JP7461660B2 - Energy storage systems, new energy systems, power distribution systems, power transmission systems, transportation equipment, battery systems for electric vehicles, and battery systems for uninterruptible power supplies - Google Patents

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Description

本発明は、電力系統および/または負荷との間で電力の授受が可能な蓄電システムと、それを備える新エネシステム、配電システム、送電システム及び輸送機器とに関し、特に、内蔵する蓄電素子の試験または診断の実施に好適な蓄電システムと、それを備える新エネシステム、配電システム、送電システム、輸送機器、電気自動車のバッテリシステム及び無停電電源装置のバッテリシステムとに関する。The present invention relates to an energy storage system capable of receiving and transmitting electric power between a power grid and/or a load, and new energy systems, power distribution systems, power transmission systems, and transport equipment equipped with the same, and in particular to an energy storage system suitable for performing testing or diagnosis of built-in energy storage elements, and new energy systems, power distribution systems, power transmission systems, transport equipment, battery systems for electric vehicles, and battery systems for uninterruptible power supplies equipped with the same.

近年、発電システムや負荷との間で電力の授受を行ったり、電力系統と連系したりすることで電力需給の安定化を図る蓄電システムの需要が増大している。例えば、電力変換回路と蓄電器とを接続して構成した単位変換器が、複数、直列に接続されてなり、各単位変換器の電源回路の出力電圧を合成して出力する多重レベル変換器を備える蓄電システムが知られている(特許文献1参照)。In recent years, there has been an increasing demand for energy storage systems that stabilize the supply and demand of electricity by transferring power between power generation systems and loads and by connecting to the power grid. For example, there is a known energy storage system that includes a multilevel converter that combines and outputs the output voltages of the power supply circuits of the unit converters, each of which is configured by connecting a power conversion circuit and a capacitor, and is connected in series (see Patent Document 1).

このような蓄電システムを長期にわたって運転可能な状態に維持するには、バッテリの寿命診断を行い、残存寿命が短いバッテリを運転中に交換する必要が生じる。特許文献1および特許文献2では、単位変換器を構成するバッテリの劣化状態(劣化部位および劣化の程度)を運転中に診断し、蓄電システムの運転を止めずに劣化したバッテリを交換するための先行技術例が開示されている。例えば、特許文献2には、蓄電システムを停止させることなく、蓄電システムを検査することが可能な検査装置が開示されている。 To keep such a power storage system operable for a long period of time, it becomes necessary to diagnose the battery life and replace batteries with short remaining life while the system is in operation. Patent Documents 1 and 2 disclose examples of prior art for diagnosing the degradation state (degraded parts and degree of degradation) of the batteries that make up the unit converter while the system is in operation and replacing degraded batteries without stopping the operation of the power storage system. For example, Patent Document 2 discloses an inspection device that can inspect the power storage system without stopping the system.

特開2006-174663号公報JP 2006-174663 A 特開2012-039791号公報JP 2012-039791 A

しかしながら、特許文献2に記載された発明では、蓄電システムの運転継続中にバッテリの劣化診断や交換が可能であるものの、バッテリの劣化診断を電気的に行う際に、蓄電システムと系統連系している外部の電力系統や負荷に対して電力の安定性を損なう影響を与える恐れがある。また、同様の問題は、バッテリの劣化診断に限らず、蓄電システム内のバッテリ特性の経時変化やバッテリ毎の特性のバラつきを計測するための電流を蓄電システム内で用いる状況においても生じる。However, while the invention described in Patent Document 2 makes it possible to diagnose and replace the battery while the energy storage system is in operation, there is a risk that electrically diagnosing the battery's deterioration may have an adverse effect on the stability of power for external power systems and loads that are interconnected with the energy storage system. Similar problems are not limited to battery deterioration diagnosis, but also occur in situations where a current is used within the energy storage system to measure changes over time in the battery characteristics within the energy storage system and variations in the characteristics of each battery.

例えば、特許文献2に開示された電源装置では、サイリスタをゲート制御することで、蓄電素子とCR回路に入力される交流波形が制御され、CR回路を構成するコンデンサからの出力電流の直流成分と、蓄電素子への充電電流の交流成分との比に基づいて、整流回路、コンデンサ、制御装置に異常があるか否かの判定処理を実行する。For example, in the power supply device disclosed in Patent Document 2, the AC waveform input to the storage element and CR circuit is controlled by gate-controlling the thyristor, and a determination process is performed to determine whether or not there is an abnormality in the rectifier circuit, capacitor, or control device based on the ratio between the DC component of the output current from the capacitor that constitutes the CR circuit and the AC component of the charging current to the storage element.

しかしながら、この電源装置では、蓄電素子の劣化診断時に、外部の電力系統からサイリスタに電流が直接流れ込むことで交流波形の制御や平滑化が行われる。そのため、蓄電素子の劣化診断時に電源装置内部に流れ込む電流により、電源装置と系統連系中の電力供給網や負荷における系統周波数および電流圧を変動させ、一時的に系統電力の安定性を損なう恐れがある。その結果、特許文献2記載の発明では、バッテリ試験時において蓄電システムと系統連系している電力系統や負荷に対して電力の安定性を損なう影響を抑制することは困難である。However, in this power supply device, when the deterioration of the storage element is diagnosed, current flows directly from the external power system into the thyristor to control and smooth the AC waveform. Therefore, the current flowing into the power supply device when the deterioration of the storage element is diagnosed may fluctuate the system frequency and current voltage in the power supply network and loads connected to the power supply device, temporarily impairing the stability of the system power. As a result, with the invention described in Patent Document 2, it is difficult to suppress the impact of impairing the stability of power on the power system and loads connected to the storage system during battery testing.

上記のようにバッテリの試験中に外部の電力系統や負荷における電力の安定性が損なわれる主たる要因として、バッテリ試験に用いる電流が蓄電システム内部から外部に漏れることが考えられる。As mentioned above, the main cause of loss of power stability in external power systems and loads during battery testing is thought to be leakage of the current used in the battery testing from inside the energy storage system to the outside.

そこで、本発明に係る幾つかの実施形態では、以上の問題点に鑑み、バッテリを試験する際に、外部の設備における電力状態の安定性を損なうことを抑制できる蓄電システム、新エネシステム、配電システム、送電システム、輸送機器、電気自動車のバッテリシステム及び無停電電源装置のバッテリシステムを提供することを目的とする。 In view of the above problems, some embodiments of the present invention aim to provide a battery system, a new energy system, a power distribution system, a power transmission system, a battery system for transportation equipment, an electric vehicle, and a battery system for an uninterruptible power supply, which can suppress the loss of stability of the power state in external equipment when testing a battery.

本発明の蓄電システムは、充放電可能な蓄電素子を有する単位変換器を備えるアームを、三相交流における相間にそれぞれ対応して設けて環状電流路を形成する主回路部と、診断対象として指定された前記蓄電素子を前記環状電流路へ接続した状態で、前記環状電流路に任意の周波数の循環電流を流して、診断対象として指定された前記蓄電素子の劣化状態を試験する制御手段と、を備えることを特徴とする。The energy storage system of the present invention is characterized by comprising a main circuit section in which arms equipped with unit converters having chargeable and dischargeable energy storage elements are provided corresponding to each of the phases in a three-phase alternating current to form a ring-shaped current path, and a control means for testing the deterioration state of the energy storage element designated as the object of diagnosis by connecting the energy storage element designated as the object of diagnosis to the ring-shaped current path and passing a circulating current of any frequency through the ring-shaped current path.

本発明の蓄電システムは、充放電可能な蓄電素子を有する単位変換器を備えるアームを、三相交流における相間にそれぞれ対応して設けて環状電流路を形成する主回路部と、前記環状電流路を流れる異なる周波数の循環電流により、診断対象として指定された前記蓄電素子の端子間に生じた電圧と前記蓄電素子に通流した電流をそれぞれ検出する検出部と、を備えることを特徴とする。The energy storage system of the present invention is characterized by comprising a main circuit section in which arms equipped with unit converters having chargeable and dischargeable energy storage elements are provided corresponding to each of the phases in a three-phase alternating current to form a circular current path, and a detection section which detects the voltage generated between the terminals of the energy storage element designated as the diagnosis target and the current flowing through the energy storage element due to circulating currents of different frequencies flowing through the circular current path.

本発明の蓄電システムは、三相交流の相間にそれぞれ対応して一次巻線と二次巻線が設けられ、前記一次巻線を介して三相交流電源からの電力供給を受ける変圧器と、充放電可能な蓄電素子を有する単位変換器を備え、三相交流の相間にそれぞれ対応して設けられた複数の前記二次巻線とそれぞれ接続された複数のアームと、三相交流の相間にそれぞれ対応し、各々の前記アームと各々の前記二次巻線により形成された閉回路として個別に形成された複数の環状電流路と、前記単位変換器を制御し、複数の前記環状電流路の少なくとも1つに、異なる周波数の循環電流を流し、診断対象として指定された前記蓄電素子の劣化状態を試験する制御手段とを備えることを特徴とする。The energy storage system of the present invention is characterized in that it comprises a transformer having a primary winding and a secondary winding corresponding to each of the interphases of a three-phase AC power source and receiving power from the three-phase AC power source via the primary winding, a unit converter having a chargeable and dischargeable energy storage element, a plurality of arms respectively connected to a plurality of the secondary windings respectively corresponding to the interphases of the three-phase AC, a plurality of circular current paths respectively corresponding to the interphases of the three-phase AC and individually formed as closed circuits formed by each of the arms and each of the secondary windings, and a control means for controlling the unit converter, passing circulating currents of different frequencies through at least one of the plurality of circular current paths, and testing the deterioration state of the energy storage element designated as the diagnosis target.

本発明の蓄電システムは、蓄電素子を有し、接続された外部システムとの間で電力を授受可能な複数の単位変換器と、複数の前記単位変換器と前記外部システムの間で電力を授受している間に、複数の前記単位変換器から選択した1つの前記単位変換器の前記蓄電素子に、周波数の異なる交流電圧を順次印加し、前記蓄電素子の等価回路を推定する制御手段とを備えることを特徴とする。The energy storage system of the present invention is characterized in that it comprises a plurality of unit converters each having an energy storage element and capable of transmitting and receiving electric power between a connected external system, and a control means for sequentially applying AC voltages of different frequencies to the energy storage element of one of the unit converters selected from the plurality of unit converters while transmitting and receiving electric power between the plurality of unit converters and the external system, and estimating an equivalent circuit of the energy storage element.

本発明の蓄電システムは、充放電可能な蓄電素子を有する単位変換器を備えるアームを設けた主回路部を備え、交流システムに接続された蓄電システムであって、前記交流システムとの間で電力を授受しながら診断対象として指定された前記蓄電素子の劣化状態を試験する制御手段を備えることを特徴とする。The energy storage system of the present invention is characterized in that it is a energy storage system that is connected to an AC system and has a main circuit section provided with an arm equipped with a unit converter having a chargeable and dischargeable energy storage element, and that it is equipped with a control means that tests the deterioration state of the energy storage element designated as the diagnosis target while receiving and sending power between the AC system and the energy storage system.

本発明の新エネシステムは、上記のいずれかに記載の蓄電システムが接続されたことを特徴とする。The new energy system of the present invention is characterized in that it is connected to any of the storage systems described above.

本発明の配電システムは、上記のいずれかに記載の蓄電システムが連系されたことを特徴とする。The power distribution system of the present invention is characterized in that it is connected to any of the storage systems described above.

本発明の送電システムは、上記のいずれかに記載の蓄電システムが連系されたことを特徴とする。The power transmission system of the present invention is characterized in that it is connected to any of the storage systems described above.

本発明の輸送機器は、上記のいずれかに記載の蓄電システムが接続されたことを特徴とする。The transportation equipment of the present invention is characterized in that it is connected to any of the storage systems described above.

本発明の電気自動車のバッテリシステムは、上記のいずれかに記載の蓄電システムが連系されたことを特徴とする。The battery system of the electric vehicle of the present invention is characterized in that it is connected to any of the storage systems described above.

本発明の無停電電源装置のバッテリシステムは、上記のいずれかに記載の蓄電システムが連系されたことを特徴とする。The battery system of the uninterruptible power supply of the present invention is characterized in that it is connected to any of the storage systems described above.

以上より、本発明の実施形態によれば、バッテリを試験する際に、蓄電素子の劣化状態を試験するための電流が蓄電システムの内部で循環することにより、外部に漏れ出ないので、蓄電システムと接続された外部の設備における電力状態の安定性が損なわれることを抑制できる。その結果、本発明の幾つかの実施形態によれば、蓄電システムの運転を継続しながら、蓄電システムと接続された外部の設備に対して影響を与えずに蓄電システム内の各蓄電素子の診断または特性計測を行うことが可能となる。 As described above, according to embodiments of the present invention, when testing a battery, the current for testing the deterioration state of the storage elements circulates inside the storage system and does not leak to the outside, thereby preventing the stability of the power state in external equipment connected to the storage system from being impaired. As a result, according to some embodiments of the present invention, it is possible to diagnose or measure the characteristics of each storage element in the storage system while continuing to operate the storage system, without affecting the external equipment connected to the storage system.

本発明の第1の実施形態の蓄電システムを使用したウインドファームをエネルギー源とする電力網システムの例を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing an example of a power grid system using a wind farm as an energy source, the power storage system according to a first embodiment of the present invention; 本発明の第1の実施形態に従い、電力系統との系統連系により電力の授受を行う蓄電システムの構成図である。1 is a configuration diagram of a power storage system that receives and transmits power through grid interconnection with a power grid according to a first embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る蓄電システムを構成する単位変換器の回路構成を示す図である。2 is a diagram showing a circuit configuration of a unit converter constituting the power storage system according to the embodiment of the present invention. FIG. アーム内に直列接続された蓄電素子の電圧を所望の周波数の交流波形に変換する多重レベル変換回路の電圧変換動作を説明する図である。1A and 1B are diagrams illustrating a voltage conversion operation of a multilevel conversion circuit that converts the voltage of storage elements connected in series in an arm into an AC waveform of a desired frequency. 蓄電素子の診断時における単位変換回路内の接続状態を示す図である。13 is a diagram showing a connection state within the unit conversion circuit when diagnosing the storage element. FIG. 蓄電素子の複素インピーダンスを表す等価回路と、蓄電素子を流れる電流の周波数変化に応じて蓄電素子の複素インピーダンスが複素平面上に描く軌跡を示す図である。1 is a diagram showing an equivalent circuit representing the complex impedance of a storage element, and a locus on a complex plane that is traced by the complex impedance of the storage element in response to a change in frequency of a current flowing through the storage element; 本発明の第2の実施形態に従い、電力系統との系統連系により電力の授受を行う蓄電システムの構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram of a power storage system that receives and transmits power through grid interconnection with a power grid according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態の蓄電システムを使用した実施例の回路シミュレーション結果を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a circuit simulation result of an example in which the power storage system according to the first embodiment of the present invention is used.

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。Hereinafter, several embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described as embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention, but are merely illustrative examples. For example, expressions expressing that things are in an equal state, such as "same," "equal," and "homogeneous," not only express a strictly equal state, but also express a state in which there is a tolerance or a difference to the extent that the same function is obtained. On the other hand, expressions such as "comprise," "include," "have," "include," or "have" a component are not exclusive expressions that exclude the presence of other components.

最初に、本発明の第1の実施形態に係る蓄電システムの構成と動作について図1乃至図6を参照しながら以下のとおり説明する。First, the configuration and operation of the energy storage system relating to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to Figures 1 to 6.

<第1の実施形態>
新エネシステムとしてのウインドファームをエネルギー源とする電力網システムに蓄電システムを接続した場合を例として、本発明の第1の実施形態の蓄電システムを説明する。まず、第1実施形態の蓄電システムを適用する電力網システムの構成について、図1を参照して説明する。図1は、発電設備から負荷に電力を供給する比較的低圧な配電システムとしての電力系統5と共に、この電力系統5との系統連系により電力系統5との間で電力の授受を行う蓄電システム10を含む電力網システム1を図示している。また、図1に示す電力網システム1には、発電設備の例として、風況91に応じて風力により発電する複数のタワー型風力発電機を備えるウインドファーム92が示されている。風力により発電された風力発電電力90Aは、ウインドファーム92から電力網を通じて負荷93の電力需要を賄うために電力変換設備94を経由して負荷93に供給される。
First Embodiment
The storage system of the first embodiment of the present invention will be described by taking as an example a case where a storage system is connected to a power grid system using a wind farm as an energy source as a new energy system. First, the configuration of a power grid system to which the storage system of the first embodiment is applied will be described with reference to FIG. 1. FIG. 1 illustrates a power grid system 1 including a power grid 5 as a relatively low-voltage power distribution system that supplies power from a power generation facility to a load, and a storage system 10 that exchanges power with the power grid 5 by system interconnection with the power grid 5. The power grid system 1 illustrated in FIG. 1 also illustrates a wind farm 92 equipped with a plurality of tower-type wind power generators that generate power by wind power according to wind conditions 91 as an example of a power generation facility. Wind-generated power 90A generated by wind power is supplied from the wind farm 92 through the power grid to a load 93 via a power conversion facility 94 to cover the power demand of the load 93.

自然エネルギーである風力で発電するウインドファーム92は、風況91により発電量が不規則に変化する不安定な発電設備である。電力系統5は電力需要と供給の関係によって周波数が変化するため、ウインドファーム92からの出力は安定していることが好ましい。 A wind farm 92 that generates electricity using wind power, a natural energy source, is an unstable power generation facility in which the amount of electricity generated changes irregularly depending on wind conditions 91. Since the frequency of the power grid 5 changes depending on the relationship between power demand and supply, it is preferable that the output from the wind farm 92 is stable.

そこで、電力網システム1において、蓄電システム10は、電力系統5と負荷93の間の電力供給線に接続され、電力系統5との間で電力を授受することにより、電力系統の電力需要と供給の関係をバランスさせ、電力系統5における系統周波数や電流圧を安定化させる系統電力安定化装置として用いられている。すなわち、蓄電システム10は、発電設備から出力される電力が負荷93側の要求電力に対して不足状態にあるときには、電力系統5に不足分の電力を供給するための放電を行う。逆に、発電設備から出力される電力が負荷93側の要求電力に対して余剰状態となるときには、蓄電システム10は、電力系統5から余剰分の電力を回収し、蓄積しておくための充電を行う。Therefore, in the power grid system 1, the power storage system 10 is connected to a power supply line between the power grid 5 and the load 93, and is used as a system power stabilization device that balances the relationship between power demand and supply in the power grid by transferring power to and from the power grid 5, and stabilizes the system frequency and current voltage in the power grid 5. That is, when the power output from the power generation equipment is insufficient relative to the power required by the load 93, the power storage system 10 discharges to supply the shortage to the power grid 5. Conversely, when the power output from the power generation equipment is in surplus relative to the power required by the load 93, the power storage system 10 recovers the surplus power from the power grid 5 and charges it for storage.

図1に示す例では、風況91の変化に伴って発電設備であるウインドファーム92の発電量が上昇し、電力系統5における系統電力に余剰が生じた場合などには、蓄電システム10は系統電力の一部を充電して蓄えておく働きをする。これとは逆に、無風状態によりウインドファーム92の発電量が低下したり、負荷93の電力需要が急増したりして系統電力の不足が生じると、蓄電システム10は、放電により蓄えておいた電力を電力系統5に供給する。例えば、図1を参照すると、系統電力の不足時に、蓄電システム10は、蓄えておいた充放電電力90Cを電力系統5に放電するので、風力により発電された風力発電電力90Aと蓄電システム10から放電された充放電電力90Cが合成された合成電力90Bが負荷93に供給される。In the example shown in FIG. 1, when the amount of power generated by the wind farm 92, which is a power generation facility, increases with a change in wind conditions 91, and a surplus of system power occurs in the power grid 5, the power storage system 10 charges and stores a portion of the system power. Conversely, when the amount of power generated by the wind farm 92 decreases due to no wind, or when the power demand of the load 93 increases sharply, causing a shortage of system power, the power storage system 10 supplies the stored power to the power grid 5 by discharging. For example, referring to FIG. 1, when there is a shortage of system power, the power storage system 10 discharges the stored charge/discharge power 90C to the power grid 5, and a composite power 90B, which is a combination of the wind-generated power 90A generated by wind and the charge/discharge power 90C discharged from the power storage system 10, is supplied to the load 93.

上述した充放電により電力系統5との間での電力の授受を実現するために、図1に示す蓄電システム10は、充放電が可能な複数の蓄電素子を接続して成る回路構成を含むと共に、電力系統5からの交流電力を蓄電素子に充電可能とするために直流に変換し、逆に、蓄電素子が放電する直流電力を電力系統5に出力可能とするために交流に変換する働きをする電力変換器としての回路構成をも有している。In order to realize the exchange of power with the power grid 5 through the charging and discharging described above, the energy storage system 10 shown in FIG. 1 includes a circuit configuration consisting of multiple energy storage elements that can be charged and discharged, and also has a circuit configuration as a power converter that converts AC power from the power grid 5 into DC so that it can be charged into the energy storage elements, and conversely, converts the DC power discharged by the energy storage elements into AC so that it can be output to the power grid 5.

このような蓄電システムを構成する複数の蓄電素子は、蓄電システムの作動によって、その状態、例えば蓄電性能や寿命などが変化する。特に、電力系統との間で電力の授受を行う蓄電システムを長期にわたって運転可能な状態に維持するためには、蓄電システムの運転継続中に、蓄電システムを構成する各々の蓄電素子の寿命診断を行い、どの蓄電素子を新品と交換すべきかを識別する必要がある。しかしながら、従来の蓄電システムの運転中に蓄電素子の劣化診断を行うと、電力系統における系統周波数および電流圧を変動させ、一時的に系統電力の安定性を損なう恐れがある。 The state of the multiple storage elements that make up such a power storage system, such as their storage performance and lifespan, changes depending on the operation of the power storage system. In particular, to maintain a power storage system that receives and transmits power to and from a power grid in an operable state over the long term, it is necessary to perform a lifespan diagnosis of each storage element that makes up the power storage system while the power storage system is in operation and to identify which storage elements should be replaced with new ones. However, if a deterioration diagnosis of the storage elements is performed while a conventional power storage system is in operation, it may cause fluctuations in the system frequency and current voltage in the power grid, temporarily compromising the stability of the system power.

これに対して、本発明に係る幾つかの実施形態の蓄電システムは、図2乃至図5を用いて詳しく後述するように、蓄電システムを構成する多数の蓄電素子を個別に診断する際に外部の電力系統や負荷における電力の安定性が損なわれることを抑制できる。以下では、電力系統との系統連系により電力の授受を行う第1の実施形態の蓄電システムについて図2乃至図5を参照しながら詳細に説明する。In contrast, the energy storage system of some embodiments of the present invention can suppress the loss of stability of power in an external power system or load when individually diagnosing a large number of energy storage elements that make up the energy storage system, as will be described in detail later with reference to Figures 2 to 5. Below, a first embodiment of the energy storage system that exchanges power by interconnecting with the power system will be described in detail with reference to Figures 2 to 5.

まずは、電力網システム1の構成について説明する。図2に示すように、例示的な電力網システム1は、電力系統5に蓄電システム10が接続された構成をとる。電力系統5と蓄電システム10は端子57u、57v、57wで接続される。電力系統5は、三相交流電力を供給する発電設備50と負荷56が配電線53u、53v、53wで接続されている。図2では、図1のウインドファーム92を発電設備50として模式的に示している。また、負荷56は、図1の負荷93と同様であり、例えば、工場などの需要家又は需要家の有する機械や製造装置などである。図2中の52u、52v、52wと51u、51v、51wは、端子57u、57v、57wより発電設備50側の配電線53u、53v、53wのリアクタンス成分及び抵抗成分を模式的に表したものであり、54u、54v、54wと55u、55v、55wは、端子57u、57v、57wより負荷56側の配電線53u、53v、53wのリアクタンス成分及び抵抗成分を模式的に表したものである。第1の実施形態の蓄電システム10は、このような三相の交流システムである電力網システム1において、電力系統5を安定化させる電力系統安定化装置として用いられる。なお、本発明の幾つかの実施形態に係る蓄電システム10は、電力系統5に系統電力安定化装置として接続されるものに限定されず、外部システムとしての例えば電気自動車や鉄道車両、トラック、バスなどの輸送機器の負荷に電力を供給する交流電源等の他の用途にも利用することができる。First, the configuration of the power grid system 1 will be described. As shown in FIG. 2, the exemplary power grid system 1 has a configuration in which a power storage system 10 is connected to a power grid 5. The power grid 5 and the power storage system 10 are connected via terminals 57u, 57v, and 57w. In the power grid 5, a power generation facility 50 that supplies three-phase AC power and a load 56 are connected via distribution lines 53u, 53v, and 53w. In FIG. 2, the wind farm 92 in FIG. 1 is shown as a schematic representation of the power generation facility 50. The load 56 is similar to the load 93 in FIG. 1, and is, for example, a consumer such as a factory or a machine or manufacturing device owned by the consumer. 2, 52u, 52v, 52w and 51u, 51v, 51w are schematic representations of the reactance and resistance components of the distribution lines 53u, 53v, 53w on the power generation facility 50 side from the terminals 57u, 57v, 57w, and 54u, 54v, 54w and 55u, 55v, 55w are schematic representations of the reactance and resistance components of the distribution lines 53u, 53v, 53w on the load 56 side from the terminals 57u, 57v, 57w. The storage system 10 of the first embodiment is used as a power system stabilizing device for stabilizing the power system 5 in the power grid system 1, which is such a three-phase AC system. Note that the storage system 10 according to some embodiments of the present invention is not limited to being connected to the power system 5 as a system power stabilizing device, and can also be used for other purposes such as an AC power source that supplies power to a load of transportation equipment such as an electric vehicle, a railroad car, a truck, or a bus as an external system.

(1-1)蓄電システムの全体構成
次に、本発明の第1の実施形態に従い、図2に示す蓄電システム10の構成について説明する。一例においては、蓄電システム10は、主回路部10aと、インピーダンス特性測定部12と、制御部(制御手段)13と、を含んで構成される。蓄電システム10は、多段階に増減可能な直流電圧を三相交流における3つの相間電圧に電力変換して電力網システム1に出力可能な主回路部10aと、インピーダンス特性測定部12と、診断対象の蓄電素子35を指定して、指定された蓄電素子35(図5)のインピーダンスをインピーダンス特性測定部12により測定し、環状電流路71への蓄電素子の接続状態を制御する制御部13と、を備えている。以下では、蓄電システム10を構成する各部の内部構造を、主回路部10a、インピーダンス特性測定部12及び制御部13の順に説明する。
(1-1) Overall Configuration of Energy Storage System Next, the configuration of the energy storage system 10 shown in FIG. 2 will be described according to the first embodiment of the present invention. In one example, the energy storage system 10 includes a main circuit unit 10a, an impedance characteristic measuring unit 12, and a control unit (control means) 13. The energy storage system 10 includes a main circuit unit 10a capable of power conversion of a DC voltage that can be increased or decreased in multiple stages into three inter-phase voltages in a three-phase AC voltage and outputting the voltage to the power grid system 1, an impedance characteristic measuring unit 12, and a control unit 13 that specifies a storage element 35 to be diagnosed, measures the impedance of the specified storage element 35 (FIG. 5) by the impedance characteristic measuring unit 12, and controls the connection state of the storage element to the ring-shaped current path 71. Hereinafter, the internal structure of each unit constituting the energy storage system 10 will be described in the order of the main circuit unit 10a, the impedance characteristic measuring unit 12, and the control unit 13.

(1-2)主回路部の構成と動作
まず、図2を用いて、主回路部10aの構成について説明する。主回路部10aはいわゆるΔ結線MMCの構成をとっている。より具体的に説明すると、主回路部10aは、Δ結線の回路トポロジーを有する環状電流路71を含んで構成され、電力系統5と三相交流の電力線で接続されている。その上で、Δ結線トポロジーを有する環状電流路71の3辺の各々が、三相交流における3つの相間電圧にそれぞれ対応し、上記3辺の各々が、充電電力を三相交流の各波形として変換出力する多重レベル電力変換器として構成されている。
(1-2) Configuration and Operation of the Main Circuit First, the configuration of the main circuit 10a will be described with reference to Fig. 2. The main circuit 10a has a so-called delta-connection MMC configuration. More specifically, the main circuit 10a includes a ring-shaped current path 71 having a delta-connection circuit topology, and is connected to the power system 5 by a three-phase AC power line. In addition, each of the three sides of the ring-shaped current path 71 having the delta-connection topology corresponds to three interphase voltages in the three-phase AC, and each of the three sides is configured as a multilevel power converter that converts and outputs the charging power as each waveform of the three-phase AC.

以下、図2に示す主回路部10a内において、Δ結線トポロジーを有する環状電流路71内部の詳細な構造について説明する。Δ結線トポロジーを有する環状電流路71の各辺は、3本のアーム11A、11B、11Cと、リアクトル14A、14B、14Cから構成される。環状電流路71は、リアクトル14A、アーム11A、リアクトル14B、アーム11B、リアクトル14C、アーム11C、リアクトル14Aがこの順に接続され、環状の電流路となっている。3本のアーム11A、11B、11Cの各々は、単位変換器C (i)(1≦i≦K)(Kは任意の正の整数である)を複数個(K個)カスケード(直列)に接続した構成となっている。 The detailed structure of the inside of the looped current path 71 having the Δ-connection topology in the main circuit unit 10a shown in Fig. 2 will be described below. Each side of the looped current path 71 having the Δ-connection topology is composed of three arms 11A, 11B, and 11C and reactors 14A, 14B, and 14C. The looped current path 71 is formed by connecting the reactor 14A, the arm 11A, the reactor 14B, the arm 11B, the reactor 14C, the arm 11C, and the reactor 14A in this order, forming a looped current path. Each of the three arms 11A, 11B, and 11C is configured by connecting a plurality (K units) of unit converters Cx (i) (1 ≦ i ≦ K) (K is any positive integer) in cascade (series).

さらに、図2に示す例では、主回路部10aは、R相とS相の相間に多段階に増減可能な起電圧を供給するアーム11A、S相とT相の相間に多段階に増減可能な起電圧を供給するアーム11B、T相とR相の相間に多段階に増減可能な起電圧を供給するアーム11Cとを備えている。アーム11Aは、多段階に増減可能な直流電圧を出力するために、充放電可能な蓄電素子35を備える単位変換器C (i)(1≦i≦K)を複数個(K個)直列に接続して構成されている。同様に、アーム11Bは、単位変換器C (i)(1≦i≦K)を複数個(K個)直列に接続して構成され、アーム11Cは、単位変換器C (i)(1≦i≦K)を複数個(K個)直列に接続して構成される。なお、アーム11A、アーム11B及びアーム11Cの各々が備える単位変換器C (i)の個数は、適宜設定でき、一つであってもよい。アーム11A、アーム11B及びアーム11Cの各々が備える単位変換器C (i)の個数が多いと、蓄電システム10が出力する交流電圧の段数が多くなり、交流電圧の波形をより正弦波に近い波形にできる。 Further, in the example shown in Fig. 2, the main circuit section 10a includes an arm 11A that supplies an electromotive voltage between the R phase and the S phase that can be increased or decreased in multiple stages, an arm 11B that supplies an electromotive voltage between the S phase and the T phase that can be increased or decreased in multiple stages, and an arm 11C that supplies an electromotive voltage between the T phase and the R phase that can be increased or decreased in multiple stages. The arm 11A is configured by connecting multiple (K) unit converters C A (i) (1 < i < K) having a chargeable and dischargeable storage element 35 in series in order to output a DC voltage that can be increased or decreased in multiple stages. Similarly, the arm 11B is configured by connecting multiple (K) unit converters C B (i) (1 < i < K) in series, and the arm 11C is configured by connecting multiple (K) unit converters C C (i) (1 < i < K) in series. The number of unit converters C x (i) included in each of arms 11A, 11B, and 11C can be set as appropriate and may be 1. If the number of unit converters C x (i) included in each of arms 11A, 11B, and 11C is large, the number of stages of the AC voltage output by power storage system 10 increases, and the waveform of the AC voltage can be made closer to a sine wave.

アーム11A、アーム11Bおよびアーム11Cの各々は、一端がリアクトル14A、14B、14Cを介して、電力系統5の配電線53u、53v、53wの端子57u、57v、57wにそれぞれ接続されている。具体的には、配電線53uは、端子57uを有し、端子57uは、主回路部10aのアーム11Aとアーム11Cの結合点と接続されている。配電線53vは、端子57vを有し、端子57vは、主回路部10aのアーム11Bとアーム11Cの結合点と接続されている。配電線53wは、端子57wを有し、端子57wは、主回路部10aのアーム11Cとアーム11Aの結合点と接続されている。このようにして、蓄電システム10の主回路部10aが電力系統5に接続されている。 One end of each of the arms 11A, 11B, and 11C is connected to the terminals 57u, 57v, and 57w of the distribution lines 53u, 53v, and 53w of the power system 5 via the reactors 14A, 14B, and 14C, respectively. Specifically, the distribution line 53u has a terminal 57u, which is connected to the connection point of the arm 11A and the arm 11C of the main circuit unit 10a. The distribution line 53v has a terminal 57v, which is connected to the connection point of the arm 11B and the arm 11C of the main circuit unit 10a. The distribution line 53w has a terminal 57w, which is connected to the connection point of the arm 11C and the arm 11A of the main circuit unit 10a. In this way, the main circuit unit 10a of the storage system 10 is connected to the power system 5.

続いて、単位変換器C (i)の構成について説明する。単位変換器C (i)の構成を図3に示す。図3に示すように、単位変換器C (i)は、第1スイッチ33Hと第2スイッチ33Lとが直列に接続された第1スイッチアーム33と、第3スイッチ34Hと第4スイッチ34Lとが直列に接続された第2スイッチアーム34と、充放電できる蓄電素子35とを備えている。蓄電素子35は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池及びニッケルカドミウム電池などの二次電池で構成されている。単位変換器C (i)は、外部システムとしての電力網システム1に接続され、電力網システム1との間で電力を授受可能である。 Next, the configuration of the unit converter C x (i) will be described. The configuration of the unit converter C x (i) is shown in Fig. 3. As shown in Fig. 3, the unit converter C x (i) includes a first switch arm 33 in which a first switch 33H and a second switch 33L are connected in series, a second switch arm 34 in which a third switch 34H and a fourth switch 34L are connected in series, and a chargeable and dischargeable storage element 35. The storage element 35 is formed of a secondary battery such as a lithium ion battery, a nickel-metal hydride battery, or a nickel-cadmium battery. The unit converter C x (i) is connected to a power grid system 1 as an external system, and is capable of receiving and transmitting power between the power grid system 1.

単位変換器C (i)は、第1スイッチアーム33の第1スイッチ33H側端部と、第2スイッチアーム34の第3スイッチ34H側端部と蓄電素子35の一の端子(本実施形態ではプラス側)とが接続され、第1スイッチアーム33の第2スイッチ33L側端部と第2スイッチアーム34の第4スイッチ34L側端部と蓄電素子35の他の端子(本実施形態では、マイナス側)とが接続されている。このように、単位変換器C (i)は、第1スイッチアーム33、第2スイッチアーム34及び蓄電素子35が並列に接続されたフルブリッジ回路構成をしている。本実施例では、フルブリッジ構成としたが、ハーフブリッジ構成でも構わない。 In the unit converter C x (i) , the first switch 33H side end of the first switch arm 33, the third switch 34H side end of the second switch arm 34 and one terminal (positive side in this embodiment) of the storage element 35 are connected, and the second switch 33L side end of the first switch arm 33, the fourth switch 34L side end of the second switch arm 34 and the other terminal (negative side in this embodiment) of the storage element 35 are connected. In this manner, the unit converter C x (i) has a full bridge circuit configuration in which the first switch arm 33, the second switch arm 34 and the storage element 35 are connected in parallel. In this embodiment, a full bridge configuration is used, but a half bridge configuration may also be used.

単位変換器C (i)では、第1スイッチアーム33と第2スイッチアーム34とが並列に接続されていることから、第1端子FTと第2端子STとの間では、第1スイッチ33Hと第3スイッチ34Hが直列(逆直列)に接続され、第2スイッチ33Lと第4スイッチ34Lが直列に接続された構成になっている。ここで、第1端子FTと第2端子ST間で直列に接続されたスイッチの一方(第1スイッチ33H及び第3スイッチ34H)を第1スイッチ群36と称し、直列に接続されたスイッチの他方(第2スイッチ33L及び第4スイッチ34L)を第2スイッチ群37と称することとする。 In the unit converter C x (i) , the first switch arm 33 and the second switch arm 34 are connected in parallel, and therefore the first switch 33H and the third switch 34H are connected in series (inverse series) between the first terminal FT and the second terminal ST, and the second switch 33L and the fourth switch 34L are connected in series. Here, one of the switches connected in series between the first terminal FT and the second terminal ST (the first switch 33H and the third switch 34H) is referred to as a first switch group 36, and the other of the switches connected in series (the second switch 33L and the fourth switch 34L) is referred to as a second switch group 37.

単位変換器C (i)には、後述の制御部13(図2)が接続されており、第1スイッチ33H、第2スイッチ33L、第3スイッチ34H及び第4スイッチ34Lに、各スイッチのオン・オフを制御する駆動電圧(例えば、FET(電界効果型トランジスタ)で構成されたスイッチング素子の場合はゲート電圧)が制御部13から供給される。 A control unit 13 (FIG. 2), which will be described later, is connected to the unit converter C x (i) , and a drive voltage (e.g., a gate voltage in the case of a switching element constituted by an FET (field effect transistor)) that controls the on/off of each switch is supplied from the control unit 13 to the first switch 33H, the second switch 33L, the third switch 34H and the fourth switch 34L.

単位変換器C (i)において、第1スイッチアーム33の第1スイッチ33Hと第2スイッチ33Lとの接続点30から第1端子FTが引き出され、第2スイッチアーム34の第3スイッチ34Hと第4スイッチ34Lとの接続点32から第2端子STが引き出されている。隣接する2つの単位変換器C (i)は、一方の単位変換器C (i)の第1端子FTと他方の単位変換器C (i)の第2端子STとが接続されて、直列に接続されている。蓄電素子35の電圧をVとすると、図3に示す単位変換器C (i)では、以下のようにして、出力端子間(第1端子FT及び第2端子ST間)の電圧を3段階に増減させられるようになっている。すなわち、単位変換器C (i)では、第1スイッチ33H、第2スイッチ33L、第3スイッチ34H及び第4スイッチ34Lのオン・オフを切り替えることにより、第1端子FTと第2端子STとの間に、±V、ゼロの3レベルの電圧を出力できるようになっている。なお、第1の実施形態では、単位変換器C (i)の各々が同じ電圧を出力するように構成しているが、単位変換器C (i)の各々が備える蓄電素子35の構成(蓄電素子の容量など)を適宜変更することで異なる電圧を出力するように構成することも可能である。 In the unit converter C x (i) , a first terminal FT is drawn from a connection point 30 between the first switch 33H and the second switch 33L of the first switch arm 33, and a second terminal ST is drawn from a connection point 32 between the third switch 34H and the fourth switch 34L of the second switch arm 34. Two adjacent unit converters C x (i) are connected in series with the first terminal FT of one unit converter C x (i) and the second terminal ST of the other unit converter C x (i) . If the voltage of the storage element 35 is V, in the unit converter C x (i) shown in Fig. 3, the voltage between the output terminals (between the first terminal FT and the second terminal ST) can be increased or decreased in three stages as follows. That is, in the unit converter C x (i) , three levels of voltage, ±V and zero, can be output between the first terminal FT and the second terminal ST by switching on and off the first switch 33H, the second switch 33L, the third switch 34H and the fourth switch 34L. Note that in the first embodiment, each of the unit converters C x (i) is configured to output the same voltage, but it is also possible to configure each of the unit converters C x (i) to output different voltages by appropriately changing the configuration (capacity of the storage element, etc.) of the storage element 35 included in each of the unit converters C x (i) .

図2に示す蓄電システム10では、一の単位変換器C (i)の第1端子FTと、隣接する単位変換器C (i+1)の第2端子STとが接続されて、複数(K個)の単位変換器C (i)(1≦i≦K)が直列に接続されている。そのため、蓄電システム10は、R相とS相の相間に電圧を印加するアーム11A、S相とT相の相間に電圧印加するアーム11B及びT相とR相の相間に電圧を印加するアーム11Cにおいて、電圧を出力する単位変換器C (i)の数をそれぞれ切り替えることで、単位変換器C (i)の数に応じた多段階の電圧を各アームが出力できる。また蓄電システム10は、各単位変換器C (i)が電力を充放電できる蓄電素子35を備えているので、電力系統5からの蓄電素子35を充電することで電気エネルギーを蓄えることもでき、電力貯蔵装置として用いることができる。 In the energy storage system 10 shown in Fig. 2, the first terminal FT of one unit converter Cx (i) is connected to the second terminal ST of the adjacent unit converter Cx (i+1) , and a plurality (K units) of unit converters Cx (i) (1 <= i <= K) are connected in series. Therefore, in the energy storage system 10, the arm 11A that applies a voltage between the R phase and the S phase, the arm 11B that applies a voltage between the S phase and the T phase, and the arm 11C that applies a voltage between the T phase and the R phase are switched to output a multi-stage voltage according to the number of unit converters Cx (i) . In addition, in the energy storage system 10, each unit converter Cx (i) is provided with a storage element 35 that can charge and discharge power, so that electric energy can be stored by charging the storage element 35 from the power system 5, and the energy storage system 10 can be used as a power storage device.

(1-3)インピーダンス特性測定部と制御部の構成と動作
まず、インピーダンス特性測定部12の構成について具体的に説明する。図3に示すように、インピーダンス特性測定部12は、電圧測定部120と電流測定部121とを備えている。電圧測定部120は、各蓄電素子35の端子間に接続されており、端子間電圧を測定する。電流測定部121は、第1スイッチ33Hと第2スイッチ33Lとの接続点30と第1端子FTとの間に挿入されており、環状電流路71を流れる電流を測定する。なお、電流測定部121は、環状電流路71の任意の場所に挿入できる。
(1-3) Configuration and Operation of Impedance Characteristics Measurement Unit and Control Unit First, the configuration of the impedance characteristics measurement unit 12 will be specifically described. As shown in Fig. 3, the impedance characteristics measurement unit 12 includes a voltage measurement unit 120 and a current measurement unit 121. The voltage measurement unit 120 is connected between the terminals of each storage element 35, and measures the voltage between the terminals. The current measurement unit 121 is inserted between the connection point 30 between the first switch 33H and the second switch 33L and the first terminal FT, and measures the current flowing through the annular current path 71. The current measurement unit 121 can be inserted at any position in the annular current path 71.

次いで、蓄電システム10を制御する制御部13の構成について説明する。制御部13は、環状電流路71に異なる周波数の循環電流が流れるように、制御を行う制御シーケンスを実行し、診断対象として指定された蓄電素子の劣化状態を試験するように構成されている。制御部13は、例えばプロセッサや、後述の制御動作を実行するために設計された専用のハードウェア、PCなどの汎用の演算装置上にソフトウェアで実現される。また、一例においては、制御部13は、演算回路および電気信号の入出力インターフェースを含む情報処理装置として構成されてもよく、当該演算回路は、以下の制御または指令を実行する演算ロジックを実装していてもよい。すなわち、制御部13内の演算回路は、(1)環状電流路71に沿って接続された複数の蓄電素子35の接続状態を制御する動作、(2)従来式のΔ結線MMCと同様の原理と回路動作により電力系統5への有効電力と無効電力の出力を制御するための出力制御、(3)複数の蓄電素子35の中から、診断対象となる蓄電素子35を指定する動作、(4)およびインピーダンス特性測定部12に対する動作指令をそれぞれ実行する演算ロジックなどを実装している。さらに、制御部13は、蓄電システム10が入出力する有効電力や無効電力も制御することができる。Next, the configuration of the control unit 13 that controls the energy storage system 10 will be described. The control unit 13 is configured to execute a control sequence that controls so that circulating currents of different frequencies flow through the annular current path 71, and to test the deterioration state of the energy storage element designated as the diagnosis target. The control unit 13 is realized, for example, by a processor, dedicated hardware designed to execute the control operation described below, or software on a general-purpose arithmetic device such as a PC. In addition, in one example, the control unit 13 may be configured as an information processing device including an arithmetic circuit and an input/output interface for electrical signals, and the arithmetic circuit may implement an arithmetic logic that executes the following controls or commands. That is, the arithmetic circuit in the control unit 13 implements (1) an operation to control the connection state of the multiple energy storage elements 35 connected along the annular current path 71, (2) output control for controlling the output of active power and reactive power to the power system 5 by the same principle and circuit operation as the conventional delta-connection MMC, (3) an operation to specify the energy storage element 35 to be diagnosed from among the multiple energy storage elements 35, and (4) an arithmetic logic that executes an operation command to the impedance characteristic measurement unit 12, etc. Furthermore, the control unit 13 can also control the active power and reactive power input and output by the power storage system 10 .

(1-3-1)電力系統への電圧出力動作
続いて、制御部13による電力系統5への電圧出力動作について説明する。制御部13は、各単位変換器の制御回路に、制御部13が各々の単位変換器C (i)のスイッチのオン・オフを制御するための指令を送出し、アーム11A、アーム11B及びアーム11Cから多段階の三相交流電圧を生成し、R相とS相の相間、S相とT相の相間およびT相とR相の相間にそれぞれ出力させる。
(1-3-1) Operation of outputting voltage to power system Next, a description will be given of an operation of outputting voltage to power system 5 by control unit 13. Control unit 13 sends commands to the control circuits of each unit converter to control the on/off of the switches of each unit converter C x (i) , generates multi-stage three-phase AC voltages from arms 11A, 11B and 11C and outputs them between R phase and S phase, between S phase and T phase, and between T phase and R phase, respectively.

配電線53u、53v、53wの各端子57u、57v、57wの各端子間電圧と、異なる電圧をアーム11A、11B、11Cが出力することにより、配電システムとの間で有効電力や無効電力の授受を行うことができる。 By arms 11A, 11B, and 11C outputting a voltage different from the inter-terminal voltages of terminals 57u, 57v, and 57w of distribution lines 53u, 53v, and 53w, active power and reactive power can be exchanged between the power distribution system.

なお、配電システムや送電システムの電圧は正弦波であるので、各アーム11A、11B、11Cも正弦波に近い電圧を出力することが好ましい。 In addition, since the voltage of the power distribution system and the power transmission system is a sine wave, it is preferable that each arm 11A, 11B, and 11C also outputs a voltage close to a sine wave.

以下、図4を参照しながら、図2に示す主回路部10aを構成する各アーム11A、11Bおよび11Cを制御部13により制御することで、アーム11A、11Bおよび11Cの各々から多段階に増減可能な出力電圧を正弦波に近い波形となるように出力させる原理について説明する。ここでは、当該原理について、各アーム11A、11B、11Cがそれぞれ6つの単位変換器C (i)(1≦i≦6,x={A,B,C})を有している場合を例として説明する。具体的には、アーム11A、11Bおよび11Cの各々が備える6つの単位変換器C (i)(1≦i≦6,x={A,B,C})のスイッチのオン・オフ制御を制御部13が実行することで、アーム11A、11Bおよび11Cの各々から三相交流における相間電圧を生成し、この相関電圧を各アーム11xの両端から正弦波に近い波形となるように出力する仕組みについて説明する。その仕組みは、各アーム11A、11B、11Cで同じであるので、以下、アーム11AからR相とS相の相間に出力される電圧を正弦波に近い波形となるように出力する場合を例にとって説明する。 Hereinafter, with reference to Fig. 4, a principle of outputting an output voltage that can be increased or decreased in multiple stages from each of the arms 11A, 11B, and 11C so as to have a waveform close to a sine wave by controlling each of the arms 11A, 11B, and 11C constituting the main circuit unit 10a shown in Fig. 2 by the control unit 13 will be described. Here, the principle will be described using an example in which each of the arms 11A, 11B, and 11C has six unit converters Cx (i) (1 < i < 6, x = {A, B, C}). Specifically, a mechanism will be described in which the control unit 13 executes on/off control of the switches of the six unit converters Cx (i) (1 < i < 6, x = {A, B, C}) provided in each of the arms 11A, 11B, and 11C to generate interphase voltages in three-phase AC from each of the arms 11A, 11B, and 11C, and outputting the correlation voltages from both ends of each arm 11x so as to have a waveform close to a sine wave. The mechanism is the same for each of arms 11A, 11B, and 11C, so the following description will be given taking as an example the case where the voltage output between the R phase and the S phase from arm 11A is output so as to have a waveform close to a sine wave.

図4は、縦軸にR相とS相の相間に生成される電圧(正または負、但し、各単位変換器の出力電圧の最大値を1として正規化された値)を、横軸に時間をとり、主回路部10aのアーム11Aから出力される目標電圧と、アーム11Aを構成する単位変換器C (1)~C (6)のそれぞれの出力端子間(FT-ST間)に発生する電圧との関係を交流波形の1サイクルにわたって示す。ここで、アーム11Aにおける目標電圧とは、R相とS相の相間電圧として出力される交流電圧の目標値であり、R相とS相の相間に正弦波として生成すべき交流電圧波形に沿って変化するように設定される。 4, with the vertical axis representing the voltage (positive or negative, but normalized with the maximum value of the output voltage of each unit converter set to 1) generated between the R and S phases and the horizontal axis representing time, shows the relationship between the target voltage output from arm 11A of main circuit unit 10a and the voltage generated between each output terminal (FT-ST) of each of the unit converters C A (1) to C A (6) that make up arm 11A, over one cycle of the AC waveform. Here, the target voltage in arm 11A is the target value of the AC voltage output as the interphase voltage between the R and S phases, and is set so as to change along the AC voltage waveform that should be generated as a sine wave between the R and S phases.

図4では、上から順に、蓄電システム10のR相とS相の相間においてアーム11Aの多段階に印加される増減可能な電圧Vout、アーム11Aを構成する単位変換器C (1)~C (6)のそれぞれの出力端子間(FT-ST間)に印加されるV (1)、V (2)、V (3)、V (4)、V (5)およびV (6)を示す。また、図4では、縦軸と横軸との交点を基準電位0として、基準電位0よりも上側を正、基準電位0よりも下側を負の電位としている。 4 shows, from the top, an increase/decrease voltage V out applied in multiple stages to arm 11A between the R and S phases of power storage system 10, and V A (1) , V A (2), V A (3 ) , V A (4) , V A (5), and V A (6) applied between the output terminals (FT-ST) of each of unit converters C A (1) to C A ( 6) constituting arm 11A . Also, in Fig. 4, the intersection of the vertical and horizontal axes is set as reference potential 0, with the side above reference potential 0 being positive and the side below reference potential 0 being negative.

図4に示すように、主回路部10aでは、アーム11Aを構成する単位変換器C (1)~C (6)のそれぞれの出力端子間(FT-ST間)に、振幅の基準電位及び幅の異なる矩形波状の電圧パルスが発生する。その際、アーム11Aの両端に、目標電圧に対応した電圧が発生するように、単位変換器C (1)~C (6)のそれぞれの第1スイッチ群36及び第2スイッチ群37の開閉制御を行う。例えば、該パルスは、三角波PWM(Pulse-Width Modulation:パルス幅変調)制御の三角波の位相をずらしてパルス幅変調することにより得られる。これによって、アーム11Aを構成する単位変換器C (1)~C (6)のそれぞれの出力端子間(FT-ST間)において、振幅の基準電位及び幅が異なり、振幅の高さが同じとなる矩形波状の電圧パルスを発生させ、さらにこれらの電圧パルスを合成する。これにより、正弦波で表される目標電圧に対応して階段状に変化する電圧が主回路部10aのアーム11Aから三相交流の相間電圧として出力される。 As shown in FIG. 4, in the main circuit section 10a, rectangular wave-shaped voltage pulses with different amplitude reference potentials and widths are generated between the output terminals (FT-ST) of the unit converters C A (1 ) to C A (6) constituting the arm 11A. At this time, the opening and closing of the first switch group 36 and the second switch group 37 of the unit converters C A (1) to C A (6) is controlled so that a voltage corresponding to the target voltage is generated at both ends of the arm 11A. For example, the pulses are obtained by shifting the phase of a triangular wave of triangular wave PWM (Pulse-Width Modulation) control and modulating the pulse width. As a result, rectangular wave -shaped voltage pulses with different amplitude reference potentials and widths and the same amplitude height are generated between the output terminals (FT-ST) of the unit converters C A (1) to C A (6) constituting the arm 11A, and these voltage pulses are further synthesized. As a result, a voltage that changes stepwise in response to the target voltage expressed by a sine wave is output from arm 11A of main circuit portion 10a as a phase-to-phase voltage of the three-phase AC.

このとき、蓄電システム10が備える制御部13は、正弦波で表される目標電圧波形に基づいて、単位変換器C (1)~C (6)のそれぞれの出力端子間(FT-ST間)に、該目標電圧波形を近似する上記矩形波状の電圧が発生するように、対応する第1スイッチ群36及び第2スイッチ群37を開閉制御するための駆動信号を生成する。例えば、駆動信号は、アーム11Aが電圧を出力するための電圧指令値を規格化し、規格化した電圧指令値を三角波と比較することで生成される。制御部13は、生成した駆動信号を、対応する第1スイッチ群36及び第2スイッチ群37を構成する半導体スイッチング素子のゲートに出力し、対応するスイッチング素子をスイッチング(オン,オフ)させる。以上のようにして、アーム11A、11Bおよび11Cの各々は、その内部において直列接続された蓄電素子の合成電圧を所望の周波数の交流波形に変換する多重レベル変換回路の電圧変換動作を実行することとなる。これは、環状電流路71に異なる周波数の循環電流が流れるようにする制御シーケンスの一例である。 At this time, the control unit 13 included in the power storage system 10 generates a drive signal for controlling the opening and closing of the corresponding first switch group 36 and second switch group 37 based on the target voltage waveform represented by a sine wave, so that the rectangular wave-like voltage approximating the target voltage waveform is generated between the output terminals (FT-ST) of each of the unit converters C A (1) to C A (6). For example, the drive signal is generated by normalizing a voltage command value for the arm 11A to output a voltage and comparing the normalized voltage command value with a triangular wave. The control unit 13 outputs the generated drive signal to the gates of the semiconductor switching elements constituting the corresponding first switch group 36 and second switch group 37, and switches (ON, OFF) the corresponding switching elements. In this manner, each of the arms 11A, 11B, and 11C executes the voltage conversion operation of a multilevel conversion circuit that converts the composite voltage of the storage elements connected in series therein into an AC waveform of a desired frequency. This is an example of a control sequence for causing circulating currents of different frequencies to flow through the annular current path 71.

以上のように、単位変換器C (i)内のスイッチング素子の開閉タイミングを制御部13から制御することができる。そして、制御部13によるこの制御動作により、充放電可能な蓄電素子35を2つ以上直列接続して各々が構成される3本のアーム11A、11Bおよび11Cにおける電流圧が所望の交流波形と周波数で変化するよう制御することが可能となる。一例として、3本のアーム11A、11Bおよび11Cの各々の両端において、電力系統5に供給すべき三相交流電力における3つの相間電圧を生成可能となる。これと同時に、3本のアーム11A、11Bおよび11Cの各々に流れる電流の大きさ(瞬時値)を、三相交流電力における各相に対応した交流波形となるように変化させることができる。このとき、3本のアーム11A、11Bおよび11Cの各々に流れる電流波形とアーム両端に現れる相間電圧波形との間の位相差(力率)を制御部13が所望の力率となるように制御することができる。従って、3本のアーム11A、11Bおよび11Cの各々における交流電力の力率を制御することで、制御部13は、電力系統5への有効電力と無効電力の出力を制御するための出力制御を行うように構成されている。 As described above, the opening and closing timing of the switching elements in the unit converter C x (i) can be controlled by the control unit 13. This control operation by the control unit 13 makes it possible to control the current and voltage in the three arms 11A, 11B, and 11C, each of which is configured by connecting two or more chargeable and dischargeable storage elements 35 in series, so that they change with a desired AC waveform and frequency. As an example, it is possible to generate three interphase voltages in three-phase AC power to be supplied to the power system 5 at both ends of each of the three arms 11A, 11B, and 11C. At the same time, the magnitude (instantaneous value) of the current flowing through each of the three arms 11A, 11B, and 11C can be changed to have an AC waveform corresponding to each phase of the three-phase AC power. At this time, the control unit 13 can control the phase difference (power factor) between the current waveform flowing through each of the three arms 11A, 11B, and 11C and the interphase voltage waveform appearing at both ends of the arm to be a desired power factor. Therefore, by controlling the power factor of the AC power in each of the three arms 11A, 11B, and 11C, the control unit 13 is configured to perform output control to control the output of active power and reactive power to the power grid 5.

(1-3-2)インピーダンス特性測定動作
インピーダンス特性測定部12と制御部13によるインピーダンス特性測定動作ついて説明する。制御部13は、環状電流路71に異なる周波数の循環電流が流れるように、制御シーケンスを実行する。次いで、制御部13は、診断対象となる蓄電素子35を指定する信号および指定した蓄電素子35の診断を行うべき旨を指令する信号をインピーダンス特性測定部12に対して出力する。その際、制御部13は、診断対象となる蓄電素子35の指定を環状電流路71に沿って順次切り替えていくことで、環状電流路71に沿って配列された全ての蓄電素子35を診断することができる。
(1-3-2) Impedance characteristic measurement operation The impedance characteristic measurement operation by the impedance characteristic measurement unit 12 and the control unit 13 will be described. The control unit 13 executes a control sequence so that circulating currents of different frequencies flow through the annular current path 71. Next, the control unit 13 outputs to the impedance characteristic measurement unit 12 a signal designating the storage element 35 to be diagnosed and a signal commanding that the designated storage element 35 should be diagnosed. At that time, the control unit 13 sequentially switches the designation of the storage element 35 to be diagnosed along the annular current path 71, thereby being able to diagnose all of the storage elements 35 arranged along the annular current path 71.

一方、制御部13からの指令を受けたインピーダンス特性測定部12は、まず、制御部13による診断対象の指定に従い、環状電流路71に沿って配列された複数の蓄電素子35の中から診断対象となる蓄電素子35を識別する。続いて、インピーダンス特性測定部12は、診断対象となる蓄電素子35に通流させた試験用の電流について電流値を電流測定部121により計測する。続いて、インピーダンス特性測定部12は、電圧測定部120が蓄電素子35の端子間で測定した電圧値と当該電流値から蓄電素子35のインピーダンス特性を推定する。最後に、インピーダンス特性測定部12は、蓄電素子35について推定したインピーダンス特性を制御部13に出力する。以上より、インピーダンス特性測定部12は、環状電流路71を流れる異なる周波数の循環電流により、診断対象として指定された蓄電素子35の端子間に生じた電圧と蓄電素子に通流した電流をそれぞれ検出する検出部としての役割を果たす。On the other hand, the impedance characteristic measurement unit 12, which has received a command from the control unit 13, first identifies the storage element 35 to be diagnosed from among the multiple storage elements 35 arranged along the circular current path 71 according to the designation of the diagnosis target by the control unit 13. Next, the impedance characteristic measurement unit 12 measures the current value of the test current passed through the storage element 35 to be diagnosed by the current measurement unit 121. Next, the impedance characteristic measurement unit 12 estimates the impedance characteristic of the storage element 35 from the voltage value measured between the terminals of the storage element 35 by the voltage measurement unit 120 and the current value. Finally, the impedance characteristic measurement unit 12 outputs the impedance characteristic estimated for the storage element 35 to the control unit 13. As described above, the impedance characteristic measurement unit 12 serves as a detection unit that detects the voltage generated between the terminals of the storage element 35 designated as the diagnosis target and the current passed through the storage element due to the circulating currents of different frequencies flowing through the circular current path 71.

(1-3-3)蓄電素子の診断
本発明の実施形態に係る蓄電システム10において、ライフタイムコストを削減するには、蓄電素子35を寿命劣化させないような蓄電素子35の使い方をすることが重要である。例えば、蓄電素子35の劣化状況を確認すること、また、蓄電システム10の動作と蓄電素子35の劣化との間の関連性を把握し、これを踏まえた蓄電システム10の運転を行うことが重要である。また、蓄電素子35の劣化診断時に、蓄電システム10が接続されているシステムに影響を与えないことが重要である。当該システムに影響を与えずに蓄電素子35の診断をするために、本発明の実施形態に係る蓄電システム10は、電力系統5と有効電力や無効電力を授受するために正相電圧、もしくは、逆相電圧を出力するように制御部13が単位変換器を制御する。ここで、電力系統5が非接地系であれば、零相成分は有効電力や無効電力に影響しない。そこで、蓄電素子35の劣化診断を行うには、零相電流や零相電圧を用いるのが好ましい。具体的には、蓄電システム10は各相間を一巡する循環経路として構成された環状電流路71を持つので、環状電流路71に零相電圧を印加し、環状電流路71に零相電流を通流させて、任意の蓄電素子35の劣化診断を行えばよい。以下、循環電流の生成動作について説明する。
(1-3-3) Diagnosis of the Energy Storage Element In order to reduce the lifetime cost in the energy storage system 10 according to the embodiment of the present invention, it is important to use the energy storage element 35 in such a way that the energy storage element 35 does not deteriorate over its life. For example, it is important to check the deterioration state of the energy storage element 35, and to understand the relationship between the operation of the energy storage system 10 and the deterioration of the energy storage element 35, and to operate the energy storage system 10 based on this. It is also important not to affect the system to which the energy storage system 10 is connected when diagnosing the deterioration of the energy storage element 35. In order to diagnose the energy storage element 35 without affecting the system, in the energy storage system 10 according to the embodiment of the present invention, the control unit 13 controls the unit converter to output a positive-phase voltage or a negative-phase voltage to exchange active power and reactive power with the power grid 5. Here, if the power grid 5 is an ungrounded system, the zero-phase component does not affect the active power or reactive power. Therefore, it is preferable to use a zero-phase current or a zero-phase voltage to perform a deterioration diagnosis of the energy storage element 35. Specifically, since the energy storage system 10 has the looped current path 71 configured as a circulating path that loops between the phases, a zero-phase sequence voltage is applied to the looped current path 71 to pass a zero-phase sequence current through the looped current path 71, thereby performing deterioration diagnosis of any of the energy storage elements 35. The operation of generating a circulating current will be described below.

(1-3-4)循環電流の生成動作
続いて、充放電可能な蓄電素子35を2つ以上直列接続して各々が構成される3本のアーム11A、11Bおよび11Cを環状に接続して主回路部10a内に形成した環状電流路71において、蓄電素子35の診断のために流す試験用の電流(以下、「循環電流Icir(図5)」と呼ぶ)を生成する動作を説明する。この場合、アーム11A、11Bおよび11Cの各々に、電力制御に必要な正相電圧・逆相電圧と、循環電流通流に必要な零相電圧の和電圧を出力させる。
(1-3-4) Operation of Generating Circulating Current Next, an operation of generating a test current (hereinafter referred to as "circulating current I cir (FIG. 5)") to be passed for diagnosing the storage elements 35 in a circular current path 71 formed in the main circuit unit 10a by connecting three arms 11A, 11B, and 11C, each of which is configured by connecting two or more chargeable and dischargeable storage elements 35 in series , will be described. In this case, the sum voltage of the positive-sequence voltage and negative-sequence voltage required for power control and the zero-sequence voltage required for passing the circulating current is output to each of the arms 11A, 11B, and 11C.

ここで、診断対象として指定された蓄電素子35の劣化状態を試験する際の制御部13の動作を説明する。制御部13は、まず、診断対象として指定された蓄電素子35を含む単位変換器C (i)の動作状態を、電力系統5と電力を授受する通常動作状態から蓄電素子35のインピーダンス特性を測定する試験動作状態へと切り替える。このとき、制御部13は、試験動作状態への切り替えのために、蓄電素子35を含むフルブリッジ回路構成の単位変換器C (i)において、以下のようにスイッチング素子を制御する。まず、蓄電素子35の正極と負極がフルブリッジ回路の出力端子対(FT端子とST端子の対)の一方と他方にそれぞれ接続された状態となるようにスイッチング素子を制御する。そして、蓄電素子35の正極と負極が上記出力端子対の一方と他方にそれぞれ接続されている状態のフルブリッジ回路内において、同時に導通状態となっている一対のスイッチング素子を指して“対角位置にあるスイッチング素子”と定義する。こうして、フルブリッジ回路内で対角位置にある一対のスイッチング素子を導通状態とすることで、診断対象として指定された蓄電素子35の劣化状態を試験する。なお、蓄電素子35を含むフルブリッジ回路が試験動作状態にあるとき、蓄電素子35の端子間が短絡されないように、短絡した一対の対角位置にあるスイッチング素子を除く他のスイッチング素子は、非導通状態としなくてはならない点に留意されたい。 Here, the operation of the control unit 13 when testing the deterioration state of the storage element 35 designated as the diagnosis target will be described. The control unit 13 first switches the operation state of the unit converter C x (i) including the storage element 35 designated as the diagnosis target from a normal operation state in which power is exchanged with the power system 5 to a test operation state in which the impedance characteristics of the storage element 35 are measured. At this time, in order to switch to the test operation state, the control unit 13 controls the switching elements in the unit converter C x (i) of the full-bridge circuit configuration including the storage element 35 as follows. First, the control unit 13 controls the switching elements so that the positive and negative electrodes of the storage element 35 are connected to one and the other of the output terminal pair (pair of FT terminal and ST terminal) of the full-bridge circuit, respectively. Then, in the full-bridge circuit in which the positive and negative electrodes of the storage element 35 are connected to one and the other of the output terminal pair, respectively, a pair of switching elements that are simultaneously in a conductive state is defined as "diagonally positioned switching elements". In this way, the pair of diagonally positioned switching elements in the full bridge circuit are brought into a conductive state, thereby testing the deterioration state of the storage element 35 designated as the diagnosis target. Note that when the full bridge circuit including the storage element 35 is in a test operation state, the other switching elements, except for the shorted pair of diagonally positioned switching elements, must be brought into a non-conductive state so as not to short-circuit the terminals of the storage element 35.

例えば、診断対象として指定された蓄電素子35を含む単位変換器C (i)が、図3に示すフルブリッジ回路として構成される場合、以下のようにして対角位置にある一対のスイッチング素子を同時に導通状態とする。例えば、図3に示すフルブリッジ回路内で対角位置にあるスイッチのペアとして、第1スイッチ33Hと第4スイッチ34Lのペアまたは第2スイッチ33Lと第3スイッチ34Hのペアの何れか一方を選択し、オン状態のまま保持する。他方のペアはオフ状態とする。 For example, when the unit converter C x (i) including the storage element 35 designated as the diagnosis target is configured as a full-bridge circuit as shown in Fig. 3, a pair of diagonally positioned switching elements is simultaneously brought into a conductive state as follows. For example, as a pair of switches in diagonal positions in the full-bridge circuit shown in Fig. 3, either the pair of the first switch 33H and the fourth switch 34L or the pair of the second switch 33L and the third switch 34H is selected and maintained in the on state. The other pair is brought into the off state.

続いて、制御部13は、環状電流路71に異なる周波数の循環電流Icirが流れるように、前記制御を行う制御シーケンスを実行するように構成されている。こうして、充放電可能な蓄電素子35を有する単位変換器C (i)(1≦i≦K、x={A,B,C})を備えるアーム11A、11Bおよび11Cを、三相交流における相間にそれぞれ対応して設けて環状電流路71を形成することで、蓄電素子35の劣化状態を試験するための循環電流Icirを、周波数を様々に異ならせながら流すことが可能となる。そして、循環電流Icirの周波数を変えながら、蓄電素子35の電流と電圧を測定する。その際、少なくとも周波数毎に、少なくとも一周期に相当する時間、電流値と電圧値を測定することが好ましい。その上で、上述した電圧と電流の測定結果からフーリエ変換などで抽出した循環電流Icirの周波数と同じ周波数成分の電圧値と電流値から、蓄電素子35の複素インピーダンスの周波数依存性を算出する。この複素インピーダンス成分から蓄電素子35の各部のインピーダンスを推定し、劣化状態を診断する。診断手法については後述する。 Next, the control unit 13 is configured to execute a control sequence for performing the above control so that circulating currents I cir of different frequencies flow through the annular current path 71. In this way, the arms 11A, 11B, and 11C each having a unit converter C x (i) (1≦i≦K, x={A, B, C}) having a chargeable and dischargeable storage element 35 are provided corresponding to each of the phases in the three-phase AC to form the annular current path 71, so that the circulating current I cir for testing the deterioration state of the storage element 35 can be made to flow at various different frequencies. Then, the current and voltage of the storage element 35 are measured while changing the frequency of the circulating current I cir . At that time, it is preferable to measure the current value and voltage value at least for each frequency for a time corresponding to at least one cycle. Then, the frequency dependency of the complex impedance of the storage element 35 is calculated from the voltage value and current value of the same frequency component as the frequency of the circulating current I cir extracted by Fourier transform or the like from the measurement results of the voltage and current described above. The impedance of each part of the storage element 35 is estimated from the complex impedance component, and the deterioration state is diagnosed. The diagnosis method will be described later.

複素インピーダンスの測定において、電力系統5に直流電流が流出することを防ぐ方法について説明する。連続した正弦波電流で、特定アームの特定セルの蓄電素子35を測定すると、該当する単位変換器C (i)は直流電圧を出力する。このとき、該当アームの他の単位変換器C (i)が、測定により生じた直流電圧を補償する電圧を出力することにより、複素インピーダンスを測定している蓄電素子35が属するアームが直流電圧を出力して、電力系統5に直流電流が流出することを防ぐことができる。電力系統5に直流電流が流出することを防ぐ他の手法としては、複素インピーダンスを測定している蓄電素子35が属するアーム以外の他の2つのアームが、測定により生じた直流電圧を補償する電圧を出力すればよい。この場合、直流電圧は零相となるので、直流電流は蓄電システム10の外部に流出しない。さらに、全ての相(アーム)が直流電圧を出力することを利用して、各相(アーム)の所定の蓄電素子35の電圧と電流を同時に測定することも可能である。 A method for preventing a DC current from flowing out to the power system 5 in the measurement of the complex impedance will be described. When the storage element 35 of a specific cell in a specific arm is measured with a continuous sine wave current, the corresponding unit converter C x (i) outputs a DC voltage. At this time, the other unit converter C x (i) in the corresponding arm outputs a voltage that compensates for the DC voltage generated by the measurement, so that the arm to which the storage element 35 whose complex impedance is being measured belongs outputs a DC voltage, and it is possible to prevent a DC current from flowing out to the power system 5. As another method for preventing a DC current from flowing out to the power system 5, two arms other than the arm to which the storage element 35 whose complex impedance is being measured belongs may output a voltage that compensates for the DC voltage generated by the measurement. In this case, the DC voltage becomes zero-phase, so that the DC current does not flow out to the outside of the storage system 10. Furthermore, it is also possible to simultaneously measure the voltage and current of a specific storage element 35 in each phase (arm) by utilizing the fact that all phases (arms) output DC voltages.

また、他の方法として、PWMパルスなどの電圧パルスを印加することで断続した正弦波零相電流を特定の蓄電素子35に通流させるようにし、断続電流が通流しているときのみ電圧と電流を測定して、離散フーリエ展開などで、当該周波数の複素インピーダンスを求めることも可能である。この場合も、各相(アーム)同時に所定の蓄電素子35の電圧と電流を測定することが可能である。このように、蓄電素子35の劣化状態を試験するための電流が蓄電システム10の内部で循環し、外部の電力系統5に漏れ出ないので、蓄電システム10と系統連系している外部の電力系統5や負荷56における電力状態の安定性を損なうことを防止できる。As another method, it is possible to apply a voltage pulse such as a PWM pulse to pass an intermittent sine wave zero-phase current through a specific storage element 35, measure the voltage and current only when the intermittent current is passing, and obtain the complex impedance of the frequency by discrete Fourier expansion or the like. In this case, it is also possible to measure the voltage and current of a specific storage element 35 simultaneously for each phase (arm). In this way, the current for testing the deterioration state of the storage element 35 circulates inside the storage system 10 and does not leak out to the external power system 5, so that it is possible to prevent the stability of the power state in the external power system 5 and the load 56 that are interconnected with the storage system 10 from being impaired.

続いて、蓄電素子35に循環電流を通流させる際の制御手法について説明する。制御部13は、環状電流路71を形成する単位変換器C (i)(1≦i≦K、x={A,B,C})のスイッチング素子を開閉制御する動作を所定の制御シーケンスに従って実行することにより、環状電流路71に異なる周波数の循環電流Icirが流れるようにすることが可能となる。 Next, a description will be given of a control method for passing a circulating current through the energy storage element 35. The control unit 13 performs an operation for controlling the opening and closing of the switching elements of the unit converters C x (i) (1≦i≦K, x={A, B, C}) that form the ring-shaped current path 71 in accordance with a predetermined control sequence, thereby making it possible for circulating currents I cir of different frequencies to flow through the ring-shaped current path 71.

これにより、蓄電素子35の劣化状態を試験するための循環電流Icirを生成するために、主回路部10aに接続可能な追加の電源が不要となり、主回路部10a自身が発生する電圧のみを用いて蓄電素子35の劣化状態を試験するための循環電流Icirを生成することが可能となる。一実施形態では、診断対象として指定された蓄電素子35を含む単位変換器C (i)は、蓄電素子35のインピーダンス特性を測定する試験動作状態にある一方で、他の単位変換器C (i)は、電力系統5と電力を授受する通常動作状態にある。従って、この場合には、診断対象として指定された蓄電素子35を除く他の蓄電素子35の充放電動作によって、電力系統5と電力を授受するだけでなく、循環電流Icirの生成を併せて行うようにしている。このように、制御部13は、複数の単位変換器C (i)と電力網システム1(外部システム)の間で電力を授受している間に、複数の単位変換器C (i)から選択した1つの単位変換器の蓄電素子35に、周波数の異なる交流電圧を順次印加し、蓄電素子35の等価回路を推定し、診断対象として指定された蓄電素子35の劣化状態を試験することができる。 This eliminates the need for an additional power source connectable to the main circuit unit 10a to generate the circulating current Icir for testing the deterioration state of the storage element 35, and makes it possible to generate the circulating current Icir for testing the deterioration state of the storage element 35 using only the voltage generated by the main circuit unit 10a itself. In one embodiment, the unit converter C x (i) including the storage element 35 designated as the diagnosis target is in a test operation state in which the impedance characteristics of the storage element 35 are measured, while the other unit converters C x (i) are in a normal operation state in which power is exchanged with the power system 5. Therefore, in this case, not only is power exchanged with the power system 5 by the charge/discharge operation of the other storage elements 35 excluding the storage element 35 designated as the diagnosis target, but the circulating current Icir is also generated. In this way, the control unit 13 can sequentially apply AC voltages of different frequencies to the storage element 35 of one unit converter selected from the multiple unit converters C x (i ) while power is being exchanged between the multiple unit converters C x (i) and the power grid system 1 (external system), estimate the equivalent circuit of the storage element 35, and test the deterioration state of the storage element 35 specified as the diagnosis target.

(1-3-5)複素インピーダンスを用いた蓄電素子の診断について
主回路部10aに対する制御部13の制御により、蓄電素子35の劣化状態を試験するための循環電流Icirを、周波数を様々に変化させながら環状電流路71に流している間、インピーダンス特性測定部12は、蓄電素子35のインピーダンス特性を測定する。具体的には、インピーダンス特性測定部12は、診断対象として指定された蓄電素子35に様々に異なる周波数の電流が流れている状態で、蓄電素子35の端子間電圧を電圧測定部120により測定すると共に、蓄電素子35を流れる電流を電流測定部121により測定する。当該周波数成分の交流電圧と交流電流からインピーダンスを演算できる。これにより、インピーダンス特性測定部12は、循環電流Icirの周波数の変化に応じて蓄電素子35のインピーダンスがどのように変化するかを調べる。
(1-3-5) Diagnosis of Energy Storage Element Using Complex Impedance Under the control of the control unit 13 on the main circuit unit 10a, the impedance characteristic measurement unit 12 measures the impedance characteristic of the energy storage element 35 while the circulating current I cir for testing the deterioration state of the energy storage element 35 is flowing through the circular current path 71 while changing the frequency in various ways. Specifically, the impedance characteristic measurement unit 12 measures the terminal voltage of the energy storage element 35 by the voltage measurement unit 120 and measures the current flowing through the energy storage element 35 by the current measurement unit 121 in a state in which currents of various different frequencies are flowing through the energy storage element 35 designated as the diagnosis target. The impedance can be calculated from the AC voltage and AC current of the frequency component. In this way, the impedance characteristic measurement unit 12 examines how the impedance of the energy storage element 35 changes in response to changes in the frequency of the circulating current I cir .

続いて、診断対象となる蓄電素子35(図5)に流れる循環電流Icirの周波数に応じた蓄電素子35のインピーダンスを把握した後に、インピーダンス特性測定部12がこのインピーダンスから診断対象となる蓄電素子35の劣化状態を推定する手法(所謂、Cole-Coleプロット)の具体例について図6を用いて説明する。この実施形態では、蓄電素子35の劣化状態は、循環電流Icirが流れている蓄電素子35が示す内部抵抗と等価キャパシタンスにより記述される複素インピーダンス特性に基づいて推定される。 Next, a specific example of a method (so- called Cole-Cole plot) in which the impedance characteristic measuring unit 12 estimates the degradation state of the diagnosis target storage element 35 from the impedance after grasping the impedance of the storage element 35 corresponding to the frequency of the circulating current I cir flowing through the diagnosis target storage element 35 (FIG. 5) will be described with reference to FIG. 6. In this embodiment, the degradation state of the storage element 35 is estimated based on a complex impedance characteristic described by the internal resistance and equivalent capacitance exhibited by the storage element 35 through which the circulating current I cir flows.

この実施形態では、上記の複素インピーダンス特性は、図6に示すように、実数軸Rおよび虚数軸Imを座標軸とする複素平面PLに、循環電流Icirの周波数変化に従い描く、複素インピーダンスの軌跡により、その等価回路を推定し、その値から蓄電素子の各部の劣化状態を推定することができる。 In this embodiment, as shown in FIG. 6 , the above complex impedance characteristic is estimated by a locus of complex impedance drawn in accordance with the frequency change of the circulating current I cir on a complex plane PL having a real axis R and an imaginary axis Im as coordinate axes, and the deterioration state of each part of the storage element can be estimated from the value of the equivalent circuit.

図6に示す複素平面PL上において、半円形の軌跡300aは、等価回路320aに対応し、蓄電素子35内を流れる試験用の電流の各周波数に応じて等価キャパシタンス321aと内部抵抗322aによって表される複素インピーダンスが複素平面PL上に描く軌跡に相当する。同様に、半円形の軌跡300bは、等価回路320bに対応し、半円形の軌跡300cは、等価回路320cに対応する。そして、半円形の軌跡300bは、蓄電素子35内を流れる試験用の電流の周波数変化に応じて等価キャパシタンス321bと内部抵抗322bによって表される複素インピーダンスが複素平面PL上に描く軌跡に相当し、半円形の軌跡300cは、蓄電素子35を流れる試験用の電流の各周波数に応じて等価キャパシタンス321cと内部抵抗322cによって表される複素インピーダンスが複素平面PL上に描く軌跡に相当する。6, the semicircular locus 300a corresponds to the equivalent circuit 320a, and corresponds to the locus drawn on the complex plane PL by the complex impedance represented by the equivalent capacitance 321a and the internal resistance 322a according to each frequency of the test current flowing through the storage element 35. Similarly, the semicircular locus 300b corresponds to the equivalent circuit 320b, and the semicircular locus 300c corresponds to the equivalent circuit 320c. The semicircular locus 300b corresponds to the locus drawn on the complex plane PL by the complex impedance represented by the equivalent capacitance 321b and the internal resistance 322b according to the frequency change of the test current flowing through the storage element 35, and the semicircular locus 300c corresponds to the locus drawn on the complex plane PL by the complex impedance represented by the equivalent capacitance 321c and the internal resistance 322c according to each frequency of the test current flowing through the storage element 35.

具体的には、例えば、図6の上部に示すようなインピーダンス特性が得られた場合、診断対象の蓄電素子35の等価回路は通常、図6に示すように、等価キャパシタンス321と内部抵抗322の並列接続体が直列接続された形で表すことができる。蓄電素子35のインピーダンスは、等価キャパシタンスと内部抵抗を並列接続して成る並列接続体を一つ以上直列接続した回路で表されることから、実数成分と虚数成分を含む複素インピーダンスとして数値化され得ることが理解できる。このような複素インピーダンスを用いた分析を行うために、制御部13が、蓄電素子の劣化状態を、循環電流Icirが流れている蓄電素子35が示す内部抵抗と等価キャパシタンスにより記述される複素インピーダンス特性に基づいて判別する判別手段を備えるようにしてもよい。 Specifically, for example, when the impedance characteristic shown in the upper part of Fig. 6 is obtained, the equivalent circuit of the diagnosis target energy storage element 35 can usually be expressed as a series connection of a parallel connection of an equivalent capacitance 321 and an internal resistance 322, as shown in Fig. 6. Since the impedance of the energy storage element 35 is expressed as a circuit in which one or more parallel connections each formed by connecting an equivalent capacitance and an internal resistance in parallel are connected in series, it can be understood that it can be quantified as a complex impedance including a real component and an imaginary component. In order to perform such an analysis using the complex impedance, the control unit 13 may be provided with a determination means for determining the deterioration state of the energy storage element based on the complex impedance characteristic described by the internal resistance and equivalent capacitance shown by the energy storage element 35 through which the circulating current Icir flows.

複素平面PL上において、等価回路320aの内部抵抗322aの大きさは、実数軸Rに沿った幅方向において、半円形の軌跡300aの底辺部分の横幅(図6中に示す矢印380a)に対応する。また、等価回路320aの等価キャパシタンス321aの大きさは、軌跡300aが虚数軸Imに対して、ピークになるとき(図6中に示す頂点310a)の周波数をω1max、内部抵抗322aの大きさをRd1とすると、C1=1/(ω1max×Rd1)で求まる。同様に、等価回路320bの内部抵抗322bの大きさRd2は、半円形の軌跡300bの底辺部分の横幅(図6中に示す矢印380b)から求まる。また、等価回路320bの等価キャパシタンス321bの大きさは、軌跡300bの虚数成分がピークになるとき(図6中に示す頂点310b)の周波数ω2maxと、内部抵抗322bの大きさRd2とから、C2=1/(ω2max×Rd2)で求まる。等価回路320cについても同様であり、内部抵抗322cの大きさRd3は、半円形の軌跡300cの底辺部分の横幅(図6中に示す矢印380c)から求まる。また、等価回路320cの等価キャパシタンス321cの大きさは、軌跡300cの虚数成分がピークになるとき(図6中に示す頂点310c)の周波数ω3maxと、内部抵抗322cの大きさRd3とから、C3=1/(ω3max×Rd3)で求まる。判別手段は、等価回路を、例えば、正極部や負極部、電解質部など蓄電素子35内の各部に当てはめ、各等価回路の抵抗値及びキャパシタンス値を算出し、算出した抵抗値及びキャパシタンス値、その値の時間変化などから、蓄電素子35の劣化状態を判断する。On the complex plane PL, the magnitude of the internal resistance 322a of the equivalent circuit 320a corresponds to the width of the base of the semicircular locus 300a (arrow 380a shown in FIG. 6) in the width direction along the real axis R. The magnitude of the equivalent capacitance 321a of the equivalent circuit 320a is calculated by C1 = 1/(ω1max × Rd1), where ω1max is the frequency at which the locus 300a reaches its peak (vertex 310a shown in FIG. 6) on the imaginary axis Im, and Rd1 is the magnitude of the internal resistance 322a. Similarly, the magnitude Rd2 of the internal resistance 322b of the equivalent circuit 320b is calculated from the width of the base of the semicircular locus 300b (arrow 380b shown in FIG. 6). The magnitude of the equivalent capacitance 321b of the equivalent circuit 320b is calculated from the frequency ω2max when the imaginary component of the locus 300b peaks (vertex 310b shown in FIG. 6) and the magnitude Rd2 of the internal resistance 322b by C2=1/(ω2max×Rd2). The same is true for the equivalent circuit 320c, and the magnitude Rd3 of the internal resistance 322c is calculated from the width of the base of the semicircular locus 300c (arrow 380c shown in FIG. 6). The magnitude of the equivalent capacitance 321c of the equivalent circuit 320c is calculated from the frequency ω3max when the imaginary component of the locus 300c peaks (vertex 310c shown in FIG. 6) and the magnitude Rd3 of the internal resistance 322c by C3=1/(ω3max×Rd3). The discrimination means applies equivalent circuits to each part within the storage element 35, such as the positive electrode part, the negative electrode part, the electrolyte part, etc., calculates the resistance value and capacitance value of each equivalent circuit, and judges the deterioration state of the storage element 35 from the calculated resistance value and capacitance value and their changes over time, etc.

また、各部の内部抵抗の時間変化やキャパシタンスの時間的変化を調べることによって、どの部分がどの程度劣化したのか知ることができるので、図6に示すインピーダンス特性の測定履歴を時系列的に保存し、当該時系列データと、電力網システム1全体または蓄電システム10の運転状態の履歴を時系列的に記録したデータと紐付けて分析することで、蓄電素子35の交換時期や最適な使用方法など有用な情報を得ることができる。 In addition, by examining the changes in internal resistance and capacitance over time of each part, it is possible to know which parts have deteriorated to what extent. Therefore, by saving the measurement history of the impedance characteristics shown in Figure 6 in chronological order and linking and analyzing this time-series data with data that chronologically records the operating status history of the entire power grid system 1 or the storage system 10, it is possible to obtain useful information such as the time to replace the storage element 35 and the optimal method of use.

例えば、電力網システム1全体および蓄電システム10の長寿命化のために、(a)どのようなバッテリ特性の蓄電池を用いて蓄電素子35を構成し、(b)蓄電システム10の内部でどのような配列方法で蓄電素子を配列し、(c)蓄電システム10を含む電力網全体のシステム構成をどのような構成とすれば最適であるかを知るための手がかりとなる分析結果が得られる。For example, in order to extend the life of the entire power grid system 1 and the energy storage system 10, (a) analysis results can be obtained that provide clues for determining what battery characteristics should be used to configure the energy storage element 35, (b) what arrangement method should be used to arrange the energy storage elements inside the energy storage system 10, and (c) what is the optimal system configuration for the entire power grid including the energy storage system 10.

より具体的には、例えば、蓄電システム10の各相が外部システムに出力する有効電流値や無効電流値など(入出力情報)の時系列データと、各蓄電素子35の等価回路情報を用いて、学習部にデータマイニング手段を設けてデータマイニングを行えば、蓄電システム10の出力が電池の劣化にどのような関わりを持つかについて有用な手がかりを得ることができる。また、各蓄電素子35の入出力電流や入出力電圧、SOC(State of charge)など(素子情報)の時系列データと、各蓄電素子35の等価回路情報を用いて、データマイニングを行えば、蓄電素子35が劣化しやすい蓄電素子35の状態等の知見を得ることができる。データマイニングによって得た劣化情報などを元に、強化学習を行い、蓄電システム10長寿命化の条件を知ることができる。上記のように、データマイニングや機械学習を代表とするAI技術によって行えば、最適な蓄電システム10の構成や運転方法を知る手がかりとなるだけでなく、それを用いた電力網の最適構成を知る上での大きな手がかりを効率的に得ることができる。More specifically, for example, by providing a data mining means in the learning section and performing data mining using time series data of active current values and reactive current values (input/output information) output by each phase of the energy storage system 10 to an external system and equivalent circuit information of each energy storage element 35, it is possible to obtain useful clues as to how the output of the energy storage system 10 is related to the deterioration of the battery. In addition, by performing data mining using time series data of input/output currents, input/output voltages, SOC (State of charge), etc. (element information) of each energy storage element 35 and equivalent circuit information of each energy storage element 35, it is possible to obtain knowledge of the state of the energy storage element 35 that is prone to deterioration. Based on the deterioration information obtained by data mining, reinforcement learning can be performed to know the conditions for extending the life of the energy storage system 10. As described above, by performing data mining and AI technology such as machine learning, it is possible to not only obtain clues to know the optimal configuration and operation method of the energy storage system 10, but also to efficiently obtain major clues to know the optimal configuration of the power grid using it.

データマイニングの一例としては、各蓄電素子35の出力電圧値や出力電流値(単位変換器の出力電圧値や出力電流値)と各等価回路の抵抗値やキャパシタンス値(以下、インピーダンス値という)を組み合わせる。これにより、蓄電素子35をどのように使用すると、蓄電素子35のどの部分の劣化がどの程度進展するのかがわかる。また、データマイニングの他の例としては、蓄電システム10の出力電圧値・出力電流値や循環電流Icir値と各等価回路のインピーダンス値とを組み合わせることにより、蓄電システム10をどのように運転すると蓄電素子35のどの部分の劣化が進展しやすいかということを知ることができる。 As an example of data mining, the output voltage value and output current value (output voltage value and output current value of the unit converter) of each storage element 35 are combined with the resistance value and capacitance value (hereinafter referred to as impedance value) of each equivalent circuit. This makes it possible to know how much deterioration will progress in which part of the storage element 35 depending on how the storage element 35 is used. As another example of data mining, by combining the output voltage value and output current value or circulating current Icir value of the storage system 10 with the impedance value of each equivalent circuit, it is possible to know which part of the storage element 35 is likely to deteriorate depending on how the storage system 10 is operated.

蓄電素子35の劣化状態の変化、すなわち、各等価回路のインピーダンス値の変化(インピーダンス値の時系列データ)と、素子情報や入出力情報の時系列データなどとの関連付け(対応関係の導出、インピーダンス値変化への寄与度などのパラメータの導出)は、上記のようにデータマイニングや強化学習を代表とするAI技術で実施することにより、効率的に関連付けを行える。これにより、蓄電素子35の劣化を最小限にとどめた蓄電システム10の運転や蓄電素子35の正確な交換時期の推定ができる。さらに、この動作を制御部13に行わせ、制御部13が推定結果に基づいて自動的に蓄電システム10の制御動作を修正するようにすることで、より効率的な運転ができる。 The change in the deterioration state of the storage element 35, i.e., the change in the impedance value of each equivalent circuit (time series data of the impedance value) can be efficiently associated with the time series data of the element information and the input/output information (deriving the correspondence relationship, deriving parameters such as the degree of contribution to the impedance value change) by implementing the above-mentioned AI technology represented by data mining and reinforcement learning. This makes it possible to operate the storage system 10 while minimizing the deterioration of the storage element 35 and to estimate the exact replacement time of the storage element 35. Furthermore, by having the control unit 13 perform this operation and having the control unit 13 automatically correct the control operation of the storage system 10 based on the estimation result, more efficient operation can be achieved.

制御部13にAIを用いた関連付けを行わせる場合、例えば、制御部13に、蓄電素子35の出力電圧及び出力電流と、蓄電素子35の劣化状態とを関連付ける学習手段を設け、学習手段が関連付けを行うようにする。学習手段による関連付けの一例を説明する。学習手段は、インピーダンス特性測定部12によって検出された蓄電素子35の素子情報を記憶していき、素子情報の時系列データを作成する。また、学習手段は、蓄電素子35の複素インピーダンスから推定した等価回路のインピーダンス値と、蓄電素子35の劣化状態とを記憶していき、等価回路のインピーダンス値の時系列データを作成する。学習手段は、作成した素子情報の時系列データと、作成した等価回路のインピーダンス値の時系列データとに基づいて、蓄電素子35の素子情報と、蓄電素子35の劣化状態とを関連付ける。このとき、蓄電素子35の素子情報と、蓄電素子35の劣化状態(等価回路のインピーダンス値)との関連付けの教師データを学習手段に与えて、学習させるようにしてもよい。When the control unit 13 is made to perform the association using AI, for example, the control unit 13 is provided with a learning means for associating the output voltage and output current of the storage element 35 with the deterioration state of the storage element 35, and the learning means performs the association. An example of the association by the learning means will be described. The learning means stores the element information of the storage element 35 detected by the impedance characteristic measuring unit 12, and creates time series data of the element information. In addition, the learning means stores the impedance value of the equivalent circuit estimated from the complex impedance of the storage element 35 and the deterioration state of the storage element 35, and creates time series data of the impedance value of the equivalent circuit. The learning means associates the element information of the storage element 35 with the deterioration state of the storage element 35 based on the time series data of the created element information and the time series data of the impedance value of the created equivalent circuit. At this time, teacher data of the association between the element information of the storage element 35 and the deterioration state of the storage element 35 (the impedance value of the equivalent circuit) may be given to the learning means to learn.

また、学習手段は、蓄電素子35の素子情報と、蓄電素子35の劣化状態との関連付けの学習結果を新たな教師データとして、再度、蓄電素子35の素子情報と、蓄電素子35の劣化状態とを関連付けるようにしてもよい。この作業を繰り返し行っていくことで、関連付けの精度が高まる。なお、学習手段は、蓄電素子35の素子情報のかわりに、蓄電システム10の入出力情報を蓄電素子35の劣化状態と関連付けるようにしてもよい。この場合、有効電流や無効電流を測定する検出器を設け、検出器からの電圧と電流の検出結果を学習手段が記憶する。 The learning means may also use the learning result of the association between the element information of the storage element 35 and the deterioration state of the storage element 35 as new teacher data, and again associate the element information of the storage element 35 with the deterioration state of the storage element 35. By repeating this operation, the accuracy of the association increases. Note that the learning means may associate the input/output information of the energy storage system 10 with the deterioration state of the storage element 35, instead of the element information of the storage element 35. In this case, a detector that measures active current and reactive current is provided, and the detection results of the voltage and current from the detector are stored by the learning means.

学習手段は、制御部13と同様に、例えばプロセッサや、専用のハードウェア、PCなどの汎用の演算装置上にソフトウェアで実現される。また、学習手段は、その一部又は全部が制御部13とは別体に設けられていてもよく、蓄電システム10の外部装置として設けられていてもよい。The learning means, like the control unit 13, is realized by software on a general-purpose computing device such as a processor, dedicated hardware, or a PC. In addition, the learning means may be provided in part or in whole separately from the control unit 13, or may be provided as an external device of the energy storage system 10.

さらに学習手段は、関連付け作業の少なくとも一部を、制御部13とは別体に構成された外部装置や蓄電システム10とは別体に構成された外部装置、すなわち、学習手段とは別体に構成され、学習手段に接続された外部装置に行わせるようにしてもよい。例えば、データマイニングのような計算の重い作業を、高性能のGPU(Graphics Processing Unit)や大容量のメモリなどを備えた専用のハードウェアに行わせるようにすることで、計算時間を短縮でき、より効率的に関連付け作業を行うことができる。 Furthermore, the learning means may cause at least a part of the association work to be performed by an external device configured separately from the control unit 13 or the power storage system 10, i.e., an external device configured separately from the learning means and connected to the learning means. For example, by having computationally intensive work such as data mining performed by dedicated hardware equipped with a high-performance GPU (Graphics Processing Unit) and large-capacity memory, the calculation time can be shortened and the association work can be performed more efficiently.

また、蓄電素子35の内部構造や化学組成情報、反応式と、インピーダンス値の変化とを関連付けることにより、どのような電池構造がそのシステムに適しているか分析できる。特に機械学習を代表とするAI技術で実施するとより効率的に関連付けを行うことができる。In addition, by correlating the internal structure, chemical composition information, and reaction formula of the storage element 35 with the change in impedance value, it is possible to analyze what kind of battery structure is suitable for the system. In particular, when implemented using AI technology such as machine learning, the correlation can be made more efficiently.

(1-4)第1の実施形態が奏する効果
以上より、上述した幾つかの実施形態によれば、電力系統5と電力を授受する主回路部10aの運転を止めずに、アーム11A、11Bおよび11Cの各々の内部で直列接続された各々の蓄電素子35の劣化診断を行うことができる。その結果、蓄電システム10を電力系統5と連系させたまま、蓄電システム10の運転を止めることなく、各アーム11xを構成する蓄電素子35の残存寿命をリアルタイムに把握することが可能となる。従って、蓄電素子35の特性がばらついていても、蓄電システム10の運転継続中の所与のタイミングで、どの蓄電素子35を新品と交換すべきかをリアルタイムに把握することが可能となる。
(1-4) Advantages of the First Embodiment As described above, according to some of the above-mentioned embodiments, it is possible to perform a deterioration diagnosis of each of the storage elements 35 connected in series inside each of the arms 11A, 11B, and 11C without stopping the operation of the main circuit unit 10a that exchanges power with the power system 5. As a result, it is possible to grasp the remaining life of the storage elements 35 constituting each arm 11x in real time without stopping the operation of the storage system 10 while the storage system 10 is connected to the power system 5. Therefore, even if the characteristics of the storage elements 35 vary, it is possible to grasp in real time which storage element 35 should be replaced with a new one at a given timing while the storage system 10 is continuing to operate.

また、この実施形態では、電力系統5と電力を授受するために主回路部10aの各アーム11A、11Bおよび11Cの各々の内部で直列接続された各々の蓄電素子35のインピーダンスが、蓄電素子35を流れる電流の周波数によってどのように変化するかを調べ、このインピーダンス変化から蓄電素子35の劣化診断を行っている。従って、蓄電システム10の運転履歴データとして、蓄電システム10からの出力周波数の変動履歴をそれぞれの蓄電素子35の劣化診断データと時系列的に関連付けて記録しておくことで、電力網の運用上の有用な情報が得られる。言い換えると、蓄電システム10の運転履歴と蓄電素子35を構成する蓄電素子の劣化箇所および劣化の程度との間の相関関係を明確化する情報を得ることができる。例えば、上記の運転履歴データを活用することで、電力系統5と連系させた状態の蓄電システム10をどのようなパターンに従って運転すれば蓄電素子35も含めた蓄電システム10の長寿命化を図れるかを知るための手がかりとなる情報を得ることができる。In addition, in this embodiment, the impedance of each storage element 35 connected in series inside each of the arms 11A, 11B, and 11C of the main circuit unit 10a to exchange power with the power system 5 is examined to see how it changes depending on the frequency of the current flowing through the storage element 35, and the deterioration diagnosis of the storage element 35 is performed based on this impedance change. Therefore, by recording the fluctuation history of the output frequency from the storage system 10 in chronological association with the deterioration diagnosis data of each storage element 35 as the operation history data of the storage system 10, useful information for the operation of the power grid can be obtained. In other words, information that clarifies the correlation between the operation history of the storage system 10 and the deteriorated location and degree of deterioration of the storage elements that constitute the storage element 35 can be obtained. For example, by utilizing the above operation history data, information that serves as a clue for knowing what pattern the storage system 10 in a state connected to the power system 5 should be operated according to in order to extend the life of the storage system 10 including the storage element 35 can be obtained.

また、電力網に接続する蓄電システム10に最適な蓄電素子35の構造を知るための情報を得ることができる。 In addition, information can be obtained to determine the structure of the storage element 35 that is optimal for the storage system 10 connected to the power grid.

<第2の実施形態>
続いて、本発明の第2の実施形態に従い、電力系統との系統連系により電力の授受を行う蓄電システムについて図7を参照しながら説明する。
Second Embodiment
Next, a power storage system that receives and transmits power through grid interconnection with a power grid according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

(2-1)蓄電システムの全体構成
図7に示す例示的な蓄電システム100は、特許第6212361号公報で開示された回路方式であり、各相に零相電圧を印加して、零相電流を通流させることが可能である。したがって、第1の実施形態と同様に、各相間を一巡する循環経路を有することで、個別の循環経路を有し、単位変換器151の直列体で構成される各アーム15rs、アーム15stおよびアーム15trに零相電圧を印加して、零相電流を通流させて、任意の蓄電素子35の劣化診断を行うことができる。以下、この実施形態に係る蓄電システム100について具体的に説明する。蓄電システム100は、R相、S相およびT相から成る三相交流電力を供給する電力系統5に接続され、電力系統5と連系している。蓄電システム100は、変圧器110と、R-S相間に電力供給するアーム15rsと、S-T相間に電力供給するアーム15stと、T-R相間に電力供給するアーム15trと、制御部(制御手段)13と、電圧計19rs,19st,19trとを備えている。
(2-1) Overall Configuration of the Energy Storage System The exemplary energy storage system 100 shown in FIG. 7 is a circuit system disclosed in Japanese Patent No. 6212361, and is capable of applying a zero-phase voltage to each phase to pass a zero-phase current. Therefore, as in the first embodiment, by having a circulation path that goes around between each phase, a zero-phase voltage is applied to each arm 15rs, arm 15st, and arm 15tr that has an individual circulation path and is configured as a series body of unit converters 151, and a zero-phase current is passed through, so that a deterioration diagnosis of an arbitrary energy storage element 35 can be performed. The energy storage system 100 according to this embodiment will be specifically described below. The energy storage system 100 is connected to a power system 5 that supplies three-phase AC power consisting of an R phase, an S phase, and a T phase, and is interconnected with the power system 5. The energy storage system 100 includes a transformer 110, an arm 15rs that supplies power between the R and S phases, an arm 15st that supplies power between the S and T phases, an arm 15tr that supplies power between the T and R phases, a control unit (control means) 13, and voltmeters 19rs, 19st, and 19tr.

図2に示した蓄電システム10と同様に、蓄電システム100は、三相交流用のMMCであるが、アーム15rs、アーム15stおよびアーム15trは、デルタ結線ではなく、3つの単相回路が磁気回路を介した電磁誘導結合で相互接続されている点が異なる。また、第2の実施形態に従い、図7に示す蓄電システム100は、図2に示した蓄電システム10とは異なりアーム15rs、アーム15stおよびアーム15trは、変圧器110の鉄心113により形成される磁気回路を介して電力系統5と電磁誘導結合されている。以下、変圧器110の接続に於いて、電力系統5などが接続されている方を「一次側」とし、各アーム15rs、15st、15trが接続されている方を「二次側」として説明する。第2の実施形態では、変圧器110の一次側がΔ結線され、各相間を一巡する循環経路となる。2, the storage system 100 is an MMC for three-phase AC, but the arm 15rs, the arm 15st, and the arm 15tr are not delta-connected, but are interconnected by electromagnetic induction coupling via a magnetic circuit. In addition, according to the second embodiment, the storage system 100 shown in FIG. 7 is different from the storage system 10 shown in FIG. 2 in that the arm 15rs, the arm 15st, and the arm 15tr are electromagnetically inductively coupled to the power system 5 via a magnetic circuit formed by the iron core 113 of the transformer 110. Hereinafter, in the connection of the transformer 110, the side to which the power system 5 and the like are connected is referred to as the "primary side", and the side to which each arm 15rs, 15st, and 15tr are connected is referred to as the "secondary side". In the second embodiment, the primary side of the transformer 110 is delta-connected, forming a circulation path that circulates between each phase.

図7に示す蓄電システム100は、三相交流の相間にそれぞれ対応して一次巻線111(111rs,111st,111tr)と二次巻線112(112rs,112st,112tr)が設けられ、一次巻線111を介して三相交流電源からの電力供給を受ける変圧器110と、充放電可能な蓄電素子を有する単位変換器151を備え、三相交流の相間にそれぞれ対応して設けられた複数の二次巻線112(112rs,112st,112tr)とそれぞれ接続された複数のアーム15(15rs,15st,15tr)と、アーム15の内部における蓄電素子の接続状態を制御する制御部13と、を備えて構成されている。また、図7に示す蓄電システム100では、三相交流の相間にそれぞれ対応する複数の環状電流路が、各々のアーム15(15rs,15st,15tr)と各々の二次巻線112(112rs,112st,112tr)により形成された閉回路155(155rs,155st,155tr)として個別に形成され、制御部13は、複数の上記環状電流路の各々で、診断用の周波数、すなわち、電力系統の周波数とは異なる周波数の零相循環電流が流れるように、上記制御を行う制御シーケンスを実行し、診断対象として指定された蓄電素子の劣化状態を試験するように構成される。すなわち、この個別の循環経路は零相循環経路となる。また、零相循環電流は、一次側ではΔ結線を循環する電流となる。The energy storage system 100 shown in FIG. 7 is provided with a primary winding 111 (111rs, 111st, 111tr) and a secondary winding 112 (112rs, 112st, 112tr) corresponding to each of the phases of the three-phase AC, and is configured to include a transformer 110 that receives power supply from a three-phase AC power source via the primary winding 111, a unit converter 151 having a chargeable and dischargeable energy storage element, a plurality of arms 15 (15rs, 15st, 15tr) each connected to a plurality of secondary windings 112 (112rs, 112st, 112tr) respectively provided corresponding to each of the phases of the three-phase AC, and a control unit 13 that controls the connection state of the energy storage elements inside the arms 15. In the energy storage system 100 shown in FIG. 7, a plurality of annular current paths corresponding to the phases of the three-phase AC are individually formed as closed circuits 155 (155rs, 155st, 155tr) formed by each arm 15 (15rs, 15st, 15tr) and each secondary winding 112 (112rs, 112st, 112tr), and the control unit 13 is configured to execute a control sequence for performing the above control so that a zero-phase circulating current having a diagnostic frequency, i.e., a frequency different from the frequency of the power system, flows in each of the plurality of annular current paths, and to test the deterioration state of the energy storage element designated as the diagnosis target. In other words, this individual circulating path becomes a zero-phase circulating path. Furthermore, the zero-phase circulating current becomes a current circulating in the Δ connection on the primary side.

(2-2)系統側と磁気結合する変圧器と周辺回路の構成
以下、図7に示す電力系統5側と磁気結合する変圧器と周辺回路の構成について詳しく説明する。図7に示すように、変圧器110は、三相変圧器であり、三脚鉄心が使用されている。変圧器110は、脚113rs,113st,113trを備えている。脚113rsには、R-S相の一次巻線111rsと二次巻線112rsとが巻回されて磁気結合している。脚113stには、S-T相の一次巻線111stと二次巻線112stとが巻回されて磁気結合している。脚113trには、T-R相の一次巻線111trと二次巻線112trとが巻回されて磁気結合している。
(2-2) Configuration of the transformer and peripheral circuits magnetically coupled to the system side The configuration of the transformer and peripheral circuits magnetically coupled to the power system 5 side shown in FIG. 7 will be described in detail below. As shown in FIG. 7, the transformer 110 is a three-phase transformer, and a three-legged core is used. The transformer 110 has legs 113rs, 113st, and 113tr. The primary winding 111rs and secondary winding 112rs of the R-S phase are wound around the leg 113rs and magnetically coupled. The primary winding 111st and secondary winding 112st of the S-T phase are wound around the leg 113st and magnetically coupled. The primary winding 111tr and secondary winding 112tr of the T-R phase are wound around the leg 113tr and magnetically coupled.

R-S相間に電力供給するアーム15rsと、S-T相間に電力供給するアーム15stと、T-R相間に電力供給するアーム15trとは、それぞれ6個の単位変換器151が直列接続されている。変圧器110のR-S相の二次巻線112rsの両端は、uS相間のアーム15rsの両端と接続されている。変圧器110のS-T相間の二次巻線112stの両端は、S-T相間のアーム15stの両端と接続されている。変圧器110のT-R相間の二次巻線112trの両端は、T-R相間のアーム15trの両端と接続されている。 Six unit converters 151 are connected in series to each of arm 15rs, which supplies power between the R and S phases, arm 15st, which supplies power between the S and T phases, and arm 15tr, which supplies power between the T and R phases. Both ends of secondary winding 112rs of the R and S phases of transformer 110 are connected to both ends of arm 15rs between the U and S phases. Both ends of secondary winding 112st of the S and T phases of transformer 110 are connected to both ends of arm 15st between the S and T phases. Both ends of secondary winding 112tr of the T and R phases of transformer 110 are connected to both ends of arm 15tr between the T and R phases.

変圧器110のR-S相間の一次巻線111rsは、電力系統5のR相とS相との間に接続されている。変圧器110のS-T相間の一次巻線111stは、電力系統5のS相とT相との間に接続されている。変圧器110のT-R相間の一次巻線111trは、電力系統5のT相とR相との間に接続されている。すなわち、変圧器110の一次巻線111rs,111st,111trは、デルタ結線されて電力系統5に接続される。 The primary winding 111rs between the R-S phases of the transformer 110 is connected between the R phase and the S phase of the power system 5. The primary winding 111st between the S-T phases of the transformer 110 is connected between the S phase and the T phase of the power system 5. The primary winding 111tr between the T-R phases of the transformer 110 is connected between the T phase and the R phase of the power system 5. That is, the primary windings 111rs, 111st, and 111tr of the transformer 110 are delta connected and connected to the power system 5.

電圧計19rsは、電力系統5のR相とS相との間に接続されて、その線間電圧Vsrsを計測するものである。電圧計19stは、電力系統5のS相とT相との間に接続されて、その線間電圧Vsstを計測するものである。電圧計14trは、電力系統5のT相とR相との間に接続されて、その線間電圧Vstrを計測するものである。各電圧計19rs,19st,19trは更に、光ファイバ(不図示)によって制御部13に接続され、計測した電圧情報を送信する。 Voltmeter 19rs is connected between the R and S phases of power system 5 and measures the line voltage Vsrs. Voltmeter 19st is connected between the S and T phases of power system 5 and measures the line voltage Vsst. Voltmeter 14tr is connected between the T and R phases of power system 5 and measures the line voltage Vstr. Each of voltmeters 19rs, 19st, and 19tr is further connected to control unit 13 by optical fiber (not shown) and transmits measured voltage information.

制御部13は、光ファイバ(不図示)によって電圧計19rs,19st,19trおよび各アーム15rs,15st,15trを構成する単位変換器151に接続されている。制御部13は、各電圧計19rs,19st,19trが計測した各線間電圧Vsrs,Vsst,Vstrに基づいて、各アーム電圧Vrs,Vst,Vtrを制御するものである。The control unit 13 is connected to the unit converter 151 that constitutes the voltmeters 19rs, 19st, and 19tr and each of the arms 15rs, 15st, and 15tr by optical fibers (not shown). The control unit 13 controls each of the arm voltages Vrs, Vst, and Vtr based on the line voltages Vsrs, Vsst, and Vstr measured by each of the voltmeters 19rs, 19st, and 19tr.

(2-3)蓄電システム内の回路動作について
ここで、各電圧と各電流とを以下のように定義する。R-S相間に供給されるアーム15rsの両端の電圧は、アーム電圧Vrsである。S-T相間に供給されるアーム15stの両端の電圧は、アーム電圧Vstである。T-R相間に供給されるアーム15trの両端の電圧は、アーム電圧Vtrである。
(2-3) Circuit Operation in the Energy Storage System Here, each voltage and current is defined as follows. The voltage across arm 15rs supplied between the R and S phases is arm voltage Vrs. The voltage across arm 15st supplied between the S and T phases is arm voltage Vst. The voltage across arm 15tr supplied between the T and R phases is arm voltage Vtr.

uS相間のアーム15rsと、変圧器110のR-S相間の二次巻線112rsとの間には、二次側電流Irs2が流れる。S-T相間のアーム15stと、変圧器110のvT相の二次巻線112stとの間には、二次側電流Ist2が流れる。wR相間のアーム15trと、変圧器110のT-R相の二次巻線112trとの間には、二次側電流Itr2が流れる。 A secondary current Irs2 flows between the arm 15rs between the u and S phases and the secondary winding 112rs between the R and S phases of the transformer 110. A secondary current Ist2 flows between the arm 15st between the S and T phases and the secondary winding 112st of the vT phase of the transformer 110. A secondary current Itr2 flows between the arm 15tr between the w and R phases and the secondary winding 112tr of the T and R phases of the transformer 110.

変圧器110のR-S相の二次巻線112rsの両端には、二次側電圧Vrs2が印加され、二次側電圧Vrs2と、アーム電圧Vrsとは同一である。変圧器110のS-T相の二次巻線112stの両端には、二次側電圧Vst2が印加され、二次側電圧Vst2と、アーム電圧Vstとは同一である。変圧器110のT-R相の二次巻線112trの両端には、二次側電圧Vtr2が印加され、二次側電圧Vtr2と、アーム電圧Vtrとは同一である。また、変圧器110のR-S相の一次巻線111rsの両端の電圧は、一次側電圧Vrs1であり、変圧器110のS-T相の一次巻線111stの両端の電圧は、一次側電圧Vst1であり、変圧器110のT-R相の一次巻線111trの両端の電圧は、一次側電圧Vtr1である。A secondary voltage Vrs2 is applied across the R-S phase secondary winding 112rs of the transformer 110, and the secondary voltage Vrs2 is the same as the arm voltage Vrs. A secondary voltage Vst2 is applied across the S-T phase secondary winding 112st of the transformer 110, and the secondary voltage Vst2 is the same as the arm voltage Vst. A secondary voltage Vtr2 is applied across the T-R phase secondary winding 112tr of the transformer 110, and the secondary voltage Vtr2 is the same as the arm voltage Vtr. In addition, the voltage across the RS phase primary winding 111rs of the transformer 110 is a primary side voltage Vrs1, the voltage across the ST phase primary winding 111st of the transformer 110 is a primary side voltage Vst1, and the voltage across the TR phase primary winding 111tr of the transformer 110 is a primary side voltage Vtr1.

電力系統5のR相には、蓄電システム100から電力系統5への方向に、系統電流Isrが流れる。電力系統5のS相には、蓄電システム100から電力系統5への方向に、系統電流Issが流れる。電力系統5のT相には、蓄電システム100から電力系統5への方向に、系統電流Istが流れる。電力系統5のR相とS相との間の電圧は、線間電圧Vsrsである。線間電圧Vsrsは、電圧計14rsによって計測される。電力系統5のS相とT相との間の電圧は、線間電圧Vsstである。線間電圧Vsstは、電圧計14stによって計測される。電力系統5のT相とR相との間の電圧は、線間電圧Vstrである。線間電圧Vstrは、電圧計14trによって計測される。 A system current Isr flows in the R phase of the power system 5 in the direction from the storage system 100 to the power system 5. A system current Iss flows in the S phase of the power system 5 in the direction from the storage system 100 to the power system 5. A system current Ist flows in the T phase of the power system 5 in the direction from the storage system 100 to the power system 5. The voltage between the R phase and the S phase of the power system 5 is the line voltage Vsrs. The line voltage Vsrs is measured by a voltmeter 14rs. The voltage between the S phase and the T phase of the power system 5 is the line voltage Vsst. The line voltage Vsst is measured by a voltmeter 14st. The voltage between the T phase and the R phase of the power system 5 is the line voltage Vstr. The line voltage Vstr is measured by a voltmeter 14tr.

また、アーム15rsを構成する単位変換器151rs (j)(1≦j≦J)の各々は、図3を参照しながら第1の実施形態で上述したフルブリッジ回路と同様の回路構成を有する。また、単位変換器151rs (j)(1≦j≦J)の各々は、図4を参照しながら第1の実施形態で上述した制御を制御部13からフルブリッジ回路内のスイッチング素子に対して行うことが可能である。その結果、単位変換器151rs (j)(1≦j≦J)の各々は、第1の実施形態で上述した単位変換器C (i)と同様の回路動作を実現することが可能となる。単位変換器151st (j)(1≦j≦J)、単位変換器151tr (j)(1≦j≦J)についても同様である。さらに、図示しないインピーダンス特性測定部を有しており、第1の実施形態と同様に、単位変換器151の有する蓄電素子の電圧と、後述の閉回路を流れる循環電流Icirとを検出する検出部として機能する。 Moreover, each of the unit converters 151rs (j) (1≦j≦J) constituting the arm 15rs has a circuit configuration similar to that of the full bridge circuit described above in the first embodiment with reference to FIG. 3. Moreover, each of the unit converters 151rs (j) (1≦j≦J) can perform the control described above in the first embodiment with reference to FIG. 4 on the switching elements in the full bridge circuit from the control unit 13. As a result, each of the unit converters 151rs (j) (1≦j≦J) can realize a circuit operation similar to that of the unit converter Cx (i) described above in the first embodiment. The same is true for the unit converters 151st (j) (1≦j≦J) and the unit converters 151tr (j) (1≦j≦J). Furthermore, it has an impedance characteristic measuring unit (not shown), and functions as a detection unit that detects the voltage of the storage element of the unit converter 151 and the circulating current Icir flowing through a closed circuit described later, as in the first embodiment.

(2-4)制御部による電流圧制御動作について
次に、アーム15rs、15stおよび15trのそれぞれのアーム電圧Vrs,Vst,Vtrについて説明する。説明を簡単にするために、以下、アーム15rsのアーム電圧Vrsのみについて説明するが、アーム15stおよび15trのアーム電圧VstおよびVtrについても同様である。
(2-4) Current and voltage control operation by the control unit Next, the arm voltages Vrs, Vst, and Vtr of the arms 15rs, 15st, and 15tr will be described. For simplicity, only the arm voltage Vrs of the arm 15rs will be described below, but the same applies to the arm voltages Vst and Vtr of the arms 15st and 15tr.

第2の実施形態の蓄電システム100の制御部13は、キャリア位相シフトPWMにより、単位変換器151rs (1)(1≦j≦J)の各々に含まれる各スイッチング素子のオン・オフ制御を行う。その結果、アーム15rsを構成するJ個の単位変換器151rs (j)(1≦j≦J)の各々に対してスイッチング素子の開閉制御を行うことで、アーム15rsからR相とS相の相間に出力される電圧を正弦波に近い波形となるように出力することが可能となる。同様に、アーム15stを構成するJ個の単位変換器151st (j)(1≦j≦J)の各々に対してスイッチング素子の開閉制御を行うことで、アーム15stからS相とT相の相間に出力される電圧を正弦波に近い波形となるように出力することが可能となる。また、アーム15trを構成するJ個の単位変換器151tr (j)(1≦j≦J)の各々に対してスイッチング素子の開閉制御を行うことで、アーム15trからT相とR相の相間に出力される電圧を正弦波に近い波形となるように出力することが可能となる。 The control unit 13 of the energy storage system 100 of the second embodiment performs on/off control of each switching element included in each of the unit converters 151rs (1) (1≦j≦J) by carrier phase shift PWM. As a result, by controlling the opening and closing of the switching elements for each of the J unit converters 151rs (j) (1≦j≦J) constituting the arm 15rs, it is possible to output a voltage output between the R phase and the S phase from the arm 15rs so that the voltage has a waveform close to a sine wave. Similarly, by controlling the opening and closing of the switching elements for each of the J unit converters 151st (j) (1≦j≦J) constituting the arm 15st, it is possible to output a voltage output between the S phase and the T phase from the arm 15st so that the voltage has a waveform close to a sine wave. In addition, by controlling the opening and closing of the switching elements for each of the J unit converters 151tr (j) (1≦j≦J) that make up the arm 15tr, it is possible to output a voltage between the T phase and the R phase from the arm 15tr so that the voltage has a waveform close to a sine wave.

つまり、図4を用いて上述した制御動作と同様に、制御部13は、アーム15st、15stおよび15trの各々を構成する単位変換器内のスイッチング素子を開閉制御する。これにより、アーム15st、15stおよび15trの各々の内部において直列接続された蓄電素子の合成電圧を所望の周波数の交流波形に変換するために、アーム15st、15stおよび15trの各々は、多重レベル変換器としての電圧変換動作を実行する。4, the control unit 13 controls the opening and closing of the switching elements in the unit converters constituting each of the arms 15st, 15st, and 15tr. As a result, each of the arms 15st, 15st, and 15tr performs a voltage conversion operation as a multilevel converter in order to convert the composite voltage of the storage elements connected in series inside each of the arms 15st, 15st, and 15tr into an AC waveform of a desired frequency.

従って、この試験用の電流が流れる閉回路155rs、155stおよび155trは、第1の実施形態に関し、図5に示した主回路部10aにて形成される環状電流路71に対応するものであるが、3本のアーム15rs、15stおよび15trの各々に対応して3つの閉回路155rs、155stおよび155trが個別に形成される点が異なる。以上、図7を参照して説明したように、第2の実施形態に係る蓄電システム100では、変圧器110の一次側の回路がΔ結線で構成されている。このことから、アーム15st、15stおよび15trの各々が零相電圧を出力して、零相電流を流しても、変圧器110の一次側では、Δ結線に零相電流の循環電流が通流するのみで、蓄電システム100と電力系統5との間の有効電力や無効電力の授受などには影響しない。Therefore, the closed circuits 155rs, 155st, and 155tr through which the test current flows correspond to the annular current path 71 formed in the main circuit section 10a shown in FIG. 5 in the first embodiment, but differ in that three closed circuits 155rs, 155st, and 155tr are formed individually corresponding to each of the three arms 15rs, 15st, and 15tr. As described above with reference to FIG. 7, in the storage system 100 according to the second embodiment, the primary side circuit of the transformer 110 is configured with a Δ connection. For this reason, even if each of the arms 15st, 15st, and 15tr outputs a zero-phase voltage and flows a zero-phase current, only a circulating current of the zero-phase current flows through the Δ connection on the primary side of the transformer 110, and does not affect the exchange of active power and reactive power between the storage system 100 and the power system 5.

従って、制御部13は、R-S相のアーム15rsを構成する蓄電素子の劣化診断時には、閉回路155rsに異なる周波数の循環電流159rsが流れるように、単位変換器151rs (j)(1≦j≦J)を制御する。同様に、S-T相のアーム15stを構成する蓄電素子の劣化診断時には、閉回路155stに異なる周波数の循環電流159stが流れるように、単位変換器151st (j)(1≦j≦J)を制御する。また、T-R相のアーム15trを構成する蓄電素子の劣化診断時には、閉回路155trに異なる周波数の循環電流159trが流れるように、単位変換器151tr (j)(1≦j≦J)の各々に制御を行う制御シーケンスを実行する。ここで、閉回路155rs、155stおよび155trを流れる試験用の電流は、第1の実施形態に関し、図5に示した循環電流Icirに対応するものである。このように制御部13は、単位変換器を制御し、複数の環状電流路の少なくとも1つに、異なる周波数の循環電流を流し、診断対象として指定された蓄電素子の劣化状態を試験する。 Therefore, when diagnosing the deterioration of the storage element constituting the R-S phase arm 15rs, the control unit 13 controls the unit converter 151rs (j) (1≦j≦J) so that the circulating current 159rs of a different frequency flows through the closed circuit 155rs. Similarly, when diagnosing the deterioration of the storage element constituting the S-T phase arm 15st, the control unit 13 controls the unit converter 151st (j) (1≦j≦J) so that the circulating current 159st of a different frequency flows through the closed circuit 155st. Also, when diagnosing the deterioration of the storage element constituting the T-R phase arm 15tr, a control sequence is executed to control each of the unit converters 151tr (j) (1≦j≦J) so that the circulating current 159tr of a different frequency flows through the closed circuit 155tr. Here, the test current flowing through the closed circuits 155rs, 155st, and 155tr corresponds to the circulating current Icir shown in FIG. 5 for the first embodiment. In this manner, the control unit 13 controls the unit converter to pass circulating currents of different frequencies through at least one of the multiple circular current paths, and tests the deterioration state of the energy storage element designated as the diagnosis target.

(2-5)第2の実施形態が奏する効果
こうして、充放電可能な蓄電素子を有する単位変換器151rs (j)(1≦j≦J)を備えるアーム15rsにより生成された循環電流159rsを閉回路155rs内で周波数を様々に異ならせながら流すことで、アーム15rsを構成する蓄電素子の劣化状態を電気的に試験することが可能となる。同様に、蓄電素子を有する単位変換器151st (j)(1≦j≦J)を備えるアーム15stにより生成された循環電流159stを閉回路155st内で周波数を様々に異ならせながら流すことで、アーム15stを構成する蓄電素子の劣化状態を電気的に試験することが可能となる。また、蓄電素子を有する単位変換器151tr (j)(1≦j≦J)を備えるアーム15trにより生成された循環電流159trを閉回路155tr内で周波数を様々に異ならせながら流すことで、アーム15trを構成する蓄電素子の劣化状態を電気的に試験することが可能となる。
(2-5) Advantages of the Second Embodiment In this way, by flowing the circulating current 159rs generated by the arm 15rs including the unit converter 151rs (j) (1≦j≦J) having a chargeable and dischargeable storage element at various different frequencies in the closed circuit 155rs, it is possible to electrically test the deterioration state of the storage element constituting the arm 15rs. Similarly, by flowing the circulating current 159st generated by the arm 15st including the unit converter 151st (j) (1≦j≦J) having a storage element at various different frequencies in the closed circuit 155st, it is possible to electrically test the deterioration state of the storage element constituting the arm 15st. In addition, by flowing a circulating current 159tr generated by an arm 15tr equipped with a unit converter 151tr (j) (1≦j≦J) having a storage element in a closed circuit 155tr at various different frequencies, it is possible to electrically test the deterioration state of the storage element constituting the arm 15tr.

以上より、図7に示す第2の実施形態では、蓄電素子の診断時に蓄電素子の劣化状態を試験するための電流を流すアーム15rs、15stおよび15trと外部の電力系統5との間を、変圧器110の磁気回路を介して電磁誘導結合する。これにより、第2の実施形態では、蓄電素子を直列接続して成るアーム15rs、15stおよび15trが電力系統5側と配線接続されていない状態で互いに電力の授受を行うことができる。その結果、第2の実施形態では、蓄電素子の劣化状態を試験するための電流が電力系統5に流れることを防止し、電力系統5での電力状態の安定性を損なうことを抑制することができる。7, the arms 15rs, 15st, and 15tr, which pass currents for testing the deterioration state of the storage element during diagnosis of the storage element, are electromagnetically inductively coupled to the external power system 5 via the magnetic circuit of the transformer 110. As a result, in the second embodiment, the arms 15rs, 15st, and 15tr, which are formed by connecting the storage elements in series, can exchange power with each other without being wired to the power system 5. As a result, in the second embodiment, the current for testing the deterioration state of the storage element is prevented from flowing into the power system 5, and the stability of the power state in the power system 5 can be suppressed from being impaired.

<追加の実施形態>
第1の実施形態および第2の実施形態のいずれにおいても、診断対象の蓄電素子35に複数の異なる周波数成分を含む電圧を一度に印加してもよい。この場合、当該電圧を印加しながら測定して得られたインピーダンス特性に対して、フーリエ解析などを行い、周波数成分毎に複素インピーダンスを求めるようにすることがより好ましい。このようにすることで、追加の実施形態では、第1の実施形態や第2の実施形態と比べて、多数の周波数成分にわたって複素インピーダンスを一括して測定することができる。その結果、この実施形態では、一定の周波数範囲にわたって複素インピーダンス特性の変動の軌跡を図7に例示するような曲線として得るのに要する所要時間を短くすることができるという技術的利点がある。
Additional Embodiments
In both the first and second embodiments, a voltage including a plurality of different frequency components may be applied to the storage element 35 to be diagnosed at once. In this case, it is more preferable to perform Fourier analysis or the like on the impedance characteristics obtained by measuring while applying the voltage, and obtain the complex impedance for each frequency component. In this way, in the additional embodiment, the complex impedance can be measured collectively over a large number of frequency components, compared to the first and second embodiments. As a result, this embodiment has the technical advantage of being able to shorten the time required to obtain the locus of fluctuation of the complex impedance characteristic as a curve as exemplified in FIG. 7 over a certain frequency range.

第1の実施形態では、一例として、蓄電システム10を新エネシステムとしてのウインドファーム(風力発電装置)に接続された配電システム(電力系統5)に連系した場合について説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、新エネシステムとしてのバイオマス(動植物に由来する有機物)発電装置、地熱発電装置(バイナリー発電)、小型の水力発電装置及び太陽光発電装置などが接続された配電システムに連系して使用することもできる。さらに、比較的低圧の配電システムに限らず、例えば、従来の大出力発電所から変電所までの高圧の送電システムに連系して使用することもできる。送電システムに連系する場合は、高耐圧のスイッチング素子をスイッチに用いるようにする。In the first embodiment, as an example, the case where the storage system 10 is connected to a power distribution system (power grid 5) connected to a wind farm (wind power generation device) as a new energy system has been described, but the present invention is not limited to this. For example, it can be used by connecting it to a power distribution system to which a biomass (organic matter derived from animals and plants) power generation device, a geothermal power generation device (binary power generation), a small hydroelectric power generation device, a solar power generation device, etc. as new energy systems are connected. Furthermore, it is not limited to a relatively low-voltage power distribution system, and can be used by connecting it to, for example, a high-voltage power transmission system from a conventional high-output power plant to a substation. When connecting it to a power transmission system, a high-voltage switching element is used as a switch.

さらに、蓄電システム10は、データセンタ等で使用される無停電電源装置用のバッテリシステムとして、データセンタなどの重要負荷に接続して使用することもできる。 Furthermore, the storage system 10 can also be used as a battery system for an uninterruptible power supply used in a data center, etc., by connecting it to important loads such as a data center.

さらに、蓄電システム10は、電気自動車のバッテリシステムとしてモータに接続して使用することもできる。さらに、蓄電システム10を電気自動車用のバッテリシステムとして使用する場合は、電力系統に接続して電力系統からバッテリを充電するほか、電力系統の電力の過不足に合わせて、電気自動車のバッテリの電力を充放電できる。また、電力系統の電圧に応じて、電気自動車用のバッテリシステムから無効電力を出力して電力系統の電圧を制御してもよい。さらに、本電気自動車用のバッテリシステムを有する電気自動車をデータセンタなどの停電に対するリスクが高い重要負荷の近辺に駐車させて、重要負荷の無停電電源装置として機能させてもよい。この場合、複数の電気自動車や他の無停電電源装置と連携して、電力系統の電圧を制御させると好適である。 Furthermore, the power storage system 10 can also be connected to a motor and used as a battery system for an electric vehicle. Furthermore, when the power storage system 10 is used as a battery system for an electric vehicle, it can be connected to a power grid to charge the battery from the power grid, and can also charge and discharge the power of the battery of the electric vehicle according to the power surplus or shortage in the power grid. In addition, the voltage of the power grid can be controlled by outputting reactive power from the battery system for the electric vehicle according to the voltage of the power grid. Furthermore, an electric vehicle having this battery system for electric vehicles can be parked near an important load that is at high risk of a power outage, such as a data center, and function as an uninterruptible power supply for the important load. In this case, it is preferable to control the voltage of the power grid in cooperation with multiple electric vehicles and other uninterruptible power supplies.

<実施例>
実施例では、第1の実施形態の蓄電システム10について回路シミュレーションを実施し、蓄電システム10の運転を継続しながら、蓄電システム10と接続された電力系統5に対して影響を与えずに、蓄電素子35の劣化診断に必要な電流を通流できることを確認した。
<Example>
In the examples, a circuit simulation was performed on the energy storage system 10 of the first embodiment, and it was confirmed that the current required for diagnosing the deterioration of the energy storage element 35 can be passed through the energy storage system 10 without affecting the power grid 5 connected to the energy storage system 10 while continuing to operate the energy storage system 10.

本実施例の回路シミュレーションは、第1の実施形態の構成(図2)において、蓄電システム10を電力系統5から、配電線53u、53v、53wのリアクタンス成分54u、54v、54w及び抵抗成分55u、55v、55wと、負荷56を除いた回路で実施した。蓄電システム10の3本のアーム11A、11B、11Cの各々は、蓄電素子35を含む単位変換器C (i)を2個直列接続した構成とした。アーム11A、11Bおよび11Cの各々に、循環電流Icirの通流に必要な零相電圧と、電力系統5の電力制御用の正相電圧との和電圧を出力させ、蓄電システム10の内部に流れる電流と、蓄電システム10から電力系統5に供給される電流をシミュレーションした。 The circuit simulation of this example was performed on a circuit in which the energy storage system 10 in the configuration of the first embodiment ( FIG. 2 ) was removed from the power system 5, excluding reactance components 54u, 54v, 54w and resistance components 55u, 55v, 55w of the distribution lines 53u, 53v, 53w, and a load 56. Each of the three arms 11A, 11B, 11C of the energy storage system 10 was configured to have two unit converters C x (i) including energy storage elements 35 connected in series. A sum voltage of a zero-phase sequence voltage required for the flow of the circulating current I cir and a positive-phase sequence voltage for power control of the power system 5 was output to each of the arms 11A, 11B, and 11C, and the current flowing inside the energy storage system 10 and the current supplied from the energy storage system 10 to the power system 5 were simulated.

上記のような構成で回路シミュレーションを実施した結果を、図8を参照して説明する。図8に示す全ての電流波形の横軸の単位は秒[sec]、縦軸の単位はアンペア[A]である。図8の8Aは循環電流成分Icirの電流波形、8Bは電力系統5の電力制御用の電流成分の波形である。図8の8Cは、8Aで示した循環電流成分Icirと8Bで示した電力制御用電流成分との和電流の波形であり、この和電流が、蓄電素子35の診断を実施している際に蓄電システム10の内部に流れる電流である。図8の8Dは、蓄電素子35から放電され、蓄電システム10から電力系統5に供給される電流の波形を示している。 The results of a circuit simulation performed with the above configuration will be described with reference to Fig. 8. The horizontal axis of all current waveforms shown in Fig. 8 is in seconds [sec], and the vertical axis is in amperes [A]. 8A in Fig. 8 is the current waveform of the circulating current component Icir , and 8B is the waveform of the current component for power control of the power system 5. 8C in Fig. 8 is the waveform of the sum of the circulating current component Icir shown in 8A and the current component for power control shown in 8B, and this sum current is the current flowing inside the power storage system 10 when the diagnosis of the storage element 35 is being performed. 8D in Fig. 8 shows the waveform of the current discharged from the storage element 35 and supplied from the storage system 10 to the power system 5.

図8に示すように、診断用電流である循環電流Icir(8A)が通流している状態において、蓄電システム10から電力系統5に供給される電流(8D)に変動は見られなかった。この結果は、蓄電システム10は、循環電流Icirを電力系統5に流出させることなく、すなわち、外部の電力系統および負荷における電力の安定性を損なうことなく、蓄電素子35の診断を実施できることを示している。 8, when the circulating current I cir (8 A) which is the diagnostic current was flowing, no fluctuation was observed in the current (8D) supplied from the energy storage system 10 to the power grid 5. This result shows that the energy storage system 10 can diagnose the energy storage element 35 without causing the circulating current I cir to flow into the power grid 5, i.e., without impairing the stability of power in the external power system and load.

以上説明したように、蓄電システム10の制御部13は、外部の電力系統5との間で電力の授受をしている間に、すなわち、電力の授受と同時に、診断対象として指定された蓄電素子35の劣化状態を試験することができる。また、蓄電素子35の劣化状態の試験は、電力系統5に対して蓄電システム10が充放電している間に限られず、他の電気的な信号、例えば、電力系統5の電圧状態を監視または管理するための信号を送受信している間においても、同様に実行することができる。また、蓄電システム10は、外部の電力系統5との間で電力の授受及びその他の信号の授受をしていない状態においても、診断対象として指定された蓄電素子35の劣化状態を試験することができる。例えば、蓄電システム10は、電力系統5と電力及び信号の授受をしていない状態において蓄電素子35の該試験を開始し、その後の任意のタイミングで、例えば電力系統5の電力の過不足に応じて、電力系統5との間で電力または信号の授受を開始するようにしてもよい。As described above, the control unit 13 of the energy storage system 10 can test the deterioration state of the storage element 35 designated as the diagnosis target while transferring power to and from the external power system 5, i.e., simultaneously with the transfer of power. In addition, the test of the deterioration state of the storage element 35 is not limited to when the energy storage system 10 is charging/discharging the power system 5, but can also be performed while transmitting/receiving other electrical signals, for example, signals for monitoring or managing the voltage state of the power system 5. In addition, the energy storage system 10 can test the deterioration state of the storage element 35 designated as the diagnosis target even in a state in which power and other signals are not being transferred to and from the external power system 5. For example, the energy storage system 10 may start the test of the storage element 35 in a state in which power and signals are not being transferred to and from the power system 5, and at any timing thereafter, start transferring power or signals to and from the power system 5, for example, depending on the excess or shortage of power in the power system 5.

1 電力網システム
5 電力系統
10 蓄電システム
10a 主回路部
11A アーム
11B アーム
11C アーム
12 インピーダンス特性測定部
13 制御部(制御手段)
15(15rs,15st,15tr) アーム
19(19rs,19st,19tr) 電圧計
33 第1スイッチアーム
33H 第1スイッチ
33L 第2スイッチ
34 第2スイッチアーム
34H 第3スイッチ
34L 第4スイッチ
35 蓄電素子
36 第1スイッチ群
37 第2スイッチ群
50 発電設備
53u 配電線
53v 配電線
53w 配電線
56 負荷
57u 端子
57v 端子
57w 端子
71 環状電流路
90A 風力発電電力
90B 合成電力
90C 充放電電力
91 風況
92 ウインドファーム
93 負荷
100 蓄電システム
110 変圧器
111(111rs,111st,111tr) 一次巻線
112(112rs,112st,112tr) 二次巻線
113 鉄心
113rs,113st,113tr 脚
120 電圧測定部
151 単位変換器
300a 軌跡
300b 軌跡
300c 軌跡
310a 頂点
320a 等価回路
320b 等価回路
320c 等価回路
321a 等価キャパシタンス
321b 等価キャパシタンス
321c 等価キャパシタンス
322a 内部抵抗
322b 内部抵抗
322c 内部抵抗

REFERENCE SIGNS LIST 1 Power grid system 5 Power system 10 Power storage system 10a Main circuit unit 11A Arm 11B Arm 11C Arm 12 Impedance characteristic measuring unit 13 Control unit (control means)
15 (15rs, 15st, 15tr) Arm 19 (19rs, 19st, 19tr) Voltmeter 33 First switch arm 33H First switch 33L Second switch 34 Second switch arm 34H Third switch 34L Fourth switch 35 Storage element 36 First switch group 37 Second switch group 50 Power generation equipment 53u Distribution line 53v Distribution line 53w Distribution line 56 Load 57u Terminal 57v Terminal 57w Terminal 71 Circular current path 90A Wind-generated power 90B Combined power 90C Charging/discharging power 91 Wind conditions 92 Wind farm 93 Load 100 Storage system 110 Transformer 111 (111rs, 111st, 111tr) Primary winding 112 (112rs, 112st, 112tr) Secondary winding 113 Iron cores 113rs, 113st, 113tr Legs 120 Voltage measurement unit 151 Unit converter 300a Locus 300b Locus 300c Locus 310a Vertex 320a Equivalent circuit 320b Equivalent circuit 320c Equivalent circuit 321a Equivalent capacitance 321b Equivalent capacitance 321c Equivalent capacitance 322a Internal resistance 322b Internal resistance 322c Internal resistance

Claims (26)

充放電可能な蓄電素子を有する単位変換器を備えるアームを、三相交流における相間にそれぞれ対応して設けて環状電流路を形成する主回路部と、
診断対象として指定された前記蓄電素子を前記環状電流路へ接続した状態で、前記環状電流路に任意の周波数の循環電流を流して、診断対象として指定された前記蓄電素子の劣化状態を試験する制御手段と、
を備える、
蓄電システム。
a main circuit section in which arms each having a unit converter having a chargeable/dischargeable storage element are provided corresponding to each of the phases of a three-phase alternating current to form a ring-shaped current path;
a control means for testing a deterioration state of the storage element designated as the diagnosis target by connecting the storage element designated as the diagnosis target to the ring-shaped current path and passing a circulating current of an arbitrary frequency through the ring-shaped current path;
Equipped with
Energy storage system.
充放電可能な蓄電素子を有する単位変換器を備えるアームを、三相交流における相間にそれぞれ対応して設けて環状電流路を形成する主回路部と、
前記環状電流路を流れる異なる周波数の循環電流により、診断対象として指定された前記蓄電素子の端子間に生じた電圧と前記蓄電素子に通流した電流をそれぞれ検出する検出部と、を備える、
蓄電システム。
a main circuit section in which arms each having a unit converter having a chargeable/dischargeable storage element are provided corresponding to each of the phases of a three-phase alternating current to form a ring-shaped current path;
and a detection unit that detects a voltage generated between the terminals of the storage element designated as a diagnosis target and a current flowing through the storage element due to circulating currents of different frequencies flowing through the ring-shaped current path.
Energy storage system.
前記単位変換器の一部は、前記蓄電素子が接続されたフルブリッジ回路として構成され、
前記フルブリッジ回路として構成された前記単位変換器において、対角位置にある一対のスイッチング素子が導通状態の時に、診断対象として指定された前記蓄電素子の劣化状態を試験する機能を有する、
請求項1又は2に記載の蓄電システム。
A part of the unit converter is configured as a full bridge circuit to which the storage element is connected,
a function of testing a deterioration state of the storage element designated as a diagnosis target when a pair of diagonally positioned switching elements in the unit converter configured as the full bridge circuit are in a conductive state;
The power storage system according to claim 1 or 2.
前記循環電流の周波数変化に従い、前記蓄電素子の複素インピーダンスが複素平面上に描く軌跡から取得した、前記循環電流を流した前記蓄電素子が示す内部抵抗と等価キャパシタンスに基づいて、前記蓄電素子の劣化状態を判別する判別手段を有する、
請求項1~3のいずれか1項に記載の蓄電システム。
a determination means for determining a deterioration state of the storage element based on an internal resistance and an equivalent capacitance of the storage element through which the circulating current flows, the internal resistance and the equivalent capacitance being obtained from a locus of the complex impedance of the storage element on a complex plane in accordance with a change in frequency of the circulating current;
The power storage system according to any one of claims 1 to 3.
診断対象として指定された前記蓄電素子を除く他の前記蓄電素子の充放電動作によって、前記循環電流の生成を行う機能を有する、
請求項1~4のいずれか1項に記載の蓄電システム。
The circulating current is generated by charging and discharging the other storage elements except for the storage element designated as the diagnosis target.
The power storage system according to any one of claims 1 to 4.
三相交流の相間にそれぞれ対応して一次巻線と二次巻線が設けられ、前記一次巻線を介して三相交流電源からの電力供給を受ける変圧器と、
充放電可能な蓄電素子を有する単位変換器を備え、三相交流の相間にそれぞれ対応して設けられた複数の前記二次巻線とそれぞれ接続された複数のアームと、
三相交流の相間にそれぞれ対応し、各々の前記アームと各々の前記二次巻線により形成された閉回路として個別に形成された複数の環状電流路と、
前記単位変換器を制御し、複数の前記環状電流路の少なくとも1つに、異なる周波数の循環電流を流し、診断対象として指定された前記蓄電素子の劣化状態を試験する制御手段とを備える、
蓄電システム。
a transformer having a primary winding and a secondary winding respectively corresponding to each of the three-phase AC power phases, the transformer receiving power from a three-phase AC power source via the primary winding;
a unit converter having a chargeable/dischargeable storage element, and a plurality of arms respectively connected to the plurality of secondary windings provided correspondingly between the phases of a three-phase AC;
a plurality of circular current paths each corresponding to one of the three-phase AC phases and each formed as a closed circuit by each of the arms and each of the secondary windings;
and a control means for controlling the unit converter to pass circulating currents of different frequencies through at least one of the plurality of annular current paths, thereby testing a deterioration state of the storage element designated as a diagnosis target.
Energy storage system.
前記制御手段は、接続された外部の電力系統との間で電力の授受を行うと同時に、前記蓄電素子の劣化状態を試験する
請求項1又は6に記載の蓄電システム。
The power storage system according to claim 1 or 6, wherein the control means tests a deterioration state of the power storage elements while transmitting and receiving electric power to and from a connected external power system.
前記制御手段は、接続された外部の電力系統との間で正相電流または逆相電流を用いて電力の授受を行い、零相電流を前記環状電流路に流す前記循環電流として用いて前記蓄電素子の劣化状態を試験する
請求項1又は6に記載の蓄電システム。
7. The power storage system according to claim 1, wherein the control means exchanges power with a connected external power system by using a positive-phase current or a negative-phase current, and tests a deterioration state of the power storage elements by using a zero-phase current as the circulating current flowing through the ring-shaped current path.
蓄電素子を有し、接続された外部システムとの間で電力を授受可能な複数の単位変換器と、
複数の前記単位変換器と前記外部システムの間で電力を授受している間に、複数の前記単位変換器から選択した1つの前記単位変換器の前記蓄電素子に、周波数の異なる交流電圧を順次印加し、前記蓄電素子の等価回路を推定する制御手段とを備える、
蓄電システム。
A plurality of unit converters each having a power storage element and capable of transferring power to and from a connected external system;
and a control means for sequentially applying AC voltages having different frequencies to the storage element of one of the unit converters selected from the plurality of unit converters while power is being exchanged between the plurality of unit converters and the external system, and estimating an equivalent circuit of the storage element.
Energy storage system.
選択した1つの前記単位変換器に、他の前記単位変換器が前記交流電圧を印加する機能を有する、
請求項9に記載の蓄電システム。
The other unit converter has a function of applying the AC voltage to one selected unit converter.
The power storage system according to claim 9 .
充放電可能な蓄電素子を有する単位変換器を備えるアームを設けた主回路部を備え、交流システムに接続された蓄電システムであって、
前記交流システムとの間で電力を授受しながら診断対象として指定された前記蓄電素子の劣化状態を試験する制御手段を備え、
前記制御手段が、前記交流システムの周波数とは異なる周波数の交流電圧を前記蓄電素子に印加することで診断対象として指定された前記蓄電素子の劣化を診断する機能を有する、
蓄電システム。
A power storage system including a main circuit section provided with an arm including a unit converter having a chargeable and dischargeable power storage element, and connected to an AC system,
a control means for testing a deterioration state of the energy storage element designated as a diagnosis target while transferring power between the energy storage element and the AC system;
The control means has a function of diagnosing deterioration of the storage element designated as a diagnosis target by applying an AC voltage having a frequency different from a frequency of the AC system to the storage element.
Energy storage system.
前記交流システムが三相交流システムである、
請求項11に記載の蓄電システム。
the AC system is a three-phase AC system;
The power storage system according to claim 11.
(削除)(delete) 前記蓄電素子の素子情報の時系列データと、前記蓄電素子の複素インピーダンスから推定した等価回路のインピーダンス値の時系列データとに基づいて、前記蓄電素子の前記素子情報と、前記蓄電素子の劣化状態とを関連付ける学習手段を備える、
請求項1~12のいずれか1項に記載の蓄電システム。
a learning means for associating the element information of the energy storage element with a deterioration state of the energy storage element based on time series data of element information of the energy storage element and time series data of an impedance value of an equivalent circuit estimated from a complex impedance of the energy storage element,
The power storage system according to any one of claims 1 to 12.
前記学習手段は、前記蓄電素子の前記素子情報と、前記蓄電素子の劣化状態との関連付けをデータマイニングによって行うデータマイニング手段を備える、
請求項14に記載の蓄電システム。
the learning means includes a data mining means for associating the element information of the energy storage element with a deterioration state of the energy storage element by data mining;
The power storage system according to claim 14.
入出力情報の時系列データと、前記蓄電素子の複素インピーダンスから推定した等価回路のインピーダンス値の時系列データとに基づいて、前記入出力情報と、前記蓄電素子の劣化状態とを関連付ける学習手段を備える、
請求項1~12のいずれか1項に記載の蓄電システム。
a learning means for associating the input/output information with a deterioration state of the storage element based on time series data of the input/output information and time series data of an impedance value of an equivalent circuit estimated from a complex impedance of the storage element,
The power storage system according to any one of claims 1 to 12.
前記学習手段は、前記入出力情報と、前記蓄電素子の劣化状態との関連付けをデータマイニングによって行うデータマイニング手段を備える、
請求項16に記載の蓄電システム。
the learning means includes a data mining means for associating the input/output information with a deterioration state of the energy storage element by data mining;
The power storage system according to claim 16.
前記学習手段は、前記学習手段とは別体に構成され、前記関連付けの少なくとも一部を行わせる外部装置と接続されている、
請求項14~17のいずれか1項に記載の蓄電システム。
The learning means is configured separately from the learning means and is connected to an external device that causes at least a part of the association to be performed.
The power storage system according to any one of claims 14 to 17.
充放電可能な蓄電素子を有する単位変換器を備えるアームを設けた主回路部を備え、交流システムに接続された蓄電システムであって、
前記交流システムとの間で電力を授受しながら診断対象として指定された前記蓄電素子の劣化状態を試験する制御手段を備え、
前記蓄電素子の素子情報の時系列データと、前記蓄電素子の複素インピーダンスから推定した等価回路のインピーダンス値の時系列データとに基づいて、前記蓄電素子の前記素子情報と、前記蓄電素子の劣化状態とを関連付ける学習手段を備える、
蓄電システム。
A power storage system including a main circuit section provided with an arm including a unit converter having a chargeable and dischargeable power storage element, and connected to an AC system,
a control means for testing a deterioration state of the energy storage element designated as a diagnosis target while transferring power between the energy storage element and the AC system;
a learning means for associating the element information of the energy storage element with a deterioration state of the energy storage element based on time series data of element information of the energy storage element and time series data of an impedance value of an equivalent circuit estimated from a complex impedance of the energy storage element,
Energy storage system.
充放電可能な蓄電素子を有する単位変換器を備えるアームを設けた主回路部を備え、交流システムに接続された蓄電システムであって、
前記交流システムとの間で電力を授受しながら診断対象として指定された前記蓄電素子の劣化状態を試験する制御手段を備え、
入出力情報の時系列データと、前記蓄電素子の複素インピーダンスから推定した等価回路のインピーダンス値の時系列データとに基づいて、前記入出力情報と、前記蓄電素子の劣化状態とを関連付ける学習手段を備える、
蓄電システム。
A power storage system including a main circuit section provided with an arm including a unit converter having a chargeable and dischargeable power storage element, and connected to an AC system,
a control means for testing a deterioration state of the energy storage element designated as a diagnosis target while transferring power between the energy storage element and the AC system;
a learning means for associating the input/output information with a deterioration state of the storage element based on time series data of the input/output information and time series data of an impedance value of an equivalent circuit estimated from a complex impedance of the storage element,
Energy storage system.
請求項1~12及び14~20のいずれか1項に記載の蓄電システムが接続された新エネシステム。A new energy system connected to the storage system according to any one of claims 1 to 12 and 14 to 20. 請求項1~12及び14~20のいずれか1項に記載の蓄電システムが連系された配電システム。A power distribution system to which the power storage system according to any one of claims 1 to 12 and 14 to 20 is connected. 請求項1~12及び14~20のいずれか1項に記載の蓄電システムが連系された送電システム。A power transmission system to which the power storage system according to any one of claims 1 to 12 and 14 to 20 is connected. 請求項1~12及び14~20のいずれか1項に記載の蓄電システムが接続された輸送機器。A transport device connected to the power storage system according to any one of claims 1 to 12 and 14 to 20. 請求項1~12及び14~20のいずれか1項に記載の蓄電システムが連系された電気自動車のバッテリシステム。A battery system for an electric vehicle to which the power storage system according to any one of claims 1 to 12 and 14 to 20 is connected. 請求項1~12及び14~20のいずれか1項に記載の蓄電システムが連系された無停電電源装置のバッテリシステム。A battery system of an uninterruptible power supply connected to the power storage system according to any one of claims 1 to 12 and 14 to 20.
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