JP2001211570A - 重要負荷への電力供給方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単独給電方式の発電機を用いても重要負荷の
生残りを可能にする。 【解決手段】 商用電源２４からの電力は、インバータ
２６を介して重要負荷２３に供給し、インバータ２６に
は並列運転モードを備えるので、単独給電方式の発電機
２５も重要負荷２３に並列に接続して電力供給を行うこ
とができる。発電機２５が故障すると、検出ユニット３
０によって検知され、制御ユニット３１はスイッチ２２
を切離し、インバータ２６を定電圧定周波数運転モード
に切換える。商用電源２４側が停電すると、スイッチ２
１を遮断して、発電機２５からの電力のみを重要負荷２
３に供給する。並列ライン４８には、重要負荷２３ばか
りではなく、非重要負荷を接続し、発電機２５の単独運
転または商用電源２４側の単独運転のときには非重要負
荷を切離して、重要負荷２３のみの生残りを図ることも
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、重要負荷に対して
商用電源と自家発電装置などとから電力供給を可能にし
ておき、一方からの電力供給が停止しても重要負荷に対
する電力供給を継続して行うことができる重要負荷への
電力供給方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、商用電源と自家発電装置を並
列して用いるシステムにおいて、各種生産装置、各種制
御装置あるいは各種医療装置などで、電力供給を継続し
て行うことが必要な重要負荷に対しては、図７に示すよ
うな給電システムが用いられている。遮断器１および遮
断器２を介して、重要負荷３は、商用電源４および発電
機５からの電力供給を受けることができる。商用電源４
は、電力会社から所定の電圧および周波数の交流電力を
供給する。発電機５は、商用電源４から供給される交流
電力に、電圧および周波数を一致させて同期を取る系統
連系運転を行う。なお、必ず継続して電力供給を行わな
くてもよい非重要負荷６については、商用電源４に直接
接続することができる。商用電源４が停電した場合に
は、遮断器１を高速で切離し、重要負荷３に対しては発
電機５から給電を継続する。遮断器１が切離されるの
で、発電機５から非重要負荷６を給電する必要はない。
したがって、重要負荷３の容量を発電機５の定格出力に
近づけておき、商用電源４が正常なときには、発電機５
の出力で非重要負荷６に電力供給をするのに不足する電
力を、商用電源４から供給し、発電機５を定格能力で動
作させて効率よく発電を行わせることができる。

【０００３】発電機５が停止した場合には、遮断器２を
高速で切離し、重要負荷３に対しては商用電源４から給
電を継続する。この場合には、非重要負荷６に対する給
電も継続して行われる。このように、発電機５が系統連
系動作を行うかぎり、２つの遮断器１，２の遮断動作に
よって、どちらか一方の電源が断たれた場合において
も、重要負荷３への給電は妨げられないようにすること
ができる。

【０００４】図８は、系統連系動作を行うことができな
い発電機を用いる単独給電システムの概略的な構成を示
す。負荷１０は、商用電源４または発電機１１のいずれ
かから電力供給を受ける。商用電源４と発電機１１との
切換えは、切換スイッチ１２によって行われる。発電機
１１は、商用電源４に対する系統連系の動作を行わない
ので、切換スイッチ１２は商用電源４と発電機１１とが
完全に切離されている状態で、負荷１０を供給する電力
を商用電源４側または発電機１１側に切換える。すなわ
ち、発電機１１から負荷１０への電力供給を行っている
際に、発電機１１が停止した場合には、切換スイッチ１
２を商用電源４側に切換えて、負荷１０への電力供給が
可能な状態を継続させる。また、商用電源４から負荷１
０への電力供給を行っている際に、商用電源４からの電
力供給が停止した場合には、切換スイッチ１２によって
商用電源４から発電機１１へ切換えを行う。ただし、発
電機１１は、系統連系を行う機能を備えていないので、
発電機１１の停止時点で商用電源４と発電機１１との同
期が取れている補償はないために、切換スイッチ１２で
高速の切換えを行うと、急激な位相変化で負荷１０が破
損するおそれがある。このため、切換スイッチ１２の切
換速度をあまり速くすることはできず、実質的には負荷
１０に供給される電力は瞬時停電が伴うことになる。

【０００５】図９は、図８に示すような系統連系を行う
機能を備えていない発電機１１を用いて、商用電源４と
並列に負荷１０に電力供給を行う並列運転システムの概
略的な構成を示す。商用電源４から負荷１０へ供給する
電力は、インバータ１３を介して供給される。インバー
タ１３では、商用電源４から供給される交流電力を一旦
直流電力に変換し、変換された直流電力を交流電力に変
換して出力する。インバータ１３を介在させることによ
って、発電機１１からの電力が商用電源４に流れ込む逆
潮流を避けることができる。インバータは直流電力を交
流電力に変換する際に、インバータの出力部に接続され
る交流信号に、電圧および周波数を追従させることによ
り、負荷１０に対しては、発電機１１とインバータ１３
とを並列運転し、負荷１０へ両方から電力供給を行うこ
とができる。なお、インバータ１３は、出力容量を大き
くするとコストも上昇するので、あまり重要でない負荷
１４に対しては、商用電源４から遮断器１を介して直接
電力供給を行う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図７に示すような系統
連系が可能な発電機５を用いれば、重要負荷３に対し
て、商用電源４もしくは発電機５が停電／停止した場合
においても、正常な方の電源によって電力供給を継続
し、負荷停止を伴うことなく継続運転が可能となり、重
要負荷３の生残りが可能となる。しかしながら、発電機
５は商用電源４に対して系統連系での運転が可能でなけ
ればならず、コストが上昇してしまう。

