JP7268102B2

JP7268102B2 - power storage system

Info

Publication number: JP7268102B2
Application number: JP2021146199A
Authority: JP
Inventors: 宣貴塩飽
Original assignee: 西芝電機株式会社
Priority date: 2021-09-08
Filing date: 2021-09-08
Publication date: 2023-05-02
Anticipated expiration: 2041-09-08
Also published as: JP2023039166A

Description

本発明の実施の形態は、電力貯蔵装置に電力を貯蔵し、その電力を放出することが可能な電力貯蔵システムに関する。 An embodiment of the present invention relates to an electric power storage system capable of storing electric power in an electric power storage device and releasing the electric power.

交直変換を行う電力変換装置を用いた電力貯蔵システムは、特許文献１に示されるように、一般によく知られている。 A power storage system using a power conversion device that performs AC/DC conversion is generally well known, as disclosed in Patent Document 1.

図７には、特許文献１で示される従来技術による電力変換装置を用いた電力貯蔵システムの一例を示している。図７において、１は交流母線、２は変圧器、３は高調波フィルタ、４は電力変換装置、５はコンデンサ、６は蓄電池、８はバイパス側開閉器、９は変圧器側開閉器、６０は双方向電力変換装置である。 FIG. 7 shows an example of a power storage system using a conventional power converter disclosed in Patent Document 1. As shown in FIG. 7, 1 is an AC bus, 2 is a transformer, 3 is a harmonic filter, 4 is a power converter, 5 is a capacitor, 6 is a storage battery, 8 is a bypass side switch, 9 is a transformer side switch, and 60 is a bidirectional power converter.

図７に示す電力貯蔵システムにおいて、双方向電力変換装置６０を用いて蓄電池６を放電させる場合、蓄電池６の直流電圧をコンデンサ５で平滑し、平滑された直流電圧を電力変換装置４に供給する。電力変換装置４は直流電圧を交流電圧に変換し、高調波フィルタ３に電力を供給する。高調波フィルタ３は電力変換装置４から出力された交流電圧を正弦波に成形し、変圧器側開閉器９を経由して変圧器２に電力を供給する。変圧器２は高調波フィルタ３の出力電圧をレベル変換し、交流母線１と連系する。また、双方向電力変換装置６０を用いて蓄電池６を充電させる場合、交流母線１からバイパス側開閉器８を経由して高調波フィルタ３に電力を供給する。高調波フィルタ３から電力変換装置４に電力を供給し、交流電圧を直流電圧に変換する。コンデンサ５は電力変換装置４によって変換された直流電圧を平滑し、蓄電池６を充電する。 In the power storage system shown in FIG. 7, when the storage battery 6 is discharged using the bidirectional power conversion device 60, the DC voltage of the storage battery 6 is smoothed by the capacitor 5 and the smoothed DC voltage is supplied to the power conversion device 4. . The power conversion device 4 converts DC voltage into AC voltage and supplies power to the harmonic filter 3 . The harmonic filter 3 shapes the AC voltage output from the power conversion device 4 into a sine wave, and supplies power to the transformer 2 via the transformer side switch 9 . A transformer 2 converts the level of the output voltage of the harmonic filter 3 and connects it to the AC bus 1 . Moreover, when charging the storage battery 6 using the bidirectional power converter 60 , power is supplied from the AC bus 1 to the harmonic filter 3 via the bypass side switch 8 . Power is supplied from the harmonic filter 3 to the power converter 4 to convert AC voltage into DC voltage. The capacitor 5 smoothes the DC voltage converted by the power conversion device 4 and charges the storage battery 6 .

特開平１１―３３２１３４号公報JP-A-11-332134

特許文献１に示す従来技術の方法によると、双方向電力変換装置６０の放電時のみ変圧器２を経由するため、充放電時に変圧器２を経由する従来の電力貯蔵システムと比べて効率が改善されている。 According to the method of the prior art disclosed in Patent Document 1, since the bidirectional power conversion device 60 passes through the transformer 2 only when discharging, efficiency is improved compared to a conventional power storage system that passes through the transformer 2 during charging and discharging. It is

しかしながら、双方向電力変換装置６０の放電時に変圧器２をバイパスさせた状態で動作可能な蓄電池６の直流電圧範囲が存在するにもかかわらず、変圧器２を常に経由しており、それによって変圧器２の損失が無駄に発生し、双方向電力変換装置６０の効率が低下するという問題があった。 However, even though there is a DC voltage range of the battery 6 that can operate with the transformer 2 bypassed when the bi-directional power converter 60 discharges, it is always routed through the transformer 2, thereby transforming There is a problem that the loss of the device 2 is wasted and the efficiency of the bidirectional power conversion device 60 is lowered.

本発明は上記状況に対処するためになされたもので、システム効率を改善した電力貯蔵システムを提供することを目的とするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a power storage system with improved system efficiency.

