JP2023149515A - 分散型電源システム - Google Patents
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Abstract
【課題】自立運転時に単相負荷及び三相負荷に電力を供給する場合に、歪みの少ない単相交流電力を供給できる分散型電源システムを提供する。【解決手段】分散型電源から出力された直流電力を単相交流電力に変換する電力変換装置を備え、自立運転時に単相負荷に単相交流電力供給し、三相負荷に三相交流電力を供給する分散型電源システムであって、前記分散型電源から出力された直流電力に基づいて前記三相交流電力を生成する三相交流電力生成装置と、前記単相負荷に供給される交流電圧の歪みを抑制する歪抑制機構と、を備える。【選択図】図1
Description
本発明は、商用電力系統に連系するととともに自立運転時に分散型電源から三相負荷及び単相負荷に電力供給可能な電力変換装置を備える分散型電源システムに関する。
従来、蓄電池や太陽電池等の分散型電源から出力される直流電力を単相の交流電力に変換する単相パワーコンディショナと、単相交流電力を三相交流電力に変換する単相三相変換器とを組み合わせて、商用電力系統との連系時及び自立運転時に単相負荷及び三相負荷に電力供給する分散型電源システムが提案されている(例えば特許文献1、2参照)。
しかしながら、このような分散型電源システムでは、三相への給電時には、単相パワーコンディショナから見て単相三相変換器が非線形負荷としての特性を有することから、単相パワーコンディショナの出力電圧、すなわち、単相負荷に印加される電圧の歪みが大きくなり、単相負荷として接続される機器の動作不良及び故障を招く可能性があり、単相負荷として接続可能な機器が制限される可能性があった。
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、自立運転時に単相負荷及び三相負荷に電力を供給する場合に、歪みの少ない単相交流電力を供給できる分散型電源システムを提供することを目的とする。
上記の課題を解決するための本発明は、
分散型電源から出力された直流電力を単相交流電力に変換する電力変換装置を備え、自立運転時に単相負荷に単相交流電力供給し、三相負荷に三相交流電力を供給する分散型電源システムであって、
前記分散型電源から出力された直流電力に基づいて前記三相交流電力を生成する三相交流電力生成装置と、
前記単相負荷に供給される交流電圧の歪みを抑制する歪抑制機構と、
を備えたことを特徴とする。
分散型電源から出力された直流電力を単相交流電力に変換する電力変換装置を備え、自立運転時に単相負荷に単相交流電力供給し、三相負荷に三相交流電力を供給する分散型電源システムであって、
前記分散型電源から出力された直流電力に基づいて前記三相交流電力を生成する三相交流電力生成装置と、
前記単相負荷に供給される交流電圧の歪みを抑制する歪抑制機構と、
を備えたことを特徴とする。
これによれば、三相交流電力生成装置が、非線形負荷としての特性を有する場合であっても、歪抑制機構が設けられているので、自立運転時に、三相交流電力生成装置が接続された電力変換装置から単相負荷に供給する交流電圧に生じる歪みが抑制される。このため、自立運転時に、電力変換装置と三相交流電力生成装置とを組み合わせて三相負荷に三相交流電力を供給する場合に、単相負荷に歪みの少ない単相交流電力を供給することができる。
分散型電源としては、蓄電池、太陽電池、燃料電池等の種々の電源を適用することができる。
分散型電源としては、蓄電池、太陽電池、燃料電池等の種々の電源を適用することができる。
また、本発明において、
前記歪抑制機構は、
前記電力変換装置から出力された前記単相交流電力を前記三相交流電力に変換することにより該三相交流電力を生成する前記三相交流電力生成装置と、
前記三相交流電力生成装置によって生成された前記三相交流電力の電圧を平滑化する平滑化装置と、
前記平滑化装置によって前記電圧が平滑化された前記三相交流電力のうちいずれか1相の交流電力を前記単相負荷に供給する第1単相電力供給路と、
を有するようにしてもよい。
前記歪抑制機構は、
前記電力変換装置から出力された前記単相交流電力を前記三相交流電力に変換することにより該三相交流電力を生成する前記三相交流電力生成装置と、
前記三相交流電力生成装置によって生成された前記三相交流電力の電圧を平滑化する平滑化装置と、
前記平滑化装置によって前記電圧が平滑化された前記三相交流電力のうちいずれか1相の交流電力を前記単相負荷に供給する第1単相電力供給路と、
を有するようにしてもよい。
このようにすれば、自立運転時に、電力変換装置と三相交流電力生成装置とを組み合わせて三相負荷に三相交流電力を供給する場合に、単相負荷には、平滑化装置によって平滑化された三相交流電力のうちいずれか1相の交流電力が供給されるので、歪みの少ない単相交流電力を供給することができる。
また、本発明において、
前記電力変換装置は、前記分散型電源から出力された電力を直流電力に変換するコンバータと、前記直流電力を単相交流電力に変換して出力するインバータと、該コンバータから出力された前記直流電力を該インバータに入力する直流電路とを含み、
前記歪抑制機構は、
前記電力変換装置から出力される前記単相交流電力を前記単相負荷に供給する第2単相電力供給路と、
前記直流電路から分岐して入力された前記直流電力を前記三相交流電力に変換することにより該三相交流電力を生成する前記三相交流電力生成装置と、
を有するようにしてもよい。
前記電力変換装置は、前記分散型電源から出力された電力を直流電力に変換するコンバータと、前記直流電力を単相交流電力に変換して出力するインバータと、該コンバータから出力された前記直流電力を該インバータに入力する直流電路とを含み、
