JP7274944B2 - 直流連携システム - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1では、直流幹線に電力を供給するために、商用電力を直流変換する整流調整装置、太陽光発電の出力を昇圧するDC/DCコンバータ、蓄電池の電圧を昇圧するDC/DCコンバータをそれぞれ設けると共に、個々の出力電力を検出して制御する電力調整装置を別途設けて、特定の電源設備が過負荷にならないよう制御した。
この構成によれば、供給される電力が低下すると、優先順位が低く設定された負荷から順に停止するため、一斉に負荷が停止する事態を防止できる。一方、極力停止を回避したい負荷は優先順位を高く設定することで、安全確保がし易い。
そして、自家発電電力や蓄電池に電流センサを設けて電力を監視しないため、電力を監視して制御する複雑な制御をすること無く複数の電源を連携させて直流負荷に電力を供給できる。
この構成によれば、電源投入時に発生する突入電流から負荷を保護でき、負荷の劣化を防止できる。
この構成によれば、自家発電装置には電流の逆流が発生しないため、自家発電装置を保護できる。
この構成によれば、商用電力等から直流母線に流れ込んだ雷サージや、接点開閉等で発生するアークから自家発電装置を保護できる。
この構成によれば、直流連携させるための主要回路が1つの盤に収容されているため、直流連携システムの施工がし易い。
この構成によれば、蓄電池の出力を昇圧/降圧するDC/DCコンバータと、商用電力を直流に変換するAC/DCコンバータが盤に組み付けられているため、蓄電池、商用電力が直接盤に接続でき、簡易な施工で済む。
そして、自家発電電力や蓄電池に電流センサを設けて電力を監視しないため、電力を監視して制御する複雑な制御をすること無く複数の電源を連携させて直流負荷に電力を供給できる。
盤1には複数の入力部11、出力部12が設けられ、入力部11には各種電源が接続され、出力部12には複数の負荷2が接続されている。
そして盤1の内部には、2つの入力保護回路3、蓄電池25の電圧を昇圧/降圧するためのDC/DCコンバータ4、商用電力26を直流変換するAC/DCコンバータ5、入力された直流電力が重畳される直流母線6、直流母線6を保護する主幹保護回路7、負荷優先順位設定回路8、負荷保護回路9等が組み付けられている。
但し、太陽光発電装置21はDC/DCコンバータ23aを備えた制御盤23を介して接続され、所定電圧に昇圧された直流電力が入力される。
また風力発電装置22は、AC/DCコンバータ24a備えた制御盤24を介して接続され、発電電力が所定の電圧の直流に変換されて入力される。
そして、太陽光発電装置21が接続された第1入力部11a、及び風力発電装置22が接続された第2入力部11bは、盤1内でそれぞれ入力保護回路3に接続されたのち直流母線6に接続され、入力された電力が重畳され一体化される。
第4入力部11dには商用電力26が接続され、盤1内でAC/DCコンバータ5により所定の直流電圧に変換されて直流母線6に重畳される。
アーク保護回路32は、閉路状態にある直流開閉器31を開操作した際に発生する直流アークを抑制する回路である。コンデンサC1に蓄積された電荷により、直流開閉器31を開操作した瞬間の接点間の電圧は緩やかに変化し、アークの発生が防止される。
サージ保護回路33は、落雷等で電路に入り込んだ高電圧から電源を保護する。
具体的に、電路電流が順方向に流れているとき(スイッチング素子M5がオンしているとき)、スイッチング素子M5のドレイン側とソース側の電圧をみると、ソース側の電位がドレイン側に比べて高い。このとき、トランジスタQ1はオフ状態でコレクタ側に電源電圧が印加されている。
一方、逆方向に流れようとすると、スイッチング素子M5のソース側の電位がドレイン側に比べて低くなる。このとき、トランジスタQ1はオンしてスイッチング素子M5のゲート電圧がゼロになる。こうして、スイッチング素子M5はオフして逆方向の流れが防止される。
負荷優先順位設定回路8は、ボリューム抵抗VR1、コンパレータIC1-1、MOSFETから成るスイッチング素子M1-1を主要素子として構成されている。
ボリューム抵抗VR1を調整してコンパレータIC1-1への電圧指令値を設定し、コンパレータIC1-1出力の「Hi」或いは「Lo」の出力の閾値が設定される。こうして、直流母線6の電圧の変化に応じて負荷2への出力がオン/オフ操作され、ボリューム抵抗VR1の操作により負荷の優先順位が設定される。
