JP2013165624A - Power conditioner for power storage device and power storage device - Google Patents

Power conditioner for power storage device and power storage device Download PDF

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Kazunori Kidera
和憲 木寺
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve both a function of suppressing occurrence of inrush current and a function of causing output voltage to rise quickly at the time of activation.SOLUTION: A power conditioner 12 includes a DC-DC conversion circuit 121 and a DC-AC conversion circuit 122 to convert power of a storage battery 11 into power that is equivalent to power supplied from a power system to a power supply line 30. The DC-DC conversion circuit 121 and the DC-AC conversion circuit 122 are controlled by a control part 123. Current outputted from the DC-AC conversion circuit 122 to the power supply line 30 is detected by a current detection part 125. After the power system stops the power supply, the control part 123 causes voltage outputted from the DC-AC conversion circuit 122 to the power supply line 30 to rise with time elapse. Here, when a current value detected by the current detection part 125 is equal to or lower than a threshold value, the control part 123 increases a rise rate of the voltage outputted to the power supply line 30 and when the current value exceeds the threshold value, the control part 123 sets the rise rate at zero.

Description

本発明は、電力の需要家において用いられる蓄電装置用パワーコンディショナ、パワーコンディショナと蓄電池とを組み合わせた蓄電装置に関するものである。   The present invention relates to a power conditioner for a power storage device used in a power consumer, and a power storage device in which the power conditioner and a storage battery are combined.

近年、電力の需要家に蓄電装置を設置することが提案されている。蓄電装置は、需要家の配電網に接続され、需要家が使用する負荷機器（電気負荷）に電力を供給するために用いられる。また、蓄電装置に蓄電する電力は、需要家に設置された発電装置から供給される電力、電力系統から需要家に供給される電力の少なくとも一方が用いられる。   In recent years, it has been proposed to install power storage devices in power consumers. The power storage device is connected to a customer's power distribution network and used to supply power to a load device (electric load) used by the customer. In addition, as the electric power stored in the power storage device, at least one of the power supplied from the power generation device installed in the consumer and the power supplied from the power system to the consumer is used.

蓄電装置は、需要家に設置された太陽光発電装置や風力発電装置のような自然エネルギーを利用した発電装置と併用する用途、コージェネレーション装置のような熱と電力とを生成する発電装置と併用する用途、電力系統と併用する用途などが知られている。   Power storage devices are used in combination with power generation devices that use natural energy, such as solar power generation devices and wind power generation devices installed in consumers, and in combination with power generation devices that generate heat and power, such as cogeneration devices Applications for use in combination with electric power systems are known.

発電装置と蓄電装置とを併用すれば、蓄電装置からの放電により負荷機器の消費電力に対する発電装置の発電電力の不足分を補償し、蓄電装置への蓄電により消費電力に対する発電電力の余剰分を吸収する動作が可能になる。また、太陽光発電装置と蓄電装置とを負荷機器への共通の給電路に接続し、蓄電装置で給電路の電圧を管理すれば、電力系統からの給電が停止した場合でも、太陽光発電装置は最大電力点追従制御（以下、「ＭＰＰＴ制御」という）による効率を優先した動作が可能になる。   If the power generation device and the power storage device are used in combination, the shortage of the generated power of the power generation device with respect to the power consumption of the load device is compensated by the discharge from the power storage device, and the surplus of the generated power relative to the power consumption is stored by the power storage in the power storage device. Absorbing action is possible. In addition, if the photovoltaic power generation device and the power storage device are connected to a common power supply path to the load device and the voltage of the power supply path is managed by the power storage device, the solar power generation device can be used even when power supply from the power system stops. Can operate with priority given to efficiency by maximum power point tracking control (hereinafter referred to as “MPPT control”).

蓄電装置を電力系統とともに負荷機器への給電路に接続している場合には、蓄電装置の蓄電を適宜に行っておき、電力系統から需要家に供給される電力のピークを抑制するために、蓄電装置から給電路に電力を供給する動作が可能になる。この動作を行えば、電力系統から需要家が受電する電力に上限値あるいは制限値が定められている場合に、負荷機器での消費電力が上限値あるいは制限値を超えないように、蓄電装置から負荷機器に電力を供給することが可能になる。また、電力系統の供給能力が不足する可能性がある場合に、需要家が蓄電装置から負荷機器に電力を供給すれば、電力系統の供給能力が不足しないように需要家で支援することが可能になる。   When the power storage device is connected to the power supply path to the load device together with the power system, power storage of the power storage device is appropriately performed to suppress the peak of power supplied from the power system to consumers. An operation of supplying electric power from the power storage device to the power feeding path becomes possible. If this operation is performed, when an upper limit value or a limit value is set for the power received by the customer from the power system, the power storage device prevents the power consumption in the load device from exceeding the upper limit value or the limit value. It becomes possible to supply power to the load equipment. In addition, if there is a possibility that the power supply capacity of the power system may be insufficient, if the customer supplies power to the load device from the power storage device, it is possible for the customer to support the power system so that the power supply capacity is not insufficient. become.

ところで、太陽光発電装置や蓄電装置のように電力を供給する装置を給電路に接続した電力供給システムは、給電路への電力の供給を開始した時点で、装置から給電路に突入電流が流れる場合がある。突入電流は、この種の装置に電流ストレスを与え、装置の故障や破損の原因になることがある。   By the way, in a power supply system in which a power supply device such as a photovoltaic power generation device or a power storage device is connected to a power supply path, an inrush current flows from the device to the power supply path when power supply to the power supply path is started. There is a case. Inrush current can cause current stress on this type of device and cause failure or damage to the device.

この種の問題を解決するために、特許文献１では、給電路に電力を供給する装置と給電路との間にリアクタを設けた構成が提案されている。この構成により、装置の起動時における突入電流が抑制される。   In order to solve this type of problem, Patent Document 1 proposes a configuration in which a reactor is provided between a power supply path and a device that supplies power to the power supply path. With this configuration, an inrush current at the start-up of the device is suppressed.

特開２００５−１３７１４９号公報JP 2005-137149 A

特許文献１に記載された構成は、パワーコンディショナから出力される交流電力を給電路に供給する際に、リアクタが高周波電流を阻止する機能を利用して突入電流の発生を抑制している。そのため、パワーコンディショナが起動されてから給電路の線間電圧が規定の目標電圧に達するまでの時間（立ち上がり時間）が、給電路に接続された負荷機器とリアクタとによって定まる。   The configuration described in Patent Document 1 suppresses the occurrence of an inrush current by using a function of the reactor to prevent a high-frequency current when supplying AC power output from the power conditioner to the feeding path. Therefore, the time (rise time) from when the power conditioner is activated until the line voltage of the power feeding path reaches a specified target voltage is determined by the load device and the reactor connected to the power feeding path.

すなわち、給電路に接続された負荷機器の負荷の大きさにかかわりなく突入電流を防止しようとすれば、リアクタンスの比較的大きいリアクタが必要になり、結果的に立ち上がり時間が長くなるという問題が生じる。一方、立ち上がり時間を短縮するためにリアクタンスの比較的小さいリアクタを用いると、負荷機器の負荷の大きさによっては突入電流が流れるという問題が生じる。   In other words, if an attempt is made to prevent an inrush current regardless of the load of the load device connected to the power supply path, a reactor having a relatively large reactance is required, resulting in a problem that the rise time becomes long. . On the other hand, when a reactor having a relatively small reactance is used in order to shorten the rise time, there arises a problem that an inrush current flows depending on the load of the load device.

本発明は、蓄電池から負荷機器への電力の供給を開始する際に、突入電流の発生を抑制する機能と、出力電圧を迅速に立ち上がらせる機能とを両立させた蓄電装置用パワーコンディショナを提供することを目的とし、さらに、この蓄電装置用パワーコンディショナと蓄電池とを組み合わせた蓄電装置を提供することを目的とする。   The present invention provides a power conditioner for a power storage device that has both a function of suppressing the occurrence of an inrush current and a function of quickly raising an output voltage when starting the supply of power from a storage battery to a load device. Furthermore, it aims at providing the electrical storage apparatus which combined this power conditioner for electrical storage apparatuses, and the storage battery.

本発明に係る蓄電装置用パワーコンディショナは、負荷機器に給電する給電路に接続され蓄電池の電力を用いて前記給電路に電力を供給するパワーコンディショナであって、前記蓄電池の電力を電力系統から前記給電路に供給される電力と等価である電力に変換する機能を有する電力変換手段と、前記電力変換手段が前記給電路に出力する電圧を制御し、かつ前記電力系統から前記給電路への給電が停止したときに、前記電力変換手段が前記給電路に出力する電圧を時間経過に伴って規定の電圧まで上昇させる制御手段と、前記電力変換手段から前記給電路に流れる電流の電流値を検出する電流検出手段とを備え、前記制御手段は、前記電圧を上昇させる期間には前記電流検出手段が検出する前記電流値に応じて前記電圧の上昇率を変化させ、前記上昇率は、前記電流値が相対的に小さい期間には前記上昇率が大きくなり、前記電流値が相対的に大きい期間には前記上昇率が大きくなる関係に設定されていることを特徴とする。   A power conditioner for a power storage device according to the present invention is a power conditioner that is connected to a power supply path that supplies power to a load device and supplies power to the power supply path using the power of the storage battery, and the power of the storage battery is supplied to a power system. Power conversion means having a function of converting to power equivalent to the power supplied to the power supply path, and the voltage that the power conversion means outputs to the power supply path, and from the power system to the power supply path Control means for raising the voltage output from the power conversion means to the power supply path to a specified voltage as time elapses, and the current value of the current flowing from the power conversion means to the power supply path Current detecting means for detecting the voltage, and the control means changes the rate of increase of the voltage according to the current value detected by the current detecting means during a period of increasing the voltage. The increase rate is set such that the increase rate increases during a period when the current value is relatively small, and the increase rate increases during a period when the current value is relatively large. To do.

