JPS58212325A - 電力供給システム - Google Patents

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】 本発明は、太陽電池や風力発電機などの如き不安定な自
然エネルギーを利用する発電装置に蓄電池を接続し、こ
の蓄電池に接続した静止形逆変換装置を介して負荷への
給電を行なわせるようにした電力供給システムに関する
。

この種の電力供給システムにおける重要な課題の一つは
、蓄電池の保守に関することであシ、すなわち蓄電池の
運用に必要な初充電、均等充電などの充電操作をタイミ
ングよく行ない得るようにすることである。この課題を
解決する従来一般的な方法は、バッテリチャージャーを
用いて既設の配電系統もしくはエンジン発電機などの電
源から電力をとシ、蓄電池を充電するという方法である
。

第１図はこの種の方法を太陽光発電システムに適用した
場合を例示している。すなわち、太陽電池１に逆流防止
用ダイオード２を介して蓄電池３が接続されていて、こ
の蓄電池３に接続されている静止形逆変換装置４を介し
て負荷５への給電が行なわれるような太陽光発電システ
ムにおいて、予備交流電源６がバッテリチャージャー７
を介して蓄電池３に接続されている。予備交流電源とし
ては、既設の配電系統が近くに存在するときはこれを利
用することができ、あるいは充電を必要とするとき運転
されるエンジン発電機を用いることができる。バッテリ
チャージャーとしては、ダイオード整流器とＤＣ−ＤＣ
コンバータとの組み合わせ、もしくはサイリスタ整流器
が用いられる。かかる構成によれば、蓄電池３の充電が
必要なときに、太陽電池１からの供給が意のままになら
なくても、予備交流電源６からバッテリチャージャー７
を介して蓄電池３の充電を行なうこ之ができる。

しかしながら、この方法の場合には、負荷への給電を続
けながら蓄電池３の充電を行なおうとすると、バッテリ
チャージャーは蓄電池３への充電電流のみならず、静止
形逆変換装置４を介して流すべき負荷電流をも負担しな
ければならないために、大容量の高価な設備となる。

本発明の目的は、簡素で安価な構成ながら、蓄電池の保
守を自由に行ない得るシステムを供給することにある。

この目的は、本発明によれば、冒頭に述べた如き電力供
給システムにおいて、静止形逆変換装置として順変換動
作モードでの運転も可能な電圧形インバータを用いると
ともに、このインバータの出力側に投入可能な予備交流
電源を設け、インバータ制御装置には、インバータを通
常の逆変換動作モードで運転し、かつインバータ出力電
圧制御を行なう制御装置部分のほかに、蓄電池充電状態
監視手段により自動的に与えられるかもしくは手動操作
により与えられる充電運転指令信号にしたがって、イン
バータを予備交流電源に同期化させながら順変換動作モ
ードで運転し、かつインバータを介して蓄電池に供給さ
れる充電電流の制御を行なう制御装置部分１１’ｌ’：
’を設けることによって達成される。

以下、第２図および第３図に示す本発明一実施例を参照
しながら、本発明をさらに詳細に説明する。

第２図に示す電力供給７ステムによれば、太陽電池１に
逆流防止用ダイオード２を介して蓄電池３が接続されて
いる。この蓄電池３に接続されていて負荷５に給電する
電圧形インバータ４は、ここではそれぞれダイオードを
逆並列接続されている４つのトランジスタをブリッジ接
続してなる半導体変換部と直流フィルタコンデンサと交
流フィルタとから構成されている。予備交流電源６は開
閉器９を介してインバータ４の出力側に投入できるよう
になっている。

第３図には監視・制御装置が示されている。

】００はインバータキ内の個々のトランジスタのための
制御パルスを形成する制御パルス発生部である。これは
、例えば正弦波である入力信号ｅによシインバータの出
力電圧の周波数および位相が指定され、例えば直流信号
である入力信号ｖｓによシインバータの出力電圧の大き
さが操作されるような公知のパルス幅変調制御回路とし
て構成することができ７る。１０１．１０２は、後述の
運転指令部２００からの制御指令にしたがって、複数の
入力から制御パルス発生部１００のための入力信号■ｓ
もしくはｅを選択する選択切換回路である。

