JPWO2013118376A1 - Power supply system and charge / discharge power conditioner used therefor - Google Patents
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Abstract
発電用パワーコンディショナが通信機能を有するか否かにかかわらず、商用電力系統の停電時において手動操作を必要とせずに発電装置からの電力を利用する。電力供給システムは、太陽電池パワーコンディショナと、充放電用パワーコンディショナと、第1のスイッチと、検出部とを備える。太陽電池パワーコンディショナは、給電路に所定電圧が印加されている場合、給電路へ電力を出力し、給電路に所定電圧が印加されていない場合、給電路への電力出力を停止する。第1のスイッチは、商用電力系統が停電した場合、商用給電路を電気的に切断する。充放電用パワーコンディショナの制御部は、第1のスイッチにより商用給電路が電気的に切断された場合に、給電路の電圧が所定電圧になるように充放電用パワーコンディショナから放電用に給電路側に向かって出力される出力電圧の実効値を変化させる。Regardless of whether or not the power generator for power generation has a communication function, the power from the power generator is used without requiring manual operation at the time of a power failure in the commercial power system. The power supply system includes a solar cell power conditioner, a charge / discharge power conditioner, a first switch, and a detection unit. The solar cell power conditioner outputs power to the power supply path when a predetermined voltage is applied to the power supply path, and stops power output to the power supply path when a predetermined voltage is not applied to the power supply path. The first switch electrically disconnects the commercial power supply path when the commercial power system fails. The controller of the charging / discharging power conditioner is used for discharging from the charging / discharging power conditioner so that the voltage of the feeding path becomes a predetermined voltage when the commercial feeding path is electrically disconnected by the first switch. The effective value of the output voltage output toward the power supply path is changed.
Description
本発明は、負荷に電力を供給する電力供給システムおよびそれに用いられる充放電用パワーコンディショナに関する。 The present invention relates to a power supply system that supplies power to a load and a charge / discharge power conditioner used therefor.
従来から、太陽電池と太陽電池パワーコンディショナとを備える太陽光発電システムが知られている(例えば日本国特許公開9−135577号公報参照)。 Conventionally, a solar power generation system including a solar cell and a solar cell power conditioner has been known (see, for example, Japanese Patent Publication No. 9-135577).
この太陽光発電システムに用いられる太陽電池パワーコンディショナは、商用電力系統と連系した連系運転を行う一方、商用電力系統が停電したときには、商用電力系統から独立した自立運転を行うことができる。これにより、太陽電池パワーコンディショナは、商用電力系統が停電したときであっても、負荷に電力を供給することができる。 The solar cell power conditioner used in this solar power generation system performs an interconnected operation linked to the commercial power system, and can perform an independent operation independent from the commercial power system when the commercial power system fails. . Thereby, the solar cell power conditioner can supply electric power to the load even when the commercial power system fails.
上記のような連系運転と自立運転とを行うために、太陽電池パワーコンディショナは、連系運転時に電力供給したい負荷を接続するための連系出力端子と、自立運転時に電力供給したい負荷を接続するための自立出力端子とを備えている。 In order to perform the interconnection operation and the independent operation as described above, the solar cell power conditioner includes an interconnection output terminal for connecting a load to be supplied with power during the interconnection operation and a load to be supplied with power during the independent operation. And a self-supporting output terminal for connection.
しかしながら、従来の太陽電池パワーコンディショナは、連系出力端子と自立出力端子とが別個の端子であり、商用電力系統の停電が発生した際に、連系運転モードから自立運転モードへ切り替えるために所定の手動操作が必要であった。すなわち、上記の手動操作がなければ、従来の太陽電池パワーコンディショナでは、商用電力系統から独立した自立運転を開始することができず、太陽電池で発電された電力を有効利用することができなかった。 However, in the conventional solar battery power conditioner, the interconnection output terminal and the independent output terminal are separate terminals, and in order to switch from the interconnection operation mode to the autonomous operation mode when a power failure occurs in the commercial power system. A predetermined manual operation was required. That is, without the above-described manual operation, the conventional solar battery power conditioner cannot start independent operation independent from the commercial power system, and cannot effectively use the power generated by the solar battery. It was.
このような問題を解決するために、外部から通信によって太陽電池パワーコンディショナの電力出力を制御することが考えられる。 In order to solve such a problem, it is conceivable to control the power output of the solar cell power conditioner by communication from the outside.
ところが、外部から太陽電池パワーコンディショナと通信する場合、通信機能を有する太陽電池パワーコンディショナにしか対応することができない。 However, when communicating with the solar cell power conditioner from the outside, only the solar cell power conditioner having a communication function can be supported.
そこで、本発明の目的は、発電用パワーコンディショナが通信機能を有するか否かにかかわらず、商用電力系統の停電時において手動操作を必要とせずに発電装置からの電力を利用することができる電力供給システムおよびそれに用いられる充放電用パワーコンディショナを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to use the power from the power generator without requiring manual operation at the time of a power failure in the commercial power system, regardless of whether or not the power generator for power generation has a communication function. An object is to provide a power supply system and a charge / discharge power conditioner used therefor.
本発明の電力供給システムは、発電装置の発電を制御する発電用パワーコンディショナと、蓄電池の充放電を制御する充放電用パワーコンディショナと、商用電力系統から負荷へ給電するための商用給電路に挿入された切替部と、前記商用電力系統の復電を検出する検出部とを備え、前記発電用パワーコンディショナは、当該発電用パワーコンディショナおよび前記充放電用パワーコンディショナから前記負荷へ給電するための給電路に所定電圧が印加されている場合に前記給電路へ電力を出力する機能と、前記給電路に前記所定電圧が印加されていない場合に前記給電路への電力出力を停止する機能とを有し、前記切替部は、前記商用電力系統が停電した場合に前記商用給電路を電気的に切断し、前記検出部により前記商用電力系統の復電が検出された場合に前記商用給電路を電気的に接続し、前記充放電用パワーコンディショナは、前記給電路への電力出力を制御する出力制御部と、前記商用電力系統の停電を検出する停電検出部とを有し、前記出力制御部は、前記停電検出部により前記商用電力系統の停電が検出されて、前記切替部により前記商用給電路が電気的に切断された場合に、前記給電路の電圧が前記所定電圧になるように前記充放電用パワーコンディショナから放電用に前記給電路側に向かって出力される出力電圧の実効値を変化させることを特徴とする。 The power supply system of the present invention includes a power conditioner for power generation that controls power generation of a power generator, a power conditioner for charge / discharge that controls charge / discharge of a storage battery, and a commercial power supply path for supplying power from a commercial power system to a load. The power generation conditioner is connected to the load from the power generation conditioner and the charge / discharge power conditioner. The function of outputting power to the power supply path when a predetermined voltage is applied to the power supply path for power supply, and the power output to the power supply path is stopped when the predetermined voltage is not applied to the power supply path The switching unit electrically disconnects the commercial power supply path when the commercial power system fails, and the detection unit restores the commercial power system. When detected, the commercial power supply path is electrically connected, and the charge / discharge power conditioner controls an output control unit that controls power output to the power supply path, and a power failure that detects a power failure of the commercial power system. The power supply path when the power failure of the commercial power system is detected by the power failure detection unit and the commercial power supply path is electrically disconnected by the switching unit. The effective value of the output voltage output from the charging / discharging power conditioner toward the power feeding path is changed so that the voltage becomes the predetermined voltage.
この電力供給システムにおいて、前記発電用パワーコンディショナは、前記給電路の電圧の実効値が予め決められたしきい値より大きい場合に、前記給電路への電力出力を抑制する機能を有し、前記充放電用パワーコンディショナの前記出力制御部は、前記停電検出部により前記商用電力系統の停電が検出されて、前記切替部により前記商用給電路が電気的に切断された場合、前記蓄電池の充電が正常な条件を満たすとき、前記出力電圧の実効値を前記しきい値以下とし、前記蓄電池の充電が正常な条件を満たさないとき、前記出力電圧の実効値を前記しきい値より大きくすることが好ましい。 In this power supply system, the power generator for power generation has a function of suppressing power output to the power supply path when an effective value of the voltage of the power supply path is larger than a predetermined threshold value, The output control unit of the charge / discharge power conditioner is configured such that when a power failure of the commercial power system is detected by the power failure detection unit and the commercial power supply path is electrically disconnected by the switching unit, When charging satisfies a normal condition, the effective value of the output voltage is set to be equal to or less than the threshold value. When charging of the storage battery does not satisfy a normal condition, the effective value of the output voltage is set to be larger than the threshold value. It is preferable.
この電力供給システムにおいて、前記充放電用パワーコンディショナは、前記蓄電池を充電する際の充電電力を算出する算出部を有し、前記出力制御部は、前記算出部で算出された前記充電電力が規定電力以上になると、前記出力電圧の実効値を予め決められた第1の上昇率で上昇させ、前記充電電力が前記規定電力以上であって、前記出力電圧の実効値が前記しきい値より大きい第2のしきい値を超えると、前記出力電圧の実効値をゼロ以上かつ前記第1の上昇率より低い第2の上昇率で上昇させ、前記出力電圧の実効値が前記第2のしきい値より大きい状態で前記充電電力が前記規定電力未満になると、前記出力電圧の実効値を減少させることが好ましい。 In this power supply system, the charging / discharging power conditioner has a calculating unit that calculates charging power when charging the storage battery, and the output control unit is configured to receive the charging power calculated by the calculating unit. When the power exceeds the specified power, the effective value of the output voltage is increased at a predetermined first increase rate, the charging power is equal to or higher than the specified power, and the effective value of the output voltage is greater than the threshold value. When the large second threshold is exceeded, the effective value of the output voltage is increased at a second increase rate that is greater than or equal to zero and lower than the first increase rate, and the effective value of the output voltage is increased to the second threshold value. When the charging power is less than the specified power in a state larger than the threshold value, it is preferable to reduce the effective value of the output voltage.
この電力供給システムにおいて、前記充放電用パワーコンディショナは、前記充電電力の増減の変化方向を検出する電力変化検出部を有し、前記出力制御部は、前記充電電力が前記規定電力以上の状態で、前記電力変化検出部により前記充電電力が減少方向であると検出された場合、前記出力電圧の実効値を検出時点の値に維持することが好ましい。 In this power supply system, the charge / discharge power conditioner includes a power change detection unit that detects a change direction of increase / decrease in the charge power, and the output control unit is in a state where the charge power is equal to or higher than the specified power. Thus, it is preferable that the effective value of the output voltage is maintained at the value at the time of detection when the charging power detection unit detects that the charging power is decreasing.
