JP6719604B2

JP6719604B2 - 配電機器及び配電方法

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Publication number: JP6719604B2
Application number: JP2019004009A
Authority: JP
Inventors: ▲飛▼琴 ▲ハオ▼; 洪洋 ▲呉▼; 超言
Original assignee: Delta Electronics Shanghai Co Ltd
Current assignee: Delta Electronics Shanghai Co Ltd
Priority date: 2018-01-23
Filing date: 2019-01-15
Publication date: 2020-07-08
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Description

本開示は、電力電子技術分野に関し、特に、配電機器及び配電方法に関する。

ますます顕著な環境問題に伴って、新エネルギーの応用が広まりつつある。新エネルギー発電をどのようにグリッド（電力網）に接続するかに、重大な関心を寄せている。

新エネルギー発電をグリッドに接続するには、グリッド接続稼動の場合の要求を満足するだけでなく、グリッド切断稼動の場合に負荷に電力を安全に供給できる要求も満足する必要がある。しかしながら、現在の配電装置は、ユーザの元配電構造を変更することなく、新エネルギー発電のグリッド接続稼動及びグリッド切断稼動の要求を満足することが困難である。

なお、上記の背景技術の部分に開示されている情報は、本開示の背景に対する理解を深めるためのものに過ぎないため、当業者に知られている従来技術を構成しない情報を含むことができる。

本開示の目的は、少なくともある程度で関連技術の制限及び欠陥による１つ又は複数の課題を解決するために、配電機器及び配電方法を提供することにある。

本開示の第１の態様によれば、配電機器を提供し、前記配電機器は、
第１の出力端と第２の出力端とを有し、前記第１の出力端が交流グリッドに電気的に接続される電力調節装置と、
第１の可動端と第１の固定端と第２の固定端とを有し、前記第１の可動端が負荷に電気的に接続され、前記第１の固定端が前記交流グリッドに電気的に接続され、前記第２の固定端が前記第２の出力端に電気的に接続され、且つ、前記第２の固定端の接地線が接地される第１の補助配電ユニットとを備え、
ここで、前記交流グリッドが正常である場合、前記第１の可動端は前記第１の固定端に接続され、前記交流グリッドは前記負荷に電力を供給し、前記交流グリッドが異常である場合、前記第１の可動端は前記第２の固定端に接続され、前記電力調節装置は前記第２の出力端を介して前記負荷に電力を供給する。

本開示のいくつかの実施例では、前記負荷の中性線が前記第２の出力端の中性線に電気的に接続され、前記第１の可動端が前記第２の固定端に接続される場合、前記負荷の中性線と前記第２の出力端の中性線とは前記第２の固定端の接地線に電気的に接続され、且つ、前記第２の固定端の接地線を介して接地される。

本開示のいくつかの実施例では、前記電力調節装置は第１の入力端を有し、ここで、前記第１の入力端は発電装置に電気的に接続され、前記電力調節装置は前記発電装置の電気エネルギーを変換する。

本開示のいくつかの実施例では、前記電力調節装置は第２の入力端をさらに有し、前記第２の入力端はエネルギー蓄積装置に電気的に接続され、前記電力調節装置は前記エネルギー蓄積装置の充電／放電の電気エネルギーを変換する。

本開示のいくつかの実施例では、前記第１の入力端は直流入力端であり、前記交流グリッドが正常である場合、前記電力調節装置は前記発電装置の電気エネルギーを第１の交流に変換し、且つ前記第１の出力端を介して前記交流グリッドに伝送し、前記発電装置はグリッド接続発電モードで動作し、前記交流グリッドが異常である場合、前記電力調節装置は前記発電装置の電気エネルギーを第２の交流に変換し、且つ前記第２の出力端を介して前記負荷に電力を供給し、前記発電装置はグリッド切断発電モードで動作する。

本開示のいくつかの実施例では、前記交流グリッドが正常である場合、前記電力調節装置は前記エネルギー蓄積装置の電気エネルギーを第１の交流に変換し、且つ前記第１の出力端を介して前記交流グリッドに伝送し、前記交流グリッドが異常である場合、前記電力調節装置は前記エネルギー蓄積装置の電気エネルギーを第２の交流に変換し、且つ前記第２の出力端を介して前記負荷に電力を供給する。

本開示のいくつかの実施例では、前記配電機器は第２の補助配電ユニットをさらに備え、前記第２の補助配電ユニットが第２の可動端と第３の固定端と第４の固定端とを有し、前記第２の可動端は前記発電装置に電気的に接続され、前記第３の固定端は前記第１の入力端に電気的に接続され、前記第４の固定端は前記交流グリッドに電気的に接続され、且つ前記第３の固定端の接地線は接地される。

本開示のいくつかの実施例では、前記第１の入力端は交流入力端であり、前記交流グリッドが正常である場合、前記第２の可動端は前記第４の固定端に接続され、前記発電装置は前記第２の補助配電ユニットを介して電気エネルギーを前記交流グリッドに出力し、前記発電装置はグリッド接続発電モードで動作し、前記交流グリッドが異常である場合、前記第２の可動端は前記第３の固定端に接続され、前記発電装置は前記第２の補助配電ユニットを介して電気エネルギーを前記第１の入力端に出力し、前記発電装置はグリッド切断発電モードで動作する。