【０００７】図８に示すような系統連系がない単独給電
システムで重要負荷の生残りを図ろうとしても、発電機
停止時点で商用電源４と発電機１１との同期が取れてい
る保証はなく、切換スイッチ１２で高速な切換えを行う
と、急激な位相変化によって負荷１０が破損するおそれ
がある。このため、切換スイッチ１２の切換速度をあま
り速めることはできず、実質的には負荷１０に対する瞬
時停電が伴うことになる。

【０００８】図９に示すような発電機１１とインバータ
１３との並列運転システムでは、インバータ１３を用い
ることによって発電機１１と商用電源４とからの負荷１
０に対する並列給電が可能となる。しかしながら、並列
運転状態で、発電機１１が停止した場合、インバータ１
３は発電機１１に同期した運転を行うことから、発電機
１１の停止とともに停止することになる。逆に、商用電
源４からの電力供給が行われなくなるとき、負荷１０に
対して発電機１１からの電力を供給し、給電を継続させ
ることは可能であるが、負荷１０の容量は発電機１１の
容量より小さくなくてはならず、定常時においてインバ
ータ１３を介して商用電源４からの電力供給を行う意味
がなくなる。以上のことから、従来方式では実質的に重
要負荷の生残りを図ることができない。

【０００９】本発明の目的は、単独給電方式の発電機で
も重要負荷の生残りを可能にする重要負荷への電力供給
方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、重要負荷に対
して、単独給電方式の発電機と、並列運転モードまたは
定電圧定周波数運転モードを切換え可能なインバータを
介する商用電源とから、それぞれの単独運転で、または
両方の並列運転で電力供給が可能にするとともに、電力
供給状態の監視も可能にしておき、発電機および商用電
源の両方から電力供給が可能な状態であるときは、イン
バータを並列運転モードで動作させて、発電機およびイ
ンバータの出力で重要負荷に電力供給を行い、商用電源
からのみ電力供給が可能な状態であるときは、インバー
タを定電圧定周波数運転モードで動作させて、重要負荷
に電力を供給し、発電機の出力と重要負荷との間を遮断
し、発電機からのみ電力供給が可能な状態であるとき
は、発電機から重要負荷に電力を供給し、インバータの
出力と重要負荷との間を遮断することを特徴とする重要
負荷への電力供給方法である。

【００１１】本発明に従えば、重要負荷に対しては単独
給電方式の発電機と、並列運転モードまたは定電圧定周
波数運転モードを切換え可能なインバータを介する商用
電源とから、電力供給が可能である。発電機とインバー
タとは、それぞれ単独運転でも電力供給が可能であり、
両方の並列運転でも電力供給が可能である。発電機およ
びインバータからの電力供給状態の監視も可能である。
発電機および商用電源の両方から電力供給が可能な状態
であるときには、インバータを並列運転モードで動作さ
せて、発電機およびインバータの出力で重要負荷に電力
供給を行う。商用電源からのみ電力供給が可能な状態で
あるときは、インバータを定電圧定周波数運転モードで
動作させて、重要負荷に電力を供給し、発電機の出力と
重要負荷との間を遮断する。発電機からのみ電力供給が
可能な状態であるときは、発電機から重要負荷に電力を
供給し、インバータの出力と重要負荷との間を遮断す
る。商用電源あるいは発電機の一方からの電力供給が停
止しても、他方から電力供給が行われるので、重要負荷
への電力供給は瞬時停電を伴うことなく継続することが
できる。

【００１２】また本発明は、前記重要負荷と前記発電機
の出力および前記インバータの出力との間に、スイッチ
をそれぞれ設けておき、前記電力供給を行うときにはス
イッチを導通させ、前記遮断のときにはスイッチを切断
させることを特徴とする。

【００１３】本発明に従えば、重要負荷と、発電機の出
力およびインバータの出力との間にスイッチを設けてお
いて、電力供給を行うときにはスイッチを導通させ、遮
断のときにはスイッチを切断させるので、重要負荷と発
電機の出力およびインバータの出力との間の接続と切離
しとを確実に行うことができる。

