JP3560835B2 - Power supply - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エネルギ貯蔵部を備えた電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
商用交流電源の電力を負荷に供給しながら直流電力に変換してエネルギ貯蔵部に貯蔵し、その貯蔵した電力を必要に応じて交流電力に変換し負荷へ供給する電源装置がある。たとえば、商用交流電源が停電した場合でも、エネルギ貯蔵部の貯蔵電力を用いることにより、負荷の運転を継続することができる。
【0003】
エネルギ貯蔵部には二次電池があり、充電によって電力の貯蔵を行い、放電によって負荷への電力供給を行う。この充放電および交流−直流電力変換を行うために変換部が設けられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
エネルギ貯蔵部への充電ではエネルギ貯蔵部の仕様に合せた充電動作が必要であり、その充電動作を行うための制御パターンが変換部に予め設定されている。
【0005】
このため、二次電池の変更などエネルギ貯蔵部の仕様が変わると、それに伴って変換部等の部品を別のものに取り替えなければならない。結果的に装置全体を取り替えることもある。このような部品や装置全体の取り替えは、コストの上昇や作業負担の増大を招くという問題がある。
【0006】
この発明は上記の事情を考慮したもので、その目的とするところは、エネルギ貯蔵部の仕様が変わっても、部品や装置全体の取り替えを要することなく適切な動作を可能とし、これによりコストの上昇や作業負担の増大を回避できる汎用性にすぐれた電源装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明の電源装置は、商用交流電源から複数の負荷へと分岐する電力ラインを有しこの電力ラインの分岐経路にそれぞれ開閉器を有する負荷分岐部と、電力を貯蔵するためのエネルギ貯蔵部と、商用交流電源の電力を直流電力に変換してエネルギ貯蔵部に充電する機能およびエネルギ貯蔵部の電力を放電させて交流電力に変換し負荷分岐部の電力ラインに供給する機能を有する変換部と、この変換部および各開閉器の動作条件を設定するための設定手段と、外部機器接続用のインタフェースと、このインタフェースから制御指令が入力されるとその制御指令に応じて変換部および各開閉器を制御し、同制御指令の入力がない場合および入力があってもその入力に異常がある場合は上記設定手段の設定内容に応じて変換部および各開閉器を制御する制御手段と、を備える。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明する。
【0017】
図1に示すように、商用交流電源1に電源装置2が接続され、その電源装置2に負荷3が接続される。
【0018】
電源装置2は、負荷分岐部10、変換部(充放電手段)20、エネルギ貯蔵部30を備える。
【0019】
負荷分岐部10は、図2に示すように、商用交流電源1から複数の負荷3a,3bへと分岐する電力ラインを有し、この電力ラインの非分岐経路に配線用遮断器の接点11を有し、電力ラインの分岐経路にそれぞれ開閉器として電磁接触器の接点12,13を有する。
【0020】
電磁接触器接点12の側の負荷3aは、定常運転設備いわゆる一般負荷である。電磁接触器接点13の側の負荷3bは、消防法に規定される構造規格を持つ非常用運転設備いわゆる消防負荷である。
【0021】
変換部20は、負荷分岐部10の電力ラインにおける配線用遮断器接点11の下流側とエネルギ貯蔵部30との間に接続され、商用交流電源1の電力を直流電力に変換してエネルギ貯蔵部30に充電する機能、およびエネルギ貯蔵部30の電力を放電させて交流電力に変換し負荷分岐部10の電力ラインに供給する機能を有し、かつ配線用遮断器接点11および電磁接触器接点12,13をそれぞれ制御する。
【0022】
変換部20の具体的な構成を図3に示す。
【0023】
負荷分岐部10とエネルギ貯蔵部30とを結ぶ電力ラインに、積算電力計21、電力変換装置22、電流・電圧計23が接続される。積算電力計21は、電力変換装置22から負荷分岐部10へと流れる交流電力量(放電量)を積算する。電力変換装置22は、後述のマイクロプロセッサ26からの指令に応じてエネルギ貯蔵部30に対する充放電と交流−直流電力変換を行う。電流・電圧計23は、電力変換装置22とエネルギ貯蔵部30との間を流れる直流電流と直流電圧を計測する。
【0024】
積算電力計21の計測データは接続回路24によりマイクロプロセッサ26に供給される。電流・電圧計23の計測データは接続回路25によりマイクロプロセッサ26に供給される。
【0025】
マイクロプロセッサ26は、動作条件の設定手段としてディップスイッチ27を付属して備え、かつ当該電源装置の全体を制御する制御手段として機能するもので、電力変換装置22およびTCP/IPインタフェース28に接続される。TCP/IPインタフェース28には、外部機器たとえば制御装置40が接続される。
