(57)【要約】【課題】  停電時であっても、太陽電池や蓄電池からなる一の非常用電源から、単相交流で動作する一般負荷と、三相交流で動作する誘導負荷を接続することができるシステムを提供する。【解決手段】  太陽電池及び太陽電池の発電電力を蓄電した蓄電池からなる非常用電源に、単相交流電源により動作する一般負荷と、三相交流電源により動作する誘導負荷とを一系統として接続し、非常用電源に接続され、非常用電源の出力を単相交流電力に変換するインバータと、インバータの出力端に接続された可変電圧可変周波数インバータとを有し、一般負荷は、インバータに接続されて、給電された単相交流電力により動作し、誘導負荷は、インバータからの出力を、可変電圧可変周波数インバータを介して給電されることにより動作する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池及び太陽電池の発電電力を蓄電した蓄電池からなる非常用電源に、単相交流電源により動作する一般負荷と、三相交流電源により動作する誘導負荷とを一系統として接続するためのシステムであって、
上記非常用電源に接続され、上記非常用電源の出力を単相交流電力に変換するパワーコンディショナと、
上記パワーコンディショナの出力端に接続された可変電圧可変周波数インバータと、を有し、
上記一般負荷は、上記パワーコンディショナに接続されて、給電された単相交流電力により動作し、
上記誘導負荷は、上記パワーコンディショナからの出力を、可変電圧可変周波数インバータを介して、給電されることにより動作する、
ことを特徴とする停電対応型太陽光発電システム。
【請求項２】
上記太陽電池は、複数台の太陽電池を接続することで構成されている、
請求項１記載の停電対応型太陽光発電システム。
【請求項３】
停電していない通常時は、上記一般負荷は商用単相交流電源に接続され、上記誘導負荷は商用三相交流電源に接続されており、
停電時に、上記一般負荷を商用単相交流電源から切り離して、上記パワーコンディショナの出力端に接続する第１のスイッチと、
停電時に、上記誘導負荷を、商用三相交流電源から切り離して、可変電圧可変周波数インバータの出力端に接続する第２のスイッチと、を有する、
請求項１又は２記載の停電対応型太陽光発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、停電時であっても、太陽電池や蓄電池を用いて、誘導負荷を駆動するために好適な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、太陽電池は様々な場所で利用されている。このような場合、通常時は、太陽電池で発電した電力は、そのまま売電されたり、また施設内のランプ、パソコンなどの端末、テレビなどの電源として利用されている。
【０００３】
また、太陽電池で発電された電力は、蓄電池に蓄えられることで、停電時にこの蓄電池からの電力により、照明用の電源として利用されたり、またＰＯＳ端末やテレビの電源としても利用されている。
【０００４】
このような一例として、停電等の非常時に、自動的かつ長時間にわたって安定した電力を、エアコンなどの消費電力の大きい負荷を除いて、照明などの特定の負荷にだけ給電するために、系統の非常時に、系統との連系を強制的に解除し、インバータの出力側に照明等の特定負荷を接続したシステムが提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
また、別の例として、商用電力系統が正常な場合には、系統連系太陽光発電システムとして運転するとともに、災害時には太陽電池及び蓄電池を電源としてインバータを自立運転モードで運転して特定負荷に電力を供給するシステムにおいて、インバータに双方向機能を持たせて、商用電力系統が正常な場合にインバータをコンバータモードで運転して商用電力系統側の電力を使用して蓄電池を充電するシステムが提案されている（特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２０４１４４
【特許文献２】特開平１１−１２７５４６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の技術では、蓄電池にパワーコンディショナを介して、照明などの単相交流の負荷を接続することが記載されているだけであって、誘導負荷のように三相交流電源を必要とする負荷については、これら単相交流用の蓄電池とは別に、誘導負荷用の蓄電池を設ける構成が採用されていた。
つまり、一般にポンプのモータなどの誘導負荷の起動時にはトルクが必要となるが、従来のように、停電時に、太陽電池や蓄電池から、誘導負荷に対して給電しようとすると、定電圧定周波数の電源で電力を供給することとなり、瞬時に大きな電流が必要となるため、別途誘導負荷用の蓄電池を設ける必要があった。