【００１４】また本発明は、前記商用電源からのみ電力
供給が可能な状態で、前記発電機の出力と前記重要負荷
との間が遮断されているときに、該発電機からの電力供
給が再び可能な状態になると、前記インバータを前記並
列運転モードに切換えて、発電機と同期が取れた時点で
発電機と重要負荷を導通し、発電機から重要負荷への電
力供給を再開し、前記発電機からのみ電力供給が可能な
状態で、インバータと重要負荷との間が遮断されている
ときに、商用電源からの電力供給が再び可能な状態にな
ると、インバータを並列運転モードで動作させて、商用
電源からインバータを介する電力供給を再開することを
特徴とする。

【００１５】本発明に従えば、商用電源からのみ電力供
給が可能な状態で発電機の出力と重要負荷との間が遮断
されているときに、発電機からの電力供給が再び可能な
状態になると、インバータを並列運転モードに切換え
て、発電機と同期が取れた時点で発電機と重要負荷を導
通し、発電機から重要負荷への電力供給を再開するの
で、重要負荷に対しては商用電源と発電機とから並列に
電力供給を行うように戻すことができる。また、発電機
からのみ電力供給が可能な状態で、インバータと重要負
荷との間が遮断されているときに、商用電源からの電力
供給が再び可能な状態になると、インバータを並列運転
モードで動作させて、商用電源からインバータを介する
電力供給を再開するので、重要負荷に対して発電機と商
用電源とから並列に電力供給が可能な状態に戻すことが
できる。

【００１６】また本発明で前記商用電源からの前記イン
バータを介しての電力供給経路には、商用電源からの電
力を蓄えて、商用電源からの電力供給停止時に、蓄えら
れている電力を放出する蓄電体を含むことを特徴とす
る。

【００１７】本発明に従えば、商用電源からインバータ
を介しての電力供給経路には、蓄電体を含み、蓄電体は
商用電源からの電力を蓄えて、商用電源からの電力供給
停止時に蓄えられている電力を放出するので、商用電源
からの電力供給停止時にも蓄電体に蓄えられている電力
でインバータを介する電力供給をある程度の時間継続す
ることができる。これによって、電力供給系統の切換え
などを、時間的な余裕を持って行い、円滑に切換えて、
信頼性を高めることができる。

【００１８】また本発明で前記発電機と、前記インバー
タを介する前記商用電源との並列運転では、前記重要負
荷とともに、非重要負荷に対しても電力供給を行い、前
記商用電源からのみ電力供給が可能な状態では、非重要
負荷に対するインバータを介しての電力供給を停止し、
前記発電機からのみ電力供給が可能な状態では、非重要
負荷に対する発電機からの電力供給を停止することを特
徴とする。

【００１９】本発明に従えば、発電機とインバータを介
する商用電源との並列運転では、重要負荷とともに非重
要負荷に対しても電力供給を行うので、発電機を定格容
量付近まで動作させて、発電効率を高めることができ
る。発電機から電力供給を行うことができなくなって、
商用電源からのみ電力供給が可能な状態となるときに
は、非重要負荷に対するインバータを介しての電力供給
を停止するので、インバータの出力容量は重要負荷に電
力供給が可能な程度であればよく、インバータとして必
要な出力容量を低減して、インバータの低コスト化と小
型化とを図ることができる。発電機からのみ電力供給が
可能な状態では、非重要負荷に対する発電機からの電力
供給を停止するので、重要負荷の容量を発電機の定格能
力に近くしておいても、非重要負荷に電力供給を行って
過負荷になるのを避けることができる。重要負荷の容量
は発電機もしくはインバータで容量の小さな値以下とす
ることが望ましい。

【００２０】また本発明は、前記非重要負荷に対して、
前記インバータを介する電力供給および前記発電機から
の電力供給を停止するとき、該電力供給停止後に、前記
商用電源から直接非重要負荷に対して電力供給を行うこ
とを特徴とする。

【００２１】本発明に従えば、非重要負荷に対してイン
バータを介する電力供給および発電機からの電力供給を
停止するときには、電力供給停止後に、商用電源から直
接非重要負荷に対して電力供給を行うので、非重要負荷
に対する電力供給も続けることができる。商用電源から
非重要負荷に対する電力供給を続けるように切換える際
に、瞬間的な停電は生じても、長期の停電を回避して、
非重要負荷に対する電力供給を継続させることができ
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態と
しての電力供給装置２０の概略的な構成を示す。本実施
形態の電力供給装置２０では、スイッチ２１，２２を介
して重要負荷２３に対する電力供給が、商用電源２４側
から、および発電機２５からそれぞれ行われる。商用電
源２４は、一定の電圧および周波数を有する交流電力を
供給する。発電機２５は、系統連系の機能を有しない単
独給電方式の発電機である。スイッチ２１およびスイッ
チ２２をともに閉じた状態で、重要負荷２３に対して商
用電源２４と発電機２５とから並列に電力供給を行うこ
とを可能にするために、スイッチ２１と商用電源２４と
の間にはインバータ２６が設けられる。インバータ２６
には、商用電源２４から供給される交流電力を直流電力
に変換する整流装置２７と、整流装置２７によって変換
された直流電力を、再び交流電力に変換する逆変換装置
２８と、整流装置２７によって整流される直流電力を蓄
える蓄電体２９とを含む。逆変換装置２８は、出力する
交流電力を、一定の電圧で一定の周波数となるように動
作するＣＶＣＦ（Constant Voltage Constant Frequenc
y）運転モードと、外部の交流電圧に電圧と周波数とを
合わせるように動作する並列運転モードとを切換え可能
である。蓄電体２９は、商用電源２４から供給される電
力を電気的なエネルギの状態、あるいは機械的な運動エ
ネルギの状態などで蓄えておき、必要に応じて蓄えられ
ているエネルギを電力として放出することができる。