【0026】
エネルギ貯蔵部30は、二次電池として陰極吸収式または弁制御式のシール鉛蓄電池を有し、直流電力を貯蔵する。
【0027】
一方、マイクロプロセッサ26は、ディップスイッチ27で設定される動作条件に従い電力変換装置22、配線用遮断器接点11、電磁接触器接点12,13を制御するもので、主要な機能として次の[1]〜[6]を備える。
【0028】
[1]電力変換装置22による充電量(電流・電圧計の計測による)および放電量(積算電力計21の計測による)を検出する検出手段。
【0029】
[2]電力変換装置22による充電を所定時間帯(例えば夜間電力時間帯)に実行する手段。
【0030】
[3]所定時間帯における充電の実行時間を上記検出手段で検出される放電量に応じて設定する手段。
【0031】
[4]商用交流電源1の停電または外部からインタフェース28を通して入力される指令に瞬時に応答して電力変換装置22による放電を開始する手段。
【0032】
[5]この放電時に上記検出手段で検出される放電量からエネルギ貯蔵部30の貯蔵電力量を検出する手段。
【0033】
[6]検出される貯蔵電力量に応じて電磁接触器接点12,13を選択的に閉じる手段。
【0034】
なお、電源装置2は、耐震性能として、水平加速度11.76m/s2、垂直加速度5.88m/s2に耐える構造を持つ。
【0035】
エネルギ貯蔵部30は、図4に示すようにキユービクル50に収容された状態で設定されるか、あるいは図5に示すように開放状態で設置される。キユービクル50は、消防法に規定される構造規格を満足する。
【0036】
図6に示すように、エネルギ貯蔵部30は配線接続用の端子部31を備え、その端子部31に導電板60を介して配線接続がなされる。あるいは、図7に示すように、ケーブル60の先に取付けられた端子板61が端子部31に装着されることにより、配線接続がなされる。
【0037】
つぎに、上記の構成の作用を説明する。
【0038】
通常、負荷分岐部10の接点11,12,13は閉じた状態にあり、商用交流電源1の電力が一般負荷3a、消防負荷3b、変換部20に供給される。変換部20の非動作時(非充電時、非放電時)は、変換部20での電力消費がないまま、商用交流電源1の電力の全てが負荷3a,3bに供給される。
【0039】
マイクロプロセッサ26は時計機能を有しており、電気料金の安い夜間(深夜)電力時間帯に入ると、マイクロプロセッサ26の指令によって変換部20の充電動作が開始される。つまり、商用交流電源1の電力が直流電力に変換され、その直流電力がエネルギ貯蔵部30に充電される。
【0040】
この充電動作は後述の検出放電量に応じた所定時間だけ実行され、検出放電量を補う分の電力のみが充電される。
【0041】
一方、電力消費が増大して商用交流電源1からの電力供給だけでは足りなくなるピーク電力時間帯など、マイクロプロセッサ26の指令によって変換部20の放電動作が開始される。つまり、エネルギ貯蔵部30の直流電力が放電されて交流電力に変換され、その交流電力が負荷分岐部10の電力ラインに供給される。これにより、電力消費の増大による不足分が補われる。
【0042】
この放電時、放電量が逐次に検出される。同時に、検出された放電量からエネルギ貯蔵部30の貯蔵電力量(残量)が検出される。
【0043】
検出された貯蔵電力量が基準量を超えている場合は、放電動作が続けられる。ただし、貯蔵電力量が基準量以下になると、放電動作が停止される。
【0044】
この停止により、消防負荷3bの運転に見合う分の電力がエネルギ貯蔵部30に常に確保された状態となる。また、全ての電力が無くなるまで放電を続けてしまうと、エネルギ貯蔵部30内の二次電池の寿命に悪影響を与えたり、場合によっては使用不能となることがあるが、基準量に基づく停止により、そのような不具合を未然に防ぐことができる。
【0045】
商用交流電源1が停電した場合には、その停電が何らかの形で検出され、その検出の旨の指令が制御装置40からインタフェース28を介してマイクロプロセッサ26に入力される。この停電の指令に瞬時に応答する形で、変換部20の放電動作が開始される。
【0046】
この停電時の放電動作では、消防負荷3b側の電磁接触器接点13が閉じられ、一般負荷3a側の電磁接触器接点12が開かれる。こうして、一般負荷3aへの電力供給はなされず、消防負荷3bへの電力供給のみが停電と同時に無瞬断で行われる。
【0047】
これら充電動作の実行、放電動作の実行、貯蔵電力量の基準量に関する動作条件をディップスイッチ27で設定することができる。設定される動作条件は、マイクロプロセッサ26内のメモリに格納される。
【0048】
設定される動作条件の例として、図8に示す放電制御パターン、図9に示す充電制御パターンがある。いずれも、電流、電圧、電力、時間をパラメータとしている。
【0049】
