JP2016096613A - 電源装置および蓄電システム - Google Patents

Abstract

【課題】第１電源部と第２電源部とに同時に電圧が入力されることにより生じる事故を防ぐことが可能な電源装置および当該電源装置を備えた蓄電システムを提供する。
【解決手段】第１入力電圧を整流および平滑して得た第１直流電圧を出力する第１電源部１Ａと、第２入力電圧を倍電圧整流および平滑して得た第２直流電圧を出力する第２電源部２Ａと、第３直流電圧を出力する第３電源部３と、第１直流電圧および第３直流電圧のうちの大きい方、または第２直流電圧をスイッチングするスイッチング部４と、電源電圧を生成する少なくとも１つの電源電圧生成部５ａ、５ｂと、第１電源部１Ａに第１入力電圧が入力されているときに、倍電圧整流回路Ｄ３、Ｄ４、Ｃ２、Ｃ３に第２入力電圧が入力されるのを防止する同時入力防止回路ＲＣ１、ＲＳ１を備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、制御部に電源電圧を供給するための電源装置、および当該電源装置を備えた蓄電システムに関する。

制御部に電源電圧を供給するための電源装置としては、例えば、特許文献１に記載の蓄電システムに備えられたものがある。この電源装置は、ＡＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータと、通常時にこれらを接続する一方、停電時にＤＣ／ＤＣコンバータを蓄電池に接続するためのスイッチ手段とを備えている。この電源装置によれば、停電時においても制御部に電源電圧を供給することができる反面、スイッチ手段が切り替わる際に電源電圧の供給が瞬間的に途切れるおそれがある。

また、停電発生時において制御部に電源電圧を途切れることなく供給することができる電源装置としては、例えば、特許文献２の図４に記載の電源装置や、この電源装置に倍電圧整流回路を含む電源部を追加した図４に示す電源装置１０Ｃがある。

図４に示す電源装置１０Ｃは、第１電源部１Ｃと、倍電圧整流回路Ｄ３、Ｄ４、Ｃ２、Ｃ３を含む第２電源部２Ｃと、第３電源部３と、スイッチング部４と、第１電源電圧生成部５ａと、第２電源電圧生成部５ｂとを備えている。

第１電源部１Ｃは、突入電流抑制用のパワーサーミスタＰＴ１と、４個の整流ダイオードをブリッジ接続した全波整流回路Ｄ２と、平滑コンデンサＣ１とを含む。第１電源部１Ｃは、これらの構成要素により、突入電流を抑制しつつ系統Ｇの系統電圧を全波整流および平滑して第１直流電圧を生成する。系統電圧がＡＣ２００［Ｖ］の場合、第１直流電圧は２００［Ｖ］×√２≒２８３［Ｖ］となる。

第２電源部２Ｃは、突入電流抑制用のパワーサーミスタＰＴ２と、直列接続された平滑コンデンサＣ２、Ｃ３および直列接続された整流ダイオードＤ３、Ｄ４からなる倍電圧整流回路と、平滑コンデンサＣ１とを含む。平滑コンデンサＣ１は、第１電源部１Ｃの構成要素でもある。第２電源部２Ｃの一方側の入力端は、パワーサーミスタＰＴ２を介して整流ダイオードＤ３と整流ダイオードＤ４との接続点に接続されており、第２電源部２Ｃの他方側の入力端は、平滑コンデンサＣ２と平滑コンデンサＣ３との接続点に接続されている。第２電源部２Ｃは、上記の構成要素により、突入電流を抑制しつつ太陽光発電装置ＰＶの自立出力電圧（停電時にＡＣ１００［Ｖ］を出力）を倍電圧整流および平滑して第２直流電圧を生成する。第２直流電圧は１００［Ｖ］×２×√２≒２８３［Ｖ］となる。

第３電源部３は、第１スイッチング素子Ｑ１と、第１トランスＴ１と、整流ダイオードＤ１と、平滑コンデンサＣ１とを含む。平滑コンデンサＣ１は、第１電源部１Ｃおよび第２電源部２Ｃの構成要素でもある。第３電源部３は、これらの構成要素により、蓄電池Ｂの放電電圧をスイッチングして交流電圧を生成し、当該交流電圧を整流および平滑して第３直流電圧を生成する。第３直流電圧は、第１直流電圧よりも小さく設定されている。第１電源部１Ｃに入力される系統電圧がＡＣ２００［Ｖ］の場合、第３直流電圧は、例えば、第１直流電圧の２８３［Ｖ］よりも小さい１８０［Ｖ］に設定される。

スイッチング部４は、第２トランスＴ２の一次巻線（第１巻線）Ｔ２１および第２スイッチング素子Ｑ２からなる直列回路を含む。当該直列回路は、一端が平滑コンデンサＣ１の一端に接続され、かつ他端が平滑コンデンサＣ１の他端に接続されている。スイッチング部４では、第２スイッチング素子Ｑ２がＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことで、平滑コンデンサＣ１の両端に現れた第１直流電圧、第２直流電圧または第３直流電圧がスイッチングされる。その結果、第２トランスＴ２の第２巻線、すなわち、第２トランスＴ２の一次巻線Ｔ２１’および二次巻線Ｔ２２に交流電圧が誘起される。