そのため、コストが高くなるばかりか、蓄電池が大型化して設置スペースを多くとってしまい、設置できる場所などの条件が限られてしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、停電時であっても、太陽電池や蓄電池からなる一の非常用電源から、単相交流で動作する一般負荷と、三相交流で動作する誘導負荷を接続することができるシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る停電対応型太陽光発電システムは、太陽電池及び太陽電池の発電電力を蓄電した蓄電池からなる非常用電源に、単相交流電源により動作する一般負荷と、三相交流電源により動作する誘導負荷とを一系統として接続するためのシステムであって、上記非常用電源に接続され、上記非常用電源の出力を単相交流電力に変換するパワーコンディショナと、上記パワーコンディショナの出力端に接続された可変電圧可変周波数インバータと、を有し、上記一般負荷は、上記パワーコンディショナに接続されて、給電された単相交流電力により動作し、上記誘導負荷は、上記パワーコンディショナからの出力を、可変電圧可変周波数インバータを介して、給電されることにより動作することを特徴とする。
【００１０】
また、上記太陽電池は、複数台の太陽電池を接続することで構成してもよい。
【００１１】
停電していない通常時は、上記一般負荷は商用単相交流電源に接続され、上記誘導負荷は商用三相交流電源に接続されており、停電時に、上記一般負荷を商用単相交流電源から切り離して、上記インバータの出力端に接続する第１のスイッチと、停電時に、上記誘導負荷を、商用三相交流電源から切り離して、可変電圧可変周波数インバータの出力端に接続する第２のスイッチとを有してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、停電時であっても、太陽電池及び蓄電池からの出力電力により、単相交流電源を必要とする一般負荷と、三相交流電源を必要とする誘導負荷を、同じ電源により動作させることができる。
また、三相交流電源用の蓄電池が不要となることから、蓄電池を小型して、省スペース、低コスト化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明の第一の実施形態について図を参照して説明する。
図１に本発明の第１の太陽光発電システムをガソリンスタンドのシステムに適用した場合の実施形態を示す。
図１において、本実施形態にかかる太陽電池システムは、太陽電池１１と、この太陽電池１１の出力端に接続された開閉器１２、パワーコンディショナ１３と、このパワーコンディショナ１３の出力端に接続された開閉器１４と、パワーコンディショナ１３の出力を商用交流電力系統へ送電するための分電盤１５が接続されている。
【００１４】
太陽電池１１は、本実施形態ではＣＩＳ系薄膜太陽電池デバイスを用いた太陽電池である。なお、本発明の太陽電池のデバイスの種類は結晶系の太陽電池デバイスなど特に限定されない。
開閉器１２は、リレーなどにより系統を切り替えるための電磁スイッチである。
パワーコンディショナ１３は、インバータを内蔵しており、太陽電池１１の直流出力を商用電源に同期した単相交流電力に変換して出力する。
【００１５】
また、太陽電池１１と太陽電池２１の出力端には、太陽電池１１と太陽電池２１を接続するための電磁的スイッチとしての開閉器１６が設けられている。
この開閉器１６を閉とすることにより、停電時に太陽電池１１の出力電力をパワーコンディショナ２２を介して一般負荷３０、誘導負荷２９側に給電することができる。
【００１６】
太陽電池２１の出力端には、パワーコンディショナ２２が接続されている。
太陽電池２１は、本実施形態ではＣＩＳ系薄膜太陽電池デバイスを用いた太陽電池である。なお、本発明の太陽電池のデバイスの種類は結晶系の太陽電池デバイスなど特に限定されない。
パワーコンディショナ２２は、インバータ機能を内蔵しており、太陽電池２１の直流出力を商用電源に同期した単相交流電力に変換して出力する。
なお、太陽電池１１と太陽電池２１の出力は、本例では、太陽電池１１が５．５ｋＷ、太陽電池２１が４．５ｋＷとなっているが、これら出力は任意に選択することができる。
【００１７】
パワーコンディショナ２２には蓄電池２３が接続され、通常時には商用電源にて蓄電池２３が充電され、停電時には太陽電池２１からの出力により蓄電池２３が充電される。
この蓄電池２３としては、シール型鉛蓄電池を使用することができ、設置スペースをとらず、保守も簡素化することができる。この例では、蓄電池２３は、１２８Ｖで、定格容量７０Ａｈでこれを６４セル使用している。
また、停電時には、蓄電池２３からの放電電力がパワーコンディショナ２２により交流に変換されて、パワーコンディショナ２２に接続されている負荷（誘電負荷２９、一般負荷３０）に給電するようになっている。
パワーコンディショナ２２の出力端は、開閉器２４を介して商用交流電力系統へ接続されており、これにより太陽電池２１の出力を商用交流電力系統へ送電できるように構成されている。
【００１８】
また、商用単相交流電源４０及びパワーコンディショナ２２の出力端には、電磁的なスイッチとしての開閉器２５、開閉器２６を介してガソリンスタンド内の一般負荷３０が接続可能となっている。
一般負荷３０としては、蛍光灯、水銀灯、ＰＯＳ端末、テレビなどの誘導負荷以外の負荷である。これらの一般負荷は、単相交流電源により使用される。
【００１９】
また、商用三相交流電源４１には、分電盤４２及び開閉器２８を介して給油ポンプなどの誘導負荷２９が接続されている。また、誘導負荷２９のパワーコンディショナ２２側には、可変電圧可変周波数が制御できるＶＶＶＦ（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）インバータ２７と、電磁的な開閉器２８が接続されている。
ＶＶＶＦインバータ２７は、電圧及び周波数を変化させることができるインバータであって、パワーコンディショナ２２からの単相交流電力を、誘導負荷の起動時から定格運転までの間に、電圧及び周波数を変化させて、誘導負荷２９に給電することで、大きな電流が流れることを回避できる。
