JP2021005972A - 電力供給回路及び分散型電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】電力供給回路の出力端に接続される太陽電池装置の発電電力が変動しても、発電装置が過負荷の状態になることを抑制できる電力供給回路を提供する。【解決手段】電力供給回路３０は、発電装置１０からの電力に所定の電力変換を施した上で出力端４４へ出力する第１電力変換回路Ｃ１と、第１電力変換回路Ｃ１の温度が上昇して第１温度になると高温検知状態に移行し、第１電力変換回路Ｃ１の温度が低下して第２温度になると低温検知状態に移行する感温部３１と、感温部３１が高温検知状態に移行するのに応じてオン状態に切り替わり、感温部３１が低温検知状態に移行するのに応じてオフ状態に切り替わるスイッチ部３２と、スイッチ部３２がオン状態である間は発電装置１０からの電力に所定の電力変換を施した上で出力端４４へ出力する第２電力変換処理を行い、オフ状態である間は第２電力変換処理を行わない第２電力変換回路Ｃ２とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、発電装置の発電電力を充放電装置に供給する電力供給回路及び分散型電源システムに関する。

特許文献１には、電力系統に接続される電力線と、太陽電池装置（太陽光発電部）と、充放電装置（蓄電部）と、発電装置（燃料電池発電部）とを備える分散型電源システムが記載されている。この分散型電源システムでは、電力系統で停電が発生した場合、自立運転している充放電装置を基準電源として太陽電池装置及び発電装置が連系運転を行い、太陽電池装置及び発電装置から充放電装置へと電力を供給できる。

特許文献２には、１台のパワーコンディショナに太陽電池装置及び充放電装置の両方が接続されるシステムが記載されている。このような構成により、太陽電池装置及び充放電装置がそれぞれ別個のパワーコンディショナに接続される場合に比べて、パワーコンディショナの台数を削減できる。

特開２０１１−１８８６０７号公報 特開２０１４−２３３８２号公報

自立運転を行っている場合、１台のパワーコンディショナに対して太陽電池装置及び充放電装置及び発電装置の３つの装置を接続して、太陽電池装置及び発電装置からそのパワーコンディショナを介して充放電装置へと電力を供給できるような構成も想定できる。例えば、図７及び図８に示す分散型電源システムは、太陽電池装置５Ａ（５）と、充放電装置６と、発電装置１０とを備える。図７は電力系統１への連系運転時を示す図であり、図８は自立運転時を示す図である。図７及び図８では、電力が供給されている部分を太線で描いている。図示するように、分散型電源システムは、電力系統１に接続される電力線２と、充放電装置６と、太陽光を受光して発電する太陽電池装置５と、発電装置１０と、電力供給回路５０とを備える。充放電装置６はパワーコンディショナ２０を介して電力線２に接続される。発電装置１０は電力線２に接続される。電力供給回路５０は、発電装置１０とパワーコンディショナ２０との間に接続される。

充放電装置６は、蓄電部（図示せず）で蓄えている電力の放電及び蓄電部への電力の充電を行うことができる装置であり、パワーコンディショナ２０に接続される。図７及び図８に示す例では、パワーコンディショナ２０は、充放電装置６が接続されるＤＣ／ＤＣ変換部２２と、電力供給回路５０の出力端４４に接続されるＤＣ／ＤＣ変換部２３と、インバータ２１とを有する。パワーコンディショナ２０は、充放電装置６を充放電させる動作や、電力線２に電力を出力する動作や、電力線２から電力を受電する動作や、電力供給回路５０から電力を受電する動作などを制御する。

発電装置１０は、発電部１１と、発電部１１で発生した電力を所望の電圧、周波数、位相の電力に変換するインバータ１２とを有する。インバータ１２は、電力線２に接続される連系出力線１３に電力を出力するか、又は、電力線２には接続されない自立出力線１４に電力を出力するかを切り替えることができる。また、発電装置１０は、接点ａを、接点ｂ及び接点ｃの何れか一方に接続する状態に切り替える切替スイッチ１５を有する。切替スイッチ１５の接点ａは、重要電力負荷４及び電力供給回路５０の発電側入力端４６に接続される。切替スイッチ１５の接点ｂは連系出力線１３に接続される。切替スイッチ１５の接点ｃは自立出力線１４に接続される。

図７に示すように、発電装置１０では、連系運転時、インバータ１２は電力を連系出力線１３に供給し、切替スイッチ１５は接点ａと接点ｂとを接続する状態に切り替えられる。つまり、発電部１１の発電電力は、電力線２及び切替スイッチ１５の接点ａの両方に供給される。その結果、発電部１１の発電電力を、電力線２に接続されている一般電力負荷３と、切替スイッチ１５の接点ａに接続されている重要電力負荷４との両方に供給できる。加えて、発電部１１の発電電力を、電力供給回路５０の発電側入力端４６にも供給できる。

図８に示すように、発電装置１０では、自立運転時、インバータ１２は電力を自立出力線１４に供給し、切替スイッチ１５は接点ａと接点ｃとを接続する状態に切り替えられる。つまり、発電部１１の発電電力は、切替スイッチ１５の接点ａに供給されるが、電力線２には供給されない。その結果、発電部１１の発電電力を、切替スイッチ１５の接点ａに接続されている重要電力負荷４に供給できる。加えて、発電部１１の発電電力を、電力供給回路５０の発電側入力端４６にも供給できる。

