JP2017158265A - 電力供給システム、及び電力変換システム - Google Patents
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Abstract
【課題】独立型の電力供給システム1において、電力変換部50の電流ストレスを軽減する。【解決手段】電力供給システム1において、直流電源10と蓄電部20が並列接続される。電力変換部50は、直流電源10と蓄電部20の接続点と、負荷2との間に介在し、当該接続点から入力される直流電力を、所定の電圧の直流電力または交流電力に変換し、変換した直流電力または交流電力を負荷2に出力する。突入電流保護回路40が、当該接続点と電力変換部50との間に介在する。【選択図】図1
Description
本発明は、独立型の電力供給システム、及び電力変換システムに関する。
近年、太陽電池、風力発電装置、マイクロ水力発電装置等の再生可能エネルギーを用いた発電装置が普及している(例えば、特許文献1参照)。当該発電装置を商用電力系統と連系せずに、当該発電装置で発電された電力を特定の負荷に供給し続ける独立型の電力供給システムが実用化されている。例えば、山間部に設置された通信機器等の電源として活用されている。
このような独立型の電力供給システムでは負荷への継続的な電力供給を確保するために、発電装置と並列に蓄電池を接続することが一般的である。発電装置と蓄電池との接続点と、負荷との間には電力変換部が接続される。電力変換部は直流負荷の場合、DC−DCコンバータを含み、交流負荷の場合、DC−ACコンバータを含む。
再生可能エネルギーを用いた発電装置では、日射変動等の自然環境の変化により発電量が変動する。例えば、雲の動きにより日射量が急変した場合、太陽電池の発電量も急変する。発電量が急低下した場合、蓄電池からの放電量が急上昇する。反対に発電量が急上昇した場合、蓄電池からの放電量が急低下する。このような過渡状態では電力変換部の入力部に設置されるコンデンサの電流ストレスが増加する。
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、独立型の電力供給システム及び電力変換システムにおいて、電力変換部の電流ストレスを軽減することができる電力供給システム及び電力変換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、本発明のある態様の電力供給システムは、直流電源と、前記直流電源と並列接続された蓄電部と、前記直流電源と前記蓄電部の接続点と、負荷との間に介在し、前記接続点から入力される直流電力を、所定の電圧の直流電力または交流電力に変換し、変換した直流電力または交流電力を前記負荷に出力する電力変換部と、前記接続点と前記電力変換部との間に介在する突入電流保護回路と、を備える。
本発明によれば、独立型の電力供給システム及び電力変換システムにおいて、電力変換部の電流ストレスを軽減することができる。
図1は、本発明の実施の形態に係る電力供給システム1を示す図である。電力供給システム1は、並列接続された直流電源10と蓄電部20を備える。直流電源10には、太陽電池、風力発電装置、マイクロ水力発電装置等の再生可能エネルギーを用いた発電装置を使用することができる。なお風力発電装置、及びマイクロ水力発電装置は一般的に交流出力であるため、当該発電装置を使用する場合、当該発電装置の出力段に整流回路と平滑化回路を設置する必要がある。また直流電源10には、燃料電池を使用することもできる。直流電源10は、これらの複数の再生可能エネルギーを用いた発電装置および燃料電池の少なくとも2つ以上を組み合わせて構築することもできる。以下、本実施の形態では直流電源10に太陽電池を使用する例を想定する。
蓄電部20には、鉛蓄電池、リチウムイオン蓄電池、ニッケル水素蓄電池、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ等を使用することができる。以下、本実施の形態では低コストな鉛蓄電池を使用する例を想定する。