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明による電力貯蔵システムは、蓄電池と、前記蓄電池の直流電圧を交流電圧に変換する電力変換装置と、前記電力変換装置の交流電圧を正弦波に成形する高調波フィルタと、前記高調波フィルタの出力電圧をレベル変換する変圧器と、前記変圧器と前記高調波フィルタとの接続を開閉する変圧器側開閉器と、前記変圧器と接続される交流母線と、前記高調波フィルタと前記交流母線との接続を開閉するバイパス側開閉器と、前記蓄電池の電圧を検出する直流電圧検出器と、前記電力変換装置が過変調とならない範囲に応じたしきい値電圧を設定し、前記直流電圧検出器によって検出された電圧信号が前記しきい値電圧以上か否かを判定し、前記電圧信号が前記しきい値電圧以上の場合に、前記変圧器側開閉器を閉状態及び前記バイパス側開閉器を開状態にし、前記電圧信号が前記しきい値電圧よりも小さい場合に、前記変圧器側開閉器を開状態及び前記バイパス側開閉器を閉状態とする開閉制御を行う切替制御装置とを備え、前記直流電圧検出器の電圧信号と前記しきい値電圧の関係に応じて、前記交流母線と前記高調波フィルタを直接接続または前記交流母線と前記高調波フィルタの間に前記変圧器を経由する接続のいずれか一方に切り替えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a power storage system according to the invention of claim 1 comprises a storage battery, a power conversion device for converting a DC voltage of the storage battery into an AC voltage, and a sine wave AC voltage of the power conversion device. a transformer for level-converting the output voltage of the harmonic filter; a transformer-side switch for opening and closing the connection between the transformer and the harmonic filter; a bypass side switch that opens and closes the connection between the harmonic filter and the AC bus; a DC voltage detector that detects the voltage of the storage battery; determining whether a voltage signal detected by the DC voltage detector is equal to or higher than the threshold voltage; and if the voltage signal is equal to or higher than the threshold voltage , the transformer closing the transformer-side switch and opening the bypass-side switch, and opening the transformer-side switch and closing the bypass-side switch when the voltage signal is smaller than the threshold voltage; and a switching control device that performs switching control to switch between the AC bus and the harmonic filter in accordance with the relationship between the voltage signal of the DC voltage detector and the threshold voltage. It is characterized by switching to either one of the connections via the transformer between the harmonic filters.

請求項２に記載の発明による電力貯蔵システムは、蓄電池と、前記蓄電池の直流電圧を交流電圧に変換する電力変換装置と、前記電力変換装置の交流電圧を正弦波に成形する高調波フィルタと、前記高調波フィルタの出力電圧をレベル変換する変圧器と、前記変圧器と前記高調波フィルタとの接続を開閉する変圧器側開閉器と、前記変圧器と接続される交流母線と、前記高調波フィルタと前記交流母線との接続を開閉するバイパス側開閉器と、前記蓄電池の電圧を検出する直流電圧検出器と、前記電力変換装置が過変調とならない範囲に応じたしきい値電圧とヒステリシス特性を持たせるためのヒステリシス幅を設定し、前記直流電圧検出器によって検出された電圧信号が前記しきい値電圧以上か否かを判定し、前記電圧信号が前記しきい値電圧以上の場合に、前記電圧信号が前記しきい値電圧とヒステリシス幅を加算した値以上か否かを判定し、前記電圧信号が前記しきい値電圧とヒステリシス幅を加算した値以上の場合に、前記変圧器側開閉器を閉状態及び前記バイパス側開閉器を開状態にし、前記電圧信号が前記しきい値電圧よりも小さい場合に、前記変圧器側開閉器を開状態及び前記バイパス側開閉器を閉状態とする開閉制御を行う切替制御装置とを備え、前記直流電圧検出器の電圧信号と前記しきい値電圧の関係に応じて、前記交流母線と前記高調波フィルタを直接接続または前記交流母線と前記高調波フィルタの間に前記変圧器を経由する接続のいずれか一方に切り替えることを特徴とする。 A power storage system according to a second aspect of the invention includes a storage battery, a power conversion device that converts the DC voltage of the storage battery into an AC voltage, a harmonic filter that shapes the AC voltage of the power conversion device into a sine wave, a transformer for level-converting the output voltage of the harmonic filter; a transformer-side switch for opening and closing a connection between the transformer and the harmonic filter; an AC bus connected to the transformer; A bypass side switch that opens and closes the connection between the filter and the AC bus, a DC voltage detector that detects the voltage of the storage battery, and a threshold voltage and hysteresis characteristics according to a range in which the power conversion device does not overmodulate. setting a hysteresis width for providing determining whether or not the voltage signal is equal to or greater than the sum of the threshold voltage and the hysteresis width; closing the transformer and opening the bypass-side switch, and opening the transformer-side switch and closing the bypass-side switch when the voltage signal is smaller than the threshold voltage. a switching control device for performing opening/closing control, wherein the AC bus and the harmonic filter are directly connected or the AC bus and the harmonic are connected in accordance with the relationship between the voltage signal of the DC voltage detector and the threshold voltage. It is characterized by switching to either one of the connections via the transformer between filters .