第１電源電圧生成部５ａは、一次巻線Ｔ２１’と、整流ダイオードＤ５と、平滑コンデンサＣ４とを含む。整流ダイオードＤ５および平滑コンデンサＣ４は、第２スイッチング素子Ｑ２のスイッチングにより一次巻線Ｔ２１’に誘起された交流電圧を直流化する。そして、これにより得られた直流電圧は、出力端（１次側出力）に接続される不図示の制御部に電源電圧として供給される。

同様に、第２電源電圧生成部５ｂは、二次巻線Ｔ２２と、整流ダイオードＤ６と、平滑コンデンサＣ５とを含む。整流ダイオードＤ６および平滑コンデンサＣ５は、第２スイッチング素子Ｑ２のスイッチングにより二次巻線Ｔ２２に誘起された交流電圧を直流化する。そして、これにより得られた直流電圧は、出力端（２次側出力）に接続される不図示の制御部に電源電圧として供給される。

電源装置１０Ｃでは、系統Ｇに停電が発生していない通常時において、第１直流電圧と第３直流電圧のうちの大きい方、すなわち、第１直流電圧が平滑コンデンサＣ１の両端に現れる。このとき、第３電源部３は、無負荷で動作していると言える。一方、系統Ｇに停電が発生した停電時においては、第１直流電圧と第３直流電圧との大小関係が逆転し、空白期間が生じることなく第３直流電圧が平滑コンデンサＣ１の両端に現れる。したがって、電源装置１０Ｃによれば、停電発生時においても、制御部に電源電圧を途切れることなく供給することができる。

また、系統Ｇの停電が長時間継続した場合、電源装置１０Ｃは、蓄電池Ｂが過放電になる前に蓄電池Ｂから切り離されるため、動作を停止する。このとき、太陽光発電装置ＰＶが発電可能な状態ならば、太陽光発電装置ＰＶの自立出力からＡＣ１００［Ｖ］が出力されるよう太陽光発電装置ＰＶを操作し、第２電源部２Ｃに入力されるため、電源装置１０Ｃは起動する。したがって、電源装置１０Ｃによれば、停電が長時間継続した場合においても、制御部に電源電圧を供給することができる。なお、電源装置１０Ｃは、系統Ｇの系統電圧と太陽光発電装置ＰＶの自立出力電圧とが同時に入力されないことを前提に設計されている。

特開２０１２−１７５８０１号公報 特願２０１４−５５２２５号

ところで、電源装置１０Ｃでは、第１電源部１Ｃの入力端が系統Ｇに接続され、第２電源部２Ｃの入力端が太陽光発電装置ＰＶの自立出力に接続されているが、電気工事の配線ミスにより、第２電源部２Ｃの入力端も系統Ｇに接続される場合がある。

より詳しくは、図５に示すように、第２電源部２Ｃの一方の入力端が、電信柱の柱上トランスＴ３を介して系統Ｇに接続された単相３線式配電線の中性線Ｎに接続され、第２電源部２Ｃの他方の入力端が、上記単相３線式配電線の第２電圧線Ｌ２に接続される場合がある。なお、第１電源部１Ｃの一方の入力端は、上記単相３線式配電線の第１電圧線Ｌ１に接続されており、第１電源部１Ｃの他方の入力端は、上記単相３線式配電線の第２電圧線Ｌ２に接続されている。また、第１電圧線Ｌ１−中性線Ｎ間および中性線Ｎ−第２電圧線Ｌ２間にはＡＣ１００［Ｖ］の系統電圧が印加され、第１電圧線Ｌ１−第２電圧線Ｌ２間にはＡＣ２００［Ｖ］の系統電圧が印加されている。

この場合、第１電源部１Ｃの入力端に、系統ＧからＡＣ２００［Ｖ］の系統電圧が入力されると同時に、第２電源部２Ｃの入力端には、系統ＧからＡＣ１００［Ｖ］の系統電圧が入力される。第１電源部１Ｃおよび第２電源部２Ｃでは、図６に示すように、ＡＣ１００［Ｖ］の系統電圧に応じた電流がＸ１およびＸ２の経路を流れ、かつＡＣ２００［Ｖ］の系統電圧に応じた電流がＸ３およびＸ４の経路を流れる。これにより、平滑コンデンサＣ２およびＣ３の両端にそれぞれ２Ｖ√２［Ｖ］（ただし、Ｖ＝１００［Ｖ］）の電圧が現れ、平滑コンデンサＣ１の両端に４Ｖ√２［Ｖ］（ただし、Ｖ＝１００［Ｖ］）の電圧が現れる。すなわち、第１電源部１Ｃと第２電源部２Ｃに同時に系統電圧が入力されることで、倍電圧整流回路Ｄ３、Ｄ４、Ｃ２、Ｃ３の動作が、倍電圧整流動作ではなく４倍電圧整流動作になる。その結果、電源装置１０Ｃでは、平滑コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３が破壊してしまうといった事故が発生するおそれがある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、第１電源部と第２電源部とに同時に電圧が入力されることにより生じる事故を防ぐことが可能な電源装置および当該電源装置を備えた蓄電システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る電源装置は、
整流回路を含み、第１入力電圧を整流および平滑して得た第１直流電圧を出力する第１電源部と、
倍電圧整流回路を含み、第２入力電圧を倍電圧整流および平滑して得た第２直流電圧を出力する第２電源部と、
第１直流電圧よりも小さく設定された第３直流電圧を出力する第３電源部と、
第１電源部、第２電源部および第３電源部に接続され、ダイオードの整流作用を利用して選択した第１直流電圧および第３直流電圧のうちの大きい方、または第２直流電圧をスイッチングする、スイッチング素子およびトランスの第１巻線を含むスイッチング部と、
トランスの第２巻線および直流化手段を含み、第２巻線に誘起された電圧を直流化して電源電圧を生成する少なくとも１つの電源電圧生成部と、
第１電源部に第１入力電圧が入力されているときに、倍電圧整流回路に第２入力電圧が入力されるのを防止する同時入力防止回路と、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、第１電源部に第１入力電圧が入力されているときに、倍電圧整流回路に第２入力電圧が入力されるのを防止する同時入力防止回路を備えているので、倍電圧整流回路の動作が４倍電圧整流動作になるのを防ぐことができ、その結果、平滑コンデンサが破壊されるといった事故を防ぐことができる。

