JP7272511B1 - 電力変換システムの制御装置に対する外部記憶装置および電力変換システムの制御装置 - Google Patents

Abstract

容量が少ないプログラムでも電力変換システムからのデータを書き込むことができる電力変換システムの制御装置に対する外部記憶装置を提供する。電力変換システムの制御装置に対する外部記憶装置は、電力変換システムからのデータをそれぞれ記憶する複数のファイル記憶領域と、前記複数のファイル記憶領域におけるデータの記憶のフォーマットとして端末装置に適用されるファイルシステムを使用しないフォーマットを設定するデータを管理するファイル管理領域と、を備えた。

Description

本開示は、電力変換システムの制御装置に対する外部記憶装置および電力変換システムの制御装置に関する。

特許文献１は、電力システムを開示する。当該電力システムによれば、複数の電力変換システムを１台の制御装置で運転制御し得る。

日本特開平１０－２０１１０５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の制御装置においては、プログラムの容量が限られている。このため、パーソナルコンピュータ等の一般的な端末装置において適用されるファイルシステムを適用できない場合がある。この場合、電力変換システムからのデータを一般的な外部記憶装置に記憶できない。

本開示は、上述の課題を解決するためになされた。本開示の目的は、容量が少ないプログラムでも電力変換システムからのデータを書き込むことができる電力変換システムの制御装置に対する外部記憶装置および電力変換システムの制御装置を提供することである。

本開示に係る電力変換システムの制御装置に対する外部記憶装置は、電力変換システムからのデータをそれぞれ記憶する複数のファイル記憶領域と、前記複数のファイル記憶領域におけるデータの記憶のフォーマットとして端末装置に適用されるファイルシステムを使用しないフォーマットを設定するデータを管理するファイル管理領域と、を備えた。

本開示に係る電力変換システムの制御装置は、電力変換システムからのデータを受信するデータ受信部と、前記ファイル管理領域に設定されたフォーマットに従って前記データ受信部が受信したデータを前記複数のファイル記憶領域に書き込むデータ制御部と、を備えた。

本開示によれば、データは、端末装置に適用されるファイルシステムを使用しないフォーマットに従って外部記憶装置に記憶される。このため、容量が少ないプログラムでも電力変換システムからのデータを書き込むことができる。

実施の形態１における電力変換システムの制御装置が適用される電力システムの構成図である。 実施の形態１における電力変換システムの制御装置に対する外部記憶装置の実装方法を説明するためのブロック図である。 実施の形態１における電力変換システムの制御装置の動作を説明するための図である。 実施の形態１における電力変換システムの制御装置に対する外部記憶装置の領域の概要を説明するための図である。 実施の形態１における電力変換システムの制御装置との間でデータを送受信する上位監視装置のハードウェア構成図である。

実施の形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には同一の符号が付される。当該部分の重複説明は適宜に簡略化ないし省略される。

実施の形態１．
図１は実施の形態１における電力変換システムの制御装置が適用される電力システムの構成図である。

図１の電力システムにおいて、電力変換システム１０は、電力変換器１２と、直流コンデンサ１４と、フィルタ回路１６と、直流電圧検出器１８と、直流電流検出器２０と、複数の交流電圧検出器２２ａ～２２ｃと、複数の交流電流検出器２４ａ～２４ｃと、複数の直流開閉器２６ａ、２６ｂと、複数の交流開閉器２８ａ～２８ｃと、制御装置３４と、を備える。

電力変換システム１０は、直流電源としての太陽電池パネル２と交流の電力系統４とに接続される。電力変換システム１０は、例えば、変圧器６を介して電力系統４に接続される。太陽電池パネル２は、直流電力を電力変換システム１０に供給する。電力変換システム１０は、太陽電池パネル２から入力された直流電力を交流電力に変換し、変換後の交流電力を電力系統４に供給する。なお、直流電源として、太陽電池パネル２ではなく蓄電池を用いてもよい。

