JP7303721B2 - Power storage device and power storage system - Google Patents
Power storage device and power storage system Download PDFInfo
- Publication number
- JP7303721B2 JP7303721B2 JP2019189644A JP2019189644A JP7303721B2 JP 7303721 B2 JP7303721 B2 JP 7303721B2 JP 2019189644 A JP2019189644 A JP 2019189644A JP 2019189644 A JP2019189644 A JP 2019189644A JP 7303721 B2 JP7303721 B2 JP 7303721B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power
- bidirectional
- circuit
- power storage
- converter circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Description
本発明は、蓄電装置および蓄電システムに関する。 The present invention relates to power storage devices and power storage systems.
図4に、従来の蓄電装置600と、太陽電池PV1、PV2と、太陽電池PV1、PV2に接続されたパワーコンディショナ装置300とを示す。
FIG. 4 shows a conventional
パワーコンディショナ装置300は、太陽電池PV1に接続されたDC/DCコンバータ回路301と、太陽電池PV2に接続されたDC/DCコンバータ回路302と、単方向DC/ACインバータ回路303と、制御部(図示略)と、リレーSW1、SW2とを備える。制御部は、DC/DCコンバータ回路301、302、単方向DC/ACインバータ回路303、およびリレーSW1、SW2を制御する。
The
また、パワーコンディショナ装置300は、第1系統接続ラインL3に接続される系統出力端T3と、第1自立出力ラインL4に接続される自立出力端T4とを備える。第1系統接続ラインL3は、商用電力系統(系統)に接続される。
The
蓄電装置600は、蓄電池601と、蓄電池601に接続された双方向DC/DCコンバータ回路602と、双方向DC/DCコンバータ回路602に接続された双方向インバータ回路603と、制御部604と、リレーS11~S16とを備える。
The
また、蓄電装置600は、第2系統接続ラインL11に接続される系統入力端T11と、第2自立出力ラインL12に接続される自立出力端T12と、自立入力ラインL13を介して第1自立出力ラインL4に接続される自立入力端T13とを備える。第2系統接続ラインL11は、商用電力系統に接続される。
通常時、すなわち商用電力系統が通電状態にある系統通電時、蓄電装置600では、リレーS11~S13がオンし、リレーS14~S16がオフする。この時の蓄電装置600は、系統入力端T11に入力された商用電力系統の系統電力を、リレーS12を介して自立出力端T12から出力する。また、蓄電装置600は、低価格の深夜電力(深夜の系統電力)を使用して蓄電池601を充電する一方、系統電力が高価になる昼間に蓄電池601を放電させる。
In normal times, that is, when the commercial power system is in an energized state and the system is energized, in
通常時で太陽電池PV1、PV2が発電している時、パワーコンディショナ装置300は、リレーSW1をオン、リレーSW2をオフさせて、系統出力端T3から太陽電池PV1、PV2の発電電力を出力する。
When the solar cells PV1 and PV2 are normally generating power, the
商用電力系統が停電状態にある停電時、蓄電装置600は、リレーS11、S12、S16をオフ、リレーS13~S15をオンさせて、自立出力端T12から蓄電池601の放電電力を出力する。自立出力端T12が接続される第2自立出力ラインL12には、停電時でも動作させたい家庭内負荷(例えば、冷蔵庫などの家電製品)が接続される。
During a power failure in which the commercial power system is in a power failure state,
停電が発生すると、パワーコンディショナ装置300は、リレーSW1をオフさせる。停電発生時に太陽電池PV1、PV2が発電している場合は、手動で、または自動(パワーコンディショナ装置300の制御部による制御)で、リレーSW2をオンさせる。これにより、パワーコンディショナ装置300は、太陽電池PV1、PV2の発電電力に基づいて生成したAC100[V]の交流電力を、自立出力端T4から出力する。
When a power failure occurs, the
自立出力端T4から出力されたAC100[V]の交流電力が蓄電装置600の自立入力端T13に入力されると、蓄電装置600は、設定された動作モードに応じて、AC100[V]の交流電力を自立出力端T12から出力するか、または蓄電池601を充電する。
When the AC 100 [V] AC power output from the isolated output terminal T4 is input to the isolated input terminal T13 of the
以上のように、蓄電装置600は商用電力系統に対して放電電力を出力する(系統連系放電を行う)ので、パワーコンディショナ装置300の系統連系認証とは別に、蓄電装置600の系統連系認証が必要になる。系統連系認証は、費用が高額で、認証期間が長期間にわたる。このため、系統連系認証済みの既存のパワーコンディショナ装置300に後付けする場合であっても、蓄電装置600の系統連系認証が、蓄電装置600の製品開発費を増大させ、開発期間の長期化を招いてしまう。
As described above, the
特許文献1には、上記の問題を解決した蓄電装置が記載されている。しかしながら、特許文献1に記載の蓄電装置は、汎用のパワーコンディショナ装置ではなく、特殊な(市場にほとんど流通していない)パワーコンディショナ装置に接続することを前提としている。 Patent Literature 1 describes a power storage device that solves the above problem. However, the power storage device described in Patent Literature 1 is based on the premise that it is connected to a special power conditioner device (which is rarely distributed in the market) rather than a general-purpose power conditioner device.