【００２３】本実施形態の電力供給装置２０では、重要
負荷２３に対する電力の供給状態を、検出ユニット３０
で監視し、制御ユニット３１で検出ユニット３０の監視
結果に基づいて、スイッチ２１，２２の開閉制御と、イ
ンバータ２６の動作モードの切換えとを行う。

【００２４】図２は、図１の電力供給装置２０で、重要
負荷２３の生残りを可能にする制御ユニット３１の制御
手順を示す。ステップａ１から手順を開始し、ステップ
ａ２ではインバータ２６をＣＶＣＦ運転モードで起動す
る。ステップａ３では、スイッチ２１をＯＮ状態とし、
スイッチ２２をＯＦＦ状態とする。ステップａ４では、
発電機２５を起動する。ステップａ５では、インバータ
２６の運転モードを発電機２５の出力に同期させる並列
運転モードに切換える。発電機２５の出力とインバータ
２６の出力との間で同期が取れると、ステップａ６でス
イッチ２１およびスイッチ２２をともにＯＮ状態とし、
並列運転を開始する。なお、発電機２５を先に起動し、
インバータ２６を並列運転モードで起動し、発電機２５
と同期が取れた時点で並列運転状態とすることも可能と
している。

【００２５】発電機２５とインバータ２６との並列運転
時において、発電機２５が停止した場合には、図１の検
出ユニット３０が検出し、もしくは発電機２５から制御
ユニット３１に対して停止状態を知らせる信号を仮想線
で示すように入力して認識させ、インバータ２６をＣＶ
ＣＦ運転モードに切換えて、重要負荷２３に対する連続
的な電力供給を可能にする。発電機２５の停止として
は、過負荷での停止や発電機を駆動する動力の不足によ
る停止などが生じる。特に、発電機２５を、コージェネ
レーションシステムの１つの要素として運転しているよ
うなときには、熱エネルギの需要などに応じて、発電機
２５が運転停止に至る可能性がある。

【００２６】発電機２５の停止は、ステップａ７で判断
する。ステップａ７で、発電機停止と判断されるときに
は、ステップａ８で、スイッチ２２をＯＦＦにし、発電
機２５の出力と重要負荷２３との間を切離す。ステップ
ａ９では、インバータ２６をＣＶＣＦ運転モードに切換
える。以下、商用電源２４からインバータ２６を介する
重要負荷２３への連続的な電力供給の状態が継続する。
その間に、ステップａ１０では、発電機２５の運転状態
が復旧しているか否かを判断する。発電機２５の運転状
態が復旧していると判断されるときには、ステップａ１
１で、インバータ２６を発電機２５との並列運転モード
に切換え、発電機２５の出力とインバータ２６の出力と
の同期が取れれば、ステップａ１２でスイッチ２２をＯ
Ｎ状態に戻し、商用電源２４と発電機２５との並列運転
を再開し、ステップａ７に戻る。

【００２７】発電機２５の運転は正常に行われていて
も、商用電源２４が停電などを生じる可能性もある。こ
の場合に、インバータ２６からの電力供給はなくなるけ
れども、発電機２５は自立運転を行うため、重要負荷２
３へは発電機２５から継続的に電力供給が行われ、重要
負荷２３の継続的な運用が可能となる。

【００２８】すなわち、図２のステップａ７で、発電機
停止でないと判断された後、ステップａ１３では、商用
電源２４が停電か否かを判断する。商用電源２４が停電
していなければ、ステップａ７に戻る。ステップａ１３
で商用電源２４が停電していると判断されるときには、
ステップａ１４でスイッチ２１をＯＦＦとして、インバ
ータ２６の出力と重要負荷２３との間を切離す。この状
態で、発電機２５からの出力のみで、重要負荷２３への
電力供給が継続される。ステップａ１５では、停電が解
消されて商用電源２４が復旧しているか否かを判断す
る。復旧していると判断されるときには、ステップａ１
６で、インバータ２６を発電機２５の出力との並列運転
モードで起動し、同期が取れれば、ステップａ１７でス
イッチ２１をＯＮとし、商用電源２４と発電機２５との
並列運転に戻して、ステップａ７に戻る。

【００２９】なお、本実施形態のインバータ２６では、
蓄電体２９が設けられているので、商用電源２４が停電
しても、インバータ２６はある程度の時間電力供給を継
続することができる。また、短時間の商用電源２４の停
電時においては、重要負荷２３に対する電力供給は商用
電源２４に停電を生じていないときと同様に行うことが
できる。

