JP2022108531A - Uninterruptible power source system - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、無停電電源システムに関する。 The present disclosure relates to uninterruptible power systems.
商用交流(AC)電源からの電力と、太陽電池等の自然エネルギーを利用した発電装置からの電力とを負荷に供給可能であり、更に太陽電池の余剰電力を充電するとともに、太陽電池の発電電力が小さい場合に負荷に対して電力を放電して供給する蓄電池を備えた無停電電源システムが知られている。 Power from a commercial alternating current (AC) power supply and power from a power generator using natural energy such as a solar battery can be supplied to a load, and the surplus power of the solar battery is charged and the power generated by the solar battery is charged. An uninterruptible power supply system is known that includes a storage battery that discharges and supplies power to a load when the load is small.
しかしながら、上記のような従来技術では、太陽電池(発電装置)の発電電力の変動が大きい場合において、その変動の影響が負荷に与えられるという問題点を生じることがあった。 However, in the conventional technology as described above, when there is a large fluctuation in the power generated by the solar cell (power generation device), there is a problem that the fluctuation affects the load.
本開示は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、発電装置の発電電力の変動が大きい場合でも、その変動より負荷に与えられる影響を低減することができる無停電電源システムを提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above problems, and provides an uninterruptible power supply system that can reduce the impact of the fluctuation on the load even when the fluctuation in the power generated by the power generator is large. With the goal.
上記の課題を解決するために、本開示の一側面に係る無停電電源システムは、切替回路と、前記切替回路に接続された発電装置と、前記切替回路に接続された負荷とを有した直流系統と、充放電回路を介して前記切替回路に接続された蓄電池と、前記切替回路及び前記充放電回路を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記発電装置の発電電力の所定時間当たりの変動量が予め定められた閾値を超える場合に、前記切替回路及び前記充放電回路を制御して、前記蓄電池を前記負荷から切り離すとともに、前記発電装置と接続させる構成を備えている。 In order to solve the above problems, an uninterruptible power supply system according to one aspect of the present disclosure includes a switching circuit, a power generator connected to the switching circuit, and a load connected to the switching circuit. a system, a storage battery connected to the switching circuit via a charging/discharging circuit, and a control device for controlling the switching circuit and the charging/discharging circuit, wherein the control device controls the power generated by the power generating device The switching circuit and the charging/discharging circuit are controlled to disconnect the storage battery from the load and connect it to the power generation device when the amount of variation per hour exceeds a predetermined threshold.
本発明の一態様によれば、発電装置の発電電力の変動が大きい場合でも、その変動より負荷に与えられる影響を低減することができる無停電電源システムを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to one aspect of the present invention, it is possible to provide an uninterruptible power supply system capable of reducing the influence of the fluctuation on the load even when the fluctuation of the power generated by the power generator is large.
〔実施形態〕
以下、本発明の一実施形態について、図1及び図2を用いて詳細に説明する。図1は、本開示の一実施形態に係る無停電電源システムの構成例を説明する図である。図2は、図1に示した切替回路の具体的な構成例を説明する図である。
[Embodiment]
An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an uninterruptible power supply system according to an embodiment of the present disclosure. FIG. 2 is a diagram for explaining a specific configuration example of the switching circuit shown in FIG.
