電力給電システム
【課題】商用電源の出力電圧によらず商用電源の入力電流のピークカットを可能とする。
【解決手段】バス電圧指令信号とバス電圧を検出したバス電圧信号との偏差を増幅して商用電源の出力電力制限するための第１リミット部へ入力し、第１リミット部のリミット値以内の第１偏差と第１リミット値の範囲を超える第２偏差に分割し、第１偏差に基づいてインバータを制御するインバータコントローラと、第２偏差に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータを制御するＤＣ／ＤＣコンバータコントローラとを有する。
【解決手段】バス電圧指令信号とバス電圧を検出したバス電圧信号との偏差を増幅して商用電源の出力電力制限するための第１リミット部へ入力し、第１リミット部のリミット値以内の第１偏差と第１リミット値の範囲を超える第２偏差に分割し、第１偏差に基づいてインバータを制御するインバータコントローラと、第２偏差に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータを制御するＤＣ／ＤＣコンバータコントローラとを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力給電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
大型のプレス装置や搬送設備は瞬間的な大電力を必要とする。このため、一時的な過負荷状態で大電流が流れることにより、電圧降下が起こり、各設備が影響を受けるという電圧フリッカの問題があることが知られている。
【０００３】
下記引用文献１に記載された従来技術においては、アクティブフィルタにより商用電源から供給される交流入力電力が所定の電力となるようにインバータから受給する電力を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１０１５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来技術はインバータとＤＣ／ＤＣコンバータの制御が分離しているため、商用電源から供給される出力電圧の大きさによっては入力制限をすることが難しく、電圧フリッカの問題に対処することが困難であった。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、インバータのバス電圧指令値と検出したバス電圧との偏差を制限し、制限された偏差に基づいて生成した入力電流指令値に商用電源からの入力電流を追従させることにより該入力電流を制限する。これにより、商用電源の出力電圧によらずに商用電源からの入力電流のピークカットを可能とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の上記課題は、以下の手段によって解決される。
【０００８】
商用電源と、発電および電力の消費をする負荷と、充放電可能な蓄電池と、前記蓄電池の出力電圧を昇圧してバス電圧を生成するとともに前記バス電圧に供給された電力により前記蓄電池を充放電するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記商用電源を出力制限した電力から前記負荷の電力を差し引いてなる交流電力を前記バス電圧との間で授受することにより前記蓄電池への充電時には交流電力を整流して当該バス電圧に直流電力として供給するとともに前記蓄電池からの放電時には前記バス電圧の直流電力を交流電力に変換して前記負荷に電力を供給するインバータと、前記バス電圧指令値を定めたバス電圧指令信号と前記バス電圧を検出したバス電圧信号との偏差を増幅して前記商用電源の出力電力制限するための第１リミット部へ入力し、前記第１リミット部の第１リミット値以内の第１偏差と前記第１リミット値の範囲を超える第２偏差に分割し、前記第１偏差に基づいて前記インバータを制御するインバータコントローラと、前記第２偏差に基づいて前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するＤＣ／ＤＣコンバータコントローラと、を有する電力供給システム。
【発明の効果】
【０００９】
インバータのバス電圧指令値と検出したバス電圧との偏差を制限し、制限された偏差に基づいて生成した入力電流指令値に商用電源からの入力電流を追従させることにより該入力電流を制限する。これにより、商用電源の出力電圧によらずに商用電源からの入力電流のピークカットを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る電力給電システムの機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電力給電システムの簡略回路図である。
【図３】ピークカットされた商用電源からの入力電力と出力電力の電力波形を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る電力給電システムについて詳細に説明する。なお、本明細書において、「増幅」という用語の概念には増幅率が１以下の場合も含むものとする。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係る電力給電システムの機能ブロック図である。
【００１３】
本実施形態に係る電力給電システム１は、蓄電池１０、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０、充放電電力リミットコントローラ２０、インバータ４０、コントローラ５０、商用電源６０、発電装置７０、負荷装置（負荷）８０、蓄電池電圧センサ２９、バス電圧センサ３９、入力電圧センサ６９、インバータ電流センサ４９、および出力電流センサ８９を有してなる。
【００１４】
コントローラ５０は、インバータコントローラ５１およびＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ５２を有する。
【００１５】
蓄電池１０は、鉛蓄電池、リチウムイオン電池といった二次電池であり得るが、これに限定されず、電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｄｏｕｂｌｅ Ｌａｙｅｒ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）であってもよい。これらの機器は、一般的に内部インピーダンスを有する。
【００１６】
充放電電力リミットコントローラ２０は、蓄電池電圧センサ２９により検出された蓄電池１０の出力電圧（以下、「蓄電池電圧」と称する）Ｖｂと出力電圧指令値との偏差に基づき充放電電力リミットコントロール信号ΔＰを生成する。
【００１７】
充放電電力リミットコントローラ２０は、蓄電池電圧センサ２９により検出された蓄電池電圧Ｖｂが下限値ＶｂＬまたは上限値ＶｂＨのいずれかを超える場合には、検出された蓄電池電圧Ｖｂを下限値ＶｂＬまたは上限値ＶｂＨのいずれかに制限する。そして、制限された蓄電池電圧Ｖｂ（すなわち、下限値ＶｂＬまたは下限値ＶｂＨのいずれか）を出力電圧指令値Ｖｂ＊とする。
【００１８】
一方、検出された蓄電池電圧Ｖｂが下限値ＶｂＬおよび下限値ＶｂＨの範囲内である場合は、検出された蓄電池電圧Ｖｂを出力電圧指令値Ｖｂ＊とすることができる。
