JP2016001956A

JP2016001956A - 電力変換装置

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Publication number: JP2016001956A
Application number: JP2014121033A
Authority: JP
Inventors: 佑亮阿部; Yusuke Abe; 智道伊藤; Tomomichi Ito; 雅弘谷口; Masahiro Taniguchi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2014-06-12
Filing date: 2014-06-12
Publication date: 2016-01-07
Anticipated expiration: 2034-06-12
Also published as: JP6243801B2; US20150365010A1; US9680368B2

Abstract

【課題】簡便な構成で突入電流を管理することを可能とする電力変換装置を提供する。【解決手段】電力系統と蓄電器の間に設けられ、電力系統側の交流回路に高調波フィルタを備え、蓄電器側の直流回路に直流コンデンサと直流遮断器を備え、インバータによる交直変換処理を行う電力変換装置であって、蓄電器の起動の際に、制限抵抗により制限された電流を電力系統側から直流コンデンサに与え、かつ直流コンデンサ電圧と蓄電池の電圧の差を監視して直流遮断器を投入し、蓄電器に接続する。【選択図】図１

Description

本発明は、電力系統と蓄電池間に連系されて交直変換を行う電力変換装置に係り、特に電力変換装置の一部にコンデンサを備えてこれを初充電するに好適な電力変換装置に関する。

近年、自然エネルギーを利用した分散電源や、蓄電池に代表される電力貯蔵手段を備える蓄電システムの導入が進んでいる。これらの分散電源や蓄電システムは、内部に蓄電器を備え直流で電力を貯蔵している。蓄電器の電力は自励式電力変換器によって、連系する系統周波数に変換して電力系統に送電される。また電力系統より供給される電力は、自励式電力変換器によって直流に変換されて蓄電器に充電される。

自励式電力変換器は、交直変換するインバータと直流回路を含み、直流回路にはコンデンサを備えている。また分散電源や蓄電システムと自励式電力変換器の間には直流遮断器が配置され、自励式電力変換器の停止中は、直流遮断器は開放されている。

自励式電力変換器の運転開始時には、直流遮断器が投入されて分散電源や蓄電システムと自励式電力変換器を接続することになるが、このとき直流回路のコンデンサに過大な突入電流が発生し、機器の損傷を招く恐れがある。この突入電流は、コンデンサのインバータ側電圧と、分散電源や蓄電システムの蓄電器の電圧との電位差に起因して生じ、両端電位差が大きいほど大きな突入電流となる。

このコンデンサ初充電時対策として、特許文献１では開閉器と抵抗器付電磁開閉器を直列にして分散電源や蓄電システムと自励式電力変換器の間に配置する。自励式電力変換器の運転開始時には、開閉器を投入して分散電源や蓄電システムと自励式電力変換器間を抵抗器で接続し、その後抵抗器付電磁開閉器を投入する。これにより開閉器の投入時にコンデンサには抵抗器により制限された電流が流れ、両端電位差を緩和しているので、過大な突入電流が抑止できるとしている。

特開平８−１２６３３９号公報

特許文献１によれば、制限抵抗により両端電位差を緩和できるが、開閉器と抵抗器付電磁開閉器を配置する必要があり、必要部品点数が増加し、装置の大型化や複雑化をまねくという問題がある。

以上のことから本発明においては簡便な構成で突入電流を管理することを可能とする電力変換装置を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するため、本発明の電力変換装置は、電力系統と蓄電器の間に設けられ、電力系統側の交流回路に高調波フィルタを備え、蓄電器側の直流回路に直流コンデンサと直流遮断器を備え、インバータによる交直変換処理を行い、蓄電器の起動の際に、制限抵抗により制限された電流を電力系統側から直流コンデンサに与え、スイッチング開始後は直流コンデンサ電圧と蓄電池電圧の差を低減するようインバータを制御し、かつ直流コンデンサ電圧と蓄電池電圧の差を監視して直流遮断器を投入し、蓄電器に接続する。

