JP2007124864A - 電力変換システム - Google Patents

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Abstract

【課題】設置および運用の簡易化を図ることが可能な電力変換システムを提供する。
【解決手段】電力変換システム1は、交流電源入力端子21と、交流電源入力端子21から入力された交流電力を直流電力に変換するAC/DCコンバータ3と、直流電源入力端子22と、直流電源入力端子22から入力された直流電力に基づいて所定の電圧値の直流電力を生成するDC/DCコンバータ7と、AC/DCコンバータ3によって変換された直流電力、およびDC/DCコンバータ7によって生成された直流電力の少なくともいずれか一方から負荷13に供給すべき交流電力を生成するDC/ACインバータ8とを備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、電力変換システムに関し、特に、交流電源および直流電源を利用する電力変換システムに関する。
近年、地球環境対策の観点から各種エネルギーの利用の見直しが図られている。特に太陽エネルギーを利用する太陽電池は、クリーンなエネルギー供給源の代表として期待されている。
ここで、太陽電池を用いた電力変換システム、すなわち太陽光発電システムは、一般的には住宅等の屋根、およびビル等の壁面に設置して固定される。そして、太陽光発電システムは、分散型電源として商用電源と連系し、分散型電源だけでは負荷の消費電力を賄えない場合に、系統側の商用電源から電力を供給するように設計されている。また、負荷で消費されなかった太陽光発電システムの余剰電力を系統側に逆潮流して売電が行われる。
一方、負荷の容量が小さい場合には、太陽電池モジュールをベランダ等に取付けた、小型で簡易な構成、かつ安定した太陽光発電システムが望まれている。
たとえば、特許文献1には、以下のような系統連系型の電力変換システムが開示されている。すなわち、正弦波でPWM変調を施されたゲートパルス信号によって、FETブリッジ回路をスイッチングすることで、系統連系インバータの出力に正弦波電流が流れるように制御して、電力系統に太陽電池の出力電力を供給する。このとき、波形パターン記憶部から読出された正弦波波形パターン信号と、カレントトランスから出力されたインバータ出力電流信号との誤差信号を誤差増幅器で増幅し、この信号をPWM変調制御部でPWM変調してゲートドライブ信号生成部でゲートドライブ信号とするため、出力電流信号が上記読出された正弦波波形パターンと一致するようなフィードバック制御が実現される。
特開平7−194134号公報
ところで、特許文献1記載の系統連系型の電力変換システムを住宅用太陽光発電システムとして設置する場合には、連系に関する電力会社との契約が必要となり、売電および買電メータの設置が必要となり、また、商用電源に逆潮流する機能を備えたパワーコンディショナの設置が必要となる。すなわち、特許文献1記載の系統連系型の電力変換システムでは、連系に関する設備投資および電力会社との契約等の煩雑な手順が必要となり、小容量の太陽電池等を手軽に設置して家庭内での発電および発電電力の消費を行なうことが困難である。
また、太陽光発電システムで発電された電力のみを供給するための専用コンセントに負荷を接続していると、曇天および夜間は太陽電池の発電電力量が不足して負荷に十分電力を供給できないため、日没前および天候が悪化する前に負荷の電源プラグを専用コンセントから商用電源用のコンセントに差し替えなければならない。
したがって、特許文献1記載の系統連系型の電力変換システムでは、設置および運用が煩雑であるという問題点があった。
それゆえに、本発明の目的は、設置および運用の簡易化を図ることが可能な電力変換システムを提供することである。