この電力供給システムにおいて、前記充放電用パワーコンディショナは、前記蓄電池を充電する際の充電電力を算出する算出部と、前記算出部で算出された前記充電電力が予め決められた変化率以上で増加して規定電力以上になった場合に前記発電用パワーコンディショナから前記充放電用パワーコンディショナへの電力出力を停止させる停止制御部とを有することが好ましい。 In this power supply system, the charging / discharging power conditioner includes a calculating unit that calculates charging power when charging the storage battery, and the charging power calculated by the calculating unit is greater than or equal to a predetermined change rate. It is preferable to have a stop control unit that stops the power output from the power generator for power generation to the power conditioner for charging / discharging when it increases to a specified power or more.
この電力供給システムにおいて、前記発電用パワーコンディショナと前記給電路との間に挿入された発電用切替部を備え、前記充放電用パワーコンディショナの前記停止制御部は、前記充電電力が前記変化率以上で増加して前記規定電力以上になった場合、前記発電用パワーコンディショナと前記給電路とを電気的に切断するように前記発電用切替部を制御することが好ましい。 The power supply system includes a power generation switching unit inserted between the power generation power conditioner and the power feeding path, and the stop control unit of the charge / discharge power conditioner is configured such that the charging power is the change. It is preferable to control the power generation switching unit so as to electrically disconnect the power generation power conditioner and the power supply path when the power increases to a specified power or more after increasing at a rate.
この電力供給システムにおいて、前記発電用パワーコンディショナは、前記給電路の電圧の実効値が予め決められた異常停止値を超えた場合に電力出力を停止する機能を有し、前記充放電用パワーコンディショナの前記停止制御部は、前記充電電力が前記変化率以上で増加して前記規定電力以上になった場合、前記出力電圧の実効値を前記異常停止値より大きくするように前記出力制御部を制御することが好ましい。 In this power supply system, the power conditioner for power generation has a function of stopping power output when an effective value of the voltage of the power supply path exceeds a predetermined abnormal stop value, and the power for charging and discharging The stop control unit of the conditioner is configured to increase the effective value of the output voltage to be larger than the abnormal stop value when the charge power increases at the change rate or more and becomes the specified power or more. Is preferably controlled.
この電力供給システムにおいて、前記充放電用パワーコンディショナの前記出力制御部は、前記出力電圧の振幅を変化させることが好ましい。 In this power supply system, it is preferable that the output control unit of the charge / discharge power conditioner changes an amplitude of the output voltage.
この電力供給システムにおいて、前記充放電用パワーコンディショナの前記出力制御部は、正弦波に当該正弦波のピーク点で瞬時値がゼロになる波を重畳した波形と等価な波形に前記出力電圧の波形を変化させることによって、前記出力電圧の実効値を変化させることが好ましい。 In this power supply system, the output control unit of the charge / discharge power conditioner has a waveform equivalent to a waveform obtained by superimposing a wave having an instantaneous value of zero at a peak point of the sine wave on the sine wave. It is preferable to change the effective value of the output voltage by changing the waveform.
この電力供給システムにおいて、前記充放電用パワーコンディショナの前記出力制御部は、前記正弦波としての基本波に2倍高調波を重畳した波形と等価な波形に前記出力電圧の波形を変化させることによって、前記出力電圧の実効値を変化させることが好ましい。 In this power supply system, the output control unit of the charge / discharge power conditioner changes the waveform of the output voltage to a waveform equivalent to a waveform in which a second harmonic is superimposed on the fundamental wave as the sine wave. It is preferable to change the effective value of the output voltage.
この電力供給システムにおいて、前記充放電用パワーコンディショナの前記出力制御部は、正弦波を当該正弦波の位相によって異なるゲインで増幅した波形と等価な波形に前記出力電圧の波形を変化させることによって、前記出力電圧の実効値を変化させることが好ましい。 In this power supply system, the output control unit of the charge / discharge power conditioner changes the waveform of the output voltage to a waveform equivalent to a waveform obtained by amplifying a sine wave with a gain different depending on the phase of the sine wave. It is preferable to change the effective value of the output voltage.
本発明の充放電用パワーコンディショナは、電力供給システムに用いられる。 The charge / discharge power conditioner of the present invention is used in a power supply system.
本発明によれば、発電用パワーコンディショナが通信機能を有するか否かにかかわらず、商用電力系統の停電時において、手動操作を必要とせずに発電装置からの電力を利用することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electric power from a generator can be utilized without requiring manual operation at the time of a power failure of a commercial power system | strain regardless of whether the power conditioner for electric power generation has a communication function.
本発明の好ましい実施形態をさらに詳細に記述する。本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な記述および添付図面に関連して一層良く理解されるものである。
(実施形態1)
実施形態1に係る電力供給システム1は、図1に示すように、太陽電池(発電装置)21の発電を制御する太陽電池パワーコンディショナ(発電用パワーコンディショナ)2と、燃料電池(発電装置)の発電を制御する燃料電池パワーコンディショナ(発電用パワーコンディショナ)3とを備えている。また、電力供給システム1は、蓄電池41の充放電を制御する充放電用パワーコンディショナ4を備えている。さらに、電力供給システム1は、商用電力系統7から負荷8へ給電するための商用給電路91に挿入された第1のスイッチ(切替部)51を含む切替盤5と、電力を負荷8に分配する分電盤6とを備えている。太陽電池パワーコンディショナ2、燃料電池パワーコンディショナ3および充放電用パワーコンディショナ4は、切替盤5を介して分電盤6および商用電力系統7に電気的に接続されている。(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the
この電力供給システム1は、商用電力系統7の停電時に太陽電池パワーコンディショナ2と燃料電池パワーコンディショナ3と充放電用パワーコンディショナ4とが一旦停止した後、充放電用パワーコンディショナ4によって太陽電池パワーコンディショナ2および燃料電池パワーコンディショナ3を再稼動させるシステムである。
In this
負荷8は、例えば住宅内に設置された複数(図1では4台)の負荷機器81,81……から構成されている。各負荷機器81は、例えばテレビや電子レンジ、冷蔵庫、照明器具などの家電機器である。各負荷機器81は、分電盤6に直接接続されていたり、コンセント(図示せず)を介して分電盤6に接続されていたりする。
The
分電盤6は、図示しないが、主幹ブレーカと、複数台の分岐ブレーカとを備えている。この分電盤6は、負荷機器81,81,……に交流電力を分配する。主幹ブレーカは、太陽電池パワーコンディショナ2と燃料電池パワーコンディショナ3と充放電用パワーコンディショナ4と商用電力系統7とからの交流電力を各分岐ブレーカに分配する。分岐ブレーカは、自己に接続されている負荷機器81へ主幹ブレーカからの電力を供給する。
Although not shown, the
太陽電池21は、例えば住戸の屋根などに設置されており、太陽光発電を行う。すなわち、太陽電池21は、太陽光エネルギーを利用して直流電力を生成する。なお、本実施形態の「太陽電池」には、単一セルの太陽電池(太陽電池セル)だけではなく、複数の太陽電池セルが直列または並列に配列された太陽電池モジュールや、複数の太陽電池モジュールが直列または並列に配列された太陽電池アレイも含まれる。太陽電池セルは、太陽電池の機能を持つ最小単位の構成である。太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルが配列された状態で強化ガラスなどによって覆われてパッケージ化された構成である。太陽電池アレイは、屋根などに設けられた架台に複数の太陽電池モジュールが配列された構成である。
The
太陽電池パワーコンディショナ2は、図2に示すように、電力変換部22と、制御部23と、一対の開閉器24,24とを備えている。また、太陽電池パワーコンディショナ2は、電圧検出部251と、電流検出部252と、一対の出力端子部26,26とを備えている。この太陽電池パワーコンディショナ2は、太陽電池21で生成された直流電力(例えばDC100V〜250V)を商用電力系統7(図1参照)との系統連系に適合した交流電力(例えば100Vまたは200V)に変換し、この交流電力を分電盤6(図1参照)へ出力する。また、太陽電池パワーコンディショナ2は、太陽電池21の発電電力を制御する。
As shown in FIG. 2, the solar
電力変換部22は、DC/DC変換部27と、DC/AC変換部28とを備えている。この電力変換部22は、制御部23の指示に従って動作する。
The
DC/DC変換部27は、インダクタ271と、スイッチング素子272と、ダイオード273と、コンデンサ274と、ダイオード275とを備えている。スイッチング素子272は、例えば絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(Insulated Gate Bipolar Transistor:IGBT、以下「IGBT」という)であり、制御部23からの制御信号に従ってオンオフを切り替えている。
The DC /
DC/DC変換部27は、太陽電池21から入力される直流電圧を、DC/AC変換部28に適する直流電圧に変換する。具体的には、まず、制御部23からの制御信号によってスイッチング素子272がオンになると、太陽電池21からの直流電流の経路は、インダクタ271、スイッチング素子272の経路となる。このとき、インダクタ271に電磁エネルギーが蓄えられる。その後、制御部23からの制御信号によってスイッチング素子272がオフになると、インダクタ271に逆起電力が発生し、太陽電池21からの直流電圧に上記逆起電力が加わり、太陽電池21からの直流電圧より大きな直流電圧をコンデンサ274側へ出力する。DC/DC変換部27は、コンデンサ274により平滑化された直流電圧をDC/AC変換部28に出力する。
The DC /
DC/AC変換部28は、スイッチング回路281と、フィルタ回路282とを備えている。このDC/AC変換部28は、スイッチング回路281にてDC/DC変換部27からの直流電圧を交流電圧に変換し、フィルタ回路282にてスイッチング回路281からの交流電圧を平滑化する。
The DC /