制限された電流をコンデンサに印加し、かつコンデンサ電圧と蓄電池電圧の差を監視して蓄電器に接続するので、初充電から蓄電器接続に至る起動過程における突入電流が抑止できる。特に簡便な構成で突入電流を管理することができる。

本発明の実施例１に係る電力変換装置の概略構成を示す図。実施例１に適用可能なインバータおよび高調波フィルタの一例を示す図。電力変換装置の起動時のタイミングチャートを示す図。制御器内のシーケンス処理部の構成例を示す図。制御器内のゲート信号演算部の構成例を示す図。本発明の実施例２に係る電力変換装置の概略構成を示す図。本発明の実施例３に係る電力変換装置の概略構成を示す図。図７の変形実施例を示す図。本発明の実施例３に係る制御器内のシーケンス処理部の構成例を示す図。

以下本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る電力変換装置の概略構成を示す図である。この図において、Ｇは交流の電力系統、Ｂｔは分散電源や蓄電システム内に備えられた蓄電器である。電力変換装置１は、点線で囲まれた部分であり、主回路部分１Ａと制御装置１Ｂで構成されている。このうち主回路部分１Ａを電力変換器と称することがある。

主回路部分１はインバータＩＮＶを主体に構成され、ここで交直変換あるいは、周波数変換が行われる。インバータＩＮＶの蓄電器Ｂｔ側は直流回路を形成しており、直流回路には直流遮断器ＣＢｄを備える。直流遮断器ＣＢｄは、後述する図２のインバータＩＮＶ内部の直流コンデンサの充電が完了したと判定された時点で投入される。

インバータＩＮＶの電力系統Ｇ側は交流回路を形成しており、交流回路には平滑用の高調波フィルタＦが配置され、インバータＩＮＶから電力系統Ｇへ流出する高調波を低減する。また交流回路には交流開閉器Ｓｗａと、交流開閉器Ｓｗａに並列接続された初充電用抵抗器Ｒｓと初充電用開閉器Ｓｗｓからなる直列回路を配置している。ここで初充電用抵抗器Ｒｓは、後述する図２の高調波フィルタＦを構成するフィルタコンデンサＦＣ及びインバータＩＮＶ内の直流コンデンサＣＤの初充電を行う際に過大な突入電流の流入を防ぐための抵抗である。また初充電用開閉器Ｓｗｓは、電力変換器が運転開始した際、初充電用抵抗器Ｒｓを介して初充電を行うための開閉器である。

制御装置１Ｂ内の制御器Ｃは、主回路部分１Ａの各所に制御信号を与えるに際し、主回路部分１Ａの各所から電流、電圧信号を取り込んでいる。これらは、電力系統Ｇ側の電圧検出器ＰＴから取り込んだ連系点電圧（線間電圧ＶＳＵＶ、ＶＳＶＷ）、インバータ出力電流検出器ＣＴＩから取り込んだインバータ出力電流ＩＳＵ、ＩＳＷ、直流回路に設置された直流電圧検出器ＰＴｄから取り込んだ直流電圧ＶＤＣ、蓄電池電圧検出器ＰＴｂから取り込んだ蓄電池電圧ＶＤＢなどである。

また制御装置１Ｂ内の制御器Ｃは、上記入力を用いた判断・演算処理の結果として主回路部分１Ａの各所に制御信号Ｓを与える。これらは、初充電用開閉器Ｓｗｓに対するＯＮ／ＯＦＦ指令Ｓ１、交流開閉器Ｓｗａに対するＯＮ／ＯＦＦ指令Ｓ２、直流遮断器ＣＢｄに対するＯＮ／ＯＦＦ指令Ｓ３、インバータＩＮＶに対するゲート信号Ｓ４などである。

図２は、実施例１に適用可能なインバータＩＮＶおよび高調波フィルタＦの一例を示している。このうち高調波フィルタＦは、高調波フィルタを構成する三相のリアクトルであるフィルタリアクトルＦＬと高調波フィルタを構成する三相のコンデンサであるフィルタコンデンサＦＣで構成されて、インバータＩＮＶで発生した高調波電流の系統Ｇへの流出を抑制する。なおフィルタコンデンサＦＣは、初充電用抵抗器Ｒｓを介して交流電流により初充電される。

