JP7418954B2 - パワーコンディショナおよび蓄電システム - Google Patents
パワーコンディショナおよび蓄電システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP7418954B2 JP7418954B2 JP2018232948A JP2018232948A JP7418954B2 JP 7418954 B2 JP7418954 B2 JP 7418954B2 JP 2018232948 A JP2018232948 A JP 2018232948A JP 2018232948 A JP2018232948 A JP 2018232948A JP 7418954 B2 JP7418954 B2 JP 7418954B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power
- ground fault
- current
- storage battery
- converter
- 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
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 title description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 68
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 39
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 37
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 21
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 17
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 6
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
Description
しかしながら、複数系統である場合には、地絡検出器が複数必要となる。
この場合、検出に使用する地絡検出器と検出回路が複数必要となり、システム全体のコストアップになるという問題があった。
そのため、単純に、地絡検出器を1つにすればよいというものではなく、状況によっては地絡検出器を1つに集約すると、地絡を検出できない場合があった。
また、このように地絡検出部からの出力信号に高周波信号が重畳していても地絡の有無を判定可能になることから、高周波信号が重畳しやすいインバータに直流電力を供給する電力線上であっても、当該電力線上に地絡検出部を介装することができ、複数系統の地絡検出を1箇所に集約することも可能となる。そのため、コスト低減を図りながら高い検出精度で地絡検出を実現することができる。
図1から図7を用いて、本発明の実施形態について説明する。
以下、図1を用いて、本実施形態に係る蓄電システム10の構成について説明する。
なお、図1に示すように主幹ブレーカ410の商用電力系統側にエネファーム(登録商標)等の商用系統連系機器500が接続される場合がある。
パワーコンディショナ200は、例えば、太陽光等の再生可能エネルギーにより発電された直流電力(発電電力)および/または蓄電池ユニット240からの直流電力(放電電力)をコンバータにより所定の電圧に変換した後、交流電力に変換する(インバータ機能)とともに、V2Hスタンド250からの直流電力(放電電力)をインバータにより交流電力に変換する。変換された交流電力は、蓄電池システム用ブレーカ110を介して重要負荷および一般負荷に繋がる商用電力系統に供給可能となっている。
なお、以下の構成は例示であり、同様の機能を果たすことができるものであれば、他の構成であってもよい。
このようにコンバータ211が本発明の「発電装置用コンバータ」に相当する。
また、コンバータ212は、インバータ221により直流電力に変換された商用電力を所定の直流電圧に変換した直流電力(充電電力)や太陽電池等の他の直流電力を蓄電池ユニット240に供給する双方向コンバータである。
このようにコンバータ212が本発明の「定置型蓄電池用コンバータ」に相当する。
また、蓄電池ユニット240における蓄電池および/または電動車260の車載蓄電池を充電するため、商用電力を直流電力に変換する。
また、制御装置222は、後述する地絡検出部としての零相変流器(ZCT)230からの出力信号に基づいて、地絡の有無を判定する地絡判定部2222を有する。具体的には、地絡判定部2222は、補正部(後述するアクティブフィルタ回路231および補正処理部2221)から出力される信号に基づき、地絡の有無を判定する。
また、制御装置222は、後述するアクティブフィルタ回路231の出力値と、インバータ221の電流値と、零相変流器230に流れる地絡試験電流との関係から補正値を定め、この補正値を図示しない記憶部に記憶する。
零相変流器230は、コンバータ211からの直流電力(太陽電池モジュール300の発電電力に基づく電力)、コンバータ212からの直流電力(蓄電池ユニット240の放電電力に基づく電力)および双方向コンバータ251からの直流電力(車載蓄電池の放電電力に基づく電力)が共通の電力線を経由してインバータ221に供給される当該共通電力線上に介装される。
具体的には、図2に示すように、2つのコンバータ211、212および双方向コンバータ251からそれぞれインバータ221側に延びる電力線の接続点Pと、インバータ221の直流側端子Qとを結ぶ電力線(共通電力線)L1上に零相変流器230が介装される。
図8では、2対の往復電流配線対となっているが、往復電流配線対の数はこれに限定されない。地絡検出のメカニズムは、基本的には次に示すとおりである。すなわち、鉄心230aには二次側コイル(図示せず)が巻回されており、正常時には往復電流の磁束は相殺されるが、地絡発生時には磁束のバランスが崩れることにより、二次側コイルに出力され地絡検出される。
