JP5546832B2 - 配電システム - Google Patents
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Description
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、逆潮流の規制の有無に関わらず、直流発電装置において自身に適した発電が可能となる配電システムを提供することにある。
請求項1に記載の発明は、直流発電装置により発電される直流電力が直流配線を介して直流負荷に供給される直流電力系統と、前記直流電力系統に連携され、交流電源から交流配線を介して交流電力が供給される交流電力系統と、を備える配電システムにおいて、前記交流配線からの交流電力を直流電力に、前記直流配線からの直流電力を交流電力に変換する双方向コンバータと、前記直流配線に接続され、前記直流発電装置から入力される直流電力を所望の直流電力に変換し、この変換後の直流電力を前記直流負荷に供給するDC/DCコンバータと、前記直流配線に接続されるバッテリと、前記直流配線及び前記バッテリ間に設けられ、同直流配線の電力を同バッテリに充電し、前記バッテリの電力を前記直流配線に放電する充放電回路と、前記交流配線に接続されるとともに、前記交流電源へ逆潮流する電力を検出する逆潮電力検出回路と、前記逆潮電力検出回路の検出結果に基づき前記逆潮流する電力を、前記充放電回路を通じた前記バッテリの充放電により調整する制御部と、前記直流配線の電圧を検出する電圧検出手段と、を備え、前記制御部は、前記直流配線の電圧が第1指令値となるように、前記双方向コンバータを制御し、前記電圧検出手段を通じて検出された前記直流配線の電圧が前記第1指令値より大きい第1しきい値以上となったとき、前記DC/DCコンバータの制御を通じて前記直流発電装置の発電電力を抑制して、前記直流配線の電圧が前記第1しきい値未満となるように制御し、前記電圧検出手段を通じて検出された前記直流配線の電圧が前記第1しきい値未満であるときには、逆潮流の規制の有無に関わらず前記DC/DCコンバータが記憶している所定の制御ルールに従って前記直流発電装置の事情に見合った電力を前記直流発電装置に発電させることをその要旨としている。
同構成によれば、直流配線の電圧が第1指令値に一致するように交流及び直流電力系統間で電力が授受されることにより、直流負荷に供給される供給電力及び直流負荷の需要電力を平衡状態とすることができる。換言すると、直流配線の電圧が第1指令値に一致したとき、供給電力及び需要電力が平衡状態となる。具体的には、直流配線の電圧が第1指令値を超える場合には、直流配線の電力が双方向コンバータを通じて交流配線に供給される。また、直流配線の電圧が第1指令値未満である場合には、交流配線の電力が双方向コンバータを通じて直流配線に供給される。従って、直流発電装置の発電電力及び直流負荷の需要電力の不平衡が生じた場合であれ、直流発電装置の発電電力を調整する必要がない。これにより、直流負荷の需要電力に関わらず、直流発電装置は自身に適切な電力で発電できる。
例えば、電力平衡状態を保つために直流配線から交流配線に供給させるべき電力が、双方向コンバータの最大出力電力を超えるときや、電力の逆潮流が制限されている場合には、十分に直流配線の電力を交流配線に供給できない。よって、直流配線の電圧は上昇する。本発明では、直流配線の電圧が第1しきい値以上となったとき、同電圧が第1しきい値未満となるように制御される。すなわち、制御部によりDC/DCコンバータを通じて直流発電装置の発電電力が抑制され、直流配線の電圧の上昇が抑制される。これにより、配電システムに過電力が発生することが抑制され、同システムの安全性を高めることができる。
以下、本発明にかかる配電システムを具体化した第1の実施形態について図1〜図6を参照して説明する。
図2に示すように、コントロールユニット7は、制御部51と、第1DC/DCコンバータ(以下、「第1コンバータ」という。)55と、第2DC/DCコンバータ(以下、「第2コンバータ」という。)56と、バッテリ側コンバータ57と、双方向コンバータ60と、バッテリ54と、逆潮電力検出回路50と、を備える。
詳細には、第1コンバータ55は、図3に示すように、太陽電池3側の電圧を検出する入力電圧検出回路61と、DC分電盤8側の電圧値を検出する出力電圧検出回路62と、太陽電池3側の電流値を検出する入力電流検出回路63と、電力変換用のパワー回路64と、前記パワー回路64を制御するCPU65と、同CPU65がアクセスする不揮発性のメモリ65aとから構成される。
(1)AC電源2に逆潮流される電力がバッテリ54の充放電により調整される。これにより、太陽電池3及び燃料電池16の発電電力を調整することなく、逆潮流する電力を調整することができる。従って、逆潮流される電力に関わらず太陽電池3及び燃料電池16は自身に適切な電力を発電できる。
以下、本発明の第2の実施形態について、図6を参照して説明する。この実施形態の配電システムは、制御部51が省略され、その機能が各コンバータ55〜59(正確には、各CPU65)に分散されて構成されている点が上記第1の実施形態と異なっている。以下、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