直流電源10の出力線は第1ブレーカ11を介して充電制御部30の入力端子に接続される。なお、ブレーカは電流遮断機能を持つ機器または素子の一例であり、ブレーカの代わりに例えば、電磁開閉器を用いることもできる。第1ブレーカ11は過電流を検出すると直流電源10と充電制御部30との間を電気的に遮断する。また手動により遮断できる構成でもよい。蓄電部20の充放電線は第2ブレーカ21を介して充電制御部30の充放電端子に接続される。第2ブレーカ21は過電流を検出すると蓄電部20と充電制御部30との間を電気的に遮断する。また手動により遮断できる構成でもよい。蓄電部20と第2ブレーカ21間のマイナス充放電線に第1ヒューズf1が挿入される。第1ヒューズf1に過電流が流れると第1ヒューズf1は溶断し、過電流から蓄電部20を保護する。
充電制御部30は直流電源10の出力電力と蓄電部20の出力電力を合算させて、電力変換部50に出力する。なお蓄電部20の出力電力は負(充電)の場合もある。充電制御部30は直流電源10の出力線と蓄電部20の充放電線の接続点の電圧が、蓄電部20の電圧より高い場合は蓄電部20を充電し、当該接続点の電圧が蓄電部20の電圧より低い場合は蓄電部20を放電する。充電制御部30の構成例は後述する。
電力変換部50は、充電制御部30から入力される直流電力を、所定の電圧(例えば、5V)の直流電力に変換し、変換した直流電力を負荷2に出力する。本実施の形態では負荷2は直流負荷を想定しており、例えば、電力変換部50と負荷2間は直流のUSBケーブルで接続される。電力変換部50は入力コンデンサC1、DC−DCコンバータ51及び出力コンデンサC2を含む。入力コンデンサC1及び出力コンデンサC2には電解コンデンサを使用することができる。入力コンデンサC1はDC−DCコンバータ51の入力電圧を平滑化する。DC−DCコンバータ51は、充電制御部30から入力される直流電力を所定の電圧の直流電力に変換する。本実施の形態では所定の電圧に降圧する。出力コンデンサC2はDC−DCコンバータ51の出力電圧を平滑化する。
以上の構成において、日射量が多い状態から殆ど日射量がない状態に急変すると、太陽電池の発電量が急低下し、鉛蓄電池が充電状態から放電状態に切り替わる。すなわち、負荷2への電力供給源が太陽電池から鉛蓄電池に切り替わる。反対に日射量が殆どない状態から多い状態に急変すると、太陽電池の発電量が急上昇し、鉛蓄電池が放電状態から充電状態に切り替わる。すなわち、負荷2への電力供給源が鉛蓄電池から太陽電池に切り替わる。
この切り替わり時に過渡電流が発生し、電力変換部50に突入電流が流れる。この突入電流は入力コンデンサC1のストレスとなり、入力コンデンサC1の小型化を阻害する要因となっていた。また入力コンデンサC1の素子寿命を縮める要因となっていた。
この対策として本実施の形態では、充電制御部30と電力変換部50との間に突入電流保護回路40を接続させている。突入電流保護回路40は、第1ダイオードD1、第1スイッチS1及び抵抗R1を含む。図1では充電制御部30と電力変換部50との間のプラス出力線に第1ダイオードD1が挿入される。第1ダイオードD1は、充電制御部30から電力変換部50への方向を順方向とする向きに挿入され、入力コンデンサC1からの逆流を防止する。第1ダイオードD1と並列に、第1スイッチS1と抵抗R1の直列回路が接続される。第1スイッチS1にはリレーや半導体スイッチを用いることができる。
充電制御部30と電力変換部50との間のマイナス出力線に第2ヒューズf2が挿入される。第2ヒューズf2に過電流が流れると第2ヒューズf2は溶断し、過電流から電力変換部50及び負荷2を保護する。
図2は、図1の充電制御部30の構成例を示す図である。充電制御部30は第2スイッチS2、第2ダイオードD2、手動スイッチSm、第3スイッチS3及び制御部35を含む。直流電源10のプラス出力線と蓄電部20のプラス充放電線を接続するプラス接続点Npと、直流電源10のプラス端子との間を繋ぐプラス出力線に、第2スイッチS2及び第2ダイオードD2が直列に挿入される。第2ダイオードD2は直流電源10のプラス端子からプラス接続点Npへの方向を順方向とする向きに挿入され、直流電源10への逆流を防止する。
プラス接続点Npと、電力変換部50のプラス入力端子との間を繋ぐプラス出力線に手動スイッチSmが挿入される。直流電源10のマイナス出力線と蓄電部20のマイナス充放電線を接続するマイナス接続点Nmと、電力変換部50のマイナス入力端子との間を繋ぐマイナス出力線に第3スイッチS3が挿入される。
制御部35は直流電源10の電圧Vin、蓄電部20の電圧Vb、負荷(電力変換部50及び負荷2を1つの負荷とみなす)の電圧Voutを監視し、第2スイッチS2及び第3スイッチS3を制御する。制御部35の構成は、ハードウェア資源とソフトウェア資源の協働、またはハードウェア資源のみにより実現できる。ハードウェア資源としてアナログ素子、マイクロコンピュータ、DSP、ROM、RAM、FPGA、その他のLSIを利用できる。ソフトウェア資源としてファームウェア等のプログラムを利用できる。