この蓄電装置用パワーコンディショナにおいて、前記制御手段は、前記電流検出手段により検出される電流値が規定した第１の閾値を超えない期間には前記電力変換手段から前記給電路に出力する電圧の上昇率を採用可能な範囲で最大にすることが好ましい。   In the power conditioner for a power storage device, the control unit is configured to control the voltage output from the power conversion unit to the power supply path during a period in which the current value detected by the current detection unit does not exceed the first threshold value defined. It is preferable to maximize the rate of increase in a range that can be adopted.

この蓄電装置用パワーコンディショナにおいて、前記制御手段は、前記電流検出手段により検出される電流値が規定した第２の閾値を超える期間には前記電力変換手段から前記給電路に出力する電圧の上昇率を０にすることが好ましい。   In this power conditioner for a power storage device, the control means increases the voltage output from the power conversion means to the power supply path during a period in which the current value detected by the current detection means exceeds a prescribed second threshold value. The rate is preferably zero.

この蓄電装置用パワーコンディショナにおいて、前記制御手段は、前記電力変換手段から前記給電路に出力する電圧の上昇率を２段階から選択し、大きいほうの上昇率が選択されているときに前記電流検出手段により検出される電流値が規定した第３の閾値を超えると小さいほうの上昇率を選択し、小さいほうの上昇率が選択されているときに前記電流検出手段により検出された電流値が前記第３の閾値よりも小さい第４の閾値以下になると大きいほうの上昇率を選択することが好ましい。   In this power conditioner for a power storage device, the control means selects the rate of increase of the voltage output from the power conversion means to the power supply path from two stages, and the current when the larger rate of increase is selected. When the current value detected by the detection means exceeds the prescribed third threshold, the smaller increase rate is selected, and when the smaller increase rate is selected, the current value detected by the current detection means is It is preferable to select a larger rate of increase when the value is equal to or smaller than a fourth threshold value smaller than the third threshold value.

本発明に係る蓄電装置は、蓄電池と、負荷機器に給電する給電路に接続され前記蓄電池の電力を用いて前記給電路に電力を供給する機能と、前記給電路からの電力を用いて前記蓄電池に蓄電する機能とを有するパワーコンディショナとを備える蓄電装置であって、前記パワーコンディショナは、前記蓄電池の電力を電力系統から前記給電路に供給される電力と等価である電力に変換する機能を有する電力変換手段と、前記電力変換手段が前記給電路に出力する電圧を制御し、かつ前記電力系統から前記給電路への給電が停止したときに、前記電力変換手段が前記給電路に出力する電圧を時間経過に伴って規定の電圧まで上昇させる制御手段と、前記電力変換手段から前記給電路に流れる電流の電流値を検出する電流検出手段とを備え、前記制御手段は、前記電圧を上昇させる期間には前記電流検出手段が検出する前記電流値に応じて前記電圧の上昇率を変化させ、前記上昇率は、前記電流値が相対的に小さい期間には前記上昇率が大きくなり、前記電流値が相対的に大きい期間には前記上昇率が大きくなる関係に設定されていることを特徴とする。   The power storage device according to the present invention includes a storage battery, a function of supplying power to the power supply path using power of the storage battery connected to a power supply path that supplies power to a load device, and the storage battery using power from the power supply path. A power storage device having a function of storing power in the power conditioner, wherein the power conditioner converts power of the storage battery into power equivalent to power supplied from a power system to the power supply path. The power conversion means controls the voltage output to the power supply path by the power conversion means, and the power conversion means outputs to the power supply path when power supply from the power system to the power supply path is stopped. Control means for increasing the voltage to be increased to a specified voltage over time, and current detection means for detecting a current value of a current flowing from the power conversion means to the power supply path, The means changes the voltage increase rate according to the current value detected by the current detection means during a period when the voltage is increased, and the increase rate is determined when the current value is relatively small. The rate of increase is set so that the rate of increase increases during a period in which the current value is relatively large.

本発明に係る蓄電装置は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の蓄電装置用パワーコンディショナと、前記蓄電池とを備えることを特徴とする。   The power storage device according to the present invention includes the power conditioner for a power storage device according to any one of claims 1 to 5 and the storage battery.

本発明の構成によれば、蓄電池から負荷機器への電力の供給を開始する際に、突入電流の発生を抑制する機能と、出力電圧を迅速に立ち上がらせる機能とを両立させることが可能になる。すなわち、重負荷時でも出力電圧を迅速に立ち上がらせ、かつ突入電流による故障や破損が防止されるという効果が得られる。   According to the configuration of the present invention, when the supply of power from the storage battery to the load device is started, it is possible to achieve both the function of suppressing the occurrence of inrush current and the function of quickly raising the output voltage. . That is, it is possible to quickly increase the output voltage even under heavy load, and to prevent the failure and breakage due to the inrush current.

実施形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows embodiment. 同上の要部の処理手順を示す動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing which shows the process sequence of the principal part same as the above. 同上の動作例を示す動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing which shows the operation example same as the above. 同上を用いた電力供給システムの構成例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the structural example of the electric power supply system using the same as the above. 同上に用いるパワーコンディショナを示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the power conditioner used for the same as the above.

（全体構成）
本実施形態は、図４に示す電力供給システムを例に用いて説明する。この電力供給システムは、主として戸建て住宅で用いる住宅用であって、分電盤２１を通して負荷機器２２に電力を供給する。ただし、集合住宅の住戸、オフィスビルや店舗ビルの各室などにおいて以下に説明する技術を採用することを妨げない。 (overall structure)
This embodiment will be described using the power supply system shown in FIG. 4 as an example. This power supply system is mainly used in a detached house and supplies power to the load device 22 through the distribution board 21. However, it does not preclude the adoption of the technology described below in dwelling units of apartment houses, office buildings, and rooms in store buildings.

分電盤２１には、周知のように、内器として複数個の分岐ブレーカ（図示せず）が収納され、分岐ブレーカには負荷機器２２に給電するための配電網２０が接続される。照明器具やエアコンのような負荷機器２２は配電網２０に直接接続され、テレビジョン受像機、冷蔵庫、電子レンジのような負荷機器２２はコンセント（図示せず）を介して配電網２０に接続される。   As is well known, a plurality of branch breakers (not shown) are housed in the distribution board 21 as an internal unit, and a distribution network 20 for supplying power to the load device 22 is connected to the branch breakers. A load device 22 such as a lighting fixture or an air conditioner is directly connected to the power distribution network 20, and a load device 22 such as a television receiver, a refrigerator, or a microwave oven is connected to the power distribution network 20 via an outlet (not shown). The

図４に示す電力供給システムは、分電盤２１を通して負荷機器２２に給電する電源を４種類から選択可能になっている。各電源は給電路３０を通して分電盤２１の１次側に接続される。すなわち、給電路３０に接続される電源として、図示例では、蓄電装置１０と、商用電源の電力系統３１と、太陽光発電装置３２と、燃料電池３３とが用いられている。すなわち、図４に示す電力供給システムの構成例は、発電装置として太陽光発電装置３２と燃料電池３３とを備える。太陽光発電装置３２は、太陽光が照射されることにより直流電力を出力する太陽電池パネル３２１と、太陽電池パネル３２１で発電された直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナ３２２とを備える。燃料電池３３は、たとえば、都市ガスを改質することにより水素を生成する機能を有し、電力とともに熱を生成するコージェネレーション装置として機能する。   The power supply system shown in FIG. 4 can select from four types of power sources for supplying power to the load device 22 through the distribution board 21. Each power source is connected to the primary side of the distribution board 21 through the power supply path 30. That is, in the illustrated example, the power storage device 10, the power system 31 of the commercial power source, the solar power generation device 32, and the fuel cell 33 are used as the power source connected to the power supply path 30. That is, the configuration example of the power supply system illustrated in FIG. 4 includes a solar power generation device 32 and a fuel cell 33 as power generation devices. The solar power generation device 32 includes a solar cell panel 321 that outputs DC power when irradiated with sunlight, and a power conditioner 322 that converts DC power generated by the solar cell panel 321 into AC power. The fuel cell 33 has a function of generating hydrogen by reforming city gas, for example, and functions as a cogeneration device that generates heat together with electric power.

