JP7608892B2 - 電源システム、制御方法およびパワーコンディショナ - Google Patents
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Description
第1の給電装置と、第2の給電装置とを含み、前記第1の給電装置と前記第2の給電装置の少なく一方から出力された交流電力を負荷に供給可能な電源システムであって、
前記第1の給電装置は、前記第2の給電装置から出力された交流電力が一端に接続され、前記第1の給電装置と前記負荷とが接続される経路の接続点に他端が接続されるインダクタを備え、
前記第2の給電装置は、前記インダクタの一端に係る電圧値を制御目標値にするフィー
ドバック制御を行うとともに、
前記第1の給電装置は、前記インダクタの他端に係る電圧値を制御目標値にするフィードバック制御を行うことで、該第1の給電装置から前記負荷に供給される交流電力の出力電圧を制御する、
ことを特徴とする。
ィショナであるPV-PCS30aは、インダクタL(24)の入力端側の電圧値と最大電力点追従制御に関する制御指令に基づいて、太陽光発電モジュール37の発電出力が最大となる最大電力(電流×電圧の値)点あるいは最適動作点でDC/DCコンバータ32が動作するように制御できる。
第1の給電装置と、第2の給電装置とを含み、前記第1の給電装置と前記第2の給電装置の少なく一方から出力された交流電力を負荷に供給可能な電源システムの制御方法であって、
前記第1の給電装置は、前記第2の給電装置から出力された交流電力が一端に接続され、前記第1の給電装置と前記負荷とが接続される経路の接続点に他端が接続されるインダクタを備え、
前記第2の給電装置に、前記インダクタの一端に係る電圧値を制御目標値にするフィードバック制御を実行させるとともに、
前記第1の給電装置に、前記インダクタの他端に係る電圧値を制御目標値にするフィードバック制御を実行させることで、該第1の給電装置から前記負荷に供給される交流電力の出力電圧を制御させる、
ことを実行させる。
第1の給電装置と、第2の給電装置とを含み、前記第1の給電装置と前記第2の給電装置の少なく一方から出力された交流電力を負荷に供給可能な電源システムのパワーコンディショナであって、
前記パワーコンディショナは、
前記第2の給電装置から出力された交流電力が一端に接続され、前記第1の給電装置と前記負荷とが接続される経路の接続点に他端が接続されるインダクタを備え、
前記第2の給電装置は、前記インダクタの一端に係る電圧値を制御目標値にするフィードバック制御を行うとともに、
前記第1の給電装置は、前記インダクタの他端に係る電圧値を制御目標値にするフィードバック制御を行うことで、該第1の給電装置から前記負荷に供給される交流電力の出力電圧を制御する、
ことを特徴とする。
て充放電に関する蓄電制御処理を行うことができる。蓄電装置2においては、インダクタL(24)の出力端側の電圧をフィードバック情報として、インダクタL(24)の出力端側の電圧(負荷電圧)が制御目標値となるように、蓄電池ユニット27に蓄電された電力を放電することができる。発電装置3と蓄電装置2とを備える電源システムにおいては、インダクタL(24)の両端に係る電圧を個別に制御できるため、蓄電装置2の放電時における出力電圧制御と、発電装置3における出力電圧制御とが相互に干渉することなく、連続的な電力供給が可能になる。蓄電装置2と発電装置3との並列運転が可能になる。
以下、本発明の適用例について、図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明の適用対象になる分散型電源システム1の概略構成を示すブロック図である。図1に例示の分散型電源システム1は、蓄電装置2と、発電装置3とを含むハイブリッド型の電源システムである。分散型電源システム1は、需要家の構内に設けられた商用の電力系統80と連系して負荷50や連系する電力系統80に交流電力を供給する電力供給システムを構成する。電力系統80と分電盤82とは電力線83を介して接続され、分電盤82を介して負荷50が接続される。分散型電源システム1を構成する蓄電装置2と分電盤82との間には電力計81(電流計、電圧計)が設けられる。
なる。
以下では、本発明の具体的な実施の形態について、図面を用いて、より詳細に説明する。
図1は、本発明の適用対象になる分散型電源システム1の概略構成を示すブロック図である。図1の分散型電源システム1は、蓄電装置2と、発電装置3とを含むハイブリッド型の電源システムである。図1に示すように、分散型電源システム1は、需要家の構内に設けられた商用の電力系統80と連系して負荷50や連系する電力系統80に交流電力を供給する電力供給システムを構成する。分散型電源システム1においては、電力系統80と分電盤82とは電力線83を介して接続され、分電盤82を介して負荷50が接続される。分散型電源システム1を構成する蓄電装置2と分電盤82との間には電力計81(電流計、電圧計)が設けられる。
本実施例においては、発電装置として太陽光発電による形態を用いて説明するが、本発明の適用対象になる分散型電源システム1においては、太陽光発電以外の他の形態の発電形態が採用できる。他の発電形態として、風力や水力等の自然エネルギーを用いた発電形態や、燃料を用いた自家発電形態等が例示される。
制御は、太陽光発電モジュール37からの入力電圧をある一定の値に保つ制御をいう。
図4は、本実施例に係る蓄電PCS20aの制御部21aのハードウェア構成の一例を示す図である。図4に示すように、制御部21aは、接続バス106によって相互に接続されたプロセッサ101、主記憶装置102、補助記憶装置103、通信IF104、入出力IF105を構成要素に含むコンピュータである。主記憶装置102および補助記憶装置103は、制御部21aが読み取り可能な記録媒体である。上記の構成要素はそれぞれ複数に設けられてもよいし、一部の構成要素を設けないようにしてもよい。なお、蓄電池ユニット27や双方向DC/DCコンバータ22、PV-PCS30aの制御部31aやDC/DCコンバータ32が備えるマイコンは、制御部21aと実質的に同等のハードウェア構成によって実現される。
記憶装置102は、プロセッサ101が実行するプログラム、当該プロセッサが処理するデータ等を記憶する。主記憶装置102は、フラッシュメモリ、RAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)を含む。補助記憶装置103は、プロセッサ101等により実行されるプログラムや、動作の設定情報などを記憶する記憶媒体である。補助記憶装置103は、例えば、HDD(Hard-disk Drive)やSSD(Solid State Drive)、EPROM(Erasable Programmable ROM)、フラッシュメモリ、USBメモリ、S
D(Secure Digital)メモリカード等を含む。通信IF104は、通信ネットワークとの通信インタフェースである。通信IF104は、接続される通信ネットワークとの接続方式に応じて適宜の構成を採用できる。本実施例においては、通信IF104を介して接続された双方向DC/DCコンバータ22、蓄電池ユニット27との間で各種の制御指令が通知される。また、制御部31aにおいては、DC/DCコンバータ32との間で各種の制御指令が通知される。入出力IF105は、蓄電PCS21aの備える入力デバイス、出力デバイスとの間でデータの入出力を行うインタフェースである。入出力IF105を通じて、LCD等の表示デバイスや、蓄電PCS21aに接続されたプリンタ等の出力デバイスに出力される。また、入出力IF105を通じて、操作指示が受け付けられ、当該操作指示に基づいて操作者の意図する処理が行われる。さらに、本実施例においては、入出力IF105を通じて接続された電力センサ25(電流センサ、電圧センサ)や電力センサ28、電力計81を含む各種のセンサの出力信号が制御部21aに入力される。また、制御部31aにおいては、入出力IF105を通じて接続された電力センサ25(電流センサ、電圧センサ)や電力センサ37を含む各種のセンサの出力信号が入力される。
図5は、本実施例に係る蓄電PCS20aで実行される放電時の制御処理の一例を示す機能ブロック図である。図5に示す制御処理は、例えば、蓄電PCS20aの制御部21aと電力変換部(INV)23の協働により提供される。本実施例に係る蓄電PCS20aの放電時においては、図5に示す制御処理により、インダクタL(24)の出力端側の電圧(負荷電圧)が制御目標値となるようにフィードバック制御が行われ、需要家内の負荷に対する特定負荷電力として出力される。なお、インダクタL(24)の入力端側の電圧と、出力端側の電圧は、一定の周期間隔で定期的に取得される。インダクタL(24)の入力端側の電圧は、PV-PCS30aから蓄電PCS20aに入力された自立入力電圧を表す。なお、図5に示す制御処理は、カスケード制御の一例である。
出力電圧制御部41から入力された電流基準値を目標値とする追値制御が行われる。マイナー制御部42により、回路部43からフィードバック入力された出力電流および太陽光PCS入力電流の各電流値に基づいて電流制御が行われ、出力電圧が一定であるように制御される。この結果、蓄電PCS20aでは、インダクタL(24)の両端に係る電圧値に基づいて負荷電圧が制御目標値となるようにフィードバック制御が行われ、特定負荷電力が出力される。
aから200W程度の電力が出力されていることがわかる。
上記の実施形態はあくまでも一例であって、本実施の形態の開示はその要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得る。本開示において説明した処理や手段は、技術的な矛盾が生じない限りにおいて、自由に組合せて実施することができる。例えば、本実施例で開示された形態は、バッテリ等の蓄電池と回生エネルギーを用いた発電機構とを備える電気自動車(EV、Electric Vehicle)に適用してもよい。さらに、発電機構として太陽光発電モジュールを備えたソーラーカー、燃料電池を搭載する燃料電池自動車に適用されるとしてもよい。このような形態であっても、発電機構と蓄電池とから出力される電力を干渉させずに制御することが可能になる。
情報処理装置その他の機械、装置(以下、コンピュータ等)に上記何れかの機能を実現させるプログラムをコンピュータ等が読み取り可能な記録媒体に記録することができる。そして、コンピュータ等に、この記録媒体のプログラムを読み込ませて実行させることにより、その機能を提供させることができる。
から読み取ることができる記録媒体をいう。このような記録媒体のうちコンピュータ等から取り外し可能なものとしては、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、CD-ROM、CD-R/W、DVD、ブルーレイディスク、DAT、8mmテープ、フラッシュメモリなどのメモリカード等がある。また、コンピュータ等に固定された記録媒体としてハードディスクやROM等がある。
<発明1>
第1の給電装置(2)と、第2の給電装置(3)とを含み、前記第1の給電装置(2)と前記第2の給電装置(3)の少なく一方から出力された交流電力を負荷(50)に供給可能な電源システム(1)であって、
第1の給電装置(2)は、前記第2の給電装置(3)から出力された交流電力が一端に接続され、前記第1の給電装置(1)と前記負荷(50)とが接続される経路の接続点(2a)に他端が接続されるインダクタ(24)を備え、
前記第2の給電装置(3)は、前記インダクタ(24)の一端に係る電圧値を制御目標値にするフィードバック制御を行うとともに、
前記第1の給電装置(2)は、前記インダクタ(24)の他端に係る電圧値を制御目標値にするフィードバック制御を行うことで、該第1の給電装置(2)から前記負荷(50)に供給される交流電力の出力電圧を制御する、
ことを特徴とする電源システム(1)。
2 蓄電装置
2a 接続点
3 発電装置
20、20a パワーコンディショナ(蓄電PCS)
21、21a 制御部
22 双方向DC/DCコンバータ
23 電力変換部(INV)
24 インダクタ
25、28 電力センサ
27 蓄電池ユニット
30、30a パワーコンディショナ(PV-PCS)
31、31a 制御部
32 DC/DCコンバータ
33 電力変換部
37 太陽光発電モジュール
38 電力センサ
41 出力電圧制御部
42 マイナー制御部
43 回路部
50 負荷
80 電力系統
81 電力計
101 プロセッサ
102 主記憶装置
103 補助記憶装置
104 通信IF
105 入出力IF
106 接続バス
Claims (6)
- 第1の給電装置と、第2の給電装置とを含み、前記第1の給電装置と前記第2の給電装置の少なく一方から出力された交流電力を負荷に供給可能な電源システムであって、
前記第1の給電装置は、前記第2の給電装置から出力された交流電力が一端に接続され、前記第1の給電装置と前記負荷とが接続される経路の接続点に他端が接続されるインダクタを備え、
前記第2の給電装置は、前記インダクタの一端に係る電圧値を制御目標値にするフィードバック制御を行うとともに、
前記第1の給電装置は、前記インダクタの他端に係る電圧値を制御目標値にするフィードバック制御を行うことで、該第1の給電装置から前記負荷に供給される交流電力の出力電圧を制御する、
ことを特徴とする電源システム。 - 前記第1の給電装置は、
蓄電池と、前記蓄電池と接続される第1パワーコンディショナと、を有する蓄電装置であって、
前記第1パワーコンディショナは、前記蓄電装置の運転モードに充電モードが指定されるときには、前記第2の給電装置から前記インダクタを介して前記接続点に供給された交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池に充電し、前記運転モードに放電モードが指定されるときには、前記蓄電池から放電された直流電力を交流電力に変換し、前記インダクタの他端に係る電圧値に基づいて、該交流電力の出力電圧を制御する、ことを特徴とする請求項1に記載の電源システム。 - 前記第1パワーコンディショナは、
前記インダクタの他端に出力される交流電力の電圧値と出力電圧指令値との偏差から電流基準値を生成する第1制御部と、
前記インダクタの一端に係る電圧値および前記負荷に供給される交流電力の出力電圧値に基づくフィードバック量を制御変数とし、前記インダクタの他端に出力される交流電力の電圧値を操作変数として、前記電流基準値を目標値として追値制御を行う第2制御部と、を備えることを特徴とする請求項2に記載の電源システム。 - 前記第2の給電装置は、
太陽光発電モジュールと、前記太陽光発電モジュールと接続される第2パワーコンディショナと、を有する発電装置であって、
前記第2パワーコンディショナは、前記インダクタの一端に係る電圧値と最大電力点追従制御、または前記太陽光発電モジュールから入力される直流電圧を所定の値に一定に保つ直流電圧制御に関する制御指令に基づいて前記太陽光発電モジュールで発電された直流電力を交流電力に変換して前記インダクタの一端に出力する、ことを特徴とする請求項1または2に記載の電源システム。 - 第1の給電装置と、第2の給電装置とを含み、前記第1の給電装置と前記第2の給電装置の少なく一方から出力された交流電力を負荷に供給可能な電源システムの制御方法であって、
前記第1の給電装置は、前記第2の給電装置から出力された交流電力が一端に接続され、前記第1の給電装置と前記負荷とが接続される経路の接続点に他端が接続されるインダクタを備え、
前記第2の給電装置に、前記インダクタの一端に係る電圧値を制御目標値にするフィードバック制御を実行させるとともに、
前記第1の給電装置に、前記インダクタの他端に係る電圧値を制御目標値にするフィー
ドバック制御を実行させることで、該第1の給電装置から前記負荷に供給される交流電力の出力電圧を制御させる、
ことを実行させる制御方法。 - 第1の給電装置と、第2の給電装置とを含み、前記第1の給電装置と前記第2の給電装置の少なく一方から出力された交流電力を負荷に供給可能な電源システムのパワーコンディショナであって、
前記パワーコンディショナは、
前記第2の給電装置から出力された交流電力が一端に接続され、前記第1の給電装置と前記負荷とが接続される経路の接続点に他端が接続されるインダクタを備え、
前記第2の給電装置は、前記インダクタの一端に係る電圧値を制御目標値にするフィードバック制御を行うとともに、
前記第1の給電装置は、前記インダクタの他端に係る電圧値を制御目標値にするフィードバック制御を行うことで、該第1の給電装置から前記負荷に供給される交流電力の出力電圧を制御する、
ことを特徴とするパワーコンディショナ。
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