電力供給回路５０は、発電装置１０から供給される電力が入力される発電側入力端４６と、パワーコンディショナ２０に向けて電力を出力する出力端４４とを有する。加えて、電力供給回路５０は、発電側入力端４６と出力端４４との間に、リレー４０とＡＣ／ＤＣ変換部３４とダイオード３３とを備える。つまり、ＡＣ／ＤＣ変換部３４は、電力供給回路５０において発電装置１０の発電電力に対する電力変換を行う部分である。また、電力供給回路５０は、太陽電池装置５から供給される電力が入力される太陽電池側入力端４５を備え、その電力は出力端４４に供給される。つまり、太陽電池装置５は、ダイオード４３を介して電力供給回路５０の出力端４４に接続される。

尚、図７及び図８に示したシステムにおいて、電力供給回路５０の機能の一部を、例えば複数の太陽電池装置等からの出力を受けるように構成された接続箱を用いて実現してもよい。図７及び図８に示したシステムの場合、例えば、ダイオード３３とダイオード４３と出力端４４と太陽電池側入力端４５とを有する接続箱を設け、その接続箱に設けられるダイオード３３に対して電力供給回路５０のＡＣ／ＤＣ変換部３４を接続し、且つ、接続箱に設けられるダイオード４３に対して太陽電池装置５Ａを接続してもよい。

この場合、ＡＣ／ＤＣ変換部３４の電力変換容量、即ち、電力供給回路５０において発電側入力端４６と出力端４４との間の回路部分での電力変換容量は、発電装置１０の最大発電電力と同等に設計されている。そのため、ＡＣ／ＤＣ変換部３４が発電装置１０に要求する電力はその最大発電電力と同等又はそれよりも小さい値になる。

リレー４０は、スイッチ４１とコイル４２とを有する。リレー４０のコイル４２には、パワーコンディショナ２０の連系出力線７が接続されている。図７に示す連系運転時には、連系出力線７に供給される電力によりリレー４０のコイル４２が通電され、その結果、リレー４０のスイッチ４１の接点ａと接点ｃとが接続される。リレー４０のスイッチ４１の接点ａには発電装置１０から電力が供給されているが、リレー４０のスイッチ４１の接点ａと接点ｂとが接続されていないため、リレー４０のスイッチ４１の接点ｂに電力は供給されない。図８に示す自立運転時には、リレー４０のコイル４２は通電されず、その結果、リレー４０のスイッチ４１の接点ａと接点ｂとが接続される。この場合、発電装置１０からリレー４０のスイッチ４１の接点ａに供給されている電力が、リレー４０のスイッチ４１の接点ｂに供給され、そこからＡＣ／ＤＣ変換部３４に供給される。

図８に示す自立運転時には、電力供給回路５０のＡＣ／ＤＣ変換部３４は、発電装置１０から発電側入力端４６に供給される電力に電力変換を行った上で出力端４４へと供給する。その結果、発電装置１０から発電側入力端４６に供給される電力と、太陽電池装置５から太陽電池側入力端４５に供給される電力との合計の電力が、電力供給回路５０の出力端４４からパワーコンディショナ２０に供給されて、充放電装置６に充電される。

但し、自立運転時において、例えば太陽電池装置５の発電電力が大きいために出力端４４の電圧が高くなっている場合や、充放電装置６の充電レベルが高いために出力端４４の電圧が高くなっている場合などには、電力供給回路５０のＡＣ／ＤＣ変換部３４が出力端４４に出力する電力は小さくなる。つまり、ＡＣ／ＤＣ変換部３４が発電装置１０に要求する電力が小さくなるため、発電装置１０はそれに応じて発電電力を小さくしなければならない。

尚、雲などにより日射量が急に低下した場合や夕方になった場合などに、ダイオード４３を介して電力供給回路５０の出力端４４に接続される太陽電池装置５の発電電力が急に小さくなると、その分だけ、同じく電力供給回路５０の出力端４４に接続されるＡＣ／ＤＣ変換部３４が発電装置１０に要求する電力が急に大きくなる可能性（例えば、発電装置１０にその最大発電電力の出力が要求される可能性など）がある。その場合、発電装置１０は、発電電力を急激に増加できないために過負荷の状態になり、運転を停止してしまう可能性もある。

