电力变换器、电力变换器的控制方法、电力系统、电力系统的控制方法及程序与流程

1.本发明涉及电力变换器及具备该电力变换器的电力系统，是与固置型蓄电装置电连接的电力变换器，该固置型蓄电装置电连接于交流的商用电力系统且能从商用电力系统进行电力供给，所述电力变换器控制固置型蓄电装置的输入输出，以使得根据电力变换器测量出的电压与电流来追随具有下垂特性的参照函数，另外根据固置型蓄电装置的充电率的变化来更新具有下垂特性的参照函数。


背景技术：

2.近年来，作为取决于化石能源、核能源的大规模电力网络的代替手段，使用了本地生产、本地消费的电力的电力网络正受到关注。在使用了本地生产、本地消费的电力的电力网络，连接使用能再生能源进行发电的发电装置即太阳能发电装置(pv)、固置型蓄电装置、电动汽车(ev)等多种多样的设备。因为上述各设备为直流电源，所以正在发展构建具备电力变换器的直流(dc)下的电力网络(dc电网)的研究。
3.以往，作为dc电网的控制方法，被连接至固置型蓄电装置等的电力变换器基于集中控制部的指示，对固置型蓄电装置等执行恒流控制、恒压控制，由此对dc电网的dc总线的电量进行集中控制。上述集中控制方法能够简易地控制dc电网整体，但存在很难平滑地对应电力的急剧的供需变动的问题。
4.因而，也进行下垂控制，即对固置型蓄电装置等赋予基于自端的电力(p)与自端的电压(v)的参照函数，上述参照函数具有根据dc总线所要求的电量使固置型蓄电装置等的目标电压值具备垂下特性的下垂特性。通过下垂控制自主地控制固置型蓄电装置等，由此根据dc总线所要求的电量最佳地调整固置型蓄电装置等的输入输出量，可使dc总线的电压稳定化。
5.在现有的固置型蓄电装置的下垂控制中，为了使dc总线的电压稳定化的同时、使固置型蓄电装置的充电状态稳定化，根据固置型蓄电装置的充电率的变化进行参照函数的更新，即使得具有下垂特性的参照函数的切片(dc电网整体的电压(v))向高电压侧或者低电压侧移位。作为上述那样更新的参照函数，例如可列举设置了遍及给定的电压范围使设为蓄电装置的目标的输入输出维持0的输入输出恒定区域的参照函数(专利文献1)。
6.此外，作为上述那样被更新的参照函数，可列举为了对蓄电装置赋予机动性的充放电特性而未设置蓄电装置的输入输出为0的输入输出恒定区域的参照函数(专利文献2)。
7.在先技术文献
8.专利文献
9.专利文献1：国际公开第2019/103059号
10.专利文献2：jp专利第6371603号公报


技术实现要素：

[0011]-发明所要解决的课题-[0012]
在专利文献1中，通过在参照函数设置输入输出为0的输入输出恒定区域，从而在dc电网稳定运行的情况下，不实施蓄电装置的充放电，而是利用从外部的商用电力系统或太阳能发电装置(pv)供给的电力，就能够覆盖dc电网的电力供给量，因此dc电网整体的电力效率提高。可是，在专利文献1中，蓄电装置的充电率为低的状态下，蓄电装置的动作也最终滞留于蓄电装置的输入输出为0的参照函数的输入输出恒定区域，由此蓄电装置有时会无法维持充足的充电状态。蓄电装置若无法维持充足的充电状态，则针对dc电网的电力的急剧的供需变动无法灵活利用为调整力。此外，在专利文献2的参照函数中，由于蓄电装置始终进行充放电，故存在充放电造成的电力损耗增大、dc电网的电力效率降低之类的问题。
[0013]
从上述实情出发，本发明的目的在于，提供根据蓄电装置的电池状态进行输入输出控制的电力变换器、具备所述电力变换器的电力系统以及电力变换器的控制方法、电力系统的控制方法及程序，例如在蓄电装置所蓄电的电力较少之际可通过缩减蓄电装置的输出，从而针对电力的急剧的供需变动赋予优异的调整力与电力效率。
[0014]-用于解决课题的手段-[0015]
本发明的结构的主旨如下所述。
[0016]
[1]一种电力变换器，与蓄电装置电连接，
[0017]
所述电力变换器根据所述电力变换器的测量出的电压，作为所述蓄电装置的输出目标参照作为控制目标函数的具有下垂特性的参照函数，
[0018]
所述参照函数遍及给定的电压范围而具有输入输出恒定区域，
[0019]
基于所述蓄电装置的电池状态来更新所述参照函数。
[0020]
[2]根据[1]所述的电力变换器，其中，
[0021]
所述蓄电装置是固置型蓄电装置，
[0022]
所述电力变换器的控制部执行基于所述参照函数的控制，即生成根据所述电力变换器的测量出的电压对所述固置型蓄电装置进行自端控制时的目标值，
[0023]
所述参照函数遍及给定的电压范围而具有所述固置型蓄电装置的输入输出维持恒定值的输入输出恒定区域，
[0024]
基于所述固置型蓄电装置的电池状态，来更新具有所述输入输出恒定区域的参照函数。
[0025]
[3]根据[1]或者[2]所述的电力变换器，其中，
[0026]
所述蓄电装置的电池状态的变化是充电率的变化、劣化状态的变化或者c率的变化。
[0027]
[4]根据[3]所述的电力变换器，其中，
[0028]
在所述蓄电装置的充电率为第一充电率时，输入输出恒定区域中的输入输出为0。
[0029]
[5]根据[4]所述的电力变换器，其中，
[0030]
由于所述蓄电装置的充电率的降低，所述蓄电装置的充电率向比所述第一充电率低的第二充电率以下降低，由此更新具有所述下垂特性的参照函数，以使得所述输入输出恒定区域向对所述蓄电装置供给充电电流的输入区域移位，
[0031]
由于所述蓄电装置的充电率的上升，所述蓄电装置的充电率向比所述第一充电率
高的第三充电率以上上升，由此更新具有所述下垂特性的参照函数，以使得所述输入输出恒定区域向所述蓄电装置进行放电的输出区域移位。
[0032]
[6]根据[5]所述的电力变换器，其中，
