WO2011039616A1 - 配電装置およびこれを用いた配電システム - Google Patents

配電装置およびこれを用いた配電システム Download PDF

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WO2011039616A1
WO2011039616A1 PCT/IB2010/002474 IB2010002474W WO2011039616A1 WO 2011039616 A1 WO2011039616 A1 WO 2011039616A1 IB 2010002474 W IB2010002474 W IB 2010002474W WO 2011039616 A1 WO2011039616 A1 WO 2011039616A1
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power distribution
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悟 田舎片
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パナソニック電工株式会社
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/10Arrangements incorporating converting means for enabling loads to be operated at will from different kinds of power supplies, e.g. from ac or dc
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02GINSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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Definitions

  • the present invention relates to a power distribution device and a power distribution system using the power distribution device, and more particularly to a power distribution device and a power distribution system having a function of distributing DC power supplied from a DC power source to load equipment.
  • Patent Document 1 discloses a power distribution system that distributes AC power and DC power in a building such as a house, a store, or an office building.
  • This power distribution system uses commercial power supplied from an electric power company by installing DC power generation equipment such as solar power generation equipment in a building for in-house power generation, and converting the direct power output of the DC power generation equipment into AC power.
  • DC power generation equipment such as solar power generation equipment
  • This is a grid-connected system that performs grid-connected operation with the power source (AC power system).
  • the DC power generated by the DC power generation equipment is converted into AC power by a power converter (power conditioner) that converts DC power into AC power.
  • a power converter power conditioner
  • a configuration that works with a commercial power source is adopted. And if the power exceeding the power consumed by the load in the building is supplied from the DC power generation facility, the surplus power can be reversely flowed to the commercial power source (so-called power sale). It is composed.
  • a power distribution system for supplying DC power to DC load equipment for example, a power supply system described in Patent Document 2 has been proposed.
  • this power supply system communication is performed between the DC power supply unit and the terminal device of the DC load device, and the power receiving control means holds the received power source information and the operation information storage means notified from the terminal device.
  • the output voltage is controlled so that the DC load equipment can receive the voltage and current required for driving.
  • a power source of such a distribution system for distributing DC power a plurality of power sources such as a solar power generation device or a DC power generation facility such as a fuel cell, a storage battery, and a commercial power source are used. An assumed power distribution system is required.
  • an output converter such as a DCDC converter or A CZ DC converter is provided for each power source, and a configuration in which DC power of a predetermined voltage level is output from each output converter is common. . Since power is distributed using such a large number of power sources, output converters such as DCZDC converters and ACZDC converters are required for each power source, making it easy and easy to manage these installations and maintenance. Need to be safe.
  • the DC distribution board is different from the AC distribution board, and it is necessary to install many output converters.
  • heat since heat is generated, heat dissipation becomes a problem.
  • the distribution board has a mixture of AC input terminals from AC power sources, DC input terminals from DC power sources such as solar cells, and DC output terminals output to DC devices. Continuing not only damages the equipment, but also can lead to serious accidents, and there is a problem that involves danger.
  • the power distribution system described in Patent Document 3 adopts a configuration that controls the output of secondary batteries and solar cells so that the A CZDC converter, which is a power converter, operates in a state close to the maximum conversion efficiency. It describes that multiple ACZDC converters are used in parallel according to the amount of power supplied to the load.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-284245
  • Patent Document 2 Enomoto Publication No. 1 59690
  • Patent Document 3 Japan Patent Publication No. 1 53301 Summary of the Invention
  • the present invention has been made in view of the above points, and provides a DC power distribution device and a distribution system that are easy to install and maintain.
  • It also provides a power distribution device that can easily change the specifications of the power distribution system.
  • a DCZDC converter for a DC power source housed in one container and connected to a DC power source, an AC / DC converter connected to an AC power source, and the container
  • a power distribution device comprising a DC load wiring derived from the above is provided.
  • the power distribution apparatus includes: a storage battery; a DCZDC converter for the storage battery connected to the storage battery; a DC / DC converter for the DC power source; a DCZDC converter for the storage battery; and at least the ACZ DC converter. And a protection circuit connected to one another.
  • the elements necessary for power supply from the DC power source can be configured as a single unit and housed in a single container, which is easy to handle and easy to install and maintain. It is very easy to handle because it can be done in one place.
  • the DCZDC converter for the DC power source the DCZDC converter for the storage battery, and the ACZDC converter may be juxtaposed in the horizontal direction at predetermined intervals.
  • the DC power converter and ACZDC converter for the DC power source and storage battery that generate heat are juxtaposed in the horizontal direction, so heat dissipation is good.
  • heat dissipation can be further improved by placing a heat sink or fins between the converters.
  • the storage battery is disposed so as not to be positioned above any of the DCZDC comparator for the DC power source, the DCZDC converter for the storage battery, and the ACZDC converter. Also good.
  • the storage battery may be detachably attached to the container.
  • the DCZDC converter for the storage battery may be configured to be connectable to the storage battery by connector connection.
  • the power distribution device displays a power supply state, a control unit that controls which of the DCZDC converter for the DC power source, the DCZDC converter for the storage battery, and the ACZDC converter You may further comprise a display part and the operation part which operates ONZOFF of the said direct current or alternating current power source, or the said protection circuit.
  • control unit since the control unit, the display unit, and the operation unit are arranged on the outer surface of the container of the power distribution device, workability is good.
  • the power distribution device further includes a first terminal block that connects the first wiring to the DC load, and a second terminal block that connects the second wiring from the DC power source, Any one of the shapes and colors of the first and second terminal blocks and the colors of the first and second wirings may be configured to be distinguishable from each other.
  • a power distribution system using the power distribution device a power distribution system having terminals for adding storage batteries is provided.
  • the power distribution system may include a plurality of storage battery units including a storage battery and a D CZ DC converter for the storage battery.
  • the power distribution system may be configured by arranging a plurality of the power distribution devices.
  • the module includes a plurality of module devices each including a plurality of power converters that are housed in a single container and that respectively convert input power into desired output power.
  • the device is provided with a power distribution device that is formed in an outer dimension that corresponds to an outer dimension that is defined as a unit dimension, or a module that includes a plurality of module devices each having a unit dimension.
  • the power distribution apparatus further includes a main trunk path that is electrically connected to the module apparatus, including a power path and a communication path, and is connected to the module apparatus via a power supply line connected to the main trunk path.
  • Power is supplied to a load, and each of the module devices is connected to the main trunk path, a container body detachably attached to the main trunk road via the connection port, and housed in the container body. And an internal circuit connected to the main road, and the internal circuit autonomously controls each output power so that power corresponding to the power required by the load is supplied to the load. And a function that operates according to a command from the outside via the communication path.
  • the power converter has an external dimension equivalent to a unit in which a plurality of module units having the external dimensions or unit dimensions specified as unit dimensions are arranged side by side, and an internal connected to the main road. Since it is modularized as a module device having a circuit, it is possible to easily add or replace power converters.
  • the internal circuit of the module device has a function to autonomously control each output power so that power corresponding to the power required by the load is supplied to the load, so only connecting the module device to the main trunk line.
  • the module device can supply power to the load.
  • the internal circuit of the module device also has a function of operating in accordance with an external command via the communication path, complex control by an external command is also possible.
  • At least two of the plurality of module devices connected to the main road constitute a group of converters, and are output from all module devices of the converter group.
  • the total output current is supplied to the load as the total output current, and the power conversion efficiency of each module device changes according to the magnitude of the output current.
  • An efficiency storage unit in which the correspondence is stored in advance, a pattern storage unit in which a plurality of allocation patterns representing rules for assigning the total output current to each module device of the converter group are stored in advance, and the converter group
  • a total output instructing unit for indicating a total output current required for the total output current, a total output current instructed by the total output instructing unit, and the efficiency storage unit
  • An allocation determination unit that selects one allocation pattern in the pattern storage unit as an application pattern using the stored conversion efficiency, and a total output current is allocated to each module device according to the selected application pattern.
  • An allocation control unit that controls the output of each module device, and the assignment determination unit allocates the total output current to the module devices of the converter group according to each allocation pattern in the / ⁇ turn storage unit. In this case, the total input power in the entire converter group is calculated for each allocation pattern using the conversion efficiency in the efficiency storage unit, and the allocation pattern that minimizes the total input power is selected as the application pattern. Also good.
  • the power supply device by assigning the total output current according to the application pattern, it is possible to convert the power of the entire plurality of module devices constituting the converter group as compared with the case of assigning according to another assignment pattern. Increases efficiency. As a result, the power supply device as a whole has the advantage of being able to reduce the loss that occurs during power conversion.
  • Each module device of the converter group includes a switching power supply in which a correspondence relationship between the output current and the conversion efficiency changes according to each oscillation control mode, and the sharing determination unit converts the conversion efficiency after the change.
  • the application pattern may be selected using.
  • the power distribution device is used in a power distribution system including a solar battery and a storage battery, and a power conditioner having a function of converting direct current to alternating current, and is the module device between the storage battery and the power conditioner.
  • a power converter the power converter is connected to the main trunk, the power from the solar battery and storage battery is input to the power conditioner, and there is surplus power at one output of the solar battery and storage battery. For example, the surplus power may be reversely flowed to the commercial power system via the power conditioner.
  • the power conditioner since the power from the solar battery and the storage battery is input to the power conditioner, the power conditioner is shared by the solar battery and the storage battery. Even when there is surplus power at the output of the storage battery, the surplus power can be reversely flowed to the commercial power system via the power conditioner.
  • the power conditioner is provided between the solar cell and the commercial power system, and has a power converter between the solar cell and the main road, and the power converter includes a solar cell and Power can be converted bidirectionally with the storage battery. If there is surplus power in the output of the storage battery, the surplus power may be reversely flowed to the commercial power system via the power conditioner.
  • the power converter between the solar cell and the main trunk can be bidirectionally converted, the power generated by the solar cell at the normal time by the power converter is used as the main trunk.
  • surplus power is generated at the output of the storage battery, the surplus power can be reversed to the commercial power system.
  • the power converter between the solar cell and the main road may be realized by one bidirectional module device, or by using two unidirectional module devices. It may be.
  • power is supplied to DC equipment using power from a direct power source such as solar power generation or a fuel cell and power from a commercial power source. In doing so, it is easy to operate and can be performed with a single unit.
  • the power converter has an outer dimension corresponding to an outer dimension defined as a unit dimension or a plurality of module devices having a unit dimension arranged side by side, and a main road. Since it is modularized as a module device having internal circuits to be connected, it is possible to easily add or replace power converters. Therefore, there is an advantage that the specification of the power distribution system can be easily changed according to the load.
  • FIG. 1 is a schematic external view showing a power distribution apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a distribution board of the power distribution apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a power distribution system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a power distribution system according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a power distribution system according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic block diagram showing a configuration of a power distribution system according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic block diagram showing another example of the configuration of the power supply apparatus of the above.
  • FIG. 10 is a schematic block diagram showing the configuration of a power distribution system according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 1 1 is a schematic circuit diagram showing the configuration of a module device used in the above embodiment.
  • FIG. 1 2 is a diagram showing the external shape of the module device used in the above embodiment. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • the building to which the power distribution system according to the present invention can be applied is not limited to a detached house, but can be applied to each dwelling unit or office of an apartment house.
  • FIG. 1 is a schematic external view showing a power distribution apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a power distribution apparatus of the power distribution apparatus
  • FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a power distribution system using the power distribution device.
  • the power distribution system of the present embodiment is a configuration example applied to a hybrid power distribution system that includes a solar battery and a storage battery and can distribute AC power and DC power.
  • This power distribution apparatus constitutes a DC distribution board 110.
  • this power distribution apparatus is a first DCZDC converter (solar cell converter) 1 1 that is housed in a container 100 and connected to a solar cell 10 0 1 as a DC power source. 1 and AC / DC converter connected to commercial power source (AC power system) 1 0 5 as AC power source 1 1 3, storage battery 1 0 2, and second DCZDC converter connected to storage battery 1 0 2 (Converter for storage battery) 1 1 2, Converter for solar battery 1 1 1, Converter for storage battery 1 1 2, Protector 1 1 6 as protection circuit connected to AC / DC converter 1 1 3, DC distribution And a DC load distribution line 10 07 derived from the container 10 0 constituting the panel 1 1 0.
  • the projector 1 1 6 is connected to any one of the solar cell converter 1 1 1, the storage battery converter 1 1 2, and the AC / DC converter 1 1 3 as shown in the figure. It may be configured to be connected to at least one.
  • the solar cell converter 1 1 1, the storage battery converter 1 1 2, and the AC / DC converter 1 “I 3” are juxtaposed in the horizontal direction at predetermined intervals, respectively.
  • Storage battery converter 1 1 2, AC DC converter 1 1 3 Heat dissipating fins 4 0 0 are arranged.
  • the storage battery 10 2 is housed in a storage battery case 2 20, and is detachably attached to the container 100 via a locking portion 1 2 2.
  • the storage battery may be directly connected to the substrate of the storage battery converter 11 1 2, but is connected to the substrate of the storage battery converter 1 1 2 by a connector connection by a connector 1 3 2. For this reason, maintenance is easy even when the battery needs to be replaced due to deterioration of its storage capacity or increased capacity. Also, when connecting to an external storage battery, it is easy to attach and detach because the connector is connected.
  • the storage battery converter 1 1 2 may also be connected to the distribution board board by a connector (this will be described later).
  • the power distribution system using this power distribution device includes an AC distribution board 10 0 4 that distributes AC power to AC load equipment via an AC distribution path 10 6, and a DC load distribution system. And a DC distribution board 1 1 0 constituting a DC power distribution device for distributing DC power to DC load equipment via the path 10.
  • the AC distribution board 1 0 4 is connected to the commercial power source 1 0 5 and the power conditioner 1 0 3 which are AC power sources at the input end, and to the AC distribution path 1 0 6 and the DC distribution board 1 1 0 at the output end. And are connected.
  • AC distribution board 1 0 4 branches AC power supplied from commercial power supply 1 0 5 or power conditioner 1 0 3 and outputs AC power to AC distribution path 1 0 6 and DC distribution board 1 1 0 To do.
  • a solar battery 10 1 and a storage battery 10 2 are provided as a DC power source of the power distribution system.
  • the storage battery 1 0 2 is mounted on the DC distribution panel 1 1 0, but it can be added to the outside and added power Can also be used. An example of adding the storage battery 10 2 to the outside will be described later.
  • the solar cell 101 receives sunlight and photoelectrically converts it to generate electric power and outputs direct current power, and constitutes a solar power generation device as an example of direct current power generation equipment.
  • the storage battery 10 2 is constituted by a secondary battery capable of storing DC power and outputting the stored DC power.
  • the DC distribution board 1 1 0 has a solar cell 1 0 1 and an AC distribution board 1 0 4 connected to the input terminal, and a DC load distribution line 1 0 7 connected to the output terminal.
  • the DC distribution board 1 1 0 is equipped with a solar cell converter 1 1 1 as an output converter, a storage battery converter 1 1 2, an A CZ DC converter 1 1 3, and a control unit 1 1 4 and a display unit 1 1 Consists of five.
  • the output line of the solar cell 10 1 1 is branched into two, and the power conditioner 1 0 3 and the solar cell converter 1 1 1 of the DC distribution board 1 1 0 are connected in parallel.
  • the inverter 1 0 3 converts the DC power output from the solar cell 1 0 1 into AC power synchronized with the phase of the commercial power 1 0 5 and outputs it, and the converted AC power 1 0 5 Reverse current.
  • the solar cell converter 1 1 1 1 includes a DC / DC converter, and converts DC power output from the solar cell 1 0 1 to a desired voltage level and outputs the voltage level.
  • the storage battery converter 1 1 2 includes a D C Z D C converter, converts the DC power output from the storage battery 10 2 to a desired voltage level, and outputs it while charging the storage battery 1 0 2.
  • a C Z D C Comparator 1 1 3 converts the AC power supplied from AC distribution board 1 0 4 into direct current power of a desired voltage level and outputs it.