本開示のいくつかの実施例では、前記交流グリッドが異常である場合、前記第３の固定端を介して接地されるように、前記発電装置における出力端の中性線は前記第３の固定端の接地線に接続される。

本開示のいくつかの実施例では、前記配電機器は家庭用配電に適用し、前記第１の補助配電ユニットは家庭用負荷のメインスイッチの前に設けられる。

本開示の第２の態様によれば、上記の配電機器に適用する配電方法を提供し、前記配電方法は、
前記交流グリッドが正常である場合、前記交流グリッドが前記負荷に電力を供給するように、前記第１の補助配電ユニットの前記第１の可動端は前記第１の固定端に接続されるステップと、
前記交流グリッドが異常である場合、前記電力調節装置が前記第２の出力端を介して前記負荷に電力を供給するように、前記第１の補助配電ユニットの前記第１の可動端は前記第２の固定端に接続されるステップと、を含む。

本開示の第３の態様によれば、上記の配電機器に適用する配電方法を提供し、前記配電方法は、
前記交流グリッドが正常である場合、前記交流グリッドが前記負荷に電力を供給するように、前記第１の補助配電ユニットの前記第１の可動端は前記第１の固定端に接続され、且つ、前記発電装置が電気エネルギーを前記交流グリッドに出力するように、前記第２の補助配電ユニットの前記第２の可動端は前記第４の固定端に接続されるステップと、
前記交流グリッドが異常である場合、前記電力調節装置が前記第２の出力端を介して前記負荷に電力を供給するように、前記第１の補助配電ユニットの前記第１の可動端は前記第２の固定端に接続され、且つ、前記発電装置が電気エネルギーを前記電力調節装置に出力するように、前記第２の補助配電ユニットの前記第２の可動端は前記第３の固定端に接続されるステップと、含む。

本発明に係る配電機器は、安全な給電を実現できるばかりでなく、既存の配電線路を変えずに様々な配電方式を実現することもできる。例えば、グリッドが正常である場合に実現可能な配電方式は、グリッドが負荷に電力を供給する方式と、グリッドと新エネルギーとが同時に負荷に電力を供給する方式と、グリッドと新エネルギーとエネルギー蓄積装置とが共通に負荷に電力を供給する方式とを含む。グリッドが異常である場合に実現可能な配電方式は、新エネルギーが負荷に電力を供給する方式と、新エネルギーとエネルギー蓄積装置とが共通に負荷に電力を供給する方式とを含む。補助配電ユニットの端子の接続方式を変えることだけでも、上記の様々な配電方式の間で柔軟に切り替わることができ、非常に便利である。

本開示の例示的な実施例における配電機器及び配電方法によれば、交流グリッドが異常である場合、第１の補助配電ユニットの第１の可動端が第２の固定端及び負荷に接続され、且つ該第２の固定端の接地線が接地されることによって、グリッド切断稼動の場合に負荷側の中性線が接地されて、負荷に電力を安全に供給できる。一方で、本開示の例示的な実施例における配電機器により、ユーザの元配電構造を調整する必要がなく、グリッド切断稼動及びグリッド接続稼動の要求を満足でき、人力及び物力のコストを節約できる。

なお、前記一般的な記載及び後述の詳細な記載は、単なる例示的で解釈的な記載であり、本発明を限定するものではない。

以下の図面は、明細書に組み入れて本明細書の一部分を構成し、本発明に該当する実施例を例示するとともに、明細書とともに本発明の原理を説明するように構成される。なお、以下の記載における図面はただ本発明の一部の実施例に過ぎず、当業者の場合、創造的な労働を付与しない前提で、これらの図面によって他の図面を得ることができる。

一技術案における新エネルギーをグリッドに接続する配電方式を示す模式図である。他の技術案における新エネルギーをグリッドに接続する配電方式を示す模式図である。別の技術案における新エネルギーをグリッドに接続する配電方式を示す模式図である。一技術案におけるＴＮ−Ｓ給電システムを示す模式図である。他の技術案におけるＴＮ−Ｃ−Ｓ給電システムを示す模式図である。本発明の１つの例示的な実施例による配電機器を示す模式的なブロック図である。本発明の他の例示的な実施例による配電機器を示す模式図である。本発明の別の例示的な実施例による配電機器を示す模式図である。

次に、図面を参照しながら、例示的な実施例をより全面的に説明する。ただし、例示的な実施例は複数種類の形態で実施することができ、ここに記述する実施例に限定されない。逆に、これら実施例の提供によれば、本開示を全面で完全に、且つ、例示的な実施例の思想を全面で当業者に伝達する。記載されている特徴、構造又は特性を、何れの適切な様態で１つ又はより多くの実施例に組み合わせても良い。以下の記述では、本開示の実施例を充分に理解するために、多くの詳細を提供する。ただし、当業者であれば、特定の詳細の1つまたは複数を省略してもよく、または他の方法、部材、装置、ステップなどを本開示の技術案を実施する際に使用してもよいことは理解されるべきである。他の場合に、本開示の各様態を不明瞭にすることを避けるために、公知の技術案を詳しく示し又は説明しない。

なお、図面は本開示の模式的な図示に過ぎず、必ずしも縮尺通りに描かれてはいない。図面における同じ図面符号は、同じ又は類似する要素を示すため、それらの重複する記述が省略される。図面に示すいくつかのブロック図は機能的実体であり、必ずしも物理的又は論理的に独立する実体に対応する必要はない。これらの機能的実体は、ソフトウェア形式で実現され、又は、１つ又は複数のハードウェアモジュール或いは集積回路で実現され、又は、異なるネットワーク及び／又はプロセッサ装置及び／又はマイクロコントローラ装置で実現される。

なお、本開示で使用される「接続」は、２つ又は複数の素子を互いに直接に実体でもしくは電気的に接触／結合すること、又は、互いに間接に実体でもしくは電気的に接触／結合することを指してもよい。

図１は一技術案における新エネルギーをグリッドに接続する配電方式を示す模式図である。図１に示すように、この配電システムは、計量メータ１１０と、容量限定ブレーカ１１５と、家庭配電側１３０と、エネルギー変換モジュール１２５とを有してもよい。家庭配電側１３０はリーク保護ブレーカ１３５と、容量限定ブレーカ１４０と、リーク保護ブレーカ１４５と、負荷１５０とを有してもよい。

ここで、計量メータ１１０は、グリッド１０５に電気的に接続され、出力グリッド又は入力グリッドの電量を計測するために用いられる。容量限定ブレーカ１１５は家庭配電側１３０におけるリーク保護ブレーカ１３５及び容量限定ブレーカ１４０に電気的に接続される。エネルギー変換モジュール１２５は、第１の入力端と第１の出力端とを備え、第１の入力端は太陽光発電装置１２０に接続され、第１の出力端はリーク保護ブレーカ１３５に電気的に接続され、発電装置１２０から出力された電気エネルギーを変換するために用いられる。

しかしながら、図１に示す配電システムは、太陽光発電装置１２０をグリッドに接続して電気を販売する稼動モードしか満足できなく、グリッドに故障がある場合に太陽光発電装置１２０により負荷に給電できない。

図２は他の技術案における新エネルギーをグリッドに接続する配電方式を示す模式図である。図２における配電システムが図１における配電システムと相違するのは、エネルギー変換モジュール１２５が、グリッド１０５に故障がある場合に負荷に給電するためのグリッド切断給電ソケット２０５をさらに備えることである。グリッド接続稼動の場合に、図２における配電システムの接続方式は図１における配電システムと一致し、ここで詳細な説明を省略する。

しかしながら、図２に示す配電システムにおいて、グリッド１０５に故障がある場合、家庭用負荷は、屋外のグリッド切断給電ソケット２０５によって給電される必要があり、不便であり、且つ、同様に天気等によって給電が不安定になるという問題がある。

図３は別の技術案における新エネルギーをグリッドに接続する配電方式を示す模式図である。図３における配電システムが図１における配電システムと相違するのは、エネルギー変換モジュール１２５が第２の出力端をさらに備え、家庭配電側１３０が優先負荷３０５をさらに備え、優先負荷３０５はエネルギー変換モジュール１２５の第２の出力端に電気的に接続されることである。

図３に示す配電システムは、給電が不安定であるという問題はあるが、グリッドに故障がある場合に重要な負荷が容易に電力を得ることができる。ただし、図３における配電システムは新築住宅に適しており、既に配電装飾を完成した住宅に対しては既存の配電方式を改良する必要があり、高価である。

さらに、発電装置のグリッド切断給電は安全な給電の要求を満足する必要もあり、図４及び図５に示されているのは従来の給電方式である。図４は一技術案におけるＴＮ−Ｓ給電システムを示す模式図である。図５は他の技術案におけるＴＮ−Ｃ−Ｓ給電システムを示す模式図である。

図４に示すように、ＴＮ−Ｓ給電システムにおいて、作業ニュートラルライン（中性線）Ｎは専用保護線ＰＥから離間し、給電システムが正常に稼動している場合、専用保護線ＰＥには電流が流れなく、負荷のニュートラルライン接続保護線は専用保護線ＰＥに接続されることによって、給電システムの安全性と信頼性を向上させる。

図５に示すように、ＴＮ−Ｃ−Ｓ給電システムにおいて、作業ニュートラルラインＮが専用保護線ＰＥに接続されている部分、即ちＮ線が接地されている部分では、ＰＥ線である作業ニュートラルラインＮを繰り返して接地する必要があり、そうでなければ電力を安全に供給することは困難になる。

このため、現在の給電システムにおいて、発電装置は負荷端に作業ニュートラルラインＮが接地される方式と接地されていない方式との２種類の方式があり、グリッド接続稼動の場合に、単相２線でグリッドと交互にエネルギーを供給できるため、作業ニュートラルラインＮを2回接地されることを許可しなく、グリッド切断稼動の場合に、ユーザに対して、元配電案のグリッドからの給電出力と一致する単相３線式電圧源出力を提供し、このため、作業ニュートラルラインＮがローカルに接地される必要がある。

上記の記載に基づき、本開示の１つの例示的な実施例では、まず配電機器を提供する。図６に示すように、この配電機器６００は電力調節装置６１０と第１の補助配電ユニット６２０とを有してもよい。

電力調節装置６１０は第１の出力端６０５と第２の出力端６１５とを有し、ここで、第１の出力端６０５は交流グリッド１０５に電気的に接続され、第１の補助配電ユニット６２０は第１の可動端０と第１の固定端１と第２の固定端２とを有し、第１の可動端０は負荷１５０に電気的に接続され、第１の固定端１は交流グリッド１０５に電気的に接続され、第２の固定端２は第２の出力端６１５に電気的に接続され、且つ、第２の固定端２の接地線は接地され、交流グリッド１０５が正常である場合、第１の可動端０は第１の固定端１に接続され、交流グリッド１０５は負荷１５０に電力を供給し、交流グリッド１０５が異常である場合、第１の可動端０は第２の固定端２に接続され、電力調節装置６１０は第２の出力端６１５を介して負荷１５０に電力を供給する。

さらに、例示的な本実施例では、負荷１５０の中性線は電力調節装置６１０における第２の出力端６１５の中性線に電気的に接続され、第１の補助配電ユニット６２０の第１の可動端０が第２の固定端２に接続される場合、負荷１５０の中性線と電力調節装置６１０における第２の出力端６１５の中性線はともに第２の固定端２の接地線に電気的に接続され、且つ、第２の固定端２の接地線を介して接地される。

図６に示す配電機器によれば、交流グリッドが異常である場合、第１の補助配電ユニット６２０の第１の可動端０は第２の固定端２に接続され、且つこの第２の固定端２の接地線は接地されることによって、グリッド切断稼動の場合、電力調節装置から出力された三相交流が負荷に直接に電力を供給し、且つ負荷及び電力調節装置から出力された三相交流はともに接地されることができ、これにより、負荷１５０に電力を安全に供給する。一方で、本開示の例示的な実施例における配電機器により、ユーザの元（既存の）配電構造を調整する必要がなく、グリッド切断稼動及びグリッド接続稼動の要求を満足でき、人力及び物力のコストを節約できる。

また、例示的な本実施例では、電力調節装置６１０が第１の入力端６２５を有してもよく、第１の入力端６２５は発電装置１２０に電気的に接続され、電力調節装置６１０は発電装置１２０から出力される電気エネルギーを変換するために用いられることができる。大グリッドが正常に動作する場合、電力調節装置６１０は発電装置１２０から出力される電気エネルギーを適切な交流（本開示では、第１の交流と呼ばれる）に変換し、且つ、第１の出力端６０５を介して大グリッドに供給し、これによりグリッド接続発電が図られる。大グリッドが異常（例えば、グリッド故障による停電）である場合、電力調節装置６１０は発電装置１２０から出力される電気エネルギーを適切な交流（本開示でば、第２の交流と呼ばれる）に変換し、且つ、第２の出力端６１５を介して負荷に供給し、これによりグリッド切断発電が図られる。

なお、例示的な本実施例では、発電装置１２０は太陽光発電装置であるが、本開示の例示的な実施例はこれに限定されなく、例えば発電装置は風力発電装置又は燃料電池発電装置などであってもよく、本開示では、これを特に限定しない。同様に、電力調節装置６１０は複数の第１の入力端６２５をさらに有してもよく、第１の入力端６２５のそれぞれは対応する１つの発電装置１２０に接続され、且つ、複数の発電装置１２０は異なる種類であってもよい。

さらに、例示的な本実施例では、第１の入力端６２５は直流入力端であり、交流グリッド１０５が正常である場合、電力調節装置６１０は発電装置１２０から出力される電気エネルギーを第１の交流に変換し、且つ、第１の出力端６０５を介して交流グリッド１０５に伝送し、発電装置１２０はグリッド接続発電モードで動作し、交流グリッド１０５が異常である場合、電力調節装置６１０は発電装置１２０から出力される電気エネルギーを第２の交流に変換し、且つ、第２の出力端６１５を介して負荷１５０に電力を供給し、発電装置１２０はグリッド切断発電モードで動作する。

新エネルギー発電は主に断続的に発電し、給電が不安定である。太陽光発電を例として、グリッドは、夜間などの消費電力のピーク時に太陽光発電を利用できないが、昼間などの給電のアイドル時に大量の太陽光電力を吸収する必要がある。このため、グリッドの給電のアイドル時に新エネルギー発電を吸收して蓄積する必要があり、消費電力のピーク時に蓄積された新エネルギー発電によって給電できる。従って、エネルギー蓄積システムは、新エネルギー発電が不安定であるという問題を解決する焦点となっている。エネルギー蓄積システムの接続はグリッドが新エネルギー発電のピークと消費電力のピークとの時差のマッチングを改善することに寄与する。図７は本発明の他の例示的な実施例による配電機器を示す模式図である。