電力変換システム１０は、電力系統４に有効電力、及び無効電力を供給する。電力変換システム１０は、例えば、太陽電池パネル２を分散型電源として機能させる。また、電力変換システム１０は、電力系統４に無効電力を供給することにより、電力系統４の電圧変動を抑制する無効電力補償を行う。電力変換システム１０は、例えば、日中などの太陽電池パネル２の発電量の高い時間帯において、有効電力、及び無効電力を供給する動作を行う。

この例では、太陽電池パネル２を直流電源として示している。この例において、電力系統４の交流電力は、三相交流電力である。電力変換システム１０は、直流電力を三相交流電力に変換し、電力系統４に供給する。電力系統４の交流電力は、三相交流電力に限ることなく、単相交流電力などでもよい。電力系統４の交流電圧は、例えば、１００Ｖ（実効値）であってもよい。電力系統４の交流電力の周波数は、例えば、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚであってもよい。

電力変換器１２は、太陽電池パネル２に接続される一対の直流端子ｄ１、ｄ２と、電力系統４に接続される複数の交流端子ａ１～ａ３と、を有する。直流端子ｄ１は、高圧側の直流端子であり、直流端子ｄ２は、低圧側の直流端子である。これとは反対に、直流端子ｄ１を低圧側、直流端子ｄ２を高圧側としてもよい。

この例において、電力変換器１２は、三相交流電力の各相に対応した３つの交流端子ａ１～ａ３を有する。例えば、電力系統４の交流電力が単相交流電力である場合には、交流端子の数は、２つでもよい。交流端子の数は、交流電力の形式などに応じて適宜設定すればよい。

電力変換器１２は、太陽電池パネル２の直流電力を電力系統４に対応した交流電力に変換し、交流電力を電力系統４に供給する。電力変換器１２は、例えば、複数のスイッチング素子１２ａと、各スイッチング素子１２ａのそれぞれに逆並列に接続された複数の整流素子１２ｂと、を有する。電力変換器１２は、各スイッチング素子１２ａのオン・オフにより、直流電力を交流電力に変換する。電力変換器１２は、いわゆる三相電圧型インバータである。

電力変換器１２は、例えば、三相ブリッジ接続された６つのスイッチング素子１２ａを有し、各スイッチング素子１２ａのオン・オフにより、直流電力を三相交流電力に変換する。各スイッチング素子１２ａには、例えば、ＧＴＯ（Gate Turn-Off thyristor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などの自己消弧型の半導体素子が用いられる。

直流コンデンサ１４は、一対の直流端子ｄ１、ｄ２の間に接続される。直流コンデンサ１４は、例えば、太陽電池パネル２の直流電圧を平滑化する。直流コンデンサ１４は、換言すれば、平滑コンデンサである。

フィルタ回路１６は、各交流端子ａ１～ａ３と電力系統４との間に設けられる。フィルタ回路１６は、各交流端子ａ１～ａ３に接続されている。フィルタ回路１６は、例えば、インダクタ１６ａと、コンデンサ１６ｂと、を有する。インダクタ１６ａ及びコンデンサ１６ｂは、例えば、交流電力の相毎に設けられる。フィルタ回路１６は、電力変換器１２から出力された交流電力の高調波成分を抑制し、出力波形をより正弦波に近付ける。

直流電圧検出器１８は、直流コンデンサ１４の直流電圧値Ｖｄｃを検出する。換言すれば、直流電圧検出器１８は、太陽電池パネル２の直流電圧の電圧値を検出する。また、直流電圧検出器１８は、制御装置３４に接続され、検出した直流電圧値Ｖｄｃを制御装置３４に入力する。

直流電流検出器２０は、太陽電池パネル２と電力変換器１２との間に設けられる。直流電流検出器２０は、電力変換器１２に入力される直流電流の大きさを表す直流電流値Ｉｄｃを検出する。直流電流検出器２０は、制御装置３４に接続され、検出した電流値を制御装置３４に入力する。

