JP2015154629A - ユニバーサル蓄電装置及びユニバーサル蓄電装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】どのような値の商用交流電圧値が印加されても、インバータ回路による電圧変換ロスを自動的に低減することができるユニバーサル蓄電装置及びユニバーサル蓄電装置の給電方法を提供する。
【解決手段】商用交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路１１と、前記コンバータ回路１１から入力された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路１２と、蓄電器１３と、前記蓄電器１３の直流電圧を昇圧して前記インバータ回路１２に出力する放電回路１４と、を備えている常時インバータ方式のユニバーサル蓄電装置であって、前記商用交流電圧の電圧値を検知する電圧検知部１８と、前記電圧検知部１８で検知された電圧値に基づいて前記コンバータ回路１１の出力直流電圧を所定電圧値に調整するコンバータ制御部１５と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ユニバーサル蓄電装置及びユニバーサル蓄電装置の給電方法に関する。

各種の負荷に交流電力を安定供給するために、無停電電源装置のような常時インバータ方式の蓄電装置が用いられている。

当該蓄電装置は、商用交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路と、コンバータ回路から入力された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、蓄電器と、前記蓄電器の直流電圧を昇圧して前記インバータ回路に出力する放電回路と、を備えている。

上述のコンバータ回路として、力率の改善を図りながら昇圧するＰＦＣ（Power Factor Correction）回路が用いられている。

特許文献１には、このような蓄電装置の一例として、安価な構成で充放電効率を向上することができる蓄電装置の電力変換装置が提案されている。

当該電力変換装置は、二次電池を用いた蓄電手段と、交流電源からの交流入力電圧を整流して中間直流入力電圧に変換するコンバータと、中間直流入力電圧を降圧して蓄電手段に入力する降圧チョッパと、蓄電手段からの直流出力電圧を交流出力電圧に変換するインバータとを備え、コンバータは交流入力電圧の波高値より高い中間直流入力電圧に昇圧するように構成され、降圧チョッパは中間直流入力電圧を交流出力電圧の波高値より高い入力直流電圧に降圧するように構成され、蓄電手段は交流出力電圧の波高値より高い直流出力電圧になるように構成されている。

特開２００２−８４６７６号公報

ところで、近年、交流電圧を所定の直流電圧値に変換する各種のコンバータ装置では、電源事情の異なる世界各国で共通の回路構成で使用可能にするユニバーサル化が図られている。具体的に、商用電源電圧は地域によって１００Ｖから２５０Ｖの間で異なる値に設定され、周波数も５０Ｈｚ，６０Ｈｚと地域によって異なる値に設定されている。

上述した蓄電装置もユニバーサル化を図るため、想定される商用交流電圧の最大値に対応してインバータ回路が駆動できるように、コンバータ回路の出力電圧が想定される最大の商用交流電圧の波高値よりも高い直流電圧値に設定されていた。また、インバータ回路の出力電圧値は、予めスイッチ等の入力状態によって切替可能に構成されていた。

しかし、そのような蓄電装置が商用交流電圧値の低い地域で使用されると、コンバータ回路の出力電圧値とインバータ回路の出力電圧の波高値との電位の差が大きくなり、インバータ回路による電圧変換ロスが大きくなるという問題があった。

本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、どのような値の商用交流電圧値が印加されても、インバータ回路による電圧変換ロスを自動的に低減することができるユニバーサル蓄電装置及びユニバーサル蓄電装置の給電方法を提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明によるユニバーサル蓄電装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、商用交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路と、前記コンバータ回路から入力された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、蓄電器と、前記蓄電器の直流電圧を昇圧して前記インバータ回路に出力する放電回路と、を備えているユニバーサル蓄電装置であって、前記商用交流電圧の電圧値を検知する電圧検知部と、前記電圧検知部で検知された電圧値に基づいて前記コンバータ回路の出力直流電圧を所定電圧値に調整するコンバータ制御部と、を備えている点にある。

電圧検知部で検知された商用交流電圧の電圧値に応じてコンバータ制御部がコンバータ回路の出力直流電圧を、インバータ回路で変換される交流電圧の波高値に対して適切な値に制御することができるようになり、その結果、インバータ回路で生じる電圧変換ロスを低減して変換効率の高いユニバーサル蓄電装置を実現できるようになる。