請求項３に記載の発明による電力貯蔵システムは、請求項１または請求項２記載の電力貯蔵システムにおいて、前記電力変換装置の交流母線側の交流電圧を検出する交流電圧検出器と、前記交流電圧検出器により検出された電圧信号に応じてしきい値電圧を算出し、この算出したしきい値電圧を前記切替制御装置の前記しきい値電圧として外部より設定可能なしきい値制御装置をさらに備えたことを特徴とする。 A power storage system according to the invention of claim 3 is the power storage system according to claim 1 or claim 2, wherein an AC voltage detector for detecting an AC voltage on the AC bus side of the power conversion device; It further comprises a threshold control device that calculates a threshold voltage in accordance with the voltage signal detected by the detector and can externally set the calculated threshold voltage as the threshold voltage of the switching control device. characterized by

本発明の電力貯蔵システムによれば、蓄電池の直流電圧としきい値電圧の関係に応じて、交流母線と高調波フィルタを直接接続または交流母線と高調波フィルタの間に変圧器を経由する接続のいずれか一方に切替選択することによって、電力貯蔵システムの効率を向上させることが可能となる。 According to the power storage system of the present invention, depending on the relationship between the DC voltage and the threshold voltage of the storage battery, it is possible to directly connect the AC bus and the harmonic filter or to connect the AC bus and the harmonic filter via a transformer. By switching and selecting either one, it becomes possible to improve the efficiency of the power storage system.

本発明の第１の実施形態における電力貯蔵システムの構成の一例を示す図。The figure which shows an example of a structure of the electric power storage system in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態における切替制御装置のメカニズムの一例を示すフローチャート。4 is a flow chart showing an example of the mechanism of the switching control device according to the first embodiment of the present invention; 本発明の第２の実施形態における切替制御装置のメカニズムの一例を示すフローチャート。9 is a flow chart showing an example of the mechanism of the switching control device according to the second embodiment of the present invention; 本発明の第２の実施形態における始動時オン／オフ状態のメカニズムの一例を示すフローチャート。9 is a flow chart showing an example of a mechanism of an ON/OFF state at startup according to a second embodiment of the present invention; 本発明の第３の実施形態における電力貯蔵システムの構成の一例を示す図。The figure which shows an example of a structure of the electric power storage system in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態におけるしきい値制御装置のメカニズムの一例を示すフローチャート。13 is a flow chart showing an example of the mechanism of a threshold control device according to the third embodiment of the present invention; 従来技術の実施形態である電力貯蔵システムの構成図。The block diagram of the electric power storage system which is embodiment of a prior art.

＜第１の実施形態＞
（構成）
図１は、本発明の第１の実施形態における電力貯蔵システムの構成の一例を示す図である。 <First embodiment>
(composition)
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a power storage system according to the first embodiment of the present invention.

図１において、１は交流母線、２は変圧器、３は高調波フィルタ、４は電力変換装置、５はコンデンサ、６は蓄電池、７は直流電圧検出器、８はバイパス側開閉器、９は変圧器側開閉器、１０は切替制御装置である。 In FIG. 1, 1 is an AC bus, 2 is a transformer, 3 is a harmonic filter, 4 is a power converter, 5 is a capacitor, 6 is a storage battery, 7 is a DC voltage detector, 8 is a bypass side switch, and 9 is A transformer-side switch 10 is a switching control device.

（作用）
図１において、蓄電池６を放電させる場合について説明する。 (action)
In FIG. 1, the case of discharging the storage battery 6 will be described.

蓄電池６は、直流負荷等を含む直流母線の形であっても良い。蓄電池６の直流電圧をコンデンサ５によって平滑し、平滑された直流電圧を電力変換装置４に供給する。電力変換装置４は、充放電指令値に応じて、供給された直流電圧を交流電圧に変換し、高調波フィルタ３に電力を供給する。なお、平滑するためのコンデンサ５は構成上なくても良い。 The storage battery 6 may be in the form of a DC bus including DC loads and the like. The DC voltage of the storage battery 6 is smoothed by the capacitor 5 and the smoothed DC voltage is supplied to the power converter 4 . The power conversion device 4 converts the supplied DC voltage into AC voltage according to the charge/discharge command value, and supplies power to the harmonic filter 3 . Note that the capacitor 5 for smoothing may be omitted in terms of configuration.

高調波フィルタ３は、電力変換装置４から供給された交流電圧を正弦波に成形し、バイパス側開閉器８を経由して船内母線１、または変圧器側開閉器９を経由して変圧器２に電力を供給する。バイパス側開閉器８は、高調波フィルタ３と交流母線１との接続を開閉するもので、切替制御装置１０によりオン／オフ制御（開閉制御）される。変圧器側開閉器９は、変圧器２と高調波フィルタ３との接続を開閉するもので、切替制御装置１０によりオン／オフ制御（開閉制御）される。なお、変圧器側開閉器９は、変圧器２の前後どちらに配置しても良い。交流母線１は、変圧器２と接続される。交流母線１は、一般的にディーゼル発電機、または商用交流電源等の交流電源及び負荷機器で構成される。 The harmonic filter 3 forms the AC voltage supplied from the power converter 4 into a sine wave, and passes it through the bypass side switch 8 to the onboard bus 1 or the transformer side switch 9 to the transformer 2. to power the The bypass side switch 8 opens and closes the connection between the harmonic filter 3 and the AC bus 1 and is on/off controlled (open/close controlled) by a switching control device 10 . The transformer-side switch 9 opens and closes the connection between the transformer 2 and the harmonic filter 3 and is on/off-controlled (switched) by the switching control device 10 . Note that the transformer-side switch 9 may be arranged either before or after the transformer 2 . AC bus 1 is connected to transformer 2 . The AC bus 1 is generally composed of a diesel generator or an AC power supply such as a commercial AC power supply and a load device.