図1の例では、本実施形態の無停電電源システム100は、発電装置PSと、切替回路11と、負荷として、例えば、2つの直流負荷S1、S2を含んだ直流系統101において、直流負荷S1、S2に対して、電力供給を停止することなく、直流電力を常時供給可能な無停電電源システムである。
In the example of FIG. 1, the uninterruptible
また、本実施形態の無停電電源システム100では、発電装置PSは、例えば、太陽電池1とDC/DCコンバータ5とを含んでおり、太陽電池1は、DC/DCコンバータ5を介して切替回路11に接続されている。
Further, in the uninterruptible
また、この切替回路11には、直流負荷S1、S2がそれぞれ接続されている。そして、本実施形態の無停電電源システム100では、発電装置PSからの直流電力が切替回路11を介して直流負荷S1、S2に供給される。直流負荷S1、S2は、例えば、直流電力によって動作する電気機器である。
DC loads S1 and S2 are connected to the
また、本実施形態の無停電電源システム100は、DC/DCコンバータ(充放電回路)8を介して直流系統101の切替回路11に接続された第1の蓄電池3と、DC/DCコンバータ(充放電回路)9を介して直流系統101の切替回路11に接続された第2の蓄電池4と、当該無停電電源システム100の各部を制御する制御装置10とを備える。そして、本実施形態の無停電電源システム100では、第1の蓄電池3あるいは第2の蓄電池4からの直流電力が切替回路11を介して直流負荷S1、S2に供給される。
In addition, the uninterruptible
更に、本実施形態の無停電電源システム100は、交直変換回路7を備えている。この交直変換回路7には、切替回路11と、変圧器6を介して商用交流電源(交流電源)2とが接続されている。商用交流電源2は、例えば、60Hzまたは50Hzの商用周波数の交流電力を無停電電源システム100に供給する。そして、本実施形態の無停電電源システム100では、商用交流電源2からの交流電力が交直変換回路7で直流電力に変換されて切替回路11を介して直流負荷S1、S2に供給される。
Furthermore, the uninterruptible
太陽電池1は、太陽光のエネルギーを光電変換して直流電力を発生する。太陽電池1は、発生した直流電力をDC/DCコンバータ5を介して切替回路11に出力する。尚、発電装置PSとして、太陽電池1に代えて、例えば、風力発電機などの太陽光以外の自然エネルギーを利用するものや、コジェネレーションシステムや電動機などの非自然エネルギーを利用するものを用いることもできる。
The
第1の蓄電池3及び第2の蓄電池4は、直流電力を充放電可能な二次電池である。第1の蓄電池3及び第2の蓄電池4は、それぞれ制御装置10に制御されるDC/DCコンバータ8、9の動作に応じて、充放電が行われる。
The
切替回路11は、制御装置10からの指示に従って、発電装置PS、第1の蓄電池3、第2の蓄電池4、交直変換回路7(商用交流電源2)、及び直流負荷S1、S2の接続状態を切り替える。
The
本実施形態の無停電電源システム100では、図2に示すように、切替回路11は、例えば、9つの開閉器11A、11B、11C、11D、11E、11F、11G、11H、11Iを含んで構成され得る。これらの開閉器11A~11Iは、直流系統101内の電路に配置されており、その各開閉状態が制御装置10からの指示に従って制御される。
In the uninterruptible
また、本実施形態の無停電電源システム100では、図2に示すように、発電装置PSと開閉器11A、11B、11Cとが接続点C1に接続されている。また、DC/DCコンバータ8と開閉器11A、11Eとが接続点C2に接続されている。また、DC/DCコンバータ9と開閉器11B、11Gとが接続点C3に接続されている。
Moreover, in the uninterruptible
また、開閉器11C、11D、11H、11Iが接続点C4に接続されている。また、開閉器11E、11F、11G、11Iが接続点C5に接続されている。また、開閉器11Hには、交直変換回路7が接続されている。更に、開閉器11Dには、直流負荷S1が接続され、開閉器11Fには、直流負荷S2が接続されている。
さらに、本実施形態の無停電電源システム100の制御装置10は、通常時、直流負荷S1、S2への電力供給の優先順位が発電装置PS(太陽電池1)、第1の蓄電池3及び第2の蓄電池4、及び商用交流電源2の順番となるように開閉器11A~11Iを制御するようになっている。そして、本実施形態の無停電電源システム100では、商用交流電源2からの受電電力を極力最少化するように構成されている(詳細は後述)。
Furthermore, in the
<制御装置>
次に、図3を用いて、制御装置10の具体的な構成例について説明する。図3は、図1に示した制御装置を示す概略構成図である。
<Control device>
Next, a specific configuration example of the
図3に示すように、制御装置10は、通信部10A、発電電力検出部10B、第1の充電量検出部10C、第2の充電量検出部10D、第1の消費電力検出部10F1、第2の消費電力検出部10F2、制御部10G、及び記憶部10Hを備える。
As shown in FIG. 3, the
通信部10Aは、無停電電源システム100の各部との間で双方向の通信を行う機能ブロックである。発電電力検出部10Bは、発電装置PSの発電電力Qsunを検出する機能ブロックである。
The
第1の充電量検出部10Cは、第1の蓄電池3の充電量SOC1を検出する機能ブロックである(SOC:State Of Charge)。第2の充電量検出部10Dは、第2の蓄電池4の充電量SOC2を検出する機能ブロックである。
10 C of 1st charge amount detection parts are functional blocks which detect charge amount SOC1 of the 1st storage battery 3 (SOC:State Of Charge). The second charge
第1の消費電力検出部10F1は、直流負荷S1の消費電力Qload1を検出する機能ブロックである。第2の消費電力検出部10F2は、直流負荷S2の消費電力Qload2を検出する機能ブロックである。 The first power consumption detector 10F1 is a functional block that detects the power consumption Qload1 of the DC load S1. The second power consumption detector 10F2 is a functional block that detects the power consumption Qload2 of the DC load S2.