蓄電装置１０を利用する形態に応じて、太陽光発電装置３２と燃料電池３３とは省略可能であり、一方のみを備えていてもよい。電力系統３１と太陽光発電装置３２と燃料電池３３とは、それぞれ開閉器３４，３５，３６を介して給電路３０に接続される。開閉器３４，３５，３６の開閉は、基本的には、電力系統３１の線間電圧と太陽光発電装置３２の出力電圧と燃料電池３３の出力電圧とを監視することにより行われる。   Depending on the form in which the power storage device 10 is used, the solar power generation device 32 and the fuel cell 33 may be omitted, and only one of them may be provided. The electric power system 31, the solar power generation device 32, and the fuel cell 33 are connected to the power supply path 30 via switches 34, 35, and 36, respectively. The switches 34, 35, and 36 are basically opened and closed by monitoring the line voltage of the power system 31, the output voltage of the solar power generation device 32, and the output voltage of the fuel cell 33.

電力系統３１の給電状態は、蓄電装置１０と太陽光発電装置３２と燃料電池３３とが個々に監視し、蓄電装置１０と太陽光発電装置３２と燃料電池３３とは個々に商用電源の給電停止を検出する。また、電力系統３１の線間電圧は復電センサ３７により監視され、商用電源が給電を停止した後に復電すると復電センサ３７から電圧信号が出力される。   The power supply state of the power system 31 is individually monitored by the power storage device 10, the solar power generation device 32, and the fuel cell 33, and the power storage device 10, the solar power generation device 32, and the fuel cell 33 individually stop supplying the commercial power. Is detected. Further, the line voltage of the power system 31 is monitored by the power recovery sensor 37, and a voltage signal is output from the power recovery sensor 37 when power is recovered after the commercial power supply stops feeding.

開閉器３４は、常時はオンであるが、商用電源からの給電が停止したことを蓄電装置１０が検出したとき、蓄電装置１０に制御されてオフになる。また、開閉器３４は、オフ時には復電センサ３７からの電圧信号を受けて復電を検出するとオンになる。開閉器３４，３５，３６と復電センサ３７とは、個別部品で構成するほか、開閉器３４，３５，３６の開閉を制御するための構成と併せて独立した装置として構成されていてもよい。   The switch 34 is normally on, but when the power storage device 10 detects that power supply from the commercial power supply is stopped, the switch 34 is controlled by the power storage device 10 to be turned off. When the switch 34 is off, the switch 34 is turned on when it receives a voltage signal from the power recovery sensor 37 and detects power recovery. The switches 34, 35, 36 and the power recovery sensor 37 may be configured as individual devices together with a configuration for controlling the opening / closing of the switches 34, 35, 36 in addition to being configured by individual components. .

以下では、燃料電池３３を用いない場合を例として説明する。つまり、蓄電装置１０が給電路３０に常時接続され、電力系統３１が開閉器３４を介して給電路３０に接続され、太陽光発電装置３２が開閉器３５を介して給電路３０に接続されている場合を想定する。また、太陽光発電装置３２のパワーコンディショナ３２２は、基本的には、最大電力点追従制御（以下、「ＭＰＰＴ制御」という）を行うが、出力電圧を定電圧に維持する電圧制御も可能になっている。   Hereinafter, a case where the fuel cell 33 is not used will be described as an example. That is, the power storage device 10 is always connected to the power supply path 30, the power system 31 is connected to the power supply path 30 via the switch 34, and the solar power generation device 32 is connected to the power supply path 30 via the switch 35. Assuming that The power conditioner 322 of the solar power generation device 32 basically performs maximum power point tracking control (hereinafter referred to as “MPPT control”), but also enables voltage control to maintain the output voltage at a constant voltage. It has become.

ここに、太陽光発電装置３２は、出力電圧を一定に保つ電圧制御を行っていると、日照量が不足して出力電圧を維持できなくなったときに出力が停止する。一方、ＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）制御が行われていれば、電圧制御では出力が停止する程度に日照量が低下しても出力の継続が可能である。ただし、ＭＰＰＴ制御を行うには、太陽光発電装置３２が接続された給電路３０の線間電圧を一定に保つために、太陽光発電装置３２とは別に電源が必要である。太陽光発電装置３２が電力系統２１と連系している期間であれば、電力系統３１により給電路３０の線間電圧が一定に保たれているから太陽光発電装置３２はＭＰＰＴ制御が可能である。しかしながら、電力系統３１からの給電が停止している期間（たとえば、停電している期間）には、給電路３０の線間電圧を定電圧に維持することができないから、ＭＰＰＴ制御を行えなくなる。   Here, if the solar power generation device 32 performs voltage control to keep the output voltage constant, the output stops when the amount of sunshine is insufficient and the output voltage cannot be maintained. On the other hand, if MPPT (Maximum Power Point Tracking) control is performed, the output can be continued even if the amount of sunshine decreases to the extent that the output is stopped in the voltage control. However, in order to perform MPPT control, a power source is required separately from the solar power generation device 32 in order to keep the line voltage of the power supply path 30 to which the solar power generation device 32 is connected constant. If the photovoltaic power generation device 32 is connected to the power system 21, the photovoltaic power generation device 32 can perform MPPT control because the line voltage of the power supply path 30 is kept constant by the power system 31. is there. However, during the period when power supply from the power system 31 is stopped (for example, during a power failure), the line voltage of the power supply path 30 cannot be maintained at a constant voltage, so that MPPT control cannot be performed.

これに対して、太陽光発電装置３２とともに蓄電装置１０を給電路３０に接続し、蓄電装置１０において出力電圧を定電圧に保つ電圧制御を行えば、電力系統からの給電が停止した場合に、蓄電装置１０から給電路３０に定電圧が印加される。つまり、太陽光発電装置３２を、蓄電装置１０と併用すれば、太陽光発電装置３２は電力系統と連系している状態と同様にＭＴＴＰ制御が可能になり、太陽光のエネルギーを無駄なく利用することが可能になる。   In contrast, when the power storage device 10 is connected to the power feeding path 30 together with the solar power generation device 32 and voltage control is performed to keep the output voltage at a constant voltage in the power storage device 10, when power feeding from the power system is stopped, A constant voltage is applied from power storage device 10 to power supply path 30. That is, if the solar power generation device 32 is used in combination with the power storage device 10, the solar power generation device 32 can perform MTTP control in the same manner as in the state of being connected to the power system, and uses solar energy without waste. It becomes possible to do.

（蓄電装置）
蓄電装置１０は、蓄電池１１と、蓄電池１１の充放電を行うパワーコンディショナ１２とを備える。蓄電池１１とパワーコンディショナ１２とは同じ筐体に収納される場合と、異なる筐体を備える場合とがある。ここでは、蓄電池１１とパワーコンディショナ１２とが異なる筐体を備え、蓄電装置１０のうちの蓄電池１１が交換可能である場合を例として説明する。蓄電池１１は、扱いが比較的容易であり、かつ体積当たりの容量が大きいほうが望ましいから、リチウムイオン電池、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池などから選択される。 (Power storage device)
The power storage device 10 includes a storage battery 11 and a power conditioner 12 that charges and discharges the storage battery 11. The storage battery 11 and the power conditioner 12 may be housed in the same housing or may be provided with different housings. Here, a case where the storage battery 11 and the power conditioner 12 are provided with different housings and the storage battery 11 of the power storage device 10 is replaceable will be described as an example. The storage battery 11 is selected from a lithium ion battery, a lead storage battery, a nickel cadmium battery, and the like because it is desirable that the storage battery 11 is relatively easy to handle and has a larger capacity per volume.

パワーコンディショナ１２は、図１に示すように、蓄電池１１と給電路３０との間で電力変換を行うための電力変換手段としてＤＣ−ＤＣ変換回路１２１とＤＣ−ＡＣ変換回路１２２とを備える。ＤＣ−ＤＣ変換回路１２１は、一方の直流端子が蓄電池１１に接続され、他方の直流端子がＤＣ−ＡＣ変換回路１２２の直流端子に接続される。ＤＣ−ＡＣ変換回路１２２の交流端子は給電路３０に接続される。なお、直流端子は直流電力の出入に用いる端子を表し、交流端子は交流電力の出入に用いる端子を表す。   As shown in FIG. 1, the power conditioner 12 includes a DC-DC conversion circuit 121 and a DC-AC conversion circuit 122 as power conversion means for performing power conversion between the storage battery 11 and the power supply path 30. The DC-DC conversion circuit 121 has one DC terminal connected to the storage battery 11 and the other DC terminal connected to the DC terminal of the DC-AC conversion circuit 122. The AC terminal of the DC-AC conversion circuit 122 is connected to the power supply path 30. The DC terminal represents a terminal used for DC power input / output, and the AC terminal represents a terminal used for AC power input / output.