  • the inverter 103 is a step-up chopper circuit (not shown) that boosts the DC output of the solar cell 101, and a sine wave that synchronizes the DC output boosted by the step-up chopper circuit with the AC power system AC phase. It has an inverter (not shown) that converts the output to AC, an inverter control circuit (not shown) that adjusts the AC output by controlling the inverter, a grid interconnection protection device, and the like.
  • the AC distribution board 10 4 is a main breaker (not shown) whose primary side is connected to a commercial power source 10 5 in a box with a door, similar to a so-called residential distribution board (housing board), and A plurality of branching break forces, etc.
  • an AC distribution path 10 6 is connected to the secondary side of the branch breaker, and AC power is supplied to the AC load equipment in the house via the AC distribution path 10 6.
  • the DC distribution board 110 is housed in a door-equipped container 100, similar to the AC distribution board 10 04.
  • the output of the commercial power supply 10 5 is drawn through the AC distribution board 1 0 4, and the output of the solar battery 1 0 1 is drawn in, respectively.
  • a CZ DC converter 1 1 3 and solar battery DC CZ for DC converter 1 1 1 is drawn in, and DC power is supplied to DC load device 2 0 7 through DC load distribution line 1 0 7.
  • the solar cell converter 1 1 1 and the storage battery converter 1 1 2 are each composed of, for example, a switching regulator, etc., and extract the output voltage.
  • the constant voltage control system that performs control (feedback control) to increase or decrease the output voltage so that the detected output voltage coincides with the target voltage, and the DC power output from the solar battery 1001 and storage battery 102 Convert the voltage level to the desired voltage level.
  • a CZ DC converter 1 1 3 is composed of, for example, a switching regulator, an inverter, etc., and rectifies AC voltage into DC voltage and performs constant voltage control of output voltage by feedback control. 4. Convert AC power output from 4 into DC power of desired voltage level.
  • the control unit 1 14 is configured by an information processing apparatus having a microcomputer or the like, and controls the operation of each unit of the DC distribution board 1 10.
  • the control unit 1 1 4 performs the ON / OFF control of the converters for the solar cell converter 1 1 1, the storage battery converter 1 1 2, and the ACZDC converter 1 1 3 and the output voltage control, and the display unit 1 1 5 Control display of.
  • the display unit 1 1 5 is composed of a liquid crystal display device, etc., and displays various information such as the operating status of the DC distribution board 1 1 0 by letters, numbers, images, etc. based on instructions from the control unit 1 1 4 Display. Also, it has an operation unit 300, and through this operation unit 300, operation, abnormality status, each measurement item, abnormality history display, clock setting, etc.
  • the operation unit is not only the one attached to the DC distribution panel 110, but also a remote operation unit (remote control or personal computer in the home), and D and C (DC power line communication) terminals.
  • the above setting may be performed via 3 1 0.
  • the power conditioner 10 3 may have a night battery charge function and a daytime battery discharge function (reverse power flow prevention). Both generated power and nighttime power can be used effectively.
  • the discharge power from the storage battery has not been recognized as a reverse power flow to the AC power system, it is necessary to change the discharge power according to the load usage. For example, the power flowing through the grid is detected by the received power detection unit attached to the power receiving point of the grid, and reverse power flow prevention control is performed to prevent reverse power flow from the storage battery.
  • the elements necessary for power supply from the DC power source can be configured as a DC distribution board as a single unit and accommodated in the container, so that it is easy to handle and installed. Since maintenance can be done in one place, it is very easy to handle.
  • solar cell converter with heat generation 1 1 1, storage battery converter 1 1 2, AC node D As shown in FIGS. 1 and 2, the C converter 1 1 3 is juxtaposed in the horizontal direction, so it has good heat dissipation. Further, since a heat radiating plate or heat radiating fins 400 are arranged between the converters, the heat dissipation can be further improved.
  • the storage battery 1 0 2 is arranged so as not to be positioned above any of the solar battery converter 1 1 1, storage battery converter 1 1 2, and ACZDC converter 1 1 3.
  • Solar battery converter 1 1 1, storage battery converter 1 1 2, A CZ DC converter 1 1 3 can be well maintained without impeding the heat dissipation.
  • the storage battery is detachably attached to the container, so that maintenance is easy even when the storage battery needs to be replaced due to deterioration of the storage battery or increased capacity.
  • control unit 1 1 4 controls whether to output from the solar cell converter 1 1 1, storage battery converter 1 1 2, AC / DC] converter 1 1 3, and the power supply status is displayed.
  • the storage battery D CZ DC converter 1 1 2 is configured to be connectable to the storage battery 10 2 by connector connection, so that it can be easily attached and detached even when connecting to an external storage battery. In addition, even when the storage battery needs to be replaced due to deterioration or increased capacity, if the storage battery 10 2 and the D C Z D C converter 1 1 2 for storage battery are configured to be detachable, maintenance becomes easy.
  • the second terminal block 3 0 1 that connects 1 and the third terminal block 3 0 5 that is connected to the AC distribution path 2 0 5 from the AC power source are the shape or color of the terminal block, and Desirably, any of the colors is configured to be distinguishable from each other. In the case of incorrect connection by changing the shape, it is still safe to prevent mutual connection.
  • a storage battery connector 2 0 0 is provided on the DC distribution board 1 1 0, and an external storage battery 1 0 is connected via the storage battery connector 2 0 0. 2 S may be connected. Since other configurations are the same as those of the power distribution system shown in FIG. 3, the description thereof is omitted here. Although no operation unit is provided, the remote control unit (not shown) is configured to be operated through the DLC terminal.
  • a storage battery unit is added.
  • the storage battery component is used.
  • the unit 1 1 2 S and the external storage battery 1 0 2 S are united, and the storage unit 2 1 0 can be connected to the DC distribution board 1 1 0. That is, as shown in the block diagram of this power distribution system in FIG. 5, a storage battery unit connector 2 1 1 is provided on the DC distribution board 110 and an external storage battery is connected via the storage battery unit connector 2 1 1.
  • Unit 2 1 0 is connected.
  • the storage battery unit 2 10 is provided outside in this way, the storage battery 1 0 2 and the storage battery connector 1 1 2 in the DC distribution board 1 1 0 may be omitted. Since other configurations are the same as those of the power distribution system shown in FIG. 3, the description thereof is omitted here.
  • a storage battery unit including a storage battery and a DCZDC converter for the storage battery is configured, and by detachably configuring the storage battery unit, an additional storage battery can be added as necessary. It becomes easy.
  • the storage battery unit connector 2 11 is provided as a terminal for adding a storage battery, so it is easy to add a storage battery if necessary, such as adding a large output storage battery. .
  • the power distribution system of the present invention can include a plurality of power distribution devices configured from combinations of the power distribution devices of the first to third embodiments.
  • the power distribution system may have a configuration as shown in FIG.
  • the power distribution system of Embodiment 4 is a power distribution device, which converts DC power from storage battery 3 and solar battery 4 or AC power from commercial power source AC into desired DC power and outputs the power. 1 and a controller 8 mounted outside the power supply device 1.
  • This power distribution apparatus can further include a storage battery 3 and a display unit (not shown) and an operation unit (not shown) described in the first embodiment, and the container 100 shown in FIG. Can be stored in
  • This power distribution system is configured to supply the current output from the power supply device 1 to a plurality of loads (not shown) via the power supply line 5.
  • the load connected to the power supply line 5 is a DC load that operates by receiving supply of DC power, and includes, for example, an LED (light emitting diode) lighting device, a home alarm device, and the like.
  • an AC power supply line 7 connected to the commercial power supply AC is provided through the AC distribution board 6, and the AC power supply line 7 is operated with an AC load (Fig. (Not shown) can be connected. As a result, it is possible to supply power to both the DC load and the AC load.
  • the power supply device 1 has a plurality of power converters that each convert input power into desired output power.
  • a commercial power supply AC distribution board 6
  • AC distribution board 6 AC distribution board 6
  • bi-directional DC for charging / discharging storage battery (secondary battery) 3
  • a ZDC converter and a DCC DC converter for step-down are provided.
  • the power supply device 1 includes a panel device 10, and each of the power converters as described above is referred to as a module device 2 a to 2 d (hereinafter simply referred to as a ⁇ module device 2 ”unless otherwise distinguished).
  • Each module device 2 is configured to be housed in the panel device 10 and connected to a bus line (main road) 11 provided inside the panel device 10.
  • the DC power supply line 5 is divided into two systems, a high voltage system (eg DC 3 50 V) and a low voltage system (eg DC 48 V), and the high voltage system power supply line 5 is a bus line.
  • 1 Directly connected to 1 and the low-voltage power supply line 5 is connected to the bus line 11 through a DCZDC converter for step-down as a module device 2d.
  • all the module devices 2 used in the power supply device 1 are connected to the internal circuit 2 in the body 2-1 set to a predetermined unit size as shown in FIG. — Consists of 2 and has the same external dimensions and shape.
  • the panel unit 10 has a mounting space (not shown) in which a plurality of unit-sized module devices 2 can be mounted side by side, and a connection port for connecting the module device 2 mounted in the mounting space to the bus line 11 (Not shown).
  • Each module device 2 is provided with a connection port 2-3 for connecting the bus line 11 to the body, and the shape and arrangement of the connection port are common to all the module devices 2. . Therefore, any module device 2 can be detachably attached to the mounting space and connected to the bus line 11 as long as the mounting space of the panel device 10 has an empty space.
  • Each module device 2 is provided with a connection terminal (not shown) for connecting a commercial power supply (AC distribution panel 6) AC, solar battery 4 and storage battery 3 in addition to the connection port for the pass line 11. It is. Therefore, the wiring from the AC distribution board 6, the solar battery 4, and the storage battery 3 is drawn into the board device 10 and connected to the connection terminal of each module device 2.
  • AC distribution panel 6 commercial power supply
  • solar battery 4 and storage battery 3 in addition to the connection port for the pass line 11. It is. Therefore, the wiring from the AC distribution board 6, the solar battery 4, and the storage battery 3 is drawn into the board device 10 and connected to the connection terminal of each module device 2.
  • the bus line 1 1 is divided into a power path 1 1 a for power supply and a communication path 1 1 b for communication, and the connection port of the bus line 1 1 in each module device 2 is the power path 1 1 a
  • And communication channel 1 1 b may be separate or common.
  • the power supply device 1 has a communication interface 1 2 connected to the communication path 1 1 b of the bus line 1 1 in the panel device 10, and the communication interface:! By connecting an external device to the source 1 2, communication is possible between the external device and each module device 2 connected to the communication path 1 1 b. It is assumed that a voltage of DC 3 50 V ⁇ 1 OV is applied to power path 1 1 a.
  • each module device 2 is connected to the bus line 11 1 so that each output power can be independently controlled so that power corresponding to the power required from the load is supplied to the load. It has a function that operates in accordance with an external command via the communication path 1 1 b. In other words, in the power supply device 1, if the module device 2 is connected to the bus line 11 1, each module device 2 starts its own operation without any special settings and can supply power to the load. become. In addition, the controller described below via the communication interface 12 is used. It is also possible to control the operation of each module device 2 from the outside through communication with the device.
  • each module device 2 when each module device 2 operates by autonomous control, it monitors the voltage on the power path 1 1 a of the bus line 1 1 in order to see the demand from the load, and according to the magnitude of the voltage. To determine the size and orientation of the output. In other words, if the voltage on the power path 11a decreases, the power supplied to the load is insufficient, and if the voltage increases, it is estimated that surplus power is generated in the power supplied to the load. Determine the size and orientation.
  • a module device 2a consisting of an AC DC converter provided between the commercial power supply AC and the power supply line 5 can be connected to the commercial power supply AC if the voltage on the power path 1 1a is less than 35 OV. Convert AC power to DC power and output. If it is 35 OV or more, convert DC power to AC power on the commercial power source AC side and reverse power flow (power sales).
  • the module device 2 C consisting of a DCZ DC converter that charges and discharges the storage battery 3 discharges the storage battery 3 when the voltage on the power path 1 1 a becomes less than a threshold value (for example, 3 5 OV) If it becomes above, the storage battery 3 will be charged.
  • the module device 2 b composed of a DC / DC converter that steps up and down the output of the solar cell 4 performs the maximum power point tracking control (MPPT control) of knowledge.
  • MPPT control maximum power point tracking control
  • the operation characteristics of each module device 2 may be changed according to the time zone.
  • a module device 2e consisting of an ACDC converter for commercial power supply AC
  • a module device 2f consisting of a DCZ DC converter for solar cell 4
  • a storage battery 3 charge
  • a module device 2 g composed of a bidirectional DCC DC converter for discharging
  • a module device 2 h composed of a DCZDC converter for a high-voltage power supply line 5 are added.
  • the power supply device 1 according to the fourth embodiment, it is possible to easily add or replace (replace) the module device 2 as the load is added or replaced, and supply power according to the load.
  • the specifications of device 1 can be easily changed. Therefore, unlike the conventional case, there is no need to replace the entire power distribution system, the existing power distribution system is not wasted, and there is an advantage that the cost can be kept low.
  • the present invention is not limited to this example, and any one of the module devices 2 is a dimension of multiple units of the module device 2 having a unit size. It is good. Even in this case, the module device 2 can be installed in an installation space corresponding to a plurality of module devices 2 having a unit size.
  • the module devices 2 a, 2 b, and 2 c that output power on the power path 11 1 a of the bus line 11 are a group.
  • the converter group is configured. In this example, three module devices constitute a converter group, but two or more module devices can constitute a group of converter groups. Configure these converters. The sum of the output currents output from all the module devices 2 a, 2 b, 2 c formed is supplied to the load as the total output current.
  • each of the module devices 2 a, 2 b, 2 G is a so-called switching power supply device, and the conversion efficiency in which the power conversion efficiency changes according to the magnitude of the output current as shown in FIG. One output characteristic.
  • each of the module devices 2 a, 2 b, and 2 c has a conversion efficiency-output characteristic in which the conversion efficiency is maximized when the output current is the maximum efficiency value I p that is lower than the rated current value. (Conversion efficiency curve). That is, the power conversion efficiency in the module device 2 is maximized when the output current is at the maximum efficiency value I p and decreases as the re-maximum efficiency value I p increases or decreases.
  • conversion efficiency curve conversion efficiency curve
  • the output of the solar cell 4 and the remaining capacity of the storage battery 3 are sufficient.
  • the output of the solar cell 4 decreases at night, and the output current output from the module device 2b composed of a DC / DC converter that boosts or decreases the output of the solar cell 4 is It will be limited within the limit according to the output of the solar cell 4.
  • the outputs of the module devices 2 b and 2 c are limited within the limits corresponding to the output of the solar cell 4 and the remaining capacity of the storage battery 3, and the shortage is compensated by the other module device 2 a.
  • the controller 8 (see Fig.
  • the controller 8 has a communication interface with each module device 2a, 2b, 2c:! : A communication function is provided so that data can be transmitted via the source 12.
  • Each of the module devices 2 a, 2 b, and 2 c includes a communication unit 2 1 that communicates with the controller 8, a current control circuit 2 4 that converts input power into desired power, and a current control circuit 2 4. And an output control unit 23 for performing feedback control.
  • the internal configuration is shown only for one module device 2a, but the other module devices 2b and 2c have the same configuration.
  • the controller 8 includes a communication unit 8 1 that communicates with the module devices 2 a, 2 b, and 2 c, and a total output instruction unit 8 2 that calculates a total output current that needs to be output from the converter group. .
  • the total output instruction unit 8 2 is based on the relationship between the remaining capacity of the storage battery 3 collected through the communication unit 8 1, the charge / discharge capacity, the operating status (power generation amount) of the solar battery 4, and the current consumption at the load.
  • the total output current that should be output by the module devices 2 a, 2 b, 2 c of the converter group is calculated.
  • the controller 8 changes the output current for each module device 2a, 2b, 2c.
  • the efficiency storage unit 83 in which the correspondence relationship with the conversion efficiency is stored in advance, and a plurality of types of allocation patterns representing rules for how to allocate the total output current to the module devices 2 a, 2 b, and 2 c are stored in advance.
  • a pattern memory unit 84 in addition, the controller 8 includes a sharing determination unit 8 5 that determines which allocation pattern stored in the pattern storage unit 84 4 is to be used to allocate the total output current, and a sharing determination unit 8 5 And an allocation control unit 86 for actually giving instructions for allocation of the total output current in accordance with the allocation pattern selected in.