上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる電力変換システムは、負荷に電力を供給する電力変換システムであって、交流電源入力端子と、交流電源入力端子から入力された交流電力を直流電力に変換する交流−直流変換回路と、直流電源入力端子と、直流電源入力端子から入力された直流電力に基づいて所定の電圧値の直流電力を生成する直流−直流変換回路と、交流−直流変換回路によって変換された直流電力、および直流−直流変換回路によって生成された直流電力の少なくともいずれか一方から負荷に供給すべき交流電力を生成する直流−交流変換回路とを備える。
好ましくは、電力変換システムは、さらに、交流電源入力端子および交流−直流変換回路の間に配置され、負荷に供給すべき交流電力を直流−交流変換回路が生成するために必要な直流電力に対して、直流−直流変換回路によって生成された直流電力が不足する場合には交流電源入力端子および交流−直流変換回路を接続し、負荷に供給すべき交流電力を直流−交流変換回路が生成するために必要な直流電力に対して、直流−直流変換回路によって生成された直流電力が不足しない場合には交流電源入力端子および交流−直流変換回路を接続しない切り替え部を備える。
好ましくは、電力変換システムは、さらに、負荷に供給される交流電力が出力される負荷端子と、直流電源入力端子から入力された直流電力の直流電圧値を検出する直流電源電力検出部と、検出された直流電圧値が所定値以上である場合には直流−交流変換回路の出力および負荷端子を接続し、検出された直流電圧値が所定値未満である場合には交流電源入力端子および負荷端子を接続する切り替え部とを備える。
好ましくは、電力変換システムは、さらに、蓄電池と、負荷に供給すべき交流電力を直流−交流変換回路が生成するために必要な直流電力に対して、直流−直流変換回路によって生成された直流電力が余る場合には、直流電源入力端子および蓄電池を接続し、かつ、蓄電池および直流−直流変換回路の入力を接続する切り替え部とを備える。
好ましくは、電力変換システムは、さらに、交流電源入力端子から入力された交流電力を充電する蓄電池と、直流電源入力端子から入力された直流電力の直流電圧値を検出する直流電源電力検出部と、交流電源入力端子から入力された交流電力の電圧値を検出する交流電源電力検出部と、検出された直流電圧値が所定値未満であり、かつ、検出された交流電圧値が所定値未満である場合には、蓄電池および直流−直流変換回路の入力を接続する切り替え部とを備える。
好ましくは、電力変換システムは、さらに、蓄電池と、交流電源入力端子から入力された交流電力の電圧値を検出する交流電源電力検出部と、検出された交流電圧値が所定値未満である場合には、直流電源入力端子および蓄電池を接続し、かつ、蓄電池および直流−直流変換回路の入力を接続する切り替え部とを備える。
好ましくは、電力変換システムは、さらに、直流電源入力端子および直流−直流変換回路の間にキャパシタを備える。
本発明によれば、設置および運用の簡易化を図ることができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係る電力変換システムの構成を示す図である。
同図を参照して、電力変換システム1は、AC/DCコンバータ(交流−直流変換回路)3と、省エネインジケータ4と、充電器5と、停電検出部(交流電源電力検出部)6と、DC/DCコンバータ(直流−直流変換回路)7と、DC/ACインバータ(直流−交流変換回路)8と、充電制御器9と、電圧検出部(直流電源電力検出部)10と、蓄電池11と、キャパシタ12と、ダイオード14〜17と、切り替え部19と、切り替え部20と、交流電源入力端子21と、直流電源入力端子22と、負荷端子23と、交流同期用信号線24と、負荷電圧検出部25とを備える。
切り替え部19は、リレー19aと、リレー19bとを含む。また、切り替え部19は、停電検出部6、電圧検出部10および負荷電圧検出部25の検出結果のうちの少なくともいずれか1つに基づいて、リレー19aおよびリレー19bの端子Cと端子Aとを接続するか、または端子Cと端子Bとを接続するかをそれぞれ切り替える。
切り替え部20は、リレー20aと、リレー20bとを含む。また、切り替え部20は、停電検出部6、電圧検出部10および負荷電圧検出部25の検出結果のうちの少なくともいずれか1つに基づいて、リレー20aおよびリレー20bの端子Cと端子Aとを接続するか、または端子Cと端子Bとを接続するかをそれぞれ切り替える。
交流電源18は、たとえば商用電源であり、交流電力を交流電源入力端子21に出力する。交流電源入力端子21は、リレー20aの端子Bと、充電器5と、停電検出部6と、DC/ACインバータ8の入力と、リレー20bの端子Aとに接続される。
AC/DCコンバータ3の入力は、リレー20aの端子Cに接続され、交流電源18から交流電源入力端子21およびリレー20aを介して受けた交流電力を直流電力に変換する。
DC/ACインバータ8は、AC/DCコンバータ3が変換した直流電力、およびDC/DCコンバータ7が昇圧した直流電力の少なくともいずれか一方を交流電力に変換する。DC/ACインバータ8の出力はリレー20bの端子Bに接続される。
AC同期用信号線24は、DC/ACインバータ8と交流電源18との同期を確保するために設けられている。すなわち、DC/ACインバータ8は、交流電源18からの交流電力をAC同期用信号線24経由で受けて、交流電源18からの交流電力と同期した交流電力を生成する。
ダイオード14〜17は、電力変換システム1内の各回路を流れる電流の逆流を防止する。
負荷端子23は、リレー20bの端子Cと、負荷13とに接続され、負荷13に供給される交流電力が負荷端子23から出力される。すなわち、リレー20bが端子Bと端子Cとを接続している場合には、DC/ACインバータ8が変換した交流電力が負荷13に供給される。リレー20bが端子Aと端子Cとを接続している場合には、交流電源入力端子21に入力された交流電源18からの交流電力が負荷13に供給される。
太陽電池2は、受光した太陽光から直流電力を発電し、直流電源入力端子22に出力する。直流電源入力端子22は、ダイオード16を介してリレー19aの端子Cに接続され、また、キャパシタ12と、電圧検出部10とに接続される。
電圧検出部10は、直流電源入力端子22に入力された太陽電池2からの直流電力の電圧値を検出する。
DC/DCコンバータ7の入力は、リレー19aの端子Bと、リレー19bの端子Aとに接続される。DC/DCコンバータ7は、リレー19aの端子Bまたはリレー19bの端子Aを介して受けた直流電力の電圧値を調整して所定の電圧値を有する直流電力を生成する。たとえば、DC/DCコンバータ7は、リレー19aの端子Bまたはリレー19bの端子Aを介して受けた直流電力を所定の電圧値に昇圧する。
リレー19aが端子Bと端子Cとを接続している場合には、直流電源入力端子22に入力された太陽電池2からの直流電力がDC/DCコンバータ7に供給される。リレー19aが端子Aと端子Cとを接続している場合には、直流電源入力端子22に入力された太陽電池2からの直流電力が蓄電池11に充電される。リレー19aが端子Aと端子Cとを接続し、かつ、リレー19bが端子Aと端子Cとを接続している場合には、直流電源入力端子22に入力された太陽電池2からの直流電力および蓄電池11からの直流電力の少なくともいずれか一方がDC/DCコンバータ7に供給される。
負荷電圧検出部25は、負荷端子23の電圧値を検出する。なお、負荷電圧検出部25が電力変換システム1の外部に配置され、負荷端子23の電圧値を検出して電力変換システム1に通知する構成であってもよい。
図2は、電力変換システム1における電力の流れの一例を示す図である。矢印aは、太陽電池2からの直流電力に基づく電力の流れを示す。
同図を参照して、晴天の昼間は、電力変換システム1は、DC/DCコンバータ7が昇圧した直流電力をDC/ACインバータ8において優先的に交流電力に変換し、リレー20bを介して負荷13に供給する。
より詳細には、晴天の昼間は、負荷13に供給すべき交流電力をDC/ACインバータ8が生成するために必要な直流電力に対してDC/DCコンバータ7で昇圧された直流電力が十分である場合が多く、交流電源18からの交流電力を使用していなくても負荷電圧検出部25が検出する負荷端子23の電圧値は所定値以上となる。