上記同時入力防止回路は、
第２電源部の入力端と倍電圧整流回路との間に設けられ、開状態のときに倍電圧整流回路に第２入力電圧が入力されるのを遮断するリレー接点と、
第１電源部の入力端と整流回路との間に設けられ、第１入力電圧が印加されているときにリレー接点を開状態にし、第１入力電圧が印加されていないときにリレー接点を閉状態にするリレーコイルと、を含むよう構成できる。

この構成によれば、第１電源部に第１入力電圧が入力されると同時に第２電源部に第２入力電圧が入力されても、平滑コンデンサの電圧が大きく上昇する前にリレーコイルがリレー接点を開状態にするので、平滑コンデンサが破壊されるといった事故を確実に防ぐことができる。

上記同時入力防止回路は、
第１電源部の入力端と整流回路との間に設けられ、第１入力電圧が印加されているときに光を発する第１発光手段と、
第２電源部の入力端と倍電圧整流回路との間に設けられ、第２入力電圧が印加されているときに光を発する第２発光手段と、
第２発光手段に対して並列に設けられ、第１発光手段からの光を受けているときに第２発光手段に第２入力電圧が印加されないようにする第１受光手段と、
第２発光手段と倍電圧整流回路との間に設けられ、開状態のときに倍電圧整流回路に第２入力電圧が入力されるのを遮断するリレー接点と、
第２発光手段とリレー接点との間に設けられ、第２入力電圧が印加されているときにリレー接点を閉状態にし、第２入力電圧が印加されていないときにリレー接点を開状態にするリレーコイルと、
リレーコイルに対して直列に設けられ、第２発光手段からの光を受けていないときにリレーコイルに第２入力電圧が印加されないようにする第２受光手段と、を含むよう構成できる。

この構成によれば、第１電源部に第１入力電圧が入力されると同時に第２電源部に第２入力電圧が入力された場合、第１発光手段が発光、第２発光手段が非発光の状態になり、リレーコイルがリレー接点を開状態にする（換言すれば、リレーコイルが動作せず、リレー接点が開状態のまま維持される）ので、平滑コンデンサが破壊されるといった事故を確実に防ぐことができる。さらに、この構成によれば、系統に停電が発生していない通常時に、リレーコイルの消費電力をゼロにすることができる。

上記電源装置では、第１発光手段は、フォトカプラの発光ダイオードであり、
第１受光手段は、フォトカプラのフォトトランジスタであり、
第２発光手段は、フォトトライアックカプラの発光ダイオードであり、
第２受光手段は、フォトトライアックカプラのフォトトライアックであることが好ましい。

この構成によれば、フォトカプラの発光ダイオードを発光させるのに必要な電流は比較的小さいので、通常時の消費電力を削減することができる。

また、上記課題を解決するために、本発明に係る蓄電システムは、
系統からの電力供給が可能な通常時に、系統の系統電力を第１負荷および第２負荷に供給する一方、系統からの電力供給が停止した停電時に、蓄電池の放電電力および発電装置の自立出力電力の少なくとも一方を第２負荷に供給することが可能な蓄電システムであって、
入力された交流電力を直流化して蓄電池を充電する機能と、放電電力を交流化して第２負荷に供給する機能とを有する双方向電力変換部と、
双方向電力変換部を制御する制御部と、
制御部に電源電圧を供給する上記いずれか１つの電源装置からなる制御電源部と、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、制御電源部（電源装置）が同時入力防止回路を備えているので、第１電源部に第１入力電圧が入力されると同時に第２電源部に第２入力電圧が入力されても、倍電圧整流回路の動作が４倍電圧整流動作になるのを防ぐことができ、その結果、制御電源部の平滑コンデンサが破壊されるといった事故を防ぐことができる。

上記蓄電システムは、双方向電力変換部と系統および第１負荷とを接続する第１配電線に介装された第１スイッチと、
第１配電線の第１スイッチよりも系統側において、第１配電線から分岐して第２負荷に接続される第２配電線に介装された第２スイッチと、
第１配電線の第１スイッチよりも双方向電力変換部側において、第１配電線から分岐して発電装置に接続される第３配電線に介装された第３スイッチおよび第４スイッチと、
第３配電線の第３スイッチと第４スイッチとの間において、第３配電線から分岐して第２配電線の第２スイッチよりも第２負荷側に接続される第４配電線に介装された第５スイッチと、をさらに備え、
制御部は、第１スイッチ、第２スイッチ、第３スイッチ、第４スイッチおよび第５スイッチをそれぞれ独立に開閉動作させるよう構成できる。

この構成によれば、例えば、
（１）通常時に第１および第２スイッチをＯＮさせ、第３〜第５スイッチをＯＦＦさせることで、系統電力を第１負荷および第２負荷に供給することができ、
（２）停電時に第１、第２および第４スイッチをＯＦＦさせ、第３および第５スイッチをＯＮさせることで、蓄電池の放電電力を第２負荷に供給することができ、
（３）停電時に第１および第２スイッチをＯＦＦさせ、第３〜第５スイッチをＯＮさせることで、発電装置の自立出力電力を蓄電池および第２負荷に供給することができ、
（４）停電時に第１および第２スイッチをＯＦＦさせ、第３〜第５スイッチをＯＮさせることで、蓄電池の放電電力と発電装置の自立出力電力を第２負荷に供給することができ、
（５）停電時に第１、第２および第５スイッチをＯＦＦさせ、第３および第４スイッチをＯＮさせることで、発電装置の自立出力電力を蓄電池に供給することができ、
（６）停電時に第１〜第３スイッチをＯＦＦさせ、第４および第５スイッチをＯＮさせることで、発電装置の自立出力電力を第２負荷に供給することができる。

本発明によれば、第１電源部と第２電源部とに同時に電圧が入力されることにより生じる事故を防ぐことが可能な電源装置および当該電源装置を備えた蓄電システムを提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る電源装置の回路図である。 本発明の第１実施形態に係る蓄電システムのブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る電源装置の回路図である。 従来の電源装置の回路図である。 電気工事の配線ミスにより第２電源部が系統に接続された従来の電源装置の回路図である。 倍電圧整流回路の４倍電圧整流動作を説明するための回路図である。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る電源装置および蓄電システムの実施形態について説明する。

［第１実施形態］
（電源装置）
図１に、本発明の第１実施形態に係る電源装置１０Ａを示す。本実施形態に係る電源装置１０Ａは、図４に示した従来の電源装置１０Ｃに、本発明の「同時入力防止回路」に相当するリレーコイルＲＣ１およびリレー接点ＲＳ１を追加したものである。なお、図１に示されている各構成要素のうち、図４と同一の符号を付した構成要素については従来技術で説明したものと同様なので、ここでは説明を一部省略する。

リレーコイルＲＣ１は、第１電源部１Ａの入力端と全波整流回路Ｄ２との間に設けられている。リレーコイルＲＣ１と全波整流回路Ｄ２との間には、突入電流抑制用のパワーサーミスタＰＴ１が設けられている。リレーコイルＲＣ１は、本発明の「第１入力電圧」に相当する系統電圧（例えば、ＡＣ２００［Ｖ］）が印加されているときにリレー接点ＲＳ１を開状態（ＯＦＦ）にする一方、系統電圧が印加されていないときはリレー接点ＲＳ１を閉状態（ＯＮ）にする。

リレー接点ＲＳ１は、第２電源部２Ａの入力端と倍電圧整流回路Ｄ３、Ｄ４、Ｃ２、Ｃ３との間に設けられている。リレー接点ＲＳ１と倍電圧整流回路Ｄ３、Ｄ４、Ｃ２、Ｃ３との間には、突入電流抑制用のパワーサーミスタＰＴ２が設けられている。リレー接点ＲＳ１は、開状態のときに第２入力電圧（太陽光発電装置ＰＶからのＡＣ１００［Ｖ］の自立出力電圧またはＡＣ１００［Ｖ］の系統電圧）が倍電圧整流回路Ｄ３、Ｄ４、Ｃ２、Ｃ３に入力されるのを遮断する。ここで、太陽光発電装置ＰＶからのＡＣ１００［Ｖ］の自立出力電圧とは、太陽光発電装置ＰＶが発電可能なときに、太陽光発電装置ＰＶの自立出力からＡＣ１００［Ｖ］が出力されるよう制御された太陽光発電装置ＰＶの出力電圧をいう。

電源装置１０Ａでは、第１電源部１Ａに系統Ｇの系統電圧が入力されるときに、第２電源部２Ａに太陽光発電装置ＰＶの自立出力電圧が入力されることはないので、倍電圧整流回路Ｄ３、Ｄ４、Ｃ２、Ｃ３の動作が４倍電圧整流動作になることはない。なお、このときリレー接点ＲＳ１は開状態となる。

一方、第２電源部２Ａに太陽光発電装置ＰＶの自立出力電圧が入力されるときは、系統Ｇに停電が発生したときであるため、第１電源部１Ａに系統電圧が入力されることはなく、倍電圧整流回路Ｄ３、Ｄ４、Ｃ２、Ｃ３の動作が４倍電圧整流動作になることはない。なお、このときリレー接点ＲＳ１は閉状態となる。

次に、電気工事の配線ミスにより第２電源部２Ａの入力端が誤って系統ＧのＡＣ１００［Ｖ］に接続され、系統電圧が第１電源部１Ａの入力端と第２電源部２Ａの入力端に同時に入力された場合における、電源装置１０Ａの動作について説明する。