スイッチング回路281は、4つのスイッチング素子291〜294と、4つのダイオード295,295,……とを備えている。スイッチング回路281は、4つのスイッチング素子291〜294で構成されるフルブリッジ回路である。スイッチング素子291〜294は、例えばIGBTであり、制御部23からの制御信号に従ってオンオフを切り替える。スイッチング回路281は、スイッチング素子291〜294のオンオフの切替によって、DC/DC変換部27からの直流電圧を交流電圧に変換する。上記交流電圧はフィルタ回路282に出力される。
The
フィルタ回路282は、インダクタ296と、コンデンサ297と、インダクタ298とを備えている。
The
制御部23は、コンピュータに搭載されたCPU(マイクロプロセッサ(MPU:Micro Processing Unit))を主構成要素とし、プログラムに従って動作することによって、電力変換部22のDC/DC変換部27およびDC/AC変換部28を制御する。この際、制御部23は、商用電力系統7との協調制御を行う。
The
制御部23は、太陽電池パワーコンディショナ2および充放電用パワーコンディショナ4から負荷8(図1参照)へ給電するための給電路92に所定電圧が印加されている場合に給電路92へ電力を出力する電力出力機能を有している。また、制御部23は、給電路92に所定電圧が印加されていない場合に商用電力系統7の停電を検出する停電検出機能を有している。さらに、制御部23は、停電検出機能により商用電力系統7の停電が検出された場合に給電路92への電力出力を停止する単独運転防止機能を有している。
The
制御部23の停電検出機能は、商用電力系統7の停電時に太陽電池パワーコンディショナ2が単独で運転していることを検出する単独運転検出機能である。単独運転検出機能に用いられる検出方式としては、受動的方式と能動的方式とがある。受動的方式としては、電圧位相跳躍検出方式や3次高調波電圧歪急増検出方式、周波数変化率検出方式などがある。能動的方式としては、周波数シフト方式やスリップモード周波数シフト方式、有効電力変動方式、無効電力変動方式、負荷変動方式などがある。
The power failure detection function of the
なお、太陽電池パワーコンディショナ2は、制御部23(コンピュータ)が各種の機能を実行するためのプログラムを格納している。上記プログラムは、太陽電池パワーコンディショナ2の出荷時に太陽電池パワーコンディショナ2に予め格納されている。ただし、太陽電池パワーコンディショナ2が上記プログラムを出荷後に取得する場合、太陽電池パワーコンディショナ2が上記プログラムを取得する手法の一例としては、上記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を用いる手法がある。記録媒体を用いる手法の場合、太陽電池パワーコンディショナ2は、記録媒体のデータを読み取るための読取装置(図示せず)を備えていればよい。記録媒体としては、例えば光ディスク(CD−ROM、DVD−ROM)やメモリカードなどがある。読取装置としては、光ディスクの情報を読み出すドライブ装置や、メモリカードの情報を読み出すメモリカードリーダなどがある。また、太陽電池パワーコンディショナ2が上記プログラムを取得する他の手法としては、ネットワークを用いて上記プログラムを他の装置(例えばサーバ)からダウンロードする手法がある。上記プログラムをダウンロードする手法の場合、太陽電池パワーコンディショナ2は、ネットワークを用いて他の装置と通信するための通信機能(図示せず)を有していればよい。
In addition, the solar
また、太陽電池パワーコンディショナ2は、図2に示す回路構成に限らず、他の周知な回路構成であってもよい。
Moreover, the solar
図1に示す燃料電池パワーコンディショナ3は、燃料電池(図示せず)の発電すなわち燃料電池の発電電力を制御する。また、燃料電池パワーコンディショナ3は、燃料電池で生成された直流電力を商用電力系統7との系統連系に適合した交流電力(例えば100Vまたは200V)に変換し、この交流電力を分電盤6へ出力する。燃料電池パワーコンディショナ3は、太陽電池パワーコンディショナ2と同様に、給電路92に所定電圧が印加されている場合に給電路92へ電力を出力する電力出力機能を有している。また、燃料電池パワーコンディショナ3は、給電路92に所定電圧が印加されていない場合に商用電力系統7の停電を検出する停電検出機能を有している。さらに、燃料電池パワーコンディショナ3は、停電検出機能により商用電力系統7の停電が検出された場合に給電路92への電力出力を停止する単独運転防止機能を有している。なお、燃料電池パワーコンディショナ3は、周知の構成であるから、説明を省略する。また、燃料電池パワーコンディショナ3の停電検出機能は、商用電力系統7の停電時に燃料電池パワーコンディショナ3が単独で運転していることを検出する単独運転検出機能である。燃料電池パワーコンディショナ3の単独運転検出機能に用いられる検出方式は、太陽電池パワーコンディショナ2と同様の方式を採用することができるが、太陽電池パワーコンディショナ2と同一の方式である必要はない。
A fuel cell power conditioner 3 shown in FIG. 1 controls power generation of a fuel cell (not shown), that is, power generated by the fuel cell. Further, the fuel cell power conditioner 3 converts the DC power generated by the fuel cell into AC power (for example, 100V or 200V) suitable for grid connection with the commercial power system 7, and converts this AC power to the distribution board. 6 is output. Similar to the solar
切替盤5は、商用給電路91に挿入された第1のスイッチ(切替部)51と、商用電力系統7の復電を検出する検出部54とを備えている。また、切替盤5は、太陽電池パワーコンディショナ2と給電路92との間に挿入された第2のスイッチ(発電用切替部)52と、燃料電池パワーコンディショナ3と給電路92との間に挿入された第3のスイッチ(発電用切替部)53とを備えている。
The switching
検出部54は、商用電力系統7と第1のスイッチ51との間の商用給電路91上に設けられており、商用給電路91の電圧を計測することによって、商用電力系統7の復電を検出する。
The
第1のスイッチ51は、商用電力系統7が停電した場合、オフになって商用給電路91を電気的に切断する。一方、検出部54により商用電力系統7の復電が検出された場合、第1のスイッチ51は、オンになって商用給電路91を電気的に接続する。すなわち、第1のスイッチ51は、通常時(非停電時)にオン状態である一方、停電時にはオフ状態になる。
The
第2のスイッチ52は、太陽電池パワーコンディショナ2と給電路92との間に挿入されて設けられている。商用電力系統7が停電した場合、第2のスイッチ52は、オフになって太陽電池パワーコンディショナ2と給電路92との間を電気的に切断する。すなわち、第2のスイッチ52は、通常時(非停電時)にオン状態である一方、停電時にはオフ状態になる。
The
第3のスイッチ53は、燃料電池パワーコンディショナ3と給電路92との間に挿入されて設けられている。商用電力系統7が停電した場合、第3のスイッチ53は、オフになって燃料電池パワーコンディショナ3と給電路92との間を電気的に切断する。すなわち、第3のスイッチ53は、通常時(非停電時)にオン状態である一方、停電時にはオフ状態になる。
The
蓄電池41は、例えばニッケル水素電池やリチウムイオン電池、鉛蓄電池などであり、太陽電池21の発電電力、燃料電池の発電電力および商用電力系統7の商用電力を蓄電することができる。
The
充放電用パワーコンディショナ4は、図2に示すように、電力変換部42と、制御部43と、一対の開閉器44,44と、一対の出力端子部45,45とを備えている。また、充放電用パワーコンディショナ4は、満充電検出部461と、電流検出部462と、出力電圧検出部463とを備えている。この充放電用パワーコンディショナ4は、蓄電池41の充電時では、分電盤6(図1参照)側からの交流電圧を、蓄電池41に適合した直流電圧に変換し、この直流電圧を蓄電池41へ出力する。一方、蓄電池41の放電時では、充放電用パワーコンディショナ4は、蓄電池41の直流電圧を、商用電力系統7(図1参照)との系統連系に適合した交流電圧に変換し、この交流電圧を分電盤6へ出力する。
As shown in FIG. 2, the charge / discharge power conditioner 4 includes a
電力変換部42は、DC/DC双方向変換部47と、DC/AC双方向変換部48とを備えている。この電力変換部42は、制御部43の指示に従って動作する。
The
DC/DC双方向変換部47は、インダクタ471と、2つのスイッチング素子472,473と、2つのダイオード474,475と、コンデンサ476とを備えている。スイッチング素子472,473は、例えばIGBTであり、制御部43からの制御信号に従ってオンオフを切り替えている。
The DC / DC
DC/AC双方向変換部48は、スイッチング回路481と、フィルタ回路482とを備えている。スイッチング回路481は、4つのスイッチング素子491〜494と、4つのダイオード495,495,……とを備えている。フィルタ回路482は、インダクタ496と、コンデンサ497と、インダクタ498とを備えている。スイッチング素子491〜494は、例えばIGBTであり、制御部43からの制御信号に従ってオンオフを切り替える。
The DC / AC
DC/AC双方向変換部48は、放電時において、制御部43の指示に従って、スイッチング回路481にてDC/DC双方向変換部47からの直流電圧を交流電圧に変換し、フィルタ回路482にてスイッチング回路481からの交流電圧を平滑化する。一方、充電時においては、DC/AC双方向変換部48は、制御部43の指示に従って、スイッチング回路481にて給電路92側からの交流電圧を直流電圧に変換する。
The DC / AC
制御部43は、コンピュータに搭載されたCPU(マイクロプロセッサ)を主構成要素とし、プログラムに従って動作することによって、後述の停電検出部、出力制御部および切替制御部として機能する。すなわち、制御部43は、DC/DC双方向変換部47およびDC/AC双方向変換部48を制御する。
The
停電検出部は、給電路92に所定電圧が印加されていない場合に商用電力系統7の停電を検出する。
The power failure detection unit detects a power failure in the commercial power system 7 when a predetermined voltage is not applied to the
出力制御部は、給電路92への電力出力を制御する。また、出力制御部は、商用電力系統7の停電時に充放電用パワーコンディショナ4が単独で運転していることを検出する単独運転検出機能を有している。これにより、出力制御部は、停電検出部により商用電力系統7の停電が検出された場合に充放電用パワーコンディショナ4から給電路92への電力出力を停止する。出力制御部の単独運転検出機能に用いられる検出方式は、太陽電池パワーコンディショナ2と同様の方式を採用することができるが、太陽電池パワーコンディショナ2や燃料電池パワーコンディショナ3と同一の方式である必要はない。
The output control unit controls power output to the
出力制御部は、停電検出部により商用電力系統7の停電が検出されて、第1のスイッチ51により商用給電路91が電気的に切断された場合、一旦電力出力を停止した後、給電路92に印加されている電圧(以下「給電路電圧」という)V2が所定電圧になるように給電路92側の出力電圧V1の実効値を変化させる。すなわち、出力制御部は、商用電力系統7(図1参照)と連系した状態で、蓄電池41の充放電の際に電流制御を行い、停電検出部により商用電力系統7の停電が検出された場合、蓄電池41の充電量または充放電電力の少なくとも一方に応じて出力電圧V1の実効値を変化させて電圧制御にて運転を行う。
When the power failure of the commercial power system 7 is detected by the power failure detection unit and the commercial
なお、出力電圧V1とは、充放電用パワーコンディショナ4から充電用に蓄電池41に向かって出力される電圧ではなく、放電用に給電路92側に向かって出力される電圧を意味する。
The output voltage V1 means not a voltage output from the charging / discharging power conditioner 4 toward the
切替制御部は、停電検出部により商用電力系統7の停電が検出された場合、第1のスイッチ51にオフ信号を出力することによって第1のスイッチ51を制御して商用給電路91を電気的に切断させる。検出部54により商用電力系統7の復電が検出された場合、切替制御部は、第1のスイッチ51にオン信号を出力することによって第1のスイッチ51を制御して商用給電路91を電気的に接続させる。
When the power failure detection unit detects a power failure in the commercial power system 7, the switching control unit outputs the off signal to the
なお、充放電用パワーコンディショナ4は、制御部43(コンピュータ)が各種の機能を実行するためのプログラムを格納している。すなわち、充放電用パワーコンディショナ4は、制御部43を出力制御部および切替制御部として機能させるためのプログラムを格納している。上記プログラムは、充放電用パワーコンディショナ4の出荷時に充放電用パワーコンディショナ4に予め格納されている。ただし、充放電用パワーコンディショナ4が上記プログラムを出荷後に取得する場合、充放電用パワーコンディショナ4が上記プログラムを取得する手法の一例としては、上記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を用いる手法がある。記録媒体を用いる手法の場合、充放電用パワーコンディショナ4は、記録媒体のデータを読み取るための読取装置(図示せず)を備えていればよい。記録媒体としては、例えば光ディスク(CD−ROM、DVD−ROM)やメモリカードなどがある。読取装置としては、光ディスクの情報を読み出すドライブ装置や、メモリカードの情報を読み出すメモリカードリーダなどがある。また、充放電用パワーコンディショナ4が上記プログラムを取得する他の手法としては、ネットワークを用いて上記プログラムを他の装置(例えばサーバ)からダウンロードする手法がある。上記プログラムをダウンロードする手法の場合、充放電用パワーコンディショナ4は、ネットワークを用いて他の装置と通信するための通信機能(図示せず)を有していればよい。