実施例１に適用可能なインバータＩＮＶは、直流コンデンサＣＤと、６個のＩＧＢＴモジュールＩＧＢＴにより構成される。インバータＩＮＶは三相交流電圧を出力し、ＩＧＢＴモジュールＩＧＢＴを二直列接続することで一相分の回路を構成する。直流コンデンサＣＤは、インバータ直流側に備わるコンデンサであり、コンデンサＣＤの電圧がインバータ直流電圧となる。ＩＧＢＴモジュールＩＧＢＴは、ＩＧＢＴとダイオードが逆並列接続されるモジュールである。

図２の構成において、直流コンデンサＣＤの電圧がインバータ直流電圧である。直流コンデンサＣＤは、初充電抵抗Ｒｓ、フィルタリアクトルＦＬ、及びＩＧＢＴモジュール内のダイオードを介して初充電され、インバータＩＮＶ動作後は制御器Ｃの演算による電圧制御により、蓄電池電圧ＶＤＢとの電圧差が所定の値になるまで交流電力Ｇにより充電される。ＩＧＢＴモジュールＩＧＢＴは、交流開閉器ＳＷａ投入前はオフしており、ＩＮＶは制御器Ｃからのゲート信号Ｓ４を受け、スイッチングする。これによりインバータＩＮＶは、交流開閉器ＳＷａ投入後は、直流電圧ＶＤＣが所定の範囲に達するように、制御器Ｃからゲート信号Ｓ４が出力され、ＩＧＢＴモジュールＩＧＢＴが動作する。

図３は、図１、図２に示した本発明の実施例１に係る電力変換装置の起動時のタイミングチャートを示している。ここには停止状態から初充電を行う時の遮断器や開閉器などの開閉手段の操作順序及び変換器の起動タイミング及び、この結果としての直流コンデンサＣＤの直流電圧ＶＤＣを示している。

本発明の起動手順では、最初に図示せぬ交流遮断器を手動操作により時刻ｔ０において投入する。なお交流遮断器は、主回路部分１Ａの電力系統側に配置されている。また、この時点ｔ０において、遮断器や開閉器などの開閉手段（交流開閉器Ｓｗａ、初充電用開閉器Ｓｗｓ、直流遮断器ＣＢｄ）は開放状態にあり、かつインバータＩＮＶに対するゲート信号Ｓ４は印加されていない。

電力変換装置起動時の初充電は、時刻ｔ１において初充電用開閉器Ｓｗｓを投入したことで開始する。これにより、初充電用開閉器Ｓｗｓから初充電用抵抗器Ｒｓ、平滑用の高調波フィルタＦ、インバータＩＮＶ内のＩＧＢＴ（内部の逆並列ダイオード）を経由して直流コンデンサＣＤに至る回路が形成され、直流コンデンサＣＤの直流電圧ＶＤＣは初充電用抵抗器Ｒｓにより制限された制限電流により徐々に増加する。

初充電用開閉器Ｓｗｓは、初充電完了しきい値電圧に到達したことをもって時刻ｔ２において開放される。またこれを受けて直後の時刻ｔ３において交流開閉器Ｓｗａが代わりに投入される。これにより、交流開閉器Ｓｗａから、平滑用の高調波フィルタＦ、インバータＩＮＶ内のＩＧＢＴを経由して直流コンデンサＣＤに至る回路が引き続き形成される。さらにその直後の時刻ｔ４において、インバータＩＮＶに対するゲート信号Ｓ４の印加が開始される。これら一連の切り替え操作期間内では直流コンデンサＣＤの直流電圧ＶＤＣは微増している。