[0033]
所述蓄电装置的充电率从所述第一充电率降低至超过所述第二充电率的给定充电率，由此更新具有所述下垂特性的参照函数，以使得所述输入输出恒定区域中的输入输出为0的所述给定的电压范围的上限的电压值向低电压侧移位，
[0034]
所述蓄电装置的充电率从所述第一充电率上升至不足所述第三充电率的给定的充电率，由此更新具有所述下垂特性的参照函数，以使得所述输入输出恒定区域中的输入输出为0的所述给定的电压范围的下限的电压值向高电压侧移位。
[0035]
[7]根据[6]所述的电力变换器，其中，
[0036]
所述蓄电装置的充电率从所述第一充电率降低至超过所述第二充电率的给定充电率，由此更新具有所述下垂特性的参照函数，以使得不会变更所述输入输出恒定区域中的输入输出为0的所述给定的电压范围的下限的电压值，
[0037]
所述蓄电装置的充电率从所述第一充电率上升至不足所述第三充电率的给定充电率，由此更新具有所述下垂特性的参照函数，以使得不会变更所述输入输出恒定区域中的输入输出为0的所述给定的电压范围的上限的电压值。
[0038]
[8]根据[1]～[7]中任一项所述的电力变换器，其中，
[0039]
基于中央控制部的指令来实施更新具有所述下垂特性的参照函数的次级控制。
[0040]
[9]根据[8]所述的电力变换器，其中，
[0041]
所述电力变换器的控制部，未经由所述中央控制部的指令，而是基于所述蓄电装置的自端的电压来实施基于所述参照函数的控制。
[0042]
[10]根据[8]或者[9]所述的电力变换器，其中，
[0043]
所述次级控制的控制周期比基于所述参照函数的控制的控制周期长。
[0044]
[11]根据[1]～[10]中任一项所述的电力变换器，其中，
[0045]
具有所述下垂特性的参照函数被构成为，根据电压的变化使电力或者电流的输入输出量变化。
[0046]
[12]根据[1]～[11]中任一项所述的电力变换器，其中，
[0047]
所述电力变换器是dc/dc变换器。
[0048]
[13]一种电力系统，设置具备电力变换器及与所述电力变换器电连接的固置型蓄电装置的电力单元，所述电力变换器根据所述电力变换器的测量出的电压，作为所述蓄电装置的输出目标，参照作为控制目标函数的具有下垂特性的参照函数，
[0049]
所述参照函数遍及给定的电压范围而具有输入输出恒定区域，
[0050]
基于所述蓄电装置的电池状态来更新所述参照函数。
[0051]
[14]根据[13]所述的电力系统，其中，
[0052]
所述蓄电装置是固置型蓄电装置，
[0053]
所述电力变换器具备控制部，该控制部执行基于所述参照函数的控制，即生成根据所述电力变换器的测量出的电压对所述固置型蓄电装置进行自端控制时的目标值，
[0054]
所述参照函数遍及给定的电压范围而具有所述固置型蓄电装置的输入输出维持恒定值的输入输出恒定区域，
[0055]
基于所述固置型蓄电装置的电池状态，来更新具有所述输入输出恒定区域的参照函数。
[0056]
[15]根据[13]或者[14]所述的电力系统，其中，
[0057]
所述蓄电装置的电池状态的变化是充电率的变化、劣化状态的变化或者c率的变化。
[0058]
[16]根据[15]所述的电力系统，其中，
[0059]
在所述蓄电装置的充电率为第一充电率时，输入输出恒定区域中的输入输出为0。
[0060]
[17]根据[16]所述的电力系统，其中，
[0061]
由于所述蓄电装置的充电率的降低，所述蓄电装置的充电率向比所述第一充电率低的第二充电率以下降低，由此更新具有所述下垂特性的参照函数，以使得所述输入输出恒定区域向对所述蓄电装置供给充电电流的输入区域移位，
[0062]
由于所述蓄电装置的充电率的上升，所述蓄电装置的充电率向比所述第一充电率高的第三充电率以上上升，由此更新具有所述下垂特性的参照函数，以使得所述输入输出恒定区域向所述蓄电装置进行放电的输出区域移位。
[0063]
[18]根据[17]所述的电力系统，其中，
[0064]
所述蓄电装置的充电率从所述第一充电率降低至超过所述第二充电率的给定充电率，由此更新具有所述下垂特性的参照函数，以使得所述输入输出恒定区域中的输入输出为0的所述给定的电压范围的上限的电压值向低电压侧移位，
[0065]
所述蓄电装置的充电率从所述第一充电率上升至不足所述第三充电率的给定的充电率，由此更新具有所述下垂特性的参照函数，以使得所述输入输出恒定区域中的输入输出为0的所述给定的电压范围的下限的电压值向高电压侧移位。
[0066]
[19]根据[18]所述的电力系统，其中，
[0067]
所述蓄电装置的充电率从所述第一充电率降低至超过所述第二充电率的给定充电率，由此更新具有所述下垂特性的参照函数，以使得不会变更所述输入输出恒定区域中的输入输出为0的所述给定的电压范围的下限的电压值，
[0068]
所述蓄电装置的充电率从所述第一充电率上升至不足所述第三充电率的给定充电率，由此更新具有所述下垂特性的参照函数，以使得不会变更所述输入输出恒定区域中的输入输出为0的所述给定的电压范围的上限的电压值。
[0069]
[20]根据[13]～[19]中任一项所述的电力系统，其中，
[0070]
所述电力系统还具有对所述电力变换器进行控制的中央控制部，
[0071]
基于所述中央控制部的指令来实施更新具有所述下垂特性的参照函数的次级控制。
[0072]
[21]根据[20]所述的电力系统，其中，
[0073]
所述控制部未经由所述中央控制部的指令，而是基于所述蓄电装置的自端的电压来实施基于所述参照函数的控制。
[0074]
[22]根据[20]或[21]所述的电力系统，其中，
[0075]