記憶部10Hは、例えば、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ等の補助記憶装置であり、制御部10Gで実行される各種の処理プログラムを記憶する。また、記憶部10Hは、消費電力Qload1、Qload2の所定時間当たりの変動量に関する第1の閾値、発電電力Qsunの所定時間当たりの変動量に関する第2の閾値(閾値)、第1の蓄電池3の充電量SOC1及び第2の蓄電池の充電量SOC2に関する下限値SOCminを予め記憶する。尚、第2の閾値が特許請求の範囲における閾値の具体例である。
The
尚、この説明以外に、例えば、通信部10Aを介して、外部から第1の閾値、第2の閾値、及び下限値SOCminを記憶部10Hに適宜設定する構成でもよい。
In addition to this description, for example, the configuration may be such that the first threshold value, the second threshold value, and the lower limit value SOCmin are appropriately set in the
制御部10Gは、例えば、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等を含み、情報処理に応じて各構成要素の制御を行う機能ブロックである。
The
制御部10Gは、発電電力検出部10Bの検出結果、第1の充電量検出部10Cの検出結果、第2の充電量検出部10Dの検出結果、第1の消費電力検出部10F1の検出結果、及び第2の消費電力検出部10F2の検出結果を用いて、後掲のモード1~4のいずれかのモードの制御を選択して、切替回路11(開閉器11A~11Iの各開閉状態)、及びDC/DCコンバータ8、9を制御する。
The
<動作例>
次に、図4~図9も参照して、本実施形態の無停電電源システム100の動作について具体的に説明する。尚、以下の説明では、4つのモード1~4の各制御での動作を例示して説明する。
<Operation example>
Next, referring also to FIGS. 4 to 9, the operation of the uninterruptible
<受電電力の最少化制御>
まず、図4及び図5を用いて、本実施形態の無停電電源システム100での商用交流電源からの受電電力を最少化する制御の動作について具体的に説明する。図4は、上記無停電電源システムの動作例を説明する図である。図5は、図1に示した商用交流電源からの受電電力を最少化する制御を説明する図である。
<Minimization control of received power>
First, with reference to FIGS. 4 and 5, the control operation for minimizing the power received from the commercial AC power supply in the uninterruptible
本実施形態の無停電電源システム100では、上述したように、通常時、直流負荷S1、S2への電力供給の優先順位が発電装置PSに設定されている。つまり、通常時、例えば、図4に矢印P1、P2、P3にて示すように、発電装置PSからの直流電力が直流負荷S1に供給される。また、図4に矢印P1、P4、P5にて示すように、発電装置PSからの直流電力が直流負荷S2に供給される。
In the uninterruptible
また、本実施形態の無停電電源システム100では、制御部10Gは図4に矢印CPにて示す最少受電電力制御点において、商用交流電源2からの受電電力が最少となるように、切替回路11、及びDC/DCコンバータ8、9を制御する。
Further, in the uninterruptible
具体的には、制御部10Gは、発電電力検出部10Bで検出された発電装置PSの発電電力Qsun、第1の消費電力検出部10F1の検出結果から得られる直流負荷S1の負荷状況、第2の消費電力検出部10F2の検出結果から得られる直流負荷S2の負荷状況、及び記憶部10Hに予め記憶されている直流系統101の系統特性などに基づいて、例えば、記憶部10Hに予め記憶されている、複数の発電装置PSの発電特性曲線(図5に実線及び点線で示した曲線)のデータのうち、実線で示した発電装置PSの発電特性曲線T1のデータを選定する。そして、制御部10Gは、直流電力を直流系統101に放電している第2の蓄電池4において、その直流電力の放電量を増加及び減少のいずれか一方に変化させる。
Specifically, the
例えば、制御部10Gが、DC/DCコンバータ9を制御して第2の蓄電池4の放電量を増加させると、上記最少受電電力制御点での商用交流電源2からの受電電力は、発電特性曲線T1上を右方向に変化する。一方、制御部10Gが、DC/DCコンバータ9を制御して第2の蓄電池4の放電量を減少させると、上記最少受電電力制御点での商用交流電源2からの受電電力は、発電特性曲線T1上を左方向に変化する。
For example, when the
そして、制御部10Gは、受電電力が増加から減少に変化した時点(すなわち、発電特性曲線T1において、受電電力が0の値となる時点)を検出すると、第2の蓄電池4の放電量を増加及び減少の一方の変化から他方の変化に変更する。
When the
更に、制御部10Gは、この第2の蓄電池の放電量の増減動作を繰り返し行うことにより、商用交流電源2からの受電電力を最少化する。つまり、本実施形態では、商用交流電源2からの受電電力の最少化を容易に行うことができる。
Furthermore, the
<モード1>
次に、図6を用いて、本実施形態の無停電電源システム100でのモード1の動作について具体的に説明する。図6は、上記無停電電源システムの別の動作例(モード1)を説明する図である。
<
Next, the operation of
本実施形態の無停電電源システム100において、制御部10Gは、発電装置PSの発電電力Qsunが変動する場合に、すなわち、天候が曇りである場合などの常時の動作では、発電電力Qsunが消費電力Qload1、Qload2の合計量よりも大きくなったり、小さくなったりする場合に、モード1の制御を実行する。また、このモード1の制御を実行する場合、制御部10Gは、図6に示すように、開閉器11B、11Eを開状態とし、それ以外の開閉器11A、11C、11D、11F~11Iは閉状態とするように、各開閉器11A~11Iを動作させる。
In the uninterruptible
つまり、モード1の制御を実行する場合、本実施形態の無停電電源システム100では、直流系統101での直流電力が余剰である場合と直流系統101での直流電力が不足である場合とが現れるため、このような常時の動作では、制御部11Gは、DC/DCコンバータ8、9を制御する。
In other words, when the control of
具体的には、直流系統101での直流電力が余剰である場合に、制御部10Gは、DC/DCコンバータ8を制御して、第1の蓄電池3(一方の蓄電池)に対して、太陽電池1からの直流電力を充電させる。
Specifically, when the DC power in the
すなわち、制御部10Gは、直流系統101での直流電力が余剰である場合に、図6に矢印P1、PJにて示すように、第1の蓄電池3に対して、発電装置PSの余剰電力(=発電電力Qsun-消費電力Qload1、Qload2)を充電させる。
That is, when the DC power in the
一方、直流系統101での直流電力が不足である場合に、制御部10Gは、DC/DCコンバータ9を制御して、第2の蓄電池4に対して、直流電力を直流系統101に放電させる。
On the other hand, when the DC power in the
すなわち、制御部10Gは、直流系統101での直流電力が不足である場合に、図6に矢印PH、P8~P10にて示すように、第2の蓄電池4からの直流電力を直流負荷S1、S2に供給させる。
That is, when the DC power in the
また、モード1の制御では、制御部10Gは、第2の蓄電池4のみを放電させているので、当該第2の蓄電池4の充電量SOC2が上記下限値SOCminより小さくなった場合に、第1の蓄電池3及び前記第2の蓄電池4について、一方の蓄電池としての役割と他方の蓄電池としての役割を交代させる。つまり、制御部10Gは、切替回路11を制御して、開閉器11Aを開状態とし、開閉器11Bを閉状態とする。そして、制御部10Gは、第2の蓄電池4に対して、発電装置PSからの直流電力を充電させるとともに、第1の蓄電池3から直流電力を直流系統101に放電させて直流負荷S1、S2に当該直流電力を供給させる。
In addition, in the control of
この結果、本実施形態の無停電電源システム100では、直流負荷S1、S2に対する直流電力の供給を維持しつつ、第2の蓄電池4が完全に放電した状態となるのを確実に低減することができ、無停電電源システム100の機能が損なわれるのを確実に低減することができる。
As a result, in the uninterruptible
以上のように、本実施形態では、制御部10Gは、第2の蓄電池4(他方の畜電池)において、その充電量が下限値SOCminよりも小さくなると、当該第2の蓄電池4に対して、直流電力を充電させる。これにより、本実施形態では、例えば、第2の蓄電池4からの電力供給によるレジリエンスを強化するためのBCP(事業継続計画:Business Continuity Plan)に対応した制御を行うことができ、無停電電源システム100を継続的に使用することが可能となる。
As described above, in the present embodiment, when the amount of charge in the second storage battery 4 (the other storage battery) becomes smaller than the lower limit value SOCmin, the
<モード2>
次に、図7を用いて、本実施形態の無停電電源システム100でのモード2の動作について具体的に説明する。図7は、上記無停電電源システムの別の動作例(モード2)を説明する図である。
<
Next, the operation of
本実施形態の無停電電源システム100において、制御部10Gは、発電装置PS及び商用交流電源2がともに直流電力の供給を行うことが困難となった場合に、モード2の制御を実行する。尚、以下の説明では、発電装置PSの発電電力Qsunと商用交流電源2からの受電電力とがともに零である場合を例示して説明する。
In the uninterruptible
具体的には、制御部10Gは、切替回路11を制御して、発電装置PSからの直流電力の供給を停止させる。また、制御部10Gは、DC/DCコンバータ8、9を制御して、第1の蓄電池3及び第2の蓄電池4に対して、直流電力を直流系統101に放電させる。
Specifically, the
詳細にいえば、制御部10Gは、図7に示すように、例えば、開閉器11D、11E、11F、11G、11Iを閉状態とし、開閉器11A、11B、11C、11Hを開状態とする。これにより、モード2の制御では、制御部10Gは、図7に矢印P11、P13にて例示するように、第1の蓄電池3からの直流電力を直流負荷S1に供給させる。また、制御部10Gは、図7に矢印P12、P14にて例示するように、第2の蓄電池4からの直流電力を直流負荷S2に供給させる。
Specifically, as shown in FIG. 7, the
尚、上記の説明では、第1の蓄電池3及び第2の蓄電池4の双方を放電させて、直流負荷S1、S2に対して直流電力を供給する場合を説明したが、本実施形態はこれに限定されはなく、直流負荷S1、S2の消費電力Qload1、Qload2や発電装置PSの発電電力Qsunなどによっては、第1の蓄電池3及び第2の蓄電池4の一方の蓄電池に対して、直流電力を放電させて直流負荷S1、S2に当該直流電力を供給させてもよい。
In the above description, both the
<モード3>
次に、図8を用いて、本実施形態の無停電電源システム100でのモード3の動作について具体的に説明する。図8は、上記無停電電源システムの別の動作例(モード3)を説明する図である。
<
Next, the operation of the
本実施形態の無停電電源システム100において、制御部10Gは、発電装置PSの発電電力Qsunの所定時間当たりの変動量が予め定められた第2の閾値を超える場合に、モード3の制御を実行する。つまり、制御部10Gは、発電装置PSの発電電力Qsunが大きく変動する場合に、モード3の制御で切替回路11、及びDC/DCコンバータ8、9を制御する。
In the uninterruptible
具体的には、制御部10Gは、切替回路11を制御して、発電装置PSからの直流電力を当該切替回路11の内部に供給させる。また、制御部10Gは、DC/DCコンバータ8、9を制御して、第1の蓄電池3及び第2の蓄電池4のうち、例えば、第1の蓄電池3(他方の蓄電池)に対して、直流電力を直流系統101に放電させるとともに、第1の蓄電池3及び第2の蓄電池4のうち、例えば、第2の蓄電池4(一方の蓄電池)に対して、発電装置PSからの直流電力を充電させる。なお、上記一方の蓄電池が特許請求の範囲における蓄電池の例であり、上記他方の蓄電池が特許請求の範囲における別の蓄電池の例である。
Specifically, the
詳細にいえば、制御部10Gは、図8に示すように、例えば、開閉器11B、11D、11E、11F、11H、11Iを閉状態とし、開閉器11A、11C、11Gを開状態とする。これにより、モード3の制御では、制御部10Gは、図8に矢印P15、P16にて例示するように、第2の蓄電池4に対して、発電装置PSからの直流電力を充電させる。
Specifically, as shown in FIG. 8, the
また、制御部10Gは、図8に矢印P17、P18、P19にて示すように、第1の蓄電池3からの直流電力を直流負荷S1に供給させ、図8に矢印P17、P18、P20にて示すように、第1の蓄電池3からの直流電力を直流負荷S2に供給させる。
Further, the
また、このモード3の制御では、制御部10Gは、図8に示すように、第2の蓄電池4を直流負荷S1、S2から切り離すとともに、発電装置PSと第2の蓄電池4とからなる閉回路を構成させている。すなわち、制御部10Gは、発電装置PSと第2の蓄電池4とを自立させている。これにより、本実施形態では、発電装置PSの発電電力Qsunが大きく変動する場合でも、当該発電電力Qsunを確実に第2の蓄電池4(一方の蓄電池)に充電することができる。
8, the
さらに、本実施形態では、直流負荷S1、S2から切り離された状態で、発電装置PSが蓄電池としての第2の蓄電池4と自立した状態とされているので、発電装置PSの発電電力Qsunが大きく変動する場合でも、その変動より直流負荷S1、S2に与えられる影響を低減することができる。
Furthermore, in the present embodiment, the power generation device PS is independent from the
また、このモード3の制御では、制御部10Gは、図8に示すように、第1の蓄電池3を発電装置PSから切り離すとともに、別の蓄電池としての第1の蓄電池3と直流負荷S1、S2とからなる閉回路を構成させている。すなわち、制御部10Gは、第1の蓄電池3と直流負荷S1、S2とを自立させている。これにより、本実施形態では、発電装置PSの発電電力Qsunが大きく変動する場合でも、その発電電力Qsunの変動の影響を受けることなく、第1の蓄電池3(他方の蓄電池)から直流負荷S1、S2に対して、安定した電力供給を行うことができる。
In addition, in the control of this
また、このモード3の制御では、制御部10Gは、第1の蓄電池3の充電量SOC1が上記下限値SOCminよりも小さくなった場合には、モード1の場合と同様に、上記BCPに対応した制御が行われる。すなわち、制御部10Gは、第1の蓄電池3に対して、発電装置PSからの直流電力を充電させるとともに、第2の蓄電池4から直流電力を直流系統101に放電させて直流負荷S1、S2に当該直流電力を供給させる。更に、この場合には、制御部10Gは、発電装置PSと第1の蓄電池3とからなる閉回路を構成させる。
Further, in this
また、このモード3の制御では、制御部10Gは、第2の蓄電池4の充電量SOC2が許容可能な充電量に達した場合には、第1の蓄電池3に対して、発電装置PSからの直流電力を充電させるとともに、第2の蓄電池4から直流電力を直流系統101に放電させて直流負荷S1、S2に当該直流電力を供給させる。更に、この場合にも、制御部10Gは、発電装置PSと第1の蓄電池3とからなる閉回路を構成させる。また、第2の蓄電池4での過充電を確実に低減することができる。
In addition, in the control of this
また、上記の説明以外に、モード3の制御において、商用交流電源2からの電力供給を停止させることも可能である。また、商用交流電源2からの電力供給を行う場合は、図5を用いて説明した商用交流電源2からの受電電力を極力最少化する制御が実施される。
In addition to the above description, it is also possible to stop the power supply from the commercial
<モード4>
次に、図9を用いて、本実施形態の無停電電源システム100でのモード4の動作について具体的に説明する。図9は、上記無停電電源システムの別の動作例(モード4)を説明する図である。
<
Next, the operation of
本実施形態の無停電電源システム100において、制御部10Gは、直流負荷S1、S2の消費電力Qload1、Qload2の所定時間当たりの変動量が予め定められた第1の閾値を超える場合に、モード4の制御を実行する。つまり、制御部10Gは、直流負荷S1、S2の消費電力Qload1、Qload2が大きく変動する場合に、モード4の制御で切替回路11、及びDC/DCコンバータ8、9を制御する。
In the uninterruptible
尚、以下の説明では、直流負荷S1の消費電力Qload1の所定時間当たりの変動量が予め定められた第1の閾値を超える場合を例示して説明する。つまり、直流負荷S1の消費電力Qload1が大きく変動する場合を例示して説明する。 In the following description, a case where the amount of variation in the power consumption Qload1 of the DC load S1 per predetermined time exceeds a predetermined first threshold will be described as an example. That is, the case where the power consumption Qload1 of the DC load S1 fluctuates greatly will be described as an example.
