JP4404264B2 - 電力供給システム - Google Patents

Description

本発明は、コージェネレーションシステムなどに用いられ、ガスエンジンやガスタービン等の回転型原動機に駆動連結された交流発電機及び商用電源からの電力を電力負荷へ供給する電力供給システムに関する。

従来より、ガスエンジンやガスタービン等の回転型原動機に駆動連結された交流発電機、及び商用電源からの電力を電力負荷へ供給する電力供給システムが知られており、この電力供給システムは、効率的なエネルギー利用の実現に向けて関心が高まっているコージェネレーションシステムなどに利用されている。

図４は従来の電力供給システムを示す概略構成図であり、この電力供給システム１００では、インバータ１０２の直流側に、商用電源１０４からの交流電力を直流電力に変換する第１コンバータ１０６と、回転型原動機１０８に駆動連結された交流発電機１１０からの交流電力を直流電力に変換する第２コンバータ１１２とが並列的に接続されており、これにより商用電源１０４及び交流発電機１１０が直流連系され、インバータ１０２の交流側に接続された特定負荷１１４及び一般負荷１１６にそれぞれ商用電源１０４及び交流発電機１１０からの電力が供給される。また、この電力供給システム１００は、ＵＰＳ（Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ）機能を搭載しており、瞬時停電（所謂、「瞬低」）により瞬間的（約数ｍｓ〜数ｓ程度）に商用電源１０４からの電力供給が停止した場合であっても、交流発電機１１０からの電力と蓄電手段１１８に蓄えられた電力とが特定負荷１１４及び一般負荷１１６に供給される。したがって、瞬低などの影響を受けることなく、必要な電力を特定負荷１１４及び一般負荷１１６に供給することができる。

さらに、長時間の停電により商用電源１０４からの電力供給が停止した場合には、第１コンバータ１０６の交流側に設けられた停電検知手段１２０は、商用電源１０４の停電状態を検知して停電信号を生成する。そして、制御手段１２２は、この停電信号に基づいて遮断器１２４を導通状態から切断状態へと切り替えて一般負荷１１６への電力供給を遮断する。したがって、停電などにより商用電源１０４からの電力供給が停止しても、停電による影響が大きい特定負荷１１４（例えば、コンピュータなどの情報通信機器など）に電力を供給し続けることができ、特定負荷１１４を保護することが可能となる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−４０９３０号公報

しかしながら、上述のような従来の電力供給システムでは、次のような問題がある。例えば、電力供給システムの信頼性を高めるために、停電などにより商用電源１０４からの電力供給が停止してから、遮断器１２４を切断状態に切り替えて一般負荷１１６への電力供給を遮断するまでの時間を十分に確保しようとすると、蓄電手段１１８の蓄電容量を大きくしなければならず、そのため電力供給システムに要するコストが増大してしまうという問題が生じる。また、商用電源１０４や交流発電機１１０の他に多数の電源（例えば、他の交流発電機や直流電源など）が直流連系されている場合には、各電源に対してそれぞれ停電検知手段１２０を設ける必要があり、そのため電力供給システムの構成が複雑になるとともに電力供給システムに要するコストが増大してしまうという問題が生じる。さらに、同じく多数の電源が直流連系されている場合において、多数の電源のうちある一つの電源からの電力供給が停止した際に、残りの電源により特定負荷１１４及び一般負荷１１６に電力を供給することができたとしても、停電検知手段１２０により停電状態と検知されて一般負荷への電力供給が強制的に遮断されてしまうため、電力供給システムの信頼性を損なってしまうという問題が生じる。

本発明の目的は、設置コストを低減できるとともに信頼性の高い電力供給システムを提供することである。

本発明の請求項１に記載の電力供給システムでは、複数の交流電源の各々に接続された複数のコンバータをインバータの直流側に並列的に接続し、前記インバータの交流側に接続された電力負荷に前記複数の交流電源からの電力を供給する電力供給システムであって、
前記電力負荷は特定負荷及び一般負荷から構成され、前記インバータは、前記特定負荷に接続された特定負荷用インバータと、前記一般負荷に接続された一般負荷用インバータとから構成され、前記特定負荷用インバータ及び前記一般負荷用インバータは前記複数のコンバータの直流側に接続されており、前記特定負荷用インバータの直流側には逆流阻止手段が設けられ、前記逆流阻止手段の上流側は前記複数のコンバータの直流側に接続されており、前記逆流阻止手段と前記特定負荷用インバータとの間には蓄電手段が設けられ、また前記複数のコンバータから前記特定負荷用インバータ及び前記一般負荷用インバータに送給される電力の直流電圧を検知するための電圧検知手段と、前記特定負荷用インバータ及び前記一般負荷用インバータの動作を制御するための制御手段とが設けられており、
前記複数の交流電源のうちいずれかの交流電源からの電力供給が停止して、前記電圧検知手段の検知電圧が第１設定値まで低下すると、前記制御手段は第１電圧低下信号を生成し、前記第１電圧低下信号に基づいて前記一般負荷用インバータの動作を停止させて前記一般負荷への電力供給を遮断し、前記複数の交流電源のうち残りの交流電源からの電力が前記特定負荷へ供給されることを特徴とする。

また、本発明の請求項２に記載の電力供給システムでは、前記複数の交流電源の全定格出力は、予め決定された所定の交流電源からの電力供給が停止した際に、前記複数の交流電源のうち残りの交流電源から供給される電力量が、前記特定負荷の電力消費量と実質上等しく又はこれよりも大きくなるように設定されていることを特徴とする。