  • each module device 2 a, 2 b, 2 c has its maximum power conversion efficiency (75 in this case) when the output current of each module is the maximum efficiency value (2.0 CA in this case) I p. [ ⁇ 1 ⁇ 2]).
  • the following explanation is based on the assumption of the efficiency table in Table 1.
  • the allocation pattern stored in the pattern storage unit 84 is used for each of a plurality of module devices 2 a, 2 b, and 2 C constituting the converter group when the total output current is output from the converter group. This specifies how to allocate the total output current. In other words, the allocation pattern must be output to each of the module devices 2 a, 2 b, and 2 c that constitute the converter group in order to output a total output current of a certain magnitude to the converter group. It represents the rules for determining the magnitude of the output current.
  • the pattern storage unit 8 4 stores six types of allocation patterns “N o. 1 J to ⁇ o. 6j” shown in Table 2 below. J ⁇ “N O. 6j allocation pattern is only an example. It is possible to use only some of them as allocation patterns or to use other allocation patterns.
  • One or more modules 11 each have
  • Table 2 Each allocation pattern in Table 2 is described below.
  • the column “Example of ⁇ allocation at the right end of Table 2 ” shows an example of the current value allocated to each module device 2 a, 2 b, 2 c according to each allocation pattern when the total output current is 5.0 [A]. Is shown.
  • the six types of assignment patterns from “ ⁇ ⁇ . 1” to ⁇ ⁇ . 6J are the “Difference pattern of“ ⁇ ⁇ ⁇ 1 J and ⁇ ⁇ . 2 ”and all of“ ⁇ ⁇ . 3 J and ⁇ ⁇ . 4 ”.
  • the average pattern is roughly divided into “ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ . 5 J” and “N o. 6j quasi-average pattern.
  • the unbalanced pattern (No. 1, 2) divides the total output current by at least one module device 2 in the converter group for each output current (maximum efficiency value IP) that maximizes each conversion efficiency.
  • This is a pattern in which the remainder of the total output current is assigned to any one of the module devices 2 after reassignment. Therefore, in this uneven weight pattern, an emphasis is placed on increasing the conversion efficiency of the individual module devices 2 a, 2 b, 2 c.
  • the first pattern of “N o. 1” and the second pattern of ⁇ ⁇ , 2 are different in the handling of the remaining total output current. That is, in the first pattern, assign remainder of the current already the maximum efficiency value I [rho of one module device other than the module device 2 output current is assigned 2. Therefore, if the remaining current is equal to or less than the maximum efficiency value I ⁇ , the module device 2 to which the remaining current is allocated outputs an output current equal to or less than the maximum efficiency value I ⁇ . Therefore, for example, if the total output current is 5.0 [ ⁇ ], the total output current is 2 [A], 2 for each module device 2 a, 2 b, 2 C in the allocation pattern of ⁇ .1 J. [ ⁇ ], ⁇ [A] are assigned.
  • the module that has already been assigned the maximum efficiency output current Add the remaining current to one of the two devices. Accordingly, an output current larger than the maximum efficiency value I p is output from the module device 2 to which the remaining current is allocated. Therefore, for example, when the total output current is 5.0 [A], the total output current is 3 [A], 2 [A] for each module device 2 a, 2 b, 2 c in the allocation pattern of ⁇ . ], 0 [A].
  • the total average pattern (No. 3, 4) is the total output current for all the module devices 2 a, 2 b, 2 c that compose the converter group. This is a pattern in which the output current between 2c is allocated as evenly as possible so that the variation in output current is small. In short, in the total average pattern, the total output current is divided by the number of module devices 2 a, 2 b, 2 c that make up the converter group, and the result is the module device 2 a, 2 b, 2 Allocated to c. Therefore, in this total averaging pattern, the conversion efficiency of the individual module devices 2 a, 2 b, and 2 c is not emphasized, and the plurality of module devices 2 a, 2 b, and 2 c constituting the converter group are not emphasized. Emphasis will be placed on the balance of movement.
  • N o. 3 uniform pattern and “N o. 4 J residual pattern” differ depending on whether they are allocated evenly at the fractional level or evenly at the integer level: ⁇ . 3
  • the output current of each module device 2 a, 2 b, 2 c is less than the decimal point when the total output current is assigned to all module devices 2 a, 2 b, 2 c (here In this case, allocation is performed so that even values up to the first decimal place are equal. If there is a remainder after the decimal point, the remaining current is allocated to all module devices 2a, 2b, and 2c as evenly as possible with the size of one decimal point.
  • the total output current is 5.0 [A]
  • the total output current is 1.7 [A], 1 in each module device 2 a, 2 b, 2 c in the allocation pattern of “No. 3”. 7 [A] and 1.6 [A] are assigned.
  • the quasi-averaged pattern (No. 5, 6) is the total output current between these module devices 2 for some of the module devices 2 (two here) that make up the converter group. This is a pattern that is assigned as evenly as possible so that the variation in the output current is small.
  • the quasi-averaged pattern the number of some module devices 2 that make up the converter group (2 here)
  • the total output current is divided by, and the result is distributed to some of these module devices 2. Therefore, in this semi-averaged pattern, at least one module device 2 stops operating.
  • the control of the output of each module device 2 performed by the assignment control unit 86 includes not only controlling the magnitude of the output current but also controlling the operation of the module device 2 in this way.
  • the relationship between the uniform pattern of “N o. 5” and the residual pattern of “N o. 6” is the same as the case of the above-mentioned all average pattern (N o. 3, 4). Because there is, explanation is omitted.
  • the total output current is 5.0 [A]
  • the total output current is 2.5 [A 2.5 in each module device 2 a, 2 b, 2 c in the allocation pattern of “N o. 5”.
  • [A], 0 [A] are allocated, and 3 [A], 2 [A], 0 [A] are allocated in the allocation pattern 2 a, 2 b, 2 c of “No. 6”. .
  • the assignment determination unit 85 of the controller 8 performs all the module devices 2 a, 2 of the converter group when the total output current is allocated using each of the above six types of allocation patterns in the pattern storage unit 84.
  • the sum of the input power of b and 2 c (hereinafter referred to as “total input power J”) is calculated.
  • the assignment determination unit 85 calculates the total input power and the total module devices 2 a, 2 b, 2 c of the converter group. Calculate the power conversion efficiency (hereinafter referred to as “total conversion efficiency”) for the entire converter group from the relationship with the total output power (hereinafter referred to as “total output power”), and assign the maximum total conversion efficiency. Ask for a pattern.
  • the allocation pattern with the maximum total conversion efficiency obtained in this way is the application pattern used for the actual total output current allocation.
  • the assignment determination unit 85 first receives an instruction of the total output current value from the total output instruction unit 82, and configures a converter group when the total output current is allocated according to each allocation pattern. The output current of each module device 2a, 2b, 2c is obtained. Then, the sharing determination unit 85 uses the output currents of the respective module devices 2 a, 2 b, 2 c obtained in this way, and based on the efficiency table in the efficiency storage unit 83, each module device 2 a, 2 b, 2 Calculate the power conversion efficiency at c. As a result, the output current and the conversion efficiency are obtained for each of the module devices 2 a, 2 b, and 2 c.
  • each module device 2 a , 2 b, 2 c can be calculated.
  • the total input power for all module devices 2a, 2b, and 2C thus determined is the total input power, and the total conversion efficiency is determined by the relationship between the total input power and the known total output power. Can do.
  • the assignment determination unit 85 stores the obtained total conversion efficiency in a temporary storage unit (not shown) for each allocation pattern.
  • the application pattern (any allocation pattern) selected by the assignment determination unit 85 as described above is notified to the allocation control unit 86.
  • the allocation control unit 86 assigns the total output current according to the application pattern, and obtains the magnitude of the output current to be output from each of the module devices 2 a, 2 b, 2 c.
  • the allocation control unit 86 transmits a current command representing the magnitude of the obtained output current to each of the module devices 2 a, 2 b, and 2 c through the communication unit 81.
  • the output control unit 23 controls the current control circuit 24 according to the current command.
  • the output current specified by the current command is output from each module device 2a, 2b, 2c.
  • the controller 8 selects the applicable pattern each time the total output current changes beyond the predetermined allowable range, and reassigns the total output current to each module device 2 a, 2 b, 2 c. Assumed to be performed. However, not limited to this, the selection of the application pattern and the reallocation of the total output current may be performed periodically.
  • each module device 2 a, 2 b, 2 c in the converter group has an output power of a size allocated to each module device 2 a, 2 b, 2 c according to the application pattern.
  • a flow will be output.
  • the application pattern is an assignment pattern selected from among a plurality of types of assignment patterns so that the total conversion efficiency is maximized
  • the module device 2 a constituting the converter group by following the application pattern 2 a , 2b, 2c overall power conversion efficiency is relatively high.
  • the loss generated during power conversion in the converter group can be reduced, and the power supply device as a whole has the advantage of improving the power conversion efficiency.
  • the output currents assigned according to the application pattern are The total conversion efficiency is constant no matter which module device 2 a, 2 b, 2 c is assigned. In other words, as long as the combination of output currents conforms to the application pattern, the total conversion efficiency does not change even if the assignment destination of each output current is changed between the module devices 2a, 2b, and 2c.
  • the module device sets the output current to 1 [ ⁇ ].
  • the total conversion efficiency is the same regardless of 2a, 2b, or 2c.
  • a combination determination unit (not shown) that determines a combination of output currents to be assigned to the sharing determination unit 85, and each output current is assigned to any module device 2a. , 2 b, 2 c can be considered to have a unique allocation unit (not shown) that determines whether the allocation is performed.
  • the combination determining unit first determines the output current combination that maximizes the total conversion efficiency according to the allocation pattern, and then the specific allocation unit determines the application pattern including the output current allocation destination. It will be.
  • the priority is given to the module devices 2 a, 2 b, and 2 c, and the priority is high. It is desirable to allocate large output currents in order.
  • the priority is not fixedly determined, but is variably determined so that the load is not biased to some of the module devices 2a, 2b, 2c.
  • an integrated monitoring unit for monitoring the integrated value of the output current amount from each module device 2 a, 2 b, 2 c for each of the module devices 2 a, 2 b, 2 c, Monitoring results of the integrated monitoring unit
  • the controller 8 is provided with a priority determination unit (not shown) that determines the priority based on the results.
  • the integration monitoring unit monitors the output current for each of the module devices 2a, 2b, 2c constituting the converter group, and manages the integrated value [A h] of the output current amount on the table. Integration is done regularly (eg every 1 second). Note that the integrated value of the output current amount may be determined by each module device 2 a, 2 b, 2 c instead of the controller 8.
  • the priority determining unit determines the priorities of the module devices 2a, 2b, and 2c so that the priorities are increased in ascending order of the integrated values. The priority is updated regularly.
  • the module devices 2 a, 2 b, and 2 c with the smaller integrated values of the output current amount increase in order. Since the output current is assigned, the variation in the output current amount between the module devices 2 a, 2 b, and 2 c can be reduced. In other words, by distributing the operating time evenly and averaging the operating rates of multiple module devices 2a, 2b, 2c, some module devices 2a, 2b, 2c are burdened. Can be prevented from being biased.
  • each module device 2a, 2b, 2c may change depending on the switching oscillation control mode of each module device 2a, 2b, 2c. .
  • PWM Pulse Width Mod Modal Control
  • the conversion efficiency and output characteristics also change.
  • burst control that alternately repeats the oscillation period in which output is performed by PWM control and the oscillation stop period in which output is stopped
  • the conversion efficiency vs. output characteristic changes with changes in the timing of burst control.
  • the controller 8 stores in advance the conversion efficiency and one output characteristic of each of the module devices 2 a, 2 b, and 2 c after the change of the oscillation control mode in association with the change of the oscillation control mode. It is desirable to make the conversion efficiency and output characteristics to be applied variable according to changes.
  • the conversion efficiency-one-output characteristic of the module devices 2a, 2b, and 2c is stored in the efficiency storage unit 83 as an efficiency table.
  • the present invention is not limited to this example.
  • An arithmetic expression indicating the correspondence between the output current and the conversion efficiency may be stored in the efficiency storage unit 83.
  • the sharing determination unit 83 can obtain the conversion efficiency of each of the module devices 2 a, 2 b, and 2 c using the arithmetic expression.
  • the power distribution system of the fifth embodiment is different from the power distribution system of the fourth embodiment in that the surplus power of the storage battery 3 can be reversely flowed to the commercial power supply AC side (commercial system).
  • solar cell 4 is connected to AC distribution board 6 via power conditioner 9 having a function of converting direct current to alternating current.
  • the surplus power is converted to alternating current by the power conditioner 9 so that it can be reverse-flowed (sold) into the commercial system. It is made.
  • the power supply device 1 is a module device 2 a ′ that is provided between the commercial power supply AC and the power path 1 1 a and converts AC power into DC power.
  • Module 1 consisting of a bidirectional DCZDC converter provided between the path 1 1 a and a module comprising a bidirectional DCZDC converter provided between the storage battery 3 and the power path 1 1 a Device 2c.
  • the module device 2 b ′ between the solar cell 4 and the power path 1 1 a includes, for example, a first full-bridge circuit composed of first to fourth switching elements Q 1 to Q 4 and a fifth one as shown in FIG.
  • the second full bridge circuit consisting of the switching elements Q5 to Q8 of ⁇ 8 is provided approximately symmetrically across the transformer T1.
  • a series circuit of an inductor L 1 and a capacitor C 1 is inserted between the output of the first full bridge circuit and the transformer T 1.
  • the power supply device 1 has a controller 8 mainly composed of a CPU and a display unit 13 capable of various displays in the panel device "! 0.
  • the controller 8 and the display unit 1 3 Is connected to each module device 2 via a communication path 1 1 b, and a connection terminal 15 for power distribution is connected to the power path 1 1 a via a circuit protector 1 4. Is connected to communication terminal 16.
  • the module device 2 between the solar cell 4 and the power path 1 1 a is a bidirectional DCC DC converter, so that the output of the solar cell 4 can be charged to the storage battery 3 while the load side
  • a bidirectional DC / DC converter provided between the solar cell 4 and the power path 11a is realized by a single module device 2b '.
  • the present invention is not limited to this example, and bi-directional power conversion between the solar cell 4 and the storage battery 3 may be realized by using two module devices each including a unidirectional DCZDC converter.
  • At least one of the plurality of module devices 2 a, 2 b, 2 c constituting the converter group has a conversion efficiency that is different from the other output characteristics (conversion efficiency) This is different from the power distribution system of the fourth embodiment in that the curve has a curve.
  • the total conversion efficiency also changes depending on the allocation. For example, in the allocation pattern of ⁇ ⁇ ⁇ . "1" explained in the fourth embodiment, the total output current of 5 [ ⁇ ] is assigned 2 [ ⁇ ], 2 [ ⁇ ], and 1 [ ⁇ ] each ( Here, the total conversion efficiency varies depending on which of the module devices 2 a, 2 b, and 2 c with an output current of 1 [ ⁇ ].
  • the sixth embodiment six types of allocation patterns (hereinafter referred to as “upper pattern J”) of “N 0.1 J to“ No. 6 j ”in Table 2 described in the fourth embodiment are further added. Patterns classified in detail according to the output current allocation destination (hereinafter referred to as “lower pattern”) shall be used as the allocation pattern.
  • the sharing determination unit 85 calculates the total conversion efficiency for each of the allocation patterns finely classified in this way, and selects the allocation pattern that maximizes the total conversion efficiency as an application pattern.
  • the assignment determination unit 85 receives the instruction of the total output current, and for each allocation pattern obtained by further classifying each of the six upper patterns of ⁇ 0.1 ”to“ No.6 ”into a plurality of lower patterns. Obtain the conversion efficiency. For example, if the total output current is 7 [A], then the “N o .1 J bias pattern is the maximum efficiency value I p Are classified into three sub-patterns, that is, 2 [A], 3 [A] and 2 [2] for each module device 2a, 2b and 2c, respectively.