変圧器２は、高調波フィルタ３から供給された交流電圧をレベル変換し、交流母線１に電力を供給する。蓄電池６の直流電圧は、直流電圧検出器７により検出され、バイパス側開閉器８及び変圧器側開閉器９の開閉制御のためのＶｄｃ信号に変換され、切替制御装置１０に入力される。切替制御装置１０は、Ｖｄｃ信号の状態に応じて、バイパス側開閉器８及び変圧器側開閉器９のオン／オフ（開閉状態）をオン／オフ制御（開閉制御）する。 The transformer 2 converts the level of the AC voltage supplied from the harmonic filter 3 and supplies power to the AC bus 1 . The DC voltage of the storage battery 6 is detected by a DC voltage detector 7 , converted to a Vdc signal for switching control of the bypass side switch 8 and the transformer side switch 9 , and input to the switching control device 10 . The switching control device 10 performs on/off control (opening/closing control) of the bypass side switch 8 and the transformer side switch 9 (switching state) according to the state of the Vdc signal.

ここで、切替制御装置１０の詳細説明として、メカニズムの一例を図２のフローチャートを用いて説明する。 Here, as a detailed description of the switching control device 10, an example of the mechanism will be described using the flowchart of FIG.

まず、切替制御装置１０は、処理Ｓ１０１において、しきい値電圧Ｖｔｈを設定する。ここで、しきい値電圧Ｖｔｈは、電力変換装置４に所望の充放電指令値を与えたときに電力変換装置４が過変調とならない範囲の直流電圧を入力する。 First, the switching control device 10 sets the threshold voltage Vth in step S101. Here, the threshold voltage Vth is a DC voltage within a range in which the power conversion device 4 does not overmodulate when a desired charge/discharge command value is given to the power conversion device 4 .

切替制御装置１０は、処理Ｓ１０２において、直流電圧検出器７から出力される、蓄電池６の直流電圧を示すＶｄｃ信号を検出する。切替制御装置１０は、処理Ｓ１０３において、処理Ｓ１０２で検出したＶｄｃ信号が処理Ｓ１０１で設定したしきい値電圧Ｖｔｈ以上か否かを判定する。 The switching control device 10 detects the Vdc signal indicating the DC voltage of the storage battery 6 output from the DC voltage detector 7 in step S102. In step S103, the switching control device 10 determines whether or not the Vdc signal detected in step S102 is equal to or higher than the threshold voltage Vth set in step S101.

切替制御装置１０は、Ｖｄｃ信号がしきい値電圧Ｖｔｈ以上の場合（処理Ｓ１０３；Ｙｅｓ）、処理Ｓ１０４に移行する。切替制御装置１０は、処理Ｓ１０４において、バイパス側開閉器８がオン（閉状態）及び変圧器側開閉器９がオフ（開状態）となるようにオン／オフ信号（開閉信号）を送信し、処理Ｓ１０２に戻りオン／オフ制御を継続する。 When the Vdc signal is equal to or higher than the threshold voltage Vth (process S103; Yes), the switching control device 10 proceeds to process S104. In step S104, the switching control device 10 transmits an on/off signal (switching signal) so that the bypass side switch 8 is turned on (closed state) and the transformer side switch 9 is turned off (open state), Returning to step S102, the ON/OFF control is continued.

切替制御装置１０は、Ｖｄｃ信号がしきい値電圧Ｖｔｈよりも小さい場合（処理Ｓ１０３；Ｎｏ）、処理Ｓ１０５に移行する。切替制御装置１０は、処理Ｓ１０５において、バイパス側開閉器８がオフ及び変換器側開閉器９がオンとなるようにオン／オフ信号を送信し、処理Ｓ１０２に戻り、オン／オフ制御を継続する。 When the Vdc signal is smaller than the threshold voltage Vth (process S103; No), the switching control device 10 proceeds to process S105. In processing S105, the switching control device 10 transmits an on/off signal so that the bypass side switch 8 is turned off and the converter side switch 9 is turned on, and returns to processing S102 to continue on/off control. .

図１において、蓄電池６を充電させる場合について説明する。 In FIG. 1, the case of charging the storage battery 6 will be described.

船内母線１は、バイパス側開閉器８を経由して高調波フィルタ３、または変圧器２に電力を供給する。変圧器２は、船内母線１から供給された交流電圧をレベル変換し、変圧器側開閉器９を経由して高調波フィルタ３に電力を供給する。電力変換装置４は、交流電圧を直流電圧に変換し、コンデンサ５に電力を供給する。コンデンサ５は、電力変換装置４から供給された直流電圧を平滑し、蓄電池６に電力を供給する。切替制御装置１０によるバイパス側開閉器８及び変圧器側開閉器９のオン／オフ制御については蓄電池６を放電する場合と同様（図２）であるため、説明を省略する。 Inboard bus 1 supplies power to harmonic filter 3 or transformer 2 via bypass switch 8 . The transformer 2 converts the level of the AC voltage supplied from the inboard bus 1 and supplies power to the harmonic filter 3 via the transformer side switch 9 . The power conversion device 4 converts AC voltage into DC voltage and supplies power to the capacitor 5 . The capacitor 5 smoothes the DC voltage supplied from the power converter 4 and supplies power to the storage battery 6 . The on/off control of the bypass side switch 8 and the transformer side switch 9 by the switching control device 10 is the same as in the case of discharging the storage battery 6 (FIG. 2), so description thereof will be omitted.