そして、このような構成により、通常時は開閉器２８の商用三相交流電源４１側のスイッチ２８ａが閉となり、商用三相交流電源４１により誘導負荷２９が駆動される。また停電時には、パワーコンディショナ２２側のスイッチ２８ｂが閉となり、太陽電池２１や蓄電池２３からの単相交流電力を、ＶＶＶＦインバータ２７により三相交流電源に変換することで、誘導負荷２９が駆動される。
【００２０】
次に、本実施形態の太陽電池システムの動作について説明する。
開閉器１６が開放され、太陽電池１１と太陽電池２１は、それぞれ別系統を構成した状態とする。
この状態で、太陽電池１１で発電された電力は、閉となった開閉器１２を介してパワーコンディショナ１３に給電され、パワーコンディショナ１３により単相交流電力に変換され、商用交流電源と同期をとったうえで、閉となった開閉器１４及び、分電盤１５を介して商用交流系統へ送電される。
また、パワーコンディショナ１３からの出力を、開閉器２５，２６を介して、一般負荷３０側に供給することもできる。
なお、パワーコンディショナ１３の入出力電力、日射強度、気温などのデータは、所定のフォーマットに変換するＴＤ基板３２を介して、通信基板３１に送信される。通信基板３１は、ＴＤ基板３２、および、パワーコンディショナ２２から受信したデータを計測機器３３へ送信する。計測機器３３は、通信基板３１から受信したデータを表示する。なお、計測機器３３は、パソコンを活用することもでき、この場合、データを表示、保管することができる。
【００２１】
また通常時には商用電源にて蓄電池２３が充電され、停電時には太陽電池２１からの出力により蓄電池２３が充電される。
太陽電池２１で発電された電力を商用単相交流電源４０に送電する場合には、開閉器２４を閉じて、パワーコンディショナ２２で商用電源と同期をとったうえで送電する。
【００２２】
通常時、一般負荷３０への給電は、開閉器２５、２６のスイッチ２５ａ，２６ａを閉じ、スイッチ２５ｂ、スイッチ２６ｂを開放することで、商用単相交流電源４０からの分電盤１５を介して一般負荷３０に給電され、一般負荷３０が動作する。
また、誘導負荷２９への給電は、開閉器２８のスイッチ２８ａを閉じ、スイッチ２８ｂを開放することで、商用三相交流電源４１からの給電により動作する。
【００２３】
停電時には、停電状態を開閉器２５、２６、２７がそれぞれ感知し、２５ａ、２６ａ、２７ａが開放され、２５ｂ、２６ｂ、２７ｂが閉ざされる。これにより、一般負荷３０及び誘導負荷２９が商用単相交流電源４０、商用三相交流電源４１と切り離され、太陽電池２１及び蓄電池２３から一般負荷３０及び誘導負荷２９へ給電する回路が構成される。ＶＶＶＦインバータ２７は、パワーコンディショナ２２からの単相交流電流を三相交流に変換して誘導負荷２９に給電する。また、電圧及び周波数を可変とすることができ、誘導負荷２９の起動から定格運転までの運転開始時において、過大な電流を必要とすることなく、誘導負荷２９を起動することができる。
【００２４】
また、上述の実施形態によれば、蓄電池２３は１台だけでよく、三相用の蓄電池を別途接続する必要がないことから、コストを低減させることができるし、また配置スペースも省スペースとすることができる。
【００２５】
また、停電時に太陽電池１１側の電力も利用する場合には、開閉器１６を閉じることで、太陽電池１１で発電した電力を一般負荷３０、誘導負荷２９へ給電することもできる。
これにより、太陽電池２１及び蓄電池２３だけでは出力が足りないとき等に、電力を供給することができる。
【００２６】
また、上述の実施形態では、太陽電池１１と２１を設けた例について説明したが、太陽電池１１については、これを省略することができる。
太陽電池１１を省略した場合の例を図２に示す。
この場合には、太陽電池１１とパワーコンディショナ１３が接続されていない点、及び計測機器３３が接続されていない点で、前述の実施形態と異なっており、その他の点は、前述の実施形態と同様な構成となっている。
このように、図２の構成とした場合でも、前述の実施形態と同様な効果を奏することができる。
なお、計測機器３３については、これを接続するか否かは任意であり、いずれであってもよい。
また、上述の実施形態は、ガソリンスタンドに適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されず、誘導負荷を使用する住宅、店舗などで使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態にかかる回路図。
【図２】本発明の別の実施形態にかかる回路図。
【符号の説明】
【００２８】
１１        太陽電池
１３        パワーコンディショナ
２１        太陽電池
２２        パワーコンディショナ
２３        蓄電池
２７        ＶＶＶＦインバータ
２９        誘導負荷
３０        一般負荷
３１        通信基板
３２        ＴＤ基板
３３        計測機器
３４        モニタ
１２、１４、１６、２４、２５、２６、２８  開閉器
４０  商用単相交流電源
４１  商用三相交流電源
１５、４２  分電盤
【図１】
2008295133.tif 000003
【図２】
2008295133.tif 000004