  • the division determination unit 8 5 calculates the total conversion efficiency for each of these sub-patterns According to the configuration of the sixth embodiment described above, different conversions are provided.
  • a converter group is configured by combining module devices 2a, 2b, and 2c with one efficiency output characteristic.
  • the conversion efficiency of the entire converter group can be increased, and by using the lower pattern that is finely classified in consideration of the output current assignment destination, compared to the case where only the upper pattern is used, As a result, there are more choices when selecting an allocation pattern that maximizes the total conversion efficiency, and as a result, the total output current can be allocated using the optimum application pattern in terms of total conversion efficiency. There are advantages.
  • the power converter has been described as the module device 2.
  • a device other than the power converter for example, a power measuring device is modularized to form a power supply device as the module device 2. It is good also as a structure which can be added to 1.

Abstract

 配電装置は、一つの容器内に収納され、直流電力源に接続される直流電力源用DC/DCコンバータと、交流電力源に接続されるAC/DCコンバータと、容器から導出された直流負荷用配線とを具備する。

Description

明細書 配電装置およびこれを用いた配電システム
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本発明は、 配電装置およびこれを用いた配電システムにかかり、 特に直流電力源から供 給される直流電力を負荷機器に配電する機能を備えた配電装置および配電システムに関す る。 背景技術
従来、 住宅、 店舗、 オフィスビルなどの建物において、 交流電力と直流電力とを配電す る配電システムとして、 例えば特許文献 1に記載のものがある。 この配電システムは、 自 家発電用として太陽光発電装置のような直流発電設備を建物に設置し、 直流発電設備の直 流電力出力を交流電力に電力変換して電力会社から供給される商用電力源 (交流電力系統) と系統連系運転を行う系統連系システムである。
この種の系統連系システムでは、 直流発電設備で発電された直流電力を、 直流電力から 交流電力に変換する電力変換器 (パワーコンデイショナ) により交流 力に変換すること によって、 交流電力源である商用電力源と協調させる構成を採用している。 そして、 建物 内の負荷で消費される電力を超える電力が直流発電設備から供給されている場合、 余剰分 の電力を商用電力源に逆潮流させること (いわゆる、 売電) が可能となるように構成して いる。
また、 直流負荷機器に直流電力を供給する配電システムとして、 例えば特許文献 2に記 載の電力供給システムが提案されている。 この電力供給システムは、 直流電力供給部と直 流負荷機器の端末装置との間で通信を行い、 給電制御手段によって、 端末装置から通知さ れた受電電力源情報と動作情報記憶手段が保持している動作電力源情報とを比較し、 直流 負荷機器が駆動に必要な電圧及び電流を受電できるように出力電圧を制御するものである。 このような直流電力を配電するための配電システムの電力源には、 太陽光発電装置また は燃料電池のような直流発電設備、 蓄電池、 商用電力源など、 複数の電力源が用いられる ため、 これらき想定した配電システムが必要となる。 この場合、 それぞれの電力源に対し て D C D Cコンバータ、 A CZ D Cコンバータ等の出力用コンバータが設けられ、 各出 力用コンバータから所定の電圧レベルの直流電力を出力するような構成が一般的である。 このように多数の電力源を用いて、 配電するため、 それぞれの電力源に対して D C Z D Cコンバータ、 A C Z D Cコンバータ等の出力用コンバータが必要となるため、 これらの 設置および、 メンテナンスなどの管理を簡単かつ安全にする必要がある。
特に、 直流用分電盤は、 交流用分電盤と異なり、 出力用コンバータを多数設置する必要 があリ、 発熱を伴うことから、 放熱性が問題となる。
また、 従来と異なり、 分電盤に、 交流電力源からの交流入力端子、 太陽電池などの直流 電力源からの直流入力端子、 直流機器に出力される直流出力端子が混在し、 これらの誤接 続は、 機器の破損だけでなく、 重大な事故につながる可能性があり、 危険を伴うという問 題があった。
また、 特許文献 3に記載の配電システムでは、 電力変換器たる A CZDCコンバータを 最大の変換効率に近い状態で動作させるように、 二次電池や太陽電池の出力を制御する構 成を採用しており、 負荷への供給電力の大きさに応じて A CZDCコンバータを複数台並 設して用いることが記載されている。
しかし、 特許文献 3の配電システムにおいては、 たとえば負荷の増設や負荷の入れ替え に伴い、 負荷への供給電力が変化すると、 既設の電力変換器のみでは負荷への供給電力を 賄えなくなることがある。 また、 負荷への供給電力に合わせて電力の変換効率が高くなる ように配電システムの仕様が決められている場合には、 負荷への供給電力が大幅に変化す ることで、 電力の変換効率が低下してしまうこともある。 これらの問題を解決するために は負荷に合わせて配電システムの仕様を変更する必要があるが、 そのためには配電システ ム全体を入れ替えることとなるので、 既存の配電システムが無駄になり、 コストの面でも 無駄に高くなるという問題がある。
【特許文献 1】 日本特開 2003— 284245号公報
【特許文献 2】 曰本特開 2009—1 59690号公報
【特許文献 3】 日本特開 2009— 1 53301号公報 発明の概要
本発明は、 前記点に鑑みてなされたもので、 設置およびメンテナンスの容易な、 直流電 力用の配電装置および配電システムを提供する。
また、 放熱性に優れ、 温度上昇の少ない配電装置を提供する。
また、 誤接続を低減し、 安全な配電装置を提供する。
また、 配電システムの仕様の変更を容易に実現できる配電装置を提供する。
本発明の第 1 の態様によれば、 一つの容器内に収納され、 直流電力源に接続される直流 電力源用 DCZDCコンバータと、 交流電力源に接続される ACノ DCコンバータと、 前 記容器から導出された直流負荷用配線とを具備する配電装置が提供される。
また、 上記配電装置は、 蓄電池と、 前記蓄電池に接続された蓄電池用の DCZDCコン バータと、 前記直流電力源用の DCノ DCコンバータおよび蓄電池用の DCZDCコンパ ータ、 前記 A CZ D Cコンバータの少なくとも一つに接続された保護回路とを更に具備し てもよい。
この構成によれば、 直流電力源からの電力供給に必要な要素を 1つのュニッ卜で構成し、 一つの容器内に収容することができるため、 取扱が容易でかつ、 設置やメンテナンスがー か所でできるため取扱がきわめて容易である。
また、 上記配電装置において、 前記直流電力源用の DCZDCコンバータおよび前記蓄 電池用の DCZDCコンバータ、 前記 ACZDCコンバータは、 それぞれ所定の間隔で水 平方向に並置されても良い。
この構成によれば、 発熱を伴う直流電力源用および蓄電池用の D C D Cコンバータ、 ACZDCコンバータは、 水平方向に並置されているため、 放熱性が良好である。 また、 各コンバータ間に放熱板あるいは放熱フィンを配置することで、 更に放熱性を高めること ができる。
また、 上記配電装置において、 前記蓄電池は、 前記直流電力源用の DCZDCコンパ一 タおよび前記蓄電池用の D CZD Cコンバータ、 前記 A CZD Cコンバータのいずれの上 部にも位置しないように配置されても良い。
この構成によれば、 これにより、 放熱性を阻害することなく良好に維持することができ る。
また、 上記配電装置において、 前記蓄電池は、 前記容器に対し、 着脱自在に装着されて も良い。
この構成によれば、 蓄電池の劣化や、 能力アップ等により取り換えが必要な場合にも、 蓄電池が着脱自在に構成されているため、 メンテナンスが容易である。
また、 上記配電装置において、 前記蓄電池用の DCZDCコンバータは、 コネクタ接続 によって前記蓄電池と接続可能に構成されても良い。
この構成によれば、 蓄電池の劣化や、 能力アップ等により取り換えが必要な場合にも、 蓄電池が着脱自在に構成されているため、 メンテナンスが容易である。 また、 外部の蓄電 池との接続を行う場合にもコネクタ接続がなされているため、 着脱が容易である。
また、 上記配電装置は、 前記直流電力源用の DCZDCコンバータおよび前記蓄電池用 の D CZD Cコンバータ、 前記 A CZD Cコンバータのいずれから出力を行うかを制御す る制御部と、 給電状態を表示する表示部と、 前記直流または交流電力源、 あるいは前記保 護回路の ONZOFFを操作する操作部とを更に具備しても良い。
この構成により、 制御部、 表示部、 操作部が配電装置の容器の外表面などに配置されて いることで、 作業性が良好である。
また、 上記配電装置は、 前記直流負荷への第 1の配線を接続する第 1の端子台と、 前記 直流電力源からの第 2の配線を接続する第 2の端子台とを更に具備し、 前記第 1及び第 2 の端子台の形状または色、 前記第 1及び第 2の配線の色のいずれかが相互に識別可能に構 成されても良い。
この構成によれば、 誤接続を回避することができ、 信頼性の高い接続が容易となる。 本発明の第 2の態様によれば、 上記配電装置を用いた配電システムとして、 蓄電池増設 用の端子を有する配電システムが提供される。
この構成によれば、 大出力の蓄電池を増設するなど、 必要に応じて蓄電池の増設が容易 となる。
また、 上記配電システムは、 蓄電池と蓄電池用の D CZ D Cコンバータとを具備した複 数の蓄電池ュニットを具備しても良い。
この構成によれば、 必要に応じた蓄電池の増設が容易になる。
また、 上記配電システムは、 上記配電装置を複数配列して構成されても良い。
この構成によれば、 高機能の設備が駆動でき、 信頼性が高く小型の配電システムを提供 することが可能となる。
本発明の第 3の態様によれば、 1つの容器内に収納され、 それぞれ入力電力を所望の出 力電力に変換する複数台の電力変換器からなる複数台のモジュール装置を備え、 前記モジ ユール装置は、 それぞれ単位寸法として規定された外形寸法若しくは単位寸法のモジユー ル装置を複数台併設したものに相当する外形寸法に形成されている配電装置が提供される。 また、 上記配電装置は、 電力路及び通信路からなリ、 前記モジュール装置と電気的に接 続される主幹路を更に備え、 前記主幹路に接続される電力供給線を介して前記モジュール 装置から負荷に電力を供給し、 前記各モジュール装置は、 前記主幹路を接続するための接 続口と、 前記接続口を介して前記主幹路に着脱自在に取り付けられる器体と、 前記器体内 に収納され前記主幹路に対して接続される内部回路とを有し、 前記内部回路が、 負荷から 要求されている電力に見合う電力が負荷に供給されるように各々の出力電力を自律制御す る機能と、 前記通信路を介した外部からの指令に従って動作する機能とを有しても良い。 この構成によれば、 電力変換器は、 単位寸法として規定された外形寸法若しくは単位寸 法のモジュール装置を複数台並設したものに相当する外形寸法の器体と、 主幹路に接続さ れる内部回路とを有するモジュール装置としてモジュール化されているので、 電力変換器 の増設や交換を容易に行うことができる。 そのため、 負荷に合わせて配電システムの仕様 を容易に変更できるという利点がある。 また、 モジュール装置の内部回路は、 負荷から要 求されている電力に見合う電力が負荷に供給されるように各々の出力電力を自律制御する 機能を有するので、 モジュール装置を主幹路に接続するだけで当該モジュール装置により 負荷への電力供給が可能となる。 さらに、 モジュール装置の内部回路は、 通信路を介した 外部からの指令に従って動作する機能も有するので、 外部からの指令による複雑な制御も 可能となる。
また、 上記配電装置において、 前記主幹路に接続される複数台の前記モジュール装置の うち少なくとも 2台のモジュール装置は一群の変換器群を構成し、 当該変換器群の全モジ ユール装置から出力される出力電流の総和が総出力電流として負荷へ供給されており、 各 モジユール装置における電力の変換効率はそれぞれの出力電流の大きさに応じて変化し、 各モジュール装置について出力電流と変換効率との対応関係が予め記憶されている効率記 億部と、 変換器群の各モジュール装置への総出力電流の割り当ての規則を表す割当パター ンが予め複数記憶されているパターン記憶部と、 変換器群に要求する総出力電流を指示す る総出力指示部と、 前記総出力指示部で指示された総出力電流および前記効率記憶部に記 憶されている変換効率を用いて前記パターン記憶部内の 1つの割当パターンを適用パター ンとして選択する分担決定部と、 選択された適用パターンに従って各モジュール装置へ総 出力電流が割リ当てられるように各モジュール装置の出力を制御する割付制御部とを備え、 前記分担決定部が、 前記/ ^ターン記憶部内の各割当パターンに従つて変換器群のモジュ一 ル装置へ総出力電流を割リ当てた場合における変換器群全体での入力電力の総和を、 前記 効率記憶部内の変換効率を用いて割当パターンごとに算出し、 当該入力電力の総和が最小 となる割当パターンを適用パターンとして選択しても良い。
この構成によれば、 適用パターンに従って総出力電流の割り当てを行うことにより、 他 の割当パターンに従って割り当てを行う場合に比べ、 変換器群を構成する複数台のモジュ ール装置全体としての電力の変換効率が高くなる。 その結果、 電力供給装置全体として電 力変換の際に生じる損失を小さくできるという利点がある。
また、 前記変換器群の各モジュール装置が、 それぞれの発振制御モードに応じて出力電 流と変換効率との対応関係が変化するスイッチング電源からなり、 前記分担決定部が、 変 化後の変換効率を用いて適用パターンを選択しても良い。
この構成によれば、 モジュール装置の発振制御モードに関わらず入力電力の総和が最小 となる割当パターンを適用パターンとして選択することが可能となり、 変換器群を構成す る複数台のモジュール装置全体としての電力の変換効率が高くなる。
また、 上記配電装置は、 太陽電池および蓄電池と、 直流を交流に変換する機能を有した パワーコンディショナとを備えた配電システムに用いられ、 蓄電池とパワーコンディショ ナとの間に前記モジュール装置である電力変換器を有し、 当該電力変換器が前記主幹路に 接続され、 太陽電池および蓄電池からの電力をパワーコンデイショナの入力とし、 太陽電 池と蓄電池との一方の出力に余剰電力があれば当該余剰電力をパワーコンデイショナを介 して商用電力系統に逆潮流させても良い。