The charge / discharge power conditioner 4 stores programs for the control unit 43 (computer) to execute various functions. That is, the charge / discharge power conditioner 4 stores a program for causing the
充放電用パワーコンディショナ4は、太陽電池パワーコンディショナ2の出力電力と燃料電池パワーコンディショナ3の出力電力との総和が負荷8の消費電力より小さい場合、上記消費電力と上記総和との差分を放電する。一方、上記総和が上記消費電力より大きい場合、充放電用パワーコンディショナ4は、上記総和と上記消費電力との差分を充電する。
When the sum of the output power of the solar
ところで、本実施形態の電力供給システム1において、太陽電池21の発電電力P1(図3参照)が日照量により変化するから、太陽電池パワーコンディショナ2の出力電力は変化する。また、負荷8の消費電力が小さい場合に、充放電用パワーコンディショナ4の充電電力が大きくなる。このため、充放電用パワーコンディショナ4の充電電力が規定電力より大きな電力である状態(フル充電状態を含む)で蓄電池41を充電させないように、太陽電池パワーコンディショナ2の出力電力を規定電力以下にする必要がある。
By the way, in the electric
そこで、本実施形態の電力供給システム1は、充放電用パワーコンディショナ4側で太陽電池パワーコンディショナ2および燃料電池パワーコンディショナ3の電力出力を抑制することができる。以下、太陽電池パワーコンディショナ2について説明するが、燃料電池パワーコンディショナ3についても同様である。
Therefore, the
本実施形態の電力供給システム1では、太陽電池パワーコンディショナ2の出力抑制機能を利用して、太陽電池パワーコンディショナ2の電力出力を充放電用パワーコンディショナ4が制御する。出力抑制機能とは、太陽電池パワーコンディショナ2が給電路電圧V2の実効値を検出し、給電路電圧V2の実効値が抑制開始電圧V12(図3参照)以上に上昇すると、太陽電池パワーコンディショナ2の出力電力を抑制する機能である。抑制開始電圧V12は、予め決められた値である。すなわち、給電路電圧V2の実効値が抑制開始電圧V12を超えると、太陽電池パワーコンディショナ2は、太陽電池21の発電を抑制させる抑制制御を行う。また、太陽電池パワーコンディショナ2には、抑制開始電圧V12よりもさらに高い電圧であって太陽電池パワーコンディショナ2の電力出力が停止する過電圧異常電圧V13(図3参照)が設定されている。
In the
充放電用パワーコンディショナ4の制御部43は、出力制御部として、停電検出部により商用電力系統7の停電が検出されて、第1のスイッチ51により商用給電路91が電気的に切断された場合、蓄電池41の充電が正常な条件を満たすとき、出力電圧V1の実効値を抑制開始電圧V12以下とする。一方、蓄電池41の充電が正常な条件を満たさないとき、制御部43は、太陽電池パワーコンディショナ2の電力出力を抑制するために、出力電圧V1の実効値を抑制開始電圧V12より大きくする。「蓄電池41の充電が正常な条件を満たすとき」とは、蓄電池41の充電量が規定充電量より少ないときか、蓄電池41に充電される充電電力が規定電力より少ないときである。一方、「蓄電池41の充電が正常な条件を満たさないとき」とは、蓄電池41の充電量が規定充電量以上であるときか、蓄電池41に充電される充電電力が規定電力以上であるときである。
The
また、充放電用パワーコンディショナ4の制御部43は、蓄電池41を充電する際の充電電力を算出する算出部として機能する。算出部は、電流検出部462および出力電圧検出部463の検出結果を用いて、蓄電池41を充電する際の充電電力を算出する。
In addition, the
出力制御部は、算出部で算出された充電電力が規定電力以上になると、出力電圧V1の実効値を予め決められた第1の上昇率で上昇させるように電圧制御を行う。また、充電電力が規定電力以上であって、出力電圧V1の実効値が抑制開始電圧V12より大きい切替電圧(第2のしきい値)V14を超えると、出力制御部は、出力電圧V1の実効値を第2の上昇率で上昇させるように電圧制御を行う。第2の上昇率は、ゼロ以上かつ第1の上昇率より低い値に予め設定されている。さらに、出力電圧V1の実効値が切替電圧V14より大きい状態で充電電力が規定電力未満になると、出力制御部は、出力電圧V1の実効値を減少させるように電圧制御を行う。 The output control unit performs voltage control so as to increase the effective value of the output voltage V1 at a predetermined first increase rate when the charging power calculated by the calculation unit becomes equal to or higher than the specified power. When the charging power is equal to or higher than the specified power and the effective value of the output voltage V1 exceeds the switching voltage (second threshold value) V14 that is greater than the suppression start voltage V12, the output control unit Voltage control is performed so as to increase the value at the second rate of increase. The second rate of increase is preset to a value that is greater than or equal to zero and lower than the first rate of increase. Further, when the charging power becomes less than the specified power in a state where the effective value of the output voltage V1 is larger than the switching voltage V14, the output control unit performs voltage control so as to decrease the effective value of the output voltage V1.
太陽電池パワーコンディショナ2の電力出力を充放電用パワーコンディショナ4が制御する方法について図3を用いて説明する。
A method of controlling the power output of the solar
太陽電池パワーコンディショナ2の出力電力(太陽電池21の発電電力P1)が予め設定された負荷電力P11以上になると(図3の時刻t1,t9)、充放電用パワーコンディショナ4は、太陽電池パワーコンディショナ2の電力出力を抑制するために、充放電用パワーコンディショナ4の出力電圧V1の実効値を第1の上昇率で上昇させる。
When the output power of the solar cell power conditioner 2 (the generated power P1 of the solar cell 21) becomes equal to or higher than the preset load power P11 (time t1, t9 in FIG. 3), the charge / discharge power conditioner 4 In order to suppress the power output of the
出力電圧V1の実効値は、上昇していくと抑制開始電圧V12に達する(時刻t2,t10)。出力電圧V1の実効値が抑制開始電圧V12に達すると、太陽電池パワーコンディショナ2は一定の遅延時間(抑制開始遅延T2)を持って電力出力の抑制を開始する(時刻t4,t12)。時刻t4,t12において、発電電力P1はピーク電力P12となる。
As the effective value of the output voltage V1 increases, it reaches the suppression start voltage V12 (time t2, t10). When the effective value of the output voltage V1 reaches the suppression start voltage V12, the solar
充放電用パワーコンディショナ4が出力電圧V1の実効値を上昇させて、出力電圧V1の実効値が抑制開始電圧V12に到達するまでの時間を出力電圧上昇時間T1とすると、この出力電圧上昇時間T1はできるだけ短いほうがよい。このため、第1の上昇率は、できるだけ高く設定されているほうが好ましい。しかし、出力電圧V1の実効値が抑制開始電圧V12を超えてから太陽電池パワーコンディショナ2が電力出力の抑制を開始するまでの時間(抑制開始遅延T2)は、太陽電池パワーコンディショナ2ごとにばらつきが大きい。このため、充放電用パワーコンディショナ4が出力電圧V1の実効値を第1の上昇率で上昇させ続けると、太陽電池パワーコンディショナ2が電力出力の抑制を開始する前に、充放電用パワーコンディショナ4の出力電圧V1の実効値が太陽電池パワーコンディショナ2の過電圧異常電圧V13に達し、太陽電池パワーコンディショナ2が電力出力を停止してしまう。
Assuming that the time from when the charge / discharge power conditioner 4 increases the effective value of the output voltage V1 until the effective value of the output voltage V1 reaches the suppression start voltage V12 is the output voltage increase time T1, this output voltage increase time T1 should be as short as possible. For this reason, it is preferable that the first rate of increase is set as high as possible. However, the time from when the effective value of the output voltage V1 exceeds the suppression start voltage V12 until the solar
そこで、本実施形態では、抑制開始電圧V12と過電圧異常電圧V13との間に切替電圧(第2のしきい値)V14が予め設定されている。出力電圧V1の実効値が切替電圧V14に達すると(時刻t3,t11)、充放電用パワーコンディショナ4は、出力電圧V1の実効値を第1の上昇率よりも低い第2の上昇率で上昇させる。なお、抑制開始電圧V12のばらつきを考慮して、切替電圧V14は設定されている。また、出力電圧V1の実効値が過電圧異常電圧V13にならないように第1の上昇率および第2の上昇率は設定されている。 Therefore, in the present embodiment, the switching voltage (second threshold value) V14 is set in advance between the suppression start voltage V12 and the overvoltage abnormal voltage V13. When the effective value of the output voltage V1 reaches the switching voltage V14 (time t3, t11), the charge / discharge power conditioner 4 sets the effective value of the output voltage V1 at a second rate of increase that is lower than the first rate of increase. Raise. Note that the switching voltage V14 is set in consideration of variations in the suppression start voltage V12. In addition, the first increase rate and the second increase rate are set so that the effective value of the output voltage V1 does not become the overvoltage abnormal voltage V13.
これにより、太陽電池パワーコンディショナ2の抑制開始遅延T2がばらついていても、充放電用パワーコンディショナ4の出力電圧V1の実効値が過電圧異常電圧V13に達することなく太陽電池パワーコンディショナ2に電力出力の抑制をかけることができる。
As a result, even if the suppression start delay T2 of the solar
太陽電池パワーコンディショナ2が電力出力を抑制し、太陽電池21の発電電力P1が負荷電力P11以下になると(時刻t5)、出力電圧V1の実効値が定格電圧V11になるように、充放電用パワーコンディショナ4は、出力電圧V1の実効値を徐々に下降させていく(時刻t5〜t8)。この際、出力電圧V1の実効値が切替電圧V14になるまでは、充放電用パワーコンディショナ4は、出力電圧V1の実効値を第1の下降率で下降させていく(時刻t5〜t6)。出力電圧V1の実効値が切替電圧V14以下になると(時刻t6)、充放電用パワーコンディショナ4は、出力電圧V1の実効値を第1の下降率よりも高い第2の下降率で下降させていく(時刻t6〜t7)。時刻t8において、太陽電池パワーコンディショナ2は、抑制終了遅延T3を持って電力出力の抑制を終了する。
When the solar
ところで、充放電用パワーコンディショナ4の出力電圧V1の実効値を変化させる方法の一例として、以下に示す3つの方法がある。いずれの方法を採用してもよく、用途に応じて適宜選択される。 By the way, as an example of a method of changing the effective value of the output voltage V1 of the charge / discharge power conditioner 4, there are the following three methods. Any method may be adopted, and it is appropriately selected according to the application.