図７に示すように、この配電機器７００は電力調節装置７１０と第１の補助配電ユニット７２０とを有してもよい。発電装置１２０は直流側から配電機器７００に接続される。

例示的な本実施例では、電力調節装置７１０は第１の出力端７０５と、第２の出力端７１５と、第１の入力端７２５と、第２の入力端７４０とを有し、ここで、第１の出力端７０５は交流グリッド１０５に電気的に接続され、第１の入力端７２５は発電装置１２０に電気的に接続され、第２の入力端７４０はエネルギー蓄積装置７４５に電気的に接続される。

さらに、電力調節装置７１０は、発電装置１２０又はエネルギー蓄積装置７４５の電気エネルギーを変換するための電力変換回路７３５をさらに有してもよい。

第１の補助配電ユニット７２０は第１の可動端０と、第１の固定端１と、第２の固定端２とを有し、第１の可動端０は負荷１５０に電気的に接続され、第１の固定端１は交流グリッド１０５に電気的に接続され、第２の固定端２は第２の出力端７１５に電気的に接続され、且つ、第２の固定端２の接地線は接地され、交流グリッド１０５が正常である場合、第１の可動端０は第１の固定端１に接続され、交流グリッド１０５は負荷１５０に電力を供給し、交流グリッド１０５が異常である場合、第１の可動端０は第２の固定端２に接続され、電力調節装置７１０は第２の出力端７１５を介して負荷１５０に電力を供給する。

さらに、例示的な本実施例では、負荷１５０の中性線は電力調節装置７１０における第２の出力端７１５の中性線に電気的に接続され、第１の補助配電ユニット７２０の第１の可動端０が第２の固定端２に接続される場合、負荷１５０の中性線と電力調節装置７１０における第２の出力端７１５の中性線はともに第２の固定端２の接地線に電気的に接続され、且つ、第２の固定端２の接地線を介して接地される。

さらに、交流グリッド１０５が正常である場合、電力調節装置７１０はエネルギー蓄積装置７４５の電気エネルギーを第１の交流に変換し、且つ、第１の出力端７０５を介して交流グリッド１０５に伝送し、交流グリッド１０５が異常である場合、電力調節装置７１０はエネルギー蓄積装置７４５の電気エネルギーを第２の交流に変換し、且つ、第２の出力端７１５を介して負荷１５０に電力を供給する。

例示的な本実施例では、電力変換回路７３５はエネルギー蓄積装置から出力される電気エネルギーを変換してもよく、入力された電気エネルギーを変換してエネルギー蓄積装置に蓄積してもよい。エネルギー蓄積装置の接続のため、交流グリッド１０５に故障がある場合、負荷１５０に安定な電力を供給でき、発電装置１２０は、グリッド切断の場合に、負荷１５０に電力を供給したり、エネルギー蓄積システムを充電したりできる。発電装置１２０は、グリッドに故障がある場合に負荷に電力を供給したり、消費電力のピーク時にグリッドに電気エネルギーを伝送したりできるように、グリッド接続の場合に余分な電気エネルギー（例えば、給電のアイドル時に）をエネルギー蓄積システムに蓄積することができる。

なお、例示的な本実施例では、交流グリッド１０５が異常である場合、発電装置１２０及びエネルギー蓄積装置７４５の少なくとも１つは電力変換回路７３５と第２の出力端７１５を介して負荷１５０に電力を供給することができる。

なお、図７に示す電力調節装置７１０はエネルギー蓄積装置７４５を有しないが、本開示の例示的な実施例では、電力調節装置７１０はエネルギー蓄積装置７４５をさらに有してもよく、同様に本開示の保護範囲にある。同様に、電力調節装置７１０は複数の第２の入力端７４０をさらに有してもよく、且つ、第２の入力端７４０のそれぞれが対応する１つのエネルギー蓄積装置７４５に接続される。

図８は本発明の別の例示的な実施例による配電機器を示す模式図である。

図８に示すように、この配電機器８００は、電力調節装置８１０と、第１の補助配電ユニット８２０と、第２の補助配電ユニット８４０とを有してもよい。発電装置１２０は交流側から配電機器８００に接続される。

例示的な本実施例では、電力調節装置８１０は第１の出力端８０５と、第２の出力端８１５と、第１の入力端８２５と、第２の入力端８７０とを有し、ここで、第１の出力端８０５は交流グリッド１０５に電気的に接続され、第１の入力端８２５は発電装置１２０に電気的に接続され、第２の入力端８７０はエネルギー蓄積装置８４５に電気的に接続される。

例示的な本実施例では、第１の補助配電ユニット８２０は第１の可動端０１と、第１の固定端１と、第２の固定端２とを有し、第１の可動端０１は負荷１５０に電気的に接続され、第１の固定端１は交流グリッド１０５に電気的に接続され、第２の固定端２は第２の出力端８１５に電気的に接続され、且つ、第２の固定端２の接地線は接地され、交流グリッド１０５が正常である場合、第１の可動端０１は第１の固定端１に接続され、交流グリッド１０５は負荷１５０に電力を供給し、交流グリッド１０５が異常である場合、第１の可動端０１は第２の固定端２に接続され、電力調節装置８１０は第２の出力端８１５を介して負荷１５０に電力を供給する。