さらに、本発明の請求項３に記載の電力供給システムでは、前記特定負荷は、第１特定負荷と、前記第１特定負荷よりも電力供給の優先度が低い第２特定負荷とから構成され、前記第１及び第２特定負荷にはそれぞれ第１特定負荷用インバータ及び第２特定負荷用インバータが接続され、前記第１及び第２特定負荷用インバータは前記一般負荷用インバータとともに前記複数のコンバータの直流側に接続されており、前記逆流阻止手段は、前記第１及び第２特定負荷用インバータの直流側にそれぞれ設けられた第１及び第２逆流阻止手段から構成され、前記第１及び第２逆流阻止手段の上流側は前記複数のコンバータの直流側にそれぞれ接続されており、前記蓄電手段は、前記第１特定負荷用インバータと前記第１逆流阻止手段との間に設けられた第１蓄電手段と、前記第２特定負荷用インバータと前記第２逆流阻止手段との間に設けられた第２蓄電手段とから構成されており、
前記複数の交流電源のうちいずれかの交流電源からの電力供給が停止して、前記電圧検知手段の前記検知電圧が前記第１設定値まで低下すると、前記制御手段は前記第１電圧低下信号を生成し、前記第１電圧低下信号に基づいて前記一般負荷用インバータの動作を停止させ、前記複数の交流電源のうち残りの交流電源からの電力が前記第１及び第２特定負荷へ供給され、また前記電圧検知手段の前記検知電圧が前記第１設定値より低い第２設定値まで低下すると、前記制御手段は第２電圧低下信号を生成し、前記第２電圧低下信号に基づいて前記第２特定負荷用インバータの動作を停止させて前記第２特定負荷への電力供給を遮断し、前記複数の交流電源のうち前記残りの交流電源からの電力が前記第１特定負荷へ供給されることを特徴とする。

さらにまた、本発明の請求項４に記載の電力供給システムでは、前記第１特定負荷を賄うための前記第１蓄電手段の蓄電容量は、前記第２特定負荷を賄うための前記第２蓄電手段の蓄電容量よりも大きく構成されており、また前記複数の交流電源の全定格出力は、予め決定された所定の交流電源からの電力供給が停止した際に、前記複数の交流電源のうち残りの交流電源から供給される電力量が、前記第１特定負荷の電力消費量と実質上等しく又はこれよりも大きくなるように設定されていることを特徴とする。

本発明の請求項１に記載の電力供給システムによれば、電圧検知手段は複数のコンバータから特定負荷用インバータ及び一般負荷用インバータに送給される電力の直流電圧を検知するので、電圧検知手段は一つのみ設ければよく、その結果、電力供給システムの構成を比較的簡単なものとすることができ、電力供給システムに要するコストを低減することが可能となる。また、電圧検知手段の検知電圧が第１設定値まで低下すると、制御手段は第１電圧低下信号を生成し、この第１電圧低下信号に基づいて一般負荷用インバータの動作を停止させるので、例えば故障などにより複数の交流電源のうちいずれかの交流電源から供給される電力が低下した場合であっても、検知電圧が第１設定値まで低下していなければ、一般負荷への供給電力は遮断されることがない。したがって、複数の交流電源から供給される電力が低下したとしても、特定負荷及び一般負荷に必要な電力を供給することができれば、一般負荷用インバータの動作を停止させることなく特定負荷及び一般負荷に電力供給し続けることができ、信頼性の高い電力供給システムを提供することが可能となる。さらに、特定負荷用インバータの直流側には逆流阻止手段が設けられているので、複数の交流電源のうちいずれかの交流電源からの電力供給が停止した場合に、蓄電手段からの電力は特定負荷へのみ供給される。その結果、蓄電手段は特定負荷側に設ければよく、電力供給システムに要するコストを低減することが可能となる。なお、交流電源とは、商用電源や交流発電機などである。

また、本発明の請求項２に記載の電力供給システムによれば、複数の交流電源の全定格出力は、予め決定された所定の交流電源からの電力供給が停止した際に、複数の交流電源のうち残りの交流電源から供給される電力量が、特定負荷の電力消費量と実質上等しく又はこれよりも大きくなるように設定されているので、例えば複数の交流電源のうちの所定の交流電源（例えば、商用電源）に長時間の停電が発生した場合でも、残りの交流電源（例えば、交流発電機）により特定負荷に必要な電力を供給し続けることができ、信頼性の高い電力供給システムを提供することが可能となる。

さらに、本発明の請求項３に記載の電力供給システムによれば、検知電圧が第２設定値まで低下すると、制御手段は第２電圧低下信号に基づいて第２特定負荷用インバータの動作を停止させて第２特定負荷への電力供給を遮断するので、特定負荷の中でも特に重要度の高い第１特定負荷に対して優先的に電力を供給することができ、より信頼性の高い電力供給システムを提供することが可能となる。