ＤＣ−ＤＣ変換回路１２１およびＤＣ−ＡＣ変換回路１２２は、ともに入出力を逆にすることが可能であって双方向に動作する。すなわち、ＤＣ−ＤＣ変換回路１２１は、蓄電池１１の端子電圧を昇圧して直流電圧を出力する機能と、ＤＣ−ＡＣ変換回路１２２から出力された直流電圧を降圧して蓄電池１１の充電を行う機能とを有する。また、ＤＣ−ＡＣ変換回路１２２は、ＤＣ−ＤＣ変換回路１２１から出力された直流を交流に変換して給電路３０に出力する機能と、給電路３０から入力された交流を直流に変換してＤＣ−ＤＣ変換回路１２１に出力する機能とを有する。   Both the DC-DC conversion circuit 121 and the DC-AC conversion circuit 122 can reverse input and output and operate in both directions. That is, the DC-DC conversion circuit 121 boosts the terminal voltage of the storage battery 11 and outputs a DC voltage, and the function of stepping down the DC voltage output from the DC-AC conversion circuit 122 and charging the storage battery 11. And have. Further, the DC-AC conversion circuit 122 converts the direct current output from the DC-DC conversion circuit 121 into alternating current and outputs the alternating current to the power supply path 30, and converts the alternating current input from the power supply path 30 into direct current. And a function of outputting to the DC-DC conversion circuit 121.

ＤＣ−ＤＣ変換回路１２１とＤＣ−ＡＣ変換回路１２２とはスイッチング素子（後述する）を備え、パワーコンディショナ１２は、ＤＣ−ＤＣ変換回路１２１およびＤＣ−ＡＣ変換回路１２２のスイッチング素子のオンオフを制御する制御部（つまり、制御手段）１２３を備える。制御部１２３は、商用電源の状態に応じて後述する動作を行う。また、パワーコンディショナ１２は、給電路３０に印加する電圧を検出する電圧検出部１２４および給電路３０から流入する電流を検出する電流検出部（つまり、電流検出手段）１２５と、蓄電池１２の充電状態を監視する充電監視部１２６とを備える。充電監視部１２６は、たとえば、蓄電池１２の端子電圧を用いることにより、蓄電池１２が満充電か否かを検出する。   The DC-DC conversion circuit 121 and the DC-AC conversion circuit 122 include switching elements (described later), and the power conditioner 12 controls on / off of the switching elements of the DC-DC conversion circuit 121 and the DC-AC conversion circuit 122. The control part (namely, control means) 123 to perform is provided. The control unit 123 performs an operation described later according to the state of the commercial power source. Further, the power conditioner 12 includes a voltage detection unit 124 that detects a voltage applied to the power supply path 30, a current detection unit (that is, a current detection unit) 125 that detects a current flowing from the power supply path 30, and charging of the storage battery 12. And a charge monitoring unit 126 that monitors the state. The charge monitoring unit 126 detects whether or not the storage battery 12 is fully charged by using the terminal voltage of the storage battery 12, for example.

蓄電装置１０は、電力系統３１からの給電が行われている間に、電力系統３１と太陽光発電装置３２と燃料電池３２とのいずれかの電力を用いて蓄電池１１に蓄電する。また、蓄電装置１０は、電力系統３１からの給電が停止すると、蓄電池１１が電力系統１１に代わって給電路３０に電圧を印加する電源として機能する。これらの機能は、制御部１２３が、電圧検出部１２４と電流検出部１２５と充電監視部１２６との出力を用いてＤＣ−ＤＣ変換回路１２１およびＤＣ−ＡＣ変換回路１２２の動作を制御することにより実現される。   The power storage device 10 stores power in the storage battery 11 using power from any one of the power system 31, the solar power generation device 32, and the fuel cell 32 while power is supplied from the power system 31. In addition, when the power supply from the power system 31 stops, the power storage device 10 functions as a power source that applies a voltage to the power supply path 30 instead of the power system 11. These functions are performed when the control unit 123 controls the operations of the DC-DC conversion circuit 121 and the DC-AC conversion circuit 122 using the outputs of the voltage detection unit 124, the current detection unit 125, and the charge monitoring unit 126. Realized.

図５を用いて、パワーコンディショナ１２の具体的な構成例を説明する。ＤＣ−ＤＣ変換回路１２１は、直列に接続された２個のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、２個のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点と蓄電池１１の一方の端子との間に挿入されるインダクタＬ１とを備える。また、ＤＣ−ＤＣ変換回路１２１は、２個のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の直列回路に並列に接続された平滑用のキャパシタＣ１を備える。さらに、スイッチング素子Ｑ１にはダイオードＤ１が逆並列に接続され、スイッチング素子Ｑ２にはダイオードＤ２が逆並列に接続される。ここでは、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２としてＩＧＢＴを用いているが、他の素子を用いることも可能である。   A specific configuration example of the power conditioner 12 will be described with reference to FIG. The DC-DC conversion circuit 121 includes two switching elements Q1 and Q2 connected in series, and an inductor L1 inserted between a connection point between the two switching elements Q1 and Q2 and one terminal of the storage battery 11. With. The DC-DC conversion circuit 121 includes a smoothing capacitor C1 connected in parallel to a series circuit of two switching elements Q1 and Q2. Furthermore, a diode D1 is connected in antiparallel to the switching element Q1, and a diode D2 is connected in antiparallel to the switching element Q2. Here, IGBTs are used as the switching elements Q1, Q2, but other elements can also be used.

一方、ＤＣ−ＡＣ変換回路１２２は、直列接続された２個のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４と、直列接続された２個のスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６とを備える。２個のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の直列回路と２個のスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の直列回路とは互いに並列に接続される。スイッチング素子Ｑ３にはダイオードＤ３が逆並列に接続され、スイッチング素子Ｑ４にはダイオードＤ４が逆並列に接続される。また、スイッチング素子Ｑ５にはダイオードＤ５が逆並列に接続され、スイッチング素子Ｑ６にはダイオードＤ６が逆並列に接続される。ここでは、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６としてＩＧＢＴを用いているが、他の素子を用いることも可能である。   On the other hand, the DC-AC conversion circuit 122 includes two switching elements Q3 and Q4 connected in series, and two switching elements Q5 and Q6 connected in series. The series circuit of the two switching elements Q3 and Q4 and the series circuit of the two switching elements Q5 and Q6 are connected in parallel to each other. A diode D3 is connected in antiparallel to the switching element Q3, and a diode D4 is connected in antiparallel to the switching element Q4. A diode D5 is connected in antiparallel to the switching element Q5, and a diode D6 is connected in antiparallel to the switching element Q6. Here, IGBTs are used as the switching elements Q3, Q4, Q5, and Q6, but other elements can also be used.

さらに、ＤＣ−ＡＣ変換回路１２２は、２個のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の接続点に一端が接続されたインダクタＬ２と、２個のスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の接続点に一端が接続されたインダクタＬ３とを備える。２個のインダクタＬ２，Ｌ３の他端間にはキャパシタＣ２が接続される。インダクタＬ２，Ｌ３およびキャパシタＣ２は、商用周波数よりも高い周波数成分を除去するローパスフィルタを構成する。   Further, the DC-AC conversion circuit 122 includes an inductor L2 having one end connected to the connection point between the two switching elements Q3 and Q4, and an inductor L3 having one end connected to the connection point between the two switching elements Q5 and Q6. With. A capacitor C2 is connected between the other ends of the two inductors L2 and L3. Inductors L2 and L3 and capacitor C2 constitute a low-pass filter that removes frequency components higher than the commercial frequency.

パワーコンディショナ１２は、給電線３０と接続するための接続端子Ｔ１，Ｔ２を備え、キャパシタＣ２の各一端と各接続端子Ｔ１，Ｔ２との間には、それぞれ解列開閉器の接点ＳＷ１，ＳＷ２が挿入される。接点ＳＷ１，ＳＷ２は常時は閉成されている。   The power conditioner 12 includes connection terminals T1 and T2 for connection to the feeder line 30. Between the one end of the capacitor C2 and the connection terminals T1 and T2, contacts SW1 and SW2 of the disconnection switch are respectively provided. Is inserted. The contacts SW1 and SW2 are normally closed.

制御部１２３は、蓄電池１１に蓄電する際には、ＤＣ−ＡＣ変換回路１２２のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６と、ＤＣ−ＤＣ変換回路１２１のスイッチング素子Ｑ１とをともに商用周波数よりも高い高周波でオンオフさせる。制御部１２３は、ＤＣ−ＡＣ変換回路１２２については、給電線３０の電圧極性に応じて選択されるスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６のスイッチングを行う。この動作により、ＤＣ−ＡＣ変換回路１２２は、給電線３０の線間に印加された交流電圧を整流し、かつ力率改善回路として機能する。また、ＤＣ−ＤＣ変換回路１２１は、スイッチング素子Ｑ１とインダクタＬ１とダイオードＤ２とからなる降圧チョッパ回路として機能し、キャパシタＣ１の両端に印加される電圧のピーク値よりも低い電圧で蓄電池１１を充電する。   When the control unit 123 stores the electric power in the storage battery 11, the switching elements Q3, Q4, Q5, and Q6 of the DC-AC conversion circuit 122 and the switching element Q1 of the DC-DC conversion circuit 121 are both higher than the commercial frequency. Turn on and off at high frequency. For the DC-AC conversion circuit 122, the control unit 123 performs switching of the switching elements Q3, Q4, Q5, and Q6 selected according to the voltage polarity of the feeder line 30. With this operation, the DC-AC conversion circuit 122 rectifies the AC voltage applied between the power supply lines 30 and functions as a power factor correction circuit. The DC-DC conversion circuit 121 functions as a step-down chopper circuit including the switching element Q1, the inductor L1, and the diode D2, and charges the storage battery 11 with a voltage lower than the peak value of the voltage applied to both ends of the capacitor C1. To do.

