JP2002078240A - 電源装置 - Google Patents
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- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/30—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
- Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
- Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
- Y04S20/20—End-user application control systems
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- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電力ロスを少なくして消費電力効率の向上を
図ると共に、バックアップ用発電機にかかるコストを削
減して経済的に優れた電源装置を提供する。 【解決手段】 コンバータ２とインバータ３との間であ
る直流部分にはインバータ３に対し直流電力を連続的に
出力する直流発電装置７が直流−直流コンバータ６を介
して接続されている。直流−直流コンバータ６は出力を
電流制御とし、直流発電装置７の出力を一定に制御する
ように構成される。一方、コンバータ２は出力を電圧制
御とし、電圧計８にて計測される直流電圧計測値１０が
常に一定値Ｖ１となるように交流電力から直流電力への
変換量１１または直流電力から交流電力への変換量１２
を制御するように構成される。
図ると共に、バックアップ用発電機にかかるコストを削
減して経済的に優れた電源装置を提供する。 【解決手段】 コンバータ２とインバータ３との間であ
る直流部分にはインバータ３に対し直流電力を連続的に
出力する直流発電装置７が直流−直流コンバータ６を介
して接続されている。直流−直流コンバータ６は出力を
電流制御とし、直流発電装置７の出力を一定に制御する
ように構成される。一方、コンバータ２は出力を電圧制
御とし、電圧計８にて計測される直流電圧計測値１０が
常に一定値Ｖ１となるように交流電力から直流電力への
変換量１１または直流電力から交流電力への変換量１２
を制御するように構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、交流電力を一度直
流電力に変換し、その直流電力を再び交流電力に逆変換
する電源装置に関する。
流電力に変換し、その直流電力を再び交流電力に逆変換
する電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、コンピュータや医療用機器など
の負荷には、商用系統の停電による影響を受けない高品
質な電力を供給することが望まれている。高品質電力を
供給する電源装置として、ＣＶＣＦ電源装置あるいはＵ
ＰＳ電源装置と呼ばれる電源装置が広く採用されてい
る。この電源装置は、交流系統からの交流電力をいった
ん直流電力に変換し、その直流電力を再び交流電力に逆
変換してから負荷に与えるようになっており、電圧や周
波数を整えた安定した電力を供給することができる。ま
た、蓄電装置を組み合わせて直流電力の一部を蓄えるこ
ともでき、交流系統が停電した場合には蓄電装置が放電
して負荷に電力を供給できる。急速な進歩を遂げる近年
の高度情報化社会では、安定且つ無停電な高品質電力に
対する需要がますます増大しており、高品質電力を供給
する電源装置に高い関心が集まっている。
の負荷には、商用系統の停電による影響を受けない高品
質な電力を供給することが望まれている。高品質電力を
供給する電源装置として、ＣＶＣＦ電源装置あるいはＵ
ＰＳ電源装置と呼ばれる電源装置が広く採用されてい
る。この電源装置は、交流系統からの交流電力をいった
ん直流電力に変換し、その直流電力を再び交流電力に逆
変換してから負荷に与えるようになっており、電圧や周
波数を整えた安定した電力を供給することができる。ま
た、蓄電装置を組み合わせて直流電力の一部を蓄えるこ
ともでき、交流系統が停電した場合には蓄電装置が放電
して負荷に電力を供給できる。急速な進歩を遂げる近年
の高度情報化社会では、安定且つ無停電な高品質電力に
対する需要がますます増大しており、高品質電力を供給
する電源装置に高い関心が集まっている。
【０００３】ここで、図４を参照してＣＶＣＦ電源装置
の従来例について具体的に説明する。電源装置には、交
流電力を直流電力に変換するコンバータ２と、直流電力
を再び交流電力に変換するインバータ３とが設けられて
いる。コンバータ２とインバータ３との間である直流部
分には蓄電装置としてバッテリー５が接続されている。
また、コンバータ２には商用の交流系統１が接続され、
インバータ３にはコンピュータなどの独立負荷４が接続
されている。
の従来例について具体的に説明する。電源装置には、交
流電力を直流電力に変換するコンバータ２と、直流電力
を再び交流電力に変換するインバータ３とが設けられて
いる。コンバータ２とインバータ３との間である直流部
分には蓄電装置としてバッテリー５が接続されている。