このとき、スイッチング素子M1-2はオフしているが、突入電流が減少して行き、突入防止抵抗R17にかかる電圧がツェナーダイオードZD5の電圧以下になると、トランジスタQ101-1がオンし、スイッチング素子M1-2がオンする。すると、スイッチング素子M1-1はゲート電圧がゼロになるためオフし、電路電流(直流母線6の分岐電流)は、スイッチング素子M1-2を通り、突入防止抵抗R17を通らない。
こうして、電源投入時のみ突入防止抵抗R17を介して電路電流が流れることで、突入電流が制限される。
そして、自家発電電力や蓄電池25に電流センサを設けて電力を監視しないため、電力を監視して制御する複雑な制御をすること無く複数の電源を連携させて直流負荷に電力を供給できる。
また、負荷保護回路9により、電源投入時に発生する突入電流から負荷2を保護でき、負荷2の劣化を防止できる。
更に、入力保護回路3により自家発電装置には電流の逆流が発生しないため、自家発電装置を保護できるし、商用電力等から直流母線6に流れ込んだ雷サージや、接点開閉等で発生するアークから自家発電装置を保護できる。
また、直流連携させるための主要回路が1つの盤1に収容されているため、直流連携システムの施工がし易いし、盤1には更に蓄電池25の出力を昇圧/降圧するDC/DCコンバータ4と、商用電力26を直流に変換するAC/DCコンバータ5も組み付けられているため、蓄電池25、商用電力26を直接盤1に接続でき、更に簡易な施工で済む。
また、主要回路を盤1内に組み付けてシステムを構成しているが、自家発電電力の入力保護回路3と蓄電池25のDC/DCコンバータ4は、発電している場所や蓄電池25の設置場所に分散配置しても良い。その場合、それらの出力を盤1の直流母線6に接続すれば良い。
更に、商用電力26を直流変換するAC/DCコンバータ5を盤1から独立させても良いし、逆に太陽光発電装置21の制御盤23、風力発電装置22の制御盤24を盤1と一体に形成しても良い。
また、自家発電装置として再生可能エネルギーである太陽光発電装置21と風力発電装置22を備えているが、何れか一方のみでも良いし他の発電設備であっても良い。
Claims (6)
- 自家発電電力、蓄電池、及び商用電力の3種類のうち、少なくとも2種類の電力を電源として、所定電圧の直流に変換して直流母線に重畳させて統合し、統合した直流電力を複数の負荷に供給する直流連携システムであって、
前記直流母線を分岐して前記負荷に電力を供給する負荷電路には、負荷毎に優先順位を設定する負荷優先順位設定回路が設けられており、
前記負荷優先順位設定回路は、負荷電路毎に電力供給をオン/オフする前記直流母線の電圧変動幅をボリューム抵抗により設定することで優先順位が設定され、
優先順位の低い負荷電路に対しては前記電圧変動幅を狭く設定することで、供給される電力が低下して前記直流母線の電圧が低下したら、前記電圧変動幅を狭く設定された前記負荷電路から順に電力供給が停止されることを特徴とする直流連携システム。 - 前記直流母線と各負荷との間には、突入電流から負荷を保護する負荷保護回路が配置されていることを特徴とする請求項1記載の直流連携システム。
- 前記電源は前記自家発電電力を含み、前記自家発電電力は、逆流防止回路を含む入力保護回路を介して前記直流母線に重畳されることを特徴とする請求項1又は2記載の直流連携システム。
- 前記入力保護回路は、前記逆流防止回路に加えて、アーク保護回路、サージ保護回路を具備して成ることを特徴とする請求項3記載の直流連携システム。
- 前記負荷優先順位設定回路と、前記負荷保護回路と、前記直流母線とが共通する盤に組み付けられ、
前記盤には、前記電源を接続する複数の入力部、負荷を接続するための複数の出力部が設けられて成ることを特徴とする請求項2記載の直流連携システム。 - 前記電源は前記蓄電池及び前記商用電力を含み、前記盤には、前記蓄電池の出力を所定電圧に昇圧/降圧するDC/DCコンバータと、前記商用電力を所定電圧の直流に変換するAC/DCコンバータが組み付けられていることを特徴とする請求項5記載の直流連携システム。
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