そこで、本発明は、正常に地絡検出ができるように零相変流器230からの出力信号を必要に応じ、補正部(アクティブフィルタ回路231および補正処理部2221)において補正している。
なお、アクティブフィルタ回路231の詳細については、後述する。
V2Hスタンド250は、電動車260に搭載される車載蓄電池からの直流電力をパワーコンディショナ200を介して、負荷に供給する機能および商用電力、太陽電池モジュール300等の発電電力または蓄電池ユニット240からの電力により、電動車260の車載蓄電池を充電する機能を有する。
V2Hスタンド250は、双方向コンバータ251を内蔵し、当該双方向コンバータ251は、電動車260に搭載された車載蓄電池からの直流電力(放電電力)を昇圧した直流電力に変換する一方、インバータ221により直流電力に変換された商用電力を所定の直流電圧に変換した直流電力(充電電力)として車載蓄電池に供給する。このように双方向コンバータ251が本発明の「車載蓄電池用コンバータ」に相当する。
太陽電池モジュール300は、太陽電池セルが複数配列され、これをガラスや樹脂、フレームで保護したものであり、一般的には、太陽光パネルあるいは太陽電池パネルと呼ばれるものである。
なお、主幹ブレーカ410は、トリップ機能を備えたブレーカである。
通常時(商用電力連系時)には、切替スイッチ430は自立出力側に接続され(図1に示す状態)、重要負荷には蓄電池システム用ブレーカ110およびパワーコンディショナ200を介して商用電力が供給される。
また、一般負荷には主幹ブレーカ410を介して商用電力が供給される。
一方、停電時には、商用電力系統とパワーコンディショナ200とが解列され蓄電池ユニット240、V2Hスタンド250(車載蓄電池)および太陽電池モジュール300の少なくとも1つに基づく電力がパワーコンディショナ200から重要負荷に供給可能となっている。
また、パワーコンディショナ200が故障した場合等、蓄電池システム用ブレーカ110がオフ状態のときには、切替スイッチ430を手動で系統出力側に切り替えることにより、重要負荷には主幹ブレーカ410を介して商用電力が供給される。
図3に示すように、アクティブフィルタ回路231は、オペアンプOP1を有し、オペアンプOP1の負入力端子には、抵抗R1の一端が接続され、抵抗R1の他端には、零相変流器230の基準電圧(ZCT_REF)が印加される。オペアンプOP1の正入力端子には、抵抗R2の一端が接続され、抵抗R2の他端には、零相変流器230の出力電圧信号(ZCT_OUT)が入力される。また、オペアンプOP1の正入力端子には、抵抗R4の一端が接続され、抵抗R4の他端には、基準電圧(Vref)が印加されており、この抵抗R4と並列にコンデンサC2が設けられている。また、オペアンプOP1の負入力端子とオペアンプOP1の出力端子との間には、抵抗R3が接続され、この抵抗R3と並列にコンデンサC1が設けられている。また、オペアンプOP1の出力端子に直列に抵抗R5が設けられ、抵抗R5の他端は、制御装置222の入力端子(μCom_IN)に接続されている。なお、抵抗R1とR3との比、抵抗R2とR4との比は、零相変流器230の出力電圧が制御装置222の入力電圧レンジの中に収まるゲイン設定となるように決められている。
零相変流器230に流れる電流が、高周波電流を含まない直流電流であれば、ZCT出力電圧波形は、一定値となる。しかし、図4(A)のように、高周波を含む信号波形になると、マイコン入力電圧も図4(A)に示すような波形となり、一定値とならない。
つまり、ZCT出力電圧波形が高周波を含む場合には、零相変流器230を流れる往復の電流値に差がないにもかかわらず、ZCT出力電圧波形は、図4(A)のようになってしまう。そのため、地絡検出を的確に行うことが出来なくなってしまう。
また、地絡試験電流が0mAの場合、制御装置222の入力電流値は、インバータ電流が5Aから12Aの範囲では、正常値(0mA)から徐々に低下し、インバータ電流が12A以上では、正常値に対して、ずれが一定であることも分かる。このことから、インバータ電流が、5A以上の場合には、アクティブフィルタのフィルタリング機能に加えて、補正機能を備える必要がある。補正処理部2221は、インバータ電流の増加に伴う正常値からのずれを補正する補正機能を備える。なお、補正処理部2221における補正機能の詳細については、後述する。
この場合、補正処理部2221は、制御装置222が取得するインバータ221の電流値と図5の特性を記憶する記憶部との情報に基づいて、以下の演算を実行する。
まず、インバータ電流が5A以下の場合には、補正処理部2221による補正を行わない。また、インバータ電流が5Aよりも大きく12A以下である場合には、以下の数1による補正演算を実行する。また、インバータ電流が12Aよりも大きい場合には、補正値を一律+0.02Aとする。
なお、上記した地絡試験電流が0mAのときに、インバータ電流にかかわらず、制御装置222の入力電流値(アクティブフィルタ回路231の出力電流値)に対して正常値(0mA)となるように補正することを、以下「零補正」という。
なお、上記した零補正後に地絡試験電流が特定の電流値のときに、インバータ電流にかかわらず、制御装置222の入力電流値(アクティブフィルタ回路231の出力電流値)に対して正常値(特定の電流値)となるように補正することを、以下「最終補正」という。
つまり、本発明は、パワーコンディショナ内部のインバータとパワーコンディショナ外部のコンバータとを接続する電力線(インバータに直流電力を入力またはインバータから直流電流を出力する電力線)上に地絡検出部を介装するシステム、またはパワーコンディショナ内部にインバータのほかコンバータを備え、パワーコンディショナ内部のインバータとコンバータとを接続する電力線上に地絡検出部を介装するシステムに適用することができる。
110;蓄電池システム用ブレーカ
130;主幹ブレーカ
200;パワーコンディショナ
211;コンバータ(発電装置用コンバータ)
212;コンバータ(定置型蓄電池用コンバータ)
221;インバータ
222;制御装置
230;零相変流器(地絡検出部)
