(57)【要約】【課題】複数の機器を並列運転するシステムに対して、複数の発電ユニットから補助的に電力を効率よく供給する。【解決手段】電力供給システムは、それぞれが、電力を生成して直流を出力する複数の発電ユニット（60A-60T）と、上記発電ユニット（60A-60T）のそれぞれに対して複数の負荷（20A-20H）のいずれか１つを選択して、上記発電ユニット（60A-60T）のそれぞれの出力を選択された上記負荷（20A-20H）のインバータ（23）に供給するセレクタ（50）と、上記負荷（20A-20H）のそれぞれにおいて、上記発電ユニット（60A-60T）から供給される電力がその負荷（20A-20H）のインバータ（23）の入力電力未満となるように、上記セレクタ（50）を制御する制御部（40）とを有する。【選択図】図１
2015173558.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流を直流に変換するコンバータ（22）と上記直流を交流に変換するインバータ（23）とをそれぞれが有する複数の負荷（20A-20H）に、電力を供給する電力供給システムであって、
それぞれが、電力を生成して直流を出力する複数の発電ユニット（60A-60T）と、
上記複数の発電ユニット（60A-60T）のそれぞれに対して上記複数の負荷（20A-20H）のいずれか１つを選択して、上記複数の発電ユニット（60A-60T）のそれぞれの出力を選択された上記負荷（20A-20H）のインバータ（23）に供給するセレクタ（50）と、
上記複数の負荷（20A-20H）のそれぞれにおいて、上記複数の発電ユニット（60A-60T）から供給される電力がその負荷（20A-20H）のインバータ（23）の入力電力未満となるように、上記セレクタ（50）を制御する制御部（40）とを備える
電力供給システム。
【請求項２】
請求項１において、
上記制御部（40）は、上記負荷（20A-20H）のそれぞれへの入力交流電力が正の値を有するように、上記セレクタ（50）を制御する
ことを特徴とする電力供給システム。
【請求項３】
請求項２において、
上記複数の発電ユニット（60A-60T）のそれぞれの定格出力電力はいずれも実質的に等しく、
上記制御部（40）は、上記負荷（20A-20H）のそれぞれについて、入力交流電力が上記定格出力電力の２倍より大きい場合にはその負荷（20A-20H）に電力を供給する上記発電ユニット（60A-60T）の数を増加させ、上記入力交流電力が上記定格出力電力より小さい場合にはその負荷（20A-20H）に電力を供給する上記発電ユニット（60A-60T）の数を減少させるように、上記セレクタ（50）を制御する
ことを特徴とする電力供給システム。
【請求項４】
請求項１において、
上記複数の発電ユニット（60A-60T）は、それぞれ、太陽電池ユニット（62）を有する
ことを特徴とする電力供給システム。
【請求項５】
請求項１において、
上記負荷（20A-20H）は、空気調和装置（70,70,…）の室外ユニット（20A-20H）であり、
上記インバータ（23）は上記室外ユニット（20A-20H）の圧縮機（25）のモータ（24）を駆動する
ことを特徴とする電力供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、複数の発電ユニットから複数の負荷に、補助的に電力を供給するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
商用電源からの交流に加えて直流が補助的に供給される装置が知られている。例えば特許文献１には、商用電源の需要のピークを抑えるために、蓄電池が接続された空気調和装置の例が記載されている。この例では、１台の空気調和装置に１個の蓄電池が接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１３７６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、太陽電池等を用いて自然エネルギーによって発電する発電ユニットからの直流電力を、商用電源に接続された複数の装置を有するシステムに供給することが望まれている。しかし、そのような複数の装置にどのように直流電力を給電するかが問題となる。
【０００５】
そのような装置の例として、空気調和装置が考えられる。空気調和装置は、商用電源からの交流を直流に変換するコンバータと、この直流を交流に変換してモータを駆動するインバータとを有する。発電ユニットは、太陽電池等の出力電圧を昇圧する昇圧コンバータを有する。
【０００６】