この構成によれば、 太陽電池および蓄電池からの電力をパワーコンデイショナの入力と しているので、 パワーコンデイショナが太陽電池と蓄電池とで共用されることになリ、 太 陽電池のみならず蓄電池の出力に余剰電力がある場合にも、 当該余剰電力をパワーコンデ イショナを介して商用電力系統に逆潮流させることができる。
また、 前記パワーコンディショナが前記太陽電池と前記商用電力系統との間に設けられ ており、 太陽電池と前記主幹路との間に電力変換器を有し、 当該電力変換器が、 太陽電池 と前記蓄電池との間で双方向に電力の変換が可能であって、 蓄電池の出力に余剰電力があ れぱ当該余剰電力をパワーコンデイショナを介して商用電力系統に逆潮流させても良い。
この構成によれば、 太陽電池と主幹路との間の電力変換器を双方向に電力変換可能なも のとしたことで、 当該電力変換器によって通常時には太陽電池の生じた電力を主幹路に出 力し、 蓄電池の出力に余剰電力が生じたときには当該余剰電力を商用電力系統に逆潮流さ せることができる。 なお、 太陽電池と主幹路との間の電力変換器は、 双方向型の 1台のモ ジュール装置で実現してもよいし、 一方向型のモジュール装置を 2台用いて実現するよう にしてもよい。
発明の効果
以上説明してきたように、 本発明の配電装置によれば、 太陽光発電や燃料電池などの直 流電力源からの電力と、 商用電力源からの電力とを用いて、 直流用機器に電力供給するに 際し、 操作が容易でかつ、 1つのュニットで実行可能である。
また、 本発明の配電装置によれば、 電力変換器が、 単位寸法として規定された外形寸法 若しくは単位寸法のモジュール装置を複数台並設したものに相当する外形寸法の器体と、 主幹路に接続される内部回路とを有するモジュール装置としてモジュール化されているの で、 電力変換器の増設や交換を容易に行うことができる。 したがって、 負荷に合わせて配 電システムの仕様の変更を容易に実現できるという利点がある。 図面の簡単な説明
本発明の目的及び特徴は、 以下のような添付図面とともに与えられる以降の望ましい実 施の形態の説明によって明らかになる。
【図 1】 本発明の実施の形態 1に係る配電装置を示す外観概要図
【図 2】 本発明の実施の形態 1に係る配電装置の分電盤を示す斜視図
【図 3】 本発明の実施の形態 1に係る配電システムの構成を示すブロック図
【図 4】 本発明の実施の形態 2に係る配電システムの構成を示すプロック図
【図 5】 本発明の実施の形態 3に係る配電システムの構成を示すブロック図
【図 6】 本発明の実施の形態 4に係る配電システムの構成を示す概略ブロック図
【図 7】 同上の電力供給装置の他の構成例を示す概略プロック図
【図 8】 同上に用いるモジュール装置の変換効率一出力特性図
【図 9】 同上の配電システムの要部の概略ブロック図
【図 1 0】 本発明の実施の形態 5に係る配電システムの構成を示す概略ブロック図 【図 1 1】 同上に用いるモジュール装置の構成を示す概略回路図
【図 1 2】 同上に用いるモジュール装置の外部形状を示す図面 発明を実施するため最良の形態
以下、 本発明の実施形態が本明細書の一部をなす添付図面を参照してより詳細に説明さ れる。 図面全体で同一であるか、 又は類似した部分には同一の符号を付け、 それに対する 重複する説明を省略する。
以下、 本発明に係る配電装置を戸建て住宅に適用した実施の形態について図面を参照し ながら詳細に説明する。 但し、 本発明に係る配電システムが適用可能な建物は戸建て住宅 に限定されるものではなく、 集合住宅の各住戸や事務所等にも適用可能である。
図 1は本発明の実施の形態に係る配電装置を示す外観概要図、 図 2は同配電装置の分電 盤を示す斜視図、 図 3は同配電装置を用いた配電システムの構成を示すプロック図である。 本実施の形態の配電システムは、 太陽電池及び蓄電池を備え交流電力と直流電力を配電 可能としたハイプリッド配電システムに適用した構成例である。
この配電装置は、 直流分電盤 1 1 0を構成するものである。 この配電装置は、 図 1乃至 3に示すように、 容器 1 0 0内に収納され、 直流電力源としての太陽電池 1 0 1に接続さ れる第 1の D C Z D Cコンバータ (太陽電池用コンバータ) 1 1 1 と、 交流電力源として の商用電源 (交流電力系統) 1 0 5に接続される A C/ D Cコンバータ 1 1 3と、 蓄電池 1 0 2と、 蓄電池 1 0 2に接続される第 2の D C Z D Cコンバータ (蓄電池用コンバータ) 1 1 2と、 これら太陽電池用コンバータ 1 1 1、 蓄電池用コンバータ 1 1 2、 A C / D C コンバータ 1 1 3に接続された保護回路としてのプロテクタ 1 1 6と、 直流分電盤 1 1 0 を構成する容器 1 0 0から導出された直流負荷用配電路 1 0 7とを具備したことを特徴と する。 ここで、 プロ亍クタ 1 1 6は、 図示の如く、 太陽電池用コンバータ 1 1 1、 蓄電池 用コンバータ 1 1 2、 A C / D Cコンバータ 1 1 3の何れにも接続されているが、 これら のうち少なくとも一つに接続された構成であってもよい。
太陽電池用コンバータ 1 1 1、 蓄電池用コンバータ 1 1 2、 A C/ D Cコンバータ 1 "I 3は、 それぞれ所定の間隔で水平方向に並置され、 図 2に示すように、 これら太陽電池用 コンパ一タ 1 1 1、 蓄電池用コンバータ 1 1 2、 A Cノ D Cコンバータ 1 1 3の間には放 熱フィン 4 0 0を配置している。
さらに、 蓄電池 1 0 2は、 図 1に示すように、 蓄電池ケース 2 2 0に収納され、 容器 1 0 0に対し、 係止部 1 2 2を介して着脱自在に装着されている。 また、 蓄電池は、 蓄電池 用のコンバータ 1 1 2の基板に直接接続しても良いがコネクタ 1 3 2によりコネクタ接続 で蓄電池用のコンバータ 1 1 2の基板に接続されている。 このため、 蓄電池の劣化や、 能 力アップ等により取り換えが必要な場合にも、 メンテナンスが容易である。 また、 外部の 蓄電池との接続を行う場合にもコネクタ接続がなされているため、 着脱が容易である。 ま た蓄電池用コンバータ 1 1 2についても、 分電盤の基板にコネクタ接続しても良い (この 点については後述する)。
そして、 この配電装置を用いた配電システムは、 図 3に示すように、 交流配電路 1 0 6 を介して交流負荷機器に交流電力を配電する交流分電盤 1 0 4と、 直流負荷用配電路 1 0 フを介して直流負荷機器に直流電力を配電する直流配電装置を構成する直流分電盤 1 1 0 とを備えている。 交流分電盤 1 0 4は、 入力端に交流電力源である商用電源 1 0 5とパヮ ーコンディショナ 1 0 3とが接続され、 出力端に交流配電路 1 0 6と直流分電盤 1 1 0と が接続されている。 交流分電盤 1 0 4は、 商用電源 1 0 5またはパワーコンディショナ 1 0 3から供給される交流電力を分岐して交流配電路 1 0 6と直流分電盤 1 1 0に交流電力 を出力する。
配電システムの直流電力源としては、 太陽電池 1 0 1と蓄電池 1 0 2とを備えている。 ここで蓄電池 1 0 2は、 直流分電盤 1 1 0に装着されているが、 外部に増設し、 付加電源 として用いることも可能である。 蓄電池 1 0 2を外部に増設する例については後述する。 太陽電池 1 0 1は、 太陽光を受光して光電変換することで発電を行い直流電力を出力する もので、 直流発電設備の一例としての太陽光発電装置を構成している。 蓄電池 1 0 2は、 直流電力の蓄電及び蓄電した直流電力の出力が可能な二次電池によリ構成される。 直流分 電盤 1 1 0は、 入力端に太陽電池 1 0 1、 交流分電盤 1 0 4が接続され、 出力端に直流負 荷用配電路 1 0 7が接続されている。 直流分電盤 1 1 0は、 出力用コンバータとして太陽 電池用コンバータ 1 1 1、 蓄電池用コンバータ 1 1 2、 A CZ D Cコンバータ 1 1 3を備 え、 さらに制御部 1 1 4、 表示部 1 1 5を有して構成される。
太陽電池 1 0 1の出力線路は 2つに分岐され、 パワーコンディショナ 1 0 3と直流分電 盤 1 1 0の太陽電池用コンバータ 1 1 1とが並列接続されている。 パワーコンディショナ 1 0 3は、 太陽電池 1 0 1から出力される直流電力を商用電源 1 0 5の位相に同期した交 流電力に変換して出力するとともに、 変換された交流電力を商用電源 1 0 5に逆潮流する。 太陽電池用コンバータ 1 1 1は、 D C/ D Cコンバータを有して構成され、 太陽電池 1 0 1から出力される直流電力を所望の電圧レベルに変換して出力する。 蓄電池用コンバータ 1 1 2は、 D C Z D Cコンバータを有して構成され、 蓄電池 1 0 2から出力される直流電 力を所望の電圧レベルに変換して出力する一方で蓄電池 1 0 2の充電を行う。 A C Z D C コンパ一タ 1 1 3は、 交流分電盤 1 0 4から供給される交流電力を所望の電圧レベルの直 流電力に変換して出力する。
パワーコンディショナ 1 0 3は、 太陽電池 1 0 1の直流出力を昇圧する昇圧チヨッパ回 路 (図示せず)、 昇圧チヨッパ回路で昇圧された直流出力を交流電力系統 A Cの位相に同期 した正弦波の交流出力に変換するインバータ (図示せず)、 インバータを制御することで交 流出力を調整するインバータ制御回路 (図示せず)、 系統連系保護装置などを有している。 交流分電盤 1 0 4は、 いわゆる住宅用分電盤 (住宅盤) と同様に、 扉付のボックス内に 1次側が商用電源 1 0 5に接続された主幹ブレーカ (図示せず)、 及び主幹ブレー力の 2次 側に接続された導電バー (図示せず) に分岐接続された複数の分岐ブレー力等が収納され る。 さらに、 交流分電盤 1 0 4のボックス内にパワーコンディショナ 1 0 3の出力線が引 き込まれ、 ボックス内においてパワーコンディショナ 1 0 3の出力線が商用電源 1 0 5に 並列接続されている。 また、 分岐ブレーカの 2次側に交流配電路 1 0 6が接続され、 この 交流配電路 1 0 6を介して宅内の交流負荷機器に交流電力が供給される。
直流分電盤 1 1 0は、 交流分電盤 1 0 4と同様に、 扉付の容器 1 0 0内に収納される。 そして、 商用電源 1 0 5の出力が交流分電盤 1 0 4を介して、 引き込まれるとともに、 太 陽電池 1 0 1の出力が引き込まれ、 それぞれ、 A CZ D Cコンバータ 1 1 3および太陽電 池用 D CZ D Cコンバータ 1 1 1に引き込まれ、 直流負荷用配電路 1 0 7を介して直流負 荷機器 2 0 7に直流電力が供給される。
直流分電盤 1 1 0において、 太陽電池用コンバータ 1 1 1及び蓄電池用コンバータ 1 1 2は、 それぞれ、 例えばスイッチングレギユレ一タ等により構成され、 出力電圧を檢出す るとともに検出した出力電圧が目標電圧と一致するように出力電圧を増減する制御 (フィ ードバック制御) を行う定電圧制御方式によって、 太陽電池 1 0 1及び蓄電池 1 0 2から 出力される直流電力の電圧レベルを所望の電圧レベルに変換する。 A CZ D Cコンバータ 1 1 3は、 例えばスイッチングレギユレータ、 インバータ等により構成され、 交流電圧を 直流電圧に整流し、 フィードバック制御により出力電圧の定電圧制御を行うことによって、 交流分電盤 1 0 4より出力される交流電力から所望の電圧レベルの直流電力に変換する。 太陽電池用コンバータ 1 1 1、 蓄電池用コンバータ 1 1 2、 A Cノ D Cコンバータ 1 1 3 の各出力端は並列接続され、 電流ヒューズからなるプロテクタ 1 1 6を介して直流負荷用 配電路 1 0 7と接続され、 この直流負荷用配電路 1 0フには必要に応じて更に外付けの保 護回路 (図示せず) が設けられる。 そして、 太陽電池用コンバータ 1 1 1、 蓄電池用コン バータ 1 1 2、 A C / D Cコンバータ 1 1 3の各出力用コンバータでそれぞれ所望の電圧 レベルに変換された直流電力のうち、 いずれかの直流電力が直流負荷用配電路 1 0 7を介 して直流負荷機器 2 0 7に供給される。
制御部 1 1 4は、 マイクロコンピュータ等を有してなる情報処理装置により構成され、 直流分電盤 1 1 0の各部の動作制御を司るものである。 制御部 1 1 4は、 太陽電池用コン バータ 1 1 1、 蓄電池用コンバータ 1 1 2、 A C Z D Cコンバータ 1 1 3の各コンバータ の動作の O N O F F制御、 並びに出力電圧制御を行うとともに、 表示部 1 1 5の表示制 御を行う。 表示部 1 1 5は、 液晶表示装置等により構成され、 制御部 1 1 4の指示に基づ き、 文字、 数字、 画像等によって直流分電盤 1 1 0の動作状態等の各種情報を示す表示を 行う。 また操作部 3 0 0を有しており、 この操作部 3 0 0を介して、 運転、 異常の状況、 各計測項目、 異常履歴の表示、 時計の設定などをおこなうことができる。 また、 異常履歴 には異常がおこる直前の太陽電池電圧、 蓄電池電圧、 交流電圧、 出力電力および異常発生 時刻を同時に保存することができる。 更にまた、 操作部としては、 直流分電盤 1 1 0に取 リ付けたものだけでなく、 遠隔操作部 (リモコンや家庭内のパソコン) を用い、 Dし C (直 流電力線通信) 用端子 3 1 0を介して上記設定を行うようにしてもよい。
ここでパワーコンディショナ 1 0 3は、 一般的な太陽光発電電力の逆潮流機能のほか、 夜間の蓄電池充電機能, 昼間の蓄電池放電機能 (逆潮流防止) を備えていることもあり、 太陽光発電電力と夜間電力の双方を有効に利用することができる。
なお、 蓄電池からの放電電力は交流電力系統への逆潮流が認められていないため, 負荷 の使用状況に合わせて放電電力を変化させる必要がある。 例えば、 系統の受電点に取り付 けられた受電電力検出ュニットにより系統に流れる電力を検出し、 蓄電池からの逆潮流が 発生しないように逆潮流防止制御をおこなう。
この構成によれば、 直流電力源からの電力供給に必要な要素を直流分電盤として、 1つ のユニットで構成し、 容器内に収容することができるため、 取扱が容易でかつ、 設置ゃメ ンテナンスが一か所でできるため取扱がきわめて容易である。
また、 発熱を伴う太陽電池用コンバータ 1 1 1、 蓄電池用コンバータ 1 1 2、 A Cノ D Cコンバータ 1 1 3は、 図 1および 2に示すように、 水平方向に並置されているため、 放 熱性が良好である。 また、 各コンバータ間に放熱板あるいは放熱フィン 4 0 0を配置して いるため、 更に放熱性を高めることができる。
また、 蓄電池 1 0 2は、 太陽電池用コンバータ 1 1 1、 蓄電池用コンバータ 1 1 2、 A C Z D Cコンバータ 1 1 3のいずれの上部にも位置しないように配置されているため、 蓄 電池の存在によって、 太陽電池用コンバータ 1 1 1、 蓄電池用コンバータ 1 1 2、 A CZ D Cコンバータ 1 1 3の放熱性を阻害することなく良好に維持することができる。
また、 蓄電池は、 前記容器に対し、 着脱自在に装着することで、 蓄電池の劣化や、 能力 アップ等によリ取り換えが必要な場合にも、 メンテナンスが容易である。
さらにまた、 太陽電池用コンバータ 1 1 1、 蓄電池用コンバータ 1 1 2、 A C / D C ] ンバ一タ 1 1 3のいずれから出力を行うかを制御する制御部 1 1 4と、 給電状態を表示す る表示部 1 1 5と、 前記直流または交流電力源、 あるいは前記保護回路としてのプロテク タ 1 1 6の O N / O F Fを操作する操作部 3 0 0とを具備しているため、 作業性が良好で める。
なお、 蓄電池用の D CZ D Cコンバータ 1 1 2は、 コネクタ接続によって蓄電池 1 0 2 と接続可能に構成することで、外部の蓄電池との接続を行う場合にも、着脱が容易である。 また、 蓄電池の劣化や、 能力アップ等により取り換えが必要な場合にも、 蓄電池 1 0 2お よび蓄電池用の D C Z D Cコンバータ 1 1 2を着脱自在に構成すれば、 メンテナンスが容 易となる。
