电力控制系统、电力控制装置和用于控制电力控制系统的方法_2

文档序号:8947667阅读:来源:国知局
12、发电装置33)处于与电网断开的状态。而且,当电力控制系统进行并网运行时,各分散电源(太阳能电池U、蓄电池12、发电装置33)处于与电网连接的状态。
[0041]在图1中,连接各功能块的实线表示电力流动的配线,连接各功能块的虚线表示控制信号或所通信的信息的流路。该虚线示出的通信可以是有线通信,也可以是无线通信。控制信号以及信息的通信中包括各阶层,可以采用各种方式。例如,可以采用以Zigbee (注册商标)等近距离通信方式进行的通信。另外,可以使用红外线通信、电力线传输通信(PLC:Power Line Communicat1n,电力线通信)等各种传送媒介。另外,也可以在包含适于各个通信的物理层的下位层上使各种协议发挥作用,例如ZigBee SEP2.0 (Smart EnergyProfile2.0,智能能源规范2.0)、ESH0NET Lite (注册商标)等这样的仅规定逻辑层的通信协议。
[0042]太阳能电池11将太阳光的能量转换为DC电力。太阳能电池11被构成为例如将具有光电转换单元的发电部以矩阵状连接,并输出预定的短路电流(例如,10A)。太阳能电池11只要是多晶硅系太阳能电池、单晶硅系太阳能电池、或CIGS等薄膜系太阳能电池等可以进行光电转换的电池即可,对其种类没有限制。
[0043]蓄电池12由锂离子电池或镍氢电池等蓄电池构成。蓄电池12可以通过释放充入的电力来提供电力。另外,除了由从电网、太阳能电池11提供的电力充电,蓄电池12还可以如后所述由从发电装置33提供的电力充电。
[0044]电力调节器20 (电力控制装置)转换由太阳能电池11以及蓄电池12提供的DC电力和由电网以及发电装置33提供的AC电力,并且进行并网运行以及独立运行的切换控制。电力调节器20具有换流器21、并网运行开关22、23、独立运行开关24、以及控制电力调节器20整体的控制部25。此外,并网运行开关23也可以构成为在电力调节器20外部。
[0045]换流器21是双向换流器,其将由太阳能电池11和蓄电池12提供的DC电力转换为AC电力,另外,将由电网和发电装置33提供的AC电力转换为DC电力。此外,还可以在换流器的前段设置将来自太阳能电池11以及蓄电池12的DC电力升压至一定电压的转换器。
[0046]并网运行开关22、23、独立运行开关24分别由继电器、晶体管等构成,被控制为接通/断开。如图所示,独立运行开关24配置在发电装置33和蓄电池12之间。并网运行开关22、23和独立运行开关24被同步切换,以使得双方不会同时接通(或断开)。更详细地,在并网运行开关22、23接通时,独立运行开关24同步断开,而在并网运行开关22、23断开时,独立运行开关24同步接通。通过将通向并网运行开关22、23的控制信号的配线分支到独立运行开关24以硬件方式实现并网运行开关22、23以及独立运行开关24的同步控制。此外,对于每个开关,当然可以分别设定接通和断开的状态用于同一控制信号。另外,并网运行开关22、23以及独立运行开关24的同步控制也可以通过控制部25以软件方式实现。
[0047]控制部25由例如微型计算机构成,其基于电网电压的上升或停电等状态等控制换流器21、并网运行开关22、23、独立运行开关24等各部分的动作。在并网运行期间,控制部25将并网运行开关22、23接通,将独立运行开关24切换为断开。另外,在独立运行期间,控制部25将并网运行开关22、23断开,将独立运行开关24切换为接通。
[0048]在并网运行期间,配电盘31使由电网提供的电力分支到多路支线并分配至负载
32。另外,配电盘31使由多个分散电源(太阳能电池11、蓄电池12、发电装置33)提供的电力分支到多路支线并分配到负载32。其中,负载32是指消耗电力的电力负载,例如,在家庭中使用的空调、微波炉、电视等各种电器产品,或在工商业设施中使用的空调、照明器具等机械、照明设备等。
[0049]发电装置33由燃料电池或气体发电机构成。燃料电池具有使用氢气通过与空气中的氧气的化学反应生成DC电力的单元、将生成的DC电力转换为100V或200V的AC电力的换流器、以及其他辅助机器。其中,作为发电装置33的燃料电池是即使不通过电力调节器20也可以向负载32提供AC电力的系统。因此,燃料电池并非必须假设与电力调节器20连接来设计,可以是具有通用性的系统。另外,气体发电机通过以预定的气体等为燃料的气体发动机进行发电。
[0050]发电装置33在对应的电流传感器40检测到正向电流(购电方向的电流)的期间进行发电,并在发电时进行跟踪负载32的功耗的负载跟踪运行或根据预定的额定功率值确定的额定运行。负载跟踪运行期间的跟踪范围是例如200?700W,额定运转期间的额定功率值是例如700W。此外,发电装置33也可以在并网运行期间进行追随负载32的功耗的负载跟踪运行,在独立运行期间进行负载跟踪运行或根据额定功率值确定的额定运行。
[0051]电流传感器40检测在电网和发电装置33之间流动的电流。在日本,因为规定不能出售发电装置33生成的电力,所以在电流传感器40检测到流向系统侧的反向电流(售电方向的电流)时,发电装置33停止发电。在电流传感器40检测到正向电流的期间,发电装置33作为可以从自身向负载32提供电力的装置执行负载跟踪运行或额定运行下的发电。此外,如后所述,从功耗的观点出发,优选将电流传感器40设置于电力调节器20中在独立运行期间由发电装置33的发电生成的电流不流过的地方。
[0052]在此,本实施方式中的电力控制系统在发电装置33和蓄电池12从电网断开的状态下,通过虚拟输出系统50使与正向电流方向相同的伪电流(虚拟电流)在电流传感器40流动。由此,可以使发电装置33进行额定运行,将发电装置33发出的电力充入蓄电池12中。下面,详细说明通过虚拟输出系统50的虚拟电流进行的蓄电。
[0053]虚拟输出系统50 (输出单元)可以向电流传感器40提供与正向电流方向相同的电流,即虚拟电流。虚拟输出系统50是从电力调节器20接收电力提供的系统,其具有虚拟电流负载51、同步开关52、以及虚拟电流控制开关53。图2是不出与虚拟输出系统50相关的配线的图。在图2中,将电网设定为200V的单相三线。在这种情况下,虚拟输出系统50与电压线中的一根线以及中性线连接。如图所示,连接到虚拟输出系统50的连接线通过电流传感器40,该电流传感器40分别设置在两根电压线处。此外,虚拟输出系统50也可以与电力调节器20形成为一个整体,也可以独立于电力调节器20形成。
[0054]虚拟电流负载51是为了调整虚拟输出系统50内的电流而适当设置的负载。此外,作为虚拟电流负载51,也可以使用虚拟输出系统50外部的负载。同步开关52用于将从电力调节器20向虚拟输出系统50提供的电力的一部分作为与正向电流方向相同的虚拟电流提供至电流传感器40。虚拟电流控制开关53用于防止由虚拟电流引起的不必要发电。同步开关52以及虚拟电流控制开关53由各自独立的继电器、晶体管等构成,通过电
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