動作条件を制御装置40で設定し、それを制御指令という形でインタフェース28を介してマイクロプロセッサ26に入力することができる。この入力される制御指令に基づき、変換部20の動作および負荷分岐部10の各接点11,12,13(負荷3a,3bへの通電)が制御される。
【0050】
また、制御装置40は、電源装置2が複数台設置されている場合に、これら電源装置2をLAN回線により接続し、各電源装置2に装置間並列運転用の制御指令(一括制御指令)を送ることができる。各電源装置2では、制御装置40から発せられる装置間並列運転用の制御指令がインタフェース28を介してマイクロプロセッサ26に取込まれ、その制御指令に応じて変換部20および負荷分岐部10の各接点11,12,13が制御されることになる。
【0051】
なお、制御装置40から制御指令が入力されても、その入力に異常が生じた場合は、マイクロプロセッサ26内のメモリに格納されている動作条件(ディップスイッチ27による設定)に基づき、変換部20の動作および負荷分岐部10の各接点に対する制御が継続される。
【0052】
以上のように、動作条件を任意に設定できることにより、仮にエネルギ貯蔵部30の仕様を変更する必要が生じた場合でも、変換部20や装置全体の取り替えを要することなく、適切な動作を行うことができる。よって、コストの上昇や作業負担の増大を回避でき、汎用性にすぐれたものとなる。
【0053】
しかも、一般負荷3aと消防負荷3bという複数種の負荷への電力供給パターンをそれぞれの特徴を考慮しつつ適正に管理できるので、消防負荷3bのために専用の電力供給設備を設ける必要がなく、設備費の低減が図れる。
【0054】
新たな負荷が増えた場合でも、負荷分岐部10における電力ラインの分岐経路および接触器接点を追加するのみで、その負荷の増加に対処することができる。よって、新たな電力供給設備を設ける必要がなく、この点でも設備費の低減が図れる。
【0055】
複数の電源装置2を用意することが可能な状況であれば、その各電源装置2の並列運転を行うことによって負荷の増加に対処することももちろん可能である。
【0056】
充電動作については、その実行を夜間(深夜)電力時間帯などに特定できるので、安価な深夜電力を積極的に活用でき、電力会社との契約電力をオーバーして違約金を支払わなければないらないなどの不具合を防ぐことができ、経済的である。
【0057】
エネルギ貯蔵部30の貯蔵電力量に関しては、消防負荷3bの運転に必要な基準量さえ確保しておけば、その基準量を超える分の電力を例えば一般負荷3aの電力使用のピークとなる時間帯などに存分に使用(放電)することができる。これにより、商用交流電源1からの電力使用量を削減できて電気使用料金の低減が図れるとともに、負荷の電力使用の偏りを解消することができる(負荷の平準化に寄与することができる)。
【0058】
従来、消防負荷3bなどの非常用運転設備には、自家用発電設備、蓄電池設備、あるいは専用受電設備等が用いられていたが、当該電源装置2をこれら自家用発電設備、蓄電池設備、専用受電設備の代換えとして使用することができる。特に、自家用発電設備では燃料配管、冷却水配管、排気管等が必要であるが、当該電源装置2は静止型のためそのような設備が不要であり、排気ガスが無く環境保全に有効である、また、騒音対策も不要であり、住宅地への設置が容易である。
【0059】
なお、上記実施例では、複数の負荷が一般負荷3aおよび消防負荷3bである場合を例に説明したが、その負荷の種類に限定はない。
【0060】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、エネルギ貯蔵部の仕様が変わっても、部品や装置全体の取り替えを要することなく適切な動作を可能とし、これによりコストの上昇や作業負担の増大を回避できる汎用性にすぐれた電源装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例の構成を示すブロック図。
【図2】同実施例における負荷分岐部の具体的な構成を示すブロック図。
【図3】同実施例における変換部の具体的な構成を示すブロック図。
【図4】同実施例におけるエネルギ貯蔵部の設置例を示す図。
【図5】同実施例におけるエネルギ貯蔵部の他の設置例を示す図。
【図6】同実施例におけるエネルギ貯蔵部の端子部の配線接続例を示す図。
【図7】同実施例におけるエネルギ貯蔵部の端子部の他の配線接続例を示す図。
【図8】同実施例における放電制御パターンの例を示す図。
【図9】同実施例における充電制御パターンの例を示す図。
【符号の説明】
1…商用交流電源
2…電源装置
3a…一般負荷(定常運転設備)
3b…消防負荷(非常用運転設備)
10…負荷分岐部
11…配線用遮断器の接点
12,13…電磁接触器の接点
20…変換部
22…電力変換装置
26…マイクロプロセッサ(制御手段)
27…ディップスイッチ(設定手段)
30…エネルギ貯蔵部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply device having an energy storage unit.