まず、第1の方法として、図4に示すように、交流電圧である出力電圧V1の振幅を変化させることにより、実効値を変化させる方法がある。この方法では、充放電用パワーコンディショナ4の出力制御部は、出力電圧V1の振幅を変化させることによって、出力電圧V1の実効値を変化させる。具体的には、出力制御部は、DC/AC双方向変換部48のスイッチング素子491〜494のオン時間のパルス幅を調整することによって、出力電圧V1の振幅を変化させることができる。このとき、DC/DC双方向変換部47の出力電圧が出力電圧V1の瞬時値より高くなるように、出力制御部は、DC/DC双方向変換部47のスイッチング素子472,473のオン時間のパルス幅を調整する。図4の破線は変化前の出力電圧V1を示し、図4の実線は変化後の出力電圧V1を示す。
First, as a first method, as shown in FIG. 4, there is a method of changing the effective value by changing the amplitude of the output voltage V1, which is an AC voltage. In this method, the output control unit of the charge / discharge power conditioner 4 changes the effective value of the output voltage V1 by changing the amplitude of the output voltage V1. Specifically, the output control unit can change the amplitude of the output voltage V <b> 1 by adjusting the on-time pulse width of the switching elements 491 to 494 of the DC / AC
続いて、第2の方法として、図5に示すように、変化前と変化後とで出力電圧V1のピーク値を変化させずに出力電圧V1の実効値を変化させる方法がある。第1の方法のような振幅増幅型の場合、上述の通り、図4の破線の波形から振幅を増加させて図4の実線の波形を作るため、変化後の出力電圧V1のピーク値が高くなり、負荷8の耐圧に関する問題が発生する。このため、変化後の出力電圧V1のピーク値より低い耐圧の負荷機器81を接続しないようにする必要がある。
Subsequently, as a second method, as shown in FIG. 5, there is a method of changing the effective value of the output voltage V1 without changing the peak value of the output voltage V1 before and after the change. In the case of the amplitude amplification type as in the first method, the peak value of the output voltage V1 after the change is high because the amplitude is increased from the broken line waveform in FIG. 4 to produce the solid line waveform in FIG. Thus, a problem relating to the breakdown voltage of the
そこで、第2の方法では、充放電用パワーコンディショナ4の出力制御部は、正弦波(図5の破線)に上記正弦波のピーク点で瞬時値がゼロになる波(図5の一点鎖線)を重畳した波形(図5の実線)と等価な波形に出力電圧V1の波形を変化させることによって、出力電圧V1の実効値を変化させる。すなわち、図5の破線の正弦波に図5の一点鎖線の高調波を合わせ込むことで図5の実線の波形を作る。具体的には、出力制御部は、DC/AC双方向変換部48のスイッチング素子491〜494のオン時間のパルス幅を調整することによって、出力電圧V1の波形を図5の実線の波形にすることができる。これにより、簡単な演算で出力電圧V1のピーク値を高くしないで出力電圧V1の実効値だけを大きくすることができる。
Therefore, in the second method, the output control unit of the power conditioner 4 for charging / discharging is a sine wave (dashed line in FIG. 5) that is a wave whose instantaneous value is zero at the peak point of the sine wave (the dashed line in FIG. 5). ) Is changed to a waveform equivalent to the waveform (solid line in FIG. 5) superimposed on the output voltage V1, thereby changing the effective value of the output voltage V1. That is, the solid line waveform in FIG. 5 is created by combining the dashed-line sine wave in FIG. Specifically, the output control unit adjusts the pulse width of the on-time of the switching elements 491 to 494 of the DC / AC
ただし、第2の方法では、図5に示すように、基の正弦波のうち正の波形部分に対しては、重畳される一点鎖線の2つの波形も正の波形であり、基の正弦波のうち負の波形部分に対しては、重畳される一点鎖線の2つの波形も負の波形であることが望まれる。 However, in the second method, as shown in FIG. 5, for the positive waveform portion of the basic sine wave, the two waveforms of the alternate long and short dashed lines are also positive waveforms, and the basic sine wave Of these, for the negative waveform portion, it is desirable that the two waveforms of the alternate long and short dash line are also negative waveforms.
特に、充放電用パワーコンディショナ4の出力制御部は、図5に示すように、正弦波としての基本波に2倍高調波を重畳した波形と等価な波形に出力電圧V1の波形を変化させることによって、出力電圧V1の実効値を変化させることが好ましい。 In particular, the output controller of the charge / discharge power conditioner 4 changes the waveform of the output voltage V1 to a waveform equivalent to a waveform in which the second harmonic is superimposed on the fundamental wave as a sine wave, as shown in FIG. Thus, it is preferable to change the effective value of the output voltage V1.
続いて、第3の方法として、図6に示すように、正弦波に、上記正弦波の位相によって異なるゲインGをかけて生成した波形の電圧とすることで、実効値を変化させる方法がある。この方法では、充放電用パワーコンディショナ4の出力制御部は、正弦波(図6の破線)を上記正弦波の位相によって異なるゲインGで増幅した波形(図6の実線)と等価な波形に出力電圧V1の波形を変化させることによって、出力電圧V1の実効値を変化させる。具体的には、出力制御部は、DC/AC双方向変換部48のスイッチング素子491〜494のオン時間のパルス幅を調整することによって、出力電圧V1の波形を図6の実線の波形にすることができる。これにより、簡単な演算で出力電圧V1のピーク値を高くしないで出力電圧V1の実効値だけを大きくすることができる。
Subsequently, as a third method, as shown in FIG. 6, there is a method of changing the effective value by setting a voltage of a waveform generated by applying a gain G that differs depending on the phase of the sine wave to the sine wave. . In this method, the output control unit of the charge / discharge power conditioner 4 has a waveform equivalent to a waveform (solid line in FIG. 6) obtained by amplifying a sine wave (broken line in FIG. 6) with a gain G that differs depending on the phase of the sine wave. The effective value of the output voltage V1 is changed by changing the waveform of the output voltage V1. Specifically, the output control unit adjusts the on-time pulse width of the switching elements 491 to 494 of the DC / AC
次に、本実施形態に係る電力供給システム1の動作について図7を用いて説明する。なお、符号は図1を参照する。まず、電力供給システム1は、商用電力系統7が商用電力を供給している通常時において、商用電力系統7と連系運転を行う(S1)。電力供給システム1は、商用電力系統7の停電が検出されない限り、連系運転を継続して行う(S2)。一方、商用電力系統7が停電した場合、太陽電池パワーコンディショナ2と燃料電池パワーコンディショナ3と充放電用パワーコンディショナ4とは、停電検出機能により商用電力系統7の停電を検出して連系運転(電力出力)を停止する(S3)。その後、充放電用パワーコンディショナ4からのオフ信号によって、第1のスイッチ51がオフになって商用給電路91を電気的に切断し、電力供給システム1は自立運転モードに切り替わり(S4)、自立運転を行う(S5)。この際、充放電用パワーコンディショナ4は、通常時の商用電力系統7の交流電圧と同じ周波数および振幅の交流電圧を出力する。これにより、太陽電池パワーコンディショナ2および燃料電池パワーコンディショナ3は、通常時と同じように動作を再開する。その後、蓄電池41の充電状態に応じて、電力供給システム1は抑制制御を行う(S6)。その後、商用電力系統7の復電が検出されると(S7)、電力供給システム1は自立運転(電力出力)を停止し(S8)、自立運転から系統連系運転に切り替わる(S9)。一方、ステップS7において、商用電力系統7の復電が検出されない場合、ステップS6に戻って抑制制御を継続する。
Next, operation | movement of the electric
続いて、ステップS6における抑制制御の動作について図8を用いて説明する。なお、符号は図1,3を参照する。まず、蓄電池41の充電電力が設定値を超えた場合(S21)、充放電用パワーコンディショナ4の出力電圧V1の実効値が切替電圧V14に達するまでは(S22)、充放電用パワーコンディショナ4は、第1の上昇率で出力電圧V1の実効値を上昇させる(S23)。出力電圧V1の実効値が切替電圧V14を超えると(S22)、第2の上昇率(<第1の上昇率)で出力電圧V1の実効値を上昇させる(S24)。
Next, the suppression control operation in step S6 will be described with reference to FIG. Reference numerals refer to FIGS. First, when the charging power of the
一方、ステップS21において充電電力が設定値以下である場合、充放電用パワーコンディショナ4の出力電圧V1の実効値が定格電圧V11および切替電圧V14より大きいとき(S25,S26)、充放電用パワーコンディショナ4は、第1の下降率で出力電圧V1の実効値を下降させる(S27)。ステップS26において出力電圧V1の実効値が切替電圧V14以下である場合、第2の下降率(>第1の下降率)で出力電圧V1の実効値を下降させる(S28)。ステップS25において出力電圧V1の実効値が定格電圧V11以下である場合、抑制制御の動作を終了する。 On the other hand, when the charging power is not more than the set value in step S21, when the effective value of the output voltage V1 of the charging / discharging power conditioner 4 is larger than the rated voltage V11 and the switching voltage V14 (S25, S26), the charging / discharging power. The conditioner 4 decreases the effective value of the output voltage V1 at the first decrease rate (S27). If the effective value of the output voltage V1 is equal to or lower than the switching voltage V14 in step S26, the effective value of the output voltage V1 is decreased at the second decreasing rate (> first decreasing rate) (S28). When the effective value of the output voltage V1 is equal to or lower than the rated voltage V11 in step S25, the suppression control operation is terminated.
