(57)【要約】【課題】発電装置に使用される電源装置において、地域に集中設置、かつ系統連系した場合であっても、系統電圧上昇を抑制し、かつ負荷への供給電圧も最適に制御、さらに発電電力の有効利用ならびに有効利用のために使用する蓄電池の回復充電は余剰分あるいは発電電力の余剰分のみとし、効率的かつ効果的に実施することを目的とする。【解決手段】発電手段と、発電電力を交流電源へ出力するフルブリッジコンバータと、負荷電圧を調整するフルブリッジインバータ及び直列変圧器と、フルブリッジコンバータ、フルブリッジインバータを制御する主回路制御部と、フルブリッジコンバータと並列に接続したコンデンサ及び蓄電手段を具備し、蓄電手段に備えた蓄電池の回復充電は、交流電源の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器からフルブリッジインバータを通して回生された回生電力及び発電電力のみで行なう回復充電制御手段を備える構成とする。【選択図】図１
2006074953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電手段と、前記発電手段により得られた発電電力を交流電源へ出力する、スイッチング素子と逆並列したダイオードを上下に直列接続した２つのアームにより構成したフルブリッジコンバータと、スイッチング素子と逆並列したダイオードを上下に直列接続した１つのアーム及びフルブリッジコンバータの１つのアームを共用したフルブリッジインバータと、前記の計３つのアームに並列に接続したコンデンサと、交流電源と一次巻線を直列に接続し、かつフルブリッジインバータの出力からリアクトルを通して二次巻線を直列に接続した直列変圧器と、前記フルブリッジコンバータ、フルブリッジインバータを制御する主回路制御部と、前記コンデンサに並列接続し、かつ交流電源の電圧の上下変動に応じて充放電を行なう蓄電手段を具備し、蓄電手段に備えた蓄電池の回復充電は、交流電源の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器からフルブリッジインバータを通して回生された回生電力及び発電電力のみで行なう回復充電制御手段を備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
交流電源の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器からフルブリッジインバータを通して回生された回生電力及び発電電力の合計電力が、蓄電池の定電流充電に必要な電力量を満たさなかった場合であっても充電を継続する定電流充電手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
交流電源の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器からフルブリッジインバータを通して回生された回生電力及び発電電力の合計電力が、蓄電池の定電圧充電に必要な電力量を満たさなかった場合であっても充電を継続し、かつ充電継続時間をカウントしない定電圧充電手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項４】
蓄電池の充電制御において、交流電源の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器からフルブリッジインバータを通して回生された回生電力及び発電電力の合計電力の変動による、蓄電池電圧のオーバーシュートを抑制する蓄電池電圧抑制手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項５】
蓄電池の充電制御において、交流電源の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器からフルブリッジインバータを通して回生された回生電力及び発電電力の合計電力が、蓄電池の定電圧充電に必要な電力量を上回る場合、発電電力の充電を優先する充電優先手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項６】
蓄電池の充電制御において、交流電源の電源電圧が設定電圧より高い場合で、かつ直列変圧器からフルブリッジインバータを通して回生された回生電力及び発電電力の合計電力が蓄電池の定電圧充電に必要な電力量を上回る場合、前記回生電力の充電を優先する第二充電優先手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項７】
蓄電池の回復充電中において、交流電源の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器からフルブリッジインバータを通して回生された回生電力あるいは発電電力の給電優先順位は蓄電池を最優先する優先順位制御手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項８】
蓄電池の回復充電以外の場合、交流電源の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器からフルブリッジインバータを通して回生された回生電力あるいは発電電力の給電優先順位は交流電源への出力を最優先する第二優先順位制御手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ技術を利用した電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、一般家庭の負荷の増加による化石燃料の枯渇、地球温暖化問題などが生じており、太陽光発電システムや節電装置、あるいは系統電圧の安定化装置などによる、クリーンエネルギーの利用や省エネルギー装置が求められている。