[0002]
[Prior art]
There is a power supply device that converts electric power of a commercial AC power supply to DC power while supplying it to a load, stores the DC power in an energy storage unit, converts the stored power to AC power as needed, and supplies the AC power to the load. For example, even when the commercial AC power supply fails, the operation of the load can be continued by using the stored power of the energy storage unit.
[0003]
The energy storage unit includes a secondary battery, which stores electric power by charging and supplies electric power to a load by discharging. A converter is provided to perform the charging / discharging and the AC-DC power conversion.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In charging the energy storage unit, a charging operation according to the specifications of the energy storage unit is required, and a control pattern for performing the charging operation is preset in the conversion unit.
[0005]
Therefore, when the specification of the energy storage unit changes, such as when the secondary battery is changed, parts such as the conversion unit must be replaced with another one. As a result, the entire device may be replaced. There is a problem that such replacement of parts and the entire apparatus causes an increase in cost and an increase in work load.
[0006]
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object of the present invention is to enable appropriate operation without changing parts or the entire device even if the specification of the energy storage unit changes, thereby reducing cost. It is an object of the present invention to provide a power supply device having excellent versatility capable of avoiding a rise and an increase in work load.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The power supply device according to the first aspect of the present invention has a power branching line having a power line branching from a commercial AC power supply to a plurality of loads, and a load branching section having a switch in a branch path of the power line, and a power branching unit for storing power. The energy storage unit has a function of converting the power of the commercial AC power supply into DC power and charging the energy storage unit, and a function of discharging the power of the energy storage unit and converting the power into AC power and supplying the AC power to the power line of the load branch unit. A conversion unit, a setting unit for setting operating conditions of the conversion unit and each switch, an interface for connecting an external device, and a conversion unit according to the control command when a control command is input from the interface. And control each switch, and when there is no input of the same control command and when there is an abnormality in the input even if there is an input, the conversion unit and each And a control means for controlling the閉器, the.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
As shown in FIG. 1, a power supply 2 is connected to a commercial
[0018]
The power supply device 2 includes a
[0019]
As shown in FIG. 2, the
[0020]
The load 3a on the side of the electromagnetic contactor contact 12 is a so-called ordinary load for steady operation equipment. The load 3b on the side of the
[0021]
The
[0022]
FIG. 3 shows a specific configuration of the
[0023]
An integrating wattmeter 21, a
[0024]
The measurement data of the integrating wattmeter 21 is supplied to the
[0025]
The
[0026]
The
[0027]
On the other hand, the
[0028]
[1] Detection means for detecting the amount of charge (measured by the current / voltmeter) and the amount of discharge (measured by the integrated wattmeter 21) by the
[0029]
[2] Means for executing charging by the
[0030]
[3] Means for setting the execution time of charging in a predetermined time zone according to the amount of discharge detected by the detection means.
[0031]
[4] Means for starting discharge by the
[0032]
[5] Means for detecting the amount of power stored in the
[0033]
[6] Means for selectively closing the
[0034]
The power supply device 2, as seismic performance, horizontal acceleration 11.76m / s 2, having a structure to withstand the vertical acceleration 5.88m / s 2.
[0035]
The
[0036]
As shown in FIG. 6, the
[0037]
Next, the operation of the above configuration will be described.
[0038]
Normally, the
[0039]
The
[0040]
This charging operation is performed for a predetermined time according to the detected discharge amount described later, and only the electric power corresponding to the detected discharge amount is charged.
[0041]
On the other hand, the discharge operation of the
[0042]
During this discharge, the amount of discharge is sequentially detected. At the same time, the stored power amount (remaining amount) of the
[0043]
If the detected amount of stored power exceeds the reference amount, the discharging operation is continued. However, when the stored power amount becomes equal to or less than the reference amount, the discharging operation is stopped.