制御部１２３は、給電線３０に交流を出力する際には、ＤＣ−ＤＣ変換回路１２１のスイッチング素子Ｑ２と、ＤＣ−ＡＣ変換回路１２２のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６とを、商用周波数よりも高い高周波でオンオフさせる。スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６のオンオフに際しては、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６が同時にオンになる期間とスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５が同時にオンになる期間とを設ける。また、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４は同時にオンにならないように制御し、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６は同時にオンにならないように制御する。   When the control unit 123 outputs alternating current to the feeder line 30, the control unit 123 converts the switching element Q2 of the DC-DC conversion circuit 121 and the switching elements Q3, Q4, Q5, and Q6 of the DC-AC conversion circuit 122 to the commercial frequency. Turn on and off at higher frequencies. When switching elements Q3, Q4, Q5, and Q6 are turned on / off, a period in which switching elements Q3, Q6 are simultaneously turned on and a period in which switching elements Q4, Q5 are simultaneously turned on are provided. Further, the switching elements Q3 and Q4 are controlled so as not to be turned on simultaneously, and the switching elements Q5 and Q6 are controlled so as not to be turned on simultaneously.

すなわち、ＤＣ−ＤＣ変換回路１２１は、インダクタＬ１とスイッチング素子Ｑ２とダイオードＤ１とキャパシタＣ１とからなる昇圧チョッパ回路として機能する。また、ＤＣ−ＡＣ変換回路１２２は、キャパシタＣ１の両端電圧を交流に変換するフルブリッジ型のインバータとして機能する。制御部１２３は、電圧検出部１２４で検出される電圧が所望の電圧になるように、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６のオンデューティを制御するＰＷＭ制御を行うことにより、給電線３０に印加する交流電圧の振幅を調節する。なお、制御部１２３は、ＤＣ−ＤＣ変換回路１２１の出力電圧が給電線３０に印加する交流電圧のピーク電圧よりも高くなるように、スイッチング素子Ｑ２のスイッチングを制御する。   That is, the DC-DC conversion circuit 121 functions as a step-up chopper circuit including the inductor L1, the switching element Q2, the diode D1, and the capacitor C1. The DC-AC conversion circuit 122 functions as a full-bridge inverter that converts the voltage across the capacitor C1 into alternating current. The control unit 123 is applied to the feeder line 30 by performing PWM control for controlling the on-duty of the switching elements Q3, Q4, Q5, and Q6 so that the voltage detected by the voltage detection unit 124 becomes a desired voltage. Adjust the AC voltage amplitude. The control unit 123 controls the switching of the switching element Q2 so that the output voltage of the DC-DC conversion circuit 121 is higher than the peak voltage of the AC voltage applied to the feeder line 30.

（制御部）
制御部１２３の動作をさらに詳しく説明する。制御部１２３は、図１に示すように、電圧検出部１２４と電流検出部１２５と充電監視部１２６との出力を取得する取得部１２３１を備える。また、制御部１２３は、電力系統３１から給電が行われているときに動作する充電制御部１２３２と、電力系統３１からの給電が停止しているときに動作する初期制御部１２３３および定常制御部１２３４とを備える。 (Control part)
The operation of the control unit 123 will be described in more detail. As shown in FIG. 1, the control unit 123 includes an acquisition unit 1231 that acquires outputs from the voltage detection unit 124, the current detection unit 125, and the charge monitoring unit 126. The control unit 123 includes a charge control unit 1232 that operates when power is supplied from the power system 31, and an initial control unit 1233 and a steady control unit that operate when power supply from the power system 31 is stopped. 1234.

電圧検出部１２４は、蓄電装置１０の出力電圧（もしくは、給電路３０の線間電圧）の振幅、ピーク電圧、実効値、平均値のいずれかを監視するために用いられる。以下では、蓄電装置１０の出力電圧の振幅を用いる場合を例として説明する。取得部１２３１は、蓄電装置１０の出力電圧の半周期以下の時間間隔で電圧検出部１２４の出力を取得する。また、取得部１２３１は、蓄電装置１０から出力される電流のピーク値を検出する。ピーク値の検出には、たとえば、出力電圧のゼロクロス毎にピークホールドを行えばよい。なお、取得部１２３１が充電監視部１２６の出力を取得するタイミングは適宜（たとえば、１秒、１分、５分など）に設定すればよい。   The voltage detection unit 124 is used to monitor any of the amplitude, peak voltage, effective value, and average value of the output voltage of the power storage device 10 (or the line voltage of the power feeding path 30). Hereinafter, a case where the amplitude of the output voltage of the power storage device 10 is used will be described as an example. Acquisition unit 1231 acquires the output of voltage detection unit 124 at time intervals equal to or less than a half cycle of the output voltage of power storage device 10. In addition, the acquisition unit 1231 detects the peak value of the current output from the power storage device 10. For the detection of the peak value, for example, peak hold may be performed every zero cross of the output voltage. The timing at which the acquisition unit 1231 acquires the output of the charge monitoring unit 126 may be set as appropriate (for example, 1 second, 1 minute, 5 minutes, etc.).

充電制御部１２３２は、取得部１２３１が取得した充電監視部１２６の出力を用いて動作する。また、初期制御部１２３３および定常制御部１２３４は、取得部１２３１が取得した電圧検出部１２４および電流検出部１２５の出力を用いて動作する。   The charge control unit 1232 operates using the output of the charge monitoring unit 126 acquired by the acquisition unit 1231. Further, the initial control unit 1233 and the steady control unit 1234 operate using the outputs of the voltage detection unit 124 and the current detection unit 125 acquired by the acquisition unit 1231.

充電制御部１２３２は、電力系統３１から給電されている間に動作し、給電路３０から受電した電力を用いて蓄電池１１が充電されるようにＤＣ−ＡＣ変換回路１２２およびＤＣ−ＤＣ変換回路１２３の動作を制御する。この間に、ＤＣ−ＡＣ変換回路１２２は整流回路として機能し、ＤＣ−ＤＣ変換回路１２１は降圧回路として機能する。つまり、ＤＣ−ＡＣ変換回路１２２は給電路３０から供給される交流電圧を整流し、ＤＣ−ＤＣ変換回路１２１は整流後の直流電圧を降圧して蓄電池１１に蓄電する。また、充電制御部１２３は、蓄電池１１を蓄電している期間に充電監視部１２６により蓄電池１１の満充電が検出されると、蓄電池１１への蓄電を停止させる。   The charging control unit 1232 operates while power is supplied from the power system 31, and the DC-AC conversion circuit 122 and the DC-DC conversion circuit 123 are charged so that the storage battery 11 is charged using the power received from the power supply path 30. To control the operation. During this time, the DC-AC conversion circuit 122 functions as a rectifier circuit, and the DC-DC conversion circuit 121 functions as a step-down circuit. That is, the DC-AC conversion circuit 122 rectifies the AC voltage supplied from the power supply path 30, and the DC-DC conversion circuit 121 steps down the rectified DC voltage and stores it in the storage battery 11. In addition, when the charge monitoring unit 126 detects that the storage battery 11 is fully charged during the period in which the storage battery 11 is stored, the charge control unit 123 stops the storage of the storage battery 11.

初期制御部１２３３および定常制御部１２３４は、電力系統３１から給電されない間に動作し、給電路３０に交流を出力するように、ＤＣ−ＤＣ変換回路１２１およびＤＣ−ＡＣ変換回路１２２を制御する。初期制御部１２３３は電力系統３１からの給電が停止した直後に動作する。定常制御部１２３４は、初期制御部１２３３の動作後に、給電路３０の線間電圧（パワーコンディショナ１２の出力電圧）のピーク値（実効値あるいは平均値でもよい）の変動が規定範囲内になると、初期制御部１２３３の制御を引き継いで動作する。   The initial control unit 1233 and the steady control unit 1234 operate while power is not supplied from the power system 31 and control the DC-DC conversion circuit 121 and the DC-AC conversion circuit 122 so as to output alternating current to the power supply path 30. The initial control unit 1233 operates immediately after the power supply from the power system 31 is stopped. The steady state control unit 1234, after the operation of the initial control unit 1233, when the fluctuation of the peak value (which may be an effective value or an average value) of the line voltage (the output voltage of the power conditioner 12) of the power supply path 30 falls within a specified range. Then, the control of the initial control unit 1233 is taken over.

初期制御部１２３３から定常制御部１２３４への制御の引き継ぎのタイミングは、給電路３０の線間電圧のピーク値の変動が規定範囲内になった時点に代えて、初期制御部１２３３の起動から一定時間後としてもよい。図示例では、処理制御部１２３３と定常制御部１２３４とを機能に分けて表しているが、蓄電池１１の電力を用いて給電路３０に交流を出力する制御を１つの機能にまとめてもよい。   The timing of control takeover from the initial control unit 1233 to the steady control unit 1234 is constant from the start of the initial control unit 1233 instead of when the fluctuation of the peak value of the line voltage of the power supply line 30 falls within the specified range. It may be after hours. In the illustrated example, the processing control unit 1233 and the steady control unit 1234 are divided into functions, but the control for outputting alternating current to the power supply path 30 using the power of the storage battery 11 may be combined into one function.