【０００３】
従来、この種の電源装置は、発電装置の発電電力を系統側に連系する系統連系電力変換装置として、進相無効成分を含む電流を出力し、需要家負荷の消費電力を低減可能とするものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
以下、その電源装置について図１４及び図１５を参照しながら説明する。
【０００５】
図１４に示すように、系統連系インバータ１０１から配電系統１０２へ進相無効成分を含む電流Ｉｉｎｖを出力すると、需要家一般負荷１０３への供給電圧Ｖｌｉｎｅ＝Ｖｉｎｖは、系統電圧Ｖｇに系統インピーダンス１０４（Ｒ＋ｊ×Ｌ）における電圧降下分Ｖｄｉｆを加えた値となる。図１５の（ａ）は太陽光の照射があり直流電源が配電系統１０２に有効電力を供給している有効電力調整モードで、系統連系インバータ１０１は直流電源からの直流電力を交流電力に変換し、配電系統１０２および需要家一般負荷１０３に電力供給した場合のベクトル図を示す。この運転モードでは、通常負荷電圧Ｖｌｉｎｅは系統電圧Ｖｇより高くなる。次に図１５の（ｂ）では、系統連系インバータ１０１の制御を変えて同時に無効電力を配電系統１０２および需要家一般負荷１０３に供給している場合のベクトル図を示す。この場合、図に示すように、負荷電圧Ｖｌｉｎｅが系統電圧Ｖｇより低くなり、系統インピーダンス１０４の定数を加味して有効電力および無効電力を適切に制御することにより、需要家一般負荷１０３に供給する負荷電圧Ｖｌｉｎｅをその運転可能下限電圧以上の範囲で定格電圧より低い電圧値に制御することができることとなる。よって、需要家一般負荷１０３への供給電圧をその定格電圧未満に制御することができ、需要家一般負荷１０３の消費電力を低減可能としている。
【特許文献１】特開２００３−１５３４４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような従来の電源装置では、発電装置が地域に集中して設置され、系統電源に連系した場合、系統電源の電圧が上昇し、発電電力を抑制する必要が発生するという課題があり、確実に系統電圧の上昇を抑制し、かつ発電装置により発電した電力を有効に利用し、かつ有効利用のために一時的に蓄電する蓄電池の回復充電は負荷に供給する電力のうち、余剰分あるいは発電電力の余剰分のみとし、効率的かつ効果的に実施することが要求されている。
【０００７】
また、太陽光発電のような不安定な電力供給源、あるいは系統電圧の上昇した場合に回生される電力を利用して回復充電を行なう場合、蓄電池への充電電力は過剰あるいは不足する可能性があり、蓄電池の規定電圧を超過するという課題があり、不安定な電力供給源であっても、蓄電池の規定電圧オーバーシュートを抑制する必要がある。
【０００８】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、発電装置が地域に集中して設置され、系統電源に連系した場合であっても、系統電源の電圧の上昇を抑制し、かつ発電電力を有効利用すると同時に、かつ有効利用のために一時的に蓄電する蓄電池の回復充電は負荷に供給する電力のうち、余剰分あるいは発電電力の余剰分のみとし、効率的かつ効果的に実施することを目的としている。
【０００９】
また、発電装置が集中設置された場合であっても、系統電源の電圧上昇を抑制しつつ、発電電力を有効利用し、さらに負荷へ供給する電源電圧を最適に制御することができる電源装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の電源装置は上記目的を達成するために、発電手段と、前記発電手段により得られた発電電力を交流電源へ出力する、スイッチング素子と逆並列したダイオードを上下に直列接続した２つのアームにより構成したフルブリッジコンバータと、スイッチング素子と逆並列したダイオードを上下に直列接続した１つのアーム及びフルブリッジコンバータの１つのアームを共用したフルブリッジインバータと、前記の計３つのアームに並列に接続したコンデンサと、交流電源と一次巻線を直列に接続し、かつフルブリッジインバータの出力からリアクトルを通して二次巻線を直列に接続した直列変圧器と、前記フルブリッジコンバータ、フルブリッジインバータを制御する主回路制御部と、前記コンデンサに並列接続し、かつ交流電源の電圧の上下変動に応じて充放電を行なう蓄電手段を具備し、蓄電手段に備えた蓄電池の回復充電は、交流電源の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器からフルブリッジインバータを通して回生された回生電力及び発電電力のみで行なう回復充電制御手段を備える構成としたものである。
【００１１】
この手段により、発電電力のみによる回復充電であっても、蓄電池の電圧を規定範囲内とすることができ、蓄電池の長寿命化に対して悪影響を抑制した充電を行なうことができると同時に、発電装置が地域に集中して設置され、系統電源に連系した場合であっても、系統電源の電圧の上昇を抑制し、かつ発電電力を有効利用すると同時に、かつ有効利用のために一時的に蓄電する蓄電池の回復充電は負荷に供給する電力のうち、余剰分あるいは発電電力の余剰分のみとし、効率的かつ効果的に実施でき、さらに負荷へ供給する電源電圧を最適に制御することができる電源装置が得られる。
【００１２】
また、交流電源の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器からフルブリッジインバータを通して回生された回生電力及び発電電力の合計電力が、蓄電池の定電流充電に必要な電力量を満たさなかった場合であっても充電を継続する定電流充電手段を備える構成としたものである。
【００１３】
この手段により、蓄電池の回復充電を効率的かつ効果的に実施することができる電源装置が得られる。
【００１４】
さらに、交流電源の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器からフルブリッジインバータを通して回生された回生電力及び発電電力の合計電力が、蓄電池の定電圧充電に必要な電力量を満たさなかった場合であっても充電を継続し、かつ充電継続時間をカウントしない定電圧充電手段を備える構成としたものである。
【００１５】
この手段により、蓄電池の回復充電を効率的かつ効果的に実施することができる電源装置が得られる。
【００１６】
また、蓄電池の充電制御において、交流電源の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器からフルブリッジインバータを通して回生された回生電力及び発電電力の合計電力の変動による、蓄電池電圧のオーバーシュートを抑制する蓄電池電圧抑制手段を備える構成としたものである。
【００１７】
この手段により、蓄電池の回復充電を効率的、効果的に実施、かつ蓄電池の長寿命化を行なうことができる電源装置が得られる。
【００１８】
さらに、蓄電池の充電制御において、交流電源の電源電圧が設定電圧より高い場合で、かつ直列変圧器からフルブリッジインバータを通して回生された回生電力及び発電電力の合計電力が蓄電池の定電圧充電に必要な電力量を上回る場合、発電電力の充電を優先する充電優先手段を備える構成としたものである。
【００１９】
この手段により、蓄電池の回復充電を効率的、効果的に実施、かつ蓄電池の長寿命化を行なうことができる電源装置が得られる。
【００２０】
また、蓄電池の充電制御において、交流電源の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器からフルブリッジインバータを通して回生された回生電力及び発電電力の合計電力が、蓄電池の定電圧充電に必要な電力量を上回る場合、前記回生電力の充電を優先する第二充電優先手段を備える構成としたものである。
【００２１】
この手段により、蓄電池の回復充電を効率的、効果的に実施、かつ蓄電池の長寿命化を行なうことができる電源装置が得られる。
【００２２】
さらに、蓄電池の回復充電中において、交流電源の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器からフルブリッジインバータを通して回生された回生電力あるいは発電電力の給電優先順位は蓄電池を最優先する優先順位制御手段を備える構成としたものである。
【００２３】
この手段により、蓄電池の回復充電を効率的、効果的に実施、かつ蓄電池の長寿命化を行なうことができる電源装置が得られる。
【００２４】
また、蓄電池の回復充電以外の場合、交流電源の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器からフルブリッジインバータを通して回生された回生電力あるいは発電電力の給電優先順位は交流電源への出力を最優先する第二優先順位制御手段を備える構成としたものである。
【００２５】
この手段により、発電装置が地域に集中して設置され、系統電源に連系した場合であっても、系統電源の電圧の上昇を抑制し、かつ発電電力を有効利用することができる電源装置が得られる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、発電手段と、前記発電手段により得られた発電電力を交流電源へ出力する、スイッチング素子と逆並列したダイオードを上下に直列接続した２つのアームにより構成したフルブリッジコンバータと、スイッチング素子と逆並列したダイオードを上下に直列接続した１つのアーム及びフルブリッジコンバータの１つのアームを共用したフルブリッジインバータと、前記の計３つのアームに並列に接続したコンデンサと、交流電源と一次巻線を直列に接続し、かつフルブリッジインバータの出力からリアクトルを通して二次巻線を直列に接続した直列変圧器と、前記フルブリッジコンバータ、フルブリッジインバータを制御する主回路制御部と、前記コンデンサに並列接続し、かつ交流電源の電圧の上下変動に応じて充放電を行なう蓄電手段を具備し、蓄電手段に備えた蓄電池の回復充電は、交流電源の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器からフルブリッジインバータを通して回生された回生電力及び発電電力のみで行なう回復充電制御手段を備える構成とすることで、発電電力のみによる回復充電であっても、蓄電池の電圧を規定範囲内とすることができ、蓄電池の長寿命化に対して悪影響を抑制した充電を行なうことができると同時に、発電装置が地域に集中して設置され、系統電源に連系した場合であっても、系統電源の電圧の上昇を抑制し、かつ発電電力を有効利用すると同時に、かつ有効利用のために一時的に蓄電する蓄電池の回復充電は負荷に供給する電力のうち、余剰分あるいは発電電力の余剰分のみとし、効率的かつ効果的に実施でき、さらに負荷へ供給する電源電圧を最適に制御することができるという効果のある電源装置を提供できる。