[0044]
Due to this stop, the power corresponding to the operation of the fire-fighting load 3b is always kept in the
[0045]
When the commercial
[0046]
In the discharging operation at the time of the power failure, the
[0047]
The
[0048]
Examples of the set operating conditions include a discharge control pattern shown in FIG. 8 and a charge control pattern shown in FIG. In each case, current, voltage, power, and time are used as parameters.
[0049]
The operating conditions can be set by the
[0050]
When a plurality of power supply devices 2 are installed, the
[0051]
Even if a control command is input from the
[0052]
As described above, since the operation conditions can be set arbitrarily, even if the specification of the
[0053]
Moreover, power supply patterns to a plurality of types of loads, that is, the general load 3a and the fire-fighting load 3b, can be appropriately managed while considering their respective characteristics. Therefore, there is no need to provide a dedicated power supply facility for the fire-fighting load 3b. Equipment costs can be reduced.
[0054]
Even if a new load increases, the increase in the load can be dealt with only by adding the branch path of the power line and the contactor contact in the
[0055]
In a situation where a plurality of power supply devices 2 can be prepared, it is of course possible to cope with an increase in load by performing parallel operation of the respective power supply devices 2.
[0056]
Regarding the charging operation, the execution can be specified during the nighttime (midnight) power time zone, etc., so that inexpensive midnight power can be actively used, and the contracted power with the power company must be exceeded and a penalty must be paid. Such troubles can be prevented, and it is economical.
[0057]
Regarding the amount of power stored in the
[0058]
Conventionally, for the emergency operation equipment such as the fire-fighting load 3b, a private power generation facility, a storage battery facility, or a dedicated power receiving facility has been used. Can be used as a replacement. In particular, in a private power generation facility, a fuel pipe, a cooling water pipe, an exhaust pipe, and the like are required. However, since the power supply device 2 is a stationary type, such a facility is unnecessary, and there is no exhaust gas, which is effective for environmental conservation. Also, no noise countermeasures are required, and installation in a residential area is easy.
[0059]
In the above embodiment, the case where the plurality of loads are the general load 3a and the firefighting load 3b has been described as an example, but the types of the loads are not limited.
[0060]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even if the specification of the energy storage unit changes, proper operation can be performed without replacing parts and the entire device, thereby avoiding an increase in cost and an increase in work load. A power supply device with excellent versatility can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a specific configuration of a load branching unit in the embodiment.
FIG. 3 is a block diagram showing a specific configuration of a conversion unit in the embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing an installation example of an energy storage unit in the embodiment.
FIG. 5 is a view showing another installation example of the energy storage unit in the embodiment.
FIG. 6 is an exemplary diagram showing a wiring connection example of a terminal portion of the energy storage unit in the embodiment.
FIG. 7 is a diagram showing another example of wiring connection of the terminal portion of the energy storage unit in the embodiment.
FIG. 8 is a view showing an example of a discharge control pattern in the embodiment.
FIG. 9 is a view showing an example of a charge control pattern in the embodiment.
[Explanation of symbols]
1: Commercial AC power supply 2: Power supply device 3a: General load (steady operation equipment)
3b: Firefighting load (emergency operation equipment)
DESCRIPTION OF
27 ... Dip switch (setting means)
30 ... Energy storage unit
Claims (1)
電力を貯蔵するためのエネルギ貯蔵部と、
前記商用交流電源の電力を直流電力に変換して前記エネルギ貯蔵部に充電する機能、および前記エネルギ貯蔵部の電力を放電させて交流電力に変換し前記負荷分岐部の電力ラインに供給する機能を有する変換部と、
この変換部および前記各開閉器の動作条件を設定するための設定手段と、
外部機器接続用のインタフェースと、
このインタフェースから制御指令が入力されるとその制御指令に応じて変換部および各開閉器を制御し、同制御指令の入力がない場合および入力があってもその入力に異常がある場合は前記設定手段の設定内容に応じて変換部および各開閉器を制御する制御手段と、
を具備したことを特徴とする電源装置。A load branch that has a power line that branches from a commercial AC power supply to a plurality of loads, and has a switch on a branch path of the power line,
An energy storage unit for storing electric power;
A function of converting the power of the commercial AC power supply to DC power and charging the energy storage unit, and a function of discharging the power of the energy storage unit to convert the power into AC power and supplying the AC power to the power line of the load branch unit. A conversion unit having
Setting means for setting the operating conditions of the converter and the switches;
An interface for connecting external devices,
When a control command is input from this interface, the converter and each switch are controlled in accordance with the control command. If there is no input of the control command and if there is an abnormality in the input even if there is an input, the setting is performed. Control means for controlling the conversion unit and each switch according to the setting content of the means,
A power supply device comprising:
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