また、コンバータ２には商用の交流系統１が接続され、
インバータ３にはコンピュータなどの独立負荷４が接続
されている。
【０００４】以上の構成を有する電源装置では、コンバ
ータ２が交流系統１から交流電力を取り入れて直流電力
に変換し、その一部をインバータ３に送り、残りを蓄電
装置５に送る。インバータ３は直流電力を再び交流電力
に変換し、これを独立負荷４に供給する。また、交流系
統１に異常が生じた場合には、バッテリー５が蓄えてい
た直流電力を放電してインバータ３に出力することによ
り、独立負荷４への電力供給が可能となる。このような
電源装置によれば、交流系統１の影響を受けない高品質
電力を無停電で供給し続けることができる。
ータ２が交流系統１から交流電力を取り入れて直流電力
に変換し、その一部をインバータ３に送り、残りを蓄電
装置５に送る。インバータ３は直流電力を再び交流電力
に変換し、これを独立負荷４に供給する。また、交流系
統１に異常が生じた場合には、バッテリー５が蓄えてい
た直流電力を放電してインバータ３に出力することによ
り、独立負荷４への電力供給が可能となる。このような
電源装置によれば、交流系統１の影響を受けない高品質
電力を無停電で供給し続けることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記電
源装置では、交流系統１から独立負荷４に電力を供給す
るまでに、コンバータ２における交流電力から直流電力
への変換と、インバータ３における直流電力から交流電
力への逆変換という２度の変換を行っている。このた
め、約１０％の電力ロスが発生していた。つまり従来で
は、商用系統が停電した場合に備えて常時１０％余分に
電力を浪費していた。
源装置では、交流系統１から独立負荷４に電力を供給す
るまでに、コンバータ２における交流電力から直流電力
への変換と、インバータ３における直流電力から交流電
力への逆変換という２度の変換を行っている。このた
め、約１０％の電力ロスが発生していた。つまり従来で
は、商用系統が停電した場合に備えて常時１０％余分に
電力を浪費していた。
【０００６】また、商用の交流系統１の停電が万が一長
期化した場合を想定して、バックアップ用の発電機を別
途準備しておく必要があった。このバックアップ用の発
電機は普段は使用されないが緊急時には所定の時間内に
立ち上がらなくては意味がない。そこで、利用率がほぼ
０の機器に対して常時メンテナンスや起動確認試験を実
施していた。このように従来の電源装置では、電力ロス
が大きい点と、バックアップ用発電機にかかるコストが
かさむ点とが問題となっていた。
期化した場合を想定して、バックアップ用の発電機を別
途準備しておく必要があった。このバックアップ用の発
電機は普段は使用されないが緊急時には所定の時間内に
立ち上がらなくては意味がない。そこで、利用率がほぼ
０の機器に対して常時メンテナンスや起動確認試験を実
施していた。このように従来の電源装置では、電力ロス
が大きい点と、バックアップ用発電機にかかるコストが
かさむ点とが問題となっていた。
【０００７】本発明は、以上の問題点を解消するために
提案されたものであり、その目的は、電力ロスを少なく
して消費電力効率の向上を図ると共に、バックアップ用
発電機にかかるコストを削減して経済的に優れた電源装
置を提供することにある。
提案されたものであり、その目的は、電力ロスを少なく
して消費電力効率の向上を図ると共に、バックアップ用
発電機にかかるコストを削減して経済的に優れた電源装
置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、交流系統からの交流電力を直流電力に変
換する変換装置と、この変換装置にて変換された直流電
力を交流電力に逆変換する逆変換装置とを備え、前記逆
変換装置に負荷を接続して該負荷に交流電力を供給する
電源装置において、次のような技術的な特徴を有してい
る。
に、本発明は、交流系統からの交流電力を直流電力に変
換する変換装置と、この変換装置にて変換された直流電
力を交流電力に逆変換する逆変換装置とを備え、前記逆
変換装置に負荷を接続して該負荷に交流電力を供給する
電源装置において、次のような技術的な特徴を有してい
る。
【０００９】請求項１の発明は、前記逆変換装置に対し
直流電力を連続的に出力する直流発電装置を設けたこと
を特徴としている。
直流電力を連続的に出力する直流発電装置を設けたこと
を特徴としている。
【００１０】このような構成を有する請求項１の発明で
は、通常時は直流発電装置が逆変換装置に直流電力を出
力し、逆変換装置から負荷に交流電力を供給する。そし
て、一時的な負荷のアンバランスや負荷に対する不足電
力分がある場合のみ、変換装置にて変換した直流電力を
使用する。すなわち請求項１の発明においては、直流発
電装置が主たる電力供給源となり、交流系統から変換装
置を経由して逆変換装置に送る直流電力を少なくするこ
とができる。したがって、変換装置における交流電力か
ら直流電力への変換を抑制でき、電力ロスの発生を減ら
すことが可能である。
は、通常時は直流発電装置が逆変換装置に直流電力を出
力し、逆変換装置から負荷に交流電力を供給する。そし
て、一時的な負荷のアンバランスや負荷に対する不足電
力分がある場合のみ、変換装置にて変換した直流電力を
使用する。すなわち請求項１の発明においては、直流発