定常制御部１２３４は、初期制御部１２３３の動作が終了した後、電圧検出部１２４が検出する電圧を一定に保つようにＤＣ−ＤＣ変換回路１２１を制御する。すなわち、蓄電装置１０が給電路３０の線間電圧を一定に保つことにより、給電路３０は、線間電圧については電力系統３１から給電されている期間と等価になる。したがって、給電路３０に接続されている太陽光発電装置３２は、電力系統３１から給電されている期間と同様に動作する。すなわち、太陽光発電装置３２は効率を優先したＭＰＰＴ制御を行うことが可能になる。   The steady control unit 1234 controls the DC-DC conversion circuit 121 so that the voltage detected by the voltage detection unit 124 is kept constant after the operation of the initial control unit 1233 is completed. That is, the power storage device 10 keeps the line voltage of the power supply path 30 constant, so that the power supply path 30 is equivalent to a period during which the line voltage is supplied from the power system 31. Therefore, the solar power generation device 32 connected to the power supply path 30 operates in the same manner as the period during which power is supplied from the power system 31. That is, the solar power generation device 32 can perform MPPT control giving priority to efficiency.

初期制御部１２３３は、電力系統３１からの給電が停止することにより開閉器３４が遮断された後に始動する。すなわち、電力系統３１からの給電が停止すると、開閉器３４が遮断されることにより、給電路３０の線間電圧が一旦０Ｖになり、その後、初期制御部１２３３が始動されることにより、給電路３０に電圧が印加される。初期制御部１２３３は、給電路３０の線間電圧の振幅（ピーク電圧）を、時間経過に伴って上昇させることにより、定常制御部１２３４の動作時における線間電圧に近づける。すなわち、初期制御部１２３３は、いわゆるソフトスタートを行う。   The initial control unit 1233 starts after the switch 34 is shut off by stopping the power supply from the power system 31. That is, when the power supply from the power system 31 is stopped, the switch 34 is cut off, so that the line voltage of the power supply path 30 once becomes 0 V, and then the initial control unit 1233 is started, whereby the power supply path A voltage is applied to 30. The initial control unit 1233 increases the amplitude (peak voltage) of the line voltage of the power supply path 30 with the passage of time, thereby bringing it closer to the line voltage during the operation of the steady control unit 1234. That is, the initial control unit 1233 performs so-called soft start.

このような動作により、給電路３０に電圧が印加された時点で、負荷機器２２のスイッチが投入されていたとしても、蓄電装置１０はソフトスタートを行うから、蓄電装置１０から給電路３０に突入電流が流れることがない。すなわち、蓄電装置１０において電流ストレスの発生が防止される。なお、開閉器３５は、電力系統３１からの給電の停止に伴って開閉器３４（および開閉器３６）とともに遮断され、給電路３０の線間電圧が規定した電圧に達した後に閉成される。   By such an operation, even when the load device 22 is switched on when a voltage is applied to the power supply path 30, the power storage device 10 performs a soft start, and thus enters the power supply path 30 from the power storage device 10. No current flows. That is, current stress is prevented from occurring in power storage device 10. The switch 35 is shut off together with the switch 34 (and the switch 36) when the power supply from the power system 31 is stopped, and is closed after the line voltage of the power supply path 30 reaches a specified voltage. .

ところで、初期制御部１２３３がソフトスタートを行う期間において、単位時間当たりの電圧の増分（以下、「電圧の上昇率」という）が小さいほど、給電路３０の線間電圧が規定の電圧に達するまでの時間が長くなる。給電路３０の線間電圧を規定の電圧に到達させるのに要する時間を短くするには、電圧の上昇率を大きくすることが考えられる。しかしながら、電圧の上昇率が大きくなれば蓄電装置１０から給電路３０に流れる電流も増加するから、蓄電装置１０における電流ストレスが許容範囲を超える可能性がある。初期制御部１２３３の動作による蓄電装置１０の最終的な出力電圧（規定の電圧）は、定常制御部１２３４が動作する期間の電圧であって、通電時の電力系統３１と同電圧であることが望ましい。なお、定常制御部１２３４が動作する期間の電圧（定常制御部１２３４の目標電圧）は、負荷機器２２が動作可能な電圧範囲であれば許容される。   By the way, in the period in which the initial control unit 1233 performs the soft start, the smaller the voltage increment per unit time (hereinafter referred to as “voltage increase rate”) is, the more until the line voltage of the power supply path 30 reaches the specified voltage. The time will be longer. To shorten the time required for the line voltage of the power supply path 30 to reach a specified voltage, it is conceivable to increase the rate of voltage increase. However, since the current flowing from power storage device 10 to power supply path 30 increases as the voltage increase rate increases, current stress in power storage device 10 may exceed the allowable range. The final output voltage (specified voltage) of the power storage device 10 by the operation of the initial control unit 1233 is a voltage during a period in which the steady control unit 1234 operates, and may be the same voltage as the power system 31 when energized. desirable. Note that the voltage during which the steady control unit 1234 operates (the target voltage of the steady control unit 1234) is allowed as long as the load device 22 can operate.

初期制御部１２３３は、電圧の上昇率を比較的大きく設定して給電路３０の線間電圧が所望電圧に到達するまでの時間を比較的短くしながらも、蓄電装置１０における電流ストレスの増加を抑制するために、図２に示す動作を行う。以下では、電圧の上昇率を変更するために、単位時間当たりの電圧の増分を２種類から選択可能にしてある。すなわち、電圧の上昇率が大きいほうの増分をΔＶとし、電圧の序章率が小さいほうの増分は０としている。   The initial control unit 1233 sets an increase rate of the voltage to be relatively large and increases the current stress in the power storage device 10 while relatively shortening the time until the line voltage of the power supply path 30 reaches the desired voltage. In order to suppress, the operation shown in FIG. 2 is performed. In the following, in order to change the rate of voltage increase, voltage increments per unit time can be selected from two types. That is, the increment with the larger voltage increase rate is ΔV, and the increment with the smaller voltage introduction rate is 0.

初期制御部１２３３は、動作を開始すると、電圧の増分の初期値としてΔＶを設定する（Ｓ１１）。その後、取得部１２３１が取得した電流検出部１２５の出力を取り込み（Ｓ１２）、取り込んだ電流値に応じて電圧の増分を選択する（Ｓ１３〜Ｓ１６）。つまり、初期制御部１２３３は、蓄電装置１０から給電路３０に出力している電流の電流値を取り込み、蓄電装置１０の出力電圧波形の半周期毎に、蓄電装置１０の出力電圧の増分を決定する。   When starting the operation, the initial control unit 1233 sets ΔV as the initial value of the voltage increment (S11). Thereafter, the output of the current detection unit 125 acquired by the acquisition unit 1231 is captured (S12), and the voltage increment is selected according to the captured current value (S13 to S16). That is, the initial control unit 1233 takes in the current value of the current output from the power storage device 10 to the power supply path 30 and determines the increment of the output voltage of the power storage device 10 every half cycle of the output voltage waveform of the power storage device 10. To do.

ステップＳ１３では、取得した電流値を閾値と比較する。図示例において、電流値が閾値を超えている場合（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、電圧振幅の増分を０にし（Ｓ１５）、電流値が閾値以下である場合（Ｓ１３：Ｎｏ）、電圧振幅の増分をΔＶにしている（Ｓ１４）。電圧の増分が決まると、次に電圧を変更するタイミングを待ち（Ｓ１６）、決められた増分で電圧振幅を補正する（Ｓ１７）。電圧を変更するタイミングは、たとえば蓄電装置１０の出力電圧のゼロクロス点とする。   In step S13, the acquired current value is compared with a threshold value. In the illustrated example, when the current value exceeds the threshold (S13: Yes), the increment of the voltage amplitude is set to 0 (S15), and when the current value is equal to or less than the threshold (S13: No), the increment of the voltage amplitude is set to ΔV. (S14). When the voltage increment is determined, the next voltage change timing is awaited (S16), and the voltage amplitude is corrected by the determined increment (S17). The timing for changing the voltage is, for example, the zero cross point of the output voltage of the power storage device 10.

上述した動作は、定常制御部１２３４を機能させる条件が満足されるようになるまで（Ｓ１８：Ｎｏ）繰り返され、定常制御部１２３４を機能させる条件が満たされると（Ｓ１８：Ｙｅｓ）、定常制御部１２３４による制御に移行する（Ｓ１９）。   The above-described operation is repeated until the condition for causing the steady control unit 1234 to function is satisfied (S18: No), and when the condition for causing the steady control unit 1234 to function is satisfied (S18: Yes), the steady control unit. Control proceeds to 1234 (S19).

