JP3928798B2 - 電力給電システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、交流/直流変換回路とこの変換された直流電圧を所望の交流電圧に変換するCVCFインバータと前記交流/直流変換回路の直流側に接続される蓄電池とからなる無停電電源装置と、前記交流/直流変換回路の交流側に接続される商用電源などの受電系統と、コージェネレーションシステムの構成機器としての発電機とからなる電力給電システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の従来の電力給電システムでは、コージェネレーションシステムの構成機器としての発電機の出力は商用電源などの受電系統に接続される構成が一般的である。(例えば、特許文献1参照)
図5は、前記特許文献1を含む従来の電力給電システムの回路構成図を示し、1は電力系統としての商用電源、2は商用電源1と図示の受電系統との間に設置される遮断器、3は一般負荷20と前記受電系統との間に設置される遮断器、4は重要負荷30に瞬時電圧低下や停電の影響を及ぼさないようにするために設置され、直流電圧または直流電流が制御可能な交流/直流変換器4aとCVCFインバータ4bと蓄電池4cとからなる無停電電源装置、5は前記交流/直流変換器4aの交流側に一端が接続される遮断器、6は熱エネルギーにより駆動される原動機6aとこの原動機6aに連結された発電機6bなどを構成機器としたコージェネレーションシステム、7は発電機6bの出力に一端が接続される遮断器、10は前記受電系統と遮断器5,7それぞれの他端との間に設置され、高速に遮断することが可能なACスイッチ、11は商用電源1の停電を検出し、このときにはACスイッチ10に遮断指令を発する停電検出器、12は商用電源1の電圧と発電機6bの出力電圧とを同期させるために、原動機6a,発電機6bそれぞれの動作状態を制御する連系運転制御回路である。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−61238号公報(第4頁−6頁、第1図)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
図5に示した従来の電力給電システムによると、商用電源1とコージェネレーションシステム6の構成機器としての発電機6aとは連系運転を必要とし、従って、例えば商用電源1に停電が発生したときには、法的規制などにより、いわゆる単独運転を防止するために発電機6bも停止せざるを得えないため、無停電電源装置4を構成する蓄電池4aの容量も重要負荷30が消費する電力を十分に供給するために大型化し、従って高価格になるという問題があった。
【0005】
また、商用電源1の電圧急変などの外乱による発電機6bへの影響を最小限にして発電機6bを安定に運転するために、高速に遮断することが可能なACスイッチ10を図示の位置に備える必要があり、このACスイッチ10は大電流の電力用半導体素子などから形成されることから高価であるという問題もあった。
【0006】
この発明の目的は、上記問題点を解消するコージェネレーションシステムの構成機器としての発電機を含む電力給電システムを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この第1の発明は、可逆の交流/直流変換回路とこの変換された直流電圧を所望の交流電圧に変換するCVCFインバータと前記可逆の交流/直流変換回路の直流側に接続される蓄電池とからなる無停電電源装置と、この無停電電源装置のCVCFインバータの交流側に接続される重要負荷と、前記交流/直流変換回路の交流側に接続される商用電源などの受電系統と、この受電系統に接続される一般負荷と、コージェネレーションシステムの構成機器としての発電機と、この発電機の出力側と前記交流/直流変換回路の直流側との間に設置されるリンク整流器と、前記無停電電源装置,前記発電機,前記リンク整流器それぞれの動作状態を指令する動作制御回路とを備え、
前記無停電電源装置に接続される重要負荷の消費電力が前記発電機の出力容量
より小さいときには、前記動作制御回路の動作信号により前記発電機から前記CVCFインバータを介して前記重要負荷に電力を供給するとともに、この発電機の余剰電力を前記可逆の交流/直流変換回路を介して前記受電系統に接続される一般負荷に供給することを特徴とする電力給電システムにする。
【0008】
第2の発明は前記機器それぞれを備え、前記受電系統からピーク電力カットの要請が発せられているときには、前記動作制御回路からの動作信号により前記発電機は前記CVCFインバータを介して前記重要負荷に電力を供給するとともに前記可逆の交流/直流変換回路を介して前記一般負荷に電力を供給することを特徴とする電力給電システムにする。
【0009】
第3の発明は前記機器それぞれを備え、前記コージェネレーションシステムから発電指令が発せられているときには、前記動作制御回路からの動作信号により前記発電機を運転状態にするとともに、前記重要負荷の消費電力が前記発電機の出力容量より小さいときには前記発電機の発電電力を前記CVCFインバータを介して前記重要負荷に電力を供給するとともに前記可逆の交流/直流変換回路を介して前記一般負荷に電力を供給し、前記重要負荷の消費電力が前記発電機の出力容量より大きいときには前記発電電力を前記CVCFインバータを介して前記重要負荷のみに供給することを特徴とする電力給電システムにする。