例えば、小容量の複数の発電ユニットを用い、各発電ユニットを空気調和装置のいずれかに変更することなく常に対応させておき、各発電ユニットから対応する空気調和装置に給電することが考えられる。しかし、一部の空気調和装置が停止している場合等には、その空気調和装置に対応する発電ユニットの電力を利用することができない。
【０００７】
それぞれが各空気調和装置に対応する複数の十分に大きな容量の昇圧コンバータを、発電ユニットが有し、太陽電池からこれらの昇圧コンバータに給電することも考えられる。しかし、太陽電池に複数の昇圧コンバータが接続されるので、ＭＰＰＴ（maximum power point tracking）制御が正しく行われない。また、空気調和装置毎に大容量の昇圧コンバータが必要になるのでコストが高くなる。
【０００８】
本発明は、複数の機器を並列運転するシステムに対して、複数の発電ユニットから補助的に電力を効率よく供給することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明に係る電力供給システムは、交流を直流に変換するコンバータ（22）と上記直流を交流に変換するインバータ（23）とをそれぞれが有する複数の負荷（20A-20H）に、電力を供給する電力供給システムであって、それぞれが、電力を生成して直流を出力する複数の発電ユニット（60A-60T）と、上記複数の発電ユニット（60A-60T）のそれぞれに対して上記複数の負荷（20A-20H）のいずれか１つを選択して、上記複数の発電ユニット（60A-60T）のそれぞれの出力を選択された上記負荷（20A-20H）のインバータ（23）に供給するセレクタ（50）と、上記複数の負荷（20A-20H）のそれぞれにおいて、上記複数の発電ユニット（60A-60T）から供給される電力がその負荷（20A-20H）のインバータ（23）の入力電力未満となるように、上記セレクタ（50）を制御する制御部（40）とを有する。
【００１０】
これによると、複数の負荷（20A-20H）のそれぞれにおいて、複数の発電ユニット（60A-60T）から供給される電力がその負荷（20A-20H）のインバータ（23）の入力電力未満となるように制御される。このため、発電ユニット（60A-60T）から特定の負荷（20A-20H）に電力が過剰に供給されないようにして、他の負荷（20A-20H）に供給される電力を増やすことができ、発電ユニット（60A-60T）の電力を有効に利用することができる。
【００１１】
第２の発明に係る電力供給システムでは、上記制御部（40）は、上記負荷（20A-20H）のそれぞれへの入力交流電力が正の値を有するように、上記セレクタ（50）を制御する。
【００１２】
これによると、負荷（20A-20H）のそれぞれへの入力交流電力が正の値を有するように制御されるので、特定の負荷（20A-20H）に電力が過剰に供給されないようにすることができる。
【００１３】
第３の発明に係る電力供給システムでは、上記複数の発電ユニット（60A-60T）のそれぞれの定格出力電力はいずれも実質的に等しく、上記制御部（40）は、上記負荷（20A-20H）のそれぞれについて、入力交流電力が上記定格出力電力の２倍より大きい場合にはその負荷（20A-20H）に電力を供給する上記発電ユニット（60A-60T）の数を増加させ、上記入力交流電力が上記定格出力電力より小さい場合にはその負荷（20A-20H）に電力を供給する上記発電ユニット（60A-60T）の数を減少させるように、上記セレクタ（50）を制御する。
【００１４】
これによると、各負荷（20A-20H）の入力交流電力が、一定の範囲になるように制御されるので、各負荷（20A-20H）における消費電力に応じて発電ユニット（60A-60T）からの給電を制御することができる。
【００１５】
第４の発明に係る電力供給システムでは、上記複数の発電ユニット（60A-60T）は、それぞれ、太陽電池ユニット（62）を有する。
【００１６】
これによると、太陽光によって生成された電力を発電ユニット（60A-60T）に供給することができる。
【００１７】
第５の発明に係る電力供給システムでは、上記負荷（20A-20H）は、空気調和装置（70,70,…）の室外ユニット（20A-20H）であり、上記インバータ（23）は上記室外ユニット（20A-20H）の圧縮機（25）のモータ（24）を駆動する。
【００１８】
これによると、空気調和装置（70,70,…）の室外ユニット（20A-20H）のモータ（24）に、発電ユニット（60A-60T）からの電力を供給することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、発電ユニット（60A-60T）の電力を有効に活用することができるので、複数の機器を並列運転するシステムに対して、複数の発電ユニットから補助的に電力を効率よく供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る電力供給システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１の室外ユニットを有する空気調和装置の例を示すブロック図である。
【図３】図３は、図１の制御部における処理の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。図面において同じ参照番号で示された構成要素は、同一の又は類似の構成要素である。
【００２２】
図１は、本発明の実施形態に係る電力供給システムの構成例を示すブロック図である。図１の電力供給システム（100）は、電流センサ（14A,14B,14C,14D,14E,14F,14G,14H）と、制御部（40）と、セレクタ（50）と、発電ユニット（60A,60B,60C,…,60T）とを有する。複数の空気調和装置を有してこれらを並列運転する大容量の空気調和システムに対して、電力供給システム（100）は、複数の発電ユニット（60A-60T）から補助的に電力を供給する。負荷としての室外ユニット（20A,20B,20C,20D,20E,20F,20G,20H）は、それぞれ、これらの空気調和装置に対応し、対応する空気調和装置の一部を構成する。
【００２３】
各室外ユニット（20A-20H）は、コンバータ（22）と、インバータ（23）と、モータ（24）とを有する。各室外ユニット（20A-20H）のコンバータ（22）には、商用電源（12）から交流（ＡＣ）が供給されており、室外ユニット（20A-20H）は、並列に運転されている。各室外ユニット（20A-20H）の最大消費電力は、例えば７kWである。
【００２４】
商用電源（12）と室外ユニット（20A）のコンバータ（22）との間の電線には、商用電源（12）からその室外ユニット（20A）に供給される電力を測定するために、電流センサ（14A）が取り付けられている。同様に、商用電源（12）と各室外ユニット（20B-20H）のコンバータ（22）との間の電線には、商用電源（12）からその室外ユニット（20B-20H）に供給される電力を測定するために、電流センサ（14B-14H）がそれぞれ取り付けられている。電流センサ（14A）は、例えば変流器(CT:current transformer)である。
【００２５】
コンバータ（22）は、供給された交流を直流に変換し、インバータ（23）に出力する。コンバータ（22）とインバータ（23）との間のノードは、直流（ＤＣ）リンクと呼ばれる。インバータ（23）は、入力された直流を、例えば速度指令に従って三相交流に変換し、モータ（24）を駆動する。
【００２６】
発電ユニット（60A-60T）は、それぞれ、太陽電池ユニット（62）と、昇圧ユニット（64）とを有する。太陽電池ユニット（62）は、入射した光から電力を生成する。昇圧ユニット（64）は、太陽電池ユニット（62）で生成された電力を昇圧して出力する。太陽電池ユニット（62）及び昇圧ユニット（64）は、いずれも直流を出力する。発電ユニット（60A-60T）のそれぞれの定格出力電力は、いずれも実質的に等しく、例えば１kWである。
【００２７】
セレクタ（50）は、発電ユニット（60A-60T）のそれぞれに対応するスイッチ（52A,52B,52C,…,52T）を有する。各スイッチ（52A-52T）には、対応する発電ユニット（60A-60T）から出力された電力が入力される。各スイッチ（52A-52T）は、室外ユニット（20A-20H）の全てに接続されており、室外ユニット（20A-20H）のいずれか１つを選択する。各スイッチ（52A-52T）は、そのスイッチ（52A-52T）が対応する発電ユニット（60A-60T）を、選択された室外ユニット（20A-20H）のＤＣリンクに接続する。つまり、選択された室外ユニット（20A-20H）に、そのスイッチ（52A-52T）が対応する発電ユニット（60A-60T）からＤＣ給電が行われる。
【００２８】
制御部（40）は、負荷検出部（42）と、制御信号生成部（44）とを有する。負荷検出部（42）は、電流センサ（14A-14H）からの信号を受信し、各電流センサ（14A-14H）に対応する室外ユニット（20A-20H）に供給される交流電流及び交流電力を求め、制御信号生成部（44）に出力する。制御信号生成部（44）は、セレクタ（50）を制御する選択信号（SC）を、負荷検出部（42）で求められた電力に基づいて生成して出力する。
【００２９】