第2スイッチS2は過充電保護用のスイッチとして機能する。第3スイッチS3は過放電保護用のスイッチとして機能する。第2スイッチS2及び第3スイッチS3には半導体スイッチやリレーを用いることができる。半導体スイッチとして、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)や、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)を用いることができる。
制御部35は直流電源10の電圧Vinと蓄電部20の電圧Vbを監視し、蓄電部20の電圧Vbが過充電保護用の閾値(例えば、15V)まで上昇すると第2スイッチS2を導通状態から非導通状態に切り替える(ターンオフ)。第3スイッチS3は導通状態を維持する。これにより、直流電源10から蓄電部20への充電が停止し、蓄電部20から負荷へ電力供給する状態に切り替わる。
蓄電部20の電圧Vbは蓄電部20の残容量に応じて変化する。具体的には、残容量が減少すると電圧Vbが低下し、残容量が増加すると電圧Vbが上昇する。蓄電部20からの放電が継続すると蓄電部20の残容量が減少し、電圧Vbが低下してくる。蓄電部20の電圧Vbが、充電復帰用の閾値(例えば、13V)まで低下すると、制御部35は第2スイッチS2を非導通状態から導通状態に切り替える(ターンオン)。これにより、蓄電部20が充電可能な状態に復帰する。直流電源10の発電量に余剰がある場合、直流電源10から蓄電部20への充電が再開する。
制御部35は蓄電部20の電圧Vbと負荷の電圧Voutを監視し、蓄電部20の電圧Vbが過放電保護用の閾値(例えば、11.5V)まで低下すると第3スイッチS3を導通状態から非導通状態に切り替える(ターンオフ)。第2スイッチS2は導通状態を維持する。これにより、蓄電部20から負荷への放電が停止し、直流電源10が発電中であれば充電状態に切り替わる。なお発電中でなければ、充電も放電もしない状態になる。
直流電源10から蓄電部20への充電により蓄電部20の残容量が増加すると、電圧Vbが上昇する。蓄電部20の電圧Vbが、放電復帰用の閾値(例えば、12V)まで上昇すると、制御部35は第3スイッチS3を非導通状態から導通状態に切り替える(ターンオン)。これにより、蓄電部20が放電可能な状態に復帰する。蓄電部20の電圧Vbが接続点Nの電圧より高い場合は放電が再開する。
手動スイッチSmはユーザによりオン/オフされるスイッチであり、オフ状態に操作されると負荷への全ての電源供給が停止する。
第2スイッチS2または第3スイッチS3がターンオン/ターンオフする際、過渡電流が発生する。制御部35は第2スイッチS2または第3スイッチS3をターンオン/ターンオフさせる際、第1スイッチS1を所定期間、導通状態に制御する。当該期間は入力コンデンサC1をプリチャージするに必要な期間に設定される。すなわち、入力コンデンサC1の容量値に基づき決定される。当該期間中は、抵抗R1により電流制限されて入力コンデンサC1が充電されるため、突入電流による入力コンデンサC1の電流ストレスが軽減される。なお抵抗R1の代わりに、他の電流制限素子を使用してもよい。電流制限素子には、インピーダンスを有する素子を使用することができる。
突入電流は、第2スイッチS2または第3スイッチS3のターンオン/ターンオフ時以外にも発生する。例えば、電力供給システム1の起動時にも発生する。制御部35は電力供給システム1の起動時において、第1スイッチS1を所定期間、導通状態に制御する。
また突入電流は、負荷への電力供給源が直流電源10から蓄電部20に切り替わる際、または蓄電部20から直流電源10に切り替わる際にも発生する。制御部35は上記接続点Nの電圧が蓄電部20の電圧Vbより高い状態から低い状態になった際、または上記接続点Nの電圧が蓄電部20の電圧Vbより低い状態から高い状態になったとき、所定期間、第1スイッチS1を導通させる。上記接続点Nの電圧は、直流電源10の電圧Vin及び/又は負荷の電圧Voutをもとに推定することができる。
なお、起動時または電力供給源の切り替わり時の第1スイッチS1の制御は、充電制御部30に含まれる制御部35ではなく、別の制御部(不図示)により実行されてもよい。