【0010】
第4の発明は前記機器それぞれを備え、前記発電機が運転中には、前記動作制御回路からの動作信号により前記可逆の交流/直流変換回路の直流側から前記蓄電池に向かって流れる電流をほぼ零にすることを特徴とする電力給電システムにする。
【0011】
この発明によれば、コージェネレーションシステムの構成機器としての発電機の出力端はリンク整流器を介して無停電電源装置の可逆の交流/直流変換回路の直流側に接続する構成にしたことにより、前記発電機は商用電源と連系運転する必要がないことから安定な運転ができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明の電力給電システムの実施の形態を示す回路構成図であり、この図において、図5に示した従来例構成と同一機能を有するものには同一符号を付している。
【0013】
すなわち、図1に示した電力給電システムでは従来の無停電電源装置4に代えて、PWM整流器などから形成され、可逆で且つ直流電圧または直流電流が制御可能な交流/直流変換器8aと、CVCFインバータ8bと、蓄電池8cとからなる無停電電源装置8を備え、また、コージェネレーションシステム6の構成機器としての発電機6bの出力端は遮断器7と、直流電圧または直流電流が制御可能なリンク整流器7とを介して無停電電源装置8の交流/直流変換回路8aの直流側に接続する構成にし、さらに、商用電源1,コージェネレーションシステム6,無停電電源装置8,リンク整流器9それぞれの状態信号からコージェネレーションシステム6,無停電電源装置8,リンク整流器9それぞれの動作信号を指令する動作制御回路40を備えている。
【0014】
図1に示したこの発明の電力給電システムの動作を、図2〜図4に示す電力の流れ図を参照しつつ、以下に説明する。
【0015】
なお、図2〜図4において、破線矢印は電力の流れる方向を示している。
【0016】
先ず、図2は商用電源1が健全で、重要負荷30の消費電力がコージェネレーションシステム6の発電容量より大きいときの電力の流れ図であって、このときには商用電力1の電力は受電系統を介して一般負荷20に給電するとともに、無停電電源装置8の交流/直流変換器を介して重要負荷30にも給電する。この動作状態のときには、コージェネレーションシステム6の発電機は定格出力以下の状態で、このときの発電電力はリンク整流器9を介することにより直流電力に変換され、この直流電力は無停電電源装置8のCVCFインバータを介して重要負荷30に供給されるとともに、無停電電源装置8の蓄電池にも供給される。従って、無停電電源装置8の交流/直流変換器から前記蓄電池への充電電流はほぼ零の状態になっている。
【0017】
次に、図3は商用電源1が健全で、重要負荷30の消費電力がコージェネレーションシステム6の発電容量より小さいときの電力の流れ図であって、このときには、コージェネレーションシステム6の発電機は定格出力以下の状態で、この発電機とリンク整流器9とによって得られる直流電力は、無停電電源装置8のCVCFインバータを介して重要負荷30に供給されるとともに、無停電電源装置8の蓄電池にも供給され、さらに、余剰の直流電力は無停電電源装置8の交流/直流変換器を介して一般負荷20にも供給される。また、一般負荷20には商用電力1からも給電される。従って、このときにも、無停電電源装置8の交流/直流変換器から前記蓄電池への充電電流はほぼ零の状態になっている。
【0018】
また、図4は商用電源1の停電が発生したときの電力の流れ図であって、このときには、コージェネレーションシステム6の発電機は定格出力以下の状態で、この発電機とリンク整流器9とによって得られる直流電力と、無停電電源装置8の蓄電池から得られる直流電力とを加算した直流電力が無停電電源装置8のCVCFインバータを介して重要負荷30に供給される。また、このときには一般負荷20への給電も停止される。
【0019】
なお、図2〜図4に示した電力の流れ図の動作例では、コージェネレーションシステム6の発電機は常時運転状態にあることから、無停電電源装置8の蓄電池の容量は小さくでき、また、重要負荷30に対して、商用電源1の瞬時停電が補償できる程度の容量でよい場合には、蓄電池に代えて小型,安価な電気二重層コンデンサに置き換えることも可能である。
【0020】
また、図1に示したこの発明の電力給電システムにおいては、前記受電系統でのピーク電力カットの要請が発せられているときには、動作制御回路40により図3の電力の流れ図と同様の動作状態にして、コージェネレーションシステム6の発電機6bは定格電力以下の状態で、このときの発電電力がリンク整流器9を介して無停電電源装置8に接続される重要負荷30と前記受電系統の一般負荷20の双方に供給することにより、このピーク電力カットの要請に対応することができる。
【0021】
さらに、図1に示したこの発明の電力給電システムにおいては、コージェネレーションシステム6の図示しない熱負荷などから要請で発電指令が発せられたときには、動作制御回路40によりコージェネレーションシステム6の発電機6bを運転状態にするとともに、図2の流れ図に示す如く、この発電電力がリンク整流器9を介することにより、無停電電源装置8に接続される重要負荷30のみに供給する動作状態、または図3の流れ図に示す如く、重要負荷30と一般負荷20の双方に供給する動作状態にすることができる。
【0022】
【発明の効果】