なお、例示的な本実施例では、第２の補助配電ユニット８４０は第２の可動端０２と、第３の固定端３と、第４の固定端４とを有し、第２の可動端０２は発電装置１２０に電気的に接続され、第３の固定端３は第１の入力端８２５に電気的に接続され、第４の固定端４は交流グリッド１０５に電気的に接続され、且つ、第３の固定端３の接地線は接地される。

さらに、例示的な本実施例では、第１の入力端８２５は交流入力端であり、交流グリッド１０５が正常である場合、第２の可動端０２は第４の固定端４に接続され、発電装置１２０は第２の補助配電ユニット８４０を介して電気エネルギーを交流グリッド１０５に出力し、発電装置１２０はグリッド接続発電モードで動作し、交流グリッド１０５が異常である場合、第２の可動端０２は第３の固定端３に接続され、発電装置１２０は第２の補助配電ユニット８４０を介して電気エネルギーを第１の入力端８２５に出力し、発電装置１２０はグリッド切断発電モードで動作する。

なお、例示的な本実施例では、電力調節装置８１０は発電装置１２０又はエネルギー蓄積装置８４５の電気エネルギーを変換するための電力変換回路８３５をさらに有してもよい。交流グリッド１０５が異常である場合、発電装置１２０及び／又はエネルギー蓄積装置８４５は電力変換回路８３５及び第２の出力端８１５を介して負荷１５０に電力を供給する。交流グリッド１０５が異常である場合、発電装置１２０から出力される交流は第２の補助配電ユニット８４０を介して電力変換装置８１０における第１の入力端８２５に伝送され、ここで、第２の可動端０２が第３の固定端３に接続されると、発電装置１２０における出力端１２１の中性線は第３の固定端３の接地線に接続され、即ち、発電装置１２０における出力端１２１は第３の固定端３によって接地される。電力変換回路は発電装置１２０により提供される電気エネルギーを適切な交流（本開示では、第２の交流と呼ばれる）に変換し、且つ、第１の補助配電ユニット８２０及び第２の出力端８１５を介して負荷１５０に供給して負荷１５０に電力を供給する。発電装置１２０が発電のピーク時にある場合、余分な電気エネルギーが電力変換回路８３５を介して変換されて、第２の入力端８７０を介してエネルギー蓄積装置８４５を充電でき、発電装置１２０が発電のアイドル時にある場合、不十分な電気エネルギーはエネルギー蓄積装置８４５により提供されてもよく、即ち、エネルギー蓄積装置８４５と発電装置１２０とは共通に負荷１５０に電力を供給する。ここで、第１の可動端０１は第２の固定端２に接続され、負荷１５０の中性線は第２の出力端８１５の中性線に電気的に接続され、且つ、第２の固定端２の接地線に接続され、これにより、安全性の要求を満足する。

交流グリッド１０５が正常である場合、発電装置１２０は電気エネルギーを交流グリッド１０５に出力し、グリッド接続モードで動作する。消費電力のピーク時にある場合、エネルギー蓄積装置８４５は電力変換回路８３５及び第１の出力端８０５を介して電気エネルギーを交流グリッド１０５に出力できる。消費電力のアイドル時にある場合、交流グリッド１０５は第１の出力端８０５及び電力変換回路８３５を介してエネルギー蓄積装置を充電できる。

なお、本開示の例示的な実施例では、第１の補助配電ユニットと第２の補助配電ユニットとは3方向スイッチであってもよく、他の好適なユニットであってもよく、本開示はこれを特に限定しない。補助配電ユニットは手動切替方式を採用してもよく、スマート切替方式を採用してもよい。手動切替方式を採用すると、電力調節装置におけるマスタ制御システムがグリッドの故障を検出した場合、取得しやすい方式によりユーザに通知し、例えば警報を発信したり、故障情報を製品の視覚インタフェースに表示したり、故障情報をアプリケーションソフトウェア（例えば、携帯電話ＡＰＰなど）へ送信したりして、ユーザが故障情報を取得してから、手動で補助配電ユニットを切り替え、これにより発電装置及び／又はエネルギー蓄積装置を採用して負荷に電力を供給する。スマート切替方式を採用すると、各補助配電ユニットにはコントローラが集積され、電力調節装置におけるマスタ制御システムがグリッドの故障を検出した場合、コントローラと通信を行い、故障情報をコントローラに伝達し、コントローラは補助配電ユニットが切り替えを行うように制御し、これにより発電装置及び／又はエネルギー蓄積装置を採用して負荷に電力を供給する。

さらに、本開示の例示的な実施例における配電機器は家庭用配電に適用でき、家庭用配電に適用する場合、第１の補助配電ユニット及び／又は第２の補助配電ユニットは家庭用負荷のメインスイッチの前に設けられてもよい。