所述次级控制的控制周期比基于所述参照函数的控制的控制周期长。
[0076]
[23]根据[13]～[22]中任一项所述的电力系统，其中，
[0077]
具有所述下垂特性的参照函数被构成为，根据电压的变化使电力或者电流的输入
输出量变化。
[0078]
[24]根据[13]～[23]中任一项所述的电力系统，其中，
[0079]
电连接所述电力单元的线路为dc总线。
[0080]
[25]一种电力变换器的控制方法，该电力变换器与蓄电装置电连接，所述电力变换器的控制方法具备：
[0081]
所述电力变换器根据所述电力变换器的测量出的电压，作为所述蓄电装置的输出目标，参照作为控制目标函数的具有下垂特性的参照函数的步骤；以及
[0082]
基于所述蓄电装置的电池状态来更新所述参照函数的步骤，
[0083]
所述参照函数遍及给定的电压范围而具有输入输出恒定区域。
[0084]
[26]一种电力系统的控制方法，该电力系统设置有具备电力变换器及与所述电力变换器电连接的固置型蓄电装置的电力单元，所述电力系统的控制方法具备：
[0085]
所述电力变换器根据所述电力变换器的测量出的电压，作为所述蓄电装置的输出目标，参照作为控制目标函数的具有下垂特性的参照函数的步骤；以及
[0086]
基于所述蓄电装置的电池状态来更新所述参照函数的步骤，
[0087]
所述参照函数遍及给定的电压范围而具有输入输出恒定区域。
[0088]
[27]一种电力系统的控制方法，该电力系统设置具备电力变换器及与所述电力变换器电连接的固置型蓄电装置的电力单元，且具备能与所述电力变换器及保有电力的需求信息的外部服务器进行信息通信的中央控制装置，所述电力系统的控制方法具备：
[0089]
所述电力变换器根据所述电力变换器的测量出的电压，作为所述蓄电装置的输出目标，参照作为控制目标函数的具有下垂特性的参照函数的步骤；
[0090]
从所述外部服务器取得所述需求信息的步骤；以及
[0091]
基于所述蓄电装置的电池状态来更新所述参照函数的步骤，
[0092]
所述参照函数遍及给定的电压范围而具有输入输出恒定区域。
[0093]
[28]一种程序，使处理器执行与蓄电装置电连接的电力变换器的控制方法，作为所述电力变换器的控制方法，具备：
[0094]
参照作为控制目标函数的具有下垂特性的参照函数的步骤；以及
[0095]
基于所述蓄电装置的电池状态来更新所述参照函数的步骤，
[0096]
所述参照函数遍及给定的电压范围而具有输入输出恒定区域。
[0097]
[29]一种程序，使处理器执行电力系统的控制方法，该电力系统设置有具备电力变换器及与所述电力变换器电连接的固置型蓄电装置的电力单元，具备：
[0098]
所述电力变换器根据所述电力变换器的测量出的电压，作为所述蓄电装置的输出目标，参照作为控制目标函数的具有下垂特性的参照函数的步骤；以及
[0099]
基于所述蓄电装置的电池状态来更新所述参照函数的步骤，
[0100]
所述参照函数遍及给定的电压范围而具有输入输出恒定区域。
[0101]-发明效果-[0102]
根据本发明的电力变换器及具备电力变换器的电力系统的方式，具有下垂特性的参照函数遍及给定的电压范围而具有设为蓄电装置的目标的输入输出维持恒定值的输入输出恒定区域，其中参照函数具有基于具有下垂特性的参照函数的下垂控制的功能，即生成根据电力变换器的测量出的电压对蓄电装置进行自端控制时的目标值，基于蓄电装置的
电池状态的变化来更新设有输入输出恒定区域的具有下垂特性的参照函数，由此通过根据蓄电装置的电池状态进行输入输出控制、例如蓄电装置所蓄电的电力少之际将蓄电装置的输出缩减，从而能够针对电力的急剧的供需变动将优异的调整力赋予给蓄电装置，同时能够使电力系统的电力效率提高。
[0103]
根据本发明的电力变换器及具备电力变换器的电力系统的方式，通过蓄电装置的充电率的降低，蓄电装置的充电率向比输入输出恒定区域中的输入输出为0的第一充电率还低的第二充电率以下降低，由此更新具有下垂特性的参照函数，以使得输入输出恒定区域向对蓄电装置供给充电电流的输入区域移位，通过蓄电装置的充电率的上升，蓄电装置的充电率向比上述第一充电率还高的第三充电率以上上升，由此更新具有下垂特性的参照函数，以使得输入输出恒定区域向蓄电装置进行放电的输出区域移位，从而能够将蓄电装置的充电率维持于适度的范围，因此能够针对电力的急剧的供需变动更可靠地将优异的调整力赋予给蓄电装置。
[0104]
根据本发明的电力变换器及具备电力变换器的电力系统的方式，蓄电装置的充电率从所述第一充电率降低至超过所述第二充电率的给定充电率，由此更新具有下垂特性的参照函数，以使得输入输出恒定区域中的输入输出为0的给定的电压范围的上限的电压值向低电压侧移位，蓄电装置的充电率从述第一充电率上升至不足所述第三充电率的给定充电率，由此更新具有下垂特性的参照函数，以使得输入输出恒定区域中的输入输出为0的定的电压范围的下限的电压值向电压侧移位，从而能够利用从商用的电力系统供给的电力，同时能够将蓄电装置的充电率维持于适度的范围。因此，能够针对电力的急剧的供需变动更可靠地将优异的调整力赋予给蓄电装置，同时能够使电力系统的电力效率进一步提高。
[0105]
根据本发明的电力变换器及具备电力变换器的电力系统的方式，基于中央控制部的指令来实施更新具有下垂特性的参照函数的次级控制，未经由所述中央控制部的指令，而是基于所述蓄电装置的自端的电压来实施基于参照函数的下垂控制，由此能够使具备蓄电装置的电力网络整体的随时间一起变动的所需电量准确地反映于蓄电装置的输入输出控制。因此，能优化具备蓄电装置的电力网络整体的控制，还能够有效地向电力网络整体供给所需的电力。
[0106]
根据本发明的电力变换器的控制方法、电力系统的控制方法及程序的方式，能够针对电力的急剧的供需变动将优异的调整力赋予给蓄电装置，同时能够使电力系统的电力效率提高。
附图说明
[0107]
图1是表示构成具备作为本发明实施方式的电力变换器的电力系统的电力网络整体的概要的说明图。
[0108]
图2是被赋予给构成具备作为本发明实施方式的电力变换器的电力系统的电力网络所使用的设备的具有下垂特性的参照函数的说明图。
[0109]
图3是表示更新被赋予给具备作为本发明实施方式的电力变换器的电力系统所使用的设备的参照函数的样子的说明图。
[0110]
图4是被赋予给具备作为本发明实施方式的电力变换器的电力系统所使用的固置型蓄电装置的具有下垂特性的参照函数的更新例。
[0111]
图5是表示电力系统的控制方法的一例的时序图。
具体实施方式
[0112]
《实施方式》
[0113]
对具备作为本发明实施方式的电力变换器的电力系统进行说明。另外，图1是表示构成具备作为本发明实施方式的电力变换器的电力系统的电力网络整体的概要的说明图。图2是被赋予给构成具备作为本发明实施方式的电力变换器的电力系统的电力网络所使用的设备的具有下垂特性的参照函数的说明图。图3是表示更新被赋予给具备作为本发明实施方式的电力变换器的电力系统所使用的设备的参照函数的样子的说明图。图4是被赋予给具备作为本发明实施方式的电力变换器的电力系统所使用的固置型蓄电装置的具有下垂特性的参照函数的更新例。图5是表示电力系统的控制方法的一例的时序图。
[0114]
如图1所示那样，在具备作为本发明实施方式的电力变换器的电力系统1中，具备作为与蓄电装置(在电力系统1中，例如是固置型蓄电装置14)电连接的电力变换器的双向dc/dc变换器12，该蓄电装置与交流的商用电力系统100电连接且能从交流的商用电力系统100进行电力供给。具体地说，具备：ac/dc变换器11，能连接于交流的商用电力系统100，将从交流的商用电力系统100输入的交流电力变换为直流电力并输出；dc总线19，被连接至ac/dc变换器11的输出；第一dc/dc变换器13，连接于dc总线19，将从dc总线19输入的直流电力变换为作为充电对象的蓄电池的充电电压并输出；充电器(在电力网络10中为ev充电器17)，被连接至第一dc/dc变换器13，且能与作为充电对象的蓄电池连接；双向dc/dc变换器12，连接于dc总线19，将从dc总线19输入的直流电力变换为固置型蓄电装置14的充电电压并输出；以及作为发电装置的太阳能发电装置(pv)15，经由第二dc/dc变换器16被连接至dc总线19，且使用能再生能源进行发电。
[0115]
根据上述可知，构成电力系统1的电力网络10为dc电网。在电力网络10中，蓄电池例如是被搭载在作为负载的电动汽车(ev)18的蓄电池即车载蓄电池。dc总线19的输出与ev充电器17连接，电动汽车18的车载蓄电池与ev充电器17连接，从而车载蓄电池被充电。固置型蓄电装置14是电力网络10的设备内蓄电装置。
[0116]
作为一例，各电力变换器具有电力变换部、传感器、控制部和通信部。
[0117]
电力变换部是在各电力变换器中具有ac/dc变换或者dc/dc变换即电力变换功能的部分，例如由包括线圈、电容器、二极管、开关切换元件等的电气电路来构成。开关切换元件例如是电场效应电容器或绝缘栅型双极晶体管。
[0118]
传感器在各电力变换器中被用于测量电流值、电压值、电力值等的自端的电气特性值。传感器将测量值输出至控制部。
[0119]
在具备电力网络10的电力系统1中，来自商用电力系统100的受电量由控制部控制。此外，所述控制部控制固置型蓄电装置14的充放电、太阳能发电装置15的放电及被连接在ev充电器17的电动汽车18的车载蓄电池的充电。
[0120]
各控制部构成为包括进行用于控制电力变换功能的各种运算处理的处理器和存储部。处理器，例如为cpu(central processing unit，中央处理单元)、asic(application specific integrated circuit，大规模集成电路)、fpga(field-programmable gate array，现场可编程门阵列)、dsp(digital signal processor，数字信号处理器)、gpu
(graphics processing unit，图形处理单元)等。存储部具备储存处理器为了进行运算处理而使用的各种程序、数据等的例如rom(read only memory)。另外，存储部具备为了存储处理器进行运算处理时的作业空间、处理器的运算处理的结果等等而被使用的例如ram(random access memory)。存储部也可以具备hdd(hard disk drive)、ssd(solid state drive)等辅助存储装置。各控制部的功能通过处理器从存储部读取各种程序并执行各种程序、从而被实现为功能部。例如，各控制部将包括用于pwm(pulse width modulation)的操作量(例如，占空比)的信息的pwm信号向电力变换部输出，对各电力变换器进行pwm控制。另外，各控制部既可以将操作量直接地输出至电力变换部，也可以经由未图示的其他功能部(例如环路控制部)向电力变换部输出。
[0121]
通信部构成为包括通过有线或者无线进行信息通信的通信模块和对通信模块的动作进行控制的通信控制部。通信部经由因特网线路网、移动电话线路网等所构成的网络nw，与后述的中央控制部110进行信息通信。通信部例如从中央控制部110接收指令，并向控制部输出。通信部例如将从控制部被输入的电力状况涉及的信息向中央控制部110发送。另外，电力状况涉及的信息为传感器的测量值的情况下，通信部例如也可以将从传感器被输入的测量值西康中央控制部110发送。
[0122]
对中央控制部110的一例进行说明。中央控制部110具备控制部、存储部和通信部。控制部、存储部及通信部的各个结构能够使用作为电力变换器的控制部、存储部、通信部的各个结构而例示出的结构。
[0123]
控制部的功能通过控制部从存储部读取各种程序并执行而实现为功能部。
[0124]
通信部经由网络nw，与各电力变换器、外部服务器200进行信息通信。
[0125]
另外，外部服务器200是设置在电力系统1的外部的服务器。外部服务器200，例如具备其他电力系统中被构成为作为能源管理系统(ems)发挥功能的信息处理装置、数据库，是相对于中央控制部110作为数据服务器发挥功能的信息处理装置。外部服务器200存储有可能对电力系统1的运用造成影响的各种信息。
[0126]
在电力系统1中，双向dc/dc变换器12具有进行基于具有下垂特性的参照函数的控制的功能，即，进行下垂控制，以使得生成根据双向dc/dc变换器12测量出的自端的电压(v)来控制固置型蓄电装置14的所谓的自端控制时的目标值，追随作为控制目标函数的具有下垂特性的参照函数的功能。双向dc/dc变换器12的控制部执行上述那样的控制。
[0127]
与固置型蓄电装置14连接着的双向dc/dc变换器12具备以下功能，即：对固置型蓄电装置14的动作进行下垂控制，以使得自端的电压(v)与自端的电力(p)即自端的电压(v)与从固置型蓄电装置14充放电的电力(p)的关系追随具有给定的下垂(垂下)特性的参照函数。即，双向dc/dc变换器12以给定的控制周期进行控制，以使得自端的电压(v)与自端的电力(p)的关系维持具有给定的下垂(垂下)特性的参照函数。另外，“下垂特性”意味着垂下特性，是自端的电压与自端的电力的输入输出量的关系具备电力的输入输出量遍及给定的电压范围而恒定的关系或者电压遍及给定的电力的输入输出量的范围而恒定的关系以外的关系的特性。
[0128]
双向dc/dc变换器12所具备的固置型蓄电装置14控制用的具有下垂特性的参照函数，具有作为固置型蓄电装置14的目标的输入输出遍及给定的电压范围而维持恒定值的输入输出恒定区域。
[0129]
作为具体例，如图2所示那样，在固置型蓄电装置14的电池状态(在此为固置型蓄电装置14的充电率)被认为是既不高也不低的稳定状态的第一充电率的情况下，对参照函数设置输入输出恒定区域，以使得在电力网络10的平常运行区内，不进行固置型蓄电装置14的充放电(即，电力(p)＝0)。即，在固置型蓄电装置14的充电率为第一充电率时，在参照函数设置输入输出恒定区域中的电力的输入输出为0的区域。固置型蓄电装置14的充电率为第一充电率且电力网络10为平常运行区的情况下，参照函数的输入输出恒定区域为固置型蓄电装置14的输入输出的死区。
[0130]
另一方面，在固置型蓄电装置14的充电率为第一充电率，且电力网络10为电力需求多的准平常运行区的情况下，双向dc/dc变换器12对固置型蓄电装置14进行下垂控制，以使得以将下垂特性设为最大的参照函数实施放电。此外，在固置型蓄电装置14的充电率为第一充电率且电力网络10为电力需求少的准平常运行区的情况下，双向dc/dc变换器12对固置型蓄电装置14进行下垂控制，以使得以将下垂特性设为最大的参照函数实施充电。
[0131]
另外，在电力系统1中，双向dc/dc变换器12以外的其他电力变换器也具有以下功能：控制设备的动作，以使得追随生成根据其他电力变换器测量出的自端的电压对其他电力变换器所连接的设备进行自端控制时的目标值的参照函数。电力变换器的控制部执行上述那样的控制。
[0132]
在电力系统1中，将从交流的商用电力系统100输入的交流电力变换为直流电力并输出的ac/dc变换器11，具备以下功能：进行初级控制，以使得自端的电压(v)与自端的电力(p)、即自端的电压(v)与向dc总线19输出的电力(p)的关系具有给定的下垂(垂下)特性。即，ac/dc变换器11具有以下功能：以给定的控制周期对来自商用电力系统100的输入输出进行下垂控制，以使得自端的电压(v)与向dc总线19输入输出的电力(p)的关系追随具有给定的下垂特性的参照函数。
[0133]
作为具体例，如图2所示那样，与商用电力系统100连接的ac/dc变换器11利用在平常运行区使下垂特性最大的参照函数对来自商用电力系统100的输入进行下垂控制，以使得在电力网络10的平常运行时，能以来自商用电力系统100的电力供给为中心向电力网络10稳定供给电力。另一方面，在电力网络10为电力需求少的准平常运行区或者过渡运行区(图2中为电压(v)的值高的上侧的准平常运行区与过渡运行区)的情况下，切断来自商用电力系统100的电力供给，还有在电力网络10为电力需求多的准平常运行区或者过渡运行区(图2中为电压(v)的值低的下侧的准平常运行区与过渡运行区)的情况下，分别设置输入输出恒定区域(图2的变为垂直的区)，以使得来自商用电力系统100的电力供给不超过合同电力。
[0134]
将从dc总线19输入的直流电力变换成作为充电对象的电动汽车18的车载蓄电池的充电电压并输出的第一dc/dc变换器13具备以下功能：进行初级控制，以使得自端的电压(v)与自端的电力(p)、即自端的电压(v)与从dc总线19输入的电力(p)的关系构成给定的特性。即，第一dc/dc变换器13具有以下功能：以给定的控制周期控制ev充电器17的输出，以使得自端的电压(v)与从dc总线19输入的电力(p)的关系追随具备给定的特性的参照函数。
[0135]
作为具体例，如图2所示那样，与ev充电器17连接的第一dc/dc变换器13，在电力网络10为电力需求多的过渡运行区的情况下，实施ev充电器17的输出的控制，在电力网络10为电力需求多的准平常运行区、平常运行区、电力需求少的准平常运行区或者电力需求少
的过渡运行区的情况下，则不实施ev充电器17的输出的控制。
[0136]
与太阳能发电装置(pv)15连接的第二dc/dc变换器16具备以下功能：进行初级控制，以使得自端的电压(v)与自端的电力(p)、即自端的电压(v)与向dc总线19输出的电力(p)的关系构成给定的特性。即，第二dc/dc变换器16具有以下功能：以给定的控制周期控制太阳能发电装置(pv)15，以使得自端的电压(v)与向dc总线19输出的电力(p)的关系追随具备给定的特性的参照函数。
[0137]
作为具体例，如图2所示那样，与太阳能发电装置(pv)15连接的第二dc/dc变换器16，在电力网络10为电力需求少的过渡运行区的情况下，实施太阳能发电装置(pv)15的输出控制，在除此以外的运行区，对太阳能发电装置(pv)15实施最大电力点追随控制(mppt)。
[0138]
根据上述，在电力系统1中，被构成为：追随具有下垂特性的参照函数，以使得根据电力系统1整体的电压的变化，使固置型蓄电装置14等设备的电力的输入输出量变化。另外，在电力系统1中，各个电力单元(各个设备及与各个所述设备连接的各个电力变换器)基于自端的电压与自端的电力，分散实施初级控制。即，下垂控制为初级控制，基于被连接至电力变换器的各个设备的自端的电压，由各电力变换器的控制部来实施初级控制。
[0139]
另外，在电力系统1中，双向dc/dc变换器12被构成为，基于固置型蓄电装置14的电池状态的变化(电力系统1中为固置型蓄电装置14的充电率的变化)，更新具备设有输入输出恒定区域的下垂特性的参照函数的。即，根据固置型蓄电装置14的充电率的变化，适当更新具备设有输入输出恒定区域的下垂特性的参照函数。另外，固置型蓄电装置14的电池状态的变化，例如通过公知的bms(battery management system)来测量。bms，例如构成为包括传感器、微型计算机及输入输出接口。bms设置于固置型蓄电装置14的外部，或者固置型蓄电装置14具备bms。也可以双向dc/dc变换器12具备bms。bms经由通信线路向双向dc/dc变换器12发送测量出的电池状态涉及的信息。
[0140]
通过基于固置型蓄电装置14的充电率的变化来更新具备设有输入输出恒定区域的下垂特性的参照函数，从而能够使固置型蓄电装置14的充电率稳定地维持给定的水准以上，因此能针对电力网络10的电力的急剧的供需变动将优异的调整力赋予给固置型蓄电装置14。此外，通过设定具有下垂特性的参照函数，以使得固置型蓄电装置14的充电率为规定值且输入输出恒定区域中的输入输出为0，从而能够主要使用外部的商用电力系统100、太阳能发电装置(pv)15的电力，因此能够防止固置型蓄电装置14的充放电损耗，并使电力系统1的电力效率提高。
[0141]
例如，如图3所示那样，在电力系统1中，通过次级控制来更新固置型蓄电装置14的具有下垂特性的参照函数。更新具有下垂特性的参照函数的次级控制，例如基于中央控制部110的指令来实施。因此，电力系统1还具有对双向dc/dc变换器12等电力变换器进行控制的中央控制部110。
[0142]
与此相对，使固置型蓄电装置14的动作追随具有下垂特性的参照函数的下垂控制，未经由中央控制部110的指令，而如上述那样，基于固置型蓄电装置14的自端的电压来实施。
[0143]
基于中央控制部110的指令来实施更新具有下垂特性的参照函数的次级控制，未经由中央控制部110的指令地，基于固置型蓄电装置14的自端的电压来实施下垂控制，由此能够使具备固置型蓄电装置14的电力网络10整体的随时间一起变动的所需电量准确地反
映于固置型蓄电装置14的输入输出控制。因此，能优化具备固置型蓄电装置14的电力网络10整体的控制，还能够有效地对电力网络10整体供给所需的电力。
[0144]
例如，在电力系统1的电力网络10为平常运行区的情况下，如图4所示那样，由于固置型蓄电装置14的充电率的降低，固置型蓄电装置14的充电率向比第一充电率(图4中，作为为了便于说明的例示，是充电率(soc)50％)低的第二充电率以下的充电率(图4中，作为为了便于说明的例示，是充电率(soc)30％)降低，更新具有下垂特性的参照函数，以使得由被双向dc/dc变换器12控制的具有下垂特性的参照函数的输入输出恒定区域向对固置型蓄电装置14供给充电电流的输入区域(图4中，是自端的电力(p)为负的区域)移位。另一方面，由于固置型蓄电装置14的充电率的上升，固置型蓄电装置14的充电率向比第一充电率高的第三充电率以上的充电率(图4中，作为为了便于说明的例示，是充电率(soc)70％)上升，更新具有下垂特性的参照函数，以使得由双向dc/dc变换器12控制的具有下垂特性的参照函数的输入输出恒定区域向固置型蓄电装置14进行放电的输出区域(图4中，是自端的电力(p)为正的区域)移位。另外，如图4所示那样，在固置型蓄电装置14的充电率为第一充电率的情况下，控制成输入输出恒定区域中的输入输出为0。
[0145]
根据上述，在电力系统1的电力网络10为平常运行区的情况下，如图4所示那样，固置型蓄电装置14的充电率从第二充电率以下的充电率(图4中，作为为了便于说明的例示，是充电率(soc)30％)向第一充电率(图4中，作为为了便于说明的例示，是充电率(soc)50％)上升，由此更新具有下垂特性的参照函数，以使得由双向dc/dc变换器12控制的具有下垂特性的参照函数的输入输出恒定区域从向固置型蓄电装置14供给充电电流的输入区域(图4中，是自端的电力(p)为负的区域)向输入输出0方向移位。另一方面，固置型蓄电装置14的充电率从第三充电率以上的充电率(图4中，作为为了便于说明的例示，是充电率(soc)70％)向第一充电率降低，由此更新具有下垂特性的参照函数，以使得由双向dc/dc变换器12控制的具有下垂特性的参照函数的输入输出恒定区域从固置型蓄电装置14进行放电的输出区域(图4中，是自端的电力(p)为正的区域)向输入输出0方向移位。
[0146]
通过如上述那样更新具有下垂特性的参照函数，从而能够将固置型蓄电装置14的充电率稳定地维持于适度的范围，因此针对电力网络10的电力的急剧的供需变动能更可靠地将优异的调整力赋予给固置型蓄电装置14。
[0147]
例如，在电力系统1的电力网络10为平常运行区的情况下，如图4所示那样，固置型蓄电装置14的充电率从第一充电率降低至超过第二充电率的给定充电率(图4中，作为为了便于说明的例示，是充电率(soc)40％)，由此更新具有下垂特性的参照函数，以使得输入输出恒定区域中的输入输出为0的给定的电压范围的上限的电压值向低电压侧移位。另一方面，在固置型蓄电装置14的充电率从第一充电率上升至不足第三充电率的给定充电率(图4中，作为为了便于说明的例示，是充电率(soc)60％)，由此更新具有下垂特性的参照函数，以使得输入输出恒定区域中的输入输出为0的给定的电压范围的下限的电压值向高电压侧移位。
[0148]
根据上述，在电力系统1的电力网络10为平常运行区的情况下，如图4所示那样，固置型蓄电装置14的充电率从超过第二充电率的给定充电率(图4中，作为为了便于说明的例示，是充电率(soc)40％)上升至第一充电率，由此更新具有下垂特性的参照函数，以使得输入输出恒定区域中的输入输出为0的给定的电压范围的上限的电压值向高电压侧移位。另
一方面，固置型蓄电装置14的充电率从不足第三充电率的给定充电率(图4中，作为为了便于说明的例示，是充电率(soc)60％)降低至第一充电率，由此更新具有下垂特性的参照函数，以使得输入输出恒定区域中的输入输出为0的给定的电压范围的下限的电压值向低电压侧移位。
[0149]
通过如上述那样更新具有下垂特性的参照函数，从而能够在利用从外部的商用电力系统100供给的电力的同时，将固置型蓄电装置14的充电率维持于更适度的范围。因此，能够针对电力网络10的电力的急剧的供需变动更可靠地将优异的调整力赋予给固置型蓄电装置14，同时能够使电力系统1的电力效率进一步提高。
[0150]
在图4中，固置型蓄电装置14的充电率从第一充电率降低至超过第二充电率的给定充电率(图4中，作为例示，是充电率(soc)40％)，由此更新具有下垂特性的参照函数，以使得不会变更输入输出恒定区域中的输入输出为0的给定的电压范围的下限的电压值。另外，固置型蓄电装置14的充电率从第一充电率上升至不足第三充电率的给定充电率(图4中，作为例示，是充电率(soc)60％)，由此更新具有下垂特性的参照函数，以使得不会变更输入输出恒定区域中的输入输出为0的给定的电压范围的上限的电压值。
[0151]
固置型蓄电装置14的第一充电率、第二充电率及第三充电率的具体的数值的设定、固置型蓄电装置14的充电率的判断、上述各移位的程度，能够用中央控制部110来进行。
[0152]
另外，如图3所示那样，在电力系统1中，关于双向dc/dc变换器12以外的电力变换器即ac/dc变换器11、第一dc/dc变换器13及第dc/dc变换器16所具备的初级控制的参照函数，也通过次级控制综合性地进行判断，最佳地更新ac/dc变换器11、第一dc/dc变换器13及第二dc/dc变换器16的各电力变换器所具备的初级控制的参照函数。
[0153]
包含双向dc/dc变换器12在内，各电力变换器所具备的初级控制的参照函数的更新中，例如，能够使用ai(人工智能)等计算机。
[0154]
在电力系统1中，中央控制部110将双向dc/dc变换器12包括在内，对多个电力变换器(电力系统1中为ac/dc变换器11、双向dc/dc变换器12、第一dc/dc变换器13及第二dc/dc变换器16)进行次级控制。中央控制部110与ac/dc变换器11、双向dc/dc变换器12、第一dc/dc变换器13及第二dc/dc变换器16的各电力变换器，经由通信单元而被连接。因此，中央控制部110执行的次级控制是集中控制的方式。中央控制部110是ems。另外，例如在各电力变换器或者中央控制部110中，程序使处理器执行初级控制及次级控制。
[0155]
例如，在次级控制中，在中央控制部110与各电力变换器的信息通信遵从于tcp/ip协议的情况下，进行函数的更新的指令信号的ip数据包的数据部分中包含函数信息。函数信息，例如是表征下垂特性的函数(下垂函数)的边界的坐标信息、下垂函数的切片信息、倾斜度(即垂下系数)的信息、形状(直线、曲线等)的信息。函数信息中也包含输入输出恒定区域的信息。这些信息，例如是p-v坐标中已被规定的信息。ip数据包的数据部分中包含这些信息之中的作为进行更新的对象的信息，以作为数据列。更新所使用的函数信息被存储于中央控制部110的存储部，控制部适当读取并加以使用。
[0156]
在电力系统1中，使固置型蓄电装置14等设备的动作追随参照函数的初级控制(下垂控制)的控制周期和更新参照函数的次级控制的控制周期不同。初级控制(下垂控制)对固置型蓄电装置14等设备的动作进行控制，以使得自端的电压与自端的电力的关系追随给定的参照函数，因此初级控制的控制周期，例如为1秒以下。另一方面，次级控制是基于电力
系统1整体的综合性的电力供需状况，最佳地更新参照函数的控制，因此次级控制的控制周期，例如为数十分钟～数小时。因此，次级控制的控制周期要比下垂控制的控制周期还长。
[0157]
接下来，作为集中控制，参照图5的时序图对电力系统的控制方法的一例进行说明。
[0158]
首先，在步骤s201中，中央控制部110调用自装置的定时器，开始计时。接下来，在步骤s202中，中央控制部110向各电力变换器请求自端测量信息。自端测量信息是电力系统1的电力状况涉及的信息的一例，包括由各电力变换器的传感器测量出的测量值、测量时刻。
[0159]
接下来，在步骤s203中，各电力变换器将自端测量信息发送给中央控制部110。中央控制部110将各个自端测量信息存储于存储部。
[0160]
接下来，在步骤s204中，作为电力系统1的电力状况涉及的信息的一例，中央控制部110向外部服务器200请求有可能对电力系统1的运用造成影响的各种信息。在本例中，中央控制部110向外部服务器200请求发电量/需求预测信息。发电量/需求预测信息包括电力系统1中的发电量的预测信息或电力的需求预测信息，例如也可以包括设置有电力系统1的地域的季节或当前的天气、今后的天气预报等信息。此外，在外部服务器200作为其他电力系统的ems发挥功能的情况下，该其他电力系统的运用状态有可能对电力系统1的运用造成影响的情况下，发电量/需求预测信息也可以包括该其他电力系统中的发电量的预测信息或电力的需求预测信息。
[0161]
接下来，在步骤s205中，外部服务器200向中央控制部110发送发电量/需求预测信息。中央控制部110将发电量/需求预测信息存储于存储部。
[0162]
接下来，在步骤s206中，中央控制部110的控制部从存储部读取发送来的各信息即电力系统1的电力状况涉及的信息等，并基于此执行电力系统1的运用优化计算。
[0163]
执行运用优化计算，以使得适用于各种各样的条件。例如，电力系统1被控制成dc总线19成为给定的电压的动作点。该状态下，中央控制部110根据发电量/需求预测信息，预料到设置了太阳能发电装置15的地域的今后的天气为晴天且发电量会增加，并且根据从太阳能发电装置15所连接的第二dc/dc变换器16取得的自端测量信息，判断为太阳能发电装置15在电力供给方面有富余。该情况下，中央控制部110判断为更新固置型蓄电装置14所连接的双向dc/dc变换器12的参照函数，以使得在该动作点，固置型蓄电装置14被充电。此外，中央控制部110判断为与该更新同时地更新ac/dc变换器11的参照函数，以使得不从商用电力系统100进行电力供给。另外，也可以是不更新参照函数而是切换。
[0164]
另外，运用优化计算从削峰或夜间电力的灵活利用等不会超过商用电力系统100的合同电力那样的观点或电费的优化的观点出发也能进行条件设定并执行。
[0165]
此外，中央控制部110的存储部储存学习完毕模型，中央控制部110也可以使用学习完毕模型来执行运用优化计算。学习完毕模型，例如能够使用将电力系统1的电力状况涉及的信息和针对与此对应的各电力变换器的参照函数的更新的结果作为教师数据，通过使用了神经网络的深度学习而生成的学习完毕模型。
[0166]
接下来，在步骤s207中，中央控制部110向各电力变换器之中的更新对象的电力变换器输出参照函数的更新指令，执行进行更新的步骤。接下来，在步骤s208中，中央控制部110将定时器复位。接下来，各电力变换器在步骤s209中分别执行自端控制。这些自端控制
是反映了电力系统1的电力状况的自端控制，由此全部的电力变换器被协调控制。
[0167]
接下来，对本发明的电力变换器及电力系统的其他实施方式进行说明。在上述实施方式的电力变换器及电力系统中，参照函数被构成为根据自端的电压的变化使自端的电力的输入输出量变化，但也可以取代其，构成为根据自端的电压的变化使自端的电流的输入输出量变化。
[0168]
另外，作为使自端的电压与自端的电力的关系追随具备给定的特性的参照函数的方式，例如，可以是电力变换器观测自端的电压，根据参照函数设定目标值的电力，使电力追随目标值的电力的方式，也可以是电力变换器观测自端的电力并根据参照函数设定目标值的电压，使电压追随目标值的电压的方式。
[0169]
在上述实施方式的电力系统中，连接固置型蓄电装置的双向dc/dc变换器以外的其他电力变换器也控制设备的动作，以使得追随生成根据其他电力变换器测量出的电压对其他电力变换器所连接的设备进行自端控制时的目标值的参照函数，但连接固置型蓄电装置的双向dc/dc变换器以外的其他电力变换器执行的控制，也可以不是基于参照函数的控制。
[0170]
此外，在上述实施方式的电力系统中，另外设置中央控制部，中央控制部集中实施次级控制，但也可以取代其，多个电力变换器之中的至少一个被构成为具备作为对多个电力变换器进行控制的中央控制部的功能。
[0171]
此外，在上述实施方式的电力系统中，作为固置型蓄电装置的电池状态，基于充电率的变化来更新参照函数，也可以取代其，基于劣化状态的变化、c率的变化来更新参照函数。
[0172]-产业上的可利用性-[0173]
本发明的电力变换器及电力系统能够针对电力的急剧的供需变动赋予优异的调整力与电力效率，因此在具有本地生产、本地消费的电力网络的dc电网的领域内利用价值较高。
[0174]-符号说明-[0175]
1电力系统
[0176]
10电力网络
[0177]
11ac/dc变换器
[0178]
12向dc/dc变换器
[0179]
13第一dc/dc变换器
[0180]
14固置型蓄电装置
[0181]
15太阳能发电装置
[0182]
16第二.dc/dc变换器
[0183]
17ev充电器
[0184]
19dc总线
[0185]
100商用电力系统
[0186]
110中央控制部。