【００３０】図３は、本発明の実施の他の形態としての
電力供給装置４０の概略的な構成を示す。本実施形態の
電力供給装置４０で、図１に示す電力供給装置２０と対
応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明を省
略する。本実施形態の電力供給装置４０では、商用電源
２４と発電機２５とから並列ライン４２を介して並列に
重要負荷２３に対する電力供給を行う際には、非重要負
荷４３に対しても電力供給を行うようにしている。ま
た、本実施形態のインバータ４６には、図１のインバー
タ２６のような蓄電体２９は含まない。さらに、非重要
負荷４３は、スイッチ５０によってインバータ４６の出
力または発電機２５の出力への接続と切離しとを制御
し、また商用電源２４からバイパスライン４７を介して
の直接の電力供給も可能にしている。

【００３１】図４は、図３に示すスイッチ５０につい
て、Ａ点への接続パターンの例を示す。図４（１）は、
図３のバイパスライン４７と並列ライン４２との切換え
を、スイッチ５１とスイッチ５２とで別個に行い、さら
にスイッチ５１およびスイッチ５２と非重要負荷４３と
の間の断続をスイッチ５０とで行う構成を示す。スイッ
チ５１とスイッチ５２とはともにＯＮとならないように
インターロックをかけておく。図４（２）は、単独の切
換スイッチ５４で、バイパスライン４７と並列ライン４
８とを切換える。この方式では、スイッチ５０を省略可
能である。図４（３）では、単独の切換スイッチ５４で
バイパスライン４７と並列ライン４２とを切換えた後、
さらにスイッチ５０で切換スイッチ５４の共通接点と非
重要負荷４３との間を断続し、重要負荷生残りをより確
実にするとともに、電源復旧時に非重要負荷４３を並列
ライン４２に切換える際に、一度に全負荷を並列ライン
４２に接続することを防ぐことを可能としている。

【００３２】図５は、図３のスイッチ５０について、Ｂ
点への接続パターンの構成例を示す。図５（１）は、バ
イパスライン４７との間を断続するスイッチ５１と、並
列ライン４２と非重要負荷４３との間を断続するスイッ
チ５０とを設ける構成を示す。図５（２）は、バイパス
ライン４７との間をスイッチ５１で断続し、並列ライン
４２との間をスイッチ５０で断続し、スイッチ５１およ
びスイッチ５０と非重要負荷４３との間をスイッチ５３
で断続する構成を示す。図５（３）は、並列ライン４２
との間をスイッチ５０で断続し、バイパスライン４７と
スイッチ５０と非重要負荷４３との間に切換スイッチ５
４を設け、非重要負荷４３に対する電力供給をバイパス
ライン４７またはスイッチ５０を介する並列ライン４２
に切換える構成を示す。

【００３３】図３に示すように、負荷として重要負荷２
３とともに非重要負荷４３を接続している場合には、発
電機２５とインバータ４６との並列運転時において、発
電機２５が停止した場合に、停止状態を検出ユニット３
０が検知し、もしくは発電機２５から制御ユニット３１
に与えられる信号によって認識する。非重要負荷４３を
並列ライン４２から切離し、インバータ４６をＣＶＣＦ
運転モードに切換えることで、重要負荷２３に対する連
続的な電力供給が可能になる。

【００３４】逆に、商用電源２４が停電した場合におい
ては、非重要負荷４３を並列ライン４２から切離すこと
で、インバータ４６からの電力供給はなくなっても、発
電機２５の自立運転により、重要負荷２３へは発電機２
５から継続的に電力供給が行われ、継続的な運用が可能
になる。

【００３５】なお、非重要負荷４３についても、バイパ
スライン４７への切換機能を持たせることで、瞬時の停
電は伴うものの切換え後は通常と同様に運用することも
可能になる。

【００３６】図６は、以上説明した図３の電力供給装置
４０における制御手順を示す。ステップｂ１からステッ
プｂ２は、図２に示すステップａ１およびステップａ２
と基本的にそれぞれ同等である。ステップｂ３では、ス
イッチ２１をＯＮにし、スイッチ２２をＯＦＦにして、
スイッチ５０をＯＦＦにする。ステップｂ４およびステ
ップｂ５の各ステップは、図２に示すステップａ４およ
びステップａ５の各ステップとそれぞれ同等である。ス
テップｂ６においては、図２に示すステップａ６に加
え、スイッチ５０をＯＮとすることにより、非重要負荷
４３へも並列ライン４２から電力供給が可能な状態とす
る。ステップｂ７は、図２のステップａ７と同様に、発
電機２５が停止しているか否かを判断する。停止してい
ないと判断されるときには、ステップｂ７で図２のステ
ップａ８と同様に、スイッチ２２をＯＦＦにするととも
に、スイッチ５０もＯＦＦにする。ステップｂ９では、
インバータ４６をＣＶＣＦ運転モードに切換える。これ
によって、インバータ４６の出力で重要負荷２３にのみ
電力供給を行う状態が継続される。ステップｂ１０で
は、図２のステップａ１０と同様に、発電機２５が復旧
しているか否かを判断する。ステップｂ１１も図２のス
テップａ１１と同等であり、インバータ４６を並列運転
モードで起動させる。ステップｂ１２では、スイッチ２
２をＯＮにした後、スイッチ５０もＯＮにし、並列ライ
ン４８から重要負荷２３と非重要負荷４３とに電力供給
が可能な状態にして、ステップｂ７に戻る。