具体的には、制御部10Gは、切替回路11を制御して、発電装置PSからの直流電力を当該切替回路11の内部に供給させる。また、制御部10Gは、DC/DCコンバータ8、9を制御して、第1の蓄電池3及び第2の蓄電池4のうち、例えば、第1の蓄電池3(他方の蓄電池)に対して、直流電力を直流系統101に放電させるとともに、第1の蓄電池3及び第2の蓄電池4のうち、例えば、第2の蓄電池4(一方の蓄電池)に対して、発電装置PSからの直流電力を充電させる。
Specifically, the
詳細にいえば、制御部10Gは、図9に示すように、例えば、開閉器11B、11D、11E、11F、11Hを閉状態とし、開閉器11A、11C、11G、11Iを開状態とする。これにより、モード4の制御では、制御部10Gは、図9に矢印P21、P22にて例示するように、第2の蓄電池4に対して、発電装置PSからの直流電力を充電させる。また、制御部10Gは、図9に矢印P23、P24、P27にて示すように、第1の蓄電池3からの直流電力を直流負荷S2に供給させる。
Specifically, as shown in FIG. 9, the
更に、このモード4の制御では、制御部10Gは、交直変換回路7によって商用交流電源2からの交流電力を直流電力に変換して、当該直流電力を直流系統101に供給する。そして、制御部10Gは、図9に矢印P25、P26にて示すように、商用交流電源2からの直流電力を直流負荷S1に供給させる。
Furthermore, in the
また、このモード4の制御では、制御部10Gは、図9に示すように、発電装置PSを直流負荷S1から切り離すとともに、直流負荷S1と商用交流電源2とからなる閉回路を構成させている。つまり、制御部10Gは、直流負荷S1を自立させている。これにより、本実施形態では、直流負荷S1の消費電力Qload1が大きく変動する場合でも、当該直流負荷S1に対して、商用交流電源2から安定した電力供給を容易に行うことができる。
In addition, in this
また、このモード4の制御では、制御部10Gは、図9に示すように、例えば、上記モード3の制御と同様に、第2の蓄電池4を直流負荷S1、S2から切り離すとともに、発電装置PSと第2の蓄電池4とからなる閉回路を構成させている。これにより、第2の蓄電池4に対して、発電装置PSからの直流電力を安定的に充電させるとともに、第1の蓄電池3に対して、放電させて直流電力を安定的に直流負荷S2に供給させることが可能となる。
In the
また、このモード4の制御では、制御部10Gは、第1の蓄電池3の充電量SOC1が上記下限値SOCminよりも小さくなった場合には、モード1の場合と同様に、上記BCPに対応した制御が行われる。すなわち、制御部10Gは、第1の蓄電池3に対して、発電装置PSからの直流電力を充電させるとともに、第2の蓄電池4から直流電力を直流系統101に放電させて直流負荷S2に当該直流電力を供給させる。更に、この場合には、制御部10Gは、発電装置PSと第1の蓄電池3とからなる閉回路を構成させる。また、第2の蓄電池4での過充電を確実に低減することができる。
Further, in the
また、このモード4の制御では、制御部10Gは、第2の蓄電池4の充電量SOC2が許容可能な充電量に達した場合には、第1の蓄電池3に対して、発電装置PSからの直流電力を充電させるとともに、第2の蓄電池4から直流電力を直流系統101に放電させて直流負荷S1、S2に当該直流電力を供給させる。更に、この場合にも、制御部10Gは、発電装置PSと第1の蓄電池3とからなる閉回路を構成させる。
In addition, in the control of this
尚、上記の説明以外に、例えば、直流負荷S2の消費電力Qload2の所定時間当たりの変動量もまた予め定められた第2の閾値を超える場合などにおいて、商用交流電源2と直流負荷S1、S2とからなる閉回路を構成させてもよい。この場合には、発電装置PSと第1の蓄電池3及び第2の蓄電池4とからなる閉回路を構成させて、第1の蓄電池3及び第2の蓄電池4に対して、発電装置PSからの直流電力を充電させることもできる。
In addition to the above explanation, for example, when the amount of variation in the power consumption Qload2 of the DC load S2 per predetermined time also exceeds a predetermined second threshold value, the commercial
以上のように構成された本実施形態の無停電電源システム100では、発電装置PSの発電電力Qsunの所定時間当たりの変動量が予め定められた第2の閾値(閾値)を超える場合に、制御装置10は、上記モード3の制御を選択して、直流負荷S1、S2から切り離された状態で、発電装置PSの発電電力Qsunを、第1の蓄電池3及び第2の蓄電池4のうち、例えば、蓄電池としての第2の蓄電池4に充電させる。
In the uninterruptible
この結果、本実施形態の無停電電源システム100では、発電装置PSの発電電力Qsunの変動が大きい場合でも、その変動の影響が直流負荷S1、S2に与えられるのを低減しつつ、当該発電電力Qsunを適切に第2の蓄電池4に充電させて発電装置PSを効率よく運用することができる。
As a result, in the uninterruptible
従って、本実施形態の無停電電源システム100では、発電電力Qsunの変動の影響として、例えば、直流負荷S1、S2を動作させることが困難となる直流電圧(駆動電圧)の低減が生じたり、許容変動範囲外の駆動電圧によって直流負荷S1、S2が動作されたりすることを確実に低減して直流負荷S1、S2に故障などが生じることを低減することができるとともに、発電装置PSの発電電力Qsunを無駄なく利用することが可能な省電力化された無停電電源システムを提供することができる。
Therefore, in the uninterruptible
また、本実施形態の無停電電源システム100では、直流系統101での直流電力が余剰である場合には、上記モード1の制御を選択して、例えば、第1の蓄電池3(一方の蓄電池)のみ余剰な直流電力を充電させる。また、制御装置10は、直流系統101での直流電力が不足である場合には、上記モード1の制御を選択して、例えば、第2の蓄電池4(他方の蓄電池)のみ直流電力を放電させる。
Further, in the uninterruptible
この結果、本実施形態の無停電電源システム100では、発電装置PSの発電電力Qsunの変動が大きい場合でも、第1の蓄電池3及び第2の蓄電池4に対して、充電及び放電の切り替え動作を頻繁に行わせることなく、当該第1の蓄電池3及び第2の蓄電池4あるいはDC/DCコンバータ(充放電回路)8、9に故障が生じる可能性を低減できる。さらには、第1の蓄電池3及び第2の蓄電池4の電池寿命を容易に伸ばすことができ、無停電電源システム100の点検などの保守期間もまた容易に伸ばすことができる。
As a result, in the uninterruptible
したがって、本実施形態の無停電電源システム100が、例えば、無線通信局などの無人の電気施設に適用された場合において、これら電気施設での保守作業などの機会を大幅に減らすことができ、高い利便性を有する無停電電源システムを提供することが可能となる。
Therefore, when the uninterruptible
また、本実施形態の無停電電源システム100では、第1の蓄電池3または第2の蓄電池4のいずれか一方の蓄電池に対して、直流電力を充電させるとともに、他方の蓄電池に対して、直流電力を放電させて直流負荷に供給させている。このため、本実施形態の無停電電源システム100では、上記BCPに対応した制御を容易に行うことができる。
Further, in the uninterruptible
さらには、他方の蓄電池から直流電力を直流負荷に供給させることにより、商用交流電源2の受電電力の最少化を容易に行いつつ、一方の蓄電池に発電装置PSからの直流電力を充電させることにより、当該発電装置PSの余剰電力の有効活用を容易に行うことができる。
Furthermore, by supplying the DC power from the other storage battery to the DC load, the power received by the commercial