太陽電池１の出力が十分な通常運転時には、選択切換回
路１０１は電圧調節器１０３の出力電圧を制御パルス発
生部１００の入力信号ｖｓとして選択する。電圧調節器
１０３に与えられる電圧目標値は、同様に運転指令部２
００の指令にしたがって動作する別の選択切換回路１０
４を介して与えられる。通常運転時に選択される電圧目
標値は固定設定されている値ＶＢである。第１図に示さ
れているインバータ出力電圧を検出する変成器１０の出
力電圧ｖＬが整流器１０５によって直流電圧に変換され
て、電圧実際値として電圧調節器１０３の入力狽ｌに導
かれる。これによってインバータ出力電圧の大きさを一
定に保つ制御が行なわれる。一方、選択切換回路１０２
は、通常運転時には発振器１０６の出力電圧を制御パル
ス発生部１００のための入力信号ｅとして選択する。こ
れによってインバータの出力電圧の基本波の周波数およ
び位相は発振器１０６の出力電圧の周波数および位相に
したがって決定される。

初充電もしくは均等充電時には、例えば手動操作による
充電指令ＭＡＮが、運転指令部２００に与えられる。運
転指令部２．００は第１図の電流検出器１１によって検
出される太陽電池１側工、が初充電もしくは均等充電の
ためには不足することと、第１図の変成器１２によって
検出される予備交流電源６の電圧７１が正常であること
を確認して、リレー１０７を介して開閉器９を閉成し、
また選択切換回路１０１に対しては電流調節器１０８の
出力電圧を電圧操作信号ｖｓとして選択させる指令を与
えるとともに、選択切換回路１０２に対しては変成器１
２の出力電圧ｖａを周波数・位相指定信号ｅとして選択
させる指令を与える。電流調節器１０８には初充電もし
くは均等充電のための電流目標値信号■３　　が導かれ
るとともに、加算回路５．：、、１゜ １０９の出力電圧が電流実際値ｍ−ｌ１．とじて導かれ
ている。加算回路１０９は電流検出器１１（第１図）に
よって検出される太陽電池１側からの充電電流工、と電
流検出器（第２図）によって検出されるインバータ４側
からの充電電流工２と和によって蓄電池充電電流工。を
求める役目を持つ。電流調節器によって、蓄電池充電電
流工、が所望値工。に保たれるように電圧操作信号ｖ８
が変更され、これにしたがってインバータの電圧制御が
行なわれる。

通常運転中における回復充電への切換えは次のようにし
て行なわれる。

運転指令部２００は電圧検出器１４によって検出される
蓄電池電圧ｖｄが所定値以下に低下すると、予備交流電
源６の電圧Ｖａが正常であることを確認して、選択切換
回路１０２に対して発振器１０６の出力電圧から変成器
１２の出力電圧ｖ４’への切換指令を与えると同時に、
選択切換回路１０４に対して固定値ＶＢから整流器１１
０の出力電圧への切換指令を与える。この場合の切換え
をショックレスに行なわせるために、回路１０４め出力
部には２００．よ□うＪ□、。４つヵカおよい入 フィルタを→葉　配置するとよい。整流器１１０は第１
図に示されている変成器１２に接続されている。したが
って、電圧調節器１０３に与えられる電圧目標値は予備
交流電源６の電圧Ｖ、の大きさに相当する。これによっ
て、電圧調節器１０３はインバータ出力電圧ｖＬの大き
さを予備交流電源６の電圧ｖａの大きさに一致させる動
作をする。一方、選択回路１０２において行なわれた切
換動作の結果はインバータ出力電圧の周波数および位相
も予備交流電源６の周波数および位相に一致する。

