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体系系统、控制装置以及体系系统的控制方法

摘要

一种体系系统,具备:电压源(1);多个需求家(30),经由配电体系而与电压源(1)连接;以及体系控制部(2),对需求家所具备的装置传递电力指令值,在所述体系系统中,需求家(30)具有发电装置(14)、蓄电装置(15)以及将发电装置(14)以及蓄电装置(15)各自的电力进行变换的电力变换装置(11、12),电力变换装置(11、12)分别具备根据需求家(30)与配电体系的连接点即受电点X2的电压的频率来校正来自体系控制部(2)的电力指令值的电力指令校正单元(52、31),针对发电装置(14)的电力变换装置(11)的电力指令值被设定成比针对蓄电装置(15)的电力变换装置(12)的电力指令值大。

著录项

  • 公开/公告号CN112840520A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2021-05-25

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 三菱电机株式会社;

    申请/专利号CN201880098651.5

  • 发明设计人 嘉藤贵洋;井上祯之;

    申请日2018-10-23

  • 分类号H02J3/46(20060101);

  • 代理机构11038 中国贸促会专利商标事务所有限公司;

  • 代理人肖靖

  • 地址 日本东京

  • 入库时间 2023-06-19 11:03:41

说明书

技术领域

本申请涉及体系系统、控制装置以及体系系统的控制方法。

背景技术

在连接有发电设备以及蓄电设备的电力体系中,为了稳定地控制因可再生能量的电力变动而产生的体系频率的变动以及体系电压的变动,利用蓄电设备的电力。例如,在专利文献1中公开了在发电设备被大量导入到电力体系的状态下,也能够使LFC(负载频率控制)与和蓄电设备的频率相应的电力调整控制协调地降低蓄电设备的容量、且稳定地控制体系频率的频率控制方法以及频率控制系统。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2015-198526号公报

发明内容

在专利文献1的频率控制方法中,在发电设备的发电电力过剩而利用蓄电设备的电力无法调整的情况下,需要抑制发电设备的发电电力。另外,当产生潮流电力的变动时,在配电阻抗中因电压变动所引起的相位变化而产生临时的频率变动,而有可能因这样的临时的频率变动而发电设备或者蓄电设备的输出发生变化。

本申请公开用于解决上述课题的技术,其目的在于提供能够抑制发电设备的过剩电力对体系系统的影响以及频率的变动的影响的体系系统、控制装置以及体系系统的控制方法。

本申请公开一种体系系统,具备:电压源;装置,配备于需求家且经由配电体系而与所述电压源连接;以及体系控制部,将电力指令值传递给所述装置,所述需求家有多个,其中的至少一个需求家配备有:发电装置,连接于作为与所述配电体系的连接点的受电点;蓄电装置,与所述受电点连接;第1电力变换装置,设置于所述发电装置与所述受电点之间,具备第1电力变换器,该第1电力变换器将所述发电装置的输出电压变换为预定的交流电压;第2电力变换装置,设置于所述蓄电装置与所述受电点之间,具备第2电力变换器,该第2电力变换器将所述蓄电装置的输出电压变换为预定的交流电压;以及检测部,获取所述受电点处的电压的频率,所述第1电力变换装置具有:第1电力指令校正单元,根据由所述检测部获取到的所述受电点的电压的频率来校正来自所述体系控制部的电力指令值;以及第1电力控制单元,根据由所述第1电力指令校正单元校正后的电力指令值来控制所述第1电力变换器,所述第2电力变换装置具有:第2电力指令校正单元,根据由所述检测部获取到的所述受电点的电压的频率来校正来自所述体系控制部的电力指令值;以及第2电力控制单元,根据由所述第2电力指令校正单元校正后的电力指令值来控制所述第2电力变换器,将由所述第1电力指令校正单元校正后的所述电力指令值设定成比由所述第2电力指令校正单元校正后的所述电力指令值大。

本申请公开一种控制装置,根据来自体系控制部的电力指令值来控制经由配电体系而与电压源连接且配备于需求家的装置,所述需求家配备有:发电装置,连接于作为与所述配电体系的连接点的受电点;蓄电装置,与所述受电点连接;第1电力变换器,设置于所述发电装置与所述受电点之间,将所述发电装置的输出电压变换为预定的交流电压;以及第2电力变换器,设置于所述蓄电装置与所述受电点之间,将所述蓄电装置的输出电压变换为预定的交流电压,所述控制装置具备:电力指令校正单元,根据所述受电点处的电压的频率来校正来自所述体系控制部的电力指令值;以及电力控制单元,根据由所述电力指令校正单元校正后的不同的电力指令值,分别控制所述第1电力变换器以及所述第2电力变换器,将控制所述第1电力变换器的所述电力指令值设定成比控制所述第2电力变换器的所述电力指令值大。

本申请公开一种体系系统的控制方法,所述体系系统具备:电压源;装置,配备于需求家且经由配电体系而与所述电压源连接;以及体系控制部,将电力指令值传递给所述装置,所述体系系统的控制方法具备:获取作为所述装置与所述配电体系的连接点的受电点的电压的频率的步骤;根据所述受电点处的频率来校正来自所述体系控制部的电力指令值的步骤;将配备于所述需求家且与所述电压源连接的发电装置的输出电压变换为基于校正后的所述第1电力指令值的交流电压的值的步骤;以及将配备于所述需求家且与所述电压源连接的蓄电装置的输出电压变换为基于具有比校正后的所述第1电力指令值小的值的第2电力指令值的交流电压的值的步骤。

根据本申请的公开,能够抑制发电设备的过剩的发电电力对体系的影响,另外能够抑制针对电压源的临时的频率变动的发电设备以及蓄电设备的输出变动。

附图说明

图1是示出实施方式1的体系系统的整体的结构图。

图2是在实施方式1的体系系统中具有发电装置和蓄电装置的需求家内的概略布线图。

图3A是示出在实施方式1的体系系统中需求家内的发电装置用电力变换装置所具备的电力指令校正单元的下降特性的图。

图3B是示出在实施方式1的体系系统中需求家内的发电装置用电力变换装置所具备的电力指令校正单元的另一下降特性的图。

图4A是实现在实施方式1的体系系统中需求家内的发电装置用电力变换装置所具备的电力指令校正单元的下降特性的控制框图。

图4B是实现在实施方式1的体系系统中需求家内的发电装置用电力变换装置所具备的电力指令校正单元的另一下降特性的控制框图。

图5A是示出在实施方式1的体系系统中需求家内的蓄电装置用电力变换装置所具备的电力指令校正单元的下降特性的图。

图5B是示出在实施方式1的体系系统中需求家内的蓄电装置用电力变换装置所具备的电力指令校正单元的另一下降特性的图。

图6A是实现在实施方式1的体系系统中需求家内的蓄电装置用电力变换装置所具备的电力指令校正单元的下降特性的控制框图。

图6B是实现在实施方式1的体系系统中需求家内的蓄电装置用电力变换装置所具备的电力指令校正单元的下降特性的控制框图。

图7是示出在实施方式1的体系系统中需求家为1的情况下的体系系统整体的结构图。

图8A是用于说明实施方式1的体系系统中的电力变动的抑制的作为比较例的基于以往的方式的时序图。

图8B是用于说明实施方式1的体系系统中的电力变动的抑制的时序图。

图9是示出实施方式2的体系系统的整体的结构图。

图10A是示出在实施方式2的体系系统中用于校正向需求家供给的来自电压源的电压的频率的频率指令校正单元的下降特性的图。

图10B是示出在实施方式2的体系系统中用于校正向需求家供给的来自电压源的电压的频率的频率指令校正单元的下降特性的图。

图11A是实现在实施方式2的体系系统中电压源所具备的频率指令校正单元的下降特性的控制框图。

图11B是实现在实施方式2的体系系统中电压源所具备的频率指令校正单元的下降特性的另一控制框图。

图12是示出实施方式3的体系系统的整体的结构图。

图13A是示出在实施方式3的体系系统中用于校正向需求家供给的来自电压源的电压的振幅的振幅指令校正单元的下降特性的图。

图13B是示出在实施方式3的体系系统中用于校正向需求家供给的来自电压源的电压的振幅的振幅指令校正单元的另一下降特性的图。

图14A是实现在实施方式3的体系系统中电压源所具备的振幅指令校正单元的下降特性的控制框图。

图14B是实现在实施方式3的体系系统中电压源所具备的振幅指令校正单元的下降特性的另一控制框图。

图15是在实施方式3的体系系统中具有发电装置和蓄电装置的需求家内的概略布线图。

图16A是示出在实施方式3的体系系统中需求家内的发电装置用电力变换装置所具备的无效电力指令校正单元的下降特性的图。

图16B是示出在实施方式3的体系系统中需求家内的发电装置用电力变换装置所具备的无效电力指令校正单元的下降特性的图。

图17A是实现在实施方式3的体系系统中需求家内的发电装置用电力变换装置所具备的无效电力指令校正单元的下降特性的控制框图。

图17B是实现在实施方式3的体系系统中需求家内的发电装置用电力变换装置所具备的无效电力指令校正单元的下降特性的另一控制框图。

图17C是实现在实施方式3的体系系统中需求家内的发电装置用电力变换装置所具备的无效电力指令校正单元的下降特性的又一控制框图。

图18是示出在实施方式3的体系系统中需求家为1的情况下的体系系统整体的结构图。

图19A是用于说明实施方式3的体系系统中的电力变动的抑制的动作时序图。

图19B是用于说明实施方式3的体系系统中的电力变动的抑制的动作时序图。

图20是示出实施方式4的体系系统的整体的结构图。

图21是在实施方式4的体系系统中具有发电装置和蓄电装置的需求家内的概略布线图。

图22A是在实施方式4的体系系统中需求家内的发电装置用电力变换装置所具备的无效电力指令校正单元的控制框图。

图22B是在实施方式4的体系系统中需求家内的发电装置用电力变换装置所具备的无效电力指令校正单元的控制框图。

图23是在实施方式4的体系系统中用于调整电压的有效值的结构图。

图24A是在实施方式1的体系系统中具有图2所示的发电装置和蓄电装置的需求家内的另一概略布线图。

图24B是在实施方式3的体系系统中具有图15所示的发电装置和蓄电装置的需求家内的另一概略布线图。

图24C是在实施方式4的体系系统中具有图21所示的发电装置和蓄电装置的需求家内的另一概略布线图。

图25是控制装置以及控制部的硬件结构图。

(符号说明)

1、115、215:电压源;2、102、202:体系控制部;3、203、503:需求家群;11、12、211、212、511、512:电力变换装置;13:检测部;14:发电装置;15:蓄电装置;16:负载;21、41、221、241、521、541:电力变换器;22、44、223、244、523、544:控制部;30:需求家;31、52、1031、2031、3031:电力指令校正单元;32:潮流电力控制单元;42、61、112、222、242:电压检测单元;43、62、111:电流检测单元;51、63、113、213:电力运算单元;53:电力控制单元;64:频率运算单元;101、201:电压源装置;114:频率指令校正单元;214:振幅指令校正单元;231、251、531、551、2531、3531:无效电力指令校正单元;301、304、331、334、361、364、401、404、453、463、609:减法器;302、305、332、335、362、365、402、405、451、452、461、462、603、605:增益;303、306、310、333、336、340、363、366、370、403、406、410、455、465、601:限制器;307、308、309、337、339、367、369、407、409、456、466、606、607、608、610:加法器;322、325、352、355、382、385、432、435:PI控制器;454、464:积分器;602、604:除法器;630:滤波器;1000、2000、3000:控制装置;1100:运算处理装置;1200:存储装置。

具体实施方式

以下,参照图说明本实施方式。此外,在各图中相同的符号表示相同或者相当部分,省略重复的说明。

实施方式1.

以下,使用图说明实施方式1的体系系统。

图1是示出实施方式1的体系系统的整体的结构图。包括:电压源1,对配电体系输出电压;体系控制部2,对构成需求家群3的各需求家30传递并输出电力指令;以及需求家群3。电压源1与需求家群3的各需求家30所具备的装置经由配电阻抗(相当于配电体系的阻抗)连接。此外,图中X0相当于需求家群端,为处于电压源1与配电阻抗之间的需求家群3的受电点,需求家群3的端部的电压相当于该受电点X0的电压。

电压源1对配电体系输出电压。电压源1有时相当于电力体系或者有时为从电力体系断开的独立的电压源。另外,其结构为发电机等发电装置、发电装置与负载的组合以及大容量的蓄电装置等。

另外,电力体系、发电机等具有保存由发电机的转子等的旋转运动而得到的运动能量的要素,所以当瞬时的电力平衡被破坏时,由旋转运动而得到的运动能量发生变化,进行保持电力平衡的动作。具体而言,在需求家群3等的消耗电力比电力体系或者发电机等的可供给电力大的情况下,将由旋转运动而得到的运动能量的一部分作为可供给电力而取出,供给到需求家群3。由此,旋转运动的运动能量下降,所以转速下降,该转速的变化呈现为电力体系或者发电机的频率变化。本实施方式的电压源1以这样具有频率与电力负担相应地发生变化的特性的电压源为对象。

各需求家30具有家电设备等负载,至少需求家30之一具有太阳能发电或者燃料电池等发电装置、蓄电池等蓄电装置的一方或者两方,由这些需求家30的集合构成需求家群3。在本实施方式中,说明所有的需求家30具有发电装置和蓄电装置这两方的情况。在需求家30中,根据体系控制部2的电力指令来调整从需求家30向配电体系的潮流电力。具体而言,以使从需求家30向配电体系的潮流电力与体系控制部2的电力指令值一致的方式调整需求家30内的发电装置和蓄电装置的输出电力。

体系控制部2考虑体系系统中的电力的最佳化以及电压稳定化、电压源1的长时间运转以及燃料效率提高等,向各需求家30输出电力指令值。具体而言,根据各需求家30所具有的发电装置的发电电力预测值和发电量实际成绩值、各需求家30的负载的消耗电力预测值和消耗电力实际成绩值、各需求家30所具有的蓄电装置的充电电力量、以及配电体系中的损耗等,以在需求家30间融通电力而使电压源1的分担电力变小的方式调整电力指令值,或者在电压源1具有蓄电功能的情况下,为了对电压源1进行充电而以从需求家30向电压源1放电的方式调整电力指令值,或者为了对电压源1进行放电,以从电压源1向需求家群3放电的方式调整电力指令值等。

另外,体系控制部2也可以考虑各需求家30所具备的蓄电装置以及电压源1所具备的大容量蓄电装置等的劣化状况等状况,以抑制劣化的方式决定电力指令值。在需求家或者需求家群的电压上升的情况下,以使从需求家30向配电体系的潮流电力减少的方式调整电力指令值。在需求家或者需求家群的电压下降的情况下,以使从需求家30向配电体系的潮流电力增加的方式调整电力指令值。进而,体系控制部2的输出并不限于电力指令值,包括一定时间的电力量(例如30分钟的电力量、5分钟的电力量等)或者后述下降特性(例如倾斜度、死区、上下限的信息等)等。在此,需求家的电压表示例如与需求家端相当的需求家30与配电体系连接的受电点的电压或者在各需求家30内各需求家30所具备的蓄电装置或者发电装置的输出电压等,需求家群的电压是指与需求家群端相当的电压源1与配电阻抗之间的受电点X0的电压。

