JP7373194B2 - 電力供給システム - Google Patents
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Description
[第1の実施の形態]
まず、図1を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかる電源供給システム1について説明する。図1は、第1の実施の形態にかかる電源供給システムの構成を示すブロック図である。
この電源供給システム1は、並列的に接続された複数のパワーコンディショナ(以下、PCS:Power Conditioning Systemという)10を備え、これらPCS10から出力される電力を集電して出力することにより、規模の大きい施設に対して電力を安定供給するシステムである。
電源供給システム1は、図1に示すように、主な構成として、配電箱31および集電箱32と、これら配電箱31および集電箱32に対して並列的に接続されたN(Nは2以上の整数)個のPCS10とを備えている。各PCS10には、太陽光パネル21および蓄電池22が接続されており、以下では、これらPCS10、太陽光パネル21、および蓄電池22のセットを発電系統と呼ぶ。したがって、電源供給システム1には、発電系統#1,#2,…,#NからなるN個の発電系統が並列的に接続されていることになる。
配電箱(配電盤)31は、商用電源から供給された単相交流電力SP0をN個の第1の単相交流電力SP1に分岐して供給する回路装置である。配電箱31については電源タップで構成してもよい。
[集電箱]
集電箱(集電盤)32は、各PCS10から出力されたN個の第3の単相交流電力SP3を集電し、得られた第4の単相交流電力SP4を負荷へ供給する回路装置である。集電箱32には、発電系統#1,#2,…,#Nごとに、開閉器や遮断器が設けられており、PCS10の異常時や点検・修理時など、電力を出力できない発電系統を切り離すことができる。
PCS10は、太陽光パネル21、蓄電池22、および配電箱31から出力された電力のいずれかを選択し、第3の単相交流電力SP3として出力する回路装置である。図2は、PCSの構成を示すブロック図である。PCS10は、図2に示すように、主な回路構成として、電源回路11と制御回路12とを備えている。
電源回路11は、太陽光パネル21から出力された発電電力である第1の直流電力DC1または蓄電池22から出力(放電)された蓄電電力である第2の直流電力DC2のいずれかを、第2の単相交流電力SP2に変換して制御回路12へ出力する機能と、第1の直流電力DC1または配電箱31から供給された第1の単相交流電力SP1に基づいて蓄電池22を充電する機能とを有している。以下では、第1の直流電力DC1または第2の直流電力DC2のいずれかを、第2の単相交流電力SP2に変換する場合を例として説明するが、蓄電池22を持たず、第1の直流電力DC1を第2の単相交流電力SP2に変換する構成であってもよい。
発電コントローラ11Aは、例えば最大電力点追従制御(MPPT:Maximum Power Point Tracking)などの制御方式に基づいて、端子T1に接続された太陽光パネル21から出力される第1の直流電力DC1の電圧と電流を制御し、第3の直流電力DC3として出力する機能を有している。太陽光パネル21を複数接続する場合には、太陽光パネル21のそれぞれに対して発電コントローラ11Aを個別に設ければよい。
DC/DCコンバータ11Bは、双方向のDC/DCコンバータからなり、発電コントローラ11Aから出力される第3の直流電力DC3の電流レベルをDC/DC変換して、端子T2に接続された蓄電池22に出力することにより、蓄電電力である第2の直流電力DC2として充電する機能と、蓄電池22から出力(放電)された第2の直流電力DC2の電流レベルをDC/DC変換し、第3の直流電力DC3として出力する機能とを有している。
インバータ/コンバータ11Cは、発電コントローラ11AまたはDC/DCコンバータ11Bから出力される第3の直流電力DC3をDC/DC変換により昇圧する機能(コンバータ機能)と、得られた直流電力を第2の単相交流電力SP2にDC/AC変換して出力する機能(インバータ機能)と、配電箱31から供給された第1の単相交流電力SP1を直流電力にAC/DC変換する機能(インバータ機能)と、得られた直流電力をDC/DC変換により降圧し、蓄電池22を充電するための第3の直流電力DC3として出力する機能(コンバータ機能)とを有している。
制御回路12は、配電箱31から供給された第1の単相交流電力SP1または電源回路11から出力された第2の単相交流電力SP2のいずれかを、電源回路11の出力状況に応じて選択し、第3の単相交流電力SP3として出力する機能とを有している。
スイッチ12Aは、端子T3と端子T4との間に設けられて、配電箱31から端子T3を介して供給された第1の単相交流電力SP1を、端子T4を介して第3の交流単相電力SP3として出力するか否かを切り替える。
制御モジュール12Bは、例えば、演算処理回路と記憶装置とを含み、電源回路11で生成される第3の直流電力DC3の出力状況と、電源回路11から出力される第2の交流単相電力SP2の電圧レベルおよび電流レベルとを検出して、得られた検出結果が示す第2の単相交流電力SP2の出力状況に応じて、スイッチ12Aをオンオフ制御することにより、第1の単相交流電力SP1または第2の単相交流電力SP2のいずれかを選択的に端子T4に供給するように構成されている。
次に、図1を参照して、本実施の形態にかかる電源供給システム1の電力供給動作について説明する。
商用電源から供給される単相交流電力SP0は、配電箱31でN個に分岐され、各発電系統#1,#2,…,#NのPCS10に対して第1の単相交流電力SP1として、常時、供給されている。
制御回路12は、配電箱31から供給された第1の単相交流電力SP1または電源回路11から出力された第2の単相交流電力SP2のいずれかを、第2の単相交流電力SP2の出力状況に応じて選択し、第3の単相交流電力SP3として集電箱32へ出力する。