【００３７】ステップｂ７で発電機２５の停止と判断さ
れないときには、ステップｂ１３に移り、図２のステッ
プａ１３と同様に、商用電源２４の停電か否かを判断す
る。停電と判断されないときには、ステップｂ７に戻
り、停電と判断されれば、ステップｂ１４で、スイッチ
２１をＯＦＦにし、スイッチ５０もＯＦＦにする。すな
わち、商用電源２４の停電と判断されるときには、イン
バータ４６の出力側を並列ライン４８から切離すととも
に、並列ライン４８から非重要負荷４３も切離し、発電
機２５の出力で重要負荷２３に電力供給を行う状態を継
続する。ステップｂ１５では、図２のステップａ１５と
同様に、商用電源２４が復旧しているか否かを判断す
る。復旧していると判断されるときには、ステップｂ１
６で、図２のステップａ１６と同様に、インバータ４６
を並列運転モードで起動し、ステップｂ１７では、スイ
ッチ２１をＯＮとし、スイッチ５０もＯＮとし、並列ラ
イン４８を介して非重要負荷４３への電力供給も可能に
し、ステップｂ７に戻る。

【００３８】以上の説明では、非重要負荷４３をバイパ
スライン４７に直接接続して電力供給を行う手順の説明
を省略しているけれども、スイッチ５０をＯＦＦにして
非重要負荷４３と並列ライン４２とを切離した後で、図
４のスイッチ５１あるいは切換スイッチ５４で非重要負
荷４３をバイパスライン４７に接続し、あるいは図５の
スイッチ５１または切換スイッチ５４でバイパスライン
４７に接続すれば、瞬時の停電は伴っても、切換え後は
通常と同様に非重要負荷４３も継続して運用することが
できる。

【００３９】本実施形態のインバータ４６には、図１の
実施形態のインバータ２６のような蓄電体２９を搭載し
ていないけれども、同様に蓄電体２９を設けて、より安
定した運用を行うこともできる。蓄電体２９を接続して
おけば、短時間の商用電源２４の停電時においては、重
要負荷２３および非重要負荷４３に対して、ともに全く
影響を与えないで運用することも可能になる。また以上
説明した各実施形態では、スイッチ２１，２２，５１，
５２，５３および切換スイッチ５４を用いて並列運転と
一方のみの運転とを自動的に切換え、さらに復旧時には
並列運転に戻す操作を自動的に行うようにしているけれ
ども、一旦一方からのみの電力供給状態になった後、原
因を取除いた後での手動による起動でのみ並列運転モー
ドに復旧させるようにすることもできる。

【００４０】図１および図３の実施形態では、発電機２
５と商用電源２４との間にはインバータ２６，４６を設
置しておき、商用電源２４側から発電機２５側に電力を
一方方向にしか流れないように制御している。発電機２
５によって発電された電力が商用電源２４側に流れる逆
潮流を起こさないので、発電機２５の設置で商用電源２
４に影響を与えることがない。このため、本システムは
系統連系ではなく、単独給電として位置づけることがで
きる。

【００４１】以上説明したインバータ２６，４６は、並
列運転モードとＣＶＣＦ運転モードとを切換え可能であ
り、運転モードの切換えは、次のいずれかの手段もしく
はその他の手段によって行うことができる。すなわち、
外部からの切換信号による、内部で検出する電圧降
下や周波数低下などによる、並列ライン４２の電圧や
周波数検出から自動で検出するなど、を用いることがで
きる。モード切換えに伴う負荷への電力供給停止を防止
するために、インバータ２６，４６のモード切換速度は
高速で可能にしておく。

【００４２】また、検出ユニット３０は、発電機２５か
らの故障信号を制御ユニット３１に取込むことで故障に
対応することができる場合は不要となる。このような場
合でも併用することもできる。スイッチ２１，２２，５
１，５２，５３および切換スイッチ５４などは、機械的
なスイッチであっても、あるいは半導体素子を用いるス
イッチであってもよい。

【００４３】発電機２５の停止の場合には、検出ユニッ
ト３０は発電機２５とインバータ２６，４６の出力との
並列ライン４２の電圧および／または周波数を常に監視
し、閾値を超えた場合、もしくは不足した場合に、発電
機２５停止を検出する。この場合、制御ユニット３１か
らインバータ２６，４６への並列運転モードからＣＶＣ
Ｆ運転モードへの切換指令出力は、発電機２５からの故
障信号に基づいても行われるので、信頼性を高くするこ
とができる。