また、図示は省略するが、電力供給回路５０の発電側入力端４６と出力端４４との間で、別の電力変換部をＡＣ／ＤＣ変換部３４と並列に設け、更に、その別の電力変換部への電力供給をＡＣ／ＤＣ変換部３４への電力供給よりも時間的に遅れて開始させる遅延回路部を設ける構成も考えられる。この構成の場合、自立運転が開始された直後には、先ずＡＣ／ＤＣ変換部３４が発電装置１０に電力を要求し、その後、遅延回路部で遅延処理が行われた後に別の電力変換部も発電装置１０に電力を要求する。つまり、自立運転が開始された直後では、発電装置１０に要求される電力は段階的に増加するため、例えば発電装置１０にその最大発電電力の出力が突然要求される可能性は無くなる。
尚、このような構成を採用した場合であっても、自立運転が開始された直後に行われる遅延回路部での遅延処理が終了してしまうと、その後は、ＡＣ／ＤＣ変換部３４及び別の電力変換部の両方が発電装置１０に電力を要求できる状態になる。そのため、上述したように太陽電池装置５の発電電力が急に小さくなると、その分だけ、ＡＣ／ＤＣ変換部３４及び別の電力変換部が発電装置１０に要求する電力が急に大きくなり、発電装置１０が過負荷の状態になるという事象が発生し得る。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電力供給回路の出力端に接続される太陽電池装置の発電電力が変動しても、発電装置が過負荷の状態になることを抑制できる電力供給回路及び分散型電源システムを提供する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係る電力供給回路の特徴構成は、発電装置から供給される電力が入力される発電側入力端と、
充放電装置へ向けて電力を出力する出力端と、
前記発電装置から前記発電側入力端に入力された電力に所定の電力変換を施した上で前記出力端へ出力する第１電力変換処理を行う第１電力変換回路と、
前記第１電力変換回路の温度が上昇して第１温度になると高温検知状態に移行し、前記第１電力変換回路の温度が低下して第２温度になると低温検知状態に移行する感温部と、
前記感温部が前記低温検知状態から前記高温検知状態に移行するのに応じてオフ状態からオン状態に切り替わり、前記感温部が前記高温検知状態から前記低温検知状態に移行するのに応じて前記オン状態から前記オフ状態に切り替わるスイッチ部と、
前記スイッチ部が前記オン状態である間は、前記発電装置から前記発電側入力端に入力された電力に所定の電力変換を施した上で前記出力端へ出力する第２電力変換処理を行い、前記スイッチ部が前記オフ状態である間は、前記第２電力変換処理を行わない第２電力変換回路とを有し、
前記第１電力変換回路及び前記第２電力変換回路は、前記発電側入力端と前記出力端との間で互いに並列に接続され、前記第１電力変換回路及び前記第２電力変換回路のそれぞれは、自身の電力変換容量の範囲内で電力変換を実施でき、前記第１電力変換回路の電力変換容量及び前記第２電力変換回路の電力変換容量のそれぞれは、前記発電装置の最大発電電力よりも小さく設計されている点にある。
ここで、前記スイッチ部は、前記感温部が前記低温検知状態から前記高温検知状態に移行したタイミングで前記オン状態に切り替わり、前記感温部が前記高温検知状態から前記低温検知状態に移行したタイミングで前記オフ状態に切り替わるように構成してもよい。
或いは、前記スイッチ部は、前記感温部が前記高温検知状態に移行しており且つ前記感温部が前記低温検知状態から前記高温検知状態に移行してから設定時間が経過したタイミングで前記オン状態に切り替わり、前記感温部が前記高温検知状態から前記低温検知状態に移行したタイミングで前記オフ状態に切り替わるように構成してもよい。

上記特徴構成によれば、第１電力変換回路は、出力端で要求されている電力を出力するように、発電装置から発電側入力端に入力された電力に所定の電力変換を施す第１電力変換処理を常に行うことができる。第１電力変換回路に電流が流れて発電装置から供給される電力の電力変換処理が行われている場合、第１電力変換回路の温度が上昇すると、感温部が高温検知状態に移行して、スイッチ部がオン状態に切り替わる。そして、第２電力変換回路は、スイッチ部がオン状態である場合、発電装置から発電側入力端に入力された電力に所定の電力変換を施した上で出力端へ出力する第２電力変換処理を行うことができる。

尚、同じ出力端に接続されている太陽電池装置の発電電力が大きいためにその出力端の電圧が高くなっている場合や、出力端に接続されている充放電装置の充電レベルが高いためにその出力端の電圧が高くなっている場合などには、第１電力変換回路及び第２電力変換回路が出力端に出力する電力は小さくなる。つまり、第１電力変換回路及び第２電力変換回路が発電装置に要求する電力が小さくなるため、発電装置はそれに応じて発電電力を小さくしなければならない。そして、第１電力変換回路での通電電流が小さくなって第１電力変換回路の温度が低下すると、感温部が低温検知状態に移行して、スイッチ部がオフ状態に切り替わる。そして、第２電力変換回路は、スイッチ部がオフ状態である場合、出力端で電力が要求されていても第２電力変換処理を行わない。

スイッチ部がオフ状態である間に、例えば雲などにより日射量が急に低下した場合や夕方になった場合などに太陽電池装置の発電電力が急に小さくなることで、出力端の電圧が急に低くなった場合、第１電力変換回路は第１電力変換処理を行って発電装置に対して電力を要求するが、第２電力変換回路は、第１電力変換回路の温度が上昇して第１温度になるまでの間は第２電力変換処理を行わない。つまり、第１電力変換回路の温度が上昇して第１温度になるまでの間、発電装置に要求される電力の上限は、第１電力変換回路の電力変換容量に相当する電力になり、その値は発電装置の最大発電電力よりも小さくなる。そのため、発電電力の大幅な増加が発電装置に対して急に要求されることはない。
従って、太陽電池装置の発電電力が変動しても、発電装置が過負荷の状態になることを抑制できる電力供給回路を提供できる。

本発明に係る電力供給回路の更に別の特徴構成は、前記第２電力変換回路は、互いに並列接続された、前記発電装置から前記発電側入力端に入力された電力に所定の電力変換を施した上で前記出力端へ出力する個別電力変換処理を行う複数の個別回路部を有し、前記個別回路部のそれぞれは、自身の電力変換容量の範囲内で電力変換を実施でき、前記スイッチ部が前記オン状態になった後、前記個別電力変換処理を時間が経過するにつれて順に開始する点にある。

