(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流負荷に直流電力を供給するための無停電電源システムであって、
商用交流電源と前記直流負荷との間に接続される無停電電源装置と、
太陽光のエネルギーを直流電力に変換する太陽電池と、
直流電力を蓄える電力貯蔵装置とを備え、
前記無停電電源装置は、
前記直流負荷に接続される出力端子と、
前記太陽電池および前記出力端子の間で直流電圧変換を実行するように構成された第１のＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記電力貯蔵装置および前記出力端子の間で直流電圧変換を実行するように構成された第２のＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記商用交流電源および前記出力端子の間に接続され、前記商用交流電源より供給される交流電力を直流電力に変換するように構成されたコンバータと、
第１の電流指令値に従った電流を前記太陽電池から前記出力端子に流すように前記第１のＤＣ／ＤＣコンバータを制御するように構成された第１の制御部と、
第２の電流指令値に従った電流を前記電力貯蔵装置および前記出力端子の間に流すように前記第２のＤＣ／ＤＣコンバータを制御するように構成された第２の制御部と、
前記商用交流電源から交流電力が供給されている通常時、前記出力端子の電圧が参照電圧になるように前記コンバータを制御するように構成された第３の制御部とを含み、
前記第１の制御部は、最大電力点追従制御にて前記太陽電池の出力電圧が最適動作電圧になるときの出力電流と、前記太陽電池から前記直流負荷の消費電流および前記電力貯蔵装置の充電電流を出力するための出力電流とのうちの最小値に基づいて前記第１の電流指令値を生成するように構成され、
前記第２の制御部は、前記出力端子の電圧が前記参照電圧になるように前記第２の電流指令値を生成するように構成される、無停電電源システム。
【請求項２】
前記第１の制御部は、前記出力端子の電圧が前記参照電圧よりも高い第１の上限電圧を超えた場合に前記第１の電流指令値を減少させるように構成される、請求項１に記載の無停電電源システム。
【請求項３】
前記第２の制御部は、前記出力端子の電圧が前記参照電圧よりも高い第１の上限電圧を超えた場合に前記第２の電流指令値を減少させるように構成される、請求項１に記載の無停電電源システム。
【請求項４】
前記第２のＤＣ／ＤＣコンバータは、前記太陽電池で生成された直流電力の余剰電力を前記電力貯蔵装置に充電するように構成され、
前記第２の制御部は、前記電力貯蔵装置の充電中において、前記電力貯蔵装置の端子間電圧が前記参照電圧よりも低い第２の上限電圧を超えた場合に前記第２の電流指令値を減少させるように構成される、請求項１から３のいずれか１項に記載の無停電電源システム。
【請求項５】
前記第２の制御部は、前記太陽電池の発電停止時、前記出力端子の電圧が前記参照電圧になるように前記第２の電流指令値を生成し、かつ、前記電力貯蔵装置の残容量が下限容量以下となった場合に前記電力貯蔵装置の放電を停止するように構成され、
前記第３の制御部は、前記太陽電池の発電停止時、前記電力貯蔵装置の放電が停止された後、前記出力端子の電圧が前記参照電圧になるように前記コンバータを制御するように構成される、請求項１から４のいずれか１項に記載の無停電電源システム。
【請求項６】
直流負荷に直流電力を供給するための無停電電源装置であって、
前記無停電電源装置は、
前記直流負荷に接続される出力端子と、
太陽光のエネルギーを直流電力に変換する太陽電池および前記出力端子の間で直流電圧変換を実行するように構成された第１のＤＣ／ＤＣコンバータと、
直流電力を蓄える電力貯蔵装置および前記出力端子の間で直流電圧変換を実行するように構成された第２のＤＣ／ＤＣコンバータと、
商用交流電源および前記出力端子の間に接続され、前記商用交流電源より供給される交流電力を直流電力に変換するように構成されたコンバータと、
第１の電流指令値に従った電流を前記太陽電池から前記出力端子に流すように前記第１のＤＣ／ＤＣコンバータを制御するように構成された第１の制御部と、
第２の電流指令値に従った電流を前記電力貯蔵装置および前記出力端子の間に流すように前記第２のＤＣ／ＤＣコンバータを制御するように構成された第２の制御部と、
前記商用交流電源から交流電力が供給されている通常時、前記出力端子の電圧が参照電圧になるように前記コンバータを制御するように構成された第３の制御部とを備え、
前記第１の制御部は、最大電力点追従制御にて前記太陽電池の出力電圧が最適動作電圧になるときの出力電流と、前記太陽電池から前記直流負荷の消費電流および前記電力貯蔵装置の充電電流を出力するための出力電流とのうちの最小値に基づいて前記第１の電流指令値を生成するように構成され、
前記第２の制御部は、前記出力端子の電圧が前記参照電圧になるように前記第２の電流指令値を生成するように構成される、無停電電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、無停電電源システムおよび無停電電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無停電電源装置（Uninterruptible  Power  Supply：ＵＰＳ）は、たとえば特開２０１４−７９２９号公報（特許文献１）に示されるように、交流電力を直流電力に変換するコンバータと、直流電力を交流電力に変換するインバータとを有する構成が一般的である。また、上記無停電電源装置には蓄電池および太陽電池が接続され、当該蓄電池および太陽電池の少なくとも一方から無停電電源装置に直流電力が供給される。【０００３】
上記無停電電源装置では、コンバータは、商用交流電源からの交流電力が直流電力に変換する。インバータは、コンバータからの直流電力または蓄電池および太陽電池からの直流電力を、一定周波数および一定電圧の交流電力に変換し、変換後の交流電力をＡＣ（Alternating  Current：交流）負荷に供給している。【０００４】