時刻ｔ４以降のシーケンス動作について説明する。時刻ｔ４以降は本発明の新規な点である直流遮断器投入時の過電流抑制手段が説明される。時刻ｔ４以降、直流コンデンサＣＤの直流電圧ＶＤＣは、インバータＩＮＶのゲート信号Ｓ４により制御される。このときのインバータ制御では、蓄電池Ｂｔにおける電圧（蓄電池電圧ＶＤＢ）が計測されており、蓄電池電圧ＶＤＢよりも多少低めに設定された直流遮断器ＣＢｄの投入しきい値電圧に向けて電圧制御が実行される。具体的には、直流電圧指令値を蓄電池電圧ＶＤＢとし、電圧制御を実施する。この制御は、直流遮断器ＣＢｄの投入しきい値電圧に達する時刻ｔ５までの期間、継続され、この時点で直流遮断器ＣＢｄを投入する。この結果、直流コンデンサＣＤの直流電圧ＶＤＣと蓄電池電圧ＶＤＢの差電圧は微小であり、直流遮断器ＣＢｄ投入による過電流の発生が抑止される。なお直流遮断器ＣＢｄ投入後の時刻ｔ６では、電力系統Ｇと蓄電器の間での自由な電力融通を達成すべくインバータＩＮＶによる制御が行われる。

図１の制御器Ｃは図３の制御操作を実行すべく、その内部にシーケンス処理部とゲート信号演算部を備えている。図４には、このうちシーケンス処理部Ｓｅｑの構成例を示している。シーケンス処理部Ｓｅｑの機能は、図３の時刻ｔ３までの期間（初充電用抵抗器Ｒｓを介する初充電期間）の処理を行う初充電演算部Ｓｅｑ１と、図３の時刻ｔ４からｔ５までの期間（交流開閉器Ｓｗａ投入後期間）の処理を行う充電演算部Ｓｅｑ２とで構成されている。

初充電演算部Ｓｅｑ１では、最初に交流遮断器投入を交流遮断器投入検知部ｂ１で検知して、初充電用開閉器Ｓｗｓの投入信号Ｓ１ＯＮを出力する。また初充電演算部Ｓｅｑ１は直流電圧ＶＤＣを監視しており、直流電圧判定部ｂ２においてこれが図３の初充電完了しきい値電圧に達したことをもって検知フラグを出力する。開閉制御信号算出部ｂ３では検知フラグに対応して、初充電用開閉器Ｓｗｓの開放指令Ｓ１ＯＦＦを発し、その開放後引き続き交流開閉器Ｓｗａの投入指令Ｓ２ＯＮを与える。

充電演算部Ｓｅｑ２では、交流開閉器Ｓｗａの投入指令Ｓ２ＯＮを受けて、直流遮断器ＣＢｄの投入しきい値電圧に向けたインバータ制御を実行する。このために初充電演算部Ｓｅｑ１には、直流コンデンサＣＤの直流電圧ＶＤＣと蓄電池電圧ＶＤＢが取り込まれており、この差電圧が減算器ｂ４において求められている。電圧指令算出器ｂ８およびゲート信号算出器ｂ６は、先に述べたゲート信号演算部に対応する部位である。このゲート信号演算部の具体的な処理内容について別途図５を用いて説明するが、要するに直流電圧ＶＤＣを蓄電池電圧に向けて緩やかに増加すべく、インバータＩＮＶに対するゲート信号Ｓ４を与える。なお電圧指令算出器ｂ８には、ンバータＩＮＶの制御のために、連系点電圧や変換器出力電流が取り込まれている。

また直流コンデンサＣＤの直流電圧ＶＤＣと蓄電池電圧ＶＤＢの差電圧は、電圧判定器ｂ５に入力されて、直流遮断器ＣＢｄの投入しきい値電圧と比較され、投入しきい値電圧に達した時点で検知フラグを出力する。遮断器制御信号算出部ｂ７では検知フラグに対応して、直流遮断器ＣＢｄの投入指令Ｓ３ＯＮを発し、直流遮断器ＣＢｄを投入する。これにより以降の操作は、電力系統Ｇと蓄電器の間での自由な電力融通を達成すべくインバータＩＮＶによる制御が行われる。なお以上の説明において、初充電とは初充電用抵抗器Ｒｓを介してコンデンサを充電する動作までを意味するものとする。