【００２７】
また、交流電源の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器からフルブリッジインバータを通して回生された回生電力及び発電電力の合計電力が、蓄電池の定電流充電に必要な電力量を満たさなかった場合であっても充電を継続する定電流充電手段を備える構成とすることで、蓄電池の回復充電を効率的かつ効果的に実施することができるという効果のある電源装置を提供できる。
【００２８】
さらに、交流電源の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器からフルブリッジインバータを通して回生された回生電力及び発電電力の合計電力が、蓄電池の定電圧充電に必要な電力量を満たさなかった場合であっても充電を継続し、かつ充電継続時間をカウントしない定電圧充電手段を備える構成とすることで、蓄電池の回復充電を効率的かつ効果的に実施することができるという効果のある電源装置を提供できる。
【００２９】
また、蓄電池の充電制御において、交流電源の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器からフルブリッジインバータを通して回生された回生電力及び発電電力の合計電力の変動による、蓄電池電圧のオーバーシュートを抑制する蓄電池電圧抑制手段を備える構成とすることで、蓄電池の回復充電を効率的、効果的に実施、かつ蓄電池の長寿命化を行なうことができるという効果のある電源装置を提供できる。
【００３０】
さらに、蓄電池の充電制御において、交流電源の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器からフルブリッジインバータを通して回生された回生電力及び発電電力の合計電力が、蓄電池の定電圧充電に必要な電力量を上回る場合、発電電力の充電を優先する充電優先手段を備える構成とすることで、蓄電池の回復充電を効率的、効果的に実施、かつ蓄電池の長寿命化を行なうことができるという効果のある電源装置を提供できる。
【００３１】
また、蓄電池の充電制御において、交流電源の電源電圧が設定電圧より高い場合で、かつ直列変圧器からフルブリッジインバータを通して回生された回生電力及び発電電力の合計電力が蓄電池の定電圧充電に必要な電力量を上回る場合、前記回生電力の充電を優先する第二充電優先手段を備える構成とすることで、蓄電池の回復充電を効率的、効果的に実施、かつ蓄電池の長寿命化を行なうことができるという効果のある電源装置を提供できる。
【００３２】
さらに、蓄電池の回復充電中において、交流電源の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器からフルブリッジインバータを通して回生された回生電力あるいは発電電力の給電優先順位は蓄電池を最優先する優先順位制御手段を備える構成とすることで、蓄電池の回復充電を効率的、効果的に実施、かつ蓄電池の長寿命化を行なうことができるという効果のある電源装置を提供できる。
【００３３】
また、蓄電池の回復充電以外の場合、交流電源の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器からフルブリッジインバータを通して回生された回生電力あるいは発電電力の給電優先順位は交流電源への出力を最優先する第二優先順位制御手段を備える構成とすることで、発電装置が地域に集中して設置され、系統電源に連系した場合であっても、系統電源の電圧の上昇を抑制し、かつ発電電力を有効利用することができるという効果のある電源装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本発明の請求項１記載の発明は、発電手段と、前記発電手段により得られた発電電力を交流電源へ出力する、スイッチング素子と逆並列したダイオードを上下に直列接続した２つのアームにより構成したフルブリッジコンバータと、スイッチング素子と逆並列したダイオードを上下に直列接続した１つのアーム及びフルブリッジコンバータの１つのアームを共用したフルブリッジインバータと、前記の計３つのアームに並列に接続したコンデンサと、交流電源と一次巻線を直列に接続し、かつフルブリッジインバータの出力からリアクトルを通して二次巻線を直列に接続した直列変圧器と、前記フルブリッジコンバータ、フルブリッジインバータを制御する主回路制御部と、前記コンデンサに並列接続し、かつ交流電源の電圧の上下変動に応じて充放電を行なう蓄電手段を具備し、蓄電手段に備えた蓄電池の回復充電は、交流電源の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器からフルブリッジインバータを通して回生された回生電力及び発電電力のみで行なう回復充電制御手段を備える構成としたものであり、発電電力のみによる回復充電であっても、蓄電池の電圧を規定範囲内とすることができ、蓄電池の長寿命化に対して悪影響を抑制した充電を行なうことができると同時に、発電装置が地域に集中して設置され、系統電源に連系した場合であっても、系統電源の電圧の上昇を抑制し、かつ発電電力を有効利用すると同時に、かつ有効利用のために一時的に蓄電する蓄電池の回復充電は負荷に供給する電力のうち、余剰分あるいは発電電力の余剰分のみとし、効率的かつ効果的に実施でき、さらに負荷へ供給する電源電圧を最適に制御することができるという作用を有する。