交流電源18からの交流電力を使用していない場合、すなわちリレー20aの端子Aと端子Cとが接続されている場合であって負荷電圧検出部25が検出した電圧値が所定値以上であるときには、切り替え部19は、リレー19aの端子Bと端子Cとを接続し、かつ、リレー19bの端子Bと端子Cとを接続する。また、切り替え部20は、リレー20aの端子Aと端子Cとを接続し、かつ、リレー20bの端子Bと端子Cとを接続する。
そうすると、太陽電池2が発電した直流電力は、ダイオード16およびリレー19aを介してDC/DCコンバータ7に入力され、DC/DCコンバータ7で昇圧された直流電力がダイオード15を介してDC/ACインバータ8に入力される。そして、DC/ACインバータ8は、DC/DCコンバータ7が昇圧した直流電力を交流電力に変換する。
このような構成により、交流電源18からの交流電力を無駄に消費することを防ぎ、省エネルギー化を図ることができる。
図3は、電力変換システム1における電力の流れの一例を示す図である。矢印aは、太陽電池2からの直流電力に基づく電力の流れを示し、矢印bは、交流電源18からの交流電力に基づく電力の流れを示す。
同図を参照して、曇天および雨天の昼間は、電力変換システム1は、DC/DCコンバータ7で昇圧される直流電力の不足分をAC/DCコンバータ3が変換する直流電力で補う。
より詳細には、曇天および雨天の昼間は、負荷13に供給すべき交流電力をDC/ACインバータ8が生成するために必要な直流電力に対してDC/DCコンバータ7で昇圧される直流電力が不足する場合が多く、負荷端子23の電圧値が低下して所定値未満となる。
負荷電圧検出部25が検出した電圧値が所定値未満である場合には、切り替え部19は、リレー19aの端子Bと端子Cとを接続し、かつ、リレー19bの端子Bと端子Cとを接続する。また、切り替え部20は、リレー20aの端子Bと端子Cとを接続し、かつ、リレー20bの端子Bと端子Cとを接続する。
そうすると、太陽電池2が発電した直流電力は、ダイオード16およびリレー19aを介してDC/DCコンバータ7に入力され、DC/DCコンバータ7で昇圧された直流電力がダイオード15を介してDC/ACインバータ8に入力される。また、交流電源18からの交流電力は、リレー20aを介してAC/DCコンバータ3に入力され、AC/DCコンバータ3で変換された直流電力がダイオード17を介してDC/ACインバータ8に入力される。そして、DC/ACインバータ8は、AC/DCコンバータ3で変換された直流電力およびDC/DCコンバータ7が昇圧した直流電力を交流電力に変換する。
このような構成により、太陽電池の発電電力が不足する場合でも安定して負荷に電力を供給することができる。
図4は、電力変換システム1における電力の流れの一例を示す図である。矢印aは、太陽電池2からの直流電力に基づく電力の流れを示し、矢印bは、交流電源18からの交流電力に基づく電力の流れを示す。
同図を参照して、夜間は、電力変換システム1は、交流電源入力端子21に入力された交流電源18からの交流電力を負荷13に直接供給する。
より詳細には、夜間は、太陽電池2が発電をほとんど行なえないため、電圧検出部10が検出する太陽電池2からの直流電力の電圧値が所定値未満となる。
電圧検出部10が検出した太陽電池2からの直流電力の電圧値が所定値未満である場合には、切り替え部19は、リレー19aの端子Bと端子Cとを接続し、かつ、リレー19bの端子Bと端子Cとを接続する。また、切り替え部20は、リレー20aの端子Aと端子Cとを接続し、かつ、リレー20bの端子Aと端子Cとを接続する。
そうすると、交流電源入力端子21に入力された交流電源18からの交流電力が負荷13に直接供給される。
このような構成により、DC/DCコンバータ7、DC/ACインバータ8および省エネインジケータ4の動作を停止し、電力変換システム1の消費電力を低減することができる。
なお、この場合、切り替え部19は、リレー19aの端子Aと端子Cとを接続する構成であってもよいし、また、リレー19bの端子Aと端子Cとを接続する構成であってもよい。