（効果）
以上の構成により、第１の実施形態における電力貯蔵システムでは、蓄電池の直流電圧としきい値電圧の関係に応じて、交流母線と高調波フィルタを直接接続または交流母線と高調波フィルタの間に変圧器を経由する接続のいずれか一方に切替選択することによって、電力貯蔵システムの効率を向上させることが可能となる。 (effect)
With the above configuration, in the power storage system in the first embodiment, the AC bus and the harmonic filter are directly connected or the voltage is transformed between the AC bus and the harmonic filter depending on the relationship between the DC voltage and the threshold voltage of the storage battery. It is possible to improve the efficiency of the power storage system by switching and selecting either one of the connections via the device.

＜第２の実施形態＞
（構成）
第１の実施形態の構成要素に対して、切替制御装置１０のメカニズムを変更した構成である。 <Second embodiment>
(composition)
This configuration is obtained by changing the mechanism of the switching control device 10 from the components of the first embodiment.

（作用）
第１の実施形態によれば、蓄電池６の直流電圧を示すＶｄｃ信号がしきい値電圧Ｖｔｈ以上の場合は（処理Ｓ１０３；Ｙｅｓ）、バイパス側開閉器８をオン及び変圧器側開閉器９をオフ、Ｖｄｃ信号がしきい値電圧Ｖｔｈより小さい場合は（処理Ｓ１０３；Ｎｏ）、バイパス側開閉器８をオフ及び変圧器側開閉器９をオンにオン／オフ制御する仕組みとなっていたが、オン／オフ制御時に発生する過渡現象の影響によってバイパス側開閉器８及び変圧器側開閉器９のチャタリングが発生する恐れがあった。そこで、第２の実施形態では、チャタリングを防止するための改良案を提案するものである。 (Action)
According to the first embodiment, when the Vdc signal indicating the DC voltage of the storage battery 6 is equal to or higher than the threshold voltage Vth (process S103; Yes), the bypass side switch 8 is turned on and the transformer side switch 9 is turned on. Off, when the Vdc signal is smaller than the threshold voltage Vth (process S103; No), the bypass side switch 8 is turned off and the transformer side switch 9 is turned on. There is a risk that the bypass side switch 8 and the transformer side switch 9 will chatter due to the effects of transient phenomena that occur during on/off control. Therefore, in the second embodiment, an improved plan for preventing chattering is proposed.

なお、第２の実施形態の電力貯蔵システムは、基本的に第１の実施形態（図１）と同様に構成されるものとして説明を省略する。 Note that the power storage system of the second embodiment is basically configured in the same manner as the first embodiment (FIG. 1), and description thereof is omitted.

ここで、切替制御装置１０の詳細説明としてメカニズムの一例を図３のフローチャートを用いて説明する。 Here, as a detailed explanation of the switching control device 10, an example of the mechanism will be explained using the flowchart of FIG.

まず、切替制御装置１０は、処理Ｓ２０１において、しきい値電圧Ｖｔｈを設定する。次に、切替制御装置１０は、処理Ｓ２０２において、しきい値電圧Ｖｔｈにヒステリシス特性を持たせるために、ヒステリシス幅Ｖｈｙｓを設定する。ヒステリシス幅Ｖｈｙｓは、オン／オフ制御を行ったときにチャタリングが発生しない適当な値を設定する。切替制御装置１０は、処理Ｓ２０３において、切替制御装置１０の始動時のオン／オフ状態を設定する。 First, the switching control device 10 sets the threshold voltage Vth in step S201. Next, in process S202, the switching control device 10 sets a hysteresis width Vhys in order to give the threshold voltage Vth a hysteresis characteristic. The hysteresis width Vhys is set to an appropriate value that does not cause chattering when on/off control is performed. The switching control device 10 sets the ON/OFF state at the start of the switching control device 10 in step S203.

ここで、始動時のオン／オフ状態を設定するメカニズムの一例を図４のフローチャートを用いて説明する。 Here, an example of a mechanism for setting the ON/OFF state at the time of starting will be described with reference to the flow chart of FIG.

切替制御装置１０は、処理Ｓ３０１において、直流電圧検出器７から出力される、蓄電池６の直流電圧を示すＶｄｃ信号を検出する。切替制御装置１０は、処理Ｓ３０２において、処理Ｓ３０１で検出したＶｄｃ信号が処理Ｓ２０１で設定したしきい値電圧Ｖｔｈ以上か否かを判定する。Ｖｄｃ信号がしきい値電圧Ｖｔｈ以上の場合（処理Ｓ３０２；Ｙｅｓ）、処理Ｓ３０３に移行する。切替制御装置１０は、処理Ｓ３０３において、バイパス側開閉器８がオン及び変圧器側開閉器９がオフとなるように切替制御装置１０からオン／オフ信号を送信し、始動時のオン／オフ状態を設定する処理を終了する。 The switching control device 10 detects a Vdc signal indicating the DC voltage of the storage battery 6 output from the DC voltage detector 7 in step S301. In step S302, the switching control device 10 determines whether or not the Vdc signal detected in step S301 is equal to or higher than the threshold voltage Vth set in step S201. If the Vdc signal is equal to or higher than the threshold voltage Vth (process S302; Yes), the process proceeds to process S303. In step S303, the switching control device 10 transmits an on/off signal from the switching control device 10 so that the bypass side switch 8 is turned on and the transformer side switch 9 is turned off, and the on/off state at the time of starting is changed. end the setting process.