電装置が主たる電力供給源となり、交流系統から変換装
置を経由して逆変換装置に送る直流電力を少なくするこ
とができる。したがって、変換装置における交流電力か
ら直流電力への変換を抑制でき、電力ロスの発生を減ら
すことが可能である。
【００１１】また、交流系統の停電の有無に関係なく、
直流発電装置が逆変換装置に直流電力を連続的に出力す
るため、非常時のバックアップ用発電機は不要となる。
これにより、バックアップ用発電機のメンテナンスや起
動確認試験にかかるコストを削減することができ、経済
的に有利となる。
直流発電装置が逆変換装置に直流電力を連続的に出力す
るため、非常時のバックアップ用発電機は不要となる。
これにより、バックアップ用発電機のメンテナンスや起
動確認試験にかかるコストを削減することができ、経済
的に有利となる。
【００１２】請求項２の発明は、請求項１記載の電源装
置において、前記直流発電装置に直流−直流変換器を接
続したことを特徴とする。
置において、前記直流発電装置に直流−直流変換器を接
続したことを特徴とする。
【００１３】以上の構成を有する請求項２の発明では、
直流−直流変換器により直流発電装置からの出力を任意
の値に制御することが可能となる。また、負荷端での短
絡事故による直流発電装置の過負荷や、過渡的な直流発
電装置への逆充電を防止することができる。
直流−直流変換器により直流発電装置からの出力を任意
の値に制御することが可能となる。また、負荷端での短
絡事故による直流発電装置の過負荷や、過渡的な直流発
電装置への逆充電を防止することができる。
【００１４】請求項３の発明は、請求項２記載の電源装
置において、前記変換装置にて変換された直流電力を蓄
える蓄電装置を設け、前記直流−直流変換器は前記直流
発電装置の出力を一定に制御し、前記負荷が前記直流発
電装置の出力を下回った場合には前記変換装置の運転方
向を逆にして前記交流系統に余剰電力分を供給し、前記
負荷が前記直流発電装置の出力を上回った場合には不足
電力分を前記変換装置および前記蓄電装置の少なくとも
一方から補給して前記負荷に交流電力を供給するように
構成したことを特徴とする。
置において、前記変換装置にて変換された直流電力を蓄
える蓄電装置を設け、前記直流−直流変換器は前記直流
発電装置の出力を一定に制御し、前記負荷が前記直流発
電装置の出力を下回った場合には前記変換装置の運転方
向を逆にして前記交流系統に余剰電力分を供給し、前記
負荷が前記直流発電装置の出力を上回った場合には不足
電力分を前記変換装置および前記蓄電装置の少なくとも
一方から補給して前記負荷に交流電力を供給するように
構成したことを特徴とする。
【００１５】上記の構成を有する請求項３の発明では、
負荷が変動した場合には、直流発電装置の出力と負荷と
の過不足分を、変換装置および蓄電装置の少なくとも一
方が吸収あるいは補給する。このため、直流−直流変換
器は直流発電装置の出力を一定に制御できる。したがっ
て、直流発電装置の運転電流を定格負荷点近傍に常時維
持することができ、直流発電装置は高い発電効率を得る
ことができる。
負荷が変動した場合には、直流発電装置の出力と負荷と
の過不足分を、変換装置および蓄電装置の少なくとも一
方が吸収あるいは補給する。このため、直流−直流変換
器は直流発電装置の出力を一定に制御できる。したがっ
て、直流発電装置の運転電流を定格負荷点近傍に常時維
持することができ、直流発電装置は高い発電効率を得る
ことができる。
【００１６】また、負荷が直流発電装置の出力を下回っ
ているときには、直流発電装置からの出力のみを負荷に
供給するので、変換装置における交流電力から直流電力
への変換を実施しない。これにより変換する際の電力ロ
スを減らすことができる。一方、負荷が直流発電装置の
出力を上回れば、変換装置および蓄電装置の少なくとも
一方が不足電力分を補給するため、負荷への電力の安定
供給が可能となる。
ているときには、直流発電装置からの出力のみを負荷に
供給するので、変換装置における交流電力から直流電力
への変換を実施しない。これにより変換する際の電力ロ
スを減らすことができる。一方、負荷が直流発電装置の
出力を上回れば、変換装置および蓄電装置の少なくとも
一方が不足電力分を補給するため、負荷への電力の安定
供給が可能となる。
【００１７】請求項４の発明は、請求項３記載の電源装
置において、前記直流−直流変換器の出力を電流制御と
し、前記変換装置の出力を電圧制御としたことを特徴と
するものである。
置において、前記直流−直流変換器の出力を電流制御と
し、前記変換装置の出力を電圧制御としたことを特徴と
するものである。
【００１８】このような構成を有する請求項４の発明で
は、電流制御である直流−直流変換器は、直流発電装置
から発生する直流電流が一定の値となるように直流発電
装置を制御する。したがって、負荷が直流発電装置の出
力を下回った場合には直流電圧が上昇し、逆に、負荷が
直流発電装置の出力を上回った場合には直流電圧が低下
する。一方、変換装置は電圧制御であるため直流電圧が
常に一定になるように制御することができる。したがっ
て、負荷が直流発電装置の出力を下回って直流電圧が上
昇した場合には、直流電圧が低下するように変換装置は
運転方向を逆にして直流電圧の一部を交流に変換し、こ
れを交流系統側に逆潮流させる。反対に、負荷が直流発
電装置の出力を上回って直流電圧が低下した場合には、