231;アクティブフィルタ回路
240;蓄電池ユニット
250;V2Hスタンド
251;双方向コンバータ(車載蓄電池用コンバータ)
260;電動車
300;太陽電池モジュール(発電装置)
410;主幹ブレーカ
420;分岐ブレーカ
500;商用系統連系機器
2221;補正処理部
2222;地絡判定部
Claims (3)
- 所定の直流電圧に直流電力を変換するコンバータと、該変換された前記直流電力を交流電力に変換するインバータを備えたパワーコンディショナにおいて、
前記インバータに直流電力を供給する電力線上に介装される地絡検出部と、
前記地絡検出部からの出力信号に重畳される高周波信号を除去するアクティブフィルタ回路と、
前記アクティブフィルタ回路からの出力信号に対して補正処理を施す補正処理部と、
前記補正処理部からの出力信号に基づいて、地絡の有無を判定する地絡判定部と、
を備え、
前記地絡検出部が、鉄心と、前記鉄心内部を貫通し、往路電流が流れるDC+配線と復路電流が流れるDC-配線とからなる電力線としての往復電流配線対とを有し、
前記補正処理部は、前記アクティブフィルタ回路の出力信号に対して、零補正を行い、前記零補正後に、前記零補正した前記アクティブフィルタ回路の出力信号に対して、最終補正を行い、前記最終補正をした信号を前記補正処理部からの出力信号として出力するものであり、
前記零補正は、前記地絡検出部の鉄心内部に前記電力線以外の試験用電力線としての往復電流配線対を貫通させた場合において、前記試験用電力線としての往復電流配線対に地絡試験電流を流さないときに前記地絡検出部を介して前記コンバータと前記インバータとの間に流れるインバータ電流の大きさにかかわらず、前記アクティブフィルタ回路からの出力信号が零となるように所定の第1の関係式または固定値に基づき行われる補正であり、
前記最終補正は、前記零補正した後に、前記試験用電力線としての往復電流配線対に特定の地絡試験電流を流したときに、前記零補正した前記アクティブフィルタ回路の出力信号が、前記インバータ電流の大きさにかかわらず、前記特定の地絡試験電流の値となるように所定の第2の関係式に基づき行われる補正であるパワーコンディショナ。 - 請求項1に記載のパワーコンディショナと、
電動車に搭載された車載蓄電池に対して充放電制御を行う車載蓄電池用コンバータを有するV2Hスタンドと、
を備え、
前記パワーコンディショナは当該パワーコンディショナが備える前記コンバータとして、再生可能エネルギーを利用して発電する発電装置の発電電力を所定の直流電圧に変換する発電装置用コンバータを有し、
前記パワーコンディショナが備える前記インバータは、前記発電装置用コンバータからの直流電力および前記車載蓄電池用コンバータからの直流電力を交流電力に変換するとともに、交流電力を直流電力に変換して前記車載蓄電池用コンバータを介して前記車載蓄電池を充電可能に構成され、
前記地絡検出部は、前記発電装置用コンバータからの直流電力と前記車載蓄電池用コンバータからの直流電力とが共通の電力線を経由して前記インバータに供給される当該共通の電力線上に介装されていることを特徴とする蓄電システム。 - 定置型の蓄電池ユニットをさらに備え、
前記パワーコンディショナは当該パワーコンディショナが備える前記コンバータとして、前記蓄電池ユニットに対して充放電制御を行う定置型蓄電池用コンバータを有し、
前記地絡検出部は、前記発電装置用コンバータからの直流電力と前記車載蓄電池用コンバータからの直流電力と前記定置型蓄電池用コンバータからの直流電力が共通の電力線を経由して前記インバータに供給される当該共通の電力線上に介装され、
前記蓄電池ユニットから前記インバータへの放電電力の供給および前記インバータから前記蓄電池ユニットへの充電電力の供給が前記共通の電力線を経由して行われることを特徴とする請求項2記載の蓄電システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018232948A JP7418954B2 (ja) | 2018-12-12 | 2018-12-12 | パワーコンディショナおよび蓄電システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018232948A JP7418954B2 (ja) | 2018-12-12 | 2018-12-12 | パワーコンディショナおよび蓄電システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020096449A JP2020096449A (ja) | 2020-06-18 |
JP7418954B2 true JP7418954B2 (ja) | 2024-01-22 |
Family
ID=71085207
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018232948A Active JP7418954B2 (ja) | 2018-12-12 | 2018-12-12 | パワーコンディショナおよび蓄電システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7418954B2 (ja) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013009482A (ja) | 2011-06-23 | 2013-01-10 | Panasonic Corp | 配電システム |
JP2018121449A (ja) | 2017-01-25 | 2018-08-02 | 三菱電機株式会社 | 電力制御システムおよび電力制御装置 |
-
2018
- 2018-12-12 JP JP2018232948A patent/JP7418954B2/ja active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013009482A (ja) | 2011-06-23 | 2013-01-10 | Panasonic Corp | 配電システム |