上記特徴構成によれば、第２電力変換回路が有する複数の個別回路部のそれぞれは、スイッチ部がオン状態になった後、個別電力変換処理を順に開始する。つまり、第２電力変換回路が発電装置に要求する電力が、時間が経過するにつれて順に増加するような電力供給回路を提供できる。

本発明に係る分散型電源システムの特徴構成は、上記電力供給回路と、電力系統に接続される電力線と、前記太陽電池装置と、前記充放電装置と、前記発電装置とを備える点にある。

上記特徴構成によれば、太陽電池装置の発電電力が変動しても、発電装置が過負荷の状態になることを抑制できる分散型電源システムを提供できる。

第１実施形態の分散型電源システムの連系運転時の状態を示す図である。 第１実施形態の分散型電源システムの自立運転時の状態を示す図である。 第１実施形態の分散型電源システムの自立運転時の状態を示す図である。 第２実施形態の分散型電源システムの自立運転時の状態を示す図である。 第２実施形態の分散型電源システムの自立運転時の状態を示す図である。 第３実施形態の分散型電源システムの構成を示す図である。 分散型電源システムの連系運転時の状態を示す図である。 分散型電源システムの自立運転時の状態を示す図である。

＜第１実施形態＞
以下に図面を参照して、本発明の第１実施形態に係る電力供給回路３０Ａ（３０）及び分散型電源システムについて説明する。
図１は、第１実施形態の分散型電源システムの電力系統１への連系運転時の状態を示す図である。図２及び図３は、第１実施形態の分散型電源システムの自立運転時の状態を示す図である。図１及び図２及び図３では、電力が供給されている部分を太線で描いている。図示するように、分散型電源システムは、充放電装置６と、太陽光を受光して発電する太陽電池装置５Ａ（５）と、発電装置１０と、電力供給回路３０Ａとを備える。充放電装置６はパワーコンディショナ２０を介して、電力系統１に接続される電力線２に接続される。発電装置１０は電力線２に接続される。電力供給回路３０Ａは、発電装置１０とパワーコンディショナ２０との間に接続される。後述するように、電力供給回路３０Ａは、発電装置１０の発電電力を充放電装置６に供給できる。

充放電装置６は、蓄電部（図示せず）で蓄えている電力の放電及び蓄電部への電力の充電を行うことができる装置であり、パワーコンディショナ２０に接続される。本実施形態では、パワーコンディショナ２０は、充放電装置６が接続されるＤＣ／ＤＣ変換部２２と、電力供給回路３０Ａの出力端４４に接続されるＤＣ／ＤＣ変換部２３と、インバータ２１とを有する。パワーコンディショナ２０は、充放電装置６を充放電させる動作や、電力線２に電力を出力する動作や、電力線２から電力を受電する動作や、電力供給回路３０Ａから電力を受電する動作などを制御する。例えば、パワーコンディショナ２０は、電力供給回路３０Ａから供給された電力を充放電装置６に充電させることができる。

発電装置１０は、発電部１１と、発電部１１で発生した電力を所望の電圧、周波数、位相の電力に変換するインバータ１２とを有する。発電装置１０は熱と電気とを併せて発生させる熱電併給装置でもよい。発電部１１は、例えば燃料電池を備える装置や、エンジンとそのエンジンによって駆動される発電機とを備える装置などにより実現できる。インバータ１２は、電力線２に接続される連系出力線１３に電力を出力するか、又は、電力線２には接続されない自立出力線１４に電力を出力するかを切り替えることができる。また、発電装置１０は、接点ａを、接点ｂ及び接点ｃの何れか一方に接続する状態に切り替える切替スイッチ１５を有する。切替スイッチ１５の接点ａは、重要電力負荷４及び電力供給回路３０Ａの発電側入力端４６に接続される。切替スイッチ１５の接点ｂは連系出力線１３に接続される。切替スイッチ１５の接点ｃは自立出力線１４に接続される。

図１に示すように、発電装置１０では、電力系統１への連系運転時、インバータ１２は電力を連系出力線１３に供給し、切替スイッチ１５は接点ａと接点ｂとを接続する状態に切り替えられる。つまり、発電部１１の発電電力は、電力線２及び切替スイッチ１５の接点ａの両方に供給される。その結果、発電部１１の発電電力を、電力線２に接続されている一般電力負荷３と、切替スイッチ１５の接点ａに接続されている重要電力負荷４との両方に供給できる。加えて、発電部１１の発電電力を、電力供給回路３０Ａの発電側入力端４６にも供給できる。

図２及び図３に示すように、発電装置１０では、電力系統１と接続されていない自立運転時、インバータ１２は電力を自立出力線１４に供給し、切替スイッチ１５は接点ａと接点ｃとを接続する状態に切り替えられる。つまり、発電部１１の発電電力は、切替スイッチ１５の接点ａに供給されるが、電力線２には供給されない。その結果、発電部１１の発電電力を、切替スイッチ１５の接点ａに接続されている重要電力負荷４に供給できる。加えて、発電部１１の発電電力を、電力供給回路３０Ａの発電側入力端４６にも供給できる。