蓄電装置１０の動作例を図３に示す。図３（ａ）は給電路３０の線間電圧（電圧検出部１２４の出力）を示し、図３（ｂ）は蓄電装置１０から給電路３０に供給される電流（電流検出部１２５の出力）を示している。すなわち、電力系統３１からの給電が時刻ｔ０で停止した後に、蓄電装置１０の初期制御部１２３３の動作が時刻ｔ１で開始されると、図３（ａ）のように、蓄電装置１０の出力電圧が時間経過に伴って増加する。すなわち、初期制御部１２３３の始動直後には増分はΔＶが選択されている。   An example of the operation of the power storage device 10 is shown in FIG. 3A shows the line voltage of the power supply path 30 (output of the voltage detection unit 124), and FIG. 3B shows the current supplied from the power storage device 10 to the power supply path 30 (output of the current detection unit 125). Is shown. That is, when the operation of the initial control unit 1233 of the power storage device 10 is started at the time t1 after the power supply from the power system 31 is stopped at the time t0, as shown in FIG. Increases with time. That is, immediately after starting the initial control unit 1233, ΔV is selected as the increment.

給電路３０の線間電圧の上昇率が比較的大きいときには、時刻ｔ２のように、電流検出部１２５が検出する電流値が閾値Ｔｈを超える場合が生じる。電流値が閾値Ｔｈを超えたとき、初期制御部１２３３は、増分として０Ｖを選択することにより、蓄電装置１０の出力電圧の振幅を変化させずに一定に保つ。   When the rate of increase of the line voltage of the power supply path 30 is relatively large, the current value detected by the current detection unit 125 may exceed the threshold Th as at time t2. When the current value exceeds the threshold value Th, the initial control unit 1233 selects 0V as an increment, thereby keeping the amplitude of the output voltage of the power storage device 10 constant without changing it.

蓄電装置１０に対して給電路３０が過負荷ではなく、閾値Ｔｈが適正に設定されていれば、電流検出部１２５が検出する電流値は、時刻ｔ３のように時間の経過に伴って閾値Ｔｈ以下になる。このように電流値が閾値Ｔｈ以下になると、初期制御部１２３３は、再び増分ΔＶを選択して出力電圧の振幅を増加させる。   If the power supply path 30 is not overloaded with respect to the power storage device 10 and the threshold value Th is appropriately set, the current value detected by the current detection unit 125 becomes the threshold value Th as time passes as at time t3. It becomes the following. When the current value becomes equal to or smaller than the threshold value Th in this way, the initial control unit 1233 again selects the increment ΔV and increases the amplitude of the output voltage.

なお、図３に示す動作例では、蓄電装置１０が時刻ｔ１に動作を開始してから電圧波形の２〜３周期後に電流値を検出している。すなわち、制御部１２３および電流検出部１２５の動作が安定するまでの時間が経過した後に電流値を検出しているのである。   In the operation example illustrated in FIG. 3, the current value is detected after two to three cycles of the voltage waveform after the power storage device 10 starts operating at time t1. That is, the current value is detected after a time until the operations of the control unit 123 and the current detection unit 125 are stabilized.

以上説明した動作を繰り返すことによって、蓄電装置１０の出力電圧を比較的短時間で電力系統３１と同じ電圧まで上昇させながらも、蓄電装置１０から給電路３０に供給する電流が過大になるのを防止できる。たとえば、負荷機器２２が容量性負荷である場合や発熱線を備える負荷（白熱電球や抵抗線ヒータ）である場合であっても、蓄電装置１０において突入電流が連続して流れることが防止される。上述した動作では、蓄電装置１０から出力される電圧の増分をΔＶと０Ｖとから選択しているが、０Ｖの増分に代えてΔＶよりも小さい適宜の増分を選択することにより電圧の振幅を増加させてもよい。   By repeating the operation described above, the current supplied from the power storage device 10 to the power supply path 30 becomes excessive while the output voltage of the power storage device 10 is increased to the same voltage as that of the power system 31 in a relatively short time. Can be prevented. For example, even when the load device 22 is a capacitive load or a load (incandescent light bulb or resistance wire heater) including a heating wire, an inrush current is prevented from flowing continuously in the power storage device 10. . In the above-described operation, the increment of the voltage output from the power storage device 10 is selected from ΔV and 0V, but the amplitude of the voltage is increased by selecting an appropriate increment smaller than ΔV instead of the increment of 0V. You may let them.

以上説明したように、電源系統３１からの給電が停止すると開閉器３４が遮断された後に、蓄電装置１０から給電路３０への電力の供給が開始される。蓄電装置１０から給電路への給電が開始された直後には、初期制御部１２３３が動作する。したがって、蓄電装置１０の出力電圧は、比較的大きい上昇率で上昇し、時間経過に伴って比較的短時間で上昇する。ただし、初期制御部１２３は、電流検出部１２５で検出される電流値が閾値Ｔｈを超えると電圧の上昇率を小さくすることにより蓄電装置１０の電流ストレスを抑制する。その後、電流検出部１２５で検出される電流値が閾値Ｔｈ以下になると、電力系統３１と同電圧に到達するまでの時間が短くなるように、電流の上昇率を大きくする。このような動作により、初期制御部１２３３の動作時間を可及的に短くしながらも、突入電流による蓄電装置１０の電流ストレスを抑制することが可能になる。   As described above, when the power supply from the power supply system 31 is stopped, the switch 34 is shut off, and then the supply of power from the power storage device 10 to the power supply path 30 is started. Immediately after power supply from the power storage device 10 to the power supply path is started, the initial control unit 1233 operates. Therefore, the output voltage of power storage device 10 rises at a relatively large rate of increase, and rises in a relatively short time with the passage of time. However, initial control unit 123 suppresses current stress of power storage device 10 by reducing the rate of increase in voltage when the current value detected by current detection unit 125 exceeds threshold value Th. Thereafter, when the current value detected by the current detection unit 125 becomes equal to or less than the threshold value Th, the rate of increase in current is increased so that the time required to reach the same voltage as that of the power system 31 is shortened. Such an operation makes it possible to suppress the current stress of the power storage device 10 due to the inrush current while shortening the operation time of the initial control unit 1233 as much as possible.

なお、上述した構成例では、電圧の増分は２種類から選択可能としているが、電流検出部１２５が検出する電流値を３段階以上の複数段階に分類し、段階別に電圧の増分を定めてもよい。すなわち、初期制御部１２３３は、電圧の上昇率を３段階以上から選択するようにしてもよい。この場合でも、初期制御部１２３３は、上述した構成例と同様に、電流検出部１２５で検出された電流値が小さいほど電圧の上昇率が大きくなるように電圧の増分を選択する。上述したように、初期制御部１２３３が動作する期間（出力電圧を上昇させる期間）には、電流検出部１２５が検出する電流値に応じて出力電圧の上昇率を変化させる。そして、上昇率は、電流検出部１２５が検出する電流値が相対的に小さい期間には上昇率が大きくなり、電流値が相対的に大きい期間には上昇率が大きくなる関係に設定される。   In the configuration example described above, the voltage increment can be selected from two types, but the current value detected by the current detection unit 125 is classified into a plurality of stages of three or more stages, and the voltage increment may be determined for each stage. Good. That is, the initial control unit 1233 may select the voltage increase rate from three or more levels. Even in this case, as in the configuration example described above, the initial control unit 1233 selects the voltage increment so that the voltage increase rate increases as the current value detected by the current detection unit 125 decreases. As described above, during the period in which the initial control unit 1233 operates (the period in which the output voltage is increased), the output voltage increase rate is changed according to the current value detected by the current detection unit 125. The rate of increase is set so that the rate of increase increases during a period when the current value detected by the current detector 125 is relatively small, and the rate of increase increases during a period when the current value is relatively large.

電圧の上昇率を上述の構成例のように２段階から選択する場合には、電圧の上昇率の選択を１つの閾値Ｔｈのみで行うことが可能であるが、３段階以上から選択する場合は２つの閾値を設定する必要がある。この場合、電流検出部１２５により検出される電流値が小さいほうの閾値（以下、「第１の閾値」という）以下である期間には、初期制御部１２３３は、電圧の上昇率を採用可能な範囲で最大にする。すなわち、初期制御部１２３３は、電圧の上昇率を３段階から選択する場合、電流値が第１の閾値以下である期間に３段階のうちの最大の上昇率を採用する。   When the voltage increase rate is selected from two stages as in the above configuration example, the voltage increase rate can be selected by only one threshold Th, but when the voltage increase rate is selected from three or more stages, Two thresholds need to be set. In this case, the initial control unit 1233 can employ the voltage increase rate during a period in which the current value detected by the current detection unit 125 is equal to or less than the smaller threshold (hereinafter referred to as “first threshold”). Maximize in range. That is, when the initial control unit 1233 selects the voltage increase rate from three levels, the initial control unit 1233 employs the maximum rate of increase among the three levels during a period in which the current value is equal to or less than the first threshold value.

一方、電流検出部１２５により検出される電流値が大きいほうの閾値（以下、「第２の閾値」という）を超える期間には、初期制御部１２３３は、電圧の上昇率を０にする（あるいは、採用可能な範囲で最小にする）。   On the other hand, during a period in which the current value detected by the current detection unit 125 exceeds the larger threshold (hereinafter referred to as “second threshold”), the initial control unit 1233 sets the voltage increase rate to 0 (or , Minimize to the extent possible).