以上説明した本実施形態における充放電用パワーコンディショナ4は、商用電力系統7の停電時に、給電路電圧V2が所定電圧になるように給電路92側の出力電圧V1を制御する。これにより、本実施形態の電力供給システム1では、商用電力系統7が停電していない場合と同様に発電用パワーコンディショナ(太陽電池パワーコンディショナ2および燃料電池パワーコンディショナ3)が給電路92へ電力を出力することができる。その結果、本実施形態の電力供給システム1では、発電用パワーコンディショナが通信機能を有していなくても、商用電力系統7の停電時において、手動操作を必要とせずに発電装置(太陽電池21、燃料電池)の電力を利用することができる。
The charge / discharge power conditioner 4 in the present embodiment described above controls the output voltage V1 on the
また、本実施形態の電力供給システム1では、蓄電池41の充電が正常な条件を満たさないときに、充放電用パワーコンディショナ4が出力電圧V1の実効値を抑制開始電圧(しきい値)V12より大きくする。これにより、本実施形態の電力供給システム1では、給電路電圧V2の実効値を抑制開始電圧V12より大きくすることができるので、発電用パワーコンディショナの出力電力を小さくすることができ、その結果、蓄電池41の充電を正常な条件で行うことができる。
Further, in the
さらに、本実施形態の電力供給システム1によれば、充放電用パワーコンディショナ4の出力電圧V1の実効値が切替電圧(第2のしきい値)V14を超えると、出力電圧V1の実効値の上昇率を低くする。これにより、本実施形態の電力供給システム1では、発電用パワーコンディショナの間で電力出力を抑制する機能の開始(抑制開始遅延T2)がばらついていても、給電路電圧V2の実効値が発電用パワーコンディショナの過電圧異常電圧(異常停止値)V13に達することなく、発電用パワーコンディショナの出力電力を小さくすることができる。
Furthermore, according to the
また、本実施形態の電力供給システム1によれば、充放電用パワーコンディショナ4の出力電圧V1の振幅を変化させることによって、出力電圧V1の実効値を簡単に変化させることができる。
Further, according to the
本実施形態の電力供給システム1では、正弦波に上記正弦波のピーク点で瞬時値がゼロになる波を重畳した波形と等価な波形に出力電圧V1の波形を変化させる。これにより、出力電圧V1のピーク値を一定にしたまま出力電圧V1の実効値だけを大きくすることができる。特に、基本波に2倍の高調波を重畳した波形と等価な波形に出力電圧V1の波形を変化させることによって、簡単な演算で、出力電圧V1のピーク値を一定にしたまま出力電圧V1の実効値だけを大きくすることができる。
In the
本実施形態の電力供給システム1では、正弦波を上記正弦波の位相によって異なるゲインGで増幅した波形と等価な波形に出力電圧V1の波形を変化させる。これにより、簡単な演算で、出力電圧V1のピーク値を一定にしたまま出力電圧V1の実効値だけを大きくすることができる。
In the
(実施形態2)
実施形態2に係る電力供給システム1は、充電電力が規定電力以上の状態で変化方向が負の場合、出力電圧V1の実効値を変化させずに電圧制御を行う点で、実施形態1に係る電力供給システム1と相違する。なお、実施形態1の電力供給システム1と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。(Embodiment 2)
The
本実施形態の充放電用パワーコンディショナ4の制御部43は、充電電力の増減の変化方向を検出する電力変化検出部として機能する。また、本実施形態の制御部43は、出力制御部として、充電電力が規定電力以上の状態で、電力変化検出部により充電電力が減少方向であると検出された場合、出力電圧V1の実効値を検出時点の値に維持する。なお、実施形態1の制御部43と同様の機能については説明を省略する。
The
次に、本実施形態に係る電力供給システム1の動作の一例について図9を用いて説明する。太陽電池パワーコンディショナ2の出力抑制のスピードは製品ごとに各々大きく異なっている。このため、太陽電池パワーコンディショナ2の出力電力が負荷電力P11以下になるように太陽電池パワーコンディショナ2が抑制を開始しても、抑制がかかるまでの時間(抑制開始遅延T2)が大きくばらつく。これにより、充放電用パワーコンディショナ4は、抑制開始遅延T2で、出力電圧V1の実効値を過電圧異常電圧V13まで上昇させてしまうことが考えられる。
Next, an example of operation | movement of the electric
そこで、充放電用パワーコンディショナ4側で充電電力が増加しているか減少しているかを判断して、これにより、太陽電池パワーコンディショナ2が抑制を開始したか否かの判断を行う。この判断結果に応じて、充放電用パワーコンディショナ4は、出力電圧V1の実効値の上昇率を変更する。以下に充放電用パワーコンディショナ4の出力電圧V1の実効値の上昇率の一例を示す。以下、太陽電池パワーコンディショナ2について説明するが、燃料電池パワーコンディショナ3についても同様である。
Therefore, it is determined whether the charging power is increasing or decreasing on the charging / discharging power conditioner 4 side, thereby determining whether or not the solar
太陽電池パワーコンディショナ2の出力電力(太陽電池21の発電電力P1)が負荷電力P11より大きく、発電電力P1が増加中すなわち蓄電池41の充電電力が増加中であって、出力電圧V1の実効値が切替電圧V14より小さい場合(図9の時刻t21〜t23,t28〜t30)、出力電圧V1の実効値を第1の上昇率とする。また、発電電力P1が負荷電力P11より大きく、発電電力P1が増加中すなわち充電電力が増加中であって、出力電圧V1の実効値が切替電圧V14より大きい場合(時刻t23〜t24,t30〜t31)、出力電圧V1の実効値を第2の上昇率とする。一方、発電電力P1が負荷電力P11より大きく、発電電力P1が減少中すなわち充電電力が減少中であって、出力電圧V1の実効値が切替電圧V14より大きい場合(時刻t24〜t25,t31〜t32)、出力電圧V1の実効値を第3の上昇率とする。また、図示しないが、発電電力P1が負荷電力P11より大きく、発電電力P1が減少中であって、出力電圧V1の実効値が切替電圧V14より小さい場合、出力電圧の実効値を第4の上昇率とする。なお、第1の上昇率>第2の上昇率>第3の上昇率・第4の上昇率≧0である。また、第3の上昇率および第4の上昇率が0である場合、図9に示すように、出力電圧V1の実効値は、第2の上昇率になってから一定(第3の上昇率=0)になり、場合によっては第1の上昇率からいきなり一定(第4の上昇率=0)になる。
The output power of the solar battery power conditioner 2 (the generated power P1 of the solar battery 21) is larger than the load power P11, the generated power P1 is increasing, that is, the charging power of the
太陽電池パワーコンディショナ2が電力出力を抑制し、太陽電池21の発電電力P1が負荷電力P11以下になると(時刻t25,t32)、出力電圧V1の実効値が定格電圧V11になるように、充放電用パワーコンディショナ4は、出力電圧V1の実効値を徐々に下降させていく(時刻t25〜t27)。この際、出力電圧V1の実効値が切替電圧V14になるまでは、充放電用パワーコンディショナ4は、出力電圧V1の実効値を第1の下降率で下降させていく(時刻t25〜t26,t32〜t33)。出力電圧V1の実効値が切替電圧V14以下になると(時刻t26,t33)、充放電用パワーコンディショナ4は、出力電圧V1の実効値を第1の下降率よりも高い第2の下降率で下降させていく(時刻t26〜t27)。時刻t27において、太陽電池パワーコンディショナ2は、抑制終了遅延T3を持って電力出力の抑制を終了する。
When the solar
次に、本実施形態に係る電力供給システム1の抑制制御の動作について図10を用いて説明する。なお、符号は図1,9を参照する。まず、蓄電池41の充電電力が設定値を超えた場合(S41)、充電電力が増加中であって(S42)、充放電用パワーコンディショナ4の出力電圧V1の実効値が切替電圧V14に達するまでは(S43)、充放電用パワーコンディショナ4は、第1の上昇率で出力電圧V1の実効値を上昇させる(S44)。出力電圧V1の実効値が切替電圧V14を超えると(S43)、充放電用パワーコンディショナ4は、第2の上昇率(<第1の上昇率)で出力電圧V1の実効値を上昇させる(S45)。
Next, the suppression control operation of the
ステップS42において充電電力が増加中ではない場合、出力電圧V1の実効値が切替電圧V14より大きいときは(S46)、充放電用パワーコンディショナ4は、第3の上昇率(<第2の上昇率)で出力電圧V1の実効値を上昇させる(S47)。第3の上昇率=0の場合、出力電圧V1の実効値を維持する。出力電圧V1の実効値が切替電圧V14を超えると(S46)、充放電用パワーコンディショナ4は、第4の上昇率(<第1の上昇率)で出力電圧V1の実効値を上昇させる(S48)。第4の上昇率=0の場合、出力電圧V1の実効値を維持する。 When the charging power is not increasing in step S42, when the effective value of the output voltage V1 is larger than the switching voltage V14 (S46), the charging / discharging power conditioner 4 has a third rate of increase (<second rate of increase). The effective value of the output voltage V1 is increased by (rate) (S47). When the third increase rate = 0, the effective value of the output voltage V1 is maintained. When the effective value of the output voltage V1 exceeds the switching voltage V14 (S46), the charge / discharge power conditioner 4 increases the effective value of the output voltage V1 at the fourth increase rate (<first increase rate) ( S48). When the fourth increase rate = 0, the effective value of the output voltage V1 is maintained.
一方、ステップS41において充電電力が設定値以下である場合、出力電圧V1の実効値が定格電圧V11および切替電圧V14より大きいとき(S49,S50)、充放電用パワーコンディショナ4は、第1の下降率で出力電圧V1の実効値を下降させる(S51)。出力電圧V1の実効値が切替電圧V14以下である場合(S50)、充放電用パワーコンディショナ4は、第2の下降率で出力電圧V1の実効値を下降させる(S52)。ステップS49において出力電圧V1の実効値が定格電圧V11以下である場合、抑制制御の動作を終了する。 On the other hand, when the charging power is equal to or lower than the set value in step S41, when the effective value of the output voltage V1 is larger than the rated voltage V11 and the switching voltage V14 (S49, S50), the charging / discharging power conditioner 4 is the first The effective value of the output voltage V1 is decreased at the decreasing rate (S51). When the effective value of the output voltage V1 is equal to or lower than the switching voltage V14 (S50), the charge / discharge power conditioner 4 decreases the effective value of the output voltage V1 at the second decrease rate (S52). If the effective value of the output voltage V1 is equal to or lower than the rated voltage V11 in step S49, the suppression control operation is terminated.