特許文献1に記載の蓄電装置が接続可能なパワーコンディショナ装置は、少なくとも、蓄電装置の制御部と通信線を介して接続できる制御部を備える。さらに、当該パワーコンディショナ装置は、DC/DCコンバータ回路(昇圧回路)と双方向DC/ACインバータ回路とを備え、両者の接続点に蓄電装置のDC/DCコンバータ回路(降圧回路)が接続される構成になっている。これに対して、汎用のパワーコンディショナ装置は、例えば、図4のパワーコンディショナ装置300のような構成になっており、上記のような特殊な構成にはなっていない。
The power conditioner device to which the power storage device described in Patent Document 1 can be connected includes at least a control unit that can be connected to the control unit of the power storage device via a communication line. Further, the power conditioner device includes a DC/DC converter circuit (step-up circuit) and a bidirectional DC/AC inverter circuit, and the DC/DC converter circuit (step-down circuit) of the power storage device is connected to the connection point between the two. It is configured to On the other hand, a general-purpose power conditioner device has a configuration like the
すなわち、特許文献1に記載の蓄電装置は、上記のような特殊なパワーコンディショナ装置に接続することはできるが、汎用のパワーコンディショナ装置には接続することができない。 That is, the power storage device described in Patent Document 1 can be connected to the special power conditioner device as described above, but cannot be connected to a general-purpose power conditioner device.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、汎用のパワーコンディショナ装置に接続可能で、かつ系統連系認証が不要な蓄電装置および蓄電システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to provide a power storage device and power storage system that can be connected to a general-purpose power conditioner device and that does not require grid connection authentication. It is in.
上記課題を解決するために、本発明に係る蓄電装置は、
パワーコンディショナ装置に接続可能な蓄電装置であって、
蓄電池と、
第1直流端および第2直流端を有し、前記第1直流端に前記蓄電池が接続される双方向DC/DCコンバータ回路と、
直流端および交流端を有し、前記直流端に前記双方向DC/DCコンバータ回路の前記第2直流端が接続される単方向AC/DCインバータ回路と、
前記双方向DC/DCコンバータ回路および前記単方向AC/DCインバータ回路を制御し、前記蓄電池の充電制御および放電制御を実行する制御部と、
前記単方向AC/DCインバータ回路の前記交流端に接続される入力端と、
前記双方向DC/DCコンバータ回路と前記単方向AC/DCインバータ回路との接続点に接続され、かつ前記パワーコンディショナ装置に接続される出力端と、
を備え、
前記充電制御時は、前記単方向AC/DCインバータ回路が前記入力端から入力された交流電力を直流電力に変換し、前記双方向DC/DCコンバータ回路が前記直流電力を昇圧または降圧して前記蓄電池に供給し、
前記放電制御時は、前記双方向DC/DCコンバータ回路が、前記蓄電池を放電させ、前記蓄電池の放電電力を昇圧または降圧して前記出力端から出力することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the power storage device according to the present invention includes:
A power storage device connectable to a power conditioner device,
a storage battery;
a bidirectional DC/DC converter circuit having a first DC end and a second DC end, wherein the storage battery is connected to the first DC end;
a unidirectional AC/DC inverter circuit having a DC end and an AC end, the DC end being connected to the second DC end of the bidirectional DC/DC converter circuit;
a control unit that controls the bidirectional DC/DC converter circuit and the unidirectional AC/DC inverter circuit and executes charge control and discharge control of the storage battery;
an input terminal connected to the AC terminal of the unidirectional AC/DC inverter circuit;
an output terminal connected to a connection point between the bidirectional DC/DC converter circuit and the unidirectional AC/DC inverter circuit and connected to the power conditioner device;
with
During the charging control, the unidirectional AC/DC inverter circuit converts AC power input from the input terminal into DC power, and the bidirectional DC/DC converter circuit steps up or down the DC power to feed the storage battery,
During the discharge control, the bidirectional DC/DC converter circuit discharges the storage battery, boosts or steps down the discharged power of the storage battery, and outputs it from the output terminal.
この構成によれば、充電制御時は、パワーコンディショナ装置を経由することなく単方向AC/DCインバータ回路および双方向DC/DCコンバータ回路を経由して蓄電池に充電電力を供給するため、汎用のパワーコンディショナ装置に接続可能となる。 According to this configuration, during charging control, charging power is supplied to the storage battery via the unidirectional AC/DC inverter circuit and the bidirectional DC/DC converter circuit without going through the power conditioner device. It becomes possible to connect to a power conditioner device.
また、この構成によれば、パワーコンディショナ装置を経由して系統連系放電が行われ、蓄電装置自身は系統連系放電を行わないため、蓄電装置の系統連系認証が不要となる。さらに、系統連系動作が不要になるため、系統連系動作に必要なセンサ、リレー、および複雑な制御ソフトなどが不要になる。 Further, according to this configuration, grid connection discharge is performed via the power conditioner device, and the power storage device itself does not perform grid connection discharge, so grid connection authentication of the power storage device is not required. Furthermore, since grid-connected operation becomes unnecessary, the sensors, relays, and complicated control software necessary for grid-connected operation become unnecessary.
上記蓄電装置は、
前記出力端と前記接続点との間に介装された突入電流防止回路をさらに備え、
前記突入電流防止回路は、
前記制御部の制御下で開状態と閉状態とが切り替わる第1開閉器と、
一端が前記第1開閉器を介して前記出力端に接続され、他端が前記接続点に接続される抵抗器と、
前記抵抗器に並列接続され、かつ前記第1開閉器に直列接続された、前記制御部の制御下で開状態と閉状態とが切り替わる第2開閉器と、を含むよう構成できる。
The power storage device
further comprising an inrush current prevention circuit interposed between the output end and the connection point;
The inrush current prevention circuit is
a first switch that switches between an open state and a closed state under the control of the control unit;
a resistor having one end connected to the output end via the first switch and the other end connected to the connection point;
a second switch that is connected in parallel to the resistor and serially connected to the first switch and switches between an open state and a closed state under the control of the control unit.