また、商用交流電源の異常（停電、瞬低など）発生時には、蓄電池または太陽電池からインバータに直流電力が供給される。これにより、商用交流電源の異常発生時、無停電電源装置は無停電でＡＣ負荷に交流電力を供給する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−７９２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記無停電電源装置を用いてＤＣ（Direct  Current：直流）負荷に供給する場合には、一般的に、インバータによって生成された交流電力を、装置外部に設けられたＡＣアダプタによってＤＣ負荷に合せた直流電力に変換し、変換後の直流電力をＤＣ負荷に供給する構成が採用されている。しかしながら、上記構成では、インバータおよびＡＣアダプタの各々において電力損失が発生するため、効率が低くなる可能性がある。【０００７】
また、太陽電池はその特性上、日射強度などによって発電量が変動するため、ＤＣ負荷が必要とする電力量が低下した場合、高い応答性で太陽電池の発電量を低下させることが難しいという課題がある。その結果、太陽電池の余剰電力が過大になると、ＤＣ負荷に印加する電圧が増大するため、ＤＣ負荷が破損する可能性がある。【０００８】
また、太陽電池の余剰電力を蓄電池に蓄え、太陽電池および蓄電池からの直流電力をＤＣ負荷に供給する構成においては、太陽電池の余剰電力が過大になった場合、蓄電池の端子間電圧が過大になり、蓄電池が破損する可能性がある。【０００９】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、高い効率かつ高い信頼性で直流負荷に電力を供給することができる無停電電源システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明のある局面によれば、直流負荷に直流電力を供給するための無停電電源システムは、無停電電源装置と、太陽電池と、電力貯蔵装置とを備える。無停電電源装置は、商用交流電源と直流負荷との間に接続される。太陽電池は太陽光のエネルギーを直流電力に変換する。電力貯蔵装置は直流電力を蓄える。無停電電源装置は、直流負荷に接続される出力端子と、第１および第２のＤＣ／ＤＣコンバータと、コンバータと、第１〜第３の制御部とを備える。第１のＤＣ／ＤＣコンバータは、太陽電池および出力端子の間で直流電圧変換を実行するように構成される。第２のＤＣ／ＤＣコンバータは、電力貯蔵装置および出力端子の間で直流電圧変換を実行するように構成される。コンバータは、商用交流電源および出力端子の間に接続され、商用交流電源より供給される交流電力を直流電力に変換するように構成される。第１の制御部は、第１の電流指令値に従った電流を太陽電池から出力端子に流すように第１のＤＣ／ＤＣコンバータを制御するように構成される。第２の制御部は、第２の電流指令値に従った電流を電力貯蔵装置および出力端子の間に流すように第２のＤＣ／ＤＣコンバータを制御するように構成される。第３の制御部は、商用交流電源から交流電力が供給されている通常時、出力端子の電圧が参照電圧になるようにコンバータを制御するように構成される。第１の制御部は、最大電力点追従制御にて太陽電池の出力電圧が最適動作電圧になるときの出力電流と、太陽電池から直流負荷の消費電流および電力貯蔵装置の充電電流を出力するための出力電流とのうちの最小値に基づいて第１の電流指令値を生成するように構成される。第２の制御部は、出力端子の電圧が参照電圧になるように第２の電流指令値を生成するように構成される。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、高い効率かつ高い信頼性で直流負荷に電力を供給することができる無停電電源システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態による無停電電源システムの構成を示す回路ブロック図である。
【図２】コンバータおよびチョッパの構成を示す回路ブロック図である。
【図３】制御部の構成を示す回路ブロック図である。
【図４】平滑コンデンサの端子間電圧と電圧制御器によって生成される係数との関係を説明するため波形図である。
【図５】制御部の構成を示す回路ブロック図である。
【図６】モードＡ１における無停電電源システムの動作を説明するための図である。
【図７】モードＡ２における無停電電源システムの動作を説明するための図である。
【図８】モードＡ３における無停電電源システムの動作を説明するための図である。
【図９】モードＢ１における無停電電源システムの動作を説明するための図である。
【図１０】モードＢ２における無停電電源システムの動作を説明するための図である。
【図１１】モードＢ３における無停電電源システムの動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰返さない。
【００１４】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態による無停電電源システム１００の構成を示す回路ブロック図である。図１を参照して、本実施の形態による無停電電源システム１００は、ＤＣ負荷４に直流電力を供給するように構成される。無停電電源システム１００は、太陽電池２と、蓄電池３と、無停電電源装置５とを備える。無停電電源装置５は、商用交流電源１およびＤＣ負荷４の間に接続される。
【００１５】
商用交流電源１は、商用周波数の交流電力を無停電電源装置５に供給する。太陽電池２は、太陽光のエネルギーを直流電力に変換する。太陽電池２の発電量は、日射強度に応じて増大する。蓄電池３は、直流電力の充電および放電が可能な電池である。蓄電池３は、直流電力を蓄える「電力貯蔵装置」の一実施例に対応する。ＤＣ負荷４は、直流電力によって駆動される電気機器などである。
【００１６】
無停電電源装置５は、商用交流電源１から交流電力が供給されている通常時、商用交流電源１から供給される交流電力を直流電力に変換し、その直流電力をＤＣ負荷４に供給する。また、無停電電源装置５は、太陽電池２の出力電圧ＶＰＶおよび出力電流ＩＰＶに基づいて最大電力点追従制御を行ない、太陽電池２の出力電圧ＶＰＶが最適動作電圧になるように太陽電池２からＤＣ負荷４に電流を流す。
【００１７】
無停電電源装置５は、さらに、出力電圧ＶＤＣが所定の参照電圧ＶＤＣＲ（たとえば、４００Ｖ）よりも高い場合は太陽電池２からの直流電力を蓄電池３に供給する。一方、出力電圧ＶＤＣが参照電圧ＶＤＣＲよりも低い場合は、商用交流電源１からの交流電力によって生成された直流電力または蓄電池３からの直流電力をＤＣ負荷４に供給する。
【００１８】
また、無停電電源装置５は、出力電圧ＶＤＣを上限電圧ＶＤＣＨ（たとえば、５００Ｖ）以下に制限するとともに、蓄電池３の端子間電圧ＶＢを上限電圧ＶＢＨ（たとえば、３００Ｖ）以下に制限する。
【００１９】
詳細には、無停電電源装置５は、端子Ｔ１〜Ｔ４、電流センサ６〜８、コンバータ１０、チョッパ３０，５０、制御部２０，４０，６０、および平滑コンデンサＣ０を備える。端子Ｔ１〜Ｔ４は、それぞれ、商用交流電源１、太陽電池２、蓄電池３、およびＤＣ負荷４に接続される。平滑コンデンサＣ０は、端子Ｔ４（出力端子）と基準電圧（たとえば、接地電圧）のラインとの間に接続される。
【００２０】
コンバータ１０は、端子Ｔ１，Ｔ４間に接続される。コンバータ１０は、制御部２０（第３の制御部）によって制御される。コンバータ１０は、通常時、商用交流電源１から供給される交流電力を直流電力に変換し、その直流電力を平滑コンデンサＣ０に供給する。電流センサ６は、商用交流電源１からコンバータ１０に流れる交流電流ＩＣを検出し、検出値を示す信号を制御部２０に与える。
【００２１】
制御部２０は、商用交流電源１から供給される交流電圧ＶＣと平滑コンデンサＣ０の端子間電圧ＶＤＣとを検出し、それらの検出値と電流センサ６の検出値とに基づいて、コンバータ１０を制御する。制御部２０は、通常時、平滑コンデンサＣ０の端子間電圧ＶＤＣが参照電圧ＶＤＣＲになるようにコンバータ１０を制御する。制御部２０は、商用交流電源１からの交流電力の供給が停止される停電時、コンバータ１０の運転を停止させる。
【００２２】
チョッパ３０は、端子Ｔ２，Ｔ４間に接続される。チョッパ３０は、制御部４０（第１の制御部）によって制御される。チョッパ３０は、太陽電池２によって生成された直流電力を平滑コンデンサＣ０に供給する。電流センサ７は、太陽電池２からチョッパ３０に流れる直流電流ＩＰＶを検出し、検出値を示す信号を制御部４０に与える。チョッパ３０は「第１のＤＣ／ＤＣコンバータ」の一実施例に対応する。
【００２３】
制御部４０は、太陽電池２の端子間電圧ＶＰＶと平滑コンデンサＣ０の端子間電圧ＶＤＣとを検出し、それらの検出値と電流センサ７の検出値とに基づいて、チョッパ３０を制御する。制御部４０は、太陽電池２の端子間電圧ＶＰＶが最適動作電圧ＶＤＣＲになるようにチョッパ３０を制御する。あるいは、制御部４０は、ＤＣ負荷４の消費電流および蓄電池３の充電電流の合計に相当する直流電流が太陽電池２から出力されるようにチョッパ３０を制御する。制御部４０は、さらに、平滑コンデンサＣ０の端子間電圧ＶＤＣが上限電圧ＶＤＣＨ以下になるようにチョッパ３０を制御する。
【００２４】
チョッパ５０は、端子Ｔ３，Ｔ４間に接続される。チョッパ５０は、制御部６０（第２の制御部）によって制御される。チョッパ５０は、平滑コンデンサＣ０から蓄電池３に直流電力を供給する。また、チョッパ５０は、蓄電池３の直流電力を平滑コンデンサＣ０に供給する。電流センサ８は、蓄電池３およびチョッパ５０の間に流れる直流電流ＩＢを検出し、検出値を示す信号を制御部６０に与える。チョッパ５０は「第２のＤＣ／ＤＣコンバータ」の一実施例に対応する。
【００２５】
制御部６０は、蓄電池３の端子間電圧ＶＢと平滑コンデンサＣ０の端子間電圧ＶＤＣを検出し、それらの検出値と電流センサ８の検出値とに基づいてチョッパ５０を制御する。制御部６０は、平滑コンデンサＣ０の端子間電圧ＶＤＣが参照電圧ＶＤＣＲ（＜ＶＤＣＨ）になるようにチョッパ５０を制御するとともに、蓄電池３の端子間電圧ＶＢが上限電圧ＶＢＨ（たとえば、３００Ｖ）以下になるようにチョッパ５０を制御する。制御部６０は、さらに、平滑コンデンサＣ０の端子間電圧ＶＤＣが上限電圧ＶＤＣＨ以下になるようにチョッパ５０を制御する。
【００２６】
図２は、コンバータ１０およびチョッパ３０，５０の構成を示す回路ブロック図である。図２を参照して、コンバータ１０は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６、ダイオードＤ１〜Ｄ６、インダクタＬ１、およびコンデンサＣ１を含む。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、たとえばＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）であるが、自己消弧型のスイッチング素子であればこれに限定されるものではない。
【００２７】
スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、端子Ｔ４と基準電圧のラインとの間に直列に接続される。スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４は、端子Ｔ４と基準電圧のラインとの間に直列に接続される。スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６は、端子Ｔ４と基準電圧のラインとの間に直列に接続される。ダイオードＤ１〜Ｄ６はそれぞれ、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６に逆並列に接続される。３つのリアクトルＬ１の各々は、直列接続される２つのスイッチング素子の接続点と端子Ｔ１との間に接続される。３つのコンデンサＣ１の一方電極は端子Ｔ１に接続され、それらの他方電極は互いに接続される。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、制御部２０によってＰＷＭ（pulse  width  modulation）制御される。
【００２８】
チョッパ３０は、コンデンサＣ２、インダクタＬ２、スイッチング素子Ｑ７、およびダイオードＤ７，Ｄ１０を含む。スイッチング素子Ｑ７は、たとえばＩＧＢＴである。コンデンサＣ２は、端子Ｔ２と基準電圧のラインとの間に接続される。インダクタＬ２およびスイッチング素子Ｑ７は、端子Ｔ２と基準電圧のラインとの間に直列に接続される。ダイオードＤ７は、スイッチング素子Ｑ７に逆並列に接続される。ダイオードＤ１０のアノードはスイッチング素子Ｑ７のコレクタに接続され、そのカソードは端子Ｔ４に接続される。
【００２９】
スイッチング素子Ｑ７は、制御部４０によってＰＷＭ制御され、所定の周期でオンおよびオフされる。スイッチング素子Ｑ７をオンさせると、太陽電池２からインダクタＬ２およびスイッチング素子Ｑ７を介して基準電圧のラインに電流が流れ、インダクタＬ２に電磁エネルギーが蓄えられる。スイッチング素子Ｑ７をオフさせると、インダクタＬ２に蓄えられた電磁エネルギーが放出され、インダクタＬ２からダイオードＤ１０を介して平滑コンデンサＣ０に電流が流れる。このとき、ダイオードＤ１０のアノードの電圧は、太陽電池２の端子間電圧ＶＰＶにインダクタＬ２の端子間電圧を加算した電圧となる。
【００３０】
チョッパ５０は、コンデンサＣ３、インダクタＬ３、スイッチング素子Ｑ８，Ｑ９、およびダイオードＤ８，Ｄ９を含む。スイッチング素子Ｑ８，Ｑ９は、たとえばＩＧＢＴである。コンデンサＣ３は端子Ｔ３と基準電圧のラインとの間に接続される。スイッチング素子Ｑ８，Ｑ９は、端子Ｔ４と基準電圧のラインとの間に直列接続される。ダイオードＤ８，Ｄ９はそれぞれ、スイッチング素子Ｑ８，Ｑ９に逆並列に接続される。インダクタＬ３は、端子Ｔ３とスイッチング素子Ｑ８，Ｑ９の接続点との間に接続される。
【００３１】
スイッチング素子Ｑ８，Ｑ９は、制御部６０によってＰＷＭ制御される。チョッパ５０は、蓄電池３の端子間電圧ＶＢを昇圧して平滑コンデンサＣ０に供給する。また、チョッパ５０は、平滑コンデンサＣ０の端子間電圧ＶＤＣを降圧して蓄電池３に供給する。
【００３２】
図３は、制御部４０の構成を示す回路ブロック図である。図３を参照して、制御部４０は、ＭＰＰＴ（Maximum  Power  Point  Tracking）制御器３１、減算器３２，３４、電圧制御器３３、電流制御器４８、ＰＷＭ制御器４９、発電抑制部４０Ａ、および過電圧抑制部４０Ｂを含む。
【００３３】
ＭＰＰＴ制御器３１は、太陽電池２の最大電力点追従制御を行ない、太陽電池２の出力電圧ＶＰＶおよび出力電流ＩＰＶに基づいて、太陽電池２の出力が最大になる最適動作電圧を求める。ＭＰＰＴ制御器３１は、参照電圧ＶＰＶＲをその最適動作電圧に設定する。
【００３４】
太陽電池２においては、出力電流ＩＰＶが増加すると端子間電圧ＶＰＶが低下するという特性がある。太陽電池２の出力は端子間電圧ＶＰＶに応じてなだらかな山状の曲線に沿って変化する。太陽電池２の出力が最大になる点は最大電力点と呼ばれ、そのときの太陽電池２の端子間電圧ＶＰＶは最適動作電圧と呼ばれる。
【００３５】
すなわち、太陽電池２の端子間電圧ＶＰＶが最適動作電圧に一致するように電流ＩＰＶを取り出すと、太陽電池２から最大電力を取り出すことができる。日射強度が変化すると、最大電力点および最適動作電圧も変化する。このため、ＭＰＰＴ制御器３１は、太陽電池２の出力電圧ＶＰＶおよび出力電流ＩＰＶに基づいて、最適動作電圧に一致するように参照電圧ＶＰＶＲを調整する。
【００３６】
減算器３２は、太陽電池２の出力電圧ＶＰＶの検出値からＭＰＰＴ制御器３１で生成された参照電圧ＶＰＶＲを減算し、減算結果ＶＰＶ−ＶＰＶＲを示す信号を電圧制御器３３に与える。電圧制御器３３は、ＶＰＶ−ＶＰＶＲを０にするための電流指令値ＩＰＶＲ２を生成し、その電流指令値ＩＰＶＲ２を発電抑制部４０Ａに与える。
【００３７】
発電抑制部４０Ａは、加算器３５および選択器３６を含む。発電抑制部４０Ａには、無停電電源システム１００を統括的に制御する上位制御部から、電流指令値ＩＰＶＲ０および電流指令値ＩＢＣが与えられる。
【００３８】
電流指令値ＩＰＶＲ０は、ＤＣ負荷４が必要とする電流を太陽電池２からＤＣ負荷４に流すための指令値である。電流指令値ＩＰＶＲ０は、ＤＣ負荷４の消費電力と太陽電池２の出力電圧ＶＰＶとに基づいて設定される。
【００３９】
具体的に説明すると、太陽電池２からＤＣ負荷４に流す電流（以下、消費電流とも称する）をＩＬとすると、ＤＣ負荷４の消費電力は、平滑コンデンサＣ０の端子間電圧ＶＤＣと消費電流ＩＬとの積ＶＤＣ×ＩＬで表わされる。太陽電池２の台数がｎ（ｎは正の整数）である場合、ＤＣ負荷４に電力を供給するために１台の太陽電池２が発電すべき電力ＰＰＶはＶＤＣ×ＩＬ／ｎとなる。この電力ＰＰＶを太陽電池２が発電するための電流指令値ＩＰＶＲ０は、電力ＰＰＶを太陽電池２の端子間電圧ＶＰＶで割ることで求めることができる（ＩＰＶＲ０＝ＰＰＶ／ＶＰＶ）。
【００４０】
電流指令値ＩＢＣは、蓄電池３を所定の満充電状態にするための充電電流ＩＢの指令値であり、蓄電池３の端子間電圧ＶＢに基づいて設定される。具体的には、所定の満充電状態に相当する端子間電圧ＶＢＲから蓄電池３の端子間電圧ＶＢの検出値を減算し、減算結果ＶＢＲ−ＶＢを蓄電池３の内部抵抗値で除算することで、電流指令値ＩＢＣを求めることができる。
【００４１】
加算器３５は、電流指令値ＩＰＶＲ０と電流指令値ＩＢＣとを加算して電流指令値ＩＰＶＲ１を生成する。
【００４２】
選択器３６は、加算器３５からの電流指令値ＩＰＶＲ１と電圧制御器３３からの電流指令値ＩＰＶＲ２とを受けると、これら２つの電流指令値ＩＰＶＲ１，ＩＰＶＲ２のうちの最小値を選択する。選択器３６は、その選択した電流指令値を参照電流値ＩＰＶＲに設定する。
【００４３】
すなわち、発電抑制部４０Ａは、太陽電池２の最大電力点追従制御によって生成された電流指令値ＩＰＶＲ２と、ＤＣ負荷４の消費電流および蓄電池３の充電電流に基づいて生成された電流指令値ＩＰＶＲ１とのうちの小さい方を参照電流値ＩＰＶＲに設定する。
【００４４】
太陽電池２から取り出すことができる最大電力が、ＤＣ負荷４の消費電力および蓄電池３の充電電力の合計値よりも大きい場合には、ＩＰＶＲ１＞ＩＰＶＲ２となることがある。この場合、発電抑制部４０Ａは、電流指令値ＩＰＶＲ２を参照電流値ＩＰＶＲに設定する。設定された参照電流値ＩＰＶＲに一致するように太陽電池２の出力電流ＩＰＶが制御されることで、太陽電池２の出力は、ＤＣ負荷４の消費電力および蓄電池３の充電電力の合計値の電力に等しくなる。これにより、ＤＣ負荷４および蓄電池３が必要とする電力を超える電力を太陽電池２が発電することを抑制することができる。したがって、ＤＣ負荷４および蓄電池３が必要とする電力が減少した場合でも、太陽電池２の余剰電力が過大になることを防止できる。これにより、出力端子Ｔ４の電圧ＶＤＣおよび蓄電池３の端子間電圧ＶＢが過大になることを抑制できる。
【００４５】