切替制御装置１０は、Ｖｄｃ信号がしきい値電圧Ｖｔｈよりも小さい場合（処理Ｓ３０２；Ｎｏ）、処理Ｓ３０４に移行する。切替制御装置１０は、処理Ｓ３０４において、バイパス側開閉器８がオフ及び変圧器側開閉器９がオンとなるように切替制御装置１０からオン／オフ信号を送信し、始動時のオン／オフ状態を設定する処理を終了する。 If the Vdc signal is smaller than the threshold voltage Vth (process S302; No), the switching control device 10 proceeds to process S304. In step S304, the switching control device 10 transmits an on/off signal from the switching control device 10 so that the bypass side switch 8 is turned off and the transformer side switch 9 is turned on, and the on/off state at the time of starting is set. end the setting process.

始動時のオン／オフ状態を設定する処理を終了すると、切替制御装置１０は、処理Ｓ２０４において、直流電圧検出器７から出力される、蓄電池６の直流電圧を示すＶｄｃ信号を検出する。切替制御装置１０は、処理Ｓ２０５において、処理Ｓ２０４で検出したＶｄｃ信号が処理Ｓ２０１で設定したしきい値電圧Ｖｔｈ以上か否かを判定する。 After completing the process of setting the ON/OFF state at the time of starting, the switching control device 10 detects the Vdc signal indicating the DC voltage of the storage battery 6 output from the DC voltage detector 7 in process S204. In step S205, the switching control device 10 determines whether or not the Vdc signal detected in step S204 is equal to or higher than the threshold voltage Vth set in step S201.

切替制御装置１０は、Ｖｄｃ信号がしきい値電圧Ｖｔｈ以上の場合（処理Ｓ２０５；Ｙｅｓ）、処理Ｓ２０６に移行する。切替制御装置１０は、処理Ｓ２０６において、Ｖｄｃ信号がしきい値電圧Ｖｔｈとヒステリシス幅Ｖｈｙｓを加算した値以上か否かを判定する。Ｖｄｃ信号がしきい値電圧Ｖｔｈとヒステリシス幅Ｖｈｙｓを加算した値以上の場合（処理Ｓ２０６；Ｙｅｓ）、処理Ｓ２０７に移行する。切替制御装置１０は、処理Ｓ２０７において、バイパス側開閉器８がオン及び変圧器側開閉器９がオフとなるように切替制御装置１０からオン／オフ信号を送信し、処理Ｓ２０４に戻り、オン／オフ制御を継続する。 When the Vdc signal is equal to or higher than the threshold voltage Vth (process S205; Yes), the switching control device 10 proceeds to process S206. In step S206, the switching control device 10 determines whether or not the Vdc signal is equal to or greater than the sum of the threshold voltage Vth and the hysteresis width Vhys. If the Vdc signal is equal to or greater than the sum of the threshold voltage Vth and the hysteresis width Vhys (process S206; Yes), the process proceeds to process S207. In processing S207, the switching control device 10 transmits an on/off signal from the switching control device 10 so that the bypass side switch 8 is turned on and the transformer side switch 9 is turned off. Continue off control.

切替制御装置１０は、Ｖｄｃ信号がしきい値電圧Ｖｔｈとヒステリシス幅Ｖｈｙｓを加算した値よりも小さい場合（処理Ｓ２０６；Ｎｏ）、処理Ｓ２０４に戻り、切替制御装置１０のオン／オフ制御を継続する。 If the Vdc signal is smaller than the sum of the threshold voltage Vth and the hysteresis width Vhys (step S206; No), the switching control device 10 returns to step S204 and continues the ON/OFF control of the switching control device 10. .

切替制御装置１０は、Ｖｄｃ信号がしきい値電圧Ｖｔｈより小さい場合（処理Ｓ２０５；Ｎｏ）、処理Ｓ２０８に移行する。 When the Vdc signal is smaller than the threshold voltage Vth (process S205; No), the switching control device 10 proceeds to process S208.

切替制御装置１０は、処理Ｓ２０８において、バイパス側開閉器８がオフ及び変圧器側開閉器９がオンとなるようにオン／オフ信号を送信し、処理Ｓ２０４に戻り、オン／オフ制御を継続する。 In processing S208, the switching control device 10 transmits an on/off signal so that the bypass side switch 8 is turned off and the transformer side switch 9 is turned on, and returns to processing S204 to continue on/off control. .

（効果）
以上の構成により、第１の実施形態と同等の効果を有しており、さらにしきい値電圧にヒステリシス特性を持たせることによって、バイパス側開閉器及び変圧器側開閉器のチャタリングを防止することができ、安定した動作を供給することが可能となる。 (effect)
The above configuration has the same effect as the first embodiment, and by giving the threshold voltage a hysteresis characteristic, chattering of the bypass side switch and the transformer side switch can be prevented. It is possible to supply stable operation.