上記蓄電装置において、
前記放電制御時における前記双方向DC/DCコンバータ回路は、出力電流の増加に応じて出力電圧が低下するように、昇圧動作を行うことが好ましい。
In the power storage device,
Preferably, the bidirectional DC/DC converter circuit during the discharge control performs a step-up operation so that the output voltage decreases as the output current increases.
また、上記課題を解決するために、本発明に係る蓄電システムは、
パワーコンディショナ装置と発電装置との間に設けられる接続箱と、
上記いずれかに記載の蓄電装置と、
を含む蓄電システムであって、
前記蓄電装置は、前記接続箱を介して前記パワーコンディショナ装置に接続され、
前記接続箱は、前記蓄電装置と前記発電装置とをダイオードOR接続するOR回路を備えることを特徴とする。
Further, in order to solve the above problems, the power storage system according to the present invention includes:
a junction box provided between the power conditioner device and the power generation device;
a power storage device according to any one of the above;
A power storage system comprising
The power storage device is connected to the power conditioner device through the connection box,
The junction box is characterized by comprising an OR circuit for diode-OR-connecting the power storage device and the power generation device.
上記蓄電システムにおいて、
前記接続箱は、前記OR回路よりも前記発電装置側に設けられた電圧検出手段を備え、
前記電圧検出手段は、前記発電装置の発電電圧を検出し、検出結果を前記蓄電装置に出力するよう構成できる。
In the above power storage system,
The junction box includes voltage detection means provided on the power generator side of the OR circuit,
The voltage detection means can be configured to detect a voltage generated by the power generation device and output a detection result to the power storage device.
上記蓄電システムは、
商用電力系統の電力系統ラインと前記パワーコンディショナ装置とを接続する系統接続ラインに設けられ、前記パワーコンディショナ装置の出力電流を検出する第1電流検出手段と、
前記電力系統ラインに設けられ、前記商用電力系統への入力電流および/または前記商用電力系統からの出力電流を検出する第2電流検出手段と、
をさらに備え、
前記制御部は、前記電圧検出手段、前記第1電流検出手段および前記第2電流検出手段の検出結果に基づいて、前記充電制御を実行するよう構成できる。
The power storage system is
a first current detection means provided in a system connection line that connects a power system line of a commercial power system and the power conditioner device to detect an output current of the power conditioner device;
a second current detection means provided in the power system line for detecting an input current to the commercial power system and/or an output current from the commercial power system;
further comprising
The control section can be configured to execute the charging control based on detection results of the voltage detection means, the first current detection means and the second current detection means.
本発明によれば、汎用のパワーコンディショナ装置に接続可能で、かつ系統連系認証が不要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 are connectable to a general-purpose power conditioner apparatus and do not require the grid connection authentication can be provided.
以下、添付図面を参照して、本発明に係る蓄電装置および蓄電システムの実施形態について説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a power storage device and a power storage system according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[第1実施形態]
図1に、本発明の第1実施形態に係る蓄電システムを示す。第1実施形態に係る蓄電システムは、蓄電装置100と、接続箱200とを備える。接続箱200は、太陽電池PV1、PV2とパワーコンディショナ装置300との間に設けられ、蓄電装置100は、接続箱200を介してパワーコンディショナ装置300に接続される。
[First embodiment]
FIG. 1 shows a power storage system according to a first embodiment of the present invention. The power storage system according to the first embodiment includes a
太陽電池PV1、PV2は、本発明の「発電装置」に相当し、太陽光エネルギーを利用して直流の発電電力を生成する。パワーコンディショナ装置300は、汎用のパワーコンディショナ装置に相当し、図4に示したものと同様の構成である。
The solar cells PV1 and PV2 correspond to the "power generation device" of the present invention, and generate DC power using solar energy. The
蓄電装置100は、蓄電池101と、双方向DC/DCコンバータ回路102と、単方向AC/DCインバータ回路103と、突入電流防止回路104と、制御部105と、入力端T1と、出力端T2とを備える。
入力端T1は、商用電力系統(系統)の電力系統ラインL1に接続された第2系統接続ラインL2に接続される。電力系統ラインL1には、家電製品などの家庭内負荷400が接続されている。出力端T2は、接続箱200を介してパワーコンディショナ装置300に接続される。