【００４４】インバータ２６，４６が故障している場
合、もしくは商用電源２４が停止した場合には、インバ
ータ２６，４６からの電力供給がなくなるけれども、発
電機２５は自立運転を継続し、重要負荷２３への電力供
給を妨げることなく継続することができる。ただし、ス
イッチで問題を生じている部分を切離すことができれ
ば、重要負荷２３の生残りをより確実に行うことができ
る。

【００４５】図４および図５に示す各構成例で用いる切
換スイッチ５４としては、いわゆるダブルスローと呼ば
れるものを用いることができる。図４および図５に示す
構成のうちで最も簡易な構成は、図４（２）に示す構成
である。この構成では、切換スイッチ５４を切換えて、
非重要負荷４３を並列ライン４２から切離すと、直接バ
イパスライン４７に接続することができる。図４（３）
や図５（３）の構成は、図４（２）に示す構成にさらに
スイッチ５０を追加し、切換スイッチ５４によるバイパ
スライン４７への切換えとともに、一旦スイッチ５０で
非重要負荷４３を解列することで、信頼性向上を図って
いる。なお、切換スイッチ５４の代りに、単なるスイッ
チを用いても同等の機能を果たすことも可能である。こ
れらは、図４（１）、図５（１）および図５（２）に示
すとおりである。また図６の説明では、並列運転への復
旧時に、ステップｂ１２またはステップｂ１７でスイッ
チ５０もＯＮとし、非重要負荷４３を並列ライン４２に
接続するようにしているけれども、制御ユニット３１に
対する設定で、スイッチ５０のＯＮ動作は行わないよう
にして、非重要負荷４３をバイパスライン４７側に接続
したままにすることもできる。

【００４６】以上のように、図１および図３に示す実施
形態の電力供給装置２０，４０では、発電機２５やイン
バータ２６，４６の故障、もしくは商用電源２４の停電
時においても重要負荷２３への電力供給は妨げられず、
重要負荷２３を継続的に運用することが可能となる。な
お、本システムでは、発電機２５の単独給電システムと
位置づけることができるので、本システムを構築するこ
とで系統連系時に必要となる各種保護装置の設置や、受
電設備の改造費用などを不要にすることができる。ま
た、本システムでは発電機２５の定格容量超過分の電力
は、インバータ２６，４６を介して商用電源２４から供
給することができるので、発電機２５の高負荷率運転が
可能になる。したがって、本発明を適用すれば、系統連
系を行わずに系統連系と同等の効果を得るシステムを安
価に構築することができる。

【００４７】また、図１に示す電力供給装置２０および
図３に示す電力供給装置４０では、蓄電体２９を用い
て、重要負荷生残りをより確実に行わせることができ
る。また、図１に示す電力供給装置２０および図３に示
す電力供給装置４０では、スイッチ２１，２２などの操
作で、重要負荷生残りをより確実に行うことができる。

【００４８】また、図３に示す電力供給装置４０では、
重要負荷２３と非重要負荷４３との並列運転時には発電
機２５およびインバータ２６，４６の故障、もしくは商
用電源２４の停電時に重要負荷２３への電力供給は妨げ
られず、継続的な運用が可能になるとともに、非重要負
荷４３に対してはバイパスライン４７への切換えによっ
て、一時的な停電は伴っても商用電源２４が正常であれ
ば、並列運転時と同様に非重要負荷４３の自由な運用が
可能となる。

【００４９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、発電機や
インバータの故障、もしくは商用電源の停電時などにお
いても、重要負荷への電力供給は妨げられず、重要負荷
の継続的な運用が可能となる。

【００５０】また本発明によれば、スイッチを設けて、
発電機またはインバータから重要負荷への電力供給と遮
断とを確実に行うことができる。

【００５１】また本発明によれば、発電機またはインバ
ータを介する商用電源からの電力供給が一方のみから行
っている状態で、他方からの電力供給状態が回復すれ
ば、再び両方から重要負荷に電力供給を行う並列運転に
復帰させることができる。

【００５２】また本発明によれば、商用電源から供給さ
れる電力を蓄電体に蓄えておいて、商用電源の停電時な
どに蓄電体に蓄えられている電力を放出して、重要負荷
の生残りをより確実に行うことができる。

【００５３】また本発明によれば、発電機およびインバ
ータを介する商用電源の並列運転時には、重要負荷と非
重要負荷への電力供給を行って、発電機の運転効率を高
めることができる。発電機やインバータの故障、もしく
は商用電源の停止時には、重要負荷への電力供給は妨げ
られないので、重要負荷の継続的な運用が可能になる。
非重要負荷に対してはインバータを介する電力供給を停
止するので、インバータとして必要な出力容量は、重要
負荷に対して電力供給が可能な程度でよく、非重要負荷
に電力供給を行わせるためにインバータの定格出力を上
昇させて、費用を上昇させてしまうことを防ぐことがで
きる。

【００５４】また本発明によれば、非重要負荷に対して
は商用電源から電力供給を行うように切換えることがで
きるので、切換えによる一時的な停電を伴っても、商用
電源からの電力供給が正常に行われるかぎり、非重要負
荷に対しても電力供給を続けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態の電力供給装置２０の概
略的な電気的構成を示すブロック図である。