例えば、インバータ回路で変換される交流電圧が商用交流電圧の電圧値である場合には、常時インバータ方式のユニバーサル蓄電装置が実現できる。また、例えば、商用交流電圧の電圧値とインバータ回路で変換される交流電圧の電圧値に予め一定の相関を持たせておけば、その相関関係を満たしながらも、インバータ回路で生じる電圧変換ロスを低減して変換効率の高いユニバーサル蓄電装置を実現できるようになる。このような相関関係として、ＡＣ１００Ｖの商用電源からＡＣ２００Ｖの交流電源を生成して出力したり、ＡＣ１１５Ｖの商用電源からＡＣ１００Ｖの交流電源を生成して出力するような関係が例示できる。

同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記電圧検知部で検知された電圧値に基づいて前記放電回路の出力直流電圧を所定電圧値に調整する放電制御部を備えている点にある。

商用電源からの電力供給から蓄電器からの電力供給に切り替わると、放電回路を介して蓄電器側から直流電圧がインバータに印加されるようになる。このとき、電圧検知部で検知された商用交流電圧の電圧値に応じて放電制御部が放電回路の出力直流電圧を、インバータ回路で変換される交流電圧の波高値に対して適切な値に制御することができるようになり、その結果、インバータ回路で生じる電圧変換ロスを低減して変換効率の高いユニバーサル蓄電装置を実現できるようになる。

同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、前記電圧検知部で検知された電圧値に基づいて前記インバータ回路の出力交流電圧を所定電圧値に調整するインバータ制御部を備えている点にある。

電圧検知部で検知された商用交流電圧の電圧値に応じてインバータ制御部がインバータ回路の出力交流電圧を所定電圧値に自動的に調整するので、インバータ制御部に出力交流電圧を設定するためのハードウェアスイッチ等を設ける必要が無く、使用する地域の電源事情に合わせてハードウェアスイッチ等を切り替える手間や誤設定の虞が無く、またそのための部品を削減して安価なユニバーサル蓄電装置を実現できるようになる。

同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記電圧検知部で検知された電圧値を記憶する記憶部を備え、前記商用交流電圧の低下時に前記記憶部に記憶された電圧値が読出し可能に構成されている点にある。

電圧検知部で検知された商用交流電圧の電圧値が記憶部に記憶されると、商用交流電圧が低下するような場合でも、記憶部から読み出された電圧値に基づいてコンバータ制御部、放電制御部またはインバータ制御部が誤動作することなく上述の各制御を適切に行なうことができ、また商用電源が停電した場合でも、放電制御部またはインバータ制御部は上述の各制御を適切に行なうことができるようになる。

同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、商用交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路と、前記コンバータ回路から入力された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、蓄電器と、前記蓄電器の直流電圧を昇圧して前記インバータ回路に出力する放電回路と、を備えている常時インバータ方式のユニバーサル蓄電装置であって、前記インバータ回路から出力される交流電圧の目標値に基づいて前記コンバータ回路の出力直流電圧を所定電圧値に調整するコンバータ制御部と、を備えている点にある。

インバータ回路から出力される交流電圧の目標値が定まっていれば、商用交流電圧がどのような値であっても、当該目標値に応じてコンバータ制御部がコンバータ回路の出力直流電圧を、インバータ回路で変換される交流電圧の波高値に対して適切な値に制御することができるようになり、その結果、インバータ回路で生じる電圧変換ロスを低減して変換効率の高いユニバーサル蓄電装置を実現できるようになる。

同第六の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述の第五の特徴構成に加えて、前記インバータ回路から出力される交流電圧の目標値に基づいて前記放電回路の出力直流電圧を所定電圧値に調整する放電制御部を備えている点にある。