各交流電圧検出器２２ａ～２２ｃは、フィルタ回路１６を介して各交流端子ａ１～ａ３のそれぞれに接続されている。各交流電圧検出器２２ａ～２２ｃは、電力変換器１２から出力された交流電力の電圧値を検出する。換言すれば、各交流電圧検出器２２ａ～２２ｃは、電力系統４の交流電圧の電圧値を検出する。各交流電圧検出器２２ａ～２２ｃは、例えば、三相交流電力の各相の電圧値（相電圧）を検出する。各交流電圧検出器２２ａ～２２ｃは、制御装置３４に接続されており、検出した電圧値を制御装置３４に入力する。

各交流電流検出器２４ａ～２４ｃは、フィルタ回路１６と電力系統４との間に設けられる。各交流電流検出器２４ａ～２４ｃは、電力変換器１２から出力された交流電力の電流値を検出する。換言すれば、各交流電流検出器２４ａ～２４ｃは、電力系統４の交流電流の電流値を検出する。各交流電流検出器２４ａ～２４ｃは、三相交流電力の各相の電流値（相電流）を検出する。各交流電流検出器２４ａ～２４ｃは、制御装置３４に接続されており、検出した電流値を制御装置３４に入力する。

各直流開閉器２６ａ、２６ｂは、太陽電池パネル２と電力変換器１２との間に設けられる。各直流開閉器２６ａ、２６ｂは、例えば手動式であってもよい。各直流開閉器２６ａ、２６ｂは、通常は投入状態であり何らかの異常が生じたとき制御装置３４の働き等により自動的に開放される。

各交流開閉器２８ａ～２８ｃは、電力系統４と電力変換器１２との間に設けられる。交流電圧検出器２２ａ～２２ｂで検出された電圧値と、変圧器側電圧検出器（図示せず）により変圧器６の電力変換装置側の端子電圧が所定の範囲内で等しいとみなされた場合に、各交流開閉器２８ａ～２８ｃは、例えば、制御装置３４の働きにより自動的に投入される。

各直流開閉器２６ａ、２６ｂおよび各交流開閉器２８ａ～２８ｃは例えばメンテナンスの際などに開放され、この開放により電力変換器１２が太陽電池パネル２及び電力系統４から切り離される。各直流開閉器２６ａ、２６ｂおよび各交流開閉器２８ａ～２８ｃを投入することにより、電力変換器１２が太陽電池パネル２及び電力系統４に接続される。

制御装置３４は、電力変換器１２の動作を制御する。制御装置３４は、電力変換器１２による電力の変換を制御する。制御装置３４は、例えば、各スイッチング素子１２ａのゲート信号端子に接続されている。制御装置３４は、各スイッチング素子１２ａのオン・オフを制御することにより、電力変換器１２による電力の変換を制御する。

制御装置３４は、電力変換システム１０から各種データを受信し得るように設けられる。例えば、制御装置３４は、直流電圧検出器１８から直流電圧値Ｖｄｃのデータを受信する。例えば、制御装置３４は、直流電流検出器２０から直流電流値Ｉｄｃのデータを受信する。例えば、制御装置３４は、各交流電圧検出器２２ａ～２２ｃから三相交流電力の各相の電圧値（相電圧）のデータを受信する。例えば、制御装置３４は、各交流電流検出器２４ａ～２４ｃから三相交流電力の各相の電流値（相電流）のデータを受信する。

外部記憶装置５０は、制御装置３４に対して着脱自在に設けられる。外部記憶装置５０は、制御装置３４との間でデータをやり取りし得るように設けられる。

上位監視装置１１は、制御装置３４との間でデータを送受信し得るように設けられる。

電力システムの動作中において、制御装置３４は、電力変換システム１０から電流・電圧・周波数・温度などのデータを受信する。電力変換システム１０の故障時において、制御装置３４は、それらのデータを外部記憶装置５０に記憶させる。電力変換システム１０の故障時において、制御装置３４は、それらのデータを上位監視装置１１に向けて送信する。上位監視装置１１は、それらのデータに基づいて電力変換器１２の状態を監視する。

制御装置３４は、当該データを外部記憶装置５０に記憶させることができる。

次に、図２を用いて、外部記憶装置５０の実装方法を説明する。
図２は実施の形態１における電力変換システムの制御装置に対する外部記憶装置の実装方法を説明するためのブロック図である。

図２に示されるように、製造者は、一般的な外部記憶装置５０を調達する。その後、製造者は、一般的なデスクトップのパーソナルコンピュータ等の第１端末装置６０のオペレーションシステムの機能により外部記憶装置５０をフォーマットする。その結果、外部記憶装置５０は、一般的なパーソナルコンピュータ等の端末装置に適用されるファイルシステムに対応する領域と空の領域とに分割される。この際、一般的なパーソナルコンピュータ等の端末装置に適用されるファイルシステムに対応する領域には、閲覧ソフト等のデータが配置される。

その後、製造者は、外部記憶装置５０を制御装置３４に装着する。その後、使用者または製造者は、外部記憶装置５０を初期化する。その結果、外部記憶装置５０の空の領域に対し、一般的なパーソナルコンピュータ等の端末装置に適用されるファイルシステムを使用しない独自フォーマットが適用される。

制御装置３４が電力変換システム１０からの各種データを外部記憶装置５０に記憶させた後、使用者または製造者は、制御装置３４から外部記憶装置５０を抜き取る。その後、使用者または製造者は、一般的なラップトップのパーソナルコンピュータ等の第２端末装置７０に外部記憶装置５０を装着する。その後、使用者または製造者は、第２端末装置７０により外部記憶装置５０に記憶された閲覧ソフトのデータを利用して一般的なオペレーションソフトでは見ることのできない独自フォーマットで記録されたデータのＢａｎｋリストを閲覧する。

使用者または製造者は、必要に応じて第２端末装置７０により外部記憶装置５０に記憶された閲覧ソフトの機能により、電力変換システム１０からの各種データのリストを見て、選択したデータをトレースファイル形式でエクスポートする。使用者または製造者は、一般的な表示ツールにより当該データ対応した内容を表示させる。

次に、図３を用いて、制御装置３４の動作を説明する。
図３は実施の形態１における電力変換システムの制御装置の動作を説明するための図である。

図３に示されるように、制御装置３４は、データ受信部３４ａと外部送受信部３４ｂとデータ制御部３４ｃとを備える。

データ受信部３４ａは、電力変換システム１０からの各種データを受信する。外部送受信部３４ｂは、外部の上位監視装置１１と制御装置３４との間で各種データを送受信する。例えば、データ制御部３４ｃは、産業向けで少ないプログラム容量の組み込み型のマイクロコンピュータである。データ制御部３４ｃは、各種データの処理を制御する。

例えば、データ制御部３４ｃは、データ受信部３４ａが受信したデータを外部記憶装置５０に書き込む。例えば、データ制御部３４ｃは、外部記憶装置５０に記憶されたデータを読み込んで当該データを産業用通信プロトコルにより上位監視装置１１に向けて外部送受信部３４ｂに送信させる。

次に、図４を用いて、外部記憶装置５０の領域の概要を説明する。
図４は実施の形態１における電力変換システムの制御装置に対する外部記憶装置の領域の概要を説明するための図である。

図４に示されるように、外部記憶装置５０は、複数のファイル記憶領域５０ａとファイル管理領域５０ｂと標準フォーマット領域５０ｃとに分割される。

複数のファイル記憶領域５０ａは、電力変換システム１０からの各種データをそれぞれ記憶する。複数のファイル記憶領域５０ａは、リングバッファ形式の領域である。例えば、複数のファイル記憶領域５０ａの各々は、「ＢＡＮＫ情報（Ｉｎｄｅｘ）」と「状変履歴」と「トレースヘッダー」と「トレースデータ」とのデータを記憶する。

ファイル管理領域５０ｂは、複数のファイル記憶領域５０ａにおけるデータの記憶のフォーマットとして一般的なパーソナルコンピュータ等の端末装置に適用されるファイルシステムを使用しないフォーマットを設定するデータを管理する。例えば、ファイル管理領域５０ｂは、「設定」と複数の「ＢＡＮＫプロパティ」とのデータを記憶する。

例えば、「設定」のデータは、「識別コード」と「リングバッファＢＡＮＫ数」と「トレースＣＨ数／ＢＡＮＫ」と「トレース点数／ＣＨ」と「波形データｂｙｔｅサイズ」とのデータである。