図５に一般的なゲート信号演算部の一例を示している。この構成はインバータ制御においてよく知られたものであるので、ここでは簡便に説明をする。

この図において１００は相電圧算出器であり、図１の連系点電圧検出器ＰＴにより検出された線間電圧（ＶＳＵＶ、ＶＳＶＷ）から相電圧（ＶＳＵ、ＶＳＶ、ＶＳＷ）を算出する。相電圧算出器１００の出力はα−β変換器１０１、および位相算出器１０４に入力される。α−β変換器１０１では相電圧（ＶＳＵ、ＶＳＶ、ＶＳＷ）をα成分、β成分に変換する。α−β変換器１０１の出力はｄ−ｑ変換器１０２に入力される。

他方位相算出器１０４では、連系点相電圧（ＶＳＵ、ＶＳＶ、ＶＳＷ）から連系点電圧位相を算出する。他方位相算出器１０４の出力はｄ−ｑ変換器１０２、ｄ−ｑ変換器１０７、逆ｄ−ｑ変換器１１５に入力される。ｄ−ｑ変換器１０２では、連系点電圧α成分、β成分、および位相算出器１０４の出力である連系点電圧位相を入力とし、連系点電圧をｄ軸成分、ｑ軸成分に変換する。ｄ−ｑ変換器１０２の出力は電力算出器１０９に入力される。以上の処理を通じて、主回路電圧は３相から２相成分に変換され、さらにｄ−ｑ軸成分に変換されている。

この図において１０５は減算器であり、図１のインバータ出力電流検出器ＣＴ１から変換器出力電流ＩＳＵ、ＩＳＷを入力している。減算器では、さらにＶ相の電流ＩＳＶを再現している。α−β変換器１０６、ｄ−ｑ変換器１０７は、主回路の電流を３相から２相成分に変換し、さらにｄ−ｑ軸成分に変換したものであり、この説明を省略する。

図５での処理のために、さらに図４の直流コンデンサＣＤの直流電圧ＶＤＣと蓄電池電圧ＶＤＢの差電圧ＶＤＣＤＥＦが取り込まれている。直流電圧制御器１０８では、蓄電池電圧と直流電圧の差分を入力し、有効電流指令値ＩＤＲＥＦを出力する。出力ＩＤＲＥＦは後述の切替スイッチを介して減算器１１２に入力される。

また電力算出器１０９では、連系点電圧、出力電流それぞれのｄ軸成分、ｑ軸成分を入力し、有効電力ＰＳおよび無効電力ＱＳを出力する。電力算出器１０９の出力ＰＳは減算器１１７に、出力ＱＳは減算器１１０にそれぞれ入力される。減算器１１０では、無効電力指令値であるＱＲＥＦと、電力算出器１０９からの無効電力ＱＳを入力とし、無効電力差分を出力する。無効電力制御部１１１では、前記無効電力差分を入力し、無効電流指令値ＩＱＲＥＦを出力する。出力は減算器１１３に入力される。

減算器１１２では、出力電流ｄ軸成分と有効電流指令値を入力とし、差分であるＩＤＤＥＦを出力する。出力であるＩＤＤＥＦは電流制御器１１４に入力される。また減算器１１３では、出力電流ｑ軸成分と無効電流指令値ＩＱＲＥＦを入力とし、差分ＩＱＤＥＦを出力する。出力は電流制御器１１４に入力される。