図3は、突入電流発生時の入力コンデンサC1の入力電圧V、及び入力電流Iの挙動を示す図である。突入電流保護回路40を追加することにより、入力電流Iの振幅が制限されることが分かる。
以上説明したように本実施の形態によれば、充電制御部30と電力変換部50の間に突入電流保護回路40を設けたことにより、突入電流発生時の入力コンデンサC1の電流ストレスを軽減することができる。従って、入力コンデンサC1の容量を低減することができ、回路面積およびコストを削減することができる。また入力コンデンサC1の寿命を長くすることができる。また電力供給システム1全体の安全性も向上する。
本実施の形態では、太陽電池等の分散型の直流電源10と並列に蓄電部20を接続している。従って、日射量の変動等により直流電源10の出力が低下した場合でも、蓄電部20から放電することにより、負荷2に安定的に電力を供給することができる。このような構成では、自然環境の変化により、負荷2への電力供給源が直流電源10と蓄電部20の間で比較的頻繁に切り替わる。太陽電池を使用する場合、昼間は太陽電池、夜間は蓄電部から放電することになるが、日射量が終日、確保された日であっても、少なくとも2回は電力供給源の切り替わりが発生する。系統に繋がったシステムでは基本的に、突入電流は起動時にしか発生しないが、独立型のシステムでは突入電流の発生頻度が多くなる。従って、突入電流保護回路40を設けることによる入力コンデンサC1の保護効果は、系統と連系したシステムにおける保護効果より大きくなる。
また第2スイッチS2を設けることにより、蓄電部20を過充電から保護することができる。また第3スイッチS3を設けることにより、蓄電部20を過放電から保護することができる。
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
図4は、変形例に係る充電制御部30の構成を示す図である。変形例に係る充電制御部30は昇圧回路31を含む。昇圧回路31は、図2に示した充電制御部30の入力段に接続される。昇圧回路31は、MPPT(Maximum Power Point Tracking)制御を搭載した昇圧チョッパで構成することができる。当該昇圧チョッパは、太陽電池が最大電力点(最適動作点)で発電できるよう制御する。具体的には山登り法に従い電圧を所定のステップ幅で変化させて最大電力点を探索し、太陽電池の出力電力が最大電力点を維持するよう制御する。本変形例によれば、太陽電池の発電能力を最大限に活用することができる。なお低出力の発電容量であれば、MPPT制御機能は不要であるため、図2に示したように昇圧回路31は省略される。その場合、図4に示した構成と比較して低コスト化することができる。
上述の実施の形態では負荷2として、直流負荷を想定したが交流負荷であってもよい。その場合、電力変換部50はDC−DCコンバータ51の代わりに、DC−ACコンバータを備えればよい。
また、突入電流保護回路40は、第1ダイオードD1、第1スイッチS1及び抵抗R1を含む構成としたが、第1ダイオードD1の変わりに第4スイッチを設ける、或いは、第1ダイオードの前後何れか(両方でも良い)に第4スイッチを設け、コンデンサC1への突入電流が発生する際には、第1スイッチをON(導通状態)にすると共に第2スイッチをOFF(遮断状態)にしても良い。尚、突入電流のない際には第1スイッチはOFF(遮断状態)にされ、第4スイッチはON(導通状態)にされる。
なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。
[項目1]
直流電源(10)と、
前記直流電源(10)と並列接続された蓄電部(20)と、
前記直流電源(10)と前記蓄電部(20)の接続点(Np、Nm)と、負荷(2)との間に介在し、前記接続点(Np、Nm)から入力される直流電力を、所定の電圧の直流電力または交流電力に変換し、変換した直流電力または交流電力を前記負荷(2)に出力する電力変換部(50)と、
前記接続点(Np、Nm)と前記電力変換部(50)との間に介在する突入電流保護回路(40)と、
を備えることを特徴とする電力供給システム(1)。
これによれば、電力変換部(50)に入力される突入電流を抑制することができる。
[項目2]
前記直流電源(10)は、再生可能エネルギーをもとに発電する発電装置および燃料電池の少なくとも1つを含むことを特徴とする項目1に記載の電力供給システム(1)。