また、 誤接続を回避するために、 直流負荷機器 2 0 7への直流負荷用配電路 1 0 7に接 続される第 1の端子台 3 0 7と、 直流電力源からの配線路 2 0 1を接続する第 2の端子台 3 0 1 と、 交流電力源からの交流配電路 2 0 5に接続する第 3の端子台 3 0 5とは、 端子 台の形状または色、 各配線路の色のいずれかが相互に識別可能に構成されるのが望ましい。 形状を変えて、 誤接続の場合は、 相互に結線できないようにするとなお安全である。
(実施の形態 2 )
次に本発明の実施の形態 2として、 蓄電池ュニットを増設する場合について説明する。 図 4に、 この配電システムのブロック図を示すように、 直流分電盤 1 1 0に蓄電池用コ ネクタ 2 0 0を設けておき、 この蓄電池用コネクタ 2 0 0を介して外部の蓄電池 1 0 2 S を接続するようにしてもよい。 他の構成については図 3に示した配電システムと同様であ るため、 ここでは説明を省略する。 なお、 操作部を設けていないが、 図示しない遠隔操作 部で D L C用端子を通じて操作するように構成されている。
この構成によれば、 例えば増改築により、 太陽電池の能力が増大し、 蓄電池を大容量に したい場合など、 太陽電池の能力に合わせて蓄電池を増設することが出来る。
(実施の形態 3 )
次に本発明の実施の形態 3として、 蓄電池ュニットを増設する場合について説明する。 前記実施の形態 2では、 蓄電池のみを増設したが、 本実施の形態では、 蓄電池用コンパ ータ 1 1 2 Sと外部の蓄電池 1 0 2 Sとを 1ュニットとし、 この蓄電池ュニット 2 1 0を 直流分電盤 1 1 0に接続可能に構成したものである。 すなわち図 5に、 この配電システム のブロック図を示すように、 直流分電盤 1 1 0に蓄電池ユニット用コネクタ 2 1 1を設け ておき、 この蓄電池ユニット用コネクタ 2 1 1を介して外部の蓄電池ユニット 2 1 0を接 続するものである。 このように外部に蓄電池ュニット 2 1 0を設ける場合、 直流分電盤 1 1 0内の蓄電池 1 0 2と蓄電池用コネクタ 1 1 2を省略してもよい。 他の構成については 図 3に示した配電システムと同様であるため、 ここでは説明を省略する。
この場合、 蓄電池用コンバータの能力が小さい場合にも、 蓄電池ユニットとして増設す ることができるため、 設計の制約が大幅に低減される。
このように、 本実施の形態によれば、 蓄電池と蓄電池用の D C Z D Cコンバータとを具 備した蓄電池ユニットを構成しておき、 これを着脱可能に構成することで、 必要に応じた 蓄電池の増設が容易となる。 また上述したように、 蓄電池増設用の端子として蓄電池ュニ ット用コネクタ 2 1 1を配設しているため、 大出力の蓄電池を増設するなど、 必要に応じ て蓄電池の増設が容易となる。
本発明の配電システムは第 1 ~第 3の実施の形態の配電装置の組み合わせから構成され た複数の配電装置を備えることができる。
(実施の形態 4 )
本発明の実施の形態 4であって、 配電システムは、 図 6に示すような構成を有すること もできる。 本実施の形態 4の配電システムは、 配電装置であって、 蓄電池 3および太陽電 池 4からの直流電力又は商用電源 A Cからの交流電力を所望の直流電力に変換して出力す る電力供給装置 1 と、 電力供給装置 1の外部に装着されるコントローラ 8を備えている。 この配電装置は、 蓄電池 3及び実施の形態 1にて説明した表示部 (図示せず) と操作部 (図 示せず) とを更に備えることができ、 図 1に図示された容器 1 0 0内に収納されることが できる。
この配電システムは、 電力供給装置 1から出力される電流を、 電力供給線 5を介して複 数の負荷 (図示せず) に供給するように構成される。 電力供給線 5に接続される負荷は、 直流電力の供給を受けて動作する直流負荷であって、 たとえば L E D (発光ダイオード) 照明装置や住宅用警報機などからなる。 さらに、 交流分電盤 6を介して商用電源 A Cに接 続される交流系統の電力供給線 7が設けられ、 当該電力供給線 7には交流電力の供給を受 けて動作する交流負荷 (図示せず) を接続できるようにしてある。 これにより、 直流負荷 と交流負荷との双方に電力供給することが可能である。
電力供給装置 1は、 それぞれ入力電力を所望の出力電力に変換する複数台の電力変換器 を有している。 ここでは、 電力供給装置 1を構成する電力変換器として、 商用電源 (交流 分電盤 6 ) A Cと電力供給線 5との間に設けられ交流電力と直流電力とを相互に変換に可 能な双方向型の A CZ D Cコンバータと、 太陽電池 4の出力を昇圧若しくは降圧する D C / D Cコンバータと、 蓄電池 (二次電池) 3に対する充放電を行うための双方向型の D C Z D Cコンバータと降圧用の D CZ D Cコンパ一タとが設けられている。
電力供給装置 1は、 盤装置 1 0を具備し、 上述したような各電力変換器をそれぞれモジ ユール装置 2 a〜2 d (以下、 各々を特に区別しないときには単に Γモジュール装置 2」 という) として盤装置 1 0に収容するとともに、盤装置 1 0の内部に設けたバスライン (主 幹路) 1 1に対して各モジュール装置 2を接続することで構成される。 ここで、 直流系統 の電力供給線 5は高圧系 (たとえば D C 3 5 0 V ) と低圧系 (たとえば D C 4 8 V ) との 2系統に分かれており、 高圧系の電力供給線 5はバスライン 1 1に直接接続され、 低圧系 の電力供給線 5はモジュール装置 2 dたる降圧用の D C Z D Cコンバータを介してバスラ イン 1 1に接続される。
本実施の形態 4では、 電力供給装置 1に用いられる全てのモジュール装置 2は、 図 1 2 に図示されたように、 いずれも既定の単位寸法に設定された器体 2— 1に内部回路 2— 2 を組み込むことにより構成されており、 その外形寸法および形状は共通とされる。 盤装置 1 0は、 単位寸法のモジュール装置 2を複数台並べて取付可能な取付スペース (図示せず) と、 取付スペースに取り付けられたモジュール装置 2をバスライン 1 1に接続するための 被接続口 (図示せず) とを有している。 また、 各モジュール装置 2の器体にはバスライン 1 1を接続するための接続口 2— 3がそれぞれ設けられ、 当該接続口の形状、 配置等も全 てのモジュール装置 2において共通とされる。 そのため、 いずれのモジュール装置 2であ つても、 盤装置 1 0の取付スペースに空きスペースさえあれば、 当該取付スペースに対し て着脱自在に取リ付けるとともにバスライン 1 1に接続することができる。
各モジュール装置 2には、 パスライン 1 1用の接続口とは別に、 商用電源 (交流分電盤 6 ) A Cや太陽電池 4や蓄電池 3を接続するための接続端子 (図示せず) が設けられてい る。 そのため、 交流分電盤 6や太陽電池 4や蓄電池 3からの配線は、 盤装置 1 0内に引き 込まれ各モジュール装置 2の接続端子に接続されることになる。
バスライン 1 1は、 電力供給用の電力路 1 1 aと通信用の通信路 1 1 bとに分かれてお リ、 各モジュール装置 2におけるバスライン 1 1の接続口は、 電力路 1 1 aと通信路 1 1 bとで別々であってもよいし共通であってもよい。 ここでは、 電力供給装置 1は、 バスラ イン 1 1の通信路 1 1 bに接続された通信インタフェース 1 2を盤装置 1 0内に具備して おり、 通信インタフ:!:ース 1 2に対して外部装置を接続することで、 当該外部装置と通信 路 1 1 bに接続された各モジュール装置 2との間で通信が可能となる。 なお、 電力路 1 1 aには直流 3 5 0 V ± 1 O Vの電圧が印加されるものとする。
各モジュール装置 2の内部回路は、 それぞれバスライン 1 1に接続されることにより、 負荷から要求されている電力に見合う電力が負荷に供給されるように各々の出力電力を自 律制御する機能と、 通信路 1 1 bを介した外部からの指令に従って動作する機能とを有す る。 すなわち、 電力供給装置 1においては、 モジュール装置 2をバスライン 1 1に対して 接続すれば、 特に設定等を行うことなく各モジュール装置 2が独自に動作を開始し、 負荷 への電力供給が可能になる。 さらに、 通信インタフェース 1 2を介した後述のコントロー ラとの通信により、 各モジュール装置 2の動作を外部から制御することも可能となる。 ここで、 各モジュール装置 2は、 自律制御により動作する際、 負荷からの要求をみるた めにバスライン 1 1の電力路 1 1 a上の電圧をそれぞれ監視し、 当該電圧の大きさに応じ て出力の大きさおよび向きを決定するように動作する。 つまり、 電力路 1 1 a上の電圧が 低下すれば負荷への供給電力が不足しており、 反対に電圧が上昇すれば負荷への供給電力 に余剰電力が発生していると推定し、 出力の大きさおよび向きを決定する。
たとえば、 商用電源 A Cと電力供給線 5との間に設けられた A Cノ D Cコンバータから なるモジュール装置 2 aは、 電力路 1 1 a上の電圧が 3 5 O V未満であれば商用電源 A C からの交流電力を直流電力に変換して出力し、 3 5 O V以上であれば商用電源 A C側に直 流電力を交流電力に変換して逆潮流 (売電) する。 蓄電池 3に対して充放電を行う D CZ D Cコンバータからなるモジュール装置 2 Cは、 電力路 1 1 a上の電圧が闞値 (例えば、 3 5 O V )未満になると蓄電池 3の放電を行い、閾値以上になれば蓄電池 3の充電を行う。 太陽電池 4の出力を昇降圧する D C/ D Cコンバータからなるモジュール装置 2 bは、 周 知の最大電力点追従制御 (M P P T制御) を行う。 また、 太陽電池 4の出力などが時間帯 によって変化する点に着目し、 各モジュール装置 2の動作特性を時間帯に応じて変化させ るようにしてもよい。
以上説明した構成の電力供給装置 1によれば、 種々の電力変換器をモジュール装置 2と して盤装置 1 0に収容し接続することができるので、 たとえば図 7に示すように、 負荷容 量に応じて任意の電力変換器を構成要素として加えることが可能である。 図 7の例では、 図 6の例に比べて、 商用電源 A C用の A C D Cコンバータからなるモジュール装置 2 e と、 太陽電池 4用の D CZ D Cコンバータからなるモジュール装置 2 f と、 蓄電池 3の充 放電用の双方向型の D CZ D Cコンバータからなるモジュール装置 2 gと、 高圧系の電力 供給線 5用の D C Z D Cコンバータからなるモジュール装置 2 hとが追加されている。 要 するに、 本実施の形態 4の電力供給装置 1では、 負荷の増設や入れ替えに伴い、 モジュ一 ル装置 2の増設や入れ替え (交換) を容易に行うことができ、 負荷に合わせて電力供給装 置 1の仕様を容易に変更することができる。 そのため、 従来のように、 配電システム全体 を入れ替える必要がなく、 既存の配電システムが無駄になることもなく、 コスト面でも低 コス卜に抑えられるという利点がある。
また、 いずれのモジュール装置 2も外形寸法が共通の単位寸法であるものとして説明し たが、 この例に限らず、 いずれかのモジュール装置 2を単位寸法のモジュール装置 2の複 数台分の寸法としてもよい。 この場合でも、 当該モジュール装置 2は、 単位寸法のモジュ ール装置 2複数台分に相当する取付スペースに対して取り付けることが可能である。 ところで、 盤装置 1 0に取り付けられる複数台のモジュール装置 2 a〜2 dのうち、 バ スライン 1 1の電力路 1 1 a上に電力を出力するモジュール装置 2 a , 2 b , 2 cは一群 の変換器群を構成する。 本例では、 3台のモジュール装置が変換器群を構成するが、 2台 以上のモジュール装置は一群の変換器群を構成することができる。 これらの変換器群を構 成する全モジュール装置 2 a , 2 b , 2 cから出力される出力電流の総和は、 総出力電流 として負荷へ供給されることになる。
ここで、 各モジュール装置 2 a , 2 b , 2 Gは、 いわゆるスイッチング電源装置であつ て、 図 8に示すように電力の変換効率が、 出力される電流の大きさに応じて変化する変換 効率一出力特性を有する。 本実施の形態では、 各モジュール装置 2 a , 2 b , 2 cはそれ ぞれ出力電流が定格電流値よリも低い最大効率値 I pのときに変換効率が最大となる変換 効率一出力特性 (変換効率曲線) を持つように構成されているものとする。 すなわち、 モ ジュール装置 2における電力の変換効率は、 出力電流が最大効率値 I pのときに最大とな リ最大効率値 I pから増大あるいは減少するのに伴って低下する。 以下では、 説明を簡単 にするため、 変換器群を構成する全モジュール装置 2 a , 2 b , 2 cが共通の変換効率一 出力特性を持つものと仮定する。
ま†こ、 以下では太陽電池 4の出力および蓄電池 3の残容量が十分にあるものと仮定して 説明する。 ただし、 実際には、 たとえば夜間などは太陽電池 4の出力が低下することとな リ、 太陽電池 4の出力を昇圧若しくは降圧する D Cノ D Cコンバータからなるモジュール 装置 2 bの出力する出力電流は、 太陽電池 4の出力に応じた限度内で制限されることにな る。 つまり、 モジュール装置 2 b , 2 cの出力は太陽電池 4の出力および蓄電池 3の残容 量に応じた限度内に制限され、 不足分を他のモジュール装置 2 aで補うことになる。 外部装置であるコントローラ 8 (図 9参照) は、 通信インタフェース 1 2を介してバス ライン 1 1の通信路 1 1 bに接続されており、 各モジュール装置 2から出力される出力電 流や、蓄電池 3の残容量、並びに負荷で消費される電力を監視し、各モジュール装置 2 a , 2 b , 2 cの動作等を制御する。 ここで、 コントローラ 8には、 各モジュール装置 2 a, 2 b , 2 cとの間で通信インタフ:!:ース 1 2を介してデータ伝送可能となるように通信機 能が設けられる。
次に、 コントローラ 8およびモジュール装置 2 a , 2 b , 2 cのより具体的な構成につ いて図 9を参照して説明する。
各モジュール装置 2 a , 2 b , 2 cは、 コントローラ 8と通信を行う通信部 2 1 と、 入 力電力を所望の電力に変換して出力する電流制御回路 2 4と、 電流制御回路 2 4をフィー ドバック制御する出力制御部 2 3とを有する。 なお、 図 9では 1台のモジュール装置 2 a についてのみ内部構成を図示しているが、 他のモジュール装置 2 b , 2 cについても同様 の構成とする。
コントローラ 8は、 モジュール装置 2 a , 2 b, 2 cと通信を行う通信部 8 1 と、 変換 器群から出力する必要のある総出力電流を算出する総出力指示部 8 2とを備えている。 総 出力指示部 8 2は、 通信部 8 1を介して収集した蓄電池 3の残容量ゃ充放電能力、 太陽電 池 4の動作状況 (発電量) と、 負荷での消費電流との関係から、 変換器群のモジュール装 置 2 a , 2 b , 2 cが出力すべき総出力電流を算出する。
さらに、 コントローラ 8は、 各モジュール装置 2 a , 2 b , 2 cについて出力電流と変 換効率との対応関係が予め記憶された効率記憶部 83と、 各モジュール装置 2 a, 2 b, 2 cへの総出力電流の割リ当て方の規則を表す割当パターンが予め複数種類記憶されたパ ターン記憶部 8 4とを有する。 また、 コントローラ 8には、 パターン記憶部 8 4内に記憶 されたいずれの割当パターンを適用して総出力電流の割リ当てを行うのかを決定する分担 決定部 8 5と、 分担決定部 8 5で選択された割当パターンに従って実際に総出力電流の割 リ当ての指示を出す割付制御部 8 6とが設けられる。
ここで、 上述した図 8の変換効率一出力特性に基づいて、 たとえば下記表 1のような出 力電流と変換効率との対応関係を示す効率テーブルが記憶されることになる。 表 1の例で は、 モジュール装置 2 a, 2 b, 2 cの定格電流値 (4. 0 〔A〕 とする) までの出力電 流に対応する電力変換効率が出力電流の 0. 1 〔A〕 刻みで表されている。 つまり、 各モ ジュール装置 2 a, 2 b, 2 cは、 それぞれの出力する出力電流が最大効率値 (ここでは 2. 0 CA]) I pのときにその電力変換効率が最大 (ここでは 75 〔<½〕) となる。 以下、 表 1の効率亍一ブルを前提として説明する。