制御信号生成部（44）は、室外ユニット（20A-20H）のそれぞれにおいて、発電ユニット（60A-60T）から供給される電力がその室外ユニット（20A-20H）のインバータ（23）の入力電力未満となるように、選択信号（SC）を生成してセレクタ（50）を制御する。言い換えると、制御部（40）は、室外ユニット（20A-20H）のそれぞれへの入力交流電力が正の値を有するように、選択信号（SC）を生成してセレクタ（50）を制御する。制御部（40）については、後で更に説明する。セレクタ（50）は、選択信号（SC）に従って、複数の発電ユニット（60A-60T）のそれぞれに対して室外ユニット（20A-20H）のいずれか１つを選択して、発電ユニット（60A-60T）のそれぞれの出力を選択された室外ユニット（20A-20H）のインバータ（23）に供給する。
【００３０】
図２は、図１の室外ユニット（20A）を有する空気調和装置の例を示すブロック図である。図２の空気調和装置（70）は、図１の室外ユニット（20A）と、室内ユニット（30A）とを有する。室外ユニット（20A）と室内ユニット（30A）とが連絡配管（34,35）によって互いに接続されることにより、冷媒回路が構成されている。空気調和装置（70）の運転は、例えば、図示しないリモートコントローラによる遠隔操作により制御される。
【００３１】
室内ユニット（30A）は、室内熱交換器（31）と、室内ファン（32）と、室内膨張弁（33）とを含んでいる。室内熱交換器（31）は、例えば、クロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器によって構成され、室内ファン（32）によって送風される。これにより、室内熱交換器（31）では、伝熱管の内部を流れる冷媒と伝熱管の外部を通過する空気との間で熱が交換される。室内膨張弁（33）は、例えば、電子膨張弁によって構成されている。
【００３２】
室外ユニット（20A）は、圧縮機（25）と、四方切換弁（26）と、室外熱交換器（27）と、室外ファン（28）と、室外膨張弁（29）とを有している。室外熱交換器（27）は、例えば、クロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器によって構成され、室外ファン（28）によって送風される。これにより、室外熱交換器（27）では、伝熱管の内部を流れる冷媒と伝熱管の外部を通過する空気との間で熱が交換される。室外膨張弁（29）は、例えば、電子膨張弁によって構成されている。
【００３３】
圧縮機（25）は、図１のモータ（24）を有している。例えば、圧縮機（25）は、スクロール圧縮機などの回転式圧縮機であって、モータ（24）によって駆動される。四方切換弁（26）は、４つのポートを有し、冷媒回路の冷媒の循環方向を切り換えるように構成されている。四方切換弁（26）は、冷房運転時には図２の実線で示す状態となり、暖房運転時には図２の破線で示す状態となる。
【００３４】
室外ユニット（20A）は、図１のように、コンバータ（22）と、モータ（24）を駆動するインバータ（23）とを更に有するが、図２では省略している。他の室外ユニット（20B-20H）も、室外ユニット（20A）と同様に構成されている。室外ユニット（20B-20H）もそれぞれ、室内ユニット（30A）と同様の室内ユニットとともに、空気調和装置（70）の一部を構成する。
【００３５】
図３は、図１の制御部（40）における処理の例を示すフローチャートである。室外ユニット（20A）に関して、各発電ユニット（60A-60T）の定格出力電力（P）を用いて説明する。
【００３６】
ブロック（S12）では、負荷検出部（42）は、室外ユニット（20A）の入力交流電力を測定する。ブロック（S14）では、制御信号生成部（44）は、室外ユニット（20A）の入力交流電力が各発電ユニット（60A-60T）の定格出力電力（P）の２倍より大きいか否かを判定する。入力交流電力が定格出力電力（P）の２倍より大きい場合には、発電ユニット（60A-60T）から室外ユニット（20A）へのＤＣ給電を増やすべきであり、ブロック（S18）に進む。その他の場合にはブロック（S16）に進む。
【００３７】
ブロック（S18）では、制御信号生成部（44）は、室外ユニット（20A-20H）のいずれにも接続されていない発電ユニット（60A-60T）があるか否かを判定する。接続されていない発電ユニット（60A-60T）がある場合にはブロック（S20）に進み、その他の場合にはブロック（S12）に戻る。ブロック（S20）では、制御信号生成部（44）は、セレクタ（50）が、接続されていない発電ユニット（60A-60T）の１つを室外ユニット（20A）に接続するように、選択信号（SC）を生成する。その後、ブロック（S12）に戻る。
【００３８】