商用電源からの電力供給から蓄電器からの電力供給に切り替わると、放電回路を介して蓄電器側から直流電圧がインバータに印加されるようになる。このとき、インバータ回路から出力される交流電圧の目標値に応じて放電制御部が放電回路の出力直流電圧を、インバータ回路で変換される交流電圧の波高値に対して適切な値に制御することができるようになり、その結果、インバータ回路で生じる電圧変換ロスを低減して変換効率の高いユニバーサル蓄電装置を実現できるようになる。

本発明によるユニバーサル蓄電装置の給電方法の第一の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、商用交流電圧をコンバータ回路で直流電圧に変換し、前記コンバータ回路から入力された直流電圧をインバータ回路で交流電圧に変換して出力する常時給電ステップと、蓄電器の直流電圧を放電回路で昇圧し、前記放電回路から入力された直流電圧を前記インバータ回路で交流電圧に変換して出力する非常時給電ステップと、を備えて構成されるユニバーサル蓄電装置の給電方法であって、前記商用交流電圧の電圧値を検知する電圧検知ステップと、前記電圧検知ステップで検知された電圧値に基づいて、前記コンバータ回路で変換される直流電圧の電圧値を調整する変換電圧調整ステップと、前記電圧検知ステップで検知された電圧値に基づいて、前記放電回路で変換される放電電圧の電圧値を調整する放電電圧調整ステップと、を備えている点にある。

上述の構成によれば、電圧検知ステップで検知された商用交流電圧の電圧値に基づいて、変換電圧調整ステップではコンバータ回路で変換される直流電圧がインバータ回路で変換される交流電圧の波高値に対して適切な値に調整され、放電電圧調整ステップでは放電回路で変換される直流電圧がインバータ回路で変換される交流電圧の波高値に対して適切な値に調整される。その結果、インバータ回路で生じる電圧変換ロスを低減して変換効率の高いユニバーサル蓄電装置を実現できるようになる。

同第二の特徴構成は、同請求項８に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記電圧検知ステップで検知された電圧値に基づいて、前記インバータ回路で変換される交流電圧の電圧値を調整する交流電圧調整ステップをさらに備えている点にある。

交流電圧調整ステップでは、電圧検知ステップで検知された電圧値に基づいて、インバータ制御部によってインバータ回路の出力交流電圧が所定電圧値に自動的に調整される。

以上説明した通り、本発明によれば、どのような値の商用交流電圧値が印加されても、インバータ回路による電圧変換ロスを自動的に低減することができるユニバーサル蓄電装置及びユニバーサル蓄電装置の給電方法を提供することができるようになった。

本発明によるユニバーサル蓄電装置の回路図 コンバータ制御部によって実行される制御手順を示すフローチャート 充放電制御部によって実行される制御手順を示すフローチャート インバータ制御部によって実行される制御手順を示すフローチャート 本発明によるユニバーサル蓄電装置の別実施形態の回路図

以下、本発明によるユニバーサル蓄電装置の一例を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、ユニバーサル蓄電装置１０は、コンバータ回路１１と、インバータ回路１２と、蓄電器１３と、充放電回路１４等を備え、常時インバータ方式の無停電電源装置として機能するように構成されている。

またユニバーサル蓄電装置１０は、コンバータ回路１１を制御するコンバータ制御部１５と、インバータ回路１２を制御するインバータ制御部１６と、充放電回路１４を制御する充放電制御部１７を備えている。

各制御部１５，１６，１７は、例えばマイクロコンピュータとＲＯＭ，ＲＡＭでなる記憶部１５ｍ，１６ｍ，１７ｍと、入出力回路等の周辺回路を備えて構成され、シリアル伝送線ＳＢを介して互いに通信可能に接続されている。各マイクロコンピュータはＲＯＭに記憶されたプログラムに基づいて所期の制御を実行する。尚、各制御部１５，１６，１７が個別のマイクロコンピュータで構成されていてもよいし、共通の一つのマイクロコンピュータで構成されていてもよい。

各制御部１５，１６，１７への給電用の電源回路は、商用電源から給電される電力で作動し、停電時には蓄電器１３から給電される電力で作動するように、給電経路が切替可能に構成されている。