前記歪抑制機構は、
前記電力変換装置から出力される前記単相交流電力を前記単相負荷に供給する第2単相電力供給路と、
前記直流電路から分岐して入力された前記直流電力を前記三相交流電力に変換することにより該三相交流電力を生成する前記三相交流電力生成装置と、
を有するようにしてもよい。
このようにすれば、三相交流電力生成装置は、電力変換装置のコンバータとインバータを接続する直流電路に接続されるのに対し、単相負荷には、電力変換装置、すなわちインバータから出力される供給される単相交流電力が第2単相電力供給路を通じて供給される。このように、電力変換装置から出力される単相電力に三相交流電力生成装置が影響を与えることがないので、自立運転時に、電力変換装置と三相交流電力生成装置とを組み合わせて三相負荷に三相交流電力を供給する場合に、単相負荷に歪みの少ない単相交流電力を供給することができる。
また、本発明において、
前記歪抑制機構は、
前記三相交流電力生成装置と、
前記三相交流電力生成装置の前段に接続され、前記電力変換装置から出力された前記単相交流電力を、前記三相交流電力生成装置に入力するための入力用電力に変換する第2電力変換装置と、
前記電力変換装置から出力された前記単相交流電力を前記第2電力変換装置に供給する電力供給路と、
前記電力供給路から分岐して前記単相負荷に前記単相交流電力を供給する第3単相電力供給路と、
を有するようにしてもよい。
前記歪抑制機構は、
前記三相交流電力生成装置と、
前記三相交流電力生成装置の前段に接続され、前記電力変換装置から出力された前記単相交流電力を、前記三相交流電力生成装置に入力するための入力用電力に変換する第2電力変換装置と、
前記電力変換装置から出力された前記単相交流電力を前記第2電力変換装置に供給する電力供給路と、
前記電力供給路から分岐して前記単相負荷に前記単相交流電力を供給する第3単相電力供給路と、
を有するようにしてもよい。
このようにすれば、電力変換装置から出力された単相交流電力は、電力供給路を通じて、三相交流電力生成装置の前段に配置された第2電力変換装置に供給されるとともに、この電力供給路から分岐する第3単相電力供給路を通じて単相負荷に供給される。自立運転時に、電力変換装置と三相交流電力生成装置とを組み合わせて三相負荷に三相交流電力を供給する場合に、単相負荷に単相電力を供給する第3単相電力供給路が分岐する電力供給
路には、三相電力生成装置が直接接続されるのではなく、第2電力変換装置を介して接続されているので、歪みの少ない単相交流電力を供給することができる。
路には、三相電力生成装置が直接接続されるのではなく、第2電力変換装置を介して接続されているので、歪みの少ない単相交流電力を供給することができる。
また、本発明において、
前記第2電力変換装置は、高力率コンバータであるようにしてもよい。
前記第2電力変換装置は、高力率コンバータであるようにしてもよい。
また、本発明において、
前記歪抑制機構は、
前記三相交流電力生成装置と、
前記三相交流電力生成装置の前段に接続され、前記電力変換装置から出力された前記単相交流電力を、平滑化する第2平滑化装置と、
前記電力変換装置から出力された前記単相交流電力を前記第2平滑化装置に供給する電力供給路と、
前記電力供給路から分岐して前記単相負荷に前記単相交流電力を供給する第3単相電力供給路と、
を有するようにしてもよい。
前記歪抑制機構は、
前記三相交流電力生成装置と、
前記三相交流電力生成装置の前段に接続され、前記電力変換装置から出力された前記単相交流電力を、平滑化する第2平滑化装置と、
前記電力変換装置から出力された前記単相交流電力を前記第2平滑化装置に供給する電力供給路と、
前記電力供給路から分岐して前記単相負荷に前記単相交流電力を供給する第3単相電力供給路と、
を有するようにしてもよい。
このようにすれば、電力変換装置から出力された単相交流電力は、電力供給路を通じて、三相交流電力生成装置の前段に配置された第2平滑化装置に供給されるとともに、この電力供給路から分岐する第3単相電力供給路を通じて単相負荷に供給される。自立運転時に、電力変換装置と三相交流電力生成装置とを組み合わせて三相負荷に三相交流電力を供給する場合に、単相負荷に単相電力を供給する第3単相電力供給路が分岐する電力供給路には、三相電力生成装置が直接接続されるのではなく、第2平滑化装置を介して接続されているので、歪みの少ない単相交流電力を供給することができる。
また、本発明において、
前記三相交流電力生成装置は、可変電圧可変周波数コンバータであるようにしてもよい。
前記三相交流電力生成装置は、可変電圧可変周波数コンバータであるようにしてもよい。
本発明によれば、自立運転時に単相負荷及び三相負荷に電力を供給する場合に、歪みの少ない単相交流電力を供給できる分散型電源システムを提供することができる。
〔適用例〕
以下、本発明の適用例について、図面を参照しつつ説明する。
以下、本発明の適用例について、図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明の適用例に係る分散型電源システム1の概略構成を示す図である。
分散型電源システム1では、蓄電池11に接続されたコンバータ12とインバータ10を含む単相のパワーコンディショナ20が備えられている。コンバータ12は、蓄電池11から放電された直流電力の電圧を所定の電圧に変換して出力する。インバータ10はコンバータ12から入力された直流電力を、単相の交流電力に変換して出力端子101a及び101bから出力する。分散型電源システム1では、連系運転時には、商用電力系統1aから単相三線式の交流電力がインバータ10の出力が単相負荷2、3に供給されるとともに、インバータ10の単相電圧による電力が単相負荷2、3に供給される。また、連系運転時には、商用電力系統1bから三相三線式の交流電力が三相負荷9に供給される。