図５の制御によれば、以上のようにして電流制御器１１４にＩＤＤＥＦとＩＱＤＥＦを得、減算器１１２からの入力ＩＤＤＥＦよりｄ軸電圧指令値ＶＤＲＥＦを、減算器１１３からの入力ＩＱＤＥＦよりｑ軸電圧指令値ＶＱＲＥＦを算出し、出力する。出力は逆ｄ−ｑ変換器１１５に入力される。逆ｄ−ｑ変換器１１５では、電圧指令値ｄ軸成分ＶＤＲＥＦ、ｑ軸成分ＶＱＲＥＦ、および連系点電圧位相を入力とし、前記電圧指令値をα成分、β成分に変換する。そのうえで２相−３相変換器１１６において、電圧指令値α成分、β成分を三相の電圧指令値ＶＲＥＦに変換する。出力は図４のゲート信号算出器ｂ６を経由して点弧信号Ｓ４としてインバータＩＮＶに入力される。

上記は蓄電器を連系するまでの制御シーケンスであり、直流電圧制御部１０８が有効電流指令値ＩＤＲＥＦを算出し、出力電圧制御を実施するが、直流遮断器ＣＢｄ投入後は、直流遮断器開閉状態信号ＣＢ_Ａｎｓにより運転モード切替スイッチ１１９が切り替わる。このとき、減算器１１７に、上位システムより受信する有効電力指令値ＰＲＥＦと、無効電力算出器１０９からの出力ＰＳが入力され、有効電力差分が出力される。有効電力制御部１１８では、前記有効電力差分を入力し、有効電流指令値ＩＤＲＥＦを出力する。通常運転時は、前記有効電力制御部１１８が有効電流指令値ＩＤＲＥＦを算出し、出力電圧制御を実施する。

以上説明した本発明の実施例１によれば、制限された電流をコンデンサに印加し、かつコンデンサ電圧と蓄電池電圧の差を監視して蓄電器に接続するので、初充電から蓄電器接続に至る起動過程における突入電流が抑止できる。

図６の実施例２は、制限された電流をコンデンサに印加するための主回路構成として、起動回路を利用したものである。つまり実施例１では、交流開閉器ＳＷａに並列に初充電用抵抗器Ｒｓと初充電用開閉器ＳＷｓの直列回路を設置したものであるが、この代わりに起動回路を利用したものである。

起動回路は、電力系統Ｇと直流コンデンサＣＤの間で形成された直列回路であり、インバータを経由しない。起動回路としての直列回路は、電力系統Ｇの側から交流開閉器Ｓｗａ、変圧器ＴＲ、整流器ＳＲ、初充電用抵抗器Ｒｓの順に配列されている。この実施例２の構成の場合の起動制御手法は、実施例１と同じであるのでここでの説明を省略する。

以上説明した本発明の実施例２によれば、制限された電流をコンデンサに印加し、かつコンデンサ電圧と蓄電池電圧の差を監視して蓄電器に接続するので、初充電から蓄電器接続に至る起動過程における突入電流が抑止できる。また、変圧器ＴＲの巻線比を調整することで、過変調無しにインバータを起動できる利点がある。特に既存の起動回路を備えている場合に、新たな付帯設備を追加することなく実現が可能である。

図７の実施例３では、本発明の適用対象である蓄電器Ｂｔが蓄電池ユニットＢＴＵで構成されている。

図の例では２つの蓄電池ＢＴ１、ＢＴ２が、蓄電池用遮断器ＣＢｂ１、ＣＢｂ２を介して並列接続されて使用される。このため、単独運転と連結運転の可能性があることから、各ユニット電圧を検知可能としている。蓄電池電圧検出器ＰＴｂ１、ＰＴｂ２において各端子電圧を検知し、電池管理ユニットＢＭＵで電圧監視している。電池管理ユニットＢＭＵで検知した電圧は制御器Ｃに送られて起動制御などに利用される。