例えば、「ＢＡＮＫプロパティ」のデータは、「ＢＡＮＫ情報（Ｉｎｄｅｘ）」と「記録日時」と「トリガー日時」と「トリガーアイテム」とのデータである。

標準フォーマット領域５０ｃは、一般的なパーソナルコンピュータ等の端末装置に適用されるファイルシステムに対応する。標準フォーマット領域５０ｃは、一般的なパーソナルコンピュータ等の端末装置に適用される「閲覧ソフト」と「ランタイム」と「ミドルウェア」とのデータを記憶する。

「閲覧ソフト」のデータは、端末装置から複数のファイル記憶領域５０ａに記憶されたデータを読み出すための閲覧ソフトのデータである。「ランタイム」のデータは、端末装置から複数のファイル記憶領域５０ａに記憶されたデータを読み出す際に使用されるランタイムのデータである。「ミドルウェア」のデータは、端末装置から複数のファイル記憶領域５０ａに記憶されたデータを読み出す際に使用されるミドルウェアのデータである。

以上で説明した実施の形態１によれば、独自フォーマットが適用される。一般的なファイルシステムで記憶するより独自フォーマットで記憶する仕組みの方が、プログラム量が少なくなる。このため、容量が少ないプログラムでも電力変換システム１０からのデータを書き込むことができる。

また、外部記憶装置５０は、リングバッファ形式のフォーマットで電力変換システム１０からのデータを記憶する。このため、外部記憶装置５０の記憶容量が少ない場合でも、最新のデータを書き込むことができる。

また、外部記憶装置５０は、端末装置に適用される閲覧ソフトのデータを記憶する。このため、端末装置は、閲覧ソフトを用いて電力変換システム１０からのデータのリスト表示等の処理を行うことができる。

また、外部記憶装置５０は、端末装置に適用されるランタイムのデータを記憶する。このため、端末装置は、閲覧ソフトを用いて電力変換システム１０からのデータのリスト表示等の処理をより確実に行うことができる。

また、外部記憶装置５０は、端末装置に適用されるミドルウェアのデータを記憶する。このため、端末装置は、閲覧ソフトを用いて電力変換システム１０からのデータのリスト表示等の処理を行うことができる。

また、制御装置３４は、外部記憶装置５０に記憶されたデータを上位監視装置１１に向けて送信する。この際、制御装置３４は、端末装置に適用されるファイルシステムを使用しないフォーマットに従って外部記憶装置５０の複数のファイル記憶領域５０ａのうちの少なくともひとつに書き込まれたデータを送信すればよい。その結果、上位監視装置１１は、電力変換システム１０の状態情報を適切に取得することができる。

また、交流電力を直流電力に変換する電力変換器の制御装置に対して、実施の形態１の外部記憶装置５０を適用してもよい。

次に、図５を用いて、上位監視装置１１の例を説明する。
図５は実施の形態１における電力変換システムの制御装置との間でデータを送受信する上位監視装置のハードウェア構成図である。

上位監視装置１１の各機能は、処理回路により実現し得る。例えば、処理回路は、少なくとも１つのプロセッサ１００ａと少なくとも１つのメモリ１００ｂとを備える。例えば、処理回路は、少なくとも１つの専用のハードウェア２００を備える。

処理回路が少なくとも１つのプロセッサ１００ａと少なくとも１つのメモリ１００ｂとを備える場合、上位監視装置１１の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせで実現される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、プログラムとして記述される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、少なくとも１つのメモリ１００ｂに格納される。少なくとも１つのプロセッサ１００ａは、少なくとも１つのメモリ１００ｂに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、上位監視装置１１の各機能を実現する。少なくとも１つのプロセッサ１００ａは、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰともいう。例えば、少なくとも１つのメモリ１００ｂは、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等である。

処理回路が少なくとも１つの専用のハードウェア２００を備える場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、またはこれらの組み合わせで実現される。例えば、上位監視装置１１の各機能は、それぞれ処理回路で実現される。例えば、上位監視装置１１の各機能は、まとめて処理回路で実現される。