これによれば、供給電力が相対的に不安定な分散型電源を使用した場合において、電力変換部(50)に入力される突入電流を抑制することができる。
[項目3]
前記突入電流保護回路(40)は、
第1スイッチ(S1)と電流制限素子(R1)が直列接続された直列回路と、
前記直列回路と並列に接続されるダイオード(D1)であって、前記接続点(Np、Nm)から前記電力変換部(50)への方向を順方向とするダイオード(D1)と、を含み、
前記第1スイッチ(S1)は、前記接続点(Np、Nm)の電圧が前記蓄電部(20)の電圧より高い状態から低い状態になったとき、または前記接続点(Np、Nm)の電圧が前記蓄電部(20)の電圧より低い状態から高い状態になったとき、所定期間、導通することを特徴とする項目1または2に記載の電力供給システム(1)。
これによれば、電力供給源が切り替わる際の突入電流を前記電流制限素子(R1)を用いて制限することができる。
[項目4]
前記直流電源(10)と前記接続点(Np、Nm)との間に介在する第2スイッチ(S2)と、
前記接続点(Np、Nm)と前記電力変換部(50)との間に介在する第3スイッチ(S3)と、
前記蓄電部(20)の電圧が過充電保護用の電圧に上昇すると前記第2スイッチ(S2)を非導通状態に制御し、前記蓄電部(20)の電圧が充電復帰用の電圧に低下すると前記第2スイッチ(S2)を導通状態に制御し、前記蓄電部(20)の電圧が過放電保護用の電圧に低下すると前記第3スイッチ(S3)を非導通状態に制御し、前記蓄電部(20)の電圧が放電復帰用の電圧に上昇すると前記第3スイッチ(S3)を導通状態に制御する制御部(35)と、
を備えることを特徴とする項目1から3のいずれかに記載の電力供給システム(1)。
これによれば、蓄電部(20)の過充電および過放電を防止することができる。
[項目5]
前記直流電源(10)と前記接続点(Np、Nm)との間に介在する第2スイッチ(S2)と、
前記接続点(Np、Nm)と前記電力変換部(50)との間に介在する第3スイッチ(S3)と、
前記蓄電部(20)の電圧が過充電保護用の電圧に上昇すると前記第2スイッチ(S2)を非導通状態に制御し、前記蓄電部(20)の電圧が充電復帰用の電圧に低下すると前記第2スイッチ(S2)を導通状態に制御し、前記蓄電部(20)の電圧が過放電保護用の電圧に低下すると前記第3スイッチ(S3)を非導通状態に制御し、前記蓄電部(20)の電圧が放電復帰用の電圧に上昇すると前記第3スイッチ(S3)を導通状態に制御する制御部(35)と、
を備え、
前記制御部(35)は、前記第2スイッチ(S2)または前記第3スイッチ(S3)を、導通状態から非導通状態にまたは導通状態から非導通状態に変化させるとき、前記第1スイッチ(S1)を所定期間、導通状態に制御することを特徴とする項目3に記載の電力供給システム(1)。
これによれば、第2スイッチ(S2)または第3スイッチ(S3)がターンオン/ターンオフする際に発生する過渡電流に起因する、電力変換部(50)に入力される突入電流を抑制することができる。
[項目6]
前記直流電源(10)は太陽電池であり、
前記太陽電池と前記接続点(Np、Nm)との間に介在するMPPT(Maximum Power Point Tracking)制御を行う昇圧回路(31)をさらに備えることを特徴とする項目1から5のいずれかに記載の電力供給システム(1)。
これによれば、太陽電池の発電能力を最大限に活用することができる。
[項目7]
並列接続された直流電源(10)と蓄電部(20)の接続点(Np、Nm)と、負荷(2)との間に介在し、前記接続点(Np、Nm)から入力される直流電力を、所定の電圧の直流電力または交流電力に変換し、変換した直流電力または交流電力を前記負荷に出力する電力変換部(50)と、
前記接続点(Np、Nm)と前記電力変換部(50)との間に介在する突入電流保護回路(40)と、
を備えることを特徴とする電力変換システム。
これによれば、電力変換部(50)に入力される突入電流を抑制することができる。
直流電源(10)と、
前記直流電源(10)と並列接続された蓄電部(20)と、
前記直流電源(10)と前記蓄電部(20)の接続点(Np、Nm)と、負荷(2)との間に介在し、前記接続点(Np、Nm)から入力される直流電力を、所定の電圧の直流電力または交流電力に変換し、変換した直流電力または交流電力を前記負荷(2)に出力する電力変換部(50)と、
前記接続点(Np、Nm)と前記電力変換部(50)との間に介在する突入電流保護回路(40)と、
を備えることを特徴とする電力供給システム(1)。