過電圧抑制部４０Ｂは、平滑コンデンサＣ０の端子間電圧ＶＤＣを上限電圧ＶＤＣＨ以下の電圧に制限するように構成される。具体的には、過電圧抑制部４０Ｂは、減算器４７、電圧制御器４１、リミッタ３９、および乗算器３８を含む。減算器４７は、上限電圧ＶＤＣＨから平滑コンデンサＣ０の端子間電圧ＶＤＣを減算し、その減算結果ＶＤＣＨ−ＶＤＣを示す信号ΔＶＤＣを電圧制御器４１に与える。
【００４６】
電圧制御器４１は、ＶＤＣＨ−ＶＤＣを０にするために参照電流値ＩＰＶＲを補正するための係数ｋ１を生成し、その係数ｋ１をリミッタ３９に与える。具体的には、電圧制御器４１は、リミッタ４６、除算器４５、減算器４３、およびフィルタ４２を含む。
【００４７】
リミッタ４６は、減算器４７で求められた信号ΔＶＤＣ（＝ＶＤＣＨ−ＶＤＣ）が上限値ΔＶＤＣＨ（＞０）と下限値である０との間の値である場合はその信号ΔＶＤＣを通過させる。また、リミッタ４６は減算器４７からの信号ΔＶＤＣが上限値ΔＶＤＣＨよりも正側にある場合は、その信号ΔＶＤＣを上限値ΔＶＤＣＨに設定する。また、リミッタ４６は、減算器４７からの信号ΔＶＤＣが下限値０よりも負側にある場合は、その信号ΔＶＤＣを下限値０に設定する。すなわち、リミッタ４６は、減算器４７からの信号ΔＶＤＣを０以上かつ上限値ΔＶＤＣＨ以下の値に制限する。
【００４８】
除算器４５は、リミッタ４６からの信号ΔＶＤＣを上限値ΔＶＤＣＨで除算し、その除算結果ΔＶＤＣ／ΔＶＤＣＨを示す信号を減算器４３に与える。上述したように、リミッタ４６からの信号ΔＶＤＣは、０以上ΔＶＤＣＨ以下に制限されている。したがって、除算器４５から出力される減算結果ΔＶＤＣ／ΔＶＤＣＨは、０以上１以下の値をとることになる（０≦ΔＶＤＣ／ΔＶＤＣＨ≦１）。
【００４９】
減算器４３は、値“１”から除算器４５からの信号ΔＶＤＣ／ΔＶＤＣＨを減算し、その減算結果１−ΔＶＤＣ／ΔＶＤＣＨを示す信号を、係数ｋ１としてフィルタ４２に与える。ΔＶＤＣ／ΔＶＤＣＨ＝１である場合、減算器４３から出力される係数１の値は０になる。また、ΔＶＤＣ／ΔＶＤＣＨ＝０である場合、減算器４３から出力される係数ｋ１の値は１になる。すなわち、減算器４３から出力される係数ｋ１は０以上１以下の値となる。
【００５０】
フィルタ４２は、たとえば、抵抗とコンデンサとで構成されるＲＣフィルタである。係数ｋ１がフィルタ４２に入力されると、係数ｋ１は緩やかに変化する。フィルタ４２は、遮断周波数以下の低周波成分を通し、高周波成分を除去するためのものである。遮断周波数ｆｃ［Ｈｚ］とフィルタ４２の時定数τ［ｓｅｃ］とには、１＝２πｆｃ×τの関係がある。フィルタ４２は、係数ｋ１の立上りと立下りとで遮断周波数ｆｃを切替えるように構成されている。
【００５１】
詳細には、フィルタ４２において、立下りの遮断周波数ｆｃは、立上りの遮断周波数ｆｃより高い値に設定されている。たとえば、立下りの遮断周波数ｆｃは２ｋＨｚであり、立上りの遮断周波数ｆｃは１ｋＨｚである。このようにすると、係数ｋ１の立下りの時定数は係数ｋ１の立上りの時定数よりも小さい値になるため、立下り時間は立上り時間よりも短くなる。フィルタ４２を通過した係数ｋ１はリミッタ３９に与えられる。
【００５２】
リミッタ３９は、電圧制御器４１からの係数ｋ１が０以上１以下である場合はその係数ｋ１を通過させ、電圧制御器４１からの係数ｋ１が０未満である場合はその係数ｋ１を０に設定する。
【００５３】
乗算器３８は、発電抑制部４０Ａからの参照電流値ＩＰＶＲに係数ｋ１を乗算することで、参照電流値ＩＰＶＲを補正する。乗算器３８は、補正された参照電流値ｋ１×ＩＰＶＲを減算器３４に与える。
【００５４】
減算器３４は、参照電流値ｋ１×ＩＰＶＲから太陽電池２の出力電流ＩＰＶの検出値を減算し、その減算結果ｋ１×ＩＰＶＲ−ＩＰＶを示す信号を電流制御器４８に与える。電流制御器４８は、減算器３４で求められた電流ｋ１×ＩＰＶＲ−ＩＰＶを流すための電流指令値を生成する。ＰＷＭ制御器４９は、電流制御器４８からの電流指令値に応じた値の電流が太陽電池２からＤＣ負荷４に流れるようにチョッパ３０を制御する。
【００５５】
図４は、平滑コンデンサＣ０の端子間電圧ＶＤＣと電圧制御器４１によって生成される係数ｋ１との関係を説明するため波形図である。
【００５６】
図４に示されるように、ＶＤＣ≦ＶＤＣＨであるとき（時刻ｔ０〜ｔ１の間）、係数ｋ１の値は１となる（ｋ１＝１）。時刻ｔ１にてＶＤＣ＞ＶＤＣＨになると、係数ｋ１の値は１未満に低下する（ｋ１＜１）。このときの係数ｋ１は、ΔＶＤＣ（＝ＶＤＣＨ−ＶＤＣ）に応じた値となる。
【００５７】
時刻ｔ１以降、係数ｋ１の値はフィルタ４２の立下りの時定数に従って１から低下する。係数ｋ１を用いて参照電流値ＩＰＶＲが補正され、その補正された参照電流値ｋ１×ＩＰＶＲに基づいてチョッパ３０が制御されることにより、チョッパ３０の出力電圧ＶＤＣが低下し始める。時刻ｔ１よりも後の時刻ｔ２にて出力電圧ＶＤＣが上限電圧ＶＤＣＨ以下になると、係数ｋ１の値は低下から増加に転じる。フィルタ４２の立上りの時定数は立下りの時定数よりも大きいため、係数ｋ１は緩やかに立上る。これにより、時刻ｔ２より後の時刻ｔ３にて出力電圧ＶＤＣが増加し始める。係数ｋ１の値が１に戻ると、これに遅れて出力電圧ＶＤＣも参照電圧ＶＤＣＲに収束する。
【００５８】
平滑コンデンサＣ０の端子間電圧ＶＤＣが上限電圧ＶＤＣＨを超えた場合、ＤＣ負荷４に印加される電圧が過大となることを防ぐためには、端子間電圧ＶＤＣを速やかに上限電圧ＶＤＣＨ以下の電圧に制限する必要がある。一方、太陽電池２の出力は日射強度などに左右されるため、不安定であり、かつ、制御応答性も低い。過電圧抑制部４０Ｂにおいて係数ｋ１の立下り時間を立上り時間よりも短くしたことにより、上限電圧ＶＤＣＨよりも大きい端子間電圧ＶＤＣを速やかに低下させることができるとともに、低下した端子間電圧ＶＤＣを安定的に参照電圧ＶＤＣＲに戻すことができる。
【００５９】
図５は、制御部６０の構成を示す回路ブロック図である。図５を参照して、制御部６０は、電圧制御部６０Ａ、過充電抑制部６０Ｂ、過電圧抑制部６０Ｃ、減算器５４、加算器５５、電流制御器６８、およびＰＷＭ制御器６９を含む。
【００６０】
電圧制御部６０Ａは、平滑コンデンサＣ０の端子間電圧ＶＤＣを一定電圧ＶＤＣＲに制御するように構成される。具体的には、電圧制御部６０Ａは、減算器６５、電圧制御器６６、およびリミッタ６７を含む。減算器６５は、平滑コンデンサＣ０の端子間電圧ＶＤＣから参照電圧ＶＤＣＲ（たとえば、４００Ｖ）を減算し、その減算結果ＶＤＣＲ−ＶＤＣを示す信号を電圧制御器６６に与える。参照電圧ＶＤＣは、上限電圧ＶＤＣＨよりも低い電圧に設定される。電圧制御器６６は、ＶＤＣＲ−ＶＤＣを０にするための電流指令値を生成し、その電流指令値をリミッタ６７に与える。