【００３５】
また、交流電源の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器からフルブリッジインバータを通して回生された回生電力及び発電電力の合計電力が、蓄電池の定電流充電に必要な電力量を満たさなかった場合であっても充電を継続する定電流充電手段を備える構成としたものであり、蓄電池の回復充電を効率的かつ効果的に実施することができるという作用を有する。
【００３６】
さらに、交流電源の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器からフルブリッジインバータを通して回生された回生電力及び発電電力の合計電力が、蓄電池の定電圧充電に必要な電力量を満たさなかった場合であっても充電を継続し、かつ充電継続時間をカウントしない定電圧充電手段を備える構成としたものであり、蓄電池の回復充電を効率的かつ効果的に実施することができるという作用を有する。
【００３７】
また、蓄電池の充電制御において、交流電源の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器からフルブリッジインバータを通して回生された回生電力及び発電電力の合計電力の変動による、蓄電池電圧のオーバーシュートを抑制する蓄電池電圧抑制手段を備える構成としたものであり、蓄電池の回復充電を効率的、効果的に実施、かつ蓄電池の長寿命化を行なうことができるという作用を有する。
【００３８】
さらに、蓄電池の充電制御において、交流電源の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器からフルブリッジインバータを通して回生された回生電力及び発電電力の合計電力が、蓄電池の定電圧充電に必要な電力量を上回る場合、発電電力の充電を優先する充電優先手段を備える構成としたものであり、蓄電池の回復充電を効率的、効果的に実施、かつ蓄電池の長寿命化を行なうことができるという作用を有する。
【００３９】
また、蓄電池の充電制御において、交流電源の電源電圧が設定電圧より高い場合で、かつ直列変圧器からフルブリッジインバータを通して回生された回生電力及び発電電力の合計電力が蓄電池の定電圧充電に必要な電力量を上回る場合、前記回生電力の充電を優先する第二充電優先手段を備える構成としたものであり、蓄電池の回復充電を効率的、効果的に実施、かつ蓄電池の長寿命化を行なうことができるという作用を有する。
【００４０】
さらに、蓄電池の回復充電中において、交流電源の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器からフルブリッジインバータを通して回生された回生電力あるいは発電電力の給電優先順位は蓄電池を最優先する優先順位制御手段を備える構成としたものであり、蓄電池の回復充電を効率的、効果的に実施、かつ蓄電池の長寿命化を行なうことができるという作用を有する。
【００４１】
また、蓄電池の回復充電以外の場合、交流電源の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器からフルブリッジインバータを通して回生された回生電力あるいは発電電力の給電優先順位は交流電源への出力を最優先する第二優先順位制御手段を備える構成としたものであり、発電装置が地域に集中して設置され、系統電源に連系した場合であっても、系統電源の電圧の上昇を抑制し、かつ発電電力を有効利用することができるという作用を有する。
【００４２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００４３】
（実施の形態１）
図１に本発明の実施の形態１における電源装置の構成図を示す。図に示すように、実施の形態１における電源装置は、発電手段１としての太陽電池１ａ、太陽電池１ａからの発電電圧を昇圧しかつ安定した電圧に変換する昇圧チョッパ回路１ｂ、及び昇圧チョッパ回路１ｂのスイッチングを制御する発電電力制御部１ｃと、前記発電手段１により得られた発電電力を交流電源２へ出力する、スイッチング素子３ａから３ｄと逆並列したダイオード４ａから４ｄを上下に直列接続した２つのアーム５ａ及び５ｂにより構成したフルブリッジコンバータ６と、スイッチング素子３ｅ及び３ｆと逆並列したダイオード４ｅ及び４ｆを上下に直列接続した１つのアーム５ｃ及びフルブリッジコンバータ６の１つのアーム５ｂを共用したフルブリッジインバータ７と、前記の計３つのアーム５ａから５ｃに並列に接続したコンデンサ８と、交流電源２と一次巻線を直列に接続し、かつフルブリッジインバータ７の出力からリアクトル９を通して二次巻線を直列に接続した直列変圧器１０と、前記フルブリッジコンバータ６、フルブリッジインバータ７を制御する主回路制御部１１と、前記コンデンサ８に並列接続し、かつ交流電源２の電圧の上下変動に応じて充放電を行なう蓄電手段１２としての蓄電池１２ａ、蓄電池１２ａへの充放電を制御する充放電制御部１２ｂを具備し、蓄電手段１２に備えた蓄電池１２ａの回復充電は、交流電源２の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器１０からフルブリッジインバータ７を通して回生された回生電力及び発電手段１による発電電力のみで行なう回復充電制御手段としてのコンバータ逆流防止制御部１３を備える構成としている。
【００４４】