尚、上記の説明では、2つの直流負荷S1、S2に対して、直流電力を供給する構成について説明したが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、少なくとも1つの直流負荷に対して直流電力を供給するものであれば何等限定されない。 In the above description, the configuration for supplying the DC power to the two DC loads S1 and S2 has been described, but the present embodiment is not limited to this. There is no particular limitation as long as it supplies DC power.
また、上記の説明では、第1の蓄電池3と第2の蓄電池4とを備えた構成について説明したが、本実施形態は発電装置PSの発電電力Qsunの所定時間当たりの変動量が予め定められた第2の閾値(閾値)を超える場合に、蓄電池を負荷から切り離すとともに、発電装置PSと接続させるものであれば何等限定されない。
Further, in the above description, the configuration including the
また、上記の説明以外に、例えば、上述の一方の蓄電池及び他方の蓄電池に各々複数の蓄電池(例えば、組電池)を含ませることもできる。具体的には、例えば、本実施形態では、上記余剰電力が生じた場合に、複数の蓄電池からなる一方の蓄電池に当該余剰電力を充電させ、上記発電電力が不足する場合に、複数の蓄電池からなる他方の蓄電池から直流電力を放電させてもよい。 In addition to the above description, for example, one storage battery and the other storage battery described above may each include a plurality of storage batteries (for example, assembled batteries). Specifically, for example, in the present embodiment, when the surplus power is generated, one of the plurality of storage batteries is charged with the surplus power, and when the generated power is insufficient, the plurality of storage batteries DC power may be discharged from the other storage battery.
〔ソフトウェアによる実現例〕
制御装置10の機能ブロック(特に、制御部10G)は、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
[Example of realization by software]
The functional blocks (particularly, the
後者の場合、制御部10Gは、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば1つ以上のプロセッサを備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本開示の目的が達成される。
In the latter case, the
上記プロセッサとしては、例えばCPU(Central Processing Unit)を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ROM(Read Only Memory)等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するRAM(Random Access Memory)などを更に備えていてもよい。 As the processor, for example, a CPU (Central Processing Unit) can be used. As the recording medium, a "non-temporary tangible medium" such as a ROM (Read Only Memory), a tape, a disk, a card, a semiconductor memory, a programmable logic circuit, or the like can be used. In addition, a RAM (Random Access Memory) for developing the above program may be further provided.
また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体(通信ネットワークや放送波等)を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。 Also, the program may be supplied to the computer via any transmission medium (communication network, broadcast wave, etc.) capable of transmitting the program. Note that one aspect of the present invention can also be implemented in the form of a data signal embedded in a carrier wave in which the program is embodied by electronic transmission.
〔まとめ〕
上記の課題を解決するために、本開示の一側面に係る無停電電源システムは、切替回路と、前記切替回路に接続された発電装置と、前記切替回路に接続された負荷とを有した直流系統と、充放電回路を介して前記切替回路に接続された蓄電池と、前記切替回路及び前記充放電回路を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記発電装置の発電電力の所定時間当たりの変動量が予め定められた閾値を超える場合に、前記切替回路及び前記充放電回路を制御して、前記蓄電池を前記負荷から切り離すとともに、前記発電装置と接続させる構成を備えている。
〔summary〕
In order to solve the above problems, an uninterruptible power supply system according to one aspect of the present disclosure includes a switching circuit, a power generator connected to the switching circuit, and a load connected to the switching circuit. a system, a storage battery connected to the switching circuit via a charging/discharging circuit, and a control device that controls the switching circuit and the charging/discharging circuit, wherein the control device controls the power generated by the power generating device The switching circuit and the charging/discharging circuit are controlled to disconnect the storage battery from the load and connect it to the power generation device when the amount of variation per hour exceeds a predetermined threshold.