【００１９】
充放電電力リミットコントローラ２０により生成された充放電電力リミットコントロール信号ΔＰはコントローラ５０に出力される。
【００２０】
コントローラ５０は、バス電圧指令値Ｖｄ＊にバス電圧Ｖｄを追従させるようにＤＣ／ＤＣコンバータ３０およびインバータ４０をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御する。また、コントローラ５０は、充放電電力リミットコントローラ２０から入力された充放電電力リミットコントロール信号ΔＰが小さくなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ３０およびインバータ４０を制御して出力電圧Ｖｂを出力電圧指令値Ｖｄ＊に追従させる。バス電圧指令値Ｖｄ＊は外部から入力されてもよく、あらかじめ図示しない記憶装置に記憶させておいてもよい。
【００２１】
コントローラ５０は、バス電圧指令値Ｖｄ＊とバス電圧Ｖｄとの偏差を制限し、制限された偏差に基づいて作成した入力電流指令信号Ｉｉｎ＊により入力電流Ｉｉｎを制御して入力電流Ｉｉｎを制限する。これにより、商用電源の出力電圧（交流電圧）Ｖｉｎによらず入力電流Ｉｉｎのピークカットをすることができるため、電力給電システム１の汎用性を向上させるとともに、商用電源６０の受電設備の規模を抑制し、装置コストの低減を実現することができる。
【００２２】
また、コントローラ５０はアクティブフィルタ機能を有することができる。コントローラ５０にアクティブフィルタ機能をもたせることにより無効電力による入力電力Ｐｉｎのインピーダンスによる損失を削減することができる。
【００２３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、蓄電池１０からの放電電流をバス電圧Ｖｄに供給する。このＤＣ／ＤＣコンバータ３０の動作は、蓄電池１０の出力電圧Ｖｂを昇圧してバス電圧Ｖｄとして出力することと等価である。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、バス電圧Ｖｄに供給された電流を蓄電池１０に供給する。このＤＣ／ＤＣコンバータ３０の動作は、バス電圧Ｖｄを降圧することと等価である。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、コントローラ５０からのコントロール信号に基づいて蓄電池１０を充放電することによりバス電圧Ｖｄの電圧値を一定に保持する。
【００２４】
インバータ４０は、コントローラ５０によるＰＷＭ制御により、バス電圧Ｖｄを交流電圧に変換して出力する。さらに、インバータ４０は、交流であるインバータ電流Ｉｉｎｖを整流してバス電圧Ｖｄに供給する。これにより、インバータ４０はバス電圧Ｖｄを昇圧および降圧させる動作を行なう。
【００２５】
従って、バス電圧ＶｄはＤＣ／ＤＣコンバータ３０によりバス電圧Ｖｄに供給される蓄電池１０からの放電電流と、インバータ４０によりバス電圧Ｖｄに供給されるインバータ電流Ｉｉｎｖとによって制御される。すなわち、バス電圧Ｖｄは、コントローラ５０によってＤＣ／ＤＣコンバータ３０およびインバータ４０が制御されることによりバス電圧指令値Ｖｄ＊に追従し保持される。
【００２６】
ここで、インバータ電流Ｉｉｎｖは、商用電源６０から供給される入力電流Ｉｉｎから、発電装置７０から出力される電流と負荷装置８０に入力される電流との和を差し引いた交流電流である。
【００２７】
蓄電池電圧センサ２９、バス電圧センサ３９、および入力電圧センサ６９は、公知の電圧計により構成することができる。
【００２８】
インバータ電流センサ４９、および出力電流センサ８９は、例えば変流器により構成することができる。
【００２９】
商用電源６０は、電力会社から電力消費者に電力を供給するための設備である。
【００３０】
発電装置７０は、商用電源に依存しない独立した発電装置であり、太陽光発電装置、風力発電装置の他あらゆる発電装置が含まれる。
【００３１】
負荷装置８０は、交流電圧により駆動される装置で、電力を消費する装置であれば限定されない。
【００３２】
図２は、本発明の実施形態に係る電力給電システムの簡略回路図である。図１の機能ブロック図における各機能ブロックが有する機能は図２に示す回路により実現することができる。
【００３３】
なお、図２においては、簡単のため、蓄電池電圧センサ２９等の電圧検出器およびインバータ電流センサ４９等の電流検出器は省略されている。
【００３４】
また、本実施形態においては、駆動部５１６、５２３を除き、充放電電力リミットコントローラ２０、ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ５２、および、インバータコントローラ５１の各機能は、ソフトウェアによる演算処理によって実施される。このため、蓄電池電圧センサ２９、バス電圧センサ３９、入力電圧センサ６９、インバータ電流センサ４９、および出力電流センサ８９は、それぞれ電圧または電流をソフトウェアによる演算処理が可能な信号として検出する。これらのセンサは、例えば、検出した電圧を分圧器により減衰させ、Ａ／Ｄコンバータによりデジタル信号に変換することにより信号として電圧を検知することができる。以下の説明においては、例えば、蓄電池の出力電圧「Ｖｂ」が蓄電池電圧センサ２９により検出された場合における出力電圧検出信号を「Ｖｂ’」というように表記することとする。
【００３５】
ただし、充放電電力リミットコントローラ２０、ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ５２、および、インバータコントローラ５１の各機能は、その一部または全部をハードウェアのみ（例えば、電子回路）によって実現してもよいことは勿論である。
【００３６】
また、図２の説明においてはすでに図１の説明においてなされた説明は重複説明を回避するため省略する。
【００３７】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、インダクタンス３２、コンデンサ３５、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）３１Ａ、３１Ｂ、コンデンサ３３により構成される一般的な昇圧チョッパ回路により構成することができる。
【００３８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の動作について簡単に説明する。
【００３９】
一方のＩＧＢＴ３１Ａを導通状態とし、他方のＩＧＢＴ３１Ｂを非導通状態とすると、インダクタンス３２には蓄電池１０からＩＧＢＴ３１Ａに流れる電流が印加される。この状態から、一方のＩＧＢＴ３１Ａを非導通状態とし、他方のＩＧＢＴ３１Ｂを導通状態に切り換えるとインダクタンス３２に蓄積されたエネルギーが放出される。その結果、一方の端子に出力電圧Ｖｂが印加されたインダクタンス３２の他方の端子からコンデンサ３３に電荷がチャージされバス電圧Ｖｄの値が増大する。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は昇圧器として機能する。
【００４０】