【図２】図１の電力供給装置２０での制御手順を示すフ
ローチャートである。

【図３】本発明の実施の他の形態の電力供給装置４０の
概略的な電気的構成を示すブロック図である。

【図４】図３のスイッチ５０の構成の例を示す図であ
る。

【図５】図３のスイッチ５０の構成の例を示す図であ
る。

【図６】図３の電力供給装置４０での制御手順を示すフ
ローチャートである。

【図７】従来からの系統連系を用いて重要負荷生残りを
行うことが可能な電力供給装置の概略的な電気的構成を
示すブロック図である。

【図８】従来からの単独給電方式の発電機と商用電源と
を切換えて負荷に対する電力供給を行う構成を示すブロ
ック図である。

【図９】インバータを用いて単独給電方式の発電機と商
用電源との並列運転を行うシステムの概略的な電気的構
成を示すブロック図である。

【符号の説明】

２０，４０ 電力供給装置 ２１，２２，５０，５１，５２，５３ スイッチ ２３ 重要負荷 ２４ 商用電源 ２５ 発電機 ２６，４６ インバータ ２８ 逆変換装置 ２９ 蓄電体 ３０ 検出ユニット ３１ 制御ユニット ４２ 並列ライン ４７ バイパスライン ５４ 切換スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｍ 7/48 Ｈ０２Ｍ 7/48 Ｎ Ｆターム(参考） 5G015 GA05 HA14 JA05 JA24 JA32 JA33 JA48 JA52 5G066 HA04 HA06 HA24 HB02 HB04 JA02 JB03 5H007 BB05 DA04 5H420 BB14 CC04 CC06 DD03 DD08 EA37 EA47 EB39 EB40 FF03 FF24 LL03

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重要負荷に対して、単独給電方式の発電
   機と、並列運転モードまたは定電圧定周波数運転モード
   を切換え可能なインバータを介する商用電源とから、そ
   れぞれの単独運転で、または両方の並列運転で電力供給
   が可能にするとともに、電力供給状態の監視も可能にし
   ておき、 発電機および商用電源の両方から電力供給が可能な状態
   であるときは、インバータを並列運転モードで動作させ
   て、発電機およびインバータの出力で重要負荷に電力供
   給を行い、 商用電源からのみ電力供給が可能な状態であるときは、
   インバータを定電圧定周波数運転モードで動作させて、
   重要負荷に電力を供給し、発電機の出力と重要負荷との
   間を遮断し、 発電機からのみ電力供給が可能な状態であるときは、発
   電機から重要負荷に電力を供給し、インバータの出力と
   重要負荷との間を遮断することを特徴とする重要負荷へ
   の電力供給方法。
2. 【請求項２】 前記重要負荷と前記発電機の出力および
   前記インバータの出力との間に、スイッチをそれぞれ設
   けておき、 前記電力供給を行うときにはスイッチを導通させ、 前記遮断のときにはスイッチを切断させることを特徴と
   する請求項１記載の重要負荷への電力供給方法。
3. 【請求項３】 前記商用電源からのみ電力供給が可能な
   状態で、前記発電機の出力と前記重要負荷との間が遮断
   されているときに、該発電機からの電力供給が再び可能
   な状態になると、前記インバータを前記並列運転モード
   に切換えて、発電機と同期が取れた時点で発電機と重要
   負荷を導通し、発電機から重要負荷への電力供給を再開
   し、 前記発電機からのみ電力供給が可能な状態で、インバー
   タと重要負荷との間が遮断されているときに、商用電源
   からの電力供給が再び可能な状態になると、インバータ
   を並列運転モードで動作させて、商用電源からインバー
   タを介する電力供給を再開することを特徴とする請求項
   １または２記載の重要負荷への電力供給方法。
4. 【請求項４】 前記商用電源からの前記インバータを介
   しての電力供給経路には、商用電源からの電力を蓄え
   て、商用電源からの電力供給停止時に、蓄えられている
   電力を放出する蓄電体を含むことを特徴とする請求項１
   〜３のいずれかに記載の重要負荷への電力供給方法。
5. 【請求項５】 前記発電機と、前記インバータを介する
   前記商用電源との並列運転では、前記重要負荷ととも
   に、非重要負荷に対しても電力供給を行い、 前記商用電源からのみ電力供給が可能な状態では、非重
   要負荷に対するインバータを介しての電力供給を停止
   し、 前記発電機からのみ電力供給が可能な状態では、非重要
   負荷に対する発電機からの電力供給を停止することを特
   徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の重要負荷への
   電力供給方法。
6. 【請求項６】 前記非重要負荷に対して、前記インバー
   タを介する電力供給および前記発電機からの電力供給を
   停止するとき、該電力供給停止後に、前記商用電源から
   直接非重要負荷に対して電力供給を行うことを特徴とす
   る請求項５記載の重要負荷への電力供給方法。