具体的には図７において、蓄電池ユニットＢＴＵは並列に接続された蓄電池ＢＴ１、ＢＴ２と、制御器である電池管理ユニットＢＭＵによって構成される電力貯蔵装置であり、個々の蓄電池ＢＴ１、ＢＴ２に蓄電池電圧検出器ＰＴｂ１、ＰＴｂ２、蓄電池用遮断器ＣＢｂ１、ＣＢｂ２が備わる。蓄電池電圧検出器ＰＴｂ１、ＰＴｂ２は、個々の蓄電池電圧を計測し、計測情報を電池管理ユニットＢＭＵへ出力する。蓄電池用遮断器ＣＢｂ１、ＣＢｂ２は、個々の蓄電池ＢＴ１、ＢＴ２に備わり、異常時や交換作業時は蓄電池用遮断器ＣＢｂ１、ＣＢｂ２が開放される。電池管理ユニットＢＭＵでは、蓄電池電圧検出器ＰＴｂ１、ＰＴｂ２からの出力である計測値を入力とし、電力変換器１の制御器Ｃへ計測値を送信する。制御器Ｃは計測値を受信情報ＣＯＭｒとして受信し、入力とする。

実施例３における制御器Ｃは、蓄電池ＢＴ１、ＢＴ２の交換作業等により、遮断器ＣＢｂ１が開放されている状態でも起動制御を行う必要がある。この場合、ＢＴ１とＢＴ２の電圧が異なるため、ＣＢｂ１投入時にＢＴ１からＢＴ２およびインバータに過大電流が流れ、蓄電池やインバータの損傷のおそれがある。図９は実施例３におけるシーケンス処理部ｓｅｑ３の構成例を示している。電力変換器１には、図示せぬ部分に手動操作が可能な操作インターフェース手段が備えられ、該インターフェース手段では連系する蓄電池を選択することが可能である。電力変換器１から切り離されている蓄電池ＢＴ１を連系するよう操作すると、上記インターフェース手段から制御器Ｃへ電圧指令値切り替え信号が送信され、制御器Ｃは蓄電池ＢＴ１の電圧ＶＤＢ１を電圧指令値とし、該電圧ＶＤＢ１とインバータの直流電圧を合わせるように電圧制御を行う。蓄電池ＢＴ１の電圧ＶＤＢ１とインバータの直流電圧との差は、電池管理ユニットＢＭＵへ送信情報ＣＯＭｔとして送信され、電池管理ユニットＢＭＵは上記差電圧が所定の値以内であることを判定し、遮断器ＣＢｂ１へ開閉指令Ｓ５を与えることにより、過大電流を発生させることなく遮断器ＣＢｂ１を投入することが可能となる。

遮断器ＣＢｂ１投入後は、該遮断器の開閉状態信号ＣＢｂ１_Ａｎｓを通信により受信し、運転モード切替スイッチへ入力することで、実施例１で説明した、有効電力制御部の演算によるインバータ制御に切り替わる。

図８は、図７の代替実施案である。図７では電池管理ユニットＢＭＵが、全ての蓄電池ＢＴ１、ＢＴ２を一括して管理制御していたが、図８の例では電池管理ユニットＢＭＵは蓄電池個別に設置され、蓄電池の管理制御を行っている。

以上説明した本発明の実施例３によれば、制限された電流をコンデンサに印加し、かつコンデンサ電圧と蓄電池電圧の差を監視して蓄電器に接続するので、初充電から蓄電器接続に至る起動過程における突入電流が抑止できる。特に、蓄電池が大容量設備であり、分割設置することが避けられない場合に好適である。

Ｇ：交流の電力系統
Ｂｔ：分散電源や蓄電システム内に備えられた蓄電器
１：電力変換装置
１Ａ：電力変換装置の主回路部分
１Ｂ：電力変換装置の制御装置
ＩＮＶ：インバータ
ＣＢｄ：直流遮断器
Ｆ：平滑用の高調波フィルタ
Ｓｗａ：交流開閉器
Ｒｓ：初充電用抵抗器
Ｓｗｓ：初充電用開閉器
ＦＬ：フィルタリアクトル
ＦＣ：フィルタコンデンサ
Ｃ：制御器
ＰＴ：電力系統Ｇ側の電圧検出器
ＣＴＩ：インバータ出力電流検出器
ＰＴｄ：直流電圧検出器
ＰＴｂ：蓄電池電圧検出器
Ｓ１：初充電用開閉器Ｓｗｓに対するＯＮ／ＯＦＦ指令
Ｓ２：交流開閉器Ｓｗａに対するＯＮ／ＯＦＦ指令
Ｓ３：直流遮断器ＣＢｄに対するＯＮ／ＯＦＦ指令
Ｓ４：インバータＩＮＶに対するゲート信号
ＣＤ：直流コンデンサ
ＩＧＢＴ：ＩＧＢＴモジュール