分散型電源システム1では、蓄電池11に接続されたコンバータ12とインバータ10を含む単相のパワーコンディショナ20が備えられている。コンバータ12は、蓄電池11から放電された直流電力の電圧を所定の電圧に変換して出力する。インバータ10はコンバータ12から入力された直流電力を、単相の交流電力に変換して出力端子101a及び101bから出力する。分散型電源システム1では、連系運転時には、商用電力系統1aから単相三線式の交流電力がインバータ10の出力が単相負荷2、3に供給されるとともに、インバータ10の単相電圧による電力が単相負荷2、3に供給される。また、連系運転時には、商用電力系統1bから三相三線式の交流電力が三相負荷9に供給される。
自立運転時には、インバータ10側のリレー5a、5bが切断され、リレー7a、7bが切断された状態から接続され、可変電圧可変周波数インバータ(VVVFインバータ)13がインバータ10と接続される。VVVFインバータ13にはパワーコンディショナ20から単相の交流電力が入力される。VVVFインバータ13によって単相交流電力から変換された三相三線式の交流電力が出力され、平滑化フィルタ回路14に入力される。VVVFインバータ13から出力される三相交流電力を平滑化フィルタ回路14が平滑化する。平滑化フィルタ回路14から出力された三相交流電力は、リレーSW8a、8b、8cを介して三相負荷9に供給される。VVVFインバータ13は、電圧と周波数を自由に制御できるインバータである。
平滑化フィルタ回路14と三相負荷9とを接続する電力線105a及び電力線105cからそれぞれ分岐する電力線106a及び電力線106bが、トランスTrの1次側に接続される。このトランスTrの2次側に接続された電力線107a、107b、107はリレーSW6a、6b、6cを介して単相負荷2、3に接続される。自立運転時には、リレーSW6a、6b、6cが商用電力系統1a側からトランスTr側に切り替えられ、パワーコンディショナ20から出力された交流電力が、VVVFインバータ13、平滑化フィルタ回路14及びトランスTrを介して、単相負荷2、3にも供給される。
図10は、本発明の参考例に係る分散型電源システム41の概略構成を示す図である。分散型電源システム1と共通する構成については、同様の符号を用いて詳細な説明を省略する。
分散型電源システム41では、リレー7a、7bを介してパワーコンディショナ20に接続された電力線103a、103bが、トランスTrの2次側において、一方で、電力線107a、107b、107cを介して単相負荷2、3に接続され、他方で、電力線110a、110bを介してVVVFインバータ13に接続されている。このように、分散型電源システム41においても、自立運転時には、単相負荷2、3と三相負荷9に、パワーコンディショナ20から交流電力が供給される。
分散型電源システム41のように、VVVFインバータ13をパワーコンディショナ20の出力端子101a、101bに接続し、VVVFインバータ13を介して三相負荷9に給電する場合に、VVVFインバータ13が非線形負荷として動作するため、パワーコンディショナ20の出力電圧の歪みが大きくなる。このため、VVVFインバータ13とパワーコンディショナ20の出力端子101a及び101bとを接続する電力線103a、103b、トランスTr及び電力線110a、110bから、トランスTrの2次側で分岐する電力線107a、107b、107cを通じて、単相負荷2、3に大きく歪んだ電圧が印加されることとなる。そうすると、単相負荷2、3として接続される機器の動作不良や故障を招く可能性があり、単相負荷として接続できる機器の種類が制限されてしまう。
上述したように、図1に示した分散型電源システム1においても、VVVFインバータ
13が同様にパワーコンディショナ20の出力端子101a、101bに接続されている。しかし、分散型電源システム1では、自立運転時に単相負荷2、3に給電する電力線107a、107b、107c及びトランスTrは、VVVFインバータ13の後段の平滑化フィルタ回路14と三相負荷9とを接続する電力線105a、105b、105cのうちの2本の電力線105a、105cから分岐する電力線106a、106bに接続されているため、単相負荷2、3に供給される交流電圧の歪みを抑制することができる。これにより、分散型電源システム1では、自立運転時に単相負荷として接続可能な機器の制限が緩和される。
13が同様にパワーコンディショナ20の出力端子101a、101bに接続されている。しかし、分散型電源システム1では、自立運転時に単相負荷2、3に給電する電力線107a、107b、107c及びトランスTrは、VVVFインバータ13の後段の平滑化フィルタ回路14と三相負荷9とを接続する電力線105a、105b、105cのうちの2本の電力線105a、105cから分岐する電力線106a、106bに接続されているため、単相負荷2、3に供給される交流電圧の歪みを抑制することができる。これにより、分散型電源システム1では、自立運転時に単相負荷として接続可能な機器の制限が緩和される。
〔実施例1〕
以下では、本発明の実施例1に係る分散型電源システム1について、図面を用いて、より詳細に説明する。
以下では、本発明の実施例1に係る分散型電源システム1について、図面を用いて、より詳細に説明する。
図1は、本発明の実施例1に係る分散型電源システム1の概略構成を示す図である。
