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公開番号2024071240
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-24
出願番号2022182079
出願日2022-11-14
発明の名称電力変換装置、分散型電源システム及び電力変換装置の制御方法
出願人オムロン株式会社
代理人弁理士法人秀和特許事務所
主分類H02J 3/38 20060101AFI20240517BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】追加の機器を導入することなく、電力変換装置に過電流が流れることを抑止する。
【解決手段】発電システムを有する構内の母線に接続される蓄電池用の電力変換装置は、母線の交流電力を直流電力に変換して蓄電池に供給し、かつ、蓄電池から放電された直流電力を交流電力に変換して母線に出力する変換部と、前記母線が電力系統から切り離された自立運転時に、母線の交流電力の電圧と周波数をそれぞれ所定の範囲に維持するように変換部を制御する第1制御と、自立運転時に、所定値以下に制限された電流指令値に基づいて変換部を制御する第2制御と、を行う制御部と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
発電システムを有する構内の母線に接続される蓄電池用の電力変換装置であって、
前記母線の交流電力を直流電力に変換して蓄電池に供給し、かつ、前記蓄電池から放電された直流電力を交流電力に変換して前記母線に出力する変換部と、
前記母線が電力系統から切り離された自立運転時に、前記母線の交流電力の電圧と周波数をそれぞれ所定の範囲に維持するように前記変換部を制御する第１制御と、前記自立運転時に、所定値以下に制限された電流指令値に基づいて前記変換部を制御する第２制御と、を行う制御部と、
を備える、
電力変換装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記蓄電池の充電状態を検知する検知部と、
前記母線に設けられた回路部と、
を備え、
前記制御部は、前記自立運転時に、前記蓄電池の前記充電状態が所定条件を満たす場合、前記第２制御に替えて、前記所定値よりも小さい第２所定値以下に制限された第２電流指令値に基づいて前記変換部を制御する第３制御を行い、
前記第３制御が行われることにより前記母線を流れる交流電流の一部が前記回路部に流れ、前記母線の交流電力の電圧が上昇する、
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記発電システムは、前記母線の交流電力の電圧が前記所定の電圧範囲に含まれない場合、前記母線への交流電力の出力を停止する、
請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記発電システムから前記母線への交流電力の出力が停止した場合、前記第１制御を行い、前記第３制御に替えて、前記所定値よりも大きい第３電流指令値に基づいて前記変換部を制御する第４制御を行う、
請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記電力系統及び前記発電システムと連系して負荷に電力を供給する系統連系運転と、前記自立運転と、を切り替え可能である、
請求項１から４の何れか一項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
発電システムと、前記発電システムが設けられた構内の母線に接続される蓄電池用の電力変換装置及び蓄電池を有する蓄電システムと、を備える分散型電源システムであって、
前記電力変換装置は、
前記母線の交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池に供給し、かつ、前記蓄電池から放電された直流電力を交流電力に変換して前記母線に出力する変換部と、
前記母線が電力系統から切り離された自立運転時に、前記母線の交流電力の電圧と周波数をそれぞれ所定の範囲に維持するように前記変換部を制御する第１制御と、前記自立運転時に、所定値以下に制限された電流指令値に基づいて前記変換部を制御する第２制御と、を行う制御部と、
を備える、
分散型電源システム。
【請求項７】
発電システムを有する構内の母線に接続される蓄電池用の電力変換装置の制御方法であって、
前記電力変換装置は、前記母線の交流電力を直流電力に変換して蓄電池に供給し、かつ
、前記蓄電池から放電された直流電力を交流電力に変換して前記母線に出力する変換部を備え、
前記母線が電力系統から切り離された自立運転時に、前記母線の交流電力の電圧と周波数をそれぞれ所定の範囲に維持するように前記変換部を制御する第１制御ステップと、
前記自立運転時に、所定値以下に制限された電流指令値に基づいて前記変換部を制御する第２制御ステップと、
を備える電力変換装置の制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置、分散型電源システム及び電力変換装置の制御方法に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