コンバータ回路１１は、商用交流電圧を直流電圧に変換する回路であり、整流回路１１ａと、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１ｂを備えている。整流回路１１ａには、過電流を阻止するヒューズ１１ｃと、ノイズを吸収するコンデンサ１１ｄ及びラインフィルタ１１ｅと、整流器１１ｆとを備えて構成され、入力された商用交流電圧を全波整流して脈流電圧を生成する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１１ｂは、整流回路１１ａから出力された脈流電圧を直流電圧に変換するＰＦＣ（Power Factor Correction）方式の昇圧回路であり、チョークコイル１１ｇと、スイッチ素子であるＦＥＴ１１ｈと、ダイオード１１ｉと、コンデンサ１１ｊを備えて構成されている。ＦＥＴ１１ｈのオン時にチョークコイル１１ｇに蓄積されるエネルギーがＦＥＴ１１ｈのオフ時にコンデンサ１１ｊに蓄積されて所定電圧に昇圧される。コンバータ制御部１５によってＦＥＴ１１ｈが所定のパターンでオン／オフ制御されることで力率の低下を招くことなくコンデンサ１１ｊに所定の直流電圧が生成される。

インバータ回路１２は、コンバータ回路１１で昇圧された直流電圧を交流電圧に変換する回路であり、スイッチ素子である４つのバイポーラトランジスタ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄで構成されたブリッジ回路と、コイル１２ｅ，１２ｆ及びコンデンサ１２ｇで構成されたフィルタ回路とを備えている。インバータ制御部１６によってトランジスタ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄで構成されるブリッジ回路がＰＷＭ制御され、入力された直流電圧が所定周波数で所定電圧の交流電圧に変換され、コイル１２ｅ，１２ｆ及びコンデンサ１２ｇにより高周波成分が除去されて出力される。尚、図示していないが各バイポーラトランジスタ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄのエミッタとコレクタの間には還流ダイオードが設けられている。

充放電回路１４は、コンバータ回路１１の出力直流電圧を降圧して蓄電器１３を充電する充電機能と、蓄電器１３の電圧を昇圧してインバータ回路１２に出力する放電機能を備えた昇降圧コンバータ回路で構成され、充放電制御部１７によって充電制御或いは放電制御される。充放電回路１４は、本発明の放電回路として機能する。蓄電器１３としてリチウムイオン電池や鉛蓄電池等の二次電池が用いられる。

ユニバーサル蓄電装置１０に接続されている交流負荷の停止時や、電気代が安価な夜間等に、コンバータ回路１１の出力電圧が充放電回路１４に入力され、充放電回路１４を介して蓄電器１３が充電される。

また、商用電源の停電時には、蓄電器１３に蓄積されたエネルギーが充放電回路１４を介して放電され、インバータ回路１２を介して所定周波数で所定電圧の交流電圧に変換されて出力される。

さらにユニバーサル蓄電装置１０は、コンバータ回路１１に入力される商用交流電圧の電圧値を検知する入力電圧検知部１８と、コンバータ回路１１から出力される直流電圧を検知する直流電圧検知部１９と、インバータ回路１２から出力される交流電圧を検知する交流電圧検知部２０を備えている。

入力電圧検知部１８は本発明の電圧検知部として機能し、例えば降圧トランスまたは直列接続された抵抗による分圧を検知する降圧回路と、ゼロクロス回路等を備えて構成されている。降圧回路から出力される低圧の交流電圧がコンバータ制御部１５のＡ／Ｄ変換ポートに入力されて、その値から商用交流電圧値が算出される。また、ゼロクロス回路の出力がコンバータ制御部１５の入力部に入力され、商用交流電源の周波数が算出される。商用電源の変動に備えて、例えば、複数回のサンプリング値の平均値を商用交流電圧値及び周波数として採用することも可能である。

コンバータ制御部１５は、入力電圧検知部１８で検知された商用交流電圧値及び周波数を記憶部１５ｍの一部を構成するＲＡＭに記憶するとともに、シリアル伝送線ＳＢを介してインバータ制御部１６及び充放電制御部１７に送信する。インバータ制御部１６及び充放電制御部１７は、受信した商用交流電圧値及び周波数を各記憶部１６ｍ，１７ｍの一部を構成するＲＡＭに記憶する。商用電源の停電時には、各記憶部に記憶された商用交流電圧値及び周波数を読み出せばよい。