The input terminal T1 is connected to a second system connection line L2 connected to a power system line L1 of a commercial power system (system). A
蓄電池101は、少なくとも1つの電池ユニットと、電池ユニットに取り付けられたバッテリーマネージメントシステム(BMS)とを含む。バッテリーマネージメントシステムは、電池ユニットの電池情報(例えば、蓄電量)を取得し、制御部105に送信する。なお、バッテリーマネージメントシステムは、制御部105に含まれていてもよい。
The
双方向DC/DCコンバータ回路102は、一端(本発明の「第1直流端」に相当)がリレーS3を介して蓄電池101に接続され、他端(本発明の「第2直流端」に相当)が単方向AC/DCインバータ回路103および突入電流防止回路104に接続される。双方向DC/DCコンバータ回路102は、制御部105の制御下で、単方向AC/DCインバータ回路103から供給された直流電力を昇圧または降圧して充電電力として蓄電池101に供給したり、蓄電池101から供給された直流の放電電力を昇圧または降圧して突入電流防止回路104に出力したりする。
The bidirectional DC/
単方向AC/DCインバータ回路103は、直流端および交流端を有する。直流端は双方向DC/DCコンバータ回路102に接続され、交流端は入力端T1に接続される。単方向AC/DCインバータ回路103は、制御部105の制御下で、交流を直流に変換するAC/DC変換動作を行う一方で、直流を交流に変換するDC/AC変換動作は行わない。具体的には、単方向AC/DCインバータ回路103は、入力端T1から入力された交流電力(例えば、商用電力系統の系統電力)を直流電力に変換し、双方向DC/DCコンバータ回路102に出力する。
Unidirectional AC/
突入電流防止回路104は、一端が双方向DC/DCコンバータ回路102と単方向AC/DCインバータ回路103との接続点X1に接続され、他端が出力端T2に接続される。突入電流防止回路104は、双方向DC/DCコンバータ回路102から出力される突入電流が、パワーコンディショナ装置300に流れるのを抑制する。
The inrush
突入電流防止回路104は、リレーS1(本発明の「第1開閉器」に相当)と、リレーS2(本発明の「第2開閉器」に相当)と、抵抗器R1とを備える。抵抗器R1は、少なくとも1つの抵抗素子で構成され、一端が接続点X1に接続され、他端がリレーS1を介して出力端T2に接続される。抵抗器R1には、リレーS2が並列接続されている。リレーS1、S2は、制御部105の制御下で開状態と閉状態とが切り替わる。
The rush
制御部105は、双方向DC/DCコンバータ回路102および単方向AC/DCインバータ回路103を制御する制御回路と、リレーS1~S3の開状態(オフ)と閉状態(オン)とを切り替える駆動回路とを備える。制御回路は、双方向DC/DCコンバータ回路102および単方向AC/DCインバータ回路103の入出力特性に関するデータ(例えば、図2の出力特性に関するデータ)を記憶している。
The
制御部105は、パワーコンディショナ装置300および接続箱200を経由することなく、入力端T1、単方向AC/DCインバータ回路103および双方向DC/DCコンバータ回路102を経由して蓄電池101に充電電力を供給するための充電制御を行う。また、制御部105は、蓄電池101の放電電力を出力端T2から接続箱200およびパワーコンディショナ装置300を経由して電力系統ラインL1に供給するための放電制御を行う。充電制御および放電制御の詳細については、後述する。
接続箱200は、少なくとも1つのOR回路と、少なくとも1つの電圧検出手段とを備える。本実施形態では、接続箱200は、カソード同士を接続したダイオードD1、D2からなる第1OR回路と、カソード同士を接続したダイオードD3、D4からなる第2OR回路と、第1電圧検出手段201と、第2電圧検出手段202とを備える。
ダイオードD1、D2からなる第1OR回路は、太陽電池PV1と蓄電装置100とをダイオードOR接続し、ダイオードD3、D4からなる第2OR回路は、太陽電池PV2と蓄電装置100とをダイオードOR接続する。
A first OR circuit made up of diodes D1 and D2 diode-OR-connects solar cell PV1 and
第1電圧検出手段201は、ダイオードD1のアノード側に設けられ、太陽電池PV1の発電電圧を検出し、検出結果を蓄電装置100の制御部105に出力する。第2電圧検出手段202は、ダイオードD3のアノード側に設けられ、太陽電池PV2の発電電圧を検出し、検出結果を蓄電装置100の制御部105に出力する。本実施形態では、第1電圧検出手段201および第2電圧検出手段202として、電圧センサを用いるが、電流センサを用いて太陽電池PV1、PV2の発電電流を検出し、任意の演算手段または制御部105により発電電流から発電電圧を算出してもよい。
The first
パワーコンディショナ装置300は、ダイオードD1、D2のカソードに接続されたDC/DCコンバータ回路301と、ダイオードD3、D4のカソードに接続されたDC/DCコンバータ回路302と、単方向DC/ACインバータ回路303と、制御部(図示略)と、リレーSW1、SW2と、系統出力端T3と、自立出力端T4とを備える。制御部は、DC/DCコンバータ回路301、302、単方向DC/ACインバータ回路303、およびリレーSW1、SW2を制御する。
A
DC/DCコンバータ回路301、302は、昇圧チョッパ回路で構成され、接続箱200側に設けられたコンデンサ(図示せず)を含む。DC/DCコンバータ回路301、302は、MPPT(最大電力点追従)動作を行う。
DC/
続いて、蓄電システム(蓄電装置100および接続箱200)とパワーコンディショナ装置300の動作について説明する。
Next, operations of the power storage system (
通常時、すなわち商用電力系統が通電状態にある系統通電時、蓄電装置100では、制御部105の制御下で、リレーS3がオンし、リレーS1、S2がオフする。蓄電装置100は、入力端T1に入力された低価格の深夜電力(深夜の系統電力)を使用して、蓄電池101を充電する。より詳しくは、単方向AC/DCインバータ回路103が交流の深夜電力を直流電力に変換し、双方向DC/DCコンバータ回路102が当該直流電力を昇圧または降圧して蓄電池101に供給する。
In normal times, that is, when the commercial power system is in an energized state and the system is energized, in
通常時で太陽電池PV1、PV2が発電している時、パワーコンディショナ装置300は、リレーSW1をオン、リレーSW2をオフさせて、系統出力端T3から太陽電池PV1、PV2の発電電力を出力する。
When the solar cells PV1 and PV2 are normally generating power, the
通常時で太陽電池PV1、PV2が発電していない時(例えば、悪天候や早朝日没時など)、制御部105は、第1電圧検出手段201および/または第2電圧検出手段202の検出電圧値が予め設定された閾値以下になると、太陽電池PV1、PV2が発電していないと判定する。
When the solar cells PV1 and PV2 are not generating power in normal times (for example, bad weather or early morning sunset), the