JP2018121449A (ja) | 2017-01-25 | 2018-08-02 | 三菱電機株式会社 | 電力制御システムおよび電力制御装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020096449A (ja) | 2020-06-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2008280932B2 (en) | Charging monitor | |
US9537388B2 (en) | Hybrid distribution transformer with an integrated voltage source converter | |
US8970169B2 (en) | Charging device for a high-voltage battery of a motor vehicle, charging system and method of operating a charging system | |
US20140210411A1 (en) | Compensation system and method for a battery charger on board a vehicle | |
US9709623B2 (en) | Apparatus and method for monitoring a photovoltaic system | |
EP3355430B1 (en) | Arc detection apparatus | |
EP3681008B1 (en) | Power supply system | |
US11173800B2 (en) | Method for controlling a vehicle external charging device and, charging device | |
US20100295508A1 (en) | Apparatus and method for balancing the transfer of electrical energy from an external power source to a vehicle | |
US20180226919A1 (en) | Arc detection apparatus | |
KR20160127671A (ko) | 차량용 고전압 충전장치 및 충전방법 | |
US11364810B2 (en) | Monitoring device for leakage currents | |
JP7418954B2 (ja) | パワーコンディショナおよび蓄電システム | |
JP2009033789A (ja) | 充電監視装置 | |
US20180210022A1 (en) | Arc detection apparatus | |
US11148545B2 (en) | Vehicle ground fault detection | |
US20200295669A1 (en) | Rectifier arrangement | |
JP7045968B2 (ja) | パワーコンディショナおよび配電システム | |
JP7072989B2 (ja) | 蓄電システム | |
JP7469218B2 (ja) | 蓄電システム | |
US20230291303A1 (en) | Power converter for transferring power between an ac side and a dc side, and power supply method | |
JP7178586B2 (ja) | 電気設備及び変圧装置 | |
US20240178738A1 (en) | Method and device for compensating leakage currents in an electrical power converter | |
US20230029981A1 (en) | Auto-Configurable Energy Storage System | |
CN116438723A (zh) | Ac/dc转换器到dc电网的接入 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210610 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220331 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220405 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20220602 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220728 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221129 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230127 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230530 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20230725 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230929 |
|
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: 20240109 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240110 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7418954 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |