JPH0433529A - 電力貯蔵型電源装置 - Google Patents

電力貯蔵型電源装置

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JPH0433529A
JPH0433529A JP2140494A JP14049490A JPH0433529A JP H0433529 A JPH0433529 A JP H0433529A JP 2140494 A JP2140494 A JP 2140494A JP 14049490 A JP14049490 A JP 14049490A JP H0433529 A JPH0433529 A JP H0433529A
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JP
Japan
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storage battery
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power converter
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JP2140494A
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English (en)
Inventor
Toshihiro Sasaki
敏博 佐々木
Yasunobu Ieda
家田 泰伸
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH0433529A publication Critical patent/JPH0433529A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

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  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば太陽電池等の直流電力源を用いた電力
貯蔵型電源装置に関するものである。
〔従来の技術〕
近時、環境問題の深刻化あるいは省エネルギー化の要請
などに伴って太陽電池の開発・実用化が大きく進歩し、
電卓のような微小電力用ばかりでなく、産業用あるいは
家庭用の電源装置などにも太陽電池が利用されてきてい
る。
第7図は、このような電源装置の一例を示すブロック図
である。太陽電池1は光エネルギーを電気エネルギーに
変換し、直流電力を電力変換器2に出力する。電力変換
器2はこの直流電力を交流電力に変換し、遮断器3及び
交流電力系統4を介して、交流電力を負荷5に供給する
しかし、雨天あるいは夜間などでは、太陽電池1から直
流電力が出力されなくなるため、このままでは、負荷5
に対する交流電力の供給を交流電力系統4に接続された
別電源(図示せず)に頼らざるを得なくなる。
太陽電池1の出力側に接続された蓄電池6は、このよう
な事態に対処するために設置されたものである。すなわ
ち、太陽電池1から電力変換器2に出力される直流電力
のうちに余分なものが生じた場合には、これを蓄電池6
に蓄えようとするものである。そして、雨天あるいは夜
間などには、この蓄電池6に蓄えられた直流電力を取出
し、前述したのと同様に、電力変換器2がこの直流電力
を交流電力に変換して負荷5に供給するようにしている
一方、深夜電力料金が安価な点に着目し、蓄電池のみを
用いて省エネルギー化を図ろうとする電源装置も従来か
ら使用されてきている。すなわち、 第8図において、電力料金の安価な深夜には、電力変換
器7が交流電力系統4からの交流電力を遮断器3を介し
て入力し、この交流電力を直流電力に変換して蓄電池8
に直流電力を蓄えるようにする。そして、負荷5の電力
消費時には必要に応じて、適宜、蓄電池3から直流電力
を取出そうとするものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、上記の従来例のうち、まず、第8図のものは、
蓄電池8のみで、必要電力を補充しようとするものであ
り、近時、せっかく開発が大幅に進歩した太陽電池を利
用していないという点で、省エネルギー化の徹底という
面からは不満足なものとなっている。
また、第7図のものについても、太陽電池1及び蓄電池
6の能力を最大限に発揮させようとする点では、なお改
良の余地を有するものとなっている。
つまり、太陽電池は、その発生電圧の値によって直流電
力量が相違するという特性を有しているため、太陽電池
から発生される直流電力を最大にするためには、その出
力電圧をある一定値に制御する必要がある。第7図の例
でいえば、電力変換器2の入力側電圧を調整することに
より、常時、太陽電池1が発生する直流電力を最大にす
ることができる。ところが、蓄電池6の充電時あるいは
放電時における電圧レベルは異なっており、しかもこれ
らの電圧レベルは時間の経過と共に変化するようになっ
ている。そのため、第7図の構成では、太陽電池1から
出力される直流電力を最大にした状態で、蓄電池6の充
放電を円滑に行うことは不可能であった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、太陽電
池など非電気エネルギーを電気エネルギーに変換する直
流電力源と、蓄電池とを組合わせて用 いている電力貯蔵型電源装置において、これら直流電力
源及び蓄電池の双方の機能を最大限に発揮させ、より効
率の高い電源装置を提供することを目的とすものである
〔課題を解決するための手段〕
本発明は上記課題を解決するための手段として、非電気
エネルギーを電気エネルギーに変換する直流電力源と、
前記直流電力源からの直流電力を入力する際にその入力
電圧を前記直流電力源の出力特性に応じて制御し、また
、この入力に基づいて直流電力を出力する際には、その
出力側の負荷状態に応じて出力電圧を制御する第1の電
力変換器と、前記第1の電力変換器の出力側に両端子が
接続された蓄電池と、前記蓄電池の両端子に入力側が接
続され、前記第1の電力変換器からの直流電力、又は前
記蓄電池からの直流電力を交流電力に変換して出力する
第2の電力変換器と、を備え、前記第2の電力変換器か
ら出力される交流電力を、 交流電力系統に接続された負荷に供給し、しかも、 所定の場合には、この交流電力系統からの交流電力を前
記第2の電力変換器で直流電力に変換し、これを前記蓄
電池に充電する構成としたものである。
〔作用〕
上記構成において、第1の電力変換器の入力側電圧を制
御することにより、直流電力源が発生する直流電力を最
大にすることができる。第1の電力変換器は、この入力
した直流電力量に基き、蓄電池を充電可能な電圧レベル
の直流電力をこの蓄電池に対して出力し、あるいは蓄電
池を充電しない電圧レベルの直流電力を第2の電力変換
器に対して出力する。
したがって、第2の電力変換器は第1の電力変換器から
の直流電力を入力することができるが、必要な場合には
蓄電池の方から直流電力を入力することもできる。
第2の電力変換器は、このように入力した直流電力を交
流電力に変換して、これを交流電力系統に接続された負
荷に供給する。
また、蓄電池に蓄えられる電力がなくなり、且つ、直流
電力源からの直流電力によって蓄電池を充電できなくな
る場合等には、第2の電力変換器が交流電力系統からの
交流電力を直流電力に変換し、これにより蓄電池を充電
する。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を第1図乃至第6図に基き説明す
る。
第1図は第1の実施例の構成を示すブロック図である。
直流電力源としての太陽電池9で発生した直流電力は、
第1の電力変換器10の入力側に出力されるようになっ
ている。この第1の電力変換器10は直流入力、直流出
力の制御を行うものである。
そして、第1の電力変換器10の出力側には蓄電池11
の両端子が接続され、さらに、この両端子に第2の電力
変換器12の入力側が接続されている。この第2の電力
変換器12は直流入力、交流出力あるいは交流入力、直
流出力の制御を行うものであり、遮断器3を介して、交
流電力を交流電力系統4に接続された負荷5に供給し、
あるいは交流電力系統4からの交流電力を入力するもの
である。また、蓄電池11の両端電圧を検出する電圧検
出器13は、その検出信号を第1の電力変換器10に出
力するようになっている。
次に、第1図のものの動作につき説明する。太陽電池9
は第2図に示すような出力特性を有しており、太陽電池
9から取出す電力を最大にするためには、その電圧をE
mにする必要がある。そこで、第1の電力変換器10は
、入力電圧をEmに近づけることにより、太陽電池9か
ら最大電力を取出すようにしている。
このような太陽電池9からの直流電力の入力に基き、第
1の電力変換器10は直流電力を出力するが、その出力
電圧の制御は、電圧検出器13からの検出信号に基いて
行われる。つまり、蓄電池11の充放電時の特性は第3
図のようになるが、 第1の電力変換器10は、蓄電池11を充電せずに直接
負荷5に電力を供給する場合には、第3図の充電時の直
線以下の電圧で直流電力を第2の電力変換器12に出力
する。第2の電力変換器12は、この直流電力を交流電
力に変換し、これを遮断器3を介して負荷5に出力する
このように、第2の電力変換器12からの交流電力を負
荷5が消費していくうちに、負荷5の容量が低減した場
合には、蓄電池3により、余剰電力 を蓄えるようにすることができる。この場合、負荷5の
容量が低減すると、交流電力系統4の電圧が上昇しよう
とすることから、第2の電力変換器12でこの交流電力
系統4の電圧を一定にすることにより、負荷5に対する
電力供給を制御することができる。
そして、第1の電力変換器10が、第3図の充電時の直
線に沿った電圧(あるいはそれ以上の電圧)で、蓄電池
11の充電を行う。したがって、太陽電池9からの直流
電力の発生が期待できない夜間などには、この蓄電池1
1に蓄えられた電力により負荷5を運転することができ
る。また、夜間になっても、太陽電池出力により蓄電池
11の充電がなされていないときには、第2の電力変換
器12が交流電力系統4からの交流電力を直流電力に変
換し、これにより蓄電池11の充電を行うようにする。
このように、第1図の電源装置によれば、太陽電池9の
能力を最大限に発揮させた状態で、負荷5に電力を供給
できると共に、蓄電池11に電力を蓄えることができる
。また、必要とあれば、これらの電力を、交流電力系統
4に接続された別電源に供給するようにしてもよい。
さらに、この第1図の構成では、第1,第2の電力変換
器10,12の制御、及び遮断器3の開閉により、太陽
電池9あるいは蓄電池11と交流電力系統6との分離、
接続を容易に行うことができる。したがって、電力系統
保護の信頼性を低下させることがない。
第4図は第2の実施例の構成を示すブロック図である。
この第4図の電源装置は一般家庭用として構成されたも
のであり、第1図と異なる点は、負荷5が第2の電力変
換器12と遮断器3との間に接続され、電力検出器14
が新たに付加された点である。なお、一般家庭用である
から、各機器の容量等はもちろん第1図のものとは異な
っており、また、交流電力系統4側の別電源は電力会社
のものとなる。