一方、コンデンサ３３にチャージされた電荷が導通させたＩＧＢＴ３１Ｂを介して電流として蓄電池に流れ込むことにより蓄電池１０は充電されることができる。この際、バス電圧Ｖｄの値は減少し、蓄電池の出力電圧Ｖｂは増大する。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は降圧器としても機能する。
【００４１】
インバータ４０は、４つのＩＧＢＰ４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄとフィルタ４２とからなる一般的なインバータ回路により構成することができる。
【００４２】
４つのＩＧＢＰ４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄのうち、ＩＧＢＰ４１Ａ、４１Ｂの組とＩＧＢＰ４１Ｃ、４１Ｄの組はそれぞれ同位相のＰＷＭ制御信号がベースに入力される。すなわち、ＩＧＢＰ４１Ａ、４１Ｂの組が導通状態にある場合はＩＧＢＰ４１Ｃ、４１Ｄの組は非導通状態となり、ＩＧＢＰ４１Ａ、４１Ｂの組が非導通状態にある場合はＩＧＢＰ４１Ｃ、４１Ｄの組は導通状態となる。
【００４３】
インバータ４０は、インバータコントローラ５１から供給されるインバータコントロール信号により４つのＩＧＢＰ４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄをそれぞれ導通または非導通の状態となるように制御される。インバータコントロール信号によるＰＷＭ制御により得られる電圧矩形波はフィルタ４２を介して平均電圧に変換され疑似正弦波交流電圧として出力される。
【００４４】
一方、インバータ４０は、導通させたＩＧＢＰ４１ＡまたはＩＧＢＰ４１Ａを介してインバータ電流Ｉｉｎｖによりコンデンサ３３を充放電することによりバス電圧Ｖｄを制御することができる。すなわち、インバータ４０は、昇圧器および降圧器として機能することができる。
【００４５】
フィルタ４２は、インダクタンスとキャパンシタンスとを構成要素とするＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）により構成することができる。
【００４６】
インバータコントローラ５１は、検出されたバス電圧信号Ｖｂ’をバス電圧指令信号Ｖｄ’＊に追従させ、インバータ電流信号Ｉｉｎｖ’をインバータ電流指令信号（第２電流指令信号）Ｉｉｎｖ’＊に追従させ、かつ、インバータ４０の出力電圧を商用電源６０からの出力電圧信号（交流電圧信号）Ｖｉｎ’に追従させるようにインバータ４０を制御する。
【００４７】
インバータコントローラ５１においては、次の処理がなされる。バス電圧指令信号Ｖｄ’＊と検出されたバス電圧信号Ｖｂ’との偏差はＰＩ制御部５１１により比例積分（増幅）され、第１リミット部５１２へ出力される。比例積分されたバス電圧指令信号Ｖｄ’＊とバス電圧信号Ｖｂ’との偏差は第１リミット部５１２においてリミット値以内の第１偏差Δ１とリミット値を超える第２偏差Δ２とに分割される。第１偏差Δ１からは充放電電力リミットコントロール信号ΔＰが減算され、ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ５２から入力される第４偏差Δ４が加算された後、乗算部５１３において振幅を１とした入力電圧信号Ｖｉｎ’と乗算される。その結果、入力電圧信号Ｖｉｎ’と位相を同じくする入力電流指令信号（第１電流指令信号）Ｉｉｎ’＊が乗算部５１３から出力される。ここで、入力電流指令信号Ｉｉｎ’＊は入力電圧信号Ｖｉｎ’と同位相をもつため、有効電流成分のみの電流指令信号であり、入力電流信号Ｉｉｎ’に対する指令信号となる。
【００４８】
入力電流指令信号Ｉｉｎ’＊からは出力電流信号Ｉｏｕｔ’が減算されてインバータ電流指令信号Ｉｉｎｖ’＊が生成される。インバータ電流指令信号Ｉｉｎｖ’＊は、有効電流成分のみを有する入力電流指令信号Ｉｉｎ’＊から出力電流信号Ｉｏｕｔ’が減算されたものであるため、出力電流信号Ｉｏｕｔ’のうちの無効電流成分のみの電流指令信号となる。
【００４９】
インバータ電流指令信号Ｉｉｎｖ’＊とインバータ電流信号Ｉｉｎｖ’との偏差である第３電流指令信号Ｉｉｎ３’＊は増幅部５１４で増幅される。増幅部５１４により第３電流指令信号Ｉｉｎ３’＊が増幅されることにより、インバータコントローラ５１の開ループゲインを増大させ、閉ループにおいてインバータ電流信号Ｉｉｎｖ’をインバータ電流指令信号Ｉｉｎｖ’＊に高精度に一致させることができる。この結果、入力電流信号Ｉｉｎ’を入力電流指令信号Ｉｉｎ’＊に高精度に一致させることができる。
【００５０】
増幅部５１４によって増幅された第３電流指令信号Ｉｉｎ３’＊には検知された入力電圧信号Ｖｉｎ’が加算され、ＰＷＭ制御信号生成部５１５は、入力電圧信号Ｖｉｎが加算された第３電流指令信号Ｉｉｎ３’＊に基づいてインバータコントロール信号を生成する。
【００５１】
ここで、増幅部５１４は、フィードバックゲインＫを乗算する。
【００５２】
駆動部５１６はＰＷＭ制御信号生成部５１５が生成したＰＷＭ制御信号をインバータ３０を駆動可能な電力に増幅してインバータ４０に出力する。これにより、インバータコントローラ５１は、バス電圧信号Ｖｂ’をバス電圧指令信号Ｖｄ’＊に追従させ、インバータ電流信号Ｉｉｎｖ’をインバータ電流指令信号Ｉｉｎｖ’＊に追従させ、かつ、インバータ４０の出力電圧を商用電源６０からの出力電圧Ｖｉｎに追従させるようにインバータ４０を制御する。
【００５３】
このように、本実施形態に係る電力給電システムによれば、バス電圧指令信号Ｖｄ’＊と検出したバス電圧信号Ｖｂ’との偏差を制限し、制限された第１偏差Δ１に基づいて生成した入力電流指令信号Ｉｉｎ’＊に、結果として商用電源６０からの入力電流Ｉｉｎを追従させることにより該入力電流Ｉｉｎを制限する。これにより、商用電源の出力電圧Ｖｉｎによらずに商用電源６０からの入力電流Ｉｉｎのピークカットを可能とする。
【００５４】
また、商用電源６０からの入力電力Ｐｉｎを制限するための入力電力指令値を設ける必要がない。
【００５５】
従って、本実施形態に係る電力給電システム１によれば、電力給電システムのピークカット機能の汎用性を高めることができる。
【００５６】
図３は、ピークカットされた商用電源からの入力電力と出力電力の電力波形を示す説明図である。
【００５７】
本実施形態によれば、商用電源６０からの入力電流Ｉｉｎを制限し、負荷装置８０および発電装置７０を一の電力消費装置と考えたときに、該電力消費装置に必要とされる出力電流Ｉｏｕｔのうち入力電流Ｉｉｎを超える電流Ｉｉｎｖをインバータ４０から供給する。このため、図３に示すように、商用電源６０からの入力電流Ｐｉｎがピークカットされる。ピークカットは、前記電力消費装置の力行時に消費電力が瞬間的に増大するとき、および電力消費装置の回生時に負の消費電力（すなわち、生産電力）が瞬間的の増大するときの両方において行なわれる。
【００５８】
充放電電力リミットコントローラ２０は、リミッタ部２１とＰＩ制御部２２とで構成することができる。
【００５９】
リミッタ部２１は、出力電圧信号検出信号Ｖｂ’として検出された蓄電池電圧Ｖｂが下限値ＶｂＬ’を下回る場合は下限値ＶｂＬ’に制限して出力し、出力電圧信号検出信号Ｖｂ’が上限値ＶｂＨ’を上回る場合は上限値ＶｂＨ’に制限して出力する。これにより、リミッタ回路２１から出力される信号は下限値ＶｂＬ’と上限値ＶｂＨ’との間の範囲の電圧信号となり蓄電池１０の出力電圧指令信号Ｖｂ’＊として利用される。