例えば、商用電源の供給容量が202V・30Aとし、太陽光パネル21の発電容量が6KW、蓄電池22の蓄電容量が16KWh、PCS10の定格出力が16KWで200V・60Aであるものとし、PCS10を4個並列接続した場合、集電箱32からは負荷に対して200V・120A程度で単相交流電力SP4を供給することができる。
これにより、インバータなどの規模の大きな回路構成を集電箱32に実装しなくても、比較的簡素な構成で、発電系統#1,#2,…,#NのPCS10から出力されたN個の第3の単相交流電力SP3の位相を一致させることができる。
これにより、PCS10間で同期信号をやり取りすることなく、比較的簡素な構成で、発電系統#1,#2,…,#NのPCS10から出力されたN個の第3の単相交流電力SP3の位相を一致させることができる。
このように、本実施の形態は、配電箱31が、商用電源から供給された単相交流電力SP0を複数の第1の単相交流電力SP1に分岐して供給し、複数のPCS10が、太陽光パネル21で発電された第1の直流電力DC1または蓄電池22から放電された第2の直流電力DC2のいずれかを第2の単相交流電力SP2に変換し、配電箱31から供給された第1の単相交流電力SP1または第2の単相交流電力SP2のいずれかを第3の単相交流電力SP3として出力し、集電箱32が、複数のPCS10のそれぞれから出力された第3の単相交流電力SP3を集電し、得られた第4の単相交流電力SP4を負荷へ供給するようにしたものである。
次に、図3Aおよび図3Bを参照して、本発明の第2の実施の形態にかかる電力供給システム1について説明する。図3Aは、第2の実施の形態にかかる電力供給システムの構成を示すブロック図である。
第1の実施の形態では、電力供給システム1から負荷に対して2線(V0-V1)の単相交流電力を供給する場合を例として説明したが、本実施の形態では、負荷に対して3線(V0-N-V1)の単相交流電力を供給する場合について説明する。
トランス33は、図3Bに示すように、集電箱32から出力された、例えば200Vの2線(V0-V1)の単相交流電力(第4の単相交流電力)SP4を入力として、中点Nを含む3線(V0-N-V1)の単相交流電力(第5の単相交流電力)SP5を出力して、これを負荷へ供給する単相トランスである。
次に、図4Aおよび図4Bを参照して、本発明の第3の実施の形態にかかる電力供給システム1について説明する。図4Aは、第3の実施の形態にかかる電力供給システムの構成を示すブロック図である。
第2の実施の形態では、トランス33を集電箱32の後段に接続した例について説明したが、本実施の形態では、トランス33を発電系統#1,#2,…,#Nごとに設ける場合について説明する。
複数のトランス24のそれぞれは、図4Bに示すように、対応するPCS10から出力された2線(V0-V1)の単相交流電力(第3の単相交流電力)SP3を入力として、中点Nを含む3線(V0-N-V1)の単相交流電力(第4の単相交流電力)SP4を集電箱32へ出力する単相トランスである。集電箱32は、トランス24のそれぞれから出力された第4の単相交流電力SP4を集電し、得られた第5の単相交流電力SP5を負荷へ供給する機能を有している。これにより、負荷に対して3線(V0-N-V1)の単相交流電力SP5を供給することができる。
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。また、各実施形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。
Claims (4)
- 商用電源から供給された単相交流電力を複数の第1の単相交流電力に分岐して供給する配電箱と、
太陽光パネルから供給される第1の直流電力を第2の単相交流電力に変換するとともに、前記配電箱から供給された前記第1の単相交流電力または前記第2の単相交流電力のいずれかを第3の単相交流電力として選択的に出力する複数のパワーコンディショナと、
前記複数のパワーコンディショナのそれぞれから出力された前記第3の単相交流電力を集電し、得られた第4の単相交流電力を出力する集電箱と
を備える電力供給システム。 - 請求項1に記載された電力供給システムにおいて、
前記集電箱から出力された前記第4の単相交流電力を第5の単相交流電力に変換して出力するトランスと、
前記複数のパワーコンディショナのそれぞれと前記トランスとの間に設けられ、前記トランスで発生する突入電流を低減する複数の突入電流低減回路と
をさらに備えることを特徴とする電力供給システム。 - 商用電源から供給された単相交流電力を複数の第1の単相交流電力に分岐して供給する配電箱と、
太陽光パネルから供給される第1の直流電力を第2の単相交流電力に変換するとともに、前記配電箱から供給された前記第1の単相交流電力または前記第2の単相交流電力のいずれかを第3の単相交流電力として選択的に出力する複数のパワーコンディショナと、
前記複数のパワーコンディショナのそれぞれに対応して設けられ、それぞれが前記複数のパワーコンディショナのそれぞれから出力された第3の単相交流電力を第4の単相交流電力に変換して出力する、複数のトランスと、
前記複数のパワーコンディショナのそれぞれと前記複数のトランスのそれぞれとの間に設けられ、前記複数のトランスで発生する突入電流をそれぞれ低減する、複数の突入電流低減回路と、
前記複数のトランスのそれぞれから出力された前記第4の単相交流電力を集電し、得られた第5の単相交流電力を出力する集電箱と
を備える電力供給システム。 - 請求項1~請求項3のいずれかに記載された電力供給システムにおいて、
前記複数のパワーコンディショナは、それぞれ、前記第1の直流電力または蓄電池から供給される第2の直流電力のいずれかを前記第2の単相交流電力に変換することを特徴とする電力供給システム。
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