このような一般家庭用の電源装置について注意すべき点
は、一般家庭側から電力会社側へ電力を供給すること(
いわゆる逆潮流)が現在の法律では許可されていない点
である。
そこで、第4ずの装置では、電力検出器14により負荷
5が消費する電力を検出するようにし、第2の電力変換
器12は、この検出により、負荷5に見合った以上の電
力が供給されないようその出力を制御し、逆潮流が生じ
ないようにしている。
この場合、第2の電力変換器12の出力が絞られるため
に、第1の電力変換器10から出力される直流電力に余
剰分が生じるが、この余剰分は第1図の場合と同様に、
蓄電池11に蓄えられることになる。
次に、上記のような実施例における、太陽電池9及び蓄
電池11の容量の設定につき説明する。
太陽電池9と蓄電池11との合計容量は、負荷5が消費
する電力と見合った最小限のものとすることが経済的な
面からは好ましい。すなわち、第5図は太陽電池出力及
び深夜電力の特性図であるが、 これら双方により貯蔵される総電力量(電力×時間)が
負荷5に必要な電力量と見合っていることが要求される
この場合、太陽電池出力は天候に強く影響され変動する
ため、太陽電池出力を少なめに見積れば、 その分深夜電力の充電電力量を増加する必要がある。
ただし、このように充電電力量の方を大きく見積って蓄
電池11の容量を設定したとしても、予想以上に大きな
太陽電池出力が得られた場合には、 負荷5で電力が消費される以前に蓄電池11が100%
充電されてしまうことになる。(この場合、 第1の電力変換器10の制御により、それ以上の太陽電
池出力は停止される)。このような事態は、 太陽電池が本来天候に左右されやすい特質を有する機器
である以上、ある程度はやむを得ないところである。
このように、太陽電池出力による蓄電池11の充電には
ある程度の不確性が有るものの、深夜電力による蓄電池
11の充電については、太陽電池出力に関する統計的デ
ータを活用することができるため、総体的には、太陽電
池9及び蓄電池11の容量設定の信頼性を充分高めるこ
とができる。
例えば、第6図は太陽電池日射量の月毎の変化を示した
グラフ図であるが、このような統計的データを用いるこ
とにより、月毎あるいは季節毎に、太陽電池9及び蓄電
池11の最適容量を設定することができる。
そして、深夜電力による蓄電池11への充電については
、第2の電力変換器12により自由に制御できるので、
深夜電力供給量に関する設定変更機能を第2の電力変換
器12に付加することとすれば、上記した月毎あるいは
季節毎の最適容量の設定を容易に実行することができる
なお、上記実施例では、直流電力源として、太陽電池を
用いた例について説明したが、本発明における直流電力
源は、燃料電池など非電気エネルギーを電気エネルギー
に変換するものなどを広く含むものである。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明によれば、直流電力源で発生した
直流電力を第1の電力変換器の入力電圧の制御により最
大にすると共に、その出力電力を出力側の負荷状態に応
じて制御し、第2の電力変換器が第1の電力変換器から
の直流電力、あるいは蓄電池からの直流電力を交流電力
に変換してこれを負荷に供給できるようにし、さらに、
所定の場合には、第2の電力変換器が交流電力系統から
の交流電力を直流電力に変換して蓄電池を充電できるよ
うに構成したので、直流電力源及び蓄電池の双方の機能
を最大限に発揮させながら負荷に電力を供給することが
でき、装置の効率を高めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例に係るブロック図、第2図
は第1図における太陽電池の出力特性図、第3図は第1
図における蓄電池の充放電特性図、第4図は本発明の第
2実施例に係るブロック図、第5図及び第6図は第1図
又は第4図における太陽電池及び蓄電池の容量を設定す
る場合の基礎となる特性図及びグラフ図、第7図及び第
8図は従来例の構成を示すブロック図である。 4・・・交流電力系統、5・・・負荷、9・・・直流電
力源 (太陽電池)、10・・・第1の電力変換器、11・・
・蓄電池、12・・・第2の電力変換器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 非電気エネルギーを電気エネルギーに変換する直流電力
    源と、 前記直流電力源からの直流電力を入力する際にその入力
    電圧を前記直流電力源の出力特性に応じて制御し、また
    、この入力に基づいて直流電力を出力する際には、その
    出力側の負荷状態に応じて出力電圧を制御する第1の電
    力変換器と、 前記第1の電力変換器の出力側に両端子が接続された蓄
    電池と、 前記蓄電池の両端子に入力側が接続され、前記第1の電
    力変換器からの直流電力、又は前記蓄電池からの直流電
    力を交流電力に変換して出力する第2の電力変換器と、 を備え、前記第2の電力変換器から出力される交流電力
    を、交流電力系統に接続された負荷に供給し、しかも、
    所定の場合には、この交流電力系統からの交流電力を前
    記第2の電力変換器で直流電力に変換し、これを前記蓄
    電池に充電するようにしたことを特徴とする電力貯蔵型
    電源装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05227679A (ja) * 1992-02-12 1993-09-03 Nissin Electric Co Ltd 太陽光発電設備
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