尚、入力電圧検知部１８は電圧検知部として機能すればよく、周波数を検知するための回路が組み込まれている必要はない。この場合には、別途周波数検出回路を備えればよい。

直流電圧検知部１９は、直列接続された抵抗回路の分圧を検知する降圧回路を備えて構成され、降圧回路の出力がコンバータ制御部１５または充放電制御部１７のＡ／Ｄ変換ポートに入力されている。コンバータ制御部１５は降圧回路の出力値からＤＣ／ＤＣコンバータ１１ｂの直流出力電圧を算出して記憶部１５ｍに記憶し、充放電制御部１７は降圧回路の出力値から充放電回路１４の直流出力電圧を算出して記憶部１７ｍに記憶する。

出力電圧検知部２０は、例えば降圧トランスまたは直列接続された抵抗による分圧を検知する降圧回路と、ゼロクロス回路等を備えて構成されている。降圧回路から出力される低圧の交流電圧がインバータ制御部１６のＡ／Ｄ変換ポートに入力されて、その値から出力交流電圧値が算出され、その値が記憶部１６ｍのＲＡＭに記憶される。また、ゼロクロス回路の出力がインバータ制御部１６の入力部に入力され、出力交流電源の周波数が算出され、その値が記憶部１６ｍのＲＡＭに記憶される。

コンバータ制御部１５は、入力電圧検知部１８で検知された電圧値に基づいてコンバータ回路１１の出力直流電圧を所定電圧値に自動調整するように構成されている。

ユニバーサル蓄電装置１０が常時インバータ方式の無停電電源装置として機能する本実施形態では、インバータ回路１２の出力交流電圧が商用交流電圧と同じ値に調整されるので、コンバータ制御部１５は入力電圧検知部１８で検知された商用交流電圧の電圧値、ここでは商用交流電圧の波高値に対して、直流電圧検知部１９で検知される直流電圧値がその波高値の約１２０％の値になるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１ｂのスイッチ素子であるＭＯＳ−ＦＥＴ１１ｈをスイッチング制御する。

その結果、インバータ回路１２で生じる電圧変換ロスを低減して変換効率の高いユニバーサル蓄電装置を実現できるようになる。例えば、商用交流電源の電圧がＡＣ１００Ｖである場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１ｂの出力電圧がＤＣ１７０Ｖに制御され、商用交流電源の電圧がＡＣ２４０Ｖである場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１ｂの出力電圧がＤＣ４００Ｖに制御される。尚、波高値の約１２０％の値というのは例示であり、インバータ回路１２の変換効率を適正な値に維持できる値であれば１２０％の値に限るものではない。

また、インバータ制御部１６は、入力電圧検知部１８で検知された電圧値に基づいて、インバータ回路１２の出力交流電圧を所定電圧値に自動調整するように構成されている。

本実施形態では、インバータ回路１２の出力交流電圧が商用交流電圧と同じ値に調整されるので、インバータ制御部１６は、出力電圧検知部２０で検知される出力交流電圧値が入力電圧検知部１８で検知された商用交流電圧の電圧値、ここでは記憶部１６ｍのＲＡＭに記憶された商用交流電圧の電圧値及び周波数になるように、インバータ回路１２に備えたブリッジ回路をＰＷＭ制御する。尚、入力電圧検知部１８の出力を直接インバータ制御部１６に入力するように構成することも可能である。

つまり、入力電圧検知部１８で検知された商用交流電圧の電圧値に応じてインバータ制御部１６がインバータ回路１２の出力交流電圧を所定電圧値に自動的に調整するので、インバータ制御部１６に出力交流電圧を設定するためのハードウェアスイッチ等を設ける必要が無く、使用する地域の電源事情に合わせてハードウェアスイッチ等を切り替える手間や誤設定の虞が無く、またそのための部品を削減して安価なユニバーサル蓄電装置を実現できるようになる。