太陽電池PV1、PV2が発電していないと判定した制御部105は、突入電流防止回路104のリレーS1をオンして抵抗器R1で突入電流を抑制しながら、DC/DCコンバータ回路301、302の上記コンデンサが充電完了した後に、突入電流防止回路104のリレーS2をオンする。
制御部105は、DC/DCコンバータ回路301、302の上記コンデンサの静電容量が既知の場合(または想定可能な場合)、上記コンデンサの静電容量から算出した充電完了時間を予め記憶しておき、当該充電完了時間からリレーS2をオンするタイミングを決定してもよい。あるいは、リレーS1とリレーS2および抵抗器R1との間に電圧センサを設けた場合、上記コンデンサの充電が進むにつれて電圧センサの検出電圧値が上昇するので、制御部105は、当該検出電圧値に基づいて(例えば、検出電圧値の上昇が止まるタイミングで)、リレーS2をオンしてもよい。
When the capacitances of the capacitors of the DC/
リレーS2がオンすると、双方向DC/DCコンバータ回路102は、制御部105の放電制御下で、放電動作(昇圧動作)を開始する。具体的には、双方向DC/DCコンバータ回路102は、放電電力が増加すると昇圧電圧が低下するように、言い換えれば、出力電流の増加に応じて出力電圧が低下するように(図2参照)、昇圧動作を行う。
When the relay S2 is turned on, the bidirectional DC/
図2に示すように、従来の蓄電装置における双方向DC/DCコンバータ回路は、出力電流の増減にかかわらず出力電圧が一定になるような昇圧動作を行う。この場合、出力電流×出力電圧で得られる出力電力の最大電力点が一点に定まらないため、パワーコンディショナ装置300では、DC/DCコンバータ回路301、302のMPPT動作が不安定になる。
As shown in FIG. 2, the bidirectional DC/DC converter circuit in the conventional power storage device performs boosting operation such that the output voltage is constant regardless of increase or decrease in output current. In this case, since the maximum power point of the output power obtained by multiplying the output current by the output voltage is not fixed at one point, in the
これに対して、本実施形態における双方向DC/DCコンバータ回路102は、上記のとおり出力電流の増加に応じて出力電圧を低下させる特性を有するので、DC/DCコンバータ回路301、302のMPPT動作(言い換えれば、パワーコンディショナ装置300の制御部によるMPPT制御)に障害が発生するのを回避することができる。
On the other hand, the bidirectional DC/
図2では、出力電流の増加に応じて出力電圧を低下させる特性を一次関数で示しているが、この出力特性は、一次関数に限定されるものではなく、例えば、太陽電池PV1、PV2の出力特性を模擬した特性であってもよい。 In FIG. 2, the characteristics of decreasing the output voltage in accordance with the increase of the output current are shown by a linear function, but this output characteristic is not limited to a linear function. It may be a characteristic simulating a characteristic.
蓄電装置100から出力される直流電力は、ダイオードD2、D4、DC/DCコンバータ回路301、302、単方向DC/ACインバータ回路303、および第1系統接続ラインL3を経由して、電力系統ラインL1に放電される。すなわち、蓄電装置100は、自ら系統連系放電を行うことなく、パワーコンディショナ装置300を経由して系統連系放電を行う。
DC power output from
また、蓄電装置100の制御部105は、太陽電池PV1、PV2が発電していないと判定してから、任意の時間が経過した後(または、任意の時刻)に放電制御を開始することができる。例えば、蓄電装置100は、制御部105と通信可能に構成された操作リモコンを備える場合、当該操作リモコンにより上記任意の時間(または、任意の時刻)が設定される。制御部105は、設定された時間が経過すると(または、設定された時刻に)、放電制御を開始してリレーS1、S2を順にオンさせる。
In addition, the
商用電力系統が停電状態にある停電時、パワーコンディショナ装置300は、リレーSW1をオフさせる。停電発生時に太陽電池PV1、PV2が発電している場合は、手動で、または自動(パワーコンディショナ装置300の制御部による制御)で、リレーSW2をオンさせる。パワーコンディショナ装置300は、太陽電池PV1、PV2の発電電力に基づいて生成したAC100[V]の交流電力を、自立出力端T4から出力する。自立出力端T4が接続される第1自立出力ラインL4には、停電時でも動作させたい家庭内負荷(例えば、冷蔵庫などの家電製品)が接続されている。
During a power failure in which the commercial power system is in a power failure state, the
停電時で太陽電池PV1、PV2が発電していない時、蓄電装置100は、上記と同様の動作で、接続箱200のダイオードD2、D4を介して、パワーコンディショナ装置300に放電電力を出力する。パワーコンディショナ装置300は、上記放電電力に基づいて生成したAC100[V]の交流電力を、自立出力端T4から出力する。
When the solar cells PV1 and PV2 are not generating power due to a power failure, the
以上のように、本実施形態に係る蓄電装置100は、充電制御時において、単方向AC/DCインバータ回路103および双方向DC/DCコンバータ回路102を経由して蓄電池101に充電電力を供給するため、汎用のパワーコンディショナ装置(例えば、パワーコンディショナ装置300)に接続可能となる。
As described above, the
また、本実施形態に係る蓄電装置100は、パワーコンディショナ装置300を経由して系統連系放電が行われ、蓄電装置100自身は系統連系放電を行わない。このため、蓄電装置100の系統連系認証が不要となり、系統連系動作に必要なセンサ、リレー、および複雑な制御ソフトなどが不要になる。その結果、蓄電装置100の製品開発費の低減と開発期間の短縮が可能になる。
Further, in the
[第2実施形態]
図3に、本発明の第2実施形態に係る蓄電システムを示す。第2実施形態に係る蓄電システムは、第1電流検出手段501および第2電流検出手段502を備えること以外、第1実施形態に係る蓄電システムと共通する。
[Second embodiment]
FIG. 3 shows a power storage system according to a second embodiment of the invention. The power storage system according to the second embodiment is common to the power storage system according to the first embodiment except that it includes a first current detection means 501 and a second current detection means 502 .