另外,体系控制部2与各需求家30的通信也可以不始终进行,例如也可以为每隔30分钟或者每隔1小时的间隔进行。

图2示出了图1的需求家群3中的一个需求家30的内部结构,是具有发电装置和蓄电装置的需求家30内的概略布线图。在图中,需求家30具备检测部13、发电装置14、蓄电装置15以及负载16,对发电装置14的电力进行变换的电力变换装置11(第1电力变换装置)与发电装置14连接,对蓄电装置15的电力进行变换的电力变换装置12(第2电力变换装置)与蓄电装置15连接,电力变换装置11、12分别与体系控制部2连接。另外,检测部13连接于电力变换装置11、12与配电体系之间。

检测部13具备电压检测单元61、电流检测单元62、电力运算单元63以及频率运算单元64。检测部13连接于电力变换装置11、12与配电体系之间,检测需求家30与配电体系连接的受电点X2的潮流电力和频率,将检测到的潮流有效电力Ps和频率fs输出到电力变换装置11和电力变换装置12。

电压检测单元61在需求家内检测电力变换装置11、12与配电体系的连接点X2(受电点)的电压Vs。

电流检测单元62在需求家内检测电力变换装置11、12与配电体系的连接点X2(受电点)的电流Is。在本实施方式中,将电流从电力变换装置11、12流到配电体系的极性设为正而进行说明。

检测到的电压Vs和检测到的电流Is被输入到电力运算单元63,运算潮流有效电力Ps并进行输出。作为具体的潮流有效电力Ps的运算方法,针对电压Vs与电流Is之积(=Vs×Is)运算电压Vs的周期平均。另外,也可以对电压Vs与电流Is之积(=Vs×Is)进行低通滤波器等的滤波器处理。

频率运算单元64被输入电压Vs,运算电压Vs的频率fs并进行输出。作为具体的方法,可以判定电压Vs的过零点来测量周期,将测量出的周期的倒数设为频率fs而输出,或者将内部相位的余弦波与电压Vs相乘,对该乘法结果使用低通滤波器等而降低高频分量(稳定时的配电体系频率的两倍左右),抽取频率fs并进行输出。

另外,当因需求家30内的负载急剧变化或者发电装置14的发电电力变动等而需求家的潮流电力发生变化时,发生配电阻抗和需求家的潮流电力所致的电压下降,需求家内的电力变换装置11、12与配电体系的连接点的电压相位发生变化。虽然电压源1的频率为恒定,但当电压Vs的电压相位发生变化时,电压Vs的过零点发生变化,所以有时会将该过零点变化所致的频率变化误检测为电压源1的频率变化。只要设定成使用低通滤波器等来去除临时的频率变化,就能够抑制这样的配电阻抗和电力变化所致的电压变动的临时的频率变化的影响。

在上述说明中,说明了电力变换装置11以及电力变换装置12与检测部13连接的情况,但并不限于此。例如,也可以为在电力变换装置12的内部连接电力变换装置11的结构等。另外,既可以构成为在电力变换装置11或者电力变换装置12的内部内置检测部13,也可以构成为在电力变换装置11以及电力变换装置12的内部单独地内置检测部13的电力运算单元63以及频率运算单元64。在任意的情况下,电压检测单元61以及电流检测单元62都能够在需求家30内检测电力变换装置11、12与配电体系的连接点的电压、电流即可。

电力变换装置11连接于发电装置14与检测部13之间,将发电装置14的直流电压变换为配电体系的交流电压。电力变换装置11具备电力变换器41(第1电力变换器)、电压检测单元42、电流检测单元43以及控制部44。

关于电力变换装置11的输出电力,详细内容将在后面叙述,但基本上以使发电装置14的发电电力成为最大的方式调整输出电力。但是,在由电力运算单元63计算出的潮流有效电力Ps比根据来自体系控制部2的电力指令值Pext和来自频率运算单元64的频率fs而决定的电力指令值大的情况下,控制成抑制电力变换装置11的输出电力。

电力变换器41具有开关元件、驱动开关元件的驱动电路以及用于使发电装置14的输出电压稳定的电容器等,例如由全桥或者半桥逆变器电路等构成。驱动电路根据控制部44的驱动指令使开关元件进行开关,将发电装置14的直流电压以成为预定的电压的方式变换为配电体系的交流电压。此外,电力变换器41的输出电力按照来自后述控制部44的驱动指令预先设定,以成为按照该驱动指令设定的电力的方式驱动电路对开关元件进行驱动控制。

电压检测单元42连接于发电装置14与电力变换器41之间,检测发电装置14的输出电压Vg。

电流检测单元43连接于发电装置14与电力变换器41之间,检测发电装置14的输出电流Ig。

控制部44具备电力运算单元51、电力指令校正单元52(第1电力指令校正单元)以及电力控制单元53(第1电力控制单元)。由电压检测单元42检测到的电压Vg、由电流检测单元43检测到的电流Ig、来自体系控制部2的电力指令值Pext、来自检测部13的电力运算单元63的潮流有效电力Ps以及来自检测部13的频率运算单元64的频率fs被输入到控制部44,输出向电力变换器41的驱动指令。

控制部44的基本的动作如下。根据电压Vg和电流Ig来运算发电装置14的发电电力Pg,以使发电电力Pg成为最大的方式调整向电力变换器41的驱动指令。作为调整,例如使用爬山法等。另外,针对来自体系控制部2的电力指令值Pext,生成使用频率fs校正后的电力指令值Pgref,在潮流有效电力Ps超过电力指令值Pgref的情况下,以使电力变换器41的输出电力下降的方式生成向电力变换器41的驱动指令。即,以使电力指令值Pgref与潮流有效电力Ps一致的方式,调整电力变换器41的输出电力,以发电装置的发电电力在不超过电力指令值Pgref的范围成为最大的方式输出向电力变换器41的驱动指令。

接下来,说明构成控制部44的各要素。电压Vg和电流Ig被输入到电力运算单元51,运算发电装置14的发电电力Pg并进行输出。作为具体的发电电力Pg的运算方法,例如可以为对电压Vg与电流Ig之积(=Vg×Ig)使用低通滤波器等的滤波器处理的运算方法。在此的低通滤波器的输出相当于发电电力Pg。

来自体系控制部2的电力指令值Pext和来自检测部13的频率fs被输入到电力指令校正单元52,输出校正后的电力指令值Pgref。作为校正的方法,在频率fs为预定的频率fsm的情况下,将对来自体系控制部2的电力指令值Pext加上校正电力dPg而得到的值设为校正后的电力指令值Pgref而输出。当频率fs从预定的频率fsm变化时,将把与其频率变化相应的相加值和校正电力dPg加到来自体系控制部2的电力指令值Pext而得到的值设为校正后的电力指令值Pgref而输出。

具体而言,将增益Kfp与频率fs和预定的频率fsm的差分相乘,对其结果加上校正电力dPg和来自体系控制部2的电力指令值Pext而得到的值为电力指令值Pgref,即,

Pgref=Pext+Kfp(fsm-fs)+dPg

,具有下降特性。另外,也可以使用针对频率fs的小的变化以不校正电力指令值的方式设定死区的下降特性。

图3A、图3B示出电力指令校正单元52的下降特性例。在图中,横轴为频率fs,纵轴为校正后的电力指令值Pgref,将频率fs为下端频率fs_down至上端频率fs_up之间设为死区,体系控制部2的电力指令值Pext为校正后的电力指令值Pgref,但对下降特性整体作为偏置而加上校正电力dPg,所以在死区的区间成为Pgref=Pext+dPg。

在发电装置14的发电电力相对于需求家内的负载16剩余的情况等下,为了使蓄电装置15的充电动作比发电装置14的发电电力的抑制动作优先而设定校正电力dPg。具体而言,可以将校正电力dPg设定为比潮流有效电力Ps的控制误差、潮流有效电力Ps的检测误差大的值即可。

另外,图中Pm为额定潮流有效电力,相当于需求家的潮流有效电力Ps的最大额定。额定潮流有效电力Pm既可以根据需求家的潮流有效电力Ps的最大合同电力(电流)来设定,也可以当在需求家内具有断路器等的情况下,设定为断路器等的容量以下。另外,“放电”是指从需求家30向配电阻抗的电力增加,“充电”是指从配电阻抗向需求家的电力增加。

以下,说明各个图。图3A为对频率fs使用比例控制(P控制)来校正电力指令值的情况下的下降特性例。在频率fs比上端频率fs_up大的情况下,将对来自体系控制部2的电力指令值Pext加上将增益Kfp与频率fs和上端频率fs_up的差分相乘而得到的值和校正电力dPg而得到的值设为电力指令值Pgref。即,

Pgref=Pext+Kfp(fs_up-fs)+dPg

。此时,在校正后的电力指令值Pgref比对额定潮流有效电力Pm乘以负号而得到的值(-Pm)小的情况下,用对额定潮流有效电力Pm乘以负号而得到的值限制校正后的电力指令值Pgref。即,

Pgref=-Pm(其中,Pgref<-Pm的情况)。

在频率fs比下端频率fs_down小的情况下,将对来自体系控制部2的电力指令值Pext加上对频率fs与下端频率fs_down的差分乘以增益Kfp而得到的值以及校正电力dPg而得到的值设为电力指令值Pgref。即,

Pgref=Pext+Kfp(fs_down-fs)+dPg

。此时,在校正后的电力指令值Pgref比额定潮流有效电力Pm大的情况下,用额定潮流有效电力Pm限制校正后的电力指令值Pgref。即,

Pgref=Pm(其中,Pgref>Pm的情况)。

在此,在频率fs比上端频率fs_up大的情况和频率fs比下端频率fs_down小的情况下,将增益Kfp设为相同,但也可以设定为不同的值。另外,也可以从体系控制部2另行取得下降特性的死区信息(上端频率fs_up、下端频率fs_down)、增益Kfp信息等,根据这些信息来设定下降特性。

另外,在想要针对每个需求家30调整电力分担的情况下,针对每个需求家设定增益Kfp或者针对每个需求家30设定下降特性的偏置即可。

图3B是对频率fs使用比例积分控制(PI控制)来校正电力指令值的情况下的下降特性例。PI控制器的输出限制根据电力指令校正单元52的输出范围来设定即可。例如,可以设定为电力指令校正单元52的最大输出至最小输出的范围,或者当对来自体系控制部2的电力指令值Pext加上PI控制器的输出时以成为电力指令校正单元52的最大输出至最小输出的范围的方式设定PI控制器的输出限制。

在频率fs比上端频率fs_up大的情况下,将频率fs与上端频率fs_up的差分设为PI控制器的输入而使PI控制器进行动作,将对来自体系控制部2的电力指令值Pext加上PI控制的输出和校正电力dPg而得到的值设为电力指令值Pgref。此时,在校正后的电力指令值Pgref比对额定潮流有效电力Pm乘以负号而得到的值(-Pm)小的情况下,用对额定潮流有效电力Pm乘以负号而得到的值限制校正后的电力指令值Pgref。即,

Pgref=-Pm(其中,Pgref<-Pm的情况)。

在频率fs比下端频率fs_down小的情况下,将频率fs与下端频率fs_down的差分设为PI控制器的输入而使PI控制器进行动作,将对来自体系控制部2的电力指令值Pext加上PI控制的输出和校正电力dPg而得到的值设为电力指令值Pgref。此时,在校正后的电力指令值Pgref比额定潮流有效电力Pm大的情况下,用额定潮流有效电力Pm限制校正后的电力指令值Pgref。即,

Pgref=Pm(其中,Pgref>Pm的情况)。

也可以从体系控制部2另行取得下降特性的死区信息(上端频率fs_up、下端频率fs_down)、PI控制器的增益以及限制信息等,根据这些信息来设定下降特性。

图4A、图4B示出实现电力指令校正单元52的下降特性的控制框图的例子。图4A是与图3A对应的控制框图,图4B是与图3B对应的控制框图的例子。

首先,说明图4A。在图中,频率fs和上端频率fs_up被输入到减法器301,输出减法结果即dfsup(dfsup=fs_up-fs)。

减法器301的输出dfsup被输入到增益302,输出将增益Kfp与dfsup相乘而得到的结果即kfsup(kfsup=dfsup×Kfp)。

增益302的输出即kfsup被输入到限制器303,在kfsup比0大的情况下,输出用0进行了限制的结果即lfsup。即,在kfsup>0的情况下,设为lfsup=kfsup=0,除此以外设为lfsup=kfsup。

频率fs和下端频率fs_down被输入到减法器304,输出减法结果即dfsdown(dfsdown=fs_down-fs)。

减法器304的输出即dfsdown被输入到增益305,输出将增益Kfp与dfsdown相乘而得到的结果即kfsdown(kfsdown=dfsdown×Kfp)。

增益305的输出即kfsdown被输入到限制器306,在kfsdown比0小的情况下,输出用0进行了限制的限制结果lfsdown。即,在kfsdown<0的情况下,设为lfsdown=kfsdown=0,除此以外设为lfsdown=kfsdown。

限制器303的输出即lfsup和限制器306的输出即lfsdown被输入到加法器307,输出加法结果即dPadd(dPadd=lfsup+lfsdown)。

来自体系控制部2的电力指令值Pext和校正电力dPg被输入到加法器308,输出加法结果即dPext(dPext=Pext+dPg)。

加法器307的输出即dPadd和加法器308的输出即dPext被输入到加法器309,输出加法结果即Padd(Padd=dPadd+dPext)。

加法器309的输出即Padd被输入到限制器310,在Padd比额定潮流有效电力Pm大的情况下,输出用额定潮流有效电力Pm进行了限制的电力指令值Pgref。即,在Padd>Pm的情况下,设为Pgref=Padd=Pm,除此以外设为Pgref=Padd。另外,在Padd比额定潮流有效电力Pm的-1倍小的情况下,输出用额定潮流有效电力Pm的-1倍进行了限制的电力指令值Pgref。即,在Padd<-Pm的情况下,设为Pgref=Padd=-Pm,除此以外设为Pgref=Padd。

接下来,说明图4B。在图中,频率fs和上端频率fs_up被输入到减法器301,输出减法的结果即dfsup(dfsup=fs_up-fs)。

减法器301的输出即dfsup被输入到PI控制器322,输出对dfsup进行PI控制的结果即kfsup(kfsup=dfsup×Kpfp+dfsup×Kifp/s,在此Kpfp为比例增益,Kifp为积分增益,/s的s为拉普拉斯运算符,以下也相同)。

PI控制器322的输出即kfsup被输入到限制器303,在kfsup比0大的情况下,输出用0进行了限制的结果即lfsup。即,在kfsup>0的情况下,设为lfsup=kfsup=0,除此以外设为lfsup=kfsup。此外,也可以对PI控制器322的积分值也同样地进行了限制。

频率fs和下端频率fs_down被输入到减法器304,输出减法的结果即dfsdown(dfsdown=fs_down-fs)。

减法器304的输出即dfsdown被输入到PI控制器325,输出对dfsdown进行PI控制的结果即kfsdown(kfsdown=dfsdown×Kpfp+dfsdown×Kifp/s)。

PI控制器325的输出即kfsdown被输入到限制器306,在kfsdown比0小的情况下,输出用0进行了限制的结果即lfsdown。即,在kfsdown<0的情况下,设为lfsdown=kfsdown=0,除此以外设为lfsdown=kfsdown。此外,也可以对PI控制器322的积分值也同样地进行限制)。

