JP2016220530A - Electric power generation system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力系統からの電力供給が途絶えた状態や電力系統との連系が切断された状態になっても発電を維持することができる発電システムに関するものである。 The present invention relates to a power generation system that can maintain power generation even when the power supply from the power system is interrupted or the connection with the power system is cut off.
従来から、病院、公共機関、製造所、住宅などにおいては、電力系統とは別に自発的に発電を行える発電設備が設けられることがある。このような発電設備は、設置された場所で必要とされる発電を行うと共に、余剰となった発電電力を系統連系された電力系統(すなわち、電力会社)に売電することもできるようになっている。このように自立的な発電を可能とする発電システムとしては、次の特許文献1や特許文献2のようなものが知られている。 Conventionally, in hospitals, public institutions, factories, houses, etc., a power generation facility that can generate power spontaneously may be provided separately from the power system. Such a power generation facility can generate power required at the place where it is installed, and can also sell surplus generated power to a grid-connected power system (that is, a power company). It has become. As such a power generation system capable of autonomous power generation, the following Patent Documents 1 and 2 are known.
例えば、特許文献1には、加熱媒体との熱交換により作動媒体を蒸発させる蒸気発生器と、前記蒸気発生器で蒸発した作動媒体を膨張させて機械的動力を得る膨張機と、冷却媒体との熱交換により前記膨張機で膨張した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、前記膨張機で得られた機械的動力により駆動されて発電する発電機と、前記発電機で発電した電力あるいは商用電力により作動し、前記冷却媒体を前記凝縮器に導入する冷却媒体導入手段と、前記膨張機及び前記発電機の運転条件が所定の値を超えないように前記冷却媒体導入手段に送電する電力を制御する制御装置と、を備える発電装置が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a steam generator that evaporates a working medium by heat exchange with a heating medium, an expander that expands the working medium evaporated by the steam generator to obtain mechanical power, a cooling medium, A condenser that condenses the working medium expanded in the expander by heat exchange of the generator, a generator that is driven by mechanical power obtained by the expander to generate power, and electric power generated by the generator or commercial power Operates and controls the cooling medium introducing means for introducing the cooling medium into the condenser and the electric power transmitted to the cooling medium introducing means so that the operating conditions of the expander and the generator do not exceed predetermined values. A power generation device including a control device is disclosed.
また、特許文献2には、燃料流量によって出力制御可能なガスタービンに、永久磁石式同期発電機が連結されるタービン発電機と、タービン発電機に接続されるコンバータと、コンバータと負荷との間に接続されるインバータと、交流連系系統に接続される変圧手段と、変圧手段とインバータとの間に接続される整流手段と、コンバータからの出力部である直流部に接続される回生抵抗とを含み、タービン発電機からコンバータを介してインバータに給電される電圧が、予め定める第1電圧値以下の状態では、変圧手段および整流手段を介して交流連系系統からインバータに給電し、タービン発電機からコンバータを介してインバータに給電される電圧が、予め定める第2電圧値以上の状態では、回生抵抗によって余剰電力を消費するように構成されることを特徴とするタービン発電装置が開示されている。 Further, Patent Document 2 discloses a turbine generator in which a permanent magnet type synchronous generator is connected to a gas turbine whose output can be controlled by a fuel flow rate, a converter connected to the turbine generator, and a converter and a load. An inverter connected to the transformer, a transformer means connected to the AC interconnection system, a rectifier means connected between the transformer means and the inverter, and a regenerative resistor connected to a DC section that is an output part from the converter, When the voltage fed from the turbine generator to the inverter through the converter is equal to or lower than a predetermined first voltage value, the inverter is fed from the AC interconnection system via the transforming means and the rectifying means, and turbine power generation is performed. When the voltage fed from the machine to the inverter via the converter is greater than or equal to a predetermined second voltage value, excess power is consumed by the regenerative resistor. Turbine generator apparatus is disclosed, characterized in that made.
上述した特許文献1や特許文献2の発電装置は、電力系統に常に繋がった状態となっていて、連系された電力系統に発電した電力を売電する際には、発電した電力の電圧、周波数、位相を外部電力系統を流れるものと同調可能とする(正確に一致させる)連系型のインバータを備えている。
ところが、このような連系型のインバータは、電力系統の電圧、周波数、位相を参照にして、発電した電力の電圧、周波数、位相を調整する構成とされている。そのため、電力系統が何らかの理由で停電してしまうと、参照すべき位相などが無くなってしまい、発電した電力の電圧、周波数、位相を調整することができなくなってしまう。それゆえ、特許文献1や特許文献2の発電システムでは、電力系統が停電すると連系型のインバータも停止し、発電した電力を負荷に送ることができなくなる。その結果、発電装置による無負荷での発電を避ける必要から、発電システムも運転を継続することができなくなって、最終的には発電システムでの発電も停止してしまう。
The power generators of Patent Document 1 and Patent Document 2 described above are always connected to the power system, and when selling the generated power to the connected power system, the voltage of the generated power, It has an interconnected inverter that can tune (accurately match) the frequency and phase with those flowing through the external power system.
However, such an interconnected inverter is configured to adjust the voltage, frequency, and phase of the generated power with reference to the voltage, frequency, and phase of the power system. Therefore, if the power system fails for some reason, the phase to be referred to is lost, and the voltage, frequency, and phase of the generated power cannot be adjusted. Therefore, in the power generation systems of Patent Document 1 and Patent Document 2, when the power system is interrupted, the interconnected inverter also stops, and the generated power cannot be sent to the load. As a result, since it is necessary to avoid power generation with no load by the power generation device, the power generation system cannot continue to operate, and eventually power generation in the power generation system is also stopped.
また、電力系統の停電により停止していた発電システムを再び始動させるには、発電システムがランキンサイクルの場合には作動媒体や冷却水を循環させるポンプなどを動かすといった操作を行ってからでなくては、定常的な発電を行うことができない。そのため、特許文献1や特許文献2の発電システムでは、停電していた電力系統が復帰して、電力系統からの電力供給が可能となった場合にも、上述したポンプなどを最初に動かしてからでないと発電を行うことができない。つまり、電力系統が復帰しても実際に自立した発電システムで発電された電力が供給できるようになるには長大な時間が必要となり、結果として発電効率を大きく下がってしまうという問題もある。 In addition, in order to restart the power generation system that has been stopped due to a power failure in the power system, when the power generation system is in the Rankine cycle, an operation such as operating a pump that circulates the working medium or cooling water is performed. Cannot perform steady power generation. Therefore, in the power generation systems of Patent Document 1 and Patent Document 2, even when the power system that was out of power is restored and power can be supplied from the power system, the above-described pump and the like are first moved. Otherwise, you cannot generate electricity. In other words, it takes a long time to be able to supply the power generated by the actually independent power generation system even if the power system is restored, resulting in a problem that the power generation efficiency is greatly reduced.
本発明は、上記した問題に鑑みて為されたものであり、連系下にあった電力系統が停電した場合においても継続して発電を行うことができ、高い発電効率を維持することができる発電システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and can continuously generate power even when a power system that is connected to the power supply fails, and can maintain high power generation efficiency. The purpose is to provide a power generation system.
前記目的を達成するため、本発明は次の技術的手段を講じている。
すなわち、本発明の発電システムは、発電装置と、前記発電装置で発電された交流電力を直流電力に変換するコンバータと、前記コンバータで変換された直流電力を、系統に連系可能な交流電力に変換する連系型インバータとを備えると共に、前記コンバータと連系型インバータとの間から、負荷に直流または交流の電力を供給する負荷出力部を備えていて、さらに、第1バッテリと、前記第1バッテリに直列に接続され、定格電圧が前記第1バッテリよりも低い第2バッテリと、を備え、前記コンバータおよび前記負荷出力部を繋ぐ直流配線の電圧が第4開閉閾値よりも大きい場合に、前記第1バッテリおよび前記第2バッテリが前記直流配線に接続されることを特徴とする。
In order to achieve the object, the present invention takes the following technical means.
That is, the power generation system of the present invention includes a power generation device, a converter that converts AC power generated by the power generation device into DC power, and DC power converted by the converter into AC power that can be connected to a system. And a load output unit for supplying direct or alternating current power to a load from between the converter and the connected inverter, and further comprising: a first battery; and A battery connected in series with a second battery having a rated voltage lower than that of the first battery, and a voltage of a DC wiring connecting the converter and the load output unit is larger than a fourth switching threshold value. The first battery and the second battery are connected to the DC wiring.
また、本発明の発電システムは、発電装置と、前記発電装置で発電された交流電力を直流電力に変換するコンバータと、前記コンバータで変換された直流電力を、系統に連系可能な交流電力に変換する連系型インバータとを備えると共に、前記コンバータと連系型インバータとの間から、負荷に直流または交流の電力を供給する負荷出力部を備えていて、前記負荷出力部は、前記コンバータで変換された直流電力を、交流電力に変換して前記負荷に出力する独立型インバータを有していて、さらに、第1バッテリと、前記第1バッテリに直列に接続され、定格電圧が前記第1バッテリよりも低い第2バッテリと、を備え、前記コンバータおよび前記負荷出力部を繋ぐ直流配線の電圧が第4開閉閾値よりも大きい場合に、前記第1バッテリおよび前記第2バッテリが前記直流配線に接続されることを特徴とする。 The power generation system of the present invention includes a power generation device, a converter that converts AC power generated by the power generation device into DC power, and DC power converted by the converter into AC power that can be connected to a system. And a load output unit that supplies DC or AC power to a load from between the converter and the connection type inverter, and the load output unit is the converter. It has a stand-alone inverter that converts the converted DC power into AC power and outputs it to the load, and is further connected in series to the first battery and the first battery, and the rated voltage is the first voltage. A second battery that is lower than the battery, and when the voltage of the DC wiring connecting the converter and the load output unit is greater than a fourth open / close threshold, the first battery and Wherein the second battery is connected to the DC line.
なお、好ましくは、前記直流配線の電圧が、前記第4開閉閾値以下であり、かつ、前記第2バッテリの電圧が第5開閉閾値よりも大きい場合に、前記第1バッテリおよび前記第2バッテリが前記直流配線に接続されるとよい。
また、本発明の発電システムは、発電装置と、前記発電装置で発電された交流電力を直流電力に変換するコンバータと、前記コンバータで変換された直流電力を、系統に連系可能な交流電力に変換する連系型インバータとを備えると共に、前記コンバータと連系型インバータとの間から、負荷に直流または交流の電力を供給する負荷出力部を備えていて、さらに、第1バッテリと、前記第1バッテリよりも定格電圧が低い第2バッテリと、前記コンバータおよび前記負荷出力部を繋ぐ直流配線と前記第1バッテリとの接続、および、前記直流配線と前記第2バッテリとの接続を切り替える第1接点部と、を備え、前記第1接点部の切り替えにより前記第1バッテリおよび前記第2バッテリが個別に充電されることを特徴とする。
Preferably, when the voltage of the DC wiring is equal to or lower than the fourth open / close threshold and the voltage of the second battery is higher than the fifth open / close threshold, the first battery and the second battery are It may be connected to the DC wiring.
The power generation system of the present invention includes a power generation device, a converter that converts AC power generated by the power generation device into DC power, and DC power converted by the converter into AC power that can be connected to a system. And a load output unit for supplying direct or alternating current power to a load from between the converter and the connected inverter, and further comprising: a first battery; and A first battery that switches a connection between the second battery having a rated voltage lower than that of one battery, a DC wiring connecting the converter and the load output unit and the first battery, and a connection between the DC wiring and the second battery. And a contact portion, wherein the first battery and the second battery are individually charged by switching the first contact portion.
