JP2021118552A - 制御電源、蓄電装置および電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】商用電力系統の系統電圧の同時入力を防止可能であり、かつノイズの放出を抑制可能な制御電源を提供する。【解決手段】入力回路１と、第１整流手段Ｄ１および第２整流手段Ｄ２をＯＲ接続したＯＲ回路と第３整流手段Ｄ３と平滑手段Ｃ１とを含む整流平滑回路２と、出力回路３と、第１コモンモードチョークコイルＬ１を含む第１フィルタ回路４と、第２コモンモードチョークコイルＬ２を含む第２フィルタ回路５と、第１入力端Ｔ１，Ｔ１’と第１フィルタ回路４との間および第２入力端Ｔ２，Ｔ２’と第２フィルタ回路５との間に設けられ、系統電圧の同時入力を防止する同時入力防止回路６，７ａ，７ｂとを備えることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、制御電源、制御電源を備える蓄電装置、蓄電装置および太陽光発電装置を含む電源システムに関する。

図４に、従来の電源システムを示す。従来の電源システムは、蓄電装置３００および太陽光発電装置４００を含む。

蓄電装置３００は、蓄電池３０１と、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路３０２と、双方向インバータ回路３０３と、リレーＳ１〜Ｓ１０を含むリレー回路３０４と、リレーＳ１１と、制御部３０５と、制御電源３０と、電圧検出部３０６とを備える。

制御電源３０は、ＡＣ２００［Ｖ］の電圧が入力される第１入力端Ｔ１，Ｔ１’と、ＡＣ１００［Ｖ］の電圧が入力される第２入力端Ｔ２，Ｔ２’と、蓄電池３０１の放電電圧が入力される第３入力端Ｔ３，Ｔ３’とを備える。

蓄電装置３００は、商用電力系統のＵ相、Ｏ相、Ｗ相にそれぞれ接続される系統入力端（第４入力端Ｔ４、第５入力端Ｔ５および第６入力端Ｔ６）と、自立出力ラインに接続される自立出力端（第７入力端Ｔ７および第８入力端Ｔ８）と、太陽光発電装置４００に接続されるＰＶ自立入力端（第９入力端Ｔ９および第１０入力端Ｔ１０）とを備える。自立出力ラインには、系統停電時に優先的に動作させたい家庭内負荷（例えば、冷蔵庫などの家電製品）が接続される。

蓄電装置３００は、低価格の深夜電力を利用して蓄電池３０１を充電し、昼間に蓄電池３０１を放電させて蓄電池３０１の放電電力を使用することで、電力会社から購入する高価格の昼間電力を削減することができる。

商用電力系統が通電状態にある系統通電時は、制御部３０５の制御下で、リレーＳ１，Ｓ２，Ｓ５〜Ｓ８，Ｓ１１がオン状態になり、リレーＳ３，Ｓ４，Ｓ９，Ｓ１０がオフ状態になる。

充電動作時において、第４入力端Ｔ４、第６入力端Ｔ６に入力された商用電力系統の交流電圧（ＡＣ２００［Ｖ］の電圧）は、リレー回路３０４を介して双方向インバータ回路３０３に入力され、双方向インバータ回路３０３で昇圧された直流電圧に変換される。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路３０２は、上記直流電圧を蓄電池３０１が必要とする直流電圧に降圧して、蓄電池３０１を充電する。

放電動作時において、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路３０２は、蓄電池３０１を放電させるとともに蓄電池３０１の放電電圧を昇圧する。双方向インバータ回路３０３は、上記放電電圧を交流電圧に変換し、リレー回路３０４を介して商用電力系統と自立出力端Ｔ７，Ｔ８に出力する。

一方、商用電力系統が停電状態にある系統停電時は、リレーＳ１，Ｓ２，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ９，Ｓ１０がオフ状態になり、リレーＳ３，Ｓ４，Ｓ７，Ｓ８，Ｓ１１がオン状態になる。蓄電装置３００は、上記の放電動作時と同様に、蓄電池３０１の放電電圧に基づいて生成した電圧（ＡＣ１００［Ｖ］の電圧）を自立出力端Ｔ７，Ｔ８に出力する。

停電が長時間継続して蓄電池３０１の電力が尽きた場合、太陽光発電装置４００から出力された電圧（ＡＣ１００［Ｖ］の電圧）がＰＶ自立入力端Ｔ９，Ｔ１０に入力されると、蓄電装置３００は、リレーＳ１〜Ｓ６をオフ状態、リレーＳ７〜Ｓ１０，Ｓ１１をオン状態にして上記電圧を自立出力端Ｔ７，Ｔ８から出力することができる。また、蓄電装置３００は、リレーＳ１，Ｓ２，Ｓ５〜Ｓ８をオフ状態、リレーＳ３，Ｓ４，Ｓ９，Ｓ１０，Ｓ１１をオン状態にすることで、蓄電池３０１の充電を行うこともできる。

太陽光発電装置４００は、太陽電池４０１と、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ回路４０２と、単方向インバータ回路４０３と、リレーＳ２１〜Ｓ２４を含む切替回路４０４と、制御部４０５と、電圧検出部４０６とを備える。

また、太陽光発電装置４００は、商用電力系統のＵ相、Ｏ相、Ｗ相にそれぞれ接続されるＵ相端子Ｔ２１、Ｏ相端子Ｔ２２、Ｗ相端子Ｔ２３を備える系統入力端Ｔ２１〜Ｔ２３と、蓄電装置３００のＰＶ自立入力端Ｔ９，Ｔ１０に接続される自立出力端Ｔ２４，Ｔ２５とを備える。

系統通電時で太陽電池４０１が発電している場合、制御部４０５の制御下で、リレーＳ２１，Ｓ２２がオン状態、リレーＳ２３，Ｓ２４がオフ状態になる。この場合、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ回路４０２は、太陽電池４０１の発電電圧を昇圧し、単方向インバータ回路４０３は、昇圧された発電電圧を交流電圧（ＡＣ２００［Ｖ］の電圧）に変換し、リレーＳ２１，Ｓ２２を介して商用電力系統に出力する。

系統停電時で太陽電池４０１が発電している場合、リレーＳ２１，Ｓ２２は制御部４０５の制御下で自動的にオフ状態になるが、リレーＳ２３，Ｓ２４は手動でオン状態にする必要がある（例えば、手動で、制御部４０５の設定を系統出力から自立出力に切り替える等）。リレーＳ２３，Ｓ２４がオン状態になると、自立出力端Ｔ２４，Ｔ２５からＡＣ１００［Ｖ］の電圧が出力され、蓄電装置３００のＰＶ自立入力端Ｔ９，Ｔ１０に入力される。

蓄電装置３００の制御電源３０は、第４入力端Ｔ４および第６入力端Ｔ６と、ＰＶ自立入力端Ｔ９，Ｔ１０に接続されているが、ＰＶ自立入力端Ｔ９，Ｔ１０にＡＣ１００［Ｖ］の電圧が入力されている間は、第４入力端Ｔ４および第６入力端Ｔ６にＡＣ２００［Ｖ］の電圧が入力されることはない。このため、制御電源３０では、ＡＣ２００［Ｖ］の電圧とＡＣ１００［Ｖ］の電圧との同時入力は全く想定されておらず、同時入力を防ぐ手段は設けられていない（制御電源３０の回路構成については、例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、太陽光発電装置４００は、系統通電時において商用電力系統のＡＣ１００［Ｖ］の電圧が出力されるように改良される可能性がある。その場合、制御電源３０は、ＡＣ２００［Ｖ］の電圧とＡＣ１００［Ｖ］の電圧との同時入力されることになるので、同時入力を防ぐ手段が要求される。

また別の問題として、制御電源３０で発生したノイズが、第４入力端Ｔ４および第６入力端Ｔ６を介して商用電力系統側に放出されたり、ＰＶ自立入力端Ｔ９，Ｔ１０を介して太陽光発電装置４００側に放出されたりするおそれがある。このため、制御電源３０は、ノイズの放出を抑制する手段が要求される。

特開２０１７−２２８８４号公報

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、商用電力系統のＡＣ２００［Ｖ］の電圧およびＡＣ１００［Ｖ］の電圧の同時入力を防止可能であり、かつノイズの放出を抑制可能な制御電源、蓄電装置および電源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、本発明に係る制御電源は、
第１交流電圧が入力される第１入力端と、
第２交流電圧が入力される第２入力端と、
蓄電池の放電電圧が入力される第３入力端を含む入力回路と、
前記第１入力端に接続された第１直流化手段と前記第２入力端に接続された第２直流化手段とをＯＲ接続したＯＲ回路と、前記入力回路の出力側と前記ＯＲ回路の出力側との間に設けられた第３直流化手段とを含む直流化回路と、
前記直流化回路で直流化された電圧に基づいて電源電圧を生成する出力回路と、
前記第１入力端と前記第１直流化手段とを接続する第１電源ラインに介装された第１フィルタ回路と、
前記第２入力端と前記第２直流化手段とを接続する第２電源ラインに介装された第２フィルタ回路と、
前記第１入力端と前記第１フィルタ回路との間および前記第２入力端と前記第２フィルタ回路との間に設けられ、前記第１交流電圧および前記第２交流電圧の同時入力を防止する同時入力防止回路と、
を備えることを特徴とする。

この構成によれば、第１フィルタ回路と、第２フィルタ回路とを備えることにより、ノイズの放出を抑制することができる。

また、この構成によれば、第１交流電圧（商用電力系統のＡＣ２００［Ｖ］の電圧）が入力される第１入力端と第１フィルタ回路との間、および第２交流電圧（商用電力系統のＡＣ１００［Ｖ］の電圧）が入力される第２入力端と第２フィルタ回路との間に同時入力防止回路が設けられているので、系統電圧の同時入力を防止することができる。

上記制御電源において、
前記同時入力防止回路は、
前記第１入力端と前記第１フィルタ回路との間に設けられ、前記第１交流電圧を検出する検出部と、
前記第２電源ラインに介装され、前記検出部が前記第１交流電圧を検出している間、前記第２入力端と前記第２フィルタ回路とを電気的に切り離す開閉手段と、
を備えるよう構成できる。

上記課題を解決するために、本発明に係る蓄電装置は、
第１交流電圧が入力される系統入力端と、
第２交流電圧が入力されるＰＶ自立入力端と、
蓄電池と、
前記蓄電池の充放電を行う双方向電力変換部と、
一方側が前記双方向電力変換部に接続され、他方側が前記系統入力端および前記ＰＶ自立入力端に接続されるリレー回路と、
前記双方向電力変換部および前記リレー回路を制御する制御部と、
前記蓄電池、前記系統入力端および前記ＰＶ自立入力端に接続され、前記制御部に電源電圧を供給する上記の制御電源と、
を備えることを特徴とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る電源システムは、
第１交流電圧および第２交流電圧が入力される上記の蓄電装置と、
太陽電池を備える太陽光発電装置と、
を含む電源システムであって、
前記太陽光発電装置は、
商用電力系統のＵ相、Ｏ相、Ｗ相にそれぞれ接続されるＵ相端子、Ｏ相端子、Ｗ相端子を備え、前記商用電力系統から前記Ｕ相端子−前記Ｗ相端子間に前記第１交流電圧が入力される入力端と、
前記太陽電池の発電電圧に基づいて生成された交流電圧を出力し、前記蓄電装置に供給する自立出力端と、
前記Ｏ相端子および前記Ｗ相端子と前記自立出力端とを接続する電力ラインに介装され、前記商用電力系統の系統通電時にオン状態となるリレーと、
を備え、
前記Ｏ相端子−前記Ｗ相端子間に入力された系統電圧を、前記リレーを介して前記自立出力端から出力し、前記蓄電装置に供給することを特徴とする。

本発明によれば、商用電力系統のＡＣ２００［Ｖ］の電圧およびＡＣ１００［Ｖ］の電圧の同時入力を防止可能であり、かつノイズの放出を抑制可能な制御電源、蓄電装置および電源システムを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る電源システムを示す図である。 本発明の一実施形態に係る制御電源の回路図である。 本発明の変形例に係る制御電源の回路図である。 従来の電源システムを示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る制御電源、蓄電装置および電源システムの実施形態について説明する。

図１に、本発明の一実施形態に係る電源システムを示す。本実施形態に係る電源システムは、蓄電装置１００および太陽光発電装置２００を含む。

蓄電装置１００は、蓄電池１０１と、双方向電力変換部（双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１０２および双方向インバータ回路１０３）と、リレーＳ１〜Ｓ１０を含むリレー回路１０４と、リレーＳ１１と、制御部１０５と、制御電源１０Ａと、電圧検出部１０６とを備える。

制御電源１０Ａは、本発明の「第１交流電圧」に相当するＡＣ２００［Ｖ］の電圧が入力される第１入力端Ｔ１，Ｔ１’と、本発明の「第２交流電圧」に相当するＡＣ１００［Ｖ］の電圧が入力される第２入力端Ｔ２，Ｔ２’と、蓄電池１０１の放電電圧が入力される第３入力端Ｔ３，Ｔ３’とを備える。

蓄電装置１００は、商用電力系統のＵ相、Ｏ相、Ｗ相にそれぞれ接続される系統入力端（第４入力端Ｔ４、第５入力端Ｔ５および第６入力端Ｔ６）と、自立出力ラインに接続される自立出力端（第７入力端Ｔ７および第８入力端Ｔ８）と、太陽光発電装置２００に接続されるＰＶ自立入力端（第９入力端Ｔ９および第１０入力端Ｔ１０）とを備える。自立出力ラインには、系統停電時に優先的に動作させたい家庭内負荷（例えば、冷蔵庫などの家電製品）が接続される。

蓄電池１０１は、少なくとも１つの電池ユニットを備える。蓄電池１０１は、電池ユニットに取り付けられたバッテリーマネージメントシステム（ＢＭＳ）を備えてもよい。バッテリーマネージメントシステムは、電池ユニットの電池情報（例えば、電池電圧）を取得し、制御部１０５に送信する。

双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１０２は、一方側にリレーＳ１１を介して蓄電池１０１が接続され、他方側に双方向インバータ回路１０３が接続される。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１０２は、蓄電池１０１の充電動作および放電動作を行うよう構成される。具体的には、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１０２は、制御部１０５の制御下で、双方向インバータ回路１０３から供給された直流電圧を昇圧または降圧して蓄電池１０１に出力したり、蓄電池１０１の直流の放電電圧を昇圧または降圧して双方向インバータ回路１０３に出力したりする。

双方向インバータ回路１０３は、制御部１０５の制御下で、交流入力電圧を直流出力電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換動作と、直流入力電圧を交流出力電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換動作とを行う。

リレー回路１０４は、制御部１０５の制御下でオン／オフするリレーＳ１〜Ｓ１０を含む。リレーＳ１，Ｓ２は、双方向インバータ回路１０３と第４入力端Ｔ４、第６入力端Ｔ６とを接続する電力ラインに介装されている。リレーＳ３，Ｓ４，Ｓ７，Ｓ８は、双方向インバータ回路１０３と自立出力端Ｔ７，Ｔ８とを接続する電力ラインに介装されている。リレーＳ５，Ｓ６，Ｓ９，Ｓ１０は、第５入力端Ｔ５、第６入力端Ｔ６とＰＶ自立入力端Ｔ９，Ｔ１０とを接続する電力ラインに介装されている。

商用電力系統が通電状態にある系統通電時は、制御部１０５の制御下で、リレーＳ１，Ｓ２，Ｓ５〜Ｓ８，Ｓ１１がオン状態になり、リレーＳ３，Ｓ４，Ｓ９，Ｓ１０がオフ状態になる。一方、商用電力系統が停電状態にある系統停電時は、リレーＳ１，Ｓ２，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ９，Ｓ１０がオフ状態になり、リレーＳ３，Ｓ４，Ｓ７，Ｓ８，Ｓ１１がオン状態になる。なお、太陽光発電装置２００が発電状態で停電を検出した場合には、リレーＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２５，Ｓ２６をオン状態、リレーＳ２３，Ｓ２４をオフ状態とし、自立出力端Ｔ２４，Ｔ２５にＡＣ１００［Ｖ］の電圧を出力し、蓄電装置１００のＰＶ自立入力端Ｔ９，Ｔ１０にＡＣ１００［Ｖ］の電圧が検出されると、リレーＳ９，Ｓ１０がオン状態となり、太陽光発電装置２００の発電電力が蓄電装置１００の自立出力端Ｔ７，Ｔ８に供給される。

停電が長時間継続して蓄電池１０１の電力が尽きた場合、太陽光発電装置２００から出力された電圧（ＡＣ１００［Ｖ］の電圧）がＰＶ自立入力端Ｔ９，Ｔ１０に入力されると、蓄電装置１００は、リレーＳ１〜Ｓ６をオフ状態、リレーＳ７〜Ｓ１０，Ｓ１１をオン状態にして上記電圧を自立出力端Ｔ７，Ｔ８から出力することができる。なお、蓄電装置１００の設定如何によっては蓄電池１０１からの放電電力に優先して太陽光発電装置２００からの発電電力を自立出力端Ｔ７，Ｔ８に出力させることもできる。また、蓄電装置１００は、リレーＳ１，Ｓ２，Ｓ５〜Ｓ８をオフ状態、リレーＳ３，Ｓ４，Ｓ９，Ｓ１０，Ｓ１１をオン状態にすることで、蓄電池１０１の充電を行うこともできる。

制御部１０５は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１０２および双方向インバータ回路１０３を制御する制御回路と、リレーＳ１〜Ｓ１１のオンとオフとを切り替える駆動回路とを備える。制御回路は、例えば、マイコンまたはＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等の制御ＩＣによって構成される。

電圧検出部１０６は、系統入力端Ｔ４〜Ｔ６に入力される電圧を検出するよう構成される。電圧検出部１０６は、例えば、検出した電圧値を制御部１０５に送信する。本実施形態では、電圧検出部１０６として電圧センサを用いるが、電流センサを用いて電流値を検出し、当該電流値から電圧値を算出してもよい。

制御電源１０Ａは、第１入力端Ｔ１，Ｔ１’に入力されるＡＣ２００［Ｖ］の電圧、第２入力端Ｔ２，Ｔ２’に入力されるＡＣ１００［Ｖ］の電圧、または第３入力端Ｔ３，Ｔ３’に入力される蓄電池１０１の放電電圧に基づいて、制御部１０５に供給する電源電圧を生成する。

図２に、制御電源１０Ａの回路図を示す。制御電源１０Ａは、入力回路１と、整流平滑回路２と、出力回路３と、第１フィルタ回路４と、第２フィルタ回路５と、同時入力防止回路（本実施形態では、リレーコイル６およびリレー接点７ａ，７ｂ）とを備える。なお、整流平滑回路２は本発明の「直流化回路」に相当し、リレーコイル６は本発明の「検出部」に相当し、リレー接点７ａ，７ｂは本発明の「開閉手段」に相当する。

入力回路１は、第１スイッチング素子Ｑ１と、第１トランスＴＲ１と、第３入力端Ｔ３，Ｔ３’とを含む。第３入力端Ｔ３，Ｔ３’には、蓄電池１０１の直流の放電電圧が入力される。

整流平滑回路２は、第１入力端Ｔ１，Ｔ１’に接続されたブリッジダイオードＤ１（第１整流手段）と第２入力端Ｔ２，Ｔ２’に接続されたブリッジダイオードＤ２（第２整流手段）とをＯＲ接続したＯＲ回路と、入力回路１の出力側とＯＲ回路の出力側との間に設けられたダイオードＤ３（第３整流手段）と、ＯＲ回路とダイオードＤ３との間に設けられた平滑コンデンサＣ１（平滑手段）とを含む。ブリッジダイオードＤ１と平滑コンデンサＣ１とが本発明の「第１直流化手段」に相当し、ブリッジダイオードＤ２と平滑コンデンサＣ１とが本発明の「第２直流化手段」に相当し、ダイオードＤ３と平滑コンデンサＣ１とが本発明の「第３直流化手段」に相当する。ダイオードＤ３は、カソード側がＯＲ回路の出力側に接続される。

出力回路３は、第２トランスＴＲ２と、第２トランスＴＲ２の１次巻線側に設けられた第２スイッチング素子Ｑ２と、第２トランスＴＲ２の補助巻線側に設けられたダイオードＤ４、コンデンサＣ２および１次側出力端Ｔａ，Ｔａ’と、第２トランスＴＲ２の２次巻線側に設けられたダイオードＤ５、コンデンサＣ３および２次側出力端Ｔｂ，Ｔｂ’とを含む。

第１フィルタ回路４は、第１入力端Ｔ１，Ｔ１’とブリッジダイオードＤ１とを接続する第１電源ラインＰＬ１，ＰＬ１’に介装された第１コモンモードチョークコイルＬ１と、複数のコンデンサとを含む。複数のコンデンサは、第１コモンモードチョークコイルＬ１の第１入力端Ｔ１，Ｔ１’側に設けられたＸコンデンサと、第１コモンモードチョークコイルＬ１のブリッジダイオードＤ１側に設けられたＸコンデンサおよびＹコンデンサとを含む。第１フィルタ回路４は、制御電源１０Ａで発生したノイズが第１入力端Ｔ１，Ｔ１’から放出されるのを抑制する。

第２フィルタ回路５は、第２入力端Ｔ２，Ｔ２’とブリッジダイオードＤ２とを接続する第２電源ラインＰＬ２，ＰＬ２’に介装された第２コモンモードチョークコイルＬ２と、複数のコンデンサとを含む。複数のコンデンサは、第２コモンモードチョークコイルＬ２の第２入力端Ｔ２，Ｔ２’側に設けられたＸコンデンサと、第２コモンモードチョークコイルＬ２のブリッジダイオードＤ２側に設けられたＸコンデンサおよびＹコンデンサとを含む。第２フィルタ回路５は、制御電源１０Ａで発生したノイズが第２入力端Ｔ２，Ｔ２’から放出されるのを抑制する。

リレーコイル６は、第１入力端Ｔ１，Ｔ１’と第１フィルタ回路４との間に設けられている。リレーコイル６は、例えば、ＡＣ２００Ｖ駆動用コイルであって、ＡＣ２００［Ｖ］の電圧が印加されていないときはリレー接点７ａ，７ｂを閉状態（オン状態）にする一方、ＡＣ２００［Ｖ］の電圧が印加されているときはリレー接点７ａ，７ｂを開状態（オフ状態）にする。

リレー接点７ａ，７ｂは、第２入力端Ｔ２，Ｔ２’と第２フィルタ回路５とに間において第２電源ラインＰＬ２，ＰＬ２’に介装されている。リレー接点７ａ，７ｂは、開状態のときに、第２入力端Ｔ２，Ｔ２’と第２フィルタ回路５とを電気的に切り離す。すなわち、第１入力端Ｔ１，Ｔ１’から第１フィルタ回路４にＡＣ２００［Ｖ］の電圧が入力されている間は、リレーコイル６によりリレー接点７ａ，７ｂが開状態になるので、第２入力端Ｔ２，Ｔ２’から第２フィルタ回路５にＡＣ１００［Ｖ］の電圧が入力されることはない。

本実施形態では、いつ発生するか分からない停電に備えて系統通電時も入力回路１を動作させている。入力回路１とダイオードＤ３および平滑コンデンサＣ１とにより得られる電圧は、ＡＣ２００［Ｖ］の電圧をブリッジダイオードＤ１および平滑コンデンサＣ１で整流平滑して得られる電圧よりも低く設定されている一方、ＡＣ１００［Ｖ］の電圧をブリッジダイオードＤ２および平滑コンデンサＣ１で整流平滑して得られる電圧よりも高く設定されている。系統通電時において、入力回路１は無負荷で動作している。

停電が発生した場合、制御電源１０Ａは、第３入力端Ｔ３，Ｔ３’に入力される蓄電池１０１の放電電圧に基づいて、１次側出力端Ｔａ，Ｔａ’および２次側出力端Ｔｂ，Ｔｂ’から出力する電源電圧を生成する。停電が長時間継続して蓄電池１０１の電力が尽きた場合、制御部１０５はリレーＳ１１をオフ状態にして制御電源１０Ａの動作を停止させるが、太陽光発電装置２００から出力された電圧（ＡＣ１００［Ｖ］の電圧）がＰＶ自立入力端Ｔ９，Ｔ１０を介して第２入力端Ｔ２，Ｔ２’に入力されると、制御電源１０Ａが起動して電源電圧を生成する。

図１を参照して、太陽光発電装置２００は、太陽電池２０１と、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ回路２０２と、単方向インバータ回路２０３と、リレーＳ２１〜Ｓ２６を含む切替回路２０４と、制御部２０５と、電圧検出部２０６とを備える。太陽光発電装置２００は、リレーＳ２５，Ｓ２６を備える点において、図４に示す従来の太陽光発電装置４００と相違する。

太陽光発電装置２００は、商用電力系統のＵ相、Ｏ相、Ｗ相にそれぞれ接続されるＵ相端子Ｔ２１、Ｏ相端子Ｔ２２、Ｗ相端子Ｔ２３を備える系統入力端Ｔ２１〜Ｔ２３と、蓄電装置１００のＰＶ自立入力端Ｔ９，Ｔ１０に接続される自立出力端Ｔ２４，Ｔ２５とを備える。

昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ回路２０２は、一方側に太陽電池２０１が接続され、他方側に単方向インバータ回路２０３が接続される。昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ回路２０２は、制御部２０５の制御下でＭＰＰＴ（最大電力点追従）動作を行うよう構成され、太陽電池２０１の発電電圧を昇圧して単方向インバータ回路２０３に出力する。

単方向インバータ回路２０３は、制御部２０５の制御下で、直流入力電圧（昇圧後の発電電圧）を交流出力電圧（ＡＣ２００［Ｖ］の電圧）に変換するＤＣ／ＡＣ変換動作を行う。

切替回路２０４は、制御部２０５の制御下でオン／オフするリレーＳ２１〜Ｓ２６を含む。リレーＳ２１，Ｓ２２は、単方向インバータ回路２０３とＵ相端子Ｔ２１、Ｗ相端子Ｔ２３とを接続する電力ラインに介装されている。リレーＳ２３，Ｓ２４は、単方向インバータ回路２０３と自立出力端Ｔ２４，Ｔ２５とを接続する電力ラインに介装されている。リレーＳ２５，Ｓ２６は、Ｏ相端子Ｔ２２、Ｗ相端子Ｔ２３と自立出力端Ｔ２４，Ｔ２５とを接続する電力ラインに介装されている。

系統通電時で太陽電池２０１が発電している場合、制御部２０５の制御下で、リレーＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２５，Ｓ２６がオン状態、リレーＳ２３，Ｓ２４がオフ状態になる。一方、系統停電時で太陽電池２０１が発電している場合、リレーＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２５，Ｓ２６が制御部２０５の制御下で自動的にオフ状態になり、リレーＳ２３，Ｓ２４が制御部２０５の制御下で自動的にオン状態になる。

制御部２０５は、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ回路２０２および単方向インバータ回路２０３を制御する制御回路と、リレーＳ２１〜Ｓ２６のオンとオフとを切り替える駆動回路とを備える。制御回路は、例えば、マイコンまたはＦＰＧＡ等の制御ＩＣによって構成される。

電圧検出部２０６は、系統入力端Ｔ２１〜Ｔ２３に入力される電圧を検出するよう構成される。電圧検出部２０６は、例えば、検出した電圧値を制御部２０５に送信する。本実施形態では、電圧検出部２０６として電圧センサを用いるが、電流センサを用いて電流値を検出し、当該電流値から電圧値を算出してもよい。

系統通電時で太陽電池２０１が発電している場合、太陽光発電装置２００は、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ回路２０２で太陽電池２０１の発電電圧を昇圧し、単方向インバータ回路２０３で昇圧後の発電電圧を交流電圧（ＡＣ２００［Ｖ］の電圧）に変換し、リレーＳ２１，Ｓ２２を介してＵ相端子Ｔ２１、Ｗ相端子Ｔ２３から出力する。

系統通電時で太陽電池２０１が発電していない場合、太陽光発電装置２００は、商用電力系統からＯ相端子Ｔ２２−Ｗ相端子Ｔ２３間に入力される系統電圧（ＡＣ１００［Ｖ］の電圧）を、リレーＳ２５，Ｓ２６を介して自立出力端Ｔ２４，Ｔ２５から出力する。これにより、蓄電装置１００側では、何らかの要因で（例えば、系統入力端Ｔ４〜Ｔ６と第１入力端Ｔ１，Ｔ１’とを接続する電力ラインが断線して）第１入力端Ｔ１，Ｔ１’にＡＣ２００［Ｖ］の系統電圧が入力されない場合であっても、第２入力端Ｔ２，Ｔ２’にＡＣ１００［Ｖ］の系統電圧を入力することができる。

系統停電時で太陽電池２０１が発電している場合、太陽光発電装置２００は、自動的にオン状態になるリレーＳ２３，Ｓ２４を介して自立出力端Ｔ２４，Ｔ２５からＡＣ１００［Ｖ］の電圧を出力する。

太陽光発電装置２００は、上記のとおり、系統通電時も自立出力端Ｔ２４，Ｔ２５からＡＣ１００［Ｖ］の電圧を出力し、系統停電時も自立出力端Ｔ２４，Ｔ２５からＡＣ１００［Ｖ］の電圧を出力する。

このため、蓄電装置１００の制御電源１０Ａは、同時入力防止回路（リレーコイル６およびリレー接点７ａ，７ｂ）を備えていなければ、ＡＣ１００［Ｖ］の電圧とＡＣ２００［Ｖ］の電圧が同時入力されることになる。同時入力された場合、第１入力端Ｔ１に入力された電流が第１入力端Ｔ１’に向かう電流と第２入力端Ｔ２’に向かう電流とに分流し、第１コモンモードチョークコイルＬ１および第２コモンモードチョークコイルＬ２に流れる電流が不平衡になる。その結果、第１コモンモードチョークコイルＬ１および第２コモンモードチョークコイルＬ２において、磁気飽和による異常発熱が発生し、フィルタ機能が喪失するという問題が発生する。

この点、制御電源１０Ａは、同時入力防止回路（リレーコイル６およびリレー接点７ａ，７ｂ）を備えているので、ＡＣ１００［Ｖ］の電圧とＡＣ２００［Ｖ］の電圧が同時入力されることはなく、上記問題を回避できる。

以上、本発明に係る制御電源、蓄電装置および電源システムの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

［変形例］
図３に、変形例に係る制御電源１０Ｂの回路図を示す。制御電源１０Ｂは、同時入力防止回路として、リレー接点７ａ，７ｂと、電圧検出部８と、リレー駆動回路９とを備えること以外、上記実施形態に係る制御電源１０Ａと共通している。本変形例では、電圧検出部８が本発明の「検出部」に相当し、リレー接点７ａ，７ｂが本発明の「開閉手段」に相当する。

リレー接点７ａ，７ｂは、第２入力端Ｔ２，Ｔ２’と第２フィルタ回路５とに間において第２電源ラインＰＬ２，ＰＬ２’に介装されている。リレー接点７ａ，７ｂは、開状態のときに、第２入力端Ｔ２，Ｔ２’と第２フィルタ回路５とを電気的に切り離す。

電圧検出部８は、第１入力端Ｔ１，Ｔ１’と第１フィルタ回路４との間に設けられている。電圧検出部８は、第１入力端Ｔ１，Ｔ１’に入力される電圧を検出し、リレー駆動回路９に検出信号を送信するよう構成される。電圧検出部８は、例えば、フォトカプラの発光ダイオードを含む回路で構成される。

リレー駆動回路９は、第２入力端Ｔ２，Ｔ２’とリレー接点７ａ，７ｂとの間に設けられている。リレー駆動回路９は、電圧検出部８の検出信号の有無に応じて、リレー接点７ａ，７ｂの閉状態（オン状態）と開状態（オフ状態）とを切り替えるよう構成される。リレー駆動回路９は、例えば、フォトカプラのフォトトランジスタを含む回路と、リレー接点７ａ，７ｂの状態を切り替えるためのリレーコイルとを含む。整流平滑回路をさらに含む場合、リレーコイルとして直流駆動用コイルを用いることができる。

制御電源１０Ｂでは、電圧検出部８が第１入力端Ｔ１，Ｔ１’に入力される電圧（ＡＣ２００［Ｖ］の電圧）を検出している間、リレー駆動回路９がリレー接点７ａ，７ｂを開状態（オフ状態）にするので、ＡＣ１００［Ｖ］の電圧とＡＣ２００［Ｖ］の電圧との同時入力を防止することができる。

［その他の変形例］
本発明に係る制御電源は、第１交流電圧が入力される第１入力端、第２交流電圧が入力される第２入力端、蓄電池の放電電圧が入力される第３入力端を含む入力回路、第１整流手段および第２整流手段をＯＲ接続したＯＲ回路と入力回路−ＯＲ回路間に設けられた第３整流手段と平滑手段とを含む整流平滑回路、整流平滑回路で整流平滑された電圧に基づいて電源電圧を生成する出力回路、第１電源ラインに介装された第１フィルタ回路、第２電源ラインに介装された第２フィルタ回路、第１交流電圧および第２交流電圧の同時入力を防止する同時入力防止回路を備えるのであれば適宜構成を変更できる。

本発明に係る蓄電装置は、第１交流電圧が入力される系統入力端と、第２交流電圧が入力されるＰＶ自立入力端と、蓄電池と、蓄電池の充放電を行う双方向電力変換部と、リレー回路と、双方向電力変換部およびリレー回路を制御する制御部と、制御部に電源電圧を供給する上記本発明に係る制御電源と、を備えるのであれば適宜構成を変更できる。

本発明に係る電源システムは、上記本発明に係る蓄電装置と太陽光発電装置とを含み、太陽光発電装置が、商用電力系統のＵ相、Ｏ相、Ｗ相にそれぞれ接続されるＵ相端子、Ｏ相端子、Ｗ相端子と、太陽電池の発電電圧に基づいて生成された交流電圧を出力する自立出力端と、Ｏ相端子およびＷ相端子と自立出力端とを接続する電力ラインに介装されて系統通電時にオン状態となるリレーとを備え、Ｏ相端子−Ｗ相端子間に入力される系統電圧を自立出力端から出力するのであれば適宜構成を変更できる。

１ 入力回路
２ 整流平滑回路
３ 出力回路
４ 第１フィルタ回路
５ 第２フィルタ回路
６ リレーコイル
７ａ，７ｂ リレー接点
８ 電圧検出部
９ リレー駆動回路
１０Ａ，１０Ｂ 制御電源
１００ 蓄電装置
１０１ 蓄電池
１０２ 双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路
１０３ 双方向インバータ回路
１０４ リレー回路
１０５ 制御部
１０６ 電圧検出部
２００ 太陽光発電装置
２０１ 太陽電池
２０２ 昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ回路
２０３ 単方向インバータ回路
２０４ 切替回路
２０５ 制御部
２０６ 電圧検出部

Claims (4)

1. 第１交流電圧が入力される第１入力端と、
   第２交流電圧が入力される第２入力端と、
   蓄電池の放電電圧が入力される第３入力端を含む入力回路と、
   前記第１入力端に接続された第１直流化手段と前記第２入力端に接続された第２直流化手段とをＯＲ接続したＯＲ回路と、前記入力回路の出力側と前記ＯＲ回路の出力側との間に設けられた第３直流化手段とを含む直流化回路と、
   前記直流化回路で直流化された電圧に基づいて電源電圧を生成する出力回路と、
   前記第１入力端と前記第１直流化手段とを接続する第１電源ラインに介装された第１フィルタ回路と、
   前記第２入力端と前記第２直流化手段とを接続する第２電源ラインに介装された第２フィルタ回路と、
   前記第１入力端と前記第１フィルタ回路との間および前記第２入力端と前記第２フィルタ回路との間に設けられ、前記第１交流電圧および前記第２交流電圧の同時入力を防止する同時入力防止回路と、
   を備えることを特徴とする制御電源。
2. 前記同時入力防止回路は、
   前記第１入力端と前記第１フィルタ回路との間に設けられ、前記第１交流電圧を検出する検出部と、
   前記第２電源ラインに介装され、前記検出部が前記第１交流電圧を検出している間、前記第２入力端と前記第２フィルタ回路とを電気的に切り離す開閉手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の制御電源。
3. 第１交流電圧が入力される系統入力端と、
   第２交流電圧が入力されるＰＶ自立入力端と、
   蓄電池と、
   前記蓄電池の充放電を行う双方向電力変換部と、
   一方側が前記双方向電力変換部に接続され、他方側が前記系統入力端および前記ＰＶ自立入力端に接続されるリレー回路と、
   前記双方向電力変換部および前記リレー回路を制御する制御部と、
   前記蓄電池、前記系統入力端および前記ＰＶ自立入力端に接続され、前記制御部に電源電圧を供給する請求項１または２に記載の制御電源と、
   を備えることを特徴とする蓄電装置。
4. 第１交流電圧および第２交流電圧が入力される請求項３に記載の蓄電装置と、
   太陽電池を備える太陽光発電装置と、
   を含む電源システムであって、
   前記太陽光発電装置は、
   商用電力系統のＵ相、Ｏ相、Ｗ相にそれぞれ接続されるＵ相端子、Ｏ相端子、Ｗ相端子を備え、前記商用電力系統から前記Ｕ相端子−前記Ｗ相端子間に前記第１交流電圧が入力される入力端と、
   前記太陽電池の発電電圧に基づいて生成された交流電圧を出力し、前記蓄電装置に供給する自立出力端と、
   前記Ｏ相端子および前記Ｗ相端子と前記自立出力端とを接続する電力ラインに介装され、前記商用電力系統の系統通電時にオン状態となるリレーと、
   を備え、
   前記Ｏ相端子−前記Ｗ相端子間に入力された系統電圧を、前記リレーを介して前記自立出力端から出力し、前記蓄電装置に供給することを特徴とする電源システム。

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