further,
更に、本実施の形態に係る指令部394は、算出した放電電力指令値または充電電力指令値が総電力指令値を超える場合、放電電力指令値または充電電力指令値を総電力指令値に設定する。これにより、蓄電池21、22の過放電または過充電の発生を抑制することができるので、蓄電池21、22の損傷を抑制することができる。
Further, when the calculated discharge power command value or charge power command value exceeds the total power command value,
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は前述の実施の形態の構成に限定されるものではない。例えば、パワーコンディショナ3が、3つ以上の蓄電池を備えるものであってもよい。ここで、3つ以上の蓄電池それぞれに対応するDC-DCコンバータが放電モードで動作する場合、指令部394は、3つ以上の蓄電池それぞれのSOC値のうち最も低いSOC値と、それ以外の蓄電池それぞれのSOC値との差分値にオフセット電力指令値を乗じて得られる値に基づいて、最も高いSOC値の蓄電池から放電指令値を算出していき、途中で総電力指令値に達すれば、残りの蓄電池は放電させないようにすればよい。一方、充電モードで動作する場合は、3つ以上の蓄電池それぞれのSOC値のうち最も高いSOC値と、それ以外の蓄電池それぞれのSOC値との差分地にオフセット電力指令値を乗じて得られる値に基づいて、最も低いSOC値の蓄電池から充電指令値を算出していき、途中で総電力指令値に達すれば、残りの蓄電池は充電させないようにすればよい。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the configurations of the above-described embodiments. For example, the
以上、本発明の実施の形態および変形例について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。本発明は、実施の形態および変形例が適宜組み合わされたもの、それに適宜変更が加えられたものを含む。 Although the embodiments and modifications of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these. The present invention includes appropriate combinations of the embodiments and modifications, and appropriate modifications thereof.
本出願は、2019年6月21日に出願された日本国特許出願特願2019-115921号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願2019-115921号の明細書、特許請求の範囲および図面全体を参照として取り込むものとする。 This application is based on Japanese Patent Application No. 2019-115921 filed on June 21, 2019. The entire specification, claims and drawings of Japanese Patent Application No. 2019-115921 are incorporated herein by reference.
本発明は、複数の蓄電池を備えるパワーコンディショナとして好適である。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention is suitable as a power conditioner provided with several storage batteries.
1:太陽電池、3:パワーコンディショナ、4:系統電源、21,22:蓄電池、31:PVコンバータ、32:インバータ、39:制御回路、331,332:DC-DCコンバータ、391:PVコンバータ制御部、392:インバータ制御部、394:指令部、3311,3312:電圧計測部、3931,3932:DC-DCコンバータ制御部、3951:SOC相関記憶部、3952:容量記憶部、3953:基準指令値記憶部、3954:指令値記憶部、BH,BL,DH,DL:端子、C1:コンデンサ、k2:オフセット電力指令値、L3:HVDCバス、L3313:インダクタ、Q1,Q2:スイッチング素子
1: Solar cell, 3: Power conditioner, 4: System power supply, 21, 22: Storage battery, 31: PV converter, 32: Inverter, 39: Control circuit, 331, 332: DC-DC converter, 391: PV converter control Section 392: Inverter control section 394:
Claims (5)
第1蓄電池に接続される第1双方向DC-DCコンバータと、
第2蓄電池に接続される第2双方向DC-DCコンバータと、
前記第1双方向DC-DCコンバータと前記第2双方向DC-DCコンバータとの両方に接続されるバスラインと、
前記第1双方向DC-DCコンバータと前記第2双方向DC-DCコンバータとに接続され、充放電電力を制御する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記第1蓄電池のSOCが前記第2蓄電池のSOCより小さくなるまで、前記第1蓄電池の放電電力が前記第2蓄電池の放電電力より大きくなるよう維持する第1の制御と、
前記第2蓄電池のSOCが前記第1蓄電池のSOCより小さくなるまで、前記第2蓄電池の放電電力が前記第1蓄電池の放電電力より大きくなるよう維持する第2の制御と、
前記第1蓄電池のSOCが前記第2蓄電池のSOCより大きくなるまで、前記第1蓄電池への充電電力が前記第2蓄電池への充電電力より大きくなるよう維持する第3の制御と、
前記第2蓄電池のSOCが前記第1蓄電池のSOCより大きくなるまで、前記第2蓄電池への充電電力が前記第1蓄電池への充電電力より大きくなるよう維持する第4の制御と、が可能であり、
放電時には、前記第1蓄電池と前記第2蓄電池との放電を維持しつつ、前記第1の制御と前記第2の制御を交互に繰り返し、
充電時には、前記第1蓄電池と前記第2蓄電池との充電を維持しつつ、前記第1の制御と前記第2の制御を交互に繰り返す、
パワーコンディショナ。 a plurality of storage batteries including a first storage battery and a second storage battery;
a first bidirectional DC-DC converter connected to the first storage battery;
a second bidirectional DC-DC converter connected to the second storage battery;
a bus line connected to both the first bidirectional DC-DC converter and the second bidirectional DC-DC converter;
a control circuit connected to the first bidirectional DC-DC converter and the second bidirectional DC-DC converter and controlling charging and discharging power;
The control circuit is
a first control for maintaining the discharged power of the first storage battery to be greater than the discharged power of the second storage battery until the SOC of the first storage battery becomes lower than the SOC of the second storage battery;
a second control for maintaining the discharged power of the second storage battery to be greater than the discharged power of the first storage battery until the SOC of the second storage battery becomes lower than the SOC of the first storage battery;
a third control for maintaining the charging power to the first storage battery to be greater than the charging power to the second storage battery until the SOC of the first storage battery becomes greater than the SOC of the second storage battery;