以上説明した本実施形態の電力供給システム1によれば、発電用パワーコンディショナ(太陽電池パワーコンディショナ2、燃料電池パワーコンディショナ3)が出力抑制を開始したか否かを充放電用パワーコンディショナ4が充電電力の変化方向で判断し、判断結果に応じて出力電圧V1の実効値を一定にすることができる。これにより、本実施形態の電力供給システム1では、給電路電圧V2が過電圧異常電圧(異常停止値)V13に達する確率を低減させることができる。
According to the
(実施形態3)
実施形態3に係る電力供給システム1は、図12に示すように充電電力P2が急激に増加すると、図1,11に示す発電用切替部(第2のスイッチ52、第3のスイッチ53)を制御して発電用パワーコンディショナ(太陽電池パワーコンディショナ2、燃料電池パワーコンディショナ3)からの電力出力を停止させる点で、実施形態2に係る電力供給システム1と相違する。なお、実施形態2の電力供給システム1と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。(Embodiment 3)
In the
本実施形態の充放電用パワーコンディショナ4の制御部43は、後述の算出部と停止制御部として機能する。以下、算出部および停止制御部について図11,12を用いて説明する。
The
算出部は、蓄電池41を充電する際の充電電力P2を算出する。
The calculation unit calculates the charging power P <b> 2 when charging the
停止制御部は、算出部で算出された充電電力P2が予め決められた変化率以上で増加して規定電力以上になった場合、太陽電池パワーコンディショナ2および燃料電池パワーコンディショナ3から充放電用パワーコンディショナ4への電力出力を停止させる。
The stop control unit charges / discharges from the solar
本実施形態の停止制御部は、充電電力P2が上記変化率以上で増加して規定電力以上になった場合、太陽電池パワーコンディショナ2および燃料電池パワーコンディショナ3と給電路92とを電気的に切断するように第2のスイッチ52および第3のスイッチ53を制御する。
The stop control unit of the present embodiment electrically connects the solar
次に、本実施形態に係る電力供給システム1の動作の一例について図12を用いて説明する。まず、太陽電池パワーコンディショナ2の日照による出力電力の変化は比較的緩やかな出力変動である。特に出力電力の上昇は日照の変化と太陽電池パワーコンディショナ2の最大電力追従制御(MPPT制御)の追従スピードとに依存するため、緩やかな変化で出力抑制機能により、充放電用パワーコンディショナ4の充電電力P2をコントロールすることが可能である。一方、負荷機器81の変動は、充放電用パワーコンディショナ4の充電電力P2の極めて急峻な変動を発生させる(時刻t41〜t44)。例えば1kWの負荷機器81がオンからオフになった場合(時刻t41)、充放電用パワーコンディショナ4の充電電力P2は急に1kW増加することになる(時刻t43)。この状態で太陽電池パワーコンディショナ2の出力抑制機能を動作させても、1kW分の抑制が働くまで充放電用パワーコンディショナ4は過充電状態になってしまう。
Next, an example of the operation of the
そこで、充放電用パワーコンディショナ4は急峻な充電電力P2を検出し、充電電力P2が許容充電電力P21を超えた場合、速やかに太陽電池パワーコンディショナ2を給電路92から切り離すために第2のスイッチ52へオフ信号を出力する(時刻t42〜t45)。
Therefore, the charging / discharging power conditioner 4 detects the steep charging power P2, and when the charging power P2 exceeds the allowable charging power P21, the second
次に、本実施形態に係る電力供給システム1の抑制制御の動作について図13を用いて説明する。なお、符号は図1,9,12を参照する。まず、充電電力P2が設定値を超えて(S61)、充電電力P2が増加中であって(S62)、充電電力P2の増加スピードが設定値以下である場合(S63)について説明する。出力電圧V1の実効値が切替電圧V14に達するまでは(S64)、充放電用パワーコンディショナ4は、第1の上昇率で出力電圧V1の実効値を上昇させる(S65)。出力電圧V1の実効値が切替電圧V14を超えると(S64)、充放電用パワーコンディショナ4は、第2の上昇率(<第1の上昇率)で出力電圧V1の実効値を上昇させる(S66)。
Next, the suppression control operation of the
ステップS63において充電電力P2の増加スピードが設定値を超える場合、太陽電池21を解列するための第2のスイッチ52をオフにする(S67)。
If the increase speed of the charging power P2 exceeds the set value in step S63, the
ステップS62において充電電力P2が増加中ではない場合、出力電圧V1の実効値が切替電圧V14より大きいときは(S68)、充放電用パワーコンディショナ4は、第3の上昇率(<第2の上昇率)で出力電圧V1の実効値を上昇させる(S69)。出力電圧V1の実効値が切替電圧V14以下であると(S68)、充放電用パワーコンディショナ4は、第4の上昇率(<第1の上昇率)で出力電圧V1の実効値を上昇させる(S70)。 When the charging power P2 is not increasing in step S62, when the effective value of the output voltage V1 is larger than the switching voltage V14 (S68), the charging / discharging power conditioner 4 has a third rate of increase (<second The effective value of the output voltage V1 is increased at the rate of increase) (S69). When the effective value of the output voltage V1 is equal to or lower than the switching voltage V14 (S68), the charge / discharge power conditioner 4 increases the effective value of the output voltage V1 at the fourth increase rate (<first increase rate). (S70).
一方、ステップS61において充電電力P2が設定値以下である場合、出力電圧V1の実効値が定格電圧V11および切替電圧V14より大きいとき(S71,S72)、充放電用パワーコンディショナ4は、第1の下降率で出力電圧V1の実効値を下降させる(S73)。出力電圧V1の実効値が切替電圧V14以下である場合(S72)、充放電用パワーコンディショナ4は、第2の下降率で出力電圧V1の実効値を下降させる(S74)。ステップS71において出力電圧V1の実効値が定格電圧V11以下である場合、抑制制御の動作を終了する。 On the other hand, when the charging power P2 is equal to or lower than the set value in step S61, when the effective value of the output voltage V1 is larger than the rated voltage V11 and the switching voltage V14 (S71, S72), the charging / discharging power conditioner 4 is the first The effective value of the output voltage V1 is decreased at a decreasing rate of (S73). When the effective value of the output voltage V1 is equal to or lower than the switching voltage V14 (S72), the charge / discharge power conditioner 4 decreases the effective value of the output voltage V1 at the second decrease rate (S74). If the effective value of the output voltage V1 is equal to or lower than the rated voltage V11 in step S71, the suppression control operation is terminated.
以上説明した本実施形態の電力供給システム1によれば、充電電力P2の急峻な変動が発生した場合に、充放電用パワーコンディショナ4が急峻な充電電力P2を検出し、速やかに発電用パワーコンディショナ(太陽電池パワーコンディショナ2、燃料電池パワーコンディショナ3)から充放電用パワーコンディショナ4への電力出力を停止することができる。
According to the
特に、本実施形態の電力供給システム1では、充放電用パワーコンディショナ4の充電電力P2の急峻な変動が発生した場合に、充放電用パワーコンディショナ4が発電用切替部(第2のスイッチ52、第3のスイッチ53)を制御することによって、確実かつ簡単に発電用パワーコンディショナから充放電用パワーコンディショナ4への電力出力を停止させることができる。
In particular, in the
(実施形態4)
実施形態4に係る電力供給システム1は、図14に示すように、充電電力P2が急激に増加すると、出力電圧V1の実効値を過電圧異常電圧V13以上にして太陽電池パワーコンディショナ2および燃料電池パワーコンディショナ3からの電力出力を停止させる点で、実施形態3に係る電力供給システム1と相違する。なお、実施形態3の電力供給システム1と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。(Embodiment 4)
As shown in FIG. 14, in the
本実施形態の太陽電池パワーコンディショナ2および燃料電池パワーコンディショナ3は、給電路電圧V2の実効値が予め決められた過電圧異常電圧(異常停止値)V13を超えた場合に電力出力を停止する異常停止機能を有している。なお、実施形態3の太陽電池パワーコンディショナ2および燃料電池パワーコンディショナ3と同様の機能については説明を省略する。
The solar
本実施形態の充放電用パワーコンディショナ4の制御部43の停止制御部は、充電電力P2が予め決められた変化率以上で増加して許容充電電力(規定電力)P21以上になった場合、出力電圧V1の実効値を過電圧異常電圧V13より大きくするように出力制御部を制御する。これにより、太陽電池パワーコンディショナ2および燃料電池パワーコンディショナ3からの電力出力を停止させる。なお、実施形態3の充放電用パワーコンディショナ4と同様の機能については説明を省略する。
The stop control unit of the
次に、本実施形態に係る電力供給システム1の動作の一例について図14を用いて説明する。まず、太陽電池パワーコンディショナ2の日照による出力電力の変化は比較的緩やかな出力変動である。特に出力電力の上昇は日照の変化と太陽電池パワーコンディショナ2の最大電力追従制御(MPPT制御)の追従スピードとに依存するため、緩やかな変化で出力抑制機能により、充放電用パワーコンディショナ4の充電電力P2をコントロールすることが可能である。一方、負荷機器81の変動は、充放電用パワーコンディショナ4の充電電力P2の極めて急峻な変動を発生させる(時刻t61〜t63)。例えば1kWの負荷機器81がオンからオフになった場合(時刻t61)、充放電用パワーコンディショナ4の充電電力P2は急に1kW増加することになる(時刻t62)。この状態で太陽電池パワーコンディショナ2の出力抑制機能を動作させても、1kW分の抑制が働くまで充放電用パワーコンディショナ4は過充電状態になってしまう。
Next, an example of the operation of the
そこで、充放電用パワーコンディショナ4は急峻な充電電力P2を検出し、充電電力P2が許容充電電力P21を超えた場合、速やかに太陽電池パワーコンディショナ2を停止させるために、充放電用パワーコンディショナ4の出力電圧V1の実効値を過電圧異常電圧V13まで上昇させる(時刻t61〜t62)。時刻t63の後の時刻t64で出力電圧V1を定格電圧V11に戻す。 Therefore, the charging / discharging power conditioner 4 detects the steep charging power P2, and when the charging power P2 exceeds the allowable charging power P21, the charging / discharging power conditioner 4 is promptly stopped. The effective value of the output voltage V1 of the conditioner 4 is increased to the overvoltage abnormal voltage V13 (time t61 to t62). At time t64 after time t63, the output voltage V1 is returned to the rated voltage V11.
次に、本実施形態に係る電力供給システム1の抑制制御の動作について図15を用いて説明する。なお、符号は図1,14を参照する。まず、充電電力P2が設定値を超えて(S81)、充電電力P2が増加中であって(S82)、充電電力P2の増加スピードが設定値以下である場合(S83)について説明する。出力電圧V1の実効値が切替電圧V14に達するまでは(S84)、充放電用パワーコンディショナ4は、第1の上昇率で出力電圧V1の実効値を上昇させる(S85)。出力電圧V1の実効値が切替電圧V14を超えると(S84)、充放電用パワーコンディショナ4は、第2の上昇率(<第1の上昇率)で出力電圧V1の実効値を上昇させる(S86)。
Next, the suppression control operation of the
ステップS83において充電電力P2の増加スピードが設定値を超える場合、ステップS85に進む。 When the increase speed of the charging power P2 exceeds the set value in step S83, the process proceeds to step S85.