直流電圧が上昇するように変換装置は交流電力から直流
電力への変換量を増やし、変換装置および蓄電装置の少
なくとも一方が電力を出力して不足電力分を補うことが
できる。
は、電流制御である直流−直流変換器は、直流発電装置
から発生する直流電流が一定の値となるように直流発電
装置を制御する。したがって、負荷が直流発電装置の出
力を下回った場合には直流電圧が上昇し、逆に、負荷が
直流発電装置の出力を上回った場合には直流電圧が低下
する。一方、変換装置は電圧制御であるため直流電圧が
常に一定になるように制御することができる。したがっ
て、負荷が直流発電装置の出力を下回って直流電圧が上
昇した場合には、直流電圧が低下するように変換装置は
運転方向を逆にして直流電圧の一部を交流に変換し、こ
れを交流系統側に逆潮流させる。反対に、負荷が直流発
電装置の出力を上回って直流電圧が低下した場合には、
直流電圧が上昇するように変換装置は交流電力から直流
電力への変換量を増やし、変換装置および蓄電装置の少
なくとも一方が電力を出力して不足電力分を補うことが
できる。
【００１９】請求項５の発明は、請求項２記載の電源装
置において、前記変換装置にて変換された直流電力を蓄
える蓄電装置を設け、前記負荷が前記直流発電装置の出
力範囲内であれば前記直流−直流変換器は前記直流発電
装置の出力を前記負荷に追従するように制御し、前記負
荷が前記直流発電装置の出力範囲を越えた場合には不足
電力分を前記変換装置および前記蓄電装置の少なくとも
一方から補給して前記負荷に交流電力を供給するように
構成したことを特徴とする。
置において、前記変換装置にて変換された直流電力を蓄
える蓄電装置を設け、前記負荷が前記直流発電装置の出
力範囲内であれば前記直流−直流変換器は前記直流発電
装置の出力を前記負荷に追従するように制御し、前記負
荷が前記直流発電装置の出力範囲を越えた場合には不足
電力分を前記変換装置および前記蓄電装置の少なくとも
一方から補給して前記負荷に交流電力を供給するように
構成したことを特徴とする。
【００２０】上記の構成を有する請求項５の発明では、
負荷の変動が直流発電装置の出力範囲内であれば直流−
直流変換器の制御により直流発電装置の出力を負荷に合
わせることができる。つまり、直流発電装置は常に必要
とされる分だけの直流電力を出力することができ、発電
効率を高めることができる。また、直流発電装置の出力
範囲内では変換装置における交流電力から直流電力への
変換を実施しないので、変換する際の電力ロスは軽減す
る。一方、負荷が直流発電装置の出力範囲を越えた場合
には不足電力分を変換装置および蓄電装置の少なくとも
一方から補給するので、高品質な電力を負荷に安定して
供給することができる。
負荷の変動が直流発電装置の出力範囲内であれば直流−
直流変換器の制御により直流発電装置の出力を負荷に合
わせることができる。つまり、直流発電装置は常に必要
とされる分だけの直流電力を出力することができ、発電
効率を高めることができる。また、直流発電装置の出力
範囲内では変換装置における交流電力から直流電力への
変換を実施しないので、変換する際の電力ロスは軽減す
る。一方、負荷が直流発電装置の出力範囲を越えた場合
には不足電力分を変換装置および蓄電装置の少なくとも
一方から補給するので、高品質な電力を負荷に安定して
供給することができる。
【００２１】請求項６の発明は、請求項５記載の電源装
置において、前記直流−直流変換器の出力を電圧制御と
したことを特徴とするものである。
置において、前記直流−直流変換器の出力を電圧制御と
したことを特徴とするものである。
【００２２】このような構成を有する請求項６の発明で
は、直流−直流変換器は電圧制御であるため、直流発電
装置の出力電圧が常に一定になるように制御することが
できる。したがって、負荷が直流発電装置の出力範囲内
において、負荷が直流発電装置の出力を下回れば直流電
圧が上昇するので直流発電装置の発電出力が減少し、逆
に、負荷が直流発電装置の出力を上回れば直流電圧が低
下するので直流発電装置の発電出力が増大する。さらに
負荷が直流発電装置の出力範囲を越えて増えた場合には
変換装置および蓄電装置の少なくとも一方が電力を出力
して電圧を回復させることができる。
は、直流−直流変換器は電圧制御であるため、直流発電
装置の出力電圧が常に一定になるように制御することが
できる。したがって、負荷が直流発電装置の出力範囲内
において、負荷が直流発電装置の出力を下回れば直流電
圧が上昇するので直流発電装置の発電出力が減少し、逆
に、負荷が直流発電装置の出力を上回れば直流電圧が低
下するので直流発電装置の発電出力が増大する。さらに
負荷が直流発電装置の出力範囲を越えて増えた場合には
変換装置および蓄電装置の少なくとも一方が電力を出力
して電圧を回復させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】（１）第１の実施の形態 ［構成］請求項１、２、３、４記載の発明に対応する第
１の実施の形態について、図１および図２に従って以下
に説明する。図１は第１の実施の形態の構成図、図２は
コンバータ２の制御ブロック図である。なお、図４に示
した従来技術と同様の部分は同一の符号を付して説明は
省略する。
１の実施の形態について、図１および図２に従って以下