一方、電圧検出部10が検出した太陽電池2からの直流電力の電圧値が所定値以上である場合には、切り替え部19および切り替え部20は、たとえば図3と同様の端子接続を各リレーについて行なう。
図5は、電力変換システム1における電力の流れの一例を示す図である。矢印aは、太陽電池2からの直流電力に基づく電力の流れを示し、矢印cは、太陽電池2および蓄電池11からの直流電力に基づく電力の流れを示す。
同図を参照して、負荷13に供給すべき交流電力をDC/ACインバータ8が生成するために必要な直流電力に対してDC/DCコンバータ7で昇圧された直流電力が余る場合、すなわち太陽電池2の発電電力に対して負荷13の消費電力が少なくなる場合には、電力変換システム1は、太陽電池2からの直流電力を蓄電池11に充電するとともに、太陽電池2からの直流電力および蓄電池11からの直流電力の少なくともいずれか一方をDC/DCコンバータ7で昇圧し、DC/ACインバータ8で交流電力に変換して負荷13に供給する。
より詳細には、交流電源18からの交流電力を使用していない場合、すなわちリレー20aの端子Aと端子Cとが接続されている場合であって負荷電圧検出部25が検出した電圧値が所定値以上であるときには、切り替え部19は、リレー19aの端子Aと端子Cとを接続し、また、リレー19bの端子Aと端子Cとを接続する。また、切り替え部20は、リレー20aの端子Bと端子Cとを接続し、かつ、リレー20bの端子Bと端子Cとを接続する。
このような構成により、負荷13の消費電力に対して太陽電池2が発電した直流電力が余る場合には、負荷13の消費電力に対する太陽電池2が発電した直流電力の余剰分を蓄電池11に充電し、また、負荷13の消費電力に対して太陽電池2が発電した直流電力が不足する場合には、DC/DCコンバータ7に供給する直流電力を蓄電池11によって補うことで、負荷13の消費電力を賄うことができ、負荷13への電力供給を安定かつ効率的に行なうことができる。
なお、この場合、切り替え部20は、リレー20aの端子Aと端子Cとを接続する構成であってもよい。
図6は、電力変換システム1における電力の流れの一例を示す図である。矢印aは、太陽電池2からの直流電力に基づく電力の流れを示し、矢印bは、交流電源18からの交流電力に基づく電力の流れを示し、矢印dは、蓄電池11からの直流電力に基づく電力の流れを示す。
同図を参照して、夜間かつ交流電源18の停電時は、電力変換システム1は、蓄電池11に充電した直流電力をDC/DCコンバータ7に供給する。
より詳細には、夜間は、太陽電池2が発電をほとんど行なえないため、電圧検出部10が検出する太陽電池2からの直流電力の電圧値が所定値未満となる。また、交流電源18の停電時は、停電検出部6が交流電源18からの交流電力がないことを検出する、すなわち停電検出部6が検出する交流電力の電圧値が所定値未満となる。
停電検出部6が検出した電圧値が所定値未満である場合には、切り替え部19は、リレー19aの端子Aと端子Cとを接続し、かつ、リレー19bの端子Aと端子Cとを接続する。また、切り替え部20は、リレー20aの端子Bと端子Cとを接続し、かつ、リレー20bの端子Bと端子Cとを接続する。
そうすると、蓄電池11からの直流電力がDC/DCコンバータ7に供給される。
このような構成により、夜間かつ停電時においても負荷13に電力を供給することができる。
なお、この場合、切り替え部19は、リレー19aの端子Bと端子Cとを接続する構成であってもよい。また、切り替え部20は、リレー20aの端子Aと端子Cとを接続する構成であってもよい。
ここで、蓄電池11を充電する構成の一例を説明する。図7は、電力変換システム1における電力の流れの一例を示す図である。矢印bは、交流電源18からの交流電力に基づく電力の流れを示す。
晴天の昼間は、充電器5は、交流電源18から交流電源を受けて、ダイオード14および充電制御器9を介して蓄電池11を充電する。また、充電制御器9は、充電器5から蓄電池11への充電を制御する。たとえば、充電制御器9は、停電によって負荷13の電力消費が少ない場合に、充電器5から蓄電池11への充電を停止することにより、蓄電池11の過充電を防止して蓄電池11を保護する制御を行なう。