ブロック（S16）では、制御信号生成部（44）は、室外ユニット（20A）の入力交流電力が各発電ユニット（60A-60T）の定格出力電力（P）より小さいか否かを判定する。入力交流電力が定格出力電力（P）より小さい場合には、ＤＣ給電が過剰となる可能性があるので、発電ユニット（60A-60T）から室外ユニット（20A）へのＤＣ給電を減らすべきであり、ブロック（S22）に進む。その他の場合には、室外ユニット（20A）の入力交流電力が、各発電ユニット（60A-60T）の定格出力電力（P）以上、かつ定格出力電力（P）の２倍以下である。つまり、この場合、室外ユニット（20A）への入力交流電力が確実に正の値であり、室外ユニット（20A）において、複数の発電ユニット（60A-60T）から供給される電力がその室外ユニット（20A）のインバータ（23）の入力電力未満であり、ＤＣ給電は適正であると考えられる。そこで、この場合には、ブロック（S12）に戻る。
【００３９】
ブロック（S22）では、制御信号生成部（44）は、セレクタ（50）が、室外ユニット（20A）に接続されている発電ユニット（60A-60T）の１つを室外ユニット（20A）から切り離すように、選択信号（SC）を生成する。その後、ブロック（S12）に戻る。
【００４０】
以上の１ループの処理が、室外ユニット（20A）と同様に、他の室外ユニット（20B-20H）についても順に行われ、更に、室外ユニット（20A-20H）について繰り返される。
【００４１】
以上のように、図１の電力供給システム（100）によると、複数の比較的小容量の発電ユニット（60A-60T）を用いるので、変動する負荷の大きさに応じてセレクタ（50）を制御することによって、より大きな電力をＤＣリンクに供給することができる。また、複数の室外ユニット（20A-20H）のそれぞれにおいて、複数の発電ユニット（60A-60T）から供給される電力がその室外ユニット（20A-20H）のインバータ（23）の入力電力未満となるように制御される。このため、発電ユニット（60A-60T）から特定の室外ユニット（20A-20H）に電力が過剰に供給されないようにして、他の室外ユニット（20A-20H）に供給される電力を増やすことができ、発電ユニット（60A-60T）で生成された電力を室外ユニット（20A-20H）で有効に利用することができる。
【００４２】
それぞれの発電ユニット（60A-60T）は独立しているので、１つのＤＣリンクに複数の発電ユニット（60A-60T）を接続して並列に駆動することができる。各発電ユニット（60A-60T）は１つのＤＣリンクにしか接続されないので、複数の室外ユニット（20A-20H）のＤＣリンクを短絡することがない。発電ユニット（60A-60T）から電力が供給される室外ユニット（20A-20H）の規模とは関係なく、これらの発電ユニット（60A-60T）の容量を決めることができるので、電力供給システムの設計の自由度が高い。発電ユニット（60A-60T）の容量が比較的小さいので、昇圧ユニット（64）として汎用の安価なものを利用することができる。そのような昇圧ユニット（64）は、家庭用の太陽電池システムのオプション機器として幅広く普及しているからである。
【００４３】
電力供給システム（100）から負荷としての室外ユニット（20A-20H）に電力を供給する場合について説明したが、負荷としての他の装置、例えば、空気調和装置の室内ユニット、冷凍装置、又はモータを有する他の装置等に電力を供給するようにしてもよい。また、発電ユニット（60A-60T）が太陽電池ユニット（62）を有する場合について説明したが、発電ユニット（60A-60T）が、太陽光以外の自然エネルギー、例えば、風力、波力、潮力、地熱等を用いて発電してもよい。
【００４４】
本明細書における各機能ブロックは、典型的にはハードウェアで実現され得る。代替としては各機能ブロックの一部又は全ては、ソフトウェアで実現され得る。例えばそのような機能ブロックは、プロセッサ及びプロセッサ上で実行されるプログラムによって実現され得る。換言すれば、本明細書で説明される各機能ブロックは、ハードウェアで実現されてもよいし、ソフトウェアで実現されてもよいし、ハードウェアとソフトウェアとの任意の組合せで実現され得る。
【００４５】
以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上説明したように、本発明は、電力供給システム等について有用である。
【符号の説明】
【００４７】
20A-20H  室外ユニット（負荷）
22  コンバータ
23  インバータ
24  モータ
25  圧縮機
40  制御部
50  セレクタ
60A-60T  発電ユニット
62  太陽電池ユニット
70  空気調和装置
100  電力供給システム
【図１】
2015173558.tif 000003
【図２】
2015173558.tif 000004
【図３】
2015173558.tif 000005