分散型電源システム1では、蓄電池11に接続されたコンバータ12とインバータ10を含む単相のパワーコンディショナ20が備えられている。コンバータ12は、蓄電池11から放電された直流電力の電圧を所定の電圧に変換し、コンデンサが設けられたDCバス120a及び120bを介して、インバータ10に出力する。インバータ10はDCバス120a及び120bを通じて入力された直流電力を、単相の交流電力に変換して出力端子101a及び101bから出力する。この例では、インバータ10の出力は、連系運転時には、リレー5a、5bが接続され、リレーSW6a、6b、6cが商用電力系統1a側に接続されることにより、商用電力系統1aから単相三線式の交流電力と、インバータ10の単相電圧による電力が、単相負荷2、3に供給される。また、連系運転時には、リレーSW8、8b、8cが、商用電力系統1b側に接続され、商用電力系統1bから三相三線式の交流電力が三相電力線4d、4e、4fを通じて三相負荷9に供給される。ここでは、蓄電池11が、本発明の分散型電源に相当する。また、コンバータ12、インバータ10、DCバス120a及び120bが、それぞれ本発明のコンバータ、インバータ、直流電路に相当する。また、パワーコンディショナ20が本発明の電力変換装置に相当する。
分散型電源システム1では、蓄電池11に接続されたコンバータ12とインバータ10を含む単相のパワーコンディショナ20が備えられている。コンバータ12は、蓄電池11から放電された直流電力の電圧を所定の電圧に変換し、コンデンサが設けられたDCバス120a及び120bを介して、インバータ10に出力する。インバータ10はDCバス120a及び120bを通じて入力された直流電力を、単相の交流電力に変換して出力端子101a及び101bから出力する。この例では、インバータ10の出力は、連系運転時には、リレー5a、5bが接続され、リレーSW6a、6b、6cが商用電力系統1a側に接続されることにより、商用電力系統1aから単相三線式の交流電力と、インバータ10の単相電圧による電力が、単相負荷2、3に供給される。また、連系運転時には、リレーSW8、8b、8cが、商用電力系統1b側に接続され、商用電力系統1bから三相三線式の交流電力が三相電力線4d、4e、4fを通じて三相負荷9に供給される。ここでは、蓄電池11が、本発明の分散型電源に相当する。また、コンバータ12、インバータ10、DCバス120a及び120bが、それぞれ本発明のコンバータ、インバータ、直流電路に相当する。また、パワーコンディショナ20が本発明の電力変換装置に相当する。
連系運転時には、商用電力系統1aから単相三線式の交流電力(単相電力)が電力線4a、4b、4cを通じて単相負荷2、3に供給される。すなわち、電力線4a、4b間に100V、電力線4b、4c間に100V、電力線4a、4c間に200Vの電圧が印加される。電力線4a、4b、4cは、それぞれリレーSW6a、6b、6cを介して、単相負荷2、3に接続されている。また、系統連系時には、インバータ10の出力端子101a、101bがリレー5a、5bを介して電力線4a、4b、4cに接続される。このとき、インバータ10の出力端子101a、101bに接続される電力線102a、102bがそれぞれ電力線4a、4cに接続され、出力端子101a、101bにそれぞれ接続された電力線102a、102b間に直列に接続された2つのコンデンサの中点に接続された電力線102cが電力線4bに接続される。
自立運転時には、インバータ10側のリレー5a、5bが切断され、リレー7a、7bが切断された状態から接続され、可変電圧可変周波数インバータ(VVVFインバータ)13がインバータ10と接続される。これにより、連系運転時における、電力線102a、102b、102cと電力線4a、4b、4cを介した、インバータ10と単相負荷2、3との接続は遮断される。ここでは、VVVFインバータ13が本発明の三相交流電力生成装置に相当する。
自立運転時に、リレー7a、7bによって出力端子101a及び101bそれぞれ接続された電力線103a及び電力線103bを通じて、VVVFインバータ13には単相の
交流電力が入力される。VVVFインバータ13は、出力電圧及び周波数を可変制御できるインバータであり、ここでは、単相の交流電力を三相の交流電力に変換する単相三相変換器としても機能する。VVVFインバータ13からは三相三線式の交流電力が出力され、電力線104a、104b、104cによって平滑化フィルタ回路14に入力される。VVVFインバータ13から出力される三相交流電力は一般に疑似正弦波のパルス電圧であるため、平滑化フィルタ回路14はこれを平滑化して正弦波を生成する。平滑化フィルタ回路14から出力された三相交流電力は、電力線105a、105b、105cを通じ、パワーコンディショナ20側に切り替えられたリレーSW8a、8b、8cを介して接続された三相負荷9に供給される。ここでは、平滑化フィルタ回路14が本発明の平滑化装置に相当する。
交流電力が入力される。VVVFインバータ13は、出力電圧及び周波数を可変制御できるインバータであり、ここでは、単相の交流電力を三相の交流電力に変換する単相三相変換器としても機能する。VVVFインバータ13からは三相三線式の交流電力が出力され、電力線104a、104b、104cによって平滑化フィルタ回路14に入力される。VVVFインバータ13から出力される三相交流電力は一般に疑似正弦波のパルス電圧であるため、平滑化フィルタ回路14はこれを平滑化して正弦波を生成する。平滑化フィルタ回路14から出力された三相交流電力は、電力線105a、105b、105cを通じ、パワーコンディショナ20側に切り替えられたリレーSW8a、8b、8cを介して接続された三相負荷9に供給される。ここでは、平滑化フィルタ回路14が本発明の平滑化装置に相当する。