【００６０】
ＰＩ制御部２２は、出力電圧信号検出信号Ｖｂ’と出力電圧指令信号Ｖｂ’＊との偏差を比例積分演算（増幅）し、出力偏差である充放電電力リミットコントロール信号ΔＰを生成し、ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ５２およびインバータコントローラ５１に出力する。
【００６１】
ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ５２は、バス電圧信号Ｖｂ’をバス電圧指令信号Ｖｄ’＊に追従させるようにＤＣ／ＤＣコンバータ３０を制御する。
【００６２】
ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ５２においては次の処理がなされる。インバータコントローラから出力される第２偏差Δ２は充放電電力リミットコントロール信号ΔＰが加算され、第２リミット部５２１においてリミット値以内の第３偏差Δ３とリミット値を超える第４偏差Δ４とに分割される。ＰＷＭ制御信号生成部５２２は、第３偏差Δ３に基づいてＰＷＭ制御のためのＤＣ／ＤＣコンバータコントロール信号を生成し、駆動部５２３はＰＷＭ制御信号生成部５２２が生成したＤＣ／ＤＣコンバータコントロール信号をＤＣ／ＤＣコンバータ３０を駆動可能な電力に増幅してＤＣ／ＤＣコンバータ３０に出力する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ５２は、出力電圧検出信号Ｖｂ’を出力電圧指令信号Ｖｂ’＊に追従させるようにＤＣ／ＤＣコンバータを制御する。
【００６３】
このように、ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ５２によって、出力電圧検出信号Ｖｂ’と出力電圧指令信号Ｖｂ’＊との偏差に基づく第３偏差Δ３により蓄電池１０への充放電の電力を制御する。これにより、蓄電池１０の内部インピーダンスによる影響を抑制し、蓄電池１０が本来有する充電充放電電力量を十分に有効利用することができる。
【００６４】
以上、本発明の実施形態に係る電力給電システムについて詳細に説明したが、本実施形態に係る電力給電システムによれば、インバータのバス電圧指令値と検出したバス電圧との偏差を制限し、制限された偏差に基づいて生成した入力電流指令値に商用電源からの入力電流を追従させることにより該入力電流を制限する。また、商用電源からの入力電力を制限するための入力電力指令値を入力する必要がない。従って、商用電源の出力電圧によらずに商用電源からの入力電流のピークカットを可能とし、電力給電システムのピークカット機能の汎用性を高めることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１ 電力給電システム、
１０ 蓄電池、
２０ 充放電電力リミットコントローラ、
２９ 蓄電池電圧センサ、
３０ ＤＣ／ＤＣコンバータ、
３９ バス電圧センサ、
４０ インバータ、
４９ インバータ電流センサ、
５０ コントローラ、
５１ インバータコントローラ、
５２ ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ、
６０ 商用電源、
７０ 発電装置、
８０ 負荷装置、
８９ 出力電流センサ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力給電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
大型のプレス装置や搬送設備は瞬間的な大電力を必要とする。このため、一時的な過負荷状態で大電流が流れることにより、電圧降下が起こり、各設備が影響を受けるという電圧フリッカの問題があることが知られている。
【０００３】
下記引用文献１に記載された従来技術においては、アクティブフィルタにより商用電源から供給される交流入力電力が所定の電力となるようにインバータから受給する電力を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１０１５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来技術はインバータとＤＣ／ＤＣコンバータの制御が分離しているため、商用電源から供給される出力電圧の大きさによっては入力制限をすることが難しく、電圧フリッカの問題に対処することが困難であった。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、インバータのバス電圧指令値と検出したバス電圧との偏差を制限し、制限された偏差に基づいて生成した入力電流指令値に商用電源からの入力電流を追従させることにより該入力電流を制限する。これにより、商用電源の出力電圧によらずに商用電源からの入力電流のピークカットを可能とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の上記課題は、以下の手段によって解決される。
【０００８】
商用電源と、発電および電力の消費をする負荷と、充放電可能な蓄電池と、前記蓄電池の出力電圧を昇圧してバス電圧を生成するとともに前記バス電圧に供給された電力により前記蓄電池を充放電するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記商用電源を出力制限した電力から前記負荷の電力を差し引いてなる交流電力を前記バス電圧との間で授受することにより前記蓄電池への充電時には交流電力を整流して当該バス電圧に直流電力として供給するとともに前記蓄電池からの放電時には前記バス電圧の直流電力を交流電力に変換して前記負荷に電力を供給するインバータと、前記バス電圧指令値を定めたバス電圧指令信号と前記バス電圧を検出したバス電圧信号との偏差を増幅して前記商用電源の出力電力制限するための第１リミット部へ入力し、前記第１リミット部の第１リミット値以内の第１偏差と前記第１リミット値の範囲を超える第２偏差に分割し、前記第１偏差に基づいて前記インバータを制御するインバータコントローラと、前記第２偏差に基づいて前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するＤＣ／ＤＣコンバータコントローラと、を有する電力供給システム。
【発明の効果】
【０００９】
インバータのバス電圧指令値と検出したバス電圧との偏差を制限し、制限された偏差に基づいて生成した入力電流指令値に商用電源からの入力電流を追従させることにより該入力電流を制限する。これにより、商用電源の出力電圧によらずに商用電源からの入力電流のピークカットを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る電力給電システムの機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電力給電システムの簡略回路図である。
【図３】ピークカットされた商用電源からの入力電力と出力電力の電力波形を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る電力給電システムについて詳細に説明する。なお、本明細書において、「増幅」という用語の概念には増幅率が１以下の場合も含むものとする。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係る電力給電システムの機能ブロック図である。