また、本発明の発電システムは、発電装置と、前記発電装置で発電された交流電力を直流電力に変換するコンバータと、前記コンバータで変換された直流電力を、系統に連系可能な交流電力に変換する連系型インバータとを備えると共に、 前記コンバータと連系型インバータとの間から、負荷に直流または交流の電力を供給する負荷出力部を備えていて、前記負荷出力部は、前記コンバータで変換された直流電力を、交流電力に変換して前記負荷に出力する独立型インバータを有していて、さらに、第1バッテリと、前記第1バッテリよりも定格電圧が低い第2バッテリと、前記コンバータおよび前記負荷出力部を繋ぐ直流配線と前記第1バッテリとの接続、および、前記直流配線と前記第2バッテリとの接続を切り替える第1接点部と、を備え、前記第1接点部の切り替えにより前記第1バッテリおよび前記第2バッテリが個別に充電されることを特徴とする。 The power generation system of the present invention includes a power generation device, a converter that converts AC power generated by the power generation device into DC power, and DC power converted by the converter into AC power that can be connected to a system. And a load output unit that supplies DC or AC power to a load from between the converter and the connected inverter, and the load output unit is the converter. It has a stand-alone inverter that converts the converted DC power into AC power and outputs it to the load, and further includes a first battery, a second battery having a lower rated voltage than the first battery, A first contact part for switching a connection between the DC wiring connecting the converter and the load output unit and the first battery, and a connection between the DC wiring and the second battery; And the first battery and the second battery are individually charged by switching the first contact portion.
なお、好ましくは、前記第2バッテリを前記第1バッテリに直列に繋ぐ第2接点部を備え、前記直流配線の電圧が第1電位設定範囲の上限値よりも大きい、または、下限値よりも小さい場合に、前記第2接点部が閉じられて前記第1バッテリおよび前記第2バッテリが前記直流配線に接続されるとよい。
なお、好ましくは、前記発電装置として、作動媒体を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器で蒸発した作動媒体の蒸気を膨張させ前記発電機を駆動する回転駆動力を発生させる膨張機と、前記膨張機で膨張した作動媒体の蒸気を液体に凝縮する凝縮器と、前記凝縮器で凝縮した液体の作動媒体を循環させる作動媒体ポンプと、を閉ループ状の循環配管上に備えたバイナリサイクル発電装置を採用しているとよい。
Preferably, a second contact portion for connecting the second battery in series with the first battery is provided, and the voltage of the DC wiring is larger than the upper limit value of the first potential setting range or smaller than the lower limit value. In this case, the second contact portion may be closed and the first battery and the second battery may be connected to the DC wiring.
Preferably, as the power generation device, an evaporator that evaporates the working medium, an expander that expands the vapor of the working medium evaporated by the evaporator and generates a rotational driving force that drives the generator, and the expansion A binary cycle power generator comprising: a condenser that condenses the vapor of the working medium expanded by the machine into a liquid; and a working medium pump that circulates the liquid working medium condensed by the condenser on a closed loop circulation pipe. Adopt it.
本発明の発電システムによれば、連系下にあった電力系統が停電した場合においても継続して発電を行うことができ、高い発電効率を維持することができる。 According to the power generation system of the present invention, it is possible to continuously generate power even when a power system that is connected to the power supply fails, and to maintain high power generation efficiency.
[第1実施形態]
以下、本発明の発電システム1の第1実施形態を、図を用いて説明する。
図1に示すように、第1実施形態の発電システム1は、電力会社などが供給する電力系統とは別に設けられた自立的な発電設備であって、自ら発電した電力を負荷(例えば、工場内の設備など)に供給したり、電力系統に売電したりできるようになっている。
[First Embodiment]
Hereinafter, 1st Embodiment of the electric power generation system 1 of this invention is described using figures.
As shown in FIG. 1, the power generation system 1 of the first embodiment is a self-sustaining power generation facility provided separately from a power system supplied by an electric power company or the like, and loads the power generated by itself (for example, a factory To the power supply system, and to sell power to the power system.
本発明の発電システム1に設けられる発電装置2(発電機)は、どのような発電方式に属するものであっても良い。例えば、蒸気を用いたランキンサイクルやガスタービンのような発電方式であっても良いし、水力、太陽光、風力といった自然エネルギで発電を行う方式であっても良い。なお、以降の第1実施形態、及び後述する第2実施形態では、バイナリサイクルを利用した発電装置2(バイナリ発電装置)を用いた例を挙げて、本発明の発電システム1を説明する。 The power generation apparatus 2 (generator) provided in the power generation system 1 of the present invention may belong to any power generation method. For example, a power generation method such as a Rankine cycle using steam or a gas turbine may be used, or a method of generating power using natural energy such as hydraulic power, sunlight, or wind power may be used. In the following first embodiment and second embodiment to be described later, the power generation system 1 of the present invention will be described by giving an example using a power generation device 2 (binary power generation device) using a binary cycle.
第1実施形態の発電システム1は、所定の電力(例えば、200Vの三相交流)を発電可能な発電装置2(発電機)と、この発電装置2で発電された交流の電力を直流の電力に変換するコンバータ3と、コンバータ3で変換された直流の電力を外部の系統(電力系統)に連系可能な交流に変換する連系型インバータ4とを有している。
次に、第1実施形態の発電システム1を構成する発電装置2、コンバータ3、及び連系型インバータ4について、まず説明する。
The power generation system 1 according to the first embodiment includes a power generation device 2 (generator) capable of generating predetermined power (for example, 200 V three-phase alternating current), and AC power generated by the power generation device 2 as DC power. A converter 3 for converting to DC, and a DC inverter 4 for converting DC power converted by the converter 3 into AC that can be linked to an external system (power system).
Next, the power generation apparatus 2, the converter 3, and the interconnection inverter 4 that constitute the power generation system 1 of the first embodiment will be described first.
第1実施形態の発電装置2は、バイナリサイクルを用いて発電を行うバイナリ発電装置2であり、発電装置2外で発生した地熱や工場排熱などのような熱源を利用して発電を行うものである。
この発電装置2は、熱源の熱を利用して液体の作動媒体(例えば、代替えフロンなど)を蒸発させる蒸発器5と、この蒸発器5で生成された作動媒体の蒸気を用いて膨張機6のタービン(例えば、スクリュ膨張機のスクリュタービン)を回転させて発電を行う発電機7と、この発電機7で発電に用いられた作動媒体の蒸気を凝縮させて液体に戻す凝縮器8とを有している。これらの蒸発器5、膨張機6、凝縮器8は作動媒体を循環させる閉ループ状の循環配管9により接続されており、この循環配管9には作動媒体(例えば、水より沸点の低い低沸点の有機媒体など)を蒸発器5から膨張機6・凝縮器8を経由して蒸発器5に帰還する順に循環させる媒体循環ポンプ10が備えられている。
The power generation device 2 according to the first embodiment is a binary power generation device 2 that generates power using a binary cycle, and generates power using a heat source such as geothermal heat generated outside the power generation device 2 or factory exhaust heat. It is.
The power generation device 2 uses an evaporator 5 that evaporates a liquid working medium (for example, alternative chlorofluorocarbon) by using heat of a heat source, and an expander 6 using steam of the working medium generated by the evaporator 5. A generator 7 that generates power by rotating a turbine (for example, a screw turbine of a screw expander), and a condenser 8 that condenses the vapor of the working medium used for power generation by the generator 7 and returns it to a liquid. Have. The evaporator 5, the expander 6, and the condenser 8 are connected by a closed-loop circulation pipe 9 that circulates the working medium. The circulating pipe 9 has a working medium (for example, a low-boiling point that has a lower boiling point than water). A medium circulation pump 10 that circulates an organic medium or the like) in the order of returning from the evaporator 5 to the evaporator 5 via the expander 6 and the condenser 8 is provided.
なお、この発電装置2に用いられる発電機7は交流を発生させる発電機であり、発電機7で発電された交流の電力(3相交流)は、3極配線を介してコンバータ3に送られる。
コンバータ3は、発電機7で発電された交流の電力を直流に変換するものである。このコンバータ3で直流に変換された直流電力は、直流状態のままコンバータ3から独立型インバータ14に送られる。
The power generator 7 used in the power generator 2 is a power generator that generates alternating current, and the alternating current power (three-phase alternating current) generated by the power generator 7 is sent to the converter 3 via a three-pole wiring. .
The converter 3 converts AC power generated by the generator 7 into DC. The DC power converted into DC by the converter 3 is sent from the converter 3 to the independent inverter 14 in the DC state.
独立型インバータ14は、後述する連系型インバータ4とは異なり、装置自身において、出力側の電圧、周波数、位相を設定することが可能となっているものである。したがって、例えば、負荷11が200V、60Hzの三相交流で稼働する負荷11である場合は、独立型インバータ14における変換後の交流の特性の設定を「電圧=200V、周波数=60Hz、位相差=120°」に指定するとよい。それにより、独立型インバータ14は、発電装置2で発電され、コンバータ3を経由して供給される直流電力を、所望とする(負荷に合った)交流電力へと変換できる。 The independent inverter 14 can set the output voltage, frequency, and phase in the device itself, unlike the interconnected inverter 4 described later. Therefore, for example, when the load 11 is a load 11 that operates with a three-phase AC of 200 V and 60 Hz, the AC characteristics after conversion in the independent inverter 14 are set to “voltage = 200 V, frequency = 60 Hz, phase difference = It is recommended to specify “120 °”. Thereby, the independent inverter 14 can convert the DC power generated by the power generator 2 and supplied via the converter 3 into desired AC power (matching the load).
負荷11に電力を供給した上で発電装置2で発電された電力に余裕がある場合は、発電した電力の一部を電力系統に売電することもできる。例えば、コンバータ3から独立型インバータ14に向かう直流配線の途中に分岐配線を設け、この分岐配線に連系型インバータ4を設ける。
この連系型インバータ4は、コンバータ3で直流に変換された電力を再び交流に変換するものである。この連系型インバータ4には、図中に点線で示すように外部に設けられた電力系統で供給されている(電力会社から供給されている)交流の電圧、周波数、位相の情報が入力されており、連系型インバータ4は電力系統から入力された情報に合わせて、電力系統で供給されているものと全く同じ電圧、周波数、位相の交流に直流の電力を変換するものとなっている。
When there is a margin in the power generated by the power generator 2 after supplying power to the load 11, a part of the generated power can be sold to the power system. For example, a branch wiring is provided in the middle of the DC wiring from the converter 3 to the independent inverter 14, and the interconnection inverter 4 is provided on this branch wiring.
This interconnection type inverter 4 converts the electric power converted into direct current by the converter 3 into alternating current again. As shown by a dotted line in the figure, AC-connected voltage, frequency, and phase information supplied from an external power system (supplied by an electric power company) is input to the interconnection inverter 4. The interconnection type inverter 4 converts DC power into AC of the same voltage, frequency and phase as those supplied by the power system in accordance with information input from the power system. .
例えば、この連系型インバータ4に、200V、60Hz、位相差120°の電力系統が接続されている場合、この電力系統の品質に合わせて直流の電力を200V、60Hz、位相差120°の交流に高精度で変換する。また、この連系型インバータ4では、電力系統を流れる交流電力との間に位相差が生じないように、電力系統を流れる交流電力と位相が同期した交流が出力される。このようにして連系型インバータ4で変換された交流の電力は、必要に応じて外部の電力系統に供給(売電)することができる。 For example, when a power system of 200 V, 60 Hz, and phase difference of 120 ° is connected to the interconnection type inverter 4, the DC power is changed to 200 V, 60 Hz, and AC of phase difference of 120 ° according to the quality of the power system. With high precision. Moreover, in this connection type inverter 4, the alternating current with which the phase was synchronized with the alternating current power which flows through a power grid | system is output so that a phase difference may not arise between the alternating current power which flows through a power grid | system. The AC power converted by the interconnection inverter 4 in this way can be supplied (sold) to an external power system as necessary.
以上述べた本実施形態の発電システム1は、言い換えるならば、コンバータ3と連系型インバータ4との間に、負荷11に直流または交流の電力を供給する負荷出力部12(独立型インバータ14)を設けたものである。この位置に負荷出力部12を設けるのは、次のような理由からである。
図4は比較例に係る発電システムを示す図である。コンバータで直流に変換された電力をインバータ104で交流に変換した後、交流に変換された電力を負荷111に送る場合を考える。
In other words, the power generation system 1 of the present embodiment described above is, in other words, a load output unit 12 (independent inverter 14) that supplies DC or AC power to the load 11 between the converter 3 and the interconnection inverter 4. Is provided. The load output unit 12 is provided at this position for the following reason.