and fourth control for maintaining the charging power to the second storage battery to be greater than the charging power to the first storage battery until the SOC of the second storage battery becomes greater than the SOC of the first storage battery. can be,
During discharging, alternately repeating the first control and the second control while maintaining discharging of the first storage battery and the second storage battery,
During charging, alternately repeating the first control and the second control while maintaining charging of the first storage battery and the second storage battery;
power conditioner.
前記指令部は、前記第1蓄電池および前記第2蓄電池のそれぞれの容量に対する、前記第1蓄電池および前記第2蓄電池の容量の総和の比率に基づいて得られる値と、前記第1蓄電池および前記第2蓄電池それぞれのSOC値と、に基づいて、前記第1双方向DC-DCコンバータと前記第2双方向DC-DCコンバータとのうちのいずれか一方についての前記放電電力指令値または前記充電電力指令値と、前記第1双方向DC-DCコンバータと前記第2双方向DC-DCコンバータとのうちの他方についての前記放電電力指令値または前記充電電力指令値と、を算出する、
請求項1に記載のパワーコンディショナ。 The control circuit calculates a discharge power command value during discharging and a charging power command value during charging for each of the first bidirectional DC-DC converter and the second bidirectional DC-DC converter. a command unit that outputs command value information indicating the discharge power command value or the charge power command value;
The command unit provides a value obtained based on the ratio of the total capacity of the first storage battery and the second storage battery to the capacity of each of the first storage battery and the second storage battery, and and the SOC value of each of the two storage batteries , and the discharge power command value or the charging calculating a power command value and the discharging power command value or the charging power command value for the other of the first bidirectional DC-DC converter and the second bidirectional DC-DC converter ;
The power conditioner according to claim 1.
請求項2に記載のパワーコンディショナ。 The command unit sets the ratio of the total capacity, which is the sum of the capacities of the first storage battery and the second storage battery , to the capacity of either one of the first storage battery and the second storage battery . A value obtained by multiplying a total power command value, which is a command value of discharged power or charged power from all of the second storage batteries , is obtained by multiplying the SOC value of one of the first storage battery and the second storage battery by the other. The discharge power command value or the charge power command value is calculated by adding a value obtained by multiplying a preset offset power command value to an SOC difference value obtained by subtracting the SOC value of the storage battery, and the other By subtracting the value obtained by multiplying the SOC difference value by the offset power command value from the value obtained by multiplying the ratio of the storage battery capacity to the total capacity by the total power command value, the discharge power command value or calculating the charging power command value,
The power conditioner according to claim 2.
請求項3に記載のパワーコンディショナ。 When the calculated discharge power command value or charge power command value exceeds the total power command value, the command unit sets the discharge power command value or the charge power command value to the total power command value.
The power conditioner according to claim 3.
前記指令部は、前記電圧計測部により計測された前記第1蓄電池および前記第2蓄電池それぞれの出力電圧に基づいて、前記第1蓄電池および前記第2蓄電池それぞれのSOC値を算出し、
前記オフセット電力指令値は、前記電圧計測部による前記第1蓄電池および前記第2蓄電池それぞれの出力電力の計測誤差に基づいて決定される、
請求項3または4に記載のパワーコンディショナ。 Further comprising a voltage measurement unit that measures the output voltage of each of the first storage battery and the second storage battery ,
The command unit calculates an SOC value of each of the first storage battery and the second storage battery based on the output voltage of each of the first storage battery and the second storage battery measured by the voltage measurement unit,
The offset power command value is determined based on the measurement error of the output power of each of the first storage battery and the second storage battery by the voltage measurement unit,
The power conditioner according to claim 3 or 4 .
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