上述した構成例において、初期制御部１２３３は、電流検出部１２５により検出された電流値が閾値以下か閾値を超えるかによって電圧の上昇率を変更しているが、電圧の上昇率を２段階から選択する構成であれば、変更点にヒステリシスを付与してもよい。ここでは、電流値に対する閾値を上下２段階に設定し、大きいほうの閾値を第３の閾値、小さいほうの閾値を第４の閾値と呼ぶことにする。   In the configuration example described above, the initial control unit 1233 changes the voltage increase rate depending on whether the current value detected by the current detection unit 125 is equal to or less than the threshold value or exceeds the threshold value. As long as the configuration is selected, hysteresis may be given to the change point. Here, the threshold for the current value is set in two stages, upper and lower, and the larger threshold is called the third threshold, and the smaller threshold is called the fourth threshold.

電圧の上昇率を変更する切換点にヒステリシスを付与すると、初期制御部１２３３は、以下の動作を行う。すなわち、初期制御部１２３３は、２段階のうちの大きいほうの上昇率が選択されているときには、電流検出部１２５により検出される電流値が規定した第３の閾値を超えると小さいほうの上昇率を選択する。また、初期制御部１２３３は、２段階のうちの小さいほうの上昇率が選択されているときには、電流検出手段１２５により検出された電流値が第４の閾値以下になると大きいほうの上昇率を選択する。このように、初期制御部１２３３が、上述のようにヒステリシスを付与する動作を行えば、電流値が閾値付近であるときに、電圧の上昇率が頻繁に切り替わることが防止される。   When hysteresis is applied to the switching point for changing the voltage increase rate, the initial control unit 1233 performs the following operation. That is, the initial control unit 1233, when the larger increase rate of the two stages is selected, the smaller increase rate when the current value detected by the current detection unit 125 exceeds the specified third threshold value. Select. The initial control unit 1233 selects the larger increase rate when the current value detected by the current detection means 125 is equal to or lower than the fourth threshold value when the smaller increase rate of the two stages is selected. To do. Thus, if the initial control part 1233 performs the operation | movement which provides a hysteresis as mentioned above, when an electric current value is near a threshold value, it will prevent that the rate of voltage increase switches frequently.

１０ 蓄電装置
１１ 蓄電池
１２ （蓄電装置用）パワーコンディショナ
２０ 配電網
２１ 分電盤
２２ 負荷機器
３０ 給電路
３１ 電力系統
３２ 太陽光発電装置（発電装置）
３３ 燃料電池（発電装置）
３４ 開閉器
１２１ ＤＣ−ＤＣ変換回路（電力変換手段）
１２２ ＤＣ−ＡＣ変換回路（電力変換手段）
１２３ 制御部（制御手段）
１２５ 電流検出部（電流検出手段） DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Power storage device 11 Storage battery 12 (For power storage device) Power conditioner 20 Distribution network 21 Distribution board 22 Load device 30 Power supply path 31 Electric power system 32 Solar power generation device (power generation device)
33 Fuel cell (power generator)
34 Switch 121 DC-DC conversion circuit (power conversion means)
122 DC-AC conversion circuit (power conversion means)
123 Control unit (control means)
125 Current detection unit (current detection means)

Claims (6)

負荷機器に給電する給電路に接続され蓄電池の電力を用いて前記給電路に電力を供給するパワーコンディショナであって、
前記蓄電池の電力を電力系統から前記給電路に供給される電力と等価である電力に変換する機能を有する電力変換手段と、
前記電力変換手段が前記給電路に出力する電圧を制御し、かつ前記電力系統から前記給電路への給電が停止したときに、前記電力変換手段が前記給電路に出力する電圧を時間経過に伴って規定の電圧まで上昇させる制御手段と、
前記電力変換手段から前記給電路に流れる電流の電流値を検出する電流検出手段とを備え、
前記制御手段は、前記電圧を上昇させる期間には前記電流検出手段が検出する前記電流値に応じて前記電圧の上昇率を変化させ、前記上昇率は、前記電流値が相対的に小さい期間には前記上昇率が大きくなり、前記電流値が相対的に大きい期間には前記上昇率が大きくなる関係に設定されている
ことを特徴とする蓄電装置用パワーコンディショナ。 A power conditioner that is connected to a power supply path that supplies power to a load device and supplies power to the power supply path using the power of a storage battery,
Power conversion means having a function of converting the power of the storage battery into power equivalent to the power supplied from the power system to the power supply path;
When the power conversion means controls the voltage output to the power supply path, and the power supply from the power system to the power supply path stops, the voltage output by the power conversion means to the power supply path with the passage of time. Control means for raising the voltage to a specified voltage
Current detection means for detecting the current value of the current flowing from the power conversion means to the power supply path,
The control means changes the voltage increase rate according to the current value detected by the current detection means during a period when the voltage is increased, and the increase rate is determined during a period when the current value is relatively small. The power conditioner for a power storage device is set such that the increase rate increases and the increase rate increases during a period in which the current value is relatively large. 前記制御手段は、前記電流検出手段により検出される電流値が、規定した第１の閾値を超えない期間には前記電力変換手段から前記給電路に出力する電圧の上昇率を採用可能な範囲で最大にすることを特徴とする請求項１記載の蓄電装置用パワーコンディショナ。   The control means is within a range in which the rate of increase of the voltage output from the power conversion means to the power supply path can be adopted during a period in which the current value detected by the current detection means does not exceed the defined first threshold. The power conditioner for a power storage device according to claim 1, wherein the power conditioner is maximized. 前記制御手段は、前記電流検出手段により検出される電流値が、規定した第２の閾値を超える期間には前記電力変換手段から前記給電路に出力する電圧の上昇率を０にすることを特徴とする請求項１又は２記載の蓄電装置用パワーコンディショナ。   The control means sets the rate of increase of the voltage output from the power conversion means to the power supply path to zero during a period in which the current value detected by the current detection means exceeds a prescribed second threshold value. The power conditioner for a power storage device according to claim 1 or 2. 前記制御手段は、前記電力変換手段から前記給電路に出力する電圧の上昇率を２段階から選択し、大きいほうの上昇率が選択されているときに前記電流検出手段により検出される電流値が規定した第３の閾値を超えると小さいほうの上昇率を選択し、小さいほうの上昇率が選択されているときに前記電流検出手段により検出された電流値が前記第３の閾値よりも小さい第４の閾値以下になると大きいほうの上昇率を選択することを特徴とする請求項１記載の蓄電装置用パワーコンディショナ。   The control means selects a voltage increase rate output from the power conversion means to the power supply path from two stages, and a current value detected by the current detection means when a larger increase rate is selected. When the specified third threshold value is exceeded, the smaller increase rate is selected, and when the smaller increase rate is selected, the current value detected by the current detection means is smaller than the third threshold value. The power conditioner for a power storage device according to claim 1, wherein a larger increase rate is selected when the threshold value is 4 or less. 蓄電池と、
負荷機器に給電する給電路に接続され前記蓄電池の電力を用いて前記給電路に電力を供給する機能と、前記給電路からの電力を用いて前記蓄電池に蓄電する機能とを有するパワーコンディショナとを備える蓄電装置であって、
前記パワーコンディショナは、
前記蓄電池の電力を電力系統から前記給電路に供給される電力と等価である電力に変換する機能を有する電力変換手段と、
前記電力変換手段が前記給電路に出力する電圧を制御し、かつ前記電力系統から前記給電路への給電が停止したときに、前記電力変換手段が前記給電路に出力する電圧を時間経過に伴って規定の電圧まで上昇させる制御手段と、
前記電力変換手段から前記給電路に流れる電流の電流値を検出する電流検出手段とを備え、
前記制御手段は、前記電圧を上昇させる期間には前記電流検出手段が検出する前記電流値に応じて前記電圧の上昇率を変化させ、前記上昇率は、前記電流値が相対的に小さい期間には前記上昇率が大きくなり、前記電流値が相対的に大きい期間には前記上昇率が大きくなる関係に設定されている
ことを特徴とする蓄電装置。 A storage battery,
A power conditioner having a function of supplying power to the power supply path using power of the storage battery connected to a power supply path that supplies power to the load device, and a function of storing power in the storage battery using power from the power supply path; A power storage device comprising:
The inverter is
Power conversion means having a function of converting the power of the storage battery into power equivalent to the power supplied from the power system to the power supply path;
When the power conversion means controls the voltage output to the power supply path, and the power supply from the power system to the power supply path stops, the voltage output by the power conversion means to the power supply path with the passage of time. Control means for raising the voltage to a specified voltage
Current detection means for detecting the current value of the current flowing from the power conversion means to the power supply path,
The control means changes the voltage increase rate according to the current value detected by the current detection means during a period when the voltage is increased, and the increase rate is determined during a period when the current value is relatively small. Is set such that the increase rate increases and the increase rate increases during a period in which the current value is relatively large. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の蓄電装置用パワーコンディショナと、
前記蓄電池と
を備えることを特徴とする蓄電装置。 The power conditioner for a power storage device according to any one of claims 1 to 5,
A power storage device comprising: the storage battery.
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