この発明によれば、コージェネレーションシステムの構成機器としての発電機の出力端はリンク整流器を介して無停電電源装置の可逆の交流/直流変換回路の直流側に接続する構成にしたことにより、前記発電機は商用電源と連系運転する必要がないことから、極一般的な発電機の制御方法でも安定な運転ができ、また、前記無停電電源装置を構成する蓄電池の容量もより少なくすることができることからシステム全体の動作信頼性が改善されるとともに、小型,低価格にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態を示す電力給電システムの回路構成図
【図2】 図1の動作を説明する電力の流れ図
【図3】 図1の動作を説明する電力の流れ図
【図4】 図1の動作を説明する電力の流れ図
【図5】 従来例を示す電力給電システムの回路構成図
【符号の説明】
1…商用電源、2,3,5,7…遮断器、4,8…無停電電源装置、6…コージェネレーションシステム、9…リンク整流器、10…ACスイッチ、11…停電検出器、12…連系運転制御回路、20…一般負荷、30…重要負荷、40…動作制御回路。
Claims (4)
- 可逆の交流/直流変換回路とこの変換された直流電圧を所望の交流電圧に変換するCVCFインバータと前記可逆の交流/直流変換回路の直流側に接続される蓄電池とからなる無停電電源装置と、この無停電電源装置のCVCFインバータの交流側に接続される重要負荷と、前記交流/直流変換回路の交流側に接続される商用電源などの受電系統と、この受電系統に接続される一般負荷と、コージェネレーションシステムの構成機器としての発電機と、この発電機の出力側と前記交流/直流変換回路の直流側との間に設置されるリンク整流器と、前記無停電電源装置,前記発電機,前記リンク整流器それぞれの動作状態を指令する動作制御回路とを備え、
前記無停電電源装置に接続される重要負荷の消費電力が前記発電機の出力容量
より小さいときには、前記動作制御回路の動作信号により前記発電機から前記CVCFインバータを介して前記重要負荷に電力を供給するとともに、この発電機の余剰電力を前記可逆の交流/直流変換回路を介して前記受電系統に接続される一般負荷に供給することを特徴とする電力給電システム。 - 可逆の交流/直流変換回路とこの変換された直流電圧を所望の交流電圧に変換するCVCFインバータと前記可逆の交流/直流変換回路の直流側に接続される蓄電池とからなる無停電電源装置と、この無停電電源装置のCVCFインバータの交流側に接続される重要負荷と、前記交流/直流変換回路の交流側に接続される商用電源などの受電系統と、この受電系統に接続される一般負荷と、コージェネレーションシステムの構成機器としての発電機と、この発電機の出力側と前記交流/直流変換回路の直流側との間に設置されるリンク整流器と、前記無停電電源装置,前記発電機,前記リンク整流器それぞれの動作状態を指令する動作制御回路とを備え、
前記受電系統からピーク電力カットの要請が発せられているときには、前記動作制御回路からの動作信号により前記発電機は前記CVCFインバータを介して前記重要負荷に電力を供給するとともに前記可逆の交流/直流変換回路を介して前記一般負荷に電力を供給することを特徴とする電力給電システム。 - 可逆の交流/直流変換回路とこの変換された直流電圧を所望の交流電圧に変換するCVCFインバータと前記可逆の交流/直流変換回路の直流側に接続される蓄電池とからなる無停電電源装置と、この無停電電源装置のCVCFインバータの交流側に接続される重要負荷と、前記交流/直流変換回路の交流側に接続される商用電源などの受電系統と、この受電系統に接続される一般負荷と、コージェネレーションシステムの構成機器としての発電機と、この発電機の出力側と前記交流/直流変換回路の直流側との間に設置されるリンク整流器と、前記無停電電源装置,前記発電機,前記リンク整流器それぞれの動作状態を指令する動作制御回路とを備え、
前記コージェネレーションシステムから発電指令が発せられているときには、前記動作制御回路からの動作信号により前記発電機を運転状態にするとともに、前記重要負荷の消費電力が前記発電機の出力容量より小さいときには前記発電機の発電電力を前記CVCFインバータを介して前記重要負荷に電力を供給するとともに前記可逆の交流/直流変換回路を介して前記一般負荷に電力を供給し、前記重要負荷の消費電力が前記発電機の出力容量より大きいときには前記発電電力を前記CVCFインバータを介して前記重要負荷のみに供給することを特徴とする電力給電システム。 - 可逆の交流/直流変換回路とこの変換された直流電圧を所望の交流電圧に変換するCVCFインバータと前記可逆の交流/直流変換回路の直流側に接続される蓄電池とからなる無停電電源装置と、この無停電電源装置のCVCFインバータの交流側に接続される重要負荷と、前記交流/直流変換回路の交流側に接続される商用電源などの受電系統と、この受電系統に接続される一般負荷と、コージェネレーションシステムの構成機器としての発電機と、この発電機の出力側と前記交流/直流変換回路の直流側との間に設置されるリンク整流器と、前記無停電電源装置,前記発電機,前記リンク整流器それぞれの動作状態を指令する動作制御回路とを備え、
前記発電機が運転中には、前記動作制御回路からの動作信号により前記可逆の交流/直流変換回路の直流側から前記蓄電池に向かって流れる電流をほぼ零にすることを特徴とする電力給電システム。
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