図2~図5に平滑化フィルタ回路14の具体例を示す。図2(A)は平滑化フィルタ回路141、図2(B)は平滑化フィルタ回路142、図3は平滑化フィルタ回路143、図4(A)は平滑化フィルタ回路144、図4(B)は平滑化フィルタ回路145、図5(A)は平滑化フィルタ回路146、図5(B)は平滑化フィルタ回路147の構成をそれぞれ示している。
次に、図2(A)を参照して、平滑化フィルタ回路141の構成を説明する。VVVFインバータ13に接続される電力線104aに、VVFインバータ13側から順に、抵抗R1、インダクタンスL1、抵抗R4、インダクタンスL4が直列に接続され、インダクタンスL1と抵抗R4との間にコンデンサC1の一端が接続されている。また、VVVFインバータ13に接続される電力線104bに、VVFインバータ13側から順に、抵抗R2、インダクタンスL2、抵抗R5、インダクタンスL5が直列に接続され、インダクタンスL2と抵抗R5との間にコンデンサC2の一端が接続されている。また、VVVFインバータ13に接続される電力線104cに、VVFインバータ13側から順に、抵抗R3、インダクタンスL3、抵抗R6、インダクタンスL6が直列に接続され、インダクタンスL3と抵抗R6との間にコンデンサC3の一端が接続されている。そして、コンデンサC1、C2、C3それぞれの他端同士が接続されている。
次に、図2(B)を参照して、平滑化フィルタ回路142の構成を説明する。平滑化フィルタ回路141と同じ要素については同じ符号を付して説明を省略する。平滑化フィルタ回路142は、平滑化フィルタ回路141とコンデンサC4、C5、C6の接続方法が異なる。すなわち、平滑化フィルタ回路142では、インダクタンスL1と抵抗R4との間にコンデンサC4の一端が接続され、インダクタンスL2と抵抗R5との間にコンデンサC4の他端、コンデンサC5の一端、コンデンサC6の一端がそれぞれ接続されている。そして、インダクタンスL3と抵抗R6との間にコンデンサC5の他端、コンデンサC6の他端が接続されている。
次に、図3を参照して、平滑化フィルタ回路143の構成を説明する。平滑化フィルタ回路141と同じ要素については同じ符号を付して説明を省略する。平滑化フィルタ回路141から、抵抗R1、R2、R3、R4、R5、R6が省略されている点を除き、平滑化フィルタ回路143は平滑化フィルタ回路141と同じ構成を有する。すなわち、平滑化フィルタ回路143は、インダクタンスL1、L2、L3、L4、L5,L6及びコンデンサC1、C2、C3から構成される。
次に、図4(A)を参照して、平滑化フィルタ回路144の構成を説明する。平滑化フィルタ回路141と同じ要素については同じ符号を付して説明を省略する。平滑化フィルタ回路141から、抵抗R4、R5、R6及びインダクタンスL4、L5、L6が省略されている点を除き、平滑化フィルタ回路144は平滑化フィルタ回路141と同じ構成を有する。すなわち、平滑化フィルタ回路144は、抵抗R1、R2、R3、インダクタン
スL1、L2、L3及びコンデンサC1、C2、C3から構成される。
スL1、L2、L3及びコンデンサC1、C2、C3から構成される。
次に、図4(B)を参照して、平滑化フィルタ回路145の構成を説明する。平滑化フィルタ回路141と同じ要素については同じ符号を付して説明を省略する。平滑化フィルタ回路141から、抵抗R1、R2、R3、R4、R5、R6及びインダクタンスL4、L5、L6が省略されている点を除き、平滑化フィルタ回路145は平滑化フィルタ回路141と同じ構成を有する。すなわち、平滑化フィルタ回路145は、インダクタンスL1、L2、L3及びコンデンサC1、C2、C3から構成される。
次に、図5(A)を参照して、平滑化フィルタ回路146の構成を説明する。平滑化フィルタ回路141と同じ要素については同じ符号を付して説明を省略する。平滑化フィルタ回路141から、抵抗R4、R5、R6、インダクタンスL4、L5、L6及びコンデンサC1、C2、C3が省略されている点を除き、平滑化フィルタ回路146は平滑化フィルタ回路141と同じ構成を有する。すなわち、平滑化フィルタ回路146は、抵抗R1、R2、R3及びインダクタンスL1、L2、L3から構成される。
次に、図5(B)を参照して、平滑化フィルタ回路147の構成を説明する。平滑化フィルタ回路141と同じ要素については同じ符号を付して説明を省略する。平滑化フィルタ回路141から、抵抗R1、R2、R3、R4、R5、R6及びインダクタンスL1、L2、L3、L4、L5、L6が省略されている点を除き、平滑化フィルタ回路146は平滑化フィルタ回路141と同じ構成を有する。すなわち、平滑化フィルタ回路146は、コンデンサC1、C2、C3から構成される。
図6は、平滑化フィルタ回路14と同様の機能を有するが異なる構成を有する平滑化回路16の構成を示す。平滑化回路16は、図1において平滑化フィルタ回路14に代替して用いられる。平滑化回路16は、PFCコンバータ161と三相インバータ162を含む。平滑化回路16では、VVVFインバータ13の出力側にPFCコンバータ161が接続され、PFCコンバータ161の後段に三相インバータ162が接続されている。このような構成を有する平滑化回路16は、正弦波出力AC/ACコンバータとして機能するものであるが、平滑化フィルタ回路と同様に、VVVFインバータ13からの出力を平滑化する機能を有する。ここでは、平滑化回路16が本発明の平滑化装置に相当する。