さらにまた、本発明の請求項４に記載の電力供給システムによれば、第１特定負荷を賄うための第１蓄電手段の蓄電容量は、第２特定負荷を賄うための第２蓄電手段の蓄電容量よりも大きく構成されているので、第１蓄電手段により第１特定負荷を作動させることができる作動可能時間は、第２蓄電手段により第２特定負荷を作動させることができる作動可能時間よりも長くなる。また、複数の交流電源の全定格出力は、予め決定された所定の交流電源からの電力供給が停止した際に、複数の交流電源のうち残りの交流電源から供給される電力量が、第１特定負荷の電力消費量と実質上等しく又はこれよりも大きくなるように設定されているので、例えば複数の交流電源のうちの所定の交流電源（例えば、商用電源）に長時間の停電が発生した場合でも、残りの交流電源（例えば、交流発電機）により第１特定負荷に必要な電力を供給し続けることができ、信頼性の高い電力供給システムを提供することが可能となる。

以下、添付図面を参照して、本発明に従う電力供給システムの一実施形態について説明する。図１は、本発明による電力供給システムを示す概略構成図であり、図２は、図１の電圧供給システムの制御系の概略を示すブロック図である。

図１において、この実施形態の電力供給システム２は、複数（本実施形態では、２個）の交流電源４，８の各々に対応して接続された複数（本実施形態では、２個）のコンバータ６，１０がインバータ１２の直流側に並列的に接続されており、インバータ１２の交流側に接続された電力負荷１４に複数の交流電源４，８からの電力がそれぞれ供給される。なお、本実施形態では、複数の交流電源４，８はそれそれ商用電源４及び交流発電機８から構成され、また複数のコンバータ６，１０は、商用電源４に接続された第１コンバータ６と、交流発電機８に接続された第２コンバータ１０とから構成されている場合について説明するが、商用電源４は他の交流発電機でもよく、また交流電源を３つ以上の交流電源（すなわち、交流電源群）から構成するようにしてもよい。以下、この電力供給システム２の各構成要素について詳細に説明する。

商用電源４は、例えば３相の２００Ｖの交流電力を供給し、この交流電力は例えば電力会社から供給される。交流発電機８は、例えば同期発電機などで構成され、ガスエンジン、ディーゼルエンジン、ガスタービン又はスターリングエンジン等の回転型原動機１６に駆動軸１８を介して駆動連結されている。この交流発電機８は、回転型原動機１６の駆動軸１８によって所定方向に回転駆動されることにより交流電力を発電する。また、交流発電機８から供給される電力の定格値（すなわち、交流発電機８の定格出力）は、特定負荷２０及び一般負荷２２（後述する）で要求される電力量を合計した、電力供給システム２全体で要求される電力量よりも小さく構成されている。したがって、交流発電機８からの電力の不足分、すなわち、電力供給システム２全体で要求される電力量から、交流発電機８からの電力を差し引いた分については、商用電源４からの電力によって賄われる。

第１及び第２コンバータ６，１０は、交流電力を直流電力に変換する電力変換装置であり、第１コンバータ６の交流側は商用電源４に、また第２コンバータ１０の交流側は交流発電機８に接続され、これらコンバータ６，１０は、商用電源４及び交流発電機８からの各交流電力をそれぞれ直流電力に変換する。また、第１及び第２コンバータ６，１０の各直流側は、それぞれ第１及び第２分岐電力ライン２４，２６を介して接続されており、これにより商用電源４及び交流発電機８は直流連系されている。

電力負荷１４は、特定負荷２０及び一般負荷２２から構成され、例えば１００Ｖ，６０Ｈｚの交流電圧を有する交流電力が供給されることにより駆動される。これら特定負荷２０及び一般負荷２２は、例えば一般家庭や工場等において使用される照明設備、空調設備及び工作機械等の様々な電気機器、電子機器等で構成される。ここで、特定負荷２０とは、一般負荷２２よりも優先的に電力を供給すべき負荷であり、例えばコンピュータなどの情報通信機器やオートメーション工場のベルトコンベアなどのように、電力供給が停止すると重大な影響を受けるものである。これに対して、一般負荷２２は、電力供給が停止しても特定負荷２０ほど重大な影響を受けないものである。

インバータ１２は、例えば半導体素子（例えば、サイリスタ、パワートランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ等）で構成され、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置である。このインバータ１２は、その交流側が特定負荷２０に接続された特定負荷用インバータ２８と、その交流側が一般負荷２２に接続された一般負荷用インバータ３０とから構成されている。また、特定負荷用インバータ２８の直流側は、電力ライン３２、逆流阻止手段３４（後述する）及び第３分岐電力ライン３６を介して第１及び第２コンバータ６，１０の直流側に接続され、また一般負荷用インバータ３０の直流側は、第４分岐電力ライン３８を介して第１及び第２コンバータ６，１０の直流側に接続されており、これにより特定負荷用インバータ２８及び一般負荷用インバータ３０は第１及び第２コンバータ６，１０の直流側に接続される。具体的には、第１及び第２分岐電力ライン２４，２６の第１分岐点４０と、第３及び第４分岐電力ライン３６，３８の第２分岐点４２とは、共通電力ライン４４を介して接続されている。

図１において、この電力供給システム２は、特定負荷用インバータ２８の直流側に設けられた逆流阻止手段３４と、この逆流阻止手段３４と特定負荷用インバータ２８の直流側との間に設けられた蓄電手段４６と、第１及び第２コンバータ６，１０の直流側の直流電圧を検知する電圧検知手段４８と、特定負荷用インバータ２８及び一般負荷用インバータ３０の動作を制御する制御手段５０とを備えており、電圧検知手段４８は、第１及び第２コンバータ６，１０から特定負荷用インバータ２８及び一般負荷用インバータ３０に送給される電力（すなわち、共通電力ライン４４を流れる電力）の電圧を検知する。