限制器303的输出即lfsup和限制器306的输出即lfsdown被输入到加法器307,输出加法的结果即dPadd(dPadd=lfsup+lfsdown)。

来自体系控制部2的电力指令值Pext和校正电力dPg被输入到加法器308,输出加法的结果dPext(dPext=Pext+dPg)。

加法器307的输出即dPadd和加法器308的输出即dPext被输入到加法器309,输出加法结果Padd(Padd=dPadd+dPext)。

加法器309的输出即Padd被输入到限制器310,在Padd比额定潮流有效电力Pm大的情况下,输出用额定潮流有效电力Pm进行了限制的电力指令值Pgref。即,在Padd>Pm的情况下,设为Pgref=Padd=Pm,除此以外设为Pgref=Padd。另外,在Padd比额定潮流有效电力Pm的-1倍小的情况下,输出用额定潮流有效电力Pm的-1倍进行了限制的校正后的电力指令值Pgref。即,在Padd<-Pm的情况下,设为Pgref=Padd=-Pm,除此以外设为Pgref=Padd。

如以上那样,电力指令校正单元52相对于频率fs而具有设定死区的下降特性,能够使用比例控制(P控制)或者使用比例积分控制(PI控制)来校正电力指令值Pext,输出校正后的电力指令值Pgref。

发电电力Pg、由电力指令校正单元52校正后的电力指令值Pgref以及来自检测部13的潮流有效电力Ps被输入到电力控制单元53,向电力变换器41输出驱动指令值Pref。具体而言,在潮流有效电力Ps比电力指令值Pgref小的情况下,以使发电装置14的发电电力Pg成为最大的方式,通过爬山法等来生成向电力变换器41的驱动指令值Pref。此外,向电力变换器41的驱动指令值Pref用电力变换器41的最大输出电力限制。

另外,在潮流有效电力Ps比电力指令值Pgref大的情况下,以使基于驱动指令值Pref的电力变换器41的输出电力的上限减少的方式进行控制。在潮流有效电力Ps比电力指令值Pgref小的情况下,驱动指令值Pref的上限为电力变换器41的最大输出电力,但在潮流有效电力Ps比电力指令值Pgref大的情况下,与电力指令值Pgref相对于潮流有效电力Ps的超过量相应地使基于驱动指令值Pref的电力变换器41的输出电力的上限减少。在驱动指令值Pref的上限的减少量的运算中,构成将电力指令值Pgref作为输入指令值,将潮流有效电力Ps作为反馈值的PI控制器,与PI控制器的输出相应地使驱动指令值Pref的上限减少。或者,用PI控制器的输出使驱动指令值Pref减少。通过将该情况下的PI控制器的输出下限设为0,能够在潮流有效电力Ps比电力指令值Pgref小的情况下,将PI控制器的输出设为0。

接下来,说明电力变换装置12。

电力变换装置12连接于蓄电装置15与检测部13之间,将蓄电装置15的直流电压变换为配电体系的交流电压。另外,电力变换装置12具备电力变换器21(第2电力变换器)和控制部22。

关于电力变换装置12的输出电力,详细内容将在后面叙述,基本上以使潮流有效电力Ps成为来自体系控制部2的电力指令值Pext的方式调整输出电力。另外,在频率fs从预定的频率变化的情况下,校正来自体系控制部2的电力指令值Pext,以使校正后的电力指令值与潮流有效电力一致的方式调整输出电力。

电力变换器21具有开关元件、开关元件的驱动电路以及用于使蓄电装置15的输出电压稳定的电容器等,与电力变换装置11同样地,例如构成全桥或者半桥逆变器电路等。驱动电路根据控制部22的指令来使开关元件进行开关,将蓄电装置15的直流电压变换为配电体系的交流电压。电力变换器21的输出电力按照来自后述控制部22的驱动指令预先设定,以成为按照该驱动指令设定的电力的方式驱动电路对开关元件进行驱动控制。

控制部22具备电力指令校正单元31(第2电力指令校正单元)和潮流电力控制单元32(第2电力控制单元)。来自体系控制部2的电力指令值Pext、来自检测部13的潮流有效电力Ps以及来自检测部13的频率fs被输入到控制部22,输出向电力变换器21的驱动指令。

控制部22的基本的动作如下。以使来自体系控制部2的电力指令值Pxet与潮流有效电力Ps一致的方式,调整电力变换器21的驱动指令。另外,在频率fs从预定的频率变化的情况下,生成根据频率fs而校正来自体系控制部2的电力指令值Pext后的电力指令值Psref,以使潮流有效电力Ps与校正后的电力指令值Psref一致的方式,生成电力变换器21的驱动指令。具体而言,以使校正后的电力指令值Psref与潮流有效电力Ps一致的方式,调整电力变换器21的输出电力。

来自体系控制部2的电力指令值Pext和来自检测部13的频率fs被输入到电力指令校正单元31,输出校正后的电力指令值Psref。作为校正的方法,在频率fs为预定的频率fsm的情况下,将来自体系控制部2的电力指令值Pext设为校正后的电力指令值Psref而输出,当频率fs从预定的频率fsm变化时,根据该频率变化来校正来自体系控制部2的电力指令值Pext而输出电力指令值Psref。具体而言,将对频率fs与预定的频率fsm的差分乘以增益Kfp而得到的值加到来自体系控制部2的电力指令值Pext而得到的值为校正后的电力指令值Psref,即,

Psref=Pext+Kfp(fsm-fs)

,具有下降特性。另外,也可以使用针对频率fs的小的变化以不校正电力指令值的方式设定死区的下降特性。

图5A、图5B是示出电力指令校正单元52的下降特性例。在图中,横轴为频率fs,纵轴为校正后的电力指令值Psref,将频率fs为下端频率fs_down至上端频率fs_up之间设为死区,体系控制部2的电力指令值Pext作为校正后的电力指令值Psref而输出(Psref=Pext)。另外,与在图3A、图3B中说明的情况同样地,图中Pm为额定潮流有效电力,相当于需求家的潮流有效电力Ps的最大额定。额定潮流有效电力Pm既可以根据需求家的潮流有效电力Ps的最大合同电力(电流)来设定,当在需求家内具有断路器等的情况下也可以设定为断路器等的容量以下。

以下,说明各个图。图5A为使用针对频率fs的比例控制(P控制)来校正电力指令值的情况下的下降特性例。在频率fs比上端频率fs_up大的情况下,将把对频率fs与上端频率fs_up的差分乘以增益Kfp而得到的值加到来自体系控制部2的电力指令值Pext而得到的值设为校正后的电力指令值Psref。即,

Psref=Pext+Kfp(fs_up-fs)

。此时,在校正后的电力指令值Psref比对额定潮流有效电力Pm乘以负号而得到的值(-Pm)小的情况下,用对额定潮流有效电力Pm乘以负号而得到的值限制校正后的电力指令值Psref。即,

Psref=-Pm(其中,Psref<-Pm的情况)。

在频率fs比下端频率fs_down小的情况下,将把对频率fs与下端频率fs_down的差分乘以增益Kfp而得到的值加到来自体系控制部2的电力指令值Pext而得到的值设为校正后的电力指令值Psref。即,

Psref=Pext+Kfp(fs_down-fs)

。此时,在校正后的电力指令值Psref比额定潮流有效电力Pm大的情况下,用额定潮流有效电力Pm限制校正后的电力指令值Psref。即,

Psref=Pm(其中,Psref>Pm的情况)。

在此,在频率fs比上端频率fs_up大的情况和频率fs比下端频率fs_down小的情况下,将增益Kfp设为相同,但也可以设定为不同的值。另外,也可以从体系控制部2另行取得下降特性的死区信息(上端频率fs_up、下端频率fs_down)、增益Kfp信息等,根据这些信息来设定下降特性。

图5B是使用针对频率fs的比例积分控制(PI控制)来校正电力指令值的情况下的下降特性例。PI控制器的输出限制根据电力指令校正单元31的输出范围来设定即可。例如,可以设定为电力指令校正单元31的最大输出至最小输出的范围,或者当对来自体系控制部2的电力指令值Pext加上PI控制器的输出时以成为电力指令校正单元31的最大输出至最小输出的范围的方式设定PI控制器的输出限制。

在频率fs比上端频率fs_up大的情况下,将频率fs与上端频率fs_up的差分设为PI控制器的输入而使PI控制器进行动作,将对来自体系控制部2的电力指令值Pext加上PI控制的输出而得到的值设为校正后的电力指令值Psref。此时,在校正后的电力指令值Psref比对额定潮流有效电力Pm乘以负号而得到的值(-Pm)小的情况下,用对额定潮流有效电力Pm乘以负号而得到的值限制校正后的电力指令值Psref。即,

Psref=-Pm(其中,Psref<-Pm的情况)。

在频率fs比下端频率fs_down小的情况下,将频率fs与下端频率fs_down的差分设为PI控制器的输入而使PI控制器进行动作,将对来自体系控制部2的电力指令值Pext加上PI控制的输出而得到的值设为校正后的电力指令值Psref。此时,在校正后的电力指令值Psref比额定潮流有效电力Pm大的情况下,用额定潮流有效电力Pm限制校正后的电力指令值Psref。即,

Psref=Pm(其中,Psref>Pm的情况)。

也可以从体系控制部2另行取得下降特性的死区信息(上端频率fs_up、下端频率fs_down)、PI控制器的增益、限制信息等,根据这些信息来设定下降特性。

进而,也可以根据蓄电装置15的电池剩余量,调整针对频率fs的电力指令值的校正量。具体而言,在蓄电装置15的电池剩余量比预定的电池剩余量少的情况下,以减小放电侧的增益Kfp的大小的方式进行调整,或者以增大充电侧的增益Kfp的大小的方式进行调整,或者以减小下端频率fs_down的方式进行调整,或者以减小上端频率fs_up的方式进行调整即可。另外,在蓄电装置15的电池剩余量比预定的电池剩余量多的情况下,以增大放电侧的增益Kfp的大小的方式进行调整,或者以减小充电侧的增益Kfp的大小的方式进行调整,或者以增大下端频率fs_down的方式进行调整,或者以增大上端频率fs_up的方式进行调整即可。

也可以将蓄电装置15的电池剩余量的信息传递给体系控制部2,将下降特性的变更(增益Kfp、上端频率fs_up、下端频率fs_down等的变更)从体系控制部2传递给电力变换装置11、12。另外,也可以由电力变换装置12掌握蓄电装置15的电池剩余量,将电池剩余量或者下降特性的变更(增益Kfp、上端频率fs_up、下端频率fs_down等的变更)传递给电力变换装置11。

图6A、图6B示出实现电力指令校正单元31的下降特性的控制框图的例子。图6A是与图5A对应的控制框图的例子,图6B是与图5B对应的控制框图的例子。

在图6A中,控制块包括减法器301、304、增益302、305、限制器303、306、310、加法器307、309,为与从图4A除掉加法器308的情况(dPext=Pext)同样的结构。因此,省略动作的详细内容。

加法器307的输出即dPadd和来自体系控制部2的电力指令值Pext被输入到加法器309,输出加法结果即Padd(Padd=dPadd+Pext)。

加法器309的输出即Padd被输入到限制器310,在Padd比额定潮流有效电力Pm大的情况下,输出用额定潮流有效电力Pm进行了限制的电力指令值Psref。即,在Padd>Pm的情况下,设为Psref=Padd=Pm,除此以外设为Psref=Padd。另外,在Padd比额定潮流有效电力Pm的-1倍小的情况下,输出用额定潮流有效电力Pm的-1倍进行了限制的校正后的电力指令值Psref。即,在Padd<-Pm的情况下,设为Psref=Padd=-Pm,除此以外设为Psref=Padd。

在图6B中,控制块包括减法器301、304、PI控制器322、325、限制器303、306、310以及加法器307、309,为与从图4B除掉加法器308的情况(dPext=Pext)同样的结构。因此,省略动作的详细内容。

加法器307的输出即dPadd和来自体系控制部2的电力指令值Pext被输入到加法器309,输出加法结果即Padd(Padd=dPadd+Pext)。

加法器309的输出即Padd被输入到限制器310,在Padd比额定潮流有效电力Pm大的情况下,输出用额定潮流有效电力Pm进行了限制的电力指令值Psref。即,在Padd>Pm的情况下,设为Psref=Padd=Pm,除此以外设为Psref=Padd。另外,在Padd比额定潮流有效电力Pm的-1倍小的情况下,输出用额定潮流有效电力Pm的-1倍进行了限制的校正后的电力指令值Psref。即,在Padd<-Pm的情况下,设为Psref=Padd=-Pm,除此以外设为Psref=Padd。

在上述说明中,如图3A、图3B那样说明了对电力指令校正单元52加上校正电力dPg,但并不限于此,也可以不由图3A、图3B的电力指令校正单元52加上校正电力dPg,而由图5A、图5B的电力指令校正单元31减去校正电力dPg。另外,也可以为它们的组合,由电力指令校正单元52加上校正电力dPg的一部分,由电力指令校正单元31减去剩余的校正电力dPg等。

通过这样将对电力指令校正单元52和电力指令校正单元31设定校正电力dPg,能够设定为除了电力变换装置12的限制动作时等之外,在稳定时由电力指令校正单元52校正后的电力指令值Pgref比由电力指令校正单元31校正后的电力指令值Psref大的输出,能够使蓄电装置15的充电动作比发电装置14的发电电力的抑制动作在前优先地实施。换言之,由电力指令校正单元31校正后的电力指令值Psref比由电力指令校正单元52校正后的电力指令值Pgref小。在此,稳定时为负载等的电力变动和基于配电阻抗的电压变动所引起的频率变动收敛的状态,例如,相当于体系控制部2与需求家的电力变换装置12的通信间隔之间的期间或者体系控制部2与需求家30的电力变换装置11的通信间隔之间的期间。

进而,在体系控制部2与需求家30的电力变换装置12、14的通信间隔之间的期间,例如产生负载16的消耗电力的变动、发电装置14的发电电力的变动、蓄电装置15的过充电或者过放电所致的动作的限制等所引起的电力变动,有时脱离体系控制部2预测出的电力需给平衡。根据本实施方式,在因电力变动而电压源1的频率发生变动的情况下,以利用需求家30的电力变换装置12、14的电力指令校正单元31、52来缓和电力变动的方式调整电力指令值,所以能够抑制电压源1的分担电力下降、电压源1的频率变动,能够抑制体系系统崩溃。

另外,在上述中,说明了当在图2的结构中频率fs发生变化的情况下,电力指令校正单元31、52基本上根据来自检测部13的频率fs来调整来自体系控制部2的电力指令值Pext,但也可以根据频率fs来调整电力变换器21、41输出的有效电力。具体而言,也可以从体系控制部2传递电力变换装置11的输出有效电力的最大输出电力,从体系控制部2传递电力变换装置12的输出有效电力的指令值,将图3A、图3B的下降特性下的输出设定为电力变换器41的驱动指令值Pref的限制值,将图5A、图5B的下降特性的输出设定为电力变换器21的驱动指令值Pref的限制值。在该情况下,电力变换器41只是将发电装置14的发电电力进行放电,所以图3A、图3B的下降特性下的输出的最小值用0限制,或者用对电力变换装置11的运转所需的电力进行充电的电力程度对最小值进行限制即可。

接下来,说明控制部22的潮流电力控制单元32。潮流有效电力Ps和校正后的电力指令值Psref被输入到潮流电力控制单元32,向电力变换器21输出驱动指令值Pref。具体而言,以使潮流有效电力Ps与校正后的电力指令值Psref一致的方式,生成电力变换器21的驱动指令值Pref。

另外,在禁止使蓄电装置15的电力从需求家30逆潮流到电压源1的情况下,如图2那样,构成为将电力变换装置12与负载16进行连接,检测在从该连接点X1至电力变换装置11的连接点X2为止之间流经的电力作为逆潮流电力,将该逆潮流电力输入到潮流电力控制单元而抑制逆潮流即可。