【００１３】
本実施形態に係る電力給電システム１は、蓄電池１０、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０、充放電電力リミットコントローラ２０、インバータ４０、コントローラ５０、商用電源６０、発電装置７０、負荷装置（負荷）８０、蓄電池電圧センサ２９、バス電圧センサ３９、入力電圧センサ６９、インバータ電流センサ４９、および出力電流センサ８９を有してなる。
【００１４】
コントローラ５０は、インバータコントローラ５１およびＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ５２を有する。
【００１５】
蓄電池１０は、鉛蓄電池、リチウムイオン電池といった二次電池であり得るが、これに限定されず、電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｄｏｕｂｌｅ Ｌａｙｅｒ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）であってもよい。これらの機器は、一般的に内部インピーダンスを有する。
【００１６】
充放電電力リミットコントローラ２０は、蓄電池電圧センサ２９により検出された蓄電池１０の出力電圧（以下、「蓄電池電圧」と称する）Ｖｂと出力電圧指令値との偏差に基づき充放電電力リミットコントロール信号ΔＰを生成する。
【００１７】
充放電電力リミットコントローラ２０は、蓄電池電圧センサ２９により検出された蓄電池電圧Ｖｂが下限値ＶｂＬまたは上限値ＶｂＨのいずれかを超える場合には、検出された蓄電池電圧Ｖｂを下限値ＶｂＬまたは上限値ＶｂＨのいずれかに制限する。そして、制限された蓄電池電圧Ｖｂ（すなわち、下限値ＶｂＬまたは下限値ＶｂＨのいずれか）を出力電圧指令値Ｖｂ＊とする。
【００１８】
一方、検出された蓄電池電圧Ｖｂが下限値ＶｂＬおよび下限値ＶｂＨの範囲内である場合は、検出された蓄電池電圧Ｖｂを出力電圧指令値Ｖｂ＊とすることができる。
【００１９】
充放電電力リミットコントローラ２０により生成された充放電電力リミットコントロール信号ΔＰはコントローラ５０に出力される。
【００２０】
コントローラ５０は、バス電圧指令値Ｖｄ＊にバス電圧Ｖｄを追従させるようにＤＣ／ＤＣコンバータ３０およびインバータ４０をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御する。また、コントローラ５０は、充放電電力リミットコントローラ２０から入力された充放電電力リミットコントロール信号ΔＰが小さくなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ３０およびインバータ４０を制御して出力電圧Ｖｂを出力電圧指令値Ｖｄ＊に追従させる。バス電圧指令値Ｖｄ＊は外部から入力されてもよく、あらかじめ図示しない記憶装置に記憶させておいてもよい。
【００２１】
コントローラ５０は、バス電圧指令値Ｖｄ＊とバス電圧Ｖｄとの偏差を制限し、制限された偏差に基づいて作成した入力電流指令信号Ｉｉｎ＊により入力電流Ｉｉｎを制御して入力電流Ｉｉｎを制限する。これにより、商用電源の出力電圧（交流電圧）Ｖｉｎによらず入力電流Ｉｉｎのピークカットをすることができるため、電力給電システム１の汎用性を向上させるとともに、商用電源６０の受電設備の規模を抑制し、装置コストの低減を実現することができる。
【００２２】
また、コントローラ５０はアクティブフィルタ機能を有することができる。コントローラ５０にアクティブフィルタ機能をもたせることにより無効電力による入力電力Ｐｉｎのインピーダンスによる損失を削減することができる。
【００２３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、蓄電池１０からの放電電流をバス電圧Ｖｄに供給する。このＤＣ／ＤＣコンバータ３０の動作は、蓄電池１０の出力電圧Ｖｂを昇圧してバス電圧Ｖｄとして出力することと等価である。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、バス電圧Ｖｄに供給された電流を蓄電池１０に供給する。このＤＣ／ＤＣコンバータ３０の動作は、バス電圧Ｖｄを降圧することと等価である。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、コントローラ５０からのコントロール信号に基づいて蓄電池１０を充放電することによりバス電圧Ｖｄの電圧値を一定に保持する。
【００２４】
インバータ４０は、コントローラ５０によるＰＷＭ制御により、バス電圧Ｖｄを交流電圧に変換して出力する。さらに、インバータ４０は、交流であるインバータ電流Ｉｉｎｖを整流してバス電圧Ｖｄに供給する。これにより、インバータ４０はバス電圧Ｖｄを昇圧および降圧させる動作を行なう。
【００２５】
従って、バス電圧ＶｄはＤＣ／ＤＣコンバータ３０によりバス電圧Ｖｄに供給される蓄電池１０からの放電電流と、インバータ４０によりバス電圧Ｖｄに供給されるインバータ電流Ｉｉｎｖとによって制御される。すなわち、バス電圧Ｖｄは、コントローラ５０によってＤＣ／ＤＣコンバータ３０およびインバータ４０が制御されることによりバス電圧指令値Ｖｄ＊に追従し保持される。
【００２６】
ここで、インバータ電流Ｉｉｎｖは、商用電源６０から供給される入力電流Ｉｉｎから、発電装置７０から出力される電流と負荷装置８０に入力される電流との和を差し引いた交流電流である。
【００２７】
蓄電池電圧センサ２９、バス電圧センサ３９、および入力電圧センサ６９は、公知の電圧計により構成することができる。
【００２８】
インバータ電流センサ４９、および出力電流センサ８９は、例えば変流器により構成することができる。
【００２９】
商用電源６０は、電力会社から電力消費者に電力を供給するための設備である。
【００３０】
発電装置７０は、商用電源に依存しない独立した発電装置であり、太陽光発電装置、風力発電装置の他あらゆる発電装置が含まれる。
【００３１】
負荷装置８０は、交流電圧により駆動される装置で、電力を消費する装置であれば限定されない。
【００３２】
図２は、本発明の実施形態に係る電力給電システムの簡略回路図である。図１の機能ブロック図における各機能ブロックが有する機能は図２に示す回路により実現することができる。
【００３３】
なお、図２においては、簡単のため、蓄電池電圧センサ２９等の電圧検出器およびインバータ電流センサ４９等の電流検出器は省略されている。
【００３４】
また、本実施形態においては、駆動部５１６、５２３を除き、充放電電力リミットコントローラ２０、ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ５２、および、インバータコントローラ５１の各機能は、ソフトウェアによる演算処理によって実施される。このため、蓄電池電圧センサ２９、バス電圧センサ３９、入力電圧センサ６９、インバータ電流センサ４９、および出力電流センサ８９は、それぞれ電圧または電流をソフトウェアによる演算処理が可能な信号として検出する。これらのセンサは、例えば、検出した電圧を分圧器により減衰させ、Ａ／Ｄコンバータによりデジタル信号に変換することにより信号として電圧を検知することができる。以下の説明においては、例えば、蓄電池の出力電圧「Ｖｂ」が蓄電池電圧センサ２９により検出された場合における出力電圧検出信号を「Ｖｂ’」というように表記することとする。