電力供給回路３０Ａは、発電装置１０から供給される電力が入力される発電側入力端４６と、パワーコンディショナ２０に向けて電力を出力する出力端４４とを有する。加えて、電力供給回路３０Ａは、第１電力変換回路Ｃ１と第２電力変換回路Ｃ２と感温部３１とスイッチ部３２とを有する。第１電力変換回路Ｃ１と第２電力変換回路Ｃ２とは、発電側入力端４６と出力端４４との間で互いに並列に接続されている。第１電力変換回路Ｃ１と第２電力変換回路Ｃ２とは、リレー４０を介して発電側入力端４６に接続されている。また、電力供給回路３０Ａは、太陽電池装置５Ａから供給される電力が入力される太陽電池側入力端４５を備え、その電力は出力端４４に供給される。このように、電力供給回路３０Ａでは、出力端４４に対して、太陽電池装置５Ａが太陽電池側入力端４５とダイオード４３とを介して接続され、発電装置１０が発電側入力端４６とリレー４０とＡＣ／ＤＣ変換部３４とダイオード３３とを介して接続される。

リレー４０は、スイッチ４１とコイル４２とを有する。リレー４０のコイル４２には、パワーコンディショナ２０の連系出力線７が接続されている。図１に示す連系運転時には、連系出力線７から供給される電力によりリレー４０のコイル４２が通電され、その結果、リレー４０のスイッチ４１の接点ａと接点ｃとが接続される。リレー４０のスイッチ４１の接点ａには発電装置１０から電力が供給されているが、リレー４０のスイッチ４１の接点ａと接点ｂとが接続されていないため、リレー４０のスイッチ４１の接点ｂに電力は供給されない。図２及び図３に示す自立運転時には、リレー４０のコイル４２は通電されず、その結果、リレー４０のスイッチ４１の接点ａと接点ｂとが接続される。この場合、発電装置１０からリレー４０のスイッチ４１の接点ａに供給されている電力が、リレー４０のスイッチ４１の接点ｂに供給され、そこから第１電力変換回路Ｃ１及び第２電力変換回路Ｃ２に供給される。

第１電力変換回路Ｃ１は、発電装置１０から発電側入力端４６に入力された電力に所定の電力変換を施した上で出力端４４へ出力する第１電力変換処理を行うことができる。本実施形態では、第１電力変換回路Ｃ１は、発電装置１０から発電側入力端４６に入力された交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換部３４と、そのＡＣ／ＤＣ変換部３４で電力変換が施された後の電力を出力端４４へと供給できるダイオード３３とを有する。図中では、逆流防止用のダイオード３３が第１電力変換回路Ｃ１に含まれている形態を記載しているが、ダイオード３３が第１電力変換回路Ｃ１とは別に設けられていてもよい。第１電力変換回路Ｃ１を構成するＡＣ／ＤＣ変換部３４で電力変換処理が行われている場合、ＡＣ／ＤＣ変換部３４が発熱して第１電力変換回路Ｃ１の温度が上昇する。それに対して、第１電力変換回路Ｃ１を構成するＡＣ／ＤＣ変換部３４で電力変換処理が行われていない場合、ＡＣ／ＤＣ変換部３４は発熱せず、第１電力変換回路Ｃ１の温度が低下する。

第２電力変換回路Ｃ２は、発電装置１０から発電側入力端４６に入力された電力に所定の電力変換を施した上で出力端４４へ出力する第２電力変換処理を行うことができる。本実施形態では、第２電力変換回路Ｃ２は、発電装置１０から発電側入力端４６に入力された交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換部３６と、そのＡＣ／ＤＣ変換部３６で電力変換が施された後の電力を出力端４４へと供給できるダイオード３５とを有する。図中では、逆流防止用のダイオード３５が第１電力変換回路Ｃ１に含まれている形態を記載しているが、ダイオード３５が第２電力変換回路Ｃ２とは別に設けられていてもよい。

本実施形態では、電力供給回路３０Ａにおいて、発電側入力端４６と出力端４４との間の回路部分（第１電力変換回路Ｃ１及び第２電力変換回路Ｃ２）での電力変換容量は、発電装置１０の最大発電電力と同等に設計されている。第１電力変換回路Ｃ１及び第２電力変換回路Ｃ２は、発電側入力端４６と出力端４４との間での電力供給回路３０Ａの全電力変換容量のうち、一部の電力変換容量が第１電力変換回路Ｃ１に割り当てられ、残部が第２電力変換回路Ｃ２に割り当てられた状態で設計されている。そして、第１電力変換回路Ｃ１及び第２電力変換回路Ｃ２のそれぞれは、自身の電力変換容量の範囲内で電力変換を実施できるように構成されている。

上述したように第１電力変換回路Ｃ１の電力変換機能はＡＣ／ＤＣ変換部３４によって担われ、第２電力変換回路Ｃ２の電力変換機能はＡＣ／ＤＣ変換部３６によって担われる。そして、ＡＣ／ＤＣ変換部３４（第１電力変換回路Ｃ１）の電力変換容量及びＡＣ／ＤＣ変換部３６（第２電力変換回路Ｃ２）の電力変換容量のそれぞれは、発電装置１０の最大発電電力よりも小さく設計されている。また、ＡＣ／ＤＣ変換部３４の電力変換容量及びＡＣ／ＤＣ変換部３６の電力変換容量の合計が、発電装置１０の最大発電電力と同等に設計されている。そのため、ＡＣ／ＤＣ変換部３４のみが自身の電力変換容量の範囲内で電力変換を行っても、ＡＣ／ＤＣ変換部３４が発電装置１０に要求する電力は発電装置１０の最大発電電力よりも小さい値になる。