发电装置14为与电力变换装置11连接、能够输出直流的电压而进行电力的放电(发电)的装置。具体而言,为太阳能电池或者燃料电池等。另外,也可以为将风力发电等交流的发电源的输出变换为直流的装置等。

蓄电装置15为与电力变换装置12连接、能够输出直流的电压而进行电力的充放电的装置。具体而言,为锂离子电池、铅电池、电动汽车用电池等蓄电池以及大容量的电容器等。

负载16连接于检测部13与电力变换装置12或者电力变换装置11之间,具体而言为家电设备等负载。

以下,在实施方式1的体系系统中,关于抑制电力变动的具体例,如图7那样,为了简化说明,说明图1的需求家为1的情况。此外,图7的需求家30设为具有图2的结构,设为电力指令校正单元52的下降特性应用图3B、电力指令校正单元31的下降特性应用图5B的情况,以下进行说明。

在图7中,Ps为来自需求家30的潮流有效电力,Pac为电压源1的有效电力,Pext为从体系控制部2向需求家30的电力指令值。在图中,需求家30的潮流有效电力Ps与电压源1的有效电力Pac为相反极性,所以在以下的说明中,将电压源1的有效电力Pac设为与潮流有效电力Ps相反的极性而进行说明。

需求家30的潮流有效电力Ps根据电力变换装置11的输出有效电力Pgac、电力变换装置12的输出有效电力Pbac以及负载16的消耗电力Pload来决定。具体而言,Ps=Pgac+Pbac-Pload。

另外,设为电压源1具有使输出电压的频率与电压源1分担的有效电力相应地变化的特性而进行说明。具体而言,当电压源1向需求家群3放电的电力增加时,电压源1的输出电压的频率下降,当电压源1从需求家30充电的电力增加时,电压源1的输出电压的频率增加。

图8A、图8B是图7所示的体系系统中的各电力Ps、Pgac、Pbac、Pload以及频率Fs的时序图,示出发电装置14的发电电力增加的情况下的例子。图8A是作为比较的以往例,图8B是应用上述本实施方式的方式的情况下的例子。

在图8A、图8B中,从上往下依次为需求家30的潮流有效电力Ps、电力变换装置11中的与检测部13的连接侧的输出有效电力Pgac、电力变换装置12中的与检测部13的连接侧的输出有效电力Pbac、负载的消耗电力Pload、由频率运算单元64计算出的频率fs的时序图,图中Pext表示体系控制部2的电力指令值,Pbmax表示电力变换装置12的最大输出电力,fs_up表示电力指令校正单元31、52的下降特性的上端频率,fs_down表示电力指令校正单元31、52的下降特性的下端频率,Pgref表示电力指令校正单元52输出的校正后的电力指令值,Psref表示电力指令校正单元31输出的校正后的电力指令值。此外,频率fs设为用低通滤波器等去除配电阻抗与电力变化的电压变动等所致的临时的频率变化后的波形。

首先,说明使用了以往方式的图8A。作为以往的方式,在没有电力指令校正单元31、52且电力控制单元53以使发电装置14的发电电力Pg成为最大的方式进行动作的情况即不根据潮流有效电力Ps来调整电力变换装置11的输出电力的例子,以使来自体系控制部2的电力指令值Pext与潮流有效电力Ps一致的方式调整电力变换装置12的输出电力。

在时刻t101之前,没有发电装置14的发电电力,电力变换装置12为了使来自体系控制部2的电力指令值Pext与潮流有效电力Ps一致,将来自体系控制部2的电力指令值Pext与负载16的消耗电力Pload的差分设为电力变换装置12的输出有效电力Pbac而输出。由此,潮流有效电力Ps与来自体系控制部2的电力指令值Pext一致。

在时刻t101,发电装置14的发电电力增加而电力变换装置11的输出有效电力Pgac增加。由此,潮流有效电力Ps增加,但电力变换装置12当使潮流有效电力Ps与来自体系控制部2的电力指令值Pext一致时,进行向蓄电装置15的充电动作,电力变换装置12的输出有效电力Pbac下降。

在时刻t102,电力变换装置12的输出有效电力Pbac达到电力变换装置12的最大充电电力(-Pbmax),潮流有效电力Ps开始增加。与其相伴地,电压源1分担的有效电力增加,频率fs延迟地增加。在此,频率fs延迟地增加是受频率运算单元64的低通滤波器等的影响。

在时刻t103,发电电力增加至最大,电力变换装置11的输出有效电力Pgac成为恒定,潮流有效电力Ps也成为恒定。与其相伴地,电压源1分担的有效电力也成为恒定,频率fs也延迟地成为恒定。在此,频率fs延迟地成为恒定与上述一样,是受频率运算单元64的低通滤波器等的影响。

如以上那样,在以往方式中,需要电压源1稳定地负担未能由需求家30抑制的发电装置14的过剩的发电电力。

接下来,使用图8B,说明应用上述本实施方式的方式的情况下的例子。

在时刻t1之前,没有发电装置14的发电电力,电力变换装置12为了使根据频率fs校正来自体系控制部2的电力指令值Pext而得到的电力指令值Psref与潮流有效电力Ps一致,将电力指令值Psref与负载16的消耗电力Pload的差分设为电力变换装置12的输出有效电力Pbac而输出。由此,潮流有效电力Ps与电力指令值Psref一致。

在时刻t1,发电装置14的发电电力增加而电力变换装置11的输出有效电力Pgac增加。由此,潮流有效电力Ps增加,但电力变换装置12当使潮流有效电力Ps与电力指令值Psref一致时,进行向蓄电装置15的充电动作,电力变换装置12的输出有效电力Pbac下降。

在时刻t2,电力变换装置12的输出有效电力Pbac达到电力变换装置12的最大充电电力(-Pbmax),潮流有效电力Ps开始增加。与其相伴地,电压源1分担的有效电力增加,频率fs延迟地增加。在此,频率fs延迟地增加是受频率运算单元64的低通滤波器等的影响。

在时刻t3,当潮流有效电力Ps超过根据频率fs和校正电力dPg校正电力指令值Pext而得到的电力指令值Pgref时,电力控制单元53以抑制电力变换装置11的输出有效电力Pgac的方式生成驱动指令。由此,电力变换装置11的输出有效电力Pgac被抑制(发电装置14的发电电力Pg被抑制),潮流有效电力Ps与电力指令值Pgref一致。

在时刻t4,当相对于潮流有效电力Ps的变化而延迟地变化的频率fs超过上端频率fs_up时,根据频率fs与上端频率fs_up的差分而由电力指令校正单元31校正后的电力指令值Psref以及由电力指令校正单元52校正后的电力指令值Pgref下降。由此,以使电力变换装置11的发电电力的抑制动作和电力变换装置12的充电动作变得更大的方式,调整电力指令值Pgref以及电力指令值Psref。

在该时刻t4,电力变换装置12的输出有效电力Pbac为最大充电电力,无法进行其以上的充电动作,所以电力变换装置11的输出有效电力Pgac被抑制(发电装置14的发电电力Pg被抑制),潮流有效电力Ps与根据频率fs的变化而校正后的电力指令值Pgref一致。潮流有效电力Ps减少,从而电压源1分担的有效电力也下降,所以频率fs开始下降。

在时刻t5,频率fs与上端频率fs_up一致,各电力变动收敛。

在上述图7中,说明了需求家30为1的情况,但在具有多个需求家30的系统中,能够使用由各需求家30内的检测部13得到的受电点X2的潮流有效电力和频率,根据各需求家30内的发电装置、蓄电装置的状况进行控制。

如以上那样,根据本实施方式1,相对于发电装置14的过剩的发电电力而使蓄电装置15的充电动作优先,所以还具有能够降低电压源1分担的有效电力,能够抑制频率fs的变化的效果。另外,针对体系系统内的频率变动,校正电力指令值,所以还能够抑制体系系统内的电力变动。进而,在电压源1为了分担有效电力而具有蓄电池的情况下,在本实施方式中,能够使稳定的有效电力的分担下降,所以还具有能够削减电压源1具有的蓄电池的容量的效果。

实施方式2.

以下,使用图,说明实施方式2的体系系统。

图9是示出实施方式2的体系系统的整体的结构图。在图中,体系系统包括:电压源装置101,对配电体系输出电压;体系控制部102,将电力指令传递给构成需求家群3的各需求家30;需求家群3。电压源装置101与需求家30所具备的装置经由配电阻抗(相当于配电体系的阻抗)连接。与实施方式1的体系系统的不同在于接下来叙述的电压源的结构,其它结构与实施方式1相同。

实施方式1的电压源1考虑了发电机的转子等的旋转运动和电压源1的分担电力所致的频率变化,但具有根据实施方式2的电压源115输出的有效电力来调整输出电压的频率指令值的功能。具体而言,具有根据电压源115负担的有效电力来校正电压源115输出的电压的频率的频率指令校正单元114而构成电压源装置101。

另外,体系控制部102不仅对需求家群3传递各需求家的潮流有效电力的电力指令,而且还与电压源装置101连接,具有对电压源115传递输出电力指令的功能。

电压源装置101具备电流检测单元111、电压检测单元112、电力运算单元113、频率指令校正单元114以及电压源115。另外,电压源装置101与需求家群3连接,被输入来自体系控制部102的电力指令值Peac,对需求家群3输出预定的输出电压。

电流检测单元111检测电压源115的输出电流Iac。

电压检测单元112检测电压源115的输出电压Vac。

检测到的电压Vac和检测到的电流Iac被输入到电力运算单元113,将检测有效电力Pac输出到频率指令校正单元114。作为具体的检测有效电力Pac的运算方法,针对电压Vac与电流Iac之积(=Vac×Iac),运算电压Vac的周期平均。另外,也可以对电压Vac与电流Iac之积(=Vac×Iac)进行低通滤波器等的滤波器处理。

来自电力运算单元113的检测有效电力Pac和来自体系控制部102的电力指令值Peac被输入到频率指令校正单元114,输出校正后的频率指令fref。作为校正的方法,在检测有效电力Pac与来自体系控制部102的电力指令值Pac一致的情况下,将预定的频率指令值fm设为校正后的频率指令值fref。当检测有效电力Pac从来自体系控制部102的电力指令值Peac变化时,将对与该电力变化相应的值加上预定的频率指令值fm而得到的值设为校正后的频率指令值fref。

具体而言,将对检测有效电力Pac与来自体系控制部102的电力指令值Peac的差分乘以增益Kpf而得到的值加到预定的频率指令值fm而得到的值为频率指令值fref即,

fref=fm+Kpf(Peac-Pac)

,具有下降特性。也可以使用针对检测有效电力Pac的小的变化以不校正频率指令值的方式设定死区的下降特性。

图10A、图10B示出频率指令校正单元114的下降特性例。横轴为检测有效电力Pac,纵轴为频率指令值fref。检测有效电力Pac为下端有效电力P_down至上端有效电力P_up之间设为死区,预定的频率指令值fm作为校正后的频率指令值fref而输出。f_up为上限频率,f_down为下限频率,以体系互联准则(与针对各国、每个地域而决定的体系互联的电力有关的准则)的频率范围等为参考而适当地设定即可。

图10A是针对检测有效电力Pac而使用比例控制(P控制)来校正频率指令值的情况下的下降特性例。在检测有效电力Pac比上端有效电力P_up大的情况下,将把对检测有效电力Pac与上端有效电力P_up的差分乘以增益Kpf而得到的值加到预定的频率指令值fm而得到的值设为频率指令值fref。即,

fref=fm+Kpf(P_up-Pac)

。此时,在校正后的频率指令值fref比下限频率f_down小的情况下,用下限频率f_down限制校正后的频率指令值fref。即,

fref=f_down(其中,fref

在检测有效电力Pac比下端有效电力P_down小的情况下,将把对检测有效电力Pac与下端有效电力P_down的差分乘以增益Kpf而得到的值加到预定的频率指令值fm而得到的值设为频率指令值fref。即,

fref=fm+Kpf(P_down-Pac)

。此时,在校正后的频率指令值fref比上限频率f_up大的情况下,用上限频率f_up限制校正后的频率指令值fref。即,

fref=f_up(其中,fref>f_up的情况)。

在此,在检测有效电力Pac比上端有效电力P_up大的情况和检测有效电力Pac比下端有效电力P_down小的情况下,将增益Kpf设为相同,但也可以设定为不同的值。另外,也可以从体系控制部102另行取得下降特性的死区信息(上端有效电力P_up、下端有效电力P_down、上限频率f_up、下限频率f_down)、增益Kpf信息等,根据这些信息来设定下降特性。

图10B是针对检测有效电力Pac而使用比例积分控制(PI控制)来校正频率指令值的情况下的下降特性例。PI控制器的输出限制根据频率指令校正单元114的输出范围来设定即可。例如,设定为频率指令校正单元114的最大输出至最小输出的范围,或者以使对预定的频率指令值fm加上PI控制器的输出而得到的值成为频率指令校正单元114的最大输出至最小输出的范围的方式,设定PI控制器的输出限制即可。

在检测有效电力Pac比上端有效电力P_up大的情况下,将检测有效电力Pac与上端有效电力P_up的差分设为PI控制器的输入而使PI控制器进行动作,将对PI控制的输出加上预定的频率指令值fm而得到的值设为频率指令值fref。此时,在校正后的频率指令值fref比下限频率f_down小的情况下,用下限频率f_down限制校正后的频率指令值fref。即,

fref=f_down(其中,fref

在检测有效电力Pac比下端有效电力P_down小的情况下,将检测有效电力Pac与下端有效电力P_down的差分设为PI控制器的输入而使PI控制器进行动作,将对PI控制的输出加上预定的频率指令值fm而得到的值设为频率指令值fref。此时,在校正后的频率指令值fref比上限频率f_up大的情况下,用上限频率f_up限制校正后的频率指令值fref。即,

fref=f_up(其中,fref>f_up的情况)。

也可以从体系控制部102另行取得下降特性的死区信息(上端有效电力P_up、下端有效电力P_down、上限频率f_up、下限频率f_down)、PI控制器的增益以及限制信息等,根据这些信息来设定下降特性。

进而,在电压源115具有蓄电装置的情况下,也可以根据电压源115的蓄电装置的电池剩余量,调整针对检测有效电力Pac的频率指令值fref的校正量。具体而言,在电压源115的蓄电装置的电池剩余量比预定的电池剩余量少的情况下,以增大放电侧的增益Kpf的大小的方式进行调整,或者以减小充电侧的增益Kpf的大小的方式进行调整,或者以减小下端有效电力P_down的方式进行调整,或者以减小上端有效电力P_up的方式进行调整即可。

另外,在电压源115的蓄电装置的电池剩余量比预定的电池剩余量多的情况下,以减小放电侧的增益Kpf的大小的方式进行调整,或者以增大充电侧的增益Kpf的大小的方式进行调整,或者以增大下端有效电力P_down的方式进行调整,或者以增大上端有效电力P_up的方式进行调整即可。

也可以对体系控制部102传递电压源115的蓄电装置的电池剩余量的信息,将下降特性的变更(增益Kpf、上端有效电力P_up、下端有效电力P_down等的变更)从体系控制部102传递给电压源装置101。

另外,也可以是电压源115掌握电压源115的蓄电装置的电池剩余量,对频率指令校正单元114传递下降特性的变更(增益Kpf、上端有效电力P_up、下端有效电力P_down等的变更)。

图11A、图11B示出实现频率指令校正单元114的下降特性的控制框图的例子。图11A是与图10A对应的控制框图,图11B是与图10B对应的控制框图。

在图11A中,检测有效电力Pac和上端有效电力P_up被输入到减法器331,输出减法结果即dPacup(dPacup=P_up-Pac)。

减法器331的输出即dPacup被输入到增益332,输出对dPacup乘以增益Kpf而得到的结果即kPacup(kPacup=dPacup×Kpf)。

增益332的输出即kPacup被输入到限制器333,在kPacup比0大的情况下,输出用0进行了限制的结果即lPacup。即,在kPacup>0的情况下,设为lPacup=kPacup=0,除此以外设为lPacup=kPacup。

检测有效电力Pac和下端有效电力P_down被输入到减法器334,输出减法结果即dPacdown(dPacdown=P_down-Pac)。

减法器334的输出即dPacdown被输入到增益335,输出对dPacdown乘以增益Kpf而得到的结果即kPacdown(kPacdown=dPacdown×Kpf)。

增益335的输出即kPacdown被输入到限制器336,在kPacdown比0小的情况下,输出用0进行了限制的结果即lPacdown。即,在kPacdown<0的情况下,设为lPacdown=kPacdown=0,除此以外设为lPacdown=kPacdown。

限制器333的输出即lPacup和限制器336的输出即lPacdown被输入到加法器337,输出加法结果即dfadd(dfadd=lPacup+lPacdown)。

加法器337的输出即dfadd和预定的频率指令值fm被输入到加法器339,输出加法结果即fadd(fadd=dfadd+fm)。

加法器339的输出即fadd被输入到限制器340,在fadd比上限频率f_up大的情况下,输出用上限频率f_up进行了限制的频率指令值fref。即,在fadd>f_up的情况下,设为fref=fadd=f_up,除此以外设为fref=fadd。另外,在fadd比下限频率f_down小的情况下,输出用下限频率f_down进行了限制的频率指令值fref。即,在fadd

在图11B中,检测有效电力Pac和上端有效电力P_up被输入到减法器331,输出减法结果即dPacup(dPacup=P_up-Pac)。

减法器331的输出即dPacup被输入到PI控制器352,输出对dPacup进行了PI控制的结果kPacup(kPacup=dPacup×Kppf+dPacup×Kipf/s)。

PI控制器352的输出即kPacup被输入到限制器333,在kPacup比0大的情况下,输出用0进行了限制的限制结果lPacup。即,在kPacup>0的情况下,设为lPacup=kPacup=0,除此以外设为lPacup=kPacup。此外,也可以对PI控制器352的积分值也同样地进行限制。

检测有效电力Pac和下端有效电力P_down被输入到减法器334,输出减法结果即dPacdown(dPacdown=P_down-Pac)。

减法器334的输出即dPacdown被输入到PI控制器355,输出对dPacdown进行了PI控制的结果kPacdown(kPacdown=dPacdown×Kppf+dPacdown×Kipf/s)。

PI控制器355的输出即kPacdown被输入到限制器336,在kPacdown比0小的情况下,输出用0进行了限制的限制结果即lPacdown。即,在kPacdown<0的情况下,设为lPacdown=kPacdown=0,除此以外设为lPacdown=kPacdown。此外,也可以对PI控制器352的积分值也同样地进行限制。

限制器333的输出即lPacup和限制器336的输出即lPacdown被输入到加法器337,输出加法结果即dfadd(dfadd=lPacup+lPacdown)。

加法器337的输出即dfadd和预定的频率指令值fm被输入到加法器339,输出加法结果即fadd(fadd=dfadd+fm)。

加法器339的输出即fadd被输入到限制器340,在fadd比上限频率f_up大的情况下,输出用上限频率f_up进行了限制的频率指令值fref。即,在fadd>f_up的情况下,设为fref=fadd=f_up,除此以外设为fref=fadd。另外,在fadd比下限频率f_down小的情况下,输出用下限频率f_down进行了限制的频率指令值fref。即,在fadd

上述在实施方式2中,电压源装置101也可以具备蓄电装置。在该情况下,电压源装置101的频率指令校正单元114根据电压源装置101的蓄电装置的电池剩余量来调整针对检测有效电力Pac的频率指令值fref的校正量即可。

电压源115将频率指令值fref设为输入,对配电体系输出电压。具体而言,将作为频率指令值fref的电压输出到配电体系。

如以上那样,根据实施方式2的体系系统,构成为在电压源装置101中具有根据电压源115负担的有效电力来校正电压源115输出的电压的频率的频率指令校正单元114,所以除了实施方式1的效果之外,能够更加细分地降低电压源115分担的有效电力。

实施方式3.

以下,使用图,说明实施方式3的体系系统。

图12是示出使用了实施方式3的电力变换装置的体系系统的整体的结构图。包括:电压源装置201,对配电体系输出电压;体系控制部202,对构成需求家群203的各需求家30传递电力指令;以及需求家群203。电压源装置201与需求家30所具备的装置经由配电阻抗(相当于配电体系的阻抗)连接。实施方式3的电压源装置201的不同点在于在实施方式2的电压源装置101的结构中还具备振幅指令校正单元214。

电压源装置201具有振幅指令校正单元214,该振幅指令校正单元214根据电压源215负担的无效电力,校正电压源215输出的电压的振幅或者电压有效值指令值。另外,体系控制部202将潮流有效电力的电力指令和电压调整宽度Vext传递给需求家群203的各需求家30,进而将输出电力指令值Peac和无效电力指令值Qeac传递给电压源装置201。

电压源装置201具备电流检测单元111、电压检测单元112、电力运算单元213、频率指令校正单元114、振幅指令校正单元214以及电压源215。

由电压检测单元112检测到的电压Vac和由电流检测单元检测到的电流Iac被输入到电力运算单元213,输出检测有效电力Pac和检测无效电力Qac。检测有效电力Pac的运算方法的例子在实施方式2中进行了说明,所以省略。作为具体的检测无效电力Qac的运算方法,由电力运算单元213进行电压Vac的相位检测,根据检测到的相位,通过离散傅里叶变换来抽取电压Vac的正弦波分量有效值电压Vsin、电压Vac的余弦波分量有效值电压Vcos、电流Iac的正弦波分量有效值电流Isin以及电流Iac的余弦波分量有效值电流Icos,通过以下的式(1)来运算无效电力Q。

Q=Vsin×Icos-Vcos×Isin…(1)

在式(1)中,关于无效电力Q,将电压源215(电压源装置201)输出超前相的无效电力的方向设为正。

正弦波分量有效值电压Vsin针对

余弦波分量有效值电压Vcos针对

正弦波分量有效值电流Isin针对

余弦波分量有效值电流Icos针对

在此,作为用于无效电力运算的相位,使用了电压Vac的相位,但并不限于此,也可以将电压源215的相位传递给电力运算单元213,将电压源215的相位用于无效电力运算。

检测无效电力Qac和来自体系控制部202的无效电力指令值Qeac被输入到振幅指令校正单元214,输出校正后的振幅指令值Aref。作为校正的方法,在检测无效电力Qac为来自体系控制部202的无效电力指令值Qac的情况下,将预定的振幅指令值Am设为振幅指令值Aref而输出,当检测无效电力Qac从无效电力指令值Qeac变化时,将对预定的振幅指令值Am加上与该电力变化相应的值而得到的值设为振幅指令值Aref而输出。

具体而言,例如将对检测无效电力Qac与来自体系控制部202的无效电力指令值Qeac的差分乘以增益Kqa而得到的值加到预定的振幅指令值Am而得到的值为振幅指令值Aref,

Aref=Am+Kqa(Qac-Qeac)

具有下降特性。也可以使用针对检测无效电力Qac的小的变化以不校正振幅指令值的方式设定死区的下降特性。

图13A、图13B示出振幅指令校正单元214的下降特性例。在图中,横轴为检测无效电力Qac,纵轴为校正后的振幅指令值Am,将检测无效电力Qac为下端无效电力Q_down至上端无效电力Q_up之间设为死区,预定的振幅指令值Am作为校正后的振幅指令值Aref而输出。A_up为上限振幅,A_down为下限振幅,以体系互联准则等的电压振幅范围为参考而适当地设定即可。

图13A是针对检测无效电力Qac而使用比例控制(P控制)来校正振幅指令值的情况下的下降特性例。在检测无效电力Qac比上端无效电力Q_up大的情况下,将把对检测无效电力Qac与上端无效电力Q_up的差分乘以增益Kqa而得到的值加到预定的振幅指令值Am而得到的值设为振幅指令值Aref。即,

Aref=Am+Kqa(Qac-Q_up)

。此时,在校正后的振幅指令值Aref比上限振幅A_up大的情况下,用上限振幅A_up限制校正后的振幅指令值Aref。即,

Aref=A_up(其中,Aref>A_up的情况)。

在检测无效电力Qac比下端无效电力Q_down小的情况下,将把对检测无效电力Qac与下端无效电力Q_down的差分乘以增益Kqa而得到的值加到预定的振幅指令值Am而得到的值设为振幅指令值Aref。即,

Aref=Am+Kqa(Qac-Q_down)

。此时,在校正后的振幅指令值Aref比下限振幅A_down小的情况下,用下限振幅A_down限制校正后的振幅指令值Aref。即,

Aref=A_down(其中,Aref

在此,在检测无效电力Qac比上端无效电力Q_up大的情况和检测无效电力Qac比下端无效电力Q_down小的情况下,将增益Kqa设为相同,但也可以设定为不同的值。另外,也可以从体系控制部202另行取得下降特性的死区信息(上端无效电力Q_up、下端无效电力Q_down、上限振幅A_up、下限振幅A_down)、增益Kqa信息等,根据这些信息来设定下降特性。

图13B是针对检测无效电力Qac而使用比例积分控制(PI控制)来校正振幅指令值的情况下的下降特性例PI控制器的输出限制根据振幅指令校正单元214的输出范围来设定即可。例如,设定为振幅指令校正单元214的最大输出至最小输出的范围,或者以使对预定的振幅指令值Am加上PI控制器的输出而得到的值成为振幅指令校正单元214的最大输出至最小输出的范围的方式设定PI控制器的输出限制即可。

在检测无效电力Qac比上端无效电力Q_up大的情况下,将检测无效电力Qac与上端无效电力Q_up的差分设为PI控制器的输入而使PI控制器进行动作,将对预定的振幅指令值Am加上PI控制的输出而得到的值设为振幅指令值Aref。此时,在校正后的振幅指令值Aref比上限振幅A_up大的情况下,用上限振幅A_up限制校正后的振幅指令值Aref。即,

Aref=A_up(其中,Aref>A_up的情况)。

在检测无效电力Qac比下端无效电力Q_down小的情况下,将检测无效电力Qac与下端无效电力Q_down的差分设为PI控制器的输入而使PI控制器进行动作,将对预定的振幅指令值Am加上PI控制的输出而得到的值设为振幅指令值Aref。此时,在校正后的振幅指令值Aref比下限振幅A_down小的情况下,用下限振幅A_down限制校正后的振幅指令值Aref。即,

Aref=A_down(其中,Aref

此外,也可以从体系控制部202另行取得下降特性的死区信息(上端无效电力Q_up、下端无效电力Q_down、上限振幅A_up、下限振幅A_down)、PI控制器的增益以及限制信息等,根据这些信息来设定下降特性。

图14A、图14B示出实现振幅指令校正单元214的下降特性的控制框图的例子。图14A是与图13A对应的控制框图,图14B是与图13B对应的控制框图。

首先,说明图14A。在图中,检测无效电力Qac和上端无效电力Q_up被输入到减法器361,作为减法结果而输出dQacup(dQacup=Qac-Q_up)。

减法器361的输出即dQacup被输入到增益362,输出对dQacup乘以增益Kqa而得到的结果即kQacup(kQacup=dQacup×Kqa)。

增益362的输出即kQacup被输入到限制器363,在kQacup比0小的情况下,输出用0进行了限制的结果即lQacup。即,在kQacup<0的情况下,设为lQacup=kQacup=0,除此以外设为lQacup=kQacup。

检测无效电力Qac和下端无效电力Q_down被输入到减法器364,输出减法的结果即dQacdown(dQacdown=Qac-Q_down)。

减法器364的输出即dQacdown被输入到增益365,输出对dQacdown乘以增益Kqa而得到的结果即kQacdown(kQacdown=dQacdown×Kqa)。

增益365的输出即kQacdown被输入到限制器366,在kQacdown比0大的情况下,输出用0进行了限制的结果即lQacdown。即,在kQacdown>0的情况下,设为lQacdown=kQacdown=0,除此以外设为lQacdown=kQacdown。

限制器363的输出即lQacup和限制器366的输出即lQacdown被输入到加法器367,输出加法结果即dAadd(dAadd=lQacup+lQacdown)。

加法器367的输出即dAadd和预定的振幅指令值Am被输入到加法器369,输出加法结果即Aadd(Aadd=dAadd+Am)。

加法器369的输出即Aadd被输入到限制器370,在Aadd比上限振幅A_up大的情况下,输出用上限振幅A_up进行了限制的振幅指令值Aref。即,在Aadd>A_up的情况下,设为Aref=Aadd=A_up,除此以外设为Aref=Aadd。另外,在Aadd比下限振幅A_down小的情况下,输出用下限振幅A_down进行了限制的振幅指令值Aref。即,在Aadd

接下来,说明图14B。在图中,检测无效电力Qac和上端无效电力Q_up被输入到减法器361,输出减法结果即dQacup(dQacup=Qac-Q_up)。

减法器361的输出即dQacup被输入到PI控制器382,输出对dQacup进行PI控制的结果即kQacup(kQacup=dQacup×Kpqa+dQacup×Kiqa/s)。

PI控制器382的输出即kQacup被输入到限制器363,在kQacup比0小的情况下,输出用0进行了限制的限制结果lQacup。即,在kQacup<0的情况下,设为lQacup=kQacup=0,除此以外设为lQacup=kQacup。此外,也可以对PI控制器382的积分值也同样地进行限制。

检测无效电力Qac和下端无效电力Q_down被输入到减法器364,输出减法结果即dQacdown(dQacdown=Qac-Q_down)。

减法器364的输出即dQacdown被输入到PI控制器385,输出对dQacdown进行PI控制的结果kQacdown(kQacdown=dQacdown×Kpqa+dQacdown×Kiqa/s)。

PI控制器385的输出即kQacdown被输入到限制器366,在kQacdown比0大的情况下,输出用0进行了限制的结果即lQacdown。即,在kQacdown>0的情况下,设为lQacdown=kQacdown=0,除此以外设为lQacdown=kQacdown。此外,也可以对PI控制器385的积分值也同样地进行限制。

限制器363的输出即lQacup和限制器366的输出即lQacdown被输入到加法器367,输出加法结果即dAadd(dAadd=lQacup+lQacdown)。

加法器367的输出即dAadd和预定的振幅指令值Am被输入到加法器369,输出加法结果即Aadd(Aadd=dAadd+Am)。

加法器369的输出即Aadd被输入到限制器370,在Aadd比上限振幅A_up大的情况下,输出用上限振幅A_up进行了限制的振幅指令值Aref。即,在Aadd>A_up的情况下,设为Aref=Aadd=A_up,除此以外设为Aref=Aadd。另外,在Aadd比下限振幅A_down小的情况下,输出用下限振幅A_down进行了限制的振幅指令值Aref。即,在Aadd

图15是在图12的体系系统中的需求家群203之中具有发电装置和蓄电装置的需求家30内的概略布线图。在图中,需求家30具备检测部13、发电装置14、蓄电装置15、负载16、对发电装置14的电力进行变换的电力变换装置211以及对蓄电装置15的电力进行变换的电力变换装置212。与实施方式1的图2相同的符号为相当部分,省略说明。

电力变换装置211具备电力变换器241、电压检测单元42、242,电流检测单元43以及控制部244。电力变换装置211连接于发电装置14与检测部13之间,将发电装置14的直流电压变换为配电体系的交流电压。电力变换装置211的输出电力在实施方式1中进行了说明,所以省略,但基本上以使发电装置14的发电电力成为最大的方式调整输出电力。但是,在潮流有效电力Ps比根据来自体系控制部202的电力指令值Pext和频率fs而决定的电力指令值大的情况下,进行抑制电力变换装置211的输出电力的动作。另外,电力变换装置211具有无效电力指令校正单元251(第1无效电力指令校正单元),该无效电力指令校正单元251当需求家的电压比第1预定电压上升或者比第2预定电压下降时,与需求家的电压的上升或者下降相应地,即与需求家的电压与第1预定电压或者第2预定电压的差分相应地,输出无效电力。另外,电力变换装置211能够在发电装置14未发电的状态下输出无效电力,所以不论需求家30的发电装置14的状态如何,都能够进行无效电力的调整。此外,关于第1预定电压以及第2预定电压将在后面叙述。

电力变换器241具有开关元件、开关元件的驱动电路以及用于使发电装置14的输出电压稳定的电容器等,例如构成全桥或者半桥逆变器电路等。驱动电路根据控制部244的驱动指令以及无效电力驱动指令使开关元件进行开关,将发电装置14的直流电压以成为预定的电压的方式变换为配电体系的交流电压。电力变换器241的输出电力被控制成在不超过电力变换器241的视在电力的范围与来自控制部244的驱动指令以及无效电力驱动指令一致。具体而言,将来自控制部244的驱动指令和无效电力驱动指令输入到电力变换器241,在驱动指令与无效电力驱动指令的矢量和不超过电力变换器241能够输出的视在电力的情况下,以使驱动指令与无效电力驱动指令一致的方式对输出电力进行输出。在驱动指令与无效电力驱动指令的矢量和超过电力变换器241能够输出的视在电力的情况下,限制驱动指令,或者限制无效电力驱动指令,或者限制驱动指令和无效电力驱动指令这两方,在不超过电力变换器241的视在电力的范围,电力变换器241对输出电力进行输出。对于指令的限制,例如有按照一定的比率限制驱动指令和无效电力驱动指令,或者根据电力变换器241的下限功率因数进行限制等方法。

电压检测单元242连接于电力变换器241与检测部13之间,检测电力变换器241的输出电压Vsg作为需求家的电压。

控制部244具备电力运算单元51、电力指令校正单元52、电力控制单元53以及无效电力指令校正单元251。

电压Vsg和来自体系控制部202的电压调整宽度Vext被输入到无效电力指令校正单元251,输出无效电力驱动指令值Qref。作为无效电力驱动指令的决定方法,在电压Vsg的电压有效值为根据来自体系控制部202的电压调整宽度Vext、预定的电压有效值Vm以及校正电压dV确定的电压有效值范围(例如,Vm-Vext-dV~Vm+Vext+dV的范围)的情况下,将预定的无效电力指令值Qm设为无效电力驱动指令值Qref而输出,当电压Vsg的电压有效值从根据来自体系控制部202的电压调整宽度Vext和预定的电压有效值Vm确定的电压有效值范围变化时,将对预定的无效电力指令值Qm加上与该电压变化相应的值而得到的值设为无效电力驱动指令值Qref而输出。

具体而言,将对电压Vsg的电压有效值与根据来自体系控制部202的电压调整宽度Vext以及预定的电压有效值Vm确定的电压有效值范围的差分乘以增益Kvq而得到的结果加到预定的无效电力指令值Qm而得到的值为无效电力驱动指令值Qref,具有下降特性。也可以使用针对检测到的电压Vsg的电压有效值的小的变化以不校正振幅指令值的方式设定死区的下降特性。

图16A、图16B示出无效电力指令校正单元251的下降特性例。在图中,横轴为电压有效值Vrms,纵轴为无效电力驱动指令值Qref,将电压Vsg的电压有效值Vrms为下端电压V_down至上端电压V_up之间设为死区,预定的无效电力Qm作为无效电力驱动指令值Qref而输出。在此,死区的上端电压V_up例如为对预定的电压Vm加上电压调整宽度Vext和校正电压dV而得到的值(V_up=Vm+Vext+dV,相当于第1预定电压),下端电压V_down例如为对预定的电压Vm减去电压调整宽度Vext和校正电压dV而得到的值(V_down=Vm-Vext-dV,相当于第2预定电压)。预定的电压Vm以作为互联准则的基准的电压为参考而设定即可(例如,202Vrms等)。另外,预定的无效电力Qm可以为0Var,在本实施方式中未明确记载,但在从体系控制部202传递无效电力指令的情况下,也可以将来自体系控制部202的无效电力指令值设为预定的无效电力Qm。Qm_up为上限无效电力驱动指令值,Qm_down为下限无效电力驱动指令值,以电力变换器241的额定电力等为参考而适当地设定即可。

在后述将蓄电装置15的电力进行变换的电力变换装置212中也具有无效电力指令校正单元231(第2无效电力指令校正单元),当电力变换装置212的需求家的电压比第3预定电压上升或者比第4预定电压下降时,与需求家的电压的上升或者下降相应地,即与需求家的电压与第3预定电压或者第4预定电压的差分相应地,输出无效电力。

关于上述校正电压dV,发电装置14的电力变换装置211的无效电力指令校正单元251进行动作的第1预定电压比蓄电装置15的电力变换装置212的无效电力指令校正单元231进行动作的第3预定电压大,发电装置14的电力变换装置211的无效电力指令校正单元251进行动作的第2预定电压比蓄电装置15的电力变换装置212的无效电力指令校正单元231进行动作的第4预定电压小。即,用于以使无效电力指令校正单元251的动作开始的电压宽度变大的方式进行设定。另外,关于校正电压dV,考虑电压检测单元242、222的电压检测误差以及电压有效值的运算误差来设定即可。

图16A是对电压Vsg的电压有效值Vrms使用了比例控制(P控制)的情况下的无效电力驱动指令值Qref的下降特性例。在电压Vsg的电压有效值Vrms比上端电压V_up大的情况下,将把对检测到的电压Vsg的电压有效值Vrms与上端电压V_up的差分乘以增益Kvq而得到的结果加到预定的无效电力Qm而得到的值设为无效电力驱动指令值Qref。即,

Qref=Qm+Kvq(Vrms-V_up)

。此时,在无效电力驱动指令值Qref比上限无效电力驱动指令值Qm_up大的情况下,用上限无效电力驱动指令值Qm_up限制无效电力驱动指令值Qref。即,

Qref=Qm_up(其中,Qref>Qm_up的情况)。

在电压Vsg的电压有效值Vrms比下端电压V_down小的情况下,将把对检测到的电压Vsg的电压有效值Vrms与下端电压V_down的差分乘以增益Kvq而得到的结果加到预定的无效电力Qm而得到的值设为无效电力驱动指令值Qref。即,

Qref=Qm+Kvq(Vrms-V_down)

。此时,在无效电力驱动指令值Qref比下限无效电力驱动指令值Qm_down小的情况下,用下限无效电力驱动指令值Qm_down限制无效电力驱动指令值Qref。即,

Qref=Qm_down(其中,Qref

在此,在电压Vsg的电压有效值Vrms比上端电压V_up大的情况和电压Vsg的电压有效值Vrms比下端电压V_down小的情况下,将增益Kvq设为相同,但也可以设定为不同的值。另外,也可以从体系控制部202另行取得预定的电压Vm信息、增益Kvq信息等,根据这些信息来设定下降特性。

另外,图16B是针对电压Vsg的电压有效值Vrms而使用了比例积分控制(PI控制)的情况下的无效电力驱动指令值Qref的下降特性例。PI控制器的输出限制根据无效电力指令校正单元251的输出范围来设定即可。例如,设定为无效电力指令校正单元251的最大输出至最小输出的范围,或者以使对预定的无效电力Qm加上PI控制器的输出而得到的值成为无效电力指令校正单元251的最大输出至最小输出的范围的方式设定PI控制器的输出限制即可。

在电压Vsg的电压有效值Vrms比上端电压V_up大的情况下,将电压Vsg的电压有效值Vrms与上端电压V_up的差分设为PI控制器的输入而使PI控制器进行动作,将对PI控制的输出加上预定的无效电力Qm而得到的值设为无效电力驱动指令值Qref。此时,在无效电力驱动指令值Qref比上限无效电力驱动指令值Qm_up大的情况下,用上限无效电力驱动指令值Qm_up限制无效电力驱动指令值Qref。即,

Qref=Qm_up(其中,Qref>Qm_up的情况)。

在电压Vsg的电压有效值Vrms比下端电压V_down小的情况下,将检测电压Vsg的电压有效值Vrms与下端电压V_down的差分设为PI控制器的输入而使PI控制器进行动作,将对PI控制的输出加上预定的无效电力Qm而得到的值设为无效电力驱动指令值Qref。此时,在无效电力驱动指令值Qref比下限无效电力驱动指令值Qm_down小的情况下,用下限无效电力驱动指令值Qm_down限制无效电力驱动指令值Qref。即,

Qref=Qm_down(其中,Qref

也可以从体系控制部202另行取得预定的电压Vm信息、PI控制器的增益以及限制信息等,根据这些信息来设定下降特性。

图17A、图17B、图17C示出实现无效电力指令校正单元251的下降特性的控制框图的例子。图17A和图17C是与图16A对应的控制框图,图17B是与图16B对应的控制框图的例子。

首先,说明图17A。在图中,电压有效值Vrms和上端电压V_up被输入到减法器401,输出减法结果即dVrmsup(dVrmsup=Vrms-V_up)。

减法器401的输出即dVrmsup被输入到增益402,输出对dVrmsup乘以增益Kvq而得到的结果kVrmsup(kVrmsup=dVrmsup×Kvq)。

增益402的输出即kVrmsup被输入到限制器403,在kVrmsup比0小的情况下,输出用0进行了限制的结果即lVrmsup。即,在kVrmsup<0的情况下,设为lVrmsup=kVrmsup=0,除此以外设为lVrmsup=kVrmsup。

电压有效值Vrms和下端电压V_down被输入到减法器404,输出减法结果即dVrmsdown(dVrmsdown=Vrms-V_down)。

减法器404的输出即dVrmsdown被输入到增益405,输出对dVrmsdown乘以增益Kvq而得到的结果即kVrmsdown(kVrmsdown=dVrmsdown×Kvq)。

增益405的输出即kVrmsdown被输入到限制器406,在kVrmsdown比0大的情况下,输出用0进行了限制的结果即lVrmsdown。即,在kVrmsdown>0的情况下,设为lVrmsdown=kVrmsdown=0,除此以外设为lVrmsdown=kVrmsdown。

限制器403的输出即lVrmsup和限制器406的输出即lVrmsdown被输入到加法器407,输出加法结果即dQadd(dQadd=lVrmsup+lVrmsdown)。

加法器407的输出即dQadd和预定的无效电力Qm被输入到加法器409,输出加法结果即Qadd(Qadd=dQadd+Qm)。

加法器409的输出即Qadd被输入到限制器410,在Qadd比上限无效电力驱动指令值Qm_up大的情况下,输出用上限无效电力驱动指令值Qm_up进行了限制的无效电力驱动指令值Qref。即,在Qadd>Qm_up的情况下,设为Qref=Qadd=Qm_up,除此以外设为Qref=Qadd。另外,在Qadd比下限无效电力驱动指令值Qm_down小的情况下,输出用下限无效电力驱动指令值Qm_down进行了限制的无效电力驱动指令值Qref。即,在Qadd

接下来,说明图17B。在图中,电压有效值Vrms和上端电压V_up被输入到减法器401,输出减法结果即dVrmsup(dVrmsup=Vrms-V_up)。

减法器401的输出即dVrmsup被输入到PI控制器432,输出对dVrmsup进行PI控制的结果即kVrmsup(kVrmsup=dVrmsup×Kpvq+dVrmsup×Kivq/s)。

PI控制器432的输出即kVrmsup被输入到限制器403,在kVrmsup比0小的情况下,输出用0进行了限制的结果即lVrmsup。即,在kVrmsup<0的情况下,设为lVrmsup=kVrmsup=0,除此以外设为lVrmsup=kVrmsup。此外,也可以对PI控制器432的积分值也同样地进行限制。

电压有效值Vrms和下端电压V_down被输入到减法器404,输出减法结果即dVrmsdown(dVrmsdown=Vrms-V_down)。

减法器404的输出即dVrmsdown被输入到PI控制器435,输出对dVrmsdown进行PI控制的结果即kVrmsdown(kVrmsdown=dVrmsdown×Kpvq+dVrmsdown×Kivq/s)。

PI控制器435的输出即kVrmsdown被输入到限制器406,在kVrmsdown比0大的情况下,输出用0进行了限制的限制结果即lVrmsdown。即,在kVrmsdown>0的情况下,设为lVrmsdown=kVrmsdown=0,除此以外设为lVrmsdown=kVrmsdown。此外,也可以对PI控制器435的积分值也同样地进行限制。

限制器403的输出即lVrmsup和限制器406的输出即lVrmsdown被输入到加法器407,输出加法结果即dQadd(dQadd=lVrmsup+lVrmsdown)。

加法器407的输出即dQadd和预定的无效电力Qm被输入到加法器409,输出加法结果即Qadd(Qadd=dQadd+Qm)。

加法器409的输出即Qadd被输入到限制器410,在Qadd比上限无效电力驱动指令值Qm_up大的情况下,输出用上限无效电力驱动指令值Qm_up进行了限制的无效电力驱动指令值Qref。即,在Qadd>Qm_up的情况下,设为Qref=Qadd=Qm_up,除此以外设为Qref=Qadd。另外,在Qadd比下限无效电力驱动指令值Qm_down小的情况下,输出用下限无效电力驱动指令值Qm_down进行了限制的无效电力驱动指令值Qref。即,在Qadd

接下来,说明图17C。在图中,电压有效值Vrms和上端电压V_up被输入到减法器401,输出减法结果即dVrmsup(dVrmsup=Vrms-V_up)。

减法器401的输出即dVrmsup被输入到增益451,输出对dVrmsup乘以增益Kp而得到的结果即kVrmsup(kVrmsup=dVrmsup×Kp)。

减法器401的输出即dVrmsup被输入到增益452,输出对dVrmsup乘以增益Klpf而得到的结果即kVrmsupl(kVrmsupl=dVrmsup×Klpf)。

增益452的输出即kVrmsupl和限制器455的输出即lVrmsupl被输入到减法器453,输出减法结果即dVrmsupl(dVrmsupl=kVrmsupl-lVrmsupl)。

减法器453的输出即dVrmsupl被输入到积分器454,输出用时间常数Tlpf对dVrmsupl进行累计而得到的积分结果即sVrmsupl(sVrmsupl=(1/Tlpf)×∫dVrmsupl·dt)。

积分器454的输出即sVrmsupl被输入到限制器455,在sVrmsupl比0小的情况下,输出用0进行了限制的结果lVrmsupl。即,在sVrmsupl<0的情况下,设为lVrmsupl=sVrmsupl=0,除此以外设为lVrmsupl=sVrmsupl。

增益451的输出即kVrmsup和限制器455的输出即lVrmsupl被输入到加法器456,输出加法的结果aVrmsup(aVrmsup=kVrmsup+lVrmsupl)。

加法器456的输出即aVrmsup被输入到限制器403,在aVrmsup比0小的情况下,输出用0进行了限制的结果lVrmsup。即,在aVrmsup<0的情况下,设为lVrmsup=aVrmsup=0,除此以外设为lVrmsup=aVrmsup。

电压有效值Vrms和下端电压V_down被输入到减法器404,输出减法结果即dVrmsdown(dVrmsdown=Vrms-V_down)。

减法器404的输出即dVrmsdown被输入到增益461,输出对dVrmsdown乘以增益Kp而得到的结果kVrmsdown(kVrmsdown=dVrmsdown×Kp)。

减法器404的输出即dVrmsdown被输入到增益462,输出对dVrmsdown乘以增益Klpf而得到的结果kVrmsdownl(kVrmsdownl=dVrmsdown×Klpf)。

增益462的输出即kVrmsdownl和限制器465的输出即lVrmsdownl被输入到减法器463,输出减法结果即dVrmsdownl(dVrmsdownl=kVrmsdownl-lVrmsdownl)。

减法器463的输出即dVrmsdownl被输入到积分器464,输出用时间常数Tlpf对dVrmsdownl进行累计而得到的积分结果即sVrmsdownl(sVrmsdownl=(1/Tlpf)×∫dVrmsdownl·dt)。

积分器464的输出即sVrmsdownl被输入到限制器465,在sVrmsdownl比0大的情况下,输出用0进行了限制的结果即lVrmsdownl。即,在sVrmsdownl>0的情况下,设为lVrmsdownl=sVrmsdownl=0,除此以外设为lVrmsdownl=sVrmsdownl。

增益461的输出即kVrmsdown和限制器465的输出即lVrmsdownl被输入到加法器466,输出加法结果即aVrmsdown(aVrmsdown=kVrmsdown+lVrmsdownl)。

加法器466的输出即aVrmsdown被输入到限制器406,在aVrmsdown比0大的情况下,输出用0进行了限制的结果即lVrmsdown。即,在aVrmsdown>0的情况下,设为lVrmsdown=aVrmsdown=0,除此以外设为lVrmsdown=aVrmsdown。

限制器403的输出即lVrmsup和限制器406的输出即lVrmsdown被输入到加法器407,输出加法结果即dQadd(dQadd=lVrmsup+lVrmsdown)。

加法器407的输出即dQadd和预定的无效电力Qm被输入到加法器409,输出加法结果即Qadd(Qadd=dQadd+Qm)。

加法器409的输出即Qadd被输入到限制器410,在Qadd比上限无效电力驱动指令值Qm_up大的情况下,输出用上限无效电力驱动指令值Qm_up进行了限制的无效电力驱动指令值Qref即,在Qadd>Qm_up的情况下,设为Qref=Qadd=Qm_up,除此以外设为Qref=Qadd。另外,在Qadd比下限无效电力驱动指令值Qm_down小的情况下,输出用下限无效电力驱动指令值Qm_down进行了限制的无效电力驱动指令值Qref。即,在Qadd

接下来,说明电力变换装置212。电力变换装置212具备电力变换器221、电压检测单元222、控制部223。电力变换装置212连接于蓄电装置15与检测部13之间,将蓄电装置15的直流电压变换为配电体系的交流电压。电力变换装置212的输出电力的详细内容在实施方式1中进行了说明,所以省略,但基本上以使潮流有效电力Ps成为来自体系控制部2的电力指令值Pext的方式调整输出电力。另外,在频率fs从预定的频率变化的情况下,校正来自体系控制部202的电力指令值Pext,以使校正后的电力指令值与潮流有效电力一致的方式,调整输出电力。进而,电力变换装置212具有无效电力指令校正单元231,该无效电力指令校正单元231当需求家的电压(电力变换器221端的电压)比第3预定电压上升或者比第4预定电压下降时,与需求家的电压的上升或者下降相应地输出无效电力。另外,电力变换装置212能够在蓄电装置15为满充电或者过放电或者未连接的状态下,输出无效电力,所以不论需求家30的蓄电装置15的状态如何,都能够进行无效电力的调整。

电力变换器221具有开关元件、开关元件的驱动电路、以及用于使蓄电装置15的输出电压稳定的电容器等,例如,构成全桥或者半桥逆变器电路等。驱动电路根据控制部223的驱动指令以及无效电力驱动指令来使开关元件进行开关,将蓄电装置15的直流电压以成为预定的电压的方式变换为配电体系的交流电压。电力变换器221的输出电力被控制成在不超过电力变换器221的视在电力的范围使来自控制部223的驱动指令与无效电力驱动指令一致。具体而言,将来自控制部223的驱动指令和无效电力驱动指令输入到电力变换器221,在驱动指令与无效电力驱动指令的矢量和不超过电力变换器221能够输出的视在电力的情况下,以使驱动指令与无效电力驱动指令一致的方式对输出电力进行输出。在驱动指令与无效电力驱动指令的矢量和超过电力变换器221能够输出的视在电力的情况下,限制驱动指令,或者限制无效电力驱动指令,或者限制驱动指令和无效电力驱动指令这两方,在不超过电力变换器221的视在电力的范围,电力变换器221对输出电力进行输出。作为指令的限制,例如有按照一定的比率限制驱动指令和无效电力驱动指令、根据电力变换器221的下限功率因数进行限制等方法。

电压检测单元222连接于电力变换器221与检测部13之间,检测电力变换器221的输出电压Vsb作为需求家的电压。

控制部223具备电力指令校正单元31、潮流电力控制单元32、无效电力指令校正单元231。

电压Vsb和来自体系控制部202的电压调整宽度Vext被输入到无效电力指令校正单元231,输出无效电力驱动指令值Qref。作为无效电力驱动指令的决定方法,在检测到的电压Vsb的电压有效值为根据来自体系控制部202的电压调整宽度Vext和预定的电压有效值Vm确定的电压有效值范围(例如,Vm-Vext~Vm+Vext的范围)的情况下,将预定的无效电力指令值Qm设为无效电力驱动指令值Qref而输出,当电压Vsb的电压有效值从根据来自体系控制部202的电压调整宽度Vext和预定的电压有效值Vm确定的电压有效值范围变化时,将对预定的无效电力指令值Qm加上与其电压变化相应的值而得到的值设为无效电力驱动指令值Qref而输出。

具体而言,将对电压Vsb的电压有效值与根据来自体系控制部202的电压调整宽度Vext以及预定的电压有效值Vm确定的电压有效值范围的差分乘以增益Kvq而得到的结果加到预定的无效电力指令值Qm而得到的值为无效电力驱动指令值Qref,具有下降特性。也可以使用针对电压Vsb的电压有效值的小的变化以不校正振幅指令的方式设定死区的下降特性。

电力变换装置211的控制部244所具备的无效电力指令校正单元251与该无效电力指令校正单元231的不同为在上端电压V_up和下端电压V_down的设定值中是否包含校正电压dV。因此,使用用于无效电力指令校正单元251的说明的图16(图16A、图16B),说明无效电力指令校正单元231的下降特性例。

根据图16A、图16B,说明无效电力指令校正单元231的具有死区的下降特性。死区的上端电压V_up例如设为对预定的电压Vm加上电压调整宽度Vext而得到的值(V_up=Vm+Vext,相当于第3预定电压),下端电压V_down例如设为对预定的电压Vm减去电压调整宽度Vext而得到的值(V_down=Vm-Vext,相当于第4预定电压)。预定的电压Vm以作为互联准则的基准的电压为参考而设定即可(例如202Vrms等)。另外,预定的无效电力Qm可以为0Var,在本实施方式中未明确记载,但在从体系控制部202传递无效电力指令的情况下,也可以将来自体系控制部202的无效电力指令设为预定的无效电力Qm。将电压Vsb的电压有效值Vrms为下端电压V_down至上端电压V_up之间设为死区,预定的无效电力Qm作为无效电力驱动指令值Qref而输出。Qm_up为上限无效电力驱动指令值,Qm_down为下限无效电力驱动指令值,以电力变换器221的额定电力等为参考而适当地设定即可。

图16A是针对电压Vsb的电压有效值Vrms而使用了比例控制(P控制)的情况下的无效电力驱动指令值Qref的下降特性例。在电压Vsb的电压有效值Vrms比上端电压V_up大的情况下,将把对电压Vsb的电压有效值Vrms与上端电压V_up的差分乘以增益Kvq而得到的结果加到预定的无效电力Qm而得到的值设为无效电力驱动指令值Qref。即,

Qref=Qm+Kvq(Vrms-V_up)

。此时,在无效电力驱动指令值Qref比上限无效电力驱动指令值Qm_up大的情况下,用上限无效电力驱动指令值Qm_up限制无效电力驱动指令值Qref。即,

Qref=Qm_up(其中,Qref>Qm_up的情况)。

在电压Vsb的电压有效值Vrms比下端电压V_down小的情况下,将把对电压Vsb的电压有效值Vrms与下端电压V_down的差分乘以增益Kvq而得到的结果加到预定的无效电力Qm而得到的值设为无效电力驱动指令值Qref。即,

Qref=Qm+Kvq(Vrms-V_down)

。此时,在无效电力驱动指令值Qref比下限无效电力驱动指令值Qm_down小的情况下,用下限无效电力驱动指令值Qm_down限制无效电力驱动指令值Qref。即,

Qref=Qm_down(其中,Qref

在此,在检测到的电压Vsb的电压有效值Vrms比上端电压V_up大的情况和检测到的电压Vsb的电压有效值Vrms比下端电压V_down小的情况下,将增益Kvq设为相同,但也可以设定为不同的值。另外,也可以从体系控制部202另行取得预定的电压Vm信息、增益Kvq信息等,根据这些信息来设定下降特性。

另外,图16B是针对电压Vsb的电压有效值Vrms而使用了比例积分控制(PI控制)的情况下的无效电力驱动指令值Qref的下降特性例。PI控制器的输出限制根据无效电力指令校正单元231的输出范围来设定即可。例如,设定为无效电力指令校正单元231的最大输出至最小输出的范围,或者,以使对预定的无效电力Qm加上PI控制器的输出而得到的值成为无效电力指令校正单元231的最大输出至最小输出的范围的方式设定PI控制器的输出限制即可。

在电压Vsb的电压有效值Vrms比上端电压V_up大的情况下,将电压Vsb的电压有效值Vrms与上端电压V_up的差分设为PI控制器的输入而使PI控制器进行动作,将对PI控制的输出加上预定的无效电力Qm而得到的值设为无效电力驱动指令值Qref。此时,在无效电力驱动指令值Qref比上限无效电力驱动指令值Qm_up大的情况下,用上限无效电力驱动指令值Qm_up限制无效电力驱动指令值Qref。即,

Qref=Qm_up(其中,Qref>Qm_up的情况)。

在电压Vsb的电压有效值Vrms比下端电压V_down小的情况下,将电压Vsb的电压有效值Vrms与下端电压V_down的差分设为PI控制器的输入而使PI控制器进行动作,将对PI控制的输出加上预定的无效电力Qm而得到的值设为无效电力驱动指令值Qref。此时,在无效电力驱动指令值Qref比下限无效电力驱动指令值Qm_down小的情况下,用下限无效电力驱动指令值Qm_down限制无效电力驱动指令值Qref。即,

Qref=Qm_down(其中,Qref

也可以从体系控制部202另行取得预定的电压Vm信息、PI控制器的增益以及限制信息等,根据这些信息来设定下降特性。

在上述说明中,将无效电力指令校正单元251的电压死区宽度设定成相对于无效电力指令校正单元231的电压死区宽度宽校正电压dV,并不限于此,也可以将无效电力指令校正单元231的电压死区宽度设定成相对于无效电力指令校正单元251的电压死区宽度窄校正电压dV。另外,也可以为它们的组合,例如使无效电力指令校正单元251的电压死区宽度变宽校正电压dV的一部分,使无效电力指令校正单元231的电压死区宽度缩窄剩余的校正电压dV的量等。

通过这样将校正电压dV设定于无效电力指令校正单元231和无效电力指令校正单元251,从而与蓄电装置15连接的电力变换装置212优先地实施针对需求家的电压变动的无效电力输出,与发电装置14连接的电力变换装置211负担的无效电力减少,所以用于输出无效电力的发电电力的抑制变小,能够有效地利用发电电力。

以下,在实施方式3的体系系统中,关于抑制电力变动的具体例,如图18那样,说明图12的需求家30为1的情况。此外,图18的需求家30设为具有图15的结构,与有效电力和频率有关的动作在实施方式2中进行了说明,所以在此进行与无效电力和电压有关的说明。设为振幅指令校正单元214的下降特性应用图13B,无效电力指令校正单元231、251的下降特性应用图16A的情况。

在图18中,Qs为来自需求家30的潮流无效电力,Qac为电压源装置201的无效电力,Vext为从体系控制部202向需求家30的电压调整宽度。

需求家30的潮流无效电力Qs根据电力变换装置211的输出无效电力Qgac、电力变换装置212的输出无效电力Qbac以及负载16的消耗无效电力Qload来决定。具体而言,Qs=Qgac+Qbac-Qload。

图19A、图19B是图18所示的体系系统中的各电力Qac(-Qs)、Qgac、Qbac、Qload以及电压有效值Vrms的时序图,示出负载16的消耗无效电力增加的情况下的例子。图19A是作为比较的以往例,图19B是应用上述本实施方式的方式的情况下的例子。

在图19A、图19B中,从上往下依次为需求家30的潮流无效电力Qs、电力变换装置211中的与检测部13的连接侧的输出无效电力Qgac、电力变换装置212中的与检测部13的连接侧的输出无效电力Qbac、负载的消耗无效电力Qload、由电压检测单元222、242检测到的电压有效值Vrms的时序图,图中Qbmax表示电力变换装置212的最大输出无效电力,Q_up表示振幅指令校正单元214的下降特性的上端无效电力,Q_down表示振幅指令校正单元214的下降特性的下端无效电力,Vext表示体系控制部202的电压调整宽度,Vm表示预定的电压有效值,dV表示校正电压值。

首先,说明使用了以往方式的图19A。作为以往方式,是没有振幅指令校正单元214以及无效电力指令校正单元231、251,不具有调整无效电力的功能的体系系统的例子。

在时刻t201之前,没有负载16的消耗无效电力,电压源装置201的无效电力Qac为0。

在时刻t201,负载16的消耗无效电力Qload增加而电压源装置201的无效电力Qac增加。电压源装置201未具有针对无效电力Qac的动作功能,所以电压源装置201会全部负担需求家的负载16的消耗无效电力Qload。

接下来,使用图19B,说明应用上述本实施方式的方式的情况下的例子。

在时刻t11之前,没有负载16的消耗无效电力,电压源装置201的无效电力Qac为0。

在时刻t11,负载16的消耗无效电力Qload增加而电压源装置201的无效电力Qac增加。由此,振幅指令校正单元214根据无效电力Qac使电压有效值Vrms上升。

在时刻t12,电压有效值Vrms超过与对蓄电装置15的电力进行变换的电力变换装置212的无效电力指令校正单元231的上端电压V_up相当的Vm+Vext,无效电力指令校正单元231根据电压有效值Vrms来输出无效电力驱动指令值Qref,从电力变换装置212输出无效电力Qbac。由此,电压源装置201负担的无效电力Qac的大小下降。

在时刻t13,电压有效值Vrms超过与对发电装置14的电力进行变换的电力变换装置211的无效电力指令校正单元251的上端电压V_up相当的Vm+Vext+dV,无效电力指令校正单元251根据电压有效值Vrms来输出无效电力驱动指令值Qref,从电力变换装置211输出无效电力Qgac。由此,电压源装置201负担的无效电力Qac的大小进一步下降。

在时刻t14,电压源装置201负担的无效电力Qac与振幅指令校正单元214的上端无效电力Q_up一致,电压有效值Vrms的上升停止。

如以上那样,除了实施方式1、2的效果之外,起到以下效果。即,根据本实施方式3,在电力变换装置211中具备无效电力指令校正单元231,在电力变换装置212中具备无效电力指令校正单元251,以使蓄电装置15的无效电力输出动作优先的方式进行控制,所以具有能够抑制发电装置14的无效电力输出,进而能够使发电装置14的发电电力的输出动作优先的效果。另外,还具有能够更加降低电压源装置201分担的无效电力的效果。

进而,电压源装置201具备振幅指令校正单元214,所以在由于需求家30的潮流电力和配电阻抗所引起的电压下降,需求家的电压从预定的电压上升或者下降的情况下,只要从需求家30输出无效电力,电压源装置201根据来自需求家30的无效电力来调整电压有效值,就能够使需求家的电压变动接近预定的电压。

另外,在连接有多个需求家30的体系系统中,在无效电力指令校正单元231、251为具有如图16B那样的积分要素的下降特性的情况下,有时因需求家30间的配电阻抗或者潮流电力的不同而无效电力分担失衡。在该情况下,也可以设定成检测电流检测单元62的电流有效值Isrms(相当于潮流电流)或者以体系电压相位为基准的有效电流和无效电流,输入到无效电力指令校正单元231、251来调整下降特性进行动作的V_up、V_down。具体而言,在使用电流有效值Isrms的情况下,设为无效电力指令校正单元231的V_up=Vm+Vext+k×Isrms,V_down=Vm-Vext-k×Isrms,或者无效电力指令校正单元251的V_up=Vm+Vext+dV+k×Isrms,V_down=Vm-Vext-dV-k×Isrms即可。此时,上述增益k既可以针对每个电力变换装置而设定,也可以从体系控制部传递。这样,无效电力指令校正单元231、251也可以根据需求家30的潮流电流来调整动作电压(相当于V_up、V_down)。

实施方式4.

以下,使用图说明实施方式4的体系系统。

图20是示出实施方式4的体系系统的整体的结构图。在图中,体系系统具备:电压源装置201,对体系输出电压;体系控制部202,对构成需求家群503的各需求家30传递电力指令;以及需求家群503。电压源装置201与需求家30所具备的装置经由配电阻抗(相当于配电体系的阻抗)连接。此外,在以后的说明中,具有与上述实施方式1至3相同的功能的部分表示相同的符号,省略详细的说明。

图21是在图20的体系系统中的需求家群503之中具有发电装置和蓄电装置的需求家30内的概略布线图。在图中,需求家30具备检测部13、发电装置14、蓄电装置15、负载16、对发电装置14的电力进行变换的电力变换装置511、以及对蓄电装置15的电力进行变换的电力变换装置512。

电力变换装置511具备电力变换器541、电压检测单元42、242、电流检测单元43、控制部544。电力变换装置511连接于发电装置14与检测部13之间,将发电装置14的直流电压变换为配电体系的交流电压。电力变换装置511的输出电力的详细内容在实施方式1中进行了说明,所以省略,但基本上以使发电装置14的发电电力成为最大的方式调整输出电力。但是,在潮流有效电力Ps比根据来自体系控制部202的电力指令值Pext和频率fs而决定的电力指令值大的情况下,进行抑制电力变换装置511的输出电力的动作。另外,电力变换装置511具有无效电力指令校正单元551,该无效电力指令校正单元551当需求家的电压(电力变换器541端的电压)比第1预定电压上升或者比第2预定电压下降时,与需求家的电压的上升或者下降相应地输出无效电力。另外,电力变换装置511能够在发电装置14未发电的状态下输出无效电力。

电力变换器541除了具有在实施方式3中说明的功能之外,还具有对控制部544传递电力变换器541输出的输出有效电力Pout和输出无效电力Qout的功能、或者传递电力变换器541输出的输出有效电流Ipout和输出无效电流Iqout的功能。

在对控制部544传递输出有效电力Pout和输出无效电力Qout的情况下,输出有效电力Pout和输出无效电力Qout既可以为由电力变换器541测量出的电力信息,也可以为用电力变换器541的视在电力等限制了从控制部544传递的驱动指令和无效电力驱动指令之后的有效电力指令和无效电力指令等。

另外,在对控制部544传递输出有效电流Ipout、输出无效电流Iqout的情况下,输出有效电流Ipout、输出无效电流Iqout既可以为由电力变换器541测量出的电流信息,也可以为在用电力变换器541的视在电力等限制了从控制部544传递的驱动指令和无效电力驱动指令之后除以体系电压等而换算为电流指令值的有效电流指令值和无效电流指令值等。

控制部544具备电力运算单元51、电力指令校正单元52、电力控制单元53以及无效电力指令校正单元551。

电压Vsg、来自体系控制部202的电压调整宽度Vext以及来自电力变换器541的输出有效电力Pout和输出无效电力Qout或者输出有效电流Ipout和输出无效电流Iqout、以及驱动指令值Pref被输入到无效电力指令校正单元551,输出无效电力驱动指令值Qref。

无效电力指令校正单元551除了具有在实施方式3中说明的功能之外,还具有根据输出有效电力Pout和输出无效电力Qout或者输出有效电流Ipout和输出无效电流Iqout或者驱动指令值Pref和无效电力驱动指令值Qref来调整死区的上端电压V_up和死区的下端电压V_down的功能和生成预定的电压有效值Vm的功能。

图22A、图22B示出生成无效电力指令校正单元551的死区的上端电压、下端电压的控制框图。相当于生成上述实施方式3的图16A、图16B所示的下降特性的死区的上端电压V_up和下端电压V_down的例子。

图22A是根据输出有效电力Pout和输出无效电力Qout或者驱动指令值Pref和无效电力驱动指令值Qref来调整死区的上端电压V_up以及死区的下端电压V_down的例子。

在图中,电压有效值Vrms被输入到限制器601,输出被限制在预定的电压范围的限制结果即lVrms。作为预定的电压范围,在电压有效值Vrms为异常的值的情况下,以使死区的上端电压V_up和死区的下端电压V_down不成为异常的值的方式进行限制。例如为按照体系互联准则等规定的稳定的电压范围等。

限制器601的输出即lVrms和输出有效电力Pout被输入到除法器602,输出将输出有效电力Pout除以lVrms而得到的除法结果dIp(dIp=Pout/lVrms)。或者限制器601的输出即lVrms和驱动指令值Pref被输入到除法器602,输出将驱动指令值Pref除以lVrms而得到的除法结果dIp(dIp=Pref/lVrms)。

除法器602的输出即dIp被输入到增益603,输出对dIp乘以增益Kp而得到的结果即kVp(kVp=dIp×Kp)。

限制器601的输出即lVrms和输出无效电力Qout被输入到除法器604,输出将输出无效电力Qout除以lVrms而得到的除法结果dIq(dIq=Qout/lVrms)。或者限制器601的输出即lVrms和无效电力驱动指令值Qref被输入到除法器604,输出将无效电力驱动指令值Qref除以lVrms而得到的除法结果dIq(dIq=Qref/lVrms)。

除法器604的输出即dIq被输入到增益605,输出对输入乘以增益Kq而得到的结果kVq(kVq=dIq×Kq)。

增益603的输出即kVp和增益605的输出即kVq被输入到加法器606,输出加法结果即aVz(aVz=kVp+kVq)。

加法器606的输出即aVz和来自体系控制部202的电压调整宽度Vext被输入到加法器607,输出加法结果即aVze(aVze=aVz+Vext)。

加法器607的输出即aVze和预定的电压有效值Vm被输入到加法器608,输出加法结果即V_up(V_up=aVze+Vm)。

加法器606的输出即aVz和来自体系控制部202的电压调整宽度Vext被输入到减法器609,输出减法结果即mVze(mVze=aVz-Vext)。

减法器609的输出即mVze和预定的电压有效值Vm被输入到加法器610,输出加法结果即V_down(V_down=mVze+Vm)。

图22B是根据输出有效电流Ipout和输出无效电流Iqout来调整死区的上端电压V_up和死区的下端电压V_down的例子。

图22B包括增益603、605、加法器606、608、610以及减法器609。动作的详细内容与图22A的除法器602、604以后相同,所以分别调换为dIp=Ipout被输入到增益603、dIq=Iqout被输入到增益605即可。以下省略说明。

图23是示出根据电压有效值Vrms来调整预定的电压有效值Vm的结构的图。在图中,电压有效值Vrms被输入到滤波器630,输出预定的电压有效值Vm。作为滤波器的特性,在想要实施电压有效值Vrms的急剧的电压变动的抑制的情况下,使用移动平均,或者使用低通滤波器而仅使电压有效值Vrms的平缓的电压变动通过即可。具体而言,为与电压有效值Vrms的5分钟的移动平均或者电压有效值Vrms的时间常数5分钟相当的低通滤波器通过结果等。

此外,说明了电力变换器541除了具有在实施方式3中说明的功能之外,还具有对控制部544传递电力变换器541输出的输出有效电力Pout和输出无效电力Qout的功能或者传递电力变换器541输出的输出有效电流Ipout和输出无效电流Iqout的功能的例子,但与电力变换器541同样地,具有对控制部523传递电力变换器521输出的输出有效电力Pout和输出无效电力Qout的功能或者传递电力变换器541输出的输出有效电流Ipout和输出无效电流Iqout的功能。动作与上述相同,所以省略。

如以上那样,根据实施方式4,电力变换器541具有传递电力变换器541输出的输出有效电力Pout和输出无效电力Qout的功能、或者传递电力变换器541输出的输出有效电流Ipout和输出无效电流Iqout的功能,所以能够细分地设定电压源装置201的有效电压中的死区的上端电压、下端电压。在因需求家30而需求家30以及配电体系的阻抗大幅发生偏差的情况下,能够通过如在实施方式4中叙述那样的细分的有效电压中的死区的上端电压、下端电压的设定,更加细分地降低电压源装置201分担的无效电力。

在实施方式3以及4中,将需求家的电压设为电力变换器241、221、541、542的输出电压,输出各个电力变换器241、221、541、542的无效电力或者校正无效电力指令值,但需求家的电压也可以设为其它部位的电压。例如,也可以将作为需求家端的需求家30与检测部的连接点即受电点X2的电压设为需求家的电压,输出电力变换器241、221、541、542的无效电力,或者校正无效电力指令值。另外,也可以将需求家的电压设为需求家群的电压,使用与需求家群端相当的电压源与配电阻抗之间的受电点X0的电压。

在实施方式1至4中,示出了在作为需求家30所具备的装置的发电装置14中具有电力变换装置11、211、511,以及在蓄电装置15中具有电力变换装置12、212、512,在各个电力变换装置中分别具有控制部的结构,但也可以如图24A至图24C所示,将控制部以及检测部13的运算功能汇总地作为控制装置1000而配置于需求家30内。

图24A示出了需求家的内部结构,是与具有发电装置和蓄电装置的需求家内的图2不同的另一概略布线图。在图中,控制装置1000具备:电压检测单元61;电流检测单元62;电力运算单元63;频率运算单元64;电力运算单元51,被输入发电装置14的输出电压Vg、输出电流Ig;电力指令校正单元1031,被输入作为频率运算单元64的输出的频率fs,并输出根据Pext校正后的电力指令值Pgref以及校正后的电力指令值Psref;电力控制单元53,根据电力运算单元51以及电力指令校正单元1031的输出来向电力变换器41输出驱动指令值Pref;以及潮流电力控制单元32,向电力变换器21输出驱动指令值Pref。动作与在实施方式1中说明的情况相同。电力指令校正单元1031具备图2的电力指令校正单元52和电力指令校正单元31这两方的功能。

在上述中,在实施方式1的图2中,示出了将控制部22、44以及检测部的控制功能汇总到控制装置1000的例子,但在实施方式2的图15、实施方式4的图21中也同样地能够将控制功能汇总到一个控制装置,这是不言而喻的。

图24B示出了需求家的内部结构,是与具有发电装置和蓄电装置的需求家内的图15不同的另一概略布线图。在图中,控制装置2000具备:电压检测单元61;电流检测单元62;电力运算单元63;频率运算单元64;电力运算单元51,被输入发电装置14的输出电压Vg、输出电流Ig;电力指令校正单元2031,被输入作为频率运算单元64的输出的频率fs,输出根据Pext校正后的电力指令值Pgref以及校正后的电力指令值Psref;电力控制单元53,根据电力运算单元51以及电力指令校正单元2031的输出,向电力变换器241输出驱动指令值Pref;潮流电力控制单元32,向电力变换器221输出驱动指令值Pref;以及无效电力指令校正单元2531,被输入受电点的电压Vs和来自体系控制部的电压调整宽度Vext,将无效电力驱动指令值Qref输出到电力变换器241以及电力变换器221。动作与在实施方式2中说明的情况相同。电力指令校正单元2031具备图15的电力指令校正单元52和电力指令校正单元31这两方的功能,无效电力指令校正单元2531具备无效电力指令校正单元251和无效电力指令校正单元231这两方的功能。

图24C示出了需求家的内部结构,是与具有发电装置和蓄电装置的需求家内的图21不同的另一概略布线图。在图中,控制装置3000的无效电力指令校正单元3531除了具有图24B的无效电力指令校正单元2531的功能之外,还具有被输入来自电力变换器541、521的输出有效电力Pout和输出无效电力Qout或者输出有效电流Ipout和输出无效电流Iqout而输出无效电力驱动指令值Qref的功能。动作与在实施方式4中说明的情况相同。电力指令校正单元3031具备图21的电力指令校正单元52和电力指令校正单元31这两方的功能,无效电力指令校正单元3531具备无效电力指令校正单元551和无效电力指令校正单元531这两方的功能。

此外,图25示出关于具有实施方式1至4的体系系统中的控制功能的装置的硬件的结构例。具有控制功能的装置是指各体系控制部2、102、202、各控制部22、44、223、244、523、544、控制装置1000、2000、3000以及检测部13等。在图中,具备处理器等运算处理装置1100。此外,作为运算处理装置1100,也可以具备ASIC(Application Specific IntegratedCircuit,专用集成电路)、IC(Integrated Circuit,集成电路)、DSP(Digital SignalProcessor,数字信号处理器)等各种逻辑电路以及各种信号处理电路等。

存储装置1200与运算处理装置1100连接,运算处理装置1100例如执行从存储装置1200输入的程序。另外,存储装置1200与运算处理装置1100进行数据的交换。存储装置1200具备构成为能够从运算处理装置1100读出数据以及将数据写入到算处理装置1100的RAM(Random Access Memory,随机存取存储器)、构成为能够从运算处理装置1100读出数据的ROM(Read Only Memory,只读存储器)或者非易失性存储器(EEPROM:ElectricallyErasable Programmable Read Only Memory,电可擦可编程只读存储器)等。进而也可以在外部具备辅助存储装置。

本公开记载有各种例示的实施方式以及实施例,但一个或者多个实施方式所记载的各种特征、方案以及功能并不限于特定的实施方式的应用,能够单独地或者通过各种组合应用于实施方式。

因而,在本申请说明书所公开的技术的范围内设想未例示的无数的变形例。例如,包含将至少一个构成要素进行变形的情况、追加的情况或者省略的情况,还包括抽取至少一个构成要素而与其它实施方式的构成要素进行组合的情况。

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