図8は、電力変換システム1における電力の流れの一例を示す図である。矢印aは、太陽電池2からの直流電力に基づく電力の流れを示し、矢印bは、交流電源18からの交流電力に基づく電力の流れを示し、矢印cは、太陽電池2および蓄電池11からの直流電力に基づく電力の流れを示す。
同図を参照して、交流電源18の停電時には、電力変換システム1は、太陽電池2からの直流電力を蓄電池11に充電するとともに、太陽電池2からの直流電力および蓄電池11からの直流電力の少なくともいずれか一方をDC/DCコンバータ7で昇圧し、DC/ACインバータ8で交流電力に変換して負荷13に供給する。
より詳細には、交流電源18の停電時は、停電検出部6が交流電源18からの交流電力がないことを検出する、すなわち停電検出部6が検出する交流電力の電圧値が所定値未満となる。
停電検出部6が検出した電圧値が所定値未満である場合には、切り替え部19は、リレー19aの端子Aと端子Cとを接続し、また、リレー19bの端子Aと端子Cとを接続する。また、切り替え部20は、リレー20aの端子Bと端子Cとを接続し、かつ、リレー20bの端子Bと端子Cとを接続する。
このような構成により、昼間において、負荷13の消費電力に対して太陽電池2が発電した直流電力が余る場合には、負荷13の消費電力に対する太陽電池2が発電した直流電力の余剰分を蓄電池11に充電し、また、負荷13の消費電力に対して太陽電池2が発電した直流電力が不足する場合には、DC/DCコンバータ7に供給する直流電力を蓄電池11によって補う。そして、夜間において、蓄電池11からDC/DCコンバータ7に直流電力を供給することができ、交流電源18の停電時においても負荷13への電力供給を安定して行なうことができる。
なお、切り替え部20は、リレー20aの端子Aと端子Cとを接続する構成であってもよい。
図9は、電力変換システム1における電力の流れの一例を示す図である。矢印aは、太陽電池2からの直流電力に基づく電力の流れを示し、矢印bは、交流電源18からの交流電力に基づく電力の流れを示す。
同図を参照して、太陽電池2の発電電力が余る場合、すなわち太陽電池2の発電電力に対して負荷13の消費電力が少なくなる場合には、電力変換システム1は、太陽電池2からの直流電力をキャパシタ12に充電するとともに、太陽電池2からの直流電力およびキャパシタ12からの直流電力の少なくともいずれか一方をDC/DCコンバータ7で昇圧し、DC/ACインバータ8で交流電力に変換して負荷13に供給する。
切り替え部19は、リレー19aの端子Bと端子Cとを接続し、また、リレー19bの端子Bと端子Cとを接続する。また、切り替え部20は、リレー20aの端子Bと端子Cとを接続し、かつ、リレー20bの端子Bと端子Cとを接続する。
そして、負荷13の消費電力の変動等により太陽電池2の発電電力が一時的に不足する場合にはキャパシタ12に保存されている直流電力で不足分を補うことができ、負荷13への電力供給を安定して行なうことができる。
なお、切り替え部20は、リレー20aの端子Aと端子Cとを接続する構成であってもよい。
図10は、負荷13を冷蔵庫とした場合における電力変換システム1の供給電力および太陽電池2の発電量を示す図である。
同図を参照して、k1の部分は電力変換システム1が負荷13に供給する電力を示し、k2の部分はキャパシタ12に蓄えられる電力を示し、k3の部分は交流電源18が負荷13に直接供給する電力を示す。k4は、太陽電池2の発電量カーブである。k5は、負荷13である冷蔵庫の消費電力カーブである。
昼間においてキャパシタ12に太陽電池2の発電電力の余剰分を蓄えることにより(同図k2)、昼間から夜間になってしばらくの間はキャパシタ12に蓄えられた電力を負荷13に供給することができ、交流電源18からの交流電力を消費する必要がなくなり、省エネルギー化を図ることができる。
図11は、本発明の実施の形態に係る電力変換システムの外観例を示す図である。図12は、本発明の実施の形態に係る電力変換システムの仕様例を示す図である。図13は、省エネインジケータ4の表示内容を説明するための図である。