運転指令部２００は切換指令を発した後、上述の同期化
操作が整定するのを待って（例えばタイマ動作によって
行なう。）リレー１０７に開閉器９の投入指令を与える
と同時に、選択切換回路１０１に対して電流調節器１０
８を選択させる指令を与える。これによってイン７Ｃ−
夕は順変換動作モードで蓄電池３へ充電電流工、を供給
し、その場合に電流調節器１０８は蓄電池３の総合充電
電流工、（＝１１＋工２）を回復充電のために設定され
た＊ 目標値工、に保つ働きをする。この場合に負荷電流は予
備交流電源６から供給される。一般に、インバータ４が
通常運転時に供給すべき負荷電流の最大値に比べ、蓄電
池の充電に必要な電流値は小さいため、本発明の如く、
インバータ４に充電器の機能をも兼用させても、インバ
ータ４の負担増は全くない。

充電完了にともなう通常運転−・の切換えは、次のよう
にして行なわれる。

運転指令部２００は蓄電池電圧■ｄが所定値以上に達し
たことをもって充電完了を確認して、選択切換回路１０
８に対して電力調節１１１を選択する切換指令を与える
。電力調節器１１１は、電圧検出器１０によって検出さ
れる電圧ｖＬと電流検出器１５によって検出される予備
交流電源６の電流ｉａとから電源６の有効電力を検出す
る電力検出器１１２から電力実際値信号を受は取って、
これが電力目標値信号ｐ　（＝Ｑ　）に一致するように
電圧操作信号■ｓを出力する。これによって予備交流電
源６からインバータ４への負荷移動が行なわれる（但し
、負荷５は高力率負荷であるものとする。）。

そして、運転指令部２００はタイマ機能によシ、リレー
１０７を介して開閉器９を開放させる指令を発すると同
時に、選択切換回路１０１に対して通常運転のために電
圧調節器１０３を選択する指令を発する。また、選択切
換回路１０２．１０４に対しては、それぞれ発振器１０
６、固定電圧設定値ＶＢを選択する指令を与える。

以上のように、本発明によれば、順変換動作モードでも
運転できる電圧形インバータの交流出力側に投入可能な
予備交流電源を用意して、然るべき監視−制御手段を設
けることによシミ正形インバータを蓄電池充電器”とし
ても使用することができ、そして専用の充電手段を省略
しながらも、インバータの負担増を招くことなく、蓄電
池の保守運用上必要な操作を確実に行なうことができ、
充電中における負荷への給電はインバータが介在するこ
となく直接的に行なわれるため電力損失も極めて少ない
という利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１歯は従来の実施例を示゛す１：′回路図、第２図お
よび第３図は本発明一実施例を示す主回路部分の回路図
と監視・制御装置部分のブロック図である。 ｌ・・・太陽電池、　　　　２・・・逆流防止ダイオー
ド、　　。 ３・・・蓄電池、　　　　　４・・・電圧形インバータ
、５・・・負荷、　　　　　６・・・予備交流電源、９
・・・開閉器、 １０．１２．１４・・・電圧検出用変成器、１１．１３
．１５・・・電流検出用変流器、】００・・・インバー
タ制御パルス発生部、２００・・・運転指令部、 １０１、】０２．１０４・・・選択切換回路、１０３・
・・電圧調節器、１ｏ６・・・発振器、１０７・・・リ
レー　　　１０８・・・電流調節器、１０９・・・加算
回路、　　１１１・・・電力調節器、１１２・・・電力
検出器。 出願人　　富士電機製造株式会社 □ ト耳ユ１ 第１代 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 太陽電池や風力発電機などの如き不安定な自然エネルギ
   ーを利用する発電装置に蓄電池を接続しこの蓄電池に接
   続した静止形逆変換装置を介して負荷への給電を行なわ
   せるようにした電力供給システムにおいて、静止形逆変
   換装置として、順変換動作モードでの運転も可能な電圧
   形インバータを用いるとともに、このインバータの出力
   側に投入可能な予備交流電源を設け、インバータ制御装
   置には、インバータを通常の逆変換動作上−ドで運転し
   、かつインバータ出力電圧制御を行なう制御装置部分の
   ほかに、蓄電池充電状態監視手段によシ自動的に与えら
   れるかもしくは手動操作により与えられる充電運転指令
   信号にしたがって、インバータを予備交流電源に同期化
   させながら順変換動作モードで運転し、かつインバータ
   を介して蓄電池に供給される充電電流の制御を行なう制
   御装置部分を設けたことを特徴とする電力供給システム
   。