逆流阻止手段３４は、例えばダイオードで構成され、その上流側であるアノード（陽極側）が第３分岐電力ライン３６及び共通電力ライン４４を介して第１及び第２コンバータ６，１０の直流側に接続され、またその下流側であるカソード（陰極側）が電力ライン３２を介して特定負荷用インバータ２８の直流側に接続されている。なお、本実施形態では、逆流阻止手段３４をダイオードで構成したが、例えば逆阻止型コンバータなどのように逆流を阻止することができる素子や回路などで構成することも可能である。

蓄電手段４６は、例えばパワーキャパシタなどで構成されており、比較的大きい蓄電容量を有している。具体的には、蓄電手段４６は、商用電源４の瞬低が発生した場合に、この蓄電手段４６からの電力と交流発電機８からの電力とにより特定負荷２０へ供給するのに必要な電力を賄えるだけの蓄電容量を有している。また、この蓄電手段４６の陽極側は電力ライン３２に接続されており、またその陰極側は接地されている。

電圧検知手段４８は共通電力ライン４４に設けられており、第１及び第２コンバータ６，１０の直流側（すなわち、共通電力ライン４４）における直流電圧を検知する。この電圧検知手段４８からの検知信号は、制御手段５０に送給される。例えばマイクロプロセッサから構成される制御手段５０は、作動制御手段５２、電圧低下判定手段５４、電圧低下信号生成手段５６及び記憶手段５８を含んでいる。作動制御手段５２は、第１及び第２コンバータ６，１０並びに特定負荷用インバータ２８及び一般負荷用インバータ３０を作動制御する。また、電圧低下判定手段５４は、電圧検知手段４８の検知電圧と記憶手段５８にて記憶されている第１設定値（例えば、１９０Ｖ程度に設定される）とを比較し、電圧低下信号生成手段５６は、この検知電圧が第１設定値まで低下すると電圧低下信号を生成し、生成された電圧低下信号は後述するように一般負荷用インバータ３０に送給される。

この電力供給システム２の動作を説明すると、次の通りである。商用電源４からの交流電力は第１コンバータ６に送給されて、この第１コンバータ６により直流電力に変換されて共通電力ライン４４に送給される。また、回転型原動機１６により駆動される交流発電機８にて発生された発電電力（交流電力）は第２コンバータ１０に送給されて、この第２コンバータ１０により直流電力に変換されて共通電力ライン４４に送給される。共通電力ライン４４からの直流電力は、第３分岐電力ライン３６を介して特定負荷用インバータ２８へ送給されるとともに、第４分岐電力ライン３８を介して一般負荷用インバータ３０へ送給される。特定負荷用インバータ２８に送給された直流電力は、例えば１００Ｖ、６０Ｈｚの交流電圧を有する交流電力に変換された後に特定負荷２０に送給され、この特定負荷２０にて消費される。また、一般負荷用インバータ３０に送給された直流電力は、上述したと同様に、例えば１００Ｖ、６０Ｈｚの交流電力に変換された後に一般負荷２２に送給され、この一般負荷２２にて消費される。なお、第１及び第２コンバータ６，１０の直流側（すなわち、共通電力ライン４４）における電圧は、例えば２００Ｖ程度の直流電圧に設定される。

このような電力供給状態においては、電圧検知手段４８は共通電力ライン４４を流れる直流電力の電圧を検知し、この検知信号が制御手段５０に送給され、制御手段５０は共通電力ライン４４の直流電圧を常時監視する。また、共通電力ライン４４から特定負荷用インバータ２８に送給される直流電力の一部は、蓄電手段４６へ送給されてこの蓄電手段４６に蓄えられる。

なお、商用電源４及び交流発電機８からの交流電圧は２００Ｖ以上であるのが好ましく、このように構成することによって、第１及び第２コンバータ６，１０の直流側（すなわち、共通電力ライン４４）における直流電圧を常時２００Ｖ以上に維持することができ、蓄電手段４６に対して効率よく充電を行うことが可能となる。

この電力供給システム２は、ＵＰＳ機能と、商用電源４及び交流発電機８のいずれか一方からの電力供給が停止した場合でも特定負荷２０に電力を供給し続けることができる特定負荷保護機能とを備えている。ＵＰＳ機能とは、停電や故障などの異常により商用電源４及び交流発電機８のいずれか一方からの電力供給が停止した時であっても、電力負荷１４に対して電力が供給される機能であり、このＵＰＳ機能と特定負荷保護機能とを組み合わせることによって、商用電源４の供給停止が生じた場合においても特定負荷２０の作動停止を防止することができる。

上述した電力供給状態において、例えば瞬低などにより商用電源４からの電力供給が停止すると、第１及び第２コンバータ６，１０の直流側における直流電圧が低下し始める。このように電圧低下が生じると、蓄電手段４６に蓄えられていた電力が放電し始め、この蓄電手段４６からの電力が特定負荷用インバータ２８を介して特定負荷２０へと供給され、これにより特定負荷２０には、交流発電機８からの電力と蓄電手段４６からの電力とが供給される。即ち、商用電源４からの電力により賄っていた電力分が、蓄電手段４６に蓄えられていた電力により賄われ、特定負荷２０に供給される交流電力の電力低下が防止される。一方、一般負荷２２には交流発電機８からの電力のみが供給され、一般負荷２２に供給される交流電力の電力低下が生じる。このとき、蓄電手段４６の上流側に逆流阻止手段３４が設けられているので、蓄電手段４６からの電力は、特定負荷用インバータ２８側へのみ供給され、一般負荷用インバータ３０側へ流れることはない。

商用電源４からの供給停止状態が長くなると、第１及び第２コンバータ６，１０の直流側における直流電圧がさらに低下するようになる。このようにして電圧検知手段４８の検知電圧が上記第１設定値まで低下すると、電圧低下判定手段５４は、上記検知電圧と第１設定値とを比較して電圧低下が発生したと判定し、電圧低下信号生成手段５６は電圧低下信号を生成し、作動制御手段５２はこの電圧低下信号を一般負荷用インバータ３０に送給し、この電圧低下信号に基づいて一般負荷用インバータ３０の作動を停止する。このように一般負荷用インバータ３０の駆動が停止すると、一般負荷２２への電力供給が停止され、一般負荷２２は作動停止される。一方、交流発電機８からの電力は全て特定負荷２０へと供給され、特定負荷２０は交流発電機８からの電力により作動が維持され、特定負荷２０の作動停止を防止することができる。商用電源４からの供給停止に伴うこの特定負荷２０の作動停止を確実に防止するためには、交流発電機８の定格値（定格出力）が、特定負荷２０を作動するために必要な電力消費量と実質上等しく、又はこの電力消費量よりも大きくなるように設定することが望ましい。

なお、上述した説明では、商用電源４からの電力供給が停止した場合について説明したが、交流発電機８からの電力供給が停止した場合でも上述と同様の動作が行われ、特定負荷２０に対して商用電源４からの電力が供給される。なお、交流発電機８の作動停止に伴う特定負荷２０の作動停止を確実に防止するためには、商用電源４から供給される電力が特定負荷２０を作動するために必要な電力消費量と実質上等しく又はこれよりも大きくなるように設定することが望ましい。したがって、この特定負荷保護機能により、商用電源４及び交流発電機８のうちいずれか一方からの電力供給が停止した場合であっても、商用電源４及び交流発電機８のうち他方からの電力を特定負荷２０に対して供給し続けることができ、その結果、信頼性の高い電力供給システム２を提供することが可能となる。

なお、商用電源４及び交流発電機８のいずれか一方からの電力供給が一旦停止してから復旧した場合には、商用電源４及び交流発電機８の双方からの電力供給が再開される。この場合、例えば、第１及び第２分岐電力ライン２４，２６にそれぞれ設けられた電圧復旧検知手段（図示せず）により、商用電源４及び交流発電機８からの交流電圧が正常値に復旧したことを検知するとともに、この各電圧復旧検知手段からの検知信号に基づき作動制御手段５２が一般負荷用インバータ３０を作動して、一般負荷２２への電力供給が再開されるようにしてもよい。

上述した実施形態では、特定負荷用インバータ２８側にのみ蓄電手段４６を設けているが、一般負荷用インバータ３０側にも蓄電手段（図示せず）を設けるようにしてもよい。この場合、一般負荷用インバータ３０の直流側に蓄電手段を設け、蓄電手段の陽極側を第４分岐電力ライン３８に接続し、またその陰極側を接地すればよく、このように構成することによって、商用電源４及び交流発電機８のいずれか一方からの電力供給が停止したときに、商用電源４及び交流発電機８のうち他方からの電力と、この蓄電手段からの電力とを一般負荷２２に供給することができ、例えば瞬低などが発生した場合であっても、一般負荷２２に対しても一時的に安定した電力供給を行うことが可能となる。

次に、図３を参照して、電力供給システムの他の実施形態について説明する。図３は、他の実施形態による電力供給システムを示す概略構成図である。この他の実施形態において、図１及び図２と実質上同一の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。

この他の実施形態の電力供給システム２Ａでは、特定負荷２０Ａは、第１特定負荷６０と、この第１特定負荷６０よりも電力供給の優先度が低い第２特定負荷６２とから構成され、また上記実施形態と同様、複数（本実施形態では、２個）の交流電源４，８Ａはそれぞれ商用電源４及び交流発電機８Ａから構成されている。また、第１特定負荷６０には第１特定負荷用インバータ６４が接続され、第２特定負荷６２には第２特定負荷用インバータ６６が接続されている。第１及び第２特定負荷用インバータ６４，６６並びに一般負荷用インバータ３０がインバータ１２Ａを構成し、これらインバータ３０，６４，６６は、第５〜第７分岐電力ライン６８，７０，７２を介してそれぞれ第１及び第２コンバータ６，１０の直流側に接続されている。具体的には、第１及び第２分岐電力ライン２４，２６の第１分岐点４０は、共通電力ライン４４を介して、第５〜第７分岐電力ライン６８，７０，７２の第２分岐点４２Ａと接続されている。

また、逆流阻止手段３４Ａは、第１及び第２特定負荷用インバータ６４，６６の直流側にそれぞれ設けられた第１及び第２逆流阻止手段７４，７６から構成されている。第１逆流阻止手段７４の上流側であるアノードは、第５分岐電力ライン６８を介して共通電力ライン４４の第２分岐点４２Ａ（すなわち、第１及び第２コンバータ６，１０の直流側）に接続され、またその下流側であるカソードは、第３電力ライン７８を介して第１特定負荷用インバータ６４の直流側と接続されている。また第２逆流阻止手段７６の上流側であるアノードは、第６分岐電力ライン７０を介して共通電力ライン４４の第２分岐点４２Ａ（すなわち、第１及び第２コンバータ６，１０の直流側）に接続され、またその下流側であるカソードは、第４電力ライン８０を介して第２特定負荷用インバータ６６の直流側と接続されている。