省エネインジケータ4は、AC/DCコンバータ3で変換された直流電力およびDC/DCコンバータ7で昇圧された直流電力に基づいて、負荷13に供給されている電力の供給元の比率を表示する。
より詳細には、省エネインジケータ4は、2色LEDを使用して各目盛を「青色」または「赤色」に点灯させて、負荷13への電力供給比率を表示する。なお、省エネインジケータ4は、省エネルギーのために夜間は点灯しない構成であってもよい。
より詳細には、省エネインジケータ4は、負荷13への供給電力を太陽電池2からの発電電力ですべて賄っている場合は、各目盛をすべて「青色」で点灯する。また、夜間等、負荷13への供給電力を交流電源18からの交流電力ですべて賄っている場合は、各目盛をすべて「赤色」で点灯する。
また、省エネインジケータ4は、負荷13の消費電力に対して太陽電池2の発電電力が不足し、交流電源18からの交流電力で不足分を補っている場合は、負荷13への太陽電池2および交流電源18の電力供給比率に基づいて各目盛の色表示を行なう。ここで、太陽電池2の発電量が変化すると、負荷13への供給比率が変化するため、省エネインジケータ4の各目盛の表示において、青色の点灯面積が多くなるか、あるいは赤色の点灯面積が多くなる。
ところで、特許文献1記載の系統連系型の電力変換システムでは、連系に関する設備投資および電力会社との契約等の煩雑な手順が必要となり、小容量の太陽電池等を手軽に設置して家庭内での発電および発電電力の消費を行なうことが困難であるという問題点があった。また、日没前および天候が悪化する前に負荷の電源プラグを専用コンセントから商用電源用のコンセントに差し替えなければならないという問題点があった。
しかしながら、本発明の実施の形態に係る電力変換システムでは、たとえば太陽電池を住宅等の屋根およびビル等の壁面に設置固定し、交流電力入力端子21をコンセントに接続するだけで簡単に系統側の商用電源に接続し、太陽電池の発電量だけでは必要な消費電力が賄えない場合に、切り替え部19および切り替え部20が各リレーの接続を切り替えることにより、太陽電池の発電量の不足分を系統側の商用電源から供給する。したがって、連系に関する設備投資および契約が不要となり、また、日没前および天候が悪化する前に負荷の電源プラグを専用コンセントから商用電源用のコンセントに差し替える必要がない。したがって、本発明の実施の形態に係る電力変換システムでは、設置および運用の簡易化を図ることができる。
また、本発明の実施の形態に係る電力変換システムは、小型で簡易な構成であり、小容量の太陽電池等を手軽に設置して家庭内での発電および発電電力の消費を行なうことができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本発明の実施の形態に係る電力変換システムの構成を示す図である。 電力変換システム1における電力の流れの一例を示す図である。 電力変換システム1における電力の流れの一例を示す図である。 電力変換システム1における電力の流れの一例を示す図である。 電力変換システム1における電力の流れの一例を示す図である。 電力変換システム1における電力の流れの一例を示す図である。 電力変換システム1における電力の流れの一例を示す図である。 電力変換システム1における電力の流れの一例を示す図である。 電力変換システム1における電力の流れの一例を示す図である。 負荷13を冷蔵庫とした場合における電力変換システム1の供給電力および太陽電池2の発電量を示す図である。 本発明の実施の形態に係る電力変換システムの外観例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る電力変換システムの仕様例を示す図である。 省エネインジケータ4の表示内容を説明するための図である。
符号の説明