＜第３の実施形態＞
（構成）
図５は本発明の第３の実施形態における電力貯蔵システムの構成の一例を示す図である。 <Third Embodiment>
(composition)
FIG. 5 is a diagram showing an example of the configuration of a power storage system according to the third embodiment of the invention.

図５において、１～１０は第１の実施形態の構成要素と同等であるため説明を省略する。１１は電力変換装置の交流母線側の交流電圧（出力電圧）を検出する交流電圧検出器、１２はしきい値制御装置である。しきい値制御装置１２は、交流電圧検出器１１によって検出された電力変換装置４の出力電圧、及び変圧器側開閉器９のオン／オフ信号に応じてしきい値電圧を算出し、切替制御装置１０にしきい値電圧を入力する。 In FIG. 5, 1 to 10 are the same as the constituent elements of the first embodiment, so the explanation is omitted. 11 is an AC voltage detector for detecting an AC voltage (output voltage) on the AC bus side of the power converter, and 12 is a threshold control device. The threshold control device 12 calculates the threshold voltage according to the output voltage of the power conversion device 4 detected by the AC voltage detector 11 and the on/off signal of the transformer side switch 9, and performs switching control. A threshold voltage is input to device 10 .

（作用）
第１の実施形態によれば、しきい値電圧Ｖｔｈを設定し、バイパス側開閉器８及び変圧器側開閉器９のオン／オフ制御を行っていたが、交流母線１の交流電圧または電力変換装置４の充放電指令値が変化した場合、電力変換装置４が所望の出力電圧を供給できなくなる恐れがあった。そこで第３の実施形態では、交流母線１の電圧が変化または充放電指令値が変化したときの改良案を提案するものである。 (Action)
According to the first embodiment, the threshold voltage Vth is set and the on/off control of the bypass side switch 8 and the transformer side switch 9 is performed. If the charge/discharge command value of the device 4 changes, there is a possibility that the power conversion device 4 will not be able to supply the desired output voltage. Therefore, the third embodiment proposes an improvement when the voltage of the AC bus 1 changes or the charge/discharge command value changes.

ここで、しきい値制御装置１２の詳細説明としてメカニズムの一例を図６に示すフローチャートを用いて説明する。 Here, as a detailed explanation of the threshold control device 12, an example of the mechanism will be explained using the flow chart shown in FIG.

まず、しきい値制御装置１２は、処理Ｓ４０１において、電力変換装置４の出力電圧を、交流電圧検出器１１からの出力電圧Ｖａｂｃにより検出する。しきい値制御装置１２は、処理Ｓ４０２において、変圧器側開閉器９に入力されている変圧器側開閉器９のオン／オフ信号を入力する。また、しきい値制御装置１２は、処理Ｓ４０３において、変圧器２の変圧比Ｎｐ／Ｎｓを入力する。ここで、交流母線１側の変圧器２の巻数をＮｐ、高調波フィルタ３側の変圧器２の巻数をＮｓとする。 First, the threshold controller 12 detects the output voltage of the power conversion device 4 from the output voltage Vabc from the AC voltage detector 11 in step S401. The threshold controller 12 inputs the on/off signal of the transformer side switch 9 that is input to the transformer side switch 9 in step S402. Further, the threshold controller 12 inputs the transformation ratio Np/Ns of the transformer 2 in step S403. Here, the number of turns of the transformer 2 on the AC bus 1 side is Np, and the number of turns of the transformer 2 on the harmonic filter 3 side is Ns.

しきい値制御装置１２は、処理Ｓ４０４において、出力電圧Ｖａｂｃの電圧実効値Ｖｒｍｓを算出する。出力電圧Ｖａｂｃは矩形波となっているため、電圧実効値Ｖｒｍｓはフィルタ処理等の方法を用いて算出する。 Threshold control device 12 calculates voltage effective value Vrms of output voltage Vabc in step S404. Since the output voltage Vabc is a rectangular wave, the voltage effective value Vrms is calculated using a method such as filtering.

しきい値制御装置１２は、処理Ｓ４０５において、変圧器側開閉器９のオン／オフ信号がオンか否かを判定する。変圧器側開閉器９のオン／オフ信号がオンの場合（処理Ｓ４０５；Ｙｅｓ）、処理Ｓ４０６に移行する。処理Ｓ４０６において、電圧実効値ＶｒｍｓにＮｐ／Ｎｓを掛けた値を新たな電圧実効値Ｖｒｍｓとして更新し、処理Ｓ４０７に移行する。 In step S405, the threshold control device 12 determines whether or not the on/off signal of the transformer side switch 9 is on. When the on/off signal of the transformer side switch 9 is on (process S405; Yes), the process proceeds to process S406. In processing S406, the value obtained by multiplying the voltage effective value Vrms by Np/Ns is updated as a new voltage effective value Vrms, and the process proceeds to processing S407.

変圧器側開閉器９のオン／オフ信号がオフの場合（処理Ｓ４０５；Ｎｏ）、処理Ｓ４０７に移行する。しきい値制御装置１２は、処理Ｓ４０７において、しきい値電圧Ｖｔｈを算出する。しきい値電圧Ｖｔｈは、電力変換装置４の出力の最大電圧実効値が電圧実効値Ｖｒｍｓとなる直流電圧を設定する。 When the on/off signal of the transformer side switch 9 is off (process S405; No), the process proceeds to process S407. Threshold control device 12 calculates threshold voltage Vth in step S407. The threshold voltage Vth sets the DC voltage at which the maximum voltage effective value of the output of the power converter 4 becomes the voltage effective value Vrms.