ステップS82において充電電力P2が増加中ではない場合、出力電圧V1の実効値が切替電圧V14より大きいときは(S87)、充放電用パワーコンディショナ4は、第3の上昇率(<第2の上昇率)で出力電圧V1の実効値を上昇させる(S88)。出力電圧V1の実効値が切替電圧V14以下であると(S87)、充放電用パワーコンディショナ4は、第4の上昇率(<第1の上昇率)で出力電圧V1の実効値を上昇させる(S89)。 When the charging power P2 is not increasing in step S82, when the effective value of the output voltage V1 is larger than the switching voltage V14 (S87), the charging / discharging power conditioner 4 has a third rate of increase (<second The effective value of the output voltage V1 is increased at the rate of increase) (S88). When the effective value of the output voltage V1 is equal to or lower than the switching voltage V14 (S87), the charge / discharge power conditioner 4 increases the effective value of the output voltage V1 at the fourth increase rate (<first increase rate). (S89).
一方、ステップS81において充電電力P2が設定値以下である場合、出力電圧V1の実効値が定格電圧V11および切替電圧V14より大きいとき(S90,S91)、充放電用パワーコンディショナ4は、第1の下降率で出力電圧V1の実効値を下降させる(S92)。出力電圧V1の実効値が切替電圧V14以下である場合(S91)、充放電用パワーコンディショナ4は、第2の下降率で出力電圧V1の実効値を下降させる(S93)。ステップS90において出力電圧V1の実効値が定格電圧V11以下である場合、抑制制御の動作を終了する。 On the other hand, when the charging power P2 is equal to or lower than the set value in step S81, when the effective value of the output voltage V1 is larger than the rated voltage V11 and the switching voltage V14 (S90, S91), the charging / discharging power conditioner 4 is the first The effective value of the output voltage V1 is decreased at a decrease rate of (S92). When the effective value of the output voltage V1 is equal to or lower than the switching voltage V14 (S91), the charge / discharge power conditioner 4 decreases the effective value of the output voltage V1 at the second decrease rate (S93). When the effective value of the output voltage V1 is equal to or lower than the rated voltage V11 in step S90, the suppression control operation is terminated.
以上説明した本実施形態の電力供給システム1では、充電電力P2が急激に増加した場合に、充放電用パワーコンディショナ4の出力電圧V1の実効値を発電用パワーコンディショナ(太陽電池パワーコンディショナ2、燃料電池パワーコンディショナ3)の過電圧異常電圧(異常停止値)V13より大きくする。これにより、本実施形態の電力供給システム1では、給電路電圧V2の実効値を過電圧異常電圧V13より大きくすることができるので、確実かつ簡単に発電用パワーコンディショナの電力出力を停止させることができる。
In the
なお、各実施形態において、第1のスイッチ(切替部)51と第2のスイッチ(発電用切替部)52と第3のスイッチ(発電用切替部)53とは、各実施形態のように1つの切替盤5にまとめて設けられていてもよいし、別個に設けられていてもよい。
In each embodiment, the first switch (switching unit) 51, the second switch (power generation switching unit) 52, and the third switch (power generation switching unit) 53 are 1 as in each embodiment. The two
また、各実施形態において、発電装置および発電用パワーコンディショナは、単数であっても、複数であってもよい。また、発電装置は複数種類あってもよい。 In each embodiment, the power generator and the power conditioner for power generation may be singular or plural. Further, there may be a plurality of types of power generation devices.
さらに、各実施形態では、給電路92上の負荷8の手前に分電盤6があるが、発電用パワーコンディショナ(太陽電池パワーコンディショナ2、燃料電池パワーコンディショナ3)および充放電用パワーコンディショナ4は、分電盤6に直接接続されていてもよいし、切替盤5を介して分電盤6に接続されていてもよい。
Furthermore, in each embodiment, the
本発明を幾つかの好ましい実施形態について記述したが、この発明の本来の精神および範囲、即ち請求の範囲を逸脱することなく、当業者によって様々な修正および変形が可能である。 While the invention has been described in terms of several preferred embodiments, various modifications and variations can be made by those skilled in the art without departing from the true spirit and scope of the invention, ie, the claims.
Claims (13)
前記発電用パワーコンディショナは、当該発電用パワーコンディショナおよび前記充放電用パワーコンディショナから前記負荷へ給電するための給電路に所定電圧が印加されている場合に前記給電路へ電力を出力する機能と、前記給電路に前記所定電圧が印加されていない場合に前記給電路への電力出力を停止する機能とを有し、
前記切替部は、前記商用電力系統が停電した場合に前記商用給電路を電気的に切断し、前記検出部により前記商用電力系統の復電が検出された場合に前記商用給電路を電気的に接続し、
前記充放電用パワーコンディショナは、前記給電路への電力出力を制御する出力制御部と、前記商用電力系統の停電を検出する停電検出部とを有し、
前記出力制御部は、前記停電検出部により前記商用電力系統の停電が検出されて、前記切替部により前記商用給電路が電気的に切断された場合に、前記給電路の電圧が前記所定電圧になるように前記充放電用パワーコンディショナから放電用に前記給電路側に向かって出力される出力電圧の実効値を変化させる
ことを特徴とする電力供給システム。A power conditioner for power generation for controlling the power generation of the power generation device, a power conditioner for charge / discharge for controlling charge / discharge of the storage battery, a switching unit inserted in a commercial power supply path for feeding power from the commercial power system, A detection unit for detecting power recovery of the commercial power system,
The power generation power conditioner outputs power to the power supply path when a predetermined voltage is applied to the power supply path for supplying power to the load from the power generation power conditioner and the charge / discharge power conditioner. And a function of stopping power output to the power supply path when the predetermined voltage is not applied to the power supply path,
The switching unit electrically disconnects the commercial power supply path when the commercial power system has a power failure, and electrically connects the commercial power supply path when the detection unit detects power recovery of the commercial power system. connection,
The charge / discharge power conditioner has an output control unit that controls power output to the power supply path, and a power failure detection unit that detects a power failure of the commercial power system,
The output control unit is configured to set the voltage of the power supply path to the predetermined voltage when a power failure of the commercial power system is detected by the power failure detection unit and the commercial power supply path is electrically disconnected by the switching unit. An effective value of an output voltage output from the charging / discharging power conditioner toward the feeding path for discharging is changed.
前記充放電用パワーコンディショナの前記出力制御部は、前記停電検出部により前記商用電力系統の停電が検出されて、前記切替部により前記商用給電路が電気的に切断された場合、前記蓄電池の充電が正常な条件を満たすとき、前記出力電圧の実効値を前記しきい値以下とし、前記蓄電池の充電が正常な条件を満たさないとき、前記出力電圧の実効値を前記しきい値より大きくする
ことを特徴とする請求項1記載の電力供給システム。The power generator for power generation has a function of suppressing power output to the power supply path when an effective value of the voltage of the power supply path is larger than a predetermined threshold value,
The output control unit of the charge / discharge power conditioner is configured such that when a power failure of the commercial power system is detected by the power failure detection unit and the commercial power supply path is electrically disconnected by the switching unit, When charging satisfies a normal condition, the effective value of the output voltage is set to be equal to or less than the threshold value. When charging of the storage battery does not satisfy a normal condition, the effective value of the output voltage is set to be larger than the threshold value. The power supply system according to claim 1.
前記出力制御部は、前記算出部で算出された前記充電電力が規定電力以上になると、前記出力電圧の実効値を予め決められた第1の上昇率で上昇させ、前記充電電力が前記規定電力以上であって、前記出力電圧の実効値が前記しきい値より大きい第2のしきい値を超えると、前記出力電圧の実効値をゼロ以上かつ前記第1の上昇率より低い第2の上昇率で上昇させ、前記出力電圧の実効値が前記第2のしきい値より大きい状態で前記充電電力が前記規定電力未満になると、前記出力電圧の実効値を減少させる
ことを特徴とする請求項2記載の電力供給システム。The charging / discharging power conditioner has a calculating unit that calculates charging power when charging the storage battery,
The output control unit increases the effective value of the output voltage at a predetermined first increase rate when the charging power calculated by the calculating unit is equal to or higher than a specified power, and the charging power is set to the specified power. When the effective value of the output voltage exceeds a second threshold value that is greater than the threshold value, the effective value of the output voltage is greater than zero and lower than the first increase rate. The effective value of the output voltage is decreased when the charging power becomes less than the specified power while the effective value of the output voltage is larger than the second threshold value. 2. The power supply system according to 2.
前記出力制御部は、前記充電電力が前記規定電力以上の状態で、前記電力変化検出部により前記充電電力が減少方向であると検出された場合、前記出力電圧の実効値を検出時点の値に維持する
ことを特徴とする請求項3記載の電力供給システム。The charge / discharge power conditioner has a power change detection unit that detects a change direction of increase / decrease in the charge power,
The output control unit sets the effective value of the output voltage to a value at the time of detection when the power change detection unit detects that the charging power is decreasing in the state where the charging power is equal to or higher than the specified power. The power supply system according to claim 3, wherein the power supply system is maintained.
前記蓄電池を充電する際の充電電力を算出する算出部と、
前記算出部で算出された前記充電電力が予め決められた変化率以上で増加して規定電力以上になった場合に前記発電用パワーコンディショナから前記充放電用パワーコンディショナへの電力出力を停止させる停止制御部と
を有することを特徴とする請求項1または2記載の電力供給システム。The charge / discharge power conditioner is:
A calculation unit for calculating charging power when charging the storage battery;
Stops the power output from the power generator for power generation to the power conditioner for charging / discharging when the charging power calculated by the calculating unit increases at a predetermined rate of change or more and reaches a specified power or more. The power supply system according to claim 1, further comprising: a stop control unit that controls the power supply system.
前記充放電用パワーコンディショナの前記停止制御部は、前記充電電力が前記変化率以上で増加して前記規定電力以上になった場合、前記発電用パワーコンディショナと前記給電路とを電気的に切断するように前記発電用切替部を制御する
ことを特徴とする請求項5または6記載の電力供給システム。A power generation switching unit inserted between the power generation power conditioner and the power supply path,
The stop control unit of the charge / discharge power conditioner electrically connects the power generator for power generation and the power supply path when the charge power increases at the change rate or more and becomes the specified power or more. The power supply system according to claim 5 or 6, wherein the power generation switching unit is controlled to be disconnected.
前記充放電用パワーコンディショナの前記停止制御部は、前記充電電力が前記変化率以上で増加して前記規定電力以上になった場合、前記出力電圧の実効値を前記異常停止値より大きくするように前記出力制御部を制御する
ことを特徴とする請求項5または6記載の電力供給システム。The power generator for power generation has a function of stopping power output when an effective value of the voltage of the power supply path exceeds a predetermined abnormal stop value,
The stop control unit of the charge / discharge power conditioner increases an effective value of the output voltage from the abnormal stop value when the charge power increases at the change rate or more and becomes the specified power or more. The power supply system according to claim 5, wherein the output control unit is controlled.
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