この場合、電源装置１０Ａでは、第１電源部１ＡにＡＣ２００［Ｖ］の系統電圧が入力され、第２電源部２ＡにＡＣ１００［Ｖ］の系統電圧が入力される。しかしながら、電源装置１０Ａでは、リレーコイルＲＣ１にＡＣ２００［Ｖ］の系統電圧が印加すると、リレーコイルＲＣ１がリレー接点ＲＳ１を開状態にするので、ＡＣ１００［Ｖ］の系統電圧が倍電圧整流回路Ｄ３、Ｄ４、Ｃ２、Ｃ３に入力されることはない。したがって、電源装置１０Ａによれば、倍電圧整流回路Ｄ３、Ｄ４、Ｃ２、Ｃ３の動作が４倍電圧整流動作になるのを防ぐことができ、その結果、平滑コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３の少なくとも１つが破壊されるといった事故を未然に防ぐことができる。

また、リレーコイルＲＣ１にＡＣ２００［Ｖ］の系統電圧が印加されてからリレー接点ＲＳ１が開状態になるまでにかかる時間は、平滑コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３の両端電圧が破壊を引き起こす程度にまで上昇する時間よりも短いので、電源装置１０Ａによれば、平滑コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３を確実に保護することができる。

（蓄電システム）
図２に、本発明の第１実施形態に係る蓄電システム１００を示す。本実施形態に係る蓄電システム１００は、双方向電力変換部２０と、双方向電力変換部２０を制御する制御部３０と、制御部３０に電源電圧を供給する電源装置１０Ａからなる制御電源部と、制御部３０の制御下で開閉動作を行うスイッチ部４０とを備えている。

蓄電システム１００は、系統Ｇからの電力供給が可能な通常時に、系統Ｇの系統電力を本発明の「第１負荷」に相当する家庭負荷Ｒおよび本発明の「第２負荷」に相当する家庭重要負荷Ｒ’に供給する一方、系統Ｇからの電力供給が停止した停電時に、蓄電池（バッテリー）Ｂの放電電力および太陽光発電装置ＰＶの自立出力電力の少なくとも一方を家庭重要負荷Ｒ’に供給することができる。ここで、家庭重要負荷Ｒ’とは、停電時にも電力供給を継続させる必要がある負荷であり、家庭負荷Ｒとは、停電時に電力供給が途切れても大きな支障のない負荷である。なお、家庭負荷Ｒには、ＡＣ２００［Ｖ］の交流電圧が供給され、家庭重要負荷Ｒ’には、ＡＣ１００［Ｖ］の交流電圧が供給される。

双方向電力変換部２０は、入力された交流電力を直流化して蓄電池Ｂを充電する機能と、蓄電池Ｂの放電電力を交流化して家庭重要負荷Ｒ’に供給する機能とを有し、これらの機能を双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２１と双方向インバータ２２とで実現している。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、入力された直流電圧を降圧する降圧動作と、入力された直流電圧を昇圧する昇圧動作とを行う。双方向インバータ２２は、入力された直流電圧を交流電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換動作と、入力された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換動作とを行う。

双方向インバータ２２は、単相３線式配電線（第１電圧線Ｌ１、第２電圧線Ｌ２および中性線Ｎ）からなる第１配電線により、系統Ｇおよび家庭負荷Ｒに接続され、第１配電線Ｌ１、Ｌ２、Ｎから分岐した第２配電線（第３電圧線Ｌ３および第４電圧線Ｌ４）により、家庭重要負荷Ｒ’に接続され、第２配電線Ｌ３、Ｌ４よりも双方向インバータ２２側において第１配電線Ｌ１、Ｌ２、Ｎから分岐した第３配電線（第５電圧線Ｌ５および第６電圧線Ｌ６）により、太陽光発電装置ＰＶに接続されている。第２配電線Ｌ３、Ｌ４と第３配電線Ｌ５、Ｌ６とは、第４配電線（第７電圧線Ｌ７および第８電圧線Ｌ８）により接続されている。

双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、第５配電線（第９電圧線Ｌ９および第１０電圧線Ｌ１０）により、蓄電池Ｂに接続されている。第９電圧線Ｌ９には、蓄電池Ｂが過放電になる前に、電源装置１０Ａおよび双方向電力変換部２０から蓄電池Ｂを切り離すためのスイッチＳ１１が介装されている。スイッチＳ１１は、制御部３０の制御下で開閉動作を行う。

電源装置１０Ａの第１電源部１Ａは、第１配電線の第１電圧線Ｌ１および第２電圧線Ｌ２において、第２配電線Ｌ３、Ｌ４の分岐点と第３配電線Ｌ５、Ｌ６の分岐点の間に接続されている。電源装置１０Ａの第２電源部２Ａは、第３配電線Ｌ５、Ｌ６において、第４配電線Ｌ７、Ｌ８の接続点よりも太陽光発電装置ＰＶ側に接続されている。電源装置１０Ａの第３電源部３は、第５配電線Ｌ９、Ｌ１０において、スイッチＳ１１よりも双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２１側に接続されている。電源装置１０Ａの第１電源電圧生成部５ａおよび第２電源電圧生成部５ｂは、制御部３０に接続されている。

スイッチ部４０は、制御部３０の制御下でそれぞれ独立に開閉動作を行う、第１スイッチＳ１、Ｓ２と、第２スイッチＳ３、Ｓ４と、第３スイッチＳ５、Ｓ６と、第４スイッチＳ７、Ｓ８と、第５スイッチＳ９、Ｓ１０とを含んでいる。