【００６１】
リミッタ６７は、電圧制御器６６からの電流指令値が正の上限値と負の上限値との間の値である場合はその電流指令値を通過させる。また、リミッタ６７は、電圧制御器６６からの電流指令値が正の上限値よりも正側にある場合は、その電流指令値を正の上限値に設定する。また、リミッタ６７は、電圧制御器６６からの電流指令値が負の下限値よりも負側にある場合は、その電流指令値を負の下限値に設定する。
【００６２】
過充電抑制部６０Ｂは、蓄電池３の端子間電圧ＶＢを上限電圧ＶＢＨ（たとえば、３００Ｖ）以下の電圧に制限するように構成される。具体的には、過充電抑制部６０Ｂは、減算器５１、電圧制御器５２、およびリミッタ５３を含む。減算器５１は、上限電圧ＶＢＨから蓄電池３の端子間電圧ＶＢを減算し、その減算結果ＶＢＨ−ＶＢを示す信号を電圧制御器５２に与える。電圧制御器５２は、ＶＢＨ−ＶＢを０にするための電流指令値を生成し、その電流指令値をリミッタ５３に与える。リミッタ５３は、電圧制御器５２からの電流指令値が負の場合はその電流指令値を通過させ、電圧制御器５２からの電流指令値が正の場合はその電流指令値を０に設定する。
【００６３】
すなわち、ＶＢ＜ＶＢＨである場合、過充電抑制部６０Ｂから出力される電流指令値の値は０になる。一方、ＶＢ＞ＶＢＨである場合は、過充電抑制部６０Ｂから出力される電流指令値はＶＢＨ−ＶＢに応じた値となる。
【００６４】
加算器５５は、電圧制御部６０Ａからの電流指令値と過充電抑制部６０Ｂからの電流指令値とを加算して参照電流値ＩＢＲを生成する。減算器５４は、参照電流値ＩＢＲから蓄電池３の充電電流ＩＢの検出値を減算し、その減算結果ＩＢＲ−ＩＢを示す信号を過電圧抑制部６０Ｃに与える。
【００６５】
過電圧抑制部６０Ｃは、平滑コンデンサＣ０の端子間電圧ＶＤＣを上限電圧ＶＤＣＨ以下の電圧に制限するように構成される。過電圧抑制部６０Ｃは、図３に示した過電圧抑制部４０Ｂと基本的構成が同じである。
【００６６】
具体的には、過電圧抑制部６０Ｃは、減算器６４、電圧制御器５８、リミッタ５７、および乗算器５６を含む。減算器６４は、上限電圧ＶＤＣＨから平滑コンデンサＣ０の端子間電圧ＶＤＣを減算し、その減算結果ＶＤＣＨ−ＶＤＣを示す信号ΔＶＤＣを電圧制御器５８に与える。電圧制御器５８は、減算器５４からの信号ＩＢＲ−ＩＢを補正するための係数ｋ２を生成し、その係数ｋ２をリミッタ５７に与える。
【００６７】
より詳細には、電圧制御器５８は、リミッタ６３、除算器６２、減算器６１、およびフィルタ５９を含む。リミッタ６３は、減算器６４で求められた信号ΔＶＤＣ（＝ＶＤＣＨ−ＶＤＣ）を０以上かつ上限値ΔＶＤＣＨ以下の値に制限する。
【００６８】
除算器６２は、リミッタ６３からの信号ΔＶＤＣを上限値ΔＶＤＣＨで除算し、その除算結果ΔＶＤＣ／ΔＶＤＣＨを示す信号を減算器６１に与える。減算器６１は、値“１”から除算器６２からの信号ΔＶＤＣ／ΔＶＤＣＨを減算し、その減算結果１−ΔＶＤＣ／ΔＶＤＣＨを示す信号を、係数ｋ２としてフィルタ５９に与える。減算器６１から出力される係数ｋ２は０以上１以下の値となる。
【００６９】
フィルタ５９は、図３のフィルタ４２と同じであり、たとえばＲＣフィルタである。フィルタ５９において、立下りの時定数は立上りの時定数よりも小さい値となっている。そのため、フィルタ５９を通過した係数ｋ２の立下り時間は、係数ｋ２の立上り時間よりも短くなる。
【００７０】
リミッタ５７は、電圧制御器５８からの係数ｋ２が０以上１以下である場合はその係数ｋ２を通過させ、電圧制御器５８からの係数ｋ２が０未満である場合はその係数ｋ２を０に設定する。
【００７１】
乗算器５６は、減算器５４からの信号ＩＢＲ−ＩＢに係数ｋ２を乗算し、その乗算結果ｋ２×（ＩＢＲ−ＩＢ）を示す信号を電流制御器６６に与える。電流制御器６６は、乗算器５６で求められた電流ｋ２×（ＩＢＲ−ＩＢ）を流すための電流指令値を生成する。ＰＷＭ制御器６７は、電流制御器６６からの電流指令値に応じた値の電流が蓄電池３からＤＣ負荷４に流れるようにチョッパ５０を制御する。
【００７２】
（無停電電源システムの第１の動作例）
次に、図６〜図８を参照して、本実施の形態による無停電電源システム１００の動作の一例について説明する。
【００７３】
本実施の形態による無停電電源システム１００は、ＤＣ負荷４への電力供給源として、商用交流電源１、太陽電池２、および蓄電池３を有している。これら３つの電力供給源はいずれも、様々な要因（商用系統の異常、日照条件の変動、蓄電池の残容量など）によって、供給可能な電力が変動する。
【００７４】
そこで、本実施の形態による無停電電源システム１００では、上記３つの電力供給源の間で電力供給の優先順位を予め定めておくとともに、優先順位の高い電力供給源が何らかの要因によって電力供給が困難となった場合には、優先順位の低い電力供給源を用いて電力供給を行なう。
【００７５】
以下に説明する第１のパターンでは、電力供給の優先順位を、高い方から、太陽電池２、商用交流電源１、蓄電池３の順番とする。すなわち、主に、太陽電池２で生成された直流電力がチョッパ３０によってＤＣ負荷４に供給される。そして、太陽電池２で生成される直流電力がＤＣ負荷４における消費電力よりも小さくなると、商用交流電源１からの交流電力がコンバータ１０によって直流電力に変換されてＤＣ負荷４に供給される。蓄電池３は、太陽電池２および商用交流電源１がともに電力供給が困難となったときのバックアップ電源として用いられる。
【００７６】
第１のパターンにおいて、無停電電源システム１００は、３つのモードＡ１〜Ａ３を有している。無停電電源システム１００は、太陽電池２の発電量および商用交流電源１の状態などに応じて、３つのモードＡ１〜Ａ３のうちのいずれかのモードで動作する。
（１）モードＡ１：
太陽電池２が発電中である場合、図６に示すように、無停電電源システムはモードＡ１で動作する。モードＡ１では、矢印２０１で示すように、太陽電池２で生成された直流電力がチョッパ３０によってＤＣ負荷４に供給される。なお、太陽電池２の発電量がＤＣ負荷４が必要とする電力量よりも大きい場合、矢印２０３で示すように、余剰電力がチョッパ５０によって蓄電池３に供給される。
【００７７】