第1電流検出手段501は、第1系統接続ラインL3に設けられ、例えば、カレントトランスなどの電流センサを含む。第1電流検出手段501は、パワーコンディショナ装置300の出力電流を検出し、検出結果を蓄電装置100の制御部105に出力する。
The first current detection means 501 is provided in the first system connection line L3 and includes, for example, a current sensor such as a current transformer. The first current detection means 501 detects the output current of the
第2電流検出手段502は、電力系統ラインL1のうち第1系統接続ラインL3の接続点と商用電力系統との間に設けられ、例えば、カレントトランスなどの電流センサを含む。第2電流検出手段502は、商用電力系統への出力電流および/または商用電力系統からの入力電流を検出し、検出結果を蓄電装置100の制御部105に出力する。
The second current detection means 502 is provided between the connection point of the first system connection line L3 in the power system line L1 and the commercial power system, and includes, for example, a current sensor such as a current transformer. Second current detection means 502 detects an output current to the commercial power system and/or an input current from the commercial power system, and outputs the detection result to control
制御部105は、第1実施形態で説明した充電制御および放電制御に加えて、第1電圧検出手段201、第2電圧検出手段202、第1電流検出手段501および第2電流検出手段502の検出結果に基づく充電制御を実行することができる。
In addition to the charge control and discharge control described in the first embodiment, the
具体的には、制御部105は、第1電圧検出手段201および/または第2電圧検出手段202の検出電圧値が予め設定された閾値を超えると、太陽電池PV1、PV2が発電していると判定し、第1電流検出手段501の検出電流値が予め設定された閾値を超えると、第1系統接続ラインL3への放電が行われていると判定する。
Specifically, when the voltage value detected by the first voltage detection means 201 and/or the second voltage detection means 202 exceeds a preset threshold value, the
太陽電池PV1、PV2が発電していると判定し、かつ第1系統接続ラインL3への放電が行われていると判定した制御部105は、第2電流検出手段502の検出電流値および蓄電池101の状態を監視しつつ、商用電力系統に対する電力授受(売電または買電)が発生しないように蓄電池101の充電制御を実行する。
上記の充電制御時において、単方向AC/DCインバータ回路103は、パワーコンディショナ装置300から出力され、電力系統ラインL1および第1系統接続ラインL3を介して供給された交流電力を直流電力に変換し、双方向DC/DCコンバータ回路102は、当該直流電力を昇圧または降圧して蓄電池101に供給する。
During the charging control described above, the unidirectional AC/
本実施形態に係る蓄電システムによれば、太陽電池PV1、PV2の発電電力のうち家庭内負荷400で消費し切れなかった余剰電力を用いて、蓄電池101を充電することができる。
According to the power storage system according to the present embodiment, it is possible to charge the
以上、本発明に係る蓄電装置および蓄電システムの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。 Although the embodiments of the power storage device and the power storage system according to the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments.
本発明に係る蓄電装置は、蓄電池と、双方向DC/DCコンバータ回路と、単方向AC/DCインバータ回路と、制御部とを備え、制御部による充電制御時に、単方向AC/DCインバータ回路が入力端から入力された交流電力を直流電力に変換し、双方向DC/DCコンバータ回路が上記直流電力を昇圧または降圧して蓄電池に供給する一方、制御部による放電制御時に、双方向DC/DCコンバータ回路が、蓄電池を放電させ、蓄電池の放電電力を昇圧または降圧して出力端から出力するのであれば、適宜構成を変更できる。 A power storage device according to the present invention includes a storage battery, a bidirectional DC/DC converter circuit, a unidirectional AC/DC inverter circuit, and a controller. AC power input from the input terminal is converted to DC power, and the bidirectional DC/DC converter circuit steps up or steps down the DC power and supplies it to the storage battery. If the converter circuit discharges the storage battery and steps up or down the discharged power of the storage battery and outputs it from the output end, the configuration can be changed as appropriate.
また、本発明に係る蓄電システムは、接続箱と、上記本発明に係る蓄電装置とを含み、蓄電装置が、接続箱を介してパワーコンディショナ装置に接続され、接続箱が、蓄電装置と発電装置とをダイオードOR接続するOR回路を備えるのであれば、適宜構成を変更できる。 Further, a power storage system according to the present invention includes a junction box and the power storage device according to the present invention, wherein the power storage device is connected to the power conditioner device via the junction box, and the junction box connects the power storage device and the power generation device. The configuration can be changed as appropriate if an OR circuit for diode OR-connecting the devices is provided.
例えば、接続箱は、少なくとも1つのOR回路を備えていればよい。 For example, the junction box may have at least one OR circuit.
上記第2実施形態において、第1電流検出手段501は、パワーコンディショナ装置300の出力電流を直接的または間接的に検出できるのであれば、電流センサ以外のものを用いてもよい。
In the above second embodiment, the first current detection means 501 may use something other than the current sensor as long as it can directly or indirectly detect the output current of the
同様に、上記第2実施形態において、第2電流検出手段502は、商用電力系統への入力電流および/または商用電力系統からの出力電流を直接的または間接的に検出できるのであれば、電流センサ以外のものを用いてもよい。 Similarly, in the above-described second embodiment, the second current detection means 502 can directly or indirectly detect the input current to the commercial power system and/or the output current from the commercial power system. Other than that may be used.