【００３５】
ただし、充放電電力リミットコントローラ２０、ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ５２、および、インバータコントローラ５１の各機能は、その一部または全部をハードウェアのみ（例えば、電子回路）によって実現してもよいことは勿論である。
【００３６】
また、図２の説明においてはすでに図１の説明においてなされた説明は重複説明を回避するため省略する。
【００３７】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、インダクタンス３２、コンデンサ３５、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）３１Ａ、３１Ｂ、コンデンサ３３により構成される一般的な昇圧チョッパ回路により構成することができる。
【００３８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の動作について簡単に説明する。
【００３９】
一方のＩＧＢＴ３１Ａを導通状態とし、他方のＩＧＢＴ３１Ｂを非導通状態とすると、インダクタンス３２には蓄電池１０からＩＧＢＴ３１Ａに流れる電流が印加される。この状態から、一方のＩＧＢＴ３１Ａを非導通状態とし、他方のＩＧＢＴ３１Ｂを導通状態に切り換えるとインダクタンス３２に蓄積されたエネルギーが放出される。その結果、一方の端子に出力電圧Ｖｂが印加されたインダクタンス３２の他方の端子からコンデンサ３３に電荷がチャージされバス電圧Ｖｄの値が増大する。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は昇圧器として機能する。
【００４０】
一方、コンデンサ３３にチャージされた電荷が導通させたＩＧＢＴ３１Ｂを介して電流として蓄電池に流れ込むことにより蓄電池１０は充電されることができる。この際、バス電圧Ｖｄの値は減少し、蓄電池の出力電圧Ｖｂは増大する。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は降圧器としても機能する。
【００４１】
インバータ４０は、４つのＩＧＢＰ４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄとフィルタ４２とからなる一般的なインバータ回路により構成することができる。
【００４２】
４つのＩＧＢＰ４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄのうち、ＩＧＢＰ４１Ａ、４１Ｂの組とＩＧＢＰ４１Ｃ、４１Ｄの組はそれぞれ同位相のＰＷＭ制御信号がベースに入力される。すなわち、ＩＧＢＰ４１Ａ、４１Ｂの組が導通状態にある場合はＩＧＢＰ４１Ｃ、４１Ｄの組は非導通状態となり、ＩＧＢＰ４１Ａ、４１Ｂの組が非導通状態にある場合はＩＧＢＰ４１Ｃ、４１Ｄの組は導通状態となる。
【００４３】
インバータ４０は、インバータコントローラ５１から供給されるインバータコントロール信号により４つのＩＧＢＰ４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄをそれぞれ導通または非導通の状態となるように制御される。インバータコントロール信号によるＰＷＭ制御により得られる電圧矩形波はフィルタ４２を介して平均電圧に変換され疑似正弦波交流電圧として出力される。
【００４４】
一方、インバータ４０は、導通させたＩＧＢＰ４１ＡまたはＩＧＢＰ４１Ａを介してインバータ電流Ｉｉｎｖによりコンデンサ３３を充放電することによりバス電圧Ｖｄを制御することができる。すなわち、インバータ４０は、昇圧器および降圧器として機能することができる。
【００４５】
フィルタ４２は、インダクタンスとキャパンシタンスとを構成要素とするＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）により構成することができる。
【００４６】
インバータコントローラ５１は、検出されたバス電圧信号Ｖｂ’をバス電圧指令信号Ｖｄ’＊に追従させ、インバータ電流信号Ｉｉｎｖ’をインバータ電流指令信号（第２電流指令信号）Ｉｉｎｖ’＊に追従させ、かつ、インバータ４０の出力電圧を商用電源６０からの出力電圧信号（交流電圧信号）Ｖｉｎ’に追従させるようにインバータ４０を制御する。
【００４７】
インバータコントローラ５１においては、次の処理がなされる。バス電圧指令信号Ｖｄ’＊と検出されたバス電圧信号Ｖｂ’との偏差はＰＩ制御部５１１により比例積分（増幅）され、第１リミット部５１２へ出力される。比例積分されたバス電圧指令信号Ｖｄ’＊とバス電圧信号Ｖｂ’との偏差は第１リミット部５１２においてリミット値以内の第１偏差Δ１とリミット値を超える第２偏差Δ２とに分割される。第１偏差Δ１からは充放電電力リミットコントロール信号ΔＰが減算され、ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ５２から入力される第４偏差Δ４が加算された後、乗算部５１３において振幅を１とした入力電圧信号Ｖｉｎ’と乗算される。その結果、入力電圧信号Ｖｉｎ’と位相を同じくする入力電流指令信号（第１電流指令信号）Ｉｉｎ’＊が乗算部５１３から出力される。ここで、入力電流指令信号Ｉｉｎ’＊は入力電圧信号Ｖｉｎ’と同位相をもつため、有効電流成分のみの電流指令信号であり、入力電流信号Ｉｉｎ’に対する指令信号となる。
【００４８】
入力電流指令信号Ｉｉｎ’＊からは出力電流信号Ｉｏｕｔ’が減算されてインバータ電流指令信号Ｉｉｎｖ’＊が生成される。インバータ電流指令信号Ｉｉｎｖ’＊は、有効電流成分のみを有する入力電流指令信号Ｉｉｎ’＊から出力電流信号Ｉｏｕｔ’が減算されたものであるため、出力電流信号Ｉｏｕｔ’のうちの無効電流成分のみの電流指令信号となる。
【００４９】
インバータ電流指令信号Ｉｉｎｖ’＊とインバータ電流信号Ｉｉｎｖ’との偏差である第３電流指令信号Ｉｉｎ３’＊は増幅部５１４で増幅される。増幅部５１４により第３電流指令信号Ｉｉｎ３’＊が増幅されることにより、インバータコントローラ５１の開ループゲインを増大させ、閉ループにおいてインバータ電流信号Ｉｉｎｖ’をインバータ電流指令信号Ｉｉｎｖ’＊に高精度に一致させることができる。この結果、入力電流信号Ｉｉｎ’を入力電流指令信号Ｉｉｎ’＊に高精度に一致させることができる。
【００５０】
増幅部５１４によって増幅された第３電流指令信号Ｉｉｎ３’＊には検知された入力電圧信号Ｖｉｎ’が加算され、ＰＷＭ制御信号生成部５１５は、入力電圧信号Ｖｉｎが加算された第３電流指令信号Ｉｉｎ３’＊に基づいてインバータコントロール信号を生成する。
【００５１】
ここで、増幅部５１４は、フィードバックゲインＫを乗算する。
【００５２】
駆動部５１６はＰＷＭ制御信号生成部５１５が生成したＰＷＭ制御信号をインバータ３０を駆動可能な電力に増幅してインバータ４０に出力する。これにより、インバータコントローラ５１は、バス電圧信号Ｖｂ’をバス電圧指令信号Ｖｄ’＊に追従させ、インバータ電流信号Ｉｉｎｖ’をインバータ電流指令信号Ｉｉｎｖ’＊に追従させ、かつ、インバータ４０の出力電圧を商用電源６０からの出力電圧Ｖｉｎに追従させるようにインバータ４０を制御する。