このとき、太陽電池２からチョッパ３０を介してＤＣ負荷４に電流が流される。太陽電池２の出力電流ＩＰＶは、太陽電池２の出力電圧ＶＰＶが最適動作電圧になるための電流指令値ＩＰＶＲ２と、ＤＣ負荷４の消費電流および蓄電池３の充電電流の合計値に基づいて生成された電流指令値ＩＰＶＲ１とのうちの小さい方に一致するように調整される。
【００７８】
また、無停電電源装置５の出力電圧ＶＤＣが参照電圧ＶＤＣＲになるように、出力端子Ｔ３からチョッパ５０を介して蓄電池３に電流が流される。たとえば、晴天が続いて、蓄電池３の端子間電圧ＶＢが上限電圧ＶＢＨに到達した場合は、チョッパ５０の運転が停止され、蓄電池３の充電が停止される。
【００７９】
さらに、たとえば、ＤＣ負荷４における消費電力が低下して余剰電力が増大し、無停電電源装置５の出力電圧ＶＤＣが上限電圧ＶＤＣＨに到達した場合は、チョッパ３０に流れる電流が低減される。
【００８０】
商用交流電源１から交流電力が供給されている通常時、無停電電源装置５の出力電圧ＶＤＣが参照電圧ＶＤＣＲになるようにコンバータ１０が制御される。このようにすると、たとえば太陽電池２の発電量が低下してＤＣ負荷４が必要とする電力量よりも小さくなった場合には、矢印２０２で示すように、無停電電源装置５は、商用交流電源１からの交流電力を直流電力に変換してＤＣ負荷４に供給することができる。
（２）モードＡ２：
たとえば夜になって、太陽電池２の発電量が０になった場合、図７に示すように、無停電電源システムはモードＡ２で動作する。モードＡ２では、チョッパ３０の運転は停止さる。無停電電源装置５は、矢印２０４で示すように、商用交流電源１からの交流電力を直流電力に変換してＤＣ負荷４に供給する。
【００８１】
このとき、無停電電源装置５の出力電圧ＶＤＣが参照電圧ＶＤＣＲになるように、商用交流電源１からコンバータ１０を介してＤＣ負荷４に電流が流される。蓄電池３の端子間電圧ＶＢが所定の満充電状態に相当する端子間電圧ＶＢＲよりも低い場合は、コンバータ１０で生成された直流電力がＤＣ負荷４に供給されるとともに、チョッパ５０によって蓄電池３に供給される。これにより、蓄電池３は、所定の満充電状態に充電された後、待機状態となる。
（３）モードＡ３：
商用交流電源１が停電した場合、図８に示すように、無停電電源システムはモードＡ３で動作する。モードＡ３では、コンバータ１０の運転は停止される。矢印２０５で示すように、太陽電池２で生成された直流電力がチョッパ３０によってＤＣ負荷４に供給される。
【００８２】
このとき、太陽電池２の出力電流ＩＰＶは、太陽電池２の出力電圧ＶＰＶが最適動作電圧になるための電流指令値ＩＰＶＲ２と、ＤＣ負荷４の消費電流および蓄電池３の充電電流の合計値に基づいて生成された電流指令値ＩＰＶＲ１とのうちの小さい方に一致するように調整される。
【００８３】
また、無停電電源装置５の出力電圧ＶＤＣが参照電圧ＶＤＣＲになるように、蓄電池３からチョッパ５０を介して出力端子Ｔ３に電流が流される。これにより、太陽電池２の発電量がＤＣ負荷４が必要とする電力量よりも小さい場合には、太陽電池２で生成された直流電力がチョッパ３０によってＤＣ負荷４に供給されるとともに、矢印２０６で示すように、蓄電池３の直流電力がチョッパ５０によってＤＣ負荷４に供給される。なお、蓄電池３の端子間電圧ＶＢが下限電圧ＶＢＬ（たとえば、２００Ｖ）になった場合は、蓄電池３の過放電を防止するために蓄電池３の放電が停止される。
【００８４】
さらに、たとえば、ＤＣ負荷４における消費電力が低下して余剰電力が増大し、無停電電源装置５の出力電圧ＶＤＣが上限電圧ＶＤＣＨに到達した場合は、チョッパ３０，５０に流れる電流が低減される。これにより、ＤＣ負荷４に印加される電圧および蓄電池３の端子間電圧ＶＢが過大になることを防止することができる。
【００８５】
（無停電電源システムの第２の動作例）
以下に説明する第２のパターンは、上記第１のパターンとは、電力供給の優先順位が異なる。第２のパターンでは、電力供給の優先順位を、高い方から、太陽電池２、蓄電池３、商用交流電源１の順番とする。すなわち、太陽電池２で生成された直流電力がＤＣ負荷４に供給される。そして、太陽電池２で生成される直流電力がＤＣ負荷４における消費電力よりも小さいときには、蓄電池３の直流電力がチョッパ５０によってＤＣ負荷４に供給される。商用交流電源１は、太陽電池２および蓄電池３がともに電力供給が困難となったときに、無停電電源装置５の出力電圧ＶＤＣを一定電圧ＶＤＣＲに制御するために用いられる。
【００８６】
第２のパターンにおいて、無停電電源システム１００は、３つのモードＢ１〜Ｂ３を有している。無停電電源システム１００は、太陽電池２の発電量および商用交流電源１の状態などに応じて、３つのモードＢ１〜Ｂ３のうちのいずれかのモードで動作する。
（４）モードＢ１：
太陽電池２が発電中である場合、図９に示すように、無停電電源システム１００はモードＢ１で動作する。モードＢ１では、矢印２０７で示すように、太陽電池２で生成された直流電力がチョッパ３０によってＤＣ負荷４に供給される。図示は省略するが、太陽電池２の発電量がＤＣ負荷４が必要とする電力量よりも大きい場合、余剰電力がチョッパ５０によって蓄電池３に供給される。
【００８７】
このとき、太陽電池２からチョッパ３０を介してＤＣ負荷４に電流が流される。太陽電池２の出力電流ＩＰＶは、太陽電池２の出力電圧ＶＰＶが最適動作電圧になるための電流指令値ＩＰＶＲ２と、ＤＣ負荷４の消費電流および蓄電池３の充電電流の合計値に基づいて生成された電流指令値ＩＰＶＲ１とのうちの小さい方に一致するように調整される。
【００８８】
また、無停電電源装置５の出力電圧ＶＤＣが参照電圧ＶＤＣＲになるように、蓄電池３からチョッパ５０を介して出力端子Ｔ３に電流が流される。これにより、太陽電池２の発電量がＤＣ負荷４が必要とする電力量よりも小さい場合、太陽電池２で生成された直流電力がチョッパ３０によってＤＣ負荷４に供給されるとともに、矢印２０８で示すように、蓄電池３の直流電力がチョッパ５０によってＤＣ負荷４に供給される。なお、蓄電池３の端子間電圧ＶＢが下限電圧ＶＢＬになった場合は、蓄電池３の過放電を防止するために蓄電池３の放電が停止される。
【００８９】
さらに、たとえば、ＤＣ負荷４における消費電力が低下して余剰電力が増大し、無停電電源装置５の出力電圧ＶＤＣが上限電圧ＶＤＣＨに到達した場合は、チョッパ３０，５０に流れる電流が低減される。
【００９０】