商用系統と連系する分散型電源を備えた電力供給システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に示す電力供給システムでは、商用系統電源の異常時に、電力変換器を一定電圧一定周波数（ＣＶＣＦ）制御して、蓄電要素から重要負荷に電力を供給する。また、商用系統と連系する電力供給システムは、交流母線の電圧、周波数を監視しており、規格等で定められた電圧範囲、周波数範囲を超えると系統異常とみなして停止する機能が備わっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第６１０１５２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、太陽光発電装置（ＰＶ）及び太陽光発電装置に接続されたパワーコンディショナ（ＰＣＳ）を備えるシステム構成の場合、蓄電要素が満充電状態に近づくと、パワーコンディショナから蓄電要素への充電を停止させるため、パワーコンディショナが停止する条件を成立させて、蓄電要素から負荷への電力供給を継続させている。特許文献１では、パワーコンディショナを停止する方法として、下記の３つの方法が提案されている。
（第１の方法）パワーコンディショナの出力電路にスイッチを設け、スイッチをオフすることによりパワーコンディショナを遮断させる。
（第２の方法）出力電圧を変化させるための出力電圧指令を蓄電要素に接続された電力変換器に出力する。電力変換器は、出力電圧指令により出力電圧を変化させる。パワーコンディショナは、電力変換器の上昇された出力電圧に基づき遮断する。
（第３の方法）出力周波数を上昇させるための出力周波数指令を蓄電要素に接続された電力変換器に出力する。電力変換器は、出力周波数指令により出力周波数を変化させる。パワーコンディショナは、電力変換器により変化された出力周波数に基づき遮断する。
【０００５】
上記の第１の方法では、パワーコンディショナの出力電路に配置するスイッチなどの追加の機器が必要となる。上記の第２、第３の方法では、出力電圧を上げた場合や周波数を変化させた場合に負荷に流れる電流が増加する。蓄電要素に接続された電力変換器は、ＣＶＣＦ制御を行うため流れる電流が成り行きとなり、流れる電流が増加する。電力変換器に過電流が流れると、ＣＶＣＦ制御される電力変換器が不安全になる。また、上記の第２、第３の方法では、蓄電要素に接続された電力変換器に過電流が流れた場合、機能保護のためにＣＶＣＦ制御が停止して負荷への電力供給が停止する。
【０００６】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、追加の機器を導入することなく、電力変換装置に過電流が流れることを抑止する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するための開示の技術の一形態は、発電システムを有する構内の母線に接続される蓄電池用の電力変換装置であって、前記母線の交流電力を直流電力に変換して蓄電池に供給し、かつ、前記蓄電池から放電された直流電力を交流電力に変換して前記
母線に出力する変換部と、前記母線が電力系統から切り離された自立運転時に、前記母線の交流電力の電圧と周波数をそれぞれ所定の範囲に維持するように前記変換部を制御する第１制御と、前記自立運転時に、所定値以下に制限された電流指令値に基づいて前記変換部を制御する第２制御と、を行う制御部と、を備える、電力変換装置である。
【０００８】
所定値以下に制限された電流指令値に基づいて変換部を制御することで、母線から変換部に流れる交流電流が所定値以下に制限され、母線から変換部に所定値を超える交流電流が流れることが回避される。これにより、母線から電力変換装置に過電流が流れることを抑止することができる。
【０００９】
開示の技術の一形態において、電力変換装置は、前記蓄電池の充電状態を検知する検知部と、前記母線に設けられた回路部と、を備え、前記制御部は、前記自立運転時に、前記蓄電池の前記充電状態が所定条件を満たす場合、前記第２制御に替えて、前記所定値よりも小さい第２所定値以下に制限された第２電流指令値に基づいて前記変換部を制御する第３制御を行い、前記第３制御が行われることにより前記母線を流れる交流電流の一部が前記回路部に流れ、前記母線の交流電力の電圧が上昇する。母線から変換部に流れる交流電流の電流量が少なくなり、母線を流れる交流電流の一部が回路部に流れ、母線の交流電力の電圧が上昇する。これにより、母線の交流電力の電圧が所定の電圧範囲に含まれなくなり、発電システムにおける母線への交流電力の出力が停止する条件が成立する。
【００１０】
開示の技術の一形態において、前記発電システムは、前記母線の交流電力の電圧が前記所定の電圧範囲に含まれない場合、前記母線への交流電力の出力を停止してもよい。発電システムから母線への交流電力の出力が停止することで、蓄電池の過充電が抑止され、蓄電池の故障等を回避することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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