次に、コンバータ逆流防止制御部１３のフローチャートについて、図２を参照しながら説明する。図に示すように、コンバータ逆流防止制御部１３は、フルブリッジコンバータ６を制御する主回路制御部１１の出力電力指令値を常時正の値Ｐｏ＿ｍｉｎをとるように出力下限値設定を送信する。また、充放電制御部１２ｂは、充電時にコンデンサ８の電圧がＶｃ＿ｃｈａとなるように制御する。このため、発電電力が充分でない状態、かつフルブリッジインバータ７からの回生電力が充分でない状態となった時には、コンデンサ８の電圧は低下することとなる。従って、フルブリッジコンバータ６を制御する主回路制御部１１が常時正の値Ｐｏ＿ｍｉｎを出力下限値として動作することから、コンデンサ８の電圧の低下を充放電制御部１２ｂが制御することとなり、蓄電池１２ａへ充電するよう制御していた運転制御は充電電流を絞り、放電制御へと切り換わることとなる。
【００４５】
以上のように、本実施の形態１によれば、蓄電手段１２の蓄電池１２ａへの充電は、コンバータ逆流防止制御部１３により、交流電源２に対し、常時出力する制御を行なうため、交流電源２からの電力流入が防止でき、発電手段１からの発電電力のみ充電あるいは回復充電することができることとなる。
【００４６】
（実施の形態２）
図３に本発明の実施の形態２における電源装置の構成図を示す。図に示すように、実施の形態２における電源装置は、交流電源２の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器１０からフルブリッジインバータ７を通して回生された回生電力及び発電手段１により発電した発電電力の合計電力が、蓄電池１２ａの定電流充電に必要な電力量を満たさなかった場合であっても充電を継続する定電流充電手段１４と、交流電源２の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器１０からフルブリッジインバータ７を通して回生された回生電力及び発電手段１により発電した発電電力の合計電力が、蓄電池１２ａの定電圧充電に必要な電力量を満たさなかった場合であっても充電を継続し、かつ充電継続時間をカウントしない定電圧充電手段１５と、蓄電池１２ａの充電制御において、交流電源２の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器１０からフルブリッジインバータ７を通して回生された回生電力及び発電手段１により発電した発電電力の合計電力の変動による、蓄電池１２ａの電圧のオーバーシュートを抑制する蓄電池電圧抑制手段１６と、蓄電池１２ａの充電制御において、交流電源２の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器１０からフルブリッジインバータ７を通して回生された回生電力及び発電手段１により発電した発電電力の合計電力が、蓄電池１２ａの定電圧充電に必要な電力量を上回る場合、発電手段１により発電した発電電力を蓄電池１２ａへ充電することを優先する充電優先手段１７を備えている。
【００４７】
次に、定電流充電手段１４のフローチャートについて図４を参照しながら説明する。
【００４８】
図に示すように、定電流充電手段１４は、回復充電中であることを示す回復充電フラグ信号と、回復充電に必要な発電電力があるか否かを示す回復充電可能フラグ信号を入力する。入力した、回復充電フラグ信号と回復充電可能フラグ信号から、コンデンサ８の電圧が一定となるよう制御し、定電流充電ではなく、コンデンサ８の電圧を一定に保ちながら充電制御を行なう。この時の充電電流の上限値は、蓄電池１２ａの定電流充電時の指令値を使用し蓄電池１２ａへの過充電も防止する。従って、蓄電池１２ａの定電流充電の指令値を超える充電量へと発電電力が増加した際には、上限値である定電流充電時の指令値により飽和し、上限値以上の指令とならないよう構成している。
【００４９】
次に、定電圧充電手段１５のフローチャートについて図５を参照しながら説明する。
【００５０】
図に示すように、定電圧充電手段１５は、回復充電中に蓄電池１２ａの電圧が規定の電圧に到達し、その時の充電電流が規定値より小さくなった場合、充電継続時間のカウントを開始する。その後、発電電力が減少し、蓄電池１２ａの定電圧充電が継続できなくなった時には、蓄電池１２ａへの充電は継続するが、充電継続時間のカウントを中断する。この充電継続時間のカウントは、再度発電電力が回復充電に充分な発電電力となり、蓄電池１２ａの電圧が規定電圧に到達すると同時に、規定の充電電流より小さくなった場合に再開する。この再開時の充電継続時間のカウントの初期値は、充電を中断した際のカウント値とする。さらにカウント時間が規定値に到達すれば、回復充電を完了する。
【００５１】
次に、蓄電池電圧抑制手段１６の制御ブロックについて図６を参照しながら説明する。
図に示すように、蓄電池電圧抑制手段１６は、定電圧充電時の制御ブロックと定電流充電時の制御ブロックにより構成している。定電圧充電時の制御ブロックは、蓄電池１２ａの電圧目標値と、実際の蓄電池１２ａの電圧との偏差により充電電流を決定している。その充電電流の指令値は、偏差をＰＩ制御器に入力することで計算する。次に定電流充電時の制御ブロックは、蓄電池１２ａの充電電流目標値と、実際の充電電流との偏差からＰＩ制御器に入力することで充放電制御部１２ｂに指令を送信する。さらに蓄電池１２ａの電圧の上昇速度が速い場合、図７に示すような、微分制御を追加しＰＩＤ制御器へ蓄電池１２ａの電圧を入力することで対応する。微分制御の入力には蓄電池１２ａの電圧が逐次入力され、蓄電池１２ａの電圧変化量に微分ゲインを掛けることで演算する。これにより蓄電池１２ａの電圧は、充電状態に関わらず、規定電圧をオーバーしない制御としている。