さらに、蓄電手段４６Ａは第１及び第２蓄電手段８２，８４から構成され、第１蓄電手段８２が第１特定負荷用インバータ６４と第１逆流阻止手段７４との間に設けられ、第２蓄電手段８４が第２特定負荷用インバータ６６と第２逆流阻止手段７６との間に設けられている。第１蓄電手段８２の陽極側は第３電力ライン７８と接続され、その陰極側は接地されており、また第２蓄電手段８４の陽極側は第４電力ライン８０と接続され、その陰極側は接地されている。なお、後述するように、商用電源４及び交流発電機８Ａのうちいずれか一方からの電力供給が停止した場合には、第１特定負荷６０に対して優先的に電力が供給されるように、第１特定負荷６０を賄うための第１蓄電手段８２の蓄電容量が第２特定負荷６２を賄うための第２蓄電手段８４の蓄電容量よりも大きく構成されている。

さらにまた、制御手段５０Ａの記憶手段（図示せず）には、第１設定値（例えば、１９０Ｖ）と、この第１設定値よりも低い値を有する第２設定値（例えば、１８０Ｖ）とが記憶されている。なお、この第１及び第２設定値は、電力供給システム２Ａの用途などに応じて適宜設定することが可能である。上述した構成に関連して、制御手段５０Ａの電圧低下判定手段（図示せず）は、共通電力ライン４４の直流電圧が上記第１設定値まで低下するとこの電圧低下を判定し、その電圧低下信号生成手段（図示せず）は第１電圧低下信号を生成する。また、この共通電力ライン４４の直流電圧が上記第２設定値まで低下すると、電圧低下判定手段はこの電圧低下を判定し、電圧低下信号生成手段は第２電圧低下信号を生成する。制御手段５０Ａの作動制御手段（図示せず）は第１電圧低下信号を一般負荷用インバータ３０に送給し、第２電圧低下信号を第２特定負荷用インバータ６６に送給する。この他の実施形態の電力供給システムのその他の構成は、図１及び図２に示す実施形態と実質上同一である。

次に、この他の実施形態の電力供給システム２Ａの動作について説明する。商用電源４及び交流発電機８Ａからの各交流電力はそれぞれ第１及び第２コンバータ６，１０に送給されて、この第１及び第２コンバータ６，１０によりそれぞれ直流電力に変換される。第１及び第２コンバータ６，１０によってそれぞれ変換された各直流電力は第１分岐点４０において合流され、さらにこの合流された直流電力は共通電力ライン４４に伝送された後に、第２分岐点４２Ａから第５〜第７分岐電力ライン６８，７０，７２を介して第１特定負荷用インバータ６４、第２特定負荷用インバータ６６及び一般負荷用インバータ３０にそれぞれ送給される。

第５分岐電力ライン６８を通して送給される直流電力は、第１特定負荷用インバータ６４にて所定の交流電力に変換され、かく変換された交流電力が第１特定負荷６０に送給されて消費され、第１特定負荷用インバータ６４に送給される直流電力の一部は第１蓄電手段８２へ送給されて蓄電される。また第６分岐電力ライン７０を通して送給される直流電力は、第２特定負荷用インバータ６６にて所定の交流電力に変換され、かく変換された交流電力が第２特定負荷６２に送給されて消費され、第２特定負荷用インバータ６６に送給される直流電力の一部は第２蓄電手段８４に送給されて蓄電される。さらに、第７分岐電力ライン７２を通して送給される直流電力は、一般負荷用インバータ３０にて所定の交流電力に変換され、かく変換された交流電力は一般負荷２２に送給されて消費される。

上述した電力供給状態において、例えば停電などにより商用電源４からの電力供給が停止すると、第１及び第２コンバータ６，１０の直流側（すなわち、共通電力ライン４４）における直流電圧が低下し始める。このように直流電圧が低下すると、第１及び第２蓄電手段８２，８４に蓄えられていた電力がそれぞれ放電し始め、第１蓄電手段８２からの電力が第１特定負荷用インバータ６４に、また第２蓄電手段８４からの電力が第２特定負荷用インバータ６６に送給され、これによって、第１及び第２特定負荷用インバータ６４，６６に送給される直流電力の電圧低下が防止され、第１特定負荷６０には、交流発電機８Ａからの電力と第１蓄電手段８２からの電力とが供給され、また第２特定負荷６２には、交流発電機８Ａからの電力と第２蓄電手段８４からの電力とが供給される。一方、一般負荷２２には交流発電機８Ａからの電力のみが供給され、一般負荷用インバータ３０に送給される直流電力の電圧が低下するようになる。このとき、第１及び第２蓄電手段８２，８４の上流側には第１及び第２逆流阻止手段７４，７６が配設されているので、これら蓄電手段７４，７６からの電力はそれぞれ、第１及び第２特定負荷用インバータ６４，６６側へのみ供給され、第１及び第２特定負荷用インバータ６４，６６とは反対側（すなわち、一般負荷用インバータ３０側）へ供給されることはない。