電力線105aから分岐する電力線106aと電力線105cから分岐する電力線106bとが、トランスTrの1次側に接続される。このトランスTrの2次側には電力線107a、107b、107cが接続されている。電力線106aと電力線106bにより、平滑化フィルタ回路14から出力される三相交流電圧のうち一相の交流電力が取り出される。このようにして取り出された単相交流電圧が、トランスTrによって単相三線式の交流電圧に変換される。自立運転時には、リレーSW6a、6b、6cが商用電力系統1a側からトランスTr側に切り替えられ、パワーコンディショナ20から出力された交流電力が、VVVFインバータ13、平滑化フィルタ回路14及びトランスTrを介して、単相負荷2、3にも供給される。トランスTrは、単相2線式200Vの交流電力を、単相3線式100V、100Vに変換するためのもので、単相負荷2、3の定格電圧と、パワーコンディショナ20の出力電圧の組み合わせによっては省略することもできる(以下の実施例も同様である。)ここでは、電力線106a及び106b、トランスTr、電力線107a~107cが、本発明の第1単相電力供給路に相当する。また、VVVFインバータ13、電力線104a~104c、平滑化フィルタ回路14、電力線105a~105c、電力線106a及び106b、トランスTr、電力線107a~107cが、本発明の歪抑制機構を構成する。
このように単相交流電力の自立運転出力として供給可能なパワーコンディショナ20と
単相交流電力を三相交流電力に変換するVVVFインバータ13とを組み合わせた分散型電源システムにおいて、VVVFインバータ13から出力される三相交流電圧を平滑化フィルタ回路14により平滑化して、三相負荷9に供給するとともに、そのうち一相の交流電圧を取り出して単相負荷2、3に供給することにより、単相負荷2、3に供給される交流電圧の歪みを抑制することができる。これにより、自立運転時に単相負荷として接続可能な機器の制限が緩和される。
単相交流電力を三相交流電力に変換するVVVFインバータ13とを組み合わせた分散型電源システムにおいて、VVVFインバータ13から出力される三相交流電圧を平滑化フィルタ回路14により平滑化して、三相負荷9に供給するとともに、そのうち一相の交流電圧を取り出して単相負荷2、3に供給することにより、単相負荷2、3に供給される交流電圧の歪みを抑制することができる。これにより、自立運転時に単相負荷として接続可能な機器の制限が緩和される。
〔実施例2〕
以下では、本発明の実施例2に係る分散型電源システム21について、図7参照して詳細に説明する。
以下では、本発明の実施例2に係る分散型電源システム21について、図7参照して詳細に説明する。
図7は、分散型電源システム21の概略構成を示す図である。図1に示す分散型電源システム1と共通する構成については同様の符号を用いて詳細な説明を省略する。
分散型電源システム21では、パワーコンディショナ20へのVVVFインバータ13と単相負荷2、3の接続方法が分散型電源システム1と異なる。
分散型電源システム21では、VVVFインバータ13は、パワーコンディショナ20のコンバータ12とインバータ10を接続するDCバス120a及び120bに接続されている。すなわち、分散型電源システム21では、DCバス120a及び120bから分岐する電力線108a及び108bにより、コンバータ12からインバータ10に出力される直流電力がVVVFインバータ13にも入力される。VVVFインバータ13において入力された直流電力が三相三線式の交流電力に変換され、電力線109a、109b、109cに出力される。自立運転時には、電力線109a、109b、109cと三相負荷9とを接続するリレーSW8a、8b、8cが、商用電力系統1b側からVVVFインバータ13側に切り替えられ、パワーコンディショナ20からVVVFインバータ13を介して三相負荷9に三相交流電力が供給される。
分散型電源システム21では、VVVFインバータ13は、パワーコンディショナ20のコンバータ12とインバータ10を接続するDCバス120a及び120bに接続されている。すなわち、分散型電源システム21では、DCバス120a及び120bから分岐する電力線108a及び108bにより、コンバータ12からインバータ10に出力される直流電力がVVVFインバータ13にも入力される。VVVFインバータ13において入力された直流電力が三相三線式の交流電力に変換され、電力線109a、109b、109cに出力される。自立運転時には、電力線109a、109b、109cと三相負荷9とを接続するリレーSW8a、8b、8cが、商用電力系統1b側からVVVFインバータ13側に切り替えられ、パワーコンディショナ20からVVVFインバータ13を介して三相負荷9に三相交流電力が供給される。
リレー7a、7bを介してインバータ10の出力端子101a及び101bに接続される電力線103a及び103bがトランスTrの1次側に接続される。トランスTrの2次側は電力線107a、107b、107cが接続され、リレーSW6a、6b、6cを介して単相負荷2、3に接続される。自立運転時には、リレー7a、7bが接続され、リレーSW6a、6b、6cが商用電力系統1a側から、パワーコンディショナ20側に切り替えられ、パワーコンディショナ20から単相負荷2、3に、トランスTrを介して単相三線式の交流電力が供給される。ここでは、電力線103a及び103b、トランスTr、電力線107a~107cが、本発明の第2単相電力供給路に相当する。また、電力線108a及び108b、VVVFインバータ13、電力線103a及び103b、トランスTr、電力線107a~107cが本発明の歪抑制機構を構成する。
ここでは、パワーコンディショナ20から単相負荷2、3に交流電力を供給する出力端子101a及び101bにはVVVFインバータ13が接続されないので、VVVFインバータ13によってパワーコンディショナ20の出力電圧に生じる歪みが発生せず、単相負荷2、3には安定した交流電圧を供給することができる。これにより、自立運転時に単相負荷として接続可能な機器の制限が緩和される。