Claims

電力系統と蓄電器の間に設けられ、電力系統側の交流回路に高調波フィルタを備え、蓄電器側の直流回路に直流コンデンサと直流遮断器を備え、インバータによる交直変換処理を行う電力変換装置であって、
蓄電器の起動の際に、制限抵抗により制限された電流を前記電力系統側から前記直流コンデンサに与え、かつ直流コンデンサ電圧と前記蓄電池の電圧の差を監視して前記直流遮断器を投入し、蓄電器に接続することを特徴とする電力変換装置。
請求項１に記載の電力変換装置であって、
前記交流回路に備えられる第一の開閉器と、該第一の開閉器に直列に接続され、その他端は前記高調波フィルタを介して前記インバータの交流端子に接続される抵抗器と、前記第一の開閉器と前記抵抗器の直列回路に対して並列に接続される第二の開閉器とを備え、
当該電力変換装置の起動制御手段として、前記第一の開閉器を投入し、前記直流コンデンサ電圧が第一の所定の値を超えたときに前記第一の開閉器を開放し、さらに第二の開閉器を投入するステップと、第二の開閉器の投入後に前記インバータのスイッチングを開始して前記蓄電池電圧と前記直流コンデンサ電圧との差を低減するようインバータを制御するステップと、前記蓄電池電圧と前記直流コンデンサ電圧との差が所定範囲内であれば前記直流遮断器を投入するステップと、前記直流遮断器投入後は運転モードを切り替えるステップと、運転モード切り替え後は有効電力指令値によりインバータを制御するステップと、を備えることを特徴とする電力変換装置。
請求項１に記載の電力変換装置であって、
前記交流回路に備えられて前記高調波フィルタを介して前記インバータの交流端子が接続される第二の開閉器と、前記交流回路に並列に接続される第三の開閉器と、該第三の開閉器を介して前記交流回路に接続される変圧器と、該変圧器に交流端子が接続されて直流出力回路が抵抗器を介して直流コンデンサに接続される整流器とを備え、
当該該電力変換装置の起動制御手段として、前記第三の開閉器を投入し、前記直流コンデンサ電圧が第二の所定の値を超えたときに前記第三の開閉器を開放するステップと、前記第三の開閉器の開放後にインバータのスイッチングを開始して前記蓄電池電圧と直流コンデンサ電圧との差を低減するようインバータを制御するステップと、前記蓄電池電圧と前記直流コンデンサ電圧の差が所定範囲内であれば前記直流遮断器を投入するステップと、を備えることを特徴とする電力変換装置。
請求項１乃至請求項３記載のいずれか1項に記載の電力変換装置であって、
前記蓄電器は、並列接続された複数の単位蓄電器で構成され、該単位蓄電器はそれぞれ直流開閉器と該直流開閉器に接続される蓄電池を供え、前記単位蓄電器の蓄電池は前記直流開閉器を介して並列に接続され、前記電力変換装置は前記単位蓄電器の蓄電池電圧を検出する手段と、を備えることを特徴とする電力変換装置。
請求項４に記載の電力変換装置であって、
前記単位蓄電器のうち少なくとも１つが単位蓄電器内の直流開閉器を開放している状態から直流開閉器を投入する際に、前記直流開閉器が開放されている蓄電池電圧とインバータ直流コンデンサ電圧との差を低減するようインバータを制御するステップを備えることを特徴とする電力変換装置。
請求項４又は請求項５に記載の電力変換装置であって、
直流開閉器を開放している状態にある単位蓄電器の連系指令を手動で与える操作インターフェース手段と、該インターフェース手段からの信号を元に電圧指令を切り替える手段とを備えることを特徴とする電力変換装置。