感温部３１は、第１電力変換回路Ｃ１の温度が上昇して第１温度になると高温検知状態に移行し、第１電力変換回路Ｃ１の温度が低下して第２温度になると低温検知状態に移行する。これら第１温度及び第２温度は適宜設定される温度である。スイッチ部３２は、発電側入力端４６とＡＣ／ＤＣ変換部３６との間の回路部分のオン状態（導通状態）とオフ状態（非導通状態）とを切り替えるように構成されている。つまり、スイッチ部３２がオン状態に切り替わっている場合、発電装置１０から発電側入力端４６に供給される電力が、スイッチ部３２を介してＡＣ／ＤＣ変換部３６に供給されて電力変換される。それに対して、スイッチ部３２がオフ状態に切り替わっている場合、発電装置１０から発電側入力端４６に供給される電力が、スイッチ部３２を介してＡＣ／ＤＣ変換部３６に供給されないので、ＡＣ／ＤＣ変換部３６での電力変換も行われない。このように、第２電力変換回路Ｃ２は、スイッチ部３２がオン状態である間は、発電装置１０から発電側入力端４６に入力された電力に所定の電力変換を施した上で出力端４４へ出力する第２電力変換処理を行い、スイッチ部３２がオフ状態である間は、第２電力変換処理を行わない。

感温部３１及びスイッチ部３２は、例えばサーミスタ（感温部）と、そのサーミスタの出力に基づいてオン状態とオフ状態とを切り替えるスイッチ（スイッチ部）などを用いて実現できる。或いは、感温部３１及びスイッチ部３２は、例えば温度に応じた部材（感温部）の変形により接点部（スイッチ部）が接触状態と非接触状態との間で遷移するバイメタルスイッチなどを用いて実現できる。

図２は、自立運転時において、第１電力変換回路Ｃ１の温度が低く、感温部３１が低温検知状態に移行している状態を示す図である。本実施形態では、スイッチ部３２は、感温部３１が高温検知状態から低温検知状態に移行したタイミングでオフ状態に切り替わるように構成されているため、発電装置１０から供給された電力がスイッチ部３２に供給されたとしても、第２電力変換回路Ｃ２のＡＣ／ＤＣ変換部３６には電力は供給されない。その結果、第２電力変換回路Ｃ２は、第２電力変換処理を行わない。

図３は、自立運転時において、第１電力変換回路Ｃ１の温度が高く、感温部３１が高温検知状態に移行している状態を示す図である。本実施形態では、スイッチ部３２は、感温部３１が低温検知状態から高温検知状態に移行したタイミングでオン状態に切り替わるように構成されているため、発電装置１０から供給された電力がスイッチ部３２に供給されていれば、第２電力変換回路Ｃ２のＡＣ／ＤＣ変換部３６に電力は供給される。その結果、第２電力変換回路Ｃ２は、第２電力変換処理を行って、電力供給回路３０Ａの出力端４４に電力を供給する。

以上のように、本実施形態では、第１電力変換回路Ｃ１は、出力端４４で要求されている電力を出力するように、発電装置１０から発電側入力端４６に入力された電力に所定の電力変換を施す第１電力変換処理を常に行うことができる。第１電力変換回路Ｃ１に電流が流れて発電装置１０から供給される電力の電力変換処理が行われている場合、第１電力変換回路Ｃ１の温度が上昇すると、感温部３１が高温検知状態に移行して、スイッチ部３２がオン状態に切り替わる。そして、第２電力変換回路Ｃ２は、スイッチ部３２がオン状態である場合、発電装置１０から発電側入力端４６に入力された電力に所定の電力変換を施した上で出力端４４へ出力する第２電力変換処理を行うことができる。

尚、同じ出力端４４に接続されている太陽電池装置５Ａの発電電力が大きいためにその出力端４４の電圧が高くなっている場合や、出力端４４に接続されている充放電装置６の充電レベルが高いためにその出力端４４の電圧が高くなっている場合などには、第１電力変換回路Ｃ１及び第２電力変換回路Ｃ２が出力端４４に出力する電力は小さくなる。つまり、第１電力変換回路Ｃ１及び第２電力変換回路Ｃ２が発電装置１０に要求する電力が小さくなるため、発電装置１０はそれに応じて発電電力を小さくしなければならない。そして、第１電力変換回路Ｃ１での通電電流が小さくなって第１電力変換回路Ｃ１の温度が低下すると、感温部３１が低温検知状態に移行して、スイッチ部３２がオフ状態に切り替わる。そして、第２電力変換回路Ｃ２は、スイッチ部３２がオフ状態である場合、出力端４４で電力が要求されていても第２電力変換処理を行わない。

スイッチ部３２がオフ状態である間に、例えば雲などにより日射量が急に低下した場合や夕方になった場合などに太陽電池装置５Ａの発電電力が急に小さくなることで、出力端４４の電圧が急に低くなった場合、第１電力変換回路Ｃ１は第１電力変換処理を行って発電装置１０に対して電力を要求するが、第２電力変換回路Ｃ２は、第１電力変換回路Ｃ１の温度が上昇して第１温度になるまでの間は第２電力変換処理を行わない。つまり、第１電力変換回路Ｃ１の温度が上昇して第１温度になるまでの間、発電装置１０に要求される電力の上限は、第１電力変換回路Ｃ１の電力変換容量に相当する電力になり、その値は発電装置１０の最大発電電力よりも小さくなる。そのため、発電電力の大幅な増加が発電装置１０に対して急に要求されることはない。従って、太陽電池装置５Ａの発電電力が変動しても、発電装置１０が過負荷の状態になることを抑制できる電力供給回路３０Ａ及び分散型電源システムを提供できる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態の電力供給回路３０Ｂ（３０）及び分散型電源システムは、第２電力変換回路Ｃ２の構成が上記実施形態と異なっている。以下に第２実施形態の電力供給回路３０Ｂ及び分散型電源システムについて説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。