【表 1】
Figure imgf000017_0001
パターン記憶部 8 4に記憶される割当パターンは、 変換器群から総出力電流を出力させ る際に、 変換器群を構成する複数台のモジュール装置 2 a, 2 b, 2 Cのそれぞれに対し て総出力電流をどのように割り当てるのかを指定するものである。 つまり、 割当パターン は、 ある大きさの総出力電流を変換器群に出力させるために、 変換器群を構成する各モジ ユール装置 2 a, 2 b, 2 cに対してそれぞれ出力させる必要のある出力電流の大きさを 決定するためのルールを表している。 本実施の形態 4においては、 パターン記憶部 8 4に は下記表 2に示す 「N o. 1 J ~ ΓΝ o. 6j の 6種類の割当パターンが記憶される。 な お、 「N o. 1 J ~ 「N O. 6j の割当パターンは一例に過ぎず、 これらの一部のみを割当 パターンとして用いることや、 その他の割当パターンを用いることも可能である。
【表 2】 パターン 割り当て例
番号 内容
名 2a 2b 2c
1台以上のモジュール.装置にそれぞれの
偏茧
No.1 ピーク効率で割当後、 另 IJの 1台に残りの 2A 2A 1A
(第 1 )
¾流を割り当て
1台以上のモジュール装 11にそれぞれの
偏意
No.2 ピーク効率で割当後、 そのうちの 1台に 3A 2A OA
(第 2)
残りの電流を上乗せ
全平均化 全モジュール装置に極力均等に割当 (小
No, 3 1.7Λ 1.7A 1.6A
(均等型〉 数第 1位まで)
全モジュ一ル装置に整数レベルで極力均
全平均化
No.4 等に割当後、 そのうちの 1台に残りの電 2A 2A 1A
(残余型)
流を上乗せ
準平均化 一部のモジュ一ル装置に極力均等に割当
No.5 2.5A 2.5A OA
(均等型) (小数第 1位まで)
--部のモジュール装置に整数レベルで極
準平均化
Wo.6 力均等に割当後、 そのうちの 1台に残り 3A 2A OA
〈残余型)
の電流を上乗せ
表 2における各割当パターンについて以下に説明する。 表2の右端の Γ割り当て例」 の 欄は、 総出力電流を 5. 0 〔A〕 とした場合に、 各割当パターンにより各モジュール装置 2 a, 2 b, 2 cに割り当てられる電流値の一例を示している。
「Ν ο. 1」 ~ ΓΝ ο. 6J の 6種類の割当パターンは、 「Ν Ο· 1 J および ΓΝ Ο. 2」 の偏重パターンと、 「Ν ο. 3 J および ΓΝ ο. 4」 の全平均化パターンと、 「Ν ο. 5 J および 「N o. 6j の準平均化パターンとに大別される。
まず、 偏重パターン (N o. 1 , 2) は、 変換器群の少なくとも 1台のモジュール装置 2に対し、 各々の変換効率が最大となる出力電流 (最大効率値 I P) ずつ総出力電流を割 リ当てた上で、 総出力電流の残余分をいずれか 1台のモジュール装置2に割り当てるバタ ーンである。 そのため、 この偏重パターンでは、 個別のモジュール装置2 a, 2 b, 2 c の変換効率を高くすることに重点が置かれることになる。
ここに、 「N o. 1」 の第 1パターンと ΓΝ ο, 2」 の第 2パターンとでは、 総出力電流 の残余分の扱いが異なっている。 つまり、 第 1パターンでは、 既に最大効率値 I Ρの出力 電流が割り当てられたモジュール装置 2以外の 1台のモジュール装置2に残余分の電流を 割り当てる。 したがって、 残余分の電流が最大効率値 I ρ以下であれば、 残余分の電流が 割り当てられたモジュール装置 2からは最大効率値 I ρ以下の出力電流が出力される。 そ のため、 たとえば総出力電流が 5. 0 〔Α〕 の場合、 「Ν ο. 1 J の割当パターンでは総出 力電流は各モジュール装置 2 a, 2 b, 2 Cに 2 〔A〕、 2 〔Α〕、 Λ 〔A〕 ずつ割り当て られる。
これに対し、 第 2パターンでは、 既に最大効率値の出力電流が割り当てられたモジュ— ル装置 2のうちいずれか 1台に残余分の電流を上乗せする。 したがって、 残余分の電流が 割り当てられたモジュール装置 2からは最大効率値 I pよりも大きい出力電流が出力され る。 そのため、 たとえば総出力電流が 5. 0 〔A〕 の場合、 ΓΝ ο. 2」 の割当パターンで は総出力電流は各モジュール装置 2 a, 2 b, 2 cに 3 〔A〕、 2 〔A〕、 0 〔A〕 ずつ割 リ当てられる。
また、 全平均化パターン (N o. 3, 4) は、 変換器群を構成する全てのモジュール装 置 2 a, 2 b, 2 cに対し、 総出力電流をモジュール装置 2 a, 2 b, 2 c間での出力電 流のばらつきが小さくなるように極力均等に割り当てるパターンである。 要するに、 全平 均化パターンでは、 変換器群を構成するモジュール装置 2 a, 2 b, 2 cの台数で総出力 電流の大きさを除算し、 その結果が各モジュール装置 2 a, 2 b, 2 cへ割り振られる。 そのため、 この全平均化パターンでは、 個別のモジュール装置 2 a, 2 b, 2 cの変換効 率は重視されず、 変換器群を構成する複数台のモジュール装置 2 a, 2 b, 2 cの動作の バランスに重点が置かれることになる。
ここに、 「N o. 3」 の均等型パターンと 「N o. 4 J の残余型パターンとでは、 小数レ ベルで均等に割り当てるのか整数レベルで均等に割り当てるのかが異なる。つまり、 ΓΝο. 3」 の均等型パターンでは、 全モジュール装置 2 a, 2 b, 2 cに対して総出力電流を割 リ当てる際に、 各モジュール装置 2 a, 2 b, 2 cの出力電流が小数点以下 (ここでは小 数第 1位までとする) の値まで均等になるように割り当てを行う。 ここで小数点以下の残 余が生じた場合には、 当該残余分の電流についても小数点 1桁の大きさで全モジュール装 置 2 a, 2 b, 2 cに極力均等に割り当てる。そのため、たとえば総出力電流が 5. 0 〔A〕 の場合、 「N o. 3」 の割当パターンでは総出力電流は各モジュール装置 2 a, 2 b, 2 c に 1. 7 〔A〕、 1. 7 〔A〕、 1. 6 〔A〕 ずつ割り当てられる。
これに対し、 ΓΝ ο. 4」 の残余型パターンでは、 全モジュール装置 2 a, 2 b, 2 cに 対して総出力電流を割り当てる際に、 各モジュール装置 2 a, 2 b, 2 cの出力電流の整 数部分のみ均等になるように割り当てを行う。 ここで残余が生じた場合には、 当該残余分 の電流のうち整数部分のみ全モジュール装置 2 a, 2 b, 2 cに極力均等に割り当てる。 そのため、 たとえば総出力電流が 5. 0 〔A〕 の場合、 「N o. 4 J の割当パターンでは総 出力電流は各モジュール装置 2 a, 2 b, 2 cに 2 〔A〕、 2 CA]S 1 〔A〕 ずつ割り当 てられる。 なお、 残余分の電流に小数点以下の値が含まれている場合には、 小数点以下の 値をいずれか 1台のモジュール装置 2に上乗せして割り当てることとする。 このとき小数 点以下の電流値を割り当てるモジュール装置 2としては、 当該電流値を上乗せすることで 電力変換効率が高くなるものを選択することが望ましい。
また、 準平均化パターン (N o. 5, 6) は、 変換器群を構成する一部 (ここでは 2台 とする) のモジュール装置 2に対し、 総出力電流をこれらのモジュール装置 2間での出力 電流のばらつきが小さくなるように極力均等に割り当てるパターンである。 要するに、 準 平均化パターンでは、 変換器群を構成する一部のモジュール装置 2の台数 (ここでは 2台〉 で総出力電流の大きさを除算し、 その結果がこれら一部のモジュ一ル装置 2へ割リ振られ る。 そのため、 この準平均化パターンでは、 少なくとも 1台のモジュール装置 2は動作を 停止することになる。 割付制御部 86にて行われる各モジュール装置 2の出力の制御には、 出力電流の大きさを制御することのみならず、 このようにモジュール装置 2の動作を停止 させる制御も含む。 ここで、 「N o. 5」 の均等型パターンと 「N o. 6」 の残余型パター ンとの関係については、 上述した全平均化パターン (N o. 3, 4) の場合と同じである から説明を省略する。
したがって、 たとえば総出力電流が 5. 0 〔A〕 の場合、 総出力電流は 「N o. 5」 の 割当パターンでは各モジュール装置 2 a, 2 b, 2 cに 2. 5 [A 2. 5 〔A〕、 0 〔A〕 ずつ割り当てられ、 「N o. 6」 の割当パターン 2 a, 2 b, 2 cでは 3 〔A〕、 2 〔A〕、 0 〔A〕 ずつ割り当てられることになる。
ところで、 コントローラ 8の分担決定部 85は、 パターン記憶部 84内の上記 6種類の 各割当パターンを用いて総出力電流の割り当てを行った場合における変換器群の全モジュ —ル装置 2 a, 2 b, 2 cの入力電力の総和 (以下 「総入力電力 J という) を算出する。 さらに、 分担決定部 85は、 総入力電力と変換器群の全モジュール装置 2 a, 2 b, 2 c の出力電力の総和 (以下 「総出力電力」 という) との関係から変換器群全体での電力の変 換効率 (以下、 「総変換効率」 という) を算出し、 総変換効率が最大となる割当パターンを 求める。 このようにして求まった総変換効率が最大の割当パターンは、 実際の総出力電流 の割り当てに用いられる適用パターンとなる。
具体的に説明すると、 分担決定部 85は、 まず総出力指示部 82から総出力電流値の指 示を受け、 当該総出力電流を各割当パターンに従って割り当てた場合についてそれぞれ変 換器群を構成する各モジュール装置 2 a, 2 b, 2 cの出力電流を求める。 それから分担 决定部 85は、 このように求めた各モジュール装置 2 a, 2 b, 2 cの出力電流を用いて、 効率記憶部 83内の効率テーブルに基づき、 各モジュール装置 2 a, 2 b, 2 cにおける 電力の変換効率を求める。 これにより、 各モジュール装置 2 a, 2 b, 2 cごとに出力電 流と変換効率とが求まるので、 これらと既知の出力電圧 (電力路に印加する電圧) とを用 いて各モジュール装置 2 a, 2 b, 2 cの入力電力を算出することができる。 このように 求まる全モジュール装置 2 a, 2 b, 2 Cについての当該入力電力の総和が総入力電力と なリ、 当該総入力電力と既知の総出力電力との関係で総変換効率を求めることができる。 分担決定部 85では、 求めた総変換効率を割当パターンごとに一時記憶部 (図示せず) に 記憶する。
上述のようにして分担決定部 85で選択された適用パターン (いずれかの割当パターン) は、 割付制御部 86に通知される。 適用パターンの通知を受けた割付制御部 86は、 当該 適用パターンに従って総出力電流の割り当てを行い、 各モジュール装置 2 a, 2 b, 2 c から出力すべき出力電流の大きさを求める。 割付制御部 86は、 求めた出力電流の大きさ を表す電流指令を、 通信部 8 1を通して各モジュール装置 2 a, 2 b, 2 cに送信する。 コントローラ (割付制御部 86) 8からの電流指令を通信部 21にて受けたモジュール 装置 2 a, 2 b, 2 cにおいては、 出力制御部 23が電流指令に従って電流制御回路 24 を制御する。 これにより、 電流指令にて指定された出力電流が、 各モジュール装置 2 a, 2 b, 2 cから出力される。
コントローラ 8は、 総出力電流の大きさが所定の許容範囲を超えて変化する度に適用パ ターンの選択を行い、 各モジュール装置 2 a, 2 b, 2 cへの総出力電流の再割り当てを 行うものとする。 ただし、 これに限らず、 適用パターンの選択並びに総出力電流の再割り 当てを定期的に行うようにしてもよい。
以上説明した構成によれば、 変換器群の各モジュール装置 2 a, 2 b, 2 cからは、 適 用パターンに従って各モジュール装置 2 a, 2 b, 2 cに割り当てられた大きさの出力電 流が出力されることになる。 ここで、 適用パターンは複数種類の割当パターンの中から総 変換効率が最大となるように選択された割当パターンであるので、 当該適用パターンに従 うことにより変換器群を構成するモジュール装置 2 a, 2 b, 2 c全体での電力の変換効 率が比較的高くなる。 その結果、 変換器群での電力変換の際に生じる損失を小さく抑える ことができ、 電力供給装置全体としても電力の変換効率を向上できるという利点がある。 ところで、 本実施の形態 4のように変換器群を構成する全モジュール装置 2 a, 2 b, 2 cで変換効率一出力特性が共通である場合には、 適用パターンに従って割り当てられる 各出力電流をいずれのモジュール装置 2 a, 2 b, 2 cに割り付けても総変換効率は一定 である。 すなわち、 出力電流の組合せが適用パターンに従ってさえいれば、 各出力電流の 割り当て先をモジュール装置 2 a, 2 b, 2 c間で入れ替えても総変換効率に変化は生じ ない。たとえば、 ΓΝ ο. 1 Jの割当パターンでは 5 〔Α〕の総出力電流を 2 〔Α〕、 2 〔Α〕、 1 〔Α〕 ずつ割り当てる場合に、 出力電流を 1 〔Α〕 とするモジュール装置 2 a, 2 b, 2 cがいずれであっても総変換効率は同じである。
そこで、 本実施の形態 4の他の構成例として、 分担決定部 85について割り当てられる べき出力電流の組合せを決定する組合せ決定部 (図示せず) と、 各出力電流をいずれのモ ジュール装置 2 a, 2 b, 2 cに割り当てるのかを决定する固有割当部 (図示せず) とを 有する構成とすることが考えられる。 この構成では、 まず組合せ決定部にて割当パターン に従つて総変換効率が最大となる出力電流の組合せを決定した後、 固有割当部にて出力電 流の割り当て先を含めた適用パターンを決定することになる。
この場合に、 固有割当部で割リ当てる出力電流の割リ当て先をランダムに決定すること も考えられるが、 モジュール装置 2 a, 2 b, 2 cに優先度を付与し、 優先度の高いもの から順に大きな出力電流が割り当てられるようにすることが望ましい。 ここで、 優先度は 固定的に決定されるのではなく、 一部のモジュール装置 2 a, 2 b, 2 cに負担が偏らな いように変動的に決定されるものとする。
具体的には、 各モジュール装置 2 a, 2 b, 2 cからの出力電流量の積算値をモジユー ル装置 2 a, 2 b, 2 cごとに監視する積算監視部 (図示せず) と、 積算監視部の監視結 果に基づき優先度を決定する優先度決定部 (図示せず) とをコントローラ 8に設ける。 積算監視部では、 変換器群を構成する各モジュール装置 2 a, 2 b, 2 cについて出力 電流を監視し、 当該出力電流量の積算値 〔A h〕 をテーブル上で管理する。 積算は定期的 (たとえば 1秒ごと) に行われる。 なお、 出力電流量の積算値は、 コントローラ 8ではな く各モジュール装置 2 a, 2 b, 2 cでそれぞれ行うようにしてもよい。優先度決定部は、 上記積算値が小さい順に優先度が高くなるように各モジュール装置 2 a, 2 b, 2 cの優 先度を決定する。 優先度は定期的に更新される。
以上説明したようにモジュール装置 2 a, 2 b, 2 cの優先度により割り当て先を決定 する構成では、 出力電流量の積算値が小さいモジュール装置 2 a, 2 b, 2 cから順に大 きな出力電流が割り当てられるため、 モジュール装置 2 a, 2 b, 2 c間での出力電流量 のばらつきを小さくできる。 すなわち、 稼働時間を均等に分散して複数台のモジュール装 置 2 a, 2 b, 2 cの稼働率の平均化を図ることにより、 一部のモジュール装置 2 a, 2 b, 2 cに負担が偏ることを防止できる。 そのため、 一部のモジュール装置 2 a, 2 b, 2 cが酷使されることによりその寿命が短くなることを回避でき、 モジュール装置 2 a, 2 b, 2 cの交換等を要せずに配電システムを継続使用できる期間が長くなる。