【００５２】
次に、充電優先手段１７のフローチャートについて図８を参照しながら説明する。
図に示すように、充電優先手段１７は、交流電源２の電源電圧を入力する。入力した電源電圧Ｖａｃが設定電圧Ｖａｃ＿ｒｅｆより高い場合で、かつ直列変圧器１０からフルブリッジインバータ７を通して回生された回生電力Ｗｒ及び発電手段１により発電した発電電力Ｗｓの合計電力Ｗｓｕｍが、蓄電池１２ａの定電圧充電に必要な電力量Ｗｂを上回る場合、発電手段１により発電した発電電力Ｗｓを充電する。この時、発電電力Ｗｓが必要電力量Ｗｂより多い場合は、Ｗｓの一部を蓄電池１２ａの定電圧充電に利用し、Ｗｂより少ない場合はＷｓの全ての電力およびＷｒの一部を利用することになる。この時、フルブリッジコンバータ６は、Ｖｃ＿ａとなるように制御する指令を送信する。また、フルブリッジインバータ７はコンデンサ８の電圧ＶｃがＶｃ＿ｂとなるように制御し、蓄電池１２ａへの充放電を行なう充放電制御部１２ｂはＶｃ＿ｃとなるように制御する指令を送信する。
【００５３】
さらに、このＶｃ＿ａ、Ｖｃ＿ｂ、Ｖｃ＿ｃの相関は数式１に示すようにし、その偏差は各１０Ｖの差を持たせて制御する。
【００５４】
【数１】
2006074953.tif 000003
【００５５】
以上のように、本実施の形態２によれば、交流電源２の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器１０からフルブリッジインバータ７を通して回生された回生電力及び発電電力の合計電力が、蓄電池１２ａの定電流充電に必要な電力量を満たさなかった場合であっても蓄電池１２ａの回復充電を効率的かつ効果的に実施することができることとなる。
【００５６】
また、交流電源２の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器１０からフルブリッジインバータ７を通して回生された回生電力及び発電電力の合計電力が、蓄電池１２ａの定電圧充電に必要な電力量を満たさなかった場合であっても充電を継続し、蓄電池１２ａの回復充電を効率的かつ効果的に実施することができることとなる。
【００５７】
さらに、蓄電池１２ａの充電制御において、交流電源２の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器１０からフルブリッジインバータ７を通して回生された回生電力及び発電電力の合計電力の変動による蓄電池１２ａの電圧オーバーシュートを抑制することにより、蓄電池１２ａの回復充電を効率的、効果的に実施、かつ蓄電池１２ａの長寿命化を行なうことができる。
【００５８】
また、蓄電池１２ａの充電制御において、交流電源２の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器１０からフルブリッジインバータ７を通して回生された回生電力及び発電電力の合計電力が、蓄電池１２ａの定電圧充電に必要な電力量を上回る場合であっても、蓄電池１２ａの回復充電を効率的、効果的に実施、かつ蓄電池１２ａの長寿命化を行なうことができる。
【００５９】
（実施の形態３）
図９に本発明の実施の形態３における電源装置の構成図を示す。図に示すように、実施の形態３における電源装置は、蓄電池１２ａの充電制御において、交流電源２の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器１０からフルブリッジインバータ７を通して回生された回生電力及び発電手段１により発電した発電電力の合計電力が、蓄電池１２ａの定電圧充電に必要な電力量を上回る場合、前記回生電力の充電を優先する第二充電優先手段１８を備えている。
【００６０】
次に、第二充電優先手段１８のフローチャートについて図１０を参照しながら説明する。
【００６１】
図に示すように、第二充電優先手段１８は、交流電源２の電源電圧を入力する。入力した電源電圧Ｖａｃが設定電圧Ｖａｃ＿ｒｅｆより高い場合で、かつ直列変圧器１０からフルブリッジインバータ７を通して回生された回生電力Ｗｒ及び発電手段１により発電した発電電力Ｗｓの合計電力Ｗｓｕｍが、蓄電池１２ａの定電圧充電に必要な電力量Ｗｂを上回る場合、回生電力Ｗｒを充電する。この時、発電電力Ｗｒが必要電力量Ｗｂより多い場合は、Ｗｒの一部を蓄電池１２ａの定電圧充電に利用し、Ｗｂより少ない場合はＷｒの全ての電力およびＷｓの一部を利用することになる。この時、フルブリッジコンバータ６は、Ｖｃ＿ａとなるように制御する指令を送信する。また、フルブリッジインバータ７はコンデンサ８の電圧ＶｃがＶｃ＿ｂとなるように制御し、蓄電池１２ａへの充放電を行なう充放電制御部１２ｂはＶｃ＿ｃとなるように制御する指令を送信する。
【００６２】
さらに、このＶｃ＿ａ、Ｖｃ＿ｂ、Ｖｃ＿ｃの相関は数式２に示すようにし、その偏差は各１０Ｖの差を持たせて制御する。
【００６３】
【数２】
2006074953.tif 000004
【００６４】
以上のように、本実施の形態３によれば、蓄電池１２ａの充電制御において、交流電源２の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器１０からフルブリッジインバータ７を通して回生された回生電力及び発電手段１により発電した発電電力の合計電力が、蓄電池１２ａの定電圧充電に必要な電力量を上回る場合、前記回生電力の充電を優先することができることとなる。回生電力の充電を優先することにより、交流電源２の電源電圧が恒常的に高い場合、蓄電池１２ａの回復充電を効率的、効果的に実施、かつ蓄電池１２ａの長寿命化を行なうことができることとなる。