上位監視装置１１の各機能について、一部を専用のハードウェア２００で実現し、他部をソフトウェアまたはファームウェアで実現してもよい。例えば、電力変換システム１０の状態を監視する機能については専用のハードウェア２００としての処理回路で実現し、電力変換システム１０の状態を監視する機能以外の機能については少なくとも１つのプロセッサ１００ａが少なくとも１つのメモリ１００ｂに格納されたプログラムを読み出して実行することにより実現してもよい。

このように、処理回路は、ハードウェア２００、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせで上位監視装置１１の各機能を実現する。

図示されないが、第１端末装置６０の各機能も、上位監視装置１１の各機能を実現する処理回路と同等の処理回路で実現される。第２端末装置７０の各機能も、上位監視装置１１の各機能を実現する処理回路と同等の処理回路で実現される。

以上のように、本開示の電力変換システムの制御装置に対する外部記憶装置および電力変換システムの制御装置は、電力システムに利用できる。

２ 太陽電池パネル、２ａ 出力端子、２ｂ 出力端子、４ 電力系統、６ 変圧器、１０ 電力変換システム、１１ 上位監視装置、 １２ 電力変換器、 １２ａ スイッチング素子、１２ｂ 整流素子、１４ 直流コンデンサ、１６ フィルタ回路、１６ａ インダクタ、１６ｂ コンデンサ、１８ 直流電圧検出器、２０ 直流電流検出器、２２ａ～２２ｃ 交流電圧検出器、２４ａ～２４ｃ 交流電流検出器、２６ａ、２６ｂ 直流開閉器（直流遮断器）、２８ａ～２８ｃ 交流開閉器（交流遮断器）、３４ 制御装置、 ３４ａ データ受信部、 ３４ｂ 外部送受信部、 ３４ｃ データ制御部、 ５０ 外部記憶装置、 ５０ａ ファイル記憶領域、 ５０ｂ ファイル管理領域、 ５０ｃ 標準フォーマット領域、 ６０ 第１端末装置、 ７０ 第２端末装置

Claims (7)

1. 電力変換システムからのデータをそれぞれ記憶する複数のファイル記憶領域と、
   前記複数のファイル記憶領域におけるデータの記憶のフォーマットとして端末装置に適用されるファイルシステムを使用しないフォーマットを設定するデータを管理するファイル管理領域と、
   を備えた電力変換システムの制御装置に対する外部記憶装置。
2. 前記ファイル管理領域は、前記複数のファイル記憶領域におけるデータの記憶のフォーマットとしてリングバッファ形式のフォーマットを設定するデータを管理する請求項１に記載の電力変換システムの制御装置に対する外部記憶装置。
3. 端末装置から前記複数のファイル記憶領域に記憶されたデータを読み出すための閲覧ソフトのデータを記憶する標準フォーマット領域、
   を備えた請求項１または請求項２に記載の電力変換システムの制御装置に対する外部記憶装置。
4. 前記標準フォーマット領域は、端末装置から前記複数のファイル記憶領域に記憶されたデータを読み出す際に使用されるランタイムのデータを記憶する請求項３に記載の電力変換システムの制御装置に対する外部記憶装置。
5. 前記標準フォーマット領域は、端末装置から前記複数のファイル記憶領域に記憶されたデータを読み出す際に使用されるミドルウェアのデータを記憶する請求項３または請求項４に記載の電力変換システムの制御装置に対する外部記憶装置。
6. 電力変換システムからのデータを受信するデータ受信部と、
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の前記ファイル管理領域に設定されたフォーマットに従って前記データ受信部が受信したデータを前記複数のファイル記憶領域に書き込むデータ制御部と、
   を備えた電力変換システムの制御装置。
7. 外部との間でデータを送受信する外部送受信部、
   を備え、
   前記データ制御部は、前記ファイル管理領域に設定されたフォーマットに従って前記複数のファイル記憶領域のうちの少なくともひとつに書き込まれたデータを読み込んで、当該データを上位監視装置に向けて前記外部送受信部に送信させる請求項６に記載の電力変換システムの制御装置。

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