【００５３】
このように、本実施形態に係る電力給電システムによれば、バス電圧指令信号Ｖｄ’＊と検出したバス電圧信号Ｖｂ’との偏差を制限し、制限された第１偏差Δ１に基づいて生成した入力電流指令信号Ｉｉｎ’＊に、結果として商用電源６０からの入力電流Ｉｉｎを追従させることにより該入力電流Ｉｉｎを制限する。これにより、商用電源の出力電圧Ｖｉｎによらずに商用電源６０からの入力電流Ｉｉｎのピークカットを可能とする。
【００５４】
また、商用電源６０からの入力電力Ｐｉｎを制限するための入力電力指令値を設ける必要がない。
【００５５】
従って、本実施形態に係る電力給電システム１によれば、電力給電システムのピークカット機能の汎用性を高めることができる。
【００５６】
図３は、ピークカットされた商用電源からの入力電力と出力電力の電力波形を示す説明図である。
【００５７】
本実施形態によれば、商用電源６０からの入力電流Ｉｉｎを制限し、負荷装置８０および発電装置７０を一の電力消費装置と考えたときに、該電力消費装置に必要とされる出力電流Ｉｏｕｔのうち入力電流Ｉｉｎを超える電流Ｉｉｎｖをインバータ４０から供給する。このため、図３に示すように、商用電源６０からの入力電流Ｐｉｎがピークカットされる。ピークカットは、前記電力消費装置の力行時に消費電力が瞬間的に増大するとき、および電力消費装置の回生時に負の消費電力（すなわち、生産電力）が瞬間的の増大するときの両方において行なわれる。
【００５８】
充放電電力リミットコントローラ２０は、リミッタ部２１とＰＩ制御部２２とで構成することができる。
【００５９】
リミッタ部２１は、出力電圧信号検出信号Ｖｂ’として検出された蓄電池電圧Ｖｂが下限値ＶｂＬ’を下回る場合は下限値ＶｂＬ’に制限して出力し、出力電圧信号検出信号Ｖｂ’が上限値ＶｂＨ’を上回る場合は上限値ＶｂＨ’に制限して出力する。これにより、リミッタ回路２１から出力される信号は下限値ＶｂＬ’と上限値ＶｂＨ’との間の範囲の電圧信号となり蓄電池１０の出力電圧指令信号Ｖｂ’＊として利用される。
【００６０】
ＰＩ制御部２２は、出力電圧信号検出信号Ｖｂ’と出力電圧指令信号Ｖｂ’＊との偏差を比例積分演算（増幅）し、出力偏差である充放電電力リミットコントロール信号ΔＰを生成し、ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ５２およびインバータコントローラ５１に出力する。
【００６１】
ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ５２は、バス電圧信号Ｖｂ’をバス電圧指令信号Ｖｄ’＊に追従させるようにＤＣ／ＤＣコンバータ３０を制御する。
【００６２】
ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ５２においては次の処理がなされる。インバータコントローラから出力される第２偏差Δ２は充放電電力リミットコントロール信号ΔＰが加算され、第２リミット部５２１においてリミット値以内の第３偏差Δ３とリミット値を超える第４偏差Δ４とに分割される。ＰＷＭ制御信号生成部５２２は、第３偏差Δ３に基づいてＰＷＭ制御のためのＤＣ／ＤＣコンバータコントロール信号を生成し、駆動部５２３はＰＷＭ制御信号生成部５２２が生成したＤＣ／ＤＣコンバータコントロール信号をＤＣ／ＤＣコンバータ３０を駆動可能な電力に増幅してＤＣ／ＤＣコンバータ３０に出力する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ５２は、出力電圧検出信号Ｖｂ’を出力電圧指令信号Ｖｂ’＊に追従させるようにＤＣ／ＤＣコンバータを制御する。
【００６３】
このように、ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ５２によって、出力電圧検出信号Ｖｂ’と出力電圧指令信号Ｖｂ’＊との偏差に基づく第３偏差Δ３により蓄電池１０への充放電の電力を制御する。これにより、蓄電池１０の内部インピーダンスによる影響を抑制し、蓄電池１０が本来有する充電充放電電力量を十分に有効利用することができる。
【００６４】
以上、本発明の実施形態に係る電力給電システムについて詳細に説明したが、本実施形態に係る電力給電システムによれば、インバータのバス電圧指令値と検出したバス電圧との偏差を制限し、制限された偏差に基づいて生成した入力電流指令値に商用電源からの入力電流を追従させることにより該入力電流を制限する。また、商用電源からの入力電力を制限するための入力電力指令値を入力する必要がない。従って、商用電源の出力電圧によらずに商用電源からの入力電流のピークカットを可能とし、電力給電システムのピークカット機能の汎用性を高めることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１ 電力給電システム、
１０ 蓄電池、
２０ 充放電電力リミットコントローラ、
２９ 蓄電池電圧センサ、
３０ ＤＣ／ＤＣコンバータ、
３９ バス電圧センサ、
４０ インバータ、
４９ インバータ電流センサ、
５０ コントローラ、
５１ インバータコントローラ、
５２ ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ、
６０ 商用電源、
７０ 発電装置、
８０ 負荷装置、
８９ 出力電流センサ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源と、
発電および電力の消費をする負荷と、
充放電可能な蓄電池と、
前記蓄電池の出力電圧を昇圧してバス電圧を生成するとともに前記バス電圧に供給された電力により前記蓄電池を充放電するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記商用電源を出力制限した電力から前記負荷の電力を差し引いてなる交流電力を前記バス電圧との間で授受することにより前記蓄電池への充電時には交流電力を整流して当該バス電圧に直流電力として供給するとともに前記蓄電池からの放電時には前記バス電圧の直流電力を交流電力に変換して前記負荷に電力を供給するインバータと、
前記バス電圧指令値を定めたバス電圧指令信号と前記バス電圧を検出したバス電圧信号との偏差を増幅して前記商用電源の出力電力制限するための第１リミット部へ入力し、前記第１リミット部の第１リミット値以内の第１偏差と前記第１リミット値の範囲を超える第２偏差に分割し、前記第１偏差に基づいて前記インバータを制御するインバータコントローラと、
前記第２偏差に基づいて前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するＤＣ／ＤＣコンバータコントローラと、
を有することを特徴とする電力供給システム。
【請求項２】
前記インバータコントローラは、前記第１偏差と前記商用電源が出力する交流電圧を検出した交流電圧信号に基づいて前記交流電圧信号と位相を同じくする第１電流指令信号を生成し、前記第１電流指令信号と前記負荷に流れる電流信号から前記発電装置から流れる電流信号を差し引いた出力電流信号との偏差を第２電流指令信号として生成し、前記第２電流指令信号から前記インバータに流れる電流を検出したインバータ電流信号を減算して第３電流指令信号を生成し、前記第３電流指令信号と前記交流電圧を検出した交流電圧信号とに基づいて前記インバータを制御し、前記バス電圧を前記バス電圧指令値に、インバータ電流を前記第２電流指令値に、それぞれ追従させ、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラは、前記第２偏差に基づいて前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して前記バス電圧を前記バス電圧指令値に追従させることを特徴とする請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項３】
前記蓄電池の出力電圧を予め定めた出力電圧指令信号と前記蓄電池の出力電圧を検出した出力電圧検出信号との偏差を増幅した充放電リミットコントロール信号を前記第２偏差に加算するとともに前記第１偏差から減算することにより、前記蓄電池の出力電圧が一定の範囲内となるように前記ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラおよび前記インバータコントローラにそれぞれ前記ＤＣ／ＤＣコンバータおよび前記インバータを制御させることを特徴とする充放電電力リミットコントローラをさらに有することを特徴する請求項２に記載の電力供給システム。
【請求項４】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラは、前記第２偏差を蓄電池の最大充放電電力を制限する第２リミット部へ入力し、前記第２リミット部のリミット値以内の第３偏差と前記第２リミット部のリミット値の範囲を超える第４偏差に分割し、前記ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラに前記第２偏差のうち前記第３偏差を参照させ、前記第１偏差に第４偏差を加算することを特徴とする請求項３に記載の電力供給システム。
【請求項５】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラおよび前記インバータコントローラはそれぞれ前記ＤＣ／ＤＣコンバータおよび前記インバータをＰＷＭにより制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項１】
商用電源と、
発電および電力の消費をする負荷と、
充放電可能な蓄電池と、
前記蓄電池の出力電圧を昇圧してバス電圧を生成するとともに前記バス電圧に供給された電力により前記蓄電池を充放電するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記商用電源を出力制限した電力から前記負荷の電力を差し引いてなる交流電力を前記バス電圧との間で授受することにより前記蓄電池への充電時には交流電力を整流して当該バス電圧に直流電力として供給するとともに前記蓄電池からの放電時には前記バス電圧の直流電力を交流電力に変換して前記負荷に電力を供給するインバータと、
前記バス電圧指令値を定めたバス電圧指令信号と前記バス電圧を検出したバス電圧信号との偏差を増幅して前記商用電源の出力電力制限するための第１リミット部へ入力し、前記第１リミット部の第１リミット値以内の第１偏差と前記第１リミット値の範囲を超える第２偏差に分割し、前記第１偏差に基づいて前記インバータを制御するインバータコントローラと、
前記第２偏差に基づいて前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するＤＣ／ＤＣコンバータコントローラと、
を有することを特徴とする電力供給システム。
【請求項２】
前記インバータコントローラは、前記第１偏差と前記商用電源が出力する交流電圧を検出した交流電圧信号に基づいて前記交流電圧信号と位相を同じくする第１電流指令信号を生成し、前記第１電流指令信号と前記負荷に流れる電流信号から前記発電装置から流れる電流信号を差し引いた出力電流信号との偏差を第２電流指令信号として生成し、前記第２電流指令信号から前記インバータに流れる電流を検出したインバータ電流信号を減算して第３電流指令信号を生成し、前記第３電流指令信号と前記交流電圧を検出した交流電圧信号とに基づいて前記インバータを制御し、前記バス電圧を前記バス電圧指令値に、インバータ電流を前記第２電流指令値に、それぞれ追従させ、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラは、前記第２偏差に基づいて前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して前記バス電圧を前記バス電圧指令値に追従させることを特徴とする請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項３】
前記蓄電池の出力電圧を予め定めた出力電圧指令信号と前記蓄電池の出力電圧を検出した出力電圧検出信号との偏差を増幅した充放電リミットコントロール信号を前記第２偏差に加算するとともに前記第１偏差から減算することにより、前記蓄電池の出力電圧が一定の範囲内となるように前記ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラおよび前記インバータコントローラにそれぞれ前記ＤＣ／ＤＣコンバータおよび前記インバータを制御させることを特徴とする充放電電力リミットコントローラをさらに有することを特徴する請求項２に記載の電力供給システム。
【請求項４】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラは、前記第２偏差を蓄電池の最大充放電電力を制限する第２リミット部へ入力し、前記第２リミット部のリミット値以内の第３偏差と前記第２リミット部のリミット値の範囲を超える第４偏差に分割し、前記ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラに前記第２偏差のうち前記第３偏差を参照させ、前記第１偏差に第４偏差を加算することを特徴とする請求項３に記載の電力供給システム。
【請求項５】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラおよび前記インバータコントローラはそれぞれ前記ＤＣ／ＤＣコンバータおよび前記インバータをＰＷＭにより制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力供給システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−２１７９３（Ｐ２０１３−２１７９３Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５２３４９（Ｐ２０１１−１５２３４９）
【出願日】平成２３年７月８日（２０１１．７．８）
【出願人】（０００１８００２５）山洋電気株式会社 (170)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月８日（２０１１．７．８）
【出願人】（０００１８００２５）山洋電気株式会社 (170)
【Ｆターム（参考）】
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