商用交流電源１から交流電力が供給されている通常時、無停電電源装置５の出力電圧ＶＤＣが参照電圧ＶＤＣＲになるようにコンバータ１０が制御される。このようにすると、たとえば太陽電池２の発電量が低下してＤＣ負荷４が必要とする電力量よりも小さい状況で、蓄電池３の放電が停止された場合は、矢印２０９で示すように、無停電電源装置５は、商用交流電源１からの交流電力を直流電力に変換してＤＣ負荷４に供給することができる。
（５）モードＢ２：
たとえば夜になって、太陽電池２の発電量が０になった場合、図１０に示すように、無停電電源システム１００はモードＢ２で動作する。モードＢ２では、チョッパ３０の運転は停止される。無停電電源装置５は、矢印２１０で示すように、蓄電池３の直流電力をチョッパ５０を介してＤＣ負荷４に供給する。このとき、無停電電源装置５の出力電圧ＶＤＣが参照電圧ＶＤＣＲになるようにチョッパ５０が制御される。
【００９１】
蓄電池３の端子間電圧ＶＢが下限電圧ＶＢＬになった場合は、蓄電池３の過放電を防止するために蓄電池３の放電が停止される。蓄電池３の放電が停止されると、矢印２１１で示すように、商用交流電源１からの交流電力がコンバータ１０によって直流電力に変換されてＤＣ負荷４に供給される。このとき、無停電電源装置５の出力電圧ＶＤＣが参照電圧ＶＤＣＲになるように、商用交流電源１からコンバータ１０を介してＤＣ負荷４に電流が流される。さらに、蓄電池３の端子間電圧ＶＢが所定の満充電状態に相当する端子間電圧ＶＢＲよりも低いため、矢印２１２で示すように、コンバータ１０で生成された直流電力がＤＣ負荷４に供給されるとともに、チョッパ５０によって蓄電池３に供給される。これにより、蓄電池３は、所定の満充電状態に充電された後、待機状態となる。
（６）モードＢ３：
商用交流電源１が停電した場合、図１１に示すように、無停電電源システム１００はモードＢ３で動作する。モードＢ３は、図８で示したモードＡ３と同じである。すなわち、コンバータ１０の運転が停止され、矢印２１３で示すように、太陽電池２で生成された直流電力がチョッパ３０によってＤＣ負荷４に供給される。
【００９２】
また、太陽電池２の発電量がＤＣ負荷４が必要とする電力量よりも小さい場合、太陽電池２で生成された直流電力がチョッパ３０によってＤＣ負荷４に供給されるとともに、矢印２１４で示すように、蓄電池３の直流電力がチョッパ５０によってＤＣ負荷４に供給される。なお、蓄電池３の端子間電圧ＶＢが下限電圧ＶＢＬになった場合は、蓄電池３の過放電を防止するために蓄電池３の放電が停止される。
【００９３】
さらに、たとえば、ＤＣ負荷４における消費電力が低下して余剰電力が増大し、無停電電源装置５の出力電圧ＶＤＣが上限電圧ＶＤＣＨに到達した場合は、チョッパ３０，５０に流れる電流が低減される。
【００９４】
以上説明したように、この発明の実施の形態による無停電電源システム１００では、商用交流電源１からの交流電力を直流電力に変換してＤＣ負荷４に供給するとともに、太陽電池２で生成された直流電力および蓄電池３の直流電力をＤＣ負荷４に供給するように構成されている。このようにすると、従来の無停電電源システムのように、直流電力を交流電力に変換するためのインバータ、およびインバータによって生成された交流電力をさらにＤＣ負荷４に合せた直流電力に変換するためのＡＣアダプタの設置が不要となる。したがって、インバータおよびＡＣアダプタにおいて発生していた電力損失が０となるため、無停電電源システム全体の電力損失を低減することができる。これにより、無停電電源システムの運転効率を向上させることができる。
【００９５】
また、無停電電源システム１００においては、太陽電池２の発電中、ＤＣ負荷４における消費電流および蓄電池３の充電電流に応じた値よりも大きな値の電流が太陽電池２からＤＣ負荷４に流れることがないようにチョッパ３０が制御される。このようにすると、ＤＣ負荷４における消費電力が低下した場合は、チョッパ３０に流れる電流が低減されるため、太陽電池２の余剰電力によって出力端子Ｔ４の電圧ＶＤＣが過大になるのを防止することができる。
【００９６】
また、太陽電池２の発電中、無停電電源装置５の出力電圧ＶＤＣが上昇して上限電圧ＶＤＣＨを超えた場合には、太陽電池２からチョッパ３０を介して出力端子Ｔ４に流れる電流を減少させる。さらに、蓄電池３の直流電力をＤＣ負荷４に供給している場合において、無停電電源装置５の出力電圧ＶＤＣが上昇して上限電圧ＶＤＣＨを超えたときには、蓄電池３からチョッパ５０を介して出力端子Ｔ４に流れる電流を減少させる。したがって、ＤＣ負荷４の消費電力が低下した場合でも、出力端子Ｔ４の電圧ＶＤＣが過大になることを抑制することができるため、ＤＣ負荷４が破損するのを防止することができる。
【００９７】
さらに、蓄電池３の端子間電圧ＶＢが上限電圧ＶＢＨを超えた場合は、出力端子Ｔ４からチョッパ５０を介して蓄電池３に流れる電流を減少させる。したがって、太陽電池２の余剰電力が過大になった場合でも、蓄電池３の端子間電圧ＶＢが過大になることを抑制できるため、蓄電池３が破損するのを防止することができる。
【００９８】
今回開示された実施の形態は例示であって、上記内容のみに限定されるものではない。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９９】
１  商用交流電源、２  太陽電池、３  蓄電池、４  ＤＣ負荷、５  無停電電源装置、６〜８  電流センサ、１０  コンバータ、３０，５０  チョッパ、２０，４０，６０  制御部、３１  ＭＰＰＴ制御器、３２，３４，４３，４７，５１，５４，６１，６４  減算器、３３，４１，５２  電圧制御器、３５，５５  加算器、３６  選択器、３８，５６  乗算器、３９，４６，５３，５７，６３  リミッタ、４０Ａ  発電抑制部、４０Ｂ，６０Ｃ  過電圧抑制部、４２，５９  フィルタ、４５，６２  除算器、４８，６８  電流制御器、４９，６９  ＰＷＭ制御器、６０Ａ  電圧制御部、６０Ｂ  過充電抑制部、１００  無停電電源システム、ＣＯ〜Ｃ３  コンデンサ、Ｌ１〜Ｌ３  リアクトル、Ｑ１〜Ｑ９  スイッチング素子、Ｄ１〜Ｄ１０  ダイオード、Ｔ１〜Ｔ４  端子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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