第１スイッチＳ１、Ｓ２は、第１配電線の第１電圧線Ｌ１および第２電圧線Ｌ２において、第３配電線Ｌ５、Ｌ６の分岐点と第１電源部１Ａの接続点との間に介装されている。第２スイッチＳ３、Ｓ４は、第２配電線Ｌ３、Ｌ４において、第４配電線Ｌ７、Ｌ８の接続点よりも第１配電線Ｌ１、Ｌ２、Ｎ側に介装されている。第３スイッチＳ５、Ｓ６は、第３配電線Ｌ５、Ｌ６において、第４配電線Ｌ７、Ｌ８の接続点よりも第１配電線Ｌ１、Ｌ２、Ｎ側に介装されている。第４スイッチＳ７、Ｓ８は、第３配電線Ｌ５、Ｌ６において、第４配電線Ｌ７、Ｌ８の接続点と第２電源部２Ａの接続点との間に介装されている。第５スイッチＳ９、Ｓ１０は、第４配電線Ｌ７、Ｌ８に介装されている。

蓄電システム１００では、制御部３０の制御下で、
（１）通常時に第１および第２スイッチＳ１〜Ｓ４をＯＮさせ、かつ第３〜第５スイッチＳ５〜Ｓ１０をＯＦＦさせることにより、系統Ｇの系統電力を家庭負荷Ｒおよび家庭重要負荷Ｒ’に供給することができ、
（２）停電時に第１、第２および第４スイッチＳ１〜Ｓ４、Ｓ７、Ｓ８をＯＦＦさせ、かつ第３および第５スイッチＳ５、Ｓ６、Ｓ９、Ｓ１０とスイッチＳ１１をＯＮさせることにより、蓄電池Ｂの放電電力を家庭重要負荷Ｒ’に供給することができ、
（３）停電時に第１および第２スイッチＳ１〜Ｓ４をＯＦＦさせ、かつ第３〜第５スイッチＳ５〜Ｓ１０とスイッチＳ１１をＯＮさせることにより、太陽光発電装置ＰＶの自立出力電力を蓄電池Ｂおよび家庭重要負荷Ｒ’に供給することができ、
（４）停電時に第１および第２スイッチＳ１〜Ｓ４をＯＦＦさせ、かつ第３〜第５スイッチＳ５〜Ｓ１０とスイッチＳ１１をＯＮさせることにより、蓄電池Ｂの放電電力と太陽光発電装置ＰＶの自立出力電力を家庭重要負荷Ｒ’に供給することができ、
（５）停電時に第１、第２および第５スイッチＳ１〜Ｓ４、Ｓ９、Ｓ１０をＯＦＦさせ、かつ第３および第４スイッチＳ５〜Ｓ８とスイッチＳ１１をＯＮさせることにより、太陽光発電装置ＰＶの自立出力電力を蓄電池Ｂに供給することができ、
（６）停電時に第１〜第３スイッチＳ１〜Ｓ６をＯＦＦさせ、かつ第４および第５スイッチＳ７〜Ｓ１０をＯＮさせることにより、太陽光発電装置ＰＶの自立出力電力を家庭重要負荷Ｒ’に供給することができる。

［第２実施形態］
（電源装置）
図３に、本発明の第２実施形態に係る電源装置１０Ｂを示す。本実施形態に係る電源装置１０Ｂは、同時入力防止回路の構成が第１実施形態に係る電源装置１０Ａと異なっている。なお、図３に示されている各構成要素のうち図１および図４と同一の符号を付した構成要素については、第１実施形態および従来技術で説明したものと同様なので、ここでは説明を一部省略する。

本実施形態における同時入力防止回路は、第１電源部１Ｂに設けられたダイオードＤ７、抵抗Ｒ１、フォトカプラＰＣ１の発光ダイオード（本発明の「第１発光手段」に相当）および平滑コンデンサＣ６と、第２電源部２Ｂに設けられたダイオードＤ８、抵抗Ｒ２、フォトカプラＰＣ１のフォトトランジスタ（本発明の「第１受光手段」に相当）、平滑コンデンサＣ７、フォトトライアックカプラＰＣ２の発光ダイオード（本発明の「第２発光手段」に相当）、フォトトライアックカプラＰＣ２のフォトトライアック（本発明の「第２受光手段」に相当）、リレーコイルＲＣ２およびリレー接点ＲＳ２とで構成されている。

ダイオードＤ７は、アノードが第１電源部１Ｂの一方側の入力端およびパワーサーミスタＰＴ１に接続され、カソードが抵抗Ｒ１を介してフォトカプラＰＣ１の発光ダイオードのアノードに接続されている。フォトカプラＰＣ１の発光ダイオードのカソードは、第１電源部１Ｂの他方側の入力端に接続されている。また、フォトカプラＰＣ１の発光ダイオードには、平滑コンデンサＣ６が並列接続されている。