商用電源４からの電力供給停止状態が長くなると、第１及び第２コンバータ６，１０の直流側における直流電圧がさらに低下するようになる。このようにして電圧検知手段４８Ａの検知電圧が上記第１設定値（例えば１９０Ｖ）まで低下すると、制御手段５０Ａの電圧低下判定手段（図示せず）は上記第１設定値と検知電圧とを比較して第１段階目の電圧低下が発生したことを判定し、制御手段５０Ａの電圧低下信号生成手段（図示せず）は第１電圧低下信号を生成し、制御手段５０Ａの作動制御手段（図示せず）はかく生成された第１電圧低下信号を一般負荷用インバータ３０に送給し、この第１電圧低下信号に基づいて一般負荷用インバータ３０の作動を停止する。

このように一般負荷用インバータ３０の駆動が停止すると、一般負荷２２への電力供給が停止され、交流発電機８Ａからの電力は全て第１及び第２特定負荷用インバータ６４，６６を介して第１及び第２特定負荷６０，６２へと供給され、これら第１及び第２特定負荷６０，６２にて消費され、第１及び第２特定負荷６０，６２の作動停止を防止することができる。

この電力供給停止状態からさらに電圧検知手段４８Ａの検知電圧が低下し、第１設定値よりも低い第２設定値（例えば、１８０Ｖ）まで低下すると、上記電圧低下判定手段は上記検知電圧と第２設定値とを比較して第２段階目の電圧低下が発生したことを判定し、上記電圧低下信号生成手段は第２電圧低下信号を生成し、上記作動制御手段は第２電圧低下信号を第２特定負荷用インバータ６６に送給し、この第２電圧低下信号に基づいて第２特定負荷用インバータ６６の駆動を停止する。このように第２特定負荷用インバータ６６の駆動が停止すると、第２特定負荷６２への電力供給が停止され、交流発電機８Ａからの電力は全て第１特定負荷用インバータ６４を介して第１特定負荷６０へと供給され、第１特定負荷６０が作動停止することが防止される。

この実施形態では、交流発電機８Ａの定格出力は、第１特定負荷６０が必要とする電力消費量と実質上等しく又はこれよりも大きくなるように設定されている。このように設定されているので、交流発電機８Ａにより第１特定負荷６０へ電力を供給し続けることが可能となり、第１特定負荷６０の作動停止を確実に防止することができ、その結果、信頼性の高い電力供給システム２Ａを提供することが可能となる。

なお、上記実施形態と同様に、商用電源４又は交流発電機８Ａからの電力供給が復旧した場合には、商用電源４及び交流発電機８Ａの双方からの電力供給が再開される。この場合、例えば、第１及び第２分岐電力ライン２４，２６にそれぞれ設けられた電圧復旧検知手段（図示せず）により、商用電源４及び交流発電機８Ａからの交流電圧が正常値に復旧したことを検知するとともに、この各電圧復旧検知手段からの検知信号に基づき作動制御手段５２が第２特定負荷用インバータ６６及び一般負荷用インバータ３０を優先順位の高い順に作動して、第２特定負荷６２及び一般負荷２２への電力供給を再開するようにしてもよい。なお、各インバータ６６，３０を作動させる際の優先順位は、任意に設定することができる。

本実施形態では、特定負荷２０Ａを第１及び第２特定負荷６０，６２から構成しているが、第１〜第３特定負荷、あるいは第１〜第４特定負荷などのように特定負荷を３つ以上の負荷群（各負荷群には、上述したように、各負荷群に対応した特定負荷用インバータ及び蓄電手段がそれぞれ設けられる）から構成することも可能である。図示しないが、例えば特定負荷２０Ａを第１〜第５特定負荷から構成した場合、これら各特定負荷に電力を供給する際の優先順位を制御手段５０Ａに予め設定しておき、電圧検知手段４８の検知電圧が設定値まで低下した際に、この優先順位の低い順に第１〜第５特定負荷用インバータの駆動を停止させていくようにしてもよい。また、複数の負荷群の各々は、さらに複数の負荷群に分割されていてもよく、この場合にも、分割された複数の負荷群の各々には特定負荷用インバータ及び蓄電手段がそれぞれ対応する。

以上、本発明に従う種々の電力供給システムの実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。

上記各実施形態では、複数の交流電源を商用電源４及び交流発電機８（８Ａ）から構成したが、これに限られず、例えば、商用電源及び複数の交流発電機から構成してもよく、あるいは複数の交流発電機のみから構成してもよい。この場合、複数（例えば、５個）の交流電源の全定格出力は、予め決定された所定（例えば、２個）の交流電源からの電力供給が停止した場合に、残りの交流電源（例えば、３個）から供給される電力が、特定負荷（又は、第１特定負荷）が必要とする電力消費量と実質上等しく又はこれよりも大きくなるように設定しておくのが望ましい。これにより、複数の交流電源のうち所定の交流電源からの電力供給が停止した場合であっても、残りの正常な交流電源により特定負荷（又は、第１特定負荷）へ電力を供給し続けることが可能となり、特定負荷（又は、第１特定負荷）の作動停止を確実に防止することができ、その結果、信頼性の高い電力供給システムを提供することが可能となる。なお、上記予め決定された所定の交流電源は、任意に設定することが可能である。