図４及び図５は、第２実施形態の分散型電源システムの自立運転時の状態を示す図である。図４及び図５に示すように、第２電力変換回路Ｃ２は、互いに並列接続された、発電装置１０から発電側入力端４６に入力された電力に所定の電力変換を施した上で出力端４４へ出力する個別電力変換処理を行う複数の個別回路部を有する。本実施形態では、第２電力変換回路Ｃ２は、互いに並列接続された２つの個別回路部、即ち、ＡＣ／ＤＣ変換部３６及びダイオード３５を有する個別回路部と、遅延回路部３９及びＡＣ／ＤＣ変換部３８及びダイオード３７を有する個別回路部とを有する。図中では、逆流防止用のダイオード３５，３７が第２電力変換回路Ｃ２に含まれている形態を記載しているが、ダイオード３５，３７が第２電力変換回路Ｃ２とは別に設けられていてもよい。

遅延回路部３９は、スイッチ部３２からの電力供給が停止した状態から、スイッチ部３２からの電力供給が開始された状態に移行した後、所定の待機期間（例えば１０分間など）を経過するまでの間、スイッチ部３２から供給される電力をＡＣ／ＤＣ変換部３８に供給しない遅延処理を行う。

図４は、ＡＣ／ＤＣ変換部３６及びダイオード３５を有する個別回路部が個別電力変換処理を行い、遅延回路部３９及びＡＣ／ＤＣ変換部３８及びダイオード３７を有する個別回路部が個別電力変換処理を行っていない状態を示す図である。つまり、図４は、第２電力変換回路Ｃ２において、スイッチ部３２がオフ状態からオン状態に切り替わることで、ＡＣ／ＤＣ変換部３６及びダイオード３５を有する個別回路部に電力が供給されているが、遅延回路部３９の遅延処理によってＡＣ／ＤＣ変換部３８及びダイオード３７を有する個別回路部への電力供給が未だ行われていない状態を示す図である。

図５は、ＡＣ／ＤＣ変換部３６及びダイオード３５を有する個別回路部、及び、遅延回路部３９及びＡＣ／ＤＣ変換部３８及びダイオード３７を有する個別回路部の両方が個別電力変換処理を行っている状態を示す図である。つまり、図５は、遅延回路部３９による遅延処理が終了してＡＣ／ＤＣ変換部３８及びダイオード３７を有する個別回路部への電力供給が行われている状態を示す図である。

このように、第２電力変換回路Ｃ２が有する複数の個別回路部のそれぞれは、スイッチ部３２がオン状態になった後、個別電力変換処理を順に開始する。つまり、第２電力変換回路Ｃ２が発電装置１０に要求する電力は時間が経過するにつれて徐々に増加するため、発電装置１０が過負荷の状態になることを抑制できる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態の分散型電源システムは、複数の太陽電池装置５を備える点で上記実施形態と異なっている。以下に第３実施形態の分散型電源システムについて説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。

図６は、第３実施形態の分散型電源システムの構成を示す図である。図示するように、パワーコンディショナ２０は、充放電装置６が接続されるＤＣ／ＤＣ変換部２２と、電力供給回路３０Ｃ（３０）の出力端４４に接続されるＤＣ／ＤＣ変換部２３と、太陽電池装置５Ｂ（５）が接続されるＤＣ／ＤＣ変換部２４と、インバータ２１とを有する。このように、パワーコンディショナ２０に対して接続される太陽電池装置５の数は適宜変更可能である。

加えて、本実施形態の分散型電源システムでは、パワーコンディショナ２０のインバータ２１は、電力線２に接続される連系出力線７に電力を出力するか、又は、電力線２には接続されない自立出力線８に電力を出力するかを切り替えることができる。自立出力線８は電力供給回路３０Ｃのリレー４０のコイル４２に接続される。

パワーコンディショナ２０のインバータ２１は、電力系統１への連系運転時、電力を連系出力線７に供給するが自立出力線８には供給しないので、リレー４０のコイル４２は通電されず、その結果、リレー４０のスイッチ４１の接点ａと接点ｂとが接続される。リレー４０のスイッチ４１の接点ａには発電装置１０から電力が供給されているが、リレー４０のスイッチ４１の接点ａと接点ｃとが接続されていないため、リレー４０のスイッチ４１の接点ｃに電力は供給されない。

パワーコンディショナ２０のインバータ２１は、自立運転時には、電力を自立出力線８に供給するため、リレー４０のコイル４２に通電され、その結果、リレー４０のスイッチ４１の接点ａと接点ｃとが接続される。この場合、発電装置１０からリレー４０のスイッチ４１の接点ａに供給されている電力が、リレー４０のスイッチ４１の接点ｃに供給され、そこから第１電力変換回路Ｃ１及び第２電力変換回路Ｃ２に供給される。

