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

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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