に説明する。図１は第１の実施の形態の構成図、図２は
コンバータ２の制御ブロック図である。なお、図４に示
した従来技術と同様の部分は同一の符号を付して説明は
省略する。
【００２４】図１に示すように、コンバータ２とインバ
ータ３との間である直流部分にはインバータ３に対し直
流電力を連続的に出力する直流発電装置７が直流−直流
コンバータ６を介して接続されている。また、直流部分
には電源装置の直流電圧を計測する電圧計８が設置さ
れ、直流−直流コンバータ６には直流−直流コンバータ
６の出力電流を計測する電流計９が設置されている。
ータ３との間である直流部分にはインバータ３に対し直
流電力を連続的に出力する直流発電装置７が直流−直流
コンバータ６を介して接続されている。また、直流部分
には電源装置の直流電圧を計測する電圧計８が設置さ
れ、直流−直流コンバータ６には直流−直流コンバータ
６の出力電流を計測する電流計９が設置されている。
【００２５】直流−直流コンバータ６は出力を電流制御
とし、直流発電装置７の出力を一定に制御するように構
成される。一方、コンバータ２は出力を電圧制御とし、
図２に示すように、電圧計８にて計測される直流電圧計
測値１０が常に一定値Ｖ１となるように交流電力から直
流電力への変換量１１または直流電力から交流電力への
変換量１２を制御するように構成される。また、バッテ
リー５の充電電圧Ｖ２は前記一定値Ｖ１よりも小さく設
定されている。
とし、直流発電装置７の出力を一定に制御するように構
成される。一方、コンバータ２は出力を電圧制御とし、
図２に示すように、電圧計８にて計測される直流電圧計
測値１０が常に一定値Ｖ１となるように交流電力から直
流電力への変換量１１または直流電力から交流電力への
変換量１２を制御するように構成される。また、バッテ
リー５の充電電圧Ｖ２は前記一定値Ｖ１よりも小さく設
定されている。
【００２６】［作用］このような構成を有する第１の実
施の形態では、直流発電装置７がインバータ３に直流電
力を出力し、インバータ３から独立負荷４に交流電力を
供給する。電流制御である直流−直流コンバータ６は、
直流発電装置７から発生する直流電流が一定の値となる
ように直流発電装置７の出力を制御する。
施の形態では、直流発電装置７がインバータ３に直流電
力を出力し、インバータ３から独立負荷４に交流電力を
供給する。電流制御である直流−直流コンバータ６は、
直流発電装置７から発生する直流電流が一定の値となる
ように直流発電装置７の出力を制御する。
【００２７】負荷が変動して直流発電装置７の出力を下
回ると、直流発電装置７の直流電圧が上昇する。このと
き、コンバータ２は電圧を一定値Ｖ１に維持するため、
直流電力から交流電力への変換量１２を増加させ、余剰
発電出力を交流系統１側に逆潮流させる。
回ると、直流発電装置７の直流電圧が上昇する。このと
き、コンバータ２は電圧を一定値Ｖ１に維持するため、
直流電力から交流電力への変換量１２を増加させ、余剰
発電出力を交流系統１側に逆潮流させる。
【００２８】反対に、負荷が変動して直流発電装置７の
出力を上回ると、直流発電装置７の直流電圧が低下す
る。このときもコンバータ２は電圧を一定値Ｖ１に維持
するため、交流電力から直流電力への変換量１１を増加
させ、不足電力分を補う。さらに直流発電装置７の直流
電圧が低下し、Ｖ２以下となった場合には、バッテリー
５が不足電力分を補給する。
出力を上回ると、直流発電装置７の直流電圧が低下す
る。このときもコンバータ２は電圧を一定値Ｖ１に維持
するため、交流電力から直流電力への変換量１１を増加
させ、不足電力分を補う。さらに直流発電装置７の直流
電圧が低下し、Ｖ２以下となった場合には、バッテリー
５が不足電力分を補給する。
【００２９】［効果］以上の第１の実施の形態によれ
ば、直流−直流コンバータ６が直流発電装置７の出力を
一定に制御するため、直流発電装置７の運転電流を定格
負荷点近傍に常時維持することが可能となり、直流発電
装置７は高い発電効率を得ることができる。また、負荷
が大きくなり直流発電装置７の出力が足りない時には不
足分をコンバータ２さらにはバッテリー５が補給するこ
とができ、負荷への電力の安定供給が可能となる。一
方、負荷が小さくなり直流発電装置７の出力が余った時
には交流系統１に供給し、コンバータ２における交流電
力から直流電力への変換を実施しない。したがって変換
する際の電力ロスを減らすことができ、消費電力効率が
向上する。
ば、直流−直流コンバータ６が直流発電装置７の出力を
一定に制御するため、直流発電装置７の運転電流を定格
負荷点近傍に常時維持することが可能となり、直流発電
装置７は高い発電効率を得ることができる。また、負荷
が大きくなり直流発電装置７の出力が足りない時には不
足分をコンバータ２さらにはバッテリー５が補給するこ
とができ、負荷への電力の安定供給が可能となる。一
方、負荷が小さくなり直流発電装置７の出力が余った時
には交流系統１に供給し、コンバータ２における交流電
力から直流電力への変換を実施しない。したがって変換
する際の電力ロスを減らすことができ、消費電力効率が
向上する。
【００３０】しかも、交流系統１の停電の有無に関係な
く、直流発電装置７がインバータ３に直流電力を連続的
に出力するので、第１の実施の形態では非常時のバック
アップ用発電機は不要となる。これにより、バックアッ