また、制御手段は、複数の交流電源のうちいずれかの交流電源からの電力供給が停止した場合に、複数の交流電源のうち残りの交流電源の全定格出力が電力負荷へ供給するのに必要な電力量と実質上等しく又はこれよりも大きくなるように、特定負荷用インバータ及び／又は一般負荷用インバータの駆動を停止又は再開させるように制御するのが望ましい。

本発明の一実施形態による電力供給システムを示す概略構成図。 図１の電力供給システムの制御系の概略を示すブロック図。 本発明の他の実施形態による電力供給システムを示す概略構成図。 従来の電力供給システムを示す概略構成図。

符号の説明

２，２Ａ 電力供給システム
４ 商用電源
６ 第１コンバータ
８，８Ａ 交流発電機
１０ 第２コンバータ
１２，１２Ａ インバータ
１４，１４Ａ 電力負荷
２０，２０Ａ 特定負荷
２２ 一般負荷
２８ 特定負荷用インバータ
３０ 一般負荷用インバータ
３４，３４Ａ 逆流阻止手段
４６，４６Ａ 蓄電手段
４８，４８Ａ 電圧検知手段
５０，５０Ａ 制御手段
６０ 第１特定負荷
６２ 第２特定負荷
６４ 第１特定負荷用インバータ
６６ 第２特定負荷用インバータ
７４ 第１逆流阻止手段
７６ 第２逆流阻止手段
８２ 第１蓄電手段
８４ 第２蓄電手段

Claims (4)

1. 複数の交流電源の各々に接続された複数のコンバータをインバータの直流側に並列的に接続し、前記インバータの交流側に接続された電力負荷に前記複数の交流電源からの電力を供給する電力供給システムであって、
   前記電力負荷は特定負荷及び一般負荷から構成され、前記インバータは、前記特定負荷に接続された特定負荷用インバータと、前記一般負荷に接続された一般負荷用インバータとから構成され、前記特定負荷用インバータ及び前記一般負荷用インバータは前記複数のコンバータの直流側に接続されており、前記特定負荷用インバータの直流側には逆流阻止手段が設けられ、前記逆流阻止手段の上流側は前記複数のコンバータの直流側に接続されており、前記逆流阻止手段と前記特定負荷用インバータとの間には蓄電手段が設けられ、また前記複数のコンバータから前記特定負荷用インバータ及び前記一般負荷用インバータに送給される電力の直流電圧を検知するための電圧検知手段と、前記特定負荷用インバータ及び前記一般負荷用インバータの動作を制御するための制御手段とが設けられており、
   前記複数の交流電源のうちいずれかの交流電源からの電力供給が停止して、前記電圧検知手段の検知電圧が第１設定値まで低下すると、前記制御手段は第１電圧低下信号を生成し、前記第１電圧低下信号に基づいて前記一般負荷用インバータの動作を停止させて前記一般負荷への電力供給を遮断し、前記複数の交流電源のうち残りの交流電源からの電力が前記特定負荷へ供給されることを特徴とする電力供給システム。
2. 前記複数の交流電源の全定格出力は、予め決定された所定の交流電源からの電力供給が停止した際に、前記複数の交流電源のうち残りの交流電源から供給される電力量が、前記特定負荷の電力消費量と実質上等しく又はこれよりも大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の電力供給システム。
3. 前記特定負荷は、第１特定負荷と、前記第１特定負荷よりも電力供給の優先度が低い第２特定負荷とから構成され、前記第１及び第２特定負荷にはそれぞれ第１特定負荷用インバータ及び第２特定負荷用インバータが接続され、前記第１及び第２特定負荷用インバータは前記一般負荷用インバータとともに前記複数のコンバータの直流側に接続されており、前記逆流阻止手段は、前記第１及び第２特定負荷用インバータの直流側にそれぞれ設けられた第１及び第２逆流阻止手段から構成され、前記第１及び第２逆流阻止手段の上流側は前記複数のコンバータの直流側にそれぞれ接続されており、前記蓄電手段は、前記第１特定負荷用インバータと前記第１逆流阻止手段との間に設けられた第１蓄電手段と、前記第２特定負荷用インバータと前記第２逆流阻止手段との間に設けられた第２蓄電手段とから構成されており、
   前記複数の交流電源のうちいずれかの交流電源からの電力供給が停止して、前記電圧検知手段の前記検知電圧が前記第１設定値まで低下すると、前記制御手段は前記第１電圧低下信号を生成し、前記第１電圧低下信号に基づいて前記一般負荷用インバータの動作を停止させ、前記複数の交流電源のうち残りの交流電源からの電力が前記第１及び第２特定負荷へ供給され、また前記電圧検知手段の前記検知電圧が前記第１設定値より低い第２設定値まで低下すると、前記制御手段は第２電圧低下信号を生成し、前記第２電圧低下信号に基づいて前記第２特定負荷用インバータの動作を停止させて前記第２特定負荷への電力供給を遮断し、前記複数の交流電源のうち前記残りの交流電源からの電力が前記第１特定負荷へ供給されることを特徴とする請求項１に記載の電力供給システム。
4. 前記第１特定負荷を賄うための前記第１蓄電手段の蓄電容量は、前記第２特定負荷を賄うための前記第２蓄電手段の蓄電容量よりも大きく構成されており、また前記複数の交流電源の全定格出力は、予め決定された所定の交流電源からの電力供給が停止した際に、前記複数の交流電源のうち残りの交流電源から供給される電力量が、前記第１特定負荷の電力消費量と実質上等しく又はこれよりも大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項３に記載の電力供給システム。

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