このように、本実施形態の分散型電源システムでは、リレー４０のコイル４２に通電されていない場合、リレー４０のスイッチ４１の接点ａと接点ｂとが接続されることで、発電装置１０から供給される電力は第１電力変換回路Ｃ１及び第２電力変換回路Ｃ２に供給されない。つまり、自立出力線８に断線などの異常が発生すると、リレー４０のコイル４２に通電されなくなって、リレー４０のスイッチ４１の接点ａと接点ｂとが接続されることで、発電装置１０から供給される電力は第１電力変換回路Ｃ１及び第２電力変換回路Ｃ２に供給されなくなるため、安全上好ましい。

＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態では、本発明の電力供給回路３０及び分散型電源システムについて具体例を挙げて説明したが、その構成は適宜変更可能である。
例えば、パワーコンディショナ２０に対して接続される太陽電池装置５の数は上述した例に限定されず、適宜変更可能である。
他にも、電力供給回路３０の機能の一部を、例えば複数の太陽電池装置等からの出力を受けるように構成された接続箱を用いて実現してもよい。例えば、複数のダイオード（図１〜図６に示したダイオード３３，３５，３７，４３など）と出力端４４と太陽電池側入力端４５とを有する接続箱を設け、その接続箱に対して、電力供給回路３０の電力変換回路（図１〜図６に示したＡＣ／ＤＣ変換部３４，３６，３８など）を接続し、且つ、太陽電池装置５Ａを接続してもよい。或いは、パワーコンディショナ２０が、そのような接続箱の機能を有した構成になっていてもよい。

＜２＞
上記実施形態では、スイッチ部３２が、感温部３１が低温検知状態から高温検知状態に移行したタイミングでオン状態に切り替わる例を説明したが、オン状態に切り替わるタイミングを遅延させてもよい。
例えば、スイッチ部３２が、感温部３１が高温検知状態に移行しており且つ感温部３１が低温検知状態から高温検知状態に移行してから設定時間が経過したタイミングでオン状態に切り替わり、感温部３１が高温検知状態から低温検知状態に移行したタイミングでオフ状態に切り替わるように構成してもよい。この場合、上述した遅延回路部３９と同様の機能をスイッチ部３２に組み込めばよい。

＜３＞
上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用でき、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変できる。

本発明は、電力供給回路の出力端に接続される太陽電池装置の発電電力が変動しても、発電装置が過負荷の状態になることを抑制できる電力供給回路及び分散型電源システムに利用できる。

１ 電力系統
２ 電力線
５（５Ａ，５Ｂ） 太陽電池装置
６ 充放電装置
１０ 発電装置
３０（３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ） 電力供給回路
３１ 感温部
３２ スイッチ部
４４ 出力端
４５ 太陽電池側入力端
４６ 発電側入力端
Ｃ１ 第１電力変換回路
Ｃ２ 第２電力変換回路

Claims (5)

1. 発電装置から供給される電力が入力される発電側入力端と、
   充放電装置へ向けて電力を出力する出力端と、
   前記発電装置から前記発電側入力端に入力された電力に所定の電力変換を施した上で前記出力端へ出力する第１電力変換処理を行う第１電力変換回路と、
   前記第１電力変換回路の温度が上昇して第１温度になると高温検知状態に移行し、前記第１電力変換回路の温度が低下して第２温度になると低温検知状態に移行する感温部と、
   前記感温部が前記低温検知状態から前記高温検知状態に移行するのに応じてオフ状態からオン状態に切り替わり、前記感温部が前記高温検知状態から前記低温検知状態に移行するのに応じて前記オン状態から前記オフ状態に切り替わるスイッチ部と、
   前記スイッチ部が前記オン状態である間は、前記発電装置から前記発電側入力端に入力された電力に所定の電力変換を施した上で前記出力端へ出力する第２電力変換処理を行い、前記スイッチ部が前記オフ状態である間は、前記第２電力変換処理を行わない第２電力変換回路とを有し、
   前記第１電力変換回路及び前記第２電力変換回路は、前記発電側入力端と前記出力端との間で互いに並列に接続され、前記第１電力変換回路及び前記第２電力変換回路のそれぞれは、自身の電力変換容量の範囲内で電力変換を実施でき、前記第１電力変換回路の電力変換容量及び前記第２電力変換回路の電力変換容量のそれぞれは、前記発電装置の最大発電電力よりも小さく設計されている電力供給回路。
2. 前記スイッチ部は、前記感温部が前記低温検知状態から前記高温検知状態に移行したタイミングで前記オン状態に切り替わり、前記感温部が前記高温検知状態から前記低温検知状態に移行したタイミングで前記オフ状態に切り替わる請求項１に記載の電力供給回路。
3. 前記スイッチ部は、前記感温部が前記高温検知状態に移行しており且つ前記感温部が前記低温検知状態から前記高温検知状態に移行してから設定時間が経過したタイミングで前記オン状態に切り替わり、前記感温部が前記高温検知状態から前記低温検知状態に移行したタイミングで前記オフ状態に切り替わる請求項１に記載の電力供給回路。
4. 前記第２電力変換回路は、互いに並列接続された、前記発電装置から前記発電側入力端に入力された電力に所定の電力変換を施した上で前記出力端へ出力する個別電力変換処理を行う複数の個別回路部を有し、
   前記個別回路部のそれぞれは、自身の電力変換容量の範囲内で電力変換を実施でき、前記スイッチ部が前記オン状態になった後、前記個別電力変換処理を時間が経過するにつれて順に開始する請求項１〜３の何れか一項に記載の電力供給回路。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の電力供給回路と、前記出力端に電力を供給する太陽電池装置と、前記充放電装置と、前記発電装置とを備える分散型電源システム。
   

Images