プ用発電機のメンテナンスや起動確認試験にかかるコス
トを削減することができ、経済的に有利となる。また、
直流−直流コンバータ６の出力電流制御機能により、独
立負荷４での短絡事故による直流発電装置７の過負荷
や、過渡的な直流発電装置７への逆充電を防止すること
ができる。
く、直流発電装置７がインバータ３に直流電力を連続的
に出力するので、第１の実施の形態では非常時のバック
アップ用発電機は不要となる。これにより、バックアッ
プ用発電機のメンテナンスや起動確認試験にかかるコス
トを削減することができ、経済的に有利となる。また、
直流−直流コンバータ６の出力電流制御機能により、独
立負荷４での短絡事故による直流発電装置７の過負荷
や、過渡的な直流発電装置７への逆充電を防止すること
ができる。
【００３１】（２）第２の実施の形態 ［構成］請求項５、６記載の発明に対応する第２の実施
の形態について、図３に従って以下に説明する。図３は
直流−直流コンバータ６の制御ブロック図である。な
お、第２の実施の形態の基本的な構成は前記第１の実施
の形態と同様であり、構成上の特徴は次の点にある。
の形態について、図３に従って以下に説明する。図３は
直流−直流コンバータ６の制御ブロック図である。な
お、第２の実施の形態の基本的な構成は前記第１の実施
の形態と同様であり、構成上の特徴は次の点にある。
【００３２】すなわち、直流−直流コンバータ６では、
出力を電圧制御とし、直流電圧計測値１０が一定値Ｖ０
となるように直流電流設定値１３を演算して直流電流計
測値１４がそれに見合うように直流発電装置７の発電量
を決定するように構成されている。ただし、直流電流設
定値１３が直流電流制限値１６を逸脱しないように直流
電流リミッタ１７が設けられている。一方、コンバータ
２は直流電圧計測値１０が常に一定値Ｖ１となるように
交流電力から直流電力への変換量１１または直流電力か
ら交流電力への変換量１２を制御するように構成され
る。また、バッテリー５の充電電圧Ｖ２は一定値Ｖ１よ
りも小さく設定されている。なお、一定値Ｖ１は前記一
定値Ｖ０よりも小さく設定されている。すなわち、Ｖ０
＞Ｖ１＞Ｖ２という大小関係になっている。
出力を電圧制御とし、直流電圧計測値１０が一定値Ｖ０
となるように直流電流設定値１３を演算して直流電流計
測値１４がそれに見合うように直流発電装置７の発電量
を決定するように構成されている。ただし、直流電流設
定値１３が直流電流制限値１６を逸脱しないように直流
電流リミッタ１７が設けられている。一方、コンバータ
２は直流電圧計測値１０が常に一定値Ｖ１となるように
交流電力から直流電力への変換量１１または直流電力か
ら交流電力への変換量１２を制御するように構成され
る。また、バッテリー５の充電電圧Ｖ２は一定値Ｖ１よ
りも小さく設定されている。なお、一定値Ｖ１は前記一
定値Ｖ０よりも小さく設定されている。すなわち、Ｖ０
＞Ｖ１＞Ｖ２という大小関係になっている。
【００３３】［作用］以上の構成を有する第２の実施の
形態では、直流発電装置７の出力を負荷に追従させるた
めに、直流−直流コンバータ６は出力電圧が一定値Ｖ０
となるように発電出力を調節する。
形態では、直流発電装置７の出力を負荷に追従させるた
めに、直流−直流コンバータ６は出力電圧が一定値Ｖ０
となるように発電出力を調節する。
【００３４】まず、負荷が直流発電装置７の発電出力を
上回った場合、直流発電装置７の直流電圧値Ｖが低下す
るため（Ｖ＜Ｖ０）、直流−直流コンバータ６は発電出
力を上昇させて電圧値Ｖを一定値Ｖ０に戻す。逆に、負
荷が直流発電装置７の発電出力を下回った場合には、直
流発電装置７の直流電圧値Ｖが上昇するため（Ｖ＞Ｖ
０）、直流−直流コンバータ６は発電出力を減少させて
電圧値Ｖを一定値Ｖ０に戻す。
上回った場合、直流発電装置７の直流電圧値Ｖが低下す
るため（Ｖ＜Ｖ０）、直流−直流コンバータ６は発電出
力を上昇させて電圧値Ｖを一定値Ｖ０に戻す。逆に、負
荷が直流発電装置７の発電出力を下回った場合には、直
流発電装置７の直流電圧値Ｖが上昇するため（Ｖ＞Ｖ
０）、直流−直流コンバータ６は発電出力を減少させて
電圧値Ｖを一定値Ｖ０に戻す。
【００３５】一方、コンバータ２おびバッテリー５にお
いては、それらの直流電圧の設定値であるＶ１、Ｖ２は
Ｖ０＞Ｖ１＞Ｖ２という関係になっている。そのため、
負荷が上昇して直流発電装置７の直流電圧値Ｖがさらに
低下し、Ｖ１＞Ｖ＞Ｖ２となった場合には、直流発電装
置７に加えてコンバータ２にて交流電力から直流電力へ
の変換量１１を増加させ、電圧を回復させる。さらに負
荷が上昇して直流発電装置７の直流電圧値Ｖがいっそう
低下し、Ｖ２＞Ｖとなった場合には、直流発電装置７お
よびコンバータ２に加えバッテリー５が放電を行い、電
圧を回復させる。なお、直流発電装置７およびコンバー
タ２は出力する電力が機器の使用から定まる最大値を逸
脱しないように負荷制限を実施する。
いては、それらの直流電圧の設定値であるＶ１、Ｖ２は
Ｖ０＞Ｖ１＞Ｖ２という関係になっている。そのため、
負荷が上昇して直流発電装置７の直流電圧値Ｖがさらに
低下し、Ｖ１＞Ｖ＞Ｖ２となった場合には、直流発電装
置７に加えてコンバータ２にて交流電力から直流電力へ
の変換量１１を増加させ、電圧を回復させる。さらに負
荷が上昇して直流発電装置７の直流電圧値Ｖがいっそう
低下し、Ｖ２＞Ｖとなった場合には、直流発電装置７お