1 電力変換システム、2 太陽電池、3 AC/DCコンバータ(交流−直流変換回路)、4 省エネインジケータ、5 充電器、6 停電検出部(交流電源電力検出部)、7 DC/DCコンバータ(直流−直流変換回路)、8 DC/ACインバータ(直流−交流変換回路)、9 充電制御器、10 電圧検出部(直流電源電力検出部)、11 蓄電池、12 キャパシタ、13 負荷、14〜17 ダイオード、18 交流電源、19 切り替え部、19a,19b,20a,20b リレー、20 切り替え部、21 交流電源入力端子、22 直流電源入力端子、23 負荷端子、24 交流同期用信号線、25 負荷電圧検出部。

Claims (7)

  1. 負荷に電力を供給する電力変換システムであって、
    交流電源入力端子と、
    前記交流電源入力端子から入力された交流電力を直流電力に変換する交流−直流変換回路と、
    直流電源入力端子と、
    前記直流電源入力端子から入力された直流電力に基づいて所定の電圧値の直流電力を生成する直流−直流変換回路と、
    前記交流−直流変換回路によって変換された直流電力、および前記直流−直流変換回路によって生成された直流電力の少なくともいずれか一方から前記負荷に供給すべき交流電力を生成する直流−交流変換回路とを備える電力変換システム。
  2. 前記電力変換システムは、さらに、
    前記交流電源入力端子および交流−直流変換回路の間に配置され、前記負荷に供給すべき交流電力を前記直流−交流変換回路が生成するために必要な直流電力に対して、前記直流−直流変換回路によって生成された直流電力が不足する場合には前記交流電源入力端子および交流−直流変換回路を接続し、前記負荷に供給すべき交流電力を前記直流−交流変換回路が生成するために必要な直流電力に対して、前記直流−直流変換回路によって生成された直流電力が不足しない場合には前記交流電源入力端子および交流−直流変換回路を接続しない切り替え部を備える請求項1記載の電力変換システム。
  3. 前記電力変換システムは、さらに、
    前記負荷に供給される交流電力が出力される負荷端子と、
    前記直流電源入力端子から入力された直流電力の直流電圧値を検出する直流電源電力検出部と、
    前記検出された直流電圧値が所定値以上である場合には前記直流−交流変換回路の出力および前記負荷端子を接続し、前記検出された直流電圧値が所定値未満である場合には前記交流電源入力端子および前記負荷端子を接続する切り替え部とを備える請求項1記載の電力変換システム。
  4. 前記電力変換システムは、さらに、
    蓄電池と、
    前記負荷に供給すべき交流電力を前記直流−交流変換回路が生成するために必要な直流電力に対して、前記直流−直流変換回路によって生成された直流電力が余る場合には、前記直流電源入力端子および前記蓄電池を接続し、かつ、前記蓄電池および前記直流−直流変換回路の入力を接続する切り替え部とを備える請求項1記載の電力変換システム。
  5. 前記電力変換システムは、さらに、
    前記交流電源入力端子から入力された交流電力を充電する蓄電池と、
    前記直流電源入力端子から入力された直流電力の直流電圧値を検出する直流電源電力検出部と、
    前記交流電源入力端子から入力された交流電力の電圧値を検出する交流電源電力検出部と、
    前記検出された直流電圧値が所定値未満であり、かつ、前記検出された交流電圧値が所定値未満である場合には、前記蓄電池および前記直流−直流変換回路の入力を接続する切り替え部とを備える請求項1記載の電力変換システム。
  6. 前記電力変換システムは、さらに、
    蓄電池と、
    前記交流電源入力端子から入力された交流電力の電圧値を検出する交流電源電力検出部と、
    前記検出された交流電圧値が所定値未満である場合には、前記直流電源入力端子および前記蓄電池を接続し、かつ、前記蓄電池および前記直流−直流変換回路の入力を接続する切り替え部とを備える請求項1記載の電力変換システム。
  7. 前記電力変換システムは、さらに、
    前記直流電源入力端子および前記直流−直流変換回路の間にキャパシタを備える請求項1記載の電力変換システム。
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