これによれば、電力変換部(50)に入力される突入電流を抑制することができる。
[項目2]
前記直流電源(10)は、再生可能エネルギーをもとに発電する発電装置および燃料電池の少なくとも1つを含むことを特徴とする項目1に記載の電力供給システム(1)。
これによれば、供給電力が相対的に不安定な分散型電源を使用した場合において、電力変換部(50)に入力される突入電流を抑制することができる。
[項目3]
前記突入電流保護回路(40)は、
第1スイッチ(S1)と電流制限素子(R1)が直列接続された直列回路と、
前記直列回路と並列に接続されるダイオード(D1)であって、前記接続点(Np、Nm)から前記電力変換部(50)への方向を順方向とするダイオード(D1)と、を含み、
前記第1スイッチ(S1)は、前記接続点(Np、Nm)の電圧が前記蓄電部(20)の電圧より高い状態から低い状態になったとき、または前記接続点(Np、Nm)の電圧が前記蓄電部(20)の電圧より低い状態から高い状態になったとき、所定期間、導通することを特徴とする項目1または2に記載の電力供給システム(1)。
これによれば、電力供給源が切り替わる際の突入電流を前記電流制限素子(R1)を用いて制限することができる。
[項目4]
前記直流電源(10)と前記接続点(Np、Nm)との間に介在する第2スイッチ(S2)と、
前記接続点(Np、Nm)と前記電力変換部(50)との間に介在する第3スイッチ(S3)と、
前記蓄電部(20)の電圧が過充電保護用の電圧に上昇すると前記第2スイッチ(S2)を非導通状態に制御し、前記蓄電部(20)の電圧が充電復帰用の電圧に低下すると前記第2スイッチ(S2)を導通状態に制御し、前記蓄電部(20)の電圧が過放電保護用の電圧に低下すると前記第3スイッチ(S3)を非導通状態に制御し、前記蓄電部(20)の電圧が放電復帰用の電圧に上昇すると前記第3スイッチ(S3)を導通状態に制御する制御部(35)と、
を備えることを特徴とする項目1から3のいずれかに記載の電力供給システム(1)。
これによれば、蓄電部(20)の過充電および過放電を防止することができる。
[項目5]
前記直流電源(10)と前記接続点(Np、Nm)との間に介在する第2スイッチ(S2)と、
前記接続点(Np、Nm)と前記電力変換部(50)との間に介在する第3スイッチ(S3)と、
前記蓄電部(20)の電圧が過充電保護用の電圧に上昇すると前記第2スイッチ(S2)を非導通状態に制御し、前記蓄電部(20)の電圧が充電復帰用の電圧に低下すると前記第2スイッチ(S2)を導通状態に制御し、前記蓄電部(20)の電圧が過放電保護用の電圧に低下すると前記第3スイッチ(S3)を非導通状態に制御し、前記蓄電部(20)の電圧が放電復帰用の電圧に上昇すると前記第3スイッチ(S3)を導通状態に制御する制御部(35)と、
を備え、
前記制御部(35)は、前記第2スイッチ(S2)または前記第3スイッチ(S3)を、導通状態から非導通状態にまたは導通状態から非導通状態に変化させるとき、前記第1スイッチ(S1)を所定期間、導通状態に制御することを特徴とする項目3に記載の電力供給システム(1)。
これによれば、第2スイッチ(S2)または第3スイッチ(S3)がターンオン/ターンオフする際に発生する過渡電流に起因する、電力変換部(50)に入力される突入電流を抑制することができる。
[項目6]
前記直流電源(10)は太陽電池であり、
前記太陽電池と前記接続点(Np、Nm)との間に介在するMPPT(Maximum Power Point Tracking)制御を行う昇圧回路(31)をさらに備えることを特徴とする項目1から5のいずれかに記載の電力供給システム(1)。
これによれば、太陽電池の発電能力を最大限に活用することができる。
[項目7]
並列接続された直流電源(10)と蓄電部(20)の接続点(Np、Nm)と、負荷(2)との間に介在し、前記接続点(Np、Nm)から入力される直流電力を、所定の電圧の直流電力または交流電力に変換し、変換した直流電力または交流電力を前記負荷に出力する電力変換部(50)と、
前記接続点(Np、Nm)と前記電力変換部(50)との間に介在する突入電流保護回路(40)と、
を備えることを特徴とする電力変換システム。
これによれば、電力変換部(50)に入力される突入電流を抑制することができる。