ダイオードＤ８は、アノードが第２電源部２Ｂの一方側の入力端に接続され、カソードが抵抗Ｒ２を介してフォトトライアックカプラＰＣ２の発光ダイオードのアノードに接続されている。フォトトライアックカプラＰＣ２の発光ダイオードのカソードは、第２電源部２Ｂの他方側の入力端に接続されている。また、フォトトライアックカプラＰＣ２の発光ダイオードには、平滑コンデンサＣ７およびフォトカプラＰＣ１のフォトトランジスタがそれぞれ並列接続されている。フォトカプラＰＣ１のフォトトランジスタは、電流路の一端（コレクタ）がフォトカプラＰＣ１の発光ダイオードのアノードに接続され、電流路の他端（エミッタ）がフォトカプラＰＣ１の発光ダイオードのカソードに接続されている。

リレーコイルＲＣ２は、一端がダイオードＤ８のアノードおよびリレー接点ＲＳ２に接続され、他端がフォトトライアックカプラＰＣ２のフォトトライアックの一端に接続されている。フォトトライアックカプラＰＣ２のフォトトライアックの他端は、第２電源部２Ｂの他方側の入力端に接続されている。

リレーコイルＲＣ２は、第２入力電圧（太陽光発電装置ＰＶのＡＣ１００［Ｖ］の自立出力電圧またはＡＣ１００［Ｖ］の系統電圧）印加されているときにリレー接点ＲＳ２を閉状態（ＯＮ）にする一方、第２入力電圧が印加されていないときはリレー接点ＲＳ２を開状態（ＯＦＦ）にする。

電源装置１０Ｂでは、第１電源部１Ｂに系統Ｇの系統電圧が入力されるときに第２電源部２Ｂに太陽光発電装置ＰＶの自立出力電圧が入力されることはなく、第２電源部２Ｂに太陽光発電装置ＰＶの自立出力電圧が入力されるときに第１電源部１Ｂに系統Ｇの系統電圧が入力されることもない。したがって、電源装置１０Ｂでは、基本的に倍電圧整流回路Ｄ３、Ｄ４、Ｃ２、Ｃ３の動作が４倍電圧整流動作になることはない。

次に、電気工事の配線ミスにより第２電源部２Ｂの入力端が誤って系統ＧのＡＣ１００［Ｖ］に接続され、系統電圧が第１電源部１Ｂの入力端と第２電源部２Ｂの入力端に同時に入力された場合における、電源装置１０Ｂの動作について説明する。

この場合、電源装置１０Ｂでは、第１電源部１ＢにＡＣ２００［Ｖ］の系統電圧が入力され、第２電源部２ＢにＡＣ１００［Ｖ］の系統電圧が入力される。第１電源部１Ｂでは、ダイオードＤ７で整流された電流が抵抗Ｒ１を通じて平滑コンデンサＣ６で平滑され、フォトカプラＰＣ１の発光ダイオードに流れる。これにより、フォトカプラＰＣ１の発光ダイオードが発光する。

一方、第２電源部２Ｂでは、フォトカプラＰＣ１のフォトトランジスタが、フォトカプラＰＣ１の発光ダイオードの光を受けて導通状態となり、フォトトライアックカプラＰＣ２の発光ダイオードの両端を短絡するので、フォトトライアックカプラＰＣ２の発光ダイオードは発光せず、フォトトライアックカプラＰＣ２のフォトトライアックは非導通状態となる。このため、リレーコイルＲＣ２にＡＣ１００［Ｖ］の系統電圧は印加されず、リレー接点ＲＳ２は開状態となるので、ＡＣ１００［Ｖ］の系統電圧が倍電圧整流回路Ｄ３、Ｄ４、Ｃ２、Ｃ３に入力されることはない。

したがって、電源装置１０Ｂによれば、系統電圧が第１電源部１Ｂの入力端と第２電源部２Ｂの入力端に同時に入力された場合であっても、倍電圧整流回路Ｄ３、Ｄ４、Ｃ２、Ｃ３の動作が４倍電圧整流動作になるのを防ぐことができ、その結果、平滑コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３の少なくとも１つが破壊されるといった事故を未然に防ぐことができる。

また、電源装置１０Ｂでは、第２電源部２Ｂの入力端が太陽光発電装置ＰＶに接続された場合（電気工事の配線ミスがない場合）、第１実施形態に係る電源装置１０Ａと異なり、通常時にリレーコイルＲＣ２に電流が流れることはないので、通常時にリレーコイルＲＣ２の消費電力をゼロにすることができる。しかも、フォトカプラＰＣ１の発光ダイオードを発光させるのに必要な電流は、電源装置１０ＡにおいてリレーコイルＲＣ１がリレー接点ＲＳ１を動作させるのに必要な電流よりも遥かに小さいので、電源装置１０Ｂによれば、通常時の消費電力を大幅に削減することができる。

さらに、電源装置１０Ｂは、蓄電システム１００の制御電源部として用いることができる。

以上、本発明に係る電源装置および蓄電システムの好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。

例えば、第１電源部１Ａ、１Ｂ、第２電源部２Ａ、２Ｂおよび第３電源部３の構成は、第２電源部２Ａ、２Ｂが倍電圧整流回路を含み、かつ第３電源部３で生成される第３直流電圧が第１直流電圧よりも小さく設定されるのであれば、適宜変更することができる。

同時入力防止回路は、第１電源部１Ａ、１Ｂに第１入力電圧（例えば、ＡＣ２００［Ｖ］の電圧）が入力されているときに、倍電圧整流回路に第２入力電圧（例えば、ＡＣ１００［Ｖ］の電圧）が入力されるのを防止することができるのであれば、その構成を適宜変更することができる。