上記構成によれば、発電装置の発電電力の変動が大きい場合でも、その変動より負荷に与えられる影響を低減することができる。 According to the above configuration, even when the power generated by the power generator fluctuates greatly, the influence of the fluctuation on the load can be reduced.
上記一側面に係る無停電電源システムにおいて、前記直流系統は、前記切替回路に接続された交直変換回路であって、交流電源から受電した交流電力を直流電力に変換する交直変換回路を、さらに有する構成を備えていてもよい。 In the uninterruptible power supply system according to the above aspect, the DC system further includes an AC/DC conversion circuit connected to the switching circuit, the AC/DC conversion circuit converting AC power received from an AC power supply into DC power. It may have a configuration.
上記構成によれば、交直変換回路が商用交流電源からの交流電力を直流電力に変換して、直流系統に供給することができ、負荷が停止するのを確実に低減することができる。 According to the above configuration, the AC/DC conversion circuit can convert the AC power from the commercial AC power supply into DC power and supply the DC power to the DC system, thereby reliably reducing the stoppage of the load.
上記一側面に係る無停電電源システムにおいて、前記充放電回路とは別の充放電回路を介して前記切替回路に接続される、前記蓄電池とは別の蓄電池を、さらに有し、前記制御装置は、前記発電装置の発電電力の所定時間当たりの変動量が前記閾値を超える場合に、前記別の蓄電池を前記負荷と接続させる構成を備えていてもよい。 The uninterruptible power supply system according to the above aspect further includes a storage battery different from the storage battery connected to the switching circuit via a charge/discharge circuit separate from the charge/discharge circuit, wherein the control device and a configuration for connecting the another storage battery to the load when the amount of variation in the power generated by the power generation device per predetermined time exceeds the threshold value.
上記構成によれば、別の蓄電池と負荷とを接続して、当該別の蓄電池と負荷とを自立させているので、発電装置の発電電力が大きく変動する場合でも、当該負荷に対して、当該別の蓄電池から安定した電力供給を容易に行うことができる。 According to the above configuration, another storage battery and the load are connected so that the other storage battery and the load are self-sustaining. A stable power supply can be easily performed from another storage battery.
上記一側面に係る無停電電源システムにおいて、前記制御装置は、前記別の蓄電池の充電量が予め定められた下限値より小さくなった場合に、当該別の蓄電池を前記負荷から切り離すとともに、前記発電装置と接続させ、かつ、前記蓄電池を前記負荷と接続させる構成を備えていてもよい。 In the uninterruptible power supply system according to the above aspect, when the charge amount of the another storage battery becomes smaller than a predetermined lower limit value, the control device disconnects the other storage battery from the load, and the power generation A configuration may be provided for connecting the device and connecting the storage battery to the load.
上記構成によれば、負荷への電力供給を停止させることなく、別の蓄電池の充電量が零の値、つまり当該別の蓄電池が完全に放電した状態となるのを確実に低減することができ、無停電電源システムの機能が損なわれるのを確実に低減することができる。 According to the above configuration, it is possible to reliably reduce the state where the charge amount of the other storage battery is zero, that is, the other storage battery is completely discharged without stopping the power supply to the load. , can reliably reduce the loss of functionality of the uninterruptible power supply system.
本開示は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示の技術的範囲に含まれる。 The present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments is also included in the technical scope of the present disclosure.
2 商用交流電源
3 第1の蓄電池
4 第2の蓄電池
7 交直変換回路
8 DC/DCコンバータ(充放電回路)
9 DC/DCコンバータ(充放電回路)
10 制御装置
11 切替回路
PS 発電装置
S1、S2 直流負荷(負荷)
100 無停電電源システム
101 直流系統
2 Commercial
9 DC/DC converter (charge/discharge circuit)
10
100 uninterruptible
Claims (4)
充放電回路を介して前記切替回路に接続された蓄電池と、
前記切替回路及び前記充放電回路を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記発電装置の発電電力の所定時間当たりの変動量が予め定められた閾値を超える場合に、前記切替回路及び前記充放電回路を制御して、前記蓄電池を前記負荷から切り離すとともに、前記発電装置と接続させる、無停電電源システム。 a DC system having a switching circuit, a generator connected to the switching circuit, and a load connected to the switching circuit;
a storage battery connected to the switching circuit via a charging/discharging circuit;
A control device that controls the switching circuit and the charging/discharging circuit,
The control device controls the switching circuit and the charge/discharge circuit to disconnect the storage battery from the load when the amount of fluctuation in the power generated by the power generation device per predetermined time exceeds a predetermined threshold. , an uninterruptible power supply system connected to the power generator.
前記制御装置は、前記発電装置の発電電力の所定時間当たりの変動量が前記閾値を超える場合に、前記別の蓄電池を前記負荷と接続させる、請求項1または2に記載の無停電電源システム。 further comprising a storage battery different from the storage battery, connected to the switching circuit via a charging/discharging circuit separate from the charging/discharging circuit;
3. The uninterruptible power supply system according to claim 1, wherein said control device connects said another storage battery to said load when the amount of fluctuation in the power generated by said power generation device per predetermined time exceeds said threshold value.
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