また、 各モジュール装置 2 a, 2 b, 2 cのスイッチングの発振制御モードに応じて各 モジュール装置 2 a, 2 b, 2 cの変換効率一出力特性 (変換効率曲線) が変化すること がある。 たとえば、 PWM (P u l s e W i d t h Mo d u l a t i o n) 制御にて 各モジュール装置 2 a, 2 b, 2 cの出力を制御する場合に、 スイッチングの周波数が変 化すると変換効率一出力特性も変化する。 さらに、 PWM制御にて出力を行う発振期間と 出力を停止する発振停止期間とを交互に繰り返すバースト制御を行う場合には、 バースト 制御のタイミングの変化に伴い変換効率一出力特性が変化する。 そこで、 コントローラ 8 では、 これらの発振制御モードの変化後の各モジュール装置 2 a, 2 b, 2 cの変換効率 一出力特性を発振制御モードの変化と対応付けて予め記憶し、 発振制御モードの変化に応 じて適用する変換効率一出力特性を可変とすることが望ましい。
なお、 上記実施の形態 4では、 モジュール装置 2 a, 2 b, 2 cの変換効率一出力特性 を効率テーブルとして効率記憶部 83に記憶する例を示したが、 この例に限らず、 たとえ ば出力電流と変換効率との対応関係を示す演算式を効率記憶部 83に記憶するようにして もよい。 この場合、 分担決定部 83は、 当該演算式を用いて各モジュール装置 2 a, 2 b, 2 cの変換効率を求めることができる。
(実施の形態 5)
本実施の形態 5の配電システムは、 蓄電池 3の余剰電力を商用電源 AC側 (商用系統) に逆潮流可能とした点が実施の形態 4の配電システムと相違する。
本実施の形態 5では、 図 1 0に示すように太陽電池 4が直流を交流に変換する機能を有 したパワーコンディショナ 9を介して交流分電盤 6に接続されており、 太陽電池 4の余剰 電力をパワーコンディショナ 9で交流に変換し商用系統に逆潮流 (売電) できるように構 成されている。
ここで、 電力供給装置 1は、 商用電源 A Cと電力路 1 1 aとの間に設けられ交流電力を 直流電力に変換する A CZ D Cコンバータからなるモジュール装置 2 a ' と、 太陽電池 4 と電力路 1 1 aとの間に設けられた双方向型の D C Z D Cコンバータからなるモジュール 装置 2 と、 蓄電池 3と電力路 1 1 aとの間に設けられた双方向型の D C Z D Cコンパ —タからなるモジュール装置 2 cとを有している。
太陽電池 4と電力路 1 1 aとの間のモジュール装置 2 b ' は、 たとえば図 1 1に示すよ うに第 1〜4のスイッチング素子 Q 1〜Q 4からなる第 1フルブリッジ回路と第 5〜8の スイッチング素子 Q 5〜Q 8からなる第 2フルブリッジ回路とをトランス T 1を挟んで略 対称に設けることにより構成される。 第 1フルブリッジ回路の出力とトランス T 1との間 には、 インダクタ L 1およびコンデンサ C 1の直列回路が挿入される。 この構成により、 蓄電池 3の充電時には、 第 1フルブリッジ回路を動作させ、 太陽電池 4の出力 (平滑コン デンサ C 1 0の両端電圧) V 1をトランス T 1および第 2フルブリッジ回路の寄生ダイォ ードを介して蓄電池 3側に伝達する。 一方、 蓄電池 3の放電時には、 第 2フルブリッジ回 路を動作させ、 蓄電池 3の出力 (平滑コンデンサ C 2 0の両端電圧) V 2をトランス および第 1フルブリッジ回路の寄生ダイオードを介してパワーコンディショナ 9側に伝達 する。
さらに、 電力供給装置 1は、 C P Uを主構成とするコントローラ 8と、 各種の表示が可 能な表示部 1 3とを盤装置"! 0内に有しており、 コントローラ 8および表示部 1 3が通信 路 1 1 bを介して各モジュール装置 2と接続されている。 電力路 1 1 aにはサーキットプ ロテクタ 1 4を介して配電用の接続端子 1 5が接続され、 また、 コントローラ 8には通信 用の接続端子 1 6が接続されている。
以上説明したように太陽電池 4と電力路 1 1 aとの間のモジュール装置 2 を双方向 型の D CZ D Cコンバータとすることで、 太陽電池 4の出力を蓄電池 3に充電できる一方、 負荷側で余剰電力があるときには蓄電池 3からパワーコンディショナ 9を介して商用電源 A C側に逆潮流可能となる。 すなわち、 太陽電池 4および蓄電池 3からの電力をパワーコ ンディショナ 9の入力としているので、 パワーコンディショナ 9が太陽電池 4と蓄電池 3 とで共用されることになる。 したがって、 日中など太陽電池 4から十分な出力が得られる ときには太陽電池 4の出力にて蓄電池 3を充電し、 太陽電池 4の出力低下時に、 蓄電池 3 から商用電源 A C側への逆潮流が可能となる。
なお、 本実施の形態 5では、 太陽電池 4と電力路 1 1 aとの間に設けた双方向型の D C / D Cコンバータを 1台のモジュール装置 2 b ' で実現する例を示したが、 この例に限ら ず、 一方向型の D C Z D Cコンバータからなるモジュール装置を 2台用いて太陽電池 4と 蓄電池 3との間で双方向の電力変換を実現するようにしてもよい。
その他の構成および機能は実施の形態 4と同様である。
(実施の形態 6 ) 本実施の形態 6の配電シス亍ムは、 変換器群を構成する複数台のモジュール装置 2 a , 2 b , 2 cのうち少なくとも 1台が、 他とは異なる変換効率一出力特性 (変換効率曲線) を持つ点が実施の形態 4の配電システムと相違する。
すなわち、 本実施の形態 6では、 複数台のモジュール装置 2 a , 2 b , 2 cに割り当て る出力電流の組合せだけでなく、 各出力電流をそれぞれいずれのモジュール装置 2 a , 2 b , 2 cに割り付けるかによっても総変換効率は変化する。 たとえば、 実施の形態 4で説 明した Γ Ν ο . "1」の割当パターンにおいては、 5 〔Α〕の総出力電流を 2 〔Α〕、 2 〔Α〕、 1 〔Α〕 ずつ割り当てる場合 (こ、 出力電流を 1 〔Α〕 とするモジュール装置 2 a , 2 b , 2 cがいずれであるかによって総変換効率は変化する。
そこで、 本実施の形態 6においては、 実施の形態 4で説明した表 2の 「N 0 . 1 J ~ 「N o . 6 j の 6種類の割当パターン (以下、 「上位パターン J という) をさらに出力電流の割 リ当て先の別で細かく分類したパターン (以下、 「下位パターン」 という) を、 割当パター ンとして用いるものとする。 分担決定部 8 5では、 このように細かく分類された割当パタ —ンのそれぞれについて総変換効率を算出し、 当該総変換効率が最大となった割当パター ンを適用パターンとして選択する。
以下、 具体例を挙げて説明する。 ここでは、 変換器群を構成する 3台のモジュール装置
2 a , 2 b , 2 c全てで相互に変換効率一出力特性が異なり、それぞれ出力電流が 2〔A〕、
3 〔A〕、 4 〔A〕 のときにその電力変換効率が最大 (つまり、 それぞれの最大効率値 I p が 2 3 〔A〕、 4 〔A〕) となる場合を想定する。
分担決定部 8 5は, 総出力電流の指示を受け、 Γ Ν 0 . 1」 〜 「N o . 6」 の 6種類の各 上位パターンをさらに複数の下位パターンで分類した各割当パターンについて、 総変換効 率を求める。 たとえば総出力電流が 7 〔A〕 であるとすれば、 「N o . 1 J の偏重パターン は、 さらに 3台のモジュール装置 2 a , 2 b , 2 cのいずれに対して最大効率値 I pとな る出力電流を割り当てるかによって、 3通りの下位パターンに分類される。 つまり、 各モ ジュール装置 2 a , 2 b , 2 cに対してそれぞれ 2 〔A〕、 3 〔A〕、 2 〔A〕 ずつ割り当 てる第 1の下位パターンと、 0 〔八〕、 3 〔八〕、 〔A〕 ずつ割り当てる第 2の下位バタ ーンと、 2 〔A〕、 1 〔A〕、 4 〔A〕 ずつ割り当てる第 3の下位パターンとがある。 分担 決定部 8 5は、 これらの各下位パターンについて、 それぞれ総変換効率を算出する。 以上説明した本実施の形態 6の構成によれば、 異なる変換効率一出力特性を持つモジュ ール装置 2 a , 2 b , 2 cを組み合わせて変換器群を構成するような場合でも、 変換器群 全体としての変換効率を高くすることができる。 しかも、 出力電流の割り当て先も考慮し て細かく分類された下位パターンを用いることにより、 上位パターンのみを用いる場合に 比べて、 総変換効率が最大となる割当パターンを選択する際の選択肢が多くなる。 その結 果、 総変換効率の点からょリ最適な適用パターンにて総出力電流の割リ当てを行うことが できるという利点がある。
その他の構成および機能は実施の形態 4と同様である。 ところで、 上記各実施の形態 4ないし 6では、 電力変換器をモジュール装置 2として説 明したが、 電力変換器以外の装置、 たとえば電力計測装置などをモジュール化してモジュ ール装置 2として電力供給装置 1に付加できる構成としてもよい。
以上、 本発明の望ましい実施形態が説明されたが、 本発明は、 これらの特定の実施形態 に限定されることなく、 後続する請求範囲の範疇から外れず、 多様な変更及び変形がなさ れ得、 それも本発明の範疇内に属すると言える。

Claims

請求の範囲
【請求項 1】
—つの容器内に収納され、
直流電力源に接続される直流電力源用 D CZD Cコンバータと、
交流電力源に接続される A CZD Cコンバータと、
前記容器から導出された直流負荷用配線とを具備する
配電装置。
【請求項 2】
請求項 1に記載の配電装置であって、
蓄電池と、
前記蓄電池に接続された蓄電池用の D CZ D Cコンバータと、
前記直流電力源用の D C D Cコンバータおよび蓄電池用の D C D Cコンバータ、 A CZD Cコンバ一タの少なくとも一つに接続された保護回路とを更に、
具備する配電装置。
【請求項 3】
請求項 2に記載の配電装置であって、
前記直流電力源用の D CZ D Cコンバータおよび前記蓄電池用の D CZD Cコンバータ、 前記 AC/DCコンバータは、 それぞれ所定の間隔で水平方向に並置された配電装置。
【請求項 4】
請求項 3に記載の配電装置であつて、
前記蓄電池は、 前記直流電力源用の D CZD Cコンバータおよび前記蓄電池用の D CZ D Cコンパータ、 前記 A CZD Cコンパータのいずれの上部にも位置しないように配置さ れる配電装置。
【請求項 5】
請求項 2乃至 4のいずれかに記載の配電装置であって、
前記蓄電池は、 前記容器に対し、 着脱自在に装着された配電装置。
【請求項 6】
請求項 5に記載の配電装置であって、
前記蓄電池用の D C D Cコンバータは、 コネクタ接続によつて前記蓄電池と接続可能 に構成された配電装置。
【請求項 7】
請求項 2乃至 6のいずれかに記載の配電装置であって、
前記直流電力源用の D CZD Cコンバータおよび前記蓄電池用の D C D Cコンバータ、 前記 A CZ D Cコンバータのいずれから出力を行うかを制御する制御部と、
給電状態を表示する表示部と、 前記直流または交流電力源、 あるいは前記保護回路の O N Z O F Fを操作する操作部と を更に具備した配電装置。
【請求項 8】
請求項 2乃至 7のいずれかに記載の配電装置であって、
前記直流負荷への第 1の配線を接続する第 1の端子台と、
前記直流電力源からの第 2の配線を接続する第 2の端子台とを具備し、
前記第 1及び第 2の端子台の形状または色、
前記第 1及び第 2の配線の色のいずれかが相互に識別可能に構成された配電装置。 【請求項 9】
請求項 2乃至 8のいずれかに記載の配電装置を用いた配電システムであって、 蓄電池増設用の端子を有する配電システム。
【請求項 1 0】
請求項 9に記載の配電システムであって、
蓄電池と蓄電池用の D C / D Cコンバータとを具備した複数の蓄電池ュニットを具備し た配電システム。
【請求項 1 1】
請求項 2乃至 8のいずれかに記載の配電装置を複数配列した配電システム。
【請求項 1 2】
一つの容器内に収納され、
それぞれ入力電力を所望の出力電力に変換する複数台の電力変換機からなる複数台のモ ジュール装置を具備し、
前記モジュール装置は、 それぞれ単位寸法として規定された外形寸法若しくは単位寸法 のモジュール装置を複数台併設したものに相当する外形寸法に形成されている配電装置。 【請求項 1 3】
請求項 1 2に記載の配電装置であって、 電力路および通信路からなリ前記モジュール装 置と電気的に接続される主幹路とを更に備え、
前記主幹路に接続される電力供給線を通して前記モジュール装置から負荷に電力を供給 し、
前記各モジュール装置は、 前記主幹路を接続するための接続口と、 前記接続口を介して 前記主幹路に着脱自在に取り付けられる器体と、 前記器体内に収納され前記主幹路に対し て接続される内部回路とを有し、
前記内部回路は、 負荷から要求されている電力に見合う電力が負荷に供給されるように 各々の出力電力を自律制御する機能と、 前記通信路を介した外部からの指令に従って動作 する機能とを有する配電装置。
【請求項 1 4】
請求項 1 3に記載の配電装置であって、 前記主幹路に接続される複数台の前記モジュール装置のうち少なくとも 2台のモジユー ル装置は一群の変換器群を構成し、 当該変換器群の全モジュール装置から出力される出力 電流の総和が総出力電流として負荷へ供給されておリ、
各モジュール装置における電力の変換効率はそれぞれの出力電流の大きさに応じて変化 し、
各モジュール装置について出力電流と変換効率との対応関係が予め記憶されている効率 記憶部と、 変換器群の各モジユール装置への総出力電流の割リ当ての規則を表す割当バタ ーンが予め複数記憶されているパターン記憶部と、 変換器群に要求する総出力電流を指示 する総出力指示部と、 前記総出力指示部で指示された総出力電流および前記効率記憶部に 記憶されている変換効率を用いて前記パターン記憶部内の 1つの割当パターンを適用バタ ーンとして選択する分担決定部と、 選択された適用パターンに従って各モジュール装置へ 総出力電流が割リ当てられるように各モジュール装置の出力を制御する割付制御部とを備 え、
前記分担決定部は、 前記パターン記憶部内の各割当パターンに従って変換器群のモジュ ール装置へ総出力電流を割リ当てた場合における変換器群全体での入力電力の総和を、 前 記効率記憶部内の変換効率を用いて割当パターンごとに算出し、 当該入力電力の総和が最 小となる割当パターンを適用パターンとして選択する配電装置。
【請求項 1 5】
請求項 1 4に記載の配電装置であって、
前記変換器群の各モジュール装置は、 それぞれの発振制御モードに応じて出力電流と変 換効率との対応関係が変化するスイッチング電源からなり、 前記分担決定部は、 変化後の 変換効率を用いて適用パターンを選択する配電装置。
【請求項 1 6】
請求項 1 3に記載の配電装置であって、
太陽電池および蓄電池と、 直流を交流に変換する機能を有したパワーコンディショナと を備えた配電システムに用いられ、 蓄電池とパワーコンディショナとの間に前記モジユー ル装置である電力変換器を有し、 当該電力変換器が前記主幹路に接続され、 太陽電池およ ぴ蓄電池からの電力をパワーコンデイショナの入力とし、 太陽電池と蓄電池との一方の出 力に余剰電力があれば当該余剰電力をパワーコンデイショナを介して商用電力系統に逆潮 流させる配電装置。
【請求項 1 7】
請求項 1 6に記載の配電装置であって、
前記/ ヮ一コンディショナは前記太陽電池と前記商用電力系統との間に設けられておリ、 太陽電池と前記主幹路との間に電力変換器を有し、 当該電力変換器は、 太陽電池と前記蓄 電池との間で双方向に電力の変換が可能であって、 蓄電池の出力に余剰電力があれば当該 余剰電力をパワーコンデイショナを介して商用電力系統に逆潮流させる配電装置。
PCT/IB2010/002474 2009-10-02 2010-09-30 配電装置およびこれを用いた配電システム WO2011039616A1 (ja)

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