100 蓄電装置
101 蓄電池
102 コンバータ回路
103 インバータ回路
104 突入電流防止回路
105 制御部
200 接続箱
201 第1電圧検出手段
202 第2電圧検出手段
300 パワーコンディショナ装置
301 コンバータ回路
302 コンバータ回路
303 インバータ回路
400 家庭内負荷
501 第1電流検出手段
502 第2電流検出手段
100
Claims (6)
蓄電池と、
第1直流端および第2直流端を有し、前記第1直流端に前記蓄電池が接続される双方向DC/DCコンバータ回路と、
直流端および交流端を有し、前記直流端に前記双方向DC/DCコンバータ回路の前記第2直流端が接続される単方向AC/DCインバータ回路と、
前記双方向DC/DCコンバータ回路および前記単方向AC/DCインバータ回路を制御し、前記蓄電池の充電制御および放電制御を実行する制御部と、
前記単方向AC/DCインバータ回路の前記交流端に接続される入力端と、
前記双方向DC/DCコンバータ回路と前記単方向AC/DCインバータ回路との接続点に接続され、かつ前記パワーコンディショナ装置に接続される出力端と、
を備え、
前記充電制御時は、前記単方向AC/DCインバータ回路が前記入力端から入力された交流電力を直流電力に変換し、前記双方向DC/DCコンバータ回路が前記直流電力を昇圧または降圧して前記蓄電池に供給し、
前記放電制御時は、前記双方向DC/DCコンバータ回路が、前記蓄電池を放電させ、前記蓄電池の放電電力を昇圧または降圧して前記出力端から出力し、
前記放電制御時における前記双方向DC/DCコンバータ回路は、出力電流の増加に応じて出力電圧が低下するように、昇圧動作を行うことを特徴とする蓄電装置。 A power storage device connectable to a power conditioner device,
a storage battery;
a bidirectional DC/DC converter circuit having a first DC end and a second DC end, wherein the storage battery is connected to the first DC end;
a unidirectional AC/DC inverter circuit having a DC end and an AC end, the DC end being connected to the second DC end of the bidirectional DC/DC converter circuit;
a control unit that controls the bidirectional DC/DC converter circuit and the unidirectional AC/DC inverter circuit and executes charge control and discharge control of the storage battery;
an input terminal connected to the AC terminal of the unidirectional AC/DC inverter circuit;
an output terminal connected to a connection point between the bidirectional DC/DC converter circuit and the unidirectional AC/DC inverter circuit and connected to the power conditioner device;
with
During the charging control, the unidirectional AC/DC inverter circuit converts AC power input from the input terminal into DC power, and the bidirectional DC/DC converter circuit steps up or down the DC power to feed the storage battery,
During the discharge control, the bidirectional DC/DC converter circuit discharges the storage battery, steps up or steps down the discharged power of the storage battery, and outputs the power from the output terminal;
The power storage device according to claim 1, wherein the bidirectional DC/DC converter circuit during the discharge control performs a step-up operation so that an output voltage is decreased according to an increase in the output current.
前記突入電流防止回路は、
前記制御部の制御下で開状態と閉状態とが切り替わる第1開閉器と、
一端が前記第1開閉器を介して前記出力端に接続され、他端が前記接続点に接続される抵抗器と、
前記抵抗器に並列接続され、かつ前記第1開閉器に直列接続された、前記制御部の制御下で開状態と閉状態とが切り替わる第2開閉器と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の蓄電装置。 further comprising an inrush current prevention circuit interposed between the output end and the connection point;
The inrush current prevention circuit is
a first switch that switches between an open state and a closed state under the control of the control unit;
a resistor having one end connected to the output end via the first switch and the other end connected to the connection point;
and a second switch that is connected in parallel to the resistor and connected in series to the first switch and switches between an open state and a closed state under the control of the control unit. 2. The power storage device according to 1.
前記パワーコンディショナ装置に接続可能な蓄電装置と、a power storage device connectable to the power conditioner device;
を含む蓄電システムであって、A power storage system comprising
前記蓄電装置は、The power storage device
蓄電池と、a storage battery;
第1直流端および第2直流端を有し、前記第1直流端に前記蓄電池が接続される双方向DC/DCコンバータ回路と、a bidirectional DC/DC converter circuit having a first DC end and a second DC end, wherein the storage battery is connected to the first DC end;
直流端および交流端を有し、前記直流端に前記双方向DC/DCコンバータ回路の前記第2直流端が接続される単方向AC/DCインバータ回路と、a unidirectional AC/DC inverter circuit having a DC end and an AC end, the DC end being connected to the second DC end of the bidirectional DC/DC converter circuit;
前記双方向DC/DCコンバータ回路および前記単方向AC/DCインバータ回路を制御し、前記蓄電池の充電制御および放電制御を実行する制御部と、a control unit that controls the bidirectional DC/DC converter circuit and the unidirectional AC/DC inverter circuit and executes charge control and discharge control of the storage battery;
前記単方向AC/DCインバータ回路の前記交流端に接続される入力端と、an input terminal connected to the AC terminal of the unidirectional AC/DC inverter circuit;
前記双方向DC/DCコンバータ回路と前記単方向AC/DCインバータ回路との接続点に接続され、かつ前記パワーコンディショナ装置に接続される出力端と、an output terminal connected to a connection point between the bidirectional DC/DC converter circuit and the unidirectional AC/DC inverter circuit and connected to the power conditioner device;
を備え、with
前記充電制御時は、前記単方向AC/DCインバータ回路が前記入力端から入力された交流電力を直流電力に変換し、前記双方向DC/DCコンバータ回路が前記直流電力を昇圧または降圧して前記蓄電池に供給し、During the charging control, the unidirectional AC/DC inverter circuit converts AC power input from the input terminal into DC power, and the bidirectional DC/DC converter circuit steps up or down the DC power to feed the storage battery,
前記放電制御時は、前記双方向DC/DCコンバータ回路が、前記蓄電池を放電させ、前記蓄電池の放電電力を昇圧または降圧して前記出力端から出力し、During the discharge control, the bidirectional DC/DC converter circuit discharges the storage battery, steps up or steps down the discharged power of the storage battery, and outputs the power from the output terminal;
前記蓄電装置は、前記接続箱を介して前記パワーコンディショナ装置に接続され、The power storage device is connected to the power conditioner device through the connection box,
前記接続箱は、前記蓄電装置と前記発電装置とをダイオードOR接続するOR回路を備えることを特徴とする蓄電システム。The power storage system, wherein the connection box includes an OR circuit that performs a diode OR connection between the power storage device and the power generation device.