よびコンバータ２に加えバッテリー５が放電を行い、電
圧を回復させる。なお、直流発電装置７およびコンバー
タ２は出力する電力が機器の使用から定まる最大値を逸
脱しないように負荷制限を実施する。
【００３６】逆に、負荷が減少して直流発電装置７の直
流電圧値Ｖが上昇した場合には、直流電圧設定値の大小
関係にＶ０＞Ｖ１＞Ｖ２に従い、バッテリー５、コンバ
ータ２、直流発電装置７という順番で出力を減少させ
る。なお、過渡的に直流電圧が負荷の最大許容電圧Ｖｈ
に到達したときにはコンバータ２により直流電力の一部
を交流電力に変換し、交流系統１側に逆潮流させ、最大
許容電圧Ｖｈを越える電圧の上昇を防止する。
流電圧値Ｖが上昇した場合には、直流電圧設定値の大小
関係にＶ０＞Ｖ１＞Ｖ２に従い、バッテリー５、コンバ
ータ２、直流発電装置７という順番で出力を減少させ
る。なお、過渡的に直流電圧が負荷の最大許容電圧Ｖｈ
に到達したときにはコンバータ２により直流電力の一部
を交流電力に変換し、交流系統１側に逆潮流させ、最大
許容電圧Ｖｈを越える電圧の上昇を防止する。
【００３７】［効果］以上の第２の実施の形態によれ
ば、負荷の変動が直流発電装置７の出力範囲内であれば
直流−直流コンバータ６の制御により直流発電装置７の
出力を負荷に追従させることができる。つまり、直流発
電装置７は常に必要とされる分だけの直流電力を出力す
ることができ、発電効率を高めることができる。また、
直流発電装置７の出力範囲内ではコンバータ２における
交流電力から直流電力への変換を実施しないので、変換
する際の電力ロスは軽減する。一方、負荷が直流発電装
置７の出力範囲を越えた場合には不足電力分をコンバー
タ２、さらにはバッテリー５から補給するので、高品質
な電力を負荷に安定して供給することができる。なお、
第２の実施の形態においても、前記第１の実施の形態と
同様、非常時のバックアップ用発電機の省略によるコス
トの削減、さらには直流−直流コンバータ６による直流
発電装置７の過負荷や逆充電の防止といった効果があ
る。
ば、負荷の変動が直流発電装置７の出力範囲内であれば
直流−直流コンバータ６の制御により直流発電装置７の
出力を負荷に追従させることができる。つまり、直流発
電装置７は常に必要とされる分だけの直流電力を出力す
ることができ、発電効率を高めることができる。また、
直流発電装置７の出力範囲内ではコンバータ２における
交流電力から直流電力への変換を実施しないので、変換
する際の電力ロスは軽減する。一方、負荷が直流発電装
置７の出力範囲を越えた場合には不足電力分をコンバー
タ２、さらにはバッテリー５から補給するので、高品質
な電力を負荷に安定して供給することができる。なお、
第２の実施の形態においても、前記第１の実施の形態と
同様、非常時のバックアップ用発電機の省略によるコス
トの削減、さらには直流−直流コンバータ６による直流
発電装置７の過負荷や逆充電の防止といった効果があ
る。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電源装置
によれば、逆変換装置に対し直流電力を連続的に出力す
る直流発電装置を設け、これを主たる電力供給源とする
という簡単な構成により、変換装置における交流電力か
ら直流電力への変換を抑制して電力ロスを少なくし消費
電力効率の向上を図ることができる。また、バックアッ
プ用発電機を省いてコストを削減することが可能となり
優れた経済性を発揮することができる。
によれば、逆変換装置に対し直流電力を連続的に出力す
る直流発電装置を設け、これを主たる電力供給源とする
という簡単な構成により、変換装置における交流電力か
ら直流電力への変換を抑制して電力ロスを少なくし消費
電力効率の向上を図ることができる。また、バックアッ
プ用発電機を省いてコストを削減することが可能となり
優れた経済性を発揮することができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態の構成図。
【図２】第１の実施の形態におけるコンバータ２の制御
ブロック図。
ブロック図。
【図３】本発明の第２の実施の形態における直流−直流
コンバータ６の制御ブロック図。
コンバータ６の制御ブロック図。
【図４】従来の電源装置の構成図。
１…交流系統 ２…コンバータ ３…インバータ ４…独立負荷 ５…バッテリー ６…直流−直流コンバータ ７…直流発電装置 ８…電圧計 ９…電流計 １０…直流電圧計測値 １１…交流電力から直流電力への変換量 １２…直流電力から交流電力への変換量 １３…直流電流設定値 １４…直流電流計測値 １５…直流電流リミッタ １６…直流電流制限値
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000003078 株式会社東芝 東京都港区芝浦一丁目１番１号 (72)発明者 伊藤 俊之 東京都港区海岸一丁目５番20号 東京瓦斯 株式会社内 (72)発明者 池田 勇公 東京都港区海岸一丁目５番20号 東京瓦斯 株式会社内 (72)発明者 九鬼 正憲 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 菊沢 央忠 愛知県名古屋市熱田区桜田町19番18号 東 邦瓦斯株式会社内 (72)発明者 渡邉 政人 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 矢吹 正徳 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 Ｆターム(参考） 5G015 GA07 HA16 JA22 JA52 JA67 5H007 BB05 CC12 DC02 DC05