1 電力供給システム、 2 負荷、 10 直流電源、 11 第1ブレーカ、 20 蓄電部、 21 第2ブレーカ、 30 充電制御部、 40 突入電流保護回路、 S1 第1スイッチ、 R1 抵抗、 D1 第1ダイオード、 50 電力変換部、 C1 入力コンデンサ、 51 DC−DCコンバータ、 C2 出力コンデンサ、 f1 第1ヒューズ、 f2 第2ヒューズ、 S2 第2スイッチ、 D2 第2ダイオード、 Sm 手動スイッチ、 S3 第3スイッチ、 35 制御部、 31 昇圧回路。
Claims (7)
- 直流電源と、
前記直流電源と並列接続された蓄電部と、
前記直流電源と前記蓄電部の接続点と、負荷との間に介在し、前記接続点から入力される直流電力を、所定の電圧の直流電力または交流電力に変換し、変換した直流電力または交流電力を前記負荷に出力する電力変換部と、
前記接続点と前記電力変換部との間に介在する突入電流保護回路と、
を備えることを特徴とする電力供給システム。 - 前記直流電源は、再生可能エネルギーをもとに発電する発電装置および燃料電池の少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1に記載の電力供給システム。
- 前記突入電流保護回路は、
第1スイッチと電流制限素子が直列接続された直列回路と、
前記直列回路と並列に接続されるダイオードであって、前記接続点から前記電力変換部への方向を順方向とするダイオードと、を含み、
前記第1スイッチは、前記接続点の電圧が前記蓄電部の電圧より高い状態から低い状態になったとき、または前記接続点の電圧が前記蓄電部の電圧より低い状態から高い状態になったとき、所定期間、導通することを特徴とする請求項1または2に記載の電力供給システム。 - 前記直流電源と前記接続点との間に介在する第2スイッチと、
前記接続点と前記電力変換部との間に介在する第3スイッチと、
前記蓄電部の電圧が過充電保護用の電圧に上昇すると前記第2スイッチを非導通状態に制御し、前記蓄電部の電圧が充電復帰用の電圧に低下すると前記第2スイッチを導通状態に制御し、前記蓄電部の電圧が過放電保護用の電圧に低下すると前記第3スイッチを非導通状態に制御し、前記蓄電部の電圧が放電復帰用の電圧に上昇すると前記第3スイッチを導通状態に制御する制御部と、
を備えることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の電力供給システム。 - 前記直流電源と前記接続点との間に介在する第2スイッチと、
前記接続点と前記電力変換部との間に介在する第3スイッチと、
前記蓄電部の電圧が過充電保護用の電圧に上昇すると前記第2スイッチを非導通状態に制御し、前記蓄電部の電圧が充電復帰用の電圧に低下すると前記第2スイッチを導通状態に制御し、前記蓄電部の電圧が過放電保護用の電圧に低下すると前記第3スイッチを非導通状態に制御し、前記蓄電部の電圧が放電復帰用の電圧に上昇すると前記第3スイッチを導通状態に制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第2スイッチまたは前記第3スイッチを、導通状態から非導通状態にまたは導通状態から非導通状態に変化させるとき、前記第1スイッチを所定期間、導通状態に制御することを特徴とする請求項3に記載の電力供給システム。 - 前記直流電源は太陽電池であり、
前記太陽電池と前記接続点との間に介在するMPPT(Maximum Power Point Tracking)制御を行う昇圧回路をさらに備えることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の電力供給システム。 - 並列接続された直流電源と蓄電部の接続点と、負荷との間に介在し、前記接続点から入力される直流電力を、所定の電圧の直流電力または交流電力に変換し、変換した直流電力または交流電力を前記負荷に出力する電力変換部と、
前記接続点と前記電力変換部との間に介在する突入電流保護回路と、
を備えることを特徴とする電力変換システム。
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JP2016038309A JP2017158265A (ja) | 2016-02-29 | 2016-02-29 | 電力供給システム、及び電力変換システム |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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