〔実施例3〕
以下では、本発明の実施例3に係る分散型電源システム31について、図8を参照して詳細に説明する。
以下では、本発明の実施例3に係る分散型電源システム31について、図8を参照して詳細に説明する。
図8は、分散型電源システム31の概略構成を示す図である。図1に示す分散型電源システム1と共通する構成については同様の符号を用いて詳細な説明を省略する。
分散型電源システム31では、パワーコンディショナ20へのVVVFインバータ13と単相負荷2、3の接続方法が分散型電源システム1と異なり、VVVFインバータ13の前段に高力率コンバータ(PFCコンバータ)15が設けられている。
分散型電源システム31では、インバータ10の出力端子101a、101bとリレー7a、7bを介して接続される電力線103a、103bがトランスTrの1次側に接続されている。トランスTrの2次側には、高PFCコンバータ15に接続される電力線110a、110bと、リレーSW6bを介して単相負荷2、3に接続される電力線107bとが接続されている。電力線110aには、リレーSW6aを介して単相負荷2に接続される電力線107aが接続されている。また、電力線110bには、リレーSW6cを介して単相負荷3に接続される電力線107cが接続されている。ここでは、PFCコンバータ15が本発明の第2電力変換装置に相当する。また、トランスTr、電力線107a~107cが本発明の第3単相電力供給路に相当する。
分散型電源システム31では、インバータ10の出力端子101a、101bとリレー7a、7bを介して接続される電力線103a、103bがトランスTrの1次側に接続されている。トランスTrの2次側には、高PFCコンバータ15に接続される電力線110a、110bと、リレーSW6bを介して単相負荷2、3に接続される電力線107bとが接続されている。電力線110aには、リレーSW6aを介して単相負荷2に接続される電力線107aが接続されている。また、電力線110bには、リレーSW6cを介して単相負荷3に接続される電力線107cが接続されている。ここでは、PFCコンバータ15が本発明の第2電力変換装置に相当する。また、トランスTr、電力線107a~107cが本発明の第3単相電力供給路に相当する。
PFCコンバータ15は、単相交流電力を直流電力(入力用電力)に変換するコンバータであり、交流電力の力率を改善する装置である。PFCコンバータ15は、入力の単相交流電流をスイッチング操作により正弦波に近づけることで力率を改善しており、その結果として単相電圧の歪みを抑制することができる。VVVFインバータ13の交流出力を安定させる機能を有する。電力線110a、110bを通じてPFCコンバータ15に入力された単相交流電力は直流電力に変換され、電力線111a、111bを通じてVVVFインバータ13に入力される。VVVFインバータ13では、入力された直流電力は三相交流電力に変換され、電力線109a、109b、109cとリレーSW8a、8b、8cを介して三相負荷9に供給される。ここでは、電力線103a及び103b、トランスTr、電力線110a及び110bが、本発明の電力供給路に相当する。
ここでは、パワーコンディショナ20の自立出力に接続されたトランスTrの2次側には、PFCコンバータ15に接続される電力線110a、110bと、これらから分岐した電力線107a、107c及び電力線107bが接続されている。すなわち、VVVFインバータ13は、PFCコンバータ15を介して、パワーコンディショナ20及びトランスTrに接続されている。このため、単相負荷2、3にトランスTrを介して供給される単相交流電圧の歪みを抑制することができる。これにより、自立運転時に単相負荷として接続可能な機器の制限が緩和される。ここでは、電力線103a及び103b、トランスTr、電力線110a及び110b、PFCコンバータ15、電力線111a及び111b、VVVFインバータ13、電力線107a~107cが本発明の歪抑制機構を構成する。
(変形例)
次に、図8に示すPFCコンバータ15と同様に、VVVFインバータ13の前段に配置され、同様の機能を有する平滑化フィルタ回路17、18について説明する。平滑化フィルタ回路17,18は、それぞれ、図8のPFCコンバータ15に代替して用いられる。図9(A)は平滑化フィルタ回路17の構成を示し、図9(B)は平滑化フィルタ回路18の構成を示す。
次に、図8に示すPFCコンバータ15と同様に、VVVFインバータ13の前段に配置され、同様の機能を有する平滑化フィルタ回路17、18について説明する。平滑化フィルタ回路17,18は、それぞれ、図8のPFCコンバータ15に代替して用いられる。図9(A)は平滑化フィルタ回路17の構成を示し、図9(B)は平滑化フィルタ回路18の構成を示す。
平滑化フィルタ回路17では、トランスTrに接続された電力線17aとVVVFインバータ13との間に、トランスTr側から順に、抵抗R7、インダクタンスL7、コンデンサC4の一端が、直列に接続されている。そして、トランスTrに接続された電力線17cとVVVFインバータ13との間にはコンデンサC4の一端が接続されている。このような平滑化フィルタ回路17によっても、出力電流を正弦波に近づけ、単相電圧の歪みを抑制することができる。ここでは、平滑化フィルタ回路17が本発明の第2平滑化装置に相当する。