さらに、停電時等には商用電源からの電力供給から蓄電器１３からの電力供給に切り替わり、充放電回路１４を介して蓄電器１３側から直流電圧がインバータ１２に印加されるようになる。充放電制御部１７は、入力電圧検知部１８で検知された電圧値に基づいて充放電回路１４の出力直流電圧を所定電圧値に自動調整するように構成されている。

本実施形態では、インバータ回路１２の出力交流電圧が商用交流電圧と同じ値に調整されるので、充放電制御部１７は入力電圧検知部１８で検知された商用交流電圧の電圧値、ここでは商用交流電圧の波高値に対して、直流電圧検知部１９で検知される直流電圧値がその波高値の約１２０％の値になるように、充放電回路に組み込まれた昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチ素子を制御する。

その結果、蓄電器１３からの放電時にも、インバータ回路１２で生じる電圧変換ロスを低減して変換効率の高いユニバーサル蓄電装置を実現できるようになる。

図２に示すように、コンバータ制御部１５は、入力電圧検知部１８からの出力信号に基づいて商用交流電圧値及び周波数を算出し（ＳＡ１）、その値を記憶部１５ｍの一部を構成するＲＡＭに記憶するとともに（ＳＡ２）、シリアル伝送線ＳＢを介してインバータ制御部１６及び充放電制御部１７に送信する（ＳＡ３）。

コンバータ制御部１５は、商用交流電圧値に対応した直流出力電圧値を決定し（ＳＡ４）、直流電圧検知部１９で検知された出力直流電圧がステップＳＡ４で決定した値になるようにＤＣ／ＤＣコンバータ１１ｂをフィードバック制御する（ＳＡ５，ＳＡ６，ＳＡ７）。

図３に示すように、充放電制御部１７は、商用電源の停電等によって蓄電器１３から放電する必要があると判断すると（ＳＢ１）、記憶部１７ｍから商用交流電圧値を読み出して（ＳＢ２）、充放電回路１４の出力電圧値を決定し（ＳＢ３）、直流電圧検知部１９で検知された出力直流電圧がステップＳＢ３で決定した値になるように充放電回路１４をフィードバック制御する（ＳＢ４，ＳＢ５，ＳＢ６）。

充放電制御部１７は、蓄電器１３の充電電圧の低下等、充電する必要があると判断すると（ＳＢ７）、蓄電器１３の充電電圧が目標電圧となるように充放電回路１４を制御して蓄電器１３を充電し（ＳＢ８，ＳＢ９）、充放電の何れも必要が無いと判断すると（ＳＢ７）、充放電回路１４を停止する（ＳＢ１０）。

図５に示すように、インバータ制御部１６は、記憶部１６ｍから商用交流電圧値及び周波数を読み出して（ＳＣ１）、インバータ回路１２の出力電圧値及び周波数を決定し（ＳＣ２）、出力電圧検知部２０で検知された出力交流電圧がステップＳＣ２で決定した値になるようにインバータ回路１２をフィードバック制御する（ＳＣ３，ＳＣ４，ＳＣ５）。

つまり、上述のユニバーサル蓄電装置のコンバータ制御部１５、インバータ制御部１６、及び充放電制御部１７によって、ユニバーサル蓄電装置の給電方法が実行される。具体的に、商用交流電圧をコンバータ回路１１で直流電圧に変換し、コンバータ回路１１から入力された直流電圧をインバータ回路１２で交流電圧に変換して出力する常時給電ステップと、蓄電器１３の直流電圧を充放電回路１４で昇圧し、充放電回路１４から入力された直流電圧をインバータ回路１２で交流電圧に変換して出力する非常時給電ステップとが実行される。

さらに、商用交流電圧の電圧値を検知する電圧検知ステップ（ＳＡ１）と、電圧検知ステップで検知された電圧値に基づいて、コンバータ回路１１で変換される直流電圧の電圧値を調整する変換電圧調整ステップ（ＳＡ７）と、電圧検知ステップ（ＳＡ７，ＳＢ２）で検知された電圧値に基づいて、充放電回路１４で変換される放電電圧の電圧値を調整する放電電圧調整ステップ（ＳＢ６）と、電圧検知ステップ（ＳＡ７，ＳＣ１）で検知された電圧値に基づいて、インバータ回路１２で変換される交流電圧の電圧値を調整する交流電圧調整ステップ（ＳＣ５）が実行される。