請求項1または2に記載の蓄電装置と、
を含む蓄電システムであって、
前記蓄電装置は、前記接続箱を介して前記パワーコンディショナ装置に接続され、
前記接続箱は、前記蓄電装置と前記発電装置とをダイオードOR接続するOR回路を備えることを特徴とする蓄電システム。 a junction box provided between the power conditioner device and the power generation device;
The power storage device according to claim 1 or 2 ;
A power storage system comprising
The power storage device is connected to the power conditioner device through the connection box,
The power storage system, wherein the connection box includes an OR circuit that performs a diode OR connection between the power storage device and the power generation device.
前記電圧検出手段は、前記発電装置の発電電圧を検出し、検出結果を前記蓄電装置に出力することを特徴とする請求項3または4に記載の蓄電システム。 The junction box includes voltage detection means provided on the power generator side of the OR circuit,
5. The power storage system according to claim 3 , wherein said voltage detection means detects a voltage generated by said power generator and outputs a detection result to said power storage device.
前記電力系統ラインに設けられ、前記商用電力系統への入力電流および/または前記商用電力系統からの出力電流を検出する第2電流検出手段と、
をさらに備え、
前記制御部は、前記電圧検出手段、前記第1電流検出手段および前記第2電流検出手段の検出結果に基づいて、前記充電制御を実行することを特徴とする請求項5に記載の蓄電システム。 a first current detection means provided in a system connection line that connects a power system line of a commercial power system and the power conditioner device to detect an output current of the power conditioner device;
a second current detection means provided in the power system line for detecting an input current to the commercial power system and/or an output current from the commercial power system;
further comprising
6. The power storage system according to claim 5, wherein the control unit executes the charging control based on detection results of the voltage detection means, the first current detection means, and the second current detection means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019189644A JP7303721B2 (en) | 2019-10-16 | 2019-10-16 | Power storage device and power storage system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019189644A JP7303721B2 (en) | 2019-10-16 | 2019-10-16 | Power storage device and power storage system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021065058A JP2021065058A (en) | 2021-04-22 |
JP7303721B2 true JP7303721B2 (en) | 2023-07-05 |
Family
ID=75486671
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019189644A Active JP7303721B2 (en) | 2019-10-16 | 2019-10-16 | Power storage device and power storage system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7303721B2 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004064996A (en) | 2003-08-11 | 2004-02-26 | Hitachi Ltd | Power supply device |
JP2006094580A (en) | 2004-09-21 | 2006-04-06 | Fuji Xerox Co Ltd | Feeder system |
JP2013038871A (en) | 2011-08-05 | 2013-02-21 | Sanyo Electric Co Ltd | Switching device |
JP2013116033A (en) | 2011-11-30 | 2013-06-10 | Toshiba It & Control Systems Corp | Power supply device |
JP2018057216A (en) | 2016-09-30 | 2018-04-05 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Device and system for power conversion |
-
2019
- 2019-10-16 JP JP2019189644A patent/JP7303721B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004064996A (en) | 2003-08-11 | 2004-02-26 | Hitachi Ltd | Power supply device |
JP2006094580A (en) | 2004-09-21 | 2006-04-06 | Fuji Xerox Co Ltd | Feeder system |
JP2013038871A (en) | 2011-08-05 | 2013-02-21 | Sanyo Electric Co Ltd | Switching device |
JP2013116033A (en) | 2011-11-30 | 2013-06-10 | Toshiba It & Control Systems Corp | Power supply device |
JP2018057216A (en) | 2016-09-30 | 2018-04-05 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Device and system for power conversion |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2021065058A (en) | 2021-04-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8106535B2 (en) | Power conditioner | |
US8907522B2 (en) | Grid-connected power storage system and method for controlling grid-connected power storage system | |
EP2793345B1 (en) | Electric power supply system | |
JP5342598B2 (en) | Power converter | |
WO2011039599A1 (en) | Power distribution system | |
JPWO2019077958A1 (en) | Power supply device, power control device, power supply device relay determination method | |
KR20140034848A (en) | Charging apparatus | |
US9444366B2 (en) | Dual mode micro-inverter system and operation | |
JP4705682B2 (en) | Inverter for two direct current sources and driving method of the inverter | |
JP5709275B2 (en) | Power transmission system | |
US9590528B2 (en) | Dual mode DC-AC inverter system and operation | |
JP2014128164A (en) | Power conditioner and photovoltaic power generation system | |
EP1511152A1 (en) | Uninterruptible power supply | |
JP2017118598A (en) | Power supply system | |
JP2013165624A (en) | Power conditioner for power storage device and power storage device | |
KR101764651B1 (en) | Power applying apparatus and method for controlling connecting photovoltaic power generating apparatus | |
JP5895143B2 (en) | Power storage device | |
JP7303721B2 (en) | Power storage device and power storage system | |
JP5586096B2 (en) | Power converter | |
JP5985000B2 (en) | Method for supplying energy from a photovoltaic module of a photovoltaic system and an inverter designed to perform the method | |
JP2017077092A (en) | Utility grid interconnection system | |
JP2009247185A (en) | System-cooperative inverter and its self-sustaining operation method | |
JP3656113B2 (en) | Solar power plant | |
WO2023243072A1 (en) | Dc power distribution system | |
JP6416533B2 (en) | Power control system control method, power control system, and power control apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220422 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230124 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230215 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230310 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230621 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230623 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7303721 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |