TWI670914B - 蓄電控制裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種蓄電控制裝置，可無需使獨立運轉停止的形式藉由PCS的獨立輸出對蓄電池進行充電。蓄電控制裝置的控制部在以PCS的獨立輸出對蓄電池進行充電的情形時，根據標準充電電流指令，生成充電電流指令，並按照所生成的充電電流指令來控制電力變換部。充電電流指令是使標準充電電流指令的位於以“0”為中心的規定範圍內的充電電流指令值接近“0”。標準充電電流指令是指定自電力調節器的獨立輸出取出的電流的充電電流指令值的時序資料，與電力調節器的獨立輸出同步，且具有與向蓄電池的充電電力的目標值相應的振幅。
Description
本發明是有關於一種蓄電控制裝置。
在控制蓄電池的蓄電控制裝置中，存在有具備獨立運轉端子(例如，參考專利文獻1)。做為蓄電控制裝置，如圖1所示般已知如下裝置：若預先與電力調節器（Power Conditioner，PCS）40的獨立輸出端子41連接，則於系統50停電時，於PCS 40的獨立輸出電力不足的情況下，可將蓄電池30內的電力供給於獨立運轉負載45。
在這樣的蓄電控制裝置，於PCS 40的獨立輸出電壓（有效值）低於規定電壓的情形時，應停止蓄電控制裝置的獨立運轉被認為應該要停止。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 特開2018-085855。
[發明所欲解決之課題]
本發明者等人為了實現高性能的蓄電控制裝置而進行了潛心研究，結果發現了以下情況。 （a）於藉由PCS 40的獨立輸出對蓄電池30進行充電時，於向蓄電池30的充電電力相對較少的情形時，如圖2A所示，自PCS 40的獨立輸出端子41輸出正弦波狀的電壓。再者，圖2A及後述圖2B所示的充電電流指令為於蓄電控制裝置內生成的指定自PCS的獨立輸出取出的電流的資訊。（b）若向蓄電池30的充電電力變多，則如圖2B所示，PCS 40的獨立輸出電壓波形變形，結果有時PCS 40的獨立輸出電壓的有效值低於所述規定電壓（即，有時需要使蓄電控制裝置之獨立運轉停止）。
因此，本發明的目的在於提供一種能以無需使獨立運轉停止的形式藉由PCS的獨立輸出對蓄電池進行充電的蓄電控制裝置。 [用以解決課題之手段]
為了達成所述目的，本發明的一觀點的蓄電控制裝置包括：電力變換部，具有與蓄電池連接的直流輸入輸出端子及交流輸入輸出端子；連接電路部，可形成將所述電力變換部的所述交流輸入輸出端子連接於系統的狀態、以及將所述電力變換部的所述交流輸入輸出端子連接於電力調節器（PCS）的獨立輸出端子的狀態；以及控制部，控制所述電力變換部。蓄電控制裝置的控制部在以所述PCS的獨立輸出對所述蓄電池進行充電的情形時，根據標準充電電流指令，生成充電電流指令，並按照所生成的充電電流指令來控制所述電力變換部，所述充電電流指令是使所述標準充電電流指令的位於以“0”為中心的規定範圍內的充電電流指令值接近“0”。所述標準充電電流指令是指定自所述電力調節器的獨立輸出取出的電流的充電電流指令值的時序資料，與所述電力調節器的所述獨立輸出同步，且具有與向所述蓄電池的充電電力的目標值相應的振幅。
即，如圖2B所示的PCS 40的獨立輸出電壓波形的變形是由PCS 40的0 V附近的輸出性能低所引起。因此，根據具有所述構成的蓄電控制裝置，能以無需使獨立運轉停止的形式藉由PCS的獨立輸出對蓄電池進行充電。
做為本發明的所述觀點的蓄電控制裝置的控制部，可採用具體構成（功能）不同的各種控制部。例如，控制部亦可『在以所述PCS的獨立輸出對所述蓄電池進行充電的情形時，生成將所述標準充電電流指令的位於以“0”為中心的所述規定範圍內的充電電流指令值設為“0”的充電電流指令』。另外，控制部亦可『在以所述PCS的獨立輸出對所述蓄電池進行充電的情形時，生成如下充電電流指令，該充電電流指令為使所述標準充電電流指令的位於以“0”為中心的所述規定範圍內的充電電流指令值接近“0”，並且將其他充電電流指令值以將與按照所述標準充電電流指令來控制所述電力變換部的情形相同的電力充電至所述蓄電池中的方式在電流值方向上增大』，亦可『生成將各電流指令值限制於規定電流範圍內的充電電流指令』。 [發明的效果]
根據本發明，可提供一種能以無需使獨立運轉停止的形式藉由PCS的獨立輸出對蓄電池進行充電的蓄電控制裝置。
以下，根據圖式對本發明的實施形態進行說明。
圖3中表示本發明的一實施形態的蓄電控制裝置10的概略構成及使用形態。
本實施形態的蓄電控制裝置10為連接於系統50及一般負載55、太陽電池陣列（省略圖示）用的電力調節器40的獨立輸出端子41、獨立運轉負載45以及蓄電池30的裝置。此處所謂一般負載55，為通常的家庭內負載（電器用品），所謂獨立運轉負載45，為於系統50停電時成為電力的供給對象的家庭內負載。
如圖3所示，蓄電控制裝置10包括電力變換部11、連接電路部12及控制部13。
電力變換部11為將雙向直流（Direct Current，DC）/DC轉換器與雙向DC/交流（Alternating Current，AC）逆變器組合而成的可進行直流·交流間的雙向變換的單元（電子電路）。該電力變換部11具有與蓄電池30連接的直流輸入輸出端子、及經由連接電路部12而與系統50等連接的交流輸入輸出端子。
連接電路部12為包括繼電器12a、繼電器12b及繼電器12c的單元。繼電器12a為用以將電力變換部11與系統50之間的連接（電性連接）加以接通/斷開（ON/OFF）的繼電器。繼電器12b為用以將電力變換部11與PCS 40的獨立輸出端子41之間的連接加以接通/斷開的繼電器，繼電器12c為用以將電力變換部11與獨立運轉負載45之間的連接加以接通/斷開的繼電器。
控制部13為綜合控制電力變換部11及連接電路部12的單元。控制部13包括處理器（中央處理單元（Central Processing Unit，CPU）、微控制器等）及其周邊電路，控制部13中，輸入有設於蓄電控制裝置10內的各處的感測器（電流感測器、電壓感測器；圖示省略）的輸出。
該控制部13對連接電路部12進行的控制與和PCS 40的獨立輸出端子41連接使用的現有蓄電控制裝置內的控制部（以下表述為“現有控制部”）進行的控制相同。即，控制部13於系統互連時將繼電器12a接通，於獨立互連時將繼電器12b及繼電器12c接通。
另外，控制部13對連接電路部12進行的控制基本上與“現有控制部”進行的控制相同。然而，為了能以無需使獨立運轉停止的形式藉由PCS 40的獨立輸出對蓄電池30進行充電，控制部13是以如下方式構成：在以PCS 40的獨立輸出進行蓄電池30的充電時，生成使標準充電電流指令的位於以“0”為中心的規定範圍內的充電電流指令值接近“0”的充電電流指令，並按照所生成的充電電流指令來控制電力變換部11。做為指定自PCS 40的獨立輸出取出的電流的充電電流指令值的時序資料，即標準充電電流指令，所述標準充電電流指令與PCS 40的獨立輸出同步，具有與充電電力目標值相應的振幅。
以下，對控制部13的所述功能進行更具體說明。
圖4中示出控制部13的與充電電流指令生成功能有關的功能區塊圖。如圖所示，控制部13做為目標充電電流生成部21、電流指令生成部22、限制部23、正弦波生成部24及修正部25發揮功能，藉此生成充電電流指令。
目標充電電流生成部21為藉由將充電電力目標值[W]除以101[V]而生成目標充電電流（有效值）的單元。此處，所謂充電電力目標值，為做為向蓄電池30的充電電力的目標值而由用戶設定的值。正弦波生成部24為輸出與PCS 40的獨立輸出電壓同步的振幅“1”的正弦波的單元。修正部25為對來自正弦波生成部24的正弦波實施修正處理（詳細情況將後述）的單元。電流指令生成部22為將修正部25的輸出乘以來自目標充電電流生成部21的目標充電電流，藉此生成充電電流指令的單元。限制部23為將來自電流指令生成部22的充電電流指令變換為限制於-既定值（例如15 A）至既定值的電流範圍內的充電電流指令的單元。
修正部25對來自正弦波生成部24的正弦波進行的修正處理為於輸入值為-SQR（2）以上且SQR（2）以下之情形時輸出“0”，且於並非如此的情形時直接輸出輸入值的處理。換言之，若將來自正弦波生成部24的正弦波表述作sin(θ)，則修正處理成為於0°≦θ≦45°、135°≦θ≦225°或315°≦θ≦360°成立的情形時輸出“0”，且於並非如此的情形時輸出sin(θ)的處理。
若藉由修正部25進行所述內容的修正處理，則於充電電力目標值變得過大的情形時，自限制部23輸出如圖5A所示般發生時間變化的充電電流指令。而且，如圖2B所示的PCS 40的獨立輸出電壓波形的變形是由PCS 40的0 V附近的輸出性能低所引起，控制部13按照自限制部23輸出的充電電流指令來控制電力變換部11。因此，根據本實施形態的蓄電控制裝置10，能以無需使獨立運轉停止的形式藉由PCS 40的獨立輸出對蓄電池30進行充電。
《變形例》 所述蓄電控制裝置10可進行各種變形。例如，於按照圖5A所示的充電電流指令來控制電力變換部11的情形時，可能因充電電流指令的遽變導致PCS 40的獨立輸出電壓降低。因此，亦可使控制部13變形為生成如圖5B所示之相對較平緩地發生時間變化的充電電流指令。另外，於按照圖5A所示的充電電流指令來控制電力變換部11的情形時，蓄電池30中充電有較充電電力目標值少的電力。為了將更多的電力充電至蓄電池30，亦可使控制部13變形為生成如圖5C所示的充電電流指令，即，以將如充電電力目標值般之電力充電至蓄電池30中的方式將所述充電電流指令（虛線）於電流值方向上增大的充電電流指令。
控制部13亦可於由用戶所設定的充電電力目標值低於預先設定的臨限值的情形時，變形為生成以正弦波狀發生時間變化的充電電流指令（不對來自正弦波生成部24的正弦波進行修正處理）。另外，亦可對控制部13賦予自動判別用於充電的電力量，並根據判別結果而決定充電電力目標值的功能。
10：蓄電控制裝置 11：電力變換部 12：連接電路部 12a、12b、12c：繼電器 13：控制部 21：目標充電電流生成部 22：電流指令生成部 23：限制部 24：正弦波生成部 25：修正部 30：蓄電池 40：電力調節器 41：獨立輸出端子 45：獨立運轉負載/家庭內負載 50：系統 55：負載
圖1為可與PCS的獨立輸入端子連接的蓄電控制裝置的說明圖。 圖2A為用以說明使用現有蓄電控制裝置的系統可能產生的問題的圖（其一）。 圖2B為用以說明使用現有蓄電控制裝置的系統可能產生的問題的圖（其二）。 圖3為本發明的一實施形態的蓄電控制裝置的概略構成及使用形態的說明圖。 圖4為蓄電控制裝置所具備的控制部的與充電電流指令生成功能有關的功能區塊圖。 圖5A為控制部所生成的充電電流指令的說明圖。 圖5B為控制部的變化例的說明圖。 圖5C為控制部的變化例的說明圖。
Claims (5)
- 一種蓄電控制裝置，其特徵在於，包括：電力變換部，具有與蓄電池連接的直流輸出入端子及交流輸出入端子；連接電路部，能夠形成將所述電力變換部的所述交流輸出入端子連接於系統的狀態，以及將所述電力變換部的所述交流輸出入端子連接於電力調節器的獨立輸出端子的狀態；以及控制部，控制所述電力變換部，其中所述控制部在以所述電力調節器的獨立輸出對所述蓄電池進行充電的情形時，根據標準充電電流指令，生成充電電流指令，並按照所生成的充電電流指令來控制所述電力變換部，所述充電電流指令是使所述標準充電電流指令的位於以“0”為中心的規定範圍內的充電電流指令值接近“0”，所述標準充電電流指令是指定自所述電力調節器的獨立輸出取出的電流的充電電流指令值的時序資料，與所述電力調節器的所述獨立輸出同步，且具有與向所述蓄電池的充電電力的目標值相應的振幅。
- 如申請專利範圍第1項所述的蓄電控制裝置，其中所述控制部在以所述電力調節器的獨立輸出對所述蓄電池進行充電的情形時，生成將所述標準充電電流指令的位於以“0”為中心的所述規定範圍內的充電電流指令值設為“0”的充電電流指令。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的蓄電控制裝置，其中所述控制部在以所述電力調節器的獨立輸出對所述蓄電池進行充電的情形時，生成以下充電電流指令，所述充電電流指令為使所述標準充電電流指令的位於以“0”為中心的所述規定範圍內的充電電流指令值接近“0”，且將其他充電電流指令值以將與按照所述標準充電電流指令來控制所述電力變換部的情形相同的電力充電至所述蓄電池中的方式在電流值方向上增大。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的蓄電控制裝置，其中所述控制部生成將各電流指令值限制於規定電流範圍內的充電電流指令。
- 如申請專利範圍第3項所述的蓄電控制裝置，其中所述控制部生成將各電流指令值限制於規定電流範圍內的充電電流指令。
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