以上説明した通り、本発明が適用されたユニバーサル蓄電装置１０によれば、商用交流電圧値異なる様々な地域で使用されても、インバータ回路１２による電圧変換ロスが自動的に低減されるようになる。

以下、本発明の別実施形態を説明する。
上述した実施形態では、インバータ回路１２で変換される交流電圧が商用交流電圧と等しい電圧値であるユニバーサル蓄電装置について説明したが、例えば、商用交流電圧の電圧値とインバータ回路１２で変換される交流電圧の電圧値に予め一定の相関を持たせておけば、その相関関係を満たしながらも、インバータ回路１２で生じる電圧変換ロスを低減して変換効率の高いユニバーサル蓄電装置を実現できるようになる。

このような相関関係として、ＡＣ１００Ｖの商用電源からＡＣ２００Ｖの交流電源を生成して出力したり、ＡＣ１１５Ｖの商用電源からＡＣ１００Ｖの交流電源を生成して出力したりするような関係が例示できる。そして、このような相関関係は、予め各制御部１５，１６，１７の記憶部１５ｍ，１６ｍ，１７ｍのＲＯＭに格納しておけばよい。

コンバータ制御部１５が、インバータ回路１２から出力される交流電圧の目標値に基づいてコンバータ回路１１の出力直流電圧を所定電圧値に調整するように構成されていてもよい。例えば、コンバータ制御部１５の記憶部１５ｍのＲＯＭに、インバータ回路１２から出力される交流電圧の目標値を予め格納することによって実現できる。

記憶部に格納されるこのような交流電圧の目標値として、具体的な数値ではなく入力される商用交流電圧に対する相関値を採用することができる。例えば、記憶部に記憶された相関値として、商用交流電圧に対する比率１００％を設定しておけば、入力電圧検知部１８で検知された商用交流電圧の電圧値と同じ値の交流電圧をインバータ回路１２から出力することになり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１ｂの出力電圧をＤＣ１７０Ｖに制御することができ、これによりインバータ回路の変換効率を良好な値に保つことができるようになる。

インバータ回路１２から出力される交流電圧の目標値が定まっていれば、商用交流電圧がどのような値であっても、当該目標値に応じてコンバータ制御部１５がコンバータ回路１１の出力直流電圧を、インバータ回路１２で変換される交流電圧の波高値に対して適切な値に制御することができるようになり、その結果、インバータ回路１２で生じる電圧変換ロスを低減して変換効率の高いユニバーサル蓄電装置を実現できるようになる。

同様に、インバータ回路１２から出力される交流電圧の目標値に基づいて充放電回路１４の出力直流電圧を所定電圧値に調整する充放電制御部１７を備えていてもよい。

充放電回路１４である昇降圧コンバータは特に具体的な回路を示していないが、公知の昇降圧コンバータを適宜用いることができる。

上述した実施形態ではコンバータ回路１１から出力された直流電圧を降圧して蓄電器１３を充電する充電回路と、蓄電器１３の出力を昇圧してインバータ回路１２に出力する放電回路の双方の機能を備えた充放電回路１４を用いた例を説明したが、充電回路と放電回路を分離して構成してもよい。

図５にはそのような構成の一例が示されている。充電回路１４Ａは整流回路とＤＣ／ＤＣコンバータを備えて構成され、印加された商用交流電圧を所定の充電電圧に変換して蓄電器１３を充電する。放電回路１４Ｂは蓄電器１３の出力を所定の直流電圧に昇圧してインバータ１２に印加するＤＣ／ＤＣコンバータを備えて構成されている。充放電制御部１７は、充電回路１４Ａを制御して蓄電器１３を所定電圧に充電するように充電電圧または充電電流を調整し、上述と同様に、電圧検知部１８で検知された電圧値に基づいて放電回路１４Ｂの出力直流電圧を所定電圧値に調整する。