【００６５】
（実施の形態４）
図１１に本発明の実施の形態４における電源装置の構成図を示す。図に示すように、実施の形態４における電源装置は、蓄電池１２ａの回復充電中において、交流電源２の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器１０からフルブリッジインバータ７を通して回生された回生電力あるいは発電手段１により発電した発電電力の給電優先順位は、蓄電池１２ａを最優先する優先順位制御手段１９と、蓄電池１２ａの回復充電以外の場合、交流電源２の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器１０からフルブリッジインバータ７を通して回生された回生電力あるいは発電手段１により発電した発電電力の給電優先順位は交流電源２への出力を最優先する第二優先順位制御手段２０を備えている。
【００６６】
次に、優先順位制御手段１９のフローチャートについて図１２を参照しながら説明する。
【００６７】
図に示すように、優先順位制御手段１９は、回復充電フラグ信号を入力し、回復充電であるか否かを判別する。判定した結果、回復充電中であれば、フルブリッジコンバータ６を制御する主回路制御部１１をコンデンサ８の電圧制御モードで動作するよう指令を送信する。さらに優先順位制御手段１９は、充放電制御部１２ｂに対して定電流充電制御を行なうように指令を送信する。
【００６８】
次に、第二優先順位制御手段２０のフローチャートについて図１３を参照しながら説明する。
【００６９】
図に示すように、第二優先順位制御手段２０は、回復充電フラグ信号から回復充電中でない場合、フルブリッジコンバータ６を制御する主回路制御部１１に対して、定電力制御指令を送信する。さらに第二優先順位制御手段２０は、充放電制御部１２ｂに対してコンデンサ８の電圧制御を行なうように指令を送信する。
【００７０】
以上のように、本実施の形態４によれば、回復充電中における発電手段１により発電した発電電力、あるいは交流電源２の電源電圧が設定電圧より高い場合に直列変圧器１０からフルブリッジインバータ７を通して回生された回生電力の給電優先順位は、充放電制御部１２ｂを定電流充電制御にて動作させることで給電を最優先し、また、回復充電中でない場合は、充放電制御部１２ｂに対してコンデンサ８の電圧制御を行なうことで余剰分を充電するのみ、すなわち給電の優先順位を交流電源２に対して下げることができることとなる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
太陽電池や燃料電池を用いた発電手段を、コンデンサに対して並列接続したシステムに対して、蓄電手段を用いて容易に発電電力のピークシフトができるため、発電電力の平準化あるいは負荷の平準化が必要となる家庭向けにも適用でき、また、交流電源側のインピーダンスを自動判定することにより、系統連系の際の出力抑制を未然に予測することができるため、系統側との調和を図る必要のある集中連系の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施の形態１の電源装置の構成図
【図２】同コンバータ逆流防止制御部のフローチャート
【図３】本発明の実施の形態２の電源装置の構成図
【図４】同定電流充電手段のフローチャート
【図５】同定電圧充電手段のフローチャート
【図６】同蓄電池電圧抑制手段の制御ブロック図
【図７】同蓄電池電圧抑制手段（ＰＩＤ制御時）の制御ブロック図
【図８】同充電優先手段のフローチャート
【図９】本発明の実施の形態３の電源装置の構成図
【図１０】同第二充電優先手段のフローチャート
【図１１】本発明の実施の形態４の電源装置の構成図
【図１２】同優先順位制御手段のフローチャート
【図１３】同第二優先順位制御手段のフローチャート
【図１４】従来の電源装置（系統連系インバータ）のブロック図
【図１５】同供給電圧制御時のベクトル図
【符号の説明】
【００７３】
１  発電手段
２  交流電源
３  スイッチング素子
４  ダイオード
５  アーム
６  フルブリッジコンバータ
７  フルブリッジインバータ
８  コンデンサ
９  リアクトル
１０  直列変圧器
１１  主回路制御部
１２  蓄電手段
１３  コンバータ逆流防止制御部
１４  定電流充電手段
１５  定電圧充電手段
１６  蓄電池電圧抑制手段
１７  充電優先手段
１８  第二充電優先手段
１９  優先順位制御手段
２０  第二優先順位制御手段
【図１】
2006074953.tif 000005
【図２】
2006074953.tif 000006
【図３】
2006074953.tif 000007
【図４】
2006074953.tif 000008
【図５】
2006074953.tif 000009
【図６】
2006074953.tif 000010
【図７】
2006074953.tif 000011
【図８】
2006074953.tif 000012
【図９】
2006074953.tif 000013
【図１０】
2006074953.tif 000014
【図１１】
2006074953.tif 000015
【図１２】
2006074953.tif 000016
【図１３】
2006074953.tif 000017
【図１４】
2006074953.tif 000018
【図１５】
2006074953.tif 000019