なお、本開示の例示的な実施例では、上記の図６及び図７に示す配電機器に適用可能な配電方法をさらに提供する。この配電方法は、前記交流グリッドが正常である場合、前記交流グリッドが前記負荷に電力を供給するように、前記第１の補助配電ユニットの前記第１の可動端は前記第１の固定端に接続されるステップと、前記交流グリッドが異常である場合、前記電力調節装置が前記第２の出力端を介して前記負荷に電力を供給するように、前記第１の補助配電ユニットの前記第１の可動端は前記第２の固定端に接続されるステップと、含むことができる。

なお、本開示の例示的な実施例では、上記の図８に示す配電機器に適用可能な他の配電方法をさらに提供する。この配電方法は、前記交流グリッドが正常である場合、前記交流グリッドが前記負荷に電力を供給するように、前記第１の補助配電ユニットの前記第１の可動端は前記第１の固定端に接続され、且つ、前記発電装置が電気エネルギーを前記交流グリッドに出力するように、前記第２の補助配電ユニットの前記第２の可動端は前記第４の固定端に接続されるステップと、前記交流グリッドが異常である場合、前記電力調節装置が前記第２の出力端を介して前記負荷に電力を供給するように、前記第１の補助配電ユニットの前記第１の可動端は前記第２の固定端に接続され、且つ、前記発電装置が電気エネルギーを前記電力調節装置に出力するように、前記第２の補助配電ユニットの前記第２の可動端は前記第３の固定端に接続されるステップと、含むことができる。

本開示は、実際のニーズに応じて、新エネルギー投入モードや負荷給電モードを柔軟に切り替える。システムがグリッドが正常であることを検出した場合、自動又は手動でグリッド接続稼動モードに切り替わって、負荷がグリッド及び発電装置によって直接給電され、負荷に給電するためのＮ線はグリッドＮ線であり、負荷側は２回接地されない。システムがグリッドの故障を検出した場合、自動又は手動でグリッド切断稼動モードに切り替わって、電力調節装置が発電装置及び／又はエネルギー蓄積装置の電気エネルギーを利用して負荷に電力を供給し、同時に負荷Ｎ線と給電機器Ｎ線とが接地の要求を満足する。

本発明に係る配電機器は、安全な給電を実現できるばかりでなく、既存の配電線路を変えずに様々な配電方式を実現することもできる。例えば、グリッドが正常である場合に実現可能な配電方式は、グリッドが負荷に電力を供給する方式と、グリッドと新エネルギーとが同時に負荷に電力を供給する方式と、グリッド、新エネルギー及びエネルギー蓄積装置が共通に負荷に電力を供給する方式と、を含む。グリッドが異常である場合に実現可能な配電方式は、新エネルギーが負荷に電力を供給する方式と、新エネルギーとエネルギー蓄積装置とが共通に負荷に電力を供給する方式と、を含む。補助配電ユニットの端子の接続方式を変えることだけでも、上記の様々な配電方式の間で柔軟に切り替わることができ、非常に便利である。

本発明に係る配電機器に補助配電ユニットを追加することで、グリッド切断稼動の場合、補助配電ユニットによってＮ線が負荷のローカルに接地されることが図られ、グリッド接続の場合の発電モードを模擬し、異なるユーザのニーズに合わせて製品を別々に開発する必要がなくなり、発電機器が接続される配電方式を調整するだけでも安全な給電及び異なる動作モードを実現できる。補助配電ユニットが負荷のメインスイッチの前に設けられるため、配電線路に補助配電ユニットを容易に追加及び除去でき、既存の配電線路に影響を与えない。本発明に係る配電機器及び配電方法は、ユーザの既存の配電を再構築する必要がなく、異なるユーザ及び安全な給電の要求を満足できる。

当業者は、明細書に対する理解、及び明細書に記載された発明に対する実施を介して、本発明の他の実施例を容易に取得することができる。本発明は、本発明に対する任意の変形、応用、又は適応的な変化を含み、このような変形、応用、又は適応的な変化は、本発明の一般的な原理に従い、本発明では開示していない本技術分野の公知技術、又は通常の技術手段を含む。明細書及び実施例は、単に例示的なものであって、本発明の本当の範囲と主旨は、以下の特許請求の範囲によって示される。

本開示は、上記で記述され、図面で図示した特定の構成に限定されず、その範囲を離脱しない状況で、様々な修正や変更を実施してもよい。本発明の範囲は、添付される特許請求の範囲のみにより限定される。

Claims

第１の出力端と第２の出力端とを有し、前記第１の出力端が交流グリッドに電気的に接続される電力調節装置と、
第１の可動端と第１の固定端と第２の固定端とを有し、前記第１の可動端が負荷に電気的に接続され、前記第１の固定端が前記交流グリッドに電気的に接続され、前記第２の固定端が前記第２の出力端に電気的に接続され、且つ、前記第２の固定端の接地線が接地される第１の補助配電ユニットとを備え、
ここで、前記交流グリッドが正常である場合、前記第１の可動端は前記第１の固定端に接続され、前記交流グリッドは前記負荷に電力を供給し、前記交流グリッドが異常である場合、前記第１の可動端は前記第２の固定端に接続され、前記電力調節装置は前記第２の出力端を介して前記負荷に電力を供給し、
前記負荷の中性線が前記第２の出力端の中性線に電気的に接続され、前記第１の可動端が前記第２の固定端に接続される場合、前記負荷の中性線と前記第２の出力端の中性線とは前記第２の固定端の接地線に電気的に接続され、且つ、前記第２の固定端の接地線を介して接地されることを特徴とする配電機器。
前記電力調節装置は第１の入力端を有し、前記第１の入力端は発電装置に電気的に接続され、前記電力調節装置は前記発電装置の電気エネルギーを変換することを特徴とする請求項１に記載の配電機器。
前記電力調節装置は第２の入力端をさらに有し、前記第２の入力端はエネルギー蓄積装置に電気的に接続され、前記電力調節装置は前記エネルギー蓄積装置の充電／放電の電気エネルギーを変換することを特徴とする請求項２に記載の配電機器。
前記第１の入力端は直流入力端であり、前記交流グリッドが正常である場合、前記電力調節装置は前記発電装置の電気エネルギーを第１の交流に変換し、且つ前記第１の出力端を介して前記交流グリッドに伝送し、前記発電装置はグリッド接続発電モードで動作し、前記交流グリッドが異常である場合、前記電力調節装置は前記発電装置の電気エネルギーを第２の交流に変換し、且つ前記第２の出力端を介して前記負荷に電力を供給し、前記発電装置はグリッド切断発電モードで動作することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の配電機器。
前記交流グリッドが正常である場合、前記電力調節装置は前記エネルギー蓄積装置の電気エネルギーを第１の交流に変換し、且つ前記第１の出力端を介して前記交流グリッドに伝送し、前記交流グリッドが異常である場合、前記電力調節装置は前記エネルギー蓄積装置の電気エネルギーを第２の交流に変換し、且つ前記第２の出力端を介して前記負荷に電力を供給することを特徴とする請求項３に記載の配電機器。
前記配電機器は第２の補助配電ユニットをさらに備え、前記第２の補助配電ユニットが第２の可動端と第３の固定端と第４の固定端とを有し、前記第２の可動端は前記発電装置に電気的に接続され、前記第３の固定端は前記第１の入力端に電気的に接続され、前記第４の固定端は前記交流グリッドに電気的に接続され、且つ前記第３の固定端の接地線は接地されることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の配電機器。
前記第１の入力端は交流入力端であり、前記交流グリッドが正常である場合、前記第２の可動端は前記第４の固定端に接続され、前記発電装置は前記第２の補助配電ユニットを介して電気エネルギーを前記交流グリッドに出力し、前記発電装置はグリッド接続発電モードで動作し、前記交流グリッドが異常である場合、前記第２の可動端は前記第３の固定端に接続され、前記発電装置は前記第２の補助配電ユニットを介して電気エネルギーを前記第１の入力端に出力し、前記発電装置はグリッド切断発電モードで動作することを特徴とする請求項６に記載の配電機器。
前記交流グリッドが異常である場合、前記第３の固定端を介して接地されるように、前記発電装置における出力端の中性線は前記第３の固定端の接地線に接続されることを特徴とする請求項６に記載の配電機器。
前記配電機器は家庭用配電に適用し、前記第１の補助配電ユニットは家庭用負荷のメインスイッチの前に設けられることを特徴とする請求項１に記載の配電機器。
請求項１から請求項５のうちいずれか１項に記載の配電機器に適用する配電方法であって、
前記交流グリッドが正常である場合、前記交流グリッドが前記負荷に電力を供給するように、前記第１の補助配電ユニットの前記第１の可動端は前記第１の固定端に接続されるステップと、
前記交流グリッドが異常である場合、前記電力調節装置が前記第２の出力端を介して前記負荷に電力を供給するように、前記第１の補助配電ユニットの前記第１の可動端は前記第２の固定端に接続されるステップと、
前記負荷の中性線が前記第２の出力端の中性線に電気的に接続され、前記第１の可動端が前記第２の固定端に接続される場合、前記負荷の中性線と前記第２の出力端の中性線とは前記第２の固定端の接地線に電気的に接続され、且つ、前記第２の固定端の接地線を介して接地されるステップと、を含むことを特徴とする配電方法。
請求項６から請求項８のうちいずれか１項に記載の配電機器に適用する配電方法であって、
前記交流グリッドが正常である場合、前記交流グリッドが前記負荷に電力を供給するように、前記第１の補助配電ユニットの前記第１の可動端は前記第１の固定端に接続され、且つ、前記発電装置が電気エネルギーを前記交流グリッドに出力するように、前記第２の補助配電ユニットの前記第２の可動端は前記第４の固定端に接続されるステップと、
前記交流グリッドが異常である場合、前記電力調節装置が前記第２の出力端を介して前記負荷に電力を供給するように、前記第１の補助配電ユニットの前記第１の可動端は前記第２の固定端に接続され、且つ、前記発電装置が電気エネルギーを前記電力調節装置に出力するように、前記第２の補助配電ユニットの前記第２の可動端は前記第３の固定端に接続されるステップと、含むことを特徴とする配電方法。