FIG. 4 is a diagram illustrating a power generation system according to a comparative example. Consider a case in which the power converted into direct current by the converter is converted into alternating current by the inverter 104 and then the power converted into alternating current is sent to the load 111.
このインバータ104は、上述した連系型インバータ4と同様に電力系統を流れる電力の電圧、周波数、あるいは位相と等しくなるように直流を交流に変換するもの、言い換えれば連系型のインバータ104とされている必要がある。
ところが、図4に示すようなシステムにおいて、電力系統が落雷や災害などで停電した場合には発電を継続することが困難になることがある。というのも、インバータ104は、例えば電力系統を流れる電力の電圧、周波数、あるいは位相と等しくなるように直流を交流に変換しているため、インバータ104が停止してしまうと、直流の電力を交流に変換することできない。そうすると、図4に示す発電システムでは、発電した電力を負荷111に送ることができなくなり、発電を継続することが不可能になる。
This inverter 104 is a converter that converts direct current to alternating current so as to be equal to the voltage, frequency, or phase of the power flowing through the power system, in the same way as the above-described connected inverter 4, in other words, the connected inverter 104. Need to be.
However, in the system as shown in FIG. 4, it may be difficult to continue power generation when the power system is interrupted by a lightning strike or disaster. This is because the inverter 104 converts, for example, direct current into alternating current so as to be equal to the voltage, frequency, or phase of the electric power flowing through the electric power system. Cannot be converted to Then, in the power generation system shown in FIG. 4, the generated power cannot be sent to the load 111, and power generation cannot be continued.
このように、図4の発電システムでは、電力系統が停電した場合には、電力系統とは別に自家発電が可能な発電装置102が設けられているにも関わらず、負荷に電力を供給することができなくなる。
一方で、本発明の発電システム1では、コンバータ3と連系型インバータ4との間に、上述したような負荷出力部12を設けて、負荷出力部12から連系型インバータ4を経由することなく直接負荷11に電力を供給することにより、電力系統の停電などの理由で連系型インバータ4が停止した場合であっても、独立型インバータ14は動き続けるため、発電した電力を負荷11に供給することを可能としている。このようにすれば発電装置2で発電した電力を負荷11で消費し続けることが可能となり、連系型インバータ4が停止しても発電装置2での発電を継続することが可能となる。
As described above, in the power generation system of FIG. 4, when a power failure occurs in the power system, power is supplied to the load even though the power generation device 102 capable of self-power generation is provided separately from the power system. Can not be.
On the other hand, in the power generation system 1 of the present invention, the load output unit 12 as described above is provided between the converter 3 and the connection type inverter 4, and the load output unit 12 passes through the connection type inverter 4. By supplying power directly to the load 11, the independent inverter 14 continues to operate even when the connected inverter 4 is stopped due to a power failure of the power system. It is possible to supply. If it does in this way, it will become possible to continue consuming electric power generated with power generator 2 with load 11, and it will become possible to continue power generation with power generator 2 even if interconnection type inverter 4 stops.
やがて、停電していた電力系統が復帰して電力系統からの電力供給が可能になったら、停止状態にあった連系型インバータ4を再始動させる。そうすると、発電した電力を電力系統に供給することが可能になる。
なお、上述した負荷出力部12をコンバータ3と連系型インバータ4との間に設けて、発電装置2で発電した電力を負荷に供給する場合には、図例のように負荷変動に伴って発生するコンバータ3の出力側の電圧変動を安定化させる電圧安定化手段13が、コンバータ3と負荷出力部12との間に備えられているのが好ましい。
Eventually, when the power system that was out of power returns and power supply from the power system becomes possible, the interconnection inverter 4 that has been stopped is restarted. Then, the generated power can be supplied to the power system.
When the load output unit 12 described above is provided between the converter 3 and the interconnection inverter 4 and the power generated by the power generation device 2 is supplied to the load, the load varies as shown in the figure. It is preferable that voltage stabilizing means 13 for stabilizing the generated voltage fluctuation on the output side of the converter 3 is provided between the converter 3 and the load output unit 12.
図1に示すように、電圧安定化手段13は、コンバータ3から独立型インバータ14に達するまでの直流配線に設けられていて、負荷変動に伴ってこれらの直流配線間に発生する電圧変動を安定化させるものである。言い換えれば、電圧安定化手段13は、直流配線間に発生する電圧変動を安定化させることにより、負荷(電圧)の変動を吸収するものということもできる。 As shown in FIG. 1, the voltage stabilization means 13 is provided in the DC wiring from the converter 3 to the independent inverter 14, and stabilizes voltage fluctuations generated between these DC wirings due to load fluctuations. It is to make it. In other words, it can be said that the voltage stabilizing means 13 absorbs the fluctuation of the load (voltage) by stabilizing the voltage fluctuation generated between the DC wirings.
具体的には、電圧安定化手段13は、直流配線間(極間)を結ぶ配線上に設けられた抵抗15と、直流配線間の電圧を測定する電圧測定器16とを有している。さらに、電圧安定化手段13は、電圧測定器16で測定された電圧が所定の電圧となっているか否かを比較(判断)する比較部17(コンパレータなど)と、比較部17での判断の結果に応じて例えば20kHzの高周波数で作動するスイッチング部18とを備えている。スイッチング部18は、高周波ゲート指令部19(指令部)とこの高周波ゲート指令部19の信号がゲートに入力されるIGBT20(パワースイッチング素子)とを備えていて、IGBT20のスイッチング動作により直流配線間で生じる負荷(電圧)を調整している。なお、直流配線間を結ぶ配線上には、スイッチング部18と並列に整流子が設けられていてもよい。 Specifically, the voltage stabilizing means 13 includes a resistor 15 provided on a wiring connecting DC wirings (between poles), and a voltage measuring device 16 that measures a voltage between the DC wirings. Further, the voltage stabilization means 13 compares (determines) whether or not the voltage measured by the voltage measuring device 16 is a predetermined voltage, and the comparison unit 17 makes a determination. According to the result, for example, a switching unit 18 that operates at a high frequency of 20 kHz is provided. The switching unit 18 includes a high-frequency gate command unit 19 (command unit) and an IGBT 20 (power switching element) to which a signal from the high-frequency gate command unit 19 is input to the gate. The generated load (voltage) is adjusted. Note that a commutator may be provided in parallel with the switching unit 18 on the wiring connecting the DC wirings.
なお、スイッチング部18を構成するIGBT20に代えてSSR(Solid State Relay)やコンタクタ(SSC)を用いることもできる。また、本発明の電圧安定化手段13では、スイッチング部18をトランジスタ(TR)などで構成することも可能である。トランジスタで構成すると、高速なスイッチング動作を不要にでき、簡便な構成でありながらもノイズ発生などの問題を回避可能となる。 In addition, it can replace with IGBT20 which comprises the switching part 18, and can also use SSR (Solid State Relay) and a contactor (SSC). Further, in the voltage stabilizing means 13 of the present invention, the switching unit 18 can be constituted by a transistor (TR) or the like. When the transistor is used, a high-speed switching operation can be eliminated, and problems such as noise generation can be avoided while having a simple structure.
なお、負荷出力部12から負荷11に送られる電力は一般には交流であることが多いが、直流であっても良い。負荷が例えば直流で動く設備である場合は、直流のまま負荷に電力を供給する方が良いからである。
次に、上述した発電システム1において電力系統が停電した際に行われる操作と、比較例に係る発電システム1において電力系統が停電した際に行われる操作とを対比して、本発明の発電システム1が有する作用効果について詳しく説明する。
In general, the electric power sent from the load output unit 12 to the load 11 is often alternating current, but may be direct current. This is because, for example, when the load is a facility that operates with direct current, it is better to supply power to the load with direct current.
Next, the operation performed when the power system fails in the power generation system 1 described above is compared with the operation performed when the power system fails in the power generation system 1 according to the comparative example. 1 will be described in detail.
例えば、送電線に落雷があったり発電所が災害などを受けて電力系統が停電した場合を考える。このように電力系統が停電すれば、電力系統から連系型インバータ4に対して入力される信号がなくなり、直流の電力を交流に変換することができなくなって連系型インバータ4は停止してしまう。
ここで、図4に示す発電システム101(参考の発電システム101)であれば、負荷111が連系型インバータ104よりも電力系統側に設けられているため、連系型インバータ104が停止すると、発電装置102側から負荷111に所定の電圧、周波数、位相を備えた交流を送ることができなくなる。その結果、負荷111に対する電力の供給が完全にストップする。そして、発電装置102は無負荷で発電を行うことになるので、発電装置102自体も最終的に停止する。
For example, consider a case where there is a lightning strike on a power transmission line or a power outage occurs due to a disaster at a power plant. If the power system fails in this way, there will be no signal input from the power system to the interconnection type inverter 4, and it will not be possible to convert DC power to AC, and the interconnection type inverter 4 will stop. End up.
Here, in the case of the power generation system 101 (reference power generation system 101) shown in FIG. 4, since the load 111 is provided on the power system side of the connection type inverter 104, when the connection type inverter 104 stops, An alternating current having a predetermined voltage, frequency, and phase cannot be sent from the power generation apparatus 102 side to the load 111. As a result, the supply of power to the load 111 is completely stopped. And since the electric power generating apparatus 102 will generate electric power without a load, the electric power generating apparatus 102 itself also stops finally.
つまり、図4の発電システム101では、電力系統が停電した場合には、電力系統とは別に自家発電が可能な発電装置102が設けられているにも関わらず、負荷に電力を供給することができなくなる。
一方、図1に示す第1実施形態の発電システム1の場合であれば、電力系統の停電に伴って連系型インバータ4が停止してしまった場合も、負荷出力部12が負荷11に電力を供給し続ける。つまり、コンバータ3で変換された直流の電力を負荷出力部12の独立型インバータ14が交流の電力に変換し、負荷11に合わせた電圧、周波数、または位相の交流を供給し続ける。そのため、電力系統が停電した後も発電装置2で発電した電力は負荷11に送られ、電力系統が停電しても負荷11である設備などは運転を継続することができる。つまり、第1実施形態の発電システム1は、高信頼性を有する発電システム1である。さらに、第1実施形態の発電システム1の場合は発電装置2は停止しないため、従来の発電システム1のように発電装置2を再始動させるために複雑な操作は不要となる。
[第2実施形態]
次に、第2実施形態の発電システム1について、図2を用いて説明する。
That is, in the power generation system 101 of FIG. 4, when a power failure occurs in the power system, it is possible to supply power to the load even though the power generation device 102 capable of private power generation is provided separately from the power system. become unable.
On the other hand, in the case of the power generation system 1 according to the first embodiment shown in FIG. 1, the load output unit 12 supplies power to the load 11 even when the interconnection inverter 4 stops due to a power failure of the power system. Continue to supply. That is, the independent inverter 14 of the load output unit 12 converts the DC power converted by the converter 3 into AC power, and continues to supply voltage, frequency, or phase AC that matches the load 11. Therefore, even after the power system has failed, the power generated by the power generation device 2 is sent to the load 11, and the equipment that is the load 11 can continue to operate even if the power system fails. That is, the power generation system 1 of the first embodiment is a power generation system 1 having high reliability. Furthermore, in the case of the power generation system 1 of the first embodiment, since the power generation device 2 does not stop, a complicated operation is not required to restart the power generation device 2 as in the conventional power generation system 1.
[Second Embodiment]
Next, the power generation system 1 of 2nd Embodiment is demonstrated using FIG.
図2に示すように、第2実施形態の発電システム1は、コンバータ3と負荷出力部12との間に、上述した電圧安定化手段13と並列にバッテリ21(蓄電手段)を備えている点が、第1実施形態と大きく異なっている。
具体的には、この第2実施形態の発電システム1は、直流の電力を蓄電するバッテリ21を有している。このバッテリ21は、コンバータ3から独立型インバータ14に向かう直流配線(乃至は分岐配線)に設けられた蓄電ユニットであり、一定時間だけ電力を供給可能なものとなっている。このバッテリ21は、直流配線に対してON/OFFスイッチを介して接続されている。バッテリ21に蓄えられた電力は、例えば冷媒ポンプ10や発電装置2の起動に用いられる。また、当該電力は発電システム1以外の機器に供給されてもよい。
As shown in FIG. 2, the power generation system 1 of the second embodiment includes a battery 21 (power storage unit) between the converter 3 and the load output unit 12 in parallel with the voltage stabilization unit 13 described above. However, it is significantly different from the first embodiment.