(8)第1の実施形態における制御部51を省略できる。よって、コントロールユニット7をより簡易な構成とすることができるとともに、制御部51に係るコストを抑制できる。また、各コンバータ55〜58は互いに通信することなく、しきい値、指令値を基準とした独自の発電ルールに従って発電するものの、結果的に第1の実施形態と同様に、供給電力及び需要電力の平衡を図ることができる。また、各コンバータ55〜58の通信が不要となるところ、それに係る処理が不要となる。これにより、ひいては、より迅速に電力の平衡状態を実現することができる。さらに、各コンバータ55〜58は独立して構成されているため、システムの更新、拡張を容易に行うことができる。具体的には、必要に応じて各コンバータ55〜58の交換等を通じて、システムの更新等が可能となる。
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
Claims (5)
- 直流発電装置により発電される直流電力が直流配線を介して直流負荷に供給される直流電力系統と、前記直流電力系統に連携され、交流電源から交流配線を介して交流電力が供給される交流電力系統と、を備える配電システムにおいて、
前記交流配線からの交流電力を直流電力に、前記直流配線からの直流電力を交流電力に変換する双方向コンバータと、
前記直流配線に接続され、前記直流発電装置から入力される直流電力を所望の直流電力に変換し、この変換後の直流電力を前記直流負荷に供給するDC/DCコンバータと、
前記直流配線に接続されるバッテリと、
前記直流配線及び前記バッテリ間に設けられ、同直流配線の電力を同バッテリに充電し、前記バッテリの電力を前記直流配線に放電する充放電回路と、
前記交流配線に接続されるとともに、前記交流電源へ逆潮流する電力を検出する逆潮電力検出回路と、
前記逆潮電力検出回路の検出結果に基づき前記逆潮流する電力を、前記充放電回路を通じた前記バッテリの充放電により調整する制御部と、
前記直流配線の電圧を検出する電圧検出手段と、を備え、
前記制御部は、前記直流配線の電圧が第1指令値となるように、前記双方向コンバータを制御し、前記電圧検出手段を通じて検出された前記直流配線の電圧が前記第1指令値より大きい第1しきい値以上となったとき、前記DC/DCコンバータの制御を通じて前記直流発電装置の発電電力を抑制して、前記直流配線の電圧が前記第1しきい値未満となるように制御し、前記電圧検出手段を通じて検出された前記直流配線の電圧が前記第1しきい値未満であるときには、逆潮流の規制の有無に関わらず前記DC/DCコンバータが記憶している所定の制御ルールに従って前記直流発電装置の事情に見合った電力を前記直流発電装置に発電させる
配電システム。 - 請求項1に記載の配電システムにおいて、
前記制御部は、前記逆潮電力検出回路により検出される逆潮流する電力に相当する分だけ前記直流配線の電力を、前記充放電回路を通じて前記バッテリに充電して、逆潮流を防止することを特徴とする配電システム。 - 請求項1又は2に記載の配電システムにおいて、
前記制御部は、前記電圧検出手段を通じて検出された前記直流配線の電圧が、前記第1指令値より小さい第2指令値以下となったとき、前記充放電回路を通じて前記バッテリの電力を前記直流配線へ放電する配電システム。 - 請求項3に記載の配電システムにおいて、
前記制御部は、前記電圧検出手段を通じて検出された前記直流配線の電圧が前記第1指令値及び第2指令値間の値に設定される第2しきい値以下となったとき、前記充放電回路を起動させる配電システム。 - 直流発電装置により発電される直流電力が直流配線を介して直流負荷に供給される直流電力系統と、前記直流電力系統に連携され、交流電源から交流配線を介して交流電力が供給される交流電力系統と、を備える配電システムにおいて、
前記交流配線からの交流電力を直流電力に、前記直流配線からの直流電力を交流電力に変換する双方向コンバータと、
前記直流配線に接続されて前記直流発電装置から入力される直流電力を所望の直流電力に変換し、この変換後の直流電力を前記直流負荷に供給するDC/DCコンバータと、
前記直流配線に接続されるバッテリと、
前記直流配線及び前記バッテリ間に設けられ、同直流配線の電力を同バッテリに充電し、前記バッテリの電力を前記直流配線に放電する充放電回路と、を備え、
前記双方向コンバータは、第1指令値を記憶するとともに、電圧が前記第1指令値から外れたとき、前記直流配線の電圧が同第1指令値に一致するように前記直流配線及び前記交流配線への出力電力の制御を行い、
前記DC/DCコンバータは、前記第1指令値より大きい第1しきい値を記憶するとともに、前記直流配線の電圧が前記第1しきい値以上となったとき、前記直流配線の電圧が同第1しきい値未満となるように制御を行い、前記直流配線の電圧が前記第1しきい値未満であるときには、逆潮流の規制の有無に関わらず自身が記憶している所定の制御ルールに従って前記直流発電装置の事情に見合った電力を前記直流発電装置に発電させ、
前記充放電回路は、前記第1指令値より小さい第2指令値を記憶するとともに、前記直流配線の電圧が前記第2指令値未満となったとき、同第2指令値に一致するように前記バッテリの充放電制御を行うことを特徴とする配電システム。
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