電源装置１０Ａ、１０Ｂでは、２つの電源電圧生成部（第１電源電圧生成部５ａおよび第２電源電圧生成部５ｂ）が備えられているが、その数は適宜増減することができる。

１Ａ、１Ｂ 第１電源部
２Ａ、２Ｂ 第２電源部
３ 第３電源部
４ スイッチング部
５ａ 第１電源電圧生成部
５ｂ 第２電源電圧生成部
１０Ａ、１０Ｂ 電源装置
２０ 双方向電力変換部
２１ 双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ
２２ 双方向インバータ
３０ 制御部
４０ スイッチ部
１００ 蓄電システム

Claims (6)

1. 整流回路を含み、第１入力電圧を整流および平滑して得た第１直流電圧を出力する第１電源部と、
   倍電圧整流回路を含み、第２入力電圧を倍電圧整流および平滑して得た第２直流電圧を出力する第２電源部と、
   前記第１直流電圧よりも小さく設定された第３直流電圧を出力する第３電源部と、
   前記第１電源部、前記第２電源部および前記第３電源部に接続され、ダイオードの整流作用を利用して選択した前記第１直流電圧および前記第３直流電圧のうちの大きい方、または前記第２直流電圧をスイッチングする、スイッチング素子およびトランスの第１巻線を含むスイッチング部と、
   前記トランスの第２巻線および直流化手段を含み、前記第２巻線に誘起された電圧を直流化して電源電圧を生成する少なくとも１つの電源電圧生成部と、
   前記第１電源部に前記第１入力電圧が入力されているときに、前記倍電圧整流回路に前記第２入力電圧が入力されるのを防止する同時入力防止回路と、を備えた
   ことを特徴とする電源装置。
2. 前記同時入力防止回路は、
   前記第２電源部の入力端と前記倍電圧整流回路との間に設けられ、開状態のときに前記倍電圧整流回路に前記第２入力電圧が入力されるのを遮断するリレー接点と、
   前記第１電源部の入力端と前記整流回路との間に設けられ、前記第１入力電圧が印加されているときに前記リレー接点を開状態にし、前記第１入力電圧が印加されていないときに前記リレー接点を閉状態にするリレーコイルと、を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記同時入力防止回路は、
   前記第１電源部の入力端と前記整流回路との間に設けられ、前記第１入力電圧が印加されているときに光を発する第１発光手段と、
   前記第２電源部の入力端と前記倍電圧整流回路との間に設けられ、前記第２入力電圧が印加されているときに光を発する第２発光手段と、
   前記第２発光手段に対して並列に設けられ、前記第１発光手段からの光を受けているときに前記第２発光手段に前記第２入力電圧が印加されないようにする第１受光手段と、
   前記第２発光手段と前記倍電圧整流回路との間に設けられ、開状態のときに前記倍電圧整流回路に前記第２入力電圧が入力されるのを遮断するリレー接点と、
   前記第２発光手段と前記リレー接点との間に設けられ、前記第２入力電圧が印加されているときに前記リレー接点を閉状態にし、前記第２入力電圧が印加されていないときに前記リレー接点を開状態にするリレーコイルと、
   前記リレーコイルに対して直列に設けられ、前記第２発光手段からの光を受けていないときに前記リレーコイルに前記第２入力電圧が印加されないようにする第２受光手段と、を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
4. 前記第１発光手段は、フォトカプラの発光ダイオードであり、
   前記第１受光手段は、前記フォトカプラのフォトトランジスタであり、
   前記第２発光手段は、フォトトライアックカプラの発光ダイオードであり、
   前記第２受光手段は、前記フォトトライアックカプラのフォトトライアックである
   ことを特徴とする請求項３に記載の電源装置。
5. 系統からの電力供給が可能な通常時に、前記系統の系統電力を第１負荷および第２負荷に供給する一方、前記系統からの電力供給が停止した停電時に、蓄電池の放電電力および発電装置の自立出力電力の少なくとも一方を前記第２負荷に供給することが可能な蓄電システムであって、
   入力された交流電力を直流化して前記蓄電池を充電する機能と、前記放電電力を交流化して前記第２負荷に供給する機能とを有する双方向電力変換部と、
   前記双方向電力変換部を制御する制御部と、
   前記制御部に電源電圧を供給する請求項１〜４のいずれか一項に記載の電源装置からなる制御電源部と、を備えた
   ことを特徴とする蓄電システム。
6. 前記双方向電力変換部と前記系統および前記第１負荷とを接続する第１配電線に介装された第１スイッチと、
   前記第１配電線の前記第１スイッチよりも前記系統側において、前記第１配電線から分岐して前記第２負荷に接続される第２配電線に介装された第２スイッチと、
   前記第１配電線の前記第１スイッチよりも前記双方向電力変換部側において、前記第１配電線から分岐して前記発電装置に接続される第３配電線に介装された第３スイッチおよび第４スイッチと、
   前記第３配電線の前記第３スイッチと前記第４スイッチとの間において、前記第３配電線から分岐して前記第２配電線の前記第２スイッチよりも前記第２負荷側に接続される第４配電線に介装された第５スイッチと、をさらに備え、
   前記制御部は、前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、前記第３スイッチ、前記第４スイッチおよび前記第５スイッチをそれぞれ独立に開閉動作させる
   ことを特徴とする請求項５に記載の蓄電システム。

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