Specifically, the power generation system 1 of the second embodiment includes a battery 21 that stores DC power. The battery 21 is a power storage unit provided in a DC wiring (or branch wiring) from the converter 3 to the independent inverter 14, and can supply power only for a predetermined time. The battery 21 is connected to the DC wiring via an ON / OFF switch. The electric power stored in the battery 21 is used for starting the refrigerant pump 10 and the power generation device 2, for example. Further, the power may be supplied to devices other than the power generation system 1.
ところで、第2実施形態の発電システム1において、上述した電圧安定化手段13に加えてバッテリ21を設ける理由は、次のようなものである。
例えば、上述した発電システム1において、負荷側で消費する電力量が想定以上に大きくなった場合を考える。この場合、負荷の増大に合わせて発電装置2で発電される電力を迅速に増やすことが望まれる。
By the way, in the power generation system 1 of the second embodiment, the reason why the battery 21 is provided in addition to the voltage stabilizing means 13 described above is as follows.
For example, in the power generation system 1 described above, consider a case where the amount of power consumed on the load side is larger than expected. In this case, it is desired to quickly increase the power generated by the power generation device 2 in accordance with the increase in load.
しかしながら、第2実施形態の発電システム1における発電装置2は、バイナリサイクルを用いた発電装置2であり、バイナリサイクルでは作動媒体の循環量を急峻に増加させることができず、そのため発電された電力がすぐに増加することはなく、増大する負荷に対して発電される電力の追従が遅れがちになる。また、抵抗15、IGBT20などで構成された第1実施形態と略同様な電圧安定化手段13では、直流配線を流れる直流電力の一部を抵抗15で消費するものであって、負荷の増大に合わせて供給電力を増やす作用を有するものではない。 However, the power generation device 2 in the power generation system 1 of the second embodiment is a power generation device 2 using a binary cycle, and the circulation amount of the working medium cannot be increased sharply in the binary cycle, and thus the generated power Does not increase immediately, and the tracking of the generated power tends to be delayed with respect to the increasing load. Further, in the voltage stabilizing means 13 that is substantially the same as that of the first embodiment configured by the resistor 15 and the IGBT 20, a part of the DC power flowing through the DC wiring is consumed by the resistor 15, which increases the load. In addition, it does not have the effect of increasing the supplied power.
そこで、第2実施形態の発電システム1では、電圧安定化手段に加えてバッテリ21を設けておき、負荷変動により負荷側の消費電力が大きくなった場合には、バッテリ21のスイッチをONにして、バッテリ21に充電された電力を負荷出力部12側へ供給する。斯かるバッテリ21からの電力供給により、独立型インバータ14の入側での電力不足、電圧低下を回避でき、独立型インバータ14の出力(すなわち負荷側)で電圧が低下するなどといった不都合を確実に防ぐことができるものとなる。 Therefore, in the power generation system 1 of the second embodiment, the battery 21 is provided in addition to the voltage stabilization means, and when the power consumption on the load side increases due to load fluctuation, the switch of the battery 21 is turned on. The power charged in the battery 21 is supplied to the load output unit 12 side. Such power supply from the battery 21 can avoid power shortage and voltage drop on the input side of the independent inverter 14, and can reliably prevent inconveniences such as voltage drop at the output (ie, load side) of the independent inverter 14. It can be prevented.
そして、バッテリ21を用いて増えた負荷11を補っている間に、バイナリサイクルでの作動媒体を増やすなどして、発電装置2で発電される電力を増大させる。やがて、負荷11の増分に対応した電力が発電装置2で発電できるようになったら、バッテリ21をOFFにし、コンバータ3〜独立型インバータ14間の直流配線から切り離すようにする。
逆に、負荷側で消費する電力量が想定以上に小さくなった場合は、バッテリ21のスイッチをOFFにしたまま、第1実施形態と同様の電圧安定化手段13を用いて電力の一部を消費して、コンバータ3と独立型インバータ14との間の直流配線を流れる直流電力の電圧を小さくするとよい。この際、バッテリ21のスイッチをONにしてバッテリ21への充電を行うようにしてもよい。こうすることで、電力をむだに使用する状況(電圧安定化手段13を用いて電力の一部を熱として消費)を多少なりとも回避できるようになる。
Then, while compensating for the increased load 11 using the battery 21, the power generated by the power generation device 2 is increased by increasing the working medium in the binary cycle. Eventually, when the power corresponding to the increment of the load 11 can be generated by the power generation device 2, the battery 21 is turned off and disconnected from the DC wiring between the converter 3 and the independent inverter 14.
Conversely, when the amount of power consumed on the load side becomes smaller than expected, a part of the power is removed using the voltage stabilizing means 13 similar to the first embodiment while keeping the switch of the battery 21 OFF. The voltage of the DC power flowing through the DC wiring between the converter 3 and the independent inverter 14 is preferably reduced. At this time, the battery 21 may be charged by turning on the switch of the battery 21. By doing so, it is possible to avoid the situation in which the power is wasted (a part of the power is consumed as heat by using the voltage stabilizing means 13).
このように、電圧安定化手段13及びバッテリ21を設ければ、負荷の増大、減少にも確実に対応し、コンバータ3〜独立型インバータ14間の直流配線における電圧変動を補償して常に安定した電力を供給できる高信頼性を備えた発電システム1を実現できるようになる。なお、第2実施形態の他の構成や他の作用効果は、第1実施形態と略同様であるため、詳細な説明は省略する。
[第3実施形態]
次に、第3実施形態の発電システム1について、図3を用いて説明する。
As described above, if the voltage stabilizing means 13 and the battery 21 are provided, it is possible to reliably cope with an increase or decrease in load, and to compensate for voltage fluctuations in the DC wiring between the converter 3 and the independent inverter 14 and to be always stable. The power generation system 1 having high reliability capable of supplying power can be realized. In addition, since the other structure and other effect of 2nd Embodiment are substantially the same as 1st Embodiment, detailed description is abbreviate | omitted.
[Third Embodiment]
Next, the power generation system 1 of 3rd Embodiment is demonstrated using FIG.
図3に示すように、第3実施形態の発電システム1は、高温高圧の蒸気などを利用して発電を行う発電装置2を用いている点が第1実施形態と大きく異なっている。
すなわち、第3実施形態の発電システム1に設けられる発電装置2は、スクリュ膨張機6と、このスクリュ膨張機6で発生する回転駆動力により、発電を行う発電機7を備えている。さらに、スクリュ膨張機6内に高温高圧の蒸気を導入する高圧蒸気配管23と、スクリュ膨張機6内で膨張された低圧の蒸気を排出する低圧蒸気配管24とを備えている。この高圧蒸気配管23には、スクリュ膨張機6内に流入する蒸気の圧力を計測する入側の圧力計25と、膨張機内に流入する蒸気の圧力や流量を調整する調整弁26が備えられている。
As shown in FIG. 3, the power generation system 1 of the third embodiment is greatly different from the first embodiment in that a power generation device 2 that generates power using high-temperature and high-pressure steam or the like is used.
That is, the power generation device 2 provided in the power generation system 1 of the third embodiment includes a screw expander 6 and a power generator 7 that generates power using the rotational driving force generated by the screw expander 6. Furthermore, a high-pressure steam pipe 23 for introducing high-temperature and high-pressure steam into the screw expander 6 and a low-pressure steam pipe 24 for discharging low-pressure steam expanded in the screw expander 6 are provided. The high-pressure steam pipe 23 is provided with an inlet pressure gauge 25 for measuring the pressure of the steam flowing into the screw expander 6 and an adjustment valve 26 for adjusting the pressure and flow rate of the steam flowing into the expander. Yes.
また、低圧蒸気配管24には、スクリュ膨張機6から外部に排気される蒸気の圧力を計測する出側の圧力計27と、スクリュ膨張機で膨張済みの低圧の蒸気を貯留するバッファタンク28とを有している。このバッファタンク28に貯留された低圧の蒸気は、他の設備などで二次的に利用される。
上述したような第3実施形態の発電システム1では、高圧蒸気配管24を通じてスクリュ膨張機6内に導かれた高圧の蒸気がスクリュ膨張機6のスクリュタービンを回転させ、スクリュタービンに連結された発電機7で発電が行われる。
In addition, the low-pressure steam pipe 24 includes an outlet-side pressure gauge 27 that measures the pressure of steam exhausted from the screw expander 6, and a buffer tank 28 that stores low-pressure steam that has been expanded by the screw expander. have. The low-pressure steam stored in the buffer tank 28 is secondarily used in other equipment.
In the power generation system 1 according to the third embodiment as described above, the high pressure steam guided into the screw expander 6 through the high pressure steam pipe 24 rotates the screw turbine of the screw expander 6 and is connected to the screw turbine. Electric power is generated by the machine 7.
つまり、第1実施形態と同様に、例えば発電機7を用いて発生した交流の電力をコンバータ3で直流電力に変換し、コンバータ3で変換された直流電力を連系型インバータ4で系統に連系可能な交流電力に変換するようにした上で、コンバータ3と連系型インバータ4との間から負荷出力部12を用いて負荷11に直流または交流の電力を供給すれば、連系下にあった電力系統が停電した場合においても継続して発電を行うことができ、高い信頼性を維持することが可能となる。 That is, as in the first embodiment, for example, AC power generated using the generator 7 is converted into DC power by the converter 3, and the DC power converted by the converter 3 is connected to the system by the interconnection type inverter 4. If the direct current or alternating current power is supplied to the load 11 using the load output unit 12 between the converter 3 and the interconnection type inverter 4 after being converted into the AC power that can be connected to the system, Even when the power system is out of power, power can be continuously generated, and high reliability can be maintained.
第3実施形態の他の構成や他の作用効果は、第1実施形態と略同様であるため、詳細な説明は省略する。
[第4実施形態]
次に、第4実施形態の発電システム1について、図5を用いて説明する。発電システム1の構成は、第2実施形態の装置(図2参照)と略同じである。第1バッテリ30は、コンバータ3から系統へと向かう直流配線38(以下、「母線38」という。)に接続されており、第1バッテリ30と母線38との間には接点331が設けられる。第1バッテリ30の定格電圧は342Vである。第1バッテリ30は蓄電された電力(10kW)を30分間、負荷11に供給することが可能である。
Since other configurations and other functions and effects of the third embodiment are substantially the same as those of the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
[Fourth Embodiment]
Next, the power generation system 1 of 4th Embodiment is demonstrated using FIG. The configuration of the power generation system 1 is substantially the same as the device of the second embodiment (see FIG. 2). The first battery 30 is connected to a DC wiring 38 (hereinafter referred to as “bus 38”) from the converter 3 to the system, and a contact 331 is provided between the first battery 30 and the bus 38. The rated voltage of the first battery 30 is 342V. The first battery 30 can supply the stored power (10 kW) to the load 11 for 30 minutes.
接点331の開閉は制御部39にて行われる。接点331は常開接点である。接点331としてIGBT等の半導体スイッチが用いられる。母線38に生じる電圧は定常的に345V以上350V以下の範囲に制御される。以下、母線38に生じる電圧を「母線電圧」といい、当該範囲を「定常範囲」という。ただし、発電システム1は340V以上380V以下の範囲まで出力可能である。以下、当該範囲を「許容範囲」という。 The control unit 39 opens and closes the contact 331. The contact 331 is a normally open contact. A semiconductor switch such as an IGBT is used as the contact 331. The voltage generated in the bus 38 is constantly controlled in the range of 345V to 350V. Hereinafter, the voltage generated on the bus 38 is referred to as “bus voltage”, and the range is referred to as “steady range”. However, the power generation system 1 can output up to a range of 340V to 380V. Hereinafter, this range is referred to as “allowable range”.
次に、第1バッテリ30の充電及び放電の手順を図6を参照しつつ述べる。まず、第1バッテリ30のプラス側の位置であるB点の電位Vbが測定され、電位Vbが予め設定された第1開閉閾値(本実施形態では、341.5V)以下であるか否かが判断される(ステップS101)。電位Vbはマイナス側母線382を基準として求められており、実質的に第1バッテリ30の電圧に等しい。電位Vbが第1開閉閾値以下であると判断されると、接点331が閉じられる(ステップS102)。既述のように、母線電圧の定常範囲が345V以上350V以下であることから第1バッテリ30の電圧は母線電圧よりも低く、第1バッテリ30が充電される。一定時間経過後、接点331が初期状態、すなわち、開かれ、ステップS101に戻り、再び電位Vbと第1開閉閾値とが比較される。 Next, charging and discharging procedures of the first battery 30 will be described with reference to FIG. First, the potential Vb at point B, which is the positive position of the first battery 30, is measured, and whether or not the potential Vb is equal to or lower than a first opening / closing threshold value (341.5 V in this embodiment) set in advance. Determination is made (step S101). The potential Vb is obtained with reference to the negative bus 382 and is substantially equal to the voltage of the first battery 30. If it is determined that the potential Vb is equal to or lower than the first opening / closing threshold value, the contact 331 is closed (step S102). As described above, since the steady range of the bus voltage is not less than 345V and not more than 350V, the voltage of the first battery 30 is lower than the bus voltage and the first battery 30 is charged. After a predetermined time has elapsed, the contact 331 is in an initial state, that is, opened, and the process returns to step S101, where the potential Vb is compared with the first opening / closing threshold again.
ステップS101において、電位Vbが第1開閉閾値よりも大きいと判断されると、図5中のA点、すなわち、プラス側母線381の電位Vaが測定され、電位Vaが予め設定された第2開閉閾値(本実施形態では、341.5V)以下であるか否かが判断される(ステップS103)。電位Vaが第2開閉閾値以下となった場合、すなわち、電位Vaが定常範囲よりも低下した場合、接点331が閉じられる(ステップS102)。第1バッテリ30が十分に充電された状態では、第1バッテリ30が母線38へと放電する。これにより、母線電圧が低下しても負荷11へ供給される電力量の低下を補うことができる。一定時間経過後、接点331が開かれ、ステップS101に戻る。一方、電位Vaが第2開閉閾値よりも大きい場合、接点331を開いた状態が維持される(ステップS104)。一定時間経過後、ステップS101に戻る。 If it is determined in step S101 that the potential Vb is greater than the first opening / closing threshold, the point A in FIG. 5, that is, the potential Va of the plus-side bus 381 is measured, and the potential Va is set in advance. It is determined whether or not it is equal to or less than a threshold value (341.5 V in the present embodiment) (step S103). When the potential Va is equal to or lower than the second opening / closing threshold, that is, when the potential Va is lower than the steady range, the contact 331 is closed (step S102). When the first battery 30 is fully charged, the first battery 30 is discharged to the bus bar 38. Thereby, even if a bus-line voltage falls, the fall of the electric energy supplied to the load 11 can be compensated. After a predetermined time has elapsed, the contact 331 is opened, and the process returns to step S101. On the other hand, when the potential Va is larger than the second opening / closing threshold, the contact 331 is kept open (step S104). After a certain period of time, the process returns to step S101.
以上に説明したように、発電システム1では、第1バッテリ30の電圧および母線電圧に応じて接点331を開閉することにより、接点331を常時閉じる場合に比べて、第1バッテリ30の負荷を低減し、第1バッテリ30を長寿命とすることができる。
第1開閉閾値および第2開閉閾値は、母線電圧の下限値(本実施形態では340V)以上とされ、第1バッテリ30の定格電圧(本実施形態では、342V)以下とされるのであれば他の値でもよい。
As described above, in the power generation system 1, the load on the first battery 30 is reduced by opening and closing the contact 331 according to the voltage of the first battery 30 and the bus voltage as compared with the case where the contact 331 is always closed. In addition, the first battery 30 can have a long life.
The first open / close threshold and the second open / close threshold may be other than the lower limit of the bus voltage (340 V in the present embodiment) and less than the rated voltage of the first battery 30 (342 V in the present embodiment). The value of
第1バッテリ30は、定格電圧が340V以上であれば他のバッテリが用いられてもよい。発電システム1では、接点331として半導体リレーに代えてメカニカルリレーが用いられてもよい。以下の実施形態における各種接点においても同様である。発電システム1では、実質的に、第1バッテリ30の電圧と第1開閉閾値との比較、および、母線電圧と第2開閉閾値との比較を行うことができるのであれば、必ずしもマイナス側母線382を基準として電位の測定を行う必要はない。以下の実施形態におけるバッテリおよび母線と閾値との比較においても同様である。
[第5実施形態]
次に、第5実施形態の発電システム1について、図7を用いて説明する。発電システム1の構成は、第1バッテリ30および接点331を介して母線38に接続される分岐経路と、第1バッテリ30、抵抗31および接点332を介して母線38に接続される分岐経路と、を備える。他の構造は、第4実施形態の装置と同様である。接点331,332は常開接点である。
Other batteries may be used for the first battery 30 as long as the rated voltage is 340 V or higher. In the power generation system 1, a mechanical relay may be used as the contact 331 instead of the semiconductor relay. The same applies to various contacts in the following embodiments. If the power generation system 1 can substantially compare the voltage of the first battery 30 with the first open / close threshold and the bus voltage with the second open / close threshold, the negative bus 382 is not necessarily required. It is not necessary to measure the potential with reference to. The same applies to the comparison of the battery, bus, and threshold in the following embodiments.
[Fifth Embodiment]
Next, the power generation system 1 of 5th Embodiment is demonstrated using FIG. The configuration of the power generation system 1 includes a branch path connected to the bus bar 38 via the first battery 30 and the contact 331, a branch path connected to the bus bar 38 via the first battery 30, the resistor 31 and the contact 332, Is provided. The other structure is the same as that of the apparatus of 4th Embodiment. The contacts 331 and 332 are normally open contacts.
図8は、第1バッテリ30の充電及び放電の手順を示したものである。まず、B点の電位Vbが測定され、電位Vbが予め設定された第1開閉閾値(本実施形態では、341.5V)以下であるか否かが判断される(ステップS201)。電位Vbが第1開閉閾値以下である場合、ステップS202へ移行する。電位Vbが第1開閉閾値より大きい場合は、ステップS203へ移行する(詳細については後述する。)。 FIG. 8 shows a procedure for charging and discharging the first battery 30. First, the potential Vb at the point B is measured, and it is determined whether or not the potential Vb is equal to or lower than a preset first opening / closing threshold value (341.5 V in the present embodiment) (step S201). If the potential Vb is less than or equal to the first opening / closing threshold, the process proceeds to step S202. When the potential Vb is larger than the first opening / closing threshold, the process proceeds to step S203 (details will be described later).
ステップS202では、A点の電位Vaを測定し、電位Vaと予め設定された第3開閉閾値(本実施形態では、345V)とを比較する。電位Vaが第3開閉閾値以上の場合、接点332が閉じられるとともに接点331が開かれ(ステップS204)、第1バッテリ30が充電される。抵抗31を介して第1バッテリ30が充電されることにより、母線電圧が大きい場合であっても、突入電流を防止することができる。一定時間経過後、接点331,332が初期状態に戻され、ステップS201に戻る。 In step S202, the potential Va at the point A is measured, and the potential Va is compared with a preset third open / close threshold value (345 V in this embodiment). When the potential Va is equal to or higher than the third open / close threshold, the contact 332 is closed and the contact 331 is opened (step S204), and the first battery 30 is charged. By charging the first battery 30 via the resistor 31, an inrush current can be prevented even when the bus voltage is high. After a predetermined time elapses, the contacts 331 and 332 are returned to the initial state, and the process returns to step S201.
一方、ステップS202において、電位Vaが第3開閉閾値より小さい場合、接点331が閉じられるとともに接点332が開かれる(ステップS205)。母線電圧が第1バッテリ30の電圧よりも大きい場合には、第1バッテリ30が充電される。母線電圧と第1バッテリ30の電圧との差が小さいため、抵抗31を介することなく充電を行うことができ、不要な電力消費を防止することができる。母線電圧が第1バッテリ30の電圧よりも小さい場合には、第1バッテリ30が放電する。一定時間経過後、接点331,332が初期状態に戻され、ステップS201に戻る。 On the other hand, when the potential Va is smaller than the third opening / closing threshold value in step S202, the contact 331 is closed and the contact 332 is opened (step S205). When the bus voltage is higher than the voltage of the first battery 30, the first battery 30 is charged. Since the difference between the bus voltage and the voltage of the first battery 30 is small, charging can be performed without going through the resistor 31, and unnecessary power consumption can be prevented. When the bus voltage is smaller than the voltage of the first battery 30, the first battery 30 is discharged. After a predetermined time elapses, the contacts 331 and 332 are returned to the initial state, and the process returns to step S201.
ステップS201において、電位Vbが第1開閉閾値よりも大きいと判断されると、A点の電位Vaを測定し、電位Vaと予め設定された第2開閉閾値(本実施形態では、341.5V)とを比較する(ステップS203)。電位Vaが第2開閉閾値以下である場合、接点331が閉じられるとともに接点332が開かれる(ステップS205)。第1バッテリ30の電圧が母線電圧よりも大きいため、第1バッテリ30は母線38へと放電する。一定時間経過後、ステップS201に戻る。 If it is determined in step S201 that the potential Vb is larger than the first opening / closing threshold, the potential Va at the point A is measured, and the potential Va and a preset second opening / closing threshold (341.5 V in this embodiment) are measured. Are compared (step S203). When the potential Va is equal to or lower than the second opening / closing threshold, the contact 331 is closed and the contact 332 is opened (step S205). Since the voltage of the first battery 30 is higher than the bus voltage, the first battery 30 is discharged to the bus 38. After a certain period of time, the process returns to step S201.
電位Vaが第2開閉閾値よりも大きい場合、接点331および接点332が開かれ、第1バッテリ30と母線38とが分断される(ステップS206)。一定時間経過後、ステップS201に戻る。
第5の実施形態においても、第4の実施形態と同様に、第1バッテリ30が母線38に常時接続される場合に比べて、第1バッテリ30を長寿命とすることができる。第3開閉閾値は母線電圧の許容範囲内において、第2開閉閾値よりも大きい値として設定されるのであれば任意に設定されてよい。
[第6実施形態]
次に、第6実施形態の発電システム1について、図9を用いて説明する。発電システム1は、第1バッテリ30、接点331及び接点333を介して母線38に接続される分岐経路と、第1バッテリ30、接点331、第2バッテリ32及び接点334を介して母線38に接続される分岐経路と、第1バッテリ30、抵抗31、接点332及び接点333を介して母線38に接続される分岐経路と、第1バッテリ30、抵抗31、接点332、第2バッテリ32及び接点334を介して母線38に接続される分岐経路と、を備える。本実施形態では、第2バッテリ32の定格電圧は30Vである。その他の構成は、第5の実施形態と同様である。接点333は常閉接点である。接点331,332,334は常開接点である。第1バッテリ30および第2バッテリ32には内部抵抗が小さいものが利用されることが好ましい。
When the potential Va is larger than the second opening / closing threshold value, the contact 331 and the contact 332 are opened, and the first battery 30 and the bus bar 38 are disconnected (step S206). After a certain period of time, the process returns to step S201.
Also in the fifth embodiment, as in the fourth embodiment, the first battery 30 can have a longer life compared to the case where the first battery 30 is always connected to the bus 38. The third open / close threshold may be arbitrarily set as long as it is set as a value larger than the second open / close threshold within the allowable range of the bus voltage.
[Sixth Embodiment]
Next, the power generation system 1 of 6th Embodiment is demonstrated using FIG. The power generation system 1 is connected to the bus 38 via the first battery 30, the contact 331 and the contact 333, and to the bus 38 via the first battery 30, the contact 331, the second battery 32 and the contact 334. Branch path connected to the bus 38 via the first battery 30, the resistor 31, the contact 332 and the contact 333, the first battery 30, the resistor 31, the contact 332, the second battery 32 and the contact 334. And a branch path connected to the bus 38 through the line. In the present embodiment, the rated voltage of the second battery 32 is 30V. Other configurations are the same as those of the fifth embodiment. The contact 333 is a normally closed contact. The contacts 331, 332, and 334 are normally open contacts. The first battery 30 and the second battery 32 are preferably those having a small internal resistance.
次に、第1バッテリ30及び第2バッテリ32の充放電の流れについて図10を参照しつつ述べる。まず、プラス側母線381の位置であるA点の電位Vaを測定し、電位Vaと予め設定された第4開閉閾値(本実施形態では、375V)とを比較する(ステップS301)。電位Vaが第4開閉閾値以下であると判断された場合、接点333が閉じられ、接点334が開かれる(ステップS312)。ただし、接点331,332は開かれている。なお、電位Vaが第4開閉閾値より大きい場合、すなわち、母線電圧が許容電圧の上限値近傍まで上昇した場合については後述する。 Next, the flow of charging / discharging of the first battery 30 and the second battery 32 will be described with reference to FIG. First, the potential Va at the point A, which is the position of the plus bus 381, is measured, and the potential Va is compared with a preset fourth open / close threshold value (375 V in the present embodiment) (step S301). When it is determined that the potential Va is equal to or lower than the fourth open / close threshold, the contact 333 is closed and the contact 334 is opened (step S312). However, the contacts 331 and 332 are open. Note that the case where the potential Va is larger than the fourth open / close threshold, that is, the case where the bus voltage rises to the vicinity of the upper limit value of the allowable voltage will be described later.
次に、電位Vaと第2バッテリ32のプラス側の位置であるC点の電位Vcとを比較する(ステップS302)。換言すれば、母線電圧と第1バッテリ30および第2バッテリ32の電圧の和とを比較する。電位Vaが電位Vcより低いと判断されると、第2バッテリ32のマイナス側の位置であるD点における電位Vdが求められ、電位Vcと電位Vdとの差、すなわち、第2バッテリ32の電圧(Vc−Vd)が求められる。電位Vaが電位Vc以上である場合の動作については後述する。そして、第2バッテリ32の電圧と予め設定された第5開閉閾値(本実施形態では10V)とを比較する(ステップS303)。 Next, the potential Va is compared with the potential Vc at point C, which is the plus side position of the second battery 32 (step S302). In other words, the bus voltage is compared with the sum of the voltages of the first battery 30 and the second battery 32. When it is determined that the potential Va is lower than the potential Vc, the potential Vd at the point D which is the negative side position of the second battery 32 is obtained, and the difference between the potential Vc and the potential Vd, that is, the voltage of the second battery 32 is obtained. (Vc−Vd) is obtained. The operation when the potential Va is equal to or higher than the potential Vc will be described later. Then, the voltage of the second battery 32 is compared with a preset fifth opening / closing threshold value (10 V in the present embodiment) (step S303).
第2バッテリ32の電圧が第5開閉閾値より大きい場合、接点332,333が開かれ、かつ、接点331,334が閉じられる(ステップS313)。これにより、第1バッテリ30および第2バッテリ32が母線38に接続され、第1バッテリ30および第2バッテリ32が母線38へと放電する。一定時間経過後、接点331〜334が初期状態に戻され、ステップS301に戻る。 When the voltage of the second battery 32 is larger than the fifth open / close threshold, the contacts 332 and 333 are opened and the contacts 331 and 334 are closed (step S313). Thereby, the first battery 30 and the second battery 32 are connected to the bus 38, and the first battery 30 and the second battery 32 are discharged to the bus 38. After a predetermined time has elapsed, the contacts 331 to 334 are returned to the initial state, and the process returns to step S301.
ところで、ステップS302において電位Vaが電位Vc以上である場合、及び、ステップS303において電位Vcと電位Vdとの差(Vc−Vd)が第5開閉閾値以下である場合、A点の電位Vaが測定され、電位Vaと予め設定された第6開閉閾値(本実施形態では、345V)とが比較される(ステップS306)。電位Vaが第6開閉閾値以上である場合、接点332が閉じられるとともに、接点331が開かれる(ステップS307)。これにより、抵抗31を介して第1バッテリ30が充電される。母線38と第1バッテリ30との間に抵抗31を設けることにより、突入電流を防止することができる。一定時間経過後、接点331〜334が初期状態に戻され、ステップS301に戻る。 By the way, when the potential Va is equal to or higher than the potential Vc in step S302, and when the difference (Vc−Vd) between the potential Vc and the potential Vd is equal to or lower than the fifth opening / closing threshold value in step S303, the potential Va at the point A is measured. Then, the potential Va is compared with a preset sixth opening / closing threshold value (345 V in this embodiment) (step S306). If the potential Va is greater than or equal to the sixth open / close threshold, the contact 332 is closed and the contact 331 is opened (step S307). As a result, the first battery 30 is charged via the resistor 31. By providing the resistor 31 between the bus bar 38 and the first battery 30, an inrush current can be prevented. After a predetermined time has elapsed, the contacts 331 to 334 are returned to the initial state, and the process returns to step S301.
一方、ステップS306において、電位Vaが第6開閉閾値より小さいと判断されると、第1バッテリ30のプラス側の位置であるB点の電位Vbを測定し、電位Vbと第1開閉閾値(本実施形態では、341.5V)とを比較する(ステップS308)。電位Vbが第1開閉閾値以下であると判断されると、接点331が閉じられ、かつ、接点332が開かれる(ステップS309)。これにより、母線電圧に応じて第1バッテリ30の充電または放電が行われる。母線電圧と第1バッテリ30の電圧との差が小さい場合には、抵抗31を介さずに充放電が行われることにより、不要な電力消費を防止することができる。一定時間経過後、接点331〜334が初期状態に戻され、ステップS301に戻る。 On the other hand, if it is determined in step S306 that the potential Va is smaller than the sixth opening / closing threshold value, the potential Vb at point B, which is the positive side position of the first battery 30, is measured, and the potential Vb and the first opening / closing threshold value (main) are measured. In the embodiment, 341.5V) is compared (step S308). When it is determined that the potential Vb is equal to or lower than the first opening / closing threshold, the contact 331 is closed and the contact 332 is opened (step S309). Thereby, charging or discharging of the first battery 30 is performed according to the bus voltage. When the difference between the bus voltage and the voltage of the first battery 30 is small, unnecessary power consumption can be prevented by charging and discharging without going through the resistor 31. After a predetermined time has elapsed, the contacts 331 to 334 are returned to the initial state, and the process returns to step S301.
ステップS308において、電位Vbが第1開閉閾値よりも大きいと判断されると、接点331,332が開かれ(ステップS310)、第1バッテリ30と母線38とが分断される。一定時間経過後、ステップS301に戻る。なお、第1バッテリ30と母線38との接続が分断されるのであれば、接点333,334を開いてもよい。
ところで、ステップS301において、電位Vaが第4開閉閾値より大きい場合、接点332,334が閉じられ、接点331,333が開かれる(ステップS304)。これにより、第1バッテリ30および第2バッテリ32が母線38に接続され、これらのバッテリ30,32が充電される。発電システム1では、母線電圧が許容電圧の上限値近傍まで上昇した場合であっても、第1バッテリ30および第2バッテリ32により電力を吸収することができ、母線電圧の急峻な上昇による負荷11側への過大な電力の供給が抑えられる。一定時間経過後、接点331〜334が初期状態に戻され、ステップS301に戻る。
If it is determined in step S308 that the potential Vb is greater than the first opening / closing threshold, the contacts 331 and 332 are opened (step S310), and the first battery 30 and the bus 38 are disconnected. After a certain time elapses, the process returns to step S301. If the connection between the first battery 30 and the bus bar 38 is disconnected, the contacts 333 and 334 may be opened.
In step S301, when the potential Va is larger than the fourth open / close threshold, the contacts 332 and 334 are closed and the contacts 331 and 333 are opened (step S304). Thereby, the 1st battery 30 and the 2nd battery 32 are connected to the bus-bar 38, and these batteries 30 and 32 are charged. In the power generation system 1, even when the bus voltage rises to near the upper limit value of the allowable voltage, power can be absorbed by the first battery 30 and the second battery 32, and the load 11 due to a sharp rise in the bus voltage. Excessive power supply to the side is suppressed. After a predetermined time has elapsed, the contacts 331 to 334 are returned to the initial state, and the process returns to step S301.
以上、第1バッテリ30および第2バッテリ32の充放電の流れについて説明したが、発電システム1では、第1バッテリ30および第2バッテリ32の充放電により、母線電圧が変動しても負荷11側へ安定した電力を供給することができる。負荷を用いて電力を消費する場合に比べて、生成された電力を効率よく利用することができる。第6の実施形態では、第4開閉閾値は、母線電圧の定常範囲の上限値以上とされ、許容範囲の上限値未満とされるのであれば任意の値に設定されてよい。第6開閉閾値は、第4開閉閾値未満とされ、第1バッテリ30の電圧以上とされるのであれば任意の値に設定されてよい。第5開閉閾値は、第1バッテリ30と第2バッテリ32の電圧の和が母線電圧よりも大きい場合において、第2バッテリ32の定格電圧未満であり、母線電圧から第1バッテリ30の電圧を引いた値以上の任意の値に設定されてよい。 The flow of charging / discharging of the first battery 30 and the second battery 32 has been described above. In the power generation system 1, even if the bus voltage fluctuates due to charging / discharging of the first battery 30 and the second battery 32, the load 11 side Stable power can be supplied. Compared to the case where power is consumed using a load, the generated power can be used more efficiently. In the sixth embodiment, the fourth open / close threshold value may be set to an arbitrary value as long as it is not less than the upper limit value of the steady range of the bus voltage and less than the upper limit value of the allowable range. The sixth open / close threshold may be set to an arbitrary value as long as it is less than the fourth open / close threshold and is equal to or higher than the voltage of the first battery 30. The fifth open / close threshold is less than the rated voltage of the second battery 32 when the sum of the voltages of the first battery 30 and the second battery 32 is greater than the bus voltage, and the voltage of the first battery 30 is subtracted from the bus voltage. It may be set to any value that is greater than or equal to the specified value.
図11は、変形例に係る充電及び放電の手順を示すフローチャートである。図11では、図10のステップS308に代えてステップS311が行われる。他の動作は図10と同様である。
ステップS306において、電位Vaが第6開閉閾値より低いと判断されると、電位Vaが第2開閉閾値(本実施形態では、341.5V)以下であるか否かが判断される(ステップS311)。電位Vaが第2開閉閾値以下であると判断されると、接点331を閉じ、接点332を開く(ステップS309)。母線電圧に応じて第1バッテリ30に対して充放電が行われる。また、電位Vaが第2開閉閾値よりも大きいと判断されると、接点331,332が開かれ(ステップS310)、第1バッテリ30と母線38とが分断される。図11に示す場合においても、負荷11側へ安定した電力を供給することができる。
[第7実施形態]
次に、第7実施形態の発電システム1について、図12を用いて説明する。発電システム1は、第1バッテリ30、接点331及び接点333を介して母線38に接続される分岐経路と、第1バッテリ30、接点331、第2バッテリ32及び接点334を介して母線38に接続される分岐経路と、抵抗31、接点332、第2バッテリ32及び接点334を介して母線38に接続される分岐経路と、を備える。本実施形態では、第1バッテリ30の定格電圧は350Vであり、第2バッテリ32の定格電圧は50Vである。母線電圧の許容範囲は330V以上380V以下である。その他の構成は、第6の実施形態と同様である。
FIG. 11 is a flowchart showing charging and discharging procedures according to the modification. In FIG. 11, step S311 is performed instead of step S308 of FIG. Other operations are the same as those in FIG.
If it is determined in step S306 that the potential Va is lower than the sixth opening / closing threshold, it is determined whether or not the potential Va is equal to or lower than the second opening / closing threshold (341.5 V in this embodiment) (step S311). . If it is determined that the potential Va is equal to or lower than the second opening / closing threshold, the contact 331 is closed and the contact 332 is opened (step S309). The first battery 30 is charged and discharged according to the bus voltage. When it is determined that the potential Va is greater than the second opening / closing threshold, the contacts 331 and 332 are opened (step S310), and the first battery 30 and the bus bar 38 are disconnected. Also in the case shown in FIG. 11, stable power can be supplied to the load 11 side.
[Seventh Embodiment]
Next, the power generation system 1 of 7th Embodiment is demonstrated using FIG. The power generation system 1 is connected to the bus 38 via the first battery 30, the contact 331 and the contact 333, and to the bus 38 via the first battery 30, the contact 331, the second battery 32 and the contact 334. And a branch path connected to the bus 38 via the resistor 31, the contact 332, the second battery 32, and the contact 334. In the present embodiment, the rated voltage of the first battery 30 is 350V, and the rated voltage of the second battery 32 is 50V. The allowable range of the bus voltage is 330V or more and 380V or less. Other configurations are the same as those of the sixth embodiment.
発電システム1では、接点331および接点333を閉じることにより、第1バッテリ30が母線38に接続され、接点332および接点334を閉じることにより、第2バッテリ32が母線38に接続される。接点331および接点334を閉じることにより、第1バッテリ30および第1バッテリ30に直列に接続された第2バッテリ32が母線38に接続される。このように、第1の接点部である接点331および接点333の組、並びに、接点332および接点334の組により、母線38と第1バッテリ30との接続および母線38と第2バッテリ32との接続が切り替えられ、第1バッテリ30の充放電と第2バッテリ32への充電とが個別に行われる。また、第2の接点部である接点331および接点334の組により、第1バッテリ30および第2バッテリ32と母線38とが接続され、これらのバッテリ30,32の充放電が同時に行われる。 In the power generation system 1, the first battery 30 is connected to the bus 38 by closing the contact 331 and the contact 333, and the second battery 32 is connected to the bus 38 by closing the contact 332 and the contact 334. By closing contact 331 and contact 334, first battery 30 and second battery 32 connected in series to first battery 30 are connected to bus 38. As described above, the connection between the bus 38 and the first battery 30 and the connection between the bus 38 and the second battery 32 by the set of the contact 331 and the contact 333 as the first contact portion and the set of the contact 332 and the contact 334. The connection is switched, and charging / discharging of the first battery 30 and charging of the second battery 32 are performed separately. In addition, the first battery 30 and the second battery 32 and the bus 38 are connected by a set of the contact 331 and the contact 334 which are the second contact portions, and the batteries 30 and 32 are charged and discharged simultaneously.
図13は第1バッテリ30および第2バッテリ32の充電及び放電の手順を示す図である。まず、A点の電位Vaが測定され、電位Vaが母線38における瞬時的な電圧変動が許容される範囲である第1設定電位範囲(本実施形態では340V以上375V以下の範囲)内であるか否かが判断される(ステップS401)。電位Vaが第1設定電位範囲内である場合、接点331,333が閉じられるとともに接点332,334が開かれる(ステップS402)。電位Vaが第1設定電位範囲外の場合については後述する。これにより、第1バッテリ30が母線38に接続される。第1バッテリ30の電圧が母線電圧よりも低い場合には第1バッテリ30に充電が行われ、第1バッテリ30の電圧が母線電圧よりも大きい場合には第1バッテリ30が放電する。このように、第1バッテリ30にて充放電が行われることにより、母線電圧が変動しても負荷11側へ安定した電力を供給することができる。また、第1バッテリ30に対して、いわゆるトリクル充電が行われるため、第1バッテリ30の自然放電を補うことができる。 FIG. 13 is a diagram illustrating a procedure for charging and discharging the first battery 30 and the second battery 32. First, the potential Va at the point A is measured, and is the potential Va within a first set potential range (a range of 340 V or more and 375 V or less in the present embodiment) that is a range in which instantaneous voltage fluctuation in the bus 38 is allowed? It is determined whether or not (step S401). When the potential Va is within the first set potential range, the contacts 331 and 333 are closed and the contacts 332 and 334 are opened (step S402). The case where the potential Va is outside the first set potential range will be described later. Thereby, the first battery 30 is connected to the bus 38. When the voltage of the first battery 30 is lower than the bus voltage, the first battery 30 is charged. When the voltage of the first battery 30 is higher than the bus voltage, the first battery 30 is discharged. As described above, by charging / discharging in the first battery 30, stable power can be supplied to the load 11 side even when the bus voltage fluctuates. In addition, since so-called trickle charging is performed on the first battery 30, it is possible to compensate for spontaneous discharge of the first battery 30.
一定時間経過後、A点の電流Ia、すなわち、第1バッテリ30と母線38との間の電流が測定され(ステップS403)、電流Iaと第1電流設定値(本実施形態では、0.5A)とが比較される。電流Iaが第1電流設定値より大きいと判断されると、ステップS401へ戻る。電流Iaが第1電流設定値以下であると判断されると、電位Vaが母線電圧の定常範囲(345V以上350V以下の範囲)である第2設定電位範囲内であるか否かが判断される(ステップS404)。 After a certain period of time, the current Ia at point A, that is, the current between the first battery 30 and the bus 38 is measured (step S403), and the current Ia and the first current set value (0.5 A in this embodiment) are measured. ) Is compared. If it is determined that the current Ia is larger than the first current set value, the process returns to step S401. When it is determined that the current Ia is less than or equal to the first current set value, it is determined whether or not the potential Va is within a second set potential range that is a steady range of the bus voltage (range of 345V to 350V). (Step S404).
電位Vaが第2設定電位範囲外であると判断されると、ステップS401へ戻る。電位Vaが第2設定電位範囲内であると判断されると、第2バッテリ32のマイナス側の位置であるD点の電位Vdと、プラス側の位置であるC点の電位Vcとが測定され、第2バッテリ32の電圧(Vc−Vd)と、第7開閉閾値(本実施形態では、40V)とが比較される(ステップS405)。第2バッテリ32の電圧(Vc−Vd)が第7開閉閾値以上である場合、ステップS401へ戻る。 If it is determined that the potential Va is outside the second set potential range, the process returns to step S401. When it is determined that the potential Va is within the second set potential range, the potential Vd at the point D, which is the minus side position of the second battery 32, and the potential Vc at the point C, which is the plus side position, are measured. Then, the voltage (Vc−Vd) of the second battery 32 is compared with the seventh open / close threshold (40 V in this embodiment) (step S405). When the voltage (Vc−Vd) of the second battery 32 is equal to or higher than the seventh open / close threshold, the process returns to step S401.
第2バッテリ32の電圧(Vc−Vd)が第7開閉閾値より低い場合、接点331,333を開き、接点332,334を閉じる(ステップS406)。その結果、第2バッテリ32が充電される。発電システム1では、母線電圧が第2設定電位範囲内であることにより、第2バッテリ32の充電を安定して行うことができる。なお、接点331,333および接点332,334の開閉は同時に行われることがより好ましいが、接点331,333が開かれた後に接点332,334が閉じられてもよい。 When the voltage (Vc−Vd) of the second battery 32 is lower than the seventh open / close threshold, the contacts 331 and 333 are opened, and the contacts 332 and 334 are closed (step S406). As a result, the second battery 32 is charged. In the power generation system 1, the second battery 32 can be stably charged because the bus voltage is within the second set potential range. It is more preferable that the contacts 331 and 333 and the contacts 332 and 334 are opened and closed simultaneously, but the contacts 332 and 334 may be closed after the contacts 331 and 333 are opened.
一定時間経過後、プラス側母線381から第2バッテリ32へと分岐する経路を流れる電流Ie(図12におけるE点の電流)が第2電流設定値(本実施形態では、0.5A)以下であるか否かが判断される(ステップS407)。本実施形態では、第2バッテリ32の充電量の割合が50%となるときの電流値を第2電流設定値として設定している。ただし、第2電流設定値は他の値とされてもよい。電流Ieが第2電流設定値以下となると、ステップS401へ戻る。電流Ieが第2電流設定値よりも大きい場合、電位Vaが第2設定電位範囲内であるか否かが判断される(ステップS410)。電位Vaが第2設定電位範囲内である場合には、再び電流Ieと第2電流設定値とが比較され(ステップS407)、電流Ieが第2電流設定値以下であると判断されると、ステップS401へ戻る。電流Ieが第2電流設定値よりも大きい場合には、電位Vaと第2設定電位範囲とが比較され(ステップS410)、電位Vaが第2設定電位範囲内であると判断されると、ステップS407に戻る。このように、電流Ieが第2電流設定値以下となるまでステップS407,S410が繰り返され、充電量が50%となるまで第2バッテリ32が充電される。ただし、ステップS410において、電位Vaが第2設定電位範囲を超えたと判断されると、強制的にステップS401へ戻る。 After a certain period of time, the current Ie (current at point E in FIG. 12) flowing through the path branching from the positive bus 381 to the second battery 32 is less than or equal to the second current set value (0.5 A in this embodiment). It is determined whether or not there is (step S407). In the present embodiment, the current value when the ratio of the charge amount of the second battery 32 is 50% is set as the second current set value. However, the second current set value may be another value. When the current Ie becomes equal to or smaller than the second current set value, the process returns to step S401. When the current Ie is larger than the second current set value, it is determined whether or not the potential Va is within the second set potential range (step S410). If the potential Va is within the second set potential range, the current Ie is again compared with the second current set value (step S407), and if it is determined that the current Ie is less than or equal to the second current set value, The process returns to step S401. If the current Ie is larger than the second current set value, the potential Va is compared with the second set potential range (step S410), and if it is determined that the potential Va is within the second set potential range, the step Return to S407. As described above, steps S407 and S410 are repeated until the current Ie becomes equal to or smaller than the second current set value, and the second battery 32 is charged until the charge amount becomes 50%. However, if it is determined in step S410 that the potential Va has exceeded the second set potential range, the process forcibly returns to step S401.
ところで、ステップS401において、測定した電位Vaが第1設定電位範囲外であると判断されると、接点331,334を閉じ、接点332,333を開く(ステップS408)。電位Vaが第1設定電位範囲の上限値よりも大きい、すなわち、母線電圧が許容範囲の上限値近傍である場合には、第1バッテリ30および第2バッテリ32が充電される。一定時間経過後、E点における電流Ieが第3電流設定値(本実施形態では、2A)以下であるか否かが確認され(ステップS409)、電流Ieが第3電流設定値以下となると、接点331〜334が初期状態に戻され、ステップS401へ戻る。また、電流Ieが第3電流設定値よりも大きい場合、電流Ieが第3電流設定値以下となるまで所定時間ごとに電流Ieの大きさが繰り返し確認される。 By the way, when it is determined in step S401 that the measured potential Va is outside the first set potential range, the contacts 331 and 334 are closed and the contacts 332 and 333 are opened (step S408). When the potential Va is larger than the upper limit value of the first set potential range, that is, when the bus voltage is near the upper limit value of the allowable range, the first battery 30 and the second battery 32 are charged. After a certain time has passed, it is confirmed whether or not the current Ie at point E is equal to or less than the third current set value (2A in the present embodiment) (step S409). The contacts 331 to 334 are returned to the initial state, and the process returns to step S401. When the current Ie is larger than the third current set value, the magnitude of the current Ie is repeatedly confirmed every predetermined time until the current Ie becomes equal to or smaller than the third current set value.
一方、電位Vaが第1設定電位範囲の下限値よりも低い、すなわち、許容範囲の下限値近傍である場合、第1バッテリ30および第2バッテリ32が放電する。一定時間経過後、電流Ieが第3電流設定値以下であるか否かが確認され(ステップS409)、電流Ieが第3電流設定値以下となると、ステップS401へ戻る。電流Ieが第3電流設定値よりも大きい場合、第3電流設定値以下となるまで所定時間ごとに電流Ieの大きさが繰り返し確認される。 On the other hand, when the potential Va is lower than the lower limit value of the first set potential range, that is, near the lower limit value of the allowable range, the first battery 30 and the second battery 32 are discharged. After a certain period of time, it is confirmed whether or not the current Ie is equal to or smaller than the third current set value (step S409). When the current Ie is equal to or smaller than the third current set value, the process returns to step S401. When the current Ie is larger than the third current set value, the magnitude of the current Ie is repeatedly confirmed every predetermined time until the current Ie becomes equal to or smaller than the third current set value.
第1バッテリとして鉛蓄電池等の内部抵抗が大きいものを用いた発電システムでは、母線電圧が許容範囲の下限値近傍まで低下すると、放電の際に電圧降下が大きいことから母線に十分な電力を供給することができない。これに対し、発電システム1では、第1バッテリ30の内部抵抗による電圧降下を第2バッテリ32に蓄電された電力にて補うことができる。 In a power generation system using a lead-acid battery or the like having a large internal resistance as the first battery, if the bus voltage drops to near the lower limit of the allowable range, a sufficient voltage drop is generated during discharge, so sufficient power is supplied to the bus. Can not do it. On the other hand, in the power generation system 1, the voltage drop due to the internal resistance of the first battery 30 can be compensated by the electric power stored in the second battery 32.
以上のように、発電システム1では、母線電圧が許容範囲の上限値または下限値となる場合であっても、負荷11側へ安定した電力を供給することができる。
以上、第1バッテリ30および第2バッテリ32の動作について説明したが、第1設定電位範囲内において、第1バッテリ30と第2バッテリ32とが個別に充電されることから、第1バッテリ30および第2バッテリ32の過充電を抑えることができる。また、第1バッテリ30として鉛蓄電池など内部抵抗が大きいものを利用することができ、バッテリの選択の自由度を高くすることができる。その結果、発電システム1の製造コストを抑えることが可能となる。本実施形態では、第7開閉閾値は、第2バッテリ32の定格電圧より小さい値で設定されるのであれば他の値でもよい。第1設定電位範囲の上限値は、定常範囲の上限値と許容範囲の上限値との間の任意の値に設定されてよく、下限値は、定常範囲の下限値と許容範囲の下限値との間の任意の値に設定されてよい。第2設定電位範囲は必ずしも母線電圧の定常範囲と同じとされる必要はない。第2設定電位範囲の下限値および上限値は、第1バッテリ30の定格電圧である350Vから10Vを減じた値以上、定格電圧に10Vを加えた値以下の範囲にて設定されることが好ましい。ただし、第2設定電位範囲の下限値は第1設定電位範囲の下限値よりも大きくされ、上限値は第1設定電位範囲の上限値よりも小さくされる。
As described above, in the power generation system 1, stable power can be supplied to the load 11 side even when the bus voltage is the upper limit value or the lower limit value of the allowable range.
The operation of the first battery 30 and the second battery 32 has been described above. Since the first battery 30 and the second battery 32 are individually charged within the first set potential range, the first battery 30 and Overcharge of the second battery 32 can be suppressed. Moreover, the thing with large internal resistance, such as a lead storage battery, can be utilized as the 1st battery 30, and the freedom degree of the selection of a battery can be made high. As a result, the manufacturing cost of the power generation system 1 can be suppressed. In the present embodiment, the seventh opening / closing threshold value may be another value as long as it is set to a value smaller than the rated voltage of the second battery 32. The upper limit value of the first set potential range may be set to any value between the upper limit value of the steady range and the upper limit value of the allowable range, and the lower limit value is the lower limit value of the steady range and the lower limit value of the allowable range. May be set to any value between. The second set potential range is not necessarily the same as the steady range of the bus voltage. The lower limit value and the upper limit value of the second set potential range are preferably set in a range not less than a value obtained by subtracting 10 V from 350 V, which is the rated voltage of the first battery 30, and not more than a value obtained by adding 10 V to the rated voltage. . However, the lower limit value of the second set potential range is made larger than the lower limit value of the first set potential range, and the upper limit value is made smaller than the upper limit value of the first set potential range.
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。第2実施形態では、蓄電手段としてバッテリ21に代えてコンデンサが設けられてもよく、バッテリおよびコンデンサの両方が互いに並列に設けられてもよい。第1バッテリ30は複数セルを直列に配置したものや複数セルを並列に配置したものが用いられてもよい。第2バッテリ32においても同様である。上記第4ないし第7の実施形態におけるバッテリと母線との接続動作において、接点を初期状態に戻す操作はバッテリの電圧や母線電圧に基づいて行われてもよい。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. In particular, in the embodiment disclosed this time, matters that are not explicitly disclosed, for example, operating conditions and operating conditions, various parameters, dimensions, weights, volumes, and the like of a component deviate from a range that a person skilled in the art normally performs. Instead, values that can be easily assumed by those skilled in the art are employed. In 2nd Embodiment, it replaces with the battery 21 as an electrical storage means, a capacitor | condenser may be provided, and both a battery and a capacitor | condenser may be provided in parallel mutually. As the first battery 30, a battery in which a plurality of cells are arranged in series or a battery in which a plurality of cells are arranged in parallel may be used. The same applies to the second battery 32. In the connection operation between the battery and the bus in the fourth to seventh embodiments, the operation of returning the contact point to the initial state may be performed based on the voltage of the battery or the bus voltage.
1 発電システム
2 発電装置
3 コンバータ
4 連系型インバータ
5 蒸発器
6 膨張機
7 発電機
8 凝縮器
9 循環配管
10 媒体循環ポンプ
11 負荷
12 負荷出力部
13 電圧安定化手段
14 独立型インバータ
15 抵抗
16 電圧測定器
17 比較部
18 スイッチング部
19 高周波ゲート指令部
20 IGBT
21 バッテリ
23 高圧蒸気配管
24 低圧蒸気配管
25 入側の圧力計
26 調整弁
27 出側の圧力計
28 バッファタン
30 第1バッテリ
31 抵抗
32 第2バッテリ
101 参考の発電システム
102 参考の発電システムに設けられた発電装置
104 参考の発電システムに設けられた連系型インバータ
111 参考の発電システムに設けられた負荷
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power generation system 2 Power generation device 3 Converter 4 Linkage type inverter 5 Evaporator 6 Expander 7 Generator 8 Condenser 9 Circulation piping 10 Medium circulation pump 11 Load 12 Load output part 13 Voltage stabilization means 14 Independent type inverter 15 Resistance 16 Voltage measuring instrument 17 Comparison unit 18 Switching unit 19 High-frequency gate command unit 20 IGBT
DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 Battery 23 High pressure steam pipe 24 Low pressure steam pipe 25 Incoming pressure gauge 26 Control valve 27 Outlet pressure gauge 28 Buffer tongue 30 First battery 31 Resistance 32 Second battery 101 Reference power generation system 102 Provided in reference power generation system Power generation device 104 Interconnected inverter provided in reference power generation system 111 Load provided in reference power generation system
Claims (7)
前記コンバータと連系型インバータとの間から、負荷に直流または交流の電力を供給する負荷出力部を備えていて、
さらに、第1バッテリと、
前記第1バッテリに直列に接続され、定格電圧が前記第1バッテリよりも低い第2バッテリと、を備え、
前記コンバータおよび前記負荷出力部を繋ぐ直流配線の電圧が第4開閉閾値よりも大きい場合に、前記第1バッテリおよび前記第2バッテリが前記直流配線に接続される
ことを特徴とする発電システム。 A power generation device, a converter that converts AC power generated by the power generation device into DC power, and a connected inverter that converts DC power converted by the converter into AC power that can be connected to the system. With
From between the converter and the interconnected inverter, a load output unit for supplying DC or AC power to the load,
A first battery;
A second battery connected in series to the first battery and having a rated voltage lower than that of the first battery;
The power generation system, wherein the first battery and the second battery are connected to the DC wiring when the voltage of the DC wiring connecting the converter and the load output unit is larger than a fourth open / close threshold.
前記コンバータと連系型インバータとの間から、負荷に直流または交流の電力を供給する負荷出力部を備えていて、
前記負荷出力部は、前記コンバータで変換された直流電力を、交流電力に変換して前記負荷に出力する独立型インバータを有していて、
さらに、第1バッテリと、
前記第1バッテリに直列に接続され、定格電圧が前記第1バッテリよりも低い第2バッテリと、を備え、
前記コンバータおよび前記負荷出力部を繋ぐ直流配線の電圧が第4開閉閾値よりも大きい場合に、前記第1バッテリおよび前記第2バッテリが前記直流配線に接続される
ことを特徴とする発電システム。 A power generation device, a converter that converts AC power generated by the power generation device into DC power, and a connected inverter that converts DC power converted by the converter into AC power that can be connected to the system. With
From between the converter and the interconnected inverter, a load output unit for supplying DC or AC power to the load,
The load output unit includes a stand-alone inverter that converts DC power converted by the converter into AC power and outputs the AC power to the load.
A first battery;
A second battery connected in series to the first battery and having a rated voltage lower than that of the first battery;
The power generation system, wherein the first battery and the second battery are connected to the DC wiring when the voltage of the DC wiring connecting the converter and the load output unit is larger than a fourth open / close threshold.
前記コンバータと連系型インバータとの間から、負荷に直流または交流の電力を供給する負荷出力部を備えていて、
さらに、第1バッテリと、
前記第1バッテリよりも定格電圧が低い第2バッテリと、
前記コンバータおよび前記負荷出力部を繋ぐ直流配線と前記第1バッテリとの接続、および、前記直流配線と前記第2バッテリとの接続を切り替える第1接点部と、を備え、
前記第1接点部の切り替えにより前記第1バッテリおよび前記第2バッテリが個別に充電される
ことを特徴とする発電システム。 A power generation device, a converter that converts AC power generated by the power generation device into DC power, and a connected inverter that converts DC power converted by the converter into AC power that can be connected to the system. With
From between the converter and the interconnected inverter, a load output unit for supplying DC or AC power to the load,
A first battery;
A second battery having a lower rated voltage than the first battery;
A connection between the DC wiring connecting the converter and the load output unit and the first battery, and a first contact portion for switching the connection between the DC wiring and the second battery,
The power generation system, wherein the first battery and the second battery are individually charged by switching the first contact portion.
前記コンバータと連系型インバータとの間から、負荷に直流または交流の電力を供給する負荷出力部を備えていて、
前記負荷出力部は、前記コンバータで変換された直流電力を、交流電力に変換して前記負荷に出力する独立型インバータを有していて、
さらに、第1バッテリと、
前記第1バッテリよりも定格電圧が低い第2バッテリと、
前記コンバータおよび前記負荷出力部を繋ぐ直流配線と前記第1バッテリとの接続、および、前記直流配線と前記第2バッテリとの接続を切り替える第1接点部と、を備え、
前記第1接点部の切り替えにより前記第1バッテリおよび前記第2バッテリが個別に充電される
ことを特徴とする発電システム。 A power generation device, a converter that converts AC power generated by the power generation device into DC power, and a connected inverter that converts DC power converted by the converter into AC power that can be connected to the system. With
From between the converter and the interconnected inverter, a load output unit for supplying DC or AC power to the load,
The load output unit includes a stand-alone inverter that converts DC power converted by the converter into AC power and outputs the AC power to the load.
A first battery;
A second battery having a lower rated voltage than the first battery;
A connection between the DC wiring connecting the converter and the load output unit and the first battery, and a first contact portion for switching the connection between the DC wiring and the second battery,
The power generation system, wherein the first battery and the second battery are individually charged by switching the first contact portion.
前記直流配線の電圧が第1電位設定範囲の上限値よりも大きい、または、下限値よりも小さい場合に、前記第2接点部が閉じられて前記第1バッテリおよび前記第2バッテリが前記直流配線に接続されることを特徴とする請求項4又は5に記載の発電システム。 A second contact portion connecting the second battery in series with the first battery;
When the voltage of the DC wiring is larger than the upper limit value of the first potential setting range or smaller than the lower limit value, the second contact portion is closed and the first battery and the second battery are connected to the DC wiring. The power generation system according to claim 4, wherein the power generation system is connected to the power generation system.
作動媒体を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器で蒸発した作動媒体の蒸気を膨張させ前記発電機を駆動する回転駆動力を発生させる膨張機と、前記膨張機で膨張した作動媒体の蒸気を液体に凝縮する凝縮器と、前記凝縮器で凝縮した液体の作動媒体を循環させる作動媒体ポンプと、を閉ループ状の循環配管上に備えたバイナリサイクル発電装置を採用していることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の発電システム。 As the power generator,
An evaporator that evaporates the working medium, an expander that expands the vapor of the working medium evaporated by the evaporator to generate a rotational driving force that drives the generator, and a vapor of the working medium expanded by the expander A binary cycle power generation device is used, which comprises a condenser that condenses the liquid and a working medium pump that circulates the working medium of the liquid condensed in the condenser on a closed loop circulation pipe. Item 7. The power generation system according to any one of Items 1 to 6.
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