平滑化フィルタ回路18は、平滑化フィルタ回路17からコンデンサC4を省略した点を除き、平滑化フィルタ回路17と同様の構成を有するので詳細な説明は省略する。このような平滑化フィルタ回路18によっても、出力電流を正弦波に近づけ、単相電圧の歪みを抑制することができる。ここでは、平滑化フィルタ回路18が本発明の第2平滑化回路に相当する。
<付記1>
分散型電源(11)から出力された直流電力を単相交流電力に変換する電力変換装置(20)を備え、自立運転時に単相負荷(2、3)に単相交流電力供給し、三相負荷(9)に三相交流電力を供給する分散型電源システム(1、21、31)であって、
前記分散型電源(11)から出力された直流電力に基づいて前記三相交流電力を生成する三相交流電力生成装置(13)と、
前記単相負荷(2、3)に供給される交流電圧の歪みを抑制する歪抑制機構(14、106a、106b、107a、107b、107c、108a、108b、15、110a、110b)と、
を備えたことを特徴とする分散型電源システム(1、21、31)。
分散型電源(11)から出力された直流電力を単相交流電力に変換する電力変換装置(20)を備え、自立運転時に単相負荷(2、3)に単相交流電力供給し、三相負荷(9)に三相交流電力を供給する分散型電源システム(1、21、31)であって、
前記分散型電源(11)から出力された直流電力に基づいて前記三相交流電力を生成する三相交流電力生成装置(13)と、
前記単相負荷(2、3)に供給される交流電圧の歪みを抑制する歪抑制機構(14、106a、106b、107a、107b、107c、108a、108b、15、110a、110b)と、
を備えたことを特徴とする分散型電源システム(1、21、31)。
1、21、31、41 :分散型電源システム
1a、1b :商用電力系統
2、3 :単相負荷
9 :三相負荷
11 :蓄電池
13 :VVVFインバータ
14 :平滑化フィルタ回路
20 :パワーコンディショナ
103a、103b、103c:電力線
105a、105b、105c:電力線
106a、106b
Tr :トランス
1a、1b :商用電力系統
2、3 :単相負荷
9 :三相負荷
11 :蓄電池
13 :VVVFインバータ
14 :平滑化フィルタ回路
20 :パワーコンディショナ
103a、103b、103c:電力線
105a、105b、105c:電力線
106a、106b
Tr :トランス
Claims (7)
- 分散型電源から出力された直流電力を単相交流電力に変換する電力変換装置を備え、自立運転時に単相負荷に単相交流電力供給し、三相負荷に三相交流電力を供給する分散型電源システムであって、
前記分散型電源から出力された直流電力に基づいて前記三相交流電力を生成する三相交流電力生成装置と、
前記単相負荷に供給される交流電圧の歪みを抑制する歪抑制機構と、
を備えたことを特徴とする分散型電源システム。 - 前記歪抑制機構は、
前記電力変換装置から出力された前記単相交流電力を前記三相交流電力に変換することにより該三相交流電力を生成する前記三相交流電力生成装置と、
前記三相交流電力生成装置によって生成された前記三相交流電力の電圧を平滑化する平滑化装置と、
前記平滑化装置によって前記電圧が平滑化された前記三相交流電力のうちいずれか1相の交流電力を前記単相負荷に供給する第1単相電力供給路と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の分散型電源システム。 - 前記電力変換装置は、前記分散型電源から出力された電力を直流電力に変換するコンバータと、前記直流電力を単相交流電力に変換するインバータと、該コンバータから出力された前記直流電力を該インバータに入力する直流電路とを含み、
前記歪抑制機構は、
前記電力変換装置から出力される前記単相交流電力を前記単相負荷に供給する第2単相電力供給路と、
前記直流電路から分岐して入力された前記直流電力を前記三相交流電力に変換することにより該三相交流電力を生成する前記三相交流電力生成装置と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の分散型電源システム。 - 前記歪抑制機構は、
前記三相交流電力生成装置と、
前記三相交流電力生成装置の前段に接続され、前記電力変換装置から出力された前記単相交流電力を、前記三相交流電力生成装置に入力するための入力用電力に変換する第2電力変換装置と、
前記電力変換装置から出力された前記単相交流電力を前記第2電力変換装置に供給する電力供給路と、
前記電力供給路から分岐して前記単相負荷に前記単相交流電力を供給する第3単相電力供給路と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の分散型電源システム。 - 前記第2電力変換装置は、高力率コンバータであることを特徴とする請求項4に記載の分散型電源システム。
- 前記歪抑制機構は、
前記三相交流電力生成装置と、
前記三相交流電力生成装置の前段に接続され、前記電力変換装置から出力された前記単相交流電力を、平滑化する第2平滑化装置と、
前記電力変換装置から出力された前記単相交流電力を前記第2平滑化装置に供給する電力供給路と、
前記電力供給路から分岐して前記単相負荷に前記単相交流電力を供給する第3単相電力
供給路と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の分散型電源システム。 - 前記三相交流電力生成装置は、可変電圧可変周波数インバータであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の分散型電源システム。
Priority Applications (1)
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