なお、しきい値制御装置１２は、バイパス側開閉器８のオン／オフ信号を入力しても良い。その場合、バイパス側開閉器８がオフの場合に処理Ｓ４０６に移行、バイパス側開閉器８がオンの場合に処理Ｓ４０７に移行となるように処理Ｓ４０５の条件分岐を変更する。 Note that the threshold control device 12 may receive an on/off signal for the bypass side switch 8 . In that case, the conditional branching of the process S405 is changed so that the process proceeds to the process S406 when the bypass side switch 8 is off, and proceeds to the process S407 when the bypass side switch 8 is on.

（効果）
以上の構成により、第１の実施形態及び第２の実施形態と同等の効果を有しており、さらに電力変換装置の出力電圧に応じてしきい値電圧を算出することによって、交流母線の交流電圧または電力変換装置に入力される充放電指令値が変化した場合に適当なしきい値電圧を設定することができ、安定した動作を供給することが可能となる。 (effect)
With the above configuration, the same effects as those of the first and second embodiments are obtained. An appropriate threshold voltage can be set when the voltage or the charge/discharge command value input to the power converter changes, and stable operation can be supplied.

なお、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying constituent elements without departing from the gist of the present invention at the implementation stage. Also, various inventions can be formed by appropriate combinations of the plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be omitted from all components shown in the embodiments. Furthermore, components across different embodiments may be combined as appropriate.

１…交流母線
２…変圧器
３…高調波フィルタ
４…電力変換装置
５…コンデンサ
６…蓄電池
７…直流電圧検出器
８…バイパス側開閉器
９…変圧器側開閉器
１０…切替制御装置
１１…交流電圧検出器
１２…しきい値制御装置
６０…双方向電力変換装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... AC bus 2... Transformer 3... Harmonic filter 4... Power conversion device 5... Capacitor 6... Storage battery 7... DC voltage detector 8... Bypass side switch 9... Transformer side switch 10... Switch control device 11... AC voltage detector 12 Threshold control device 60 Bi-directional power conversion device

Claims

a storage battery;
a power conversion device that converts the DC voltage of the storage battery into an AC voltage;
a harmonic filter for shaping the AC voltage of the power converter into a sine wave;
a transformer for level-converting the output voltage of the harmonic filter;
a transformer-side switch that opens and closes a connection between the transformer and the harmonic filter;
an AC busbar connected to the transformer;
a bypass side switch that opens and closes a connection between the harmonic filter and the AC bus;
a DC voltage detector that detects the voltage of the storage battery;
A threshold voltage is set according to a range in which the power conversion device is not overmodulated, and it is determined whether or not the voltage signal detected by the DC voltage detector is equal to or higher than the threshold voltage, and the voltage signal is When the voltage signal is equal to or higher than the threshold voltage , the transformer side switch is closed and the bypass side switch is opened, and when the voltage signal is smaller than the threshold voltage, the transformer side switch. a switching control device that performs switching control to open the switch and close the bypass side switch ,
Directly connecting the AC bus and the harmonic filter or connecting the AC bus and the harmonic filter via the transformer according to the relationship between the voltage signal of the DC voltage detector and the threshold voltage An electric power storage system characterized by switching to either one of.

a storage battery;
a power conversion device that converts the DC voltage of the storage battery into an AC voltage;
a harmonic filter for shaping the AC voltage of the power converter into a sine wave;
a transformer for level-converting the output voltage of the harmonic filter;
a transformer-side switch that opens and closes a connection between the transformer and the harmonic filter;
an AC busbar connected to the transformer;
a bypass side switch that opens and closes a connection between the harmonic filter and the AC bus;
a DC voltage detector that detects the voltage of the storage battery;
A threshold voltage and a hysteresis width for providing hysteresis characteristics are set according to a range in which the power conversion device does not overmodulate, and whether the voltage signal detected by the DC voltage detector is equal to or higher than the threshold voltage. If the voltage signal is equal to or greater than the threshold voltage, then it is determined whether or not the voltage signal is equal to or greater than the sum of the threshold voltage and the hysteresis width. When the sum of the threshold voltage and the hysteresis width is greater than or equal to the sum of the threshold voltage and the hysteresis width, the transformer side switch is closed and the bypass side switch is opened, and when the voltage signal is smaller than the threshold voltage, a switching control device that performs switching control to open the transformer-side switch and close the bypass-side switch,
Directly connecting the AC bus and the harmonic filter or connecting the AC bus and the harmonic filter via the transformer according to the relationship between the voltage signal of the DC voltage detector and the threshold voltage An electric power storage system characterized by switching to either one of.

In the power storage system according to claim 1 or claim 2,
an AC voltage detector that detects an AC voltage on the AC bus side of the power conversion device;
A threshold voltage controller that calculates a threshold voltage in accordance with the voltage signal detected by the AC voltage detector and can externally set the calculated threshold voltage as the threshold voltage of the switching controller. An electric power storage system, further comprising: