JP6378900B2 - 給電システム、給電システムにおける給電制御方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
ムは、交流電力を供給する交流系統を電源にする電源装置が前記交流電力から変換した電力と太陽光発電装置のパワーコンディショナが変換した電力の少なくとも何れかの電力を、前記電源装置の直流出力端子に接続される給電経路を介して、前記給電経路に接続される負荷装置に供給する給電システムであって、前記給電経路の電圧を検出する電圧検出部と、前記給電経路に接続される前記パワーコンディショナに設けられた制御部であって、前記給電経路の電圧によって自パワーコンディショナから前記給電経路への電力の供給を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、少なくとも前記電圧検出部による前記給電経路の電圧の検出結果に基づいて、前記給電経路の電圧が予め定められた所定の電圧より低下した場合には、自パワーコンディショナを自立運転させて、前記パワーコンディショナから前記給電経路への前記電力の供給停止状態を解除して、前記パワーコンディショナからの前記電力を前記給電経路に供給するように制御することを特徴とする。
本発明の実施形態における直流給電システムは、商用電力系統から供給される交流電力を直流電源装置により直流電力に変換し、この直流電力を給電経路を介して負荷装置に電力を供給するとともに、太陽光発電装置がパワーコンディショナ(PCS)を介して給電経路に電力を供給する直流給電システムに関するものである。以下、本発明の幾つかの実施形態について説明するが、最初に、その概要について説明する。
その後、蓄電装置80に蓄積された電荷が不足又は枯渇し、給電経路P11及びN11の電圧が低下したことを電源供給装置50が検出した場合に、電源供給装置50は、PCS40を再起動させ、このPCS40から給電経路P11及びN11に直流電力を供給する。
つまり、第1実施形態の直流給電システム1は、電源のバックアップ用の蓄電装置80を備えているが、第2実施形態の直流給電システム1Aは、蓄電装置80を備えていない点が異なる。
その後、蓄電装置80に蓄積された電荷が不足又は枯渇し、給電経路P11及びN11の電圧が低下したことを電源供給装置50Cが検出した状態において、電源供給装置50Cは、起動ボタン56が操作されたことを検出した後に、PCS40を再起動させ、このPCS40から給電経路P11及びN11に直流電力を供給する。
つまり、第1実施形態の直流給電システム1では、給電経路P11及びN11の電圧が低下したことを電源供給装置50が検出した場合に、PCS40を自動的に再起動させるが、第4実施形態の直流給電システム1Cでは、一旦停止したPCS40を再起動させるためには、起動ボタン56が操作されることが条件になる。
(直流給電システム1の概略構成)
図1は、本発明の第1実施形態に係る直流給電システム1の概略構成を示す構成図である。この直流給電システム1は、例えば、データセンタや通信局舎等のビルに設備される直流給電システムの例である。
例えば、過電流継電器は、電路に過電流が流れたことを検出した場合に遮断器11を開放して、地絡継電器は、電路や機器に地絡が発生したことを検出した場合に遮断器11を開放して、不足電圧継電器は、停電や事故により商用電力系統2から商用電力を受電できなくなったことを検出した場合に遮断器11を開放する。
なお、遮断器11には、主接触子と機械的に連動する補助接点11aが設備されており、この補助接点11aの開閉状態が、遮断器11の開閉状態を示す接点信号Auxとして、後述する電源供給装置50に出力される。つまり、直流給電システム1は、停電や事故により商用電力系統2から商用電力を受電できなくなったことを接点信号Auxにより検出することができる。
なお、直流電源装置20には、出力電流が定格電流を超えないように制限する出力電流制限機能や、給電経路P11及びN11の線間短絡事故等により瞬間的な過大電流(例えば、定格電流の300%の電流)が流れた場合に、この過大電流を検出して出力を遮断する保護機能を備えている。
また、給電経路P11及びN11には、スイッチ部102及びPCS81を介して、蓄電池を備える蓄電装置(BATT)80が接続されている。スイッチ部102は、蓄電装置80のPCS81と、給電経路P11及びN11との間の接続/開放を行うための開閉器を含み、スイッチ部102が接続状態にある時にPCS81を直流電源装置20の出力に連系可能にする。
なお、以下の説明において、スイッチ部101、102、及びスイッチ部111から116を総称する場合は、「スイッチ部100」と呼ぶ。
また、PCS40は、商用電力系統2から直流電源装置20に電力を供給できない停電状態が発生すると、この停電が発生したことを示す信号を受電設備10或いは電源供給装置50から受信し、一旦その動作を停止する。その後、電源のバックアップ用の蓄電装置80のPCS81から給電経路P11及びN11に電力の供給が開始され、やがてこの蓄電装置80に蓄積された電荷が不足又は枯渇し、蓄電装置80のPCS81から給電経路P11及びN11に電力を供給できなくなると、PCS40は、再び起動する。
このようにして、太陽光発電装置30は、直流電源装置20及び蓄電装置80の双方から電力を供給できない状態において、電力の供給を必要とする負荷装置へ電力を供給する。例えば、照明装置等に電力を供給する。なお、PCS40の詳細については後述する。
また、PCS81に接続されるスイッチ部102は、給電経路P11及びN11の系統に障害が発生した場合に開(オフ)状態になり、蓄電装置80を系統から分離させる。このスイッチ部102は、給電経路P11及びN11の系統に障害が発生していない通常の場合には、閉(オン)状態にされている。
なお、太陽光発電装置30のPCS40や蓄電装置80のPCS81が、給電経路P11及びN11の系統に障害が発生した場合に出力電流を遮断する保護機能を備える場合は、スイッチ部101及び102を省略することも可能である。
また、同時に、電源供給装置50は、スイッチ部101、及びスイッチ部111からスイッチ部116を一旦開放させる。
なお、直流電源装置20から給電経路P11及びN11に対して電力が供給されなくなる状態は、商用電力系統2が停電した場合の他に、直流電源装置20が故障した場合や、給電経路P11及びN11の事故等により直流電源装置20の出力が遮断された場合に発生する。
つまり、電源供給装置50は、スイッチ部111からスイッチ部116の開閉状態を制御することにより、給電経路P21及びN21から給電経路P28及びN28における給電範囲を調整する。これにより、電源供給装置50は、直流電源装置20や蓄電装置80から給電経路に電力の供給ができない場合に、太陽光発電装置30から電力を供給する停電時使用負荷装置(例えば、照明装置等)と、電力を供給しない負荷装置(例えば、空調装置等)とを設定することができる。
図3は、太陽光発電装置30のPCS40と電源供給装置50の構成例を示す構成図である。図3に示すように、PCS40は、発電量制御部41と、系統連系制御部42と、DC/DCコンバータ43とを備える。
また、発電量制御部41は、太陽光発電装置30から出力可能な電力が、「所定値以上の電力であるか否かの情報」を電源供給装置50に通知する。この「太陽光発電装置30から出力可能な電力が所定値以上の電力であるか否かの情報」は、電源供給装置50が、一旦動作を停止したPCS40を再起動させる際の起動条件として用いられる。
母線電圧検出部51は、給電母線となる給電経路P11及びN11の電圧を検出する。この母線電圧検出部51は、例えば、直流電源装置20及び蓄電装置80から給電母線となる給電経路P11及びN11に電力が供給されなくなり、給電経路P11及びN11の電圧が予め定められた所定の電圧値より低下したことを検出し、この検出結果をPCS起動部52に通知する。
PCS起動部52は、給電経路P11及びN11の電圧が予め定められた所定の電圧値より低下したことが母線電圧検出部51により検出された場合に、太陽光発電装置30のPCS40に出力電圧の基準となる動作電圧を供給してこのPCS40を自立起動させる。
なお、直流電源装置20が、電力の回生機能を有しない片方向のAC/DCコンバータで構成され、給電経路P11及びN11から商用電力系統2に向けて電力を逆潮流させる可能性がない場合、電源供給装置50は、PCS40を起動させる際に、遮断器11の開放状態を検出することなく、PCS40を起動させることも可能である。
また、PCS起動部52は、PCS40の起動動作と停止動作とを制御するとともに、
PCS81の起動動作と停止動作とを制御する。
つまり、スイッチ制御部53は、スイッチ部111からスイッチ部116の開閉状態を制御することにより、給電経路P21及びN21から給電経路P28及びN28における給電範囲を制御する。
例えば、スイッチ制御部53は、太陽光発電装置30により電力を供給する停電時使用負荷装置として、照明装置等を選択して電力を供給するように給電経路P21及びN21から給電経路P28及びN28における給電範囲を設定する。
図5は、直流給電システム1の停電時におけるPCS40の起動処理の手順を示すフローチャートである。
以下、図5に示すフローチャートを参照して、直流給電システム1におけるPCS40の起動処理の手順について説明する。
まず、商用電力系統2から直流電源装置20に電力を供給することができない停電状態が発生したとする。
この商用電力系統2において停電状態が発生すると、受電設備10内の遮断器11が保護継電器13内の不足電圧継電器(不図示)の動作により開放し、遮断器11の補助接点11aが開放する。電源供給装置50は、遮断器11の補助接点11aが開放されたことを、接点信号Auxにより検出して、商用電力系統2に停電状態が発生したことを検知する(ステップS100)。
そして、ステップS120の処理において、給電経路P11及びN11の電圧が所定の電圧値以下に低下していると判定された場合(ステップS120:Yes)、電源供給装置50は、ステップS130の処理ステップに移行し、太陽光発電装置30から出力可能な電力が所定値以上の電力であるか否かを判定する(ステップS130)。すなわち、太陽光発電装置30が所定値以上の日照量を得ることができる状態にあり、PCS40から給電経路に所定値以上の電力を供給できる状態にあるか否かを判定する。この所定値は、例えば、少なくとも1つの負荷装置に電力を供給できる電力量を下限値として、任意の値に設定することができる。
なお、ステップS110の停電検出処理において、電源供給装置50は、既に接点信号Auxにより遮断器11が開放されていることを検出しているため、このステップS135の判定処理は、遮断器11が開放していることを再確認するために行うものであり、省略することも可能である。
また、直流電源装置20内のAC/DCコンバータ21が、電力の回生機能を有しない片方向のAC/DCコンバータで構成され、給電経路P11及びN11から商用電力系統2に向けて電力を逆潮流させる可能性がない場合は、ステップS135の判定処理を省略することも可能である。
続いて、電源供給装置50は、スイッチ制御部53により、スイッチ部101を投入して、PCS40から給電経路P11及びN11に直流電力を出力させる(ステップS145)。そして、このステップS145の処理を実行した後に、電源供給装置50は、このPCS40の起動処理を終える。
また、ステップS130の処理において、太陽光発電装置30が給電経路に所定値以上の電力を出力できる状態にないと判定された場合(ステップS130:No)、電源供給装置50は、ステップS110の処理ステップに戻り、PCS40の動作停止状態とスイッチ部101の開放状態とを継続させる。
また、ステップS135の処理において、遮断器11が開放されていないと判定された場合(ステップS135:No)、電源供給装置50は、ステップS110の処理ステップに戻り、PCS40の動作停止状態とスイッチ部101の開放状態とを継続させる。
さらには、直流電源装置20の停電時において、スイッチ部101を開放することなく閉状態にしておくことにより、ステップS115のスイッチ部101の開放処理と、ステップS145のスイッチ部101の投入処理とを、省略することも可能である(後述する図6、図7、図12、及び図15においても同じ)。
また、図6は、直流給電システム1の停電時におけるPCS40の起動処理の手順の第1の変形例を示すフローチャートである。この図6に示すPCS40の起動処理の手順は、図5に示すPCS40の起動処理の手順と比較して、図5に示すステップS120の処理ステップを、図6に示すステップS120Aの処理に置き換えた点だけが異なり、他の処理ステップは、図5に示す処理手順と同様である。このため、同一の処理内容のステップには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
この商用電力系統2において停電状態が発生すると、受電設備10内の遮断器11が保護継電器13内の不足電圧継電器(不図示)の動作により開放し、遮断器11の補助接点11aが開放する。電源供給装置50は、遮断器11の補助接点11aが開放されたことを、接点信号Auxにより検出して、商用電力系統2に停電状態が発生したことを検知する(ステップS100)。
続いて、電源供給装置50は、母線電圧検出部51により、給電経路P11及びN11の直流電圧が所定の基準電圧の範囲内(例えば、定格電圧の±10%以内)であるか否かを判定する(ステップS120A)。
そして、ステップS130の処理において、太陽光発電装置30から給電経路に所定値以上の電力を供給できる状態にあると判定された場合に(ステップS130:Yes)、電源供給装置50は、ステップS135の処理に移行して、遮断器11が開放された状態にあるか否かを判定する(ステップS135)。そして、ステップS135の処理において、遮断器11が開放された状態にあると判定された場合(ステップS135:Yes)、電源供給装置50は、PCS起動部52により、PCS40を起動させる(ステップS140)。
一方、ステップS120Aの処理において、給電経路P11及びN11の直流電圧が所定の基準電圧の範囲内でないと判定された場合(ステップS120A:No)、電源供給装置50は、ステップS110の処理に戻り、PCS40の動作停止状態を継続させる。
そして、PCS40が、蓄電装置80から給電経路P11及びN11に出力されている直流電圧を検出して連系する場合、PCS40から給電経路P11及びN11に出力する直流電圧を、蓄電装置80のPCS81から出力される直流電圧よりも所定分だけ高い電圧(例えば、1%から数%高い電圧)とすることにより、PCS40を給電経路P11及びN11に自然に連系させることができる。
これにより、直流電源装置20の停電時において、蓄電装置80と太陽光発電装置30とから並列に給電経路P11及びN11に電力を供給することができる。
この図7に示すPCS40の起動処理の手順は、図6に示すPCS40の起動処理の手順と比較すると、図6に示す手順からステップS105の処理を省略し、ステップS105BとステップS115Aの処理とを新たに追加した点が異なり、他の処理は、図6に示す処理手順と同様である。このため、同一の処理内容のステップには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
続いて、電源供給装置50は、直流電源装置20の停電により給電母線となる給電経路P11及びN11の直流電圧が所定の電圧値以下に低下したか否かを判定する(ステップS105B)。そして、給電経路P11及びN11の直流電圧が所定の電圧値以下に低下したと判定された場合に(ステップS105B:Yes)、電源供給装置50は、PCS40の動作を一旦停止させるととともに(ステップS110)、スイッチ部101を開放する(ステップS115)。
続いて、電源供給装置50は、PCS81を制御して、蓄電装置80から給電経路P11及びN11への電力の供給を開始させる(ステップS115A)。
これにより、直流電源装置20の停電時において、電源供給装置50は、給電母線となる給電経路P11及びN11の直流電圧が低下したことを検出して、PCS40の動作を停止させることができる。
なお、ステップS105Bにおいて、給電経路P11及びN11の電圧が低下したことを検出する場合に、電源供給装置50が電圧を検出するのではなく、PCS40自身が、給電経路P11及びN11の電圧が低下したことを検出して、PCS40が自分で動作を停止するようにしてもよい。
次に、コントロールパネル55について説明する。コントロールパネル55は、スイッチ部100の開閉状態(オン/オフ状態)を設定する操作を検出して、検出した操作に応じてスイッチ制御部53を制御するとともに、スイッチ部100の開閉状態を表示する。このコントロールパネル55は、例えば、タッチパネル式の表示装置を含めて構成することができる。
「SW111」で示す開放状態にあるスイッチ部111を投入する場合、ユーザ(より正確には直流給電システム1の管理者)は、スイッチ選択ボタン55bを操作し、その後に、単線結線図の表示画面55a上でスイッチ部111の破線で囲まれる領域を操作する。このスイッチ部111を示す領域を操作することにより、コントロールパネル55は、スイッチ部111を示す領域の点滅表示を開始させる。このスイッチ部111を示す領域が点滅表示されている状態において、投入ボタン55cを操作することにより、コントロールパネル55は、上記の一連の操作に応じてスイッチ制御部53を介してスイッチ部111を投入させて閉状態にする。さらに、コントロールパネル55は、スイッチ部111の表示の色を「緑色」から「赤色」に変える。
また、図9は、スイッチ部の制御回路の構成例を示す構成図である。この図9に示すように、スイッチ部100には、スイッチ制御信号受信部71と、スイッチ開閉部72と、開閉結果通知部73と、スイッチ74と、電源部75とが設けられている。
スイッチ開閉部72は、スイッチ制御信号受信部71により受信したスイッチ制御信号CNTに基づき、自身が「スイッチの識別情報」で指定されたスイッチであるか否かを判定する。そして、スイッチ開閉部72は、自身が「スイッチの識別情報」で指定されたスイッチであると判定した場合に、「スイッチのオン/オフ情報」に基づき、スイッチ74をオン/オフ(投入又は開放)させる。つまり、スイッチ開閉部72は、スイッチ74の開閉動作を行う。
これにより、ユーザは、コントロールパネル55により、給電経路上のスイッチ74の開閉を指示できるととともに、その開閉結果をコントロールパネル55上に表示して確認することができる。
図10は、直流給電システム1における電力供給処理の手順を示すフローチャートである。この図10では、直流電源装置20が停電状態になった後に、PCS40が起動し、太陽光発電装置30からPCS40を介して給電経路P11及びN11に電力の供給がでるようになった状態からの処理を示す。また、蓄電装置80から給電経路P11及びN11に電力が供給されなくなった場合に、スイッチ部111からスイッチ部116が一旦開放されるものとする。
続いて、コントロールパネル55は、検出した操作に応じたスイッチ部100(より正確にはスイッチ部100内のスイッチ74)を順に投入させるようにスイッチ制御部53を制御する(ステップS220)。例えば、スイッチ制御部53は、スイッチ部111と、スイッチ部112とを順番に投入するように、スイッチ部111とスイッチ部112とにスイッチ制御信号CNTを順に送信して、スイッチ部111とスイッチ部112とを順に投入させる。
以上の電力供給処理により、所望のスイッチ部100を開閉制御することにより、給電経路における給電範囲を設定することができる。
これにより、ユーザは、直流電源装置20の停電時において、直流電源装置20及び蓄電装置80から負荷装置に電力の供給ができず、太陽光発電装置30から電力を供給する場合に、コントロールパネル55上でスイッチ部111からスイッチ部116の開閉を指示することにより、太陽光発電装置30から電力を供給できる負荷装置を選択できる。また、太陽光発電装置30の電力の給電能力に応じて、電力を供給する負荷装置の範囲を、順次に拡大して行くことができる。
また、直流電源装置20内に、商用電力系統2が停電したことを検出するボルティジ・センサや電圧検出回路を設け、このボルティジ・センサや電圧検出回路により商用電力系統2が停電したことを検出してもよい。
第1実施形態の直流給電システム1では、バックアップ用の電源装置として、太陽光発電装置30と蓄電装置80とを設けた例について説明したが、本発明の第2実施形態では、バックアップ用の電源装置として、太陽光発電装置30だけを設けた例について説明する。
図13は、本発明の第3実施形態に係る直流給電システム1Bの概略構成を示す構成図である。この図13に示す直流給電システム1Bは、図3に示す直流給電システム1と比較して、給電経路P11及びN11の電圧を検出する母線電圧検出部44と、PCS40Bを自立起動させるPCS起動部45と、をPCS40Bの系統連系制御部42の内部に設けた点が異なる。また、電源供給装置50Bにおいて、図3に示す母線電圧検出部51とPCS起動部52とが省略されている点が異なる。他の構成は、図3に示す直流給電システム1と同様である。このため、同一の構成部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
なお、系統連系制御部42は、給電経路P11及びN11の電圧を検出して、DC/DCコンバータ43の出力電圧を調整するために、給電経路P11及びN11の電圧を検出する機能を本来的に有しており、母線電圧検出部44は、この給電経路の電圧を検出する機能に加えて、給電経路P11及びN11の電圧が予め定められた所定の電圧値以下であるか否かを検出する機能を備えている。
PCS起動部45は、給電経路P11及びN11の電圧が所定の電圧値以下に低下した場合に、出力電圧の基準となる動作電圧を供給してこのPCS40Bを自立起動させる。
つまり、第1実施形態の直流給電システム1では、電源供給装置50がPCS40を自立起動させるが、第3実施形態の直流給電システム1Bでは、PCS40B自身が給電経路P11及びN11に直流電圧が供給されなくなったことを検出して、自立起動する。
図14は、本発明の第4実施形態に係る直流給電システム1Cの概略構成を示す構成図である。この図14に示す直流給電システム1Cは、図3に示す第1実施形態の直流給電システム1と比較して、電源供給装置50C内に起動ボタン56を新たに追加した点だけが異なる。他の構成は、図3に示す直流給電システム1と同様である。このため、同一の構成部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
そして、ステップS125の処理において、起動ボタン56が操作されたと判定された場合(ステップS125:Yes)、電源供給装置50Cは、ステップS130の処理ステップに移行し、太陽光発電装置30から出力可能な電力が所定値以上の電力であるか否かを判定する(ステップS130)。
一方、ステップS125の処理において、起動ボタン56が操作されていないと判定された場合(ステップS125:No)、電源供給装置50Cは、ステップS110の処理ステップに戻り、PCS40の動作停止状態とスイッチ部101の開放状態とを継続させる。
その他の処理ステップについては、図5と同様である。
その後、蓄電装置80に蓄積された電荷が不足又は枯渇して、給電経路P11及びN11の電圧が所定の電圧値以下に低下した状態において、PCS40の起動ボタン56が操作されたことを電源供給装置50Cが検出した場合に、電源供給装置50Cは、PCS40に基準となる動作電圧を供給して、PCS40を再起動させる。
これにより、第4実施形態の直流給電システム1Cでは、起動ボタン56により、PCS40の起動を指示することができる。
また、コントロールパネル55には、上述したPCS40の起動ボタンを配置することもできる。
図16は、コントロールパネル55におけるPCS40の起動画面の例を示す説明図である。
この図16に示す例は、タッチパネル式の表示画面57上に、「PCS40の起動条件の表示部58」と、起動操作を検出する位置を示す「起動ボタン56A」と、PCS40が起動中であることを示す「表示ランプ59」と、を配置した場合を示す。
この「母線電圧の低下」の条件が満たされている場合、例えば、表示ランプ(OK)58aの破線で囲む領域の色を、「緑色」で表示し、表示ランプ(NO)58bの破線で囲む領域の色を、「灰色」で表示する。一方、「母線電圧の低下」の条件が満たされていない場合、表示ランプ(OK)58aの破線で囲む領域の色を、「灰色」で表示し、表示ランプ(NO)58bの破線で囲む領域の色を、「赤色」で表示する。
この「遮断器11が開放」の条件が満たされている場合、例えば、表示ランプ(OK)58cの破線で囲む領域の色を、「緑色」で表示し、表示ランプ(NO)58dの破線で囲む領域の色を、「灰色」で表示する。一方、「遮断器11が開放」の条件が満たされていない場合、表示ランプ(OK)58cの破線で囲む領域の色を、「灰色」で表示し、表示ランプ(NO)58dの破線で囲む領域の色を、「赤色」で表示する。
この「太陽光発電装置30の出力状態」の条件が満たされている場合、例えば、表示ランプ(OK)58eの破線で囲む領域の色を、「緑色」で表示し、表示ランプ(NO)58fの破線で囲む領域の色を、「灰色」で表示する。一方、「太陽光発電装置30の出力状態」の条件が満たされていない場合、表示ランプ(OK)58eの破線で囲む領域の色を、「灰色」で表示し、表示ランプ(NO)58fの破線で囲む領域の色を、「赤色」で表示する。
一方、「「母線電圧の低下」の条件と、遮断器11が開放」の条件と、「太陽光発電装置30の出力状態」の条件との何れかの条件が満たされていない場合、起動ボタン56Aの実線で囲まれる部分が、例えば、「灰色」で表示され、ユーザの操作の受付ができない状態になる。
これにより、ユーザは、PCS40を起動させる際に、PCS40の起動条件が成立していることを確認して、PCS40の起動ボタン56Aを操作することができる。また、ユーザは、表示ランプ59により、PCS40が起動したことを目視で確認することができる。
なお、図16に示す例では、PCS40の起動条件として、「母線電圧の低下」の条件と、「遮断器11が開放」の条件と、「太陽光発電装置30の出力状態」の条件と、の3つの条件を用いたが、その他の条件を付加することもできる。例えば、PCS40の起動条件として、給電経路に障害が発生していない条件を含めることもできる。
例えば、蓄電装置80から給電経路P11及びN11に電力が供給されている状態において、起動ボタン56又は56Aを操作することによりPCS40を起動させ、太陽光発電装置30から給電経路P11及びN11に直流電力を供給させるようにしてもよい。
この場合、PCS40は、蓄電装置80から給電経路P11及びN11に出力されている直流電圧を検出して、給電経路P11及びN11に連系する。
このように、第4実施形態の直流給電システム1Cでは、直流電源装置20の停電時において、蓄電装置80からPCS81を介して給電経路P11及びN11に電力を供給できるとともに、起動ボタン56が操作されたことを検出してPCS40を起動し、太陽光発電装置30から給電経路P11及びN11に電力を供給することができる。
上述した第1実施形態の直流給電システム1から第4実施形態の直流給電システム1Cでは、商用電力系統2から直流電源装置20に商用電力を供給できない停電状態が発生した場合に、PCS40又は40Aを一旦停止するように構成されている。
また、直流電源装置20内のAC/DCコンバータ21は、電力の回生機能を有しない片方向のAC/DCコンバータで構成され、給電経路P11及びN11から商用電力系統2に向けて電力を逆潮流させることのないように構成されている。つまり、直流給電システム1Dでは、商用電力系統2の停電状態において、遮断器11の開放状態を検出することなく、PCS40を動作させることができる。
また、PCS81は、直流電源装置20の停電時に、接点信号Auxを検出して給電経路P11及びN11への電力の供給を開始するか、或いは、給電経路P11及びN11の電圧が低下したことを検出して給電経路P11及びN11への電力の供給を開始するように構成されている。
一方、商用電力系統2から直流電源装置20に電力を供給できない停電状態が発生した場合、給電経路P11及びN11には蓄電装置80からPCS81を介して直流電圧が供給される。この場合に、PCS40は、蓄電装置80から給電経路P11及びN11に供給される直流電圧を検出して、DC/DCコンバータ43の出力電圧を調整することにより、給電経路P11及びN11に対して連系させてPCS40から電力を供給する。
上記第1実施形態から第5実施形態では、給電経路に接続される負荷装置に直流電力を供給する直流給電システムの例について説明したが、負荷装置に交流(例えば、AC400V)を供給する交流給電システムであってもよい。
図18は、交流給電システム1Eの概略構成を示す構成図である。図18に示す交流給電システム1Eは、図1に示す直流給電システム1と比較して、基本的な構成は同じであるが、図1に示す直流電源装置20を省略し、パワーコンディショナ(PCS)40を交流電圧を出力するPCS40Eに代え、パワーコンディショナ(PCS)81を交流電圧を出力するPCS81Eに代えた点が、構成上で異なる。
なお、交流給電システム1Eおける制御動作は、図1に示す直流給電システム1における直流電圧を交流電圧に置き換えた点だけが異なり。電源供給装置50やPCS40EPCS81Eやスイッチ部100等の基本的な動作は、図1に示す直流給電システム1における動作と同様である。
そして、蓄電装置80の放電により当該蓄電装置80に蓄積された電荷が不足又は枯渇して、給電経路ACL11の交流電圧が所定の電圧値以下に低下すると、電源供給装置50は、給電経路ACL11の交流電圧が所定の電圧値以下に低下したことを検出する。そして、電源供給装置50は、給電経路ACL11の交流電圧が所定の電圧値以下に低下したことを検出した後に、PCS40Eに基準となる交流の動作電圧を供給して、このPCS40Eを自立起動させる。また、電源供給装置50は、スイッチ部111から116の開閉状態を設定して、給電経路ACL11からACL28における給電範囲を設定する。
なお、詳細な構成と制御動作については、直流給電システム1の場合と同様であるため、重複する説明は省略する。
これにより、交流給電システム1Eにおいて、商用電力系統2から給電経路に交流電力が供給されない停電状態において、太陽光発電装置30から給電経路に交流電力を供給することができる。
すなわち、電源供給装置50、電源供給装置50B、電源供給装置50C、及び電源供給装置50Dは内部にコンピュータシステムを有している。そして、上述した処理に関する一連の処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここで、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。また、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、本発明における電源供給装置は、電源供給装置50、電源供給装置50B、電源供給装置50C、又は、電源供給装置50Dが対応し、本発明におけるパワーコンディショナは、パワーコンディショナ(PCS)40、又は、PCS40Bが対応する。
これにより、直流給電システム1(直流給電システム)は、直流電源装置20から給電経路P11及びN11(給電経路)に直流電力が供給されない停電状態において、太陽光発電装置30から給電経路に直流電力を供給することができる。
これにより、直流給電システム1(直流給電システム)では、商用電力系統2から直流電源装置20に電力が供給されない停電状態が発生し、給電経路P11及びN11(給電経路)に直流電力が供給されない場合に、PCS40(パワーコンディショナ)を起動して、PCS40から出力される直流電力を給電経路P11及びN11に供給することができる。
これにより、直流給電システム1(直流給電システム)では、商用電力系統2から直流電源装置20に電力を供給できない停電状態が発生した場合に、蓄電装置80から給電経路P11及びN11に直流電力を供給することができる。そして、蓄電装置80に蓄積された電荷が不足又は枯渇し、給電経路P11及びN11の直流電圧が低下した場合に、電源供給装置50(制御部)は、PCS40を再起動して、このPCS40から給電経路P11及びN11に直流電力を供給することができる。
これにより、直流給電システム1(直流給電システム)では、PCS40(パワーコンディショナ)から給電経路P11及びN11(給電経路)に直流電力が供給される場合に、給電経路P11及びN11から商用電力系統2に向けて電力が供給されることを回避できる。
これにより、直流給電システム1(直流給電システム)では、給電経路P11及びN11(給電経路)に直流電圧が供給されない停電状態において、起動ボタン56を操作することにより、一旦停止したPCS40を再起動して、太陽光発電装置30から給電経路に直流電力を供給することができる。
このように、直流給電システム1(直流給電システム)では、一旦動作を停止したPCS40(パワーコンディショナ)を再起動するために、電源供給装置50が、PCS40から電力を出力させることを可能にする動作電圧を供給して、PCS40を自立起動させる。
これにより、直流給電システム1(直流給電システム)では、PCS40(パワーコンディショナ)に動作電圧が供給されない停電状態において、電源供給装置50が、PCS40に動作電圧を供給して当該PCS40を自立起動させることができる。
これにより、直流給電システム1(直流給電システム)では、給電経路P11及びN11(給電経路)から太陽光発電装置30のPCS40(パワーコンディショナ)に動作電圧が供給されていない停電状態において、PCS40に動作電圧を供給して当該PCS40を自立起動させ、太陽光発電装置30から給電経路P11及びN11に電力を供給することができる。
なお、上記の実施形態では、本発明の給電システムを直流給電システム1(1A)に適用した場合を例示したが、本発明は給電経路に交流を給電するように構成された給電システム(交流給電システム)に対しても適用することができる。この場合、例えば、直流電源装置20やPCS81の構成を代えることにより、給電経路に直流を供給する場合と同様に、給電経路に交流を供給するように構成することができる。これにより、各負荷装置に供給する電力を交流にすることができる。
2・・・商用電力系統、10・・・受電設備、
11・・・遮断器(遮断部)、13・・・保護継電器(停電検出部)、
20・・・直流電源装置、21・・・AC/DCコンバータ、
30・・・太陽光発電装置(PV)、
40,40B・・・パワーコンディショナ(PCS)、
41・・・発電量制御部、42・・・系統連系制御部、
43・・・DC/DCコンバータ、
50,50B,50C,50D・・・電源供給装置(制御部)、
51・・・母線電圧検出部(電圧検出部)、52・・・PCS起動部、
53・・・スイッチ制御部、54・・・蓄電池、55・・・コントロールパネル、
56,56A・・・起動ボタン、61・・・分電盤(PDF)、
71・・・スイッチ制御信号受信部、72・・・スイッチ開閉部、
73・・・開閉結果通知部、74・・・スイッチ、75・・・電源部、
80・・・蓄電装置、81・・・パワーコンディショナ(PCS)、
100,101〜116・・・スイッチ部、
Aux・・・接点信号、L11〜L16・・・負荷装置、
P11,P21〜P28,N11,N21〜N28・・・給電経路
Claims (9)
- 交流電力を供給する交流系統を電源にする電源装置が前記交流電力から変換した電力と太陽光発電装置のパワーコンディショナが変換した電力の少なくとも何れかの電力を、前記電源装置の直流出力端子に接続される給電経路を介して、前記給電経路に接続される負荷装置に供給する給電システムであって、
前記給電経路の電圧を検出する電圧検出部と、
前記給電経路に接続される前記パワーコンディショナに設けられた制御部であって、前記給電経路の電圧によって自パワーコンディショナから前記給電経路への電力の供給を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
少なくとも前記電圧検出部による前記給電経路の電圧の検出結果に基づいて、前記給電経路の電圧が予め定められた所定の電圧より低下した場合には、自パワーコンディショナを自立運転させて、前記パワーコンディショナから前記給電経路への前記電力の供給停止状態を解除して、前記パワーコンディショナからの前記電力を前記給電経路に供給するように制御する
ことを特徴とする給電システム。 - 前記交流系統である商用電力系統から前記電源装置に前記交流電力を供給できない停電状態を検出する停電検出部を備え、
前記制御部は、
前記停電検出部により前記停電状態が検出された場合に、
前記太陽光発電装置が発電した電力を変換して、前記変換した後の電力を前記給電経路に供給するという前記パワーコンディショナの動作を一旦停止させるとともに、
前記電圧検出部による前記給電経路の電圧の検出結果に基づいて、前記パワーコンディショナから前記給電経路への前記電力の供給停止状態を解除して、前記パワーコンディショナを再起動させる
ことを特徴とする請求項1に記載の給電システム。 - 前記停電状態において、前記給電経路に電力を供給する蓄電装置を備えており、
前記制御部は、
前記蓄電装置の放電により該蓄電装置から前記給電経路に供給される電圧が、前記所定の電圧値よりも低下したことを前記電圧検出部が検出した場合に、
前記パワーコンディショナを自立運転させて、該パワーコンディショナから出力される電力を前記給電経路に供給する
ことを特徴とすることを特徴とする請求項2に記載の給電システム。 - 前記停電検出部により前記停電状態が検出された場合に、
前記商用電力系統に逆潮流が発生しないように、前記給電経路から前記商用電力系統に向けての電力の供給を遮断する遮断部
を備え、
前記制御部は、
前記パワーコンディショナから前記給電経路に電力が供給される場合に、前記給電経路から前記商用電力系統に向けての電力の供給を前記遮断部によって遮断させる
ことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の給電システム。 - 前記制御部は、
前記パワーコンディショナの前記動作を一旦停止させた後に、前記パワーコンディショナの起動を指示する操作が行われたことを検出し、
前記指示する操作の検出結果と、前記電圧検出部による前記給電経路の電圧の検出結果とに基づいて、前記パワーコンディショナを再起動させる
ことを特徴とする請求項2に記載の給電システム。 - 前記パワーコンディショナを前記一旦停止した状態から起動させる際に、
前記パワーコンディショナから電力を出力させることを可能にする動作電圧を供給して該パワーコンディショナを起動させる電源供給装置を
備えることを特徴とする請求項2から請求項5の何れか一項に記載の給電システム。 - 前記パワーコンディショナが、
少なくとも前記電圧検出部と、
前記制御部と、
前記電源供給装置と、
を備えることを特徴とする請求項6に記載の給電システム。 - 交流電力を供給する交流系統を電源にする電源装置が前記交流電力から変換した電力と太陽光発電装置のパワーコンディショナが変換した電力の少なくとも何れかの電力を、前記電源装置の直流出力端子に接続される給電経路を介して、前記給電経路に接続される負荷装置に供給する給電システムにおける給電制御方法であって、
電圧検出部が前記給電経路の電圧を検出するステップと、
前記給電経路に接続される前記パワーコンディショナに設けられた制御部であって、前記給電経路の電圧によって自パワーコンディショナから前記給電経路への電力の供給を制御するステップと、
前記給電経路への電力の供給を制御するステップにおいて、少なくとも前記電圧検出部による前記給電経路の電圧の検出結果に基づいて、前記給電経路の電圧が予め定められた所定の電圧より低下した場合には、自パワーコンディショナを自立運転させて、前記パワーコンディショナから前記給電経路への前記電力の供給停止状態を解除して、前記パワーコンディショナからの前記電力を前記給電経路に供給するように制御するステップと
を含む給電制御方法。 - 交流電力を供給する交流系統を電源にする電源装置が前記交流電力から変換した電力と太陽光発電装置のパワーコンディショナが変換した電力の少なくとも何れかの電力を、前記電源装置の直流出力端子に接続される給電経路を介して、前記給電経路に接続される負荷装置に供給する給電システムのコンピュータが、
電圧検出部によって前記給電経路の電圧を検出するステップと、
前記給電経路に接続される前記パワーコンディショナに設けられた制御部であって、前記給電経路の電圧によって自パワーコンディショナから前記給電経路への電力の供給を制御するステップと、
前記給電経路への電力の供給を制御するステップにおいて、少なくとも前記電圧検出部による前記給電経路の電圧の検出結果に基づいて、前記給電経路の電圧が予め定められた所定の電圧より低下した場合には、自パワーコンディショナを自立運転させて、前記パワーコンディショナから前記給電経路への前記電力の供給停止状態を解除して、前記パワーコンディショナからの前記電力を前記給電経路に供給するように制御するステップと
を実行させるためのプログラム。
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