上述した実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータがＰＦＣ方式の昇圧回路で構成される例を説明したが、本発明が適用されるＤＣ／ＤＣコンバータは整流回路によって平滑化された直流電圧を昇圧する昇圧回路にも適用可能であることはいうまでもない。

コンバータ回路１１及びインバータ回路１２に備えたスイッチ素子は、ＭＯＳ−ＦＥＴやバイポーラトランジスタ以外に、入力部がＭＯＳ構造で出力部がバイポーラ構造のパワー半導体であるＩＧＢＴ等を用いることも可能である。

上述した実施形態は、何れも本発明によるユニバーサル蓄電装置の具体例を説明したに過ぎず、当該記載により本発明の範囲が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明の作用効果が奏される範囲で適宜変更設計可能であることはいうまでもない。

１０：ユニバーサル蓄電装置
１１：コンバータ回路
１２：インバータ回路
１３：蓄電器
１４：充放電回路（放電回路）
１５：コンバータ制御部
１６：インバータ制御部
１７：充放電制御部
１８：入力電圧検知部（電圧検知部）
１９：直流電圧検知部
２０：出力電圧検知部

Claims (8)

1. 商用交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路と、
   前記コンバータ回路から入力された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、
   蓄電器と、
   前記蓄電器の直流電圧を昇圧して前記インバータ回路に出力する放電回路と、
   を備えている常時インバータ方式のユニバーサル蓄電装置であって、
   前記商用交流電圧の電圧値を検知する電圧検知部と、
   前記電圧検知部で検知された電圧値に基づいて前記コンバータ回路の出力直流電圧を所定電圧値に調整するコンバータ制御部と、
   を備えているユニバーサル蓄電装置。
2. 前記電圧検知部で検知された電圧値に基づいて前記放電回路の出力直流電圧を所定電圧値に調整する放電制御部を備えている請求項１記載のユニバーサル蓄電装置。
3. 前記電圧検知部で検知された電圧値に基づいて前記インバータ回路の出力交流電圧を所定電圧値に調整するインバータ制御部を備えている請求項１または２記載のユニバーサル蓄電装置。
4. 前記電圧検知部で検知された電圧値を記憶する記憶部を備え、前記商用交流電圧の低下時に前記記憶部に記憶された電圧値が読出し可能に構成されている請求項１から３の何れかに記載のユニバーサル蓄電装置。
5. 商用交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路と、
   前記コンバータ回路から入力された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、
   蓄電器と、
   前記蓄電器の直流電圧を昇圧して前記インバータ回路に出力する放電回路と、
   を備えている常時インバータ方式のユニバーサル蓄電装置であって、
   前記インバータ回路から出力される交流電圧の目標値に基づいて前記コンバータ回路の出力直流電圧を所定電圧値に調整するコンバータ制御部と、
   を備えているユニバーサル蓄電装置。
6. 前記インバータ回路から出力される交流電圧の目標値に基づいて前記放電回路の出力直流電圧を所定電圧値に調整する放電制御部を備えている請求項５記載のユニバーサル蓄電装置。
7. 商用交流電圧をコンバータ回路で直流電圧に変換し、前記コンバータ回路から入力された直流電圧をインバータ回路で交流電圧に変換して出力する常時給電ステップと、
   蓄電器の直流電圧を放電回路で昇圧し、前記放電回路から入力された直流電圧を前記インバータ回路で交流電圧に変換して出力する非常時給電ステップと、
   を備えて構成されるユニバーサル蓄電装置の給電方法であって、
   前記商用交流電圧の電圧値を検知する電圧検知ステップと、
   前記電圧検知ステップで検知された電圧値に基づいて、前記コンバータ回路で変換される直流電圧の電圧値を調整する変換電圧調整ステップと、
   前記電圧検知ステップで検知された電圧値に基づいて、前記放電回路で変換される放電電圧の電圧値を調整する放電電圧調整ステップと、
   を備えているユニバーサル蓄電装置の給電方法。
8. 前記電圧検知ステップで検知された電圧値に基づいて、前記インバータ回路で変換される交流電圧の電圧値を調整する交流電圧調整ステップをさらに備えている請求項７記載のユニバーサル蓄電装置の給電方法。

Images