Claims (6)
- 【請求項１】 交流系統からの交流電力を直流電力に変
換する変換装置と、この変換装置にて変換された直流電
力を交流電力に逆変換する逆変換装置とを備え、前記逆
変換装置に負荷を接続して該負荷に交流電力を供給する
電源装置において、 前記逆変換装置に対し直流電力を連続的に出力する直流
発電装置を設けたことを特徴とする電源装置。 - 【請求項２】 前記直流発電装置に直流−直流変換器を
接続したことを特徴とする請求項１記載の電源装置。 - 【請求項３】 前記変換装置にて変換された直流電力を
蓄える蓄電装置を設け、 前記直流−直流変換器は前記直流発電装置の出力を一定
に制御し、 前記負荷が前記直流発電装置の出力を下回った場合には
前記変換装置の運転方向を逆にして余剰電力分を前記交
流系統に供給し、 前記負荷が前記直流発電装置の出力を上回った場合には
不足電力分を前記変換装置および前記蓄電装置の少なく
とも一方から補給して前記負荷に交流電力を供給するよ
うに構成したことを特徴とする請求項２記載の電源装
置。 - 【請求項４】 前記直流−直流変換器の出力を電流制御
とし、前記変換装置の出力を電圧制御としたことを特徴
とする請求項３記載の電源装置。 - 【請求項５】 前記変換装置にて変換された直流電力を
蓄える蓄電装置を設け、 前記負荷が前記直流発電装置の出力範囲内であれば前記
直流−直流変換器は前記直流発電装置の出力を前記負荷
に追従するように制御し、 前記負荷が前記直流発電装置の出力範囲を越えた場合に
は不足電力分を前記変換装置および前記蓄電装置の少な
くとも一方から補給して前記負荷に交流電力を供給する
ように構成したことを特徴とする請求項２記載の電源装
置。 - 【請求項６】 前記直流−直流変換器の出力を電圧制御
としたことを特徴とする請求項５記載の電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000263099A JP4630433B2 (ja) | 2000-08-31 | 2000-08-31 | 高効率無停電電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000263099A JP4630433B2 (ja) | 2000-08-31 | 2000-08-31 | 高効率無停電電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002078240A true JP2002078240A (ja) | 2002-03-15 |
| JP4630433B2 JP4630433B2 (ja) | 2011-02-09 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000263099A Expired - Fee Related JP4630433B2 (ja) | 2000-08-31 | 2000-08-31 | 高効率無停電電源装置 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4630433B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7292463B2 (en) | 2002-11-29 | 2007-11-06 | Rohm Co., Ltd. | DC-AC converter and controller IC therefor |
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| JP2012222972A (ja) * | 2011-04-11 | 2012-11-12 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 無停電電源システム |
| WO2016060633A1 (en) * | 2014-10-16 | 2016-04-21 | Enel Enerji̇ Elektroni̇k Sanayi̇ Ve Ti̇caret Anoni̇m Şi̇rketi̇ | Ongrid hybrid uninterruptible power supply |
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| JP2001197751A (ja) * | 2000-01-12 | 2001-07-19 | Hokoku Kogyo Co Ltd | 自然エネルギーを利用した電源装置 |
-
2000
- 2000-08-31 JP JP2000263099A patent/JP4630433B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP4630433B2 (ja) | 2011-02-09 |
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